JP3984187B2 - Manufacturing method of optical attenuator - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ内に増加したOH基又はOD基に透過光を吸収させて減衰させる光減衰器の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
石英系の材料は、光透過性に優れていることから光通信の導波路や光学レンズなど多方面で使用されている。とりわけ光通信線路である光ファイバの材料が石英系であることから、その線路中で光の波長選択性フィルタ、分岐合流器、分波合波器、減衰器などの機能性光部品を作成するにあたって、光ファイバとの結合性として屈折率、コア径、融着接続の際の融点などを考慮すると、石英系材料からこれらの機能性光部品を作製することには優位性が存在する。
【0003】
光通信線路の信号光や、光測定器の光源、あるいは光センシングシステムにおいて、その目的に比して、光強度が必要以上に過大な時、適当な方法を用いて、光強度を低減させる光減衰器が必要である。
【0004】
光減衰器の使用目的としては、伝送される信号光強度が高いまま受光素子であるフォトダイオード(PD: Photo Diode )やアバランシェダイオード(APD: Avalanche Photo Diode)に信号光を入射させると、単位面積あたりの光強度が高いので、これらの受光素子が破壊される危険性があるため、信号光強度を低減させる必要がある。
【0005】
光減衰器の別の目的としては、高密度波長多重伝送(DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing、以下DWDMと略す)においては、光送信機および中継器からの数十にもなる異なる波長の信号光出射時、波長毎の信号光強度を、等しくする(等化)必要があるからである。
【0006】
一般に光減衰器は、(1)減衰量の値が固定している固定減衰器と、(2)減衰量の値を変えることが可能な可変減衰器に大分類できる。さらに、固定減衰器の中でも、主たる機能光部品が、(1−A)光ファイバを材料としたファイバ型光減衰器と、(1−B)レンズやプリズムなどの微小光学を採用したマイクロオプティクス型光減衰器に中分類できる。
【0007】
ここでは、主として(1)固定光減衰器のうち、(1−A)ファイバ型光減衰器に関して以下に説明する。
【0008】
ファイバ型の光減衰器を作製する方法としては、図8(a)に示すように、光ファイバのコア101に金属イオン(例:コバルトイオン)を添加して、入射された信号光115を吸収させる方法が特許文献1に報告されている。
【0009】
また、図8(b)に示すように、光ファイバをスリッタで切断し、金属薄膜109を挿入することで入射された信号光107を金属薄膜109に吸収させる方法が知られている。
【0010】
さらに、図8(c)に示すように、光ファイバの一部を高温加熱し、ある長さに渡ってコア113bの径を拡大することによって入射された信号光117を散乱させる方法が特許文献2に報告されている。
【0011】
また、図8(d)に示すように、光ファイバのコア121にファイバ・ブラッグ・グレーティング(Fiber Bragg Grating :以下FBGと呼ぶ)125を形成し、特定波長の信号光127を反射させ透過光129を減衰する方法が特許文献3に報告されている。
【0012】
図8(d)に示すFBG125のDWDMシステムにおける応用分野として、図9に示すように、光増幅器の利得等化(あるいは平坦化)フィルタとしての応用例がある。DWDM長距離幹線系光通信線路において、光増幅器の波長範囲λ1〜λ2(C−Bandの例では、1530〜1565nm)で、通常は、光増幅後の利得が、波長に大きく依存して、その最大利得と最小利得の差(以下、利得平坦度と呼ぶ)が数dB にもなるが、利得等化フィルタとしてのFBG125を使用するこで、利得平坦度を0.5dB 程度に抑えることができる。
【0013】
しかしながら、1万kmにも及ぶ太平洋横断光海底ケーブルのような場合、光増幅器の波長範囲λ1〜λ2で、個々の光増幅器段階では、無視できるほど小さかった利得の傾斜が、その中継器段数が約200段にも達すると、利得傾斜は累積され、図11に示すように多段中継後は波長λ1とλ2との間でのαdBの利得傾斜が生じるといった問題が顕在化してくる。
【0014】
この傾斜を補償するために、多段中継後の累積された利得傾斜に等しい損失傾斜を有する光減衰器(図11参照)を使用することで、図12に示すように、利得が平坦な特性を得ることができる。ここで、図10に示すように、常に、多段中継後の光増幅器利得が、短波長側で高く、長波長側で低くなるとは限らず、逆の場合もある。
【0015】
【特許文献1】
特開平9−2351329
【0016】
【特許文献2】
特開平10−268153
【0017】
【特許文献3】
特開2002−267848
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図8(a)に示すように、光ファイバのコアに金属イオンを添加する特殊ファイバを作製する方法では、特殊ファイバ紡糸するために、まずその母材(プリフォーム)を作製しなければならなかった。
【0019】
大規模生産している一般伝送用光ファイバの市場規模に比して、ファイバ型光減衰器の一つである金属イオンを添加した特殊ファイバの市場規模は、はるかに小さく、従って、小量ロットを余儀なくされ、その結果、小型母材から特殊ファイバを紡糸すると、非常に高価なものになるといった問題があった。
【0020】
一方、大規模生産している一般伝送用光ファイバを用いた図8(b)〜(d)に示す方法に関しては、光ファイバ自体は低廉価格で入手は容易であるが、いずれの場合においても、光を減衰させるために精密な加工を必要としているので、その結果、高価なものとなるといった問題があった。
【0021】
さらに、図8(d)に示すように、FBG形成による光の反射を原理とする方法では、コヒーレントな紫外光を発光するエキシマレーザなどを必要としている。このエキシマレーザは、製造設備として高額な投資を必要とするといった問題があった。
