JP4242818B2 - Optical fiber grating manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバグレーティングの作製方法及び作製装置に関し、特に光ファイバの同一領域に周期の異なる複数のグレーティングを作製する光ファイバグレーティング作製方法及び作製装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber grating manufacturing method and manufacturing apparatus, and more particularly to an optical fiber grating manufacturing method and manufacturing apparatus for manufacturing a plurality of gratings having different periods in the same region of an optical fiber.
従来、光ファイバグレーティングの小型化や特性改善のために、光ファイバの同じ場所に周期の異なる複数のグレーティングを作製するということが行われている。 Conventionally, in order to reduce the size and improve the characteristics of an optical fiber grating, a plurality of gratings having different periods have been manufactured at the same location of the optical fiber.
光ファイバグレーティングは通常、特許文献1に開示されているように、レーザを位相マスクに照射し、位相マスクからの回折光による干渉パターンをコアに露光することにより作製される。異なる周期をもつ複数のグレーティングを同じ場所に作製する場合は、位相マスクを周期の異なるものに交換して露光を行い、グレーティングを作製している(例えば、特許文献2参照)。
従来の、位相マスクからの回折光による干渉パターンを露光することによりグレーティングを作製する位相マスク法においては、露光中に位相マスクと光ファイバの位置がずれてしまうと、周期的な屈折率変化のコントラストが悪くなり、グレーティング特性悪化の原因となる。 In the conventional phase mask method for producing a grating by exposing an interference pattern by diffracted light from a phase mask, if the position of the phase mask and the optical fiber shifts during the exposure, a periodic refractive index change occurs. The contrast is deteriorated, and the grating characteristics are deteriorated.
例えば、光通信で最も良く用いられる1550nm帯で反射するグレーティングを作製するためには、周期0.5ミクロン程度のグレーティングが必要であり、安定して露光するためには数十ナノメータオーダーでの位置制御が必要となる。 For example, in order to produce a grating that reflects in the 1550 nm band, which is most often used in optical communications, a grating with a period of about 0.5 microns is necessary, and in order to perform stable exposure, a position on the order of several tens of nanometers is required. Control is required.
このため、特開2003−29057号公報に示すように、光ファイバを特別な装置により固定するなどの対策が必要とされていた。また、周囲の振動や温度変化などでも位相マスクと光ファイバの位置関係が変化してしまうため、振動抑制や温度管理などの対策が必要であった。 For this reason, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-29057, measures such as fixing the optical fiber by a special device have been required. In addition, since the positional relationship between the phase mask and the optical fiber changes due to ambient vibrations and temperature changes, measures such as vibration suppression and temperature management are required.
また、位相マスク法による干渉露光の場合、位相マスクと光ファイバを数十ミクロンから数百ミクロンの至近距離におく必要があり、精度の良い位置調整が必要であった。 In the case of interference exposure by the phase mask method, the phase mask and the optical fiber need to be placed at a close distance of several tens of microns to several hundreds of microns, and accurate position adjustment is necessary.
したがって、異なる周期をもつ複数のグレーティングを同じ場所に作製する場合、位相マスクを周期の異なるものに交換して露光を行う作製方法では、位相マスクの交換を行うたびごとに精度の高い位置調整が必要であった。 Therefore, when producing multiple gratings with different periods at the same location, the production method in which exposure is performed by exchanging the phase mask with a different period, the position adjustment with high accuracy is performed each time the phase mask is exchanged. It was necessary.
一方、同一周期の位相マスクを用いても、露光系途中のレンズの調整や光ファイバへの張力を変化させることで周期の異なるグレーティングを作製することは可能であったが、その可変範囲は小さなものであった。 On the other hand, even if a phase mask with the same period was used, it was possible to produce gratings with different periods by adjusting the lens in the middle of the exposure system and changing the tension on the optical fiber, but the variable range was small. It was a thing.
また、これらいずれの方法でも、露光方法が複雑なため複数光ファイバグレーティングの作製は困難であり、歩留まりが悪く価格も高価になってしまうという問題があった。 Further, in any of these methods, since the exposure method is complicated, it is difficult to produce a plurality of optical fiber gratings, and there is a problem that the yield is low and the price is high.
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、振動対策や温度管理や位相マスクの交換や高精度の位置調整が不要で、同一領域に複数のグレーティングを簡単で効率的に作成できる光ファイバグレーティング作製方法及び作製装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and the purpose thereof is to eliminate vibration measures, temperature management, phase mask replacement and high-accuracy position adjustment, and to easily and efficiently add a plurality of gratings to the same region. An object of the present invention is to provide an optical fiber grating manufacturing method and manufacturing apparatus that can be manufactured.
