ファイバブラッググレーティング装置
【課題】少ない部品点数で、実装プレートの熱膨張・熱収縮に起因するＦＢＧ特性変化を抑制でき、ＦＢＧ温度のみによって反射波長を制御することができるＦＢＧ装置を提供する。
【解決手段】ＦＢＧ装置としてのＯＣＤＭ符号器モジュールは、光ファイバデバイス３と、これが固定される実装プレート４と、これらを収容する筐体５と、筐体５の内面と実装プレート４との間に挟まれ、光ファイバデバイス３の加熱又は冷却を行うサーモモジュール７と、筐体５内における光ファイバデバイス３の温度を検出する第１の温度センサ１０と、設定温度Ｔｓｅｔが設定されており、第１の温度センサ１０によって検出される温度を設定温度に近づけるように、サーモモジュール７による加熱又は冷却を制御する温度コントローラ２とを有し、実装プレート４は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成される。
【解決手段】ＦＢＧ装置としてのＯＣＤＭ符号器モジュールは、光ファイバデバイス３と、これが固定される実装プレート４と、これらを収容する筐体５と、筐体５の内面と実装プレート４との間に挟まれ、光ファイバデバイス３の加熱又は冷却を行うサーモモジュール７と、筐体５内における光ファイバデバイス３の温度を検出する第１の温度センサ１０と、設定温度Ｔｓｅｔが設定されており、第１の温度センサ１０によって検出される温度を設定温度に近づけるように、サーモモジュール７による加熱又は冷却を制御する温度コントローラ２とを有し、実装プレート４は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）構造を持つ光ファイバデバイスを温度コントローラによって制御されるサーモモジュールによって加熱又は冷却するファイバブラッググレーティング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
位相符号方式ＯＣＤＭ（光符号分割多重）における符号器又は復号器として、多点位相シフト構造を有するスーパーストラクチャＦＢＧ（ＳＳＦＢＧ）を用いることができる。ＳＳＦＢＧは、光ファイバに、長さ及び屈折率変化領域の周期が同一な（すなわち、反射波長が等しい）複数個の単位ＦＢＧ構造を、構成する符号に応じた間隔（間隔０をも含む。）及び構成する符号に応じた個数設けることによって、形成された光ファイバデバイスである。対を成すＯＣＤＭ符号器とＯＣＤＭ復号器においては、両者の波長差が僅か数ｐｍであっても、ＯＣＤＭ復号器における復号化を行うことができなくなる。したがって、対を成すＯＣＤＭ符号器とＯＣＤＭ復号器の波長は、高い精度で一致させる必要がある。
【０００３】
しかし、ＦＢＧは、光ファイバのコア内に、格子状に屈折率変化領域（グレーティング）を形成したデバイスであり、ＦＢＧの屈折率は温度依存性を有し、また、光ファイバは温度変化に伴って伸縮するので、ＦＢＧの反射波長は、環境温度の変化によって大きく変動する。
【０００４】
特表２０００−５０３４１５号公報（特許文献１）には、負の熱膨張係数を有する板状ガラスセラミック基板上にＦＢＧを固定することによって、環境温度の変化に起因するＦＢＧの反射波長の変動を抑制する技術が提案されている。しかし、この技術では、ＯＣＤＭ符号器やＯＣＤＭ復号器に要求される波長変動量の精密な制御は難しい。
【０００５】
また、特開２００５−１７３２４６号公報（特許文献２）には、ＳＳＦＢＧを加熱又は冷却することによって、環境温度の変化に起因する反射波長の変動を抑制する技術の提案がある。
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５０３４１５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
位相符号方式ＯＣＤＭにおいてより高い通信セキュリティを提供するために符号長を長くすると、ＳＳＦＢＧを構成する単位ＦＢＧの数が増えるためＳＳＦＢＧの全長が長くなる。ＳＳＦＢＧは、長さ及び屈折率変化領域の周期が同一な単位ＦＢＧによって構成されるので、個々の単位ＦＢＧが同じ反射特性を示さないと所定の符号化あるいは復号化動作を行うことはできない。すなわち、ＳＳＦＢＧを構成する単位ＦＢＧが同じ反射特性を示すためには、ＳＳＦＢＧ形成領域全域で温度が均一である必要がある。
【０００８】
ＳＳＦＢＧ形成領域全域の温度を均一にするには、ＳＳＦＢＧが実装固定される部材の温度が均一となる必要があり、このためには当該部材の熱伝導率が高ければよい。しかしながら、例えば、銅やアルミニウムのように熱伝導率が高い材料は熱膨張係数も高いため、このような材料にＳＳＦＢＧを実装固定すると温度制御による波長変動に当該部材の熱伸縮に伴う波長変動が加わるため、波長調整分解能が悪くなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に提案されている符号器又は復号器では、低熱膨張係数の材料で形成した実装プレートにＳＳＦＢＧを実装固定し、実装プレートを高熱伝導材料で形成したベースプレート上に設置することで、ＳＳＦＢＧに加熱又は冷却に伴う熱伸縮を伝達することなく均一に熱を伝導させている。しかしながら、この場合、符号器又は復号器を構成する部品点数が多くなりその加工及び組立に要する時間及びコストが大きくなるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、少ない部品点数で、ファイバブラッググレーティングが固定される支持部材の熱膨張又は熱収縮に起因するファイバブラッググレーティングの特性変化を抑制することができ、ファイバブラッググレーティングの温度のみによって反射波長を制御することができるファイバブラッググレーティング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のファイバブラッググレーティング装置は、ファイバブラッググレーティングを含む光ファイバデバイスと、前記光ファイバデバイスが固定される支持部材と、前記光ファイバデバイス及び前記支持部材を収容する筐体と、前記筐体の内面と前記支持部材との間に挟まれ、前記筐体内において前記光ファイバデバイスの加熱及び冷却の少なくとも一方を行うサーモモジュールと、前記筐体内における前記光ファイバデバイスの温度を検出する第１の温度センサと、設定温度が保持されており、前記第１の温度センサによって検出される温度を設定温度に近づけるように、前記サーモモジュールによる加熱又は冷却を制御する温度コントローラとを有し、前記支持部材は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のファイバブラッググレーティング装置によれば、少ない部品点数で、ファイバブラッググレーティングが固定される支持部材の熱膨張又は熱収縮に起因するファイバブラッググレーティングの特性変化を抑制することができ、ファイバブラッググレーティングの温度のみによって反射波長を制御することができるので、装置の構成の簡略化及び反射波長の調整分解能の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〈１．構成の説明〉
