專利名稱：光纖光柵制造方法、光纖光柵制造裝置、光纖光柵、光模塊及光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光信息通信領(lǐng)域的光纖光柵，尤其涉及光纖光柵的制造方法及制造裝置。
現(xiàn)有技術(shù)光纖光柵是具備了使特定波長的光衰減或反射的特性的光學(xué)元件。
作為光纖光柵，已知的比如有紫外線感應(yīng)型(以下簡稱為UV感應(yīng)型)光纖光柵。UV感應(yīng)型光纖光柵利用在添加了鍺的石英玻璃(以下簡稱鍺添加石英玻璃)中照射240nm左右的特定波長的紫外線后其折射率上升的現(xiàn)象，以往比如通過以下順序進(jìn)行制造。
一般來說，準(zhǔn)備其芯部由鍺添加石英玻璃組成，包層由石英玻璃組成的光纖。此外在最近，有時(shí)也采用芯部與包層兩方或包層由鍺添加石英玻璃組成的光纖來制造光纖光柵。
還有，必要時(shí)將該光纖置于氫氣氛中，進(jìn)行氫氣浸漬處理，提高針對紫外光的折射率變動的感受性。
此外利用干涉曝光法、相位掩膜法、強(qiáng)度掩膜法、重復(fù)由被集光了的光束直接曝光的操作的方法(逐步法)等眾所周知的方法，在光纖側(cè)面，從一個(gè)方向沿光纖的長度方向以規(guī)定的周期照射紫外光后，曝光部分的光纖的折射率上升，多個(gè)折射率上升部按規(guī)定周期間斷地排列，沿光纖的長度方向其折射率周期性地變動的光柵部被形成。
此后進(jìn)行脫氫處理，最好還進(jìn)行加熱時(shí)效處理，得到光纖光柵。加熱時(shí)效以提高光纖光柵的長期穩(wěn)定性為目的。
此外在該光柵部的折射率變化周期(以下簡稱「光柵周期」)較短的短周期型光纖光柵(以下簡稱「SPFG」)中，可得到使按與入射方向的同方向沿芯部傳播的特定波長光反射并衰減的所謂反射型特性。另一方面，在光柵周期較長的長周期型光纖光柵(以下簡稱「LPFG」)中，可得到使按與入射方向的同方向沿芯部傳播的特定波長光與按同方向傳播的包層模式相耦合并衰減的所謂放射型特性。
然而，已探明在以往的制造方法中，在任何一種類型中，都伴隨著光纖光柵插入損失的偏振波依存性的劣化。所謂插入損失的偏振波依存性(以下稱PDL)是構(gòu)成在光纖中傳播的光的兩個(gè)偏振波成分之間的插入損失之差，在透過損失或反射率大的光纖光柵中尤為顯著。
以下以LPFG為例，對PDL作以說明。這是因?yàn)長PFG；與SPFG相比，其光學(xué)特性對于光纖及光柵特性，尤其對各向異性及雙折射性是敏感的，改善的效果可顯著地表現(xiàn)出來，但對于SPFG；也同樣。
在LPFG的透過損失的中心波長(以下稱「中心波長」)λctr與光柵周期Λ之間，成立式(1)的關(guān)系。
λctr＝Λ(ne1-nen) …(1)，這里，ne1與nen分別是波導(dǎo)模式(LP01)與包層模式(LP0n)的實(shí)效折射率。在光纖具有雙折射的場合下，即，在ne1與nen由偏振波而變動的場合下，該中心波長λctr也如式(2)、式(3)、式(4)所示由偏振波而變動。
λctrMAX=Λ(ne1MAX-nenMIN)···(2)]]>λctrMIN=Λ(ne1MIN-nenMAX)···(3)]]>Δλctr=λctrMAX-λctrMIN=Λ(B1+Bn)≈ΛB1···(4)]]>這里，B1及Bn分別是波導(dǎo)模式及包層模式的雙折射。這里，尤其只著眼于波導(dǎo)模式的折射率。
據(jù)認(rèn)為該P(yáng)DL的劣化原因大致可分為以下2種。
第1是在光纖中，由于偏振波成分之間的實(shí)效折射率不同而產(chǎn)生的偏振波模式分散(以下稱PMD)。其原因在于光纖芯部的輕微橢圓化及偏心。由PMD產(chǎn)生的PDL隨著透過損失或反射率的傾斜的增大而增大，但通過選擇偏心及橢圓化較少的光纖等，可以得到某種程序的降低。
第2是在紫外光曝光工序中所產(chǎn)生的折射率變化不均一。
圖38A～D是說明以往的紫外光曝光工序中的折射率變化的附圖。
圖38A是表示在使折射率上升的部分的一個(gè)位置上，向光纖3的側(cè)面從一個(gè)方向(A方向)照射紫外光的狀態(tài)的斜視圖。
圖38B是表示對如此形成的折射率上升部3a，由該紫外光的照射強(qiáng)度所引起的光纖3的斷面中的折射率變化的附圖。由于越接近于紫外光的照射位置，紫外光的強(qiáng)度便越大，因而折射率上升量增大，在光纖3的斷面產(chǎn)生折射率的分布。
這里，將光纖3的進(jìn)行方向設(shè)為z軸方向，將在光纖3的斷面中正交的2個(gè)方向設(shè)為x軸方向、y軸方向。
已知在照射到光纖3的紫外光的偏振光的狀態(tài)中，在光纖3的折射率上升自身中產(chǎn)生雙折射。即，針對具有與所照射的紫外光的電場方向同方向的電場的波導(dǎo)光的折射率的上升高于針對具有與紫外光的電場垂直方向的電場的波導(dǎo)光的折射率的上升。
如圖38C所示，從A方向照射的紫外光的電場可以分為y軸成分與z軸成分來考慮。其中，由y幅成分的電場產(chǎn)生的折射率變化對在光纖3中波導(dǎo)的波導(dǎo)光具有雙折射。即，在折射率變化中，與在x軸方向上具有電場的波導(dǎo)光(為了方便稱為X偏振波成分)相比，在y軸方向上具有電場的波導(dǎo)光(為了方便稱為Y偏振波成分)更大。
圖38D是說明此時(shí)導(dǎo)入的折射率變化的各向異性的附圖。以粗線箭頭表示產(chǎn)生大的折射率變化的偏振波成分的方向。
其結(jié)果是，X偏振波成分與Y偏振波成分之間的傳播常數(shù)之差增大，PDL劣化。此外由于基于具有z軸方向電場成分的紫外光的折射率變化的影響對于X偏振波成分與Y偏振波成分是等價(jià)的，因而這里不必考慮。
圖39是表示了沿光纖3的長度方向，以規(guī)定周期只從A方向照射紫外光，形成了光柵部時(shí)每個(gè)偏振波成分的折射率變化的曲線圖?？煽闯鲈赬偏振波成分與Y偏振波成分之間產(chǎn)生了折射率變化量之差。
圖40是表示了由該制造方法制造的光纖光柵的光學(xué)特性一例的曲線圖。
在該例中，在光纖中，采用其芯部由鍺添加石英玻璃組成，包層由石英玻璃組成的1.55μm范圍用的截切轉(zhuǎn)移光纖(株式會社藤倉生產(chǎn))，制造出了光柵周期為295μm，光柵長(光柵部的長度)為35mm的所謂放射型光纖光柵。此外光柵周期按照在光纖光柵的透過波譜中，阻止率(透過損失值)達(dá)到最大的波長(以下稱「最大阻止波長」)達(dá)到1530.0nm的原則，在295μm附近進(jìn)行了微調(diào)。此外對紫外光的能量及紫外光照射時(shí)間進(jìn)行了適宜調(diào)整，以使最大阻止波長中的透過損失值達(dá)到4.0dB。
此外在用于照射紫外光的光源中，采用KrF激發(fā)激光器、Ar-SHG(氬光第二高頻發(fā)生裝置)等。
在該曲線圖中，在表示PDL的曲線圖中產(chǎn)生了兩個(gè)峰值，但一般把最大的峰值作為PDL最劣值。該例的光纖光柵的PDL最劣值是0.17dB。
另一個(gè)由照射到光纖的紫外光的偏振光產(chǎn)生。
圖41A、B表示由紫外光的偏振光而導(dǎo)入的雙折射的狀態(tài)。在這些圖中，將在光纖中傳播的光的進(jìn)行方向設(shè)為z軸方向，將在光纖的斷面中正交的2個(gè)方向設(shè)為x軸方向、y軸方向。
照射到光纖的紫外光的偏振光狀態(tài)對光纖的折射率變化的雙折射性產(chǎn)生影響這一點(diǎn)在OFS-11，We5-1(1996)，(T.Meyer，et al.)中得到了報(bào)告。即，針對具有與所照射的紫外光的電場方向同方向的電場的波導(dǎo)光的折射率上升高于針對具有與紫外光的電場垂直方向的電場的波導(dǎo)光的折射率上升。
這里，如圖41A所示，將所照射的紫外光的電場分為與光纖軸平行的成分及垂直的成分來考慮。由于基于與光纖軸平行的成分的折射率變化是軸對稱的，因而不成為基于波導(dǎo)光的實(shí)效折射率變化之差，即雙折射性的原因。不過，對于垂直成分，如圖41B所示，在從x軸方向曝光的場合下，在y軸方向具有電場成分的波導(dǎo)光與在x軸方向具有電場成分的波導(dǎo)光相比，具有大的折射率。
如上所述，由紫外光照射引起的雙折射可分為上述2種情況來考慮，但在任何一種場合下，折射率的大小都由于偏振波而產(chǎn)生差異。
圖42表示基于該偏振波的折射率差異。如圖42所示，比如在對偏振波B的折射率大于偏振波A的場合下，光柵部的平均折射率(以下簡稱「DC成分」)的差異成為中心波長偏差的原因，此外折射率變化量(以下簡稱「AC成分」)的差異成為最大損失差(阻止率)的變動原因。它們均成為PDL的原因，在光纖光柵的透過損失乃至反射率大的場合下尤為顯著。
在實(shí)際制作LPFG的場合下，因上述2種原因而產(chǎn)生的雙折射，即基于光纖本身結(jié)構(gòu)的雙折射與由曝光而引起的雙折射的相互方向是隨機(jī)性的，這2種雙折射互相補(bǔ)充或互相抵消，因而即使是在相同條件下曝光而制作的LPFG，據(jù)認(rèn)為也具有復(fù)雜的PDL特性。
以下對考慮了基于光纖本身結(jié)構(gòu)的雙折射與由曝光而引起的雙折射的相互方向的場合下的LPFG的光學(xué)特性作以探討。
均一的LPFG的透過損失波譜非常接近于下式(5)的sinc2函數(shù)。
loss(λ)=ΔL·sinc2(πλ-λctrσ)+Lex···(5)]]>圖43表示該LPFG的透過損失波譜。這里，λctr是透過損失的中心波長，σ是半頻帶，ΔL是最大損失差，Lex是過剩損失。以下如果為簡化而考慮直線偏振光的場合，則針對入射光的偏振波方向的中心波長λctr及最大損失差ΔL的波動自然應(yīng)考慮180°周期，可如式(6)、式(7)所示予以近似估算。
這里，Δλfib表示基于光纖本身雙折射的中心波長的波動幅度，λexp表示基于作為曝光結(jié)果而導(dǎo)入的雙折射DC成分的中心波長的波動幅度，ε表示基于由曝光導(dǎo)入的雙折射AC成分的最大損失差的波動大小。
將光纖本身的雙折射的主軸與作為曝光結(jié)果而導(dǎo)入的雙折射的主軸所形成的角度設(shè)為Φ。在該場合下，可得出Ψ＝θ+Φ，針對偏振波角為θ的特定偏振波的透過損失可由式(8)表達(dá)。
