JPH11326654A - 長周期ファイバグレーティング構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外界媒質の屈折率等の影響を受けることなく
損失ピークの挙動を安定化し得る長周期ファイバグレー
ティング構造を提供する。 【解決手段】 長周期グレーティングの書き込み対象で
ある光ファイバ心線として、センタコア２ａと、その外
周囲を覆うサイドコア２ｂとで二重コア構造とし、その
外周囲にクラッド３を有する構造とする。センタコアの
屈折率値をサイドコアよりも高く、かつ、サイドコアの
屈折率値をクラッドよりも高く設定する。センタコアの
比屈折率差Δ１を０．８〜１．０％、サイドコアの比屈
折率差Δ２を０．０５〜０．１５％に設定する。センタ
コアの半径ａ２を３．２〜３．８μｍ、サイドコアの半
径ａ１を１７〜２０μｍに設定した階段形屈折率分布に
する。例えば３００μｍのマスクピッチの強度変調マス
クを介して紫外レーザ光を照射して長周期グレーティン
グの書き込みを行う。クラッドを覆う被覆層をクラッド
と同等以上の屈折率を有する紫外線透過型樹脂により形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのコア
の軸方向に対し周期的な屈折率変調を生じさせて縞状に
屈折率差を有する回折格子（グレーティング）を書き込
み、このグレーティングにより伝搬光の透過特性を変更
させるようにして、遠距離光通信等のためのセンサ素子
もしくは各種ファイバ型デバイスとして用いられる長周
期ファイバグレーティングの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ところで、ファイバグレーティングには
短周期ファイバグレーティングと、長周期ファイバグレ
ーティングとの２種類がある。短周期ファイバグレーテ
ィングは、ほぼ１μｍ以下の周期の屈折率変調を実現し
て後方で結合するコアモードとし、ブラッグ（Bragg）
条件を満足する特定波長を選択的に反射する特性を有す
るものである。このため、上記短周期ファイバグレーテ
ィングは単にブラッググレーティングといわれることも
ある。また、上記長周期ファイバグレーティングは、ほ
ぼ１００μｍ以上の周期の屈折率変調を実現してコアモ
ードからクラッドモードに前方で結合するものとし、グ
レーティング要素から回折する光がクラッドのモード条
件を満足したときにのみクラッドモードへの結合が可能
になるようにしたものである。

【０００３】上記のファイバグレーティングは、書き込
み対象である光ファイバのコアに対し２光束干渉法、位
相マスク法、強度変調マスク法等によって書き込まれる
（例えば特開平６−２３５８０８号公報、特開平７−１
４０３１１号公報、特許第２５２１７０８号、特開平１
０−８２９１９号公報参照）。この場合、単一のコアを
有する光ファイバを対象とし、ゲルマニュウム（Ｇｅ）
をドープした石英ガラス（コア）に対し照射紫外線とし
て紫外レーザー光を照射することにより該当個所に光誘
起屈折率変化を生ぜしめて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。特に、長周期ファイバ
グレーティングのグレーティングの書き込みは上記の強
度変調マスク法により行われる。

【０００４】また、通常、光ファイバは単一のコアによ
り構成されているが、零分散波長を特定波長（１．５μ
ｍ）にシフトするためにセンタコアとその周囲のサイド
コアとにより２種類の屈折率を有するようにして屈折率
分布を階段形にした分散シフトファイバも知られている
（電子情報通信学会論文誌，Ｃ，Vol．Ｊ７０−Ｃ，N
o．９，ｐ１２６４〜１２７１，１９８７年９月参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
長周期ファイバグレーティング構造においては、ある波
長の光がコア及びクラッドの各モード条件と、グレーテ
ィングの位相との合致条件名とを満たすときにのみ結合
されることになる。結合されたクラッドモードはクラッ
ドとこのクラッドの周囲の境界媒質（外界媒質）で吸収
もしくは散乱されることになる。このため、長周期ファ
イバグレーティングのスペクトルは、各結合されたクラ
ッドモードに対応する伝搬損失ピークを有している。そ
して、その一連の損失ピークの大きさは１次のクラッド
モードでは極めて小さくそのクラッドモードの次数が高
次になる程増大する（A.M.Vengsarkar，P.J.Lemaire，
J.B.Judkins，V.Bhatia，T.Erdongan，and，J.E.Sipe，
Japan Lightwave Technol.，14，ｐ58，1996、S.A.Vasi
liev，E.M.Dianov，D.Varelas，H.G.Limberger，and，
R.P.Salathe，Opt．Lett．21，p1830，1996参照）。こ
の高次モードの損失ピークが長周期ファイバグレーティ
ングを用いた素子もしくはデバイスとして利用されてい
る。

