JP4218606B2 - 光導波路装置 - Google Patents
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Description
λ=2×neff×Λ (1)
に従う。ここで、neffは光ファイバコアの実効屈折率である。
Td=2×dxneff/c (2)
となる。ここで、cは真空中の光速である。
図1(a)乃至(c)は、本発明の第1の実施形態に係る光導波路装置であるFBG符号器(又はFBG復号器)100を示す図である。図1(a)は、FBG符号器100の光ファイバ111のコア(すなわち、光ファイバコア)112の屈折率変調114及び位相シフト部116を示し、図1(b)は、図1(a)に示される光ファイバコア112における屈折率変調Δnを示し、図1(c)は、図1(b)の一部を拡大した図である。図1(a)乃至(c)に示されるように、FBG符号器100は、光導波路である光ファイバ111を有し、この光ファイバ111は、ブラッグ反射式の屈折率変調が形成された光ファイバコア112と、光ファイバコア112の周囲のクラッド113とを有する。
図6(a)乃至(c)は、本発明の第2の実施形態に係る光導波路装置であるFBG符号器(又はFBG復号器)160を示す図である。図6(a)は、FBG符号器160の光ファイバ161のコア162の屈折率変調164及び位相シフト部166を示し、図6(b)は、図6(a)に示される光ファイバコア162における屈折率変調Δnを示し、図6(c)は、図6(b)の一部を拡大した図である。図6(a)乃至(c)に示されるように、FBG符号器160は、光導波路である光ファイバ161を有し、この光ファイバ161は、ブラッグ反射式の屈折率変調が形成された光ファイバコア162と、光ファイバコア162の周囲のクラッド163とを有する。
n unit
=exp{(−1)×ln(2)×[2×(x−L/2)/(L×B)] 2 }
(3)
のガウス関数に従い、単位FBGの周期Tで繰り返している。ここで、Lは単位FBG長、Bは帯域調整の係数(帯域係数)、ln(・)は自然対数、exp{・}は指数関数を示す。また、図7(b)に示されるように、この屈折率変調は、一定値Ncを中心に振幅している。
[3−1]位相シフト部を持つFBG(第1及び第2の実施形態)の製造方法
図11(a)及び(b)は、FBG製造装置の構成を概略的に示す図であり、図11(a)は光ファイバの長さ方向であるX軸方向を横方向とした図であり、図11(b)はX軸方向に直交するY軸方向を横方向とした図である。図11(a)及び(b)に示されるように、FBG製造装置は、ベース板211と、このベース板211を移動又は回転させるステージ系212と、ベース板211上に備えられたファイバホルダ213と、ベース板211上に固定された微動ステージ214と、この微動ステージ214上に固定された位相マスクホルダ215と、この位相マスクホルダ215に固定された位相マスク216とを有する。また、このFBG製造装置は、ファイバホルダ213により直線状に張られた光ファイバ210に紫外レーザ光220を照射する光学系221を有する。なお、光ファイバ210としては、その光ファイバコアの屈折率が紫外線の照射によって変化する感光性光ファイバを用いる。
以下のFBG製造方法では、微動ステージ駆動用の関数電圧信号発生器を用い、微動ステージのピエゾ素子に所望の関数波形の電圧振幅を印加して、位相マスクを振動させている。微動ステージによる位相マスクの振動により光ファイバコアの屈折率変調の振幅を変動させて、例えば、アポダイゼーションを持たせている。
f(x)=1+cos(2πx/L0) (4)
ここで、L0は、FBG全長を示す。図20に実線で示されるアポダイゼーションを持つFBGの反射スペクトル(With apodize)と、図20に破線で示されるアポダイゼーションを持たないFBGの反射スペクトル(W/O apodize)とを比較すると、アポダイゼーションを持つFBGの場合には、サイドローブが抑圧されていることが分かる。なお、以上の説明では、アポダイゼーションにレイズドコサイン関数を用いたが、他の関数を用いてもよい。