本発明の光ファイバグレーティング作製方法は、周囲を熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆した光ファイバを用い、この光ファイバの周囲に被覆した前記熱可塑性紫外線透過樹脂を加熱して軟化させる工程と、グレーティングの周期に対応した周期的な溝が刻まれた周期の異なる複数の位相変調パターン型を軟化した前記熱可塑性紫外線透過樹脂の長手方向に同じ位置の複数面に押し付け、周期の異なる複数の位相変調パターンを転写する工程と、
前記複数の位相変調パターン型を前記熱可塑性紫外線透過樹脂から取り外す工程と、転写された前記複数の位相変調パターンを通して前記光ファイバにレーザを照射する工程とを有することを特徴とする。
An optical fiber grating manufacturing method of the present invention, using an optical fiber coated with a thermoplastic UV-transparent resin surrounding the steps of softening by heating the thermoplastic UV-transparent resin coated around the optical fiber, grating A plurality of phase modulation patterns with different periods are formed by pressing a plurality of phase modulation pattern molds having different periods in which periodic grooves corresponding to the periods are softened to the plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction of the thermoplastic ultraviolet transmitting resin. A process of transferring
A step of removing the plurality of phase-modulation pattern type from the thermoplastic UV-transparent resin, characterized in that a step of irradiating a laser beam to the optical fiber through the plurality of phase modulation pattern transferred.
また、本発明の光ファイバグレーティング作製方法は、前記光ファイバにレーザを照射する工程は、前記光ファイバの前記複数の位相変調パターンが転写された複数の面それぞれに同時にレーザを照射することを特徴とする。 Further, in the optical fiber grating manufacturing method of the present invention, the step of irradiating the optical fiber with the laser simultaneously irradiates each of the plurality of surfaces onto which the plurality of phase modulation patterns of the optical fiber are transferred. And
また、本発明の光ファイバグレーティング作製方法は、前記光ファイバにレーザを照射する工程は、前記光ファイバの前記複数の位相変調パターンが転写された複数の面に一面ずつレーザを照射することを特徴とする。 Further, in the optical fiber grating manufacturing method of the present invention, the step of irradiating the optical fiber with the laser irradiates the plurality of surfaces of the optical fiber onto which the plurality of phase modulation patterns are transferred one by one. And
また、本発明の光ファイバグレーティング作製方法は、前記光ファイバにレーザを照射する工程は、前記光ファイバを回転させながらレーザを照射することを特徴とする。 In the optical fiber grating manufacturing method of the present invention, the step of irradiating the optical fiber with a laser irradiates the laser while rotating the optical fiber.
また、本発明の光ファイバグレーティング作製方法は、前記複数の位相変調パターン型は、レーザの波長をλとし、前記熱可塑性紫外線透過樹脂の屈折率をnとするとき、転写される前記複数の位相変調パターンの溝深さdがd=λ/(2(n−1))を満たすものであることを特徴とする。 Further, in the optical fiber grating manufacturing method of the present invention, the plurality of phase modulation pattern molds have the plurality of phases transferred when the wavelength of the laser is λ and the refractive index of the thermoplastic ultraviolet transmitting resin is n. The groove depth d of the modulation pattern satisfies d = λ / (2 (n−1)).
また、本発明の光ファイバグレーティング作製方法は、前記光ファイバにレーザを照射する工程の前工程として、前記光ファイバ中に水素又は重水素を拡散させる工程を有することを特徴とする。 Further, the optical fiber grating manufacturing method of the present invention, as a pre-step of the step of irradiating the laser to the optical fiber, characterized by having a step of diffusing hydrogen or deuterium into the optical fiber.
また、本発明の光ファイバグレーティング作製装置は、熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆された光ファイバを送り出す光ファイバ送り出し部と、この光ファイバ送り出し部から送り出された前記光ファイバを被覆する前記熱可塑性紫外線透過樹脂を加熱して軟化させる加熱部と、グレーティングの周期に対応した周期的な溝が刻まれた周期の異なる複数の位相変調パターン型を軟化した前記熱可塑性紫外線透過樹脂の長手方向に同じ位置の複数面に押しつけ、周期の異なる複数の位相変調パターンを転写する型押し部と、レーザを発生するレーザ発生部と、このレーザ発生部から発生したレーザを二つに分離するビームスプリッタと、このビームスプリッタにより分離された二つのレーザの一方を反射させて前記光ファイバの両方向にレーザを照射させるように光経路を形成する多数のミラーと、レーザの照射により複数のグレーティングが形成された光ファイバを巻き取る光ファイバ巻き取り部とを具備することを特徴とする。 Further, the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present invention includes an optical fiber delivery unit that sends out an optical fiber coated with a thermoplastic ultraviolet transmissive resin, and the thermoplastic ultraviolet ray that coats the optical fiber delivered from the optical fiber delivery unit. The same position in the longitudinal direction of the thermoplastic UV transmissive resin that softens the heating unit that heats and softens the transmissive resin and a plurality of phase modulation pattern molds with different periods in which periodic grooves corresponding to the period of the grating are engraved A mold pressing unit that presses against a plurality of surfaces and transfers a plurality of phase modulation patterns having different periods, a laser generation unit that generates a laser, a beam splitter that separates the laser generated from the laser generation unit into two, and One of the two lasers separated by the beam splitter is reflected to direct the laser in both directions of the optical fiber. A plurality of mirrors forming an optical path so as to Isa, characterized by comprising an optical fiber take-up unit for taking up the laser optical fiber in which a plurality of grating is formed by irradiation of.
