WO2013051614A1 - センサ用光ファイバの製造方法及びセンサ用光ファイバ - Google Patents

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optical fiber
fbg
phase mask
end side
sensor
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祐樹 杉本
功 今岡
嘉文 須崎
岩田　弘
Kiyoshi NAKAGAWA (中川 清)
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
国立大学法人香川大学
独立行政法人国立高等専門学校機構
中川 香保里
中川　光
中川 直
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/0208—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
    • G01D5/35309—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
    • G01D5/35316—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer using a Bragg gratings

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a sensor optical fiber used in a sensor for measuring a physical quantity, and in particular, a method for manufacturing a sensor optical fiber having an FBG that reflects light of a specific wavelength with respect to incident light, and
  • the present invention relates to an optical fiber for a sensor.
  • an optical fiber having an FBG fiber Bragg grating
  • the FBG is a diffraction grating formed by periodically changing the refractive index of the core of the optical fiber along the axial direction, and light having a specific wavelength called a Bragg wavelength with respect to the input light to the optical fiber. Only the light is reflected and the remaining light is transmitted.
  • a physical quantity such as strain or temperature change is applied to the FBG, the Bragg wavelength also changes accordingly. Therefore, it becomes possible to measure a desired physical quantity based on the wavelength or reflected intensity of the reflected light from the FBG. .
  • the curve indicated by reference numeral L11 indicates the reflection band of the FBG, and a region R11 on the left side from the center wavelength ⁇ 11 of the reflection band L11 is a range in which sensing by the FBG is possible.
  • the FBG reflects reflected light with respect to input light having a wavelength ⁇ 12 at a reflection intensity S11.
  • a physical quantity to be measured is applied to such an FBG, as indicated by an arrow A11, the reflection band L11 of the FBG shifts to a reflection band L12 indicated by a one-dot chain line, and accordingly the reflection intensity of the reflected light is reflected.
  • S11 changes to the reflection intensity S12. Therefore, the physical quantity applied to the FBG can be relatively obtained based on the difference between the reflection intensities S11 and S12.
  • the Bragg wavelength of FBG has a characteristic that it changes in accordance with the ambient temperature of the sensor at the time of measuring a physical quantity, that is, the so-called ambient temperature.
  • the ambient temperature changes by 50 ° C.
  • the shift amount of the reflection band is 0.6 nm.
  • the wavelength R of the input light is present in the region R12 that can be sensed in the reflection band L13. Since ⁇ 12 is not included, there arises a problem that it becomes impossible to measure a physical quantity.
  • Patent Document 2 describes CFBG (chirped fiber Bragg grating) having a wide reflection band as a kind of FBG.
  • CFBG is obtained by gradually changing the interval (grating period) between portions where the refractive index is changed with respect to the core (refractive index changing portion), thereby changing the Bragg wavelength at each refractive index changing portion. It is changing.
  • FIG. 3 of Patent Document 2 when the Bragg wavelengths for the respective refractive index changing portions are different from each other, the reflection band of the entire CFBG has a substantially trapezoidal shape spreading in the lateral direction (wavelength direction).
  • variable wavelength light source used in the optical fiber sensor described in Patent Document 1
  • the physical quantity cannot be measured by shifting the reflection band of the FBG according to the ambient temperature. Can be avoided.
  • the variable wavelength light source is an expensive device as compared with a single wavelength light source such as an LED, it has a problem that it is difficult to construct a measurement system at low cost.
  • the reflectance (reflection intensity) with respect to the wavelength of the reflected light is substantially trapezoidal (see FIG. 3 of Patent Document 2). Therefore, since the reflection band itself of CFBG is wide, it is possible to use a single wavelength light source. However, even if the physical quantity to be measured is applied to the CFBG and the Bragg wavelength is changed, the reflection intensity of the reflected light is substantially constant. Become. That is, the optical fiber described in Patent Document 2 has a problem that it cannot be used for a sensor application in which a physical quantity is measured by relatively comparing reflection intensities as described with reference to FIG. .
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and provides a method for manufacturing an optical fiber for a sensor that realizes a wide range of sensing while enabling a measurement system to be constructed at a low cost.
  • the purpose is to do.
  • Another object of the present invention is to provide such an optical fiber for a sensor.
  • the method for manufacturing an optical fiber for a sensor according to the present invention is a method for manufacturing an optical fiber for a sensor in which an FBG composed of a plurality of grating portions having a refractive index different from that of the core is formed on an optical fiber core, The fiber is held by a phase mask having a diffraction grating whose grating period gradually increases from one end side to the other end side so that the direction from one end side to the other end side is along the axial direction of the optical fiber.
  • the optical fiber and the phase mask are relatively moved along the axial direction of the optical fiber, and the speed of movement Indicates that the irradiation position of the ultraviolet laser beam in the optical fiber becomes slower as it goes from one end of the phase mask to the other end, or the other end of the phase mask. And it is characterized in that the faster toward the al said one end.
  • the grating portion of the FBG formed thereby has a high reflectance.
  • the lattice portion of the FBG formed thereby has a low reflectance. That is, when the FBG is formed by relatively moving the ultraviolet laser beam, the optical fiber, and the phase mask while gradually changing the moving speed, the reflectance of the formed FBG is also gradually increased from one end side toward the other end side. Change. Therefore, the reflection intensity of the reflected light reflected by the FBG can be gradually increased from the one end side (short wavelength side) to the other end side (long wavelength side).
  • the grating period in the diffraction grating of the phase mask is gradually increased from one end side to the other end side, the interval between the grating portions in the formed FBG is also gradually increased from one end side to the other end side. . Therefore, the reflected light from each grating portion of the FBG has a different center wavelength, and the reflection band in the entire FBG is widened. As described above, it is possible to manufacture an optical fiber for a sensor with a wide sensing range while enabling a measurement system to be constructed at low cost.
  • the sensor optical fiber according to the present invention includes an FBG in which a core through which incident light propagates and a plurality of grating portions having a refractive index different from the refractive index of the core are formed along the axial direction (longitudinal direction) of the core.
