(57)【要約】【課題】  バンド幅の狭い透過損失−波長波形の利得等化器を小型化できない。【解決手段】  長さL1で構成が等しい複数のグレーティングが互いに長さL2のグレーティング未形成部分を介して形成されたスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングを開発し、このグレーティング未形成部分に、長周期ファイバグレーティングを備えて、バンド幅の狭い透過損失−波長波形を有しながらも、小型化された利得等化器を実現できる。  また、光ファイバに含浸された水素を除去するためのプレアニール工程を制御することによって、紫外線照射後とアニール後におけるファイバグレーティングの中心波長の変動を十分に抑制することができる。【選択図】  図１
2008158543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さL1で構成が等しい複数のグレーティングが互いに長さL2のグレーティング未形成部分を介して形成された長周期ファイバグレーティングであって、前記L2が前記グレーティング形成部分のグレーティング周期よりも１０倍以上長いスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング（Super-Structure Long Period Grating）。
【請求項２】
前記グレーティング周期が１００μｍ〜１０００μｍのオーダーである請求項１に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング。
【請求項３】
前記L2が、５ｍｍ〜１５０ｍｍである請求項１または２に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング。
【請求項４】
請求項１から３に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの前記グレーティング未形成部分に、前記長さＬ１のグレーティングとは異なる構成の長周期ファイバグレーティングが少なくともひとつ備えられた利得等化器。
【請求項５】
ひとつの補強部材（パッケージ）で補強された請求項４に記載の利得等化器。
【請求項６】
光ファイバに水素を含侵する工程１と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのプレアニールを所定時間行なう工程２と、前記光ファイバに紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成する工程３と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのアニールを行う工程４と、を備えたファイバグレーティングの製造方法。
【請求項７】
前記工程２の後における前記ファイバグレーティングの水素濃度が、水素吸収ロス換算で０．５ｄB／ｍ以下である請求項６に記載のファイバグレーティングの製造方法。
【請求項８】
前記工程３の後と前記工程４の後における前記ファイバグレーティングの中心波長の変動量が１０ｎｍ以下となるように、前記プレアニールを行う時間を制御する請求項６または７に記載のファイバグレーティングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
長周期グレーティング（Long Period Grating: LPG）を用いた利得等価器、及び、ファイバグレーティングの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンド時代の到来により、データ伝送量のさらなる増加が求められている。そこで、互いに異なる波長を有する複数の光を多重して伝送する波長多重伝送システム｛ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送システム｝が実用に至っている。
【０００３】
このＷＤＭ伝送システムにおけるキーデバイスの１つとして、上記多重化光信号を、光電変換を行うことなく一括増幅可能なＥＤＦＡ等の光増幅器が開発されている。
しかし、ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送される各波長の信号光にレベル偏差が生じていると、光信号が劣化して伝送距離や伝送帯域を低減させる恐れがある。したがって、ＥＤＦＡ等の光増幅器では、伝送帯域における利得特性を等化（平坦化）することが要求されている。
【０００４】
従って、この波長依存性を有する利得特性（利得波長依存性）を補償するために、光増幅器の利得−波長特性と相反する透過損失−波長特性を有するフィルタデバイスを光増幅器に組み合わせることにより、光増幅器の利得特性を平坦化することが実用化されている。特に、このフィルタデバイスとしては、グレーティングピッチが１００μｍから１０００μｍ程度の長周期ファイバグレーティング（LPG）が、利得等化器（Gain Equalizer）として、多く利用されている。
【０００５】
長周期ファイバグレーティングを使用して利得等化器を実現するには、干渉縞のピッチが均一な長周期ファイバグレーティング（Uniform LPG）を組み合わせて利用する場合と、均一な長周期ファイバグレーティングと位相シフト長周期ファイバグレーティング(Phase Shift LPG)を組み合わせて利用する2通りが考えられる。
【０００６】
一例として、図１１に示されるような透過損失−波長波形を、ターゲット特性とする利得等化器の例を説明する。ここで、図１１の縦軸は、透過損失(Loss)であり、単位はdBである。横軸は波長(Wavelength)で、単位はnmである。
【０００７】
まず、均一な長周期ファイバグレーティングを組み合わせた利得等化器の例として、図１２に示す４個の均一な長周期ファイバグレーティング（LPG1~LPG4）を接続した利得等化器の実施例を示す。均一な長周期ファイバグレーティングは融着して結合される。４個の均一な長周期ファイバグレーティングの長さは下記のようになっている。
LPG1：８９ｍｍ、LPG2:９１ｍｍ、LPG3：４６ｍｍ、LPG4：８８ｍｍ
【０００８】
図１３に、ＬＰＧ１〜ＬＰＧ４の各々の透過損失−波長波形と、これらを結合した利得等化器の透過損失−波長波形を示す。ここで、図１３グラフの縦軸、横軸は、図１１のターゲット特性の場合と同様である。
この図１３に示された利得等化器の透過損失−波長波形は、ほぼターゲット特性に一致していることがわかる。
【０００９】
もうひとつの方法は、図１４に示すように、均一な長周期ファイバグレーティングであるLPG1と、位相シフト長周期ファイバグレーティングであるLPG2を融着で結合した利得等化器である。ＬＰＧ１とＬＰＧ２の各ファイバグレーティングの長さは下記のようになっている。
LPG1：８９ｍｍ、LPG2：４６．２２ｍｍ
【００１０】
図１５に、LPG1とLPG2の透過損失−波長波形と、これらを結合した利得等化器の透過損失−波長波形を示す。ここで、図１５グラフの縦軸、横軸は、図１１のターゲット特性の場合と同様である。
この図１５に示された利得等化器の透過損失−波長波形は、図１３の場合と同様に、ほぼターゲット特性に一致していることがわかる。
【００１１】
次に、この利得等化器を構成する長周期ファイバグレーティングの、製造方法に関して説明する。通常、光ファイバに紫外線レーザを照射することによって、光ファイバの屈折率を変化させてファイバグレーティングを形成する。この形成するグレーティングのピッチが１００μｍから１０００μｍ程度のものを、通常、長周期ファイバグレーティングと称している。
【００１２】
この長周期ファイバグレーティングを含むファイバグレーティングを形成する光ファイバの感光性（Photosensitivity）を上げるために、紫外線レーザを照射する前に、光ファイバに水素を含浸させる水素処理を行なうことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のように、長周期ファイバグレーティングを結合して、所定のターゲット特性を有する増幅器の利得等化器が従来から用いられてきたが、以下の問題が生じていた。
【００１４】
通常、利得等化器を構成する個々の長周期ファイバグレーティングに、補強分材（パッケージ）が必要になる。例えば、図１２に示す利得等化器の場合には、4個の補強部材が、図１４に示す利得等化器の場合には、2個の補強部材が必要となる。この補強部材自体の大きさが、数ｃｍ程度もあるので、結果的に、利得等化器の大きさがかなり大きくなものとなり、実用上の問題が発生する。
【００１５】
長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形のピーク帯域のバンド幅とグレーティング長さは、負の相関がある。従って、短いバンド幅のターゲット特性を有する利得等化器を実現する場合には、従来型の均一な長周期ファイバグレーティングや位相シフト長周期ファイバグレーティングを使用する場合においては、利得等化器を構成する長周期ファイバグレーティングの長さが長くなる。
【００１６】
従って、実際に利得等化器を適用する場合には、小型であることが必要な場合が多いが、バンド幅の短いターゲット特性が必要な場合には、複数の補強部材が必要であり、また、長周期ファイバグレーティング自体の長さも長くなるので、実用上問題のない利得等化器を実現することは困難である。
