(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本モードのＬＰ０１モード以外に、少なくともひとつのモードが導波する導波構造を有する光ファイバの長さ方向に、１箇所に局所的に摂動が付与されることによってモードフィールドを変化させる摂動付与部が、２箇所以上形成されてなり、該摂動は屈折率分布の変化又は屈折率の変化であり、各摂動付与部において、モードフィールドの変化により、基本モードのＬＰ０１モードとそれ以外の少なくともひとつのモードとの間でモード間結合が発生し、それぞれのモード間結合の光の位相差が伝搬光の波長の変化に対して周期的に変化することを利用して特定波長を選択的に減衰させるものであることを特徴とする光フィルタ。
【請求項２】
前記光ファイバは、コアとクラッドを有し、このクラッドは、前記コアの周上に設けられ、このコアよりも低屈折率の第１の層と、この第１の層の周上に設けられ、この第１の層よりも低屈折率の第２の層を備えていることを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
【請求項３】
前記光ファイバは、基本モードのＬＰ０１モード以外に、ＬＰ０２モードのみが導波することを特徴とする請求項１または２記載の光フィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光フィルタを使用したことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特定波長を選択的に減衰させることができる光フィルタに関し、特に光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる光フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の光フィルタの一例を示す概略構成図である。
符号２１，２１は光ファイバであって、これらの光ファイバ２１，２１は、それぞれ光ファイバ保持部２２，２２によって保持されている。
一方、符号２３，２３はコリメートレンズであって、これらのコリメートレンズ２３，２３は、誘電体多層膜フィルタ２５を間にはさんで、それぞれレンズ保持部２４，２４によって保持されている。
この光フィルタにおいて、一方の光ファイバ２１から出力された光は、一方のコリメートレンズ２３を介して誘電体多層膜フィルタ２５に入射し、ここで特定波長の光が損失させられる。ついでこの特定波長が損失した光は、他方のコリメートレンズ２３を介して他方の光ファイバ２１に入射し、出力される。
【０００３】
図１１は従来の光フィルタの他の例を示す斜視図であって、符号３１は入出力光ファイバ、３２は導波路基板、３３はスリット、３４は導波路、３５は誘電体多層膜フィルタである。
導波路基板３２の導波路３４の両端にはそれぞれ入出力光ファイバ３１，３１が接続されている。
一方、導波路基板３２の中央付近には、導波路３４に対して斜めに、かつこの導波路３４を横切るように形成されたスリット３３に、誘電体多層膜フィルタ３５が挿入され、接着、固定されている。
この光フィルタにおいては、一方の入出力光ファイバ３１から出力された光が導波路３４を介して誘電体多層膜フィルタ３５に入射し、ここで特定波長の光が損失させれられる。そして誘電体多層膜フィルタ３５を通って特定波長が損失した光は、他方の導波路３４から他方の入出力光ファイバ３１に入射し、出力される。
【０００４】
しかしながら、図１０に示す構成の光フィルタの製造においては、光ファイバ２１，２１、コリメートレンズ２３，２３、および誘電体多層膜フィルタ２５を正確に配置して光軸を調整する必要があり、製造効率や製品歩留まりが低かった。
また図１１に示す構成の光フィルタの製造においては、導波路基板３２にスリット３３を形成した後、このスリット３３に誘電体多層膜フィルタ３５を挿入し、接着、固定する工程があり、精密な加工が必要であった。また、導波路３４と入出力光ファイバ３１との接続において、光軸の調整が面倒であるという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる光フィルタを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、基本モードのＬＰ０１モード以外に、少なくともひとつのモードが導波する導波構造を有する光ファイバの長さ方向に、１箇所に局所的に摂動が付与されることによってモードフィールドを変化させる摂動付与部が、２箇所以上形成されてなり、該摂動は屈折率分布の変化又は屈折率の変化であり、各摂動付与部において、モードフィールドの変化により、基本モードのＬＰ０１モードとそれ以外の少なくともひとつのモードとの間でモード間結合が発生し、それぞれのモード間結合の光の位相差が伝搬光の波長の変化に対して周期的に変化することを利用して特定波長を選択的に減衰させるものであることを特徴とする光フィルタを提案する。
