(57)【要約】      （修正有）【課題】高次モードでも十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供する。【解決手段】光ファイバ製造方法は、複数のモードが伝搬する光ファイバに対し、伝搬モード間の伝搬定数差に相当する周期的な構造変化を与え、長周期光ファイバグレーティングを形成する。周期的な構造変化を与える手法は、被覆に凹凸をつけて応力をかける、光ファイバ５０に被覆を押し付けながら周期的に付着する、線引き時に超音波振動を与える、線引き時にレーザでクラッドを掘削して熱処理等で表面張力によりコアに曲げを付与する、という手法である。【選択図】図２
2018036340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバ製造方法であって、
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期２π／Ωが、
前記光ファイバを伝搬する２つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをＬとしたとき、
Δβ−π／Ｌ≦Ω≦Δβ＋π／Ｌ
を満たす範囲であることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
前記凹凸付与工程で、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
前記凹凸付与工程で、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
前記曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
【請求項６】
前記曲げ固定工程で、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
【請求項７】
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器で処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する光ファイバ製造装置。
【請求項８】
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器が処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する光ファイバ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の伝搬モードが伝搬する数モードファイバを製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送容量を拡大する技術として複数の伝搬モードを用いる数モード光ファイバが提案されている。特に複数の伝搬モードを用いたモード多重伝送は、伝送容量をモード数倍に向上させられることから、新たな大容量伝送方式として注目されている。
【０００３】
この数モード光ファイバ用いた伝送においては、伝送路中でモード間クロストークが発生することから、その補償手段として、受信端においてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）等化器が用いられる。しかしながら、モード間の損失差（Ｍｏｄｅ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ：以下、ＭＤＬ）が存在する場合、ＭＩＭＯ等化器を利用したとしても伝送システムのパフォーマンス低下が課題となる（例えば、非特許文献１を参照。）。また、しかしながら、受信端においてモード間の群遅延差（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｄｅｌａｙ：以下、ＤＭＤ）が大きいと、ＭＩＭＯに関わるデジタル処理（ＤＳＰ）の負荷が大きくなり、長距離伝送を実現する為にはＤＳＰ負荷の低減が課題となる（例えば、非特許文献２を参照。）。そこで、ＭＤＬやＤＭＤの影響を緩和するために、モード間の結合を生じさせるモードスクランブラの利用が提案されている（例えば、非特許文献３を参照。）。また、モード間の結合を光ファイバ伝送路中で積極的に起こすために、リングコア型ファイバが提案されている（例えば、非特許文献４を参照。）。さらに、モード合分波器を用いて２ｋｍの６モードファイバの中間でモード結合を起こしＤＭＤ低減効果が実験的に確認されている（例えば、非特許文献５を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｐ．  Ｊ．  Ｗｉｎｚｅｒ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｍｏｄｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｌｏｓｓ，  ｇａｉｎ，  ａｎｄ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ＭＩＭＯ−ＳＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＥＣＯＣ  ２０１４，  ｐａｐｅｒ  Ｍｏ．３．３．２，  ２０１４．
【非特許文献２】Ｓ．Ｏ．  Ａｒｉｋ，  Ｄ．  Ａｓｋａｒｏｖ，  Ｊ．Ｍ．  Ｋａｈｎ，  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｍｏｄｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｏｎ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  ｉｎ  ｍｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  ３１  （３）  （２０１３）  ４２３−４３１．
