JPWO2004019091A1 - 擬スラント型ファイバブラッググレーティング、複数直列型ファイバブラッググレーティング、光ファイバ型カプラおよび光コネクタ - Google Patents

Abstract

コア径８μｍ、比屈折率差０．３％のコア４１に、Ｇｅを含有させてクラッド径１２５μｍの光ファイバ４を作製し、この光ファイバ４に、ＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）を用いて位相マスク法により、スラント角が２°の二つの屈折率格子部４１ａ、４１ｂを直列に形成した。ここで、チャープト・グレーティングの位相マスクの中心ピリオド（２Λ）は、１１４０ｎｍ、ピリオドのチャープ率（Ｃ）は１．２ｎｍ／ｍｍ、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂの長さ（Ｇ）は８ｍｍ、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂの実効屈折率（Ｎ）は１．４４７、屈折率変調は３×１０−３で、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ間の間隙は１ｍｍとされている。

Description

本発明は、擬スラント型ファイバブラッググレーティング、複数直列型ファイバブラッググレーティング、光ファイバ型カプラおよび光コネクタに係わり、特に、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）伝送システムにおいて、重畳する信号群から所望の信号光を分離する場合等に有用な擬スラント型ファイバブラッググレーティング、複数直列型ファイバブラッググレーティング、光ファイバ型カプラおよび光コネクタに関する。

近年、大容量情報を伝送するシステムとして、ＷＤＭ伝送システムが注目されている。このＷＤＭ伝送システムは、１本の光ファイバに複数波長の信号光や試験光を多重伝送するもので、送信側では各信号光や試験光を合波する光合波器を、受信側では各信号光を分離する光分波器や不要信号光を遮断する光ブロッキング・フィルタを使用する必要がある。
従来、このような光合波器、光分波器および光ブロッキング・フィルタとしては、誘電体多層膜フィルタやファイバブラッググレーティング（以下「ＦＢＧ」という。）などによる方式が使用されている。
しかしながら、誘電体多層膜フィルタによる方式においては、誘電体多層膜フィルタを光ファイバ間に挿入しこれを接着剤で固定し、若しくはコネクタ間に挟み込んで使用するものであるため、過酷な温度環境下において故障を生ずる虞があり、また特性が変化する虞があった。
また、ＦＢＧによる方式においては、遮断帯域１０〜２０ｎｍ、遮断量２０ｄＢ程度のチャープトＦＢＧが実用化されているものの、ニーズが高まっている高遮断量（遮断量：４０ｄＢ以上）のフィルタを実用化することができず、ひいてはシステム設計の自由度を向上させることができないという難点があった。
ここで、チャープトＦＢＧ方式で高遮断量を達成する方法としては、▲１▼チャープ率（格子間隔Λの変化率）を緩やかにする方法（以下「低チャープ率ＦＢＧ法」という。）や、▲２▼遮断量が２〜３０ｄＢ程度の同一構成の二つのチャープトＦＢＧを２段直列に形成する方法（以下「２段連結法」という。）などが案出されている。
しかしながら、▲１▼の低チャープ率ＦＢＧ法においては、収納スペースの制約から十分なグレーティング長を確保することが困難であり、現実的には実施可能なＣｈｉｒｐ率に下限がある。例えば、ＳＣ形光ＰＡＤコネクタ中にＦＢＧを実装する場合、ファイバグレーティング長を約２０ｍｍ以下にする必要があるが、この長さで所要帯域（１０〜２０ｎｍ以上）を得るのに必要なチャープ量では遮断量が４０ｄＢ以上のＦＢＧを量産することは困難である。また、一つのチャープトＦＢＧ（以下「１段のＦＢＧ」という。）では、Ｂｒａｇｇ波長近傍の帯域外反射が比較的大きいため、使用可能な帯域が制限されるという難点があった。
一方、光軸に対してグレーティングが斜方向（スラント角：概ね４°）に作製されたいわゆるスラント型ファイバブラッググレーティング（以下「ＳＦＢＧ」という。）による方式も案出されているが、かかるＳＦＢＧによる方式においては、通常のシングルモードファイバを使用すると、クラッド（または放射）モード（以下、単に「クラッドモード」という。）への結合効率が低く、十分な帯域遮断量を得ることが困難である。従って、かかるＳＦＢＧによる方式で高遮断量を確保するためには、信号光のコアへの閉じ込め作用の小さい専用のファイバ、すなわちシングルモードファイバより比屈折率差（Δ）の小さいファイバ等を使用しなければならないという難点がある。
次に、▲２▼の２段連結法においては、二つのチャープトＦＢＧ間で多重反射（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振）が発生するという難点がある。すなわち、ＦＢＧのＢｒａｇｇ波長と一致する波長の光の大半は、光の入射方向に対して上流側に配設されるＦＢＧ（以下「前段のＦＢＧ」という。）によって反射するが、すなわち光パワーが逆方向の基本モードに結合されるが、一部は前段のＦＢＧを透過することになる。そして、透過した光の大半は、光の入射方向に対して前段のＦＢＧより下流側に配設されるＦＢＧ（以下「後段のＦＢＧ」という。）と前段のＦＢＧとの間で多重反射を受けることになる。これにより、二つのＦＢＧ間でＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振が発生し、スペクトル特性にビートが発生し、遮断特性が低下するという難点がある。
