JPH11281825A - 光ファイバ保持装置および光ファイバグレーティングの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留応力を有するコアを備えた光ファイバ
を、その長さ方向に所定の周期で間欠的に加熱し、該コ
アの周囲のクラッドを軟化させ、前記残留応力を解放し
てコアの屈折率を変化させて光ファイバグレーティング
を製造するにおいて、軸ずれや、張力に起因する変形が
発生しにくく、安定して、所望の光学特性を有する光フ
ァイバグレーティングを製造することができる光ファイ
バグレーティングの製造方法を提供する。 【解決手段】 光ファイバ１の断面における垂直方向を
Ｘ方向、このＸ方向に直交する方向をＹ方向、光ファイ
バ１の長さ方向をＺ方向としたとき、保持装置２１，２
１を用いて、光ファイバ１を、Ｘ方向とＹ方向に移動し
ないように位置決めし、かつ光ファイバ１のＺ方向の移
動を妨げないように、水平に保持する。

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グレーテ
ィングの製造方法に関し、特に軸ずれなどが発生しにく
く、所望の特性を有する光ファイバグレーティングを得
ることができる光ファイバグレーティングの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路グレーティングは、光ファイバ
または平面光回路（PLC：Planar Lightwave Circuit）
に、その長さ方向に導波構造の周期的な摂動を形成した
ものである。この光導波路グレーティングは、特定モー
ドどうしの結合を発生させることによって、特定波長帯
の光を反射あるいは、コア外に放射させて損失させるこ
とができるデバイスであって、このような特性により、
特定波長帯の光の除去や特定モード間の結合型のデバイ
スなどとして用いることができる。特定波長帯の光を反
射するものを反射型、コア外に放射させるものを放射型
という。

【０００３】光導波路グレーティングの導波構造の周期
的な摂動は、コアの屈折率を変化させたり、コア経を変
化させることによって形成することができる。摂動の周
期をグレーティング周期という。このグレーティング周
期が非常に短い場合には反射型として作用し、これより
も長い場合には放射型として作用する光導波路グレーテ
ィングが得られる。最も一般的な光導波路グレーティン
グの製造方法は、フォトリフラクティブ効果（フォトセ
ンシティブ効果という場合もある）によりコアの屈折率
を変化させる方法である。フォトリフラクティブ効果と
は、例えばドーパントとしてゲルマニウムが添加された
石英ガラスに、波長２４０ｎｍ付近の紫外線を照射する
と、前記石英ガラスの屈折率の上昇が観測される現象の
ことである。しかしながら、この方法においては、光フ
ァイバに添加するドーパントと光源の波長の組み合わせ
が限定されるため、光源の種類が限定され、高価な装置
を用いる必要がある。また、比較的大きな屈折率変化を
得るには、一箇所に多数回紫外光の照射を行う必要があ
り、製造工程が長くなる。さらに、フォトリフラクティ
ブ効果による光ファイバの屈折率変化は、石英ガラスの
構造欠陥に基づくものであり安定性が十分ではない。

【０００４】本発明者らは、これらの問題を解決するた
めに、特願平９−２４７２９２号において、残留応力を
有するコアを備えた光ファイバを用いた光ファイバグレ
ーティングとその製造方法を提案している。

【０００５】残留応力を有するコアを備えた光ファイバ
は、以下のようにして製造することができる。例えば、
石英ガラスからなるコアと、フッ素添加石英ガラスから
なるクラッドを備えたプリフォームを用意する。石英ガ
ラスにドーパントを添加すると、軟化温度とガラス転移
点が低下するので、このプリフォームにおいては、コア
の軟化温度とガラス転移点よりも、クラッドの軟化温度
とガラス転移点が低くなっている。

【０００６】このプリフォームを上方から加熱炉発熱体
内に挿通させ、加熱しつつ線引きすると、下方にむかっ
てプリフォームが縮径されて、線引きされる。図６
（ａ）は加熱炉発熱体の内部におけるプリフォームの状
態を拡大して示す図である。加熱炉発熱体の内部におい
ては十分に温度が高いため、コア１ａとクラッド１ｂ
は、ともに十分低い粘度で溶融しており、下方への線引
張力Ｆにより徐々に細められていく。

