WO1997014983A1

WO1997014983A1 - Reseau de diffraction a fibre optique, procede de fabrication et source lumineuse laser

Info

Publication number: WO1997014983A1
Application number: PCT/JP1996/003000
Authority: WO
Inventors: Toshinori Wakami; Masayuki Shigematsu; Yoshiaki Terasawa; Akira Inoue; Masakazu Shigehara; Toru Iwashima
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1997-04-24
Also published as: CN1166208A; US6067392A; CN1139821C; CA2207761A1; CA2207761C; AU713820B2; EP0798573A1; TW335453B; KR100357247B1; AU7332796A; EP0798573A4

Description

明糸田書

光ファイバ回折格子及びその製造方法並びにレーザ光源技術分野

本発明は、入射光に対して特定の波長の光を反射する回折格子部が光ファイバ内に形成されている光ファイバ回折格子、及びその製造方法、並びに光ファイバ回折格子を外部共振反射器として使用する光ファイバ回折格子レーザに関するものである。

背景技術

近年、光ファイバ回折格子は、入射光に対して特定の反射波長の光を出射することができるため、波長の異なる光信号を 1本の光ファイバを介して多重伝送する分割多重伝送波長分割多重伝送方式の光通信システムにおける重要な光部品として注目されている。

このような光ファイバ回折格子は、一般に、光軸方向に沿ってコアの屈折率が変化する回折格子部を備える光ファイバ回折格子部が形成されている光ファイバガラス部を同心円状に取り囲むプラスチック材料からなる被覆部とから構成されている。そしてこの被覆部は、光ファイバガラス部表面を保護するために設けられたものであり、通常、 U V (紫外線）硬化樹脂やシリコン樹脂等からなり、光ファイバガラス部を直接に取り囲んでいる 1次被覆部と、この下層被覆部の周囲に設けられたポリエチレン樹脂等からなる 2次被覆部とから構成されている。また、強度特性や耐水素特性の改善のため、直接ガラス部を取り囲む 1次被覆を 2 層とし、下層として力一ボンコートを施すこともある。

しかし、このように構成された光ファイバ回折格子においては、使用温度範囲では光ファイバが正の線熱膨張係数を有しているため、周囲温度が変化すると、光ファイバが伸縮して、光ファイバに応力が印加されることになる。従って、光弾性効果により、光ファイバガラス部の屈折率が変化するため、回折格子部による反射波長が変化することになる。

このような光ファイバ回折格子における温度変化に対する反射波長の不安定性は、分割多重伝送波長分割多重伝送方式の光通信システムに使用する場合、無視できない問題であった。また、このような従来の光ファイバ回折格子をレーザの外部共振反射器として使用する光ファイバ回折格子レーザの場合、周囲温度の変化によりレーザの発振波長が変動して、安定性に欠けるという問題もあった。このような問題を解決するため、光ファイバ回折格子を温度変化の小さいアンバ一棒などに固定する方法が提案されている（G.W.Yoffe， et. al .， "Temperrt ure - compensated optical-f i Der Bragg gratings' ,0FC 95, Technical Digest, W14,ppl34-135 参照）。

即ち、図 6に示すように、熱膨張係数の小さい長さ 1 5 c mのアンバー棒 5 0 の両端にそれそれ熱膨張係数の比較的大きい A 1ブラケッ卜 5 2 a、 5 2 bを取り付け、これらの A 1ブラケット 5 2 a、 5 2 bに、留め金 5 4 a、 5 4 bを用いて光ファイバ回折格子 5 6を所定の張力で引っ張った状態で固定する。このとき、光ファイバ回折格子 5 6の回折格子部 5 8が 2つの留め金 5 4 a、 5 4 bの中間にくるようにする。

いま、周囲温度が上昇すると、一方において、 2つの留め金 5 4 a、 5 4 bで固定されている光ファイバ回折格子 5 6は伸長しょうとするが、他方において、 A 1ブラケット 5 2 a、 5 2 bも同時に伸長し、 2つの留め金 5 4 a、 5 4 b間の距離を短縮しょうとする。従って、これら 2つの正反対方向の力が相殺され、光ファイバ回折格子 5 6の回折格子部 5 8に印加される応力は減少されるため、周囲温度が上昇しても、回折格子部 5 8による反射波長が長波長側に変動することを防止することができる。

しかしながら、上記の光ファイバ回折格子を温度変化の小さいアンバー棒などに固定することにより、回折格子部による反射波長の温度変化に対する変動を防止する方法は、機構的に複雑になり、その取扱いが難しいという問題があった。従って、取扱いが容易なより単純な構成で温度変化に対する反射波長の変動を防止する方法の実現が課題となっていた。

