(57)【要約】【課題】光デバイス中の波長特性、位相特性を決定している部分の実効光学長を補償して、所望の温度特性を有するように制御する。【解決手段】単一の波長で動作する光学系３１の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、光学系３１の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティング１０を備えた。グレーティングの短周期側を光学系３１に接合して、温度補償モジュールとする場合と、グレーティングの長周期側を光学系３１に接合して、温度増感モジュールとする場合がある。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の波長で動作する光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
前記光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
複数の波長で動作する光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
前記光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結した縦続型チャープト・グレーティングを備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
単一の波長で動作する光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
前記光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する方向性結合器を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項４】
前記チャープト・グレーティングのグレーティングの短周期側を前記光学系に接合し、前記光学系の温度変化による特性の変化を補償することを特徴とする請求項１、２または３に記載の光デバイス。
【請求項５】
光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合したチャープト・グレーティングと、
前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項６】
前記反射デバイスは、前記チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項５または６に記載の光デバイス。
【請求項８】
光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合した縦続型チャープト・グレーティングと、
前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項９】
前記反射デバイスは、前記縦続型チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記縦続型チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項８または９に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする請求項５ないし１０のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする請求項５ないし１０のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１３】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合したチャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項１４】
前記チャープト・グレーティングのいずれか一方のグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項１３に記載の光デバイス。
【請求項１５】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合した縦続型チャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項１６】
前記縦続型チャープト・グレーティングのいずれか一方のグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項１５に記載の光デバイス。
【請求項１７】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合したチャープト・グレーティングと、
前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項１８】
前記チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項１７に記載の光デバイス。
【請求項１９】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合した縦続型チャープト・グレーティングと
前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２０】
前記縦続型チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項１９に記載の光デバイス。
【請求項２１】
１つの入力ポートから入力された複数の波長を有する光を複数の導波路ポートに振り分けるスター・カプラと、
前記複数の導波路ポートに接続された互いに長さの異なる複数の導波路アレイと、
該導波路アレイのスター・カプラに接続されていない端部に接合された、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２２】
１つの入力ポートから入力された複数の波長を有する光を複数の導波路ポートに振り分けるスター・カプラと、
前記複数の導波路ポートに接続された互いに長さの異なる複数の導波路アレイと、
該導波路アレイのスター・カプラに接続されていない端部に接合された、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結した縦続型チャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２３】
２つの方向性結合器のポート間を接続する互いに長さの異なる光ファイバまたは光導波路を有するマッハ・ツェンダ干渉計において、
前記光ファイバまたは光導波路の少なくとも一方に、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する方向性結合器を備え、
前記チャープト・グレーティングのグレーティングの短周期側が前記ポート間に挿入されていることを特徴とするマッハ・ツェンダ干渉計。
【請求項２４】
前記チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする請求項２３に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。
【請求項２５】
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する第１の方向性結合器と、
該第１の方向性結合器の入力ポートに接続された入力ポートと、前記第１の方向性結合器の出力ポートに接続された出力ポートを有する第２の方向性結合器とを備え、
前記チャープト・グレーティングのグレーティングの短周期側が前記第２の方向性結合器に接合されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２６】
前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする請求項２５に記載の光デバイス。
【請求項２７】
前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする請求項２５に記載の光デバイス。
【請求項２８】
前記チャープト・グレーティングのグレーティングの長周期側を前記光学系に接合し、前記光学系の温度変化による特性の変化を増感することを特徴とする請求項１、２または３に記載の光デバイス。
【請求項２９】
光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの長周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合したチャープト・グレーティングと、
前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３０】
前記反射デバイスは、前記チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする請求項２９に記載の光デバイス。
【請求項３１】
光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの長周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合した縦続型チャープト・グレーティングと、
前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３２】
前記反射デバイスは、前記縦続型チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする請求項３１に記載の光デバイス。
【請求項３３】
前記光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする請求項２９ないし３２のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項３４】
前記光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする請求項２９ないし３２のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項３５】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの長周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合したチャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３６】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの長周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合した縦続型チャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３７】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの長周期側を前記一方の出力ポートに接合したチャープト・グレーティングと、
前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３８】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの長周期側を前記一方の出力ポートに接合した縦続型チャープト・グレーティングと
前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３９】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合した第１のチャープト・グレーティングと、
グレーティングの長周期側を前記他方の出力ポートに接合した第２のチャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項４０】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合した第１の縦続型チャープト・グレーティングと