ここで、多重反射（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振）の発生を防止する方法として、ＳＦＢＧを使用する方式も案出されているが、かかる方式においては、前述のように使用帯域が狭くなるなどの弊害があり、また、線路監視光を遮断する目的で用いる場合など、ＦＢＧ部分で積極的に反射を発生させる必要がある場合においては、反射率が低いため使用できないという難点がある。
本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、１段のＦＢＧで、ＦＢＧとＳＦＢＧの中間的な特性を有すると共に、ＦＢＧの機能とＳＦＢＧの機能の複合により高い遮断量を確保でき、またＦＢＧの２段連結の場合に生じる多重反射をクラッドモードに変換し、ひいてはビートの発生を抑制することができる擬スラント型ファイバブラッググレーティング（Ｑｕａｓｉ Ｓｌａｎｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）（以下「ＱＳＦＢＧ」という。）、複数直列型ファイバブラッググレーティング（以下「複数直列型ＦＢＧ」という。）、光ファイバ型カプラおよび光コネクタを提供することを目的としている。

このような目的を達成するため、本発明のＱＳＦＢＧは、光ファイバのコアに、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作成され、入射光を９０％以上の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ未満にする第１の屈折率格子部を備えている。
また、本発明のＱＳＦＢＧは、光ファイバのコアに、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作成され、入射光を１０％以上の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ以上にする第２の屈折率格子部を備えている。
これらの本発明のＱＳＦＢＧによれば、Ｂｒａｇｇ反射した光を基本モード（逆方向）に結合させるＦＢＧと、クラッドモードに結合させるＳＦＢＧの中間的な特性を有すると共に、ＦＢＧの機能とＳＦＢＧの機能の複合により高い遮断量を確保できる。
本発明の複数直列型ＦＢＧは、光ファイバのコアに、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが平行になる如く作成され、入射光を実質的に１００％の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ未満にする第３の屈折率格子部が形成され、この第３の屈折率格子部と直列に、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作成され、入射光を１０％未満の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ以上にする第４の屈折率格子部、前述の第１の屈折率格子部または第２の屈折率格子部の少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されている。
また、本発明の複数直列型ＦＢＧは、光ファイバのコアに、前述の第４の屈折率格子部が形成され、この第４の屈折率格子部と直列に、前述の第１〜第４の屈折率格子部の少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されている。
さらに、本発明の複数直列型ＦＢＧは、光ファイバのコアに、前述の第１の屈折率格子部が形成され、この第１の屈折率格子部と直列に、前述の第１〜第４の屈折率格子部の少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されている。
また、本発明の複数直列型ＦＢＧは、光ファイバのコアに、前述の第２の屈折率格子部が形成され、この第２の屈折率格子部と直列に、前述の第１〜第４の屈折率格子部の少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されている。
これらの本発明の複数直列型ＦＢＧによれば、多重反射光がクラッドモードに高効率に結合する機能を備え、さらに、基本モード（逆方向）への結合とクラッドモードへの結合の複合により、従来のＦＢＧやＳＦＢＧより遮断特性を向上させることができる。
また、本発明の複数直列型ＦＢＧは、光ファイバのコアに、所定のスラント角を有する前述の第１の屈折率格子部または第２の屈折率格子部が形成され、当該屈折率格子部と直列に、前述のスラント角と逆符号のスラント角を有する前述の第１の屈折率格子部または第２の屈折率格子部が形成されている。
本発明の複数直列型ＦＢＧによれば、多重反射光を高効率でクラッドモードに変換させ、より一層遮断特性を向上させることができる。
次に、本発明の光ファイバ型カプラは、ポートを備えており、かかるポートは、前述のＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧの何れかを備えている。
本発明の光ファイバ型カプラによれば、光ファイバ型カプラを構成するＣＯＭポートに、ＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧを備えていることから、高い遮断量を確保することができると共に、ＷＤＭ伝送システムを簡易にかつ安価に構築することができる。
