JPH08286021A - Manufacture for waveguide type optical filter - Google Patents

Manufacture for waveguide type optical filter

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JPH08286021A
JPH08286021A JP7089154A JP8915495A JPH08286021A JP H08286021 A JPH08286021 A JP H08286021A JP 7089154 A JP7089154 A JP 7089154A JP 8915495 A JP8915495 A JP 8915495A JP H08286021 A JPH08286021 A JP H08286021A
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JP
Japan
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optical filter
grating
waveguide type
gratings
light
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Application number
JP7089154A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masumi Ito
真澄 伊藤
Maki Inai
麻紀 稲井
Tadashi Enomoto
正 榎本
Susumu Inoue
享 井上
Toru Iwashima
徹 岩島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide the manufacturing method of a waveguide type optical filter where light can be fully reflected over a wide wavelength width. CONSTITUTION: A mask 60 where plural phase gratings 101-106 are serially successively formed is prepared at first, and an optical waveguide is installed so as to align the forming direction of the plural phase gratings 101-106 with a light propagating direction. Next, plural gratings 111-116 where a refractive index is periodically changed along an optical axis are formed by irradiating the optical waveguide with interference ultraviolet light through the mask 60. The center wavelength λ0 of respective gratings 111-116 and the wavelength width Δλ of a main reflection band are appropriately set, so that a waveguide type optical filter having the reflection band of high reflectance over the wide wavelength width is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路の一部に光フ
ィルタ機能を果たす領域が設けられた導波路型光フィル
タの作製方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a waveguide type optical filter in which a part of the optical waveguide is provided with a region for performing an optical filter function.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信においては、波長に応じ
て光の進路を変えるための光部品が必要となることがあ
る。例えば、光線路の識別を行う場合がそれである。こ
の場合、通信用の信号光に加えて光線路識別用の検査光
を通信用光ファイバによって伝搬させる。信号光との区
別のため、検査光は信号光と波長の異なるものとされ
る。
2. Description of the Related Art Optical fiber communication sometimes requires an optical component for changing the path of light according to the wavelength. For example, this is the case where the optical line is identified. In this case, in addition to the signal light for communication, the inspection light for identifying the optical line is propagated through the optical fiber for communication. In order to distinguish from the signal light, the inspection light has a wavelength different from that of the signal light.

【0003】例えば、光線路中に検査光を反射する光部
品を挿入し、検査光が反射されて入力端に戻るまでの時
間を測定することによって光線路を識別する方法があ
る。本来の目的である光通信は、信号光がそのまま光線
路を伝搬していくことにより実現される。
For example, there is a method of identifying an optical line by inserting an optical component that reflects the inspection light into the optical line and measuring the time until the inspection light is reflected and returns to the input end. Optical communication, which is the original purpose, is realized by propagating signal light as it is through an optical line.

【0004】以前は、誘電体多層膜フィルタのような光
フィルタを光線路中に挿入し、これによって検査光を反
射し、光線路の識別を行っていた。この誘電体多層膜フ
ィルタは、ガラスなどの基板上に複数種類の誘電体薄膜
を積層したもので、薄膜の屈折率、膜厚によって特定波
長の光を反射したり、透過したりする機能を有する。
「光・薄膜技術マニュアル」(オプトロニクス社)のp
284−289には、様々な誘電体多層膜フィルタの構
成例が挙げられている。
Previously, an optical filter such as a dielectric multi-layer film filter was inserted into the optical line, and the inspection light was reflected thereby to identify the optical line. This dielectric multi-layer film filter is a laminate of a plurality of types of dielectric thin films on a substrate such as glass, and has the function of reflecting or transmitting light of a specific wavelength depending on the refractive index and film thickness of the thin films. .
"Light / Thin Film Technology Manual" (Opttronics) p
Nos. 284 to 289 give various structural examples of dielectric multilayer filters.

【0005】しかし、このような光フィルタは、平面基
板上に薄膜を成長させて作製されるため、光線路中に設
置する場合には、光ファイバを切断して光フィルタを挿
入する加工が必要となる。このため、挿入による信号光
の損失が生じるとともに、挿入作業に手間が掛かるいう
問題点がある。
However, since such an optical filter is manufactured by growing a thin film on a flat substrate, it is necessary to cut the optical fiber and insert the optical filter when it is installed in an optical line. Becomes Therefore, there is a problem that the signal light is lost due to the insertion and the insertion work is troublesome.

