JP4413972B2 - ファイバグレーティングの製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、WDM伝送システムにおいては、伝送される各波長の信号光にレベル偏差が生じていると、光信号が劣化して伝送距離や伝送帯域を低減させる恐れがある。したがって、EDFA等の光増幅器では、伝送帯域における利得特性を等化(平坦化)することが要求されている。
LPG1:89mm、LPG2:91mm、LPG3:46mm、LPG4:88mm
この図13に示された利得等化器の透過損失−波長波形は、ほぼターゲット特性に一致していることがわかる。
LPG1:89mm、LPG2:46.22mm
この図15に示された利得等化器の透過損失−波長波形は、図13の場合と同様に、ほぼターゲット特性に一致していることがわかる。
図1に、スーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの構造を示す。図1に示すL1は紫外線レーザの照射によってグレーティングが形成された部分の長さであり、L2はグレーティングが形成されない部分の長さである。図1においては、長さL1で同じ構成のグレーティングがN個形成されている。
また、L2の長さとしては、5mm〜150mmが適切な範囲である。
スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの全長Lは、図1から明らかなとおり、L=NxL1+(N−1)xL2 で表される。
図2に、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングと共に特性が示された均一な長周期ファイバグレーティングは、グレーティング長Lが30mmの長周期ファイバグレーティングである。
(1)スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングのピークの中心波長はグレーティングの周期だけでなく、グレーティングが形成された部分と部分の間の距離(L2)にも関係がある。
(2)スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの中心波長が、周期が同じ均一な長周期ファイバグレーティングの中心波長と一致した場合には、透過損失が最大となる。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの中心波長が、周期が同じ均一な長周期ファイバグレーティングの中心波長から遠ければ遠いほど、透過損失は小さくなる。
(3)スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングSSLPG1とSSLPG5の中心波長と透過損失ピーク値は、ほぼ同じであるが、SSLPG5の方がバンド幅が狭い。SSLPG1の長さは55mm、一方、SSLPG5の長さは69.5mmである。従って、このバンド幅とスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの長さを比較すると、バンド幅とグレーティング長は、負の相関があることがわかる。
図3に特性が示された均一な長周期ファイバグレーティングは、グレーティング長Lが30mmのグレーティングである。
(1)グレーティングを形成していない部分の長さL2を一定にすると、メインピークの中心波長も一定になる。
(2)グレーティングが形成された部分の全長(NxL1)が同じファイバグレーティングでは、Nが増えると透過損失のピークのバンド幅が狭くなる。
また、メインピークの間の距離も大きくなる。
(3)従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用すれば、均一な長周期ファイバグレーティングと同じ照射長(NxL1)で、より狭いバンド幅の透過損失のプロファイルを実現できることがわかる。
図4に、この利得等価器の構成を示す。SSLPG1は、長さL1のグレーティングの数N=2のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングであり、LPG2は、均一な長周期ファイバグレーティングであり、下記の構造を有する。SSLPG1: グレーティングが形成された部分の長さL1:16mm,
グレーティングが形成されない部分の長さL2:30.25mm
L1の数N:2
全長L:62.25mm
LPG2: 全長L:27mm
ここで、LPG2は、SSLPG1のグレーティングが形成されていない部分(L2)内に形成されている。
どちらもシングルモードファイバ(SMF)であり、SSLPG1は4次クッラドモードを利用し、LPG2は5次クッラドモードを利用する。
従って、補強部材もひとつで済むため、従来の問題を解決した小型の利得等価器を得ることができる。
双方の利得等化器の透過損失−波長波形は、ターゲット特性とほぼ一致している。
図4に示す本発明の場合には、LPG2はSSLPG1のL2部分に形成されるので、全長Lは、SSLPG1自体の長さの62.25mmである。
一方、図12に示す従来型では、L=LPG1+LPG2+LPG3+LPG4=314mmである。
従って、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器は、従来の均一な長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の長さの約1/5の長さで、同じ特性を得ることができる。
次にこの利得等化器の全長を計算すると、L=LPG1+LPG2=135.22mmである。従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した場合には、半分以下の長さで同じ特性を得ることができる。
更に、従来型の利得等化器では、複数の補強部材を必要とするが、本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の場合には、ひとつの補強部材すみ、かなり小型化できる。
光ファイバに水素を含侵させる水素処理した後、まず一定期間、水素を除去するためのプレアニール(Pre−anneal)を行う。そして、光ファイバに紫外線レーザを照射してグレーティングを形成した後に、水素を除去するためのアニール(Anneal)を行う。
特に、波長が1244nm近傍における水素ロスを制御できるように、プレアニールを行う。図6から、1244nmにおける水素ロスを測定し、水素ロスが0.5dB/m以下のなるようにプレアニール条件を定めることによって、ファイバグレーティングの波長シフトを制御することができる。
従って、所定の水素ロスが得られるようにプレアニールする時間を制御することによって、ファイバグレーティングの波長シフトを制御することができることがわかる。
紫外線レーザを照射して形成されたファイバグレーティングは、何も処理を行わない場合には、時間の経過と共に、屈折率が小さくなり、また中心波長も短波長側へシフトする経時劣化が発生する。従って、この経時劣化を防ぐために、ファイバグレーティング部を高温に加熱して、予め不安定要素を取り除く処理を行なうことが有効であり、これを特性安定化処理と称する。
また、同じ条件で10本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、30nmプラスマイナス1.2nmであった。
この場合、光ファイバに、15MPaの圧力で1週間、水素処理を施してから、更に80℃で15時間のプレアニールを行なう。次に、この光ファイバに、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素を除去するためのアニールと、特性安定化処理を行って、ファイバグレーティングを形成する。ここで、紫外線の照射時間は、5分間である。
また、同じ条件で10本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、5nmプラスマイナス0.2nmであった。
図9は、光ファイバを、15MPaで1週間、水素処理を行い、プレアニールは行わないで、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素除去アニールと特性安定化処理を施した場合である。ここで、紫外線の照射時間は、30秒である。
また、同じ条件で10本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、90nmプラスマイナス5nmであった。
このプレアニールを行わない場合では、どのような光ファイバを利用しても、波長制度でサブナノオーダーが必要な場合には、ほとんど制御不能である。
更に、この場合、サブナノオーダーの波長制御は可能となるが、十分な透過損失特性を得ることは困難である。
Claims (2)
- 光ファイバに高圧水素により水素を含侵する工程1と、前記光ファイバに含まれる水素濃度が所定の濃度まで低下する所定の時間プレアニールを行なう工程2と、前記光ファイバに紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成する工程3と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのアニールを行う工程4と、を備え、
前記工程3の後と前記工程4の後における前記ファイバグレーティングの中心波長の変動量が10nm以下となるように、前記プレアニールを行う時間を制御する、
ことを特徴とするファイバグレーティングの製造方法。 - 前記工程1では、略15MPaの高圧水素により前記光ファイバに水素を含侵することを特徴とする請求項1記載のファイバグレーティングの製造方法。
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