(57)【要約】【課題】反射波長の異なるファイバーブラッググレーティングを縦列に複数個配置する場合、クラッドモードによる光信号の減衰を回避して、健全に光信号を反射させるファイバーブラッググレーティングの接続方法を提供する。【解決手段】波長の異なる光信号を反射する複数個のファイバーブラッググレーティングを縦列に接続して複数個の光信号を反射させる多連結ファイバーブラッググレーティングにおいて、光信号を入射させる端子側から他端子側へ向かい、短い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングから、長い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングの順に複数個のファイバーブラッググレーティングを連結して接続し、光信号を入射させる。【選択図】　　　　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる光信号を反射する複数個のファイバーブラッググレーティングを縦列に配置して複数個の光信号を反射させる多連結ファイバーブラッググレーティングにおいて、光ファイバーに光信号を入射させる端子側から他端子側へ向かい、短い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングから、長い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングの順に複数個のファイバーブラッググレーティングを連結させ光ファイバーに接続し、光信号を入射させることを特徴とするファイバーブラッググレーティングの接続方法。
【請求項２】
チャープ機能付きファイバーブラッググレーティングを用いて所望帯域の中の光信号を反射させるファイバーブラッググレーティングにおいて、短い波長の光信号を反射させるブラッググレーティング部の側を光信号入射側に配置し、長い波長の光信号を反射させるブラッググレーティング部の側を他端側に配置して光ファイバーに接続し、光信号を入射させることを特徴とするファイバーブラッググレーティングの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバーを通して光通信や光センシング等に用いられる光信号を処理するファイバーブラッググレーティングの接続方法に関するものであり、とくには波長の異なる複数個の光信号またはある波長帯域を持った光信号を、異なる波長で光信号を反射する複数個のファイバーブラッググレーティング、または波長帯域の光信号を反射させるチャープ機能付きファイバーブラッググレーティングを用いて反射させる場合のファイバーブラッググレーティングの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバーの長手方向に、その実効屈折率に周期的変動を持たせたファイバーブラッググレーティングはある特定の波長の光信号だけを反射し、他の波長の光信号はこのファイバーブラッググレーティングに関係なく透過するもので、光信号のフィルター、センシング等々に広く用いられている。反射される特定の波長λ０は、光ファイバーの実効屈折率ｎｅｆｆとファイバーブラッググレーティングの屈折率変動周期Λを用いて、λ０＝２×ｎｅｆｆ×Λと表される。波長の異なる複数個の光信号を反射させる場合、この関係式を通してそれぞれの波長に対応する屈折率変動周期のファイバーブラッググレーティングを準備し、これらを縦列に配置した多段型構成が用いられている。また、所望の波長帯域に渡って光信号を連続スペクトルとして反射させる場合、屈折率変動周期Λを光ファイバー長手方向に、例えば、Λ１からΛ２まで徐々に連続的に変化させ、上の関係式を通して、それぞれに対応する反射波長λ１（＝２×ｎｅｆｆ×Λ１）およびλ２（＝２×ｎｅｆｆ×Λ２）の間の波長帯域の光信号を反射させるチャープ機能付きファイバーブラッググレーティングが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ファイバーブラッググレーティングは、光ファイバーのコアにドープされたゲルマニウム（Ｇｅ）が紫外光に反応して屈折率が高くなることを利用して、光ファイバー長手方向に周期的に強弱をつけた紫外光を照射することによって形成されている。照射する紫外光に反応するゲルマニウム（Ｇｅ）は、通常、コア部だけにドープされており、従って、紫外光によって屈折率の周期的変化が誘起されるブラッググレーティングはコア部だけに形成される。一方、光ファイバーを伝わっていく光信号はコア部に集中しているが、その一部は光ファイバーのクラッド部にも若干しみ出しており、クラッド部にしみ出したこの光信号はコア部のブラッググレーティングに応答せずに伝わろうとする。このことが原因で、クラッド部を伝搬するモードが形成され、通常、クラッドモードと呼ばれており、このクラッドモードはクラッド部を伝送していく過程で、クラッド部よりも屈折率の高い光ファイバー被覆の樹脂に吸収され、結果的に光信号の損失となる。