JP2003149468A - 光導波路型回折格子素子 - Google Patents
光導波路型回折格子素子Info
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- JP2003149468A JP2003149468A JP2002191026A JP2002191026A JP2003149468A JP 2003149468 A JP2003149468 A JP 2003149468A JP 2002191026 A JP2002191026 A JP 2002191026A JP 2002191026 A JP2002191026 A JP 2002191026A JP 2003149468 A JP2003149468 A JP 2003149468A
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- diffraction grating
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放射モード損失およびモード間光結合に因る
透過損失の双方を抑制することができる光導波路型回折
格子素子を提供する。 【解決手段】 光導波路型回折格子素子１は、光導波路
である光ファイバ１０の長手方向に沿って屈折率変調が
形成されたものである。光ファイバ１０は、光軸中心か
ら順にコア領域１１、内クラッド領域１２および外クラ
ッド領域１３を有している。光ファイバ１０の長手方向
に沿って互いに離間した複数の領域Ａ1〜ＡN（Ｎは２以
上の整数）それぞれにおいて、光ファイバ１０のコア領
域１１および内クラッド領域１２の双方に屈折率変調が
形成されている。この光導波路型回折格子素子１では、
コア領域１１および内クラッド領域１２の双方に屈折率
変調が形成された領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）と、屈折率変
調が形成されていない領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）と
が、長手方向に沿って交互に存在している。
透過損失の双方を抑制することができる光導波路型回折
格子素子を提供する。 【解決手段】 光導波路型回折格子素子１は、光導波路
である光ファイバ１０の長手方向に沿って屈折率変調が
形成されたものである。光ファイバ１０は、光軸中心か
ら順にコア領域１１、内クラッド領域１２および外クラ
ッド領域１３を有している。光ファイバ１０の長手方向
に沿って互いに離間した複数の領域Ａ1〜ＡN（Ｎは２以
上の整数）それぞれにおいて、光ファイバ１０のコア領
域１１および内クラッド領域１２の双方に屈折率変調が
形成されている。この光導波路型回折格子素子１では、
コア領域１１および内クラッド領域１２の双方に屈折率
変調が形成された領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）と、屈折率変
調が形成されていない領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）と
が、長手方向に沿って交互に存在している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路の長手方
向に沿って屈折率変調が形成された光導波路型回折格子
素子に関する。
向に沿って屈折率変調が形成された光導波路型回折格子
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路型回折格子素子は、光導波路
（光ファイバまたは平面型光導波路）の長手方向に沿っ
て屈折率変調が形成されたものである。特にブラッグ型
の屈折率変調が形成された光導波路型回折格子素子は、
導波する光のうちブラッグ条件を満たす特定波長の光を
選択的に反射することができるので、光通信システムに
おいて光フィルタ等として用いられる。このような光導
波路型回折格子素子は二光束干渉法または位相格子法に
より製造される。通常、このような光導波路型回折格子
素子は、光導波路の長手方向に沿った１つの領域に一定
周期の屈折率変調が形成されていて、この屈折率変調周
期に応じてブラッグ条件を満たす反射波長を１つしか有
しない。
（光ファイバまたは平面型光導波路）の長手方向に沿っ
て屈折率変調が形成されたものである。特にブラッグ型
の屈折率変調が形成された光導波路型回折格子素子は、
導波する光のうちブラッグ条件を満たす特定波長の光を
選択的に反射することができるので、光通信システムに
おいて光フィルタ等として用いられる。このような光導
波路型回折格子素子は二光束干渉法または位相格子法に
より製造される。通常、このような光導波路型回折格子
素子は、光導波路の長手方向に沿った１つの領域に一定
周期の屈折率変調が形成されていて、この屈折率変調周
期に応じてブラッグ条件を満たす反射波長を１つしか有
しない。
【０００３】これに対して、複数の反射波長を有する光
導波路型回折格子素子の提案がなされている。例えば文
献「M. A. Muriel, et al., "Field Distributions Ins
ideFiber Gratings", IEEE Journal of Quantum Electr
onics, Vol.35, No.4, pp.548-558 (1999)」に記載され
た光導波路型回折格子素子は、光導波路の長手方向に沿
って互いに離間した複数の領域それぞれにおいて光導波
路のコア領域に屈折率変調が形成されたものであり、こ
れら複数の領域の配置の周期（以下では「サンプリング
周期」と言う。）に応じた波長間隔で多数の反射波長を
有している。
導波路型回折格子素子の提案がなされている。例えば文
献「M. A. Muriel, et al., "Field Distributions Ins
ideFiber Gratings", IEEE Journal of Quantum Electr
onics, Vol.35, No.4, pp.548-558 (1999)」に記載され
た光導波路型回折格子素子は、光導波路の長手方向に沿
って互いに離間した複数の領域それぞれにおいて光導波
路のコア領域に屈折率変調が形成されたものであり、こ
れら複数の領域の配置の周期（以下では「サンプリング
周期」と言う。）に応じた波長間隔で多数の反射波長を
有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記した
従来の技術を検討した結果、以下のような課題を発見し
た。すなわち、上記の光導波路型回折格子素子は、複数
の領域それぞれにおける屈折率変調の周期が短周期であ
る点では、ブラッグ条件を満たす特定波長の光をブラッ
グ反射させるブラッググレーティング素子としての性格
を有している。その一方で、この光導波路型回折格子素
子は、サンプリング周期が数百μｍ程度であることか
ら、コアモード光とクラッドモード光との間の位相整合
条件を利用して特定波長の光に対して損失を与える長周
期グレーティング素子としての性格をも有する。
従来の技術を検討した結果、以下のような課題を発見し
た。すなわち、上記の光導波路型回折格子素子は、複数
の領域それぞれにおける屈折率変調の周期が短周期であ
る点では、ブラッグ条件を満たす特定波長の光をブラッ
グ反射させるブラッググレーティング素子としての性格
を有している。その一方で、この光導波路型回折格子素
子は、サンプリング周期が数百μｍ程度であることか
ら、コアモード光とクラッドモード光との間の位相整合
