(57)【要約】【課題】ＦＢＧの動作波長変動を高精度に抑制することができ、且つ、簡易な構造を有するＦＢＧ装置を提供すること。【解決手段】ＦＢＧを備える光ファイバデバイスと、光ファイバデバイスを通すスルーホールを備え且つインバー合金からなるケーシングと、スルーホールを充填し且つ光ファイバデバイスをケーシングに固定する固定部と、熱制御素子を備え且つケーシングの内部に配置されたサーモモジュールと、温度センサが設けられ且つサーモモジュールの上に配置された実装プレートと、ＦＢＧを実装プレートの表面上においてＦＢＧの伸長方向に移動可能に保持する保持部と、を有することを特徴とするＦＢＧ装置。【選択図】図３
2011065026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバブラッググレーティングを備える光ファイバデバイスと、
前記光ファイバデバイスを通すスルーホールを備え且つインバー合金からなるケーシングと、
前記スルーホールを充填し且つ前記光ファイバデバイスを前記ケーシングに固定する固定部と、
熱制御素子を備え且つ前記ケーシングの内部に配置されたサーモモジュールと、
温度センサが設けられ且つ前記サーモモジュールの上に配置された実装プレートと、
前記ファイバブラッググレーティングを、前記実装プレートの表面上において前記ファイバブラッググレーティングの伸長方向に移動可能に保持する保持部と、を有することを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
【請求項２】
前記保持部は、前記ファイバブラッググレーティングを摺動自在に囲み且つ前記実装プレートに固着した硬化性の第１接着体からなることを特徴とする請求項１に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項３】
前記固定部は、前記光ファイバデバイスを前記ケーシングに固着する硬化性の第２接着体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項４】
前記ケーシングの熱膨張係数が１×１０−８／Ｋ以下であることを特徴とする請求項３に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項５】
前記固定部は、前記スルーホールに固定されたスルーチューブと前記スルーチューブの両端で前記光ファイバデバイスを固定する硬化性の第２接着体とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項６】
前記ケーシングの熱膨張係数が２×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項５に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項７】
前記スルーチューブの熱膨張係数が前記ケーシングの熱膨張係数よりも高いことを特徴とする請求項６に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【請求項８】
前記第２接着体は、硬化後のヤング率が１００ＧＰａ以上且つガラス転位温度が８０℃以上のエポキシ系接着剤又は硬化後のヤング率が１０ＧＰａ以下且つガラス転位温度が４０℃以上のアクリル系接着剤を含むことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１に記載のファイバブラッググレーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光符号分割多重伝送において、符号器及び復号器として用いられるファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、インターネット普及による通信需要の急速な増大に応じて、光ファイバを用いた高速且つ大容量ネットワークが整備されつつある。このような高速且つ大容量ネットワークにおいては、一本の光ファイバ伝送路に複数通信チャネル分の光パルス信号を一括して伝送する光多重伝送技術が必要不可欠である。
【０００３】
光多重伝送技術においては、光時分割多重（ＯＴＤＭ：Optical Time Division Multiplexing）、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）、及び光符号分割多重（ＯＣＤＭ：Optical Code Division Multiplexing）について研究が行われている。ＯＣＤＭは、時間軸上で同一の時間スロットに複数の通信チャネルを設定でき、且つ、波長軸上において同一波長に複数の通信チャネルを設定できる特徴を有している故、上述した種類の中でも特に研究が行われている。
【０００４】
ＯＣＤＭにおいては、送信側においてチャネル毎に異なる符号で変調が行われ、受信側において送信側と同一符号で復号が行われることで多重分離を行う。すなわち、ＯＣＤＭにおいては、受信側で復号化する場合には、送信側の符号化で用いた符号と同一符号を用いる必要がある故、符号化で用いた符号を知っていなければ復号化を行うことができず、すなわち、情報の安全確保を高精度で行うことができる。
【０００５】
ＯＣＤＭにおける符号化手段としては、複数の波長と各波長の時間軸上の配置順序とを符号にする波長ホップ／時間拡散併用方式（以下、単に波長ホップ方式と称する）及び２値位相符号を用いる位相符号方式が知られている。
