JPH11119041A - 光ファイバグレーティング - Google Patents
光ファイバグレーティングInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
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- G02B6/02171—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes
- G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
- G02B6/0219—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations based on composition of fibre materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性の温度依存性が小さい光ファイバグレー
ティングを提供する。 【解決手段】 長手方向の所定の範囲１３におけるコア
領域１１に屈折率変調が形成された光ファイバグレーテ
ィング１において、屈折率変調が形成された範囲１３に
おけるコア領域１１にＧｅＯ2 の他に例えばＦ元素をも
添加し、両者それぞれの実効添加量のモル分率比を適切
な値とする。また、屈折率変調が形成された範囲１３に
おけるクラッド領域１２にＢ2Ｏ3，Ｆ元素またはＣｌ元
素を適量添加する。
ティングを提供する。 【解決手段】 長手方向の所定の範囲１３におけるコア
領域１１に屈折率変調が形成された光ファイバグレーテ
ィング１において、屈折率変調が形成された範囲１３に
おけるコア領域１１にＧｅＯ2 の他に例えばＦ元素をも
添加し、両者それぞれの実効添加量のモル分率比を適切
な値とする。また、屈折率変調が形成された範囲１３に
おけるクラッド領域１２にＢ2Ｏ3，Ｆ元素またはＣｌ元
素を適量添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英系の光ファイ
バの長手方向の所定範囲における少なくともコア領域を
含む一定領域に長周期屈折率変調が形成された光ファイ
バグレーティングに関するものである。
バの長手方向の所定範囲における少なくともコア領域を
含む一定領域に長周期屈折率変調が形成された光ファイ
バグレーティングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系の光ファイバの長手方向の所定範
囲における少なくともコア領域を含む一定領域に長周期
屈折率変調が形成された光ファイバグレーティングは、
コアモード光とクラッドモード光との間のモード変換を
利用した波長遮断部品として用いられている。
囲における少なくともコア領域を含む一定領域に長周期
屈折率変調が形成された光ファイバグレーティングは、
コアモード光とクラッドモード光との間のモード変換を
利用した波長遮断部品として用いられている。
【０００３】この光ファイバグレーティングの特性は屈
折率変調周期および実効屈折率に依存し、また、屈折率
変調周期および実効屈折率は温度に依存する。すなわ
ち、光ファイバグレーティングの特性は温度依存性を有
する。したがって、使用環境の温度が変化すると、光フ
ァイバグレーティングの特性は変化し、作動時の特性と
設計時の特性とは異なる値となって、所期の作用が得ら
れないことになる。それ故、光ファイバグレーティング
の特性の温度依存性は小さいことが望ましい。
折率変調周期および実効屈折率に依存し、また、屈折率
変調周期および実効屈折率は温度に依存する。すなわ
ち、光ファイバグレーティングの特性は温度依存性を有
する。したがって、使用環境の温度が変化すると、光フ
ァイバグレーティングの特性は変化し、作動時の特性と
設計時の特性とは異なる値となって、所期の作用が得ら
れないことになる。それ故、光ファイバグレーティング
の特性の温度依存性は小さいことが望ましい。
【０００４】このような特性の温度依存性を改善した光
ファイバグレーティングとして、特開平９−１４５９４
１号公報に開示されているようなクラッド領域に多量の
ＧｅＯ2 を添加したもの（従来例１）や、コア領域にＧ
ｅＯ2 と共にＢ2Ｏ3を添加したもの（従来例２）が知ら
れている。
ファイバグレーティングとして、特開平９−１４５９４
１号公報に開示されているようなクラッド領域に多量の
ＧｅＯ2 を添加したもの（従来例１）や、コア領域にＧ
ｅＯ2 と共にＢ2Ｏ3を添加したもの（従来例２）が知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例１では、多量のＧｅＯ2 をクラッド領域に添加する
必要があることから、製造が困難であり、光ファイバの
強度が弱いという問題点がある。また、上記従来例２で
は、ＧｅＯ2 およびＢ2Ｏ3の添加比を極めて厳重に調整
する必要があることから製造が困難であり、また、Ｂ2
Ｏ3に依る赤外吸収の影響により、長時間に亘り赤外吸
収端波長１．４μｍ以上の波長で使用すると信頼性の点