【0006】これに対し、あらかじめ通信用光ファイバ
のコアに光フィルタ機能を果たす領域(フィルタ領域)
を形成しておく方法もある。これならば、光部品の挿入
による信号光の損失は生じない。この場合、フィルタ領
域として、屈折率が光軸に沿って周期的に変化したグレ
ーティングがコアに形成される。これは、特許出願公表
昭62−500052に記載されているように、縞状の
パターンを有する紫外光をゲルマニウムをドープした石
英系光ファイバに照射することで形成することができ
る。
On the other hand, a region (filter region) that fulfills an optical filter function in advance in the core of the optical fiber for communication.
There is also a method of forming. In this case, the loss of signal light due to the insertion of the optical component does not occur. In this case, as the filter region, a grating having a refractive index that periodically changes along the optical axis is formed in the core. This can be formed by irradiating the germanium-doped silica-based optical fiber with ultraviolet light having a striped pattern, as described in Japanese Patent Application Publication No. 62-500052.

【0007】光ファイバの代わりに、薄膜導波路のコア
にフィルタ領域を形成したものも、通信用光ファイバに
接続して検査光を反射するとともに、フィルタ領域を通
過した信号光を分岐させて出力することができるなど、
便利な面がある。
Instead of an optical fiber, a thin film waveguide having a filter region formed in the core is also connected to a communication optical fiber to reflect the inspection light and to branch and output the signal light passing through the filter region. You can
There is a convenient aspect.

【0008】このように、光導波路に光フィルタ機能を
果たす領域を設けた導波路型光フィルタは、そのまま光
線路として光通信に用いたり、また、従来のように光線
路中に挿入して使用することもでき、他の光機能を持た
せることも可能な、使い勝手の良い光フィルタと言え
る。
As described above, the waveguide type optical filter in which the optical waveguide has a region for performing an optical filter function can be used as it is for optical communication as an optical line, or can be used by inserting it into an optical line as in the conventional case. It can be said that it is an easy-to-use optical filter that can also be provided with other optical functions.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】光線路識別用の検査光
は、通常、単波長出力の半導体レーザを光源としてい
る。このレーザから出射される検査光は、所定波長を中
心として波長幅(約0.2〜1.0nm)を有する光で
ある。しかしながら、この中心波長には誤差が生じやす
く、したがって、半導体レーザ光源の出力光はある程度
の中心波長ずれを有しているのが普通である。
The inspection light for identifying the optical path normally uses a semiconductor laser having a single wavelength output as a light source. The inspection light emitted from this laser has a wavelength width (about 0.2 to 1.0 nm) centered on a predetermined wavelength. However, an error is likely to occur in this center wavelength, and therefore the output light of the semiconductor laser light source usually has a certain center wavelength shift.

【0010】通常、光線路の識別は、光源の中心出力波
長と同じ中心波長を有する光フィルタを用いて行う。こ
の場合、光源の出力光の中心波長ずれによって光フィル
タが反射しうる波長域を超えた波長が検査光の中心波長
になると、検査光の一部あるいは全部がフィルタを透過
してしまう。この透過光は信号光に対するノイズとなる
ので、これは光通信上好ましくない。したがって、導波
路型光フィルタを用いて光線路識別用の検査光を反射す
る場合、導波路型光フィルタは、検査光の中心波長ずれ
が生じた場合にも検査光を反射し得るよう、ある程度広
い波長幅にわたって光を十分に反射できるのが好まし
い。
Usually, the optical line is identified by using an optical filter having the same center wavelength as the center output wavelength of the light source. In this case, if the wavelength beyond the wavelength range that can be reflected by the optical filter becomes the central wavelength of the inspection light due to the shift of the central wavelength of the output light of the light source, part or all of the inspection light will pass through the filter. This transmitted light becomes noise for the signal light, which is not preferable for optical communication. Therefore, when the inspection light for identifying the optical line is reflected using the waveguide type optical filter, the waveguide type optical filter can reflect the inspection light to some extent so that the inspection light can be reflected even when the center wavelength shift of the inspection light occurs. It is preferable that light can be sufficiently reflected over a wide wavelength range.

【0011】図3は、単一のグレーティングをコアに有
する導波路型光フィルタについて、グレーティングにお
けるコアの屈折率を示したグラフである。グラフの横軸
は、導波路型光フィルタの光軸に沿った位置を示す距離
座標xであり、グラフの縦軸はコアの屈折率nである。
FIG. 3 is a graph showing the refractive index of the core in the grating for the waveguide type optical filter having a single grating in the core. The horizontal axis of the graph is the distance coordinate x indicating the position along the optical axis of the waveguide type optical filter, and the vertical axis of the graph is the refractive index n of the core.

【0012】この図のように、グレーティングにおいて
コアの屈折率は、基本屈折率であるn0 から最大屈折率
0 +Δnまでの間で周期的に変化する。なお、図にお
いて、Λは屈折率変化の周期であり、Lはグレーティン
グの長さである。
As shown in this figure, the refractive index of the core in the grating periodically changes from the basic refractive index n 0 to the maximum refractive index n 0 + Δn. In the figure, Λ is the period of change in the refractive index, and L is the length of the grating.

