JP2002533779A

JP2002533779A - 管に収容されたファイバ回折格子

Info

Publication number: JP2002533779A
Application number: JP2000591459A
Authority: JP
Inventors: アール．フェルナルド，マーク; ジェイ．バイレイ，ティモシー; ビー．ミラー，マシュー; エム．サリヴァン，ジェイムス; エイ．デイヴィス，マイケル; オグル，ペーター; ディー．ケルセイ，アラン; エイ．プットナン，マーティン; エヌ．ブルカト，ロバート; イー．サンダース，ポール
Original assignee: シドラコーポレイション
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2002-10-08
Also published as: AU4164400A; CA2353413C; WO2000039617A2; CN1334929A; EP1145059B1; NO20012681D0; NO20012681L; WO2000039617A9; US6519388B1; DE69916659D1; KR20010080687A; WO2000039617A3; ATE265055T1; BR9915953A; EP1145059A2; AU757885B2; CA2353413A1

Abstract

(57)【要約】管に収容されたファイバ回折格子は、少なくとも１つのブラッグ回折格子（１２）が刻み込まれた光ファイバが、ガラス製毛管（２０）に収容されたものである。光（１４）が回折格子（１２）に投射され、反射波長λ１を有する光（１６）が反射する。管２０の形状を、他の形状（例えば、ドッグボーン形状）にすることも可能であり、かつ／または、複数の円筒状管を利用したり、複数の回折格子を用いたり、一対の回折格子を用いることも可能である。ファイバ（１０）において少なくとも一対の回折格子（１５０，１５２）の間にドーピングを行い、これを管に収容することによって、管収容型の圧縮同調式ファイバレーザを構成することが可能である。もしくは、回折格子（１２）もしくは回折格子（１５０，１５２）を、管収容型の同調可能なＤＦＢレーザとして形成することもできる。さらに、ファイバ（１０）から離されたテーパ状の内側領域（２２）を管（２０）に設けることによって、ファイバの歪み開放部を設けることも可能である。もしくは、外形がファイバ（１０）に向かって除々に細くなるテーパ状（フルート状）部分（２７）を設けることによって、ファイバの引張り強度を増大させることも可能である。さらに、このような管収容型回折格子（１２）の場合は、回折格子が存在するとともに管がファイバに融接される部分においてクラッディングの直径が増大されるため、ファイバコアモードからクラッディングモードへの結合が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願とのクロスリファレンス】

本願は、１９９８年１２月４日に出願された米国特許出願第０９／２０５，９
４３号を一部継続する、１９９９年９月２０日に出願された「管に収容されたフ
ァイバ回折格子」という名称の米国特許出願第０９／３９９．４９５号の内容を
一部継続するものである。さらに、同時係属中の「ブラッグ回折格子圧力センサ
」という名称の米国特許出願第（シドラ明細書第ＣＣ−００３６Ｂ）号、「歪み
が隔離されたブラッグ回折格子温度センサ」という名称の米国特許出願第（シド
ラ明細書第ＣＣ−０１２８Ｂ）号、「圧力が隔離されたブラッグ回折格子温度セ
ンサ」という名称の米国特許出願第（シドラ明細書第ＣＣ−０１４６Ｂ）号は、
全て、本願と同時に出願され、本願に開示された内容を含むものである。

【０００２】

【技術分野】

本発明は、回折格子に関し、特に、管に収容されたファイバ回折格子に関する
。

【０００３】

【背景技術】

光ファイバの技術分野においては、ファイバに埋め込まれたブラッグ回折格子
を、温度および歪みといったパラメータの検出に利用できることが周知である。
このような利用の例は、メルズ等に付与された「分散され、空間的に消散された
光ファイバ歪みゲージ」という名称の米国特許第４，８０６，０１２号、モレイ
等に付与された「分散多重型光ファイバブラッグ回折格子センサ配列」という名
称の米国特許第４，９９６，４１９号に記載されている。これらの特許は、この
点について開示しており、本発明を理解するために参照することができる。さら
に、ファイバ回折格子に歪みを加えることによって、同調可能型のフィルタもし
くは同調可能型のレーザとして利用することができることも周知である。このよ
うな利用の例は、モーレイ等に付与された「圧縮同調式ファイバ回折格子」とい
う名称の米国特許第５，４６９，５２０号、およびボール等に付与された「圧縮
同調式ファイバレーザ」という名称の米国特許第５，６９１，９９９号にそれぞ
れ記載されている。これらの特許は、この点について開示しており、本発明を理
解するために参照することができる。

【０００４】しかし、ファイバ回折格子がそれ自体により圧縮される場合、ファイバの座屈
が生じる。ファイバの座屈を防止するための技術の１つは、ファイバおよび回折
格子の周りに摺動フェルールを利用して、このようなフェルールを、フェルール
およびファイバの案内、整列および収容を行うための機械的構造の内部に配置す
る。このような技術は、上述した米国特許第５，４６９，５２０号および米国特
許第５，６９１，９９９号に開示されている。しかし、座屈を発生させることな
く、摺動フェルールを用いることなく、さらにこのような機械的構造を要するこ
となく、ファイバ回折格子を圧縮させることが可能な構成を得ることが望ましい
。

【０００５】光ファイバ内部のブラッグ回折格子を利用した場合に望ましくないコアモード
とクラッディングモードとの結合が生じることもまた周知である。これらの２つ
のモードのモードフィールドの重複部分が大きいほど、このような結合が頻繁に
起こる。このような結合によって、光ファイバ内部に望ましくない光学的損失が
生じる。

【０００６】

【発明の開示】

本発明の目的は、褶動フェルールや機械的支持構造を要することなく圧縮を加
えた状態で利用できるとともに、かつ／またはコアモードとクラッディングモー
ドの結合を減少させるのに適したファイバ回折格子の構成を提供することである
。

【０００７】本発明によると、管に収容された光ファイバ反射素子が、少なくとも１つの反
射素子が内部に埋め込まれた光ファイバと、前記光ファイバおよび前記反射素子
を長手方向に沿って内部に収容した管と、を備えており、前記管が前記ファイバ
の少なくとも一部に融接されている。

【０００８】さらに本発明によると、管がガラス材料からなる。更に本発明によると、管が
、前記光ファイバにおいて反射素子が存在する部分に、融接されている。更に本
発明によると、光ファイバの、反射素子の両側における軸方向側部に、管が融接
されている。

【０００９】本発明は、毛管の少なくとも一部に収容されかつ融接されたファイバ回折格子
と、このような回折格子の形成方法と、を提供する。前記管は、ガラスファイバ
を収容するために、ガラス材料からなる。このような管収容型回折格子によって
、ファイバの座屈を発生させることなく、回折格子を圧縮することができる。さ
らに、このような管収容型回折格子によって、ファイバの他の部分における歪み
から、回折格子を隔離することができる。本発明は、さらに、ファイバ回折格子
が圧縮される多くの用途（例えば、パラメータ検出や波長同調）に利用すること
ができる。さらに、本発明によって、光ファイバにおいて回折格子が存在すると
ともに管が融接される領域のクラッディングの直径が著しく大きくなるため、フ
ァイバコアモードとクラッディングモードとの間のモード結合が減少する。

