JPH095544A - 光ファイバグレーティング - Google Patents

光ファイバグレーティング

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JPH095544A
JPH095544A JP7155658A JP15565895A JPH095544A JP H095544 A JPH095544 A JP H095544A JP 7155658 A JP7155658 A JP 7155658A JP 15565895 A JP15565895 A JP 15565895A JP H095544 A JPH095544 A JP H095544A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
core
refractive index
fiber grating
grating
Prior art date
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Pending
Application number
JP7155658A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Komukai
哲郎 小向
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH095544A publication Critical patent/JPH095544A/ja
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバにおいて、クラッドへの放射モー
ドの影響を排除し、良好な波長選択性と反射及び透過特
性を有する光ファイバグレーティングを実現する。 【構成】 コア1とクラッド2との屈折率差を0.01
5乃至0.03にし、前記コアの径を4μm乃至6μm
にしたステップ型プロファイルの光ファイバに形成した
光ファイバグレーティングであって、前記コア1部分に
おいて紫外レーザ光によって長さ方向に屈折率を周期的
に変化させ、さらに、その周期自体が長さ方向に変化す
るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの波長選択
性に優れる光フィルタに関し、特に、光ファイバのコア
にコヒーレントな紫外線を照射して長さ方向にコアの屈
折率を周期的に変調することにより形成する光ファイバ
グレーティングに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバのコアにコヒーレントな紫外
線を照射して長さ方向にコアの屈折率を周期的に変調す
ることにより形成する光ファイバグレーティングは、波
長選択性に優れるなどの特徴を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の反
射特性の優れたグレーティングを形成するためには水素
充填により光ファイバのファイバグレーティングでは、
光感度を向上させる必要がある。この場合、屈折率変化
が極めて大きくなり、クラッドへの放射モードによりグ
レーティング反射波長(ブラック反射波長)より短波長
の波長からさらに短波長側へ十数nmにわたって損失領
域が形成される。チャープグレーティングの場合は、そ
の影響が大きく、反射率に傾きが生じていた(参考文
献:Y.Painchaud, A.Chandonnet and J.Lauzon, “Chir
ped fiber gratings produced by tilting the fibe
r”, Electron. Lett., vol.31, no.3, pp.171-172, 19
95)。
【0004】本発明の目的は、光ファイバにおいて、ク
ラッドへの放射モードの影響を排除し、良好な波長選択
性と反射及び透過特性を有する光ファイバグレーティン
グを提供することにある。
【0005】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0007】(1)コアとクラッドとの屈折率差を0.
015乃至0.03にし、前記コアの径を4μm乃至6
μmにしたステップ型プロファイルの光ファイバに形成
した光ファイバグレーティングであって、前記コア部分
において紫外レーザ光によって長さ方向に屈折率を周期
的に変化させ、さらに、その周期自体が長さ方向に変化
するようにしたものである。
【0008】(2)コアにゲルマニウムを添加し、か
つ、クラッドにフッ素を添加して前記コアとクラッドと
の屈折率差を0.015乃至0.03にし、前記コアの径
を4μm乃至6μmにしたステップ型プロファイルの光
ファイバに形成した光ファイバグレーティングであっ
て、前記コア部分において紫外レーザ光によって長さ方
向に屈折率を周期的に変化させ、さらに、その周期自体
が長さ方向に変化するようにしたものである。
【0009】(3)前記(1)又は(2)の光ファイバ
グレーティングを同一の光ファイバに複数個連続して形
成した光ファイバグレーティングである。
【0010】
【作用】前述の手段によれば、コアとクラッドとの屈折
率差を0.015乃至0.03にし、前記コアの径を4μ
m乃至6μmにしたステップ型プロファイルの光ファイ
バに形成する〔光ファイバの高開口数(Numerical Ap
erture:NA)化する〕ことにより、前記光ファイバの
