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技術 回析格子のピッチの縦方向の配分を変え、光導波路中に該格子を形成するための方法

出願人 アルカテル・エヌ・ブイ
発明者 ジヤン・ギロンダビド・マシアイザベル・リアンピエール・サンソヌテイ
出願日 1995年8月4日 (23年11ヶ月経過) 出願番号 1995-199929
公開日 1996年3月8日 (23年4ヶ月経過) 公開番号 1996-062413
状態 拒絶査定
技術分野 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子 光ファイバの素線、心線 光ファイバ、光ファイバ心線 回折格子、ホログラム光学素子
主要キーワード 縦方向応力 初期ピッチ 機械的張力 アポストロフィ 可変ピッチ型 補助部品 固定ピッチ 中立線
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この項目の情報は公開日時点(1996年3月8日)のものです。
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図面 (7)

課題

回析格子ピッチ縦方向の配分を変え、このような格子光導波路中に形成するための方法

解決手段

回析格子(R)のピッチの縦方向の配分を変えるために、線(L)に沿って支持体(S)に縦方向のサイズの経時的変化課す。この線に沿って、支持体はこの格子の連続する回析要素を少なくとも間接的に支える。この支持体はたとえば、光ファイバ(F)が接着されている補助部品であり、このファイバに前記の格子が含まれる。伸び係数dl/lは、サイズの変化の局所的な相対値を表す。この係数は前記の線に沿って変化する。本発明は、特に、光ファイバによる電気通信システムにおける可変ピッチ型光屈折フィルタの製造に適用される。

概要

背景

このように形成される格子可変ピッチ型と呼ばれ、ピッチがその長さ全体にわたって同じである格子は固定ピッチ型と呼ばれる。あらゆるピッチについて光学的位相差が同じである格子は固定位相差型と呼ばれる。光ファイバによる情報伝送システムにおいて、拡大されたスペクトル帯もしくは回線ファイバ色分散補正のような特殊な需要適合したスペクトル分散を格子に与えるために、ピッチの変化を行うことが望ましいことがある。

本発明によると、格子を、初期固定ピッチでファイバ中に組み入れ、その後、望みの最終的可変ピッチを得るために局所的にこのピッチを変えることができる。しかしながら、ピッチの経時変化はまた、たとえば固定位相差型格子を形成したいと考えている場合に、ファイバ中へのピッチの組み入れの際に格子に沿って生じる恐れがあるピッチの寄生的変化を補正するためにも有益である。その場合、格子の組み入れは一般に、2つの紫外光束間の干渉によって生じる光屈折作用による位相差を生み出す。ピッチの寄生的変化は、たとえば、入射光束中において光度がガウス分布している結果として生じる。

光屈折作用によって可能な格子のさまざまな組み入れ方法は、Optics & Photonics News 1994年2月号の8から14ページに所載のW.Morey 、G.A.Ball、G.Meltz の論文“Photoinduced Bragg Gratings in Optical Fibers ”に記載されている。ミラーを使用するもうひとつの方法は、1993年の全国光導波路器械大会第13日目、I.Riant 、P.sansonetti、H.Fevrier 、S.Artigaudによる“単一ミラーで構成された干渉測定装置によって光ファイバ中に光誘導されるブラッグフィルタの形成”に記載されている。

光ファイバ中に組み入れられる格子のピッチを経時的に変更するための第一の方法が知られている。この方法は、このファイバを弾力的に伸ばすように引っ張って、格子のピッチを大きくするものである。したがって、連続する回析要素間の間隔がすべて同じ大きさで大きくなり、最初のピッチが一定である場合にはこの方法によって得られる最終的ピッチもまた一定である。

