(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとその周囲に形成されたクラッドとからなる光ファイバに、該コアと該クラッドの一方あるいは両方の屈折率を、当該光ファイバの長さ方向にそって所定周期で所定のスラント角度をもって変化させたグレーティング部が形成されたスラント型短周期グレーティングにおいて、前記グレーティング部が形成された部分のクラッドの上に、当該クラッドの屈折率の−５％の屈折率の値以上の屈折率を有するプラスチックからなる第１の被覆層が設けられており、当該第１の被覆層の厚さが２００μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項２】
前記第１の被覆層を形成するプラスチックのヤング率が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスラント型短周期グレーティング。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記第１の被覆層の周囲に、該第１の被覆層よりも耐水性または耐湿性の高い第２の被覆層が設けられていることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、補強材内に収められていることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項５】
請求項４に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材内壁と前記第１の被覆層または前記第２の被覆層の外面との間に空間が設けられていることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、補強材の内部に充填されたプラスチックによって前記第１の被覆層が形成されていることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材の内部にグレーティング部を形成した光ファイバを収め、該光ファイバを該補強材に固定した後、該補強材の内部にプラスチックを充填して前記第１の被覆層を形成したものであることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材の線膨張係数が前記クラッドと同程度であることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【請求項９】
前記補強材が石英系ガラスからなることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のスラント型短周期グレーティング。
【請求項１０】
請求項４〜９のいずれか１項に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材が光ファイバを収める凹部を備えた第１の部材と、該凹部の開口部を覆う第２の部材とからなることを特徴とするスラント型短周期グレーティング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野などにおいて、光フィルタなどとして用いられるスラント型短周期グレーティングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
長距離光通信においては、光ファイバを伝送することによって減衰した光信号を伝送途中で光増幅器を用いて増幅している。光増幅器としては、エルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium doped fiber amplifier 、以下、ＥＤＦＡと略記する）が一般的に用いられている。
図１６は光通信システムの一例を示したものであって、伝送路（光ファイバ）の両端部に送信機と受信器が設けられ、かつ途中には増幅器が挿入されている。
しかし、図１７に示した様に、ＥＤＦＡは利得の波長依存性を有するため、そのままでは、増幅した光信号の強度が波長によってばらつくことになる。これは、特に波長多重伝送などにおいて不都合である。
そこで、光通信システムにおいては、図１８に示した様に、ＥＤＦＡと利得等化器（Gain equalizer以下、ＧＥＱと略記する）とを組み合わせることにより、利得を平坦化する様にした光増幅器が用いられている。なお、図１９は、例えば図１８に示した光増幅器を用いた波長多重伝送システムの構成例を示したものである。図中に示されたＭＵＸは光合波器、Ｄ−ＭＵＸは光分波器である。
ここで、図１８に示したＧＥＱは透過型の光フィルタであり、誘電体多層膜、エタロン板、光ファイバグレーティングなどを用いたものが例示される。
光ファイバグレーティングには、長周期グレーティング（ＬＰＧ）と短周期グレーティング（ＳＰＧ）があり、ＧＥＱとしては長周期グレーティング（ＬＰＧ−ＧＥＱ）が最も一般的に用いられている。
【０００３】
図２０は一般的なＬＰＧの一例を示した側断面図であって、円柱状のコア１の外周上に、このコア１よりも低い屈折率を備えたクラッド２が、このコア１と同心円状に設けられて光ファイバが構成されている。