前記光ファイバは、コアとクラッドを有し、このクラッドは、前記コアの周上に設けられ、このコアよりも低屈折率の第１の層と、この第１の層の周上に設けられ、この第１の層よりも低屈折率の第２の層を備えていると好ましい。また、前記光ファイバは、基本モードのＬＰ０１モード以外に、ＬＰ０２モードのみが導波するものであると好ましい。また、本発明においては、本発明の光フィルタを使用したことを特徴とする光通信システムを提案する。また、本発明において光ファイバとは、裸光ファイバ、光ファイバ素線、光ファイバ心線などを包含するものとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の光フィルタの構成の一例を示したものである。
符号２は光ファイバであって、この光ファイバ２は、裸光ファイバ２ａの上に、被覆層２ｂが設けられなるものである。
この光ファイバ２は、途中の被覆層２ｂが一部除去されて、裸光ファイバ２ａが露出している。
この裸光ファイバ２ａが露出した部分には、２つの摂動付与部２ｃ，２ｄが形成されている。
そしてこれらの摂動付与部２ｃ，２ｄによって、前記光ファイバ２が第１の区間１ａと第２の区間１ｂと第３の区間１ｃとに区切られて、この光フィルタが構成されている。
【０００８】
前記裸光ファイバ２ａは、純石英ガラス、あるいはフッ素、ゲルマニウムなどのドーパントの添加によって屈折率が調整された石英ガラスから形成されている。
前記被覆層２ｂは、光ファイバ素線とするために裸光ファイバ２ａの上に設けられた１次被覆と、さらにこの光ファイバ素線を光ファイバ心線とするために、この１次被覆の上に設けられた２次被覆とからなるものである。
被覆層２ｂを構成する１次被覆は、通常紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂などからなり、２次被覆は、ナイロンなどからなるものである。
【０００９】
裸光ファイバ２ａは、後述する通り、クラッドが二層以上の構造をなしており、中心部のコアと、このコアの上に設けられたクラッドの第１の層までの構造では、基本モード（ＬＰ01モード）のみが導波するシングルモード光ファイバの構造となっている。
さらに、本発明において裸光ファイバ２ａは、基本モード以外のモードのうち、少なくともひとつのモードがクラッドをほとんど損失なく伝搬するように、クラッドに導波構造をもつことを必須とする。
以下、裸光ファイバ２ａのクラッドをほとんど損失なく伝搬する基本モード以外のモードをクラッドモードということにする。
これに対して前記中心部を導波するモード、すなわちＬＰ01モードを基本モードとよぶことにする。
またこれらのモード以外のモードを放射モードとよぶことにする。
本発明は、光ファイバ２において、基本モードとクラッドモードを導波させ、さらに摂動付与部２ｃ，２ｄにおける前記基本モードと前記クラッドモードとのモード結合関係を制御することによって、光フィルタとしての特性を得るものである。
【００１０】
裸光ファイバ２ａはコアとクラッドを有し、このクラッドが、前記コアの周上に設けられた、このコアよりも低屈折率の第１の層と、この第１の層の周上に設けられた、この第１の層よりも低屈折率の第２の層を備えているものが好適である。
【００１１】
図２（ａ）、図２（ｂ）は、裸光ファイバ２ａの屈折率分布の例を示すものである。
図２（ａ）に示すデプレスドクラッド型は、高屈折率のコア３ａと、この周上に形成された前記コア３ａより低屈折率の第１のクラッド（第１の層）３ｂと、この周上に形成された前記第１のクラッド３ｂより低屈折率の中間部（第２の層）３ｃと、この周上に形成された前記中間部３ｃよりも高屈折率で、前記コア３ａよりも低屈折率の第２のクラッド３ｄとから構成されている。
すなわちこのデプレスドクラッド型においては、第１のクラッド３ｂと中間部３ｃと第２のクラッド３ｄとの三層からクラッド３ｅが形成されている。
これらコア３ａ，第１のクラッド３ｂ，中間部３ｃ，第２のクラッド３ｄは同心円状に配置されている。
【００１２】
例えば、前記コア３ａと前記第１のクラッド３ｂとの比屈折率差は０．２〜４％、この第１のクラッド３ｂと前記中間部３ｃとの比屈折率差は０．１〜０．４％、この中間部３ｃと前記第２のクラッド３ｄとの比屈折率差は０％以上とされる。
前記第１のクラッド３ｂの屈折率と前記第２のクラッド３ｄの屈折率とは、等しくても異なっていてもよい。
またコア３ａの外径は３〜１０μｍ、第１のクラッド３ｂの外径は２０〜５０μｍ、中間部３ｃの外径は第１のクラッド３ｂの外径に５μｍを足した値以上、第２のクラッド３ｄの外径は約１２５μｍとされる。
また例えば、前記コア３ａはゲルマニウム添加石英ガラスからなり、第１のクラッド３ｂと第２のクラッド３ｄは純石英ガラスからなり、前記中間部３ｃはフッ素添加石英ガラスからなるものである。
【００１３】
図２（ｂ）に示す階段型クラッド型は、高屈折率のコア４ａと、この周上に形成された前記コア４ａより低屈折率の第１のクラッド（第１の層）４ｂと、この周上に形成された前記第１のクラッド４ｂより低屈折率の第２のクラッド（第２の層）４ｃとから構成されている。
すなわちこの階段型クラッド型においては、第１のクラッド４ｂと第２のクラッド４ｃとの二層からクラッド４ｄが形成されている。
これらコア４ａ，第１のクラッド４ｂ，第２のクラッド４ｃは同心円状に配置されている。
