(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射することにより屈折率が変化するガラス材料の光導波路に光照射機構から発射された所定波長の干渉光を照射し、照射部のコアの屈折率がコア軸方向に周期的に変化する光導波路型回折格子を製造する方法において、
前記光導波路をはさむように前記光照射機構および光照射機構と対向する側に投影板とが配置され、前記干渉光を形成する２光束の光を前記光導波路に照射して、投影板上に２つの光導波路像を投影せしめ、前記２つの像を結ぶ線と、前記映し出された光導波路像の軸とがなす角度θを調整することにより、前記コア部に形成された屈折率の干渉縞の法線と、前記コア軸とがなす角度θが所定の値以下となるように前記光導波路に対する前記光照射機構の方向を調整する調整工程を有することを特徴とする光導波路型回折格子の製造方法。
【請求項２】
前記角度θが１．０゜以下となるように調整することを特徴とする請求項１に記載の光導波路型回折格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化する光導波路型回折格子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバ通信技術の進展にともない、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが進行し、システム構成は高度化しつつある。このような光通信システムでは、光回路素子の重要性が増大している。
【０００３】
光回路素子における一般的構成の一つとしてのファイバ型素子は、小型で挿入損失の小さいことや、光ファイバとの接続が容易であること等の利点を有している。そして、このようなファイバ型素子として、ファイバ型フィルタが知られている。
【０００４】
最近では、コア部に酸化ゲルマニウムをドープした光ファイバに紫外光を照射すると、コア部の屈折率が変化するという知見が周知であり、このような光誘起屈折率変化を利用したファイバ型フィルタとして、光ファイバ型回折格子が開発されている。
【０００５】
この光ファイバ型回折格子は、光ファイバ内を進行する光のうち特定波長の光部分を反射するものであり、一般に、紫外光の照射によって光ファイバのコア部に屈折率が光軸に沿って周期的に変化した領域を形成することによって製造されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような回折格子を有する光ファイバは、特定波長の基底モードはブラッグ反射するが、その反射波長帯域より短波長領域において伝搬光のクラッド漏洩による損失の生じることが確認されている（Electronics Letters ,28th  April 1994 ,730〜732）。
【０００７】
この短波長側に生ずる損失は、光ファイバ内を伝搬する信号光の一部が回折格子を形成している領域で高次モードに変換され、クラッドモードとして伝搬し、外部へ漏洩するために発生する。
【０００８】
しかも、短波長側に生ずる損失は、図５に示すように光ファイバの軸方向に対する回折格子の格子縞と直角方向とのなす角度θに大きく依存していることが明らかになってきた。しかしながら、位相格子の格子縞の方向を製造中に確認することが困難であり、位相格子の方向を正確に調整することはできなかった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、格子縞の方向と光導波路の軸方向とのなす角度θを高精度に調整することのできる光ファイバ型回折格子の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる光ファイバ型回折格子の製造方法は、光を照射することにより屈折率が変化するガラス材料の光導波路に光照射機構から発射された所定波長の干渉光を照射し、照射部のコアの屈折率がコア軸方向に周期的に変化する光導波路型回折格子を製造する方法において、光導波路をはさむように光照射機構および光照射機構と対向する側に投影板とが配置され、干渉光を形成する２光束の光を光導波路に照射して、投影板上に２つの光導波路像を投影せしめ、２つの像を結ぶ線と、映し出された光導波路像の軸とがなす角度θを調整することにより、コア部に形成された屈折率の干渉縞の法線と、コア軸とがなす角度θが所定の値以下となるように光導波路に対する光照射機構の方向を調整する調整工程を有することを特徴とする方法である。
【００１１】
この発明によれば、コア部に紫外光のような所定波長の干渉縞を照射してコアの屈折率を変化させるに際し、紫外光を位相格子等に通過させ、２方向に進行する光束を光導波路に透過させるので光導波路の像を投影板に投影させることができる。この時、光導波路の像は位相格子の格子縞と直角方向に投影されるので、２つの光導波路の像を結ぶ方向と光導波路像の軸方向との角度θを測定することによって、光導波路の光軸方向に対する干渉縞の方向を正確に測定し、調整することができる。
【００１２】
また、本発明における角度θを１．０゜以下に調整することによって高次モードの発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら光導波路型回折格子の製造方法にかかわる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。