そこで本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、取扱いが容易な単純な構成で温度変化に対する反射波長の安定性を確保し、信頼性を向上させた光ファイバ回折格子を提供することを目的とする。

また、このような光ファイバ回折格子を容易に製造することができる光フアイバ回折格子の製造方法を提供することを目的とする。

更に、光ファイバ回折格子を共振反射器として使用するレーザにおいて、温度変化に対する発振波長の安定性を確保が変動することができる光ファイバ回折格子レーザを提供することを目的とする。

発明の開示

請求項 1の光ファイバ回折格子は、（a ) 光軸方向に沿ってコアの屈折率が変化する回折格子部を備える、使用温度範囲で正の熱膨張係数を有する光ファイバと、（b ) 回折格子部が形成された光ファイバを同心円状に取り囲む、使用温度範囲で負の熱膨張係数を有する液晶高分子からなる第 1の被覆部とを備えることを特徴とする。ここで、第 1の被覆部をなす液晶高分子としては、ポリエステルアミド等が用いられる。

請求項 1の光ファイバ回折格子においては、正の熱膨張率を有する光ファイバの周囲が液晶高分子からなる第 1の被覆部によって取り囲まれており、また、この液晶高分子は負の熱膨張係数を有しているため、周囲温度の変化に伴って生じる液晶高分子からなる第 1の被覆部の伸縮は、正の線熱膨張係数を有している光ファイバの光学的伸縮を打ち消すように作用する。このため、光ファイバおよび液晶高分子からなる第 1の被覆部の熱膨張係数を基礎として光ファイバの断面積および液晶高分子からなる第 1の被覆部の肉厚を制御することにより、温度変化に伴う被覆部の伸縮と光ファイバの光学的伸縮とを正確に打ち消すようにすることが可能となる。従って、光ファイバ回折格子の回折格子部への応力の印加を防止することができるため、光弾性効果による光フアイバの屈折率の変化も生じず、回折格子部による反射波長の変動が防止される。こうして、光ファイバ回折格子の反射波長の温度変化に対する安定性を確保し、その信頼性を向上させることができる。

なお、上記の光ファイバ回折格子において、光ファイバと液晶高分子からなる第 1の被覆部との間に、光ファイバを同心円状に取り囲むプラスチック材料または力一ボン材料からなる第 2の被覆部を有することが好適である。ここで、第 2 の被覆部をなすプラスチック材料としては、 U V硬化樹脂ゃシリコン樹脂等が用いられる。

この場合、負の熱膨張係数を有している液晶高分子からなる第 1の被覆部の温度変化に伴う伸縮は、光ファイバとこれに密着しているプラスチック材料またはカーボン材料からなる第 2の被覆部の総体としての正の熱膨張係数に基づく伸縮を打ち消すように作用するため、光ファイバの断面積、プラスチック材料またはカーボン材料からなる第 2の被覆部の肉厚、および液晶高分子からなる第 1の被覆部の肉厚を制御することにより、温度変化に伴ぅ光フアイバ回折格子の回折格子部への応力の印加を防止し、回折格子部による反射波長の変動を防止することができる。

請求項 3の光ファイバ回折格子の製造方法は、（a ) 光ファイバ用プリフォームを線引きして、使用温度範囲で正の熱膨張係数を有する光ファイバを作製する第 1の工程と、（b ) 光ファイバの光軸方向に沿って、少なくともコアの屈折率を変化させて回折格子部を形成する第 2の工程と、（c ) 回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、使用温度範囲で負の熱膨張係数を有する液晶高分子材料を押し出し形成し、光ファイバを同心円状に取り囲む液晶高分子からなる第 1の被覆部を形成する第 3の工程とを備えることを特徴とする。

請求項 3の光フアイバ回折格子の製造方法においては、回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、液晶高分子を押し出し形成するため、通常の光ファイバケーブルの製造においてポリエチレン樹脂を被覆する際に使用する押出し装置と同様の押出し装置を使用することが可能である。従って、従来の光ファイバ回折格子の製造と比較しても、何ら特別な困難を伴うことなく、容易に光ファイバ回折格子を製造することができる。

なお、請求項 3の光ファイバ回折格子の製造方法において、第 2の工程が、光ファイバの複数の箇所に回折格子部を形成する工程であり、第 3の工程の後に、液晶高分子からなる第 1の被覆部及び光ファイバを切断して、 1の回折格子部が形成された単位光ファイバおよび単位光ファイバの周囲の液晶高分子からなる第 1の被覆部ごとに分割する工程を有してもよい。

