(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバと、該光ファイバを前記ファイバグレーティングの形成部位を挟む両側で固定する細長形状のパッケージとを有し、該パッケージは細長形状を呈した互いに異なる材質の第１および第２のパッケージ部材を有して、長さが長い方の第２のパッケージ部材の上面の長さ方向の片端側に長さ方向を揃えて前記第１のパッケージ部材が設けられている形態と成し、前記光ファイバは前記ファイバグレーティングの形成部を挟んでその一端側が第１のパッケージ部材の上面に設けられた固定部に固定され、他端側が前記第１のパッケージ部材と線膨張係数が異なる第２のパッケージ部材の上面に設けられた固定部に固定されており、前記光ファイバを前記第１と第２のパッケージ部材に固定した後に前記第１のパッケージ部材と前記第２のパッケージ部材の少なくとも一方に、前記パッケージの細長形状の面の長手方向を上側または下側に凸とする塑性変形を与えて前記光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みが与えられていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材の少なくとも一方に歪みを与えることによって、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させたことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材のうち、第２のパッケージのみに歪みが与えられており、この歪みを与えた第２のパッケージ部材は他方のパッケージ部材よりも線膨張係数が小さいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
第１のパッケージ部材はアルミニウムにより形成され、第２のパッケージ部材はインバーにより形成されており、第２のパッケージ部材に歪みを与えたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の光モジュール。
【請求項５】
光ファイバはコアと該コアの外周側を覆うクラッドとを有しており、前記コアの前記クラッドに対する比屈折率差を０．３５％以上としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信用として用いられる光モジュールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ファイバグレーティングは、光ファイバの長手方向に沿って周期的な屈折率変化を起こさせ、回折格子を形成したものである。ファイバグレーティングは、例えば、光ファイバに紫外光の干渉縞を照射することにより、光ファイバのコアに光誘起屈折率変化を生じさせて形成することができる。
【０００３】
紫外光の干渉縞は、例えばグレーティング形成パターンを備えたマスク（フェイズマスク）を介して紫外光を照射することにより形成されるもので、このように、フェイズマスクを用いてグレーティングを形成する方法は、フェイズマスク法と呼ばれている。また、フェイズマスクを用いず、紫外光の干渉縞を形成するホログラフィック法等も知られている。
【０００４】
上記ファイバグレーティングは、ブラッグ反射波長を中心とした比較的狭い波長域の光を反射する機能を有しており、上記ブラッグ反射波長は上記回折格子の周期とコアの実効屈折率から決定される。このようなファイバグレーティングは、波長選択性に優れた単一波長フィルタとして用いることができる。
【０００５】
なお、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長をλとし、実効屈折率をｎとし、グレーティングピッチをΛとすると、これらの間には、λ＝２ｎΛの関係がある。そして、実効屈折率ｎとグレーティングピッチΛは、共に温度依存性があるために、例えばシリカベース光ファイバにおけるブラッグ反射波長は、０．０１ｎｍ〜０．１５ｎｍ／℃程度の温度依存性を有することが知られている。
【０００６】
上記ブラッグ反射波長の温度依存性は、温度上昇に伴って実効屈折率やグレーティングピッチが大きくなる、いわゆる正の温度依存性である。
【０００７】
そこで、このブラッグ反射波長の温度依存性を補償するために、ファイバグレーティングを負の線膨張係数を有する部材や、線膨張係数の異なる２種類の材料を組み合わせた部材によりファイバグレーティングの温度補償用パッケージを形成し、この温度補償用パッケージに、ファイバグレーティングを備えた光ファイバを固定することが提案されている。
【０００８】
なお、これらの提案における温度補償用パッケージは、温度上昇に伴い、光ファイバのファイバグレーティング形成部の長さを短くしようとする方向に応力を加えるものであるが、この応力によって光ファイバを圧縮させることは困難である。
【０００９】
そこで、上記提案の光モジュールは、例えば常温（例えば２５℃）において予め定めた設定引っ張り応力を加えた状態で、光ファイバを温度補償用パッケージに固定することにより、高温時にはその引っ張り応力が小さくなる、または引っ張り応力がゼロになるように設計される。そして、この光モジュールは、常温において上記設定引っ張り応力を加えながら光ファイバを温度補償パッケージに固定することにより製造される。
【００１０】
