(57)【要約】【課題】所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子を容易に製造することができる方法および装置を提供する。【解決手段】光源３２１から出力された屈折率変化誘起光ＵＶは、シャッタ３２２，光学系３２３およびミラー３２４を経た後、位相格子マスク２００を介して光ファイバ１１０へ照射される。ミラー３２４がｚ軸方向に移動することにより、光ファイバ１１０への屈折率変化誘起光ＵＶの照射位置が複数回走査される。照射位置の複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、光ファイバ１１０に対する位相格子マスク２００の基準相対的位置からｚ軸方向に沿った互いに反対の側に位相格子マスク２００が相対的に変位する。【選択図】  図２
2005003805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子を製造する方法であって、
前記光導波路の側方に配置した位相格子マスクを介して前記光導波路に屈折率変化誘起光を照射するとともに、その屈折率変化誘起光の照射位置を前記長手方向に複数回走査し、
その複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、前記光導波路に対する前記位相格子マスクの基準相対的位置から前記長手方向に沿った互いに反対の側に前記位相格子マスクを相対的に変位させて、
前記光導波路に屈折率変調による回折格子を形成して、前記光導波路型回折格子素子を製造する、ことを特徴とする光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項２】
前記複数回の走査それぞれにおいて前記屈折率変化誘起光の照射位置に応じた相対的変位量で前記位相格子マスクを変位させる、ことを特徴とする請求項１記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項３】
前記複数回の走査それぞれにおいて前記基準相対的位置から長手方向に沿った何れか一方の側のみに前記位相格子マスクを相対的に変位させる、ことを特徴とする請求項１記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項４】
前記屈折率変化誘起光の照射位置の走査を偶数回行い、
その偶数回の走査のうちの奇数回目の走査では前記基準相対的位置から第１の側に前記位相格子マスクを相対的に変位させ、偶数回目の走査では前記基準相対的位置から第２の側に前記位相格子マスクを相対的に変位させる、ことを特徴とする請求項１記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項５】
光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子を製造する装置であって、
前記光導波路の側方に配置された位相格子マスクを前記長手方向に前記光導波路に対して相対的に変位させる位相格子マスク変位手段と、
その変位している前記位相格子マスクを介して前記光導波路に屈折率変化誘起光を照射するとともに、その屈折率変化誘起光の照射位置を前記長手方向に複数回走査する屈折率変化誘起光照射手段と、
その複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、前記光導波路に対する前記位相格子マスクの基準相対的位置から前記長手方向に沿った互いに反対の側に前記位相格子マスクを相対的に変位させるよう、前記位相格子マスク変位手段を制御する変位量制御手段と、を備えることを特徴とする光導波路型回折格子素子製造装置。
【請求項６】
前記変位量制御手段が、前記複数回の走査それぞれにおいて前記屈折率変化誘起光の照射位置に応じた相対的変位量で前記位相格子マスクを変位させるよう、前記位相格子マスク変位手段を制御する、ことを特徴とする請求項５記載の光導波路型回折格子素子製造装置。
【請求項７】
前記変位量制御手段が、前記複数回の走査それぞれにおいて前記基準相対的位置から長手方向に沿った何れか一方の側のみに前記位相格子マスクを相対的に変位させるよう、前記位相格子マスク変位手段を制御する、ことを特徴とする請求項５記載の光導波路型回折格子素子製造装置。
【請求項８】
前記屈折率変化誘起光照射手段が、前記屈折率変化誘起光の照射位置の走査を偶数回行い、
前記変位量制御手段が、その偶数回の走査のうちの奇数回目の走査では前記基準相対的位置から第１の側に前記位相格子マスクを相対的に変位させ、偶数回目の走査では前記基準相対的位置から第２の側に前記位相格子マスクを相対的に変位させるよう、前記位相格子マスク変位手段を制御する、ことを特徴とする請求項５記載の光導波路型回折格子素子製造装置。
【請求項９】
前記位相格子マスク変位手段が、圧電素子を用いて前記位相格子マスクを相対的に変位させる、ことを特徴とする請求項５記載の光導波路型回折格子素子製造装置。
【請求項１０】
光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子であって、請求項１記載の光導波路型回折格子素子製造方法により製造されたことを特徴とする光導波路型回折格子素子。
【請求項１１】
光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子であって、前記屈折率変調の基本周期に基づくブラッグ反射波長帯域以外の帯域における反射ピークでの反射率が−３０ｄＢ以下であることを特徴とする光導波路型回折格子素子。
【請求項１２】
前記ブラッグ反射波長帯域の最大反射率が９０％以上であることを特徴とする請求項１１記載の光導波路型回折格子素子。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の光導波路型回折格子素子を含み、この光導波路型回折格子素子により反射波長の光を選択的に反射して、光を合波または分波することを特徴とする合分波モジュール。
【請求項１４】
多重化した多波長の信号光を用いて光伝送を行う光伝送システムであって、請求項１３記載の合分波モジュールを含み、この合分波モジュールにより前記多波長の信号光を合波または分波することを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子を製造する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路型回折格子素子は、光導波路（例えば光ファイバ）における長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成されたものであって、この光導波路を導波する光のうち所定の反射波長の光を回折格子により選択的に反射することができる。また、この光導波路型回折格子素子を含む合分波モジュールは、光導波路型回折格子素子により反射波長の光を選択的に反射することで光を合波または分波することができ、波長多重した多波長の信号光を用いて光伝送を行う波長分割多重（ＷＤＭ：  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システム等において用いられる。