【0022】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、材料として、少量生産を余儀なくされ高価になる特殊ファイバを一切使用せず、大量生産している廉価な一般伝送用光ファイバを材料とし、かつ精密加工を必要とせず、高額な設備投資も不要で、容易に大量生産可能な製造方法と製造装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、重水素を加圧して石英系光導波路の内部に拡散する拡散工程と、前記拡散工程により重水素が拡散された石英系光導波路に光源からのインコヒーレントな紫外光を照射し、該石英系光導波路内にOD基を増加させる照射工程と、前記照射工程の後、前記石英系光導波路を加熱して残留した重水素を外部に放出する加熱工程とを有し、前記石英系光導波路内に増加したOD基に信号光を吸収させて減衰させることを要旨とする。
【0024】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、前記光源は、172nmの波長を有する紫外光を発光するエキシマランプからなることを要旨とする。
【0025】
請求項3記載の発明は、上記課題を解決するため、前記光源は、222nmの波長を有する紫外光を発光するエキシマランプからなることを要旨とする。
【0026】
請求項4記載の発明は、上記課題を解決するため、前記石英系光導波路は、信号光の吸収を増大させるための添加物質として、少なくともゲルマニウム、リン、ボロンの何れか1つを含むことを要旨とする。
【0027】
請求項5記載の発明は、上記課題を解決するため、前記光源と前記石英系光導波路の間に、紫外光の強度を調整するフィルタを挿入する調光工程を有することを要旨とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0029】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る光部品の製造方法により製造されたファイバ型の光減衰器11の構成を説明するための図である。
【0030】
光減衰器11は、光ファイバ13を数メートルに切断加工して中間部の被覆を除去したものであり、入射光信号を透過して所定の減衰特性を与えて出射するものである。
【0031】
次に、図2〜図4に示す製造工程フローおよび各工程の説明図を参照して、光減衰器11の製造方法について説明する。
【0032】
図2に示す工程P1では、図3に示すように、高圧容器21内に光ファイバ13を収納する。この時の光ファイバ13の形状としては、キロメートルを超すリール巻きされた被覆付き光ファイバ、あるいは数メートルから数百メートルに切断加工した被覆付き光ファイバでも良い。
【0033】
次に、水素(H2)または重水素(D2)を充填、100気圧に加圧した状態で、温度を55℃に保って、1週間放置して、水素あるいは重水素を光ファイバ13のクラッドを通過してコアに至るまで拡散させる。この目的としては、光ファイバのコア内に水素あるいは重水素が拡散している状態の場合、図4に示す工程P2においてインコヒーレント紫外光(UV:Ultra Violet、以下UV光と呼ぶ)であるエキシマランプ光33を照射した時に、水素(H2)と石英(SiO2)あるいは二酸化ゲルマニウム(GeO2)内の酸素が結合し、水酸(OH)基の濃度を高めることができるからである。重水素をコア中に拡散した場合では、石英中のOD基の濃度を高めることになる。
【0034】
図2に示す工程P2では、図4に示すように、エキシマランプ光33のような500mm×80mmもの広い面積を照射可能なエキシマランプ31を用いて、強度調整フィルタ35を介して、水素(H2)あるいは重水素(D2)を拡散させた多数本数の光ファイバ13に照射する。
【0035】
この時、この強度調整フィルタ35は、エキシマランプ光33の光強度が強すぎる場合に使用するもので、エキシマランプ光33の光強度が適度な時には、強度調整フィルタ35は使用しない。エキシマランプ光33の照射により、OH基が増加したコア27部分で、1390nmをピークとする信号光の吸収が生じて、光減衰器となる。
【0036】
光減衰器を作製するために必要なエキシマランプ光33の波長は、添加する増感物質にもよるが、通常280nm以下である必要がある。それは、280nm以上のインコヒーレントUV光では光感受性が非常に小さく所望の光減衰量変化を得ることが困難だからである。一方、150nm以下のエキシマランプ光では、増感物質を添加しない純粋石英でのエキシマランプ光の吸収が非常に大きく、エキシマランプ光がコア中心まで、達しないため、照射波長は150nm以上である必要がある。
【0037】
ここで、光感受性を高める増感物質としては、ゲルマニウム、リン、ボロンなどが挙げられる。通常、光ファイバのコア25および27には屈折率を高めるためゲルマニウムが添加されているので、特別に増感物質を追加添加する必要はない。
【0038】
また、ここで示したインコヒーレントUV光を発光するエキシマランプ31の代わりとして、コヒーレントUV光を発光するエキシマレーザでも同様な現象を生じる。しかし、廉価で広い面積を照射可能、かつ取り扱いが容易なエキシマランプ31に比べて、エキシマレーザは非常に高価で、照射面積が狭く、取り扱い性が悪いという欠点がある。
【0039】
さらに、エキシマレーザはパルスレーザであり瞬間的に大きなエネルギーが照射されるため、光ファイバ表面に損傷を与え光ファイバ強度を劣化させる場合があるが、ランプを使用した場合、エネルギー密度がレーザに比べ1000分の1程度であるため、強度劣化が生じないという利点もある。
【0040】
また、紫外光域において細いスペクトル線幅で発光するエキシマランプの様な光源を用いる事で光エネルギーを効率良く導波路での吸収増加にする事が可能になる。
【0041】
