【手続補正書】
【提出日】平成15年12月9日(2003.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】波長分離素子及び該素子の作製方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】（ａ）  第１の波長を有する光のみを透過させる第１のファイバグレーティングを備えた第１の光ファイバと、
（ｂ）  上記第１の光ファイバから出射され上記第１の波長とは異なる第２の波長の光のみをファイバ内に入射させる第２のファイバグレーティングを備えた第２の光ファイバと、
（ｃ）  上記第２の波長の光を結像させて第２の光ファイバのファイバグレーティングに入射するように上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとの間に配置された第３の光ファイバとを有することを特徴とする波長分離素子。
【請求項２】第１の光ファイバと第２の光ファイバは、第１の方向に伸びるように並列に配置され、
第１の方向に第１の光ファイバのコアを進行する第２の波長を有する光は、第１のファイバグレーティングにおいて偏向され、第１の方向に対して５５°〜８５°あるいは９５°〜１２５°の範囲をなす角度で第１の光ファイバのコアから出射するように、第１のファイバグレーティングを形成し、
第１の光ファイバから出射された後上記第３の光ファイバにより結像される第２の波長を有する光は、第１の方向に対して５５°〜８５°あるいは９５°〜１２５°の範囲をなす角度で第２の光ファイバのコアに入射するように、第２のファイバグレーティングを形成することを特徴とする請求項１の波長分離素子。
【請求項３】第１の光ファイバと第２の光ファイバは、第１の方向に伸びるように並列に配置され、
第１の方向に第１の光ファイバのコアを進行する第２の波長を有する光は、第１のファイバグレーティングにおいて偏向され、第１の方向に対して所定の角度θで第１の光ファイバのコアから出射するように、第１のファイバグレーティングを形成し、
第２の光ファイバのコアを進行する光の方向が第１の光ファイバのコアを進行する光の方向すなわち第１の方向と逆方向になるように、且つ第１の光ファイバから出射された後上記第３の光ファイバにより結像される第２の波長を有する光が、第１の方向に対して角度θで第２の光ファイバのコアに入射するように、第２のファイバグレーティングを形成することを特徴とする請求項１の波長分離素子。
【請求項４】光を入射する一端部を有する第１の光ファイバと、第１の光ファイバの他端近傍に且つ第１の光ファイバと略同軸上に配置された第２の光ファイバと、これらの光ファイバの間に配置され、第１の波長の光を透過し第２の波長の光を所定の方向に反射する波長フィルタと、一端が波長フィルタの近傍に配置するとともに上記所定方向に伸びた第３の光ファイバとを有する波長分離素子であって、
第３の光ファイバのコア部の少なくとも上記一端近傍に、ファイバグレーティングを設け、これにより、第１の光ファイバの上記一端部に入射した第１及び第２の波長の光のうち、第１の波長の光は、波長フィルタを透過して第２の光ファイバに導かれ、第２の波長の光は、波長フィルタにおいて第３の光ファイバの上記一端部に向けて反射されるとともに、第３の光ファイバのクラッド部に入射した光がファイバグレーティングを介してコア部に導かれることを特徴とする波長分離素子。
【請求項５】（ａ）  基板上に光ファイバを設置するための３本の規制ガイドを形成する工程と、
（ｂ）  第１、第２、及び第３の光ファイバを上記規制ガイドに固定する工程と、
（ｃ）  基板と回折格子との位置合わせを行う工程と、
（ｄ）  光源から光を回折格子に照射し、第１及び第２の光ファイバ内に干渉縞を形成することにより、
第１の波長を有する光を透過し、第２の波長を有する光を第１の光ファイバ外に出射し、続いて第３の光ファイバに入射するように、第１の光ファイバ内に第１のファイバグレーティングを形成するとともに、
第３の光ファイバから出射された第２の波長の光を第２の光ファイバ内に入射するように、第２の光ファイバ内に第２のファイバグレーティングを形成する工程とを含む波長分離素子作製方法。
【請求項６】（ａ）  第１の方向に並んだ、基板上に光ファイバを設置するための３本の規制ガイドを形成する工程と、
（ｂ）  第１、第２、及び第３の光ファイバを上記規制ガイドに固定する工程と、
（ｃ）  基板と回折格子との位置合わせを行う工程と、
（ｄ）  光源から光を回折格子に照射し、第１及び第２の光ファイバ内に干渉縞を形成することにより、
第１の波長を有する光を透過し、第２の波長を有する光を第１の方向に対して所定の角度θで第１の光ファイバのコアから出射するように、第１のファイバグレーティングを形成するとともに、