図１は、本発明の実施の形態に係るファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）装置の概略的な構成図であり、ＦＢＧパッケージ１の断面構造を示している。また、図２は、図１に示されるＦＢＧパッケージ１のＳ２−Ｓ２線断面図である。本発明の実施の形態のＦＢＧ装置は、例えば、ＯＣＤＭ符号器モジュール又はＯＣＤＭ復号器モジュールである。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の実施の形態のＦＢＧ装置は、ＦＢＧパッケージ（すなわち、ＯＣＤＭ符号器モジュールパッケージ又はＯＣＤＭ復号器モジュールパッケージ）１と、ＦＢＧパッケージ１に電気的に接続された温度コントローラ２とを有している。
【００１５】
ＦＢＧパッケージ１は、ＦＢＧを含む光ファイバデバイス３と、光ファイバデバイス３が固定される支持部材である実装プレート４と、光ファイバデバイス３及び実装プレート４を収容する筐体５と、筐体５の内面と実装プレート４との間に挟まれ、光ファイバデバイス３の加熱及び冷却の少なくとも一方を行うサーモモジュール７とを有している。実装プレート４は、サーモモジュール７を介して筐体５の内面に固定されている。実装プレート４とサーモモジュール７との固定、及び、サーモモジュール７と筐体５の内面との固定には、例えば、接着剤を用いることができる。また、ＦＢＧパッケージ１は、光ファイバデバイス３の温度を検出する第１の温度センサ１０と、ＦＢＧ装置が設置された場所の環境温度を検出する第２の温度センサ１１とを有している。温度コントローラ２は、第２の温度センサ１１によって検出された温度（環境温度）Ｔ２と予め保持している参照データ２ａに基づいて設定温度Ｔｓｅｔを決定し、第１の温度センサ１０によって検出される温度Ｔ１を設定温度Ｔｓｅｔに近づけるように、サーモモジュール７による加熱又は冷却を制御する。
【００１６】
光ファイバデバイス３は、そのファイバコアに、ＳＳＦＢＧを形成したデバイスである。ＳＳＦＢＧは、ファイバコアに、例えば、ゲルマニウムなどを添加して紫外感光性を高めたシングルモード光ファイバに、周期的に変動する紫外光を照射して、多点位相シフト構造を形成することによって製造することができる。
【００１７】
実装プレート４は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成される。実装プレート４は、光ファイバデバイス３を固定するための溝４ａを形成した角柱状（又は、丸棒状）である。実装プレート４は、高熱伝導かつ低熱膨張を特徴とするＳｉＣ（シリコンカーバイト：炭化珪素）セラミックとＳｉ（シリコン：珪素）の複合材料であるＳＳＣ−８０２−ＣＩ（エム・キューブド・テクノロジーズ・ＩＮＣ製）から構成されるが、これに限定されるものではない。この材料の熱伝導率は、１９０ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、アルミニウムとほぼ同等である。また、この材料の熱膨張係数は、１．７×１０−６／Ｋであり、インバーと同等である。
【００１８】
サーモモジュール７は、ペルチェ素子を用いた加熱及び／又は冷却モジュールである。サーモモジュール７は、実装プレート４と筐体５の内面に挟まれるように筐体５内部の底面上に設置される。サーモモジュール７が実装プレート４を加熱する場合には、サーモモジュール７の実装プレート４側の面７ａが、サーモモジュール７の温度制御面（放熱面）になり、その反対側の面（すなわち、筐体５の内面に対向する面）７ｂが、サーモモジュール７の吸熱面となる。また、サーモモジュール７が実装プレート４を冷却する場合には、サーモモジュール７の実装プレート４側の面７ａが、サーモモジュール７の温度制御面（吸熱面）になり、その反対側の面（すなわち、筐体５の内面に対向する面）７ｂが、サーモモジュール７の放熱面になる。サーモモジュール７は、光ファイバデバイス３のＳＳＦＢＧの形成領域に対向する大きさを持ち、ＳＳＦＢＧの形成領域よりも小さくないことが望ましい。以後の説明において、サーモモジュール７が実装プレート４と接触する面７ａをサーモモジュール７の温度制御面、その反対側の面（すなわち、ＦＢＧパッケージの筐体５と接触する面）７ｂをサーモモジュール７の放熱面とする。
【００１９】
また、図１に示される第１の温度センサ１０及び第２の温度センサ１１は、例えば、サーミスタより構成される。ただし、第１の温度センサ１０及び第２の温度センサ１１は、サーミスタに限定されるものではなく、例えば、熱電対や白金熱抵抗体などの他の温度センサを用いてもよい。
【００２０】
第１の温度センサ１０は、例えば、実装プレート４上に設置するが、実装プレート４に埋設して設置するなど、他の位置に設置してもよい。また、第１の温度センサ１０は、光ファイバデバイス３の両端など、複数個設けてもよい。
【００２１】
第２の温度センサ１１は、例えば、筐体５の外表面に設置するのが望ましい。ただし、第２の温度センサ１１は、筐体５が設置されている基板（図示せず）上などの他の位置に設置してもよい。なお、第２の温度センサ１１を複数個備えてもよい。また、第２の温度センサ１１の設置位置は、図示の例に限定されない。
【００２２】
温度コントローラ２には、ＦＢＧ装置の特性（例えば、位相符号器／復号器としての特性）に基づいた参照データ２ａが記録されている。温度コントローラ２は、第１の温度センサ１０、第２の温度センサ１１、及びサーモモジュール７と接続されており、第１の温度センサ１０及び第２の温度センサ１１の検出温度に応じて、サーモモジュール７の動作を制御する。
【００２３】
温度コントローラ２は、第２の温度センサ１１の検出温度Ｔ２に応じて、参照データ２ａを参照して、光ファイバデバイス３の温度（すなわち、第１の温度センサ１０によって検出される温度）も目標値である設定温度Ｔｓｅｔを決定する。また、温度コントローラ２は、第１の温度センサ１０によって検出される温度Ｔ１を、設定温度Ｔｓｅｔに近づけるように、サーモモジュール７による加熱又は冷却を制御する。
【００２４】
図３は、図１に示される光ファイバデバイス３に形成されるＳＳＦＢＧ構造の一例を示す説明図であり、符号列として１５ビットのＭ系列を用いた場合のＳＳＦＢＧを示している。図３において、記号‘Ａ’〜記号‘Ｏ’で示される単位ＦＢＧのそれぞれは、等しい長さを持ち、かつ、同一の屈折率変調領域周期を有する。ここで、単位ＦＢＧ‘Ｃ’と‘Ｄ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｇ’と‘Ｈ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｈ’と‘Ｉ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｉ’と‘Ｊ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｊ’と‘Ｋ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｌ’と‘Ｍ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｎ’と‘Ｏ’の間には、光搬送波の波長をλとしたときにλ／４に相当する間隔が設けられており、他の単位ＦＢＧの間には間隔０（ゼロ）を空けて単位ＦＢＧを配置すること、すなわち、隣接する単位ＦＢＧ同士を密着させて配置することを意味する。λ／４に相当する間隔は、光搬送波の位相π／２に相当する間隔であるため、例えば、図３の左側（単位ＦＢＧ‘Ａ’側）から光パルスが入射した場合、単位ＦＢＧ‘Ａ’、‘Ｂ’、及び‘Ｃ’での反射パルスに対して、単位ＦＢＧ‘Ｄ’、‘Ｅ’、‘Ｆ’、及び‘Ｇ’での反射パルスは位相がπシフトしていることになる。