【００１７】
また、上述したように、感光性を向上させるために、長周期ファイバグレーティングを形成する上で、光ファイバ中に水素を含侵させる水素処理を行なうことがあるが、この場合、下記の問題が発生する。
【００１８】
光ファイバの照射後の屈折率変化量は、光ファイバの水素処理後の水素ロスと相関関係がある。高圧水素処理を行った光ファイバに紫外線レーザ照射をして、長周期ファイバグレーティングを形成し、その後、アニールを施して水素の除去を行う。この工程の間に、長周期ファイバグレーティングの中心波長は、ファイバ中の水素の影響により短波長側に大きく変動する。つまり、紫外線レーザ照射後と、アニール後の間で、中心波長が短波長側に大きく変動する問題が発生する。また、各々のファイバグレーティングごとに、この変動値のばらつきも大きく、安定した長周期ファイバグレーティングの製造が困難となる。
【００１９】
低水素濃度を得るためには、低圧力で水素処理を行う方法や、短時間に水素処理を行う方法も考えられるが、温度依存性も大きいため、水素処理を行う時における温度管理も必要となり問題がある。
【００２０】
また、感光性ファイバを用いれば水素処理を施すことなく、所定のファイバグレーティングの形成が可能となるが、水素処理を施した場合と比較して、ファイバグレーティングの形成にはより多くの光照射が必要となり、生産性を低下させることとなる。また、屈折率変調の大きさも小さいという問題もある。
【００２１】
従って、本発明の目的は、従来の問題を解決して、バンド幅の短いターゲット特性に対する小さいパッケージの利得等化器を実現させ、光ファイバ中の水素ロスを制御して、アニール後のファイバグレーティングの中心波長の変動を抑制したファイバグレーティングの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、以下に示すように、従来技術では解決が不可能であった問題を解決した、バンド幅の短いターゲット特性に対する小型パッケージの利得等化器と、ファイバ中の水素ロスを制御して、アニール後のファイバグレーティングの中心波長の変動を抑制したファイバグレーティングの製造方法を知見した。
【００２３】
本発明のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの第1の態様は、長さL1で構成が等しい複数のグレーティングが互いに長さL2のグレーティング未形成部分を介して形成グレーティング未形成部分を介して形成された長周期ファイバグレーティングであって、前記L2が前記グレーティング形成部分のグレーティング周期よりも１０倍以上長いスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングである。
【００２４】
本発明のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの第２の態様は、前記グレーティング周期が１００μｍ〜１０００μｍのオーダーであるスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングである。
【００２５】
本発明のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの第３の態様は、前記L2が、５ｍｍ〜１５０ｍｍであるスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングである。
【００２６】
本発明の利得等化器の第１の態様は、スーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの前記グレーティング未形成部分に、前記長さＬ１のグレーティングとは異なる構成の長周期ファイバグレーティングが少なくともひとつ備えられた利得等化器である。
【００２７】
本発明の利得等化器の第２の態様は、ひとつの補強部材（パッケージ）で補強された請求項４に記載の利得等化器である。
【００２８】
本発明のファイバグレーティングの製造方法の第1の態様は、光ファイバに水素を含侵する工程１と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのプレアニールを所定時間行なう工程２と、前記光ファイバに紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成する工程３と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのアニールを行う工程４と、を備えたファイバグレーティングの製造方法である。
【００２９】
本発明のファイバグレーティングの製造方法の第２の態様は、前記工程２の後における前記ファイバグレーティングの水素濃度が、水素吸収ロス換算で０．５ｄB／ｍ以下であるファイバグレーティングの製造方法である。
【００３０】
本発明のファイバグレーティングの製造方法の第３の態様は、前記工程３の後と前記工程４の後における前記ファイバグレーティングの中心波長の変動量が１０ｎｍ以下となるように、前記プレアニールを行う時間を制御するファイバグレーティングの製造方法である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器では、ファイバグレーティング長も短く、補強部材もひとつですむので、バンド幅の狭い透過損失−波長波形を有しながらも、今までにない小型化された利得等化器を実現することができる。
【００３２】
光ファイバに含浸された水素を除去するためにプレアニールを行い、所定の水素ロスが得られるように、このプレアニール時間を制御する本発明の光ファイバの製造方法によって、紫外線レーザ照射後とアニール後におけるファイバグレーティングの中心波長の変動を、十分に抑制することができる。
【００３３】
更に、適正にプレアニール時間を制御することによって製造されたファイバグレーティングにおいては、サブナノオーダーの波長制御が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
まず、バンド幅の短いターゲット特性に対応できる小型パッケージの利得等化器の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００３５】
バンド幅の短いターゲット特性達成するためには、従来の均一な長周期ファイバグレーティングや位相シフトLPGを用いた場合には、利得等化器の長さが長くなりすぎる問題がある。
【００３６】
そこで、本発明では、従来型の長周期ファイバグレーティング等ではなく、スーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング（Super-Structure LPG）を使用する利得等化器を提案している。
図１に、スーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの構造を示す。図１に示すL1は紫外線レーザの照射によってグレーティングが形成された部分の長さであり、L2はグレーティングが形成されない部分の長さである。図１においては、長さＬ１で同じ構成のグレーティングがＮ個形成されている。
【００３７】
長さＬ１のグレーティングが形成された部分の周期P1は、通常、数百μｍのオーダーであり、グレーティングが形成されない部分の長さＬ２は、P1よりかなり長い。通常、L2の長さは、P1の１０倍以上である。
また、L２の長さとしては、５ｍｍ〜１５０ｍｍが適切な範囲である。
【００３８】
表１に、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの一例の構造を示す。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングは、SSLPG1〜SSLPG5までの5種類あり、Ｌ１の長さは５ｍｍで同一であり、Ｌ２の長さが異なる。SSLPG1〜SSLPG5の番号が大きくなるにつれて、Ｌ２の長さは長くなっている。長さＬ１のグレーティングの数Ｎは、６で同一である。
スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの全長Ｌは、図１から明らかなとおり、Ｌ＝ＮｘＬ１＋（Ｎ−１）ｘＬ２  で表される。
【００３９】
【表１】
2008158543.tif 000003
【００４０】
ここで図２に、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングSSLPG1〜SSLPG5の透過損失−波長波形を示す。グラフの縦軸は、透過損失（Loss）であり単位はｄＢである。横軸は波長（Wavelength）であり単位はｎｍである。
図２に、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングと共に特性が示された均一な長周期ファイバグレーティングは、グレーティング長Lが30mmの長周期ファイバグレーティングである。
【００４１】
図２のグラフに表された透過損失−波長波形から、以下のことがわかる。