【０００３】
一般に、光導波路型回折格子素子は、光導波路における長手方向に沿った所定範囲に亘って一定周期Λの屈折率変調による回折格子が形成されていて、この回折格子により、ブラッグ条件式「λ＝２ｎ０Λ」を満たすブラッグ反射波長λの光を選択的に反射し、他の波長の光を透過する。ここで、ｎ０は光導波路の屈折率変調領域における平均の実効屈折率である。
【０００４】
このような光導波路型回折格子素子では、屈折率変調領域において長手方向に沿った屈折率変調の振幅分布は、一定であってもよいが、変化していてもよい。
屈折率変調の振幅分布が長手方向に沿って変化していることで、光導波路型回折格子素子の光学特性の改善が図られる。また、屈折率変調の振幅分布が位相反転部を有するものとすることにより、更に光導波路型回折格子素子の光学特性の改善が図られる。
【０００５】
このような光導波路型回折格子素子を製造する方法および装置は特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された方法および装置では、光導波路の側方に配置された位相格子マスクを長手方向に光導波路に対して相対的に振動させ、その振動している位相格子マスクを介して光導波路に屈折率変化誘起光を長手方向に走査しながら照射することにより、光導波路に屈折率変調による回折格子を形成して、光導波路型回折格子素子を製造する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−２９０６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に開示された方法および装置により製造される光導波路型回折格子素子の光学特性は、走査時における長手方向の各照射位置での位相格子マスクの相対的振動の波形に応じたものとなる。また、製造される光導波路型回折格子素子の光学特性は、長手方向の各位置での屈折率変調の振幅や、その屈折率変調振幅の長手方向分布に依存する。
【０００８】
したがって、設計どおりの光学特性を有する光導波路型回折格子素子を高精度に製造するには、走査時における長手方向の各照射位置での位相格子マスクの相対的振動が設計どおりであること、屈折率変化誘起光の照射位置の走査が高速であること、および、位相格子マスクの相対的振動の周波数が高いことが要求される。
【０００９】
しかし、屈折率変化誘起光の照射位置の走査が高速である場合や、位相格子マスクの相対的振動の周波数が高い場合には、設計どおりに位相格子マスクを相対的に振動させることは困難である。例えば、位相格子マスクを方形波状に振動させようとする場合、その振動の際における一方の変位位置から他方の変位位置への位相格子マスクの移動は、瞬時に行なわれるのが理想ではあるが、実際には或る遷移時間が必要である。この遷移時間は、意図した位相格子マスクの振動の波形とは異なる部分である。照射位置の走査が高速である場合や振動周波数が高い場合には、遷移時間における屈折率変化誘起光の照射の影響は無視し得ないものとなり、製造される光導波路型回折格子素子の光学特性と設計値との差が大きくなる。
【００１０】
このような遷移時間に因る問題を解消するために、上記の特許文献１に開示された方法および装置では、屈折率変化誘起光の光路上にシャッタを設け、遷移時間にシャッタを閉じることとして、遷移時間には屈折率変化誘起光が光導波路に照射されないようにしている。しかし、このようにシャッタを設けたとしても、シャッタ開閉制御の遅延時間を考慮すると、照射位置の走査が高速である場合や振動周波数が高い場合には、走査や振動と同期してシャッタの開閉を制御することが困難となり、やはり、設計どおりの光学特性を有する光導波路型回折格子素子を製造することが困難である。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子を容易に製造することができる方法および装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法は、光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子を製造する方法であって、光導波路の側方に配置した位相格子マスクを介して光導波路に屈折率変化誘起光を照射するとともに、その屈折率変化誘起光の照射位置を長手方向に複数回走査し、その複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、光導波路に対する位相格子マスクの基準相対的位置から長手方向に沿った互いに反対の側に位相格子マスクを相対的に変位させて、光導波路に屈折率変調による回折格子を形成して、光導波路型回折格子素子を製造することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光導波路型回折格子素子製造装置は、光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成された光導波路型回折格子素子を製造する装置であって、（１）  光導波路の側方に配置された位相格子マスクを長手方向に光導波路に対して相対的に変位させる位相格子マスク変位手段と、（２）  その変位している位相格子マスクを介して光導波路に屈折率変化誘起光を照射するとともに、その屈折率変化誘起光の照射位置を長手方向に複数回走査する屈折率変化誘起光照射手段と、（３）  その複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、光導波路に対する位相格子マスクの基準相対的位置から長手方向に沿った互いに反対の側に位相格子マスクを相対的に変位させるよう、位相格子マスク変位手段を制御する変位量制御手段と、を備えることを特徴とする。なお、位相格子マスク変位手段は、圧電素子を用いて位相格子マスクを相対的に変位させるのが好適である。
【００１４】
この本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法または装置によれば、光導波路（例えばコア領域にＧｅＯ２が添加された石英系の光ファイバ）の側方に位相格子マスクが配置され、この位相格子マスクは長手方向に光導波路に対して相対的に変位する。その変位している位相格子マスクを介して光導波路に屈折率変化誘起光（例えば紫外レーザ光）が照射され、また、その屈折率変化誘起光の照射位置が長手方向に複数回走査される。そして、その複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、光導波路に対する位相格子マスクの基準相対的位置から長手方向に沿った互いに反対の側に位相格子マスクが相対的に変位する。このようにして光導波路に屈折率変調が形成され回折格子が形成されて、光導波路型回折格子素子が製造される。このとき形成される屈折率変調の振幅は、光導波路に対する位相格子マスクの相対的変位量に応じたものとなる。