【００２５】
光ファイバデバイス３は、引張張力や圧縮力などの応力が発生していない状態で、例えば、実装プレート４の両端において接着固定され、実装プレート４と密着している。実装プレート４ヘの接着固定点間に、ＳＳＦＢＧを含む。本実施の形態における光ファイバデバイスの実装プレート４ヘの接着固定には、紫外線硬化型のアクリル系接着剤（Ｓｕｍｍｅｒｓ Ｏｐｔｉｃａｌ社製、製品番号：ＶＴＣ−２）を用いているが、これに限定されるものではなく、エポキシ系などの接着剤も利用できる。
【００２６】
筐体５は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成されている。筐体５は、実装プレート４と同じ炭化珪素セラミックと珪素の複合材料で構成されることが望ましい。実装プレート４及び筐体５は、同じ熱膨張係数及び同じ熱伝導率を持つことが望ましい。実装プレート４及び筐体５は、同じ熱膨張係数及び同じ熱伝導率を持つようにすることによって、環境温度が変化して実装プレート４及び筐体５の膨張又は収縮が生じたとしても、膨張又は収縮の量はほぼ同程度になり、環境温度が変化してもサーモモジュール７の内部に応力を発生させることがない。なお、箇体５は、例えば、表面に金メッキを施したアルミニウムから構成することもできる。筐体５は、箱状をなし、その側面にＳＳＦＢＧ実装部に含まれるサーモモジュール７ヘの電力供給端子及び第１の温度センサ１０からの出力端子を有する。これらの端子は、温度コントローラ２に接続され、サーモモジュール７の加熱又は冷却が制御される。また、光ファイバデバイス３を構成する光ファイバは筐体５の壁面を貫通しており、貫通箇所は、例えば、ゲル状の柔軟封止部材によって封止されている。
【００２７】
〈２．動作の説明〉
温度コントローラ２の設定温度Ｔｓｅｔと第１の温度センサ１０による計測温度Ｔ１との差に応じて、温度コントローラ２は、第１の温度センサ１０の計測温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しくなるように、サーモモジュール７の加熱又は冷却を制御する。温度コントローラ２によるサーモモジュール７の制御により、実装プレート４は一定温度に保たれる。ここで、サーモモジュール７の加熱又は冷却により実装プレート４は加熱又は冷却されるが、実装プレート４の熱伝導率が高いため、実装プレート４の長手方向（図１における横方向）の温度分布は、温度差の低い（温度勾配の小さい）値に抑えられる。
【００２８】
また、実装プレート４の熱膨張係数が小さいので、実装プレート４自体の伸縮もほとんど発生しない。光ファイバデバイス３に含まれるＳＳＦＢＧは、実装プレート４に固定されているが、実装プレート４自体の伸縮がほとんど発生しないので、温度変化に伴うＳＳＦＢＧの伸縮はほとんど発生せず、実装プレート４自体の伸縮に起因するＳＳＦＢＧの内部応力の変化は生じず、よって実装プレート４自体の伸縮に起因する反射波長の変化は生じない。このため、本発明の実施の形態においては、実装プレート４の温度変化に伴ってＳＳＦＢＧの温度のみが変化し（ＳＳＦＢＧの内部応力は変化せず）、ＳＳＦＢＧの反射波長を温度のみによって制御することができる。
【００２９】
図４は、温度コントローラ２における設定温度と反射波長の変動量との関係を実測した結果と測定値に基づく直線を示す図である。図４においては、横軸に温度コントローラの設定温度（℃）をとり、縦軸にＯＣＤＭ符号器モジュールの反射波長の変動量（ｐｍ）をとり、測定値を３点（四角形の点）示している。図４に示すように、温度コントローラの設定温度（℃）をｘ軸、反射波長の変動量（ｐｍ）をｙ軸として一次近似すると、温度コントローラ２の設定温度１℃あたりの波長変動量は１０．３ｐｍとなる。
【００３０】
温度コントローラ２において所定の波長を設定すると、第２の温度センサ１１で検出した筐体５の外側の温度を元に、温度コントローラ２に記録された参照データ２ａからサーモモジュール７の設定温度Ｔｓｅｔを算出し、第１の温度センサ１０で検出される実装プレート４の温度が設定温度Ｔｓｅｔと等しくなるように、温度コントローラ２によってサーモモジュール７の加熱又は冷却が制御される。
【００３１】
ここで、第２の温度センサ１１で検出される筐体５の温度（ほぼ環境温度に等しい。）が変化した場合、筐体５の温度変化量と参照データ２ａから温度コントローラ２におけるサーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔを再度算出する。そして、温度の微妙な調整のため、所定の反射波長となるように実装プレート４の温度が再調整される。このように第２の温度センサ１１で検出する筐体５外周の環境温度Ｔ２に変化に応じて、サーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔの再調整を適宜繰り返すことで、設定した波長を自動かつ安定に維持することができる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態における参照データ２ａは、制御対象となる符号器の一定環境温度（例えば、２５℃）での波長調整特性（サーモモジュール設定温度と波長の関係、図４参照）と、サーモモジュール設定温度に対する相対環境温度による波長変動特性の関係から定義される。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態に係るＦＢＧ装置の温度コントローラ２による制御内容を示すフローチャートである。図５に示されるように、先ず、使用者によって、使用波長が入力される（ステップＳＴ１）と、第２の温度センサ１１が環境温度Ｔ２を検出し（ステップＳＴ２）、検出された温度Ｔ２と参照データ２ａ（ステップＳＴ３）に基づいて、サーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔを算出して設定する（ステップＳＴ４）。次に、サーモモジュール７の動作を制御し（ステップＳＴ５）、第１の温度センサ１０がＳＳＦＢＧの温度Ｔ１を検出し（ステップＳＴ６）、温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しいか否かを判断する（ステップＳＴ７）。温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しくない場合には、ステップＳＴ７における判断はＮＯになり、温度Ｔ１を設定温度Ｔｓｅｔに近づけるように、サーモモジュール７の動作を制御する（ステップＳＴ５）。その後、第１の温度センサ１０によるＳＳＦＢＧの温度Ｔ１の検出（ステップＳＴ６）及び温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しいか否かの判断（ステップＳＴ７）を実行し、温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しければ、ステップＳＴ７における判断はＹＥＳになり、処理はステップＳＴ２に進む。
【００３４】
