(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドで覆われ並設された複数のコアを有し、前記複数のコアそれぞれによって異なる位置であって各コア上のクラッド表面に遮光層が形成された平面導波路を用意し、
同一の光源から出射された紫外光を干渉させて、前記複数のコアそれぞれの長手方向に沿って干渉縞間隔が変化する干渉パターンを形成し、この干渉した紫外光を前記平面導波路に照射して、
前記複数のコアそれぞれにおいて前記遮光層が形成されていない領域に選択的に回折格子を形成する、
ことを特徴とする回折格子の形成方法。
【請求項２】
前記複数のコアと前記光源との間に位相格子を配置して、この位相格子により前記紫外光を干渉させて前記干渉パターンを形成する、ことを特徴とする請求項１記載の回折格子の形成方法。
【請求項３】
前記遮光層が金属酸化膜または誘電体多層膜で形成されていることを特徴とする請求項１記載の回折格子の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のコアを有する平面導波路に回折格子を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導波路に沿って伝搬する光を波長選択して分岐する場合、一般に、図１１（ｄ）に示すような分波器Ａは、一つの入力端Ｂに対し複数の出力端Ｃを有する光導波路であって、入力端Ｂから延びる一本のコアＤ（導波路）が複数のコアＤ1〜 Ｄ4に分岐して並設され、それぞれのコアＤ1〜Ｄ4が各出力端Ｃに接続された構 造となっている。そして、分岐された各コアＤ1〜Ｄ4の途中には、それぞれ異なる反射波長特性を有する回折格子Ｅ1〜Ｅ4が形成されており、それら回折格子Ｅ1〜Ｅ4が波長フィルタとして機能することにより、各コアＤ1〜Ｄ4において所望の波長成分が取り除かれた光のみが伝搬を許容されて各出力端Ｃから出力されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した光導波路において分岐したコアＤ1〜Ｄ4のそれぞれに回折格子Ｅ1〜Ｅ4を形成するためには、多数の工程が必要とされ、それらの形成に多大の時間と労力を要するという問題点があった。
【０００４】
例えば、図１１（ｄ）のような分波器Ａを製造するには、まず、図１１（ａ）に示すように、分岐したコアのうちコアＤ1のみに干渉させた紫外光を照射して回折格子Ｅ1を形成する。そして、図１１（ｂ）のように、分岐したコアのうちコアＤ2のみに干渉させた紫外光を照射して回折格子Ｅ2を形成する。このとき、コアＤ1の回折格子Ｅ1とコアＤ2の回折格子Ｅ2の形成形成においては、異なる間隔の干渉縞を有する紫外光を照射する必要があるため、同一工程で一括して行うことができない。そして、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）に示すように、分岐したコアＤ3、Ｄ4に順次異なる間隔の干渉縞を有する紫外光を照射して、光導波路Ａが製造される。このように、光導波路Ａを製造するには、分岐したコアＤ1〜Ｄ4に異なる特性の回折格子Ｅ1〜Ｅ4を順次形成する工程が必要となる。また、図１１（ｄ）においては、一例としてコアが四本に分岐している場合を示したが、このコアが十数本または数十本などに分岐しているときは、その分岐本数に比例して、回折格子の形成に多大の時間と労力を要することになる。そこで本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、並設された複数のコアに効率よく回折格子の形成が行える回折格子の形成方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回折格子の形成方法は、クラッドで覆われ並設された複数のコアを有し、複数のコアそれぞれによって異なる位置であって各コア上のクラッド表面に遮光層が形成された平面導波路を用意し、同一の光源から出射された紫外光を干渉させて、複数のコアそれぞれの長手方向に沿って干渉縞間隔が変化する干渉パターンを形成し、この干渉した紫外光を平面導波路に照射して、複数のコアそれぞれにおいて遮光層が形成されていない領域に選択的に回折格子を形成することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、クラッドの表面に設けられた遮光層の位置を変えることにより任意のコアに任意の反射波長特性を付与することが可能となる。また、並設された複数のコアに特性の異なる回折格子を一度に形成することが可能となる。
【０００９】
