(57)【要約】【課題】  所望の反射特性を有する回折格子素子を容易に製造する方法等を提供する。【解決手段】  位相格子マスク(20)を介して光ファイバ(10)に屈折率変化誘起光Ａが照射される期間中に、該位相格子マスク(20)が、該位相格子マスク(20)の格子周期の１／２の距離だけ該光ファイバ(10)に対して相対的にずらされる。【選択図】  図２
2004157528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路と、該光導波路の長手方向に沿って形成された回折格子とを備える回折格子素子の製造方法であって、
前記光導波路の側方であって、該光導波路に対して第１相対的配置関係になるよう配置された位相格子マスクを介して、屈折率変化誘起光を前記光導波路に照射する第１ステップと、
前記光導波路の長手方向に沿って前記位相格子マスクを、前記第１相対的配置関係と異なる第２相対的配置関係になるよう、該位相格子マスクの格子周期Ｍ（ただし、Ｍは奇数）の１／２の距離だけずらした状態で、該ずらされた位相格子マスクを介して前記屈折率変化誘起光を前記光導波路に照射する第２ステップとを備えた回折格子素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおける前記屈折率変化誘起光の照射量は、前記第２ステップにおける前記屈折率変化誘起光の照射量と略等しいことを特徴とする請求項１記載の回折格子素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１ステップ及び前記第２ステップは、交互に複数回繰り返されることを特徴とする請求項１記載の回折格子素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１ステップの繰り返し回数と前記第２ステップの繰り返し回数は、互いに等しいことを特徴とする請求項３記載の回折格子素子の作製方法。
【請求項５】
前記第１ステップにおける前記屈折率変化誘起光の照射量は、該第１ステップが繰り返されるごとに変えられないとともに、前記第２ステップにおける前記屈折率変化誘起光の照射量も、該第２ステップが繰り返されるごとに変えられないことを特徴とする請求項３記載の回折格子素子の作製方法。
【請求項６】
前記第１ステップにおける前記屈折率変化誘起光の照射量は、該第１ステップが繰り返されるごとに変えられるとともに、前記第２ステップにおける前記屈折率変化誘起光の照射量は、該第２ステップが繰り返されるごとに変えられることを特徴とする請求項３記載の回折格子素子の作製方法。
【請求項７】
光導波路と、該光導波路の長手方向に沿って回折格子が形成された回折格子素子であって、請求項１記載の回折格子素子作の製方法により作製された回折格子素子。
【請求項８】
信号光を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路の所定位置に配置された、請求項７記載の回折格子素子を備えた光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光導波路と、該光導波路の長手方向に沿って形成された回折格子とを備えた光導波路型回折格子素子、その製造方法及びそれを含む光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路型回折格子素子は、光導波路（例えば光ファイバ）を含み、該光導波路の長手方向に沿って屈折率変調による回折格子が形成され光学デバイスである。このような回折格子素子うち、格子周期が比較的短いブラッグ型回折格子を含む回折格子素子は、光導波路を導波し回折格子に到達した導波光成分のうちブラッグ条件を満たす波長の光成分を選択的に反射させることができるので、例えば光通信システムにおいて光フィルタ等として用いられ得る。
【０００３】
上述のようなブラッグ型回折格子を含む回折格子素子は、位相格子法により製造され得る（例えば非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００４】
