JPH11160554A - ファイバグレーティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送特性の悪化を招くことなく容易にブラッ
ググレーティングの書き込みを可能とし、加えて、伝送
特性の安定化のみならず温度特性の安定化をも図り得て
信頼性の高いファイバグレーティングを提供する。 【解決手段】 コア２として、接続対象の光ファイバの
コアと同等の通常濃度のＧe に加え、所定濃度のＳn 及
びＡl を共ドープしたものを用いる。コア及びクラッド
３のガラス部Ｆに対し、２４０ｎｍ〜２７０ｎｍの紫外
線を透過する一方、２４０ｎｍよりも短い波長域または
２７０ｎｍよりも長い波長域の紫外線を吸収して硬化す
る紫外線透過型樹脂により一次被覆層４を施す。一次被
覆層の外側から紫外線を照射してコアに対しブラッググ
レーティングの書き込みを行う。一次被覆層に対し、温
度変化に伴いガラス部の正の線膨張係数に起因する伸び
縮みを打ち消して抑制するように負の線膨張係数を有す
る樹脂により２次被覆層７を施す。

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
に対し縞状に屈折率に差をつけた回折格子（グレーティ
ング）を書き込み、このグレーティングによってそのグ
レーティングに対応した特定波長（Bragg 反射波長）の
光を反射させるデバイスもしくはフィルタとして用いら
れるファイバグレーティングに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のファイバグレーティ
ングとして、光ファイバのコアに対しグレーティングを
２光束干渉法もしくは位相マスク法等によって書き込ま
れたものが知られている（例えば、特開平６−２３５８
０８号公報、特開平７−１４０３１１号公報、特許第２
５２１７０８号参照）。このようなファイバグレーティ
ングでは、ゲルマニュウム（Ｇe ）をドープした石英ガ
ラス（コア）に対しコヒーレントな紫外レーザー光を照
射することにより該当箇所に光誘起屈折率変化を生ぜし
めてブラッグ（Bragg ）グレーティングが生成（書き込
み）されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、書き込み対
象である光ファイバは、一般に、コア及びクラッドに対
し紫外線を吸収して硬化反応を生じる紫外線硬化型樹脂
等による被覆層が被覆されたものであり、紫外線照射に
より上記のブラッググレーティングを書き込むには、上
記の２光束干渉法もしくは位相マスク法等にしても通常
は書き込み対象部位の被覆層を除去した状態で行われ、
ブラッググレーティングの書き込み終了後に、その被覆
層除去部分に対し再被覆が行われている。

【０００４】ところが、上記被覆層を除去すると、光フ
ァイバ素線の外表面（クラッドの外表面）が外気と接触
することになり、書き込み作業期間における空気との接
触により光ファイバ素線に劣化が進行して伝送特性の悪
化を招くおそれがある。その上に、上記書き込み対象部
位の被覆層の除去は光ファイバ素線に対する損傷防止の
ために機械的手段ではなく例えば薬品により溶解させる
化学的処理により行われ、この被覆層の除去工程に手間
がかかるためブラッググレーティング書き込みを大量処
理する上で効率を阻害する要因となっている。

【０００５】一方、被覆層を除去しないで被覆層の外側
から紫外線を照射することによりブラッググレーティン
グの書き込みを有効に行うには、書き込み対象の光ファ
イバのコア部分の光誘起屈折率変化に対する感度（フォ
トセンシティビティ）を高めることが考えられる。この
フォトセンシティビティを高める、すなわち、比較的大
きな光誘起屈折率変化を生じさせる手法として、書き込
み対象のコアとして、通常濃度（コア／クラッドの比屈
折率差が例えば０．９％になる程度の濃度）よりも高濃
度（比屈折率差が例えば１．５〜２．０％になる程度の
濃度）のＧe をドープしたコアを用いるか、もしくは、
通常濃度のＧe をドープした後に高圧下で水素を充填し
たコアを用いることが提案されている（電子情報通信学
会論文誌Vol.J79-C-1 ，No.11 ，415 頁，１９９６年１
１月参照）。

【０００６】しかしながら、上記の高濃度のＧe をドー
プしたコアを用いてファイバグレーティングを製作した
場合、このファイバグレーティングをフィルタ等として
使用するために通常の光ファイバに介装すると、上記フ
ァイバグレーティングに対し接続（融着）される光ファ
イバのコアが通常濃度でＧe ドープされた通常仕様のも
のであるため両コア間の整合がとれず、Ｇe ドープの濃
度の差に起因して接続損失が増大してしまうという不都
合が生じることになる。一方、上記の高圧水素充填を施
したコアを用いてファイバグレーティングを製作しよう
とすると、充填した水素が時間の経過と共に拡散し、比
較的短期間（例えば数日間）で水素充填前の状態に戻っ
てしまうため、紫外線照射によるブラッググレーティン
グの形成期間がかなり短期間に制限されてしまう上に、
上記の水素抜けを考慮して書き込む必要があるため紫外
線照射の波長制御が困難になるという不都合が生じる。

