特開 2022-100001 光ファイバ及び光ファイバフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022100001

(43)【公開日】2022-07-05

(54)【発明の名称】光ファイバ及び光ファイバフィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/036 20060101AFI20220628BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

G02B6/036

G02B6/02 416

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020214109

(22)【出願日】2020-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000110309

【氏名又は名称】住友電工オプティフロンティア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100190470

【弁理士】

【氏名又は名称】谷澤 恵美

(72)【発明者】

【氏名】長能 重博

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 健美

(72)【発明者】

【氏名】茂原 政一

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 将潔

【テーマコード（参考）】

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H250AB05

2H250AB10

2H250AD14

2H250AD19

2H250AD33

2H250AG14

2H250AG27

2H250AG37

2H250AH36

2H250AH50

(57)【要約】

【課題】波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドの透過損失を更に低減可能な光ファイバ及び光ファイバフィルタを提供する。
【解決手段】
光ファイバ１Ａは、シリカ系ガラスからなる光ファイバであって、コア１０と、コア１０を取り囲む光学クラッド２０と、光学クラッド２０を取り囲む物理クラッド３０と、を備える。光学クラッド２０は、コア１０を取り囲む第１領域２１を有する。コア１０及び第１領域２１には、感光性材料が添加されている。第１領域２１における感光性材料の濃度は、コア１０における感光性材料の濃度の３０％以上である。波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度を感光性材料が添加された領域で積分した値は、光強度を光ファイバの全領域で積分した値の８７％以上である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリカ系ガラスからなる光ファイバであって、
コアと、
前記コアを取り囲む光学クラッドと、
前記光学クラッドを取り囲む物理クラッドと、を備え、
前記光学クラッドは、前記コアを取り囲む第１領域を有し、
前記コア及び前記第１領域には、感光性材料が添加されており、
前記第１領域における前記感光性材料の濃度は、前記コアにおける前記感光性材料の濃度の３０％以上であり、
波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度を前記感光性材料が添加された領域で積分した値は、前記光強度を前記光ファイバの全領域で積分した値の８７％以上である、
光ファイバ。

【請求項2】

前記光学クラッドは、前記第１領域を取り囲む第２領域を更に有し、
前記第１領域の屈折率は、前記第２領域の屈折率以上である、
請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

前記第１領域の外径ｄ_１と前記コアの外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_１／ｄ_ＣＯは、１．５以上３．０以下である、
請求項２に記載の光ファイバ。

【請求項4】

前記光学クラッドの外径ｄ_ＣＬと前記コアの外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項5】

前記感光性材料は、ＧｅＯ_２である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項6】

前記コアと前記第１領域との比屈折率差は、０．３６％以上０．４１％未満である、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項7】

前記コアは、Ｆを含む、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項8】

前記コアのＦ濃度は、比屈折率を０．０１％以上低下させる量である、
請求項７に記載の光ファイバ。

【請求項9】

前記コアは、ステップインデックス型の屈折率分布形状を有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光ファイバの前記コアにおいて長手方向に沿って周期的な屈折率変調が形成された光ファイバフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光ファイバ及び光ファイバフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバグレーティングは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムで波長選択ターミネーションを行うための監視用フィルタとして活用されている。この用途に用いられる光ファイバグレーティングをＴＦＧ（terminal fiber grating）という。更なる大容量伝送を可能にするためには、監視用の波長１６５０ｎｍ帯を中心とした±５ｎｍ程度の波長帯域のみを反射させ、この波長帯域以外の波長、例えば、Ｃバンド（１５３０ｎｍ以上１５６５ｎｍ以下）だけでなく、Ｌバンド（１５６５ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下）でも大容量の伝送を可能にすることが好ましい。

【0003】

特許文献１には、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、波長約１５２０ｎｍ帯における透過損失を抑制することができる光ファイバグレーティングが記載されている。この光ファイバグレーティングでは、コアとクラッドとの境界部における光ファイバ径方向の屈折率変化と伝搬モード変化との差を小さくするために、屈折率分布形状が単峰型でα乗とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１７７１１４号

【特許文献2】特開２００３－００４９２６号公報

【特許文献3】特開平１１－１１９０４１号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Junji Nishii, et al.,“Ultraviolet-radiation-induced chemical reactions through one- and two-photonabsorption process in GeO2-SiO2 glasses”, OPTICS LETTERS, Vol.20, No.10, May15, 1995, pp.1184-1186