【０００６】しかしながら、より高次モードの伝搬光の
モードフィールドはより外側にクラッドを囲む外界媒質
にまで広がるため、高次のクラッドモードは低次のクラ
ッドモードに比較して上記外界媒質により敏感に影響を
受けることになる。つまり、高次のクラッドモードにお
ける損失ピークを利用して光通信用のデバイスを構成す
るに当たり、クラッドを取り囲む外界媒質の屈折率や雰
囲気温度に影響を受けて損失ピークの挙動が不安定にな
り易く、この結果、上記光通信用のデバイスによる所期
の透過特性が得られ難くなるという不都合を招くことに
なる。しかも、この傾向はクラッドモードが高次である
程顕著になる。

【０００７】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、外界媒質の屈
折率等に対し損失ピークの挙動を安定化し得る長周期フ
ァイバグレーティング構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、モードフィールドがあまり広がらず外
界媒質に対し挙動が安定な低次モードでの損失ピークを
通信用デバイスに利用すべく、その低次モード、特に、
１次モードの損失ピークを大きくし得る長周期ファイバ
グレーティング構造について研究・実験を重ねた結果、
長周期グレーティングを書き込む対象の光ファイバのコ
ア構造を特定のものにし、そのコア及びクラッドの屈折
率分布形状を特定のものにすることにより上記目的が達
成し得ることを見いだしたものである。つまり、長周期
ファイバグレーティングの上記１次モードの損失ピーク
を大きくできれば、その長周期ファイバグレーティング
を、コアモードから前方伝搬クラッドモードの１次モー
ドにおける損失ピーク（第１ピーク）への結合を利用し
て雰囲気温度や外界媒質の屈折率に対し安定挙動となる
透過型フィルタ素子として利用し得ることになることを
見いだしたものである。

【０００９】すなわち、本発明は、請求項１記載の如
く、光ファイバのコアに対し紫外線を照射することによ
り上記コアに対し長周期グレーティングが書き込まれて
なる長周期ファイバグレーティング構造を前提として、
上記書き込み対象である光ファイバとして、中心に位置
する第１のコアと、この第１のコアの外周囲に位置する
第２のコアと、この第２のコアの外周囲に位置するクラ
ッドとを有するものとし、加えて、上記第１のコアの屈
折率値を第２のコアのそれよりも高く、かつ、上記第２
のコアの屈折率値を上記クラッドのそれよりも高くなる
ように設定することを基本特定事項とするものである。

【００１０】ここで、上記第１及び第２の各コアの比屈
折率差としては、第１のコアの比屈折率差を０．８〜
１．０％の範囲、第２のコアの比屈折率差を０．０５〜
０．１５％の範囲にそれぞれ設定することが好ましい。
特に、上記第１のコアの比屈折率差を０．８〜０．９％
の範囲、第２のコアの比屈折率差を０．０５〜０．１０
％の範囲にそれぞれ設定することがより好ましいものと
なる。