このクラッドモードによる伝送損失はファイバーブラッググレーティングの反射中心波長から短波長側に、通常、約数ｎｍ〜１０ｎｍ離れて多数現れることが知られており、例えば、Ｖ．　Ｍｉｚｒａｈｉ　ａｎｄ　Ｊ．　Ｅ．　Ｓｉｐｅ　：　”Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｆｉｂｅｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ”　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｖｏｌ．１１，　Ｎｏ．１０，　ｐｐ．１５１３〜１５１７，　（１９９３）に詳述されている。
【０００４】
異なる波長の光信号を、例えば２つの波長の光信号を反射させるため、それぞれの波長に対応させたファイバーブラッググレーティングを２段に連結させた場合、クラッドモードによる伝送損失がそのファイバーブラッググレーティングの反射波長より短い波長で発生するため、短い波長で反射されるファイバーブラッググレーティングの中心波長の光信号は長い波長に中心反射反射波長をもつファイバーブラッググレーティングのクラッドモードで伝送損失となって減衰されることがある。２つ以上の光信号を反射させる多段型構成ファイバーブラッググレーティングにおいても、また、ある帯域の光信号を反射させるチャープ機能付きファイバーブラッググレーティングにおいても、このようなクラッドモードによる減衰は同様にあり得る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このようなクラッドモードによる光信号の減衰を回避し、それぞれの波長に対応したファイバーブラッググレーティングの反射信号を健全に反射させるための接続方法を提供することを目的とする。
【０００６】
請求項１の接続方法について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、１個のファイバーブラッググレーティングに光信号を入射させたときの典型的な透過スペクトルおよび反射スペクトルを模式的に示したものである。波長λ＝λ０において、光信号は反射し、透過信号はその分なくなり、同時にクラッドモードがこの波長λ０よりも小さい波長で図のように数多く見られる。波長λ１で光信号を反射するファイバーブラッググレーティングと波長λ２（λ１＜λ２）で反射するファイバーブラッググレーティングを２個縦列に連結させた場合、それぞれ個別の反射特性が図２のようになっていても、個別の場合と同じ反射特性が得られるとは限らない。すなわち、図４のように、λ１とλ２の２つの波長の光信号を、λ２に対応するＦＢＧ２の側から入射させた場合、λ２の光信号はＦＢＧ２で右方向へ反射されるが、λ１の光信号はＦＢＧ２を通過してＦＢＧ１で反射され、そして再度ＦＢＧ２を通過するため、ＦＢＧ２のクラッドモードの影響を受けて減衰してしまうことが考えられる。図２のＦＢＧ２による透過信号は、理解を容易にするため、上下方向に若干ずらして示したものである。これに対して、λ１とλ２の２つの波長の光信号を、図３のように、λ１に対応するＦＢＧ１の側から入射させた場合、λ１の光信号はＦＢＧ１で左方向へ反射され、また、λ２の光信号はＦＢＧ１を通過してＦＢＧ２で反射され、そして再度ＦＢＧ１を通過するが、ＦＢＧ１のクラッドモードの影響を受けることはないので、２つの光信号を個別の場合と同じように反射させることができる。
【０００７】
以上は、２つの波長を反射させるための２連結ファイバーブラッググレーティングの場合であるが、図５のように、さらに数多く連結させたときも同様に、短い波長で反射するファイバーブラッググレーティングから長い波長で反射するファイバーブラッググレーティングに順に配置し、短い波長に対応するファイバーブラッググレーティングの側から光信号を入射させれば、クラッドモードによる光信号の減衰は回避できる。
【０００８】
請求項１の接続方法は、波長の異なる光信号を反射する複数個のファイバーブラッググレーティングを縦列に配置して複数個の光信号を反射させる多連結ファイバーブラッググレーティングにおいて、光ファイバーに光信号を入射させる端子側から他端子側へ向かい、短い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングから、長い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングの順に複数個のファイバーブラッググレーティングを連結させ光ファイバーに接続し、光信号を入射させることを特徴とする。
【０００９】