すなわち、或る波長域の光成分に対して感光性を有する光導波路が用意されるとともに、透明平板の一方の面に位相格子が形成された位相格子マスクが用意される。この位相格子マスクが光導波路の側方に配置された状態で、位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光が光導波路に照射される。このとき、位相格子マスクに入射された屈折率変化誘起光は位相格子により回折され、＋１次回折光及び−１次回折光が生じ、これら＋１次回折光と−１次回折光との干渉縞が形成される。そして、この干渉縞に相当する屈折率変化誘起光の空間的な強度変調に応じて、感光性を有する光導波路では空間的な屈折率変調が生じ回折格子が形成される。これにより、光導波路型回折格子素子が得られる。
【０００５】
【非特許文献１】K. O. Hill, et al., "Bragg gratings fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask", Appl. Phys. Lett., Vol.62, No.10, pp.1035-1037 (1993)
【０００６】
【非特許文献２】A. Inoue, et al., "Optimization of Fiber Bragg Grating for Dense WDM Transmission System", IEICE Trans. Electron., Vol.E81-C, No.8, pp.1209-1218 (1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明者らは、以上のように製造された従来の回折格子素子について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の回折格子素子は、回折格子における平均実効屈折率Ｎ及び格子周期ｄに応じたブラッグ波長λＢ（＝２Ｎｄ）の導波光を選択的に反射させることができる。しかしながら、従来の回折格子素子は、ブラッグ波長λＢの導波光を選択的に反射させるだけでなく、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光をも反射させる場合がある。この場合、この回折格子素子は、意図していない反射特性を有することになり、例えば光ＡＤＭ（Add Drop Multiplexer）の一構成要素である光フィルタとしての適用が難しくなるという課題があった。
【０００８】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、所望の反射特性を有する回折格子素子、該回折格子素子を容易に製造することができる方法、及び該回折格子素子を含む光通信システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回折格子素子の製造方法は、光導波路の側方に配置された位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光を該光導波路に照射し、光導波路の長手方向に沿って屈折率変調による回折格子を形成する。
【００１０】
具体的に、当該製造方法は、光導波路の側方であって、該光導波路に対して第１相対的配置関係になるよう配置された位相格子マスクを介して、屈折率変化誘起光を光導波路に照射する第１ステップと、第１相対的配置関係と異なる第２相対的配置関係になるよう、光導波路に対して相対的にずらされた位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光を光導波路に照射する第２ステップとを備える。特に、この第２ステップでは、屈折率変化誘起光の照射に先だって、光導波路の長手方向に沿って位相格子マスクが、該位相格子マスクの格子周期Ｍ（ただし、Ｍは奇数）の１／２の距離だけ相対的にずらされる。
【００１１】
この発明によれば、第１ステップでは、光導波路と位相格子マスクが第１相対的配置関係に設定される。一方、第２ステップでは、光導波路と位相格子マスクが第１相対的配置関係と異なる第２相対的配置関係に設定されるよう、該光導波路の長手方向に沿って位相格子マスクが、該位相格子マスクの格子周期Ｍ（ただし、Ｍは奇数）の１／２の距離だけずらされる。そして、第１ステップでは、第１相対的配置関係下の位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光が光導波路に照射され、また、第２ステップでは、第２相対的配置関係下の位相格子マスクを介して屈折率変化誘起光が光導波路に照射される。このように、第１ステップにおける第１相対的配置関係と、第２ステップにおける第２相対的配置関係とで、位相格子マスクが、該位相格子マスクの格子周期Ｍの１／２の距離だけ、光導波路に対して相対的にずらされている。これにより、位相格子マスクから０次光が発生したとしても、屈折率変調による回折格子が形成された回折格子素子は、不要な周期の変調成分が除去又は低減される。その結果、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光の反射が抑制され、所望の反射特性を有する回折格子素子が得られる。