【００１１】また、上記の比屈折率差の設定に加え、第
１のコアの半径を３．２〜３．８μｍの範囲、第２のコ
アの外周面の半径を１７〜２０μｍの範囲にそれぞれ設
定することが好ましい。この場合も、特に、上記第１の
コアの半径を３．２〜３．５μｍの範囲、第２のコアの
半径を１７〜１８．５μｍの範囲にそれぞれ設定するこ
とがより好ましいものとなる。

【００１２】さらに、長周期ファイバグレーティングの
クラッドを覆う被覆層はそのクラッドと同等以上の屈折
率を有する紫外線透過型樹脂により形成することが好ま
しい。なお、上記第１のコアの屈折率分布は径方向に対
し上記範囲の特定値で一定のフラットな形状ではなく、
グレーデッド形とするのが好ましい。また、上記二重構
造のコア及びクラッド部分に対し長周期グレーティング
の書き込み前に予め高圧水素の充填を行うことにより、
紫外線照射による光誘起屈折率変化の感度を高めるよう
にしてもよい。

【００１３】上記の発明の場合、コアが二重構造となり
屈折率分布が階段形のものとなる。そして、このような
二重構造のコアを有する光ファイバに対し紫外線を照射
することにより書き込まれた長周期グレーティングは、
その１次クラッドモードピーク（第１ピーク）が他の次
数のクラッドモードのピークと比べ格段に高い値を示す
ようになる。このため、その長周期ファイバグレーティ
ングを、コアモードから前方伝搬クラッドモードの第１
ピークへの結合を利用して透過型フィルタ素子として利
用し得ることになる上に、雰囲気温度や外界媒質の屈折
率に対し上記第１ピークの挙動が安定となって上記外界
媒質の屈折率等から受ける影響を最小限にすることが可
能になる。これにより、外界媒質からの影響を受け難く
その外界媒質の如何に拘わらず安定した挙動の透過特性
を有する長周期ファイバグレーティングとなり、通信用
デバイスとして好適な長周期ファイバグレーティングと
し得る。

【００１４】また、長周期ファイバグレーティングを透
過する光の透過スペクトルの内、短波長域において格段
に高い値のピーク（第１ピーク）を発生させるため、コ
アモードから前方伝搬してそのクラッドモードの第１ピ
ークに結合する結合効率が高次のクラッドモードのピー
クに結合する従来の場合と比べ高くなり、この結果、同
じ結合効率を達成する上で紫外線照射による長周期グレ
ーティングの書き込み時間の短縮化を図ることが可能に
なる。加えて、上記の如く高い値のピークが短波長域で
得られるため、ピークを生じる波長（ピーク波長）とし
て同じ波長のものを得る上で、形成する長周期グレーテ
ィングの周期を上記従来の場合よりも長くすることがで
きる。このため、グレーティング書き込みのために用い
る例えば強度変調マスクのマスクピッチを広幅にするこ
とができ、これにより、その強度変調マスクの形成も狭
幅のものよりも容易になる。また、そのようなマスクを
用いずに屈折率変調部分毎に集光サイズを所定幅に設定
したレーザビームを直接照射する後述のレーザ直接描画
法や、上記マスクを用いない他の方法により長周期グレ
ーティングの書き込みを行う場合に、そのレーザビーム
の照射位置変更及びその設定が容易になる。

【００１５】さらに、被覆層として紫外線透過形樹脂に
より形成することにより、長周期グレーティングの書き
込みに当たり被覆層の上から紫外線照射を行っても長周
期グレーティングの書き込みを有効に行うことができ、
長周期グレーティングの書き込みのための被覆層除去作
業、及び、書き込み後の再被覆作業という面倒な作業を
省略することができる上に、上記の除去及び再被覆に伴
う機械的強度の低下を招くおそれもない。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は、本発明の実施形態に係る長周期フ
ァイバグレーティングを作製する作製方法の一例として
の強度変調マスク法（Amplitude Method）を示し、１は
長周期ファイバグレーティングを構成する書き込み対象
の光ファイバ賭しての所定長さの光ファイバ心線、２は
長周期グレーティング２１が書き込まれるコア、３はこ
のコアの外周囲を覆うクラッド、５は強度変調マスク、
１０は上記光ファイバ心線１の軸方向Ｘに移動制御され
る可動式の反射ミラーである。

