(57)【要約】各屈折率変調部１３ｎについて、屈折率が等位となる屈折率等位面をＬｎと表し、屈折率等位面Ｌｎに垂直であって光ファイバ１０の光軸（ｘ軸）と交わる直線をＡｎと表し、直線Ａｎと光軸とがなす角度をθｎと表し、直線Ａｎと光軸とがなす偏角面をＭｎと表す（ｎ＝１〜Ｎ）。このとき、各屈折率変調部１３ｎは、直線Ａｎが光軸と平行でなく、直線Ａｎと光軸とがなす角度θｎが０でない。また、各屈折率変調部１３ｎの偏角面Ｍｎは互いに一致していない。Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎのうちの何れか２つの屈折率変調部１３ｎ１，１３ｎ２それぞれの形成領域は、互いに少なくとも一部が重なっている光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）およびその製造方法を提供する。
2003007032.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てＮ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部が形成されており、
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれの屈折率等位面に垂直な直線が前記光導波路の光軸と平行でなく、
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれの屈折率等位面に垂直な直線と前記光導波路の光軸とがなす偏角面が互いに一致しておらず、
前記Ｎ個の屈折率変調部のうちの何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なっている
ことを特徴とする光導波路型回折格子素子。
【請求項２】
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面が前記光導波路の光軸の回りに１８０度／Ｎずつずれてい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。
【請求項３】
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面が前記光導波路の光軸の回りに３６０度／Ｎずつずれてい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。
【請求項４】
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれは、屈折率等位面に垂直な直線と前記光導波路の光軸とがなす角度が互いに同一であり、前記光導波路の長手方向に沿った形成領域の長さが互いに同一であり、屈折率変調周期が互いに同一であり、屈折率変調振幅が互いに同一であ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。
【請求項５】
透過損失が最大となる波長において偏波依存損失が透過損失最大値の１／１０以下であ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。
【請求項６】
光導波路の長手方向に沿ってＮ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部を、屈折率等位面に垂直な直線が前記光導波路の光軸と平行とならないようにして順次に形成するとともに、
第ｎ（ｎは２以上Ｎ以下の整数）番目の屈折率変調部を形成する際に、屈折率等位面に垂直な直線と前記光導波路の光軸とがなす偏角面が、既に形成した第１番目〜第（ｎ−１）番目の屈折率変調部それぞれの偏角面の何れとも一致しないようにし、
前記Ｎ個の屈折率変調部のうちの何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なるようにして、
光導波路型回折格子素子を製造することを特徴とする光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項７】
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面を前記光導波路の光軸の回りに１８０度／Ｎずつずらすことを特徴とする請求項６記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項８】
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面を前記光導波路の光軸の回りに３６０度／Ｎずつずらすことを特徴とする請求項６記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項９】
