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特開2022-74424光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法
(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】P2022074424
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法
(51)【国際特許分類】
G02B 6/02 20060101AFI20220511BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20220511BHJP
【ＦＩ】
G02B6/02 416
G02B5/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020184445
(22)【出願日】2020-11-04
(71)【出願人】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100126882
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 光永
(74)【代理人】
【識別番号】100160093
【弁理士】
【氏名又は名称】小室 敏雄
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】朱 夢実
(72)【発明者】
【氏名】イラリオノフ ミハイル
(72)【発明者】
【氏名】大森 賢一
【テーマコード（参考）】
2H249
2H250
【Ｆターム（参考）】
2H249AA02
2H249AA12
2H249AA62
2H250AC64
2H250AC93
2H250AC96
2H250AG02
2H250AG63
(57)【要約】
【課題】品質の高い光ファイバグレーティングを容易に製造することが可能な光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法を提供する。
【解決手段】光ファイバグレーティング製造装置１は、格子パターン１１ａが設けられた位相マスク１１と、位相マスクを介して光ファイバＦＢにレーザ光ＬＢを照射する照射ユニット１３と、位相マスクと光ファイバとの間に配置され、位相マスク側が平面とされ、光ファイバ側に光ファイバを設置する溝１２ｄを有するファイバガイド１２とを備え、溝は、平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、ファイバガイドは、平面が位相マスクに対して平行になるよう配置される。
【選択図】図１
【解決手段】光ファイバグレーティング製造装置１は、格子パターン１１ａが設けられた位相マスク１１と、位相マスクを介して光ファイバＦＢにレーザ光ＬＢを照射する照射ユニット１３と、位相マスクと光ファイバとの間に配置され、位相マスク側が平面とされ、光ファイバ側に光ファイバを設置する溝１２ｄを有するファイバガイド１２とを備え、溝は、平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、ファイバガイドは、平面が位相マスクに対して平行になるよう配置される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
格子パターンが設けられた位相マスクと、前記位相マスクを介して光ファイバにレーザ光を照射する照射ユニットと、を有する光ファイバグレーティング製造装置であって、
前記位相マスクと前記光ファイバとの間に配置され、前記位相マスク側が平面とされ、前記光ファイバ側に前記光ファイバを設置する溝を有する光学補正部材を備え、
前記溝は、前記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、
前記光学補正部材は、前記平面が前記位相マスクに対して平行になるよう配置される、
光ファイバグレーティング製造装置。
前記位相マスクと前記光ファイバとの間に配置され、前記位相マスク側が平面とされ、前記光ファイバ側に前記光ファイバを設置する溝を有する光学補正部材を備え、
前記溝は、前記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、
前記光学補正部材は、前記平面が前記位相マスクに対して平行になるよう配置される、
光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項2】
前記光学補正部材は、前記光ファイバに照射されたレーザ光が前記光ファイバの内部において集光されないように、前記溝の延伸方向と直交する断面内において、前記光ファイバに照射されるレーザ光の少なくとも一部のレーザ光の光路を前記溝によって補正する、請求項１記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項3】
前記溝の延伸方向と直交する断面における前記溝の形状は円弧とされている請求項２記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項4】
前記光学補正部材の屈折率は、前記溝の延伸方向と直交する断面における前記光ファイバの中心軸を中心とする全てのコアを含む最小半径の円領域の半径を前記光ファイバの素線の半径で除して得られる値が、空気の屈折率を前記光学補正部材の屈折率で除して得られる値以下となるようにされ、
前記円弧の曲率半径は、前記光ファイバの素線の半径以上である、
請求項３記載の光ファイバグレーティング製造装置。
前記円弧の曲率半径は、前記光ファイバの素線の半径以上である、
請求項３記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項5】
前記溝の延伸方向と直交する断面における前記溝の形状は、前記光ファイバの中心軸と前記溝の最も深い部分とを結んだ線に対して一方側にて前記光ファイバの周面と接する又は最も近接する第１直線部と、前記光ファイバの中心軸に対して他方側にて前記光ファイバの周面と接する又は最も近接する第２直線部と、前記第１直線部の端部と前記第２直線部との端部を接続する底円弧部とを有する形状とされている請求項２記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項6】
前記光学補正部材の屈折率は、前記溝の延伸方向と直交する断面における前記光ファイバの中心軸を中心とする全てのコアを含む最小半径の円領域の半径を前記光ファイバの素線の半径で除して得られる値が、空気の屈折率を前記光学補正部材の屈折率で除して得られる値以下となるようにされ、
前記底円弧部の曲率半径は、前記光ファイバの素線の半径以下である、
請求項５記載の光ファイバグレーティング製造装置。
前記底円弧部の曲率半径は、前記光ファイバの素線の半径以下である、
請求項５記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項7】
前記光ファイバに入射される前のレーザ光のエネルギー密度に対する前記光ファイバに入射された後のレーザ光のエネルギー密度の割合を変化率とし、
前記光ファイバに入射された後のレーザ光のエネルギー密度が、前記光ファイバに入射されるレーザ光に求められるエネルギー密度の許容下限値となる前記変化率を下限変化率とした場合に、
前記底円弧部の曲率半径は、前記光ファイバの素線の半径に前記下限変化率を乗じて得られる値よりも大きい、
請求項６記載の光ファイバグレーティング製造装置。
前記光ファイバに入射された後のレーザ光のエネルギー密度が、前記光ファイバに入射されるレーザ光に求められるエネルギー密度の許容下限値となる前記変化率を下限変化率とした場合に、
前記底円弧部の曲率半径は、前記光ファイバの素線の半径に前記下限変化率を乗じて得られる値よりも大きい、
請求項６記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項8】
前記溝の深さは、前記底円弧部の中心角の半分の角度の正弦値の二乗に対して、前記底円弧部の曲率半径を乗じて得られる値よりも大きい請求項５記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項9】
前記溝の延伸方向と直交する断面における前記溝の形状は、複数の直線部が互いに屈曲して接続された有角形状とされている請求項２記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項10】
前記光ファイバの一端側を送り出す送出スプールと、前記光ファイバの他端側を巻き取る巻取スプールとを備える請求項１から請求項９の何れか一項に記載の光ファイバグレーティング製造装置。
【請求項11】
