專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖光柵、光纖光柵的制造方法和光纖光柵制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光通信系統(tǒng)的光纖光柵(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為“光纖光柵”)的制造方法，本發(fā)明特別是涉及可對(duì)光纖光柵的光學(xué)特性進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，使制造合格率大幅度地提高的光纖光柵，其制造方法，以及制造設(shè)備。
背景技術(shù)：
光纖光柵指具有使特定波長(zhǎng)的光，以反射模式(mode)，包層模式(mode)或輻射模式(mode)耦合，使該光衰減的特性器件。與入射光相同方向的包層mode或輻射mode耦合的類(lèi)型稱(chēng)為“透射型”，與入射光相反方向的導(dǎo)波mode(其中包含纖芯模式(core mode)，反射模式(mode))，包層模式(mode)或輻射模式(mode)耦合的類(lèi)型稱(chēng)為“反射型”。
在光纖光柵的反射光，或透射光的光譜中，通過(guò)將規(guī)定波長(zhǎng)的光衰減，獲得頂點(diǎn)，該頂點(diǎn)的值稱(chēng)為“衰減率”，其中心的波長(zhǎng)稱(chēng)為“中心波長(zhǎng)”，另外，頂點(diǎn)的頻帶的值稱(chēng)為“衰減頻帶寬度”。
在光纖光柵與長(zhǎng)周期型，短周期型無(wú)關(guān)，將光纖光柵用作放大均化器，衰減器，頻帶去除濾波器等的光衰減器的場(chǎng)合，對(duì)透射光進(jìn)行監(jiān)視，衰減率采用透射損失。在將光纖光柵用作反射器(反射鏡)，波長(zhǎng)分離器等的場(chǎng)合，對(duì)反射光進(jìn)行監(jiān)視，衰減率采用反射率。
光纖光柵通過(guò)下述方式獲得，該方式為比如沿光纖的縱向，形成由一定的周期性變化，比如，纖芯的折射率的周期性變化形成的光柵部。為了使折射率產(chǎn)生周期性的變化，通常采用紫外線(xiàn)。作為使用紫外線(xiàn)，制造光柵部的方法，一般進(jìn)行下述的方法。
首先，對(duì)光纖進(jìn)行氫氣浸透處理，提高光纖(特別是纖芯)對(duì)紫外線(xiàn)造成的折射率變化的敏感性。另外，通過(guò)沿光纖(纖芯)的縱向，以規(guī)定的周期，照射紫外線(xiàn)，使照射部分的折射率提高，形成光柵部。紫外線(xiàn)的照射采用干涉曝光法，相位掩模(mask)法，強(qiáng)度掩模(mask)法，通過(guò)聚光的束進(jìn)行曝光的方法等，在這些方法中的任何一種中，通過(guò)紫外線(xiàn)曝光的部分的折射率上升，可沿光纖的縱向，形成折射率變化。
另外，上述周期還具有形成一定間隔的場(chǎng)合，還具有適合采用沿光纖的縱向，周期變化的線(xiàn)性調(diào)頻脈沖間隔(chirPitch)的場(chǎng)合。另外，為了實(shí)現(xiàn)反射型，必須要求短周期型，為了形成透射型，必須要求長(zhǎng)周期型。
此外，上述光纖的纖芯由添加有鍺的石英玻璃形成，鍺具有通過(guò)照射紫外線(xiàn)，使石英玻璃的折射率上升的作用。還具有下述場(chǎng)合，在該場(chǎng)合中，根據(jù)情況，采用設(shè)置于纖芯的外周上的包層的一部分或全部采用添加有鍺的光纖，同樣在包層中，形成折射率的周期性變化。另外，也具有下述場(chǎng)合，在該場(chǎng)合中，僅僅包層采用添加有鍺的光纖，僅僅在包層，形成折射率的周期性的變化。
人們知道，如果添加鍺，則使石英的折射率上升，在包層中添加鍺的場(chǎng)合，為了調(diào)整纖芯和包層的折射率，一般添加1種或多種其它的摻雜劑。
作為使石英玻璃的折射率上升的摻雜劑，人們知道有鋁或磷。另外，作為具有降低折射率的作用的摻雜劑，人們知道有硼或氟。即，在包層中添加鍺的場(chǎng)合，為了補(bǔ)償通過(guò)添加鍺而上升的折射率，比如，可添加硼或氟。
在該紫外線(xiàn)照射處理后，最好進(jìn)行脫氫處理，抑制光柵部的折射率發(fā)生變化的情況，使光學(xué)特性保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。
另外，最好，作為調(diào)整損失或反射的中心波長(zhǎng)(下面稱(chēng)為“中心波長(zhǎng)”)，使制造合格率上升的方式，進(jìn)行加熱處理，或?qū)φ麄€(gè)光柵部照射紫外線(xiàn)的均勻照射(下面稱(chēng)為“紫外線(xiàn)均勻照射”)。