【0013】単一のグレーティングをコアに有する導波
路型光フィルタはある波長域にわたって比較的高い反射
率で光を反射する。この反射波長域の中心波長λ0 は、 λ0 =2・n0 ・Λ のように示される。
A waveguide type optical filter having a single grating in the core reflects light with a relatively high reflectance over a certain wavelength range. The central wavelength λ 0 of this reflection wavelength region is shown as λ 0 = 2 · n 0 · Λ.

【0014】このような導波路型光フィルタに中心波長
λ0 近傍の波長λの光を入射したときの反射率Rは、次
のように示される。
The reflectance R when light of wavelength λ near the center wavelength λ 0 is incident on such a waveguide type optical filter is shown as follows.

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】ここで、Θ=π・(λ−λ0 )/{(n0
+Δn/2)・Λ2 } κ=π・Δn/2λ 図4は、この式に基づき、単一のグレーティングを有す
る導波路型光フィルタの反射率Rと光の波長λとの関
係、すなわち反射スペクトルを示したグラフである。こ
の図のように、単一のグレーティングを有する導波路型
光フィルタの反射スペクトルには、中心波長λ0 付近に
高い反射率を示す主反射帯が現れ、その両側に反射率の
低い副反射帯が生じる。副反射帯は、主反射帯に近い方
から第1、第2…と呼ぶことにする。なお、中心波長λ
0 は、主反射帯の半値幅の中央となる波長である。
Here, Θ = π (λ-λ 0 ) / {(n 0
+ Δn / 2) · Λ 2 } κ = π · Δn / 2λ Based on this equation, FIG. 4 shows the relationship between the reflectance R of the waveguide type optical filter having a single grating and the wavelength λ of light, that is, the reflection. It is the graph which showed the spectrum. As shown in this figure, in the reflection spectrum of a waveguide type optical filter having a single grating, a main reflection band showing high reflectance appears near the center wavelength λ 0 , and sub-reflection bands having low reflectance appear on both sides of the main reflection band. Occurs. The sub-reflection bands will be referred to as the first, second, ... The center wavelength λ
0 is the wavelength at the center of the full width at half maximum of the main reflection band.

【0017】このように、単一のグレーティングを有す
る導波路型光フィルタは、ある程度の波長幅にわたって
比較的高い反射率で光を反射する。しかし、この波長幅
の大きさには限界があり、通常用いられる光源が出力す
る光の中心波長ずれを十分にカバーすることは難しい。
As described above, the waveguide type optical filter having a single grating reflects light with a relatively high reflectance over a certain wavelength width. However, there is a limit to the size of this wavelength width, and it is difficult to sufficiently cover the deviation of the center wavelength of the light output by a light source that is normally used.

【0018】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、従来より広い波長幅にわたって光を十
分に反射することのできる導波路型光フィルタの作製方
法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a waveguide type optical filter capable of sufficiently reflecting light over a wavelength range wider than conventional ones. I am trying.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の導波路型光フィルタの作製方法は、
(a)複数個の位相格子が直列に順次形成されたマスク
を用意し、複数の位相格子の形成方向と光伝搬方向を一
致させて光導波路を設置する第1の工程と、(b)マス
クを介して、前記光導波路に干渉紫外光を照射して、光
軸に沿って屈折率が周期的に変化している複数のグレー
ティングを形成する第2の工程と、を備えることを特徴
とする。
In order to solve the above problems, a method of manufacturing a waveguide type optical filter according to the present invention comprises:
(A) A first step of preparing a mask in which a plurality of phase gratings are sequentially formed in series, and installing an optical waveguide in such a manner that the direction of formation of the plurality of phase gratings coincides with the light propagation direction, and (b) a mask A second step of forming a plurality of gratings whose refractive index is periodically changed along the optical axis by irradiating the optical waveguide with interference ultraviolet light through the optical waveguide. .

【0020】ここで、グレーティングは、互いに屈折率
変化の周期が異なり、その反射スペクトルの主反射帯同
士が重なり合っていることを特徴としてもよい。
Here, the gratings may be characterized in that the periods of change in refractive index are different from each other, and the main reflection bands of their reflection spectra are overlapped with each other.

【0021】[0021]

【作用】本発明の導波路型光フィルタの作製方法では、
まず、複数個の位相格子が直列に順次形成されたマスク
を用意し、複数の位相格子の形成方向と光伝搬方向を一
致させて光導波路を設置する。次に、マスクを介して、
前記光導波路に干渉紫外光を照射して、光軸に沿って屈
折率が周期的に変化している複数のグレーティングを形
成する。
In the method of manufacturing the waveguide type optical filter of the present invention,
First, a mask in which a plurality of phase gratings are sequentially formed is prepared, and an optical waveguide is installed so that the forming direction of the plurality of phase gratings coincides with the light propagation direction. Then, through the mask,
The optical waveguide is irradiated with interference ultraviolet light to form a plurality of gratings whose refractive index changes periodically along the optical axis.

