JP2001350036A - Long-period fiber grating - Google Patents
Long-period fiber gratingInfo
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- long
- coating layer
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、周期的な屈折率差
を示す回折格子(グレーティング)が光ファイバのコア
内に書き込まれたファイバグレーティングに関する。特
に、グレーティングの周期が比較的長い長周期ファイバ
グレーティングに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a fiber grating in which a diffraction grating (grating) having a periodic refractive index difference is written in a core of an optical fiber. In particular, it relates to a long-period fiber grating in which the grating period is relatively long.
【0002】[0002]
【従来の技術】長周期ファイバグレーティングは、所定
のグレーティングピッチを有する屈折率変調構造が形成
されたコアと、コアを囲むクラッドとを有するファイバ
型素子であり、上記所定のグレーティングピッチによっ
て選択される特定波長の光をコアモードからコアモード
よりも伝搬損失の大きいクラッドモードに放射し、この
放射されたクラッドモードの光の損失を利用して上記特
定波長の光の強度を減衰させる特性を有している。この
特性を利用して、長周期ファイバグレーティングは、光
フィルタ、ゲインイコライザ(例えば、EDF利得等化
器)などの各種用途に用いられる。2. Description of the Related Art A long-period fiber grating is a fiber-type element having a core on which a refractive index modulation structure having a predetermined grating pitch is formed, and a cladding surrounding the core, and is selected according to the predetermined grating pitch. It has a characteristic of emitting light of a specific wavelength from the core mode to the cladding mode having a larger propagation loss than the core mode, and attenuating the intensity of the light of the specific wavelength by utilizing the loss of the emitted light of the cladding mode. ing. Utilizing this characteristic, long-period fiber gratings are used for various applications such as optical filters and gain equalizers (for example, EDF gain equalizers).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】長周期ファイバグレー
ティングのコアおよびクラッドは、光学的等方性材料で
形成されている。光学的等方性材料は外力の印加によっ
て生じるひずみに起因する複屈折を生じ、光学的異方性
を示す(光弾性)。長周期ファイバグレーティングが外
力によって変形させられたとき、クラッドはコアの外側
にあるので、クラッドに生じるひずみは、コアに生じる
ひずみに比べて大きい。このため、クラッドを透過する
光の偏光状態は、コアを透過する光よりも大きく変化す
る。長周期ファイバグレーティングはクラッドモードの
光の損失を利用しているので、コアモードの光を利用す
るファイバ素子(例えば、短周期ファイバグレーティン
グ)よりも、ひずみの影響を受けやすく、長周期ファイ
バグレーティングを伝搬する光の偏光状態が変化しやす
い(偏波特性の劣化)。偏波特性が変化しやすいファイ
バグレーティングは、偏波特性が支配的となる10Gb
it/s以上の超高速通信、偏光を利用する光ファイバ
センサやコヒーレント光通信等への応用に適していな
い。The core and cladding of a long-period fiber grating are formed of an optically isotropic material. The optically isotropic material generates birefringence due to strain caused by the application of an external force, and exhibits optical anisotropy (photoelasticity). When the long-period fiber grating is deformed by an external force, the strain generated in the clad is larger than the strain generated in the core because the clad is outside the core. For this reason, the polarization state of the light transmitted through the clad changes more than the light transmitted through the core. Since long-period fiber gratings use the loss of cladding mode light, they are more susceptible to distortion than fiber elements that use core-mode light (eg, short-period fiber gratings). The polarization state of the propagating light tends to change (deterioration of polarization characteristics). Fiber gratings whose polarization characteristics are liable to change are 10 Gb where polarization characteristics are dominant.
It is not suitable for application to ultra-high-speed communication at or above it / s, optical fiber sensors using polarization, coherent optical communication, and the like.
【0004】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、外力が印加されてひずみが生じて
も、ファイバを伝搬する光の偏光状態の変化が小さい特
性を有する長周期ファイバグレーティングを提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a long-period fiber having a characteristic that a change in polarization state of light propagating through the fiber is small even when an external force is applied to cause a distortion. The purpose is to provide a grating.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の長周期ファイバ
グレーティングは、屈折率変調構造が形成されたコア
と、前記コアを囲むクラッドとを有し、前記コアは光学
的等方性材料で形成されており、前記クラッドは、前記
コアよりも光弾性定数とヤング率との積が小さい光学的
等方性材料で形成されている。A long-period fiber grating according to the present invention has a core having a refractive index modulation structure formed thereon, and a clad surrounding the core, wherein the core is formed of an optically isotropic material. The cladding is made of an optically isotropic material having a smaller product of photoelastic constant and Young's modulus than the core.