光ファイバのコアにグレーティングが形成されてなる光ファイバグレーティング製造方法であって、
一方側が平面とされるとともに他方側に溝が設けられた光学補正部材の前記平面側に、前記平面に対して平行となるように位相マスクを配置する位相マスク配置ステップと、
前記溝に光ファイバを設置する光ファイバ設置ステップと、
前記位相マスク及び前記光学補正部材を介して、レーザ光を前記光ファイバに照射して前記グレーティングを形成するグレーティング形成ステップと、
を有し、
前記溝は、前記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされている、
光ファイバグレーティング製造方法。
一方側が平面とされるとともに他方側に溝が設けられた光学補正部材の前記平面側に、前記平面に対して平行となるように位相マスクを配置する位相マスク配置ステップと、
前記溝に光ファイバを設置する光ファイバ設置ステップと、
前記位相マスク及び前記光学補正部材を介して、レーザ光を前記光ファイバに照射して前記グレーティングを形成するグレーティング形成ステップと、
を有し、
前記溝は、前記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされている、
光ファイバグレーティング製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバグレーティングは、光ファイバのコアに周期的な屈折率変化（グレーティング）を形成したものであり、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating：ファイバブラッググレーティング）とも呼ばれる。光ファイバグレーティングは、例えば、紫外領域のレーザ光の干渉光を光ファイバのコアに照射することによって製造される。グレーティングを形成するために光ファイバに照射された光が、光ファイバの円筒形状のクラッドによって集光されてコアに対して不均一に照射されると、光ファイバグレーティングの品質が低下する。
【0003】
以下の非特許文献１には、光の照射面が平坦面とされた円筒状のキャピラリを用いることで、品質の高い光ファイバグレーティングを製造する方法が開示されている。この方法では、キャピラリに光ファイバを挿入し、キャピラリを介して光ファイバのクラッドに光を入射させることで、クラッドによって光が集光されるのを緩和している。これにより、光ファイバのコアに照射される光のエネルギー密度が均一化されるため、品質の高い光ファイバグレーティングを製造することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Emma Lindley, Seong-Sik Min, Sergio Leon-Saval, Nick Cvetojevic, Jon Lawrence, Simon Ellis, and Joss Bland-Hawthorn, “Demonstration of uniform multicore fiber Bragg gratings”, 2014, Optics Express Vol. 22, Issue 25, p. 31575-31581
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上述した非特許文献１に開示された方法では、円筒状のキャピラリを光ファイバの所望の位置（例えば、グレーティングを形成すべき位置）に配置するためには、光ファイバが挿入された状態で、キャピラリを光ファイバに沿って移動させる必要がある。また、キャピラリを所望の位置に移動させる過程において、キャピラリと光ファイバとが擦れあって、光ファイバの表面に傷や汚れが付く場合もある。このように、上述した非特許文献１に開示された方法は、品質の高い光ファイバグレーティングを製造することができるものの、製造が容易ではないという問題があった。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、品質の高い光ファイバグレーティングを容易に製造することが可能な光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法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】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、格子パターン（１１ａ）が設けられた位相マスク（１１）と、前記位相マスクを介して光ファイバ（ＦＢ）にレーザ光（ＬＢ）を照射する照射ユニット（１３）と、を有する光ファイバグレーティング製造装置（１～７）であって、前記位相マスクと前記光ファイバとの間に配置され、前記位相マスク側が平面とされ、前記光ファイバ側に前記光ファイバを設置する溝（１２ｄ、１２ｆ、１２ｊ、１２ｍ）を有する光学補正部材（１２）を備え、前記溝が、前記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、前記光学補正部材が、前記平面が前記位相マスクに対して平行になるよう配置される。
【0008】
本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置では、位相マスクと光ファイバとの間に、位相マスク側が平面とされ、光ファイバ側に光ファイバを設置する溝を有する光学補正部材が配置されている。ここで、光学補正部材の溝は、上記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、光学補正部材は、上記平面が位相マスクに対して平行になるよう配置される。この光学補正部材を透過して溝の内壁面から射出したレーザ光が光ファイバに入射することで、光ファイバのコアに照射されるレーザ光のエネルギー密度が均一化されるため、グレーティングの品質が向上する。また、従来のように、光キャピラリに光ファイバを挿入させる必要はなく、光ファイバを光学補正部材に近づけるだけで、光ファイバの任意の箇所を溝の内部に容易に配置することができる。このように、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置では、品質の高い光ファイバグレーティングを容易に製造することが可能である。
【0009】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光学補正部材が、前記光ファイバに照射されたレーザ光が前記光ファイバの内部において集光されないように、前記溝の延伸方向（Ｄ１～Ｄ３）と直交する断面内において、前記光ファイバに照射されるレーザ光の少なくとも一部のレーザ光の光路を前記溝によって補正する。
【0010】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記溝の延伸方向（Ｄ１）と直交する断面における前記溝の形状が円弧とされている。
【0011】
ここで、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光学補正部材の屈折率が、前記溝の延伸方向と直交する断面における前記光ファイバの中心軸（Ｌ）を中心とする全てのコア（Ｃ）を含む最小半径の円領域の半径（ａ）を前記光ファイバの素線の半径（Ｒ）で除して得られる値が、空気の屈折率（ｎ0）を前記光学補正部材の屈折率（ｎ1）で除して得られる値以下となるようにされ、前記円弧の曲率半径（ｒ）が、前記光ファイバの素線の半径（Ｒ）以上である。
【0012】
或いは、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記溝（１２ｆ）の延伸方向（Ｄ２）と直交する断面における前記溝の形状は、前記光ファイバの中心軸と前記溝の最も深い部分とを結んだ線に対して一方側にて前記光ファイバの周面と接する又は最も近接する第１直線部（１２ｇ）と、前記光ファイバの中心軸に対して他方側にて前記光ファイバの周面と接する又は最も近接する第２直線部（１２ｈ）と、前記第１直線部の端部と前記第２直線部との端部を接続する底円弧部（１２ｉ）とを有する形状とされている。
【0013】
ここで、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光学補正部材の屈折率が、前記溝の延伸方向と直交する断面における前記光ファイバの中心軸（Ｌ）を中心とする全てのコア（Ｃ）を含む最小半径の円領域の半径（ａ）を前記光ファイバの素線の半径（Ｒ）で除して得られる値が、空気の屈折率（ｎ0）を前記光学補正部材の屈折率（ｎ1）で除して得られる値以下となるようにされ、前記底円弧部の曲率半径（ｒa）が、前記光ファイバの素線の半径（Ｒ）以下である。
【0014】