グレーティングの長周期側を前記他方の出力ポートに接合した第２の縦続型チャープト・グレーティングと
を備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項４１】
２つの方向性結合器のポート間を接続する互いに長さの異なる光ファイバまたは光導波路を有するマッハ・ツェンダ干渉計において、
前記光ファイバまたは光導波路の少なくとも一方に、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する方向性結合器を備え、
前記チャープト・グレーティングのグレーティングの長周期側が前記ポート間に挿入されていることを特徴とするマッハ・ツェンダ干渉計。
【請求項４２】
光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する第１の方向性結合器と、
該第１の方向性結合器の入力ポートに接続された入力ポートと、前記第１の方向性結合器の出力ポートに接続された出力ポートを有する第２の方向性結合器とを備え、
前記チャープト・グレーティングのグレーティングの長周期側が前記第２の方向性結合器に接合されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項４３】
前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする請求項４２に記載の光デバイス。
【請求項４４】
前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする請求項４２に記載の光デバイス。
【請求項４５】
２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、
前記一方の出力ポートに接合された反射デバイスと、
既知の長さの光ファイバまたは光導波路を介して前記他方の出力ポートに接合された光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングとを備え、
可変波長の光を前記方向性結合器に入力し、反射点を同定することにより、前記チャープト・グレーティングの温度特性を測定することを特徴とする測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスに関し、より詳細には、チャープト・グレーティングにより光学系の温度特性が制御された光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光デバイスを構成する光学材料の長さや屈折率が変化した場合に、長さと実効屈折率の積で与えられる実効光学長の変化によって、光デバイスの性能が変化する。例えば、温度変化による実効光学長の変化によって、光出力、受光感度、光波長等が変化する。例えば、レーザ光源において、レーザを構成する共振器の長さが変化すると出力光の波長が変化するので、一定波長の光出力を得るには、共振器間の光学長を正確に一定に保たなければならない。一方、温度を変えることによって、レーザ光の波長を掃引する場合には、温度変化により波長が敏感に変化すること（以下、温度増感という）が望ましい。
【０００３】
光波長の僅かな差を利用して、多数波長の光を同時に１本の光ファイバによって伝送する光波長多重伝送技術が知られている。僅かな波長差の光を合波・分波する光波長多重化デバイスにおいては、実効光学長が変化すると、異なる波長のチャンネル間で混信をおこす。これを防止するためには、レーザ光源の温度を一定に保持することにより発振波長を固定し、波長多重化デバイスの温度を一定に保持することにより多重分離性能を保持する。
【０００４】
温度変化を嫌う光デバイスに対する直接的対策は、外部環境における温度変化を補償して、光デバイスの温度を一定に保つことである。すなわち、光デバイスの温度を一定に保持するために、光デバイスを加熱または冷却する。例えば、光ファイバ通信においては、熱電冷却素子を使って光デバイスの温度を一定に保持することにより、安定なシステム動作を実現している。
【０００５】
また、光デバイス自体に温度変化が生じても、性能変化が生じないように、温度性能を決める部分に温度変化の少ない材料を用いたり、逆向きの温度変化を引き起こす異種材料と組み合わせて補償する方法も知られている。このような方法は、光デバイスの設計、製作段階で取り入れられ、温度制御装置が不要となることから、システムの低コスト化に有益である。
【０００６】
ここで、光ファイバや光導波路において用いられているグレーティングと、チャープト・グレーティングとについて説明する。グレーティングは、分光学において光スペクトルを分光するために作られたデバイスであり、平面若しくは凹面の反射面上に多数の微細な溝を平行に刻んだものをいう。以下、本明細書では、グレーティングとして、この様な古典的なグレーティングは対象とせず、光ファイバ・グレーティングまたは光導波路グレーティングを対象とする。
【０００７】
光ファイバや光導波路において、グレーティングは、管内光波長の数分の１の周期を有し、屈折率、損失または利得の大小の縞を作り込んだ周期的な構造である。周期構造の形状は、正弦波状、矩形波状、鋸歯状波、またはこれらのなまった形状等がある。特に、周期が軸方向波長Λｇの１／２に等しい場合には、１つ１つの周期構造で反射された僅かな光が、等位相で重なり合って、結果として大きな反射率を示す。すなわち、分布した反射器として用いることができる。分布帰還型レーザ、分布ブラッグ反射型レーザは、このグレーティングを適用した例である。分布反射型レーザには、屈折率グレーティング、利得グレーティングがあり、屈折率グレーティングが多用される。これら半導体レーザで用いられるグレーティングには、一様なグレーティング（以下、ブラッグ・グレーティングという）が用いられる。
【０００８】
光ファイバや光導波路内に作り込まれたグレーティングにおいて、その周期が一方の端から他方の端に向かって徐々に変化している、すなわちその周期が徐々に拡大または縮小するものをチャープト・グレーティングという。広義の光導波路と見なすことができる半導体レーザにおいて、反射器としてチャープト・グレーティングを用いて、温度を変えることにより、発振波長を広範囲にわたって変化させることが行われている（例えば、非特許文献１参照）。同一構造のチャープト・グレーティングを、複数個カスケードに接続した分布反射構造をレーザの反射器として用いることにより、１５５０ｎｍ帯において、約１００ｎｍの波長掃引を実現している。
【０００９】
また、チャープト・グレーティングは、半導体モジュールにおいて、一定の出力レベルと単一のスペクトルを有する光源を実現するために用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
さらに、チャープト・グレーティングは、超高速・長距離光ファイバ通信において、光ファイバの波長分散を補償する手段として知られている（例えば、非特許文献２参照）。チャープト・グレーティングを光ファイバ内に作りつけたデバイスを、ファイバ・チャープト・グレーティングという。波長の違いに応じて反射点が変化するので、反射時の遅延時間差を利用して、長距離光ファイバの波長分散による波形劣化を補償するために用いられる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２５７４２２号公報
【００１２】
【非特許文献１】
Ｈ．　Ｉｓｈｉｉ，　Ｙ　Ｔｏｈｍｏｒｉ，　Ｙ．　Ｙｏｓｈｉｋｕｎｉ，　Ｔ．　Ｔａｍａｍｕｒａ　ａｎｄ　Ｙ．　Ｋｏｎｄｏ，　”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ　ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　ＤＢＲ　ｌａｓｅｒｓ　ｆｏｒ　ｂｒｏａｄ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｔｕｎｉｎｇ”，　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　ｖｏｌ．　５，　ｎｏ．　６，　ｐｐ．　６１３−６１５，　Ｊｕｎｅ　１９９３
【００１３】
【非特許文献２】
Ｋ．　Ｏ．　Ｈｉｌｌ　ａｎｄ　Ｇ．　Ｍｅｌｔｚ，　”Ｆｉｂｅｒ　Ｂｒａｇｇ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ａｎｄ　ｏｖｅｒｖｉｅｗ”，　ＩＥＥＥ／ＯＳＡ　Ｊ．　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈ．，　ｖｏｌ．　１５，　ｎｏ．　８，　ｐｐ．　１２６３−１２７６，　Ａｕｇ．　１９９７
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、可変波長レーザのチャープト・グレーティングは、波長可変範囲を広くするために用いられ、ファイバ・チャープト・グレーティングは、光ファイバ伝送時の波長分散による波形劣化を等化するために用いられている。しかしながら、チャープト・グレーティング自体の温度変化に対しては、十分に考慮が払われていなかった。
【００１５】
特に、可変波長レーザに用いられてきたチャープト・グレーティングは、駆動電流の変化に基づく屈折率変化と、温度変化に基づく熱膨張とに対して、必ずしも所望の効果を最適化するものとはなっていない。
【００１６】
本発明の目的は、温度による光デバイス性能変化を制御する課題を解決するために、光デバイス中の波長特性、位相特性を決定している部分の実効光学長を補償して、所望の温度特性を有するように制御された光デバイスを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、単一の波長で動作する光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、前記光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、光学系の温度変化に対して、光学長の温度変化が強調されて、はるかに大きな反射点移動が生じるというチャープト・グレーティングの温度変化の性質を用いて、光学系の温度変化を補償することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、複数の波長で動作する光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、前記光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結した縦続型チャープト・グレーティングを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、単一の波長で動作する光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、前記光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する方向性結合器を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の前記チャープト・グレーティングのグレーティングの短周期側を前記光学系に接合し、前記光学系の温度変化による特性の変化を補償することを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合したチャープト・グレーティングと、前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の前記反射デバイスは、前記チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の前記チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合した縦続型チャープト・グレーティングと、前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の前記反射デバイスは、前記縦続型チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の前記縦続型チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項５ないし１０のいずれかに記載の前記光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項５ないし１０のいずれかに記載の前記光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合したチャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の前記チャープト・グレーティングのいずれか一方のグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００３２】