【００１２】
この発明に係る回折格子素子の製造方法において、第１ステップにおける屈折率変化誘起光の照射量は、第２ステップにおける屈折率変化誘起光の照射量と略等しいのが好ましい。また、第１ステップ及び第２ステップは、交互に繰り返しされるのが好ましい。このとき、第１ステップの繰り返し回数と第２ステップの繰り返し回数は互いに等しくてもよい。なお、第１ステップにおける屈折率変化誘起光の照射量は、該第１ステップが繰り返されるごとに変更されても、変更されなくてもよい。同様に、第２ステップにおける屈折率変化誘起光の照射量は、該第２ステップが繰り返されるごとに変更されても変更されなくてもよい。
【００１３】
この発明に係る回折格子素子は、上述の製造方法（この発明に係る回折格子の製造方法）により製造された光学デバイスであって、光導波路と、該光導波路の長手方向に沿って形成された屈折率変調による回折格子を備える。この回折格子素子は、不要な周期の変調成分が除去又は低減されている。その結果、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光の反射が抑制され、所望の反射特性が得られる。
【００１４】
さらに、この発明に係る光通信システムは、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光を伝送する光伝送路と、該光伝送路の所定位置に配置された、上述のような構造を有する回折格子素子（この発明に係る回折格子素子）を含む。この光通信システムでは、上記回折格子素子により信号光が処理（例えば反射など）されるので、高品質の信号伝送が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、第１ステップにおける屈折率変化誘起光の照射と第２ステップにおける屈折率変化誘起光の照射との間において、光導波路の長手方向に沿って位相格子マスクが、該位相格子マスクの格子周期Ｍ（ただし、Ｍは奇数）の１／２の距離だけずらされる。これにより、位相格子マスクから０次光が発生したとしても、得られた回折格子素子は、不要な周期の変調成分が除去又は低減される。その結果、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光の反射が抑制され、所望の反射特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明に係る回折格子素子、その製造方法、及びそれを含む光通信システムの各実施形態を、図１〜図７を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、この発明に係る回折格子素子の構造及びその製造方法を概略説明するための図である。この図には、説明の便宜のためにｘｙｚ直交座標系が示されている。ｘｙｚ直交座標系のｙ軸は、光導波路である光ファイバ１０の光軸に平行である。ｘｙｚ直交座標系の原点は、位相格子マスク２０の位相格子が形成された面２１の中央に位置する。図１（ａ）はｘｙ平面に沿った位相格子マスク２０及び光ファイバ１０の断面構造を示し、図１（ｂ）はｘｚ平面に沿った光ファイバ１０の断面構造を示す。
【００１８】
光ファイバ１０は、光軸に沿って伸びたコア領域１１と、該コア領域１１の外周を取り囲むクラッド領域１２とを備え、石英ガラスを主成分とする光導波路である。コア領域１１には、屈折率上昇剤としてＧｅＯ２が添加されている。また、このＧｅＯ２は感光剤としても機能する。すなわち、ＧｅＯ２が添加された石英ガラスからなるコア領域１１は、屈折率変化誘起光（例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光源から出力される波長２４８ｎｍの紫外レーザ光）が照射されることで、その照射量に応じた量だけ屈折率が上昇する。
【００１９】