  • the reflected light reflected by the plurality of grating parts with respect to the incident light has different center wavelengths, and each of the reflected lights from the plurality of grating parts is The reflection intensity is formed so as to gradually increase from the short wavelength side toward the long wavelength side.
  • the reflection band in the entire FBG is widened, and a single wavelength light source can be used as a light source that emits input light.
  • the reflection intensity of each reflected light gradually increases from the short wavelength side to the long wavelength side
  • the reflection intensity in the entire FBG has a substantially constant slope from the short wavelength side to the long wavelength side. It grows big.
  • the reflection intensity increases with a substantially constant slope, a difference occurs in the reflection intensity before and after the application of the physical quantity to the FBG. Therefore, the physical quantity can be relatively determined based on this difference. Therefore, in the optical fiber for sensor, it becomes possible to construct a measurement system at a low cost, and to expand the sensing range.
  • an optical fiber for a sensor it is possible to realize a method for manufacturing an optical fiber for a sensor, which enables a sensing system to be constructed at a low cost and enables a sensing range to be expanded. Moreover, according to this invention, it becomes possible to provide the above optical fibers for sensors.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a phase mask used in the method for manufacturing a sensor optical fiber according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing the optical fiber for sensor according to the first embodiment. It is a graph which shows roughly the reflection zone of conventional FBG.
  • FIG. 1 schematically shows a sensor optical fiber 1 according to the first embodiment.
  • the sensor optical fiber 1 is an optical fiber used for a sensor for measuring a physical quantity.
  • an input light P1 input from a single wavelength light source (not shown) such as an LED propagates, and an outer periphery of the core 2 It is comprised from the clad 3 which covers a part.
  • the sensor optical fiber 1 includes an FBG 10 that reflects light having a specific wavelength (Bragg wavelength) with respect to the input light P1 as reflected light P2 and transmits the remaining light as transmitted light P3.
  • the core 2 of the sensor optical fiber 1 is made of quartz glass doped with germanium, and the clad 3 is made of quartz glass.
  • the FBG 10 includes a plurality of lattice portions G1 to Gn + 1 formed along the axial direction of the core 2.
  • the grating portions G1 to Gn + 1 have refractive indexes N1 to Nn different from the refractive index of the core 2 in the axial direction by irradiating the core 2 with an ultraviolet laser beam. It is a formed site.
  • Each of the grating portions G1 to Gn + 1 is formed such that the length periods ⁇ 1 to ⁇ n, which are intervals between them, gradually increase from the downstream side to the upstream side in the direction in which the input light P1 propagates. Yes.
  • the Bragg wavelength of the FBG 10 is defined by the refractive indexes N1 to Nn of the grating portions G1 to Gn + 1 and the length periods ⁇ 1 to ⁇ n.
  • the refractive indexes N1 to Nn change according to the amount of temperature change applied to the FBG 10. Therefore, when strain is generated in the FBG 10 due to externally applied stress, the length periods ⁇ 1 to ⁇ n change accordingly, so the Bragg wavelength of the FBG 10 also changes according to the applied strain. Further, when the temperature applied to the FBG 10 changes, the refractive indexes N1 to Nn of the grating portions G1 to Gn + 1 change, so the Bragg wavelength of the FBG 10 also changes according to the applied temperature change amount. That is, the sensor optical fiber 1 measures a physical quantity such as strain and temperature change applied to the FBG 10 based on a change in Bragg wavelength.
  • each of the grating portions G1 to Gn + 1 reflects light having wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n according to their length periods ⁇ 1 to ⁇ n and refractive indexes N1 to Nn. That is, as shown in FIG. 2, the reflection band L of the reflected light P2 reflected by the FBG 10 with respect to the input light P1 includes the reflection bands L1 to Ln of the reflected lights from the respective grating portions G1 to Gn + 1. Become.
  • the FBG 10 is configured so that the reflection bands L1 to Ln of the reflected light reflected by the grating portions G1 to Gn + 1 have different center wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n, and the reflection intensity of each reflected light, that is, the reflection bands L1 to Ln.
  • the reflection intensities S1 to Sn at the center wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n are formed so as to gradually increase from the short wavelength side toward the long wavelength side. Therefore, the reflection band L of the reflected light P2 is gradually increased with a substantially constant inclination.
  • input light P ⁇ b> 1 is input from a single wavelength light source (not shown) connected to the sensor optical fiber 1.
  • the FBG 10 reflects light having a Bragg wavelength with respect to the input light P1 as reflected light P2, and transmits the remaining light as transmitted light P3.
  • the Bragg wavelength also shifts due to the change in the length periods ⁇ 1 to ⁇ n and the change in the refractive indexes N1 to Nn of the respective grating portions G1 to Gn + 1. To do.
  • the reflection band L of the reflected light P2 is shifted to L21 with the same waveform as indicated by an arrow A1. Further, since the wavelength ⁇ 21 of the input light P1 does not change before and after the application of the physical quantity, the reflection intensity from the FBG 10 with respect to the input light P1 changes from S1 to S2. As described above, since there is a relative difference between the reflection intensities S1 and S2 before and after the application of the physical quantity, the physical quantity applied to the FBG 10 is calculated based on this difference.
  • the sensor optical fiber 1 has a positive coefficient of thermal expansion, and expands as the ambient temperature increases, and conversely contracts when the ambient temperature decreases. Therefore, when the ambient temperature changes and the FBG 10 contracts, the periods ⁇ 1 to ⁇ n between the lattice units G1 to Gn + 1 (see FIG. 1) also contract accordingly.
  • the wavelength of the reflected light from each of the grating parts G1 to Gn + 1 is defined by the periods ⁇ 1 to ⁇ n and the refractive indexes N1 to Nn of the grating parts G1 to Gn + 1. Therefore, the reflection band L of the reflected light P2 of the FBG 10 with respect to the wavelength ⁇ 21 of the input light P1 may shift to the reflection band L22 in accordance with the change in the ambient temperature, as indicated by the arrow A2 in FIG.
