(57)【要約】本発明は、テーパ型ポリマー光導波路と、基板と、前記導波路内部に配置された均一周期のブラッグ格子と、を備え、前記導波路が前記基板上に配置される有効屈折率チャープ型ブラッグ格子を提供する。本発明は、チャープ型ブラッグ格子の作製方法であって、均一周期性を有するブラッグ格子に、温度勾配を適用することを含む方法をさらに提供する。本発明は、色分散補償および色分散勾配補償を組合せた補償を同時に提供する装置であって、均一周期ブラッグ格子と、基板と、前記均一周期ブラッグ格子と前記基板との間に配置される第１のヒータと、前記第１のヒータに対向して前記チャープ型ブラッグ格子の或る側に配置される第２のヒータとを備え、前記ヒータの一方が（幅または厚さにおいて）本質的に放物線形状を備え、前記ヒータの他方が（幅または厚さにおいて）本質的に台形プロファイルを備え、かつ、前記ヒータは、熱を生成する動作時に、放物線温度プロファイルおよび線形温度プロファイルの両方が前記均一周期ブラッグ格子上で重ね合わせられるように配置される装置をさらに提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパ型ポリマー光導波路と、基板と、前記導波路内部に配置される均一周期性のブラッグ格子と、を備え、前記導波路が前記基板に配置されることを特徴とする有効屈折率チャープ型ブラッグ格子。
【請求項２】
前記ポリマー光導波路が、ハロゲン化メタクリレートモノマー単位を含むことを特徴とする請求項１に記載の格子。
【請求項３】
前記ハロゲン化メタクリレートが、フッ化メタクリレートであることを特徴とする請求項２に記載の格子。
【請求項４】
チャープ型ブラッグ格子の作製方法であって、均一周期性を有するブラッグ格子に温度勾配を適用することを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記ブラッグ格子が、ポリマーであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー格子が、ハロゲン化メタクリレートモノマー単位を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ハロゲン化メタクリレートが、フッ化メタクリレートであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
幅または厚さにおいてテーパ状のプロファイルのヒータを使用して前記温度勾配を提供することをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
チャープ型ブラッグ格子の作製方法であって、光屈折光導波路をグレースケール露光して、その後その中に均一周期ブラッグ格子を作製することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記光導波路が、ポリマーであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光導波路が、ハロゲン化メタクリレートモノマー単位を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ハロゲン化メタクリレートが、フッ化メタクリレートであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
色分散補償および色分散勾配補償を組合せた補償を同時に提供する装置であって、
均一周期ブラッグ格子と、基板と、前記均一周期ブラッグ格子と前記基板との間に配置される第１のヒータと、前記第１のヒータに対向して前記チャープ型ブラッグ格子の或る側に配置される第２のヒータとを備え、
前記ヒータの一方が幅または厚さにおいて本質的に放物線形状を備え、前記ヒータの他方が幅または厚さにおいて本質的に台形プロファイルを備え、かつ、
前記ヒータは、熱を生成する動作時に、放物線温度プロファイルおよび線形温度プロファイルの両方が前記均一周期ブラッグ格子上で重ね合わせられるように配置されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記ヒータが、電気抵抗ヒータであることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記均一周期ブラッグ格子が、ポリマー光導波路を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記ポリマー光導波路が、ハロゲン化メタクリレートモノマー単位を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ハロゲン化メタクリレートが、フッ化メタクリレートであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
偏光に依存しない色分散または色分散勾配補償を提供する装置であって、
