JP2000227527A

JP2000227527A - 光ファイバ型光学部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000227527A
Application number: JP11028979A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ishikawa; 真二石川; Tadashi Enomoto; 正榎本; Masaichi Mobara; 政一茂原; Katsuyuki Tsuneishi; 克之常石
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光吸収が低減された被覆部を有し、かつ、マ
ルチモード伝搬の発生が抑制された光ファイバ型光学部
品及びその製造方法を提供する。【解決手段】コア部１及びクラッド部２からなる光フ
ァイバ１０の外周に、紫外線透過率の高い熱硬化型シリ
コーンからなる被覆部３を形成して被覆光ファイバ２０
とすることによって、光ファイバ型光学部品の製造工程
における紫外光照射による屈折率変化パターンの書込を
効率的に行うことができる。このとき、被覆部３の屈折
率はクラッド部２よりも通常低くなってしまうが、クラ
ッド部２を第１クラッド部２ａ、及び第１クラッド部２
ａよりも大きい屈折率を有する第２クラッド部２ｂから
なる構成とすることによって、発生した高次モードの伝
搬を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外光等を照射す
ることによって所定領域に屈折率の変化を生じさせた光
ファイバを用いた光ファイバ型光学部品、及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバ通信技術の進展に伴
い、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化など、光
通信システムの構成の高度化が進んでいる。この光通信
システムの構築に関し、様々な機能を有する光回路部品
の重要性が増大している。

【０００３】このような光回路部品の１つに、光ファイ
バ型光学部品がある。例えば、光ファイバ形回折格子
（ファイバグレーティング）は、光ファイバのコアやク
ラッドに、紫外光を照射することによってその光軸方向
に周期的な屈折率変化を与えて、ブラッグ回折格子、チ
ャープ型ブラッグ回折格子、コア−クラッドモード変換
型回折格子などを形成したものであって、伝搬光の波長
に応じてその伝搬光を透過または反射させるものであ
り、光フィルタ、光合分波器、分散補償器等の様々な応
用がなされている。その他にも、様々な屈折率の変化・
分布を与えることによって、モードフィールドの変換や
光結合を行うなどの光ファイバ型光学部品が形成可能で
ある。

【０００４】このような光ファイバ型光学部品は、Ｓｉ
Ｏ₂（石英ガラス）系光ファイバのコアまたはクラッド
に予め感光性成分としてＧｅＯ₂（酸化ゲルマニウム）
を添加しておき、これに例えば紫外光など所定波長の光
を照射させて、その光エネルギー強度分布などに応じた
屈折率変化パターンを形成することによって製造するの
が一般的である。この屈折率変化のメカニズムは、所定
波長の光が照射されることにより光ファイバ中にＧｅ欠
陥が発生して、このＧｅ欠陥により屈折率変化が生じる
ものと考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】紫外光を照射する工程
においては、従来、光ファイバの被覆を除去した状態で
照射を行う方法が採られていたが、この場合、ガラス表
面の劣化等の問題を生じる。これに対して、特開平９−
１１３７４１号公報及び特開平１０−８２９１９号公報
に、被覆を除去せずに紫外光の照射による屈折率変化パ
ターンの形成を行う方法が記載されている。このように
被覆を除去せずに紫外光の照射を行う場合、被覆の材質
として紫外光を充分に透過させる（紫外光に対する透過
率が高い）ものを用いる必要がある。このような材質と
しては、特開平９−１１３７４１号公報には脂肪性ポリ
（メタ）アクラレート、シルセスキオキサン、ビニル、
エーテル、またはアルキル置換シリコンが例示されてお
り、また、特開平１０−８２９１９号公報においてはシ
リコン樹脂またはエポキシ樹脂が示されている。

【０００６】上記したような製造方法を用いた場合の被
覆については、従来の構造による光ファイバにおいて
は、（１）照射される所定波長の紫外光に対する吸収係
数が小さい、という上記の条件と同時に（２）クラッド
よりも大きい屈折率を有し、マルチモード伝搬の発生を
抑制することができる、という条件が必要である。しか
しながら、光吸収と複素屈折率との関係より、屈折率を
上昇させると吸収係数が増大してしまい、また、被覆厚
さを薄くして吸収を低減された場合には、これによって
光ファイバの強度が劣化するという問題を生じ、したが
って、従来の構造によっては上記した２つの条件の両立
が困難であった。