【０００６】
位相符号方式のＯＣＤＭにおいては、光パルス信号が符号器によって一定の規則（すなわち、符号器に設定される符号）に従って時間軸上に拡散されることにより、光パルス列（以下、チップパルス列とも称する）が形成される。当該チップパルス列は、復号器によって元の光パルス信号に復号される。このとき、符号器によって形成されたチップパルス列の各チップパルス間の相対位相差が符号になる。すなわち、符号器は、光パルス信号をチップパルス列に拡散する際に、各チップパルス間に相対位相差を与え、復号器は各チップパルス間の相対位相差をキャンセルする。
【０００７】
送信側の符号器及び受信側の復号器における符号が同一の場合には、復号器で再生される相関波形（自己相関波形）は、符号器によって与えられたチップパルス間の相対位相差がキャンセルされる故、強いピークを有する波形となる。一方、送信側の符号器及び受信側の復号器における符号が異なる場合には、復号器で再生される相関波形（相互相関波形）は、符号器によって与えられたチップパルス間の相対位相差がキャンセルされない故、複数の小さなピークを有する波形となる。
【０００８】
ＯＣＤＭ伝送系の符号器／復号器としては、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）を用いたものが従来から知られている。ＦＢＧは、光ファイバのコア内に格子状の屈折率変化領域（グレーティング）を形成したデバイスであり、特定波長の光を反射する特徴を有する。近年においては、多点位相シフト構造を有するＳＳＦＢＧ（Superstructured FBG）をＯＣＤＭの符号器／復号器に用いる技術が注目されている。かかるＳＳＦＢＧにおいては、同一光ファイバ中に複数個の同一構成ＦＢＧ（以下、単位ＦＢＧと称する）が形成されることで、構成する符号に応じて隣り合う単位ＦＢＧの間隔が「０」又は任意の間隔に設定される。
【０００９】
ＦＢＧは、光ファイバ型デバイスであるので、光ファイバを用いた光ネットワーク網に対する挿入損失が小さいこと、接続する際に調芯作業が不要であること、平面光回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）又はアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）で構成したデバイスと比較すると光ネットワーク網への親和性が高いこと等のメリットを有している。
【００１０】
ＦＢＧのブラッグ反射波長（以下、動作波長とも称する）は、ＦＢＧに加えられる歪み又はＦＢＧの温度によって変化する。特に、位相符号方式のＯＣＤＭによる伝送において、送信側の符号器を構成するＦＢＧの動作波長と受信側の復号器を構成するＦＢＧの動作波長とが数ｐｍ以上異なる場合には、受信側において復号化を実行することができない。すなわち、高精度に復号化を実行するためには、送信側の符号器を構成するＦＢＧ及び受信側の復号器を構成するＦＢＧの動作波長の差が数ｐｍ未満となるように、符号器及び復号器を構成するＦＢＧの動作波長の安定化又は符号器若しくは復号器を構成するＦＢＧの少なくともいずれか一方の動作波長の随時調整を図る必要がある。
【００１１】
環境温度変化に対してＦＢＧの動作波長を安定させる手段としては、例えば、熱膨張係数が負である基材に対してＦＢＧを固定することより、環境温度変化に伴うＦＢＧの波長変動量を基材の熱伸縮によって変動した応力に伴うＦＢＧの波長変動量により補償する方法（すなわち、非感熱性光学素子を用いる方法）がある（特許文献１）。また、熱膨張係数が異なる２種類以上の金属によってカンチレバーを構成することにより、環境温度変化に伴うＦＢＧの波長変動量を応力に伴うＦＢＧの波長変動量によって補償する方法（すなわち、温度補償型光学装置を用いる方法）がある（特許文献２）。更に、ＦＢＧの動作波長を調整する手段としては、ペルチェ素子を備えるサーモモジュールを用いて、環境温度に依存せずにＦＢＧの温度を一定に制御する方法がある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２０００−５０３４１５
【特許文献２】特表２００３−５２６８１２
【特許文献３】特開２００５−１７３２４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したＦＢＧの波長変動対策手段はいずれも環境温度変化に対する方法であるため、ＦＢＧに直接的に加えられる歪みに対しては有効ではなく、ＦＢＧの波長変動対策が十分ではない。すなわち、環境温度変化のみならず、外部からＦＢＧに印加される張力に対しても対応していなければ、ＦＢＧの波長変動を十分に抑制することができない。
【００１４】
また、近年の通信需要の急速な増大に伴って各通信装置のコスト低減が要求されているが、ＦＢＧの波長変動対策手段に特殊な部材（例えば、特許文献１）又は複雑な構造（例えば、特許文献２）を用いると、かかる要求に対応することが困難になる。
【００１５】