このようにすると、上記提案の光モジュールにおいて、温度補償パッケージからファイバグレーティングに加える張力に負の温度依存性を与えることができ（温度上昇に伴ってファイバグレーティング形成部のピッチが大きくなること等を抑制でき）、光ファイバが持つ屈折率の正の温度依存性を補償することができる。
【００１１】
なお、ファイバグレーティングを備えた光ファイバを温度補償用パッケージに固定する際には、低融点ガラスや金属はんだ、接着剤等の固定材料が用いられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報化社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、光ファイバ通信における高速大容量化は、必要かつ、不可欠の課題となっている。そして、この高速大容量化へのアプローチとして、例えば０．８ｎｍといった設定波長間隔で異なる複数の波長の信号光を１本の光ファイバで伝送する波長多重伝送方式の検討が行なわれている。
【００１３】
この波長多重伝送方式の検討に伴い、近年、伝送される波長多重光から４波、２０波といった複数の波長の光を選択的に取り出したり付加したりできるOADM（Optical Add Drop Multiplexer）等の光部品が要求されるようになり、それに伴い、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を正確に設定波長と一致させることができる光モジュールが求められるようになった。
【００１４】
しかしながら、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長は温度だけでなく張力にも依存し、温度補償パッケージに光ファイバを固定するときに、前記固定材料の収縮、膨張、熱等の影響を受けるために、ブラッグ反射波長と設定波長との差を０．０１ｎｍ以下にすることは極めて困難であった。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を任意に調整することができる光モジュールを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバと、該光ファイバを前記ファイバグレーティングの形成部位を挟む両側で固定する細長形状のパッケージとを有し、該パッケージは細長形状を呈した互いに異なる材質の第１および第２のパッケージ部材を有して、長さが長い方の第２のパッケージ部材の上面の長さ方向の片端側に長さ方向を揃えて前記第１のパッケージ部材が設けられている形態と成し、前記光ファイバは前記ファイバグレーティングの形成部を挟んでその一端側が第１のパッケージ部材の上面に設けられた固定部に固定され、他端側が前記第１のパッケージ部材と線膨張係数が異なる第２のパッケージ部材の上面に設けられた固定部に固定されており、前記光ファイバを前記第１と第２のパッケージ部材に固定した後に前記第１のパッケージ部材と前記第２のパッケージ部材の少なくとも一方に、前記パッケージの細長形状の面の長手方向を上側または下側に凸とする塑性変形を与えて前記光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みが与えられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１７】
また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材の少なくとも一方に歪みを与えることによって、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１８】
さらに、第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材のうち、第２のパッケージのみに歪みが与えられており、この歪みを与えた第２のパッケージ部材は他方のパッケージ部材よりも線膨張係数が小さい構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに、第４の発明は、上記第１または第２または第３の発明の構成に加え、前記第１のパッケージ部材はアルミニウムにより形成され、第２のパッケージ部材はインバーにより形成されており、第２のパッケージ部材に歪みを与えた構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記光ファイバはコアと該コアの外周側を覆うクラッドとを有しており、前記コアの前記クラッドに対する比屈折率差を０．３５％以上とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２２】
上記構成の本発明において、光ファイバはファイバグレーティングの形成部を挟んでその一端側が第１のパッケージ部材に固定され、他端側が前記第１のパッケージ部材と線膨張係数が異なる第２のパッケージ部材に固定されている。
【００２３】
そして、本発明の光モジュールは、前記光ファイバを前記第１と第２のパッケージ部材に固定した後に前記第１のパッケージ部材と前記第２のパッケージ部材の少なくとも一方に前記光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みを与えて形成しているので、この歪みによって、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長が調整される。
【００２４】