ここで、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光ファイバに入射される前のレーザ光のエネルギー密度に対する前記光ファイバに入射された後のレーザ光のエネルギー密度の割合を変化率（β）とし、前記光ファイバに入射された後のレーザ光のエネルギー密度が、前記光ファイバに入射されるレーザ光に求められるエネルギー密度の許容下限値となる前記変化率を下限変化率（βmin）とした場合に、前記底円弧部の曲率半径が、前記光ファイバの素線の半径に前記下限変化率を乗じて得られる値よりも大きい。
【0015】
ここで、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記溝の深さ（ｈ）が、前記底円弧部の中心角の半分の角度（θ）の正弦値の二乗に対して、前記底円弧部の曲率半径を乗じて得られる値よりも大きい。
【0016】
或いは、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記溝（１２ｊ）の延伸方向（Ｄ３）と直交する断面における前記溝の形状が、複数の直線部（１２ｋ）が互いに屈曲して接続された有角形状とされている。
【0017】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光学補正部材が、前記位相マスク側が平面とされるとともに前記光ファイバ側に前記溝が設けられた基部（１２ａ）と、前記基部の前記レーザ光が透過する領域（Ｒ１）の外にて前記基部から突出して設けられた補強部（１２ｂ）と、を備える。
【0018】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光学補正部材と前記位相マスクとの間に介挿された保護箔（１４）を備える。
【0019】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記溝の内壁面と前記光ファイバとの間に充填配置された光学流体（１５）を備える。
【0020】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置は、前記光ファイバの一端側を送り出す送出スプール（１６）と、前記光ファイバの他端側を巻き取る巻取スプール（１７）とを備える。
【0021】
また、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造方法は、光ファイバ（ＦＢ）のコアに（Ｃ）グレーティング（Ｇ）が形成されてなる光ファイバグレーティング製造方法であって、一方側が平面とされるとともに他方側に溝（１２ｄ、１２ｆ、１２ｊ、１２ｍ）が設けられた光学補正部材（１２）の前記平面側に、前記平面に対して平行となるように位相マスク（１１）を配置する位相マスク配置ステップ（Ｓ１）と、前記溝に光ファイバを設置する光ファイバ設置ステップ（Ｓ２）と、前記位相マスク及び前記光学補正部材を介して、レーザ光（ＬＢ）を前記光ファイバに照射して前記グレーティングを形成するグレーティング形成ステップ（Ｓ３）と、を有し、前記溝が、前記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされている。
【0022】
本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造方法では、位相マスクと光ファイバとの間に、位相マスク側が平面とされ、光ファイバ側に光ファイバを設置する溝を有する光学補正部材が配置されている。ここで、光学補正部材の溝は、上記平面に対して平行となるように形成されていて、延伸方向における端部が開放端とされており、光学補正部材は、上記平面が位相マスクに対して平行になるよう配置される。この光学補正部材を透過して溝の内壁面から射出したレーザ光が光ファイバに入射することで、光ファイバのコアに照射されるレーザ光のエネルギー密度が均一化されるため、グレーティングの品質が向上する。また、従来のように、光キャピラリに光ファイバを挿入させる必要はなく、光ファイバを光学補正部材に近づけるだけで、光ファイバの任意の箇所を溝の内部に容易に配置することができる。このように、本発明の一態様による光ファイバグレーティング製造装置では、品質の高い光ファイバグレーティングを容易に製造することが可能である。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、品質の高い光ファイバグレーティングを容易に製造可能という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。
【図3】本発明の第１実施形態で用いられる光ファイバの光軸に沿った断面図である。
【図4】本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造装置が備えるファイバガイドの三面図である。
【図5】本発明の第１実施形態におけるファイバガイドの溝の形状を説明するための図である。
【図6】本発明の第１実施形態におけるファイバガイドの溝にマルチコアファイバを設置した様子を示す図である。
【図7】本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図8】本発明の第２実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図9】本発明の第２実施形態におけるファイバガイドの溝の形状を説明するための図である。
【図10】本発明の第２実施形態における光ファイバの素線の半径下限値を説明するための図である。
【図11】本発明の第２実施形態におけるファイバガイドの溝にマルチコアファイバを設置した様子を示す図である。
【図12】本発明の第２実施形態におけるファイバガイドの溝に設置されたマルチコアファイバにレーザ光を照射した様子を示す図である。
【図13】本発明の第３実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図14】本発明の第４実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図15】本発明の第５実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。
【図17】本発明の第６実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図18】本発明の第７実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。
【図19】ファイバガイドの溝の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による光ファイバグレーティング製造装置及び光ファイバグレーティング製造方法について詳細に説明する。
【0026】
〔第１実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線に沿う断面矢視図である。図１及び図２に示す通り、光ファイバグレーティング製造装置１は、位相マスク１１、ファイバガイド１２（光学補正部材）、及び照射ユニット１３を備える。このような光ファイバグレーティング製造装置１は、照射ユニット１３からのレーザ光を、位相マスク１１及びファイバガイド１２を介して光ファイバＦＢに照射することにより、光ファイバＦＢのコアＣ（図３参照）にグレーティングＧを形成するものである。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線に沿う断面矢視図である。図１及び図２に示す通り、光ファイバグレーティング製造装置１は、位相マスク１１、ファイバガイド１２（光学補正部材）、及び照射ユニット１３を備える。このような光ファイバグレーティング製造装置１は、照射ユニット１３からのレーザ光を、位相マスク１１及びファイバガイド１２を介して光ファイバＦＢに照射することにより、光ファイバＦＢのコアＣ（図３参照）にグレーティングＧを形成するものである。
【0027】
図３は、本発明の第１実施形態で用いられる光ファイバの光軸に沿った断面図である。図３に示す通り、光ファイバＦＢは、円柱状のコアＣ及びコアＣの外側面を覆う円筒状のクラッドＣＬからなる素線と、素線の外側面を覆う円筒状の被覆ＣＶとを有するシングルコアファイバである。この光ファイバＦＢは、例えば、ＬＭＡ（Large Mode Area）ファイバである。
【0028】
コアＣは、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）を含む石英ガラスによって形成されており、クラッドＣＬは石英ガラスによって形成されている。被覆ＣＶは、アクリル、紫外光透過シリコーン、ポリイミド等によって形成されている。尚、図１に示す通り、位相マスク１１、ファイバガイド１２（光学補正部材）、及び照射ユニット１３が配置される部位では、光ファイバＦＢの被覆ＣＶが除去されて、クラッドＣＬの表面が露出されている。