【００１５】
本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法では、複数回の走査それぞれにおいて屈折率変化誘起光の照射位置に応じた相対的変位量で位相格子マスクを変位させるのが好適である。また、本発明に係る光導波路型回折格子素子製造装置では、変位量制御手段は、複数回の走査それぞれにおいて屈折率変化誘起光の照射位置に応じた相対的変位量で位相格子マスクを変位させるよう、位相格子マスク変位手段を制御するのが好適である。この場合には、屈折率変化誘起光の照射位置に応じて位相格子マスクの相対的変位量が制御されることにより、光導波路型回折格子素子に形成される屈折率変調の振幅は、光導波路の長手方向に沿って分布を有するものとなり得て、例えば位相反転部を有することができる。
【００１６】
本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法では、複数回の走査それぞれにおいて基準相対的位置から長手方向に沿った何れか一方の側のみに位相格子マスクを相対的に変位させるのが好適である。また、本発明に係る光導波路型回折格子素子製造装置では、変位量制御手段は、複数回の走査それぞれにおいて基準相対的位置から長手方向に沿った何れか一方の側のみに位相格子マスクを相対的に変位させるよう、位相格子マスク変位手段を制御するのが好適である。
【００１７】
本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法では、屈折率変化誘起光の照射位置の走査を偶数回行い、その偶数回の走査のうちの奇数回目の走査では基準相対的位置から第１の側に位相格子マスクを相対的に変位させ、偶数回目の走査では基準相対的位置から第２の側に位相格子マスクを相対的に変位させるのが好適である。また、本発明に係る光導波路型回折格子素子製造装置では、屈折率変化誘起光照射手段は、屈折率変化誘起光の照射位置の走査を偶数回行い、変位量制御手段は、その偶数回の走査のうちの奇数回目の走査では基準相対的位置から第１の側に位相格子マスクを相対的に変位させ、偶数回目の走査では基準相対的位置から第２の側に位相格子マスクを相対的に変位させるよう、位相格子マスク変位手段を制御するのが好適である。
【００１８】
本発明に係る光導波路型回折格子素子は、光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成されたものであって、上記の本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法により製造されたことを特徴とする。この光導波路型回折格子素子は、長手方向に沿って屈折率変調の振幅分布が適切に設計されたものであり、例えば、屈折率変調の振幅分布が位相反転部を有する。これにより、この光導波路型回折格子素子は、例えば、多波長の光を選択的に反射することができ、光学特性が優れたものとなり、或いは、波長分散が抑制されたものとなる。
【００１９】
また、本発明に係る光導波路型回折格子素子は、光導波路の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調による回折格子が形成されたものであって、屈折率変調の基本周期に基づくブラッグ反射波長帯域以外の帯域における反射ピークでの反射率が−３０ｄＢ以下であることを特徴とする。換言すれば、このブラッグ反射波長帯域以外の帯域において、反射率が−３０ｄＢ以上である反射ピークが存在しない。また、ブラッグ反射波長帯域の最大反射率が９０％以上であるのが好適である。
【００２０】
本発明に係る合分波モジュールは、上記の本発明に係る光導波路型回折格子素子を含み、この光導波路型回折格子素子により反射波長の光を選択的に反射して、光を合波または分波することを特徴とする。本発明に係る光伝送システムは、多重化した多波長の信号光を用いて光伝送を行う光伝送システムであって、上記の本発明に係る合分波モジュールを含み、この合分波モジュールにより多波長の信号光を合波または分波することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
先ず、本発明に係る光導波路型回折格子素子の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子１００の説明図である。この図は、光軸を含む面で切断したときの光導波路型回折格子素子１００の断面図を示している。この光導波路型回折格子素子１００は、光導波路である光ファイバ１１０に回折格子１１３が形成されたものである。光ファイバ１１０は、石英ガラスを主成分とするものであって、光軸中心を含むコア領域１１１にＧｅＯ２が添加されており、このコア領域１１１を取り囲んでクラッド領域１１２が設けられている。この光ファイバ１１０における長手方向に沿った所定範囲（以下「屈折率変調形成範囲」という。）に亘って屈折率変調による回折格子１１３が形成されている。
【００２３】
光ファイバ１１０の長手方向に沿ってｚ軸を設定し、そのｚ軸の原点を屈折率変調形成範囲の中心位置とする。屈折率変調形成範囲において形成された屈折率変調の格子間隔は一定値Λであり、屈折率変調形成範囲において、回折格子１１３の屈折率分布ｎ（ｚ）は、
【００２４】
【数１】
2005003805.tif 000003
【００２５】
なる式で表される。ここで、ｎ０は、屈折率変調形成範囲における光ファイバ１１０の平均実効屈折率である。また、Ｆ（ｚ）は、屈折率変調形成範囲における屈折率変調の振幅分布であり、例えば、ｓｉｎｃ関数やｃｏｓ関数などである。この光導波路型回折格子素子１００は、回折格子１１３により、ブラッグ反射波長λ（＝２ｎ０Λ）の光を選択的に反射することができる。また、屈折率変調振幅分布Ｆ（ｚ）を最適化することにより、この光導波路型回折格子素子１００は、波長分散が抑制されたものであったり、波長分散が一定であったり、或いは、複数の波長の信号光を選択的に反射したりすることができる。
【００２６】
次に、本発明に係る光導波路型回折格子素子製造装置の実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造装置３００の説明図である。この光導波路型回折格子素子製造装置３００は、上述した光導波路型回折格子素子１００を製造する際に位相格子マスク２００とともに好適に用いられるものである。
【００２７】
