JP2004361702A - 光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】並列配置された複数本の光ファイバに光ファイバグレーティングを同時に形成する際に、光ファイバグレーティングの光学特性を等しくし、製造時間を大幅に短縮して、安価に光ファイバグレーティングを製造する。
【解決手段】光源１と、紫外光１０の進行方向を変える反射ミラー２、３、４と、紫外光１０のビーム径を絞る横スリット５および縦スリット６と、これを通過した紫外光１０の進行方向を変え、かつ、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に走査するガルバノメータスキャナ２０と、シリンドリカルレンズ７と、位相マスク８とを少なくとも備えた光ファイバグレーティングの製造装置を用いて、複数の光ファイバ３０に照射する紫外光１０のパワー密度分布を、その配列方向、かつ、その幅以上に均一となるように、光ファイバ３０の配列方向に紫外光１０を走査する。
【選択図】 図１
【解決手段】光源１と、紫外光１０の進行方向を変える反射ミラー２、３、４と、紫外光１０のビーム径を絞る横スリット５および縦スリット６と、これを通過した紫外光１０の進行方向を変え、かつ、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に走査するガルバノメータスキャナ２０と、シリンドリカルレンズ７と、位相マスク８とを少なくとも備えた光ファイバグレーティングの製造装置を用いて、複数の光ファイバ３０に照射する紫外光１０のパワー密度分布を、その配列方向、かつ、その幅以上に均一となるように、光ファイバ３０の配列方向に紫外光１０を走査する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバグレーティングは、光ファイバの長さ方向に屈折率の周期的な摂動を形成したもので、特定のモード間に結合を発生させ、特定波長の光に損失を発生させる光部品である。
最も一般的な光ファイバグレーティングの製造方法としては、フォトリフラクティブ効果により、コアの屈折率を変化させる方法がある。フォトリフラクティブ効果とは、例えば、ドーパントとしてゲルマニウムを添加した石英ガラスファイバに、波長２４０ｎｍ付近の紫外光を照射すると、石英ガラスの屈折率の上昇が観測される現象のことである。
【０００３】
図９は、従来の光ファイバグレーティングの製造方法を示す模式図である。
図９中、符号４１は光ファイバである。この光ファイバ４１は、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコア４１ａと、純粋石英ガラスからなるクラッド４１ｂと、紫外線硬化型樹脂からなる被覆層４１ｃとから構成されている。符号４２は、石英ガラスからなる位相マスクであり、その一つの面には多数の格子が周期的に形成されている。ここで、位相マスク４２において、多数の回折格子が形成されている面を回折格子面４２ａとする。
【０００４】
以下、光ファイバグレーティングの製造方法を略記する。
光ファイバ４１の被覆層４１ｃの一部を除去してクラッド４１ｂを露出させ、このクラッド４１ｂを位相マスク４２の回折格子面４２ａと平行に配置する。次に、クラッド４１ｂに位相マスク４２を介して、波長２４０ｎｍ付近の紫外光を照射する。位相マスク４２を通過した紫外光は、位相マスク４２の回折格子面４２ａに周期的に形成された回折格子により回折され、±１次回折光となる。この回折光どうしが干渉し合うことにより、位相マスク４２を通過した紫外光の強度は、光ファイバ４１の長手方向に周期的分布を示す。
【０００５】
強度の周期的分布を示す紫外光がコア４１ａに照射されると、フォトリフラクティブ効果により、コア４１ａには屈折率が上昇した部分が周期的に形成され、コア４１ａの屈折率は周期的変化を示すようになる。
このようにして形成された光ファイバの長手方向における屈折率の周期的な摂動は、光ファイバに特定波長帯の光の損失を発生させる光フィルタとしての機能を付与する。
【０００６】
このような光ファイバグレーティングを大量生産する技術としては、例えば、複数の光ファイバを並列に配置して固定し、これらの光ファイバに位相マスクを介して紫外光を照射することで、一度に複数本の光ファイバグレーティングを作製する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
複数本の光ファイバを並列に配置したものに紫外光を照射する際に問題となるのは、光ファイバの配列方向における紫外光のパワー分布である。紫外光のパワー分布が不均一であると、並列に配置された複数本の光ファイバのそれぞれに照射される紫外光のパワー密度が異なるため、コアの屈折率上昇にばらつきを生じ、得られる光ファイバグレーティングの特性が異なる（一定でない）という問題が生じる。この屈折率上昇に係るばらつきは、光ファイバグレーティングの歩留まり低下の原因となり、製造上の大きな問題となる。
【０００８】
そこで、通常、何らかの方法により、並列に配置した複数の光ファイバに照射される紫外光のパワー密度を均一化する必要がある。光ファイバの配列方向の長さは、より生産効率を高めるためには、最低３ｍｍ以上必要である。
【０００９】
光ファイバに照射する紫外光のパワー密度を均一化する方法としては、例えば、光源から発せられた紫外光のパワー密度の均一な部分のみを取り出し、これを２枚のシリンドリカルレンズで拡大して、光ファイバに照射する方法や、並列に配置した光ファイバを、その配列方向に往復移動させて、紫外光を光ファイバに照射する方法（例えば、特許文献２参照。）などが考案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３５５２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１９２５５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の紫外光のパワー密度を均一化する方法には、以下に示すような問題がある。
２枚のシリンドリカルレンズを用いる方法では、光源から発せられた紫外光のパワー密度の均一な部分のみを使用するのが前提であるが、実際には真に均一な部分は存在しない。そのため、拡大後の紫外光にもパワー密度のばらつきが多少残ってしまうという問題がある。さらに、紫外光を通過させるシリンドリカルレンズが増えるので、光ファイバに照射される紫外光の強度が減衰する。そのため、光源のパワーが十分に大きくない場合には、コアの屈折率を上昇させるのに必要な紫外光のパワーが得られないという問題もある。
【００１２】
また、特許文献２に開示されている方法は、各光ファイバに照射する紫外光のパワー密度を均一化するという点では、有効な方法である。しかしながら、この方法の難点は、光ファイバを移動させなければならないことである。光ファイバグレーティングにおいて、光ファイバに形成される屈折率の摂動の周期は、数１００ｎｍ程度と非常に小さいために、移動させる際に光ファイバに許容されるずれ量も非常に小さなものとなる。光ファイバを移動させることにより、形成された屈折率変化の摂動が消滅してしまうおそれがある。
【００１３】
このようなことを避けるために、光ファイバと位相マスクの相対距離を常に一定に保ちながら、光ファイバを移動させればよい。そのためには、光ファイバと位相マスクを装着する冶具が一体化されるか、または、往復移動によりずれないように、光ファイバを十分に強く結合する必要がある。このようなことから、光ファイバグレーティングの製造装置は非常に扱い難いものとなる。
【００１４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、並列に配置された複数本の光ファイバに光ファイバグレーティングを同時に形成する際に、それぞれの光ファイバグレーティングの光学特性をほぼ等しいものとし、製造に要する時間を大幅に短縮して、結果としてより安価に光ファイバグレーティングを製造することができる光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、並列配置された複数の光ファイバに紫外光を照射することにより、周期的に高屈折率部を形成して光ファイバグレーティングを得る光ファイバグレーティングの製造方法において、前記並列配置された複数の光ファイバに照射する紫外光のパワー密度分布を、当該複数の光ファイバの配列方向に沿って均一とし、かつ、当該複数の光ファイバの幅以上に均一とする光ファイバグレーティングの製造方法を提供する。
