JPH10274718A - 追加ドープされた無熱性化光導波装置 - Google Patents
追加ドープされた無熱性化光導波装置Info
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- JPH10274718A JPH10274718A JP9353421A JP35342197A JPH10274718A JP H10274718 A JPH10274718 A JP H10274718A JP 9353421 A JP9353421 A JP 9353421A JP 35342197 A JP35342197 A JP 35342197A JP H10274718 A JPH10274718 A JP H10274718A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無熱性化された光導波装置、および該装置を
製造する方法を提供する。 【解決手段】 光導波路の構成成分にホウ素を配合する
ことにより、温度変化によって引き起こされるスペクト
ル変化を減少させて導波路を無熱性化する。本発明は、
マッハ−ツェンダーカプラー装置や長周期繊維格子のよ
うな光導波装置のコアおよびクラッディングにホウ素ド
ープ剤を使用するものである。
製造する方法を提供する。 【解決手段】 光導波路の構成成分にホウ素を配合する
ことにより、温度変化によって引き起こされるスペクト
ル変化を減少させて導波路を無熱性化する。本発明は、
マッハ−ツェンダーカプラー装置や長周期繊維格子のよ
うな光導波装置のコアおよびクラッディングにホウ素ド
ープ剤を使用するものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱によるスペクト
ル変化が抑制された光導波装置に関する。詳述すれば、
本発明は、光の透過性能が温度の変化や変動によって影
響を受けないように無熱性化された(athermalized)光
導波装置に関する。
ル変化が抑制された光導波装置に関する。詳述すれば、
本発明は、光の透過性能が温度の変化や変動によって影
響を受けないように無熱性化された(athermalized)光
導波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】マッハ−ツェンダー(Mach-Zehnder)カ
プラー装置や長周期繊維格子のような光導波装置(opti
cal waveguide device) は、光学信号に関する透過フィ
ルター、センサー、および波長マルチプレクサ装置やデ
マルチプレクサ装置として利用されるものであり、通常
の室温下においては良好な性能を示すが、熱的な変化や
温度の変動を受けるような環境下で使用されると、熱的
なスペクトル変化(シフト)およびそれに関連する不良
な性能を発現するようになる。
プラー装置や長周期繊維格子のような光導波装置(opti
cal waveguide device) は、光学信号に関する透過フィ
ルター、センサー、および波長マルチプレクサ装置やデ
マルチプレクサ装置として利用されるものであり、通常
の室温下においては良好な性能を示すが、熱的な変化や
温度の変動を受けるような環境下で使用されると、熱的
なスペクトル変化(シフト)およびそれに関連する不良
な性能を発現するようになる。
【0003】マッハ−ツェンダーカプラー装置および長
周期繊維格子は、狭帯域多波長系の分野で透過フィルタ
ーとして使用される。マッハ−ツェンダーカプラー装置
は、さらに、センサー、波長のマルチプレクサ装置やデ
マルチプレクサ装置としても使用されることができる。
周期繊維格子は、狭帯域多波長系の分野で透過フィルタ
ーとして使用される。マッハ−ツェンダーカプラー装置
は、さらに、センサー、波長のマルチプレクサ装置やデ
マルチプレクサ装置としても使用されることができる。
【0004】長周期繊維格子においては、導波路のコア
(芯部)中を伝搬する基本モードと導波クラッディング
モードとの間で光を結合するように機能する繊維に長周
期格子が形成される。このような格子は、繊維の導波軸
に沿った屈折率変調を有しており、UV照射、エッチン
グ、または周期的摂動を与えるその他の手段を用いて書
込みを行うことにより形成することができる。
(芯部)中を伝搬する基本モードと導波クラッディング
モードとの間で光を結合するように機能する繊維に長周
期格子が形成される。このような格子は、繊維の導波軸
に沿った屈折率変調を有しており、UV照射、エッチン
グ、または周期的摂動を与えるその他の手段を用いて書
込みを行うことにより形成することができる。
【0005】マッハ−ツェンダーカプラー装置は、マッ
ハ−ツェンダー干渉計の1つの形態である。マッハ−ツ
ェンダーカプラー装置においては、カプラーは、異なる
光学距離(光路長)の2以上の導波路(代表的には光フ
ァイバー)に光を分割する。光がその異なる光学距離を
進んだ後、第2のカプラーが該光を再結合する。さら
に、マッハ−ツェンダーカプラー装置は、デマルチプレ
クサやセンサーとしても利用され得る。マッハ−ツェン
ダーカプラー装置に属する各種の変形としては、MultiC
lad TMマッハ−ツェンダーカプラー装置、溶融繊維マッ
ハ−ツェンダーカプラー装置、およびマッハ−ツェンダ
ー格子フィルターが挙げられる。
ハ−ツェンダー干渉計の1つの形態である。マッハ−ツ
ェンダーカプラー装置においては、カプラーは、異なる
光学距離(光路長)の2以上の導波路(代表的には光フ
ァイバー)に光を分割する。光がその異なる光学距離を
進んだ後、第2のカプラーが該光を再結合する。さら
に、マッハ−ツェンダーカプラー装置は、デマルチプレ
クサやセンサーとしても利用され得る。マッハ−ツェン
ダーカプラー装置に属する各種の変形としては、MultiC
lad TMマッハ−ツェンダーカプラー装置、溶融繊維マッ
ハ−ツェンダーカプラー装置、およびマッハ−ツェンダ
ー格子フィルターが挙げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】長周波繊維格子やマッ
ハ−ツェンダーカプラー装置のような光導波装置は、温
度依存性があるために使用に限界があることが見出され
ている。これらの装置では、1550nmの透過波長において
0.04nm/℃の熱的なスペクトル変化があり、そのために
温度の変化する環境下での用途や有用性には限りがあ
る。
ハ−ツェンダーカプラー装置のような光導波装置は、温
度依存性があるために使用に限界があることが見出され
ている。これらの装置では、1550nmの透過波長において
0.04nm/℃の熱的なスペクトル変化があり、そのために
温度の変化する環境下での用途や有用性には限りがあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、従来技術の限界や欠点に起因する問題を実質的に
解消した光導波装置を得ることにある。
的は、従来技術の限界や欠点に起因する問題を実質的に
解消した光導波装置を得ることにある。
【0008】本発明の特徴および効果は、以下に詳述し
ており、それらの記載から、または本発明を実施するこ
とにより明らかになるであろう。本発明の目的および効
果は、以下の説明、特許請求の範囲および添付図面に記
述した組成、構造および方法によって実現される。
ており、それらの記載から、または本発明を実施するこ
とにより明らかになるであろう。本発明の目的および効
果は、以下の説明、特許請求の範囲および添付図面に記
述した組成、構造および方法によって実現される。
【0009】かくして、本発明の目的を達成するため、
本発明は、GeO2 がドープされた光透過性シリカコア
の少なくとも1つにB2 O3 が追加ドープされている
(codoped)ことにより、温度変化により引き起こされる
熱的スペクトル変化が抑制された無熱性の(athermal)
光導波装置を提供する。
本発明は、GeO2 がドープされた光透過性シリカコア
の少なくとも1つにB2 O3 が追加ドープされている
(codoped)ことにより、温度変化により引き起こされる
熱的スペクトル変化が抑制された無熱性の(athermal)
光導波装置を提供する。
【0010】別の態様として、本発明は、B2 O3 がド
ープされた無熱性光導波路を提供する。
ープされた無熱性光導波路を提供する。
【0011】さらに別の態様として、本発明は、光導波
路を無熱性化する方法であって、導波路にB2 O3 を追
加ドープして、該光導波路の感熱性(thermal sensitiv
ity)を中和する方法を提供する。
路を無熱性化する方法であって、導波路にB2 O3 を追
加ドープして、該光導波路の感熱性(thermal sensitiv
ity)を中和する方法を提供する。
【0012】但し、これらの一般的説明および以下の詳
細な説明は、特許請求の範囲に記載の本発明を説明する
ための例示にすぎない。
細な説明は、特許請求の範囲に記載の本発明を説明する
ための例示にすぎない。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の光導波装置は、ゲルマニ
アがドープされたシリカコアおよび充分量のB2 O3 ド
ープ剤(ドーパント)を含んでおり熱的スペクトル変化