【０００７】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、照射される紫外光の被覆による吸収が低減
されているとともに、マルチモード伝搬の発生が抑制さ
れる光ファイバ型光学部品及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光ファイバ型光学部品は、コア
部及びクラッド部の少なくとも一方の所定領域に対し
て、所定波長の紫外光を照射することによって屈折率変
化パターンの書込が行われた光ファイバを含む光学部品
であって、光ファイバのクラッド部は、コア部の外周に
設けられた第１クラッド部と、第１クラッド部の外周に
設けられ、第１クラッド部よりも大きい屈折率の第２ク
ラッド部と、を有して構成されるとともに、光ファイバ
の外周に、熱硬化型シリコーンからなる被覆部が形成さ
れた被覆光ファイバから形成されたことを特徴とする。

【０００９】また、被覆光ファイバの被覆部は、所定波
長の紫外光が照射される所定領域に対応する部分を含み
一体に形成されていることを特徴とする。

【００１０】上記した光ファイバ型光学部品において
は、コア部及びクラッド部からなる光ファイバの外周に
形成される被覆部の材質に熱硬化型シリコーンを用い
る。熱硬化型シリコーンは紫外光に対する透過率が高い
ものが多く、したがって、熱硬化型シリコーンを被覆部
に用いることによって、例えば、紫外光を照射する所定
領域に対応する被覆部を除去せずに紫外光照射による屈
折率変化パターンの書込を行う製造方法を適用すること
が可能となる。この場合、被覆部はこの所定領域に対応
する部分を含んで一体に形成されたものとなる。

【００１１】このとき、熱硬化型シリコーンからなる被
覆部の屈折率がクラッド部の屈折率よりも小さくなる場
合があり、実用上、マルチモード伝搬の発生の問題を生
じる。これに対して、クラッド部を少なくとも第１クラ
ッド部及び第２クラッド部を有する２層以上の構成と
し、第２クラッド部の屈折率を第１クラッド部の屈折率
よりも大きい値とすることによって、マルチモード伝搬
の発生を抑制して、その特性を良好なものとすることが
できる。

【００１２】また、熱硬化型シリコーンの屈折率は、
１．３９以上１．４３以下であることを特徴とする。

【００１３】上述したように、光吸収と複素屈折率との
関係より、屈折率を上昇させると吸収係数が増大する。
本発明による光ファイバ型光学装置においては、マルチ
モード伝搬の抑制のために別個に第２クラッド部を設け
たので、被覆部を構成する熱硬化型シリコーンの屈折率
を上記の値に限定して小さい値とすることが可能であ
る。このとき、熱硬化型シリコーンの光吸収係数が低減
されるので、紫外光照射による屈折率変化パターンの書
込をより良好に行うことができる。

【００１４】さらに、熱硬化型シリコーンは、直鎖アル
キル基のみを含有して形成されていることを特徴とす
る。

【００１５】熱硬化型シリコーンにおいては、通常フェ
ニル基の含有量によってその屈折率が調整されるが、フ
ェニル基の含有量を増加させることによって屈折率が増
大すると同時に紫外光の吸収も大きくなる。したがっ
て、メチル基などの直鎖アルキル基のみを含有させ、フ
ェニル基を実質的に含まない熱硬化型シリコーンを用い
ることによって、紫外光の吸収がさらに低減された被覆
部とすることができる。

【００１６】また、第１クラッド部は、フッ素が所定量
添加された石英ガラスからなり、第２クラッド部は、水
酸基が所定量添加された石英ガラスからなることを特徴
とする。

【００１７】この構成では、第２クラッド部に対して、
光通信に使用される波長帯の光に対して減衰性を有する
水酸基が添加されており、これによって、フッ素が添加
された第１クラッド部よりもその屈折率を大きくすると
ともに、第２クラッド部まで広がった光成分を減衰させ
てマルチモード伝搬の発生をさらに抑制することができ
る。なお、この第２クラッド部は紫外光の吸収及び感光
性を有しない。