位相格子マスク２０は、石英ガラスからなる透明平板と、該透明平板の一方の面２１に形成された位相格子を備える。そして、この位相格子面２１が光ファイバ１０の側方に対面するように、位相格子マスク２０が配置される。このとき、光ファイバ１０の光軸はｙ軸に平行であり、位相格子マスク２０の位相格子面２１はｙｚ平面に平行であり、位相格子面２１の格子方向はｚ軸に平行である。
【００２０】
屈折率変化誘起光Ａは、位相格子マスク２０を介して光ファイバ１０へ照射される。また、その照射位置は、光ファイバ１０の長手方向に沿って、屈折率変調を形成すべき範囲に亘り、繰り返し走査される。このとき、位相格子マスク２０に入射された屈折率変化誘起光Ａは、位相格子面２１の位相格子により回折され、＋１次回折光及び−１次回折光が生じて、これら＋１次回折光と−１次回折光と干渉縞が形成される。そして、この干渉縞に相当する屈折率変化誘起光Ａの空間的な強度変調に応じて、感光性を有する光ファイバ１０のコア領域１１では空間的な屈折率変調による回折格子が形成される。このような屈折率変化誘起光Ａの多重照射により当該回折格子素子が得られる。
【００２１】
＋１次回折光と−１次回折光との干渉縞による屈折率変化誘起光Ａの強度分布Ｉ１(ｙ)は、以下の式（１）で表される。
【数１】
2004157528.tif 000003
【００２２】
ここで、ｋは屈折率変化誘起光Ａの波数であり、Ａ＋１は＋１次回折光の振幅であり、Ａ−１は−１次回折光の振幅であり、θ＋１は＋１次回折光の回折角であり、θ−１は−１次回折光の回折角である。なお、この式の右辺において時間因子は省略されている。
【００２３】
また、＋１次回折光及び１次回折光それぞれの振幅は互いに等しく、＋１次回折光及び−１次回折光それぞれの回折角も互いに等しいとして、以下の式（２）が成り立つ。
【数２】
2004157528.tif 000004
【００２４】
このとき、上記式（１）は、以下の式（３）で表される。
【数３】
2004157528.tif 000005
【００２５】
この式（３）で表される強度分布Ｉ1(ｙ)は、変数ｙについての周期関数である。強度分布Ｉ１(ｙ)の周期をｄとし、位相格子マスク２０の位相格子の周期をΛとすると、これらのパラメータの間には、以下の式（４）の関係が成り立つ。
【数４】
2004157528.tif 000006
【００２６】
光ファイバ１０に形成されるべき回折格子の周期（強度分布Ｉ１(ｙ)の周期）ｄは、位相格子マスク２０の位相格子の周期Λの１／２となる。また、光ファイバ１０における回折格子は、以下の式（５）で表される回折角θ１で回折する±１次回折光により形成される。
【数５】
2004157528.tif 000007
【００２７】
ここまでは、±１次回折光のみの干渉による、光ファイバ１０における回折格子の形成について説明してきた。しかしながら、実際には、位相格子マスク２０からは、±１次回折光が出射されるだけでなく、０次光も出射される。位相格子マスク２０から出射される０次光のパワーを零にするのは現実には極めて困難である。
【００２８】
したがって、±１次回折光及び０次光の干渉を考慮しなければならない。その場合、干渉縞における屈折率変化誘起光Ａの強度分布Ｉ２(ｙ)は、以下の式（６）で表される。
【数６】
2004157528.tif 000008
【００２９】
この式（６）で表される強度分布Ｉ２(ｙ)も、変数ｙについての周期関数である。ただし、右辺第１項は定数である。右辺第２項は、上記式（３）の右辺と同じ周期ｄの関数であって、＋１次回折光と−１次回折光との干渉成分である。しかしながら、右辺第３項は、周期２ｄの関数であって、±１次回折光と０次光との干渉成分である。このように、０次光も存在すると、光ファイバ１０において形成される屈折率変調による回折格子は、所望する周期ｄの変調成分に加えて、所望しない周期２ｄの変調成分をも含む。この所望しない周期２ｄの変調成分が含まれているが故に、このような回折格子素子は、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光をも反射させると考えられる。
【００３０】