また、本発明の光コネクタは、光コネクタ中に、前述のＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧの何れかが実装されている。
本発明の光コネクタによれば、本発明に係るＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧがフェルールに実装されプラグタイプとされていることから、高い遮断量を確保することができると共に、当該光コネクタを光伝送路に配設された他のコネクタに着脱自在に接続することができ、ひいては、ＷＤＭ伝送システムを簡易にかつ安価に構築することができる。十分な帯域遮断量を確保することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係るＱＳＦＢＧの縦断面図である。
図２は、本発明の第１の実施例に係るＱＳＦＢＧの透過特性を示す説明図である。
図３は、本発明の第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧの縦断面図である。
図４は、本発明の第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧの反射特性を示す説明図である。
図５は、本発明の複数直列型ＦＢＧの他の実施例に係る縦断面図である。
図６は、本発明の複数直列型ＦＢＧの他の実施例に係る縦断面図である。
図７は、本発明の光ファイバ型カプラの模式図である。
図８は、本発明の光ファイバ型カプラの製造手順を示す説明図で、図８（ａ）は２本の光ファイバ心線の一方に第１、第２の屈折率格子部を設けた状態を示す説明図、図８（ｂ）は２本の光ファイバを融着延伸して光分岐結合部を形成した状態を示す説明図、図８（ｃ）は他方の光ファイバ心線の一部を切除した状態を示す説明図、図８（ｄ）は光分岐結合部をパッケージ化した状態を示す側面図、図８（ｅ）は図８（ｄ）のＡ−Ａ線断面図である。
図９は、本発明の光ファイバ型カプラの遮断特性を示す説明図で、図９（ａ）は、従来の光ファイバ型カプラの遮断特性を示す説明図、図９（ｂ）は本発明の光ファイバ型カプラの遮断特性を示す説明図である。
図１０は、本発明の光ファイバ型カプラを映像配信不要のＦＴＴＨシステムに適用したシステム構成図である。
図１１は、図１０のシステム構成に含まれる本発明の光ファイバ型カプラを従来のＷＤＭカプラに交換することにより構成できる、映像配信が必要なＦＴＴＨシステム構成図である。
図１２は、本発明の光コネクタの縦断面図である。

以下、本発明のＱＳＦＢＧ、複数直列型ＦＢＧ、光ファイバ型カプラおよび光コネクタの好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係るＱＳＦＢＧの縦断面図を示している。同図において、本発明のＱＳＦＢＧは、石英系ガラスを主成分とするコア４１と、このコア４１の外周に設けられ、コア４１よりも屈折率の小さいクラッド４２とから成る光ファイバ４を備えており、当該コア４１には次のようにして、光軸に沿ってグレーティング間隔が徐々に変化し、かつファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作製される第１の屈折率格子部４１ａまたは第２の屈折率格子部４１ｂが形成されている。すなわち、光ファイバ４の外側に位相マスク（不図示）を光ファイバ４の軸線に対して斜めに配置し、この位相マスクの外側から紫外光（不図示）を照射する。これにより、コア４１の所定箇所に光軸に沿ってグレーティング間隔が徐々に変化し、かつファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く第１の屈折率格子部４１ａまたは第２の屈折率格子部４１ｂが形成される。
なお、第１の屈折率格子部４１ａまたは第２の屈折率格子部４１ｂは、光の伝搬方向に沿って長波長側領域から短波長側領域に徐々に変化するように設けることが望ましい。これにより、長波長領域側から入射する信号光は、グレーティングにおいてクラッドモードに変換され、当該反射光がコア中に伝搬されず、遮断領域の反射を抑制することができる。
以上のＱＳＦＢＧは、具体的には次のようにして製作される。
すなわち、コア径８μｍ、比屈折率差０．３％のコア４１に、Ｇｅを含有させてクラッド径１２５μｍの光ファイバ４を作製し、この光ファイバ４に、Ａｒイオンレーザ第二高調波（λ＝２４４ｎｍ）を用いて位相マスク法により、スラント角（θ）が２°のＱＳＦＢＧを形成した。ここで、チャープト・グレーティングの位相マスクの中心ピリオド（２Λ）は、１０７６ｎｍ、ピリオドのチャープ率（Ｃ）は０．５６ｎｍ／ｍｍ、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂの長さ（Ｇ）は２０ｍｍ、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ中の実効屈折率（Ｎ）は１．４４７、屈折率変調は３×１０^−３とされている。
上記の実施例において、スラント角（θ）が０．２〜２°で、遮断量が１０ｄＢ以上の場合において、入射光を９０％以上の反射率で反射させ、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ未満にするための第１の屈折率格子部４１ａを有するＱＳＦＢＧを第１種のＱＳＦＢＧといい、スラント角が１〜３°で、遮断量が１０ｄＢ以上の場合において、入射光を１０％以上の反射率で反射させ、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ以上にするための第２の屈折率格子部４１ｂを有するＱＳＦＢＧを第２種のＱＳＦＢＧという。なお、スラント角（θ）とは、入射光が屈折率の高い領域（Ｈ）で反射する場合のファイバ軸ベクトル（入射光）と格子ベクトルとのなす角をいう。