【0022】ここで、形成されるグレーティングは互い
に屈折率変化の周期が異なり、その反射スペクトルの主
反射帯同士が重なり合っているグレーティングをコアに
有することとすることができる。
Here, the formed gratings may have a core having a grating in which the periods of change in the refractive index are different from each other and the main reflection bands of the reflection spectrum overlap each other.

【0023】λ0 =2・n0 ・Λの関係から明らかなよ
うに、グレーティングの屈折率変化の周期Λが異なると
その中心波長λ0 も異なる。主反射帯は波長幅Δλを有
しており、中心波長λ0 が異なるグレーティング同士で
主反射帯が重なり合っていると、主反射帯同士、あるい
は主反射帯と副反射帯との重複部分では各グレーティン
グにより反射される光が累積されて反射光強度が高ま
る。したがって、各グレーティングの中心波長λ0 や主
反射帯の波長幅Δλを適切に設定することで、本発明の
導波路型光フィルタは、広い波長幅にわたって高反射率
の反射帯を有するようになる。
As is clear from the relationship of λ 0 = 2 · n 0 · Λ, if the period Λ of the change in the refractive index of the grating is different, the center wavelength λ 0 is also different. The main reflection band has a wavelength width Δλ, and when the main reflection bands overlap with each other with gratings having different center wavelengths λ 0 , the main reflection bands are overlapped with each other or the main reflection band and the sub reflection band overlap each other. The light reflected by the grating is accumulated to increase the reflected light intensity. Therefore, by appropriately setting the central wavelength λ 0 of each grating and the wavelength width Δλ of the main reflection band, the waveguide type optical filter of the present invention has a reflection band with high reflectance over a wide wavelength width. .

【0024】[0024]

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の導波
路型光フィルタの作製方法の実施例を詳細に説明する。
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。
Embodiments of the method for producing a waveguide type optical filter according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0025】図1は、本実施例の導波路型光フィルタの
作製方法の説明図である。本実施例では、まず、図1に
示すように、出発材として石英系のシングルモード光フ
ァイバ10を用意する。光ファイバ10は、酸化ゲルマ
ニウム(GeO2 )がドープされた石英(SiO2 )ガ
ラスからなるコア11と、純石英ガラスからなるクラッ
ド12とを備える。酸化ゲルマニウムのドープにより、
コア11の屈折率はクラッド12の屈折率よりも高くな
っている。
FIG. 1 is an explanatory view of a method of manufacturing the waveguide type optical filter of this embodiment. In this embodiment, first, as shown in FIG. 1, a silica-based single mode optical fiber 10 is prepared as a starting material. The optical fiber 10 includes a core 11 made of quartz (SiO 2 ) glass doped with germanium oxide (GeO 2 ) and a clad 12 made of pure quartz glass. By doping germanium oxide,
The refractive index of the core 11 is higher than that of the cladding 12.

【0026】次に、格子間隔が993nm、994n
m、995nm、996nm、997nm、および99
8nmで、それぞれ長さが2mmの位相格子101〜1
06を0.1mm間隔で配列したマスク60を用意し、
図1に示すように、光ファイバ10をマスク60に隣接
して設置し、光源30から出射された紫外光を位相格子
60表面の法線方向から入射させる。
Next, the lattice spacings are 993 nm and 994n.
m, 995 nm, 996 nm, 997 nm, and 99
Phase gratings 101 to 1 each having a length of 8 mm and a length of 2 mm
Prepare a mask 60 in which 06 are arranged at 0.1 mm intervals,
As shown in FIG. 1, the optical fiber 10 is installed adjacent to the mask 60, and the ultraviolet light emitted from the light source 30 is made incident from the direction normal to the surface of the phase grating 60.

【0027】光源30は、SHGアルゴンレーザやKr
Fエキシマレーザを備え、これらは所定波長を有するコ
ヒーレントな紫外光を出射する。位相格子60は、所定
周期で格子を配列して形成されている。光ファイバ10
は、シリカガラスからなるクラッド部11及びコア部1
2で構成されている。コア部12は、上述したように酸
化ゲルマニウムがドープされており、クラッド部11と
比較して高屈折率を有する。
The light source 30 is an SHG argon laser or Kr.
Equipped with F excimer lasers, which emit coherent ultraviolet light having a predetermined wavelength. The phase grating 60 is formed by arranging gratings at a predetermined cycle. Optical fiber 10
Is a clad portion 11 and a core portion 1 made of silica glass.
It is composed of two. The core portion 12 is doped with germanium oxide as described above, and has a higher refractive index than the cladding portion 11.