【００１４】
最初に、位相格子を用いて光導波路型回折格子を製造する方法について図１および図２を参照しながら説明する。図１は光導波路型回折格子を作製するための製造装置の構成図であり、図２は製造方法を説明する図である。図１において、軸方向にＧｅＯ2が均一にドープされたＳｉＯ2を主成分とするコアを有する光ファイバ１が投影板３の上に配置され、光ファイバ１の直上には位相格子２がそれぞれ平行に配置され、位相格子２の上方から紫外光４が照射される。
【００１５】
図１の製造装置によって光ファイバ１のコアに回折格子を形成するにあたっては、紫外光４が位相格子２を通過するときに、紫外光４は位相格子２の格子縞６と直角方向に進行する光束４−１と４−２に２分かれ、分れた光束４−１と４−２は夫々光ファイバ１を透過して投影板３に到達する。
【００１６】
格子縞６が光ファイバ１の軸に対して傾斜して配置されると、光束４−１、４−２は格子縞６と直角方向に進行するので、２つの光ファイバ像５−１、５−２は図２（ａ）に示すように薄く灰色に見える光ファイバ像１−０を挟んで両側に現われる。ここで、光ファイバ像５−１、５−２は光ファイバ像１−１、１−２とその周りに回折光６−１、６−２からなる映像である。
【００１７】
このように光ファイバ像５−１、５−２が中心軸から離れて投影される場合には、位相格子２を光ファイバ１上の水平面内で回転させると、図２（ｂ）に示すように２つの光ファイバ像５−１、５−２は光ファイバ像１−０の軸上まで移動させることができる。このように調整することにより、光ファイバ１と位相格子２との間では光束４−１と光束４−２とにより形成された干渉光が光ファイバ１の軸方向と略直角となり、コア軸と直角に回折格子を形成することができる。この方法によって、干渉縞と光ファイバ１の軸方向との位置関係を所望の角度θに容易に調整することもできる。
【００１８】
また、投影板３上に投影された２つの影像は、光ファイバ１と投影板３との間の距離に比例して拡大される。このとき直線性のよい紫外光を使用すること、あるいは投影板３の表面を白色とすることによって拡大された影像の鮮明度を上げることができる。また、投影板３の上に感熱紙を置いて光導波路像を撮影し、その位置を正確に測定することもできる。
【００１９】
光ファイバ像５−１と光ファイバ像５−２とを結ぶ方向に対する光ファイバ像１−０の軸方向とのなす角度θは、
θ＝ｔａｎ-1（Ｌ1／Ｌ2）
で表される。
【００２０】
角度θは回折格子２の格子縞６と光ファイバ１の軸とが直角になれば零となり、２つの光ファイバ像５−１と５−２は光ファイバ像１−０の光軸上に投影される。
【００２１】
図３は位相格子を用いた本製造装置の具体的構成を示す図であり、側面図（ａ）と平面図（ｂ）を示す。位相格子２は円板状の保持具１３の中心部に取り付けられ、保持具１３は枠１１の上に矢印１５の方向に回転自在に設けられている。枠１１と光ファイバ１とは支柱１２に固定されている。
【００２２】
図３の製造装置を用いて光ファイバ１のコアに回折格子を形成するにあたっては、紫外光４が位相格子２に入射されると、図４に示すように光ファイバ像５−１、５−２が光ファイバ像１−０の両側に投影される。この場合は、保持具１３を矢印１５の方向に回転して、光ファイバ像５−１、５−２を光ファイバ像５−０の軸上まで移動させ、紫外光の干渉縞が光ファイバ軸と直角になるよう調整した後、紫外光を照射する。
【００２３】
次に、本発明者らは光導波路型回折格子が光ファイバ軸と傾斜した場合の伝 送特性上の影響を確認するため、図５に示すように干渉縞の法線とコア軸８とのなす角度θを変えた場合の光ファイバを作製した。
【００２４】
まず、これらの光ファイバの製造方法を示す。軸方向にＧｅＯ2が均一にドー プされたＳｉＯ2を主成分とする直径８μｍのコアと、コアの外周にＳｉＯ2を主成分とする直径１２５μｍのクラッドを設けたガラスファイバを線引きすると同時に樹脂を施した光ファイバを作製した。この光ファイバを温度２５℃、水素ガス１００気圧の雰囲気中で、２週間放置して光ファイバ内に水素を圧入し、紫外光の照射による屈折率変化を大きくした。
【００２５】
次に、水素を圧入した光ファイバに回折格子を形成する方法について説明する。図６は位相格子を用いて回折格子を形成する装置の構成図であり、ＧｅＯ2を 軸方向に均一にドープしたＳｉＯ2を主成分とする光ファイバ１の直上に位相格 子２を配置し、位相格子２の上部から紫外光を照射する。紫外光４は格子が所定間隔Λ´で配置された位相格子２の表面の法線方向に照射して干渉させている。そのため、コア９における干渉縞の間隔Λは、
Λ＝Λ´／２
となる。したがって、コア部９の露光領域には、異なる屈折率を有する干渉縞が間隔Λ´／２を周期としてコア９の軸方向に配列されるので、回折格子１０が形成されることになる。
【００２６】
ブラッグの回折条件に基づいてコア部９の屈折率ｎと格子１０の周期Λとを用い、この回折格子の反射波長λRは、
λR＝２ｎΛ
＝ｎΛ´
となる。
【００２７】
また、格子１０の長さＬと屈折率差Δｎとを用い、この光ファイバ型回折格子の反射率Ｒは、
Ｒ＝ｔａｎｈ2（ＬπΔｎ／λR）
となる。
【００２８】
次に、水素添加処理された光ファイバを用いて、回折格子の角度θが０゜、０．１７゜、０．４２゜、０．８５゜、１．７０゜となる場合について、図１の製造装置によって形成した。使用した紫外光の光源はＫｒＦエキシマレーザを用い、照射ビームは２０ｍｍ×８ｍｍに成形され、パワー強度は２５０ｍＪ／ｃｍ2 である。