【０００７】さらに、ブラッググレーティングが書き込
まれたファイバグレーティングが温度変化の影響を受け
たり、外部からの張力の影響を受けて伸び縮みするとブ
ラッググレーティングの反射波長がシフトしてしまうた
め、ファイバグレーティングとしては機械的強度特性及
び温度変化が生じても伸び縮みしないような安定した温
度特性を具備する必要がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、伝送特性の悪
化を招くことなく容易にブラッググレーティングの書き
込みを可能とし得るファイバグレーティングを提供する
ことにある。加えて、伝送特性の安定化のみならず温度
特性の安定化をも図り得て信頼性の高いファイバグレー
ティングを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、書き込み対象である光ファ
イバをコア及びクラッドに対し紫外線透過型樹脂の被覆
層により被覆されたものとし、上記紫外線透過型樹脂の
被覆層の外側から紫外線を照射することにより上記コア
に対しブラッググレーティングが書き込まれてなる構成
とするものである。

【００１０】上記の構成の場合、コア及びクラッドに対
し被覆されている被覆層が紫外線透過型樹脂により形成
されているため、上記被覆層の外側から紫外線を照射し
てもその紫外線が被覆層を透過してコアまで有効に照射
されてそのコアに対しブラッググレーティングを有効に
書き込むことが可能になる。従って、ブラッググレーテ
ィングの書き込みが被覆層を除去することなしに可能で
あるため、被覆層の除去に伴う伝送特性の悪化を招くこ
となく、しかも、その被覆層除去の工程を省略して容易
にファイバグレーティングの製造が可能になる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における紫外線透過型樹脂の被覆層として、少なくと
もブラッググレーティング書き込み用の特定波長帯の紫
外線を透過する特性を有する構成とするものである。

【００１２】上記の構成の場合、紫外線透過型樹脂の被
覆層として好ましいものが具体的に特定される。すなわ
ち、上記被覆層としてはブラッググレーティング書き込
み用の特定波長帯、例えば２４０ｎｍ〜２７０ｎｍの波
長帯の紫外線を透過するものであればよい。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明における紫外線透過型樹脂の被覆層として、ブラッグ
グレーティング書き込み用の特定波長帯よりも短い波長
域または長い波長域の紫外線を吸収して硬化する特性を
有する構成とするものである。

【００１４】上記の構成の場合、紫外線透過型樹脂の被
覆層としてより好ましいものが具体的に特定される。す
なわち、上記被覆層としては上記の特定波長帯の紫外線
を透過するためブラッググレーティングの書き込みが被
覆層の外側からの紫外線照射により可能になると同時
に、被覆層形成時において紫外線を吸収して被覆層が硬
化されて光ファイバの保護被覆としての役割を果たすこ
とになる。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の発明におけるコアとして、接続対象
の光ファイバのコアと同等のＧe に加え少なくともＳn
が共にドープされて製造されたものとするものである。
なお、上記のＧe 及びＳn のドープ量としては、Ｇe を
クラッドに対するコアの比屈折率差が０．９％になる程
度の量とする一方、Ｓn を濃度１００００ｐｐｍ以上と
するのが好ましい。中でも、共ドープするＳn の量とし
ては、濃度１００００〜１５０００ｐｐｍとするのが好
ましい。

【００１６】上記の構成の場合、共ドープされたＳn
（錫）によってコアの光誘起屈折率変化が通常濃度のＧ
e をドープしただけのコアと比べ定常的に増大すること
になり、この結果、紫外線を照射した場合に通常濃度の
Ｇe をドープしただけのコアと比べ増大して反射率が増
大することになる。すなわち、ブラッググレーティング
により反射される特定波長（ブラッグ波長）λB は次の
(1) 式により表され、そのブラッグ波長の光を反射する
反射率ＲB は(2) 式により表される。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】ここで、上記のＳn を共ドープすることに
より紫外線を照射した場合に上記の(2) 式における屈折
率変調分Δn が通常濃度のＧe をドープしただけのコア
と比べ増大し、その結果、反射率ＲB が増大することに
なる。従って、被覆層を紫外線透過型樹脂により形成す
ることによって被覆層を除去することなしにブラッググ
レーティングの書き込みを有効に行い得ることになる上
に、上記のＳn の共ドープによって書き込まれるブラッ
ググレーティングの反射率の増大効果が得られることに
なる。

【００２０】しかも、Ｇe ドープの濃度は接続対象の光
ファイバのコアと同等であるため、通常仕様の光ファイ
バと接続しても接続損失の増大を招くこともない。さら
に、高圧水素充填を行わなくても、上記のＳn の共ドー
プによって反射率の増大が定常的に得られるため、上記
の高圧水素充填を行った場合のブラッググレーティング
の形成期間に対する制限を受けることもない。

【００２１】ここで、紫外線照射に対する光誘起屈折率
変化のメカニズムについては、Ｇe原子とＳi Ｏ2 （石
英ガラス）との結合が紫外線照射により変化して屈折率
変化を生じるとするクラマース−クローニッヒ機構に基
づく考え方、ガラス結合が紫外線照射により切断されて
ガラス構造の潰れが生じ、これにより、密度が増大して
屈折率が上昇するとする圧縮モデルに基づく考え方、ま
たは、双極子モデルに基づく考え方等の種々のものが提
案されているが、未だ完全には解明されていないのが実
情である。そして、上記のＳn の共ドープにより光誘起
屈折率変化が増大するメカニズムについても定かではな
いが、本願発明者は、手間とかなりの期間（例えば２週
間）を要する上にブラッググレーティングの形成期間に
制限がある高圧水素充填という手段を用いることなく、
しかも、接続損失を招くことのないようにＧe のドープ
量を通常仕様と同等にすることを前提にして、コアに対
するドープ物質について種々の検討・試験を行った結
果、上記のＳn の共ドープを行えば従来の不都合を招く
ことなく反射率を増大させ得ることを見出だした。