【００１４】
前記コア４ａと前記第１のクラッド４ｂとの比屈折率差は０．２〜４％、前記第１のクラッド４ｂと前記第２のクラッド４ｃとの比屈折率差は０．１〜０．４％とされる。
また前記コア４ａの外径は３〜１０μｍ、前記第１のクラッド４ｂの外径は２０〜５０μｍ、前記第２のクラッド４ｃの外径は約１２５μｍとされる。
また例えば、前記コア４ａはゲルマニウム添加石英ガラスからなり、前記第１のクラッド４ｂは純石英ガラスからなり、前記第２のクラッド４ｃはフッ素添加石英ガラスからなるものである。
【００１５】
図３は、図２（ｂ）に示す階段型クラッド型の屈折率分布を有する裸光ファイバ２ａの、波長１５００〜１６００ｎｍ帯域におけるＬＰ01モード（基本モード）とＬＰ02モードとＬＰ03モードの電界分布の一例を示すグラフである。
ここで、これらの電界分布は、コア４ａと第１のクラッド４ｂと第２のクラッド４ｃまでの屈折率分布構造を考慮して求めたものである。
この例において、コア４ａ、第１のクラッド４ｂ、第２のクラッド４ｃの半径は、それぞれ４．５μｍ、２０μｍ、６２．５μｍ（層の厚さでいうと、それぞれ４．５μｍ、１５．５μｍ、４２．５μｍ）である。
【００１６】
このグラフからわかるように、この光ファイバのＬＰ01モード（基本モード）の電界は、裸光ファイバ２ａの中心のコア４ａとその近傍に分布している。
これは例えば、コア４ａと第１のクラッド４ｂとからなるシングルモード光ファイバを想定した場合、このシングルモード光ファイバのＬＰ01モードの電界とほぼ同様の分布となっている。
ＬＰ02モードの電界は、コア４ａの周上に設けられた第１のクラッド４ｂとその近傍に分布している。すなわちこの裸光ファイバ２ａは、ＬＰ02モードがクラッド４ｄを導波する導波構造を有することがわかる。
ＬＰ03モードの電界は、コア４ａ、第１のクラッド４ｂ、第２のクラッド４ｃにわたって分布している。
【００１７】
図２（ａ）に示すデプレスドクラッド型の屈折率分布を有する裸光ファイバ２ａにおいても、ＬＰ01モードの電界は、コア３ａとその近傍に分布し、ＬＰ02モードの電界は、コア３ａの周上に設けられた第１のクラッド３ｂとその近傍に分布している。
【００１８】
このように、デプレスドクラッド型あるいは階段型クラッド型の屈折率分布を有するものは、第１のクラッド３ｂ，４ｂの周上に、これらよりも低屈折率の中間部３ｃあるいは第２のクラッド４ｃが設けられているため、ＬＰ02モードなどの高次モードは、コア３ａ，４ａの周上に設けられた第１のクラッド３ｂ，４ｂあるいはその近傍に選択的に分布し、クラッド３ｅ，４ｄをほとんど損失なく伝搬するクラッドモードとなっている。
【００１９】
前記摂動付与部２ｃ，２ｄは、裸光ファイバ２ａに、その長さ方向において局所的に摂動を付与した部分である。摂動とは「屈折率分布の変化」、あるいは「屈折率の変化」のことである。
すなわち摂動付与部２ｃ，２ｄにおいては、「屈折率分布の変化」、あるいは「屈折率の変化」によって、他の部分とはモードフィールドが変化している。
このモードフィールドの変化によって、摂動付与部２ｃ，２ｄにおいては、複数のモード間でのモード結合が発生する。
「屈折率分布の変化」あるいは「屈折率の変化」とは、具体的には、例えば裸光ファイバ２ａのコア径の縮径または拡径、あるいは裸光ファイバ２ａに添加されたドーパンドの拡散、あるいは裸光ファイバ２ａのコアの屈折率の変化の形成である。
【００２０】
以下図４を用いて光フィルタの基本的な動作について説明する。
第１の区間１ａに光を入射すると、第１の区間１ａを基本モードが伝搬する。
第１の区間１ａを伝搬した基本モードは、摂動付与部２ｃにおいて第２の区間１ｂの基本モードとクラッドモードに結合し、分割された状態で第２の区間１ｂを伝搬する。
ついで摂動付与部２ｄにおいて、第２の区間１ｂを伝搬した基本モードのほとんどは、第３の区間１ｃの基本モードに結合する。一方、第２の区間１ｂを伝搬したクラッドモードは第３の区間１ｃの基本モードとクラッドモードに結合する。
【００２１】
このとき、第２の区間１ｂを伝搬したクラッドモードのほとんどが、第３の区間１ｃの基本モードに結合すれば、第１の区間１ａを伝搬した基本モードの光を、第３の区間１ｃから少ない損失で出力させることができる。すなわち第１の区間１ａの基本モードの光の強度と、第３の区間１ｃから出力される基本モードの光の強度との差が小さくなる。
【００２２】
これに対して第２の区間１ｂを伝搬したクラッドモードの光のほとんどが、第３の区間１ｃの基本モードに結合しなければ、第１の区間１ａを伝搬した基本モードの光を、第３の区間１ｃから大きい損失で出力させることができる。
すなわち第１の区間１ａの基本モードの光の強度と、第３の区間１ｃから出力される基本モードの光の強度との差が大きくなる。
【００２３】
さらに、前記第１の区間１ａの基本モードの光の強度と、第３の区間１ｃの基本モードの光の強度との差には、波長依存性がある。
すなわち摂動付与部２ｄにおいて、第２の区間１ｂの基本モードから第３の区間１ｃの基本モードに結合する光の位相と、第２の区間１ｂのクラッドモードから第３の区間１ｃの基本モードに結合する光の位相とが一致し、これらの間の差（以下、位相差と記す）がなければ、第２の区間１ｂのクラッドモードの光のほとんどが、第３の区間１ｃの基本モードに結合する。
