(57)【要約】【課題】紫外レーザ光を光導波路に走査する場合の局所的な熱膨張を抑え、位相エラーを低減したグレーティングの作製方法を提供する。【解決手段】グレーティングの作製方法は、紫外光の照射により屈折率が変化する材料からなるコアと、該コアを包んでいるクラッドとからなる光導波路に、紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査して、前記コアに屈折率変調を形成してグレーティングを作製する方法であって、前記紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅとビーム径Ｂとで規定される走査速度以上の走査速度で、前記紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査する。【選択図】図１
2006072381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光の照射により屈折率が変化する材料からなるコアと、該コアを包んでいるクラッドとからなる光導波路に、紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査して、前記コアに屈折率変調を形成してグレーティングを作製する方法であって、
前記紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅとビーム径Ｂとで規定される走査速度以上の走査速度で、前記紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査することを特徴とするグレーティングの作製方法。
【請求項２】
前記紫外レーザ光を、単位時間当りのエネルギー密度Ｅ（Ｗ／ｃｍ2）とビーム径Ｂ（ｍｍ）とで規定される走査速度
Ｂ2／（８５・Ｅ-1.2）（ｍｍ／秒）
以上の走査速度で走査することを特徴とする請求項１に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項３】
前記コアにおいてグレーティングの光軸方向に対して所定の照射量分布となるように照射範囲を制御して、前記紫外レーザ光の走査を複数回行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項４】
前記光導波路を、熱伝導性基板の上に配置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項５】
前記紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅ、ビーム径Ｂ及び前記熱伝導性の基板の熱伝導率ｋとで規定される走査速度以上の走査速度で、前記紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査することを特徴とする請求項４に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項６】
前記紫外レーザ光を、単位時間当りのエネルギー密度Ｅ（Ｗ／ｃｍ2）、ビーム径Ｂ（ｍｍ）及び前記熱伝導性の基板の熱伝導率ｋ（Ｊ／（ｍ・Ｋ））とで規定される走査速度
Ｂ2／［（１１５・ｋ）0.5・Ｅ-1.2］（ｍｍ／秒）
以上の走査速度で走査することを特徴とする請求項５に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項７】
前記紫外レーザ光は、１パルス当りのエネルギー密度に対する屈折率増加係数の傾きが変化する変化点でのエネルギー密度以上のエネルギー密度を有する紫外パルスレーザ光であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項８】
前記光導波路を、紫外レーザ光を反射する鏡面基板の上に配置すると共に、
前記紫外レーザ光を前記光導波路に照射した場合に前記鏡面基板から反射される反射光をモニタして、前記紫外レーザ光の照射位置と前記光導波路の相対的位置を調整することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のグレーティングの作製方法。
【請求項９】
前記光導波路において、前記紫外レーザ光が照射される部分を局所的に冷却しながら前記紫外レーザ光を走査することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のグレーティングの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバや平面光波回路などの光導波路に紫外レーザ光を照射して屈折率変調を形成するグレーティングの作製方法に関し、特に光通信システムに用いられる帯域通過フィルタや分散等化デバイスなど高精度な特性を要するグレーティングデバイスのグレーティングの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来、実現が期待される波長間隔が５０ＧＨｚ（波長：０．４ｎｍ）や２５ＧＨｚ（波長：０．２ｎｍ）といった高密度波長多重伝送システム（ＤＷＤＭ伝送システム）には、光ファイバや平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下ＰＬＣと称す）などの光導波路にグレーティングを設けてなる帯域通過フィルタは、必須のデバイスである。また、ビットレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上あるいは４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上といった将来の超高速光伝送システムには、光導波路にグレーティングを設けてなる分散等化デバイスは、必須のデバイスである。
【０００３】
帯域通過フィルタや分散等化デバイスなどのグレーティングデバイスは、例えば、石英からなるコアにＧｅを添加した光ファイバや平面光波回路（ＰＬＣ）などの光導波路に紫外レーザ光の干渉縞を照射することにより作製することができる。さらに、具体的には、光導波路を数１０から数１００気圧の高圧水素中に数日から数週間放置することにより光導波路内部に水素を充填し、紫外光照射による屈折率変化を増感させて、位相マスクやハーフミラーにより二光束に分離された紫外レーザ光の干渉縞を光導波路に照射し、干渉縞に応じた屈折率変化を形成することで作製される。この干渉縞に応じた屈折率変化を形成することを屈折率変調といい、その変化の大きさを屈折率変調度という。光導波路に形成したグレーティングのグレーティングピッチをΛ、光導波路の等価屈折率をＮeffとすると、光導波路に入射した光のうち下記式（１）を満足する波長λBの光はブラッグ反射を起こし入射側に反射される。
λB＝２・Ｎeff・Λ              （１）
なお、等価屈折率とは光導波路を伝搬する光が受ける等価的な屈折率で、コアとクラッドの相互作用によって決まり、実効屈折率あるいは有効屈折率とも呼ばれる。
【０００４】
グレーティング全体に渡って、式（１）の関係を満たす波長λBを一定となるようにした場合は、特定の波長の光のみを効率よく反射することができるため帯域通過特性が非常にシャープな帯域通過フィルタを得ることができる。一方、グレーティングピッチΛあるいはグレーティングの等価屈折率Ｎeffを伝搬方向で変化させて、グレーティングの位置によりブラッグ波長λBを変えたチャープグレーティングを形成することで、分散補償器や分散スロープ補償器などの分散等化デバイスを得ることができる。
【０００５】
この帯域通過フィルタや分散等化デバイスなどの用途に用いる特性を得るためにはグレーティングの作製に高度な精度が要求される。すなわち光通信システムで用いられる波長１．５５μｍ帯では、グレーティングピッチは５００ｎｍ程度であり、グレーティングの長さ約数ｍｍから約１００ｍｍに渡って規則正しく作製する必要がある。さらに紫外レーザ光の照射量により屈折率変調度や等価屈折率Ｎeffも変化することから、グレーティングの長さ全体に渡って高精度に紫外レーザ光を照射する必要がある。このような設計からのグレーティングピッチのずれは位相エラー、屈折率変調度や等価屈折率Ｎeffのずれは振幅エラーと呼ばれる。これらのエラーが帯域通過フィルタでは帯域外減衰量の劣化の原因となり、分散等化デバイスでは群遅延時間特性のリップルすなわち群遅延リップルの原因となる。このことは、『Ｒｉｃａｒｄｏ  Ｆｅｃｅｄ，他，「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｅｒｒｏｒｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ」，”ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，  ＶＯＬ．１８，ＮＯ．１，９０頁〜１０１頁”，Ｊａｎｕａｒｙ，２０００，ＩＥＥＥ発行』に記されている。
【０００６】
また、エラーを低減したグレーティングを作製する方法として幾つかの方法が提案されている。例えば、特開平８−２８６０６６号公報に開示の光導波路回折格子の作製方法では、図１７の斜視図に示すように、所定波長（２４０ｎｍ近辺）の紫外光を照射してグレーティングを形成する際に発生する蛍光を検出し、蛍光の受光量が最大となるようにして位置合わせを行っている。即ち、光ファイバに２４０ｎｍ付近の波長の紫外レーザ光を照射すると、光ファイバのコアに波長３５０〜５５０ｎｍの蛍光を生じる。発生した蛍光のうちの一部は光ファイバを伝搬し、検出器８に到達し受光される。ここで検出器８の受光量が最大となるように調整して、光ファイバ１のコアに照射されるレーザ光を最大にしている。なお、２４０ｎｍ近辺の波長の紫外レーザとしてはＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）とアルゴンレーザの第２高調波（波長２４４ｎｍ）が知られている。