【００２２】さらに、請求項５記載の発明は、請求項
１、請求項２または請求項４のいずれかに記載の発明に
おける光ファイバとして、ブラッググレーティングが書
き込まれた状態で紫外線透過型樹脂の被覆層の外表面が
２次被覆層により被覆されたものとし、上記２次被覆層
として、正の線膨張係数を有する光ファイバのガラス部
の温度変化に対する膨張を打ち消すよう負の線膨張係数
を有する素材により形成する構成とするものである。上
記の如き負の線膨張係数を有する２次被覆層としては、
例えば液晶高分子ポリマー（ＬＣＰ；Liquid Crystal P
olymer）を用いて形成すればよい。

【００２３】上記の構成の場合、温度変化、例えば温度
上昇が生じてコア及びクラッドが膨張傾向になっても、
２次被覆が収縮傾向となって上記コア及びクラッドの膨
張傾向を抑制してその膨張傾向を打ち消すことになる。
その結果、ファイバグレーティングは温度変化を受けて
も伸縮することなく温度変化前の状態と同じ状態に保持
され、すなわち、温度変化に対する安定性の向上が図ら
れ、これにより、伸縮に起因する反射波長のシフトも防
止・抑制され、確実に同じ反射機能の維持が図られる。
ここで、上記の膨張傾向となるコア及びクラッドと、収
縮傾向となる２次被覆との間で両境界面に密着する紫外
線透過型樹脂による一次被覆層が伸び縮みを打ち消し合
う緩衝層としての役割を果たすことになる。また、この
２次被覆層をブラッググレーティングの書き込み部位の
みならず、ファイバグレーティングを構成する光ファイ
バの全長に亘り連続して形成することにより、上記の温
度変化に対する安定性向上のみならず、外部張力に対す
る機械的強度特性の向上をも図られることになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２５】図１は、本発明の実施形態に係るファイバ
グレーティングの製造方法の一例を説明するものであ
り、１はファイバグレーティングを構成する書き込み対
象の光ファイバとしての所定長さの光ファイバ心線、２
はブラッググレーティング（回折格子）２１が書き込ま
れるコア、３は上記光ファイバ心線１のクラッド、４は
このクラッド３の外表面に被覆された一次被覆層であ
る。

【００２６】上記光ファイバ心線１のコア２は、通常仕
様の光ファイバと同等のＧe に加えＳn 、或いは、Ｓn
及びＡl が共ドープされて製造されたものである。ここ
で、通常仕様の光ファイバとは上記光ファイバ心線１に
対し接続される接続対象の光ファイバ心線のことであ
り、このような光ファイバ心線はそのコアに対し比屈折
率差が０．９％となる程度の量のＧe がドープされて製
造されたものである。そして、上記光ファイバ心線１の
コア２には、上記の通常仕様の光ファイバのコアと同量
（比屈折率差が０．９％となる程度の量）のＧe に加
え、濃度１００００ｐｐｍ以上、好ましくは濃度１００
００〜１５０００ｐｐｍのＳn 、或いは、このような濃
度のＳn 及び濃度１０００ｐｐｍ以上のＡl が共ドープ
されている。

【００２７】上記のドープは種々の公知の方法により行
えばよく、例えば浸漬により行う場合には、上記Ｇe や
Ｓn の化合物（Ｓn の場合、例えばＳn Ｃｌ₂ ・２Ｈ₂
Ｏ）をメチルアルコールと混合し、その溶液の中に浸漬
すればよい。

【００２８】また、上記一次被覆層４は紫外線を透過す
る特性を有する紫外線透過型の樹脂により形成されたも
のである。この一次被覆層４としては、ブラッググレー
ティング２１の書き込みのために照射される紫外線の特
定波長帯（例えば２４０ｎｍ〜２７０ｎｍの波長帯）を
少なくとも透過させるものであればよく、特に好ましく
は上記特定波長帯の紫外線を殆ど吸収せずに透過させる
一方、上記特定波長帯よりも短い波長または長い波長の
紫外線を吸収して硬化反応を生じさせるものが用いられ
る。つまり、同じ樹脂ではあるが波長によって紫外線吸
収特性が異なり、上記特定波長帯では紫外線透過型であ
る一方、上記特定波長帯よりも短い波長域または長い波
長域では紫外線硬化型であるような樹脂により上記一次
被覆層４を形成するのが最も好ましい。このような樹脂
としては、ウレタン系アクリレートもしくはエポキシ系
アクリレートに対し例えば２４０ｎｍよりも短い波長域
または２７０ｎｍよりも長い波長域の紫外線を受けて硬
化反応を開始・促進させるような光開始剤（フォトイニ
シエータ）を配合したものを用いればよい。

