JPH1082919A - ファイバグレーティングの作成方法及び光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバが本来有する強度を保持した状態
でファイバグレーティングを作成する方法及びこのファ
イバグレーティングを備えた光ファイバを提供するもの
である。 【解決手段】 感光性のコア１２あるいは感光性のコア
１２とクラッド１１を有する光ファイバ１０の外周に、
コア１２あるいはコア１２とクラッド１１が感光する所
定波長の光を透過する薄層１４を設けて被覆ファイバ１
５を形成する第１工程と、被覆ファイバ１５の所定領域
に側方から所定波長の光を照射して、コア１２あるいは
コア１２とクラッド１１の軸方向に屈折率縞１３を形成
する第２工程とを有する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのコア
部の屈折率を光軸に沿って周期的に変化させてファイバ
グレーティングを作成する方法及びこのファイバグレー
ティングを有する光ファイバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバ通信技術の進展にとも
ない、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが
進行し、システム構成は高度化しつつある。このような
光通信システムでは、光回路素子の重要性が増大してい
る。光回路素子における一般的構成の一つとしてのファ
イバ型素子は、小型で挿入損失が小さいことや、光ファ
イバとの接続が容易であること等の利点を有している。
そして、このようなファイバ型素子として、ファイバ型
フィルターが知られている。

【０００３】最近では、コア部に酸化ゲルマニウムをド
ープした石英系光ファイバについて、紫外光照射によっ
てコア部の屈折率が変化するという知見が周知であり、
このような光誘起屈折率変化を利用したファイバ型フィ
ルターとして、光ファイバ型回折格子が研究開発されて
いる。この光ファイバ型回折格子は、光ファイバ内を進
行する光のうち特定波長の光部分を反射するものであ
り、一般に、紫外光の照射によって光ファイバのコア部
に屈折率が光軸に沿って周期的に変化した領域を形成す
る（グレーティング）ことにより製造されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】紫外光照射による屈折
率変化は、コア部のガラス中に存在するゲルマニウム関
連のガラス欠陥に起因することが知られている。しか
し、従来のような酸化ゲルマニウムをコア部にドープし
ただけのガラス光ファイバではガラス欠陥の数が少ない
ため、紫外光を照射しても屈折率変化量Δｎが小さく、
したがって、反射率も小さい。 反射率を高くするため
には、上記の式が示すようにグレーティング長を大きく
する方法もあるが、紫外光レーザビームを照射するにあ
たって、レーザビームに高い均一性が要求され、そのた
めに紫外光照射を行う光学系が複雑になる。

【０００５】そこで、反射率を高くするため、紫外光の
照射光量に対する屈折率の変加量を増大させるべく、水
素を光ファイバに添加する方法が知られている。光ファ
イバへの水素の添加は、高圧の水素加圧処理によって行
われるが、屈折率変化を大きくするためには、添加水素
濃度が高いことが望ましい。このため、高濃度の水素を
添加する方法としては、一般に水素を高圧に加圧した容
器内に光ファイバを一定期間放置して行う。しかるに従
来は、通常グレーティングの作製においては被覆を除去
し、ガラスを露出させた状態で照射する方法が採られて
いた。被覆を除去するために、光ファイバの表面が直接
空気と接触し、ガラスの表面が酸化劣化を起こしたる、
製造中に光ファイバの表面に傷を付けて、急激に引張り
強度の低下をきたすといった問題があった。また、グレ
ーティング作製後に、光ファイバに再被覆を施すといっ
た問題があった。

【０００６】そこで本発明の目的は、光ファイバが本来
有する強度を保持した状態でファイバグレーティングを
作成する方法を提供するものである。本発明の目的は、
さらに、反射率の優れたファイバグレーティングを形成
しながら引張強度の大きい光ファイバを提供するもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるファイバ
グレーティングの作成方法は、感光性のコアあるいは感
光性のコアとクラッドを有する光ファイバの外周に、コ
アあるいはコアとクラッドが感光する所定波長の光を透
過する被覆を光ファイバ上に形成する第１工程と、被覆
ファイバの所定領域に側方から所定波長の光を照射し
て、コアあるいはコアとクラッドの所定領域に屈折率を
変化させる第２工程とを備えることを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、第１工程において光フ
ァイバの外周に被覆を形成した後、第２工程において被
覆が施された状態の被覆ファイバにグレーティングを形
成するので、光ファイバの表面は直接空気と触れること
がないので酸化されることがなく、又製造中に光ファイ
バの表面に傷が付けられることがないので光ファイバ本
来の強度が保持される。