本発明の目的は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、ＦＢＧの動作波長変動を高精度に抑制することができ、且つ、簡易な構造を有するＦＢＧ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するために、本発明のＦＢＧ装置は、ファイバブラッググレーティングを備える光ファイバデバイスと、光ファイバデバイスを通すスルーホールを備え且つインバー合金からなるケーシングと、スルーホールを充填し且つ光ファイバデバイスをケーシングに固定する固定部と、熱制御素子を備え且つケーシングの内部に配置されたサーモモジュールと、温度センサが設けられ且つサーモモジュールの上に配置された実装プレートと、ファイバブラッググレーティングを、実装プレートの表面上においてファイバブラッググレーティングの伸長方向に移動可能に保持する保持部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＦＢＧ装置は、上述した構造によって外部から張力が印加された場合及びＦＢＧ装置の設置環境の温度が変化した場合であっても、ＦＢＧの動作波長変動を高精度に抑制することができる。また、本発明のＦＢＧ装置は、特殊な材料を必要とせず、簡易な構造で構成されている故、設計及び製造に要するコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＯＣＤＭ伝送装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の実施例１におけるＦＢＧ装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は図２におけるＦＢＧ装置のＸ−Ｙ断面図であり、（ｂ）は図２におけるＦＢＧ装置のＹ−Ｚ断面図であり、（ｃ）は図３（ａ）、（ｂ）における線３ｃ−３ｃにおける断面図である。
【図４】本発明の実施例１におけるＦＢＧ装置の外部からの印加張力の変化に伴う波長変動のシミュレーション結果である。
【図５】本発明の実施例１におけるＦＢＧ装置の環境温度変化に伴う波長変動のシミュレーション結果である。
【図６】（ａ）は実施例２におけるＦＢＧ装置のＸ−Ｙ断面図であり、（ｂ）は実施例２におけるＦＢＧ装置のＹ−Ｚ断面図であり、（ｃ）は図６（ａ）、（ｂ）の線６ｃ−６ｃにおける断面図である。
【図７】本発明の実施例２におけるＦＢＧ装置の外部からの印加張力の変化に伴う波長変動のシミュレーション結果である。
【図８】本発明の実施例２におけるＦＢＧ装置の環境温度変化に伴う波長変動のシミュレーション結果である。
【図９】実施例３におけるＦＢＧ装置のＸ−Ｚ断面図である。
【図１０】実施例４におけるＦＢＧ装置のＸ−Ｚ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
先ず、本発明のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）装置を備える光符号分割多重（ＯＣＤＭ：Optical Code Division Multiplexing）伝送装置について、図１を参照しつつその構成を説明する。図１は、ＯＣＤＭ伝送装置のブロック構成図である。
【００２１】
ＯＣＤＭ伝送装置１０は送信部２０及び受信部４０を備え、送信部２０及び受信部４０は伝送路６０によって接続されている。ＯＣＤＭ伝送装置１０によって伝送される信号は光パルス信号であり、当該光パルス信号は伝送すべき情報を担う２値デジタル電気パルス信号（かかる信号は、「０」又は「１」の２値デジタル信号値が電圧の高低に反映されたパルス信号である。）を光電変換して得られる信号である。
【００２２】
送信部２０は、光パルス列生成器２１、変調信号生成器２２、光変調器２３、第１の光サーキュレータ２４、符号器である第１のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）装置２５及び温度コントローラ２６から構成されている。光パルス列生成器２１は、光パルス列３１を生成する。変調信号生成器２２は、伝送すべき情報を２値デジタル電気パルス信号３２として光変調器２３に供給する。
【００２３】
光変調器２３から出力される伝送すべき光パルス信号３３は、第１の光サーキュレータ２４を介して第１のＦＢＧ装置２５に入射する。第１のＦＢＧ装置２５からは符号化された光パルス信号が再び第１の光サーキュレータ２４に供給される。符号化された光パルス信号は、第１の光サーキュレータ２４を介して光パルス信号３４として、伝送路６０に送出され、伝送路６０を伝播して受信部４０に供給される。
【００２４】
第１のＦＢＧ装置２５には、後述する温度センサ（図示せず）が設置されており、第１のＦＢＧ装置２５を構成するＦＢＧの温度が常時測定され、その結果が温度コントローラ２６に温度信号３５として供給されている。温度コントローラ２６は、供給される温度信号３５に応じて、後述するサーモモジュールを駆動せしめる駆動信号３６を第１のＦＢＧ装置２５に供給して温度制御を行う。
【００２５】
受信部４０は、第２の光サーキュレータ４１、復号器である第２のＦＢＧ装置４２、光カプラ４３、光電変換器４４、波長モニタ４５、波長制御部４６及び温度コントローラ４７から構成されている。光電変換器４４は、光パルス信号を電気パルス信号に変換する。波長モニタ４５は、光カプラ４３から供給される光パルス信号５１の自己相関の度合い（アイ開口の大きさ）を計測する。波長制御部４６は、波長モニタ４５からの出力５２を受けて温度コントローラ４７に温度制御信号５３を供給する。温度制御信号５３を受けた温度コントローラ４７は、温度制御信号５３に応じて、後述するサーモモジュールを駆動せしめる駆動信号５４を第２のＦＢＧ装置４２に供給して温度制御を行う。
【００２６】