【００１０】回折格子は、ファイバが管に収容される前もしくは後に、ファイバ内部に埋め
込む（もしくは刻み込む）ことができる。ファイバを管に収容して融接するため
に、管を加熱して、ファイバの周りでつぶすことができる。

【００１１】さらに、１つもしくは複数の回折格子を管に収容したり、ファイバレーザを管
に収容したり、もしくは複数のファイバを管に収容することも可能である。１つ
もしくは複数の回折格子もしくはレーザは、ファイバにおける回折格子領域に管
を融接すること、および／または、ファイバの、回折格子領域の両側の軸方向端
部において回折格子に隣接した位置、もしくは回折格子から所定距離だけ離間さ
せた位置で管を融接することによって、管に「収容する」ことができる。１つも
しくは複数の回折格子もしくはレーザは、管の内部に融接するか、一部のみを管
の内部に融接するか、もしくは管の外側表面に融接することができる。

【００１２】

【発明を実施するための最良の形態】

図１に示されているように、管収容型ファイバブラッグ回折格子は、周知の光
導波路１０（例えば、標準的な光通信用単一モード光ファイバ）にブラッグ回折
格子１２が刻み込まれた（もしくは、埋め込まれたか、描かれた）ものからなる
。ファイバ１０は、外径が約１２５ミクロンであり、周知のように適したドーパ
ントを含むシリカガラス（ＳｉＯ₂）からなることによって、ファイバ１０に沿
って光１４を伝搬させることが可能となっている。回折格子１２は、グレン等に
付与された「光ファイバ内部に回折格子を刻み込む方法」という名称の米国特許
第４，７２５，１１０号および第４，８０７，９５０号、グレンに付与された「
光ファイバ内部に非周期的回折格子を形成する方法および装置」という名称の米
国特許第５，３８８，１７３号に開示されたものと同様なものである。これらは
、これについて開示しており、本願を理解するために参照することができる。し
かし、いかなるタイプの、波長の同調が可能な回折格子もしくは反射要素がファ
イバ２８内部に埋め込まれたり、エッチングされたり、刻み込まれたり、他の方
法で形成されたものも、所望により、利用することができる。本願では、「回折
格子」という用語は、これらの反射素子を全て示している。さらに、反射素子（
つまり回折格子）１２は、光の反射および／または透過を行うために利用するこ
とができる。

【００１３】所望により、光ファイバもしくは光導波路１０の材料および寸法を別のものに
することも可能である。例えば、ファイバ１０は、いかなるガラス（例えば、シ
リカ、燐酸塩ガラスなど）から形成することも可能であり、ガラスおよび合成樹
脂、もしくは合成樹脂のみから形成することも可能である。高温の用途では、ガ
ラス材料からなる光ファイバが望ましい。さらに、光ファイバ１０の外径を、８
０ミクロンもしくはこれ以外の大きさにすることもできる。さらに、光ファイバ
の代わりに、いかなる光導波路を用いることもできる。例えば、多モード(multi
-mode)導波路、複屈折性(birefringent)導波路、偏光維持型(polarization main
tainning)導波路、偏光(polarization)導波路、複数のコアを有する光導波路、
複数のクラッディングを有する光導波路、平形導波路、プレーナ型光導波路（矩
形形状の導波路）もしくは他の光導波路を利用することもできる。本願では、「
ファイバ」という用語には、上述した光導波路が含まれる。

【００１４】光１４が回折格子１２に入射し、ここで反射波長λｂを中心とする所定の波長
帯域を有する一部分がライン１６に示されるように反射し、入射光の残りの波長
（所定の波長領域内にある）がライン１８に示されるように透過する。

【００１５】回折格子１２が内部に設けられたファイバ１０は、ガラス製の円筒状毛管２０
の少なくとも一部に収容され、かつ融接されている。毛管２０は、外径ｄ１が約
３ｍｍであり、長さＬ１が約１０ｍｍである。回折格子１２の長さＬｇは、約５
ｍｍである。代わりの実施例として、回折格子を長くするか、もしくは短い管を
用いることなどによって、管２０の長さＬ１を、回折格子１２の長さＬｇとほぼ
同じにすることも可能である。管２０および回折格子１２の寸法および長さを、
別の大きさにすることも可能である。また、光ファイバ１０および回折格子１２
を管２０の中心部に融接する必要はなく、管２０のどの部分にも融接できる。ま
た、管２０の全長Ｌ１に亘ってファイバ１０を融接する必要はない。

【００１６】管２０は、ガラス材料からなる。このようなガラス材料の例として、天然水晶
、合成水晶、溶融シリカ、シリカ（ＳｉＯ₂）、コーニング（Corning）社製のパ
イレックス（登録商標）（ホウ珪酸）、コーニング社製のバイコール（登録商標
）（９５％のシリカおよび５％の他の構成要素（例えば、酸化ホウ素）からなる
）などが挙げられる。管の材料としては、管２０の内径とファイバ１０の外径と
の間に境界面が生じない（すなわち、管２０の内径が、ファイバ１０のクラッデ
ィングと識別できない状態となる）ように、管２０（つまり、管１２０に設けら
れた孔の内径面）を光ファイバ１０の外側表面（つまりクラッディング）に融接
する（分子結合を形成する、すなわち共に溶融させる）ことができるものを利用
する必要がある。

【００１７】広い温度範囲に亘って管２０の熱膨張をファイバ１０に整合させるために、管
２０の材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）をファイバ１０の材料のＣＴＥとほぼ整合さ
せなければならない（例えば、溶融シリカからなる管および光ファイバを用いる
）。概して、ガラス材料は、溶融温度が低いほど、ＣＴＥは大きい。従って、シ
リカファイバ（溶融温度が高く、ＣＴＥが小さい）と、他のガラス材料、例えば
、パイレックス（登録商標）やバイコール（登録商標）（溶融温度が低く、ＣＴ
Ｅが大きい）、からなる管と、を用いた場合には、管２０とファイバ１０との間
で熱膨張が整合しなくなる。しかし、本願では、ファイバ１０のＣＴＥと管２０
のＣＴＥとを整合させる必要はない（以下でより詳細に説明する）。

【００１８】ファイバ１０に融接することができるものであれば、他の材料からなる管２０
を、ガラス材料からなる管２０の代わりに用いることもできる。例えば、光ファ
イバが合成樹脂（plastic)からなる場合には、合成樹脂材料からなる管を用いる
ことができる。

