JP2003156639A - 光部品、光部品特性調整方法および光通信システム - Google Patents

光部品、光部品特性調整方法および光通信システム

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JP2003156639A JP2001356389A JP2001356389A JP2003156639A JP 2003156639 A JP2003156639 A JP 2003156639A JP 2001356389 A JP2001356389 A JP 2001356389A JP 2001356389 A JP2001356389 A JP 2001356389A JP 2003156639 A JP2003156639 A JP 2003156639A
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diffraction grating
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type diffraction
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JP2001356389A
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Takeshi Hashimoto
健 橋本
Toshikazu Shibata
俊和 柴田
Susumu Inoue
享 井上
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光導波路型回折格子素子を含み光学特性を調
整することができる光部品などを提供する。 【解決手段】 光導波路型回折格子素子１１０およびダ
ミー材１２０それぞれは、その長手方向がｚ軸と平行と
なるようにして、平板１３１と平板１３２との間に挟ま
れている。平板１３１および平板１３２それぞれは、ｘ
ｚ平面と平行な面により光導波路型回折格子素子１１０
およびダミー材１２０を挟んでおり、光導波路型回折格
子素子１１０に対して側方より荷重を付与する荷重付与
手段として作用する。ｙ軸に平行な方向に平板１３１お
よび平板１３２それぞれに荷重Ｗを加えることにより、
光導波路型回折格子素子１１０に対して応力を生じさせ
ることができる。このとき、光導波路型回折格子素子１
１０に対して付与する荷重Ｗの大きさは、可変であり、
調整可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
素子を含む光部品、この光部品の光学的特性を調整する
方法、および、この光部品を含む光通信システムに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】光導波路型回折格子素子は、光導波路
（例えば光ファイバ）の長手方向に沿ってコア領域に屈
折率変調が形成されたものである。光導波路型回折格子
素子は、例えば、石英ガラスをベースとしコア領域にＧ
ｅＯ2が添加された光ファイバを用意し、この光ファイ
バに対して側方より空間的に強度変調された紫外光を照
射して、この紫外光の空間的な強度分布に応じた屈折率
変化を生じさせることで製造される。
【０００３】このような光導波路型回折格子素子は、ブ
ラッググレーティング素子と長周期グレーティング素子
とに大別される。そのうち、ブラッググレーティング素
子は、屈折率変調周期が比較的短く、ブラッグ条件を満
たす波長の光を選択的に反射することができる。このよ
うなブラッググレーティング素子は、光通信システムに
おいて、光フィルタ、光合分波器および分散調整器など
の光部品の１構成要素として用いられる。
【０００４】ところで、一般に、光通信システムにおい
て用いられる光部品は、信号光に対して偏波モード分散
が小さいことが要求され、また、偏波依存損失も小さい
ことが要求されている。しかし、実際には、光ファイバ
の構造および応力それぞれの非軸対称性が存在する場合
があり、また、屈折率変調形成時の紫外光照射条件に因
り屈折率変調の非軸対称性も存在することから、光導波
路型回折格子素子を含む光部品は偏波モード分散や偏波
依存損失を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光部品が偏波モード分
散や偏波依存損失を有する場合、この光部品を含む光通
信システムにおける信号光伝送品質は悪いものとなる。
また、実際に製造される光部品の偏波モード分散や偏波
依存損失が一定ではないことから、光通信システムを構
築する際に支障が生じる。
【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、光導波路型回折格子素子を含み光学特