条件を利用して特定波長の光に対して損失を与える長周
期グレーティング素子としての性格をも有する。
【０００５】ところで、この光導波路型回折格子素子
は、多くの反射波長の光を高効率に反射させるには、屈
折率変調が形成される複数の領域それぞれの長手方向に
沿った長さを短くするとともに、複数の領域それぞれに
おける屈折率変調の振幅を大きくすることが要求され
る。しかし、この光導波路型回折格子素子は、複数の領
域それぞれにおける屈折率変調の振幅が大きいと、コア
領域からクラッド領域への光の放射が多くなり、放射モ
ード損失が大きくなる。また、この光導波路型回折格子
素子は、長周期グレーティング素子としての性格を有す
ることから、コアモード光とクラッドモード光との間の
光結合に因り透過損失が生じる。
は、多くの反射波長の光を高効率に反射させるには、屈
折率変調が形成される複数の領域それぞれの長手方向に
沿った長さを短くするとともに、複数の領域それぞれに
おける屈折率変調の振幅を大きくすることが要求され
る。しかし、この光導波路型回折格子素子は、複数の領
域それぞれにおける屈折率変調の振幅が大きいと、コア
領域からクラッド領域への光の放射が多くなり、放射モ
ード損失が大きくなる。また、この光導波路型回折格子
素子は、長周期グレーティング素子としての性格を有す
ることから、コアモード光とクラッドモード光との間の
光結合に因り透過損失が生じる。
【０００６】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、放射モード損失およびモード間光結合
に因る透過損失の双方を抑制することができる光導波路
型回折格子素子を提供することを目的とする。
れたものであり、放射モード損失およびモード間光結合
に因る透過損失の双方を抑制することができる光導波路
型回折格子素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光導波路型
回折格子素子は、光導波路の長手方向に沿って屈折率変
調が形成された光導波路型回折格子素子であって、光導
波路が光軸中心から順にコア領域、内クラッド領域およ
び外クラッド領域を有し、光導波路の長手方向に沿って
互いに離間した複数の領域それぞれにおいて光導波路の
コア領域および内クラッド領域の双方に屈折率変調が形
成されている。
回折格子素子は、光導波路の長手方向に沿って屈折率変
調が形成された光導波路型回折格子素子であって、光導
波路が光軸中心から順にコア領域、内クラッド領域およ
び外クラッド領域を有し、光導波路の長手方向に沿って
互いに離間した複数の領域それぞれにおいて光導波路の
コア領域および内クラッド領域の双方に屈折率変調が形
成されている。
【０００８】この光導波路型回折格子素子では、光導波
路を導波してきて屈折率変調が形成された領域に達した
コアモード光のうち、ブラッグ条件を満たす特定波長の
コアモード光がブラッグ反射されるとともに、この波長
との周波数差が所定値の整数倍である波長のクラッドモ
ード光も反射される。このうち、後進クラッドモード光
との結合に際しては、屈折率変調が形成さているコア領
域および内クラッド領域の双方において光が反射される
ことになる。このことから、コア領域から外クラッド領
域への光の放射が低減される。一方、前進クラッドモー
ド光との結合に際しては、屈折率変調が形成された領域
とそれ以外の領域において、コア領域と内クラッド領域
との屈折率差の変化が抑制されているため、モード変換
が抑制される。このことから、コア領域から外クラッド
領域への光の放射が低減される。
路を導波してきて屈折率変調が形成された領域に達した
コアモード光のうち、ブラッグ条件を満たす特定波長の
コアモード光がブラッグ反射されるとともに、この波長
との周波数差が所定値の整数倍である波長のクラッドモ
ード光も反射される。このうち、後進クラッドモード光
との結合に際しては、屈折率変調が形成さているコア領
域および内クラッド領域の双方において光が反射される
ことになる。このことから、コア領域から外クラッド領
域への光の放射が低減される。一方、前進クラッドモー
ド光との結合に際しては、屈折率変調が形成された領域
とそれ以外の領域において、コア領域と内クラッド領域
との屈折率差の変化が抑制されているため、モード変換
が抑制される。このことから、コア領域から外クラッド
領域への光の放射が低減される。
【０００９】本発明に係る光導波路型回折格子素子で
は、複数の領域それぞれにおいて、屈折率変調の形成に
よるコア領域の屈折率の変化量と内クラッド領域の屈折
率の変化量との差の、コア領域の屈折率の変化量に対す
る割合は１２．５％以下であると好ましい。あるいは、
複数の領域におけるコア領域の屈折率と複数の領域以外
におけるコア領域の屈折率との差をコア屈折率差とし、
複数の領域における内クラッド領域の屈折率と複数の領
域以外における内クラッド領域の屈折率との差を内クラ
ッド屈折率差としたとき、コア屈折率差と内クラッド屈
折率差との差のコア屈折率差に対する割合は１２．５％
以下であると好ましい。このようにすれば、他モードと
の結合をシングルモードファイバの場合と比べて５％以
下に抑えることができる。
は、複数の領域それぞれにおいて、屈折率変調の形成に
よるコア領域の屈折率の変化量と内クラッド領域の屈折
率の変化量との差の、コア領域の屈折率の変化量に対す
る割合は１２．５％以下であると好ましい。あるいは、
複数の領域におけるコア領域の屈折率と複数の領域以外
におけるコア領域の屈折率との差をコア屈折率差とし、
複数の領域における内クラッド領域の屈折率と複数の領
域以外における内クラッド領域の屈折率との差を内クラ
ッド屈折率差としたとき、コア屈折率差と内クラッド屈
折率差との差のコア屈折率差に対する割合は１２．５％
以下であると好ましい。このようにすれば、他モードと
の結合をシングルモードファイバの場合と比べて５％以
下に抑えることができる。
【００１０】上記割合は１０％以下であるとより好まし
く、また５％以下であるとより一層好ましい。このよう
にすれば、他モードとの結合をシングルモードファイバ
の場合と比べて３％以下に抑えることができ、また１％
以下に抑えることができる。
く、また５％以下であるとより一層好ましい。このよう
にすれば、他モードとの結合をシングルモードファイバ
の場合と比べて３％以下に抑えることができ、また１％
以下に抑えることができる。
【００１１】また、本発明に係る光導波路型回折格子素
子では、内クラッド領域の径方向の大きさは１６μｍ以
上であると好ましい。
子では、内クラッド領域の径方向の大きさは１６μｍ以
上であると好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】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。なお、各図に示された直交座標系は説明の便
宜のためのものである。
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。なお、各図に示された直交座標系は説明の便
宜のためのものである。
【００１３】図１（ａ）は、本実施形態に係る光導波路
型回折格子素子１の断面図である。また図１（ｂ）は、
図１（ａ）の一部を拡大して示す図である。この図１
（ａ）は、光導波路型回折格子素子１の光軸を含む面で
切断したときの光導波路型回折格子素子１の断面を示し
ている。
型回折格子素子１の断面図である。また図１（ｂ）は、
図１（ａ）の一部を拡大して示す図である。この図１
（ａ）は、光導波路型回折格子素子１の光軸を含む面で
切断したときの光導波路型回折格子素子１の断面を示し
ている。