【００１９】管２０の軸方向端部（ファイバ１０が管２０から出る部分）には、ファイバ１
０の歪みを開放するため、もしくは他の理由のために、内側方向にテーパが設け
られた（つまりフレア状とされた）内側領域２２を設けることができる。このよ
うな場合、管２０とファイバ１０との間の領域２８に、歪み開放用充填材料（例
えば、ポリイミド、シリコンなど）を充填することが可能である。さらに、他の
部材（図示せず）と係合させるための取付部を管２０に設けるため、および／ま
たは管２０に荷重がかかる角度（force angle)を調整するため、もしくは他の理
由のために、管２０の外側コーナ部（つまり端部）２４をテーパ状とする（つま
り面取りしたり、傾斜させる）ことも可能である。面取りコーナ部２４の角度は
、所望の機能が得られるように決定される。さらに、管２０の断面は、円形以外
の形状（例えば、正方形、矩形、楕円形、クラムシェル形など）とすることもで
き、側方からみた断面を方形以外の形状（例えば、円形、正方形、楕円形、クラ
ムシェル形など）とすることもできる。

【００２０】代わりの実施例として、内側テーパ状領域２２を設ける代わりに、管の一方も
しくは両方の軸方向端部（ファイバ１０が管２０から出る部分）に、破線２７に
より示されたような、外側にテーパ状（フルート状（fluted)、円錐状、ニップ
ル状）とされた部分を設けることもできる（図１２に関して以下で詳細に説明さ
れる）。このようなテーパ状部分の外形は、ファイバ１０を中心に除々に小さく
なっている。フルート状部分２７を設けることによって、ファイバ１０が長手方
向軸に沿って引っ張られる場合に、境界部（ファイバ１０が管２０から出る部分
）およびこの近傍の引張り強度が大きくなる（例えば、６ｌｂｆ以上）ことがわ
かっている。

【００２１】ファイバ１０を管２０よりも突出させる場合は、外側保護緩衝層２１をファイ
バ１０に設けることによって、ファイバ１０の外側表面の損傷を防止することが
できる。緩衝層１は、ポリイミド、シリコン、テフロン（登録商標）（polytetr
aflouroethylene）、カーボン、金、および／またはニッケルから形成すること
ができ、その厚さは約２５ミクロンである。緩衝層２１の厚さおよび緩衝材料を
、他のものにすることもできる。内側テーパ状領域２２が設けられ、かつこれが
十分大きい場合は、緩衝層２１をこの領域２２に挿入することによって、露出さ
れたファイバを保護された状態にすることができる。代わりの実施例として、管
２０の軸方向端部に外側テーパ状部分２７を設ける場合は、外側テーパ状部分２
７からのファイバの出口部分からバッファ層が始まる。ファイバの出口部分から
離れた位置からバッファを設ける場合は、ファイバ１０の露出された部分に、付
加的な緩衝層（図示せず）を更に被覆することが可能である。このような付加的
な緩衝層は、管２０の外側における露出されたファイバを覆うものであり、この
一部を、緩衝層２１および／または管２０のテーパ状部分２７もしくは他の形状
の軸方向端部に重ねることもできる。

【００２２】以下で説明するように、ファイバ１０を管２０に収容して融接するために、管
２０を加熱して潰し、回折格子１２の周囲（つまり回折格子領域）に融接するこ
とができる。

【００２３】ブラッグ回折格子１２は、毛管２０がファイバ１０および回折格子１２の周囲
に配置される前もしくはこの後に、ファイバ１０内部に刻み込むことができる。

【００２４】本願に示されているどの実施例においても、ファイバ１０および／または回折
格子１２に予め初期歪み（圧縮もしくは引張り）を加えた状態で、これらを管１
２０に融接することが可能であり、もしくは初期歪みを加えずにこれらを融接す
ることもできる。例えば、パイレックス（登録商標）もしくはファイバ１０より
大きな熱膨張係数を有する他のガラスが管２０に用いられる場合は、管２０が加
熱されてファイバに融接され、続いて冷却される際に、管２０によって回折格子
１２が圧縮される。代わりの実施例として、加熱工程中および融接工程中に回折
格子に引張力を加えることによって、引張力が加わった状態でファイバ回折格子
１２を管２０に収容することもできる。さらに、ファイバ回折格子１２を管２０
に収容することによって、回折格子１２に引張力および圧縮力のいずれも加わら
なくなる。

【００２５】１９９８年１２月４日に出願された同時係属中の「管に収容されたブラッグ回
折格子を形成する方法および装置」という名称の米国特許出願第（シドラ明細書
ＣＣ−０１３０号）に開示されているように、管２０を回折格子１２の周囲に配
置した後で回折格子１２をファイバ１０内部に刻み込む場合は、回折格子１２を
、管２０を通してファイバ１０内部に描くことができる。この特許出願は、この
点について開示している。

【００２６】管２０を回折格子１２の周囲に配置する前に回折格子１２をファイバ１０内部
に刻み込む場合、毛管２０の溶融温度は、回折格子１２の反射率を所望レベル以
下にまで「漂白」する（つまりアニールしたり、脆化させる）ことなくガラス製
管２０を軟化させて光ファイバ１０に融接することができるほどに低い値でなけ
ればならない。「漂白」は、回折格子が高温に露出された場合に起こり得る。パ
イレックス（登録商標）もしくはこれと同様なガラスからなる管は、軟化温度が
石英ファイバよりも低いため、このような目的に適している。ファイバ１０より
も大きな熱膨張係数を有するガラスもしくはパイレックスが管２０に用いる場合
、管２０を加熱してファイバ１０に融接し、続いて冷却する際に、管２０によっ
て回折格子１２が圧縮される。代わりの実施例として、加熱工程中および融接工
程中に回折格子に引張力を加えることによって、引張力が加わった状態でファイ
バ回折格子１２を管２０に収容することもできる。さらに、ファイバ回折格子１
２を管２０に収容することによって、回折格子１２に引張力および圧縮力のいず
れも加わらない状態となる。

【００２７】図２を参照すると、毛管１２０の形状を、用途によって変えることが可能とな
っている。例えば、管１２０の形状を、細い中心部３０および太い外側部分３２
を有する「ドッグボーン（dogbone）」形状とすることができる。細い部分３０
は、外径ｄ２が約２ｍｍであり、長さＬ２が約９．２５ｍｍである。太い部分３
２は、外径ｄ３が約４ｍｍであり、長さＬ３が約６．３５ｍｍである。これらの
部分３０，３２の長さを別の大きさにすることもできる。例えば、Ｌ３の長さを
６．３６ｍｍよりもはるかに大きく（例えば、２５．４ｍｍ以上）したり、これ
よりもはるかに小さくすることも可能である。代わりの実施例として、寸法を、
ｄ２＝１ｍｍ、ｄ３＝３ｍｍ、Ｌ３＝４ｍｍ、Ｌ２＝７．３７ｍｍとすることも
できる。所望により、用途に依存して、寸法をこれ以外の大きさにすることもで
きる。