次に、図2に示す工程P3では、図5に示すように、オーブン41内に光ファイバ13を多数本数収納し、高温加熱した状態で、ある時間放置することにより、光ファイバ13中に拡散した水素(H2)43あるいは重水素(D2)をオーブン内へ放出させることができる。この後、光ファイバ13中の水素(H2)あるいは重水素(D2)の残留濃度は十分低減しているので、長時間保管しても特性の変化を殆ど生じない。
【0042】
このような方法により作製された光減衰器11は、上述した工程P1で水素(H2)を内部に拡散させた光ファイバ13の場合、増加したOH基によって、波長1390nmで信号光損失のピークが生じる。一方、上述した工程P1で重水素(D2)を拡散させた光ファイバの場合、増加したOD基によって、波長1870nmで信号光損失のピークが生じる。
【0043】
OH基による光吸収ピーク波長1390nm、OD基による光吸収ピーク波長1390nmの両ピーク波長以外の波長においても、ピーク波長ほどではないにしても、ある程度の信号光の減衰が生じる。所望の信号光波長で、より大きな減衰量を得るためには、コア中のOH基またはOD基を増加させれば良く、その方法としては、上述した工程P2において、長時間に渡りエキシマランプ光33を照射することで、大きな減衰量を得ることができる。その他の方法としては、光ファイバの長さ方向に、OH基またはOD基を増加させたコアの長さが、長ければ長いほど、その長さに比例して、大きな損失を有する光減衰器11が得られる。
【0044】
(実施例)
ここで実際に、図2に示す製造工程と光部品製造装置を用いて光減衰器を作製した結果について説明する。
【0045】
光導波路としては、広く使用されてい1300nmで零分散となる一般伝送用石英系シングルモード光ファイバを用いた。シングルモード光ファイバのコアには約3.5Wt%の二酸化ゲルマニウム(GeO2)が添加されており、コア25の直径は約10ミクロン、コア25とクラッド29の比屈折率差は0.35%である。
【0046】
工程P1において、この光ファイバ13を55℃、100気圧の水素雰囲気中に1週間放置し、コア25の中まで水素(H2)を拡散させた。次いで、工程P2において、エキシマランプ31からのインコヒーレントUV光であるエキシマランプ光33を照射した。ここで、照射したエキシマランプ光33の波長は172nmである。光ファイバの被覆が存在すると、エキシマランプ光33が十分にコア25の中心まで達しないので、被覆15は除去した。
【0047】
上述したように、コア25の中まで水素拡散させ、被覆除去した光ファイバ13に、パワー密度15mW/cm2のエキシマランプ31からのエキシマランプ光33を10分間照射した後、光ファイバ13の透過損失変化を測定した。図6に、その結果としての波長損失特性を示す。図6に示すように、波長1390nmで、OH基による光吸収ピークが確認できた。
【0048】
次に、図7に、同じ照射条件で照射時間を変えた時の1390nmにおける透過損失との関係を示す。これからわかるように、エキシマランプ31のエキシマランプ光33の照射時間が長いほど、コア27中のOH基が増加し、光損失が大きくなる。従って、照射時間を変えることで、所望の損失が得られる。
【0049】
図示していないが、重水素(D2)をコア27中まで拡散させた光ファイバでは、波長1870nmに、OD基の光吸収ピークが存在する。
【0050】
DWDM幹線系光通信網で使用されている主たる波長帯は、現在のところC−Band(1530〜1570nm)やL−Band(1570〜1610nm)である。C−BandおよびL−Bandを用いたDWDMシステムにおいて、図10に示すように多段中継後の光増幅器の利得特性で、短波長λ1[nm]の利得の方が、長波長λ2[nm]の利得より、α[dB]高い左肩上がりの傾斜傾斜の時、この利得傾斜を補償するためには、同じC−Bandの波長域で、短波長λ1[nm]の損失が、長波長λ2[nm]の損失に比べて、α[dB]大きい左肩上がりの損失傾斜を有する光減衰器が必要である。
【0051】
水素(H2)を拡散させた光ファイバでOH基を増加させた光減衰器11は、図6に示すように、1390nmに光吸収ピークが存在し、その裾野のC−Band(1530〜1570nm)およびL−Band(1570〜1610nm)では、左肩上がりの損失傾斜特性を有するので、この目的にかなっている。
【0052】
一方、図10に示す場合とは逆に、多段中継後の光増幅器の長波長側の利得が、短波長側の利得より高い右肩上がりの利得傾斜の場合、この利得傾斜を補償するためには、右肩上がりの損失傾斜特性を有する光減衰器が必要である。そのためには、重水素(D2)をコアに拡散してOD基を増加させた光減衰器では、1870nmに光吸収ピークが存在し、その裾野のC−Band(1530〜1570nm)およびL−Band(1570〜1610nm)では、右肩上がりの損失傾斜となっており、この目的にかなっている。
【0053】
また、測定結果を図示していないが、エキシマランプ31のインコヒーレントUV光であるエキシマランプ光33の波長を、上述のように172nmではなくて、222nmにした時も、同様な光減衰の結果を得た。
【0054】
以上のことから、石英系光導波路に、水素(H2)または重水素(D2)を拡散させた上で、エキシマランプ31からのエキシマランプ光33を照射することで、光導波路の信号光吸収特性が増大し、光減衰器として使用できることが確認された。
【0055】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明によれば、重水素を加圧して石英系光導波路の内部に拡散しておき、重水素が拡散された石英系光導波路に光源からのインコヒーレントな紫外光を照射し、この石英系光導波路内にOD基を増加させた後に、石英系光導波路を加熱して残留した重水素を外部に放出し、石英系光導波路内に増加したOD基に透過光を吸収させて減衰させることで、信号光を減衰することができる光減衰器の製造に寄与することができ、容易に大量生産が可能になる。
【0056】
請求項2記載の本発明によれば、光源は、172nmの波長を有する紫外光を発光するエキシマランプからなるので、市販品で入手可能な波長のエキシマランプを用いることができ、容易に大量生産が可能になる。
【0057】