このコア１の長さ方向の一部には、この光ファイバの長さ方向にそって、複数の高屈折率部１ａ、１ａ…が所定の周期で間欠的に配列されたグレーティング部３が形成されている。高屈折率部１ａのコア１の長さ方向の両端面は、ほぼコア１の中心軸に直交している。
図中に示した高屈折率部１ａの周期Λをグレーティング周期と呼ぶ。ＬＰＧのグレーティング周期は２００〜３００μｍ程度である。
そして、この長周期グレーティングに比較的広い波長域の光を入射すると、グレーティング部３において、所定の波長域の光が同方向に進行する前進クラッドモードと結合し、この波長域の光が損失した透過光が得られる。
したがって、ＥＤＦＡの増幅により、強度が大きくなる波長域の光をＬＰＧにて選択的に損失させることによって、ＥＤＦＡの利得を平坦化することができる。
【０００４】
ＬＰＧにおいては、信号波形の劣化の原因となる微小リップルが本質的に存在しないという利点がある。微小リップルとは、波長を横軸、透過率を縦軸にとった透過光のスペクトルにおける微小な損失変動のことである。そのため、スペクトルにおいては滑らかな曲線（滑らかなスペクトル特性）が得られる。
その一方、以下のような欠点がある。
１）温度依存性が大きく、例えば温度変化に伴う損失波長のシフト（Δλ）が５０ｐｍ／℃程度と大きい。
２）透過特性の調整が困難で任意の透過特性を得難い。
３）損失波長帯を狭くしようとすると、グレーティング長（グレーティング部の長さ）が例えば最長１０ｃｍ程度になってしまう。
【０００５】
図２１は、一般的なＳＰＧの一例を示した側断面図である。図２０に示したＬＰＧと異なるのはグレーティング周期Λである。ＳＰＧのグレーティング周期は例えば０．１〜１μｍと短い。ＳＰＧの場合はＬＰＧと異なり、グレーティング部３において、所定波長域の光が反射され、その結果、この波長域の光が損失した透過光が得られる。
ＳＰＧにおいては、グレーティング周期や高屈折率部１ａの屈折率変化量などの他、グレーティング周期Λをグレーティング部３の長さ方向にそって徐々に拡大、あるいは縮小させるなどして変化させるチャープトグレーティングを適用することによって、損失光の波長域を広くしたり、損失光の強度を調整することができ、比較的自由に任意の透過特性を実現することができる。また、ＳＰＧは、温度依存性が小さい（例えばΔλが１２ｐｍ／℃程度）という利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＰＧにおいては、反射光がコア１を逆行するため、グレーティング部３において、例えばひとつの高屈折率部１ａにて反射した光が、さらに他の高屈折率部１ａにおいて入射光と同方向に反射し、このような反射を繰り返す多重反射を生じる。その結果、透過光のスペクトルにおいて０．０１〜０．０５ｎｍ程度の周期で微小リップルが生じ、滑らかなスペクトル特性が得られないという問題がある。
そこで、最近では、ＳＰＧの設計の自由度と温度安定性を生かし、さらに微小リップルが生じにくいスラント型ＳＰＧの開発が進められている。
【０００７】
図２２はスラント型ＳＰＧの一例を示した側断面図であって、図２１に示した通常のＳＰＧと異なるのは高屈折率部１ａのコア１の長さ方向における両端面が、コア１の中心軸に対して直交せず、所望の角度をもって斜めに形成されている点である。高屈折率部１ａの端面に直交する線の方向をグレーティング方向という。そして、このグレーティング方向とコア１の中心軸との角度θによって、高屈折率部１ａの傾きの大きさを表す。この角度を「スラント角度」という。すなわち、通常のＳＰＧは、グレーティング方向がコア１の中心軸と一致しており、スラント角度θはゼロであるが、スラント型ＳＰＧにおいては、特に限定するものではないが、θが０．５〜８度程度に設定され、斜めになっている。
【０００８】
その結果、高屈折率部１ａによって反射された光はクラッド２に放射され、コア１を逆行しないため、多重反射が生じにくくなる。そして、透過光のスペクトルにおいて得られる微小リップルの大きさを、例えば０．１〜０．２ｄＢ程度と小さくすることができ、一般的なＳＰＧよりも滑らかなスペクトル特性を得ることができる。
しかしながら、従来は、スラント型ＳＰＧであっても微小リップルの抑制は十分ではなく、さらに滑らかなスペクトル特性を有するＳＰＧが要望されていた。
【０００９】
スラント型ＳＰＧにおける微小リップルの発生は、例えばコアからクラッドに放射された光が再びコアに結合することが原因のひとつであると考えられる。
そこで、スラント型ＳＰＧをマッチングオイルに浸すことにより、微小リップルを低減する方法が知られている。
【００１０】
図２３はスラント型ＳＰＧにおいて、クラッドの周囲が空気の場合、図２４はクラッドよりも低い屈折率のマッチングオイル（屈折率１．４）に浸した場合、図２５はクラッドと同程度の屈折率を備えたマッチングオイル（屈折率１．４６）に浸した場合、図２６はクラッドよりも高い屈折率のマッチングオイル（屈折率１．５）に浸した場合の透過光のスペクトルを示したものである。