この場合、複数の箇所に回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、液晶高分子材料を押し出し形成し、光ファイバを同心円状に取り囲む液晶高分子からなる第 1の被覆部を一括して形成した後、各光ファイバ回折格子ごとに分割するため、光ファイバ回折格子を大量に、かつ連続的に製造することができる。

請求項 5の光ファイバ回折格子の製造方法は、（a ) 光ファイバ用プリフォームを線引きして、使用温度範囲で正の熱膨張係数を有する光ファイバを作製する第 1の工程と、（b ) 光ファイバの周囲に、光ファイバを同心円状に取り囲む第 2の被覆部を形成する第 2の工程と、（c ) 第 2の被覆部の一部を剥離した後、光ファイバの露出部の光軸方向に沿って、少なくともコアの屈折率を変化させて回折格子部を形成する'第 3の工程と、（d ) 回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、再度第 2の被覆部を形成する第 4の工程と、（e ) 光ファイバを被覆する第 2の被覆部の周囲に、使用温度範囲で負の熱膨張係数を有する液晶高分子材料を押し出し形成し、光ファイバを同心円状に取り囲む液晶高分子からなる第 1の被覆部を形成する第 5の工程とを備えることを特徴とする。

この場合、請求項 3の光ファイバ回折格子の製造方法の場合と同様にして、従来の光ファイバ回折格子の製造と比較しても、何ら特別な困難を伴うことなく、容易に光ファイバ回折格子を製造することができる。なお、この光ファイバ回折格子の製造方法において、第 3及び第 4の工程が、第 2の被覆部の一部を剥離した後、光ファイバの露出部内に回折格子部を形成する工程および回折格子部が形成された光ファィバの周囲に、再度第 2の被覆部を形成する工程を複数回繰り返して、光ファイバの複数の箇所に回折格子部を形成すると共に、複数の箇所に回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、再度第 2の被覆部を形成する工程であり、第 5の工程の後に、液晶高分子からなる第 1 の被覆部および光ファイバを切断して、 1の回折格子部が形成された単位光ファィバおよび単位光ファィバの周囲の液晶高分子からなる第 1の被覆部ごとに分割する工程を備えてもよい。

この場合、第 2の被覆部の --部剥離と、光ファイバの露出部内への回折格子部の形成とを複数回繰り返して、光ファイバの複数の箇所に回折格子部を形成し、続いて、複数の箇所に回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、液晶高分子からなる第 1の被覆部を一括して形成した後、各光ファイバ回折格子ごとに分割するため、光ファイバ回折格子を大量に、かつ連続的に製造することができる。また、本発明に係る光ファイバ回折格子レーザは、（a ) レーザ媒質と、（b ) レーザ媒質の外部共振反射器として使用する請求項 1の光ファイバ回折格子とを備えることを特徴とする。

ここで、レーザ媒質としては、レーザダイオードや、 ①励起光を出射する励起光源と、 ②励起光を入力する希土類添加光ファイバとを備えて構成してもよい。請求項 7のレーザ光源においては、レーザ媒質の外部共振反射器として、請求項 1の光ファイバ回折格子、即ち回折格子部が形成された光ファイバを光ファィバの熱膨張率とは逆の符号の熱膨張率を有する液晶高分子からなる第 1の被覆部が同心円状に取り囲み、温度変化による光フアイバガラス部の光学的伸縮を打ち消す光ファイバ回折格子を使用することにより、光ファイバ回折格子における反射波長の温度変化に対する安定性が確保されるため、温度変化に対するレーザ光源の発振波長の安定性を確保することができる。図面の簡単な説明

図 1 A及び図 1 Bは、本発明の実施例に係る光ファイバ回折格子の構成図である。

図 2は、図 1の光ファイバ回折格子の製造方法を説明するフローチャートである。

図 3は、第 1適用例に係るレーザ光源の構成図である。

図 4は、図 3のレーザ光源の発振波長の温度依存性を示すグラフである。

図 5は、第 2適用例に係るレーザ光源の構成図である。

図 6は、従来の光ファィバ回折格子の反射波長の温度変化に対する変動を防止する方法の説明図である。

図 7 A及び図 7 Bは、本発明の別の実施例に係る光ファィバ回折格子の構成図である。

図 8 A及び図 8 Bは、本発明の別の実施例に係る光ファイバ回折格子の構造図である。

図 9 A及び図 9 Bは、本発明の別の実施例に係る光ファイバ回折格子の構造図である。

図 1 O A及び図 1 0 Bは、本発明の別の実施例に係る光ファイバ回折格子の構造図である。

発明を実施するための'最良の形態

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。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、重複する説明は省略する。

