JP4130261B2

JP4130261B2 - Fixing structure of optical fiber grating

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Publication number: JP4130261B2
Application number: JP26710298A
Authority: JP
Inventors: 豊長沢; 信幸田中; 哲弥酒井; 聡奥出; 研介島; 拓也家中; 太鈴木
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JP2000098145A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバグレーティングの固定構造に関し、特に温度変化、湿度変化などの環境変化に対して特性が変化しにくい光ファイバグレーティングの固定構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバグレーティングは、光ファイバの被覆層が一部除去されて露出した裸光ファイバ部に、その長さ方向にそってコアに周期的な摂動が形成されたグレーティング部を有するものである。この摂動の周期をグレーティング周期、この摂動を形成したグレーティング部の長さをグレーティング長という。
光ファイバグレーティングは、光ファイバを伝搬する光のうち、特定波長の光を反射、あるいはコア外に放射させて損失させることができ、光ファイバフィルタとして用いることができるものである。特定波長帯の光を反射させるものは反射型光ファイバグレーティング、特定波長帯の光をコア外に放射させるものは放射型光ファイバグレーティングとよばれる。
光ファイバグレーティングにおいては、透過スペクトルにおいて光の損失量が選択的に増加している損失ピークが得られる。この損失ピークの中心の波長を中心波長という。
【０００３】
光ファイバグレーティングは、例えばゲルマニウムを添加した石英ガラスに、特定波長の紫外光を照射すると、屈折率が上昇する現象（フォトリフラクティブ効果）を利用して製造することができる。
例えばゲルマニウム添加石英ガラスからなるコアと、このコアの周上に設けられた純石英ガラスからなるクラッドとを備えた裸光ファイバの上に、被覆層が設けられてなる光ファイバを用意し、この光ファイバの一部の被覆層を除去して裸光ファイバを露出させて裸光ファイバ部とする。
この裸光ファイバ部に位相マスクを介して特定波長の紫外光を照射すると、干渉縞が形成され、この干渉縞が形成された部分のコアの屈折率が上昇する。
この結果、前記裸光ファイバ部の長さ方向に、コアの屈折率を周期的に変化させることができ、コアに周期的な摂動を形成することができる。
【０００４】
このような光ファイバグレーティングの特性は、屈折率変化の周期（グレーティング周期）、屈折率変化量、グレーティング長などによって決定される。
グレーティング周期が１μｍ以下であって、非常に短い場合には、反射型光ファイバグレーティングとなる。グレーティング周期がこれよりも大きい場合には放射型光ファイバグレーティングとなる。
【０００５】
このように光ファイバグレーティングは、裸光ファイバが露出した裸光ファイバ部を有し、一般にこの裸光ファイバ部は傷つきやすく脆弱なので、固定部材に固定して用いられる。
図１４は、従来の光ファイバグレーティングの固定構造の一例を示すもので、符号１Ａは長方形板状の固定部材である。
【０００６】
一方、光ファイバ４は、裸光ファイバ４ａと、この裸光ファイバ４ａの外周に設けられた被覆層４ｂとからなり、この光ファイバ４の途中の被覆層４ｂが一部除去されて裸光ファイバ４ａが露出した裸光ファイバ部４ｃが形成されている。そして、この裸光ファイバ部４ｃの中央部には、グレーティング部４ｄが設けられている。
さらに、この裸光ファイバ部４ｃが、グレーティング部４ｄの両側で、このグレーティング部４ｄをはさんで、接着剤５Ａ，５Ａによって、前記固定部材１Ａの上面に接着、固定されている。
この裸光ファイバ部４ｃは、接着剤５Ａ，５Ａ間の裸光ファイバ部４ｃに、ある程度張力がかかった状態で固定されている。このときの張力を固定張力とよぶ。
【０００７】
前記固定部材１Ａは、一般に裸光ファイバ４ａの材料の熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数を有する材料から形成されている。裸光ファイバ４ａは、通常石英ガラスを主材料とするので、固定部材１Ａの材料としては、例えば石英ガラス、低熱膨張セラミックス、インバー合金などが用いられる。
【０００８】
しかしながら、従来の光ファイバグレーティングの固定構造においては、光ファイバグレーティングの特性が、温度変化などに非常に敏感で、環境変化によって、この特性が変化してしまうという問題がある。
特に反射型光ファイバグレーティングにおいては、環境温度変化によって透過スペクトルの損失ピークの中心波長が変化しやすいという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、環境変化に対して特性が変化しにくい光ファイバグレーティングの固定構造を提供することを課題とする。
さらに反射型の光ファイバグレーティングを固定した構造において、環境変化によって、損失ピークの中心波長が変化しにくい光ファイバグレーティングの固定構造を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、光ファイバの一部の被覆層が除去された裸光ファイバ部に、グレーティング部が形成されてなる光ファイバグレーティングを、ベースと第１の梁と第２の梁からなる固定部材に固定した構造であって、前記第１の梁と第２の梁は、それぞれ、支持部と、この支持部から突出した突出部を有し、前記第１の梁の支持部と前記第２の梁の支持部は、それぞれ、前記ベースの対向側面に設けられるとともに、前記第１の梁の突出部の先端と、前記第２の梁の突出部の先端とが、前記ベースの上面上に間隔をおいて配置され、前記ベースは前記裸光ファイバ部を構成する材料の熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する材料からなり、前記第１の梁と前記第２の梁は、前記ベースを構成する材料の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する材料からなり、前記光ファイバグレーティングの裸光ファイバ部が、前記グレーティング部をはさんで、前記第１の梁と前記第２の梁の、一方の突出部と、他方の支持部に固定されていることを特徴とする光ファイバグレーティングの固定構造である。
第２の発明は、光ファイバの一部の被覆層が除去された裸光ファイバ部に、グレーティング部が形成されてなる光ファイバグレーティングを、ベースと第１の梁と第２の梁からなる固定部材に固定した構造であって、前記第１の梁は、支持部と、この支持部から突出した突出部を有し、前記第２の梁は支持部からなり、前記第１の梁の支持部と第２の梁の支持部は、それぞれベースの対向側面に設けられるとともに、前記第１の梁の突出部の先端は、前記ベースの上面上に配置され、前記ベースは前記裸光ファイバ部を構成する材料の熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する材料からなり、前記第１の梁は、前記ベースを構成する材料の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する材料からなり、前記光ファイバグレーティングの裸光ファイバ部が、前記グレーティング部をはさんで、前記第１の梁の突出部と、前記第２の梁の支持部に固定されていることを特徴とする光ファイバグレーティングの固定構造である。
第３の発明は、第１又は２の発明に記載の光ファイバグレーティングの固定構造において、光ファイバ固定面は、裸光ファイバ部が配置される裸光ファイバ支持面と、該裸光ファイバ部に隣接する被覆層が配置される被覆層支持面を有し、前記裸光ファイバ支持面は、前記被覆層支持面よりも高い位置に設けられていることを特徴とする光ファイバグレーティングの固定構造である。
第４の発明は、前記裸光ファイバ支持面の外縁において、少なくとも前記裸光ファイバ部と交差する部分は、曲面状になっていることを特徴とする第３の発明の光ファイバグレーティングの固定構造である。