【０００７】
また、『小向  哲郎、他，「チャープファイバグレーティングにおける群遅延リップルの発生原因の検討」，”電子情報通信学会技術報告書  ＯＦＴ２０００−４９”，３１頁〜３５頁，社団法人  電子情報通信学会発行』には、アルゴンレーザの第２高調波である波長２４４ｎｍの紫外レーザ光を光ファイバの光軸方向に走査しながら、常に蛍光をモニタして紫外レーザ光が均一に照射されるように光ファイバの位置を制御することが記されている。さらに分散等化デバイスとして用いられるチャープグレーティングによって生じる群遅延リップルの原因の多くは作製プロセスにあるとして、以下の要因が示されている。
（１）照射する紫外レーザ光のパワーやモードの揺らぎ（振幅エラー）。
（２）光ファイバなど光導波路の長手方向におけるコアの組成の揺らぎ。
（３）チャープグレーティングのアポダイゼーションの不完全性。
（４）機械的振動による位相マスクと光導波路との位置ずれ（位相エラー）。
（５）光導波路とレーザ光照射の位置制御の不完全性（振幅エラー）。
（６）光導波路の洗浄の不十分性（振幅エラー）。
（７）スティッチングエラー等の位相マスクの不完全性（振幅エラーおよび位相エラー）。
【０００８】
一方、特開平１０−９０５４５号公報に開示されているグレーティングの作製方法では、図１８に示すように、ＰＬＣに形成した光導波路に紫外レーザである波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を照射する場合に発生する熱を放熱体を通じて放熱している。この場合において、グレーティングの作製のため数分〜数十分紫外レーザ光が照射されると、クラッドとコアを通過し基板に到達した紫外レーザ光の一部が吸収され加熱される。このとき生じた熱は放熱体５を通じてＰＬＣ１より放熱される。これによってＰＬＣ１全体の温度上昇を±１０℃以下に抑え、ＰＬＣ１の熱膨張によるグレーティングピッチの変化を抑えている。
【０００９】
【非特許文献１】Ｒｉｃａｒｄｏ  Ｆｅｃｅｄ，他，「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｅｒｒｏｒｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ」，”ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，  ＶＯＬ．１８，ＮＯ．１，９０頁〜１０１頁”，Ｊａｎｕａｒｙ，２０００，ＩＥＥＥ発行
【非特許文献２】小向  哲郎、他，「チャープファイバグレーティングにおける群遅延リップルの発生原因の検討」，”電子情報通信学会技術報告書  ＯＦＴ２０００−４９”，３１頁〜３５頁，社団法人  電子情報通信学会発行
【特許文献１】特開平８−２８６０６６号公報
【特許文献２】特開平１０−９０５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記のような様々なエラー発生要因を防止してもなお発生しうる位相エラーがある。即ち、ビーム幅が数ｍｍ以下の紫外レーザ光を光導波路の光軸方向に走査してグレーティングを作製する場合、光導波路には局所加熱による熱膨張を原因とするグレーティングピッチのずれ、即ち、歪みが生じる。このグレーティングピッチの歪みによって位相エラーを生じる。このようなグレーティングピッチの歪みが生じる原因については、以下のように考えられる。通常、光導波路は、石英（ＳｉＯ2）を主原料としているため、その熱膨張係数は小さいがそれでも１０-6程度の熱膨張係数を有する。そのため、例えば、１ｍｍのビーム幅の紫外レーザ光を長さ１ｍｍの光導波路の領域に照射して、その領域の温度が数℃上昇したとすると、その１ｍｍの領域は数ｎｍ程度熱膨張し、他の領域を数ｎｍずつ押し出す。また紫外レーザ光は、光導波路の光軸に沿って走査されるので、光導波路の他の領域を照射しているときは照射されている領域が数ｎｍ熱膨張し、さらに他の部分を数ｎｍずつ押し出す。このように紫外レーザ光照射により局所的にわずか数℃温度上昇したとしても、グレーティングピッチに±数ｎｍ程度の揺らぎが生じる。グレーティングピッチは５００ｎｍ程度であるから、例え数ｎｍの揺らぎであっても影響は大きく、これが位相エラーとなり群遅延リップルを生じる。これは分散等化デバイスに用いられるチャープグレーティングに限ることでなく、帯域通過フィルタに用いられる均一グレーティングであっても同様に悪影響を及ぼす。
【００１１】
また、通常、特開平８−２８６０６６号公報に記載の光導波路回折格子の作製方法等で示されるように、２４０ｎｍ近辺の波長を有する紫外レーザ光を使用している。このような紫外レーザとしてはＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）とアルゴンレーザの第２高調波（波長２４４ｎｍ）が知られている。しかし、ＫｒＦエキシマレーザはビームのコヒーレンスやエネルギーの時間的および空間的安定性が悪いため、高精度なグレーティング作製には適していない。また、アルゴンレーザの第２高調波はコヒーレンスが高いが、連続発振であるため屈折率を変化させる効率が悪く、十分な屈折率変調度を得るためには大きなエネルギー密度が必要になる。このためアルゴンレーザではレーザビームを集光して光導波路に照射するため、わずかな位置ずれにより紫外レーザ光の照射量に大きなばらつきを生じ、振幅エラーを生じる。さらに集光により光導波路に大きなエネルギー密度を照射しているにも関わらず、光導波路の局所的な熱膨張については考慮されていない。このため、上記のようにグレーティングピッチにわずかな揺らぎが生じ、位相エラーをも生じる。
【００１２】
次に、前述した先行技術について検討すると、特開平１０−９０５４５号公報に記載のグレーティングの作製方法は、光導波路を形成したＰＬＣ全体の温度を一定に保つものである。したがって、紫外レーザ光を光導波路の全体に均一に照射する場合は良いが、ビーム幅が数ｍｍ以下の紫外レーザ光を光導波路に走査して照射する場合の局所加熱による局所的な熱膨張については考慮されていない。すなわち、ＰＬＣ全体に放熱体を設けたり、強制的に冷却したとしても、紫外レーザ光を照射した部分の光導波路は局所的に熱膨張する。言いかえれば、例えば放熱体等を設けていない場合に、紫外レーザ光を照射した部分の周辺部に対する温度上昇は、これに放熱体を設けたり冷却機構を設けたりしても、平均温度を一定に保つことができるだけで、紫外レーザ光照射部分の周辺部に生じる温度差を解消するには十分ではない。従って、上記のようにグレーティングピッチにわずかな揺らぎが生じ、位相エラーを生じる。
【００１３】
そこで、本発明の第１の目的は、紫外レーザ光を光導波路に走査してグレーティングを作製する場合の局所的な熱膨張を抑え、位相エラーを低減したグレーティングの作製方法を提供することである。また、本発明の第２の目的は、光導波路に屈折率変化を生じさせる効率が高い時間的安定性や空間的安定性に優れた紫外レーザ光用いて、振幅エラーを低減したグレーティングの作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るグレーティングの作製方法は、紫外光の照射により屈折率が変化する材料からなるコアと、該コアを包んでいるクラッドとからなる光導波路に、紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査して、前記コアに屈折率変調を形成してグレーティングを作製する方法であって、
前記コアにおいて、グレーティングの光軸方向に対して所定の照射量分布となるように照射範囲を制御して、前記紫外レーザ光の走査を複数回行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るグレーティングの作製方法は、紫外光の照射により屈折率が変化する材料からなるコアと、該コアを包んでいるクラッドとからなる光導波路に、紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査して、前記コアに屈折率変調を形成してグレーティングを作製する方法であって、
前記紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅとビーム径Ｂとで規定される走査速度以上の走査速度で、前記紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記紫外レーザ光を、単位時間当りのエネルギー密度Ｅ（Ｗ／ｃｍ2）とビーム径Ｂ（ｍｍ）とで規定される走査速度
Ｂ2／（８５・Ｅ-1.2）（ｍｍ／秒）
以上の走査速度で走査することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記コアにおいて、グレーティングの光軸方向に対して所定の照射量分布となるように照射範囲を制御して、前記紫外レーザ光の走査を複数回行うことを特徴とする。
【００１８】
またさらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記光導波路を、熱伝導性基板の上に配置することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅ、ビーム径Ｂ及び前記熱伝導性の基板の熱伝導率ｋとで規定される走査速度以上の走査速度で、前記紫外レーザ光を前記光導波路の光軸に沿って走査することを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記紫外レーザ光を、単位時間当りのエネルギー密度Ｅ（Ｗ／ｃｍ２）、ビーム径Ｂ（ｍｍ）及び前記熱伝導性の基板の熱伝導率ｋ（Ｊ／（ｍ・Ｋ））とで規定される走査速度