即，通過(guò)均勻地照射紫外線(xiàn)，伴隨平均折射率的上升，中心波長(zhǎng)朝向長(zhǎng)波側(cè)移動(dòng)。另外，由于加熱，折射率變化變小，即，平均折射率變小，中心波長(zhǎng)朝向短波側(cè)移動(dòng)。因此，在所制造的光纖光柵的中心波長(zhǎng)為小于所需的值的波長(zhǎng)側(cè)的場(chǎng)合，進(jìn)行紫外線(xiàn)均勻照射，在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的場(chǎng)合，進(jìn)行加熱處理，調(diào)整中心波長(zhǎng)。在過(guò)去的方法中，由于按照上述方式，僅僅注重于中心波長(zhǎng)，故僅僅進(jìn)行紫外線(xiàn)均勻照射，加熱處理中的任何一項(xiàng)。
最后，為了提供熱穩(wěn)定性，進(jìn)行加熱時(shí)效處理。
發(fā)明概述但是，最近，在采用光纖，形成頻帶衰減濾波器或光放大用的放大均化器等的場(chǎng)合，不僅對(duì)于中心波長(zhǎng)，而且對(duì)于衰減率，要求較高的精度。
然而，在過(guò)去的方法中，通過(guò)借助加熱，甚至紫外線(xiàn)均勻照射，調(diào)整中心波長(zhǎng)的步驟中，衰減率變化。比如，在光柵部中，由紫外線(xiàn)造成的折射率變化量通過(guò)加熱而變小，其結(jié)果是，衰減率減小。
因此，如果僅僅為中心波長(zhǎng)，可較穩(wěn)定地進(jìn)行控制，但是沒(méi)有衰減率的調(diào)整機(jī)構(gòu)，難于在穩(wěn)定地保持制品的光學(xué)特性的同時(shí)，確保較高的合格率。
此外，光纖光柵的折射率變化特別是在紫外線(xiàn)照射后，對(duì)熱環(huán)境敏感(即，形成熱不穩(wěn)定性)，難于長(zhǎng)期地，在環(huán)境下，穩(wěn)定地保持光學(xué)特性。
本發(fā)明是針對(duì)以上方面而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種方法和裝置，該方法和裝置一邊以較高的精度，對(duì)中心波長(zhǎng)和衰減率進(jìn)行控制，一邊以較高的精度，對(duì)光纖光柵的制造時(shí)的光學(xué)特性進(jìn)行調(diào)整，另外進(jìn)行熱穩(wěn)定性處理。
為了解決上述課題，在本發(fā)明中，提出下述的技術(shù)方案。按照本發(fā)明的光纖光柵制造方法，通過(guò)以適當(dāng)組合的方式進(jìn)行紫外線(xiàn)均勻照射和加熱處理，可調(diào)整光纖光柵的中心波長(zhǎng)和中心波長(zhǎng)的衰減率，獲得具有所需的的光學(xué)特性的光纖光柵。
即，第1項(xiàng)發(fā)明涉及一種光纖光柵的制造方法，其特征在于通過(guò)沿光纖的縱向，按照規(guī)定的周期，照射紫外線(xiàn)，形成具有周期性的折射率分布的光柵部，在必要的場(chǎng)合，進(jìn)行脫氫處理后，進(jìn)行至少1次的，對(duì)整個(gè)光柵部，照射紫外線(xiàn)的紫外線(xiàn)均勻照射處理，最后，進(jìn)行用于使光柵部的光學(xué)特性保持穩(wěn)定的加熱時(shí)效處理。
另外，最好在光柵部形成步驟之前，進(jìn)行氫添加處理，在進(jìn)行該氫添加處理的場(chǎng)合，最好在紫外線(xiàn)均勻照射處理之前，進(jìn)行脫氫處理。
第2項(xiàng)發(fā)明涉及第1項(xiàng)發(fā)明所述的光纖光柵的制造方法，其特征在于上述紫外線(xiàn)均勻照射處理的前或后，進(jìn)行至少1次以上的，用于對(duì)整個(gè)光柵部進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)光學(xué)特性的調(diào)整的加熱精整(trimming)處理。
第3項(xiàng)發(fā)明涉及第1或2項(xiàng)發(fā)明所述的光纖光柵的制造方法，其特征在于按照任意次數(shù)和任意順序，反復(fù)多次地進(jìn)行上述紫外線(xiàn)均勻照射處理和上述加熱精整處理。
第4項(xiàng)發(fā)明涉及第1，2或3項(xiàng)所述的光纖光柵的制造方法，其特征在于在監(jiān)視光纖的透射光，反射光，以及參照光的同時(shí)，進(jìn)行上述紫外線(xiàn)均勻照射處理和上述加熱精整處理。
第5項(xiàng)發(fā)明涉及一種光纖光柵，該光纖光柵包括光柵部，該光柵部通過(guò)沿光纖的縱向，按照規(guī)定的周期，照射紫外線(xiàn)，具有周期性的折射率分別，該光纖光柵由具有一定的折射率的材料纖維形成，其特征在于該光柵部的最小折射率，大于該材料纖維的折射率，并且該光柵部的最小折射率的誤差足夠地小于周期性的折射率變化量，由此，容易調(diào)整光學(xué)特性。
