(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバグレーティングのエージングの条件を決定する方法であって、
前記光ファイバグレーティングの経時劣化曲線を、時間ｔ、および絶対温度に依存するパラメータｎを用いて、ｔ−ｎに比例する形に定めるステップと、
前記経時劣化曲線に基づいて前記エージングの条件を決定するステップと、
を備え、
前記パラメータｎが、
【数１】
0003796957.tif 000018
のように表される方法。
【請求項２】
前記エージングの条件を決定するステップは、
以下の２式
【数２】
0003796957.tif 000019
を満足する値η１を求めるサブステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記エージングの条件を決定するステップは、
前記エージングのための加熱処理の温度Ｔ１および時間ｔ１を前記値η１に基づいて決定するサブステップを更に含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記加熱温度Ｔ１は５７３．１５Ｋ以下の絶対温度であり、
前記加熱温度Ｔ１および前記加熱時間ｔ１は、次の式
【数３】
0003796957.tif 000020
を満足するように定められることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記加熱温度Ｔ１は前記作動温度Ｔ２よりも４０Ｋ以上高い絶対温度であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記エージングの条件を決定するステップは、前記エージングのための加熱処理の仮の温度Ｔ１ｐ（ただし、Ｔ１ｐは５７３．１５Ｋ以下の絶対温度である）および仮の時間ｔ１ｐを定めるサブステップと、
この温度Ｔ１ｐおよび時間ｔ１ｐを用いて、次の式
【数４】
0003796957.tif 000021
で表される値η１ｐを求めるサブステップと、
この値η１ｐを用いて、以下の式
【数５】
0003796957.tif 000022
で表される時間ｔ２ｐを求めるサブステップと、
求められた時間ｔ２ｐと前記値η１ｐとを用いて、次の式
【数６】
0003796957.tif 000023
で表される値Ｈｐを求めるサブステップと、
求められた値Ｈｐを所定の最小許容値Ｈｍと比較し、Ｈｐ≧Ｈｍである場合は、前記値η１ｐ、温度Ｔ１ｐおよび時間ｔ１ｐを前記エージング条件として決定するサブステップと、
を備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記エージングの条件を決定するステップは、前記比較の結果がＨｐ＜Ｈｍである場合に前記仮の温度Ｔ１ｐおよび前記仮の時間ｔ１ｐを再び定めた後、値η１ｐを求める前記サブステップ、時間ｔ２ｐを求める前記サブステップ、値Ｈｐを求める前記サブステップ、および値Ｈｐと値Ｈｍを比較する前記サブステップを繰り返すことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記仮の加熱温度Ｔ１ｐは前記作動温度Ｔ２よりも４０Ｋ以上高いことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
作動温度Ｔ２で作動時間ｔ３にわたって使用されたときに経時劣化が所定の許容範囲内に抑えられるように設計された光ファイバグレーティングを製造する方法であって、
光ファイバ中の所定領域にグレーティングを形成するステップと、
請求項１の方法に従って決定されたエージング条件で前記グレーティングをエージングするステップと、
を備えている方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ網内のフィルタ、合分波器および分散補償器等に用いられる光ファイバグレーティングのエージングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバグレーティングは、光ファイバ中のある領域（多くの場合はコア領域）に、光ファイバの長手方向に沿って周期的な屈折率変化を与えたものである。屈折率が変化するこの領域はグレーティングと呼ばれ、波長に応じて伝搬光を透過または反射させることができる。このため、光ファイバグレーティングは、フィルタ、合分波器および分散補償器等、様々な光部品に応用されている。
