(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の板面方向に隣接するように布設された光ファイバと、
前記光ファイバに沿って布設された、前記光ファイバを加熱するための電熱線と、
前記光ファイバ及び前記電熱線の上面から前記基板に積層止着されたフィルム層と、
を有することを特徴とする光ファイバシート。
【請求項２】
基板上に布設された光ファイバと、
前記光ファイバに沿って布設された、前記光ファイバを加熱するための電熱線と、
を有し、
前記電熱線の外径と前記光ファイバの外径との比が０．２〜０．３であることを特徴とする光ファイバシート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ファイバシートであって、
前記基板上に、前記光ファイバの温度を検知する温度センサが設けられたことを特徴とする光ファイバシート。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の光ファイバシートであって、
前記基板上に、前記光ファイバが所定温度となるように前記電熱線への通電量を制御するファイバ温度調整回路が設けられたことを特徴とする光ファイバシート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ファイバシートであって、
前記基板上に、前記電熱線に通電するための通電用電極が設けられたことを特徴とする光ファイバシート。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ファイバシートであって、
前記基板に放熱作用を付加したことを特徴とする光ファイバシート。
【請求項７】
請求項１、及び３乃至６のいずれか一項に記載の光ファイバシートであって、
前記電熱線の外径と前記光ファイバの外径との比が０．２〜０．３であることを特徴とする光ファイバシート。
【請求項８】
基板の板面方向に隣接するように光ファイバを布設するステップと、
前記基板上に前記光ファイバを加熱するための電熱線を、前記光ファイバに沿って布設するステップと、
前記光ファイバ及び前記電熱線の上面からフィルム層を前記基板に積層止着するステップと、
を備えたことを特徴とする光ファイバシートの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光ファイバシートの製造方法であって、
前記電熱線の外径と前記光ファイバの外径との比が０．２〜０．３であることを特徴とする光ファイバシートの製造方法。
【請求項１０】
基板上に光ファイバを布設するステップと、
前記基板上に前記光ファイバを加熱するための電熱線を、前記光ファイバに沿って布設するステップと、
を備え、
前記電熱線の外径と前記光ファイバの外径との比が０．２〜０．３であることを特徴とする光ファイバシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ増幅器になどに適用される光ファイバシートに関し、温度依存性を有する光ファイバの環境温度変化に対する波長特性の変動の制御を可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、希土類元素を添加した光ファイバの光増幅作用を利用した光増幅素子が実用化されている。例えば、信号光として１５５０ｎｍ帯の波長の信号光が用いられる場合、添加希土類元素としてエルビウムを添加したエルビウムドープファイバ（以下、「ＥＤＦ」という。）が用いられる。また、このような希土類ドープファイバの光増幅率は、ドープする元素濃度と光ファイバ長さとの積である、いわゆる濃度条長積に比例する。そこで、光増幅率を向上させるためには、光ファイバ長さを長くすることが有利である。
【０００３】
一方、実用に付される光増幅素子は、小型化、薄型化が要求される。そこで、例えば、特開平１１−２１１９１８号公報には、プラスチック等の基板上に所定長さの光ファイバを巻回配置して保持する技術が開示されている。
【０００４】
また、ＥＤＦの光増幅作用には温度依存性があり、そのため、ＥＤＦは使用される環境温度によって、光増幅特性が変動するといった特性を有する。そのため、光増幅素子が小型薄型化すると、環境温度の変動が該素子の光増幅特性に大きく影響するといった問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、ＥＤＦの温度を一定に調整するための技術が開示されている。例えば、特開２００１−２５７４０２号公報には、ＥＤＦを配置した基板をペルチェ素子など温度制御素子を備えた基板で挟み込む技術が開示されている。この技術は、該温度調整素子に通電することによって、ＥＤＦを加熱又は冷却し、ＥＤＦの温度を所定の温度に保ち所望の波長特性を得ようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記先行技術においては、基板上に配されたＥＤＦの温度を調節するために、更に別体の基板に形成された温度制御素子を必要とし、光ファイバ増幅器自体が比較的大型になってしまうといった問題があった。従って、このような光ファイバ増幅器を多数組み合わせてコンポーネント化しようとする場合、密に実装できないといった問題がある。