性を調整することができる光部品、光導波路型回折格子
素子を含む光部品の光学特性を調整する方法、および、
光部品を含み優れた信号光伝送品質を有する光通信シス
テム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】本発明に係る光部品は、
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と、光導波路型回折格子素子に対
して側方より荷重を付与する荷重付与手段と、を備える
ことを特徴とする。また、荷重付与手段は、光導波路型
回折格子素子に対して側方より付与する荷重の大きさが
調整可能であるのが好適であり、或いは、付与する荷重
の方向が調整可能であるのが好適である。
【０００８】本発明に係る光部品特性調整方法は、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
路型回折格子素子を含む光部品の光学特性を調整する方
法であって、光導波路型回折格子素子に対して側方より
荷重を付与することで光部品の光学特性を調整すること
を特徴とする。また、光導波路型回折格子素子に対して
側方より付与する荷重の大きさを調整することで光部品
の光学特性を調整するのが好適であり、或いは、付与す
る荷重の方向を調整することで光部品の光学特性を調整
するのが好適である。
【０００９】本発明によれば、光導波路型回折格子素子
に対して側方より荷重が付与されることで、この光導波
路型回折格子素子を含む光部品の光学特性（特に偏波モ
ード分散または偏波依存損失）が調整される。
【００１０】本発明に係る光通信システムは、上記の本
発明に係る光部品を含み、信号光を伝送するとともに、
この信号光の伝送品質を光部品により調整することを特
徴とする。この発明によれば、光部品により光学特性が
調整されて、信号光の伝送品質が優れたものとなる。
【００１１】
【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。
【００１２】先ず、本発明に係る光部品および光部品特
性調整方法の実施形態について図１〜図６を用いて説明
する。
【００１３】図１は、本実施形態に係る光部品１００の
構成図である。図２は、本実施形態に係る光部品１００
の一部構成図である。図２には、光導波路型回折格子素
子１１０の周辺が示されており、説明の便宜の為にｘｙ
ｚ直交座標系も示されている。この光部品１００は、光
導波路型回折格子素子１１０、ダミー材１２０、平板１
３１，１３２、クランプ１４１，１４２、および、光サ
ーキュレータ１５０を備えている。
【００１４】光導波路型回折格子素子１１０は、石英系
の光ファイバの長手方向に沿って屈折率変調が形成され
たブラッググレーティング素子である。ダミー材１２０
は、この光導波路型回折格子素子１１０とされている光
ファイバと同一外径の円柱形状のものであって、石英系
の光ファイバであるのが好適である。光導波路型回折格
子素子１１０およびダミー材１２０それぞれは、その長
手方向がｚ軸と平行となるようにして、平板１３１と平
板１３２との間に挟まれている。
【００１５】平板１３１および平板１３２それぞれは、
ｘｚ平面と平行な面により光導波路型回折格子素子１１
０およびダミー材１２０を挟んでおり、光導波路型回折
格子素子１１０に対して側方より荷重を付与する荷重付
与手段として作用する。すなわち、ｙ軸に平行な方向に
平板１３１および平板１３２それぞれに荷重Ｗを加える
ことにより、光導波路型回折格子素子１１０に対して応
力を生じさせることができる。このとき、光導波路型回
折格子素子１１０に対して付与する荷重Ｗの大きさは、
可変であり、調整可能である。
【００１６】光導波路型回折格子素子１１０の両端に
は、クランプ１４１およびクランプ１４２が固定して設
けられている。これらクランプ１４１，１４２は、光導
波路型回折格子素子１１０の光軸を中心にして回転する
ことができる。これにより、光導波路型回折格子素子１
１０も回転可能である。そして、この回転により、光導
波路型回折格子素子に対して側方より付与する荷重の方
向は、可変となり、調整可能となる。
【００１７】また、光アイソレータ１５０は、第1ポー
ト１５１、第２ポート１５２および第３ポート１５３を
有しており、第２ポート１５２が光導波路型回折格子素
子１１０と接続されている。光アイソレータ１５０は、
第１ポート１５１に入力した光を第２ポート１５２に出
力し、第２ポート１５２に入力した光を第３ポート１５
３に出力する。
【００１８】この光部品１００は以下のように動作す
る。光部品１００の入力ポート１０１に光が入力する
と、その光は、光アイソレータ１５０の第１ポート１５
１に入力して第２ポート１５２より出力され、光導波路
型回折格子素子１１０に入射する。光導波路型回折格子