特に、本発明において、第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材の少なくとも一方に歪みを与えることによって、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた構成においては、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長が設定波長と略一致するので、この光モジュールを適用することにより、例えば伝送される波長多重光から４波、２０波といった複数の波長の光を選択的に反射する多波長反射フィルタ機能を備えた光部品を構成できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る光モジュールの第１実施形態例の要部構成が示されている。なお、同図の（ａ）には光モジュールの断面図が、同図の（ｂ）には光モジュールの平面図が、同図の（ｃ）には、同図の（ｂ）の左側から見た光モジュールの正面図がそれぞれ示されている。
【００２６】
これらの図に示すように、本実施形態例の光モジュールは、ファイバグレーティングを形成して成る光ファイバ２と、該光ファイバ２を固定するパッケージ１とを有している。光ファイバ２はコアと該コアの外周側を覆うクラッドとを有しており、前記コアの前記クラッドに対する比屈折率差が０．３５％以上と成している。
【００２７】
図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、前記パッケージ１は第１のパッケージ部材３と第２のパッケージ部材４を有している。第１のパッケージ部材３と第２のパッケージ部材４は、互いに異なる材質により形成され、互いに線膨張係数が異なる。
【００２８】
前記第１のパッケージ部材３は線膨張係数が２．２７×１０−５／℃のアルミニウムにより形成されており、第２のパッケージ部材４は線膨張係数が１．６×１０−６／℃のインバー（INVAR（３６FN））により形成されている。第１のパッケージ部材３の線膨張係数は光ファイバ２の線膨張係数より大きく、第２のパッケージ部材４の線膨張係数は光ファイバ２および第１のパッケージ部材３の線膨張係数よりも格段に小さい。
【００２９】
また、同図の（ｃ）に示すように、パッケージの正面構造および、パッケージ１を光ファイバ２の長手方向に直交する面で切断した形状は略半円形状と成し、この略半円の中央部に略矩形の凹部７が形成されている。この凹部７に前記光ファイバが挿入されている。凹部７の底部側には、同図の（ａ）、（ｂ）に示すように、光ファイバ２の長手方向に間隔を介して固定部１３，１４が形成されている。
【００３０】
光ファイバ２は、前記ファイバグレーティングの形成部６を挟んでその一端側が前記固定部１３で第１のパッケージ部材３に固定され、他端側が前記固定部１４で第２のパッケージ部材４に固定されている。光ファイバ２の固定部１３，１４における固定は、例えば低融点ガラス、金属はんだ、接着剤等の適宜の固定部材を用いて行われている。
【００３１】
また、この固定の際に、光ファイバ２を張力印加治具にセットし、前記提案の温度補償パッケージに光ファイバを固定する際と同様に、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長が設定波長になるように、常温で光ファイバ２に設定引っ張り応力を加えながら光ファイバ２を第１および第２のパッケージ部材３，４に固定している。なお、図２の（ａ）には、この光ファイバ固定段階における光ファイバ２の固定構造が示されている。
【００３２】
本実施形態例の光モジュールは、上記のように光ファイバ２を前記第１と第２のパッケージ部材３，４に固定した後に、図２の（ｂ）に示すように応力Ｆを加えて第２のパッケージ部材４を塑性変形し、それにより、第２のパッケージ部材４に光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みを与えて図１の（ａ）に示すような態様とする。
【００３３】
そして、本実施形態例の光モジュールは、第２のパッケージ部材４に前記歪みを与えることによって光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させて（ブラッグ反射波長と設定波長との差を０．０１ｎｍ以下にして）いる。
【００３４】
本第１実施形態例では、第２のパッケージ部材４を上に凸になるように塑性変形しており、それにより、光ファイバ２に印加する引っ張り応力を前記設定引っ張り応力よりも大きく調整し、図３に示すように、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を長波長側にシフトさせて（光スペクトラムを図３の特性線ｂから特性線ａにシフトさせて）、ブラッグ反射波長を設定波長と略一致させている。
【００３５】
なお、図１の（ａ）および図２の（ｂ）では、第２のパッケージ部材４の変形量をわかりやすくするために誇張して示してあるが、第２のパッケージ部材４の変形量は、実際にはブラッグ反射波長のずれ量が０．２ｎｍのときでも数μｍ程度であり、第２のパッケージ部材４の加工誤差以下の非常に小さい値である。
【００３６】
また、図４には、本実施形態例の光モジュールにおけるファイバグレーティングのブラッグ反射波長測定システムが示されており、同図に示すように、光モジュールを構成する光ファイバ２の一端側に光源３０を接続し、光ファイバ２の他端側に光スペクトラムアナライザ３１を接続することにより、光ファイバ２に形成したファイバグレーティングのブラッグ反射波長を測定することができる。
【００３７】
