JP2003004957A - 光導波路、ならびに非対称光学フィルタ装置を作成するための方法 - Google Patents
光導波路、ならびに非対称光学フィルタ装置を作成するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路装置と、非対称光フィルタ装置を作
成する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明は、屈折率nco、光電感度S
coおよび半径Rcoを有する単一モードコアを含む一
本のファイバ、屈折率ncl、光電感度Sclおよび半
径Rclを有する内部クラッディング、複数のクラッデ
ィングモードの存在を許容する屈折率を有する、内部ク
ラッディングを取り囲む外部クラッディングおよび基本
モードをいくつかのクラッディングモードに結合する、
光導波路のコアおよび内部クラッディングに書き込まれ
た実効傾斜角θを有する傾斜ブラッグ格子を備える光導
波路装置に関する。ただし、Rcl≦2.5Rcoかつ
Sco≦Sclである。
成する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明は、屈折率nco、光電感度S
coおよび半径Rcoを有する単一モードコアを含む一
本のファイバ、屈折率ncl、光電感度Sclおよび半
径Rclを有する内部クラッディング、複数のクラッデ
ィングモードの存在を許容する屈折率を有する、内部ク
ラッディングを取り囲む外部クラッディングおよび基本
モードをいくつかのクラッディングモードに結合する、
光導波路のコアおよび内部クラッディングに書き込まれ
た実効傾斜角θを有する傾斜ブラッグ格子を備える光導
波路装置に関する。ただし、Rcl≦2.5Rcoかつ
Sco≦Sclである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路装置と、
非対称光フィルタ装置を作成する方法とに関する。具体
的には、本発明は、特別なコア、ならびに内部および外
部クラッディングの構造を有し、装置の基本モードとク
ラッディングモードとの非対称結合を得ることができる
光導波路装置に関する。
非対称光フィルタ装置を作成する方法とに関する。具体
的には、本発明は、特別なコア、ならびに内部および外
部クラッディングの構造を有し、装置の基本モードとク
ラッディングモードとの非対称結合を得ることができる
光導波路装置に関する。
【0002】本発明は、特別なファイバ設計を用いた基
本モードと複数のクラッディングモードとの特別な結合
によって非対称光フィルタ装置を作成する方法にも関す
る。
本モードと複数のクラッディングモードとの特別な結合
によって非対称光フィルタ装置を作成する方法にも関す
る。
【0003】
【従来の技術】光ファイバ中のブラッグ格子は、確かに
数年にわたり、遠隔通信の分野で非常に有用な機構であ
ることが知られている。このような格子を使用すること
によって、汎用フィルタおよび反射器システムを好都合
に実施することができる。重要な応用例は、長距離ファ
イバ回線で光利得を等化することである。長距離にわた
る損失を補償するために、光増幅器がある空間間隔で回
線中に組み込まれる。遺憾ながら、多重化システムで
は、増幅器の利得応答は通常、すべての波長チャネルの
全範囲にわたってフラットではない。したがって、空間
的に連続するフィルタシステムによって利得を等化する
ことが必要である。フィルタの特性、すなわちフィルタ
の「形状」は、ファイバ回線の特性、増幅器システム、
および波長範囲に従って最適化しなければならない。
数年にわたり、遠隔通信の分野で非常に有用な機構であ
ることが知られている。このような格子を使用すること
によって、汎用フィルタおよび反射器システムを好都合
に実施することができる。重要な応用例は、長距離ファ
イバ回線で光利得を等化することである。長距離にわた
る損失を補償するために、光増幅器がある空間間隔で回
線中に組み込まれる。遺憾ながら、多重化システムで
は、増幅器の利得応答は通常、すべての波長チャネルの