素子１１０に入射した光のうち所定波長の光は、光導波
路型回折格子素子１１０により反射される。この反射さ
れた光は、光アイソレータ１５０の第２ポート１５２に
入力して第３ポート１５３より出力され、光部品１００
の出力ポート１０２より出力される。一方、光導波路型
回折格子素子１１０に入射して透過した光は、光部品１
００の出力ポート１０３より出力される。
【００１９】すなわち、光部品１００の入力ポート１０
１から出力ポート１０２へ光が透過する際の光学的な諸
特性（例えば、透過率、波長分散、偏波モード分散、偏
波依存損失、等）は、光導波路型回折格子素子１１０に
おいて光が反射する際の光学的な諸特性に依存してい
る。また、光部品１００の入力ポート１０１から出力ポ
ート２０２へ光が透過する際の光学的な諸特性は、光導
波路型回折格子素子１１０において光が透過する際の光
学的な諸特性に依存している。
【００２０】このような光部品１００は、入力ポート１
０１に入力した光のうち所定波長域の光を出力ポート１
０２に出力するとともに、他の波長域の光を出力ポート
１０３に出力することができるので、光分波器として用
いられ得る。また、このような光部品１００は、入力ポ
ート１０１に入力して出力ポート１０２に出力する光の
波長分散を調整することができるので、分散調整器とし
て用いられ得る。
【００２１】図３は、本実施形態に係る光部品１００に
含まれる光導波路型回折格子素子１１０の説明図であ
る。同図（ａ）は、光軸に垂直に光導波路型回折格子素
子１１０を切断したときの断面を示し、同図（ｂ）は、
光軸を含む面で光導波路型回折格子素子１１０を切断し
たときの断面を示す。光導波路型回折格子素子１１０
は、コア領域１１２およびクラッド領域１１３を含む光
ファイバ１１１において、そのコア領域１１２の長手方
向に沿った一定範囲に亘って屈折率変調１１４が形成さ
れたものである。
【００２２】このような光導波路型回折格子素子１１０
は、石英ガラスをベースとしコア領域１１２にＧｅＯ2
が添加された光ファイバ１１１を用意し、この光ファイ
バ１１１に対して側方より空間的に強度変調された紫外
光（例えばＫｒＦエキシマレーザ光減から出力された波
長２４８ｎｍの紫外レーザ光）を照射して、この紫外光
の空間的な強度分布に応じた屈折率変化を生じさせるこ
とで製造される。
【００２３】光導波路型回折格子素子１１０は、一般
に、その製造の過程で非軸対称性を有するものとなって
いる。すなわち、光ファイバ１１１のコア領域１１２の
断面形状が真円ではなく楕円となっている場合があり、
また、光ファイバ１１１のコア領域１１２が偏心してい
る場合もあり、これらの理由により、光ファイバ１１１
は構造上の非軸対称性を有している場合がある。また、
光ファイバ１１１は応力分布の非軸対称性を有している
場合もある。さらに、光導波路型回折格子素子１１０
は、屈折率変調形成時の紫外光照射条件に因り屈折率変
調の非軸対称性を有している場合がある。このような非
軸対称性に因る複屈折が存在すると、光導波路型回折格
子素子１１０およびこれを含む光部品１００は、偏波モ
ード分散や偏波依存損失を有することになる。
【００２４】図４は、光導波路型回折格子素子１１０の
群遅延時間の波長依存性を説明する図である。この図に
は、Ｘ偏波成分およびＹ偏波成分それぞれの群遅延時間
の波長依存性が示されている。非軸対称性に因る複屈折
が存在すると、Ｘ偏波成分およびＹ偏波成分それぞれの
群遅延時間の波長依存性は、波長軸に対して互いにシフ
トしたものとなる。ブラッグ条件を満たすブラッグ波長
をλBとし、複屈折率をＢとすると、両者の波長シフト
量Δλは、
【数１】 なる近似式で表される。偏波モード分散（ＰＭＤ: Pola
rization Mode Dispersion）は、群遅延時間の傾斜（す
なわち波長分散値Ｄ）に波長シフト量Δλを乗じたもの
であるから、
【数２】 なる式で表される。
【００２５】図５は、光導波路型回折格子素子１１０の
損失の波長依存性を説明する図である。この図には、Ｘ
偏波成分およびＹ偏波成分それぞれの損失の波長依存性
が示されている。非軸対称性に因る複屈折が存在する
と、Ｘ偏波成分およびＹ偏波成分それぞれの損失の波長
依存性は、波長軸に対して互いにシフトしたものとな
る。ブラッグ条件を満たすブラッグ波長をλBとし、複
屈折率をＢとすると、両者の波長シフト量Δλは、上記
(1)式で近似される。偏波依存損失（ＰＤＬ: Polarizat
ion Dependent Loss）は、損失の傾斜に波長シフト量Δ
λを乗じたものであるから、
【数３】 なる式で表される。
【００２６】上記(2)式および(3)式から判るように、偏
波モード分散ＰＭＤおよび偏波依存損失ＰＤＬそれぞれ
は複屈折率Ｂに依存している。また、複屈折率Ｂは、上
述したように、光ファイバ１１１の構造および応力それ