既知の第二の方法は、光屈折作用によってファイバ中に可変ピッチ型の格子を直接組み入れるために使用される。格子のピッチの変化は、導波路に沿った干渉縞の幅の変化の結果生じる。この第二の方法は、Electronics letters 、1994年第30巻第12号、p.985-987 所載のJ.Williams、I.Barnian 、K.Syndent 、N.J.Drauの論文“Fibre dispersion Compensation using a chirped in fibre Bragg Grating”に記載されている。既知の第三の方法は、一定幅の干渉縞システムを用いて同じ目的を達成するために提案された。格子をその内部に組み入れなければならない光導波路は、導波路の軸に対する光線の傾斜が導波路の長さに沿って変化するように、支持体湾曲した線上で支えられている。既知のこの第三の方法は、特許明細書WO−A−8601303号(ユナイテッドテクノロジー)に記載されている。

さらに、Electronics letters 、1994年第30巻第5 号、p.440-442 に所載の論文“Chirped gratings produced in photosensitive optical fibres by fibredeformation during exposure ”に光ファイバについて記載されている。

既知の第四の方法は、米国特許明細書US−A−4474427号(Hill他)に記載されている。この明細書は、光ファイバ中に組み入れられた格子のピッチをどのようにして経時的に変化させることができるかを示している。この変化は、このファイバに機械的張力を加えることによって得られる。他方で、この明細書は、この張力縦方向の変化によってこのピッチの縦方向の変化をどのようにして実現できるかを示している。そのためにファイバが、円錐形コンドレル上に巻きつけられる。

既知の第五の方法は、Electronics letters の第30巻第14号1994年7月7日号、p.1172-1174 に所載のP.C.Hillの論文“Strain gradient chirp of fibre Bragg gratings ”に記載されている。光ファイバの縦方向に変化可能な張力を生み出すために、ファイバの一端に張力が加えられ、この張力は張力下で流れる接着剤によって縦方向に段階的に回復される。

概要

回析格子のピッチの縦方向の配分を変え、このような格子を光導波路中に形成するための方法

回析格子(R)のピッチの縦方向の配分を変えるために、線(L)に沿って支持体(S)に縦方向のサイズの経時的変化課す。この線に沿って、支持体はこの格子の連続する回析要素を少なくとも間接的に支える。この支持体はたとえば、光ファイバ(F)が接着されている補助部品であり、このファイバに前記の格子が含まれる。伸び係数dl/lは、サイズの変化の局所的な相対値を表す。この係数は前記の線に沿って変化する。本発明は、特に、光ファイバによる電気通信システムにおける可変ピッチ型光屈折フィルタの製造に適用される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

変形可能な光導波路(F)中に形成される回析格子(R)のピッチ縦方向の配分を変えるための方法であって、前記回析格子のそれぞれの間隔(T1、T2)を様々な大きさで変えるために、縦方向に変化する応力が前記導波路に加えられ、前記導波路に前記応力を加えるために、前記導波路が、まず搬送線(L)に沿って補助部品(S)と一体に固定され、前記補助部品は導波路よりも実質的に小さくはない剛性を有し、さらに前記線のセグメントの長さの変化量を縦方向に変化するように、ピッチを変えることができる変形が前記補助部品に課されることを特徴とする方法。

請求項2

前記補助部品(5)が弾性的に変形可能である請求項1に記載の方法。

請求項3

前記導波路が光ファイバ(F)である請求項1に記載の方法。

請求項4

前記ピッチを変えることができる変形が前記補助部品(S’)のたわみであり、該たわみが前記部品上に中立線(N)を出現させ、前記搬送線(L’)が該中立線から距離をおいて選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項5

前記補助部品が、前記搬送線(L’)にほぼ平行な縦方向の向きを有するはり(S’)を構成し、前記たわみが、該はりに局所的な横方向の力(K’)を加えることによって与えられる請求項4に記載の方法。

請求項6

前記補助部品が、前記搬送線(L)にほぼ平行な長さを有する棒(S)の形状をとり、前記ピッチを変えることができる変形が、前記棒の両端の間に加えられる縦方向の張力(K)の作用による前記長さの変化であり、前記棒の組成は一定であるが、棒の断面積(A)は搬送線の長さにわたって変化可能であることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項7