Ｂ2／［（１１５・ｋ）0.5・Ｅ-1.2］（ｍｍ／秒）
以上の走査速度で走査することを特徴とする。
【００２１】
またさらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記紫外レーザ光は、紫外パルスレーザ光であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記紫外パルスレーザ光の光源は、半導体光源であることを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記紫外パルスレーザ光は、１パルス当りのエネルギー密度に対する屈折率増加係数の傾きが変化する変化点でのエネルギー密度以上のエネルギー密度を有することを特徴とする。
【００２４】
またさらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記光導波路を、紫外レーザ光を反射する鏡面基板の上に配置すると共に、
前記紫外レーザ光を前記光導波路に照射した場合に前記鏡面基板から反射される反射光をモニタして、前記紫外レーザ光の照射位置と前記光導波路の相対的位置を調整するステップを備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記光導波路において、前記紫外レーザ光が照射される部分を局所的に冷却しながら前記紫外レーザ光を走査することを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明に係るグレーティングの作製方法は、前記グレーティングの作製方法であって、前記光導波路を空冷法によって局所的に冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
以上、詳述した通り、本発明に係るグレーティングの作製方法によれば、光導波路の長手方向に沿って走査する紫外レーザ光の照射範囲を制御して、複数回の走査を行うことで、グレーティングの光軸方向に対して所定の照射量分布を得ることができる。これによって、所定の屈折率変調度の分布を形成したアポダイゼーションを施すことができる。また、複数回の走査によって所定の照射量分布を得るので、１回当りの照射量を減らすことができ、局所的な熱膨張を抑制してグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００２８】
本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外レーザ光の単位時間あたりのエネルギー密度Ｅとビーム径Ｂとで規定される走査速度以上の走査速度で紫外レーザ光を走査するので、光導波路の局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００２９】
また、本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外レーザ光の単位時間あたりのエネルギー密度Ｅ（単位：Ｗ／ｃｍ2）とビーム径Ｂ（単位：ｍｍ）とで規定される、Ｂ2／（８５・Ｅ-1.2）（ｍｍ／秒）以上の走査速度で紫外レーザ光を走査するので、光導波路の局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００３０】
さらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、光導波路の長手方向に沿って走査する紫外レーザ光の照射範囲を制御して、複数回の走査を行うことで、グレーティングの光軸方向に対して所定の照射量分布を得ることができる。これによって、所定の屈折率変調度の分布を形成したアポダイゼーションを施すことができる。また、複数回の走査によって所定の照射量分布を得るので、１回当りの照射量を減らすことができ、局所的な熱膨張を抑制してグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００３１】
またさらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、光導波路を熱伝導性基板の上に配置するので、紫外レーザ光の照射により発生する局所的な熱を熱伝導性基板を通じて拡散させ、光導波路の局所加熱による局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制することができる。
【００３２】
また、本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外レーザ光の単位時間あたりのエネルギー密度Ｅ、ビーム径Ｂ及び熱伝導性基板の熱伝導率ｋとで規定される走査速度以上の走査速度で紫外レーザ光を走査するので、光導波路の局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００３３】
さらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外レーザ光の単位時間あたりのエネルギー密度Ｅ（単位：Ｗ／ｃｍ2）、ビーム径Ｂ（単位：ｍｍ）及び熱伝導性基板の熱伝導率ｋ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とで規定される、Ｂ2／［（１１５・ｋ）0.5・Ｅ-1.2］（ｍｍ／秒）以上の走査速度で紫外レーザ光を走査するので、光導波路の局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００３４】
またさらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外レーザ光として紫外パルスレーザ光を用いるので、高いエネルギー密度が得られ、効率よく屈折率変化を生じさせることができる。
【００３５】
また、本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外レーザ光として半導体光源による紫外パルスレーザ光を用いるので、紫外レーザ光の時間的および空間的強度変動に起因した光導波路への紫外レーザ光の照射量分布のゆらぎがほとんどない。このため、振幅エラーを低減して紫外光照射による屈折率変化を効率よく行うことができる。
【００３６】
さらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、紫外パルスレーザ光は、パルス当りのエネルギー密度に対する屈折率増加係数の傾きが変化する変化点以上のエネルギー密度を有するので、紫外光照射による屈折率変化をより効率よく行うことができる。
【００３７】
またさらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、光導波路を鏡面基板の上配置すると共に、鏡面基板からの反射光をモニタして、紫外レーザ光の照射位置と光導波路との相対的位置を調整するので、紫外レーザ光の高いエネルギー密度であって、エネルギー変動の少ない範囲で光導波路を照射することができる。これによって、振幅エラーを低減して屈折率変化を効率よく生じさせることができる。
【００３８】
また、本発明のグレーティングの作製方法によれば、光導波路の紫外レーザ光が照射される部分を局所的に冷却しながら、紫外レーザ光を照射するので、光導波路の局所加熱による局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制することができる。
【００３９】
さらに、本発明のグレーティングの作製方法によれば、光導波路を空冷法によって冷却しながら、紫外レーザ光を照射するので、光導波路の局所加熱による局所的な熱膨張を抑制し、位相エラーを低減してグレーティングピッチの歪みを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施の形態に係るグレーティングの作製方法について以下に添付図面を用いて説明する。なお、添付図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。本発明の実施の形態に係るグレーティングの作製方法における第１の態様では、紫外レーザ光の走査速度を制御して、光導波路の局所加熱による熱膨張によって生じるグレーティングピッチの歪みを抑制している。即ち、紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅとビーム径Ｂとによって規定される走査速度以上の走査速度で、紫外レーザ光を光導波路の光軸に沿って走査する。このように所定速度以上の走査速度で紫外レーザ光を走査すると、紫外レーザ光のビーム端部に生じる局所的な熱膨張を抑制でき、形成するグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００４１】
本発明の実施の形態に係るグレーティングの作製方法における第２の態様では、紫外レーザ光の照射範囲を制御して、複数回の走査を行ってグレーティングを作製する。このように紫外レーザ光の照射範囲を制御することで所定の照射量分布を得ることができる。また、複数回の走査を行うので、１回当りの照射量を減らすことができる。その結果、局所的な熱膨張を抑制できるので、グレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００４２】
