JP2000249859A - グレーティング付き光導波路の製造方法 - Google Patents
グレーティング付き光導波路の製造方法Info
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- JP2000249859A JP2000249859A JP4955599A JP4955599A JP2000249859A JP 2000249859 A JP2000249859 A JP 2000249859A JP 4955599 A JP4955599 A JP 4955599A JP 4955599 A JP4955599 A JP 4955599A JP 2000249859 A JP2000249859 A JP 2000249859A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パルスレーザ光の集光照射により選択部分の
屈折率を増加させ、グレーティング付き光導波路を得
る。 【構成】 光導波路Ｗの内部に集光点Ｆを調節し、光導
波路Ｗの吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレ
ーザ光２を集光照射し、集光点Ｆに屈折率増加域Ｇを形
成する。光導波路Ｗの内部で長さ方向に集光点Ｆを間歇
的に相対移動させながらパルスレーザ光２の集光照射を
繰り返すとき、複数の屈折率変化域Ｇが光導波路Ｗの長
さ方向に形成される。グレーティング周期は、集光点Ｆ
の相対移動距離によって調節できる。パルスレーザ光２
のピークパワー密度を変化させるとき、集光点Ｆごとに
屈折率変化が異なるグレーティングをつけることもでき
る。
屈折率を増加させ、グレーティング付き光導波路を得
る。 【構成】 光導波路Ｗの内部に集光点Ｆを調節し、光導
波路Ｗの吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレ
ーザ光２を集光照射し、集光点Ｆに屈折率増加域Ｇを形
成する。光導波路Ｗの内部で長さ方向に集光点Ｆを間歇
的に相対移動させながらパルスレーザ光２の集光照射を
繰り返すとき、複数の屈折率変化域Ｇが光導波路Ｗの長
さ方向に形成される。グレーティング周期は、集光点Ｆ
の相対移動距離によって調節できる。パルスレーザ光２
のピークパワー密度を変化させるとき、集光点Ｆごとに
屈折率変化が異なるグレーティングをつけることもでき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集光照射により屈折率
変調のグレーティングを付けた光導波路を製造する方法
に関する。
変調のグレーティングを付けた光導波路を製造する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路は、光が閉じ込められる屈折率
の高いコア及びコアを取り囲む屈折率の低いクラッドを
基板上に設けることにより形成されている。基板にはシ
リコン，石英ガラス等、コアガラスにはＧｅドープ石英
系ガラス、クラッドには石英系ガラスが使用されてい
る。紫外線を照射すると、Ｇｅドープ石英系ガラスが紫
外線を吸収し、紫外線照射部分の屈折率が増加する。屈
折率が周期的に変化した領域を光導波路のコア中に形成
することによりブラッググレーティングが付けられる。
紫外線の露光には、２光束干渉露光法，位相マスク法，
ポイント露光法等が採用されている。光導波路内部にグ
レーティングが形成されると、ブラッグの反射条件を満
足する光のみが反射されるため、光通信分野等で波長選
択デバイスとして利用できる。屈折率が変化する原因は
一律でないが、主として紫外線照射によりＧｅドープ石
英系ガラス中に生成する原子間結合欠陥に依るものと考
えられている。ガラス中の原子間結合欠陥を形成させる
紫外光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎ
ｍ），Ａｒイオンレーザの第２高調波（波長２４４ｎ
ｍ）等がある。
の高いコア及びコアを取り囲む屈折率の低いクラッドを
基板上に設けることにより形成されている。基板にはシ
リコン，石英ガラス等、コアガラスにはＧｅドープ石英
系ガラス、クラッドには石英系ガラスが使用されてい