第２の光ファイバのコアを進行する光の方向が第１の光ファイバのコアを進行する光の方向すなわち第１の方向と逆方向になるように、且つ第２の波長を有する光が、第１の方向に対して角度θで第２の光ファイバのコアに入射するように、第２のファイバグレーティングを形成する工程と、
を含む波長分離素子作製方法。
【請求項７】（ａ）  基板上に光ファイバを設置するための２本の規制ガイドを形成する工程と、
（ｂ）  第１及び第２の光ファイバを、第１の光ファイバの一端が第２の光ファイバの近傍に位置するとともに、第１の光ファイバが第２の光ファイバの長軸方向に対して所定の方向に向くように、上記規制ガイドに固定する工程と、
（ｃ）  基板と格子との位置合わせを行う工程と、
（ｄ）  光源から光を格子に照射し、第１の光ファイバ内に明暗パターンを形成することにより、第１の光ファイバ内にファイバーグレーティングを形成する工程と、
（ｅ）  第２の光ファイバを、第１の光ファイバの上記一端の近傍において切断する工程と、
（ｆ）  第２の光ファイバの切断部に波長フィルタを挿入し固定する工程とを含む波長分離素子作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ内を通過する複数の光をその波長に応じて分離する波長分離素子、及び該素子の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の波長分離素子としては、例えば図１２に示されるように熱融着延伸方式により作製されるものがある。この波長分離素子の作製装置１００は、第１の光ファイバ１０２、第２の光ファイバ１０４、第１の光ファイバ１０２の一端側に取付けられるとともに特定波長の光を出射する光源１０６、第１及び第２の光ファイバ１０２、１０４の他端側にそれぞれ取付けられた第１及び第２の受光部１０８、１１０、第１及び第２の光ファイバ１０２、１０４を固定する一対の固定治具１１２、第１の光ファイバ１０２と第２の光ファイバ１０４とを融着するためのヒータ１１４を有する。
【０００３】
次に、以上のように構成された作製装置１００を用いた波長分離素子の作製工程を説明する。まず、第１の光ファイバ１０２と第２の光ファイバ１０４を、それらの一部が当接するようにして、固定治具１１２により固定する。この状態で、光源１０６から出射された光は、第１の光ファイバ１０２を通って第１の受光部１０８で検出される。次に、固定された第１及び第２の光ファイバ１０２、１０４を、ヒータ１１４により加熱融着する。融着後、第１及び第２の光ファイバ１０２、１０４を、一対の固定治具１１２を互いに遠ざかる方向に移動させながら、ヒータ１１４によりさらに加熱しながら引き伸ばす。この引き伸ばしは、光源１０６から出射した光が全て、第１の光ファイバ１０２から第１及び第２の光ファイバ１０２、１０４の融着部を介して第２の光ファイバ１０４に移動し、第２の受光部１１０で検出されるまで続けられる。
【０００４】
このようにして、光源１０６から出射した特定波長の光は、第１の受光部１０８で受光されるかわりに、第２の受光部１１０で受光するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、上記のように加熱により波長分離素子を作製する方法では、融着延伸に時間がかかるためコストが高くなる問題がある。また、加熱方式では一様な熱分布を得ることが難しいために、均一に光ファイバを加熱することができない。このため、波長分離特性が光ファイバ内でばらつき、均一な品質の波長分離素子の作製が困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、低コストで且つ均一な品質の作製が可能な波長分離素子、及び該素子の作製方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る波長分離素子は、
（ａ）  第１の波長を有する光のみを透過させる第１のファイバグレーティングを備えた第１の光ファイバと、
（ｂ）  上記第１の光ファイバから出射され上記第１の波長とは異なる第２の波長の光のみをファイバ内に入射させる第２のファイバグレーティングを備えた第２の光ファイバと、
（ｃ）  上記第２の波長の光を結像させて第２の光ファイバのファイバグレーティングに入射するように上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとの間に配置された第３の光ファイバとを有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る波長分離素子は、請求項１の波長分離素子において、
第１の光ファイバと第２の光ファイバは、第１の方向に伸びるように並列に配置され、
第１の方向に第１の光ファイバのコアを進行する第２の波長を有する光は、第１のファイバグレーティングにおいて偏向され、第１の方向に対して５５°〜８５°あるいは９５°〜１２５°の範囲をなす角度で第１の光ファイバのコアから出射するように、第１のファイバグレーティングを形成し、