ぞれの非軸対称性や、屈折率変調の非軸対称性に依存し
ている。
【００２７】そこで、本実施形態に係る光部品１００
は、光導波路型回折格子素子１１０に対してｙ軸方向の
荷重を付与することで、光学特性（偏波モード分散また
は偏波依存損失）を調整する。荷重付与に因り光導波路
型回折格子素子１１０に生じる応力は、光ファイバ１１
１が本来有する残留応力とは別のものであって、荷重付
与方向に応じた非軸対称性を有している。光導波路型回
折格子素子１１０にｙ軸方向の荷重Ｗが加えられること
により、光導波路型回折格子素子１１０にｘ軸方向の応
力σxが生じ、ｙ軸方向の応力σyが生じる。これらのパ
ラメータの間には、
【数４】 なる近似関係式がある。
【００２８】また、光弾性定数をＣ1，Ｃ2とすると、加
えられた荷重Ｗに基づく光導波路型回折格子素子１１０
の複屈折率Ｂ1は、
【数５】 なる式で表される。ここで、光弾性定数Ｃ1の値は７．
４２×１０-6であり、光弾性定数Ｃ2の値は４．１０×
１０-5である。上記(4)式および(5)式から判ように、荷
重Ｗの付与に因り生じる複屈折率Ｂ1は、荷重Ｗの大き
さにより調整することが可能であり、また、光導波路型
回折格子素子１１０に荷重Ｗが加えられる方向により調
整することも可能である。
【００２９】この結果、光導波路型回折格子素子１１０
の複屈折率Ｂは、荷重が付与されていない状態で既に有
している固有の複屈折率に、荷重Ｗの付与に因り生じた
複屈折率Ｂ1を加えたものとなる。すなわち、光導波路
型回折格子素子１１０の複屈折率Ｂは、荷重Ｗの大きさ
又は方向により調整が可能である。そして、上記(1)式
〜(3)式から判るように、光部品１００の偏波モード分
散ＰＭＤまたは偏波依存損失ＰＤＬは、荷重Ｗの大きさ
又は方向により調整が可能である。なお、光導波路型回
折格子素子１１０への荷重Ｗの付与方向の調整は、クラ
ンプ１４１，１４２により光導波路型回折格子素子１１
０を光軸周りに回転させることで可能である。
【００３０】図６は、本実施形態に係る光部品１００の
偏波モード分散の波長依存性を示す図である。同図
（ａ）は荷重Ｗが０ｇの場合を示し、同図（ｂ）は荷重
Ｗが１２５ｇの場合を示し、同図（ｃ）は荷重Ｗが１５
０５ｇの場合を示す。同図（ａ）〜（ｃ）それぞれで、
実線は計算結果を示し、破線は実測結果を示す。同図
（ａ）の計算時には、構造の非軸対称性に因る複屈折率
を２．０×１０-6とし、応力の非軸対称性に因る複屈折
率を０とし、全体の複屈折率Ｂを２．０×１０-6とし
た。同図（ｂ）の計算時には、構造の非軸対称性に因る
複屈折率を２．０×１０ -6とし、応力の非軸対称性に因
る複屈折率を１．７５×１０-6とし、全体の複屈折率Ｂ
を３．８×１０-6とした。同図（ｃ）の計算時には、構
造の非軸対称性に因る複屈折率を２．０×１０-6とし、
応力の非軸対称性に因る複屈折率を２２．１×１０-6と
し、全体の複屈折率Ｂを２３．１×１０-6とした。ま
た、ここでは、光導波路型回折格子素子１１０の回転方
位を一定に維持した。これらの図から判るように、荷重
Ｗの大きさによらず、偏波モード分散ＰＭＤの実測値と
計算値とは略一致した。また、荷重Ｗの大きさを調整す
ることで、偏波モード分散ＰＭＤを調整することができ
た。
【００３１】次に、本発明に係る光通信システムの実施
形態について説明する。図７は、本実施形態に係る光通
信システム１の構成図である。この光通信システム１
は、光送信器１０、光中継器２０および光受信器３０を
備えており、光送信器１０と光中継器２０との間に光フ
ァイバ伝送路４０が敷設され、光中継器２０と光受信器
３０との間に光ファイバ伝送路５０が敷設され、また、
光中継器２０には光ファイバ伝送路６０も接続されてい
る。光中継器２０内には光分波器２１が設けられてお
り、光受信器３０内には分散調整器３１および受光部３
２が設けられている。光分波器２１および分散調整器３
１それぞれは、上述した本実施形態に係る光部品１００
と同様の構成を有する。
【００３２】光送信器１０は、多波長の信号光を多重化
して光ファイバ伝送路４０に送出する。光送信器１０か
ら光ファイバ伝送路４０を伝搬してきて光中継器２０に
到達した多波長の信号光は、光中継器２０内の光分波器
２１により２つの波長域に分波されて、一方の波長域の
信号光は光ファイバ伝送路５０に送出され、他方の波長
域の信号光は光ファイバ伝送路６０に送出される。光中
継器２０から光ファイバ伝送路３０を伝搬してきて光受
信器３０に到達した多波長の信号光は、光受信器３０内
の分散調整器３１により分散補償されて、受光部３２に
より波長毎に受光される。
【００３３】このように、本実施形態に係る光通信シス
テム１では、光送信器１０から送出された多波長の信号
光は、光中継器２０内の光分波器２１により分波され
て、一方の波長域の信号光が光受信器３０に到達する。
また、光送信器１０から光受信器３０に到達する信号光
