JPH10123338A - 光ファイバ屈折率グレーティングを有する物品の製造方法 - Google Patents
光ファイバ屈折率グレーティングを有する物品の製造方法Info
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- JPH10123338A JPH10123338A JP9265960A JP26596097A JPH10123338A JP H10123338 A JPH10123338 A JP H10123338A JP 9265960 A JP9265960 A JP 9265960A JP 26596097 A JP26596097 A JP 26596097A JP H10123338 A JPH10123338 A JP H10123338A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光ファイバのポリマーコーティング層を介して
グレーティングを書き込むことのできる光ファイバグレ
ーティングの製造方法を提供すること。 【解決手段】本発明によれば、（ａ）Ｈ2 あるいはＤ2
の感光剤に曝したＧｅドープのコアを有するシリカベー
スの光ファイバ（５５）を用意するステップと、（ｂ）
屈折率グレーティングがコア内に形成できるよう、光フ
ァイバのコーティング層を介して化学線（５２）に露光
するステップとを有する。
グレーティングを書き込むことのできる光ファイバグレ
ーティングの製造方法を提供すること。 【解決手段】本発明によれば、（ａ）Ｈ2 あるいはＤ2
の感光剤に曝したＧｅドープのコアを有するシリカベー
スの光ファイバ（５５）を用意するステップと、（ｂ）
屈折率グレーティングがコア内に形成できるよう、光フ
ァイバのコーティング層を介して化学線（５２）に露光
するステップとを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ屈折率
グレーティングの製造方法に関し、特にこのようなグレ
ーティングを含む物品あるいはシステムに関する。
グレーティングの製造方法に関し、特にこのようなグレ
ーティングを含む物品あるいはシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ屈折率グレーティング（以
下、グレーティングと称する）は、多くの光ファイバ通
信システムの重要な構成部品の１つである。これらはＨ
2 あるいは重水素Ｄ2 にさらされた光ファイバに含有さ
せ、化学線放射（紫外線放射）に光ファイバを露光する
プロセスにより製造される。
下、グレーティングと称する）は、多くの光ファイバ通
信システムの重要な構成部品の１つである。これらはＨ
2 あるいは重水素Ｄ2 にさらされた光ファイバに含有さ
せ、化学線放射（紫外線放射）に光ファイバを露光する
プロセスにより製造される。
【０００３】米国特許第５，１５７，７４７号は、Ｇｅ
Ｏ／ＧｅＯ2 の比率が高いゲルマニウムシリケートガラ
ス製のファイバの製造方法を、またこのような光ファイ
バグレーティングとして用いられるファイバを開示して
いる。
Ｏ／ＧｅＯ2 の比率が高いゲルマニウムシリケートガラ
ス製のファイバの製造方法を、またこのような光ファイ
バグレーティングとして用いられるファイバを開示して
いる。
【０００４】米国特許第５，２３５，６５９号は、大き
な屈折率変動を有するグレーティングを製造するため
に、ゲルマニウムシリケート光ファイバに低温でＨ2 あ
るいはＤ2 にさらされ、この光ファイバを化学線に露光
するプロセスを開示している。
な屈折率変動を有するグレーティングを製造するため
に、ゲルマニウムシリケート光ファイバに低温でＨ2 あ
るいはＤ2 にさらされ、この光ファイバを化学線に露光
するプロセスを開示している。
【０００５】光ファイバのグレーティングは、裸の光フ
ァイバ即ち、従来のポリマーコーティング層を取り除い
た光ファイバの一部に「書き込まれる」。このプロセス
は光ファイバを再度コーティングする必要がある。そし
てこの再コーティングプロセスは、時間がかかるのみな
らず、光ファイバのコーティング層を除去し、再度コー
ティングすることは光ファイバの強度を劣化させる。
ァイバ即ち、従来のポリマーコーティング層を取り除い
た光ファイバの一部に「書き込まれる」。このプロセス
は光ファイバを再度コーティングする必要がある。そし
てこの再コーティングプロセスは、時間がかかるのみな
らず、光ファイバのコーティング層を除去し、再度コー
ティングすることは光ファイバの強度を劣化させる。
【０００６】コーティングしたままの光ファイバに、屈
折率グレーティングを書き込めることが望ましいことで
ある。同一出願人の米国特許出願０８／５１５，６２５
号は、コーティング層を介した書き込み技術について開
示している。しかし、少なくとも一部の光ファイバコー
ティングは、程良い程度の紫外線露光の元では暗くなり
すぎ、従来の光ファイバのコアに大きな屈折率変化を生
ぜしめることはできない。
折率グレーティングを書き込めることが望ましいことで
ある。同一出願人の米国特許出願０８／５１５，６２５
号は、コーティング層を介した書き込み技術について開
示している。しかし、少なくとも一部の光ファイバコー
ティングは、程良い程度の紫外線露光の元では暗くなり
すぎ、従来の光ファイバのコアに大きな屈折率変化を生
ぜしめることはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、光ファイバのポリマーコーティング層を介してグ