【００１４】光導波路型回折格子素子１は、光導波路で
ある光ファイバ１０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って屈
折率変調が形成されたものである。光ファイバ１０は、
光軸中心から順にコア領域１１、内クラッド領域１２お
よび外クラッド領域１３を有している。そして、光ファ
イバ１０の長手方向に沿って互いに離間した複数の領域
Ａ1〜ＡN（Ｎは２以上の整数）それぞれにおいて、光フ
ァイバ１０のコア領域１１および内クラッド領域１２の
双方に屈折率変調が形成されている。すなわち、この光
導波路型回折格子素子１では、コア領域１１および内ク
ラッド領域１２の双方に屈折率変調が形成された領域Ａ
n（ｎ＝１〜Ｎ）と、屈折率変調が形成されていない領
域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）とが、長手方向に沿って交互
に存在している。
ある光ファイバ１０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って屈
折率変調が形成されたものである。光ファイバ１０は、
光軸中心から順にコア領域１１、内クラッド領域１２お
よび外クラッド領域１３を有している。そして、光ファ
イバ１０の長手方向に沿って互いに離間した複数の領域
Ａ1〜ＡN（Ｎは２以上の整数）それぞれにおいて、光フ
ァイバ１０のコア領域１１および内クラッド領域１２の
双方に屈折率変調が形成されている。すなわち、この光
導波路型回折格子素子１では、コア領域１１および内ク
ラッド領域１２の双方に屈折率変調が形成された領域Ａ
n（ｎ＝１〜Ｎ）と、屈折率変調が形成されていない領
域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）とが、長手方向に沿って交互
に存在している。
【００１５】各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）のｘ軸方向の幅
ＷAは、異なっていてもよいし、一定であってもよい。
各領域Ｂn（ｎ＝０〜Ｎ）のｘ軸方向の幅ＷBも、異なっ
ていてもよいし、一定であってもよい。また、各領域Ａ
n（ｎ＝１〜Ｎ）に形成された屈折率変調の周期Ｌgも、
異なっていてもよいし、一定であってもよい。ただし、
設計・製造の容易さを考慮すると、各領域Ａn（ｎ＝１
〜Ｎ）のｘ軸方向の幅ＷAが一定であり、各領域Ｂn（ｎ
＝０〜Ｎ）のｘ軸方向の幅ＷBも一定であるのが好適で
ある。なお、例えば、幅ＷAは１００μｍ〜２００μｍ
程度であり、幅ＷBは１ｍｍ程度であり、屈折率変調が
形成された領域Ａの個数Ｎは５０〜１００程度である。
図では、便宜上、Ｎ＝５としている。
ＷAは、異なっていてもよいし、一定であってもよい。
各領域Ｂn（ｎ＝０〜Ｎ）のｘ軸方向の幅ＷBも、異なっ
ていてもよいし、一定であってもよい。また、各領域Ａ
n（ｎ＝１〜Ｎ）に形成された屈折率変調の周期Ｌgも、
異なっていてもよいし、一定であってもよい。ただし、
設計・製造の容易さを考慮すると、各領域Ａn（ｎ＝１
〜Ｎ）のｘ軸方向の幅ＷAが一定であり、各領域Ｂn（ｎ
＝０〜Ｎ）のｘ軸方向の幅ＷBも一定であるのが好適で
ある。なお、例えば、幅ＷAは１００μｍ〜２００μｍ
程度であり、幅ＷBは１ｍｍ程度であり、屈折率変調が
形成された領域Ａの個数Ｎは５０〜１００程度である。
図では、便宜上、Ｎ＝５としている。
【００１６】この光導波路型回折格子素子１のサンプリ
ング周期Ｌsは、 Ｌs＝ＷA＋ＷB …(1) なる式で表される。ブラッグ波長λBraggは、 λBragg＝２・ｎeff・Ｌg …(2) なる式で表される。反射波長の周波数間隔Δｆは、 Δｆ＝ｃ／(２・ｎeff・Ｌs) …(3) なる式で表される。なお、ｃは真空中の光速であり、ｎ
effは光ファイバ１０の実効的屈折率である。すなわ
ち、この光導波路型回折格子素子１は、コア領域１１を
導波する光のうち、波長λBraggの光をブラッグ反射す
ることができるだけでなく、この波長λBraggとの周波
数差がΔｆの整数倍である波長の光をも反射することが
できる。このように、光導波路型回折格子素子１は複数
の反射波長を有している。
ング周期Ｌsは、 Ｌs＝ＷA＋ＷB …(1) なる式で表される。ブラッグ波長λBraggは、 λBragg＝２・ｎeff・Ｌg …(2) なる式で表される。反射波長の周波数間隔Δｆは、 Δｆ＝ｃ／(２・ｎeff・Ｌs) …(3) なる式で表される。なお、ｃは真空中の光速であり、ｎ
effは光ファイバ１０の実効的屈折率である。すなわ
ち、この光導波路型回折格子素子１は、コア領域１１を
導波する光のうち、波長λBraggの光をブラッグ反射す
ることができるだけでなく、この波長λBraggとの周波
数差がΔｆの整数倍である波長の光をも反射することが
できる。このように、光導波路型回折格子素子１は複数
の反射波長を有している。
【００１７】図２（ａ）から図２（ｄ）は、光導波路型
回折格子素子１が備える光ファイバ１０の説明図であ
る。図２（ａ）は、光ファイバ１０におけるＧｅ添加濃
度の径方向分布を示す。図２（ｂ）は、光ファイバ１０
におけるＦ添加濃度の径方向分布を示す。図２（ｃ）
は、屈折率変調形成前の光ファイバ１０における屈折率
の径方向分布を示す。また、図２（ｄ）は、屈折率変調
形成後の光ファイバ１０における平均屈折率の径方向分
布を示す。
回折格子素子１が備える光ファイバ１０の説明図であ
る。図２（ａ）は、光ファイバ１０におけるＧｅ添加濃
度の径方向分布を示す。図２（ｂ）は、光ファイバ１０
におけるＦ添加濃度の径方向分布を示す。図２（ｃ）
は、屈折率変調形成前の光ファイバ１０における屈折率
の径方向分布を示す。また、図２（ｄ）は、屈折率変調
形成後の光ファイバ１０における平均屈折率の径方向分
布を示す。
【００１８】この光ファイバ１０は、石英ガラスをベー
スとするものであって、コア領域１１および内クラッド
領域１２の双方にＧｅＯ2が添加されていて（図２
（ａ）参照）、内クラッド領域１２にＦ元素が添加され
ている（図２（ｂ）参照）。このようにＧｅＯ2および
Ｆ元素それぞれが添加されていることにより、屈折率変
調形成前の光ファイバ１０における屈折率の径方向分布
は、コア領域１１の屈折率が最も高く、内クラッド領域
１２の屈折率がもっとも低いものとなっている（図２
（ｃ）参照）。なお、内クラッド領域１２の外径は、こ
の光ファイバ１０を導波するコアモード光のエネルギが
実質的に存在する範囲の径の程度であるのが好適であ
る。
スとするものであって、コア領域１１および内クラッド
領域１２の双方にＧｅＯ2が添加されていて（図２
（ａ）参照）、内クラッド領域１２にＦ元素が添加され
ている（図２（ｂ）参照）。このようにＧｅＯ2および
Ｆ元素それぞれが添加されていることにより、屈折率変
調形成前の光ファイバ１０における屈折率の径方向分布
は、コア領域１１の屈折率が最も高く、内クラッド領域
１２の屈折率がもっとも低いものとなっている（図２
（ｃ）参照）。なお、内クラッド領域１２の外径は、こ
の光ファイバ１０を導波するコアモード光のエネルギが
実質的に存在する範囲の径の程度であるのが好適であ
る。
【００１９】この光ファイバ１０に対して屈折率変調が
形成されると、ＧｅＯ2が添加されたコア領域１１およ
び内クラッド領域１２の双方に屈折率変調が形成され、
これにより、コア領域１１および内クラッド領域１２そ
れぞれの平均屈折率が大きくなる。図２（ｄ）には、屈
折率変調形成に因る平均屈折率の上昇分がハッチングで
示されている。
形成されると、ＧｅＯ2が添加されたコア領域１１およ
