(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定屈折率のコアを有する光導波路に形成され、所定の使用波長帯域内で使用される光損失フィルタであって、
前記コアの屈折率変化によってコアモードとクラッドモードとの位相回転量の差が変化する位相シフト部材と、
前記位相シフト部材の前及び後に夫々配置されると共に、屈折率変動幅が第１変動幅、屈折率変動周期が第１周期であり、コアモードがクラッドモードと結合することによる減衰の極大値が第１波長である第１長周期グレーティング、並びに屈折率変動幅が第２変動幅、屈折率変動周期が第２周期であり、コアモードがクラッドモードと結合することによる減衰の極大値が第２波長である第２長周期グレーティングとを有し、
前記コアの屈折率変化によって、前記第１長周期グレーティング、前記位相シフト部材及び前記第２長周期グレーティングを伝搬した光の透過特性の２つの極大値をとる２波長が前記第１波長および前記第２波長から変化し、
前記所定の使用波長帯域内の任意の波長がλ、前記位相シフト部材を形成する光導波路の長さがΔＬであり、前記光導波路のコア屈折率が変化する前と後との変化量ΔＮが次式：
０＜ΔＮ≦λ／ΔＬ
の関係を満たす、
ことを特徴とする光損失フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光損失フィルタにおいて、
前記第１周期と前記第２周期及び前記第１変動幅と前記第２変動幅とが夫々等しい場合、あるいは前記第１周期と前記第２周期とが等しく、前記第１変動幅と前記第２変動幅とが異なる場合、あるいは前記第１変動幅と前記第２変動幅とが等しく、前記第１周期と前記第２周期とが異なる場合、あるいは前記第１変動幅と前記第２変動幅及び前記第１周期と前記第２周期とが夫々異なる場合のいずれかであることを特徴とする光損失フィルタ。
【請求項３】
前記所定の使用波長帯域内で、前記コアモードと結合する前記クラッドモードの次数が前記第１および第２長周期グレーティング毎に一致することを特徴とする請求項１に記載の光損失フィルタ。
【請求項４】
前記光損失フィルタが形成された同一光導波路に更に１つ以上の第３長周期グレーティングを備え、当該第３長周期グレーティングの屈折率変動幅及び屈折率変動周期は、前記光損失フィルタを構成する前記第１および第２長周期グレーティングの屈折率変動幅または屈折率変動周期の少なくともいずれかと相違することを特徴とする請求項１または２に記載の光損失フィルタ。
【請求項５】
前記第３長周期グレーティングは当該複数の長周期グレーティング毎に前記所定の使用波長帯域内で、前記コアモードと結合する前記クラッドモードの次数が前記第１および第２長周期グレーティングでコアモードと結合するクラッドモードの次数と異なることを特徴とする請求項４に記載の光損失フィルタ。
【請求項６】
所定屈折率のコアを有する光導波路に光損失フィルタを製造する方法において、
前記光導波路の感光性を有するコアの軸方向に所定間隔を設けて第１及び第２長周期グレーティングを形成する第１工程と、
前記第１長周期グレーティングと前記第２長周期グレーティングとの間のコアに紫外光を照射する第２工程とを有し、
前記第２工程において減衰の最大値波長に基づいて紫外光照射量を調整する、
ことを特徴とする光損失フィルタの製造方法。
【請求項７】
前記第１工程と前記第２工程との前、あるいはそれら両工程の後に、さらに１つ以上の第３の長周期グレーティングを形成する第３工程を有することを特徴とする請求項６に記載の光損失フィルタの製造方法。
【請求項８】
所定屈折率のコアを有する光導波路に光損失フィルタを製造する方法において、
前記光導波路の感光性を有するコアの軸方向に屈折率変動幅および屈折率変動周期が夫々一定の第１長周期グレーティングを形成する第１工程と、
前記第１長周期グレーティングが形成されたコア軸方向の区間内で、かつ、前記区間の両端を除く所定区間に紫外光を照射する第２工程とを有し、
前記第２工程において減衰の最大値波長に基づいて紫外光照射量を調整する、
ことを特徴とする光損失フィルタの製造方法。
【請求項９】
前記第１工程と前記第２工程との前、あるいはそれら両工程の後に、さらに１つ以上の第２長周期グレーティングを形成する第３工程を有することを特徴とする請求項８に記載の光損失フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野などで、特に稀土類添加ファイバアンプの利得の波長依存性を解消することができる、長周期ファイバグレーティングによって形成された光損失フィルタおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長距離の光ファイバ通信システムでは、多くの場合、１．５μｍ帯の信号光が用いられ、光増幅器としてエルビウム（Ｅｒ）等の稀土類が添加されたファイバアンプが使用されている。このエルビウム添加ファイバアンプ（ＥＤＦＡ）は、１．５３μｍをピークとした波長帯にわたる波長分布を有することから、複数のＥＤＦＡによって光増幅が繰り返されるとＡＳＥの分布に応じた波長分布が信号光に生じてしまい、この結果、異なる波長の光に対して利得が異なるという利得の波長依存性が生じてしまう。
【０００３】