レーティングを書き込むことのできる光ファイバグレー
ティングの製造方法を提供することである。
的は、光ファイバのポリマーコーティング層を介してグ
レーティングを書き込むことのできる光ファイバグレー
ティングの製造方法を提供することである。
【０００８】好ましい物理的特性および光学的特性を有
する少なくとも一部のコーティング層（ガラス樹脂コー
ティングを含むポリマーコーティング層）は、従来使用
されてきた強度の紫外線レーザ放射に露光しても極めて
急速に暗化し（約１分以内）、そしてＨ2 あるいはＤ2
にさらされた（以下、「感光剤にさらされた」と称す
る）のゲルマノシリケートファイバでさえ、使用可能な
グレーティングを生成するために、十分な紫外線放射に
対し急速には応答しない。
する少なくとも一部のコーティング層（ガラス樹脂コー
ティングを含むポリマーコーティング層）は、従来使用
されてきた強度の紫外線レーザ放射に露光しても極めて
急速に暗化し（約１分以内）、そしてＨ2 あるいはＤ2
にさらされた（以下、「感光剤にさらされた」と称す
る）のゲルマノシリケートファイバでさえ、使用可能な
グレーティングを生成するために、十分な紫外線放射に
対し急速には応答しない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、この種の問題
点を発見したのみならず、またそれに対する解決法、即
ち、コーティング層の受け入れ難い程の暗化を回避する
のに十分短い時間でもって、光ファイバコーティングを
通して紫外線露光することにより、ゲルマニウムシリケ
ートファイバのコア内に比較的大きな屈折率（１０-4以
上）を与えることのできる光ファイバグレーティングの
製造方法を提供するものである。
点を発見したのみならず、またそれに対する解決法、即
ち、コーティング層の受け入れ難い程の暗化を回避する
のに十分短い時間でもって、光ファイバコーティングを
通して紫外線露光することにより、ゲルマニウムシリケ
ートファイバのコア内に比較的大きな屈折率（１０-4以
上）を与えることのできる光ファイバグレーティングの
製造方法を提供するものである。
【００１０】本発明の方法は、特許請求の範囲に記載さ
れた通りである。 具体的に説明すると、本発明は、感
光剤にさらされた（Ｇｅをドープしたコアを有する）Ｓ
ｉＯ2 ベースの光ファイバを用意し、この光ファイバを
コア内にグレーティングが形成されるように化学線(act
inic radiation)に露光する光ファイバグレーティング
を含む物品の製造方法を提供するものである。
れた通りである。 具体的に説明すると、本発明は、感
光剤にさらされた（Ｇｅをドープしたコアを有する）Ｓ
ｉＯ2 ベースの光ファイバを用意し、この光ファイバを
コア内にグレーティングが形成されるように化学線(act
inic radiation)に露光する光ファイバグレーティング
を含む物品の製造方法を提供するものである。
【００１１】本発明によれば光ファイバは、光ファイバ
のコーティング層を介して（即ち、コーティング層の上
から）化学線に露光され、そしてこの光ファイバは酸化
ゲルマニウム欠陥中心（germanium-oxygen deficiency
centers） の十分な濃度を有し、そしてこの濃度は他の
同一性能の光ファイバの感光性の少なくとも２倍（好ま
しくは１０倍以上）の感光性を有する光ファイバであ
る。ここで「感光性」とは、Δｎ／（化学線のドーズ
量）で定義され、ここでΔｎは所定量の化学線に光ファ
イバを露光したことによる屈折率変化を表す。
のコーティング層を介して（即ち、コーティング層の上
から）化学線に露光され、そしてこの光ファイバは酸化
ゲルマニウム欠陥中心（germanium-oxygen deficiency
centers） の十分な濃度を有し、そしてこの濃度は他の
同一性能の光ファイバの感光性の少なくとも２倍（好ま
しくは１０倍以上）の感光性を有する光ファイバであ
る。ここで「感光性」とは、Δｎ／（化学線のドーズ
量）で定義され、ここでΔｎは所定量の化学線に光ファ
イバを露光したことによる屈折率変化を表す。
【００１２】上記の酸化ゲルマニウム欠陥中心はＧＯＤ
Ｃ(Germanium-oxygen deficiency center)と称し、Ｇｅ
ドープのシリカの光屈折性の原因となる欠陥種である。
この欠陥種は、ＧｅＯあるいはＧｅ2+とも称し、これに
関しては前掲の米国特許第５，１５７，７４７号および
R. M. Atkins, Optics Letters, Vol. 17(7), p. 469
(1992)を参照のこと。
Ｃ(Germanium-oxygen deficiency center)と称し、Ｇｅ
ドープのシリカの光屈折性の原因となる欠陥種である。
この欠陥種は、ＧｅＯあるいはＧｅ2+とも称し、これに
関しては前掲の米国特許第５，１５７，７４７号および
R. M. Atkins, Optics Letters, Vol. 17(7), p. 469
(1992)を参照のこと。
【００１３】グレーティングとは、従来のブラググレー
ティング（チャープおよびアンチャープあるいはブレイ
ズドおよびアンブレイズドの両方を含む）および長周期
グレーティング（チャープおよび／またはブレイズドさ
れた）を意味する。後者の長周期グレーティングは、関
連放射波長λ（例、９８０ｎｍ）以上のΛのグレーティ