【００１８】上記コア２は、図２に示すように、断面中
心位置に延びる第１のコアとしてのセンタコア２ａと、
このセンタコア２ａの外周囲を覆う第２のコアとしての
サイドコア２ｂとの二重構造を有している。上記コア２
としては、Ｇｅに加えＳｎ、あるいは、Ｓｎ及びＡｌ、
もしくは、Ｓｎ，Ａｌ及びＢ等のドーパントを添加した
ものを用いるのが光誘起屈折率変化を定常的に高める上
で好ましい。また、長周期グレーティング２１の書き込
みの際の光誘起屈折率変化を高めるために、書き込み前
に特に上記コア２に対し高圧水素を予め充填しておくの
が好ましい。高圧水素の充填は上記光ファイバ心線１を
高圧水素が充填された密閉容器内に入れ、室温状態で所
定の圧力下（例えば２０ＭＰａの圧力下）で所定期間
（例えば２週間）放置すればよい。

【００１９】上記光ファイバ心線１は、上記センタコア
２ａと、サイドコア２ｂと、クラッド３とにより、図３
に示すような階段形の屈折率分布を有するように形成さ
れている。すなわち、上記センタコア２ａの屈折率値が
サイドコア２ｂのそれよりも高く、かつ、サイドコア２
ｂの屈折率値がクラッド３のそれよりも高く設定されて
階段形の屈折率分布とされている。加えて、上記センタ
コア２ａの屈折率分布が好ましくは中心から径方向に対
し山形状のグレーデッド形とされる一方、サイドコア２
ｂとクラッド３の屈折率分布が扁平な階段形とされてい
る。つまり、上記光ファイバ心線１は、零分散波長を特
定波長にシフトするためにセンタコア２ａとその周囲の
サイドコア２ｂとの二重構造にして屈折率分布を階段形
にした分散シフトファイバによって構成されている。

【００２０】このような二重コア構造にして階段形の屈
折率分布にした書き込み対象としての光ファイバ心線１
において、本願発明の長周期ファイバグレーティングと
して特に好ましい階段形屈折率分布は以下の代表的パラ
メータにより特定される。すなわち、センタコア２ａの
半径をａ２、サイドコア２ｂの外周面までの半径をａ
１、センタコア２ａのクラッド３に対する比屈折率差を
Δ１、サイドコア２ｂの比屈折率差をΔ２とした場合、
各パラメータａ１，ａ２，Δ１，Δ２の各値を以下の範
囲に設定することが好ましい。

【００２１】３．２≦ ａ２ ≦３．８μｍ １７≦ ａ１ ≦２０μｍ ０．８≦ Δ１ ≦１．０％ ０．０５≦ Δ２ ≦０．１５％ なお、図２中４はクラッド３の外周囲を覆う被覆層であ
り、通常は、この被覆層４の無い状態の光ファイバ心線
１に対し紫外線を照射することにより長周期グレーティ
ング２１の書き込みが行われるが、以下の如くすること
により被覆層４の外側から紫外線を照射することで長周
期グレーティング２１の書き込みを行うようにしてもよ
い。すなわち、上記コア２の形成時に上記の如くＧｅに
加えＳｎ、あるいは、Ｓｎ及びＡｌ、もしくは、Ａｎ，
Ａｌ及びＢ等のドーパントを添加してコア２を形成した
光ファイバ心線１に対し、被覆層４を紫外線透過型樹脂
により形成し、このようにして形成された光ファイバを
書き込み対象とする。また、これに加えて、上記書き込
み対象の光ファイバを上記の如く高圧水素が充填された
密閉容器に入れて所定期間放置することにより特に上記
コア２に対し水素充填を行うことが、紫外線照射による
光誘起屈折率変化の感度を高め得る点で好ましい。ここ
で、上記のＧｅに加えＳｎもしくはＳｎ及びＡｌ等を共
ドープすることにより、紫外線照射に対する光誘起屈折
率変化を定常的に高めることができ、被覆層４を透過し
た照射紫外線によって有効な屈折率変調を生じさせるこ
とが可能になる。