一方、前記位相差が半波長存在する場合、第２の区間１ｂのクラッドモードの光のほとんどは、第３の区間１ｃの基本モードに結合しない。
そして前記位相差は波長依存性があり、伝搬光の波長の変化に対応して周期的に変化する。
この結果、この光フィルタの波長−透過損失特性においては、波長の変化に対応して、周期的な透過損失の増加と低下が繰り返される。
【００２４】
厳密には、第１の区間１ａの基本モードは、第２の区間１ｂの基本モードとクラッドモードの他に、一部放射モードにも結合する。
また第２の区間１ｂの基本モードは、第３の区間１ｃの基本モードの他に、一部クラッドモードや放射モードにも結合する。
第２の区間１ｂのクラッドモードは、第３の区間１ｃの基本モードやクラッドモードの他に、一部放射モードにも結合する。
ここで、複数のクラッドモードや放射モードへの結合も考慮すると、モード結合関係が複雑になって、明確な波長に対する周期的な損失変化が得られなくなる。このため基本モードはひとつのクラッドモードにのみ結合することが望ましい。
ただし、デプレスドクラッド型、あるいは階段型クラッド型の屈折率分布を有するものは、基本モードがコア３ａ，４ａに分布し、これらに隣接する第１のクラッド３ｂ，４ｂにクラッドモードが選択的に分布しているので、実質的には、放射モードへの結合は無視することができる。
そこで、クラッドモードの中でＬＰ02モードのみが導波されることが望ましい。これは例えば以下のようにすることで可能となる。
使用波長範囲における第１のクラッド３ｂ，４ｂにおける正規化周波数νが、４〜７の範囲内の値となるようにすることにより、ＬＰ03モード以上の高次モードがカットオフとなって、ＬＰ02モードのみが導波される。ここでνは、
ν＝２π／λ・ｎａ・（２Δ）1/2
で表される。式中、λは光の波長、ｎは第１のクラッド３ｂ，４ｂの屈折率、ａは第１のクラッド３ｂ，４ｂの半径、Δは第１のクラッド３ｂ，４ｂと中間部３ｃ，第２のクラッド４ｃとの比屈折率差を表している。
ここで、前記正規化周波数νの数値範囲では、ＬＰ11モードなどのＬＰkmモード（ｋ≠０）の中の低次モードが導波される場合があるが、光ファイバの延伸、紫外光露光などによる摂動を、異方性がないように付与することにより、ＬＰ01モードからＬＰkmモードへの結合をほとんどないようにすることができる。
【００２５】
以下、数式を用いてさらに詳細に説明する。
第１の区間１ａを伝搬する基本モードの電界は、以下の式（１）で表される。
【００２６】
【数１】
0003966978.tif 000002
【００２７】
前記式（１）において、Ａは電界の振幅、ωは光の周波数、ｔは時間、βiは第１の区間１ａの基本モードの伝搬定数である。
ここで、第１の区間１ａの基本モードと第２の区間１ｂの基本モードとの結合効率をａ1、結合時の位相のずれをφ1、第２の区間１ｂの基本モードの伝搬定数をβ01としたとき、第２の区間１ｂの基本モードの電界は、以下の式（２）で表される。
【００２８】
【数２】
0003966978.tif 000003
【００２９】
また、第１の区間１ａの基本モードと第２の区間１ｂのクラッドモードとの結合効率をａ2とし、結合時の位相のずれをφ2、第２の区間１ｂのクラッドモードの伝搬定数をβ02としたとき、第２の区間１ｂのクラッドモードの電界は、以下の式（３）で表される。
【００３０】
【数３】
0003966978.tif 000004
【００３１】
ついで、第２の区間１ｂの基本モードから第３の区間１ｃの基本モードに結合する光の電界は、以下の式（４）で表される。
【００３２】
【数４】
0003966978.tif 000005
【００３３】
前記式（４）において、ｂ1は第１の区間１ａの基本モードと第２の区間１ｂの基本モードとの結合効率、φ3は結合時の位相のずれ、β3は第３の区間１ｃの基本モードの伝搬定数、Ｌは第２の区間１ｂの長さを表している。
また第２の区間１ｂのクラッドモードから第３の区間１ｃのクラッドモードに結合する光の電界は、以下の式（５）で表される。
【００３４】
【数５】
0003966978.tif 000006
【００３５】
前記式（５）において、ｂ2は第２の区間１ｂのクラッドモードと第３の区間１ｃの基本モードとの結合効率、φ4は結合時の位相のずれを示している。
またここで、ΔΦを以下の式（６）のように定義する。
【００３６】
【数６】
0003966978.tif 000007
【００３７】
すると第３の区間１ｃを伝搬する基本モードの光の振幅の自乗は、以下の式（７）で表される。
【００３８】
【数７】
0003966978.tif 000008
【００３９】
したがって、第１の区間１ａを伝搬する基本モードの光の強度と、第３の区間１ｃを伝搬する基本モードの光の強度との比率は、第１の区間１ａから第３の区間１ｃへの光の透過効率を表しており、これは以下の式（８）で表される。
【００４０】
【数８】
0003966978.tif 000009
【００４１】