が抑制される。
アがドープされたシリカコアおよび充分量のB2 O3 ド
ープ剤(ドーパント)を含んでおり熱的スペクトル変化
が抑制される。
【0014】以下に本発明の好ましい実施の形態に沿っ
て本発明を詳述し、その実施例を図面に示す。
て本発明を詳述し、その実施例を図面に示す。
【0015】本発明の無熱性光導波装置としては、光導
波管、光ファイバー、マッハ−ツェンダーカプラー装
置、および長周期繊維格子等が挙げられ、シリカコアを
介して光を透過させる。本発明の無熱性導波装置は、透
過フィルター、デマルチプレクサ、マルチプレクサ、お
よびセンサーとして広い温度範囲にわたって使用するこ
とができる。
波管、光ファイバー、マッハ−ツェンダーカプラー装
置、および長周期繊維格子等が挙げられ、シリカコアを
介して光を透過させる。本発明の無熱性導波装置は、透
過フィルター、デマルチプレクサ、マルチプレクサ、お
よびセンサーとして広い温度範囲にわたって使用するこ
とができる。
【0016】本発明の光導波装置は、屈折率増大性ドー
プ剤(index raising dopant)がドープされた光導波性
シリカコアと充分量のB2 O3 から成る追加ドープ剤を
含み、温度変化に供されたときに該装置内の熱的スペク
トル変化が抑制される。本発明における好ましい屈折率
増大性ドープ剤はGeO2 である。
プ剤(index raising dopant)がドープされた光導波性
シリカコアと充分量のB2 O3 から成る追加ドープ剤を
含み、温度変化に供されたときに該装置内の熱的スペク
トル変化が抑制される。本発明における好ましい屈折率
増大性ドープ剤はGeO2 である。
【0017】本発明の光導波装置として透過フィルター
が含まれる。本発明の透過フィルターには、長周期繊維
格子およびマッハ−ツェンダー干渉計が含まれる。本発
明のマッハ−ツェンダーカプラー装置は、マッハ−ツェ
ンダー干渉計を利用し、第1の導波コアによってガイド
された光モードが第2の導波コアに結合されるようにな
っている。本発明の長周波繊維格子透過フィルターは、
導波コア内を伝送されている光モードを導波路のクラッ
ディング内のモードに結合する。
が含まれる。本発明の透過フィルターには、長周期繊維
格子およびマッハ−ツェンダー干渉計が含まれる。本発
明のマッハ−ツェンダーカプラー装置は、マッハ−ツェ
ンダー干渉計を利用し、第1の導波コアによってガイド
された光モードが第2の導波コアに結合されるようにな
っている。本発明の長周波繊維格子透過フィルターは、
導波コア内を伝送されている光モードを導波路のクラッ
ディング内のモードに結合する。
【0018】本発明の光導波装置は、B2 O3 :GeO
2 比が1重量%B2 O3 :3重量%GeO2 から1重量
%B2 O3 :10重量%GeO2 の範囲、より好ましく
は、1重量%B2 O3 :4重量%GeO2 から1重量%
B2 O3 :6重量%GeO2 の範囲にあるシリカコアを
含有する。好ましいシリカコアは1重量%B2 O3 :5
重量%GeO2 の比を有する。
2 比が1重量%B2 O3 :3重量%GeO2 から1重量
%B2 O3 :10重量%GeO2 の範囲、より好ましく
は、1重量%B2 O3 :4重量%GeO2 から1重量%
B2 O3 :6重量%GeO2 の範囲にあるシリカコアを
含有する。好ましいシリカコアは1重量%B2 O3 :5
重量%GeO2 の比を有する。
【0019】本発明に従う無熱性化光導波装置は、B2
O3 および1種以上の屈折率増大性ドープ剤から成るド
ープ剤を含有するガラス組成物を含有し、ここで、ドー
プ剤の含有量は、B2 O3 :屈折率増大性ドープ剤のモ
ル比が、B2 O3 1モル:屈折率増大性ドープ剤1.5 モ
ルからB2 O3 1モル:屈折率増大性ドープ剤8モルの
範囲にある。ドープ剤含有量の好ましい範囲は、B2 O
3 1モル:屈折率増大性ドープ剤2モルからB2 O3 1
モル:屈折率増大性ドープ剤7モルの範囲である。ドー
プ剤含有量のより好ましい範囲は、B2 O3 1モル:屈
折率増大性ドープ剤3モルからB2 O3 1モル:屈折率
増大性ドープ剤4モルの範囲である。
O3 および1種以上の屈折率増大性ドープ剤から成るド
ープ剤を含有するガラス組成物を含有し、ここで、ドー
プ剤の含有量は、B2 O3 :屈折率増大性ドープ剤のモ
ル比が、B2 O3 1モル:屈折率増大性ドープ剤1.5 モ
ルからB2 O3 1モル:屈折率増大性ドープ剤8モルの
範囲にある。ドープ剤含有量の好ましい範囲は、B2 O
3 1モル:屈折率増大性ドープ剤2モルからB2 O3 1
モル:屈折率増大性ドープ剤7モルの範囲である。ドー
プ剤含有量のより好ましい範囲は、B2 O3 1モル:屈
折率増大性ドープ剤3モルからB2 O3 1モル:屈折率
増大性ドープ剤4モルの範囲である。
【0020】. 本発明の光導波装置製造方法は、光導
波装置を無熱性化して熱的スペクトル変化を抑制する方
法を含む。この方法は、シリカ導波コアを形成し、そし
て、該コアに屈折率増大性ドープ剤(好ましくはGeO
2 )をドープすることを含む。この方法は、さらに、該
コアにB2 O3 を追加ドープする工程を含む。B2 O3
を追加ドープすることにより充分量のB2 O3 が与えら
れ、温度変化に供されたとき、導波装置は1550nmにおい
て0.04nm/℃以下の熱的スペクトル変化を示すようにな
る。充分量のB2 O3 でコアを追加ドープを行うことに
よりコアの感熱性を中和する。
波装置を無熱性化して熱的スペクトル変化を抑制する方
法を含む。この方法は、シリカ導波コアを形成し、そし
て、該コアに屈折率増大性ドープ剤(好ましくはGeO
2 )をドープすることを含む。この方法は、さらに、該
コアにB2 O3 を追加ドープする工程を含む。B2 O3
を追加ドープすることにより充分量のB2 O3 が与えら
れ、温度変化に供されたとき、導波装置は1550nmにおい
て0.04nm/℃以下の熱的スペクトル変化を示すようにな
る。充分量のB2 O3 でコアを追加ドープを行うことに
よりコアの感熱性を中和する。
【0021】本発明の方法は、さらに、追加ドープされ
たシリカ導波コアを用いてマッハ−ツェンダー干渉計を
制作する工程を含んでもよい。
たシリカ導波コアを用いてマッハ−ツェンダー干渉計を
制作する工程を含んでもよい。
【0022】さらに、本発明の方法は、追加ドープされ
た導波コアにクラッディングを施す工程を含むこともで
きる。そのようなクラッディングは、シリカまたはB2
O3がドープされたシリカから構成することができる。
本発明における追加工程は、光導波路に長周期格子の書
込みを行うことである。
た導波コアにクラッディングを施す工程を含むこともで
きる。そのようなクラッディングは、シリカまたはB2
O3がドープされたシリカから構成することができる。
本発明における追加工程は、光導波路に長周期格子の書
込みを行うことである。
【0023】本発明は、光導波装置の温度依存性を減少
させる方法を含む。この方法は、導波コアを形成する工
程、該導波コアに正の熱的スペクトル変化勾配を有する
屈折率増大性ドープ剤をドープする工程、および、該導
波コアに負の熱的スペクトル変化勾配を有する第2のド
ープ剤を追加ドープする工程を含む。コアへの追加ドー
ピングは、正の熱的スペクトル変化勾配をもつコアを負
の熱的スペクトル変化勾配を有する第2のドープ剤で中
和する工程を含む。この第2のドープ剤として好ましい
のはホウ素であり、これは屈折率低下性ドープ剤であ
る。追加ドーピング工程は、さらに、屈折率増大性ドー
プ剤に対する第2のドープ剤のモル比が、屈折率増大性
ドープ剤2〜4モルに対して第2のドープ剤1モルとな
るような範囲の量で第2のドープ剤を追加ドープする工
程を含む。
させる方法を含む。この方法は、導波コアを形成する工
程、該導波コアに正の熱的スペクトル変化勾配を有する
屈折率増大性ドープ剤をドープする工程、および、該導
波コアに負の熱的スペクトル変化勾配を有する第2のド
ープ剤を追加ドープする工程を含む。コアへの追加ドー
ピングは、正の熱的スペクトル変化勾配をもつコアを負
の熱的スペクトル変化勾配を有する第2のドープ剤で中
和する工程を含む。この第2のドープ剤として好ましい
のはホウ素であり、これは屈折率低下性ドープ剤であ
る。追加ドーピング工程は、さらに、屈折率増大性ドー
プ剤に対する第2のドープ剤のモル比が、屈折率増大性
ドープ剤2〜4モルに対して第2のドープ剤1モルとな
るような範囲の量で第2のドープ剤を追加ドープする工
程を含む。
【0024】本発明の方法は、さらに、導波路コアにク
ラッディングを施し、クラッド形導波路コアから光導波
装置を制作する工程を含む。そのようなクラッディング
には、第2のドープ剤がドープされたガラスを用いるこ
とができる。
ラッディングを施し、クラッド形導波路コアから光導波
装置を制作する工程を含む。そのようなクラッディング
には、第2のドープ剤がドープされたガラスを用いるこ
とができる。
【0025】本発明は、光をガイド(導波)することの
できる屈折率改変性ドープ剤を導波路にドープし、且
つ、導波路の温度依存性を低下させる温度依存解放性ド
ープ剤を導波路にドープすることにより、温度依存性の
減少した光導波路を製造する方法を含む。
できる屈折率改変性ドープ剤を導波路にドープし、且
