(57)【要約】    【課題】  温度変化に対して特性の安定した光ファイバデバイスを実現する。    【解決手段】  干渉計３００は、２本の入力リード３０２、３０８と、２本の出力リード３１０、３１５を有する光結合器３０３を含む。出力リード３１０から追加のファイバ３１４、ピグテールリード３１３を経てファラデーミラー３０６に至るまでの光路長と、出力リード３１５からピグテール３１６を経てファラデーミラー３０７に至るまでの光路長と、これらの光路を形成する各光ファイバーコンポーネントの熱膨張係数とは、温度変化に対して干渉計３００の特性が安定するように設定される。    【選択図】    図３
2004361398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度感度が低い光ファイバデバイスであって、
熱膨張の第１複合係数および第１長さを有する第１光ファイバアームと、
前記デバイスの温度感度を低下させるように選択された、熱膨張の第２複合係数および第２長さを有する第２光ファイバアームと、
を備えることを特徴とする光ファイバデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光デバイスに関し、特に、温度感度が低い（温度変化に対して特性の安定した）光ファイバデバイスのためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計は、干渉縞の光学干渉パターンを形成して、一般に光源の波長に関連して測定を行うためのデバイスである。干渉計は、光源の相対的な波長の変化を監視するために使用される。こうした波長監視用途では、干渉計は、「波長計数器」または「波長計」とも呼ばれる。
【０００３】
「ファイバ干渉計」は、全体的に光ファイバ導波管および光ファイバ部品を使用して構成される干渉計である。図１は、十分に周知されているマイケルソン型に基づく従来の技術に係る干渉計１００を図式的に示す。干渉計１００は、ファイバ方向性結合器１０３、並びにファラデー回転子ミラー１０６および１０７を備える。結合器のリード１０２および１０８は、光源１０１および検知器１０９にそれぞれ接続される。ファラデー回転子ミラー１０６および１０７は、結合器のファイバリード１０４および１０５に取り付けられる。その他のいくつかのファイバ（１１５）を結合器のリード１０４（または１０５）とファラデー回転子ミラー１０６（または１０７）との間にスプライスしても良い。ファラデーミラー１０６および１０７は、光源１０１からの光をリード１０４および１０５を通って逆反射し、これらの反射信号は、カップリング１０３においてさらに交換および結合されて、リード１０８を通って逆に搬送され、光センサ１０９により検知される。
【０００４】
自由空間（開放型の）干渉計と比較して、ファイバ干渉計を使用する主な相違の１つは、ファイバ干渉計は温度の変化に敏感な点である。こうした温度感度が生じるのは、ファイバの長さは温度の上昇と共に感知できる程度に延びるが、自由空間または空気のものは、これに匹敵するほど拡張しないためである。干渉計の安定した動作は、安定している経路長さに依存するので、ファイバのこうした熱膨張は、蓋然的にインターフェログラム測定の熱ドリフトを生じる。
【０００５】
干渉計１００のアーム１２０は、ファイバ１０４および１１５と、ファラデーミラー１０６のリード１１６とを備える。アーム１２１は、ファイバ１０５と、ファラデーミラー１０７のリード１１７とを備える。周囲温度Ｔの関数であるこれらのアームの長さは、それぞれＬ1（Ｔ）およびＬ2（Ｔ）として示す。一般に、干渉計１００に使用されるすべてのファイバは、従来の技術に係るの干渉計と同様、種類および構造が均一である。このファイバは、１℃当たり１００万分のα（ｐｐｍ／℃）、または同様に１ケルビン温度あたり１００万分のα（ｐｐｍ／°Ｋ）という熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。熱膨張理論によると、
Ｌ1（Ｔ）＝（１＋αＴ）・Ｌ1（０）  …（１）
Ｌ2（Ｔ）＝（１＋αＴ）・Ｌ2（０）  …（２）
ここで、Ｌ1（０）およびＬ2（０）は、０°Ｋのときの干渉計アーム１２０および１２１の長さである。これらの方程式は、各アームの長さが、周囲温度の変化に直接比例してどのように変化するかを示す。