ここで、モードの実効屈折率をｎe、真空中での光の波長をλとすると、モードの伝搬定数は、以下の式（９）で表される。
【００４２】
【数９】
0003966978.tif 000010
【００４３】
この式（９）を、前記式（８）に代入すると、光の透過効率は以下の式（１０）のようになる。
【００４４】
【数１０】
0003966978.tif 000011
【００４５】
この式（１０）において、ｎ01は第２の区間１ｂの基本モードの実効屈折率、ｎ02は第２の区間１ｂのクラッドモードの実効屈折率を示している。
この式（１０）の右辺の第３項は、光の透過効率を表しており、これにより、この光ファイバの構成は、波長λに対して周期的な透過損失変化を有するものであって、光フィルタとして用いることができることがわかる。
【００４６】
そしてこの式（１０）より、損失ピークの波長間隔は、第２の区間１ｂの長さＬによって決定されることがわかる。
すなわち第２の区間１ｂの長さＬが大きい場合には、損失ピークの波長間隔は短くなり、第２の区間１ｂの長さＬが小さい場合には、損失ピークの波長間隔は長くなる。
したがって、第２の区間１ｂの長さＬを変化させることによって、損失ピークの波長間隔を調整し、光フィルタの特性を変化させることができる。
さらに前記式（１０）より、摂動付与部２ｃ，２ｄにおける結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することによって、損失ピークの大きさを調整できることがわかる。
【００４７】
ところで、本発明の光フィルタは、例えば以下のようにして製造することができる。
図５（ａ）は、本発明の光フィルタの製造装置と製造方法の一例を示す概略構成図である。
図中符号５ａは炭酸ガスレーザで、この炭酸ガスレーザ５ａから発生したレーザ光は、ミラー５ｂを介して進行方向が調整され、さらにレンズ５ｃによって集光され、照射されるようになっている。
【００４８】
一方光ファイバ２は、その中央部の被覆層２ｂが除去され、裸光ファイバ２ａが露出された状態になっている。
またクランプ５ｄ，５ｄは支持ネジ５ｅによって支持されており、これらのクランプ５ｄ，５ｄは、前記光ファイバ２の裸光ファイバ２ａが露出された部分の両側の被覆層２ｂの終端部分を把持している。
これらのクランプ５ｄ，５ｄは支持ネジ５ｅを回転させることによって、この支持ネジ５ｅの長さ方向にそって移動させることができるようになっている。
【００４９】
摂動付与部２ｃ，２ｄを形成するにおいては、炭酸ガスレーザ５ａから発生したレーザ光を、ミラー５ｂとレンズ５ｃを介して裸光ファイバ２ａに照射して加熱し、この裸光ファイバ２ａを局所的に軟化させる。ついで一方のクランプ５ｄを、他方のクランプ５ｄから遠ざかる方向に移動させる。
すると図５（ｂ）に示すように、裸光ファイバ２ａにおいて、前記レーザ光の照射によって軟化した部分が延伸されて縮径部２ｅが形成され、これが摂動付与部２ｃとなる。
ついで、レーザ光の照射位置を裸光ファイバ２ａの長さ方向にそって移動させ、同様の操作を繰り返すと、図５（ｂ）に示すように縮径部２ｆが形成され、これが摂動付与部２ｄとなる。
裸光ファイバ２ａを軟化させて延伸する際の加熱温度は、通常１５００〜２２００℃とされる。また加熱時間は０．１〜１０秒とされる。
【００５０】
また、延伸を行わずに摂動付与部２ｃ，２ｄを形成することもできる。
例えばレーザ光の照射によって、裸光ファイバ２ａを局所的に８００〜２０００℃に加熱すると、裸光ファイバ２ａを構成している石英ガラスに添加されているドーパントが拡散する。この結果、この加熱部分のモードフィールドが変化し、摂動付与部２ｃ，２ｄを形成することができる。
また、紫外光を照射して、露光することによって摂動付与部２ｃ，２ｄを形成することもできる。
すなわち、ゲルマニウム添加石英ガラスに、紫外光を照射すると、屈折率が上昇することが知られている。したがって、ゲルマニウム添加石英ガラスからなるコアを有する裸光ファイバ２ａに、その長さ方向において局所的に紫外光を照射すると、この部分のコアの屈折率が上昇する。
この結果、モードフィールドが変化し、摂動付与部２ｃ，２ｄを形成することができる。
【００５１】
また、この光フィルタの特性に係るパラメータである前記第２の区間１ｂの長さＬ、あるいは結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2は、以下のようにして調整することができる。
第２の区間１ｂの長さＬは、設計時に設定することもできるし、摂動付与部２ｃ，２ｄを形成した後に、第２の区間１ｂの一部あるいは全体を加熱し、長さ方向に延伸することによって変化させることができる。
このときの加熱温度は、一般に約１０００℃以上とされる。また、第２の区間１ｂのモードフィールドに大きな変化を生じないように、第２の区間１ｂ全体を加熱し、緩やかに延伸すると好ましい。
【００５２】
また、摂動付与部２ｃ，２ｄを形成する際の条件を変更することによって、結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することができる。
