ファイバブラッググレーティング素子、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法及びその製造装置
【課題】簡易な構成で、広帯域において４０ｄＢを超える高遮断量を得ることができるファイバブラッググレーティング素子の製造方法を提供する。さらには、高遮断量を得ることができるファイバブラッググレーティング素子において、さらに所望の透過損失を実現するファイバブラッググレーティング素子の製造方法を提供する。
【解決手段】両端から光軸方向の中心部に向かって間隔が広がり、中心部での間隔が中心部以外の最も広い間隔以上の広さを有する複数のグレーティングが内部に形成されるコアと、コアの外側に形成され、中心部でのグレーティングの間隔に相当する遮蔽部が表面に備えられるクラッドと、を具備することを特徴とする、ファイバブラッググレーティング素子である。
【解決手段】両端から光軸方向の中心部に向かって間隔が広がり、中心部での間隔が中心部以外の最も広い間隔以上の広さを有する複数のグレーティングが内部に形成されるコアと、コアの外側に形成され、中心部でのグレーティングの間隔に相当する遮蔽部が表面に備えられるクラッドと、を具備することを特徴とする、ファイバブラッググレーティング素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに紫外線を照射して、光通信システム中に用いられる主要光部品であるファイバブラッググレーティング素子、ファイバブラッググレーティング素子を製造する方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速かつ大容量の光ネットワークの研究及び実用化が進んでいるが、このネットワークの構築には、様々な光部品が必要になってくる。かかる光機能部品の主要な部品のひとつとして、ファイバブラッググレーティング素子が挙げられる。
【０００３】
このファイバブラッググレーティング素子は、光ファイバに紫外線を照射することによって、光ファイバのコア層に周期的な屈折率変調を加えた光受動部品である。この屈折率変調によって、光ファイバ中を伝搬する光信号のうち、所望の波長の信号のみを反射させる機能を持たせることができる。
従って、このファイバブラッググレーティング素子は、波長フィルタや分散補償器などの光フィルタとして機能させることができ、波長多重（ＷＤＭ）通信のキーデバイスとなっている。
【０００４】
このファイバブラッググレーティング素子の製造方法としては、位相マスクを用いる方法や、ホログラフィック干渉を用いる方法などいくつかの方法が挙げられる。しかし、いずれの方法も、光の干渉を用いて、感光性を有する光ファイバのコア層に、周期的な干渉縞を形成し、屈折率変調を付与するものである。位相マスクを用いてファイバブラッググレーティング素子を製造する場合には、一般的には、位相マスクからのプラスマイナス１次光の間における２光束間干渉を用いて、屈折率変調を形成させている。
【０００５】
上述の製造方法のうち、量産を考慮すると、再現性に優れた位相マスクを用いる方法を採用することが一般的である。この位相マスクは、石英ガラスなどの紫外線を透過させる材料の表面に、所定の反射波長に合わせたピッチの周期的な溝を形成したものである。この位相マスクに紫外線を照射すると、紫外線は、この表面に付けられた溝によって、特定の方向に回折される。
【特許文献１】米国特許番号 ５，６１９，６０３
【特許文献２】特開２００１−１８３５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、約１０ｎｍ程度の広帯域で光信号を遮断しようとする場合、ファイバブラッググレーティング素子をグレーティングの間隔（以下、ピッチという。）が長手方向に変化するチャープトグレーティングとする。さらにこの帯域で大きな遮断量を得ようとする場合、ファイバブラッググレーティング素子の長手方向の長さであるグレーティング長を長くすることによって大きな遮断量を実現しようとしている。
【０００７】
例えば、図２６は波長１６５０ｎｍ帯の約１０ｎｍ帯域の光をグレーティング長が７ｍｍのチャープトグレーティングによって遮断した結果を示しており、約３０〜３５ｄＢの遮断量を得ている。そして図２７は、同じ波長１６５０ｎｍ帯の約１０ｎｍ帯域の光をグレーティング長が１３ｍｍのチャープトグレーティングによって遮断した結果を示しており、約３０〜３５ｄＢの遮断量を得ている。
【０００８】
しかしながら、グレーティング長を約２倍にした場合、遮断量も約２倍となって約８０ｄＢ程度の遮断量が得られるはずであるが、図２７に示す遮断量は、概ね５ｄＢ程度の遮断量しか増加しているに過ぎない。すなわち、単にグレーティング長を長くしても大きな遮断量を得るには限界がある。
【０００９】
一方、近年の光通信分野などでは、監視通信系の光を実通信系の光と確実に分離する必要があり、この監視通信系の光が実通信系の光に漏れることによる実通信への影響を極力なくすため、たとえば、広帯域で安定した４０ｄＢ程度の遮断量が要求される場合がある。このため、広帯域で安定して４０ｄＢを超える遮断量が得られるファイバブラッググレーティング素子の出現が要望されていた。
【００１０】
この発明は、上述した内容に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、広帯域において４０ｄＢを超える高遮断量を得ることができるファイバブラッググレーティング素子の製造方法を提供する。さらには、高遮断量を得ることができるファイバブラッググレーティング素子において、さらに所望の透過損失を実現するファイバブラッググレーティング素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の第１の態様は、両端から光軸方向の中心部に向かって間隔が広がり、中心部での間隔が中心部以外の最も広い間隔以上の広さを有する複数のグレーティングが内部に形成されるコアと、コアの外側に形成され、中心部でのグレーティングの間隔に相当する遮蔽部が表面に備えられるクラッドと、を具備することを特徴とする、ファイバブラッググレーティング素子である。
【００１２】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の第２の態様は、遮蔽部が２ｍｍ以上であることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子である。
【００１３】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の第３の態様は、中心部でのグレーティングの間隔が４ｍｍ以上であることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子である。
【００１４】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造方法の第１の態様は、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、紫外線を遮蔽板を介した後、位相マスクを介して光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法である。
【００１５】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造方法の第２の態様は、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、紫外線を位相マスクを介した後、遮蔽板を介して光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法である。
【００１６】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造装置の第１の態様は、グレーティングが形成される光ファイバと、光ファイバに照射される紫外線を発生させる紫外線レーザ発生装置と、光ファイバと紫外線レーザ発生装置の間に設置された遮蔽板及び位相マスクと、を備える照射手段と、光ファイバの一端から光信号を送る光源と、光ファイバの他端に設置されたスペクトラムアナライザと、を備える検出手段と、を備えるファイバブラッググレーティング素子の製造装置である。
【００１７】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造装置の第２の態様は、位相マスクが、紫外線レーザ発生装置と遮蔽板との間に配置されることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子の製造装置である。