【０００９】本発明の第１工程において、光ファイバの
上に設けられる被覆がシリコン樹脂、エポキシ樹脂等の
有機樹脂の場合は、グレーティングするための紫外光の
透過損失が少ないので、効率がよくなる。その中、シリ
コン樹脂は通常の被覆ファイバに適用されている材料な
ので入手しやすく、低コストとなる。また、シリコン樹
脂の厚さを５〜１０μｍ程度では、紫外光は殆ど損失を
受けないでグレーティングを形成することができる。

【００１０】本発明の作成方法において、第１工程で光
ファイバに被覆を形成した後、第２工程で被覆された光
ファイバにグレーティングを施すに先立ち、被覆ファイ
バに水素を添加することを特徴とする。グレーティング
を施す前に水素を添加処理することによって、迅速、か
つ、効果的にグレーティングを形成することができるの
で望ましい。

【００１１】本発明の作成方法において、第２工程でグ
レーティングを施した後、被覆ファイバの上に紫外線硬
化型樹脂あるいはナイロン等の補強層を施すと、光ファ
イバの強度が確保されるので望ましい。

【００１２】本発明における第２工程は、位相格子法、
ホログラフィック法あるいは強度変調マスク法のいずれ
かの方法によって屈折率縞を形成する工程であることを
特徴とし、また、波長が１９０〜３３０ｎｍの紫外光、
波長が４５０〜５５０ｎｍの可視光あるいは波長が０．
１２〜０．７ｎｍのＸ線のいずれかの光を照射して屈折
率を変化させる工程であることを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、被覆ファイバの上から光
を照射してファイバグレーティングを形成するための波
長帯域は、紫外光、可視光あるいはＸ線のいずれも可能
であるが、照射光が被覆層を透過する透過性の観点から
は、紫外光より可視光、可視光よりＸ線が優れており、
効率よくグレーティングを形成することができる。

【００１４】本発明における第１工程は、光ファイバの
外周に紫外線硬化樹脂、シリコン樹脂あるいはカーボン
のいずれかの薄層を設ける工程であることを特徴とす
る。これらの被覆材料は、光ファイバの機械的強度なら
びに伝送特性を保持するのに適していると共に、グレー
ティングを形成するための照射光に対する減衰が小さい
ので好適である。

【００１５】本発明の光ファイバは、感光性のコアある
いは感光性のコアとクラッドを有する光ファイバを線引
し、その直後にコアあるいはコアとクラッドが感光する
所定波長の光を透過する薄層が被覆されると共に、水素
が添加され、その後、所定波長の光を照射することによ
りコアあるいはコアとクラッドの軸方向に屈折率の縞を
形成したことを特徴とする。

【００１６】本発明に係わる光ファイバによれば、被覆
された薄層を介して水素が添加されると共に、被覆ファ
イバの上から光を照射してグレーティングが形成される
ので、ガラス状態の光ファイバが酸化劣化し、あるいは
表面傷が発生するのを防止することができる。さらに、
本発明の光ファイバは線引直後に被覆されるのでガラス
本来の強度を保持しており、高強度の光ファイバを得る
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明のファイバグレーティングの作成方法に係わる実施
形態について詳細に説明する。なお、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。