本発明において光ファイバとは、裸光ファイバと、この裸光ファイバの上に設けられた被覆層からなるもので、光ファイバ素線、光ファイバ単心線（以下単に光ファイバ心線という）、光ファイバテープ心線などを包含するものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述のように、反射型光ファイバグレーティングの損失ピークの中心波長は、環境温度変化に対して非常に敏感である。一般には環境温度が高くなると、この中心波長は長波長側にシフトし、低温になると短波長側にシフトする傾向がある。
また、グレーティング周期の変化によっても前記中心波長は変化し、グレーティング周期が長くなる程、この中心波長は長波長側にシフトする傾向がある。
【００１２】
図１４に示す構造において、反射型のグレーティング部４ｄを形成した場合、例えば環境温度が高温になると、反射型光ファイバグレーティングの特性として、前記中心波長は長波長側にシフトする。
このとき固定部材１Ａと光ファイバ４は、構成材料の膨張によって光ファイバ４の長さ方向に伸びる。すると、接着剤５Ａ，５Ａ間の固定張力が大きくなり、グレーティング部４ｄのグレーティング周期が長くなる。したがって、このような材料の体積変化によっても前記中心波長は長波長側にシフトする。
このように環境温度変化に伴う二つの作用によって、図１４に示す構造においては、反射型光ファイバグレーティングの損失ピークの中心波長が温度依存性を有するものとなっている。
【００１３】
図１、図２、図３は、本発明の光ファイバグレーティングの固定構造の第１の例を示すものであって、図１は斜視図、図２は側面から見た平面図、図３は図２に示すａ−ｂで切断した断面図である。
図中符号１は長方形板状のベースであって、このベース１の対向側面１ａ，１ａに、それぞれ第１の梁２と第２の梁３とが対称に設けられて、固定部材が構成されている。
前記第１の梁２，第２の梁３は、断面くの字形であって、それぞれ直方体形の支持部２ｂ，３ｂと、この支持部２ｂ，３ｂから垂直に突出する直方体形の突出部２ａ，３ａとからなるものである。
これらの第１の梁２，第２の梁３は、支持部２ｂ，３ｂが、それぞれベース１の対向側面１ａ，１ａに、このベース１の上面に対して垂直に、かつ前記突出部２ａ，３ａの先端どうしが、間隔をあけて、ベース１の上面上で対向するように、このベース１に固定されている。
【００１４】
一方、符号４は光ファイバであって、その途中の一部の被覆層４ｂが除去されて、裸光ファイバ４ａが露出した裸光ファイバ部４ｃを有している。そしてこの裸光ファイバ部４ｃの中央に、その長さ方向にそってコアに周期的な屈折率変化が形成されてなる反射型のグレーティング部４ｄが設けられ、光ファイバグレーティングが構成されている。このグレーティング部４ｄのグレーティング周期は１μｍ以下であり、反射型の特性を有している。
そして、この裸光ファイバ部４ｃが、前記グレーティング部４ｄの両側で、このグレーティング部４ｄをはさんで、前記突出部２ａ，３ａの上面に、それぞれ接着剤５，５にて接着されて、光ファイバグレーティングの固定構造が構成されている。
この裸光ファイバ部４ｃの接着時には、接着剤５，５間の裸光ファイバ部４ｃに、所定の固定張力がかかった状態で固定される。
【００１５】
前記裸光ファイバ４ａは、ゲルマニウム添加石英ガラスからなるコアと、このコアの外周に設けられた純石英ガラスあるいはフッ素添加石英ガラスからなるクラッドから構成されている。
被覆層４ｂは、裸光ファイバ４ａの上に設けられ、この裸光ファイバ４ａを光ファイバ素線とするための１次被覆と、さらにこの光ファイバ素線を光ファイバ心線とするための、前記１次被覆の上に設けられた２次被覆とから構成されている。
前記１次被覆は、例えば紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂などのプラスチックなどからなり、前記２次被覆は例えばナイロンなどのプラスチックなどから形成されている。
【００１６】
ベース１は、石英ガラス、低熱膨張セラミックス、インバー合金などの、裸光ファイバ４ａの材料の熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する材料から形成されている。このため、温度変化などの環境変化によるベース１の体積変化の、光ファイバ４に対する影響はほとんど無視することができる。
ここで近いとは、ベース１の材料の熱膨張係数が、裸光ファイバ４ａの材料の熱膨張係数の０．５〜５倍であることをいうものとする。
【００１７】
第１の梁２，第２の梁３の材料は、前記ベース１の材料の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有するものであって、例えばアルミ、真鍮などの金属などを例示することができる。
第１の梁２，第２の梁３の材料の熱膨張係数は、ベース１の材料の熱膨張係数の５０倍以上、実質的には１００〜２００倍であると好ましい。
また接着剤５としては、エポキシ系接着剤、アクリレート系接着剤などが用いられる。
【００１８】
また、ベース１と第１の梁２，第２の梁３との固定方法は、ネジ固定が、安定に固定することができ、好ましい。
ベース１と第１の梁２，第２の梁３とは、材料の熱膨張係数の差が大きいので、接着剤などによって固定しようとすると、環境温度変化などに伴う体積変化量の違いなどによって、これらを安定に固定することができない場合がある。
【００１９】
また、この例においては、ベース１の対向側面１ａ，１ａに第１の梁２，第２の梁３が固定されているため、安定な特性が得られる。
例えば図４に示すようにベース１の上面に第１の梁２，第２の梁３がそれぞれ固定されていると、接着剤５，５間の裸光ファイバ部４ｃにかかっている固定張力の作用によって、時間経過とともに第１の梁２と第２の梁３とが相互に近づく方向に移動し、前記固定張力が小さくなり、グレーティング部４ｄのグレーティング周期が短くなるなどして、安定な特性を得ることが困難となる場合がある。
【００２０】
この例において、光ファイバ４は、外径約１２５μｍの裸光ファイバ４ａの上に紫外線硬化型樹脂からなる１次被覆と、この１次被覆の上にナイロンからなる２次被覆が設けられてなる光ファイバ心線である。前記１次被覆を含めた外径は約２５０μｍで、２次被覆を含めた外径（光ファイバ４の外径）は約５００μｍとされている。
また、裸光ファイバ部４ｃの長さは、４０ｍｍ、グレーティング部４ｄのグレーティング周期は０．５μｍ、グレーティング長は１０ｍｍである。
【００２１】
また、ベース１は石英ガラスからなり、光ファイバ４の長さ方向に平行な長さが４０ｍｍ、光ファイバ４の長さ方向に直交する方向の長さ（幅）が１５ｍｍ、厚さが１０ｍｍである。また、ベース１の熱膨張係数は４×１０^-7である。
第１の梁２，第２の梁３は、アルミニウムからなり、熱膨張係数は２×１０^-5である。第１の梁２，第２の梁３の高さは１０ｍｍ、支持部２ｂ，３ｂの厚さ（光ファイバ４の長さ方向に平行な長さ）は１０ｍｍ、突出部２ａ，３ａの厚さは６ｍｍである。
また、この構造の構成当初の突出部２ａの先端と突出部３ａの先端との間の距離は２０ｍｍである。
【００２２】
以下、この光ファイバグレーティングの固定構造の第１の例の作用について説明する。
このベース１の材料の熱膨張係数は、裸光ファイバ４ａを構成する材料の熱膨張係数と近い。また、第１の梁２，第２の梁３の材料の熱膨張係数は、ベース１の材料の熱膨張係数よりもかなり大きくなっている。
例えば環境温度が高温になると、第１の梁２の突出部２ａと第２の梁３の突出部３ａが、これらの先端が相互に近づく方向に、それぞれ伸びる。
すなわち、これら第１の梁２，第２の梁３に固定された接着剤５，５間の裸光ファイバ部４ｃにかかっている固定張力が小さくなる方向に、接着剤５，５の位置が移動する。
【００２３】
この結果、前記固定張力が小さくなることによって、グレーティング部４ｄのグレーティング周期が小さくなり、損失ピークの中心波長が短波長側にシフトする。
このとき、第１の梁２と第２の梁３の材料の熱膨張係数は、裸光ファイバ部４ｃ、ベース１の材料の熱膨張係数よりも大きいので、ベース１の伸びと接着剤５，５間の裸光ファイバ部４ｃの伸びは無視することができる。
【００２４】
これに対して、上述のように反射型光ファイバグレーティングは、第１の梁２，第２の梁３の伸びなどの機械的な作用に関わらず、環境温度が高温になると、損失ピークの中心波長が長波長側にシフトする特性を有する。
このため、第１の梁２，第２の梁３の伸びによってグレーティング周期が短くなることによる中心波長の短波長側へのシフトと、環境温度が高温になることによる中心波長の長波長側へのシフトが相殺され、結果として損失ピークの中心波長が変化しにくいものとすることができる。
環境温度が低温になった場合には、それぞれ逆の現象が生じ、前記中心波長の変化を抑制することができる。
この結果、環境温度の変化に対して特性が変化しにくい光ファイバグレーティングの固定構造を提供することができ、光ファイバグレーティングの信頼性を向上させることができる。