【００１８】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造装置の第３の態様は、遮蔽板が、紫外線レーザ発生装置と位相マスクとの間に配置されることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子の製造装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、コア内に対向して配置された１対のグレーティングが離されていることによって、使用する波長帯で生ずる遮断量のリップルを回避または低減することが可能なファイバブラッググレーティング素子を実現できる。
【００２０】
さらに、ファイバブラッググレーティング素子を製造する際に、遮蔽板を介した後に、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射することで所望の透過損失を得ることができるファイバブラッググレーティング素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図１から図２５を参照して、詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態にかかるファイバブラッググレーティング素子（以下、ＦＢＧ素子という。）を用いた光分岐線路監視システムの概要構成を示す図である。この光分岐線路監視システムは、伝送装置１０に幹線光線路２２が接続され、この幹線光線路２２は、光スプリッタ２８によって光多分岐され、複数の幹線光線路２２に分岐される。この分岐された幹線光線路２２は、光カプラ１８を介して局外に延び、屋外の光スプリッタ３によって各分岐線路１ａ１〜１ａ８に光多分岐される。
【００２３】
光多分岐された各分岐光線路１ａ１〜１ａ８は、ユーザ２４内の各ＯＮＵ（Optical Network Unit）２０に接続される。なお、この光スプリッタ３は、図示しない光線路監視用デバイスを有し、この光監視線路用デバイスは、監視光λｃ１〜λｃ８のみをそれぞれ各分岐光線路１ａ１〜１ａ８に対応させて入出力する。
【００２４】
制御部２６は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）２が出力する可変波長の監視光の出力制御を行い、ファイバセレクタ（以下、ＦＳという。）２５に出力するとともに、受信計測の制御をも行う。ＯＴＤＲ２は、この制御部２６およびＦＳ２５を介して光カプラ１８に接続される。
【００２５】
各ＯＮＵ２０は、各ＯＮＵ２０固有の監視光波長が割り当てられ、各ＯＮＵ２０内にはそれぞれ監視光波長帯域の監視光を反射し、出力を遮断するＦＢＧ素子２１−１〜２１−８が設けられている。なお、各ＦＢＧ素子２１−１〜２１−８は、同じ構成のＦＢＧ素子であり、約１０ｎｍ帯域の監視光を約６０ｄＢ遮断する特性を有する。
【００２６】
制御部２６は、監視すべきλｃ１〜λｃ８の監視光を周期的に出射させ、光カプラ１８を介して幹線光線路２２に出力される。この際、ＦＳ２５は、出力すべき幹線光線路２２を選択する。光カプラ１８において、伝送装置１０から伝搬した波長λｂの通信光は、たとえば波長λｃ１の監視光とともに光スプリッタ３に入力され、波長λｂの通信光は、分岐光線路１ａ１〜１ａ８を介して各ＯＮＵ２０に入力されるとともに、波長λｃ１の監視光は、分岐光線路１ａ１に接続されたＯＮＵ２０に入力される。
【００２７】
図２は、ＯＮＵを詳細に説明する模式図である。図２に示すように波長λｃ１の監視光は、ＦＢＧ素子２１−１によって反射されるが、波長λｂの通信光は、そのまま光受信部３１−１で受信され、Ｏ／Ｅ部３２−１によって光／電気変換され、受信処理部３３−１に入力される。同様にして、分岐光線路１ａ３に、波長λｃ３の監視光と波長λｂの通信光とが入力された場合にも、波長λｃ１の監視光は、ＦＢＧ２１−３によって反射されるが、波長λｂの通信光は、そのまま光受信部３１−３で受信され、Ｏ／Ｅ部３２−３によって光／ 電気変換され、受信処理部３３−３に入力される。
【００２８】
ここで、波長λｃ１などの監視光が光受信部３１−１〜３１−８に入力されると、通信エラーなどが生じ、通信に大きな影響を及ぼし、これらの監視光をＦＢＧ素子２１−１〜２１−８によって確実に遮断する必要がある。ここで、上述したようにＦＢＧ素子２１−１〜２１−８は、監視光の波長帯域約１０ｎｍにおいて約６０ｄＢの遮断量を有するので、確実に監視光を遮断することができる。なお、ＦＢＧ素子２１−１〜２１−８は、図示しないフェルールなどによって固定され、コネクタ３０−１〜３０−８内に設けられる。
【００２９】
ここで、ＦＢＧ素子２１（２１−１〜２１−８）の構成について図面を用いて説明する。図３は、ＦＢＧ素子の断面図であり、図４は、ＦＢＧ素子による広帯域フィルタの概念を示す模式図である。図３に示すように、ＦＢＧ素子２１は、波長λｃ１〜λｃ８に対応するグレーティングのピッチΛが長手方向に変化するチャープトグレーティングである。ＦＢＧ素子２１は、その長手方向の中心部Ｏに対向してグレーティングが配置され、中心部から離れるにつれてグレーティングのピッチΛが短くなるように配置されている。
【００３０】
さらに、図４に示すように、ブラッグ中心波長が波長λｃ１〜λｃ８であるため、λｃ１〜λｃ８までの広帯域で反射することができ、この波長帯域の光を遮断することができる。この結果、ＯＮＵ２０は、同一のＦＢＧ素子２１を用いることができる。なお、ＦＢＧ２１は、各監視光の波長をブラッグ中心波長として形成されたものを用いてもよい。
【００３１】
図５は、ＦＢＧ素子の遮断特性を示すグラフである。ＦＢＧ素子２１は、１６５０ｎｍを中心に約１０ｎｍの帯域で、入力された光信号を、４０ｄＢ以上遮断している。この実施形態では、ＦＢＧ素子２１のグレーティングのピッチΛが、光ファイバの長さ方向の中心部に向かって広くなうように形成されているので、１０ｎｍ程度の広帯域でも約４０ｄＢ以上の遮断特性を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明のＦＢＧ素子の製造方法の基本的な原理を、図面を使用しながら説明する。
【００３３】
図６（ａ）は、プラスマイナス１次光間の２光束間干渉によって、干渉縞が形成されたＦＢＧ素子を示す。一方、図６（ｂ）は、その他の紫外線照射を意図していなかった０次光、プラスマイナス２次光などのｎ次回折光の２光束間干渉によって干渉縞が形成されたＦＢＧ素子を示す。
【００３４】
図面はＦＢＧ素子を模式的に表しているが、黒い線の部分が屈折率の高いところを表し、白い部分が屈折率の低いところを表している。また、光ファイバの光軸方向をＸ軸に、それと直交する方向をＹ軸に取っている。
【００３５】
ＦＢＧ素子は、位相マスクを透過した紫外線の干渉縞によって形成される光ファイバのコア層の屈折率変化である。そして、干渉縞は、光の強度分布が、そのまま屈折率変化になるので、屈折率変化は周期関数（ｓｉｎ波）となる。
【００３６】
ここで、図６（ａ）に示すプラスマイナス１次光により形成されたファイバグレーティングは、Ｘ軸方向にはｓｉｎ状の屈折率プロファイルを持っているが、Ｙ軸方向には常に一定である。
【００３７】
一方、照射を意図していなかった０次光、プラスマイナス２次光等のｎ次回折光により形成されたＦＢＧ素子は、Ｙ軸方向にある角度を持って形成されることになるので、Ｙ軸方向では一定にならない。（図６（ｂ）のθ(mn)参照。）
【００３８】
これを更に詳しく、関数的に表すと、下記のようになる。
本来、プラスマイナス１次光の透過率が高いので、このプラスマイナス１次光と不要な光との間の干渉縞の強度は、この意図していない回折光による干渉縞の中でも相対的に強くなる。
【００３９】
ここで、位相マスクから光ファイバへ達する１次の回折光の角度は次式で表される。
[式１]
Λ(ph)×(θi) ＝ I×λuv
【００４０】
一方、位相マスクからの透過を意図していない回折光をｍ次とｎ次の回折光とすると、ｍ次の回折光とｎ次の回折光との間の２拘束干渉は、図１（ｂ）に示すとおり、光ファイバ中の光の伝搬方向に対して、θ(mn)の角度をなしている。
[式２]
θ(mn)＝ (θ(m) ＋ θ(n))/2
つまり、意図していない干渉縞の主要なものの等位相面は、位相マスクと光ファイバとを結ぶ方向、つまり、Ｙ軸方向と、θ(mn)の角度をなしていることになる。
【００４１】
従って、図７に示すように、位相マスクを介して紫外線を照射し、ＦＢＧ素子を形成している間に、位相マスクと光ファイバの間隔に変調を施す（紫外線照射中に、位相マスクと光ファイバの間隔を変化させる）と、グレーティングがＹ軸とθ(mn)の角度をなしているｍ次ｎ次の回折光による干渉縞の位相はずれることになる。
【００４２】
一方、プラスマイナス１次光の場合は、等位相面がＹ軸に対して平行なので、この位相マスクと光ファイバの間隔を変化させても、プラスマイナス１次光による干渉縞の位相はまったく影響を受けない。