【００１８】ファイバグレーティングを有する光ファイ
バは、光ファイバの軸にそってコア内に細かなピッチの
周期的屈折率分布をもたせたものである。さらに、この
ファイバグレーティングは、（１）ファイバーブラッグ
グレーティングと（２）長周期グレーティングとに分け
られる。ファイバーブラッググレーティングは、屈折率
分布の光学的周期が半波長の垂直グレーティングとして
書き込まれると、ファイバーコアにはグレーティングの
各部で部分反射されるので全体的には多数の後進波が発
生し、その位相が揃っているので強めあいの干渉を起こ
す。この結果、鋭い波長選択性をもつ反射光が発生する
ものである。

【００１９】一方、長周期グレーティングは、ファイバ
グレーティングを有する光ファイバを伝送するコアモー
ドとクラッドモード間の結合を誘起するとともに、グレ
ーティングの周期がコアモードとクラッドモードとの光
路差で２πにすると、コアモードからクラッドモードへ
の強いパワー変換が生じる。その結果、クラッドモード
は急速に減衰するので、ファイバー透過光はスペクトル
の窪みがあらわれるというものである。

【００２０】（実施形態１）最初に、ファイバーブラッ
ググレーティングの作成方法について説明する。図１
は、被覆ファイバに水素を圧入するための装置を示す図
である。図１において、圧力容器２０内には石英ガラス
からなる光ファイバ１０の周りを薄層１４で覆われた被
覆ファイバ１５（図２参照）を設置し、バルブ２１側か
ら水素（Ｈ₂）ガスを送り込み、ヒータなどの温度調節
器２３で圧力容 器２０の温度を設定する。

【００２１】被覆ファイバ１５は、コア部に酸化ゲルマ
ニウム（ＧｅＯ₂）を含む通常の石英系光ファイバであ
り、薄層１４としてはシリコン樹脂、エポキシ樹脂等の
有機材料が用いられる。これらの有機材料は熱線を吸収
して硬化するが、グレーティングのために使用される紫
外光には直接的に影響を及ぼさないので、グレーティン
グの効率がよい。その中、シリコン樹脂は通常の被覆フ
ァイバに適用されている材料なので入手しやすく、低コ
ストとなる。また、シリコン樹脂の厚さを５〜１０μｍ
の程度にすると、紫外光は殆ど損失を受けないでグレー
ティングすることができる。

【００２２】本実施形態において薄層１４に有機材料を
用いるので、グレーティングの効率を向上させるための
水素添加処理は常温〜１００℃の範囲で行われる。水素
添加処理は１０〜４００気圧で行う。水素圧力が１０気
圧未満では水素の添加の効果が実質的になく、４００気
圧を超えると水素添加の効果が飽和するからである。被
覆ファイバ１５に水素が添加されると、光ファイバ１０
のコア部にドープされている酸化ゲルマニウムが還元さ
れ易くなり、ＧｅやＳｉと結合している酸素が一部取り
除かれる現象が発生する。結合酸素が一部取り除かれた
ＧｅやＳｉが結合しあえば、酸素欠損型の欠陥が新たに
生じることとなり、光ファイバのコア部において通常わ
ずかしか存在しなくなり、酸素欠損型の欠陥が増大す
る。

【００２３】次いで、高圧状態で水素添加された加圧容
器２０の圧力を常圧まで降下して被覆ファイバ１５を取
出す。このように本発明は、光ファイバ１０の上には薄
層１４を設けた状態で水素添加処理をし、またグレーテ
ィングを施すので、ガラスファイバ１０の表面は空気と
直接接触しないので空気中の水分と反応して劣化するこ
とがない。さらにガラスファイバの表面に傷を付けるこ
とが防止されるので、ガラス本来の強度を保持すること
ができる。

【００２４】次に、水素添加処理された被覆ファイバに
紫外光を照射する方法について説明する。図３は位相格
子法による紫外光の干渉縞を照射するための説明図であ
る。被覆ファイバ１５は、石英を主成分とするものであ
り、コアにのみ屈折率上昇材のゲルマニウムが添加され
ている。このゲルマニウムは、周知の通り、波長１９３
ｎｍ又は２４８ｎｍ付近の紫外光に対する感光材として
の役割も有している。すなわち、ゲルマニウムが添加さ
れた石英ガラスは、上記のような波長の紫外光が照射さ
れると、その照射部分において上昇するという性質をも
っている。このことに鑑み、光ファイバ１５への照射紫
外光として、波長２４８ｎｍ帯のエキシマレーザ光を用
いている。