【００１６】
上記光ファイバグレーティングの製造方法において、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に紫外光を走査することが好ましい。
【００１７】
本発明は、紫外光を発する光源と、該光源から発せられた紫外光の進行方向を変える反射ミラーと、紫外光のビーム径を絞るスリットと、該スリットを通過した紫外光の進行方向を変え、かつ、該紫外光を並列配置された複数の光ファイバの配列方向に走査するガルバノミラーと、前記並列配置された複数の光ファイバの長手方向に曲率をなすように配されたシリンドリカルレンズと、多数の回折格子が周期的に形成された位相マスクと、を少なくとも備える光ファイバグレーティングの製造装置を提供する。
【００１８】
上記構成の光ファイバグレーティングの製造装置において、前記ガルバノミラーは、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に回転自在な機構を具備することが好ましい。
【００１９】
本発明は、紫外光を発する光源と、該光源から発せられる紫外光の進行方向を変える反射ミラーと、紫外光のビーム径を絞るスリットと、並列配置された複数の光ファイバの長手方向に曲率をなすように配され、かつ、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に移動可能なシリンドリカルレンズと、多数の回折格子が形成された位相マスクと、を少なくとも備える光ファイバグレーティングの製造装置を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第一の実施形態を示す模式図である。
図１中矢印は、紫外光１０の進行方向を表している。
この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置は、紫外光１０を発する光源１と、光源１から発せられた紫外光１０の進行方向を変える反射ミラー２、３、４と、紫外光１０のビーム径を絞るための横スリット５および縦スリット６と、ガルバノメータスキャナ２０と、並列配置された複数の光ファイバ３０の長手方向に曲率をなすように配されたシリンドリカルレンズ７と、位相マスク８とから概略構成されている。
【００２１】
光源１としては、ＫｒＦエキシマレーザ、アルゴンレーザ２倍波、アルゴンレーザ４倍波などが用いられる。
【００２２】
反射ミラー２、３、４は、光の入射角と反射角が固定されたものであり、光源１から発せられた紫外光１０の進行方向を変え、所定の方向に紫外光１０を伝送するためのものである。
【００２３】
横スリット５と縦スリット６とは、それぞれのスリットの長手方向が互いに直交するように配置されている。また、横スリット５および縦スリット６のスリット幅は可変であり、必要に応じてスリット幅を変えることによって、紫外光１０のビーム径を変えることができる。
【００２４】
シリンドリカルレンズ７は、紫外光１０が入射される第一の面７ａが平面をなし、このレンズを透過した紫外光１０が出射する第二の面７ｂが曲率を有するシリンドリカル面をなすレンズである。また、シリンドリカルレンズ７の長手方向の大きさは、並列配置された複数の光ファイバ３０の幅以上とする。
【００２５】
また、シリンドリカルレンズ７は、その長手方向が複数の光ファイバ３０の配列方向と平行となり、第一の面７ａが光ファイバ３０と平行、かつ、第二の面７ｂが位相マスク８と対向するように配置されている。
【００２６】
位相マスク８は、平板状の石英ガラスの表面８ａ（以下、「回折格子面８ａ」と称する。）に多数の回折格子が周期的に形成されてなるものである。位相マスク８に形成する回折格子の周期は、所望の光ファイバグレーティングの反射中心波長、帯域幅などに応じて、適宜設定される。
また、位相マスク８は、回折格子面８ａが光ファイバ３０と平行となり、かつ、対向するように配置されている。この際、回折格子面８ａに形成された回折格子の配列方向が、光ファイバ３０の長手方向と平行となるように、位相マスク８は配置されている。位相マスク８と光ファイバ３０との間隔は、数１００μｍ程度とされている。
【００２７】
ガルバノメータスキャナ２０は、紫外光１０を反射するミラー本体２１と、このミラー本体２１を並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に回転自在とする回転機構２２とから概略構成されている。また、回転機構２２はケーブル２４を介して、回転機構２２に周期的な電圧を印加するファンクションジェネレータ２５に接続されている。
ここで、ガルバノメータスキャナは、一般的に光の進行方向を高速、高精度に走査するものである。
【００２８】
ガルバノメータスキャナ２０では、ミラー本体２１がシリンドリカルレンズ７の中心近傍に対向するように配置されている。また、ミラー本体２１の反射面２１ａが紫外光１０の進行方向に対して斜めに配置されており、この反射面２１ａにより、横スリット５および縦スリット６を通過した紫外光１０の進行方向をシリンドリカルレンズ７の方向に変える。さらに、回転機構２２により、ミラー本体２１を複数の光ファイバ３０の配列方向に回転（往復移動）させて、紫外光１０を、複数の光ファイバ３０の配列方向、かつ、複数の光ファイバ３０の幅以上に走査する。
【００２９】
以下、この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置を用いた光ファイバグレーティングの製造方法について説明する。
まず、複数の光ファイバ３０を、光ファイバ固定用冶具（図示略）に固定して、並列に配置する。
次いで、光ファイバ３０の所定位置（光ファイバグレーティングを形成する位置）に、位相マスク８を、その回折格子面８ａが光ファイバ３０と平行となり、かつ、対向するように配置する。この際、回折格子面８ａに形成された回折格子の配列方向が、光ファイバ３０の長手方向と平行となるようにする。
【００３０】
次いで、光源１から紫外光１０を発すると、この紫外光１０は反射ミラー２、３、４で反射した後に、横スリット５、縦スリット６を順次通過してビーム径が所定の大きさになって、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１の反射面２１ａに到達する。続いて、紫外光１０は反射面２１ａで反射してシリンドリカルレンズ７の方向に進行すると同時に、回転機構２２によって複数の光ファイバ３０の配列方向に回転（往復移動）する反射面２１ａにより、紫外光１０の進行方向をシリンドリカルレンズ７の長手方向、すなわち、複数の光ファイバ３０の配列方向に変えて、紫外光１０をシリンドリカルレンズ７の長手方向全長にわたって走査する。
【００３１】
この際、ファンクションジェネレータ２５から回転機構２２に、周波数１０〜１００Ｈｚ程度、０．０１〜１Ｖ程度、三角波形状の電圧を印加することにより、ミラー本体２１を複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に回転（往復移動）させる。
【００３２】
このように紫外光１０をシリンドリカルレンズ７の長手方向全長にわたって走査することにより、シリンドリカルレンズ７に入射した紫外光１０は、このレンズの曲率方向に均一に広がり、かつ、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に走査する。また、上述のように、シリンドリカルレンズ７の長手方向の大きさは、並列配置された複数の光ファイバ３０の幅以上であるから、紫外光１０は、複数の光ファイバ３０の幅の全長にわたって走査する。
以上の工程により、複数の光ファイバ３０に対して同時に光ファイバグレーティングを作製する。
【００３３】
この実施形態によれば、シリンドリカルレンズ７と回転機構２２を有するガルバノメータスキャナ２０を用いることにより、並列配置された複数の光ファイバ３０に照射する紫外光１０のパワー密度分布を、複数の光ファイバ３０の配列方向全長にわたって均一とし、かつ、複数の光ファイバ３０の幅以上に均一とすることができる。したがって、光ファイバグレーティングの製造に要する時間を大幅に短縮して、より安価に光ファイバグレーティングを製造することができる。
【００３４】