偏光固有モードスプリッタ／コンバイナおよび２つの色分散または色分散勾配補償装置を備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの前記色分散補償装置が、チャープ型ブラッグ格子であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記チャープ型ブラッグ格子が、有効屈折率チャープ型均一周期ブラッグ格子であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ブラッグ格子が、ポリマー光導波路を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ポリマー光導波路が、ハロゲン化メタクリレートモノマー単位を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ハロゲン化メタクリレートが、フッ化メタクリレートであることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
光信号を多重化および／または逆多重化するための装置であって、
色分散または色分散勾配補償装置を備え、前記補償装置が有効屈折率チャープ型均一周期ブラッグ格子を備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
サーキュレータをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ブラッグ格子が、ポリマー光導波路を含むことを特徴とする請求項２４または２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ポリマー光導波路が、ハロゲン化メタクリレートモノマー単位を含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記ハロゲン化メタクリレートが、フッ化メタクリレートであることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャープ型ブラッグ格子を作製するための新規な方法およびそれによって作製される光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバブラッグ格子は、他の波長の信号を搬送する波長分割多重化光ファイバ伝送システムに所定の中心波長の光信号を合波するか、または他の波長の信号を搬送する波長分割多重化光ファイバ伝送システムから所定の中心波長の光信号を分波する際に用いるために、当業界では公知である。最新技術の完全な概要については、（非特許文献１）において提供されている。
【０００３】
ブラッグ格子は、広帯域信号から選択される狭い波長帯域を反射する。当業界は、格子系で反射される光の波長が、以下の公式によって決定されることを教示している。
λ＝２ｎeffΛ
式中、λは反射される波長範囲の中心点であり、ｎeffは導波路の有効屈折率であり、Λは格子の周期である。
【０００４】
有限幅の光パルスは色分散を受け、パルスの望ましくない広がりを生じることは、当業界ではさらに公知である。チャープ型ブラッグ格子は、色分散補償装置として用いられる。チャーピングは、格子特性の段階的な空間変化であり、格子長に沿って異なる点で反射されるわずかに異なる波長を生じる。
【０００５】
上記の式から、格子周期の変化またはブラッグ格子が配置される導波路媒体の有効屈折率の変化によって、反射光の波長を変更することができることは明白である。いずれの方法も当業界では教示されている。
【０００６】
第１の方法は、周期チャーピングと呼ばれ、高い屈折率および低い屈折率からなる隣接する領域の間隔が伝搬方向に沿って段階的に変化する。第２の方法は、有効屈折率チャーピングと呼ばれる。この方法では、格子周期は依然として均一であるが、媒体の平均有効屈折率は変化する。
【０００７】
有効屈折率の変動によるファイバブラッグ格子におけるチャーピング効果の生成については、（非特許文献２）に開示されている。この変動は、導波路寸法の逓減によって実現される。チャープ効果を実現するために、線形格子が逓減される導波路に描画される。
【０００８】
（非特許文献３）は、均一な周期格子の長さに沿って屈折率を変化させることを開示している。
【０００９】
アポダイズおよび非アポダイズチャープ型ブラッグ格子は公知であり、（非特許文献４）に記載されている。アポディゼーションは、反射信号におけるサイドローブの影響を最小限に抑えるために、ブラッグ格子における一定のラインの振幅の制御された変更を必要とする。
【００１０】
ポリマー導波路における均一周期ブラッグ格子の作製のための位相マスクの使用については、エルダダ（Ｅｌｄａｄａ）らに付与された米国特許公報（特許文献１）に開示されている。
【００１１】
米国特許公報（特許文献２）は、サーキュレータを組込んだチャープ型ブラッグ格子およびサーキュレータを組込んでいないチャープ型ブラッグ格子の両方の使用による色分散補償を開示している。波長可変性は、導波路構造物に歪み、電界、電磁放射線または音波を適用することによって実現される。開示されたブラッグ格子は、格子に沿った周期変化によってチャープされる。