（１）スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングのピークの中心波長はグレーティングの周期だけでなく、グレーティングが形成された部分と部分の間の距離（Ｌ２）にも関係がある。
（２）スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの中心波長が、周期が同じ均一な長周期ファイバグレーティングの中心波長と一致した場合には、透過損失が最大となる。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの中心波長が、周期が同じ均一な長周期ファイバグレーティングの中心波長から遠ければ遠いほど、透過損失は小さくなる。
（３）スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングSSLPG1とSSLPG5の中心波長と透過損失ピーク値は、ほぼ同じであるが、SSLPG5の方がバンド幅が狭い。SSLPG1の長さは５５ｍｍ、一方、SSLPG5の長さは６９．５ｍｍである。従って、このバンド幅とスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの長さを比較すると、バンド幅とグレーティング長は、負の相関があることがわかる。
【００４２】
次に、表２に別のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの実施態様の構造を示す。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングであるSSLPG1〜SSLPG4は、グレーティングが形成されていない部分の長さL2は７．９１ｍｍで同一である。また、グレーティングが形成された部分の総長さ（NxL1）は、皆同一である。ただし、長さＬ１のグレーティングの数Nは2~７の異なる値になっている。
【００４３】
【表２】
2008158543.tif 000004
【００４４】
ここで図３に、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形を示す。グラフの縦軸は、透過損失（Loss）であり単位はｄＢであり、横軸は波長（Wavelength）であり単位はｎｍである。
図３に特性が示された均一な長周期ファイバグレーティングは、グレーティング長Lが３０mmのグレーティングである。
【００４５】
図３のグラフの透過損失−波長波形より、以下のことがわかる。
（１）グレーティングを形成していない部分の長さL2を一定にすると、メインピークの中心波長も一定になる。
（２）グレーティングが形成された部分の全長（ＮｘＬ１）が同じファイバグレーティングでは、Ｎが増えると透過損失のピークのバンド幅が狭くなる。また、メインピークの間の距離も大きくなる。
（３）従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用すれば、均一な長周期ファイバグレーティングと同じ照射長（ＮｘＬ１）で、より狭いバンド幅の透過損失のプロファイルを実現できることがわかる。
【００４６】
以上のように、このスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを組み合わせることによって、狭いバンド幅に対応した小型パッケージの利得等価器を実現することができる。次に、この利得等化器の実施例を説明する。
【００４７】
透過損失−波長波形のターゲット特性として、図１１に示すターゲット特性を実現する利得等価器を考える。
図４に、この利得等価器の構成を示す。SSLPG1は、長さＬ１のグレーティングの数Ｎ＝２のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングであり、ＬＰＧ２は、均一な長周期ファイバグレーティングであり、下記の構造を有する。
SSLPG1：    グレーティングが形成された部分の長さＬ１：１６ｍｍ,
グレーティングが形成されない部分の長さＬ２：３０．２５ｍｍ
Ｌ１の数Ｎ：２
全長L：６２．２５ｍｍ
ＬＰＧ２：  全長Ｌ：２７ｍｍ
ここで、ＬＰＧ２は、ＳＳＬＰＧ１のグレーティングが形成されていない部分（Ｌ２）内に形成されている。
どちらもシングルモードファイバ（SMF）であり、SSLPG1は4次クッラドモードを利用し、LPG２は５次クッラドモードを利用する。
【００４８】
図５に、ターゲット透過損失−波長波形と、SSLPG1、LPG２、利得等価器の透過損失−波長波形を示す。グラフの縦軸は、透過損失（Loss）であり単位はｄＢである。横軸は波長（Wavelength）であり、単位はｎｍである。
【００４９】
図５に示されるように、ターゲット特性と利得等価器の透過損失−波長波形は、ほぼ一致している。従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用することによって、従来、複数の長周期ファイバグレーティングを接続する必要があった利得等価器を、ひとつスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティング内に構築することができることが証明された。
従って、補強材もひとつで済むため、従来の問題を解決した小型の利得等価器を得ることができる。
【００５０】
また、この実施例では、シングルモードファイバを使用したが、もしクラッド層の径が小さいファイバや、コア層の屈折率の高い等の特殊ファイバを利用すれば、ファイバグレーティングの長さをもっと短くできる可能性がある。
【００５１】
ここでの図４に示す本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等器と、従来技術である図１２に示す４個の均一な長周期ファイバグレーティング（L1〜L4）を接続した利得等化器の比較を行なう。
双方の利得等化器の透過損失−波長波形は、ターゲット特性とほぼ一致している。
【００５２】
次に利得等化器の長さを比較する。
図４に示す本発明の場合には、ＬＰＧ２はSSLPG1のＬ２部分に形成されるので、全長Ｌは、SSLPG1自体の長さの６２．２５ｍｍである。
一方、図１２に示す従来型では、Ｌ＝ＬPG1＋LPG2＋LPG3＋LPG4＝３１４ｍｍである。
従って、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器は、従来の均一な長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の長さの約１／５の長さで、同じ特性を得ることができる。
【００５３】
また、図１３に示した、均一な長周期ファイバグレーティングのLPG１と、位相シフト長周期ファイバグレーティングであるLPG2を結合した利得等化器の実施例の場合と比較する。この図１３に示した従来型の利得等化器においても、透過損失−波長波形は、ターゲット特性とほぼ一致している。
次にこの利得等化器の全長を計算すると、Ｌ＝ＬＰＧ１＋ＬＰＧ２＝１３５．２２ｍｍである。従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した場合には、半分以下の長さで同じ特性を得ることができる。
更に、従来型の利得等化器では、複数の補強部材を必要とするが、本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の場合には、ひとつの補強部材すみ、かなり小型化できる。
【００５４】
以上のように、本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングのグループを利用した利得等化器においては、ファイバグレーティングの総長も短く補強部材もひとつですむので、従来の長周期ファイバグレーティングや位相シフト長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器に比べて、非常に小型な利得等化器を提供することができることが証明された。
【００５５】
次に、光ファイバ中の水素ロスを制御して、ファイバグレーティングの中心波長の変動を減少させるための実施態様の説明を行なう。
光ファイバに水素を含侵させる水素処理した後、まず一定期間、水素を除去するためのプレアニール（Pre-anneal）を行う。そして、光ファイバに紫外線レーザを照射してグレーティングを形成した後に、水素を除去するためのアニール（Anneal）を行う。
【００５６】
図６に、８０℃でプレアニールした場合の、プレアニール時間と水素ロスの関係を実線で示す。また、プレアニール時間とファイバグレーティングの中心波長の変動量の関係を破線で示す。グラフの縦軸は、左側の軸は、水素ロスを現し単位はｄＢであり、右側の軸は、波長シフトを表し単位はnmである。また、横軸は、プレアニール時間を表し、単位は時間（Hour）である。
【００５７】
この図６から、プレアニールする時間が長くなるにつれて、光ファイバの水素ロスが抑制され、ファイバグレーティングの中心波長の変動が減少していくことがわかる。
特に、波長が１２４４nm近傍における水素ロスを制御できるように、プレアニールを行う。図６から、１２４４ｎｍにおける水素ロスを測定し、水素ロスが０．５ｄＢ／ｍ以下のなるようにプレアニール条件を定めることによって、ファイバグレーティングの波長シフトを制御することができる。