また、本発明の光ファイバグレーティング作製装置は、熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆され、長手方向に位相変調パターンが複数面転写された光ファイバの一端を保持し、回転可能な第1の回転部と、前記光ファイバの他端を保持し、回転可能な第2の回転部と、レーザを発生するレーザ発生部と、このレーザ発生部から発生したレーザを反射させて前記光ファイバに照射させるミラーと、前記熱可塑性紫外線透過樹脂を過熱して軟化させる加熱部と、グレーティングの周囲に対応した周期的な溝が刻まれた周期の異なる複数の位相変調パターン型を軟化した前記熱可塑性紫外線透過樹脂の長手方向に同じ位置の複数面に押し付け、周期の異なる複数の位相変調パターンを転写する型押し部とを具備することを特徴とする。 Further, the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present invention includes a first rotating part that is rotatable and holds one end of an optical fiber that is coated with a thermoplastic ultraviolet transmitting resin and onto which a plurality of phase modulation patterns are transferred in the longitudinal direction. A second rotating unit that holds and rotates the other end of the optical fiber, a laser generating unit that generates a laser, and a mirror that reflects the laser generated from the laser generating unit and irradiates the optical fiber A heating unit that heats and softens the thermoplastic ultraviolet transmissive resin; and a plurality of phase modulation pattern molds having different periods in which periodic grooves corresponding to the periphery of the grating are softened. And a die pressing unit that presses against a plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction and transfers a plurality of phase modulation patterns having different periods .
本発明の光ファイバグレーティング作製方法によれば、光ファイバの周囲を被覆する熱可塑性紫外線透過樹脂に複数の位相変調パターンを転写し、転写された複数の位相変調パターンを通してレーザを光ファイバに照射するので、振動対策や温度管理や位相マスクの交換や高精度の位置調整を行わずに同一領域に複数のグレーティングを簡単で効率的に作製することができる。 According to the method for producing an optical fiber grating of the present invention, a plurality of phase modulation patterns are transferred to a thermoplastic ultraviolet transparent resin covering the periphery of the optical fiber, and a laser is irradiated to the optical fiber through the transferred phase modulation patterns. Therefore, it is possible to easily and efficiently produce a plurality of gratings in the same region without taking measures against vibration, temperature management, phase mask replacement, or high-accuracy position adjustment.
また、本発明の光ファイバグレーティング作製装置によれば、光ファイバの周囲を被覆する熱可塑性紫外線透過樹脂に複数の位相変調パターンが転写され、転写された複数の位相変調パターンを通してレーザを光ファイバに照射するので、振動対策や温度管理や位相マスクの交換や高精度の位置調整を行わずに同一領域に複数のグレーティングを簡単で効率的に作製することができる。 Further, according to the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present invention, a plurality of phase modulation patterns are transferred to the thermoplastic ultraviolet ray transmissive resin covering the periphery of the optical fiber, and the laser is turned into the optical fiber through the transferred phase modulation patterns. Since irradiation is performed, it is possible to easily and efficiently produce a plurality of gratings in the same region without performing vibration countermeasures, temperature management, phase mask replacement, or highly accurate position adjustment.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施例1)
本発明の光ファイバグレーティング作製方法の実施例1を図1に示すフローチャート及び図2−1、図2−2に基づいて説明する。
(Example 1)
Example 1 of the optical fiber grating manufacturing method of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 1 and FIGS. 2-1 and 2-2.
まずステップS110では、図2−1(a)に示すように、例えばフッ素系樹脂などからなる熱可塑性紫外線透過樹脂11で周囲を被覆(コーティング)した光ファイバ1を用意する。
First, in step S110, as shown in FIG. 2-1 (a), an optical fiber 1 whose periphery is coated (coated) with a thermoplastic
ここで、コートの方法としては、通常の紫外線硬化樹脂で被覆した光ファイバの一部の被覆を取り除き、その部分に熱可塑性紫外線透過樹脂をコートする方法(リコート法)と、光ファイバを母材から線引きする際にコートする方法とがある。 Here, as a coating method, a part of the optical fiber coated with a normal ultraviolet curable resin is removed and a thermoplastic ultraviolet transmitting resin is coated on the part (recoating method), and the optical fiber is a base material. There is a method of coating when drawing from.
母材からの線引時にコートする方法は、露光時に被覆を除去する必要が無いため光ファイバの破断強度が劣化しにくい利点がある。また、被覆除去工程およびリコート工程を必要としないため工数削減につながり安価な光ファイバグレーティングの作製が可能となる。 The method of coating at the time of drawing from the base material has an advantage that the breaking strength of the optical fiber is hardly deteriorated because it is not necessary to remove the coating at the time of exposure. Further, since the coating removal process and the recoating process are not required, man-hours can be reduced and an inexpensive optical fiber grating can be manufactured.
一方、リコート法では一部のみ熱可塑性紫外線透過樹脂を使用するため通常の光ファイバが利用できる利点がある。 On the other hand, the recoating method has an advantage that a normal optical fiber can be used because only a part of the thermoplastic ultraviolet transmitting resin is used.