【００１８】また、本発明による光ファイバ型光学部品
の製造方法は、コア部と、第１クラッド部及び第１クラ
ッド部よりも大きい屈折率の第２クラッド部を有するク
ラッド部とからなり、コア部またはクラッド部の少なく
とも一方に感光性成分を有する光ファイバの外周に、熱
硬化型シリコーンからなる被覆部が形成された被覆光フ
ァイバを用い、光ファイバの所定領域に対して、被覆光
ファイバの被覆部を介して側面より所定波長の紫外光を
照射することによって、コア部またはクラッド部の少な
くとも一方に屈折率変化パターンを書き込むことを特徴
とする。

【００１９】上記した構成による被覆光ファイバを用い
ることによって、上述したように良好な特性を有する光
ファイバ型光学部品を製造することができ、また、被覆
部を除去せずに紫外光の照射による屈折率変化パターン
の書込を効率的に行うことが可能となる。特に、被覆部
の除去を行わない製造方法とすることによって、光ファ
イバのガラス表面の劣化等が抑制されるとともに、製造
工程を簡略化して製造コストを低減することができる。

【００２０】また、所定波長は、２２０ｎｍ以上３５０
ｎｍ以下であることを特徴とする。

【００２１】この紫外光の波長範囲は、短波長側の２２
０ｎｍについては被覆の吸収端によって限定され、一
方、長波長側の３５０ｎｍについては書込における感光
性によって限定される。したがって、用いる紫外光を上
記の波長範囲に限定することによって、被覆による紫外
光吸収の低減化と、紫外光照射による書込の効率化とを
実現した製造方法とすることができる。

【００２２】また、熱硬化型シリコーンの屈折率は、
１．３９以上１．４３以下であることを特徴としても良
い。

【００２３】さらに、熱硬化型シリコーンは、直鎖アル
キル基のみを含有して形成されていることを特徴として
も良い。

【００２４】また、第１クラッド部は、フッ素が所定量
添加された石英ガラスからなり、第２クラッド部は、水
酸基が所定量添加された石英ガラスからなることを特徴
としても良い。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による光
ファイバ型光学部品及びその製造方法の好適な実施形態
について詳細に説明する。なお、図面の説明においては
同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一
致していない。

【００２６】図１は、本発明に係る光ファイバ型光学部
品に用いられる被覆光ファイバ２０の一実施形態の断面
構造、及びファイバ径方向（図中の線Ｌで示された方
向）の屈折率プロファイルを示す図である。この被覆光
ファイバ２０は、光ファイバ１０を構成するコア部１及
びクラッド部２と、光ファイバ１０の外周に形成された
被覆部３とからなり、さらにクラッド部２は、第１クラ
ッド部２ａ、及びその外側の第２クラッド部２ｂとから
構成されている。

【００２７】なお、図１に示された屈折率プロファイル
の横軸は、図中の線Ｌに沿った、コア部１の中心軸に対
して垂直な断面上の各位置に対応しており、その下方に
各部との対応を明確にするために被覆光ファイバ２０の
対応する部分の符号を付してある。また、各部に対応す
る屈折率及び比屈折率差の値は、コア部１が屈折率ｎ ₁
及び比屈折率差Δｎ₁、第１クラッド部２ａが屈折率ｎ
_2a及び比屈折率差Δｎ_2a、第２クラッド部２ｂが屈折率
ｎ_2b及び比屈折率差Δｎ_2b、被覆部３が屈折率ｎ ₃及び
比屈折率差Δｎ₃とする。以下では、比屈折率差はＳｉ
Ｏ₂（石英ガラス）を基準として定義したものを用い
る。

【００２８】本発明に係る光ファイバ型光学部品に用い
られる被覆光ファイバ２０は、本実施形態においては、
クラッド部２がその屈折率がｎ_2b＞ｎ_2aを満たすように
形成された第１クラッド部２ａ及び第２クラッド部２ｂ
からなる２層構造を有して構成されている。このような
屈折率分布を有する光ファイバは、例えば次のようにし
て構成することができる。すなわち、コア部１はＳｉＯ
₂にＧｅＯ₂（酸化ゲルマニウム）を所定量添加し屈折率
を高くして、例えばΔｎ₁＝０．４％に形成し、第１ク
ラッド部２ａはＳｉＯ₂にＦ（フッ素）を所定量添加し
屈折率を低くして、例えばΔｎ_2a＝−０．１％に形成す
る。