ング周期を有するものである。
ティング（チャープおよびアンチャープあるいはブレイ
ズドおよびアンブレイズドの両方を含む）および長周期
グレーティング（チャープおよび／またはブレイズドさ
れた）を意味する。後者の長周期グレーティングは、関
連放射波長λ（例、９８０ｎｍ）以上のΛのグレーティ
ング周期を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、感光剤にさらされたコ
ア内に高濃度のＧＯＤＣを有するゲルマノシリケートフ
ァイバは、小量のドーズ量の化学線（通常紫外線）の露
光でも大きな屈折率変化Δｎを達成できるという発見に
基づいている。
ア内に高濃度のＧＯＤＣを有するゲルマノシリケートフ
ァイバは、小量のドーズ量の化学線（通常紫外線）の露
光でも大きな屈折率変化Δｎを達成できるという発見に
基づいている。
【００１５】本発明による光ファイバは、従来の製造方
法により用意された比較用の光ファイバより比較してよ
り大きな（２倍以上の）感光性を有する。本発明による
光ファイバは、比較的高い感光性を有するため、コーテ
ィング層が暗化（darkening）される前にコーティング
された光ファイバに、比較的高いグレーティング（１０
％ピーク屈折率）を書き込むことが可能となる。本明細
書における暗化等は、化学線の波長（通常、紫外線で例
えば２４２ｎｍ、２４８ｎｍ、２５７ｎｍ）における透
過率の減少を意味する。
法により用意された比較用の光ファイバより比較してよ
り大きな（２倍以上の）感光性を有する。本発明による
光ファイバは、比較的高い感光性を有するため、コーテ
ィング層が暗化（darkening）される前にコーティング
された光ファイバに、比較的高いグレーティング（１０
％ピーク屈折率）を書き込むことが可能となる。本明細
書における暗化等は、化学線の波長（通常、紫外線で例
えば２４２ｎｍ、２４８ｎｍ、２５７ｎｍ）における透
過率の減少を意味する。
【００１６】「従来の製造方法により用意された」光フ
ァイバとは、ゲルマノシリケートプリフォーム材料が、
プリフォーム材料内でＧｅ4+からＧｅ2+へ還元されるよ
うな雰囲気、即ちＧＯＤＣの形成が行われ易い雰囲気と
接触している間、高温熱処理ステップを含まないような
方法により用意されたプリフォームから引き抜かれた
（感光剤にさらされた）ファイバを意味する。
ァイバとは、ゲルマノシリケートプリフォーム材料が、
プリフォーム材料内でＧｅ4+からＧｅ2+へ還元されるよ
うな雰囲気、即ちＧＯＤＣの形成が行われ易い雰囲気と
接触している間、高温熱処理ステップを含まないような
方法により用意されたプリフォームから引き抜かれた
（感光剤にさらされた）ファイバを意味する。
【００１７】本発明を実行する際に用いられる光ファイ
バは、ゲルマノシリケートプリフォーム材料がＧｅ4+か
らＧｅ2+へ還元されるような雰囲気と接触して、その結
果光ファイバコア中のＧＯＤＣレベルが高くなるような
高温熱処理用ステップを含む方法により用意されたプリ
フォームから引き抜かれ、感光剤にさらされたファイバ
である。さらに詳細な説明については、米国特許第５，
１５７，７４７号を参照のこと。本発明の実験によれ
ば、この高温熱処理ステップは、以下に詳述するような
雰囲気中でプリフォームチューブをコラップスする（潰
す）か、あるいは高温（例、１０００−１５００℃）の
プリフォームロッドをＨ2（またはＤ2）に長時間（例、
１〜２４時間）さらすことを含む。
バは、ゲルマノシリケートプリフォーム材料がＧｅ4+か
らＧｅ2+へ還元されるような雰囲気と接触して、その結
果光ファイバコア中のＧＯＤＣレベルが高くなるような
高温熱処理用ステップを含む方法により用意されたプリ
フォームから引き抜かれ、感光剤にさらされたファイバ
である。さらに詳細な説明については、米国特許第５，
１５７，７４７号を参照のこと。本発明の実験によれ
ば、この高温熱処理ステップは、以下に詳述するような
雰囲気中でプリフォームチューブをコラップスする（潰
す）か、あるいは高温（例、１０００−１５００℃）の
プリフォームロッドをＨ2（またはＤ2）に長時間（例、
１〜２４時間）さらすことを含む。
【００１８】ゲルマノシリケートファイバのコア中のＧ
ＯＤＣの高レベルの存在は、前掲のOptics Letters の
論文中に開示されている方法により容易に決定できる。
現在好ましい方法は、２４０ｎｍの波長の化学線の吸収
性の決定であり、これはコア中のＧＯＤＣの濃度に正比
例するものである。
ＯＤＣの高レベルの存在は、前掲のOptics Letters の
論文中に開示されている方法により容易に決定できる。
現在好ましい方法は、２４０ｎｍの波長の化学線の吸収
性の決定であり、これはコア中のＧＯＤＣの濃度に正比
例するものである。
【００１９】従来の製造方法により用意された比較用の
光ファイバは、２４０ｎｍ波長で約１０ｄＢ／ｍｍ・モ
ル％Ｇｅの減衰を有するが（例、コア中に３モル％Ｇｅ
を含むファイバは、２４０ｎｍ波長で３０ｄＢ／ｍｍの
減衰量を示す）、これに対し本発明の光ファイバは、２
４０ｎｍでこの値の少なくとも２倍以上、好ましくは１
０倍以上の減衰量を示す。即ち本発明による光ファイバ
は、２０ｄＢ／ｍｍ・モル％Ｇｅの減衰量を、好ましく
は１００ｄＢ／ｍｍ・モル％Ｇｅの減衰量を有する。
光ファイバは、２４０ｎｍ波長で約１０ｄＢ／ｍｍ・モ
ル％Ｇｅの減衰を有するが（例、コア中に３モル％Ｇｅ
を含むファイバは、２４０ｎｍ波長で３０ｄＢ／ｍｍの