は、光受信器３０内の分散調整器３１により分散補償さ
れる。特に、本実施形態に係る光通信システム１では、
上述した本実施形態に係る光部品１００と同様の構成を
有する光分波器２１および分散調整器３１が用いられて
いるので、偏波モード分散または偏波依存損失が調整さ
れて、信号光の伝送品質が優れたものとなる。
【００３４】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明に
係る光部品は、光導波路肩回折格子素子を含むものであ
ればよく、上述した構成の光分波器や分散調整器に限ら
れない。
【００３５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係る光部品または光部品調整方法によれば、光導波路型
回折格子素子に対して側方より荷重が付与されること
で、この光導波路型回折格子素子を含む光部品の光学特
性（特に偏波モード分散または偏波依存損失）が調整さ
れる。また、本発明に係る光通信システムによれば、光
部品により光学特性が調整されて、信号光の伝送品質が
優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光部品１００の構成図であ
る。
【図２】本実施形態に係る光部品１００の一部構成図で
ある。
【図３】本実施形態に係る光部品１００に含まれる光導
波路型回折格子素子１１０の説明図である。
【図４】光導波路型回折格子素子１１０の群遅延時間の
波長依存性を説明する図である。
【図５】光導波路型回折格子素子１１０の損失の波長依
存性を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る光部品１００の偏波モード分
散の波長依存性を示す図である。
【図７】本実施形態に係る光通信システム１の構成図で
ある。
【符号の説明】
１…光通信システム、１０…光送信器、２０…光中継
器、３０…光受信器、１００…光部品、１１０…光導波
路型回折格子素子、１１１…光ファイバ、１２０…ダミ
ー材、１３１，１３２…平板、１４１，１４２…クラン
プ、１５０…光アイソレータ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 2H041 AA21 AB10 AB38 AC01 AZ05 AZ08 2H050 AC82 AC84 AD00 2H079 AA07 BA02 CA08 EA09 EB24 KA08 5K002 AA07 BA02 BA05 CA01 FA01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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と、 前記光導波路型回折格子素子に対して側方より荷重を付
    与する荷重付与手段と、 を備えることを特徴とする光部品。
  2. 【請求項２】 前記荷重付与手段は、前記光導波路型回
    折格子素子に対して側方より付与する荷重の大きさが調
    整可能である、ことを特徴とする請求項１記載の光部
    品。
  3. 【請求項３】 前記荷重付与手段は、前記光導波路型回
    折格子素子に対して側方より付与する荷重の方向が調整
    可能である、ことを特徴とする請求項１記載の光部品。
  4. 【請求項４】 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を含む光部品の光
    学特性を調整する方法であって、 前記光導波路型回折格子素子に対して側方より荷重を付
    与することで前記光部品の光学特性を調整する、ことを
    特徴とする光部品特性調整方法。
  5. 【請求項５】 前記光導波路型回折格子素子に対して側
    方より付与する荷重の大きさを調整することで前記光部
    品の光学特性を調整する、ことを特徴とする請求項４記
    載の光部品特性調整方法。
  6. 【請求項６】 前記光導波路型回折格子素子に対して側
    方より付与する荷重の方向を調整することで前記光部品
    の光学特性を調整する、ことを特徴とする請求項４記載
    の光部品特性調整方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の光部品を含み、信号光を
    伝送するとともに、この信号光の伝送品質を前記光部品
    により調整する、ことを特徴とする光通信システム。
JP2001356389A 2001-11-21 2001-11-21 光部品、光部品特性調整方法および光通信システム Pending JP2003156639A (ja)

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