図２は、本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第二の実施形態を示す模式図である。図２において、図１に示した第一の実施形態の構成要素と共通しているものには同一符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置では、ガルバノメータスキャナ２０の替わりに反射ミラー２６が設けられ、シリンドリカルレンズ７の替わりにシリンドリカルレンズ２７が設けられている。
【００３５】
反射ミラー２６は、光の入射角と反射角が固定されたものであり、横スリット５および縦スリット６を通過した紫外光１０の進行方向をシリンドリカルレンズ２７の方向に変える。
【００３６】
シリンドリカルレンズ２７は、紫外光１０が入射される第一の面２７ａが平面をなし、このレンズを透過した紫外光１０が出射する第二の面２７ｂが曲率を有するシリンドリカル面をなすレンズである。また、シリンドリカルレンズ２７の長手方向の大きさは、並列配置された複数の光ファイバ３０の幅以上とする。
【００３７】
また、シリンドリカルレンズ２７は、その長手方向が複数の光ファイバ３０の配列方向と平行となり、第一の面２７ａが光ファイバ３０と平行、かつ、第二の面２７ｂが位相マスク８と対向するように配置されている。
【００３８】
この実施形態では、シリンドリカルレンズ２７が、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動可能となっている。シリンドリカルレンズ２７の移動範囲は、並列配置された光ファイバ３０の本数に応じて適宜設定されるが、シリンドリカルレンズ２７の長手方向の両端部が並列配置された光ファイバ３０の両端よりも僅かに外方へ移動するようにする。
【００３９】
また、シリンドリカルレンズ２７には、このレンズを、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動可能とする移動機構（図示略）が付設されている。この移動機構としては、電動ステージなどが用いられる。
【００４０】
以下、この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置を用いた光ファイバグレーティングの製造方法について説明する。
まず、複数の光ファイバ３０を、光ファイバ固定用冶具（図示略）に固定して、並列に配置する。
次いで、光ファイバ３０の所定位置（光ファイバグレーティングを形成する位置）に、位相マスク８を、その回折格子面８ａが光ファイバ３０と平行となり、かつ、対向するように配置する。この際、回折格子面８ａに形成された回折格子の配列方向が、光ファイバ３０の長手方向と平行となるようにする。
【００４１】
次いで、光源１から紫外光１０を発すると、この紫外光１０は反射ミラー２、３、４で反射した後に、横スリット５、縦スリット６を順次通過してビーム径が所定の大きさになって、反射ミラー２６で反射してシリンドリカルレンズ２７の方向に進行し、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動しているシリンドリカルレンズ２７に入射する。
【００４２】
次いで、複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動しているシリンドリカルレンズ２７に入射した紫外光１０は、このレンズの曲率方向に均一に広がり、かつ、複数の光ファイバ３０の幅の全長にわたって走査する。
【００４３】
また、シリンドリカルレンズ２７を複数の光ファイバ３０の幅の全長にわたって走査する際、その走査速度（シリンドリカルレンズ２７の往復移動する速度）は、１００μｍ／ｓｅｃ（ｎｍ／ｓｅｃ）〜２０００μｍ／ｓｅｃ（ｎｍ／ｓｅｃ）程度が望ましい。
【００４４】
以上の工程により、複数の光ファイバ３０に対して同時に光ファイバグレーティングを作製する。
【００４５】
この実施形態によれば、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動可能なシリンドリカルレンズ２７を用いることにより、複数の光ファイバ３０に照射する紫外光１０のパワー密度分布を、複数の光ファイバ３０の配列方向全長にわたって均一とし、かつ、複数の光ファイバ３０の幅以上に均一とすることができる。したがって、光ファイバグレーティングの製造に要する時間を大幅に短縮して、より安価に光ファイバグレーティングを製造することができる。
【００４６】
以下、実験例および実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例および実施例に限定されるものではない。
（実験例１）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＡ−１、Ａ−２、・・・、Ａ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ａ−５、Ａ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転機構２２によって光ファイバ３０の配列方向に回転させながら、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して走査した。
この際、ファンクションジェネレータ２５から回転機構２２に、周波数５７．１Ｈｚ、０．１Ｖ、三角波形状の電圧を印加して、露光時間を２０分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図３に示す。
【００４７】
図３から、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を光ファイバ３０の配列方向に回転させながら紫外光１０の走査を行なえば、１０本の光ファイバ３０の透過率のばらつきは５ｄＢ程度に収められることが確認された。
【００４８】
（比較例１）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＢ−１、Ｂ−２、・・・、Ｂ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ｂ−５、Ｂ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して照射した。
この際、紫外光１０の露光時間を１５分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図４に示す。
【００４９】
図４から、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに紫外光１０の照射を行なうと、光ファイバ３０の配列方向における紫外光１０のパワー分布の不均一性がそのまま透過率の差となって現われることが確認された。また、光ファイバ３０における透過率の差は、最大で３０ｄＢ程度に達することが確認された。
【００５０】
また、実験例１と比較例１について、それぞれ同じ光学系において、１０本の光ファイバ３０のそれぞれが−２０ｄＢの透過率を示すまでの時間を調査した。この調査法では、光ファイバ３０の露光中、ある一定の時間間隔で透過率の測定を行い、露光時間と透過率の関係を求め、それを基に−２０ｄＢに達した時の時間を見積もった。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１から、中央近傍に配置された光ファイバ３０では、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに、紫外光１０を照射した方が、回転させた場合よりも所要時間は短いものの、端に配置された光ファイバ３０では、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させて紫外光１０を走査した方が、回転させない場合よりも所要時間は短かった。この結果から、１０本の光ファイバ３０全体でみると、実験例１の方が所要時間が短く、効率的であることが確認された。
【００５３】
（実験例２）
図２に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＣ−１、Ｃ−２、・・・、Ｃ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ｃ−５、Ｃ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、シリンドリカルレンズ２７を１０本の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動させて、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して走査した。