で問題を生じる。
来例１では、多量のＧｅＯ2 をクラッド領域に添加する
必要があることから、製造が困難であり、光ファイバの
強度が弱いという問題点がある。また、上記従来例２で
は、ＧｅＯ2 およびＢ2Ｏ3の添加比を極めて厳重に調整
する必要があることから製造が困難であり、また、Ｂ2
Ｏ3に依る赤外吸収の影響により、長時間に亘り赤外吸
収端波長１．４μｍ以上の波長で使用すると信頼性の点
で問題を生じる。
【０００６】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、特性の温度依存性が小さい光ファイバ
グレーティングを提供することを目的とする。
れたものであり、特性の温度依存性が小さい光ファイバ
グレーティングを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
グレーティングは、石英系の光ファイバの長手方向の所
定範囲における少なくともコア領域を含む一定領域に長
周期屈折率変調が形成された光ファイバグレーティング
であって、一定領域にＧｅＯ2 （酸化ゲルマニウム）お
よびＦ（フッ素）元素が共に添加されている、ことを特
徴とする。この光ファイバグレーティングによれば、石
英系の光ファイバの長手方向の所定範囲における少なく
ともコア領域を含む一定領域に形成された長周期屈折率
変調における損失ピーク波長の温度係数は、その一定領
域にＧｅＯ2 およびＦ元素が共に添加されていることに
より、所定の特性を有するものとなる。
グレーティングは、石英系の光ファイバの長手方向の所
定範囲における少なくともコア領域を含む一定領域に長
周期屈折率変調が形成された光ファイバグレーティング
であって、一定領域にＧｅＯ2 （酸化ゲルマニウム）お
よびＦ（フッ素）元素が共に添加されている、ことを特
徴とする。この光ファイバグレーティングによれば、石
英系の光ファイバの長手方向の所定範囲における少なく
ともコア領域を含む一定領域に形成された長周期屈折率
変調における損失ピーク波長の温度係数は、その一定領
域にＧｅＯ2 およびＦ元素が共に添加されていることに
より、所定の特性を有するものとなる。
【０００８】また、一定領域におけるＧｅＯ2 の実効添
加量に対するＦ元素の実効添加量のモル分率比が０．１
５以上０．５以下である場合、更に好適には０．２以上
０．３以下である場合には、損失ピーク波長の温度係数
の値は、略ゼロあるいは極めて小さい値となる。
加量に対するＦ元素の実効添加量のモル分率比が０．１
５以上０．５以下である場合、更に好適には０．２以上
０．３以下である場合には、損失ピーク波長の温度係数
の値は、略ゼロあるいは極めて小さい値となる。
【０００９】また、所定範囲における一定領域以外の領
域にＣｌ（塩素）元素が添加されるのが好適であり、こ
の場合には、損失ピーク波長の温度係数の値は、Ｃｌ元
素の実効添加量に応じて小さくなり、略ゼロあるいは極
めて小さい値に調整され得る。
域にＣｌ（塩素）元素が添加されるのが好適であり、こ
の場合には、損失ピーク波長の温度係数の値は、Ｃｌ元
素の実効添加量に応じて小さくなり、略ゼロあるいは極
めて小さい値に調整され得る。
【００１０】また、所定範囲における一定領域以外の領
域にＦ元素またはＢ2Ｏ3（酸化ボロン）が添加されるの
も好適であり、この場合には、Ｆ元素またはＢ2Ｏ3の損
失ピーク波長の温度係数の値は、実効添加量に応じて大
きくなり、略ゼロあるいは極めて小さい値に調整され得
る。
域にＦ元素またはＢ2Ｏ3（酸化ボロン）が添加されるの
も好適であり、この場合には、Ｆ元素またはＢ2Ｏ3の損
失ピーク波長の温度係数の値は、実効添加量に応じて大
きくなり、略ゼロあるいは極めて小さい値に調整され得
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
【００１２】本発明は、光ファイバグレーティングの特
性の温度依存性が添加物の種類および量に依存すること
に基づくものであり、各添加物それぞれについて実効添
加量および屈折率温度係数なる概念を導入して、これら
に基づいて特性の温度依存性を改善するものである。
性の温度依存性が添加物の種類および量に依存すること
に基づくものであり、各添加物それぞれについて実効添
加量および屈折率温度係数なる概念を導入して、これら
に基づいて特性の温度依存性を改善するものである。
【００１３】先ず、本発明の背景となる理論について説
明する。石英系の光ファイバの長手方向の所定範囲にお
ける少なくともコア領域を含む一定領域に長周期屈折率
変調が形成された光ファイバグレーティングにおいて、
最も重要な特性の１つである損失ピーク波長（コアモー
ド光とクラッドモード光との間でモード変換が生じ得る
波長）λの温度依存性は、
明する。石英系の光ファイバの長手方向の所定範囲にお
ける少なくともコア領域を含む一定領域に長周期屈折率
変調が形成された光ファイバグレーティングにおいて、
最も重要な特性の１つである損失ピーク波長（コアモー
ド光とクラッドモード光との間でモード変換が生じ得る
波長）λの温度依存性は、
