(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層を有する光ファイバを用いてチャープトファイバグレーティング型光部品を製造する方法であって、
前記光ファイバの軸方向に沿った所定部位に対して、所望のチャープトグレーティング周期ピッチに対応するチャープトピッチを有するチャープトフェーズマスクを介して紫外線を照射してチャープトファイバグレーティング部を形成するステップと、
紫外線照射後、前記チャープトファイバグレーティング部に対して特性安定化用加熱処理を行うステップと、
前記チャープトファイバグレーティング部のうち、目的透過損失波長特性の波形に対してズレを生じさせている部位に対して局所的な加熱処理を行って、当該部位の透過損失波長特性を修正するステップと、
を備えたことを特徴とするファイバグレーティング型光部品製造方法。
【請求項２】
前記局所的加熱処理時間は、前記特性安定化加熱処理時間よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のファイバグレーティング型光部品製造方法。
【請求項３】
前記局所的な加熱処理の温度は、約１００℃〜約８００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のファイバグレーティング型光部品製造方法。
【請求項４】
前記ファイバグレーティング型光部品の設計波長範囲は約１５１０ｎｍ〜約１６３０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のファイバグレーティング型光部品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光アンプ用利得等化器や光フィルタ等として利用されるファイバグレーティング型光部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバグレーティング型光部品は、外部被覆が除去された光ファイバ（シングルモード光ファイバ（Single Mode optical Fiber :ＳＭＦ）のコア層に対して紫外レーザ光を照射することによりファイバ軸方向に形成された屈折率の周期的変化であるファイバグレーティングを備えている。
【０００３】
特に、上記周期的変化が、その周期的変化部位を介して伝送される光信号の波長帯域と同一オーダである例えば１μｍオーダのファイバグレーティングを短周期グレーティング｛ファイバブラッググレーティング；Fiber Bragg Grating（ＦＢＧ）ともいう｝と呼ぶ。
【０００４】
短周期グレーティングは、上記屈折率変化の周期に対応する特定の波長（ブラッグ条件を満足する波長）を反射し、上記光信号の進行方向（前方）とは反対の方向（後方）に伝搬させて進行方向への伝搬を阻止するフィルタ機能を有している。
【０００５】
この短周期グレーティングを利用したファイバグレーティング型光部品としての光アンプ用利得等化器は、ＥＤＦＡ（Erbium-doped Fiber Amplifier；エルビニウム添加光ファイバ増幅器）等の光ファイバ増幅器のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission；増幅された自然放出光）抑制・除去や利得波長依存性を補償するためのフィルタデバイスとして、ＷＤＭ（Wavelength Divisional Multiplexing;波長分割多重）システム等の様々や光通信システムに利用されている。
【０００６】
最近では、エタロンフィルタとこの短周期グレーティングとを組み合わせた光アンプ用利得等価器を用いて、Ｃバンド帯（１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍ）およびＬバンド帯（１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）における利得等化も行なわれている。
【０００７】
上述した短周期グレーティングを含むファイバグレーティング型光部品を製作する際には、被覆が除去された光ファイバ（裸ファイバ）のコア層に対して紫外線を照射することにより、当該コア層に対して、予め設計された波長範囲内の透過損失波長特性（目的透過波長損失特性）に対応する屈折率の短周期変化（短周期グレーティング）を形成する。
【０００８】
このとき、短周期グレーティング（屈折率変化部位）は、グレーティング形成後は、その特性が不安定であるため、上記短周期グレーティング部分を、その屈折率変化が安定化するまで加熱処理（特性安定化アニール処理）することにより、形成した短周期グレーティングの特性の経時変化を抑制してその特性を安定化させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短周期グレーティング部分に対して加熱処理（特性安定化アニール処理）を施した場合、当該短周期グレーティング（屈折率変化部位）の屈折率自体が変化する。このため、特性安定化アニール処理を施した後の短周期グレーティング部分の透過損失波長特性の波形は、上記目的透過損失波長特性の波形に対してズレが生じる恐れがある。
【００１０】
