(57)【要約】【解決手段】クラッドの全体若しくはクラッドの一部に吸光性物質を添加するとともにクラッドの屈折率を調整してクラッドモード減衰性光導波路を構成する。また、このクラッドモード減衰性光導波路を用いてＦＧ型光素子や光カプラ等の光素子を構成する。【効果】本発明によれば、クラッドモードを効率よく減衰させることができるので、クラッドモードが基本モードに再結合することのない光導波路やこの光導波路を用いた光素子を提供することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の高いコア及びその周囲の前記コアよりも屈折率の低いクラッドからなる光導波路であって、前記クラッドはクラッドモードが減衰されるようにクラッド全体若しくはクラッドの一部に吸光性物質が添加されているとともに屈折率が調整されていることを特徴とするクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項２】
前記クラッドは第１クラッドと第２クラッドとからなり、前記第１クラッドに吸光性物質が添加されていることを特徴とする請求項１記載のクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項３】
前記第２クラッドの屈折率が前記第１クラッドの屈折率よりも高いことを特徴とする請求項２記載のクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項４】
前記クラッドは第１クラッド、第２クラッド及び第３クラッドとからなり、前記第２クラッドに吸光性物質が添加されていることを特徴とする請求項１記載のクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項５】
前記第２クラッドの屈折率が前記第１クラッドの屈折率よりも高いことを特徴とする請求項４記載のクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項６】
前記吸光性物質は遷移金属元素若しくは希土類金属元素を単独で若しくは組み合わせて添加されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項７】
前記光導波路が光ファイバであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のクラッドモード減衰性光導波路。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載のクラッドモード減衰性光導波路を光フィルタとして用いたことを特徴とする光素子。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載のクラッドモード減衰性光導波路のコアに回折格子が形成されていることを特徴とする光素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載のクラッドモード減衰性光導波路を光カプラに用いたことを特徴とする光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッドモードを減衰させた光導波路及びその光導波路を用いた光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の通信ネットワークの進展に伴い光ファイバ通信網が急速に整備されてきているが、この光ファイバ通信網には様々な光素子が用いられている。この光素子には例えば光フィルタあるいは光カプラがある。光フィルタや光カプラは光導波路、即ち平面型光導波路や光ファイバにより構成される。この中で例えば光ファイバのコアに回折格子（ファイバ・グレーティング、以下ＦＧ）が形成されたＦＧ型光素子がある。ＦＧの一種としてコアにファイバ・ブラッグ・グレーティング（以下、ＦＢＧ）が形成されたＦＢＧ型光素子があり、このような光素子はコネクタに内蔵されて用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、光カプラは分岐部において複数の光ファイバの基本モード間のパワー移動（モード結合）によって光パワーを分配する機能を生じさせるものであるが、波長によってモード結合の状態が異なることから、構造設計によって分岐比の波長特性を様々に制御することが可能であり、ＷＤＭカプラなど波長フィルタ機能を付与した光カプラ（カプラ型光素子）も実現されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２２７９３８号公報
【特許文献２】
特開平７―１９８９８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
【０００６】