第１の光ファイバから出射された後上記第３の光ファイバにより結像される第２の波長を有する光は、第１の方向に対して５５°〜８５°あるいは９５°〜１２５°の範囲をなす角度で第２の光ファイバのコアに入射するように、第２のファイバグレーティングを形成することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る波長分離素子は、請求項１の波長分離素子において、
第１の光ファイバと第２の光ファイバは、第１の方向に伸びるように並列に配置され、
第１の方向に第１の光ファイバのコアを進行する第２の波長を有する光は、第１のファイバグレーティングにおいて偏向され、第１の方向に対して所定の角度θで第１の光ファイバのコアから出射するように、第１のファイバグレーティングを形成し、
第２の光ファイバのコアを進行する光の方向が第１の光ファイバのコアを進行する光の方向すなわち第１の方向と逆方向になるように、且つ第１の光ファイバから出射された後上記第３の光ファイバにより結像される第２の波長を有する光が、第１の方向に対して角度θで第２の光ファイバのコアに入射するように、第２のファイバグレーティングを形成することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る波長分離素子は、
光を入射する一端部を有する第１の光ファイバと、第１の光ファイバの他端近傍に且つ第１の光ファイバと略同軸上に配置された第２の光ファイバと、これらの光ファイバの間に配置され、第１の波長の光を透過し第２の波長の光を所定の方向に反射する波長フィルタと、一端が波長フィルタの近傍に配置するとともに上記所定方向に伸びた第３の光ファイバとを有する波長分離素子であって、
第３の光ファイバのコア部の少なくとも上記一端近傍に、ファイバグレーティングを設け、これにより、第１の光ファイバの上記一端部に入射した第１及び第２の波長の光のうち、第１の波長の光は、波長フィルタを透過して第２の光ファイバに導かれ、第２の波長の光は、波長フィルタにおいて第３の光ファイバの上記一端部に向けて反射されるとともに、第３の光ファイバのクラッド部に入射した光がファイバグレーティングを介してコア部に導かれることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る波長分離素子作製方法は、
（ａ）  基板上に光ファイバを設置するための３本の規制ガイドを形成する工程と、
（ｂ）  第１、第２、及び第３の光ファイバを上記規制ガイドに固定する工程と、
（ｃ）  基板と回折格子との位置合わせを行う工程と、
（ｄ）  光源から光を回折格子に照射し、第１及び第２の光ファイバ内に干渉縞を形成することにより、
第１の波長を有する光を透過し、第２の波長を有する光を第１の光ファイバ外に出射し、続いて第３の光ファイバに入射するように、第１の光ファイバ内に第１のファイバグレーティングを形成するとともに、
第３の光ファイバから出射された第２の波長の光を第２の光ファイバ内に入射するように、第２の光ファイバ内に第２のファイバグレーティングを形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る波長分離素子作製方法は、
（ａ）  第１の方向に並んだ、基板上に光ファイバを設置するための３本の規制ガイドを形成する工程と、
（ｂ）  第１、第２、及び第３の光ファイバを上記規制ガイドに固定する工程と、
（ｃ）  基板と回折格子との位置合わせを行う工程と、
（ｄ）  光源から光を回折格子に照射し、第１及び第２の光ファイバ内に干渉縞を形成することにより、
第１の波長を有する光を透過し、第２の波長を有する光を第１の方向に対して所定の角度θで第１の光ファイバのコアから出射するように、第１のファイバグレーティングを形成するとともに、
第２の光ファイバのコアを進行する光の方向が第１の光ファイバのコアを進行する光の方向すなわち第１の方向と逆方向になるように、且つ第２の波長を有する光が、第１の方向に対して角度θで第２の光ファイバのコアに入射するように、第２のファイバグレーティングを形成する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に係る波長分離素子作製方法は、
（ａ）  基板上に光ファイバを設置するための２本の規制ガイドを形成する工程と、
（ｂ）  第１及び第２の光ファイバを、第１の光ファイバの一端が第２の光ファイバの近傍に位置するとともに、第１の光ファイバが第２の光ファイバの長軸方向に対して所定の方向に向くように、上記規制ガイドに固定する工程と、
（ｃ）  基板と格子との位置合わせを行う工程と、
（ｄ）  光源から光を格子に照射し、第１の光ファイバ内に明暗パターンを形成することにより、第１の光ファイバ内にファイバーグレーティングを形成する工程と、
（ｅ）  第２の光ファイバを、第１の光ファイバの上記一端の近傍において切断する工程と、