このため、波長分割多重（ＷＤＭ）方式の多重化通信システムでは、チャンネルごとに異なる利得が与えられてしまい、これによって幾つかのチャンネルのビット誤り率が高くなるという問題が生じている。これらの問題を解決するために、波長選択性を有し無反射の光損失フィルタである長周期グレーティングは、ＥＤＦＡ等の利得等化器として開発されている。
【０００４】
この長周期グレーティングは、光導波路の軸に沿ってコア内に形成された周期的に屈折率が異なる周期構造を有し、光導波路を伝送するコアモードとクラッドモードとの間の結合を誘起するグレーティングである。このグレーティングの周期は、１周期内のコアモードとクラッドモードとの光路差が所定波長と等しくなるように設定されていて、コアモードからクラッドモードへの強いパワー変換をもたらすようになっている。その結果、長周期グレーティングは、コアモードを放射させる作用を有することになり、コアモードの強度を所定波長（損失波長）を中心とした狭い帯域にわたって減衰させる。
【０００５】
長周期グレーティングによってコアからクラッドに結合される光の波長スペクトルの中心波長、すなわち損失波長は、次式に基づいて決まる。
【０００６】
【数１】
0003867453.tif 000002
【０００７】
ここで、ｌ、ｍはコアモードの次数（基本モードＬＰ01ならｌ＝０、ｍ＝１）であり、βコア(lm)は（ｌｍ）で規定されるコアモードの伝搬定数であり、βクラッド(n)はｎ次のクラッドモードの伝搬定数であり、Λは長周期グレーティングの周期である。
【０００８】
伝搬定数βコア、βクラッドは波長に依存するパラメータであるから、上記（１）式から、グレーティング周期Λを調整して長周期グレーティングを形成することにより長周期グレーティングの損失波長を制御できることがわかる。また、βコアはコアの実効屈折率、βクラッドはクラッドの実効屈折率にそれぞれ依存するから、グレーティングの周期を一定とした場合には、長周期グレーティングの損失波長は、主として長周期グレーティングが形成された部位におけるコアとクラッドとの実効屈折率差に依存することになる。グレーティング形成部におけるコアの実効屈折率は変調された屈折率の平均値を基礎として考えることができ、グレーティング形成部におけるコアとクラッドとの実効屈折率差は、コアの屈折率の平均値と、クラッドの屈折率との差に依存する。グレーティング形成時の紫外線の照射量に応じてコアの屈折率変調の振幅が変化し、これに応じてコアの屈折率も変化するから、結局、紫外光の照射量を調整して長周期グレーティングを形成することにより、コア・クラッド間の実効屈折率差を調整し、長周期グレーティングの損失波長を制御することも可能である。
【０００９】
通常、１．５５μｍ帯のＥＤＦＡは図１９に示すように、１５３０ｎｍ付近に急峻な利得ピークを、また、１５４０〜１５６０ｎｍに緩やかな２つのピークを有する。このため、図２０に示されるような透過特性を有する長周期グレーティングを用いて利得等化器を構成するには、複数の長周期グレーティングを用いる方法（例えば、特願平１０−１３５５４３）や、２つのグレーティング間で、コア・クラッドコード間の位相差に変化を与えることで、透過特性を利得等化器のロスプロファイルに近付ける、いわゆる、位相シフト長周期グレーティングを用いる方法（文献１：Electron.Lett.,Vol.34,No.11,p.1132,1998.  文献２：信学技報、ＯＰＥ９８−１１１，ｐ．１３，１９９８．）がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の先行技術において、前者の複数の長周期グレーティングを用いる方法では、３０ｎｍ以上の広い帯域で利得の平坦化を達成するには、３本、あるいはそれ以上の長周期グレーティングが必要であり、また、各グレーティングを近接して作製したとしても、全長１００ｍｍ以上になってしまう。
【００１１】
後者の位相シフト長周期グレーティングを用いる方法では、グレーティングの全長が比較的短くて済むという利点を有するが、文献１に示されている先行技術では、波長帯域３０ｎｍという広い帯域での利得平坦化を達成しているものの、利得偏差は２ｄＢと大きく、十分な特性とは言えない。一方、文献２に示されている先行技術では、利得偏差０．２ｄＢという利得平坦化が達成されているが、１５３０ｎｍ付近の利得ピークを使用帯域外としているために、帯域は２４ｎｍと狭くなっている。また、このような位相シフト長周期グレーティングの製造方法として、文献２に示される先行技術では、集光レンズとステージを用いて、１周期分ずつ屈折率変調を作製し、途中でステージの移動量をずらす方法を用いているが、この方法では高精度のステージ制御が必要となる。
【００１２】
そこで本発明の目的は、広帯域にわたって高精度の透過特性を有し、かつ、小型に作製可能の光損失フィルタとその製造方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光損失フィルタは、所定屈折率のコアを有する光導波路に形成され、所定の使用波長帯域内で使用される光損失フィルタであって、コアの屈折率変化によってコアモードとクラッドモードとの位相回転量の差が変化する位相シフト部材と、位相シフト部材の前及び後に夫々配置されると共に、屈折率変動幅が第１変動幅、屈折率変動周期が第１周期であり、コアモードがクラッドモードと結合することによる減衰の極大値が第１波長である第１長周期グレーティング、並びに屈折率変動幅が第２変動幅、屈折率変動周期が第２周期であり、コアモードがクラッドモードと結合することによる減衰の極大値が第２波長である第２長周期グレーティングとを有し、コアの屈折率変化によって、第１長周期グレーティング、位相シフト部材及び第２長周期グレーティングを伝搬した光の透過特性の２つの極大値をとる２波長が第１波長および第２波長から変化し、所定の使用波長帯域内の任意の波長がλ、位相シフト部材を形成する光導波路の長さがΔＬであり、光導波路のコア屈折率が変化する前と後との変化量ΔＮが次式：