【００２２】また、上記の被覆層４は、被覆層４付きで
長周期グレーティング２１の書き込みが行われる場合、
被覆層４なしで長周期グレーティング２１の書き込みが
行われた後に被覆層４の形成が行われる場合のいずれの
であっても、その屈折率はクラッド３の屈折率値と同等
以上の値になるように設定することが好ましい。

【００２３】上記強度変調マスク（Amplitude Mask）５
は、紫外線レーザ光を透過する透明基板５１の裏面に対
し光ファイバ心線１の軸方向Ｘに直交する方向（図１の
紙面に直交する方向）に延びて上記紫外レーザ光の透過
を遮断する遮断層５２を上記軸方向Ｘに所定ピッチ毎に
形成したものである。これにより、紫外レーザ光の透過
を遮断する遮断層５２と、軸方向Ｘに隣接する２つの遮
断層５２，５２間に上記紫外レーザ光が透過するスリッ
ト部とが軸方向Ｘに対し交互に並んだスリットマスク状
に形成されている。そして、上記スリット部と遮断層５
２とにおける光ファイバ心線１に照射される透過紫外レ
ーザ光の強度比が１：０になるようにされている。

【００２４】図４は作製装置についてより具体的な例を
示したものであり、上記光ファイバ心線１の側方直前に
上記強度変調マスク５を配設し、この強度変調マスク５
に対し例えばＫｒＦエキシマレーザ源６から紫外レーザ
光を照射すればよい。この際、反射ミラー１０を長周期
グレーティング２１（図１参照）の形成範囲内で軸方向
Ｘに所定速度で交互に移動させて強度変調マスク５に対
する紫外レーザビームＬＢの照射位置を軸方向Ｘに移動
させる。これにより、上記紫外レーザ光が強度変調マス
ク５の各スリット部を透過し、上記コア２に対し上記強
度変調マスク５のスリット部のピッチ（マスクピッチ）
に対応したグレーティングピッチの各部分（図１に黒塗
りにて示す部分）の屈折率が増大されて長周期グレーテ
ィング２１が書き込まれることになる。なお、図４中８
は紫外レーザ光を拡大して平行ビーム化するビームエキ
スパンダー、９は上記の平行ビーム化された紫外レーザ
光のパワーが均一の部分を切り出す微小幅のスリット、
１１は光スペクトルアナライザ、１２は光アイソレータ
である。

【００２５】また、上記の図４の作製装置において、上
記強度変調マスク５を用いない他の方法により長周期グ
レーティング２１の書き込みを行うこともできる。すな
わち、図５に示すレーザ直接描画法（Stepping Metho
d）においては、可動式の反射ミラー１０と、光ファイ
バ心線１との間に所定のレンズ７を介装することにより
紫外レーザ光（レーザビーム）ＬＢの軸方向Ｘに対する
集光サイズを所定幅に設定し、このような集光サイズの
紫外レーザ光を書き込み対象の光ファイバ心線１に対し
直接照射することにより、長周期グレーティング２１の
屈折率増大部分（同図に黒塗りにて示す部分）を１ライ
ン毎に書き込むようにする。この場合、上記反射ミラー
１０及びレンズ７を最初の書き込み位置に設定し、長周
期グレーティング２１の１ライン分を書き込んだ後、上
記反射ミラー１０及びレンズ７を一体に軸方向Ｘに隣接
する次のグレーティング周期の書き込み位置まで移動さ
せて長周期グレーティング２１の次の１ライン分を書き
込むという操作を繰り返すことになる。この方法では上
記紫外レーザ光ＬＢの集光精度及び反射ミラー１０等の
移動精度を正確に維持する必要があるものの、グレーテ
ィング周期の変更等に容易に対処することができ、多様
なグレーティング周期の長周期グレーティング２１の形
成を容易に行い得る。