（ｆ）  第２の光ファイバの切断部に波長フィルタを挿入し固定する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る波長分離素子及び該素子作製方法の実施の形態を説明する。なお、各実施の形態において特に言及しない限り、同一の部材には同一の数字からなる符号、又は同一の数字にアルファベットを付けた符号を用いることで詳細な説明は省略する。
【００１５】
（波長分離素子の第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る波長分離素子２の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示す。全体を符号２で表わす波長分離素子２は、略長方形の基板４を有する。基板４は、並列にＸ方向に伸びた、光ファイバ保持用の所定形状（例えば図２に示すようなＶ型）の３つの溝５を有し、これにより、基板４に３つの光ファイバ６Ａ、６Ｂ、６Ｃが並列にＸ方向に伸びて設置されるようになっている。第１の光ファイバ６Ａは、この光ファイバ６Ａの軸に対し傾斜して形成された第１のファイバグレーティング８Ａ（図の斜線部）をコア部１０Ａに有し、このファイバグレーティング８Ａは、一端側（図面左側）から入射した波長λ1、λ2の光のうち、波長λ1の光を透過して他端側（図面右側）に出射するとともに、コア部１０Ａを通る波長λ2の光を反射し、クラッド部を介してファイバ外に出射するようになっている。同様に、第２の光ファイバ６Ｃは、この光ファイバ６Ｃの軸に対し傾斜して形成された第２のファイバグレーティング８Ｃ（図の斜線部）をコア部１０Ｃに有し、このファイバグレーティング８Ｃは、ファイバ内に入射する波長λ2の光を他端側（図面右側）に反射するようになっている。また、図２に示されるように、第３の光ファイバ６Ｂは、第１の光ファイバ６Ａから出射した光を第２の光ファイバのコア部に効率よく結像させるようになっている。
【００１６】
ファイバーグレーティング８Ａ、８Ｃの作製は様々な方法が知られており、例えば、多数のスリットを有する回折格子を介して、回折格子による干渉縞が光ファイバ６Ａ、６Ｃに対し所定の向きに形成されるように、例えばＧｅが添加されたコア部１０Ａ、１０Ｃに対し紫外線ビームを照射させる。これにより、干渉部分に相当するコア部分の屈折率が変化し、この部分（すなわちファイバーグレーティング８Ａ、８Ｃ）で波長λ2の光のみがファイバ外に反射するようになる。
【００１７】
次に、波長分離素子２の動作を説明する。まず、第１の光ファイバ６Ａの一端側に波長λ1、λ2の光を入射させる。波長λ1の光は、第１のファイバグレーティング８Ａを透過し、第１の光ファイバ６Ａの他端側から出射する。他方、波長λ2の光は、第１のファイバグレーティング８Ａにおいて反射してファイバ外に出射し、第３の光ファイバ６Ｂにより集光されて第２の光ファイバ６Ｃに入射し、ファイバーグレーティング８Ｃにおいて第２の光ファイバ６Ｃの他端側に向けて反射する。
【００１８】
このように、本発明に係る第１の実施形態の波長分離素子は、ファイバグレーティングを有する光ファイバ６Ａ、６Ｃとそれらの間に設けた光ファイバ６Ｂとを基板４上の所定の位置に配置することにより構成されるので、作製が容易であり、またこの波長分離素子を作製する工程に熱処理が含まれないので、従来と比べてより均一な品質の波長分離素子を作ることができる。
【００１９】
なお、本実施形態ではコア部のみにファイバグレーティングを形成したが、クラッド部にもファイバグレーティングを形成してもよい。
【００２０】
（波長分離素子の第２の実施形態）
図３を参照して本発明に係る第２の実施形態の波長分離素子を説明する。図３（ａ）において全体を符号２’で表わす波長分離素子は、第１の実施形態の波長分離素子２と比べて、第１の光ファイバ６Ａ’のコア部１０Ａ’から所定の角度（後述）で波長λ2の光を出射させる点、及び第２の光ファイバ６Ｃ’のコア部１０Ｃ’に対し所定の角度（後述）で波長λ2の光を入射させる点が異なる。
【００２１】
以下の説明において、光ファイバの配置方向であるＸ方向に対する角度をθと定義する。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、第１の光ファイバ６Ａ’は、コア部１０Ａ’（屈折率ｎ1）とクラッド部１２Ａ’（屈折率ｎ2）からなり、コア部１０Ａ’の一部に周期的に屈折率が変調された多数の領域、すなわちファイバグレーティング８Ａ’が形成されている。この第１のファイバグレーティング８Ａ’は、波長λ2の光を、コア・クラッド境界面において角度θ1（５５〜８５°又は９５〜１２５°の範囲）でコア外に出射し、さらにクラッドとファイバ外側との境界面（以下、光ファイバ境界面と呼ぶ。）において角度θ2でファイバ外に出射させるように設計されている。
【００２３】