０＜ΔＮ≦λ／ΔＬ
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１４】
本発明の光損失フィルタによれば、位相シフト部材と、減衰極大値が夫々第１波長と第２波長である２つの長周期グレーティングとで形成され、位相シフト部材を形成するコアの屈折率を変えることによって両長周期グレーティングの間でコアモードとクラッドモードの位相回転量の差が変化し、全透過特性の２つの減衰極大値が減衰極大値の第１波長および第２波長から変化するというものである。２つの減衰極大値の波長が変化すると、２つの長周期グレーティングの組合せによって形成される透過特性が変化するので、所望の透過特性を容易に得ることができ、また、グレーティングの個数が少ないので小型である。
【００１５】
上記の光損失フィルタにおいて、所定の使用波長帯域内の任意の波長がλ、位相シフト部材を形成する光導波路の長さがΔＬであり、この光導波路のコア屈折率が変化する前と後との変化量ΔＮが、０＜ΔＮ≦λ／ΔＬの関係を満たすことが好ましい。この条件の範囲でコア屈折率を変化させると、コアモードとクラッドモードの位相回転量の差が０〜２π変化するので、２つの長周期グレーティングの組合せによって形成される透過特性は、変化を始めてから再び元の値に戻るまで変化することができる。したがって、多様の特性を得ることができる。
【００１６】
上記の光損失フィルタにおいて、第１周期と第２周期及び第１変動幅と第２変動幅とが夫々等しい場合、あるいは第１周期と第２周期とが等しく、第１変動幅と第２変動幅とが異なる場合、あるいは第１変動幅と第２変動幅とが等しく、第１周期と第２周期とが異なる場合、あるいは第１変動幅と第２変動幅及び第１周期と第２周期とが夫々異なる場合のいずれかであることが好ましい。いずれの場合も減衰の極大値を示す波長が変化するので、所望の透過特性が得られ易い。
【００１７】
本発明の光損失フィルタにおいて、所定の使用波長帯域内で、コアモードと結合するクラッドモードの次数が第１および第２長周期グレーティング毎に一致することが好ましい。コアモードと結合するクラッドモードの次数が一致していると、個々の長周期グレーティングの透過特性は両者間のコアモードとクラッドモードの位相回転量差によって変化するので、変化に富んだ特性を得ることができる。
【００１８】
本発明の光損失フィルタにおいて、光損失フィルタが形成された同一光導波路に更に１つ以上の第３長周期グレーティングを備え、第３長周期グレーティングの屈折率変動幅及び屈折率変動周期は、光損失フィルタを構成する第１および第２長周期グレーティングの屈折率変動幅または屈折率変動周期の少なくともいずれかと相違することが好ましい。前述の方法によって得られないような特殊な特性が要求される場合は、さらに新たな特性の長周期グレーティングを追加することによって形成することができる。
【００１９】
上記の光損失フィルタにおいて、第３長周期グレーティングは複数の長周期グレーティング毎に所定の使用波長帯域内で、コアモードと結合するクラッドモードの次数が第１および第２長周期グレーティングでコアモードと結合するクラッドモードの次数と異なることが好ましい。コアモードと結合するクラッドモードの次数が異なる場合は、それぞれのグレーティングが有する透過特性をｄＢ単位の和として表されるので、所定の特性を合成することができる。
【００２０】
本発明に係わる光損失フィルタの製造方法は、所定屈折率のコアを有する光導波路に光損失フィルタを製造する方法において、光導波路の感光性を有するコアの軸方向に所定間隔を設けて第１及び第２長周期グレーティングを形成する第１工程と、第１長周期グレーティングと第２長周期グレーティングとの間のコアに紫外光を照射する第２工程とを有し、第２工程において減衰の最大値波長に基づいて紫外光照射量を調整することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係わる光損失フィルタの製造方法によれば、第１長周期グレーティングと第２長周期グレーティングとの間の光導波路に紫外光を照射する第２工程を有する方法である。紫外光を照射してコア屈折率を変化させる場合、照射量は略連続的に変えることができるので、所望の透過特性を高精度に、かつ、容易に形成することができる。
【００２２】
また、本発明に係わる他の光損失フィルタの製造方法は、所定屈折率のコアを有する光導波路に光損失フィルタを製造する方法において、光導波路の感光性を有するコアの軸方向に屈折率変動の変動幅およびその周期が夫々一定である第１長周期グレーティングを形成する第１工程と、第１長周期グレーティングが形成されたコア軸方向の区間内で、かつ、区間の両端を除く所定区間に紫外光を照射する第２工程とを有し、第２工程において減衰の最大値波長に基づいて紫外光照射量を調整することを特徴とする。
【００２３】