ここで、第１種のＱＳＦＢＧにおいて、反射率を９０％以上としたのは、通常のＦＢＧ（第３の屈折率格子）と同程度の反射（実質的に全反射）をさせるためである。また、第１種のＱＳＦＢＧにおいて、クラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ未満としたのは、通常のＦＢＧで見られるクラッドモードへの結合による損失と同程度とするためである。さらに、第２種のＱＳＦＢＧにおいて、反射率を１０％以上としたのは、「反射」を機能として利用できるようにするためである。また、第２種のＱＳＦＢＧにおいて、クラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ以上としたのは、通常のＦＢＧで見られるクラッドモードへの結合による損失よりも大きくするためである。
以上のＦＢＧ、第１種または第２種のＱＳＦＢＧおよびＳＦＢＧ（以下「ＦＢＧ群」という。）の単体の反射率は、ＪＩＳＣ５９０１^{−２００１}光伝送用受動部品試験方法の６．５項で規定する方法１（光ブランチングデバイスを用いる方法）または方法２（光サーキュレータと全反射終端を用いる方法）において、光源にＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）光源、ＥＥＬＥＤ（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源等の高出力の広帯域光源若しくは低ＳＳＥ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の波長可変レーザ光源を用い、パワーメータとして波長特性を計測できる光スペクトラムアナライザを用いることにより測定することができる。なお、方法２においては、全反射終端に代えて既知の反射率を有する終端器を用いてもよい。また、ＦＢＧ群の単体のクラッドモードへの結合による損失については、Ｃｈｉｒｐを有する広帯域のＦＢＧ群の場合には、次式により求めることができる。
ＣＭＬ＝（ＲＬ_２（λ）−ＲＬ_１（λ））／２
ＣＭＬ（λ）：クラッドモードへの結合による損失
ＲＬ_１（λ）：Ｃｈｉｒｐ方向に（格子間隔の短い方から）試験光を入射して得た反射減衰量（スペクトル）
ＲＬ_２（λ）：Ｃｈｉｒｐ方向の逆に（格子間隔の長い方から）試験光を入射して得た反射減衰量（スペクトル）
上式において、両測定値の差はクラッドモードへの結合による損失の寄与を示す。すなわちクラッドモードへの結合による損失はＢｒａｇｇ波長より数ｎｍ短い波長領域に発生するため、Ｃｈｉｒｐ方向から試験光を入射する場合にはクラッドモードへの結合による損失を受けることなくＢｒａｇｇ反射されるが、逆方向から入射する場合にはその波長のＢｒａｇｇ反射点に至るまでの間にクラッドモードへの結合による損失を受けるため（その波長よりも数ｎｍ長いＢｒａｇｇ波長の領域、すなわちその波長にクラッドモードへの結合による損失を与える領域を通過するので、クラッドモードへの結合による損失を受ける）、両測定値の差はクラッドモードへの結合による損失の寄与を示すことになる。なお、２で除したのは、反射測定であるため試験光はクラッドモードへの結合による損失を与える区間を往復しており、クラッドモードへの結合による損失の効果を二重に受けているためである。
以上の第１の実施例に係る第１種、第２種のＱＳＦＢＧによれば、通常のＦＢＧと従来のＳＦＢＧの中間的な特性を有し、また、通常のＦＢＧの機能、すなわち、基本モードで伝搬する入射光を逆方向の基本モードに変換（反射）する機能と、従来のＳＦＢＧの機能、すなわち、反射光をクラッドモードに結合させる機能との複合により高い遮断量を確保することができる。特に、第２種のＱＳＦＢＧにおいては、基本モードへの結合とクラッドモードへの結合の複合作用により、ＦＢＧやＳＦＢＧよりも高い遮断特性を有する。
図２は、従来のＦＢＧおよびＳＦＢＧと、本発明における第１の実施例に係る第２種のＱＳＦＢＧの透過スペクトル、すなわち入力波長（ｎｍ）と透過率（ｄＢ）との関係を示している。同図において、細線Ｗ１はスラント角（θ）が０°の従来のＦＢＧを、太線Ｗ２はスラント角（θ）が２°の本発明の第２種のＱＳＦＢＧを、点線Ｗ３はスラント角（θ）が４°の従来のＳＦＢＧの特性を示している。同図より、本発明の第２種のＱＳＦＢＧは、１５５０〜１５６５ｎｍの帯域において、４０〜８０ｄＢ程度の範囲で光信号を遮断できることが分かる。
図３は、本発明の第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧの縦断面図を示している。なお、同図において、図１と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３において、本発明の複数直列型ＦＢＧは、石英系ガラスを主成分とするコア４１と、このコア４１の外周に設けられ、コア４１よりも屈折率の小さいクラッド４２とから成る光ファイバ４を備えており、当該コア４１には次のようにして、前述の第１種、第２種のＱＳＦＢＧ（第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ）が直列に形成されている。すなわち、第１の実施例と同様に、光ファイバ４の外側に位相マスクを光ファイバ４の軸線に対して斜めに配置し、この位相マスクの外側から紫外光を照射する。これにより、コア４１の所定箇所に第１種のＱＳＦＢＧ（第１の屈折率格子部４１ａ）が形成される。次いで、この状態で光ファイバ４を軸方向にずらして、前述と同様に紫外光を照射することにより、第２種のＱＳＦＢＧ（第２の屈折率格子部４１ｂ）が形成される。