【０００３】
グレーティング２０は、しばしば、図１に示されるように、少なくともコア領域にＧｅ（ゲルマニウム）元素の酸化物（ＧｅＯ2）が添加された石英系光ファイバ１０を用意し、所定の波長の光３０を用いて形成された干渉縞をこの光ファイバ１０に照射して、その干渉縞の光エネルギ強度分布に応じた屈折率変化を生じさせることにより形成される。光ファイバ１０は、通常、プラスチック層（図示せず）によって被覆されているので、この被覆のうち所定部分を除去し、これにより露出した光ファイバ１０の部分に光３０を照射する。図１では、光照射による屈折率上昇量の大きな部分が符号２２で示され、屈折率上昇量の小さな部分が符号２４で示されている。グレーティング２０は、この部分２２および２４が光ファイバ１０の長手方向に沿って交互に、かつ周期的に配置された領域である。
【０００４】
所定の波長の光を照射することにより、石英系光ファイバ中のＧｅＯ2が添加された部分にＧｅ欠陥が発生し、このＧｅ欠陥により屈折率変化が生じるものと考えられている。また、このＧｅ欠陥が時間の経過とともに変化して光ファイバグレーティングの特性が経時劣化することが知られている。このことを考慮して、製造直後に加速エージングを行うことにより市場における作動時の経時劣化を十分に少なくする技術が考えられており、例えば特開平６−１１８２５７号公報や特開平７−１８７６９５号公報に開示されている。
【０００５】
特開平７−１８７６９５号公報に開示された技術では、グレーティングの規格化屈折率差ηが
【数７】
0003796957.tif 000002
なる関係式で表されると仮定している。ここで、ｔは時間を表しており、Ｃおよびαそれぞれは温度の関数である。規格化屈折率差ηは、グレーティング形成後の所定時刻（基準時刻）から時間ｔ経過後のグレーティングの屈折率差を、この所定時刻におけるグレーティングの屈折率差で規格化することにより得られる値である。すなわち、η＝（基準時刻から時間ｔ経過後の屈折率差）／（基準時刻における屈折率差）である。上記公報に開示された技術では、基準時刻としてグレーティングの形成直後の時刻を採用している。また、屈折率差は、グレーティング中の屈折率の最大値と最小値の差を表している。
【０００６】
上記公報に開示された技術は、温度が高いほど規格化屈折率差ηが大きく変化することを利用して、光ファイバグレーティングの作動温度よりも高温の環境下で光ファイバグレーティングを加熱処理して加速エージングを行うことにより、光ファイバグレーティングの作動時における劣化を抑えようとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、規格化屈折率差ηの経時変化の式（１）においてＣおよびαの２つのパラメータが温度に依存しているため、エージングを起こさせる加熱処理の温度と時間を決定するのが困難である。実際、上記文献ではこのようなエージング条件についての開示が十分にはなされていない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エージングの条件をより簡易に決定することができる方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ファイバグレーティングのエージング条件の決定方法は、光ファイバグレーティングの経時劣化曲線を、時間ｔ、および温度に依存するパラメータｎを用いて、ｔ-nに比例する形に定めるステップと、この経時劣化曲線に基づいてエージングの条件を決定するステップと、を備えている。上記のような形に経時劣化曲線を定めることにより、エージングの条件を比較的簡易に決定することができる。ある態様では、このエージングの条件として、エージング完了時のグレーティングの規格化屈折率差の値η１を求める。この値η１から、エージングのための加熱処理の温度Ｔ１および時間ｔ１を決定することも可能である。