前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれを形成する際に、屈折率等位面に垂直な直線と前記光導波路の光軸とがなす角度を互いに同一にし、前記光導波路の長手方向に沿った形成領域の長さを互いに同一し、屈折率変調周期を互いに同一にし、屈折率変調振幅を互いに同一にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項１０】
透過損失をモニタしながら前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれを形成することを特徴とする請求項６記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【請求項１１】
偏波依存損失をモニタしながら前記Ｎ個の屈折率変調部それぞれを形成することを特徴とする請求項６記載の光導波路型回折格子素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光導波路の長手方向に沿って屈折率変調部が形成された光導波路型回折格子素子およびその製造方法に関するものである。
背景技術
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部が形成されたものである。通常の光導波路型回折格子素子は、屈折率等位面（屈折率変調部における屈折率が等位となる面）に垂直な直線が光導波路の光軸と平行である。この場合、屈折率変調周期がΛであり、光導波路の屈折率変調部における平均の実効屈折率がｎａｖｅであれば、この光導波路型回折格子素子は、λ＝２ｎａｖｅΛなる式で表されるブラッグ条件式を満たす反射波長λの光を選択的に反射し、他の波長の光を透過する。この屈折率変調部において反射された反射波長λの光は、入射時と逆の方向に光導波路を伝搬していく。
これに対して、屈折率等位面に垂直な直線が光導波路の光軸と平行でない光導波路型回折格子素子（以下「傾斜型回折格子素子」と言う。）が知られている（例えば文献「Ｍ．Ｊ．Ｈｏｌｍｅｓ，ｅｔ  ａｌ．，”Ｕｌｔｒａ  Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｒｅ  Ｓｉｄｅｔａｐ  Ｆｉｌｔｅｒｓ”，ＥＣＯＣ’９８，ｐｐ．１３７−１３８（１９９８）」を参照）。図１Ａ及び図１Ｂは、従来の傾斜型回折格子素子の説明図である。図１Ａは、傾斜型回折格子素子の光軸を含む面で切断したときの断面図であり、図１Ｂは、光軸に垂直な面で切断したときの断面図である。この図に示される従来の傾斜型回折格子素子９は、高屈折率のコア領域９１および低屈折率のクラッド領域９２を有する光ファイバ９０において、そのコア領域９１の長手方向に沿った所定範囲に亘って屈折率変調部９３が形成されたものである。そして、屈折率変調部９３における屈折率等位面Ｌに垂直な直線Ａは、光ファイバ９０の光軸（図中のｘ軸）と平行でなく、直線Ａと光軸とがなす角度θは０でない。この場合、直線Ａに沿った屈折率変調周期がΛであり、屈折率変調部９３における平均の実効屈折率がｎａｖｅであれば、この傾斜型回折格子素子９は、λ＝２ｎａｖｅΛ／ｓｉｎθなる式で表されるブラッグ条件式を満たす反射波長λの光を選択的に反射し、他の波長の光を透過する。この屈折率変調部９３において反射された反射波長λの光は、光ファイバ９０を伝搬していくことなく、光ファイバ９０の外部へ放射される。すなわち、この傾斜型回折格子素子９は低反射の損失フィルタとして作用する。したがって、傾斜型回折格子素子９は、例えば光ファイバ増幅器の利得を等化する利得等化器として好適に用いられ得る。
しかしながら、従来の傾斜型回折格子素子９の損失特性は偏波依存性を有している。すなわち、直線Ａと光軸とがなす偏角面Ｍ（図１１Ａ及び図１１Ｂ中のｘｙ平面）に平行な偏波面を有する偏波モードと、偏角面Ｍに垂直な偏波面を有する偏波モードとでは、損失特性が相違している。
そこで、このような偏波依存損失を低減する為に、例えば、従来の傾斜型回折格子素子を光軸回りに捻回させることで長手方向に沿って偏角面を回転させることが考えられる。また、複数の屈折率変調部を接続するとともに長手方向に沿って各々の偏角面を異なるものとすることも考えられる。このようにすれば、長手方向の或る位置および他の位置それぞれにおける偏波依存損失が互いに相殺されて、偏波依存損失が低減され得る。
しかし、傾斜型回折格子素子を捻回させる場合には、光ファイバがガラスからなるものであって脆弱であることから、偏波依存損失を低減するには、屈折率変調部が長いことが必要である。また、複数の屈折率変調部を接続する場合には、融着接続のために余長部が必要となることから、屈折率変調部が全体として長くなってしまう。何れにしても、従来の傾斜型回折格子素子は、短尺で偏波依存損失を低減することができない。