本発明の実施の形態に係るグレーティングの作製方法における第３の態様では、光導波路を鏡面基板上に配置しておき、紫外レーザ光の鏡面基板による反射光をモニタして紫外レーザ光と光導波路との位置合わせを行う。これによって、紫外レーザ光のエネルギー密度が最も高く、エネルギー変動の少ない範囲で光導波路を照射することができる。また、これにより振幅エラーを低減できる。
【００４３】
本発明の実施の形態に係るグレーティングの作製方法における第４の態様では、光導波路において紫外レーザ光の照射を受けている箇所を局所的に冷却している。これによって、局所的な熱膨張を抑制し、グレーティングピッチのずれ、即ち、歪みを抑制している。
【００４４】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るグレーティングの作製方法では、紫外レーザ光の走査速度を制御して、光導波路の局所加熱による熱膨張によって生じるグレーティングピッチの歪みを抑制している。即ち、紫外レーザ光の単位時間当りのエネルギー密度Ｅとビーム径Ｂとによって規定される走査速度以上の走査速度で、紫外レーザ光を光導波路の光軸に沿って走査する。このように所定速度以上の走査速度で紫外レーザ光を走査すると、紫外レーザ光の照射部に生じる局所的な熱膨張を抑制でき、形成するグレーティングピッチの歪みを抑制できる。
【００４５】
このグレーティングの作製方法の具体的な方法について概説する。このグレーティングの作製方法では、図１の斜視図に示すように、光導波路として光ファイバ１を用いている。この光ファイバ１は基板２に形成した溝に収められ、グレーティングを形成するための位相マスク３が光ファイバ１を収めた溝の上に設けられ、光ファイバ１の光軸にほぼ垂直方向から紫外レーザ光７を走査する。このグレーティングが作製される機構は、以下の通りである。紫外レーザ光７を、位相マスク３を通して光ファイバ１に照射すると、図２の（ｂ）の光軸方向の断面図に示すように、紫外レーザ光７は位相マスク３によって主に±１次の回折光２３、２４に回折され、この＋１次の回折光２３と−１次の回折光２４とが互いに干渉することで干渉縞を形成する。この干渉縞が光ファイバ１に照射されると干渉縞の紫外光のエネルギー強度に応じた屈折率変化が生じ、光ファイバ１のコア２１にグレーティング２０が作製される。このとき形成されるグレーティング２０のピッチは位相マスクのピッチの半分となり、１．５５μｍ帯の光通信用ではグレーティングのピッチは約５００ｎｍ程度である。
【００４６】
この紫外レーザ光７の走査は、光ファイバ１、基板２、それに位相マスク３をホルダ４によって保持している移動ステージ５を紫外レーザ光７に対して相対的に移動させることによって行っている。この移動ステージ５を移動させることによって、その上に保持している光ファイバ１、基板２、それに位相マスク３を左右に移動させることができる。なお、移動ステージ５は、パーソナルコンピュータ（不図示）などのコントローラによって制御してもよい。移動ステージ５を光ファイバ１の光軸方向に移動させると、光ファイバ１、基板２及び位相マスク３が移動し、紫外レーザ光７が照射される位置を光ファイバ１の光軸に沿って移動させることができる。この紫外レーザ光７を光ファイバ１のコア２１に照射することによって、光ファイバ１の光軸に沿ってグレーティングが作製される。このとき紫外レーザ光７の照射による光ファイバ１の局所的な温度上昇を抑えられる走査速度で移動ステージ５を移動させる。このように所定の走査速度以上の走査速度で紫外レーザ光７を走査することで光ファイバ１の局所的な熱膨張を抑制して、精度の高いグレーティングを作製することができる。なお、この走査速度のより詳細な条件については以下に後述する。
【００４７】
次に、光導波路としての光ファイバ１の周辺部と、紫外レーザ光を走査する光学系の各構成要素について説明する。まず、光ファイバ１の周辺部について説明する。光ファイバ１は、紫外光によって屈折率変化を生じる材料からなるコア２１と、該コア２１を包んでいるクラッドからなる。また、基板２には、光ファイバ１の直径よりわずかに大きい溝が形成されており、この溝に光ファイバ１が収められている。この基板２としては、Ｓｉなどの半導体やＡｕ、Ａｇなどの金属のように熱伝導度の高い材質からなる基板が好ましい。また、光ファイバ１にグレーティングを作製するための位相マスク３は、光ファイバ１および基板２に近接して設けられる。なお、図１ではそれぞれの構造を分かり易くするため光ファイバ１及び基板２から離して示したが、実際には、図２の（ａ）の図１におけるＡ−Ａ’線断面図及び（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図に示すように、位相マスク３は、光ファイバ１及び基板２に近接して設けられる。また、光ファイバ１、基板２及び位相マスク３は、互いの位置関係が変化しないように互いに固定されている。さらに、光ファイバ１、基板２、それに位相マスク３は、ホルダ４によって移動ステージ５に設置されている。この移動ステージ５によって、光ファイバ１、基板２、それに位相マスク３を左右に移動させることができる。なお、このグレーティングの作製方法では、光導波路として光ファイバを用いているがこれに限られず、平面光波回路（ＰＬＣ）を用いることもできる。
【００４８】
さらに、紫外レーザ光を走査する光学系の各構成要素について説明する。この紫外レーザ光７は、図１の斜視図に示すように、紫外レーザ装置６から出力される。この紫外レーザ装置６では、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの半導体光源によって励起されたパルス発振のレーザ光を波長変換してビーム径約１ｍｍの紫外レーザ光７を出力する。このような紫外レーザ光７としては、半導体光源により励起されるＮｄ−ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）、第４高調波（波長２６６ｎｍ）、第５高調波（波長２１３ｎｍ）を用いることができる。
【００４９】
次いで、紫外レーザ光の走査速度に関する詳細な条件について説明する。まず、紫外レーザ光の照射による光ファイバ１に生じる局所的な温度上昇に要する時間について説明する。光ファイバ１の上昇温度が１℃以下となる照射時間は、例えば、図３に示す単位時間あたりのエネルギー密度Ｅが１００Ｗ／ｃｍ2の紫外レーザ光の照射時間に対する光ファイバの温度上昇の過渡特性より、石英基板の場合で約０．３５秒、Ｓｉ基板の場合で約０．５秒、Ａｕ基板の場合で約０．７５秒である。光ファイバ１の局所的な温度上昇は可能な限り低い方が良いが、概ね１℃以下であれば、局所的熱膨張によるグレーティングピッチの変化は１ｎｍ以下（０．２％以下）となり、それによるグレーティング特性の劣化は無視し得る程度となる。従って、単位時間あたりのエネルギー密度Ｅが１００Ｗ／ｃｍ2の紫外レーザ光の場合、石英基板では０．３５秒以下の照射時間であれば、光ファイバの局所的な温度上昇を１℃以下とすることができる。また、石英より熱伝導率が小さい基板上に光ファイバ１を設置した場合は、レーザ光照射により生じた熱は光ファイバを伝わって周囲に伝導するため、石英基板上に設置した場合と同程度の上昇温度となる。
【００５０】
さらに、紫外レーザ光の単位時間あたりの照射エネルギー密度に対する光ファイバの温度上昇が１℃となる照射時間は、図４に示すように、単位時間当りの照射エネルギー密度が大きくなると急激に短くなる。この単位時間あたりの照射エネルギー密度Ｅ（Ｗ／ｃｍ2）と温度上昇が１℃となる照射時間ｔ（秒）は、図４中の曲線で示すように、およそ下記式（２）、式（３）及び式（４）の近似式で表わされる。
ｔ＝８５・Ｅ-1.2    （石英基板）          （２）
ｔ＝１３０・Ｅ-1.2  （Ｓｉ基板）          （３）
ｔ＝１９０・Ｅ-1.2  （Ａｕ基板）          （４）
従って、各種基板ごとに上記式（２）、式（３）、式（４）に示す照射時間以下であれば、光ファイバの局所的な温度上昇を１℃以下に抑えることができ、局所的な熱膨張によるグレーティングピッチの変化を１ｎｍ以下とすることができる。なお、前述の通り、石英より熱伝導率が小さい基板の場合であっても石英基板と同様に扱うことができる。そのため、どのような材質の基板（光ファイバを中空に設置した場合を含む）であっても紫外レーザ光の照射時間が
ｔ≦８５・Ｅ-1.2
となる条件を満足する速度で移動ステージを移動させれば局所的な熱膨張によるグレーティングピッチの変化を１ｎｍ以下とすることができる。
【００５１】
また、上記はビーム径１ｍｍの紫外レーザ光について示したが、一般的にビーム径Ｂ（ｍｍ）の紫外レーザ光を用いてグレーティングを作製する場合は、走査の間にビーム径の端部から端部まで照射が継続する。この場合のビーム端部の照射時間は、ビーム径Ｂを走査速度ｖで除した時間であるので、
Ｂ／ｖ≦８５・Ｅ-1.2
となる。この式より、走査速度ｖを表わす式に変換すると、
ｖ≧Ｂ／（８５・Ｅ-1.2）（ｍｍ／秒）        （５）
となる。この式（５）を満足する走査速度で紫外レーザ光を照射すると、ビーム径の端部から端部までの照射時間は上昇温度１℃以下に抑えられる範囲となるので、局所的な熱膨張を抑制できる。そこで、この式（５）の条件を満足する走査速度で紫外レーザ光を走査するのが好ましい。
【００５２】