【0029】
位相マスク１１は、光ファイバＦＢのクラッドＣＬが露出された部位にて、光ファイバＦＢの側方（図１に示す例では、光ファイバＦＢの上方）に配置される。位相マスク１１は、光ファイバＦＢのコアＣにグレーティングＧを形成するためのものである。位相マスク１１には格子パターン１１ａが設けられており、照射ユニット１３から射出される紫外領域のレーザ光ＬＢが照射される。これにより、＋１次回折光及び－１次回折光が生じ、これら回折光の干渉光がファイバガイド１２を介して光ファイバＦＢのコアＣに照射されることで、光ファイバＦＢのコアＣにグレーティングＧが形成される。
【0030】
ファイバガイド１２は、位相マスク１１に対して照射ユニット１３の反対側に配置されており、位相マスク１１と光ファイバＦＢとの間に介挿されている。尚、位相マスク１１は、ファイバガイド１２と照射ユニット１３との間に配置されているということもできる。このファイバガイド１２は、光ファイバＦＢに照射されたレーザ光ＬＢが光ファイバＦＢの内部において集光されないように、光ファイバＦＢに照射されるレーザ光ＬＢの少なくとも一部のレーザ光ＬＢの光路を補正する。つまり、ファイバガイド１２は、光ファイバＦＢのコアＣに照射されるレーザ光ＬＢのエネルギー密度を均一化する。尚、ファイバガイド１２の詳細については後述する。
【0031】
照射ユニット１３は、位相マスク１１の上方に配置されている。照射ユニット１３は、不図示の制御装置の制御の下で、位相マスク１１に照射されるレーザ光ＬＢを射出する。この照射ユニット１３から射出されるレーザ光ＬＢとしては、例えばエキシマレーザから射出される波長２４０～３６０ｎｍ程度のレーザ光を用いることができる。尚、上述したエキシマレーザ等の光源装置は、照射ユニット１３内に設けられていても良く、照射ユニット１３とは別に設けられていても良い。
【0032】
〈ファイバガイド〉
図４は、本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造装置が備えるファイバガイドの三面図である。図４において、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が右側面図である。ファイバガイド１２は、光ファイバＦＢのクラッドＣＬと屈折率が同一或いは近い材料によって形成されており、本実施形態では石英ガラスによって全体が形成されている。
図４は、本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造装置が備えるファイバガイドの三面図である。図４において、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が右側面図である。ファイバガイド１２は、光ファイバＦＢのクラッドＣＬと屈折率が同一或いは近い材料によって形成されており、本実施形態では石英ガラスによって全体が形成されている。
【0033】
ファイバガイド１２は、図４に示す通り、基部１２ａと補強部１２ｂとを有している。尚、基部１２ａと補強部１２ｂとは一体化されているが、図４（ａ）においては基部１２ａと補強部１２ｂとの境界面を仮想線で示している。
【0034】
基部１２ａは、位相マスク１１側の面（本実施形態では図２の上側の面）が位相マスク１１との当接面１２ｃとされている。この当接面１２ｃは、平面とされている。ファイバガイド１２は、当接面１２ｃが位相マスク１１に対して平行になるよう配置される。基部１２ａの光ファイバＦＢ側には、光ファイバＦＢの中心軸Ｌに沿うように延伸された溝１２ｄが設けられている。この溝１２ｄには、光ファイバＦＢが設置される。つまり、本実施形態において、ファイバガイド１２は、位相マスク１１側が平面の当接面１２ｃとされ、光ファイバＦＢ側に光ファイバＦＢが設置される溝１２ｄが設けられている。
【0035】
溝１２ｄの延伸方向Ｄ１と直交する断面における溝１２ｄの形状は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、図４（ｃ）に示す通り、円弧とされている。つまり、溝１２ｄの内壁面は、屈曲部位が設けられていない円滑な曲面とされている。このように、溝１２ｄの延伸方向Ｄ１と直交する断面における溝１２ｄの形状が円弧とされているため、溝１２ｄの形状が多角形状である場合と比較して、溝１２ｄを容易に形成することが可能となる。
【0036】
溝１２ｄの最も深い位置Ｐでの基部１２ａの厚さｄ１は、例えば１００～２００μｍとされている。厚さｄ１を１００～２００μｍとすることで、位相マスク１１を光ファイバＦＢに近づけ、グレーティングＧの形成に十分な強度のレーザ光ＬＢを光ファイバＦＢに照射することができる。
【0037】
また、溝１２ｄは、図４（ａ）に示す通り、延伸方向Ｄ１における基部１２ａの一方端から他方端に至る長さで直線状に設けられている。この溝１２ｄは、当接面１２ｃに対して平行となるように（つまり、最も深い位置Ｐでの基部１２ａの厚さｄ１が、延伸方向Ｄ１に亘って一定となるように）形成されている。溝１２ｄは、両端が開放端１２ｅとされている。このように、ファイバガイド１２の溝１２ｄは、延伸方向Ｄ１における端部が開放端１２ｅとされているため、光ファイバＦＢを湾曲させることなく溝１２ｄに配置することができる。これによって、光ファイバＦＢを湾曲させた際に生じる復元力によって光ファイバＦＢが意図せずに溝１２ｄの内部で移動することを防止できる。尚、溝１２ｄの形状の詳細については後述する。
【0038】
補強部１２ｂは、基部１２ａの位相マスク１１が当接される当接面１２ｃから突出して設けられている。補強部１２ｂは、溝１２ｄの延伸方向Ｄ１における基部１２ａの２つの端部の各々に設けられている。つまり、本実施形態において、補強部１２ｂは２箇所に設けられている。これらの補強部１２ｂは、ファイバガイド１２の端部の厚さを増加することによって、ファイバガイド１２の強度を向上させる。尚、照射ユニット１３から射出されたレーザ光ＬＢは、ファイバガイド１２の中央部を透過し、端部は透過しない。つまり、補強部１２ｂは、基部１２ａのレーザ光ＬＢが透過する領域Ｒ１の外にて基部１２ａから突出して設けられている。
【0039】
このように、ファイバガイド１２は、位相マスク１１側が平面とされるとともに光ファイバＦＢ側に溝１２ｄが設けられた基部１２ａと、基部１２ａのレーザ光ＬＢが透過する領域Ｒ１の外にて基部から突出して設けられた補強部１２ｂとを有している。このため、補強部１２ｂを設けない場合と比較してファイバガイド１２の強度を向上させることができ、ファイバガイド１２の取り扱いを容易とすることが可能となる。
【0040】
図５は、本発明の第１実施形態におけるファイバガイドの溝の形状を説明するための図である。図５に示す通り、光ファイバＦＢの中心軸Ｌを中心とするコアＣを含む最小半径の円領域の半径（本実施形態ではコアＣの半径に相当）をａとする。また、光ファイバＦＢの素線の半径（被覆ＣＶが除去された部分の半径）をＲとする。また、溝１２ｄの曲率半径をｒとする。また、空気の屈折率をｎ0とし、ファイバガイド１２の屈折率をｎ1とする。
【0041】
ここで、以下の（１），（２）式が満たされる場合には、ファイバガイド１２から射出されたレーザ光ＬＢの集光の程度は抑えられる。このため、光ファイバＦＢのコアＣに入射するレーザ光ＬＢのエネルギー密度は、ファイバガイド１２を設置しない場合と比較して均一化される。
【0042】
【数1】
【0043】
【数2】
【0044】
また、上記（２）式が満たされる場合には、光ファイバＦＢを、溝１２ｄの最も深い位置Ｐで溝１２ｄの内壁面に接触させることができる。この場合において、溝１２ｄの延伸方向Ｄ１と直交する断面における溝１２ｄの曲率半径ｒに理論上の制限はない。但し、溝１２ｄの曲率半径ｒが大きくなるほど、不必要にファイバガイド１２が大型化する。また、溝１２ｄの曲率半径ｒが大きくなるほど、溝１２ｄの最も深い位置Ｐの周囲が平坦化して光ファイバＦＢが水平方向（図５中のＸ方向）に動きやすくなり、光ファイバＦＢの安定度が減少する。このため、溝１２ｄの曲率半径ｒは光ファイバＦＢの素線の半径Ｒの１．５倍を上限とすることが好ましい。
【0045】
図６は、第１実施形態におけるファイバガイドの溝にマルチコアファイバを設置した様子を示す図である。図６に示す通り、マルチコアファイバＦＢＭの中心軸Ｌを中心とする全てのコアＣを含む最小半径の円領域をコア領域ＲＣとした場合に、コア領域ＲＣの半径がａとなる。このようなマルチコアファイバＦＢＭを溝１２ｄに設置し、前述した（１），（２）式が満たされる場合にも、レーザ光ＬＢは、コア領域ＲＣで平行光とならないものの、集光の程度は抑えられる。このため、マルチコアファイバＦＢＭのコアＣに入射するレーザ光ＬＢのエネルギー密度は、ファイバガイド１２を設置しない場合と比較して均一化される。このため、複数のコアＣにおけるグレーティングＧの反射率が不均一となることを防止できる。
【0046】