  • the FBG 10 is formed such that the reflection bands L1 to Ln of the reflected light reflected by the respective grating portions G1 to Gn + 1 have different center wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n, and the sensing area is expanded. It has become.
  • the FBG 10 is formed such that the reflection intensity of each reflected light, that is, the reflection intensity S1 to Sn at the center wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n of the reflection bands L1 to Ln gradually increases from the short wavelength side toward the long wavelength side.
  • the reflection band L of the reflected light P2 is gradually increased with a substantially constant inclination.
  • the FBG 10 relatively compares the difference in reflection intensity before and after application of the physical quantity, including the wavelength ⁇ 21 of the input light P1 within the sensing area. It is possible. That is, the sensor optical fiber 1 can measure a physical quantity while performing temperature compensation without using a variable wavelength light source.
  • the reflection band in the entire FBG 10 is widened, and the input light
  • a single wavelength light source can be used as a light source that emits light.
  • the reflection band of the entire FBG 10 has a substantially constant slope from the short wavelength side to the long wavelength side. It grows big. If the reflection band increases with a substantially constant slope, a difference occurs in the reflection intensity before and after the application of the physical quantity to the FBG 10, and therefore the physical quantity can be relatively determined based on this difference. Therefore, in the optical fiber 1 for sensors, it is possible to construct a measurement system at a low cost, and it is possible to widen the sensing range.
  • the sensor optical fiber 1 is manufactured by forming an FBG 10 (see FIG. 1) on an optical fiber 31 composed of a core 2 and a clad 3.
  • the phase mask 32 shown in FIG. 4 is obtained by forming a diffraction grating 34 composed of a plurality of groove portions 34a as a grating at the center of a transparent substrate 33 made of quartz or the like.
  • the optical fiber 31 is held at a position in contact with or close to the surface 32a.
  • an ultraviolet laser beam 40 is output from the ultraviolet laser light source (not shown) to the other surface 32 b of the phase mask 32, and the ultraviolet laser beam 40 is transmitted through the diffraction grating 34 of the phase mask 32.
  • the fiber 31 can be irradiated.
  • the grating period of the diffraction grating 34 that is, the interval between the plurality of grooves 34a, gradually increases from the one end 32c side to the other end 32d side in the longitudinal direction of the phase mask 32.
  • a mechanical shutter 35 that is switched by opening and closing the passage and blocking of the ultraviolet laser beam 40 between the phase mask 32 shown in FIG. 4 and an ultraviolet laser light source (not shown), and the ultraviolet laser beam that has passed through the mechanical shutter 35.
  • a cylindrical lens 36 for condensing 40 is provided. Note that the ultraviolet laser beam 40 output from the ultraviolet laser light source in the manufacturing method of the present invention is thin.
  • the diameter D2 of the core 2 and the diameter D3 of the cladding 3 of the optical fiber 31 shown in FIG. 6 are 10 ⁇ m and 125 ⁇ m, respectively.
  • the diameter D1 of the ultraviolet laser beam 40 is about 1 mm.
  • the ultraviolet laser beam 40 output with the diameter D 1 is condensed by the cylindrical lens 36, passes through the cladding 3, and is irradiated on the core 2 of the optical fiber 31.
  • the moving stage 37 is for moving the optical fiber 31 and the phase mask 32 as a unit with respect to the ultraviolet laser beam 40, and in the irradiation direction of the ultraviolet laser beam 40 (see arrow B ⁇ b> 1). It is possible to move in a vertical direction (see arrow B2).
  • the optical fiber 31 is held such that its axial direction is along the direction from one end side of the phase mask 32 to the other end side.
  • the optical fiber 31 and the phase mask 32 are fixed so that the axial direction of the optical fiber 31 and the longitudinal direction of the phase mask 32 coincide with the moving direction of the moving stage 37.
  • a control unit 38 is electrically connected to the moving stage 37, and the operation of the moving stage 37 is controlled based on a command signal output from the control unit 38.
  • the control unit 38 When the control unit 38 irradiates the optical fiber 31 with the ultraviolet laser beam 40 to form the FBG 10 (see FIG. 1), the ultraviolet laser beam 40 is irradiated from the one end 32c side of the phase mask 32 toward the other end 32d side. Thus, the movement of the moving stage 37 is controlled. Further, the control unit 38 determines the moving speed of the moving stage 37 during irradiation of the ultraviolet laser beam 40, that is, the moving speed of the optical fiber 31 and the phase mask 32, and the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 is at the one end 32 c side of the phase mask 32. To gradually decelerate from the other end toward the other end 32d.
  • the diffraction grating 34 of the phase mask 32 is formed such that the interval between the groove portions 34a gradually increases from the one end 32c side toward the other end 32d side (see FIG. 5). That is, the moving speed of the moving stage 37 is controlled so that the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 is gradually decelerated as it goes from a portion where the interval between the groove portions 34a is short to a long portion.
  • a mechanical shutter 35 is also electrically connected to the control unit 38, and its opening / closing is controlled by the control unit 38.
  • the phase mask 32 is fixed on the moving stage 37 and the optical fiber 31 is held by the phase mask 32.
  • the output of the ultraviolet laser beam 40 from an unillustrated ultraviolet laser light source and the movement of the moving stage 37 in the direction indicated by the arrow B2 are started.
  • the mechanical shutter 35 is opened, and the ultraviolet laser beam 40 passes through the phase mask 32 to the optical fiber 31. It comes to be irradiated.
  • the ultraviolet laser beam 40 passes through the cladding 3 of the optical fiber 31 and is irradiated onto the core 2.
  • the core 2 of the optical fiber 31 is made of quartz glass doped with germanium.
  • the Si—Ge bond in the core 2 is cut.
  • a change in the refractive index occurs, whereby the grating portions G1 to Gn + 1 (see FIG. 1) in the FBG 10 are formed.