また、図３（ｃ）に示すように、第１の光ファイバ６Ｃ’は、コア部１０Ｃ’（屈折率ｎ1）とクラッド部１２Ｃ’（屈折率ｎ2）からなり、コア部１０Ｃ’の一部にファイバグレーティング部８Ｃ’が形成されている。この第２のファイバグレーティング８Ｃ’は、波長λ2の光を、光ファイバ境界面において角度θ2でファイバ内に入射させ、コア・クラッド境界面において角度θ1でコア内に入射させるように設計されている。
【００２４】
クラッドへの入射・出射角度θ1を５５〜８５°又は９５〜１２５°の範囲に限定した理由は次の通り。１）光ファイバ境界面での入射・出射角度θ2に関して｜θ2−９０°｜が大きいと、境界面での反射損失が大きくなる。２）｜θ2−９０°｜が大きいと、第３の光ファイバ６Ｂによる収差量が大きくなり、その結果、第２の光ファイバ６Ｃ’のコア部１０Ｃ’に入射する光の結像損失が大きくなる。この２つの理由からθ1は５５〜１２５°の範囲にあるのが望ましい。さらに、次の理由から８５〜９５°の範囲を除く。３）θ1が９０°近傍では、ブリュースタ角に近く、このため、光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の反射率が異なり（例えばθ1が９０°の場合、第１の光ファイバ６Ａ’の一端から入射した波長λ2の光のうちＰ偏光成分は、グレーティング部８Ａ’を透過して他端側に出射する。）、λ1とλ2の波長の分離の度合いが悪くなる。
【００２５】
なお、光の出射・入射方向の指向性及び光の利用効率を高めるため、ファイバグレーティング８Ａ’、８Ｃ’は、ブラック反射の条件を満たすように、ファイバグレーティングのピッチΛ及び傾きθ3が出射・入射角度θ1と波長λ2とそれぞれ次の関係を満足するように設計される。
【００２６】
【数１】
Λ＝λ2／（ｎ12−２ｎ1ｎ2ｃｏｓθ2＋ｎ22）1/2
【００２７】
【数２】
θ3＝ｔａｎ-1（ｎ2ｓｉｎθ2／（ｎ1−ｎ2ｃｏｓθ1））
【００２８】
次に、波長分離素子２’の動作を説明する。まず、第１の光ファイバ６Ａ’の一端側に波長λ1、λ2の光を入射させる。波長λ1の光は、第１のファイバグレーティング８Ａ’を透過し、第１の光ファイバ６Ａ’の他端側から出射する。他方、波長λ2の光は、第１のファイバグレーティング８Ａ’において反射し、５５〜８５°又は９５〜１２５°の範囲の角度θ1でクラッド部１２Ａ’に入射し、光ファイバ境界面において角度θ2でファイバ外に出射する。続いて、この波長λ2の光は、第３の光ファイバ６Ｂにより集光され、第２の光ファイバ６Ｃ’のクラッド部１２Ｃ’に角度θ2で入射した後、コア１０Ｃ’に対し角度θ1で入射してファイバーグレーティング８Ｃ’で反射し、その後、第２の光ファイバ６Ｃ’の他端側から出射する。
【００２９】
第２の実施形態における波長分離素子２’において、コア部に対する出射・入射角θ1を５５〜８５°又は９５〜１２５°の範囲に限定することで、波長分離特性が向上し（すなわち第１の光ファイバ６Ａ’の他端側から出射する光のうち、波長λ2の光の量が波長λ1の光の量に比べて十分小さい）、また結像効率を高めることができる。
【００３０】
（波長分離素子の第３の実施形態）
図４を参照して本発明に係る第３の実施形態の波長分離素子を説明する。図４において全体を符号２”で表わす波長分離素子は、第２の実施形態に係る波長分離素子２’と比べて、第２の光ファイバ６Ｃ”のファイバーグレーティング８Ｃ”が、第２の光ファイバ６Ｃ”のコア部１０Ｃ”に対し角度θ1（第２の光ファイバ６Ｃ”を通る光の進行方向を基準とすると１８０°−θ1）で入射する波長λ2の光がＸ方向と逆の方向に反射するように設計されている点で異なる（なお、角度θ1は、第２の実施形態と同様に、５５〜８５°又は９５〜１２５°の範囲にあるのが好適である。）。
【００３１】
次に、波長分離素子２”の動作を説明する。まず、第１の光ファイバ６Ａ’の一端側に波長λ1、λ2の光を入射させる。波長λ1の光は、第１のファイバグレーティング８Ａ’を透過し、第１の光ファイバ６Ａ’の他端側から出射する。他方、波長λ2の光は、第１のファイバグレーティング８Ａ’で反射してコア外に角度θ1で出射し、第３の光ファイバ６Ｂにより集光し、第２の光ファイバ６Ｃ”のコア部１０Ｃ”に対し角度θ1で入射してファイバーグレーティング８Ｃ”で反射し、その後、第２の光ファイバ６Ｃ”の一端側（図面左側）から出射する。
【００３２】
以下、図１、３、４を参照して、第３の実施形態に係る波長分離素子２”の利点を説明する。第１のファイバグレーティング８Ａ、８Ａ’によりコア部１０Ａ、１０Ａ’から出射される波長λ2の光の量は一端側（図面左側）に近いほど大きい。一方で、第２の光ファイバ６Ｃ、６Ｃ’、６Ｃ”に入射する光は、ある程度の距離ファイバーグレーティングが設けられたコア部を伝播するので、この距離が大きくなると、再度第２のファイバグレーティングで反射してコア外に出射する光がある。したがって、第１及び第２の実施形態における第２のファイバーグレーティング８Ｃ、８Ｃ’が設けられたコア部１０Ｃ、１０Ｃ’においては、光量の多い一端側に近いほど光の伝播する距離が長いため、光の損失が大きい。これらの実施形態と比べて、第３の実施形態における第２のファイバーグレーティング８Ｃ”が設けられたコア部１０Ｃ”においては、光量の多い一端側に近いほどファイバーグレーティングを伝播する距離が短いので、損失が少ない。