【数１】 で表される。ここで、Λは、屈折率変調の変調周期であ
り、長周期光ファイバグレーティングの場合には大凡５
０μｍ〜１０００μｍの程度である。Ｔは、温度変数で
ある。上記 (1)式の右辺のｄλ／ｄＴは、損失ピーク波
長λの温度係数である。
り、長周期光ファイバグレーティングの場合には大凡５
０μｍ〜１０００μｍの程度である。Ｔは、温度変数で
ある。上記 (1)式の右辺のｄλ／ｄＴは、損失ピーク波
長λの温度係数である。
【００１４】また、ｎ01は、コアモード光に対する実効
屈折率であり、コアモード光の導波フィールド分布Ｐ
(r) および屈折率分布ｎ(r) を用いて、
屈折率であり、コアモード光の導波フィールド分布Ｐ
(r) および屈折率分布ｎ(r) を用いて、
【数２】 なる式に基づいて計算することができる。ここで、ｒ
は、光ファイバの光軸中心からの距離であり、導波フィ
ールド分布Ｐ(r)および屈折率分布ｎ(r)それぞれは、距
離ｒを変数とする関数である。一方、ｎm は、クラッド
モード光に対する実効屈折率であり、クラッド領域の屈
折率で近似することができる。
は、光ファイバの光軸中心からの距離であり、導波フィ
ールド分布Ｐ(r)および屈折率分布ｎ(r)それぞれは、距
離ｒを変数とする関数である。一方、ｎm は、クラッド
モード光に対する実効屈折率であり、クラッド領域の屈
折率で近似することができる。
【００１５】石英系の光ファイバでは、その主成分であ
る石英ガラスの熱膨張係数は充分小さく、
る石英ガラスの熱膨張係数は充分小さく、
【数３】 の程度であるので、 (1)式の左辺の第１項は第２項に比
べて無視できる。したがって、 (1)式は、
べて無視できる。したがって、 (1)式は、
【数４】 なる式で近似することができる。
【００１６】そして、各添加物それぞれについて屈折率
温度係数Ｎを
温度係数Ｎを
【数５】 なる式で定義する。ここで、ｍは、各添加物それぞれに
ついて、同一の損失ピーク波長の変化を与えるＧｅＯ2
添加量に換算した実効添加量である。すなわち、添加物
の種類が異なっていても実効添加量が互いに等しけれ
ば、互いに等しい損失ピーク波長の変化を与える。ま
た、屈折率温度係数Ｎは、損失ピーク波長λを屈折率変
調周期Λで規格化したものの単位実効添加量当たりの温
度係数を表すものであり、各添加物の種類ごとに求めら
れる。
ついて、同一の損失ピーク波長の変化を与えるＧｅＯ2
添加量に換算した実効添加量である。すなわち、添加物
の種類が異なっていても実効添加量が互いに等しけれ
ば、互いに等しい損失ピーク波長の変化を与える。ま
た、屈折率温度係数Ｎは、損失ピーク波長λを屈折率変
調周期Λで規格化したものの単位実効添加量当たりの温
度係数を表すものであり、各添加物の種類ごとに求めら
れる。
【００１７】次に、各添加物それぞれについて屈折率温
度係数Ｎの求め方とその値について説明する。各添加物
それぞれについて屈折率温度係数Ｎを求めるために試作
した光ファイバグレーティングは、それぞれ所定の添加
物が所定の分布で添加されて所定の屈折率プロファイル
を有する７種類の光ファイバに形成されたものである。
度係数Ｎの求め方とその値について説明する。各添加物
それぞれについて屈折率温度係数Ｎを求めるために試作
した光ファイバグレーティングは、それぞれ所定の添加
物が所定の分布で添加されて所定の屈折率プロファイル
を有する７種類の光ファイバに形成されたものである。
【００１８】図１は、各添加物それぞれについて屈折率
温度係数を求めるために試作した光ファイバの屈折率プ
ロファイル図であり、図２は、これらの光ファイバの添
加物等についてまとめた図表である。
温度係数を求めるために試作した光ファイバの屈折率プ
ロファイル図であり、図２は、これらの光ファイバの添
加物等についてまとめた図表である。
【００１９】この７種類の光ファイバは、(a) シングル
モード光ファイバ、(b) 第１コア領域の周囲に第２コア
領域を有するデュアルシェイプ型光ファイバ、(c) コア
領域の周囲にディプレスト領域を有するＷクラッド光フ
ァイバ、(d) ディップ領域の周囲にリングコア領域を有
する光ファイバ、(e) クラッド領域にＦ元素が添加され
たシングルモード光ファイバ、(f) クラッド領域にＣｌ
元素が添加されたシングルモード光ファイバ、および、
(g) コア領域にＢ2Ｏ3も添加されたシングルモード光フ
ァイバである。これらは何れも、コア領域（第１コア領
域およびリングコア領域を含む。以下同じ。）にＧｅＯ
2 が添加されている。
モード光ファイバ、(b) 第１コア領域の周囲に第２コア
領域を有するデュアルシェイプ型光ファイバ、(c) コア
領域の周囲にディプレスト領域を有するＷクラッド光フ
ァイバ、(d) ディップ領域の周囲にリングコア領域を有
する光ファイバ、(e) クラッド領域にＦ元素が添加され
たシングルモード光ファイバ、(f) クラッド領域にＣｌ
元素が添加されたシングルモード光ファイバ、および、
(g) コア領域にＢ2Ｏ3も添加されたシングルモード光フ
ァイバである。これらは何れも、コア領域（第１コア領
域およびリングコア領域を含む。以下同じ。）にＧｅＯ
2 が添加されている。