本実施形態例は、以上のように、光ファイバ２を第１と第２のパッケージ部材３，４に固定した後に、第２のパッケージ部材４に歪みを与えることによって光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させているので、光ファイバ２を第１、第２のパッケージ部材３，４に固定する際の固定材料の収縮ばらつき等によって光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長が設定波長からずれても、そのずれ量を第２のパッケージ部材４に与える歪みによって補償し、前記ブラッグ反射波長を正確に設定波長に一致させることができる。
【００３８】
また、上記歪みは第２のパッケージ部材４の塑性変形によって与えるものであるから、非常に容易に調整でき、容易に光モジュールを製造することができ、光モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態例では、光ファイバ２は前記ファイバグレーティングの形成部６を挟んでその一端側が光ファイバ２よりも線膨張係数が大きい第１のパッケージ部材３に固定され、他端側が光ファイバ２よりも線膨張係数が小さい第２のパッケージ部材４に固定されているので、温度上昇に伴い、光ファイバ２が長手方向に伸びようとする力を抑制する方向にパッケージ１から光ファイバ２に応力が印加され、ファイバグレーティングピッチの拡大等を抑制できる。
【００４０】
したがって、本実施形態例の光モジュールは、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長の温度依存性を抑制することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態例では、線膨張係数が非常に小さいインバーを第２のパッケージ部材４とし、この第２のパッケージ部材４を塑性変形してファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長に一致させているので、上記ブラッグ反射波長の温度依存性抑制効果を、塑性変形を行わない場合と同等に発揮することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態例では、第１のパッケージ部材３をアルミニウムにより形成し、第２のパッケージ部材４をインバーにより形成しており、これらの材料は入手しやすく、加工も容易であるために、製造が容易でコストの安いパッケージ１を得ることができ、容易に製造できてコストが安い光モジュールを実現することができる。
【００４３】
さらに、本実施形態例では、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差をシングルモード光ファイバにおける値よりも大きくしているので、第２のパッケージ部材４に与える調整歪み量を小さくすることができ、光モジュールの製造をより一層容易にすることができるし、パッケージによる光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長の温度依存性補償効果を効率的に発揮することができる。
【００４４】
図５には、本発明に係る光モジュールの第２実施形態例が断面模式図により示されている。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、第２のパッケージ部材４の塑性変形方向を上記第１実施形態例における第２のパッケージ部材４の塑性変形方向と異なる方向としたことである。
【００４５】
すなわち、上記第１実施形態例では、第２のパッケージ部材４を上に凸に塑性変形したが、本第２実施形態例では、第２のパッケージ部材４を下に凸に塑性変形し、それにより光ファイバ２に印加する引っ張り応力を前記設定引っ張り応力よりも小さく調整している。
【００４６】
この調整により、本第２実施形態例では、図６に示すように、光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長を短波長側にシフトさせて（光スペクトラムを図６の特性線ｂから特性線ａにシフトさせて）いる。
【００４７】
なお、図５において、矢印Ｆは第２のパッケージ部材４の塑性変形を行うために印加する応力印加方向を示している。また、同図も、図１、図２と同様に、第２のパッケージ部材４の変形量を誇張して示している。
【００４８】
本第２実施形態例は以上のように構成されており、本第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記各実施形態例では、第１のパッケージ部材３をアルミニウムにより形成し、第２のパッケージ部材４はインバーにより形成したが、第１、第２のパッケージ部材３，４を形成する材質は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００５０】
また、上記各実施形態例では第２のパッケージ部材４を塑性変形したが、第１と第２のパッケージ部材３，４を塑性変形してもよいし、第１のパッケージ部材３を塑性変形してもかまわない。ただし、パッケージ１による光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長温度依存性補償効果をより効率的に発揮するためには、線膨張係数が小さい第２のパッケージ部材４のみを塑性変形する等して、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みを加える方が好ましい。