【非特許文献３】Ｌｏｂａｔｏ，  Ａ．；  Ｆｅｒｒｅｉｒａ，  Ｆ．；  Ｒａｂｅ，  Ｊ．；  Ｋｕｓｃｈｎｅｒｏｖ，  Ｍ．；  Ｓｐｉｎｎｌｅｒ，  Ｂ．；  Ｌａｎｋｌ，  Ｂ．，  “Ｍｏｄｅ  ｓｃｒａｍｂｌｅｒｓ  ａｎｄ  ｒｅｄｕｃｅｄ−ｓｅａｒｃｈ  ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｏｄｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ−ｌｏｓｓ−ｉｍｐａｉｒｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，  ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  （ＥＣＯＣ  ２０１３），  ３９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，  ｐｐ．１−３，  ２２−２６  Ｓｅｐｔ．  ２０１３
【非特許文献４】Ｎ．  Ｆｏｎｔａｉｎｅ，  Ｒ．  Ｒｙｆ，  Ｍ．  Ｈｉｒａｎｏ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｓａｓａｋｉ，  “Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  ｒｉｎｇ−ｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．  Ｓｏｃ．  Ｓｕｍｍｅｒ  Ｔｏｐ．  Ｍｅｅｔｉｎｇ  Ｓｅｒｉｅｓ，  ２０１３，  ｐｐ．  １１１−１１２．
【非特許文献５】Ｙ．  Ｗａｋａｙａｍａ，  Ｄ．  Ｓｏｍａ，  Ｋ．  Ｉｇａｒａｓｈｉ，  Ｈ．Ｔａｇａ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｔｓｕｒｉｔａｎｉ，  “Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｏｄｅ−Ｇｒｏｕｐ  Ｄｅｌａｙ  Ｗｅａｋｌｙ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  ６−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｉｎｅ”，  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ＯＳＡ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  （ｏｎｌｉｎｅ）  （Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，  ２０１６），  ｐａｐｅｒ  Ｍ３Ｅ．６．
【非特許文献６】Ｇ．Ｎａｒａｙａｎａｎ，Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓｂｙ  ａｎｄ  Ａ．Ｍ．Ｖｅｎｇｓａｒｋａｒ，  “Ｂａｎｄ−ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｆｉｂｒｅ  ｆｉｌｔｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｃｏｒｅ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ”  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ３３（４），１３ｔｈ  Ｆｅｂｒｕａｒｙ，１９９７，  ｐｐ．  ２８０−２８１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献４においては十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合が不十分であるという課題があった。また高次モードにおいてΔβが大きくなる傾向にあり、モード数が増えた場合にも十分なモード結合を起こすことが難しい。そこで、本発明は、上記課題を解決するために、高次モードでも十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ製造方法は、複数のモードが伝搬する光ファイバに対し、伝搬モード間の伝搬定数差に相当する周期的な構造変化を与え、長周期光ファイバグレーティングを形成することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る光ファイバ製造方法は、光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバ製造方法であって、
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期２π／Ωが、
前記光ファイバを伝搬する２つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをＬとしたとき、
Δβ−π／Ｌ≦Ω≦Δβ＋π／Ｌ
を満たす範囲であることを特徴とする。
【０００８】
高次モードにおいても伝搬モード間の伝搬定数差に相当するピッチに近いピッチ幅で光ファイバに構造変化を付与することで高効率にモード結合を起こすことができる。本発明に係る光ファイバ製造方法は、このようなピッチ幅の構造変化を付与でき、且つこれまで非特許文献６に示すように数ｃｍ程度でしか付与されなかった構造変化を長尺なファイバにも付与することができ、より強いモード結合を起こすことができる。
【０００９】
従って、本発明は、高次モードでも十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法を提供することができる。
【００１０】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着してもよい。
【００１１】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記凹凸付与工程で、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去してもよい。
【００１２】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記凹凸付与工程で、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当ててもよい。