  • the moving speed of the moving stage 37 is controlled by the control unit 38 so that the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 gradually decreases as it goes from the one end 32c side of the phase mask 32 toward the other end 32d side. Therefore, the irradiation amount of the ultraviolet laser beam 40 to the core 2 of the optical fiber 31 is not constant along the axial direction of the optical fiber 31, and changes according to the moving speed of the moving stage 37. More specifically, when the moving stage 37 is moving at high speed, that is, when the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 is on the one end 32c side of the phase mask 32, the ultraviolet laser beam 40 with respect to the core 2 of the optical fiber 31 is used. The amount of irradiation decreases. Therefore, since the amount of Si—Ge bonds that are cut in the core 2 is reduced, the lattice portion of the formed FBG 10 has a low reflectance.
  • the moving stage 37 is moving at a low speed, that is, when the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 is on the other end 32d side of the phase mask 32, the irradiation amount of the ultraviolet laser beam 40 on the core 2 of the optical fiber 31 Will be more. Accordingly, since the amount of Si—Ge bonds to be cut in the core 2 increases, the lattice portion of the formed FBG 10 has a high reflectance. That is, when the FBG 10 is formed on the optical fiber 31 while gradually decreasing the moving speed of the optical fiber 31 and the phase mask 32, the reflectance of the formed FBG 10 also gradually increases from one end side toward the other end side. Therefore, the reflection intensity of the reflected light reflected by the FBG 10 can be gradually increased from the short wavelength side toward the long wavelength side.
  • the grating period in the diffraction grating 34 of the phase mask 32 that is, the interval between the groove portions 34a (see FIG. 5A) gradually increases from the one end 32c side toward the other end 32d side. Therefore, as shown in FIG. 1, the FBG 10 formed by the present method has length periods ⁇ 1 to ⁇ n, which are intervals between the respective grating portions G1 to Gn + 1, gradually spread from one end side toward the other end side. It becomes. Therefore, the reflected lights from the respective grating parts G1 to Gn + 1 have different center wavelengths, and the reflection band in the entire FBG 10 is widened (see FIG. 2).
  • the phase mask 32 having the diffraction grating 34 in which the grating period gradually increases from the one end 32c side toward the other end 32d side is used. Further, the moving speed of the moving stage 37 is gradually reduced as the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 moves from the one end 32c side of the phase mask 32 to the other end 32d side. Therefore, the reflection intensity of the reflected light reflected from the formed FBG 10 gradually increases from the short wavelength side toward the long wavelength side, and the reflection band of the entire FBG 10 is widened. Therefore, it is possible to manufacture an optical fiber for a sensor having a wide reflection band while allowing a measurement system to be constructed at a low cost.