【００１０】
本発明に係る光ファイバグレーティング製造方法は、作動温度Ｔ２で作動時間ｔ３にわたって使用されたときに経時劣化が所定の許容範囲内に抑えられるように設計された光ファイバグレーティングを製造する方法であり、光ファイバ中の所定領域にグレーティングを形成するステップと、上述の決定方法に従って決定されたエージング条件でグレーティングをエージングするステップと、を備えている。ある態様では、このエージングは、グレーティングの規格化屈折率差ηが上述の値η１に到達するまでグレーティングを加熱処理することによって実行される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態に係る光ファイバグレーティングの製造方法を具体的に説明する前に、まず、本発明に従って光ファイバグレーティングの経時劣化を予測し、エージング処理の条件を決定する方法を説明する。
【００１２】
本発明では、グレーティングの規格化屈折率差ηの経時変化を表す式として
【数８】
0003796957.tif 000003
を考えている。以下でより詳細に述べるように、この（２）式でも十分に正確に規格化屈折率差ηの経時劣化を表すことができる。
【００１３】
一般に、規格化屈折率差ηは、グレーティング形成後の所定時刻（基準時刻）から時間ｔ経過後のグレーティングの屈折率差を、この所定時刻におけるグレーティングの屈折率差で規格化することにより得られる値である。すなわち、η＝（基準時刻から時間ｔ経過後の屈折率差）／（基準時刻における屈折率差）である。ここで屈折率差は、グレーティング中の屈折率の最大値と最小値の差を表す。多くの場合、グレーティングの形成が完了してから十分に短い時間間隔で屈折率差を測定すれば屈折率差の経時変化は十分に小さいので、測定された屈折率差は、グレーティング形成完了時の屈折率差に等しいとみなすことができる。従って、上記のように測定された屈折率差を規格化の基準とする規格化屈折率差ηは、（グレーティング形成完了時から時間ｔ経過後の屈折率差）／（グレーティング形成完了時の屈折率差）を表すと考えることができる。
【００１４】
図２および３は、様々な温度におけるグレーティングの規格化屈折率差ηの実測値を示すとともに、その実測値を（２）式でフィッティングした曲線を示すグラフである。測定に用いられたグレーティングは、図１に示されるように、コアにＧｅＯ2が添加された石英系光ファイバに紫外光を照射することにより光ファイバ中に書き込まれたものである。
【００１５】
具体的には、図２は、温度１２０℃，１７０℃，２２０℃および２８０℃それぞれにおけるグレーティングの規格化屈折率差ηの経時劣化を示しており、図３は、温度７５℃，８５℃，１００℃および１２０℃それぞれにおけるグレーティングの規格化屈折率差ηの経時劣化を、より長い期間にわたって示している。これらの図において、図中の各点は、規格化屈折率差ηの実測値を示し、実線は、その実測値を（２）式でフィッティングした曲線である。ここで、規格化屈折率差ηは、グレーティングの屈折率差Δｎを、グレーティングの書き込み後、光ファイバグレーティングを上記の温度に加熱する前に測定した屈折率差Δｎ０で規格化することにより求めることができる。すなわち、
【数９】
0003796957.tif 000004
である。
【００１６】
これらの図に示すように、実測値とフィッティング曲線とは極めて良く一致している。特に、温度１００℃以上では実測値と（２）式の曲線との相関係数が０．９４以上であり、良好な結果が得られている。以上のように、規格化屈折率差ηの温度依存性および時間依存性は、（２）式により良く表されることが判る。
【００１７】
図４は、図２および３に示されるフィッティング曲線についてのパラメータＣ1およびｎそれぞれを各温度に対して示した図表である。この図表の各列それぞれは、順に、摂氏温度、絶対温度、絶対温度の逆数、パラメータｎおよびパラメータＣ1を示している。この表に示されるように、パラメータＣ1は、温度に依らず一定の値（本実施形態では、ほぼ１）となっている。
【００１８】