つぎに、請求項２の接続方法について説明する。所望の波長帯域の中の光信号を反射させる場合、チャープ機能付きファイバーブラッググレーティングが用いられている。チャープ機能とは、図６の模式図のように、ファイバーブラッググレーティングの屈折率変動周期のピッチをその一端から多端へ向けて徐々に連続して変化させたものである。この場合は、複数個のファイバーブラッググレーティングの中心波長間隔を密にして数多く配置し、その密度を上げて中心波長を離散的ではなく連続的に設定したものと等価である。従って、チャープ機能付きファイバーブラッググレーティングでは、多段型ファイバーブラッググレーティングと同様に、短波長を反射する部位の側から光信号を入射すれば所望帯域の中の光信号は各部位のクラッドモードの影響による減衰を受けることはない。これとは逆に、長波長を反射する側から光信号を入射すれば、連続的に分布したクラッドモードの影響を受けることになり、所望帯域の中で波長の短い光信号ほど強く減衰されることになる。
請求項２の接続方法は、チャープ機能付きファイバーブラッググレーティングを用いて所望帯域の中の光信号を反射させるファイバーブラッググレーティングにおいて、短い波長の光信号を反射させるブラッググレーティング部の側を光信号入射側に配置し、長い波長の光信号を反射させるブラッググレーティング部の側を他端側に配置して光ファイバーに接続し、光信号を入射させることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の特徴に関して、反射波長の異なる２個のファイバーブラッググレーティングを縦列に接続した場合の実験結果を用い、短い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングの側から光信号を入射させれば、ファイバーブラッググレーティングのクラッドモードによる光信号の減衰を回避することができることを示す。
【００１１】
【実施例１】
反射信号の中心波長が１５５２．９ｎｍのＦＢＧ▲１▼と１５５５．９ｎｍのＦＢＧ▲２▼の２つのファイバーブラッググレーティングを準備した。これらのファイバーブラッググレーティングは、標準のシングルモードファイバーＳＭＦ２８に水素充填処理を行い、フェーズマスクを介してエキシマレーザー光を照射し、作製されたものである。透過信号および反射信号の波長スペクトルを、ＦＢＧ▲１▼およびＦＢＧ▲２▼に対して個別に測定した波長スペクトルの結果を、それぞれ図７（ａ）および（ｂ）に示す。両者とも、図１で説明したように、反射中心波長より１〜８ｎｍ小さい波長帯域で１０個以上の多数のクラッドモードが透過信号に明瞭に見られた。
ファイバー融着接続機を用いてこれら２つのファイバーブラッググレーティングを縦列に接続して波長スペクトルを測定した結果を図８（ａ）および（ｂ）に示す。図８（ａ）は、光信号を短い波長で反射するＦＢＧ▲１▼の側から図３のように入射したときの結果であり、図８（ｂ）は、光信号を長い波長で反射するＦＢＧ▲２▼の側から図４のように入射したときの結果である。
図８（ａ）の場合は、ＦＢＧ▲１▼で反射される１５５２．９ｎｍの光信号も、ＦＢＧ▲２▼で反射される１５５５．９ｎｍの光信号もいずれもとくに減衰を受けることなく、それぞれの反射特性を個別に測定した図７（ａ）および（ｂ）とほぼ同じレベルで健全に反射されている。
図８（ｂ）の場合は、光信号を長い波長で反射するＦＢＧ▲２▼の側から図４のように入射したため、ＦＢＧ▲１▼で反射される短い波長の光信号、すなわち１５５２．９ｎｍの光信号は、ＦＢＧ▲２▼のクラッドモードによって減衰されており、図の場合は、さらに反射中心のピークが２つに割れているのが見られた。
【００１２】
【実施例２】
つぎに実施例２を説明する。
実施例１と同様の方法で、異なる波長で光信号を反射する５個のファイバーブラッググレーティング（▲３▼、▲４▼、▲５▼、▲６▼、▲７▼）を１本の光ファイバーに作製した。それぞれの反射中心波長は、▲３▼が１５４９．１ｎｍ、▲４▼が１５４９．８ｎｍ、▲５▼が１５５０．７ｎｍ、▲６▼が１５５１．２ｎｍ、そして▲７▼が１５５２．１ｎｍである。これら５個のファイバーブラッググレーティングの並べ方の順は、短い反射中心波長を有するファイバーブラッググレーティング▲３▼から長い反射中心波長を有するファイバーブラッググレーティング▲７▼の順に、▲３▼−▲４▼−▲５▼−▲６▼−▲７▼となっている。この５段連結ファイバーブラッググレーティングにおいて、光信号を入射したときの反射スペクトルの結果を図９に示す。
図９（ａ）は、この５段連結ファイバーブラッググレーティングにおいて、短い反射波長を有する側、すなわち▲３▼の側から、光信号を入射したときの反射スペクトルである。これに対して、図９（ｂ）は、光信号の入射側を逆にした場合、すなわち、長い反射波長を有する▲７▼の側から光信号を入射したときの反射スペクトルである。図９（ａ）では、いずれの中心波長もクラッドモードによる減衰を受けることなく健全に反射されている。しかしながら、図９（ｂ）では、もっとも波長の長い▲７▼の１５５２．１ｎｍの光信号以外は、いずれの光信号もクラッドモードの影響を受けて短い波長の光信号ほど強く減衰されている。なお、波長の短い光信号ほど波長の長い光信号に較べて強く減衰されている。すなわち、▲３▼の光信号が▲４▼の光信号よりも、▲４▼が▲５▼よりも、▲５▼が▲６▼よりも強く減衰されている。この理由は、▲６▼は▲７▼のクラッドモードの影響を受けるだけだが、▲５▼は▲６▼と▲７▼のクラッドモードの影響を受け、▲４▼は▲５▼と▲６▼と▲７▼のクラッドモードの影響を受け、▲３▼は▲４▼と▲５▼と▲６▼と▲７▼のクラッドモードの影響を受け、波長が短いほどクラッドモードの影響を繰り返して受けるためである。