【００４３】
本発明では、以上の原理を用いて、プラスマイナス１次光によって形成された干渉縞には、なんら影響を与えずに、他のプラスマイナス１次光以外の回折光によって形成された干渉縞の位相を変えることによって、屈折率変化を消去せることができる。
【００４４】
つまり、図７に示すように、位相マスクを介して紫外線を照射中に、位相マスクと光ファイバの間隔に変調を施す、つまり時間の経過とともにその間隔を変化せせることによって、プラスマイナス１次光以外の回折光による干渉縞の位相を変化させる。そして、その位相の異なる干渉縞が、ちょうど互いに打ち消し合うように、位相を変化させれば、実質上、プラスマイナス１次光以外の回折光による屈折率変化を消去することが可能である。
一方、上述のように、プラスマイナス１次光は、Ｙ軸に平行に入射するので、この位相マスクと光ファイバの間隔に変調を施しても、位相は変化しない。
【００４５】
したがって、プラスマイナス１次光以外の回折光による屈折率変化の影響が無いので、反射減衰量を劣化させることがなく、すぐれた反射クロストークを有するＦＢＧ素子を製造することができる。
【００４６】
さらに、ＦＢＧ素子のグレーティングの中心部でのピッチを変化させた時の遮断量について図面を参照しながら説明する。図８〜図１６に、ＦＢＧ素子のグレーティングの中心部でのピッチΛを０．３ｍｍ〜５ｍｍまで連続的に変化させていったときの遮断量の波長特性を示す。グレーティングのピッチΛを０ｍｍとしたもの、即ち、従来のファイバブラッググレーティング素子の遮断量の波長特性を図１８に示す。図１８に示す遮断量の波長特性には、波長１６５７ｎｍ前後に２０ｄＢ程度のリップルが存在することがわかる。ここで、上記のリップルは、対象とする波長帯内の最も高いピークの高さとして定義される。
【００４７】
図８〜図１６から、上記のリップルは、グレーティングのピッチΛの増大と共に略単調に減少していくことがわかる。このようなリップルのグレーティングのピッチ依存特性を図１７に示す。図１７から、グレーティングの中心部でのピッチΛを１ｍｍ以上にすることによってこのリップルはｄＢ単位で略半分以下となり、２ｍｍ以上にすることによってこのリップルは略４分の１以下となる。リップルの観点からは、グレーティングの中心部でのピッチΛを２ｍｍ以上にすることによって、例えば４０ｄＢ等の実用的な遮断量を対象とする波長帯で得ることができ、４ｍｍ以上にすることによってリップルを１〜２ｄＢの範囲内に収めることができ好ましい。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、上述したＦＢＧ素子の透過損失について図面を参照しながら詳細に説明する。図１９は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチΛを０ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性であり、図２０は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングのピッチΛを２ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。なお、照射した紫外線の帯域は１５２０〜１５８０ｎｍの帯域であり、また、グラフ外に記載されるＮｏ１〜Ｎｏ３は、回折次数を示す。
【００４９】
図１９に示すとおり、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチを０ｍｍとした場合には、透過損失は約０．４７ｄＢ程度であり、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチを２ｍｍとした場合には、図２０に示すとおり、透過損失は約０．７６ｄＢ程度となる。すなわち、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングのピッチを２ｍｍとすることによって、透過損失が増大することが分かる。
【００５０】
ここで、一般的にＯＮＵを製品化するにあたって、第１実施形態で説明したコネクタを透過した後の透過損失を約１．１ｄＢ程度に抑えることが望ましい。すなわち、コネクタ内で仮に約０．６ｄＢ程度の透過損失が生じるとすると、ＦＢＧ素子を透過した後の透過損失は約０．５ｄＢ程度が望ましい。したがって、安定して約４０ｄＢの遮断量を得られる第１実施形態に加重して、透過損失を約０．５ｄＢ未満にまで減少させることが望ましい。
【００５１】
そこで、発明者は透過損失を約０．５ｄＢ未満に抑えることに関して、光ファイバに紫外線を照射する際、図７に示すように位相マスクを介して照射していたが、図２１に示すように位相マスクを介す前に遮蔽板を配置した。すなわち、光ファイバに紫外線を照射する際に、遮蔽板を介した後、位相マスクを介して紫外線を光ファイバに照射することによって、所望の遮断量に加重して、所望の透過損失を得られることを知見した。また、光ファイバに紫外線を照射する際に、位相マスクを介した後、遮蔽板を介して紫外線を光ファイバに照射することによっても同様の結果を得られることを知見した。
【００５２】
図２１によって、得られる光ファイバの断面図を図面を参照しながら説明する。図２８は、遮蔽板を介して紫外線を照射した結果の光ファイバである。図２８に示すように、コアとクラッドとから構成される光ファイバであって、コアの内部に複数のグレーティング５１が形成される。グレーティング５１は、コアの長さ方向の中心分に向かって間隔が広くなるように形成され、中心部のグレーティング５１の間隔は、中心部以外の最も広いグレーティングの間隔以上の間隔を有している。さらに、中心部でのグレーティング５１の間隔に相当する遮蔽部５３が、クラッドの表面に形成されている。この遮蔽部５３は、遮蔽板を介した後、位相マスクを介して、紫外線を照射した結果できた遮蔽部である。
【００５３】
上述した知見に基づく透過損失の減少を図面を参照して説明する。図２２は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングの間隔Λを２ｍｍとし、さらに、紫外線を遮蔽板を介して照射したＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。なお、ここでも、照射した紫外線の帯域は１５２０〜１５８０ｎｍの帯域である。
【００５４】
さらに、その他の帯域についても同様の検証を行った。図２３は、１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティング間隔Λを２ｍｍとし、上述した遮蔽板を使用した場合と、使用しなかった場合を比較するグラフである。また、図２４は、帯域を（１）１３１０±２０ｎｍ、（２）１５５０±２０ｎｍ、（３）１６７０ｎｍ〜における透過損失の最悪値と平均値を遮蔽板の有無によって比較する表である。図２４からも明らかなとおり、遮蔽板を使用しない場合には、透過損失は０．４４ｄＢ〜０．７３ｄＢであるのに対し、遮蔽板を使用した場合の透過損失は、０．２２ｄＢ〜０．４ｄＢに抑えることができる。
【００５５】
ここで、本発明である遮蔽板と位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射する製造方法の具体的な実施例を以下に説明する。
【００５６】
図２５に、その製造装置を示す。この製造装置は、紫外線レーザ発生装置３５と、（ファイバグレーティングが形成される）光ファイバ３７とこの紫外線レーザ発生装置３５の間に設置された位相マスク３９及び図示しない遮蔽板と、を備える照射手段と、光ファイバ３７の一端から光信号を送る光源４３と、光ファイバ３７のもう一方の端に設置されたスペクトラムアナライザ４５を備える検出装置と、を備える。
【００５７】
更に、光ファイバ３７は、光ファイバ３７の長手方向において、照射装置の両側に設置された２個のリニアガイド４７で長手の垂直方向以外には動かないようにガイドされ、このリニアガイド４７に接続されたアクチュエータ４９によって、光ファイバ３７は、その長手の垂直方向に搬送される構造になっている。
【００５８】
まず、ＦＢＧ素子を形成する部分が照射手段の前にくるように、アクチュエータ４９を用いて、光ファイバ３７を搬送する。次に、位相マスク３９と光ファイバ３７の間隔があらかじめ定められた値になるように、移動装置４１を用いて調整をするか、又はアクチュエータ４９で光ファイバ３７を動かす。ここで位相マスク３９には、光ファイバ３７に所定の干渉縞が形成されるような溝が形成されている。
【００５９】
その後、紫外線レーザ発生装置３５によって、紫外線の照射を開始する。