【００２８】このようなドッグボーン形状は、圧縮荷重を加える場合つまり圧力センサとし
て利用される場合、もしくは引張力を加える構成により管２０を把持する場合に
、荷重の増加に対する回折格子波長シフトの感度を向上させるために用いられる
。このような用途の例として、「ファイバ回折格子圧力センサ」という名称の同
時係属中の米国特許出願第（シドラ明細書ＣＣ−００３６号）に開示されている
ものが挙げられる。ドッグボーン形状は、さらに、圧縮させることにより同調す
ることが可能な回折格子およびレーザの用途に利用される。このような用途の例
として、「圧縮同調型のファイバ回折格子およびレーザ」という名称の同時係属
中の米国特許出願第（シドラ明細書ＣＣ−０１２９Ｂ）に開示されているものが
挙げられる。これらの特許出願は、本願と同時に出願されたものである。ドッグ
ボーン形状は、これらの他の用途にも用いることができる。さらに、ドッグボー
ンの寸法は、所望の感度が得られるように拡大縮小することが容易である。

【００２９】太い部分３２の内側移行領域３３は、鋭利な端部として形成することも、破線
３４で示されているように湾曲させることもできる。湾曲形状３４の場合、鋭利
な端部つまりコーナ部よりも、立ち上がり部分に加わる応力が小さいため、破損
する可能性が低い。さらに、管２０の部分３２には、上述したような、管２０の
端部における内側テーパ状部分２２もしくは外側フルート状部分２７を設けるこ
とができる。さらに、部分３２には、上述したような外側テーパ状（つまり面取
りされた）コーナ部２４を設けることができる。

【００３０】また、ドッグボーン形状は、対称形状とする必要はない。例えば、所望により
、２つの部分３２のＬ３をそれぞれ異なる大きさにすることができる。代わりの
実施例として、ドッグボーン形状を、片側ドッグボーン形状とすることも可能で
ある。すなわち、拡大部分３２を２つ設ける代わりに、細い部分３０の一方の側
部にのみ拡大部分３２を設け、他方の側部を直線状端部３７とすることができる
。この直線状端部３７には、上述したような面取りコーナ部２４を設けることが
できる。このような場合、ドッグボーン形状は、Ｔ字を横にしたような形状とな
る。本願では、このような片側ドッグボーン形状もまた、「ドッグボーン」形状
とする。歪みの感度を改善したり、管２０に荷重がかかる角度(force angle)を
調整したり、もしくは他の所望の特性を得ることができるものであれば、ドッグ
ボーン形状の代わりに、他の形状を用いることも可能である。

【００３１】図３を参照すると、代わりの実施例として、毛管２０の形状を、軸方向に突出
した形状とすることが可能となっている。特に、軸方向に延びた部分３６を管２
０の左側に設け、この部分３６の端部にフルート状部分２７を設けることができ
る。さらに、管２０の右側に、他方の軸方向端部３６よりも長く軸方向に延びた
端部５１（この部分にもフルート状部分２７を設けることができる）を設けるこ
とができる。さらに、一方もしくは両方の軸方向端部３６，５１におけるファイ
バ１０に、それぞれ回折格子５２，５０を設けることができる。図３に示されて
いる管２０の寸法の例を、以下で挙げるが、他の寸法を用いることもできる。特
に、Ｌ６が約２６．７ｍｍ、Ｌ７が約１１．６６ｍｍ、Ｌ８が約１２．７ｍｍ、
Ｌ９が約２．２９ｍｍ、ｄ７が約０．８１３ｍｍであり、ドッグボーン形状のｄ
２，ｄ３および他の部分の寸法は、上述した通りである。長手方向軸端部５１は
、本願に記載される、ドッグボーン形状もしくは他の形状を有する管２０の形成
方法によって、もしくは、部分５３において部分５１を部分３２に融接すること
によって（ファイバ１０を管２０に収容する前もしくはこの後に）、形成するこ
とができる。代わりの実施例として、図３に示された部分５１を有する管２０を
、２つの管を用いて形成することが可能である。つまり、長さＬ６を有するとと
もにドッグボーン部分３０，３２における孔５８を通して滑動される内側管と、
図５に関して以下で説明されるものと同様な、これらの部分３０，３２に融接さ
れている管と、を用いることによって形成することができる。

【００３２】本願の実施例に関して記載されている寸法、形状および材料は、単に例示的な
ものであり、必要な場合は、本願の教示に基づいて、用途、大きさ、性能、製造
もしくは設計についての要求、もしくは他の要素に適合するように、寸法、形状
および材料を他のものにすることもできる。

【００３３】図４を参照すると、長手方向軸端部５１を、その端部近傍の領域９０ではファ
イバ１０に融接せずに、回折格子５０が存在する領域の近傍でファイバ１０に融
接することが可能となっている。このような場合、エポキシもしくは上述した他
の充填材を領域９０にこともできる。領域９０における管２０の内径ｄ６は、光
ファイバ１０の直径よりも約０．０１〜１０ミクロン大きい（例えば、１２５．
０１〜１３５ミクロン）。所望により、直径および寸法を他の大きさにすること
もできる。延びた領域５１からファイバ１０を突出させる場合は、上述したよう
に、ファイバ１０に外部保護緩衝層２１を設けることによって、ファイバ１０の
外側表面の損傷を防止することができる。

【００３４】図５に示されているように、複数の同心状管をともに融接することによって、
本発明の管収容型回折格子の管２０を形成することができる。例えば、外径ｄ４
が約０．０５ｍｍ（０．０１９７インチ）である細い内側毛管１８０を、上述し
た直径ｄ１を有する太い外側毛管１８２の内部に配置して、これらの管１８０，
１８２を互いに融接することができる。細い管１８０の一方もしくは両方の端部
を、ファイバ１０を中心に除々に細くすることによって、フルート状部分２７を
構成することができる。所望により、内側管８０および外側管１８２の直径ｄ１
，ｄ４を他の大きさにすることもできる。さらに、３つ以上の毛管を利用するこ
ともできる。これらの管の材料を同じものにすることによって、広い温度範囲に
亘って熱膨張の不整合を抑制することができる。外側管１８２の形状を、破線１
８４で示されているようなドッグボーン形状、もしくはこれ以外の上述したよう
な形状とすることもできる。代わりの実施例として、破線１８６で示されている
ように、２つの別個の管１８８，１９０を、回折格子１２の両側の軸方向側部で
内側管１８０に融接することによって、ドッグボーン形状を形成することができ
る。

【００３５】図６および図７に示されているように、代わりの実施例として、回折格子１２
の両側の軸方向端部において、回折格子１２に隣接した位置、もしくは回折格子
１２から所定距離だけ離間した位置で、管２０をファイバ１０に融接することが
できる。Ｌ１０は、所望の長さにすることが可能であり、回折格子１２の端部に
一致させる（Ｌ１０＝０）こともできる。特に、管２０の領域２００はファイバ
１０に融接するが、回折格子１２を取り囲んでいる中央部２０２はファイバ１０
に融接しない。回折格子１２の周囲の領域２０２には、大気を封入したり、真空
状態（もしくは他の圧力）とすることが可能である。また、接着剤（例えばエポ
キシ）、他の充填材料（例えばポリマやシリコン）もしくは他の材料により、そ
の一部もしくは全体を充填することも可能である。