伝送路６０を伝播して伝送された光パルス信号５５は、第２の光サーキュレータ４１を介して第２のＦＢＧ装置４２に入射して復号化される。復号化された光パルス信号は、再び第２の光サーキュレータ４１に供給される。更に、復号化された光パルス信号は、第２の光サーキュレータ４１を介して光カプラ４３に入射し、光パルス信号５６及び光パルス信号５１に分波される。光パルス信号５６は、光電変換器４４によって電気パルス信号５７として復元される。すなわち、伝送すべき情報である２値デジタル電気パルス信号３２は、受信部４０で２値デジタル電気パルス信号５７となって復元される。
【００２７】
第２のＦＢＧ装置４２には、後述する温度センサ（図示せず）が設置されており、第２のＦＢＧ装置４２を構成するＦＢＧの温度が常時測定され、その結果が温度コントローラ４７に温度信号５８として供給されている。温度コントローラ４７は、温度制御信号５３に応じた駆動信号５４以外にも、供給される温度信号５８に応じて、ＦＢＧの温度を一定にするために駆動信号５４を供給する。
【００２８】
次に、本発明であるＦＢＧ装置について、図２及び図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しつつ、その構造を詳細に説明する。なお、上述した送信部２０の第１のＦＢＧ装置２５及び受信部４０の第２のＦＢＧ装置４２は同一構成であるため、以下においては説明の便宜上のために第２のＦＢＧ装置４２を代表して説明する。
【００２９】
図２はＦＢＧ装置の概略斜視図である。以下において、図２における図面左右方向をＸ軸方向、図面上下方向をＺ軸方向、ＦＢＧ装置の伸長方向に沿った方向をＹ軸方向と定義する。図３（ａ）はＦＢＧ装置の中心部分におけるＸ−Ｙ断面図であり、図３（ｂ）はＦＢＧ装置の中心部分におけるＹ−Ｚ断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）、（ｂ）における線３ｃ−３ｃ（破線で示す）における断面図である。
【００３０】
図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示されているように、第２のＦＢＧ装置４２は、光ファイバデバイス７１、実装プレート７２、サーモモジュール７３、温度センサ７４及びケーシング７５から構成されている。
【００３１】
ケーシング７５の内部底面には、サーモモジュール７３が配置されている。更に、サーモモジュール７３の上には実装プレート７２が配置されている。実装プレート７２の表面（すなわち、サーモモジュール７３との接触面とは逆側の面）には、光ファイバデバイス７１を載置するための溝７２ａが形成されている。具体的には、図３（ｃ）に示されているように、断面がＶ字形状の溝７２ａが長手方向（Ｙ軸方向）に沿って形成されている。
【００３２】
光ファイバデバイス７１は、光ファイバのコア中に位相符号器として動作するＦＢＧが形成されている。光ファイバデバイス７１は、ＦＢＧが形成された領域（ＦＢＧ形成領域７１ａ）が実装プレート７２の中央に位置するように、溝７２ａの上に載置されている。更に、光ファイバデバイス７１は、実装プレート７２の両端の保持領域７２ｂにおいて、接着保持材７６（第１接着体）によって実装プレート７２との接触が保持されるように固定されている。より具体的には、図３（ｃ）に示されているように、接着保持材７６は、保持領域７２ｂにおいて光ファイバデバイス７１を覆い且つ溝７２ａを充填している。ここで、接着保持材７６は、光ファイバデバイス７１の被覆材料に対して接着力が弱く、単に光ファイバデバイス７１のＸ軸方向及びＺ軸方向の動きを抑制しているに過ぎない。すなわち、光ファイバデバイス７１は、接着保持材７６によって摺動自在に囲まれている。これにより、光ファイバデバイス７１の長手方向（Ｙ軸方向）に張力が印加された場合において、光ファイバデバイス７１が実装プレート７２の溝上を滑るように動くことができる。更に説明すると、例えば、光ファイバデバイス７１が後述するケーシング７５との固定が行われていない状態においては、光ファイバデバイス７１のいずれか一端を引っ張った場合に、光ファイバデバイス７１が実装プレート７２の溝７２ａ上をＹ軸方向に滑り、最終的には光ファイバデバイス７１がケーシング７５から抜けることになる。なお、接着保持材７６は、実装プレート７２に対しては接着力が強く、実装プレート７２に固着されている。
【００３３】
光ファイバデバイス７１の被覆材料は、一般的にアクリル系の被覆樹脂が使用されているので、例えば、接着保持材７６にはオーテックス株式会社製のＰＡＲＱＩＴ  ＥＸＧＴ−３００３−１を用いることができる。
【００３４】
ケーシング７５にはスルーホール７５ａが設けられており、スルーホール７５ａを介して光ファイバデバイス７１がケーシング７５の外部に引き出されている。スルーホール７５ａは、実装プレート７２の上に実装された光ファイバデバイス７１を折れ又は屈曲が無い状態で外部に引き出せるような位置に配置されている。すなわち、スルーホール７５ａは、Ｘ軸方向において溝７２ａからＹ軸方向に沿った位置に配置され、Ｚ軸方向にいては溝７２ａと同一の位置に配置されている。
【００３５】