【０００６】
したがって、２本のアームの経路長差を温度の関数で表すと以下のとおりであり、
ΔＬ＝Ｌ2−Ｌ1（Ｔ）  …（３）
これは、干渉計アーム１２０と１２１との間の経路長差、ΔＬが、温度Ｔの関数であることを示す。ΔＬは温度の関数であるから、干渉計の出力は温度と共にドリフトすることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のデバイスと比較して熱ドリフトが著しく少ないファイバ干渉計を備える、温度感度が低い光ファイバデバイスを提供するシステムおよび方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
こうした低い温度感度は、複数のアーム間の「複合」熱膨張特性が異なるように、本発明のデバイスの様々なアームに異なる特性を有するファイバを使用することにより得られる。さらに、本発明により、既知の熱特性を有する光ファイバを使用して、熱変化に対して安定なファイバデバイスを製造するために、各アームに必要なファイバの長さを決定するための方法を以下で説明する。
【０００９】
上記は、以下の本発明の詳細な説明をより良く理解できるように、本発明の特徴および技術的利点を多少大まかに概略を説明したものである。本発明のその他の特徴および利点は、以下で説明され、本発明の特許請求の範囲の主題を構成する。当業者は、開示された概念および特定の実施態様は、本発明の同じ目的を実施するためにその他の構造を変更または設計するための基礎として容易に使用できることを認識するべきである。また、当業者は、こうした等価な構造は、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の精神および範囲を逸脱しないことも理解するべきである。動作機構および方法の両方に関する本発明の特色と考えられる新規な特徴、並びにその他の目的および利点は、添付の図面に関連して考察すると、以下の説明からより良く理解されるであろう。しかし、各図面は、具体的に示して説明するためにのみ提供するのであり、本発明を限定することを意図したものではないことをはっきりと理解するべきである。
【００１０】
本発明をより完全に理解するため、添付の図面に関連して以下の説明を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のシステムおよび方法によると、コーティングおよび／または接続材料の熱特性を光ファイバに影響させて、光ファイバに基づくデバイスを一次膨張効果から熱的に安定化させる。本発明は、光ファイバ干渉計に使用するのに特に良く適する。
【００１２】
光ファイバは、様々な層から構成される。光ファイバのコアおよびクラッディングは、一般にシリカガラスである。光は、一般にコア領域内に伝播して閉じ込められた状態を保つ。シリカは脆弱であるため、プラスチックなどの数層の弾性材料がコーティングされる。一般に、適用されるコーティングは、ガラスとは非常に異なる熱膨張特性を有する。したがって、ファイバ全体としては、ガラス単独の熱挙動を示さず、全体の熱特性が、ガラスおよびそのコーティングの特性のいくつかの組合せにより決まる複合構造として挙動する。本発明の実施態様は、干渉計などのアームにそれぞれにコーティングされたファイバを使用して、各アームの複合ＣＴＥ間に差を提供する。一般に、アームとして選択された組立体は、異なる割合の熱膨張を呈する。これらの組立体に使用される各種ファイバは、異なる半径および／または異なるコーティングを有して良い。さらに、ファイバは、様々な供給元から市販されているものであってもよく、あるいは特別に製造したものであってもよい。その他の実施態様では、少なくとも１本のファイバを物理的に処理して複数のアーム間の複合ＣＴＥに差をもたらし、上記の組立体は、ファイバの熱特性を変えるためにファイバに付着させるその他の材料を含めてもよい。
【００１３】
温度感度が低いファイバデバイスのための本発明のシステムおよび方法は、異なる光ファイバ経路間の光伝播遅延の整合（マッチング）、および電気通信システム内の波長の監視など、多様な用途を有する。
【００１４】