【０００７】ついで加熱炉発熱体の外部に引き出された
光ファイバ１は、図６（ｂ）に示すように、さらに細く
なるとともに、急激にその温度が低下する。このときコ
ア１ａのガラス転移点はクラッド１ｂのガラス転移点よ
りも高いので、クラッド１ｂよりも先にコア１ａが固化
してその粘度が上昇し、このコア１ａはいわゆる粘性体
ではなく、弾性体として振る舞うような粘度に到達す
る。すなわち、図６（ｂ）に示すように、クラッド１ｂ
が溶融状態で延伸される一方、コア１ａに印加された線
引張力Ｆは、コア１ａを弾性体として引っ張るため、コ
ア１ａは弾性的に伸ばされ、コア１ａ内に矢印で示され
る引張応力（弾性歪）が加えられた状態にある。

【０００８】さらに光ファイバ１が下方に進むにつれ
て、その温度はクラッド１ｂのガラス転移点以下とな
り、コア１ａに引張応力が加えられたままクラッド１ｂ
が固化し、所定の外径に調整された光ファイバ１が得ら
れる。換言すれば、コア１ａに加えられた引張応力は、
クラッド１ｂの固化によって引き留められた状態とな
る。そしてこの引張応力は、クラッド１ｂの断面積がコ
ア１ａの断面積と比較して圧倒的に大きいため、クラッ
ド１ｂにはほとんど影響することなくコア１ａに選択的
に残留する。

【０００９】この残留応力を有するコア１ａを備えた光
ファイバ１のグレーティング形成部分において、炭酸ガ
スレーザなどを用いて、その長さ方向に所定の周期で間
欠的に加熱し、コア１ａの周囲のクラッド１ｂを軟化さ
せ、コア１ａの残留応力を部分的に解放してコア１ａの
屈折率を変化させることにより、光ファイバ１の長さ方
向に、コア１ａとクラッド１ｂの間の比屈折率差の周期
的な変化を形成して光ファイバグレーティングとするこ
とができる。この方法は、紫外線照射による従来の方法
と比較して、炭酸ガスレーザなどの比較的安価な装置を
用いることができ、製造効率が高く、また経時的に安定
なグレーティング特性を有する光ファイバグレーティン
グを得ることができるものである。

【００１０】しかしながらこの方法においては、光ファ
イバ１を、長さ方向に所定の周期で間欠的に加熱するに
おいて、光ファイバ１を固定するために、従来のクラン
プを用いると、製品歩留まりが低下しやすいという問題
があった。図７（ａ），図７（ｂ）は従来のクランプの
一例を示す平面図である。このクランプ１１は、本体１
２と押止部材１３ａ，１３ａとから概略構成されてい
る。本体１２の押止部材１３ａとの対峙面には溝１２ａ
が設けられており、この溝１２ａに光ファイバ１がおさ
められるようになっている。この溝１２ａの幅は光ファ
イバ１の外径よりも大きく、例えば光ファイバ１の外径
の１．１倍以上とされる。そしてこの溝１２ａの深さは
光ファイバ１の外径よりも小さく、例えば光ファイバ１
の外径の０．８倍以下とされる。したがって、溝１２ａ
内の光ファイバ１は、溝１２ａの幅方向に移動可能で、
かつ溝１２ａの開口部からその上部が突出する。押止部
材１３ａは図示しない支持部によって支持されている。
また、押止部材１３ａの本体１２との対峙面には、光フ
ァイバ１を締め付けるためのゴムなどの弾性樹脂１３ｂ
が設けられている。本体１２の溝１２ａの底面に弾性樹
脂が設けられている場合もある。そして、前記本体１２
の溝１２ａに光ファイバ１をおさめ、マグネットなどに
よって押止部材１３ａ，１３ａを本体１２に圧着するこ
とによって、溝１２ａの開口部から、光ファイバ１を締
め付けて固定する。

【００１１】このようなクランプ１１を用いて光ファイ
バ１を固定するにおいては、ふたつのクランプ１１を用
いるのが通常である。すなわち、ふたつのクランプ１１
によって間隔をあけて光ファイバ１をはさんで固定す
る。このとき、ふたつのクランプ１１の間の光ファイバ
１には、光ファイバ１の曲がり癖などを矯正し、まっす
ぐに保持するために比較的大きな張力がかかっている。

【００１２】前記本体１２の溝１２ａの底面、すなわち
本体１２の光ファイバ１との接触面において、光ファイ
バ１は、この溝１２ａの幅方向に移動できるようになっ
ている。また、前記押止部材１３ａ，１３ａの光ファイ
バ１との接触面は平面である。このため、本体１２の光
ファイバ１との接触面と、押止部材１３ａ，１３ａの光
ファイバ１との接触面において、光ファイバ１の位置決
めが困難である。一方のクランプ１１における光ファイ
バ１の固定位置と、他方のクランプ１１における光ファ
イバ１の固定位置がずれると、光ファイバ１の中心軸
が、その長さ方向においてずれる。このような光ファイ
バ１の長さ方向における中心軸のずれを、軸ずれとい
う。この状態でふたつのクランプ１１の間の光ファイバ
１を加熱すると、この加熱部が歪んだ状態で固化し、所
望の光学特性が得られない。