【００２０】図１には、７種類の光ファイバそれぞれに
ついて、各領域の径の値、および、純粋ＳｉＯ2 の屈折
率に対する各領域の比屈折率差Δｎの値が示されてい
る。また、図２には、７種類の光ファイバそれぞれにつ
いて、各領域における添加物の種類および実効添加量が
示されている。この図表の各列は、最左列から順に、光
ファイバの番号、種類、コア領域の比屈折率差Δｎのピ
ーク値（％）、コアモード光の導波フィールド中のＧｅ
Ｏ2 の実効添加量（％）、コアモード光の導波フィール
ド中のＢ2Ｏ3の実効添加量（％）、コアモード光の導波
フィールド中のＦ元素またはＣｌ元素の実効添加量
（％）、クラッド領域中のＧｅＯ2 ，Ｆ元素またはＣｌ
元素の添加量（％）、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ
／ｄＴ（ｎｍ／Ｋ）を、それぞれ記している。
ついて、各領域の径の値、および、純粋ＳｉＯ2 の屈折
率に対する各領域の比屈折率差Δｎの値が示されてい
る。また、図２には、７種類の光ファイバそれぞれにつ
いて、各領域における添加物の種類および実効添加量が
示されている。この図表の各列は、最左列から順に、光
ファイバの番号、種類、コア領域の比屈折率差Δｎのピ
ーク値（％）、コアモード光の導波フィールド中のＧｅ
Ｏ2 の実効添加量（％）、コアモード光の導波フィール
ド中のＢ2Ｏ3の実効添加量（％）、コアモード光の導波
フィールド中のＦ元素またはＣｌ元素の実効添加量
（％）、クラッド領域中のＧｅＯ2 ，Ｆ元素またはＣｌ
元素の添加量（％）、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ
／ｄＴ（ｎｍ／Ｋ）を、それぞれ記している。
【００２１】これらの光ファイバそれぞれは、予め温度
２０℃，２０気圧で１０日間の水素含浸処理を行うこと
で光照射時の屈折率感受性が高められ、位相格子法によ
りコア領域に屈折率変調が形成された。位相格子法によ
る屈折率変調の形成に際しては、全長３０ｍｍに亘り周
期４１０ｎｍでＣｒ2Ｏ3遮光部が表面に周期的に付され
た石英ガラス板をマスクとし、ＫｒＦエキシマレーザ光
源から出力された波長２４７ｎｍのレーザ光を照射する
ことにより行われた。なお、光ファイバ(c),(d)および
(e)それぞれについては、コア領域に添加されているＧ
ｅＯ2 が高濃度であるので、水素含浸処理は必須ではな
い。
２０℃，２０気圧で１０日間の水素含浸処理を行うこと
で光照射時の屈折率感受性が高められ、位相格子法によ
りコア領域に屈折率変調が形成された。位相格子法によ
る屈折率変調の形成に際しては、全長３０ｍｍに亘り周
期４１０ｎｍでＣｒ2Ｏ3遮光部が表面に周期的に付され
た石英ガラス板をマスクとし、ＫｒＦエキシマレーザ光
源から出力された波長２４７ｎｍのレーザ光を照射する
ことにより行われた。なお、光ファイバ(c),(d)および
(e)それぞれについては、コア領域に添加されているＧ
ｅＯ2 が高濃度であるので、水素含浸処理は必須ではな
い。
【００２２】これら試作された７種類の光ファイバグレ
ーティングそれぞれの実効添加量および損失ピーク波長
の温度係数に基づいて、以下のようにして各添加物につ
いて屈折率温度係数Ｎが求められる。
ーティングそれぞれの実効添加量および損失ピーク波長
の温度係数に基づいて、以下のようにして各添加物につ
いて屈折率温度係数Ｎが求められる。
【００２３】まず、図２に示された光ファイバ(a) にお
けるコアモード光の導波フィールド中のＧｅＯ2 の実効
添加量０．２８０％、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ
／ｄＴの値０．０７０ｍｍ／Ｋ、および、屈折率変調の
周期４１０μｍを用いて、ＧｅＯ2 に対する屈折率温度
係数ＮGeO2は、 (5)式より、
けるコアモード光の導波フィールド中のＧｅＯ2 の実効
添加量０．２８０％、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ
／ｄＴの値０．０７０ｍｍ／Ｋ、および、屈折率変調の
周期４１０μｍを用いて、ＧｅＯ2 に対する屈折率温度
係数ＮGeO2は、 (5)式より、
【数６】 で得られる。なお、ここでは、他の添加物は実効添加量
が微量であるので無視した。
が微量であるので無視した。
【００２４】また、光ファイバ(f) におけるコアモード
光の導波フィールド中のＧｅＯ2 の実効添加量０．３５
７％、クラッド領域中のＣｌ元素の実効添加量０．０７
％、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴの値０．０
３２ｍｍ／Ｋ、および、屈折率変調の周期４１０μｍを
用いて、ＧｅＯ2 に対する屈折率温度係数ＮGeO2および
Ｃｌ元素に対する屈折率温度係数ＮClの間の関係は、
光の導波フィールド中のＧｅＯ2 の実効添加量０．３５
７％、クラッド領域中のＣｌ元素の実効添加量０．０７
％、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴの値０．０