【0028】このような工程によれば、光ファイバ10
に所定波長の紫外光を照射するので、酸化ゲルマニウム
をドープしたコア部12における露光領域の屈折率が変
化する。
According to such a process, the optical fiber 10
Since it is irradiated with ultraviolet light of a predetermined wavelength, the refractive index of the exposed region in the core portion 12 doped with germanium oxide changes.

【0029】また、格子が所定間隔Λ´で配列された位
相格子60表面の法線方向から紫外光を照射して、1次
回折光と−1回折次とを光干渉させている。そのため、
コア部12の露光領域における干渉縞の間隔Λは、 Λ=Λ´/2 (1) となる。したがって、コア部12の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ10の軸方向に配列されるので、格子13が形
成されることになる。
Further, ultraviolet light is emitted from the normal direction of the surface of the phase grating 60 in which the gratings are arranged at a predetermined interval Λ ', and the 1st-order diffracted light and the -1st diffraction order are caused to interfere with each other. for that reason,
The interval Λ of the interference fringes in the exposure area of the core portion 12 is Λ = Λ ′ / 2 (1). Therefore, in the exposed region of the core portion 12, regions having different refractive indexes are arranged in the axial direction of the optical fiber 10 with the interval Λ of the interference fringes as a period, so that the grating 13 is formed.

【0030】周知なブラッグの回折条件に基づいてコア
部12の屈折率nと格子13の周期Λとを用い、このフ
ァイバ型回折格子の反射波長λR は、 λR =2nΛ =nΛ´ (2) となる。また、格子13の長さLと屈折率差Δnとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Rは、上述した式
(2)に示すようになる。したがって、光ファイバ10
のコア部12では、格子13が10-4〜10-3程度の大
きい屈折率変化で形成されているので、反射波長λR
反射率が100%近い値に達する。
Using the refractive index n of the core portion 12 and the period Λ of the grating 13 based on the well-known Bragg diffraction condition, the reflection wavelength λ R of this fiber type diffraction grating is λ R = 2nΛ = nΛ '(2 ). Further, using the length L of the grating 13 and the refractive index difference Δn, the reflectance R of this fiber type diffraction grating is as shown in the above-mentioned formula (2). Therefore, the optical fiber 10
In the core portion 12, the grating 13 is formed with a large change in the refractive index of about 10 −4 to 10 −3, so that the reflectance of the reflection wavelength λ R reaches a value close to 100%.

【0031】なお、このような位相格子法によれば、通
常のリソグラフィ技術や化学エッチングにより、格子の
周期を自由に選択することができるので、複雑な形状も
実現可能である。
According to such a phase grating method, the grating period can be freely selected by the ordinary lithography technique or chemical etching, so that a complicated shape can be realized.

【0032】こうして、コア11には、グレーティング
111〜116が同時に書き込まれる。各グレーティン
グにおいて屈折率の最大変化量Δnは全て0.01であ
る。コアの基本屈折率n0 は1.46であり、各グレー
ティングにおいてコアの屈折率は1.46から1.47
の間で周期的に変化する。各グレーティングの中心波長
λ0 は、1450〜1457nmまで1.6nm刻みで
ある。なお、グレーティング111が1450nm、1
16が1457nmとなっている。前述のとおりλ0
2・n0 ・Λであり、各グレーティングで中心波長λ0
が異なっていることから、屈折率変化の周期Λが各グレ
ーティングで異なっていることが分かる。
Thus, the gratings 111 to 116 are simultaneously written in the core 11. The maximum change amount Δn of the refractive index in each grating is 0.01. The basic refractive index n 0 of the core is 1.46, and the refractive index of the core in each grating is 1.46 to 1.47.
Changes periodically between. The center wavelength λ 0 of each grating is from 1450 to 1457 nm in steps of 1.6 nm. In addition, the grating 111 is 1450 nm, 1
16 is 1457 nm. As mentioned above, λ 0 =
2 · n 0 · Λ, and the central wavelength λ 0 in each grating
It can be seen that the period Λ of the change in the refractive index is different for each grating from the fact that is different.

【0033】こうして作製した導波路型光フィルタは、
1450nmから1457nmの帯域で反射率が99.
9%と良好であった。
The waveguide type optical filter thus manufactured is
The reflectance is 99. in the band from 1450 nm to 1457 nm.
It was as good as 9%.