【００３３】
（波長分離素子の第４の実施形態）
図５を参照して本発明に係る第４の実施形態の波長分離素子を説明する。図５において全体を符号２０で表わす波長分離素子は、Ｘ方向に伸びるとともに出光端面が斜めに切断された第１の光ファイバ２２と、第１の光ファイバ２２と略同軸上に配置されるとともに、第１の光ファイバに対向する受光端面が斜めに切断された第２の光ファイバ２４と、これらの光ファイバ２２、２４の間に且つこれらと密着するように配置されるとともに、波長λ1の光を透過し波長λ2の光を反射する波長フィルタ２６と、一端を波長フィルタ２６の近傍に且つ波長フィルタ２６で反射したλ2の光が入射する位置に配置した第３の光ファイバ２８と、これらの光学素子２２、２４、２６、２８を所定位置に保持する基板３０とを有する。第３の光ファイバ２８において、そのコア部３２の少なくとも上記一端近傍に、この光ファイバ２８の軸方向に所定の幅（光の波長のオーダよりかなり大きい幅）を持ったファイバグレーティング３４が、上記軸と略直交するように形成されており、後述するように波長フィルタ２６で反射した波長λ2の光のうち、第３の光ファイバ２８のクラッド部に入射した光をコア３２部に導くようになっている。
【００３４】
本実施形態のファイバグレーティング３４の作製は、上記３つの実施形態と異なり、回折格子の代わりに比較的スリット幅の大きな格子（後述）を介して、紫外線ビームを第３の光ファイバ２８のコア部３２に照射することで、スリット幅に相当する幅を持ったファイバグレーティング３４を形成する。
【００３５】
次に、波長分離素子２０の動作を説明する。まず、第１の光ファイバ２２の一端側（図面左側）に波長λ1、λ2の光を入射させる。波長λ1の光は、波長フィルタ２６を透過し、第２の光ファイバ２４の他端側（図面右側）から出射する。他方、波長λ2の光は、波長フィルタ２６において第３の光ファイバの２８の一端側（図面下側）に向かって反射する。その後、この光の一部は、コア部３２に入射して第３の光ファイバ２８の他端側（図面上側）から出射し、また、クラッド部に入射した光も、ファイバグレーティング３４を介してコア部３２に導かれて第３の光ファイバ２８の他端側から出射する。
【００３６】
以下、第４の実施形態に係る波長分離素子２０の利点を説明する。第１の光ファイバ２２のコア部（図示しない）を通る波長λ2の光は、波長フィルタ２６で反射して第３の光ファイバ２８に向かうが、波長フィルタ２６と第３の光ファイバ２８の上記一端とは所定距離離れているために、第３の光ファイバ２８にはある程度拡散した光が到達するので、第３の光ファイバ２８のコア部３２の外側のクラッド部にも入射する。このため、本実施形態では、コア部３２の波長フィルタ２６近傍に、第３の光ファイバ２８の軸方向に比較的幅を持ったファイバグレーティング３４を設けることで、クラッド部に入射する光もファイバーグレーティング３４を介してコア部３２に導きやすくなっており、これにより、クラッド部に光が入射することによる損失を軽減することができる。
【００３７】
以上、本発明に係る波長分離素子について説明したが、第１〜第３の実施形態では、第１の光ファイバから出射した波長λ2の光を第２の光ファイバのコア部に結像させる光学素子として第３の光ファイバを用いたが、代わりにシリンドリカルレンズを用いてもよい。
【００３８】
また、第１〜第３の実施形態では、波長分離素子に関して波長を分離する動作を説明したが、第１及び第２の光ファイバの他端側からそれぞれ波長λ1及びλ2の光を入射させ、第１の光ファイバの一端側から波長λ1とλ2の波長の光を出射させる波長合成素子として上記波長分離素子を使用することもできる。
【００３９】
（波長分離素子作製方法の第１の実施形態）
図６及び図７はそれぞれ、図１、２の波長分離素子の作製方法及び該方法に用いられる露光装置４０を示す。まず、基板４に、第１〜３の光ファイバ６Ａ、６Ｃ、６Ｂを設置するための規制ガイド（例えばＶ溝５）を作製する。この規制ガイド５は、プレス、機械加工、あるいは半導体プロセスを用いることにより作製できる。
【００４０】
次に、第１〜３の光ファイバ６Ａ、６Ｃ、６Ｂを基板４上の規制ガイド５上に接着固定する。続いて、第１及び第２の光ファイバ６Ａ、６Ｃのコア１０Ａ、１０Ｃ内に、屈折率の異なる位相型の回折格子（ファイバーグレーティング８Ａ、８Ｃ）を、図７に示す露光装置４０（エキシマレーザなどの光源４２、及びアライメントマークを設けた回折格子４４を有する。）を用いて作製する。回折格子４４としては、±一次回折光のみを発生する位相型回折格子が望ましい。
【００４１】