図 1 A及び図 1 Bは、本発明の実施例に係る光ファイバ回折格子の構成図である。図 1 Aは実施形態に係る光ファイバ回折格子を示す透視平面図、図 1 Bは図 1 Aの光ファイバ回折格子を示す縦断面図である。

図 1 A及び図 1 Bに示すように、本実施例に係る光ファイバ回折格子においては、光を伝送する直径 1 2 5〃mの光ファイバ 1 0内に、その光軸方向に沿って、光ファイバ 1 0のコアの屈折率を変化させる所定の周期、所定の長さの回折格子部 1 2が形成されている。また、この回折格子部 1 2が形成された光ファイバ 1 0は、その周囲を外径 3 0 O ^ mのプラスチック材料、例えばシリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4によって同心円状に取り囲まれている。また、このシリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4は、その周囲を外径 9 0 0 / mの液晶高分子、例えばポリエステルアミドからなる被覆部 1 6によって同心円状に取り囲まれている _c 更に、このポリエステルアミドからなる被覆部 1 6は、その周囲を外径 l m mの識別用の着色 U V硬化樹脂からなる最外層被覆部 1 8によって取り囲まれている c このように第 1実施例に係る光ファイバ回折格子は、回折格子部 1 2が形成された光ファイノ 1 0と、この光ファイバ 1 0を同心円状に被覆するシリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4、ポリエステルアミドからなる被覆部 1 6、及び着色 U V硬化樹脂からなる最外層被覆部 1 8とから構成されており、光ファイバ 1 0及びシリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4は共に正の熱膨張係数を有しているのに対し、ポリエステルアミドからなる被覆部 1 6は負の熱膨張係数、例えば— 1 . 8 X 1 0— ⁵ /°C〜― 7 . 2 X 1 0— ⁶/°Cの熱膨張係数を有している。このため、温度変化に伴う光ファイバ 1 0及びシリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4の伸縮は、ポリエステルアミドからなる被覆部 1 6の逆方向の伸縮により打ち消される c 従って、温度変化に伴う光ファイバ回折格子の回折格子部 1 2への応力の印加を防止することができる'ため、光弾性効果による光ファイバ 1 0の屈折率の変化も生じず、回折格子部 1 2による反射波長の変動を抑制することが可能となる。上記のように、光ファイバガラス部 1 0の直 ί圣が 1 2 5 z m、シリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4の外径が 3 0 O m. ポリエステルアミドからなる被覆部 1 6の外径が 9 0 0 mという条件の下では、温度変化に対する反射波長の変動を 1 X 1 0—⁵ n m/°C以下とすることができた。こうして、光ファイバ回折格子の反射波長の温度変化に対する安定性を確保し、その信頼性を向上させることができた。また、被覆部 1 6を構成する材料としてポリエステルアミドを使用するだけで、上記図 6に示したような特別の装置を必要としないため、単純な構成のコンパク卜な光ファイバ回折格子とすることができる。更に、被覆部 1 6に使用したポリエステルアミドは、従来のシリコン樹脂や U V硬化樹脂などのプラスチック材料に比べて硬いため、外部応力が回折格子部 1 2に影響を及ぼすことを防止することができる。従って、光ファイバ回折格子の取扱いも容易となり、種々の機器に簡単に組み込むことも可能となった。

なお、本実施例に係る光ファイバ回折格子においては、被覆部 1 6を構成する熱互変性液晶重合体として、ポリエステルアミドを使用しているが、このポリェステルアミドに限定されず、例えばポリエステル、ポリアゾメチン、ポリエステルカルボネート及びこれらの混合物を使用してもよい（特公平 4一 5 1 6 5参照）また、下層被覆部 1 4を構成するプラスチック材料として、シリコン樹脂を使用しているが、このシリコン樹脂に限定されず、例えば U V硬化樹脂などを使用してもよい。

図 2は、図 1の光ファィバ回折格子の製造方法を説明するフローチヤ一トである。以下、図 2を用いて、図 1に示す光ファイバ回折格子の製造方法を説明する。先ず、光ファイバ用プリフォームを加熱溶融して、光ファイバ 1 0を線引きする。このとき、光学式測定器により光ファイバ 1 0の外径を非接触で測定し、光ファイバ用プリフォームの送り速度や光ファイバの巻き取り速度を調整して、光ファイバ 1 0の直径が 1 2 5 mになるように制御する（ステップ 1 ) 。