次に、ＦＢＧ装置が、例えば、環境温度２５℃におけるサーモモジュール２５℃設定時の波長が１５５０．０００ｎｍで、波長調整特性が１０ｐｍ／℃、相対環境温度による波長変動特性が０．５ｐｍ／℃であるＯＣＤＭ符号器モジュールである場合を説明する。この場合には、先ず、使用者によって、波長１５５０．１００ｎｍが入力される（ステップＳＴ１）。
【００３５】
第２の温度センサ１１は温度（環境温度）Ｔ２を検出し（ステップＳＴ２）、環境温度２５℃における波長を１５５０．１００ｎｍとするための、温度コントローラ２による制御を実行する。このために、温度コントローラ２は、参照データ２ａを参照し（ステップＳＴ３）、次式（１）から、サーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔを算出して設定する（ステップＳＴ４）。次式（１）から、環境温度２５℃の場合の、設定温度Ｔｓｅｔは３５℃になる。
【数１】
【００３６】
この場合、相対環境温度が−１０℃（＝環境温度−設定温度＝２５℃−３５℃）となることでサーモモジュール設定温度による調整波長に対して−５ｐｍ（＝−１０℃×０．５ｐｍ／℃）波長が変動すると推測し、サーモモジュール設定温度Ｔｓｅｔを０．５℃高くして、３５．５℃（＝３５℃＋０．５℃）とする。このとき、相対環境温度もさらに０．５℃変化するが、この相対環境温度の変化による波長変動は微小であるため無視できる。
【００３７】
また、図５におけるステップＳＴ４において、第２の温度センサ１１の検出温度（環境温度）Ｔ２が２７℃になると、相対環境温度は−８．５℃（＝環境温度−設定温度＝２７℃−３５．５℃）となることでサーモモジュール設定温度による調整波長に対して＋１ｐｍ（＝（２７℃―２５℃）×０．５ｐｍ／℃）波長が変動すると推測し、温度コントローラのサーモモジュール設定温度を０．１℃低くして、３５．４℃にする。このとき、相対環境温度もさらに０．１℃変化するが、この相対環境温度の変化による波長変動も微小であるため無視できる。
【００３８】
〈３．効果の説明〉
以上に説明したように、本発明の実施の形態の構成とすることで、実装プレート４とは異なる他の部材、例えば、熱膨張を抑える材料と均一に熱を伝導するための光ファイバデバイス３の固定用部材を備える必要がなく、部品点数を少なくすることができ、製造コスト及び製造時間を削減できる。
【００３９】
また、本発明の実施の形態によれば、反射波長の調整を高波長調整分解能で行うことができるＦＢＧ装置を安価に、かつ簡略な構成で実現でき、符号器モジュールに含まれるＳＳＦＢＧの製造誤差に影響されず、波長を高精度に調整することができる。
【００４０】
さらに、温度コントローラ２によってサーモモジュール７の設定温度Ｔｓｅｔの再調整を自動的に繰り返すことで、環境温度Ｔ２が変化した場合でも、所定の反射波長を安定に維持することができる。
【００４１】
〈４．変形例〉
なお、上記説明においては、ＦＢＧ装置が、ＯＣＤＭ符号器モジュール又はＯＣＤＭ復号器モジュールである場合を説明したが、本発明のＦＢＧ装置はこれらに限定されない。本発明のＦＢＧ装置は、例えば、波長ホップ方式ＯＣＤＭにおける符号器又は復号器、ＷＤＭシステムにおけるフィルタデバイスなどに適用することもでき、ＦＢＧ装置がＯＣＤＭ符号器モジュールである場合と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記説明において用いた図は、本発明を適用した装置の一構成例を示し、発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、本発明は、図示された例に限定されない。
【００４３】
さらに、上記説明においては、特定の材料や条件、寸法等を例示しているが、これらの材料や条件、寸法は好適例の一つを示したものであり、本発明は、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係るＦＢＧ装置の概略的な構成図である。
【図２】図１に示されるＦＢＧパッケージのＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図３】図１に示される光ファイバデバイスに形成されるＳＳＦＢＧ構造の一例を示す説明図である。
【図４】温度コントローラにおける設定温度と反射波長の変動量との関係を実測した結果と測定値に基づく直線を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＦＢＧ装置の温度コントローラによる制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１ ＦＢＧパッケージ、 ２ 温度コントローラ、 ２ａ 参照データ、 ２ｂ 設定温度、 ３ 光ファイバデバイス、 ４ 実装プレート、 ４ａ 溝、 ５ 筐体、 ７ サーモモジュール、 ７ａ サーモモジュールの実装プレート側の面、 ７ｂ サーモモジュールの筐体側の面、 １０ 第１の温度センサ、 １１ 第２の温度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）構造を持つ光ファイバデバイスを温度コントローラによって制御されるサーモモジュールによって加熱又は冷却するファイバブラッググレーティング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
位相符号方式ＯＣＤＭ（光符号分割多重）における符号器又は復号器として、多点位相シフト構造を有するスーパーストラクチャＦＢＧ（ＳＳＦＢＧ）を用いることができる。ＳＳＦＢＧは、光ファイバに、長さ及び屈折率変化領域の周期が同一な（すなわち、反射波長が等しい）複数個の単位ＦＢＧ構造を、構成する符号に応じた間隔（間隔０をも含む。）及び構成する符号に応じた個数設けることによって、形成された光ファイバデバイスである。対を成すＯＣＤＭ符号器とＯＣＤＭ復号器においては、両者の波長差が僅か数ｐｍであっても、ＯＣＤＭ復号器における復号化を行うことができなくなる。したがって、対を成すＯＣＤＭ符号器とＯＣＤＭ復号器の波長は、高い精度で一致させる必要がある。
【０００３】
しかし、ＦＢＧは、光ファイバのコア内に、格子状に屈折率変化領域（グレーティング）を形成したデバイスであり、ＦＢＧの屈折率は温度依存性を有し、また、光ファイバは温度変化に伴って伸縮するので、ＦＢＧの反射波長は、環境温度の変化によって大きく変動する。
【０００４】
特表２０００−５０３４１５号公報（特許文献１）には、負の熱膨張係数を有する板状ガラスセラミック基板上にＦＢＧを固定することによって、環境温度の変化に起因するＦＢＧの反射波長の変動を抑制する技術が提案されている。しかし、この技術では、ＯＣＤＭ符号器やＯＣＤＭ復号器に要求される波長変動量の精密な制御は難しい。
【０００５】
また、特開２００５−１７３２４６号公報（特許文献２）には、ＳＳＦＢＧを加熱又は冷却することによって、環境温度の変化に起因する反射波長の変動を抑制する技術の提案がある。
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５０３４１５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