全範囲にわたってフラットではない。したがって、空間
的に連続するフィルタシステムによって利得を等化する
ことが必要である。フィルタの特性、すなわちフィルタ
の「形状」は、ファイバ回線の特性、増幅器システム、
および波長範囲に従って最適化しなければならない。
【0004】傾斜ブラッグ格子SBGは、他の波長が影
響を受けないようにしながら、ある光を増幅される波長
にわたって、ファイバのクラッディングモードに結合す
るために使用される。SBGは、フォトインスクリプシ
ョン(photo inscription)中に、格
子干渉縞とファイバ軸の法線との間の角度で傾斜された
標準ファイバブラッグ格子である。このSBGは、ファ
イバガイド(fiber−guided)モードのポー
トを、反伝播方向の放射またはクラッディングモードに
結合する。異なるクラッディングモードへの結合のエン
ベロープにより、フィルタ形状が生み出される。結合の
エンベロープは、特定のファイバ設計によって画定され
る。例えば、光電性クラッディングを与えてフィルタの
スペクトル幅を縮小し、コアの光電感度を低下させて基
本モードへの後方反射を減少させ、格子を短くし(80
0μm)、またはチャープして離散モードへの結合によ
る変調を抑制できることがFR−A−9806904に
より知られている。格子長に沿って干渉縞周期をチャー
プすることによって、または格子を短くすることによっ
て、各クラッディングモードへの結合に対応する各離散
的フィルタを大きくし、離散的フィルタを互いに重ね合
わせることができる。
響を受けないようにしながら、ある光を増幅される波長
にわたって、ファイバのクラッディングモードに結合す
るために使用される。SBGは、フォトインスクリプシ
ョン(photo inscription)中に、格
子干渉縞とファイバ軸の法線との間の角度で傾斜された
標準ファイバブラッグ格子である。このSBGは、ファ
イバガイド(fiber−guided)モードのポー
トを、反伝播方向の放射またはクラッディングモードに
結合する。異なるクラッディングモードへの結合のエン
ベロープにより、フィルタ形状が生み出される。結合の
エンベロープは、特定のファイバ設計によって画定され
る。例えば、光電性クラッディングを与えてフィルタの
スペクトル幅を縮小し、コアの光電感度を低下させて基
本モードへの後方反射を減少させ、格子を短くし(80
0μm)、またはチャープして離散モードへの結合によ
る変調を抑制できることがFR−A−9806904に
より知られている。格子長に沿って干渉縞周期をチャー
プすることによって、または格子を短くすることによっ
て、各クラッディングモードへの結合に対応する各離散
的フィルタを大きくし、離散的フィルタを互いに重ね合
わせることができる。
【0005】しかし、広範なスペクトル範囲のシステ
ム、または非常に不規則なスペクトル分布を有するシス
テムでは特に、単一傾斜ブラッグ格子はしばしば、増幅
器利得の満足な等化を生み出すには十分ではない。した
がって、異なる特性を有するいくつかの傾斜ブラッグ格
子の連鎖を次々に連結して、スペクトル的に連続するフ
ィルタの列を表すことができる。それぞれ1つのフィル
タを含む連続するファイバ区間が接合される。
ム、または非常に不規則なスペクトル分布を有するシス
テムでは特に、単一傾斜ブラッグ格子はしばしば、増幅
器利得の満足な等化を生み出すには十分ではない。した
がって、異なる特性を有するいくつかの傾斜ブラッグ格
子の連鎖を次々に連結して、スペクトル的に連続するフ
ィルタの列を表すことができる。それぞれ1つのフィル
タを含む連続するファイバ区間が接合される。
【0006】US6005999では、前方伝播コアモ
ード以外を結合する狭帯域阻止フィルタを提供する光フ
ィルタが開示されている。この装置の設計により、基本
モードを1つのクラッディングモードに結合することが
可能となる。単一クラッディングモードへの結合によ
り、例えば約0.3nmのFWHMを有する狭帯域フィ
ルタを設計することが可能となる。このフィルタ特性は
対称的である。