このように、本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置１においては、溝１２ｄの延伸方向Ｄ１と直交する断面における光ファイバＦＢの中心軸Ｌを中心とする全てのコアＣを含む最小半径の円領域の半径ａを光ファイバＦＢの素線の半径Ｒで除して得られる値が、空気の屈折率ｎ0をファイバガイド１２の屈折率ｎ1で除して得られる値以下となるようにされている。また、ファイバガイド１２に設けられた溝１２ｄの曲率半径ｒが、光ファイバＦＢの素線の半径Ｒ以上にされている。これにより、光ファイバＦＢ（或いは、マルチコアファイバＦＢＭ）のコアＣに入射するレーザ光ＬＢのエネルギー密度は、ファイバガイド１２を設置しない場合と比較して均一化されるため、品質の高いグレーティングＧを形成することができる。
【0047】
〈光ファイバグレーティング製造方法〉
図７は、本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造方法の一例を示すフローチャートである。光ファイバグレーティングの製造が開始されると、まず、ファイバガイド１２の当接面１２ｃに位相マスク１１を配置する工程が行われる（ステップＳ１：位相マスク配置ステップ）。つまり、一方側が平面にされて他方側に溝１２ｄが設けられたファイバガイド１２の平面（当接面１２ｃ）側に位相マスク１１を配置する工程が行われる。これにより、位相マスク１１は、ファイバガイド１２の当接面１２ｃに対して平行になるよう配置される。言い替えると、ファイバガイド１２は、当接面１２ｃが、位相マスク１１に対して平行になるよう配置される。
図７は、本発明の第１実施形態による光ファイバグレーティング製造方法の一例を示すフローチャートである。光ファイバグレーティングの製造が開始されると、まず、ファイバガイド１２の当接面１２ｃに位相マスク１１を配置する工程が行われる（ステップＳ１：位相マスク配置ステップ）。つまり、一方側が平面にされて他方側に溝１２ｄが設けられたファイバガイド１２の平面（当接面１２ｃ）側に位相マスク１１を配置する工程が行われる。これにより、位相マスク１１は、ファイバガイド１２の当接面１２ｃに対して平行になるよう配置される。言い替えると、ファイバガイド１２は、当接面１２ｃが、位相マスク１１に対して平行になるよう配置される。
【0048】
以上の配置が行われた位相マスク１１及びファイバガイド１２は、照射ユニット１３の下方において、位相マスク１１を照射ユニット１３側に向けた状態で位置決めされる。言い換えると、位相マスク１１及びファイバガイド１２は、ファイバガイド１２と照射ユニット１３との間に位相マスク１１が配置される状態で位置決めされる。尚、位相マスク１１とファイバガイド１２とは、レーザ光ＬＢが透過する領域Ｒ１を避けて、不図示の接着剤や締結構造によって固定されても良い。
【0049】
次に、ファイバガイド１２の溝１２ｄに光ファイバＦＢを設置する工程が行われる（ステップＳ２：光ファイバ設置ステップ）。具体的には、光ファイバＦＢをファイバガイド１２の下側から近接させ、光ファイバＦＢの素線（クラッドＣＬ）が露出された部位の少なくとも一部が、ファイバガイド１２の溝１２ｄの内部に入り込むようにする。尚、光ファイバＦＢは、溝１２ｄの内壁面に接触していても良く、溝１２ｄの内壁面に対して僅かな隙間を空けて配置されていても良い。
【0050】
ここで、ファイバガイド１２の溝１２ｄの形状は、図４（ｃ）に示す通り、位相マスク１１が配置される側とは逆側に向けて開放される形状である。このため、ファイバガイド１２の下側から光ファイバＦＢを近づけることで、光ファイバＦＢの任意の箇所を溝１２ｄの内部に容易に配置することができる。また、溝１２ｄは、当接面１２ｃに対して平行となるように形成されているため、光ファイバＦＢを溝１２ｄに配置すれば、光ファイバＦＢを、当接面１２ｃ及び位相マスク１１に対して平行となるように配置することができる。
【0051】
次に、位相マスク１１及びファイバガイド１２を介して、レーザ光ＬＢを光ファイバＦＢに照射してグレーティングＧを形成する工程が行われる（ステップＳ３：グレーティング形成ステップ）。この工程が開始されると、照射ユニット１３からレーザ光が射出される。照射ユニット１３から射出されたレーザ光ＬＢは、位相マスク１１の上面に照射される。
【0052】
位相マスク１１の上面にレーザ光ＬＢが照射されると回折光が生じ、回折光がファイバガイド１２を介して溝１２ｄの内壁面から射出されて光ファイバＦＢのクラッドＣＬに入射する。レーザ光ＬＢの回折光は、ファイバガイド１２が設置されていない場合と比較して、光ファイバＦＢの素線の内部にて集光されないようにファイバガイド１２によって光路補正される。このため、光ファイバＦＢの素線の内部における回折光のエネルギー密度が均一化される。このような回折光の干渉光が光ファイバＦＢのコアＣに照射されることで、光ファイバＦＢのコアＣにはグレーティングＧが形成される。
【0053】
尚、ここでは、照射ユニット１３の下方に位相マスク１１及びファイバガイド１２を配置し、光ファイバＦＢをファイバガイド１２の下側から近接させ、レーザ光ＬＢを位相マスク１１の上側から照射する例について説明した。しかしながら、照射ユニット１３の上方に位相マスク１１及びファイバガイド１２を配置し、光ファイバＦＢをファイバガイド１２の上側から近接させ、レーザ光ＬＢを位相マスク１１の下側から照射するようにしても良い。或いは、照射ユニット１３の側方（例えば、右側方）に位相マスク１１及びファイバガイド１２を配置し、光ファイバＦＢをファイバガイド１２の横側（例えば、右側）から近接させ、レーザ光ＬＢを位相マスク１１の横側（例えば、左側）から照射するようにしても良い。
【0054】
以上説明した通り、本実施形態では、位相マスク１１と光ファイバＦＢとの間に配置されたファイバガイド１２に光ファイバＦＢを近づけて、光ファイバＦＢの素線をファイバガイド１２の溝１２ｄに設置している。そして、照射ユニット１３から照射されるレーザ光を、位相マスク１１及びファイバガイド１２を介して光ファイバＦＢの素線に照射している。これにより、光ファイバＦＢのコアＣに照射されるレーザ光ＬＢのエネルギー密度を均一化することができるため、品質の高い光ファイバグレーティングを容易に製造することが可能である。
【0055】
〔第２実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図８は、本発明の第２実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図８においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置２は、図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、ファイバガイド１２に設けられる溝の形状が異なる。尚、本実施形態における光ファイバグレーティング製造方法は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図８は、本発明の第２実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図８においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置２は、図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、ファイバガイド１２に設けられる溝の形状が異なる。尚、本実施形態における光ファイバグレーティング製造方法は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0056】
〈ファイバガイド〉
ファイバガイド１２に設けられる溝１２ｆの断面形状は、第１直線部１２ｇ、第２直線部１２ｈ、及び底円弧部１２ｉを有する形状とされている。第１直線部１２ｇは、光ファイバＦＢの中心軸Ｌと溝１２ｆの最も深い部分とを結んだ線に対して一方側（図８における右側）にて光ファイバＦＢの周面と接する又は最も近接する直線状の部位である。この第１直線部１２ｇは、上端が底円弧部１２ｉの一端（図８における右端）と屈曲することなく接続され、底円弧部１２ｉから下方に向かうにつれて第２直線部１２ｈから水平方向に離れるように傾斜されている。
ファイバガイド１２に設けられる溝１２ｆの断面形状は、第１直線部１２ｇ、第２直線部１２ｈ、及び底円弧部１２ｉを有する形状とされている。第１直線部１２ｇは、光ファイバＦＢの中心軸Ｌと溝１２ｆの最も深い部分とを結んだ線に対して一方側（図８における右側）にて光ファイバＦＢの周面と接する又は最も近接する直線状の部位である。この第１直線部１２ｇは、上端が底円弧部１２ｉの一端（図８における右端）と屈曲することなく接続され、底円弧部１２ｉから下方に向かうにつれて第２直線部１２ｈから水平方向に離れるように傾斜されている。