次に、図2−1(b)に示すように、光ファイバ1を位相変調パターン型31の上に置き、さらにその上に周期の異なる位相変調パターン型32を置き、光ファイバ1が第1及び第2の位相変調パターン型31,32で挟まれる形とする。
Next, as shown in FIG. 2-1 (b), the optical fiber 1 is placed on the phase
そして、ステップS120では、第1及び第2の位相変調パターン型31,32を挟み込むように樹脂軟化温度以上(110℃)に加熱したヒータ21,22を押し当て、熱可塑性紫外線透過樹脂11を軟化させ、ステップS130では、第1及び第2の位相変調パターン型31,32を熱可塑性紫外線透過樹脂11に押し付ける。ここで、温度は熱可塑性紫外線透過樹脂11の軟化温度以上分解温度以下(100℃〜200℃程度)にする必要がある。
In step S120, the
第1及び第2の位相変調パターン型31,32としては、従来の石英製位相マスクが転用可能であるが、通常の露光と違い石英のようには紫外光を透過する必要がないため石英以外の材料(例えばシリコンなど)を使用してもよい。 As the first and second phase modulation pattern molds 31 and 32, a conventional quartz phase mask can be used. However, unlike normal exposure, it is not necessary to transmit ultraviolet light unlike quartz, and other than quartz. These materials (for example, silicon) may be used.
次に、ステップS140,S150では、図2−1(c)に示すように、必要に応じて軟化加熱部分14を硬化温度まで冷却し第1及び第2の位相変調パターン型31,32を取り外す。冷却するのは、高温で熱可塑性紫外線透過樹脂11があまりにも軟らかい状態で第1及び第2の位相変調パターン型31,32を外すと、第1及び第2の位相変調パターン型31,32の溝に樹脂が残ってしまい位相変調パターンの転写ができないためである。
Next, in steps S140 and S150, as shown in FIG. 2-1 (c), the softening
次に、ステップS160では、図2−2(e)に示すように、紫外光レーザ4を光ファイバ1に照射する。まず、第1の位相変調パターン型31により転写した第1の位相変調パターン部14を通して紫外光レーザ4を光ファイバ1に照射する。レーザとしては、エキシマレーザ、アルゴンレーザの第二高調波、銅蒸気レーザの第二高調波、YAGレーザの4倍波などが使用できる。
Next, in step S160, the optical fiber 1 is irradiated with the
第1の位相変調パターン部14を通過した紫外光レーザ4は、回折され±1次光5に分離されるが、図2−2(e)に示すように、その±1次光5が重なりあうところでは干渉縞により紫外光の周期的なパターンが生じる。そして紫外光レーザ4の強度分布に対応して光ファイバ1のコア12の屈折率が周期的に上昇し、第1の位相変調パターン部14に対応したグレーティングが完成する。
The
その後、光ファイバ1を上下に反転させ、第2の位相変調パターン部15を通して紫外光レーザ4を照射することにより、上記と同様に第2の位相変調パターン部15に対応したグレーティングが完成し、図2−2(f)に示すように、第1及び第2の位相変調パターン部14,15に対応したグレーティングが同一領域に作製された複数グレーティング部16が完成する。
Thereafter, the optical fiber 1 is turned upside down and irradiated with the
なお、使用する光ファイバ1は、紫外光に対し光感受性があればよいが、光感受性は高い方が望ましいので、例えばステップS110の前、ステップS110とステップS120との間、ステップS150とステップS160との間などの露光前の段階で、光ファイバ1中に水素あるいは重水素を拡散させる水素処理をする工程を入れることにより光ファイバ1の特性の改善が得られる。 The optical fiber 1 to be used is only required to be sensitive to ultraviolet light, but it is desirable that the optical sensitivity is high. For example, before step S110, between step S110 and step S120, step S150 and step S160. By introducing a process of hydrogen treatment for diffusing hydrogen or deuterium into the optical fiber 1 at a stage before exposure, such as between and, the characteristics of the optical fiber 1 can be improved.
露光時に使用する紫外光レーザ4の波長λと、熱可塑性紫外線透過樹脂11の屈折率nを用いると、図2−1(d)に示す位相変調パターン転写後の溝深さdが、
d=λ/(2(n−1)) (数式1)
を満たすような第1及び第2の位相変調パターン型31,32を使用すると、図2−2(e)に示す0次光6の回折効率を小さくすることができる。0次光6を小さくすると±1次光5が強くなり、効率良くグレーティングを作製できるため望ましい。ただし、0次光6が存在しても、±1次光5があればグレーティングは作製できるため、この条件は必ずしも満たす必要はない。
When the wavelength λ of the
d = λ / (2 (n−1)) (Formula 1)
When the first and second phase modulation pattern types 31 and 32 satisfying the above are used, the diffraction efficiency of the 0th-
本実施例によれば、光ファイバ1の周囲を被覆する熱可塑性紫外線透過樹脂11に第1及び第2の位相変調パターン部14,15を作製し、第1及び第2の位相変調パターン部14,15を通して紫外光レーザ4を光ファイバ1に照射するので、露光時に位相マスクを使用する必要がなく、周囲の振動や温度変化の影響を受けないため振動対策や温度管理などが必要ない。また、位相マスクの交換をすることなく周期の異なる2つのグレーティングを同一領域に作製でき、位相マスクと光ファイバの距離を調整する必要もない。
According to the present embodiment, the first and second phase
(実施例2)
次に、本発明の光ファイバグレーティング作製方法の実施例2を図3に示すフローチャート及び図4、図5に基づいて説明する。なお、図2に示した実施例1の構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Example 2)
Next, Embodiment 2 of the optical fiber grating manufacturing method of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3 and FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the structure of Example 1 shown in FIG. 2, and detailed description is abbreviate | omitted.