さらに、図１６に示すように、ビーム径Ｂ（ｍｍ）のビームを一定時間照射すると、ビーム中心部に比べてビーム端部では熱膨張が累積する。そのため、同じ照射時間であってもビーム径が大きいほどビーム端部での熱膨張による本来の位置からのずれは大きくなる。例えば、図１６の（ａ）に示すように、最初の位置に紫外レーザ光を照射すると、照射部分の光導波路は、光軸に沿って熱膨張する。また、図１６の（ｂ）、（ｃ）に示すように、紫外レーザ光が次の位置に移動すると、最初に照射された部分は冷却されて収縮し、次に照射された部分が熱膨張する。この場合において、ビーム径Ｂ（ｍｍ）の紫外レーザ光を走査する場合、通常１ｎｍの熱膨張となる照射時間ｔであっても、ビーム端部の熱膨張は累積されて約Ｂ（ｎｍ）となると考えられる。そこで、ビーム端部での熱膨張を１ｎｍ以下に抑えるためには、
Ｂ／ｖ≦（８５・Ｅ-1.2）／Ｂ
の条件を満たす必要がある。この式から走査速度ｖを算出すると、
ｖ≧Ｂ2／（８５・Ｅ-1.2）                （６）
となる。この式（６）を満足する走査速度で紫外レーザ光を走査すると、ビームが所定位置を一定時間の間照射して、飛び飛びの位置にビームを移動させるステップスキャンのような場合でもビーム端部での熱膨張を１ｎｍ以下に抑えることができる。そこで、式（６）を満足する走査速度ｖ（ｍｍ／秒）で紫外レーザ光を走査するのがさらに好ましい。
また、Ｓｉ基板を用いた場合は、下記式（７）を満たす走査速度で走査するのがより好ましい。
ｖ≧Ｂ2／（１３０・Ｅ-1.2）              （７）
さらに、Ａｕ基板を用いた場合は、下記式（８）を満たす走査速度で走査するのがより好ましい。
ｖ≧Ｂ2／（１９０・Ｅ-1.2）              （８）
【００５３】
さらに、式（７）及び式（８）より、半導体や金属などの熱伝導率の高い材質の基板を用いた場合は、その材質の熱伝導率をｋ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とすると、下記式（９）を満たす走査速度で走査するのが好ましい。
ｖ≧Ｂ2／｛（１１５・ｋ）1/2・Ｅ-1.2｝      （９）
なお、ビーム径とはレーザビームの空間エネルギー分布において、エネルギー密度が最大値の半分になるレーザビームの直径あるいは幅である。
【００５４】
ところで、このようにグレーティング作製時の紫外レーザ光照射による温度上昇を抑えるためには、紫外レーザ光と光導波路の相対位置を高速に移動し照射時間を短くする方法のほか、紫外レーザ光の単位時間あたりの照射エネルギー密度を小さくする方法がある。しかし、単位時間当たりの照射エネルギー密度を小さくすると、十分な屈折率変化の大きさ（屈折率変調度）を得るためには照射時間を余分に必要とするため、照射時間を長くすることなく屈折率変化を効率よく生じさせる条件が必要となる。
【００５５】
このような条件には、従来から高精度グレーティングの作製に用いられているＡｒレーザの第２高調波（波長：２４４ｎｍ）を使用した連続発振の紫外レーザ光に比べて、パルス発振の紫外レーザ光がより有効である。なかでも半導体光源により励起された紫外レーザ光は、エネルギーの時間的安定性や空間的安定性が良く最も適している。このようなパルス発振の紫外レーザ光としては、半導体光源により励起されたＮｄ−ＹＡＧレーザの第３高調波（波長：３５５ｎｍ）、第４高調波（波長：２６６ｎｍ）、第５高調波（波長：２１３ｎｍ）が好ましい。なかでも第４高調波（波長：２６６ｎｍ）は、Ａｒレーザの第２高調波（波長：２４４ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）と波長が近く、位相マスクをはじめとする光学部品がそのまま使えるため、光学部品の低コスト化という点で有利である。
【００５６】
さらに、グレーティングの作製に用いるパルス発振の紫外レーザ光としては、屈折率変調度とエネルギー密度との関係において、屈折率変調度のエネルギー密度に対する傾きが変化する変化点のエネルギー密度以上のエネルギー密度を有する紫外レーザ光を用いることが好ましい。このようにパルス発振の紫外レーザ光として、所定のエネルギー密度以上のエネルギー密度を有すると、屈折率変調度のエネルギー密度に対する傾きがより大きくなる。このため、変化点より低いエネルギー密度を有する紫外レーザ光と変化点より高いエネルギー密度を有する紫外レーザ光のそれぞれについて、発振周波数を調整して互いに同一の単位時間当りのエネルギー密度を有する紫外レーザ光とした場合であっても、変化点以上のエネルギー密度を有する場合のほうが得られる屈折率変調度は大きくなる。
【００５７】
この屈折率変調度とエネルギー密度との関係について以下に説明する。まず、図５は、半導体光源により励起されたパルス発振のＮｄ−ＹＡＧレーザの第４高調波（波長：２６６ｎｍ）を用いてグレーティングを作製した場合、光導波路に照射する紫外パルスレーザ光の１パルスあたりのエネルギー密度と、作製されるグレーティングの屈折率変調度の関係を示したものである。光導波路には１．５５μｍ帯に零分散波長を有する分散シフトシングルモード光ファイバを用いた。ここでレーザの発振周波数は２００Ｈｚで一定とし、紫外パルスレーザ光を照射する時間は一定とする。また、図５には、１パルス当りのエネルギー密度に対する単位時間当りのエネルギー密度、即ち、レーザ出力を破線で示した。このレーザ出力（単位：Ｗ）は、１パルスあたりのエネルギー（単位：Ｊ）と発振周波数（単位：Ｈｚ）の積であり、図５に示すように、１パルス当りのエネルギー密度に比例する。一方、屈折率変調度変化の大きさは、光導波路に照射される紫外パルスレーザ光の１パルスあたりのエネルギー密度が７０ｍＪ／ｃｍ2（変化点）を境にその傾きが増加する。すなわち、１パルスのエネルギー密度が７０ｍＪ／ｃｍ2以上では、レーザ出力の増加割合以上の割合で屈折率変調度が変化している。
【００５８】
さらに別の光ファイバとして１．３μｍ帯に零分散波長を有する通常のシングルモード光ファイバを用いた場合は、紫外パルスレーザ光の１パルスあたりのエネルギー密度が１００ｍＪ／ｃｍ2（変化点）を境にして傾きが大きく異なる（不図示）。また、コア２１にＧｅとＳｎを添加して紫外光による感光性を向上させた平面光波回路（ＰＬＣ）では、５０ｍＪ／ｃｍ2（変化点）を境にして傾きが大きくなる（不図示）。すなわち、光導波路に照射される紫外パルスレーザ光の１パルスあたりのエネルギー密度に対して屈折率変化が急増するエネルギー密度が存在する現象は、その変化点のエネルギー密度値は異なるが光導波路の種類（シングルモード光ファイバ，分散シフト光ファイバ，ＰＬＣなど）を選ばず同様である。この理由については不明であるが、紫外レーザ光の照射により屈折率を効率よく変化させるには、極く短時間にある程度大きな光エネルギーが必要と考えられる。従って、Ａｒレーザの第２高調波（波長：２４４ｎｍ）のような連続発振の紫外レーザ光では、極く短時間に十分な光エネルギーを供給できないため、紫外レーザ光照射により屈折率を変化させる効率が悪い。
【００５９】
また、紫外パルスレーザ光を照射する場合にも、１パルスあたりのエネルギー密度に対して屈折率変化が急増するエネルギー密度（変化点）以上のエネルギー密度を有する紫外パルスレーザ光を光導波路のコア２１に照射するのが好ましい。例えば、１．５５μｍ帯に零分散波長を有する分散シフトシングルモード光ファイバを用いた場合、図５に示すように、光導波路のコア２１に照射される１パルスあたりのエネルギー密度が１００ｍＪ／ｃｍ2で、発振周波数が２００Ｈｚの紫外パルスレーザ光と、１パルスあたりのエネルギー密度が５０ｍＪ／ｃｍ2で、発振周波数が４００Ｈｚの紫外パルスレーザ光では、光導波路のコアに照射される単位時間あたりのエネルギー密度は共に２０Ｗ／ｃｍ2である。この場合において、図５を基に計算すると、１００ｍＪ／ｃｍ2，２００Ｈｚの紫外パルスレーザ光の方が他方に比べて、同一の照射時間では約２倍の屈折率変調度が得られる。一方、５０ｍＪ／ｃｍ2，４００Ｈｚの紫外パルスレーザ光では、同一の変調度を得るために約２倍の照射時間が必要となる。またエネルギー密度が５０ｍＪ／ｃｍ2の紫外パルスレーザ光で、エネルギー密度が１００ｍＪ／ｃｍ2，２００Ｈｚの紫外パルスレーザ光と同一の照射時間で同一の屈折率変調度を得るためには、発振周波数を８００Ｈｚとする必要がある。しかし、このようにすると単位時間あたりのエネルギー密度は４０Ｗ／ｃｍ2となり２倍の電力を要するだけでなく、光導波路の局所的な温度上昇も大きくなってしまう。
【００６０】
なお、光導波路の局所的な温度上昇を防ぐためには、前述のように紫外レーザ光を、光導波路に対して相対的に高速に移動する必要があり、式（４）より１００ｍＪ／ｃｍ2，２００Ｈｚ，２０Ｗ／ｃｍ2の紫外パルスレーザ光の場合は、約０．４３ｍｍ／秒以上の走査速度で走査すればよいが、５０ｍＪ／ｃｍ2，８００Ｈｚ，４０Ｗ／ｃｍ2の紫外パルスレーザ光の場合は約０．９８ｍｍ／秒以上の走査速度で走査する必要がある。許容される走査速度の幅が広くなるという点で、光導波路のコアに照射される１パルスあたりのエネルギー密度が７０ｍＪ／ｃｍ2以上である紫外レーザ光が有利である。このことから、半導体光源によって励起されたＮｄ−ＹＡＧレーザは、このグレーティングの作製にあたって好ましい。この半導体光源によって励起されたＮｄ−ＹＡＧレーザは、レーザビームの時間的安定性，空間的安定性が優れており、Ａｒレーザの第２高調波等より屈折率変化の効率が良いため高精度なグレーティングの作製に最も適している。
【００６１】
また、ＫｒＦエキシマレーザも紫外パルスレーザ光であり同様のことが言えるが、ＫｒＦエキシマレーザはレーザビームの時間的安定性，空間的安定性が悪いため、作製したグレーティングの振幅エラーが大きく、グレーティングピッチの１ｎｍ程度の揺らぎを論ずるようなレベルには至らない。また放電ランプ励起のＮｄ−ＹＡＧレーザも存在するが、ＫｒＦエキシマレーザと同様の理由により高精度なグレーティング作製には適さない。
【００６２】