つ、導波路の温度依存性を低下させる温度依存解放性ド
ープ剤を導波路にドープすることにより、温度依存性の
減少した光導波路を製造する方法を含む。
【0026】本発明の無熱性化光導波路は、コアとクラ
ッディングを有し、ここで、該コアと該クラッディング
は、B2 O3 ドープ剤の含有量が互いに異なっており、
その差は1から5重量%B2 O3 の範囲、好ましくは2
から4重量%B2 O3 の範囲にある。
ッディングを有し、ここで、該コアと該クラッディング
は、B2 O3 ドープ剤の含有量が互いに異なっており、
その差は1から5重量%B2 O3 の範囲、好ましくは2
から4重量%B2 O3 の範囲にある。
【0027】ミラー(Miller)等による米国特許第5,29
5,205 にはマッハ−ツェンダーカプラー装置と該装置の
製法が開示されており、この特許を参考のために本明細
書に引用しておく。
5,205 にはマッハ−ツェンダーカプラー装置と該装置の
製法が開示されており、この特許を参考のために本明細
書に引用しておく。
【0028】本発明の1つの具体例として、GeO2 が
ドープされ、これに、B2 O3 が追加ドープされたシリ
カコアを有する第1の光ファイバーを利用して、温度変
化に起因するマッハ−ツェンダーカプラー装置の熱的ス
ペクトル変化を抑制したMultiClad TMマッハ−ツェンダ
ーカプラー装置がある。本発明に従うこのマッハ−ツェ
ンダーカプラー装置は、さらに、前記第1の光ファイバ
ーとはB2 O3 ドープ剤濃度の異なる第2の光ファイバ
ーを含有する。このような態様によって、温度変化に対
する感受性が減少したマッハ−ツェンダーカプラー装置
が得られる。
ドープされ、これに、B2 O3 が追加ドープされたシリ
カコアを有する第1の光ファイバーを利用して、温度変
化に起因するマッハ−ツェンダーカプラー装置の熱的ス
ペクトル変化を抑制したMultiClad TMマッハ−ツェンダ
ーカプラー装置がある。本発明に従うこのマッハ−ツェ
ンダーカプラー装置は、さらに、前記第1の光ファイバ
ーとはB2 O3 ドープ剤濃度の異なる第2の光ファイバ
ーを含有する。このような態様によって、温度変化に対
する感受性が減少したマッハ−ツェンダーカプラー装置
が得られる。
【0029】図1のマッハ−ツェンダーカプラー装置20
によって示されるように、物理的路長(パスレングス)
が等しいが基本モード有効屈折率の異なる2つのアーム
を有するタイプの多数のMultiClad TMマッハ−ツェンダ
ーカプラー装置を制作して、−40℃から125 ℃の範囲の
温度下で分析した。図1において、スプライスされたマ
ッハ−ツェンダーカプラー装置アーム11は、スプライス
されていないマッハ−ツェンダーカプラー装置アーム12
と同じ物理的路長を有する。第1のカプラー16は、スプ
ライスされたカプラーアーム11とスプライスされていな
いカプラーアーム12に光を分割する。光路を変化させる
繊維セグメント13が挿入されていることにより、スプラ
イスされたカプラーアーム11の光路長はスプライスされ
ていないカプラーアーム12の光路長と異なっている。第
2のカプラー17が、カプラーアーム11および12を伝搬す
る分割光を再結合する。マッハ−ツェンダー干渉計によ
って異なる2つの光路長に分割され、その後再結合され
ることにより、マッハ−ツェンダーカプラー装置内を光
が選択的に伝送させられる。本発明は、他の形態のマッ
ハ−ツェンダー干渉計、例えば、2つ以上のアームを有
するマッハ−ツェンダーカプラー装置、カプラーによる
光分割の等しくないマッハ−ツェンダーカプラー装置、
あるいは、物理的路長の異なるアームを有するマッハ−
ツェンダーカプラー装置に適用することもできる。
によって示されるように、物理的路長(パスレングス)
が等しいが基本モード有効屈折率の異なる2つのアーム
を有するタイプの多数のMultiClad TMマッハ−ツェンダ
ーカプラー装置を制作して、−40℃から125 ℃の範囲の
温度下で分析した。図1において、スプライスされたマ
ッハ−ツェンダーカプラー装置アーム11は、スプライス
されていないマッハ−ツェンダーカプラー装置アーム12
と同じ物理的路長を有する。第1のカプラー16は、スプ
ライスされたカプラーアーム11とスプライスされていな
いカプラーアーム12に光を分割する。光路を変化させる
繊維セグメント13が挿入されていることにより、スプラ
イスされたカプラーアーム11の光路長はスプライスされ
ていないカプラーアーム12の光路長と異なっている。第
2のカプラー17が、カプラーアーム11および12を伝搬す
る分割光を再結合する。マッハ−ツェンダー干渉計によ
って異なる2つの光路長に分割され、その後再結合され
ることにより、マッハ−ツェンダーカプラー装置内を光
が選択的に伝送させられる。本発明は、他の形態のマッ
ハ−ツェンダー干渉計、例えば、2つ以上のアームを有
するマッハ−ツェンダーカプラー装置、カプラーによる
光分割の等しくないマッハ−ツェンダーカプラー装置、
あるいは、物理的路長の異なるアームを有するマッハ−
ツェンダーカプラー装置に適用することもできる。
【0030】市販されている光ファイバーを用いて図1
に示すようなマッハ−ツェンダーカプラー装置の比較用
モデルを制作した。本発明に従う実験用マッハ−ツェン
ダーカプラー装置を図1のように制作して、上述の比較
用モデルと比較した。比較用モデルにおいては、マッハ
−ツェンダーカプラー装置の非スプライスカプラーアー
ム12は、市販のコーニング(Corning)社製SMF-28TM単一
モード光ファイバーから作った。
に示すようなマッハ−ツェンダーカプラー装置の比較用
モデルを制作した。本発明に従う実験用マッハ−ツェン
ダーカプラー装置を図1のように制作して、上述の比較
用モデルと比較した。比較用モデルにおいては、マッハ
−ツェンダーカプラー装置の非スプライスカプラーアー
ム12は、市販のコーニング(Corning)社製SMF-28TM単一
モード光ファイバーから作った。
【0031】スプライスされたカプラーアーム11(スプ
ライスされていないカプラーアーム12と同じ物理的路長
を有する)は、市販のコーニング(Corning)社製CS-980
TM単一モード光ファイバーのセグメントをスプライスす
ることによって作った。コーニングSMF-28TM単一モード
光ファイバーは、カットオフが1260nmのコア−クラッド
Δ=0.35%、および、約6〜10重量%のGeO2 がドー
プされたGeO2 ドープシリカコアを有する。コーニン
グCS-980TM単一モード光ファイバーは、カットオフが95
0nm のコア−クラッドΔ=1.0 %、および、約18〜20重
量%のGeO2がドープされたGeO2 ドープシリカコ
アを有する。繊維セグメント13にスプライスを行うこの
比較用モデルにおいては、コーニングSMF-28TM単一モー
ド光ファイバーセグメント18と19の間のスプライシング
点15および14においてコーニングCS-980TM単一モード光
ファイバーの10mmセグメントをスプライスした。光スペ
クトル分析装置およびエルビウムASE光源を用いて、
この比較用マッハ−ツェンダーカプラーの熱的スペクト
ル変化を分析した。加熱チャンバーを用い−40℃から12
5 ℃の範囲のいろいろな温度下における比較用モデルの
性能を試験した。該比較用モデルの熱スペクトル変化を
温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットして図
2に示している。図2から、この比較用モデルは0.043n
m /℃の熱的スペクトル変化係数(勾配)を有している
ことが判った。GeO2 ドープ剤の量やアーム長を変
え、また、繊維の種類を変え、いろいろなカットオフ値
をもつSMF-28TMおよびCS-980TM、TiO2 がドープされ
たシリカコアから成る光ファイバー、さらにはカットオ
フが1210nmでΔ=2.0 %のステップインデックス形光フ
ァイバーを用いた他の比較用モデルについてもほぼ同じ
熱的スペクトル変化係数が得られた。
ライスされていないカプラーアーム12と同じ物理的路長
を有する)は、市販のコーニング(Corning)社製CS-980
TM単一モード光ファイバーのセグメントをスプライスす
ることによって作った。コーニングSMF-28TM単一モード
光ファイバーは、カットオフが1260nmのコア−クラッド
Δ=0.35%、および、約6〜10重量%のGeO2 がドー
プされたGeO2 ドープシリカコアを有する。コーニン
グCS-980TM単一モード光ファイバーは、カットオフが95
0nm のコア−クラッドΔ=1.0 %、および、約18〜20重
量%のGeO2がドープされたGeO2 ドープシリカコ
アを有する。繊維セグメント13にスプライスを行うこの
比較用モデルにおいては、コーニングSMF-28TM単一モー
ド光ファイバーセグメント18と19の間のスプライシング
点15および14においてコーニングCS-980TM単一モード光
ファイバーの10mmセグメントをスプライスした。光スペ
クトル分析装置およびエルビウムASE光源を用いて、
この比較用マッハ−ツェンダーカプラーの熱的スペクト
ル変化を分析した。加熱チャンバーを用い−40℃から12
5 ℃の範囲のいろいろな温度下における比較用モデルの