【００２５】
図５、図６は、本発明の第２の例を示すものであって、図５は側面から見た状態を示す平面図、図６は、裸光ファイバ部４ｃを第１の梁１２の突出部１２ａに接着した状態を示す拡大図である。
この例において図１〜図３に示した第１の例と異なるところは、第１の梁１２の上面（光ファイバ固定面）の形状である。以下、第１の梁１２に関して説明するが、これと対称に設けられた第２の梁１３も同様の構成となっている。
【００２６】
この第１の梁１２の上面は、先端１２ｃ側の裸光ファイバ支持面１２ｄと、支持部１２ｂ側の被覆層支持面１２ｅとから構成されている。
裸光ファイバ支持面１２ｄと被覆層支持面１２ｅとは平行で、かつ裸光ファイバ支持面１２ｄは、被覆層支持面１２ｅよりも高い位置に設けられ、これらは階段状になっている。
【００２７】
また、裸光ファイバ部４ｃと裸光ファイバ支持面１２ｄとの間の距離ｔは、好ましくは０〜５０μｍ、さらに好ましくは０〜３０μｍとされる。この距離ｔは、裸光ファイバ支持面１２ｄと被覆層支持面１２ｅとの高さの差ａを変更することによって調整することができる。例えば前記距離ｔをゼロとする場合には、光ファイバ４の被覆層４ｂの厚さと前記高さの差ａを等しく設計すればよい。
このように裸光ファイバ部４ｃと裸光ファイバ支持面１２ｄとの間は、隙間が小さくなっており、この隙間に充填される接着剤５の使用量を小さくすることができる。
【００２８】
裸光ファイバ支持面１２ｄと被覆層支持面１２ｅの光ファイバ４の長さ方向にそう方向の長さは、特に限定することはなく、裸光ファイバ部４ｃの長さなどによって適宜変更することができる。
この例において、裸光ファイバ支持面１２ｄと被覆層支持面１２ｅの光ファイバ４の長さ方向にそう方向の長さはそれぞれ５ｍｍ、２０ｍｍであり、距離ｔは１０μｍである。
【００２９】
一般に接着剤５，５は、環境変化に伴う体積変化割合が大きい場合が多い。このため、接着剤５，５の体積変化による裸光ファイバ部４ｃ，グレーティング部４ｄへの影響を低減するために、その使用量をできるだけ少なくすると好ましい。
例えば光ファイバグレーティングを、特に高湿下に放置すると、接着剤５が水分を吸収して膨張し、裸光ファイバ部４ｃに応力が加わる場合がある。接着剤５の使用量が多いと、必然的にその体積変化量が大きく、裸光ファイバ部４ｃに加わる応力が大きくなり、グレーティング部４ｄが歪み、その特性に変化を生じる場合がある。温度変化に関しても、例えば高温になると接着剤５が膨張するので、同様の影響がある。
【００３０】
したがってこの第２の例のように、裸光ファイバ部４ｃと第１の裸光ファイバ支持面１２ｄとの距離ｔを小さくすることによって、接着剤５，５の影響を低減し、さらに温度変化、湿度変化に対する特性を向上させることができる。
前記第１の梁１２と第２の梁１３の少なくともどちらか一方が、階段状の裸光ファイバ支持面と被覆層支持面とを有することにより効果が得られるが、これらの両方がこのような構成を有すると効果が大きく、好ましい。
【００３１】
また、裸光ファイバ支持面１２ｄの外縁を構成する４辺は、裸光ファイバ支持面１２ｄと、この裸光ファイバ支持面１２ｄに対して垂直な面とが接合されて形成された角になっている。そして、対向する一組の角（二面接合部）１２ｆ，１２ｆの上に裸光ファイバ部４ｃが、この角１２ｆ，１２ｆを横切るように配置され、これらが交差している。
まれに振動などによって、裸光ファイバ部４ｃがこれらの角１２ｆ，１２ｆにぶつかると、裸光ファイバ部４ｃが傷つことで、機械的信頼性を低下させる場合がある。
これを防ぐためには、図７に示すように角１２ｆ，１２ｆを曲面状の曲縁部１２ｇ，１２ｇとすると好ましく、これにより光ファイバグレーティングの固定構造の信頼性をさらに向上させることができる。
【００３２】
図８、図９、図１０は、本発明の光ファイバグレーティングの固定構造の第３の例を示すものであって、図８は斜視図、図９（ａ），図９（ｂ）は、第１の梁と第２の梁を、側面から見た状態をそれぞれ示す平面図、図１０（ａ），図１０（ｂ）は、第１の梁と第２の梁を上から見た状態をそれぞれ示す平面図である。図１〜３に示したものと同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
また、この例においては、裸光ファイバ部４ｃの固定位置に特徴があるため、便宜上、第１の梁２の上面において、支持部２ｂの上面を支持部支持面２ｃ、突出部２ａの上面を突出部支持面２ｄとする。また、前記第２の梁３の上面も同様に、支持部支持面３ｃと突出部支持面３ｄとする。
【００３３】
すなわち、この例の光ファイバグレーティングの固定構造においては、裸光ファイバ部４ｃが、グレーティング部４ｄの両側で、このグレーティング部４ｄをはさんで、一方は第１の梁２の上面の突出部支持面２ｄに、他方は、第２の梁３の上面の支持部支持面３ｃに、それぞれ接着剤５，５によって接着されている。前記裸光ファイバ部４ｃの接着時には、接着剤５，５による接着点５ａ，５ａ間の裸光ファイバ部４ｃに、所定の固定張力がかかった状態で固定される。
この例において、第１の梁２の接着点５ａは、突出部２ａの先端から１ｍｍの位置であり、第２の梁３の接着点５ａは、対向側面１ａから０ｍｍの位置であり、これらの接着点５ａの位置以外のサイズは、図１〜３に示した第１の例と同様である。
【００３４】
以下、この光ファイバグレーティングの固定構造の第３の例の作用について説明する。
このベース１の材料の熱膨張係数は、裸光ファイバ４ａを構成する材料の熱膨張係数と近い。また、第１の梁２，第２の梁３の材料の熱膨張係数は、ベース１の材料の熱膨張係数よりもかなり大きくなっている。
例えば環境温度が高温になると、第１の梁２の突出部２ａと第２の梁３の突出部３ａが、これらの先端が相互に近づく方向に、それぞれ伸びる。
このとき、第１の梁２の突出部支持面２ｄの接着点５ａは、突出部２ａの伸びとともに第２の梁３の方向に移動する。
一方、第２の梁３の支持部支持面３ｃの接着点５ａは、ベース１に近いため、温度変化による伸縮の影響が小さく、移動しにくくなっている。
この結果、前記第１の梁２の接着点５ａの移動によって、第１の梁２，第２の梁３に固定された接着点５ａ，５ａ間の裸光ファイバ部４ｃにかかっている固定張力が小さくなる。
【００３５】
そして、前記固定張力が小さくなることによって、グレーティング部４ｄのグレーティング周期が小さくなり、損失ピークの中心波長が短波長側にシフトする。
このとき、第１の梁２と第２の梁３の材料の熱膨張係数は、裸光ファイバ部４ｃ、ベース１の材料の熱膨張係数よりも大きいので、ベース１の伸びと接着点５ａ，５ａ間の裸光ファイバ部４ｃの伸びは無視することができる。
【００３６】
これに対して、上述のように反射型光ファイバグレーティングは、固定張力の変化などの機械的な作用に関わらず、環境温度が高温になると、損失ピークの中心波長が長波長側にシフトする特性を有する。
このため、第１の梁２の伸びによる接着点５ａの移動によって、グレーティング周期が短くなることによる中心波長の短波長側へのシフトと、環境温度が高温になることによる中心波長の長波長側へのシフトが相殺され、結果として損失ピークの中心波長が変化しにくいものとすることができる。
環境温度が低温になった場合には、それぞれ逆の現象が生じ、前記中心波長の変化を抑制することができる。
この結果、環境温度の変化に対して特性が変化しにくい光ファイバグレーティングの固定構造を提供することができ、光ファイバグレーティングの信頼性を向上させることができる。
【００３７】
この光ファイバグレーティングの固定構造は、以下のようにして製造することができる。
まずベース１の対向側面１ａ，１ａに、第１の梁２，第２の梁３をそれぞれネジ固定して固定部材を組み立てる。
一方、光ファイバ４の途中の一部の被覆層４ｂを除去して裸光ファイバ４ａが露出した裸光ファイバ部４ｃとし、この裸光ファイバ部４ｃにグレーティング部４ｄを形成する。
そして、前記固定部材の第１の梁２の突出部支持面２ｄに、裸光ファイバ部４ｃのグレーティング部４ｄと一方の被覆層４ｂの終端との間を、接着剤５によって接着するとともに、このグレーティング部４ｄと他方の被覆層４ｂの終端との間を、第２の梁３の支持部支持面３ｃに接着剤５によって接着する。
【００３８】
ところで接着剤５としては、エポキシ系接着剤、アクリレート系接着剤などが用いられ、これらのうち、加温することによって接着剤５を硬化させて、接着するものが用いられる場合がある。
この場合、裸光ファイバ部４ｃを接着する際に、必然的に接着剤５とともに第１の梁２の突出部支持面２ｄと第２の梁３の支持部支持面３ｃが加温されることになる。
【００３９】