【００２９】このとき、第１クラッド部２ａを外径８０
μｍまでの範囲とし、クラッド径８０〜１２５μｍの領
域を上記したように第１クラッド部２ａよりも大きい屈
折率を有する第２クラッド部２ｂとする。この第２クラ
ッド部２ｂは、例えばＯＨ（水酸基）を２００〜３００
ｐｐｍ程度含有するＳｉＯ₂で、例えばΔｎ_2b≒０％と
なっている。また、クラッド部２の外周には、熱硬化型
シリコーンからなる被覆部３が形成されて、被覆光ファ
イバ２０が構成される。

【００３０】上記した構成を有する被覆光ファイバ２０
に対して、図２に示すように紫外線照射による屈折率変
化パターンの書込を行って、光ファイバ型光学部品を製
造する。すなわち、被覆部３を除去しない状態の被覆光
ファイバ２０に対して、マスク４を介してレーザなどの
光源５から側面より所定波長の紫外光を照射することに
よって、コア部１またはクラッド部２の少なくとも一方
に所定の屈折率変化パターンの書込を行う。

【００３１】マスク４としては、例えば長周期ファイバ
グレーティングやブラッグ回折型ファイバグレーティン
グなど、形成する屈折率変化パターン及び書込方法に対
応したものを使用し、これによって、目的とする光ファ
イバ型光学部品を製造する。書込方法としては、例えば
位相格子法、ホログラフィック法、強度変調マスク法な
どがある。また、コア部１及びクラッド部２のうち、屈
折率変化パターンの書込を行う部分については、感光性
成分であるＧｅＯ₂を含んで形成する必要がある。上記
の実施形態においては、ＧｅＯ₂を含むコア部１が屈折
率変化パターンの書込の対象となる。

【００３２】本発明による光ファイバ型光学部品及びそ
の製造方法においては、上記したように被覆部３を除去
せずに、所定波長の紫外光の照射による光ファイバ１０
への屈折率変化パターンの書込・形成を行う。紫外光照
射時に被覆を除去する製造方法を用いた場合には、光フ
ァイバの表面が直接空気と接触し、ガラス表面が劣化を
起こしたり、製造中に光ファイバの表面に傷がついて引
張強度の低下をきたすといった問題を生じる。また、被
覆除去工程と、紫外光照射による屈折率変化パターンの
書込終了後の再被覆工程とによって、製造工程が複雑化
し高コスト化するという問題があった。これに対して、
被覆部３を除去せずに被覆部３を介して光ファイバ１０
に紫外光を照射することによって、これらの問題を解決
して、得られる光ファイバ型光学部品の特性を向上させ
るとともに、その製造コストを低減することができる。

【００３３】このとき、被覆部３に適用される樹脂等の
材質の組成としては、用いられる紫外光を充分に透過す
るものを用いる必要がある。この材質の組成の選択にお
いては、材質中における様々な発色団の知られている電
子スペクトル等と使用する紫外光の波長とを考慮し、所
定波長の紫外光の領域において吸収を持たない、または
吸収係数が充分に小さい組成の樹脂等の材質を選択す
る。ただし、光吸収係数が小さい場合においても、照射
強度が大きいときに光吸収による発熱・劣化とそれによ
る吸収の増大を生じることがあるので、製造工程におけ
る具体的な照射条件等についても充分に考慮しつつ用い
る樹脂等を選択する。

【００３４】このとき、従来の構造による光ファイバを
用いた場合、被覆部３を形成する樹脂等の材質について
は、光ファイバ型光学部品の製造面からは（１）照射さ
れる所定波長の紫外光に対する吸収係数が小さい、とい
う条件（以下、条件（１）という）が要求され、一方、
光ファイバ型光学部品の性能面からは（２）クラッドよ
りも大きい屈折率を有し、マルチモード伝搬の発生を抑
制することができる、という条件（以下、条件（２）と
いう）が要求される。

【００３５】しかしながら、光吸収と複素屈折率との関
係より、屈折率を上昇させると吸収係数が増大してしま
い、上記の２つの条件を両立させることは困難である。
図３に、異なる屈折率（１．４１、１．４２、１．４
８、１．５２、１．５５）を有する５種類のシリコーン
樹脂に対する光吸収係数の紫外光領域での波長依存性を
示す。横軸は、照射される紫外光の波長であり、波長２
００〜３６０ｎｍの範囲について示してある。上記の条
件（１）及び条件（２）をともに満たすためには、吸収
係数が小さくかつ屈折率が大きい材質が必要であるが、
図３の各曲線とその相関に示されているように、屈折率
が大きい材質ほど光吸収係数も大きくなり、したがっ
て、２条件を同時に満たすことはできない。また、例え
ば被覆厚さを薄くして吸収を低減させた場合には、これ
によって光ファイバの機械的強度が劣化するという問題
を生じる。