例えば加熱、延伸によって縮径部２ｅ，２ｆを形成する場合には、延伸長などを調整することによって、結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することができる。
加熱によってドーパンドを拡散させる場合には、加熱温度、加熱時間を変更することによって、結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することができる。
また紫外光の照射によって屈折率の上昇を図る場合には、紫外光の照射時間、照射回数などを変更することによって、結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することができる。
【００５３】
実際の摂動付与部２ｃ，２ｄの形成作業は、光フィルタの波長−透過損失特性を測定しながら、条件を調整しつつ行う。
あるいは、摂動付与部２ｃ，２ｄを形成した後に、光フィルタの特性をモニターしながら、さらに上述の操作を繰り返して、その特性を調整することもできる。
また、上述の摂動付与部２ｃ，２ｄの形成方法から２つ以上の方法を組み合わせて用いてもよい。
さらに摂動付与部２ｃ，２ｄは、２箇所以上であればよく、少なくとも基本モードとクラッドモードとのモード結合関係を制御することができれば、その数を限定するものではない。しかし前記モード結合関係の制御が容易なので、２箇所とするのが通常である。
【００５４】
図６は、本発明の光フィルタの第１の実施例において得られた波長−透過損失特性の関係を示すグラフである。
この第１の実施例において、光ファイバ２の裸光ファイバ２ａは、デプレスドクラッド型の屈折率分布を有するものである。そのコア３ａと第１のクラッド３ｂとの比屈折率差は０．４％、第１のクラッド３ｂと中間部３ｃとの比屈折率差は０．１５％、中間部３ｃと第２のクラッド３ｄとの比屈折率差は０．１５％であった。またコア３ａの外径は９μｍ、第１のクラッド３ｂの外径は３５μｍ、中間部３ｃの外径は５０μｍ、第２のクラッド３ｄの外径は約１２５μｍであった。  摂動付与部２ｃ，２ｄは、加熱、延伸によって形成した縮径部２ｅ，２ｆであった。第２の区間１ｂの長さＬは２０ｍｍであった。
縮径部２ｅ，２ｆは、光ファイバ２の長さ方向においていずれも０．５ｍｍの長さの範囲に形成し、いずれも最小外径は１０５μｍであった。
【００５５】
この第１の実施例の光フィルタにおいては、図６に示すように、波長λに対して周期的な損失ピークが生じた。このグラフにおいて、隣接する損失ピークの中心波長間の間隔は２５〜３０ｎｍであった。また、損失ピークの中心波長の損失値は０．８〜１．２ｄＢであった。
さらに、この光フィルタの第２の区間１ｂを加熱して延伸し、第２の区間１ｂの長さＬを２２ｍｍとして第２の実施例の光フィルタを得た。この光フィルタの波長−透過損失特性のグラフにおいて、隣接する損失ピークの中心波長間の間隔は２２〜２７ｎｍであった。
したがって、第２の区間１ｂの長さＬを調整することによって光フィルタの特性を調節することができることが確認できた。
【００５６】
また第１の実施例と同様の光フィルタを形成した後、摂動付与部２ｃ，２ｄをそれぞれ、１１００℃，１０時間加熱してドーパントを拡散させて、第３の実施例の光フィルタを得た。
この結果、この光フィルタの波長−透過損失特性のグラフにおいて、損失ピークの中心波長の損失値は０．６〜１．０ｄＢであった。
したがって、結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することによって、損失ピークの大きさを変化させることができることが確認できた。
【００５７】
このように本発明の光フィルタは、光ファイバ２に摂動付与部２ｃ，２ｄを形成するだけで製造することができるので、光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる。
また、第２の区間１ｂの長さＬによって損失ピークの波長間隔を調整することができる。また、摂動付与部２ｃ，２ｄにおける結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することによって、損失ピークの大きさを調整することができる。
したがって、前記第２の区間１ｂの長さＬや摂動付与部２ｃ，２ｄにおける結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を変更することによって、異なる特性を有する様々な光フィルタを提供することができる。
また、光フィルタを製造した後にも、前記第２の区間１ｂの長さＬや摂動付与部２ｃ，４ｂにおける結合効率ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2を調整することができるので、特性の制御が容易である。
【００５８】
ところで、裸光ファイバ２ａが露出した部分は脆弱なので、保護された状態で使用するのが好ましい。
図７（ａ）、図７（ｂ）は、図５（ｂ）に示す光フィルタを保護ケースに収めた状態の一例を示すものであって、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａで切断した断面図である。
【００５９】