第6項(xiàng)發(fā)明涉及一種光纖光柵的制造設(shè)備，其特征在于該制造設(shè)備包括用于調(diào)整光纖光柵的光學(xué)特性的紫外線(xiàn)照射裝置和加熱裝置。
第7項(xiàng)發(fā)明涉及第6項(xiàng)發(fā)明所述的制造設(shè)備，其特征在于該制造設(shè)備包括下述機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)使進(jìn)行上述紫外線(xiàn)均勻照射處理和上述加熱精整處理的光纖的拉力保持一定。
按照本發(fā)明的光柵的制造設(shè)備，可在測(cè)定光纖光柵的光學(xué)特性的同時(shí)，根據(jù)其結(jié)果，容易進(jìn)行適合的紫外線(xiàn)照射處理和加熱處理。另外，通過(guò)設(shè)置于纖維夾持件上的拉力保持機(jī)構(gòu)，可適當(dāng)?shù)貙⒐饫w的拉力保持一定，可防止拉力的過(guò)小，過(guò)大，變化造成的光學(xué)特性的調(diào)制，改變，可進(jìn)行精確的光學(xué)特性的控制。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施例的光纖光柵制造設(shè)備的說(shuō)明圖；圖2為本發(fā)明的光纖光柵制造設(shè)備的具體實(shí)施例的說(shuō)明圖；圖3為表示對(duì)光纖光柵進(jìn)行加熱精整處理的場(chǎng)合(圖3(A))，對(duì)其進(jìn)行紫外線(xiàn)均勻照射處理的場(chǎng)合(圖3(B)的相應(yīng)的折射率值變化量的示意圖；圖4為加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理時(shí)的光纖光柵的光學(xué)特性的變化的說(shuō)明圖；圖5為本發(fā)明的實(shí)施例的加熱精整，紫外線(xiàn)均勻照射處理和加熱時(shí)效時(shí)的光纖光柵的透射損失光譜(圖5(A)，以及透射損失頂點(diǎn)的遷移說(shuō)明圖(圖5(B)；圖6為本發(fā)明的實(shí)施例的加熱精整，紫外線(xiàn)均勻照射處理，以及加熱時(shí)效時(shí)的加熱精整的光學(xué)特性的變化的說(shuō)明圖；圖7為本發(fā)明的光纖光柵的縱向的折射率分布的說(shuō)明圖；圖8為已有的光纖光柵的縱向的折射率分布的說(shuō)明圖。
本發(fā)明的實(shí)施形式根據(jù)圖1～8，對(duì)本發(fā)明的光纖光柵，光纖光柵制造方法和光纖光柵制造設(shè)備的實(shí)例進(jìn)行描述。
首先，對(duì)本發(fā)明的光纖光柵制造設(shè)備的實(shí)例進(jìn)行描述。
圖1為本發(fā)明的光纖光柵制造設(shè)備的示意性說(shuō)明圖，該圖表示作為實(shí)施例的，在光纖中形成光柵部的場(chǎng)合。
在圖1中，光纖4通過(guò)光纖夾持件12R，12L固定，該光纖夾持件12R，12L設(shè)置于設(shè)在制造設(shè)備10的兩側(cè)的自動(dòng)臺(tái)11R，11L上。在制造設(shè)備10的中間部，設(shè)置有加熱器等的加熱裝置15和紫外線(xiàn)照射裝置，在夾持光纖4的狀態(tài)，通過(guò)自動(dòng)臺(tái)11R，11L，使該光纖4在紫外線(xiàn)照射裝置16上或加熱裝置15上平行地沿上下移動(dòng)，使其接收相應(yīng)的處理，形成光柵部5。
另外，在光纖夾持件12R上安裝有拉力調(diào)整機(jī)構(gòu)，可在光纖4的拉力保持在一定值的狀態(tài)，進(jìn)行處理，從而不產(chǎn)生拉力變化造成的光學(xué)特性的改變。
光源或光譜分析器等的光學(xué)特性測(cè)定系統(tǒng)20與光纖4的兩端連接，可確認(rèn)光柵部5的光學(xué)特性為規(guī)定的值。
圖2為更加具體地說(shuō)明上述光纖光柵制造設(shè)備，通過(guò)使光纖4保持在自動(dòng)臺(tái)11R，11L上的光纖夾持件12R，12L，平行地沿上下按照單軸方向移動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行加熱處理，紫外線(xiàn)照射處理。在光纖夾持件12R上，成一體地設(shè)置測(cè)壓元件13，通過(guò)該測(cè)壓元件13，檢測(cè)光纖4的拉力，通過(guò)在圖上左右沿單軸移動(dòng)的自動(dòng)臺(tái)11T，形成使光纖4保持規(guī)定拉力的機(jī)構(gòu)。在該拉力保持機(jī)構(gòu)中，采用相對(duì)光纖4的傾斜的較大位移，即，彈性常數(shù)較小的較長(zhǎng)的彈簧。