第１の梁２は、熱膨張係数の大きい材料からなり、温度変化によって突出部２ａの突出部支持面２ｄが、光ファイバ４の長さ方向にそって伸縮しやすくなっている。
一方、第２の梁３の接着点５ａは、ベース１に近い位置に設けられた支持部支持面３ｃ上なので、温度変化による伸縮の影響が小さく、移動しにくくなっている。
このため、まず、接着点５ａが温度変化によって移動しやすい第１の梁２の突出部支持面２ｄに裸光ファイバ部４ｃを接着して、第１の梁２の接着点５ａを決定した後、グレーティング部４ｄの特性をモニターしながら、温度変化によって移動しにくい第２の梁３の支持部支持面３ｃの裸光ファイバ部４ｃの接着点５ａを決定すると、接着点５ａ，５ａ間にかかる固定張力の調整が容易となり、光ファイバグレーティングの所望の特性を得ることができる。
このため、第２の梁３の接着点５ａは、できるだけベース１に近い位置であると好ましい。
【００４０】
反対に、第２の梁３の接着点５ａを決定した後に、第１の梁２に裸光ファイバ部４ｃを接着すると、グレーティング部４ｄの特性をモニターしながら接着点５ａの位置を決定し、前記接着剤５を硬化させるにおいて、この硬化時の加温によって第１の梁２の突出部支持面２ｄが伸び、この後温度が常温にもどり、前記突出部支持面２ｄが縮むことによって、接着点５ａが微妙にずれてしまう場合がある。すると、固定張力が変化し、光ファイバグレーティングの特性を制御しにくくなる場合がある。
【００４１】
図１１、図１２、図１３は、本発明の第４の例を示すものであって、図１１は斜視図、図１２は、第２の梁を側面から見た状態を示す平面図、図１３は、第２の梁を上から見た状態を示す平面図である。
この例において図８〜図１０に示す第３の例と異なるところは、第２の梁２３の形状である。
この第２の梁２３は、直方体の支持部２３ｂからなっている。そして、この支持部２３ｂの上面である支持部支持面２３ｃに、裸光ファイバ部４ｃが接着されている。
【００４２】
この支持部支持面２３ｃは、熱膨張係数の小さい材料からなるベース１に近い位置に設けられているので、この支持部支持面２３ｃの上の接着点５ａは、温度変化によって移動しにくくなっている。
このため、第３の例においても述べたように、はじめに、温度変化によって移動しやすい第１の梁２の接着点５ａを決定した後に、前記第２の梁２３における接着点５ａを決定すると、接着点５ａ，５ａ間の裸光ファイバ部４ｃにかかる固定張力の制御が容易となり、光ファイバグレーティングの所望の特性が得られる。
また、第２の梁２３の構成材料は、第１の梁２として好適に用いられる、熱膨張係数の大きい材料であってもよいし、ベース１の材料と同様の熱膨張係数の小さい材料であってもよい。
【００４３】
さらに、上述の第３の例ないし第４の例においても、上述の第２の例と同様に、第１の梁２，第２の梁３，第２の梁２３における光ファイバ４の固定面（突出部支持面２ｄ，支持部支持面３ｃ，支持部支持面２３ｃ）が、裸光ファイバ部４ｃが配置される裸光ファイバ部支持面の高さよりも、被覆層４ｂの終端が配置される被覆層支持面の高さが低くなっている階段状になっていると、裸光ファイバ部４ｃとこの固定面との間に充填される接着剤５の量を少なくすることができる。この結果、この接着剤５の体積変化による、裸光ファイバ部４ｃへの影響を小さくすることができ、好ましい。
そして、より好ましくは、上述のように裸光ファイバ部と交差する裸光ファイバ支持面の外縁を曲面状に構成すると、さらに機械的な信頼性を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、少なくとも第１の梁の伸縮によってグレーティング周期が変化することによる透過スペクトルにおける損失ピークの中心波長の変化と、環境温度が変化することによる前記中心波長の変化が相殺され、結果として特性が変化しにくい反射型の光ファイバグレーティングの固定構造を提供することができ、光ファイバグレーティングの信頼性を向上させることができる。
さらに、第２の発明においては、第２の梁の裸光ファイバ部の接着点は、ベースに近い支持部支持面上なので、温度変化による伸縮の影響が小さく、移動しにくくなっている。このため、温度変化によって移動しやすい第１の梁の接着点を決定した後に、温度変化によって移動しにくい第２の梁の接着点を決定することによって、接着剤固定時の加温に伴う、接着点の移動の影響を小さくすることができ、グレーティング部の特性制御が容易である。
また、第３の発明においては、第２の梁が支持部のみからなるので、この上面の接着点が、接着剤の加温によって移動しにくく、第２の発明と同様にグレーティング部の特性制御が容易である。
また、第４の発明においては、接着剤の量を少なくすることができるので、さらに、耐環境性に優れた光ファイバグレーティングを実現することができ、特に高湿下での光ファイバグレーティングの特性変化を抑制することができる。
また、第５の発明においては、第５の発明において振動などによって固定部材に裸光ファイバ部がぶつかって、この裸光ファイバ部が傷つくことで、信頼性の低下などの不都合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の例を側面から見た平面図である。
【図３】図２に示すａ−ｂで切断した断面図である。
【図４】ベースの上面に第１の梁と第２の梁が固定された場合の状態を示す側面から見た平面図である。
【図５】本発明の第２の例を側面から見た平面図である。
【図６】図５において、裸光ファイバ部を第１の梁に接着した状態を示す拡大図（平面図）である。
【図７】裸光ファイバ支持面の辺を曲面状にけずって、曲縁部とした状態を示す拡大図（平面図）である。
【図８】本発明の第３の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の例において、図９（ａ），図９（ｂ）は、第１の梁と第２の梁を、それぞれ側面から見た状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３の例において、図１０（ａ），図１０（ｂ）は、第１の梁と第２の梁を上から見た状態をそれぞれ示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４の例において、第２の梁を側面から見た状態を示す平面図である。
【図１３】本発明の第４の例において、第２の梁を上から見た状態をそれぞれ示す平面図である。
【図１４】従来の光ファイバグレーティングの固定構造の一例を、上から見た状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１…ベース、１ａ…対向側面、２…第１の梁、２ａ…突出部、２ｂ…支持部、
３…第２の梁、３ａ…突出部、３ｂ…支持部、
４…光ファイバ、４ａ…裸光ファイバ、４ｂ…被覆層、４ｃ…裸光ファイバ部、
４ｄ…グレーティング部、５…接着剤、５ａ…接着点、
１２…１の梁、１２ａ…突出部、１２ｂ…支持部、
１２ｃ…先端、１２ｄ…裸光ファイバ支持面、１２ｅ…被覆層支持面、
１２ｆ…角（二面接合部）、１２ｇ…曲縁部、
１３…第２の梁、１３ａ…突出部、１３ｂ…支持部、
２３…第２の梁、２３ｂ…支持部、２３ｃ…支持部支持面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber grating fixing structure, and more particularly to an optical fiber grating fixing structure whose characteristics are unlikely to change with respect to environmental changes such as temperature changes and humidity changes.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber grating has a grating portion in which a periodic perturbation is formed in the core along the length direction in the bare optical fiber portion exposed by removing a part of the coating layer of the optical fiber. The period of this perturbation is called a grating period, and the length of the grating part that forms this perturbation is called the grating length.