この際、紫外光１０の走査速度を１００μｍ／ｓｅｃとした。また、露光時間を１５分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図５に示す。
【００５４】
図５から、シリンドリカルレンズ２７を１０本の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動させながら紫外光１０の走査を行なえば、１０本の光ファイバ３０に照射される紫外光１０のパワー分布が均一化されることが確認された。また、光ファイバ３０における透過率の差は、最大で５ｄＢ程度に収められることが確認された。
【００５５】
（比較例２）
図２に示したような光ファイバグレーティングの製造装置において、縦スリット６と反射ミラー２６の間に２枚の異なる焦点距離を有するレンズを配置した装置を用意した。また、横スリット５としては、紫外光１０において、よりビームの均一な部分を取り出すために、極力幅の狭いものを用いた。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＤ−１、Ｄ−２、・・・、Ｄ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ｄ−５、Ｄ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、シリンドリカルレンズ２７を往復移動させずに、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して照射した。
この際、紫外光１０の露光時間を１５分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図６に示す。
【００５６】
図６から、横スリット５によって、よりビームの均一な紫外光１０を取り出すことができたものの、透過率のばらつきが確認された。光ファイバ３０における透過率の差は最大で１５ｄＢ程度であり、実験例２と比較してばらつきが大きいことが確認された。
【００５７】
（実施例１）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を５本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＥ−１、Ｅ−２、・・・、Ｅ−５と番号を付した。この５本の光ファイバ３０の配列において、Ａ−３をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転機構２２によって光ファイバ３０の配列方向に回転させながら、紫外光１０を、５本の光ファイバ３０に対して走査して、光ファイバグレーティングを作製した。
この際、ファンクションジェネレータ２５から回転機構２２に、周波数５７．１Ｈｚ、０．１Ｖ、三角波形状の電圧を印加して、露光時間を５分間とした。
光ファイバグレーティング作製後、各光ファイバ３０の反射率を測定した。結果を図７に示す。
【００５８】
この光ファイバグレーティングでは、中心波長の反射率の規格が９．５％以上、１０．５％以下と定められており、図７から、本実施例では、５本の光ファイバ全てが規格内に収められていることが確認された。
【００５９】
（比較例３）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を５本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＦ−１、Ｆ−２、・・・、Ｆ−５と番号を付した。この５本の光ファイバ３０の配列において、Ｆ−３をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに、紫外光１０を、５本の光ファイバ３０に対して照射した。
この際、紫外光１０の露光時間を４分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図８に示す。
【００６０】
図８から、本比較例では、５本の光ファイバの内３本のみが規格内に収められていることが確認された。
【００６１】
また、実施例１と比較例３において、１５０本の光ファイバ３０について光ファイバグレーティングを作製し、得られた光ファイバグレーティングの反射率を測定して、光ファイバグレーティングの製造歩留まりを調査した。
その結果、実施例１では光ファイバグレーティングの製造歩留まりは９２％であったが、比較例３では製造歩留まりは４３％であった。
以上のことから明らかなように、本発明によれば、光ファイバグレーティングの製造歩留まりの改善が見込まれることが分かった。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数本並列に配置された光ファイバに照射される紫外光のパワー分布を均一化することにより、得られる光ファイバグレーティングの特性をほぼ等しいものとすることができる。
また、複数本の光ファイバグレーティングを同時に作製する際に問題であった、光ファイバグレーティングの光学特性の不均一性が改善されるため、光ファイバの露光に要する時間が大幅に短縮され、かつ、光ファイバグレーティングの製造歩留まりが向上し、その結果として、より安価に光ファイバグレーティングを製造することができる。
さらに、２枚のシリンドリカルレンズを用いて紫外光のビーム径を拡大する従来の光ファイバグレーティングの製造方法と比較して、より効果的に光ファイバグレーティングの光学特性を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第一の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第二の実施形態を示す模式図である。
【図３】実験例１において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図４】比較例１において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図５】実験例２において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図６】比較例２において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図７】実施例１において、光ファイバグレーティング作製後、各光ファイバの反射率を測定した結果を示すグラフである。
【図８】比較例３において、光ファイバグレーティング作製後、各光ファイバの反射率を測定した結果を示すグラフである。
【図９】従来の光ファイバグレーティングの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・光源、２，３，４，２６・・・反射ミラー、５・・・横スリット、６・・・縦スリット、７，２７・・・シリンドリカルレンズ、８・・・位相マスク、１０・・・紫外光、２０・・・ガルバノメータスキャナ、２１・・・ミラー本体、２２・・・回転機構、２４・・・ケーブル、２５・・・ファンクションジェネレータ、３０・・・光ファイバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバグレーティングは、光ファイバの長さ方向に屈折率の周期的な摂動を形成したもので、特定のモード間に結合を発生させ、特定波長の光に損失を発生させる光部品である。
最も一般的な光ファイバグレーティングの製造方法としては、フォトリフラクティブ効果により、コアの屈折率を変化させる方法がある。フォトリフラクティブ効果とは、例えば、ドーパントとしてゲルマニウムを添加した石英ガラスファイバに、波長２４０ｎｍ付近の紫外光を照射すると、石英ガラスの屈折率の上昇が観測される現象のことである。
【０００３】
図９は、従来の光ファイバグレーティングの製造方法を示す模式図である。
