(57)【要約】【課題】マイクロベンドロスを抑制し、伝送特性の安定した光学部品を提供すること。【解決手段】光学部品Ｐ１では、ドーナツ型の光ファイバ収納ケース２１内に光ファイバコイル３１が収納される。光ファイバコイル３１は、光ファイバ１１がコイル状に巻き回されることにより構成され、その巻き歪みが実質的に解放されたコイル状態とされる。光ファイバ収納ケース２１は、収納ケース２２内に配設される。光ファイバ収納ケース２１内には、光ファイバ１１を包み込むように光ファイバ１１の外周面に直接に接する状態でクッション性の充填材４１が充填される。また、充填材４１は、光ファイバ収納ケース２１は、内側壁部分２１ａ及び外側壁部分２１ｂに接している。光ファイバ収納ケース２１の底面部分２１ｃと充填材４１との間には、シールド材５１が設けられている。【選択図】　図２
2004020854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に巻き回された光ファイバより構成される光ファイバコイルと、
前記光ファイバコイルを収納する収納ケースと、
前記光ファイバコイルを覆い、前記光ファイバコイルを保持するためのクッション性の充填材と、
前記収納ケースの底面と前記充填材との間に設けられ、前記充填材のヤング率よりも高く前記収納ケースのヤング率よりも低いヤング率を有するシールド材とを備え、
前記充填材は、前記収納ケースの側面と接していることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記充填材の上面に設けられ、前記充填材のヤング率よりも高く前記収納ケースのヤング率よりも低いヤング率を有するシールド材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記充填材及び前記シールド材は、化学反応により硬化する樹脂であり、
前記シールド材の硬化後のヤング率が前記充填材の硬化後のヤング率よりも５倍以上大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記シールド材は、硬化後のヤング率が９．８０Ｎ／ｍｍ２以上４９０Ｎ／ｍｍ２以下である物性を有していることを特徴とする請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
前記シールド材は、熱硬化性、湿度硬化性あるいは紫外線硬化性を有するゲルであることを特徴とする請求項３に記載の光学部品。
【請求項６】
前記シールド材は、高粘性ゲル状混和物であることを特徴とする請求項３に記載の光学部品。
【請求項７】
前記充填材と前記シールド材との密着力が９８ｍＮ／ｃｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項８】
前記充填材による前記光ファイバコイルの被覆厚みは、シールド材の厚みの２倍以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項９】
前記シールド材の厚みは、前記光ファイバの被覆層の厚みよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項１０】
前記シールド材は、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すいを用いて２３℃で測定したちょう度が０．１以上２０以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分散補償器、モード分散補償器、光増幅器、光ファイバジャイロ等に用いられる光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器、波長分散補償器、モード分散補償器、光ファイバジャイロ等に用いられる光学部品及びその製造方法としては、特開平１０−１２３３４２号公報に記載されたもの等が知られている。光学部品に含まれる光ファイバコイルは、その光経路上で光信号に対して所望の作用を発揮する。たとえば、光増幅器に用いられる光ファイバコイルは、エルビウムをドーピングしたＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ）をコイル化したもので、光ファイバの光経路上で光信号を増幅させる。
【０００３】
ここで、光を増幅させるためには、ある程度の長さのＥＤＦが必要となるが、光増幅器の内部に効率よく収納するにはＥＤＦをコイル状態にするのがよい。このため、光ファイバをコイル状態にした光ファイバコイルが用いられている。光増幅器以外の波長分散補償器、モード分散補償器、光ファイバジャイロ等の他の光学部品に用いられる光ファイバコイルも同様である。従来の光ファイバコイルは、ボビンに光ファイバを巻きつけて構成されるのが一般的であった。
【０００４】
しかし、巻き重ねられた光ファイバには張力が残っており、これがもとでマイクロベンドロスが発生する。また、ボビンと光ファイバとの線膨張係数の違いにより、光ファイバにボビン変形による応力がかかるため、伝送損失が温度によって変化してしまう。そこで、上述した公報に記載のもののように様々な工夫を施し、ボビンレスの光ファイバコイルやこれと同等の効果が得られるボビンの構造等も検討されている。
【０００５】