次に、パラメータｎの温度依存性を説明する。図５は、上記測定により求められたパラメータｎと絶対温度Ｔとの関係を示すグラフである。この図において、縦軸は、パラメータｎを対数表記したものであり、横軸は、絶対温度Ｔの逆数（１／Ｔ）である。この図の上部目盛りには、参考のため摂氏温度も示されている。この図から判るように、パラメータｎは、絶対温度Ｔに対してアレニウス則に良く従っている。従って、パラメータｎは、以下の一般式
【数１０】
0003796957.tif 000005
で近似的に表現することができる。上式において、ＡおよびＢは、温度に依存しない定数である。上記測定の結果によれば、Ａは２．７９１４、Ｂは１９６３．２である。従って、活性化エネルギとして、16.32 kJ／molが得られる。
【００１９】
図６および７は、図２および３に示されるものよりも広い温度範囲にわたって測定されたグレーティングの規格化屈折率差ηの経時変化を示すグラフである。具体的には、図６は、温度１００℃、１２０℃，１４０℃、１７０℃，２２０℃および２８０℃それぞれにおける規格化屈折率差ηの経時劣化を示し、図７は、温度４００℃、５００℃、６００℃、７００℃および８００℃それぞれにおける規格化屈折率差ηの経時劣化を示している。これらの図において、図中の各点は、規格化屈折率差ηの実測値を示し、実線は、その実測値を（２）式でフィッティングした線である。図６および７の縦軸および横軸は対数表記されているので、実測値をフィッティングした線は直線となっている。
【００２０】
図８は、図６および７のフィッティング線に対応するパラメータＣ１およびｎと温度Ｔとの関係を示すグラフである。このグラフに示されるように、約３００℃以下の温度では、パラメータＣ１は実質的に温度に依存せず、ほぼ１である。また、ｎは絶対温度Ｔに対してアレニウス則に良く従っており、上記（４）式で表現することができる。図６および７中の実測値によれば、Ａは１．４１３１、Ｂは１６３３である。これらの値が図２および３中の実測値から求められた上記の値と異なっているのは、フィッティングを行った温度範囲が異なるためである。
【００２１】
図２〜図８に示されるように、上記（２）式は７５℃〜８００℃の幅広い温度範囲にわたって光ファイバグレーティングの経時劣化を適切に表すことができる。また、（２）式に含まれるパラメータｎは、この温度範囲においてアレニウス型の温度依存性を示す。更に、光ファイバグレーティングの経時劣化を上記（２）式で表す場合、３００℃以下の温度では、パラメータＣ１は、温度依存性を持たない一定値（本実施形態では１）と考えることができる。従って、本実施形態では、規格化屈折率差ηを、
【数１１】
0003796957.tif 000006
の形で表す。この（５）式は、（４）式を用いると、
【数１２】
0003796957.tif 000007
のように表される。本実施形態では、この式を用いてグレーティングの経時劣化を予測する。なお、以下では、Ａの値として２．７９１４を用い、Ｂの値として１９６３．２を用いる。
【００２２】
図９および１０は、上記（６）式に基づいてグレーティングの規格化屈折率差の経時劣化を種々の温度について予想した結果を示す図である。具体的には、図９は、エージングを行わない場合の規格化屈折率差の予測経時劣化を示すグラフである。図１０は、温度８０℃で４８時間にわたってエージングのための加熱処理を光ファイバグレーティングに行った後、光ファイバグレーティングを特定の温度に維持した場合におけるこの特定温度下での規格化屈折率差の予測経時劣化を示すグラフである。各グラフは、温度２０℃，４０℃，６０℃および８０℃それぞれの場合について予測経時劣化を示している。図９のグラフの縦軸は、上記で定義された規格化屈折率差ηであるが、図１０のグラフの縦軸は、エージング完了時の屈折率差を規格化の基準とした新たな規格化屈折率差、Ｈ、である。このＨパラメータについては、詳細に後述する。
【００２３】
エージングを行わない場合の経時劣化を予測した結果を表す図９中の各線は、上記（６）式に各温度を代入することにより、容易に求めることができる。以下では、エージングを行う場合の経時劣化を予測した結果を表す図１０のグラフの導出方法を説明する。