ここで、第１種、第２種のＱＳＦＢＧ（第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ）は、第１の実施例と同様に、それぞれ光の伝搬方向に沿って長波長側領域から短波長側領域に徐々に変化するように設けられており、第１種のＱＳＦＢＧ（第１の屈折率格子部４１ａ）と第２種のＱＳＦＢＧ（第２の屈折率格子部４１ｂ）との間には、１ｍｍ程度の平坦領域（グレーティングが書き込まれない領域）が設けられている。
以上の第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧは、具体的には次のように製作される。
すなわち、コア径８μｍ、比屈折率差０．３％のコア４１に、Ｇｅを含有させてクラッド径１２５μｍの光ファイバ４を作製し、この光ファイバ４に、ＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）を用いて位相マスク法により、スラント角（θ）が２°の第１種、第２種のＱＳＦＢＧ（第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ）を直列に形成した。ここで、チャープト・グレーティングの位相マスクの中心ピリオド（２Λ）は、１１４０ｎｍ、ピリオドのチャープ率（Ｃ）は１．２ｎｍ／ｍｍ、第１種、第２種のＱＳＦＢＧ（第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ）の長さ（Ｇ）は８ｍｍ、第１種、第２種のＱＳＦＢＧ（第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ）中の実効屈折率（Ｎ）は１．４４７、屈折率変調は３×１０^−３とされている。なお、前述の実施例においては、第１種、第２種のＱＳＦＢＧ（第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂ）間の間隔を１ｍｍにしているが、２００ｍｍ以下、具体的には、数〜数十ミリとしてもよい。
以上の第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧによれば、従来のＦＢＧやＳＦＢＧよりも高い遮断特性を有し、高反射率を確保することができ、さらに多重反射光をクラッドモードに高効率に変換し、ビート発生を抑制することができる。特に、後述するように、二つの第２種のＱＳＦＢＧを２段連結した場合においては、より一層高い遮断特性を有する。
図４は、第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧの反射スペクトル、すなわち入力波長（ｎｍ）と反射率（ｄＢ）との関係を示している。
同図において、細線Ｗ４は従来のＦＢＧ（１段のＦＢＧ）を、太線Ｗ５は第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧを示している。同図から、本発明の複数直列型ＦＢＧにおいては、１５４０〜１５６０ｎｍの帯域の信号が１００％近く反射される一方、Ｂｒａｇｇ波長近傍の帯域外反射が小さいことが分かる。
以上の実施例においては、スラント角（θ）が２°の二つのＱＳＦＢＧを２段連結した場合について述べているが、後述するように、ＦＢＧ、ＳＦＢＧ、第１種、第２種のＱＳＦＢＧを組合せて２段連結してもよい。
表１は、ＦＢＧ、ＳＦＢＧ、第１種、第２種のＱＳＦＢＧを２段連結する場合の組合せの態様とその機能を示している。

表１から、試料番号２〜１６において、ＦＢＧの２段連結の場合に生じる多重反射をクラッドモードに結合できることが分かり、特に、試料番号３、７、９〜１２においては、他の試料番号より、さらに遮断量および反射率が高いことが分かる。
ここで、主なＦＢＧの２段連結の特性をみると、先ず、試料番号１、すなわち同一設計の二つのＦＢＧを直列に形成した場合においては、遮断量が中で、反射率が高いものの、前段のＦＢＧと後段のＦＢＧ間で多重反射を受け、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振が発生し、ひいてはスペクトル特性にリップルが現れるという難点がある。また、試料番号１６、すなわち同一構成の二つのＳＦＢＧを直列に形成した場合においては、遮断量が中で、二つのＳＦＢＧ間で多重反射を受けないものの、ＳＦＢＧ自身が基本モードをクラッドモードに変換させる作用を有しているため、基本モードへ殆ど結合されず、ひいては反射率が低くなる。この低反射率は、反射が好ましくない伝送システムでは利点となるが、線路監視システムにおいて線路監視光などの反射を積極的に利用する伝送システムでは欠点となる。なお、通常のシングルモードファイバを使用してＳＦＢＧを作成する場合、クラッドモードへの結合効率を高くすることは困難であり、高い遮断量の確保は困難である。
次に、試料番号４、すなわち、前段にＦＢＧを、後段にＳＦＢＧを直列に形成した場合においては、高反射率が得られるため反射光を必要とする伝送システムでは有利になるものの、後段のＳＦＢＧの帯域幅が狭いため、全体的に使用可能な帯域が制限される。