本明細書では、「一次」熱挙動は、上記のとおり熱膨張理論により記述される、材料の支配的な挙動に関連付けることを意図する。機械的には、これは、材料の任意の方向に沿う長さが、その材料の温度の変化に直接比例して変化することを示している。こうした変化の比例定数は、熱膨張率係数（ＣＴＥ＝Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）として公知である。さらに、本明細書中では、接続される構成部品群、たとえばファイバ、コーティング、スプライスおよびその他の部品の平均ＣＴＥを、接続される構成部品の「複合熱膨張係数」または「複合ＣＴＥ」と称する。その他の非支配的で、より数学的に関連する材料の熱挙動が存在する。ヒステリシス、クリープおよび応力緩和などのこうした作用は、本明細書では「一次」挙動とみなさない。さらに、温度に対する屈折率の変化の作用は、本明細書では無視して良いものと考える。本発明の実施態様は、一次挙動に対処することにより、ファイバ干渉計の熱ドリフトを含む多くの光ファイバ用途に関する熱ドリフト問題を緩和する。
【００１５】
以下の実施例は、２通りにコーティングされたファイバアームＬ1およびＬ2を有する光ファイバ干渉計に関して呈示する。第１ファイバアームの複合ＣＴＥをα1、第２ファイバアームの複合ＣＴＥをα2と称すると、干渉計の２本のアームの適切な長さは、以下に説明するように選択される。一般に、干渉計の設計においては、重要な第１の項目はフリー・スペクトル・レンジ（ＦＳＲ）であり、これは、干渉計で光入力の波長を掃引する（ある範囲にわたって変化させる）時に与える干渉縞の周期性である。干渉計のＦＳＲは、干渉計の出力の２つの頂点間における差を誘導するために、入力光源の周波数をどの程度掃引するかを決定し、メガヘルツ（周波数）またはナノメートル（波長）で表すことができる。本発明により干渉計を設計する場合、Ｌ2−Ｌ1、つまり経路長の差ΔＬは、所望のＦＳＲに基づいて選択される。２種類のファイバを使用する熱安定化のための本発明のシステムおよび方法によると、以下のとおり、Ｌ2およびＬ1に関連する第２の考慮がなされる。
【００１６】
それぞれにコーティングされ、α1およびα2の複合ＣＴＥを有するそれぞれのファイバの長さをＬ1およびＬ2とすると、上記の方程式（１）および（２）は以下のように表すことができる。
Ｌ1（Ｔ）＝（１＋α1Ｔ）・Ｌ1（０）  …（４）
Ｌ2（Ｔ）＝（１＋α2Ｔ）・Ｌ2（０）  …（５）
したがって、温度全体の経路長の差は、以下のように温度の関数として表現することができる。
ΔＬ＝Ｌ2（Ｔ）−Ｌ1（Ｔ）
＝Ｌ2（０）・（１＋α2Ｔ）−Ｌ1（０）・（１＋α1Ｔ）
＝｛Ｌ2（０）−Ｌ1（０）｝＋｛α2Ｌ2（０）−α1Ｌ1（０）｝Ｔ  …（６）
方程式（６）は、定数項および温度依存項を含む。温度依存項｛α2Ｌ2（０）−α1Ｌ1（０）｝は、以下の式が成立するようにＬ1およびＬ2を選択することにより、消去することができる。
α2／α1＝Ｌ1（０）／Ｌ2（０）  …（７）
方程式（７）の関係が真である場合、経路差、ΔＬは温度Ｔに依存しなくなる。したがって、ファイバの適切な長さおよびコーティングが、方程式（７）が真であるように選択すると、ファイバ干渉計は、温度に対して、少なくとも「一次」熱挙動に対しては反応しないようにすることが可能である。
【００１７】
この結果は、すべてのアーム間の相対的な長さの差が温度に対して安定性を保つことが可能な、２本を超す数のファイバアームを有する光デバイスに関して法則化することができる。一例は、様々な長さＬ1（Ｔ）、Ｌ2（Ｔ）、・・・Ｌn（Ｔ）を有する、２本を超える数のファイバアームが存在する状況である。各ファイバＬiの複合ＣＴＥαiは、（コーティング、構造の変更、またはその他の手段により）以下のようにそれぞれ変更することができる。
α1Ｌ1（０）＝α2Ｌ2（０）＝Ｋ＝αnＬn（０）  …（８）
これで、すべてのアーム間の相対的な長さの差は、温度に対して安定状態を保つであろう。つまり、ある２本のファイバの長さ間における熱安定性は、各ファイバの０ケルビン温度（絶対温度の０度）における長さとその複合ＣＴＥとの積が等しい場合に得られる。
【００１８】