【００１３】また、本体１２の光ファイバ１との接触面
と、押止部材１３ａ，１３ａの光ファイバ１との接触面
における位置決めを、十分に慎重に行っても、このクラ
ンプ１１は、光ファイバ１を締め付けて固定しているの
で、この光ファイバ１の固定時に光ファイバ１にわずか
な応力がかかるという問題がある。この応力によって光
ファイバ１にわずかな曲がりが発生すると、軸ずれの原
因となる。クランプ１１の固定時の応力に起因する軸ず
れは非常に小さいので、目視によって調整することが難
しい。光部品においては、数μｍの軸ずれが光学特性に
影響するので、所望の特性を有する光ファイバグレーテ
ィングを安定に製造するには不都合である。

【００１４】また、ふたつのクランプ１１の間の光ファ
イバ１にかかっている張力によって、光ファイバ１の加
熱部の外形が変化するという問題もある。すなわち、図
８（ａ）に示すように、大きな張力がかかっている状態
で光ファイバ１を加熱すると、図８（ｂ）に示すよう
に、加熱部２が、前記張力によって光ファイバ１の長さ
方向に延伸され、縮径される。すると、これに伴ってコ
ア１ａの外径が変化する。したがって、前記コア１ａの
残留応力を解放する作用に加えて、さらに外径の変化が
加わるため、所望の特性が得られない。また、光ファイ
バ１にかかっている張力が比較的小さい場合において
も、図９（ａ）に示すように、加熱部２においてコア１
ａの残留応力が解放されると、図９（ｂ）に示すよう
に、この応力の作用によって加熱部２の長さが短くなる
現象が発生する。このとき、光ファイバ１は、グレーテ
ィング形成部分の両側で引き留められているので、加熱
部２が歪んで軸ずれが発生する場合がある。

【００１５】また、従来のクランプの他の例として、本
体あるいは押止部材の一方に、光ファイバの外径の０．
５倍程度の幅と深さの筋が設けられている場合がある。
この場合も、本体と押止部材との間の光ファイバを締め
付けて固定する点において、上述のものと同様である。
また、押止部材の光ファイバとの接触面に弾性樹脂が設
けられていない場合もあるが、この場合も、押止部材の
光ファイバとの接触面は平面である場合が多く、本体側
の構成が上述のように光ファイバが溝の幅方向に移動可
能であると、光ファイバの位置決めが困難であったり、
本体の構成が、光ファイバの外径の０．５倍程度の幅と
深さの筋が設けられたものである場合、やはり光ファイ
バを締め付けて固定するため、固定時の応力に起因する
軸ずれが発生しやすい。