３２ｍｍ／Ｋ、および、屈折率変調の周期４１０μｍを
用いて、ＧｅＯ2 に対する屈折率温度係数ＮGeO2および
Ｃｌ元素に対する屈折率温度係数ＮClの間の関係は、
【数７】 で表される。これを解くことにより、Ｃｌ元素に対する
屈折率温度係数ＮClは、
屈折率温度係数ＮClは、
【数８】 で得られる。
【００２５】他の添加物Ｂ2Ｏ3およびＦ元素それぞれの
屈折率温度係数についても同様にして求められる。図３
は、各添加物それぞれに対する屈折率温度係数をまとめ
た図表である。この図表から判るように、ＧｅＯ2 およ
びＣｌ元素それぞれに対する屈折率温度係数は正の値で
あるのに対して、Ｂ2Ｏ3およびＦ元素それぞれに対する
屈折率温度係数は負の値である。
屈折率温度係数についても同様にして求められる。図３
は、各添加物それぞれに対する屈折率温度係数をまとめ
た図表である。この図表から判るように、ＧｅＯ2 およ
びＣｌ元素それぞれに対する屈折率温度係数は正の値で
あるのに対して、Ｂ2Ｏ3およびＦ元素それぞれに対する
屈折率温度係数は負の値である。
【００２６】したがって、例えば図４に示すような長手
方向の所定の範囲１３におけるコア領域１１に屈折率変
調が形成された光ファイバグレーティング１において、
屈折率変調が形成された範囲１３におけるコア領域１１
にＧｅＯ2 の他に例えばＦ元素をも添加し、両者それぞ
れの実効添加量のモル分率比を適切な値とすることによ
り、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴの値を略ゼ
ロあるいは極めて小さい値にすることができる。また、
屈折率変調が形成された範囲１３におけるクラッド領域
１２にＢ2Ｏ3，Ｆ元素またはＣｌ元素を適量添加するこ
とによっても、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴ
の値を調整することができ、その値を略ゼロあるいは極
めて小さい値にすることができる。なお、図４に示した
ものはシングルモード光ファイバであるが、他の屈折率
プロファイルを有する光ファイバでも同様である。
方向の所定の範囲１３におけるコア領域１１に屈折率変
調が形成された光ファイバグレーティング１において、
屈折率変調が形成された範囲１３におけるコア領域１１
にＧｅＯ2 の他に例えばＦ元素をも添加し、両者それぞ
れの実効添加量のモル分率比を適切な値とすることによ
り、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴの値を略ゼ
ロあるいは極めて小さい値にすることができる。また、
屈折率変調が形成された範囲１３におけるクラッド領域
１２にＢ2Ｏ3，Ｆ元素またはＣｌ元素を適量添加するこ
とによっても、損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴ
の値を調整することができ、その値を略ゼロあるいは極
めて小さい値にすることができる。なお、図４に示した
ものはシングルモード光ファイバであるが、他の屈折率
プロファイルを有する光ファイバでも同様である。
【００２７】以上のことを確認するため、以下のような
３種類の光ファイバグレーティングを試作し評価した。
図５は、各添加物の添加の効果を確認するために試作し
た光ファイバ(A)〜(C)それぞれの屈折率プロファイルお
よび各添加物の添加量のプロファイルを示す図である。
この図で、最上段は屈折率プロファイルを示し、第２段
はＧｅＯ2 添加量プロファイルを示し、第３段はＦ元素
添加量プロファイルを示し、最下段はＣｌ元素添加量プ
ロファイルを示す。
３種類の光ファイバグレーティングを試作し評価した。
図５は、各添加物の添加の効果を確認するために試作し
た光ファイバ(A)〜(C)それぞれの屈折率プロファイルお
よび各添加物の添加量のプロファイルを示す図である。
この図で、最上段は屈折率プロファイルを示し、第２段
はＧｅＯ2 添加量プロファイルを示し、第３段はＦ元素
添加量プロファイルを示し、最下段はＣｌ元素添加量プ
ロファイルを示す。
【００２８】光ファイバ(A)〜(C)は何れも、ＧｅＯ2 お
よびＦ元素がコア領域に添加されており、光ファイバ
(A) では、実質的に無視し得る極少量（１０００ｐｐｍ
未満）のＣｌ元素がクラッド領域に存在し、光ファイバ
(B) では、５０００ｐｐｍのＣｌ元素がクラッド領域に
添加され、光ファイバ(C) では、実効添加量０．１５％
のＦ元素がクラッド領域に添加されている。また、光フ
ァイバ(A)〜(C)それぞれについて、コア領域におけるＧ
ｅＯ2 実効添加量に対するＦ元素実効添加量のモル分率
比の値が互いに異なるものを幾つか試作した。
よびＦ元素がコア領域に添加されており、光ファイバ
(A) では、実質的に無視し得る極少量（１０００ｐｐｍ
未満）のＣｌ元素がクラッド領域に存在し、光ファイバ
(B) では、５０００ｐｐｍのＣｌ元素がクラッド領域に
添加され、光ファイバ(C) では、実効添加量０．１５％
のＦ元素がクラッド領域に添加されている。また、光フ
ァイバ(A)〜(C)それぞれについて、コア領域におけるＧ