【００２９】
このように作製した光導波路型回折格子について透過スペクトル特性を測定した。測定された特性のうち、代表例を図７〜図９に示す。角度θが大きくなるにしたがって、ブラッグ反射波長より短波長側で生じる損失は単調増加する傾向のあることが確認された。これらの測定結果から、角度θと短波長側の損失のピーク値との関係を図９に示す。このグラフから、角度θの傾きは１．０°以下、望ましくは０．５°以下に作製することによって、短波長側に発生する損失増加を殆ど抑制できることがわかる。
【００３０】
図１１はビームスプリッタを用いて光導波路型回折格子を形成する場合の製造装置の構成図である。この図において、光源２０から出射された紫外光はビームスプリッタ２１によって２分割され、２分割された各紫外光は２つのミラー２２によって干渉させて干渉空間２４を形成し、この干渉空間２４に光ファイバ１を設置し、光ファイバ１の下方には投影板３が配置される。
【００３１】
この装置において、ビームスプリッタ２１およびビームスプリッタ２１を挟むように配置された２つのミラー２２とで構成される干渉機構２３は、図１に示した位相格子２と対応するものであり、その他の構成は図１と同じ構成である。
【００３２】
したがって、図１１の製造装置によって回折格子を形成するにあたっては、光源２０から出射された紫外光によって、図１２に示すように光ファイバ像５−１、５−２は光ファイバ像１−０の両側に離れて投影される。このような場合は、干渉機構２３を矢印２５の方向に回転・調整することによって、光ファイバ像５−１、５−２を光ファイバ像１−０の軸上まで移動させ、干渉縞をコア軸と直角に調整することができる。
【００３３】
本発明において、コア部に形成された屈折率の干渉縞の法線と、コア軸とがなす角度θが所定の値となるように光導波路と光照射機構（図１における紫外光４と位相格子２、あるいは図１１における光源２０と干渉機構２３をいう。）の相対位置を調整する場合の光源の波長は、限定されるものでなく何れのものでも可能である。紫外光によって調整した場合は、同じ波長の紫外光で回折格子を形成することができるので最も好ましいものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる光導波路型回折格子の製造方法は、最初に投影板上に投影された２つの光導波路像を所定位置にくるように光照射機構の方向を調整し、それから紫外光を照射して屈折率変化するので、回折格子の方向を正確に形成することができる。このような調整を行うことによって、ブラッグ反射帯域より短波長領域で発生する損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係わる光導波路型回折格子を形成するための製造装置の構成図である。
【図２】  図１に示す製造装置によって光導波路型回折格子を形成する方法を説明する図である。
【図３】  本実施形態に係わる製造装置の具体的構成を示す側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図４】  図３に示す装置によって光導波路型回折格子を形成する方法を説明する図である。
【図５】回折格子の構成を示す図である。
【図６】  位相格子によって光導波路型回折格子を形成する装置の構成図である。
【図７】光導波路型回折格子による透過スペクトルの測定例を示すグラフである。
【図８】他の光導波路型回折格子による透過スペクトルの測定例を示すグラフである。
【図９】他の光導波路型回折格子による透過スペクトルの測定例を示すグラフである。
【図１０】傾斜角θと短波長帯の損失との関係を示すグラフである。
【図１１】本実施形態に係わる光導波路型回折格子を形成するための他の製造装置の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す製造装置によって光導波路型回折格子を形成する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１・・・光ファイバ、２・・・位相格子、３・・・投影板、４・・・紫外光、５・・・光導波路 像、６・・・格子縞、７・・・格子縞の方向、８・・・コアの軸方向、９・・・コア、１０・・・回折格子、１１・・・枠、１２・・・支柱、１３・・・保持具、１４、１５・・・矢印（回 転方向）、２０・・・光源、２１・・・ビームスプリッタ、２２・・・ミラー、２３・・・干渉機構、２４・・・干渉空間、２５・・・矢印（回転方向）
【図１】
0003845922.tif 000002
【図２】
0003845922.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003845922.tif 000006
【図６】
0003845922.tif 000007
【図７】
0003845922.tif 000008
【図８】
0003845922.tif 000009
【図９】
0003845922.tif 000010
【図１０】
0003845922.tif 000011
【図１１】
0003845922.tif 000012
【図１２】
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