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の光ファイバグレーティングでは、Ｌバンドにおける透過損失の低減が不十分である。

【0007】

そこで、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドの透過損失を更に低減可能な光ファイバ及び光ファイバグレーティングを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一実施形態に係る光ファイバは、シリカ系ガラスからなる光ファイバであって、コアと、コアを取り囲む光学クラッドと、光学クラッドを取り囲む物理クラッドと、を備え、光学クラッドは、コアを取り囲む第１領域を有し、コア及び第１領域には、感光性材料が添加されており、第１領域における感光性材料の濃度は、コアにおける感光性材料の濃度の３０％以上であり、波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度を感光性材料が添加された領域で積分した値は、光強度を光ファイバの全領域で積分した値の８７％以上である。

【0009】

本開示の一実施形態に係る光ファイバフィルタは、光ファイバのコアにおいて長手方向に沿って周期的な屈折率変調が形成された光ファイバフィルタである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドの透過損失を更に低減可能な光ファイバ及び光ファイバフィルタを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、比較例に係る光ファイバグレーティングの透過特性を示す図である。

【図2】図２は、図１の一部拡大図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る光ファイバグレーティングの透過特性を示す図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【図8】図８は、第５実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバは、シリカ系ガラスからなる光ファイバであって、コアと、コアを取り囲む光学クラッドと、光学クラッドを取り囲む物理クラッドと、を備え、光学クラッドは、コアを取り囲む第１領域を有し、コア及び第１領域には、感光性材料が添加されており、第１領域における感光性材料の濃度は、コアにおける感光性材料の濃度の３０％以上であり、波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度を感光性材料が添加された領域で積分した値は、光強度を光ファイバの全領域で積分した値の８７％以上である。

【0013】

上記実施態様に係る光ファイバでは、波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度分布と、感光性材料が添加された領域とがオーバーラップする割合が高い。このため、この光ファイバから製造された光ファイバグレーティングでは、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドの透過損失を更に低減することができる。

【0014】

光学クラッドは、第１領域を取り囲む第２領域を更に有し、第１領域の屈折率は、第２領域の屈折率以上であってもよい。この場合、第２領域によりトレンチ構造を形成することができる。

【0015】

第１領域の外径ｄ_１とコアの外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_１／ｄ_ＣＯは、１．５以上３．０以下であってもよい。この場合、紫外線照射により屈折率が増加する第１領域が増大しファイバ断面内の屈折率分布の平坦性が崩れて波長に対する透過特性が劣化することと、製造コストの増加を避けることができる。

【0016】

光学クラッドの外径ｄ_ＣＬとコアの外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下であってもよい。この場合、ＭＣＶＤやＰＣＶＤ等の内付けで製造される部分の割合を抑えることができる。

【0017】

感光性材料は、ＧｅＯ_２であってもよい。

【0018】

コアと第１領域との比屈折率差は、０．３６％以上０．４１％未満であってもよい。

【0019】

コアは、Ｆを含んでもよい。この場合、コアにおける感光性材料の添加量に対する自由度を高めることができる。

【0020】

コアのＦ濃度は、比屈折率を０．０１％以上低下させる量であってもよい。この場合、コア１０に対するＧｅの添加量を、比屈折率換算で０．０１％以上増やすことができる。

【0021】

コアは、ステップインデックス型の屈折率分布形状を有してもよい。この場合、ＳＭＦとの結合に有利である。

【0022】

一実施形態に係る光ファイバフィルタは、上記光ファイバのコアにおいて長手方向に沿って周期的な屈折率変調が形成された光ファイバフィルタである。

【0023】

上記実施態様に係る光ファイバフィルタでは、上記光ファイバを用いているので、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドの透過損失を更に低減可能である。

【0024】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0025】

光ファイバフィルタとしての光ファイバグレーティングの製造方法は、例えば特許文献２，３に記載されている。コア及びクラッドの双方またはいずれか一方が感光性材料を含むシリカ系ガラスからなる光ファイバに対し、屈折率を上昇させ得る特定波長の紫外光を照射することにより、感光性材料を含むシリカ系ガラスの屈折率を大きくすることができる。特定波長の紫外光としては、例えばアルゴンイオンレーザ光の２倍波（波長２４４ｎｍ）等が用いられる。所定周期の屈折率変調グレーティングを光ファイバ内に書き込む方法には、グレーティング位相マスクを用いた±１次回折光による露光、ＵＶレーザ光直接露光、２光束干渉露光がある。その中でも、位相マスクを用いた方法は、同一特性のものを再現性よく作製することができ、他の手法に比べアライメントが比較的容易であることが、利点として挙げられる。