したがって、上記の方程式は、実際の設定では０ケルビン温度におけるアームＬ1およびＬ2の測定値を表し、材料の０ケルビン長は直接的に得ることはできない。しかし、０ケルビン長は、方程式（４）および（５）を使用することにより、別の温度で測定された長さから算出することができる。こうした計算を使用すると、方程式（７）は、ある温度ｔにおけるファイバＬ1およびＬ2の測定長さに関して書き直すことができる。
【００１９】
α2（ｌ＋α1ｔ）／α1（ｌ＋α2ｔ）＝Ｌ1（ｔ）／Ｌ2（ｔ）  …（９）
この関係は、方程式（７）であらわされた関係に等しい。したがって、方程式（９）の関係が、温度ｔにおけるα1およびα2、Ｌ1およびＬ2を適切に選択することにより真になると、この場合も光デバイスの熱安定性が得られる。
【００２０】
図２を参照すると、熱的に安定化した光ファイバデバイスを製造するための方法２００の本発明による一実施態様が示されている。実際には、ファイバコーティングの特性を直接選択することはできない。しかし、明らかに異なるコーティングを有する２本の「オフザシェルフ」（市販の）ファイバを入手して、ファイバ結合器およびその他の構成部品に関連して使用し、ファイバ干渉計などの熱的に安定したファイバデバイスを構成することができる。２０１では、あらかじめ測定した複合ＣＴＥ、α1およびα2を有する２種類のオフザシェルフファイバが、デバイスのために選択される。ボックス２０２では、経路長の差の称呼値、ΔＬ＝Ｌ2−Ｌ1が光デバイスのために選択される。２０２におけるこの選択は、少なくとも部分的に、デバイスの機能特性に基づいてなされる。光デバイスを熱的に安定化させるため、適切な長さＬ1およびＬ2は、２つの方程式系、すなわち２０２で選択される公称経路長の差ΔＬ＝Ｌ2−Ｌ1、および方程式（７）または（９）の、ＣＴＥおよび経路長の逆比（逆比例の関係）を解くことにより２０３で導かれる。この方法は、比較的高い熱係数を有するファイバを、用途によって長さが決まる比較的短いアームに配置するべきであることを示す。逆に、比較的低い熱係数を有するファイバは、逆の関係で比較的長いアームに配置するべきである。
【００２１】
図３を参照すると、熱安定性が低いマイケルソンファイバ干渉計の実施態様３００の略図が示されている。マイケルソン干渉計３００は、２×２結合器３０３を使用して構成されているように示されている。一般に、光ファイバ結合器は、結合器から延在するファイバリードを有する。たとえば、２×２結合器は、２本の入力リードと２本の出力リードとを有する。あるいは、これらのリードは、２本の入力ファイバおよび２本の出力ファイバと称しても良い。結合器を使用して干渉計を構成している場合、「アーム」という用語は、リードと、干渉計を構成するために、このリードに直接的にあるいは間接的にスプライスされたファイバとを表すために使用される。たとえば、図３では、マイケルソン干渉計のアーム３０４および３０５は、結合器３０３とファラデーミラー３０６および３０７との間に延在する。図示の干渉計アーム３０４は結合器のリード３１０を有し、このリード３１０は追加のファイバ３１４にスプライスされ、この追加のファイバ３１４はファラデーミラー３０６から延在するピグテールリード３１３にスプライスされる。アーム３０５は、結合器３０３から延在してファラデーミラー３０７のピグテールリード３１６にスプライスされるリード３１５を有するように示されている。あるいは、各アーム３０４および／または３０５は、本発明により干渉計のＦＳＲを調節するために、各アームにファイバをスプライスすることができる。
【００２２】
光源３０１から干渉計３００を通る光の経路をたどって説明すると、光は入力アーム３０２に入るか、および／または入力アーム３０２内に射出される。入力アーム３０２は、結合器３０３のリードとして示されている。光は、次に、結合器３０３内に入る。結合器３０３の全長にわたって、アーム３０２を介して入る光源３０１からのパワーは、リード３０２からリード３１５に結合する（あるいは、部分的に送る）。一般に、この結合の結果として、光源のパワーは、リード３１０と３１５との間で均等に分割され、アーム３０４および３０５内に均等に出て行く。結合器３０３に入る光パワーは、発振電磁界（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）である。エネルギー保存の結果として、２つの発振電磁界は、一般に、アーム３０４および３０５を介して結合器３０３から９０°位相がずれた状態で出てゆく。