loss(λ)=ΔL(1+ϵcos2(θ+φ)2)sinc2(πλ-(λctr0+Δλfibcos2θ2+Δλexpcos2(θ+φ)2)σ)+Lex···(8)]]>PDL是在使θ從0°至180°變化時(shí)該loss(λ)的最大值與最小值之差，可由式(9)表達(dá)。
PDL＝loss(λ)MAX-loss(λ)MIN…(9)從以上可知，一般在λetr及ΔL的變動量增大的場合，即光纖的雙折射大的場合與由紫外線曝光而導(dǎo)入的雙折射大的場合下，PDL變劣。
為改善這種PDL變劣的問題，在Optics Letters V.19，n.16，pp.1260-1262(Aug.15，1994)中提出了以下所示的方法。
圖44A～D是該方法的說明圖，與圖38A～D所示方法的不同點(diǎn)在于，如圖44A所示，在光纖3的側(cè)面，在從一個(gè)方向(A方向)照射紫外光的同時(shí)，從與該A方向相反的方向(B方向)照射紫外光。其結(jié)果如圖44B所示，可以解決因紫外光的照射強(qiáng)度所引起的光纖3的斷面中的折射率偏差的問題。
不過，即使在該方法中，如圖44C所示，由于從A方向照射的紫外光在y軸方向與z軸方向上形成偏振光，從B方向照射的紫外光也在y軸方向與z軸方向上形成偏振光，因而Y偏振波成分的折射率變化將大于X偏振波成分中的折射率變化。其結(jié)果是，因所照射的紫外光的偏振光而引起的雙折射在該方法中也得不到解決。
圖44D是說明此時(shí)所導(dǎo)入的折射率變化的各向異性的附圖。粗線箭頭表示發(fā)生了大的折射率變化的偏振波成分的方向。
圖45是表示除了從A方向與B方向這2個(gè)方向照射了紫外光之外與上述示例同樣制造的光纖光柵的光學(xué)特性的曲線圖。PDL的最劣值大約為0.12dB，略小于圖14所示的值。然而不能說該值足夠小，還需進(jìn)一步改善。
本發(fā)明者在特愿2000-360905中提出了一種對光纖軸從對稱的4個(gè)方向照射紫外光，使由曝光而引起的雙折射達(dá)到最小的曝光方法。根據(jù)該方法，雖然由曝光導(dǎo)入光纖的雙折射被降至最小限，但對于基于光纖本身引起的雙折射的PDL，只能通過使用雙折射小的即PMD小的光纖來解決。
其理由是，該曝光方法是一種將上述式(8)中的光纖本身的雙折射方向與因曝光而引起的雙折射方向所形成的角Φ作為不可知角度來處理，而且在式(10)中，
Δλctr＝Δλfib+∫Δλexpcos2φdl＝Λ(Bfib+Bexp∫cos2φdl) …(10)將Bfib及Bexp分別作為光纖的雙折射及因曝光引起的雙折射，將右邊括號內(nèi)的第2項(xiàng)設(shè)為零的曝光方法，而不是一種使光纖的雙折射與因曝光引起的雙折射相關(guān)聯(lián)的曝光方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述事項(xiàng)，其目的在于獲得其PDL得到了改善的光纖光柵。具體地說，目的是在UV感應(yīng)型光纖光柵中，降低因紫外光的偏振光而引起的雙折射。此外目的是按照光纖本身的雙折射與因曝光而引起的雙折射互相抵消的原則來照射紫外光，制造光纖光柵，使插入損失偏振波依存性的大幅降低成為可能。
在本發(fā)明中，為解決上述課題，提出以下解決方案。
本發(fā)明涉及的第1發(fā)明是一種通過在具備了由基于特定波長光的照射而折射率上升的材料組成的部位的光纖側(cè)面，沿該光纖的長度方向以規(guī)定周期照射上述特定波長光，使該照射部分的折射率上升，而制造具有沿長度方向以規(guī)定周期間斷排列的多個(gè)光柵部的光纖光柵的方法，其特征在于在光纖中沿其圓周方向均勻地照射光，形成上述折射率上升部。
本發(fā)明涉及的第2發(fā)明是一種通過在具備了由基于特定波長光的照射而折射率上升的材料組成的部位的光纖側(cè)面，沿該光纖的長度方向以規(guī)定周期照射上述特定波長光，使該照射部分的折射率上升，而制造具有沿長度方向以規(guī)定周期間斷排列的多個(gè)光柵部的光纖光柵的方法，其特征在于在形成上述多個(gè)折射率上升部時(shí)，使光的照射位置沿光纖的長度方向依次變更，按照在上述光柵部整體范圍內(nèi)對光的照射量沿光纖的長度方向進(jìn)行積分的結(jié)果是沿光纖的圓周方向的照射量成為均等的原則照射光。
本發(fā)明涉及的第3發(fā)明是一種光纖光柵的制造方法，其特征在于在上述第1發(fā)明中，通過采用拋物面鏡，在光纖中沿其圓周方向均等地照射光。
本發(fā)明涉及的第4發(fā)明是一種光纖光柵的制造方法，其特征在于在上述第1或第2發(fā)明中，通過采用多個(gè)反射鏡，在光纖中沿其圓周方向均等地照射光。
本發(fā)明涉及的第5發(fā)明是一種光纖光柵的制造方法，其特征在于在上述第1或第2發(fā)明中，通過使光纖及所照射的光的一方或兩方沿光纖軸旋轉(zhuǎn)，在光纖中沿其圓周方向均等地照射光。
本發(fā)明涉及的第6發(fā)明是一種用于上述第1或第2光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置，其特征在于具備保持光纖的保持單元；將特定波長的光照射到該光纖的照射單元，上述保持單元具備使上述光纖在其圓周方向上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明涉及的第7發(fā)明是一種用于上述第3發(fā)明的光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置，其特征在于具備在內(nèi)面具有鏡面的拋物面鏡；將光照射到該拋物面鏡內(nèi)面的照射單元；在該拋物面鏡內(nèi)配置光纖予以保持的保持單元；使上述拋物面鏡和該保持單元的至少一方在上述光纖的長度方向上移動的移動單元。
本發(fā)明涉及的第8發(fā)明是一種用于上述第4光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置，其特征在于具備多個(gè)反射鏡；用于將光照射到該反射鏡的照射單元；用于在由該反射鏡反射的光的光路上配置光纖并予以保持的保持單元；用于使上述反射鏡和該保持單元的至少一方在上述光纖的長度方向上移動的移動單元。
本發(fā)明涉及的第9發(fā)明是一種光纖光柵，其具有通過沿光纖的長度方向以規(guī)定周期照射紫外光而形成的周期性的折射率分布，其特征在于該光纖光柵的使用波長范圍內(nèi)的插入損失偏振波依存性的最大值在同一制造批量內(nèi)的分布與上述插入損失偏振波依存性的最大值在同一制造批量內(nèi)的平均值相比為五分之一以下。
本發(fā)明涉及的第10發(fā)明是一種光纖光柵制造裝置，其通過將紫外光照射到添加了光敏性物質(zhì)的光纖來周期性形成高折射率部，制造光纖光柵，其特征在于具有測定光纖外徑的單元；使針對光纖的曝光方向變化的單元。
本發(fā)明涉及的第11發(fā)明的特征在于在上述第10發(fā)明中，使固定光纖的光纖夾沿光纖軸旋轉(zhuǎn)，使曝光方向變化。
本發(fā)明涉及的第12發(fā)明的特征在于在上述第10發(fā)明中，使用于將紫外光照射到光纖的鏡片或鏡片與集光透鏡沿光纖外周旋轉(zhuǎn)，使曝光方向變化。
本發(fā)明涉及的第13發(fā)明的特征在于在上述第10至第12發(fā)明中，由干涉曝光系統(tǒng)進(jìn)行曝光。
本發(fā)明涉及的第14發(fā)明的特征在于在上述第10至第12發(fā)明中，通過相位掩膜或強(qiáng)度掩膜將紫外光照射到光纖，由此進(jìn)行曝光。
本發(fā)明涉及的第15發(fā)明的特征在于在上述第10至第12發(fā)明中，通過邊使鏡片或鏡片與集光透鏡相對光纖軸平行移動，邊將紫外光照射到光纖來進(jìn)行曝光。
本發(fā)明涉及的第16發(fā)明的特征在于在上述第10至第12發(fā)明中，通過邊使固定光纖的光纖夾相對光纖軸平行移動，邊將紫外光照射到光纖來進(jìn)行曝光。
本發(fā)明涉及的第17發(fā)明是一種光纖光柵制造方法，其特征在于通過測定光纖的外徑，來檢測該光纖斷面的長軸方向與短軸方向，從光纖斷面的長軸方向及/或短軸方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w，由此周期性形成高折射率部，制造光纖光柵。
本發(fā)明涉及的第18發(fā)明是一種光纖光柵制造方法，其特征在于通過測定光纖的外徑，來檢測光纖斷面的長軸方向與短軸方向，從光纖斷面的長軸方向及短軸方向?qū)⒄丈淞炕椴煌淖贤夤庹丈涞焦饫w，由此周期性形成高折射率部，制造光纖光柵。
本發(fā)明涉及的第19發(fā)明是一種光纖光柵制造方法，其特征在于通過測定光纖的外徑，來檢測光纖斷面的長軸方向與短軸方向，對光纖斷面的長軸方向或短軸方向，從形成規(guī)定角度的1個(gè)方向或多個(gè)方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w，由此周期性形成高折射率部，制造光纖光柵。
本發(fā)明涉及的第20發(fā)明的特征在于在上述第19發(fā)明中，上述規(guī)定角度由從光纖斷面的長軸方向及/或短軸方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w所形成的光纖光柵的透過損失波譜與插入損失偏振波依存性來決定。
本發(fā)明涉及的第21發(fā)明的特征在于通過將紫外光照射到添加了光敏性物質(zhì)的光纖來形成周期性高折射率部而成的光纖光柵中，根據(jù)將入射無偏振光或全偏振光而實(shí)測的損失波譜loss(λ)以波長微分后的絕對值|dloss(λ)/dλ|與從光纖的波導(dǎo)模式的模式雙折射B1及光柵周期Λ，與作為Λ·B1·|dloss(λ)/dλ|
求出的插入損失偏振波依存性PDLcalc(λ)相比，具有小的插入損失偏振波依存性PDLmeas(λ)。
本發(fā)明涉及的第22發(fā)明是一種光模決，其特征在于采用了上述光纖光柵。
本發(fā)明涉及的第23發(fā)明是一種光通信系統(tǒng)，其特征在于裝有上述光模塊。


圖1A是用于說明本發(fā)明的光纖光柵制造方法示例的表示了向光纖側(cè)面照射紫外光的狀態(tài)的斜視圖。
