(57)【要約】【課題】小型で消費電力が小さく、しかも信頼性が高い波長可変光ファイバグレーティング型フィルタを提供する。【解決手段】導電性繊維１３の通電加熱による屈折率の温度依存性及び光ファイバグレーティングを保持する樹脂浸透フィルム１４の熱膨張を利用することにより、大きな波長シフト量が得られる。この結果、小型で消費電力が小さく、しかも信頼性が高い波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの提供を実現することができる。【選択図】　　　　図１
2004109552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバにグレーティングが形成された光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーティングを挟むように積層された樹脂浸透フィルムと、該樹脂浸透フィルムに含有され通電加熱によって上記グレーティングの反射グレーティング波長を変化させる導電性繊維とを備えたことを特徴とする波長可変光ファイバグレーティング型フィルタ。
【請求項２】
上記導電性繊維はカーボンまたは金属繊維である請求項１に記載の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタ。
【請求項３】
上記光ファイバグレーティングは、上記導電性繊維と平行になるように上記樹脂浸透フィルムに挟み込まれている請求項１または２に記載の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタ。
【請求項４】
上記導電性繊維は、その外径が２０μｍ以下である請求項１から３のいずれかに記載の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長可変光ファイバグレーティング型フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一本の光ファイバ中に複数の波長の信号光を伝搬させ、伝送容量を飛躍的に増大させる波長多重伝送の開発が活発に行われている。波長多重伝送システムにおいて、特定の波長の信号光のみを光路に加えたり、光路から取り出したりするための光合分波器（ＯＡＤＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が必要となる。光ファイバグレーティングは、急峻な波長特性を有する波長選択性のよいデバイスであるため、このようなＯＡＤＭシステムへの応用上非常に重要な光部品である。特に波長可変のフィルタは、複数の信号光から特定波長の信号光を任意に取り出したり、挿入したりできるので、波長選択型の合分波器として波長多重伝送システムに柔軟に対応できる。
【０００３】
このような波長可変のファイバグレーティングには、図２に示すようなピエゾ素子からなるトランスデューサ２１を用いて光ファイバ２２に形成されたグレーティング２３に応力を印加し、この張力によりグレーティング２３の反射グレーティング波長を変化させるファイバグレーティング型フィルタが開発されている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。なお、図２は波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの従来例を示す透視図である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４２５２４号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２１９３７号公報
【特許文献３】
特開２００２−５５２４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ピエゾ素子を用いた波長可変光ファイバグレーティング型フィルタは、図２に示すように複数のセグメントに分割されたトランスデューサ２１にグレーティング２３が貼付けられた構造になっており、各セグメントに対してピエゾ素子が機能するようになっている。各セグメントのピエゾ素子に電圧を印加すると、グレーティング２３に対し長手方向に応力が変化し、この変化によってグレーティング２３の反射波長が変化する。
【０００６】
しかしながら、このピエゾ素子を用いた波長可変光ファイバグレーティング型フィルタは、その張力を制御するのに数百ボルトの駆動電圧を必要とする。これはシステム内の電気系統に重大な電磁ノイズをもたらすおそれがある。さらに、ピエゾ素子は温度変化によるドリフトやヒステリシス特性を有するため、電圧印加による波長制御は非常に複雑になる。またさらに、複数のセグメントからなるピエゾ素子を駆動するため、デバイス全体の大きさも非常に大きいという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、小型で消費電力が小さく、しかも信頼性が高い波長可変光ファイバグレーティング型フィルタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタは、光ファイバにグレーティングが形成された光ファイバグレーティングと、光ファイバグレーティングを挟むように積層された樹脂浸透フィルムと、樹脂浸透フィルムに含有され通電加熱によってグレーティングの反射グレーティング波長を変化させる導電性繊維とを備えたものである。
【０００９】
上記構成に加え本発明の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの導電性繊維はカーボンまたは金属繊維であるのが好ましい。
【００１０】
上記構成に加え本発明の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの光ファイバグレーティングは、導電性繊維と平行になるように樹脂浸透フィルムに挟み込まれているのが好ましい。
【００１１】
上記構成に加え本発明の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの導電性繊維は、その外径が２０μｍ以下であるのが好ましい。
【００１２】
ここで、現在開発されているピエゾ素子に光ファイバグレーティングを貼付けて駆動させるチューナブルフィルタには解決しなければならない様々な課題がある。