続いて、試料番号２、すなわち図５に示すように、前段にＦＢＧを後段に第１種のＱＳＦＢＧを直列に形成した場合においては、前述の試料番号４と同様に高反射率が得られるため反射光を必要とする伝送システムでは有利になる。また、後段に第１種のＱＳＦＢＧが連結されているため、多重反射光をクラッドモードに高効率に変換し、ビート発生を抑制できる点で有利になる。すなわち、ＦＢＧのＢｒａｇｇ波長と一致する波長の光の大半は、図５に示すように、前段のＦＢＧによって反対方向の基本モードに結合されるが、一部は前段のＦＢＧを透過し、かかる透過光は後段の第１種のＱＳＦＢＧにおいて反射し、この反射光が入射方向とπ−２θ（θは「スラント角」）の角度をなす方向に反射され、さらにこの反射光が前段のＦＢＧでクラッドモードに高効率に変換され、ひいてはビート発生が抑制される。また、試料番号６、すなわち同一設計の二つの第１種のＱＳＦＢＧを直列に形成した場合も、前述の試料番号４と同様に高反射率が得られるため反射光を必要とする伝送システムでは有利になる。
また、試料番号１１、すなわち同一設計の二つの第２種のＱＳＦＢＧを２段連結した場合においては、前述の試料番号６と同様に高反射率が得られ、ビートも抑制され、さらにＢｒａｇｇ反射とクラッドモードの結合との複合作用により、他のＦＢＧの２段連結より、より一層高遮断量を得ることができる。
ここで、試料番号１１において、前段の第２種のＱＳＦＢＧと後段の第２種のＱＳＦＢＧのスラント角（θ）の関係を最適にすると、具体的には、図６に示すように、前段の第２種のＱＳＦＢＧのスラント角（θ）を概ね２°にし、後段の第２種のＱＳＦＢＧのスラント角（θ）を逆符号（概ね−２°）にすると、多重反射光が効率良くクラッドモードに結合されるため、相乗的に遮断特性をより一層向上させることができる。
なお、前述の第２の実施例においては、ＦＢＧの２段連結について述べているが、必要により、ＦＢＧを３段以上連結してもよい。
図７は、第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧを用いた光ファイバ型カプラの模式図を示している。なお、同図において、図３と共通する部分に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図７において、本発明の光ファイバ型カプラ５は、上り信号（１２６０〜１３６０ｎｍ）と下り信号（１４８０〜１５８０ｎｍ）を合分波するカプラ本体５１と、カプラ本体５１の入力側に装備されるＣＯＭポート５２と、カプラ本体の出力側に装備される第１、第２のＯＵＴポート５３、５４とを備えている。ここで、ＣＯＭポート５２を構成する光ファイバ心線の先端部には第１のコネクタ５６が取り付けられており、また、第１のＯＵＴポート５３（以下、「１．５５ポート」という。）を構成する光ファイバ心線の先端部には後述するＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）に接続される第２のコネクタ５７が、第２のＯＵＴポート５４（以下、「１．３ポート」という。）を構成する光ファイバ心線の先端部には後述するＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）に接続される第３のコネクタ５８が取り付けられている。
このような構成の光ファイバ型カプラ５は、図８に示すようにして製造することができる。なお、同図において、図３および図７と共通する部分には同一の符号が付されている。
先ず、図８（ａ）に示すように、シングルモードの光ファイバの周囲に樹脂を被覆した２本の光ファイバ心線４ａ、４ｂを用意し、一方の光ファイバ心線４ａのコアに前述と同様の方法により、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂを直列に形成する。そして、２本の光ファイバ心線４ａ、４ｂの中間部の樹脂被覆を所定の長さに亘って除去して光ファイバ４ａ´、４ｂ´を露出させる。
次いで、２本の光ファイバ４ａ´、４ｂ´をマイクロバーナ装置などで溶融しながら融着延伸し所定の分岐比のところで延伸を止める。これにより、図８（ｂ）に示すように、光分岐結合部６およびその両側から延出する第１〜第４の光ファイバ部６ａ〜６ｄが得られる。ここで、図８（ｃ）に示すように、第２の光ファイバ部６ｂに連設される他方の光ファイバ４ｂ´を切除する。
次に、図８（ｄ）（ｅ）に示すように、光分岐結合部６および第１〜第４の光ファイバ部６ａ〜６ｄを純石英などから成るパッケージ基盤６１に設けられた溝６１ａに収納するとともに、第１〜第４の光ファイバ部６ａ〜６ｄを接着剤６２ａ、６２ｂを介してパッケージ基盤６１に固定し、これをステンレス管６３などに収納する。なお、ステンレス管６３の外周には必要により収縮チューブなどの保護チューブ６４が設けられる。これにより、ＣＯＭポート５２、１．５５ポート５３および１．３ポート５４を有する光ファイバ型カプラ５を得ることができる。
図９（ａ）は、従来の光ファイバ型カプラの遮断特性を、図９（ｂ）は本発明の光ファイバ型カプラの遮断特性を示している。なお、図９（ａ）（ｂ）において、細線は１．３ポートの遮断特性を、太線は１．５５ポートの遮断特性を示している。
図９（ａ）から、従来の光ファイバ型カプラにおいては、１．３ポートでは１．３ｎｍ帯域の信号を１００％近く透過している一方、１．５５ｎｍ帯域では信号を透過しておらず、また、１．５５ポートでは１．５５帯域の信号を１００％近く透過している一方、１．３ｎｍの帯域では殆ど信号を透過していないことが分かる。
また、図９（ｂ）から、本発明の光ファイバ型カプラにおいては、１．３ポートでは、従来の光ファイバ型カプラと同様の遮断特性を有しているものの、１．５５ポートでは、１．３ｎｍ帯域の信号を殆ど透過しておらず、また、１．５５ｎｍ帯域では信号が切り出されていることが分かる。
なお、前述の実施例においては、第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧを用いた場合について述べているが、第１の実施例に係る第１種のＱＳＦＢＧまたは第２種のＱＳＦＢＧを用いてもよい。