【００１６】図１０は、光ファイバグレーティングの波
長−透過損失特性の一例を示すグラフである。このグラ
フにおいて透過損失ピークの波長域外の透過損失Ａは、
約−０．１ｄＢとなっている。光ファイバグレーティン
グにおいては、この透過損失Ａが０ｄＢに近い程、良好
な特性であるとされる。この透過損失Ａの一因は、光フ
ァイバグレーティングの製造時の軸ずれである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記事情に鑑
みてなされたもので、残留応力を有するコアを備えた光
ファイバを、長さ方向に所定の周期で間欠的に加熱し、
該コアの周囲のクラッドを軟化させ、前記残留応力を解
放してコアの屈折率を変化させることにより、前記光フ
ァイバの長さ方向に、前記コアと前記クラッドの間の比
屈折率差の周期的な変化を形成する光ファイバグレーテ
ィングの製造方法において、軸ずれや、張力に起因する
変形が発生しにくく、安定して、所望の光学特性を有す
る光ファイバグレーティングを製造することができる光
ファイバグレーティングの製造方法を提供することを課
題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては以下のような解決手段を提案す
る。第１の発明は、光ファイバを水平に保持する光ファ
イバ保持装置であって、上下に設けられた本体とファイ
バ押さえを備え、本体とファイバ押さえとの対峙面の一
方あるいは両方に、光ファイバを収める溝が設けられ、
光ファイバの断面における垂直方向をＸ方向、このＸ方
向に直交する方向をＹ方向、光ファイバの長さ方向をＺ
方向としたとき、前記本体とファイバ押さえとが一体化
することによって、光ファイバが、Ｘ方向とＹ方向に移
動しないように、かつＺ方向の移動を妨げられずに支持
されるようになっていることを特徴とする光ファイバ保
持装置。第２の発明は、光ファイバを水平に保持する光
ファイバ保持装置であって、上下に設けられたコロの一
方または両方の側面に、光ファイバを収める溝が設けら
れ、光ファイバの断面における垂直方向をＸ方向、この
Ｘ方向に直交する方向をＹ方向、光ファイバの長さ方向
をＺ方向としたとき、前記コロに挟まれる光ファイバ
が、Ｘ方向とＹ方向に移動しないように、かつＺ方向の
移動を妨げられずに支持されるようになっていることを
特徴とする光ファイバ保持装置である。第３の発明は、
残留応力を有するコアを備えた光ファイバを、水平に保
持し、その長さ方向に所定の周期で間欠的に加熱し、該
コアの周囲のクラッドを軟化させ、前記残留応力を解放
してコアの屈折率を変化させることにより、前記光ファ
イバの長さ方向に、前記コアと前記クラッドの間の比屈
折率差の周期的な変化を形成することを特徴とする光フ
ァイバグレーティングの製造方法であって、光ファイバ
の断面における垂直方向をＸ方向、このＸ方向に直交す
る方向をＹ方向、光ファイバの長さ方向をＺ方向とした
とき、光ファイバを、Ｘ方向とＹ方向に移動しないよう
に位置決めし、かつ光ファイバのＺ方向の移動を妨げな
いように支持することを特徴とする光ファイバグレーテ
ィングの製造方法である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、光ファイバを水平に保
持する光ファイバ保持装置を用いるものである。図１
（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の光ファイバ保持装置の
第１の例を示すものである。図１（ａ）は光ファイバの
側面側から見た状態を示す平面図、図１（ｂ）は、光フ
ァイバの断面方向から見た状態を示す平面図である。光
ファイバ１を水平に保持するにおいて、光ファイバ１の
断面における垂直方向をＸ方向、このＸ方向に直交する
方向をＹ方向、光ファイバ１の長さ方向をＺ方向とす
る。この保持装置２１は、本体２２とファイバ押さえ２
３とから概略構成されている。本体２２は、直方体でそ
の上面（ファイバ押さえ２３との対峙面）に凹溝２２ａ
が形成されている。そして、この凹溝２２ａには、円筒
形の複数のコロ２２ｂが設けられている。このコロ２２
ｂは、この凹溝２２ａを横切るように設けられた回転軸
２２ｃによって回転自在に支持されている。また、この
コロ２２ｂの側面中央には、Ｖ溝２２ｄが設けられてい
る。

【００２０】ファイバ押さえ２３は、前記本体２２の上
に、この本体２２と対称に設けられている。このファイ
バ押さえ２３の下面（本体２２との対峙面）には、凹溝
２３ａが設けられ、この凹溝２３ａに設けられた回転軸
２３ｃによって、複数のコロ２３ｂが回転自在に支持さ
れている。ただしこのコロ２３ｂにＶ溝が設けられてい
ない点が、本体２２とは異なっている。そして、この保
持装置２１においては、本体２２のコロ２２ｂのＶ溝２
２ｄに光ファイバ１を収め、この本体２２とファイバ押
さえ２３とを一体化して、前記コロ２２ｂとコロ２３ｂ
とによって、光ファイバ１をはさんで水平に保持するよ
うになっている。

【００２１】光ファイバグレーティングの製造時におい
ては、図２に示すように、保持装置２１をふたつ用い、
これらの保持装置２１，２１によって、光ファイバ１の
グレーティング形成部分含む部分の両端を保持する。そ
して、これら保持装置２１，２１の間に位置する光ファ
イバ１の一部に、炭酸ガスレーザなどからレーザ光など
を照射し、加熱することにより、光ファイバ１のコアに
残留する応力を部分的に解放する。この操作を、光ファ
イバ１の長さ方向に所定間隔で間欠的に繰り返して、光
ファイバグレーティングを製造する。