  • the moving stage 37 is configured to move the optical fiber 31 and the phase mask 32 as a unit with respect to the ultraviolet laser beam 40. It is not limited to moving the 31 and the phase mask 32. It is sufficient that the ultraviolet laser beam 40 and the optical fiber 31 and the phase mask 32 are relatively movable, and the ultraviolet laser beam 40 is moved while the position of the moving stage 37 is fixed, that is, an ultraviolet laser light source, mechanical (not shown). It is also possible to move the shutter 35 and the cylindrical lens 36.
  • the moving speed of the moving stage 37 during the irradiation of the ultraviolet laser beam 40 was controlled so as to gradually decelerate as the irradiation position of the ultraviolet laser beam 40 moved from the one end 32c side of the phase mask 32 to the other end 32d side.
  • the present invention is not limited to such control, and conversely, it is also possible to perform control so as to gradually become faster from the other end 32d side toward the one end 32c side.

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Abstract

　移動ステージ上にあり、光ファイバが保持される位相マスクは、その一端側から他端側に向かって格子周期が漸次長くなる回折格子を有しており、回折格子を介して紫外線レーザビームを光ファイバに照射可能である。移動ステージの移動速度は、紫外線レーザビームの照射位置が位相マスクの一端側から他端側に向かうにつれて徐々に遅くなるように制御されており、紫外線レーザビームの照射中に移動ステージを移動させることにより、ＦＢＧを有する光ファイバが製造される。

Description

センサ用光ファイバの製造方法及びセンサ用光ファイバ
　この発明は、物理量を測定するためのセンサに用いられるセンサ用光ファイバの製造方法に係り、特に、入射光に対して特定の波長の光を反射するＦＢＧを有するセンサ用光ファイバの製造方法及びセンサ用光ファイバに関する。
　近年、例えば物体のひずみ量や温度等の物理量を測定するためのセンサに、ＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）を有する光ファイバが利用される。ＦＢＧとは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿って周期的に変化させることによって形成された回折格子であり、光ファイバへの入力光に対し、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長の光のみを反射し、残りの光を透過するという特性を有している。ひずみや温度変化等の物理量がＦＢＧに印加されると、それに伴ってブラッグ波長も変化するため、ＦＢＧからの反射光の波長や反射強度に基づいて、所望する物理量を測定することが可能となる。
　ここで、図７を用いて、ＦＢＧを利用した物理量の測定について概略的に説明する。図７において符号Ｌ１１で示される曲線はＦＢＧの反射帯域を示しており、この反射帯域Ｌ１１の中心波長λ１１から左側の領域Ｒ１１が、ＦＢＧによるセンシングが可能な範囲となる。また、このＦＢＧは、波長λ１２を有する入力光に対する反射光を、反射強度Ｓ１１にて反射するものとなっている。このようなＦＢＧに測定対象となる物理量が印加されると、矢印Ａ１１で示されるように、ＦＢＧの反射帯域Ｌ１１が一点鎖線で示される反射帯域Ｌ１２にシフトし、それに伴って反射光の反射強度Ｓ１１が反射強度Ｓ１２へと変化する。したがって、ＦＢＧに印加された物理量を、反射強度Ｓ１１、Ｓ１２の差異に基づいて相対的に求めることが可能となる。
　しかしながら、ＦＢＧのブラッグ波長は、物理量の測定時におけるセンサの周囲温度、いわゆる雰囲気温度に応じて変化するという特性を有しており、例えば、一般的なガラス製のＦＢＧにおいて雰囲気温度が５０℃変化した場合、反射帯域のシフト量は０．６ｎｍとなる。図７の矢印Ａ１２で示されるように、反射帯域Ｌ１１が雰囲気温度の変化によって二点鎖線で示される反射帯域Ｌ１３にシフトした場合、反射帯域Ｌ１３においてセンシング可能な領域Ｒ１２には、入力光の波長λ１２が含まれなくなるため、物理量の測定が不可能になるという問題が生じる。この問題を回避するためには、矢印Ａ１３で示されるように、反射帯域のシフトに応じて入力光の波長λ１２も波長λ１３にシフトさせることが必要であり、例えば特許文献１には、入力光の波長をシフトさせることが可能な可変波長光源を用いることが記載されている。
　また、特許文献２には、ＦＢＧの一種として、広い反射帯域を有するＣＦＢＧ（チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティング）が記載されている。ＣＦＢＧとは、コアに対して屈折率を変化させた部位（屈折率変化部位）同士の間隔（グレーティング周期）を徐々に変化させたものであり、それにより、各屈折率変化部位におけるブラッグ波長を変化させている。特許文献２の図３に示されるように、屈折率変化部位ごとのブラッグ波長が互いに異なる場合、ＣＦＢＧ全体としての反射帯域は横方向（波長方向）に広がった略台形状となる。
特開２００９－２２２３９７号公報 特開２００３－３２２７３６号公報
　上述したように、特許文献１に記載の光ファイバセンサで用いられる可変波長光源を利用すれば、雰囲気温度に応じてＦＢＧの反射帯域がシフトすることによって物理量の測定が不可能になるというという問題は回避することが可能である。しかしながら、可変波長光源は、例えばＬＥＤ等の単波長光源と比較すると高価な機器であるため、計測システムを低コストで構築することが困難であるという問題点を有している。
　また、特許文献２に開示されているようなＣＦＢＧを採用した場合、反射光の波長に対する反射率（反射強度）は略台形状（特許文献２の図３参照）となる。したがって、ＣＦＢＧの反射帯域自体は広いので単波長光源を用いることは可能であるが、測定対象となる物理量がＣＦＢＧに印加されてブラッグ波長が変化しても、反射光の反射強度は略一定となる。すなわち、特許文献２に記載の光ファイバは、図７を用いて説明したように反射強度を相対的に対比することによって物理量を測定するというセンサ用途には利用できないという問題点を有している。
　この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、低コストで計測システムを構築可能としつつ、センシングが可能な範囲を広げることを実現したセンサ用光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。また、この発明は、そのようなセンサ用光ファイバを提供することも目的とする。