る。紫外線を照射すると、Ｇｅドープ石英系ガラスが紫
外線を吸収し、紫外線照射部分の屈折率が増加する。屈
折率が周期的に変化した領域を光導波路のコア中に形成
することによりブラッググレーティングが付けられる。
紫外線の露光には、２光束干渉露光法，位相マスク法，
ポイント露光法等が採用されている。光導波路内部にグ
レーティングが形成されると、ブラッグの反射条件を満
足する光のみが反射されるため、光通信分野等で波長選
択デバイスとして利用できる。屈折率が変化する原因は
一律でないが、主として紫外線照射によりＧｅドープ石
英系ガラス中に生成する原子間結合欠陥に依るものと考
えられている。ガラス中の原子間結合欠陥を形成させる
紫外光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎ
ｍ），Ａｒイオンレーザの第２高調波（波長２４４ｎ
ｍ）等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｇｅドープ石英系ガラ
スでは、紫外線照射による光誘起屈折率変化が小さいた
め、高圧水素処理，Ｇｅの高濃度化，Ｓｎ等の感光性物
質の添加等により紫外線照射に対する屈折率変化の感度
を高めている。しかし、高圧水素処理では工数の増加に
より生産性が低下し、Ｇｅの高濃度化ではコアクラッド
の屈折率調整が困難になる。感光性物質を添加する方法
では、光損失が増大する虞れがある。紫外線照射で誘起
された屈折率変化が長期にわたって安定していることも
光導波路に要求される特性である。しかし、ガラス中の
原子間結合欠陥を起因とする屈折率変化は、室温におい
ても緩和してしまう可能性がある。更には、パルスレー
ザ光の集光照射で光ファイバに屈折率変化を生じさせよ
うとすると、ファイバ周囲が円形状であるため、平面に
集光する場合と集光点が異なり、パルスレーザ光をファ
イバコアに絞る際に集光点をファイバコアに合致させる
工夫が必要になる。
スでは、紫外線照射による光誘起屈折率変化が小さいた
め、高圧水素処理，Ｇｅの高濃度化，Ｓｎ等の感光性物
質の添加等により紫外線照射に対する屈折率変化の感度
を高めている。しかし、高圧水素処理では工数の増加に
より生産性が低下し、Ｇｅの高濃度化ではコアクラッド
の屈折率調整が困難になる。感光性物質を添加する方法
では、光損失が増大する虞れがある。紫外線照射で誘起
された屈折率変化が長期にわたって安定していることも
光導波路に要求される特性である。しかし、ガラス中の
原子間結合欠陥を起因とする屈折率変化は、室温におい
ても緩和してしまう可能性がある。更には、パルスレー
ザ光の集光照射で光ファイバに屈折率変化を生じさせよ
うとすると、ファイバ周囲が円形状であるため、平面に
集光する場合と集光点が異なり、パルスレーザ光をファ
イバコアに絞る際に集光点をファイバコアに合致させる
工夫が必要になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、吸収係数が特定
された波長領域のパルスレーザ光で光導波路内部を集光
照射することにより、選択された部位の屈折率を増加さ
せ、簡単な方法で安定性に優れたグレーティングを付け
た光導波路を提供することを目的とする。本発明の製造
方法は、その目的を達成するため、光導波路の内部に集
光点を調節し、光導波路の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波
長領域のパルスレーザ光を集光照射し、集光点における
屈折率を選択的に増加させることを特徴とする。光導波
路の内部で長さ方向に集光点を間歇的に相対移動させな
がらパルスレーザ光の集光照射を繰り返すとき、複数の
屈折率変化部を光導波路の長さ方向に形成することがで
きる。グレーティング周期は、集光点の相対移動距離に
よって調節できる。また、パルスレーザ光のピークパワ
ー密度を変化させるとき、集光点ごとに屈折率変化が異
なるグレーティングをつけることもできる。パルスレー
ザ光としては、パルス幅が１０-10 秒以下のパルスレー
ザ光が好ましい。
題を解消すべく案出されたものであり、吸収係数が特定
された波長領域のパルスレーザ光で光導波路内部を集光
照射することにより、選択された部位の屈折率を増加さ
せ、簡単な方法で安定性に優れたグレーティングを付け