続いて、外径測定器を通過した光ファイバ 1 0の周囲に、シリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4を同心円状に形成する。このとき、光ファイバ 1 0を取り囲む下層被覆部 1 4の外径は 3 0 0〃mとなるように制御する（ステップ 2 ) 。

次いで、光ファイバ 1 0を被覆する下層被覆部 1 4の一部を剥離した後、波長をモニターしながら、光ファイバ 1 0の露出部内に、光ファイバ 1 0の光軸方向に沿って光ファイバ 1 0のコアの屈折率が変化する回折格子部 1 2を形成する (ステップ 3 ) 。

なお、この回折格子部 1 2の形成方法には、例えば位相マスクを介して照射した紫外線を長方形のプリズム内で反射し、光ファイバ 1 0表面で干渉を生じさせることにより形成する位相マスク法等がある（R.Kashyap, "Photosensitive Opt ical Fibers : Device and Appl ications" . Optical Fiber Tecnology 1, 17 - 34( 19 94) 参照） o

こうして、光ファイバ 1 0の所定の位置に、所定の周期、所定の長さの回折格子部 1 2を形成した後、再度、その周囲にシリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4 を形成する（ステップ 4 ) 。

次いで、下層被覆部 1 4の一部を剥離して露出させた光ファイバ 1 0内に、回折格子部 1 2を形成するステップ 3と、その回折格子部 1 2の周囲に、再度下層被覆部 1 4を形成するステップ 4とを複数回数繰り返す。こうして、光ファイバ 1 0の複数の箇所にそれそれ回折格子部 1 2を形成する。

次いで、通常の光ファィバケーブルの製造においてポリェチレン樹脂を被覆する際に使用する押出し装置と同様の押出し装置を使用し、複数の箇所に回折格子部 1 2が形成されている光ファイバ 1 0を被覆する下層被覆部 1 4の周囲に、ポリエステルアミドを押し出して、被覆部 1 6を形成する。このとき、光ファイバ 1 0及び下層被覆部 1 4を同心円状に取り囲むポリエステルアミドからなる被覆部 1 6の外径は 9 0 0 // mとなるように制御する（ステップ 5 ) 。

次いで、このポリエステルアミドからなる被覆部 1 6の周囲に、識別用の着色 U V硬化樹脂からなる最外層被覆部 1 8を形成する。このとき、被覆部 1 6を取り囲む U V硬化樹脂からなる最外層被覆部 1 8の外径は 1 mmとなるように制御する（ステップ 6 ) 。

次いで、所定の箇所において、最外層被覆部 1 8、ポリエステルアミドからなる被覆部 1 6、シリコン樹脂からなる下層被覆部 1 4、及び光ファイノ 1 0を切断して、 1の回折格子部 1 2が形成された単位光ファイバ、その周囲の下層被覆部 1 4、被覆部 1 6、及び最外層被覆部 1 8からなる光ファイバ回折格子ごとに分割する（ステップ 7 ) 。

最後に、こうして製作した光ファイバ回折格子が所望の反射波長を生じるか否かを検査する（ステップ 8 ) 。こうして、光ファイバ回折格子を完成させる。このように第 1の実施例に係る光ファイバ回折格子の製造方法においては、回折格子部 1 2が形成された光ファイバ 1 0の周囲にポリエステルアミドを押し出して、被覆部 1 6を形成する際に、通常の光ファイバケーブルの製造においてポリエチレン樹脂を被覆する際に使用する押出し装置と同様の押出し装置を使用しているため、従来の光ファイバ回折格子の製造と比較して、何ら特別な困難を伴うことなく、容易に光ファィバ回折格子を製造することができる。

また、光ファイバ 1 0の周囲の下層被覆部 1 4の一部剥離と、露出した光ファィバ 1 0内への回折格子部 1 2の形成と、回折格子部 1 2の周囲への下層被覆部 1 4の再形成とを複数回繰り返して、光ファイバ 1 0の複数の箇所に回折格子部 1 2を形成した後、光ファイノ、 1 0の周囲に、ポリエステルアミドからなる被覆部 1 6を一括して形成し、各光ファイバ回折格子ごとに分割しているため、光フアイバ回折格子を大量に、かつ連続的に製造することができる。