【００１３】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定するとしてもよい。
【００１４】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記曲げ固定工程で、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定するとしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器で処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００１６】
本光ファイバ製造装置は、超音波の周波数で光ファイバの構造変化のピッチを調整することができる。つまり、本光ファイバ製造装置は、超音波の周波数を調整して所望モード間のモード結合を促進するピッチの光ファイバを容易に製造することができる。従って、本発明は、高次モードでも十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明に係る他の光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器が処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００１８】
本光ファイバ製造装置は、任意の周期で光ファイバのクラッドの一部を削り、熱を加えることで部分的に溶融させ、その表面張力で光表面を滑らかにすることでコアに曲げを与える。クラッドを削る周期で光ファイバの構造変化のピッチを調整することができる。つまり、本光ファイバ製造装置は、レーザ照射の周期を調整して所望モード間のモード結合を促進するピッチの光ファイバを容易に製造することができる。従って、本発明は、高次モードでも十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、高次モードでも十分なＤＭＤ低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】長周期光ファイバグレーティングの基本構造を説明する図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。光ファイバに樹脂などで新たな被覆を長手方向で周期的に付着し被覆硬化器で硬化させる様子を説明する図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。光ファイバのファイバ被膜にＣＯ２レーザ等の掘削用レーザを照射する様子を説明する図である。
【図４】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。光ファイバに新たな被覆を一様に付着し、掘削用レーザ等でその被覆を削り被覆に周期的構造をもたせた様子を説明する図である。
【図５】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。凹凸をつけた滑車を用いて光ファイバを巻き返すことで、光ファイバの被覆に凹凸をつける説明をする図である。
【図６】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。被覆に凹凸をつけた光ファイバに応力と熱を付与することで光ファイバに周期的な曲げを付与する様子を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。被覆に凹凸をつけた光ファイバに応力を与えつつ新たな被覆を付着することで光ファイバに周期的な曲げを付与する様子を説明する図である。
【図８】本発明に係る光ファイバ製造方法を説明する図である。光ファイバに新たな被覆を光ファイバを押すように周期的に付着させることで光ファイバに周期的な曲げを付与する様子を説明する図である。
【図９】本発明に係る光ファイバ製造装置を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ファイバ製造装置を説明する図である。
【図１１】光ファイバのＬＰ０１−ＬＰ１１モード間の伝搬定数差とＬＰ１１−ＬＰ２１モード間の伝搬定数差の波長依存性を説明する図である。
【図１２】光ファイバのＬＰ０１−ＬＰ１１モード間の結合ピッチとＬＰ１１−ＬＰ２１モード間の結合ピッチの波長依存性を説明する図である。
【図１３】光ファイバの構造変化長Ｌに対するモード結合の強さφのピッチずれとの関係を表す図である。
【図１４】光ファイバの構造変化長Ｌに対して理想的なピッチでのモード結合の強さφが得られると近似できる最大の光ファイバ構造変化のピッチのずれ量
【図１５】本発明に係る光ファイバ製造装置を説明する図である。滑車の一部に凹凸を付与した滑車を用いて光ファイバを巻き返すことで、光ファイバの被覆に凹凸をつける様子を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光ファイバ製造装置を説明する図である。複数の滑車を用いて光ファイバを巻き返し光ファイバの被覆に凹凸をつける様子を説明する図である。
【図１７】各モードの実効屈折率のＳＩファイバとＧＩファイバの比較を説明する図である。
【図１８】モード結合に必要なピッチの波長依存性をＬＰ０１−ＬＰ１１間とＬＰ１１−ＬＰ２１間で表す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、全ての実施形態の光ファイバは、伝送する光信号の波長においてマルチモードで伝送可能な光ファイバである。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の光ファイバ製造方法によって光ファイバに形成される長周期光ファイバグレーティングの基本構造である。図１の長周期光ファイバグレーティングは、光ファイバのコアが周期的に曲げられている。コアの曲げ間隔を光ファイバの伝搬モード間の伝搬定数差Δβに相当する２π／Δβと一致させることで、モード間でモード結合を起こすことができる。曲げは周期的であれば形状は問わない。なお、後述のようにコアの曲げ間隔が２π／Δβに完全一致しなくともモード間でモード結合は発生する。つまり、モード間でモード結合を発生させるためには、コアの曲げ間隔を２π／Δβを含む所定の範囲内とすればよい。