スルーホール７５ａにおいて、光ファイバデバイス７１とケーシング７５との隙間には接着固定材７７（第２接着体）が充填されている。これにより、光ファイバデバイス７１はケーシング７５に固定され、ケーシング７５の封止が施されている。ここで、接着固定材７７は、光ファイバデバイス７１を覆い、且つ、ケーシング７５から光ファイバデバイス７１が動かないように固定している。すなわち、接着固定材７７は、接着保持材７６とは異なり、光ファイバデバイス７１の被覆材料に対して接着力が強く、光ファイバデバイス７１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の動きを抑制している。これにより、光ファイバデバイス７１に対してケーシング７５の外部から張力が印加されも、ケーシング７５内部に位置するＦＢＧには当該張力の影響が及ぶことはない。なお、本実施例においては、接着固定材７７が固定部となる。
【００３６】
例えば、接着固定材７７は、硬化後のヤング率が約１００ＧＰａ以上、且つ、ガラス転位温度（Ｔｇ）が摂氏約８０度（８０℃）以上であるエポキシ系接着剤を用いることが望ましい。また、上述したエポキシ系接着剤以外にも、例えば、ヤング率が約１０ＧＰａ以下、且つ、ガラス転位温度（Ｔｇ）が約４０℃以上であるアクリル系接着剤を用いることも可能であるが、得られる効果は限られる。更に、接着保持材７６は、光硬化型の樹脂又は熱硬化型の樹脂の何れでも良い。
【００３７】
実装プレート７２は、銅又はアルミニウム等の熱伝導率が大きい金属材料から構成されていることが望ましい。これは、サーモモジュール７３における加熱及び冷却を光ファイバデバイス７１に効率よく伝え、光ファイバデバイス７１の温度を短時間で所定の温度に変更するためである。また、実装プレート７２は、上述した金属に限定されることはなく、常温付近で熱膨張率が小さい合金（すなわち、インバー）から構成されても良い。かかる場合には、少なくともＦＢＧ形成領域７１ｂにおいて、光ファイバデバイス７１と実装プレート７２との温度差が約１℃未満になることが好ましい。
【００３８】
サーモモジュール７３は、熱制御素子であるペルチェ素子を用いた加熱／冷却モジュールである。すなわち、ペルチェ素子に供給する電流方向を変更するだけで、加熱及び冷却を自在に行うことができる。なお、本実施例においてサーモモジュール７３は１つだけ配置されているが、実装プレート７２の形状及び寸法並びにＦＢＧ形成領域７１ａの寸法を勘案して、複数のサーモモジュール７３を配置する構造としても良い。
【００３９】
温度センサ７４は、サーミスタより構成されている。また、温度センサ７４は、実装プレート７２に埋設されている。なお、温度センサ７４は、上記内容に限定されることはなく、例えば、熱電対又は白金熱抵抗体からなってもよく、更には実装プレート７２の上面又は側面に固定されても良い。
【００４０】
ケーシング７５には端子部（図示せず）が設けられている。当該端子部は、サーモモジュール７３への１対の電力供給端子及び温度センサ７４の１対の出力端子から構成されている。サーモモジュール７３への電力供給端子及び温度センサ７４の出力端子は温度コントローラ４７（図１参照）に接続されている。これにより、温度センサ７４で検出した実装プレート７２の温度に応じて、サーモモジュール７３の加熱／冷却が制御され、実装プレート７２の上に実装されたＦＢＧの温度を所望の温度に維持することができる。
【００４１】
また、ケーシング７５は、常温付近における熱膨張率が極めて小さい合金（例えば、インバー合金のうちの特に熱膨張係数が約１×１０−８／Ｋであるスーパーインバー）から構成されている。なお、インバー合金とは、例えば、熱膨張係数が約１×１０−６／Ｋ程度のインバーや、熱膨張係数が約１×１０−８／Ｋのスーパーインバーのことであるが、かかる例に限定されず、インバー合金は幅広い特性を有する合金である。
【００４２】
更に、例えば、ケーシング７５は、取り外しが可能な蓋部と当該蓋部が取付けられる半体とから構成されても良い。ケーシング７５の内部（すなわち、当該半体内部）に光ファイバデバイス７１が搭載された後（すなわち、光ファイバデバイス７１が接着保持材７６による保持及び接着固定材により固着され後）に、当該蓋部を閉じても良い。
【００４３】
次に、上述した本願発明の実施例１の形態であるＦＢＧ装置における、各種の波長制御動作について説明する。
【００４４】
第１に、温度コントローラ４７から供給される駆動信号に応じてサーモモジュール７３が駆動した場合について説明する。温度コントローラ４７からサーモモジュール７３に駆動信号が供給されると、サーモモジュール７３が駆動し、加熱又は冷却処理が開始される。かかる加熱又は冷却処理によって実装プレート７２の温度が変化する。更に、実装プレート７２が熱伝導率の大きい金属材料から構成されているので、実装プレート７２の温度変化に追従するようにＦＢＧ形成領域７１ａの温度も変化する。これにより、ＦＢＧの温度が所定の温度に維持される。
【００４５】
このとき、実装プレート７２は、加熱又は冷却処理による温度変化に応じて伸縮する。しかしながら、光ファイバデバイス７１は長手方向（Ｙ軸方向）に張力が印加されると実装プレート７２の溝上を滑るように動くことができるように、実装プレート７２の両端の保持領域７２ｂにおいて保持されているので、実装プレート７２が伸縮した場合であっても、当該伸縮に係る張力がＦＢＧに伝達されることはない。すなわち、ＦＢＧの温度調整処理を行った場合でも、ＦＢＧの動作波長はＦＢＧの温度変化のみに依存することになる。これにより、温度変化に伴った実装プレート７２の伸縮を考慮する必要がなくなり、必要となる波長変動量を温度調整のみで容易に制御することができる。
【００４６】