【００２３】
長さＬ1が比較的長いアーム３０４の場合、光は結合器のリード３１０およびファイバ３１４の長い長さを通って移動し、ファイバ３１４にスプライスされる（ピグテール３１３を介して）ファラデーミラー３０６で反射される。光は、アーム３０４から結合器３０３内に戻る。スプライスされた結合器リード３１５およびファラデーミラー３１６から構成される図３に示す長さＬ2の比較的短いアーム３０５を通って移動する光は、ファラデーミラー３０７で反射されて、アーム３０５を通って光ファイバ結合器３０３内に戻る。反射された光が光ファイバ結合器３０３に戻ると、光は干渉する。光は２種類の経路の長さ、Ｌ1およびＬ2を移動するので、２つの異なる経路から戻る光の位相差は、光の波長に応じて変化する。結合器において結果として生じる光干渉は、結合器のリード３０２と３０８との間で分割される波長依存パワーが生じる。したがって、波長の変化に応じて、検知器３０９で検知される強度は変化する。たとえば、入力３０１の波長が均一に変化する場合、たとえば波長がリニアに調節されるレーザにより生成される光などの場合、３０９におけるフォト・ダイオード検知器の出力は正弦的に変化する。結果として得られる正弦曲線の各々のフル・サイクルは、干渉計の１つのＦＳＲに等しい単位で表されるように変化する。したがって、波長３０１における波長の変化は、３０９で測定することができる。
【００２４】
図４を参照すると、本発明による３×３結合器に基づくファイバ干渉計４００が示されている。３×３結合器に基づく干渉計４００の主な動作は、図３の２×２結合器に基づく干渉計３００に類似している。３×３結合器４０３は、非常に近接して溶融されているか、または互いに溶融されている３本のファイバを備える。その結果、３×３結合器４０３は、３本の入力リード４０８、４０２および４１８と、３本の出力リード４１０、４１２および４１５を有する。干渉計４００のアーム４０４は、リード４１０と、ファイバ４１４と、ファラデーミラー４０６のピグテール４２１と、これらのファイバを接続するスプライスとを有する。同様に、アーム４０５は、リード４１５と、ファラデーミラー４０７の少なくともピグテール４２２と、これらを接続するスプライスとを有する。中心アーム４２０は、図示のとおり、リード４１２を有する。
【００２５】
光源４０１からの光が、図４に中心タップとして示されているリード４０２を通って干渉計４００に入ると、光は、他の２本のファイバに均等に結合する。その結果、等量の光が、リード４１０、４１２および４１５において結合器４０３から出て行く。３×３結合器における位相シフトは、２×２結合器の場合とは異なる。結合に関連して、リード４０２と４１０と４１５との間に１２０°の位相シフトが存在する。ファイバリード４１０および４１５内の光波には、結合により１２０°の位相シフトが生じるが（光波の交差結合）、ファイバ４１２内の光波は位相シフトしない。したがって、ファイバリード４１０および４１５中を、結合器４０３から出て行く光波は、リード４１２の光波に対して１２０°の位相関係を有し、各ファイバリード４１０、４１２および４１５上の光波は、光源４０１からのパワーの３分の１を有する。
【００２６】
中心リード４１２中を移動する光は、パワー検知光検知器として動作する光検知器４１３により受信される。その結果、光源４０１の平均パワーを得るために使用される信号が得られる。その他の２本の出力リード４１０および４１５は、２×２結合器の実施態様３００のリード３１０および３１５と同様、干渉計の機能に使用される。図４に示すように、干渉計のアーム４０４は、リード４１０とファラデーミラー４０６との間にスプライスされるファイバ４１２の長さを有し、結合器のリード４１５は、干渉計のアーム４０５として使用される。光波は、アーム４０４および４０５の異なる経路の長さを移動して、それぞれファラデーミラー４０６および４０７で反射され、３×３結合器４０３に戻り、そこで、交差結合した光波は、さらに１２０°位相シフトして、それぞれアーム／リード４０８および４１８を介して光検知器４０９および４１１により受信される。光入力部４０１の波長はリニアに変化するので、正弦的に変化する電流が光検知器４０９および４１１で生成される。３×３結合器に基づく干渉計４００の場合、１２０°位相シフトにより、２×２結合器の場合の９０°位相シフトと対照的に、光の波長が変化する方向が導かれる。たとえば、２つの光検知器４０９および４１１の電流ｉaおよびｉbは、結合器４０３の１２０°位相シフト特性により、特定の位相関係を有する。その結果、波長が増加すると、電流ｉaはｉbに対して１２０°先行し、波長が減少すると、電流ｉbはｉaに対して１２０°先行する。したがって、これらの２つの信号の位相を観察することにより、波長が変化する方向を推定することができる。