【００２５】水素添加処理された被覆ファイバ１５に所
定波長の紫外光を照射すると、酸化ゲルマニウムをドー
プしたコア部１２における露光領域の屈折率が変化す
る。現在、このような紫外光照射による屈折率変化のメ
カニズムは、完全には解明されていない。しかしなが
ら、この屈折率変化には光ファイバ１０のコア部１２に
通常わずかに存在しているＧｅに関連した酸素欠損型の
欠陥が関与しているものと、一般に推定されている。水
素添加工程で添加された光ファイバ１０のコア部１２で
は、通常わずかしか存在しない酸素欠損型の欠陥が増大
しているので、紫外光の露光領域における屈折率変化が
大きくなる。

【００２６】格子が所定間隔Λ´で配列された位相格子
６０の表面の法線方向に対して紫外光を角度θで照射し
て干渉させている。そのため、コア部１２の露光領域に
おける干渉縞の間隔Λは、 Λ＝Λ´ （１） となる。したがって、コア部１２の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ１０の軸方向に配列されるので、格子１３が形
成されることになる。

【００２７】周知なブラッグの回折条件に基づいてコア
部１２の屈折率ｎと格子１３の周期Λとを用い、このフ
ァイバ型回折格子の反射波長λ_Rは、 λ_R＝２ｎΛ ＝２ｎΛ´ （２） となる。また、格子１３の長さＬと屈折率差Δｎとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Ｒは、 Ｒ＝ｔａｎｈ²（ＬπΔｎ／λ_R） （３） ここで、Ｌ：グレーティング長 Δｎ：光誘起による屈折率の変化量 λ_R：反射波長 となる。したがって、光ファイバ１０のコア部１２で
は、格子１３が１０^-4〜１０^-3程度の大きい屈折率変化
で形成されているので、反射波長λ_Rの反射率Ｒが１０
０％近い値に達する。

【００２８】次に、ホログラフィック法によって水素添
加処理された被覆ファイバに紫外光を照射する方法を説
明する。図４は、ホログラフィック法による紫外光の干
渉縞を照射するための説明図であり、干渉機構４０を用
いて干渉空間５０を形成するように、光源３０から出射
された紫外光を干渉させ、この干渉空間５０に被覆ファ
イバ１５を設置する。干渉機構４０は、ビームスプリッ
タ４１およびビームスプリッタ４１を挟むように配置さ
れた２つのミラー４２、４３で構成されている。

【００２９】図４において、二つのコヒーレントな紫外
光を被覆ファイバ１５の光軸方向に対する角度θ₁、θ₂
（＝１８０゜−θ₁）で入射して干渉させる。そのた
め、被覆ファイバ１５の径方向に対するコヒーレントな
紫外光の入射角度θ（＝９０゜−θ₁）と紫外光の波長
λとを用い、干渉空間５０における干渉縞の間隔Λは、 Λ＝λ／（２ ｓｉｎ θ） （４） となる。したがって、コア部１２の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ１２の軸方向に配列されるので、回折格子１３
が形成されることになる。

【００３０】ブラッグの回折条件に基づいてコア部１２
の屈折率ｎと格子１３の周期Λとを用い、このファイバ
型回折格子の反射波長λ_Rは、 λ_R ＝２ｎΛ ＝λｎ／ｓｉｎ θ （５） となる。また、格子１３の長さＬと屈折率差Δｎとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Ｒは、上述した式
（３）に示すようになる。したがって、光ファイバ１０
のコア部１２では、格子１３が１０^-4〜１０^-3程度の大
きい屈折率変化で形成されているので、反射波長λ_Rの
反射率Ｒが １００％近い値に達する。

【００３１】こうして作成されたファイバブラッググレ
ーティングは、機械的強度を確保するために薄層１４の
上からナイロンあるいは紫外線硬化型樹脂等の外皮を設
けた状態で光学部品が形成される。