従って、所定の水素ロスが得られるようにプレアニールする時間を制御することによって、ファイバグレーティングの波長シフトを制御することができることがわかる。
【００５８】
次にこの中心波長の変動量の制御方法に関して、以下のふたつの実施例を説明する。
【００５９】
図７に、１０時間のプレアニールを行った場合の実施例を示す。この場合、光ファイバに、１５MPaの圧力で１週間、水素処理を行ってから、更に８０℃で10時間のプレアニールを行なう。次に、この光ファイバに、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素を除去するためのアニールと、特性安定化処理を行って、ファイバグレーティングを形成する。また、紫外線レーザの照射時間は、1分間である。
【００６０】
ここで、特性安定化処理とは、下記に示す処理である。
紫外線レーザを照射して形成されたファイバグレーティングは、何も処理を行わない場合には、時間の経過と共に、屈折率が小さくなり、また中心波長も短波長側へシフトする経時劣化が発生する。従って、この経時劣化を防ぐために、ファイバグレーティング部を高温に加熱して、予め不安定要素を取り除く処理を行なうことが有効であり、これを特性安定化処理と称する。
【００６１】
図７の一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線レーザ照射後、水素除去アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸は、透過（損失）で単位はｄBであり、横軸は波長で単位はnmである。
【００６２】
図７のファイバグレーティングの中心波長の比較から、紫外線レーザ照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動は、３０nm前後である。
また、同じ条件で１０本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、３０nmプラスマイナス１．２nmであった。
【００６３】
次に、図８に、15時間のプレアニールを行った場合の実施例を示す。
この場合、光ファイバに、１５MPaの圧力で１週間、水素処理を施してから、更に８０℃で1５時間のプレアニールを行なう。次に、この光ファイバに、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素を除去するためのアニールと、特性安定化処理を行って、ファイバグレーティングを形成する。ここで、紫外線の照射時間は、５分間である。
【００６４】
図８の一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線照射後、水素除去アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸、横軸は、図７と同様である。
【００６５】
図８のファイバグレーティングの中心波長の比較から、紫外線レーザ照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、５nm前後であり、非常に抑制されている。
また、同じ条件で１０本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、５nmプラスマイナス０．２nmであった。
【００６６】
図７の場合と比較して、プレアニール時間を増加したことによって、大幅に中心波長のシフトが抑制されていることがわかる。従って、水素ロス増を０．１５ｄＢ／ｍに制御した光ファイバを使用した場合には、サブナノオーダーの波長制御が可能になる。
【００６７】
次に、本発明のプレアニール時間を制御する方法と比較するため、プレアニールを行わない場合と、水素処理を行わない場合の実施例を示す。
図９は、光ファイバを、１５MPaで1週間、水素処理を行い、プレアニールは行わないで、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素除去アニールと特性安定化処理を施した場合である。ここで、紫外線の照射時間は、30秒である。
【００６８】
図９に示す一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線照射後、水素除去アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸、横軸は、図７と同様である。
【００６９】
図９のファイバグレーティングの中心波長の比較から、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、９０nm前後と大きな値となる。
また、同じ条件で１０本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、９０nmプラスマイナス５nmであった。
このプレアニールを行わない場合では、どのような光ファイバを利用しても、波長制度でサブナノオーダーが必要な場合には、ほとんど制御不能である。
【００７０】
続いて、図１０に、感光性光ファイバを使用し、水素処理をいっさい行わないで、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成した場合の実施例を示す。ここで、紫外線の照射時間は、30分である。
【００７１】
図１０の一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線レーザ照射後、アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸、横軸は、図７と同様である。
【００７２】
図１０の波形より、感光性ファイバを水素処理無しで紫外線照射をした場合、照射後の波形は安定している。しかし、最大透過損失は４ｄBで、これを実現するために、紫外線を30分も照射する必要があり、生産性は非常に低い。
更に、この場合、サブナノオーダーの波長制御は可能となるが、十分な透過損失特性を得ることは困難である。
【００７３】
以上のように、図７，８に示されるような水素除去のためのプレアニールを行った場合は、図９に示されるようなプレアニールを行わない場合や、図１０に示されるような水素処理を行わない場合に比べて、中心波長の変動量が非常に抑制され、紫外線照射時間も短くてすむことがわかり、本発明の効果が証明された。
【００７４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、更に様々な実施形態が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】スーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングの構造を示す図。
【図２】次数Ｎが６のスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形を示した図。
【図３】Ｌ２とＬ１ｘＮを一定にしたスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形を示した図。
【図４】スーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の構造を示した図。
【図５】図４に構造を示すスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングと利得等化器の透過損失−波長波形を示した図。
【図６】プレアニール時間と水素ロス、及び、プレアニール時間と中心波長変動の関係を示す図。
【図７】プレアニール時間１０時間の場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図８】プレアニール時間１５時間の場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図９】プレアニールを行わない場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図１０】感光性ファイバに水素処理を行わずグレーティングを形成した場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図１１】利得等化器のターゲット透過損失−波長波形の一例を示す図。
【図１２】4個の均一な長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の構造を示す図。
【図１３】図１２に示す長周期ファイバグレーティングと利得等化器の透過損失−波長波形を示した図。
【図１４】均一な長周期ファイバグレーティングと位相シフト長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の構造を示す図。
【図１５】図１４に示す長周期ファイバグレーティングと利得等化器の透過損失−波長波形を示した図。
【図１】
2008158543.tif 000005