図１０は、本発明の光ファイバ型カプラをＦＴＴＢ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ）の光加入者アクセスシステムに適用した場合のＷＤＭ伝送システムの構成図を示している。なお、図１０および後述の図１１において、図３、図７および図８と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１０において、ＷＤＭ伝送システムは、局側に設けられる光回線終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）（以下「ＯＬＴ」という。）１と、加入者側に設けられる複数の光ネットワーク装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）（以下「ＯＮＵ」という。）２と備えており、ＯＬＴ１と各ＯＮＵ２間はシングルモード光ファイバ心線などから成る光伝送路３で接続されている。なお、図１０および後述する図１１においては、説明を簡単にするため、１台のＯＮＵ２のみが図示されている。
ＯＬＴ１は、１．３μｍ帯域の上り信号を受信する受信用のＰＤ（以下「局側ＰＤ」という。）１１と、１．４９μｍ帯域の下り信号を送信する送信用のＬＤ（以下「第１の局側ＬＤ」という。）１２と、１．５５μｍ帯域の下り信号を送信する送信用のＬＤ（以下「第２の局側ＬＤ」という。）１５と、上り下りの２波長を合分波するＷＤＭカプラ（以下「局側ＷＤＭカプラ」という。）１３と、ＰＬＣ（平面光導波路）スプリッタ１４と、カプラ１６とを備えている。また、ＯＮＵ２は、１．４９μｍ帯域の下り信号を受信する受信用のＰＤ（以下「第１の加入者側ＰＤ」という。）２１と、１．３μｍ帯域の上り信号を送信する送信用のＬＤ（以下「加入者側ＬＤ」という。）２２と、本発明の光ファイバ型カプラ（以下「加入者側ＷＤＭカプラ）という。）５とを備えている。
ここで、第１の局側ＬＤ１２および第２の局側ＬＤ１５はカプラ１６に接続され、このカプラ１６には局側ＷＤＭカプラ１３が接続されている。また、局側ＰＤ１１は局側ＷＤＭカプラ１３に接続され、この局側ＷＤＭカプラ１３にはＰＬＣスプリッタ１４が接続されている。次に、加入者側ＷＤＭカプラ５の第２のコネクタ５７は加入者側ＰＤ２１に、第３のコネクタ５８は加入者側ＬＤ２２にそれぞれ接続されている。また、加入者側ＷＤＭカプラ５の第１のコネクタ５６はアダプタ２６に接続され、このアダプタ２６には第４のコネクタ２４が接続されている。さらに、第４のコネクタ２４には光伝送路３を介してＰＬＣスプリッタ１４が接続されている。
このような構成のＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送路内のファイバブラッググレーティングとカプラが一体化されていることから、すなわち加入者側ＷＤＭカプラ５のＣＯＭポートを構成する光ファイバのコアに第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４１ｂが直列に形成されていることから、１．５５ｎｍ帯域の下り信号を遮断することができる。また、長波長領域側から入射する信号光は、スラント型のグレーティングにおいて反射され、当該反射光がコア４１中に伝搬されないことから、遮断領域の反射を抑制することができる。
従って、本発明のＷＤＭ伝送システムによれば、現用のＦＴＴＢシステムを構成する光伝送路のアダプタやコネクタに、本発明の光ファイバ型カプラ５を着脱自在に接続することで、「映像配信」が不要のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）システムを簡易にかつ安価に構築することができる。
次に、「映像配信」が不要のＦＴＴＨシステムを「映像配信」が必要のＦＴＴＨシステムに切替える場合は、図１１に示すように、本発明の光ファイバ型カプラ５に代えて従来の光ファイバ型カプラ２３を接続し、第１のコネクタ５６を第２のアダプタ２６´および第５のコネクタ２４´を介してフィルタ（またはカプラ）２８に接続し、このフィルタ（またはカプラ）２８に、１．５５μｍ帯域の下り信号を受信する第２の加入者側ＰＤ２７を接統し、さらにフィルタ（またはカプラ）２８を第６のコネクタ２５´を介してアダプタ２６に接続すればよい。
これにより、「映像配信」不要のＦＴＴＨシステムを「映像配信」必要のＦＴＴＨシステムに容易にかつ安価に切替えることができる。
なお、前述の実施例においては、第１、第２の屈折率格子部４１ａ、４２ｂをＣＯＭポート側に形成した場合について述べているが、１．５５ポート側に形成してもよい。
図１２は、第１の実施例に係る第１種のＱＳＦＢＧ、第２種のＱＳＦＢＧまたは第２の実施例に係る複数直列型ＦＢＧを用いたＳＣ形光ＰＡＤコネクタの縦断面図を示している。同図において、ＳＣ形光ＰＡＤコネクタは、ハウジング７を備えており、このハウジング７内の一端部側の中心部にはフェルール８が配設されている。そして、このフェルール８内には、前述の第１種のＱＳＦＢＧ、第２種のＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧの何れかが装着されている。この実施例では複数直列型ＦＢＧ９が装着されている。なお、この光コネクタの一端部側は雄形構成とされ、他端部側は雌形構成とされている。