棒(S”)の断面積の変化が、棒の側面の両方を対称的に切り取り、前記棒の幅が変化することによって得られることを特徴とする請求項6に記載の方法。

請求項8

変形可能な光導波路中に回析格子を形成する方法であって、この方法は請求項1に記載の変更方法を含み、さらに前記回析格子(R)が、形成される最終的ピッチとは異なる初期ピッチで前記導波路(F)中で形成され、これらの2つのピッチのうちの少なくともいずれか1つが縦方向に変化する組み入れ操作(図3)と、この導波路が、いわゆる搬送線(L、図1)に沿って補助部品(S)と一体に固定されるいわゆる接着操作(図1)と、さらに、接着操作の後に行われ、この操作中に、前記ピッチを変えることができる変形が前記補助部品に課され、前記部品及び前記導波路に縦方向の応力と縦方向のサイズの変更が課される変形操作(図2)とを含むことを特徴とする方法。

請求項9

前記組み入れ操作(図3)が前記変形操作(図2)の後に行われ、それに続いて前記最終的ピッチを形成するために前記応力から前記光導波路(F)を解放する解放操作(図4)が行われることを特徴とする請求項8に記載の方法。

請求項10

前記変形操作(図6)が前記組み入れ操作の後に行われ、前記最終的ピッチを形成することを特徴とする請求項8に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、特に、回析格子ピッチ縦方向の配分を経時的に変えることができる方法に関する。本発明はまた、光ファイバのような光導波路中にこのような格子を形成する方法も対象としている。その場合、この格子は通常、ブラッグ反射板を構成する。このような製造の範囲内で、本発明は、格子のピッチをあらかじめ定められた法則にしたがって導波路に沿って変えなければならない場合に適用される。

背景技術

0002

このように形成される格子は可変ピッチ型と呼ばれ、ピッチがその長さ全体にわたって同じである格子は固定ピッチ型と呼ばれる。あらゆるピッチについて光学的位相差が同じである格子は固定位相差型と呼ばれる。光ファイバによる情報伝送システムにおいて、拡大されたスペクトル帯もしくは回線ファイバ色分散補正のような特殊な需要適合したスペクトル分散を格子に与えるために、ピッチの変化を行うことが望ましいことがある。

0003

本発明によると、格子を、初期固定ピッチでファイバ中に組み入れ、その後、望みの最終的可変ピッチを得るために局所的にこのピッチを変えることができる。しかしながら、ピッチの経時変化はまた、たとえば固定位相差型格子を形成したいと考えている場合に、ファイバ中へのピッチの組み入れの際に格子に沿って生じる恐れがあるピッチの寄生的変化を補正するためにも有益である。その場合、格子の組み入れは一般に、2つの紫外光束間の干渉によって生じる光屈折作用による位相差を生み出す。ピッチの寄生的変化は、たとえば、入射光束中において光度がガウス分布している結果として生じる。

0004

光屈折作用によって可能な格子のさまざまな組み入れ方法は、Optics & Photonics News 1994年2月号の8から14ページに所載のW.Morey 、G.A.Ball、G.Meltz の論文“Photoinduced Bragg Gratings in Optical Fibers ”に記載されている。ミラーを使用するもうひとつの方法は、1993年の全国光導波路器械大会第13日目、I.Riant 、P.sansonetti、H.Fevrier 、S.Artigaudによる“単一ミラーで構成された干渉測定装置によって光ファイバ中に光誘導されるブラッグフィルタの形成”に記載されている。

0005

光ファイバ中に組み入れられる格子のピッチを経時的に変更するための第一の方法が知られている。この方法は、このファイバを弾力的に伸ばすように引っ張って、格子のピッチを大きくするものである。したがって、連続する回析要素間の間隔がすべて同じ大きさで大きくなり、最初のピッチが一定である場合にはこの方法によって得られる最終的ピッチもまた一定である。