このような発明によれば、干渉縞を有する同一の紫外光を各コアに向けて出射することにより、各コアに異なる特性の回折格子を一度に形成することができ、回折格子の形成作業が効率よく行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、光導波路の概要図である。図１において、光導波路１は、一つの入力端１１と複数の出力端１２（１２ａ〜１２ｄ）を備えており、入力端１１に入射した光を分波して各出力端１２からそれぞれ出力する機能を備えている。入力端１１は基板１３上に設けられたコア１４の端面に形成されており、入力端１１に入射された光がコア１４を伝搬するようになっている。すなわち、コア１４の周囲にはコア１４に対し低屈折率のクラッド１７が設けられており、入力端１１に入射された光がコア１４に沿って光が導光されるようになっている。また、コア１４は出力端１２の設置数に対応して複数のコア１５（１５ａ〜１５ｄ）に分岐している。そして、分岐されたコア１５ａ〜１５ｄは、光導波路１の内部に並設されている。また、各コア１５の周囲にも、コア１４と同様にクラッド１７が設けられており、コア１４を伝搬する光が分岐して各コア１５に沿って伝搬するようになっている。
【００１２】
コア１５ａ〜１５ｄには、伝搬する光のうち所定波長帯のものを反射する各回折格子１６が形成されており、図１においては、例えば、コア１５ａ〜１５ｄに異なる反射波長特性の回折格子１６ａ〜１６ｄがそれぞれ形成されている。これらの回折格子１６ａ〜１６ｄは、図２に示すように、それらの屈折率の各周期がコア１５の長手方向（光伝搬方向）に沿って同一の関連性をもって変化しており、同時に、並設されたコア１５に紫外光が照射されない遮光領域２０を選択的に設けることによって、各回折格子１６ごとに屈折率の変化する部分が異なるものとされ、それぞれ異なる反射波長特性を有している。例えば、図２に示すように、同一の屈折率パターン１８をもって各コア１５にそれぞれ回折格子１６ａ〜１６ｄが形成され、それらの回折格子１６ａ〜１６ｄが各コア１５の長手方向において異なる位置に遮光領域２０（２０ａ〜２０ｄ）を設けることにより、異なる反射波長特性を付与することができる。
【００１３】
そして、コア１５ａの遮光領域２０ａは、屈折率パターン１８の短同期領域内に形成され、短波長近傍を除いた波長に対する反射特性を有している。また、コア１５ｂの遮光領域２０ｂは、屈折率パターン１８のやや短同期領域の部分に形成され、やや短波長を除いた波長に対する反射特性を有している。また、コア１５ｃの遮光領域２０ｃは、屈折率パターン１８のやや長同期領域の部分に形成され、やや長波長を除いた波長に対する反射特性を有している。更に、コア１５ｄの遮光領域２０ｄは、屈折率パターン１８の長同期領域の部分に形成され、長波長近傍を除いた波長に対する反射特性を有している。このため、回折格子１６ａ〜１６ｄは、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、それぞれ特定波長の光を伝搬するバンド・パス・フィルタとして機能する。
【００１４】
なお、この光導波路１は四本のコア、１５が並設されるものに限られるものではなく、コア１５が複数であればその本数が３本以下または５本以上のものであってもよい。また、並設されるコア１５の全てに回折格子１６を形成されたものに限られるものではなく、多数並設されたコア１５のうち一部のものについて回折格子１６を形成したものであってもよい。更に、並設された複数の各コア１５のそれぞれに複数の遮光領域が形成されたものであってもよい。
【００１５】
このような光導波路１によれば、同一の屈折率パターンを形成する干渉縞状の紫外光を各コア１５に向けて出射すると共に、各コアごとにその紫外光の一部を選択的に遮光することにより、各コア１５に異なる特性の回折格子１６を一度に形成することができる。このため、回折格子の形成作業が効率良く行え、量産性の向上が図れる。
【００１６】
次に、回折格子１６の形成方法について説明する。図４において、まず、光源（図示なし）から出射される紫外光２１の出射方向に回折格子１６形成前の光導波路１（コア１５に回折格子１６が形成されていない光導波路１）を配し、光導波路１の各コア１５に紫外光が照射されるように設置しておく。光源としては、紫外光をコア１５に照射した際にコア１５の屈折率を上昇させるものを用いることが肝要であり、例えば、コア１５の添加物（例えば、ゲルマニウムなど）を反応させる紫外光２１を出射するエキシマレーザなどを用いる。
【００１７】
次に、図４のように、光源と光導波路１との間、すなわち光源と各コア１５との間に、紫外光２１を干渉させる位相格子３を配置すると共に、その位相格子３と光源の間、あるいは位相格子３と各コア１５との間に紫外光２１の一部を遮るための遮光板４を配置する。遮光板４は、光源から出射された紫外光２１を並設された複数のコア１５に照射したときに、コア１５の所定の位置に干渉した紫外光が照射されない遮光領域を選択的に設けるための遮光部材４０（４０ａ〜４０ｄ）が配置され、紫外光２１の透過を許容する石英ガラス板などの表面に紫外光２１の透過を許容しない金属製等の薄膜や紫外光２１を減衰させる誘電体多層膜などを所定の位置に蒸着して構成される。遮光部材４０によって紫外光２１を反射あるいは減衰するので、遮光部材４０が存在する部分には回折格子１６が形成されない。一方、遮光部材４０が設けられていない部分は紫外光２１を透過するのでコア１５に回折格子１６が形成される。