【００２９】次に、上記の如くＧe と、所定濃度のＳn
またはＳn 及びＡl とが共ドープされて製造されたコア
２と、紫外線透過型樹脂により被覆された一次被覆層４
とを有する光ファイバ心線１に対しブラッググレーティ
ング２１の書き込みを行う。このブラッググレーティン
グ２１の書き込みは周知の種々の方法を採用して行えば
よく、例えば位相マスク法により行う場合には、図１に
示すように上記光ファイバ心線１の側方直前に格子状の
位相マスク５を配設し、この位相マスク５に対し紫外レ
ーザー光をシリンドリカルレンズ系６を介して照射すれ
ばよい。この場合、例えばＮd-ＹＡＧレーザの４倍波長
である２６６ｎｍのコヒーレント紫外光を照射すればよ
い。これにより、コア２に対し上記の位相マスク５の格
子ピッチに対応したグレーティングピッチのブラッググ
レーティング２１が書き込まれることになる。

【００３０】このブラッググレーティング２１の書き込
みに際し、光ファイバ心線１の外表面層を構成する一次
被覆層４が紫外線透過型樹脂により形成されているた
め、照射された紫外レーザ光を透過させて書き込み対象
のコア２に対し有効に照射させることができ、そのコア
２１に対しブラッググレーティング２１の書き込みを有
効に行うことができるようになる。従って、一次被覆層
を除去することなしにブラッググレーティング２１の書
き込みを容易に行うことができ、従来の如く面倒な被覆
層の除去作業を省略することができる。これにより、フ
ァイバグレーティングの大量製造が容易にかつ効率的に
行い得るようになる。

【００３１】その上に、書き込み対象のコア２がＧe に
加え、Ｓn もしくはＳn 及びＡl が共ドープされたもの
であるため、上記紫外レーザー光の照射を受けて比較的
大きな光誘起屈折率変化を生じさせ（フォトセンシティ
ビティの高感度化）、高反射率のブラッググレーティン
グ２１の形成が可能になる。しかも、このようなブラッ
ググレーティング２１の高反射率化が通常仕様の光ファ
イバのものと同等のＧe ドープ量のままで達成できるた
め、ファイバグレーティングを構成する光ファイバ心線
１の両端に対し通常仕様の光ファイバ心線を接続しても
Ｇe ドープ量の非整合に伴う接続損失が発生するおそれ
もなく、さらに、上記光誘起屈折率変化の増大化が定常
的なものであるため、高圧水素充填による高反射率化の
場合に受けるブラッググレーティングの形成期間の制限
が生じることはない。

【００３２】そして、上記の如くブラッググレーティン
グ２１が書き込まれた光ファイバ心線１の一次被覆層４
の外表面に対し、図２に示すように、さらに負の線膨張
係数を有する２次被覆層７を上記光ファイバ心線１の全
長に対し連続して被覆することにより、ファイバグレー
ティングを構成する最終的な光ファイバ心線１′とされ
る。

【００３３】上記２次被覆層７は、コア２及びクラッド
３からなるガラス部Ｆの温度変化に対する伸び縮みを抑
制してそれを打ち消す方向に伸び縮みをし、結果として
ファイバグレーティング全体の温度変化に対する伸び縮
みを可及的に抑制・防止し得る温度特性を有するように
構成されている。具体的には、上記２次被覆層７は、上
記ガラス部Ｆが有する正の線膨張係数とバランスするよ
うな値の負の線膨張係数を有する樹脂により形成され
る。より詳しくは、上記ガラス部Ｆの正の線膨張係数に
その硬さ（ヤング率）及び断面積をも加味したガラス部
Ｆの温度特性に対し、上記２次被覆層７の負の線膨張係
数にその硬さ（ヤング率）及び断面積を加味した２次被
覆層７の温度特性がバランス、すなわち、正負の温度特
性がバランスするように上記２次被覆層７の負の線膨張
係数、ヤング率、及び、断面積（２次被覆層７の外径も
しくは層厚）が定められる。

【００３４】このような方針の基に定められる上記２次
被覆層７の具体仕様の例を図３に基づいて説明する。上
記ガラス部Ｆの正の線膨張係数を０．６ｐｐｍ／℃、ヤ
ング率を７３ＧＰa 、断面積を０．０１２３ｍｍ2 （外
径０．１２５ｍｍ）、及び、一次被覆層４の外径を０．
２５ｍｍとした場合の２次被覆層７の具体仕様は、その
２次被覆層７の断面積、線膨張係数及びヤング率をパラ
メータとして図３の如くなる。すなわち、２次被覆層７
のヤング率を１０ＧＰa 、３０ＧＰa 、５０ＧＰa 、に
設定し、外径を種々変化させて断面積を変化させた場合
に、ガラス部Ｆの正の温度特性とバランスさせる上で必
要となる２次被覆層７の負の線膨張係数が図３から得ら
れることになる。これによると、断面積が０．１ｍｍ2
以下の極めて小さい領域を除き、断面積の如何に拘らず
−５ｐｐｍ／℃〜−１０ｐｐｍ／℃の線膨張係数を２次
被覆層７が有していればよいことになる。加えて、特性
としてはヤング率の値が高い（硬い）程、絶対値でより
小さい負の線膨張係数でよい一方、ヤング率の値が低い
（軟らかい）程、温度変化に対しより大きく縮む必要の
あることから絶対値でより大きな負の線膨張係数を有す
ることが必要となるものの、ヤング率の高低に対する負
の線膨張係数の変動は比較的狭い範囲に限られている。
しかも、上記の断面積が極めて小さい場合をも含め、２
次被覆層７が必要とする線膨張係数は−５ｐｐｍ／℃以
下に設定すればよいことになる。このような２次被覆層
７の形成に用いる樹脂としては、例えば、−５ｐｐｍ／
℃以下の線膨張係数と、１０ＧＰa 以上のヤング率を有
する液晶高分子材料であるＶectra Ａ９５０（ポリプラ
スチックス株式会社製品名）を用いればよい。