本発明に係わる光損失フィルタの製造方法によれば、同一屈折率変動幅および同一屈折率変動周期の第１長周期グレーティングを形成し、第１長周期グレーティングの中間部に紫外光を照射する方法である。すなわち、一つの長周期グレーティングを作製し、その中間部に紫外光を照射する方法であるので製法が簡単であり、また、照射量は略連続的に変えることができるので、所望の透過特性を高精度に、かつ、容易に形成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の光損失フィルタおよびその製造方法にかかわる実施の形態を詳細に説明する。長周期グレーティングの透過特性は、下記のモード結合方程式を解くことにより求められる。
【００２５】
【数２】
0003867453.tif 000003
【００２６】
【数３】
0003867453.tif 000004
【００２７】
ここで、ＡとＢmとはそれぞれコアモードとｍ次のクラッドモードの複素振幅を示し、ｊは虚数単位である。χcore、とχmcladとは、屈折率上昇によるコアモードとｍ次のクラッドモードとの伝搬定数の変化量、κmはコアモードとｍ次のクラッドモード間の結合定数、δmはΛがグレーティング周期、βcore、βmcladがそれぞれコアモードとｍ次のクラッドモードの伝搬定数である場合、
【００２８】
【数４】
0003867453.tif 000005
で表され、ファイバの断面内の屈折率プロファイルによって決定される。コア伝搬モードのグレーティングによる透過特性は、上記微分方程式（１）、（２）を初期条件のもとで解いたときの、｜Ａ（Ｌ）／Ａ（０）｜2（Ｌはグレーティング長）で求められる。このような方程式の解は行列を用いて、
【数５】
0003867453.tif 000006
と表すことができる。ここで、Ｍmはコアモードとｍ次のクラッドモードとの結合を表す行列である。
【００２９】
光導波路中にこのような長周期グレーティングが１本形成された場合、クラッドモードの初期条件はＢm（０）＝０とおけるので、｜Ａ（Ｌ）／Ａ（０）｜2は簡単な式で書くことができ、長周期グレーティングの長さ、周期、変調屈折率の振幅を変化させることによって損失波長、損失波長の損失および半値幅を所定値に調整することができる。
【００３０】
図１は、光導波路１０の長手方向に同じ次数（ｍ次）のクラッドモードとコアモードとの間で結合するような長周期グレーティングＰＬＧ−ａ（屈折率の変調周期Λa：５０７μｍ、長さＬa：３０ｍｍ、伝達行列：Ｍam）とＰＬＧ−ｂ（屈折率の変調周期Λb：４９５μｍ、長さＬb：４０ｍｍ、伝達行列：Ｍbm）とが縦続的に配置された光損失フィルタであり、図２は、図１に示された光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。図１において、光導波路１０は、コア部のみでクラッドは示されていないが、図面の煩雑を避けるためクラッドは省略されている。以下、同様である。
【００３１】
図１において、前段のグレーティングＰＬＧ−ｂで発生したクラッドモードＢbm（Ｌb）は、後段のグレーティングＰＬＧ−ａのクラッドモードの初期値Ｂam（０）となり、かつ、Ｂam（０）は零ではないので、ＰＬＧ−ａおよびＰＬＧ−ｂの透過特性は、ＰＬＧ−ａとＰＬＧ−ｂとが夫々独立に存在する場合とは異なったものとなる。このように、前段のグレーティングＰＬＧ−ｂと後段のグレーティングＰＬＧ−ａとが相互依存性の関係にある場合、図２に示すように、実線で示された全体の透過特性は、各グレーティングのクラッドモードの初期値を０とおいた透過特性（点線および鎖線）をｄＢ単位の和として表すことができない。すなわち、所定の帯域内で同じ次数（ｍ次）のクラッドモードとコアモードとの間で結合するような長周期グレーティングを組合わせると、個々の長周期グレーティングの透過特性の和にはならず、変化に富んだ透過特性が得られる。
【００３２】
これに対して、図３は、光導波路１０の長手方向に所定の帯域内で異なる次数（ｍ次とｎ次）のクラッドモードとコアモードとの間で結合するような長周期グレーティングＰＬＧ−ａ（屈折率の変調周期Λa：５０７μｍ、長さＬa：３０ｍｍ、伝達行列：Ｍam）とＰＬＧ−ｃ（屈折率の変調周期Λc：５６４μｍ、長さＬc：３２ｍｍ、伝達行列：Ｍcn）とが縦続的に配置された光損失フィルタであり、図４は、図３に示された光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【００３３】
図４に示された波長帯域においては、コアの伝搬モードと結合し得るクラッドモードの次数がそれぞれのグレーティングで異なる（ｎ次とｍ次）ものである。このような条件のもとでは、前段のグレーティングＰＬＧ−ｃでクラッドモードＢcnが発生するが、このクラッドモードは 後段のグレーティングＰＬＧ−ａでは、結合が殆ど起こらなくなるので、ＰＬＧ−ａの特性に影響を与えない。したがって、後段のグレーティングＰＬＧ−ａに関するクラッドモードＢbmの初期値は０とおくことができるので、ＰＬＧ−ａの透過特性はＰＬＧ−ａが独立に存在する場合と等しくなる。
【００３４】
すなわち、所定の帯域内でコアの伝搬モードと結合し得るクラッドモードの次数がそれぞれのグレーティングで異なるようにすれば、図４に示すように、実線で示された全体の透過特性は、それぞれのグレーティングが有する透過特性（点線および鎖線）をｄＢ単位の和として表すことができる。
【００３５】
したがって、本発明の光損失フィルタに適用される長周期グレーティングは、所定の波長帯域で次数の異なるクラッドモードとコアモードとをそれぞれ結合させるために、屈折率周期が異なる２種以上の周期構造を有することを要件とし、各長周期グレーティングの透過特性と、全体の透過特性との間に加算あるいは減算の関係（ｄＢ単位の場合）が成立するように形成されている。