なお、この例においては、コアの半径は４μｍ、クラッドの半径（クラッドの外径の１／２）は６２．５μｍ、グレーティング周期Λは５３１．４〜５４６．８ｎｍ、θは４．３度、グレーティング長は４５ｍｍとした。また、コアはゲルマニウムを添加した石英ガラス（屈折率１．４６６）、クラッドは純粋石英ガラス（屈折率１．４６）から形成している。
【００１１】
図２３〜図２６に示した透過光のスペクトルより、微小リップルを効果的に減少させるためには、クラッドが接触しているクラッドの周囲の物質の屈折率が重要である。具体的にはクラッドと同程度か、それ以上の屈折率を備えている必要がある。
しかし、マッチングオイルは液体であるため、長期的な安定性を確保することができなかった。また、クラッドの屈折率とマッチングオイルの屈折率とを完全に整合させるのも困難であり、最適な条件を実現することができない場合があった。
【００１２】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、微小リップルが生じにくく、滑らかなスペクトル特性を備えたＳＰＧを提供することを課題とする。
さらには、微小リップルの低減効果を長期的に安定に維持することができるＳＰＧを提供することを目的とする。
また、微小リップルを充分に低減できる条件を容易に設定することができるＳＰＧを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、第１の発明は、コアとその周囲に形成されたクラッドとからなる光ファイバに、該コアと該クラッドの一方あるいは両方の屈折率を、当該光ファイバの長さ方向にそって所定周期で所定のスラント角度をもって変化させたグレーティング部が形成されたスラント型短周期グレーティングにおいて、前記グレーティング部が形成された部分のクラッドの上に、当該クラッドの屈折率の−５％の屈折率の値以上の屈折率を有するプラスチックからなる第１の被覆層が設けられており、当該第１の被覆層の厚さが２００μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第２の発明は、前記第１の被覆層を形成するプラスチックのヤング率が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする第１の発明に記載のスラント型短周期グレーティングである。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記第１の被覆層の周囲に、該第１の被覆層よりも耐水性または耐湿性の高い第２の被覆層が設けられていることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれか１つに記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、補強材内に収められていることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。。
第５の発明は、第４の発明に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材内壁と前記第１の被覆層または前記第２の被覆層の外面との間に空間が設けられていることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第６の発明は、第４の発明又は第５の発明に記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、補強材の内部に充填されたプラスチックによって前記第１の被覆層が形成されていることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第７の発明は、第４の発明から第６の発明のいずれか１つに記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材の内部にグレーティング部を形成した光ファイバを収め、該光ファイバを該補強材に固定した後、該補強材の内部にプラスチックを充填して前記第１の被覆層を形成したものであることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第８の発明は、第４の発明から第７の発明のいずれか１つに記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材の線膨張係数が前記クラッドと同程度であることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第９の発明は、第４の発明から第８の発明のいずれか１つに記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材が石英系ガラスからなることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