【００３５】なお、上記図３の場合における一次被覆層
４の線膨張係数は１００ｐｐｍ／℃、また、ヤング率は
１〜５００ＭＰa である。

【００３６】上記の如き負の線膨張係数を有する２次被
覆層７がファイバグレーティングを構成する光ファイバ
心線１′に対し被覆されているため、上記ファイバグレ
ーティングが温度変化を受けても伸び縮みの発生が抑制
・防止され、書き込まれたブラッググレーティング２１
の機能、つまり、特定波長の光を反射する機能を所期の
ものと同じに維持させることができるようになる。すな
わち、上記ファイバグレーティングのガラス部は正の線
膨張係数を有しているため雰囲気温度の上昇に伴い膨張
して伸びようとするものの、２次被覆層７が負の線膨張
係数を有しているため上記温度上昇に伴い縮もうとす
る。このため、上記ガラス部Ｆの伸長力と、２次被覆層
７の縮小力とが一次被覆層４を介して互いに干渉してバ
ランスすることになり、この結果、上記ガラス部Ｆの伸
長が抑制・防止されて温度上昇前の状態と同じ状態に維
持されることになる。

【００３７】加えて、上記の２次被覆層７がファイバグ
レーティングを構成する光ファイバ心線１′に対しブラ
ッググレーティング２１の書き込み部位の局部的にでは
なくその光ファイバ心線１′の全長に亘り連続して被覆
されているため、上記のガラス部Ｆの伸長力と、２次被
覆層７の縮小力とのバランスが光ファイバ心線１′の全
長に亘り発揮されることになり、この結果、ファイバグ
レーティング全体としての機械的強度特性の安定化をも
図ることができるようになる。

【００３８】以上のようなブラッググレーティング２１
が書き込まれたファイバグレーティングの用途として
は、以下のようなものがある。例えば、分波器もしくは
合波器として用いる場合には、図４に示すように比較的
狭い幅の多くの異なる波長λ1〜λn の光を伝送する場
合に、その内の特定波長λi の光だけを反射させその特
定波長λi の光をサーキュレータ８を介して分波させれ
ばよく、このような構成にして例えばAdd-Drop型波長多
重通信の分野において用いられる。

【００３９】また、図５に示すようにチャープトファイ
バグレーティング２１′とすることで多層膜フィルタの
代用品として用いることができる。すなわち、複数の波
長帯（λ1 〜λn ）の内から特定波長帯（中心波長λi
）の光を反射させることにより上記特定波長帯の光を
カットし、その特定波長帯を除く波長帯の光を透過させ
るようにするものである。上記のチャープトファイバグ
レーティング２１′の応用例としては、特定波長帯の内
でも長波長側の光が早期に反射される一方、短波長の光
が遅れて反射されるという遅延特性を利用して、そのよ
うな反射波をサーキュレータにより取り出して分散状態
で伝送させるという分散補償器として用いることもでき
る。

【００４０】さらに、図６に示すように増幅媒体９を挟
んで両側にブラッググレーティング２１，２１を形成す
ることにより、各ブラッググレーティング２１をレーザ
ーミラーとしての役割を果たさせて共振器を構成するこ
とができる。すなわち、特定波長の光を増幅媒体９を挟
んで両側のブラッググレーティング２１，２１で相互に
反射させるようにするものである。

【００４１】本実施形態では、上記の如き各用途におい
てブラッググレーティング２１，２１′の高反射率化が
図られるため、特定波長もしくは特定波長帯の光をほぼ
完全に反射させることができ、その特定波長もしくは特
定波長帯の光のほぼ全てを取り出しもしくは遮断するこ
とができるようになる。

【００４２】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記実施
形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、
Ｇe に対し共ドープする金属元素をＳn 或いはＳn 及び
Ａl としているが、これに限らず、例えばセシウム（Ｃ
e ）、プラセオジウム（Ｐr ）、テルビウム（Ｔb ）も
しくはボロン（Ｂ）の各種金属元素の内の一種もしくは
二種以上をＧe と共ドープしてもよい。さらに、Ｇe に
対し、Ｓn と上記各種金属元素との組み合わせを共ドー
プしてもよい。