圖1B是說明圖1A所示的光纖光柵制造方法中的光纖斷面中由紫外光的照射強(qiáng)度所引起的折射率變化的附圖。
圖1C是說明圖1A所示的光纖光柵制造方法中紫外光的偏振光的附圖。
圖1D是說明由圖1C所示的偏振光產(chǎn)生的折射率的各向異性的附圖。
圖2是表示由圖1A～D所示的方法來制造的光纖光柵的光學(xué)特性一例的曲線圖。
圖3是比較了制造方法不同的光纖光柵的光學(xué)特性的曲線圖。
圖4是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示圖4所示的光纖光柵制造裝置中的相位掩膜法的適用例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖8是說明本發(fā)明的光纖光柵制造方法示例的附圖。
圖9是說明本發(fā)明的光纖光柵制造方法示例的附圖。
圖10A是用于說明本發(fā)明的光纖光柵制造方法示例的從相對光纖的長度方向垂直的方向觀察的附圖。
圖10B是從光纖斷面?zhèn)扔^察圖10A所示的裝置的附圖。
圖11A是用于說明本發(fā)明的光纖光柵制造方法示例的從相對光纖的長度方向垂直的方向觀察的附圖。
圖11B是從光纖斷面?zhèn)扔^察圖11A所示的裝置的附圖。
圖12是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的附圖。
圖13A是表示從光纖斷面的長軸方向照射紫外光的狀態(tài)的附圖。
圖13B是表示從光纖斷面的短軸方向照射紫外光的狀態(tài)的附圖。
圖14是表示從與光纖斷面的長軸平行的方向曝光來制造的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖15是表示從與光纖斷面的長軸平行的方向曝光來制造的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖16是表示從與光纖斷面的長軸平行的方向曝光來制造的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖17是表示從與光纖斷面的長軸垂直的方向曝光來制造的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖18是表示從與光纖斷面的長軸垂直的方向曝光來制造的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖19是表示從與光纖斷面的長軸垂直的方向曝光來制造的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖20是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的附圖。
圖21是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的附圖。
圖22是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的附圖。
圖23是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的附圖。
圖24是表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置示例的附圖。
圖25A是表示光纖本身的雙折射為零的光纖中，從光纖的單側(cè)曝光來制作的光纖光柵的透過損失的附圖。
圖25B是表示光纖本身的雙折射為零的光纖中，從光纖的單側(cè)曝光來制作的光纖光柵的PDL的附圖。
圖26A是表示對光纖本身具有雙折射的光纖，使光纖旋轉(zhuǎn)曝光來制作的光纖光柵的透過損失的附圖。
圖26B是表示對光纖本身具有雙折射的光纖，使光纖旋轉(zhuǎn)曝光來制作的光纖光柵的PDL的附圖。
圖27A是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相補(bǔ)充的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的透過損失的附圖。
圖27B是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相補(bǔ)充的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的PDL的附圖。
圖28A是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的透過損失的附圖。
圖28B是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的PDL的附圖。
圖29A是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵中，光纖本身的雙折射一方較大的場合下的透過損失的附圖。
圖29B是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵中，光纖本身的雙折射一方較大的場合下的PDL的附圖。
圖30A是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵中，由曝光而引起的雙折射一方較大的場合下的透過損失的附圖。
圖30B是表示按照光纖本身具有的雙折射與由曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵中，由曝光而引起的雙折射一方較大的場合下的PDL的附圖。
圖31是表示通過從x軸方向與y軸方向這兩個(gè)方向按照相互的曝光量各異的原則進(jìn)行曝光，來調(diào)整由曝光而導(dǎo)入的雙折射的方法的附圖。
圖32是表示通過對x軸或y軸從規(guī)定的角度進(jìn)行曝光，來調(diào)整由曝光而導(dǎo)入的雙折射的方法的附圖。
圖33是表示對光纖斷面的長軸從55°的角度進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖34是表示對光纖斷面的長軸從55°的角度進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖35是表示對光纖斷面的長軸從55°的角度進(jìn)行曝光來制作的光纖光柵的透過損失與PDL的示例的附圖。
圖36是表示采用了本發(fā)明光纖光柵的光模塊的結(jié)構(gòu)示例的附圖。
圖37是表示裝入了本發(fā)明光模塊的光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的附圖。
圖38A是用于說明以往的光纖光柵制造方法的表示從一個(gè)方向照射紫外光的狀態(tài)的斜視圖。
圖38B是說明以往光纖光柵的制造方法中光纖斷面中的紫外光照射強(qiáng)度所引起的折射率變化的附圖。
圖38C是說明以往光纖光柵的制造方法中的紫外光的偏振光的附圖。
圖38D是說明由圖38C所示的偏振光產(chǎn)生的折射率的各向異性的附圖。
圖39是表示由圖38A～D所示的以往的方法來制造的光纖光柵的折射率變化的曲線圖。
圖40是表示由圖38A～D所示的以往的制造方法所制造的光纖光柵的光學(xué)特性一例的曲線圖。
圖41A是表示由紫外光的偏振光所導(dǎo)入的雙折射狀態(tài)的附圖。
圖41B是表示由紫外光的偏振光所導(dǎo)入的雙折射狀態(tài)的附圖。
圖42是表示由于偏振波而使光柵部的平均折射率(DC成分)與折射率變化量(AC成分)不同的狀態(tài)的附圖。
圖43是表示LPFG的透過損失波譜的附圖。
圖44A是說明從與光纖側(cè)面對置的2個(gè)方向照射紫外光來制造光纖光柵的方法中的紫外光照射方向的附圖。
圖44B是說明從與光纖側(cè)面對置的2個(gè)方向照射紫外光來制造光纖光柵的方法中的光纖斷面中的紫外光照射強(qiáng)度所引起的折射率變化的附圖。
圖44C是說明從與光纖側(cè)面對置的2個(gè)方向照射紫外光來制造光纖光柵的方法中的紫外光的偏振光的附圖。
圖44D是說明由圖44C所示的偏振光而產(chǎn)生的折射率的各向異性的附圖。
圖45是表示由圖44A～D所示的以往的制造方法所制造的光纖光柵的光學(xué)特性一例的曲線圖。
實(shí)施方式實(shí)施方式1圖1A～D是說明本發(fā)明的光纖光柵制造方法示例的附圖。
在本發(fā)明中，如圖1A所示，在形成折射率上升部3a的部分的光纖3的整個(gè)側(cè)面均勻地照射紫外光，形成折射率上升部3a。即，與上述圖44A所示的方法相同，在從A方向及與其對置的B方向照射紫外光的同時(shí)，從與A方向及B方向正交的C方向也照射紫外光，而且從與該C方向?qū)?yīng)的方向(D方向)也照射紫外光。換言之，將光纖3的側(cè)面與光纖3的長度方向平行地切割，在圓周方向上分為四等份，分別均勻地將紫外光照射到被分為四等份的這些部分，由此將紫外光均勻地照射到光纖3的整個(gè)側(cè)面。
此外也可以依次變更沿光纖長度方向的光的照射方向，按照在光柵部整體范圍內(nèi)對光的照射量沿光纖的長度方向進(jìn)行積分的結(jié)果是沿光纖的圓周方向的照射量達(dá)到均等的原則照射光。
其結(jié)果如圖1B所示，在光纖3的斷面，不會產(chǎn)生因紫外光的照射強(qiáng)度而引起的折射率的不均勻。
此外如圖1C所示，從A方向及B方向照射的紫外光在光纖3的y軸方向與z軸方向上形成偏振光后，與A方向及B方向正交的C方向及D方向的紫外光的偏振光成為x軸方向與z軸方向。
這樣通過從x軸方向與y軸方向這兩個(gè)方向曝光，如圖1D所示，可以使針對X偏振波成分與Y偏振波成分與這兩方的折射率變化相等。此外如上所述，圖中粗線箭頭表示產(chǎn)生大的折射率變化的偏振波成分的方向。
圖2是表示除光的照射方法之外由上述方法制造的光纖光柵的光學(xué)特性的曲線圖。即，表示了在光纖3的長度方向，如圖1A所示，按規(guī)定周期重復(fù)從A、B、C、D這4個(gè)方向照射紫外光，形成折射率上升部3a的操作來制造出的光纖光柵的光學(xué)特性。