【００２６】さらに、図６に示す可変幅スリットマスク
法においては、紫外レーザ光ＬＢを透過するスリット部
１５１の軸方向Ｘに対する幅を任意に変更可能に構成さ
れた可変幅スリットマスク１５を用い、長周期グレーテ
ィング２１の屈折率増大部分（同図に黒塗りにて示す部
分）を１ライン毎に書き込むようにする。この場合、上
記可変幅スリットマスク１５を反射ミラー１０と一体に
移動可能にし、これら可変幅スリットマスク１５及び反
射ミラー１０を最初の書き込み位置に設定して長周期グ
レーティング２１の１ライン分を書き込んだ後、上記可
変幅スリットマスク１５及び反射ミラー１０を軸方向Ｘ
に隣接する次のグレーティング周期の書き込み位置まで
移動させて長周期グレーティング２１の次の１ライン分
を書き込むという操作を繰り返すことになる。この方法
では上記可変幅スリットマスク１５及び反射ミラー１０
の移動精度を正確に維持する必要があるものの、グレー
ティング周期の変更等に容易に対処することができ、多
様なグレーティング周期の長周期グレーティング２１の
形成を容易に行い得る。

【００２７】なお、紫外レーザ光の照射パワーは、上記
強度変調マスク法では低密度パワーに、上記レーザ直接
描画法及び可変幅スリットマスク法では高密度パワーに
それぞれ設定するのが好ましい。また、上記強度変調マ
スク法においては反射ミラー１０を、レーザ直接描画法
においては反射ミラー１０及びレンズ７を、可変幅スリ
ットマスク法においては反射ミラー１０及び開閉幅スリ
ットマスク１５をそれぞれ移動させ書き込み対象の光フ
ァイバ心線１を固定にしているが、逆に書き込み対象の
光ファイバ心線１を軸方向Ｘに移動させるようにしても
よい。

【００２８】

【実施例】比率屈折率差Δ１，Δ２及び半径ａ１，ａ２
として下記の値により特定される階段形屈折率分布（図
３に示すもの）を有する階段形分散シフトファイバを書
き込み対象である光ファイバ心線１として用い、図４に
示す強度変調マスク法及びレーザ直接描画法の２方法に
より長周期グレーティング２１の書き込みを行った。上
記光ファイバ心線１に対しては書き込み前に水素充填を
行った。

【００２９】Δ１＝０．８１％ Δ２＝０．０７％ ａ１＝１７．７μｍ ａ２＝３．４５μｍ 上記レーザ直接描画法の場合、４５０μｍのグレーティ
ング周期を有する長周期グレーティング２１の書き込み
を行った。この書き込みは室温状態で行い、そのまま室
温状態で放置することによりほぼ１ヵ月でその長周期フ
ァイバグレーティングのスペクトルは安定した。また、
上記書き込み後の長周期ファイバグレーティングを１５
０℃のオーブン中に入れて１５時間放置するという経時
促進処理を行うことによってもそのスペクトルは安定し
た。これらのスペクトルシフトは充填水素が時間経過と
共に抜けていくためと考えられる。

【００３０】上記強度変調マスク法の場合、そのマスク
ピッチを２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００
μｍ、６００μｍ、７００μｍの６種類のものを用いて
異なる長さのグレーティング周期を有する６種類の長周
期グレーティング２１の書き込みを行った。図７にマス
クピッチ（グレーティング周期）が３００μｍの場合の
長周期ファイバグレーティングのスペクトル例を、図８
にマスクピッチが４００μｍの場合の長周期ファイバグ
レーティングのスペクトル例をそれぞれ示す。また、上
記６種類の長周期ファイバグレーティングにおける各マ
スクピッチに対するピーク波長の関係を図９に示す。