【００１２】
米国特許公報（特許文献３）は、サンプルのブラッグ格子に基づく色分散補償装置のカスケードを開示している。チャープ型ブラッグ格子（サーキュレータを組込んだ場合または組込んでいない場合）の使用が、開示されている。ブラッグ格子は、格子に沿った周期変化によってチャープされる。色分散および波長における色分散に依存性の勾配の両方に対する補償についてもさらに開示されている。
【００１３】
米国特許公報（特許文献４）は、波長可変色分散補償装置および波長可変分散勾配補償装置を開示している。この補償装置は、歪み、電界、電磁放射線または音波を適用することによって同調されるチャープ型ブラッグ格子を備えている。
【００１４】
（非特許文献５）は、光通信素子を成形するための灰色階調画像生成を開示している。グレースケールマスクがその中に開示されている。
【００１５】
（非特許文献６）は、ファイバブラッグ格子に放物線状の屈折率プロファイルを適用することによる色分散勾配補償を開示している。これらの方法は、同時の分散補償および分散勾配補償を提供するわけではない。
【００１６】
【特許文献１】米国特許第６，０２３，５４５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９８２，９６３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３１７，５３９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３３０，３８３号明細書
【非特許文献１】Ｒ・カシャップ（Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ）著、「Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、アカデミック・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）（１９９９）
【非特許文献２】バイロン（Ｂｙｒｏｎ）ら著、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２９（１８）、１６５９（１９９３）
【非特許文献３】ヒル（Ｈｉｌｌ）ら著、Ｔｅｃｈ．  Ｄｉｇ．ｏｆ  Ｐｏｓｔ  Ｄｅａｄｌｉｎｅ  Ｐａｐ．、ＰＤ−２１、Ｏｐｔ．Ｆｉｂ．Ｃｏｍｍ．Ｃｏｎｆ．ＯＦＣ、’９４
【非特許文献４】カシャップ（Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ）著、「Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、アカデミック・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）（１９９９）、第７．２．１章
【非特許文献５】フリッツェ（Ｆｒｉｔｚｅ）ら、ＳＯＩ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ２００２、１６５−１６６（２００２）
【非特許文献６】松本ら、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１３（８）、８２７−８２９（２００１）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、テーパ型ポリマー光導波路と、基板と、前記導波路内部に配置された均一周期性のブラッグ格子と、を備え、前記導波路が前記基板上に配置される有効屈折率チャープ型ブラッグ格子を提供する。
【００１８】
本発明は、チャープ型ブラッグ格子の作製方法であって、均一周期性を有するブラッグ格子に、温度勾配を適用することを含む方法をさらに提供する。
【００１９】
本発明は、チャープ型ブラッグ格子の作製方法であって、光屈折光導波路をグレースケール露光して、その後その内部に均一周期ブラッグ格子を作製することを含む方法をさらに提供する。
【００２０】
本発明は、色分散補償および色分散勾配補償を組合せた補償を同時に提供する装置であって、均一周期ブラッグ格子と、基板と、前記均一周期ブラッグ格子と前記基板との間に配置される第１のヒータと、前記第１のヒータに対向して前記チャープ型ブラッグ格子の或る側に配置される第２のヒータとを備え、前記ヒータの一方が（幅または厚さにおいて）本質的に放物線形状を備え、前記ヒータの他方が（幅または厚さにおいて）本質的に台形プロファイルを備え、かつ、前記ヒータは、熱を生成する動作時に、放物線温度プロファイルおよび線形温度プロファイルの両方が前記均一周期ブラッグ格子上で重ね合わせられるように配置される装置をさらに提供する。
【００２１】
本発明は、偏光に依存しない色分散または色分散勾配補償を提供する装置であって、偏光固有モードスプリッタ／コンバイナおよび２つの色分散または色分散勾配補償装置を備える装置をさらに提供する。