本実施例では、リコート法により紫外光透過型フッ素樹脂を光ファイバ10の周囲に被覆した。光ファイバ10としてはシングルモード光ファイバ(フジクラ製:商品名Future Guide(登録商標)−SM)を用いた。まずステップS310では、光ファイバ10の被覆を5cm除去し、紫外光透過型フッ素樹脂を被覆除去部にコートした。コートの方法は、紫外光透過型フッ素樹脂を溶媒に溶かした溶液を用いダイス方式にてコートした。その後、溶媒を完全に揮発させフッ素樹脂を硬化させるために、リコート部を200℃で10分間加熱した。リコート部分の外径は160μmであった。
In this example, the
使用した紫外光透過型フッ素樹脂の引張弾性率は1000MPaで、樹脂分解温度は390℃である。 The used ultraviolet light transmission type fluororesin has a tensile modulus of 1000 MPa and a resin decomposition temperature of 390 ° C.
次に、図4(a)に示すように、紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分を位相変調パターン型31の上に置き、さらにその上に周期の異なる位相変調パターン型32を置き、光ファイバ10が第1及び第2の位相変調パターン型31,32で挟まれる形とした。
Next, as shown in FIG. 4A, the ultraviolet light transmitting fluororesin-coated portion is placed on the phase
第1の位相変調パターン型31の周期は1.08μm、第2の位相変調パターン型32の周期は1.075μmであり、共に位相変調パターンが10mmにわたり、その深さが中心から離れるに従い徐々に浅くなるアポダイグレーティング用のパターンが刻まれた型を用いた。
The period of the first phase
そして、ステップS320,S330で、第1及び第2の位相変調パターン型31,32を挟み込むように樹脂軟化温度以上(110℃)に加熱したヒータ21,22を押し当てて紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分を軟化させ、第1及び第2の位相変調パターン型31,32を光ファイバ10に押し付けた。
Then, in steps S320 and S330, the
使用したヒータ21,22は熱伝導の良いアルミニウム製で長さは20mmであり、ばねを用い2kg重の力で被覆部分を押すように調整し、第1及び第2の位相変調パターン型31,32と光ファイバ10が暖まるまで約100秒間その圧力を維持した。
The
その後、ステップS340では、ヒータ21,22を取り外して光ファイバ10が室温まで冷えるの待ち、ステップS350では第1及び第2の位相変調パターン型31,32から取り外した。
Thereafter, in step S340, the
その後、紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分の位相変調パターン転写側からレーザ7を照射し、被覆表面の位相変調パターンによる回折により光ファイバ10中にグレーティングを書き込んだ。レーザ7としては、アルゴンイオンレーザの第二高調波(244nm)を用いた。
Thereafter, the
このとき、両側に刻まれた位相変調パターンへ照射できるように、図4(b)に示すように、レーザ7をビームスプリッタで二つに分け両側から露光した。また、位相変調パターン全域に均一に露光するために、光ファイバ10を長手方向に位相変調パターンの転写された10mm以上移動させた。
At this time, as shown in FIG. 4B, the
図5は本実施例で作製した複数光ファイバグレーティングの反射特性を示すものである。反射波長(例えば、1546nm,1551nm)の異なる二つのグレーティングが相互に干渉することなく露光できることが確認できた。 FIG. 5 shows the reflection characteristics of the multiple optical fiber gratings produced in this example. It was confirmed that two gratings having different reflection wavelengths (for example, 1546 nm and 1551 nm) can be exposed without interfering with each other.
(実施例3)
次に、本発明の光ファイバグレーティング作製方法の実施例3を図5及び図6に基づいて説明する。
(Example 3)
Next, Embodiment 3 of the optical fiber grating manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例では、実施例2のステップS310〜S350と同様の工程で光ファイバ10の被覆部分に位相変調パターンを転写した。
In the present example, the phase modulation pattern was transferred to the coated portion of the
その後、紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分の位相変調パターン転写側からレーザ7を照射し、被覆表面の位相変調パターンによる回折により光ファイバ10中にグレーティングを書き込んだ。レーザ7としては、アルゴンイオンレーザの第二高調波(244nm)を用いた。
Thereafter, the
このとき、両側に刻まれた位相変調パターンへ照射できるように、図6に示すように光ファイバ10を回転させながら片側から露光した。また、位相変調パターン全域に均一に露光するために、光ファイバ10を長手方向に位相変調パターンの転写された10mm以上移動させた。
At this time, exposure was performed from one side while rotating the
本実施例で作製した光ファイバグレーティングの反射特性は、図5に示すように実施例2で作製したものと同様である。反射波長(例えば、1546nm,1551nm)の異なる二つのグレーティングが相互に干渉することなく露光できることが確認できた。 The reflection characteristics of the optical fiber grating produced in this example are the same as those produced in Example 2 as shown in FIG. It was confirmed that two gratings having different reflection wavelengths (for example, 1546 nm and 1551 nm) can be exposed without interfering with each other.