符号５ａは台座であって、この台座６ａは断面半円状で、平面部６ａ’を有している。この平面部６ａ’には、光フィルタの裸光ファイバ２ａが露出した部分と、被覆層２ｂの終端が配置され、裸光ファイバ２ａが露出した部分の両側付近と、被覆層２ｂが、それぞれ接着剤６ｃによって固定されている。
そして、前記台座６ａの平面部６ａ’の上から、断面半円状の中空部６ｂ’を有する蓋６ｂがかぶせられて、外形円筒状の保護ケース６が形成され、裸光ファイバ２ａが露出した部分が保護されている。
前記保護ケース６の材料としては、好ましくは石英ガラスなどが用いられるが、金属、セラミックスなどを用いることもできる。
【００６０】
また、保護ケースにかわって熱収縮チューブを用いることもできる。
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、熱収縮チューブを用いて図５（ｂ）に示す光フィルタを保護した場合の構造の一例を示すものである。
図８（ａ）、図８（ｂ）は、熱収縮チューブを加熱する前の状態を示したもので、図８（ｃ）は熱収縮チューブを加熱し、収縮させた後の状態を示している。
以下、この構造の作製手順を追って説明する。
【００６１】
すなわち、最初に図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、裸光ファイバ２ａが露出した部分と、被覆層２ｂの終端を、細径チューブ（熱収縮チューブ）６ａ内に配置する。
さらにこの細径チューブ７ａを、テンションメンバ７ｂと平行に、太径チューブ（熱収縮チューブ）６ｃ内に配置する。
テンションメンバ７ｂの長さは、前記細径チューブ７ａの長さと同程度とされる。
太径チューブ７ｃの長さは、収縮後に細径チューブ７ａと太径チューブ７ｃの両端を覆うことができるように、細径チューブ７ａの長さよりも長くなっている。
【００６２】
この状態で所定の温度にまで加熱すると、図８（ｃ）に示すように細径チューブ７ａと太径チューブ７ｃが収縮する。
そして細径チューブ７ａの内面は、裸光ファイバ２ａの外面と、被覆層２ｂの終端付近の外面に密着する。
一方、太径チューブ７ｃの内面は、細径チューブ７ａの外面と、テンションメンバ７ｂの外面に密着する。そして、太径チューブ７ｃの両端は、前記細径チューブ７ａとテンションメンバ７ｂの両端を覆うようにして、被覆層２ｂの外面に密着した状態となる。
【００６３】
前記テンションメンバ７ｂは、裸光ファイバ２ａが露出した部分に曲げが付与されて劣化するのを防ぐために設けられているもので、金属、セラミックス、ガラスなどからなるものである。
熱収縮チューブ（細径チューブ７ａ、太径チューブ７ｃ）はポリエチレンなどのプラスチックからなるものであって、通常１００〜２５０℃に加熱することによって、収縮させることができるものである。
【００６４】
また本発明の光フィルタの用途の一例として、エルビウムドープ光ファイバ増幅器があげられる。
図９は従来のエルビウムドープ光ファイバ増幅器の一例を示す概略構成図である。
図中符号１１は光ファイバ（光伝送路）１１であって、この光ファイバ１１には、入射側から順に、エルビウムドープ光ファイバを収容したエルビウムドープ光ファイバ収容部１２、ＷＤＭ（波長合分波）カプラ１３、光アイソレータ１５が設けられている。
前記ＷＤＭカプラ１３は入射側にひとつのポートを有し、出射側にふたつのポートを有している。
そして入射側のポートと、出射側のひとつポートとが光ファイバ１１の途中に挿入、接続されている。一方、出射側の他方のポートは、ポンプ光源１４に接続されている。
【００６５】
すなわち、光ファイバ１１に入射した光はエルビウムドープ光ファイバ収容部１２を経て伝搬し、途中でポンプ光源１４から光ファイバ１１にポンプ光が入射され、このポンプ光はＷＤＭカプラ１３において光ファイバ１１を進行する伝搬光と合波し、これにより増幅された光が光ファイバ１１から出射される。
光アイソレータ１５は、光ファイバ１１において反射をおさえ、安定させるために設けられているものである。
【００６６】
しかし、従来のエルビウムドープ光ファイバ増幅器においては、利得に波長依存性があるという問題がある。波長多重伝送を行うにおいて、波長依存性が大きいと、波長によって利得がばらつくため不都合である。
このため本発明の光フィルタを、このエルビウムドープ光ファイバ増幅器に挿入し、利得が大きい波長範囲の光を損失させることによって、波長−利得特性の平坦化を図ることができる。
このとき、光フィルタの挿入位置は光ファイバ１１の入射端から出射端までの間であれば特に限定するものではなく、図９に符号１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで示した挿入位置のいずれでもよい。
ここで、本発明の光フィルタの光ファイバの基本モード（ＬＰ01モード）のモードフィールドと、光ファイバ（光伝送路）１１に使用されるシングルモード光ファイバの基本モード（ＬＰ01モード）のモードフィールドとがほぼ一致するように設定されることが望ましい。