【００３６】図４（ａ）及び（ｂ）に、光ファイバ型光
学部品の製造に用いられる従来の構成による被覆光ファ
イバの屈折率プロファイルを示す。図４（ａ）に示す例
では、被覆光ファイバはコア部１、クラッド部２、及び
被覆部３から構成されており、被覆部３はマルチモード
伝搬の発生を防止するためにクラッド部２よりも屈折率
が大きい構成とされている。この場合、上記したように
被覆部３の光吸収が増大してしまい、紫外光照射による
光ファイバ型回折格子などの光ファイバ型光学部品の形
成・製造を良好に行うことができない。

【００３７】また、図４（ｂ）に示す例では、被覆部３
が第１被覆部３ａと第２被覆部３ｂとから構成されてい
る。このうち、第１被覆部３ａはマルチモード伝搬の発
生を防止するためにクラッド部２よりも屈折率が大きく
形成され、また、第２被覆部３ｂは光吸収が低減された
構成とされており、それに伴って屈折率がクラッド部２
よりも小さく形成されている。この場合においても、図
４（ａ）に示す例に比較して改善されているものの、第
１被覆部３ａによる光吸収の問題は依然として存在して
いる。

【００３８】上記の問題について、以下さらに具体的に
説明する。本発明による光ファイバ型光学部品において
は、被覆光ファイバ２０の被覆部３の材質として熱硬化
型シリコーンを用いる。このようなシリコーンは、紫外
光の透過損失が小さく、また、通常の被覆光ファイバに
適用されている材質であるので、入手しやすく低コスト
となる。

【００３９】熱硬化型シリコーンは、通常は下記の反応
式（ａ） …Si−CH＝CH₂＋ H−Si… → …Si−CH₂CH₂−Si… （ａ）に示されるようなヒドロシリル化反応により重合硬化す
る。実用化されている樹脂材質のうち、低屈折率のもの
としては例えば、東芝シリコーン社製XE14-062、東レ−
ダウ−シリコーン社製CY52-130、信越シリコーン社製OF
180、OF101、OF111などがある。

【００４０】このような熱硬化型シリコーンにおける屈
折率の調整は、フェニル基（ベンゼン環構造）の含有率
によって調整することが標準的に行われている。図５
に、メチル基に対するフェニル基の含有比率とシリコー
ンの屈折率との相関を示す。また、図６は、メチル基に
対するフェニル基の含有比率と波長２６０ｎｍの紫外光
に対する光吸収係数との相関を示している。

【００４１】図５に示されているように、シリコーン中
におけるフェニル基の含有比率を増加させることによっ
て、得られるシリコーンの屈折率を大きくすることがで
きる。一方、フェニル基は波長２５０ｎｍ付近に吸収を
持ち、したがって、図６に示されているように、フェニ
ル基の含有比率の増加に伴って光吸収が増大してしま
う。このことは、前述した図３にも同様に示されてい
る。

【００４２】したがって、紫外光に対する光吸収を低減
させて良好な光学部品の製造を可能とするためには、フ
ェニル基の含有量を少なく設定することが必要である。
例えば、熱硬化型シリコーンの屈折率を１．３９以上
１．４３以下とすることが好ましい。このとき、図５よ
りメチル基に対するフェニル基の含有比率はおよそ０．
１以下に相当する。さらに、フェニル基が実質的に含有
されていない条件とし、メチル基などの直鎖アルキル基
のみを含有した熱硬化型シリコーンを用いることによっ
て、特に良好な紫外光の透過特性を有する被覆部３を形
成することができる。なお、紫外光の透過特性をさらに
向上するためには、反応式（ａ）に示すC＝C結合を低減
することが望ましい。そのためには、…Si−CH＝CH₂のH
−Si…に対する量の比率を小さくすることが望ましい。