第１０の発明は、第４の発明から第９の発明のいずれか１つに記載のスラント型短周期グレーティングにおいて、前記補強材が光ファイバを収める凹部を備えた第１の部材と、該凹部の開口部を覆う第２の部材とからなることを特徴とするスラント型短周期グレーティングである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の検討の経緯を追って、本発明について詳細に説明する。
本発明のスラント型ＳＰＧは、例えば図２２に示したスラント型ＳＰＧにおいて、図１に示した様に、グレーティング部３が形成された部分の光ファイバのクラッド２の外周上の全体に、クラッド２の屈折率の−５％の屈折率の値以上の屈折率を備えたプラスチックからなる第１の被覆層５が設けられたものである。第１の被覆層５は、グレーティング部３が形成されている部分のクラッド２の外周全体を覆う様に設けられていることが好ましい。
このように第１の被覆層５が設けられていることにより、クラッド２から放射した光が第１の被覆層５に吸収され、再びコア１に戻ることを防止することができる。その結果、微小リップルを減少させることができる。図中符号ａはクラッド２の半径、ｂは第１の被覆層５の厚さである。
また、プラスチックからなる第１の被覆層５は長期的に安定である。さらに、組成を変更することによって種々の屈折率が得られるため、第１の被覆層５の屈折率とクラッド２の屈折率とを整合させることが容易である。したがって、上述の様なマッチングオイルを用いた場合よりもはるかに長期安定性に優れ、かつ優れたスペクトル特性が得られる。
【００１５】
第１の被覆層５を構成するプラスチックの屈折率の下限値は、クラッドの屈折率を基準にして、その−５％程度の屈折率である。
したがって、クラッドの屈折率を１００％としたとき、その９５％に該当する屈折率以上の屈折率を備えているプラスチックであれば使用することができる。
プラスチックからなる第１の被覆層５の屈折率の上限値は特に限定するものではないが、クラッドの屈折率に対して５％程度（クラッドの屈折率を１００％としたとき、１０５％にあたる屈折率の値程度）であると好ましい。屈折率が大きくなりすぎるとクラッドに放射された光が再びコアに結合しやすくなるからである。
具体的には例えばクラッドが純粋石英ガラス（屈折率１．４６）からなる場合は１．３８以上、好ましくは１．４６〜１．５５程度の屈折率のプラスチックを用いると好ましい。
第１の被覆層を形成するプラスチックとしては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などを例示することができ、中でもエポキシ系樹脂などが好ましい。具体的にはデソライト社製  Ｒ１０００シリーズなどが好適である。
【００１６】
図２〜図５は、コアにグレーティング部を形成したスラント型ＳＰＧにおいて、屈折率１．４６のクラッドの上に、屈折率１．４８、ヤング率１．４ＭＰａのエポキシ系樹脂からなる第１の被覆層を設け、その厚さを変化させたときの透過光のスペクトルを示したものである。
図２は、第１の被覆層を設けない場合（クラッドの周囲が空気の場合）、図３は第１の被覆層の厚さｂが６２．５μｍの場合、図４は第１の被覆層の厚さｂが１５０μｍの場合、図５は第１の被覆層の厚さｂが２００μｍの場合である。
なお、この他の具体的な条件は上述のマッチングオイルを用いた例と同様とした。
図２〜図５に示したグラフより、第１の被覆層を設けることにより、微小リップルが減少することが明らかである。第１の被覆層の厚さは５０μｍ以上であることが好ましい。５０μｍ未満では、微小リップルの減少効果が不充分となるおそれがある。
また、第１の被覆層の厚さｂは大きい程好ましく、特に２００μｍ以上とすることにより、微小リップルを殆ど消失させることができる。
なお、第１の被覆層の厚さｂの上限値は特に限定しないが、例えばスペース小効率、効果の飽和、製造性などの点から５００μｍとされる。
【００１７】
また、第１の被覆層５を設けると、第１の被覆層５を設ける前と比較して、透過スペクトルの変形が生じたり、反射される光の波長がシフトするなどして、スラント型ＳＰＧの光学特性が変化する場合がある。また、第１の被覆層５を設けた後に、環境温度変化によって同様の現象が生じ、スラント型ＳＰＧの温度特性が劣化する場合がある。これらは第１の被覆層５を形成するプラスチックの線膨張係数と硬化収縮率の影響によるものである。
【００１８】
コア１およびクラッド２の材料は、一般に純粋石英ガラス、あるいは純粋石英ガラスにゲルマニウム、フッ素などのドーパントを添加した石英ガラス（以下、これらをまとめて石英系ガラスという）が用いられる。
プラスチックの線膨張係数は、通常、石英系ガラスの線膨張係数よりも大きい。したがって、環境温度変化によって、コア１およびクラッド２よりも第１の被覆層５が大きく膨張、収縮することにより、主にグレーティング部３に応力が印加され、光学特性が変化する。
【００１９】
また、硬化収縮率が大きいプラスチックを用いると、第１の被覆層５を形成する際に、硬化前のプラスチックをクラッド２の上に塗布し、このプラスチックが硬化する過程で収縮することにより、グレーティング部３などに歪みが生じ、上述のような光学特性の変化が生じる。
したがって、第１の被覆層５を設けるにおいては、屈折率のみならず、これらの影響を考慮し、最適な材料を選択しなければならない。