0006

既知の第二の方法は、光屈折作用によってファイバ中に可変ピッチ型の格子を直接組み入れるために使用される。格子のピッチの変化は、導波路に沿った干渉縞の幅の変化の結果生じる。この第二の方法は、Electronics letters 、1994年第30巻第12号、p.985-987 所載のJ.Williams、I.Barnian 、K.Syndent 、N.J.Drauの論文“Fibre dispersion Compensation using a chirped in fibre Bragg Grating”に記載されている。既知の第三の方法は、一定幅の干渉縞システムを用いて同じ目的を達成するために提案された。格子をその内部に組み入れなければならない光導波路は、導波路の軸に対する光線の傾斜が導波路の長さに沿って変化するように、支持体湾曲した線上で支えられている。既知のこの第三の方法は、特許明細書WO−A−8601303号(ユナイテッドテクノロジー)に記載されている。

0007

さらに、Electronics letters 、1994年第30巻第5 号、p.440-442 に所載の論文“Chirped gratings produced in photosensitive optical fibres by fibredeformation during exposure ”に光ファイバについて記載されている。

0008

既知の第四の方法は、米国特許明細書US−A−4474427号(Hill他)に記載されている。この明細書は、光ファイバ中に組み入れられた格子のピッチをどのようにして経時的に変化させることができるかを示している。この変化は、このファイバに機械的張力を加えることによって得られる。他方で、この明細書は、この張力の縦方向の変化によってこのピッチの縦方向の変化をどのようにして実現できるかを示している。そのためにファイバが、円錐形コンドレル上に巻きつけられる。

0009

既知の第五の方法は、Electronics letters の第30巻第14号1994年7月7日号、p.1172-1174 に所載のP.C.Hillの論文“Strain gradient chirp of fibre Bragg gratings ”に記載されている。光ファイバの縦方向に変化可能な張力を生み出すために、ファイバの一端に張力が加えられ、この張力は張力下で流れる接着剤によって縦方向に段階的に回復される。

発明が解決しようとする課題

0010

本発明は特に、簡単な方法で以下のことを可能にすることを目的としている。

0011

縦方向に変化可能な、また場合によっては経時的に変化可能な大きさで、既存の格子の回析要素間のピッチの縦方向の配分を変えること。

0012

可変ピッチ型の格子を形成すること。またはピッチの変化を長さに沿って行なうかあるいは経時的に行なうかのいずれかを随意に選択できるようにすること、もしくはそのいずれかの組合せ。

0013

特に当該の格子が光ファイバ中に組み込まれているかまたは組み込まれなければならない場合には以上のことがらすべて。

課題を解決するための手段

0014

以上の目的で、本発明は特に、変形可能な光導波路中に形成される回析格子のピッチの縦方向の配分を変えるための方法を対象とする。この方法によれば、回析格子のそれぞれの間隔を様々な大きさで変更するために、縦方向に変化可能な応力がこの導波路に加えられ、この方法は、前記の応力を前記の導波路に加えるために、この導波路がまず搬送線に沿って補助部品と一体に固定され、この補助部品は導波路より実質的に小さくはない、あるいは一般的により大きい剛性を有しており、さらに縦方向に変化可能な大きさでこの搬送線のセグメントの長さを変化させるように、ピッチを変えることができる変形が、この補助部品に与えられる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下に、添付の概略図を用いて、限定的でなく例示的なものとして、本発明をどのように実施することができるかを説明する。複数の図面に同一の要素が記されている場合には、同一の参照番号が付されている。

0016

すべての図は、本発明による格子のピッチの配分の変更方法諸ステップを示す図である。

0017

図5図6に示されている要素は各々、その機能に関して、図1から図4までに示されている要素に対応している。図5または図6の各要素には、図1から図4までの対応する要素と同じ参照番号が付けられている。図6ではアポストロフィが付けてあり、たとえば図6のファイバF’は図1から図4までのファイバFに対応している。また図5では2つのアポストロフィが付けてあり、たとえば図5の支持体S”は図1から図4までの支持体Sおよび図6の支持体S’に対応している。