【0057】
第２直線部１２ｈは、光ファイバＦＢの中心軸Ｌに対して他方側（図８における左側）にて光ファイバＦＢの周面と接する又は最も近接する直線状の部位である。この第２直線部１２ｈは、上端が底円弧部１２ｉの他端（図８における左端）と屈曲することなく接続され、底円弧部１２ｉから下方に向かうにつれて第１直線部１２ｇから水平方向に離れるように傾斜されている。
【0058】
底円弧部１２ｉは、溝１２ｆの底部を形成しており、第１直線部１２ｇの上端と第２直線部１２ｈの上端とを接続する円弧形状の部位である。この底円弧部１２ｉの曲率半径は一定とされている。尚、第１直線部１２ｇ及び第２直線部１２ｈは、底円弧部１２ｉとの接続点における底円弧部１２ｉの接線と重なるように設けられている。
【0059】
図９は、本発明の第２実施形態におけるファイバガイドの溝の形状を説明するための図である。尚、図９においては、図５に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図９に示す通り、溝１２ｆの底円弧部１２ｉの曲率半径をｒaとする。また、溝１２ｆの深さをｈとする。
【0060】
スネルの法則によると、ファイバガイド１２の内部からファイバガイド１２の外部（空気）に進む光の全反射の臨界角θcは、以下の（３）式で示される。
【0061】
【数3】
【0062】
従って、底円弧部１２ｉの中心角の半分の角度をθとすると、以下の（４）式のように表される。
【0063】
【数4】
【0064】
ここで、前述した（１）式が成り立つ場合において、曲率半径ｒaは以下の（５）式で示される範囲に制限される。
【0065】
【数5】
【0066】
上記（５）式において、Ｒminは、光ファイバＦＢの素線の半径の下限値（半径下限値）である。図１０は、本発明の第２実施形態における光ファイバの素線の半径下限値を説明するための図である。図１０に示す通り、レーザ光ＬＢがファイバガイド１２の内部から溝１２ｆの内壁面に至った場合に、光ファイバＦＢの素線の直径よりも狭い幅Ｗ1で示す範囲のレーザ光ＬＢのみが光ファイバＦＢに入射する。
【0067】
幅Ｗ1の範囲を通過するレーザ光ＬＢは、溝１２ｆの内壁面において屈折され、光ファイバＦＢの素線の内部にて幅Ｗ1よりも広い幅Ｗ2の範囲（コアＣを含む範囲）を照射する。言い換えると、コアＣを含む幅Ｗ2の範囲に照射されるレーザ光ＬＢは、ファイバガイド１２の内部において幅Ｗ2よりも狭い幅Ｗ1の範囲を通過するレーザ光ＬＢのみである。
【0068】
このようにレーザ光ＬＢは、光ファイバＦＢの素線の内部で広がることから、光ファイバＦＢの素線の内部においてレーザ光ＬＢのエネルギー密度は減少する。つまり、光ファイバＦＢで受けるレーザ光ＬＢのエネルギー密度（受光エネルギー密度）は、光ファイバＦＢに入射するレーザ光ＬＢのエネルギー密度（入射エネルギー密度）よりも小さくなる。
【0069】
エネルギー密度の変化率βは、以下の（６）式で表すことができる。
【0070】
【数6】
【0071】
上記（６）式に示す通り、変化率βは、光ファイバＦＢの素線の半径Ｒによって変化する。ここで、照射ユニット１３から射出されるレーザ光ＬＢの出力が一定である場合を考える。この場合において、グレーティングＧを形成するために必要なエネルギー密度の最小値を確保できる変化率の下限値（下限変化率βmin）と、上述の光ファイバＦＢの素線の半径下限値Ｒminとの関係は、以下の（７）式で表される。
【0072】
【数7】
【0073】
つまり、上記（５）式が満たされている場合には、底円弧部１２ｉの曲率半径ｒaが、光ファイバＦＢの半径Ｒに下限変化率βminを乗じて得られる値よりも大きくなる。これにより、光ファイバＦＢの素線を透過するレーザ光ＬＢのエネルギー密度を、グレーティングＧを形成するために最低限要するエネルギー密度よりも高くすることができる。
【0074】
図９に戻り、溝１２ｆの深さｈは、以下の（８）式に示す通り、底円弧部１２ｉの中心角の半分の角度θの正弦値の二乗に対して、底円弧部１２ｉの曲率半径ｒaを乗じて得られる値よりも大きい。これにより、コアＣの全体に対してレーザ光ＬＢを確実に照射することが可能となる。
【0075】
【数8】
【0076】
尚、以下の（９）式が満たされる場合には、光ファイバＦＢとファイバガイド１２との間を充填する屈折整合材料を配置することが好ましい。屈折整合材料は流体或いは固体であり、屈折率が空気よりもファイバガイド１２に近い材料によって形成される。これによって、より確実にコアＣの全体に対してレーザ光ＬＢを均一に照射することができる。
【0077】
【数9】
【0078】
図１１は、本発明の第２実施形態におけるファイバガイドの溝にマルチコアファイバを設置した様子を示す図である。また、図１２は、本発明の第２実施形態におけるファイバガイドの溝に設置されたマルチコアファイバにレーザ光を照射した様子を示す図である。図１１及び図１２に示す通り、マルチコアファイバＦＢＭの中心軸Ｌを中心とする全てのコアＣを含む最小半径の円領域をコア領域ＲＣとした場合に、コア領域ＲＣの半径がａとなる。
【0079】
このようなマルチコアファイバＦＢＭを溝１２ｆに設置し、前述した（１），（５）式が満たされる場合にも、光ファイバＦＢを透過するレーザ光ＬＢを平行光とし、コアＣに照射されるエネルギー密度をより均一化することができる。また、コアＣに照射されるレーザ光ＬＢのエネルギー密度をグレーティングＧが確実に形成可能な強さとすることができる。
【0080】
〔第３実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１３は、本発明の第３実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図１３においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置３は、図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、ファイバガイド１２に設けられる溝の形状が異なる。尚、本実施形態における光ファイバグレーティング製造方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１３は、本発明の第３実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図１３においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置３は、図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、ファイバガイド１２に設けられる溝の形状が異なる。尚、本実施形態における光ファイバグレーティング製造方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0081】
〈ファイバガイド〉
本実施形態において、ファイバガイド１２に設けられる溝１２ｊの断面形状は、複数の直線部１２ｋが互いに屈曲して接続された有角形状とされている。各々の直線部１２ｋの長さは同一とされ、直線部１２ｋ同士が接続されてなる角度も同一とされている。
本実施形態において、ファイバガイド１２に設けられる溝１２ｊの断面形状は、複数の直線部１２ｋが互いに屈曲して接続された有角形状とされている。各々の直線部１２ｋの長さは同一とされ、直線部１２ｋ同士が接続されてなる角度も同一とされている。
【0082】
このような本実施形態の溝１２ｊによれば、多数の箇所において溝１２ｊの内壁面と光ファイバＦＢとを当接させることができる。従って、光ファイバＦＢを溝１２ｊの内壁面に当接配置する場合に、溝１２ｊの内部において、光ファイバＦＢを安定的に位置決めすることが可能となる。
【0083】
〔第４実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１４は、本発明の第４実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図１４においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置４は、図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、保護箔１４を備える点が異なる。尚、本実施形態における光ファイバグレーティング製造方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１４は、本発明の第４実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図１４においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置４は、図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、保護箔１４を備える点が異なる。尚、本実施形態における光ファイバグレーティング製造方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0084】