このズレの影響により、製造した短周期グレーティングを含むファイバグレーティング型光部品の中には、目的透過損失波長特性を満足せずに不良品となる光部品が多く含まれる。この結果、ファイバグレーティング型光部品の製造歩留まりを大幅に減少させていた。
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、製造歩留まりを向上させることができるファイバグレーティング型光部品の製造方法を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係わるファイバグレーティング型光部品製造方法は、請求項１に記載するように、前記光ファイバの軸方向に沿った所定部位に対して、所望のチャープトグレーティング周期ピッチに対応するチャープトピッチを有するチャープトフェーズマスクを介して紫外線を照射してチャープトファイバグレーティング部を形成するステップと、紫外線照射後、前記チャープトファイバグレーティング部に対して特性安定化用加熱処理を行うステップと、前記チャープトファイバグレーティング部のうち、目的透過損失波長特性の波形に対してズレを生じさせている部位に対して局所的な加熱処理を行って、当該部位の透過損失波長特性を修正するステップと、を備える。
【００１３】
好ましい形態、条件は、請求項２以下に記載される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係わるファイバグレーティング型光部品１を示す斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、ファイバグレーティング型光部品１は、光ファイバ２を有しており、この光ファイバ２は、中間被覆が除去されて露出された部位（以下、ファイバ部位２ａとする）を有している。
【００１７】
光ファイバ２（ファイバ部位２ａ）は、図１に示すように、紫外線に感光するゲルマニウム（Ｇｅ；ゲルマニア（ＧｅＯ2と同義である））が例えば石英ガラス（シリカ（ＳｉＯ2）ガラス）にドープ（添加）されて形成されたコア層５と、例えば石英ガラスから形成されており、コア層５を被覆するクラッド層６とを備えている。
【００１８】
また、ファイバグレーティング型光部品１は、ファイバ部位２ａにおけるコア層３のファイバ軸方向に沿った所定部位（例えば、軸方向に沿った長さが約２０ｍｍ）に形成されたファイバグレーティング部１０を備えている。なお、上記ファイバグレーティング部１０のファイバ軸方向に沿った長さ（本実施形態では、２０ｍｍ）をグレーティング長と定義する。
【００１９】
このファイバグレーティング部１０は、図１および図２に示すように、コア層５の所定部位の屈折率のファイバの軸方向に沿った周期的変化、すなわち、高屈折率層および低屈折率層の周期構造を有している。
【００２０】
また、ファイバグレーティング部１０における屈折率変化部位の短周期ピッチがファイバ軸方向に沿って所定の微小変化率毎に変化する、いわゆるチャープドグレーティングとして形成されており、最小の周期ピッチ（Λ1）〜最大の周期ピッチ（ΛLARGE）となっている。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、ファイバグレーティング部１０の屈折率変化部位１０ａ１〜１０ａ８、…の最小の周期ピッチ（Λ1）〜周期ピッチ（Λ8）、…、最大の周期ピッチ（ΛLARGE）は、図２に示すように、ファイバグレーティング型光部品１のフィルタ機能の対象として予め設計された波長範囲（λ1、λ2、…、λLARGE、例えば、本実施形態では、λ1を１５１０ｎｍ、λLARGEを１６３０ｎｍとする）およびブラッグ反射条件｛λ1（＝ｎΛ1／２）、λ2（＝ｎΛ2／２）、…、λLARGE（＝ｎΛLARGE／２）｝を満足するようになっている。
【００２２】
そして、本実施形態のファイバグレーティング部１０における各屈折率変化部位１０ａ１〜１０ａ８、…の屈折率変化量は、上記設計された波長範囲において所定の透過損失波長特性を有するように設定されている。
【００２３】
特に、本実施形態のファイバグレーティング部１０は、図２に示すように、λ1〜λLARGEにおける所定波長（例えば、λ5）に対応し、かつ後述する特性安定化加熱（アニール）処理後における局所的な加熱処理に基づいて透過損失波長特性が変化した局所部位１０ａ５を含んでいる。
【００２４】
次に、本実施形態に係わるファイバグレーティング型光部品１の作用について説明する。
【００２５】
例えば、図３に示すように、ファイバグレーティング部１０における各屈折率変化部位の屈折率変化量が略一定（反射率Ｒが設計波長範囲において略一定）であるとする。
【００２６】
この場合、λ1〜λ8、・・・の波長を有する波長多重光信号が図２中向かって右側からコア層３のファイバグレーティング部１０に入射すると、ファイバグレーティング部１０に入射した波長多重光信号におけるブラッグ反射条件に対応する波長帯域の光信号、すなわち、波長帯域λ1（＝ｎΛ1／２）〜λ8（＝ｎΛ8／２）、…の光信号は、図２に示すように、対応する屈折率変化部位１０ａ１〜１０ａ８、…、すなわち、屈折率が異なる境界面（低屈折率層→高屈折率層の境界面）で反射する。