【００３６】上述したように、管２０の内径ｄ６は、光ファイバ１０の直径よりも約０．０
１〜１０ミクロンだけ大きい（例えば、１２５．０１〜１３５ミクロンである）
。内径を他の大きさにすることもできるが、管２０が軸方向に圧縮された場合に
ファイバの座屈（buckling)が生じないように、内径ｄ６をファイバ１０の外径
に可能な限り近づける必要がある。さらに、回折格子１２の両側において、距離
Ｌ１０は対称とする必要はない。図７に示されているように、代わりの実施例と
して、２つの独立した管２１０，２１２を回折格子１２の両側で融接した後に、
外側管２１４を管２１０，２１２に亘って融接することによっても、同様な結果
が得られる。代わりの実施例として、破線２１６に示されているように、管２１
０，２１２を外側管２１４の端部よりも突出させることもできる。代わりの実施
例として、管２０を、管２１２，２１４と同様な形状を有する単一部材として形
成することもできる。

【００３７】図８に示されているように、本願に記載されたどの実施例においても、１つの
回折格子を管２０に収容する代わりに、複数の回折格子１５０，１５２を、管２
０に収容されたファイバ１０に埋め込むことができる。回折格子１５０，１５２
の反射波長および／または反射プロファイルを、同じにすることも、それぞれ異
なるものとすることもできる。複数の回折格子１５０，１５２を、個々に、周知
のファブリペロー構成に利用することもできる。さらに、「能動型多点ファイバ
レーザセンサ」という名称の米国特許第５，５２３，９１３号、「複屈折能動型
ファイバレーザセンサ」という名称の米国特許第５，５６４，８３２号、「圧縮
同調式ファイバレーザ」という名称の米国特許第５，６６６，３７２号に開示さ
れているように、１つもしくは複数のファイバレーザを、管２０内部のファイバ
１０に埋め込むこともできる。上記の特許は、この点について開示しており、本
発明を理解するために参照することができる。このような場合、回折格子１５０
，１５２によって光学的間隙を構成し、少なくとも回折格子１５０，１５２の間
における光ファイバ１０に（所望により、回折格子１５０，１５２および／また
は回折格子の外側における光ファイバにも）、希土類のドーパント（例えば、エ
ルビウムおよび／またはイットリウム）をドープする。

【００３８】図１４を参照すると、利用することができる他のタイプの同調可能型のファイ
バレーザとして、同調可能型の分布帰還型（ＤＦＢ）ファイバレーザが示されて
いる。このようなレーザの例として、Ｖ．Ｃ．ラウリドセン等の「ＤＦＢファイ
バレーザの設計」（エレクトロニックレターズ、１９９８年１０月１５日、Ｖｏ
ｌ．３４，Ｎｏ．２１，ｐｐ２０２８−２０３０）、Ｐ．バーミング等の「ＵＶ
後処理による永久的なπ／２位相シフトを有する、エルビウムがドープされたフ
ァイバＤＦＢレーザ」（ＩＯＯＣ’９５，テックダイジェスト，Ｖｏｌ．５，Ｐ
Ｄ１−３，１９９５）、クリングルボトン等に付与された「光ファイバ分布帰還
型レーザ」という名称の米国特許第５，７７１，２５１号、ディアマト等に付与
された「偏光型ファイバレーザ光源」という名称の米国特許第５，５１１，０８
３号に開示されたものが挙げられる。このような場合、希土類がドープされたフ
ァイバの内部に回折格子１２が描かれ、回折格子１２の中央部付近における所定
位置１８０でλ／２の位相シフトが生じるように構成される。これによって、周
知のように、長手方向に単一モードの動作中に、モードホッピングを起こすこと
なく連続的に同調することができる確実な共振状態を得ることができる。代わり
の実施例として、回折格子を１つだけ設ける代わりに、２つの回折格子１５０，
１５２を、（Ｎ＋１／２）λの長さの空隙を構成することができるほど近接させ
て配置することもできる。ここで、Ｎは整数（０を含む）であり、回折格子１５
０，１５４は、希土類がドープされたファイバである。

【００３９】図９および図１０に示されているように、代わりの実施例として、少なくとも
１つの回折格子１２，２５２を有する複数のファイバ１０，２５０を管２０内部
に収容することも可能である。このような場合、管２０の加熱および融接を行う
前の段階で、管２０の孔が両ファイバを受容することが可能なほど大きくなるよ
うにする。また、この孔は、円形以外の形状（例えば、正方形、三角形など）と
することもできる。また、管２０の孔は、管２０の中心線に沿って中心に設ける
必要はない。

【００４０】図１１を参照すると、代わりの実施例として、図１０に示されたようにファイ
バ１０，２５０を互いに接触させる代わりに、管１２０内部でこれらを所定距離
だけ離間させることも可能となっている。ファイバ１０，２５０の間の距離は、
管１２０の外径の範囲内で、所望の大きさにすることが可能であり、かつ所望の
方向に延びるものとすることができる。さらに、本願に開示されているどの実施
例においても、上述したように、光ファイバおよび／または回折格子の一部もし
くは全体を管の内部に融接することも可能であり、もしくは、一部を管２０の内
部に融接したり、管２０の外側表面に融接することも可能である（ファイバ５０
０，５０２，５０４としてそれぞれ図示されている）。

【００４１】図１２に示されているように、代わりの実施例として、ファイバ１０において
回折格子１２が存在する部分にのみ管２０を融接することも可能である。このよ
うな実施例では、管２０が回折格子１２よりも長い場合は、上述したような内側
テーパ状部分つまりフレア状部分２２を設けることができ、さらに、管２０とフ
ァイバ１０との間の領域２８に、上述したような充填材料を充填することができ
る。

【００４２】図１３を参照しながら、管２０をファイバ１０の周囲に融接するための技術お
よび構成について、以下で説明する。管２０をファイバ１０上で滑らせて、回折
格子が配置された位置、もしくは配置される予定の位置までこれを移動させる。
管２０の上端部を、剛性の保持・整列用真空管３５０の下端部に連結させる。真
空管３５０には、ギア３５１が取り付けられている。管３５０の上端部を、回転
真空シール３５４を備えた真空コネクタ３５２の一端に連結させる。真空コネク
タ３５２の他端を、柔軟性真空管３５６の一端に連結させる。柔軟性真空管３５
６の他端を真空ポンプ３５８に連結させる。真空ポンプ３５８により管２０の内
部が真空状態にされることによって、加熱した状態で管２０をファイバ１０上で
つぶすのに十分な潰し力を管２０に加えることができる。エポキシシール３６０
により管２０の位置決めおよびシールを行うことによって、剛性管３５０内部の
真空状態が維持される。ファイバ１０の他の緩衝層２１、エポキシ、もしくは管
２０内部を真空状態にすることができる他の手段によって、管２０の下端部３６
１を塞いだり、シールしたりすることができる。別のシールを利用することもで
きる。