ここで、ファイバーグレーティングの作製方法を説明する。まず、基板４上に設けられたアライメントマークと回折格子４４のアライメントマークを合わせる。そして、光源４２から回折格子４４に光を照射する。照射された光は、回折格子４４により回折され、第１及び第２の光ファイバ６Ａ、６Ｃ上に干渉縞を形成する。この干渉縞は、コア１０Ａ、１０Ｃ内に屈折率差を生じ、ファイバーグレーティング８Ａ、８Ｃを形成する。回折格子４４は、ファイバーグレーティング８Ａにより、第１の光ファイバ６Ａにおいて、波長λ1の光が透過し、波長λ2の光がファイバ外に出射するように設計されている。また、基板４と回折格子４４とのアライメントマークを合わせることで、第１の光ファイバ６Ａからの出射光を、正確に第２の光ファイバ６Ｃ内に入射させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、基板４上のアライメントマークと回折格子４４上のアライメントマークとを合わせる工程を用いたが、代わりに、基板４及び回折格子４４の位置・角度精度がでるように高精度な保持治具を用いてもよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、上述した工法を用いることにより。作製が簡単なため低コスト化が可能である。さらに、熱プロセスでなく露光プロセスによりファイバーグレーティングが作製され、さらに組み立てにより波長分離素子を作製するために、熱プロセスに比べ均一な品質が得られる。
【００４４】
（波長分離素子作製方法の第２の実施形態）
図８及び図９はそれぞれ、図４の波長分離素子の作製方法及び該方法に用いられる露光装置４０’を示す。まず、基板４に、第１〜３の光ファイバ６Ａ’、６Ｃ”、６Ｂを設置するための規制ガイド（例えば図２のＶ溝５）を作製する。この規制ガイドは、プレス、機械加工、あるいは半導体プロセスを用いることにより作製できる。
【００４５】
次に、第１〜３の光ファイバ６Ａ’、６Ｃ”、６Ｂを基板４上の規制ガイド５上に接着固定する。続いて、第１及び第２の光ファイバ６Ａ’、６Ｃ”のコア１０Ａ’、１０Ｃ”内に、屈折率の異なる位相型の回折格子（ファイバーグレーティング８Ａ’、８Ｃ”）を、図９（ａ）に示す露光装置４０’（エキシマレーザなどの光源４２、及びアライメントマークを設けた回折格子４４’を有する。）を用いて作製する。本実施形態の回折格子４４’は、波長分離素子作製方法の第１の実施形態の回折格子４４と異なり、図９（ｂ）（回折格子４４’の正面図）のように格子形状が「く」の字形状をしている。また、回折格子４４’としては、±一次回折光のみを発生する位相型回折格子が望ましい。
【００４６】
ここで、ファイバーグレーティングの作製方法を説明する。まず、基板４上に設けられたアライメントマークと回折格子４４’のアライメントマークを合わせる。そして、光源４２から回折格子４４’に光を照射する。照射された光は、くの字形状をした回折格子４４’により回折され、第１及び第２の光ファイバ６Ａ、６Ｃ上に傾き角の異なる干渉縞を形成する。この干渉縞は、ファイバ内に屈折率差を生じ、ファイバーグレーティング８Ａ’、８Ｃ”を形成する。回折格子４４’は、ファイバーグレーティング８Ａ’により、第１の光ファイバ６Ａ’において、波長λ1の光が透過し、波長λ2の光がコア１０Ａ’外に角度θ1で出射するように設計されている。回折格子４４’はまた、ファイバーグレーティング８Ｃ”により、第２の光ファイバ６Ｃ”において、コア１０Ｃ”内にθ1（第２の光ファイバ６Ｃ”を通る光の進行方向を基準とすると１８０°−θ1）で入射するように設計されている。また、基板４と回折格子４４’とのアライメントマークを合わせることで、第１の光ファイバ６Ａからの出射光を、正確に第２の光ファイバ６Ｃ内に入射させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、基板４上のアライメントマークと回折格子４４’上のアライメントマークとを合わせる工程を用いたが、代わりに、基板４及び位相格子４４’の位置・角度精度がでるように高精度な保持治具を用いてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、回折格子４４’をくの字形状にすることで、１度の露光で、第１及び第２の光ファイバ６Ａ’、６Ｃ”内に同時にファイバーグレーティング８Ａ’、８Ｃ”を形成したが、代わりに、第１及び第２の光ファイバ６Ａ’、６Ｃ”を別々の回折格子を用いて別々に露光することにより、第１及び第２の光ファイバ６Ａ’、６Ｃ”内にファイバーグレーティング８Ａ’、８Ｃ”を形成してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、上述した工法を用いることにより。作製が簡単なため低コスト化が可能である。さらに、熱プロセスでなく露光プロセスによりファイバーグレーティングが作製され、さらに組み立てにより波長分離素子を作製するために、熱プロセスに比べ均一な品質が得られる。
【００５０】