上記実施例の光ファイバ回折格子とは異なり、図 7 A、図 7 B、図 8 A、図 8 B及び図 9 A、図 9 B'に示される形態でも、同様の機能を果たすことができる。図 7 A及び図 7 Bに示す光ファイバ回折格子（人 B= 1 5 5 0 n m) では、液晶ポリマ（L C P ( l iquid crystal ine polymer), 以下 L C Pと言う）の平板 6 1 (ュニチカ製ロッドラン L C 5 0 0 0 ) 上に上記実施例で使用している、回折格子部 1 2が形成されている光ファイバ 1 0が載置されており、そして、ェポテック社製のエポキシ系接着剤（型番号： 3 5 3 N D ) 7 0を用いて、この光フアイバ 1 0と L C P基板とが固定されている。ここで、使用した平板は、厚さ約 2 mmで、結晶は、面内の一方向に配向されており、線膨張係数は、 T温度が 2 0度以下で 7? =— 2〜一 5 X 10— ⁶K ¹であり、負の線膨張係数を有している。また、更に、図 8 Α及び図 8 Βに示す例は、図 7A、図 7 Bの L CPの平板 6 1上に V溝 63 a、 63 b、 63 cを形成し、その中に、光ファイク、 10を配置したものである。そして、。光ファイバを固定するため、。？の上平板62で押さえ、 V溝 63 a— 63 c及び各平板 6 1、 62の間にエポキシ系接着剤 70 を注入して、光ファイノ、' 10と LCPの平板 6 1、 62とを固定したものである _c 又更に図 9A、図 9 Bでは、回折格子部 12を、 L CPの押出し成形品であるチューブ（内径約 0. 2 mm，外径約 0. 9 mmで概ね長さ方向に結晶が配向されている） 64で覆い、更に、チューブ内には、図 8A、図 8 Bに示された例と同じエポキシ系接着剤 70が充填され、光ファイバ 10とチューブとが互いに固定されている。ここで、この L CPのパイプの線膨張係数は、

77 =— 5〜一 8 x 10— ⁶Κ 'の負の係数である。更に、ここで使用したエポキシ系接着剤（353ND) の線膨張係数は、 7? = 5. 4 x l O— ⁵K ¹である。

更に、別の実施例としては、図 1 OA及び図 10Bに示される光ファイバ回折格子がある。この別の実施例では、図 1 OAに示すように、ファイバ回折格子部 12を熱可塑性樹脂パイプ 65で覆い、更に熱収縮チューブ 66で、この熱可塑性樹脂パイプ 65を覆っている。更に、この熱可塑性樹脂パイブ 65と熱収縮チユーブ 66との間に LCP製（上記実施例と同じ材料）の棒 67 (配向方向が長手ほぼ方向にある）を一本又は複数本挿入してある。この状態で、加熱することにより、一体化される。この加熱の際、熱可塑性樹脂パイプ 65は図 10 Bに示すように溶融され、また、周辺部に設けた熱収縮チューブが収縮する。これにより、ファイバ格子部 1 2が、熱可塑性樹脂により補強されると共に、 LCPの棒 67と接着状態となって、上で説明した実施例と同じ機能を有することとなる。このような構造でも、図 1 A、図 1 Bに示される光ファイバ回折格子と同様の安定性、信頼性を確保できる。

本発明の実施例である光ファイバ回折格子を適用した光ファイバ回折格子レーザを説明する。

このレーザ光源は、レーザ媒質と、このレーザ媒質の外部共振反射器として使用される少なくとも 1つの上記の実施例に係る光ファイバ回折格子とを備える。このように本実施例に係るレーザ光源においては、レーザ媒質の外部共振反射器の 1つとして、上記の実施例に係る光ファイバ回折格子、即ち回折格子部 1 2 が形成された光ファイバガラス部 1 0をポリエステルアミドからなる被覆部 1 6 が同心円状に取り囲み、温度変化による光ファイバ 1 0の光学的伸縮を打ち消す光ファイバ回折格子を使用することにより、光ファイバ回折格子における反射波長の温度変化に対する安定性が確保されるため、温度変化に対するレーザの発振波長の安定性を確保することができる。