該示例的光纖光柵的PDL最劣值為0.08dB，與上述圖40、圖45所示示例相比，可得到較小的值。
此外由于PDL如上所述還由PMD產(chǎn)生，因而難以完全為零。
圖3中匯總了測定了由圖1A所示的方法(曲線圖中記載為「旋轉(zhuǎn)曝光」)、圖38A所示的方法(曲線圖中記載為「通常曝光」)、圖44所示的方法(曲線圖中記載為「兩面曝光」)制造的光纖光柵的PDL的結(jié)果?？v軸的度數(shù)表示樣本數(shù)。
從該曲線圖可看出，在由本發(fā)明制造方法制造的光纖光柵中，PDL值較小，而且其偏差也較少。尤其是可看出，在實(shí)質(zhì)上相同的光學(xué)特性下，而且在作為光纖光柵材料所采用的光纖是同種光纖的場合下，光纖光柵中PDL的分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)到測定誤差，與PDL的絕對值相比，達(dá)到其五分之一以下。這樣，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以批量生產(chǎn)具有穩(wěn)定特性的光纖光柵。
圖4～圖7是表示采用了本發(fā)明的光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置的概略結(jié)構(gòu)的附圖。
圖4中，符號1是片狀曝光臺，在其上面相隔規(guī)定的間隔設(shè)置2個(gè)光纖夾2A、2B，在這些光纖夾2A、2B中光纖3得以保持。這樣，在這些光纖夾2A、2B中設(shè)置有未圖示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過使該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動作，可以使光纖3按照不移動其中心軸的原則在圓周方向上只旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度。作為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，比如可以例舉出基于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動方式等。
此外由該光纖夾2A、2B保持的光纖3的兩端與光學(xué)測定裝置4連接，邊監(jiān)視光纖光柵的光學(xué)特性，邊進(jìn)行制造操作。
這樣，在將光纖3保持到了光纖夾2A、2B的狀態(tài)下，如圖5所示，從光源(未圖示)通過掩膜5照射紫外光后，在掩膜5的下方產(chǎn)生規(guī)定周期的光的強(qiáng)度分布，在光纖3的長度方向以規(guī)定周期照射紫外光，一次性形成在光纖3的長度方向上間斷性配置的多個(gè)折射率上升部。作為掩膜5，在制造光柵周期為1μm以下的光柵周期較短的光纖光柵的場合下采用相位掩膜，在制造光柵周期為10μm以上的光柵周期較長的光纖光柵的場合下采用所謂強(qiáng)度掩膜。
這樣在光纖3的側(cè)面從一個(gè)方向照射了紫外光后，通過設(shè)置于光纖夾2A、2B的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使光纖3在圓周方向上旋轉(zhuǎn)90度，重復(fù)同樣的照射紫外光的操作，將紫外光均勻地照射到光纖3的圓周方向整體，來制造光纖光柵。
圖6是表示逐個(gè)位置形成折射率上升部的所謂逐步法所涉及的制造裝置的附圖。
圖中符號6是全反射鏡，符號7是透鏡。這些全反射鏡6及透鏡7被安裝到鏡片·透鏡臺8a，該鏡片·透鏡臺8a被安裝到移動裝置8b。
在該裝置中，通過全反射鏡6來反射從光源(未圖示)射出的紫外光，通過透鏡7聚合，由此被集光到光纖3。這樣，通過設(shè)于光纖夾2A、2B的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使光纖3旋轉(zhuǎn)90度，重復(fù)同樣的照射紫外光的操作，在光纖3的周圍，沿其圓周方向均勻地照射紫外光。
接下來，由移動裝置8b使鏡片·透鏡臺8a沿光纖3的長度方向移動規(guī)定的距離，重復(fù)同樣的操作，來制造光纖光柵。
圖7所示的制造裝置是一種在圖6所示的裝置中，不使鏡片·透鏡臺8a移動，而在曝光臺1上安裝了移動裝置9的裝置。除了取代鏡片透鏡臺8a，由移動裝置9使曝光臺1移動，改變對光纖3的光的照射位置之外，按照與圖6所示裝置的同樣順序來制造光纖光柵。
此外在上述說明中，雖然將光纖3的側(cè)面沿圓周方向分割為4份，將紫外光的照射方向(光纖3的曝光方向)設(shè)為4個(gè)方向，但如果能在光纖3的側(cè)面均勻地照射紫外光，則紫外光的照射方向不受此限。
圖8表示本發(fā)明光纖光柵制造方法的其它示例。
在該方法中，將光纖3的側(cè)面沿光纖3的圓周方向分割為4份，從一個(gè)方向(E方向)將紫外光照射到該分割后的部分之一，形成第1折射率上升部3a，接著，沿光纖3的長度方向，按照規(guī)定的光柵周期移動照射位置，并使照射方向旋轉(zhuǎn)90度，從F方向照射紫外光，形成第2級折射率上升部。
接著以同樣方法移動照射位置，變更為使照射方向旋轉(zhuǎn)了90度的G方向，形成第3級折射率上升部3a。再以同樣方法從H方向照射紫外光，形成第4級折射率上升部3a。
其結(jié)果是，在形成第1級～第4級的折射率上升部3a、3a...的過程中，紫外光以光纖3的圓周作為1周照射到光纖3，在第1級～第4級的折射率上升部3a、3a...中產(chǎn)生的各光纖3的斷面中的折射率偏差及雙折射可互相抵消，可防止PDL的劣化。
在該場合下，將從4個(gè)方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w3，形成4個(gè)折射率上升部3a的操作作為1個(gè)周期，在獲得規(guī)定的光柵長之前重復(fù)該周期，制造光纖光柵。此外如果能達(dá)到目的，紫外光的照射方向數(shù)可不受此限。
在該方法中，適用比如圖6、圖7所示的裝置。即，在形成第1級折射率上升部3a后，在沿光纖3的長度方向使紫外光的照射位置移動的同時(shí)，使光纖3在圓周方向上旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，照射紫外光，以形成下一個(gè)折射率上升部3a?？芍貜?fù)這種操作來形成光柵部。
圖9表示本發(fā)明光纖光柵制造方法的其它示例，圖中符號10是拋物面鏡。拋物面鏡10形成一種在底面(頂點(diǎn))上具有孔10a的中空穹面型，其內(nèi)面形成鏡面。
在該例中，按照光纖3位于在拋物面鏡10的中空部的中心軸上的原則，光纖3從孔10a中穿過。這樣，從拋物面鏡10的開口10b側(cè)照射紫外光后，在拋物面鏡10內(nèi)的鏡面上紫外光產(chǎn)生反射，在光纖3的整個(gè)側(cè)面上集光，形成一個(gè)折射率上升部3a。接著，按照規(guī)定的光柵周期，使光纖3或拋物面鏡10的至少一方沿光纖3的長度方向移動，重復(fù)同樣的操作，來制造光纖光柵。
在該場合下，可以采用比如由拋物面鏡10、將光照射到該拋物面鏡10的鏡面的光源、在該拋物面鏡10內(nèi)配置光纖3并予以保持的保持單元(未圖示)、使上述拋物面鏡10及保持單元的至少一方沿上述光纖3的長度方向移動的移動單元(未圖示)組成的光纖光柵制造裝置來制造光纖光柵。因此不必在保持單元中設(shè)置旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
圖10A、B表示本發(fā)明光纖光柵制造方法的其它示例，圖10A是對光纖的長度方向從垂直方向觀察的附圖，圖10B是從光纖的斷面?zhèn)扔^察圖10A所示的裝置的附圖。在這些圖中，符號11是凹面反射鏡。該凹面反射鏡11朝向光纖的一面是鏡面，按照分別在同一點(diǎn)上具有焦點(diǎn)的原則配置多個(gè)。
在該例中，將光纖3配置到凹面反射鏡11的焦點(diǎn)位置。從凹面反射鏡11的開口11b側(cè)照射紫外光后，在凹面反射鏡11的鏡面上產(chǎn)生紫外光反射，在光纖3的側(cè)面上集光，其結(jié)果是，形成一個(gè)折射率上升部3a。其后，根據(jù)規(guī)定的光柵周期，使光纖3或凹面反射鏡11的至少一方沿光纖3的長度方向移動，重復(fù)同樣的操作，來制造光纖光柵。
在該例中，可以采用比如由凹面反射鏡11、用于將光照射到該凹面反射鏡11的鏡面的光源、用于在該凹面反射鏡11的焦點(diǎn)位置配置光纖3并予以保持的保持單元(未圖示)、使上述凹面反射鏡11及保持單元的至少一方沿上述光纖3的長度方向移動的移動單元(未圖示)組成的光纖光柵制造裝置來制造光纖光柵。因此不必將保持單元設(shè)置到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。此外如果能達(dá)到本發(fā)明的目的，配置凹面反射鏡11的數(shù)量不受此限。此外紫外光可以在光纖3的側(cè)面上被集光，凹面反射鏡11也可以是凹面圓筒鏡。
圖11A、B表示本發(fā)明光纖光柵制造方法的其它示例，圖11A是對光纖的長度方向從垂直方向觀察的附圖，圖11B是從光纖的斷面?zhèn)扔^察圖11A所示的裝置的附圖。在這些圖中，符號12是反射鏡，符號13是凸透鏡。該反射鏡12與凸透鏡13朝向反射鏡12的光纖一面是鏡面，而且按照分別在同一點(diǎn)上具有焦點(diǎn)的原則被配置多個(gè)。
在該例中，將光纖3配置到凸透鏡13的焦點(diǎn)位置。這樣從反射鏡12的開口12b側(cè)照射紫外光后，在反射鏡12的鏡面上產(chǎn)生紫外光反射，紫外光通過凸透鏡13在光纖3的側(cè)面上集光，形成一個(gè)折射率上升部3a。其后，根據(jù)規(guī)定的光柵周期，使光纖3或反射鏡12及凸透鏡13的至少一方沿光纖3的長度方向移動，重復(fù)同樣的操作，來制造光纖光柵。