【００４３】コネクタ３５２は、ギア３６６に連結された回転モータ３６２に取り付けられ
ている。ギア３６６は、真空管３５０に取り付けられたギア３５１と係合する。
モータ３６２が回転すると、これによって、ギア３６６が回転し、これによって
、他方のギア３５１が回転する。これによって、管３５０、管２０およびファイ
バ１０が、矢印３６７に示されているように、ファイバ１０および管２０の長手
方向軸を中心に回転する。管２０およびファイバ１０が回転することによって、
管２０およびファイバ１０の円周部分を加熱することができる。

【００４４】コネクタ３５２は、さらに、垂直移行段３７０の移動部材３６８に取り付けら
れている。垂直移行段３７０は、第２のモータ３７１に取り付けられたスクリュ
ーギア３７２を備えている。ギア３７２が、部材３６８、コネクタ３５２および
モータ３６２と係合することによって、これらが、矢印３７４により示されてい
るように移行段３７０に沿って垂直方向に上下する。他の構成およびハードウェ
アを用いて、管２０を回転させるとともに移動させることもできる。

【００４５】ＣＯ₂レーザ（例えば、デマリアエレクトロオプティックシステム社製
のＬＣ−５０レーザ）といった安定した熱源３８０によって、管２０において局
部領域３８２にある部分に所定量の熱を加えることができる。このような熱源３
８０は、管２０が垂直方向に移動した場合に加熱領域３８２を通るように配置さ
れている。レーザ３８０から、直径が３ｍｍ、管２０におけるパワーが約３０〜
４０ワット、波長が約１０．６ミクロンであるレーザビーム３８４が発生する。
パワー、ビームの大きさおよび形状を、これ以外のものにすることもできる。但
し、適量の熱を管２０に加えることが可能なものとする必要がある。さらに、管
２０の片側のみを照射する代わりに、管２０の円周部における複数の位置、もし
くは管２０の周り全体を照射することも可能である。このような場合、平坦な鏡
もしくは円筒状鏡（図示せず）を用いてビーム３８４を分割および／または反射
させることによって、管２０の円周部における複数の所望の領域を同時に照射す
ることができる。

【００４６】所望により、他の加熱装置および／または加熱技術を利用することもできる。
例えば、トーチ（例えば、プロパン／酸素トーチもしくは酸素／水素トーチ）、
タングステン（もしくはモリブデン）製のヒータ、他のタイプのレーザ、小型オ
ーブン（例えば、絶縁されたハウジングの内部のフィラメント線）、もしくは、
管２０をファイバ１０上でつぶすのに十分な熱を発生させる他の加熱技術を利用
することができる。さらに、熱源３８０によってファイバ１０および管２０の周
りに均一にを加えることができる場合は、加熱処理中に管２０およびファイバ１
０をファイバ１０の長手方向軸を中心に回転させる必要はない。

【００４７】真空状態にする代わりに、他の技術を用いて管２０に潰し力を加えることもで
きる。例えば、管内部の圧力を外部圧力よりも低く維持しながら、管２０に外部
圧力を加えることができる。このような外部圧力は、機械的手段や油圧手段によ
って加えることができる。代わりの実施例として、管２０の内径ｄ６（図４，６
）が、ファイバの外径に非常に近い場合（例えば、約１ミクロンだけ大きい（約
１２６ミクロン））、管２０はそれ自体の表面張力によってファイバ１０上でつ
ぶれるため、真空状態にしたり、潰し力を加える必要がない。

【００４８】代わりの実施例として、ファイバ１０および管２０と同じ組成を有する中間材
料つまり充填材料、例えば、微細なガラス粉末やはんだ（例えば、シリカ粉末）
を、ファイバ１０と管２０との間に配置して、これを管２０およびファイバ１０
をファイバ１０に融接することによって、融接工程を容易にすることもできる。
このような場合、管２０がファイバ１０に融接される場合よりも（もしくは全く
）、管２０は潰れない。

【００４９】管２０をファイバ１０に融接するために、ヒータ３８０によって、管２０が、
底部から（真空源に向かって）、加熱され、融接される。所定の部分において、
管２０が、潰し力によって潰れるほど軟化するまで、所定温度（例えば、石英シ
リカもしくは溶融シリカの管の場合は、約１８００℃）で加熱され、続いて、管
２０に融接される。続いて、管２０は、加熱して融接されるべき次の部分まで移
動される。このような加熱技術によって、管／ファイバ境界部における泡の発生
が防止される。例えば、管２０は、移行段により約０．０６ｍｍ／秒の速度で垂
直方向に移動され、続いて、約１００ｒｐｍの速度で回転させられる。所望によ
り、移行速度および回転速度を他の大きさにすることもできる。

【００５０】加熱中は、管２０およびファイバ１０の長手方向軸が垂直方向に向けられるこ
とによって、重力の影響が最小とすされるとともに、軸対称性が最適化される。
しかし、所望により、他の方向に向けることもできる。さらに、管２０およびフ
ァイバ１０を移動させる代わりに、熱源５６を垂直方向に移動させたり、熱源３
８０およびファイバ／管を両方とも移動させることも可能である。

【００５１】管を破壊してファイバ１０に融接するために、他の技術を用いることも可能で
ある。このような方法として、ダック等に付与された「光ファイバを収容する方
法」という名称の米国特許第５，７４５，６２６号、および／またはベーキーに
付与された「一体型の精密な連結ウェルを備えたファイバカプラを形成する方法
」という名称の米国特許第４，９１５，４６７号に開示されているものが挙げら
れる。これらは、この点について開示しており、本発明もしくは他の技術を理解
するために参照することができる。代わりの実施例として、ファイバ１０を管２
０に融接するのに他の技術を利用することもできる。例えば、高温ガラスはんだ
、例えばシリカはんだ（粉末もしくは固体）を用いて、ファイバ１０、管２０お
よびこのようなはんだが互いに融接するようにすることもが可能である。もしく
は、レーザーによる溶接／融接や他の融接技術を利用することもできる。さらに
、ファイバを管内部に融接することも、ファイバの一部のみを管内部に融接する
ことも、ファイバを管の外側表面に融接することも可能である（図１１に関して
以下で説明する）。

【００５２】毛管２０をファイバ１０に沿って所望の位置まで滑らせる代わりに、管２０を
長手方向に分割された複数の部材とし、回折格子１２の所望の位置でこれらを組
み立ててファイバ１０に融接することもできる。

【００５３】フルート状部分２７（図１）は、様々な方法で形成することができる。例えば
、管２０を加熱したり、管２０および／またはファイバ１０を引っ張ることによ
って、形成することができる。代わりの実施例として、管２０のフルート状端部
２７は、別のガラス成形技術を用いて形成することができる。例えば、毛管２０
の軸方向端部に、グラインディング、研磨、エッチングを行うことによって、形
成することができる。化学的エッチング（例えば、フッ化水素酸によるエッチン
グや他の化学的エッチング）、レーザーエッチング、もしくはレーザにより向上
された化学的エッチングを利用した場合、グラインディングや研磨のように直接
に荷重を加えることなく、外径を減少させることができる。他の技術を用いてフ
ルート状端部２７を形成することもできる。このような部分２７は、管２０を加
熱してファイバ１０に融接する工程の前、この工程の間、この工程の後に、形成
することができる。