さらに、このグレーティングの作製方法では、紫外レーザ光の光源を所定位置に固定し、移動ステージ５によって光ファイバ１を移動させて、光ファイバ１と紫外レーザ光７との相対位置を変化させることで紫外レーザ光を走査する場合について述べた。しかし、紫外レーザ光の走査方法は、上記方法に限られず、逆に光ファイバを所定位置に固定し、紫外レーザ光を移動して、紫外レーザ光を走査してもよい。すなわち光ファイバと紫外レーザ光の照射位置が相対的に変化するものであればよい。
【００６３】
またさらに、グレーティングを作製する光ファイバである光導波路１を熱伝導率の高い基板２に形成した溝中に収めることが好ましい。この熱伝導率の高い基板２としては、光導波路１を構成する材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することが好ましい。具体的には、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有することがより好ましい。このように熱伝導率の高い基板２の溝に収めているため、紫外パルスレーザ光７を照射した部分に発生する熱を基板２に拡散させて、その部分の局所的な温度上昇を防止することができる。このように光ファイバ１の局所加熱を抑えることで、局所的な熱膨張を防止しグレーティングのピッチが規則正しく形成されたグレーティングを作製することができる。
【００６４】
このグレーティングの作製方法において、光ファイバ１の局所的な温度上昇を抑制するために、光ファイバ１を収納する基板に関する詳細な条件について以下に説明する。光ファイバに紫外レーザ光を照射すると温度上昇が生じる。即ち、移動ステージ５を移動させることなく停止させて光ファイバ１にビーム径１ｍｍの紫外レーザ光７を照射した場合、図３に示すように、レーザ光の照射時間に対する光ファイバ１の上昇温度ΔＴとの関係は、照射から約５秒まではほぼ直線的に温度上昇し、その後、温度上昇は飽和している。なお、測定に用いた紫外レーザ光７は、パルス発振の紫外レーザ光でガウス分布型のエネルギー分布を有し、１パルスあたりのエネルギーが１ｍＪである。そのため、光ファイバ１の照射部分において、この紫外レーザ光７の１パルス当りのエネルギー密度は、約２００ｍＪ／ｃｍ2である。また、この紫外レーザ光７を５００Ｈｚの発振周波数で光ファイバ１に照射した場合、光ファイバに照射される単位時間あたりのエネルギー密度Ｅは１００Ｗ／ｃｍ2である。光ファイバを石英基板に設置した場合、１秒経過時の上昇温度ΔＴは、図３より約１０℃であり、Ｓｉ基板の場合には約７℃、Ａｕ基板の場合には約５℃であった。このように、光ファイバを熱伝導率が高い金属や半導体基板に設置した方が光ファイバの局所的な温度上昇を低く抑えることができる。
【００６５】
なお、このグレーティングの作製方法では、位相マスクを用いて紫外レーザ光の干渉縞を形成してグレーティングを作製する方法について示したが、これに限らない。紫外レーザ光をハーフミラーにより二光束に分離し、光導波路上で合わせて干渉縞を形成するといった二光束干渉法や、プリズムを使用し干渉縞を形成するプリズム干渉法など他の方法により干渉縞を形成してグレーティングを作製する方法等を用いてもよい。
【００６６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るグレーティングの作製方法では、グレーティングを作製するコアに紫外レーザ光の照射範囲を制御して紫外レーザ光を走査する。このように紫外レーザ光の照射範囲を制御することで所定の屈折率変調度の分布に調整できる。また、このグレーティングの作製方法では、紫外レーザ光を複数回走査して屈折率変調を形成している。このように複数回の走査をすることで、１回の照射のみで屈折率変調を形成しようとする場合に生じる局所的な温度上昇と、それに伴う局所的な熱膨張を避けることができる。これによって、所定の分布を有する屈折率変調度を得るにあたって、精度の高いグレーティングを形成することができる。
【００６７】
このグレーティングの作製方法は、実施の形態１に係るグレーティングの作製方法と比べると、紫外レーザ光を照射する範囲を制御するとともに、複数回の走査を行っている点で相違する。このように紫外レーザ光を照射する範囲を制御することによって所定の紫外光照射量分布、即ち、所定の屈折率変調度の分布が得られる。このような所定の屈折率変調度の分布を形成したアポダイゼーションは、通常、光通信システムに用いられるグレーティングデバイスでは、帯域通過フィルタの帯域外減衰量を大きくするためや、分散等化デバイスの群遅延リップルを小さくするために必要とされている。このアポダイゼーションとしてはガウス分布型、ｃｏｓｉｎｅ関数型、ｓｉｎｃ関数型など使用する用途に合わせた様々な関数型が採用されている。このグレーティングの作製方法では、紫外レーザ光を光導波路の光軸に沿って走査してアポダイゼーションを施す場合について説明する。
【００６８】
例えば、アポダイゼーションとしてｓｉｎｃ型関数（シンク関数：ｓｉｎｃ（ｘ）＝ｓｉｎ（ｘ）／ｘ）の屈折率変調を施すグレーティングの作製方法では、図６に示すように、２段階の屈折率変調の付与を行っている。即ち、まずグレーティングの作製（ａ）を行い、次いで、等価屈折率の均一化処理（ｂ）を行ってグレーティングを形成している（ｃ）。このグレーティングの作製は、上記実施の形態１で示したのと同様の光学系で行うことができる。まず、光導波路１に位相マスク３を近接させ紫外レーザ光を照射する。このとき光導波路の光軸方向に対し、所定の照射量分布となるように紫外レーザ光を照射する。図６の（ａ）において、破線は「グレーティングの等価屈折率」である。屈折率変化と照射量とは対応するので、このような屈折率変化を生じるような所定の照射量分布となるように紫外レーザ光を照射することで、所定の周期を有する屈折率変化を持つ 屈折率変調（グレーティング）が形成される（図６（ａ））。この屈折率の山と山の間隔は１．５５μｍ帯の波長を使用した光通信システムでは約５００ｎｍに設定される。一方、破線は、この光導波路を伝播する光が受けるグレーティングの等価屈折率を示したものである。この等価屈折率は、グレーティング全体に対して一定であることが要求されるので、この後、等価屈折率の均一化処理が施される（図６（ｂ））。この均一化処理では、図１の光学系において位相マスク３を除去し、紫外レーザ光を上記方法で作製したグレーティングの長手方向に図６の（ｂ）のような照射量分布となるように照射する。その結果、図６の（ｃ）のように屈折率変調度が小さい部分の等価屈折率が上昇し、グレーティング全体としては破線で示したように一定の等価屈折率となる。なお、等価屈折率の均一化処理とグレーティングの作製とは、いずれを先に行っても最終的に図６（ｃ）に示す同一の照射量分布が得られるので、上記順序とは逆の順序で行ってもよい。
【００６９】
次に、このグレーティングの作製方法について説明する。グレーティングを形成する部分にアポダイゼーションとしてｓｉｎｃ型関数の照射量分布を施すために、図７に示すように、紫外レーザ光の走査範囲を制御して走査している。紫外レーザ光を照射する光学系としては図１の光学系を使用することができる。ここで、紫外レーザ光の走査軌跡は、図７の（ａ）の左下から右下へ、さらに、左右に複数回往復し、その後、右上の矢印に至る折れ線として概念的に示した。また、走査軌跡を積み重ねるようにして照射量が累積され、アポダイゼーションのための紫外レーザ光の照射量分布となることを概念的に示した。なお、この図７の（ｂ）には光導波路と紫外レーザ光の２往復分の走査軌跡を示した。
【００７０】
さらに、このグレーティングの作製にあたって、紫外レーザ光の走査範囲を制御する方法について説明する。紫外レーザ光を、図７の（ｂ）に示すように、紫外レーザ光を光ファイバに照射する範囲を紫外レーザ光の照射位置の制御によって累積される照射量分布を調整することができる。即ち、光導波路のグレーティングを作製する範囲の外側からほぼ一定の走査速度で、紫外レーザ光を左端から走査する。最初の往路では、右はａの位置までの走査範囲で照射を行い、その復路では、左端はｂの位置まで照射される。次の一往復では、右端はｃまでに走査範囲を狭め、その左端はｄまでとなる。以降、同様に紫外レーザ光の走査範囲を徐々に狭くしていくことで、グレーティングの両端では紫外レーザ光の照射量が小さく、グレーティングの中央部では紫外レーザ光の照射量が大きいアポダイゼーションを施したグレーティングが作製される。このように紫外レーザ光の走査範囲を制御することによって、累積の照射量分布を所定の照射量分布とすることができる。その後、紫外レーザ光を光導波路のグレーティングを作製する範囲外に移動してグレーティングの作製が完了する。なお、図７には図示していないが、グレーティングを作製する範囲外には紫外レーザ光が光導波路に照射されないように遮光マスクなどによって遮光されている。
【００７１】
上記のように紫外レーザ光の照射範囲を制御することで累積の紫外光照射量分布を調整してアポダイゼーションを施すことができる。また、１回の照射によるのではなく、複数回の紫外レーザ光照射による累積の照射量分布によって所定の照射量分布を得ることから、１回当りの照射量を少なくすることができる。このため、走査速度を高速にすることができるので、光ファイバを局部照射することによって生じる局部加熱を抑制することができ、局所的な熱膨張を抑制することができる。
【００７２】
なお、紫外レーザ光の走査速度は、好ましくは上記実施の形態１に示した式（５）を満たす走査速度である。式（５）を満たす走査速度で紫外レーザ光を走査すると、局所的な熱膨張を１ｎｍ以下に抑えることができる。また、式（６）を満たす走査速度がさらに好ましい。式（６）を満たす走査速度で紫外レーザ光を走査すると、光導波路の局部加熱による局部熱膨張によるグレーティングピッチのずれを１ｎｍ以下にすることができる。また光導波路を設置する基板、紫外レーザの種類、紫外パルスレーザ光の１パルスあたりの照射エネルギー密度も上記実施の形態１に示したものであれば、より一層紫外レーザ光の局部加熱による局部熱膨張を抑制することができる。