位相符号方式ＯＣＤＭにおいてより高い通信セキュリティを提供するために符号長を長くすると、ＳＳＦＢＧを構成する単位ＦＢＧの数が増えるためＳＳＦＢＧの全長が長くなる。ＳＳＦＢＧは、長さ及び屈折率変化領域の周期が同一な単位ＦＢＧによって構成されるので、個々の単位ＦＢＧが同じ反射特性を示さないと所定の符号化あるいは復号化動作を行うことはできない。すなわち、ＳＳＦＢＧを構成する単位ＦＢＧが同じ反射特性を示すためには、ＳＳＦＢＧ形成領域全域で温度が均一である必要がある。
【０００８】
ＳＳＦＢＧ形成領域全域の温度を均一にするには、ＳＳＦＢＧが実装固定される部材の温度が均一となる必要があり、このためには当該部材の熱伝導率が高ければよい。しかしながら、例えば、銅やアルミニウムのように熱伝導率が高い材料は熱膨張係数も高いため、このような材料にＳＳＦＢＧを実装固定すると温度制御による波長変動に当該部材の熱伸縮に伴う波長変動が加わるため、波長調整分解能が悪くなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に提案されている符号器又は復号器では、低熱膨張係数の材料で形成した実装プレートにＳＳＦＢＧを実装固定し、実装プレートを高熱伝導材料で形成したベースプレート上に設置することで、ＳＳＦＢＧに加熱又は冷却に伴う熱伸縮を伝達することなく均一に熱を伝導させている。しかしながら、この場合、符号器又は復号器を構成する部品点数が多くなりその加工及び組立に要する時間及びコストが大きくなるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、少ない部品点数で、ファイバブラッググレーティングが固定される支持部材の熱膨張又は熱収縮に起因するファイバブラッググレーティングの特性変化を抑制することができ、ファイバブラッググレーティングの温度のみによって反射波長を制御することができるファイバブラッググレーティング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のファイバブラッググレーティング装置は、ファイバブラッググレーティングを含む光ファイバデバイスと、前記光ファイバデバイスが固定される支持部材と、前記光ファイバデバイス及び前記支持部材を収容する筐体と、前記筐体の内面と前記支持部材との間に挟まれ、前記筐体内において前記光ファイバデバイスの加熱及び冷却の少なくとも一方を行うサーモモジュールと、前記筐体内における前記光ファイバデバイスの温度を検出する第１の温度センサと、設定温度が保持されており、前記第１の温度センサによって検出される温度を設定温度に近づけるように、前記サーモモジュールによる加熱又は冷却を制御する温度コントローラとを有し、前記支持部材は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のファイバブラッググレーティング装置によれば、少ない部品点数で、ファイバブラッググレーティングが固定される支持部材の熱膨張又は熱収縮に起因するファイバブラッググレーティングの特性変化を抑制することができ、ファイバブラッググレーティングの温度のみによって反射波長を制御することができるので、装置の構成の簡略化及び反射波長の調整分解能の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〈１．構成の説明〉
図１は、本発明の実施の形態に係るファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）装置の概略的な構成図であり、ＦＢＧパッケージ１の断面構造を示している。また、図２は、図１に示されるＦＢＧパッケージ１のＳ２−Ｓ２線断面図である。本発明の実施の形態のＦＢＧ装置は、例えば、ＯＣＤＭ符号器モジュール又はＯＣＤＭ復号器モジュールである。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の実施の形態のＦＢＧ装置は、ＦＢＧパッケージ（すなわち、ＯＣＤＭ符号器モジュールパッケージ又はＯＣＤＭ復号器モジュールパッケージ）１と、ＦＢＧパッケージ１に電気的に接続された温度コントローラ２とを有している。
【００１５】
ＦＢＧパッケージ１は、ＦＢＧを含む光ファイバデバイス３と、光ファイバデバイス３が固定される支持部材である実装プレート４と、光ファイバデバイス３及び実装プレート４を収容する筐体５と、筐体５の内面と実装プレート４との間に挟まれ、光ファイバデバイス３の加熱及び冷却の少なくとも一方を行うサーモモジュール７とを有している。実装プレート４は、サーモモジュール７を介して筐体５の内面に固定されている。実装プレート４とサーモモジュール７との固定、及び、サーモモジュール７と筐体５の内面との固定には、例えば、接着剤を用いることができる。また、ＦＢＧパッケージ１は、光ファイバデバイス３の温度を検出する第１の温度センサ１０と、ＦＢＧ装置が設置された場所の環境温度を検出する第２の温度センサ１１とを有している。温度コントローラ２は、第２の温度センサ１１によって検出された温度（環境温度）Ｔ２と予め保持している参照データ２ａに基づいて設定温度Ｔｓｅｔを決定し、第１の温度センサ１０によって検出される温度Ｔ１を設定温度Ｔｓｅｔに近づけるように、サーモモジュール７による加熱又は冷却を制御する。
【００１６】
光ファイバデバイス３は、そのファイバコアに、ＳＳＦＢＧを形成したデバイスである。ＳＳＦＢＧは、ファイバコアに、例えば、ゲルマニウムなどを添加して紫外感光性を高めたシングルモード光ファイバに、周期的に変動する紫外光を照射して、多点位相シフト構造を形成することによって製造することができる。
【００１７】
実装プレート４は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成される。実装プレート４は、光ファイバデバイス３を固定するための溝４ａを形成した角柱状（又は、丸棒状）である。実装プレート４は、高熱伝導かつ低熱膨張を特徴とするＳｉＣ（シリコンカーバイト：炭化珪素）セラミックとＳｉ（シリコン：珪素）の複合材料であるＳＳＣ−８０２−ＣＩ（エム・キューブド・テクノロジーズ・ＩＮＣ製）から構成されるが、これに限定されるものではない。この材料の熱伝導率は、１９０ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、アルミニウムとほぼ同等である。また、この材料の熱膨張係数は、１．７×１０−６／Ｋであり、インバーと同等である。
【００１８】
サーモモジュール７は、ペルチェ素子を用いた加熱及び／又は冷却モジュールである。サーモモジュール７は、実装プレート４と筐体５の内面に挟まれるように筐体５内部の底面上に設置される。サーモモジュール７が実装プレート４を加熱する場合には、サーモモジュール７の実装プレート４側の面７ａが、サーモモジュール７の温度制御面（放熱面）になり、その反対側の面（すなわち、筐体５の内面に対向する面）７ｂが、サーモモジュール７の吸熱面となる。また、サーモモジュール７が実装プレート４を冷却する場合には、サーモモジュール７の実装プレート４側の面７ａが、サーモモジュール７の温度制御面（吸熱面）になり、その反対側の面（すなわち、筐体５の内面に対向する面）７ｂが、サーモモジュール７の放熱面になる。サーモモジュール７は、光ファイバデバイス３のＳＳＦＢＧの形成領域に対向する大きさを持ち、ＳＳＦＢＧの形成領域よりも小さくないことが望ましい。以後の説明において、サーモモジュール７が実装プレート４と接触する面７ａをサーモモジュール７の温度制御面、その反対側の面（すなわち、ＦＢＧパッケージの筐体５と接触する面）７ｂをサーモモジュール７の放熱面とする。