（波長分離素子作製方法の第３の実施形態）
図１０及び図１１はそれぞれ、図５の波長分離素子の作製方法及び該方法に用いられる露光装置５０を示す。まず、基板３０に、第１及び第２の光ファイバ２２、２４で構成される１つの光ファイバと、第３の光ファイバ２８とを設置するための規制ガイドを作製する。この規制ガイドは、プレス、機械加工、あるいは半導体プロセスを用いることにより作製できる。
【００５１】
次に、第１及び第２の光ファイバ２２、２４で構成される１つの光ファイバと、第３の光ファイバ２８とを基板４上の規制ガイド上に接着固定する。続いて、第３の光ファイバ２８のコア３２内に、屈折率の異なる位相型の回折格子（ファイバーグレーティング３４）を、図１１に示す露光装置５０（エキシマレーザなどの光源４２、及びアライメントマークを設けた格子５２を有する。）を用いて作製する。
【００５２】
ここで、ファイバーグレーティングの作製方法を説明する。まず、基板３０上に設けられたアライメントマークと格子５２のアライメントマークを合わせる。そして、光源４２から格子５２に光を照射する。照射された光は、格子５２により、第３の光ファイバ２８上に格子５２の明暗パターンを形成する。この明暗パターンは、コア３２内に屈折率差を生じ、ファイバーグレーティング３４を形成する。格子５２は、ファイバーグレーティング３４により、波長λ2の光において、クラッドモードからコアモードに変換するように設計されている。
【００５３】
次に、基板３０上に波長フィルタ２６を挿入する部分を作製するために、波長フィルタ２６よりもわずかに厚い切削幅を有するダイシングソウなどを用いて、基板３０と、第１及び第２の光ファイバ２２、２４で構成される１つの光ファイバとを加工する。この加工により、第１の光ファイバ２２と第２の光ファイバ２４とが作製される。
【００５４】
続いて、この加工によりできた第１の光ファイバ２２と第２の光ファイバ２４の隙間に、波長フィルタ２６を挿入し、接着固定する。
【００５５】
なお、本実施形態では、基板３０上のアライメントマークと格子５２上のアライメントマークとを合わせる工程を用いたが、代わりに、基板３０及び格子５２の位置・角度精度がでるように高精度な保持治具を用いてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、第３の光ファイバ２８を無調整としたが、第１の光ファイバ２２の一端側（図５左側）より波長λ2の光を入射させ、第３の光ファイバ２８の他端側（図５上側）より出射する光エネルギを検出し、この光エネルギが最大になるように第３の光ファイバ２８を調整することにより、光利用効率を高めることができることは言うまでもない。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、上述した工法を用いることにより。作製が簡単なため低コスト化が可能である。さらに、熱プロセスでなく露光プロセスによりファイバーグレーティングが作製され、さらに組み立てにより波長分離素子を作製するために、熱プロセスに比べ均一な品質が得られる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、作製が容易であり光損失の少ない高品質の波長分離素子を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る波長分離素子の平面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る波長分離素子の断面図。
【図３】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る波長分離素子の平面図。（ｂ）第１のファイバーグレーティングの周辺拡大図。（ｃ）第２のファイバーグレーティングの周辺拡大図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る波長分離素子の平面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る波長分離素子の平面図。
【図６】図１及び２の波長分離素子の作製工程図。
【図７】図１及び２の波長分離素子を作製するための露光装置を示す図。
【図８】図４の波長分離素子の作製工程図。
【図９】（ａ）図４の波長分離素子を作製するための露光装置を示す図。（ｂ）図９（ａ）の露光装置に用いられる回折格子の正面図。
【図１０】図５の波長分離素子の作製工程図。
【図１１】図５の波長分離素子を作製するための露光装置を示す図。
【図１２】従来の波長分離素子の作製装置を示す概略斜視図。
【符号の説明】
２：波長分離素子、４：基板、６：光ファイバ、８：ファイバグレーティング、１０：コア部、１２：クラッド部、２０：波長分離素子、２２：光ファイバ、２４：光ファイバ、２６：波長フィルタ、２８：光ファイバ、３０：基板、４０：露光装置、４２：光源、４４：回折格子、５０：露光装置、５２：格子。