【0034】本発明者らの知見によれば、石英系光ファ
イバに水素処理を施してコアに水素を添加すると、紫外
光照射によるコアの屈折率変化量が大きくなる。一般
に、紫外光照射による屈折率の最大変化量が大きくなれ
ばグレーティングの反射率が高まる。このことから、本
実施例では、紫外光照射に先立って母材ファイバに水素
処理を施している。この水素処理は、次のようにして行
う。
According to the knowledge of the present inventors, when the silica optical fiber is subjected to hydrogen treatment and hydrogen is added to the core, the amount of change in the refractive index of the core due to irradiation with ultraviolet light increases. In general, the reflectance of the grating increases as the maximum change in the refractive index due to ultraviolet light irradiation increases. For this reason, in this embodiment, the base material fiber is subjected to hydrogen treatment prior to irradiation with ultraviolet light. This hydrogen treatment is performed as follows.

【0035】すなわち、図2に示すように、炉心管20
内に母材ファイバ10を設置し、バルブ21を開放する
と共にバルブ22を閉塞して水素(H2 )ガスを流入す
ることにより、炉心管20内の圧力を200atmとす
る。この際、水素ガスの注入量は、バルブ21の開閉に
よって調節される。200atmの圧力のまま一週間
(24×7時間)放置して、母材ファイバ10に対し加
圧処理を行う。上記の圧力は炉心管20内部の圧力であ
り、これは炉心管20に付属の圧力計で測定される。な
お、水素雰囲気に対して加熱を行ったりはしないので、
炉心管20内の温度は常温のままである。
That is, as shown in FIG.
The preform fiber 10 is installed therein, the valve 21 is opened, the valve 22 is closed, and hydrogen (H 2 ) gas is introduced, so that the pressure in the core tube 20 is set to 200 atm. At this time, the injection amount of hydrogen gas is adjusted by opening and closing the valve 21. The base material fiber 10 is left under a pressure of 200 atm for one week (24 × 7 hours), and the base material fiber 10 is subjected to a pressure treatment. The above pressure is the pressure inside the core tube 20, which is measured by the pressure gauge attached to the core tube 20. In addition, since we do not heat the hydrogen atmosphere,
The temperature inside the core tube 20 remains at room temperature.

【0036】このような加圧処理により母材ファイバ1
0内には水素が約32000ppm添加され、これによ
って紫外光照射によるコアの屈折率変化量が増大する。
これに伴い、波長1400nm付近の光の伝搬損失が増
大するが、これは後述する紫外光照射後に導波路型光フ
ィルタから過剰な水素を除去することで低減することが
できる。水素の除去は導波路型光フィルタを放置するこ
とにより行っても良い。なお、水素除去によってコアの
屈折率変化量は変化しない。
By such pressure treatment, the base material fiber 1
About 32000 ppm of hydrogen is added to the inside of 0, which increases the amount of change in the refractive index of the core due to irradiation with ultraviolet light.
Along with this, the propagation loss of light near the wavelength of 1400 nm increases, but this can be reduced by removing excess hydrogen from the waveguide type optical filter after irradiation with ultraviolet light described later. The hydrogen may be removed by leaving the waveguide type optical filter. The amount of change in the refractive index of the core does not change due to the removal of hydrogen.

【0037】本発明者らの知見によれば、最大反射率5
0%以上のグレーティングを形成するには、光ファイバ
に水素を1000ppm以上添加するのが望ましい。さ
らに、最大反射率90%以上とするには2000ppm
以上、99.9%とするには3000ppm以上添加す
るのが望ましい。
According to the knowledge of the present inventors, the maximum reflectance is 5
In order to form a grating of 0% or more, it is desirable to add 1000 ppm or more of hydrogen to the optical fiber. Furthermore, 2000ppm for maximum reflectance of 90% or more
As described above, in order to achieve 99.9%, it is desirable to add 3000 ppm or more.

【0038】次に、上記の水素添加処理が施された母材
ファイバに紫外光を照射して、そのコアにグレーティン
グ111〜116を書き込んでいく。本実施例では、一
定周期のグレーティングを作製するため、等間隔の干渉
縞を生じさせながら紫外光を照射した。
Next, the base material fiber that has been subjected to the above hydrogenation treatment is irradiated with ultraviolet light, and the gratings 111 to 116 are written in the core. In this example, in order to manufacture a grating with a constant period, ultraviolet light was irradiated while generating interference fringes at equal intervals.

【0039】実施例の導波路型光フィルタの作製方法の
ように、広い波長幅にわたって高い反射率を維持してい
る反射帯を有する導波路型光フィルタを得るためには、
コアに形成される各グレーティングの特性パラメータを
調整すると良い。以下、これを具体的に説明する。
In order to obtain a waveguide type optical filter having a reflection band that maintains a high reflectance over a wide wavelength width, as in the method of manufacturing the waveguide type optical filter of the embodiment,
It is advisable to adjust the characteristic parameters of each grating formed in the core. Hereinafter, this will be described in detail.