【０００７】
また、基板に配された光ファイバの表面積に比較して、ペルチェ素子などによって構成される温度調整素子が大きいため、光ファイバ増幅器自体のコストが上昇するといった問題もある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＤＦなど温度依存性を有する光ファイバを用いた光ファイバシートについて、安定した光増幅特性を得るとともに、極めてコンパクトな光ファイバシートを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板上に光ファイバと共に前記光ファイバを加熱するための電熱線が布設されたことを特徴とする光ファイバシートである。
このような構成であれば、電熱線の温度が直接光ファイバに伝わるうえに、温度調整素子を別体に形成する必要もないため、光ファイバシートを極めてコンパクトにすることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光ファイバシートであって、前記基板上に、前記光ファイバの温度を検知する温度センサが設けられたことを特徴とする光ファイバシートである。  このような構成であれば、別体の温度検出機器を要することもないため、光ファイバシートを極めてコンパクトにすることができる。。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光ファイバシートであって、前記基板上に、前記光ファイバが所定温度となるように前記電熱線への通電量を制御するファイバ温度調整回路が設けられたことを特徴とする光ファイバシートである。  このような構成であれば、前記電熱線への通電量が適正に制御され、光ファイバの最適温度が保たれることになる。更に、別体の温度調整機器を要しないため、光ファイバシートを極めてコンパクトにすることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバシートであって、前記基板上に、前記電熱線に通電するための通電用電極が設けられたことを特徴とする光ファイバシートである。  このような構成であるため、該電極に係合するソケット等に差し込むだけで、光ファイバの温度調整機能が得られる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ファイバシートであって、前記基板に放熱作用を付加したことを特徴とする光ファイバシートである。  このような構成であるため、前記電熱線により温度を上昇しすぎた場合でも、余熱が速やかに放熱されるためスムーズに光ファイバの温度調整を行なうことができる。
【００１４】
請求項６に係る発明は、本発明に係る光ファイバシートの製造方法に関するものであり、基板上に光ファイバを布設するステップと、前記基板上に前記光ファイバを加熱するための電熱線を敷設するステップとを備えたことを特徴とする光ファイバシートの製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
《実施形態１》
図１に本実施の形態に係る光ファイバシート（1）の概略平面図を示す。
【００１７】
本実施形態形態に用いられる光ファイバ（2）は、コアにエルビウムをドープした石英製のＥＤＦであって、外径が２５０μmのものである。一方、電熱線（3）として外径が６０μmのステンレス鋼細線が用いられている。光ファイバ（2）及び電熱線（3）の外径は上記のものに限られるわけではないが、光ファイバ（2）の外径を[Ｄ]、電熱線（3）の外径を[ｄ]としたとき、ｄ／Ｄの値が0.2〜0.3程度になるものが好ましい。
【００１８】
なお、該電熱線（3）の材質としては、ステンレス鋼以外に、一般に電熱線の素材として使用されているニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、カンタル（Ｆｅ-Ｃｒ-Ａｌ）、タングステン、モリブデン、タンタル、ニッケル等のほか、導線として使用されている金、銀、銅、白金、アルミニウムなどから適宜選択される。この場合、低抵抗率の素材が適しており、１０μｍ・ｃｍ（０℃）以下の素材が実用的である。
【００１９】
該光ファイバ（2）は、プラスチックなどからなる基板（4）上に、電熱線（3）と共にコイル状に布線されている。これら光ファイバ（2）及び電熱線（3）は、基板（4）の一端部を始点とし、トラック形に反時計回りに巻回布設され、その必要長さに応じて、１回若しくは複数回巻回した後、該トラック形の中央部でＳ字状に巻回方向を変え、既に布設された光ファイバ（2）に沿って時計回りに巻回布設され、前記始点部位置に至り終点となる。このように、光ファイバ（2）がコイル状に巻回布設されることにより、所定の面積の基板上で光ファイバ長さを長くとることができる。従って、ＥＤＦを用いた光増幅器の場合、いわゆる濃度条長積が大きくなり、光増幅率を向上させることができる。
【００２０】
このように巻回布設された光ファイバ（2）及び電熱線（3）の上面から、保護用のフィルム層（5）が積層止着されている。
【００２１】