そこで、この発明に係る回折格子素子の製造方法では、周期２ｄの変調成分を除去するために、以下のように、製造過程を第１ステップと第２ステップとに分け回折格子素子を製造する。すなわち、第１ステップでは、光ファイバ１０と位相格子マスク２０との相対的な配置関係が第１相対的配置関係に設定され、この位相格子マスク２０を介して屈折率変化誘起光Ａが光ファイバ１０に照射される。続いて、第２ステップでは、光ファイバ１０と位相格子マスク２０との相対的な配置関係が、屈折率変化誘起光Ａの照射に先だって、第１相対配置関係とは異なる第２相対配置関係に設定される。すなわち、光ファイバ１０の長手方向に沿って位相格子マスク２０が、該位相格子マスク２０の格子周期Λの１／２の距離（Λ／２）だけずらされる。そして、このように光ファイバ１０に対して相対的位置がずらされた位相格子マスク２０を介して、屈折率変化誘起光Ａが光ファイバ１０に照射される。
【００３１】
第１ステップ及び第２ステップにおいて、光ファイバ１０へ照射される屈折率変化誘起光Ａの照射量の差は小さいのが好ましく、互いに等しいのがより好ましい。この場合、干渉縞による屈折率変化誘起光Ａの強度分布における時間平均Ｉ３(ｙ)は、上記強度分布Ｉ２(ｙ)を用いて、以下の式（７）で表される。
【数７】
2004157528.tif 000009
【００３２】
さらに、光ファイバ１０に形成される屈折率変調は、以下の式（８）の強度分布Ｉ３(ｙ)に応じたものとなる。
【数８】
2004157528.tif 000010
【００３３】
この屈折率変調は、所望する周期ｄの変調成分を含む一方で、所望しない周期２ｄの変調成分を含まない。
【００３４】
以上のように、この発明に係る回折格子素子の製造方法では、第１ステップにおける第１の相対的配置関係と、第２ステップにおける第２の相対的配置関係とで、光ファイバ１０と位相格子マスク２０との相対的な配置関係が、該光ファイバ１０の長手方向に距離（Λ／２）だけずれている。これにより、位相格子マスク２０から０次光が発生したとしても、屈折率変調による回折格子が形成された回折格子素子は、不要な周期２ｄの変調成分が除去又は低減される。この結果、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光の反射が抑制され、所望の反射特性を有する回折格子素子が得られる。
【００３５】
さらに、±２次回折光（回折角θ２＝２θ１）をも考慮すると、±２次回折光と０次光との干渉による変調成分は、以下の式（９）で表される係数と変数ｙとの積を引数とする余弦関数で表される。そのため、該変調成分は、ｄ／（１−（π／ｋｄ）２）１／２なる周期の関数となる。
【数９】
2004157528.tif 000011
【００３６】
この変調成分もブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光を反射させる要因となり得る。しかしながら、上述のように第１ステップ及び第２ステップにより屈折率変調による回折格子が形成されることで、当該回折格子素子は、この不要な周期の変調成分が除去又は低減される。また、ブラッグ波長λＢ以外の波長の導波光の反射が抑制され、所望の反射特性が得られる。
【００３７】
図２は、この発明に係る回折格子素子の製造方法を、ステップごとに説明するための図である。図２（ａ）は、第１ステップにおける光ファイバ１０と位相格子マスク２０の第１相対的配置関係を示し、図２（ｂ）は、第２ステップにおける光ファイバ１０と位相格子マスク２０の第２相対的配置関係を示す。これら図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されたように、第１ステップにおける第１相対的配置関係と、第２ステップにおける第２相対的配置関係との間で、光ファイバ１０と位相格子マスク２０との相対的な配置関係は、光ファイバ１０の長手方向に距離（Λ／２）だけ位相格子マスク２０が相対的にずれている。そして、第１ステップにおける第１相対的配置関係下で、位相格子マスク２０を介して屈折率変化誘起光Ａが光ファイバ１０に照射される。続いて、第２ステップにおける第２相対的配置関係下で、位相格子マスク２０を介して屈折率変化誘起光Ａが光ファイバ１０に照射される。
【００３８】
第１ステップにおける屈折率変化誘起光Ａの照射量は、第２ステップにおける屈折率変化誘起光Ａの照射量と等しいのが好ましい。また、屈折率変化誘起光Ａのパワーが一定であるとすれば、第１ステップにおける屈折率変化誘起光Ａの照射時間は、第２ステップにおける屈折率変化誘起光Ａの照射時間と等しいのが好ましい。
【００３９】