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、光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）およびその製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明に係る光導波路型回折格子素子は、（１）光導波路の長手方向に沿ってＮ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部が形成されており、（２）Ｎ個の屈折率変調部それぞれの屈折率等位面に垂直な直線が光導波路の光軸と平行でなく、（３）Ｎ個の屈折率変調部それぞれの屈折率等位面に垂直な直線と光導波路の光軸とがなす偏角面が互いに一致しておらず、（４）Ｎ個の屈折率変調部のうちの何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なっていることを特徴とする。
本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法は、（１）光導波路の長手方向に沿ってＮ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部を、屈折率等位面に垂直な直線が光導波路の光軸と平行とならないようにして順次に形成するとともに、（２）第ｎ（ｎは２以上Ｎ以下の整数）番目の屈折率変調部を形成する際に、屈折率等位面に垂直な直線と光導波路の光軸とがなす偏角面が、既に形成した第１番目〜第（ｎ−１）番目の屈折率変調部それぞれの偏角面の何れとも一致しないようにし、（３）Ｎ個の屈折率変調部のうちの何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なるようにして、光導波路型回折格子素子を製造することを特徴とする。
本発明に係る光導波路型回折格子素子、および、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る光導波路型回折格子素子は、Ｎ個の屈折率変調部が形成されていて、各屈折率変調部の屈折率等位面に垂直な直線が光導波路の光軸と平行でなく、各屈折率変調部の偏角面が互いに一致しておらず、何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なっている。このように構成されることで、光導波路型回折格子素子は、短尺であって、偏波依存損失が低減されたものとなる。
また、本発明に係る光導波路型回折格子素子は、Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面が光導波路の光軸の回りに１８０度／Ｎずつずれていることを特徴とする。本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法は、Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面を光導波路の光軸の回りに１８０度／Ｎずつずらして、光導波路型回折格子素子を製造することを特徴とする。この場合には、光導波路型回折格子素子は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
また、本発明に係る光導波路型回折格子素子は、Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面が光導波路の光軸の回りに３６０度／Ｎずつずれていることを特徴とする。本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法は、Ｎ個の屈折率変調部それぞれの偏角面を光導波路の光軸の回りに３６０度／Ｎずつずらして、光導波路型回折格子素子を製造することを特徴とする。上述した１８０度／Ｎずつずらす場合と比較して、このように３６０度／Ｎずつずらす場合には、光導波路型回折格子素子は、更に偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。また、Ｎは、奇数であってもよいが、偶数であるのが好適である。Ｎが偶数であれば、偏角面が互いに１８０度だけ異なる対の屈折率変調部それぞれが有する非軸対称性に因る複屈折性が相殺されるので、このことによっても、光導波路型回折格子素子は、更に偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
また、本発明に係る光導波路型回折格子素子では、Ｎ個の屈折率変調部それぞれは、屈折率等位面に垂直な直線と光導波路の光軸とがなす角度が互いに同一であり、光導波路の長手方向に沿った形成領域の長さが互いに同一であり、屈折率変調周期が互いに同一であり、屈折率変調振幅が互いに同一であることを特徴とする。本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法は、Ｎ個の屈折率変調部それぞれを形成する際に、屈折率等位面に垂直な直線と光導波路の光軸とがなす角度を互いに同一にし、光導波路の長手方向に沿った形成領域の長さを互いに同一し、屈折率変調周期を互いに同一にし、屈折率変調振幅を互いに同一にすることを特徴とする。この場合にも、光導波路型回折格子素子は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