【００２７】
図５は、本発明により熱的に安定化させたマッハツェンダー干渉計の実施態様５００である。この構造では、マッハツェンダーファイバ干渉計５００は、２×２結合器５０３および５０９を備える。結合器５０３の出力リード５１０および５１５は、結合器５０９の入力リード５２０および５２２にそれぞれ接続される。追加のファイバ５１４は、リード５１０と５２０との間にスプライスして、干渉計の上部アーム５０４を形成することができ、リード５１５および５２２は一緒にスプライスして、下部アーム５０５を形成することができる。本発明によると、干渉計のアーム５０４および５０５間の長さの差は干渉計５００のＦＳＲを決定する。
【００２８】
光は、光源５０１から干渉計５００を通る経路をたどって入力リード／アーム５０２に入り、第１光ファイバ結合器５０３内に至る。結合器５０３の長さにわたって、アーム／リード５０２を介して入る光源５０１からのパワーは、リード５０２からリード５１５に部分的に移動し、理想的には光源のパワーは、リード５１０と５１５との間で均等に分割し、アーム５０４および５０５に均等に出て行く。結合器５０３に入る光波も振動電磁界である。２×２結合器５０３の場合、交差結合した光波は、エネルギー変換の結果として９０°位相シフトする。アーム５０４では、光はファイバ経路Ｌ1の比較的長い長さを通って移動し、アーム／リード５０５では、光は比較的短い長さＬ2を通って移動する。アーム５０４および５０５を通って移動する光が第２光ファイバ結合器５０９に入ると、光波は再結合して干渉する。したがって、光波の相対的な位相に応じて、出力リード５０８と５１１との間で分割する光パワーは異なる。その結果、光ダイオードなどによって、リード５０８で検知される光電力は、波長依存である。
【００２９】
図６は、温度感度が低い光ファイバ結合器６００の略図である。温度感度が低い結合器６００は、異なるＣＴＥを有する２種類のファイバ、たとえば異なるコーティングを有するファイバを使用して製造される。温度感度が低い結合器６００は一般に、異なるＣＴＥを有する２本のファイバのそれぞれにおいてコーティングの微小領域をストリップして、ストリップした領域でこれらのファイバを共に溶融して製造される。こうした結合器は、製造された後、図３に示す実施態様と同様に、ファラデーミラーを結合器のリードにスプライスすることにより、マイケルソンファイバ干渉計などの熱安定化したファイバ干渉計を構成するために使用することができる。温度感度が低い結合器６００は、本発明により「オフザシェルフ」ソリューションを提供する（市販の光ファイバを用いて実現することができる）。温度感度が低い結合器６００は、α1の複合ＣＴＥ、一般に比較的低い複合ＣＴＥを有する第１ファイバを有する。この第１ファイバは、リード６０２および６０４を有する。他の２本のリード６０５および６０６は、異なる複合ＣＴＥ、α2、リード６０２および６０４よりも一般に比較的大きい複合ＣＴＥを有する第２ファイバを有する。これらのファイバは、結合体または領域６０３で溶融される。一般に、少なくとも１本のリード、一例として、比較的低い複合ＣＴＥを有するファイバを有するリード６０４は、他のリード、この実施例では、比較的高い相対複合ＣＴＥを有するリード６０５に比べて長い。しかし、リードからファイバを切断して干渉計のアームを形成し、ミラーまたは１個もしくは複数の追加の結合器を必要に応じて取り付けることにより、これらのリードの各々は、温度感度が低い結合器６００を用いてファイバ干渉計を構成するのに一般に十分である。あるいは、整合する長さのファイバをリード６０４（および６０５）にスプライスして、ファイバ干渉計を構成する。マッハツェンダー干渉計を構成するには、図５に示す場合と同様、第２の温度感度が低い結合器を第１の温度感度が低い結合器にスプライスしてもよい。