この実施例によれば、複数直列型ＦＢＧ９などがフェルールに実装され、プラグタイプとされていることから、当該光コネクタを光伝送路に配設された他のコネクタに着脱自在に接続することができ、ひいては、ＷＤＭ伝送システムを簡易にかつ安価に構築することができる。また、ＣＯＭポートの先端部に当該光コネクタを接続した場合においては、当該光コネクタを光伝送路の光ネットワーク装置側に配設されたコネクタに着脱自在に接続することができる。

産業上の利用の可能性

以上の説明から明らかなように、本発明のＱＳＦＢＧによれば、１段のＦＢＧで、ＦＢＧとＳＦＢＧの中間的な特性を有すると共に、ＦＢＧの機能とＳＦＢＧの機能の複合により高い遮断量を確保することができる。また、本発明の複数直列型ＦＢＧによれば、Ｂｒａｇｇ波長近傍の帯域外反射が小さく、多重反射をクラッドモードに変換し、ひいてはビートの発生を抑制することができる。さらに、本発明の光ファイバ型カプラによれば、光ファイバ型カプラを構成するＣＯＭポートに、本発明のＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧを備えていることから、高い遮断量を確保することができると共に、ＷＤＭ伝送システムを簡易にかつ安価に構築することができる。また、本発明の光コネクタによれば、本発明のＱＳＦＢＧまたは複数直列型ＦＢＧがフェルールに実装されプラグタイプとされていることから、高い遮断量を確保することができると共に、当該光コネクタを光伝送路に配設された他のコネクタに着脱自在に接続することができ、ひいては、ＷＤＭ伝送システムを簡易にかつ安価に構築することができる。

Claims (9)

1. 光ファイバのコアに、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作成され、入射光を９０％以上の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ未満にする第１の屈折率格子部を備えることを特徴とする擬スラント型ファイバブラッググレーティング。
2. 光ファイバのコアに、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作成され、入射光を１０％以上の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ以上にする第２の屈折率格子部を備えることを特徴とする擬スラント型ファイバブラッググレーティング。
3. 光ファイバのコアに、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが平行になる如く作成され、入射光を実質的に１００％の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ未満にする第３の屈折率格子部が形成され、この第３の屈折率格子部と直列に、ファイバ主軸に対してグレーティングの格子ベクトルが傾斜する如く作成され、入射光を１０％未満の反射率で選択的に反射し、かつクラッドモードへの結合による損失を５ｄＢ以上にする第４の屈折率格子部、請求項１記載の第１の屈折率格子部または請求項２記載の第２の屈折率格子部のうち少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されていることを特徴とする複数直列型ファイバブラッググレーティング。
4. 光ファイバのコアに、請求項３記載の第４の屈折率格子部が形成され、この第４の屈折率格子部と直列に、請求項１記載の第１の屈折率格子部、請求項２記載の第２の屈折率格子部、請求項３記載の第３の屈折率格子部または請求項３記載の第４の屈折率格子部のうち少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されていることを特徴とする複数直列型ファイバブラッググレーティング。
5. 光ファイバのコアに、請求項１記載の第１の屈折率格子部が形成され、この第１の屈折率格子部と直列に、請求項１記載の第１の屈折率格子部、請求項２記載の第２の屈折率格子部、請求項３記載の第３の屈折率格子部または請求項３記載の第４の屈折率格子部のうち少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されていることを特徴とする複数直列型ファイバブラッググレーティング。
6. 光ファイバのコアに、請求項２記載の第２の屈折率格子部が形成され、この第２の屈折率格子部と直列に、請求項１記載の第１の屈折率格子部、請求項２記載の第２の屈折率格子部、請求項３記載の第３の屈折率格子部または請求項３記載の第４の屈折率格子部のうち少なくとも何れか一つの屈折率格子部が形成されていることを特徴とする複数直列型ファイバブラッググレーティング。
7. 光ファイバのコアに、所定のスラント角を有する請求項１記載の第１の屈折率格子部または請求項２記載の第２の屈折率格子部が形成され、この第１の屈折率格子部または第２の屈折率格子部と直列に、前記スラント角と逆符号のスラント角を有する前記第１の屈折率格子部または前記第２の屈折率格子部が形成されていることを特徴とする複数直列型ファイバブラッググレーティング。
8. ポートを有する光ファイバ型カプラにおいて、前記ポートは、請求項１若しくは請求項２記載の擬スラント型ファイバブラッググレーティングまたは請求項３乃至請求項７の何れか記載の複数直列型ファイバブラッググレーティングを備えていることを特徴とする光ファイバ型カプラ。
9. 光コネクタ中に、請求項１若しくは請求項２記載の擬スラント型ファイバブラッググレーティングまたは請求項３乃至請求項７の何れか記載の複数直列型ファイバブラッググレーティングが実装されていることを特徴とする光コネクタ。

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