性能を試験した。該比較用モデルの熱スペクトル変化を
温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットして図
2に示している。図2から、この比較用モデルは0.043n
m /℃の熱的スペクトル変化係数(勾配)を有している
ことが判った。GeO2 ドープ剤の量やアーム長を変
え、また、繊維の種類を変え、いろいろなカットオフ値
をもつSMF-28TMおよびCS-980TM、TiO2 がドープされ
たシリカコアから成る光ファイバー、さらにはカットオ
フが1210nmでΔ=2.0 %のステップインデックス形光フ
ァイバーを用いた他の比較用モデルについてもほぼ同じ
熱的スペクトル変化係数が得られた。
【0032】図1のマッハ−ツェンダーカプラー装置20
の形状を有する実験用マッハ−ツェンダーカプラー装置
No.1を制作し、比較用モデルと同様にセットアップし
た。但し、繊維路長13のスプライスはコーニングCS-980
TMに対してではない。すなわち、実験用カプラーNo.1の
繊維路長13のスプライスは、25重量%のGeO2 がドー
プされ、さらに14重量%のB2 O3 が追加ドープされた
導波シリカコア(16.5モル%のGeO2 、13.7モル%の
B2 O3 、および69.8モル%のSiO2 )を有する実験
用繊維の10mmセグメントについて行った。比較用モデル
と同様に実験用カプラーNo.1の熱的スペクトル変化を分
析した。この実験用カプラーNo.1の熱的スペクトル変化
を図3に示す。この図は、温度(℃)に対してピーク波
長(nm)をプロットしたものである。図3から、実験用
カプラーNo.1は、−0.204nm /℃の熱的スペクトル変化
係数を有していることが判った。
の形状を有する実験用マッハ−ツェンダーカプラー装置
No.1を制作し、比較用モデルと同様にセットアップし
た。但し、繊維路長13のスプライスはコーニングCS-980
TMに対してではない。すなわち、実験用カプラーNo.1の
繊維路長13のスプライスは、25重量%のGeO2 がドー
プされ、さらに14重量%のB2 O3 が追加ドープされた
導波シリカコア(16.5モル%のGeO2 、13.7モル%の
B2 O3 、および69.8モル%のSiO2 )を有する実験
用繊維の10mmセグメントについて行った。比較用モデル
と同様に実験用カプラーNo.1の熱的スペクトル変化を分
析した。この実験用カプラーNo.1の熱的スペクトル変化
を図3に示す。この図は、温度(℃)に対してピーク波
長(nm)をプロットしたものである。図3から、実験用
カプラーNo.1は、−0.204nm /℃の熱的スペクトル変化
係数を有していることが判った。
【0033】図1のマッハ−ツェンダーカプラー装置20
の形状を有する実験用マッハ−ツェンダーカプラー装置
No.2を制作し比較用モデルと同様にセットアップした。
但し、繊維路長13のスプライスは、比較用モデルに用い
たようなコーニングCS-980TM単一モード光ファイバーか
ら成る長さ7.757mm の繊維セグメント、および、実験用
カプラーNo.1に用いた25重量%のGeO2 がドープさ
れ、さらに14重量%のB2 O3 が追加ドープされたシリ
カコアを有する長さ1.158mm の実験用繊維について行っ
た。実験用カプラーNo.2においてこのようにスプライス
用繊維を組み合わせたのは、正味で零の熱的スペクトル
変化係数が得られるようにするためである。温度(℃)
に対してピーク波長(nm)をプロットした図4に、実験
用カプラーNo.2の熱的スペクトル変化を示す。図4か
ら、実験用カプラーNo.2の熱的スペクトル変化係数は−
0.008nm /℃と決定された。
の形状を有する実験用マッハ−ツェンダーカプラー装置
No.2を制作し比較用モデルと同様にセットアップした。
但し、繊維路長13のスプライスは、比較用モデルに用い
たようなコーニングCS-980TM単一モード光ファイバーか
ら成る長さ7.757mm の繊維セグメント、および、実験用
カプラーNo.1に用いた25重量%のGeO2 がドープさ
れ、さらに14重量%のB2 O3 が追加ドープされたシリ
カコアを有する長さ1.158mm の実験用繊維について行っ
た。実験用カプラーNo.2においてこのようにスプライス
用繊維を組み合わせたのは、正味で零の熱的スペクトル
変化係数が得られるようにするためである。温度(℃)
に対してピーク波長(nm)をプロットした図4に、実験
用カプラーNo.2の熱的スペクトル変化を示す。図4か
ら、実験用カプラーNo.2の熱的スペクトル変化係数は−
0.008nm /℃と決定された。
【0034】図1に示すマッハ−ツェンダーカプラー装
置の形状を有する実験用マッハ−ツェンダーカプラー装
置No.3を制作して比較用モデルと同様にセットアップし
た。但し、繊維路長13のスプライスは、15重量%のGe
O2 がドープされ、さらに5重量%のB2 O3 がドープ
された光導波シリカコアを有する実験用繊維(GeO2
9.3モル%、B2 O3 4.6モル%、SiO2 86.1 モル
%)の10mmセグメントについて行った。この追加ドープ
された実験用繊維は、フレーム加水分解装置を用いる外
部蒸着法により、適当な濃度のシリカ、GeO2 ドープ
剤およびB2 O3追加ドープ剤の各原料から、シリカに
よるクラッディングが施されたコアが生成するように調
製した。この実験用カプラーNo.3の熱的スペクトル変化
を比較用モデルと同様に分析した。図5に温度(℃)に
対してピーク波長(nm)をプロットして、実験用カプラ
ーNo.3の熱的スペクトル変化を示している。図5から、
実験用カプラーNo.3は−0.07nm/℃の熱的スペクトル変
化係数を有することが判った。
置の形状を有する実験用マッハ−ツェンダーカプラー装
置No.3を制作して比較用モデルと同様にセットアップし
た。但し、繊維路長13のスプライスは、15重量%のGe
O2 がドープされ、さらに5重量%のB2 O3 がドープ
された光導波シリカコアを有する実験用繊維(GeO2
9.3モル%、B2 O3 4.6モル%、SiO2 86.1 モル
%)の10mmセグメントについて行った。この追加ドープ
された実験用繊維は、フレーム加水分解装置を用いる外
部蒸着法により、適当な濃度のシリカ、GeO2 ドープ
剤およびB2 O3追加ドープ剤の各原料から、シリカに
よるクラッディングが施されたコアが生成するように調
製した。この実験用カプラーNo.3の熱的スペクトル変化
を比較用モデルと同様に分析した。図5に温度(℃)に
対してピーク波長(nm)をプロットして、実験用カプラ
ーNo.3の熱的スペクトル変化を示している。図5から、
実験用カプラーNo.3は−0.07nm/℃の熱的スペクトル変
化係数を有することが判った。
【0035】熱的スペクトル変化係数がほぼ零の無熱性
化導波装置を得るのに、実験用マッハ−ツェンダーカプ
ラー装置No.2におけるようにGeO2 ドープ繊維とGe
O2ドープ/B2 O3 追加ドープ繊維とから成る繊維路
長13にスプライスを行う複雑さを回避するために、繊維
路長13に単一のスプライスを施すことにより実験用マッ
ハ−ツェンダーNo.4を制作することもできるであろう。
図6は、比較用モデルの熱的スペクトル変化係数(0重
量%のB2 O3 において0.043nm /℃)、実験用カプラ
ーNo.3の熱的スペクトル変化係数(5重量%のB2 O3
において−0.07nm/℃)および実験用カプラーNo.1の熱
的スペクトル変化係数(14重量%のB2O3 において−
0.215nm /℃)を示す。図6は、これらのカプラーのB
2 O3 の含有量(重量%)に対して該カプラーの熱的ス
ペクトル変化係数(nm/℃)をプロットしたものであ
る。図6は、温度非依存性を達成するためのGeO2 ド
ープシリカコアに追加ドープするホウ素の最適レベルを
与えている。図6に示されるデータを直線的に内挿する
と熱的スペクトル係数が零nm/℃となるには、15重量%
のGeO2 がドープされたシリカコアに追加ドープする
ホウ素の最適量は約1.7 ±0.6 重量のB2 O3 (GeO
2 9.3モル%、B2 O3 1.6モル%、SiO289.1 モル
%)であることが示される。B2 O3 を追加ドープする
際のこの最適濃度は、広範囲のGeO2 ドープ濃度に対
して適用することができる。ゲルマニアのみがドープさ
れたシリカコア導波路の熱的スペクトル変化係数は、G
eO2 が約10重量%から40重量%の広範囲にわたってゲ
ルマニアのドープ濃度と無関係であるからである。
化導波装置を得るのに、実験用マッハ−ツェンダーカプ
ラー装置No.2におけるようにGeO2 ドープ繊維とGe
O2ドープ/B2 O3 追加ドープ繊維とから成る繊維路
長13にスプライスを行う複雑さを回避するために、繊維
路長13に単一のスプライスを施すことにより実験用マッ
ハ−ツェンダーNo.4を制作することもできるであろう。
図6は、比較用モデルの熱的スペクトル変化係数(0重
量%のB2 O3 において0.043nm /℃)、実験用カプラ
ーNo.3の熱的スペクトル変化係数(5重量%のB2 O3
において−0.07nm/℃)および実験用カプラーNo.1の熱
的スペクトル変化係数(14重量%のB2O3 において−