請求項3記載の本発明によれば、光源は、222nmの波長を有する紫外光を発光するエキシマランプからなるので、市販品で入手可能な波長のエキシマランプを用いることができ、容易に大量生産が可能になる。
【0058】
請求項4記載の本発明によれば、石英系光導波路は、信号光の吸収を増大させるための添加物質として、少なくともゲルマニウム、リン、ボロンの何れか1つを含むことで、信号光の吸収を増大することができる。
【0059】
請求項5記載の本発明によれば、光源から出射された紫外光の強度がフィルタにより調整されて石英系光導波路に到達するので、石英系光導波路内で紫外光の強度に応じてOD基の増加度合いを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光部品の製造方法により製造されたファイバ型の光減衰器11の構成を説明するための図である。
【図2】光減衰器11の製造工程フローである。
【図3】光減衰器11を製造するための工程P1の説明図である。
【図4】光減衰器11を製造するための工程P2の説明図である。
【図5】光減衰器11を製造するための工程P3の説明図である。
【図6】エキシマランプ光を10分間照射した後の光ファイバ13の波長損失特性を示すグラフである。
【図7】エキシマランプ光の照射時間と光ファイバ13の透過損失特性を示すグラフである。
【図8】従来の技術として、(a)は光ファイバのコアに金属イオンを添加して信号光を吸収させる方法を示す図であり、(b)は光ファイバを切断した箇所に金属薄膜を挿入して信号光を吸収させる方法を示す図であり、(c)は光ファイバの一部を高温加熱してコア径を拡大し信号光を散乱させる方法を示す図であり、(d)は光ファイバのコアにFBGを形成し特定波長の信号光を反射させて透過光を減衰させる方法を示す図である。
【図9】従来の光部品を光増幅器の利得等化フィルタに応用した場合の利得特性を示すグラフである。
【図10】多段中継後の光増幅器の利得特性を示すグラフである。
【図11】多段中継後の光減衰器の損失特性を示すグラフである。
【図12】多段中継後の累積された利得傾斜に等しい損失傾斜を有する光減衰器を使用して利得が平坦な特性を得るたことを示すグラフである。
【符号の説明】
11 光減衰器
13 光ファイバ
15a,15b 被覆
21 高圧容器
27 コア
29a,29b クラッド
31 エキシマランプ
33 エキシマランプ光
35 強度調整フィルタ
41 オーブン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the production how optical attenuator attenuating the transmitted light is absorbed in the OH group or OD group increased in the optical fiber.
[0002]
[Prior art]
Quartz-based materials are used in many fields such as optical communication waveguides and optical lenses because of their excellent light transmission. In particular, optical fiber materials used in optical communication lines are made of silica, so functional optical components such as optical wavelength-selective filters, branching / combining devices, demultiplexing / multiplexing units, and attenuators are created in the line. In consideration of the refractive index, the core diameter, the melting point at the time of fusion splicing, and the like as the connectivity with the optical fiber, there is an advantage in manufacturing these functional optical components from the quartz-based material.
[0003]
Light that reduces the light intensity using an appropriate method when the light intensity of the signal light of the optical communication line, the light source of the optical measuring instrument, or the optical sensing system is excessive compared to the purpose. An attenuator is required.
[0004]
As an intended use of the optical attenuator, when signal light is incident on a photodiode (PD: Photo Diode) or an avalanche diode (APD) which is a light receiving element while the transmitted signal light intensity is high, a unit area is obtained. Since the light intensity per unit is high, there is a risk that these light receiving elements are destroyed, so that it is necessary to reduce the signal light intensity.