【００３２】上記のファイバ型回折格子は、以下のよう
にして反射率が測定される。図５は、ファイバブラッグ
グレーティングの反射率測定を行うシステムの構成図で
ある。図５に示すように、このシステムは光源７０、被
覆ファイバ１５及び光スペクトルアナライザ９０を光カ
プラ８０で光結合して構成されている。光源７０は通常
発光ダイオード等であり、被覆ファイバ１５における反
射波長λ_Rを有する光成分を含む光を出射する。光カプ
ラ８０は通常の溶融延伸型ファイバカプラであり、光源
７０からの入射光を被覆ファイバ１５に出力するととも
に被覆ファイバ１５からの反射光を光スペクトルアナラ
イザ９０に出力する。光スペクトルアナライザ９０は、
被覆ファイバ１５からの反射光における波長と光強度と
の関係を検出する。なお、被覆ファイバ１５の開放端
は、マッチングオイル１００中に浸されている。このマ
ッチングオイル１００は、通常の屈折率整合液であり、
不要な反射光成分を除去している。

【００３３】図５のシステムによれば、光源７０から出
射された光は、光カプラ８０を介して被覆ファイバ１５
に入射する。光ファイバ素線１５では、コア部１２に形
成されている格子１３が特定波長の光成分を反射する。
被覆ファイバ１５から出射された光は、光カプラ８０を
介して光スペクトルアナライザ９０で受光される。光ス
ペクトルアナライザ９０では、波長と光強度とからなる
光ファイバ素線１５の反射スペクトルが検出される。

【００３４】（実施例）図６に示すように、光ファイバ
１０を線引きすると同時に、シリコン樹脂を塗布・硬化
して、直径１２５μｍの石英ファイバの上に、シリコン
樹脂からなる厚さ１０μｍの薄層１４を施した被覆ファ
イバ１５を作製した。シリコン層１４の厚さは線引速度
を制御することによってに調節した。これを温度２５℃
に保持された圧力容器２０内に入れ、水素ガスを２４０
気圧に封入して、１週間放置した。その後、水素の圧力
を常圧まで下げ、圧力容器２０を開放して被覆ファイバ
１５−１を取出した。取出した被覆ファイバ１５は上述
した位相格子法によってグレーティングを施した。シリ
コン層１４を設けた状態及びこれをを除去してガラスフ
ァイバとした状態について引張強度試験を行ったとこ
ろ、夫々６ｋｇと５ｋｇであった。

【００３５】（比較例）水素添加処理を行なった被覆フ
ァイバ１５のシリコン層１４除去し、露出したガラスフ
ァイバ１０にグレーティングを形成した後、引張強度試
験を行ったところ、１．０ｋｇであった。さらに、この
水素添加されたガラスファイバ１０についてグレーティ
ングを施し、引張強度試験を行ったところ０．６ｋｇで
あった。空気中に曝されたために酸化劣化を起こし、被
覆除去ガラスファイバの表面に微小傷が付いたために強
度が低下したものと考えられる。ガラスファイバ１０の
水素添加処理及びグレーティングは実施例１と同一の手
順、同一条件で行なった。

【００３６】このように被覆ファイバのコアに直接グレ
ーティングが形成された光ファイバは、引張り強度の優
れた特性が得られる。一方、グレーティングが形成され
た光ファイバに張力が加えられると、屈折率縞の間隔が
大きくなるので光ファイバを伝搬する光の反射波長は張
力に比例して長波長側にシフトする。したがって、本発
明の方法によって得られた引張り強度の大きい光ファイ
バは、張力測定のセンサとして用いることができる。

【００３７】（実施形態２）次に、被覆ファイバに長周
期グレーティングを形成する方法について説明する。図
７は、本実施形態に係わる長周期グレーティングの作成
方法を表す図である。図７（ａ）は、強度変調マスク６
１を介して被覆ファイバ１５に紫外光３１を照射するこ
とで光ファイバ１５のコアに長周期グレーティングを形
成するものである。