下面對(duì)光纖4的光學(xué)特性的測(cè)定系統(tǒng)的方案的動(dòng)作進(jìn)行描述。如果從波長(zhǎng)可變LD22和ASE光源，SLD等的較寬頻帶的光源23等，輸出較寬頻帶的光，則該光通過(guò)光開(kāi)關(guān)21，輸入到光纖4中，通過(guò)3dB耦合器(coupler)27等分地形成分支，其中1個(gè)分支光透過(guò)光柵部5，該透射光通過(guò)設(shè)置于光纖4的另一端的光開(kāi)關(guān)24的透射光監(jiān)視器28，進(jìn)行感光。由于來(lái)自光開(kāi)關(guān)21的返回光使波長(zhǎng)可變LD22和較寬頻帶光源23的動(dòng)作不穩(wěn)定，故最好采用單向波導(dǎo)管(isolator)31。
另一分支光通過(guò)設(shè)置于上述光開(kāi)關(guān)24上的參考光監(jiān)視器30，進(jìn)行感光。通過(guò)光柵部5反射的反射光經(jīng)3dB耦合器(coupler)2，通過(guò)設(shè)置于上述光開(kāi)關(guān)24上的反射光監(jiān)視器29感光。
該透射光，參考光，以及反射光可通過(guò)與光開(kāi)關(guān)24連接的光學(xué)強(qiáng)度儀25和光譜分析器26，進(jìn)行監(jiān)視。另外，可在確認(rèn)光柵部5的光學(xué)特性的同時(shí)，進(jìn)行光柵部5的制造，或進(jìn)行其光學(xué)特性的調(diào)整。
此外，根據(jù)光柵部5的特性，可對(duì)反射光，透射光中的任何一個(gè)進(jìn)行監(jiān)視。即，在透射型光纖光柵的場(chǎng)合，對(duì)透射光進(jìn)行監(jiān)視，在反射型光纖光柵的場(chǎng)合，對(duì)反射光進(jìn)行監(jiān)視。另外，對(duì)參考光進(jìn)行監(jiān)視，以便監(jiān)視輸入光的特性。
如果采用本發(fā)明的光纖光柵的制造設(shè)備10，即使在對(duì)因光學(xué)特性不同，紫外線(xiàn)的照射條件或加熱條件等不同的光柵部5進(jìn)行處理的情況下，仍可通過(guò)自動(dòng)臺(tái)11L，11R，使光纖4適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)，對(duì)其進(jìn)行處理，由此，可在不更換設(shè)備，而通過(guò)1臺(tái)制造設(shè)備10，進(jìn)行光纖4的加熱處理以及紫外線(xiàn)照射處理。于是，與采用相應(yīng)的加熱處理裝置和紫外線(xiàn)照射裝置的場(chǎng)合相比較，可防止在這些裝置上進(jìn)行光纖4的裝載轉(zhuǎn)換時(shí)的損傷，破斷，或品質(zhì)退化等的制造事故。
還有，光柵部5的光學(xué)特性相對(duì)光纖4的拉力，敏感而容易產(chǎn)生變化，但是按照本發(fā)明的制造設(shè)備10，由于在光纖4的夾持件12R上設(shè)置拉力調(diào)整機(jī)構(gòu)，故可即使在光柵形成用的加熱處理或紫外線(xiàn)處理時(shí)的情況下，仍可使拉力保持一定，可防止光柵部5的光學(xué)特性的變化，可容易地進(jìn)行光學(xué)特性的調(diào)整。
下面對(duì)本發(fā)明的光纖光柵的制造方法進(jìn)行描述。
在本實(shí)例中，最好在進(jìn)行氫添加處理后，按照相位掩模(phase mask)法等的已有方法，朝向光纖的縱向，以規(guī)定的周期，照射紫外線(xiàn)，進(jìn)行形成光柵部5的紫外線(xiàn)照射(光柵部形成步驟)，特別是最好在進(jìn)行脫氫步驟后，形成光柵部5，然后，至少1次地進(jìn)行對(duì)整個(gè)光柵部5均勻照射紫外線(xiàn)的紫外線(xiàn)均勻照射處理，根據(jù)需要，在紫外線(xiàn)均勻照射處理之前，或之后，對(duì)整個(gè)光柵部5進(jìn)行加熱處理，由此，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)光學(xué)特性的調(diào)整的加熱精整處理，最后，必須進(jìn)行加熱時(shí)效處理。
另外，在必要的場(chǎng)合，分別對(duì)紫外線(xiàn)均勻照射處理和加熱精整，按照任意順序，以及任意次數(shù)，進(jìn)行光纖光柵的光學(xué)特性的調(diào)整。