【００２２】この第１の例の保持装置２１，２１におい
ては、コロ２２ｂに設けられたＶ溝２２ｄに光ファイバ
１が収められることによって、光ファイバ１のＸ方向と
Ｙ方向の基本的な位置決めがなされるようになってい
る。さらに、このＶ溝２２ｄの開口部に配置されるコロ
２３ｂの側面と光ファイバ１とが接触することによっ
て、光ファイバ１が前記Ｖ溝２２ｄの開口部方向から押
さえられ、保持装置２１，２１間の光ファイバ１の曲が
り癖などが矯正されて、まっすぐに保持され、Ｙ方向の
正確な位置決めがなされるようになっている。このよう
に、Ｖ溝２２ｄとコロ２３ｂの側面とに囲まれることに
よって光ファイバ１が保持されて、光ファイバ１のＸ方
向とＹ方向の位置決めがなされているので、保持装置２
１，２１の間の光ファイバ１にかかる張力を小さくする
ことができる。また、保持装置２１における光ファイバ
１の位置決めを正確に行うことができるので、保持装置
２１，２１どうしで、保持装置２１，２１全体のＸ方向
とＹ方向の位置をあわせれば、この保持装置２１，２１
間に支持されている光ファイバ１の位置を正確に、Ｘ方
向とＹ方向に移動しないように、すなわち軸ずれしない
ように位置決めすることができる。したがって、加熱に
よって光ファイバ１の一部が軟化しても、従来のような
軸ずれが発生しにくくい。

【００２３】また、コロ２２ｂ，２３ｂによって、保持
装置２１，２１の間の光ファイバ１はＺ方向に移動自在
に支持されている。このため光ファイバ１にはほとんど
張力がかからず、張力によって、光ファイバ１が引き延
ばされたり、コアの残留応力が解放されて光ファイバ１
が収縮したときに応力がかかることによる、加熱部の変
形が発生しにくい。コロ２２ｂ，２３ｂと光ファイバ１
との接触面に大きな応力や摩擦力がかからず、光ファイ
バ１を、そのＺ方向の移動を妨げずに支持することがで
きれば、コロ２２ｂ，２３ｂの回転は必須ではない。し
かしながら、コロ２２ｂ，２３ｂが回転すると、光ファ
イバ１の移動がスムーズとなるので、より好ましい。

【００２４】光ファイバ１を安定に保持するためには、
保持装置２１のＺ方向の長さは約２０ｍｍ以上、好まし
くは３０〜５０ｍｍ程度とされる。また、保持装置２
１，２１間の長さは製造する光ファイバグレーティング
の特性にあわせて、２０〜５０ｍｍ程度とされる。５０
ｍｍをこえる場合には、保持装置２１，２１間の光ファ
イバ１にかかる重力の影響により、正確な位置決めが困
難となる場合がある。また、この例において、本体２２
の凹溝２２ａの幅は１５ｍｍ、深さは５ｍｍ、コロ２２
ｂの外径は４ｍｍとされている。また、光ファイバ１の
外径は１２５μｍ、Ｖ溝２２ｄの幅は３００μｍ、深さ
は１５０μｍとされている。そしてこのコロ２２ｂは６
個設けられている。ファイバ押さえ２３も、本体２２と
同様のサイズに設計されている。またＶ溝２２ｄの形状
は、光ファイバ１のＸ方向とＹ方向の基本的な位置決め
をすることができればＵ溝、角溝などとすることもでき
る。しかしながらＶ溝とすることにより、より光ファイ
バ１を安定して位置決めすることができ、好ましい。ま
た、Ｖ溝２２ｄは、本体２２とファイバ押さえ２３との
間に挟まれる光ファイバ１を支持することができればよ
く、コロ２３ｂに設けることもできるし、コロ２２ｂと
コロ２３ｂの両方に設けることもできる。

【００２５】図３、図４（ａ）、図４（ｂ）は、本発明
の第２の例を示すものである。この第２の例において、
保持装置は、その上面（ファイバ押さえ３３との対峙
面）にＶ溝３２ａを有する本体３２と、このＶ溝３２ａ
に嵌合する断面略二等辺三角形の三角柱状のファイバ押
さえ３３とから概略構成されている。前記Ｖ溝３２ａに
は光ファイバ１のグレーティング形成部分を含む部分が
収められるようになっている。

【００２６】ファイバ押さえ３３の長さはＶ溝３２ａの
長さよりも短くなっている。また、図４（ｂ）に示すよ
うに、ファイバ押さえ３３の下側の本体台３２との対峙
面において、Ｖ溝３２ａの底辺と対応する辺（頂辺）
は、曲面状、あるいは本体３２の下面と平行に切り欠か
れている。この保持装置においては、光ファイバ１が、
Ｖ溝３２ａに収められることによって、そのＸ方向とＹ
方向の基本的な位置決めがなされるようになっている。
そして、本体３２とファイバ押さえ３３とを一体化する
と、ファイバ押さえ３３の自重によって、このファイバ
押さえ３３の外面に接触する光ファイバ１が、Ｖ溝３２
ａの開口部方向から押さえられ、このＶ溝３２ａ内の光
ファイバ１全体の曲がり癖などが矯正されて、まっすぐ
に水平に保持され、Ｙ方向の正確な位置決めがなされる
ようになっている。