【００２３】
図１のような周期光ファイバグレーティングは、第１の光ファイバ製造方法で形成することができる。第１の光ファイバ製造方法は、光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバ製造方法であって、
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期２π／Ωが、
前記光ファイバを伝搬する２つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをＬとしたとき、
Δβ−π／Ｌ≦Ω≦Δβ＋π／Ｌ
を満たす範囲であることを特徴とする。
【００２４】
第１の光ファイバ製造方法は、コアに曲げを付与するために、凹凸付与工程でファイバ被覆に凹凸をつけ、曲げ付与工程で応力をかけ、曲げ固定工程で熱処理を加えて被覆を固定することでコアの曲げ状態を保持させる。被覆が固化することで応力がない状態でも永続的にコアに曲げが付与された状態を保つことができる。
【００２５】
例えば、凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着する処理、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去する処理、あるいは外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てる処理を行うことでファイバ被覆に凹凸をつけることができる。また、曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化する処理の他、前記光ファイバにさらに被覆を付着する処理でも前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することができる。
【００２６】
また、図１のような周期光ファイバグレーティングは、第２の光ファイバ製造方法で形成することができる。第２の光ファイバ製造方法は、線引き時に超音波振動を与え、コアそのものに構造ゆらぎを与える方法である。
さらに、図１のような周期光ファイバグレーティングは、第３の光ファイバ製造方法で形成することができる。第３の光ファイバ製造方法は、線引き時にＣＯ２レーザでクラッドを掘削し、熱処理等を加えることで表面張力によりコアに曲げを付与する方法である。
また、図１のような周期光ファイバグレーティングは、第４の光ファイバ製造方法で形成することができる。第４の光ファイバ製造方法は、コアに周期的な曲げを形成するのではなく、ＣＯ２レーザ、ＵＶレーザ等のレーザパルスを周期的に照射し、コアに２π／Δβの間隔で屈折率変化を与える方法である。
以下の実施形態で各光ファイバ製造方法を説明する。
【００２７】
（実施形態２）
図２は、第１の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器１１、樹脂などの被覆を付着させる装置１２、被覆硬化器１３、及び光ファイバ巻き取り器１４を備える。光ファイバ送り出し器１１は任意速度でファイバ被覆を有する光ファイバ５０を送り出す。被覆を付着させる装置１２は樹脂等を光ファイバ５０のファイバ被覆上に所定間隔で付着させる。被覆硬化器１３は樹脂被覆を硬化させる。光ファイバ巻き取り器１４は所定間隔で樹脂被覆が付着された光ファイバ５０を巻き取る。
【００２８】
本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器１１が光ファイバ５０を送り出す速度ｖと、被覆を付着させる装置１２が樹脂被覆を付着させる時間間隔ｔで、光ファイバ５０のコアに形成させるグレーティングのピッチを調整することができる。つまり当該ピッチはｖ×ｔで与えられ、モード間の結合を起こすピッチ２π／Δβに合わせてｖ、ｔを適切な値に設定すればよい。なお接着剤を周期的に添加し、そこに新たな被覆を付着しても良い。
【００２９】
図６は、曲げ付与工程を行う応力付与器１５と曲げ固定工程を行う熱付与器１６を説明する図である。図７は、曲げ付与工程を行う応力付与器１５と曲げ固定工程を行う被覆付与器１７を説明する図である。応力付与器１５は、ファイバ被覆に周期２π／Δβで樹脂被覆を付着した光ファイバ５０に応力を加えることでコアに当該周期の曲げを与える。そして、この状態を維持した上で図６の熱付与器１６で光ファイバ５０を熱処理したり、図７の被覆付与器１７により新たな被覆で光ファイバ５０を覆うことでコアの曲げを永続的に維持させる。
【００３０】
本光ファイバ製造装置は、任意周期で樹脂被覆を光ファイバ５０のファイバ被覆に付着し、外側から応力を付与することで光ファイバ５０のコアにグレーティング形状を形成することができる。そして、本光ファイバ製造装置は、光ファイバ５０の送り出し速度と樹脂被覆を付着させる時間間隔とで所望の周期２π／Δβとすることができ、さらに光ファイバ５０に付着させる樹脂被覆の個数（樹脂被覆付着作業時間）でグレーティングの長さも容易に調整することができる。
【００３１】
（実施形態３）
図３は、第１の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、図２の光ファイバ製造装置の被覆を付着させる装置１２と被覆硬化器１３の代替としてＣＯ２レーザ等の掘削用レーザ１８を備える。掘削用レーザ１８はレーザ光で光ファイバのファイバ被覆の一部を掘削する。
【００３２】
本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器１１が光ファイバ５０を送り出す速度ｖと、掘削用レーザ１８がレーザ光を照射する時間間隔ｔで、光ファイバ５０のコアに形成させるグレーティングのピッチを調整することができる。つまり当該ピッチはｖ×ｔで与えられ、モード間の結合を起こすピッチ２π／Δβに合わせてｖ、ｔを適切な値に設定すればよい。
【００３３】
図６や図７で説明したように、この状態で光ファイバ５０に応力を付与することでコアに周期的な曲げを加えることができ、熱処理や新たな被覆で覆うことでコアの曲げを永続的に維持させる。
【００３４】