【0026】

ファイバグレーティングの代表的なプロファイルは、ステップインデックスである。コアのみに感光性材料が添加されており、周期的な屈折率変調は、コアのみとなる。感光性材料としては、ＧｅＯ_２が代表的である（例えば非特許文献１参照）。

【0027】

図１は、比較例に係る光ファイバグレーティングの透過特性を示す図である。図２は、図１の一部拡大図である。図１及び図２の横軸は波長λ（ｎｍ）を示し、縦軸は透過率（ｄＢ）を示す。図２では、縦軸が拡大されている。比較例に係る光ファイバグレーティングは、ステップインデックス型の屈折率分布を有するコアと、コアのまわりを囲むクラッドと、を有する。感光性材料は、コアのみに添加されており、コアのみに周期的な屈折率変調が形成されている。光透過阻止帯域の波長は、１６４０ｎｍ以上１６５５ｎｍ以下である。この光透過阻止帯域において要求されるデシベル表示の透過率は、－３０．０ｄＢ以下である。

【0028】

比較例に係る光ファイバグレーティングでは、監視用の波長帯域に所望の反射を形成することができるものの、その透過率が減少した領域が短波長側に裾を引いた特性となる。よって、Ｌバンドの長波長端（１６２５ｎｍ）の付近において、光ファイバグレーティングの損失が無視できない程度の大きさとなっている。Ｌバンド帯域の大容量通信を実現するためには、１６２５ｎｍ帯の透過率を－１．０ｄＢよりも大きくする必要がある。比較例において、このような裾引きが生じる理由は、グレーティングが形成された領域の長手方向においてコアのみ屈折率が増加した断面と屈折率が変化していない断面とが存在しており、これらの断面でＬＰ_０１モード（基底モード）の形状が異なるためである。

【0029】

透過損失を抑えるためには、グレーティングが形成された領域とグレーティングが形成されていない領域とで、ＬＰ_０１モードの光強度分布を等しくする必要がある。そのためには、ファイバ断面において、ＬＰ_０１モードの光が感じる領域の全体、つまり、ＬＰ_０１モードの光強度が存在する領域の全体にグレーティングを形成する必要がある。

【0030】

特許文献１に記載の光ファイバグレーティングでは、コアに加えてコアに隣接する内クラッドにも感光性材料が添加されている。しかしながら、内クラッドにおける感光性材料の濃度は、コアにおける感光性材料の濃度よりも低い。したがって、紫外線照射による内クラッドの屈折率増加は、コアの屈折率増加よりも小さい。その結果、屈折率プロファイルは、グレーティングが形成された領域の長手方向において屈折率が増加した断面と屈折率が変化していない断面とで異なる。よって、透過損失を抑えるためには、内クラッドとコアとで、感光性材料の濃度を同等にすることも必要である。

【0031】

（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る光ファイバ１Ａの屈折率分布を示す図である。図３の横軸は、光ファイバ１Ａの径方向位置を示す。図３の縦軸は、光ファイバ１Ａの比屈折率を示す。光ファイバ１Ａの比屈折率は、純シリカの屈折率を基準として規格化された屈折率である。

【0032】

図３に示されるように、光ファイバ１Ａは、コア１０と、コア１０を取り囲む光学クラッド２０と、光学クラッド２０を取り囲む物理クラッド３０と、を備えている。光ファイバ１Ａにおけるコア１０は、ステップインデックス型の屈折率分布形状を有している。光ファイバ１Ａは、シリカ系ガラスからなる。

【0033】

光学クラッド２０は、コア１０を取り囲むリング状の第１領域２１を有している。本実施形態では、光学クラッド２０の全体が第１領域２１からなっている。第１領域２１は、コア１０の外周面と接して設けられている。第１領域２１は、コア１０と隣り合っている。本実施形態では、第１領域２１の外径ｄ_１は、光学クラッド２０の外径ｄ_ＣＬと等しい。外径ｄ_ＣＬとコア１０の外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下である。