【００２０】
図６〜図９は、ヤング率の異なるプラスチックからなる第１の被覆層を設けた場合の透過光のスペクトルを示したものである。
図６はヤング率０．１ＭＰａの場合である。
図７はヤング率２０ＭＰａ、図８はヤング率５００ＭＰａ、図９ヤング率１００ＭＰａの場合である。
図６に示した結果の測定においては、コアの半径は４μｍ、クラッドの半径は６２．５μｍ、グレーティング周期は５３１．４〜５４６．８ｎｍのチャープトピッチ、θは３度、グレーティング長は４０ｍｍとした。また、被覆層の厚さは２００μｍとした。なおチャープトピッチは光ファイバの長さ方向において、グレーティング周期を徐々に変化させたものである。
また、コアはゲルマニウムを添加した石英ガラス（屈折率１．４６６）、クラッドは純粋石英ガラス（屈折率１．４６）から形成している。
図７〜図９に示した結果の測定においては、コアの半径、クラッドの半径、グレーティング周期、θ、グレーティング長、コアの材料、およびクラッドの材料は、図２〜図５に示した測定例と同様とした。また、被覆層の厚さは２００μｍとした。
また、ヤング率０．１ＭＰａのプラスチックは商品名：ＴＢ３０１８（Ｔｈｒｅｅ  Ｂｏｎｄ社製）を用いた。
また、ヤング率２０ＭＰａのプラスチックは商品名：９５０Ｙ２００Ｆ（デソライト社製）、１００ＭＰａのプラスチックは商品名：ＡＴ９５７６（ＮＴＴアドバンテストテクノロジー社製）、５００ＭＰａのプラスチックは商品名：９５０Ｙ１００Ｆ（デソライト社製）を用いた。
ヤング率の大きなプラスチックを用いた場合には、図８に示したように、損失ピークの頂点付近に歪みが生じている。
【００２１】
これらの結果より、第１の被覆層を構成するプラスチックは柔らかい方が好ましく、ヤング率１００ＭＰａ以下であることが好ましいことが明らかである。
なお、これらのスラント型ＳＰＧについて、環境温度を−４０〜１００℃の間で変化させて光学特性の変化を観察すると、ヤング率１００ＭＰａ以下のプラスチックを用いたものについては大きな変化はなく、ヤング率５００ＭＰａのプラスチックを用いたものについては、損失ピークの波長シフト量が大きく、温度依存性が大きい。
また、ヤング率の下限値は特に限定せず、ゲル状や液体状にならず、固体状に硬化するプラスチックであれば制限なく用いることができる。なお、長期的な安定性を確保するためには、ヤング率の下限値は０．１ＭＰａ、好ましくは１ＭＰａとされる。
【００２２】
スラント型ＳＰＧは、例えばフォトリフラクティブ効果を利用して製造することができる。フォトリフラクティブ効果とは、光感受性のドーパントを添加した石英系ガラスに特定の波長の光を照射すると石英系ガラスの屈折率が変化する現象のことである。
光感受性のドーパントとして一般に用いられているのがゲルマニウムであって、ゲルマニウム添加石英ガラスに２４０ｎｍ付近の紫外光を照射すると、その屈折率が上昇する。
なお、図２２に示した例においては、コアにグレーティング部が形成された構成となっているが、コアとクラッドの両方、あるいはクラッドのみの屈折率を、光ファイバの長さ方向にそって所定の周期で所定のスラント角度θをもって変化させたグレーティング部を形成したスラント型ＳＰＧであってもよい。
コアにグレーティング部を形成する場合はコアを光感受性のドーパントを添加した石英ガラスから形成し、クラッドにグレーティング部を形成する場合はクラッドを光感受性のドーパントを添加した石英ガラスから形成し、コアとクラッドの両方にグレーティング部を形成する場合はこれらの両方を光感受性のドーパントを添加した石英ガラスから形成する。
【００２３】
なお、光感受性のドーパントとして一般に用いられるゲルマニウムは、添加したのみで石英ガラスの屈折率を上昇させる特性をもつ。コアとクラッドの屈折率は、必要に応じて屈折率を上昇させる特性をもつアルミニウムやリン、または屈折率を下降させる特性をもつフッ素、ホウ素などを添加して調整すると好ましい。
また、クラッドにグレーティング部を形成する場合は、クラッドを２層以上から形成し、このクラッドのコアに隣接する層にのみグレーティング部を形成することもできる。
【００２４】
具体的には、例えば以下のような操作によってスラント型ＳＰＧを製造する。
すなわち、グレーティング部を形成する部分が光感受性のドーパントを添加した石英ガラスからなる裸光ファイバ（光ファイバ）の上に、紫外線硬化型プラスチックなどからなる保護被覆層が設けられた光ファイバ素線を用意する。なお、さらにナイロンなどからなる被覆層が設けられた光ファイバ心線などを用いることもできる。
そして、その長さ方向の一部の保護被覆層を除去してクラッドを露出させる。
ついで、このクラッドを露出した部分に、回折格子を備えた位相マスクを介して、エキシマレーザなどから特定波長の光を照射すると、光感受性のドーパントが添加された石英ガラスからなり、かつ光が照射された部分の屈折率が上昇し、グレーティング部が形成される。
【００２５】