在該例中，也可以采用比如由反射鏡12、用于將光照射到該反射鏡12的內(nèi)面的光源、用于在該反射鏡12的焦點(diǎn)位置配置光纖3并予以保持的保持單元(未圖示)、使上述反射鏡12及保持單元的至少一方沿上述光纖3的長度方向移動的移動單元(未圖示)組成的光纖光柵制造裝置來制造光纖光柵。因此不必將保持單元設(shè)置到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。此外如果能達(dá)到本發(fā)明的目的，配置反射鏡12及凸透鏡13的數(shù)量不受此限。此外紫外光可以在光纖3的側(cè)面上被集光，凸透鏡13也可以是凸型圓筒透鏡。
如上所述，在本發(fā)明中，由于可以抑制因光的照射強(qiáng)度而引起的光纖斷面的折射率分布及由光的偏振光所產(chǎn)生的光纖的雙折射，因而可以防止制造過程中的PDL的劣化。其結(jié)果是，可以提供在制造了PDL值小的多個(gè)光纖光柵的場合下PDL偏差較少的光纖光柵的制造方法及制造裝置。
實(shí)施方式2圖12表示本發(fā)明光纖光柵的制造裝置示例。
該光纖光柵的制造裝置具有測定光纖外徑的單元、使光纖沿其軸旋轉(zhuǎn)的單元，其結(jié)果是，可以按照因光纖自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與由曝光而引起的雙折射相抵消的原則使光纖曝光。
圖12中，符號21是從光源發(fā)出的紫外光，紫外光21由鏡片22反射，改變前進(jìn)方向，由狹縫23收斂后，由透鏡24集光。狹縫23的寬度可變，必要時(shí)通過改變狹縫的寬度，可以改變紫外光束的光徑。符號25是成為光纖光柵的材料的光纖，光纖25由光纖夾26固定。光纖夾26具備旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在光纖25中，邊由光纖夾26旋轉(zhuǎn)邊照射紫外光21。符號27是測定光纖25的外徑的光纖外徑測定器。在光纖外徑測定器27中，比如采用激光外徑測定器。符號29a是安裝了鏡片22的可動載物臺，符號29b是安裝了光纖夾26的可動載物臺。
利用該光纖光柵制造裝置，通過以下方法制造光纖光柵。
在對由光纖外徑測定器27測定的光纖25的外徑進(jìn)行在線監(jiān)視的同時(shí)，使光纖夾26旋轉(zhuǎn)，使光纖25以其軸為中心旋轉(zhuǎn)。這樣，基于光纖25的外徑的測定值，按照達(dá)到適當(dāng)?shù)姆较虻脑瓌t使光纖25旋轉(zhuǎn)，從光纖25的側(cè)面照射紫外光21，由此可以按照因光纖25自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與由曝光而引起的雙折射相抵消的原則進(jìn)行曝光。
在該例中，光纖25由通過透鏡24集光的紫外光束直接曝光，通過逐步法被曝光。光纖光柵長(光柵周期×級數(shù))可由安裝了鏡片的可動載物臺29a的移動量及移動次數(shù)決定，重復(fù)曝光及載物臺移動，可利用所希望的參數(shù)形成光纖光柵。
以下，對可以采用具有測定圖12所示的光纖外徑的單元、使光纖沿其軸旋轉(zhuǎn)的單元的曝光裝置，按照因光纖自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與由曝光而引起的雙折射相抵消的原則進(jìn)行曝光的理由作以說明。
在本發(fā)明中，以通過知曉光纖的雙折射方向，來實(shí)現(xiàn)盡可能使式(10)右邊括號內(nèi)為零的曝光方法為目的。為此，首先考慮一下光纖的雙折射。
與定偏振波光纖的場合不同，在通常的光纖(單一光模式光纖)中，PMD或光纖的雙折射性由于芯部的微量非圓性，即芯部從正圓歪斜成為橢圓型而產(chǎn)生。
此時(shí)，作為成為微量橢圓型的芯部的雙折射原因，據(jù)認(rèn)為第1是由于物理形狀隨每個(gè)偏振波僅有微量差異，因而實(shí)效折射率隨每個(gè)偏振波而異，第2是由于芯部形狀從正圓發(fā)生偏移，因而光纖中芯部附近的殘留應(yīng)力非軸對稱地發(fā)生，由光彈性效果而出現(xiàn)雙折射性，但哪一個(gè)占優(yōu)勢被預(yù)想為因非圓的程度及芯部與包層的組成，即在光纖制作時(shí)導(dǎo)入的熱偏差量而異。
但在將芯部幾乎看作橢圓的場合下，據(jù)認(rèn)為在具有與芯部的長軸平行的電場的偏振波與具有與芯部的短軸平行的電場的偏振波之間，實(shí)效折射率之差即雙折射達(dá)到最大。
這里，考慮一下芯部的變形。在單一模式光纖的場合下，芯部的直徑高至10μm，或在小于此值的場合下也幾乎如此。此外可以考慮芯部的非圓率通常也為0.1％程度，在芯部的非圓率較大的場合下也為0.5％以內(nèi)，即使最大也為1％以內(nèi)。這種芯部的非圓度形成長軸與短軸的直徑之差，從最大0.05μm，即50nm(在該場合下的芯部的非圓度為0.5％)至0.1μm，即100nm(在該場合下芯部的非圓度為1.0％)，要從光纖外部通過光學(xué)形式知曉這一點(diǎn)是非常困難的。
不過，如果考慮光纖的制作條件，自然認(rèn)為在紡絲工序中，光纖芯部與包層幾乎在同一方向上變形，據(jù)認(rèn)為通過測定包層的非圓度，可以估計(jì)芯部的非圓方向。即，在外徑(直徑)為125μm的光纖中，在芯部的非圓率為0.1％、0.5％或1.0％的場合下的外徑(直徑)的變動量分別達(dá)到0.125μm、0.625μm或1.25μm，這是可以進(jìn)行充分的光學(xué)調(diào)查的值。
作為直接調(diào)查光纖外徑的方法，考慮采用比如激光干涉型外徑測定器。即，可以使光纖在與光纖軸平行的方向上旋轉(zhuǎn)，利用光纖外徑測定器27來測定光纖的外徑達(dá)到最大的方向及外徑達(dá)到最小的方向。
據(jù)認(rèn)為在利用光纖外徑測定器27來測定光纖的外徑達(dá)到最大的方向及達(dá)到最小的方向，從各自的方向照射紫外光，形成了光柵的場合下，光纖本身的雙折射及基于曝光起因的雙折射在任意場合下成為互補(bǔ)方向，還有一種場合下互相抵消。
圖13A表示從光纖斷面的長軸方向照射了紫外光的場合，圖13B表示從光纖斷面的短軸方向照射了紫外光的場合。在這些圖中，Dmin表示光纖外徑的最小值，Dmax表示光纖外徑的最大值。
如上所述，針對具有與長軸平行的電場的波導(dǎo)光與具有與短軸平行的電場的波導(dǎo)光的任意一個(gè)的實(shí)效折射率是否較大一般無從知曉，但認(rèn)為實(shí)行折射率達(dá)到最大的偏振波與達(dá)到最小的偏振波是其中的任意一個(gè)是自然的。
為使上述光纖本身的雙折射與基于曝光起因的雙折射相抵消，采用圖12所示的光纖光柵的制造裝置制作了光纖光柵。
這里，為便于理解本發(fā)明的效果，采用具有大的PMD(大約10fs/m)的光纖進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。該光纖的外徑為123.1±0.34μm，包含了基于方向的外徑偏差與每批試料的偏差這兩方面。各試料的外徑分布在最大值與最小值之差方面大約為0.3μm，外徑的非圓率約為0.25％。
光纖的非圓狀態(tài)在測定誤差范圍內(nèi)為橢圓型。表1表示光纖光柵制作時(shí)的參數(shù)。
表1

此外為調(diào)查光纖所具有的雙折射與由曝光而導(dǎo)入的雙折射的方向的關(guān)系，從與光纖斷面的長軸平行的方向以及垂直的方向，即與短軸平行的方向這兩個(gè)方向照射紫外光，制作了LPFG。在紫外光源中采用了KrF激發(fā)激光器。
在圖14～16中，表示從與光纖斷面的長軸平行的方向(圖13A所示的方向)使紫外光曝光而制作的LPFG的透過波譜及PDL。此外在圖17～19中，表示從與光纖斷面的長軸垂直的方向(圖13B所示的方向)使紫外光曝光而制作的LPFG的透過波譜及PDL。
從與長軸平行的方向使紫外光曝光而制作的LPFG的PDL的最大值為0.46～0.49dB。與此相對，從與長軸垂直的方向使紫外光曝光而制作的LPFG的PDL的最大值為0.24～0.27dB。在這中間，很明顯在PDL的最大值中有差異，在該光纖的場合下，看出從與光纖斷面的長軸垂直的方向(圖13B所示的方向)曝光的場合與從與長軸平行的方向(圖13A所示的方向)曝光的場合相比，可以降低PDL。
雖然考慮光纖的雙折射與物理變形的方向，即實(shí)效折射率達(dá)到最大·最小的偏振波方向與非圓的長軸·短軸的關(guān)系因光纖而異，但在從至少與非圓的長軸·短軸的任意一個(gè)平行的方向曝光的場合下，由于可以降低光纖光柵的PDL，因而邊監(jiān)視光纖的外徑，邊按照達(dá)到適當(dāng)方向的原則使光纖旋轉(zhuǎn)，以決定曝光的方向這一點(diǎn)對于降低雙折射是有效的。
此外在圖12中，雖然為改變曝光方向，使光纖夾26沿光纖25的軸旋轉(zhuǎn)，并使光纖旋轉(zhuǎn)，但改變紫外光的照射方向的方法并不局限于此，比如，也可以使用于將紫外光照射到光纖的鏡片或鏡片與集光透鏡沿光纖的外周旋轉(zhuǎn)，以使曝光方向變化。
此外在上述示例中，作為進(jìn)行曝光的裝置，雖然采用了對鏡片進(jìn)行掃描，逐步曝光的類型的裝置，但該裝置并不受此限。以下表示其它示例。
圖20表示本發(fā)明光纖光柵的制造裝置的其它示例。
圖20中，對圖12中例示的同一部件附加同一符號。在圖12的示例中，對鏡片22進(jìn)行掃描，將紫外光照射到光纖25，但在該例中，按各光纖夾26對被固定于光纖夾26的光纖25進(jìn)行掃描，使紫外光21的集光點(diǎn)與光纖25長度方向的相對位置移動這一點(diǎn)與圖12的示例不同。
在該例中同樣，光纖25的外徑由光纖外徑測定器27測定，對該外徑進(jìn)行在線監(jiān)視，同時(shí)使光纖夾26旋轉(zhuǎn)，使光纖25以其軸為中心旋轉(zhuǎn)。這樣，通過基于光纖25的外徑測定值，按照成為適當(dāng)?shù)姆较虻脑瓌t使光纖25旋轉(zhuǎn)，從光纖25的側(cè)面照射紫外光21，可以按照因光纖本身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與因曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光。
光纖光柵長(光柵周期×級數(shù))可由安裝了光纖夾26的可動載物臺29b的移動量及移動次數(shù)決定，可以重復(fù)進(jìn)行曝光及載物臺移動，按所希望的參數(shù)形成光纖光柵。