【0006】上記の長周期ファイバグレーティングは、
前記クラッドを囲む被覆層をさらに有し、前記被覆層
は、前記クラッドよりも光弾性定数とヤング率との積が
小さい光学的等方性材料で形成されていることが好まし
い。The above long-period fiber grating is:
It is preferable that a coating layer surrounding the cladding is further provided, and the coating layer is formed of an optically isotropic material having a smaller product of a photoelastic constant and a Young's modulus than the cladding.
【0007】前記被覆層は、屈折率が前記クラッドと等
しいか、または前記クラッドよりも大きい光学的等方性
材料で形成されていてもよい。[0007] The coating layer may be formed of an optically isotropic material having a refractive index equal to or higher than that of the cladding.
【0008】以下、本発明の作用を説明する。Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
【0009】本発明の長周期ファイバグレーティングに
おいて、コアよりも光弾性定数とヤング率との積が小さ
い光学的等方性材料で形成されたクラッドは、外力の印
加によって生じるひずみに起因する屈折率変化が小さ
く、光学的異方性の発現が抑制されるので、クラッドを
透過する光の偏光状態の変化は小さい。In the long-period fiber grating of the present invention, the cladding formed of an optically isotropic material having a smaller product of the photoelastic constant and the Young's modulus than the core has a refractive index caused by a strain caused by the application of an external force. Since the change is small and the occurrence of optical anisotropy is suppressed, the change in the polarization state of light transmitted through the clad is small.
【0010】さらに、クラッドを囲むように被覆層が形
成されている長周期ファイバグレーティングに外力が印
加されて変形したとき、クラッドに生じるひずみよりも
大きなひずみが被覆層に生じるが、このとき、クラッド
よりも光弾性定数とヤング率との積が小さい光学的等方
性材料を用いて被覆層を形成しておくと、被覆層に生じ
る屈折率変化が小さく、光学的異方性の発現が抑制され
るので、被覆層を透過する光の偏光状態の変化は小さ
い。Further, when an external force is applied to a long-period fiber grating in which a coating layer is formed so as to surround the cladding and the fiber grating is deformed, a larger strain is generated in the coating layer than in the cladding. If the coating layer is formed using an optically isotropic material that has a smaller product of the photoelastic constant and Young's modulus than that of the coating layer, the change in the refractive index that occurs in the coating layer is small and the occurrence of optical anisotropy is suppressed. Therefore, the change in the polarization state of the light transmitted through the coating layer is small.
【0011】また、被覆層を有する長周期ファイバグレ
ーティングにおいて、被覆層の屈折率をクラッドと等し
くするか、またはクラッドよりも大きくしておくと、ク
ラッドモードの光のうち、低次のクラッドモードの光の
被覆層への透過が増大し、損失に対する低次の光の寄与
が増大する。低次の光は、被覆層の周囲の媒質への入射
角が高次のクラッドモードの光に比べて大きいので、周
囲の媒質に透過しにくく、周囲の媒質の変化(例えば温
度変化)の影響を受け難い。従って、クラッドよりも屈
折率が大きい被覆層を備える長周期グレーティングは、
光の損失が安定し、光の強度の減衰特性が安定する。In a long-period fiber grating having a coating layer, if the refractive index of the coating layer is made equal to or larger than that of the cladding, the lower cladding mode of the cladding mode light can be obtained. The transmission of light into the coating increases and the contribution of lower order light to the losses increases. The low-order light has a larger incident angle to the surrounding medium of the coating layer than the light of the higher-order cladding mode, so that it is difficult to transmit to the surrounding medium, and the influence of the change of the surrounding medium (for example, temperature change). Hard to receive. Therefore, a long-period grating provided with a coating layer having a larger refractive index than the cladding,
Light loss is stabilized, and attenuation characteristics of light intensity are stabilized.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施
形態に限定されない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
【0013】本発明の実施形態による長周期ファイバグ
レーティング100の軸方向に垂直な断面を図1に示
す。図2は、長周期ファイバグレーティング100の図
1のA−A’線に沿った断面図に相当する。FIG. 1 shows a cross section perpendicular to the axial direction of a long-period fiber grating 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the long-period fiber grating 100 taken along the line AA ′ in FIG.
【0014】本実施形態による長周期ファイバグレーテ
ィング100は、図1に示したように、コア10と、コ
ア10を囲むクラッド12と、さらにクラッド12を囲
む被覆層14から形成されている。コア10には、図2
に示したように、所定のピッチLの屈折率変調構造16
が形成されている。また、コア10、クラッド12およ
び被覆層14の各部の光弾性定数は、図1に示したよう
に、コア10>クラッド12>被覆層14となってい
る。なお、機械的な強度等考慮すると、被覆層を設ける
ことが好ましいが、用途によっては被覆層14を省略し
てもよい。As shown in FIG. 1, the long-period fiber grating 100 according to the present embodiment includes a core 10, a clad 12 surrounding the core 10, and a coating layer 14 surrounding the clad 12. As shown in FIG.