ード以外を結合する狭帯域阻止フィルタを提供する光フ
ィルタが開示されている。この装置の設計により、基本
モードを1つのクラッディングモードに結合することが
可能となる。単一クラッディングモードへの結合によ
り、例えば約0.3nmのFWHMを有する狭帯域フィ
ルタを設計することが可能となる。このフィルタ特性は
対称的である。
【0007】より広いスペクトル幅を有するフィルタの
場合、複数のクラッディングモードが基本モードLP
01に結合される。フランス特許出願9806904で
は、ファイバのクラッディングモードのエンベロープに
よって画定される、対称な形状を有するフィルタが開示
されている。伝送システムでの利得等化はしばしば、フ
ィルタの非対称な形状を必要とする。現在のところ、対
称的に連結されたフィルタを用いた解法が使用されてい
る。
場合、複数のクラッディングモードが基本モードLP
01に結合される。フランス特許出願9806904で
は、ファイバのクラッディングモードのエンベロープに
よって画定される、対称な形状を有するフィルタが開示
されている。伝送システムでの利得等化はしばしば、フ
ィルタの非対称な形状を必要とする。現在のところ、対
称的に連結されたフィルタを用いた解法が使用されてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、特別に設計し
たファイバに書き込まれた1つの単一ブラッグ格子の中
に非対称な形状のフィルタを作成するための解法を提供
する。この解法は、屈折率nco、光電感度Scoおよ
び半径Rcoを有する単一モードコアと、屈折率
ncl、光電感度Sclおよび半径Rclを有する内部
クラッディングと、複数のクラッディングモードの存在
を許容する屈折率を有する、内部クラッディングを取り
囲む外部クラッディングと、基本モードをいくつかのク
ラッディングモードに結合する、光導波路のコアおよび
内部クラッディングに書き込まれた実効傾斜角θを有す
る傾斜ブラッグ格子とを含むファイバによって実現され
る。
たファイバに書き込まれた1つの単一ブラッグ格子の中
に非対称な形状のフィルタを作成するための解法を提供
する。この解法は、屈折率nco、光電感度Scoおよ
び半径Rcoを有する単一モードコアと、屈折率
ncl、光電感度Sclおよび半径Rclを有する内部
クラッディングと、複数のクラッディングモードの存在
を許容する屈折率を有する、内部クラッディングを取り
囲む外部クラッディングと、基本モードをいくつかのク
ラッディングモードに結合する、光導波路のコアおよび
内部クラッディングに書き込まれた実効傾斜角θを有す
る傾斜ブラッグ格子とを含むファイバによって実現され
る。
【0009】ただし、Rcl≦2.5RcoかつSco
≦Sclである。
≦Sclである。
【0010】好ましくは、この装置は、傾斜角θが2.
5°よりも大きいブラッグ格子も備える。最も好ましい
実施形態では、この角度は4から5°の間となるように
選択される。この値を用いると、基本モードとクラッデ
ィングモードとの間の最適な結合が得られる。
5°よりも大きいブラッグ格子も備える。最も好ましい
実施形態では、この角度は4から5°の間となるように
選択される。この値を用いると、基本モードとクラッデ
ィングモードとの間の最適な結合が得られる。
【0011】好ましくは、この装置は、光電感度Sco
とSclの比が20から90%の間である設計も有す
る。これにより、基本モードへの後方反射を減少させる
ことが可能となる。
とSclの比が20から90%の間である設計も有す
る。これにより、基本モードへの後方反射を減少させる
ことが可能となる。
【0012】好ましくは、この装置は、光電感度Sco
およびSclが等しい設計も含む。これにより、システ
ムが基本モードへの後方反射の値を大きくすることが可
能となり、高コントラストを減衰することを実現するフ
ィルタが可能となる。
およびSclが等しい設計も含む。これにより、システ
ムが基本モードへの後方反射の値を大きくすることが可
能となり、高コントラストを減衰することを実現するフ