その中の一つである特開平１０−１２３３４２号公報に開示された技術は、ボビンに波長分散補償光ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ）を巻きつけて光ファイバコイルを形成した後、光ファイバコイルを抜き取って巻きほぐし、コイル状にしてケースに収容するか、ボビン自体の径を小さくして、コイルをボビンに保持したまま巻きほぐすことにより、光ファイバに作用する側圧を低減させる技術である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、巻きほぐされた状態の光ファイバは自由に移動できる状態にあるため、振動や衝撃によりコイルが変形しやすく、コイルの変形によって曲げ損失が生ずるという問題点がある。こうしたコイルの変形を防ぐ技術として、特開平１０−１２３３４２号公報には、束状のコイルを離散的に数箇所で固定したり、コイルをボビンを含む収納ケースにクッション材で固定する技術が開示されている。しかし、いずれも光ファイバを全長にわたって固定するわけではないので、振動が長期的に付加されると、振動ずれを生じ、局所的な曲げが発生して、曲げ損失が生ずるおそれがある。特開昭６２−９１８１０号公報には、ファイバの周囲及び接続部を樹脂で固定した光ファイバジャイロが開示されているが、ＤＣＦは曲げに弱く、光ファイバジャイロで用いられるファイバに比べてはるかに長尺であるため、この樹脂の押圧力でマイクロベンド損失が発生してしまう虞があり、この技術は適用できない。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、マイクロベンドロスを抑制し、伝送特性の安定した光学部品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学部品は、コイル状に巻き回された光ファイバより構成される光ファイバコイルと、光ファイバコイルを収納する収納ケースと、光ファイバコイルを覆い、光ファイバコイルを保持するためのクッション性の充填材と、収納ケースの底面と充填材との間に設けられ、充填材のヤング率よりも高く収納ケースのヤング率よりも低いヤング率を有するシールド材とを備え、充填材は、収納ケースの側面と接していることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る光学部品では、光ファイバコイルを収納ケースに収納して、クッション性の充填材で光ファイバコイルを保持しているので、光ファイバをコイル状に巻き回したために光ファイバに及ぼす側圧は緩和される。そして、充填材がクッション性であるため、光ファイバに余計な側圧が付加されることがなく、長期的に付加される振動により光ファイバコイルの形状が変化するのを抑制することができる。また、シールド材が収納ケースの底面と充填材との間に設けられているので、収納ケースの底面から作用する振動、衝撃等が光ファイバに伝わるのを抑制して、光ファイバ同士が接触することにより発生する側圧を低減することができる。
【００１０】
ところで、収納ケースの側面と充填材との間にシールド材を設けた場合、当該シールド材の温度変化による膨張・収縮が応力として光ファイバコイルにその径方向から作用することになり、マイクロベンドロスやその他の光学特性に影響を及ぼす。このため、本発明では、充填材が収納ケースの側面と接しており、上述した収納ケースの側面と充填材との間にシールド材を設けることによる影響を排除して、伝送特性の温度依存性を低減することができる。
【００１１】
これらの結果、本発明に係る光学部品においては、光ファイバコイルにおけるマイクロベンドロスを抑制することができると共に、伝送特性を安定化させることができる。
【００１２】
また、充填材の上面に設けられ、充填材のヤング率よりも高く収納ケースのヤング率よりも低いヤング率を有するシールド材を更に備えることが好ましい。このように構成した場合、充填材はシールド材により収納ケース内に封止されて、その移動が規制されることになる。これにより、外部から振動、衝撃等が作用することにより充填材が移動して光ファイバ同士が接触することにより発生する側圧をより一層低減することができる。
【００１３】
また、充填材及びシールド材は、化学反応により硬化する樹脂であり、シールド材の硬化後のヤング率が充填材の硬化後のヤング率よりも５倍以上大きく設定されていることが好ましい。このように構成した場合、外部から作用する振動、衝撃等が光ファイバに伝わるのを効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、シールド材は、硬化後のヤング率が９．８０Ｎ／ｍｍ２以上４９０Ｎ／ｍｍ２以下である物性を有していることが好ましい。このように構成した場合、外部から作用する振動、衝撃等が光ファイバに伝わるのをより一層効果的に抑制することができる。
【００１５】
また、シールド材は、熱硬化性、湿度硬化性あるいは紫外線硬化性を有するゲルであることが好ましい。このように構成した場合、外部からの振動、衝撃等が充填材及び光ファイバコイルに伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイルの損失特性の変動を確実に抑制することができる。シールド材の取り扱いも容易となる。
【００１６】
また、シールド材は、高粘性ゲル状混和物であることが好ましい。このように構成した場合、外部からの振動、衝撃等が充填材及び光ファイバコイルに伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイルの損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００１７】
また、充填材とシールド材との密着力が９８ｍＮ／ｃｍ以上に設定されていることが好ましい。このように構成した場合、充填材とシールド材とが剥離するのを抑制でき、外部からの振動、衝撃等が光ファイバコイルに伝わるのを確実に抑制することができる。
【００１８】
また、充填材による光ファイバコイルの被覆厚みは、シールド材の厚みの２倍以上に設定されていることが好ましい。このように構成した場合、外部からの振動、衝撃等が充填材及び光ファイバコイルに伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイルの損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００１９】