The optical fiber grating can be used as an optical fiber filter because it can reflect light of a specific wavelength out of light propagating through the optical fiber or radiate it outside the core to be lost. What reflects light of a specific wavelength band is called a reflection type optical fiber grating, and what emits light of a specific wavelength band outside the core is called a radiation type optical fiber grating.
In the optical fiber grating, a loss peak in which the amount of light loss selectively increases in the transmission spectrum can be obtained. The wavelength at the center of this loss peak is called the center wavelength.
[0003]
The optical fiber grating can be manufactured by utilizing a phenomenon (photorefractive effect) in which the refractive index increases when, for example, quartz glass doped with germanium is irradiated with ultraviolet light having a specific wavelength.
For example, an optical fiber provided with a coating layer on a bare optical fiber having a core made of germanium-added quartz glass and a clad made of pure silica glass provided on the periphery of the core is prepared. A part of the coating layer of the optical fiber is removed to expose the bare optical fiber to form a bare optical fiber portion.
When this bare optical fiber part is irradiated with ultraviolet light having a specific wavelength via a phase mask, an interference fringe is formed, and the refractive index of the core in the part where the interference fringe is formed increases.
As a result, the refractive index of the core can be periodically changed in the length direction of the bare optical fiber portion, and a periodic perturbation can be formed in the core.
[0004]
Such characteristics of the optical fiber grating are determined by a refractive index change period (grating period), a refractive index change amount, a grating length, and the like.
When the grating period is 1 μm or less and is very short, a reflection type optical fiber grating is obtained. When the grating period is longer than this, a radiation type optical fiber grating is formed.
[0005]
As described above, the optical fiber grating has a bare optical fiber portion from which the bare optical fiber is exposed. Generally, the bare optical fiber portion is easily damaged and is fragile, and is used by being fixed to a fixing member.
FIG. 14 shows an example of a conventional fixing structure of an optical fiber grating. Reference numeral 1A denotes a rectangular plate-like fixing member.
[0006]
On the other hand, the optical fiber 4 includes a bare optical fiber 4a and a coating layer 4b provided on the outer periphery of the bare optical fiber 4a. The coating layer 4b in the middle of the optical fiber 4 is partially removed, and the bare optical fiber. A bare optical fiber portion 4c is formed in which 4a is exposed. A grating portion 4d is provided at the center of the bare optical fiber portion 4c.
Further, the bare optical fiber portion 4c is bonded and fixed to the upper surface of the fixing member 1A by adhesives 5A and 5A across the grating portion 4d on both sides of the grating portion 4d.
The bare optical fiber portion 4c is fixed to the bare optical fiber portion 4c between the adhesives 5A and 5A with some tension applied. This tension is called the fixed tension.
[0007]
1 A of said fixing members are generally formed from the material which has a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the material of the bare optical fiber 4a. Since the bare optical fiber 4a is usually made of quartz glass as a main material, for example, quartz glass, low thermal expansion ceramics, Invar alloy, or the like is used as the material of the fixing member 1A.
[0008]
However, in the conventional fixing structure of the optical fiber grating, there is a problem that the characteristic of the optical fiber grating is very sensitive to a temperature change or the like, and this characteristic changes due to environmental changes.
Particularly, in the reflection type optical fiber grating, there is a problem that the center wavelength of the loss peak of the transmission spectrum is easily changed by the environmental temperature change.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the fixing structure of the optical fiber grating which a characteristic does not change easily with respect to an environmental change.
It is another object of the present invention to provide a structure for fixing an optical fiber grating in which the center wavelength of a loss peak is unlikely to change due to environmental changes in a structure in which a reflective optical fiber grating is fixed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention is an optical fiber grating in which a grating portion is formed on a bare optical fiber portion from which a part of the coating layer of the optical fiber is removed. The first beam and the second beam each have a support portion and a protruding portion protruding from the support portion, wherein the first beam and the second beam are fixed to a fixing member including one beam and a second beam. The support portion of the first beam and the support portion of the second beam are provided on the opposite side surfaces of the base, respectively, the tip of the protruding portion of the first beam, and the protruding portion of the second beam A tip of the portion is disposed on the upper surface of the base at a distance, and the base is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the material constituting the bare optical fiber portion, and the first The beam and the second beam are formed by thermal expansion of the material constituting the base. Made of a material having a thermal expansion coefficient greater than the coefficient of the bare optical fiber portion of said optical fiber grating, across the grating portion, and the first beam One projecting portion and the other supporting portion of the second beam It is the fixed structure of the optical fiber grating characterized by being fixed to.
Second invention The optical fiber grating in which the grating portion is formed on the bare optical fiber portion from which a part of the coating layer of the optical fiber has been removed is fixed to a fixing member composed of the base, the first beam, and the second beam. The first beam has a support portion and a protruding portion protruding from the support portion, and the second beam includes a support portion, and the first beam support portion and the second beam The support portions of the beams are respectively provided on the opposing side surfaces of the base, and the tips of the protruding portions of the first beam are disposed on the upper surface of the base, The base is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the material constituting the bare optical fiber portion, The first beam is made of a material having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the material constituting the base, and the bare optical fiber portion of the optical fiber grating is interposed between the grating portion and the first beam. The fixing structure of the optical fiber grating is fixed to a protruding portion of one beam and a supporting portion of the second beam.
Third invention Is 1st or 2nd invention In the fixing structure of the optical fiber grating according to claim 1, the optical fiber fixing surface includes a bare optical fiber support surface on which the bare optical fiber portion is disposed, and a coating layer support surface on which the coating layer adjacent to the bare optical fiber portion is disposed. And the bare optical fiber support surface is provided at a position higher than the covering layer support surface.
4th invention In the outer edge of the bare optical fiber support surface, at least a portion that intersects the bare optical fiber portion is curved. 3 It is the fixed structure of the optical fiber grating of invention of this invention.
Book In the present invention, an optical fiber is composed of a bare optical fiber and a coating layer provided on the bare optical fiber, and includes an optical fiber strand, an optical fiber single core wire (hereinafter simply referred to as an optical fiber core wire), an optical fiber. Including fiber ribbons.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the central wavelength of the loss peak of the reflective optical fiber grating is very sensitive to environmental temperature changes. Generally, when the environmental temperature increases, the center wavelength tends to shift to the longer wavelength side, and when the ambient temperature decreases, the center wavelength tends to shift to the shorter wavelength side.
Further, the center wavelength also changes due to a change in the grating period, and as the grating period becomes longer, the center wavelength tends to shift to the longer wavelength side.
[0012]
In the structure shown in FIG. 14, when the reflective grating portion 4d is formed, for example, when the environmental temperature becomes high, the center wavelength shifts to the long wavelength side as a characteristic of the reflective optical fiber grating.
At this time, the fixing member 1A and the optical fiber 4 extend in the length direction of the optical fiber 4 due to the expansion of the constituent materials. Then, the fixing tension between the adhesives 5A and 5A is increased, and the grating period of the grating portion 4d is increased. Therefore, the center wavelength is shifted to the long wavelength side even by such a volume change of the material.
As described above, in the structure shown in FIG. 14, the center wavelength of the loss peak of the reflective optical fiber grating has temperature dependency due to the two actions accompanying the environmental temperature change.
[0013]
1, 2, and 3 show a first example of an optical fiber grating fixing structure according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a plan view seen from the side, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by ab shown in FIG.
Reference numeral 1 in the figure denotes a rectangular plate-like base, and the first beam 2 and the second beam 3 are provided symmetrically on the opposite side surfaces 1a and 1a of the base 1 to constitute a fixing member. ing.
Each of the first beam 2 and the second beam 3 has a rectangular shape in cross section, and is a rectangular parallelepiped support portion 2b, 3b, and a rectangular parallelepiped projection portion 2a projecting vertically from the support portions 2b, 3b. , 3a.