【0034】

物理クラッド３０は、光学クラッド２０の外周面と接して設けられている。物理クラッド３０は、光学クラッド２０と隣り合っている。物理クラッド３０は、例えば、不純物を実質的に含まない。物理クラッド３０における不純物濃度は、１０ｐｐｍ以下である。

【0035】

コア１０及び第１領域２１には、感光性材料が添加されている。すなわち、コア１０及び第１領域２１は、感光性材料を含んでいる。感光性材料としては、例えばＧｅ、Ｂが挙げられ、ＧｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３として添加されている。本実施形態では、感光性材料はＧｅである。第１領域２１には、フッ素（Ｆ）が更に添加されている。すなわち、第１領域２１は、Ｆを更に含んでいる。コア１０には、Ｆが添加されていない。図３には、光ファイバ１ＡにおけるＧｅ濃度及びＦ濃度が比屈折率換算で示されている。図３では、Ｇｅ濃度が一点鎖線で示され、Ｆ濃度が二点鎖線で示されている。

【0036】

第１領域２１における感光性材料の濃度は、コア１０における感光性材料の濃度の３０％以上である。本実施形態では、第１領域２１におけるＧｅ濃度は、コア１０におけるＧｅ濃度と同等であり、比屈折率換算でΔＧｅ_１ｓｔ．である。したがって、第１領域２１におけるＧｅ濃度は、コア１０におけるＧｅ濃度の１００％である。第１領域２１は、Ｆを含んでいるので、第１領域２１の比屈折率は、コア１０の比屈折率よりも低い。コア１０と第１領域２１との比屈折率差（すなわち、コア１０の比屈折率と第１領域２１の比屈折率との差）は、０．３６％以上０．４１％未満である。コア１０の比屈折率は、例えば、０．３７％以上０．４６％未満である。第１領域２１の比屈折率は、例えば、０．０１％以上０．０５％未満である。

【0037】

第１領域２１におけるＦ濃度を比屈折率換算したΔＦ_ｍａｘ．は、絶対値で比較すると、ΔＧｅ_１ｓｔ．よりも大きい。よって、第１領域２１の屈折率は、物理クラッド３０の屈折率よりも低い。このように、光ファイバ１Ａでは、第１領域２１にＧｅを相殺して余りあるＦが添加されているので、トレンチ構造が付与されたステップインデックス型の屈折率分布を実現することができる。トレンチ幅（トレンチの径方向の厚さ）は、第１領域２１の幅（第１領域２１の径方向の厚さ）と等しい。トレンチ幅は、５μｍ以上１０μｍ以下である。ステップインデックス型は、ＳＭＦとの結合に有利であり、接続損を抑制できる。また、カットオフ波長（λｃ）の制御が困難となることが避けられる。トレンチ構造によれば、耐曲げ損失が向上する。

【0038】

図３では、波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度Ｉ（ｒ）が破線で示されている。光強度Ｉ（ｒ）を感光性材料が添加された領域で積分した値Ｖ１は、光強度Ｉ（ｒ）を光ファイバ１Ａの全領域で積分した値Ｖ２の８７％以上である。本実施形態では、Ｖ１はＶ２の９９％以上である。すなわち、光強度Ｉ（ｒ）の積分値は、Ｇｅ添加領域だけで全体の９９％以上となる。Ｖ１とＶ２との比Ｖは、以下の式で表される。

【0039】

【数1】

【0040】

感光性材料は、コア１０及び第１領域２１に添加されているので、Ｖ１は、光強度Ｉ（ｒ）をコア１０及び第１領域２１で積分した値に等しい。より具体的には、Ｖ１は、径方向位置が－ｄ１≦ｒ≦ｄ１の範囲である径方向領域で光強度Ｉ（ｒ）を積分した値に等しい。比Ｖは、ＬＰ_０１モードの光が感じる領域（ＬＰ_０１モードの領域）と感光性材料が添加された領域（感光性領域）とがオーバーラップする割合を示す。

【0041】

図４は、第１実施形態に係る光ファイバグレーティングの透過特性を示す図である。図４には、比較のため、上記比較例に係る光ファイバグレーティングの透過特性が一点鎖線で示されている。第１実施形態に係る光ファイバグレーティングは、光ファイバ１Ａのコア１０において長手方向に沿って周期的な屈折率変調が形成されたものである。屈折率変調の周期は、長手方向に連続的に変化していてもよい。