また、常時、スペクトラムアナライザ４５によって、光ファイバの透過損失を測定しており、この測定値に基づいて変調を行うことも可能である。更に、あらかじめ定められた所定の波長帯域における所定の損失値に達した時点で、紫外線の照射を終了させることもできる。
以上の方法によって、本発明のプラスマイナス１次光以外の回折光による屈折率変化を消去したＦＢＧ素子が製造できる。
【００６０】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
ファイバブラッググレーティング素子を製造する際に、遮蔽板を介した後に、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射することで所望の透過損失を得ることができるファイバブラッググレーティング素子を製造でき、産業上の利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明にかかるファイバブラッググレーティング素子を用いた光分岐線路監視システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、ＯＮＵ側における監視光と通信光との伝送状態を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態のＦＢＧの一構成例を示す模式図である。
【図４】図４は、ＦＢＧによる広帯域フィルタの概念を示す模式図である。
【図５】図５は、第１実施形態のＦＢＧによる遮断特性の実験結果を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、プラスマイナス１次光によって形成されたファイバグレーティングを示す模式図、（ｂ）は、プラスマイナス１次光以外のｎ次の回折光によって形成されたファイバグレーティングを示す模式図である。
【図７】図７は、位相マスクと光ファイバ間の間隔を変化させる紫外線照射方法を示す図である。
【図８】図８は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが０．３ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図９】図９は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが１ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが１．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが２ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが２．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１３】図１３は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが３．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１４】図１４は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが４ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１５】図１５は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが４．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１７】図１７は、リップルのグレーティングピッチ依存特性を示す図である。
【図１８】図１８は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが０ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１９】図１９は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチΛを０ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。
【図２０】図２０は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチΛを２ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。
【図２１】図２１は、遮蔽板と位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射する模式図である。
【図２２】図２２は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティング間隔Λを２ｍｍとし、さらに、紫外線を遮蔽板を介して照射したＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。
【図２３】図２３は、１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティング間隔Λを２ｍｍとし、上述した遮蔽板を使用した場合と、使用しなかった場合を比較するグラフである。
【図２４】図２４は、所定の帯域及び遮蔽板の有無における透過損失の最悪値と平均値を示す表である。
【図２５】図２５は、遮蔽板及び位相マスクと光ファイバ間の間隔を変調させてファイバグレーティングを製造する本発明の製造装置を示す概要図である。
【図２６】図２６は、グレーティング長が７ｍｍであるときの遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図２７】図２７は、グレーティング長が１３ｍｍであるときの遮断量の波長特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１ａ１〜１ａ８ 分岐光線路
２ ＯＴＤＲ
３、２８ 光スプリッタ
１０ 伝送装置
１８ 光カプラ
２０ ＯＮＵ
２１、２１−１〜２１−８、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ ＦＢＧ素子
２２ 幹線光線路
２４ ユーザ
２５ ファイバセレクタ
２６ 制御部
３０−１、３０−３ 光コネクタ
３１−１、３１−３ 光受信部
３２−１、３２−３ Ｏ／Ｅ部
３３−１、３３−３ 受信処理部
３５ レーザ発生装置
３７ 光ファイバ
３９ 位相マスク
４３ 光源
４５ スペクトラムアナライザ
４７ リニアガイド
４９ アクチュエータ
５１ グレーティング
５３ 遮蔽部
λａ、λｂ 通信光の波長
λｃ１〜λｃ８ 監視光の波長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに紫外線を照射して、光通信システム中に用いられる主要光部品であるファイバブラッググレーティング素子、ファイバブラッググレーティング素子を製造する方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速かつ大容量の光ネットワークの研究及び実用化が進んでいるが、このネットワークの構築には、様々な光部品が必要になってくる。かかる光機能部品の主要な部品のひとつとして、ファイバブラッググレーティング素子が挙げられる。
【０００３】
このファイバブラッググレーティング素子は、光ファイバに紫外線を照射することによって、光ファイバのコア層に周期的な屈折率変調を加えた光受動部品である。この屈折率変調によって、光ファイバ中を伝搬する光信号のうち、所望の波長の信号のみを反射させる機能を持たせることができる。
従って、このファイバブラッググレーティング素子は、波長フィルタや分散補償器などの光フィルタとして機能させることができ、波長多重（ＷＤＭ）通信のキーデバイスとなっている。
【０００４】
このファイバブラッググレーティング素子の製造方法としては、位相マスクを用いる方法や、ホログラフィック干渉を用いる方法などいくつかの方法が挙げられる。しかし、いずれの方法も、光の干渉を用いて、感光性を有する光ファイバのコア層に、周期的な干渉縞を形成し、屈折率変調を付与するものである。位相マスクを用いてファイバブラッググレーティング素子を製造する場合には、一般的には、位相マスクからのプラスマイナス１次光の間における２光束間干渉を用いて、屈折率変調を形成させている。
【０００５】
上述の製造方法のうち、量産を考慮すると、再現性に優れた位相マスクを用いる方法を採用することが一般的である。この位相マスクは、石英ガラスなどの紫外線を透過させる材料の表面に、所定の反射波長に合わせたピッチの周期的な溝を形成したものである。この位相マスクに紫外線を照射すると、紫外線は、この表面に付けられた溝によって、特定の方向に回折される。