【００３１】これら異なる長さのマスクピッチにより書
き込まれた長周期ファイバグレーティングは全て比較的
強い第１ピークを有しており、その第１ピークはマスク
ピッチが５００μｍまでは第２ピークよりも明確に強い
ものであった。但し、その第１ピークの強さ（ピーク深
さ）は、マスクピッチ（グレーティング周期）が増加す
るにつれて減少した。また、第１ピークと第２ピークと
の間隔は、特に短いグレーティング周期のものにおいて
は第２ピークと第３ピークとの間隔よりも大きくなると
いう傾向を示した。

【００３２】次に、グレーティング周期の異なる長周期
ファイバグレーティングを外界媒質としての互いに異な
る一連の屈折率マッチングオイルに浸し、すなわち、屈
折率マッチングオイルが外界媒質として存在する場合の
ピーク波長の変化を観察した。この場合の５種類の長周
期ファイバグレーティングにおける一連の屈折率マッチ
ングオイルの屈折率値と、ピーク波長変化との関係を図
１０に示す。この結果、低次モード（図１０の下側の折
れ線）、特に、１次モードにおいては、ピーク波長自体
のみならず、そのピーク深さにおいても上記屈折率マッ
チングオイル（外界媒質）の影響を受けることはなかっ
た。

【００３３】さらに、上記の図１０の横軸の内、屈折率
１．４５３の屈折率マッチングオイル（外界媒質）に浸
した場合と、外界媒質としての空気中に置いた場合との
波長に対する透過率の違いを調べた。その結果を図１１
に示す。これによると、外界媒質がマッチングオイルで
ある場合の透過率変化Ｔ１と、外界媒質が空気である場
合の透過率変化Ｔ２とを比較すると、少なくとも第１ピ
ークＰ１においては両者はほぼ完全に合致している。従
って、マッチングオイルと空気という外界媒質の屈折率
の相違があっても、第１ピークＰ１の位置及びその強さ
（ピーク深さ）は上記相違の影響を受けることなく同一
の特性を維持していることが分かる。なお、上記図１１
の縦軸の透過率は負の値とされ、上記ピーク深さは負の
値がより大きくなる側に延びており、透過損失を表して
いる（図１２において同じ）。

【００３４】加えて、上記の図１１で用いた長周期ファ
イバグレーティングのクラッド３の外表面に対し掻き傷
を付けた場合と、付けない場合との相違による影響を調
べた。掻き傷は、上記長周期ファイバグレーティングを
スライドガラスの上に載せてサンドペーパーによりクラ
ッド３の外表面を擦ることにより付けた。この掻き傷を
付けた場合と、付けない場合との波長に対する透過率の
違いを調べた。その結果を図１２に示す。これによる
と、掻き傷を付けた場合の透過率変化Ｔ３と、掻き傷を
付けない場合の透過率変化Ｔ４とを比較すると、少なく
とも第１ピークＰ１においては両者はほぼ完全に合致
し、より高次のモードのピークになるに従い大きい影響
を受けていることが分かる。従って、このようなクラッ
ド３の外表面性状の相違によっても第１ピークＰ１の位
置及びその強さは影響を受けることなく同一の特性を維
持していることが分かる。