図９中、符号４１は光ファイバである。この光ファイバ４１は、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコア４１ａと、純粋石英ガラスからなるクラッド４１ｂと、紫外線硬化型樹脂からなる被覆層４１ｃとから構成されている。符号４２は、石英ガラスからなる位相マスクであり、その一つの面には多数の格子が周期的に形成されている。ここで、位相マスク４２において、多数の回折格子が形成されている面を回折格子面４２ａとする。
【０００４】
以下、光ファイバグレーティングの製造方法を略記する。
光ファイバ４１の被覆層４１ｃの一部を除去してクラッド４１ｂを露出させ、このクラッド４１ｂを位相マスク４２の回折格子面４２ａと平行に配置する。次に、クラッド４１ｂに位相マスク４２を介して、波長２４０ｎｍ付近の紫外光を照射する。位相マスク４２を通過した紫外光は、位相マスク４２の回折格子面４２ａに周期的に形成された回折格子により回折され、±１次回折光となる。この回折光どうしが干渉し合うことにより、位相マスク４２を通過した紫外光の強度は、光ファイバ４１の長手方向に周期的分布を示す。
【０００５】
強度の周期的分布を示す紫外光がコア４１ａに照射されると、フォトリフラクティブ効果により、コア４１ａには屈折率が上昇した部分が周期的に形成され、コア４１ａの屈折率は周期的変化を示すようになる。
このようにして形成された光ファイバの長手方向における屈折率の周期的な摂動は、光ファイバに特定波長帯の光の損失を発生させる光フィルタとしての機能を付与する。
【０００６】
このような光ファイバグレーティングを大量生産する技術としては、例えば、複数の光ファイバを並列に配置して固定し、これらの光ファイバに位相マスクを介して紫外光を照射することで、一度に複数本の光ファイバグレーティングを作製する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
複数本の光ファイバを並列に配置したものに紫外光を照射する際に問題となるのは、光ファイバの配列方向における紫外光のパワー分布である。紫外光のパワー分布が不均一であると、並列に配置された複数本の光ファイバのそれぞれに照射される紫外光のパワー密度が異なるため、コアの屈折率上昇にばらつきを生じ、得られる光ファイバグレーティングの特性が異なる（一定でない）という問題が生じる。この屈折率上昇に係るばらつきは、光ファイバグレーティングの歩留まり低下の原因となり、製造上の大きな問題となる。
【０００８】
そこで、通常、何らかの方法により、並列に配置した複数の光ファイバに照射される紫外光のパワー密度を均一化する必要がある。光ファイバの配列方向の長さは、より生産効率を高めるためには、最低３ｍｍ以上必要である。
【０００９】
光ファイバに照射する紫外光のパワー密度を均一化する方法としては、例えば、光源から発せられた紫外光のパワー密度の均一な部分のみを取り出し、これを２枚のシリンドリカルレンズで拡大して、光ファイバに照射する方法や、並列に配置した光ファイバを、その配列方向に往復移動させて、紫外光を光ファイバに照射する方法（例えば、特許文献２参照。）などが考案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３５５２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１９２５５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の紫外光のパワー密度を均一化する方法には、以下に示すような問題がある。
２枚のシリンドリカルレンズを用いる方法では、光源から発せられた紫外光のパワー密度の均一な部分のみを使用するのが前提であるが、実際には真に均一な部分は存在しない。そのため、拡大後の紫外光にもパワー密度のばらつきが多少残ってしまうという問題がある。さらに、紫外光を通過させるシリンドリカルレンズが増えるので、光ファイバに照射される紫外光の強度が減衰する。そのため、光源のパワーが十分に大きくない場合には、コアの屈折率を上昇させるのに必要な紫外光のパワーが得られないという問題もある。
【００１２】
また、特許文献２に開示されている方法は、各光ファイバに照射する紫外光のパワー密度を均一化するという点では、有効な方法である。しかしながら、この方法の難点は、光ファイバを移動させなければならないことである。光ファイバグレーティングにおいて、光ファイバに形成される屈折率の摂動の周期は、数１００ｎｍ程度と非常に小さいために、移動させる際に光ファイバに許容されるずれ量も非常に小さなものとなる。光ファイバを移動させることにより、形成された屈折率変化の摂動が消滅してしまうおそれがある。
【００１３】
このようなことを避けるために、光ファイバと位相マスクの相対距離を常に一定に保ちながら、光ファイバを移動させればよい。そのためには、光ファイバと位相マスクを装着する冶具が一体化されるか、または、往復移動によりずれないように、光ファイバを十分に強く結合する必要がある。このようなことから、光ファイバグレーティングの製造装置は非常に扱い難いものとなる。
【００１４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、並列に配置された複数本の光ファイバに光ファイバグレーティングを同時に形成する際に、それぞれの光ファイバグレーティングの光学特性をほぼ等しいものとし、製造に要する時間を大幅に短縮して、結果としてより安価に光ファイバグレーティングを製造することができる光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、並列配置された複数の光ファイバに紫外光を照射することにより、周期的に高屈折率部を形成して光ファイバグレーティングを得る光ファイバグレーティングの製造方法において、前記並列配置された複数の光ファイバに照射する紫外光のパワー密度分布を、当該複数の光ファイバの配列方向に沿って均一とし、かつ、当該複数の光ファイバの幅以上に均一とする光ファイバグレーティングの製造方法を提供する。
【００１６】
上記光ファイバグレーティングの製造方法において、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に紫外光を走査することが好ましい。
【００１７】
本発明は、紫外光を発する光源と、該光源から発せられた紫外光の進行方向を変える反射ミラーと、紫外光のビーム径を絞るスリットと、該スリットを通過した紫外光の進行方向を変え、かつ、該紫外光を並列配置された複数の光ファイバの配列方向に走査するガルバノミラーと、前記並列配置された複数の光ファイバの長手方向に曲率をなすように配されたシリンドリカルレンズと、多数の回折格子が周期的に形成された位相マスクと、を少なくとも備える光ファイバグレーティングの製造装置を提供する。
【００１８】
上記構成の光ファイバグレーティングの製造装置において、前記ガルバノミラーは、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に回転自在な機構を具備することが好ましい。
【００１９】
本発明は、紫外光を発する光源と、該光源から発せられる紫外光の進行方向を変える反射ミラーと、紫外光のビーム径を絞るスリットと、並列配置された複数の光ファイバの長手方向に曲率をなすように配され、かつ、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に移動可能なシリンドリカルレンズと、多数の回折格子が形成された位相マスクと、を少なくとも備える光ファイバグレーティングの製造装置を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第一の実施形態を示す模式図である。
図１中矢印は、紫外光１０の進行方向を表している。
この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置は、紫外光１０を発する光源１と、光源１から発せられた紫外光１０の進行方向を変える反射ミラー２、３、４と、紫外光１０のビーム径を絞るための横スリット５および縦スリット６と、ガルバノメータスキャナ２０と、並列配置された複数の光ファイバ３０の長手方向に曲率をなすように配されたシリンドリカルレンズ７と、位相マスク８とから概略構成されている。
【００２１】
光源１としては、ＫｒＦエキシマレーザ、アルゴンレーザ２倍波、アルゴンレーザ４倍波などが用いられる。
【００２２】
反射ミラー２、３、４は、光の入射角と反射角が固定されたものであり、光源１から発せられた紫外光１０の進行方向を変え、所定の方向に紫外光１０を伝送するためのものである。