このようにクラッドを露出させて加工する光デバイスは、機械的な強度を確保するため、補強材内に収めた状態で用いると好ましい。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、光ファイバグレーティングなどの補強材として一般的な円筒管を用いた例を示したものである。円筒管はその長さ方向に平行に２分割され、ふたつの対称形の半円筒管から構成されている。
図１０（ａ）、図１０（ｂ）はスラント型ＳＰＧを収める第１の半円筒管（第１の部材）の開口部から見た平面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示したＡ−Ａ’における断面図である。
【００２６】
以下、図１０（ａ）に示した構造について、スラント型短周期グレーティングを補強材に収める操作について説明する。
図中符号１０は光ファイバ素線であって、長さ方向の一部の保護被覆層１１が剥離され、クラッド２が露出しており、この露出したクラッド２の内側のコア１にスラント短周期型のグレーティング部３が形成されている。
ついで、第１の半円筒管１２の凹部１２ａにクラッド２を収めた後、この凹部１２ａにプラスチックを充填して、クラッド２の外面と凹部１２ａの内壁との間に第１の被覆層１３を形成する。
この様にグレーティング部３を収める凹部１２ａを備えた第１の部材（第１の半円筒管１２）を用いると、柔らかい第１の被覆層１３を容易に形成することができ、また、デリケートなグレーティング部３を補強材に収める操作が容易であり、好ましい。
最後にこの第１の半円筒管１２の開口部１２ｂに、図１１に示した様に、対称形のもうひとつの第２の半円筒管（第２の部材）１４を被せて、これら第１の半円筒管１２と第２の半円筒管１４とを、接着剤などで固定してパイプ状する。
この様に第１の部材（第１の半円筒管１２）と同様に凹部を備えた第２の部材（第２の半円筒管１４）を用いると、後述する空間１５を容易に形成することができ、好ましい。
【００２７】
ここで、クラッド２の外径は一般に１００μｍ以上、実質的には１２０〜１３０μｍ（通常は約１２５μｍ）であり、また、上述のように被覆層の厚さは、最も好ましくは２００μｍ以上とする。したがって、第１の半円筒管１２の内径ｃは、例えば５００μｍ以上とし、２００μｍ以上の被覆層をクラッド２の周囲全体に形成できるようにすると特に好ましい。
第１の半円筒管１２は、コア１およびクラッド２との線膨張係数の差が大きいとスラント型短周期グレーティングの温度特性を劣化させるため、線膨張係数がクラッドと同程度であると好ましい。ここで同程度とはクラッドの線膨張係数に対して±３％程度であることをいうものとする。
具体的には、第１の半円筒管１２は石英系ガラスから形成すると好ましい。なお、一般には、第２の半円筒管１４も、第１の半円筒管１２と同様の材料からなり、同様のサイズのものが用いられる。
また、第１の半円筒管１２、第２の半円筒管１４の長さは特に限定しないが、露出させたクラッド２の長さよりも１０〜３０ｍｍ程度長いと好ましい。
【００２８】
また、図１１に示した様に、この構造においては、開口部１２ｂ側の第１の被覆層１３の外面と、第２の半円筒管１４の内壁との間に空間（隙間）１５が形成されている。この様に、第１の被覆層１３の外面と補強部材（第１の半円筒管１２と第２の半円筒管１４）の内壁との間に空間１５が形成されていると、第１の被覆層１３を構成するプラスチックが環境温度変化などの要因によって膨張、収縮しても、この空間１５によってその影響が緩和され、グレーティング部３に直接的な応力がかかり難いため、さらに好ましい。
空間１５の範囲は特に限定しないが、図１１に示した断面図において、例えば、第１の被覆層１３の断面積に対し、空間１５の断面積が１〜３倍程度であると好ましい。図１１に示した例において、これらの断面積はほぼ等しくなっている。１倍未満では充分な効果が得られないことがあったり、補強部材の形態によっては第２部材（第２の半円筒管１４）を被せるときの作業性が低下する場合がある。３倍をこえると補強材の大きさが必要以上に大きくなるおそれがある。
【００２９】
また、この構造においては、光ファイバ素線の長さ方向の引っ張りに弱い傾向がある。例えば光ファイバ素線のうち、補強材の外部に位置する部分を、約５００ｇ程度の力で光ファイバ素線の長さ方向に引っ張ると、グレーティング部付近のクラッドとその周囲の第１の被覆層とが剥離してしまう場合がある。
【００３０】
そこで、図１０（ｂ）に示したように、第１の半円筒管１２の凹部１２ａにクラッド２を露出させた部分を収め、クラッド２のグレーティング部３の両端部付近を接着剤１６、１６などの固定手段によって予め凹部１２ａの内壁に固定した後に、凹部１２ａにプラスチックを充填して第１の被覆層１３を形成すると好ましい。
接着剤１６としては、例えばエポキシ樹脂（商品名：ワールドロック（協立化学社製））などを用いることができる。また、接着剤１６、１６による固定位置はグレーティング部３の両端部であって、グレーティング部３に接触しない範囲であることが好ましい。
具体的には、例えばグレーティング部３の端部から１〜５ｍｍ程度離れた位置とする。
【００３１】