また、本発明に係る光導波路型回折格子素子は、透過損失が最大となる波長において偏波依存損失が透過損失最大値の１／１０以下であることを特徴とする。この場合には、光導波路型回折格子素子は、光通信の分野で偏波依存損失が小さいことが要求される光学装置（またはその一部）として好適に用いられる。
また、本発明に係る光導波路型回折格子素子製造方法は、透過損失をモニタしながらＮ個の屈折率変調部それぞれを形成することを特徴とする。或いは、偏波依存損失をモニタしながらＮ個の屈折率変調部それぞれを形成することを特徴とする。この場合には、製造される光導波路型回折格子素子は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
発明を実施するための最良の形態
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。
図２は、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）１の説明図である。この図には、光軸を含む面で切断したときの断面図、および、光軸に垂直な面で切断したときの断面図が示されている。この図に示される本実施形態に係る傾斜型回折格子素子１は、光導波路である光ファイバ１０の長手方向に沿って、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎが形成されている。光ファイバ１０は、石英ガラスをベースとするものであって、ＧｅＯ２が添加されたコア領域１１と、このコア領域１１を取り囲むクラッド領域１２とを含む。
各屈折率変調部１３ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）について、屈折率が等位となる屈折率等位面をＬｎと表し、屈折率等位面Ｌｎに垂直であって光ファイバ１０の光軸（ｘ軸）と交わる直線をＡｎと表し、直線Ａｎと光軸とがなす角度をθｎと表し、直線Ａｎと光軸とがなす偏角面をＭｎと表す。
各屈折率変調部１３ｎは、直線Ａｎが光軸と平行でなく、直線Ａｎと光軸とがなす角度θｎが０でない。すなわち、各屈折率変調部１３ｎは、光軸に対して角度θｎだけ傾斜した直線Ａｎに沿って周期Λｎの屈折率変調がコア領域１１に形成されたものである。また、各屈折率変調部１３ｎの偏角面Ｍｎは互いに一致していない。すなわち、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎのうちの任意の２つの屈折率変調部１３ｎ１，１３ｎ２を取り上げたときに、偏角面Ｍｎ１と偏角面Ｍｎ２とは一致していない。
Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎのうちの何れか２つの屈折率変調部１３ｎ１，１３ｎ２それぞれの形成領域は、互いに少なくとも一部が重なっている。図では、例えば、屈折率変調部１３１の形成領域は、屈折率変調部１３２の形成領域と一部が重なっており、屈折率変調部１３３の形成領域とも一部が重なっており、また、屈折率変調部１３Ｎの形成領域とも一部が重なっている。また、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎそれぞれの形成領域は全て一致しているのが好適である。
このように、本実施形態に係る傾斜型回折格子素子１は、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎが形成されていて、各屈折率変調部１３ｎの角度θｎが０でなく、各屈折率変調部１３ｎの偏角面Ｍｎが互いに一致しておらず、何れか２つの屈折率変調部１３ｎ１，１３ｎ２それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なっている。このように構成された傾斜型回折格子素子１は、短尺であって、偏波依存損失が低減されたものとなる。
また、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎそれぞれの偏角面Ｍ１〜ＭＮは、光ファイバ１０の光軸の回りに１８０度／Ｎずつずれているのが好適である。例えば、Ｎ＝２であれば、偏角面Ｍ１と偏角面Ｍ２とは互いに直交している。また、例えば、Ｎ＝３であれば、偏角面Ｍ１〜Ｍ３は光ファイバ１０の光軸の回りに６０度ずつずれている。このように偏角面Ｍ１〜ＭＮが配置されることにより、傾斜型回格子素子１は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