コア部分において紫外レーザ光によって長さ方向に屈折
率を周期的に変化させ、さらに、その周期自体が長さ方
向に変化するようにしたので、クラッド放射モードの影
響を極力避けられる光ファイバグレーティングが得られ
る。この光ファイバグレーティングにより任意の方向に
チャープした光パルスの圧縮や拡大が可能になり、ま
た、近接する多波長反射グレーティングも可能になる。
【0011】以下に、本発明の動作原理を説明する。
【0012】光ファイバグレーティングの屈折率変化の
周期(ピッチ)は一定とする。クラッドへの結合モード
の最長波長をλLとし、グレーティングの反射波長をλB
とするとその波長差λoff
【0013】
【数1】
【0014】で与えられる(参考文献:V.Mizrahi and
J.E.Sipe, “Optical properties ofphotosensitive fi
ber phase gratings”, IEEE. J.Lightwave. Tech., vo
l.11,no.10, pp.1513-1517, 1993)。
【0015】ただし、ncladはクラッドの屈折率であ
り、neff及びλB
【0016】
【数2】
【0017】
【数3】
【0018】で表される。ここでncoreはコアの屈折
率、ΔnUVは紫外線によるコアの屈折率変化、Aはグレ
ーティングのピッチである。数1〜数3の式(1)〜
(3)よりλoff
【0019】
【数4】
【0020】で表される。従って、紫外線による屈折率
誘起変化を別にすればλoffは、コアとクラッドの屈折
率差Δnが大きいほど、すなわち、NAが高いほど大き
くなることがわかる。
【0021】チャープグレーティングは、長さ方向にピ
ッチが徐々に変化しているために反射波長が短波長から
長波長もしくは長波長から短波長へと変化している。こ
れを図1に示す。図1において、縦線は線と線の間隔が
長さ方向の屈折率変化の周期(ピッチ)であり、それが
徐々に変化していることを示し、つまり、これがチャー
プグレーティング3である。
【0022】このようなグレーティングにおいては、各
部分において誘起された屈折率変化が大きくて反射率が
高いときは入射の方向によってクラッドへの放射モード
が問題になる。すなわち、それぞれの部分は、本来の反
射波長よりもλoffだけ短い波長よりもさらに短波長の
光に対して損失を示すので、Bの方向からきた光は短波
長ほど光がクラッドモードへ結合され、全体としての反
射率は短波長へ行くほど小さくなっていく。一方、Aの
方向で光が入射した場合は問題がない。
【0023】また、十分近接した反射波長を持つグレー
ティングが図2のように短波長から長波長へ複数個書き
込まれているときにもやはりBから入射した光のうち短
波長の光ほど損失をこうむることになる。
【0024】さらに、ある長さLの中に複数の反射波長
が異なる同一長Lのグレーティングが書き込まれている
ときは、どの方向から入射しても短波長ほどみかけの反
射率が低下してしまう。
【0025】このようなクラッドへの放射モードの影響
を避けるためには、このモードの最長波長をできるだけ
本来のブラック反射波長から遠ざけることが考えられ
る。そのためには数4の式(4)よりコアとクラッドの
屈折率差Δnを大きくすればよいことがわかる。例え
ば、チャープグレーティングの帯域よりもλoffを大き
くできれば高反射率のときも反射率は一定にできる。
【0026】さらに、屈折率差Δnを大きくすることに
より、伝搬光への閉じ込めが強くなりクラッドへの放射
モード自体が減少することが期待される。
【0027】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0028】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【0029】(実施例1)本発明の一実施例(実施例
1)の光ファイバグレーティングは、光ファイバのコア
に、例えば、ゲルマニウムをGeO2の形で10.09モ
ル(mol)%添加し、クラッドにフッ素(F)を0.45
モル%添加して、前記コアとクラッドとの屈折率差を
0.015乃至0.03の間におさめ、前記コアの径を4
μm乃至6μmの間におさめたステップ型プロファイル
である。このように高NA化した光ファイバのコア部分
において、紫外レーザ光によって長さ方向に屈折率を周
期的に変化させ、さらに、その周期自体が長さ方向に変
化するので、クラッド放射モードの影響を極力避けられ
る光ファイバグレーティングが得られる。この光ファイ
バグレーティングにより任意の方向にチャープした光パ
ルスの圧縮や拡大が可能になり、また、近接する多波長
反射グレーティングも可能になる。
【0030】図3は通常の商業用分散シフトファイバ
(Δn=0.8%)の屈折率プロファイルを示し、図4
は通常の分散シフトファイバにおいて形成した単一の高
反射率グレーティングの透過スペクトルである。
【0031】図5は、本実施例1の高NA化した分散シ
フトファイバ(Δn=1.3%)の屈折率プロファイル
を示す図であり、図6はその高NA化した分散シフトフ
ァイバにおいて形成した光ファイバグレーティングの透
過スペクトルを示す図である。
【0032】本実施例1では、それぞれの光ファイバグ
レーティングは、位相マスクによりファイバ上に干渉縞
を形成して作製した(参照文献:K.O.Hill, B.Malo, F.