【００３０】
温度感度が低い結合器６００を用いて構成される熱的に安定化した干渉計の各アームの長さは、上記の方程式（７）または（９）を使用して決定することができ、この場合、ＣＴＥ、α1およびα2は既知であり、経路の差ΔＬ＝Ｌ2−Ｌ1は、ＦＳＲおよび／または干渉計のその他の機能要件により決まる。あるいは、テーブルまたはテーブルの集合を温度感度が低い結合器６００と共に供給すると、所望のＦＳＲに対するアーム長さの選択に役立つようにすることができる。たとえば、テーブルは、特定のＦＳＲに関してＬ1およびＬ2を作表して、温度感度が低い結合器と共に供給することができる。
【００３１】
図７は、熱的に安定したファイバ干渉計７００を示し、この干渉計は、両方のアーム７０４および７０５に同種のファイバを使用し、剛性構造７１０（および／または７１１）をアーム７０４（および／または７０５）のファイバに取り付ける。剛性構造７１０（および／または７１１）は、一方または両方のファイバの長さを伸張させて差別化し、異なる相対ＣＴＥをファイバに提供する。剛性構造７１０および７１１は、図７に略図を示すように、干渉計の異なる個々のアームのスプライス上に配置された特殊なスプライスプロテクタで良い。たとえば、干渉計のアーム７０４上のスプライスプロテクタ７１０は、アーム７０５上のスプライスプロテクタ７１１よりも、温度に応じて迅速に拡張する。その他の実施例として、スプライスプロテクタ（７１０）は、アーム（７０４）のスプライス上にのみ配置され、他のアーム（７０５）のスプライス上にはプロテクタは配置されない。この実施例では、プロテクタ７１０は、拡張（膨張）すると、アーム７０５のファイバと比較して、異なる複合ＣＴＥをアーム７０４のファイバに提供する。あるいは、一方または両方のアームのファイバに堅く取り付けられた剛性のバーを使用して、アームのファイバを差別的に伸張させることができる。スプライスプロテクタまたはバーの熱膨張特性は一般に既知であるか、または測定することができる。結果として得られる実効ＣＴＥα１およびα２は、干渉計アームの異なるセグメントに対して異なる熱膨張をもたらし、必要な長さＬ1およびＬ2を導くために使用することができる。
【００３２】
本発明およびその利点について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神および範囲を逸脱せずに、様々な変更、置換および修正を本明細書に加えることができることを理解するべきである。さらに、本発明の応用範囲は、本明細書に記載した物質、手段、方法およびステップのプロセス、機械、製造、構成の特定の実施態様に限定することを意図するものではない。当業者が本発明の開示事項から容易に理解するように、現在存在するかまたは後に開発され、本明細書に記載された対応する実施態様と実質的に同じ機能を果たし、実質的に同じ結果を達成するプロセス、機械、製造、物質の構成、方法またはステップは、本発明に従って使用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、こうしたプロセス、機械、製造、物質の構成、手段、方法またはステップを本発明の範囲に含むことを意図する。
【００３３】
なお、本発明は例として次の態様を含む。（  ）内の数字は添付図面の参照符号に対応する。
［１］  温度感度が低い光ファイバデバイス（３００、４００、５００または６００）であって、
熱膨張の第１複合係数および第１長さを有する第１光ファイバアーム（３０４、４０４、５０４または６０４）と、
前記デバイスの温度感度を低下させるように選択された、熱膨張の第２複合係数および第２長さを有する第２光ファイバアーム（３０５、４０５、５０５または６０５）と、
を備えることを特徴とする光ファイバデバイス。