び内クラッド領域１２の双方に屈折率変調が形成され、
これにより、コア領域１１および内クラッド領域１２そ
れぞれの平均屈折率が大きくなる。図２（ｄ）には、屈
折率変調形成に因る平均屈折率の上昇分がハッチングで
示されている。
【００２０】図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、
屈折率変調が形成された各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）とそ
れ以外の領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）において（屈折率
変調の形成前後において）、コア領域１１と内クラッド
領域１２との屈折率差の変化が抑制されており、モード
変換が抑制されている。
屈折率変調が形成された各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）とそ
れ以外の領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）において（屈折率
変調の形成前後において）、コア領域１１と内クラッド
領域１２との屈折率差の変化が抑制されており、モード
変換が抑制されている。
【００２１】この光導波路型回折格子素子１では、光フ
ァイバ１０を導波してきて領域Ａnに達したコアモード
光のうち、ブラッグ条件を満たす特定波長λBragg（上
記(2)式）のコアモード光がブラッグ反射されるととも
に、この波長λBraggとの周波数差がΔｆ（上記(3)式）
の整数倍である波長のクラッドモード光も反射される。
このうち、後進クラッドモード光との結合に際しては、
屈折率変調が形成さているコア領域１１および内クラッ
ド領域１２の双方において光が反射されることになる。
このことから、コア領域１１から外クラッド領域１３へ
の光の放射が低減される。
ァイバ１０を導波してきて領域Ａnに達したコアモード
光のうち、ブラッグ条件を満たす特定波長λBragg（上
記(2)式）のコアモード光がブラッグ反射されるととも
に、この波長λBraggとの周波数差がΔｆ（上記(3)式）
の整数倍である波長のクラッドモード光も反射される。
このうち、後進クラッドモード光との結合に際しては、
屈折率変調が形成さているコア領域１１および内クラッ
ド領域１２の双方において光が反射されることになる。
このことから、コア領域１１から外クラッド領域１３へ
の光の放射が低減される。
【００２２】一方、前進クラッドモード光との結合に際
しては、上記したようにモード変換が抑制される。この
ことから、コア領域１１から外クラッド領域１３への光
の放射が低減される。
しては、上記したようにモード変換が抑制される。この
ことから、コア領域１１から外クラッド領域１３への光
の放射が低減される。
【００２３】ここで、本実施形態に係る光導波路型回折
格子素子１では、各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに
おいて、屈折率変調の形成によるコア領域１１の屈折率
の変化量と内クラッド領域１２の屈折率の変化量との差
の、コア領域１１の屈折率の変化量に対する割合は１
２．５％以下であると好ましい。すなわち、各領域Ａn
（ｎ＝１〜Ｎ）におけるコア領域１１の屈折率とそれ以
外の領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）におけるコア領域１１
の屈折率との差をコア屈折率差とし、各領域Ａn（ｎ＝
１〜Ｎ）における内クラッド領域１２の屈折率とそれ以
外の領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）における内クラッド領
域１２の屈折率との差を内クラッド屈折率差としたと
き、コア屈折率差と内クラッド屈折率差との差のコア屈
折率差に対する割合は１２．５％以下であると好まし
い。これにより、他モードとの結合をシングルモードフ
ァイバの場合と比べて５％以下に抑えることができる。
格子素子１では、各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに
おいて、屈折率変調の形成によるコア領域１１の屈折率
の変化量と内クラッド領域１２の屈折率の変化量との差
の、コア領域１１の屈折率の変化量に対する割合は１
２．５％以下であると好ましい。すなわち、各領域Ａn
（ｎ＝１〜Ｎ）におけるコア領域１１の屈折率とそれ以
外の領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）におけるコア領域１１
の屈折率との差をコア屈折率差とし、各領域Ａn（ｎ＝
１〜Ｎ）における内クラッド領域１２の屈折率とそれ以
外の領域Ｂn（ｎ＝１〜Ｎ−１）における内クラッド領
域１２の屈折率との差を内クラッド屈折率差としたと
き、コア屈折率差と内クラッド屈折率差との差のコア屈
折率差に対する割合は１２．５％以下であると好まし
い。これにより、他モードとの結合をシングルモードフ
ァイバの場合と比べて５％以下に抑えることができる。
【００２４】なお、上記割合は１０％以下であるとより
好ましく、また５％以下であるとより一層好ましい。こ
のようにすれば、他モードとの結合をシングルモードフ
ァイバの場合と比べて３％以下に抑えることができ、ま
た１％以下に抑えることができる。
好ましく、また５％以下であるとより一層好ましい。こ
のようにすれば、他モードとの結合をシングルモードフ
ァイバの場合と比べて３％以下に抑えることができ、ま
た１％以下に抑えることができる。
【００２５】また、本実施形態に係る光導波路型回折格
子素子１では、内クラッド領域１２の径方向の大きさｒ
clは１６μｍ以上であると好ましい。
子素子１では、内クラッド領域１２の径方向の大きさｒ
clは１６μｍ以上であると好ましい。
【００２６】ここで、基底モードからその他のモードへ
のモード変換を示す結合係数は、コア領域を伝搬する基
底モードの電界分布の重なり積分の初期値からのずれに
比例する。
のモード変換を示す結合係数は、コア領域を伝搬する基
底モードの電界分布の重なり積分の初期値からのずれに
比例する。
【００２７】よって、屈折率変調の形成前後における次
式（１）に示す重なり積分の差の絶対値αを求めること
で、屈折率変調の形成による基底モードと他モードとの
結合の度合いを知ることができる。
式（１）に示す重なり積分の差の絶対値αを求めること
で、屈折率変調の形成による基底モードと他モードとの
結合の度合いを知ることができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】なお、ＥCa（ｒ）はコア領域及びクラッド
領域の屈折率を上昇させた後のコア領域を伝搬する基底
モードの電界分布を示している。また、ＥCb（ｒ）はコ
ア領域及びクラッド領域の屈折率を上昇させる前のコア
領域を伝搬する基底モードの電界分布を示している。な
お、Ｅ* Cb（ｒ）はＥCb（ｒ）の複素共役を示してい
る。
領域の屈折率を上昇させた後のコア領域を伝搬する基底
モードの電界分布を示している。また、ＥCb（ｒ）はコ
ア領域及びクラッド領域の屈折率を上昇させる前のコア
領域を伝搬する基底モードの電界分布を示している。な
お、Ｅ* Cb（ｒ）はＥCb（ｒ）の複素共役を示してい
る。
【００３０】屈折率変調の形成によるコア領域１１の屈
折率の変化量をΔｎcとし、内クラッド領域１２の屈折
率の変化量をΔｎclとする。このとき、Δｎcl−Δｎc
で表される屈折率変化量差δΔｎを種々変化させ、この
屈折率変化量差δΔｎと上記した重なり積分の差の絶対