また、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎそれぞれは、直線Ａｎと光軸とがなす角度θｎが互いに同一であり、光ファイバ１０の長手方向に沿った形成領域の長さＤｎが互いに同一であり、屈折率変調周期が互いに同一であり、屈折率変調振幅が互いに同一であるのが好適である。このように各屈折率変調部１３ｎが形成されることにより、傾斜型回折格子素子１は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
そして、本実施形態に係る傾斜型回折格子素子１は、透過損失が最大となる波長において、偏波依存損失が透過損失最大値の１／１０以下であるのが好適である。このような傾斜型回折格子素子１は、光通信の分野で偏波依存損失が小さいことが要求される光学装置（またはその一部）として好適に用いられ、例えば光ファイバ増幅器の利得を等化する利得等化器として好適に用いられ得る。
次に、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）１の製造方法について説明する。図３および図４Ａから図４Ｄは、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造方法を説明するための図である。図３は斜視図であり、図４Ａから図４Ｄは光軸に垂直な面で切断したときの断面図である。
初めに、光ファイバ１０、位相格子マスク２０および光源３０が用意される。光ファイバ１０は、上述したように、石英ガラスをベースとするものであって、ＧｅＯ２が添加されたコア領域１１と、このコア領域１１を取り囲むクラッド領域１２とを含むものである。位相格子マスク２０は、石英ガラス平板の一方の面に周期２Λの溝状凹凸からなる位相格子が形成されたものである。光源３０は、光ファイバ１０のコア領域１１の屈折率変化を誘起せしめる波長の光（以下「屈折率変化誘起光」という。）を出力するものであり、例えば、波長２４８ｎｍのレーザ光を屈折率変化誘起光として出力するＫｒＦエキシマレーザ光源が用いられる。
そして、図３に示されるように、位相格子マスク２０は、光ファイバ１０の側方に、位相格子が形成された面が光ファイバ１０に対向するように配置される。また、このとき、位相格子マスク２０の位相格子における溝方向は、光ファイバ１０の光軸に垂直な面に対して角度θ１だけ傾斜している。このように両者が配置された状態で、光源３０から出力された屈折率変化誘起光ＵＶは、位相格子マスク２０に対して垂直に照射される。この屈折率変化誘起光ＵＶの照射に伴い、位相格子マスク２０の回折作用により＋１次回折光と−１次回折光とが生じ、これら＋１次回折光と−１次回折光とが互いに干渉して、周期Λの干渉縞が生じる。光ファイバ１０のＧｅＯ２が添加されたコア領域１１では、干渉縞の各位置における屈折率変化誘起光のエネルギの大きさに応じて屈折率が上昇するので、これにより屈折率変調部１３１が形成される。この屈折率変調部１３１は、屈折率等位面Ｌ１に垂直であって光ファイバ１０の光軸と交わる直線をＡ１としたときに、この直線Ａ１と光軸とがなす角度がθ１であり、直線Ａ１と光軸とがなす偏角面Ｍ１が位相格子マスク２０の面に平行である（図３および図４Ａ参照）。
このように図４Ａに示された配置状態で屈折率変化誘起光ＵＶが一定時間だけ照射されることで第１番目の屈折率変調部１３１が形成される。形成後、屈折率変化誘起光ＵＶの照射が中断され、その間に光ファイバ１０が一定角度だけ光軸回りに回転されて、図４Ｂに示された配置状態となる。そして、図４Ｂに示された配置状態で屈折率変化誘起光ＵＶが一定時間だけ照射されることで第２番目の屈折率変調部１３２が形成される。このようにして形成された第２番目の屈折率変調部１３２は、屈折率等位面Ｌ２に垂直であって光ファイバ１０の光軸と交わる直線をＡ２としたときに、この直線Ａ２と光軸とがなす角度がθ２であり、直線Ａ２と光軸とがなす偏角面Ｍ２が位相格子マスク２０の面に平行である。第２番目の屈折率変調部１３２の偏角面Ｍ２は、既に形成された第１番目の屈折率変調部１３１の偏角面Ｍ１と一致していない。
さらに、第２番目の屈折率変調部１３２の形成後、屈折率変化誘起光ＵＶの照射が中断され、その間に光ファイバ１０が一定角度だけ光軸回りに回転されて、図４Ｃに示された配置状態となる。そして、図４Ｃに示された配置状態で屈折率変化誘起光ＵＶが一定時間だけ照射されることで第３番目の屈折率変調部１３３が形成される。このようにして形成された第３番目の屈折率変調部１３３は、屈折率等位面Ｌ３に垂直であって光ファイバ１０の光軸と交わる直線をＡ３としたときに、この直線Ａ３と光軸とがなす角度がθ３であり、直線Ａ３と光軸とがなす偏角面Ｍ３が位相格子マスク２０の面に平行である。第３番目の屈折率変調部１３３の偏角面Ｍ３は、既に形成された第１番目の屈折率変調部１３１の偏角面Ｍ１と一致しておらず、また、既に形成された第２番目の屈折率変調部１３２の偏角面Ｍ２とも一致していない。