【００３６】
次に、上記の要件を有する光損失フィルタの製造方法について説明する。図５（ａ）は長周期グレーティングを製造する方法を示す図、図５（ｂ）は長周期グレーティングの屈折率プロファイルを示すグラフ（ｂ）である。
【００３７】
図５（ａ）において、光ファイバ１０の上に、紫外光の透過部と遮断部とが光ファイバ１０の長手方向に交互に格子状に配列された強度変調マスク３２と、強度変調マスク３２の上に光ファイバ１０のコア軸に沿って移動自在に紫外光反射ミラー３１が設けられている。また、光ファイバ１０の一端には、使用波長帯域の測定光を発振する半導体レーザの光源５０が接続され、光ファイバ１０の他端には、光ファイバ１０を通過した所定帯域の測定光の波長とその波長のパワー強度を検出する光スペクトルアナライザ５１とが接続されている。
【００３８】
光ファイバ１０は、石英ガラスを主成分とし、コアにのみ屈折率上昇材のゲルマニウムが添加されている。このゲルマニウムは、周知の通り、波長２４８μｍ又は１９３μｍ付近の紫外光に対する感光材としての役割を有している。すなわち、ゲルマニウムが添加された石英ガラスは、上記のような波長の紫外光が照射されると、その照射部分において屈折率が上昇するという性質をもつようになる。このことに鑑み、本実施形態では、光ファイバ１０への照射紫外光３０として、波長２４８μｍ帯のエキシマレーザ光を用いている。なお、紫外光照射による屈折率上昇の効率を高めるため、１００ａｔｍで水素を添加した光ファイバを使用している。
【００３９】
強度変調マスク３２は、透明な石英ガラス平板３３の表面に複数の帯状クロム層３４を等間隔に蒸着したものである。このクロム層３４は、紫外光ビーム３０を遮断する作用を有する。従って、石英ガラス平板３３のクロム蒸着面には、光遮断部（即ち、クロム層）と光透過部（各クロム層の間に位置するガラス表面）とが交互に格子状に配列されていることになる。このため、光ファイバ１０には、紫外光が等間隔の格子状に照射されることになる。この照射光は、感光材であるゲルマニウムが添加されたコアに入射して、コアの屈折率変化を誘起する。これにより、光ファイバ１０のコアには、屈折率が局所的に上昇した複数の部位がファイバ軸に沿って格子状に等間隔に配列されることになる。このようにコア部屈折率の上昇が周期的に行なわれ、コア部屈折率に周期構造を有する長周期グレーティングが形成される。
【００４０】
（実施形態１）
本実施形態では、上述の方法によって得られた二つの長周期グレーティングによって形成される光損失フィルタについて説明する。図６（ａ）は２つの長周期グレーティングの製造方法を示す図、図６（ｂ）はその長周期グレーティングの中間部に紫外光を照射する方法を示す図である。
【００４１】
まず、図６（ａ）に示されるように、強度変調マスク３２を介して光ファイバ１０に反射ミラー３１を走査し紫外光ビーム３０を照射することによって光ファイバ１０のコアに２つの長周期グレーティング（ＬＰＧ-ｄ、ＬＰＧ-ｅ）を５ｍｍの間隙２０を設けて形成する。ＬＰＧ-ｄは全長１５ｍｍ、周期３４５μｍ、ＬＰＧ-ｅは全長１５ｍｍ、周期３５０μｍの長周期グレーティングである。
【００４２】
次いで、図６（ｂ）に示されるように、強度変調マスク３２を取り除いた後、長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｄとＬＰＧ-ｅとの間隙部分２０の光ファイバ１０に反射ミラー３１を走査し紫外光を照射して光損失フィルタを作製する。ここで、コアモードとの結合に寄与するクラッドモードの次数は、同一波長帯域内でコアモードの次数と一致させる。所望の透過特性が得られやすいからである。
【００４３】
図７は上記の方法によって得られた光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。２つの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｄとＬＰＧ-ｅとの間隙部２０の光ファイバ１０に紫外光が照射されると、光ファイバ１０のコアの屈折率が上昇するためコアモードの位相速度が変化し、両者間の実質的な光路長が変化する。したがって、紫外光の照射量に応じて実線、点線、鎖線で示されるように減衰の極大値波長が変化し、種々の透過特性を得ることができる。
【００４４】
このように２つの長周期グレーティングの間隙部２０の位相がシフトする：位相シフト長周期グレーティングでは、間隙部分２０でのコアモードとクラッドモードの位相回転量の差が、２π変化するごとに略同じ透過特性を示すので、（紫外光照射後の位相回転の差）−（紫外光照射前の位相回転の差）が、０から２πの間で所望の特性を得ることができる。すなわち、
【数６】
0003867453.tif 000007
の関係を満たせばよい。ここで、ΔＬは２つの長周期グレーティングの間隔、βcore、βcladは夫々紫外光が照射される前のコアモードとクラッドモードの使用波長λにおける伝搬定数、βcore’、βclad’は夫々紫外光が照射された後のコアモードとクラッドモードのλにおける伝搬定数である。さらに、
【数７】
0003867453.tif 000008
【数８】
0003867453.tif 000009
を用いれば、下記の関係が得られる。
【００４５】