値αとの関係を調べた。
折率の変化量をΔｎcとし、内クラッド領域１２の屈折
率の変化量をΔｎclとする。このとき、Δｎcl−Δｎc
で表される屈折率変化量差δΔｎを種々変化させ、この
屈折率変化量差δΔｎと上記した重なり積分の差の絶対
値αとの関係を調べた。
【００３１】図３及び図４は、それぞれコア領域１１の
屈折率の変化量Δｎcが２×１０-3のときと４×１０-3
のときにおける、屈折率変化量差δΔｎと上記した重な
り積分の差の絶対値αとの関係を示すグラフである。こ
こで、αの計算においては、内クラッド領域１２の径方
向の大きさｒclを１６μｍとした。なお、図３及び図４
において縦軸は、標準シングルモードファイバのコア領
域の屈折率を同じだけ変化させたときの、屈折率変調の
形成前後における次式（２）に示す重なり積分の差の絶
対値βで規格化した。
屈折率の変化量Δｎcが２×１０-3のときと４×１０-3
のときにおける、屈折率変化量差δΔｎと上記した重な
り積分の差の絶対値αとの関係を示すグラフである。こ
こで、αの計算においては、内クラッド領域１２の径方
向の大きさｒclを１６μｍとした。なお、図３及び図４
において縦軸は、標準シングルモードファイバのコア領
域の屈折率を同じだけ変化させたときの、屈折率変調の
形成前後における次式（２）に示す重なり積分の差の絶
対値βで規格化した。
【００３２】
【数２】
【００３３】なお、ＥS Ca（ｒ）はコア領域の屈折率を
上昇させた後のコア領域を伝搬する基底モードの電界分
布を示している。また、∫ＥS Cb（ｒ）はコア領域の屈
折率を上昇させる前のコア領域を伝搬する基底モードの
電界分布を示している。なお、ＥS* Cb（ｒ）はＥ
S Cb（ｒ）の複素共役を示している。
上昇させた後のコア領域を伝搬する基底モードの電界分
布を示している。また、∫ＥS Cb（ｒ）はコア領域の屈
折率を上昇させる前のコア領域を伝搬する基底モードの
電界分布を示している。なお、ＥS* Cb（ｒ）はＥ
S Cb（ｒ）の複素共役を示している。
【００３４】図３及び図４に示すように、コア領域とク
ラッド領域との屈折率変化量差がない場合（δΔｎ＝
０）、屈折率変調形成前後で重なり積分の変化はほとん
ど無い。そのため、基底モードからその他のモードへの
変換がほとんど生じず、ロスの発生が抑制される。この
重なり積分の差を５％以下に抑えれば、他モードとの結
合をシングルモードファイバの場合と比べて５％以下に
抑えることができる。この重なり積分の差を５％以下に
抑えるためには、図３及び図４に示すように、コア領域
１１の屈折率の変化量Δｎcが２×１０-3のときには屈
折率変化量差δΔｎを４×１０-4以下に、Δｎcが４×
１０-3のときには屈折率変化量差δΔｎを５×１０-4以
下に抑えればよい。すなわち、屈折率変化量差δΔｎ
の、コア領域１１の屈折率の変化量Δｎcに対する割合
を１２．５％以下に抑えればよい。
ラッド領域との屈折率変化量差がない場合（δΔｎ＝
０）、屈折率変調形成前後で重なり積分の変化はほとん
ど無い。そのため、基底モードからその他のモードへの
変換がほとんど生じず、ロスの発生が抑制される。この
重なり積分の差を５％以下に抑えれば、他モードとの結
合をシングルモードファイバの場合と比べて５％以下に
抑えることができる。この重なり積分の差を５％以下に
抑えるためには、図３及び図４に示すように、コア領域
１１の屈折率の変化量Δｎcが２×１０-3のときには屈
折率変化量差δΔｎを４×１０-4以下に、Δｎcが４×
１０-3のときには屈折率変化量差δΔｎを５×１０-4以
下に抑えればよい。すなわち、屈折率変化量差δΔｎ
の、コア領域１１の屈折率の変化量Δｎcに対する割合
を１２．５％以下に抑えればよい。
【００３５】次に、内クラッド領域１２の大きさの許容
範囲を調べた。ここで、同じ内クラッド領域１２の大き
さであっても、コア領域１１に与える屈折率上昇が大き
い方が重なり積分の変化が大きくなる。そのため、内ク
ラッド領域の径方向の大きさｒclの許容範囲を調べるに
は、コア領域１１及びクラッド領域１２の屈折率変化量
が４×１０-3の場合を考えれば十分である。
範囲を調べた。ここで、同じ内クラッド領域１２の大き
さであっても、コア領域１１に与える屈折率上昇が大き
い方が重なり積分の変化が大きくなる。そのため、内ク
ラッド領域の径方向の大きさｒclの許容範囲を調べるに
は、コア領域１１及びクラッド領域１２の屈折率変化量
が４×１０-3の場合を考えれば十分である。
【００３６】ところで、内クラッド領域１２の大きさを
小さくしていくと、屈折率変調の形成前後で重なり積分
の差が変化する。図５に示すように、内クラッド領域１
２の大きさｒclが１６μｍから小さくなるにつれ、δΔ
ｎ＝０であっても重なり積分の差αが大きくなることが
分かる。しかし、上記した重なり積分の差の許容値を５
％以下としたとき、図６に示した曲線とｒcl軸とで囲ま
れた範囲内であれば許容範囲内となる。ｒclが１６μｍ
より大きいときは、許容される屈折率のずれが１２．５
％より小さくなることはないため、ｒclが１６μｍより
大きいときも同様に、許容範囲（曲線とｒcl軸とで囲ま
れた）が存在することが分かる。
小さくしていくと、屈折率変調の形成前後で重なり積分
の差が変化する。図５に示すように、内クラッド領域１
２の大きさｒclが１６μｍから小さくなるにつれ、δΔ
ｎ＝０であっても重なり積分の差αが大きくなることが
分かる。しかし、上記した重なり積分の差の許容値を５
％以下としたとき、図６に示した曲線とｒcl軸とで囲ま
れた範囲内であれば許容範囲内となる。ｒclが１６μｍ
より大きいときは、許容される屈折率のずれが１２．５
％より小さくなることはないため、ｒclが１６μｍより
大きいときも同様に、許容範囲（曲線とｒcl軸とで囲ま
れた）が存在することが分かる。
【００３７】なお、図３及び図４に示すように、上記し
た重なり積分の差の許容値を３％以下としたとき、許容
される屈折率変化量差δΔｎは、コア領域１１の屈折率
の変化量Δｎcが２×１０-3のときには３×１０-4以下
に、Δｎcが４×１０-3のときには４×１０-4以下に抑
えればよい。すなわち、屈折率変化量差δΔｎの、コア
領域１１の屈折率の変化量Δｎcに対する割合を１０％
以下に抑えればよい。
た重なり積分の差の許容値を３％以下としたとき、許容
される屈折率変化量差δΔｎは、コア領域１１の屈折率
の変化量Δｎcが２×１０-3のときには３×１０-4以下
に、Δｎcが４×１０-3のときには４×１０-4以下に抑
えればよい。すなわち、屈折率変化量差δΔｎの、コア
領域１１の屈折率の変化量Δｎcに対する割合を１０％
以下に抑えればよい。
【００３８】また、上記した重なり積分の差の許容値を
１％以下としたとき、許容される屈折率変化量差δΔｎ
は、コア領域１１の屈折率の変化量Δｎcが２×１０-3
のときには１×１０-4以下に、Δｎcが４×１０-3のと
きには２×１０-4以下に抑えればよい。すなわち、屈折
率変化量差δΔｎの、コア領域１１の屈折率の変化量Δ
ｎcに対する割合を５％以下に抑えればよい。
１％以下としたとき、許容される屈折率変化量差δΔｎ
は、コア領域１１の屈折率の変化量Δｎcが２×１０-3
のときには１×１０-4以下に、Δｎcが４×１０-3のと
きには２×１０-4以下に抑えればよい。すなわち、屈折
率変化量差δΔｎの、コア領域１１の屈折率の変化量Δ
ｎcに対する割合を５％以下に抑えればよい。
【００３９】図７及び図８は、それぞれ上記した重なり
積分の差の許容値を３％以下としたとき及び１％以下に
したときの、許容される屈折率変化量差δΔｎと内クラ
ッド領域１２の大きさｒclとの関係を示すグラフであ
