(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを複数本並列させて固定し、該複数本の光ファイバに紫外線を照射してファイバグレーティングを製造するファイバグレーティング製造装置において、
照射光はパルスレーザーであり、
前記照射光のエネルギー密度均一化手段として、
前記照射光を分割するビームスプリット機構と、このビームスプリット機構により分割された光ビームのうちの一の光ビームの時間を遅延させるための時間遅延回路と、前記ビームスプリット機構により分割された光ビームを反転させて重ね合わせるためのビームパターン反転回路とが設けられ、
前記反転回路から導かれた前記分割された光ビームが重ね合わされる位置に位相マスクが備えられ、
前記時間遅延回路は、前記分割された光ビームが前記位相マスクに同時に結像しないように設定されたものであることを特徴とするファイバグレーティング製造装置。
【請求項２】
前記時間遅延回路は、前記パルスレーザーのパルスの時間幅以上の遅延時間を発生するものであることを特徴とする請求項１記載のファイバグレーティング製造装置。
【請求項３】
光ファイバを複数本並列させて固定し、該複数本の光ファイバに紫外線を照射してファイバグレーティングを製造するファイバグレーティング製造装置において、
照射光は連続波であり、
前記照射光のエネルギー密度均一化手段として、
前記照射光を分割するビームスプリット機構と、このビームスプリット機構により分割された光ビームのうちの一の光ビームの位相のずれを補償するための位相補償器と、前記ビームスプリット機構により分割された光ビームを反転させて重ね合わせるためのビームパターン反転回路とが設けられ、
前記反転回路から導かれた前記分割された光ビームが重ね合わされる位置に位相マスクが備えられ、
前記位相補償器は、前記分割された光ビームが干渉性を損なわないように設定されたものであることを特徴とするファイバグレーティング製造装置。
【請求項４】
前記ビームスプリット機構は、照射光を分割することができるプリズム、シリンドリカルレンズアレイ、ハーフミラー、部分反射ミラー、又は偏光ビームスプリッターのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のファイバグレーティング製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野のうち、主に波長多重光通信分野において用いられるファイバグレーティングの製造装置に関し、特に、複数本のファイバグレーティングを効率よく、かつ、光学特性のばらつきを抑えて製造することができるファイバグレーティング製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファイバグレーティングを製造するための装置が、特開２０００−１０５３０８号公報において提案されている。
この公報において、ファイバグレーティングの生産性を向上させるため、複数本並べられた光ファイバに対して、強度分布が平坦化された光ビームを照射してファイバグレーティングを製造するための手段が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この手段は長周期ファイバグレーティング製造用の技術であって、干渉露光を用いる短周期ファイバグレーティングの製造には応用できなかった。
このファイバグレーティングの光学特性のばらつきの中で、反射率のばらつきは、光ファイバに紫外線ビームを照射する際に、並べられた各光ファイバが受けるビーム強度に差が生じることによって起こる。すなわち、紫外線照射を受けた光ファイバの屈折率の変化速度は、紫外線ビームのエネルギー密度に比例し、複数本の光ファイバに対して一括して紫外線ビームを照射する場合には、照射される紫外線ビームのエネルギー密度が均一にならないため、光ファイバの屈折率の変化速度の差を生じ、これによって反射率のばらつきが発生する。図４は、紫外線ビームのエネルギー密度分布によって、ファイバグレーティングの反射率にばらつきが生じる様子を示している。
【０００４】
これを解決するためには、位相マスクの位置において、紫外線ビームのエネルギー密度を均一にすればよい。しかし、光ファイバを干渉露光するためには干渉性の高い光を用いることが不可欠であることから、通常レーザ光が用いられている。このレーザ光は、一般的にエネルギー密度が高く干渉性は良いが、エネルギー密度の均一性は良くない。
一方、光エネルギー密度の均一性を良くするための手段として、従来、ホモジナイザーが用いられている。ホモジナイザーは、図５に示すように、入射光をプリズム等により一旦分割した後重ね合わせることによって、光エネルギー密度を均一化するものである。
図６に、ホモジナイザーによって光エネルギー密度が均一化される様子を示している。プリズム通過前において図６（ａ）のような分布を持つ光エネルギー密度は、プリズムによって光ビームが分割され、この分割された光ビームを重ね合わせることによって図６（ｂ）に示すように光エネルギー密度が均一化される。