In the first beam 2 and the second beam 3, the support portions 2b and 3b are respectively provided on the opposing side surfaces 1a and 1a of the base 1 so as to be perpendicular to the upper surface of the base 1 and the protruding portions 2a and 2b. The tips of 3a are fixed to the base 1 so as to face each other on the upper surface of the base 1 with a gap.
[0014]
On the other hand, reference numeral 4 denotes an optical fiber having a bare optical fiber portion 4c in which a part of the coating layer 4b is removed and the bare optical fiber 4a is exposed. At the center of the bare optical fiber portion 4c, a reflection type grating portion 4d in which a periodic refractive index change is formed in the core along the length direction thereof is provided to constitute an optical fiber grating. The grating period of the grating portion 4d is 1 μm or less and has a reflection type characteristic.
The bare optical fiber portion 4c is bonded to the upper surfaces of the projecting portions 2a and 3a on both sides of the grating portion 4d with the adhesives 5 and 5 respectively. A fixing structure of the fiber grating is configured.
When the bare optical fiber portion 4c is bonded, the bare optical fiber portion 4c between the adhesives 5 and 5 is fixed in a state where a predetermined fixing tension is applied.
[0015]
The bare optical fiber 4a is composed of a core made of germanium-added quartz glass and a clad made of pure quartz glass or fluorine-added quartz glass provided on the outer periphery of the core.
The coating layer 4b is provided on the bare optical fiber 4a, and a primary coating for making the bare optical fiber 4a an optical fiber strand, and for making the optical fiber strand an optical fiber core wire, And a secondary coating provided on the primary coating.
The primary coating is made of a plastic such as an ultraviolet curable resin or a silicone resin, and the secondary coating is made of a plastic such as nylon.
[0016]
The base 1 is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the material of the bare optical fiber 4a, such as quartz glass, low thermal expansion ceramics, and Invar alloy. For this reason, the influence on the optical fiber 4 of the volume change of the base 1 due to an environmental change such as a temperature change can be almost ignored.
Here, “close” means that the thermal expansion coefficient of the material of the base 1 is 0.5 to 5 times the thermal expansion coefficient of the material of the bare optical fiber 4a.
[0017]
The material of the first beam 2 and the second beam 3 has a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the material of the base 1, and examples thereof include metals such as aluminum and brass. it can.
The thermal expansion coefficient of the material of the first beam 2 and the second beam 3 is preferably 50 times or more, substantially 100 to 200 times the thermal expansion coefficient of the material of the base 1.
As the adhesive 5, an epoxy adhesive, an acrylate adhesive, or the like is used.
[0018]
Moreover, the fixing method of the base 1 and the 1st beam 2 and the 2nd beam 3 is preferable because screw fixation can fix stably.
The base 1 and the first beam 2 and the second beam 3 have a large difference in the coefficient of thermal expansion of the material. In some cases, these cannot be fixed stably.
[0019]
In this example, since the first beam 2 and the second beam 3 are fixed to the opposing side surfaces 1a and 1a of the base 1, stable characteristics can be obtained.
For example, as shown in FIG. 4, when the first beam 2 and the second beam 3 are respectively fixed to the upper surface of the base 1, the fixing tension applied to the bare optical fiber portion 4c between the adhesives 5 and 5 is increased. Due to the action, the first beam 2 and the second beam 3 move toward each other over time, the fixed tension is reduced, the grating period of the grating portion 4d is shortened, and the like, so that stable characteristics are obtained. May be difficult to obtain.
[0020]
In this example, the optical fiber 4 has a primary coating made of an ultraviolet curable resin on a bare optical fiber 4a having an outer diameter of about 125 μm, and a secondary coating made of nylon on the primary coating. An optical fiber core. The outer diameter including the primary coating is approximately 250 μm, and the outer diameter including the secondary coating (the outer diameter of the optical fiber 4) is approximately 500 μm.
The length of the bare optical fiber portion 4c is 40 mm, the grating period of the grating portion 4d is 0.5 μm, and the grating length is 10 mm.
[0021]
The base 1 is made of quartz glass, the length parallel to the length direction of the optical fiber 4 is 40 mm, the length (width) in the direction orthogonal to the length direction of the optical fiber 4 is 15 mm, and the thickness is 10 mm. is there. The coefficient of thermal expansion of the base 1 is 4 × 10 ^-7 It is.
The first beam 2 and the second beam 3 are made of aluminum and have a thermal expansion coefficient of 2 × 10. ^-Five It is. The height of the first beam 2 and the second beam 3 is 10 mm, the thickness of the support portions 2b and 3b (the length parallel to the length direction of the optical fiber 4) is 10 mm, and the thickness of the protruding portions 2a and 3a. Is 6 mm.
Moreover, the distance between the front-end | tip of the protrusion part 2a of this structure and the front-end | tip of the protrusion part 3a is 20 mm.
[0022]
The operation of the first example of the fixing structure of the optical fiber grating will be described below.
The thermal expansion coefficient of the material of the base 1 is close to the thermal expansion coefficient of the material constituting the bare optical fiber 4a. Further, the thermal expansion coefficient of the material of the first beam 2 and the second beam 3 is considerably larger than the thermal expansion coefficient of the material of the base 1.
For example, when the environmental temperature becomes high, the protruding portion 2a of the first beam 2 and the protruding portion 3a of the second beam 3 extend in directions in which their tips approach each other.
That is, the positions of the adhesives 5 and 5 are such that the fixing tension applied to the bare optical fiber portion 4c between the adhesives 5 and 5 fixed to the first beam 2 and the second beam 3 is reduced. Moving.
[0023]
As a result, when the fixed tension is reduced, the grating period of the grating portion 4d is reduced, and the center wavelength of the loss peak is shifted to the short wavelength side.
At this time, the thermal expansion coefficient of the material of the first beam 2 and the second beam 3 is larger than the thermal expansion coefficient of the material of the bare optical fiber portion 4c and the base 1, so that the elongation of the base 1 and the adhesive 5, The elongation of the bare optical fiber portion 4c between 5 can be ignored.
[0024]
On the other hand, as described above, the reflection type optical fiber grating has the center of the loss peak when the environmental temperature becomes high regardless of the mechanical action such as the extension of the first beam 2 and the second beam 3. The wavelength shifts to the long wavelength side.
For this reason, the shift of the center wavelength to the short wavelength side due to the shortening of the grating period due to the extension of the first beam 2 and the second beam 3, and the long wavelength side of the center wavelength due to the high environmental temperature. As a result, the center wavelength of the loss peak is less likely to change.
When the ambient temperature becomes low, the opposite phenomenon occurs, and the change in the center wavelength can be suppressed.
As a result, it is possible to provide a fixing structure for an optical fiber grating whose characteristics are unlikely to change with changes in environmental temperature, and it is possible to improve the reliability of the optical fiber grating.
[0025]
5 and 6 show a second example of the present invention, in which FIG. 5 is a plan view showing a state seen from the side, and FIG. 6 shows the bare optical fiber portion 4 c of the first beam 12. It is an enlarged view which shows the state adhere | attached on the protrusion part 12a.
In this example, the difference from the first example shown in FIGS. 1 to 3 is the shape of the upper surface (optical fiber fixing surface) of the first beam 12. Hereinafter, the first beam 12 will be described, but the second beam 13 provided symmetrically with this also has the same configuration.
[0026]
The upper surface of the first beam 12 includes a bare optical fiber support surface 12d on the tip 12c side and a covering layer support surface 12e on the support portion 12b side.
The bare optical fiber support surface 12d and the coating layer support surface 12e are parallel to each other, and the bare optical fiber support surface 12d is provided at a position higher than the coating layer support surface 12e, and these are stepped.
[0027]
The distance t between the bare optical fiber portion 4c and the bare optical fiber support surface 12d is preferably 0 to 50 μm, and more preferably 0 to 30 μm. This distance t can be adjusted by changing the height difference a between the bare optical fiber support surface 12d and the coating layer support surface 12e. For example, when the distance t is set to zero, the difference a between the thickness of the coating layer 4b of the optical fiber 4 and the height may be designed to be equal.
Thus, the gap is small between the bare optical fiber portion 4c and the bare optical fiber support surface 12d, and the amount of the adhesive 5 filled in the gap can be reduced.