本光ファイバ製造装置は、任意周期のレーザ光で光ファイバ５０のファイバ被覆を掘削し、外側から応力を付与することで光ファイバ５０のコアにグレーティング形状を形成することができる。そして、本光ファイバ製造装置は、光ファイバ５０の送り出し速度とレーザ光の照射間隔とで所望の周期２π／Δβとすることができ、さらにレーザ光照射回数（掘削作業時間）でグレーティングの長さも容易に調整することができる。
【００３５】
（実施形態４）
図４は、第１の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、図３の光ファイバ製造装置に樹脂被覆を付着させる装置１９をさらに備える。本光ファイバ製造装置は、掘削用レーザ１８でレーザ光を照射する前に、樹脂被覆を付着させる装置１９で一定の膜厚の樹脂被覆を光ファイバ５０のファイバ被覆の上に形成する。掘削用レーザ１８の動作は図３の説明と同じである。
【００３６】
本光ファイバ製造装置は、樹脂被覆を付着させる装置１９で一様に形成した樹脂被覆を掘削用レーザで掘削し、光ファイバ５０のファイバ被覆を掘削しない。このため、ファイバ被覆が薄い光ファイバ５０であってもコアにグレーティング形状を形成することができ、光ファイバ５０の信頼性を高めることができる。
【００３７】
（実施形態５）
図５は、第１の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器１１、滑車２１、及び光ファイバ巻き取り器１４を備える。滑車２１は、外周に一定間隔の凹凸構造を持つグレーティング板２２が巻かれている。光ファイバ５０は、光ファイバ送り出し器１１から送り出され、滑車２１に接した後に光ファイバ巻き取り器１４で巻き取られる。
【００３８】
グレーティング板２２は、光ファイバの伝搬モード間の伝搬遅延差Δβに相当する長さ２π／Δβの周期の凹凸をもつ。凹凸の構造は矩形、台形、三角、正弦波状、円弧状等周期的であればどのような形状でも良い。グレーティング板２２を持つ滑車２１を通ることで光ファイバ５０のファイバ被覆に凹凸をつけることができる。
【００３９】
図６や図７で説明したように、この状態で光ファイバ５０に応力を付与することでコアに周期的な曲げを加えることができ、熱処理や新たな被覆で覆うことでコアの曲げを永続的に維持させる。
【００４０】
本光ファイバ製造装置は、グレーティング板２２を持つ滑車２１で光ファイバ５０のファイバ被覆に凹凸を付け、外側から応力を付与することで光ファイバ５０のコアにグレーティング形状を形成することができる。そして、本光ファイバ製造装置は、所望の周期２π／Δβのグレーティング板２２を持つ滑車２１に交換することでコアのピッチを２π／Δβとすることができ、さらに光ファイバの送り出し時間でグレーティングの長さも容易に調整することができる。
【００４１】
なお、グレーティング板２２は必ずしも滑車２１の外周すべてに配置する必要はない。滑車２１の外周の一部分が周期構造をもたなくても良い。この場合、光ファイバ５０のファイバ被覆には間欠状態の凹凸形状が形成される。
【００４２】
（実施形態６）
図８は、第１の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、図２の光ファイバ製造装置に類似する。本光ファイバ製造装置は、図２の光ファイバ製造装置の被覆を付着させる装置１２を被覆を付着させる装置１２ａに置換したものである。被覆を付着させる装置１２ａは、光ファイバ５０を２π／Δβの周期で押して曲げを加え、その状態で樹脂被覆を付着する。被覆硬化器１３は、その状態で樹脂被覆を硬化する。なお、光ファイバを押し曲げながら接着剤を２π／Δβの周期で周期的に添加し、そこに樹脂被覆を付着しても良い。
【００４３】
本光ファイバ製造装置は、図６や図７の応力付与器１５、熱付与器１６、被覆付与器１７を備えなくとも光ファイバ５０のコアにグレーティング形状を形成することができる。
【００４４】
（実施形態７）
図９は、第２の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材６０を加熱する加熱炉３１と、
加熱炉３１で加熱された光ファイバ母材６０から線引された線引光ファイバ６１を超音波で加振し、周期的な曲げを線引光ファイバ６１のコアに与える曲げ付与器３２と、
曲げ付与器３２が処理した線引光ファイバ６１をファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器３３と、
被覆付与器３３で処理した線引光ファイバ６１を巻き取る巻取り器３４と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００４５】
加熱炉３１は光ファイバ母材６０を加熱して溶かす。曲げ付与器３２は、例えば超音波加振器であり、細くなった線引光ファイバ６１に音響波を印加してコアに曲げを付与する。被覆付与器３３は被覆塗布部と被覆硬化器を備える。被覆塗布部は線引光ファイバ６１に被覆を塗布し、被覆硬化器は塗布された被覆を硬化させる。巻取り器３４はキャプスタンとボビンを備える。キャプスタンは光ファイバ母材６０からの線引光ファイバ６１に張力を与え、線引光ファイバの直径を制御する。ボビンは線引光ファイバ６１を巻き取る。
【００４６】
音響波が線引き速度に比べて十分速い時、超音波加振器から発せられる音響波がそのまま線引光ファイバ６１に伝わることになる。音響波の周波数が低くなればなるほど線引光ファイバ６１のコアに付与する曲げの周期は大きくなり、逆に周波数が高いほど曲げの周期は小さくなる。このように線引光ファイバ６１のコアに与える曲げの周期は音響波の周波数によって決定される。従って、光ファイバ製造装置は、超音波加振器から放射される音響波の周波数を調整して光ファイバに伝搬するモード間の伝搬定数差Δβに相当する長さ２π／Δβの曲げをコアに付与することができる。
【００４７】
（実施形態８）
図１０は、第３の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材６０を加熱する加熱炉３１と、
加熱炉３１で加熱された光ファイバ母材６０から線引された線引光ファイバ６１にレーザを周期的に照射し、線引光ファイバ６１のクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された線引光ファイバ６１に熱を与え、線引光ファイバ６１の表面を溶融させて周期的な曲げを線引光ファイバ６１のコアに与える曲げ付与器３２と、