【００２２】
図４〜１３において、中心の水平な黒い直線の上は、光導波路を示すために用いられる。垂直の点線は概略的に格子線を示すために用いられ、可変の点線の長さは振幅が変化する屈折率の振動を示している。格子線および導波路の組合せは、ブラッグ格子を構成する。放物線によって変化するプロファイルを備えた矩形、台形または「ボウタイ」状のボックスは、ヒータを概略的に示している。実際には、ヒータは、ブラッグ格子に対して種々の異なる態様で配置されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明によれば、基板上に光導波路の形で堆積されたブラッグ格子が設けられる。本発明のブラッグ格子の作製に用いられる基板は、ガラス、ケイ素、ポリウレタンおよびポリカーボネートなどのプラスチックをはじめとする種々の材料から選択されることができる。図１４に示されているように、ブラッグ格子２の一実施形態は、上記に定義されたように、その上に下部クラッディング層６および上部クラッディング層８を有する基板４を備えている。クラッディング層６および８の間にコア層１０が挟まれる。
【００２４】
下部クラッディング層６、上部クラッディング層８およびコア層１０は、光屈折材料、すなわち露光される紫外光の強度に比例する屈折率の変化を呈する材料から構成される。好ましい光屈折材料は、互いに異なる屈折率を有するように選択されたコモノマーを含むポリマーである。
【００２５】
適切なコモノマーは、好ましくはエルダダ（Ｅｌｄａｄａ）らの米国特許公報（特許文献１）（全体を参照により本願明細書に援用する）において、当業界の方法によれば、モノマーの１つが格子作製中に入射光ビームの干渉縞から離れる傾向にあり、別のモノマーは依然としてそのままである傾向があるような異なる拡散速度を呈する。露光中に依然としてそのままであるコモノマーが急速な重合速度を生じるのに対し、光の干渉縞中にないモノマーはより遅い重合を生じることが望ましい。
【００２６】
本発明の実施において好ましいポリマーは、少なくとも２つのジアクリレートモノマーから調製される架橋ポリメタクリレートである。好ましいジアクリレートモノマーは、エトキシル化ビスフェノールジアクリレート（ＥＢＤＡ）、トリプロピレングリコールダクリレート（ｄａｃｒｙｌａｔｅ）、１，６，ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、エトキシル化ビスフェノールジメタクリレート、１，６，ヘキサンジオールジメタクリレートおよびハロゲン化ジメタクリレートからなる群から選択される。最も好ましいのは、フッ化ジメタクリレートモノマーである。
【００２７】
上記の本願明細書の説明による本発明の実現において、モノマーの一定の組合せが中でも好ましい。たとえば、急速に重合するＨＤＤＡモノマー、およびＨＤＤＡよりゆっくり重合するＥＢＤＡは、モノマーの好ましいペアを代表している。
【００２８】
当業者は、本発明の実施形態のいずれにおいても、目的の特定の用途の指示によれば、ブラッグ格子はアポダイズされていてもよく、またはアポダイズされていなくてもよいことを十分に理解されたい。
【００２９】
本発明の一実施形態において、テーパ型ポリマー導波路チップであって、前記導波路が１つの寸法においてのみテーパを呈する導波路チップと、当業界の方法によれば、前記導波路内部に配置される均一周期性のブラッグ格子と、を備えるチャープ型ブラッグ格子が提供される。
【００３０】
有効屈折率の変動によってチャープされる当業界のブラッグ格子は、位相マスクによって紫外光を受けた円錐状テーパ型ガラスファイバを備える。それによって誘発される屈折率振動の周期は均一であるが、テーパを生成するために必要なファイバの延伸によって、屈折率の変化を可能にするガラスファイバに固有の場所はばらばらに広がっているため、振動の振幅は均一ではない。さらに、応力が誘発する複屈折はファイバの延伸から生じる可能性が高く、偏光依存する挙動において、非常に望ましくない結果を生じる。実際の観点から、当業界の態様でチャープされるブラッグ格子は、設計および再現性において、相当の困難を伴う。
【００３１】
チップ上の好ましくはポリマーのテーパ型導波路は、当業界において公知であるような種々のフォトリソグラフィの方法および他の方法によれば、直接テーパの形に作製される。このような好ましくはポリマーのテーパ型導波路において、導波路の組成は、導波路全体を通じて均一である。寸法の変動のみであり、屈折率の振動の振幅における変動を伴うことはない。さらに、チップ上に「プリントされた」テーパ型導波路は、テーパを形成する応力を受けないため、複屈折を最小限に抑える。また、好ましくはポリマーのテーパ型導波路の作製工程は、用途の要件に応じて、任意の断面形状の導波路を形成することができる。
【００３２】