【数９】
0003867453.tif 000010
【００４６】
上記の通り、間隙部分２０はこの部分の光ファイバに紫外光を照射することによってコアの屈折率が変化し、コアモードの位相回転量が変化するので「位相シフト部材」と呼ぶ。
【００４７】
次に、上記と同じ方法によって形成される他の光損失フィルタについて説明する。まず、図６（ａ）に示されるように反射ミラー３１を走査し、強度変調マスク３２を介して光ファイバ１０のコアに２種類の長周期グレーティングを間隔を設けて形成する。次いで、図６（ｂ）に示されるように、強度変調マスク３２を取り除いた後、間隙部２０の光ファイバ１０に紫外光を均一に照射して光損失フィルタが得られる。
【００４８】
図８はこのようにして得られた光損失フィルタを示す図であり、図８（ａ）に示す光損失フィルタは、光ファイバ１０の軸方向に全長２２ｍｍ、周期３４３．５μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｄ1と、全長７ｍｍ、周期３５２．５μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｅ1とを５ｍｍの間隔を設け、この間隙部分２０に紫外光を照射して形成されたものである。
【００４９】
図８（ｂ）に示す光損失フィルタは、光ファイバ１０の軸方向に全長２０ｍｍ、周期３４８μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｄ2と、全長７ｍｍ、周期３４８μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｅ2とを５ｍｍの間隙２０を設け、この間隙部分２０に紫外光を照射したものである。また、ＬＰＧ-ｄ2とＬＰＧ-ｅ2との屈折率変調幅の大きさは夫々相違している。
【００５０】
図８（ｃ）に示す光損失フィルタは、光ファイバ１０3の光軸方向に全長２０ｍｍ、周期３４７μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｄと、全長７ｍｍ、周期３５１μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｅ3とを５ｍｍの間隙２０を設け、この間隙部分２０に紫外光を照射したものである。ＬＰＧ-ｄ3とＬＰＧ-ｅ3との屈折率変調幅の大きさは夫々相違している。
【００５１】
図９は上記の各光損失フィルタに対する透過特性を示すグラフである。鎖線が示す透過特性は、図８（ａ）に示されるように両長周期グレーティングの長さ及び屈折率変周期が相違し、屈折率変動幅の大きさが等しい場合の一例である。点線が示す透過特性は、図８（ｂ）に示されるように両長周期グレーティングの長さ及び屈折率変動幅の大きさが相違し、屈折率変動周期が等しい場合の一例である。実線が示す透過特性は、図８（ｃ）に示されるように両長周期グレーティングの長さ、屈折率変動幅の大きさ及び屈折率変動周期が異なる場合の一例である。
【００５２】
上記のように、間隙部分２０の光ファイバに紫外光を照射することによってコアの屈折率を略連続的に変化させることができるので、高精度の透過特性を有する光損失フィルタを容易に得ることができ、また、グレーティングの個数が少ないので小型にできる。
【００５３】
（実施形態２）
本実施形態では、一つの長周期グレーティングの中間部に紫外光を照射して得られる光損失フィルタについて説明する。図１０（ａ）は長周期グレーティングの製造方法を示す図、図１０（ｂ）はその長周期グレーティングの中間部に紫外光を照射する方法を示す図である。
【００５４】
まず、図１０（ａ）に示されるように反射ミラー３１を走査し、強度変調マスク３２を介して光ファイバ１０のコアに長周期グレーティングを形成する。この長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆは全長３０ｍｍ、周期３５０μｍである。次いで、図６（ｂ）に示されるように、強度変調マスク３２を取り除いた後、長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆの中央５ｍｍの部分２１に反射ミラー３１を走査し紫外光を均一に照射して光損失フィルタを作製する。
【００５５】
図１１は上記の方法によって得られた光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆの中間部２１に均一に紫外光が照射されると、中間部２１の屈折率変動部分の屈折率が上昇しコアモードとクラッドモードの位相回転量差が変化し、照射位置の前方と後方に形成された屈折率変動部分の間の各モードの実効光路長が変化するので、合成された透過特性は照射量に応じて実線、点線、鎖線で示されるように減衰の極大値波長がシフトする。
【００５６】
このように１つの長周期グレーティングの中間部２１の位相がシフトする：位相シフト長周期グレーティングでは、中間部分２１でのコアモードとクラッドモードの位相回転量の差が、２π変化するごとに略同じ透過特性を示すので、（紫外光照射後の位相回転の差）−（紫外光照射前の位相回転の差）が０から２πの間で所望の特性を得ることができる。一方、６式〜９式の関係があるので、
【数１０】
0003867453.tif 000011