As shown in the figure, the refractive index modulation structure 16 having a predetermined pitch L
Are formed. The photoelastic constant of each part of the core 10, the clad 12, and the coating layer 14 is as follows: core 10> cladding 12> coating layer 14, as shown in FIG. In consideration of mechanical strength and the like, it is preferable to provide a coating layer, but the coating layer 14 may be omitted depending on the application.
【0015】長周期ファイバグレーティング100にお
ける光の伝搬モードには、反射によってコア10に閉じ
こめられて伝搬するモード(コアモード)と、コア10
およびクラッド12に閉じこめられて伝搬するモード
(クラッドモード)と、本来放射されるモードである
が、被覆層14の外側の表面での反射によってコア1
0、クラッド12、および被覆層14に閉じこめられて
伝搬するモードとがある。長周期ファイバグレーティン
グ100を伝搬する光のうち、コア10に形成されてい
る屈折率変調構造16のグレーティングピッチLによっ
て選択される特定波長の光は、コアモードからコアモー
ドよりも伝搬損失の大きいクラッドモードに放射され、
上記特定波長の光の強度が減衰される。The propagation modes of light in the long-period fiber grating 100 include a mode (core mode) in which light is confined and propagated in the core 10 by reflection, and a core mode.
And a mode propagating confined in the cladding 12 (cladding mode), and a mode originally radiated.
0, a mode that is confined in the cladding 12 and the coating layer 14 and propagates. Of the light propagating through the long-period fiber grating 100, the light of a specific wavelength selected by the grating pitch L of the refractive index modulation structure 16 formed in the core 10 is a clad having a larger propagation loss than the core mode. Mode radiated,
The intensity of the light of the specific wavelength is attenuated.
【0016】長周期ファイバグレーティング100は、
例えば、光デバイス等に実装するために変形されたり、
使用環境下における外力によって変形されたりする。図
3に示したように、長周期ファイバグレーティング10
0が変形すると、コア10、クラッド12、および被覆
層14に応力(ひずみ)が発生する。この応力は、長周
期ファイバグレーティング100の中心軸から遠ざかる
ほど大きいので、被覆層14>クラッド12>コア10
の関係を有する。ファイバの中心軸に応力はほとんどか
からないので、ファイバの中心軸を通るコア10に生じ
るひずみは、被覆層14やクラッド12に比べて非常に
小さい。The long-period fiber grating 100 includes:
For example, it may be deformed to be mounted on an optical device or the like,
It may be deformed by external force in the usage environment. As shown in FIG. 3, the long-period fiber grating 10
When 0 is deformed, stress (strain) is generated in the core 10, the clad 12, and the coating layer 14. Since this stress increases as the distance from the central axis of the long-period fiber grating 100 increases, the coating layer 14> cladding 12> core 10
Has the relationship Since almost no stress is applied to the central axis of the fiber, the strain generated in the core 10 passing through the central axis of the fiber is much smaller than that of the coating layer 14 or the cladding 12.
【0017】本実施形態の長周期グレーティング100
のコア10、クラッド12および被覆層14の各部の光
弾性定数は、コア10>クラッド12>被覆層14とな
っているので、ファイバが変形した際に、コア10より
も大きなひずみが生じるクラッド12および被覆層14
における光学的異方性の発現が抑制され、光の偏光状態
の変化を小さくすることができる。The long-period grating 100 of the present embodiment
Since the core 10, the cladding 12, and the coating layer 14 have photoelastic constants of core 10> cladding 12> coating layer 14, when the fiber is deformed, the cladding 12 that generates a larger strain than the core 10. And coating layer 14
The expression of optical anisotropy in is suppressed, and the change in the polarization state of light can be reduced.
【0018】従って、コアモードとクラッドモードとの
光の偏光状態の差を小さくでき、長周期ファイバグレー
ティング100を伝搬する光の偏光状態の変化を低減す
ることができる。また、最も外力の影響を受ける被覆層
14をクラッド12と同様に光弾性定数の小さい材料で
形成することによって、被覆層14を伝搬するモードの
光の偏光状態の変化を小さくでき、ファイバを伝搬する
光の偏光状態の変化をさらに小さくすることができる。
特に、最も外力の印加による影響を受けやすい被覆層1
4の光弾性定数は、クラッド12よりも小さいことが好
ましい。Therefore, the difference between the polarization states of the light in the core mode and the cladding mode can be reduced, and the change in the polarization state of the light propagating through the long-period fiber grating 100 can be reduced. Further, by forming the coating layer 14 which is most affected by external force from a material having a small photoelastic constant similarly to the cladding 12, the change in the polarization state of the light of the mode propagating in the coating layer 14 can be reduced, and The change in the polarization state of the generated light can be further reduced.