この光導波路型回折格子素子製造装置３００は、固定部材３１０、光源３２１、シャッタ３２２、光学系３２３、ミラー３２４、圧電素子３３０および制御部３４０を備えている。これらのうち、光源３２１、シャッタ３２２、光学系３２３およびミラー３２４は、位相格子マスク２００を介して光ファイバ１１０に屈折率変化誘起光を照射する屈折率変化誘起光照射手段を構成している。圧電素子３３０は、光ファイバ１１０の側方に配置された位相格子マスク２００をｚ軸方向に光ファイバ１１０に対して相対的に変位させる位相格子マスク変位手段を構成している。また、制御部３４０は、位相格子マスク２００を相対的に変位させる圧電素子３３０を制御する変位量制御手段を構成している。
【００２８】
光源３２１は、光ファイバ１１０のコア領域１１１の屈折率変化を誘起せしめる波長の屈折率変化誘起光ＵＶを出力する。この光源３２１として、例えば、波長２４８ｎｍのレーザ光を屈折率変化誘起光ＵＶとして出力するＫｒＦエキシマレーザ光源が好適に用いられる。シャッタ３２２は、光源３２１とミラー３２４との間に設けられ、光源３２１から出力された屈折率変化誘起光ＵＶの通過／遮断の制御を行う。このシャッタ３２２として音響光学素子が好適に用いられ、この場合には、屈折率変化誘起光ＵＶの通過／遮断の制御が高速に行われる。
【００２９】
光学系３２３は、シャッタ３２２とミラー３２４との間に設けられ、光ファイバ１１０への屈折率変化誘起光ＵＶの照射の際に屈折率変化誘起光ＵＶのｚ軸方向の光束幅を所定値（好適には５００μｍ以下、更に好適には１００μｍ以下）とする為のものである。この光学系３２３として、集光レンズが好適に用いられ、或いは、所定の開口幅を有する開口も好適に用いられる。光学系３２３として集光レンズが用いられる場合には、屈折率変化誘起光ＵＶのエネルギが有効に利用されるので、回折格子の作成効率が優れる。また、光学系３２３として開口が用いられる場合には、光ファイバ１１０が被る機械的ダメージが低減される。
【００３０】
ミラー３２４は、ｚ軸方向に対して４５度だけ傾斜した反射面を有していて、光学系３２３を経てｚ軸方向に進んできた屈折率変化誘起光ＵＶを、ｚ軸に垂直な方向に反射させる。そして、ミラー３２４は、その反射させた屈折率変化誘起光ＵＶを、位相格子マスク２００を介して光ファイバ１１０に照射する。また、このミラー３２４は、ｚ軸方向に移動自在に固定部材３１０に固定されている。
【００３１】
位相格子マスク２００は、石英ガラス平板の一方の面に格子間隔２Λの位相格子が形成されたものであり、その位相格子が形成された面が光ファイバ１１０に対向して配置される。この位相格子マスク２００の格子間隔は、光ファイバ１１０に形成されるべき回折格子１１３の格子間隔Λの２倍とされる。また、この位相格子マスク２００は、圧電素子３３０を介して固定部材３１０と固定されており、圧電素子３３０の作用によりｚ軸方向に変位が可能である。
【００３２】
制御部３４０は、固定部材３１０に対してミラー３２４をｚ軸方向に移動させる。これにより、制御部３４０は、光ファイバ１１０への屈折率変化誘起光ＵＶの照射位置を、光ファイバ１１０の所定範囲（屈折率変調形成範囲）に亘って複数回走査する。このとき、制御部３４０は、屈折率変化誘起光ＵＶの照射位置を一定速度で走査するのが好適である。この場合には、光ファイバ１１０の屈折率変調形成範囲における平均実効屈折率が長手方向に沿って一様となる。
【００３３】
制御部３４０は、圧電素子３３０を制御して、位相格子マスク２００をｚ軸方向に光ファイバ１１０に対して相対的に変位させる。照射位置の複数回の走査のうちの第１走査と第２走査とでは、光ファイバ１１０に対する位相格子マスク２００の基準相対的位置からｚ軸方向に沿った互いに反対の側に位相格子マスク２００を相対的に変位させる。より具体的には、照射位置の走査を偶数回行なうとして、奇数回目の走査では、基準相対的位置から＋ｚ方向側に位相格子マスク２００を相対的に変位させ、偶数回目の走査では、基準相対的位置から−ｚ方向側に位相格子マスク２００を相対的に変位させる。これにより、光ファイバ１１０に形成される屈折率変調の振幅が調整される。特に、制御部３４０は、屈折率変化誘起光ＵＶの照射位置ｚに応じて、位相格子マスク２００の変位量を制御するのが好適である。この場合には、各位置ｚにおいて、屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）は、位相格子マスク２００の変位量に応じたものとなる。これにより、所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子１００が製造される。
【００３４】
制御部３４０は、光ファイバ１１０の所定範囲内の何れかの位置ｚ０において、位相格子マスク２００の変位量を、光ファイバ１１０に形成されるべき回折格子１１３の格子間隔Λの１／４とするのが好適である。この場合には、屈折率変調の振幅分布関数Ｆ（ｚ）は位置ｚ０において位相反転部を有し、これにより、光導波路型回折格子素子１１０の光学特性が更に優れたものとなる。
【００３５】
次に、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造装置３００の動作について説明するとともに、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造方法について説明する。この光導波路型回折格子素子製造装置３００は、制御部３４０による制御の下に以下のように動作する。
【００３６】
光源３２１から出力された屈折率変化誘起光ＵＶは、シャッタ３２２および光学系３２３を経てミラー３２４に入射し、このミラー３２４により反射されて、位相格子マスク２００を介して光ファイバ１１０へ照射される。このとき、格子間隔２Λの位相格子マスク２００の回折作用により＋１次回折光と−１次回折光とが発生し、これら２つの回折光が干渉することにより縞間隔Λの干渉縞が生じる。また、ミラー３２４がｚ軸方向に所定範囲に亘って移動することにより、位相格子マスク２００を介した光ファイバ１１０への屈折率変化誘起光ＵＶの照射位置が複数回走査される。そして、光ファイバ１１０のコア領域１１１には、この干渉縞における光エネルギの空間的な分布に応じて格子間隔Λの屈折率変調が形成されて、回折格子１１３が形成される。
【００３７】
このミラー３２４の移動および屈折率変化誘起光ＵＶの照射の際に、圧電素子３３０の作用により、位相格子マスク２００はｚ軸方向に変位する。照射位置の走査を２回行なうとして、第１走査では照射位置ｚにおける位相格子マスク２００の相対的変位量をａ１（ｚ）とし、第２走査では照射位置ｚにおける位相格子マスク２００の相対的変位量をａ２（ｚ）とする。相対的変位量ａ１（ｚ）は０以上であり、相対的変位量ａ２（ｚ）は０以下である。また、各位置ｚにおいて相対的変位量ａ１（ｚ），ａ２（ｚ）それぞれの絶対値は互いに等しいとする。
【００３８】
このときに屈折率変化変化誘起光ＵＶの照射により形成される回折格子１１３の屈折率分布ｎ（ｚ）は、
【００３９】
【数２】
2005003805.tif 000004
【００４０】