【００２７】このとき、光ファイバ１には、ほとんど応
力がかからないようになっている。例えばファイバ押さ
え３３の重量が２０ｇ程度の場合、光ファイバ１にほと
んど応力をかけずに、光ファイバ１を押さえることがで
きる。また、この場合、ファイバ押さえ３３と光ファイ
バ１との接触面の摩擦力は２ｇｆ以下となり、十分に小
さいので、ファイバ押さえ３３は、光ファイバ１のＺ方
向への移動をほとんど妨げないようになっている。ファ
イバ押さえ３３によって光ファイバ１にかかる応力や、
このファイバ押さえ３３と光ファイバ１との接触面にお
ける摩擦力は、ファイバ押さえ３３の重さなどを変更す
ることによって調整することができる。

【００２８】光ファイバグレーティングの製造時におい
ては、図３、図４（ａ）に示すように、本体３２のＶ溝
３２ａに光ファイバ１を収め、ファイバ押さえ３３によ
って、このＶ溝３２ａの一方の端部側の光ファイバ１を
押さえる。そしてＶ溝３２ａ内の光ファイバ１の一部
に、Ｖ溝３２ａの開口部から炭酸ガスレーザなどからレ
ーザ光などを所定周期で照射して加熱し、コアに残留す
る応力を解放する操作を、光ファイバ１の長さ方向に間
欠的に繰り返して、光ファイバグレーティングを製造す
る。このとき、ファイバ押さえ３３によって押さえられ
ていないＶ溝３２ａ内の光ファイバ１は、自由にＺ方向
に伸縮することができる。

【００２９】また、図５に示すようにＶ溝３２ａの両端
側に、それぞれファイバ押さえ３３，３３を設けて光フ
ァイバ１のＸ方向とＹ方向の位置決めを行うこともでき
る。この場合、ファイバ押さえ３３，３３においては、
ともに光ファイバ１との接触面における摩擦が小さく、
ファイバ押さえ３３，３３は光ファイバ１のＺ方向への
移動をほとんど妨げないようになっている。したがっ
て、光ファイバ１に、張力をほとんど加えずに、そのＸ
方向とＹ方向の位置決めをし、かつＺ方向に自由に移動
することができるように、水平に支持することができ
る。そして、ファイバ押さえ３３，３３の間のＶ溝３２
ａ内の光ファイバ１に、Ｖ溝３２ａの開口部から炭酸ガ
スレーザなどからレーザ光などを照射し、加熱し、光フ
ァイバ１のコアに残留する応力を解放する操作を、光フ
ァイバ１の長さ方向に間欠的に繰り返して、光ファイバ
グレーティングを製造する。通常は、このように２箇所
以上にファイバ押さえ３３を設けた方が、より安定に光
ファイバ１を保持することができる。

【００３０】ファイバ押さえ３３を１箇所に設ける場合
には、このファイバ押さえ３３に接触している光ファイ
バ１に応力をほとんどかけずに押さえることができれば
よい。すなわち、このファイバ押さえ３３に接触してい
る部分の光ファイバ１が、Ｚ方向に移動しにくくなって
いても、ファイバ押さえ３３に接触していない部分の光
ファイバ１は自由にＺ方向に伸縮することができるの
で、光ファイバ１全体のＺ方向の伸縮などに伴う移動を
妨げることがない。２箇所以上にファイバ押さえ３３を
設ける場合には、そのうちの１箇所のファイバ押さえ３
３に接触している部分の光ファイバ１は、Ｚ方向に移動
しにくくなっていてもよいが、他のファイバ押さえ３３
は、光ファイバ１との接触面における摩擦が小さく、こ
の部分の光ファイバ１がＺ方向に自由に移動できるよう
になっている必要がある。