前記モードフィールドがほぼ一致していないと、光フィルタの入射側に接続されている光ファイバ１１の基本モードから、光フィルタの光ファイバの第１の区間に、基本モード以外にクラッドモードも励起されてしまい、このクラッドモードが、上述のモード結合に加わって、光フィルタの波長に対する損失の周期的変化の特性が乱れてしまうからである。
モードフィールドをほぼ一致させるには、光ファイバ１１のシングルモード光ファイバのモードフィールド径と、光フィルタの光ファイバの、コアと第１のクラッドとからなるシングルモード光ファイバ構造の部分のモードフィールド径とを、ほぼ等しくしておいてもよい。
さらに望ましくは、光フィルタの光ファイバのコアと第１のクラッドとからなるシングルモード光ファイバ構造の部分と、光伝送路１１に使用するシングルモード光ファイバとにおいて、コア径、屈折率分布などをほぼ等しくするか、さらには、光フィルタの前記シングルモード光ファイバ構造の部分に、光伝送路１１と同じ光ファイバを使用してもよい。
なお本発明の光フィルタは、上述の組み合わせに限定されず、光伝送装置や光線路設備などの光通信システムに広く適用されるものである。この場合、前述のように本発明の光フィルタの光ファイバの基本モードのモードフィールドと、これらの装置の光伝送路に使用されるシングルモード光ファイバのモードフィールドとがほぼ等しくなるように設定されることが望ましい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光フィルタは、クラッドに導波構造を有する光ファイバの２箇所以上に摂動付与部を形成するだけで構成することができるので、光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる。
また第２の区間の長さによって損失ピークの波長間隔を調整することができる。また、接続部における結合効率を調整することによって、損失ピークの大きさを調整することができる。
したがって、第２の区間の長さや摂動付与部における結合効率を変更することによって、異なる特性を有する様々な光フィルタを提供することができる。
また、例えば光フィルタの製造後においても前記第２の区間の長さや摂動付与部における結合効率を調整することができるので、特性の制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光フィルタの構成の一例を示す一部側断面図である。
【図２】  図２（ａ）、図２（ｂ）は、本発明の光ファイバの屈折率分布の例を示すものであって、図２（ａ）はデプレスドクラッド型の屈折率分布を示すグラフ、図２（ｂ）は階段型クラッド型の屈折率分布を示すグラフである。
【図３】  階段型クラッド型の屈折率分布を有する光ファイバにおける、ＬＰ01モード（基本モード）とＬＰ02モードとＬＰ03モードの電界分布を示すグラフである。
【図４】  本発明の光フィルタの動作の一例を示す説明図である。
【図５】  図５（ａ）は、加熱、延伸によって摂動付与部を形成する本発明の光フィルタの製造装置と製造方法の一例を示す概略構成図である。
図５（ｂ）は図５（ａ）に示す製造装置によって製造された本発明の光フィルタの一例を示す平面図である。
【図６】  本発明の光フィルタの第１の実施例において得られる波長−透過損失特性の関係を示すグラフである。
【図７】  図７（ａ）、図７（ｂ）は、図５（ｂ）に示す光フィルタを、保護ケースに収めた状態の一例を示すものであって、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａで切断した断面図である。
【図８】  図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、熱収縮チューブを用いて本発明の光フィルタを保護する場合の構造の一例を示すものである。
図８（ａ）、図８（ｂ）は、それぞれ熱収縮チューブを加熱する前の状態を示した斜視図と断面図で、図８（ｃ）は熱収縮チューブを加熱し、収縮させた状態を示す一部側断面図である。
【図９】  従来のエルビウムドープ光ファイバ増幅器の一例を示す概略構成図である。
【図１０】  従来の光フィルタの一例を示す概略構成図である。
【図１１】  従来の光フィルタの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ…第１の区間、１ｂ…第２の区間、１ｃ…第３の区間、
２…光ファイバ、２ａ…裸光ファイバ、２ｂ…被覆層、２ｃ，２ｄ…摂動付与部、２ｅ，２ｆ…縮径部、３ａ…コア、３ｂ…第１のクラッド（第１の層）、３ｃ…中間部（第２の層）、３ｄ…第２のクラッド、３ｅ…クラッド、
４ａ…コア、４ｂ…第１のクラッド（第１の層）、４ｃ…第２のクラッド（第２の層）、４ｄ…クラッド。
【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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【図１０】
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【図１１】
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