なる式で表され、屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）は、
【００４１】
【数３】
2005003805.tif 000005
【００４２】
なる式で表される。ここで、ａは、位相格子マスク２００の相対的変位量の絶対値である。Δｎ０は、屈折率変化変化誘起光ＵＶの照射量（＝照射強度×照射時間）に応じた値の係数である。
【００４３】
上記（２）式右辺の第２項の第３因子（ｃｏｓ（２πｚ／Λ））は、回折格子１１３における格子間隔がΛであることを示している。また、上記（３）式の屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）は、図３に示されるように、位相格子マスク２００の変位量ａの関数であり、この変位量ａに応じた値となる。したがって、位相格子マスク２００の相対的変位量ａが適切に制御されることで、屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）が調整され得る。したがって、図４（ｂ）に示されるような屈折率変調振幅Ｆ（ｚ）を得るには、上記（３）式に基づいて、図４（ｂ）に示されるように各位置ｚにおける位相格子マスク２００の相対的変位量ａ１（ｚ），ａ２（ｚ）を制御すればよい。
【００４４】
また、図３に示されるように、位相格子マスク２００の変位量ａが０〜Λ／４の範囲であれば、屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）は正であり、位相格子マスク２００の変位量ａがΛ／４〜３Λ／４の範囲であれば、屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）は負である。すなわち、位相格子マスク２００の変位量ａが或る位置ｚ０においてΛ／４であって、該位置ｚ０の前後において変位量ａがΛ／４未満からΛ／４超に（またはその逆に）変化すれば、屈折率変調の振幅Ｆ（ｚ）は位置ｚ０において位相反転部を有することになる（図４参照）。
【００４５】
また、このような屈折率変調振幅分布Ｆ（ｚ）を得るには、光学系３２３を用いることで、位相格子マスク２００に入射する屈折率変化誘起光ＵＶのｚ軸方向の光束幅を好適には５００μｍ以下（更に好適には１００μｍ以下）とする。また、ミラー３２４は一定速度でｚ軸方向に移動するのが好適である。そして、そのミラー３２４の一定速度の移動（すなわち、屈折率変化誘起光ＵＶの照射位置ｚの走査）とともに、その照射位置ｚに応じて変位量ａ１（ｚ），ａ２（ｚ）で位相格子マスク２００はｚ軸方向に変位する。なお、屈折率変化誘起光ＵＶの強度が一定であって、その照射位置ｚの走査の速度が一定であれば、光ファイバ１１０の屈折率変調形成範囲における平均実効屈折率がｚ軸方向に沿って一様となる。
【００４６】
図５は、本実施形態に係る光導波路回折格子素子製造装置３００および方法における位相格子マスク２００の変位を説明する図である。同図（ａ）は、比較例における位相格子マスクの理想の変位を示し、同図（ｂ）は、比較例における位相格子マスクの実際の変位を示す。また、同図（ｃ）は、本実施形態における位相格子マスクの理想の変位を示し、同図（ｄ）は、本実施形態における位相格子マスクの実際の変位を示す。同図（ａ）〜（ｄ）それぞれで、横軸は光ファイバ１１０の長手方向位置ｚを表し、縦軸は位相格子マスク２００の相対的変位量を表す。光ファイバ１１０に対する位相格子マスク２００の基準相対的位置では、位相格子マスク２００の相対的変位量は０である。
【００４７】
比較例では、屈折率変化誘起光の照射位置の走査に伴い、位相格子マスクは長手方向に光ファイバに対して相対的に振動する。理想的には、同図（ａ）に示されるように、一方の変位位置から他方の変位位置への位相格子マスクの移動は、瞬時に行なわれる。しかし、実際には、同図（ｂ）に示されるように、一方の変位位置から他方の変位位置への位相格子マスクの移動は、或る遷移時間が必要である。この遷移時間は、意図した位相格子マスクの振動の波形とは異なる部分である。照射位置の走査が高速である場合や振動周波数が高い場合には、遷移時間における屈折率変化誘起光の照射の影響は無視し得ないものとなり、製造される光導波路型回折格子素子の光学特性と設計値との差が大きくなる。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、屈折率変化誘起光の照射位置の各回の走査において、位相格子マスクは、長手方向に光ファイバに対して相対的に振動するのではなく、基準相対的位置から一方の側のみに相対的に変位する。第１走査での位相格子マスクの相対的変位量ａ１（ｚ）、および、第２走査での位相格子マスクの相対的変位量ａ２（ｚ）の何れも、理想的には、同図（ｃ）に示されるように、ステップ状に変化するものとする。しかし、実際には、同図（ｄ）に示されるように、本実施形態でも、相対的変位量ａ１（ｚ）およびａ２（ｚ）の何れも、或る変位位置から他の変位位置へ位相格子マスクが移動する際に、或る遷移時間が必要である。しかし、比較例と対比すると、本実施形態では、走査時間のうちで遷移時間が占める割合が小さく、また、その遷移時間における実際の変位位置と理想的変位位置との差が小さい。
【００４９】
図６は、本実施形態に係る光導波路回折格子素子製造装置３００および方法における位相格子マスク２００の変位の一例を説明する図である。同図（ａ）は、比較例における位相格子マスクの変位を示し、同図（ｂ）は、本実施形態における位相格子マスクの変位を示す。同図（ａ），（ｂ）それぞれで、横軸は光ファイバ１１０の長手方向位置ｚを表し、縦軸は位相格子マスク２００の相対的変位量を表す。本実施形態では、屈折率変化誘起光の照射位置の各回の走査において、位相格子マスクは基準相対的位置から一方の側のみに相対的に変位する。第１走査での位相格子マスクの相対的変位量ａ１（ｚ）、および、第２走査での位相格子マスクの相対的変位量ａ２（ｚ）の何れも、同図（ｂ）に示されるようにステップ状に変化する。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、屈折率変化誘起光の照射位置の走査が高速である場合に上記のような遷移時間が生じたとしても、遷移時間における屈折率変化誘起光の照射の影響は小さい。したがって、屈折率変化誘起光の照射位置を高速に走査することができ、所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子を容易に製造することができる。
【００５１】
また、本実施形態における相対的変位量ａ１（ｚ），ａ２（ｚ）は、図５（ｃ），（ｄ）および図６（ｂ）ではステップ状に変化するものとしたが、そのステップを更に小刻みにして、長手方向に沿った変化を準連続的なものにしてもよい。後者の場合には、遷移時間の問題が更に低減されるので、所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子を更に容易に製造することができる。