【００７３】
また、紫外レーザ光の照射エネルギー強度は、レーザ出力の時間的安定性の点で、走査の間は一定であるのが好ましい。なお、グレーティングの両端、すなわちグレーティングを作製する範囲外からグレーティングを作製する範囲内へ移動するとき、およびグレーティングを作製する範囲からグレーティングを作製する範囲外へ移動するときなどに紫外レーザ光の照射エネルギー強度を小さくするなどの調整を行ってもよい。レーザ出力の時間的安定性を良好にするためには、グレーティングを作製する範囲内に照射する前からレーザを一定出力で発振させておき、熱的に安定したレーザ装置を用いるのが好ましい。なお、このグレーティングの作製方法では、光ファイバの特に中央部を何度も往復走査して紫外レーザ光を照射するので、紫外レーザ光の照射エネルギーの時間的変動が積分により相殺されるので、時間的変動の影響を小さくすることができる。
【００７４】
なお、このグレーティングの作製方法で用いる光学系は、図１の光学系であるため、移動ステージによって光導波路を移動し、紫外レーザ光は一定位置に固定して、紫外レーザ光を走査して照射する場合について述べたが、光導波路を一定位置に固定し、紫外レーザ光を移動して、紫外レーザ光を走査して照射してもよい。即ち、光導波路と紫外レーザ光の照射位置が相対的に移動するものであればよい。
【００７５】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るグレーティングの作製では、移動遮光板によって紫外レーザ光の照射範囲の制御を行い、複数回の走査を行って屈折率変調を形成している。このように移動遮光板によって走査範囲の制御を行うことで、紫外レーザ光の走査方向を反転する際の走査速度のゆらぎの部分を除くことができる。
【００７６】
このグレーティングの作製方法では、実施の形態２に係るグレーティングの作製方法と比較すると、図８に示すように、移動遮光板３１によって紫外レーザ光の照射範囲の制御を行っている点で相違する。また、光導波路１を固定して紫外レーザ光７を移動させて走査している点で相違する。具体的には、このグレーティングの作製方法では、図８に示すように、紫外レーザ光７は、ビームスキャンレーザ照射装置３０から出力される。なお、ビームスキャンレーザ照射装置３０は、紫外レーザ装置６から出力された紫外レーザ光７を、光導波路の光軸方向に走査する光学系を含む装置である。このビームスキャンレーザ照射装置３０と位相マスク３の間には、光導波路１の光軸方向に沿って移動可能な移動遮光板３１が設置されている。この移動遮光板３１によって、図９の光軸方向の断面図に示すように、所定範囲外への紫外レーザ光７を遮光して、紫外レーザ光７が照射される範囲を制御する。また、光導波路１と基板２と位相マスク３は、その位置関係が変化しないようにホルダ４で固定されている。ここでホルダ４は実施の形態１の場合と異なり定位置に固定されている。
【００７７】
ここで、ビームスキャンレーザ照射装置３０は、例えば、図１０あるいは図１１のような構成によって実現できる。移動ミラー３２を用いて紫外レーザ光７を光導波路１の光軸方向に走査する方法を図１０に示している。紫外レーザから出力された紫外レーザ光の光軸と４５°傾けた移動ミラー３２を配置することにより、紫外レーザ光は光軸を９０°変えて反射され、位相マスク３および光導波路１に垂直に入射される。ここで移動ミラー３２としては使用する波長の紫外光を反射する紫外光ミラーである。そして移動ミラー３２を光導波路１の光軸方向と平行に移動させることで、紫外レーザ光７を光導波路１の光軸方向に走査して照射することができる。
【００７８】
一方、図１１は、同一の４個のくさび型プリズム３３を用いた方法を示したもので、４個のプリズム３３はそれぞれ２個ずつが一組となりディフレクター（Deflector）１、ディフレクター２を構成している。各ディフレクターの一組のプリズムは互いに逆方向に、符号が逆で絶対値が同一の角速度で回転する（一方の回転角がθのとき他方の回転角は−θ）。またディフレクター１とディフレクター２の回転方向が同一の一組のプリズムは、その回転角も同一のまま同期して回転する。このように４個のくさび型プリズム３３を同期して回転させることにより、紫外レーザ装置６から出力された紫外レーザ光７を、くさび型プリズム３３を通過するごとに光軸方向が変化させ、光導波路の光軸方向に沿って走査させることができる。このように４個のくさび型プリズム３３を、図１１に示すような位置関係で精密に制御することにより、位相マスク３および光導波路１に対して垂直に照射し、光導波路の光軸方向に対して平行に走査することができる。
【００７９】
次に、このグレーティングの作製方法において、移動遮光板３１によって紫外レーザ光の走査範囲を制御する方法について、図１２を用いて説明する。図１２の（ａ）において、破線で記した曲線は、アポダイゼーションのための紫外レーザ光の照射量分布である。また、図の左下から右下へ、その後、左右に複数回往復して、右上の矢印に至る折れ線は光導波路に照射する紫外レーザ光の走査軌跡であり、それによって累積される照射量分布との関係を概念的に示したものである。また、この図１２の（ｂ）には光導波路への紫外レーザ光の２往復分の走査軌跡を示した。
【００８０】
この場合において、紫外レーザ光７を、光導波路のグレーティングを作製する範囲を含むより広い範囲について、一定の走査速度で、光導波路の光軸方向に沿って左端Ｌと右端Ｒの間を複数回の走査を行う。この場合において、紫外レーザ光７が光導波路に照射される範囲を移動遮光板３１によって制限することによって累積される照射量分布を調整することができる。即ち、最初の往路では、紫外レーザ光を左端Ｌから走査し、移動遮光板３１によってＡからａの走査範囲で光導波路に照射する。このときａ〜Ｒの範囲では、移動遮光板３１により遮光されて光導波路１には照射されない。その復路では、左端で移動遮光板３１を移動してｂの位置まで照射する。この場合にも、ｂ〜Ｌの範囲では、移動遮光板３１により遮光されて光導波路１には照射されない。また、次の一往復では、右端はｃまでと走査範囲を移動遮光板３１によって狭めて、左端はｄまでの走査範囲で走査する。以降、同様に移動遮光板３１を移動させて走査範囲を徐々に狭くしていくことで、グレーティングの両端では紫外レーザ光の照射量が小さく、グレーティングの中央部では紫外レーザ光の照射量が大きいアポダイゼーションを施したグレーティングが作製される。このように紫外レーザ光の走査範囲を制御することによって、累積の照射量分布を所定の照射量分布とすることができる。その後、紫外レーザ光を光導波路のグレーティングを作製する範囲外に移動してグレーティングの作製が完了する。なお、図１２には図示していないが、グレーティングを作製する範囲外には紫外レーザ光が光導波路に照射されないように遮光マスクなどによって遮光されている。
【００８１】
上記のように紫外レーザ光の照射範囲を制御することで累積の紫外光照射量分布を調整してアポダイゼーションを施すことができる。また、１回の照射によるのではなく、複数回の紫外レーザ光照射による累積の照射量分布によって所定の照射量分布を得ることから、１回当りの照射量を少なくすることができる。このため、走査速度を高速にすることができるので、光ファイバを局部照射することによって生じる局部加熱を抑制することができ、局所的な熱膨張を抑制することができる。
【００８２】
このように移動遮光板３１の位置を制御して、紫外レーザ光の照射範囲を制御する方法には次の効果がある。即ち、移動ステージやビームスキャン機構を高速で動かして往復走査しようとすると、その折り返し点では減速する必要があるため、走査速度にゆらぎが生じる場合がある。また、この減速によって紫外レーザ光の照射時間が増加し、これによりアポダイゼーションが設計よりずれてくる可能性がある。一方、このように移動遮光板３１によって照射範囲を制御すると、方向転換のために減速した部分をカットできるので所定の照射量分布を形成したアポダイゼーションを施すことができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、光導波路を固定し、紫外レーザ光７を走査する方法について述べたが、実施の形態１に係るグレーティングの作製方法と同様に光導波路を移動させてもよい。この場合において、光導波路の移動に合わせて移動遮光板３１を移動させて照射範囲の制御を行ってもよい。また紫外レーザ光を移動遮光板３１によって遮光したが遮光手段はこれに限るものではなく、さらには遮光したい領域ではレーザ発振を停止させてもよい。
【００８４】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るグレーティングの作製方法では、光ファイバを鏡面基板に形成した溝に収納しておき、照射する紫外レーザ光の反射光をモニタして受光量が最大となるように位置合わせを行う。これによってグレーティングを形成するために十分なエネルギー密度を有する紫外レーザ光を光ファイバに照射することができる。
【００８５】
