(57)【要約】【課題】  光ファイバーグレーティング製造後に難しいとされていたフィルター波長の変化を容易にすることができる波長可変光ファイバーグレーティングフィルター。【解決手段】  一定周期の高屈折率５１と低屈折率部５２の繰り返しからなるグレーティング５が設けられてなる光ファイバー３の外側を透明弾性樹脂皮膜４で非接着に被覆し、透明弾性樹脂皮膜４を光ファイバー３の軸方向に伸縮させてその厚さを変化させることにより、グレーティング５で反射される波長を変化させるようにしたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定周期の高屈折率と低屈折率部の繰り返しからなるグレーティングが設けられてなる光ファイバーの外側を透明弾性樹脂皮膜で非接着に被覆し、前記透明弾性樹脂皮膜を前記光ファイバーの軸方向に伸縮させてその厚さを変化させることにより、前記グレーティングで反射される波長を変化させるようにしたことを特徴とする波長可変光ファイバーグレーティングフィルター。
【請求項２】
前記光ファイバーは単一モード光ファイバーであることを特徴とする請求項１記載の波長可変光ファイバーグレーティングフィルター。
【請求項３】
前記光ファイバーは感光性光ファイバーからなることを特徴とする請求項１又は２記載の波長可変光ファイバーグレーティングフィルター。
【請求項４】
前記透明弾性樹脂皮膜はポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の波長可変光ファイバーグレーティングフィルター。
【請求項５】
前記透明弾性樹脂皮膜の両端にそれぞれホルダーを固定し、前記ホルダー間の距離を変化させて前記透明弾性樹脂皮膜を伸縮させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の波長可変光ファイバーグレーティングフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変光ファイバーグレーティングフィルターに関し、特に、光通信に用いられる反射波長が可変の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信での伝送容量の増大に伴い、複数の波長を１本の光ファイバーにより伝送する多重化方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）の技術開発が進められている。特に高密度多重方式（ＤＷＤＭ：Dense ＷＤＭ）では、８０〜１６０波長を多重化するもので、１波長当たりの周波数帯域は４００ｐｍ（pico-meter:pico は１０-12 ）を下回っている。このような技術を実現するためには、光伝送するための光の波長を４０ｐｍ以下で安定的に供給し、多重化し、その後に伝送先で分波する必要がある。
【０００３】
ところで、感光性光ファイバーはゲルマニウムをドープした光ファイバーであり、強紫外光で露光することで１／１００〜１／１０００程度の屈折率変化が起こる。そのような感光性光ファイバーに特定の空間的周期を持つ強紫外光を露光することで、光ファイバー中に屈折率の特定周期のグレーティング（回折格子）が形成される。グレーティング構造を持つ光ファイバー（光ファイバーグレーティング）は、次のようなブラッグ反射条件により、グレーティング周期の２倍の波長（フィルター波長）を反射することが知られている。
【０００４】
ブラッグ条件（Bragg condition ）
２・ｎeff ・Λ＝ｍ・λ                                        ・・・（１）
ここで、
ｎeff ：有効屈折率
Λ：グレーティング周期
ｍ：自然数
λ：反射条件を満たす波長
これまで、光ファイバーグレーティングは、レーザ光の２光束干渉や、位相マスクを用いて製造されている（非特許文献１）。これらの技術開発により、これまでは十分な周期制御がなされてきた。しかしながら、上述したように、制御すべき波長の帯域は狭帯化する方向であり、また、強紫外光の露光条件によりフィルター波長が変動し得るため、さらなる周期制御が必要とされている。また、このような光ファイバーグレーティングは、温度や外力で変形し、その制御すべきフィルター波長が変動する。
【０００５】
このような変動要因とは別に、温度や外力で光ファイバーグレーティングのフィルター波長を変化させようとする技術がある。特許文献１に記載のものは、温度によりフィルター波長を制御するものであり、特許文献２と特許文献３に記載のものは、外力により光ファイバーグレーティングを伸縮させてフィルター波長を変化させるものである。
【特許文献１】特開平１０−２２１６５８号公報
【特許文献２】特表平１０−５０５９２０号公報