ィルタが可能となる。
【0013】好ましくは、この装置は、内部クラッディ
ングが押し下げられ、またはマッチされ、または正屈折
率を有する設計も含む。
ングが押し下げられ、またはマッチされ、または正屈折
率を有する設計も含む。
【0014】好ましくは、この装置は、コアが半径Rc
>3μmを有する設計も含む。最も好ましい実施形態で
は、コアは4μmに等しい半径を有する。これは、フィ
ルタに関する重要な側面であり、フィルタを遠隔通信ネ
ットワークの標準単一モードファイバに容易に接合する
ことができる。単一モードファイバで一般に使用される
半径にコア半径を適合させると、接合する場合の損失を
回避する助けとなる。
>3μmを有する設計も含む。最も好ましい実施形態で
は、コアは4μmに等しい半径を有する。これは、フィ
ルタに関する重要な側面であり、フィルタを遠隔通信ネ
ットワークの標準単一モードファイバに容易に接合する
ことができる。単一モードファイバで一般に使用される
半径にコア半径を適合させると、接合する場合の損失を
回避する助けとなる。
【0015】好ましくは、この装置は、傾斜格子の周期
が一様である設計も含む。好ましい実施形態では、この
一様な格子の長さは1mm未満である。一様な周期を有
する傾斜格子は、ファイバ内にインプリントすることが
最も容易な傾斜格子である。長い格子の場合、離散的ク
ラッディングモード結合がフィルタ形状内にはっきりと
生じる。短い長さの傾斜格子をインプリントすることに
より、スペクトルを平滑化することが可能となる。これ
は、各単一フィルタが隣接する単一フィルタと重なり合
い、その結果伝送スペクトルが平滑化されるためであ
る。
が一様である設計も含む。好ましい実施形態では、この
一様な格子の長さは1mm未満である。一様な周期を有
する傾斜格子は、ファイバ内にインプリントすることが
最も容易な傾斜格子である。長い格子の場合、離散的ク
ラッディングモード結合がフィルタ形状内にはっきりと
生じる。短い長さの傾斜格子をインプリントすることに
より、スペクトルを平滑化することが可能となる。これ
は、各単一フィルタが隣接する単一フィルタと重なり合
い、その結果伝送スペクトルが平滑化されるためであ
る。
【0016】好ましくは、この装置は、傾斜格子の周期
がチャープされる設計も有する。格子周期のチャーピン
グにより、フィルタのモード構造が平滑化される。
がチャープされる設計も有する。格子周期のチャーピン
グにより、フィルタのモード構造が平滑化される。
【0017】チャープのない場合、離散的クラッディン
グモード結合がフィルタ形状内にはっきりと生じる。傾
斜格子をチャープした周期でインプリントすることによ
り、スペクトルが平滑化される。これは、各単一フィル
タが隣接する単一フィルタと重なり合い、その結果伝送
スペクトルが平滑化されるためである。
グモード結合がフィルタ形状内にはっきりと生じる。傾
斜格子をチャープした周期でインプリントすることによ
り、スペクトルが平滑化される。これは、各単一フィル
タが隣接する単一フィルタと重なり合い、その結果伝送
スペクトルが平滑化されるためである。
【0018】非対称形状の光フィルタを作成する方法
は、クラッディングモードへの結合が設計規則の影響を
受けることに基づく。
は、クラッディングモードへの結合が設計規則の影響を
受けることに基づく。
【0019】図ならびに以下の説明で、好ましい実施形
態および実施例を説明する。
態および実施例を説明する。
【0020】
【発明の実施の形態】図1aに、本発明の第1の実施形
態に関する屈折率の半径方向の分布を示す。屈折率n
は、押し下げられた内部クラッディングを有するファイ
バの状況を概略的に示す。この実施形態では、コアの屈
折率ncoは、外部クラッディングの屈折率よりも大き
い絶対値を有する。外部クラッディングの屈折率は、内
部クラッディングの屈折率よりも大きい値を有する。こ
れにより、押し下げられたウェルが形成され、合計イン
デックスステップは、ncoとnclの差として定義さ
れる。
態に関する屈折率の半径方向の分布を示す。屈折率n