実際に、図１０（ａ）に示した様に、コアの半径４μｍ、クラッド外径１２５μｍ（半径６２．５μｍ）、保護被覆層の外径（光ファイバ素線の外径）２５０μｍの光ファイバ素線を用い、５０ｍｍにわたって保護被覆層を剥離してクラッドを露出させ、グレーティング周期５３１．４〜５４６．８ｍｍ、θ４．３度、グレーティング長４５ｍｍのスラント型のグレーティング部を形成した。
コアはゲルマニウム添加石英ガラス、クラッドは純粋石英ガラスから形成した。半円筒管は、内径６５０μｍ、長さ６０ｍｍの石英系ガラス製のものを用いた。
また、半円筒管内に形成した第１の被覆層の材料は、屈折率１．４８、ヤング率１．４ＭＰａのエポキシ系樹脂を用いた。この第１の被覆層の厚さは約２００μｍであった（実施例１）。
【００３２】
このスラント型短周期グレーティングについて、−４０〜１００℃の間で環境温度を変化させて温度特性を測定したところ、損失波長のシフト（Δλ）は、半円筒管に収める前は０．００９０ｎｍ／℃、半円筒管に収めて被覆層を形成した後も０．００９０ｎｍ／℃であった。したがって、被覆層形成前後で光学特性が維持された。
また、図１０（ｂ）に示した様に、グレーティング部３から２ｍｍの位置を接着剤１６，１６にて固定した以外は図１０（ａ）に示した例と同様の条件で製造したスラント型短周期グレーティング（実施例２）は、約２ｋｇの力で光ファイバ素線の長さ方向に引っ張っても、実施例１と比べて光学特性の変化はなく、かつ光ファイバ素線の破断やクラッド２と第１の被覆層１３との剥離も生じなかった。
【００３３】
また、上述の様に第１の被覆層は、ヤング率の小さいプラスチックから形成することが好ましい。そのため、耐水性や耐湿性が劣る場合がある。
そこで、図１２に示した様に、少なくとも第１の被覆層５が空気と接触する外面の上に、この第１の被覆層５よりも耐水性または耐湿性に優れたプラスチックからなる第２の被覆層６を設けると好ましい。この例においては、第１の被覆層５の外周上全体に第２の被覆層６が設けられている。
第２の被覆層６の厚さｄは例えば３０μｍ以上、好ましくは５０〜５００μｍとされる。３０μｍ未満では効果が得られず、５００μｍをこえると効果が飽和するおそれがある。
第２の被覆層６を構成するプラスチックは、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などを例示することができ、中でもエポキシ系樹脂などが好ましい。そして、第１の被覆層５を構成するプラスチックよりも「耐水性が高い」とは、ヤング率が第１の被覆層５に適したプラスチックよりも大きく、１ＭＰａ以上、好ましくは１０〜５００ＭＰａであることを示す。
具体的には製品名ＴＢ３０５２Ｄ（株式会社スリーボンド社製）などが好適である。
【００３４】
第２の被覆層は、上述の様に、少なくとも第１の被覆層が空気と接触する面に設けられていればよい。
図１１に示した補強材内に収めた構造においては、開口部１２ｂ側の空間１５に接触する第１の被覆層１３の外面のみが空気と接触しており、それ以外は、第１の半円筒管１２の凹部１２ａの内壁と接触している。
そこで、図１３に示した様に、開口部１２ｂ側の第１の被覆層１３の外面の上に、第２の被覆層１７を設けた構成とすると好ましい。
この場合、上述の様に、グレーティング部３を第１の半円筒管１２の凹部１２ａに収めた後、当該凹部１２ａにプラスチックを充填し、第１の被覆層１３を設けた後、さらに、開口部１２ｂ側に第２の被覆層１７を構成するプラスチックを充填して第２の被覆層１７を設けることができる。
【００３５】
図１４は、上述の実施例１のスラント型ＳＰＧを、３時間水に浸漬した前後の透過スペクトルを測定した結果を示したグラフである。
グラフ上方の滑らかな曲線が浸漬前、その下のがたつきのある曲線が浸漬後である。この様に、第１の被覆層の耐水性または耐湿性が低いと、高温、高湿条件下や、浸水されたときに、例えば第１の被覆層がクラッドから剥離し、微小リップルの減少効果が維持できなくなるおそれがある。
図１５は、図１３に示した様に、第２の被覆層を設けた場合の２００時間水に浸漬した前後の透過スペクトルを測定した結果を示したグラフである。
なお、ここで用いたスラント型ＳＰＧは、ヤング率１７０ＭＰａのエポキシ系樹脂からなり、厚さ７０μｍの第２の被覆層を形成した以外は、実施例１と同様の構成のものとした。
グラフ上方の曲線が浸漬前、その下の曲線が浸漬後である。いずれも滑らかな曲線であり、微小リップルの減少効果が、浸漬後も維持されている。
【００３６】
なお、本発明はスラント型短周期グレーティングであれば特に制限なく適用することができる。適用するスラント型短周期グレーティングのグレーティング周期Λ、θ、グレーティング長などは特に限定せず、所望の特性によって任意に設定することができる。例えば、グレーティング周期は５２０〜５７０ｎｍ、スラント角度は０．５〜８度、グレーティング長は２０〜５０ｍｍ程度である。
また、グレーティング周期をコアの長さ方向に変化させたチャープトグレーティングを適用することもできる。