以降も同様にして、第４番目〜第Ｎ番目の屈折率変調部１３４〜１３Ｎが順次に形成される。第Ｎ番目の屈折率変調部１３Ｎの形成の際には、図４Ｄに示された配置状態で屈折率変化誘起光ＵＶが一定時間だけ照射されることで第Ｎ番目の屈折率変調部１３Ｎが形成される。このようにして形成された第Ｎ番目の屈折率変調部１３Ｎは、屈折率等位面ＬＮに垂直であって光ファイバ１０の光軸と交わる直線をＡＮとしたときに、この直線ＡＮと光軸とがなす角度がθＮであり、直線ＡＮと光軸とがなす偏角面ＭＮが位相格子マスク２０の面に平行である。第Ｎ番目の屈折率変調部１３Ｎの偏角面ＭＮは、既に形成された第１番目〜第（Ｎ−１）番目の屈折率変調部１３１〜１３Ｎ−１の偏角面Ｍ１〜ＭＮ−１の何れとも一致していない。
なお、位相格子マスク２０が位置固定のままであれば各θｎは全て同一値であるが、位相格子マスク２０がその面上で回転されることにより各θｎは異なるものとすることができる。また、１つの位相格子マスク２０が用いられれば、各屈折率変調部１３ｎにおいて直線Ａｎに沿った屈折率変調周期は全て同一値であるが、異なる位相格子周期の位相格子マスクに交換されることで、各屈折率変調部１３ｎにおいて直線Ａｎに沿った屈折率変調周期は異なるものとすることができる。
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では、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎは、光ファイバ１０の長手方向に沿って、屈折率等位面Ｌｎに垂直な直線Ａｎが光ファイバ１０の光軸と平行とならない（すなわち角度θｎ≠０となる）ようにして順次に形成される。また、第ｎ番目の屈折率変調部１３ｎを形成する際に、その偏角面Ｍｎが、既に形成された第１番目〜第（ｎ−１）番目の屈折率変調部１３１〜１３ｎ−１それぞれの偏角面Ｍ１〜Ｍｎ−１の何れとも一致しないようにされる。さらに、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎのうちの何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なるように形成される。このようにして、本実施形態に係る傾斜型回折格子素子１が製造される。
特に、第（ｎ−１）番目の屈折率変調部１３ｎ−１が形成された後に、光ファイバ１０が一定角度１８０／Ｎだけ光軸回りに回転されて、第ｎ番目の屈折率変調部１３ｎが形成されるのが好適である。このようにして製造される傾斜型回折格子素子１は、Ｎ個の屈折率変調部１３１〜１３Ｎそれぞれの偏角面Ｍ１〜ＭＮが光ファイバ１０の光軸の回りに１８０度／Ｎずつずれているので、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
また、各屈折率変調部１３ｎを形成する際に、屈折率等位面Ｌｎに垂直な直線Ａｎと光ファイバ１０の光軸とがなす角度Ａｎを互いに同一にし、光ファイバ１０の長手方向に沿った形成領域の長さＤｎを互いに同一し、屈折率変調周期を互いに同一にし、屈折率変調振幅を互いに同一にするのが好適である。このようにして製造される傾斜型回折格子素子１は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
また、各屈折率変調部１３ｎを形成する際に、製造途中の傾斜型回折格子素子１の透過損失または偏波依存損失をモニタするのが好適である。このようにすることで、製造される傾斜型回折格子素子１は、偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。
次に、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）１およびその製造方法の実施例について説明する。本実施例では、光ファイバ１０は、コア領域１１だけでなくクラッド領域１２にもＧｅＯ２が添加されたものであった。位相格子マスク２０は、一定周期ではなく、溝方向に垂直な方向に沿って周期が次第に変化していて、中心周期が１．０６５０μｍであり、周期変化率が１０．０ｎｍ／ｃｍであった。光源３０は、波長２４８ｎｍのレーザ光を屈折率変化誘起光として出力するＫｒＦエキシマレーザ光源が用いられた。
そして、製造された本実施例の傾斜型回折格子素子１は、２つの屈折率変調部１３１，１３２を有するものであった。２つの屈折率変調部１３１，１３２それぞれは、形成領域の長さが５ｍｍであり、互いに全く重ねられて形成された。屈折率変調部１３１の偏角面Ｍ１と屈折率変調部１３２の偏角面Ｍ２とは互いに直交するものであった。
本実施例の製造方法では、初めに第１番目の屈折率変調部１３１が形成され、その後、屈折率変化誘起光ＵＶの照射が中断されている間に光ファイバ１０が９０だけ光軸回りに回転されて、続いて第２番目の屈折率変調部１３２が形成された。また、２つの屈折率変調部１３１，１３２それぞれの形成の際に、製造途中の傾斜型回折格子素子１の透過損失がモニタされた。