【００５２】
さらに、上記各実施形態例では、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差をシングルモード光ファイバよりも大きくしたが、光ファイバ２のコアのクラッドに対する比屈折率差は特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００５３】
さらに、上記各実施形態例では、パッケージ１は互いに異なる材質の２つのパッケージ部材（第１と第２のパッケージ部材３，４）を有する構成としたが、パッケージ１は、３つ以上のパッケージ部材を設けて形成してもよい。また、パッケージ１を１つの負の線膨張係数を有する部材に形成してもよく、この場合でも、光ファイバ２のパッケージ１への固定後に、上記各実施形態例のようにパッケージ部材に歪みを与えることによって光ファイバ２のファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、ファイバグレーティングを形成した光ファイバの一端側を第１のパッケージ部材に固定し、光ファイバの他端側を第１のパッケージ部材と線膨張係数が異なる第２のパッケージ部材に固定した後に、前記第１のパッケージ部材と前記第２のパッケージ部材の少なくとも一方に前記光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みを与えて形成しているので、この歪みによって、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を任意に調整することができ、光モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００５５】
特に、本発明において、第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材の少なくとも一方に歪みを与えることによって、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を設定波長と略一致させた構成においては、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長が設定波長と略一致するので、この光モジュールを適用することにより、例えば伝送される波長多重光から４波、２０波といった複数の波長の光を選択的に反射する多波長反射フィルタ機能を備えた光部品を構成できる。
【００５６】
さらに、本発明において、第１のパッケージ部材と第２のパッケージ部材のうち、第２のパッケージのみに歪みが与えられており、この歪みを与えたパッケージ部材は他方のパッケージ部材よりも線膨張係数が小さい構成によれば、例えばパッケージによって光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長温度依存性補償効果を効率的に発揮することができる。
【００５７】
さらに、本発明において、第１のパッケージ部材はアルミニウムにより形成され、第２のパッケージ部材はインバーにより形成されており、第２のパッケージ部材に歪みを与えた構成によれば、容易に製造でき、コストの安い光モジュールを実現することができる。
【００５８】
さらに、本発明は、パッケージ部材の歪みは該パッケージ部材を塑性変形して与えた構成としたので、容易に、かつ、正確に、光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長を調整する歪みを与えることができるので、この歪みによって、ファイバグレーティングのブラッグ反射波長を容易に、かつ、正確に調整することができる。
【００５９】
さらに、本発明において、光ファイバはコアと該コアの外周側を覆うクラッドとを有しており、前記コアの前記クラッドに対する比屈折率差を０．３５％以上とした構成によれば、パッケージ部材に与える調整歪み量を小さくすることができ、光モジュールの製造をより一層容易にすることができるし、パッケージによる光ファイバのファイバグレーティングのブラッグ反射波長温度依存性補償効果を効率的に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光モジュールの第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】上記実施形態例の光モジュールの製造方法を断面図により示す説明図である。
【図３】上記実施形態例における光ファイバのブラッグ反射波長調整効果を示す説明図である。
【図４】上記実施形態例の光ファイバのブラッグ反射波長を測定する測定システム例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る光モジュールの第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図６】上記第２実施形態例における光ファイバのブラッグ反射波長調整効果を示す説明図である。
【符号の説明】
１  パッケージ
２  光ファイバ
３  第１のパッケージ部材
４  第２のパッケージ部材
６  ファイバグレーティングの形成部
【図１】
0004369634.tif 000002
【図２】
0004369634.tif 000003
【図３】
0004369634.tif 000004
【図４】
0004369634.tif 000005
【図５】
0004369634.tif 000006
【図６】
0004369634.tif 000007