また、シールド材の厚みは、光ファイバの被覆層の厚みよりも大きく設定されていることが好ましい。このように構成した場合、外部からの振動、衝撃等が充填材及び光ファイバコイルに伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイルの損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００２０】
また、シールド材は、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すいを用いて２３℃で測定したちょう度が０．１以上２０以下に設定されていることが好ましい。このように構成した場合、外部からの振動、衝撃等が光ファイバコイルに伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイルの損失特性の変動を確実に抑制することができる。なお、本明細書におけるちょう度の測定は、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すい（１／４コーン：質量９．３８ｇ）を使用し、２３℃下において当該コーンを落としてから５秒後のコーン進入量を測定することで行っている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による光学部品の好適な実施形態について詳細に説明する。以下、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、図１〜図７に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光学部品を示す概略平面図であり、図２は、同じく要部概略断面図である。図１は、光ファイバ収納ケース及び収納ケースの蓋を取り外した状態を示している。本第１実施形態の光学部品は、波長分散補償光ファイバ（以下、ＤＣＦとも言う）によるＤＣＦＭ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ　Ｍｏｄｕｌｅ）として用いられているものである。ＤＣＦは、シングルモード光ファイバなどの伝送路用光ファイバと逆符号の波長分散特性を持つ光ファイバで、光伝送路の波長分散を相殺させることができる光ファイバである。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、本第１実施形態の光学部品Ｐ１は、ドーナツ型の光ファイバ収納ケース２１内に光ファイバコイル３１が収納されている。光ファイバ収納ケース２１は、内側壁部分２１ａと外側壁部分２１ｂと底面部分２１ｃとを有している。光ファイバコイル３１は、光ファイバ１１がコイル状に巻き回されることにより構成され、その巻き歪みが実質的に解放されたコイル状態とされている。光ファイバ収納ケース２１は、収納ケース２２内に配設されている。
【００２４】
光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）の両端は、光ファイバ収納ケース２１の外側に出されており、収納ケース２２内においてそれぞれピグテールファイバ６１の一端に融着接続部６２で接続されている。ピグテールファイバ６１の他端には、収納ケース２２に取り付けられたコネクタ６３が接続されている。収納ケース２２は蓋（図示せず）が取り付けられて、密封される。ここで、光ファイバ収納ケース２１は、各請求項における収納ケースを構成している。
【００２５】
光ファイバ収納ケース２１内には、光ファイバ１１を包み込むように光ファイバ１１の外周面に直接に接する状態でクッション性の充填材４１が充填されている。充填材４１は、光ファイバ収納ケース２１は、内側壁部分２１ａ及び外側壁部分２１ｂに接している。ここで、充填材４１は、コイル状態の光ファイバ１１の間にも入り込んでいることが好ましい。
【００２６】
光ファイバ収納ケース２１の底面部分２１ｃと充填材４１との間には、シールド材５１が設けられている。そして、光ファイバ収納ケース２１は蓋２１ｄが取り付けられて、密封される。なお、本第１実施形態においては、充填材４１は、蓋２１ｄとの間において充填材４１上方に空間が形成されないように充填されているが、充填材４１の上方に空間が形成されるように充填してもよい。
【００２７】
光ファイバ収納ケース２１は、収納ケース２２に固定してもよく、また、固定しなくてもよい。光ファイバ収納ケース２１を収納ケース２２に固定しない場合には、収納ケース２２内に充填材４１等を充填し、光ファイバ収納ケース２１、融着接続部６２、ピグテールファイバ６１等を覆うことが好ましい。
【００２８】
ここで、巻き歪みが実質的に解消された状態とは、巻き取りに伴う波長１．５０μｍ以上の波長帯における伝送損失増加を０．１ｄＢ／ｋｍ以上低減させた状態を指すものとする。本第１実施形態の光ファイバ１１は、中心胴体としてのボビンに巻回された後に、ボビンから外されてコイル状態（光ファイバコイル３１）にされたものである。ボビンから取り外して巻きほぐした状態の光ファイバ１１の伝送損失増加は、特開平１０−１２３３４２号公報に開示されているようにほとんど解消され、巻き歪みが解消されれば、それに伴う伝送損失も解消されるからである。
【００２９】
図３は、この光ファイバコイル３１を構成する光ファイバ１１の断面図であり、図４は、その屈折率プロフィールを示す一例の図であり、これ以外の屈折率プロフィールでもよい。図３に示されるように、この光ファイバ１１は、ガラス部１２を中心に同心円柱殻状の２層の樹脂製の被覆層１３，１４を有している。ガラス部１２は、コア部の径ａが２．７μｍ、ディプレスト部の径ｂが６．６μｍの２重クラッド型ＤＣＦであり、その外径ｃは１２０μｍ、一次被覆層１３の厚みｄは１５μｍ、二次被覆層１４の厚みｅも１５μｍであり、ファイバ外径ｆは１９０μｍである。そして、クラッド部の屈折率に対するコア部、ディプレスト部のそれぞれの屈折率の増減であるΔ＋、Δ−は、それぞれ１．９％、−０．４％である。なお、２０℃において、一次被覆層１３のヤング率は０．９８Ｎ／ｍｍ２（０．１ｋｇｆ／ｍｍ２）であり、二次被覆層１４のヤング率は７８４Ｎ／ｍｍ２（８０ｋｇｆ／ｍｍ２）である。この光ファイバ１１の波長分散、波長分散傾斜は、それぞれ波長１．５５μｍで−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、−０．２８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであり、伝送損失は０．４０ｄＢ／ｋｍである。