即ち、従来技術であるＦＢＧ型光素子はコアに波長選択機能を有する回折格子が形成されているのでクラッドを伝搬する光である、いわゆるクラッドモードに対しては所望のフィルタ作用を与えない。従って、ＦＢＧ自体から発生するクラッドモードやＦＢＧ以外の部分、例えばＦＢＧ形成部近傍にある光ファイバの接続部などで発生するクッラドモードはＦＢＧによる遮断を受けずにクラッド中を伝搬する。これらの光パワーの一部はＦＢＧ形成領域を通過後ある割合でコアを伝搬する基本モードに再結合する。再結合したパワーは元々の入射パワーに比較して微弱ではあるが、再結合前の基本モードはＦＢＧによりほとんどが遮断されているために、再結合によるクラッドモードからのパワーの流入は無視することができず、フィルタ性能を大きく左右するという問題があった。特にＦＢＧ型光素子を光ファイバの接続部近傍に配置した場合にはその影響が顕著であり、３０ｄＢ以上の遮断量を得ようとする場合には大きな阻害要因になるという問題があった。
【０００７】
さらに、カプラ型光素子の場合は分岐部におけるモード結合の状態、具体的には分岐部の長さの調整によって分岐比を変えるだけなので設計の自由度があまりないという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記のような課題を解決した光導波路及びそれを用いた光素子を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決するために次のような構成とする。
【００１０】
即ち、第１の構成として本発明のクラッドモード減衰性光導波路は、屈折率の高いコア及びその周囲の前記コアよりも屈折率の低いクラッドからなる光導波路であって、前記クラッドはクラッドモードが減衰されるようにクラッド全体若しくはクラッドの一部に吸光性物質が添加されているとともに屈折率が調整されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第２の構成として、前記第１の構成において、前記クラッドは第１クラッドと第２クラッドとからなり、前記第１クラッドに吸光性物質が添加されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、第３の構成として、前記第２の構成において、前記第２クラッドの屈折率が前記第１クラッドの屈折率よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
また、第４の構成として、前記第１の構成において、前記クラッドは第１クラッド、第２クラッド及び第３クラッドとからなり、前記第２クラッドに吸光性物質が添加されていることを特徴とする。
【００１４】
また、第５の構成として、前記第４の構成において、前記第２クラッドの屈折率が前記第１クラッドの屈折率よりも高いことを特徴とする。
【００１５】
また、第６の構成として、前記第１から第５までのいずれかの構成において、前記吸光性物質は遷移金属元素若しくは希土類金属元素を単独で若しくは組み合わせて添加されていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、第７の構成として、前記第１から第６までのいずれかの構成において、前記光導波路が光ファイバであることを特徴とする。
【００１７】
また、第８の構成として、本発明の光素子は、第１から第７までのいずれかの構成に記載のクラッドモード減衰性光導波路を光フィルタとして用いたことを特徴とする。
【００１８】
また、第９の構成として、本発明の光素子は、第１から第７までのいずれかの構成に記載のクラッドモード減衰性光導波路のコアに回折格子が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、第１０の構成として、本発明の光素子は、第１から第７までのいずれかの構成に記載のクラッドモード減衰性光導波路を光カプラに用いたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明のクラッドモード減衰性光導波路として光ファイバを用いた光素子の一実施の形態を表した図である。図１（ａ）は縦断面図であり、コア１の長手方向の一部にＦＢＧ２が形成されており、コア１の周囲に第１クラッド３及びその周囲に第２クラッド４が配置されている。第１クラッド３には遷移金属元素の一種である吸光性物質のコバルト（Ｃｏ）が添加されている。図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ―Ｘで切断した横断面図である。そして、第１クラッド３と第２クラッド４は屈折率が異なっており、図１（ｃ）に示すように第２クラッド４の方が第１クラッド３よりも高い屈折率を有するようになっている。即ち、コアには純石英ガラスにＧｅを添加して屈折率を上げ、第１クラッド３は純石英ガラスのままとし、第２クラッド４にＧｅを添加して第１クラッド３よりも屈折率を高くしている。Ｇｅの添加量は目的とする光ファイバに応じて適宜設計すればよい。
【００２２】