る。上記した重なり積分の差の許容値を３％以下、ある
いは１％以下としたとき、図７及び図８に示した曲線と
ｒcl軸とで囲まれた範囲内であれば許容範囲内となる。
ｒclが１６μｍより大きいときは、許容される屈折率の
ずれが図７においては１０％より小さくなることはな
く、また図８においては５％より小さくなることはない
ため、ｒclが１６μｍより大きいときも同様に、許容範
囲（曲線とｒcl軸とで囲まれた）が存在することが分か
る。
積分の差の許容値を３％以下としたとき及び１％以下に
したときの、許容される屈折率変化量差δΔｎと内クラ
ッド領域１２の大きさｒclとの関係を示すグラフであ
る。上記した重なり積分の差の許容値を３％以下、ある
いは１％以下としたとき、図７及び図８に示した曲線と
ｒcl軸とで囲まれた範囲内であれば許容範囲内となる。
ｒclが１６μｍより大きいときは、許容される屈折率の
ずれが図７においては１０％より小さくなることはな
く、また図８においては５％より小さくなることはない
ため、ｒclが１６μｍより大きいときも同様に、許容範
囲（曲線とｒcl軸とで囲まれた）が存在することが分か
る。
【００４０】次に、本実施形態に係る光導波路型回折格
子素子１の製造方法の一例について説明する。図９は、
本実施形態に係る光導波路型回折格子素子１を製造する
際に用いられる位相格子マスク２の斜視図である。図１
０（ａ）は、位相格子マスク２の側面図である。図１０
（ｂ）は、位相格子マスク２の第１面２１の一部を拡大
して示す図である。
子素子１の製造方法の一例について説明する。図９は、
本実施形態に係る光導波路型回折格子素子１を製造する
際に用いられる位相格子マスク２の斜視図である。図１
０（ａ）は、位相格子マスク２の側面図である。図１０
（ｂ）は、位相格子マスク２の第１面２１の一部を拡大
して示す図である。
【００４１】この位相格子マスク２は、石英ガラスから
なる平板２０の第１面２１上において、互いに離間した
Ｎ個の領域２１Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに位相格子
が形成されている。すなわち、石英ガラス平板２０の厚
み方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に直交する石英ガラス平板
２０の辺に平行な方向をｘ軸方向およびｙ軸方向とす
る。このとき、石英ガラス平板２０の第１面２１上にお
いて、位相格子が形成された領域２１Ａn（ｎ＝１〜
Ｎ）と、位相格子が形成されておらず平坦な領域２１Ｂ
n（ｎ＝０〜Ｎ）とが、ｘ軸方向に交互に存在する。各
領域２１Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）では、周期２Ｌgでｚ軸方向
の厚みがｘ軸方向に変化していて、これにより位相格子
が形成されている。このような位相格子マスク２は、フ
ォトリソグラフィ技術を用いて作製することができる。
なお、石英ガラス平板２０の第２面２２は平坦である。
なる平板２０の第１面２１上において、互いに離間した
Ｎ個の領域２１Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに位相格子
が形成されている。すなわち、石英ガラス平板２０の厚
み方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に直交する石英ガラス平板
２０の辺に平行な方向をｘ軸方向およびｙ軸方向とす
る。このとき、石英ガラス平板２０の第１面２１上にお
いて、位相格子が形成された領域２１Ａn（ｎ＝１〜
Ｎ）と、位相格子が形成されておらず平坦な領域２１Ｂ
n（ｎ＝０〜Ｎ）とが、ｘ軸方向に交互に存在する。各
領域２１Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）では、周期２Ｌgでｚ軸方向
の厚みがｘ軸方向に変化していて、これにより位相格子
が形成されている。このような位相格子マスク２は、フ
ォトリソグラフィ技術を用いて作製することができる。
なお、石英ガラス平板２０の第２面２２は平坦である。
【００４２】各領域２１Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに
形成されている位相格子における回折効率は、位置によ
らず一定であってもよいし、位置によって異なっていて
もよい。後者の場合には、この位相格子マスク２を用い
て製造される光導波路型回折格子素子１は、屈折率変調
の振幅が位置によって異なるものとなり、優れた反射特
性を奏することができる。また、位相格子が形成されて
おらず平坦な領域２１Ｂn（ｎ＝０〜Ｎ）それぞれは、
光ファイバ１０のコア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれの屈折率の変化を誘起せしめる波長の光（屈
折率変化誘起光）を透過させてもよいが、遮光膜が形成
されていて屈折率変化誘起光を透過させないようになっ
ていてもよい。
形成されている位相格子における回折効率は、位置によ
らず一定であってもよいし、位置によって異なっていて
もよい。後者の場合には、この位相格子マスク２を用い
て製造される光導波路型回折格子素子１は、屈折率変調
の振幅が位置によって異なるものとなり、優れた反射特
性を奏することができる。また、位相格子が形成されて
おらず平坦な領域２１Ｂn（ｎ＝０〜Ｎ）それぞれは、
光ファイバ１０のコア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれの屈折率の変化を誘起せしめる波長の光（屈
折率変化誘起光）を透過させてもよいが、遮光膜が形成
されていて屈折率変化誘起光を透過させないようになっ
ていてもよい。
【００４３】図１１は、本実施形態に係る光導波路型回
折格子素子１の製造方法の説明図である。この製造方法
は、上述した位相格子マスク２を用いて光導波路型回折
格子素子１を製造するものである。この製造方法では、
先ず、上述した位相格子マスク２および光ファイバ１０
が用意される。そして、光ファイバ１０の側方に位相格
子マスク２が配置される。このとき、光ファイバ１０の
光軸がｘ軸に平行になるようにして、光ファイバ１０は
位相格子マスク２の第１面２１に略密着して配置され
る。次に、位相格子マスク２の第２面２２側より、位相
格子マスク２の位相格子が形成されたＮ個の領域２１Ａ
n（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに対して同時に、屈折率変化
誘起光（例えばＫｒＦエキシマレーザ光源から出力され
る波長２４８ｎｍの紫外レーザ光）が照射される。この
照射により、位相格子マスク２の領域２１Ａn（ｎ＝１
〜Ｎ）それぞれに略密着して配置された光ファイバ１０
の各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）において、コア領域１１お
よび内クラッド領域１２の双方に長手方向に沿って屈折
率変調が形成される。このようにして、図１（ａ）に示
した光導波路型回折格子素子１が製造される。
折格子素子１の製造方法の説明図である。この製造方法
は、上述した位相格子マスク２を用いて光導波路型回折
格子素子１を製造するものである。この製造方法では、
先ず、上述した位相格子マスク２および光ファイバ１０
が用意される。そして、光ファイバ１０の側方に位相格
子マスク２が配置される。このとき、光ファイバ１０の
光軸がｘ軸に平行になるようにして、光ファイバ１０は
位相格子マスク２の第１面２１に略密着して配置され
る。次に、位相格子マスク２の第２面２２側より、位相