第２に、第２のＦＢＧ装置４２に対して外部から張力が印加された場合について説明する。ケーシング７５から引き出された光ファイバデバイス７１が引っ張られることで、光ファイバデバイス７１に張力が印加され、当該張力は接着固定材７７によって光ファイバデバイス７１がケーシング７５に固定された部分までは伝達する。しかしながら、接着固定材７７のヤング率が１００ＧＰａ以上と大きく、接着固定材７７により光ファイバデバイス７１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の動きが抑制されているので、当該印加される張力がケーシング７５の内部のＦＢＧ形成領域７１ａに伝達されることはない。すなわち、ケーシング７５の外部から張力が印加されても、ケーシング７５の内部のＦＢＧに影響が及ぶことはない。このことを図４を参照しつつ説明する。
【００４７】
図４に、本実施例のＦＢＧ装置において、ケーシング７５の外部から光ファイバデバイス７１に印加された張力によるＦＢＧの波長変動のシミュレーション結果を示す。図４の横軸はケーシング７５の外部から印加される張力（Ｎ）であり、縦軸はＦＢＧの波長変動量（ｐｍ）である。図４に示されているように、光ファイバデバイス７１に印加される張力が増加するとともに、ＦＢＧの波長変動量も増加している。しかしながら、印加される張力が１０Ｎの場合においても、ＦＢＧの波長変動量は約２ｐｍであるので、符号／復号特性への影響も小さい。また、２ｐｍ程度の変動であれば、ＦＢＧの制御温度を再調整すること（すなわち、温度制御信号５３に応じて温度コントローラ４７から駆動信号５４が再供給されること）で当該変動を容易に修正することができる。
【００４８】
更に、接着固定材７７のガラス転位温度（Ｔｇ）が約８０℃以上であるので、環境温度が高くなった場合においても、接着固定材７７が軟化して張力伝達の制御能力が劣化することもない。
【００４９】
第３に、本実施例のＦＢＧ装置が設置されている環境の温度が変化した場合について説明する。
【００５０】
第２のＦＢＧ装置４２が設置されている環境の温度が変化すると、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向においてケーシング７５の伸縮が生じてしまう。更に、光ファイバデバイス７１が接着固定材７７によってケーシング７５に固定されているので、ケーシング７５の伸縮がケーシング７５の内部に位置するＦＢＧ形成領域７１ａに伝達される。しかしながら、本実施例の第２のＦＢＧ装置４２においてケーシング７５の熱膨張係数が約１×１０−８／Ｋ以下であることから、環境温度変化によるケーシング７５の伸縮量は小さく、ＦＢＧの制御波長に影響が及ぶことはない。このことを図５を参照しつつ説明する。
【００５１】
図５に、本実施例のＦＢＧ装置において、ＦＢＧ装置が設置された環境の温度が変化した場合のＦＢＧの波長変動のシミュレーション結果を示す。図５の横軸は第２のＦＢＧ装置４２が設置された環境の温度（℃）であり、縦軸はＦＢＧの波長変動量（ｐｍ）である。また、環境温度が２０℃のときを基準（すなわち、ＦＢＧの波長変動量を「０」）としている。図５に示されているように、環境温度が−４０℃から上昇するとともに、ＦＢＧの波長変動量が徐々に減少している。これは、上述したように、環境温度変化に伴ってケーシング７５が伸縮し、当該伸縮がＦＢＧ形成領域７１ａにまで伝達されているからである。しかしながら、環境温度が−４０℃〜＋８０℃で変化した場合においても、ケーシング７５の伸縮によるＦＢＧの波長変動は、−７ｐｍ〜＋５ｐｍ（幅で１２ｐｍ）程度である。この程度の波長変動であれば、ＦＢＧの制御温度を再調整することで当該変動を容易に修正することができる。
【００５２】
なお、サーモモジュール７３がペルチェ素子から構成されていることから、実装プレート７２を加熱する場合にはケーシング７５が冷却され、又は実装プレート７２を冷却する場合にはケーシング７５が加熱される。しかしながら、ケーシング７５の熱膨張係数が約１×１０−８／Ｋ以下であることから、当該加熱又は冷却による伸長量も小さく、ＦＢＧの制御波長に影響が及ぶことはない。
【００５３】
以上のように、本発明のＦＢＧ装置は、ファイバブラッググレーティングを備える光ファイバデバイスと、光ファイバデバイスを通すスルーホールを備え且つインバー合金からなるケーシングと、スルーホールを充填し且つ光ファイバデバイスをケーシングに固定する固定部と、ペルチェ素子を備え且つケーシングの内部に配置されたサーモモジュールと、温度センサが設けられ且つサーモモジュールの上に配置された実装プレートと、ファイバブラッググレーティングを、実装プレートの表面上においてファイバブラッググレーティングの伸長方向に移動可能に保持する保持部と、を有することを特徴としている。
【００５４】
本発明のＦＢＧ装置は、上述した構造によって外部から張力が印加された場合及びＦＢＧ装置の設置環境の温度が変化した場合であっても、ＦＢＧの動作波長変動を高精度に抑制することができる。また、本発明のＦＢＧ装置は、特殊な材料を必要とせず、簡易な構造で構成されている故、設計及び製造に要するコストを低減することができる。
【００５５】
なお、本実施例においては、ＯＣＤＭにおける光位相符号器を例に挙げて説明したが、これに限られることはなく、例えば波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）における波長フィルタデバイスに適用することもできる。
【実施例２】