曲げ付与器３２が処理した線引光ファイバ６１をファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器３３と、
被覆付与器３３が処理した線引光ファイバ６１を巻き取る巻取り器３４と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００４８】
本光ファイバ製造装置は、曲げ付与器３２の構成が図９の光ファイバ製造装置と異なる。本光ファイバ製造装置の曲げ付与器３２は掘削用レーザと熱付与器を備える。掘削用レーザは光ファイバを伝搬するモード間の伝搬定数差Δβに相当する長さ２π／Δβの周期でレーザ光を線引光ファイバ６１に照射し、クラッドの一部を削る。熱付与器は線引光ファイバ６１に熱を加えることで部分的に溶融させ、その際の表面張力により線引光ファイバ６１の表面を滑らかにすることでコアに曲げを与える。このとき、本光ファイバ製造装置は、コアの曲げを２π／Δβの周期とするために、線引き速度と掘削用レーザからのパルス照射の間隔を調整する。線引き速度をＶｓ［ｍ／ｓ］、周期２π／Δβ［ｍ］をΛ、レーザ光のパルス間隔をＴｐ［ｓ］とおくと、数式１が成り立つ。本光ファイバ製造装置は、数式１を満たすようにＶｓとＴｐを決定する。
【数１】
2018036340.tif 000003
【００４９】
（実施形態９）
光ファイバの伝搬モード数がＮ（Ｎは２以上の整数）とする。ＤＭＤ低減のためには光ファイバのＤＭＤが最も大きいモードと次に大きいモードとを結合させることでＤＭＤを低減させる方法がある。更に他のモードを結合することで、より大きなＤＭＤ低減効果を得ることができる。そのためには、必要に応じて複数のピッチの構造変動を光ファイバに付与する必要がある。また、波長を多重化して伝送する場合にも同様に複数のピッチの構造を光ファイバに付与することでより高いＤＭＤ低減効果が期待できる。
【００５０】
例えば、コア半径１２μｍ、コアのクラッドに対する比屈折率差Δが０．４％のステップインデックスファイバの場合、図１１に示すように、ＬＰ０１−ＬＰ１１間の伝搬定数差ΔβとＬＰ１１−ＬＰ２１間の伝搬定数差Δβは異なる。またそれぞれ波長依存性を持つ。よって、図１２のようにモード間の結合が生じる光ファイバの構造変動の周期（縦軸のＰｉｔｃｈ）は結合を起こすモードの組によって異なり、波長によっても異なる。
【００５１】
つまり、結合させたいモード間や伝送させる光の波長に応じたピッチの構造変動を光ファイバに付与する必要がある。コア半径１２μｍ、Δ０．４％のステップインデックスファイバの例を図１８に示す。例えばＬＰ０１−ＬＰ１１間のモード結合のみ生じさせる場合、Ｃ帯であれば構造変動として１６２０〜１６５０μｍの３０μｍの範囲のピッチを光ファイバに形成する。また、Ｃ〜Ｌ帯を網羅するためには構造変動として１５８０〜１６５０μｍ、Ｏ〜Ｌ帯を網羅するためには構造変動として１５８０〜１９００μｍの範囲のピッチを光ファイバに形成する。さらにＬＰ１１−ＬＰ２１モード間のモード結合を起こすには、図１８に示すように、ＬＰ０１−ＬＰ１１間のモード結合を起こさせる構造変動より細いピッチの構造変動を光ファイバに形成する。
【００５２】
（実施形態１０）
光ファイバに付与する構造変動の周期は、必ずしも光ファイバを伝搬するモード間の伝搬定数差Δβを用いた２π／Δβに相当する長さである必要はない。結合条件により構造変動の周期は所定の範囲を持つ。一般に、モード結合の強さφは数式２で表される。
【数２】
2018036340.tif 000004
ここで、モードｌとモードｍの伝搬定数をそれぞれβｌとβｍとおき（つまりΔβ＝βｌ−βｍ）、理想的な構造変化のピッチを２π／（βｌ−βｍ）とした場合に、光ファイバに与えた構造変化の周期を２π／Ωとおき、構造変化のトータル長をＬとする。
【００５３】
コア半径１２μｍ、Δ０．４％のステップインデックスファイバで波長１５５０ｎｍの時のＬＰ０１モードの伝搬定数をβｌ、ＬＰ１１モードの伝搬定数をβｍとした場合、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとの間の結合の強さφは図１３のように表される。光ファイバに与えた構造周期２π／ΩとＬＰ０１−ＬＰ１１モード間のΔβに相当するピッチとのずれは数式３で表される。
【数３】
2018036340.tif 000005
【００５４】
Δｐｉｔｃｈが０のときは伝搬モード間のΔβに相当するピッチ幅と光ファイバに与えた構造変化の周期が合致するため、ＬＰＧ長（構造変化が生じている長さ）Ｌを長くすればするほどモード結合の強さφも大きくなる。理想的なピッチ幅２π／Δβは１６３３μｍであるが、ピッチ幅に１０μｍのずれがあるとすると、光ファイバのＬＰＧ長Ｌが短い時はモード結合の強さφはΔｐｉｔｃｈ＝０のプロットに近似できるが、ＬＰＧ長Ｌが長くなるとモード結合の強さφの値は小さくなる。同様にΔｐｉｔｃｈ＝２０μｍのずれ、Δｐｉｔｃｈ＝３０μｍのずれがある場合もＬＰＧ長Ｌが小さい時のみΔｐｉｔｃｈ＝０のプロット近似できる。
【００５５】
図１３より、ＬＰＧ長Ｌが短いほどピッチが２π／Δβからずれていたとしてもピッチが２π／Δβであるときのモード結合の強さφに近い値が得られる。つまり、２π／Δβからのピッチずれが大きくなればなるほど、ＬＰＧ長Ｌを短くする必要がある。図１３より、モード結合の強さφがピッチ２π／Δβとほぼ等しいとみなせるピッチの許容範囲は数式４で表される。
【数４】
2018036340.tif 000006
【００５６】
この関係式から光ファイバの構造変化長Ｌと許容されるピッチのずれ量２π／Ωを求めた結果を図１４に示す。Ｌが短いほど許容されるずれ量が大きい。このことから、Ｌが短い場合は構造変化のピッチ間隔が一定でも広い範囲の波長帯域でモード結合を生じさせることが可能である。例えば、１．４１ｃｍの構造変化長では許容されるずれは１００μｍであるため、所望のピッチ幅±１００μｍの範囲であればモード結合が生じると言える。
【００５７】
図１８に示すように波長によって変換される帯域は異なるが、帯域を網羅するような結合変化長Ｌを定めることで、少ないピッチ幅の種類で広帯域を網羅することが可能である。
【００５８】
（実施形態１１）