【0042】

図４に示されるように、第１実施形態に係る光ファイバグレーティングの透過率は、光透過阻止帯域（１６４０ｎｍ以上１６５５ｎｍ以下）から１６３０ｎｍ帯に向けて急峻に立ち上がり、１６２５ｎｍ以下（少なくとも１５５０ｎｍ以上）の波長帯域での透過率は、－０．２ｄＢ以上にまで大きくなっている。

【0043】

図４の結果から、１６２５ｎｍ以下の帯域において、低ロス化、かつ、ロスの平坦化を図るには、比Ｖを増大させると共に、感光性材料の添加量を感光性領域において均一化することが極めて有効であると言える。上記比較例では、比Ｖが８６％であることから、比Ｖは８７％以上にすることが重要である。ステップインデックス型の光ファイバ１Ａにおいて、比Ｖを８７％以上にするには、コア１０の周囲にもＧｅを添加する必要がある。

【0044】

感光性材料の添加量を感光性領域において均一化するには、感光性材料の添加量の最大値をΔＧｅ_１ｓｔ．としたとき、最小値をΔＧｅ_１ｓｔ．×３０％以上とすることが有効であり、ΔＧｅ_１ｓｔ．×６０％以上とすることがより有効であり、ΔＧｅ_１ｓｔ．×８０％以上とすることが最も有効である。本実施形態では、最小値は、ΔＧｅ_１ｓｔ．×９９％以上である。

【0045】

以上説明したように、光ファイバ１Ａでは、値Ｖ１は値Ｖ２の８７％以上であり、波長１３１０ｎｍにおけるＬＰ_０１モードの光強度Ｉ（ｒ）と、感光性材料が添加された領域とがオーバーラップする割合が高い。このため、光ファイバ１Ａから製造された光ファイバグレーティングでは、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドの透過損失を更に低減することができる。光ファイバ１Ａでは、モードフィールド径（ＭＦＤ）及びλｃを設計範囲に収めながら、１６２５ｎｍ帯の透過率を－１．０ｄＢよりも大きくすることができる。

【0046】

光ファイバ１Ａでは、コア１０と第１領域２１との比屈折率差は、０．３６％以上０．４１％未満に調整されている。

【0047】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る光ファイバ１Ｂについて、光ファイバ１Ａ（図３参照）との相違点を中心に説明する。

【0048】

図５は、第２実施形態に係る光ファイバ１Ｂの屈折率分布を示す図である。図５に示されるように、光ファイバ１Ｂは、トレンチ構造が付与されていないステップインデックス型の屈折率分布形状を有している。光ファイバ１Ｂでは、光学クラッド２０が第１領域２１を取り囲むリング状の第２領域２２を更に有している。第１領域２１には、感光性材料としてＧｅが添加されているのに対し、第２領域２２には、感光性材料が添加されていない。すなわち、第２領域２２は、感光性材料を含まない。第２領域２２における感光性材料の濃度は、比屈折率換算で０．０１％以下である。

【0049】

外径ｄ_ＣＬと外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下である。比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、３．０以上４．０以下が更に有効である。

【0050】

本実施形態では、外径ｄ_１と外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_１／ｄ_ＣＯは、１．５以上３．０以下である。第２領域２２の外径ｄ_２は、外径ｄ_ＣＬと等しい。

【0051】

第１領域２１の屈折率は、第２領域２２の屈折率以上である。本実施形態では、第１領域２１の屈折率は、第２領域２２の屈折率と同等である。第２領域２２の屈折率は、物理クラッド３０の屈折率と同等である。第１領域２１には、Ｇｅが比屈折率換算でΔＧｅ_２ｎｄ．添加されている。ΔＧｅ_１ｓｔ．は、感光性領域における感光性材料の添加量の最大値であり、ΔＧｅ_２ｎｄ．は、感光性領域における感光性材料の添加量の最小値である。ΔＧｅ_２ｎｄ．は、ΔＧｅ_１ｓｔ．×３０％以上であることが有効であり、ΔＧｅ_１ｓｔ．×６０％以上であることがより有効であり、ΔＧｅ_１ｓｔ．×８０％以上であることが最も有効である。ΔＧｅ_２ｎｄ．は、感光性として十分に機能する添加量であり、例えば、０．１５％以上である（ΔＧｅ_２ｎｄ．≧０．１５％）。