【００１９】
また、図１に示される第１の温度センサ１０及び第２の温度センサ１１は、例えば、サーミスタより構成される。ただし、第１の温度センサ１０及び第２の温度センサ１１は、サーミスタに限定されるものではなく、例えば、熱電対や白金熱抵抗体などの他の温度センサを用いてもよい。
【００２０】
第１の温度センサ１０は、例えば、実装プレート４上に設置するが、実装プレート４に埋設して設置するなど、他の位置に設置してもよい。また、第１の温度センサ１０は、光ファイバデバイス３の両端など、複数個設けてもよい。
【００２１】
第２の温度センサ１１は、例えば、筐体５の外表面に設置するのが望ましい。ただし、第２の温度センサ１１は、筐体５が設置されている基板（図示せず）上などの他の位置に設置してもよい。なお、第２の温度センサ１１を複数個備えてもよい。また、第２の温度センサ１１の設置位置は、図示の例に限定されない。
【００２２】
温度コントローラ２には、ＦＢＧ装置の特性（例えば、位相符号器／復号器としての特性）に基づいた参照データ２ａが記録されている。温度コントローラ２は、第１の温度センサ１０、第２の温度センサ１１、及びサーモモジュール７と接続されており、第１の温度センサ１０及び第２の温度センサ１１の検出温度に応じて、サーモモジュール７の動作を制御する。
【００２３】
温度コントローラ２は、第２の温度センサ１１の検出温度Ｔ２に応じて、参照データ２ａを参照して、光ファイバデバイス３の温度（すなわち、第１の温度センサ１０によって検出される温度）も目標値である設定温度Ｔｓｅｔを決定する。また、温度コントローラ２は、第１の温度センサ１０によって検出される温度Ｔ１を、設定温度Ｔｓｅｔに近づけるように、サーモモジュール７による加熱又は冷却を制御する。
【００２４】
図３は、図１に示される光ファイバデバイス３に形成されるＳＳＦＢＧ構造の一例を示す説明図であり、符号列として１５ビットのＭ系列を用いた場合のＳＳＦＢＧを示している。図３において、記号‘Ａ’〜記号‘Ｏ’で示される単位ＦＢＧのそれぞれは、等しい長さを持ち、かつ、同一の屈折率変調領域周期を有する。ここで、単位ＦＢＧ‘Ｃ’と‘Ｄ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｇ’と‘Ｈ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｈ’と‘Ｉ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｉ’と‘Ｊ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｊ’と‘Ｋ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｌ’と‘Ｍ’の間、単位ＦＢＧ‘Ｎ’と‘Ｏ’の間には、光搬送波の波長をλとしたときにλ／４に相当する間隔が設けられており、他の単位ＦＢＧの間には間隔０（ゼロ）を空けて単位ＦＢＧを配置すること、すなわち、隣接する単位ＦＢＧ同士を密着させて配置することを意味する。λ／４に相当する間隔は、光搬送波の位相π／２に相当する間隔であるため、例えば、図３の左側（単位ＦＢＧ‘Ａ’側）から光パルスが入射した場合、単位ＦＢＧ‘Ａ’、‘Ｂ’、及び‘Ｃ’での反射パルスに対して、単位ＦＢＧ‘Ｄ’、‘Ｅ’、‘Ｆ’、及び‘Ｇ’での反射パルスは位相がπシフトしていることになる。
【００２５】
光ファイバデバイス３は、引張張力や圧縮力などの応力が発生していない状態で、例えば、実装プレート４の両端において接着固定され、実装プレート４と密着している。実装プレート４ヘの接着固定点間に、ＳＳＦＢＧを含む。本実施の形態における光ファイバデバイスの実装プレート４ヘの接着固定には、紫外線硬化型のアクリル系接着剤（Ｓｕｍｍｅｒｓ Ｏｐｔｉｃａｌ社製、製品番号：ＶＴＣ−２）を用いているが、これに限定されるものではなく、エポキシ系などの接着剤も利用できる。
【００２６】
筐体５は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成されている。筐体５は、実装プレート４と同じ炭化珪素セラミックと珪素の複合材料で構成されることが望ましい。実装プレート４及び筐体５は、同じ熱膨張係数及び同じ熱伝導率を持つことが望ましい。実装プレート４及び筐体５は、同じ熱膨張係数及び同じ熱伝導率を持つようにすることによって、環境温度が変化して実装プレート４及び筐体５の膨張又は収縮が生じたとしても、膨張又は収縮の量はほぼ同程度になり、環境温度が変化してもサーモモジュール７の内部に応力を発生させることがない。なお、箇体５は、例えば、表面に金メッキを施したアルミニウムから構成することもできる。筐体５は、箱状をなし、その側面にＳＳＦＢＧ実装部に含まれるサーモモジュール７ヘの電力供給端子及び第１の温度センサ１０からの出力端子を有する。これらの端子は、温度コントローラ２に接続され、サーモモジュール７の加熱又は冷却が制御される。また、光ファイバデバイス３を構成する光ファイバは筐体５の壁面を貫通しており、貫通箇所は、例えば、ゲル状の柔軟封止部材によって封止されている。
【００２７】
〈２．動作の説明〉
温度コントローラ２の設定温度Ｔｓｅｔと第１の温度センサ１０による計測温度Ｔ１との差に応じて、温度コントローラ２は、第１の温度センサ１０の計測温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しくなるように、サーモモジュール７の加熱又は冷却を制御する。温度コントローラ２によるサーモモジュール７の制御により、実装プレート４は一定温度に保たれる。ここで、サーモモジュール７の加熱又は冷却により実装プレート４は加熱又は冷却されるが、実装プレート４の熱伝導率が高いため、実装プレート４の長手方向（図１における横方向）の温度分布は、温度差の低い（温度勾配の小さい）値に抑えられる。
【００２８】
また、実装プレート４の熱膨張係数が小さいので、実装プレート４自体の伸縮もほとんど発生しない。光ファイバデバイス３に含まれるＳＳＦＢＧは、実装プレート４に固定されているが、実装プレート４自体の伸縮がほとんど発生しないので、温度変化に伴うＳＳＦＢＧの伸縮はほとんど発生せず、実装プレート４自体の伸縮に起因するＳＳＦＢＧの内部応力の変化は生じず、よって実装プレート４自体の伸縮に起因する反射波長の変化は生じない。このため、本発明の実施の形態においては、実装プレート４の温度変化に伴ってＳＳＦＢＧの温度のみが変化し（ＳＳＦＢＧの内部応力は変化せず）、ＳＳＦＢＧの反射波長を温度のみによって制御することができる。
【００２９】
図４は、温度コントローラ２における設定温度と反射波長の変動量との関係を実測した結果と測定値に基づく直線を示す図である。図４においては、横軸に温度コントローラの設定温度（℃）をとり、縦軸にＯＣＤＭ符号器モジュールの反射波長の変動量（ｐｍ）をとり、測定値を３点（四角形の点）示している。図４に示すように、温度コントローラの設定温度（℃）をｘ軸、反射波長の変動量（ｐｍ）をｙ軸として一次近似すると、温度コントローラ２の設定温度１℃あたりの波長変動量は１０．３ｐｍとなる。