【００３５】そして、上記の第１ピークで結合するモー
ドはコア２近傍位置で局所的に限定されるため、その結
合効率は高く、しかも、クラッド３外表面に対する依存
性は低いと考えられる。上記の結合効率が高いというこ
とは、長周期グレーティング２１の書き込みのための時
間の短縮化が可能になる。また、クラッド３の外表面性
状に対する依存性が低いということは、被覆層４を除去
して光ファイバ心線１に対し長周期グレーティング２１
の書き込みを行った後に再被覆するという作業を行って
も、その除去もしくは再被覆時のクラッド３の外表面に
対する影響の有無に拘わらず書き込んだ長周期グレーテ
ィング２１の透過特性を損なうことなく所期の透過特性
を発揮させることができる。さらに、紫外線透過型樹脂
による被覆層４を施した光ファイバ心線１を書き込み対
象とし、その被覆層４の外側から長周期グレーティング
２１の書き込みを行った場合も、その外界媒質としての
被覆層４の物性値（ヤング率，屈折率等）の影響を受け
難い安定した透過特性を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
４のいずれかに記載の発明における長周期ファイバグレ
ーティング構造によれば、１次クラッドモードピークが
他の高次のクラッドモードのピークと比べ格段に高い値
を示すようになるため、その長周期ファイバグレーティ
ングを、コアモードから前方伝搬クラッドモードの第１
ピークへの結合を利用して透過型フィルタ素子として利
用し得ることになる上に、雰囲気温度や外界媒質の屈折
率に対し上記第１ピークの挙動が安定となって上記外界
媒質の屈折率等から受ける影響を最小限にすることがで
きるようになる。これにより、外界媒質からの影響を受
け難く外界媒質の如何に拘わらず安定した挙動の透過特
性を有する長周期ファイバグレーティングとすることが
でき、通信用デバイスとして好適な長周期ファイバグレ
ーティングを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の長周期ファイバグレーティ
ングを強度変調マスク法により形成する場合の説明図で
ある。

【図２】書き込み対象の光ファイバ心線の断面図であ
る。

【図３】書き込み対象の光ファイバ心線の屈折率分布形
状を示す図である。

【図４】作製装置を示す模式図である。

【図５】レーザ直接描画法により長周期グレーティング
を形成する場合の説明図である。

【図６】可変幅スリットマスク法により長周期グレーテ
ィングを形成する場合の説明図である。

【図７】マスクピッチが３００μｍの場合のスペクトル
例を示す図である。

【図８】マスクピッチが４００μｍの場合のスペクトル
例を示す図である。

【図９】マスクピッチに対するピーク波長の関係を示す
図である。

【図１０】各種屈折率の屈折率マッチングオイルに対す
るピーク波長の変化を示す図である。

【図１１】外界媒質がマッチングオイルである場合と、
空気である場合との波長に対する透過率の変化を示す図
である。

【図１２】クラッドの外表面に掻き傷を付けた場合と、
付けない場合との波長に対する透過率の変化を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 光ファイバ心線 ２ コア ２ａ センタコア（第１のコア） ２ｂ サイドコア（第２のコア） ３ クラッド ４ 被覆層 ２１ 長周期グレーティング ＬＢ 紫外レーザ光（紫外線）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバのコアに対し紫外線を照射する
   ことにより上記コアに対し長周期グレーティングが書き
   込まれてなる長周期ファイバグレーティング構造におい
   て、 上記書き込み対象である光ファイバが中心に位置する第
   １のコアと、この第１のコアの外周囲に位置する第２の
   コアと、この第２のコアの外周囲に位置するクラッドと
   を有し、かつ、 上記第１のコアの屈折率値が第２のコアの屈折率値より
   も高く、上記第２のコアの屈折率値が上記クラッドの屈
   折率値よりも高くなるように設定されていることを特徴
   とする長周期ファイバグレーティング構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、 第１のコアの比屈折率差が０．８〜１．０％の範囲、第
   ２のコアの比屈折率差が０．０５〜０．１５％の範囲に
   それぞれ設定されていることを特徴とする長周期ファイ
   バグレーティング構造。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 第１のコアの半径が３．２〜３．８μｍの範囲、第２の
   コアの半径が１７〜２０μｍの範囲にそれぞれ設定され
   ていることを特徴とする長周期ファイバグレーティング
   構造。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかにおい
   て、 クラッドの外周囲にそのクラッドと同等以上の屈折率を
   有する紫外線透過型樹脂による被覆層を有していること
   を特徴とする長周期ファイバグレーティング構造。