光ファイバに与える構造変化の長さＬが短いと変換される帯域が広がることから、光ファイバ伝送路中に一様に構造変化を起こすのではなく、断続的に構造変化を起こすと良い。例えば、被覆に凹凸を付与する図２〜図４の方法ではある一定の長さまで凹凸を与え、その後所定長凹凸を与えない区間を設けるよう、被覆を付与する間隔、削る間隔等を調整すればよい。コアに直接構造変化を与える図８、図９の方法やクラッドに凹凸を与える図１０の方法においても同様である。
【００５９】
例えば図５の方法では図１５のように滑車２１の外周に凹凸がある区間と凹凸がない区間が交互であるグレーティング板２２を配置したり、図１６のように複数の滑車２１を設け光ファイバにグレーティング板２２の凹凸区間が当たらない部分が存在するように滑車の位置やグレーティング板２２の凹凸の長さを調整することで、短いＬＰＧ長Ｌの構造変化を断続的に光ファイバに施し、伝送帯域を網羅するようモード結合を生じさせることが可能である。
【００６０】
伝送を行う帯域を網羅するのに複数のピッチ幅が必要な場合や伝搬モード数が２以上あり、複数のモード間の結合を起こしたい場合、図１５においてはグレーティング板２２に異なるピッチ幅の凹凸を付与したり、図１６において滑車ごとにピッチ幅が異なるグレーティング板２２を配置する等の方法がある。同様に図２〜５、図８〜１０のような方法でもピッチ間隔を変えるよう樹脂の添加やＣＯ２レーザの照射間隔、超音波加振器による加振の間隔を調整すればよい。
【００６１】
（実施形態１２）
伝送光ファイバとしてグレーデッドインデックス（ＧＩ）ファイバを用いると１種類のコアの曲げの周期で複数のモードのモード間結合を発生させることが可能である。図１７に各伝搬モードにおける実効屈折率ｎｅｆｆを示す。実効屈折率ｎｅｆｆは伝搬定数βと数式５のように比例関係にある。
【数５】
2018036340.tif 000007
【００６２】
伝搬定数は実効屈折率に比例するため、モード結合に係るモード間の伝搬定数差Δβは実効屈折率Δｎｅｆｆに比例する。例えば図１７に示すＳＩファイバの実効屈折率はモード番号１が最も大きい。続いてモード番号２、３が次に実効屈折率が大きく、これらは同じ実効屈折率をもつ。このモード番号２、３のモードのように同じ実効屈折率を持つモードをモード群と呼ぶ。他にもＳＩファイバではモード４、５や７、８等がモード群である。
【００６３】
ＳＩファイバの場合、モード群間で実効屈折率差が異なるため、複数の組のモード間の結合を起こす場合は異なる２π／Δβに相当するピッチ幅の構造変化を光ファイバに付与する必要がある。一方、ＧＩファイバではモード群間の実効屈折率差が等しく複数の組のモード間の結合を起こす場合でも単一の２π／Δβで可能である。つまり、ＧＩファイバは、モード数を拡張した際に複数モード間を結合させることが容易である。
【００６４】
（実施形態１３）
上記実施形態で説明した光ファイバ製造法で製造される長周期光ファイバグレーティングを有する光ファイバを、低ＤＭＤファイバ、結合が生じやすいリングコアファイバ、ＤＭＤ補償伝送路等を用いた低ＤＭＤ伝送路において使用することも可能である。この場合、長周期グレーティングによるモード結合によって更なるモード間の伝搬時間差の低減効果が期待でき、非常に少ない信号処理負荷で伝送可能な光伝送システムを提供できる。
【００６５】
［付記］
以下は、本実施形態の光ファイバ製造法及び光ファイバ製造装置を説明したものである。
【００６６】
（課題）
複数の伝搬モードが伝搬する数モード光ファイバを伝送路としたモード多重光伝送システムに対し、伝搬モード間の結合を効率良く促進できる長周期光ファイバグレーティングを作製可能な製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【００６７】
（課題手段）
上記目的を達成するために、光ファイバに付与する構造変化の周期は伝搬モード間の伝搬定数差に相当するピッチ幅とする。また高次の伝搬定数差が大きいモードに関してはそれらの伝搬定数差に対応した狭いピッチ幅の構造変化を付与する。
【００６８】
（１）：第１の光ファイバ製造方法は、
光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、前記光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する製造方法。
【００６９】
（２）：前記凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着することを特徴とする上記（１）に記載の光ファイバ製造方法。
【００７０】
（３）：前記凹凸付与工程で、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去することを特徴とする上記（１）に記載の光ファイバ製造方法。
【００７１】
（４）：前記凹凸付与工程で、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てることを特徴とする上記（１）に記載の光ファイバ製造方法。
【００７２】
（５）：前記曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
【００７３】
（６）：前記曲げ固定工程で、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
【００７４】
（７）：第２の光ファイバ製造方法は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記曲げ付与工程後の前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与工程と、
前記被覆付与工程後の前記線引光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００７５】
（８）：第３の光ファイバ製造方法は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記曲げ付与工程後の前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与工程と、
前記被覆付与工程後の前記線引光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００７６】
（９）：前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期２π／Ωが、