圖21表示本發(fā)明光纖光柵的制造裝置的其它示例。
在該例中同樣，各符號表示與圖12例示同一的部件。在該例中，在紫外光源與光纖25之間設(shè)有強(qiáng)度掩膜28，紫外光21通過強(qiáng)度掩膜28照射到光纖25。該強(qiáng)度掩膜28在透明體的一部上以狹縫狀形成光不能透過的部分而成，通過經(jīng)由強(qiáng)度掩膜28將紫外光21照射到光纖25，可以在光纖25上形成周期性高折射率部。
光纖25的外徑由光纖外徑測定器27測定，對該外徑進(jìn)行在線監(jiān)視，同時(shí)使光纖夾26旋轉(zhuǎn)，使光纖25以其軸為中心旋轉(zhuǎn)。這樣，通過基于光纖外徑的測定值，按照成為適當(dāng)?shù)姆较虻脑瓌t使光纖25旋轉(zhuǎn)，從光纖25的側(cè)面照射從強(qiáng)度掩膜28中通過的紫外光21，可以按照因光纖本身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與因曝光而引起的雙折射互相抵消的原則進(jìn)行曝光。
此外在該例中，也可以取代強(qiáng)度掩膜28，采用相位掩膜。該相位掩膜一般是由透明體形成的透過型衍射晶格，通過在+1次及-1次衍射光之間產(chǎn)生干涉，來產(chǎn)生等間隔或脈沖等的不等間隔光強(qiáng)度的空間調(diào)制。通過將這種調(diào)制了的紫外光照射到光纖，可以在光纖中導(dǎo)入等間隔或不等間隔的折射率調(diào)制。
圖22表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置的其它示例。
在該例中同樣，各符號表示與圖12示例相同的部件。在該例中，在強(qiáng)度掩膜28與光纖25之間，設(shè)有圓筒狀透鏡24a、24b。其中24a是凸透鏡，24b是凹透鏡。這樣，通過經(jīng)由具有一定周期或不等間隔的周期的強(qiáng)度掩膜及凸透鏡24a、凹透鏡24b來照射紫外光21，可以制作出具有各種光柵周期的光纖光柵。
圖23表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置的其它示例。
該裝置與其均一的紫外光21通過強(qiáng)度掩膜28被照射的圖21所示的裝置的不同點(diǎn)在于，由狹縫23收斂的紫外光束通過強(qiáng)度掩膜28被照射。
在該例中同樣，各符號表示與圖12示例相同的部件。在該例中，通過強(qiáng)度掩膜28照射的紫外光束對可動載物臺29a或可動載物臺29b進(jìn)行掃描，被照射到光纖25，制作出光纖光柵。
此外在該例中同樣，也可以取代強(qiáng)度掩膜28，采用相位掩膜。
圖24表示本發(fā)明的光纖光柵制造裝置的其它示例。
該裝置與其均一的紫外光21通過強(qiáng)度掩膜28被照射的圖22所示的裝置的不同點(diǎn)在于，由狹縫23收斂的紫外光束通過強(qiáng)度掩膜28被照射。
在該例中同樣，各符號表示與圖12示例相同的部件。在該例中，通過強(qiáng)度掩膜28及凸透鏡24a和凹透鏡24b照射的紫外光束對可動載物臺29a或可動載物臺29b進(jìn)行掃描，被照射到光纖25，制作出光纖光柵。
以上，對LPFG的制造方法及制造裝置作了記述，但毋庸贅言，該光纖光柵制造方法及制造裝置對SPFG也適用。
在SPFG的制造中，通常采用相位掩膜法或干涉曝光法，但在圖21及圖23所示的裝置中，通過取代強(qiáng)度掩膜而采用相位掩膜，可按原樣作為制作低PDL的SPFG的裝置而起作用。
此外還可構(gòu)成使光纖的外徑測定器與帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的光纖夾以及干涉曝光系統(tǒng)相組合，通過干涉曝光法而具有同樣功能的光纖光柵的制造裝置。該干涉曝光法比如由基于使互相相干的2個(gè)光束發(fā)生干涉而形成的干涉條紋的曝光而形成細(xì)微圖案。
干涉曝光系統(tǒng)是一種可以將比如相干而且是平行光線束的激光通過半鏡片分割為2個(gè)光束，由平面鏡分別對這2個(gè)光束進(jìn)行反射，使2條激光達(dá)到一定角度并交叉，在該交叉部分形成干涉條紋，使光纖曝光，由此與干涉條紋的光強(qiáng)度分布對應(yīng)，在光纖上形成周期性的高折射率部的光學(xué)系統(tǒng)。
接下來對降低PDL的方法作以說明。
首先，對在理想的光纖，即光纖本身的雙折射為零的場合下，從光纖單側(cè)曝光的場合下的針對各偏振波的LPFG的PDL的變遷作以探討。
圖25A、B表示該狀態(tài)。這里，表示對相對光纖軸具有對稱芯部的光纖，即式(10)的Bfib為0的光纖，從圖41A、B所示的x軸方向照射紫外光，形成了光纖光柵的場合。在圖25A、B中，A是曝光量最小的場合，成為B、C后曝光量增加。以后至圖30B之前均同樣。各曝光條件表示一種在A～C中，光柵周期及光柵長是一定的，按照A、B、C順序增加紫外光的照射量即紫外光的照射能量的時(shí)間積分來進(jìn)行的場合。
在圖25A、B中，在曝光量極少的期間，針對x，y各偏振波的折射率變動幾乎相等，但在折射率變動量增大到某種程度以上的場合下，如利用圖41B所作的說明所示，針對y偏振波的折射率變動量一方增大。這樣，根據(jù)利用圖41A、B及圖42所說明的理論，如圖25A所示，針對y偏振波的損失峰值大于針對x偏振波的損失峰值，而且在長波長一側(cè)出現(xiàn)，針對該x，y兩個(gè)偏振波的損失波譜之差的絕對值成為PDL。圖25B表示該P(yáng)DL。
接下來，對通過使具有雙折射的光纖，即非對稱芯部光纖旋轉(zhuǎn)并曝光來形成了LPFG的場合下針對各偏振波的LPFG的PDL變遷作以探討。
將光纖的實(shí)效折射率達(dá)到最大的偏振波的電場方向設(shè)為x方向。在曝光時(shí)，對光纖軸對稱地照射紫外光而不發(fā)生作為曝光起因的雙折射的場合下，透過損失與PDL的變遷呈圖26A、B的形式。在該場合下，由于雙折射因曝光而不發(fā)生變化，因而x，y偏振波間的損失峰值的波長偏差在從曝光前至曝光后是一定的。在該場合下，PDL由基于光纖的雙折射的波長偏差與損失傾斜之積決定。即，在同一損失形體的場合下，PDL只由光纖的雙折射決定。因此，在光纖的雙折射大的場合下，即在采用了一般PMD大的光纖的場合下，基于曝光的PDL難以降低。
以下對考慮光纖的雙折射方向與由曝光引起的雙折射方向，進(jìn)一步降低PDL的方法作具體說明。
首先，考慮一種在具有雙折射的光纖，即從一個(gè)方向?qū)⒆贤夤庹丈涞椒菍ΨQ芯部光纖的場合下，光纖的雙折射與由曝光引起的雙折射達(dá)到同一方向的場合。這里同樣，將光纖的實(shí)效折射率達(dá)到最大的偏振波的電場方向設(shè)為x軸方向。
在從y軸方向使紫外光曝光的場合下，由曝光引起的雙折射達(dá)到與光纖雙折射相同的方向。即，針對x偏振波(具有與x軸平行的電場成分的偏振波)的折射率變動大于針對y偏振波的折射率變動。這與圖14～16所示的狀況相同。在該場合下，各偏振波損失的中心波長偏差如圖27A所示，是隨著曝光的進(jìn)行而擴(kuò)大的一方，PDL如圖27B所示，追索劣化路徑。由此可看出，按照光纖的雙折射與由曝光引起的雙折射達(dá)到同一方向的原則曝光后，不能因由曝光引起的雙折射而抵消光纖的雙折射。
接下來，對在光纖的雙折射與由曝光引起的雙折射互相抵消的方向上動作，而且各雙折射的絕對值的大小關(guān)系成為問題的場合下，降低PDL的方法作以說明。
首先，對降低該P(yáng)DL的順序作以說明。
第1順序是，對從分別與光纖的長軸與短軸平行的方向曝光來形成光纖光柵，在任意一個(gè)方向上曝光的一方的PDL是否趨小進(jìn)行比較。由此檢測具有與長軸·短軸的任意一個(gè)平行的電場的偏振波的實(shí)效折射率是否較大。
第2順序是，在根據(jù)需要有進(jìn)一步降低PDL的必要的場合下，對由上述評估得到的PDL波譜進(jìn)行解析，對因光纖的雙折射而引起的中心波長偏差Δλfib與基于因曝光而引起的雙折射的中心波長偏差Δλexp的大小進(jìn)行比較。根據(jù)由第1順序而得到的中心波長偏差Δλ(1)與Δλ(2)，對式(11)、式(12)Δλfib+Δλexp＝MAX(Δλ(1)，Δλ(2))...(11)|Δλfib-Δλexp|＝MIN(Δλ(1)，Δλ(2)) ...(12)進(jìn)行連立解析，由此求出Δλfib與Δλexp的值。這里，根據(jù)式(12)的絕對值符號，Δλfib與Δλexp的解存在2組，但在比如紫外光的照射量不同的條件下制作的光纖光柵中，由于Δλfib不取決于照射量，是一定的，因而通過至少在4種條件下制作其曝光的方向及/或紫外光的照射量相異的光纖光柵，并評估該損失波譜及PDL波譜，可以唯一確定Δλfib。
不過，即使在同一光纖中，這些值隨著曝光條件比如與波導(dǎo)模式結(jié)合的包層模式的次數(shù)、最大損失差ΔL、半頻帶σ等可能有較大變化，因而對一種品種有必要進(jìn)行1次以上的測定。
其結(jié)果是，如果Δλfib≥Δλexp，則至此獲得的PDL最小。這里在PDL未充分降低的場合下，采用PMD更小的光纖來制作光纖光柵。
另一方面，在Δλfib＜Δλexp的場合下，對光纖進(jìn)行非對稱曝光，試著進(jìn)行基于該非對稱曝光的適度的雙折射的導(dǎo)入。即，找出具有式(13)的關(guān)系的角度Φ。
Δλfib+Δλexp∫cos2φ2dl=0···(13)]]>以下對基于上述順序的具體的光纖光柵制造方法作以說明。
首先，第1種場合是一種光纖的雙折射與由曝光引起的雙折射互相抵消，而且Δλfib＝Δλexp的場合，即基于光纖自身雙折射的中心波長的波動幅度Δλfib與基于由曝光而導(dǎo)入的雙折射DC成分的中心波長的波動幅度Δλexp相等的場合。
在該場合下，如圖28A所示，與在A、B的曝光條件下其損失的中心波長在x偏振波與y偏振波下發(fā)生偏差相反，在C曝光條件下其損失的中心波長偏差為零。其次，PDL如圖28B所示，只成為基于各偏振波的折射率變動量(AC成分)之差的損失深度之差。