【００３０】
この波長分散値及び波長分散傾斜値は、この光学部品Ｐ１に対して接続される伝送路用光ファイバのものと逆符号とされている。即ち、本第１実施形態の光学部品Ｐ１を用いることによって、伝送路の光ファイバによって生じた波長分散を補償できる。また、波長帯伝送用としては波長分散傾斜を逆符号とすることにより、波長帯にわたり波長分散を補償することができる。また、光ファイバ１１の使用波長帯域が、１．５０μｍ以上であると、通常光ファイバに見られる、アクリレート系紫外線硬化樹脂、シリコーン樹脂などの被覆によるマイクロベンドによる損失増が大きいため、本発明は非常に有効である。
【００３１】
充填材４１及びシールド材５１としては、熱硬化性、湿度硬化性あるいは紫外線硬化性等の化学反応により硬化するシリコーン樹脂（たとえば、シリコーンゲル）、あるいは、ブタジエン、シリコーンなどのゴムをシリコーン、ナフテンなどの溶剤で膨潤させ、必要に応じて他の樹脂等を添加した高粘性ゲル状混和物などが使用できる。
【００３２】
光ファイバコイル３１は、光ファイバ収納ケース２１の側壁に接触しない位置となるように、硬化された充填材４１内で固定されている。このように、光ファイバコイル３１が、光ファイバ収納ケース２１の側壁に接触しない位置となるように、硬化された充填材４１内で固定されることにより、光ファイバコイル３１を構成する光ファイバ１１と光ファイバ収納ケース２１の側壁との接触を確実に抑制することができる。
【００３３】
充填材４１は、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すいを用いて測定したちょう度が、測定温度−４０℃で５以上であると共に、測定温度＋１００℃で２００以下の二次被覆層１４よりも十分に柔らかい（低ヤング率を有する）物性を有している。特に、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すいを用いて測定したちょう度が測定温度＋２３℃で５以上２００以下の物質である。なお、−４０℃〜＋１００℃の温度範囲は、光学部品Ｐ１の実用使用温度範囲であり、＋２３℃は、光学部品Ｐ１の一般的な使用温度である。
【００３４】
シールド材５１は、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すいを用いて２３℃で測定したちょう度が０．１以上２０以下に設定されている。なお、シールド材５１の硬化後のヤング率は、９．８０Ｎ／ｍｍ２（１ｋｇｆ／ｍｍ２）以上４９０Ｎ／ｍｍ２（５０ｋｇｆ／ｍｍ２）以下である物性を有している。また、シールド材５１の硬化後のヤング率は、充填材４１の硬化後のヤング率よりも５倍以上大きく、光ファイバ収納ケース２１のヤング率よりも小さくなっている。なお、貯蔵ちょう度とヤング率の関係は、図５に示される通りである。
【００３５】
充填材４１による光ファイバコイル３１の被覆厚みＡ１は、シールド材５１の厚みＡ２の２倍以上に設定されている。また、シールド材５１の厚みは、光ファイバ１１の被覆層１３，１４の厚みよりも大きく設定されている。更に、充填材４１とシールド材５１との密着力が９８ｍＮ／ｃｍ以上に設定されている。
【００３６】
充填材４１及びシールド材５１は、６０℃２４時間の温度劣化試験後の水素発生量が０．００１ｍｌ／ｇ以下である。
【００３７】
コイル状の光ファイバ１１を通常の接着剤や樹脂で固定すると、硬化後の樹脂のヤング率は５００Ｎ／ｍｍ２以上に達するため、光ファイバ１１に過大な押圧力がかかって、それに伴う曲げ歪みが発生して好ましくない。このようなクッション性を有する、すなわち柔軟性に富み、高粘性の物質を充填材４１として使用することにより、光ファイバコイル３１を構成する光ファイバ１１に曲げ歪みを加えるような過大な押圧力を及ぼすことなく、光ファイバ１１を確実に固定することが可能である。
【００３８】
これには、充填材４１として上述したちょう度を有するものが好ましい。ちょう度が５未満であると、光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）のマイクロベンドによる長波長側損失が大きくなりすぎ、実用に向かない。また、ちょう度が２００を超えるようであると、充填材４１によって光ファイバコイル３１の形状を保持できないので、使用しているうちにコイル状態が巻き崩れるなどして伝送特性を安定化させることができない。
【００３９】
そして、光ファイバ１１間にも充填材４１を充填させることで、各光ファイバ１１にかかる押圧力が均等化されるので、不規則な側圧により発生するマイクロベンド損失を抑制でき、こうした曲げ歪みに弱いために従来使用が困難であった細径ファイバ（ガラス部分の外径１００μｍ以下）や非線形性が改善されるΔｎの小さいファイバを使用した光ファイバコイルを容易に作製することが可能となる。即ち、本第１実施形態の光学部品Ｐ１は、このような充填材４１を備えているので、外径１００μｍの光ファイバの使用が可能となり、このような細径ファイバを用いることによって、光学部品Ｐ１のユニット全体を小型化することができる。
【００４０】
また、同様に曲げ歪みに弱く、従来使用が困難であった光ファイバ、即ち、使用波長帯域内にある波長において直径２０ｍｍに曲げた際の曲げ損失が１ｄＢ以上の光ファイバの使用が可能になった。
【００４１】