【特許文献３】特開２００２−２２１６７４号公報
【非特許文献１】F. Graham Smith, Terry A. King“Optics and Photonics:An Introduction”（Wiley Europe）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来は、
・光ファイバーグレーティングを製造する上で、グレーティング周期は制御されるようにはなったものの十分ではない。
・最終的な光ファイバーグレーティングのフィルター波長変化のためには、温度や外力による光ファイバーグレーティングの変形が必要である。
【０００７】
したがって、目的のフィルター波長を得るために、製造後の光ファイバーグレーティングを変形させることが提案されているが、元々光ファイバーの材料である石英ガラスは温度や外力に対し耐性が強いことで知られている。このため、温度や外力制御のためには大掛かりな仕組みが必要となっている。
【０００８】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバーグレーティング製造後に難しいとされていたフィルター波長の変化を容易にすることができる波長可変光ファイバーグレーティングフィルターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターは、一定周期の高屈折率と低屈折率部の繰り返しからなるグレーティングが設けられてなる光ファイバーの外側を透明弾性樹脂皮膜で非接着に被覆し、前記透明弾性樹脂皮膜を前記光ファイバーの軸方向に伸縮させてその厚さを変化させることにより、前記グレーティングで反射される波長を変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
この場合に、光ファイバーは単一モード光ファイバーであることが望ましい。
【００１１】
また、その光ファイバーは感光性光ファイバーからなることが望ましい。
【００１２】
また、透明弾性樹脂皮膜は例えばポリアミド樹脂から構成する。
【００１３】
また、透明弾性樹脂皮膜の両端にそれぞれホルダーを固定し、そのホルダー間の距離を変化させて透明弾性樹脂皮膜を伸縮させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、グレーティングが設けられてなる光ファイバーの外側を透明弾性樹脂皮膜で非接着に被覆し、その透明弾性樹脂皮膜を光ファイバーの軸方向に伸縮させてその厚さを変化させることにより、グレーティングで反射される波長を変化させので、光ファイバーグレーティング製造後に難しいとされていたフィルター波長の変化を容易にすることができる。
【００１５】
なお、この波長可変光ファイバーグレーティングフィルターは、光ファイバー通信分野、特に波長多重方式による光通信分野に適用できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターの基本原理は、光ファイバーグレーティングのフィルター波長を変化させるために、光ファイバーのコア部とクラッド部に温度や外力を加えることではなく、その外側を非接着で被覆している透明弾性樹脂皮膜に外力を加えて光ファイバーの軸方向に伸縮させてその厚さを変化させることにより光ファイバーグレーティングの境界条件を変化させて、フィルター波長を変化させることにある。
【００１７】
この弾性樹脂皮膜としては、例えばナイロン（ポリアミド樹脂）製皮膜がある。ナイロンは、非常に伸縮性の強い材料であり、一般的には２５％〜３２０％変化する。このため、従来のコア・クラッドといった石英ガラス自体に力を加えるより、制御された力を加えて所望の伸縮をさせることは容易である。
【００１８】
本発明の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターの構成を示す概略図を図１に示す。この波長可変光ファイバーグレーティングフィルター１０は、高屈折率のコア部１とその周囲を覆う低屈折率のクラッド部２とからなる例えば単一モードの光ファイバー３のクラッド部２の外側に、軸方向に伸縮自在のナイロンのような透明弾性樹脂の皮膜４を配置して構成され、光ファイバー３は例えば感光性光ファイバーからなり、そのコア部１には、軸方向に高屈折率部５１と低屈折率部５２の一定周期の繰り返しからなるグレーティング（回折格子）５が設けられていて、光ファイバーグレーティングが構成されている。
【００１９】