0018

まず図1から図4までによれば、本発明によって回析格子Rのピッチの配分を変更することができる。この格子の回析要素Eは、支持体Sに属し、搬送線を構成する線Lに沿って続いている。これらの要素はこの支持体と連動している。上述の従来の第一の方法と同様に、この搬送線のセグメントの長さを変化させるために、間隔を変えることができる変形が、この支持体に課される。したがって伸び係数dl/lは、このようなセグメントの長さの相対的変化の代数的値、すなわちこのような長さの変化dlとこの長さlとの比に等しいと定めることができる。長さの減少は、マイナス代数符号の変化とみなされ、マイナスの伸び係数が収縮に対応する。この伸び係数は、この支持体とこの変形に関する決定的パラメータの値によって決められる。支持体に関するこのようなパラメータは、その形状とサイズ、さらに支持体を構成している材料の機械的特性を表している。変形に関するこのようなパラメータは、直接的に、すなわち幾何学的に、もしくは変形を生じさせる力を介して機械的にこの変形を定義付けるものである。回析要素と支持体との間の一体性を考慮に入れると、支持体の変形により、これらの要素間の間隔が伸び係数に比例して変更される。上述の従来の第一の方法では、決定的パラメータは、格子を支えているファイバの断面積、このファイバを構成するケイ素の機械的特性、さらにこのファイバに加えられる張力である。本発明によれば、前記の決定パラメータK、A1、A2中から、伸び係数が搬送線Lに沿って変化するような値を選び、この値によって、回析格子のそれぞれの間隔T1、T2がそれぞれの大きさで変えられる。決定パラメータの値は、より厳密には、ピッチの配分が望ましい大きさで変えられるように選択される。一般的に、これらの大きさが定められているときには、決定パラメータに関していくつかの選択が可能である。以下にそのような選択例を示す。

0019

本発明の範囲内で、伸び係数は、搬送線全体にわたって一義的に定義付けられる必要はない。伸び係数はこの線の点ごとに定められ、この点を含むセグメントの長さlの相対的変化の代数値dl/lに等しくなる。このセグメントは、その伸びまたは収縮が長さ全体にわたってほぼ均等になるように十分短いものである。

0020

本発明は、とりわけ、回析格子が変更可能な光導波路F中に、特に光ファイバ中に形成される場合に適用される。そのとき前記の支持体Sは、補助部品で構成される。この補助部品は、導波路より大きな剛性をもち、変形可能、好ましくは弾性的に変形可能でなければならない。前記の間隔を変える変形がこの支持体に課され、他方、この導波路は、支持線Lに沿ってこの支持体と一体に固定される。

0021

図6によれば、この変形は、前記の補助部品S’のたわみとすることもできる。一つの部品のたわみ全体が、その部品において、縦方向のサイズのいかなる変化も受けない中立線Nを出現させるという点を考慮に入れると、本発明の実施には、搬送線L’をこの中立線から距離をおいて選択することが必要である。

0022

さらに具体的には、補助部品は、搬送線L’にほぼ平行な縦方向の向きを有するはりS’を構成する。たわみは、このはりにK’のような局所的な横方向の力を加えることによって課される。たわみは、はりの材料に課され、当該のゾーンに応じて変化する方向及び値を有する応力をともなっている。

0023

したがって、伸び係数の変化は、縦方向の応力が搬送線に沿って変化する結果として生じる。この応力は、純粋に縦方向の応力の値によって、もしくは斜めの応力の縦方向の分力の値によって構成されている。この応力は張力あるいは圧縮力とすることもできる。各点におけるこのような応力の計算方法は、材料の強度の専門家には周知である。

0024

さらに具体的には、図6に示されているケースでは、はりS’はその長さに沿って水平かつ均質である。はりは、はめこまれずに両端で支持され、中間負荷点に加えられる負荷の重量によって構成される力K’を支える。光ファイバF’は、はりのこの点側の下面に接着されている。この表面上でこのように定められた搬送線L’は縦方向の変化が直線的であるような縦方向の拡張応力を受ける。このとき、はりへファイバが接着される前の最初のピッチが一定であった場合には、格子R’のピッチの変化もまた直線的になる。

0025

この変化の振幅は、場合によっては時間とともに変化可能な力K’の選択によって選択できる。

0026

さらに、この形態は、支点及び力K’が加えられる点に対してはりを、すなわち格子を移動することによって、格子の中央の波長とピッチの直線的な変化の傾度を別々に調整することができる。