0.215nm /℃)を示す。図6は、これらのカプラーのB
2 O3 の含有量(重量%)に対して該カプラーの熱的ス
ペクトル変化係数(nm/℃)をプロットしたものであ
る。図6は、温度非依存性を達成するためのGeO2 ド
ープシリカコアに追加ドープするホウ素の最適レベルを
与えている。図6に示されるデータを直線的に内挿する
と熱的スペクトル係数が零nm/℃となるには、15重量%
のGeO2 がドープされたシリカコアに追加ドープする
ホウ素の最適量は約1.7 ±0.6 重量のB2 O3 (GeO
2 9.3モル%、B2 O3 1.6モル%、SiO289.1 モル
%)であることが示される。B2 O3 を追加ドープする
際のこの最適濃度は、広範囲のGeO2 ドープ濃度に対
して適用することができる。ゲルマニアのみがドープさ
れたシリカコア導波路の熱的スペクトル変化係数は、G
eO2 が約10重量%から40重量%の広範囲にわたってゲ
ルマニアのドープ濃度と無関係であるからである。
【0036】かくして、図1に示される形状を有する実
験用カプラーNo.4を制作して比較用モデルと同様にセッ
トアップすることもできる。但し、繊維路長13のスプラ
イスは、1重量%から40重量%のGeO2 、好ましくは
15重量%から25重量%のGeO2 がドープされ、且つ、
1重量%から4重量%のB2 O3 、好ましくは1.1 重量
%から2.3 重量%のB2 O3 が追加ドープされた光導波
シリカコアを有する実験用光ファイバーの10mm断片によ
る。追加ドープされたこの実験用繊維は、フレーム加水
分解装置を用いて外部蒸着法により、適当な濃度のシリ
カ、GeO2 ドープ剤およびB2 O3 追加ドープ剤か
ら、またはその他の方法により、シリカによるクラッデ
ィングが施されたコアが生成するように調製することが
できる。
験用カプラーNo.4を制作して比較用モデルと同様にセッ
トアップすることもできる。但し、繊維路長13のスプラ
イスは、1重量%から40重量%のGeO2 、好ましくは
15重量%から25重量%のGeO2 がドープされ、且つ、
1重量%から4重量%のB2 O3 、好ましくは1.1 重量
%から2.3 重量%のB2 O3 が追加ドープされた光導波
シリカコアを有する実験用光ファイバーの10mm断片によ
る。追加ドープされたこの実験用繊維は、フレーム加水
分解装置を用いて外部蒸着法により、適当な濃度のシリ
カ、GeO2 ドープ剤およびB2 O3 追加ドープ剤か
ら、またはその他の方法により、シリカによるクラッデ
ィングが施されたコアが生成するように調製することが
できる。
【0037】本発明の別の態様として、B2 O3 が追加
ドープされた光ファイバーから長周期繊維格子を製造す
ることが挙げられる。UVエキサイマーレーザーを用
い、エネルギー(出力)、露出時間および格子周期を適
当に選定することにより本発明に従う長周期繊維格子を
形成した。
ドープされた光ファイバーから長周期繊維格子を製造す
ることが挙げられる。UVエキサイマーレーザーを用
い、エネルギー(出力)、露出時間および格子周期を適
当に選定することにより本発明に従う長周期繊維格子を
形成した。
【0038】市販のコーニング(Corning)社製SMF-DSTM
(分散シフト形繊維の1種であり、ピークが約18〜20重
量%GeO2 の分散シフトコアプロフィルを有する)か
ら長周期繊維格子の比較用モデルを制作した。248nm に
おいて550mJ パルス、8Hzの反復速度で6分間レーザー
を照射することにより該繊維に書込みを行った。この長
周期格子へ書込みを行う前に、該繊維を1550psi の水素
雰囲気中に1週間配置して繊維の感光性を増大させた。
このようにしてパワー透過率が僅か9%の強い格子を有
する比較用モデルを得た。マッハ−ツェンダーカプラー
装置の場合と同様に、この長周期繊維格子比較用モデル
の熱的スペクトル変化を分析したところ、熱的スペクト
ル変化係数は0.044nm /℃であった。
(分散シフト形繊維の1種であり、ピークが約18〜20重
量%GeO2 の分散シフトコアプロフィルを有する)か
ら長周期繊維格子の比較用モデルを制作した。248nm に
おいて550mJ パルス、8Hzの反復速度で6分間レーザー
を照射することにより該繊維に書込みを行った。この長
周期格子へ書込みを行う前に、該繊維を1550psi の水素
雰囲気中に1週間配置して繊維の感光性を増大させた。
このようにしてパワー透過率が僅か9%の強い格子を有
する比較用モデルを得た。マッハ−ツェンダーカプラー
装置の場合と同様に、この長周期繊維格子比較用モデル
の熱的スペクトル変化を分析したところ、熱的スペクト
ル変化係数は0.044nm /℃であった。
【0039】15重量%のGeO2 がドープされ且つ5重
量%のB2 O3 が追加ドープされたシリカコアを有する
実験用光ファイバーから実験用長周期繊維格子No.1を制
作した。追加ドープ剤を有するこの実験用繊維に約0.8
重量%のB2 O3 を含有するシリカのクラッディングを
施した。この実験用長周期繊維格子No.1を比較用モデル
の場合と同様に、水素処理し、次いで書込みを行った。
実験用長周期繊維格子のパワー透過率は62%であり、こ
の実験用光ファイバーは比較用モデルで用いられたよう
な従来の分散シフト形繊維よりも感光性が低いことが示
された。マッハ−ツェンダーカプラー装置および長周期
繊維格子比較用モデルの場合と同様に、この長周期繊維
格子の熱的スペクトル変化を分析した。図7に、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットして実験用
長周期繊維格子No.1の熱的スペクトル変化を示してい
る。図7から、実験用長周期繊維格子No.1の熱的スペク
トル変化係数は−0.028nm /℃であることが判った。実
験用長周期繊維格子No.1は、GeO2 とB2 O3 につい
て同一の繊維コア組成を使用していながら実験用マッハ
−ツェンダーカプラー装置よりも無熱性化されているの
はクラッディング中のホウ素の存在によるものと考えら
れる。
量%のB2 O3 が追加ドープされたシリカコアを有する
実験用光ファイバーから実験用長周期繊維格子No.1を制
作した。追加ドープ剤を有するこの実験用繊維に約0.8
重量%のB2 O3 を含有するシリカのクラッディングを
施した。この実験用長周期繊維格子No.1を比較用モデル
の場合と同様に、水素処理し、次いで書込みを行った。
実験用長周期繊維格子のパワー透過率は62%であり、こ
の実験用光ファイバーは比較用モデルで用いられたよう
な従来の分散シフト形繊維よりも感光性が低いことが示
された。マッハ−ツェンダーカプラー装置および長周期
繊維格子比較用モデルの場合と同様に、この長周期繊維
格子の熱的スペクトル変化を分析した。図7に、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットして実験用
長周期繊維格子No.1の熱的スペクトル変化を示してい
る。図7から、実験用長周期繊維格子No.1の熱的スペク
トル変化係数は−0.028nm /℃であることが判った。実
験用長周期繊維格子No.1は、GeO2 とB2 O3 につい
て同一の繊維コア組成を使用していながら実験用マッハ
−ツェンダーカプラー装置よりも無熱性化されているの
はクラッディング中のホウ素の存在によるものと考えら
れる。
【0040】15重量%のGeO2 がドープされ且つ2重
量%のB2 O3 が追加ドープされたシリカコアを有する
実験用光ファイバーから実験用長周期繊維格子No.2を制
作した。追加ドープされたこの実験用繊維に、1重量%
のB2 O3 を含有するシリカクラッディングを施した。
比較用モデルと同様に実験用長周期繊維格子No.2を水素
処理し、次いで書込みを行った。マッハ−ツェンダーカ
プラー装置および記述の長周期繊維格子の場合と同様
に、熱的スペクトル変化を分析した。図8に、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットして、実験
用長周期繊維格子No.2の熱的スペクトル変化を示してい
る。図8から、実験用長周期繊維格子No.2の熱スペクト
ル変化係数は0.026nm /℃であると測定された。
量%のB2 O3 が追加ドープされたシリカコアを有する
実験用光ファイバーから実験用長周期繊維格子No.2を制
作した。追加ドープされたこの実験用繊維に、1重量%
のB2 O3 を含有するシリカクラッディングを施した。
比較用モデルと同様に実験用長周期繊維格子No.2を水素
処理し、次いで書込みを行った。マッハ−ツェンダーカ
プラー装置および記述の長周期繊維格子の場合と同様
に、熱的スペクトル変化を分析した。図8に、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットして、実験
用長周期繊維格子No.2の熱的スペクトル変化を示してい
る。図8から、実験用長周期繊維格子No.2の熱スペクト
ル変化係数は0.026nm /℃であると測定された。
【0041】17重量%のGeO2 がドープされ且つ3.3
重量%のB2 O3 が追加ドープされたシリカコアを有す
る実験用光ファイバーから実験用長周期繊維格子No.3を
制作した。追加ドープされたこの実験用繊維コアに、0.