請求項１５に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合した縦続型チャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の前記縦続型チャープト・グレーティングのいずれか一方のグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００３４】
請求項１７に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合したチャープト・グレーティングと、前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００３５】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の前記チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００３６】
請求項１９に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合した縦続型チャープト・グレーティングと前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００３７】
請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の前記縦続型チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００３８】
請求項２１に記載の発明は、１つの入力ポートから入力された複数の波長を有する光を複数の導波路ポートに振り分けるスター・カプラと、前記複数の導波路ポートに接続された互いに長さの異なる複数の導波路アレイと、該導波路アレイのスター・カプラに接続されていない端部に接合された、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００３９】
請求項２２に記載の発明は、１つの入力ポートから入力された複数の波長を有する光を複数の導波路ポートに振り分けるスター・カプラと、前記複数の導波路ポートに接続された互いに長さの異なる複数の導波路アレイと、該導波路アレイのスター・カプラに接続されていない端部に接合された、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結した縦続型チャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００４０】
請求項２３に記載の発明は、２つの方向性結合器のポート間を接続する互いに長さの異なる光ファイバまたは光導波路を有するマッハ・ツェンダ干渉計において、前記光ファイバまたは光導波路の少なくとも一方に、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する方向性結合器を備え、前記チャープト・グレーティングのグレーティングの短周期側が前記ポート間に挿入されていることを特徴とする。
【００４１】
請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載の前記チャープト・グレーティングのグレーティング部分に近接して電気的に発熱する発熱体を装着したことを特徴とする。
【００４２】
請求項２５に記載の発明は、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器の入力ポートに接続された入力ポートと、前記第１の方向性結合器の出力ポートに接続された出力ポートを有する第２の方向性結合器とを備え、前記チャープト・グレーティングのグレーティングの短周期側が前記第２の方向性結合器に接合されていることを特徴とする。
【００４３】
請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載の前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする。
【００４４】
請求項２７に記載の発明は、請求項２５に記載の前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする。
【００４５】
請求項２８に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の前記チャープト・グレーティングのグレーティングの長周期側を前記光学系に接合し、前記光学系の温度変化による特性の変化を増感することを特徴とする。
【００４６】
請求項２９に記載の発明は、光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの長周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合したチャープト・グレーティングと、前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００４７】
請求項３０に記載の発明は、請求項２９に記載の前記反射デバイスは、前記チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする。
【００４８】
請求項３１に記載の発明は、光学系の温度変化による特性の変化を制御する光デバイスであって、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの長周期側を前記光学系の光軸上の一端に接合した縦続型チャープト・グレーティングと、前記光学系の光軸上の他端に接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００４９】
請求項３２に記載の発明は、請求項３１に記載の前記反射デバイスは、前記縦続型チャープト・グレーティング、反射鏡またはブラッグ・グレーティングのいずれかであることを特徴とする。
【００５０】
請求項３３に記載の発明は、請求項２９ないし３２のいずれかに記載の前記光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする。
【００５１】
請求項３４に記載の発明は、請求項２９ないし３２のいずれかに記載の前記光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする。
【００５２】
請求項３５に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの長周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合したチャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００５３】
請求項３６に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの長周期側を前記２つの出力ポートの各々に接合した縦続型チャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００５４】
請求項３７に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの長周期側を前記一方の出力ポートに接合したチャープト・グレーティングと、前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００５５】
請求項３８に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの長周期側を前記一方の出力ポートに接合した縦続型チャープト・グレーティングと前記他方の出力ポートに接合された反射デバイスとを備えたことを特徴とする。
【００５６】
請求項３９に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合した第１のチャープト・グレーティングと、グレーティングの長周期側を前記他方の出力ポートに接合した第２のチャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００５７】
請求項４０に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、光の進行方向に向かって実効的屈折率が、各々異なる周期で周期的に変化する複数のチャープト・グレーティングを連結し、グレーティングの短周期側を前記一方の出力ポートに接合した第１の縦続型チャープト・グレーティングとグレーティングの長周期側を前記他方の出力ポートに接合した第２の縦続型チャープト・グレーティングとを備えたことを特徴とする。
【００５８】
請求項４１に記載の発明は、２つの方向性結合器のポート間を接続する互いに長さの異なる光ファイバまたは光導波路を有するマッハ・ツェンダ干渉計において、前記光ファイバまたは光導波路の少なくとも一方に、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する方向性結合器を備え、前記チャープト・グレーティングのグレーティングの長周期側が前記ポート間に挿入されていることを特徴とする。
【００５９】
請求項４２に記載の発明は、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを内蔵する第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器の入力ポートに接続された入力ポートと、前記第１の方向性結合器の出力ポートに接続された出力ポートを有する第２の方向性結合器とを備え、前記チャープト・グレーティングのグレーティングの長周期側が前記第２の方向性結合器に接合されていることを特徴とする。
【００６０】
請求項４３に記載の発明は、請求項４２に記載の前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、レーザ媒質を含むことを特徴とする。
【００６１】
請求項４４に記載の発明は、請求項４２に記載の前記第１の方向性結合器の入力ポートと前記第２の方向性結合器入力ポートとを接続する光学系は、非線形光学媒質を含むことを特徴とする。
【００６２】
請求項４５に記載の発明は、２つの出力ポートとなる光ファイバまたは光導波路の長さが互いに異なる方向性結合器と、前記一方の出力ポートに接合された反射デバイスと、既知の長さの光ファイバまたは光導波路を介して前記他方の出力ポートに接合された光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングとを備え、可変波長の光を前記方向性結合器に入力し、反射点を同定することにより、前記チャープト・グレーティングの温度特性を測定することを特徴とする。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明はチャープト・グレーティングの温度変化に関する新たな知見に基づき、光デバイスの適切な温度補償または温度増感を行うものである。
【００６４】
（光学系材料）
透明な光学系材料として用いられる材料は、石英ガラス材料、光学ガラス材料、高分子材料、半導体材料等がある。それぞれ屈折率、温度係数、熱膨張係数等の光学特性が異なり、それぞれのカテゴリーの中でも特性の異なる材料が開発されている。代表的な値を表１に示す。