【００１３】
このような課題を解決するため、本発明では熱による屈折率の温度依存性及びファイバグレーティングを保持するフィルムの熱膨張を利用することにより、大きな波長シフト量を得ることを可能にした。
【００１４】
一般に、石英系材料からなるファイバグレーティングの温度に対する波長シフト量は、１００℃の変化量に対し、高々１ｎｍ程度と小さい。しかし長手方向に引っ張り応力を１％印加すれば１０ｎｍ程度の波長シフト量が得られる。
【００１５】
そこで、本発明者は、グレーティングが形成された光ファイバを、導電性繊維を含有する樹脂浸透フィルムで挟み込み、導電性繊維に通電することで樹脂浸透フィルムを加熱し、樹脂浸透フィルムを長手方向に熱膨張させ、反射グレーティング波長を変化させることを見出した。
【００１６】
また、樹脂浸透フィルムに含有される導電性繊維は、カーボンまたは金属繊維であるため、この導電性繊維の含有量を適宜変化させることにより、樹脂浸透フィルムの電気抵抗値及び熱膨張係数を任意に制御できる。
【００１７】
さらに、グレーティングが形成された光ファイバは、この光ファイバを挟み込む樹脂浸透フィルムに含有される導電性繊維の方向と平行になるようにすることで、導電性繊維の樹脂浸透フィルムを長手方向に効率的に熱膨張させることができる。
【００１８】
またさらに、光ファイバを挟み込む樹脂浸透フィルムに含有されている導電性繊維は、その外径が光ファイバの外径の１２５μｍよりも十分小さく、２０μｍ以下になるようにしたので、光ファイバの長手方向のみに大きな引っ張り応力を印加できると共に、径方向に加わる応力を小さくすることができ、複屈折による光ファイバグレーティングの偏光依存性を極力小さくできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は本発明の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの一実施の形態を示す透視図である。
【００２１】
このフィルタは、コアの屈折率が長手方向に周期的に変化するグレーティング１２が形成された光ファイバ１１と、光ファイバ１１を挟むように積層された樹脂浸透フィルム１４と、樹脂浸透フィルム１４に含有され通電加熱によってグレーティング１２の反射グレーティング波長を変化させる導電性繊維１３とで構成されている。
【００２２】
所望するフィルタ特性に従ってグレーティング１２の長さ、屈折率変化の周期、屈折率変化の大きさが制御される。このようなグレーティング１２の形成は、紫外光照射による誘起屈折率変化を利用することで得られる。すなわち、本発明は、Ｇｅを添加した石英ガラスに紫外レーザ光を照射すると、屈折率が増加する現象を利用するものであり、位相マスク（図示せず。）を介してエキシマレーザ光を光ファイバ１１に照射することにより容易にグレーティング１２が得られる。
【００２３】
このようにしてグレーティング１２が形成された部分は、導電性繊維１３が多く含まれた樹脂浸透フィルム１４で挟み込まれる。この樹脂浸透フィルム１４は、導電性繊維１３を多く含むため通電することが可能であり、電気抵抗を制御することにより樹脂浸透フィルム１４の温度を変化させることができる。
【００２４】
一般に光ファイバグレーティング型フィルタは、その反射波長が周囲の温度によって変化するが、その変化は高々１００℃で１ｎｍ程度である。
【００２５】
しかし、図１に示したフィルタ構造では、温度の上昇と共に、樹脂浸透フィルム１４の熱膨張によって長手方向に大きな引っ張り応力が働くので、さらに大きな波長シフトが得られる。樹脂浸透フィルム１４の熱膨張係数は、導電性繊維１３及びこの導電性繊維１３を埋め込む樹脂の熱膨張係数によって決定される。
【００２６】
一般に、光ファイバグレーティングの長手方向に引っ張り応力を印加すると、グレーティングの反射波長（ブラッグ波長）のシフト量ΔλＢ　は数１式で表される。
【００２７】
【数１】
ΔλＢ　／λＢ　＝（１−Ｐε　）・ε
但し、λＢ　は引張り応力が「０」のときのブラッグ波長、Ｐε　は実効光弾性係数、εは印加される引張り応力である。通常の光ファイバではＰε　は約０．２２程度である。従って１％の引張り応力を印加すれば、約１０ｎｍの波長シフト量が得られることになる。
【００２８】
本発明は厚さ約１５０μｍ程度の樹脂浸透フィルム１４を積層し、その層の中央部に光ファイバ１１のグレーティング１２を挟み込んだものである。積層された樹脂浸透フィルム１４の全体の厚さは約０．５ｍｍである。この樹脂浸透フィルム１４内に含有される導電性繊維１３には、外径が１０μｍのカーボンファイバ及び金属ファイバが用いられる。導電性繊維１３の外径が２０μｍ以上になると、埋め込まれた導電性繊維１３がグレーティング１２に径方向から応力が加わるため、グレーティング特性に偏光依存性が現れる。したがって導電性繊維１３の外径は２０μｍ以下が望ましい。
【００２９】
樹脂浸透フィルム１４は導電性を示し、樹脂浸透フィルム１４の両端に直流電圧を印加すれば、ジュール熱により樹脂浸透フィルム１４全体の温度が上昇し、この温度上昇に伴って樹脂浸透フィルム１４が長手方向に膨張する。消費電力５Ｗ以下で樹脂浸透フィルム１４の温度は３０℃〜８０℃まで変化させることができた。また、このときのグレーティング１２のブラッグ波長のシフト量は４ｎｍであり、グレーティング１２に約０．４％の引張り応力を印加することができた。
【００３０】
以上において、僅かな消費電力によりチューナブルファイバグレーティング型フィルタの反射波長を変化させることができる。また、ファイバグレーティングが、積層されたフィルム内に挟み込まれるので、信頼性が向上し、非常に小型の波長可変フィルタを製作することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３２】
小型で消費電力が小さく、しかも信頼性が高い波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの一実施の形態を示す透視図である。
【図２】波長可変光ファイバグレーティング型フィルタの従来例を示す透視図である。
【符号の説明】
１１　光ファイバ
１２　グレーティング
１３　導電性繊維
１４　樹脂浸透フィルム
【図１】
2004109552.tif 000003
【図２】
2004109552.tif 000004