減衰量を示す）、これに対し本発明の光ファイバは、２
４０ｎｍでこの値の少なくとも２倍以上、好ましくは１
０倍以上の減衰量を示す。即ち本発明による光ファイバ
は、２０ｄＢ／ｍｍ・モル％Ｇｅの減衰量を、好ましく
は１００ｄＢ／ｍｍ・モル％Ｇｅの減衰量を有する。
【００２０】感光剤にさらされたファイバのコア中の高
濃度のＧＯＤＣの存在は、この光ファイバの感光性の増
加に直接結び付く。このことは２回の感光モード間の従
来の合成動作により示唆されない驚くべきことである。
本発明によれば、最大の屈折率変化は、ある種の光ファ
イバにおいては、ＧＯＤＣレベルとは無関係であり、感
光剤にさらされた量とＧｅのドーピングレベルのみに依
存する、そして高レベルのＧＯＤＣによってのみ得られ
る最大屈折率変化は比較的小さい（Ｈ2 の感光剤にさら
して達成できたものに比較して）、通常１０-4以下であ
る。
濃度のＧＯＤＣの存在は、この光ファイバの感光性の増
加に直接結び付く。このことは２回の感光モード間の従
来の合成動作により示唆されない驚くべきことである。
本発明によれば、最大の屈折率変化は、ある種の光ファ
イバにおいては、ＧＯＤＣレベルとは無関係であり、感
光剤にさらされた量とＧｅのドーピングレベルのみに依
存する、そして高レベルのＧＯＤＣによってのみ得られ
る最大屈折率変化は比較的小さい（Ｈ2 の感光剤にさら
して達成できたものに比較して）、通常１０-4以下であ
る。
【００２１】米国特許第５，１５７，７４７号は、光フ
ァイバコア中のＧＯＤＣが高レベルとなるような技術を
開示し、コア中にＧＯＤＣのレベルが増加した光ファイ
バは、従来の製造方法により用意された光ファイバに比
較して高いＧＯＤＣレベルとなるような技術を開示して
いる。
ァイバコア中のＧＯＤＣが高レベルとなるような技術を
開示し、コア中にＧＯＤＣのレベルが増加した光ファイ
バは、従来の製造方法により用意された光ファイバに比
較して高いＧＯＤＣレベルとなるような技術を開示して
いる。
【００２２】ＧＯＤＣレベルを高める技術は、プリフォ
ームを還元雰囲気、例えばＯ2 のない雰囲気（例、１０
０％Ｈｅ、あるいは５−１０体積％のＣｌを有するＨ
ｅ）中でコラップスすることである。コラップス時の高
温（例、２３００℃）は、ＧＯＤＣの形成を促進し、こ
れは酸素遊離を伴い通常拡散してしまう。さらに本発明
の方法は、例えばコラップスするときに用いられたとの
同一の還元雰囲気中でコラップスされたプリフォームを
少なくとも初期冷却することを含む。
ームを還元雰囲気、例えばＯ2 のない雰囲気（例、１０
０％Ｈｅ、あるいは５−１０体積％のＣｌを有するＨ
ｅ）中でコラップスすることである。コラップス時の高
温（例、２３００℃）は、ＧＯＤＣの形成を促進し、こ
れは酸素遊離を伴い通常拡散してしまう。さらに本発明
の方法は、例えばコラップスするときに用いられたとの
同一の還元雰囲気中でコラップスされたプリフォームを
少なくとも初期冷却することを含む。
【００２３】このコラップスする雰囲気は、必ずしも無
酸素状態である必要はなく、Ｏ2 の量が十分低く（例、
１０体積％以下）、還元状態を提供できるならば、少々
のＯ2 を含んでいてもよい。
酸素状態である必要はなく、Ｏ2 の量が十分低く（例、
１０体積％以下）、還元状態を提供できるならば、少々
のＯ2 を含んでいてもよい。
【００２４】本発明による高い光屈折性を有する光ファ
イバの製造方法は次の通りである。プリフォームチュー
ブを従来法により形成する、これは Lucent Technologi
es社の標準の５Ｄ（登録商標）シングルモードファイバ
と同一方法により製造され、そして９層のフッ素ーリン
ーシリカ製（fluoro-phospho-silicate）クラッド層と
１層のゲルマノシリケートコア層とを有し、Δ+ ＝０．
４３％となるようドーピングされている。このプリフォ
ームチューブを９１体積％のＨｅ，５体積％のＣｌ，４
体積％のＯ2 からなる雰囲気中でコラップスした。無酸
素雰囲気を用いると幾分高いＧＯＤＣの濃度を生成でき
る。コア中のＧＯＤＣレベルを減らさないために、コラ
ップスの過程の途中で従来行われていた標準のコアのエ
ッチングを行わなかった。
イバの製造方法は次の通りである。プリフォームチュー
ブを従来法により形成する、これは Lucent Technologi
es社の標準の５Ｄ（登録商標）シングルモードファイバ
と同一方法により製造され、そして９層のフッ素ーリン
ーシリカ製（fluoro-phospho-silicate）クラッド層と
１層のゲルマノシリケートコア層とを有し、Δ+ ＝０．
４３％となるようドーピングされている。このプリフォ
ームチューブを９１体積％のＨｅ，５体積％のＣｌ，４
体積％のＯ2 からなる雰囲気中でコラップスした。無酸
素雰囲気を用いると幾分高いＧＯＤＣの濃度を生成でき
る。コア中のＧＯＤＣレベルを減らさないために、コラ
ップスの過程の途中で従来行われていた標準のコアのエ
ッチングを行わなかった。
【００２５】このようにしてコラップスされたプリフォ
ームの蛍光プロファイルによれば、標準の５Ｄファイバ
の約１０倍のＧＯＤＣレベルを示した。このことはこの
高いＧＯＤＣを有するファイバは、２４０ｎｍで４００
ｄＢ／ｍｍの減衰量を有し、これにより約３．２ｄＢの
コア透過の（trans-core）減衰（８μｍのコアに対し）
を与えることになる。標準の５Ｄファイバは、２４０ｎ
ｍフォトンの入射の約７％を吸収し、一方高いＧＯＤＣ