【００３０】
温度コントローラ２において所定の波長を設定すると、第２の温度センサ１１で検出した筐体５の外側の温度を元に、温度コントローラ２に記録された参照データ２ａからサーモモジュール７の設定温度Ｔｓｅｔを算出し、第１の温度センサ１０で検出される実装プレート４の温度が設定温度Ｔｓｅｔと等しくなるように、温度コントローラ２によってサーモモジュール７の加熱又は冷却が制御される。
【００３１】
ここで、第２の温度センサ１１で検出される筐体５の温度（ほぼ環境温度に等しい。）が変化した場合、筐体５の温度変化量と参照データ２ａから温度コントローラ２におけるサーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔを再度算出する。そして、温度の微妙な調整のため、所定の反射波長となるように実装プレート４の温度が再調整される。このように第２の温度センサ１１で検出する筐体５外周の環境温度Ｔ２に変化に応じて、サーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔの再調整を適宜繰り返すことで、設定した波長を自動かつ安定に維持することができる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態における参照データ２ａは、制御対象となる符号器の一定環境温度（例えば、２５℃）での波長調整特性（サーモモジュール設定温度と波長の関係、図４参照）と、サーモモジュール設定温度に対する相対環境温度による波長変動特性の関係から定義される。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態に係るＦＢＧ装置の温度コントローラ２による制御内容を示すフローチャートである。図５に示されるように、先ず、使用者によって、使用波長が入力される（ステップＳＴ１）と、第２の温度センサ１１が環境温度Ｔ２を検出し（ステップＳＴ２）、検出された温度Ｔ２と参照データ２ａ（ステップＳＴ３）に基づいて、サーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔを算出して設定する（ステップＳＴ４）。次に、サーモモジュール７の動作を制御し（ステップＳＴ５）、第１の温度センサ１０がＳＳＦＢＧの温度Ｔ１を検出し（ステップＳＴ６）、温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しいか否かを判断する（ステップＳＴ７）。温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しくない場合には、ステップＳＴ７における判断はＮＯになり、温度Ｔ１を設定温度Ｔｓｅｔに近づけるように、サーモモジュール７の動作を制御する（ステップＳＴ５）。その後、第１の温度センサ１０によるＳＳＦＢＧの温度Ｔ１の検出（ステップＳＴ６）及び温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しいか否かの判断（ステップＳＴ７）を実行し、温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔに等しければ、ステップＳＴ７における判断はＹＥＳになり、処理はステップＳＴ２に進む。
【００３４】
次に、ＦＢＧ装置が、例えば、環境温度２５℃におけるサーモモジュール２５℃設定時の波長が１５５０．０００ｎｍで、波長調整特性が１０ｐｍ／℃、相対環境温度による波長変動特性が０．５ｐｍ／℃であるＯＣＤＭ符号器モジュールである場合を説明する。この場合には、先ず、使用者によって、波長１５５０．１００ｎｍが入力される（ステップＳＴ１）。
【００３５】
第２の温度センサ１１は温度（環境温度）Ｔ２を検出し（ステップＳＴ２）、環境温度２５℃における波長を１５５０．１００ｎｍとするための、温度コントローラ２による制御を実行する。このために、温度コントローラ２は、参照データ２ａを参照し（ステップＳＴ３）、次式（１）から、サーモモジュール７制御用の設定温度Ｔｓｅｔを算出して設定する（ステップＳＴ４）。次式（１）から、環境温度２５℃の場合の、設定温度Ｔｓｅｔは３５℃になる。
【数１】
【００３６】
この場合、相対環境温度が−１０℃（＝環境温度−設定温度＝２５℃−３５℃）となることでサーモモジュール設定温度による調整波長に対して−５ｐｍ（＝−１０℃×０．５ｐｍ／℃）波長が変動すると推測し、サーモモジュール設定温度Ｔｓｅｔを０．５℃高くして、３５．５℃（＝３５℃＋０．５℃）とする。このとき、相対環境温度もさらに０．５℃変化するが、この相対環境温度の変化による波長変動は微小であるため無視できる。
【００３７】
また、図５におけるステップＳＴ４において、第２の温度センサ１１の検出温度（環境温度）Ｔ２が２７℃になると、相対環境温度は−８．５℃（＝環境温度−設定温度＝２７℃−３５．５℃）となることでサーモモジュール設定温度による調整波長に対して＋１ｐｍ（＝（２７℃―２５℃）×０．５ｐｍ／℃）波長が変動すると推測し、温度コントローラのサーモモジュール設定温度を０．１℃低くして、３５．４℃にする。このとき、相対環境温度もさらに０．１℃変化するが、この相対環境温度の変化による波長変動も微小であるため無視できる。
【００３８】
〈３．効果の説明〉
以上に説明したように、本発明の実施の形態の構成とすることで、実装プレート４とは異なる他の部材、例えば、熱膨張を抑える材料と均一に熱を伝導するための光ファイバデバイス３の固定用部材を備える必要がなく、部品点数を少なくすることができ、製造コスト及び製造時間を削減できる。
【００３９】
また、本発明の実施の形態によれば、反射波長の調整を高波長調整分解能で行うことができるＦＢＧ装置を安価に、かつ簡略な構成で実現でき、符号器モジュールに含まれるＳＳＦＢＧの製造誤差に影響されず、波長を高精度に調整することができる。
【００４０】
さらに、温度コントローラ２によってサーモモジュール７の設定温度Ｔｓｅｔの再調整を自動的に繰り返すことで、環境温度Ｔ２が変化した場合でも、所定の反射波長を安定に維持することができる。
【００４１】
〈４．変形例〉
なお、上記説明においては、ＦＢＧ装置が、ＯＣＤＭ符号器モジュール又はＯＣＤＭ復号器モジュールである場合を説明したが、本発明のＦＢＧ装置はこれらに限定されない。本発明のＦＢＧ装置は、例えば、波長ホップ方式ＯＣＤＭにおける符号器又は復号器、ＷＤＭシステムにおけるフィルタデバイスなどに適用することもでき、ＦＢＧ装置がＯＣＤＭ符号器モジュールである場合と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記説明において用いた図は、本発明を適用した装置の一構成例を示し、発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、本発明は、図示された例に限定されない。
【００４３】
さらに、上記説明においては、特定の材料や条件、寸法等を例示しているが、これらの材料や条件、寸法は好適例の一つを示したものであり、本発明は、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係るＦＢＧ装置の概略的な構成図である。
【図２】図１に示されるＦＢＧパッケージのＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図３】図１に示される光ファイバデバイスに形成されるＳＳＦＢＧ構造の一例を示す説明図である。
【図４】温度コントローラにおける設定温度と反射波長の変動量との関係を実測した結果と測定値に基づく直線を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＦＢＧ装置の温度コントローラによる制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１ ＦＢＧパッケージ、 ２ 温度コントローラ、 ２ａ 参照データ、 ２ｂ 設定温度、 ３ 光ファイバデバイス、 ４ 実装プレート、 ４ａ 溝、 ５ 筐体、 ７ サーモモジュール、 ７ａ サーモモジュールの実装プレート側の面、 ７ｂ サーモモジュールの筐体側の面、 １０ 第１の温度センサ、 １１ 第２の温度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバブラッググレーティングを含む光ファイバデバイスと、
前記光ファイバデバイスが固定される支持部材と、
前記光ファイバデバイス及び前記支持部材を収容する筐体と、
前記筐体の内面と前記支持部材との間に挟まれ、前記筐体内において前記光ファイバデバイスの加熱及び冷却の少なくとも一方を行うサーモモジュールと、
前記筐体内における前記光ファイバデバイスの温度を検出する第１の温度センサと、
設定温度が保持されており、前記第１の温度センサによって検出される温度を前記設定温度に近づけるように、前記サーモモジュールによる加熱又は冷却を制御する温度コントローラとを有し、
前記支持部材は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成される
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
【請求項２】
前記筐体は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成されてい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装置。
【請求項３】
前記支持部材及び前記筐体は、同じ熱膨張係数及び同じ熱伝導率を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項４】
前記支持部材及び前記筐体は、炭化珪素セラミックと珪素の複合材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項５】
前記ファイバブラッググレーティング装置が設置された場所の環境温度を検出する第２の温度センサをさらに有し、
前記温度コントローラは、参照データを保持し、
前記温度コントローラは、前記第２の温度センサによって検出される温度と前記参照データとに基づいて前記設定温度を変更する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項６】
前記第２の温度センサは、前記筐体の外周面上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項７】
前記ファイバブラッググレーティングは、単位ファイバブラッググレーティング構造を複数個有するスーパーストラクチャファイバブラッググレーティングであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項８】
前記光ファイバデバイスは、ＯＣＤＭ符号器又はＯＣＤＭ復号器であり、
ファイバブラッググレーティング装置全体で、ＯＣＤＭ符号器モジュール又はＯＣＤＭ復号器モジュールを構成している
ことを特徴とする請求項７に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項１】
ファイバブラッググレーティングを含む光ファイバデバイスと、
前記光ファイバデバイスが固定される支持部材と、
前記光ファイバデバイス及び前記支持部材を収容する筐体と、
前記筐体の内面と前記支持部材との間に挟まれ、前記筐体内において前記光ファイバデバイスの加熱及び冷却の少なくとも一方を行うサーモモジュールと、
前記筐体内における前記光ファイバデバイスの温度を検出する第１の温度センサと、
設定温度が保持されており、前記第１の温度センサによって検出される温度を前記設定温度に近づけるように、前記サーモモジュールによる加熱又は冷却を制御する温度コントローラとを有し、
前記支持部材は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成される
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
【請求項２】
前記筐体は、熱膨張係数が１．７×１０−６／Ｋ以下であり、且つ、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である素材で構成されてい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装置。
【請求項３】
前記支持部材及び前記筐体は、同じ熱膨張係数及び同じ熱伝導率を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項４】
前記支持部材及び前記筐体は、炭化珪素セラミックと珪素の複合材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項５】
前記ファイバブラッググレーティング装置が設置された場所の環境温度を検出する第２の温度センサをさらに有し、
前記温度コントローラは、参照データを保持し、
前記温度コントローラは、前記第２の温度センサによって検出される温度と前記参照データとに基づいて前記設定温度を変更する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項６】
前記第２の温度センサは、前記筐体の外周面上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項７】
前記ファイバブラッググレーティングは、単位ファイバブラッググレーティング構造を複数個有するスーパーストラクチャファイバブラッググレーティングであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項８】
前記光ファイバデバイスは、ＯＣＤＭ符号器又はＯＣＤＭ復号器であり、
ファイバブラッググレーティング装置全体で、ＯＣＤＭ符号器モジュール又はＯＣＤＭ復号器モジュールを構成している
ことを特徴とする請求項７に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１９７３０１（Ｐ２００８−１９７３０１Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１５５６（Ｐ２００７−３１５５６）
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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