本実施例では、透過損失が最大となる波長における透過損失の目標値は１ｄＢとされた。そして、第１番目の屈折率変調部１３１の形成の際には、モニタされた透過損失が目標値の１／２（０．５ｄＢ）となった時点で、屈折率変化誘起光ＵＶの照射が中断された。また、続く第２番目の屈折率変調部１３２の形成の際には、モニタされた透過損失が目標値（１ｄＢ）となった時点で、屈折率変化誘起光ＵＶの照射が終了された。図５Ａは、第１番目の屈折率変調部１３１の形成終了時点での透過特性を示す図であり、図５Ｂは、第２番目の屈折率変調部１３２の形成終了時点での透過特性を示す図である。この図に示されるように、本実施例の傾斜型回折格子素子１の透過損失の最大値は、第１番目の屈折率変調部１３１の形成終了時点では０．５ｄＢであり、第２番目の屈折率変調部１３２の形成終了時点では１．０ｄＢであった。
図６Ａは、本実施例の傾斜型回折格子素子の透過特性を示す図であり、図６Ｂは、本実施例の傾斜型回折格子素子の偏波依存損失特性を示す図である。また、図７Ａは、比較例の傾斜型回折格子素子の透過特性を示す図であり、図７Ｂは、比較例の傾斜型回折格子素子の偏波依存損失特性を示す図である。ここで、比較例の傾斜型回折格子素子は、重ね書きされることなく１つの屈折率変調部のみを有するものであった。
図６Ａと図７Ａとを比較して判るように、本実施例の傾斜型回折格子素子および比較例の傾斜型回折格子素子それぞれは、透過スペクトルの形状が互いに似ており、何れも透過損失の最大値が０．６ｄＢ程度であった。しかし、図６Ｂと図７Ｂとを比較して判るように、比較例の傾斜型回折格子素子の偏波依存損失の最大値は０．１２５ｄＢ程度であるのに対して、本実施例の傾斜型回折格子素子の偏波依存損失の最大値は０．０３ｄＢ程度であった。本実施例の傾斜型回折格子素子の偏波依存損失の最大値は、比較例の傾斜型回折格子素子の偏波依存損失の最大値と比較して約１／４であり、また、本実施例の傾斜型回折格子素子の透過損失の最大値と比較して約１／２０であった。
図８は、他の実施形態に係る光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）２の説明図である。この図には、光軸を含む面で切断したときの断面図、および、光軸に垂直な面で切断したときの断面図が示されている。この図に示される本実施形態に係る傾斜型回折格子素子２は、光導波路である光ファイバ２０の長手方向に沿って、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部２３１〜２３Ｎが形成されている。光ファイバ２０は、石英ガラスをベースとするものであって、ＧｅＯ２が添加されたコア領域２１と、このコア領域２１を取り囲むクラッド領域２２とを含む。
各屈折率変調部２３ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）について、屈折率が等位となる屈折率等位面をＬｎと表し、屈折率等位面Ｌｎに垂直であって光ファイバ２０の光軸（ｘ軸）と交わる直線をＡｎと表し、直線Ａｎと光軸とがなす角度をθｎと表し、直線Ａｎと光軸とがなす偏角面をＭｎと表す。各屈折率変調部２３ｎの形成領域、屈折率等位面Ｌｎ、直線Ａｎおよび角度θｎそれぞれに関しては、既に説明したとおりである。
この傾斜型回折格子素子２は、各屈折率変調部２３ｎの偏角面Ｍｎが光軸の周りに３６０度／Ｎずつずれている点に特徴を有する。なお、図では、Ｎ＝４としている。この場合、偏角面が互いに１８０度だけ異なる屈折率変調部２３１，２３３それぞれが有する非軸対称性に因る複屈折性が相殺され、また、偏角面が互いに１８０度だけ異なる屈折率変調部２３３，２３４それぞれが有する非軸対称性に因る複屈折性が相殺されるので、このことによっても、光導波路型回折格子素子２は、更に偏波依存損失が効率よく低減されたものとなる。なお、ここで言う非軸対称性とは、光ファイバ２０に対して屈折率変化誘起光が照射されて形成された屈折率変調部２３１において、屈折率変化誘起光の入射側において屈折率上昇が大きくなっていることを言う。そこで、光ファイバ２０に対して屈折率変化誘起光が互いに逆の方向それぞれから照射されて屈折率変調部２３１、２３３が形成されることにより、各々の非軸対称性に因る複屈折性が相殺される。
この傾斜型回折格子素子２も、透過損失が最大となる波長において、偏波依存損失が透過損失最大値の１／１０以下であるのが好適である。このような傾斜型回折格子素子２も、光通信の分野で偏波依存損失が小さいことが要求される光学装置（またはその一部）として好適に用いられ、例えば光ファイバ増幅器の利得を等化する利得等化器として好適に用いられ得る。