[0005]
Another purpose of the optical attenuator is to emit signal light of several tens of wavelengths from an optical transmitter and a repeater in high-density wavelength division multiplexing (DWDM) (hereinafter abbreviated as DWDM). This is because sometimes it is necessary to equalize (equalize) the signal light intensity for each wavelength.
[0006]
In general, optical attenuators can be broadly classified into (1) a fixed attenuator having a fixed attenuation value and (2) a variable attenuator capable of changing the attenuation value. Further, among the fixed attenuators, the main functional optical components are (1-A) a fiber type optical attenuator made of an optical fiber and (1-B) a micro-optics type employing micro optics such as a lens and a prism. It can be classified into optical attenuators.
[0007]
Here, mainly (1-A) fiber type optical attenuator among (1) fixed optical attenuators will be described below.
[0008]
As a method of manufacturing a fiber type optical attenuator, as shown in FIG. 8A, a metal ion (eg, cobalt ion) is added to the core 101 of the optical fiber to absorb the incident signal light 115. The method of making it do is reported in Patent Document 1.
[0009]
Further, as shown in FIG. 8B, there is known a method in which the incident light beam 107 is absorbed by the metal thin film 109 by cutting the optical fiber with a slitter and inserting the metal thin film 109.
[0010]
Furthermore, as shown in FIG. 8 (c), there is a method for scattering incident signal light 117 by heating a part of an optical fiber at a high temperature and enlarging the diameter of the core 113b over a certain length. 2 is reported.
[0011]
Also, as shown in FIG. 8D, a fiber Bragg grating (hereinafter referred to as FBG) 125 is formed on the core 121 of the optical fiber to reflect the signal light 127 having a specific wavelength and transmit the transmitted light 129. A method of attenuating the frequency is reported in Patent Document 3.
[0012]
As an application field of the FBG125 DWDM system shown in FIG. 8D, there is an application example as a gain equalization (or flattening) filter of an optical amplifier as shown in FIG. In a DWDM long-haul trunk optical communication line, in the wavelength range λ1 to λ2 of optical amplifiers (1530 to 1565 nm in the C-Band example), the gain after optical amplification generally depends greatly on the wavelength, Although the difference between the maximum gain and the minimum gain (hereinafter referred to as gain flatness) is several dB, the gain flatness can be suppressed to about 0.5 dB by using the FBG 125 as a gain equalization filter. .
[0013]
However, in the case of a trans-Pacific optical submarine cable as long as 10,000 km, in the wavelength range λ1 to λ2 of the optical amplifier, the gain slope, which was negligibly small in each optical amplifier stage, is the number of repeater stages. When the number of stages reaches approximately 200, the gain slope is accumulated, and the problem that a gain slope of α dB between wavelengths λ1 and λ2 occurs after multi-stage relay as shown in FIG.
[0014]
In order to compensate for this inclination, by using an optical attenuator (see FIG. 11) having a loss inclination equal to the accumulated gain inclination after multi-stage relaying, as shown in FIG. Obtainable. Here, as shown in FIG. 10, the optical amplifier gain after multistage relay is not always high on the short wavelength side and low on the long wavelength side, and vice versa.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-9-2351329
[0016]
[Patent Document 2]
JP 10-268153 A
[0017]
[Patent Document 3]
JP2002-267848
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 8 (a), in the method of producing a special fiber in which metal ions are added to the core of an optical fiber, the base material (preform) must first be produced in order to spin the special fiber. did not become.
[0019]
Compared to the general transmission optical fiber market that is produced on a large scale, the market scale of special fiber doped with metal ions, which is one of the fiber type optical attenuators, is much smaller. As a result, there is a problem that spinning a special fiber from a small base material becomes very expensive.
[0020]
On the other hand, with respect to the method shown in FIGS. 8B to 8D using the general transmission optical fiber produced on a large scale, the optical fiber itself is inexpensive and easy to obtain. Since precise processing is required to attenuate the light, there is a problem that it becomes expensive as a result.
[0021]
Furthermore, as shown in FIG. 8D, the method based on the reflection of light by FBG formation requires an excimer laser that emits coherent ultraviolet light. This excimer laser has a problem of requiring a large investment as a manufacturing facility.
[0022]
The present invention has been made in view of the above, and as its purpose, an inexpensive general transmission optical fiber that is mass-produced without using any special fiber that is inevitably produced in small quantities and is expensive. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus that can be easily mass-produced as materials, do not require precision processing, and do not require expensive capital investment.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a diffusion process in which deuterium is pressurized and diffused into the silica-based optical waveguide, and a light source is provided in the silica-based optical waveguide in which deuterium is diffused by the diffusion process. Irradiating incoherent ultraviolet light from the irradiating step to increase the OD group in the silica-based optical waveguide, and after the irradiating step, heating the silica-based optical waveguide to release the remaining deuterium to the outside And a heating step that absorbs the signal light in the increased OD group in the quartz optical waveguide and attenuates the signal light.
[0024]
In order to solve the above-mentioned problems, the gist of the invention described in claim 2 is that the light source comprises an excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm.