【００３８】被覆ファイバ１５は、石英を主成分とする
ものであり、コアにのみ屈折率上昇材のゲルマニウムが
添加されている。このゲルマニウムは、周知の通り、波
長１９３ｎｍ又は２４８ｎｍ付近の紫外光に対する感光
材としての役割も有している。すなわち、ゲルマニウム
が添加された石英ガラスは、上記のような波長の紫外光
が照射されると、その照射部分において上昇するという
性質をもっている。このことに鑑み、被覆ファイバ１５
への照射紫外光として、波長２４８ｎｍ帯のエキシマレ
ーザ光を用いている。

【００３９】強度変調マスク６１は、透明な石英ガラス
平板６１ａの表面に複数の帯状クロム層６１ｂを等間隔
に蒸着している。このクロム層６１ｂは、紫外光３１を
遮断する作用を有している。従って、石英ガラス平板６
１ａのクロム蒸着面には、光遮断部（クロム層）と光透
過部（各クロム層の間に位置するガラス表面）とが交互
に格子状に配列されていることになる。本実施形態で
は、この強度変調マスク６１のクロム蒸着面の反対側の
面に紫外光ビーム３１が照射され、クロム層間のガラス
表面を透過した紫外光のみが光ファイバ１５に照射され
る。このため、被覆ファイバ１５には、紫外光が等間隔
の格子状に照射されることになる。この照射光は、感光
材であるゲルマニウムが添加されているコアに入射し
て、コアの屈折率変化を誘起する。これにより、被覆フ
ァイバ１５のコアには、屈折率が局所的に上昇した複数
の部位がコアの軸線に沿って格子状に等間隔に配列され
ることになる。

【００４０】図７（ｂ）は、このようにして長周期グレ
ーティングを形成した後におけるコア及びクラッドのフ
ァイバ軸方向に沿った屈折率分布を示す図である。図７
（ｂ）に示すように、上記の紫外光照射によって、コア
に複数の局所的な屈折率上昇部が形成されており、長周
期グレーティングを構成している。なお、図面の簡略化
のため、図７（ｂ）には、紫外光照射による屈折率上昇
部が３個だけ示されているが、実際の長周期グレーティ
ングは、通常、このような屈折率上昇部を数百個程度ま
で複数含んで構成されている。

【００４１】被覆ファイバに紫外光を照射して長周期グ
レーティングを形成する場合は、実施形態１と同様にシ
リコン樹脂あるいはエポキシ樹脂の薄層が好ましく、さ
らに５〜１０μｍの厚さが望ましい。

【００４２】（実施形態３）実施形態１及び２において
は、紫外光を照射してファイバグレーティングを作成す
る方法について説明した。すなわち、被覆ファイバの上
から紫外光を照射すると、光ファイバの外周に被覆され
た薄層によって紫外光が減衰する傾向があるので、比較
的減衰の少ないシリコン樹脂を用いるとともに、その厚
さを５〜１０μｍに限定することによって良好な結果を
得ることができた。

【００４３】これに対して、実施形態３では光ファイバ
の被覆材料およびその厚さに影響され難いファイバグレ
ーティングを作成する方法について説明する。すなわ
ち、最近の研究成果によると、ゲルマニウムが添加され
た光ファイバのコアは、波長が２４０ｎｍ付近の紫外光
で吸収が生じるが、２４０ｎｍの２倍の波長の光でも屈
折率変化が生じることが解ってきた。この４８０ｎｍ付
近の可視光による屈折率変化のメカニズムは二光子吸収
によるものと考えられている。

【００４４】このような可視光によってファイバグレー
ティングを作成する場合は、比較的透明なシリコン樹
脂、あるいは紫外線硬化型樹脂等の有機材料を光ファイ
バの被覆材として使用しても、この被覆材による可視光
の減衰は小さいので、効率よくファイバグレーティング
を形成することができる。また、実施形態１で説明した
照射方法、即ち、ホログラフィック法、位相格子法およ
び実施形態２に示した強度変調マスク法のいずれの方法
をも適用することができる。