【特許文献１】米国特許番号 ５，６１９，６０３
【特許文献２】特開２００１−１８３５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、約１０ｎｍ程度の広帯域で光信号を遮断しようとする場合、ファイバブラッググレーティング素子をグレーティングの間隔（以下、ピッチという。）が長手方向に変化するチャープトグレーティングとする。さらにこの帯域で大きな遮断量を得ようとする場合、ファイバブラッググレーティング素子の長手方向の長さであるグレーティング長を長くすることによって大きな遮断量を実現しようとしている。
【０００７】
例えば、図２６は波長１６５０ｎｍ帯の約１０ｎｍ帯域の光をグレーティング長が７ｍｍのチャープトグレーティングによって遮断した結果を示しており、約３０〜３５ｄＢの遮断量を得ている。そして図２７は、同じ波長１６５０ｎｍ帯の約１０ｎｍ帯域の光をグレーティング長が１３ｍｍのチャープトグレーティングによって遮断した結果を示しており、約３０〜３５ｄＢの遮断量を得ている。
【０００８】
しかしながら、グレーティング長を約２倍にした場合、遮断量も約２倍となって約８０ｄＢ程度の遮断量が得られるはずであるが、図２７に示す遮断量は、概ね５ｄＢ程度の遮断量しか増加しているに過ぎない。すなわち、単にグレーティング長を長くしても大きな遮断量を得るには限界がある。
【０００９】
一方、近年の光通信分野などでは、監視通信系の光を実通信系の光と確実に分離する必要があり、この監視通信系の光が実通信系の光に漏れることによる実通信への影響を極力なくすため、たとえば、広帯域で安定した４０ｄＢ程度の遮断量が要求される場合がある。このため、広帯域で安定して４０ｄＢを超える遮断量が得られるファイバブラッググレーティング素子の出現が要望されていた。
【００１０】
この発明は、上述した内容に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、広帯域において４０ｄＢを超える高遮断量を得ることができるファイバブラッググレーティング素子の製造方法を提供する。さらには、高遮断量を得ることができるファイバブラッググレーティング素子において、さらに所望の透過損失を実現するファイバブラッググレーティング素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の第１の態様は、両端から光軸方向の中心部に向かって間隔が広がり、中心部での間隔が中心部以外の最も広い間隔以上の広さを有する複数のグレーティングが内部に形成されるコアと、コアの外側に形成され、中心部でのグレーティングの間隔に相当する遮蔽部が表面に備えられるクラッドと、を具備することを特徴とする、ファイバブラッググレーティング素子である。
【００１２】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の第２の態様は、遮蔽部が２ｍｍ以上であることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子である。
【００１３】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の第３の態様は、中心部でのグレーティングの間隔が４ｍｍ以上であることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子である。
【００１４】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造方法の第１の態様は、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、紫外線を遮蔽板を介した後、位相マスクを介して光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法である。
【００１５】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造方法の第２の態様は、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、紫外線を位相マスクを介した後、遮蔽板を介して光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法である。
【００１６】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造装置の第１の態様は、グレーティングが形成される光ファイバと、光ファイバに照射される紫外線を発生させる紫外線レーザ発生装置と、光ファイバと紫外線レーザ発生装置の間に設置された遮蔽板及び位相マスクと、を備える照射手段と、光ファイバの一端から光信号を送る光源と、光ファイバの他端に設置されたスペクトラムアナライザと、を備える検出手段と、を備えるファイバブラッググレーティング素子の製造装置である。
【００１７】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造装置の第２の態様は、位相マスクが、紫外線レーザ発生装置と遮蔽板との間に配置されることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子の製造装置である。
【００１８】
本発明のファイバグブラッグレーティング素子の製造装置の第３の態様は、遮蔽板が、紫外線レーザ発生装置と位相マスクとの間に配置されることを特徴とするファイバブラッググレーティング素子の製造装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、コア内に対向して配置された１対のグレーティングが離されていることによって、使用する波長帯で生ずる遮断量のリップルを回避または低減することが可能なファイバブラッググレーティング素子を実現できる。
【００２０】
さらに、ファイバブラッググレーティング素子を製造する際に、遮蔽板を介した後に、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射することで所望の透過損失を得ることができるファイバブラッググレーティング素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図１から図２５を参照して、詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態にかかるファイバブラッググレーティング素子（以下、ＦＢＧ素子という。）を用いた光分岐線路監視システムの概要構成を示す図である。この光分岐線路監視システムは、伝送装置１０に幹線光線路２２が接続され、この幹線光線路２２は、光スプリッタ２８によって光多分岐され、複数の幹線光線路２２に分岐される。この分岐された幹線光線路２２は、光カプラ１８を介して局外に延び、屋外の光スプリッタ３によって各分岐線路１ａ１〜１ａ８に光多分岐される。
【００２３】
光多分岐された各分岐光線路１ａ１〜１ａ８は、ユーザ２４内の各ＯＮＵ（Optical Network Unit）２０に接続される。なお、この光スプリッタ３は、図示しない光線路監視用デバイスを有し、この光監視線路用デバイスは、監視光λｃ１〜λｃ８のみをそれぞれ各分岐光線路１ａ１〜１ａ８に対応させて入出力する。
【００２４】
制御部２６は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）２が出力する可変波長の監視光の出力制御を行い、ファイバセレクタ（以下、ＦＳという。）２５に出力するとともに、受信計測の制御をも行う。ＯＴＤＲ２は、この制御部２６およびＦＳ２５を介して光カプラ１８に接続される。
【００２５】
各ＯＮＵ２０は、各ＯＮＵ２０固有の監視光波長が割り当てられ、各ＯＮＵ２０内にはそれぞれ監視光波長帯域の監視光を反射し、出力を遮断するＦＢＧ素子２１−１〜２１−８が設けられている。なお、各ＦＢＧ素子２１−１〜２１−８は、同じ構成のＦＢＧ素子であり、約１０ｎｍ帯域の監視光を約６０ｄＢ遮断する特性を有する。
【００２６】
制御部２６は、監視すべきλｃ１〜λｃ８の監視光を周期的に出射させ、光カプラ１８を介して幹線光線路２２に出力される。この際、ＦＳ２５は、出力すべき幹線光線路２２を選択する。光カプラ１８において、伝送装置１０から伝搬した波長λｂの通信光は、たとえば波長λｃ１の監視光とともに光スプリッタ３に入力され、波長λｂの通信光は、分岐光線路１ａ１〜１ａ８を介して各ＯＮＵ２０に入力されるとともに、波長λｃ１の監視光は、分岐光線路１ａ１に接続されたＯＮＵ２０に入力される。
【００２７】