首先，氧添加處理在比如，100氣壓的氧氣氣氛中，溫度在20～60℃的范圍內(nèi)，7～14天的期間的條件下，以將光纖暴露的方式進(jìn)行。另外，規(guī)定周期的紫外線(xiàn)的照射的光柵部的形成通過(guò)下述方式進(jìn)行，該方式為采用比如，受激準(zhǔn)分子激光器，照射波長(zhǎng)在240nm附近的紫外線(xiàn)。此外，該光纖的纖芯由添加了鍺的石英玻璃形成，設(shè)置于其外周上的包層采用純石英玻璃等形成的包層。還有，按照上述方式，根據(jù)用途，還可采用在纖芯和包層這兩者中，或僅僅在包層中添加了鍺的光纖。在此場(chǎng)合，由于即使在鍺僅僅添加于石英玻璃中的情況下，仍具有使折射率上升的效果，故還可添加氟，硼，鋁等的其它的摻雜劑，調(diào)整折射率。
此外，脫氫處理在比如，大氣壓的氣氛中，溫度在100～150℃的范圍內(nèi)，12～24小時(shí)的期間的條件下，以將光纖暴露的方式進(jìn)行。
圖3為表示象上述那樣，進(jìn)行了加熱精整處理的場(chǎng)合(圖3(A))和進(jìn)行了紫外線(xiàn)均勻照射處理的場(chǎng)合(圖3(B))的光柵部5的折射率變化量的變化的圖。另外，在下面給出的實(shí)例中，纖芯由添加鍺的石英玻璃形成，包層采用由純石英形成的，外徑約為125μm的單一模式(single mode)光纖。
對(duì)于加熱精整處理時(shí)(加熱前a，加熱后b)的折射率變化，折射率變化幅度(加熱前c，加熱后d)因加熱精整處理而變小，光柵部5的模式(mode)之間的耦合常數(shù)變小，由此，衰減率減小。另外，由于平均折射率(加熱前m1，加熱后m2)也因加熱而減小，故中心波長(zhǎng)朝向短波側(cè)移動(dòng)。
如果觀察紫外線(xiàn)均勻照射處理(照射前h，照射后g)的折射率的變化，則折射率變化的振幅(照射前k，照射后j)在照射前后幾乎沒(méi)有變化。但是，由于實(shí)際上，在臨時(shí)進(jìn)行紫外線(xiàn)照射的曝光的部位中，此后的均勻紫外線(xiàn)照射造成的折射率上升程度較大，故光柵部5的模式(mode)之間的耦合常數(shù)增加一定程度，衰減率稍稍上升。此外，由于平均折射率從n1上升到n2，故中心波長(zhǎng)朝向長(zhǎng)波側(cè)移動(dòng)。
按照上述方式，在加熱精整處理的場(chǎng)合和紫外線(xiàn)均勻照射處理的場(chǎng)合，中心波長(zhǎng)的變化與折射率變化的變動(dòng)比例不同。按照本發(fā)明，可采用這兩個(gè)處理的效果的差異，在較寬的范圍，精確地調(diào)整光學(xué)特性。
圖4表示加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理時(shí)的光纖光柵的光學(xué)特性的變化，其中橫軸表示中心波長(zhǎng)λc，縱軸表示中心波長(zhǎng)的衰減率(透射損失)ΔL。另外，衰減頻帶寬度由光柵級(jí)數(shù)(段數(shù))(折射率的周期變化的數(shù)量)確定。由于該光柵級(jí)數(shù)(段數(shù))不隨加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理而變化，故可通過(guò)λc和ΔL，表示本發(fā)明的加熱處理和紫外線(xiàn)照射處理的變化。
即，即使在光纖4的脫氫步驟后的光學(xué)特性位于圖4的影線(xiàn)部?jī)?nèi)(U)的任何位置的情況下(比如，①的位置)，通過(guò)以適當(dāng)?shù)亟M合的方式進(jìn)行適合的加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理，可將光柵部5的最終的光學(xué)特性調(diào)整到規(guī)定的特性(圖4中的坐標(biāo)原點(diǎn)⑥)。
加熱精整處理與紫外線(xiàn)均勻照射處理的具體條件不特別限制，根據(jù)光纖光柵的光學(xué)特性，適當(dāng)?shù)剡x擇上述條件。另外，對(duì)于這些組合的方案，可至少每回1次地交替地分別進(jìn)行加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理。
具體的條件在進(jìn)行下述動(dòng)作的同時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，該動(dòng)作指象上述那樣，在預(yù)備實(shí)驗(yàn)，或制造中，通過(guò)光學(xué)測(cè)定系統(tǒng)，監(jiān)視光學(xué)特性(衰減率，中心波長(zhǎng)，衰減頻帶寬度)。