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに水素を含侵する工程１と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのプレアニールを所定時間行なう工程２と、前記光ファイバに紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成する工程３と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのアニールを行う工程４と、を備えたファイバグレーティングの製造方法。
【請求項２】
前記工程２の後における前記ファイバグレーティングの水素濃度が、水素吸収ロス換算で０．５ｄＢ／ｍ以下である請求項１に記載のファイバグレーティングの製造方法。
【請求項３】
前記工程３の後と前記工程４の後における前記ファイバグレーティングの中心波長の変動量が１０ｎｍ以下となるように、前記プレアニールを行う時間を制御する請求項１または２に記載のファイバグレーティングの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のファイバグレーティングの製造方法によって製造されたスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングであって、 この長周期ファイバグレーティングは、長さＬ１で構成が等しい複数のグレーティングが互いに長さＬ２のグレーティング未形成部分を介して形成されているとともに、 前記Ｌ２が前記グレーティング形成部分のグレーティング周期よりも１０倍以上長いスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング（Ｓｕｐｅｒ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ）。
【請求項５】
前記グレーティング周期が１００μｍ〜１０００μｍのオーダーである請求項４に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング。
【請求項６】
前記Ｌ２が、５ｍｍ〜１５０ｍｍである請求項４または５に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの、前記グレーティング未形成部分に、前記長さＬ１のグレーティングとは異なる構成の長周期ファイバグレーティングが少なくともひとつ備えられた、利得等化器。
【請求項８】
前記長周期ファイバグレーティングは、パッケージを構成する、ひとつの補強部材で補強された請求項７に記載の利得等化器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、ファイバグレーティングの製造方法、この製造方法によって製造されたスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング（Ｓｕｐｅｒ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ）、及び、このスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングを用いた利得等化器に関する。
【背景技術】
【０００２】ブロードバンド時代の到来により、データ伝送量のさらなる増加が求められている。そこで、互いに異なる波長を有する複数の光を多重して伝送する波長多重伝送システム｛ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システム｝が実用に至っている。【０００３】このＷＤＭ伝送システムにおけるキーデバイスの１つとして、上記多重化光信号を、光電変換を行うことなく一括増幅可能なＥＤＦＡ等の光増幅器が開発されている。しかし、ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送される各波長の信号光にレベル偏差が生じていると、光信号が劣化して伝送距離や伝送帯域を低減させる恐れがある。したがって、ＥＤＦＡ等の光増幅器では、伝送帯域における利得特性を等化（平坦化）することが要求されている。【０００４】従って、この波長依存性を有する利得特性（利得波長依存性）を補償するために、光増幅器の利得−波長特性と相反する透過損失−波長特性を有するフィルタデバイスを光増幅器に組み合わせることにより、光増幅器の利得特性を平坦化することが実用化されている。特に、このフィルタデバイスとしては、グレーティングピッチが１００μｍから１０００μｍ程度の長周期ファイバグレーティング（ＬＰＧ）が、利得等化器（Ｇａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）として、多く利用されている。【０００５】長周期ファイバグレーティングを使用して利得等化器を実現するには、干渉縞のピッチが均一な長周期ファイバグレーティング（Ｕｎｉｆｏｒｍ ＬＰＧ）を組み合わせて利用する場合と、均一な長周期ファイバグレーティングと位相シフト長周期ファイバグレーティング（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ ＬＰＧ）を組み合わせて利用する２通りが考えられる。【０００６】一例として、図１１に示されるような透過損失−波長波形を、ターゲット特性とする利得等化器の例を説明する。ここで、図１１の縦軸は、透過損失（Ｌｏｓｓ）であり、単位はｄＢである。横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）で、単位はｎｍである。【０００７】まず、均一な長周期ファイバグレーティングを組み合わせた利得等化器の例として、図１２に示す４個の均一な長周期ファイバグレーティング（ＬＰＧ１〜ＬＰＧ４）を接続した利得等化器の実施例を示す。均一な長周期ファイバグレーティングは融着して結合される。４個の均一な長周期ファイバグレーティングの長さは下記のようになっている。ＬＰＧ１：８９ｍｍ、ＬＰＧ２：９１ｍｍ、ＬＰＧ３：４６ｍｍ、ＬＰＧ４：８８ｍｍ【０００８】図１３に、ＬＰＧ１〜ＬＰＧ４の各々の透過損失−波長波形と、これらを結合した利得等化器の透過損失−波長波形を示す。ここで、図１３グラフの縦軸、横軸は、図１１のターゲット特性の場合と同様である。この図１３に示された利得等化器の透過損失−波長波形は、ほぼターゲット特性に一致していることがわかる。【０００９】もうひとつの方法は、図１４に示すように、均一な長周期ファイバグレーティングであるＬＰＧ１と、位相シフト長周期ファイバグレーティングであるＬＰＧ２を融着で結合した利得等化器である。ＬＰＧ１とＬＰＧ２の各ファイバグレーティングの長さは下記のようになっている。ＬＰＧ１：８９ｍｍ、ＬＰＧ２：４６．２２ｍｍ【００��０】図１５に、ＬＰＧ１とＬＰＧ２の透過損失−波長波形と、これらを結合した利得等化器の透過損失−波長波形を示す。ここで、図１５グラフの縦軸、横軸は、図１１のターゲット特性の場合と同様である。この図１５に示された利得等化器の透過損失−波長波形は、図１３の場合と同様に、ほぼターゲット特性に一致していることがわかる。【００１１】次に、この利得等化器を構成する長周期ファイバグレーティングの、製造方法に関して説明する。通常、光ファイバに紫外線レーザを照射することによって、光ファイバの屈折率を変化させてファイバグレーティングを形成する。この形成するグレーティングのピッチが１００μｍから１０００μｍ程度のものを、通常、長周期ファイバグレーティングと称している。【００１２】この長周期ファイバグレーティングを含むファイバグレーティングを形成する光ファイバの感光性（Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を上げるために、紫外線レーザを照射する前に、光ファイバに水素を含浸させる水素処理を行なうことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】上述のように、長周期ファイバグレーティングを結合して、所定のターゲット特性を有する増幅器の利得等化器が従来から用いられてきたが、以下の問題が生じていた。【００１４】通常、利得等化器を構成する個々の長周期ファイバグレーティングに、補強部材（パッケージ）が必要になる。例えば、図１２に示す利得等化器の場合には、４個の補強部材が、図１４に示す利得等化器の場合には、２個の補強部材が必要となる。この補強部材自体の大きさが、数ｃｍ程度もあるので、結果的に、利得等化器の大きさがかなり大きくなものとなり、実用上の問題が発生する。【００１５】長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形のピーク帯域のバンド幅とグレーティング長さは、負の相関がある。従って、短いバンド幅のターゲット特性を有する利得等化器を実現する場合には、従来型の均一な長周期ファイバグレーティングや位相シフト長周期ファイバグレーティングを使用する場合においては、利得等化器を構成する長周期ファイバグレーティングの長さが長くなる。【００１６】従って、実際に利得等化器を適用する場合には、小型であることが必要な場合が多いが、バンド幅の短いターゲット特性が必要な場合には、複数の補強部材が必要であり、また、長周期ファイバグレーティング自体の長さも長くなるので、実用上問題のない利得等化器を実現することは困難である。【００１７】また、上述したように、感光性を向上させるために、長周期ファイバグレーティングを形成する上で、光ファイバ中に水素を含侵させる水素処理を行なうことがあるが、この場合、下記の問題が発生する。