【００２４】
図１１は、エージングを行った後の経時劣化を予測する方法を説明するための図である。この図において、Ｔ１は、エージングのための加熱処理の温度を表し、Ｔ２は、光ファイバグレーティングの作動温度を表している。図１１中の１本の実線は、加熱温度Ｔ１で光ファイバグレーティングにエージング処理を行い、その後、光ファイバグレーティングを作動温度Ｔ２の環境に置いた場合の規格化屈折率差ηの経時変化を示している。また、図１１中の２本の一点鎖線は、グレーティングの形成後、光ファイバグレーティングを温度Ｔ１およびＴ２の環境に置いた場合の規格化屈折率差ηの経時変化をそれぞれ上記（６）式に基づいて予測した結果を示している。
【００２５】
先ず、エージング（加熱温度Ｔ１＝８０℃，加熱時間ｔ１＝４８時間）が完了した時の規格化屈折率差ηの値η１を求める。このη１は、上記（６）式に基づく次の式
【数１３】
0003796957.tif 000008
を用いてη１＝０．９２と求まる。続いて、グレーティングの形成後にエージングを行わずに作動温度Ｔ２の環境に光ファイバグレーティングを置いたと仮定した場合に規格化屈折率差ηが上記の値η１となるのに要する時間ｔ２を求める。この時間ｔ２は、以下の式から求めることができる。
【００２６】
【数１４】
0003796957.tif 000009
この式は、上述した時間ｔ２の定義および上記（７）式から導くことができる。
【００２７】
図１１の実線に示される規格化屈折率差ηの経時変化は、時刻ｔ１以前は、温度Ｔ１での経時変化に一致し、時刻ｔ１より後は、温度Ｔ２での経時変化のうち規格化屈折率差ηがη１になった後、すなわち時刻ｔ２より後、の変化に実質的に一致する。従って、温度Ｔ２での経時変化のうち時刻ｔ２より後の経時変化を予測すれば、図１０のグラフを得ることができる。
【００２８】
ここで、エージング完了時の屈折率差を規格化の基準とした新たな規格化屈折率差Ｈを導入し、温度Ｔ２のもとで時間ｔ２経過後、更に時間ｔ３経過した時点でのＨの値を求める。なお、本明細書では、規格化屈折率差ηと区別するため「屈折率差パラメータ」と呼ぶことがある。グレーティングの屈折率差をΔｎ、エージング完了時におけるグレーティングの屈折率差の値をΔｎ１、規格化屈折率差ηの規格化の基準である屈折率差の値をΔｎ０で表すと、屈折率差パラメータＨは、
【数１５】
0003796957.tif 000010
である。
【００２９】
（６）および（９）式を用いると、温度Ｔ２のもとで時間ｔ２経過後、更に時間ｔ３経過した時点でのＨの値は、
【数１６】
0003796957.tif 000011
のように求まる。図１０は、各作動温度Ｔ２（＝２０℃，４０℃，６０℃，８０℃それぞれ）について、この（１０）式で表される時間ｔ３と屈折率差パラメータΗとの関係を示すものである。エージングを行った後のグレーティングの経時劣化は、このようにして予測することができる。
【００３０】
エージングを行わない場合の規格化屈折率差は、図９に示されるように、比較的低い作動温度２０℃のもとであっても僅か１年が経過しただけで４％以上の劣化が起こると予想され、作動温度が更に高ければ経時劣化は更に大きい。一方、エージングを行った後の規格化屈折率差は、図１０に示されるように、作動温度２０℃で２５年経過しても殆ど劣化せず、作動温度４０℃で２５年経過しても僅か０．５％程度の劣化に留まることが予想される。従って、エージングを行うことにより光ファイバグレーティングについて十分な信頼性を確保できることが判る。しかし、エージング（８０℃，４８時間）を行う場合であっても、作動温度６０℃で２５年経過すれば約４％劣化することが予想され、また、作動温度８０℃で２５年経過すれば約９％劣化することが予想される。このように、実際に光ファイバグレーティングが作動する温度および時間を考慮することなく一律にエージング条件を定めるのは妥当ではない。
【００３１】
そこで、本実施形態に係る方法では、実際に光ファイバグレーティングが用いられる作動温度および作動時間と許容される屈折率差パラメータＨの値とを考慮した上で、上記（６）式に基づいてエージング条件（エージング完了時の規格化屈折率差の値η１、エージング温度Ｔ１、およびエージング時間ｔ１の少なくとも一つ）を適切に決定する。以下、エージング条件の決定方法を具体的に説明する。