他の実施形態において、本発明は、チャープ型ブラッグ格子の作製方法であって、均一周期性を有するブラッグ格子に対する温度勾配の適用を含む方法を提供する。光学材料が温度に対する屈折率の依存性を呈することは当業界では周知である。しかし、当業界では、周期チャープ型ブラッグ格子を同調するために、線形加熱が印加される。既知の技術の実施形態が、図４に概略的に示されている。驚いたことに、本発明の実施において、均一周期ブラッグ格子に対するテーパ状の加熱プロファイルの利用による温度勾配の適用は、チャープ型ブラッグ格子を作製するのに適したテーパ状の有効屈折率プロファイルを形成するきわめて有効な方法である。本発明の一実施形態が、図５に示されている。
【００３３】
当然のことながら、均一周期性と、非加熱手段によって生じる可変の有効屈折率プロファイルと、を有するチャープ型ブラッグ格子を同調するために、線形加熱を適用することもできる。
【００３４】
均一周期ブラッグ格子を加熱することによる有効屈折率プロファイルの形成は、ガラス、ケイ素またはプラスチックをはじめとする本質的に任意の導波路材料において実現されてもよい。波長可変性の範囲を拡大するために、温度にして比較的高い感度の屈折率を有する導波路材料を用いることが好ましい。プラスチックが、好ましい。
【００３５】
当業界において公知の任意の手段によって、均一周期ブラッグ格子に加熱プロファイルを適用してもよい。プロファイルは、連続的であることが好ましいが、１つ以上の不連続性を呈してもよい。好ましい方法は、テーパの方向が導波路に沿って長手方向である単なるテーパ型プロファイルヒータである。
【００３６】
好ましい実施形態において、本発明の有効屈折率チャープ型ブラッグ格子は、基板と、コアおよびクラッディングからなるポリマー導波路に配置された均一周期ブラッグ格子と、加熱手段と、を備え、前記加熱手段が前記基板と前記光導波路との間に配置され、前記加熱手段が前記光導波路内部で連続または半連続の温度勾配を提供するように配置または成形される。有効屈折率勾配は、加熱手段による熱の印加によって作動される。前記加熱手段と前記基板との間に、断熱層があることが最も好ましい。前記加熱手段は、電気抵抗ヒータであることが好ましい。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態において、チャープ型ポリマーブラッグ格子の作製方法であって、当技術によれば、均一周期ブラッグ格子の作製前に光屈折光導波路のグレースケール露光を含む方法が提供される。この実施形態において使用するのに適した光反応性材料は、本願明細書において上記で述べたものと同一である。
【００３８】
この実施形態において、フォトマスクを作製するための当業界において公知の方法によれば、グレースケールマスクが作製される。フォトマスクは一般に、任意の所与の領域が完全に透明または完全に不透明のいずれかであるように作製され、それによって、明るいか、または暗いかのいずれかである照射された基板上に線を形成する。対照的に、グレースケールマスクは、露光される基板への入射光が強度において連続的な範囲であるようにマスクの透明度における連続または半連続的な段階的変化であるように作製される。本発明の実施において、光源がポリマー材料に供給するグレースケールマスクは、ガラスおよび石英をはじめとする種々の材料から選択されることができる。
【００３９】
本発明によれば、光屈折材料を含む光導波路は、グレースケール照射に曝され、それによって、その屈折率に連続的な段階的変化を誘発する。グレースケール照射に対する露光に続いて、このような露光された光導波路には、次に内部に均一周期ブラッグ格子を作製するための処理が施される。本実施形態のブラッグ格子の作製のための好ましい方法は、エルダダ（Ｅｌｄａｄａ）ら米国特許公報（特許文献１）の方法である。本発明によれば、その結果が、有効屈折率チャープ型均一周期導波路である。
【００４０】
有効屈折率プロファイルが、本願明細書で述べたような非熱手段によって光導波路の内部に形成されるとき、本発明の一実施形態は、図６に概略的に示されたように、有効屈折率チャープ型ブラッグ格子に波長可変性を与えるために、線形ヒータの使用を含む。
【００４１】
本願明細書で上述したような本発明の実施形態は、均一周期ブラッグ格子における有効屈折率チャーピングの適用によって、ブラッグ格子の色分散補償に関連している。このようなすべての実施形態において、屈折率プロファイルは、格子の長さに沿って距離の単調な関数である。プロファイルは、単調に増大または減少してもよい。
【００４２】
分散は波長に対して一定ではなく、異なる波長の信号はファイバを通過するときに、異なる程度に不鮮明になることは当業界では周知である。きわめて高速に変調される光信号はより広いスペクトル幅を有するため、分散の１つの値を用いて適切に補償されることはできない。速度が上昇するにつれて、問題はますます悪化する。たとえば、４０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は０．６４ｎｍの一般的な広がりを有する。４倍の速度で、この広がりは２．５６ｎｍになる４倍に広がる。色分散補償を備えているが、勾配補償を備えていない場合には、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は依然として歪みがひどいため、読むことができない。分散勾配補償装置を追加することによって歪みの問題を克服する。