このように、本第１実施形態においては、光ファイバコイル３１を光ファイバ収納ケース２１に収納して、クッション性の充填材４１で光ファイバコイル３１を保持しているので、光ファイバ１１をコイル状に巻き回したために光ファイバ１１に及ぼす側圧は緩和される。そして、充填材４１がクッション性であるため、光ファイバ１１に余計な側圧が付加されることがなく、長期的に付加される振動により光ファイバコイル３１の形状が変化するのを抑制することができる。また、シールド材５１が光ファイバ収納ケース２１の底面部分２１ｃと充填材４１との間に設けられているので、光ファイバ収納ケース２１の底面部分２１ｃから作用する振動、衝撃等が光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）に伝わるのを抑制して、光ファイバ１１同士が接触することにより発生する側圧を低減することができる。
【００４２】
ところで、光ファイバ収納ケース２１の側面（内側壁部分２１ａと外側壁部分２１ｂ）と充填材４１との間にシールド材５１を設けた場合、当該シールド材５１の温度変化による膨張・収縮が応力として光ファイバコイル３１にその径方向から作用することになり、マイクロベンドロスやその他の光学特性に影響を及ぼすことになる。しかしながら、本第１実施形態では、充填材４１が光ファイバ収納ケース２１の側面（内側壁部分２１ａと外側壁部分２１ｂ）と接しており、上述した光ファイバ収納ケース２１の側面と充填材４１との間にシールド材５１を設けることによる影響を排除して、伝送特性の温度依存性を低減することができる。
【００４３】
これらの結果、光学部品Ｐ１においては、光ファイバコイル３１におけるマイクロベンドロスを抑制することができると共に、伝送特性を安定化させることができる。
【００４４】
また、充填材４１及びシールド材５１は、化学反応により硬化する樹脂であり、シールド材５１の硬化後のヤング率が充填材４１の硬化後のヤング率よりも５倍以上大きく設定されている。これにより、外部から作用する振動、衝撃等が光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）に伝わるのを効果的に抑制することができる。
【００４５】
さらに、本第１実施形態の光学部品Ｐ１におけるシールド材５１は、硬化後のヤング率が９．８０Ｎ／ｍｍ２以上４９０Ｎ／ｍｍ２以下である物性を有している。これにより、外部から作用する振動、衝撃等が光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）に伝わるのをより一層効果的に抑制することができる。
【００４６】
また、シールド材５１は、熱硬化性、湿度硬化性あるいは紫外線硬化性を有するゲルである。これにより、外部からの振動、衝撃等が充填材４１及び光ファイバコイル３１に伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイル３１の損失特性の変動を確実に抑制することができる。シールド材５１の取り扱いも容易となる。
【００４７】
また、シールド材５１として、高粘性ジェリー状混和物を用いた場合にも、外部からの振動、衝撃等が充填材４１及び光ファイバコイル３１に伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイル３１の損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００４８】
また、充填材４１とシールド材５１との密着力が９８ｍＮ／ｃｍ以上に設定されている。これにより、充填材４１とシールド材５１とが剥離するのを抑制でき、外部からの振動、衝撃等が光ファイバコイル３１に伝わるのを確実に抑制することができる。
【００４９】
また、充填材４１による光ファイバコイル３１の被覆厚みＡ１は、シールド材５１の厚みＡ２の２倍以上に設定されている。これにより、外部からの振動、衝撃等が充填材４１及び光ファイバコイル３１に伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイル３１の損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００５０】
また、シールド材５１の厚みは、光ファイバ１１の被覆層１３，１４の厚みよりも大きく設定されている。これにより、外部からの振動、衝撃等が充填材４１及び光ファイバコイル３１に伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイル３１の損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００５１】
また、シールド材５１は、ＪＩＳ　Ｋ　２２２０−１９９３に規定される１／４に縮小した規定円すいを用いて２３℃で測定したちょう度が０．１以上２０以下に設定されている。これにより、外部からの振動、衝撃等が光ファイバコイル３１に伝わるのを確実に抑制することができ、光ファイバコイル３１の損失特性の変動を確実に抑制することができる。
【００５２】
また、本第１実施形態の光学部品Ｐ１における充填材４１及びシールド材５１は、上述したように、６０℃２４時間の温度劣化試験後の水素発生量が０．００１ｍｌ／ｇ以下である。水素が光ファイバ１１のガラス部分（特にコア）に浸透すると伝送損失を悪化させてしまう。このため、６０℃２４時間の温度劣化試験を行った後の水素発生量が０．００１ｍｌ／ｇ以下のものを充填材４１として用いることによって、光ファイバコイル３１（光学部品Ｐ１）の伝送特性を良好なままに維持することが可能となる。上述した水素発生量が０．００１ｍｌ／ｇを超えるようであると、充填材４１からの水素発生量が多くなるので光ファイバコイル３１（光学部品Ｐ１）の伝送特性が悪化してしまう。以上のことから、充填材４１及びシールド材５１から発生する水素が光ファイバ１１に浸透することにより光ファイバ１１の損失が増加するのを抑制することができ、実用に適した光学部品Ｐ１を得ることができる。