【００４５】このような波長帯域の可視光を用いると、
被覆ファイバに用いられる被覆材料はシリコン樹脂ある
いはエポキシ樹脂に制限されることなく（一般に透明な
樹脂であれば使用可能である）、その被覆厚さも数十μ
ｍまで使用できるという利点がある。

【００４６】（実施形態４）ファイバグレーティングを
作成するための照射光としてＸ線を用いることができ
る。Ｘ線は被覆ファイバの外周を覆っている被覆材料に
よって殆ど影響されないので、最も効果的にファイバグ
レーティングを作成することができる。実施形態４で
は、このようなＸ線によって被覆ファイバにグレーティ
ングを作成する方法を示すものである。

【００４７】図８は、被覆ファイバ１５にＸ線を照射し
てファイバグレーティングを形成する装置の断面図であ
る。図８において、シンクロトロン放射光装置（図示せ
ず）からの波長０．１２ｎｍ〜０．７ｎｍのＸ線が発射
され、Ｘ線の強度変調マスク６２を介して被覆ファイバ
１５に照射される。

【００４８】シンクロトロン放射光（ＳＲ光）はシンク
ロトロン放射装置からＳＲ光導入管２５を通してＳＲ光
照射室２４内に導かれる。照射室２４は大気圧のヘリウ
ムを含んでいるのに対して、導入管２５のシンクロトロ
ン放射光装置側は超高真空に維持されているので、導入
管２５の途中に隔膜２６が設けられている。

【００４９】Ｘ線強度変調マスク６２は、Ｘ線を透過す
る支持膜６２ａとその上に所定の間隔で格子状にＸ線の
シールド層６２ｂが設けられている。支持膜６２ａは、
Ｘ線に対して機械的強度とＸ線透過能を有する窒化ケイ
素膜、炭化ケイ素膜、ダイヤモンド膜が用いられる。Ｘ
線シールド層６２ｂは、Ｘ線に対して遮蔽能力を有する
タングステン層、タンタル層が用いられる。

【００５０】被覆ファイバ１５のコアにはゲルマニウム
を含んでいるので、Ｘ線の照射を受けた領域は屈折率が
増大してコアの軸方向にＸ線強度変調マスク６２のパタ
ーンによる屈折率変化が得られる。この時、光ファイバ
の被覆材としてシリコン樹脂や紫外線硬化型樹脂等の有
機材料あるいはカーボン等の無機材料が使用されても、
これらの被覆材によってコアを照射するためのＸ線は殆
ど減衰をうけないので効率よくグレーティングを形成す
ることができるという利点がある。

【００５１】以上説明したように本発明は、表１に示す
ように、ガラスファイバの外周にシリコン樹脂あるいは
紫外線硬化樹脂からなる有機材料及びカーボンの薄層が
施された光ファイバの上から波長の可視光、紫外光ある
いはＸ線を照射してグレーティングを形成するので高強
度の光ファイバが得られる。ここで、波長４５０〜５５
０ｎｍの可視光はカーボンを透過しにくい性質があるの
で、薄層としてカーボンを用いるときはできるだけ薄く
することが好ましい。また、波長１９０〜３３０ｎｍの
紫外光も紫外線硬化樹脂を透過しにくい性質があるの
で、紫外線硬化樹脂を薄層として用いるときもできるだ
け薄くすることが好ましい。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、外周を
保護するための被覆層を設けた光ファイバについて水素
の添加処理ならびにグレーティングを形成するので、ガ
ラスファイバの表面が直接空気と接触することがなく、
また、ガラスファイバの表面に傷の発生するのを防止で
きるので、光ファイバが本来有する強度を保持すること
ができる。

【００５４】このようにして形成された光ファイバは、
引張り強度が大きく、また、張力が付加されるとグレー
ティングによる反射波長がシフトするので、張力測定用
センサに適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ファイバグレーティングの作成方法における水
素添加工程を説明する図である。