また、補強材の形状は半円筒管を組み合わせた円筒管型に限定せず、外形が直方体などであってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、プラスチックからなる第１の被覆層を設け、かつこの第１の被覆層を最適化することにより、微小リップルが生じにくく、滑らかなスペクトル特性を備え、かつ長期安定性に優れたスラント型短周期グレーティングを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のスラント型ＳＰＧの一例を示した断面図である。
【図２】  スラント型ＳＰＧに第１の被覆層を設けていない場合の透過スペクトルを示したグラフである。
【図３】  第１の被覆層を設けた場合のスラント型ＳＰＧの透過スペクトルを示したグラフである。
【図４】  第１の被覆層を設けた場合のスラント型ＳＰＧの透過スペクトルを示したグラフである。
【図５】  第１の被覆層を設けた場合のスラント型ＳＰＧの透過スペクトルを示したグラフである。
【図６】  第１の被覆層のヤング率の違いによる透過スペクトルの違いを示したグラフである。
【図７】  第１の被覆層のヤング率の違いによる透過スペクトルの違いを示したグラフである。
【図８】  第１の被覆層のヤング率の違いによる透過スペクトルの違いを示したグラフである。
【図９】  第１の被覆層のヤング率の違いによる透過スペクトルの違いを示したグラフである。
【図１０】  図１０（ａ）、図１０（ｂ）はスラント型ＳＰＧを補強材に収める操作例を示した平面図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示したＡ−Ａ’における断面図である。
【図１１】  第１の半円筒管（第１の部材）と第２の半円筒管（第２の部材）を一体化した状態を示した段面図である。
【図１２】  第２の被覆層が設けられたスラント型ＳＰＧの一例を示した断面図である。
【図１３】  第２の被覆層が設けられたスラント型ＳＰＧの他の例を示した断面図である。
【図１４】  第２の被覆層が設けられていないスラント型ＳＰＧの浸水試験の結果を示したグラフである。
【図１５】  第２の被覆層が設けられたスラント型ＳＰＧの浸水試験の結果を示したグラフである。
【図１６】  光通信システムの一例を示した概略構成図である。
【図１７】  エルビウム添加光ファイバ増幅器の動作を示した概略構成図である。
【図１８】  エルビウム添加光ファイバ増幅器と利得等化器とを組み合わせた増幅器の構成を示した概略構成図である。
【図１９】  例えば図１８に示した光増幅器を用いた波長多重伝送システムの構成例を示した概略構成図である。
【図２０】  一般的なＬＰＧの一例を示した側断面図である。
【図２１】  一般的なＳＰＧの一例を示した側断面図である。
【図２２】  スラント型ＳＰＧの一例を示した側断面図である。
【図２３】  スラント型ＳＰＧにおいて、クラッドの周囲が空気の場合の透過光のスペクトルを示したグラフである。
【図２４】  スラント型ＳＰＧにおいて、クラッドよりも低い屈折率のマッチングオイルに浸した場合の透過光のスペクトルを示したグラフである。
【図２５】  スラント型ＳＰＧにおいて、クラッドと同程度の屈折率のマッチングオイルに浸した場合の透過光のスペクトルを示したグラフである。
【図２６】  スラント型ＳＰＧにおいて、クラッドよりも高い屈折率のマッチングオイルに浸した場合の透過光のスペクトルを示したグラフである。
【符号の説明】
１…コア、１ａ…高屈折率部、２…クラッド、３…グレーティング部、５…第１の被覆層、６…第２の被覆層、１２…第１の部材（半円筒管）、１４…第２の部材（半円筒管）、１７…第２の被覆層、ｂ…第１の被覆層の厚さ、ｃ…半円筒管の内径。
【図１】
0003844665.tif 000002
【図２】
0003844665.tif 000003
【図３】
0003844665.tif 000004
【図４】
0003844665.tif 000005
【図５】
0003844665.tif 000006
【図６】
0003844665.tif 000007
【図７】
0003844665.tif 000008
【図８】
0003844665.tif 000009
【図９】
0003844665.tif 000010
【図１０】
0003844665.tif 000011
【図１１】
0003844665.tif 000012
【図１２】
0003844665.tif 000013
【図１３】
0003844665.tif 000014
【図１４】
0003844665.tif 000015
【図１５】
0003844665.tif 000016
【図１６】
0003844665.tif 000017
【図１７】
0003844665.tif 000018
【図１８】
0003844665.tif 000019
【図１９】
0003844665.tif 000020
【図２０】
0003844665.tif 000021
【図２１】
0003844665.tif 000022
【図２２】
0003844665.tif 000023
【図２３】
0003844665.tif 000024
【図２４】
0003844665.tif 000025
【図２５】
0003844665.tif 000026
【図２６】
0003844665.tif 000027