を有する光ファイバは約５２％のコア透過の（all tran
s-core）を吸収する。２５７ｎｍでの吸収量は、２４０
ｎｍでの吸収量の１／３である。
ームの蛍光プロファイルによれば、標準の５Ｄファイバ
の約１０倍のＧＯＤＣレベルを示した。このことはこの
高いＧＯＤＣを有するファイバは、２４０ｎｍで４００
ｄＢ／ｍｍの減衰量を有し、これにより約３．２ｄＢの
コア透過の（trans-core）減衰（８μｍのコアに対し）
を与えることになる。標準の５Ｄファイバは、２４０ｎ
ｍフォトンの入射の約７％を吸収し、一方高いＧＯＤＣ
を有する光ファイバは約５２％のコア透過の（all tran
s-core）を吸収する。２５７ｎｍでの吸収量は、２４０
ｎｍでの吸収量の１／３である。
【００２６】シングルモード光ファイバは、この高ＧＯ
ＤＣプリフォームから従来法により引き抜かれた。この
ようにして引き抜かれた光ファイバは標準の５Ｄファイ
バと類似するが、しかしＧＯＤＣの密度は異なる。高Ｇ
ＯＤＣファイバと標準の５Ｄファイバをその後同一の感
光剤にさらす（Ｄ2 の雰囲気中で５０℃で４日間）。
ＤＣプリフォームから従来法により引き抜かれた。この
ようにして引き抜かれた光ファイバは標準の５Ｄファイ
バと類似するが、しかしＧＯＤＣの密度は異なる。高Ｇ
ＯＤＣファイバと標準の５Ｄファイバをその後同一の感
光剤にさらす（Ｄ2 の雰囲気中で５０℃で４日間）。
【００２７】５Ｄファイバと高ＧＯＤＣファイバの各々
からポリマーコーティング層を除去した後、ブラググレ
ーティングを同一の書き込み条件（４０ｍＷ，５分，２
７５ｎｍ）で、従来の位相グレーティングをもってファ
イバ中に書き込んだ。図１は、１０ｍｍグレーティング
長さに対する例を示し、図１の曲線１１は、感光剤にさ
らした従来法により生成された５Ｄファイバのグレーテ
ィングを表し、曲線１２は、感光剤にさらした高ＧＯＤ
Ｃファイバ内のグレーティングを表す。
からポリマーコーティング層を除去した後、ブラググレ
ーティングを同一の書き込み条件（４０ｍＷ，５分，２
７５ｎｍ）で、従来の位相グレーティングをもってファ
イバ中に書き込んだ。図１は、１０ｍｍグレーティング
長さに対する例を示し、図１の曲線１１は、感光剤にさ
らした従来法により生成された５Ｄファイバのグレーテ
ィングを表し、曲線１２は、感光剤にさらした高ＧＯＤ
Ｃファイバ内のグレーティングを表す。
【００２８】同図から分かるようにこの２つの曲線の差
は歴然としている。例えば、１２０秒露光すると、前者
（曲線１１）は１０％反射率のグレーティングを生成
し、後者（曲線１２）は８０％反射率のグレーティング
を生成する。曲線１２のファイバは、前者（曲線１１）
よりも遥かに高い（２倍以上）の感光性を有する。ピー
クのグレーティング反射率の値は、屈折率変調および感
光性に容易に変換できる。これに関しては、H. Patrick
et al.著の Optics Letters, Vol. 18(18), p.1884 (1
993)を参照のこと。
は歴然としている。例えば、１２０秒露光すると、前者
（曲線１１）は１０％反射率のグレーティングを生成
し、後者（曲線１２）は８０％反射率のグレーティング
を生成する。曲線１２のファイバは、前者（曲線１１）
よりも遥かに高い（２倍以上）の感光性を有する。ピー
クのグレーティング反射率の値は、屈折率変調および感
光性に容易に変換できる。これに関しては、H. Patrick
et al.著の Optics Letters, Vol. 18(18), p.1884 (1
993)を参照のこと。
【００２９】ある紫外線波長において、十分低い吸収率
を有するいかなる種類のコーティング材料（通常、ポリ
マー材料）も本発明を実行する際に用いることができ、
感光剤にさらした高ＧＯＤＣのファイバを使用すること
により高い感光性を得ることができる。
を有するいかなる種類のコーティング材料（通常、ポリ
マー材料）も本発明を実行する際に用いることができ、
感光剤にさらした高ＧＯＤＣのファイバを使用すること
により高い感光性を得ることができる。
【００３０】コーティング層を介して（コーティング層
の上から）書き込むために、高ＧＯＤＣファイバの適応
性を評価するために、高ＧＯＤＣの５Ｄタイプのファイ
バをプリフォームから引き抜き、紫外線を透過する２５
μｍ厚さのポリマーコーティング層でもってコーティン
グした。
の上から）書き込むために、高ＧＯＤＣファイバの適応
性を評価するために、高ＧＯＤＣの５Ｄタイプのファイ
バをプリフォームから引き抜き、紫外線を透過する２５
μｍ厚さのポリマーコーティング層でもってコーティン
グした。
【００３１】その後、このファイバに感光剤にさらした
（約１．５原子％）。ブラググレーティングをこのポリ
マーコーティング層を介して、位相マスクを用い１５ｃ
ｍのシリンダ状レンズで、周波数二重化Ａｒイオンレー
ザからの４０ｍＷの２５７ｎｍＣＷレーザ光を用いて書
き込んだ。
（約１．５原子％）。ブラググレーティングをこのポリ
マーコーティング層を介して、位相マスクを用い１５ｃ
ｍのシリンダ状レンズで、周波数二重化Ａｒイオンレー
ザからの４０ｍＷの２５７ｎｍＣＷレーザ光を用いて書
き込んだ。
【００３２】図２は２５μｍ厚のコーティング層を介し
て書き込まれた３ｄＢブラググレーティングの伝送スペ
クトラムを表す図である。レンズの位置は、レーザ光が
光ファイバのコアを１ｍｍ越えた場所に焦点が合うよう
に調整された。露光時間は、コーティング層の材料の暗