　この発明に係るセンサ用光ファイバの製造方法は、光ファイバのコアに、前記コアとは異なる屈折率を有する複数の格子部からなるＦＢＧを形成したセンサ用光ファイバの製造方法であって、光ファイバは、一端側から他端側に向かって格子周期が漸次長くなる回折格子を有する位相マスクに、一端側から他端側に向かう方向が光ファイバの軸方向に沿うように保持され、ＦＢＧは、位相マスクを介して光ファイバに紫外線レーザビームを照射することによって形成され、紫外線レーザビームと、光ファイバ及び位相マスクとは、光ファイバの軸方向に沿って相対的に移動され、移動の速度は、光ファイバにおける紫外線レーザビームの照射される位置が位相マスクの一端側から他端側に向かうにつれて遅くなるまたは位相マスクの他端側から前記一端側に向かうにつれて速くなることを特徴とするものである。
　一般に、光ファイバ及び位相マスクを低速で移動させながら紫外線レーザビームを照射した場合、それによって形成されたＦＢＧの格子部は高い反射率を有するものとなる。一方、光ファイバ及び位相マスクを高速で移動させた場合、それによって形成されたＦＢＧの格子部は低い反射率を有するものとなる。すなわち、紫外線レーザビームと光ファイバ及び位相マスクとを、移動速度を漸次変えながら相対的に移動させてＦＢＧを形成した場合、形成されたＦＢＧの反射率も一端側から他端側に向かって漸次変化する。したがって、ＦＢＧが反射する反射光の反射強度を、一端側（短波長側）から他端側（長波長側）に向かって漸次大きくすることができる。また、位相マスクの回折格子における格子周期は一端側から他端側に向かって漸次長くなっているため、形成されるＦＢＧにおける格子部同士の間隔も一端側から他端側に向かって漸次広くなる。したがって、ＦＢＧの各格子部からの反射光が互いに異なる中心波長を有するようになり、ＦＢＧ全体での反射帯域が広がった状態となる。以上より、低コストで計測システムを構築可能としつつ、センシング可能な範囲を広げたセンサ用光ファイバを製造することが可能となる。
　また、この発明に係るセンサ用光ファイバは、入射光が伝播するコアと、コアの屈折率とは異なる屈折率を有する複数の格子部をコアの軸方向（長手方向）に沿って形成したＦＢＧとを備えたセンサ用光ファイバにおいて、ＦＢＧは、複数の格子部が入射光に対してそれぞれ反射する反射光が、互いに異なる中心波長を有するように、且つ複数の格子部からの各反射光の反射強度が、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるように形成されることを特徴とするものである。
　ＦＢＧの各格子部からの反射光は互いに異なる中心波長を有するため、ＦＢＧ全体での反射帯域が広がった状態となり、入力光を発する光源として単波長光源を用いることが可能となる。また、各反射光の反射強度が、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるように構成したため、ＦＢＧ全体での反射強度は、短波長側から長波長側に向かって略一定の傾きで大きくなる。反射強度が略一定の傾きで大きくなると、ＦＢＧへの物理量の印加前後における反射強度に差異が生じるため、この差異に基づいて物理量を相対的に求めることが可能となる。したがって、センサ用光ファイバにおいて、低コストで計測システムを構築可能としつつ、センシングが可能な範囲を広げることが可能となる。
　この発明によれば、低コストで計測システムを構築可能としつつ、センシングが可能な範囲を広げることを可能としたセンサ用光ファイバの製造方法が実現される。また、この発明によれば、上記のようなセンサ用光ファイバを提供することが可能となる。
この発明の実施の形態１に係るセンサ用光ファイバの構成を示す概略図である。 実施の形態１に係るセンサ用光ファイバにおけるＦＢＧの反射帯域を概略的に示すグラフである。 実施の形態１に係るセンサ用光ファイバを用いた物理量の測定方法を説明するためのグラフである。 実施の形態１に係るセンサ用光ファイバを製造するための装置の構成を示す模式図である。 実施の形態１に係るセンサ用光ファイバの製造方法で用いられる位相マスクを示す模式図である。 実施の形態１に係るセンサ用光ファイバの製造方法を説明するための模式図である。 従来のＦＢＧの反射帯域を概略的に示すグラフである。
　以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
　図１に、この実施の形態１に係るセンサ用光ファイバ１を概略的に示す。センサ用光ファイバ１は、物理量を測定するためのセンサに用いられる光ファイバであって、例えばＬＥＤ等の図示しない単波長光源から入力される入力光Ｐ１が伝播するコア２と、コア２の外周部を覆うクラッド３とから構成されている。また、センサ用光ファイバ１は、入力光Ｐ１に対して特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射光Ｐ２として反射し、残りの光を透過光Ｐ３として透過させるＦＢＧ１０を備えている。
　センサ用光ファイバ１のコア２はゲルマニウムをドープした石英ガラスから形成されており、クラッド３は石英ガラスから形成されている。また、ＦＢＧ１０は、コア２の軸方向に沿って形成された複数の格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１から構成されている。後に製造方法を詳述するように、格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１は、コア２に紫外線レーザビームを照射することによって、軸方向においてコア２の屈折率とは異なる屈折率Ｎ１～Ｎｎをそれぞれ有するように形成された部位となっている。また、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１は、これらの間の間隔である長さ周期Λ１～Λｎが、入力光Ｐ１が伝播する方向における下流側から上流側に向かって徐々に大きくなるように形成されている。
　ここで、ＦＢＧ１０のブラッグ波長は、格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１の屈折率Ｎ１～Ｎｎと、長さ周期Λ１～Λｎとによって規定されている。また、屈折率Ｎ１～Ｎｎは、ＦＢＧ１０に印加される温度変化量に応じて変化するものとなっている。したがって、外部から加えられた応力によってＦＢＧ１０にひずみが生じると、それに伴って長さ周期Λ１～Λｎが変化するため、ＦＢＧ１０のブラッグ波長も印加されたひずみに応じて変化する。さらに、ＦＢＧ１０に加えられる温度が変化すると、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１の屈折率Ｎ１～Ｎｎが変化するため、ＦＢＧ１０のブラッグ波長も印加された温度変化量に応じて変化する。すなわち、センサ用光ファイバ１は、ＦＢＧ１０に印加されるひずみや温度変化等の物理量を、ブラッグ波長の変化に基づいて測定するものである。
　以上のように構成されるＦＢＧ１０において、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１は、それらの長さ周期Λ１～Λｎ、及び屈折率Ｎ１～Ｎｎに応じた波長λ１～λｎを有する光をそれぞれ反射する。すなわち、図２に示すように、ＦＢＧ１０が入力光Ｐ１に対して反射する反射光Ｐ２の反射帯域Ｌは、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１からの各反射光の反射帯域Ｌ１～Ｌｎを含んだものとなる。ＦＢＧ１０は、格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１によって反射される反射光の反射帯域Ｌ１～Ｌｎが、互いに異なる中心波長λ１～λｎを有するように、且つ各反射光の反射強度、すなわち各反射帯域Ｌ１～Ｌｎの中心波長λ１～λｎにおける反射強度Ｓ１～Ｓｎが、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるように形成されている。したがって、反射光Ｐ２の反射帯域Ｌが、略一定の傾きで漸次大きくなった状態となっている。
　次に、この発明の実施の形態１に係るセンサ用光ファイバ１を用いて物理量を測定する際の動作について説明する。