しかし、ホモジナイザーをそのまま用いると、光エネルギー密度は均一化されるが、干渉性が低下し、光ファイバを干渉露光することができない。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、干渉性を損なうことなく光エネルギー密度を均一化することができる光学系を用いて光ファイバを干渉露光し、光ファイバに照射される光の強度分布のばらつきを小さくすることによって、光学特性のばらつきの小さいファイバグレーティングを製造することができるファイバグレーティング製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光ファイバを複数本並列させて固定し、該複数本の光ファイバに紫外線を照射してファイバグレーティングを製造するファイバグレーティング製造装置において、照射光はパルスレーザーであり、前記照射光のエネルギー密度均一化手段として、前記照射光を分割するビームスプリット機構と、このビームスプリット機構により分割された光ビームのうちの一の光ビームの時間を遅延させるための時間遅延回路と、前記ビームスプリット機構により分割された光ビームを反転させて重ね合わせるためのビームパターン反転回路とが設けられ、前記反転回路から導かれた前記分割された光ビームが重ね合わされる位置に位相マスクが備えられ、前記時間遅延回路は、前記分割された光ビームが前記位相マスクに同時に結像しないように設定されたものであることを特徴とするファイバグレーティング製造装置である。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記時間遅延回路は、前記パルスレーザーのパルスの時間幅以上の遅延時間を発生するものであることを特徴とするファイバグレーティング製造装置である。請求項３記載の発明は、光ファイバを複数本並列させて固定し、該複数本の光ファイバに紫外線を照射してファイバグレーティングを製造するファイバグレーティング製造装置において、照射光は連続波であり、前記照射光のエネルギー密度均一化手段として、前記照射光を分割するビームスプリット機構と、このビームスプリット機構により分割された光ビームのうちの一の光ビームの位相のずれを補償するための位相補償器と、前記ビームスプリット機構により分割された光ビームを反転させて重ね合わせるためのビームパターン反転回路とが設けられ、前記反転回路から導かれた前記分割された光ビームが重ね合わされる位置に位相マスクが備えられ、前記位相補償器は、前記分割された光ビームが干渉性を損なわないように設定されたものであることを特徴とするファイバグレーティング製造装置である。請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、ビームスプリット機構は、照射光を分割することができるプリズム、シリンドリカルレンズアレイ、ハーフミラー、部分反射ミラー、又は偏光ビームスプリッターのいずれかからなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のファイバグレーティング製造装置の第１の例を示す図である。
図１中、符号１は第１のプリズムであり、この第１のプリズム１に対して照射光Ｌ１が入射する。光線Ｌ２中に第２のプリズム２が配置され、光線Ｌ３中に第３のプリズム３が配置されている。第３のプリズム３の後方には時間遅延回路４が配置されている。光線Ｌ２と光線Ｌ３とが重ね合わされる位置に位相マスク５が配置されている。
【０００８】
次に、この例のファイバグレーティング製造装置の動作について図１に基づいて説明する。
本発明のこの例においては、照射光のエネルギー密度を均一化する手段を有している。このエネルギー密度を均一化する手段は、照射光を分割するビームスプリット機構と、このビームスプリット機構により分割された光ビームのうちの一の光ビームの時間を遅延させるための時間遅延回路と、ビームスプリット機構により分割された光ビームを反転させて重ね合わせるためのビームパターン反転回路とからなっている。
まず、照射光Ｌ１は、ビームスプリット機構である第１のプリズム１によって２分割される。分割された光ビームのうち、光線Ｌ２は第２のプリズム２によって方向が反転され、光線Ｌ３は第３のプリズム３によって方向が反転される。このように、第２のプリズム２及び第３のプリズム３は、ビームパターン反転回路として機能している。
光線Ｌ３は、時間遅延回路４を通過するため、時間遅延を起こした光ビームとなって、位相マスク５が配置された位置において、光線Ｌ２と重ね合わせられる。この位相マスク５を透過した光によって、複数本並べられた光ファイバが干渉露光される。
【０００９】
ここで用いられる時間遅延回路４について、以下に説明する。
図２に、時間遅延回路４の構成を示している。
この時間遅延回路４は、透明媒質中に設けられた４つの全反射ミラー１１からなり、時間遅延回路４を通過する光はこの全反射ミラー１１に反射されて透明媒質中を通過することにより、時間が遅延した光ビームとなる。
エキシマレーザのようなパルスレーザを照射光として用いて位相マスク５上に結像させる場合には、照射光の空間コヒーレンス長を超える位置において、分割された照射光が結像することになる。このため、時間遅延回路４を設けずに分割された照射光を結像させると、干渉性が著しく低下し、干渉露光に必要な光強度の１/2程度の強度しか得られない。