た光導波路を提供することを目的とする。本発明の製造
方法は、その目的を達成するため、光導波路の内部に集
光点を調節し、光導波路の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波
長領域のパルスレーザ光を集光照射し、集光点における
屈折率を選択的に増加させることを特徴とする。光導波
路の内部で長さ方向に集光点を間歇的に相対移動させな
がらパルスレーザ光の集光照射を繰り返すとき、複数の
屈折率変化部を光導波路の長さ方向に形成することがで
きる。グレーティング周期は、集光点の相対移動距離に
よって調節できる。また、パルスレーザ光のピークパワ
ー密度を変化させるとき、集光点ごとに屈折率変化が異
なるグレーティングをつけることもできる。パルスレー
ザ光としては、パルス幅が１０-10 秒以下のパルスレー
ザ光が好ましい。
【０００５】
【作用】基板上に形成されている光導波路は、光が閉じ
込められる屈折率の高いコアガラスを屈折率の低いクラ
ッドガラスで取り囲んだ構造をもっている。基板にはシ
リコン，石英ガラス等が使用され、コアガラス及びクラ
ッドガラスには石英ガラス，Ｇｅドープ石英系ガラス，
フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化物ガラス，カルコ
ゲナイドガラス等が使用される。酸化物ガラスには、ケ
イ酸塩ガラス，ホウ酸塩ガラス，リン酸塩ガラス，弗リ
ン酸塩ガラス，酸化ビスマス系ガラス等がある。本発明
で使用するガラスは、パルスレーザ光の集光照射により
屈折率変化を生じる限り、材質的な制約を受けるもので
はない。光導波路は、火炎堆積法，プラズマＣＶＤ法，
スパッタ法等で基板上に形成される。本発明では、基板
上に形成された平坦な表面形状をもつ光導波路にパルス
レーザ光を集光照射して屈折率変化を誘起させているの
で、光ファイバを集光照射する場合のように特別な工夫
を必要とすることなく、コアガラスの内部に集光点を容
易に調節できる。
込められる屈折率の高いコアガラスを屈折率の低いクラ
ッドガラスで取り囲んだ構造をもっている。基板にはシ
リコン，石英ガラス等が使用され、コアガラス及びクラ
ッドガラスには石英ガラス，Ｇｅドープ石英系ガラス，
フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化物ガラス，カルコ
ゲナイドガラス等が使用される。酸化物ガラスには、ケ
イ酸塩ガラス，ホウ酸塩ガラス，リン酸塩ガラス，弗リ
ン酸塩ガラス，酸化ビスマス系ガラス等がある。本発明
で使用するガラスは、パルスレーザ光の集光照射により
屈折率変化を生じる限り、材質的な制約を受けるもので
はない。光導波路は、火炎堆積法，プラズマＣＶＤ法，
スパッタ法等で基板上に形成される。本発明では、基板
上に形成された平坦な表面形状をもつ光導波路にパルス
レーザ光を集光照射して屈折率変化を誘起させているの
で、光ファイバを集光照射する場合のように特別な工夫
を必要とすることなく、コアガラスの内部に集光点を容
易に調節できる。
【０００６】コアガラスは、パルスレーザ光の集光照射
により構造、ひいては屈折率が変化する。本発明では、
屈折率変化に及ぼすパルスレーザ光の作用を利用し、集
光点が光導波路の内部に位置するように調節して光導波
路を集光照射する。パルスレーザ光の集光照射による屈
折率変化は、Ｇｅドープ石英系ガラスに限らず、他の石
英ガラス，フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化物ガラ
ス，カルコゲナイドガラス等でも生じる。そのため、紫
外線照射による従来のグレーティングと異なり、グレー
ティング可能な材質に関する制約が大幅に緩和される。
また、紫外線照射に比較して屈折率変化量が大きいた
め、別途の問題が派生しがちな高感度化処理を省略でき
る。パルスレーザ光としては、光導波路の内部に光誘起
屈折率変化を生じさせるエネルギ量を持ち、光導波路の
吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光が
使用される。光導波路の吸収係数は、光導波路のコア及
びクラッドを形成しているガラス材料の吸収係数から求
められる。光導波路を構成しているガラス材料の固有吸