Bilodeau, D.C.Johnson, and J.Albert, “Bragg grati
ngs fabricated in monomodephotosensitive optical f
iber by UV exposure through a phase mask”,Appl. P
hys. Lett., vol.62, no.10, pp.1035-1037, 1993.)。
【0033】また、紫外線を照射する前に光感度を向上
させるため光ファイバを200気圧の高圧水素雰囲気中
に約2週間放置した(参照文献:P.J.Lemaire, R.M.Atk
ins,V.Mizrahi and W.A.Reed, “High pressure H2 loa
ding as a technique for achieving ultra high UV ph
otosensitivity and thermal sensitivity in GeO2dope
d optical fibers”, Electron.Lett., vol.29, no.13,
pp.1191〜1193, 1993.)。紫外光による屈折率変化は
両者ともおよそ5×1/103である。
【0034】標準の分散シフトファイバのλoffは2.5
nmであり、高NA化した分散シフトファイバのλoff
は6nmである。高NA化した分散シフトファイバに作
製したグレーティングはクラッドへの放射による損失領
域が短波長側に大きくシフトしているのが確認できる。
【0035】前記数4の式(4)からは前者の場合は約
10nmであり、後者は約12nmとなり、前者は計算
値よりもかなり小さい。これは前者の光ファイバが2重
コア構造であることによると考えられる。したがって、
高NA化に加えて屈折率プロファイルが単純なステップ
型である必要がある。
【0036】また、図7は通常の分散シフトファイバに
チャープグレーティングを形成し、図1のBの方向(長
波長側)から見た反射特性である。図8は前記実施例1
と同様の高NA化した分散シフトファイバに形成し、同
様にBの方向から見た反射特性である。前記チャープグ
レーティングはピッチがチャープした位相マスクを用い
て作製した(R.Kashyap, P.F.McKee, R.J.Campbell and
D.L.Williams “Novel method producing all fiber p
hotoinduced chirped gratings", Electron. Lett., vo
l.30, no.12, pp.996-998, 1994.)。
【0037】両方とも反射率は95%以上である。前者
はみかけ帯域3nmなのに対して後者は8nmであり、
高NA化によるλoffを大きくした効果が確認できる。
【0038】(実施例2)本発明の他の実施例(実施例
2)は、前記実施例1の光ファイバグレーティングを、
同一光ファイバに複数個連続して形成したものである。
このように、反射波長が近接したグレーティングを複数
連結した場合にも反射率が高い場合にも、λoffを大き
くした効果が得られる。
【0039】図9は通常の分散シフトファイバに形成し
た反射波長が近接したグレーティングを複数連結して形
成し、図1のBの方向(長波長側)から見た反射特性で
あり、図10は高NA化した分散シフトファイバに形成
した反射波長が近接したグレーティングを複数連結して
形成し、図1のBの方向(長波長側)から見た反射特性
である。
【0040】図9の場合、短波長側ほど反射率が著しく
低下している。また、反射スペクトルも歪んでいるのが
わかる。一方、図10の場合は、そのようなことがなく
反射率がほぼ一定であり本発明の有効性が示されてい
る。
【0041】前記実施例1及び2において、高NA化す
ると、零分散波長と反射波長を一致させるためにはコア
をかなり細くする必要がある。このため接続が難しくな
る場合があるが、そのようなときには単にコアにゲルマ
ニウムを添加するだけでなく、クラッドにフッ素を添加
しておけば通常の光ファイバとの接続の際、低損失融着
が可能になる。
【0042】すなわち、接続した後、放電を繰り返すこ
とによりコアのゲルマニウムがクラッドへ拡散し、か
つ、クラッドのフッ素がコアへ拡散することにより、高