第１ステップ及び第２ステップそれぞれは、１回ずつであってもよいが、交互に繰り返されてもよい。第１ステップ及び第２ステップを交互に繰り返し行なう場合、第１ステップの繰り返し回数は、第２ステップの繰り返し回数と等しいのが好ましい。このとき、第１ステップにおける屈折率変化誘起光Ａの照射量は、該第１ステップが繰り返されるごとに変更されなくとも、変更されてもよい。また、第２ステップにおける屈折率変化誘起光Ａの照射量も、該第２ステップが繰り返されるごとに変更されなくても、変更されてもよい。
【００４０】
例えば、光ファイバ１０において屈折率変調が形成されるべき範囲に亘りミラー３０が長手方向に繰り返し走査される場合、図２（ａ）に示されたように、ミラー３０が＋ｙ方向に移動している期間（第１ステップ）において、光ファイバ１０と位相格子マスク２０は第１相対的配置関係に設定され、図２（ｂ）に示されたように、ミラー３０が−ｙ方向に移動している期間（第２ステップ）において、光ファイバ１０と位相格子マスク２０は第２相対的配置関係に設定される。屈折率変化誘起光Ａのパワーが一定であって、ミラー３０が一定速度で往復移動していれば、第１ステップ及び第２ステップそれぞれが繰り返されるごとに、各ステップにおいて光ファイバ１０へ照射される屈折率変化誘起光Ａの照射量は、等しくなる。あるいは、ミラー３０が＋ｙ方向に移動している期間のうちに、第１相対的配置関係及び第２相対的配置関係それぞれは、１回以上出現してもよい。
【００４１】
次に、この発明に係る回折格子素子として、０次光の影響を打ち消すべく上述の製造方法により得られたサンプルの光学特性について、比較例とともに説明する。
【００４２】
このサンプルは、光導波路としての光ファイバを用意し、この光ファイバに対して上述の第１ステップ（図２（ａ）参照）の照射及び第２ステップ（図２（ｂ））の照射が順次実行されることにより得られる。なお、位相格子マスクの位相周期は、ブラッグ周期５３０ｎｍの回折格子を得るため、１．０６μｍに設定されており、この位相格子マスクと用意された光ファイバのコア領域との距離は１６２．５μｍに設定されている。
【００４３】
図３（ａ）は、用意された光ファイバに、ビーム幅（ビームパワーがピークに対して１／ｅとなる幅）０．２ｍｍの屈折率変化誘起光が照射されたときの規格化屈折率を示す。なお、この図３（ａ）において、横軸は光ファイバの長手方向の位置であり、縦軸は最大屈折率を１としたときの規格化屈折率である。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、屈折率変化の最大値Δｎｍａｘを８．０×１０−３として計算された、当該サンプルに適用される光ファイバの反射スペクトル及び透過スペクトルである。
【００４４】
上述のような光ファイバに対し、まず、図２（ａ）に示されたように、第１ステップの照射が行われる。すなわち、用意された光ファイバに沿って、ミラーを図２（ａ）中の矢印方向に移動させることにより、該光ファイバに照射されるビームを１０．６ｍｍ移動させる（第１ステップ）。続いて、該光ファイバの側方に配置された位相格子マスクを０．５３μｍ（５３０ｎｍ）だけずらし、第２ステップの照射が行われる。すなわち、用意された光ファイバに沿って、ミラー図２（ｂ）中の矢印方向に移動させることにより、該光ファイバに照射されるビームを１０．６ｍｍ移動させる（第２ステップ）。以上の製造工程を経て、この発明に係る回折格子素子のサンプルが得られる。
【００４５】
図４（ａ）は、上述の製造工程を経て得られたサンプルの規格化屈折率を示す。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＡ１で示された領域の拡大図であり、このサンプルに形成された回折格子の周期は、ブラッグ周期λＢのみであることが分かる。なお、図４（ｃ）は、得られたサンプルの反射スペクトルであり、この反射スペクトルは、屈折率変化の最大値Δｎｍａｘを２．０×１０−３として計算されている。
【００４６】
一方、比較例の回折格子素子は、光導波路としての光ファイバを用意し、この光ファイバに対して単に屈折率変化誘起光を照射することにより得られる。なお、位相格子マスクの位相周期は、ブラッグ周期５３０ｎｍの回折格子を得るため、１．０６μｍに設定されており、この位相格子マスクと用意された光ファイバのコア領域との距離は１６２．５μｍに設定されている。
【００４７】