如果給出條件的1個(gè)實(shí)例，則加熱精整在200～300℃，1～10分鐘的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，在紫外線(xiàn)均勻照射處理中，采用受激準(zhǔn)分子激光器或水銀燈等，根據(jù)需要，照射多次，直至獲得規(guī)定的折射率上升量。
另外，比如，依次進(jìn)行加熱精整處理，紫外線(xiàn)均勻照射處理，加熱精整處理，最終，進(jìn)行后面將要描述的加熱時(shí)效。
在該光柵部5的處理的最后，為了進(jìn)行熱穩(wěn)定化處理，必須進(jìn)行加熱時(shí)效，因此，為了獲得所需的光學(xué)特性⑥，在最后的加熱時(shí)效之前，必須具有⑤附近的光學(xué)特性。即，通過(guò)加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理，使①的光學(xué)特性的光柵部5形成⑤的光學(xué)特性。
加熱光柵在比如，200～300℃，5～10分鐘以上的條件下進(jìn)行。
圖4表示①～②，③～④，⑤～⑥的遷移因加熱精整處理而發(fā)生變化的狀態(tài)，并且表示②～③，④～⑤的遷移因紫外線(xiàn)均勻照射處理而發(fā)生變化的狀態(tài)。即，由于在加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理中，遷移直線(xiàn)的斜率和方向不同，故知道，通過(guò)以適當(dāng)組合的方式進(jìn)行加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理，獲得達(dá)到所需的光學(xué)特性。
圖5(A)為上述本發(fā)明的制造方法適用于長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFGlong-PeriodFiber光柵)的實(shí)例，該圖表示在下述場(chǎng)合，波長(zhǎng)與透射損失之間的關(guān)系，該場(chǎng)合指通過(guò)KrF受激準(zhǔn)分子激光器等的紫外線(xiàn)，形成光柵部5，然后進(jìn)行脫氫步驟，之后，進(jìn)行加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理。另外，上述長(zhǎng)周期指折射率的變化周期較長(zhǎng)。
圖中的標(biāo)號(hào)#1表示脫氫步驟后的光學(xué)特性曲線(xiàn)，其表示波長(zhǎng)—透射損失之間的關(guān)系。#2的曲線(xiàn)表示對(duì)該光纖光柵進(jìn)行加熱后的特性曲線(xiàn)，#3的曲線(xiàn)表示再次進(jìn)行紫外線(xiàn)均勻照射后的特性曲線(xiàn)，#4的曲線(xiàn)表示再次進(jìn)行加熱精整處理后的特性曲線(xiàn)，最后，進(jìn)行加熱精整，獲得具有作為所需的特性的#5的曲線(xiàn)的光學(xué)特性的制品。
即，在本實(shí)例中，在進(jìn)行加熱精整處理1次，紫外線(xiàn)均勻照射1次，加熱精整處理1次的組合后，進(jìn)行加熱時(shí)效。
另外，如果在紫外線(xiàn)均勻照射中，整個(gè)光柵部必須要求一定強(qiáng)度的紫外線(xiàn)，則反復(fù)多次地進(jìn)行照射，加熱精整處理在溫度在200～300℃的范圍內(nèi)，時(shí)間為1～10分鐘的條件下進(jìn)行。另外，加熱時(shí)效在溫度在200～300℃的范圍內(nèi)，時(shí)間為5～10分鐘的條件下進(jìn)行。
圖5(B)為將圖5(A)中的各曲線(xiàn)的透射損失頂點(diǎn)部放大，通過(guò)線(xiàn)連接其遷移的圖。①表示曲線(xiàn)#1的頂點(diǎn)，②，③，④，⑤分別表示曲線(xiàn)#2，#3，#4，#5的頂點(diǎn)，①～②，③～④，④～⑤表示加熱精整處理的最小透射波長(zhǎng)(λc)與透射損失(ΔL)的調(diào)整，②～③表示通過(guò)紫外線(xiàn)均勻照射處理，進(jìn)行同樣的調(diào)整。
在進(jìn)行加熱精整處理時(shí)，λc和ΔL均減小，在進(jìn)行紫外線(xiàn)均勻照射處理的場(chǎng)合，λc和ΔL均增加。λc和ΔL的變化量可在加熱處理中，按照加熱溫度和加熱時(shí)間進(jìn)行空制，可在紫外線(xiàn)均勻照射處理中，按照紫外線(xiàn)的光量和照射時(shí)間進(jìn)行控制。
下面通過(guò)圖6，對(duì)注意λc和ΔL的變化的場(chǎng)合的，光纖光柵的光學(xué)特性的調(diào)整方法進(jìn)行描述。