這里的示例是一種采用了其x偏振波的實(shí)效折射率大于y偏振波的光纖的場合，而且設(shè)想一種對光纖從x軸方向進(jìn)行了紫外光照射的狀況。一般此時(shí)可將PDL設(shè)到最小。
第2種場合是一種雖然具有光纖的雙折射與由曝光引起的雙折射互相抵消的狀況，但光纖的雙折射大于由曝光引起的雙折射的場合。
在該場合下，如圖29A所示，雖然隨著從A向C進(jìn)行曝光，基于光纖雙折射的中心波長偏差得到補(bǔ)償，但在C的曝光條件下得不到補(bǔ)償。在這種場合下，由于曝光，不能進(jìn)行自此以上的雙折射補(bǔ)償。即，只要在同光纖中，在同曝光條件下形成光柵，即使光纖的方向達(dá)到最佳，也不能進(jìn)行自此以上的PDL改善。
第3種場合是一種光纖的雙折射與由曝光引起的雙折射互相抵消的狀況，而且是一種由曝光引起的雙折射大于光纖的雙折射的場合。即，是一種在著眼了中心波長偏差的場合下，隨著基于曝光的雙折射的導(dǎo)入，光纖的雙折射被適度補(bǔ)償?shù)臓顩r。
在該場合下，如圖30A所示，隨著從A向C進(jìn)行曝光，x偏振波、y偏振波的中心波長偏差中的長波·短波的位置關(guān)系發(fā)生逆轉(zhuǎn)。在這種場合下，通過對由曝光引起的雙折射進(jìn)行適度調(diào)節(jié)，可以導(dǎo)入適量的雙折射，進(jìn)一步減小PDL。
對上述第3種場合，對通過對由曝光引起的雙折射進(jìn)行適度調(diào)節(jié)，導(dǎo)入適量的雙折射，進(jìn)一步減小PDL的具體方法，作以下說明。
由于比如光纖的實(shí)效折射率與y偏振波相比對x偏振波更大，因而從圖41A、B的x軸方向照射紫外光，形成了光柵的結(jié)果是，由曝光引起的雙折射大于光纖的雙折射時(shí)，通過對光纖的x軸方向及y軸方向進(jìn)行非對稱曝光，可調(diào)節(jié)由曝光引起的雙折射的導(dǎo)入量。
作為這種調(diào)節(jié)由曝光引起的雙折射的導(dǎo)入量的方法，圖31、32表示了對光纖的x軸方向及y軸方向進(jìn)行非對稱曝光的曝光方法示例。
圖31所示的曝光方法是一種從x軸方向及y軸方向進(jìn)行曝光，而且按照來自x軸方向的曝光量大于來自y軸方向的曝光量的原則進(jìn)行曝光的方法。這樣，光纖中由曝光而導(dǎo)入的折射率中，y軸方向的折射率大于x軸方向的折射率。反之，如果按照來自y軸方向的曝光量大于來自x軸方向的曝光量的原則進(jìn)行曝光，由曝光而導(dǎo)入光纖的折射率中，x軸方向的折射率將大于y軸方向的折射率。這樣，可調(diào)節(jié)基于曝光的雙折射的導(dǎo)入量。
圖32表示對光纖雙折射進(jìn)行適度補(bǔ)償?shù)膩碜孕毕虻钠毓夥椒āＴ谠搱龊舷?，通過從對x軸呈斜向的2個(gè)方向曝光，導(dǎo)入光纖的折射率中，y軸方向的折射率大于x軸方向的折射率。由于導(dǎo)入光纖的折射率的大小隨斜向曝光時(shí)的角度而異，因而通過確定適當(dāng)?shù)慕嵌葋磉M(jìn)行照射，可以調(diào)節(jié)基于曝光的雙折射的導(dǎo)入量。
對于實(shí)際中制作的光纖光柵，對透過損失波譜及PDL波譜進(jìn)行了解析后，判定出由曝光引起的雙折射大于光纖的雙折射。由此解析的結(jié)果是，通過從與光纖的長軸形成55°角度的方向照射紫外光來形成LPFG，可使PDL達(dá)到最小化。該角度的計(jì)算可以通過找出滿足式(13)的角度Φ來進(jìn)行。
圖33～35表示在實(shí)際中通過從與光纖的長軸形成55°角度的方向照射紫外光來制作的長周期光纖光柵的透過損失波譜及PDL波譜。此外表2表示此時(shí)的光柵制作參數(shù)。
表2

從圖33～35可看出，PDL的最大值為0.15～0.17dB。從與長軸平行的方向使紫外光曝光來制作的LPFG的PDL最大值為0.46～0.49dB與從與長軸垂直的方向逐次按相同的照射量使紫外線曝光來制作的LPFG的PDL最大值為0.24～0.27dB相比，這也是充分小的值。即，對光纖的x軸方向及y軸方向進(jìn)行非對稱曝光，調(diào)節(jié)因曝光而引起的雙折射的導(dǎo)入量，這對于PDL的降低是非常有效的。
此外雖然在上述說明中，對降低LPFG的PDL的方法作了說明，但該方法并非限定于LPFG的場合，對SPFG當(dāng)然也適用。
根據(jù)該例的光纖光柵制造裝置，可實(shí)現(xiàn)通過具有測定光纖的外徑的單元及使針對光纖的曝光方向變化的單元，可按照因光纖自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射及因曝光而引起的雙折射互相抵消的原則使光纖曝光，可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造裝置。
此外根據(jù)該例的光纖光柵制造方法，可實(shí)現(xiàn)通過測定光纖的外徑，從光纖斷面的長軸方向及/或短軸方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w，可使因光纖自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與因曝光而引起的雙折射互相抵消，可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造方法。
此外由于可以通過從光纖斷面的長軸方向及短軸方向?qū)⒄丈淞炕椴煌淖贤夤庹丈涞焦饫w，根據(jù)被照射的紫外光所具有的偏振光，使折射率的導(dǎo)入量在長軸方向及短軸方向各異，調(diào)節(jié)因曝光而引起的雙折射的導(dǎo)入量，因而可以實(shí)現(xiàn)可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造方法。
此外由于可以通過對光纖斷面的長軸方向或短軸方向，從形成規(guī)定角度的方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w，制造光纖光柵，根據(jù)被照射的紫外光所具有的偏振光，使折射率的導(dǎo)入量在長軸方向及短軸方向各異，調(diào)節(jié)因曝光而引起的雙折射的導(dǎo)入量，因而可以實(shí)現(xiàn)可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造方法。
此外通過根據(jù)上述制造方法來制造光纖光柵，可以實(shí)現(xiàn)大幅降低了插入損失偏振波依存性的光纖光柵。
雖然在特愿2000-360905所示的方法中，由曝光而導(dǎo)入光纖的雙折射被降至最小限，但基于因光纖自身而引起的雙折射的PDL仍然殘存。
通常在單一模式光纖中，因光纖自身而引起的雙折射較小，式(4)所表達(dá)的中心波長偏差高值為0.1nm，即使在大值的場合下也為1nm以下。對這種較小的波長偏差，從式(8)與式(9)求出的PDL可以根據(jù)將損失波譜loss(λ)以波長微分后的絕對值|dloss(λ)/dλ|、中心波長偏差Δλctr、光柵周期Λ來由式(14)的微分形式表示。
PDLcalc(λ)=Δλctr|dloss(λ)dλ|···(14)]]>此外根據(jù)式(14)及式(4)，因光纖自身而引起的PDL可由式(15)表示。
PDLcalc(λ)=ΛB1|dloss(λ)dλ|···(15)]]>這里，損失波譜loss(λ)通過將無偏振光或全偏振光入射到光纖光柵，利用光譜分析儀或光能測量儀被測定。損失波譜的波長微分可通過在充分小的波長間隔δλ進(jìn)行測定，在比如式(16)的差分下進(jìn)行近似計(jì)算來求出。
dloss(λ)dλ=loss(λ+δλ/2)-loss(λ-δλ/2)δλ···(16)]]>在由本發(fā)明的制造方法制造出的光纖光柵中，可以使其PDL小于因光纖自身而引起的由式(15)表示的PDL。即，可以使按由本發(fā)明的制造方法制造出的光纖光柵實(shí)測的PDL(PDLmeas(λ))與由式(15)表示的基于因光纖自身而引起的雙折射的PDL(PDLcalc(λ))相比更小。
接下來，作為本發(fā)明的光模塊示例，對光放大器模塊一例作以說明。
該例中，將上述光纖光柵作為用于使基于比如鉺添加光纖放大器等光放大器的放大光的波長依存性平坦化的增益均等化器使用，使該光放大器與光纖光柵組合來形成光放大器模塊。
圖36表示作為光放大器采用了鉺添加光纖放大器的場合下，本發(fā)明的光放大器模塊的結(jié)構(gòu)一例。
圖36中，符號111表示傳送信號光的光傳送路。該光傳送路111被連接到WDM耦合器112的一方的輸入端口。該WDM耦合器112的另一方的輸入端口與激勵光源113連接，WDM耦合器112的輸出端口與作為增益媒體的鉺添加光纖(以下簡稱為「EBDF」)114的一端連接。
該EDF114的另一端與光纖光柵115連接。在該例中，各光部件之間的連接通過比如融接連接來進(jìn)行。
從光傳送路111發(fā)送的信號光在WDM耦合器112中與來自激勵光源113的激勵光合波，輸入到EDF114的一端并被光放大。該放大光由光纖光柵115被進(jìn)行增益均等化處理，輸出到光傳送路111。
由于本發(fā)明的光纖光柵如上所述可以降低PDL，因而作為用于使光放大器增益均等化的增益均等化器是有效的。
此外雖然在上述說明中，對作為放大器采用了鉺添加光纖放大器的場合作了說明，但光放大器的種類并非受此限定，必要時(shí)也可以是其它光放大器。
雖然以上對光放大器模塊作了說明，但作為這里談到的光模塊，并非限定于光放大器，比如在塊均等化器等只由受動部件構(gòu)成的光模塊中采用本發(fā)明的光纖光柵也是有效的。此外，該塊均等化器是一種為補(bǔ)償來自光放大器增益的設(shè)計(jì)值的偏差及/或來自傳送用光纖的傳送損失的波長依存性設(shè)計(jì)值的偏差，必要時(shí)按光放大器數(shù)級乃至數(shù)十級一次的比例被使用的補(bǔ)償器模塊。
根據(jù)該例的光模塊，通過由可降低PDL的光纖光柵進(jìn)行增益均等化，可實(shí)現(xiàn)增益及插入損失的偏振波依存性小的光模塊。
接下來，對本發(fā)明的光通信系統(tǒng)示例作以說明。