格子マスク２の位相格子が形成されたＮ個の領域２１Ａ
n（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれに対して同時に、屈折率変化
誘起光（例えばＫｒＦエキシマレーザ光源から出力され
る波長２４８ｎｍの紫外レーザ光）が照射される。この
照射により、位相格子マスク２の領域２１Ａn（ｎ＝１
〜Ｎ）それぞれに略密着して配置された光ファイバ１０
の各領域Ａn（ｎ＝１〜Ｎ）において、コア領域１１お
よび内クラッド領域１２の双方に長手方向に沿って屈折
率変調が形成される。このようにして、図１（ａ）に示
した光導波路型回折格子素子１が製造される。
【００４４】次に、本実施形態に係る光導波路型回折格
子素子１の実施例および比較例について説明する。実施
例の光導波路型回折格子素子は、上述した構成のもので
ある。一方、比較例の光導波路型回折格子素子は、コア
領域のみに屈折率変調が形成されていて、コア領域以外
の領域には屈折率変調が形成されていないものである。
実施例および比較例それぞれにおいて、サンプリング周
期Ｌsを１．０３ｍｍとし、屈折率変調の周期Ｌgを０．
１ｍｍとし、全長（(Ｎ−１)・Ｌs＋ＷA）を１００ｍｍ
とした。また、実施例および比較例それぞれにおいて、
分散補償機能を実現するために、屈折率変調の周期Ｌg
の長手方向変化率を０．０１３ｎｍ／ｃｍとした。
子素子１の実施例および比較例について説明する。実施
例の光導波路型回折格子素子は、上述した構成のもので
ある。一方、比較例の光導波路型回折格子素子は、コア
領域のみに屈折率変調が形成されていて、コア領域以外
の領域には屈折率変調が形成されていないものである。
実施例および比較例それぞれにおいて、サンプリング周
期Ｌsを１．０３ｍｍとし、屈折率変調の周期Ｌgを０．
１ｍｍとし、全長（(Ｎ−１)・Ｌs＋ＷA）を１００ｍｍ
とした。また、実施例および比較例それぞれにおいて、
分散補償機能を実現するために、屈折率変調の周期Ｌg
の長手方向変化率を０．０１３ｎｍ／ｃｍとした。
【００４５】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、実施例
および比較例それぞれの光導波路型回折格子素子の透過
特性を示す図である。図１２（ａ）は実施例の光導波路
型回折格子素子の透過特性を示し、図１２（ｂ）は比較
例の光導波路型回折格子素子の透過特性を示す。図１２
（ｂ）に示されるように、比較例の光導波路型回折格子
素子では、放射モード損失およびモード間光結合に因る
透過損失が１５４２ｎｍ付近をピークにして現れてお
り、そのピーク値が２８ｄＢにもなった。なお、この比
較例の光導波路型回折格子素子の外周が樹脂で被覆され
ることにより、モード間光結合に因る透過損失は低減さ
れるものの、放射モード損失は１ｄＢ〜２ｄＢ程度残存
した。これに対して、図１２（ａ）に示されるように、
実施例の光導波路型回折格子素子では、放射モード損失
およびモード間光結合に因る透過損失は極めて小さく、
また、外周が樹脂で被覆されることにより、これらの損
失は更に小さくなった。
および比較例それぞれの光導波路型回折格子素子の透過
特性を示す図である。図１２（ａ）は実施例の光導波路
型回折格子素子の透過特性を示し、図１２（ｂ）は比較
例の光導波路型回折格子素子の透過特性を示す。図１２
（ｂ）に示されるように、比較例の光導波路型回折格子
素子では、放射モード損失およびモード間光結合に因る
透過損失が１５４２ｎｍ付近をピークにして現れてお
り、そのピーク値が２８ｄＢにもなった。なお、この比
較例の光導波路型回折格子素子の外周が樹脂で被覆され
ることにより、モード間光結合に因る透過損失は低減さ
れるものの、放射モード損失は１ｄＢ〜２ｄＢ程度残存
した。これに対して、図１２（ａ）に示されるように、
実施例の光導波路型回折格子素子では、放射モード損失
およびモード間光結合に因る透過損失は極めて小さく、
また、外周が樹脂で被覆されることにより、これらの損
失は更に小さくなった。
【００４６】以上、詳細に説明したとおり、本実施形態
に係る光導波路型回折格子素子は、光導波路が光軸中心
から順にコア領域、内クラッド領域および外クラッド領
域を有し、光導波路の長手方向に沿って互いに離間した
複数の領域それぞれにおいて光導波路のコア領域および
内クラッド領域の双方に屈折率変調が形成されている。
に係る光導波路型回折格子素子は、光導波路が光軸中心
から順にコア領域、内クラッド領域および外クラッド領
域を有し、光導波路の長手方向に沿って互いに離間した
複数の領域それぞれにおいて光導波路のコア領域および
内クラッド領域の双方に屈折率変調が形成されている。
【００４７】従って、光導波路を導波してきて屈折率変
調が形成された領域に達したコアモード光のうち、ブラ
ッグ条件を満たす特定波長のコアモード光がブラッグ反
射されるとともに、この波長との周波数差が所定値の整
数倍である波長のクラッドモード光も反射される。この
うち、後進クラッドモード光との結合に際しては、屈折
率変調が形成さているコア領域および内クラッド領域の
双方において光が反射されることになる。このことか
ら、コア領域から外クラッド領域への光の放射が低減さ
れる。一方、前進クラッドモード光との結合に際して
は、屈折率変調が形成された領域とそれ以外の領域にお
いて、コア領域と内クラッド領域との屈折率差の変化が
抑制されているため、モード変換が抑制される。このこ
とから、コア領域から外クラッド領域への光の放射が低
減される。
調が形成された領域に達したコアモード光のうち、ブラ
ッグ条件を満たす特定波長のコアモード光がブラッグ反
射されるとともに、この波長との周波数差が所定値の整
数倍である波長のクラッドモード光も反射される。この
うち、後進クラッドモード光との結合に際しては、屈折
率変調が形成さているコア領域および内クラッド領域の
双方において光が反射されることになる。このことか
ら、コア領域から外クラッド領域への光の放射が低減さ
れる。一方、前進クラッドモード光との結合に際して
は、屈折率変調が形成された領域とそれ以外の領域にお
いて、コア領域と内クラッド領域との屈折率差の変化が
抑制されているため、モード変換が抑制される。このこ
とから、コア領域から外クラッド領域への光の放射が低
減される。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、放射モード損失および
モード間光結合に因る透過損失の双方を抑制することが
できる光導波路型回折格子素子が提供される。
モード間光結合に因る透過損失の双方を抑制することが
できる光導波路型回折格子素子が提供される。
【図１】図１（ａ）は、本実施形態に係る光導波路型回
折格子素子の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）
の一部を拡大して示す図である。
折格子素子の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）
の一部を拡大して示す図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｄ）は、光導波路型回折
格子素子が備える光ファイバの説明図である。
格子素子が備える光ファイバの説明図である。
【図３】図３は、コア領域の屈折率の変化量Δｎcが２
×１０-3のときにおける、屈折率変化量差δΔｎと重な
り積分の差との関係を示すグラフである。
×１０-3のときにおける、屈折率変化量差δΔｎと重な
り積分の差との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、コア領域の屈折率の変化量Δｎcが４