【００５２】
次に、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造方法により製造される光導波路型回折格子素子の実施例について比較例とともに説明する。図７は、実施例および比較例それぞれの光導波路型回折格子素子の設計時に意図した屈折率変調振幅分布を示す図である。この図には、屈折率変調における極大値および極小値それぞれを結ぶ包絡線が示されている。設計時に意図した屈折率変調振幅分布の形状は、ガウス関数型のものであって、屈折率変調の基本周期Λに基づくブラッグ反射波長を中心とする一定帯域幅のブラッグ反射波長帯域を実現するものであった。図８は、比較例の光導波路型回折格子素子の反射特性および透過特性を示す図である。図９は、実施例の光導波路型回折格子素子の反射特性および透過特性を示す図である。図８および図９それぞれにおいて、各図（ｂ）は各図（ａ）中の一部波長範囲を拡大したものであり、透過率Ｔおよび反射率Ｒそれぞれの波長依存性が示されている。
【００５３】
比較例では、図５（ａ）および図６（ａ）に示された如く、屈折率変化誘起光照射位置を走査するとともに位相格子マスクを振動させた。図８に示されるように、屈折率変調の基本周期に基づくブラッグ反射波長帯域は凡そ１５４３．０ｎｍ〜１５４３．７ｎｍであった。比較例では、このブラッグ反射波長帯域以外の帯域において、約４ｎｍの波長間隔で反射ピークが存在し、これらの反射ピークでの反射率Ｒが最大で−２６ｄＢ程度であった。これらの反射ピークは、設計時に意図されていなかったものである。
【００５４】
実施例では、図５（ｃ）および図６（ｂ）に示された如く、屈折率変化誘起光照射位置を走査するとともに位相格子マスクを変位させた。図９に示されるように、屈折率変調の基本周期に基づくブラッグ反射波長帯域は凡そ１５４３．０ｎｍ〜１５４３．７ｎｍであり、この点では実施例と比較例とは同様であった。しかし、実施例では、ブラッグ反射波長帯域以外の帯域における反射ピークでの反射率Ｒは−３０ｄＢ以下であった。すなわち、ブラッグ反射波長帯域以外の帯域において、反射率Ｒが−３０ｄＢ以上である反射ピークは存在せず、さらに、反射率Ｒが−６０ｄＢ以上である反射ピークも存在しなかった。
【００５５】
なお、「ブラッグ反射波長帯域以外の帯域における反射ピーク」は、図８（ａ）に示されたようなブラッグ反射波長帯域以外の帯域において約４ｎｍの波長間隔で存在する反射ピークを含むが、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示されたようなブラッグ反射波長帯域の周辺においてブラッグ反射波長から遠ざかるに従い反射率Ｒが増減を繰り返しながら全体的に減少していく帯域における当該増減での反射ピークを含まない。
【００５６】
比較例（図８）で、ブラッグ反射波長帯域以外の帯域において一定波長間隔で反射ピークが存在するのは、以下の理由に因ると考えられる。すなわち、比較例では、屈折率変化誘起光照射位置を走査するとともに位相格子マスクを振動させることから、その振動の際の遷移時間における屈折率変化誘起光の照射の影響に因り、実際に形成される屈折率変調は、意図した基本周期Λの変調成分を含むだけでなく、この基本周期Λとは異なる周期の変調成分をも含む。つまり、屈折率変化誘起光照射位置の走査の速度をＶとし、位相格子マスクの振動の周期をＴとすると、基本周期Λとは異なる周期（ＶＴ）の変調成分が生じる。そして、基本周期とは異なる周期の変調成分の寄与に因り、ブラッグ反射波長帯域以外の帯域において一定波長間隔で反射ピークが存在すると考えられる。
【００５７】
これに対して、実施例（図９）では、屈折率変調の形成の際に位相格子マスクを振動させないことから、基本周期とは異なる周期の変調成分の発生が抑制されて、ブラッグ反射波長帯域以外の帯域における反射ピークが抑制されると考えられる。このように、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造方法および装置は、所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子を容易に製造することができる。
【００５８】
次に、本発明に係る合分波モジュールの実施形態について説明する。以下に説明する各実施形態の合分波モジュールに含まれる光導波路型回折格子素子は、上記の実施形態に係る光導波路型回折格子素子１００である。また、この光導波路型回折格子素子は、屈折率変調の振幅分布が位相反転部を有しているのが好適であり、この場合には、光を反射させる際の波長分散の絶対値が小さく、高ビットレートの信号光伝送が可能である。以下では、この光導波路型回折格子素子１００は、説明の便宜のため、Ｍ個の反射帯域を有していて、そのうちの第ｍ番目の反射帯域内に波長λ２ｍがあり、反射帯域間の透過帯域内に波長λ２ｍ−１があるものとする。ただし、ｍは１以上Ｍ以下の整数であり、Ｍは２以上の整数であり、各波長は「λ１＜λ２＜λ３＜…＜λ２Ｍ−１＜λ２Ｍ」なる関係式を満たすものとする。
【００５９】
図１０は、第１の実施形態に係る合分波モジュール１０の説明図である。この合分波モジュール１０は、光導波路型回折格子素子１００の一端に光サーキュレータ１２０が接続され、光導波路型回折格子素子１００の他端に光サーキュレータ１３０が接続されて構成されている。光サーキュレータ１２０は、第１端子１２１、第２端子１２２および第３端子１２３を有しており、第１端子１２１に入力した光を第２端子１２２から光導波路型回折格子素子１００へ出力し、第２端子１２２に入力した光を第３端子１２３から出力する。また、光サーキュレータ１３０は、第１端子１３１、第２端子１３２および第３端子１３３を有しており、第１端子１３１に入力した光を第２端子１３２から光導波路型回折格子素子１００へ出力し、第２端子１３２に入力した光を第３端子１３３から出力する。
【００６０】
この合分波モジュール１０では、光サーキュレータ１２０の第１端子１２１に波長λ２ｍ−１の光が入力すると、これらの光は、光サーキュレータ１２０の第２端子１２２から光導波路型回折格子素子１００へ出力され、光導波路型回折格子素子１００を透過して、光サーキュレータ１３０の第２端子１３２に入力し、光サーキュレータ１３０の第３端子１３３から出力される。また、光サーキュレータ１３０の第１端子１３１に波長λ２ｍの光が入力すると、これらの光は、光サーキュレータ１３０の第２端子１３２から光導波路型回折格子素子１００へ出力され、光導波路型回折格子素子１００で反射して、光サーキュレータ１３０の第２端子１３２に入力し、光サーキュレータ１３０の第３端子１３３から出力される。すなわち、この場合には、この合分波モジュール１０は、合波器として動作し、光サーキュレータ１２０の第１端子１２１に入力した波長λ２ｍ−１の光と、光サーキュレータ１３０の第１端子１３１に入力した波長λ２ｍの光とを合波して、その合波した波長λ１〜λ２Ｍの光を光サーキュレータ１３０の第３端子１３３から出力する。なお、合分波モジュール１０が合波器としてのみ用いられる場合には光サーキュレータ１２０は不要である。