【００４３】

【実施例】＜試験例１＞紫外線透過樹脂による一次被覆
層４の外側からの紫外線照射により、ブラッググレーテ
ィングが有効に書き込まれるか否かを調べた。

【００４４】すなわち、Ｇe とＳn 及びＡl とを共ドー
プしたコア２を有する光ファイバ素線を用い、その光フ
ァイバ素線に対し紫外線透過型樹脂による一次被覆層４
を施した光ファイバ心線１にその一次被覆層４の外側か
ら紫外線を照射してブラッググレーティングを書き込ん
だ試料１と、上記光ファイバ素線のコア２に対し高圧水
素充填を施し、その光ファイバ素線に第１実施例と同様
の紫外線透過型樹脂による一次被覆層４を施した光ファ
イバ心線１に対しその一次被覆層４の外側から紫外線を
照射してブラッググレーティングを書き込んだ試料２
と、この第２実施例と同様の高圧水素充填（水素処理）
を施したコア２を有する光ファイバ素線に対し一次被覆
層４を施すことなしに紫外線を直接照射してブラッググ
レーティングを書き込んだ試料３とを作成し、そのブラ
ッググレーティングの反射率と、波長と反射率との関係
で表される反射スペクトルにおいて最大反射波長帯域に
おける中心波長とその波長幅とを調べた。

【００４５】以下、具体的に上記の試料１，２，３につ
いて説明すると、それぞれ光ファイバ素線は外径１２５
μｍ、モードフィールド径６．２μｍ、カットオフ波長
１．２８μｍのものを用い、そのコアに対し、比屈折率
差Δが０．９％になる程度の量のＧe と１５０００ｐｐ
ｍのＳn と１０００ｐｐｍのＡl とを共ドープした。そ
して、試料１は、この光ファイバ素線に対し通常の紫外
線硬化型樹脂の透過率に比べ２５０ｎｍ付近の透過特性
が１０倍以上となるように設定した紫外線透過型樹脂に
より一次被覆層４を施した。また、試料２は、上記の光
ファイバ素線のコアに対し高圧水素充填を施したものを
用い、この光ファイバ素線に対し試料１と同じ紫外線透
過型樹脂により一次被覆層４を施した。さらに、試料３
は、試料２と同様にコアに対し高圧水素充填を施す一
方、一次被覆層４を形成することなしにその光ファイバ
素線のままで用いた。なお、上記の高圧水素充填は２０
０気圧の高圧水素を充填した密封容器中に１〜２週間の
範囲で一定期間封入することにより行った。

【００４６】次に、上記の各試料１，２，３に対するフ
ラッググレーティングの書き込みはYAG レーザの４倍波
長である２６６ｎｍ，パルス幅１０ｎｓ，繰り返し周波
数１０Ｈz の紫外レーザ光源を用い、レーザー出射パワ
ー１０ｍＷのレンズ系６で集光し位相マスク５を用いた
位相マスク法により行った（図１参照）。なお、紫外線
照射によるブラッググレーティング２１は、共に１０ｍ
ｍのグレーティング長のものを形成した。

【００４７】フラッググレーティングの書き込みの結
果、上記の各試料１，２，３共に１５４９ｎｍ付近を中
心波長とするブラケットグレーティングが形成され、そ
れらの反射率及び波長幅は表１の通りであった。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１によれば、一次被覆層４の外側から紫
外レーザ光を照射した本発明の実施例である試料１及び
２では波長幅が０．１０ｎｍ及び０．１２ｎｍとなって
おり、これら試料１及び２では、水素処理（高圧水素充
填）の有無に拘らず、一次被覆層４を施さずに光ファイ
バ素線に対し紫外線レーザ光を照射した試料３の０．１
５ｎｍと比較しても波長幅は広がってはおらず、このた
め、紫外レーザ光を一次被覆層４の外側から照射して
も、コア２に対しブラッググレーティングの書き込みが
有効に行われていると考えられる。特に水素処理を施さ
なかった試料１においても、反射率が８％と若干劣りは
するものの一次被覆層４の外側からの紫外線照射によっ
てブラッググレーティングの書き込みが有効に行われて
いると考えられる。なお、試料１の反射率が８％と低い
値となったのは紫外レーザ光の照射時間が比較的短かっ
たためと考えられる。

【００５０】さらに、上記の試料１及び２に対し所定の
負の線膨張係数を有する樹脂により２次被覆層７をそれ
ぞれ施したものを、−２０℃〜＋１００℃の範囲で１０
℃ずつ温度変化を与えて歪み量の測定と、最大反射波長
帯域の中心波長の変化（シフト）とを調べた。具体的な
試験方法は、有効心線長１００ｍの光ファイバ心線１′
を恒温室に入れ、入力端から変調周波数５００ＭＨz に
より周波数変調した変調光を入力する一方、出力端から
の出力光の位相を測定した。そして、入力光と出力光と
の位相変化量から上記歪み量を求めた。

【００５１】その結果、図７に示すように上記−２０℃
〜＋１００℃の範囲の温度変化量を受けても、線膨張係
数にして１ｐｐｍ／℃の変化に止まり、温度変化に対す
る中心波長のシフトも極めて小さいものに抑制すること
ができた。

【００５２】なお、上記の試料１，２の一次被覆層７の
形成に用いた紫外線透過樹脂についてその透過特性につ
いて調べた結果を図８に示す。これは、２０μｍの層厚
にした上記紫外線透過樹脂について各波長に対する吸収
量を調べたものであり、図８に実線で示すようにブラッ
ググレーティングの書き込みに用いられる２４０ｎｍ〜
２７０ｎｍの波長域では極めて低い吸収量となってその
波長域の紫外線を透過させている一方、２４０ｎｍより
も短い波長域の紫外線を十分に吸収して硬化反応の促進
が図られていることが分かる。