なお、強度特性や耐水素特性の改善のため、被覆部を 2層とし、下層側でカーボンコ一トを施してもよい。

以下、添付図面を参照して本実施例に係る光フアイバ回折格子のレーザ光源への適用例を説明する。

第 1適用例

図 3は第 1適用例に係るレーザ光源の構成図である。図 3に示すように、本適用例に係るレーザ光源においては、光を出射するレーザダイオード 2 0の出射側端面に、反射率が約 5 %の反射防止膜 2 2がコ一ティングされている。また、このレーザダイオード 2 0の出射側端面は、結合レンズ 2 4を介して、上記第 1適用例に係る光ファイバ回折格子 2 6の一方の端部に光学的に結合されている。また、レーザ光を出力する光ファイバ回折格子 2 6の他方の端部には、光ファィバケ一ブルと着脱するための光コネクタ 2 8が取り付けられている。

図 4は、図 3のレーザ光源の発振波長の温度依存性を示すグラフである。本適用例に係るレーザ光源は、レーザ媒質としてレーザダイオード 2 0を使用し、その外部共振反射器として上記の実施例に係る光ファィバ回折格子 2 6を使用しており、この光ファイバ回折格子 2 6の反射波長の温度変化に対する変動が 1 X 1 0一⁵ nm/°C以下と極めて小さいため、図 4のグラフに示すように、周囲温度 1 0°C〜30°Cにおいて、常に発振波長は 980. O Onmとなった。なお、比較のため、通常の UV硬化樹脂で被覆した光ファイバ回折格子を外部共振反射器として使用した場合を図 4のグラフに併せて示すと、周囲温度が 10°C〜20°C〜 30°Cと変化するのに伴って発振波長は 979. 77 nm〜979. 89 nm〜 980. 03 nmと変動した。こうして、光ファイバ回折格子 26を外部共振反射器として使用することにより、通常の UV硬化樹脂で被覆した光ファイバ回折格子を使用した場合に比べて、光ファイバ回折格子レーザの発振波長の温度変化に対する安定性を確保し、その信頼性を向上させることができた。

なお、本適用例に係るレーザ光源においては、レーザダイオード 20と光ファィバ回折格子 26とを結合レンズ 24を介して光学的に結合しているが、この結合レンズ 24の代わりに、光ファイバ回折格子 26の先端を加工してレンズ作用をもたせたファイバレンズを用いてもよい。

第 2適用例

図 5は、第 2適用例に係るレーザ光源の構成図である。図 5に示すように、本適用例に係るレーザ光源においては、希土類添加光ファイバ、例えば EDF (Er bium Doped Fiber；エルビウム添加光ファイバ） 30の一端が、 HR (Highly R eflective ) ミラー 32に結合され、この HRミラー 32は、励起光を出射する励起光源 34に光学的に結合されている。また、 EDF30の他端は、上記の実施例に係る光ファイバ回折格子 26に光学的に結合されている。そしてこの光フアイバ回折格子 26には回折格子部 28が形成されている。更に、レーザ光を出力する光ファイバ回折格子 26の他方の端部には、光ファイバケーブルと着脱するための光コネクタ 40が取り付けられている。

このように本適用例に係る光フアイバ回折格子レ一ザは、レ一ザ媒質として E DF 30を使用した光ファイバレーザにおいて、その外部共振反射器として上記の実施例に係る光ファイバ回折格子 26を使用しており、この光ファイバ回折格子 2 6の反射波長の温度変化に対する変動が極めて小さいため、第 1適用例の場合と同様に、通常の U V硬化樹脂で被覆した光ファイバ回折格子を外部共振反射器として使用した場合に比べて、光ファイバ回折格子レーザの発振波長の温度変化に対する安定性を確保し、その信頼性を向上させることができた。

産業上の利用可能性

上述のように、本発明によれば、分割多重伝送波長分割伝送において重要な役割をはたす光部品及びその製造方法、更にそれを使用した応用装置を提供することができる。

又、本発明に係る光ファイバ回折格子によれば、正の熱膨張率を有する光ファィバの周囲が液晶高分子からなる被覆部によって取り囲まれており、また、この液晶高分子材料は負の熱膨張係数を有していることにより、周囲温度の変化に伴ぅ光フアイバの光学的伸縮が液晶高分子からなる被覆部の逆方向の伸縮により打ち消されるため、回折格子部による反射波長の変動が防止される。従って、光フアイバ回折格子の反射波長の温度変化に対する安定性を確保し、その信頼性を向上させることができる。

また、本発明に係る光ファイバ回折格子の製造方法によれば、回折格子部が形成された光ファイバの周囲に、液晶高分子を押し出して被覆部を形成するため、容易に本発明の光ファイバ回折格子を製造することができる。

更に、光ファイバ内への回折格子部の形成を繰り返して、光ファイバの複数の箇所に回折格子部を形成した後、光ファイバガラス部の周囲に液晶高分子からなる被覆部を一括して形成し、各光ファイバ回折格子ごとに分割することにより、光ファイバ回折格子を大量に、かつ連続的に製造することができる。