　図１に示されるように、まず、センサ用光ファイバ１に接続された図示しない単波長光源から入力光Ｐ１が入力される。ＦＢＧ１０は、入力光Ｐ１に対してブラッグ波長の光を反射光Ｐ２として反射し、残りの光を透過光Ｐ３として透過する。このような状態でＦＢＧ１０にひずみや温度変化等の物理量が印加されると、それに伴う各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１の長さ周期Λ１～Λｎの変化や屈折率Ｎ１～Ｎｎの変化によってブラッグ波長もシフトする。
　図３に示すように、ＦＢＧ１０のブラッグ波長がシフトすると、矢印Ａ１で示すように、反射光Ｐ２の反射帯域Ｌは同じ波形のままＬ２１へとシフトする。また、入力光Ｐ１の波長λ２１は物理量の印加前後で変わらないため、入力光Ｐ１に対するＦＢＧ１０からの反射強度は、Ｓ１からＳ２へと変化する。このように、物理量の印加前後における反射強度Ｓ１、Ｓ２に相対的な差異が生じるため、この差異に基づいて、ＦＢＧ１０に印加された物理量が算出される。
　ここで、センサ用光ファイバ１は正の熱膨張係数を有しており、雰囲気温度の上昇に伴って膨張し、逆に雰囲気温度が低下すると収縮するという特性を有している。したがって、雰囲気温度が変化してＦＢＧ１０が収縮すると、それに伴って各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１（図１参照）の間の周期Λ１～Λｎも収縮する。また、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１からの反射光の波長は、周期Λ１～Λｎ、及び格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１の屈折率Ｎ１～Ｎｎによって規定される。したがって、入力光Ｐ１の波長λ２１に対するＦＢＧ１０の反射光Ｐ２の反射帯域Ｌは、図３の矢印Ａ２で示されるように、雰囲気温度の変化に応じて反射帯域Ｌ２２にシフトする場合がある。
　しかしながら、ＦＢＧ１０は、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１によって反射される反射光の反射帯域Ｌ１～Ｌｎが、互いに異なる中心波長λ１～λｎを有するように形成されており、センシング可能な領域が広げられた状態となっている。また、ＦＢＧ１０は、各反射光の反射強度、すなわち各反射帯域Ｌ１～Ｌｎの中心波長λ１～λｎにおける反射強度Ｓ１～Ｓｎが、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるように形成されており、反射光Ｐ２の反射帯域Ｌが、略一定の傾きで漸次大きくなった状態となっている。したがって、ＦＢＧ１０は、反射帯域Ｌが反射帯域Ｌ２２にシフトしたとしても、そのセンシング可能領域内に入力光Ｐ１の波長λ２１を含むこと、及び物理量の印加前後における反射強度の差異を相対的に対比することが可能となっている。すなわち、センサ用光ファイバ１は、可変波長光源を用いることなく、温度補償を行いつつ物理量を測定することが可能となっている。
　以上のように、センサ用光ファイバ１のＦＢＧ１０において、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１からの反射光が互いに異なる中心波長λ１～λｎを有するため、ＦＢＧ１０全体での反射帯域が広がった状態となり、入力光を発する光源として単波長光源を用いることが可能となる。また、各反射光の反射強度が、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるように構成したため、ＦＢＧ１０全体での反射帯域は、短波長側から長波長側に向かって略一定の傾きで大きくなる。反射帯域が略一定の傾きで大きくなると、ＦＢＧ１０への物理量の印加前後における反射強度に差異が生じるため、この差異に基づいて物理量を相対的に求めることが可能となる。したがって、センサ用光ファイバ１において、低コストで計測システムを構築可能としつつ、センシングが可能な範囲を広げることが可能となる。
　次に、この発明の実施の形態１に係るセンサ用光ファイバ１を製造する方法について説明する。
　図４に、センサ用光ファイバ１を製造するための装置の構成を模式的に示す。尚、センサ用光ファイバ１は、コア２及びクラッド３から構成される光ファイバ３１にＦＢＧ１０（図１参照）を形成することによって製造される。図４に示される位相マスク３２は、石英等を材料とする透明基板３３の中央部に、格子としての複数の溝部３４ａからなる回折格子３４を形成したものであり、この位相マスク３２の一方の面３２ａに当接する位置または近接する位置に光ファイバ３１が保持される。一方、位相マスク３２の他方の面３２ｂには、図示しない紫外線レーザ光源から紫外線レーザビーム４０が出力されるようになっており、紫外線レーザビーム４０を、位相マスク３２の回折格子３４を介して光ファイバ３１に照射可能となっている。
　ここで、図５に示されるように、回折格子３４の格子周期、すなわち複数の溝部３４ａ同士の間隔は、位相マスク３２の長手方向における一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かって漸次大きくなっている。また、図４に示される位相マスク３２と図示しない紫外線レーザ光源との間には、紫外線レーザビーム４０の通過及び遮断を開閉することによって切り換えるメカニカルシャッタ３５と、メカニカルシャッタ３５を通過した紫外線レーザビーム４０を集光するシリンドリカルレンズ３６とが設けられている。尚、本発明の製造方法で紫外線レーザ光源から出力される紫外線レーザビーム４０は細く、例として、図６に示される光ファイバ３１のコア２の径Ｄ２及びクラッド３の径Ｄ３がそれぞれ１０μｍ、１２５μｍである場合、紫外線レーザビーム４０の径Ｄ１は１ｍｍ程度となる。径Ｄ１で出力された紫外線レーザビーム４０はシリンドリカルレンズ３６によって集光され、クラッド３を透過して光ファイバ３１のコア２に照射される。
　図４に戻って、移動ステージ３７は、紫外線レーザビーム４０に対して光ファイバ３１及び位相マスク３２を一体として移動させるためのものであり、紫外線レーザビーム４０の照射方向（矢印Ｂ１参照）に対して垂直となる方向（矢印Ｂ２参照）に移動可能となっている。尚、光ファイバ３１は、その軸方向が位相マスク３２の一端側から他端側に向かう方向に沿うように保持されている。また、光ファイバ３１及び位相マスク３２は、光ファイバ３１の軸方向及び位相マスク３２の長手方向が移動ステージ３７の移動方向に一致するように固定されている。したがって、紫外線レーザビーム４０の照射中に移動ステージ３７を移動させると、紫外線レーザビーム４０が光ファイバ３１の軸方向に沿って照射される。また、移動ステージ３７には制御部３８が電気的に接続されており、制御部３８から出力される指令信号に基づいて移動ステージ３７の動作が制御される。
　制御部３８は、光ファイバ３１に紫外線レーザビーム４０を照射してＦＢＧ１０（図１参照）を形成する際、紫外線レーザビーム４０が位相マスク３２の一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かって照射されるように移動ステージ３７の移動を制御する。また、制御部３８は、紫外線レーザビーム４０の照射中における移動ステージ３７の移動速度、すなわち光ファイバ３１及び位相マスク３２の移動速度を、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かうにつれて徐々に減速するように制御する。ここで、位相マスク３２の回折格子３４は、溝部３４ａ同士の間隔が一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かって漸次大きくなるように形成されている（図５参照）。すなわち、移動ステージ３７の移動速度は、紫外線レーザビーム４０の照射位置が溝部３４ａ同士の間隔が短い部分から長い部分に向かうにつれて徐々に減速するように制御されている。尚、制御部３８にはメカニカルシャッタ３５も電気的に接続されており、その開閉を制御部３８によって制御されている。