【００５３】＜試験例２＞Ｇe のドープ量を通常濃度に
しつつもＳn 等を共ドープすることにより、反射率の増
大が図られることの確認を行った。

【００５４】すなわち、通常仕様の濃度のＧe とＳn と
を共ドープしたコアに対しブラッググレーティングを書
き込んだ本発明の実施例としての試料４と、通常仕様の
濃度でＧe のみをドープしたコアに対しブラッググレー
ティングを書き込んだ試料５と、通常仕様よりも高濃度
のＧe のみをドープしたコアに対しブラッググレーティ
ングを書き込んだ試料６とを作成し、反射率の性能比較
を行った。

【００５５】以下、具体的に上記の試料４，５，６につ
いて説明すると、それぞれ光ファイバ素線は外径１２５
μｍ、モードフィールド径６μｍ、カットオフ周波数
１．３μｍ程度のものを用い、そのコアに対し、試料４
については光ファイバ素線の比屈折率差Δが０．９％に
なる程度の量のＧe と１００００ｐｐｍのＳn とを共ド
ープし、比屈折率差Δを１．０％とした。試料５につい
ては比屈折率差Δが０．９％になる程度の量のＧe のみ
を、試料６については比屈折率差Δが２．０％になる程
度の量のＧe のみをそれぞれドープした。

【００５６】また、上記の各コアに対し高圧水素充填を
施したものと、施さないもの（水素未処理）との２種類
を用意し、水素未処理と高圧水素充填との比較をも行っ
た。従って、試料４，５，６の水素未処理のものをそれ
ぞれＥ−１，Ｎ−１，Ｈ−１とし、試料４，５，６の高
圧水素充填のものをそれぞれＥ−２，Ｎ−２，Ｈ−２と
する。なお、上記の高圧水素充填は２００気圧の高圧水
素を充填した密封容器中に１〜２週間の範囲で一定期間
封入することにより行った。

【００５７】これら試料のＥ−１，２、Ｎ−１，２、Ｈ
−１，２の各光ファイバ素線に対するブラッググレーテ
ィングの書き込みは、第１試験例と同様にYAG レーザの
４倍波長である２６６ｎｍ，パルス幅１０ｎｓ，繰り返
し周波数１０Ｈz の紫外レーザ光源を用い、レーザー出
射パワー１０ｍＷのレンズ系６で集光し位相マスク５を
用いた位相マスク法により照射時間を種々変化させて行
った（図１参照）。なお、この際、試料Ｅ−１，Ｎ−１
及びＨ−１についてはグレーティング長がそれぞれ０．
３ｍｍのブラッググレーティングを形成し、試料Ｅ−
２，Ｎ−２及びＨ−２についてはグレーティング長が
２．０ｍｍのブラッググレーティングを形成した。

【００５８】上記の３種類のドープの違いと、高圧水素
充填の有無による６種類の試料Ｅ−１，Ｎ−１，Ｈ−
１，Ｅ−２，Ｎ−２，Ｈ−２についての紫外光の照射時
間に対する反射率特性を図９に示す。

【００５９】この図９に基づいて水素未処理のものにつ
いて比較すると、Ｇｅに加えＳｎを共ドープした試料Ｅ
−１では照射時間の増加と共に反射率が増大し４０分〜
５０分の照射時間でほぼ７０％の反射率に到達したのに
対し、通常濃度のＧe のみをドープした試料Ｎ−１では
照射時間の増加と共に反射率が増大するものの４０分〜
５０分の照射時間で３０％前後の反射率までしか到達せ
ず、また、高濃度のＧe のみをドープした試料Ｈ−１で
は照射時間の増加と共に反射率が増大し４０分〜５０分
の照射時間でほぼ７５％の反射率に到達した。

【００６０】従って、高圧水素充填を施さなくても、試
料Ｅ−１では通常濃度のＧｅに加えＳn を共ドープする
ことにより、通常濃度のＧe のみをドープした試料Ｎ−
１と比べ大幅に反射率を増大させることができる上に、
比屈折率差で２．０％と高濃度のＧｅをドープした試料
Ｈ−１とほぼ同等の高反射率を得ることができた。

【００６１】また、高圧水素充填のものについて比較す
ると、試料Ｅ−２では照射の開始直後から反射率が急激
に増大し数分の照射時間で９５％以上の反射率に到達し
たのに対し、通常濃度のＧe のみをドープした試料Ｎ−
２では照射時間の増加と共に反射率が増大するものの３
０分以上の照射時間が経過しないと９５％程度の反射率
には到達せず、また、高濃度のＧe のみをドープした試
料Ｈ−２では上記試料Ｅ−２よりも僅かに劣るものの試
料Ｅ−２とほぼ同様の傾向を示した。

【００６２】従って、高圧水素充填を施こした場合であ
っても、試料Ｅ−２では通常濃度のＧｅに加えＳn を共
ドープすることにより、高濃度のＧｅをドープした試料
Ｈ−２とほぼ同等の高反射率を得ることができる上に、
通常濃度のＧe のみをドープした試料Ｎ−２と比べ極め
て短時間の紫外光の照射により９５％以上という高反射
率を得ることができた。