前記光ファイバを伝搬する２つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをＬとしたとき、
Δβ−π／Ｌ≦Ω≦Δβ＋π／Ｌ
を満たす範囲であることを特徴とする上記（１）から（８）のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
【００７７】
（１０）：第１の光ファイバ製造装置は、
光ファイバを一定速度で送り出す送り出し器と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与器と、
前記光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与器が前記ファイバ被覆に与えた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記応力付与器が前記コアに与えた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定器と、
前記曲げ固定器が処理した前記光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、前記光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する。
【００７８】
（１１）：前記凹凸付与器は、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着することを特徴とする上記（１０）に記載の光ファイバ製造装置。
【００７９】
（１２）：前記凹凸付与器は、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去することを特徴とする上記（１０）に記載の光ファイバ製造装置。
【００８０】
（１３）：
前記凹凸付与器は、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てることを特徴とする上記（１０）に記載の光ファイバ製造装置。
【００８１】
（１４）：前記曲げ固定器は、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記（１０）から（１３）のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。
【００８２】
（１５）：前記曲げ固定器は、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記（１０）から（１３）のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。
【００８３】
（１６）：第２の光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器で処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００８４】
（１７）：第３の光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器が処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
【００８５】
（１８）前記曲げ付与器は、
前記コアに与える前記周期的な曲げの周期２π／Ωが、
前記光ファイバを伝搬する２つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをＬとしたとき、
Δβ−π／Ｌ≦Ω≦Δβ＋π／Ｌ
を満たす範囲であることを特徴とする上記（１０）から（１７）のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。
【００８６】
（効果）
本発明は、光ファイバにΔβ／２πの周期的な構造変化（長周期光ファイバグレーティング）を加えることで効率の良いモード結合が生じる光ファイバを製造する製造方法を提供することができる。特に、伝搬モード間の伝搬定数差に合わせて周期的な構造変化を与えることで高効率かつどのような伝搬定数差のモード間も確実に結合可能な製造方法を提供することができる。本発明は、ファイバ中の高次モードの利用により光ファイバ伝送の大容量化及び長距離化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバの屈折率プロファイルはステップインデックス型、グレーデッドインデックス型、マルチステップ型、リング型等、複数モードを伝搬可能であればどれでも選択して良いとする。
【符号の説明】
【００８８】
１１：光ファイバ送り出し器
１２、１２ａ：被覆を付着させる装置
１３：被覆硬化器
１４：光ファイバ巻き取り器
１５：応力付与器
１６：熱付与器
１７：被覆付与器
１８：掘削用レーザ
１９：樹脂被覆を付着させる装置
２１：滑車
２２：グレーティング板
３１：加熱炉
３２：曲げ付与器
３３：被覆付与器
３４：巻取り器
５０：光ファイバ
６０：光ファイバ母材
６１：線引光ファイバ
【図１】
2018036340.tif 000008
【図２】
2018036340.tif 000009
【図３】
2018036340.tif 000010
【図４】
2018036340.tif 000011
【図５】
2018036340.tif 000012
【図６】
2018036340.tif 000013
【図７】
2018036340.tif 000014
【図８】
2018036340.tif 000015
【図９】
2018036340.tif 000016
【図１０】
2018036340.tif 000017
【図１１】
2018036340.tif 000018
【図１２】
2018036340.tif 000019
【図１３】
2018036340.tif 000020
【図１４】
2018036340.tif 000021
【図１５】
2018036340.tif 000022
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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