また、本発明に係るレーザ光源は、レーザ媒質の外部共振反射器として本発明に係る光フアイバ回折格子を使用することにより、光フアイバ回折格子における反射波長の温度変化に対する安定性が確保されるため、温度変化に対するレーザの発振波長の安定性を確保することができる。

Claims

言青求の範囲

1 . 光軸方向に沿ってコアの屈折率が変化する回折格子部を備える、使用温度範囲で正の熱膨張係数を有する光ファイバと、

前記回折格子部が形成された前記光ファイバを同心円状に取り囲む、前記使用温度範囲で負の熱膨張係数を有する液晶高分子からなる第 1の被覆部と、を備えることを特徴とする光ファイバ回折格子。

2 . 前記光ファイバと前記第 1の被覆部との間に、光ファイバを同心円状に取り囲む、ブラスチック材料またはカーボン材料からなる第 2の被覆部を有する、ことを特徴とする請求項 1記載の光ファイバ回折格子。

3 . 光ファイバ用ブリフォームを線引きして、使用温度範囲で正の熱膨張係数を有する光ファイバを作製する第 1の工程と、

前記光ファイバの光軸方向に沿って、少なくともコアの屈折率を変化させて回折格子部を形成する第 2の工程と、

前記回折格子部が形成された前記光ファィバの周囲に、前記使用温度範囲で負の熱膨張係数を有する液晶高分子材料を押し出し形成し、前記光ファイバを同心円状に取り囲む前記液晶高分子からなる第 1の被覆部を形成する第 3の工程と、を備えることを特徴とする光ファイバ回折格子の製造方法。

4 . 前記第 2の工程が、前記光ファイバガラス部の複数の箇所に前記回折格子部を形成する工程であり、

前記第 3の工程の後に、前記液晶高分子からなる第 1の被覆部および前記光フアイバを切断して、 1の回折格子部が形成された単位光ファイバおよび前記単位光ファイバの周囲の前記第 1の被覆部ごとに分割する第 4の工程を更に備える、ことを特徴とする請求項 3記載の光ファイバ回折格子の製造方法。

5 . 光ファイバ用プリフォームを線引きして、使用温度範囲で正の熱膨張係数を有する光ファイバを作製する第 1の工程と、

前記光ファィバの周囲に、前記光ファィバを同心円状に取り囲む第 2の被覆部を形成する第 2の工程と、

前記第 2の被覆部の一部を剥離した後、露出した前記光ファイバ部の光軸方向に沿って、少なくともコアの屈折率を変化させて回折格子部を形成する第 3のェ程と、

前記回折格子部が形成された前記光ファイバの周囲に、再度前記第 2の被覆部を形成する第 4の工程と、

前記光ファィバを被覆する前記第 2の被覆部の周囲に、前記使用温度範囲で負の熱膨張係数を有する液晶高分子材料を押し出し形成し、前記光ファイバを同心円状に取り囲む前記液晶高分子からなる第 1の被覆部を形成する第 5の工程と、を備えることを特徴とする光ファイバ回折格子の製造方法。

6 . 前記第 3及び第 4の工程が、前記第 2の被覆部の一部を剥離した後、露出した前記光ファイバ内に前記回折格子部を形成する工程及び前記回折格子部が形成された前記光ファィバの周囲に、再度前記第 2の被覆部を形成する工程を複数回繰り返して、前記光ファイバの複数の箇所に前記回折格子部を形成すると共に、複数の箇所に前記回折格子部が形成された前記光ファイバの周囲に、再度前記第 2の被覆部を形成する工程であり、

前記第 5の工程の後に、前記第 1の被覆部および前記光ファィバを切断して、 1の回折格子部が形成された単位光ファイバおよび前記単位光ファイバの周囲の前記第 1の被覆部ごどに分割する工程を更に備える、

ことを特徴とする請求項 5記載の光ファイバ回折格子の製造方法。

7 . レーザ媒質と、

前記レーザ媒質の外部共振反射器の少なくとも 1つである請求項 1記載の光フアイバ回折格子と、

を備えることを特徴とするレーザ光源。

8 . 前記レーザ媒質はレーザダイォードを備えることを備えることを特徴とする請求項 7記載のレーザ光源。

9 . 前記レーザ媒質は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光を入力する希土類添加光ファイバとを備えることを特徴とする請求項 7記載のレーザ光源。