【００２７】
そして、隣接層からの反射光は干渉して互いに強め合い、結果として、上記波長帯域（波長遮断帯域）λ1〜λ8、…の光信号は、ファイバグレーティング部１０を通過することなく、その通過が阻止されることになる。
【００２８】
したがって、ファイバグレーティング部１０における屈折率変化部位毎の屈折率変化量を変えることにより、上記波長帯域内において所望の透過損失波長特性を得ることが可能になる。
【００２９】
次に、本実施系形態のファイバグレーティング型光部品１の製造工程について、図４および図５を参照して説明する。
【００３０】
最初に、ファイバグレーティング型光部品１用の光ファイバ２に対して、所定圧および所定期間に基づく高圧水素処理を行い、コア層５のレーザ光に対する感度を実用的レベルまで上昇させる（図４（ａ）；ステップＳ１）。
【００３１】
次いで、高圧水素処理後の光ファイバ２におけるグレーティング長（例えば、２０ｍｍとする）に基づいて設定されたファイバ軸方向に沿った部位（例えば４０ｍｍ）の中間被覆を除去し、その部位（ファイバ部位）２ａを露出させる（ステップＳ２）。
【００３２】
続いて、予め設計された波長範囲および透過損失波長特性｛目標値：上記波長範囲（１５１０ｎｍ〜１６３０ｎｍ）の波長毎における透過損失波長特性値（上限値および下限値）｝に対応する短周期グレーティング形状｛グレーティング長（２０ｍｍ）｝に基づいて予め製作された、ファイバ軸方向に対応する長手方向に沿って所定の微小変化率毎に変化する周期ピッチ毎に形成されたフェーズマスク（チャープドマスク）を用意する。なお、本実施形態におけるチャープドマスクは、その中心周期ピッチが短周期ピッチ１．０６６５μｍ、およびチャープ率が１３ｎｍ／ｃｍとなっている。
【００３３】
そして、高圧水素処理終了後のファイバ部位２ａに対して、上記チャープドマスクを介してアルゴン（Ａｒ）レーザにより紫外線を照射することにより、予め設計された波長範囲および透過損失波長特性に対応するファイバグレーティング部（短周期グレーティング）１０をファイバ部位２ａに形成する（ステップＳ３）。
【００３４】
次いで、ファイバグレーティング部１０が形成されたファイバ部位２ａに対して、例えば８０℃〜１２０℃の熱条件に基づいて水素抜きアニール処理を施す（ステップＳ４）。
【００３５】
一方、図５（ａ）に示すように、予め用意された熱処理炉２２内には、ファイバ部位２ａにおける少なくともファイバグレーティング部１０形成部位に対応する長さ（例えば、３５ｍｍ）およびファイバ径よりも大径の直径をそれぞれ有する熱処理用ファイバ挿入孔２３ａを備えたヒータ２３が配設されている。
【００３６】
ここで、水素抜きアニール処理後の光ファイバ２を、そのファイバ部位２ａの外周部がヒータ２３に覆われるように、熱処理用ファイバ挿入孔２３ａに挿入し、その挿入状態において光ファイバ２の両端の被覆部２ｂをクランプ２５、２６を介して支持する。
【００３７】
そして、ヒータ２３を用いてファイバ部位２ａのファイバグレーティング部１０を、２３０℃で、約３分間加熱処理（特性安定化アニール処理）することにより、形成したファイバグレーティング部１０の特性の経時変化を抑制してその特性を安定化させる（ステップＳ５）。
【００３８】
このとき、上述したように、特性安定化アニール処理により、ファイバグレーティング部（屈折率変化部位）１０の屈折率自体が変化する。このため、特性安定化アニール処理を施した後のファイバグレーティング部１０の透過損失波長特性の波形は、上記目的透過損失波長特性の波形に対してズレが生じる恐れがある。
【００３９】
すなわち、温度係数を１ｐｍ／℃とするために、温度補償パッケージが行われた（ステップＳ６）ファイバグレーティング型光部品の透過損失波長特性の波形を図６に示す。
【００４０】
図６に示すように、符号Ａで囲んだ部分の透過損失波長特性、すなわち、波長λ5（＝１５３２ｎｍ）の透過損失波長特性の値は、対応する目的透過損失波長特性の上限値〜下限値の範囲外（上限値を超えている）である。
【００４１】
すなわち、特性安定化アニール処理後、直ちにパッケージ化して製造したファイバグレーティング型光部品は、目的透過損失波長特性を満足せずに不良品となる可能性が多く、ファイバグレーティング型光部品の製造歩留まりを大幅に減少させていた。
【００４２】
しかしながら、本実施形態では、特性安定化アニール処理後の光ファイバ２の裸ファイバ２ｂにおける上記目的透過損失波長特性の波形に対してズレが生じている透過損失波形の波長に対応する部位、すなわち、波長λ5（＝１５３２ｎｍ）に対応する局所部位１０ａ５に対して局所的な加熱処理を行う。
【００４３】
この局所的加熱処理により、局所部位１０ａ５の屈折率を、上記特性安定化アニール処理に基づくファイバグレーティング部（屈折率変化部位）１０の屈折率変化を修正するように変化させ、その透過損失波長特性を変化させている。
【００４４】
すなわち、図５（ｂ）に示すように、熱処理炉２２内のヒータ２３を、裸ファイバ部２ｂにおける局所部位１０ａ５に対応する長さ（例えば、１〜５ｍｍ）およびファイバ径よりも大径の直径をそれぞれ有する熱処理用ファイバ挿入孔３０ａを備えたヒータ３０に交換する。
【００４５】