【００５４】さらに、内側テーパ状領域２２は、多数の技術により形成することができる。
例えば、この領域２２において管２０がファイバ１０に融接されないようにする
ために、つまり管２０の内径よりも大きい領域２２を形成するために、管２０の
所望の領域を加熱して膨張させ、内部圧力を管２０に加えることができる。

【００５５】上述したようなドッグボーン形状は、毛管２０の中央部をエッチング、グライ
ンディングもしくは研磨して、フルート状部分２７に関して上述したような小さ
な直径ｄ２および／または面取りコーナ部２４を設けることによって、形成する
ことができる。他の技術によって、小さな直径の領域３０およびコーナ部２４を
設けることもできる。表面の不純物を取り除くため、強度を向上させるため、も
しくは他の理由により、管２０をドッグボーン形状(もしくは他の形状)とした後
で、管２０の表面に火造り（fire polish）を行うことも可能である。

【００５６】さらに、本願で説明された実施例では、ファイバ１０を管１２０に貫通させる
代わりに、ファイバ１０が一方の端部のみ有するように、つまりファイバ１０の
一方の端部のみが管１２０から出るようにすることもできる。このような場合、
ファイバ１０の一端が、ファイバ１０が管１２０から出る位置もしくはこれより
前の部分に存在する。さらに、「管」という用語は、本願では、本願に記載され
た特性を有する材料からなるブロックをも意味する。

【００５７】図１５，１６を参照すると、本発明によって、コアモードとクラッディングモ
ードとの間の結合が減少することがわかる。コアモードとクラッディングモード
との間の結合は、一般的に、ファイバ回折格子によってファイバ１０のコアとク
ラッディングとの間の端部の断面積が増大することに起因して生じる。すなわち
、光ファイバ１０のコアに描かれた回折格子１２は、従来のファイバ回折格子よ
りも、光透過損失が小さく、光学的プロファイルが明確である。これは、クラッ
ディング領域が大きいことによって、結合したクラッディングモードが消散し、
これによって、コアモードとクラッディングモードとの結合が減少するためであ
る。概して、コアとクラッディングとの間の断面積差が大きいほど、重複するモ
ード領域が小さく、クラッディングモードとの結合が少ない。上述したように、
ファイバにおいて少なくとも回折格子１２が存在する部分に管２０を融接する場
合、管２０がファイバ１０のクラッディングの一部となる。従って、このように
クラッディングの厚さが増大することによって、一般的に回折格子１２に起因す
る、コアモードとクラッディングモードとの結合が減少する。このような効果が
最適に得られるように、管２０の厚さを決定することができる。図１５には、コ
アの直径が９ミクロンであり、外径が１２５ミクロンである光ファイバの内部に
設けられた標準的な回折格子の光透過プロファイルが示されている。このような
回折格子の場合は、スパイク１００により示されているような、クラッディング
モードとの結合が生じる。図１６には、コアの直径が９ミクロンであり、管２０
の外径が３ｍｍである、本願に記載された管収容型回折格子の光透過プロファイ
ルが示されている。プロファイルにスパイクがみられないことから、このような
回折格子の場合は、クラッディングモードとの結合が著しく減少することがわか
る。所望により、クラッディングモードへの結合が所望のレベルまで減少するよ
うに、ファイバのコアおよび管２０の直径を他の大きさにすることも可能である
。

【００５８】本願には記載しなかったが、特定の実施例に関して説明された特徴、特性、変
更および改善を、本願に記載された他の実施例に、適用したり、利用したり、導
入することができることは理解されるべきである。さらに、付随の図面は、一定
の縮尺で示されていない。

【００５９】本発明は、実施例に関して説明および図示が行われたが、上述した変更および
省略、他の変更および省略を、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管収容型ファイバ回折格子の側面図。