保護箔１４は、図１４に示す通り、位相マスク１１とファイバガイド１２との間に介挿されている。つまり、本実施形態において、位相マスク１１は、保護箔１４を介してファイバガイド１２の当接面１２ｃに当接されている。この保護箔１４は、例えば、レーザ光ＬＢの透過率が高く、ファイバガイド１２と同程度の屈折率を有する材料によって形成されている。この保護箔１４としては、例えば、厚さが１０～２０μｍ程度の溶融石英ガラス板を用いることができる。
【0085】
このような保護箔１４を位相マスク１１とファイバガイド１２との間に介挿することによって、位相マスク１１をファイバガイド１２に向けて強く押し当てることができる。これにより、位相マスク１１とファイバガイド１２とが傷つくことを防止しつつ、位相マスク１１とファイバガイド１２とを近接させることが可能となる。また、位相マスク１１とファイバガイド１２との間に隙間が生じることを防止し、位相マスク１１とファイバガイド１２との間でレーザ光ＬＢのエネルギーが損失すること等を抑止することが可能となる。
【0086】
〔第５実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１５は、本発明の第５実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。また、図１６は、図１５中のＢ－Ｂ線に沿う断面矢視図である。尚、図１５及び図１６においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１５は、本発明の第５実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。また、図１６は、図１５中のＢ－Ｂ線に沿う断面矢視図である。尚、図１５及び図１６においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。
【0087】
本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置５は、図１及び図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とほぼ同様の構成である。但し、本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置５は、全体に被覆ＣＶが施されたマルチコアファイバＦＢＭに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成する点が図１及び図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは異なる。
【0088】
本実施形態において、被覆ＣＶは、マルチコアファイバＦＢＭの長さ方向の全体に切れ目なく設けられている。つまり、マルチコアファイバＦＢＭの途中部位に、被覆ＣＶが除去されて素線（クラッドＣＬ）の外表面が露出された部位は設けられていない。尚、被覆ＣＶは、アクリル、紫外光透過シリコーン、ポリイミド等の紫外線を透過可能な材料によって形成されている。
【0089】
〈光ファイバグレーティング製造方法〉
本実施形態による光ファイバグレーティング製造方法は、基本的には、第１実施形態による光ファイバグレーティング製造方法と同様であり、図７に示すフローチャートに示す工程が行われる。但し、ステップＳ２では、光ファイバＦＢの任意の部位（被覆ＣＶが設けられた任意の部位）をファイバガイド１２の溝１２ｄの内部に配置する点が第１実施形態とは異なる。また、ステップＳ３では、位相マスク１１及びファイバガイド１２を介したレーザ光ＬＢを、被覆ＣＶを透過させて光ファイバＦＢの芯線に照射する点が第１実施形態とは異なる。
本実施形態による光ファイバグレーティング製造方法は、基本的には、第１実施形態による光ファイバグレーティング製造方法と同様であり、図７に示すフローチャートに示す工程が行われる。但し、ステップＳ２では、光ファイバＦＢの任意の部位（被覆ＣＶが設けられた任意の部位）をファイバガイド１２の溝１２ｄの内部に配置する点が第１実施形態とは異なる。また、ステップＳ３では、位相マスク１１及びファイバガイド１２を介したレーザ光ＬＢを、被覆ＣＶを透過させて光ファイバＦＢの芯線に照射する点が第１実施形態とは異なる。
【0090】
尚、本実施形態においては、マルチコアファイバＦＢＭに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成する例について説明した。しかしながら、同様に、シングルコアの光ファイバＦＢに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成することも可能である。
【0091】
〔第６実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１７は、本発明の第６実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図１７においては、図１６に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１７は、本発明の第６実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す断面図である。尚、図１７においては、図１６に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。
【0092】
本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置６は、図１６に示す光ファイバグレーティング製造装置５とほぼ同様の構成である。但し、本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置６は、全体に被覆ＣＶが施されたマルチコアファイバＦＢＭとファイバガイド１２との間に、マッチングオイル１５（光学流体）が充填配置されている点が異なる。
【0093】
マルチコアファイバＦＢＭとファイバガイド１２の溝１２ｄの内壁面とは僅かな隙間を空けて対向配置されている。この隙間の寸法は、毛細管現象によりマッチングオイル１５がマルチコアファイバＦＢＭとファイバガイド１２との間に保持可能な寸法とされている。このように僅かな隙間にマッチングオイル１５を充填して配置することによって、マッチングオイル１５を保持する機構やファイバガイド１２をマッチングオイル１５に浸漬させる機構を別途設ける必要がない。また、マッチングオイル１５の使用量を最小限に抑えることができる。また、隙間にパーティクルが侵入する可能性を低減することができる。
【0094】
マッチングオイル１５は、空気よりも屈折率がファイバガイド１２に近い液体である。このマッチングオイル１５がマルチコアファイバＦＢＭとファイバガイド１２との間に充填されることよって、レーザ光ＬＢが空気中を透過することを抑制し、より均一にレーザ光ＬＢをコアＣに照射することが可能となる。
【0095】
〈光ファイバグレーティング製造方法〉
本実施形態による光ファイバグレーティング製造方法は、基本的には、第５実施形態による光ファイバグレーティング製造方法と同様である。但し、ステップＳ２において、マルチコアファイバＦＢＭを、ファイバガイド１２の溝１２ｄの内壁面に対して僅かな隙間を空けて対向配置させる点が第５実施形態とは異なる。
本実施形態による光ファイバグレーティング製造方法は、基本的には、第５実施形態による光ファイバグレーティング製造方法と同様である。但し、ステップＳ２において、マルチコアファイバＦＢＭを、ファイバガイド１２の溝１２ｄの内壁面に対して僅かな隙間を空けて対向配置させる点が第５実施形態とは異なる。
【0096】
また、ステップＳ２とステップＳ３との間に、マルチコアファイバＦＢＭとファイバガイド１２との隙間にマッチングオイル１５を充填するステップが設けられる点が第５実施形態とは異なる。尚、マルチコアファイバＦＢＭの下方にファイバガイド１２が配置される場合には、溝１２ｄにマルチコアファイバＦＢＭを配置する前にマッチングオイル１５を溝１２ｄに配置しても良い。
【0097】
尚、本実施形態においては、マルチコアファイバＦＢＭに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成する例について説明した。しかしながら、第５実施形態と同様に、シングルコアの光ファイバＦＢに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成することも可能である。
【0098】
〔第７実施形態〕