【００４３】
高速データ伝送の場合に適切な分散補償を実現するために、色分散の波長依存性を補償すること、または専門用語を用いれば分散勾配補償が必要である。ブラッグ格子に二次チャーププロファイルを適用することによって、分散勾配に対する補償を行うことは当業界では公知である。
【００４４】
本発明の別の実施形態において、本願明細書において上述した任意の工程によって作製される二次有効屈折率プロファイルを有する光導波路に均一周期ブラッグ格子を適用してもよい。
【００４５】
波長可変性を提供するために、二次屈折率プロファイルチャープ型ブラッグ格子は、加熱と併用してもよい。
【００４６】
本発明の特に好ましい実施形態において、チャープ型ブラッグ格子と、基板と、前記チャープ型ブラッグ格子と前記基板との間に配置される第１のヒータと、前記チャープ型ブラッグ格子において前記第１のヒータに対向する側に配置される第２のヒータと、を備え、二次有効屈折率プロファイルを実現するために前記ヒータのうちの１つが（幅または厚さにおいて）「ボウタイ」形状であり、単調な屈折率プロファイルを実現するために前記ヒータのうちの１つが（幅または厚さにおいて）連続的にテーパする台形プロファイルである複合色分散補償および色分散勾配補償装置が提供される。２つの温度効果の結果的な重ね合せは、色分散補償および色分散勾配補償の両方を提供する。この実施形態は、図７に概略的に示されている。
【００４７】
本発明のさらなる実施形態において、偏光固有モードスプリッタ／コンバイナおよび本発明によって作製される２つの色分散または色分散勾配補償装置を備える偏光に依存しない色分散または色分散勾配補償装置が提供される。本実施形態において、入射信号の２つの偏光固有モードは、当業界において周知であるような偏光スプリッタ／コンバイナを用いて分離される。次に、各偏光固有モードが、個別の補償装置によって補償される。続いて、反射され個別に補償された２つの偏光固有モードは、偏光スプリッタ／コンバイナを用いて再結合される。
【００４８】
本発明のチャープ型ブラッグ格子において、２つの偏光固有モーは、異なる有効屈折率値を有する。本発明の本実施形態は、それから生じる色分散補償の偏光依存性を補償する。
【００４９】
チャーピングの態様または作製方法に関係なく、任意のチャープ型ブラッグ格子に同一の技術を適用することができる。これは、図１３に概略的に示されている。
【００５０】
当業者は、種々の特定の用途および構成が本発明によって作製される有効屈折率チャープ型ブラッグ格子のために考えられることを十分に理解されたい。このうちの一部が、図面に示されている。これらは補償装置のカスケードを含み、前記補償装置のそれぞれが図Ａに概略的に示されるような広いスペクトル帯域の中の副帯域を補償する。元の入射信号および補償された出射信号を図Ｂに概略的に示されるような個別の光路に物理的に分割するために、サーキュレータを追加することができる。
【００５１】
広帯域光信号を狭い帯域のチャネルに分離するためのデマルチプレクサの使用は、図１に概略的に示されているようにそれぞれの前記チャネルを補償装置に指向する。
【００５２】
補償のために広帯域光信号を個別のチャネルに分離するためのデマルチプレクサの使用は、図２概略的に示されているように、反射された補償信号を多重化信号にもう一度再結合する。
【００５３】
元の入射信号および補償された出射信号を個別の光路に物理的に分割するためのサーキュレータの組込みが、図３に概略的に示されている。
【００５４】
波長可変補償装置が図５〜７に示されているが、アポディゼーションを追加したものが、図８〜１１に概略的に示されている。
【００５５】
装置は、図５〜１１に示されているような任意の波長可変補償装置からなり、単独の補償装置が補償されるスペクトル範囲全体に対応し、サーキュレータが元の入射信号および補償された出射信号を図１２に概略的に示されるような個別の光路に物理的に分離するために組込まれている。
【００５６】
本発明は、以下の実施例においてさらに説明される。
【実施例】
【００５７】
以下の用語が用いられる。
【００５８】
ＡＲＣは、３１．５重量％のジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート、６３重量％のトリプロピレングリコールジアクリレート、５重量％のビス−（ジメチルアミン）ベンゾフェノンおよび０．５重量％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）４２６５の混合物である。
【００５９】