図５（ａ）は、用意された光ファイバに、ビーム幅（ビームパワーがピークに対して１／ｅとなる幅）０．２ｍｍの屈折率変化誘起光が照射されたときの規格化屈折率を示す。なお、この図５（ａ）において、横軸は光ファイバの長手方向の位置であり、縦軸は最大屈折率を１としたときの規格化屈折率である。また、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、屈折率変化の最大値Δｎｍａｘを８．０×１０−３として計算された、当該比較例に適用される光ファイバの反射スペクトル及び透過スペクトルである。
【００４８】
上述のような光ファイバに対し、まず、屈折率変化誘起光の照射が行われる。すなわち、用意された光ファイバに沿ってミラーを移動させることにより、該光ファイバに照射されるビームを１．０６ｍｍ移動させる。続いて、用意された光ファイバに沿ってミラーを逆方向に移動させることにより、該光ファイバに照射されるビームを１．０６ｍｍ移動させる。以上の製造工程を経て、この発明に係る回折格子素子の比較例が得られる。なお、この比較例の製造工程では、位相格子マスクは移動させない。
【００４９】
図６（ａ）は、上述の製造工程を経て得られた比較例の規格化屈折率を示す。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＡ２で示された領域の拡大図であり、この比較例には、形成された回折格子の周期として、ブラッグ周期λＢの２倍の周期が顕著に現れている。なお、図６（ｃ）は、得られた比較例の反射スペクトルであり、この反射スペクトルは、屈折率変化の最大値Δｎｍａｘを２．０×１０−３として計算されている。
【００５０】
以上のように製造された、０次光の影響が打ち消されていない比較例は、図６（ｂ）に示されたように、ブラッグ周期の２倍になる成分も屈折率上昇に寄与してしまうため、０次光の影響が打ち消された上記サンプルと比較しても光フィルタとしての回折格子素子の回折効率が低下する。通常、光ファイバの屈折率上昇の上限値は有限であるため、該屈折率上昇を有効に利用するためには、ブラッグ周期のみの屈折率変調が有効であるのが明らかであり、このようにブラッグ周期のみの屈折率変調を可能にするためには、０次光の打ち消しが最も有効であると考えられる。
【００５１】
実際、図４（ｃ）及び図６（ｃ）の各反射スペクトルを計算すると、０次光が打ち消された当該サンプルの回折格子素子の方が、０次光が打ち消されていない比較例の回折格子素子よりも、回折強度が強くなっており、本願発明に係る製造方法の有効性が示されている。
【００５２】
次に、この発明に係る光通信システムの実施形態について説明する。図７は、この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。この光通信システム１００は、光送信器１１１〜１１４、光合波器１２０、光増幅器１３１〜１３３、光ファイバ伝送路１４１〜１４５、光合分波器１５０、分散調整器１６０、光分波器１７０、光受信器１８１〜１８４を備えている。
【００５３】
この光通信システム１００において、光送信器１１１は、波長λ１の信号チャネルを出力し、光送信器１１２は波長λ２の信号チャネルを出力し、光送信器１１３は波長λ３の信号チャネルを出力し、光送信器１１４は波長λ４の信号チャネルを出力する。そして、これら光送信器１１１〜１１４から出力された波長λ１〜λ４の信号チャネルは、光合波器１２０により合波され、この合波光が光増幅器１３１により一括増幅された後、光ファイバ伝送路１４１に送出される。
【００５４】
光ファイバ伝送路１４１を伝搬した波長λ１〜λ４の多重化信号光は、光増幅器１３２により増幅された後、光合分波器１５０に到達する。光合分波器１５０に到達した波長λ１〜λ４の信号チャネルのうち波長λ１の信号チャネルは、この光合分波器１５０において、他の波長λ２〜λ４の信号チャネルと分波され、光ファイバ伝送路１４４へ送出される。一方、上記他の波長λ２〜λ４の信号チャネルは、光ファイバ伝送路１４５を介して到達した波長λ１の信号チャネルと合波される。そして、波長λ１〜λ４の信号チャネルが合波された多重化信号光が、光ファイバ伝送路１４２へ送出される。
【００５５】