は、押し下げられた内部クラッディングを有するファイ
バの状況を概略的に示す。この実施形態では、コアの屈
折率ncoは、外部クラッディングの屈折率よりも大き
い絶対値を有する。外部クラッディングの屈折率は、内
部クラッディングの屈折率よりも大きい値を有する。こ
れにより、押し下げられたウェルが形成され、合計イン
デックスステップは、ncoとnclの差として定義さ
れる。
【0021】図1bに、ファイバの半径Rに対する光電
感度の関数を示す。コアScoの光電感度は、内部クラ
ッディング領域の光電感度よりも小さい値を有する。
感度の関数を示す。コアScoの光電感度は、内部クラ
ッディング領域の光電感度よりも小さい値を有する。
【0022】図2に、本発明のファイバの第2実施形態
を示す。屈折率のプロファイルはインデックスのマッチ
した内部クラッディングのプロファイルである。光電感
度のプロファイルは、図1bに示すままである。
を示す。屈折率のプロファイルはインデックスのマッチ
した内部クラッディングのプロファイルである。光電感
度のプロファイルは、図1bに示すままである。
【0023】図3に、フィルタの非対称形状を得るため
の、光フィルタのすべての関連するパラメータを用いた
シミュレーションの結果を示す。
の、光フィルタのすべての関連するパラメータを用いた
シミュレーションの結果を示す。
【0024】使用したファイバは、コア半径4μm、ス
テップインデックス6.5×10−3、押し下げられた
クラッディングDn×10−3、コアとクラッディング
との光電感度比50%を有し、格子に関しては、光誘導
変調10−3を有し、格子の周期が2nm/cmでチャ
ープされ、格子長10mmを有する。
テップインデックス6.5×10−3、押し下げられた
クラッディングDn×10−3、コアとクラッディング
との光電感度比50%を有し、格子に関しては、光誘導
変調10−3を有し、格子の周期が2nm/cmでチャ
ープされ、格子長10mmを有する。
【0025】上述のパラメータを用いたシミュレーショ
ンは、基本モードとクラッディングモードとの間の重な
り積分と、結果として得られる伝送スペクトルを示す。
ンは、基本モードとクラッディングモードとの間の重な
り積分と、結果として得られる伝送スペクトルを示す。
【0026】図3aは、クラッディングの半径20μm
で開始する。結果として得られる伝送スペクトル3bは
対称である。3cでクラッディング半径を値10μmに
減少すると、結合は非対称となり、伝送曲線は非対称関
数にシフトする。クラッディング半径が6μmしかない
場合、結果は図3fで明らかに非対称である。
で開始する。結果として得られる伝送スペクトル3bは
対称である。3cでクラッディング半径を値10μmに
減少すると、結合は非対称となり、伝送曲線は非対称関
数にシフトする。クラッディング半径が6μmしかない
場合、結果は図3fで明らかに非対称である。
【0027】この例では、5°の傾斜角θを用いて計算
している。この角度が減少する場合、フィルタの形状は
より非対称となる。
している。この角度が減少する場合、フィルタの形状は
より非対称となる。
【0028】非対称フィルタを設計するための1組の最
適なパラメータにより、m=2、3、4として、基本モ
ードが対称クラッディングモードLP0mと、非対称ク
ラッディングモードLP1m−1とに異なって結合され
るという依存性が生み出される。したがって、結合の対
称性が破られる。
適なパラメータにより、m=2、3、4として、基本モ
ードが対称クラッディングモードLP0mと、非対称ク
ラッディングモードLP1m−1とに異なって結合され
るという依存性が生み出される。したがって、結合の対
称性が破られる。
【0029】光非対称フィルタは、伝送システムで波長
範囲にわたって信号強度を等化するための受動構成要素
として使用される。このフィルタは特に、光ファイバ増
幅システムが波長コームに対してフラットな利得スペク
トラムを達成するために使用される。
範囲にわたって信号強度を等化するための受動構成要素
として使用される。このフィルタは特に、光ファイバ増