【００６１】
また、この合分波モジュール１０では、光サーキュレータ１２０の第１端子１２１に波長λ１〜λ２Ｍの光が入力すると、これらの光は、光サーキュレータ１２０の第２端子１２２から光導波路型回折格子素子１００へ出力される。そして、これらの光のうち、波長λ２ｍの光は、光導波路型回折格子素子１００で反射して、光サーキュレータ１２０の第２端子１２２に入力し、光サーキュレータ１２０の第３端子１２３から出力される。一方、波長λ２ｍ−１の光は、光導波路型回折格子素子１００を透過して、光サーキュレータ１３０の第２端子１３２に入力し、光サーキュレータ１３０の第３端子１３３から出力される。すなわち、この場合には、この合分波モジュール１０は、分波器として動作し、光サーキュレータ１２０の第１端子１２１に入力した波長λ１〜λ２Ｍを分波して、波長λ２ｍの光を光サーキュレータ１２０の第３端子１２３から出力し、波長λ２ｍ−１の光を光サーキュレータ１３０の第３端子１３３から出力する。なお、合分波モジュール１０が分波器としてのみ用いられる場合には光サーキュレータ１３０は不要である。
【００６２】
さらに、この合分波モジュール１０は、合波器として動作するとともに、分波器としても動作することにより、光ＡＤＭ（Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）としても動作する。すなわち、この合分波モジュール１０は、光サーキュレータ１２０の第１端子１２１に入力した波長λ１〜λ２Ｍのうち波長λ２ｍの光を光サーキュレータ１２０の第３端子１２３から出力（Ｄｒｏｐ）するとともに、他の情報を担う波長λ２ｍの光を光サーキュレータ１３０の第１端子１３１に入力（Ａｄｄ）する。そして、光サーキュレータ１２０の第１端子１２１に入力した波長λ１〜λ２Ｍのうちの波長λ２ｍ−１の光と、光サーキュレータ１３０の第１端子１３１に入力した波長λ２ｍの光とを合波して、その合波した波長λ１〜λ２Ｍの光を光サーキュレータ１３０の第３端子１３３から出力する。
【００６３】
図１１は、第２の実施形態に係る合分波モジュール２０の説明図である。この合分波モジュール２０は、光ファイバ１１０Ａと光ファイバ１１０Ｂとが光カプラ１１４Ａおよび１１４Ｂそれぞれを介して光結合されていて、光カプラ１１４Ａと光カプラ１１４Ｂとの間の光ファイバ１１０Ａの所定範囲に回折格子１１３Ａが形成されて光導波路型回折格子素子１００Ａとされており、また、光カプラ１１４Ａと光カプラ１１４Ｂとの間の光ファイバ１１０Ｂの所定範囲に回折格子１１３Ｂが形成されて光導波路型回折格子素子１００Ｂとされている。これら光導波路型回折格子素子１００Ａおよび１００Ｂそれぞれは、既述した光導波路型回折格子素子１００と同等のものである。
【００６４】
この合分波モジュール２０では、光ファイバ１１０Ａの第１端１１５Ａに波長λ２ｍ−１の光が入力すると、これらの光は、光カプラ１１４Ａにより分岐され、光導波路型回折格子素子１００Ａ，１１０Ｂを透過して、光カプラ１１４Ｂにより合波され、光ファイバ１１０Ａの第２端１１６Ａから出力される。また、光ファイバ１１０Ｂの第２端１１６Ｂに波長λ２ｍの光が入力すると、これらの光は、光カプラ１１４Ｂにより分岐され、光導波路型回折格子素子１００Ａ，１１０Ｂで反射して、光カプラ１１４Ｂにより合波され、光ファイバ１１０Ａの第２端１１６Ａから出力される。すなわち、この場合には、この合分波モジュール２０は、合波器として動作し、光ファイバ１１０Ａの第１端１１５Ａに入力した波長λ２ｍ−１の光と、光ファイバ１１０Ｂの第２端１１６Ｂに入力した波長λ２ｍの光とを合波して、その合波した波長λ１〜λ２Ｍの光を光ファイバ１１０Ａの第２端１１６Ａから出力する。
【００６５】
また、この合分波モジュール２０では、光ファイバ１１０Ａの第１端１１５Ａに波長λ１〜λ２Ｍの光が入力すると、これらの光は、光カプラ１１４Ａにより分岐され光導波路型回折格子素子１００Ａ，１１０Ｂへ出力される。そして、これらの光のうち、波長λ２ｍの光は、光導波路型回折格子素子１００Ａ，１１０Ｂで反射して、光カプラ１１４Ａにより合波され、光ファイバ１１０Ｂの第１端１１５Ｂから出力される。一方、波長λ２ｍ−１の光は、光導波路型回折格子素子１００Ａ，１１０Ｂを透過して、光カプラ１１４Ｂにより合波され、光ファイバ１１０Ａの第２端１１６Ａから出力される。すなわち、この場合には、この合分波モジュール２０は、分波器として動作し、光ファイバ１１０Ａの第１端１１５Ａに入力した波長λ１〜λ２Ｍを分波して、波長λ２ｍの光を光ファイバ１１０Ｂの第１端１１５Ｂから出力し、波長λ２ｍ−１の光を光ファイバ１１０Ａの第２端１１６Ａから出力する。
【００６６】
さらに、この合分波モジュール２０は、合波器として動作するとともに、分波器としても動作することにより、光ＡＤＭとしても動作する。すなわち、この合分波モジュール２０は、光ファイバ１１０Ａの第１端１１５Ａに入力した波長λ１〜λ２Ｍのうち波長λ２ｍの光を光ファイバ１１０Ｂの第１端１１５Ｂから出力（Ｄｒｏｐ）するとともに、他の情報を担う波長λ２ｍの光を光ファイバ１１０Ｂの第２端１１６Ｂに入力（Ａｄｄ）する。そして、光ファイバ１１０Ａの第１端１１５Ａに入力した波長λ１〜λ２Ｍのうちの波長λ２ｍ−１の光と、光ファイバ１１０Ｂの第２端１１６Ｂに入力した波長λ２ｍの光とを合波して、その合波した波長λ１〜λ２Ｍの光を光ファイバ１１０Ａの第２端１１６Ａから出力する。
【００６７】
図１２は、第３の実施形態に係る合分波モジュール３０の説明図である。この合分波モジュール３０は、光ファイバ１１０Ｃと光ファイバ１１０Ｄとが光カプラ１１４Ｃを介して光結合されていて、その光カプラ１１４Ｃにおける光ファイバ１１０Ｃと光ファイバ１１０Ｄとの融着部の所定範囲に回折格子１１３Ｃが形成されて光導波路型回折格子素子１００Ｃとされている。この光導波路型回折格子素子１００Ｃは、既述した光導波路型回折格子素子１００と同等のものである。ただし、回折格子１１３Ｃは、光ファイバ１１０Ｃのコア領域および光ファイバ１１０Ｄのコア領域の双方に形成されている。
【００６８】
この合分波モジュール３０では、光ファイバ１１０Ｃの第１端１１５Ｃに波長λ２ｍ−１の光が入力すると、これらの光は、光導波路型回折格子素子１００Ｃを透過して、光ファイバ１１０Ｃの第２端１１６Ｃから出力される。また、光ファイバ１１０Ｄの第２端１１６Ｄに波長λ２ｍの光が入力すると、これらの光は、光導波路型回折格子素子１００Ｃで反射して、光ファイバ１１０Ｃの第２端１１６Ｃから出力される。すなわち、この場合には、この合分波モジュール３０は、合波器として動作し、光ファイバ１１０Ｃの第１端１１５Ｃに入力した波長λ２ｍ−１の光と、光ファイバ１１０Ｄの第２端１１６Ｄに入力した波長λ２ｍの光とを合波して、その合波した波長λ１〜λ２Ｍの光を光ファイバ１１０Ｃの第２端１１６Ｃから出力する。