【図２】ファイバグレーティングの作成方法に用いられ
る被覆ファイバの構成を示す図である。

【図３】ファイバグレーティングの作成方法における回
折格子書き込み工程（位相格子法）を説明する図であ
る。

【図４】ファイバグレーティングの作成方法における回
折格子書き込み工程（ホログラフィック法）を説明する
図である。

【図５】ファイバブラッググレーティングの反射率を測
定するシステムを示す構成図である。

【図６】線引工程において、光ファイバの上に有機材料
の薄層を形成する方法を説明する図である。

【図７】ファイバグレーティングの作成方法における回
折格子書き込み工程（強度変調マスク法）を説明する図
である。

【図８】ファイバグレーティングの作成方法における回
折格子書き込み工程（Ｘ線による強度変調マスク法）を
説明する図である。

【符号の説明】

１・・・母材、２・・・加熱装置、３・・・有機材料の塗布装
置、４・・・加熱炉、１０・・・光ファイバ（ガラスファイ
バ）、１１・・・クラッド部、１２・・・コア部、１３・・・回
折格子、１４・・・薄層、１５・・・被覆ファイバ、２０・・・
圧力容器、２１、２２・・・バルブ、２３・・・温度調節器、
２４・・・ＳＲ光照射室、２５・・・ＳＲ光導入管、２６・・・
ベリリュウム隔膜、４０・・・干渉機構、４１・・・ビームス
プリッタ、４２、４３・・・ミラー、５０・・・干渉空間、６
０・・・位相格子、６１、６２・・・強度変調マスク、３０、
７０・・・光源、８０・・・光カプラ、９０・・・光スペクトル
アナライザ、１００・・・マッチングオイル。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光性のコアあるいは感光性のコアとク
   ラッドを有する光ファイバの外周に、前記コアあるいは
   前記コアとクラッドが感光する所定波長の光を透過する
   被覆を前記光ファイバ上に形成する第１工程と、 前記被覆ファイバの所定領域に側方から前記所定波長の
   光を照射して、前記コアあるいは前記コアとクラッドの
   所定領域に屈折率を変化させる第２工程と、を備えるこ
   とを特徴とするファイバグレーティングの作成方法。
2. 【請求項２】 前記第１工程は、光ファイバの外周に紫
   外線硬化樹脂、シリコン樹脂あるいはカーボンのいずれ
   かの被覆を設ける工程であることを特徴とする請求項１
   に記載のファイバグレーティングの作成方法。
3. 【請求項３】 前記シリコン樹脂の被覆厚は５〜１０μ
   ｍであることを特徴とする請求項２に記載のファイバグ
   レーティングの作成方法。
4. 【請求項４】 前記第１工程で光ファイバに被覆を形成
   した後、前記第２工程で被覆された光ファイバにグレー
   ティングを施すに先立ち、当該被覆ファイバに水素を添
   加することを特徴とする請求項１に記載のファイバグレ
   ーティングの作成方法。
5. 【請求項５】 前記第２工程でグレーティングを施した
   後、前記被覆ファイバの上に補強層を施すことを特徴と
   する請求項１に記載のファイバグレーティングの作成方
   法。
6. 【請求項６】 前記第２工程は、位相格子法、ホログラ
   フィック法あるいは強度変調マスク法のいずれかの方法
   によって前記屈折率の縞を形成する工程であることを特
   徴とする請求項１に記載のファイバグレーティングの作
   成方法。
7. 【請求項７】 前記第２工程は、波長が１９０〜３３０
   ｎｍの紫外光、波長が４５０〜５５０ｎｍの可視光ある
   いは波長が０．１２〜０．７ｎｍのＸ線のいずれかの光
   を照射して屈折率を変化させる工程であることを特徴と
   する請求項１又は６に記載のファイバグレーティングの
   作成方法。
8. 【請求項８】 感光性のコアあるいは感光性のコアとク
   ラッドを有する光ファイバを線引し、その直後に前記コ
   アあるいは前記コアとクラッドが感光する所定波長の光
   を透過する薄層が被覆されると共に、水素が添加され、
   その後、前記所定波長の光を照射することにより前記コ
   アあるいは前記コアとクラッドの軸方向に屈折率の縞を
   形成したことを特徴とする光ファイバ。