が得られる。ここで、ｎmeanは中間部分２１の長さΔＬにおける紫外光照射前の屈折率変動部材のコアの平均屈折率であり、屈折率変動部材の最大屈折率がｎmax，最小屈折率がｎminである時、ｎmean＝ｎmin＋（ｎmax−ｎmin）／２  で表される。また、ｎmean’は中間部分ΔＬにおける紫外光照射後の屈折率変動部材のコアの平均屈折率であり、ｎmean’＝ｎmin’＋（ｎmax’−ｎmin’）／２
で表される。
【００５７】
上記の通り、長周期グレーティングの中間部分２１についても、この部分の屈折率変動部材に紫外光を照射することによってコアの屈折率が変化し、コアモードの位相回転量が変化するので、間隙部分２０と同様に「位相シフト部材」と呼ぶ。
【００５８】
次に、上記と同じ方法によって形成される他の光損失フィルタについて説明する。まず、図１０（ａ）に示されるように反射ミラー３１を走査し、強度変調マスク３２を介して光ファイバ１０のコア軸方向に屈折率変動幅および屈折率変動周期が夫々一定の長周期グレーティングを形成する。次いで、図１０（ｂ）に示されるように、強度変調マスク３２を取り除いた後、長周期グレーティングが形成されたコア軸方向の区間内でかつ、その区間の両端を除く所定区間２１に反射ミラー３１を走査し紫外光を均一に照射して光損失フィルタを作製する。図１１は上記の方法によって得られた光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【００５９】
図１２はこのようにして得られた光損失フィルタを示す図であり、この光損失フィルタは光ファイバ１０の光軸方向に全長２９ｍｍ、周期３４５μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆ1を形成し、その後、ＬＰＧ-ｆ1の片端から他端に向かって１９ｍｍの位置と、そこからさらに他端に向って５ｍｍの区間に紫外光を照射したものである。
【００６０】
図１３は上記の光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。１つの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆ1の中間部２１に紫外光を照射すると、中間部２１はその両側に配置された屈折率変調部材に対して位相シフトを生じさせ、位相シフトに対応して変化する２つの減衰極大値を有する透過特性が得られている。
【００６１】
上記のように、長周期グレーティングの中間部２１に紫外光を照射するとコア部の屈折率を略連続的に変化させることができるので、所望の透過特性を有する光損失フィルタを容易に得ることができる。
【００６２】
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１あるいは実施形態２で形成された光損失フィルタと他の長周期グレーティングとを組み合わせて、さらに複雑な特性を形成される光損失フィルタについて説明する。
【００６３】
まず、図１２に示される構成の光損失フィルタを備えた光ファイバ１０を準備する。この光損失フィルタは全長２９ｍｍ、周期２４５μｍの長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆ1であって、ＬＰＧ-ｆ1の中間部２１に紫外光を照射して形成されたものである。透過特性は図１３に示されるように、１５４０〜１５６０ｎｍに緩やかな２つの損失ピークを有する。
【００６４】
次に、図１０（ａ）に示される装置によって、光ファイバ１０に強度変調マスク３２を介して光ファイバ１０に紫外光ビーム３０を照射して長周期グレーティング：ＬＰＧ-pを作製する。図１４はこのようにして得られた長周期グレーティングを示す図であり、この長周期グレーティング：ＬＰＧ-pは全長が３１．５ｍｍ、周期が３９４μｍである。図１５はＬＰＧ-pの透過特性を示す。図１５に示された特性の損失ピークは、コアモードと５次のクラッドモードとの結合により形成されたものである。
【００６５】
次に、長周期グレーティング：ＬＰＧ-ｆ1の中間部２１に紫外光を照射して形成された図１２に示す光損失フィルタと、図１４に示す長周期グレーティング：ＬＰＧ-pとを組み合わせて新しい特性を有する光損失ファイルタの製造方法について説明する。両者を組み合わせる場合、一方の光ファイバに形成されたＬＰＧ-ｐと、別の光ファイバに形成された光損失フィルタとを単に融着接続しても形成することができるが、この実施形態では図１６に示すように、両者を１本のファイバ１０に２ｍｍの間隔を設けて作製している。
【００６６】
図１２に示された光損失フィルタと図１４に示されたＬＰＧ-pとでは、コアモードとの結合に寄与するクラッドモードの次数が同一波長帯域内で異なるため、このように接近しても夫々の透過特性は保存される。したがって、両者を組み合わせたときの透過特性は図１７に示すように、図１３と図１５に示された透過特性を加算した値となる。接近して配置できるので小型にできることと、透過特性の保存性を有するので所望の特性を容易に得ることができる。
【００６７】
図１７に示された新たな光損失フィルタの透過特性は、１５３０ｎｍ付近に急峻な損失ピークを、また、１５４０〜１５６０ｎｍに緩やかな２つの損失ピークを有する。一方、１．５５μｍ帯のＥＤＦＡは図１に示すように、１５３０ｎｍ付近に急峻な利得ピークを、また、１５４０〜１５６０ｎｍに緩やかな２つの利得ピークを有する。
【００６８】