【００３２】
本実施形態に係る方法は、作動温度Ｔ２で作動時間ｔ３にわたって使用されたときに屈折率差パラメータＨの低下が所定の許容範囲内に抑えられるように設計された光ファイバグレーティングを製造することを目標とする。従って、グレーティングを作動温度Ｔ２の環境に作動時間ｔ３にわたって置いたときにグレーティングの屈折率差パラメータＨが所定の最小許容値Ｈm以上となるようにエージング条件を決定する。作動温度Ｔ２、作動時間ｔ３、および最小許容値Ｈmは、光ファイバグレーティングの用途や使用環境などを考慮して予め定められる。
【００３３】
この方法では、エージング完了時の規格化屈折率差の値η１を、次の二つの式
【数１７】
0003796957.tif 000012
が共に満たされるように求める。
【００３４】
これらの式の解は、作動温度Ｔ２、作動時間ｔ３、および最小許容値Ｈｍが定まっていれば算出することができる。
【００３５】
図１２は、作動時間ｔ３が２５年の場合におけるエージング完了時の規格化屈折率差の値η１と作動時間ｔ３の経過による屈折率差の変化率との関係を各作動温度Ｔ２（２０℃，４０℃，６０℃，８０℃）に対して示したグラフである。ここで、屈折率差の変化率（Δｎ１−Δｎ）／Δｎ１は、上述した屈折率差パラメータＨを用いて（１−Ｈ）と表される。図１３は、作動時間ｔ３が２５年のときに屈折率差の変化率（１−Η）が１％以下となるために要求されるη１の値を各作動温度Ｔ２に対して示したグラフである。
【００３６】
これらの図から判るように、例えば一般に要求される信頼性基準（作動時間ｔ３が２５年で屈折率差の変化率（１−Η）が１％以下、すなわちＨm＝０．９９）を達成するためには、作動温度２０℃の場合にはエージング完了時の規格化屈折率差η１が約95.5％以下になるように、作動温度４０℃の場合にはη１が約92.5％以下になるように、作動温度６０℃の場合にはη１が約89.0％以下になるように、また、作動温度８０℃の場合にはη１が約84.5％以下になるように、それぞれエージングを行う必要がある。
【００３７】
以上のようにして、エージング条件の一つであるエージング完了時の規格化屈折率差の値η１は、光ファイバグレーティングの作動温度Ｔ２、作動時間ｔ３および屈折率差パラメータＨの最小許容値Ｈmに基づいて決定される。そして、規格化屈折率差ηがこのようにして決定された値η１に到達するまでグレーティングのエージング処理すなわち加熱処理を行えば、作動温度Ｔ２および作動時間ｔ３の条件下で屈折率差の劣化が所定の許容範囲内に抑えられる光ファイバグレーティングを得ることができる。
【００３８】
より具体的なエージング条件として、エージングのための加熱処理の温度および時間を決定することも可能である。すなわち、上記で決定されたエージング後の規格化屈折率差η１を達成し得るエージング温度Ｔ１およびエージング時間ｔ１を（７）式に基づいて決定することができる。この場合、エージング温度Ｔ１およびエージング時間ｔ１は一意的には定まらない。図１４は、エージング温度Ｔ１とエージング時間ｔ１との関係を（７）式に基づいて求めた結果を示すグラフである。この図は、作動時間ｔ３を２５年とし、作動温度Ｔ２を２０℃とし、許容される最大の屈折率差変化率を１％とした場合の図である。縦軸は、エージング処理時間ｔ１を示し、横軸は、エージング温度Ｔ１と作動温度Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）を示す。この図に示されるように、エージング温度Ｔ１が高いほど、エージング時間ｔ１が短くて済む。例えば、エージング温度Ｔ１が作動温度Ｔ２より４０℃以上高い場合には、エージング時間ｔ１が４０時間以下で済むので好適である。また、エージング温度Ｔ１が作動温度Ｔ２より５０℃以上高い場合には、エージング時間ｔ１が１３時間以下で済むので更に好適である。
【００３９】