【００５６】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しつつ、本発明の実施例２におけるＦＢＧ装置について詳細に説明する。実施例２におけるＦＢＧ装置は、実施例１のＦＢＧ装置とほぼ同一であるが、ケーシングから光ファイバデバイスを引き出す部分についての構造のみが異なっている。以下において、実施例１と同一構造部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図６における各図面は図３における各図面と同様に、図６（ａ）はＦＢＧ装置の中心部分におけるＸ−Ｙ断面図であり、図６（ｂ）はＦＢＧ装置の中心部分におけるＹ−Ｚ断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）、（ｂ）の線６ｃ−６ｃ（破線で示す）における断面図である。
【００５８】
図６（ａ）、（ｂ）に示されているように、第３のＦＢＧ装置８０は、第２のＦＢＧ装置４２と同様に、光ファイバデバイス７１、実装プレート７２、サーモモジュール７３、温度センサ７４及びケーシング８１から構成されている。光ファイバデバイス７１は、ケーシング８１のスルーホール８１ａに固定されたスルーチューブ８２を介してケーシング７５の外部に引き出されている。また、光ファイバデバイス７１は、スルーチューブ８２の両端において、接着固定材８３（第２接着体）によってスルーチューブ８２に固定されている。
【００５９】
接着固定材８３は、光ファイバデバイス７１を覆い、且つ、スルーチューブ８２から光ファイバデバイス７１が動かないように固定している。すなわち、接着固定材８３は、光ファイバデバイス７１の被覆材料に対して接着力が強く、光ファイバデバイス７１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の動きを抑制している。これにより、光ファイバデバイス７１に対してケーシング８１の外部から張力が印加されも、ケーシング８１内部に位置するＦＢＧには当該張力の影響が及ぶことはない。なお、本実施例においては、スルーチューブ８２及び接着固定材８３から固定部が形成されている。
【００６０】
例えば、接着固定材８３は、実施例１の接着固定材７７と同様に、硬化後のヤング率が約１００ＧＰａ以上、且つ、ガラス転位温度（Ｔｇ）が摂氏約８０度（８０℃）以上であるエポキシ系接着剤を用いることが望ましい。また、上述したエポキシ系接着剤以外にも、例えば、ヤング率が数ＧＰａ、且つ、ガラス転位温度（Ｔｇ）が約４０℃以上であるアクリル系接着剤を用いることも可能であるが、得られる効果は限られる。
【００６１】
なお、以下において、ケーシング８１の内部に位置する接着固定材を接着固定材８３ａとも称し、ケーシング８１の外部に位置する接着固定材を接着固定材８３ｂとも称する。
【００６２】
ケーシング８１は、実施例１の場合とは異なり、熱膨張係数が約２×１０−６／Ｋ以下の合金から構成されている。また、スルーチューブ８２は、アルミニウム又は銅等の金属からなることが好ましいが、ケーシング材料よりも熱膨張係数が大きければ、他の金属材料であっても良い。
【００６３】
次に、上述した本願発明の実施例２の形態であるＦＢＧ装置における、各種の波長制御動作について説明する。
【００６４】
先ず、温度コントローラ４７から供給される駆動信号に応じてサーモモジュール７３が駆動した場合についてのＦＢＧの波長制御動作は、実施例１と同様であることから、その説明は省略する。これは、駆動信号に応じてサーモモジュール７３が駆動した場合に係るＦＢＧ装置の構成部材が、実施例１と実施例２とで同一構造であるからである。具体的には、光ファイバデバイス７１が接着保持材７６によって保持されている点である。
【００６５】
また、第３のＦＢＧ装置８０に対して外部から張力が印加された場合についてのＦＢＧの波長制御動作も、実施例１と同様であることから、その説明は省略する。これは、光ファイバケーブル７１が接着固定材８３によって各軸方向への動きが抑制された状態でスルーチューブ８２に固定されているからである。図７に、本実施例のＦＢＧ装置において、ケーシング７５の外部から光ファイバデバイス７１に印加された張力によるＦＢＧの波長変動のシミュレーション結果を示す。図７と図４を比較すると、両シミュレーション結果は同等であることが判り、本実施例における第３のＦＢＧ装置８０も実施例１と同様に、外部からの張力に対して高精度に動作波長制御を行えていることが判る。
【００６６】
次に、本実施例のＦＢＧ装置が設置されている環境の温度が変化した場合について説明する。以下においては、説明を簡単にするために環境温度が上昇した場合を例に説明する。
【００６７】
第３のＦＢＧ装置８０が設置されている環境の温度が上昇すると、ケーシング８１が伸長してしまう。更に、光ファイバデバイス７１が接着固定材８３及びスルーチューブ８２によってケーシング８１に固定されているので、ケーシング８１の伸長がケーシング８１の内部に位置するＦＢＧ形成領域７１ａに伝達される。すなわち、ケーシング８１の内部に位置するＦＢＧは、−Ｙ方向に張力が印加される。
【００６８】
また、第３のＦＢＧ装置８０が設置されている環境の温度が上昇すると、スルーチューブ８２も伸長してしまう。ここで、スルーチューブ８２の両端において光ファイバデバイス７１が接着固定材８３によって固定されていることから、スルーチューブ８２が伸長すると、接着固定材８３ａよりもケーシング８１の内部に位置するＦＢＧには＋Ｙ方向に張力が印加される。これとは逆に、接着固定材８３ｂからケーシング８１の外部に引き出された光ファイバデバイス７１には−Ｙ方向に張力が印加される。