(実施例4)
次に、本発明の光ファイバグレーティング作製方法の実施例4を図7に示すフローチャート及び図8、図9に基づいて説明する。なお、図2及び図4に示した実施例1及び実施例2の構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Example 4)
Next,
まずステップS710では、実施例2のステップS310と同様に、リコート法により紫外光透過型フッ素樹脂を光ファイバ10の周囲に被覆した。
In step S710, similarly to step S310 of Example 2, the
次に、図8に示すように、紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分を位相変調パターン型31の上に置き、さらにその上に周期の異なる位相変調パターン型32を置き、光ファイバ10が第1及び第2の位相変調パターン型31,32で挟まれる形とした。第1及び第2の位相変調パターン型31,32は実施例2と同様のものを使用した。
Next, as shown in FIG. 8, the ultraviolet light transmission type fluororesin-coated portion is placed on the phase
その後、ステップS720では、第1及び第2の位相変調パターン型31,32、紫外光透過型フッ素樹脂が被覆された光ファイバ10を含む型押し部8の雰囲気温度を100℃に加熱し、紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分を軟化させた。
Thereafter, in step S720, the atmospheric temperature of the stamping unit 8 including the first and second phase
次に、ステップS730では、第1及び第2の位相変調パターン型31,32、紫外光透過型フッ素樹脂が被覆された光ファイバ10の温度が100℃で安定した時点で、第1及び第2の位相変調パターン型31,32で光ファイバ10を挟み込み、圧力をかけた。押し付け圧力は、バネを用い2kg重の力で紫外光透過型フッ素樹脂被覆部分を押すように調整し、3秒間その圧力を維持した。
Next, in step S730, when the temperature of the
そして、ステップS740では、雰囲気温度が100℃のままで、型押しした光ファイバ10を第1及び第2の位相変調パターン型31,32から取り外した。型押しできる樹脂軟化温度ぎりぎりの低温で加熱しているため、第1及び第2の位相変調パターン型31,32に樹脂が残ってしまうことを防ぐことができる。
In step S740, the stamped
その後、ステップS750では、光ファイバ10の位相変調パターン転写側からアルゴンイオンレーザの第二高調波(244nm)を照射し、被覆表面の位相変調パターンによる回折により光ファイバ10中にグレーティングを書き込んだ。
Thereafter, in step S750, the second harmonic (244 nm) of an argon ion laser was irradiated from the phase modulation pattern transfer side of the
露光方法は実施例2と同様とした。 The exposure method was the same as in Example 2.
図9は本実施例で作製した光ファイバグレーティングの反射特性を示すものである。実施例2及び実施例3と同様に反射波長(例えば、1546.5nm,1551nm)の異なる二つのグレーティングが同時に作製できることを確認した。 FIG. 9 shows the reflection characteristics of the optical fiber grating produced in this example. It was confirmed that two gratings having different reflection wavelengths (for example, 1546.5 nm and 1551 nm) can be produced simultaneously as in Example 2 and Example 3.
なお、実施例1〜4では、2つの位相変調パターン型を使用して周期の異なる2つのグレーティングを同一領域に作製する方法を説明したが、3つ以上の位相変調パターン型を使用して位相変調パターンを光ファイバの被覆部分に転写することにより、周期の異なる3つ以上のグレーティングを同一領域に作製することもできる。 In the first to fourth embodiments, the method of manufacturing two gratings having different periods in the same region using two phase modulation pattern molds has been described, but the phase using three or more phase modulation pattern molds is described. By transferring the modulation pattern to the coated portion of the optical fiber, three or more gratings having different periods can be produced in the same region.