【００６５】
【表１】
2004138680.tif 000003
【００６６】
但し、代表的な光学系材料の典型的な値を示すものであって、本発明の適用範囲を示すものではない。表１より、材料種別により異なるが、１℃当たり１０−５〜１０−８の桁で屈折率や物理的長さが変化しており、大きいものでは±３０℃の温度変化に対して０．５％にも及ぶ。
【００６７】
石英ガラスや高分子材料を用いる光ファイバ中に、チャープト・グレーティングを作製する方法として、紫外線照射による方法が一般的である。干渉縞やマスクを通して作られた紫外線の縞を、紫外線により屈折率が変化しやすい組成を有する光ファイバに照射して、光ファイバのコアおよび／またはクラッドに屈折率大小の縞を作りつける。また、石英ガラス、光学ガラス、高分子材料等を用いた導波路の場合には、材料特性や所望精度に応じて、紫外線照射の外に、電子ビーム露光とエッチングによるグレーティング形成法も使われる。
【００６８】
半導体光デバイスの場合には、電子ビーム露光とエッチングとにより導波路組成や導波路形状を変化させて、周期的な実効屈折率変化や形状変化を作り込むことが行われる。これらの作製方法は、半導体製造技術、ナノテクノロジー技術とも密接に関係しており、製造技術の進歩により、作製精度も向上している。
【００６９】
（基本原理）
本発明の基本原理について説明する。最初に、チャープト・グレーティング（以下、ＣＧという）の温度変化に対する特性変化について、直感的な説明を行っておく。本発明は、これまで認識されていなかった温度変化に対するＣＧの振る舞いに関する新たな知見に基づくものである。
【００７０】
図１に、チャープト・グレーティングの温度変化に対する特性変化を示す。基準温度におけるＣＧ１０を模式的に示す。縦の短い線による区切りは、グレーティング１周期を示しており、左端の最初の１周期１２を基準として、順次１０％ずつ周期が長くなる。実際の光ファイバや光導波路におけるＣＧは、図１に比べてごく僅かな周期変化しかなく、グレーティング周期の数は遙かに多い。
【００７１】
次に、温度変化によりＣＧ１０が一様に伸びて、ＣＧ２０に変化したとする。一様な伸びを作図で求めるために、ＣＧ１０の最初の１周期１２を中心とし、右端の最後の１周期１３を回転しつつ垂直方向に伸ばす。これによりＣＧ２０の最初の１周期２２と最後の１周期２３との間に新たなＣＧ２０が得られる。ＣＧ２０における温度変化後のグレーティング周期は、最後の１周期２３を求めたのと同様にして求めることができる。図１においては、ＣＧ２０は、約１８％伸びている。
【００７２】
ＣＧ１０におけるグレーティング周期１４に着目する。温度変化後において、グレーティング周期１４と同じ長さのグレーティング周期を有する位置を、ＣＧ２０において求めると、グレーティング周期２４が求まる。最初の１周期２２ととグレーティング周期２４との距離を、ＣＧ１０に移すと、グレーティング周期１５を得る。ここで、グレーティング周期１４〜１５の距離は、最初の１周期１２〜グレーティング周期１４の約２２％に相当し、温度変化による伸びの割合よりも大きい「収縮」が生じている。
【００７３】
このことから、
（１）グレーティング周期１４の位置は、温度変化によってグレーティング周期１５の位置まで移動する。その収縮移動量は、温度変化によるＣＧの伸張移動量よりも一般に大きい。
（２）最初の１周期１２から見ると、ＣＧ全体が温度変化で伸びたにも拘わらず、グレーティング周期１４と同じ周期を有するグレーティング周期２４またはグレーティング周期１５は、最初の１周期１２に近付く。
（３）最後の１周期１３から見ると、グレーティング周期２４またはグレーティング周期１５は、最後の１周期２３または最後の１周期１３から遠ざかる。遠ざかる距離は、温度変化による伸びよりも一般に大きい。
【００７４】
グレーティング周期１４またはグレーティング周期２４は、対応する同一波長を反射する位置を表していることを考慮すると、この原理を用いて光ファイバまたは光導波路の温度補償または温度増感を行うことができる。
【００７５】
図２に、光ファイバまたは光導波路におけるチャープト・グレーティングの特性変化を示す。図２（ａ）は、基準温度Ｔ０におけるＣＧであり、図２（ｂ）は、温度Ｔ０＋ΔＴにおけるＣＧである。以下の説明において、ＣＧは、光ファイバや光導波路のような光導波構造またはその周辺に作りつけられているとするが、実効的には光導波構造を有しない一様なバルク材料に作りつけられていても、光の回折による光の広がりの影響を無視できれば以下の議論は同様に成立する。簡単のために屈折率の大小が順次縞状に配置された屈折率グレーティングとし、グレーティング周期は、左端から順次一定値ａずつ広くなるとする。光は、左端から入射して、同じく左端から反射光が出射する。光ファイバまたは光導波路媒質の実効屈折率をｎｅｆｆとする。
【００７６】
温度Ｔ０においてｋ番目の局所的グレーティング周期ｄｋを、
ｄｋ＝ｄ１＋（ｋ−１）ａ　　　　　（式１）
とすると、最初の１周期１２からｋ番目の周期１６までの長さは、
ｘｋ＝Σｊ＝１ｋｄｉ＝ｄ１ｋ＋ａｋ（ｋ−１）／２　　　　　（式２）
周期ｄｋの縞を中心としたＣＧの部分において、
λ＝２ｎｅｆｆｄｋ　　　　　（式３）
の光が反射され、最初の１周期１２から反射点までの距離がｘｋで与えられることを意味している。なお、全長Ｌに含まれる全周期の数ｎＴは、
Ｌ＝ｄ１ｎＴ＋ａｎＴ（ｎＴ−１）／２　　　　　（式４）
より得られる。
【００７７】
次に、温度Ｔ０における長さＬが、温度Ｔ０＋ΔＴにおいてＬ［１＋αΔＴ］に伸びたとする。この変化は、熱膨張と屈折率変化の両方の温度変化を含んでいる。ｋ’　番目の周期１６は、
ｄ’ｋ’＝［ｄ１＋（ｋ’−１）ａ］（１＋αΔＴ）　　　　　（式５）
左端からｋ’　番目の周期１６までの長さは、
ｘ’ｋ’＝Σｊ＝１ｋ’ｄ’ｊ　　　　　（式６）
＝ｄ１（１＋αΔＴ）ｋ’＋ａ（１＋αΔＴ）ｋ’（１−ｋ’）／２
温度Ｔ０において、ｋ番目の周期１６の幅ｄｋと、その位置ｘｋに着目し、温度Ｔ０＋ΔＴにおいて、ｄｋと等しい値ｄ’ｋ’＝ｄｋを有する周期の位置ｘ’ｋ’を求める。次に、温度変化の前後における反射点の変化ｘ’ｋ’−ｘｋを求める。ここで、温度変化後の反射点ｘ’ｋ’が、元の反射点ｘｋよりも入射端に近付くか遠ざかるかに注目する。
【００７８】
上述したように、温度変化によって、熱膨張と屈折率温度変化の両方が影響を受ける。従って、
光学長Ｌ＝（実効屈折率ｎｅｆｆ）×（幾何学長Ｌｇ）　　　　　（式７）
の変化を扱う必要がある。ここで、実効屈折率ｎｅｆｆは、光学材料自体の屈折率と導波構造に基づく屈折率の両方を含む。光学長Ｌの温度変化は、
Ｌ（Ｔ０＋ΔＴ）＝Ｌ（Ｔ０）＋（ｄＬ／ｄＴ）ΔＴ　　　　　（式８）
＝Ｌ（Ｔ０）＋［ｎｅｆｆ（ｄＬｇ／ｄＴ）＋Ｌｇ（ｄｎｅｆｆ／ｄＴ）
］ΔＴ
係数αを、
α＝［ｎｅｆｆ（ｄＬｇ／ｄＴ）＋Ｌｇ（ｄｎｅｆｆ／ｄＴ）］　　　　（式９）
とおくと、
Ｌ（Ｔ０＋ΔＴ）＝Ｌ（Ｔ０）［１＋αΔＴ］　　　　　（式１０）
となる。
【００７９】
導波路構造に基づく屈折率は、材料の屈折率より一般的に小さいことから無視することができ、ここでは説明を簡略化している。導波路構造と使用波長とに依存する導波路構造に基づく屈折率も考慮して詳細な設計を行えば、さらに精度を向上することができる。
【００８０】
さらに、光デバイスの作製・実装においては、光学系部分を基板上に製作したり、クラッディングで覆ったり、外部の影響を排除するためにパッケージに実装したりする。このとき、基板・クラッディング・パッケージ等に用いられる材料は光学系部分とは異なることが多く、製作時や使用時の温度変化に伴い光学系に対して内部歪みを与える。光学材料に歪みが加わると、歪み光学効果を通じて屈折率やその温度変化が変化するので、この変化分も取り込む必要がある。本実施形態における温度補償および温度増感は、光学系に加わる歪みが均一であると見なされる場合に適用する。
【００８１】
ＣＧの温度変化数値例として、Ｌ＝５ｍｍ、ｄ１＝４９０ｎｍ、ａ＝０．００４７９ｎｍ、ｎｅｆｆ＝１．５、αΔＴ＝１×１０−４とすると、波長λ＝１５５０ｎｍに対して、
2004138680.tif 000004
長さＬ＝５ｍｍ、チャーピング量ａ＝０．００４７９ｎｍのＣＧに、短周期グレーティング側から光が入射した場合には、基準温度において波長１５５０ｎｍの光は、ｋ＝５５６６番目の周期を中心として反射される。温度変化αΔＴ＝１×１０−４後の反射は、長さの温度変化が＋２８０ｎｍであるのに対して、反射中心点の位置変化が−５３００ｎｍとなる。すなわち、長さの温度変化とは逆方向であり、光の入射端に近付く方向に大きくシフトすることがわかる。このシフト量は、チャープ量ａの値によって変化し、上述した数値例では、長さの温度変化の約２０倍にも及んでいる。
【００８２】
短周期グレーティング側から光が入射した場合には、熱膨張に伴ってＣＧ内の反射中心点が短周期側入射端に近付くことを示した。一方、ＣＧの長周期グレーティング側から光を入射すると、熱膨張に伴って反射中心点が長周期側入射端から遠ざかることがわかる。すなわち、光学長の温度変化が強調されて、はるかに大きな反射点シフトが生じる。
【００８３】
このようなＣＧの温度変化による反射点シフトの性質を用いて、光ファイバや光導波路の温度変化を補償することができる。図３（ａ）に、チャープト・グレーティングによる温度補償を示す。ＣＧ１０の短周期グレーティング側、すなわち最初の１周期１２に光ファイバや光導波路などの光学系３１を接続する。光学系３１は、光ファイバや光導波路のような光導波構造を有していてもよいし、バルク光学系のように光導波構造を有していなくてもよい。
【００８４】
ここで、ＣＧ１０を用いて、長さＬ０の光学系３１の温度変化を補償することを考える。簡単のために、ＣＧと補償対象光学系は同じ材料であり、熱膨張係数と屈折率温度変化率が等しいとする。基準温度におけるＬ０とｘｋとの和が、温度変化後のＬ０（１＋αΔＴ）とｘ’ｋ’との和に等しいという温度補償条件により、
Ｌ０＝（ｘｋ−ｘ’ｋ’）／αΔＴ　　　　　（式１２）
となる光学系の温度変化を補償することができる。
【００８５】
ここでは、ＣＧ１１と制御対象となる光学系３１とは、同じ屈折率、熱膨張係数、屈折率温度変化を示す同一材料であると想定している。光デバイスの温度補償技術にあっては、制御対象と制御手段が同一材料からなることは必ずしも自明のことではなく、むしろ異なる特性を示す異種材料を組み合わせることによって温度補償が行われる場合が一般的である。本実施形態によれば、特別な材料の組み合わせを選ぶことなく、両者を同一の材料により、温度補償または温度増感を行うことができる。もちろん、互いに特性の異なる異種材料の組み合わせに、拡張することも容易にできる。
【００８６】
温度補償の数値例を示す。上述した数値例に対して、温度補償ができる光学長Ｌ０は、（式１２）よりＬ０＝５２．９ｍｍとなる。すなわち、長さ約５０ｍｍの光学系の温度変化を、長さ５ｍｍのＣＧで補償することができる。なお、上述した数値例は、１４７０ｎｍ〜１６１０ｎｍに至る広範な波長帯域を対象としたものであり、必ずしも特定の波長帯域に最適化したものではない。波長１５５０ｎｍ帯域のみの補償に限定すれば、ＣＧの所要波長帯域は、約１／１０となり、所要長さは０．５ｍｍ程度となる。
【００８７】
波長帯域１４７０ｎｍ〜１６１０ｎｍをカバーするＣＧを想定した場合、グレーティング長Ｌによって、チャーピング量ａ、中心反射点の位置変化、および補償対象光学系の長さＬ０がどの様に変化するかを知ることは有益である。波長１５５０ｎｍにおいて、温度変化αΔＴ＝１０−４を補償するという条件から求めた数値を表２に示す。
【００８８】
【表２】
2004138680.tif 000005
【００８９】
この例では、波長１５５０ｎｍの中心反射点が、チャープト・グレーティングのほぼ中央にあることを考えると、長さＬ０の光学系を補償するために要するＣＧ長Ｌ／２は、およそＬ０／２０である。
【００９０】
図３（ｂ）に、チャープト・グレーティングによる温度増感を示す。ＣＧ１０の長周期グレーティング側、すなわち最後の１周期１３に、光ファイバまたは光導波路などの光学系３１を接続する。この構成によれば、光学系３１の温度変化を増感することができる。このとき、ＣＧ１０内の温度変化が大きいことから、接続する光ファイバまたは光導波路がなくても、大きな温度変化が得られることを指摘しておく。