【0040】単一のグレーティングを有する光フィルタ
による反射スペクトルにおいて、主反射帯の半値幅の中
央となる波長、すなわち中心波長λ0 は、次式のように
示される。
In the reflection spectrum by the optical filter having a single grating, the wavelength at the center of the half-value width of the main reflection band, that is, the center wavelength λ 0 is expressed by the following equation.

【0041】λ0 =2・n0 ・Λ …(3) ここで、n0 :導波路型光フィルタのコアの基本屈折率 Λ:グレーティングにおけるコアの屈折率変化の周期 (3)式から明らかなように、周期Λが異なれば中心波
長λ0 も異なる。
Λ 0 = 2 · n 0 · Λ (3) where n 0 : basic refractive index of core of waveguide type optical filter Λ: period of change of refractive index of core in grating Clear from equation (3) Thus, the center wavelength λ 0 is different when the period Λ is different.

【0042】次に、単一のグレーティングを有する光フ
ィルタの最大反射率Rは、次式のように示される。
Next, the maximum reflectance R of the optical filter having a single grating is expressed by the following equation.

【0043】 R=tanh2 (π・L・Δn/λ0 ) …(4) ここで、L:グレーティング長、 Δn:コアの屈折率の最大変化量 また、主反射帯の波長幅Δλは、次式のように示され
る。
R = tanh 2 (πLΔn / λ 0 ) (4) where L: grating length, Δn: maximum change in refractive index of core Further, the wavelength width Δλ of the main reflection band is It is expressed as the following equation.

【0044】 Δλ=(λ0 /n0 )・{Δn2 +(λ0 /L)2 1/2 …(5) 母材導波路のコアに形成するグレーティングの数を少な
くするためには、各グレーティングを波長幅Δλの広い
主反射帯を有するものにすると良い。(5)式に示され
るように、波長幅Δλを大きくするためにはΔnを大き
く、Lを小さくすれば良いが、(4)式に示されるよう
に、Lを小さくすると最大反射率Rが小さくなる。
Δλ = (λ 0 / n 0 ) · {Δn 2 + (λ 0 / L) 2 } 1/2 (5) In order to reduce the number of gratings formed in the core of the base material waveguide, It is preferable that each grating has a main reflection band having a wide wavelength width Δλ. As shown in Expression (5), Δn may be increased and L may be decreased in order to increase the wavelength width Δλ. However, as shown in Expression (4), when L is decreased, the maximum reflectance R is increased. Get smaller.

【0045】上記(3)〜(5)式を考慮しながら、母
材導波路のコアに形成するグレーティングをどのような
ものするか、具体的に考察してみる。例として、100
nm以上の波長幅(ΔλT )にわたって99.9%以上
の最大反射率(R)を有する導波路型光フィルタを作製
する場合を考える。
Considering the above equations (3) to (5), what kind of grating is formed in the core of the base material waveguide will be concretely considered. As an example, 100
Consider the case of manufacturing a waveguide type optical filter having a maximum reflectance (R) of 99.9% or more over a wavelength width (Δλ T ) of nm or more.

【0046】ΔλT ≧100nm、R≧99.9% 本実施例の導波路型光フィルタが有するグレーティング
のように反射率が極めて高いものは、図4、5に示され
るように主反射帯の形が矩形状に近く、主反射帯の波長
幅Δλと99.9%以上の反射率Rを有している波長幅
ΔλT とがほぼ等しい。このことから、ΔλT =N・Δ
λと考えると、 Δλ≧1nm が必要となる。
Δλ T ≧ 100 nm, R ≧ 99.9% As shown in FIGS. 4 and 5, the main reflection band has a very high reflectance like the grating of the waveguide type optical filter of this embodiment. The shape is close to a rectangular shape, and the wavelength width Δλ of the main reflection band and the wavelength width Δλ T having a reflectance R of 99.9% or more are substantially equal. From this, Δλ T = N · Δ
Considering λ, Δλ ≧ 1 nm is required.

【0047】一方、一つのグレーティングの中心波長λ
0 を1500nmとすると、R≧99.9%と上記
(4)式とから、 L・Δn≦2.0×10-3mm が必要となる。このとき、コアの基本屈折率n0 =1.
46とすると、上記(3)式より、 Δλ≦Δn×1.28×10-3mm Δλ≧1nmであるから、 Δn≧7.8×10-4 が望ましいことになる。これと、L・Δn≦2.0×1
-3mmより、 L≧2.6mm が望ましい。この場合、グレーティングの周期数をmと
すると、m=L/Λと上記(3)式とから、 m≧5000 が望ましい。
On the other hand, the central wavelength λ of one grating
If 0 is 1500 nm, then R.gtoreq.99.9% and the above formula (4), L..DELTA.n.ltoreq.2.0.times.10.sup.- 3 mm is required. At this time, the basic refractive index n 0 = 1.
If it is 46, since Δλ ≦ Δn × 1.28 × 10 −3 mm Δλ ≧ 1 nm from the above formula (3), Δn ≧ 7.8 × 10 −4 is desirable. This and L · Δn ≦ 2.0 × 1
L ≧ 2.6 mm is more preferable than 0 −3 mm. In this case, when the number of periods of the grating is m, m ≧ 5000 is desirable from m = L / Λ and the above equation (3).