Ｂ３は、９４重量％のエトキシ化ペルフルオロポリエーテルジアクリレート（ＭＷ１１００）、４重量％のジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレートおよび２重量％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３の混合物である。
【００６０】
ＢＦ３は、９８重量％のエトキシ化ペルフルオロポリエーテルジアクリレート（ＭＷ１１００）および２重量％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３の混合物である。
【００６１】
Ｃ３は、９１重量％のエトキシ化ペルフルオロポリエーテルジアクリレート（ＭＷ１１００）、６．５重量％のジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート、２重量％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３および０．５重量％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）４２６５の混合物である。
【００６２】
６インチの酸化ケイ素ウェーハ（基板）が、ＫＯＨによって洗浄され、次に（３−アクリロキシプロピル）トリクロロシランを用いて処理された。厚さ１７μｍのＢ３モノマー層がウェーハ上にスピン溶着され、次に紫外光によって重合される。ヒータ積層を形成するために、Ｃｒ、ＡｕおよびＣｒの連続層が、それぞれ１０／２００／１０ｎｍの厚さでポリマーコーティングされたウェーハ上にスパッタ蒸着される。厚さ２０ｎｍのＳｉＯ2層が、接着層として下部ヒータ積層の上に堆積される。厚さ６μｍのＡＲＣ反射防止コーティング層が、シリカ層の上に堆積される。ポリマー導波路は、以下の態様で、ネガティブトーンの光感度を有するモノマーを用いて、前記ＡＲＣ上に作製される。厚さ１０μｍのＢＦ３下部クラッド層がスピン溶着され、紫外光を用いてブランケット硬化され、Ｃ３コア層が堆積され、７μｍ×７μｍの断面積の直線導波路が、紫外光を暗視野フォトマスクによって照らすことによってその中にパターン形成され、続いて、有機溶剤を用いて非露光領域を現像し、厚さ１０μｍのＢ３上部クラッド層がスピン溶着され、次に紫外光を用いてブランケット硬化される。均一なブラッグ格子が、位相マスクを介した紫外線露光によって記の導波路のそれぞれに作製される。１００ｎｍのＮｉ層がスパッタ蒸着され、ＲＩＥ用のマスクとしてフォトリソグラフィによってパターン形成される。前記導波路は、（所望の下部ヒータの形状が）先端でより大きい放物線状に変化するプロファイルのメサ構造物をその周囲に形成するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いてパターン形成され、それらの間でＣｒ／Ａｕ／Ｃｒのヒータ積層を露光する。メサ構造物の間のニッケルＲＩＥ用マスクおよびＣｒは、完全にエッチングされ、メサ構造物の間にＣｒ／Ａｕ層が残る。ウェーハは、めっきマスクとしてメサ構造物を用いて、Ａｕによって電気めっきされる。台形の上部ヒータ（幅または厚さにおいて、格子の一端で狭く、他方の端部でより広い）が、Ｃｒ／Ａｕの１０／２００ｎｍ積層をスパッタ蒸着し、前記積層をフォトリソグラフィによってパターン形成することによって、メサ構造物の上に形成される。前記台形ヒータに電力が印加されるとき、前記ヒータの形状を変化させ、ブラッグ格子を熱によって有効屈折率チャープにさせるために、格子の平均有効屈折率は格子に沿って変化する。続いて１００ｎｍのＮｉ層がスパッタ蒸着され、ＲＩＥ用のマスクとしてフォトリソグラフィによってパターン形成される。前記メサ構造物は、両方の横側面からＲＩＥによってさらにエッチングされ、下にあるＣｒ／Ａｕ／Ｃｒを露光する。前記ＮｉのＲＩＥ用マスクおよびメサ構造物とめっきされた通路との間のＣｒは完全にエッチングされ、メサ構造物の間のＣｒ／Ａｕ層が残り、結果として生じる波長可変色分散／分散勾配補償光学素子を分離するためにフォトリソグラフィによってパターン形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図Ａ】補償装置のカスケードを概略的に示し、補償装置のそれぞれが広いスペクトル帯域中の副帯域を補償する。
【図Ｂ】元の入射信号および補償された出射信号を個別の光路に物理的に分割するために追加されるサーキュレータを示している。
【図１】それぞれが所定の波長帯域全体のうちの副帯域に対する色分散補償を提供する多数のＣＤＣからなるモジュールであり、前記ＣＤＣがデマルチプレクサとマルチプレクサとの間に配置され、前記モジュールが所定の波長帯域全体に対する色分散補償を提供する。
【図２】それぞれが所定の波長帯域全体のうちの副帯域に対する色分散補償を提供する多数のＣＤＣからなるモジュールであり、前記ＣＤＣが入射信号用のデマルチプレクサおよび補償された出射信号に対するマルチプレクサとして作用する素子を組合せ、前記モジュールが所定の波長帯域全体に対する色分散補償を提供する。