このグレーティングの作製方法は、実施の形態１に係るグレーティングの作製方法と比較すると、図１３及び図１４に示すように、光ファイバを収納する基板が鏡面基板である点で相違する。また、反射光９をモニタするためのＣＣＤカメラ８を設けている点で相違する。このグレーティングの作製方法では、図１３の斜視図に示すように、光導波路に入射した紫外レーザ光の０次回折光は鏡面基板２によって反射され、紫外レーザ装置６の側に出射される反射光９をＣＣＤカメラ８でモニタする。なお、０次回折光をモニタする場合について説明するが、±１次あるいは±２次，±３次，・・・のいかなる次数の回折光であってもよい。この場合において、光ファイバの径方向の断面図である図１４（ａ）に示すように、紫外レーザ光７を基板２に垂直な方向から光導波路１の径方向に約１°傾いて入射される。反射光９をＣＣＤカメラ８でモニタしている。このとき、図１４の（ｂ）に示すように、光ファイバの幅から外れた紫外レーザ光は鏡面基板で鏡面反射される。一方、光ファイバに照射された部分では乱反射される。このため反射光９は、光導波路１の幅の内側に照射された光がカットされた強度分布となる。この反射光９をＣＣＤカメラ８でモニタすることにより紫外レーザ光の中心を光導波路１に正確に照射することができる。例えば、ビーム径１ｍｍのガウス分布型紫外レーザビームでは、ビーム中心より±１００μｍの領域のエネルギー分布の変動は３％以内である。一方、通常のシングルモード光ファイバの直径は１２５μｍであるから、この方法で十分に精度良く紫外レーザ光の中心を光導波路１に照射することができる。これによって、光ファイバに照射される紫外レーザ光の照射分布を設計通りにすることができ、振幅エラーを低減させたグレーティングを作製することができる。
【００８６】
ここで、鏡面基板２としては、反射光９において光ファイバからの部分が明確に判別される程度の反射率を有することが好ましい。なお、この方法で光導波路と紫外レーザ光の照射位置を正確に合わせるには、紫外レーザ光のビーム径が大きい方が好ましい。この場合、従来からよく用いられているＡｒレーザの第２高調波を使用した紫外レーザ光では、エネルギー強度が小さいため集光して照射しなければならず、あまり適していない。これに対して半導体光源により励起されたＮｄ−ＹＡＧレーザの第４高調波は、エネルギー強度が大きく集光する必要がないので好ましい。
【００８７】
なお、このグレーティングの作製方法では、鏡面基板２の溝に、光導波路である光ファイバを設置した場合について説明したが、溝を形成していない鏡面基板２上に光ファイバを設置しても良い。また、Ｓｉ基板上に光導波路を形成したＰＬＣであっても、コアを形成した部分で紫外レーザ光がわずかに乱反射されるので、同様に光導波路と紫外レーザ光の照射位置を正確に合わせることができる。さらに石英基板に光導波路を形成したＰＬＣであっても、裏面に鏡面基板を設置することでＳｉ基板に光導波路を形成したＰＬＣと同様に光導波路と紫外レーザ光の照射位置を正確に合わせることができる。またＣＣＤカメラ８の変わりにレーザビームのエネルギー分布を測定するビームプロファイラなどのモニタ手段を使用してもよい。
【００８８】
また、Ｓｉあるいは石英基板に光導波路を形成した平面光波回路（ＰＬＣ）の光導波路から所定距離離れた位置に光導波路と平行に溝を形成しておいてもよい。この溝に紫外レーザ光を照射したときの反射光９をＣＣＤカメラ８でモニタして位置合わせを行った後、光導波路を所定距離ずらすことによって、光導波路に紫外レーザ光を精度よく照射することができる。
【００８９】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係るグレーティングの作製方法は、紫外レーザ光を照射する部分を局所的に冷却しながら紫外レーザ光を走査する。このように局所的に冷却することによって光ファイバの局所的な温度上昇を抑制し、局所的な熱膨張を抑制できる。
【００９０】
このグレーティングの作製方法は、実施の形態１に係るグレーティングの作製方法と比較すると、紫外レーザ光を照射する部分を局所的に冷却しながら紫外レーザ光を走査する点で相違する。この局所的な冷却方法としては、例えば、図１５の（ａ）の径方向についての断面図や（ｂ）の光軸方向の断面図に示すように、基板２の背面から空気等の気体流１１を送風して空冷法で冷却してもよい。この場合、光ファイバ１に沿って基板２の背面には空気などに気体流１１を送風するための穴が空けられており、紫外レーザ光７と同一直線上に、冷却手段である送風器１０が設けられている。また、送風器１０からは空気などの気体流１１が吹き出されており、光導波路１に吹きつけている。なお、紫外レーザ光７の走査にしたがって送風器１０を移動させてもよい。このような構成で光導波路１の紫外レーザ光７が局所的に照射される部分のみに気体流１１が吹きつけることによって、光導波路１の局所加熱による局所的な熱膨張を抑制することができる。なお、気体流１１は、光導波路１を局所的な部分をその周辺部より過剰に冷却することがないような流量に調整されており、光導波路１の紫外レーザ光７が局所的に照射された部分と、照射されていない部分の温度がほぼ同一に保たれる。これにより光導波路１の局所的な熱膨張によるグレーティングピッチの歪みから生じる位相エラーを低減することができる。
【００９１】
なお、このグレーティングの作製方法では、光ファイバを背面に穴を設けた基板に設置したが、基板を用いないで光導波路を中空に設置し、背面から空冷により冷却してもよい。また、冷却手段は空冷法に限られない。例えば、光導波路の光軸方向に沿って複数のペルチエ素子などを配置した基板上に光導波路を設置し、紫外レーザ光が照射される部分を選択的に冷却するような方法であってもよい。様々な冷却法のうち、送風による空冷法で局所加熱を抑制する方法は構成が非常に簡単であり、調整も気体流の流量を変えるだけでよいので、生産装置を安価な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るグレーティングの作製方法における光導波路と光学系との位置関係を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ’線断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図３】熱伝導率の異なる基板に配置した光ファイバに紫外レーザ光を照射した場合における、レーザ照射時間と光ファイバの上昇温度との関係を示すグラフである。
【図４】熱伝導率の異なる基板に配置した光ファイバに紫外レーザ光を照射した場合における、照射エネルギー密度と光ファイバの温度が１℃上昇する照射時間との関係を示すグラフである。
【図５】光ファイバに紫外レーザ光を一定時間照射した場合における、１パルスあたりのエネルギー密度と屈折率変調度変化との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係るグレーティングの作製方法において、光導波路にアポダイゼーションを施したグレーティングを作製する手順において、（ａ）はグレーティングと等価屈折率との関係を示す概念図であり、（ｂ）は、グレーティングの等価屈折率を一定にするために行う等価屈折率均一化処理で与える屈折率変化の分布の概念図であり、（ｃ）は、グレーティングの等価屈折率が均一化された状態を示す概念図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るグレーティングの作製方法における紫外レーザ光の走査軌跡と累積の照射量分布との関係を示す概念図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るグレーティングの作製方法の概略を示す斜視図である。
【図９】図８の光導波路の光軸に沿った断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るグレーティングの作製方法において用いるビームスキャンレーザ照射装置の一例の動作を示す概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るグレーティングの作製方法において用いるビームスキャンレーザ照射装置の一例の動作を示す概念図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るグレーティングの作製方法における紫外レーザ光の走査軌跡と累積の照射量分布との関係を示す概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係るグレーティングの作製方法における光導波路と光学系の関係を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は図１３の光導波路の径方向の断面図であり、（ｂ）は反射光の概念図である。
【図１５】ビーム径Ｂの紫外レーザ光の走査によって照射部分が膨張する様子を示した概念図である。
【図１６】（ａ）は本発明の実施の形態５に係るグレーティング作製方法における局所的な冷却方法を示す光導波路の径方向の断面図であり、（ｂ）は光導波路の光軸方向の断面図である。
【図１７】従来のグレーティングの作製方法の一例を示す図である。
【図１８】従来のグレーティングの作製方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  光導波路、２  基板、３  位相マスク、４  ホルダ、５  移動ステージ、６  紫外レーザ装置、７  紫外レーザ光、８  ＣＣＤカメラ、９  反射光、１０  送風器、１１  気体流、  １９  光導波路からの反射光、  ２０  グレーティング、  ２１  コア、  ２２  クラッド、  ２３  ＋１次回折光、  ２４  −１次回折光、  ３０  ビームスキャンレーザ照射装置、  ３１  移動遮光板、  ３２  移動ミラー、  ３３  くさび型プリズム、  ３４  ディフレクター１、  ３５  ディフレクター２
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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