化のために約６０秒に制限した。
て書き込まれた３ｄＢブラググレーティングの伝送スペ
クトラムを表す図である。レンズの位置は、レーザ光が
光ファイバのコアを１ｍｍ越えた場所に焦点が合うよう
に調整された。露光時間は、コーティング層の材料の暗
化のために約６０秒に制限した。
【００３３】図２のスペクトラムは、サイドローブを有
する。これは、コーティング層の不完全さに起因するも
のと思われる。このことは、図３のスペクトラムは、同
一のコーティングしていない光ファイバにおいて同一条
件でもって書き込まれたグレーティングから得られたも
のと比較することにより分かる。同図から分かるよう
に、図３のスペクトラムには、サイドローブは存在しな
い。
する。これは、コーティング層の不完全さに起因するも
のと思われる。このことは、図３のスペクトラムは、同
一のコーティングしていない光ファイバにおいて同一条
件でもって書き込まれたグレーティングから得られたも
のと比較することにより分かる。同図から分かるよう
に、図３のスペクトラムには、サイドローブは存在しな
い。
【００３４】本発明によるグレーティングは、光ファイ
バ通信システムの様々な応用例えば９８０ｎｍポンプス
タビライザーでも用いることができる。しかし、本発明
のグレーティングは、通信システムに限られるものでは
ない。グレーティングは、例えばファイバセンサ，歪セ
ンサ，温度センサ等にも用いることができる。
バ通信システムの様々な応用例えば９８０ｎｍポンプス
タビライザーでも用いることができる。しかし、本発明
のグレーティングは、通信システムに限られるものでは
ない。グレーティングは、例えばファイバセンサ，歪セ
ンサ，温度センサ等にも用いることができる。
【００３５】グレーティングを形成する新規な方法は、
準連続的プロセスでもってグレーティングを容易に形成
できるようになる。例えばこの方法の一実施例を図４に
示す。同図において、感光剤にさらした高ＧＯＤＣファ
イバ５５は、光ファイバスプール５６から巻き上げスプ
ール５７に位相グレーティング５４の下を通過して送ら
れる。所定のインターバルで（２ｍ間隔で）、送りが適
当な時間（６０秒）停止し、グレーティングが光ファイ
バのコアに書き込まれる。
準連続的プロセスでもってグレーティングを容易に形成
できるようになる。例えばこの方法の一実施例を図４に
示す。同図において、感光剤にさらした高ＧＯＤＣファ
イバ５５は、光ファイバスプール５６から巻き上げスプ
ール５７に位相グレーティング５４の下を通過して送ら
れる。所定のインターバルで（２ｍ間隔で）、送りが適
当な時間（６０秒）停止し、グレーティングが光ファイ
バのコアに書き込まれる。
【００３６】この書き込む方法は、コーティングされた
光ファイバをレーザ５１からの化学線５２に露光し（適
宜ビーム調整装置５３により調整され）、そして位相グ
レーティング５４を通過する。その後ある長さのピグテ
ールを有する個々のグレーティングに分割されて接続さ
れる。このような連続的なプロセスによってコーティン
グ層を除去し、再度塗装することを回避することにより
コストの削減につながる。
光ファイバをレーザ５１からの化学線５２に露光し（適
宜ビーム調整装置５３により調整され）、そして位相グ
レーティング５４を通過する。その後ある長さのピグテ
ールを有する個々のグレーティングに分割されて接続さ
れる。このような連続的なプロセスによってコーティン
グ層を除去し、再度塗装することを回避することにより
コストの削減につながる。
【００３７】図５は、本発明による代表的な光ファイバ
通信システム６０を示している。この光ファイバ通信シ
ステム６０は、従来の送信器６１と従来の受信機６２
と、この光ファイバ通信システム６０と受信機６２とを
接続する光ファイバ伝送パスとを有する。この伝送パス
は、光ファイバ増幅器６３と伝送用ファイバ６４とを有
する。伝送パスの「ｘ」は、従来のスプライス点を表
す。この増幅器はポンプレーザ６６を有する。
通信システム６０を示している。この光ファイバ通信シ
ステム６０は、従来の送信器６１と従来の受信機６２
と、この光ファイバ通信システム６０と受信機６２とを
接続する光ファイバ伝送パスとを有する。この伝送パス
は、光ファイバ増幅器６３と伝送用ファイバ６４とを有
する。伝送パスの「ｘ」は、従来のスプライス点を表
す。この増幅器はポンプレーザ６６を有する。
【００３８】このレーザ６６は、約９８０ｎｍ波長のポ
ンプ放射を行うよう選択されたものである。このポンプ
放射は、ファイバ６５に結合され、さらに従来の波長選
択性カプラ６８（ＷＤＭと称する）により光ファイバ増
幅器に結合される。ポンプレーザからＷＤＭ６８への光
ファイバパスは、本発明によるグレーティング６７を有
し、このグレーティング６７はポンプレーザ６６の出力
を安定化させるものである。
ンプ放射を行うよう選択されたものである。このポンプ
放射は、ファイバ６５に結合され、さらに従来の波長選
択性カプラ６８（ＷＤＭと称する）により光ファイバ増
幅器に結合される。ポンプレーザからＷＤＭ６８への光
ファイバパスは、本発明によるグレーティング６７を有
し、このグレーティング６７はポンプレーザ６６の出力
を安定化させるものである。
【００３９】図６は、本発明による温度または歪検出シ
ステム７０を表す。この温度または歪検出システム７０
は、従来の光ソース７１と従来の光検出器７２とこれら
を検出用ファイバ７５に接続する従来の光ファイバ７３
と、ディテクタへの放射ソースとを有する。７４は、測