In particular, the coating layer 1 which is most susceptible to the application of external force
The photoelastic constant of 4 is preferably smaller than that of the cladding 12.
【0019】材料力学によると、直径dの円柱を曲げた
ときに発生する応力σ(軸に垂直方向)は、中心軸から
の距離yに比例する。従って、コア10、クラッド12
および被覆層14のヤング率の違いを無視すると、それ
ぞれに発生する応力の最大値の比は、それぞれの半径
(ファイバ軸からの外側表面までの距離)の比で表され
る。すなわち、被覆層14の最大応力:クラッド12の
最大応力:コア10の最大応力=被覆層14の半径
r14:クラッド12の半径r12:コア10の半径r10で
表される。According to the material dynamics, the stress σ (in the direction perpendicular to the axis) generated when a cylinder having a diameter d is bent is proportional to the distance y from the central axis. Therefore, the core 10, the clad 12
If the difference in Young's modulus of the coating layer 14 is ignored, the ratio of the maximum value of the stress generated in each case is represented by the ratio of the radius (the distance from the fiber axis to the outer surface). That is, the maximum stress of the coating layer 14: the maximum stress of the cladding 12: the maximum stress of the core 10 = the radius r 14 of the coating layer 14 : the radius r 12 of the cladding 12 : the radius r 10 of the core 10.
【0020】ここで、光弾性によって生じる複屈折率
は、光弾性定数と応力との積で求められるので、被覆層
14やクラッド12に生じる複屈折率をコア10と同程
度以下に抑制するためには、それぞれの光弾性定数をC
14、C12、C10とすると、上記の応力の関係から、被覆
層14の光弾性定数は、C14≦(r10/r14)・C10の
関係を、クラッド12の光弾性定数は、C12≦(r10/
r12)・C10の関係を、それぞれ満足することが好まし
い。例えば、コア10の半径r10が5μm、クラッド1
2の半径r12が62.5μm、被覆層14の半径r14が
125μmとすると、被覆層14の光弾性定数は、C14
≦(1/25)・C10の関係を、クラッド12の光弾性
定数は、C12≦(1/12.5)・C10の関係を、それ
ぞれ満足することが好ましい。Here, since the birefringence caused by photoelasticity is determined by the product of the photoelastic constant and the stress, the birefringence generated in the coating layer 14 and the clad 12 is controlled to be equal to or less than that of the core 10. Has the respective photoelastic constants as C
Assuming that 14 , C 12 , and C 10 , the photoelastic constant of the coating layer 14 satisfies the relationship of C 14 ≦ (r 10 / r 14 ) · C 10 and the photoelastic constant of the cladding 12 from the above-described stress relationship. , C 12 ≦ (r 10 /
It is preferable that the relationship of r 12 ) · C 10 is satisfied. For example, the radius r 10 of the core 10 is 5 μm,
When the second radius r 12 is 62.5 .mu.m, the radius r 14 of the covering layer 14 is a 125 [mu] m, photoelastic constant of the coating layer 14, C 14
It is preferable that the relationship of ≦ (1/25) · C 10 and the photoelastic constant of the cladding 12 satisfy the relationship of C 12 ≦ (1 / 12.5) · C 10 .
【0021】コア10、クラッド12および被覆層14
のヤング率の違いを無視できない場合、それぞれに発生
する応力の最大値は、それぞれの半径に比例しないが、
それぞれに発生するひずみの最大値は、それぞれの半径
(ファイバ軸からの外側表面までの距離)に比例する。
すなわち、被覆層14の最大ひずみ:クラッド12の最
大ひずみ:コア10の最大ひずみ=被覆層14の半径r
14:クラッド12の半径r12:コア10の半径r10で表
すことができる。Core 10, clad 12 and coating layer 14
If the difference in Young's modulus cannot be ignored, the maximum value of the stress generated for each is not proportional to each radius,
The maximum value of the strain that occurs in each case is proportional to the respective radius (the distance from the fiber axis to the outer surface).
That is, the maximum strain of the coating layer 14: the maximum strain of the cladding 12: the maximum strain of the core 10 = the radius r of the coating layer 14.