×１０-3のときにおける、屈折率変化量差δΔｎと重な
り積分の差との関係を示すグラフである。
×１０-3のときにおける、屈折率変化量差δΔｎと重な
り積分の差との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、コア領域及びクラッド領域の屈折率の
変化量Δｎc及びΔｎclが４×１０-3の場合における、
内クラッド領域の大きさｒclを変化させたときの、重な
り積分の差の変化の様子を示すグラフである。
変化量Δｎc及びΔｎclが４×１０-3の場合における、
内クラッド領域の大きさｒclを変化させたときの、重な
り積分の差の変化の様子を示すグラフである。
【図６】図６は、重なり積分の差の許容値を５％以下と
したときの、許容される屈折率変化量差（屈折率のず
れ）δΔｎと内クラッド領域の大きさｒclとの関係を示
すグラフである。
したときの、許容される屈折率変化量差（屈折率のず
れ）δΔｎと内クラッド領域の大きさｒclとの関係を示
すグラフである。
【図７】図７は、重なり積分の差の許容値を３％以下と
したときの、許容される屈折率変化量差（屈折率のず
れ）δΔｎと内クラッド領域の大きさｒclとの関係を示
すグラフである。
したときの、許容される屈折率変化量差（屈折率のず
れ）δΔｎと内クラッド領域の大きさｒclとの関係を示
すグラフである。
【図８】図８は、重なり積分の差の許容値を１％以下と
したときの、許容される屈折率変化量差（屈折率のず
れ）δΔｎと内クラッド領域の大きさｒclとの関係を示
すグラフである。
したときの、許容される屈折率変化量差（屈折率のず
れ）δΔｎと内クラッド領域の大きさｒclとの関係を示
すグラフである。
【図９】図９は、本実施形態に係る光導波路型回折格子
素子を製造する際に用いられる位相格子マスクの斜視図
である。
素子を製造する際に用いられる位相格子マスクの斜視図
である。
【図１０】図１０（ａ）は、本実施形態に係る光導波路
型回折格子素子を製造する際に用いられる位相格子マス
クの側面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の一
部を拡大して示す図である。
型回折格子素子を製造する際に用いられる位相格子マス
クの側面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の一
部を拡大して示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る光導波路型回折
格子素子１の製造方法の説明図である。
格子素子１の製造方法の説明図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、実施例お
よび比較例それぞれの光導波路型回折格子素子の透過特
性を示す図である。
よび比較例それぞれの光導波路型回折格子素子の透過特
性を示す図である。
１…光導波路型回折格子素子、１０…光ファイバ、１１
…コア領域、１２…内クラッド領域、１３…外クラッド
領域。
…コア領域、１２…内クラッド領域、１３…外クラッド
領域。
フロントページの続き
(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
Ｆターム(参考） 2H050 AB05X AC03 AC13 AC38
AC82 AC84 AD00
Claims (8)
- 【請求項１】 光導波路の長手方向に沿って屈折率変調
が形成された光導波路型回折格子素子であって、 前記光導波路が光軸中心から順にコア領域、内クラッド
領域および外クラッド領域を有し、 前記光導波路の長手方向に沿って互いに離間した複数の
領域それぞれにおいて前記光導波路の前記コア領域およ
び前記内クラッド領域の双方に屈折率変調が形成されて
いる光導波路型回折格子素子。 - 【請求項２】 前記複数の領域それぞれにおいて、前記
屈折率変調の形成による前記コア領域の屈折率の変化量
と前記内クラッド領域の屈折率の変化量との差の、前記
コア領域の屈折率の変化量に対する割合は１２．５％以
下である請求項１に記載の光導波路型回折格子素子。 - 【請求項３】 前記割合は１０％以下である請求項２に
記載の光導波路型回折格子素子。 - 【請求項４】 前記割合は５％以下である請求項２に記
載の光導波路型回折格子素子。 - 【請求項５】 前記複数の領域における前記コア領域の
屈折率と該複数の領域以外における前記コア領域の屈折
率との差をコア屈折率差とし、前記複数の領域における
前記内クラッド領域の屈折率と該複数の領域以外におけ
る前記内クラッド領域の屈折率との差を内クラッド屈折
率差としたとき、前記コア屈折率差と前記内クラッド屈
折率差との差の該コア屈折率差に対する割合は１２．５
％以下である請求項１に記載の光導波路型回折格子素
子。 - 【請求項６】 前記割合は１０％以下である請求項５に
記載の光導波路型回折格子素子。 - 【請求項７】 前記割合は５％以下である請求項５に記
載の光導波路型回折格子素子。 - 【請求項８】 前記内クラッド領域の径方向の大きさは
１６μｍ以上である請求項１に記載の光導波路型回折格
子素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002191026A JP2003149468A (ja) | 2001-09-03 | 2002-06-28 | 光導波路型回折格子素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-266191 | 2001-09-03 | ||
| JP2001266191 | 2001-09-03 | ||
| JP2002191026A JP2003149468A (ja) | 2001-09-03 | 2002-06-28 | 光導波路型回折格子素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149468A true JP2003149468A (ja) | 2003-05-21 |
| JP2003149468A5 JP2003149468A5 (ja) | 2005-08-11 |
Family
ID=26621550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002191026A Pending JP2003149468A (ja) | 2001-09-03 | 2002-06-28 | 光導波路型回折格子素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149468A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010211192A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-09-24 | Hokkaido Univ | テーパ光ファイバ |
-
2002
- 2002-06-28 JP JP2002191026A patent/JP2003149468A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010211192A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-09-24 | Hokkaido Univ | テーパ光ファイバ |
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