そして、透明弾性樹脂皮膜４を光ファイバー３の軸方向に矢印のように伸縮させてその厚さを変化させることにより、光ファイバーグレーティングフィルター１０中の電磁場分布の境界条件を変えてブラッグ条件式（１）の有効屈折率ｎeff を変化させることができる。そうすることで、光ファイバーグレーティングフィルター１０の反射波長λを変化させることができる。したがって、透明弾性樹脂皮膜４の伸縮を制御して透明弾性樹脂皮膜４の厚さを所望の値にすることにより、光ファイバーグレーティングフィルター１０の反射波長λを制御することが可能になる。
【００２０】
図２は、透明弾性樹脂皮膜４を伸縮させることによりフィルター波長が変化するかどうかのシミュレーションを行うためのモデルの模式的な構造の断面図であり、直径１μｍで屈折率１．５（分散なし）のコア部１と、その周囲に厚さ０．５μｍで屈折率１．４（分散なし）のクラッド部２で覆った単一モード光ファイバーのコア部１中に、屈折率変調０．１で周期０．５μｍで５００周期のグレーティング５を、ｃｏｓ2 のアポタイジング（グレーティング５の両端では屈折率変調が０、中央で０．１となるような変化分布）を施して設け、そのクラッド部２の外側に非接着で屈折率１．５の透明弾性樹脂皮膜４を厚さをパラメータとして０．１μｍから０．９μｍの間で変化するように伸縮自在に配置した光ファイバーグレーティングフィルター１０の構造である。
【００２１】
図３はそのシミュレーション結果を示す図であり、このシミュレーションにはＢＰＭ（Beam Propagation Method ）を用いたＢｅａｍＰＲＯＰ（ＲＳＯＦＴ  Ｄｅｓｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ（米国））を使用した。透明弾性樹脂皮膜４の厚さを０．１μｍから０．９μｍの間で変化させることで、フィルター波長（反射波長）が中心波長で１．４５μｍから１．４６μｍの間で変化することが分かる。
【００２２】
図４は、透明弾性樹脂皮膜４を光ファイバー３の軸方向に伸縮させて透明弾性樹脂皮膜４の厚さを変える機構の１例を示す模式的斜視図である。図４に示すように、コア部１中のグレーティング５を十分に覆う長さの透明弾性樹脂皮膜４をクラッド部２の外側に非接着で被覆し、透明弾性樹脂皮膜４の両端外側にホルダー６１、６２を接着固定し、そのホルダー６１、６２間に機械的に伸縮するスペーサ機構７、例えばねじ式の伸縮機構を配置し、そのスペーサ機構７を伸縮させることによりホルダー６１、６２間の距離を変化させるように構成されている。そのため、スペーサ機構７を伸縮調整すると、ホルダー６１、６２間の距離が変わり、透明弾性樹脂皮膜４の長さが変わることになり、透明弾性樹脂皮膜４の厚さが所望の値に設定される。したがって、スペーサ機構７の長さを機械的に調整することで、光ファイバーグレーティングフィルター１０のフィルター波長（反射波長）を所望の波長範囲内で任意に調整可能になる。
【００２３】
以上、本発明の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターについて、その原理と実施例を説明してきたが、これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。なお、透明弾性樹脂皮膜４としては、ナイロン（ポリアミド樹脂）に限定されず種々の樹脂が使用可能である。また、透明弾性樹脂皮膜４の屈折率はクラッド部２の屈折率より大きくても小さくても同じでもよい。また、光ファイバー３は必ずしも単一モード光ファイバーである必要はない。さらに、光ファイバー３は必ずしも感光性光ファイバーである必要はないが、その中にグレーティング５を設けるためには感光性光ファイバーが望ましい。また、透明弾性樹脂皮膜４を伸縮させる機構も、図４の機構に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターの基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明の波長可変光ファイバーグレーティングフィルターのシミュレーションを行うためのモデルの模式的な構造の断面図である。
【図３】図２の構造のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】透明弾性樹脂皮膜を光ファイバーの軸方向に伸縮させて透明弾性樹脂皮膜の厚さを変える機構の１例を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…コア部
２…クラッド部
３…光ファイバー
４…透明弾性樹脂皮膜
５…グレーティング（回折格子）
７…スペーサ機構
１０…波長可変光ファイバーグレーティングフィルター
５１…高屈折率部
５２…低屈折率部
６１、６２…ホルダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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