【００５３】
なお、本第１実施形態においては、充填材４１及びシールド材５１自体を水素発生量の少ないものとするものであったが、充填材４１及びシールド材５１に水素を吸収する物質を含有させることによっても、同様の効果を得ることができる。充填材４１及びシールド材５１に水素吸収物質を含有させておけば、充填材４１及びシールド材５１が水素を発生させたとしても、含有させた水素吸収物質によって水素を吸着することができる。この結果、水素が光ファイバ１１に作用することがなくなり、光ファイバコイル３１（光学部品Ｐ１）の伝送特性を悪化させてしまうことを防止できる。水素吸収物質としては、Ｐｄ（パラジウム）合金、Ｌａ（ランタノイド）−Ｎｉ合金、Ｌａ−Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｌａ−Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｖ（バナジウム）−Ｔｉ−Ｃｒ合金などがある。
【００５４】
本発明の光学部品において、充填材と光ファイバ収納ケースの底面との間にシールド材を設けると共に充填材を光ファイバ収納ケースの側面に接させたことによって得られる伝送損失低減効果を確認する試験を行った。試験には、実施例１として、長さ１０ｋｍの長尺光ファイバを胴径１２０ｍｍ（最外径２００ｍｍ）のボビンに巻き取り、形成された光ファイバコイルをボビンから抜き取り巻きほぐしたコイル状態として、シールド材を底面に設けた光ファイバ収納ケースに略正円形状又は略長方形状の巻き形状で収納し、充填材を注入、硬化させたものを用いた。
【００５５】
また、比較例１として、長さ１０ｋｍの長尺光ファイバを胴径１２０ｍｍ（最外径２００ｍｍ）のボビンに巻き取り、形成された光ファイバコイルをボビンから抜き取り巻きほぐしたコイル状態として、光ファイバ収納ケースに略正円形状又は略長方形状の巻き形状で収納し、充填材を注入、硬化させ、その後シールド材を塗布し、充填材を光ファイバ収納ケース内に封止したものを用いた。
【００５６】
なお、波長１．６１μｍにおける巻き取り前の長尺光ファイバの特性は、波長分散が−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長分散傾斜−０．３４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであった。
【００５７】
ボビンに巻き取られた状態での長尺光ファイバの波長１．６１μｍにおける伝送損失は、０．６３ｄＢ／ｋｍであった。これに対して、実施例１は波長１．６１μｍにおける伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍであり、比較例１は波長１．６１μｍにおける伝送損失が０．５０ｄＢ／ｋｍであった。このように、実施例１は、ボビンに巻き取られた状態のものに対して０．２２ｄＢ／ｋｍも損失を低減することでき、比較例２に対しても０．１０ｄＢ／ｋｍも損失を低減することでき、本発明の有効性が確認された。
【００５８】
また、波長１．５５μｍでの伝送損失値を測定しても、伝送損失の増加はなく、また、７０℃に７２時間程度加熱放置した後に伝送損失を測定しても、長尺光ファイバが本質的に有する伝送損失の増加以外は見られなかった。更に、−２０℃に７２時間程度低温放置した後に伝送損失を測定しても、長尺光ファイバが本質的に有する伝送損失の増加以外は見られなかった。
【００５９】
次に、充填材と光ファイバ収納ケースの側面との間にシールド材を設け、当該シールド材の厚さを変更したときの伝送損失の変化を測定した。結果を図６に示す。図６に示されるように、充填材と光ファイバ収納ケースの側面との間に設けられるシールド材の厚さを増加させるにしたがって、伝送損失が増加することが判明した。なお、シールド材の厚さが０ｍｍである状態とは、充填材が光ファイバ収納ケースの側面に接している状態のことである。
【００６０】
次に、図７に基づいて、上述した光学部品Ｐ１の製造方法について説明する。
【００６１】
まず、光ファイバ１１を中心胴体としてのボビンに複数回巻回させ、コイル状態とする（Ｓ１０１）。この際に、ボビンの手前に塗布手段を配置して液状の充填材４１を光ファイバ１１の外周に略均一に塗布して、光ファイバ１１をボビンに巻回させてもよい。このように、光ファイバ１１をボビンに巻回させる前に、液状の充填材４１を塗布することにより、ボビンに巻き回された光ファイバ１１はその隙間に充填材４１が略均一に充填されることになる。
【００６２】
次いで、ボビンから、コイル状態の光ファイバ１１をコイル状態のまま取り外す（Ｓ１０３）。そして、取り外した状態で僅かな振動を与えるなどして、既に発生しているマイクロベンドを解消させる。
【００６３】
コイル状態の光ファイバをボビンから取り外して巻きほぐすには、特開平１０−１２３３４２号公報に開示されているように光ファイバをボビンに巻き回す前に、予めボビンの胴部に微粉末等の滑材を塗布しておいてから抜き取ることが好ましい。この滑材には、粉末無機質充填材として用いられるタルク（理化学辞典、四版、２３９頁）等が使用できる。あるいは、胴径を縮小できるボビンを用いて、光ファイバを巻き取った後にボビンの胴径を縮小することにより抜き取りを容易にしてもよい。なお、光ファイバをボビンに巻き取る時の張力は、小さい方が好ましく、０．４Ｎ以下であることが特に好ましい。
【００６４】
そして、光ファイバ収納ケース２１にシールド材５１を注入し、光ファイバ収納ケース２１の底面にシールド材５１を付着させて、硬化させる（Ｓ１０５）。シールド材５１を硬化させると、光ファイバ収納ケース２１に液状の充填材４１を少量注入し、充填材４１の下地層を形成する（Ｓ１０７）。このように、光ファイバ収納ケース２１に液状の充填材４１を予め注入しておくことにより、光ファイバコイル３１が光ファイバ収納ケース２１の底面から受ける圧力も軽減できる。