このような構成の光素子においては、クラッドを伝搬するクラッドモードは第１クラッド３で大きく減衰させられ、なおかつ第２クラッド４まで浸み出したクラッドモードも第２クラッド４の屈折率が高いので、第２クラッド４中にクラッドモードのパワーが局在し、第１クラッド３を隔てたコアを伝搬する基本モードにクラッドモードが再結合され難くなる。
【００２３】
ここで、クラッドモードを減衰させるために添加する吸光性物質はコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、クローム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの遷移金属元素やエルビウム（Ｅｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）などの希土類元素を単独で若しくはこれらを組み合わせて用いればよい。もちろんこのほかの元素であっても本発明の目的にかなうものであるならば特に限定されることはない。
【００２４】
次に図２を用いて他の実施の形態について説明する。なお、図１と同一の箇所は同一の番号で表すこととする。図２（ａ）の縦断面図及び図２（ｂ）の横断面図で示すように、本実施の形態のクラッドモード減衰性光ファイバは、コア１と第１クラッド３、その周囲の第２クラッド４及び第２クラッドの周囲の第３クラッド５により構成されている。そして、第２クラッド４にコバルト（Ｃｏ）が添加されており、クラッドモードを減衰させるようになっている。これら第１〜第３クラッドの屈折率は図２（ｃ）に示すように、第２クラッド４が第１クラッド３よりも高くなっており、第３クラッド５が第２クラッド４よりも低くなっている。即ち、本実施の形態における光ファイバは純石英ガラスからなるコア１にＧｅを添加して屈折率を上げ、第１クラッド３は純石英ガラスのままとし、第２クラッド４には第１クラッド３よりも屈折率を高くするためにＧｅを添加している。そして第３クラッド５はやはり純石英ガラスのままとしている。なお、本実施の形態のように第３クラッド５は第２クラッド４よりも屈折率が低い方が望ましいが、第２クラッド４の屈折率と同等であっても差し支えない。
【００２５】
このような構成の光ファイバはコア１に隣接する第１クラッド３には吸光性物質の添加がないため、コア１を伝搬する光のクラッドへの浸み出し成分の吸収による伝送損失がほとんど発生しない。一方、第２クラッド４には吸光性物質のＣｏと屈折率上昇作用を有するＧｅが共添加されている。第２クラッド４はＧｅが添加されているので純石英ガラスからなる第１クラッド３及び第３クラッド５よりも屈折率が高いので、クラッドモードのパワーは第２クラッド４の領域に局在して高密度に分布することになる。この領域は前記したように吸光性物質であるＣｏが添加されているのでクラッドモードを効率的に減衰させることができ、クラッドモードの基本モードへの再結合を阻止することができる。
【００２６】
ところで、光導波路の場合基本モードを伝搬する光のパワーも一部はクラッドに分布している。クラッド中に分布するパワーの割合は波長によって異なり、一般的に長波長の光ほどクラッドに浸み出す割合が大きい。従って、クラッドモードを減衰させる本発明の光導波路においては、クラッドへ添加する吸光性物質の添加量やクラッドの屈折率分布を最適に設計すれば基本モードの伝搬に対して波長依存性を付与するようにすることも可能であり、例えば光ローパスフィルタ機能を有する光導波路を実現することもできる。
【００２７】
さらに、本発明のクラッドモード減衰性光導波路を用いて光カプラを構成した場合には、クラッドに吸光性物質が添加されているために分岐部におけるモード結合の状態を変化させること、即ち結合長等を調整することにより分岐比の波長依存性を変化させることに加えて、モード結合領域で吸光性物質による吸収を受けることによってもさらに透過特性の波長依存性を付与されることになるので、吸光性物質の種類や濃度、分布等を設計することにより、より多様な波長依存性を付与した光カプラを構成することができる。
【００２８】
【発明の効果】
上記したように本発明の光導波路によれば、クラッドモードを減衰させるために光導波路のクラッドの全体若しくはクラッドの一部に吸光性物質が添加されているとともに屈折率が調整されているので、光導波路のコアを伝搬する基本モードにクラッドモードが再結合するような不都合が生じることがなく、また本発明の光導波路を用いて光素子を構成した場合にもクラッドモードの影響が及ばないＦＧ型光素子や設計の自由度の高いカプラ型光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を表した図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を表した図である。
【符号の説明】
１・・・コア
２・・・ＦＢＧ
３・・・第１クラッド
４・・・第２クラッド
５・・・第３クラッド
【図１】
2004333909.tif 000003
【図２】
2004333909.tif 000004