[0025]
In order to solve the above-mentioned problems, the gist of the invention described in claim 3 is that the light source comprises an excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 222 nm.
[0026]
In order to solve the above-mentioned problems, the quartz-based optical waveguide includes at least one of germanium, phosphorus, and boron as an additive material for increasing the absorption of signal light. The gist.
[0027]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 5 is characterized by having a light control step of inserting a filter for adjusting the intensity of ultraviolet light between the light source and the silica-based optical waveguide.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a fiber-type optical attenuator 11 manufactured by an optical component manufacturing method according to the present invention.
[0030]
The optical attenuator 11 is obtained by cutting the optical fiber 13 into several meters and removing the coating at the intermediate portion, and transmits the incident optical signal to give a predetermined attenuation characteristic and emits it.
[0031]
Next, the manufacturing method of the optical attenuator 11 will be described with reference to the manufacturing process flow shown in FIGS.
[0032]
In the process P1 shown in FIG. 2, the optical fiber 13 is accommodated in the high-pressure vessel 21 as shown in FIG. The shape of the optical fiber 13 at this time may be a coated optical fiber wound with a reel exceeding kilometer, or a coated optical fiber cut to several meters to several hundred meters.
[0033]
Next, with hydrogen (H 2) or deuterium (D 2) filled and pressurized to 100 atm, the temperature is maintained at 55 ° C. and left for 1 week to pass hydrogen or deuterium on the cladding of the optical fiber 13. Spread through to the core. For this purpose, in the state where hydrogen or deuterium is diffused in the core of the optical fiber, excimer that is incoherent ultraviolet light (UV: Ultra Violet, hereinafter referred to as UV light) in the process P2 shown in FIG. This is because when the lamp light 33 is irradiated, hydrogen (H 2) and oxygen in quartz (SiO 2) or germanium dioxide (GeO 2) combine to increase the concentration of hydroxyl (OH) groups. When deuterium is diffused into the core, the concentration of OD groups in quartz is increased.
[0034]
In the process P2 shown in FIG. 2, as shown in FIG. 4, the excimer lamp 31 that can irradiate a wide area of 500 mm × 80 mm, such as the excimer lamp light 33, is used to pass hydrogen (H 2 Or a large number of optical fibers 13 diffused with deuterium (D2).
[0035]
At this time, the intensity adjusting filter 35 is used when the light intensity of the excimer lamp light 33 is too high. When the light intensity of the excimer lamp light 33 is appropriate, the intensity adjusting filter 35 is not used. By the irradiation of the excimer lamp light 33, absorption of signal light having a peak at 1390 nm occurs in the core 27 portion where the OH group has increased, and an optical attenuator is formed.
[0036]
The wavelength of the excimer lamp light 33 necessary for producing the optical attenuator usually needs to be 280 nm or less, although it depends on the sensitizer to be added. This is because photosensitivity is very small with incoherent UV light of 280 nm or more, and it is difficult to obtain a desired change in light attenuation. On the other hand, excimer lamp light of 150 nm or less absorbs excimer lamp light in pure quartz without adding a sensitizer, and the excimer lamp light does not reach the core center, so the irradiation wavelength must be 150 nm or more. There is.
[0037]
Here, germanium, phosphorus, boron, etc. are mentioned as a sensitizer which raises photosensitivity. Usually, germanium is added to the cores 25 and 27 of the optical fiber in order to increase the refractive index. Therefore, it is not necessary to add an additional sensitizer.
[0038]
The same phenomenon occurs in an excimer laser that emits coherent UV light instead of the excimer lamp 31 that emits incoherent UV light. However, compared to the excimer lamp 31 that is inexpensive, can irradiate a wide area, and is easy to handle, the excimer laser has a drawback that it is very expensive, has a small irradiation area, and is not easy to handle.
[0039]
In addition, the excimer laser is a pulsed laser and is irradiated with a large amount of energy instantaneously, which may damage the optical fiber surface and degrade the optical fiber strength. However, when a lamp is used, the energy density is lower than that of the laser. Since it is about 1/1000, there is an advantage that strength deterioration does not occur.
[0040]
Further, by using a light source such as an excimer lamp that emits light with a narrow spectral line width in the ultraviolet region, it is possible to efficiently increase the absorption of light energy in the waveguide.
[0041]
Next, in step P3 shown in FIG. 2, as shown in FIG. 5, a large number of optical fibers 13 are stored in an oven 41 and left in a state heated at a high temperature for a certain period of time to diffuse into the optical fiber 13. Hydrogen (H 2) 43 or deuterium (D 2) can be released into the oven. Thereafter, the residual concentration of hydrogen (H2) or deuterium (D2) in the optical fiber 13 is sufficiently reduced, so that the characteristics hardly change even when stored for a long time.
[0042]
In the case of the optical fiber 13 in which hydrogen (H2) is diffused in the process P1 described above, the optical attenuator 11 manufactured by such a method has a signal light loss peak at a wavelength of 1390 nm due to the increased OH group. Arise. On the other hand, in the case of the optical fiber in which deuterium (D2) is diffused in the above-described process P1, the peak of signal light loss occurs at a wavelength of 1870 nm due to the increased OD group.