[0028]
The length of the bare optical fiber support surface 12d and the covering layer support surface 12e in the length direction of the optical fiber 4 is not particularly limited, and may be appropriately changed depending on the length of the bare optical fiber portion 4c and the like. it can.
In this example, the lengths of the bare optical fiber support surface 12d and the covering layer support surface 12e in the length direction of the optical fiber 4 are 5 mm and 20 mm, respectively, and the distance t is 10 μm.
[0029]
In general, the adhesives 5 and 5 often have a large volume change rate due to environmental changes. For this reason, in order to reduce the influence on the bare optical fiber part 4c and the grating part 4d by the volume change of the adhesives 5 and 5, it is preferable to reduce the usage amount as much as possible.
For example, when the optical fiber grating is left under particularly high humidity, the adhesive 5 may absorb moisture and expand, and stress may be applied to the bare optical fiber portion 4c. If the amount of the adhesive 5 used is large, the volume change amount is inevitably large, the stress applied to the bare optical fiber portion 4c increases, the grating portion 4d is distorted, and its characteristics may be changed. Regarding the temperature change, for example, since the adhesive 5 expands at a high temperature, there is a similar effect.
[0030]
Therefore, as in the second example, by reducing the distance t between the bare optical fiber portion 4c and the first bare optical fiber support surface 12d, the influence of the adhesives 5 and 5 is reduced, and the temperature change, The characteristic with respect to a humidity change can be improved.
The effect can be obtained when at least one of the first beam 12 and the second beam 13 has a stepped bare optical fiber support surface and a covering layer support surface. Having the configuration is preferable because the effect is great.
[0031]
The four sides constituting the outer edge of the bare optical fiber support surface 12d are corners formed by joining the bare optical fiber support surface 12d and a surface perpendicular to the bare optical fiber support surface 12d. Yes. And the bare optical fiber part 4c is arrange | positioned so that these corners 12f and 12f may be crossed on a pair of opposing corner | angular (double-surface junction part) 12f and 12f, and these cross | intersect.
In rare cases, when the bare optical fiber portion 4c collides with these corners 12f and 12f due to vibration or the like, the bare optical fiber portion 4c may be damaged, thereby reducing the mechanical reliability.
In order to prevent this, the corners 12f and 12f are preferably curved curved edges 12g and 12g, as shown in FIG. 7, thereby further improving the reliability of the fixing structure of the optical fiber grating.
[0032]
8, 9 and 10 show a third example of the fixing structure of the optical fiber grating of the present invention. FIG. 8 is a perspective view, FIG. 9 (a) and FIG. 9 (b) FIG. 10A and FIG. 10B show the first beam and the second beam as viewed from the side, respectively, and FIGS. 10A and 10B show the first beam and the second beam as viewed from above. FIG. The same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Further, in this example, the fixed position of the bare optical fiber portion 4c is characterized. Therefore, for convenience, the upper surface of the support portion 2b is the upper surface of the support portion 2b and the upper surface of the protruding portion 2a is the upper surface of the first beam 2. Let it be the protrusion supporting surface 2d. Similarly, the upper surface of the second beam 3 is a support portion support surface 3c and a protrusion support surface 3d.
[0033]
That is, in the optical fiber grating fixing structure of this example, the bare optical fiber portion 4c is sandwiched between the grating portions 4d on both sides of the grating portion 4d, and one of them supports the protruding portion on the upper surface of the first beam 2. The other surface is bonded to the support portion support surface 3c on the upper surface of the second beam 3 by the adhesives 5 and 5, respectively. At the time of bonding of the bare optical fiber portion 4c, the bare optical fiber portion 4c between the bonding points 5a and 5a by the adhesives 5 and 5 is fixed with a predetermined fixing tension.
In this example, the adhesion point 5a of the first beam 2 is 1 mm from the tip of the protruding portion 2a, and the adhesion point 5a of the second beam 3 is 0 mm from the opposite side surface 1a. The sizes other than the position of the adhesion point 5a are the same as those in the first example shown in FIGS.
[0034]
The operation of the third example of the fixing structure of the optical fiber grating will be described below.
The thermal expansion coefficient of the material of the base 1 is close to the thermal expansion coefficient of the material constituting the bare optical fiber 4a. Further, the thermal expansion coefficient of the material of the first beam 2 and the second beam 3 is considerably larger than the thermal expansion coefficient of the material of the base 1.
For example, when the environmental temperature becomes high, the protruding portion 2a of the first beam 2 and the protruding portion 3a of the second beam 3 extend in directions in which their tips approach each other.
At this time, the adhesion point 5a of the protrusion supporting surface 2d of the first beam 2 moves in the direction of the second beam 3 along with the extension of the protrusion 2a.
On the other hand, since the adhesion point 5a of the support portion support surface 3c of the second beam 3 is close to the base 1, the influence of expansion and contraction due to temperature change is small and it is difficult to move.
As a result, the fixed tension applied to the bare optical fiber portion 4c between the adhesion points 5a and 5a fixed to the first beam 2 and the second beam 3 due to the movement of the adhesion point 5a of the first beam 2. Becomes smaller.
[0035]
As the fixed tension decreases, the grating period of the grating portion 4d decreases, and the center wavelength of the loss peak shifts to the short wavelength side.
At this time, since the thermal expansion coefficient of the material of the first beam 2 and the second beam 3 is larger than the thermal expansion coefficient of the material of the bare optical fiber portion 4c and the base 1, the elongation of the base 1 and the adhesion point 5a, The elongation of the bare optical fiber portion 4c between 5a can be ignored.
[0036]
On the other hand, as described above, the reflection type optical fiber grating has a characteristic that the center wavelength of the loss peak shifts to the long wavelength side when the environmental temperature becomes high, regardless of the mechanical action such as the change of the fixed tension. Have
For this reason, the shift of the adhesion point 5a due to the extension of the first beam 2 causes the shift of the central wavelength to the short wavelength side due to the shortening of the grating period, and the long wavelength side of the central wavelength due to the high environmental temperature. As a result, the center wavelength of the loss peak can hardly be changed.
When the ambient temperature becomes low, the opposite phenomenon occurs, and the change in the center wavelength can be suppressed.
As a result, it is possible to provide a fixing structure for an optical fiber grating whose characteristics are unlikely to change with changes in environmental temperature, and it is possible to improve the reliability of the optical fiber grating.
[0037]
This optical fiber grating fixing structure can be manufactured as follows.
First, the first beam 2 and the second beam 3 are fixed to the opposing side surfaces 1a and 1a of the base 1 with screws, respectively, and a fixing member is assembled.
On the other hand, a part of the coating layer 4b in the middle of the optical fiber 4 is removed to form a bare optical fiber portion 4c from which the bare optical fiber 4a is exposed, and a grating portion 4d is formed in the bare optical fiber portion 4c.
Then, the adhesive member 5 adheres the grating portion 4d of the bare optical fiber portion 4c and the terminal end of the one coating layer 4b to the protruding portion support surface 2d of the first beam 2 of the fixing member. The gap between the grating portion 4d and the end of the other coating layer 4b is bonded to the support portion support surface 3c of the second beam 3 by the adhesive 5.
[0038]
By the way, as the adhesive 5, an epoxy adhesive, an acrylate adhesive, or the like is used, and among these, an adhesive that cures and adheres by heating may be used.
In this case, when the bare optical fiber portion 4c is bonded, the protruding portion support surface 2d of the first beam 2 and the support portion support surface 3c of the second beam 3 are necessarily heated together with the adhesive 5. become.
[0039]
The first beam 2 is made of a material having a large thermal expansion coefficient, and the protruding portion support surface 2d of the protruding portion 2a is easily expanded and contracted along the length direction of the optical fiber 4 due to a temperature change.
On the other hand, since the adhesion point 5a of the second beam 3 is on the support portion support surface 3c provided at a position close to the base 1, the influence of expansion and contraction due to temperature change is small and it is difficult to move.
For this reason, first, after the bare optical fiber portion 4c is bonded to the protruding portion supporting surface 2d of the first beam 2 where the bonding point 5a easily moves due to a temperature change, the bonding point 5a of the first beam 2 is determined. When the adhesion point 5a of the bare optical fiber portion 4c of the support portion support surface 3c of the second beam 3 which is difficult to move due to a temperature change is determined while monitoring the characteristics of the grating portion 4d, it takes between the adhesion points 5a and 5a. Adjustment of the fixed tension becomes easy and desired characteristics of the optical fiber grating can be obtained.