ｅＯ2 実効添加量に対するＦ元素実効添加量のモル分率
比の値が互いに異なるものを幾つか試作した。
【００２９】図６は、各光ファイバグレーティングの特
性をまとめた図表である。この図表の各列は、最左列か
ら順に、光ファイバの番号および種類、コア領域におけ
るＧｅＯ2 実効添加量とＦ元素実効添加量とのモル分率
比、コア領域の比屈折率差Δｎのピーク値（％）、カッ
トオフ波長λc （μｍ）、損失ピーク波長λ（ｎｍ）、
損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴ（ｎｍ／Ｋ）
を、それぞれ記している。
性をまとめた図表である。この図表の各列は、最左列か
ら順に、光ファイバの番号および種類、コア領域におけ
るＧｅＯ2 実効添加量とＦ元素実効添加量とのモル分率
比、コア領域の比屈折率差Δｎのピーク値（％）、カッ
トオフ波長λc （μｍ）、損失ピーク波長λ（ｎｍ）、
損失ピーク波長λの温度係数ｄλ／ｄＴ（ｎｍ／Ｋ）
を、それぞれ記している。
【００３０】また、図７は、各光ファイバグレーティン
グについて、コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対
するＦ元素実効添加量のモル分率比と、損失ピーク波長
λの温度係数ｄλ／ｄＴ（ｎｍ／Ｋ）との関係を示すグ
ラフである。このグラフで、○印は、光ファイバ(A) に
形成された光ファイバグレーティングについて、△印
は、光ファイバ(B) に形成された光ファイバグレーティ
ングについて、□印は、光ファイバ(C) に形成された光
ファイバグレーティングについて、それぞれ損失ピーク
波長λの温度係数ｄλ／ｄＴの測定値を示している。
グについて、コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対
するＦ元素実効添加量のモル分率比と、損失ピーク波長
λの温度係数ｄλ／ｄＴ（ｎｍ／Ｋ）との関係を示すグ
ラフである。このグラフで、○印は、光ファイバ(A) に
形成された光ファイバグレーティングについて、△印
は、光ファイバ(B) に形成された光ファイバグレーティ
ングについて、□印は、光ファイバ(C) に形成された光
ファイバグレーティングについて、それぞれ損失ピーク
波長λの温度係数ｄλ／ｄＴの測定値を示している。
【００３１】これらの図表およびグラフから判るよう
に、コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対するＦ元
素実効添加量のモル分率比の値が大きいほど、損失ピー
ク波長の温度係数は小さい。また、クラッド領域が略純
粋な石英である光ファイバ(A)に形成された光ファイバ
グレーティングと比較して、クラッド領域にＣｌ元素が
添加された光ファイバ(B) に形成された光ファイバグレ
ーティングの損失ピーク波長の温度係数は小さく、クラ
ッド領域にＦ元素が添加された光ファイバ(C) に形成さ
れた光ファイバグレーティングの損失ピーク波長の温度
係数は大きい。これらの結果は、図３に示した各添加物
それぞれについての屈折率温度係数の値に合致したもの
となっている。
に、コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対するＦ元
素実効添加量のモル分率比の値が大きいほど、損失ピー
ク波長の温度係数は小さい。また、クラッド領域が略純
粋な石英である光ファイバ(A)に形成された光ファイバ
グレーティングと比較して、クラッド領域にＣｌ元素が
添加された光ファイバ(B) に形成された光ファイバグレ
ーティングの損失ピーク波長の温度係数は小さく、クラ
ッド領域にＦ元素が添加された光ファイバ(C) に形成さ
れた光ファイバグレーティングの損失ピーク波長の温度
係数は大きい。これらの結果は、図３に示した各添加物
それぞれについての屈折率温度係数の値に合致したもの
となっている。
【００３２】一般に、損失ピーク波長の温度係数は、絶
対値が小さいほど望ましく、特に−０．１ｎｍ／Ｋ以上
０．１ｎｍ／Ｋ以下の範囲（図７中のハッチング領域の
範囲）であるのが好適である。したがって、コア領域に
おけるＧｅＯ2 実効添加量に対するＦ元素実効添加量の
モル分率比の値は、０．１５以上０．５以下の範囲であ
るのが好適であり、特に、０．２以上０．３以下の範囲
であるのが更に好適である。
対値が小さいほど望ましく、特に−０．１ｎｍ／Ｋ以上
０．１ｎｍ／Ｋ以下の範囲（図７中のハッチング領域の
範囲）であるのが好適である。したがって、コア領域に
おけるＧｅＯ2 実効添加量に対するＦ元素実効添加量の
モル分率比の値は、０．１５以上０．５以下の範囲であ
るのが好適であり、特に、０．２以上０．３以下の範囲
であるのが更に好適である。
【００３３】また、損失ピーク波長の温度係数は、クラ
ッド領域にＦ元素またはＢ2Ｏ3を添加することにより大
きくなり、クラッド領域にＣｌ元素を添加することによ
り小さくなるので、したがって、クラッド領域にこれら
の添加物の何れかを適量添加することにより、損失ピー
ク波長の温度係数は−０．１ｎｍ／Ｋ以上０．１ｎｍ／