光ファイバ伝送路１４２を伝搬した波長λ１〜λ４を含む多重化信号光は、分散調整器１６０により分散調整された後、さらに光ファイバ伝送路１４３を伝搬し、光増幅器１３３に到達する。そして、この光増幅器１３３に到達した多重化信号光は、一括増幅されて、光分波器１７０でチャネルごとに分波される。光分波器１７０から出力された波長λ１の信号チャネルは光受信器１８１により受信され、光分波器１７０から出力された波長λ２の信号チャネルは光受信器１８２により受信され、光分波器１７０から出力された波長λ３の信号チャネルは光受信器１８３により受信され、光分波器１７０から出力された波長λ４の信号チャネルは光受信器１８４により受信される。
【００５６】
上述のような構造を有する光通信システム１００において、当該回折格子素子（この発明に係る回折格子素子）は、光送信器１１１〜１１４、光増幅器１３１〜１３３、光合分波器１５０、分散調整器１６０及び光分波器１７０それぞれの一構成要素として用いられる。
【００５７】
光送信器１１１〜１１４それぞれは、半導体発光素子と当該回折格子素子とを含み、当該回折格子素子が外部共振器の一方の反射面として用いられることにより、当該回折格子素子の反射波長に等しい波長を有する単色性・安定性に優れた光が出力され得る。光増幅器１３１〜１３３それぞれに含まれる励起光源についても同様に当該回折格子素子が適用され得る。また、光ファイバ伝送路１４１〜１４３において信号光を分布ラマン増幅する場合には、そのラマン増幅用の励起光を出力する励起光源にも同様に当該回折格子素子が適用され得る。
【００５８】
光合分波器１５０では、光ファイバカプラの光結合部として当該回折格子素子が適用可能であり、当該回折格子素子の反射波長に等しい波長の信号光を分波又は合波することができる。
【００５９】
分散調整器１６０は、伝送路の長手方向に沿って格子間隔が変化している回折格子素子を含んでおり、該伝送路の長手方向に沿った各位置で異なる波長の光が反射される。これにより信号光の波長分散の調整が可能になる。
【００６０】
光分波器１７０は、スターカプラと、互いに反射波長が異なる複数の回折格子素子とを含み、スターカプラにより分岐された光成分のうち特定波長の光成分を各回折格子素子により反射させることで、波長λ１〜λ４の信号光をチャネルごとに分波することができる。
【００６１】
以上のように、この発明に係る光通信システム１００は、当該回折格子が適用され、光伝送路を伝搬する信号光を処理しているので、高品質の信号光伝送が可能にある。
【００６２】
この発明は、上述のような実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１相対的配置関係と第２相対的配置関係とは、位相格子マスクの格子周期の１／２の距離だけ異なる場合に限られず、一般に格子周期のＭ／２（Ｍは奇数）だけ異なっていてもよい。また、光導波路としては、光ファイバに限られず、平面基板上の光導波路であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明に係る回折格子素子は、位相格子マスクから０次光が発生したとしても、不要な周期の変調成分が除去又は低減されるため、所望の反射特性を有する光学デバイスとして、光通信システム等への適用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明に係る回折格子素子の構成及びその製造方法を概略説明するための図である。
【図２】この発明に係る回折格子素子の製造方法を、ステップごとに説明するための図である。
【図３】この発明に係る回折格子素子のサンプルに適用される光ファイバの、ビーム幅０．２ｍｍの屈折率変化誘起光が照射されたときの光学特性を示す図である。
【図４】この発明に係る回折格子素子の製造方法により得られた回折格子素子の光学特性を示す図である。
【図５】比較例である回折格子素子に適用される光ファイバの、ビーム幅０．２ｍｍの屈折率変化誘起光が照射されたときの光学特性を示す図である。
【図６】比較例である回折格子素子の光学特性を示す図である。
【図７】この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…光ファイバ
１１…コア領域
１２…クラッド領域
２０…位相格子マスク
２１…位相格子面
３０…ミラー
Ａ…屈折率変化誘起光。
【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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