収は紫外領域にあるので、固有吸収のない５ｃｍ-1以下
の長波長側にパルスレーザ光の波長を設定するとき、屈
折率変化が集光点のみで生じ、集光点以外の屈折率変化
が抑えられる。
により構造、ひいては屈折率が変化する。本発明では、
屈折率変化に及ぼすパルスレーザ光の作用を利用し、集
光点が光導波路の内部に位置するように調節して光導波
路を集光照射する。パルスレーザ光の集光照射による屈
折率変化は、Ｇｅドープ石英系ガラスに限らず、他の石
英ガラス，フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化物ガラ
ス，カルコゲナイドガラス等でも生じる。そのため、紫
外線照射による従来のグレーティングと異なり、グレー
ティング可能な材質に関する制約が大幅に緩和される。
また、紫外線照射に比較して屈折率変化量が大きいた
め、別途の問題が派生しがちな高感度化処理を省略でき
る。パルスレーザ光としては、光導波路の内部に光誘起
屈折率変化を生じさせるエネルギ量を持ち、光導波路の
吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光が
使用される。光導波路の吸収係数は、光導波路のコア及
びクラッドを形成しているガラス材料の吸収係数から求
められる。光導波路を構成しているガラス材料の固有吸
収は紫外領域にあるので、固有吸収のない５ｃｍ-1以下
の長波長側にパルスレーザ光の波長を設定するとき、屈
折率変化が集光点のみで生じ、集光点以外の屈折率変化
が抑えられる。
【０００７】光導波路の内部に屈折率変化を生じさせる
パルスレーザ光のエネルギ量は、ガラスの種類によって
も異なるが、１パルス当りの出力エネルギ（Ｊ）をパル
ス幅（秒）で割ったピークパワー（Ｗ）の単位面積当り
の密度（Ｗ／ｃｍ2 ）で表わされるピークパワー密度が
集光点で１０5 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあることが
好ましい。ピークパワー密度が１０5 Ｗ／ｃｍ2 に達し
ないと、集光照射によっても集光点の屈折率増加が十分
でない。逆に１０15Ｗ／ｃｍ2 を超えるピークパワー密
度では、過剰量のエネルギ量が投入されるため、集光点
以外の部分でも屈折率が増加する虞れがある。パルスレ
ーザ光の繰返し周期は、特に制約されるものではない
が、１〜２５０ｋＨｚの範囲が好ましい。２５０ｋＨｚ
を超える繰返し周期では、集光点における屈折率変化量
の制御が困難になる。逆に１Ｈｚ未満の繰返し周期で
は、グレーティングの形成に長時間がかかる。
パルスレーザ光のエネルギ量は、ガラスの種類によって
も異なるが、１パルス当りの出力エネルギ（Ｊ）をパル
ス幅（秒）で割ったピークパワー（Ｗ）の単位面積当り
の密度（Ｗ／ｃｍ2 ）で表わされるピークパワー密度が
集光点で１０5 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあることが
好ましい。ピークパワー密度が１０5 Ｗ／ｃｍ2 に達し
ないと、集光照射によっても集光点の屈折率増加が十分
でない。逆に１０15Ｗ／ｃｍ2 を超えるピークパワー密
度では、過剰量のエネルギ量が投入されるため、集光点
以外の部分でも屈折率が増加する虞れがある。パルスレ
ーザ光の繰返し周期は、特に制約されるものではない
が、１〜２５０ｋＨｚの範囲が好ましい。２５０ｋＨｚ
を超える繰返し周期では、集光点における屈折率変化量
の制御が困難になる。逆に１Ｈｚ未満の繰返し周期で
は、グレーティングの形成に長時間がかかる。
【０００８】パルスレーザ光は、レンズ等の集光装置で
集光でき、集光点をガラス材料の内部に設定できる。集
光点を相対移動させることにより、光導波路の内部に屈
折率変調のグレーティングが形成される。具体的には、
パルスレーザ光の集光点に対して光導波路を移動させ、
光導波路内部でパルスレーザ光の集光点を移動させ、或
いは光導波路及び集光点の双方を移動させることによ
り、集光点を相対移動させる。このとき集光点の相対移
動量によってグレーティングの周期が調整されるため、
周期の異なるグレーティングも容易に書き込まれる。ま
た、パルスレーザ光の強度及びパルス数に対する屈折率
変化量の依存性を活用し、集光点ごとにパルスレーザ光