For this reason, the adhesion point 5a of the second beam 3 is preferably as close to the base 1 as possible.
[0040]
On the contrary, after determining the bonding point 5a of the second beam 3, when the bare optical fiber portion 4c is bonded to the first beam 2, the position of the bonding point 5a is determined while monitoring the characteristics of the grating portion 4d. When the adhesive 5 is cured, the protrusion supporting surface 2d of the first beam 2 is extended by heating during the curing, and then the temperature returns to room temperature, and the protruding portion supporting surface 2d is contracted. The point 5a may be slightly shifted. Then, the fixed tension changes, and it may be difficult to control the characteristics of the optical fiber grating.
[0041]
11, 12, and 13 show a fourth example of the present invention, where FIG. 11 is a perspective view, and FIG. 12 is a plan view showing the second beam viewed from the side, FIG. 13 is a plan view showing a state in which the second beam is viewed from above.
In this example, the difference from the third example shown in FIGS. 8 to 10 is the shape of the second beam 23.
The second beam 23 includes a rectangular parallelepiped support portion 23b. And the bare optical fiber part 4c is adhere | attached on the support part support surface 23c which is the upper surface of this support part 23b.
[0042]
Since the support portion support surface 23c is provided at a position close to the base 1 made of a material having a small thermal expansion coefficient, the adhesion point 5a on the support portion support surface 23c becomes difficult to move due to a temperature change. Yes.
For this reason, as described in the third example, first, after determining the adhesion point 5a of the first beam 2 that is likely to move due to temperature change, the adhesion point 5a in the second beam 23 is determined. Control of the fixed tension applied to the bare optical fiber portion 4c between the adhesion points 5a and 5a is facilitated, and desired characteristics of the optical fiber grating can be obtained.
The constituent material of the second beam 23 may be a material having a large thermal expansion coefficient that is preferably used as the first beam 2, or a material having a low thermal expansion coefficient similar to the material of the base 1. There may be.
[0043]
Further, also in the third to fourth examples, the fixing surface of the optical fiber 4 in the first beam 2, the second beam 3, and the second beam 23 is the same as in the second example. The end of the coating layer 4b is disposed so that the protruding portion support surface 2d, the support portion support surface 3c, and the support portion support surface 23c are higher than the height of the bare optical fiber portion support surface on which the bare optical fiber portion 4c is disposed. If the coating layer support surface has a stepped shape with a low height, the amount of the adhesive 5 filled between the bare optical fiber portion 4c and the fixed surface can be reduced. As a result, the influence on the bare optical fiber portion 4c due to the volume change of the adhesive 5 can be reduced, which is preferable.
More preferably, when the outer edge of the bare optical fiber support surface intersecting the bare optical fiber portion is formed in a curved shape as described above, the mechanical reliability can be further improved.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the change in the center wavelength of the loss peak in the transmission spectrum due to the change in the grating period due to the expansion and contraction of at least the first beam and the change in the center wavelength due to the change in the environmental temperature. As a result, it is possible to provide a fixing structure for a reflection type optical fiber grating that is less likely to change in characteristics, and the reliability of the optical fiber grating can be improved.
Furthermore, in the second invention, since the adhesion point of the bare optical fiber portion of the second beam is on the support portion supporting surface close to the base, the influence of expansion and contraction due to temperature change is small and it is difficult to move. For this reason, after determining the adhesion point of the first beam that is easy to move due to a temperature change, by determining the adhesion point of the second beam that is difficult to move due to a temperature change, accompanying the heating at the time of fixing the adhesive, The influence of the movement of the adhesion point can be reduced, and the characteristic control of the grating portion is easy.
In the third invention, since the second beam consists only of the support portion, the adhesion point on the upper surface is not easily moved by the heating of the adhesive, and the characteristic control of the grating portion is performed as in the second invention. Is easy.
In the fourth invention, since the amount of the adhesive can be reduced, an optical fiber grating excellent in environmental resistance can be realized. Particularly, the characteristics of the optical fiber grating under high humidity Change can be suppressed.
Further, in the fifth invention, in the fifth invention, the bare optical fiber portion collides with the fixing member due to vibration or the like, and the bare optical fiber portion is damaged, thereby preventing inconvenience such as a decrease in reliability. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a first example of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the first example of the present invention as viewed from the side.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line ab shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view seen from a side surface showing a state where the first beam and the second beam are fixed to the upper surface of the base.
FIG. 5 is a plan view of a second example of the present invention as viewed from the side.
6 is an enlarged view (plan view) showing a state in which a bare optical fiber portion is bonded to a first beam in FIG. 5;
FIG. 7 is an enlarged view (plan view) showing a state in which the side of the bare optical fiber support surface is curved to form a curved edge.
FIG. 8 is a perspective view showing a third example of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are plan views showing the first beam and the second beam as viewed from the side, respectively, in the third example of the present invention.
FIGS. 10A and 10B are plan views showing the first beam and the second beam as viewed from above in the third example of the present invention. FIGS.
FIG. 11 is a perspective view showing a fourth example of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a state where the second beam is viewed from the side surface in the fourth example of the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing a state where the second beam is viewed from above in the fourth example of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing an example of a conventional optical fiber grating fixing structure as seen from above.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 1a ... Opposite side surface, 2 ... 1st beam, 2a ... Projection part, 2b ... Support part,
3 ... 2nd beam, 3a ... Projection part, 3b ... Support part,
4 ... Optical fiber, 4a ... Bare optical fiber, 4b ... Cover layer, 4c ... Bare optical fiber part,
4d: grating portion, 5: adhesive, 5a: adhesion point,
12 ... 1 beam, 12a ... protruding portion, 12b ... supporting portion,
12c ... tip, 12d ... bare optical fiber support surface, 12e ... coating layer support surface,
12f ... corner (two-sided joint), 12g ... curved edge,
13 ... 2nd beam, 13a ... Projection part, 13b ... Support part,
23 ... 2nd beam, 23b ... support part, 23c ... support part support surface.

Claims

An optical fiber grating in which a grating portion is formed on a bare optical fiber portion from which a part of the coating layer of the optical fiber has been removed is fixed to a fixing member composed of a base, a first beam, and a second beam. There,
Each of the first beam and the second beam has a support portion and a protruding portion protruding from the support portion,
The support portion of the first beam and the support portion of the second beam are provided on the opposite side surfaces of the base, respectively, the tip of the protruding portion of the first beam, and the protruding portion of the second beam And the tip of the part is disposed on the upper surface of the base with a space therebetween,
The base is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the material constituting the bare optical fiber portion,
The first beam and the second beam are made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the material constituting the base,
The bare optical fiber portion of the optical fiber grating is fixed to one projecting portion and the other support portion of the first beam and the second beam across the grating portion. Optical fiber grating fixing structure.

An optical fiber grating in which a grating portion is formed on a bare optical fiber portion from which a part of the coating layer of the optical fiber has been removed is fixed to a fixing member composed of a base, a first beam, and a second beam. There,
The first beam has a supporting portion and a protruding portion protruding from the supporting portion,
The second beam comprises a support;
The support portion of the first beam and the support portion of the second beam are provided on opposite sides of the base, respectively, and the tip of the protruding portion of the first beam is disposed on the upper surface of the base,
The base is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the material constituting the bare optical fiber portion,
The first beam is made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the material constituting the base,
An optical fiber grating in which a bare optical fiber portion of the optical fiber grating is fixed to a protruding portion of the first beam and a support portion of the second beam across the grating portion. Fixed structure.

3. The optical fiber grating fixing structure according to claim 1, wherein the optical fiber fixing surface includes a bare optical fiber support surface on which the bare optical fiber portion is arranged, and a coating layer adjacent to the bare optical fiber portion. An optical fiber grating fixing structure, wherein the bare optical fiber support surface is provided at a position higher than the cover layer support surface.

4. The structure for fixing an optical fiber grating according to claim 3 , wherein at least a portion of the outer edge of the bare optical fiber support surface that intersects the bare optical fiber portion has a curved surface.