そして、この交換したヒータ３０を用いて、ファイバ部位２ａにおける上記局所部位１０ａ５を３３０℃で、特性安定化用加熱処理の加熱時間よりも短い時間（約１分間）局所加熱（透過損失調整用局所加熱アニール）し、その局所部位１０ａ５の屈折率を変化（減少）させて、対応する波長λ5（＝１５３２ｎｍ）の透過損失波長特性の値を減少させ、透過損失波長特性波形の目的波形に対するズレを補正する（ステップＳ１０）。
【００４６】
このとき、本実施形態では、加熱処理を、波長λ5（＝１５３２ｎｍ）に対応する局所部位１０ａ５に対して局所的に行っているため、上記局所部位以外の他のファイバグレーティング部１０に対してほとんど影響を与えることがなく、その透過損失波長特性を良好に維持することができる。
【００４７】
この局所加熱アニール処理された光ファイバ２の裸ファイバ部２ｂを温度補償パッケージを用いてパッケージ化（部品化）してファイバグレーティング型光部品１を製造した場合における透過損失波長特性の波形を図７に示す。
【００４８】
図７に示すように、ファイバグレーティング型光部品１の透過損失波長特性における波長λ5（＝１５３２ｎｍ）の透過損失波長特性の値は、対応する目的透過損失波長特性の上限値〜下限値の範囲内を満足しており、ファイバグレーティング型光部品１の透過損失波長特性を目的透過損失波長特性に設定することができる。
【００４９】
この結果、製造したファイバグレーティング型光部品１において、上記特性安定化アニール処理に起因した不良品を排除して、ファイバグレーティング型光部品１の製造歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、ファイバグレーティング部を短周期グレーティング部としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特性安定化アニール処理を行うグレーティングであれば、例えば長周期グレーティング部に対しても本発明を適用可能である。
【００５２】
さらに、本実施形態では、目的透過損失波長特性の波形に対してズレが生じている透過損失波形の波長に対応する部位、すなわち、波長λ5（＝１５３２ｎｍ）に対応する局所部位１０ａ５に対して局所的な加熱処理を行って、その局所部位１０ａ５の透過損失波長特性を変化させたが、本発明は上記波長に対応する部位に限定されないのは当然であり、波長λ5（＝１５３２ｎｍ）はあくまでその一例である。なお、波長範囲（１５１０ｎｍ〜１６３０ｎｍ）についても、一例である。
【００５３】
また、局所加熱処理温度を３３０℃にしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、裸ファイバ２ｂの局所部位の屈折率を変化させて、対応する波長の透過損失波長特性の値を変化できる温度範囲、すなわち、約１００℃〜約８００℃の範囲内であればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係わるファイバグレーティング型光部品およびその製造方法によれば、特性安定化用加熱処理において屈折率および透過損失波長特性が変化した局所部位に対して局所的加熱処理を行うことにより、その局所部位の屈折率を、上記特性安定化用加熱処理における屈折率変化を修正するように変化させることができる。
【００５５】
この結果、実際に製造したグレーティング型光部品における特性安定化用加熱処理に起因した不良品の占有割合を大幅に低減し、その製造歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるファイバグレーティング型光部品における光ファイバのファイバ部位を拡大して示す斜視図。
【図２】図１に示す光ファイバのファイバグレーティング部の作用を概略的に示す図。
【図３】図２に示すファイバグレーティング部における反射率波長特性の一例を示す図。
【図４】（ａ）は、本実施系形態のファイバグレーティング型光部品の製造工程を示す図であり、（ｂ）は、従来のファイバグレーティング型光部品の製造工程を示す図。
【図５】（ａ）は、熱処理炉内に配置された特性安定化アニール処理用ヒータによる特性安定化アニール処理を説明するための図、（ｂ）は、熱処理炉内に配置された局所加熱処理用ヒータによる局所加熱処理を説明するための図。
【図６】局所加熱処理を行うことなくパッケージ化したファイバグレーティング型光部品の透過損失波長特性を示すグラフ。
【図７】本実施形態におけるファイバグレーティング型光部品の透過損失波長特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１：ファイバグレーティング型光部品
２：光ファイバ
２ａ：ファイバ部位
２ｂ：被覆部
５：コア層
６：クラッド層
１０：ファイバグレーティング部
１０ａ１〜１０ａ８：屈折率変化部位
【図１】
0004177023.tif 000002
【図２】
0004177023.tif 000003
【図３】
0004177023.tif 000004
【図４】
0004177023.tif 000005
【図５】
0004177023.tif 000006
【図６】
0004177023.tif 000007
【図７】
0004177023.tif 000008