図２は、ＯＮＵを詳細に説明する模式図である。図２に示すように波長λｃ１の監視光は、ＦＢＧ素子２１−１によって反射されるが、波長λｂの通信光は、そのまま光受信部３１−１で受信され、Ｏ／Ｅ部３２−１によって光／電気変換され、受信処理部３３−１に入力される。同様にして、分岐光線路１ａ３に、波長λｃ３の監視光と波長λｂの通信光とが入力された場合にも、波長λｃ１の監視光は、ＦＢＧ２１−３によって反射されるが、波長λｂの通信光は、そのまま光受信部３１−３で受信され、Ｏ／Ｅ部３２−３によって光／ 電気変換され、受信処理部３３−３に入力される。
【００２８】
ここで、波長λｃ１などの監視光が光受信部３１−１〜３１−８に入力されると、通信エラーなどが生じ、通信に大きな影響を及ぼし、これらの監視光をＦＢＧ素子２１−１〜２１−８によって確実に遮断する必要がある。ここで、上述したようにＦＢＧ素子２１−１〜２１−８は、監視光の波長帯域約１０ｎｍにおいて約６０ｄＢの遮断量を有するので、確実に監視光を遮断することができる。なお、ＦＢＧ素子２１−１〜２１−８は、図示しないフェルールなどによって固定され、コネクタ３０−１〜３０−８内に設けられる。
【００２９】
ここで、ＦＢＧ素子２１（２１−１〜２１−８）の構成について図面を用いて説明する。図３は、ＦＢＧ素子の断面図であり、図４は、ＦＢＧ素子による広帯域フィルタの概念を示す模式図である。図３に示すように、ＦＢＧ素子２１は、波長λｃ１〜λｃ８に対応するグレーティングのピッチΛが長手方向に変化するチャープトグレーティングである。ＦＢＧ素子２１は、その長手方向の中心部Ｏに対向してグレーティングが配置され、中心部から離れるにつれてグレーティングのピッチΛが短くなるように配置されている。
【００３０】
さらに、図４に示すように、ブラッグ中心波長が波長λｃ１〜λｃ８であるため、λｃ１〜λｃ８までの広帯域で反射することができ、この波長帯域の光を遮断することができる。この結果、ＯＮＵ２０は、同一のＦＢＧ素子２１を用いることができる。なお、ＦＢＧ２１は、各監視光の波長をブラッグ中心波長として形成されたものを用いてもよい。
【００３１】
図５は、ＦＢＧ素子の遮断特性を示すグラフである。ＦＢＧ素子２１は、１６５０ｎｍを中心に約１０ｎｍの帯域で、入力された光信号を、４０ｄＢ以上遮断している。この実施形態では、ＦＢＧ素子２１のグレーティングのピッチΛが、光ファイバの長さ方向の中心部に向かって広くなうように形成されているので、１０ｎｍ程度の広帯域でも約４０ｄＢ以上の遮断特性を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明のＦＢＧ素子の製造方法の基本的な原理を、図面を使用しながら説明する。
【００３３】
図６（ａ）は、プラスマイナス１次光間の２光束間干渉によって、干渉縞が形成されたＦＢＧ素子を示す。一方、図６（ｂ）は、その他の紫外線照射を意図していなかった０次光、プラスマイナス２次光などのｎ次回折光の２光束間干渉によって干渉縞が形成されたＦＢＧ素子を示す。
【００３４】
図面はＦＢＧ素子を模式的に表しているが、黒い線の部分が屈折率の高いところを表し、白い部分が屈折率の低いところを表している。また、光ファイバの光軸方向をＸ軸に、それと直交する方向をＹ軸に取っている。
【００３５】
ＦＢＧ素子は、位相マスクを透過した紫外線の干渉縞によって形成される光ファイバのコア層の屈折率変化である。そして、干渉縞は、光の強度分布が、そのまま屈折率変化になるので、屈折率変化は周期関数（ｓｉｎ波）となる。
【００３６】
ここで、図６（ａ）に示すプラスマイナス１次光により形成されたファイバグレーティングは、Ｘ軸方向にはｓｉｎ状の屈折率プロファイルを持っているが、Ｙ軸方向には常に一定である。
【００３７】
一方、照射を意図していなかった０次光、プラスマイナス２次光等のｎ次回折光により形成されたＦＢＧ素子は、Ｙ軸方向にある角度を持って形成されることになるので、Ｙ軸方向では一定にならない。（図６（ｂ）のθ(mn)参照。）
【００３８】
これを更に詳しく、関数的に表すと、下記のようになる。
本来、プラスマイナス１次光の透過率が高いので、このプラスマイナス１次光と不要な光との間の干渉縞の強度は、この意図していない回折光による干渉縞の中でも相対的に強くなる。
【００３９】
ここで、位相マスクから光ファイバへ達する１次の回折光の角度は次式で表される。
[式１]
Λ(ph)×(θi) ＝ I×λuv
【００４０】
一方、位相マスクからの透過を意図していない回折光をｍ次とｎ次の回折光とすると、ｍ次の回折光とｎ次の回折光との間の２拘束干渉は、図１（ｂ）に示すとおり、光ファイバ中の光の伝搬方向に対して、θ(mn)の角度をなしている。
[式２]
θ(mn)＝ (θ(m) ＋ θ(n))/2
つまり、意図していない干渉縞の主要なものの等位相面は、位相マスクと光ファイバとを結ぶ方向、つまり、Ｙ軸方向と、θ(mn)の角度をなしていることになる。
【００４１】
従って、図７に示すように、位相マスクを介して紫外線を照射し、ＦＢＧ素子を形成している間に、位相マスクと光ファイバの間隔に変調を施す（紫外線照射中に、位相マスクと光ファイバの間隔を変化させる）と、グレーティングがＹ軸とθ(mn)の角度をなしているｍ次ｎ次の回折光による干渉縞の位相はずれることになる。
【００４２】
一方、プラスマイナス１次光の場合は、等位相面がＹ軸に対して平行なので、この位相マスクと光ファイバの間隔を変化させても、プラスマイナス１次光による干渉縞の位相はまったく影響を受けない。
【００４３】
本発明では、以上の原理を用いて、プラスマイナス１次光によって形成された干渉縞には、なんら影響を与えずに、他のプラスマイナス１次光以外の回折光によって形成された干渉縞の位相を変えることによって、屈折率変化を消去せることができる。
【００４４】
つまり、図７に示すように、位相マスクを介して紫外線を照射中に、位相マスクと光ファイバの間隔に変調を施す、つまり時間の経過とともにその間隔を変化せせることによって、プラスマイナス１次光以外の回折光による干渉縞の位相を変化させる。そして、その位相の異なる干渉縞が、ちょうど互いに打ち消し合うように、位相を変化させれば、実質上、プラスマイナス１次光以外の回折光による屈折率変化を消去することが可能である。
一方、上述のように、プラスマイナス１次光は、Ｙ軸に平行に入射するので、この位相マスクと光ファイバの間隔に変調を施しても、位相は変化しない。
【００４５】
したがって、プラスマイナス１次光以外の回折光による屈折率変化の影響が無いので、反射減衰量を劣化させることがなく、すぐれた反射クロストークを有するＦＢＧ素子を製造することができる。
【００４６】
さらに、ＦＢＧ素子のグレーティングの中心部でのピッチを変化させた時の遮断量について図面を参照しながら説明する。図８〜図１６に、ＦＢＧ素子のグレーティングの中心部でのピッチΛを０．３ｍｍ〜５ｍｍまで連続的に変化させていったときの遮断量の波長特性を示す。グレーティングのピッチΛを０ｍｍとしたもの、即ち、従来のファイバブラッググレーティング素子の遮断量の波長特性を図１８に示す。図１８に示す遮断量の波長特性には、波長１６５７ｎｍ前後に２０ｄＢ程度のリップルが存在することがわかる。ここで、上記のリップルは、対象とする波長帯内の最も高いピークの高さとして定義される。
【００４７】
図８〜図１６から、上記のリップルは、グレーティングのピッチΛの増大と共に略単調に減少していくことがわかる。このようなリップルのグレーティングのピッチ依存特性を図１７に示す。図１７から、グレーティングの中心部でのピッチΛを１ｍｍ以上にすることによってこのリップルはｄＢ単位で略半分以下となり、２ｍｍ以上にすることによってこのリップルは略４分の１以下となる。リップルの観点からは、グレーティングの中心部でのピッチΛを２ｍｍ以上にすることによって、例えば４０ｄＢ等の実用的な遮断量を対象とする波長帯で得ることができ、４ｍｍ以上にすることによってリップルを１〜２ｄＢの範囲内に収めることができ好ましい。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、上述したＦＢＧ素子の透過損失について図面を参照しながら詳細に説明する。図１９は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチΛを０ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性であり、図２０は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングのピッチΛを２ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。なお、照射した紫外線の帯域は１５２０〜１５８０ｎｍの帯域であり、また、グラフ外に記載されるＮｏ１〜Ｎｏ３は、回折次数を示す。
【００４９】