【００１８】光ファイバの照射後の屈折率変化量は、光ファイバの水素処理後の水素ロスと相関関係がある。高圧水素処理を行った光ファイバに紫外線レーザ照射をして、長周期ファイバグレーティングを形成し、その後、アニールを施して水素の除去を行う。この工程の間に、長周期ファイバグレーティングの中心波長は、ファイバ中の水素の影響により短波長側に大きく変動する。つまり、紫外線レーザ照射後と、アニール後の間で、中心波長が短波長側に大きく変動する問題が発生する。また、各々のファイバグレーティングごとに、この変動値のばらつきも大きく、安定した長周期ファイバグレーティングの製造が困難となる。【００１９】低水素濃度を得るためには、低圧力で水素処理を行う方法や、短時間に水素処理を行う方法も考えられるが、温度依存性も大きいため、水素処理を行う時における温度管理も必要となり問題がある。【００２０】また、感光性ファイバを用いれば水素処理を施すことなく、所定のファイバグレーティングの形成が可能となるが、水素処理を施した場合と比較して、ファイバグレーティングの形成にはより多くの光照射が必要となり、生産性を低下させることとなる。また、屈折率変調の大きさも小さいという問題もある。【００２１】従って、本発明の目的は、従来の問題を解決して、光ファイバ中の水素ロスを制御して、アニール後のファイバグレーティングの中心波長の変動を抑制したファイバグレーティングの製造方法、この製造方法で製造した、バンド幅の短いターゲット特性に対して長さを短縮できるスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング、及びバンド幅の短いターゲット特性に対して小型化が可能なパッケージの利得等化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、以下に示すように、従来技術では解決が不可能であった問題を解決した、アニール後のファイバグレーティングの中心波長の変動を抑制したファイバグレーティングの製造方法、、この製造方法で製造した、この製造方法で製造した、バンド幅の短いターゲット特性に対して長さを短縮できるスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング、及びバンド幅の短いターゲット特性に対して小型化が可能なパッケージの利得等化器を知見した。【００２３】本発明のファイバグレーティングの製造方法の第１の態様は、光ファイバに水素を含侵する工程１と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのプレアニールを所定時間行なう工程２と、前記光ファイバに紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成する工程３と、前記光ファイバから前記水素を除去するためのアニールを行う工程４と、を備えたファイバグレーティングの製造方法である。【００２４】本発明のファイバグレーティングの製造方法の第２の態様は、前記工程２の後における前記ファイバグレーティングの水素濃度が、水素吸収ロス換算で０．５ｄＢ／ｍ以下である請求項１に記載のファイバグレーティングの製造方法である。【００２５】本発明のファイバグレーティングの製造方法の第３の態様は、前記工程３の後と前記工程４の後における前記ファイバグレーティングの中心波長の変動量が１０ｎｍ以下となるように、前記プレアニールを行う時間を制御する請求項１または２に記載のファイバグレーティングの製造方法である。【００２６】本発明のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの第１の態様は、請求項１から３のいずれか１項に記載のファイバグレーティングの製造方法によって製造されたスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングであって、この長周期ファイバグレーティングは、長さＬ１で構成が等しい複数のグレーティングが互いに長さＬ２のグレーティング未形成部分を介して形成されているとともに、前記Ｌ２が前記グレーティング形成部分のグレーティング周期よりも１０倍以上長いことである。【００２７】本発明のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの第２の態様は、前記グレーティング周期が１００μｍ〜１０００μｍのオーダーである請求項４に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングである。【００２８】本発明のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの第３の態様は、前記Ｌ２が、５ｍｍ〜１５０ｍｍである請求項４または５に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングである。【００２９】本発明の利得等化器の第１の態様は、請求項４から６のいずれか１項に記載のスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの、前記グレーティング未形成部分に、前記長さＬ１のグレーティングとは異なる構成の長周期ファイバグレーティングが少なくともひとつ備えられた、利得等化器である。【００３０】本発明の利得等化器の第２の態様は、前記長周期ファイバグレーティングは、パッケージを構成する、ひとつの補強部材で補強された請求項７に記載の利得等化器である。
【発明の効果】
【００３１】本発明のファイバグレーティングの製造方法では、光ファイバに含浸された水素を除去するためにプレアニールを行い、所定の水素ロスが得られるように、このプレアニール時間を制御することによって、紫外線レーザ照射後とアニール後におけるファイバグレーティングの中心波長の変動を、十分に抑制することができるスーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングを製造できる。【００３２】更に、適正にプレアニール時間を制御することによって製造されたファイバグレーティングにおいては、サブナノオーダーの波長制御が可能である。【００３３】本発明のスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器では、ファイバグレーティング長も短く、補強部材もひとつですむので、バンド幅の狭い透過損失−波長波形を有しながらも、今までにない小型化された利得等化器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】まず、バンド幅の短いターゲット特性に対応できる小型パッケージの利得等化器の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。【００３５】バンド幅の短いターゲット特性達成するためには、従来の均一な長周期ファイバグレーティングや位相シフトＬＰＧを用いた場合には、利得等化器の長さが長くなりすぎる問題がある。【００３６】そこで、本発明では、従来型の長周期ファイバグレーティング等ではなく、スーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティング（Ｓｕｐｅｒ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＬＰＧ）を使用する利得等化器を提案している。図１に、スーパーストラクチャ長周期ファイバグレーティングの構造を示す。図１に示すＬ１は紫外線レーザの照射によってグレーティングが形成された部分の長さであり、Ｌ２はグレーティングが形成されない部分の長さである。図１においては、長さＬ１で同じ構成のグレーティングがＮ個形成されている。【００３７】長さＬ１のグレーティングが形成された部分の周期Ｐ１は、通常、数百μｍのオーダーであり、グレーティングが形成されない部分の長さＬ２は、Ｐ１よりかなり長い。通常、Ｌ２の長さは、Ｐ１の１０倍以上である。また、Ｌ２の長さとしては、５ｍｍ〜１５０ｍｍが適切な範囲である。【００３８】表１に、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの一例の構造を示す。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングは、ＳＳＬＰＧ１〜ＳＳＬＰＧ５までの５種類あり、Ｌ１の長さは５ｍｍで同一であり、Ｌ２の長さが異なる。ＳＳＬＰＧ１〜ＳＳＬＰＧ５の番号が大きくなるにつれて、Ｌ２の長さは長くなっている。長さＬ１のグレーティングの数Ｎは、６で同一である。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの全長Ｌは、図１から明らかなとおり、Ｌ＝ＮｘＬ１＋（Ｎ−１）ｘＬ２ で表される。【００３９】
【表１】
2008158543.tif 000020