【００４３】上記したようにフェニル基を含有しない熱
硬化型シリコーンによって被覆部３を形成した場合、被
覆部３の屈折率は、図１の屈折率プロファイルに示され
ているように、クラッド部２よりも小さい値となる。こ
のような被覆部３を図４（ｃ）に示すように従来の単一
クラッド構造のステップインデックス型光ファイバに適
用した場合、その屈折率プロファイルによって光ファイ
バ全体がマルチモード伝搬しうる構造となり、基底モー
ド以外のモードの伝搬が発生し、基底モードと高次モー
ドとの間に結合が生じて伝搬特性が変化する。

【００４４】例えば、屈折率変化を行った領域において
特に、クラッド部に放射したモードのコア部への再結合
による特性の変動という問題が生じる。また、例えばフ
ァイバグレーティングがコア部に書き込まれた場合を考
えると、被覆部３の屈折率が低いときに、伝搬する高次
モードとの結合によってカットオフ波長より短波長の波
長において損失を生じる問題がある。また、長周期ファ
イバグレーティングの場合、基底モードから変換された
高次モードが光ファイバ中を伝搬してしまうので、外乱
によって損失特性が変化してしまうことがある。

【００４５】図７に、図４（ｃ）に示した構成において
クラッド部２の屈折率をｎ₂、被覆部３の屈折率をｎ₃と
し、クラッド部２と被覆部３の屈折率差ｎ₂−ｎ₃が０．
０５である光ファイバを用いてブラッグ型ファイバグレ
ーティングを作製した場合の、ブラッグ反射波長近辺で
の光の透過特性についてその一例を示す。横軸は、光フ
ァイバ中を伝搬する光の波長である。

【００４６】図７に示すグラフにおいて、ブラッグ反射
波長である１５５５〜１５５６ｎｍの波長帯よりも短波
長の領域（波長１５５２ｎｍ付近）において、多くのリ
ップルを有する損失（以下、短波長損失という）のピー
クが生じている。これは、マルチモード伝搬の発生に起
因するものである。

【００４７】図８に、屈折率差ｎ₂−ｎ₃（横軸）を変化
させたときの短波長損失の変化を示す。このグラフよ
り、クラッド部２と被覆部３の屈折率差の増加、すなわ
ち被覆部３の屈折率がクラッド部２に比べて小さくなる
にしたがって、マルチモード伝搬の影響が増大し、短波
長損失が増大して性能が劣化していることがわかる。

【００４８】このような問題に対して、本発明による光
ファイバ型光学部品においては、クラッド部２を第１ク
ラッド部２ａと第２クラッド部２ｂとからなる２重クラ
ッド構造とし、第２クラッド部２ｂの屈折率ｎ_2bが第１
クラッド部２ａの屈折率ｎ_2aよりも大きい構成としてい
る。すなわち、上述したように、製造面からの吸収係数
についての条件（１）と、性能面からの屈折率について
の条件（２）とを被覆部３のみによって実現することは
困難である。これに対して、本発明による光ファイバ型
光学部品では、条件（１）を被覆部３により調整し、一
方、条件（２）をクラッド部２の外側の部分である第２
クラッド部２ｂにより調整することによって、２条件の
両立を実現している。

【００４９】このような構成においては、第２クラッド
部２ｂの屈折率が第１クラッド部２ａよりも大きいこと
によって第２クラッド部２ｂがクラッド部２を伝搬する
高次モードの除去フィルタとして機能し、放射モードの
コア部１への再結合が抑制される。これによって図８に
示すように、短波長損失、及び屈折率差ｎ_2a−ｎ₃の増
加に伴う短波長損失の増大が、単一クラッド構造の場合
と比較して著しく低減される。

【００５０】また、上記した実施形態のように第２クラ
ッド部２ｂが通信波長帯の光に対する損失が大きいＯＨ
を多量に含有している場合、このＯＨによってクラッド
部２中を伝搬する放射モードが減衰されて、放射モード
の影響がさらに低減される。このとき、ＯＨは赤外吸収
を増大させるが、屈折率変化の書込に用いられる紫外光
の領域では吸収を持たず、したがって、紫外光の透過を
損なうことはない。