14 : radius r 12 of the clad 12: radius r 10 of the core 10
【0022】応力は、ヤング率とひずみとの積で求めら
れるので、被覆層14、クラッド12、コア10のそれ
ぞれのヤング率をE14、E12、E10とすると、被覆層1
4やクラッド12に生じる複屈折率をコア10と同程度
以下に抑制するための光弾性定数(C14、C12、C10)
についての上記の関係は、それぞれの光弾性定数C14、
C12、C10とヤング率E14、E12、E10との積(K14、
K12、K10とする。)の関係で表され、被覆層14につ
いては、K14≦(r10/r14)・K10、クラッド12に
ついては、K12≦(r10/r12)・K10となる。Since the stress is obtained by the product of the Young's modulus and the strain, if the Young's modulus of the coating layer 14, the clad 12, and the core 10 are E 14 , E 12 , and E 10 , the coating layer 1
Photoelastic constants (C 14 , C 12 , C 10 ) for suppressing the birefringence generated in the core 4 and the cladding 12 to the same level or less as the core 10.
The above relationship for satisfies the respective photoelastic constants C 14 ,
The product of K 12 , C 10 and Young's modulus E 14 , E 12 , E 10 (K 14 ,
And K 12, K 10. ), K 14 ≦ (r 10 / r 14 ) · K 10 for the coating layer 14 and K 12 ≦ (r 10 / r 12 ) · K 10 for the cladding 12.
【0023】例えば、上述したように、コア10の半径
r10=5μm、クラッド12の半径r12=62.5μ
m、被覆層14の半径r14=125μmで、石英系材料
(光弾性定数:約3×10-12/Pa、ヤング率:約7
×1010Pa、K10:約0.21)を用いて形成された
コア10を有する長周期ファイバグレーティングにおい
て、クラッド12およびクラッド14による複屈折率を
コア10程度以下に抑制するための条件は、K14≦約
0.0084(0.21/25)、K12≦約0.017
(0.21/12.5)となる。For example, as described above, the radius r 10 of the core 10 is 5 μm, and the radius r 12 of the cladding 12 is 62.5 μm.
m, a radius r 14 = 125 [mu] m of the coating layer 14, silica based material (photoelastic constant: about 3 × 10 -12 / Pa, a Young's modulus: about 7
(× 10 10 Pa, K 10 : about 0.21) In the long-period fiber grating having the core 10 formed using the core 10, the conditions for suppressing the birefringence of the cladding 12 and the cladding 14 to about 10 cores or less are as follows. , K 14 ≦ about 0.0084 (0.21 / 25), K 12 ≦ about 0.017
(0.21 / 12.5).
【0024】通常、クラッド12もコア10と同様にガ
ラス材料が用いられるので、ヤング率E10およびE12の
範囲は、1×1010〜1×1011Paであるので、クラ
ッド12の光弾性定数C12は、コア10の光弾性定数C
10よりも低いことが必要である。例えば、後述する鉛を
含む低光弾性ガラスを用いると、約5×1010Pa程度
のヤング率を有し、約0.34×10-12/Pa
(K12:約0.017)以下の光弾性定数を有するクラ
ッドを形成することができる。勿論、コア径やクラッド
径によっては、C12<C10の関係が必要ない場合もあ
る。[0024] Usually, since the glass material like the cladding 12 is also the core 10 is used, the range of the Young's modulus E 10 and E 12 are, because it is 1 × 10 10 ~1 × 10 11 Pa, photoelastic cladding 12 constant C 12 is a core 10 photoelastic constant C
It must be lower than 10 . For example, when a low photoelastic glass containing lead described later is used, it has a Young's modulus of about 5 × 10 10 Pa and is about 0.34 × 10 −12 / Pa
A clad having a photoelastic constant of (K 12 : about 0.017) or less can be formed. Of course, the relationship of C 12 <C 10 may not be necessary depending on the core diameter or the clad diameter.
【0025】被覆層14は、コア10やクラッド12と
異なり、樹脂材料を用いて形成されることが多い。樹脂
材料、例えば後述する紫外線透過型樹脂のヤング率は1
×106〜5×108程度と、ガラス材料に比べて非常に
低い(2桁以上低い)ので、C14<C12の関係を満足し
なくとも、多くの場合、K14<K12の関係を満足し、K
14≦約0.0084の関係(例えば、E14=約5×10
8でC14=約17×10-12)を満足する材料も容易に入
手できる。The coating layer 14, unlike the core 10 and the clad 12, is often formed using a resin material. The Young's modulus of a resin material, for example, an ultraviolet transmitting resin described later is 1
Since it is very low (less than two orders of magnitude) of about × 10 6 to 5 × 10 8 compared to glass material, in many cases, even if the relationship of C 14 <C 12 is not satisfied, K 14 <K 12 Satisfaction with the relationship, K
14 ≦ about 0.0084 (for example, E 14 = about 5 × 10
A material that satisfies C 14 = about 17 × 10 −12 at 8 is also readily available.