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１８は、本発明の第７実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。尚、図１８においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置７は、図１及び図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、送出スプール１６及び巻取スプール１７を備える点、全体に被覆ＣＶが施されたマルチコアファイバＦＢＭに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成する点が異なる。
〈光ファイバグレーティング製造装置〉
図１８は、本発明の第７実施形態による光ファイバグレーティング製造装置の概略構成を示す図である。尚、図１８においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置７は、図１及び図２に示す光ファイバグレーティング製造装置１とは、送出スプール１６及び巻取スプール１７を備える点、全体に被覆ＣＶが施されたマルチコアファイバＦＢＭに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成する点が異なる。
【0099】
本実施形態において、被覆ＣＶは、マルチコアファイバＦＢＭの長さ方向の全体に切れ目なく設けられている。つまり、第６実施形態と同様に、マルチコアファイバＦＢＭの途中部位に、被覆ＣＶが除去されて素線（クラッドＣＬ）の外表面が露出された部位は設けられていない。
【0100】
送出スプール１６は、位相マスク１１、ファイバガイド１２、及び照射ユニット１３の上流側（マルチコアファイバＦＢＭの搬送方向Ｄ４における上流側）に配置されている。送出スプール１６は、不図示の制御装置の制御の下で、グレーティングＧが形成されていないマルチコアファイバＦＢＭの搬送方向Ｄ４への送り出しを行う。例えば、送出スプール１６は、不図示の制御装置によって指示された回転量だけ回転して、グレーティングＧが形成されていないマルチコアファイバＦＢＭを一定の長さだけ間欠的に送り出す。
【0101】
また、送出スプール１６は、不図示の制御装置の制御の下で、位相マスク１１、ファイバガイド１２、及び照射ユニット１３の上流側においてマルチコアファイバＦＢＭに付与する張力を調整する。送出スプール１６が、マルチコアファイバＦＢＭに付与する張力を調整するのは、マルチコアファイバＦＢＭに形成されるグレーティングＧのブラッグ波長を調整するためである。
【0102】
巻取スプール１７は、位相マスク１１、ファイバガイド１２、及び照射ユニット１３の下流側（マルチコアファイバＦＢＭの搬送方向Ｄ４における下流側）に配置されている。巻取スプール１７は、不図示の制御装置の制御の下で、グレーティングＧが形成されたマルチコアファイバＦＢＭの巻き取りを行う。例えば、巻取スプール１７は、不図示の制御装置によって指示された回転量だけ回転して、グレーティングＧが形成されたマルチコアファイバＦＢＭを一定の長さだけ間欠的に巻き取る。尚、巻取スプール１７は、送出スプール１６と連動して動作する。
【0103】
また、巻取スプール１７は、不図示の制御装置の制御の下で、位相マスク１１、ファイバガイド１２、及び照射ユニット１３の下流側においてマルチコアファイバＦＢＭに付与する張力を調整する。巻取スプール１７が、マルチコアファイバＦＢＭに付与する張力を調整するのは、送出スプール１６と同様に、マルチコアファイバＦＢＭに形成されるグレーティングＧのブラッグ波長を調整するためである。
【0104】
このように本実施形態の光ファイバグレーティング製造装置７は、マルチコアファイバＦＢＭの一端側を送り出す送出スプール１６と、マルチコアファイバＦＢＭの他端側を巻き取る巻取スプール１７とを有している。このため、マルチコアファイバＦＢＭに作用する張力を調整することが可能となる。
【0105】
また、送出スプール１６及び巻取スプール１７は、マルチコアファイバＦＢＭをファイバガイド１２に対して近接させる或いは離間させる方向（図１８に示す例では、マルチコアファイバＦＢＭの上下方向）に移動可能とされている。送出スプール１６及び巻取スプール１７は、不図示の制御装置の制御の下で、レーザ光ＬＢをマルチコアファイバＦＢＭに照射する際にマルチコアファイバＦＢＭをファイバガイド１２に対して近接させる。また、送出スプール１６及び巻取スプール１７は、不図示の制御装置の制御の下で、マルチコアファイバＦＢＭを送り出す或いは巻き取る際にマルチコアファイバＦＢＭをファイバガイド１２から離間させる。
【0106】
送出スプール１６及び巻取スプール１７が、マルチコアファイバＦＢＭをファイバガイド１２に対して近接させる或いは離間させる方向に移動可能であることにより、マルチコアファイバＦＢＭがファイバガイド１２に対して摺動することを防止できる。従って、マルチコアファイバＦＢＭ及びファイバガイド１２の表面が傷つくことや汚れることを防止できる。
【0107】
尚、本実施形態では、送出スプール１６及び巻取スプール１７が、マルチコアファイバＦＢＭをファイバガイド１２に対して近接させる或いは離間させる方向に移動させる例について説明した。しかしながら、送出スプール１６及び巻取スプール１７が、マルチコアファイバＦＢＭを移動させることなく、マルチコアファイバＦＢＭからファイバガイド１２が離間するように、ファイバガイド１２及び位相マスク１１を移動させるようにしても良い。
【0108】
また、本実施形態においては、マルチコアファイバＦＢＭに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成する例について説明した。しかしながら、第５，第６実施形態と同様に、シングルコアの光ファイバＦＢに対してレーザ光ＬＢを照射してグレーティングＧを形成することも可能である。
【0109】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、光ファイバＦＢ及びマルチコアファイバＦＢＭは、シングルクラッドファイバであっても良く、ダブルクラッドファイバであっても良い。シングルクラッドファイバは、コアの外側面を覆う円筒状のクラッドが１つである光ファイバであり、ダブルクラッドファイバは、コアの外側面を覆う円筒状のクラッド（インナークラッド）と、インナークラッドの外側面を覆う円筒状のクラッド（アウタークラッド）とを有する光ファイバである。
【0110】
また、上記第１実施形態では、ファイバガイド１２の溝１２ｄの断面形状が曲率半径一定の円弧とされていた。しかしながら、ファイバガイド１２の溝は、図１９に示す通り、断面形状が楕円形の半分とされた形状の溝１２ｍであっても良い。図１９は、ファイバガイドの溝の他の例を示す断面図である。尚、図２０に示す通り、溝１２ｍに対しては、溝１２ｍの底部との間に隙間が設けられるように大径の光ファイバＦＢを設置しても良い。図２０は、図１９に示す溝に大径の光ファイバを設置した様子を示す図である。
【0111】
また、本発明において、ファイバガイド１２に設けられた溝の断面形状は、上述の例に限定されず、放物線形状や、レーストラック形状を半分にした形状、２つの直線が屈曲して接続された形状等、様々な形状とすることが可能である。また、ファイバガイド１２の当接面１２ｃは、上述の例のように平面に限定されることはなく、曲面であっても良い。例えば、図２に示す上下方向に凸形状の曲面であっても良く、凹形状の曲面であっても良い。
【0112】
また、上記実施形態においては、紫外領域のレーザ光ＬＢをコアＣに照射することによってグレーティングＧを形成する構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紫外領域のレーザ光ではない光をコアＣに照射してグレーティングＧを形成することを除外するものではない。
【産業上の利用可能性】
【0113】
本発明は、センシング分野、加工分野、通信分野、その他の様々な分野で広く利用可能である。
【符号の説明】
【0114】
１～７…光ファイバグレーティング製造装置、１１…位相マスク、１１ａ…格子パターン、１２…ファイバガイド（光学補正部材）、１２ａ…基部、１２ｂ…補強部、１２ｃ…当接面、１２ｄ…溝、１２ｅ…開放端、１２ｆ…溝、１２ｇ…第１直線部、１２ｈ…第２直線部、１２ｉ…底円弧部、１２ｊ…溝、１２ｋ…直線部、１２ｍ…溝、１３…照射ユニット、１４…保護箔、１５…マッチングオイル（光学流体）、１６…送出スプール、１７…巻取スプール、Ｃ…コア、ＣＬ…クラッド、ＣＶ…被覆、ＦＢ…光ファイバ、ＦＢＭ…マルチコアファイバ、Ｇ…グレーティング、Ｌ…中心軸、ＬＢ…レーザ光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】