位相シフト部及び屈折率変動振幅の変化の両方を備えたFBGを製造する方法においては、前記直流電圧発生器の出力と関数電圧信号発生器の出力を合成した信号を、微動ステージのピエゾ素子に入力して、位相マスク216を振動及び微動させる。
上記実施形態においては、光ファイバコアにブラッグ回折格子を形成したが、何かの手段で屈折率変調を施すことができる光導波路であれば本発明の屈折率変調構造を使うことができる。
111,161 光ファイバ、
112,162 光ファイバコア、
113,163 クラッド、
114,164 屈折率変調、
115,165 単位FBG、
116,166 位相シフト部、
131 光パルス発生器、
132 光パルス、
133,136 光サーキュレータ、
134 FBG符号器、
135,138 オシロスコープ、
137 FBG復号器、
210 光ファイバ、
210a 光ファイバコア、
211 ベース板、
212 ステージ系、
212a θ軸回転ステージ、
212b Y軸移動ステージ、
212c X軸移動ステージ、
213 ファイバホルダ、
214 微動ステージ、
215 位相マスクホルダ、
1,5,216 位相マスク、
217 直流電圧発生器、
220 紫外レーザ光、
220a 干渉光、
221 光学系、
221a レーザ光源、
221b レンズ、
221c ミラー、
231,232 ブラッグ回折格子、
233 位相シフト部、
251 合成回路。
Claims (10)
- ブラッグ反射式の屈折率変調が形成された光導波路を有する光導波路装置において、
前記光導波路は、
それぞれが前記光導波路の長さ方向に周期的な屈折率変調を持ち、かつ、前記光導波路の長さ方向に並ぶ複数の単位回折格子部と、
前記複数の単位回折格子部の内のいずれかの隣り合う2つの単位回折格子部の間に形成され、前記隣り合う2つの単位回折格子部の屈折率変調の間に所定量の位相差を生じさせる1又は複数の位相シフト部とを有し、
前記複数の単位回折格子部のそれぞれが、前記周期的な屈折率変調の周期を前記光導波路の長さ方向に対して徐々に増加又は減少させた構造を持つ
ことを特徴とする光導波路装置。 - 前記複数の単位回折格子部のそれぞれが、屈折率変調振幅の変化を有することを特徴とする請求項1に記載の光導波路装置。
- 前記屈折率変調振幅の変化は、前記光導波路の長さ方向及び屈折率を座標軸とした座標系に前記周期的な屈折率変調を描いたときの前記周期的な屈折率変調の包洛線を所定の窓関数にするように前記周期的な屈折率変調の振幅を前記長さ方向に対して変化させた構造を持つ
ことを特徴とする請求項2に記載の光導波路装置。 - 前記所定の窓関数が、ガウシアン関数、レイズドコサイン関数、双曲正接関数、ブラックマン関数、ハミング関数、及びハニング関数のいずれかであることを特徴とする請求項3に記載の光導波路装置。
- 前記光導波路は、光ファイバであり、
前記屈折率変調は、前記光ファイバのコアに形成されている
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の光導波路装置。 - 前記複数の単位回折格子部のそれぞれが、互いに同じ屈折率変調構造を有することを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の光導波路装置。
- 前記光導波路装置が光符号器又は光復号器のいずれかであることを特徴とする請求項1から6までのいずれかに記載の光導波路装置。
- 前記位相シフト部における前記所定量の位相差がπであることを特徴とする請求項1から7までのいずれかに記載の光導波路装置。
- 前記単位回折格子部の屈折率変調周期の変化量は、前記光導波路に入力される光パルスのパルス幅に応じて決定されていることを特徴とする請求項1から8までのいずれかに記載の光導波路装置。
- 前記単位回折格子部の屈折率変調の包洛線を示す前記窓関数が、前記光導波路に入力される光パルスのパルス幅に応じて決定されていることを特徴とする請求項3に記載の光導波路装置。
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