Ｋ以下の範囲となるように容易に調整される。
ッド領域にＦ元素またはＢ2Ｏ3を添加することにより大
きくなり、クラッド領域にＣｌ元素を添加することによ
り小さくなるので、したがって、クラッド領域にこれら
の添加物の何れかを適量添加することにより、損失ピー
ク波長の温度係数は−０．１ｎｍ／Ｋ以上０．１ｎｍ／
Ｋ以下の範囲となるように容易に調整される。
【００３４】例えば、所望の特性を有する光ファイバグ
レーティングは以下のようにして製作され得る。まず、
コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対するＦ元素実
効添加量のモル分率比を所定の値とし、クラッド領域を
略純粋な石英として、光ファイバグレーティングを試作
して、その損失ピーク波長の温度係数を評価する。次
に、コア領域における添加物の種類および量を上記評価
の場合と同一とし、クラッド領域における添加物の種類
および量を上記評価の結果に基づいて決定し、これによ
り所望の特性を有する光ファイバグレーティングを製作
する。
レーティングは以下のようにして製作され得る。まず、
コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対するＦ元素実
効添加量のモル分率比を所定の値とし、クラッド領域を
略純粋な石英として、光ファイバグレーティングを試作
して、その損失ピーク波長の温度係数を評価する。次
に、コア領域における添加物の種類および量を上記評価
の場合と同一とし、クラッド領域における添加物の種類
および量を上記評価の結果に基づいて決定し、これによ
り所望の特性を有する光ファイバグレーティングを製作
する。
【００３５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係る光ファイバグレーティングよれば、石英系の光ファ
イバの長手方向の所定範囲における少なくともコア領域
を含む一定領域に形成された長周期屈折率変調における
損失ピーク波長の温度係数は、その一定領域にＧｅＯ2
およびＦ元素が共に添加されていることにより、所定の
特性を有するものとなる。
係る光ファイバグレーティングよれば、石英系の光ファ
イバの長手方向の所定範囲における少なくともコア領域
を含む一定領域に形成された長周期屈折率変調における
損失ピーク波長の温度係数は、その一定領域にＧｅＯ2
およびＦ元素が共に添加されていることにより、所定の
特性を有するものとなる。
【００３６】また、一定領域におけるＧｅＯ2 の実効添
加量に対するＦ元素の実効添加量のモル分率比が０．１
５以上０．５以下である場合、更に好適には０．２以上
０．３以下である場合には、損失ピーク波長の温度係数
の値は、略ゼロあるいは極めて小さい値となる。
加量に対するＦ元素の実効添加量のモル分率比が０．１
５以上０．５以下である場合、更に好適には０．２以上
０．３以下である場合には、損失ピーク波長の温度係数
の値は、略ゼロあるいは極めて小さい値となる。
【００３７】また、所定範囲における一定領域以外の領
域にＣｌ元素が添加されるのが好適であり、この場合に
は、損失ピーク波長の温度係数の値は、実効添加量に応
じて小さくなり、略ゼロあるいは極めて小さい値に調整
され得る。
域にＣｌ元素が添加されるのが好適であり、この場合に
は、損失ピーク波長の温度係数の値は、実効添加量に応
じて小さくなり、略ゼロあるいは極めて小さい値に調整
され得る。
【００３８】また、所定範囲における一定領域以外の領
域にＦ元素またはＢ2Ｏ3が添加されるのも好適であり、
この場合には、損失ピーク波長の温度係数の値は、実効
添加量に応じて大きくなり、略ゼロあるいは極めて小さ
い値に調整され得る。
域にＦ元素またはＢ2Ｏ3が添加されるのも好適であり、
この場合には、損失ピーク波長の温度係数の値は、実効
添加量に応じて大きくなり、略ゼロあるいは極めて小さ
い値に調整され得る。
【００３９】したがって、この光ファイバグレーティン
グは、使用環境の温度が変化しても安定した特性を有
し、所期どおりの作用を奏し得る。
グは、使用環境の温度が変化しても安定した特性を有
し、所期どおりの作用を奏し得る。
【図１】各添加物それぞれについて屈折率温度係数を求
めるために試作した光ファイバの屈折率プロファイル図
である。
めるために試作した光ファイバの屈折率プロファイル図
である。
【図２】各添加物それぞれについて屈折率温度係数を求
めるために試作した光ファイバの添加物等についてまと
めた図表である。
めるために試作した光ファイバの添加物等についてまと
めた図表である。
【図３】各添加物それぞれに対する屈折率温度係数をま
とめた図表である。
とめた図表である。
【図４】本実施形態に係る光ファイバグレーティングの
説明図である。
説明図である。
【図５】各添加物それぞれについて添加の効果を確認す
るために試作した光ファイバの屈折率プロファイルおよ
び各添加物の添加量プロファイルを示す図である。
るために試作した光ファイバの屈折率プロファイルおよ
び各添加物の添加量プロファイルを示す図である。
【図６】各添加物の添加の効果を確認するために試作し