[0043]
Even at a wavelength other than both peak wavelengths of the light absorption peak wavelength 1390 nm due to the OH group and the light absorption peak wavelength 1390 nm due to the OD group, the signal light is attenuated to some extent, if not as much as the peak wavelength. In order to obtain a larger attenuation amount at a desired signal light wavelength, it is only necessary to increase the OH group or OD group in the core. As the method, in the above-described step P2, excimer lamp light is used for a long time. By irradiating 33, a large attenuation can be obtained. As another method, the optical attenuator 11 having a large loss in proportion to the length of the core in which the OH group or the OD group is increased in the length direction of the optical fiber. Is obtained.
[0044]
(Example)
Here, the result of actually manufacturing an optical attenuator using the manufacturing process and the optical component manufacturing apparatus shown in FIG. 2 will be described.
[0045]
The optical waveguide using its general transmission silica-based single mode optical fiber comprising a zero dispersion at that widely used 1300 nm. The core of the single mode optical fiber is doped with about 3.5 Wt% germanium dioxide (GeO2), the diameter of the core 25 is about 10 microns, and the relative refractive index difference between the core 25 and the clad 29 is 0.35%. is there.
[0046]
In step P1, the optical fiber 13 was left in a hydrogen atmosphere at 55 ° C. and 100 atm for 1 week to diffuse hydrogen (H 2) into the core 25. Next, in step P2, excimer lamp light 33, which is incoherent UV light from the excimer lamp 31, was irradiated. Here, the wavelength of the irradiated excimer lamp light 33 is 172 nm. If the optical fiber coating was present, the excimer lamp light 33 did not reach the center of the core 25 sufficiently, so the coating 15 was removed.
[0047]
As described above, the optical fiber 13 diffused by hydrogen into the core 25 and the coated optical fiber 13 is irradiated with the excimer lamp light 33 from the excimer lamp 31 having a power density of 15 mW / cm 2 for 10 minutes, and then transmitted through the optical fiber 13. Changes were measured. FIG. 6 shows the resulting wavelength loss characteristics. As shown in FIG. 6, a light absorption peak due to the OH group was confirmed at a wavelength of 1390 nm.
[0048]
Next, FIG. 7 shows the relationship with the transmission loss at 1390 nm when the irradiation time is changed under the same irradiation conditions. As can be seen from this, as the irradiation time of the excimer lamp light 33 of the excimer lamp 31 becomes longer, the OH groups in the core 27 increase and the light loss increases. Therefore, a desired loss can be obtained by changing the irradiation time.
[0049]
Although not shown, in an optical fiber in which deuterium (D2) is diffused into the core 27, a light absorption peak of an OD group exists at a wavelength of 1870 nm.
[0050]
The main wavelength bands used in the DWDM trunk line optical communication network are currently C-Band (1530 to 1570 nm) and L-Band (1570 to 1610 nm). In the DWDM system using C-Band and L-Band, as shown in FIG. 10, the gain characteristic of the optical amplifier after the multi-stage relay is such that the gain of the short wavelength λ1 [nm] is longer than that of the long wavelength λ2 [nm]. In order to compensate for the gain tilt when the slope is increased by α [dB] higher than the gain, the loss of the short wavelength λ1 [nm] is reduced to the long wavelength λ2 [nm in the same C-band wavelength region. ], An optical attenuator having a loss slope that rises to the left is larger than α [dB].
[0051]
As shown in FIG. 6, the optical attenuator 11 in which the OH group is increased with an optical fiber in which hydrogen (H 2) is diffused has a light absorption peak at 1390 nm, and its base C-Band (1530 to 1570 nm). And L-Band (1570 to 1610 nm) have a loss slope characteristic that rises to the left, which is suitable for this purpose.
[0052]
On the other hand, in contrast to the case shown in FIG. 10, when the gain on the long wavelength side of the optical amplifier after the multi-stage relay is a rising slope that is higher than the gain on the short wavelength side, Requires an optical attenuator having a loss slope characteristic that rises to the right. For this purpose, in an optical attenuator in which deuterium (D2) is diffused into the core to increase the OD group, a light absorption peak exists at 1870 nm, and the C-Band (1530 to 1570 nm) and L-Band at the base thereof. At (1570 to 1610 nm), the loss slope rises to the right, which serves this purpose.
[0053]
Although the measurement result is not illustrated, the same optical attenuation result is obtained when the wavelength of the excimer lamp light 33 which is the incoherent UV light of the excimer lamp 31 is set to 222 nm instead of 172 nm as described above. Got.
[0054]
From the above, by diffusing hydrogen (H 2) or deuterium (D 2) into the silica-based optical waveguide and irradiating the excimer lamp light 33 from the excimer lamp 31, the signal light absorption characteristics of the optical waveguide are obtained. It was confirmed that it can be used as an optical attenuator.