【0052】

第１領域２１には、Ｆが比屈折率換算でΔＦ_１ｓｔ．添加されている。ΔＧｅ_２ｎｄ．とΔＦ_１ｓｔ．とは、絶対値で比較すると、互いに同等であるため、相殺し合う。よって、第１領域２１の比屈折率は、第２領域２２の比屈折率及び物理クラッド３０の比屈折率と同等である。これにより、光ファイバ１Ｂでは、ステップインデックス型の屈折率分布を実現することができる。上述のように、ステップインデックス型は、ＳＭＦとの結合に有利である。また、λｃの制御が困難となることが避けられる。仮に第１領域２１にＦが添加されていない場合、コア１０の周囲に比屈折率ΔＧｅ_２ｎｄ．であるリング状の領域が幅ｗ_１で存在することになるので、λｃの制御が困難である。

【0053】

以上説明したように、光ファイバ１Ｂにおいても、値Ｖ１は値Ｖ２の８７％以上である。このため、光ファイバ１Ｂから製造された光ファイバグレーティングにおいても、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドにおける透過損失を低減することができる。光ファイバ１Ｂでは、トレンチ構造が付与されていないので、トレンチ構造にかかる製造コストを削減できる。例えば、製品長が短く、曲げ損失を考慮する必要がない場合は、光ファイバ１Ｂが有効である。

【0054】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る光ファイバ１Ｃについて、光ファイバ１Ｂ（図５参照）との相違点を中心に説明する。

【0055】

図６は、第３実施形態に係る光ファイバ１Ｃの屈折率分布を示す図である。図６に示されるように、光ファイバ１Ｃでは、コア１０のＧｅ濃度は、光ファイバ１Ｂにおけるコア１０のＧｅ濃度よりも高く、比屈折率換算でΔＧｅ_ｍａｘ．である。光ファイバ１Ｃでは、コア１０が所望の比屈折率ΔＧｅ_１ｓｔ．を有するように、コア１０がＦを含んでいる。コア１０におけるＦ濃度は、比屈折率換算でΔＦ_２ｎｄ．である。つまり、ΔＧｅ_ｍａｘ．及びΔＦ_２ｎｄ．の絶対値の差がΔＧｅ_１ｓｔ．である。ΔＦ_２ｎｄ．は、例えば、－０．０５％以上－０．０１％以下である。

【0056】

波長約１６５０ｎｍ帯の光の透過率を－２５ｄＢ以下にするためには、ΔＧｅ_ｍａｘ．は０．４１％以上（ΔＧｅ_ｍａｘ．≧０．４１％）とすることが有効である。ΔＦ_２ｎｄ．は、コア１０の比屈折率が０．３６％以上０．４１％未満の範囲となるように調整される。例えば、ΔＧｅｍａｘ＝０．４１％の場合、ΔＦ_２ｎｄ．は、－０．０５％以上－０．０１％以下である。

【0057】

光ファイバ１Ｃにおいても、値Ｖ１は値Ｖ２の８７％以上である。このため、光ファイバ１Ｃから製造された光ファイバグレーティングにおいても、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドにおける透過損失を低減することができる。

【0058】

光ファイバ１Ｃとは異なり、光ファイバ１Ａ，１Ｂでは、コア１０にＦが添加されていない。したがって、Ｇｅ添加量を純シリカに対する比屈折率に換算したΔＧｅ_１ｓｔ．がコア１０の比屈折率に直接寄与する。ＭＦＤ及びλｃを設計範囲に収めるためには、無作為にコア１０の比屈折率を増大させることができない。よって、光ファイバ１Ａ，１Ｂでは、コア１０におけるＧｅ添加量に対する自由度が低い。これに対し、光ファイバ１Ｃでは、コア１０にＦが添加されているので、Ｇｅ添加量の自由度を高めつつ、ファイバ製造コストの低減化を図ることができる。

【0059】

光ファイバ１Ｃでは、ΔＦ_２ｎｄ．は、－０．０５％以上－０．０１％以下である。このため、コア１０に対するＧｅの添加量を、ΔＦ_２ｎｄ．に相当する分だけ増やすことができる。光ファイバ１Ｃでは、光ファイバ１Ｂと同様にトレンチ構造が付与されていないので、トレンチ構造にかかる製造コストを削減できる。光ファイバ１Ｃにおいても、比ｄ_１／ｄ_ＣＯは、１．５以上３．０以下である。外径ｄ_ＣＬと外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下である。

【0060】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る光ファイバ１Ｄについて、光ファイバ１Ｃ（図６参照）との相違点を中心に説明する。