【0026】上述したように、本実施形態の長周期ファ
イバグレーティング100は、ひずみ(応力)に起因す
る、光の偏光状態の変化が小さい、偏波無依存性に優れ
た長周期ファイバグレーティングであり、偏波特性が支
配的となる10Gbit/s以上の超高速通信、偏光を
利用した光ファイバセンサやコヒーレント光通信に好適
に用いることができる。As described above, the long-period fiber grating 100 according to the present embodiment is a long-period fiber grating having a small change in the polarization state of light due to strain (stress) and having excellent polarization independence. It can be suitably used for ultra-high-speed communication of 10 Gbit / s or more where polarization characteristics are dominant, optical fiber sensors using polarization, and coherent optical communication.
【0027】さらに、本実施形態の長周期ファイバグレ
ーティング100は、ひずみに起因するクラッド12の
屈折率変化が小さいので、コア10およびコア10に書
き込まれた屈折率変調構造16とクラッド12との屈折
率差がひずみ(応力)に影響され難い。このため、コア
モードからクラッドモードへ放射される特定波長の光
は、ひずみが発生していないときとほぼ同様にクラッド
12に放射される。このため、本実施形態の長周期ファ
イバグレーティング100は、特定波長の光の強度を減
衰するグレーティングとしての特性が安定し、透過型フ
ィルタ素子(光フィルタおよび利得等化器など)として
特に好適に用いることができる。Further, in the long-period fiber grating 100 of the present embodiment, since the change in the refractive index of the cladding 12 due to the strain is small, the refractive index between the core 10 and the refractive index modulation structure 16 written in the core 10 and the cladding 12 are small. The rate difference is hardly affected by strain (stress). Therefore, light of a specific wavelength emitted from the core mode to the cladding mode is emitted to the cladding 12 in substantially the same manner as when no distortion occurs. Therefore, the long-period fiber grating 100 of the present embodiment has stable characteristics as a grating that attenuates the intensity of light of a specific wavelength, and is particularly suitably used as a transmission filter element (such as an optical filter and a gain equalizer). be able to.
【0028】また、本実施形態による長周期ファイバグ
レーティング100は、図1に示したように、屈折率
は、コア10>クラッド12であり、且つ、被覆層14
>クラッド12となるように形成されている。In the long-period fiber grating 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the refractive index is such that the core 10> the clad 12, and the coating layer 14
> The cladding 12 is formed.
【0029】コア10の屈折率が、クラッド12の屈折
率よりも大きいことは、光がコア10中を全反射を繰り
返しながら伝搬することを可能にする。さらに、被覆層
14の屈折率が、クラッド12の屈折率よりも大きい
と、クラッドモードの光のうち、低次クラッドモードの
光の被覆層14への透過が増大し、損失が大きくなる。
被覆層14を透過した低次クラッドモードの光は、被覆
層14を囲む外側の媒質への入射角が高次クラッドモー
ドの光に比べて大きいので、被覆層14を囲む外側の媒
質に透過しにくい。従って、低次クラッドモードの光
は、周囲の温度等による外側の媒質の変化(例えば屈折
率変化)の影響を受けにくい。クラッドモードの光の損
失のうち、低次クラッドモードの光の損失が大きいの
で、クラッドモードの光の損失が安定し、上記特定波長
の光の強度の減衰特性が安定して得られる。The fact that the refractive index of the core 10 is larger than the refractive index of the cladding 12 enables light to propagate through the core 10 while repeating total reflection. Further, when the refractive index of the coating layer 14 is larger than the refractive index of the cladding 12, transmission of low-order cladding mode light of the cladding mode light to the coating layer 14 increases, and the loss increases.
The light of the lower-order cladding mode transmitted through the coating layer 14 has a larger incident angle to the medium outside the coating layer 14 than the light of the higher-order cladding mode, and thus transmits through the medium outside the coating layer 14. Hateful. Therefore, the light in the lower-order cladding mode is hardly affected by a change in the outer medium (for example, a change in the refractive index) due to the ambient temperature or the like. Since the loss of the light of the lower-order cladding mode is large among the loss of the light of the cladding mode, the loss of the light of the cladding mode is stabilized, and the attenuation characteristic of the intensity of the light of the specific wavelength is obtained stably.