【００９１】
図３（ａ）に示したＣＧ１０に対して、複数波長の光が入射した場合を考える。入射波長として表３に示す８チャンネルの波長を定義する。
【００９２】
【表３】
2004138680.tif 000006
【００９３】
なお、表３に示した光波長配置は、周波数間隔が比較的大きい、ＣＷＤＭ（ｃｏａｒｓｅ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を想定したもので、本発明の性能限界を示すものではない。実際に、光波長間隔が一層狭く光チャンネル数がさらに多いＤＷＤＭ（ｄｅｎｓｅ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に対しても、本発明を適用することができる。
【００９４】
ＣＧの最短周期をΛ１、最長周期をΛ８とし、波長λ５に対して温度補償をした場合に、他の波長における補償誤差を求める。上述したように、表２において、波長１５５０ｎｍで補償できる光学長Ｌ０（λ＝１５５０ｎｍ）を求めた。このときの波長は、表３におけるλ５に相当している。同様にして、他の波長λ１〜λ４、λ６〜λ８において補償できる光学長Ｌ０（λ＝λ１）、Ｌ０（λ＝λ２）、・・・を求め、Ｌ０（λ＝λ５）との相違を求めた結果を表４に示す。
【００９５】
【表４】
2004138680.tif 000007
【００９６】
この結果により、Ｌ＝２．５ｍｍの場合に、波長範囲±１５ｎｍの範囲において、補償誤差１％以下が得られること、および波長１４７０〜１６１０ｎｍにわたる幅±７０ｎｍの範囲において、補償誤差５％以下が得られることがわかる。しかしながら、１つのＣＧを用いて、２つ以上の波長において厳密な温度補償はできないことを示している。
【００９７】
波長多重光ファイバ通信のように複数波長の光を同時に扱う光デバイスにおいては、全波長に対して等しく高い精度を有する光デバイスが所望される。図４（ａ）に、１つの波長に対して温度補償を行う８波長分のＣＧを示す。各波長ごとのＣＧが重なり合わないようにずらして配置し、各々の波長において、ＣＧに接続する光ファイバまたは光導波路の温度変化を補償する。図４（ｂ）に、温度補償を行う場合を示す。温度補償された８本の光ファイバまたは光導波路を、図４（ｂ）に示すように重畳し、集積化することができる。
【００９８】
この集積化されたグレーティングを総体的に見ると、各チャンネルの波長λｉに対応する周期Λｉと、正確な温度補償をするために求められるチャープ量ａｉを有するチャープト・グレーティングを、光軸方向に鎖状に縦続接続したものとなっている。この複合デバイスを縦続型チャープト・グレーティング（以下、ＣＣＧ：Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ　ｃｈｉｒｐｅｄ　ｇｒａｔｉｎｇという）という。但し、各チャンネルのＣＧを設計するにあたっては、集積化するために各チャンネルのＣＧをシフトさせた量だけ、制御対象となる光ファイバまたは光導波路として、繰り入れて設計を行う必要がある。
【００９９】
波長λ５＝１５５０ｎｍに対して温度補償された光学系と、ＣＣＧとに対して、他の波長においても温度補償を実現するために要するａｉの値を表５に示す。
【０１００】
【表５】
2004138680.tif 000008
【０１０１】
この結果により、ＣＣＧにおいてチャンネルごとのチャープ量ａｉを最適に選択することによって、αΔＴ＝１０−４に対して全チャンネルの反射位置シフト量を等しくすることができ、全波長チャンネルで同時に温度補償を実現することができる。
【０１０２】
図４（ｂ）に示したＣＣＧの構成では、光ファイバまたは光導波路の光軸に沿って、光チャンネル中心波長の増加方向と、各チャンネル内のグレーティング周期の増加方向とが一致している。図５に、単一のＣＧにおいて短周期側から測った位置とグレーティング周期との関係を示す。短周期側から測った位置に対して、チャーピングが線形で変化する。図６に、ＣＣＧにおいて短周期側からはかった位置とグレーティング周期との関係を示す。図６（ａ）は、個別のチャンネルに対して温度補償を最適化したＣＣＧである。図６（ｂ）は、光ファイバまたは光導波路の光軸に沿って、光チャンネル中心波長の増加方向と各チャンネル内のグレーティング周期の増加方向とが互いに逆方向になるように配置したＣＣＧを示す。
【０１０３】
図４（ｃ）に、温度増感を行う場合を示す。温度増感された８本の光ファイバまたは光導波路を、図４（ｃ）に示すように重畳し、集積化することができる。上述したＣＣＧによる温度補償の詳細な説明からも明らかである。このとき、ＣＣＧ内の温度変化が大きいことから、接続する光ファイバまたは光導波路などの光学系３１がなくても、大きな温度変化が得られることを指摘しておく。
【０１０４】
（チャープト・グレーティング内蔵光方向性結合器）
平行配置された光ファイバ・コアまたは導波路コア間の光波結合を利用して、光パワーを分配または移行する光ファイバまたは光導波路方向性結合器が知られている。例えば、Ｐ．Ｙｅｈ　ａｎｄ　Ｈ．Ｆ．Ｔａｙｌｏｒ，　”Ｃｏｎｔｒａｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｃｏｕｐｌｅｒｓ　ｆｏｒ　ｇｕｉｄｅｄ　ｗａｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ”，　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，　ｖｏｌ．７，　ｐ．２８４８，　１９８０には、ブラッグ・グレーティングを内蔵した方向性結合器が記載されている。方向性結合器のコア部および／または隣接クラッディング部内に、屈折率、利得若しくは損失が周期的に変化するグレーティング構造を作りつける。このようにして光波の結合を制御する光デバイスを、グレーティング内蔵方向性結合器という。本実施形態では、さらにＣＧを採用したものをチャープト・グレーティング内蔵光方向性結合器（以下、ＣＧＤＣ：Ｃｈｉｒｐｅｄ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｃｏｕｐｌｅｒという）という。図７に、チャープト・グレーティング内蔵光方向性結合器の構成を示す。
【０１０５】
図７（ａ）に、温度補償を行う場合を示す。ＣＧＤＣの入力ポート６４から入射した光は、結合部グレーティング６１に対応する一定波長成分が選択的に反射され、もう一方の導波路に結合して出力ポート６５より出力される。結合部グレーティング６１のＣＧは、上述したように温度補償の機能を有する。入力ポート６４および出力ポート６５となる光ファイバまたは導波路の長さを勘案して、ＣＧＤＣの設計を行う。
【０１０６】
ここで、ＣＧまたはＣＣＧによる温度補償は、「反射型」であり、温度補償すべき導波路への光入力ポートと光出力ポートとは同一であった。これに対してＣＧＤＣによる温度補償は、光入力ポートと光出力ポートとが異なるために、「透過型」の構成にすることができる。このことは、光デバイスの構成、設計上大きな自由度を与え、本発明の適用領域と有効性が大幅に向上する。
【０１０７】
図７（ｂ）に、温度増感を行う場合を示す。結合部グレーティング６１の長周期側を、入力ポート６４および出力ポート６５となる光ファイバまたは導波路に接続する。このとき、ＣＧＤＣ内の温度による反射点シフトが大きいことから、接続する光ファイバまたは光導波路などの光学系３１がなくても、大きな温度変化が得られることを指摘しておく。
【０１０８】
（温度安定化ファブリ・ペロー干渉計）
図３（ａ）、図４（ｂ）および図７（ａ）にそれぞれ示した温度補償のためのＣＧを、温度補償モジュールという。従来、ファブリ・ペロー干渉計は、対向する１対の反射鏡間で光が共振する。この反射を安定に動作させるためには、反射鏡間の間隔を一定に保つ必要がある。この目的のために、温度補償モジュールが有用である。対向する反射デバイスとして、表６に示した組み合わせがある。ここで○印は、安定化ファブリ・ペロー干渉計として望ましい組み合わせ、×は安定化ができない組み合わせ、−は構成が複雑になる組み合わせを表す。
【０１０９】
【表６】
2004138680.tif 000009
【０１１０】
図８に、ＣＧによる温度安定化ファブリ・ペロー干渉計の構成を示す。図８（ａ）は、ＣＧ７１とＣＧ７２の組み合わせ、図８（ｂ）は、ＣＧ７１と反射鏡８１の組み合わせ、図８（ｃ）は、ＣＧ７１とブラッグ・グレーティング（Ｇ）８２の組み合わせである。また、ＣＣＧとＣＣＧの組み合わせ、ＣＣＧと反射鏡の組み合わせ、ＣＣＧとＧの組み合わせも有効である。なお、ＣＧＤＣは２つのポート間で「透過型」の性質を有するため、ファブリ・ペロー干渉計を構成するのは困難である。
【０１１１】
図９に、ファブリ・ペロー干渉計型の温度安定化狭帯域フィルタの構成を示す。幅の広いスペクトルを有する光源９２からの光は、次段光学系からの反射光を遮断する光アイソレータ９３を介して、温度安定化ファブリ・ペロー干渉計９１に入力される。温度安定化ファブリ・ペロー干渉計９１には、受光器９４が接続されている。温度安定化狭帯域フィルタは、広帯域の光スペクトル９５の中から所望の狭帯域スペクトル９６を取り出すことができる。このような狭帯域フィルタは、光ファイバ通信において、雑音除去、信号のスペクトル制御、波長多重信号から特定チャンネルの抽出、分光スペクトルの同定などの、多くの適用範囲がある。
【０１１２】
図１０に、ファブリ・ペロー干渉計型の波長レファレンスによる多波長安定化光源を示す。図１０（ａ）は構成図である。ＣＧとＣＧの組み合わせによる温度安定化ファブリ・ペロー干渉計１０１は、検出器１０７に接続され、波長誤差信号が検出される。制御部１０８は、波長誤差信号に基づいて、光源１０２〜１０５をフィードバック制御する。光源１０２〜１０５と温度安定化ファブリ・ペロー干渉計１０１との間には、合波器１０６と光アイソレータ９３とが接続されている。
【０１１３】
図１０（ｂ）に、温度安定化ファブリ・ペロー干渉計１０１において、１対の反射デバイス間で共振する半波長の数の変化に応じた周期的なスペクトルの透過波長１０９を示す。温度安定化ファブリ・ペロー干渉計１０１における周期的透過ピーク波長を用いて、フィードバック制御を行う。図１０（ｂ）における波長１１０を安定化するレファレンスを提供することができる。本実施形態では、４波長に対する波長レファレンスを示すが、波長数はこれに限るものではない。
【０１１４】
図８に示した温度安定化ファブリ・ペロー干渉計において、温度補償の対象とする光ファイバまたは光導波路などの光学系３１をレーザ媒質とし、または光学系３１の一部にレーザ媒質を含む場合には、温度変化に対して安定な波長を与えるレーザ発振が得られる。図８に示したＣＧとの組み合わせのみならず、表６に示したＣＣＧとの組み合わせを用いて、安定な波長を与える多波長のレーザ発振が得られる。
【０１１５】
図８に示した温度安定化ファブリ・ペロー干渉計において、温度補償の対象とする光ファイバまたは光導波路などの光学系３１を非線形光媒質とし、または光学系３１の一部に非線形光媒質を含む場合には、温度変化に対して安定な波長を与える非線形光デバイスが得られる。図８に示したＣＧとの組み合わせのみならず、表６に示したＣＣＧとの組み合わせを用いて、安定な波長を与える多波長の非線形光デバイスが得られる。
【０１１６】
非線形光媒質効果として、光高調波発生、光差周波発生、光混合、縮退４光波混合、光パラメトリック混合、誘導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱、誘導レーリー散乱、光ソリトン発生等による波長変換、光増幅、波形整形などを利用することができる。
【０１１７】
（温度安定化マイケルソン干渉計）
図１１に、ＣＧによるマイケルソン干渉計の構成を示す。図１１（ａ）に、温度安定化マイケルソン干渉計の構成を示す。方向性結合器１３１の２つの出力ポート１３２、１３３となる光ファイバまたは光導波路の各々の温度変化を補償するために、温度補償モジュールを用いて安定化する。
【０１１８】