9 重量%のB2 O3 を含有するシリカクラッディングを
施した。比較用モデルの場合と同様に、実験用長周期繊
維格子No.3を水素処理し、次いで書込みを行った。マッ
ハ−ツェンダーカプラー装置および記述の長周期繊維格
子の場合と同様に、この長周期繊維格子の熱的スペクト
ル変化を分析した。温度(℃)に対してピーク波長(n
m)をプロットした図9に、実験用長周期繊維格子No.3
の熱スペクトル変化を示す。図9から、実験用長周期繊
維格子No.3の熱的スペクトル変化係数は0.004nm /℃で
あることが判った。
重量%のB2 O3 が追加ドープされたシリカコアを有す
る実験用光ファイバーから実験用長周期繊維格子No.3を
制作した。追加ドープされたこの実験用繊維コアに、0.
9 重量%のB2 O3 を含有するシリカクラッディングを
施した。比較用モデルの場合と同様に、実験用長周期繊
維格子No.3を水素処理し、次いで書込みを行った。マッ
ハ−ツェンダーカプラー装置および記述の長周期繊維格
子の場合と同様に、この長周期繊維格子の熱的スペクト
ル変化を分析した。温度(℃)に対してピーク波長(n
m)をプロットした図9に、実験用長周期繊維格子No.3
の熱スペクトル変化を示す。図9から、実験用長周期繊
維格子No.3の熱的スペクトル変化係数は0.004nm /℃で
あることが判った。
【0042】図10は、実験用長周期繊維格子および比較
用モデルの熱的スペクトル変化係数を、それらの各長周
期繊維格子におけるコアとクラッディングのB2 O3 重
量%の差に対してプロットしたものである。図10に示さ
れるように、比較用モデルは0.044nm /℃の熱的スペク
トル変化係数を有し、また、ホウ素がドープされていな
いのでコアとクラッディング間のB2 O3 重量%差は零
である。実験用長周期繊維格子No.1の熱的スペクトル変
化係数は−0.028nm /℃であり、そのコアにおける5重
量%B2 O3 とクラッディングにおける0.8 重量%B2
O3 との差は4.2 重量%B2 O3 である。実験用長周期
繊維格子の熱的スペクトル変化係数は0.026nm /℃であ
り、また、コアにおける2重量%B2 O3 とクラッディ
ングにおける1重量%B2 O3 の差は1重量%B2 O3
である。実験用長周期繊維格子の熱的スペクトル変化係
数は0.004nm /℃であり、そのコアにおける3.3 重量%
B2 O3 とクラッディングにおける0.9 重量%B2 O3
の差は2.4 重量%B2 O3である。図10に示されるよう
に、0.01から−0.01nm/℃の熱的スペクトル変化係数が
得られるようにするには、コアとクラッディングとの間
のB2 O3 の重量%の差が約2から3.2 であることが好
ましい。最適の無熱性化長周期繊維格子の1つは、コア
とクラッディング間のB2 O3 濃度の差が約2.6 重量%
のものであろう。
用モデルの熱的スペクトル変化係数を、それらの各長周
期繊維格子におけるコアとクラッディングのB2 O3 重
量%の差に対してプロットしたものである。図10に示さ
れるように、比較用モデルは0.044nm /℃の熱的スペク
トル変化係数を有し、また、ホウ素がドープされていな
いのでコアとクラッディング間のB2 O3 重量%差は零
である。実験用長周期繊維格子No.1の熱的スペクトル変
化係数は−0.028nm /℃であり、そのコアにおける5重
量%B2 O3 とクラッディングにおける0.8 重量%B2
O3 との差は4.2 重量%B2 O3 である。実験用長周期
繊維格子の熱的スペクトル変化係数は0.026nm /℃であ
り、また、コアにおける2重量%B2 O3 とクラッディ
ングにおける1重量%B2 O3 の差は1重量%B2 O3
である。実験用長周期繊維格子の熱的スペクトル変化係
数は0.004nm /℃であり、そのコアにおける3.3 重量%
B2 O3 とクラッディングにおける0.9 重量%B2 O3
の差は2.4 重量%B2 O3である。図10に示されるよう
に、0.01から−0.01nm/℃の熱的スペクトル変化係数が
得られるようにするには、コアとクラッディングとの間
のB2 O3 の重量%の差が約2から3.2 であることが好
ましい。最適の無熱性化長周期繊維格子の1つは、コア
とクラッディング間のB2 O3 濃度の差が約2.6 重量%
のものであろう。
【0043】コアとクラッディングとの間のB2 O3 重
量%の差が2.6 であるような実験用光ファイバー、例え
ば、実験用長周期繊維格子No.3で用いたシリカコアに0.
7 重量%のB2 O3 を含有するシリカクラッディングが
施されたものから実験用長周期繊維格子No.4を制作する
こともできる。
量%の差が2.6 であるような実験用光ファイバー、例え
ば、実験用長周期繊維格子No.3で用いたシリカコアに0.