【００４０】ここで図２に、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングＳＳＬＰＧ１〜ＳＳＬＰＧ５の透過損失−波長波形を示す。グラフの縦軸は、透過損失（Ｌｏｓｓ）であり単位はｄＢである。横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）であり単位はｎｍである。図２に、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングと共に特性が示された均一な長周期ファイバグレーティングは、グレーティング長Ｌが３０ｍｍの長周期ファイバグレーティングである。【００４１】図２のグラフに表された透過損失−波長波形から、以下のことがわかる。（１）スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングのピークの中心波長はグレーティングの周期だけでなく、グレーティングが形成された部分と部分の間の距離（Ｌ２）にも関係がある。（２）スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの中心波長が、周期が同じ均一な長周期ファイバグレーティングの中心波長と一致した場合には、透過損失が最大となる。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの中心波長が、周期が同じ均一な長周期ファイバグレーティングの中心波長から遠ければ遠いほど、透過損失は小さくなる。（３）スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングＳＳＬＰＧ１とＳＳＬＰＧ５の中心波長と透過損失ピーク値は、ほぼ同じであるが、ＳＳＬＰＧ５の方がバンド幅が狭い。ＳＳＬＰＧ１の長さは５５ｍｍ、一方、ＳＳＬＰＧ５の長さは６９．５ｍｍである。従って、このバンド幅とスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの長さを比較すると、バンド幅とグレーティング長は、負の相関があることがわかる。【００４２】次に、表２に別のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの実施態様の構造を示す。スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングであるＳＳＬＰＧ１〜ＳＳＬＰＧ４は、グレーティングが形成されていない部分の長さＬ２は７．９１ｍｍで同一である。また、グレーティングが形成された部分の総長さ（ＮｘＬ１）は、皆同一である。ただし、長さＬ１のグレーティングの数Ｎは２〜７の異なる値になっている。【００４３】
【表２】
2008158543.tif 000021
【００４４】ここで図３に、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形を示す。グラフの縦軸は、透過損失（Ｌｏｓｓ）であり単位はｄＢであり、横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）であり単位はｎｍである。図３に特性が示された均一な長周期ファイバグレーティングは、グレーティング長Ｌが３０ｍｍのグレーティングである。【００４５】図３のグラフの透過損失−波長波形より、以下のことがわかる。（１）グレーティングを形成していない部分の長さＬ２を一定にすると、メインピークの中心波長も一定になる。（２）グレーティングが形成された部分の全長（ＮｘＬ１）が同じファイバグレーティングでは、Ｎが増えると透過損失のピークのバンド幅が狭くなる。また、メインピークの間の距離も大きくなる。（３）従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用すれば、均一な長周期ファイバグレーティングと同じ照射長（ＮｘＬ１）で、より狭いバンド幅の透過損失のプロファイルを実現できることがわかる。【００４６】以上のように、このスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを組み合わせることによって、狭いバンド幅に対応した小型パッケージの利得等価器を実現することができる。次に、この利得等化器の実施例を説明する。【００４７】透過損失−波長波形のターゲット特性として、図１１に示すターゲット特性を実現する利得等価器を考える。図４に、この利得等価器の構成を示す。ＳＳＬＰＧ１は、長さＬ１のグレーティングの数Ｎ＝２のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングであり、ＬＰＧ２は、均一な長周期ファイバグレーティングであり、下記の構造を有する。ＳＳＬＰＧ１： グレーティングが形成された部分の長さＬ１：１６ｍｍ，グレーティングが形成されない部分の長さＬ２：３０．２５ｍｍＬ１の数Ｎ：２全長Ｌ：６２．２５ｍｍＬＰＧ２： 全長Ｌ：２７ｍｍここで、ＬＰＧ２は、ＳＳＬＰＧ１のグレーティングが形成されていない部分（Ｌ２）内に形成されている。どちらもシングルモードファイバ（ＳＭＦ）であり、ＳＳＬＰＧ１は４次クッラドモードを利用し、ＬＰＧ２は５次クッラドモードを利用する。【００４８】図５に、ターゲット透過損失−波長波形と、ＳＳＬＰＧ１、ＬＰＧ２、利得等価器の透過損失−波長波形を示す。グラフの縦軸は、透過損失（Ｌｏｓｓ）であり単位はｄＢである。横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）であり、単位はｎｍである。【００４９】図５に示されるように、ターゲット特性と利得等価器の透過損失−波長波形は、ほぼ一致している。従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用することによって、従来、複数の長周期ファイバグレーティングを接続する必要があった利得等価器を、ひとつスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティング内に構築することができることが証明された。従って、補強部材もひとつで済むため、従来の問題を解決した小型の利得等価器を得ることができる。【００５０】また、この実施例では、シングルモードファイバを使用したが、もしクラッド層の径が小さいファイバや、コア層の屈折率の高い等の特殊ファイバを利用すれば、ファイバグレーティングの長���をもっと短くできる可能性がある。【００５１】ここでの図４に示す本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等器と、従来技術である図１２に示す４個の均一な長周期ファイバグレーティング（Ｌ１〜Ｌ４）を接続した利得等化器の比較を行なう。双方の利得等化器の透過損失−波長波形は、ターゲット特性とほぼ一致している。【００５２】次に利得等化器の長さを比較する。図４に示す本発明の場合には、ＬＰＧ２はＳＳＬＰＧ１のＬ２部分に形成されるので、全長Ｌは、ＳＳＬＰＧ１自体の長さの６２．２５ｍｍである。一方、図１２に示す従来型では、Ｌ＝ＬＰＧ１＋ＬＰＧ２＋ＬＰＧ３＋ＬＰＧ４＝３１４ｍｍである。従って、上述のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器は、従来の均一な長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の長さの約１／５の長さで、同じ特性を得ることができる。【００５３】また、図１３に示した、均一な長周期ファイバグレーティングのＬＰＧ１と、位相シフト長周期ファイバグレーティングであるＬＰＧ２を結合した利得等化器の実施例の場合と比較する。この図１３に示した従来型の利得等化器においても、透過損失−波長波形は、ターゲット特性とほぼ一致している。  次にこの利得等化器の全長を計算すると、Ｌ＝ＬＰＧ１＋ＬＰＧ２＝１３５．２２ｍｍである。従って、スーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した場合には、半分以下の長さで同じ特性を得ることができる。  更に、従来型の利得等化器では、複数の補強部材を必要とするが、本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の場合には、ひとつの補強部材すみ、かなり小型化できる。【００５４】以上のように、本発明のスーパーストラクチュア長周期ファイバグレーティングのグループを利用した利得等化器においては、ファイバグレーティングの総長も短く補強部材もひとつですむので、従来の長周期ファイバグレーティングや位相シフト長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器に比べて、非常に小型な利得等化器を提供することができることが証明された。【００５５】次に、光ファイバ中の水素ロスを制御して、ファイバグレーティングの中心波長の変動を減少させるための実施態様の説明を行なう。光ファイバに水素を含侵させる水素処理した後、まず一定期間、水素を除去するためのプレアニール（Ｐｒｅ−ａｎｎｅａｌ）を行う。そして、光ファイバに紫外線レーザを照射してグレーティングを形成した後に、水素を除去するためのアニール（Ａｎｎｅａｌ）を行う。【００５６】図６に、８０℃でプレアニールした場合の、プレアニール時間と水素ロスの関係を実線で示す。また、プレアニール時間とファイバグレーティングの中心波長の変動量の関係を破線で示す。グラフの縦軸は、左側の軸は、水素ロスを現し単位はｄＢであり、右側の軸は、波長シフトを表し単位はｎｍである。