0027

本発明のもう1つの実施例によれば、補助部品は搬送線Lにほぼ平行な長さをもつ棒Sの形をしている。したがって、間隔を変える変形は、この棒の両端に加えられる縦方向の張力Kの効果によってこの長さを変更する。有利なことに、この棒の組成は一定であり、断面積Aだけが搬送線の長さにおいて変化可能である。図3最大面積A1と最小面積A2の区間を示している。

0028

この場合、ニュートンNで表される張力あるいは圧縮力は棒の長さにわたって一定である。伸び係数の逆の変化を引き起こすのは棒の断面積の変化である。変形が弾性的である場合には、この係数はパスカル(N/m2 )で表される応力に比例する。

0029

より一般的に、支持体の材料が、搬送線の長さにわたって組成と温度という点で均質である場合はいつも、伸び係数の変化は、支持体の局所的な縦方向応力の変化によって得られる。

0030

図1から図5までの場合には、支持体に加えられる縦方向の力は縦方向に一定である。したがって、格子Rのピッチの縦方向の変化の法則は、棒Sの断面積の変化の法則によって定められる。しかしながら、この変化の振幅は張力Kに比例し、場合によっては格子を変えずに変更することができる。図1から図4までの場合には、棒Sの断面積の変化はその厚みの変化によって得られる。

0031

図5の場合には、棒S”の断面積の変化は、棒の2つの側面が対称となるように切り抜かれているために、この棒の幅の変化によって得られる。こうした措置によって棒のいかなるたわみも防ぐことができる。

0032

本発明はまた、変形可能な光導波路中に回析格子を形成する方法に関するものである。この方法は上述の変更方法を含み、必然的に以下の重要な操作を備えている。

0033

組み入れ操作図3)。ここでは、回析格子Rが、形成される最終的ピッチとは異なる最初のピッチで導波路F内で形成される。これら2つのピッチのうちの少なくともいずれか1つは縦方向に変化する。

0034

いわゆる接着操作(図1)。ここでは、導波路が、たとえば搬送線Lに沿って補助部品Sと一体に固定される(図1)。例えば接着によるが、これは必ずしも必要ではない。

0035

最後に変形操作図2)。これは必然的に接着操作の後に行われる。間隔を変えることができる変形が補助部品に課されるのはこの変形操作中においてである。この変形はこの部品や導波路に縦方向の応力及び縦方向の寸法の変化をもたらす。

0036

図1から図4までに示されているこの方法の実施例によれば、組み入れ操作(図3)は、変形操作(図2)の後に行われる。それに続いて、最終的ピッチを形成するために前記の応力から光導波路Fを解放する解放操作図4)が行われる。

0037

この解放操作を行うためには、弾性変形型の補助部品に変形を課す力を緩めるか、または図4に示されているように導波路Fを補助部品Sから分離するか、あるいはその両方を行う。

0038

この方法のもう1つの実施例によれば、変形操作(図6)を組み入れ操作の後に行って、最終的なピッチを形成する。格子を使用するために、ファイバF’はたわんだはりS’に接着されたままとする。

0039

格子RとR’の最初のピッチはたとえば、縦方向に一定であり、本発明により、所望の法則にしたがって縦方向に変化するピッチを形成することができる。しかしながら、組み入れ操作で、ピッチあるいは位相差の縦方向の寄生的変化を有する初期格子が形成される場合には、本発明によって、縦方向に一定の最終的ピッチと位相差を形成することができる。

図面の簡単な説明

0040

図1本発明による格子の形成方法の第一の実施例を示す図である。
図2本発明による格子の形成方法の第一の実施例を示す図である。
図3本発明による格子の形成方法の第一の実施例を示す図である。
図4本発明による格子の形成方法の第一の実施例を示す図である。
図5それぞれ、上記方法の第二の実施例の1つのステップを示す図である。
図6それぞれ、上記方法の第三の実施例の1つのステップを示す図である。

--

0041

E回析要素
F光導波路
L支持線
R格子
S 支持体

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