【００６５】
そして、コイル状態の光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）を光ファイバ収納ケース２１内に収納させ（Ｓ１０９）、光ファイバ収納ケース２１内に残りの充填材４１を注入し、光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）の全体を充填材４１によって包み込む。このとき、充填材４１は、光ファイバ収納ケース２１内に充填させ易い程度の流動性を有しており、光ファイバ１１の全体を包み込むように光ファイバ収納ケース２１内に充填された後に硬化され、光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）を保持させる（Ｓ１１１）。
【００６６】
なお、光ファイバ収納ケース２１内に充填する際の充填材４１は、コイル状態の光ファイバ１１の間での気泡等の発生を防止するため、その表面張力が４００μＮ／ｃｍ２以下とされていることが好ましい。また、充填材４１が光ファイバ１１間に十分に浸透するように、その粘度が１０Ｎ・ｓ／ｍ２以下に保つことも好ましい。更に、充填材４１の硬化の際、硬化開始から二時間以上、その粘度が１０Ｎ・ｓ／ｍ２以下に保たれていることが好ましい。このようであると、充填材４１は、光ファイバ１１間に充分に浸透し、かつ、光ファイバ１１に無用なマイクロベンドを発生させることを防止できる。
【００６７】
充填材４１及びシールド材５１の硬化方法であるが、充填材４１及びシールド材５１として用いる樹脂の性質により、熱硬化、紫外線硬化等がある。そして、熱硬化の場合には、一例として、５０℃２４時間加熱することにより樹脂を硬化させる。また、上述した好ましいちょう度は、硬化後の充填材４１及びシールド材５１に関するものである。
【００６８】
そして、光ファイバ１１（光ファイバコイル３１）の両端を、光ファイバ収納ケース２１の外側において、それぞれピグテールファイバ６１の一端に融着接続する（Ｓ１１３）。更に、ピグテールファイバ６１の他端に、コネクタ６３が接続して取り付ける（Ｓ１１５）。最後に、光ファイバ収納ケース２１及び収納ケース２２をそれぞれの蓋で閉じる（Ｓ１１７）。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、図８に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る光学部品を示す要部概略断面図である。
【００７０】
本第２実施形態にあっては、充填材４１の上面には、シールド材５３が充填されて更に設けられている。このシールド材５３は、シールド材５１と協働して充填材４１を光ファイバ収納ケース２１内に封止して、充填材４１の移動を規制する。このシールド材５３は、上述した第１実施形態のシールド材５１と同じ物性を有し、化学反応により硬化する樹脂であり、シールド材５３の硬化後のヤング率が充填材４１の硬化後のヤング率よりも大きく（たとえば、５倍以上大きい）且つ光ファイバ収納ケース２１のヤング率よりも小さいことにより、充填材４１の移動を確実に規制しつつ、充填材４１を光ファイバ収納ケース２１内により一層確実に封止することができる。なお、本第２実施形態においては、シールド材５３は、蓋２１ｄとの間においてシールド材５３上方に空間が形成されないように充填されているが、シールド材５３の上方に空間が形成されるように充填してもよい。
【００７１】
このように、本第２実施形態においては、上述した第１実施形態と同様に、光ファイバコイル３１におけるマイクロベンドロスを抑制することができると共に、伝送特性を安定化させることができる。
【００７２】
更に、充填材４１の上面に設けられ、充填材４１のヤング率よりも高く光ファイバ収納ケース２１のヤング率よりも低いヤング率を有するシールド材５３を更に備えているので、充填材４１はシールド材５３により光ファイバ収納ケース２１内に封止されて、その移動が規制されることになる。これにより、外部から振動、衝撃等が作用することにより充填材４１が移動して光ファイバ１１同士が接触することにより発生する側圧をより一層低減することができる。
【００７３】
なお、本第２実施形態における光学部品の製造方法は、図７に示された本第１実施形態における光学部品の製造方法に対して、充填材４１の注入／硬化ステップ（Ｓ１１１）の後に、シールド材を注入、硬化させるステップを追加することで実現できる。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態には、波長分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）を用いた光ファイバコイルであったが、その他の光ファイバを用いたものであってもよい。例えば、シングルモード光ファイバ、波長分散シフト光ファイバ、ＮＺ型波長分散シフト光ファイバ、エルビウム添加光ファイバ又は偏波保持光ファイバなどを用いた光ファイバコイルであってもよい。
【００７５】
シングルモード光ファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦとも言う）は、１．３μｍの波長帯域で光信号の伝送を行うことを主目的に設計された光ファイバである。この光ファイバを用いて１．５５μｍの波長帯域で光信号の伝送を行うと波長分散という現象を起こす。この波長分散は、波長分散補償光ファイバをモジュール化したもの（ＤＣＦＭ）などで補償される。これとは反対に、ＳＭＦは、上述したＤＣＦなどによって負の波長分散となった光信号をそれ自身の正の波長分散で補償する場合などにも用いられる。この場合、使用にあたってはモジュール化される場合がある。
【００７６】