【００１３】
従って、実施例１および実施例２によって、本発明の特徴は明確に確認された。所望の波長帯域の中で光信号を反射させるチャープ機能付きファイバーブラッググレーティングの場合は、多段型ファイバーブラッググレーティングにおいて中心反射波長間隔を密にして段数を数多くした場合と等価であるため、実施例２で本発明の特徴が確認できる。
【００１４】
【発明の効果】
請求光１の発明によれば、波長の異なる光信号を反射する複数個のファイバーブラッググレーティングを縦列に配置して複数個の光信号を反射させる多連結ファイバーブラッググレーティングにおいて、光ファイバーに光信号を入射させる端子側から他端子側へ向かい、短い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングから、長い波長の光信号を反射するファイバーブラッググレーティングの順に複数個のファイバーブラッググレーティングを連結させ光ファイバーに接続し、光信号を入射させれば、クラッドモードによる光信号の減衰を回避して良好な反射信号を得ることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、チャープ機能付きファイバーブラッググレーティングを用いて所望帯域の中の光信号を反射させるファイバーブラッググレーティングにおいて、短い波長の光信号を反射させるブラッググレーティング部の側を光信号入射側に配置し、長い波長の光信号を反射させるブラッググレーティング部の側を他端側に配置して光ファイバーに接続し、光信号を入射させれば、クラッドモードによる光信号の減衰を回避して良好な反射信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファイバーブラッググレーティングの透過スペクトルおよび反射スペクトルの図である。
【図２】中心反射波長の異なる２個のファイバーブラッググレーティングの透過スペクトルおよび反射スペクトルの図である。
【図３】中心反射波長の小さいファイバーブラッググレーティングＦＢＧ１と中心反射波長の長いファイバーブラッググレーティングＦＢＧ２を縦列に接続し、光信号を中心反射波長の小さいファイバーブラッググレーティングＦＢＧ１の側から入射させる接続方法を示す図である。
【図４】中心反射波長の小さいファイバーブラッググレーティングＦＢＧ１と中心反射波長の長いファイバーブラッググレーティングＦＢＧ２を縦列に接続し、光信号を中心反射波長の長いファイバーブラッググレーティングＦＢＧ２の側から入射させる接続方法を示す図である。
【図５】中心反射波長の異なる複数個のファイバーブラッググレーティングを、中心反射波長の短いファイバーブラッググレーティングから長いファイバーブラッググレーティングの順に並べ、光信号を中心反射波長の短いファイバーブラッググレーティングＦの側から入射させる接続方法を示す図である。
【図６】チャープ機能付きファイバーブラッググレーティングに、中心反射波長の短いファイバーブラッググレーティング部の側から光信号を入射させる接続方法を示す図である。
【図７】中心反射波長の異なる２個のファイバーブラッググレーティングの透過スペクトルおよび反射スペクトルを示す図である。図（ａ）に示すファイバーブラッググレーティング▲１▼が図（ｂ）に示すファイバーブラッググレーティング▲２▼の中心波長より小さい。
【図８】図７に示す２個のファイバーブラッググレーティング▲１▼および▲２▼を縦列に接続し光信号を入射したときの透過スペクトルおよび反射スペクトルを示す図であり、図の（ａ）は反射波長の短い▲１▼の側から光信号を入射させた場合で、図の（ｂ）は反射波長の長い▲２▼の側から光信号を入射させた場合である。
【図９】１本の光ファイバーに中心反射波長の異なるファイバーブラッググレーティングを、反射波長の短いファイバーブラッググレーティングから長いファイバーブラッググレーティングの順に５個縦列に連結させ、光信号を入射したときの透過スペクトルおよび反射スペクトルを示す図であり、図の（ａ）は反射波長の短いファイバーブラッググレーティングの側から光信号を入射させた場合で、図の（ｂ）は反射波長の長いファイバーブラッググレーティングの側から光信号を入射させた場合である。
【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】
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【図９】
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