【００２３】
横スリット５と縦スリット６とは、それぞれのスリットの長手方向が互いに直交するように配置されている。また、横スリット５および縦スリット６のスリット幅は可変であり、必要に応じてスリット幅を変えることによって、紫外光１０のビーム径を変えることができる。
【００２４】
シリンドリカルレンズ７は、紫外光１０が入射される第一の面７ａが平面をなし、このレンズを透過した紫外光１０が出射する第二の面７ｂが曲率を有するシリンドリカル面をなすレンズである。また、シリンドリカルレンズ７の長手方向の大きさは、並列配置された複数の光ファイバ３０の幅以上とする。
【００２５】
また、シリンドリカルレンズ７は、その長手方向が複数の光ファイバ３０の配列方向と平行となり、第一の面７ａが光ファイバ３０と平行、かつ、第二の面７ｂが位相マスク８と対向するように配置されている。
【００２６】
位相マスク８は、平板状の石英ガラスの表面８ａ（以下、「回折格子面８ａ」と称する。）に多数の回折格子が周期的に形成されてなるものである。位相マスク８に形成する回折格子の周期は、所望の光ファイバグレーティングの反射中心波長、帯域幅などに応じて、適宜設定される。
また、位相マスク８は、回折格子面８ａが光ファイバ３０と平行となり、かつ、対向するように配置されている。この際、回折格子面８ａに形成された回折格子の配列方向が、光ファイバ３０の長手方向と平行となるように、位相マスク８は配置されている。位相マスク８と光ファイバ３０との間隔は、数１００μｍ程度とされている。
【００２７】
ガルバノメータスキャナ２０は、紫外光１０を反射するミラー本体２１と、このミラー本体２１を並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に回転自在とする回転機構２２とから概略構成されている。また、回転機構２２はケーブル２４を介して、回転機構２２に周期的な電圧を印加するファンクションジェネレータ２５に接続されている。
ここで、ガルバノメータスキャナは、一般的に光の進行方向を高速、高精度に走査するものである。
【００２８】
ガルバノメータスキャナ２０では、ミラー本体２１がシリンドリカルレンズ７の中心近傍に対向するように配置されている。また、ミラー本体２１の反射面２１ａが紫外光１０の進行方向に対して斜めに配置されており、この反射面２１ａにより、横スリット５および縦スリット６を通過した紫外光１０の進行方向をシリンドリカルレンズ７の方向に変える。さらに、回転機構２２により、ミラー本体２１を複数の光ファイバ３０の配列方向に回転（往復移動）させて、紫外光１０を、複数の光ファイバ３０の配列方向、かつ、複数の光ファイバ３０の幅以上に走査する。
【００２９】
以下、この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置を用いた光ファイバグレーティングの製造方法について説明する。
まず、複数の光ファイバ３０を、光ファイバ固定用冶具（図示略）に固定して、並列に配置する。
次いで、光ファイバ３０の所定位置（光ファイバグレーティングを形成する位置）に、位相マスク８を、その回折格子面８ａが光ファイバ３０と平行となり、かつ、対向するように配置する。この際、回折格子面８ａに形成された回折格子の配列方向が、光ファイバ３０の長手方向と平行となるようにする。
【００３０】
次いで、光源１から紫外光１０を発すると、この紫外光１０は反射ミラー２、３、４で反射した後に、横スリット５、縦スリット６を順次通過してビーム径が所定の大きさになって、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１の反射面２１ａに到達する。続いて、紫外光１０は反射面２１ａで反射してシリンドリカルレンズ７の方向に進行すると同時に、回転機構２２によって複数の光ファイバ３０の配列方向に回転（往復移動）する反射面２１ａにより、紫外光１０の進行方向をシリンドリカルレンズ７の長手方向、すなわち、複数の光ファイバ３０の配列方向に変えて、紫外光１０をシリンドリカルレンズ７の長手方向全長にわたって走査する。
【００３１】
この際、ファンクションジェネレータ２５から回転機構２２に、周波数１０〜１００Ｈｚ程度、０．０１〜１Ｖ程度、三角波形状の電圧を印加することにより、ミラー本体２１を複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に回転（往復移動）させる。
【００３２】
このように紫外光１０をシリンドリカルレンズ７の長手方向全長にわたって走査することにより、シリンドリカルレンズ７に入射した紫外光１０は、このレンズの曲率方向に均一に広がり、かつ、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に走査する。また、上述のように、シリンドリカルレンズ７の長手方向の大きさは、並列配置された複数の光ファイバ３０の幅以上であるから、紫外光１０は、複数の光ファイバ３０の幅の全長にわたって走査する。
以上の工程により、複数の光ファイバ３０に対して同時に光ファイバグレーティングを作製する。
【００３３】
この実施形態によれば、シリンドリカルレンズ７と回転機構２２を有するガルバノメータスキャナ２０を用いることにより、並列配置された複数の光ファイバ３０に照射する紫外光１０のパワー密度分布を、複数の光ファイバ３０の配列方向全長にわたって均一とし、かつ、複数の光ファイバ３０の幅以上に均一とすることができる。したがって、光ファイバグレーティングの製造に要する時間を大幅に短縮して、より安価に光ファイバグレーティングを製造することができる。
【００３４】
図２は、本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第二の実施形態を示す模式図である。図２において、図１に示した第一の実施形態の構成要素と共通しているものには同一符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置では、ガルバノメータスキャナ２０の替わりに反射ミラー２６が設けられ、シリンドリカルレンズ７の替わりにシリンドリカルレンズ２７が設けられている。
【００３５】
反射ミラー２６は、光の入射角と反射角が固定されたものであり、横スリット５および縦スリット６を通過した紫外光１０の進行方向をシリンドリカルレンズ２７の方向に変える。
【００３６】
シリンドリカルレンズ２７は、紫外光１０が入射される第一の面２７ａが平面をなし、このレンズを透過した紫外光１０が出射する第二の面２７ｂが曲率を有するシリンドリカル面をなすレンズである。また、シリンドリカルレンズ２７の長手方向の大きさは、並列配置された複数の光ファイバ３０の幅以上とする。
【００３７】
また、シリンドリカルレンズ２７は、その長手方向が複数の光ファイバ３０の配列方向と平行となり、第一の面２７ａが光ファイバ３０と平行、かつ、第二の面２７ｂが位相マスク８と対向するように配置されている。
【００３８】
この実施形態では、シリンドリカルレンズ２７が、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動可能となっている。シリンドリカルレンズ２７の移動範囲は、並列配置された光ファイバ３０の本数に応じて適宜設定されるが、シリンドリカルレンズ２７の長手方向の両端部が並列配置された光ファイバ３０の両端よりも僅かに外方へ移動するようにする。
【００３９】
また、シリンドリカルレンズ２７には、このレンズを、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動可能とする移動機構（図示略）が付設されている。この移動機構としては、電動ステージなどが用いられる。
【００４０】
以下、この実施形態の光ファイバグレーティングの製造装置を用いた光ファイバグレーティングの製造方法について説明する。
まず、複数の光ファイバ３０を、光ファイバ固定用冶具（図示略）に固定して、並列に配置する。
次いで、光ファイバ３０の所定位置（光ファイバグレーティングを形成する位置）に、位相マスク８を、その回折格子面８ａが光ファイバ３０と平行となり、かつ、対向するように配置する。この際、回折格子面８ａに形成された回折格子の配列方向が、光ファイバ３０の長手方向と平行となるようにする。
【００４１】