以下では、本発明に従ってエージング条件を決定する別の方法を説明する。この方法では、まず、エージングのための加熱温度Ｔ１および加熱時間ｔ１の仮の値Ｔ１pおよびｔ１pを定める。次に、この加熱温度Ｔ１pおよび加熱時間ｔ１pでエージングを行った場合のエージング完了時の規格化屈折率差の値η１pを予測する。具体的には、Ｔ１pおよびｔ１pを上記（６）に代入することにより、エージング後の規格化屈折率差の予測値η１pは、
【数１８】
0003796957.tif 000013
のように求まる。次いで、作動温度Ｔ２のもとでの経時劣化により規格化屈折率差ηが予測値η１pとなるのに要する時間ｔ２pを、以下の式から求める。
【００４０】
【数１９】
0003796957.tif 000014
次に、温度Ｔ１pおよび時間ｔ１pでエージングを行ったと仮定し、このエージングの後、作動温度Ｔ２のもとで作動時間ｔ３にわたって使用された光ファイバグレーティングの屈折率差パラメータＨの予測値Ｈpを、次の式
【数２０】
0003796957.tif 000015
を用いて求める。
【００４１】
この後、この予測値Ｈpを、作動温度Ｔ２および作動時間ｔ３の条件下で許容される屈折率差パラメータＨの最小値Ｈmと比較する。Ｈp≧Ｈmの場合、上記のη１p、Ｔ１pおよびｔ１pは適切なエージング条件であると判断され、エージング条件の決定プロセスが完了する。一方、Ｈp＜Ｈmの場合は、上記で求めたη１pが適切でないと判断され、仮の加熱温度Ｔ１pおよび仮の加熱時間ｔ１pが再設定される。この再設定は、η１pが小さくなって予測屈折率差パラメータＨpが大きくなるように行うことが好ましい。この後、適切なη１p、Ｔ１pおよびｔ１pが決まるまで、上記と同様のステップが繰り返される。
【００４２】
以下では、本発明の一実施形態に係る光ファイバグレーティングの製造方法を説明する。図１を参照すると、この方法では、ＧｅＯ2が添加されたコア領域（ＳｉＯ2＋ＧｅＯ2）１２を有する石英系光ファイバ１０が用意される。本実施形態では、光ファイバ１０のクラッド領域１４は実質的に純粋な石英（ＳｉＯ2）であるが、クラッド領域１４にＧｅＯ2が添加されていてもよい。次いで、所定の波長（例えば波長２６０ｎｍ未満）の光３０を用いて形成された干渉縞をこの光ファイバ１０に照射する。これにより、その干渉縞の光エネルギ強度分布に応じた屈折率変化が光ファイバ１０中に発生して、グレーティング２０が形成される。この後、グレーティング２０に加熱処理を施してグレーティング２０の初期加速劣化を起こさせ、エージングを行う。
【００４３】
この加熱処理は、上述したいずれかの方法により決定された条件に基づいて実行することができる。例えば、グレーティング２０の規格化屈折率差ηが本発明に従って決定された値η１（またはη１p）に到達するまで、規格化屈折率差ηをモニタしながらグレーティング２０に加熱処理を施してもよい。この他に、本発明に従って決定された温度Ｔ１（またはＴ１p）および時間ｔ１（またはｔ１p）で加熱処理を行うこともできる。これにより、規格化屈折率差ηをモニタせずに加熱処理を行うことが可能になる。このような加熱処理を受けたグレーティング２０は、作動温度Ｔ２で作動時間ｔ３にわたって使用されたときに屈折率差パラメータＨの低下が所定の許容範囲内に抑えられる。この加熱処理が完了すると、本実施形態に係る光ファイバグレーティングの製造が完了する。
【００４４】
なお、上記において光ファイバグレーティングの経時劣化曲線は（６）式のように表現されているが、本発明者は、経時劣化曲線を次の式のように表現することも考えている。
【００４５】
【数２１】
0003796957.tif 000016
この式と上記（２）式とを比較すると、（２）式のパラメータＣ１は、（１５）式のパラメータτのｎ乗に一致することが分かる。このパラメータτは、本発明者が測定を行った温度範囲７５℃〜８００℃において、パラメータｎと同様にアレニウス型の温度依存性を示す。すなわち、τは、次の式のように表される。
【００４６】
【数２２】
0003796957.tif 000017
ここで、Ａ′およびＢ′は、温度に依存しない定数である。
【００４７】