【0061】

図７は、第４実施形態に係る光ファイバ１Ｄの屈折率分布を示す図である。図７に示されるように、光ファイバ１Ｄでは、第２領域２２はＦを含んでいる。第２領域２２におけるＦ濃度は、比屈折率換算でΔＦ_Ｔである。これにより、第２領域２２の屈折率は、第１領域２１の屈折率及び物理クラッド３０の屈折率よりも低い。ΔＦ_Ｔは、例えば、－０．４０％以上－０．２０％以下である。光ファイバ１Ｄでは、このように第２領域２２にＦが添加されているので、トレンチ構造が付与されたステップインデックス型の屈折率分布を実現することができる。第２領域２２の幅ｗ_２は、トレンチ幅である。トレンチ幅は、３．０μｍ以上５．５μｍ以下である。

【0062】

光ファイバ１Ｄにおいても、値Ｖ１は値Ｖ２の８７％以上である。このため、光ファイバ１Ｄから製造された光ファイバグレーティングにおいても、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドにおける透過損失を低減することができる。光ファイバ１Ｄは、ステップインデックス型の屈折率分布を有するので、ＳＭＦとの接続及び光学特性が良好である。光ファイバ１Ｄはトレンチ構造を有するので、耐曲げ損失を向上させることができる。光ファイバ１Ｄにおいても、比ｄ_１／ｄ_ＣＯは、１．５以上３．０以下である。外径ｄ_ＣＬと外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下である。

【0063】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る光ファイバ１Ｅについて、光ファイバ１Ｄ（図７参照）との相違点を中心に説明する。

【0064】

図８は、第５実施形態に係る光ファイバ１Ｅの屈折率分布を示す図である。図８に示されるように、光ファイバ１Ｅでは、第１領域２１はコア１０と同等のＧｅを含む。すなわち、第１領域２１におけるＧｅ濃度は、コア１０におけるＧｅ濃度と同等であり、比屈折率換算でΔＧｅ_ｍａｘ．である。このように、コア１０及び第１領域２１に対し、屈折率増大幅が互いに同等となるようにＧｅを添加し、Ｇｅ濃度分布をコア１０及び第１領域２１において平坦化させる。例えば、コア１０の比屈折率が０．４１％の場合、第１領域２１の比屈折率も０．４１％である。

【0065】

第１領域２１には、Ｆが比屈折率換算でΔＦ_ｍａｘ．添加されている。ΔＧｅ_ｍａｘ．とΔＦ_ｍａｘ．とは、絶対値で比較すると、互いに同等であるため、相殺し合う。よって、第１領域２１の比屈折率は、物理クラッド３０の比屈折率と同等である。光ファイバ１Ｅでは、光ファイバ１Ｄと同様に第２領域２２がＦを含むので、トレンチ構造が付与されたステップインデックス型の屈折率分布を実現することができる。第１領域２１のＦ濃度は、第２領域２２のＦ濃度よりも高く、ΔＦ_ｍａｘ．＜ΔＦ_Ｔである。

【0066】

光ファイバ１Ｅにおいても、値Ｖ１は値Ｖ２の８７％以上である。このため、光ファイバ１Ｅから製造された光ファイバグレーティングにおいても、波長約１６５０ｎｍ帯の光を確実に反射できると共に、Ｌバンドにおける透過損失を低減することができる。光ファイバ１Ｅは、ステップインデックス型の屈折率分布を有するので、ＳＭＦとの接続及び光学特性が良好である。光ファイバ１Ｅはトレンチ構造を有するので、耐曲げ損失を向上させることができる。光ファイバ１Ｅにおいても、比ｄ_１／ｄ_ＣＯは、１．５以上３．０以下である。外径ｄ_ＣＬと外径ｄ_ＣＯとの比ｄ_ＣＬ／ｄ_ＣＯは、２．５以上４．５以下である。

【0067】

上述した各実施形態では、屈折率分布がステップインデックス型であるが、これに限られず、例えば、単峰型であってもよい。屈折率分布がステップインデックス型ではない場合、半径の関数である屈折率ｎ（ｒ）を半径で微分した値が最小となる位置をコア１０及び光学クラッド２０との境界とする。

【符号の説明】

【0068】

１Ａ，１Ｂ、１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…光ファイバ
１０…コア
２０…光学クラッド
２１…第１領域
２２…第２領域
３０…物理クラッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】