［２］  前記第１および第２長さの比率が、熱膨張の第１および第２複合係数の比率に逆に組み合わせて、前記デバイスの温度感度を最小限にすることを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［３］  前記第１および第２アームを結合する結合器（３０３、４０３、５０３または６０３）をさらに備えることを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［４］  前記デバイスが光ファイバ干渉計であることを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［５］  前記アームの前記長さが、所定のフリー・スペクトル・レンジを前記干渉計に与えるように選択されることを特徴とする、上記［４］に記載のデバイス。
［６］  前記アームの少なくとも１本が複数のファイバ部分を備え、熱膨張の前記複合係数が、前記複数のファイバ部分のすべてによりもたらされる熱膨張を含むことを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［７］  前記ファイバ部分がスプライスを使用して結合され、熱膨張の前記複合係数が、前記スプライスによりもたらされる熱膨張を含むことを特徴とする、上記［６］に記載のデバイス。
［８］  前記熱膨張の第１および第２の複合係数のうち、少なくとも１つが、前記第１および第２のファイバアームのうち、少なくとも１本に取り付けられる材料により変更されることを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［９］  前記熱膨張の第１および第２の複合係数のうち、少なくとも１つが、前記第１および第２のファイバアームのうち、少なくとも１本に取り付けられる少なくとも１つの構造によって変更されることを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［１０］  温度感度が低い光ファイバ結合器（６００）であって、
熱膨張の第１複合係数を有する第１光ファイバ（６０２、６０４）と、
熱膨張の第２複合係数を有する第２光ファイバ（６０６、６０５）と、
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバを、１本のファイバ上の光信号が前記第１および第２の光ファイバ間に導かれるように結合する結合領域（６０３）と、
を備えることを特徴とする光ファイバ結合器（６００）。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】先行技術のファイバ干渉計の略図である。
【図２】本発明による温度感度が低い光ファイバデバイスを提供するための方法のフローチャートである。
【図３】本発明による２×２光ファイバ結合器を使用するファイバ干渉計の実施態様の略図である。
【図４】本発明による３×３光ファイバを使用するファイバ干渉計の実施態様の略図である。
【図５】本発明によるマッハツェンダーファイバ干渉計の実施態様略図である。
【図６】本発明の一実施態様により、２種類のファイバから構成されて特に改造されたファイバ結合器の略図である。
【図７】本発明による２×２光ファイバ結合器およびスプライスプロテクタ伸張具を使用するファイバ干渉計の実施態様を示す略図である。
【符号の説明】
【００３５】
３００  温度感度が低い光ファイバデバイス（マイケルソンファイバ干渉計）
３０３  結合器
３０４  第１光ファイバアーム
３０５  第２光ファイバアーム
４００  温度感度が低い光ファイバデバイス
４０３  結合器
４０４  第１光ファイバアーム
４０５  第２光ファイバアーム
５００  温度感度が低い光ファイバデバイス（マッハツェンダー干渉計）
５０３  結合器
５０４  上部アーム
５０５  下部アーム
５０９  結合器
６００  温度感度が低い光ファイバデバイス、光ファイバ結合器
６０２  第１光ファイバ
６０３  結合器、結合領域
６０４  第１光ファイバ
６０５  第２光ファイバ
６０６  第２光ファイバ
７００  ファイバ干渉計
【図１】
2004361398.tif 000003
【図２】
2004361398.tif 000004
【図３】
2004361398.tif 000005
【図４】
2004361398.tif 000006
【図５】
2004361398.tif 000007
【図６】
2004361398.tif 000008
【図７】
2004361398.tif 000009