(実施例5)
次に、本発明の光ファイバグレーティング作製装置の実施例5を図10に基づいて説明する。
(Example 5)
Next, Example 5 of the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図10は本発明の光ファイバグレーティング作製装置の実施例5の構成を示すもので、熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆された光ファイバ1をドラムを回転させて送り出す光ファイバ送り出し部41と、光ファイバ1を上下から挟むように配置された第1及び第2の位相変調パターン型31,32と、第1及び第2の位相変調パターン型31,32を挟み込むように配置されたヒータ21,22と、レーザ19を発生するレーザ発生部17と、このレーザ発生部17から出射されたレーザ19をレーザ19a,19bの二つに分離するビームスプリッタ18と、レーザ19bを反射させて光ファイバ1の両方向からレーザ19a,19bを照射させるように光経路を形成するミラー51,52,53と、レーザ19a,19bの照射を受けてグレーティングが書き込まれた光ファイバ1をドラムを回転させて巻き取る光ファイバ巻き取り部42とを備えている。
FIG. 10 shows the configuration of an optical fiber grating manufacturing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. An optical
ここで、本実施例の光ファイバグレーティング作製装置の基本動作を説明する。光ファイバ送り出し部41は熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆された光ファイバ1をドラムから送り出す。
Here, the basic operation of the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present embodiment will be described. The optical
そして、第1及び第2の位相変調パターン型31,32は光ファイバ1を上下から挟み、樹脂軟化温度以上(110℃)に加熱したヒータ21,22は第1及び第2の位相変調パターン型31,32を挟み込むように押して光ファイバ1の被覆部分を軟化させ、第1及び第2の位相変調パターン型31,32を光ファイバ1に押し付け、位相変調パターンを転写する。
The first and second phase
一方、レーザ発生部17はビームスプリッタ18に向けてレーザ19を発生する。ビームスプリッタ18はレーザ19をレーザ19a,19bの二つに分離し、レーザ19aを光ファイバ1のグレーティングを書き込む部分に照射する。
On the other hand, the
ミラー51,52,53はレーザ19bを反射して、光ファイバ1のグレーティングを書き込む部分にレーザ19aの反対方向から照射する。
The
光ファイバ巻き取り部42は、レーザ19a,19bの照射を受けてグレーティングが書き込まれた光ファイバ1をドラムに巻き取る。
The optical fiber take-up
本実施例の光ファイバグレーティング作製装置によれば、光ファイバ1の周囲を被覆する熱可塑性紫外線透過樹脂に2つの位相変調パターンが転写され、転写された2つの位相変調パターンを通してレーザ19a,19bを光ファイバに照射するので、露光時に位相マスクを使用する必要がなく、周囲の振動や温度変化の影響を受けないため振動対策や温度管理などが必要ない。また、位相マスクの交換をすることなく周期の異なる2つのグレーティングを同一領域に作製でき、位相マスクと光ファイバの距離を調整する必要もない。
According to the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present embodiment, two phase modulation patterns are transferred to the thermoplastic ultraviolet transmitting resin covering the periphery of the optical fiber 1, and the
また、光ファイバ1を動かしながらでも露光することができるため連続流れ露光が可能となり、光ファイバグレーティング作製作業の効率化を図ることができる。 Further, since the exposure can be performed while moving the optical fiber 1, continuous flow exposure is possible, and the efficiency of the optical fiber grating manufacturing work can be improved.
(実施例6)
次に、本発明の光ファイバグレーティング作製装置の実施例6を図11に基づいて説明する。なお、図10に示した実施例5の構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Example 6)
Next, Example 6 of the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the structure of Example 5 shown in FIG. 10, and detailed description is abbreviate | omitted.
図11(a)は本発明の光ファイバグレーティング作製装置の実施例6の構成を示すもので、熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆され、長手方向に同じ位置の複数面に位相変調パターンが転写された光ファイバ1の一端を保持して、回転可能な第1の回転部61と、光ファイバ1の他端を保持して、回転可能な第2の回転部62と、レーザ19を発生するレーザ発生部17と、レーザ発生部17から発生したレーザ19を反射させて光ファイバ1に照射させるミラー54とを備える。
FIG. 11 (a) shows the configuration of Example 6 of the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present invention, which is covered with a thermoplastic ultraviolet transmitting resin, and phase modulation patterns are transferred to a plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction. A first
ここで、本実施例の光ファイバグレーティング作製装置の基本動作を説明する。 Here, the basic operation of the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present embodiment will be described.
レーザ発生部17はレーザ19を発生する。ミラー54はレーザ19を反射して、光ファイバ1のグレーティングを書き込む部分に照射する。
The
そして、位相変調パターン全域に均一に露光するために、第1及び第2の回転部61,62は光ファイバ1を回転させながら光ファイバ1の位相変調パターンの転写された長さ以上長手方向に平行移動する。
In order to uniformly expose the entire area of the phase modulation pattern, the first and second
第1及び第2の回転部61,62は図11(b)に示すように筒体6aと回転体6bと保持部6cとからなる。回転体6bは筒体6aの内壁に回転可能に取り付けられ、回転体6bに固定された保持部6cは光ファイバ1を保持し、回転体6bとともに回転可能である。
As shown in FIG. 11B, the first and second
本実施例の光ファイバグレーティング作製装置によれば、熱可塑性紫外線透過樹脂で被覆され、長手方向に同じ位置の複数面に位相変調パターンが転写された光ファイバ1に、転写された複数の位相変調パターンを通してレーザ19を照射するので、露光時に位相マスクを使用する必要がなく、周囲の振動や温度変化の影響を受けないため振動対策や温度管理などが必要ない。また、位相マスクの交換をすることなく周期の異なる2つのグレーティングを同一領域に作製でき、位相マスクと光ファイバの距離を調整する必要もない。
According to the optical fiber grating manufacturing apparatus of the present embodiment, a plurality of phase modulations transferred to the optical fiber 1 coated with a thermoplastic ultraviolet ray transmissive resin and having phase modulation patterns transferred to a plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction. Since the