【００３１】この第２の例の保持装置においては、本体
３２に設けられたＶ溝３２ａと、このＶ溝３２ａに嵌合
するファイバ押さえ３３によって、光ファイバ１が囲ま
れることにより、Ｘ方向とＹ方向の位置決めがなされる
ようになっており、軸ずれが発生しにくくなっている。
さらに、光ファイバ１のグレーティング形成部分全体が
Ｖ溝３２ａに接しているので、光ファイバ１がより安定
に保持される。また、光ファイバ１のＺ方向の移動が妨
げられないようになっているので、光ファイバ１にはほ
とんど張力がかからず、加熱によって光ファイバ１の一
部が軟化しても、従来のように、張力によって光ファイ
バ１が引き延ばされることがない。また、コアの残留応
力が解放されることによって光ファイバ１が収縮して
も、光ファイバ１に応力がかかることがない。すなわち
張力に起因する変形を防ぐことができる。

【００３２】本体３２のＺ方向の長さは、光ファイバ１
のグレーティング形成部分の長さと、光ファイバ１をフ
ァイバ押さえ３３によって押さえるために必要な長さと
を足した長さ以上とされる。Ｖ溝３２ａ内の光ファイバ
１を安定に保持するためには、ひとつファイバ押さえ３
３の、Ｚ方向の長さは５ｍｍ以上、好ましくは１０〜２
０ｍｍ程度とされる。また、ファイバ押さえ３３の重さ
は、１〜４０ｇ、好ましくは５〜２０ｇ程度とされる。
１ｇ未満であると光ファイバ１の曲がり癖などを矯正で
きず、光ファイバ１のＹ方向の位置決めが不十分とな
る。また、４０ｇをこえると光ファイバ１に必要以上に
応力がかかる場合がある。実際は製造条件によって適宜
調整する。この例においては、ファイバ押さえ３３を金
属から構成し、その重さは５ｇである。ファイバ押さえ
３３の適切な重さは、ファイバ押さえ３３の光ファイバ
１との接触面の状態によって変化するので、適宜調整す
る必要がある。また、この例において、本体３２のＶ溝
３２ａの幅は４ｍｍ、深さは２ｍｍとされている。ま
た、ファイバ押さえ３３の頂辺と、Ｖ溝３２ａの底辺と
の間の距離は、光ファイバ１の外径に相当する約１２５
μｍとされている。

【００３３】この第２の例の光ファイバ保持装置は、本
体３２とファイバ押さえ３３との対峙面において、光フ
ァイバ１を支持することができれば、形状などは特に限
定するものではない。光ファイバ１を収めるための溝
は、Ｖ溝に限らず、Ｕ溝、角溝などとすることもできる
が、Ｖ溝とすると、より安定に光ファイバ１を位置決め
することができ、好ましい。また、光ファイバ１を収め
る溝は、本体３２の上面（対峙面）に限らず、ファイバ
押さえ３３の本体３２との対峙面、あるいはこれらの対
峙面の両方に設けることもできる。

【００３４】ところで、この第２の例の保持装置におい
ては、光ファイバ１の下に位置する本体３２も、レーザ
光の照射などによって加熱される。光ファイバ１の溶融
温度は１６００℃にも達する場合があるので、本体３２
は、耐熱性に優れた材料から形成されていると好まし
い。例えばカーボン、ボロンナイトライド、セラミック
スなどのように、熱伝導性が低く、線膨張係数が小さい
材料が好適である。

【００３５】本発明において、光ファイバグレーティン
グを構成する光ファイバ１は、中心のコアと、このコア
の外周に設けられ、このコアよりも低屈折率のクラッド
からなり、前記コアは純石英ガラスからなり、前記クラ
ッドはフッ素が添加された石英ガラスから構成されてい
ると好ましい。また、光ファイバ１を加熱する加熱手段
として、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧ（ヤグ：イットリウム
アルミニウムガーネット）レーザなどの比較的を安価な
ものを用いることができる。また、前記光ファイバ１
は、シングルモード光ファイバが好適である。その理由
は、シングルモード光ファイバは、コアの断面積に対し
てクラッドの断面積が十分に大きく、このコアに選択的
に応力を残留させるのに適しているためである。 ま
た、本発明において、光ファイバグレーティングのグレ
ーティング周期は、２００〜２０００μｍとされる。こ
のため本発明は、放射型光ファイバグレーティングに好
適に適用される。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、光ファイバのグレーティング形成部分全体にわたっ
て、Ｘ方向とＹ方向に移動しないように位置決めし、Ｚ
方向の移動を妨げないように支持することにより、残留
応力を有するコアを備えた光ファイバを、長さ方向に所
定の周期で間欠的に加熱し、このコアの周囲のクラッド
を軟化させ、前記残留応力を解放してコアの屈折率を変
化させることにより、前記光ファイバの長さ方向に、前
記コアと前記クラッドの間の比屈折率差の周期的な変化
を形成する光ファイバグレーティングの製造方法におい
て、軸ずれや、張力に起因する変形が発生しにくく、安
定して、所望の光学特性を有する光ファイバグレーティ
ングを製造することができる。このため製品歩留まりが
向上し、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の光ファ
イバ保持装置の第１の例を示すもので、図１（ａ）は光
ファイバの側面側から見た状態を示す平面図、図１
（ｂ）は、光ファイバの断面方向から見た状態を示す平
面図である。