【図２】他の形状の管を備えた、本発明の管収容型ファイバ回折格子の側面図。

【図３】他の形状の管を備えた、本発明の管収容型ファイバ回折格子の側面図。

【図４】他の形状の管を備えた、本発明の管収容型ファイバ回折格子の側面図。

【図５】複数の管が回折格子の周りに設けられた、本発明のガラスに収容されたファイ
バ回折格子の側面図。

【図６】管が回折格子領域の両側の軸方向端部に融接された、本発明の管収容型ファイ
バ回折格子の側面図。

【図７】管が回折格子領域の両側の軸方向端部に融接された、本発明の他の管収容型フ
ァイバ回折格子の側面図。

【図８】本発明の、管に収容されたファイバの内部の複数の回折格子の側面図。

【図９】共通の管に収容された２つの別個の光ファイバに設けられている本発明の２つ
のファイバ回折格子の側面図。

【図１０】本発明の図９の実施例の端面図。

【図１１】共通の管に所定距離だけ離間して収容された２つの別個の光ファイバに設けら
れている本発明の２つのファイバ回折格子の側面図。

【図１２】光ファイバの回折格子領域にのみ管が融接されている、本発明に管収容型回折
格子の側面図。

【図１３】ガラス管の内部にファイバを収容するための本発明の方法を示す図。

【図１４】本発明の管に収容された同調可能型ＤＦＢレーザの側面図。

【図１５】本発明の標準的な光ファイバの内部の回折格子の光透過プロファイルを示すグ
ラフであり、クラッディングモードとの結合が発生していることを示している。

【図１６】本発明の管収容型ファイバ回折格子の光透過プロファイルを示すグラフであり
、クラッディングモードとの結合が減少していることを示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０９／４５５，８６５ (32)優先日平成11年12月６日(1999．12．6) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ミラー，マシュービー．アメリカ合衆国，コネチカット，グラストンベリー，ディアフィールドドライヴ 140 (72)発明者サリヴァン，ジェイムスエム．アメリカ合衆国，コネチカット，マンチェスター，バックランドヒルズドライヴ 465 (72)発明者デイヴィス，マイケルエイ．アメリカ合衆国，コネチカット，グラストンベリー，ステヴェンスレーン 172 (72)発明者オグル，ペーターアメリカ合衆国，ロードアイランド，チャールズタウン，ハイランドロード 36 (72)発明者ケルセイ，アランディー．アメリカ合衆国，コネチカット，サウスグラストンベリー，テイラータウンロード 75 (72)発明者プットナン，マーティンエイ．アメリカ合衆国，コネチカット，チェシャー，ランカスターウェイ 78 (72)発明者ブルカト，ロバートエヌ．アメリカ合衆国，コネチカット，ウォーターベリー，スコットロード 268−１ (72)発明者サンダース，ポールイー．アメリカ合衆国，コネチカット，マディソン，センターヴィレッジ１Ｆターム(参考） 2H038 BA25 2H049 AA45 AA50 AA59 AA62 AA64 AA68 【要約の続き】７）を設けることによって、ファイバの引張り強度を増大させることも可能である。さらに、このような管収容型回折格子（１２）の場合は、回折格子が存在するとともに管がファイバに融接される部分においてクラッディングの直径が増大されるため、ファイバコアモードからクラッディングモードへの結合が減少する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管に収容された光ファイバ装置であって、少なくとも１つの反射素子が内部に埋め込まれた光ファイバと、前記光ファイ
バおよび前記反射素子を長手方向に沿って収容し、かつ前記光ファイバの少なく
とも一部に融接された管と、を備えていることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項２】前記管が、ガラス材料からなることを特徴とする請求項１記載
の光ファイバ装置。
【請求項３】前記管が、前記光ファイバにおいて前記反射素子が存在する部
分に融接されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項４】前記管が、前記光ファイバの、前記反射素子の両側の軸方向側
部に融接されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項５】前記光ファイバが、ガラス材料からなることを特徴とする請求
項１記載の光ファイバ装置。
【請求項６】前記管が、その軸方向に少なくとも１つの外側テーパ状部分を
有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項７】前記管が、軸方向に延びた端部を少なくとも１つ備えているこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項８】前記管が、その軸方向に少なくとも１つの内側テーパ状部分を
有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項９】前記管の少なくとも一部が、円筒状であることを特徴とする請
求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項１０】前記管の形状が、ドッグボーン形状であることを特徴とする
請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項１１】少なくとも一対の反射素子が前記管に収容されており、前記
ファイバにおいて少なくとも前記の一対の反射素子の間に希土類ドーパントがド
ープされていることによって、ファイバレーザが構成されていることを特徴とす
る請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項１２】前記ファイバレーザが、前記管に加わる荷重の変化に依存し
て変化するレーザ波長でレーザを発生させることを特徴とする請求項１１記載の
光ファイバ装置。
【請求項１３】前記光ファイバにおいて前記反射素子が存在する部分に希土
類ドーパントがドープされており、前記反射素子がＤＦＢファイバレーザを構成
していることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。
【請求項１４】前記ＤＦＢファイバレーザが、前記管に加わる荷重の変化に
依存して変化するレーザ波長でレーザを発生させることを特徴とする請求項１３
記載の光ファイバ装置。
【請求項１５】前記管が、前記光ファイバにおいて前記反射素子が存在する
部分に融接されており、前記管の外径が、クラッディングモードとの光学的結合
が減前記ファイバにおいて前記反射素子が存在する部分に前記管が融接されてい
ない場合よりも少するような大きさであることを特徴とする請求項１記載の光フ
ァイバ装置。
【請求項１６】前記管が、前記ファイバにおいて前記反射素子が存在する部
分に融接されており、前記管の外径が、クラッディングモードへの光学的結合が
実質的に取り除かれるような大きさであることを特徴とする請求項１記載の光フ
ァイバ装置。
【請求項１７】管の内部に光学的反射素子を収容する方法であって、ａ）反射素子が埋め込まれるべき所定の回折格子領域を有する光ファイバを形
成するステップと、ｂ）前記光ファイバの少なくとも前記回折格子領域の周囲に管を配置するステ
ップと、ｃ）前記所定の回折格子領域が前記管に収容されるように、前記管が前記光フ
ァイバの少なくとも一部に融接されるまで、前記管を加熱するステップと、ｄ）前記光ファイバの前記回折格子領域に前記反射素子を埋め込むステップと
、を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】前記のステップ（ｄ）が、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）
との間に行われることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】前記の加熱ステップ中に、前記管に潰し力を加えることを特
徴とする請求項１記載の光ファイバ装置１７記載の方法。
【請求項２０】前記管および前記ファイバの長手方向軸を、垂直方向に向け
ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２１】前記加熱ステップを、レーザにより行うことを特徴とする請
求項１７記載の方法。
【請求項２２】前記管を、前記光ファイバにおいて前記反射素子が存在する
部分に融接することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２３】前記管を、前記光ファイバの、前記反射素子の両側の軸方向
側部に融接することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２４】前記の反射素子を埋め込むステップでは、少なくとも一対の
前記反射素子を、前記ファイバにおける対応する数の回折格子領域に埋め込み、
前記ファイバとして、少なくとも前記の一対の反射素子の間に希土類ドーパント
が埋め込まれたものを利用することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２５】管に収容された光学的反射素子であって、ａ）反射素子が埋め込まれるべき所定の回折格子領域を有する光ファイバを形
成するステップと、ｂ）前記光ファイバの前記回折格子領域の周囲に管を配置するステップと、ｃ）前記所定の回折格子領域が前記管に収容されるように、前記管が前記光フ
ァイバの少なくとも一部に融接されるまで、前記管を加熱するステップと、ｄ）前記光ファイバの前記回折格子領域に前記反射素子を埋め込むステップと、
を有する方法によって形成された光学的反射素子。
【請求項２６】前記のステップ（ｄ）が、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）
との間に行われることを特徴とする請求項２５記載の光学的反射素子。
【請求項２７】前記の加熱ステップ中に、前記管に潰し力が加えられること
を特徴とする請求項２５記載の光学的反射素子。
【請求項２８】前記管および前記ファイバの長手方向軸が、垂直方向に向け
られることを特徴とする請求項２５記載の光学的反射素子。
【請求項２９】前記加熱ステップが、レーザにより行われることを特徴とす
る請求項２５記載の光学的反射素子。
【請求項３０】前記加熱ステップ中に、前記管および前記ファイバが、これ
らの長手方向軸を中心に回転させられることを特徴とする請求項２５記載の光学
的反射素子。
【請求項３１】前記管が、前記光ファイバにおいて前記反射素子が存在する
部分に融接されていることを特徴とする請求項２５記載の光学的反射素子。
【請求項３２】前記管が、前記光ファイバの、前記反射素子の両側の軸方向
側部に融接されていることを特徴とする請求項２５記載の光学的反射素子。
【請求項３３】管の内部に光学的反射素子を収容する方法であって、ａ）少なくとも１つの反射素子が埋め込まれている光ファイバを形成するステ
ップと、ｂ）前記光ファイバにおいて少なくとも前記反射素子が存在する領域の周囲に
管を配置するステップと、ｃ）前記所定の回折格子領域が前記管に収容されるように、前記管が前記光フ
ァイバの少なくとも一部に融接されるまで、前記管を加熱するステップと、を有
することを特徴とする方法。
【請求項３４】前記の加熱ステップ中に、前記管に潰し力を加えることを特
徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】前記管および前記ファイバの長手方向軸を、垂直方向に向け
ることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３６】前記加熱ステップを、レーザにより行うことを特徴とする請
求項３３記載の方法。
【請求項３７】前記管を、前記光ファイバにおいて前記反射素子が存在する
部分に融接することを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３８】前記管を、前記光ファイバの、前記反射素子の両側の軸方向
側部に融接することを特徴とする請求項３３記載の方法。