波長分散シフト光ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ：ＤＳＦとも言う）は、１．５５μｍの波長帯域で光信号の伝送を行うことを主目的に設計されて光ファイバである。１．５５μｍの波長帯域に対する波長分散値が零であるという特性を有している。ＤＳＦは、ラマン散乱励起用光ファイバとして用いられる場合がある。使用にあたってはモジュール化される場合がある。
【００７７】
ＮＺ型波長分散シフト光ファイバ（Ｎｏｎ　Ｚｅｒｏ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ：ＮＺ−ＤＳＦとも言う）は、上述したＤＳＦの場合に起こる非線形現象を低減するため、波長分散が零となる波長を１．５５μｍから多少ずらして設計した光ファイバである。ＮＺ−ＤＳＦは、ラマン散乱励起用光ファイバとして用いられる場合がある。
【００７８】
エルビウム添加光ファイバ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ：ＥＤＦとも言う）は、コアにエルビウムイオンを添加した光ファイバである。波長０．９８μｍ，１．４８μｍの光を吸収した状態で１．５３〜１．６１μｍの波長帯域の信号光を入射させると誘導放出を起こし、信号光のパワーを増幅させることができる。通常は、モジュール化された形態で、光アンプ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＤＦＡとも言う）などとして利用される。
【００７９】
偏波保持光ファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ：ＰＭＦとも言う）は、直線偏波を保持したまま伝送する光ファイバであり、光ファイバジャイロや偏波モード分散補償器などに利用される。通常は、モジュール化してＰＭＦＭ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ　Ｍｏｄｕｌｅ）として用いる。
【００８０】
また、上述した実施形態においては、光ファイバコイル３１を構成している光ファイバ１１間に位置する充填材４１の比重は、光ファイバコイル３１の下方に位置する充填材４１（下地層）の比重と同等又は小さいことが好ましく、このように、光ファイバコイル３１を構成している光ファイバ１１間に位置する充填材４１の比重が、光ファイバコイル３１の下方に位置する充填材４１（下地層）の比重と同等又は小さいことにより、光ファイバコイル３１の自重により光ファイバコイル３１が光ファイバ収納ケース２１あるいは収納ケース２２と接触するのを抑制して、上下方向の振動、衝撃等による伝送損失の増大を確実に抑制することができる。
【００８１】
また、光ファイバ収納ケース２１あるいは収納ケース２２の形態は、上述した実施形態のものに限定されず、底面が平面ではなく曲面となっているものなどでもよい。
【００８２】
また、被覆層１３，１４を有した光ファイバ１１をコイル状に巻き回すことにより光ファイバコイルを構成し、この光ファイバコイル３１を光ファイバ収納ケース２１あるいは収納ケース２２に収納するようにしているが、これに限られることなく、被覆層１３，１４を除去した光ファイバを用いて、被覆層１３，１４を除去した光ファイバをコイル状に巻き回すことにより光ファイバコイルを構成し、この光ファイバコイルを収納ケースに収納するようにしてもよい。
【００８３】
また、シールド材５１，５３を多層構造で構成するようにしてもよい。シールド材５１，５３を多層した場合、各シールド材の硬化後のヤング率が外層に向って徐々に大きくなるように、ヤング率の勾配を持たせることが好ましい。これにより、外部からの振動、衝撃等が多層のシールド材により緩衝されることになり、充填材４１及び光ファイバコイル３１に伝わるのを抑制することができ、光ファイバコイル３１の損失特性の変動を抑制することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、マイクロベンドロスを抑制し、伝送特性の安定した光学部品を提供することができる。特に、本発明では、充填材が収納ケースの側面と接しており、収納ケースの側面と充填材との間にシールド材を設けることによる影響を排除して、伝送特性の温度依存性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学部品（蓋を外した状態）の概略平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学部品での要部概略断面図ある。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光学部品に用いられる光ファイバの断面図である。
【図４】図３の光ファイバの断面方向の屈折率差を示す模式図である。
【図５】貯蔵ちょう度とヤング率との関係を示す線図である。
【図６】充填材と光ファイバ収納ケースの側面との間に設けられたシールド材の厚さと伝送損失との関係を示す図表である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る光学部品の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光学部品での要部概略断面図ある。
【符号の説明】
１１…光ファイバ、２１…光ファイバ収納ケース、２１ａ…内側壁部分、２１ｂ…外側壁部分、２１ｃ…底面部分、２１ｄ…蓋、３１…光ファイバコイル、４１…充填材、５１，５３…シールド材、Ｐ１…光学部品。
【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】
2004020854.tif 000008
【図７】
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【図８】
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