【００５１】このような構造及び製造方法による光ファ
イバ型光学部品の一実施例として、被覆部３の材質とし
て信越シリコーン社製OF111を用い、ガラス径（第２ク
ラッド部２ｂの外径）１２５μｍ、樹脂径（被覆部３の
外径）２５０μｍに線引した被覆光ファイバを用いて光
ファイバ型光学部品の製造を行った。この光ファイバの
損失は、波長１．５５μｍにおいて０．２０ｄＢ／ｋｍ
と良好な透過特性を示した。この光ファイバを２５℃、
２０ＭＰａの条件において水素処理による増感処理を１
５日間行った。このように光ファイバに水素加圧処理に
よって水素を添加することによって、紫外光の照射によ
る屈折率変化量を増大させることができ、屈折率変化パ
ターンの書込をより効率化することができる。

【００５２】次いで、図２に示す照射光源５をＫｒＦエ
キシマレーザとして波長２４７ｎｍの紫外光を用い、２
００ｍＪ／ｃｍ²の照射密度で被覆部３を介して光ファ
イバに紫外光を１５分間照射して、ＧｅＯ₂が添加され
ているコア部１に対し長さ８ｍｍにわたって位相マスク
法によってブラッグ型ファイバグレーティングを形成し
た。このように作製されたブラッグ型ファイバグレーテ
ィングによる光の遮断量は、ピーク値で２０ｄＢ程度が
得られた。

【００５３】また、同様の条件で、２０本のブラッグ型
ファイバグレーティングを製造したが、その遮断量は２
０〜３０ｄＢの範囲内であった。また、これらの光ファ
イバについて引張強度を評価したところ、平均破断強度
は５．０ＧＰａであり、紫外光照射前の値５．２ＧＰａ
からの劣化はわずかであって、良好な特性が得られてい
る。

【００５４】なお、屈折率変化パターンの書込に用いる
紫外光の波長としては、２２０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下
とすることが好ましい。この波長範囲は、短波長側の２
２０ｎｍについては被覆の吸収端によって限定され、一
方、長波長側の３５０ｎｍについては書込における感光
性によって限定される。したがって、上記の波長範囲の
紫外光を用いることによって、被覆による紫外光吸収の
低減化と、紫外光照射による書込の効率化とをともに実
現した製造方法とすることができる。

【００５５】本発明による光ファイバ型光学部品及びそ
の製造方法は、上記した実施形態に限られるものではな
く、様々な変形及び変更が可能である。例えば、クラッ
ド部の構造については、上記した第１クラッド部及び第
２クラッド部にさらに１層以上のクラッド部を加えて３
重以上のクラッド構造とすることも可能である。

【００５６】また、上記した実施形態においてはコア部
のみに屈折率変化パターンの書込を行う構成としたが、
コア部及びクラッド部、あるいはクラッド部のみに書込
を行うようにしても良い。いずれの場合においても、書
き込む屈折率変化パターンについては目的とする光学部
品に応じて様々に設定することが可能である。

【００５７】

【発明の効果】本発明による光ファイバ型光学部品は、
以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。す
なわち、紫外光に対する透過性が高い熱硬化型シリコー
ンを被覆光ファイバの被覆部に用いることによって、被
覆部を除去しない状態で紫外光照射による光ファイバへ
の屈折率変化パターンの書込を行うことができる。熱硬
化型シリコーンとしては、特にフェニル基を実質的に含
まない構成とすることが好ましい。

【００５８】このとき、被覆部による紫外光吸収の低減
に伴って、被覆部の屈折率が小さくなり、マルチモード
伝搬の発生という問題を生じる。これに対して、光ファ
イバのクラッド部を第１クラッド部及び第２クラッド部
によって構成し、外周側の第２クラッド部の屈折率を第
１クラッド部の屈折率よりも高くすることによって、マ
ルチモード伝搬を抑制して、光ファイバ型光学部品の特
性の劣化を防ぐことができる。

【００５９】また、本発明による光ファイバ型光学部品
の製造方法においては、被覆部の除去を行わずに紫外光
照射による屈折率変化パターンの書込を行うことによっ
て、光ファイバのガラス表面の劣化等を抑制して製造の
歩留まりを向上するとともに、製造工程を簡素化して製
造コストを低減することができる。このとき、上記した
構成による被覆光ファイバを用いて製造を行うことによ
って、屈折率変化パターンの書込の効率化と、得られる
光ファイバ型光学部品の特性の向上とを実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバ型光学部品に用いられ
る被覆光ファイバの断面構造及び屈折率プロファイルを
示す図である。