前記光ファイバシート（1）における、光ファイバ（2）と電熱線（3）の布線方法は、はじめに電熱線（3）を布線した後、光ファイバ（2）を電熱線（3）に沿って布線する方法が適当である。図２に示すように、この方法によれば、２本の電熱線（3）の間に１本の光ファイバ（2）が布設され、更にそのいずれか１本の電熱線（3）を挟み込むようにもう１本の光ファイバ（2）が布設される。あるいは、図３の（ａ）に示すように、２本の電熱線（3）の間に２本の光ファイバ（2）が布設されたり、（ｂ）に示すように、１本の電熱線（3）は２本の光ファイバ（2）の下に挟み込まれ、もう１本の電熱線（3）は２本の光ファイバ（2）の上に乗るように布線されたりすることも可能である。更に２本の電熱線（3）を挟み込むように２本の光ファイバ（2）が布設されることも可能であるが、この場合、該電熱線（3）はエナメル被覆などにより絶縁されていることが必要である。
【００２２】
他の方法によれば、はじめに光ファイバ（2）を布設した後に、電熱線（3）を布設することも可能である。この場合、２本の光ファイバ（2）が接する谷部に１本又は２本の電熱線（3）が乗った状態になる。その状態で上方より軽く押圧力をかけて、電熱線（3）を光ファイバ（2）の間から基板（4）上へ落とし込むのが好ましい。このように電熱線（3）を光ファイバ（2）の間に落とし込んでおくことにより、比較的細い電熱線（3）が光ファイバ（2）によってカバーされ外力による断線を防ぐことができる。
【００２３】
更に他の方法によれば、光ファイバ（2）と電熱線（3）を同時に布設することも可能である。この場合、光ファイバ（2）と電熱線（3）が並列的に吐出することができる送り出し口を備えた布線装置が使用される。
【００２４】
あるいは、光ファイバ（2）と電熱線（3）とを予め１本にまとめられた線材を布線することも可能である。この場合、電熱線（3）から光ファイバ（2）への熱伝導が阻害されないよう、両者が接する状態で１本化されていることが好ましい。具体的には、光ファイバ（2）と電熱線（3）が接する状態でエナメル樹脂などを被覆し１本化することが可能である。また、前記光ファイバ（2）に電熱線（3）を螺旋状に巻き付けて１本化することも可能である。
【００２５】
《実施形態２》
図４に本実施の形態に係る光ファイバシート（1）の概略平面図を示す。本実施形態形態に用いられる光ファイバ（2）は、コアにエルビウムをドープした石英製のＥＤＦであって、外径が２５０μmのものである。また、電熱線（3）として外径が６０μmのステンレス鋼細線が用いられる。
【００２６】
本実施形態の形態に用いられる基板（4）は、高い断熱性を有する素材からなる。該基板（4）上に接着層（10）が形成され、該接着層（10）の上に、前記光ファイバ（2）及び電熱線（3）がコイル上に布線されている。これら光ファイバ（2）及び電熱線（3）は、基板（4）の一端部を始点とし、トラック形に反時計回りに巻回布設され、１回若しくは複数回巻回した後、該トラック形の中央部でＳ字状に巻回方向を変え、既に布設された光ファイバ（2）に沿って時計回りに巻回布設され、前記始点部位置に至り終点となる。このように巻回布設された光ファイバ（2）及び電熱線（3）の上面から、保護用のフィルム層（5）が積層止着されている。更に、該フィルム層（5）の上面には、断熱層（11）が積層止着されている。
【００２７】
該基板（4）の辺縁部には、通電用電極（8）が形成されている。該通電用電極（8）から、基板（4）の所定部位に設けられたファイバ温度調整回路（7）に配線（9）が通じている。該ファイバ温度調節回路（7）は、図４に示すように、前記光ファイバ（2）に沿って固定された温度センサ（6）によって検出された光ファイバ（2）の温度に関する情報を処理し、電熱線（3）に供給される電力を制御することによって、光ファイバ（2）の温度を所望の温度範囲に保つことができる。
【００２８】
該温度センサ（6）としては、サーミスタや熱電対を用いたものが使用される。また、温度センサ（6）は、温度変化による電熱線（3）の抵抗値の変化を電流や電圧の変化として検出するものであってもよい。
【００２９】
該ファイバ温度調節回路（7）は、図６の（ａ）に示すアルゴリズムを有する。該アルゴリズムは、前記温度センサ（6）から温度に関する情報が入力され、該温度を予め設定された規準値と比較し、その結果に基づいて電熱線（3）への電力供給を制御するものである。また、（ｂ）に示すように、温度センサ（6）から電熱線（3）の電流及び電圧に関する情報が入力され、該情報から電熱線（3）の抵抗値を演算し、該抵抗値を予め設定された最適温度に対応する規準値と比較し、その結果に基づいて電熱線（3）への電力供給を制御するものであってもよい。
【００３０】
該ファイバ温度調節回路（7）の外形形状は、基板（4）に設置する関係上、薄く小型のチップ状のものが好ましい。
【００３１】
本実施形態によると、前記基板（4）に断熱性の高い素材が用いられ、さらにフィルム層（5）の上面にも断熱層（11）が形成されているためているため、光ファイバ（2）及び電熱線（3）が環境温度の変化を受けにくく、該光ファイバ（2）の温度を所望の温度範囲に保つことが容易になる。
【００３２】
また、該基板（4）上に接着層（10）を形成することにより、前記光ファイバ（2）及び電熱線（3）を基板（4）上に貼着させることができるため、後のフィルム層（5）を被覆する工程が容易になる。
【００３３】