【図３】図２のモジュールに類似のモジュールであり、入射信号および補償された出射信号が個別のポートを使用することができるような光サーキュレータを追加し、出射信号を容易にアクセス可能および使用可能にする。
【図４】周期チャープ型ブラッグ格子および同調のために用いられる本質的に線形のヒータからなる波長可変ＣＤＣ。現在の最新技術を示している。ここでは、図面に矩形ヒータとして示されているヒータは、均一な厚さまたは幅であってもよく、本質的に線形の厚さまたは幅であってもよい直線状のヒータを示している。この図の取り決めは、色分散または色分散勾配の補償を同調するために用いられる比較的緩やかなテーパのヒータをチャーピング格子（色分散または色分散勾配の補償をさらに同調させる可能性もある）に用いられるより極端なテーパのヒータと区別するために用いられる。
【図５】ヒータチャープ型ブラッグ格子からなる波長可変ＣＤＣ。ブラッグ格子をチャーピングするために用いられる極端なテーパのヒータは、ここでは、本質的に線形なテーパの幅（または本質的に台形）を有するように示されているが、別法として前記ヒータは本質的に線形なテーパの厚さを有してもよい。
【図６】有効屈折率チャープ型ブラッグ格子および同調のために用いられる本質的に線形のヒータからなる波長可変ＣＤＣ。導波路の寸法または屈折率を変更することによって、有効屈折率を変化させることができる。
【図７】チャープ型ブラッグ格子および２つのヒータからなる波長可変ＣＤＣであり、一方のヒータは色分散を補償するために用いられ、他方のヒータは色分散勾配を補償するために用いられる。統合した光学の好ましい実施形態において、ヒータの一方は導波路の上にあり、他方のヒータは導波路の下にある。別の好ましい実施形態において、色分散勾配補償ヒータは本質的に放物線状に変化するプロファイルを有する。
【図８】図４〜７と類似であり、格子がアポダイズされている（屈折率の包絡線が均一でなく、前記振幅が一般に格子の中央付近で格子に沿ってある点でより大きくなり、段階的に先端に向かって小さくなる）。このアポディゼーションにより、格子に対するスペクトルのサイドローブを最小限に抑える。
【図９】図４〜７と類似であり、格子がアポダイズされている（屈折率の包絡線が均一でなく、前記振幅が一般に格子の中央付近で格子に沿ってある点でより大きくなり、段階的に先端に向かって小さくなる）。このアポディゼーションにより、格子に対するスペクトルのサイドローブを最小限に抑える。
【図１０】図４〜７と類似であり、格子がアポダイズされている（屈折率の包絡線が均一でなく、前記振幅が一般に格子の中央付近で格子に沿ってある点でより大きくなり、段階的に先端に向かって小さくなる）。このアポディゼーションにより、格子に対するスペクトルのサイドローブを最小限に抑える。
【図１１】図４〜７と類似であり、格子がアポダイズされている（屈折率の包絡線が均一でなく、前記振幅が一般に格子の中央付近で格子に沿ってある点でより大きくなり、段階的に先端に向かって小さくなる）。このアポディゼーションにより、格子に対するスペクトルのサイドローブを最小限に抑える。  図４〜７のＣＤＣにおいて、ブラッグ格子は反射性であるため、入射信号および補償された出射信号は同一ポートを共有する。
【図１２】単独のチャープ型ブラッグ格子からなるＣＤＣであり、光サーキュレータは入射信号および補償された出射信号が個別のポートを用いることができるようにするために用いられ、出射信号を容易にアクセス可能および使用可能にする。図２および図３のモジュールのように、各ＣＤＣに関して入射信号および補償された出射信号に個別のポートを使用させることは常に必要というわけではなく、デマルチプレクサをマルチプレクサとしても使用するために、両方の信号が同一のポートを共有することが望ましい。したがって、図３に示されているように、入射信号から最終的な多重化出射信号を分離することは、単独の光サーキュレータによって行われてもよい。
【図１３】（たとえば格子が著しい複屈折性である場合には、）分散補償動作において個別の処理される２つの偏光固有モードの問題を緩和するＣＤＣ。この実施形態において、偏光モードスプリッタ／コンバイナの使用により、２つの偏光固有モードを２つの個別のＣＤＣに送信し、分散が各モードを個別に補償することができる。
【図１４】下部クラッディング層６および上部クラッディング層８を有する基板４を備えるブラッグ格子２の一実施形態を示している。クラッディング層６および８の間に、コア層１０が挟まれる。
【図Ａ】
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【図Ｂ】
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【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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【国際調査報告】
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