また、横軸は、プレアニール時間を表し、単位は時間（Ｈｏｕｒ）である。【００５７】この図６から、プレアニールする時間が長くなるにつれて、光ファイバの水素ロスが抑制され、ファイバグレーティングの中心波長の変動が減少していくことがわかる。特に、波長が１２４４ｎｍ近傍における水素ロスを制御できるように、プレアニールを行う。図６から、１２４４ｎｍにおける水素ロスを測定し、水素ロスが０．５ｄＢ／ｍ以下のなるようにプレアニール条件を定めることによって、ファイバグレーティングの波長シフトを制御することができる。従って、所定の水素ロスが得られるようにプレアニールする時間を制御することによって、ファイバグレーティングの波長シフトを制御することができることがわかる。【００５８】次にこの中心波長の変動量の制御方法に関して、以下のふたつの実施例を説明する。【００５９】図７に、１０時間のプレアニールを行った場合の実施例を示す。この場合、光ファイバに、１５ＭＰａの圧力で１週間、水素処理を行ってから、更に８０℃で１０時間のプレアニールを行なう。次に、この光ファイバに、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素を除去するためのアニールと、特性安定化処理を行って、ファイバグレーティングを形成する。また、紫外線レーザの照射時間は、１分間である。【００６０】ここで、特性安定化処理とは、下記に示す処理である。紫外線レーザを照射して形成されたファイバグレーティングは、何も処理を行わない場合には、時間の経過と共に、屈折率が小さくなり、また中心波長も短波長側へシフトする経時劣化が発生する。従って、この経時劣化を防ぐために、ファイバグレーティング部を高温に加熱して、予め不安定要素を取り除く処理を行なうことが有効であり、これを特性安定化処理と称する。【００６１】図７の一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線レーザ照射後、水素除去アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸は、透過（損失）で単位はｄＢであり、横軸は波長で単位はｎｍである。【００６２】図７のファイバグレーティングの中心波長の比較から、紫外線レーザ照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動は、３０ｎｍ前後である。また、同じ条件で１０本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、３０ｎｍプラスマイナス１．２ｎｍであった。【００６３】次に、図８に、１５時間のプレアニールを行った場合の実施例を示す。この場合、光ファイバに、１５ＭＰａの圧力で１週間、水素処理を施してから、更に８０℃で１５時間のプレアニールを行なう。次に、この光ファイバに、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素を除去するためのアニールと、特性安定化処理を行って、ファイバグレーティングを形成する。ここで、紫外線の照射時間は、５分間である。【００６４】図８の一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線照射後、水素除去アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸、横軸は、図７と同様である。【００６５】図８のファイバグレーティングの中心波長の比較から、紫外線レーザ照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、５ｎｍ前後であり、非常に抑制されている。また、同じ条件で１０本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、５ｎｍプラスマイナス０．２ｎｍであった。【００６６】図７の場合と比較して、プレアニール時間を増加したことによって、大幅に中心波長のシフトが抑制されていることがわかる。従って、水素ロス増を０．１５ｄＢ／ｍに制御した光ファイバを使用した場合には、サブナノオーダーの波長制御が可能になる。【００６７】次に、本発明のプレアニール時間を制御する方法と比較するため、プレアニールを行わない場合と、水素処理を行わない場合の実施例を示す。図９は、光ファイバを、１５ＭＰａで１週間、水素処理を行い、プレアニールは行わないで、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成し、その後、水素除去アニールと特性安定化処理を施した場合である。ここで、紫外線の照射時間は、３０秒である。【００６８】図９に示す一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線照射後、水素除去アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸、横軸は、図７と同様である。【００６９】図９のファイバグレーティングの中心波長の比較から、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、９０ｎｍ前後と大きな値となる。また、同じ条件で１０本の光ファイバに紫外線レーザを照射して行った試験では、紫外線照射後と水素除去アニール後の中心波長の変動量は、９０ｎｍプラスマイナス５ｎｍであった。このプレアニールを行わない場合では、どのような光ファイバを利用しても、波長制度でサブナノオーダーが必要な場合には、ほとんど制御不能である。【００７０】続いて、図１０に、感光性光ファイバを使用し、水素処理をいっさい行わないで、紫外線レーザを照射してファイバグレーティングを形成した場合の実施例を示す。ここで、紫外線の照射時間は、３０分である。【００７１】図１０の一点鎖線、破線、実線は、それぞれ、紫外線レーザ照射後、アニール後、特性安定化後の波形を示す。ここで、グラフの縦軸、横軸は、図７と同様である。【００７２】図１０の波形より、感光性ファイバを水素処理無しで紫外線照射をした場合、照射後の波形は安定している。しかし、最大透過損失は４ｄＢで、これを実現するために、紫外線を３０分も照射する必要があり、生産性は非常に低い。更に、この場合、サブナノオーダーの波長制御は可能となるが、十分な透過損失特性を得ることは困難である。【００７３】以上のように、図７，８に示されるような水素除去のためのプレアニールを行った場合は、図９に示されるようなプレアニールを行わない場合や、図１０に示されるような水素処理を行わない場合に比べて、中心波長の変動量が非常に抑制され、紫外線照射時間も短くてすむことがわかり、本発明の効果が証明された。【００７４】以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、更に様々な実施形態が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】スーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングの構造を示す図。
【図２】次数Ｎが６のスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形を示した図。
【図３】Ｌ２とＬ１ｘＮを一定にしたスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングの透過損失−波長波形を示した図。
【図４】スーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の構造を示した図。
【図５】図４に構造を示すスーパストララクチュア長周期ファイバグレーティングと利得等化器の透過損失−波長波形を示した図。
【図６】プレアニール時間と水素ロス、及び、プレアニール時間と中心波長変動の関係を示す図。
【図７】プレアニール時間１０時間の場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図８】プレアニール時間１５時間の場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図９】プレアニールを行わない場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図１０】感光性ファイバに水素処理を行わずグレーティングを形成した場合の、紫外線レーザ照射後とアニール後の中心波長の変動を示した図。
【図１１】利得等化器のターゲット透過損失−波長波形の一例を示す図。
【図１２】４個の均一な長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の構造を示す図。
【図１３】図１２に示す長周期ファイバグレーティングと利得等化器の透過損失−波長波形を示した図。
【図１４】均一な長周期ファイバグレーティングと位相シフト長周期ファイバグレーティングを利用した利得等化器の構造を示す図。
【図１５】図１４に示す長周期ファイバグレーティングと利得等化器の透過損失−波長波形を示した図。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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