の強度及び／又はパルス数を変えるとき、屈折率変化量
が異なるグレーティングを書き込むこともできる。
集光でき、集光点をガラス材料の内部に設定できる。集
光点を相対移動させることにより、光導波路の内部に屈
折率変調のグレーティングが形成される。具体的には、
パルスレーザ光の集光点に対して光導波路を移動させ、
光導波路内部でパルスレーザ光の集光点を移動させ、或
いは光導波路及び集光点の双方を移動させることによ
り、集光点を相対移動させる。このとき集光点の相対移
動量によってグレーティングの周期が調整されるため、
周期の異なるグレーティングも容易に書き込まれる。ま
た、パルスレーザ光の強度及びパルス数に対する屈折率
変化量の依存性を活用し、集光点ごとにパルスレーザ光
の強度及び／又はパルス数を変えるとき、屈折率変化量
が異なるグレーティングを書き込むこともできる。
【０００９】パルスレーザ光の集光照射で屈折率増加を
誘起させて屈折率変調のグレーティングを形成している
とき、グレーティングの透過特性を同時観察することに
より所望のグレーティングが作製できる。同時観察に
は、グレーティング作製中の光導波路の一端から白色光
を入射させ、他端に接続した光スペクトラムアナライザ
で光の透過スペクトルを測定する方法が採用される。光
スペクトラムアナライザで測定される特性は、屈折率増
加域を透過してきた光の強度の波長依存性である。そこ
で、パルスレーザ光の集光照射及び光導波路の相対移動
を繰り返しながら複数の屈折率増加域を形成していく過
程で透過光強度の波長依存性をモニタリングすると、あ
る波長を中心として透過光強度が減衰し始める。したが
って、目標とするフィルタ特性を示した時点でパルスレ
ーザ光の集光照射を中止することにより、必要特性をも
つグレーティング付き光導波路が得られる。
誘起させて屈折率変調のグレーティングを形成している
とき、グレーティングの透過特性を同時観察することに
より所望のグレーティングが作製できる。同時観察に
は、グレーティング作製中の光導波路の一端から白色光
を入射させ、他端に接続した光スペクトラムアナライザ
で光の透過スペクトルを測定する方法が採用される。光
スペクトラムアナライザで測定される特性は、屈折率増
加域を透過してきた光の強度の波長依存性である。そこ
で、パルスレーザ光の集光照射及び光導波路の相対移動
を繰り返しながら複数の屈折率増加域を形成していく過
程で透過光強度の波長依存性をモニタリングすると、あ
る波長を中心として透過光強度が減衰し始める。したが
って、目標とするフィルタ特性を示した時点でパルスレ
ーザ光の集光照射を中止することにより、必要特性をも
つグレーティング付き光導波路が得られる。
【００１０】
【実施例】火炎堆積法で作成した石英系の光導波路をパ
ルスレーザ光で集光照射することによりグレーティング
を付けた。光導波路Ｗは、図１に示すように石英基板Ｓ
上に堆積させた膜厚８μｍのコア層Ｃをドライエッチン
グして導波路パターンを形成した後、クラッド層Ｌで埋
め込むことにより作製した。コア層Ｃには９６．５重量
％ＳｉＯ2 −３．５重量％ＧｅＯ2 のガラス、クラッド
層Ｌには純ＳｉＯ2 を使用した。波長１．５５μｍでニ
アフィールドパターンを観察することにより、コア層Ｃ
を伝播する光がシングルモードであることを確認した。
レーザ光源１としてＴｉサファイアレーザを用い、波長
８００ｎｍ，パルス幅１．２×１０-13 秒，繰返し周波
数２００ｋＨｚで吸収係数５ｃｍ-1以下の波長領域をも
つパルスレーザ光２を出射させた。光導波路の内部に集
光点Ｆが位置するようにパルスレーザ光２を集光レンズ
３で集光した。集光点Ｆでは、パルスレーザ光２のピー
クパワー密度が３×１０13Ｗ／ｃｍ2 に高められ、集光
点Ｆに当たる部分に屈折率増加域Ｇが形成された。
ルスレーザ光で集光照射することによりグレーティング
を付けた。光導波路Ｗは、図１に示すように石英基板Ｓ
上に堆積させた膜厚８μｍのコア層Ｃをドライエッチン
グして導波路パターンを形成した後、クラッド層Ｌで埋
め込むことにより作製した。コア層Ｃには９６．５重量
％ＳｉＯ2 −３．５重量％ＧｅＯ2 のガラス、クラッド
層Ｌには純ＳｉＯ2 を使用した。波長１．５５μｍでニ
アフィールドパターンを観察することにより、コア層Ｃ
を伝播する光がシングルモードであることを確認した。