図１９に示すとおり、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチを０ｍｍとした場合には、透過損失は約０．４７ｄＢ程度であり、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチを２ｍｍとした場合には、図２０に示すとおり、透過損失は約０．７６ｄＢ程度となる。すなわち、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングのピッチを２ｍｍとすることによって、透過損失が増大することが分かる。
【００５０】
ここで、一般的にＯＮＵを製品化するにあたって、第１実施形態で説明したコネクタを透過した後の透過損失を約１．１ｄＢ程度に抑えることが望ましい。すなわち、コネクタ内で仮に約０．６ｄＢ程度の透過損失が生じるとすると、ＦＢＧ素子を透過した後の透過損失は約０．５ｄＢ程度が望ましい。したがって、安定して約４０ｄＢの遮断量を得られる第１実施形態に加重して、透過損失を約０．５ｄＢ未満にまで減少させることが望ましい。
【００５１】
そこで、発明者は透過損失を約０．５ｄＢ未満に抑えることに関して、光ファイバに紫外線を照射する際、図７に示すように位相マスクを介して照射していたが、図２１に示すように位相マスクを介す前に遮蔽板を配置した。すなわち、光ファイバに紫外線を照射する際に、遮蔽板を介した後、位相マスクを介して紫外線を光ファイバに照射することによって、所望の遮断量に加重して、所望の透過損失を得られることを知見した。また、光ファイバに紫外線を照射する際に、位相マスクを介した後、遮蔽板を介して紫外線を光ファイバに照射することによっても同様の結果を得られることを知見した。
【００５２】
図２１によって、得られる光ファイバの断面図を図面を参照しながら説明する。図２８は、遮蔽板を介して紫外線を照射した結果の光ファイバである。図２８に示すように、コアとクラッドとから構成される光ファイバであって、コアの内部に複数のグレーティング５１が形成される。グレーティング５１は、コアの長さ方向の中心分に向かって間隔が広くなるように形成され、中心部のグレーティング５１の間隔は、中心部以外の最も広いグレーティングの間隔以上の間隔を有している。さらに、中心部でのグレーティング５１の間隔に相当する遮蔽部５３が、クラッドの表面に形成されている。この遮蔽部５３は、遮蔽板を介した後、位相マスクを介して、紫外線を照射した結果できた遮蔽部である。
【００５３】
上述した知見に基づく透過損失の減少を図面を参照して説明する。図２２は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングの間隔Λを２ｍｍとし、さらに、紫外線を遮蔽板を介して照射したＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。なお、ここでも、照射した紫外線の帯域は１５２０〜１５８０ｎｍの帯域である。
【００５４】
さらに、その他の帯域についても同様の検証を行った。図２３は、１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティング間隔Λを２ｍｍとし、上述した遮蔽板を使用した場合と、使用しなかった場合を比較するグラフである。また、図２４は、帯域を（１）１３１０±２０ｎｍ、（２）１５５０±２０ｎｍ、（３）１６７０ｎｍ〜における透過損失の最悪値と平均値を遮蔽板の有無によって比較する表である。図２４からも明らかなとおり、遮蔽板を使用しない場合には、透過損失は０．４４ｄＢ〜０．７３ｄＢであるのに対し、遮蔽板を使用した場合の透過損失は、０．２２ｄＢ〜０．４ｄＢに抑えることができる。
【００５５】
ここで、本発明である遮蔽板と位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射する製造方法の具体的な実施例を以下に説明する。
【００５６】
図２５に、その製造装置を示す。この製造装置は、紫外線レーザ発生装置３５と、（ファイバグレーティングが形成される）光ファイバ３７とこの紫外線レーザ発生装置３５の間に設置された位相マスク３９及び図示しない遮蔽板と、を備える照射手段と、光ファイバ３７の一端から光信号を送る光源４３と、光ファイバ３７のもう一方の端に設置されたスペクトラムアナライザ４５を備える検出装置と、を備える。
【００５７】
更に、光ファイバ３７は、光ファイバ３７の長手方向において、照射装置の両側に設置された２個のリニアガイド４７で長手の垂直方向以外には動かないようにガイドされ、このリニアガイド４７に接続されたアクチュエータ４９によって、光ファイバ３７は、その長手の垂直方向に搬送される構造になっている。
【００５８】
まず、ＦＢＧ素子を形成する部分が照射手段の前にくるように、アクチュエータ４９を用いて、光ファイバ３７を搬送する。次に、位相マスク３９と光ファイバ３７の間隔があらかじめ定められた値になるように、移動装置４１を用いて調整をするか、又はアクチュエータ４９で光ファイバ３７を動かす。ここで位相マスク３９には、光ファイバ３７に所定の干渉縞が形成されるような溝が形成されている。
【００５９】
その後、紫外線レーザ発生装置３５によって、紫外線の照射を開始する。
また、常時、スペクトラムアナライザ４５によって、光ファイバの透過損失を測定しており、この測定値に基づいて変調を行うことも可能である。更に、あらかじめ定められた所定の波長帯域における所定の損失値に達した時点で、紫外線の照射を終了させることもできる。
以上の方法によって、本発明のプラスマイナス１次光以外の回折光による屈折率変化を消去したＦＢＧ素子が製造できる。
【００６０】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
ファイバブラッググレーティング素子を製造する際に、遮蔽板を介した後に、位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射することで所望の透過損失を得ることができるファイバブラッググレーティング素子を製造でき、産業上の利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明にかかるファイバブラッググレーティング素子を用いた光分岐線路監視システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、ＯＮＵ側における監視光と通信光との伝送状態を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態のＦＢＧの一構成例を示す模式図である。
【図４】図４は、ＦＢＧによる広帯域フィルタの概念を示す模式図である。
【図５】図５は、第１実施形態のＦＢＧによる遮断特性の実験結果を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、プラスマイナス１次光によって形成されたファイバグレーティングを示す模式図、（ｂ）は、プラスマイナス１次光以外のｎ次の回折光によって形成されたファイバグレーティングを示す模式図である。
【図７】図７は、位相マスクと光ファイバ間の間隔を変化させる紫外線照射方法を示す図である。
【図８】図８は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが０．３ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図９】図９は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが１ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが１．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが２ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが２．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１３】図１３は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが３．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１４】図１４は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが４ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１５】図１５は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが４．５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが５ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１７】図１７は、リップルのグレーティングピッチ依存特性を示す図である。