圖6為表示下述方法的實(shí)例的圖，在該方法中，在對(duì)加熱精整處理，紫外線(xiàn)均勻照射處理，加熱時(shí)效處理的前后的λc和ΔL進(jìn)行監(jiān)視的同時(shí)，對(duì)光纖光柵的光學(xué)特性進(jìn)行調(diào)整。
首先，對(duì)試樣A的場(chǎng)合進(jìn)行描述。A0～A4表示試樣A的光學(xué)特性的變化。A0表示脫氫步驟后的光學(xué)特性。A0～A1表示加熱精整處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。A1～A2表示紫外線(xiàn)均勻處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。A2～A3表示加熱精整處理造成的光學(xué)特性的變化，A3～A4表示加熱時(shí)效處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。經(jīng)過(guò)這樣的處理，試樣A達(dá)到作為所需的特性的A4。該試樣A與圖5所示的試樣相同。
下面對(duì)試樣B的場(chǎng)合進(jìn)行描述。B0～B3表示試樣B的光學(xué)特性的變化。B0表示脫氫步驟后的光學(xué)特性。B0～B1表示加熱精整處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。B1～B2表示紫外線(xiàn)均勻照射處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。B2～B3表示加熱精整處理造成的光學(xué)特性的變化。經(jīng)過(guò)這樣的處理，試樣B達(dá)到作為所需的特性的B3。象此實(shí)例那樣，加熱精整處理的前步驟也可不為加熱精整處理，其也可為紫外線(xiàn)均勻照射處理。
下面對(duì)試樣C的場(chǎng)合進(jìn)行描述。C0～C6表示試樣C的光學(xué)特性的變化。C0表示脫氫步驟后的光學(xué)特性。C0～C1表示紫外線(xiàn)均勻照射處理的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。C1～C2表示加熱精整處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。C2～C3表示紫外線(xiàn)均勻照射處理造成的光學(xué)特性的變化，C3～C4表示加熱精整處理造成的光學(xué)特性的變化，C4～C5，C5～C6表示加熱時(shí)效處理造成的光纖光柵的光學(xué)特性的變化。經(jīng)過(guò)這樣的處理，試樣C達(dá)到所需的特性的C6。象本實(shí)例那樣，特性調(diào)整不必從加熱精整處理開(kāi)始，根據(jù)需要，也可從紫外線(xiàn)均勻照射處理開(kāi)始。另外，同樣在加熱時(shí)效處理中，進(jìn)行規(guī)定量以上的處理，可使光學(xué)特性保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，由此，還可根據(jù)需要，多次地進(jìn)行加熱時(shí)效處理。
如果按照上述方式采用本發(fā)明的光纖光柵的制造方法，由于可容易進(jìn)行在脫氫處理后的加熱精整處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理的調(diào)整，故可適當(dāng)?shù)貙煞N處理組合，有效地，并且以較高的合格率，獲得具有經(jīng)精確調(diào)整的所需光學(xué)特性的光柵部5。
下面對(duì)本發(fā)明的光纖光柵的實(shí)例進(jìn)行描述。
本實(shí)例涉及通過(guò)上述的，適當(dāng)?shù)貙⒓訜峋幚砗妥贤饩€(xiàn)均勻照射處理組合的光纖光柵的制造方法而制造的光纖光柵，圖7表示該光纖光柵的縱向的折射率分布的一個(gè)實(shí)例。
該光纖光柵的特征在于光柵部的折射率變化部1的最小折射率a，大于形成材料的光纖2的折射率b，并且光柵部的折射率變化部1的最小折射率a的誤差足夠地小于周期性的折射率變化量。在此方面，通過(guò)已有的光纖光柵的制造方法制造的光纖光柵的折射率分布的不同之處在于象圖8所示的那樣，光柵部的折射率變化部1的最小折射率a，等于形成材料的光纖2的折射率b。
另外，最好，該光柵部的折射率變化部1的最小折射率a的誤差小于周期性的折射率變化量的10分之1。象上述那樣，為了使最小折射率的誤差減小，必須對(duì)待照射的紫外線(xiàn)的強(qiáng)度進(jìn)行均勻化處理。為此，可通過(guò)借助均化器，照射來(lái)自光源的光，或采用輸出光學(xué)強(qiáng)度保持均勻的光源等的機(jī)構(gòu)，進(jìn)行上述均勻化處理。這樣的紫外線(xiàn)照射在本發(fā)明的光纖光柵的制造方法中進(jìn)行。