[0055]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, deuterium is pressurized and diffused inside the silica-based optical waveguide, and the silica-based optical waveguide into which deuterium is diffused is irradiated with incoherent ultraviolet light from a light source. Then, after increasing the OD group in the quartz optical waveguide, the quartz optical waveguide is heated to release residual deuterium to the outside, and the transmitted light is absorbed by the increased OD group in the quartz optical waveguide. This attenuation can contribute to the manufacture of an optical attenuator capable of attenuating signal light, and can easily be mass-produced.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, since the light source is an excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm, an excimer lamp having a wavelength that is commercially available can be used, and mass production can be easily performed. Is possible.
[0057]
According to the third aspect of the present invention, since the light source is an excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 222 nm, an excimer lamp having a wavelength that is commercially available can be used, and mass production can be easily performed. Is possible.
[0058]
According to the fourth aspect of the present invention, the silica-based optical waveguide includes at least one of germanium, phosphorus, and boron as an additive material for increasing the absorption of the signal light, thereby absorbing the signal light. Can be increased.
[0059]
According to the fifth aspect of the present invention, since the intensity of the ultraviolet light emitted from the light source is adjusted by the filter and reaches the silica-based optical waveguide, the O D in accordance with the intensity of the ultraviolet light within the silica-based optical waveguide. The degree of group increase can be adjusted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a fiber-type optical attenuator 11 manufactured by an optical component manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a manufacturing process flow of the optical attenuator 11;
3 is an explanatory diagram of a process P1 for manufacturing the optical attenuator 11. FIG.
4 is an explanatory diagram of a process P2 for manufacturing the optical attenuator 11. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a process P3 for manufacturing the optical attenuator 11.
FIG. 6 is a graph showing wavelength loss characteristics of the optical fiber 13 after being irradiated with excimer lamp light for 10 minutes.
7 is a graph showing the excimer lamp light irradiation time and the transmission loss characteristics of the optical fiber 13. FIG.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a conventional method in which a metal ion is added to the core of an optical fiber to absorb signal light, and FIG. 8B is a diagram showing a metal thin film at a position where the optical fiber is cut. It is a figure which shows the method of inserting and absorbing signal light, (c) is a figure which shows the method of heating a part of optical fiber at high temperature, enlarging a core diameter, and scattering signal light, (d) is a figure. It is a figure which shows the method which forms FBG in the core of an optical fiber, reflects the signal light of a specific wavelength, and attenuates transmitted light.
FIG. 9 is a graph showing gain characteristics when a conventional optical component is applied to a gain equalizing filter of an optical amplifier.
FIG. 10 is a graph showing gain characteristics of an optical amplifier after multistage relaying.
FIG. 11 is a graph showing loss characteristics of an optical attenuator after multistage relaying.
FIG. 12 is a graph showing that the gain is flat using an optical attenuator having a loss slope equal to the accumulated gain slope after multi-stage relaying.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical attenuator 13 Optical fiber 15a, 15b Cover 21 High pressure vessel 27 Core 29a, 29b Clad 31 Excimer lamp 33 Excimer lamp light 35 Intensity adjustment filter 41 Oven

Claims (5)

重水素を加圧して石英系光導波路の内部に拡散する拡散工程と、
前記拡散工程により重水素が拡散された石英系光導波路に光源からのインコヒーレントな紫外光を照射し、該石英系光導波路内にOD基を増加させる照射工程と、
前記照射工程の後、前記石英系光導波路を加熱して残留した重水素を外部に放出する加熱工程とを有し、
前記石英系光導波路内に増加したOD基に信号光を吸収させて減衰させることを特徴とする光減衰器の製造方法。
A diffusion process in which deuterium is pressurized and diffused into the silica-based optical waveguide;
An irradiation step of irradiating the silica-based optical waveguide in which deuterium is diffused by the diffusion step with incoherent ultraviolet light from a light source, and increasing an OD group in the silica-based optical waveguide;
A heating step of heating the quartz optical waveguide after the irradiation step to release deuterium remaining to the outside;
A method of manufacturing an optical attenuator, wherein signal light is absorbed and attenuated by an increased OD group in the quartz optical waveguide.
前記光源は、
172nmの波長を有する紫外光を発光するエキシマランプからなることを特徴とする請求項1記載の光減衰器の製造方法。
The light source is
2. The method of manufacturing an optical attenuator according to claim 1, comprising an excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm.
前記光源は、
222nmの波長を有する紫外光を発光するエキシマランプからなることを特徴とする請求項1記載の光減衰器の製造方法。
The light source is
2. The method of manufacturing an optical attenuator according to claim 1, comprising an excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 222 nm.
前記石英系光導波路は、
信号光の吸収を増大させるための添加物質として、少なくともゲルマニウム、リン、ボロンの何れか1つを含むことを特徴とする請求項2記載の光減衰器の製造方法。
The silica-based optical waveguide is
3. The method of manufacturing an optical attenuator according to claim 2 , wherein at least one of germanium, phosphorus, and boron is included as an additive material for increasing absorption of signal light.
前記光源と前記石英系光導波路の間に、
紫外光の強度を調整するフィルタを挿入する調光工程を有することを特徴とする請求項2記載の光減衰器の製造方法。
Between the light source and the silica-based optical waveguide,
3. The method of manufacturing an optical attenuator according to claim 2, further comprising a dimming step of inserting a filter for adjusting the intensity of ultraviolet light.
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