　以上のような装置を用いてセンサ用光ファイバ１を製造する場合、まず、移動ステージ３７上に位相マスク３２が固定されるとともに、位相マスク３２に光ファイバ３１が保持される。次いで、図示しない紫外線レーザ光源からの紫外線レーザビーム４０の出力と、矢印Ｂ２で示される方向への移動ステージ３７の移動とが開始される。また、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の回折格子３４において一端３２ｃ側に位置する部位になると、メカニカルシャッタ３５が開かれ、紫外線レーザビーム４０が位相マスク３２を介して光ファイバ３１に照射されるようになる。尚、紫外線レーザビーム４０は、光ファイバ３１のクラッド３を透過してコア２に照射される。光ファイバ３１のコア２は、ゲルマニウムがドープされた石英ガラスを材料としており、このようなコア２に紫外線レーザビーム４０が照射されると、コア２におけるＳｉ－Ｇｅの結合手が切られることによって屈折率の変化が生じ、それにより、ＦＢＧ１０における格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１（図１参照）が形成される。
　ここで、移動ステージ３７の移動速度は、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かうにつれて徐々に遅くなるように制御部３８によって制御されている。よって、光ファイバ３１のコア２に対する紫外線レーザビーム４０の照射量は、光ファイバ３１の軸方向に沿って一定とはなっておらず、移動ステージ３７の移動速度に応じて変化している。具体的に説明すると、移動ステージ３７が高速で移動している場合、すなわち、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の一端３２ｃ側である場合、光ファイバ３１のコア２に対する紫外線レーザビーム４０の照射量は少なくなる。したがって、コア２においてＳｉ－Ｇｅの結合手が切られる量も少なくなるため、形成されたＦＢＧ１０の格子部は低い反射率を有するものとなる。
　一方、移動ステージ３７が低速で移動している場合、すなわち、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の他端３２ｄ側である場合、光ファイバ３１のコア２に対する紫外線レーザビーム４０の照射量は多くなる。したがって、コア２においてＳｉ－Ｇｅの結合手が切られる量も多くなるため、形成されたＦＢＧ１０の格子部は高い反射率を有するものとなる。すなわち、光ファイバ３１及び位相マスク３２の移動速度を徐々に減速させながら光ファイバ３１にＦＢＧ１０を形成した場合、形成されたＦＢＧ１０の反射率も一端側から他端側に向かって漸次高くなる。したがって、ＦＢＧ１０が反射する反射光の反射強度を、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくすることができる。
　さらに、位相マスク３２の回折格子３４における格子周期、すなわち溝部３４ａ同士の間隔（図５（ａ）参照）は、一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かって漸次長くなっている。そのため、本方法によって形成されたＦＢＧ１０は、図１に示すように、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１間の間隔である長さ周期Λ１～Λｎが一端側から他端側に向かって徐々に広がったものとなる。したがって、各格子部Ｇ１～Ｇｎ＋１からの反射光が互いに異なる中心波長を有するようになり、ＦＢＧ１０全体での反射帯域が広がった状態となる（図２参照）。
　以上のように、センサ用光ファイバ１を製造する方法において、一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かって格子周期が漸次長くなる回折格子３４を有する位相マスク３２を用いる。また、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かうにつれて、移動ステージ３７の移動速度が徐々に減速されるようにする。そのため、形成されたＦＢＧ１０から反射する反射光の反射強度が短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるとともに、ＦＢＧ１０全体での反射帯域を広がった状態となる。したがって、低コストで計測システムを構築可能としつつ、反射帯域を広げたセンサ用光ファイバを製造することが可能となる。
　尚、上記のセンサ用光ファイバの製造方法において、移動ステージ３７は、紫外線レーザビーム４０に対して光ファイバ３１及び位相マスク３２を一体として移動させるように構成されたが、移動ステージ３７が光ファイバ３１及び位相マスク３２を移動させることに限定するものではない。紫外線レーザビーム４０と光ファイバ３１及び位相マスク３２とが相対的に移動可能であればよく、移動ステージ３７の位置を固定して紫外線レーザビーム４０を移動させること、すなわち図示しない紫外線レーザ光源、メカニカルシャッタ３５及びシリンドリカルレンズ３６を移動させることも可能である。
　また、紫外線レーザビーム４０の照射中における移動ステージ３７の移動速度は、紫外線レーザビーム４０の照射位置が位相マスク３２の一端３２ｃ側から他端３２ｄ側に向かうにつれて徐々に減速するように制御されたが、このような制御に限定するものではなく、逆に他端３２ｄ側から一端３２ｃ側に向かって徐々に早くなるように制御することも可能である。
　１　光ファイバ、２　コア、１０　ＦＢＧ、３１　光ファイバ、３２　位相マスク、３４　（位相マスクの）回折格子、３４ａ　溝部（位相マスクの格子）、４０　紫外線レーザビーム、Ｇ１～Ｇｎ＋１　（ＦＢＧの）格子部、　Ｌ２　反射光、　Ｓ１～Ｓｎ　反射光の反射強度、　λ１～λｎ　反射光の波長。

Claims (2)

  1. 　光ファイバのコアに、前記コアとは異なる屈折率を有する複数の格子部からなるＦＢＧを形成したセンサ用光ファイバの製造方法であって、
    　前記光ファイバは、一端側から他端側に向かって格子周期が漸次長くなる回折格子を有する位相マスクに、前記一端側から前記他端側に向かう方向が前記光ファイバの軸方向に沿うように保持され、
    　前記ＦＢＧは、前記位相マスクを介して前記光ファイバに紫外線レーザビームを照射することによって形成され、
    　前記紫外線レーザビームと、前記光ファイバ及び前記位相マスクとは、前記光ファイバの軸方向に沿って相対的に移動され、
    　前記移動の速度は、前記光ファイバにおける前記紫外線レーザビームの照射される位置が前記位相マスクの前記一端側から前記他端側に向かうにつれて遅くなるまたは前記位相マスクの前記他端側から前記一端側に向かうにつれて速くなることを特徴とするセンサ用光ファイバの製造方法。
  2. 　入射光が伝播するコアと、
    　前記コアの屈折率とは異なる屈折率を有する複数の格子部を前記コアの軸方向に沿って形成したＦＢＧと
    を備えたセンサ用光ファイバにおいて、
    　前記ＦＢＧは、
    　前記複数の格子部が前記入射光に対してそれぞれ反射する反射光が、互いに異なる中心波長を有するように、且つ
    　前記複数の格子部からの各反射光の反射強度が、短波長側から長波長側に向かって漸次大きくなるように
    形成されることを特徴とするセンサ用光ファイバ。
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