【００６３】なお、上記の試料Ｅ−１及びＥ−２におい
て、共ドープするＳｎの濃度を上記の如く１００００ｐ
ｐｍではなく１５０００ｐｐｍにした場合においても、
高反射率化の効果は１００００ｐｐｍにした場合とほぼ
同等であった。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるファイバグレーティングによれば、コア及び
クラッドに対し被覆される被覆層を紫外線透過型樹脂に
より形成するようにしているため、上記被覆層の外側か
ら紫外線を照射してもその紫外線が被覆層を透過してコ
アまで有効に照射されてそのコアに対しブラッググレー
ティングを有効に書き込むことができるようになる。従
って、ブラッググレーティングの書き込みが被覆層を除
去することなしに可能であるため、被覆層の除去に伴う
伝送特性の悪化を招くことなく、しかも、その被覆層除
去の工程を省略して容易にファイバグレーティングの製
造を行い得るようになる。

【００６５】請求項２または請求項３記載の発明によれ
ば、紫外線透過型樹脂の被覆層の具体的特定により、請
求項１記載の発明による効果を具体的かつ確実に得るこ
とができるようになる。特に請求項３記載の発明によれ
ば、ブラッググレーティングの書き込みが被覆層の外側
からの紫外線照射により可能になると同時に、使用時に
は被覆層の硬化により保護被覆としての役割を果たさせ
ることができる。

【００６６】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の発明による効果に加え、共ド
ープされたＳn によってコアの光誘起屈折率変化を通常
濃度のＧe をドープしただけのコアと比べ定常的に増大
させることができ、この結果、通常濃度のＧe をドープ
しただけのコアよりも反射率が増大したブラッググレー
ティングの形成を行うことができるようになる。

【００６７】しかも、Ｇe ドープの濃度が接続対象の光
ファイバのコアと同等であるため、通常仕様の光ファイ
バと接続しても接続損失の増大を招くこともない。さら
に、高圧水素充填を行わなくても、上記のＳn の共ドー
プによって反射率の増大が定常的に得られるため、上記
の高圧水素充填を行った場合のブラッググレーティング
の形成期間に対する制限を受けることもない。

【００６８】さらに、請求項５記載の発明によれば、請
求項１、請求項２または請求項４のいずれかに記載の発
明による効果に加え、温度変化に対する安定性の向上、
ひいては機械的強度特性の安定化を図ることができ、こ
れにより、伸縮に起因する反射波長のシフトの防止・抑
制を図って確実に同じ反射機能の維持を図ることがで
き、信頼性の高いファイバグレーティングを提供し得る
ことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるブラッググレーティ
ングの書き込み法を示す模式図である。

【図２】図１の光ファイバ心線に対しさらに２次被覆層
を施した光ファイバ心線の横断面図である。

【図３】２次被覆層の必要線膨張係数を断面積，ヤング
率との関係で示す図である。

【図４】実施形態の用途を示す模式図である。

【図５】図４とは異なる用途を示す模式図である。

【図６】図４及び図５とは異なる用途を示す模式図であ
る。

【図７】温度変化に対する歪み変化量及び位相変化量の
特性を示す図である。

【図８】波長に対する吸収量の特性を示す図である。

【図９】各種ファイバグレーティングの紫外光の照射時
間に対する反射率特性を示す図である。

【符号の説明】

１，１′ 光ファイバ心線（書き込み対象の光ファ
イバ） ２ コア ３ クラッド ４ 一次被覆層（紫外線透過型樹脂の被覆
層） ７ ２次被覆層 ２１，２１′ ブラッググレーティング Ｆ ガラス部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 書き込み対象である光ファイバがコア及
   びクラッドに対し紫外線透過型樹脂の被覆層により被覆
   されたものであり、上記紫外線透過型樹脂の被覆層の外
   側から紫外線を照射することにより上記コアに対しブラ
   ッググレーティングが書き込まれてなることを特徴とす
   るファイバグレーティング。
2. 【請求項２】 請求項１において、 紫外線透過型樹脂の被覆層は、少なくともブラッググレ
   ーティング書き込み用の特定波長帯の紫外線を透過する
   特性を有していることを特徴とするファイバグレーティ
   ング。
3. 【請求項３】 請求項２において、 紫外線透過型樹脂の被覆層は、ブラッググレーティング
   書き込み用の特定波長帯よりも短い波長域または長い波
   長域の紫外線を吸収して硬化する特性を有していること
   を特徴とするファイバグレーティング。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２において、 コアが接続対象の光ファイバのコアと同等のＧe に加え
   少なくともＳn が共にドープされて製造されたものであ
   ることを特徴とするファイバグレーティング。
5. 【請求項５】 請求項１、請求項２または請求項４のい
   ずれかにおいて、 光ファイバは、ブラッググレーティングが書き込まれた
   状態で紫外線透過型樹脂の被覆層の外表面が２次被覆層
   により被覆されており、 上記２次被覆層は、正の線膨張係数を有する光ファイバ
   のガラス部の温度変化に対する膨張を打ち消すよう負の
   線膨張係数を有する素材により形成されていることを特
   徴とするファイバグレーティング。