【００６９】
以上のことから、ケーシング８１の内部に位置するＦＢＧに対しては、ケーシング８１の伸長による張力とスルーチューブ８２の伸長による張力が相反する方向に加わるので、ケーシング８１の伸長による張力をスルーチューブ８２の伸長による張力によって相殺することができる。
【００７０】
なお、上述した説明においては、環境温度が上昇する場合を説明したが、環境温度が下がる場合には、ケーシング８１及びスルーチューブ８２が縮み、光ファイバデバイス７１に加わる張力方向が逆になるだけである。
【００７１】
図８に、本実施例のＦＢＧ装置において、ＦＢＧ装置が設置された環境の温度が変化した場合のＦＢＧの波長変動のシミュレーション結果を示す。図８の横軸は第３のＦＢＧ装置８０が設置された環境の温度（℃）であり、縦軸はＦＢＧの波長変動量（ｐｍ）である。また、環境温度が２０℃のときを基準（すなわち、ＦＢＧの波長変動量を「０」）としている。図８に示されているように、環境温度が−４０℃から上昇するとともに、ＦＢＧの波長変動量も徐々に減少している。これは、上述したように、環境温度変化に伴ってケーシング８１が伸縮し、当該伸縮がＦＢＧ形成領域７１ａにまで伝達されているからである。しかしながら、環境温度が−４０℃〜＋８０℃で変化した場合においても、ケーシング８１の伸縮によるＦＢＧの波長変動は、−２ｐｍ〜＋２ｐｍ（幅で４ｐｍ）程度である。ここで、本実施例における結果は、実施例１における図５に示されたシミュレーション結果よりもＦＢＧの波長変動が小さい。これは、上述したように、ケーシング８１の伸縮以外にもスルーチューブ８２の伸縮が生じ、ケーシング８１の内部に位置するＦＢＧに対しては、ケーシング８１の伸長による張力とスルーチューブ８２の伸長による張力が相反する方向に加わることにより、ケーシング８１の伸長による張力をスルーチューブ８２の伸長による張力によって相殺される故、ＦＢＧの波長変動が実施例１の結果よりも小さいと考えられる。また、この程度の波長変動であれば、ＦＢＧの制御温度を再調整することで当該変動を容易に修正することができる。
【００７２】
このように、本実施例では環境温度変化によるＦＢＧの波長変動をより小さくすることができるので、実施例１よりも熱膨張係数が大きいケーシング材料を用いることが可能になる。
【実施例３】
【００７３】
実施例１における実装プレート７２の表面に形成された溝７２ａのＸ−Ｚ断面は、Ｖ字形状に限られることはない。例えば、図９に示されているように、溝９１のＸ−Ｚ断面が矩形状であっても良い。
【００７４】
このような場合であっても、接着保持材７６は、光ファイバデバイス７１の被覆材料に対して接着力が弱く、単に光ファイバデバイス７１のＸ軸方向及びＺ軸方向の動きを抑制しているに過ぎない故、光ファイバデバイス７１の長手方向（Ｙ軸方向）に張力が印加された場合において、光ファイバデバイス７１が実装プレート７２の溝上を滑るように動くことができる。従って、実施例１及び２と同様に、ＦＢＧの温度調整処理を行った場合でも、ＦＢＧの動作波長はＦＢＧの温度変化のみに依存することになる。これにより、温度変化に伴った実装プレート７２の伸縮を考慮する必要がなくなり、必要となる波長変動量を温度調整のみで容易に制御することができる。
【実施例４】
【００７５】
また、実施例１のように、溝７２ａの深さが光ファイバデバイス７１の直径よりも大きく、光ファイバデバイス７１が溝７２ａ内に配置されることに限定されない。例えば、図１０に示されているように、溝１０１の深さが光ファイバデバイス７１の直径よりも小さく、光ファイバデバイス７１が溝１０１から露出してもよい。この場合に、接着保持材７６は、溝１０１を充填せずに、光ファイバデバイス７１の露出面及び実装プレート７２の一部を覆うように設けられても良い。
【００７６】
このような場合であっても、接着保持材７６は、光ファイバデバイス７１の被覆材料に対して接着力が弱く、単に光ファイバデバイス７１のＸ軸方向及びＺ軸方向の動きを抑制しているに過ぎない故、光ファイバデバイス７１の長手方向（Ｙ軸方向）に張力が印加された場合において、光ファイバデバイス７１が実装プレート７２の溝上を滑るように動くことができる。従って、実施例１及び２と同様に、ＦＢＧの温度調整処理を行った場合でも、ＦＢＧの動作波長はＦＢＧの温度変化のみに依存することになる。これにより、温度変化に伴った実装プレート７２の伸縮を考慮する必要がなくなり、必要となる波長変動量を温度調整のみで容易に制御することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  ＯＣＤＭ伝送装置
２０  送信部
２５  第１のＦＢＧ装置
４０  受信部
４２  第２のＦＢＧ装置
６０  伝送路
７１  光ファイバデバイス
７２  実装プレート
７３  サーモモジュール
７４  温度センサ
７５  ケーシング
７６  接着保持材
７７  接着固定材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2011065026.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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