NA化した光ファイバのΔがしだいに小さくなりモード
フィールド径が大きくなって相手の光ファイバとの整合
性が良くなるためである。
【0043】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【0044】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0045】クラッド放射モードの影響を極力避けられ
る光ファイバグレーティングが得られる。この光ファイ
バグレーティングにより任意の方向にチャープした光パ
ルスの圧縮や拡大が可能になり、また、近接する多波長
反射グレーティングも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るチャープグレーティングの動作原
理を説明するための模式図である。
【図2】本発明に係る多波長反射グレーティングの動作
原理を説明するための図であり、近接した反射波長をも
つグレーティングが短波長から長波長の順番で書き込ま
れている場合の模式図である。
【図3】通常の商業用分散シフトファイバ(Δn=0.
8%)の屈折率プロファイルを示す図である。
【図4】通常の分散シフトファイバにおいて形成した単
一の高反射率グレーティングの透過スペクトルである。
【図5】本実施例1の高NA化した分散シフトファイバ
(Δn=1.3%)の屈折率プロファイルを示す図であ
る。
【図6】本実施例1の高NA化した分散シフトファイバ
において形成した光ファイバグレーティングの透過スペ
クトルを示す図である。
【図7】通常の分散シフトファイバにチャープグレーテ
ィングを形成し、図1のBの方向(長波長側)から見た
反射特性である。
【図8】実施例1と同様の高NA化した分散シフトファ
イバに形成し、同様にBの方向(長波長側)から見た反
射特性である。
【図9】通常の分散シフトファイバに形成した反射波長
が近接したグレーティングを複数連結して形成し、図1
のBの方向(長波長側)から見た反射特性である。
【図10】高NA化した分散シフトファイバに形成した
反射波長が近接したグレーティングを複数連結して形成
し、図1のBの方向(長波長側)から見た反射特性であ
る。
【符号の説明】
1…コア、2…クラッド、3…チャープグレーティン
グ、4…波長の異なる単一グレーティング。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアとクラッドとの屈折率差を0.01
    5乃至0.03にし、前記コアの径を4μm乃至6μm
    にしたステップ型プロファイルの光ファイバに形成した
    光ファイバグレーティングであって、前記コア部分にお
    いて紫外レーザ光によって長さ方向に屈折率を周期的に
    変化させ、さらに、その周期自体が長さ方向に変化する
    ようにしたことを特徴とする光ファイバグレーティン
    グ。
  2. 【請求項2】 コアにゲルマニウムを添加し、かつ、ク
    ラッドにフッ素を添加して前記コアとクラッドとの屈折
    率差を0.015乃至0.03にし、前記コアの径を4μ
    m乃至6μmにしたステップ型プロファイルの光ファイ
    バに形成した光ファイバグレーティングであって、前記
    コア部分において紫外レーザ光によって長さ方向に屈折
    率を周期的に変化させ、さらに、その周期自体が長さ方
    向に変化するようにしたことを特徴とする光ファイバグ
    レーティング。
  3. 【請求項3】 前記請求項1又は2に記載される光ファ
    イバグレーティングを、同一の光ファイバに複数個連続
    して形成したことを特徴とする光ファイバグレーティン
    グ。
JP7155658A 1995-06-22 1995-06-22 光ファイバグレーティング Pending JPH095544A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1172630A (ja) * 1997-06-18 1999-03-16 Pirelli Cavi & Syst Spa チャープ型光ファイバ格子を製造する方法
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