【図２】本発明に係る光ファイバ型光学部品の製造方法
を模式的に示す斜視図である。

【図３】シリコーン樹脂の光吸収係数の紫外光領域での
波長依存性を示すグラフである。

【図４】光ファイバ型光学部品に用いられる従来の被覆
光ファイバ等の屈折率プロファイルを示す図である。

【図５】熱硬化型シリコーンの屈折率とメチル基に対す
るフェニル基の含有比率との相関を示すグラフである。

【図６】熱硬化型シリコーンの波長２６０ｎｍでの光吸
収係数とメチル基に対するフェニル基の含有比率との相
関を示すグラフである。

【図７】単一クラッド構造による被覆光ファイバを用い
て製造されたブラッグ型ファイバグレーティングの光透
過特性を示すグラフである。

【図８】本発明に係る２重クラッド構造による被覆光フ
ァイバを用いて製造されたブラッグ型ファイバグレーテ
ィングによる短波長損失を単一クラッド構造による場合
と比較するためのグラフである。

【符号の説明】

１０…光ファイバ、２０…被覆光ファイバ、１…コア
部、２…クラッド部、２ａ…第１クラッド部、２ｂ…第
２クラッド部、３…被覆部、４…マスク、５…光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茂原政一神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者常石克之神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 2H049 AA33 AA43 AA44 AA45 AA59 AA62 2H050 AB05X AB10Y AB14Y AC36 AC82 AC84 BB04Q BB35Q

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア部及びクラッド部の少なくとも一方
の所定領域に対して、所定波長の紫外光を照射すること
によって屈折率変化パターンの書込が行われた光ファイ
バを含む光学部品であって、前記光ファイバの前記クラッド部は、前記コア部の外周に設けられた第１クラッド部と、前記第１クラッド部の外周に設けられ、前記第１クラッ
ド部よりも大きい屈折率の第２クラッド部と、を有して
構成されるとともに、前記光ファイバの外周に、熱硬化型シリコーンからなる
被覆部が形成された被覆光ファイバから形成されたこと
を特徴とする光ファイバ型光学部品。
【請求項２】前記被覆光ファイバの前記被覆部は、前
記所定波長の紫外光が照射される前記所定領域に対応す
る部分を含み一体に形成されていることを特徴とする請
求項１記載の光ファイバ型光学部品。
【請求項３】前記熱硬化型シリコーンの屈折率は、
１．３９以上１．４３以下であることを特徴とする請求
項２記載の光ファイバ型光学部品。
【請求項４】前記熱硬化型シリコーンは、直鎖アルキ
ル基のみを含有して形成されていることを特徴とする請
求項２記載の光ファイバ型光学部品。
【請求項５】前記第１クラッド部は、フッ素が所定量
添加された石英ガラスからなり、前記第２クラッド部
は、水酸基が所定量添加された石英ガラスからなること
を特徴とする請求項２記載の光ファイバ型光学部品。
【請求項６】コア部と、第１クラッド部及び前記第１
クラッド部よりも大きい屈折率の第２クラッド部を有す
るクラッド部とからなり、前記コア部または前記クラッ
ド部の少なくとも一方に感光性成分を有する光ファイバ
の外周に、熱硬化型シリコーンからなる被覆部が形成さ
れた被覆光ファイバを用い、前記光ファイバの所定領域に対して、前記被覆光ファイ
バの前記被覆部を介して側面より所定波長の紫外光を照
射することによって、前記コア部または前記クラッド部
の少なくとも一方に屈折率変化パターンを書き込むこと
を特徴とする光ファイバ型光学部品の製造方法。
【請求項７】前記所定波長は、２２０ｎｍ以上３５０
ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の光ファ
イバ型光学部品の製造方法。
【請求項８】前記熱硬化型シリコーンの屈折率は、
１．３９以上１．４３以下であることを特徴とする請求
項６記載の光ファイバ型光学部品の製造方法。
【請求項９】前記熱硬化型シリコーンは、直鎖アルキ
ル基のみを含有して形成されていることを特徴とする請
求項６記載の光ファイバ型光学部品の製造方法。
【請求項１０】前記第１クラッド部は、フッ素が所定
量添加された石英ガラスからなり、前記第２クラッド部
は、水酸基が所定量添加された石英ガラスからなること
を特徴とする請求項６記載の光ファイバ型光学部品の製
造方法。