次いで、光源１から紫外光１０を発すると、この紫外光１０は反射ミラー２、３、４で反射した後に、横スリット５、縦スリット６を順次通過してビーム径が所定の大きさになって、反射ミラー２６で反射してシリンドリカルレンズ２７の方向に進行し、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動しているシリンドリカルレンズ２７に入射する。
【００４２】
次いで、複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動しているシリンドリカルレンズ２７に入射した紫外光１０は、このレンズの曲率方向に均一に広がり、かつ、複数の光ファイバ３０の幅の全長にわたって走査する。
【００４３】
また、シリンドリカルレンズ２７を複数の光ファイバ３０の幅の全長にわたって走査する際、その走査速度（シリンドリカルレンズ２７の往復移動する速度）は、１００μｍ／ｓｅｃ（ｎｍ／ｓｅｃ）〜２０００μｍ／ｓｅｃ（ｎｍ／ｓｅｃ）程度が望ましい。
【００４４】
以上の工程により、複数の光ファイバ３０に対して同時に光ファイバグレーティングを作製する。
【００４５】
この実施形態によれば、並列配置された複数の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動可能なシリンドリカルレンズ２７を用いることにより、複数の光ファイバ３０に照射する紫外光１０のパワー密度分布を、複数の光ファイバ３０の配列方向全長にわたって均一とし、かつ、複数の光ファイバ３０の幅以上に均一とすることができる。したがって、光ファイバグレーティングの製造に要する時間を大幅に短縮して、より安価に光ファイバグレーティングを製造することができる。
【００４６】
以下、実験例および実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例および実施例に限定されるものではない。
（実験例１）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＡ−１、Ａ−２、・・・、Ａ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ａ−５、Ａ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転機構２２によって光ファイバ３０の配列方向に回転させながら、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して走査した。
この際、ファンクションジェネレータ２５から回転機構２２に、周波数５７．１Ｈｚ、０．１Ｖ、三角波形状の電圧を印加して、露光時間を２０分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図３に示す。
【００４７】
図３から、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を光ファイバ３０の配列方向に回転させながら紫外光１０の走査を行なえば、１０本の光ファイバ３０の透過率のばらつきは５ｄＢ程度に収められることが確認された。
【００４８】
（比較例１）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＢ−１、Ｂ−２、・・・、Ｂ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ｂ−５、Ｂ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して照射した。
この際、紫外光１０の露光時間を１５分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図４に示す。
【００４９】
図４から、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに紫外光１０の照射を行なうと、光ファイバ３０の配列方向における紫外光１０のパワー分布の不均一性がそのまま透過率の差となって現われることが確認された。また、光ファイバ３０における透過率の差は、最大で３０ｄＢ程度に達することが確認された。
【００５０】
また、実験例１と比較例１について、それぞれ同じ光学系において、１０本の光ファイバ３０のそれぞれが−２０ｄＢの透過率を示すまでの時間を調査した。この調査法では、光ファイバ３０の露光中、ある一定の時間間隔で透過率の測定を行い、露光時間と透過率の関係を求め、それを基に−２０ｄＢに達した時の時間を見積もった。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
表１から、中央近傍に配置された光ファイバ３０では、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに、紫外光１０を照射した方が、回転させた場合よりも所要時間は短いものの、端に配置された光ファイバ３０では、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させて紫外光１０を走査した方が、回転させない場合よりも所要時間は短かった。この結果から、１０本の光ファイバ３０全体でみると、実験例１の方が所要時間が短く、効率的であることが確認された。
【００５３】
（実験例２）
図２に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＣ−１、Ｃ−２、・・・、Ｃ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ｃ−５、Ｃ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、シリンドリカルレンズ２７を１０本の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動させて、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して走査した。
この際、紫外光１０の走査速度を１００μｍ／ｓｅｃとした。また、露光時間を１５分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図５に示す。
【００５４】
図５から、シリンドリカルレンズ２７を１０本の光ファイバ３０の配列方向に周期的に往復移動させながら紫外光１０の走査を行なえば、１０本の光ファイバ３０に照射される紫外光１０のパワー分布が均一化されることが確認された。また、光ファイバ３０における透過率の差は、最大で５ｄＢ程度に収められることが確認された。
【００５５】
（比較例２）
図２に示したような光ファイバグレーティングの製造装置において、縦スリット６と反射ミラー２６の間に２枚の異なる焦点距離を有するレンズを配置した装置を用意した。また、横スリット５としては、紫外光１０において、よりビームの均一な部分を取り出すために、極力幅の狭いものを用いた。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を１０本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＤ−１、Ｄ−２、・・・、Ｄ−１０と番号を付した。この１０本の光ファイバ３０の配列において、Ｄ−５、Ｄ−６をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、シリンドリカルレンズ２７を往復移動させずに、紫外光１０を、１０本の光ファイバ３０に対して照射した。
この際、紫外光１０の露光時間を１５分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図６に示す。
【００５６】
図６から、横スリット５によって、よりビームの均一な紫外光１０を取り出すことができたものの、透過率のばらつきが確認された。光ファイバ３０における透過率の差は最大で１５ｄＢ程度であり、実験例２と比較してばらつきが大きいことが確認された。
【００５７】
（実施例１）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を５本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＥ−１、Ｅ−２、・・・、Ｅ−５と番号を付した。この５本の光ファイバ３０の配列において、Ａ−３をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転機構２２によって光ファイバ３０の配列方向に回転させながら、紫外光１０を、５本の光ファイバ３０に対して走査して、光ファイバグレーティングを作製した。