【0030】上記のようなクラッド12と被覆層14と
を備える長周期ファイバグレーティング100は、周囲
の温度や外側の媒質の変化に対し安定挙動となる透過型
フィルタ素子(例えば、光フィルタ、EDF利得等化器
など)として好適である。The long-period fiber grating 100 having the cladding 12 and the coating layer 14 as described above is a transmission type filter element (for example, an optical filter, an EDF gain, etc.) which behaves stably with respect to changes in the surrounding temperature and the outside medium. It is suitable as an equalizer.
【0031】具体的には、コア10の屈折率は、1.4
〜2.0の範囲内であり、1.45〜1.9の範囲内で
あることが好ましい。クラッド12の屈折率は、1.4
〜2.0の範囲内であり、1.4〜1.85の範囲内で
あることが好ましい。被覆層14の屈折率は、1.4〜
2.0の範囲内であり、1.45〜1.9の範囲内であ
ることが好ましい。上記範囲内のそれぞれの屈折率とな
るように作製された長周期ファイバグレーティング10
0では、安定なコア伝搬を実現することができる。Specifically, the refractive index of the core 10 is 1.4
-2.0, and preferably in the range of 1.45-1.9. The refractive index of the cladding 12 is 1.4
To 2.0, and preferably in the range of 1.4 to 1.85. The refractive index of the coating layer 14 is 1.4 to
2.0, and preferably in the range of 1.45 to 1.9. Long-period fiber grating 10 manufactured to have a refractive index within the above range.
At 0, stable core propagation can be achieved.
【0032】本実施形態による長周期ファイバグレーテ
ィング100において、コア10およびクラッド12の
母材として、鉛−ケイ酸塩ガラス(SiO2−PbO−
R2O:Rはアルカリ金属)、またはPbドープ石英ガ
ラス等を用いることができる。特に、Pbドープしたガ
ラス系を用いることが好ましい。In the long-period fiber grating 100 according to the present embodiment, lead-silicate glass (SiO 2 —PbO—
R 2 O: R is an alkali metal), or Pb-doped quartz glass can be used. In particular, it is preferable to use a Pb-doped glass system.
【0033】また、コア10は、光誘起屈折率変化を定
常的に高める目的で、Ge、Sn、Pbなどが所定の濃
度でドープされていることが好ましい。The core 10 is preferably doped with Ge, Sn, Pb, or the like at a predetermined concentration for the purpose of steadily increasing the change in the refractive index induced by light.
【0034】被覆層14は、クラッド12より小さな光
弾性定数を有し、且つ、クラッド12より大きな屈折率
を有する紫外線透過型樹脂(例えば、ウレタンアクリレ
ート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、シリコン系
樹脂、フッ素系樹脂)などにより形成されている。紫外
線透過型樹脂により形成されていると、長周期グレーテ
ィングの書き込みの際に被覆層14の上から紫外線照射
を行っても長周期グレーティングの書き込みを有効に行
うことができ、長周期グレーティングの書き込みのため
の被覆層除去作業、および、書き込み後の再被覆作業と
いう面倒な作業を省略することができる。また、上記の
除去および再被覆に伴う機械的強度の低下を招く危険性
もない。The coating layer 14 has a photoelastic constant smaller than that of the cladding 12 and has a higher refractive index than that of the cladding 12 (for example, urethane acrylate resin, epoxy acrylate resin, silicon resin, (Fluorine-based resin). When the long-period grating is formed of an ultraviolet-transmissive resin, the long-period grating can be effectively written even if ultraviolet light is irradiated from above the coating layer 14 when writing the long-period grating. For removing the coating layer and re-covering after writing can be omitted. Further, there is no danger that the mechanical strength is reduced due to the above-described removal and re-coating.
【0035】グレーティング長は、主に1〜100mm
の範囲内となるように形成されるが、特に限定されず、
用途に応じて自由に設定可能である。グレーティングピ
ッチLは、50〜1000μmの範囲内で所望の減衰波
長に応じて自由に設定される。The grating length is mainly 1 to 100 mm
Is formed within the range of, but is not particularly limited,
It can be set freely according to the application. The grating pitch L is freely set within a range of 50 to 1000 μm according to a desired attenuation wavelength.
【0036】本実施形態による長周期ファイバグレーテ
ィング100は、上述の材料を用いて、常法によって作
製された光ファイバに、グレーティングを公知の方法
(例えば、強度変調マスク法、レーザ直接描画法、可変
幅スリットマスク法)で書き込むことにより製造され
る。In the long-period fiber grating 100 according to the present embodiment, a grating can be applied to an optical fiber manufactured by a conventional method using the above-described materials by a known method (for example, an intensity modulation mask method, a laser direct writing method, It is manufactured by writing with a width slit mask method).