7 重量%のB2 O3 を含有するシリカクラッディングが
施されたものから実験用長周期繊維格子No.4を制作する
こともできる。
【0044】無熱性化され温度非依存性の光導波装置、
例えば、長周期繊維格子を得るには、約1重量%から40
重量%のGeO2 、好ましくは15重量%から25重量%の
GeO2 を含有し、1重量%から5重量%のB2 O3 、
好ましくは2重量%から4.5重量%のB2 O3 が追加ド
ープされた光導波性シリカコアであって、約0重量%か
ら2重量%のB2 O3 、好ましくは0.6 重量%から1重
量%のB2 O3 を含有するシリカクラッディングが施さ
れたものが好ましい。さらに、そのような無熱性化され
温度非依存性の光導波装置、特に、長周期繊維格子を得
るには、図10で開示されたように、コアとクラッディン
グとの間のB2 O3 濃度の差が、約2から3.2 重量%、
好ましくは2.2 から3重量%の範囲にあることが重要で
ある。長周期繊維の場合と同様に、マッハ−ツェンダー
カプラー装置において、光導波繊維コアを取り包むシリ
カクラッディングにB2 O3 を使用することもできる。
本発明の光導波繊維においては、クラッディング中の実
際のB2 O3 濃度による影響はコアとクラッディングと
の間のB2 O3 濃度の差による影響に比べて相対的に小
さい。また、ホウ素がドープされた1種以上の繊維を有
するようなマッハ−ツェンダーカプラー装置を制作する
こともできる。
例えば、長周期繊維格子を得るには、約1重量%から40
重量%のGeO2 、好ましくは15重量%から25重量%の
GeO2 を含有し、1重量%から5重量%のB2 O3 、
好ましくは2重量%から4.5重量%のB2 O3 が追加ド
ープされた光導波性シリカコアであって、約0重量%か
ら2重量%のB2 O3 、好ましくは0.6 重量%から1重
量%のB2 O3 を含有するシリカクラッディングが施さ
れたものが好ましい。さらに、そのような無熱性化され
温度非依存性の光導波装置、特に、長周期繊維格子を得
るには、図10で開示されたように、コアとクラッディン
グとの間のB2 O3 濃度の差が、約2から3.2 重量%、
好ましくは2.2 から3重量%の範囲にあることが重要で
ある。長周期繊維の場合と同様に、マッハ−ツェンダー
カプラー装置において、光導波繊維コアを取り包むシリ
カクラッディングにB2 O3 を使用することもできる。
本発明の光導波繊維においては、クラッディング中の実
際のB2 O3 濃度による影響はコアとクラッディングと
の間のB2 O3 濃度の差による影響に比べて相対的に小
さい。また、ホウ素がドープされた1種以上の繊維を有
するようなマッハ−ツェンダーカプラー装置を制作する
こともできる。
【0045】本発明の実験用繊維は、外部蒸着法を使用
するフレーム加水分解装置により、GeO2 がドープさ
れ且つB2 O3 が追加ドープされた光導波シリカコアを
形成することによって製造される。適当な濃度のシリ
カ、GeO2 ドープ剤、およびB2 O3 追加ドープ剤の
各原料を蒸気状でフレーム加水分解バーナーに供給し
て、ドープ剤および追加ドープ剤の濃度が特定のレベル
になるようにする。同様に、適当な濃度のシリカおよび
B2 O3 の蒸気状原料をフレーム加水分解バーナーに供
給して長周期繊維格子に用いるシリカクラッディングガ
ラス中のB2 O3 濃度が特定の値になるようにする。
するフレーム加水分解装置により、GeO2 がドープさ
れ且つB2 O3 が追加ドープされた光導波シリカコアを
形成することによって製造される。適当な濃度のシリ
カ、GeO2 ドープ剤、およびB2 O3 追加ドープ剤の
各原料を蒸気状でフレーム加水分解バーナーに供給し
て、ドープ剤および追加ドープ剤の濃度が特定のレベル
になるようにする。同様に、適当な濃度のシリカおよび
B2 O3 の蒸気状原料をフレーム加水分解バーナーに供
給して長周期繊維格子に用いるシリカクラッディングガ
ラス中のB2 O3 濃度が特定の値になるようにする。
【0046】本発明に従い、GeO2 がドープされたシ
リカコアにB2 O3 を追加ドープすると、導波コアの屈
折率の熱的可変性が都合よく変化するとともに、光ファ
イバーの導波分散効果やストレス光学効果が改変される
ものと考えられる。
リカコアにB2 O3 を追加ドープすると、導波コアの屈
折率の熱的可変性が都合よく変化するとともに、光ファ
イバーの導波分散効果やストレス光学効果が改変される
ものと考えられる。
【0047】本発明に従う導波コアおよび光ファイバー
の組成はB2 O3 ドープ剤の濃度に特に敏感で、それに
依存している。本発明に従う導波コア組成において、G
eO2 はシリカコアの屈折率を有利に変化させるドープ
剤として利用され、光をガイド(導波)するのに有利な
Δが得られ、そして、長周期繊維格子に感光性が付与さ
れるようにする。B2 O3 は、シリカコアの屈折率の熱
的可変性を有利に変化させるための追加ドープ剤として
用いられる。B2 O3 対GeO2 濃度比を1重量%B2
O3 :3重量%GeO2 から1重量%B2 O3 :10重量
%GeO2 の範囲にあるようにすると、熱的スペクトル
変化が抑制され減少されるように熱的可変性が有利にな
るとともに、適当な導波コア屈折率が得られる。好まし
いB2 O3 対GeO2 濃度比は、1重量%B2 O3 :4
重量%GeO2 から1重量%B2O3 :6重量%GeO
2 の範囲である。本発明に従う最も好ましいB2 O3 対
GeO2 濃度比は、1重量%B2 O3 :5重量%GeO
2 である。
の組成はB2 O3 ドープ剤の濃度に特に敏感で、それに
依存している。本発明に従う導波コア組成において、G
eO2 はシリカコアの屈折率を有利に変化させるドープ
剤として利用され、光をガイド(導波)するのに有利な
Δが得られ、そして、長周期繊維格子に感光性が付与さ
れるようにする。B2 O3 は、シリカコアの屈折率の熱
的可変性を有利に変化させるための追加ドープ剤として
用いられる。B2 O3 対GeO2 濃度比を1重量%B2
O3 :3重量%GeO2 から1重量%B2 O3 :10重量
%GeO2 の範囲にあるようにすると、熱的スペクトル
変化が抑制され減少されるように熱的可変性が有利にな
るとともに、適当な導波コア屈折率が得られる。好まし
いB2 O3 対GeO2 濃度比は、1重量%B2 O3 :4
重量%GeO2 から1重量%B2O3 :6重量%GeO
2 の範囲である。本発明に従う最も好ましいB2 O3 対
GeO2 濃度比は、1重量%B2 O3 :5重量%GeO
2 である。
【0048】さらに、本発明においてGeO2 は、光を
導波するに当たり屈折率を増大変化させるドープ剤とし
て用いられ、また、B2 O3 は、屈折率増大性ドープ剤
およびシリカ組成物による正の熱的スペクトル変化を中
和するための負の熱的スペクトル変化ドープ剤として使
用されるものであり、このための好ましいモル比は、屈
折率増大性ドープ剤(ゲルマニウムやリンのようなドー
プ剤を含む)全体で2〜4モルに対してB2 O3 1モル
である。無熱性化された光導波路を得るための負の熱的
スペクトル変化ドープ剤対屈折率増大性ドープ剤全モル
数の特に好ましいモル比は、B2 O3 1モルに対して屈
折率増大性ドープ剤の全モル数3モルである。
導波するに当たり屈折率を増大変化させるドープ剤とし
て用いられ、また、B2 O3 は、屈折率増大性ドープ剤
およびシリカ組成物による正の熱的スペクトル変化を中
和するための負の熱的スペクトル変化ドープ剤として使
用されるものであり、このための好ましいモル比は、屈
折率増大性ドープ剤(ゲルマニウムやリンのようなドー
プ剤を含む)全体で2〜4モルに対してB2 O3 1モル
である。無熱性化された光導波路を得るための負の熱的
スペクトル変化ドープ剤対屈折率増大性ドープ剤全モル
数の特に好ましいモル比は、B2 O3 1モルに対して屈
折率増大性ドープ剤の全モル数3モルである。
【0049】当業者には本発明の技術思想や範囲から逸
脱せずに本発明の組成や方法に関する各種の修正や変形
が可能であろう。それらの修正や変形も特許請求の範囲
内にあり、またはそれに均等である限り、本発明に包含
される。
脱せずに本発明の組成や方法に関する各種の修正や変形
が可能であろう。それらの修正や変形も特許請求の範囲
内にあり、またはそれに均等である限り、本発明に包含
される。
【図1】マッハ−ツェンダーカプラー装置の1例を図示
する。
する。
【図2】マッハ−ツェンダーカプラー装置の比較用モデ
ルについて、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプ
ロットしたものである。
ルについて、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプ
ロットしたものである。
【図3】本発明に従うマッハ−ツェンダーカプラー装置
について、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロ
ットしたものである。
について、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロ
ットしたものである。
【図4】本発明に従うマッハ−ツェンダーカプラー装置
について、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロ
ットしたものである。
について、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロ
ットしたものである。
【図5】本発明に従うマッハ−ツェンダーカプラー装置
について、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロ
ットしたものである。
について、温度(℃)に対してピーク波長(nm)をプロ
ットしたものである。
【図6】本発明に従いB2 O3 含有量(重量%)に対し
て熱的スペクトル変化係数(nm/℃)をプロットしたも
のである。
て熱的スペクトル変化係数(nm/℃)をプロットしたも
のである。
【図7】本発明に従う長周期繊維格子について、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットしたもので
ある。
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットしたもので
ある。
【図8】本発明に従う長周期繊維格子について、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットしたもので
ある。
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットしたもので
ある。
【図9】本発明に従う長周期繊維格子について、温度
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットしたもので
ある。
(℃)に対してピーク波長(nm)をプロットしたもので
ある。
【図10】本発明に従う長周期繊維格子におけるコアと
クラッディングとの間のB2 O3重量%の差に対して、
20℃の勾配(熱的スペクトル変化係数)(nm/℃)を
プロットしたものである。
クラッディングとの間のB2 O3重量%の差に対して、
20℃の勾配(熱的スペクトル変化係数)(nm/℃)を
プロットしたものである。
11 スプライスされたカプラーアーム 12 スプライスされないカプラーアーム 16 第1のカプラー 17 第2のカプラー 20 マッハ−ツェンダーカプラー装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リサ ワン−アイ リュ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94566 プレゼントン ボルドー ストリ ート 1231 (72)発明者 ロバート アダム モデイヴィス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッド ポスト テイラー スト リート 14 (72)発明者 ダニエル アロイシアス ノーラン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング スカイライン ドライヴ 28 (72)発明者 デイヴィッド リー ウェイドマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング アッパー ドライヴ 17
Claims (32)
- 【請求項1】 屈折率増大性ドープ剤がドープされた光
導波シリカコアを含む光導波装置であって、前記導波コ
アに充分量のB2 O3 が追加ドープされて、温度変化に
より引き起こされる該装置の熱的スペクトル変化が抑制
されていることを特徴とする光導波装置。 - 【請求項2】 前記屈折率増大性ドープ剤がGeO2 で
あることを特徴とする請求項1に記載の光導波装置。 - 【請求項3】 前記導波装置が透過フィルターを構成す
ることを特徴とする請求項1に記載の光導波装置。 - 【請求項4】 前記導波コアによってガイドされるモー
ドが第2の導波コアに結合されることを特徴とする請求
項1に記載の光導波装置。 - 【請求項5】 クラッディングを追有し、前記コア内を
伝搬するモードが該クラッディング内のモードに結合さ
れることを特徴とする請求項1に記載の光導波装置。 - 【請求項6】 前記シリカコアが下記の範囲のB
2 O3 :GeO2 比を有することを特徴とする請求項2
に記載の光導波装置: 1重量%B2 O3 :3重量%GeO2 から 1重量%B2 O3 :10重量%GeO2 。 - 【請求項7】 前記シリカコアが下記の範囲のB
2 O3 :GeO2 比を有することを特徴とする請求項2
に記載の光導波装置: 1重量%B2 O3 :4重量%GeO2 から 1重量%B2 O3 :6重量%GeO2 。 - 【請求項8】 前記シリカコアが1重量%B2 O3 :5
重量%GeO2 のB2 O3 :GeO2 比を有することを
特徴とする請求項2に記載の光導波装置。 - 【請求項9】 前記装置がマッハ−ツェンダー干渉計か
ら構成されることを特徴とする請求項4に記載の光導波
装置。 - 【請求項10】 前記装置が長周期繊維格子から構成さ
れることを特徴とする請求項5に記載の光導波装置。 - 【請求項11】 B2 O3 および複数の屈折率増大性ド
ープ剤分子を含むドープ剤を含有するシリカガラスを含
むことを特徴とする無熱性化光導波路。 - 【請求項12】 含有されているドープ剤のB2 O3 :
屈折率増大性ドープ剤のモル比が、1モルのB2 O3 :
2モルの屈折率増大性ドープ剤分子から1モルのB2 O
3 :7モルの屈折率増大性ドープ剤分子の範囲にあるこ
とを特徴とする請求項11に記載の導波路。 - 【請求項13】 含有されているドープ剤のB2 O3 :
屈折率増大性ドープ剤のモル比が、1モルのB2 O3 :
3モルの屈折率増大性ドープ剤分子から1モルのB2 O
3 :4モルの屈折率増大性ドープ剤分子の範囲にあるこ
とを特徴とする請求項11に記載の導波路。 - 【請求項14】 本質的にGeO2 およびB2 O3 から
成るドープ剤を含有するシリカガラスを含むことを特徴
とする無熱性化された光導波装置。 - 【請求項15】 含有されているドープ剤のB2 O3 :
GeO2 モル比が下記の範囲にあることを特徴とする請
求項14に記載の光導波装置: 1重量%B2 O3 :3重量%GeO2 から 1重量%B2 O3 :10重量%GeO2 。 - 【請求項16】 含有されているドープ剤が10重量%か
ら30重量%のGeO2 と1重量%から5重量%のB2 O
3 から本質的に成ることを特徴とする請求項14に記載
の光導波装置。 - 【請求項17】 含有されているドープ剤のB2 O3 :
GeO2 モル比が、1モルのB2 O3 :5モルのGeO
2 から1モルのB2 O3 :8モルのGeO2の範囲にあ
ることを特徴とする請求項14に記載の光導波装置。 - 【請求項18】 光導波装置を無熱性化して熱的スペク
トル変化を抑制する方法であって、 (a) シリカ導波路コアを形成し、 (b) 前記シリカ導波路コアにGeO2 をドープし、およ
び (c) 前記シリカ導波路コアにB2 O3 を追加ドープする
工程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項19】 シリカ導波路コアにB2 O3 を追加ド
ープする工程が、前記シリカ導波路コアに充分量のB2
O3 を追加ドープして、前記導波装置が1550nmにおいて
0.04nm/℃以下の熱的スペクトル変化を発現するように
する工程を含むことを特徴とする請求項18に記載の光
導波装置を無熱性化する方法。 - 【請求項20】 GeO2 がドープされたシリカ導波路
コアに充分量のB2O3 を追加ドープして、該GeO2
ドープシリカ導波路コアの感熱性を中和する工程を含む
ことを特徴とする請求項18に記載の光導波装置を無熱
性化する方法。 - 【請求項21】 前記追加ドープされたシリカ導波路コ
アを用いてマッハ−ツェンダー干渉計を形成する工程を
含むことを特徴とする請求項18に記載の光導波装置を
無熱性化する方法。 - 【請求項22】 前記追加ドープされた導波路コアに、
B2 O3 がドープされたシリカのクラッディングを施す
工程を含むことを特徴とする請求項18に記載の光導波
装置を無熱性化する方法。 - 【請求項23】 前記追加ドープされた導波路コアにク
ラッディングを施して光導波路を形成し、および形成さ
れた該光導波路に長周期格子を書き込む工程を含むこと
を特徴とする請求項18に記載の光導波装置を無熱性化
する方法。 - 【請求項24】 光導波装置の温度依存性を減少させる
方法であって、 (a) 導波路コアを形成し、 (b) 該導波路コアに、正の熱的スペクトル変化勾配を有
する屈折率増大性ドープ剤をドープし、 (c) 前記導波路コアに、負の熱的スペクトル変化勾配を
有する第2のドープ剤を追加ドープし、 (d) 前記導波路コアにクラッディングを施し、および (e) 追加ドープされクラッディングを有する前記導波路
コアから光導波装置を製作する工程を含むことを特徴と
する方法。 - 【請求項25】 追加ドープする前記工程が、導波装置
の正のスペクトル変化勾配を第2のドープ剤で中和する
工程を含むことを特徴とする請求項24の方法。 - 【請求項26】 前記導波路コアに第2のドープ剤を追
加ドープする前記工程が、該導波路コアに屈折率低下性
ドープ剤を追加ドープする工程を含むことを特徴とする
請求項24の方法。 - 【請求項27】 前記導波路コアに第2のドープ剤を追
加ドープする前記工程が、該導波路コアにホウ素を追加
ドープする工程を含むことを特徴とする請求項24の方
法。 - 【請求項28】 前記導波路コアに第2のドープ剤を追
加ドープする前記工程が、前記第2のドープ剤対前記屈
折率増大性ドープ剤のモル比が第2のドープ剤1モルに
対して屈折率増大性ドープ剤2〜4モルとなるような量
で第2のドープ剤を追加ドープする工程を含むことを特
徴とする請求項24の方法。 - 【請求項29】 前記導波路コアにクラッディングを施
す前記工程が、前記第2のドープ剤がドープされたガラ
スを用いて該導波路コアにクラッディングを施す工程を
含むことを特徴とする請求項24の方法。 - 【請求項30】 コアとクラッディングとを含み、該コ
アと該クラッディングのB2 O3 ドープ剤含有量の差が
1重量%から5重量%B2 O3 の範囲にあることを特徴
とする無熱性化光導波路。 - 【請求項31】 B2 O3 ドープ剤含有量の差が2重量
%から4重量%B2O3 の範囲にあることを特徴とする
請求項30に記載の導波路。 - 【請求項32】 温度依存性の減少した光導波路を製造
する方法であって、 (a) 光を導波することのできる屈折率改変性ドープ剤を
導波路にドープし、 (b) 導波路の温度依存性を減少させる温度依存解放性ド
ープ剤を導波路にドープする工程を含むことを特徴とす
る方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US3314096P | 1996-12-20 | 1996-12-20 | |
US033140 | 1996-12-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10274718A true JPH10274718A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=21868768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9353421A Pending JPH10274718A (ja) | 1996-12-20 | 1997-12-22 | 追加ドープされた無熱性化光導波装置 |
Country Status (10)
Country | Link |
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