該示例的光通信系統(tǒng)中，光發(fā)送部與光接收部通過光傳送路連接，在該光傳送路途中，設(shè)有上述光放大器模塊。
圖37表示本發(fā)明的光通信系統(tǒng)的示例構(gòu)成。
圖26中，符號120是光通信系統(tǒng)，符號121是光發(fā)送終端臺，符號122是光接收終端臺。該光發(fā)送終端臺121與光接收終端臺122通過光傳送路111連接。在光傳送路111的途中，作為本發(fā)明的光模塊110示例，光放大器模塊被1級插入或多級串聯(lián)連接。由光發(fā)送終端臺121發(fā)送出的光信號通過多級配置的光放大器模塊被光放大，由光接收終端臺122接收。
在該例中，通過把將本發(fā)明的光纖光柵作為增益均等化器使用的光模塊裝入光通信系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)偏振波特性優(yōu)異而且信號傳送質(zhì)量高的光通信系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過具有測定光纖的外徑的單元和使針對光纖的曝光方向變化的單元，可以按照因光纖自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與因曝光而引起的雙折射互相抵消的原則使光纖曝光。因此可實(shí)現(xiàn)可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造裝置。
此外通過測定光纖的外徑，來檢測光纖斷面的長軸方向與短軸方向，從光纖斷面的長軸方向及/或短軸方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w，由此可以使因光纖自身的結(jié)構(gòu)而引起的雙折射與因曝光而引起的雙折射互相抵消。因此可實(shí)現(xiàn)可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造方法。
此外通過從光纖斷面的長軸方向及短軸方向?qū)⒄丈淞炕椴煌淖贤夤庹丈涞焦饫w，可以根據(jù)被照射的紫外光所具有的偏振光，使折射率的導(dǎo)入量在長軸方向及短軸方向各異，調(diào)節(jié)因曝光而引起的雙折射的導(dǎo)入量。因而可實(shí)現(xiàn)可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造方法。
此外通過從對光纖斷面的長軸方向或短軸方向形成規(guī)定角度的1個(gè)方向或多個(gè)方向?qū)⒆贤夤庹丈涞焦饫w，制造光纖光柵，可以根據(jù)被照射的紫外光所具有的偏振光，使折射率的導(dǎo)入量在長軸方向及短軸方向各異，調(diào)節(jié)因曝光而引起的雙折射的導(dǎo)入量。因而可實(shí)現(xiàn)可制造插入損失偏振波依存性小的光纖光柵的光纖光柵制造方法。
此外通過由上述制造方法來制造光纖光柵，可實(shí)現(xiàn)大幅降低了插入損失偏振波依存性的光纖光柵。
此外通過由可降低PDL的光纖光柵來進(jìn)行增益均等化，可得到偏振波依存性小的光模塊。
此外通過將偏振波依存性小的光模塊裝入光通信系統(tǒng)，可得到偏振波依存性小的光通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵制造方法，其通過在具備了由基于特定波長光的照射而折射率上升的材料組成的部位的光纖側(cè)面、沿該光纖的長度方向以規(guī)定周期照射上述特定波長光，使該照射部分的折射率上升，而制造具有沿長度方向以規(guī)定周期間斷排列的多個(gè)光柵部的光纖光柵，其中在光纖中沿其圓周方向均勻地照射光，形成上述折射率上升部。
2.一種光纖光柵制造方法，其通過在具備了由基于特定波長光的照射而折射率上升的材料組成的部位的光纖側(cè)面、沿該光纖的長度方向以規(guī)定周期照射上述特定波長光，使該照射部分的折射率上升，而制造具有沿長度方向以規(guī)定周期間斷排列的多個(gè)光柵部的光纖光柵，其中在形成上述多個(gè)折射率上升部時(shí)，使光的照射位置沿光纖的長度方向依次變更，按照在上述光柵部整體范圍內(nèi)對光的照射量沿光纖的長度方向進(jìn)行積分的結(jié)果是沿光纖的圓周方向的照射量成為均等的原則照射光。
3.權(quán)利要求1中記載的光纖光柵的制造方法，其中通過采用拋物面鏡，而沿著光纖的圓周方向均等地照射光。
4.權(quán)利要求1或2中記載的光纖光柵的制造方法，其中通過采用多個(gè)反射鏡，而沿著光纖的圓周方向均等地照射光。
5.權(quán)利要求1或2中記載的光纖光柵的制造方法，其中通過使光纖及所照射的光的一方或兩方沿光纖軸旋轉(zhuǎn)，而沿著光纖的圓周方向均等地照射光。
6.一種用于權(quán)利要求1或2中記載的光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置，其具備保持光纖的保持單元；將特定波長的光照射到該光纖的照射單元，上述保持單元具備使上述光纖在其圓周方向上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
7.一種用于權(quán)利要求3中記載的光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置，其具備在內(nèi)面具有鏡面的拋物面鏡；將光照射到該拋物面鏡內(nèi)面的照射單元；在該拋物面鏡內(nèi)配置光纖予以保持的保持單元；使上述拋物面鏡和該保持單元的至少一方在上述光纖的長度方向上移動的移動單元。
8.一種用于權(quán)利要求4中記載的光纖光柵制造方法的光纖光柵制造裝置，其具備多個(gè)反射鏡；用于將光照射到該反射鏡的照射單元；用于在由該反射鏡反射的光的光路上配置光纖并予以保持的保持單元；用于使上述反射鏡和該保持單元的至少一方在上述光纖的長度方向上移動的移動單元。
9.一種光纖光柵，其通過沿光纖的長度方向以規(guī)定周期照射紫外光而具有周期性的折射率分布，其中該光纖光柵的使用波長范圍內(nèi)的插入損失偏振波依存性的最大值在同一制造批量內(nèi)的分布與上述插入損失偏振波依存性的最大值在同一制造批量內(nèi)的平均值相比為五分之一以下。
10.一種光纖光柵制造裝置，其通過將紫外光照射到添加了光敏性物質(zhì)的光纖來周期性形成高折射率部，制造光纖光柵，其具有測定該光纖的外徑的單元；使針對該光纖的曝光方向變化的單元。
11.權(quán)利要求10中記載的光纖光柵制造裝置，其中使固定上述光纖的光纖夾沿上述光纖軸旋轉(zhuǎn)，使上述曝光方向變化。
12.權(quán)利要求10中記載的光纖光柵制造裝置，其中使用于將紫外光照射到上述光纖的鏡片或鏡片與集光透鏡沿上述光纖外周旋轉(zhuǎn)，使上述曝光方向變化。
13.權(quán)利要求10、11或12中記載的光纖光柵制造裝置，其中由干涉曝光系統(tǒng)進(jìn)行上述曝光。
14.權(quán)利要求10、11或12中記載的光纖光柵制造裝置，其中通過相位掩膜或強(qiáng)度掩膜將上述紫外光照射到上述光纖，進(jìn)行上述曝光。
15.權(quán)利要求10、11或12中記載的光纖光柵制造裝置，其中通過邊使鏡片或鏡片與集光透鏡相對上述光纖軸平行移動，邊將上述紫外光照射到上述光纖來進(jìn)行上述曝光。
16.權(quán)利要求10、11或12中記載的光纖光柵制造裝置，其中通過邊使固定上述光纖的上述光纖夾相對上述光纖軸平行移動，邊將上述紫外光照射到上述光纖來進(jìn)行上述曝光。
17.一種光纖光柵制造方法，其通過測定光纖的外徑，來檢測該光纖斷面的長軸方向與短軸方向，從該光纖斷面的長軸方向及/或短軸方向?qū)⒆贤夤庹丈涞缴鲜龉饫w，由此周期性形成高折射率部，制造光纖光柵。
18.一種光纖光柵制造方法，其中通過測定光纖的外徑，來檢測該光纖斷面的長軸方向與短軸方向，從該光纖斷面的長軸方向及短軸方向?qū)⒄丈淞炕椴煌淖贤夤庹丈涞缴鲜龉饫w，由此調(diào)節(jié)基于曝光的雙折射的導(dǎo)入量，周期性形成高折射率部，制造光纖光柵。
19.一種光纖光柵制造方法，其中通過測定光纖的外徑，來檢測該光纖斷面的長軸方向與短軸方向，對該光纖斷面的長軸方向或短軸方向，從形成規(guī)定角度的1個(gè)方向或多個(gè)方向?qū)⒆贤夤庹丈涞缴鲜龉饫w，由此調(diào)節(jié)基于曝光的雙折射的導(dǎo)入量，周期性形成高折射率部，制造光纖光柵。
20.權(quán)利要求19中記載的光纖光柵制造方法，其中上述規(guī)定角度由從上述光纖斷面的長軸方向及/或短軸方向?qū)⒆贤夤庹丈涞缴鲜龉饫w所形成的光纖光柵的透過損失波譜與插入損失偏振波依存性來決定。
21.一種光纖光柵，其通過將紫外光照射到添加了光敏性物質(zhì)的光纖來形成周期性高折射率部而成，其中將入射無偏振光或全偏振光而實(shí)測的損失波譜loss(λ)以波長微分后的絕對值|dloss(λ)/dλ|與從光纖的波導(dǎo)模式的模式雙折射B1及光柵周期Λ、作為Λ·B1·|dloss(λ)/dλ|求出的插入損失偏振波依存性PDLcalc(λ)相比，具有小的插入損失偏振波依存性PDLmoas(λ)。
22.一種光模塊，其采用了權(quán)利要求21中記載的光纖光柵。
23.一種光通信系統(tǒng)，其裝有權(quán)利要求22中記載的光模塊。
全文摘要
本發(fā)明以改善紫外線感應(yīng)型光纖光柵中的插入損失的偏振波依存性(PDL)為目的。在本發(fā)明中，在一種通過從具備由因特定波長的光照射而折射率上升的材料組成的部位的光纖側(cè)面沿該光纖的長度方向按規(guī)定周期照射上述特定波長的光，使該照射部分的折射率上升，來制造具有沿長度方向按規(guī)定周期間斷排列的多個(gè)光柵部的光纖光柵的方法中，在光纖中沿其圓周方向均勻地照射光，形成上述折射率上升部。
文檔編號G02B6/10GK1606706SQ0182228
公開日2005年4月13日 申請日期2001年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月28日
發(fā)明者石井裕, 和田朗, 木村直樹, 齋藤伸 申請人:株式會社藤倉