【図２】 本発明の光ファイバ保持装置の第１の例を用
いて光ファイバグレーティングを製造する操作を説明す
る説明図である。

【図３】 本発明の第２の例の光ファイバ保持装置の本
体を示す斜視図である。

【図４】 図４（ａ）は、本発明の光ファイバ保持装置
の第２の例において、本体とひとつのファイバ押さえに
よって、光ファイバを保持し、光ファイバグレーティン
グを製造する操作を示す平面図である。図４（ｂ）は、
本体とファイバ押さえによって光ファイバを保持した状
態を示す、平面図である。

【図５】 本発明の第２の例の光ファイバ保持装置にお
いて、本体とふたつのファイバ押さえによって、光ファ
イバを保持し、光ファイバグレーティングを製造する操
作を示す平面図である。

【図６】 図６（ａ）、図６（ｂ）は、残留応力を有す
るコアを備えた光ファイバを製造する工程を説明する説
明図である。

【図７】 従来のクランプの一例を示すもので、図７
（ａ）は側面から見た平面図、図７（ｂ）は光ファイバ
の断面側から見た状態を示す平面図である。

【図８】 図８（ａ）、図８（ｂ）は、張力がかかって
いる光ファイバを加熱することによって光ファイバが延
伸され、縮径される様子を示す説明図である。

【図９】 図９（ａ）、図９（ｂ）は、光ファイバのコ
アの残留応力が、加熱によって解放される状態を示す説
明図である。

【図１０】 光ファイバグレーティングの波長−透過損
失特性の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１…光ファイバ、１ａ…コア、１ｂ…クラッド、２１…
保持装置、２２…本体、２２ｂ，２３ｂ…コロ、２２ｄ
…Ｖ溝（溝）、２３，３３…ファイバ押さえ、３２…本
体、３２ａ…Ｖ溝（溝）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバを水平に保持する光ファイバ
   保持装置であって、 上下に設けられた本体とファイバ押さえを備え、 本体とファイバ押さえとの対峙面の一方あるいは両方
   に、光ファイバを収める溝が設けられ、 光ファイバの断面における垂直方向をＸ方向、このＸ方
   向に直交する方向をＹ方向、光ファイバの長さ方向をＺ
   方向としたとき、 前記本体とファイバ押さえとが一体化することによっ
   て、光ファイバが、Ｘ方向とＹ方向に移動しないよう
   に、かつＺ方向の移動を妨げられずに支持されるように
   なっていることを特徴とする光ファイバ保持装置。
2. 【請求項２】 光ファイバを水平に保持する光ファイバ
   保持装置であって、 上下に設けられたコロの一方または両方の側面に、光フ
   ァイバを収める溝が設けられ、 光ファイバの断面における垂直方向をＸ方向、このＸ方
   向に直交する方向をＹ方向、光ファイバの長さ方向をＺ
   方向としたとき、 前記コロに挟まれる光ファイバが、Ｘ方向とＹ方向に移
   動しないように、かつＺ方向の移動を妨げられずに支持
   されるようになっていることを特徴とする光ファイバ保
   持装置。
3. 【請求項３】 残留応力を有するコアを備えた光ファイ
   バを、水平に保持し、その長さ方向に所定の周期で間欠
   的に加熱し、該コアの周囲のクラッドを軟化させ、前記
   残留応力を解放してコアの屈折率を変化させることによ
   り、前記光ファイバの長さ方向に、前記コアと前記クラ
   ッドの間の比屈折率差の周期的な変化を形成することを
   特徴とする光ファイバグレーティングの製造方法であっ
   て、 光ファイバの断面における垂直方向をＸ方向、このＸ方
   向に直交する方向をＹ方向、光ファイバの長さ方向をＺ
   方向としたとき、 光ファイバを、Ｘ方向とＹ方向に移動しないように位置
   決めし、かつ光ファイバのＺ方向の移動を妨げないよう
   に支持することを特徴とする光ファイバグレーティング
   の製造方法。