レーザ光源１としてＴｉサファイアレーザを用い、波長
８００ｎｍ，パルス幅１．２×１０-13 秒，繰返し周波
数２００ｋＨｚで吸収係数５ｃｍ-1以下の波長領域をも
つパルスレーザ光２を出射させた。光導波路の内部に集
光点Ｆが位置するようにパルスレーザ光２を集光レンズ
３で集光した。集光点Ｆでは、パルスレーザ光２のピー
クパワー密度が３×１０13Ｗ／ｃｍ2 に高められ、集光
点Ｆに当たる部分に屈折率増加域Ｇが形成された。
【００１１】次いで、グレーティング周期分だけ光導波
路Ｗを移動させた。移動後の光導波路Ｗに同じ条件下で
パルスレーザ光２を集光照射し、次の屈折率増加域Ｇを
形成した。以下、必要とするグレーティング長に応じて
パルスレーザ光２の集光照射及び光導波路Ｗの移動を繰
り返し、複数の屈折率増加域Ｇが形成されたグレーティ
ング付き光導波路を作製した。屈折率の変化度は、パル
スレーザ光２の強度及びパルス数に依存する。パルスレ
ーザ光２の強度又はパルス数を増加させると、屈折率の
変化量が大きくなる。強度一定の条件下では、照射時間
の延長又は繰返し周期の増加により、必要な屈折率変化
を生じさせることができる。本実施例では、一つの屈折
率増加域Ｇごとにパルスレーザ光２の集光照射に光導波
路Ｗを５秒間曝した。
路Ｗを移動させた。移動後の光導波路Ｗに同じ条件下で
パルスレーザ光２を集光照射し、次の屈折率増加域Ｇを
形成した。以下、必要とするグレーティング長に応じて
パルスレーザ光２の集光照射及び光導波路Ｗの移動を繰
り返し、複数の屈折率増加域Ｇが形成されたグレーティ
ング付き光導波路を作製した。屈折率の変化度は、パル
スレーザ光２の強度及びパルス数に依存する。パルスレ
ーザ光２の強度又はパルス数を増加させると、屈折率の
変化量が大きくなる。強度一定の条件下では、照射時間
の延長又は繰返し周期の増加により、必要な屈折率変化
を生じさせることができる。本実施例では、一つの屈折
率増加域Ｇごとにパルスレーザ光２の集光照射に光導波
路Ｗを５秒間曝した。
【００１２】屈折率変化の周期が数百μｍと比較的長い
場合、光導波路Ｗのコア層Ｃを伝播する光のうち、一部
の光はコア層Ｃを伝播する導波モードからクラッド層Ｌ
を伝播するクラッドモードに結合する。導波モードに対
する実効的屈折率をｎg ，クラッドモードに対する実効
的屈折率をｎcl，グレーティング周期をΛとするとき、
λ＝（ｎg −ｎcl）Λの条件を満足する波長λの光が導
波モードからクラッドモードに結合する。波長λを１．
３〜１．６μｍにするためには、およそ１００〜２００
０μｍのグレーティング周期Λが必要になる。クラッド
モードに結合する光は、１０〜数十ｎｍと比較的広い帯
域の光であり、コア層Ｃの外に漏れ出ることにより減衰
する（A.M. Vengsarkar et al., J. Lightwave Technol
ogy, Vol.14, 1996, p.58 ）。結果的に長周期型グレー
ティングは、波長λ近傍の比較的広帯域の光に損失を与
えるフィルタとして機能する。そこで、本実施例では、
グレーティング周期を４６０μｍ，グレーティング長を
３０ｍｍに設定した。作製されたグレーティング付き光
導波路の透過光強度の波長依存性を調査したところ、図
２に示すように、ほぼ２０ｎｍの帯域幅にわたって透過
率が緩やかに減衰していた。透過率が減衰したピーク波
長では、ほぼ１２ｄＢの損失であった。
場合、光導波路Ｗのコア層Ｃを伝播する光のうち、一部
の光はコア層Ｃを伝播する導波モードからクラッド層Ｌ
を伝播するクラッドモードに結合する。導波モードに対
する実効的屈折率をｎg ，クラッドモードに対する実効
的屈折率をｎcl，グレーティング周期をΛとするとき、
λ＝（ｎg −ｎcl）Λの条件を満足する波長λの光が導
波モードからクラッドモードに結合する。波長λを１．
３〜１．６μｍにするためには、およそ１００〜２００
０μｍのグレーティング周期Λが必要になる。クラッド
モードに結合する光は、１０〜数十ｎｍと比較的広い帯
域の光であり、コア層Ｃの外に漏れ出ることにより減衰
する（A.M. Vengsarkar et al., J. Lightwave Technol
ogy, Vol.14, 1996, p.58 ）。結果的に長周期型グレー