図９Ａ〜図１１Ｂそれぞれは、３種類の傾斜型回折格子素子の透過率Ｔおよび偏波依存損失ＰＤＬそれぞれの波長依存性を示すグラフである。図９Ａ及び図９Ｂは、１方向のみから屈折率変化誘起光が照射されて１つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子について示す。図９Ａ及び図９Ｂは、互いに９０度だけ異なる２方向から屈折率変化誘起光が照射されて２つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子１について示す。図１１Ａ及び図１１Ｂは、互いに９０度ずつ異なる４方向から屈折率変化誘起光が照射されて４つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子２について示す。
傾斜型回折格子素子１および傾斜型回折格子素子２それぞれでは、各屈折率変調部は重ねて形成された。
図９Ａ，図１０Ａおよび図１１Ａを比較して判るように、３種類の傾斜型回折格子素子それぞれの透過率Ｔの波長依存性は略同様のものであった。一方、図９Ｂ，図１０Ｂおよび図１１Ｂを比較して判るように、１つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子の偏波依存損失ＰＤＬは０．１２７ｄＢにも達したのに対して、傾斜型回折格子素子１の偏波依存損失ＰＤＬは０．０２３ｄＢと小さく、傾斜型回折格子素子２の偏波依存損失ＰＤＬは０．０１６ｄＢと更に小さかった。
産業上の利用可能性
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の屈折率変調部が形成されていて、各屈折率変調部の屈折率等位面に垂直な直線が光導波路の光軸と平行でなく、各屈折率変調部の偏角面が互いに一致しておらず、何れか２つの屈折率変調部それぞれの形成領域が互いに少なくとも一部が重なっている。このように構成される光導波路型回折格子素子は、短尺であって、偏波依存損失が低減されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来の傾斜型回折格子素子の説明図である。
図２は、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）の説明図である。
図３は、本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造方法を説明するための斜視図である。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、それぞれ本実施形態に係る光導波路型回折格子素子製造方法を説明するための断面図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施例の光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）の透過特性を示す図であり、図５Ａは第１番目の屈折率変調部の形成終了時点での透過特性を示す図であり、図５Ｂは第２番目の屈折率変調部の形成終了時点での透過特性を示す図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ本実施例の光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）の透過特性および偏波依存損失特性を示す図である。
図７Ａ及び７Ｂは、それぞれ比較例の光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）の透過特性および偏波依存損失特性を示す図である。
図８は、他の実施形態に係る光導波路型回折格子素子（傾斜型回折格子素子）の説明図である。
図９Ａ及び９Ｂは、それぞれ１方向のみから屈折率変化誘起光が照射されて１つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子の透過率Ｔおよび偏波依存損失ＰＤＬそれぞれの波長依存性を示すグラフである。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、互いに９０度だけ異なる２方向から屈折率変化誘起光が照射されて２つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子１の透過率Ｔおよび偏波依存損失ＰＤＬそれぞれの波長依存性を示すグラフである。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、互いに９０度ずつ異なる４方向から屈折率変化誘起光が照射されて４つの屈折率変調部が形成された傾斜型回折格子素子２の透過率Ｔおよび偏波依存損失ＰＤＬそれぞれの波長依存性を示すグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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