図１１（ｂ）に、差分安定化マイケルソン干渉計の構成を示す。方向性結合器１３１の２つの出力ポート１３２、１３３となる光ファイバまたは光導波路の長さの差分１３８により生じる温度変化を補償する。長い方の出力ポート１３２に温度補償モジュールを接合し、短い方の出力ポート１３３に反射鏡８１を接合する。１波長または多波長で動作するマイケルソン型干渉計を安定化することができる。なお、長い方の出力ポート１３２に反射鏡８１を接合し、短い方の出力ポート１３３に温度増感モジュールを接合することによっても、安定化することができる。
【０１１９】
図１２に、マイケルソン干渉計型の温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器を示す。図１２（ａ）は構成図である。温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器は、図１１（ａ）に示した温度安定化マイケルソン干渉計の方向性結合器１３１の２つの入力ポート１３４、１３５となる光ファイバまたは光導波路に、位相変調光源１４１と振幅変調受光器１４２とを接続している。温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器は、温度変動の影響を受けることなく、位相変調光を振幅変調光の変換する。図１２（ｂ）に、温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器の振幅位相特性を示す。
【０１２０】
図１３に、マイケルソン干渉計型の波長レファレンスによる多波長安定化光源を示す。図１３（ａ）は構成図である。多波長安定化光源は、図１１（ａ）に示した温度安定化マイケルソン干渉計の方向性結合器１３１の２つの入力ポート１３４、１３５となる光ファイバまたは光導波路に、多波長多重化光源１５１と多波長波長誤差検出器１５２とを接続している。制御回路１５３は、多波長波長誤差検出器１５２により検出された波長誤差によって、多波長多重化光源１５１をフィードバック制御する。このようにして、温度変動の影響を受けることなく、安定した周波数レファレンスを提供する。図１３（ｂ）に、多波長安定化光源の波長透過特性を示す。周期的なスペクトルの透過波長１５５を、波長１５４に安定化する。
【０１２１】
図１４に、マイケルソン干渉計型の歪みセンサを示す。図１４（ａ）は構成図である。歪みセンサは、図１１（ａ）に示した温度安定化マイケルソン干渉計の方向性結合器１３１の２つの入力ポート１３４、１３５となる光ファイバまたは光導波路に、光源１６２と受光器１６３とを接続している。出力ポート１３２となる光ファイバまたは光導波路は、歪み検出部１６１を有している。このようにして、温度変動の影響を受けることなく、歪みを検出する。図１４（ｂ）に、歪み対透過振幅特性を示す。
【０１２２】
（ＡＷＧ）
複数波長の光を合波／分波する光合分波器は、超大容量波長多重光ファイバ通信の光デバイスとして、広く用いられている。代表的な光合分波器として、アレイ導波路グレーティング（以下、ＡＷＧ：Ａｒｒａｙ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇという）が知られている（例えば、Ｍ．Ｓｍｉｔ，　”Ｎｅｗ　ｆｏｃｕｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　ｐｌａｎａｒ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｈａｓｅｄ　ａｒｒａｙ”　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．　Ｖｏｌ．２４，　ｐｐ．３８５−３８６，　Ｍａｒｃｈ　１９８８、およびＭ．Ｓｍｉｔ，　Ｃ．Ｖａｎｄａｒｎ，　”ＰＨＡＳＡＲ−ｂａｓｅｄ　ＷＤＭ−ｄｅｖｉｃｅｓ，　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”　ＩＥＥＥ　Ｊ．　Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　Ｔｏｐｉｃｓ　ｉｎ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，　Ｖｏｌ．２，　Ｎｏ．２，　ｐｐ．２３６−２５０，　Ｊｕｎｅ　１９９６に詳しい。）。石英導波路等を用いたＡＷＧにより、数百チャンネルに及ぶ合波／分波が可能であり、Ｔｂｉｔ／ｓに及ぶ大容量システムを実現することができる。
【０１２３】
図１５に、ＡＷＧの構成を示す。複数チャンネルの光が入力ポート１７３からスター・カプラ１７１に入射し、アレイ導波路１７５に分配される。複数チャンネルの光は、複数のアレイ導波路間に設けられた長さの違いによって位相差が生じ、スター・カプラ１７２において波長ごとに分波される。複数チャンネルの光は、チャンネルごとに異なる光ファイバ１７４に出力されて分波される。逆の光路を取ると、複数のチャンネルが合波される。
【０１２４】
ＡＷＧは、主として石英導波路を用いて製作されているが、デバイス面積が大きく低コスト化が難しい。また、微妙な位相調整を必要とするため、高精度な温度安定化が必要とされている。ＡＷＧの温度安定化に対しては、高い関心が示されており、例えば、Ｙ．Ｋｏｋｕｂｕｎｎ，　Ｍ．Ｔａｋｉｚａｗａ　ａｎｄ　Ｓ．Ｔａｇａ，　”Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ａｔｈｅｒｍａｌ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ　ｆｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　ｄｅｖｉｃｅｓ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．３０，　ｐｐ．１２２３−１２２５，　１９９４には、石英導波路の上部クラッディングとして負の温度係数を持つ高分子材料を装着することが記載されている。この方法は、安定化できる温度範囲が狭く、付加されるストレスによりデバイス性能が劣化する。
【０１２５】
また、Ｙ．Ｉｎｏｕｅ，　Ａ．Ｋａｎｅｔｏ，　Ｆ．Ｈａｎａｗａ，　Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，　Ｋ．Ｈａｔｔｏｒｉ　ａｎｄ　Ｓ．Ｓｕｍｉｄａ，　”Ａｔｈｅｒｍａｌ　ｓｉｌｉｃａ　ｂａｓｅｄ　ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．３３，　ｐｐ．１９４５−１９４７，　１９９７には、アレイ導波路部分の３角形断面の溝を埋めた高分子材料を使用し、０〜８５℃の広温度範囲にわたって波長の温度変化を約１／２０に下げることが記載されている。この方法は、特殊な導波路構造のために光損失が大幅に増加する。
【０１２６】
さらに、Ａ．Ｋａｎｅｔｏ，　Ｓ．Ｋａｍｅｉ，　Ｙ．Ｉｎｏｕｅ，　Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ａｎｄ　Ａ．Ｓｕｇｉｔａ，　”Ａｔｈｅｒｍａｌ　ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ　ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　（ＡＷＧ）　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｎｅｗ　ｌｏｗｌｏｓｓ　ｇｒｏｏｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ”，　ＯＦＣ’９９，　ｐａｐｅｒ　ＴｕＯ１−１，　１９９９，　Ｓａｎ　Ｄｉｅｇｏ，　ＣＡには、三角形断面の溝を矢印型に変更することにより、低損失を保って温度特性を約１／５０に改善することが記載されている。
【０１２７】
さらにまた、Ｋ．Ｍａｒｕ，　Ｍ．Ｏｈｋａｗａ，　Ｈ．Ｎｏｕｎｅｎ，　Ｓ．Ｔａｋａｓｕｇｉ，　Ｓ．Ｋａｓｈｉｍｕｒａ，　Ｈ．Ｏｋａｎｏ　ａｎｄ　Ｈ．Ｕｅｔｓｕｋａ，　”Ａｔｈｅｒｍａｌ　ａｎｄ　ｃｅｎｔｅｒ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ　ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ”，　ＯＦＣ’２０００，　ｐａｐｅｒ　ＷＨ３，　２０００，　Ｓａｎ　Ｊｏｓｅ，　ＣＡには、入力スター・カプラに数個の三日月形の溝を作って高分子材料を充填することにより、−０．００１３ｎｍ／℃という高安定度を有することが記載されている。しかしながら、上述した４つの例では、いずれも付加的な位相誤差や偏光依存性を生じており、この補正を行うためにさらに損失が増加している。
【０１２８】
Ｈ．Ｈ．Ｙａｏ，　Ｃ．Ｚａｗａｄｚｋｉ，　Ｎ．Ｋｅｉｌ，　Ｍ．Ｂａｕｅｒ，　Ｃ．Ｄｒｅｙｅｒ　ａｎｄ　Ｊ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ　”Ａｔｈｅｒｍａｌ　ａｌｌ−ｐｏｌｙｍｅｒ　ａｒｒａｙｅｄ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”，　ＯＦＣ’２００２　ｉｎｖｉｔｅｄ　ｐａｐｅｒ　ＴｕＣ，　Ｍａｒｃｈ　１７−２２，　Ａｎａｈｅｉｍ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａには、適当な熱膨張係数を持つ高分子基板を選び、高分子材料だけを用いて、高分子導波路の温度依存性を補償することが記載されている。
【０１２９】
また、Ｇ．Ｗ．Ｙｏｆｆｅ，　Ｐ．Ａ．Ｋｒｕｇ，　Ｆ．Ｑｕｅｌｌｅｔｔｅ　ａｎｄ　Ｄ．Ｔｏｒｎｃｒａｆｔ，　”Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　Ｂｒａｇｇ　ｇｒａｔｉｎｇｓ”，　ＯＦＣ’９５，　ｐａｐｅｒ　ＷＩ４，　１９９５，　Ｓａｎ　Ｄｉｅｇｏ，　ＣＡおよび、Ｙ．Ｈｉｂｉｎｏ，　Ｍ．Ａｂｅ，　Ｔ．Ｔａｎａｋａ，　Ａ．Ｈｉｍｅｎｏ，　Ａ．Ｓｕｇｉｔａ，　Ｊ．Ａｌｂｅｒｔ，　Ｄ．Ｃ．Ｊｏｈｎｓｏｎ　ａｎｄ　Ｋ．Ｏ．Ｈｉｌｌ，　”Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ＵＶ−ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｂｒａｇｇ　ｇｒａｔｉｎｇｓ　ｉｎ　ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ　ＰＬＣｓ　ｏｎ　Ｓｉ”，　ＥＣＯＣ’９９，　ｐａｐｅｒ　ＰＤ１−５，　１９９９，　Ｎｉｃｅ，　Ｆｒａｎｃｅに示されているように、負性熱膨張係数のセラミック基板や合成バイメタル／シリコン基板上に石英ガラス導波路を形成するＡＷＧが知られている。これらＡＷＧは、直線性が悪く、製作プロセスが複雑になるという欠点を有する。
【０１３０】
入力スター・カプラに変更を加えることにより、温度特性を保持する方法が、Ｇ．Ｈｅｉｓｅ，　Ｈ．Ｗ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ　ａｎｄ　Ｐ．Ｃ．Ｃｌｅｍｅｎｓ，　”Ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｈａｓｅｄ　ａｒｒａｙ　ｆｉｌｔｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ　ｗｉｔｈ　ｐａｓｓｉｖｅｌｙ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ”，　ＥＣＯＣ’９８，　ｐｐ．３１９−３２０，　１９９８，　Ｍａｄｒｉｄ，　Ｓｐａｉｎに示されている。この方法は、入力ファイバの位置を温度変化に応じて移動させるので、製作工程が複雑になるとともに、長期の安定性に課題が残る。
【０１３１】
本発明にかかるチャープト・グレーティングを適用した合分波器を、反射型アレイ導波路エシュロン（以下、ＡＷＥ：Ａｒｒａｙ　Ｗａｇｅｇｕｉｄｅ　Ｅｃｈｅｌｏｎという）という。図１６に、ＡＷＥの構成を示す。入力ポート１７７からスター・カプラ１７６に入射した複数チャンネルの光は、長さの異なるアレイ導波路１７９に分配される。複数チャンネルの光は、アレイ導波路端面で反射された後、元のスター・カプラ１７６に戻る。複数チャンネルの光は、長さの異なるアレイ導波路で生じた位相差によって、チャンネルごとに分光されて互いに異なる出力ポート１７８より出力され分波される。逆の光路を取ると、複数のチャンネルが合波される。