この際、ファンクションジェネレータ２５から回転機構２２に、周波数５７．１Ｈｚ、０．１Ｖ、三角波形状の電圧を印加して、露光時間を５分間とした。
光ファイバグレーティング作製後、各光ファイバ３０の反射率を測定した。結果を図７に示す。
【００５８】
この光ファイバグレーティングでは、中心波長の反射率の規格が９．５％以上、１０．５％以下と定められており、図７から、本実施例では、５本の光ファイバ全てが規格内に収められていることが確認された。
【００５９】
（比較例３）
図１に示したような光ファイバグレーティングの製造装置を用意した。
この製造装置において、光源１として、エキシマレーザを用いた。
また、外径や特性の等しい光ファイバ３０を５本用意し、これらを並列に配置して冶具に固定した。これらの光ファイバ３０について、配列方向に沿って一方の端からＦ−１、Ｆ−２、・・・、Ｆ−５と番号を付した。この５本の光ファイバ３０の配列において、Ｆ−３をほぼ中央に配置した。
光源１から所定の強度の紫外光１０を発して、ガルバノメータスキャナ２０のミラー本体２１を回転させずに、紫外光１０を、５本の光ファイバ３０に対して照射した。
この際、紫外光１０の露光時間を４分間とした。
光ファイバ３０に対する紫外光１０の露光終了後、各光ファイバ３０の透過率を測定した。結果を図８に示す。
【００６０】
図８から、本比較例では、５本の光ファイバの内３本のみが規格内に収められていることが確認された。
【００６１】
また、実施例１と比較例３において、１５０本の光ファイバ３０について光ファイバグレーティングを作製し、得られた光ファイバグレーティングの反射率を測定して、光ファイバグレーティングの製造歩留まりを調査した。
その結果、実施例１では光ファイバグレーティングの製造歩留まりは９２％であったが、比較例３では製造歩留まりは４３％であった。
以上のことから明らかなように、本発明によれば、光ファイバグレーティングの製造歩留まりの改善が見込まれることが分かった。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数本並列に配置された光ファイバに照射される紫外光のパワー分布を均一化することにより、得られる光ファイバグレーティングの特性をほぼ等しいものとすることができる。
また、複数本の光ファイバグレーティングを同時に作製する際に問題であった、光ファイバグレーティングの光学特性の不均一性が改善されるため、光ファイバの露光に要する時間が大幅に短縮され、かつ、光ファイバグレーティングの製造歩留まりが向上し、その結果として、より安価に光ファイバグレーティングを製造することができる。
さらに、２枚のシリンドリカルレンズを用いて紫外光のビーム径を拡大する従来の光ファイバグレーティングの製造方法と比較して、より効果的に光ファイバグレーティングの光学特性を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第一の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の光ファイバグレーティングの製造装置の第二の実施形態を示す模式図である。
【図３】実験例１において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図４】比較例１において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図５】実験例２において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図６】比較例２において、光ファイバに対する紫外光の走査終了後、各光ファイバの透過率を測定した結果を示すグラフである。
【図７】実施例１において、光ファイバグレーティング作製後、各光ファイバの反射率を測定した結果を示すグラフである。
【図８】比較例３において、光ファイバグレーティング作製後、各光ファイバの反射率を測定した結果を示すグラフである。
【図９】従来の光ファイバグレーティングの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・光源、２，３，４，２６・・・反射ミラー、５・・・横スリット、６・・・縦スリット、７，２７・・・シリンドリカルレンズ、８・・・位相マスク、１０・・・紫外光、２０・・・ガルバノメータスキャナ、２１・・・ミラー本体、２２・・・回転機構、２４・・・ケーブル、２５・・・ファンクションジェネレータ、３０・・・光ファイバ。
Claims (5)
- 並列配置された複数の光ファイバに紫外光を照射することにより、周期的に高屈折率部を形成して光ファイバグレーティングを得る光ファイバグレーティングの製造方法において、
前記並列配置された複数の光ファイバに照射する紫外光のパワー密度分布を、当該複数の光ファイバの配列方向に沿って均一とし、かつ、当該複数の光ファイバの幅以上に均一とすることを特徴とする光ファイバグレーティングの製造方法。 - 請求項１記載の光ファイバグレーティングの製造方法において、
前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に紫外光を走査することを特徴とする光ファイバグレーティングの製造方法。 - 紫外光を発する光源と、該光源から発せられた紫外光の進行方向を変える反射ミラーと、紫外光のビーム径を絞るスリットと、該スリットを通過した紫外光の進行方向を変え、かつ、該紫外光を並列配置された複数の光ファイバの配列方向に走査するガルバノミラーと、前記並列配置された複数の光ファイバの長手方向に曲率をなすように配されたシリンドリカルレンズと、多数の回折格子が周期的に形成された位相マスクと、を少なくとも備えることを特徴とする光ファイバグレーティングの製造装置。
- 前記ガルバノミラーは、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に回転自在な機構を具備することを特徴とする請求項３記載の光ファイバグレーティングの製造装置。
- 紫外光を発する光源と、該光源から発せられる紫外光の進行方向を変える反射ミラーと、紫外光のビーム径を絞るスリットと、並列配置された複数の光ファイバの長手方向に曲率をなすように配され、かつ、前記並列配置された複数の光ファイバの配列方向に移動可能なシリンドリカルレンズと、多数の回折格子が形成された位相マスクと、を少なくとも備えることを特徴とする光ファイバグレーティングの製造装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003160453A JP2004361702A (ja) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | 光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003160453A JP2004361702A (ja) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | 光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004361702A true JP2004361702A (ja) | 2004-12-24 |
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ID=34053230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003160453A Pending JP2004361702A (ja) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | 光ファイバグレーティングの製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004361702A (ja) |
-
2003
- 2003-06-05 JP JP2003160453A patent/JP2004361702A/ja active Pending
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