【００６９】
また、この合分波モジュール３０では、光ファイバ１１０Ｃの第１端１１５Ｃに波長λ１〜λ２Ｍの光が入力すると、これらの光は光導波路型回折格子素子１００Ｃに到達する。そして、これらの光のうち、波長λ２ｍの光は、光導波路型回折格子素子１００Ｃで反射して、光ファイバ１１０Ｄの第１端１１５Ｄから出力される。一方、波長λ２ｍ−１の光は、光導波路型回折格子素子１００Ｃを透過して、光ファイバ１１０Ｃの第２端１１６Ｃから出力される。すなわち、この場合には、この合分波モジュール３０は、分波器として動作し、光ファイバ１１０Ｃの第１端１１５Ｃに入力した波長λ１〜λ２Ｍを分波して、波長λ２ｍの光を光ファイバ１１０Ｄの第１端１１５Ｄから出力し、波長λ２ｍ−１の光を光ファイバ１１０Ｃの第２端１１６Ｃから出力する。
【００７０】
さらに、この合分波モジュール３０は、合波器として動作するとともに、分波器としても動作することにより、光ＡＤＭとしても動作する。すなわち、この合分波モジュール３０は、光ファイバ１１０Ｃの第１端１１５Ｃに入力した波長λ１〜λ２Ｍのうち波長λ２ｍの光を光ファイバ１１０Ｄの第１端１１５Ｄから出力（Ｄｒｏｐ）するとともに、他の情報を担う波長λ２ｍの光を光ファイバ１１０Ｄの第２端１１６Ｄに入力（Ａｄｄ）する。そして、光ファイバ１１０Ｃの第１端１１５Ｃに入力した波長λ１〜λ２Ｍのうちの波長λ２ｍ−１の光と、光ファイバ１１０Ｄの第２端１１６Ｄに入力した波長λ２ｍの光とを合波して、その合波した波長λ１〜λ２Ｍの光を光ファイバ１１０Ｃの第２端１１６Ｃから出力する。
【００７１】
以上の合分波モジュール１０，２０および３０それぞれに含まれる光導波路型回折格子素子は、既述した本実施形態に係る光導波路型回折格子素子１００であって、位相反転部を有しており、反射特性が優れる。光導波路型回折格子素子１００において、反射波長帯域内における透過率が小さく、且つ、反射波長帯域外における反射率が小さいことから、合分波モジュール１０，２０および３０の何れも、反射波長λ２ｍと透過波長λ２ｍ−１との差が小さい場合であっても、クロストークが生じ難く、受信エラー発生率が低く、また、反射波長λ２ｍの光のパワーロスが小さい。
【００７２】
次に、本発明に係る光伝送システムの実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る光伝送システム１の概略構成図である。この光伝送システム１は、送信局２と中継局３との間が光ファイバ伝送路５で接続され、中継局３と受信局４との間も光ファイバ伝送路６で接続されており、また、中継局３に合分波モジュール１０が設けられている。
【００７３】
送信局２は、波長λ１〜λ２Ｍの信号光を波長多重して光ファイバ伝送路５へ送出する。中継局３は、光ファイバ伝送路５を伝搬してきた波長λ１〜λ２Ｍの信号光を入力し、これらを合分波モジュール１０により分波して、波長λ２ｍ−１の信号光を光ファイバ伝送路６へ送出し、波長λ２ｍの信号光を他の光ファイバ伝送路へ送出する。また、中継局３は、合分波モジュール１０により、他の光ファイバ伝送路を経て入力した波長λ２ｍの信号光を光ファイバ伝送路６へ送出する。受信局４は、光ファイバ伝送路６を伝搬してきた波長λ１〜λ２Ｍの信号光を入力し、これらを各波長に分波して受信する。
【００７４】
この光伝送システム１は、上記の本実施形態に係る光導波路型回折格子素子１００を含む合分波モジュール１０を用いて、波長λ１〜λ２Ｍの信号光を合波または分波するものである。したがって、光導波路型回折格子素子１００において、反射波長λ２ｍと透過波長λ２ｍ−１との差が小さい場合であっても、クロストークが生じ難く、受信エラー発生率が低く、また、反射波長λ２ｍの光のパワーロスが小さい。なお、合分波モジュール１０に替えて合分波モジュール２０または３０を設けてもよい。
【００７５】
本発明は、上記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、上記実施形態の光導波路型回折格子素子は、光導波路である光ファイバに屈折率変調による回折格子が形成されたものであった。しかし、これに限られず、平面基板上に形成された光導波路に屈折率変調による回折格子が形成されたものであってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、所望の光学特性を有する光導波路型回折格子素子を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光導波路型回折格子素子１００の説明図である。
【図２】本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造装置３００の説明図である。
【図３】位相格子マスク２００の変位量ａと屈折率変調振幅Ｆとの関係を示すグラフである。
【図４】各位置ｚにおける位相格子マスク２００の変位量ａおよび屈折率変調振幅Ｆそれぞれの分布を示すグラフである。
【図５】本実施形態に係る光導波路回折格子素子製造装置３００および方法における位相格子マスク２００の変位を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る光導波路回折格子素子製造装置３００および方法における位相格子マスク２００の変位の一例を説明する図である。
【図７】実施例および比較例それぞれの光導波路型回折格子素子の設計時に意図した屈折率変調振幅分布を示す図である。
【図８】比較例の光導波路型回折格子素子の反射特性および透過特性を示す図である。
【図９】実施例の光導波路型回折格子素子の反射特性および透過特性を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る合分波モジュールの説明図である。
【図１１】第２の実施形態に係る合分波モジュールの説明図である。
【図１２】第３の実施形態に係る合分波モジュールの説明図である。
【図１３】本実施形態に係る光伝送システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１…光伝送システム、２…送信局、３…中継局、４…受信局、５，６…光ファイバ伝送路、１０，２０，３０…合分波モジュール、１００…光導波路型回折格子素子、１１０…光ファイバ（光導波路）、１１１…コア領域、１１２…クラッド領域、１１３…回折格子、１２０，１３０…光サーキュレータ、２００…位相格子マスク、３００…光導波路型回折格子素子製造装置、３１０…固定部材、３２１…光源、３２２…シャッタ、３２３…光学系、３２４…ミラー、３３０…圧電素子、３４０…制御部。
【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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