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明によれば、外力が印加されてひず
みが生じても、ファイバを伝搬する光の偏光状態の変化
が小さい特性を有する長周期ファイバグレーティングが
得られる。本発明の長周期ファイバグレーティングは、
偏波特性が支配的となる10Gbit/s以上の超高速
通信、偏光を利用した光ファイバセンサやコヒーレント
光通信に好適に用いることができる。According to the present invention, it is possible to obtain a long-period fiber grating having a characteristic that a change in polarization state of light propagating through a fiber is small even when an external force is applied to cause a distortion. The long-period fiber grating of the present invention
It can be suitably used for ultra-high-speed communication of 10 Gbit / s or more, in which polarization characteristics are dominant, optical fiber sensors using polarization, and coherent optical communication.
【0038】また、本発明の長周期ファイバグレーティ
ングは、特定波長の光の強度を減衰するグレーティング
としての特性が安定しているので、透過型フィルタ素子
(光フィルタおよび利得等化器など)として特に好適に
用いることができる。Further, the long-period fiber grating of the present invention has a stable characteristic as a grating for attenuating the intensity of light of a specific wavelength, so that it is particularly used as a transmission type filter element (such as an optical filter and a gain equalizer). It can be suitably used.
【図1】本発明の実施形態による長周期ファイバグレー
ティングの軸方向に垂直な断面図と、各部分の光弾性定
数および屈折率を示すグラフである。FIG. 1 is a sectional view perpendicular to the axial direction of a long-period fiber grating according to an embodiment of the present invention, and a graph showing a photoelastic constant and a refractive index of each part.
【図2】本発明の実施形態による長周期ファイバグレー
ティングの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a long-period fiber grating according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施形態による長周期ファイバグレー
ティングに外力が印加されたときの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view when an external force is applied to the long-period fiber grating according to the embodiment of the present invention.
10 コア 12 クラッド 14 被覆層 16 屈折率変調構造 100 長周期ファイバグレーティング Reference Signs List 10 core 12 clad 14 coating layer 16 refractive index modulation structure 100 long-period fiber grating
Claims (3)
記コアを囲むクラッドとを有し、前記コアは光学的等方
性材料で形成されており、前記クラッドは、前記コアよ
りも光弾性定数とヤング率との積が小さい光学的等方性
材料で形成されている長周期ファイバグレーティング。1. A core having a refractive index modulation structure formed thereon and a clad surrounding the core, wherein the core is formed of an optically isotropic material, and the clad is more light-emitting than the core. A long-period fiber grating made of an optically isotropic material having a small product of elastic constant and Young's modulus.
し、前記被覆層は、前記クラッドよりも光弾性定数とヤ
ング率との積が小さい光学的等方性材料で形成されてい
る、請求項1に記載の長周期ファイバグレーティング。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a coating layer surrounding the cladding, wherein the coating layer is formed of an optically isotropic material having a smaller product of photoelastic constant and Young's modulus than the cladding. 2. The long-period fiber grating according to 1.
等しいか、または前記クラッドよりも大きい光学的等方
性材料で形成されている、請求項2に記載の長周期ファ
イバグレーティング。3. The long-period fiber grating according to claim 2, wherein the coating layer is formed of an optically isotropic material having a refractive index equal to or larger than that of the cladding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000170853A JP2001350036A (en) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | Long-period fiber grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000170853A JP2001350036A (en) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | Long-period fiber grating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001350036A true JP2001350036A (en) | 2001-12-21 |
Family
ID=18673505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000170853A Pending JP2001350036A (en) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | Long-period fiber grating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001350036A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112888918A (en) * | 2018-08-20 | 2021-06-01 | 泰克年研究发展基金会公司 | Polymer coated high refractive index waveguide for acoustic sensing |
-
2000
- 2000-06-07 JP JP2000170853A patent/JP2001350036A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112888918A (en) * | 2018-08-20 | 2021-06-01 | 泰克年研究发展基金会公司 | Polymer coated high refractive index waveguide for acoustic sensing |
| EP3841361A4 (en) * | 2018-08-20 | 2022-04-27 | Technion Research & Development Foundation Limited | POLYMER COATED HIGH INDEX WAVEGUIDE FOR ACOUSTIC DETECTION |
| US11619543B2 (en) | 2018-08-20 | 2023-04-04 | Technion Research & Development Foundation Limited | Polymer-coated high-index waveguide for acoustic sensing |
| CN112888918B (en) * | 2018-08-20 | 2024-03-22 | 泰克年研究发展基金会公司 | Polymer coated high refractive index waveguides for acoustic sensing |
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