本発明のこの例においては、分割された照射光の一方である光線Ｌ３に時間遅延回路４を設け、光線Ｌ２の光ビームに対して、光線Ｌ３の光ビームの時間を遅延させて結像させるようにしている。これにより、位相マスク５の位置において、分割された光が同時に結像することを防止することができる。
【００１０】
パルスレーザの場合、パルスの時間幅は２０ナノ秒程度であるため、２０ナノ秒以上の遅延時間を発生することができる遅延回路を設けることが必要となる。
従って、図２に示すように、２枚の全反射ミラーの間隔を、光ビームが通過するのに要する時間が１０ナノ秒程度となるように設定することが好ましい。なお、光ビームを通過させる媒質は、透明な媒質であれば何であってもよい。
また、パルスの繰り返し周波数は一般に１００００Ｈｚ以下であるため、遅延時間は１０００ナノ秒を超えないことが望ましい。
一方、アルゴン第２高調波（Second Harmonic Generation 以下「ＳＨＧ」と略記する）のように、空間コヒーレンス長が十分長い光を照射光として用いる場合には、位相マスク５上で光ビームを重ね合わせたときに、光ビームが十分に干渉性を持っているため、結像点までの光路差によって位相マスク上で干渉を起こし、光ビームのエネルギー密度が著しく分布を持つようになる。従って、この場合にも、分割された一方の光ビーム中に時間遅延回路４を設けることによって光ビームのエネルギー密度を均一化することができる。
【００１１】
さらに、照射光が連続波である場合には、エネルギー密度均一化手段は、照射光を分割するビームスプリット機構と、このビームスプリット機構により分割された光ビームのうちの一の光ビームの位相のずれを補償するための位相補償器と、ビームスプリット機構により分割された光ビームを反転させて重ね合わせるためのビームパターン反転回路とからなっている。
この例においては、ビームスプリット機構としてプリズムを用いているが、これに限定されるものではなく、光ビームを分割する機能を有するものであれば何であってもよく、例えば、シリンドリカルレンズアレイ、ハーフミラー、部分反射ミラー、又は偏光ビームスプリッター等を用いることができる。
【００１２】
図３は、本発明のファイバグレーティング製造装置の第２の例を示す図である。
図３中、符号１はプリズムであり、このプリズム１に対して照射光Ｌ１１が入射する。プリズム１に接してレンズ６が配置されている。プリズム１の前方には、時間遅延回路４が設けられている。この時間遅延回路４を通過しない光ビームＬ１２と時間遅延回路４を通過した光ビームＬ１３とが重ね合わされる位置に位相マスク５が配置されている。
次に、この例のファイバグレーティング製造装置の動作について説明する。
照射光Ｌ１１のうち、時間遅延回路４を通過しない光ビームＬ１２と時間遅延回路４を通過した光ビームＬ１３とはプリズム１によって分割され、レンズ６を透過して、位相マスク５の位置で重ね合わせられる。この例においては、プリズム１は、ビームスプリット機構として機能するとともに、ビームパターン反転回路としても機能している。２つの光ビームが重ね合わされるときのビームサイズは、レンズ６によって調整される。重ね合わせられた光ビームは位相マスク５を透過し、この光によって、複数本並べられた光ファイバが干渉露光される。
【００１３】
この例においても、光ビームＬ１２に対して、光ビームＬ１３の時間を遅延させて結像させるようにしている。これにより、位相マスク５の位置において、分割された光が同時に結像することを防止することができる。
本発明のこの例によると、照射光として用いられるレーザビームの干渉性を損なうことなく光エネルギー密度を均一化して光ファイバに照射することができるため、反射率のばらつきを抑えて、複数本のファイバグレーティングを一括して製造することが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、照射光の干渉性を損なうことなく光エネルギー密度を均一化して光ファイバに照射することができるため、反射率のばらつきを抑えて、複数本のファイバグレーティングを一括して製造することが可能なファイバグレーティング製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファイバグレーティング製造装置の第１の例を示す図である。
【図２】時間遅延回路の構成を示す図である。
【図３】本発明のファイバグレーティング製造装置の第２の例を示す図である。
【図４】照射光のエネルギー密度の不均一性によるファイバグレーティングの反射率のばらつきを示す図である。
【図５】プリズムを用いた一般的なホモジナイザーを示す図である。
【図６】ホモジナイザーによって光エネルギー密度が均一化される様子を示す図である。
【符号の説明】
１…第1のプリズム、２…第２のプリズム、３…第３のプリズム、
４…時間遅延回路、５…位相マスク、６…レンズ、７…光ファイバ
【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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