【０１３２】
ＡＷＥは、図１５に示した破線ａで、ＡＷＧを折り返したものに相当する。また、ＡＷＥは、分光学の分野でエシュロンとして知られている分光デバイスを導波路化し、導波路端面で反射して、折り返したものに相当する。本実施形態によれば、素子自体の小型化が可能であり、複数波長に対して温度補償を行うことができる。
【０１３３】
ＡＷＥの温度安定化機構は、アレイ導波路１７９の各々にＣＧまたはＣＣＧを接続し、それぞれの導波路長の温度変化を全チャンネル波長に対して補償する。これによって、温度変化が生じてもアレイ導波路１７９における隣接導波路間の位相差を一定に保つことができ、温度によって合波／分波性能が変化しない合分波器を提供することができる。なお、上述したように、多波長チャンネルに対してＣＧを用いると補償誤差を生じるが、多少の誤差が許容できる少数チャンネル、狭チャンネル間隔のシステムなどでは、ＣＧによる補償も使用することができる。
【０１３４】
（温度安定化マッハ・ツェンダ干渉計）
図１７に、ＣＧＤＣによるマッハ・ツェンダ干渉計の構成を示す。図１７（ａ）に、温度安定化マッハ・ツェンダを示す。２つの方向性結合器１３１のポート間を接続する２つの光ファイバまたは光導波路の両方または一方に対して、図７（ａ）に示したＣＧＤＣを用いることにより、温度変動に対して安定なマッハ・ツェンダ干渉計を構成することができる。また、図１７（ｂ）に、差分安定化型マッハ・ツェンダ干渉計を示す。干渉計を構成する２つの光ファイバまたは光導波路の長さの差分に対して、ＣＧＤＣを用いることにより、温度安定化を図ることができる。
【０１３５】
図１８に、マッハ・ツェンダ干渉計型の温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器を示す。図１８（ａ）は構成図である。温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器は、図１７（ａ）に示した温度安定化マッハ・ツェンダ干渉計の方向性結合器１３１ａ，１３１ｂのそれぞれの入力ポート１３４、１３５となる光ファイバまたは光導波路に、位相変調光源１４１と振幅変調受光器１４２とを接続している。温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器は、温度変動の影響を受けることなく、位相変調光を振幅変調光の変換する。図１８（ｂ）に、温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器の振幅位相特性を示す。
【０１３６】
図１９に、マッハ・ツェンダ干渉計型の波長レファレンスによる多波長安定化光源を示す。図１９（ａ）は構成図である。多波長安定化光源は、図１７（ａ）に示した温度安定化マッハ・ツェンダ干渉計の方向性結合器１３１ａ，１３１ｂのそれぞれの入力ポート１３４、１３５となる光ファイバまたは光導波路に、多波長多重化光源１５１と多波長波長誤差検出器１５２とを接続している。制御回路１５３は、多波長波長誤差検出器１５２により検出された波長誤差によって、多波長多重化光源１５１をフィードバック制御する。このようにして、温度変動の影響を受けることなく、安定した周波数レファレンスを提供する。図１９（ｂ）に、多波長安定化光源の波長透過特性を示す。周期的なスペクトルの透過波長１５４を、波長１５５に安定化する。
【０１３７】
（温度安定化リング共振器）
図２０に、ＣＧＤＣによる温度安定化リング回路の構成を示す。図７（ａ）に示したＣＧＤＣの２つの出力ポート間を、方向性結合器２１２を介して、光ファイバまたは光導波路２１１によりリング状に接続する。ここで方向性結合器２１２は、入力ポートの一方と出力ポートの一方とを、光ファイバまたは光導波路２１１に接続する。入力ポートの他方と出力ポートの他方とは、リング回路への入出力に用いる。このような構成により、このリングで生じる温度変化をＣＧＤＣ１２１により補償する。
【０１３８】
図２１に、ＣＧＤＣによる温度安定化リング・レーザの構成を示す。上述した温度安定化リング回路において、リング状の光ファイバまたは光導波路２１１をレーザ媒質１１１とするか、またはその一部にレーザ媒質１１１を含める。レーザ媒質１１１を励起する光エネルギー供給するため、およびレーザ出力を取り出すために方向性結合器２１２を接続する。図２１（ａ）に示した温度安定化リング・レーザによれば、安定なレーザ光を得ることができる。
【０１３９】
また、リング状の光ファイバまたは光導波路２１１の中を、一方向のみに進行する発振光を得る場合には、図２１（ｂ）に示すように、アイソレータ２２１を配置する。さらに、図２１（ａ）または図２１（ｂ）に示すレーザ媒質１１１に代えて、非線形光媒質を用いることにより、安定な非線形光デバイスを得ることができる。非線形光媒質効果として、光高調波発生、光差周波発生、光混合、縮退４光波混合、光パラメトリック混合、誘導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱、誘導レーリー散乱、光ソリトン発生等による波長変換、光増幅、波形整形を利用することができる。
【０１４０】
本実施形態によれば、温度補償モジュールによって、光ファイバまたは光導波路の実効長の変化や屈折率変化を補償することにより、１）受動的または能動的な光フィルタの透過／反射スペクトルを、温度に対して一定に保つこと、２）レーザの発振波長を一定に保つこと、３）非線形光デバイスの動作波長を一定に保つこと、および波長多重光合分波器において複数チャンネル光の合波／分波特性を一定に保つこと、４）光ファイバ／光導波路歪みセンサから温度変化の影響を排除すること等ができる。
【０１４１】
（温度増感ファブリ・ペロー干渉計）
図３（ｂ）、図４（ｃ）および図７（ｂ）にそれぞれ示した温度増感のためのＣＧを、温度増感モジュールという。ファブリ・ペロー干渉計において、反射鏡間の光学長を変えることにより、透過する狭帯域光の波長を変えることができる。この目的に温度増感モジュールが有用である。対向する反射デバイスとして、表６に示した組み合わせを適用することができる。その組み合わせの方法は、図８に示した温度安定化ファブリ・ペロー干渉計と同じであり、光学系３１に接続するＣＧ７１の向きが異なる他は、構成も同じである。図２２（ａ）〜（ｃ）に、ＣＧによる温度増感ファブリ・ペロー干渉計の構成を示す。図８と同様に、ＣＧとの組み合わせのみならず、表６に示したＣＣＧとの組み合わせを用いて、温度増感ファブリ・ペロー干渉計を構成することができる。
【０１４２】
式１１を参照して示したように、ＣＧにおける温度変化の数値例からわかるように、温度変化によってＣＧ内部の反射点は大きくシフトする。従って、感度は少し犠牲にしてもコンパクトな光デバイスを実現する場合には、増感対象とする光ファイバまたは光導波路を取り除き、ＣＧのみで温度変化に敏感な光デバイスを構成することができる。図２２（ｄ）〜（ｆ）に、その構成を示す。ＣＣＧとの組み合わせを用いて構成した温度増感ファブリ・ペロー干渉計について同様である。
【０１４３】
図２３に、ファブリ・ペロー干渉計型の波長可変フィルタの構成を示す図である。幅の広いスペクトルを有する光源９２からの光は、次段光学系からの反射光を遮断する光アイソレータ９３を介して、温度増感ファブリ・ペロー干渉計１６１に入力される。温度増感ファブリ・ペロー干渉計１６１には、受光器２６２が接続されている。温度増感ファブリ・ペロー干渉計１６１の温度を掃引することにより、広帯域スペクトル９５から波長掃引スペクトル２６３を作り出すことができる。
【０１４４】
上述した温度増感ファブリ・ペロー干渉計において、制御対象とする光ファイバまたは光導波路などの光学系をレーザ媒質とし、または光学系の一部にレーザ媒質を含む場合には、温度によって波長が変化する波長可変レーザを構成することができる。温度安定化ファブリ・ペロー干渉計の場合と同様に、図８に示したＣＧとの組み合わせのみならず、表６に示したＣＣＧとの組み合わせを用いて、波長可変レーザを構成することができる。
【０１４５】
上述した温度増感ファブリ・ペロー干渉計において、制御対象とする光ファイバまたは光導波路などの光学系を非線形光媒質とし、または光学系の一部に非線形光媒質を含む場合には、温度によって波長が変化する波長可変非線形光デバイスを構成することができる。非線形光媒質効果として、光高調波発生、光差周波発生、光混合、縮退４光波混合、光パラメトリック混合、誘導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱、誘導レーリー散乱、光ソリトン発生等による波長変換、光増幅、波形整形などを利用することができる。
【０１４６】
図２４に、ファブリ・ペロー干渉計型の温度センサの構成を示す。制御対象となる光ファイバまたは光導波路である光学系３１は、温度により実効光学長が大きく変化する材料で構成されることが望ましい。上述したように、多少感度を犠牲にして小型化を希望する場合には、光学系３１を取り除き、図２２（ｂ）に示した構成とすることもできる。
【０１４７】
図２５に、ファブリ・ペロー干渉計型の温度検出回路を示す。図２５（ａ）は、構成図である。温度検出回路は、光源１６２からの光を、反射光遮断のためのアイソレータ９３を介して、温度センサ２９１に入射する。温度センサ２９１の出力は、受光器１６３に入力される。図２５（ｂ）に示すように、温度センサ２９１は、非常に狭帯域であるから、受光量から温度変化を高感度で検出することができる。
【０１４８】
（温度増感マイケルソン干渉計）
図１１（ａ）に示した温度安定化マイケルソン干渉計において、温度補償モジュールであるＣＧ１０を、温度増感モジュールに置き換えることにより、温度増感マイケルソン干渉計が得られる。マイケルソン干渉計の出力が２つ光路の位相差によることに着目すると、より高感度な温度センサを実現することができる。
【０１４９】
図２６に、プッシュ・プル温度増感型マイケルソン干渉計の構成を示す。マイケルソン干渉計の２光路に対して、長い光路３０１に温度増感モジュールを、短い光路３０２に温度補償モジュールを接続する（図２６（ａ））。温度補償モジュールは、ポートの長さを補償する以上に大きく変化することが望ましいので、短い光路３０２に接続する。温度による反射点シフトをプッシュ・プル方式により位相変化に変換し、高感度化することができる。なお、ポートの長さは等しくてもよいし、いずれの長さも０であってもよい（図２６（ｂ））。
【０１５０】
また、図１１（ｂ）に示した差分安定化マイケルソン干渉計において、温度補償モジュールであるＣＧ１０を、温度増感モジュールに置き換えることにより、差分増感マイケルソン干渉計が得られる。すなわち、長い方の出力ポートに温度増感モジュールを接合し、短い方の出力ポートに反射鏡を接合する。また、長い方の出力ポートに反射鏡を接合し、短い方の出力ポートに温度補償モジュールを接合することによっても、差分増感マイケルソン干渉計を構成することができる。さらに、多少感度を犠牲にして小型化を希望する場合には、図２６（ｂ）と同様に、ポートの長さを０とする構成にしてもよい。
【０１５１】
図２７に、マイケルソン干渉計型の温度センサを示す。図２７（ａ）は、構成図である。制御対象となる光ファイバまたは光導波路である光学系３１は、温度により実効光学長が大きく変化する材料で構成されることが望ましい。上述したように、多少感度を犠牲にして小型化を希望する場合には、光路２８１，２８２を取り除くこともできる。
【０１５２】
光源１６２からの光を、プッシュ・プル温度増感型マイケルソン干渉計に入射し、その出力を受光器１６３に入力する。図２７（ｂ）に示すように、温度センサは、受光量から温度変化を高感度で検出することができる。
【０１５３】
（温度増感マッハ・ツェンダ干渉計）
図１７に示した温度安定化マッハ・ツェンダ干渉計において、図７（ｂ）に示した温度増感モジュールであるＣＧＤＣを用いることにより、温度変動によって感度良く出力が変化するマッハ・ツェンダ干渉計を構成することができる。また、長い光路には温度増感モジュールを挿入し、短い光路には温度補償モジュールを挿入することにより、プッシュ・プル型の構成とすることもできる。