本發(fā)明的效果按照本發(fā)明的光纖光柵的制造方法，由于可容易地進(jìn)行在脫氫步驟后實(shí)現(xiàn)的加熱處理和紫外線(xiàn)均勻照射處理的調(diào)整，故可在適合的條件將兩種處理組合，有效地，并且以較高的合格率，獲得具有經(jīng)精確調(diào)整的所需的光學(xué)特性的光纖光柵。
另外，按照本發(fā)明的光纖光柵的制造設(shè)備，由于即使在對(duì)種類(lèi)不同的光纖光柵進(jìn)行處理的情況下，可在不更換裝置，而通過(guò)1臺(tái)制造設(shè)備，進(jìn)行光纖的加熱處理和紫外線(xiàn)照射處理，故可防止在相應(yīng)裝置上進(jìn)行裝載轉(zhuǎn)換時(shí)的損傷，破斷或品質(zhì)變差等的制造事故。
此外，按照本發(fā)明的光纖光柵的制造設(shè)備，由于在光纖的包層部上設(shè)置拉力調(diào)整機(jī)構(gòu)，故即使在光柵部的形成用的加熱處理或紫外線(xiàn)照射處理時(shí)的情況下，仍使拉力保持一定，可防止光纖光柵的光學(xué)特性的變化，可容易地，并且精確地進(jìn)行光學(xué)特性的調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵的制造方法，其特征在于通過(guò)沿光纖的縱向，按照規(guī)定的周期，照射紫外線(xiàn)，形成具有周期性的折射率分布的光柵部，在必要的場(chǎng)合，進(jìn)行脫氫處理后，進(jìn)行至少1次的，對(duì)整個(gè)光柵部，照射紫外線(xiàn)的紫外線(xiàn)均勻照射處理，最后，進(jìn)行用于使光柵部的光學(xué)特性保持穩(wěn)定的加熱時(shí)效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵的制造方法，其特征在于在上述紫外線(xiàn)均勻照射處理的前或后，進(jìn)行至少1次以上的，用于對(duì)整個(gè)光柵部進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)光學(xué)特性的調(diào)整的加熱精整處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖光柵的制造方法，其特征在于按照任意次數(shù)和任意順序，反復(fù)多次地進(jìn)行上述紫外線(xiàn)均勻照射處理和上述加熱精整處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的光纖光柵的制造方法，其特征在于在監(jiān)視光纖的透射光，反射光，以及參照光的同時(shí)，進(jìn)行上述紫外線(xiàn)均勻照射處理和上述加熱精整處理。
5.一種光纖光柵，該光纖光柵包括光柵部，該光柵部通過(guò)沿光纖的縱向，按照規(guī)定的周期，照射紫外線(xiàn)，具有周期性的折射率分布，該光纖光柵由具有一定的折射率的材料纖維形成，其特征在于該光柵部的最小折射率，大于該材料纖維的折射率，并且該光柵部的最小折射率的誤差足夠地小于周期性的折射率變化量。
6.一種光纖光柵的制造設(shè)備，其特征在于該制造設(shè)備包括用于調(diào)整光纖光柵的光學(xué)特性的紫外線(xiàn)照射裝置和加熱裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造設(shè)備，其特征在于該制造設(shè)備包括下述機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)使進(jìn)行上述紫外線(xiàn)均勻照射處理和上述加熱精整處理的光纖的拉力保持一定。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種精確地,有效地使光纖光柵的光學(xué)特性提高的方法和設(shè)備。最好在氧添加步驟,按照規(guī)定的周期照射紫外線(xiàn),形成光柵部的光柵形成步驟,以及最好是脫氫步驟后,適合地將對(duì)整個(gè)光柵部均勻地照射紫外線(xiàn)的紫外線(xiàn)均勻照射處理和加熱精整處理組合,調(diào)整光學(xué)特性,最后,進(jìn)行加熱時(shí)效處理。
文檔編號(hào)G02B5/18GK1346062SQ01130360
公開(kāi)日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者石井裕, 中居道弘, 奧出聰, 西出研二, 島研介 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉(cāng)