ティングは、波長λ近傍の比較的広帯域の光に損失を与
えるフィルタとして機能する。そこで、本実施例では、
グレーティング周期を４６０μｍ，グレーティング長を
３０ｍｍに設定した。作製されたグレーティング付き光
導波路の透過光強度の波長依存性を調査したところ、図
２に示すように、ほぼ２０ｎｍの帯域幅にわたって透過
率が緩やかに減衰していた。透過率が減衰したピーク波
長では、ほぼ１２ｄＢの損失であった。
【００１３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、光導波路の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパ
ルスレーザ光を光導波路内部に集光点を調節して集光照
射することにより、屈折率が増加した領域を集光点に形
成させ、屈折率変調のグレーティングを光導波路に付け
ている。この方法によるとき、従来の紫外線照射による
グレーティングの形成に比較して、光損失の増加を生じ
易い高圧水素処理，感光性イオン添加などの工程を必要
としないため、必要なグレーティング特性をもつグレー
ティングが光導波路に付けられる。しかも、投入エネル
ギ量に応じて屈折率変化量が容易に制御され、グレーテ
ィングの周期及び長さが自由に変えられるため、要求特
性に応じたグレーティング付き光導波路が得られる。更
に、光ファイバに比較して平坦な表面をもつ光導波路に
パルスレーザ光を集光照射するため、集光点の調節を始
めとして照射作業も容易になる。
は、光導波路の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパ
ルスレーザ光を光導波路内部に集光点を調節して集光照
射することにより、屈折率が増加した領域を集光点に形
成させ、屈折率変調のグレーティングを光導波路に付け
ている。この方法によるとき、従来の紫外線照射による
グレーティングの形成に比較して、光損失の増加を生じ
易い高圧水素処理，感光性イオン添加などの工程を必要
としないため、必要なグレーティング特性をもつグレー
ティングが光導波路に付けられる。しかも、投入エネル
ギ量に応じて屈折率変化量が容易に制御され、グレーテ
ィングの周期及び長さが自由に変えられるため、要求特
性に応じたグレーティング付き光導波路が得られる。更
に、光ファイバに比較して平坦な表面をもつ光導波路に
パルスレーザ光を集光照射するため、集光点の調節を始
めとして照射作業も容易になる。
【図１】 本発明に従ったグレーティング付き光導波路
を作製する方法を説明する図
を作製する方法を説明する図
【図２】 実施例で得られたグレーティング付き光導波
路の透過強度の波長依存性を示すグラフ
路の透過強度の波長依存性を示すグラフ
１：レーザ光源 ２：パルスレーザ光 ３：集光レ
ンズ Ｗ：光導波路 Ｓ：石英基板 Ｃ：コア層 Ｌ：
クラッド層 Ｆ：集光点 Ｇ：屈折率変化域
ンズ Ｗ：光導波路 Ｓ：石英基板 Ｃ：コア層 Ｌ：
クラッド層 Ｆ：集光点 Ｇ：屈折率変化域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野内 健太郎 京都府相楽郡木津町相楽台八丁目６番24号 (72)発明者 平尾 一之 京都府相楽郡木津町木津川台三丁目５番８ 号 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 LA02 PA01 PA21 PA24 PA30 QA04 TA43
Claims (3)
- 【請求項１】 光導波路の内部に集光点を調節し、光導
波路の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレー
ザ光を集光照射し、集光点における屈折率を選択的に増
加させることを特徴とするグレーティング付き光導波路
の製造方法。 - 【請求項２】 光導波路の内部で長さ方向に集光点を間
歇的に相対移動させながらパルスレーザ光の集光照射を
繰り返す請求項１記載のグレーティング付き光導波路の
製造方法。 - 【請求項３】 パルス幅が１０-10 秒以下のパルスレー
ザ光を使用する請求項１又は２記載のグレーティング付
き光導波路の製造方法。
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