【０１５４】
図２８に、マッハ・ツェンダ干渉計型の温度センサを示す図である。図２８（ａ）は構成図である。上述した温度増感マッハ・ツェンダ干渉計の方向性結合器１３１ａ，１３１ｂのそれぞれの入力ポート１３４、１３５となる光ファイバまたは光導波路に、光源１６２と受光器１６３とを接続している。図２８（ｂ）に示すように、温度センサは、受光量から温度変化を高感度で検出することができる。
【０１５５】
（温度増感リング共振器）
図２０に示した温度安定化リング回路において、ＣＧＤＣ１２１を温度増感モジュールとする。このリングで生じる温度変化をＣＧＤＣにより増感する。図２１に示した温度安定化リング・レーザにおいて、ＣＧＤＣ１２１を温度増感モジュールとすることにより、温度による波長可変レーザを構成することができる。さらに、レーザ媒質に代えて、非線形光媒質を用いることにより、温度変化によって感度良く波長が変化する非線形光デバイスを得ることができる。非線形光媒質効果として、光高調波発生、光差周波発生、光混合、縮退４光波混合、光パラメトリック混合、誘導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱、誘導レーリー散乱、光ソリトン発生等による波長変換、光増幅、波形整形を利用することができる。
【０１５６】
本実施形態によれば、温度増感モジュールによって、光ファイバや光導波路の実効長の変化や屈折率変化を増感することにより、１）受動的または能動的光フィルタの透過／反射スペクトルの温度または駆動電力に対する変化を拡大して可変掃引範囲を大きくすること、２）レーザ発振の可変波長範囲ないしは掃引波長範囲を拡大すること、３）非線形光デバイスの波長可変範囲を拡大すること等ができる。
【０１５７】
また、本実施形態によれば、ＣＣＧを用いることにより、複数波長に対して同時に温度補償または温度増感を行うことができる。
【０１５８】
（ＣＧ、ＣＣＧの測定方法）
ＣＧの設計にあたっては、解析的手法が困難であり、現実問題として数値解に頼らざるを得ない部分が多い。光デバイスによっては、複雑な製作プロセスが要求されるので、設計通りのＣＧが構成されたか否かを実際に測定して確認しなければならない。このような目的には、製作された光デバイスと同一の材料、構造、製作プロセスで製作したＣＧまたはＣＣＧを測定して確認する。
【０１５９】
ＣＧまたはＣＣＧの反射波長域、反射率等は、可変波長の光を入射し、反射光の強度を測定することにより求める。本実施形態においては、反射光の波長領域の中心点が温度によってどの様に変化するかが重要である。光軸方向の長さが波長に比べて非常に大きなＣＧにおいて、反射点を同定することは困難であるが、図１１（ｂ）に示した差分安定化マイケルソン干渉計を構成することにより、中心点を求めることができる。
【０１６０】
図２９（ａ）に、マイケルソン干渉計型の温度依存性測定回路を示す。マイケルソン干渉計において、一方のアームには反射鏡を接続し、他方のアームにはＣＧまたはＣＣＧを接続する。全測定系の温度が均一であるとすると、ＣＧまたはＣＣＧが補償する対象は、他方のアーム３７１の長さであり、この長さを既知とする。このとき、温度が変化したときの一定波長の入力光に対するマイケルソン干渉計の出力により、図２９（ｂ）に示すように、ＣＧまたはＣＣＧの反射点の動きを知ることができる。
【０１６１】
（熱光学効果スイッチ・モジュール）
光導波路の熱光学効果を用いた従来の光スイッチは、例えば、Ａ．Ｓｕｇｉｔａ，　Ｋ．Ｊｉｎｇｕｊｉ，　Ｎ．Ｔａｋａｔｏ，　Ｋ．Ｋａｔｏｈ　ａｎｄ　Ｍ．Ｋａｗａｃｈｉ，　”Ｂｒｉｄｇｅ−ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｓｉｌｉｃａ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔｅｒ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ　ｔｙｐｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｗｉｔｃｈ”，　Ｔｒａｎｓ．　ＩＥＩＣＥ，　ｖｏｌ．Ｅ７３，　ｎｏ．１，　ｐｐ．１０５−１０９，　１９９０　に記載されている。ここで、上述したＣＧの温度変化による反射点シフトの性質を用いると、小さな温度変化、すなわち少ない電力でスイッチングが可能な熱光学効果スイッチを実現することができる。
【０１６２】
温度補償モジュールにおいて、ＣＧ、ＣＣＧまたはＣＧＤＣに近接し、かつ光学的に損失や歪みによる屈折率変動を与えない距離に、局部的に電気加熱を行うヒータを設置する。グレーティングの温度を変化させることによって、光路長を変更することができる。この光路長変化は、光ファイバや光導波路の温度変化に比べて優に１桁以上大きい。従って、単純に光ファイバや光導波路を加熱する熱効果スイッチに比べて、１桁以上小さい加熱電力と温度変化によりスイッチングを行うことができる。また、温度補償モジュールを局部的に加熱することによって、周囲温度に対しては安定であり、局部加熱に対しては、敏感な熱光学効果スイッチが可能となる。
【０１６３】
図３０に、熱光学効果スイッチ・モジュールの構成を示す。図３０（ａ）にＣＧの場合を、図３０（ｂ）にＣＧＤＣの場合を示す。局部加熱に用いるヒータは、例えばクローム、タングステンのような抵抗材料を薄膜の形で装着することにより得られる。局部加熱による温度上昇は、チャープト・グレーティング部全体にわたって均一であることが必要である。装着形態は、光ファイバまたは光導波路を伝搬する光の電磁界強度が十分に低下した距離に設置するものとし、面内の片側でもよいし、両側でもよい。光ファイバの場合には、光ファイバ・コアを取り巻く形状でもよく、光導波路の場合には、導波路を形成する平面内を含まない平行な平面内に設置する形状でもよい。
【０１６４】
上述のＣＧまたはＣＣＧを用いた熱光学効果スイッチ・モジュールと、方向性結合器１３１とを用いて、マイケルソン型干渉計を構成する。温度安定化を行うとともに、熱光学効果を通じて、高感度に光の強度をスイッチングすることができる。
【０１６５】
図３１に、マイケルソン干渉計型熱光学効果スイッチの構成を示す。図３１（ａ）に示したように、図１１に示した温度安定化モジュールの場合と同様に、マイケルソン干渉計の出力ポート１３２にＣＧの熱光学効果スイッチ・モジュールを接続し、出力ポート１３３にＣＧの温度安定化モジュールを接続する。また、図３１（ｂ）に示したように、出力ポート１３３にＣＧの熱光学効果スイッチ・モジュールを接続し、出力ポート１３３に反射鏡またはブラッグ・グレーティングを接続することができる。
【０１６６】
上述のＣＧＤＣを用いた熱光学効果スイッチ・モジュールと、方向性結合器１３１ａ，１３１ｂとを用いて、マッハ・ツェンダ型干渉計を構成する。温度安定化を行うとともに、熱光学効果を通じて、高感度に光の経路をスイッチングすることができる。
【０１６７】
図３２に、マッハ・ツェンダ型干渉計の熱光学効果スイッチの構成を示す。図３２（ａ）に示したように、図１７の温度安定化モジュールの場合と同様に、２つの方向性結合器１３１のポート間を接続する２つの光ファイバまたは光導波路の両方または一方に対して、ＣＧＤＣの熱光学効果スイッチ・モジュールとＣＧＤＣの温度安定化モジュールとを接続する。また、図３２（ｂ）に示したように、一方にＣＧＤＣの熱光学効果スイッチ・モジュールを、他方に光ファイバまたは光導波路を接続する構成とすることもできる。
【０１６８】
本実施形態によれば、抵抗加熱等の手段によって、少ない電力によりＣＧの温度を変えることにより、温度補償をした状態を保ちながら、光ファイバまたは光導波路を通過する光の強度や経路をスイッチングすることができる。
【０１６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学系の光軸上の一端に接合され、光の進行方向に向かって実効的屈折率が周期的に変化するチャープト・グレーティングを備え、光学系の温度変化による特性の変化を制御するので、光デバイス中の波長特性、位相特性を決定している部分の実効光学長を補償して、所望の温度特性を有するように制御された光デバイスを提供することができ、周囲温度を一定に維持する温度安定化装置などを不要とし、または簡略化することが可能となる。
【０１７０】
また、本発明によれば、小型高感度の可変光デバイスを実現することができ、光システムの小型化、省電力化、低コスト化に貢献できる光デバイスを提供することが可能となる。
【０１７１】
さらに、本発明によれば、温度補償をした状態を保ちながら、光ファイバまたは光導波路を通過する光の強度や経路をスイッチングすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チャープト・グレーティングの温度変化に対する特性変化を示す図である。
【図２】光ファイバまたは光導波路におけるチャープト・グレーティングの特性変化を示す図である。
【図３】チャープト・グレーティングによる温度補償および温度増感を説明するための図である。
【図４】縦続型チャープト・グレーティングによる温度補償および温度増感を説明するための図である。
【図５】単一のＣＧにおいて短周期側から測った位置とグレーティング周期との関係を示す図である。
【図６】ＣＣＧにおいて短周期側から測った位置とグレーティング周期との関係を示す図である。
【図７】チャープト・グレーティング内蔵光方向性結合器の構成を示す図である。
【図８】ＣＧによる温度安定化ファブリ・ペロー干渉計の構成を示す図である。
【図９】ファブリ・ペロー干渉計型の温度安定化狭帯域フィルタの構成を示す図である。
【図１０】ファブリ・ペロー干渉計型の波長レファレンスによる多波長安定化光源の構成を示す図である。
【図１１】ＣＧによるマイケルソン干渉計の構成を示す図である。
【図１２】マイケルソン干渉計型の温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器を示す図である。
【図１３】マイケルソン干渉計型の波長レファレンスによる多波長安定化光源を示す図である。
【図１４】マイケルソン干渉計型の歪みセンサを示す図である。
【図１５】ＡＷＧの構成を示す図である。
【図１６】ＡＷＥの構成を示す図である。
【図１７】ＣＧＤＣによるマッハ・ツェンダ干渉計の構成を示す図である。
【図１８】マッハ・ツェンダ干渉計型の温度安定化ＰＭ−ＡＭ変換器を示す図である。
【図１９】マッハ・ツェンダ干渉計型の波長レファレンスによる多波長安定化光源を示す図である。
【図２０】ＣＧＤＣによる温度安定化リング回路の構成を示す図である。
【図２１】ＣＧＤＣによる温度安定化リング・レーザの構成を示す図である。
【図２２】ＣＧによる温度増感ファブリ・ペロー干渉計の構成を示す図である。
【図２３】ファブリ・ペロー干渉計型の波長可変フィルタの構成を示す図である。
【図２４】ファブリ・ペロー干渉計型の温度センサの構成を示す図である。
【図２５】ファブリ・ペロー干渉計型の温度検出回路を示す図である。
【図２６】プッシュ・プル温度増感型マイケルソン干渉計の構成を示す図である。
【図２７】マイケルソン干渉計型の温度センサを示す図である。
【図２８】マッハ・ツェンダ干渉計型の温度センサを示す図である。
【図２９】マイケルソン干渉計型の温度依存性測定回路を示す図である。
【図３０】熱光学効果スイッチ・モジュールの構成を示す図である。
【図３１】マイケルソン干渉計型の熱光学効果スイッチの構成を示す図である。
【図３２】マッハ・ツェンダ型干渉計の熱光学効果スイッチの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０，７１，７２　　チャープト・グレーティング（ＣＧ）
３１　　光学系
６１　　結合部グレーティング
８１　　反射鏡
８２　　ブラッグ・グレーティング（Ｇ）
９１，１０１　　温度安定化ファブリ・ペロー干渉計
１２１　　チャープト・グレーティング内蔵光方向性結合器（ＣＧＤＣ）
１６１　　温度増感ファブリ・ペロー干渉計
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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