1,10 光ファイバ
11 熱可塑性紫外線透過樹脂
12 コア
13 クラッド
14 第1の位相変調パターン部
15 第2の位相変調パターン部
16 複数グレーティング部
17 レーザ発生部
18 ビームスプリッタ
19,19a,19b,7 レーザ
21,22 ヒータ
31 第1の位相変調パターン型
32 第2の位相変調パターン型
4 紫外光レーザ
5 ±1次光
6 0次光
41 光ファイバ送り出し部
42 光ファイバ巻き取り部
51,52,53,54 ミラー
61 第1の回転部
62 第2の回転部
6a 筒体
6b 回転体
6c 保持部
8 型押し部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
グレーティングの周期に対応した周期的な溝が刻まれた周期の異なる複数の位相変調パターン型を軟化した前記熱可塑性紫外線透過樹脂の長手方向に同じ位置の複数面に押し付け、周期の異なる複数の位相変調パターンを転写する工程と、
前記複数の位相変調パターン型を前記熱可塑性紫外線透過樹脂から取り外す工程と、
転写された前記複数の位相変調パターンを通して前記光ファイバにレーザを照射する工程と
を有することを特徴とする光ファイバグレーティング作製方法。 A step of using an optical fiber around coated with a thermoplastic UV-transparent resin, is softened by heating the thermoplastic UV-transparent resin coated around the optical fiber,
A plurality of phase modulation pattern molds with different periodic periods corresponding to the period of the grating are pressed against a plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction of the thermoplastic ultraviolet transparent resin softened, and a plurality of phases with different periods a step of transferring the modulation pattern,
A step of removing the plurality of phase-modulation pattern type from the thermoplastic UV-transparent resin,
An optical fiber grating manufacturing method characterized by a step of irradiating a laser beam to the optical fiber through the plurality of phase modulation pattern transferred.
この光ファイバ送り出し部から送り出された前記光ファイバを被覆する前記熱可塑性紫外線透過樹脂を加熱して軟化させる加熱部と、
グレーティングの周期に対応した周期的な溝が刻まれた周期の異なる複数の位相変調パターン型を軟化した前記熱可塑性紫外線透過樹脂の長手方向に同じ位置の複数面に押し付け、周期の異なる複数の位相変調パターンを転写する型押し部と、
レーザを発生するレーザ発生部と、
このレーザ発生部から発生したレーザを二つに分離するビームスプリッタと、
このビームスプリッタにより分離された二つのレーザの一方を反射させて前記光ファイ
バの両方向にレーザを照射させるように光経路を形成する多数のミラーと、
レーザの照射により複数のグレーティングが形成された前記光ファイバを巻き取る光フ
ァイバ巻き取り部と
を具備することを特徴とする光ファイバグレーティング作製装置。 An optical fiber delivery section for delivering an optical fiber coated with a thermoplastic ultraviolet transparent resin;
A heating unit that heats and softens the thermoplastic ultraviolet transmitting resin that covers the optical fiber delivered from the optical fiber delivery unit;
A plurality of phase modulation pattern molds with different periodic periods corresponding to the period of the grating are pressed against a plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction of the thermoplastic ultraviolet transparent resin softened, and a plurality of phases with different periods An embossing part for transferring the modulation pattern;
A laser generator for generating a laser;
A beam splitter that separates the laser generated from the laser generator into two;
A number of mirrors that reflect one of the two lasers separated by the beam splitter and irradiate the laser in both directions of the optical fiber;
An optical fiber grating manufacturing apparatus comprising: an optical fiber winding unit that winds the optical fiber on which a plurality of gratings are formed by laser irradiation.
前記光ファイバの他端を保持し、回転可能な第2の回転部と、
レーザを発生するレーザ発生部と、
このレーザ発生部から発生したレーザを反射させて前記光ファイバに照射させるミラーと、
前記熱可塑性紫外線透過樹脂を過熱して軟化させる加熱部と、
グレーティングの周囲に対応した周期的な溝が刻まれた周期の異なる複数の位相変調パターン型を軟化した前記熱可塑性紫外線透過樹脂の長手方向に同じ位置の複数面に押し付け、周期の異なる複数の位相変調パターンを転写する型押し部と
を具備することを特徴とする光ファイバグレーティング作製装置。 A first rotating section that is coated with a thermoplastic ultraviolet transparent resin, holds one end of an optical fiber having a plurality of phase modulation patterns transferred in the longitudinal direction , and is rotatable;
A second rotating part that holds the other end of the optical fiber and is rotatable;
A laser generator for generating a laser;
A mirror that reflects the laser generated from the laser generator and irradiates the optical fiber;
A heating section for overheating and softening the thermoplastic ultraviolet transparent resin;
A plurality of phase modulation pattern molds with different periods engraved with periodic grooves corresponding to the periphery of the grating are pressed against a plurality of surfaces at the same position in the longitudinal direction of the thermoplastic ultraviolet transparent resin, and a plurality of phases with different periods An apparatus for producing an optical fiber grating, comprising: a mold pressing portion for transferring a modulation pattern .
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