更に、基板（4）上に通電用電極（8）が形成されることにより、該電極に係合する通電用ソケットなどを用いることが可能になる。従って、該通電用電極（8）を通電用ソケットに差し込むだけで、該光ファイバシート（1）に温度調整機能を持たすことができ、煩雑な配線作業を要しない。
【００３４】
《実施形態３》
本実施形態として、上記実施形態２における基板（4）に放熱作用を付加することも可能である。放熱作用を付加する方法としては、基板（4）の全部又は一部に熱伝導性の高い金属などからなる薄板を用いたり、基板（4）の裏面に放熱構造を設けたりすることが可能である。更に、前記ファイバ温度調節回路（7）によって制御される冷却素子を用いて放熱作用を付加することも可能である。
【００３５】
このように、基板（4）に放熱作用を付加することにより、前記電熱線（3）による加熱で、該光ファイバ（2）の最適温度を越えてしまった場合、電熱線（3）の加熱を停止することで速やかに放熱され、光ファイバ（2）の温度を下げることができる。また、前記冷却素子を用いることにより、環境温度が該光ファイバの最適温度を超えている場合であっても、光ファイバ（2）の温度を速やかに下げることができる。従って、光ファイバ（2）の温度をより精密に調整することができる。
【００３６】
《実施形態４》
本発明にかかる光ファイバシート（1）の製造方法について、好適な実施の形態を説明する。
【００３７】
本実施形態に係る光ファイバシート（1）の製造方法は、基板（4）上に光ファイバ（2）を布設するステップと、前記基板（4）上に前記光ファイバ（2）を加熱するための電熱線（3）を布設するステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００３８】
本製造方法には、従来から用いられているファイバ布線装置が用いられる。該ファイバ布線装置は、ファイバ送り出し口を有する布線ヘッドと、光ファイバ等が布設される基板（4）を載置するステージからなる。光ファイバ等を基板（4）上に所望の位置に布設するため、該布線ヘッドが駆動する形式のものや、該ステージが駆動する形式のもの等がある。
【００３９】
このようなファイバ布線装置を用いて、光ファイバ（2）を布設するステップと、電熱線（3）を布設するステップが行なわれる。各ステップは、いずれが最初であってもよく、また、各ステップが同時に行われてもよい。
【００４０】
例えば、電熱線（3）が最初に布設される場合、ファイバ布線装置のボビンから供給される電熱線（3）は、前記布線ヘッドのファイバ送り出し口から送り出される。送り出された電熱線（3）が、所定のコイル形状に巻回されるように前記ステージが基板（4）を移動させる。送り出された電熱線（3）は、基板（4）上に設けられた接着層により固定される。次に、電熱線（3）のボビンが光ファイバ（2）のボビンに交換され、若しくは他のファイバ布線装置に切り替えられて、光ファイバ（2）が布設される。送り出された光ファイバ（2）は、電熱線（3）同様基板（4）上の接着層により固定される。
【００４１】
光ファイバ（2）及び電熱線（3）を基板（4）上に固定する方法としては、基板（4）上に接着層（10）を設ける方法の他、直接フィルム層（5）で被覆して固定する方法や、熱可塑性樹脂からなる基板（4）を超超音波ウェルダで溶融しながら光ファイバ（2）などを固定する方法などがある。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、以下に述べる効果を奏する。
すなわち、基板上に光ファイバと共に前記光ファイバを加熱するための電熱線が布設されたことにより、電熱線の温度が直接光ファイバに伝わるうえに、温度調整素子を別体に形成する必要もないため、光ファイバシートを極めてコンパクトにすることができる。また、光ファイバの温度を制御するための温度センサやファイバ温度調節回路も基板上に設けられるため、別体の温度検出機器等を要することもなく、光ファイバシートが大型化することもない。従って、本発明に係る光ファイバシートを多数枚組み合わせてコンポーネントを組む場合においても、極めて小さいスペースでたりるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る光ファイバシートの概略平面図である。
【図２】図１に示す光ファイバシートのａ−ａ’線要部端面図である。
【図３】光ファイバと電熱線の配置関係を示す概略図である。
【図４】実施形態２に係る光ファイバシートの概略平面図である。
【図５】図３に示す光ファイバシートのｂ−ｂ’線要部端面図である。
【図６】本発明に係るファイバ温度調節回路のアルゴリズムを示す図である。
【符号の説明】
（1）  光ファイバシート
（2）  光ファイバ
（3）  電熱線
（4）  基板
（5）  フィルム層
（6）  温度センサ
（7）  ファイバ温度調節回路
（8）  通電用電極
（9）  配線
（10）  接着層
（11）  断熱層
【図１】
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【図２】
0003732777.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003732777.tif 000006
【図６】
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