【００１８】
位相格子３は、透過性を有する材料からなる板体であって、図５のように、 底面に凹凸部３５が形成されている。凹凸部３５は、位相格子３の底面から出射する紫外光を回折させ干渉させるための部位であり、例えば位相格子３の底面に多数の溝３１を設けることにより形成される。位相格子３の凹凸部３５を通じて出射される紫外光は干渉縞状となり、照射されるコア１５に回折格子１６を形成することになる。
【００１９】
また、凹凸部３５は、その凹凸間隔が図２の屈折率変化パターン１８と同様にコア１５の長手方向に沿って同一の関連性をもって変化する構成となっている。凹凸部３５の凹凸形状の間隔が徐々に変化すると、その凹凸部３５を通じて出射される紫外光はその出射位置により異なる間隔の縞状となる。このため、遮光板４に設けられる遮光部材４０の位置を適宜設定することにより、コア１５にそれぞれ異なる特性の回折格子１６を形成することが可能となる。
【００２０】
（実施形態２）
実施形態１で説明した回折格子１６の形成方法においては、並設された複数のコア１５に紫外光が照射されない遮光領域２０を選択的に設けるために遮光板４によって紫外光の一部を遮っているが、その他の手法により回折格子の形成されない領域を設けても良い。すなわち、本実施形態に係る回折格子の形成方法は、予め各コア１５の所定の位置に紫外光を遮る遮光層１９を形成しておき、このようなコア１５に紫外光を照射して、コア１５に部分的に回折格子１６を形成するものである。  図６において、本実施形態に係る回折格子の形成方法は、まず、光源（図示なし）から出射される紫外光２１の出射方向に回折格子１６形成前の光導波路１（コア１５に回折格子１６が形成されていない光導波路１）を配し、光導波路１の各コア１５に紫外光が照射されるように設置しておく。次に、図６のように、光源と光導波路１との間に、紫外光２１を干渉させる位相格子３を配置する。
【００２１】
光導波路１は、基板１３上に設けられたコア１４と、コア１４の周囲にはコア１４に対し低屈折率のクラッド１７が設けられ、コア１４の出力端は複数のコア１５に分岐され、各コア１５の周囲にもクラッド１７が設けられている。クラッド１７の表面で各コア１５の所定の位置には遮光層１９が設けられている。
【００２２】
位相格子３は、前述のように図７において、透過性を有する材料からなる板体の底面に凹凸部３５が形成され、位相格子３の底面から出射する紫外光を回折させ干渉させるための部位であり、多数の溝３１を設けることにより形成される。また、凹凸部３５は、その凹凸部間隔が図２の屈折率変化パターン１８と同様にコア１５の長手方向に沿って同一の関連性をもって変化する構造となっている。このため、その凹凸部３５を通じて出射される紫外光もその出射位置によって異なる間隔の縞状とされる。
【００２３】
前述したように、光導波路１および位相格子３の配置が完了したら、光源から紫外光２１を出射させる。すると図６に示すように、紫外光２１は位相格子３上を照射し、位相格子３内を伝搬して底面３４から出射していく。このとき、光導波路１のコア１５ａ〜１５ｄの所定の位置、コア１５ａ〜１５ｄの表面に設けられたクラッドの上面に遮光層１９ａ〜１９ｄが形成されている。この遮光層１９の形成されている領域のコア１５には回折格子１６が形成されず、遮光層１９が設けられていない領域のコア１５には回折格子１６が形成される。
【００２４】
このため、コア１５ごとに遮光層３７の形成位置を適宜設定することにより、コア１５にそれぞれ異なる特性の回折格子１６を形成することが可能となる。例えば、図８においては、コア１５ａに対応する遮光層１９ａが位相格子間隔の狭い間隔の箇所に設けられることにより、短波長近傍を除いた波長に対する反射特性を有し、コア１５ｄに対応する遮光層１９ｄが位相格子間隔の広い間隔の箇所に設けられることにより、長波長近傍を除いた波長に対する反射特性の回折格子１６が形成される。このように、コア１５ａ〜１５ｄに波長特性の異なるバンド・パス・フィルタが形成される。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係る回折格子の形成方法によれば、予め各コア１５表面に設けられたクラッド上面の所定の位置にそれぞれ遮光層１９を適宜形成することにより、特性の異なる回折格子１６を任意のコア１５に容易に形成することができる。また、並設された複数のコア１５に特性の異なる回折格子１６を一度に形成することができる。従って、並設された複数のコア１５に特性の異なる回折格子１６を効率よく形成することができる。
【００２６】
【実施例１】
図４に示した方法によって、光導波路１に遮光領域を有する回折格子１６を形成した。光導波路１は、基板１３上に設けられたコア１４と、コア１４の周囲にはコア１４に対し低屈折率のクラッド１７が設けられ、コア１４の出力端は複数のコア１５に分岐され、各コア１５の周囲にもクラッド１７が設けられている。コアには紫外線に対して感受性の高いゲルマニウムが添加され、クラッドに対する比屈折率差が０．３％、コア径は８μｍ×８μｍである。