定すべき対象物である。７６は、本発明のグレーティン
グである。被測定部材７４の温度あるいは応力状態の変
化は、グレーティングのスペースを変化させ、その結果
所定波長がグレーティングを伝送する量を変化させる。
ステム７０を表す。この温度または歪検出システム７０
は、従来の光ソース７１と従来の光検出器７２とこれら
を検出用ファイバ７５に接続する従来の光ファイバ７３
と、ディテクタへの放射ソースとを有する。７４は、測
定すべき対象物である。７６は、本発明のグレーティン
グである。被測定部材７４の温度あるいは応力状態の変
化は、グレーティングのスペースを変化させ、その結果
所定波長がグレーティングを伝送する量を変化させる。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、感光剤にさ
らしたＧｅをドープしたコアを有するＳｉＯ2 ベースの
光ファイバを用意し、この光ファイバをコア内にグレー
ティングが形成されるように化学線に露光する光ファイ
バグレーティングを含む物品の製造方法を提供するもの
である。
らしたＧｅをドープしたコアを有するＳｉＯ2 ベースの
光ファイバを用意し、この光ファイバをコア内にグレー
ティングが形成されるように化学線に露光する光ファイ
バグレーティングを含む物品の製造方法を提供するもの
である。
【図１】従来技術に係る光ファイバ（低ＧＯＤＣ濃度）
と本発明に係る光ファイバの化学線に対する、露光時間
と、ピークグレーティング反射率との関係を表すグラ
フ。ここでピークグレーティング反射率は、屈折率変化
Δｎの測定に基づき、このΔｎの値は、あるグレーティ
ングのピークグレーティングの反射率の測定値から決定
されたものである。
と本発明に係る光ファイバの化学線に対する、露光時間
と、ピークグレーティング反射率との関係を表すグラ
フ。ここでピークグレーティング反射率は、屈折率変化
Δｎの測定に基づき、このΔｎの値は、あるグレーティ
ングのピークグレーティングの反射率の測定値から決定
されたものである。
【図２】コーティングされた高ＧＯＤＣ光ファイバに書
き込まれたグレーティングの伝送効率と波長との関係を
表すグラフ
き込まれたグレーティングの伝送効率と波長との関係を
表すグラフ
【図３】コーティングしていない高ＧＯＤＣ光ファイバ
に書き込まれたグレーティングの伝送効率と波長との関
係を表すグラフ
に書き込まれたグレーティングの伝送効率と波長との関
係を表すグラフ
【図４】本発明によるグレーティングの連続的製造方法
を表す図
を表す図
【図５】本発明によるグレーティングを有する光ファイ
バ通信システムを表す図
バ通信システムを表す図
【図６】本発明によるグレーティングを有する温度又は
歪監視システムを表す図
歪監視システムを表す図
５１ レーザ ５２ 化学線 ５３ ビーム調整装置 ５４ 位相グレーティング ５５ 感光剤含有高ＧＯＤＣファイバ ５６ 光ファイバスプール ５７ 巻き上げスプール ６０ 光ファイバ通信システム ６１ 送信器 ６２ 受信機 ６３ 光ファイバ増幅器 ６４ 伝送用ファイバ ６５ ファイバ ６６ ポンプレーザ ６７ グレーティング ６８ 波長選択性カプラ ７０ 温度または歪検出システム ７１ 光ソース ７２ 光検出器 ７３ 光ファイバ ７４ 被測定部材 ７５ 検出用ファイバ ７６ グレーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ポランド パトリシオ エスピンドラ アメリカ合衆国、07902 ニュージャージ ー、ウェスト オレンジ、リッジ アベニ ュー 29 (72)発明者 デブラ アン シモフ アメリカ合衆国、07080 ニュージャージ ー、サウス プレインフィールド、シャー マン アベニュー 1046
Claims (15)
- 【請求項１】 （ａ） 感光剤にさらしたＧｅドープの
コアを有するシリカベースの光ファイバ（５５）を用意
するステップと、 （ｂ） 屈折率グレーティングがコア内に形成できるよ
う、化学線（５２）に露光するステップと、 を有し、 （ｃ） 前記光ファイバは、光ファイバのコーティング
層を介して化学線に露光され、 （ｄ） 前記光ファイバは、従来の同一の光ファイバの
光感受性の少なくとも２倍の大きさの光感受性を有する
ファイバを提供できるよう酸化ゲルマニウム欠陥中心含
有量を有するよう選択され、 光感受性は、Δｎ／（化学線のドーズ量）で定義され、 Δｎは、所定量の化学線を光ファイバに露光したことに
より得られる屈折率変化であることを特徴とする光ファ
イバ屈折率グレーティングを有する物品の製造方法。 - 【請求項２】 前記光ファイバの２４０ｎｍでの減衰率
は、少なくとも２０ｄＢ／ｍｍ・モル％Ｇｅであること
を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記光ファイバの２４０ｎｍでの減衰率
は、少なくとも１００ｄＢ／ｍｍ・モル％Ｇｅであるこ
とを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記光ファイバのコーティング層は、光
分解可能なポリマーコーティングであることを特徴とす
る請求項１の方法。 - 【請求項５】 前記光ファイバのコーティング層は、光
分解可能なガラス樹脂コーティングであることを特徴と
する請求項４の方法。 - 【請求項６】 前記光ファイバは、Ｇｅ4+からＧｅ2+へ
の還元雰囲気中でコラップスされた光ファイバプリフォ
ームから引き抜かれることを特徴とする請求項１の方