【0048】他のグレーティングについても同様の考察
をすれば、母材導波路のコアにどにようなグレーティン
グを形成すれば良いかを把握することができる。このよ
うな考察の結果を考慮して母材導波路にグレーティング
を形成すれば、所望の波長を中心として所望の波長幅に
わたって所望の反射率を維持する導波路型光フィルタを
容易に作製することができる。
The same consideration can be applied to other gratings to understand how to form a grating in the core of the base material waveguide. By forming a grating in the base material waveguide in consideration of the results of such consideration, it is possible to easily fabricate a waveguide type optical filter that maintains a desired reflectance over a desired wavelength width around a desired wavelength. You can

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の導
波路型光フィルタの作製方法では、複数の位相格子が形
成されたマスクを介して干渉紫外光を照射し、複数の回
折格子を同時に書き込むこととしたので、反射帯域の広
く、かつ、反射率も良好な導波路型光フィルタを効率良
く作製することができる。
As described above in detail, in the method of manufacturing the waveguide type optical filter of the present invention, the interference ultraviolet light is irradiated through the mask in which the plurality of phase gratings are formed, and the plurality of diffraction gratings are irradiated. Since writing is performed at the same time, it is possible to efficiently manufacture a waveguide type optical filter having a wide reflection band and a good reflectance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の導波路型光フィルタ作製方法
の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a waveguide type optical filter according to an embodiment of the present invention.

【図2】母材ファイバ10の水素添加処理を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a hydrogenation treatment of the base material fiber 10.

【図3】単一のグレーティングをコアに有する導波路型
光フィルタについて、グレーティングにおけるコアの屈
折率を示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the refractive index of the core in the grating for the waveguide type optical filter having a single grating in the core.

【図4】単一のグレーティングを有する導波路型光フィ
ルタの反射スペクトルを示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a reflection spectrum of a waveguide type optical filter having a single grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…コア、2…クラッド、10…母材ファイバ、20…
炉心管、21、22…バルブ、30…紫外光光源、60
…マスク、101〜106…位相格子、111〜116
…グレーティング。
1 ... Core, 2 ... Clad, 10 ... Base material fiber, 20 ...
Core tube, 21, 22 ... Bulb, 30 ... Ultraviolet light source, 60
... Mask, 101-106 ... Phase grating, 111-116
… Grating.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 享 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 岩島 徹 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inoue Ryo Inoue, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 1 Taya-cho, Sumitomo Electric Industries, Ltd. (72) Inventor Toru Iwashima 1-tani, Sakae-ku, Yokohama, Kanagawa Sumitomo Electric Ki Industry Co., Ltd. Yokohama Works

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個の位相格子が直列に順次形成され
たマスクを用意し、複数の前記位相格子の形成方向と光
軸とを一致させて光導波路を設置する第1の工程と、 前記マスクを介して、前記光導波路に干渉紫外光を照射
して、前記光軸に沿って屈折率が周期的に変化している
複数のグレーティングを同時に形成する第2の工程と、 を備えることを特徴とする導波路型光フィルタの作製方
法。
1. A first step of preparing a mask in which a plurality of phase gratings are sequentially formed in series, and installing an optical waveguide by aligning the optical axis with the forming direction of the plurality of phase gratings, A second step of irradiating the optical waveguide with interference ultraviolet light through a mask to simultaneously form a plurality of gratings whose refractive index is periodically changed along the optical axis. A method of manufacturing a characteristic waveguide type optical filter.
【請求項2】 複数の前記グレーティングは、互いに屈
折率変化の周期が異なり、その反射スペクトルの主反射
帯同士が重なり合っていることを特徴とする請求項1記
載の導波路型光フィルタの作製方法。
2. The method for producing a waveguide type optical filter according to claim 1, wherein the plurality of the gratings have different refractive index change periods from each other, and main reflection bands of their reflection spectra are overlapped with each other. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7901870B1 (en) * 2004-05-12 2011-03-08 Cirrex Systems Llc Adjusting optical properties of optical thin films
JP2011170026A (en) * 2010-02-17 2011-09-01 Mitsubishi Electric Corp Optical filter, method of manufacturing the same and method of designing the same

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