したがって、図１７に示される透過特性を有する光損失フィルタ（図１６の構造）を、図１９に示す特性を有するＥＤＦＡの利得等化器として使用すると、ＥＤＦＡにおける１５３０ｎｍ付近の急峻な利得ピークは、図１７に示された透過特性の急峻な損失ピークによって平均化される。また、図１９に示された１５４０〜１５６０ｎｍの緩やかな２つの利得ピークは、図１７に示された透過特性の緩やかな２つの損失ピークによって平均化される。図１８は、図１６に示す構造の光損失フィルタを利得等化器として用いた場合のＥＤＦＡの利得特性である。帯域約３９ｎｍにわたって、非常に平坦な利得特性が得られている。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の光損失フィルタは、コアの屈折率を変化させることによってコアモードの位相回転量が変化する位相シフト部材と、その前後に配置された長周期グレーティングによって構成され、コアの屈折率を変化させることによって所望の透過特性を容易に得ることができる構造である。また、グレーティングの個数が少なので小型となる。
【００７０】
本発明の製造方法は、長周期グレーティングを作製する工程と、コアに紫外光を照射して屈折率を変化させる工程とを有する方法であるので、簡単である。また、コアの屈折率は紫外光の照射によって略連続的に変化させることができるので、高精度の透過特性を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの長周期グレーティングによって形成される光損失フィルタの構成を説明する図である。
【図２】図１に示された光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図３】２つの長周期グレーティングによって形成される他の光損失フィルタの構成を説明する図である。
【図４】図３に示された光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図５】光損失フィルタの製造方法を説明する図（ａ）と、屈折率プロファイル（ｂ）である。
【図６】図６（ａ）は実施形態１に係わる光損失フィルタの製造方法を説明する図、図６（ｂ）は光導波路長手方向に紫外光を照射する方法を示す図である。
【図７】実施形態１に係わる光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図８】実施形態１に係わる各光損失フィルタの構成を示す図である。
【図９】図８に示された各光損失フィルタに対応する透過特性を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は実施形態２に係わる光損失フィルタの製造方法を説明する図、図１０（ｂ）は光導波路長手方向に紫外光を照射する方法を示す図である。
【図１１】実施形態２に係わる光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図１２】実施形態２に係わる光損失フィルタの構成を示す図である。
【図１３】図１２に示された光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図１４】実施形態３に用いられる長周期グレーティングの構成を示す図である。
【図１５】図１４に示された長周期グレーティングの透過特性を示すグラフである。
【図１６】実施形態３に係わる光損失フィルタの構成を示す図である。
【図１７】図１６に示された光損失フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図１８】本発明の光損失フィルタをＥＤＦＡの利得等化器として適用したときの利得特性のグラフである。
【図１９】ＥＤＦＡの利得特性を示すグラフである。
【図２０】長周期グレーティングの透過特性例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０・・・光ファイバ、２０・・・間隙部、２１・・・中間部、３０・・・紫外光ビーム、３１・・・紫外光の反射ミラー、３２・・・強度変調マスク、３３・・・石英ガラス平板、３４・・・クロム層、５０・・・測定光の光源、５１・・・光スペクトルアナライザ、ＬＰＧ・・・長周期グレーティング、Λ・・・長周期グレーティングの周期、λ・・・波長。
【図１】
0003867453.tif 000012
【図２】
0003867453.tif 000013
【図３】
0003867453.tif 000014
【図４】
0003867453.tif 000015
【図５】
0003867453.tif 000016
【図６】
0003867453.tif 000017
【図７】
0003867453.tif 000018
【図８】
0003867453.tif 000019
【図９】
0003867453.tif 000020
【図１０】
0003867453.tif 000021
【図１１】
0003867453.tif 000022
【図１２】
0003867453.tif 000023
【図１３】
0003867453.tif 000024
【図１４】
0003867453.tif 000025
【図１５】
0003867453.tif 000026
【図１６】
0003867453.tif 000027
【図１７】
0003867453.tif 000028
【図１８】
0003867453.tif 000029
【図１９】
0003867453.tif 000030
【図２０】
0003867453.tif 000031