た光ファイバグレーティングの特性をまとめた図表であ
る。
た光ファイバグレーティングの特性をまとめた図表であ
る。
【図７】コア領域におけるＧｅＯ2 実効添加量に対する
Ｆ元素実効添加量のモル分率比と損失ピーク波長の温度
係数との関係を示すグラフである。
Ｆ元素実効添加量のモル分率比と損失ピーク波長の温度
係数との関係を示すグラフである。
１…光ファイバグレーティング、１０…光ファイバ、１
１…コア領域、１２…クラッド領域、１３…屈折率変調
形成範囲。
１…コア領域、１２…クラッド領域、１３…屈折率変調
形成範囲。
Claims (5)
- 【請求項１】 石英系の光ファイバの長手方向の所定範
囲における少なくともコア領域を含む一定領域に長周期
屈折率変調が形成された光ファイバグレーティングであ
って、前記一定領域にＧｅＯ2 およびＦ元素が共に添加
されている、ことを特徴とする光ファイバグレーティン
グ。 - 【請求項２】 前記一定領域におけるＧｅＯ2 の実効添
加量に対するＦ元素の実効添加量のモル分率比は０．１
５以上０．５以下である、ことを特徴とする請求項１記
載の光ファイバグレーティング。 - 【請求項３】 前記一定領域におけるＧｅＯ2 の実効添
加量に対するＦ元素の実効添加量のモル分率比は０．２
以上０．３以下である、ことを特徴とする請求項１記載
の光ファイバグレーティング。 - 【請求項４】 前記所定範囲における前記一定領域以外
の領域にＣｌ元素が添加されている、ことを特徴とする
請求項１記載の光ファイバグレーティング。 - 【請求項５】 前記所定範囲における前記一定領域以外
の領域にＦ元素またはＢ2Ｏ3が添加されている、ことを
特徴とする請求項１記載の光ファイバグレーティング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277319A JPH11119041A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 光ファイバグレーティング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277319A JPH11119041A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 光ファイバグレーティング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11119041A true JPH11119041A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17581884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9277319A Pending JPH11119041A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 光ファイバグレーティング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11119041A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7362939B2 (en) | 2001-12-13 | 2008-04-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber for long period grating, long period grating component and manufacturing method of the same |
| US10962709B2 (en) | 2018-03-16 | 2021-03-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and optical fiber grating |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP9277319A patent/JPH11119041A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7362939B2 (en) | 2001-12-13 | 2008-04-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber for long period grating, long period grating component and manufacturing method of the same |
| US10962709B2 (en) | 2018-03-16 | 2021-03-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and optical fiber grating |
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