幅システムが波長コームに対してフラットな利得スペク
トラムを達成するために使用される。
【図1】半径方向の屈折率分布および半径方向の光電感
度分布のグラフを表す図である。
度分布のグラフを表す図である。
【図2】第2の屈折率分布を表す図である。
【図3a】モード結合と、結果として得られるフィルタ
形状のシミュレーションを示す図である。
形状のシミュレーションを示す図である。
【図3b】モード結合と、結果として得られるフィルタ
形状のシミュレーションを示す図である。
形状のシミュレーションを示す図である。
【図3c】モード結合と、結果として得られるフィルタ
形状のシミュレーションを示す図である。
形状のシミュレーションを示す図である。
【図3d】モード結合と、結果として得られるフィルタ
形状のシミュレーションを示す図である。
形状のシミュレーションを示す図である。
【図3e】モード結合と、結果として得られるフィルタ
形状のシミュレーションを示す図である。
形状のシミュレーションを示す図である。
【図3f】モード結合と、結果として得られるフィルタ
形状のシミュレーションを示す図である。
形状のシミュレーションを示す図である。
nco コアの屈折率
Sco コアの光電感度
Rco コアの半径
ncl 内部クラッディングの屈折率
Scl 内部クラッディングの光電感度
Rcl 内部クラッディングの半径
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 カルロ・ドウ・バロ
フランス国、92100・ブルゴーニユ−ビヤ
ンクール、アブニユ・エドウアール・バイ
ヤン、85
Fターム(参考) 2H050 AC09 AC14 AC71 AC76 AC82
AC84 AD00
Claims (12)
- 【請求項1】 屈折率nco、光電感度Sco、および
半径Rcoを有する単一モードコアを含む一本のファイ
バと、 屈折率ncl、光電感度Scl、および半径Rclを有
する内部クラッディングと、 複数のクラッディングモードの存在を許容する屈折率を
有する、前記内部クラッディングを取り囲む外部クラッ
ディングと、 基本モードをいくつかのクラッディングモードに結合す
る、光導波路のコアおよび内部クラッディングに書き込
まれた実効傾斜角θを有する傾斜ブラッグ格子とを備え
る光導波路装置であって、 Rcl≦2.5RcoかつSco≦Sclである光導波
路装置。 - 【請求項2】 前記傾斜角θが2.5°よりも大きい請
求項1に記載の光導波路。 - 【請求項3】 光電性ドーパントがゲルマニウムである
請求項1に記載の光導波路。 - 【請求項4】 光電感度ScoとSclの比が、20か
ら90%の間である請求項1に記載の光導波路。 - 【請求項5】 前記光電感度ScoおよびSclが等し
い請求項1に記載の光導波路。 - 【請求項6】 前記内部クラッディングが押し下げら
れ、またはマッチされ、あるいは正の屈折率を有する請
求項1に記載の光導波路。 - 【請求項7】 前記コアが半径Rc>3μmを有する請
求項1に記載の光導波路。 - 【請求項8】 前記傾斜格子の周期が一様である請求項
1に記載の光導波路。 - 【請求項9】 前記傾斜格子の周期がチャープされる請
求項1に記載の光導波路。 - 【請求項10】 コア、内部、および外部クラッディン
グを備える、1本のファイバを有する非対称光フィルタ
装置を作成する方法であって、m=2、3、4、...
として、基本モードLP01が異なる強さで対称クラッ
ディングモードLP0mおよび非対称クラッディングモ
ードLP1m−1と結合するように屈折率が構成される
方法。 - 【請求項11】 クラッディングモードLP0mへの結
合の強さが、クラッディングモードLP1m−1への結
合の強さとは異なる請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 請求項1に記載の少なくとも1つの光
装置を使用する伝送システム。
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