[发明专利]光通信用温度补偿装置

说明书

技术领域

本发明是关于使用了有负的热膨胀系数的基体材料的光通信用温度补偿装置。

现有技术

随着光通信技术的发展，使用光导纤维的网络正在快速整备。在网络中一起传输多个波长的光的波长多重技术已开始被采用，波长滤波器或耦合器、波导路等正逐渐成为重要的装置。

在这种装置中，由于温度，而特性发生变化，给室外使用带来不便，因此要使这样的装置特性不因温度变化而保持一定，这就需要所谓的温度补偿技术。

需要温度补偿的主要光通信装置是纤维布拉格光栅(以下叫FBG)，FBG是使光导纤维磁心内折射率变化成栅格状的部分，即形成所谓光栅的装置，按照下述式(1)所表示的关系，具有反射特定波长光的特点。因此波长不同的光信号通过一根光导纤维被多重传输的作为波长分割多重传输方式的光通信系统中的重要的光学装置，已被刮目相看

λ＝2nΛ                              ……(1)

这里λ表示反射波长，n表示磁心实效折射率，Λ表示折射率变成栅格状部分的栅格间隔。

然而，这样的FBG所存在的问题是：周围温度一旦发生变化，反射波长就产生变动。反射波长的温度依赖性由用温度T微分数1的式子而得到的下述式(2)表示，

λ/T＝2[(n/T)Λ+n(Λ/T)]

＝2Λ[(n/T)+n(Λ/T)/Λ]       ……(2)

这个式子(2)的右边第2项的(Λ/T)/Λ相当于光导纤维的热膨胀系数，其值大约是0.6×10^-6/℃。另一方面，右边第1项是光导纤维的磁心部分的折射率的温度相依性，其值大约是7.5×10^-6/℃。也就是反射波长的温度依赖性依赖磁心部分的折射率变化和基于热膨胀所引起的栅格间隔变化的双方。大部分是由于折射率的温度的变化所引起的，这一点已清楚。

为了防止这样的反射波长的变动，解决的方法是：根据温度变化，在FBG上附加张力，使栅格间隔发生变化，由此把引起折射率变化的部分相互抵消。

作为此种方法的具体例子，有如下建议，例如，把热膨胀系数小的合金或石英玻璃等的材料与热膨胀系数大的铝等金属组合成温度补偿用部件，将FBG固定在这个温度补偿部件上。也就是如第1图那样，在热膨胀系数小的殷钢(商标)棒10的两端分别安装热膨胀系数比较大的铝制支架11a、1b，使用金属固定工具12a、12b，用规定的张力，将光导纤维13以拉的状态固定在这些铝制的支架11a、11b上。这时光导纤维13的光栅部分13a，移动到2个金属固定工具12a，13a的中间。

在这样的状态下，周围温度一旦上升，则铝制支架11a、11b扩张，由于2个金属固定工具12a、12b之间的距离缩短，附加在光导纤维13的光栅部分13a的张力减少。另一方面，周围温度一旦下降，则铝制的支架11a、11b收缩，由于2个金属固定工具12a、12b之间距离增加，附加给光导纤维13的光栅部分13a的张力就增加。这样根据温度变化，改变FBG上的张力，能够调节光栅部位的栅格的间隔，由此能够抵消反射中心波长的温度依赖性。

然而，这样的温度补偿装置，存在结构复杂，安装困难的问题。

于是，为了解决上述问题，在WO97/26572中示出了以下方法，即如第2图所示，将预先形成为板状的原玻璃体进行热处理，结晶化，在有负的热膨胀系数的玻璃陶瓷衬底14上固定FBG15，由此控制FBG15的张力。在第2图中，16表示光栅部分，17表示粘合固定部分，18表示砝码。

在WO97/26572中公布的方法，其优点是使用单一的构件进行温度补偿，因此结构简单，安装容易，但因为FBG15粘接在玻璃陶瓷衬底15的一面，所以要求衬底要做得厚一些以便在基于温度变化的衬底膨胀时不弯曲。

而且把这样的衬底14与其他装置连接的时候，需要另外的连接器，其结果连接部分增加，光的损失变大，装置成本变高，装置变大，存在一定的问题。

而且除了上述以外，在特开平10-96827号公报中，公开了由Zr- 钨酸盐系列或Hf-钨酸盐系列组成的有负热膨胀系数的温度补偿用构件，然而这些的原料非常昂贵，作为工业产品实用化很困难。