【００２７】
遮光板４は、石英ガラス板の表面で所定の位置に遮光部材４０ａ〜４０ｄを蒸着法によって厚さ１０μｍの酸化クロム膜を形成した。また、光源はエキシマレーザを用いた。
【００２８】
図４のように、光導波路１および位相格子３を配置してから、光源から紫外光２１を３０分間出射して各コア１５にそれぞれ位相格子１６を形成した。
【００２９】
図９はこのように形成された回折格子１６の中、コア１５ｃに形成された回折格子１６ｃの透過損失スペクトルを示すグラフである。同図において、回折格子１６ｃの特性は反射波長範囲１５４２μｍ〜１５６７μｍのうち、波長１５５４μｍ〜１５５７μｍの領域は酸化クロム膜４０ｃによって回折格子が形成されていないために透過領域となり、明確なバンド・パス・フィルタの特性が示されている。
【００３０】
【実施例２】
図６に示した方法によって、光導波路１に遮光領域を有する回折格子１６を形成した。光導波路１は、基板１３上に設けられたコア１４と、コア１４の周囲にはコア１４に対し低屈折率のクラッド１７が設けられ、クラッド１７の表面で所定の位置には遮光層１９を蒸着法によって厚さ１０μｍの酸化クロム膜を形成したものである。その他の構成および形成条件などは実施例１と同じである。
【００３１】
図６のように、光導波路１および位相格子３の配置が完了してから、光源から紫外光２１を３０分間出射して各コア１５にそれぞれ位相格子１６を形成した。このようにして形成された回折格子１６の特性は、実施例１と同様に反射波長範囲１５４２μｍ〜１５６７μｍのうち、波長１５５４μｍ〜１５５７μｍの領域は酸化クロム膜の遮光層１９ｃによって回折格子が形成されていないために透過領域となり、明確なバンド・パス・フィルタの特性が得られた。
【００３２】
【比較例】
図６において、クラッド１７の表面には蒸着法により厚さ１０μｍの金の遮光層１９を形成して、実施例２と同様の方法で回折格子１６を形成した。
【００３３】
図１０はこのように形成された回折格子１６の中、コア１５ｃに形成された回折格子１６ｃの透過損失スペクトルを示す。同図において、回折格子１６ｃの特性は反射波長範囲１５４２μｍ〜１５６７μｍのうち、波長１５５４μｍ〜１５５７μｍの領域は反射しない、バンド・パス・フィルタの特性を得る予定であったが明確な透過領域は得られなかった。これは、金の薄膜とクラッドとの熱膨張係数の相違によって紫外光の照射中に接着が不完全となり、遮光効果が確実に行われなかったためであった。
【００３４】
以上の結果に基づいて検討を重ね、クラッドの表面に形成される遮光層１９の材料は、酸化クロムの他に酸化タングステン、あるいは耐熱性の誘電体多層膜が適当であることが分かった。これに対して、金などの金属材料はクラッド材料と熱膨張が相違するため、紫外光の照射時に剥離あるいはクラックが生じる傾向があり好ましくない。また、遮光板４は通常石英ガラスの表面に遮光部材４０を形成するので、遮光部材４０の材料も同様のものが適当である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３６】
すなわち、並設されたコアに対して遮光領域の形成位置を適宜設定することにより、特性の異なる回折格子を一度に形成することができる。従って、並設された複数のコアに効率よく回折格子を形成することができる。
【００３７】
また、コアに照射される紫外光において遮光領域を適宜変えることにより、任意のコアに任意の反射波長特性を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光導波路の説明図である。
【図２】光導波路のコアに形成される回折格子の説明図である。
【図３】回折格子における、透過波長特性の説明図である。
【図４】実施形態１に係る回折格子の形成方法の説明図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】実施形態２に係る回折格子の形成方法の説明図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】回折格子の形成方法を説明するための図である。
【図９】実施例１で得られた回折格子の透過損失スペクトルのグラフである。
【図１０】比較例で得られた回折格子の透過損失スペクトルのグラフである。
【図１１】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１・・・光導波路、１５・・・コア、１６・・・回折格子、１７・・・クラッド、１９・・・遮 光層、２０・・・遮光領域、２１・・・紫外光、３・・・位相格子、４・・・遮光板、４０・・・遮光部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003716533.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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