図１５は、パラメータｎと温度との関係を示すグラフであり、図１６は、パラメータτと温度との関係を示すグラフである。式（１５）を用いてグレーティングの経時劣化を予測する場合、二つのパラメータτおよびｎの双方が温度依存性を有するので演算が複雑になる可能性がある。しかしながら、（２）式のパラメータＣ１を一定値とみなすことが不適切な高温環境下で光ファイバグレーティングを使用する場合などでは、グレーティングの経時劣化曲線を（１５）式のように定めることが有効である。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、温度依存性を有するただ一つのパラメータｎを用いてグレーティングの規格化屈折率差ηを表現するので、グレーティングのエージング条件を比較的簡易に決定することができる。
【００４９】
また、本発明に係る光ファイバグレーティングの製造方法によれば、所定の作動温度および作動時間のもとでの経時劣化が所定の許容範囲内に抑えられるという所望の信頼性を有する光ファイバグレーティングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グレーティングを光ファイバに書き込む方法を説明するための図である。
【図２】温度１２０℃、１７０℃、２２０℃および２８０℃それぞれにおけるグレーティングの規格化屈折率差ηの経時劣化を示すグラフである。
【図３】温度７５℃、８５℃、１００℃および１２０℃それぞれにおけるグレーティングの規格化屈折率差ηの経時劣化を示すグラフである。
【図４】図２および３に示されるフィッティング曲線についてのパラメータＣ１およびｎを各温度に対して示した図表である。
【図５】パラメータｎと温度との関係を示すグラフである。
【図６】温度１００℃、１２０℃、１４０℃、１７０℃、２２０℃および２８０℃それぞれにおけるグレーティングの規格化屈折率差ηの経時劣化を示すグラフである。
【図７】温度４００℃、５００℃、６００℃、７００℃および８００℃それぞれにおけるグレーティングの規格化屈折率差ηの経時劣化を示すグラフである。
【図８】図６および７のフィッティング曲線に対応するパラメータＣ１およびｎと温度との関係を示すグラフである。
【図９】エージングを行わない場合の規格化屈折率差の予測経時劣化を示すグラフである。
【図１０】温度８０℃で４８時間にわたってエージングを行った後の規格化屈折率差の予測経時劣化を示すグラフである。
【図１１】エージングを行った後の経時劣化を予測する方法を説明するための図である。
【図１２】エージング後の規格化屈折率差η１と作動時間ｔ３の経過による屈折率差の変化率との関係を各作動温度に対して示したグラフである。
【図１３】作動時間ｔ３が２５年のときに屈折率差の変化率（１−Η）が１％以下となるために要求されるエージング後の規格化屈折率差η１の値を各作動温度Ｔ２に対して示したグラフである。
【図１４】エージング温度Ｔ１とエージング時間ｔ１との関係を示すグラフである。
【図１５】パラメータｎと温度との関係を示すグラフである。
【図１６】パラメータτと温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…光ファイバ、２０…グレーティング、３０…照射光。
【図１】
0003796957.tif 000024
【図２】
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【図３】
0003796957.tif 000026
【図４】
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【図５】
0003796957.tif 000028
【図６】
0003796957.tif 000029
【図７】
0003796957.tif 000030
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003796957.tif 000033
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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