法。 - 【請求項７】 前記光ファイバは、Ｇｅ4+からＧｅ2+へ
の還元雰囲気中で加熱された光ファイバプリフォームロ
ッドから引き抜かれることを特徴とする請求項１の方
法。 - 【請求項８】 前記雰囲気は、１０体積％以下のＯ2 し
か含有しないことを特徴とする請求項６の方法。 - 【請求項９】 前記雰囲気は、４体積％以下のＯ2 しか
含有しないことを特徴とする請求項８の方法。 - 【請求項１０】 前記光ファイバ屈折率グレーティング
は、ブラググレーティング及び長周期グレーティングか
ら選択された群からなるグレーティングであることを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１１】 前記（ａ）ステップは、Ｈ2またはＤ2
にさらした光ファイバプリフォームをコラップスして形
成した光ファイバを用いることを含むことを特徴とする
請求項１の方法。 - 【請求項１２】 前記（ａ）ステップにおいて、感光剤
にさらされた光ファイバ（５５）とは、Ｈ2またはＤ2に
さらされた光ファイバであることを特徴とする請求項１
の方法。 - 【請求項１３】 請求項１の方法により製造された光フ
ァイバグレーティングをコーティングされた光ファイバ
内に有することを特徴とする物品。 - 【請求項１４】 前記物品は、送信器（６１）と受信機
（６２）と前記送信器と受信機とを信号伝達が可能に接
続する光ファイバ伝送パス（６４）とを有する光ファイ
バ通信システム（６０）であり、 前記伝送パス（６４）は、約９８０ｎｍ波長のポンプ放
射を行うポンプレーザ（６６）を含むエルビウムドープ
の光ファイバ増幅器（６３）を有し、 前記ポンプ放射は、前記伝送パス（６４）に光学的に接
続されたコーティングされた光ファイバ（６５）に結合
され、 前記光ファイバ（６５）は、光ファイバ屈折率グレーテ
ィング（６７）を有し、 前記グレーティング（６７）は、ポンプレーザ（６６）
出力を安定化させることを特徴とする請求項１３の物
品。 - 【請求項１５】 前記物品は、グレーティングの温度変
化を検出する、あるいはグレーティング内の歪を検出す
る光ファイバセンサであることを特徴とする請求項１３
の物品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/730531 | 1996-10-11 | ||
| US08/730,531 US5745615A (en) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | Method of making an optical fiber grating, and article made by the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10123338A true JPH10123338A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3462051B2 JP3462051B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=24935745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26596097A Expired - Fee Related JP3462051B2 (ja) | 1996-10-11 | 1997-09-30 | 光ファイバ屈折率グレーティングの製造方法と、光ファイバ屈折率グレーティングを含む光ファイバ通信システムと、光ファイバセンサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5745615A (ja) |
| EP (1) | EP0836102B1 (ja) |
| JP (1) | JP3462051B2 (ja) |
| DE (1) | DE69728729T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000000858A1 (fr) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Procede pour former un reseau de fibres et reseau de fibres forme selon ce procede |
| KR100334799B1 (ko) * | 1999-07-07 | 2002-05-02 | 윤종용 | 광섬유격자 제작 장치 및 방법 |
| JP2009271559A (ja) * | 2009-08-19 | 2009-11-19 | Fujikura Ltd | 光ファイバグレーティング作製方法 |
| JP2022074424A (ja) * | 2020-11-04 | 2022-05-18 | 株式会社フジクラ | 光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法 |
Families Citing this family (76)
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|---|---|---|---|---|
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