【図１８】図１８は、ＦＢＧ素子の中心部でのグレーティングピッチが０ｍｍの時の遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図１９】図１９は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチΛを０ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。
【図２０】図２０は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティングピッチΛを２ｍｍとしたＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。
【図２１】図２１は、遮蔽板と位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射する模式図である。
【図２２】図２２は、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティング間隔Λを２ｍｍとし、さらに、紫外線を遮蔽板を介して照射したＦＢＧ素子の透過損失の波長特性である。
【図２３】図２３は、１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、ＦＢＧ素子の中央部のグレーティング間隔Λを２ｍｍとし、上述した遮蔽板を使用した場合と、使用しなかった場合を比較するグラフである。
【図２４】図２４は、所定の帯域及び遮蔽板の有無における透過損失の最悪値と平均値を示す表である。
【図２５】図２５は、遮蔽板及び位相マスクと光ファイバ間の間隔を変調させてファイバグレーティングを製造する本発明の製造装置を示す概要図である。
【図２６】図２６は、グレーティング長が７ｍｍであるときの遮断量の波長特性を示すグラフである。
【図２７】図２７は、グレーティング長が１３ｍｍであるときの遮断量の波長特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１ａ１〜１ａ８ 分岐光線路
２ ＯＴＤＲ
３、２８ 光スプリッタ
１０ 伝送装置
１８ 光カプラ
２０ ＯＮＵ
２１、２１−１〜２１−８、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ ＦＢＧ素子
２２ 幹線光線路
２４ ユーザ
２５ ファイバセレクタ
２６ 制御部
３０−１、３０−３ 光コネクタ
３１−１、３１−３ 光受信部
３２−１、３２−３ Ｏ／Ｅ部
３３−１、３３−３ 受信処理部
３５ レーザ発生装置
３７ 光ファイバ
３９ 位相マスク
４３ 光源
４５ スペクトラムアナライザ
４７ リニアガイド
４９ アクチュエータ
５１ グレーティング
５３ 遮蔽部
λａ、λｂ 通信光の波長
λｃ１〜λｃ８ 監視光の波長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端から光軸方向の中心部に向かって間隔が広がり、前記中心部での間隔が中心部以外の最も広い間隔以上の広さを有する複数のグレーティングが内部に形成されるコアと、
前記コアの外側に形成され、前記中心部でのグレーティングの間隔に相当する遮蔽部が表面に備えられるクラッドと、
を具備することを特徴とする、ファイバブラッググレーティング素子
【請求項２】
前記遮蔽部が２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のファイバブラッググレーティング素子。
【請求項３】
前記中心部でのグレーティングの間隔が４ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のファイバブラッググレーティング素子。
【請求項４】
位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、前記紫外線を遮蔽板を介した後、前記位相マスクを介して前記光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法。
【請求項５】
位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、前記紫外線を位相マスクを介した後、前記遮蔽板を介して前記光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法。
【請求項６】
グレーティングが形成される光ファイバと、前記光ファイバに照射される紫外線を発生させる紫外線レーザ発生装置と、前記光ファイバと前記紫外線レーザ発生装置の間に設置された遮蔽板及び位相マスクと、を備える照射手段と、
前記光ファイバの一端から光信号を送る光源と、前記光ファイバの他端に設置されたスペクトラムアナライザと、を備える検出手段と、
を備えるファイバブラッググレーティング素子の製造装置。
【請求項７】
前記位相マスクが、前記紫外線レーザ発生装置と前記遮蔽板との間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のファイバブラッググレーティング素子の製造装置。
【請求項８】
前記遮蔽板が、前記紫外線レーザ発生装置と前記位相マスクとの間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のファイバブラッググレーティング素子の製造装置。
【請求項１】
両端から光軸方向の中心部に向かって間隔が広がり、前記中心部での間隔が中心部以外の最も広い間隔以上の広さを有する複数のグレーティングが内部に形成されるコアと、
前記コアの外側に形成され、前記中心部でのグレーティングの間隔に相当する遮蔽部が表面に備えられるクラッドと、
を具備することを特徴とする、ファイバブラッググレーティング素子
【請求項２】
前記遮蔽部が２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のファイバブラッググレーティング素子。
【請求項３】
前記中心部でのグレーティングの間隔が４ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のファイバブラッググレーティング素子。
【請求項４】
位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、前記紫外線を遮蔽板を介した後、前記位相マスクを介して前記光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法。
【請求項５】
位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照射してファイバブラッググレーティング素子を製造する方法であって、前記紫外線を位相マスクを介した後、前記遮蔽板を介して前記光ファイバに照射する、ファイバブラッググレーティング素子の製造方法。
【請求項６】
グレーティングが形成される光ファイバと、前記光ファイバに照射される紫外線を発生させる紫外線レーザ発生装置と、前記光ファイバと前記紫外線レーザ発生装置の間に設置された遮蔽板及び位相マスクと、を備える照射手段と、
前記光ファイバの一端から光信号を送る光源と、前記光ファイバの他端に設置されたスペクトラムアナライザと、を備える検出手段と、
を備えるファイバブラッググレーティング素子の製造装置。
【請求項７】
前記位相マスクが、前記紫外線レーザ発生装置と前記遮蔽板との間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のファイバブラッググレーティング素子の製造装置。
【請求項８】
前記遮蔽板が、前記紫外線レーザ発生装置と前記位相マスクとの間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のファイバブラッググレーティング素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００８−５８６９４（Ｐ２００８−５８６９４Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３６４１８（Ｐ２００６−２３６４１８）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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