【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明はファイバ回折格子の製造方法に関し、特に高速での光ファイバ通信に用いられる波長分散補償用ファイバ回折格子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信の高速化、大容量化に伴って光ファイバ通信の光加入者系への導入が進められている。伝送速度が高速になるに従って分散を補償する必要があり（低伝送損失である１．５ミクロン帯の光を用いる場合、１７ｐｓ／ｋｍ・ｎｍの波長分散がある）、伝送距離や外部の状況など個々の伝送状況に応じた補償を行う必要がある。このような分散補償を行うために、光ファイバのコア中へ回折格子を形成したファイバ回折格子が用いられる。
【０００３】
従来より、光ファイバのコア中へ回折格子を形成したファイバ回折格子は、ある波長の光を反射する特徴を持つ。従来のファイバ回折格子の一例を図８に示す。１１はファイバ回折格子、１２はファイバ回折格子が形成された光ファイバのコアであり、変調周期が一定である屈折率変調を有している。
【０００４】
しかしながら波長分散を補償するためには、ある程度の波長帯域にわたって反射特性を必要とすることから、光の波長により反射位置が異なるファイバ回折格子を用いる必要があり、光ファイバの長軸方向に向かって回折格子の周期を変化させた回折格子を作製することで実現できる。このようなファイバ回折格子の一例を図９に示す。２１はファイバ回折格子、２２はファイバ回折格子が形成された光ファイバのコアであり、屈折率の変調は光ファイバの長軸方向ｚに沿って変調周期が次第に大きくなるように構成されている。このように、光の波長により反射位置が異なるファイバ回折格子の特性を利用することで、分散補償を実現することができる（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
以下に、図面を用いて従来のファイバ回折格子の作製方法を説明する。
【０００６】
図１０は従来のチャープファイバ回折格子の作製における露光光学系の構造と作製方法を示しており、ファイバ回折格子の作製を行う光学系はエキシマレーザ１０３、位相マスク１０２、その他固定スリット、ミラーやレンズ、光学治具から構成されている。
【０００７】
従来では、光ファイバ１０１に位相マスク１０２を当て、エキシマレーザ１０３からの紫外光を露光することにより位相マスク１０２からの±１次光の干渉縞を光ファイバ１０１に照射し、光ファイバ１０１の長軸方向に向かって周期を変化させた回折格子を光ファイバ１０１のコア中に形成する。この方法によって、光の波長により反射位置が異なる特徴を持つファイバ回折格子を作製することができ、分散補償を実現するファイバ回折格子を得ることができる。
【０００８】
しかし、従来の方法では、ファイバ回折格子作製で紫外線の照射を受けた部分と受けていない部分との境界で急激な有効屈折率変化があるため、ファイバ回折格子を形成した終端面での光の干渉が影響し、群遅延曲線にリップル（細かいノイズ）が発生して直線性が悪くなる。
【０００９】
図１１に従来の方法で作製したファイバ回折格子の群遅延特性を示す。図１１のように、従来の方法で作製したファイバ回折格子の群遅延特性には１０〜５０ｐｓのリップルが生ずる。
【００１０】
このように、従来のファイバ回折格子の作製方法ではチャープ（屈折率変化の周期を連続的に変化）ファイバグレーティングの群遅延曲線の直線精度が低くなるため、精度の高い安定した分散補償をおこなうことができないといった欠点があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１２８５２４号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３７７５１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
光通信の光源とするフェムト秒光パルスの波長帯域は〜＜１０ｎｍと広帯域であるため、この広い帯域で分散を補償できるファイバ回折格子を作製することが要求される。これまでに作製されてきたチャープファイバ回折格子はチャープの緩やかな（小さい）位相マスクを用いて作製したもので、容易にチャープファイバ回折格子を光ファイバ中に形成できる。しかし、この従来方法で、フェムト秒光パルスに対応するような回折格子長が長く、広帯域で分散補償精度が高い安定したファイバ回折格子を作製するのは非常に困難であり、群遅延曲線上に発生するリップル（細かいノイズ）が分散補償へ影響することが考えられる。
【００１３】
広帯域の波長をカバーできるようにするため、チャープを大きく設定したファイバ回折格子には、その群遅延曲線上に大きなリップルが発生する。このリップルによる、フェムト秒光パルスの分散補償機能への悪影響として、伝送信号の劣化、伝送品質の低下が考えられる。
【００１４】
本発明は、フェムト秒光パルスでの光通信において、フェムト秒光パルスでの広帯域伝送を可能とする高精度の分散補償をおこなうため、群遅延曲線上に発生するリップルを低減することが可能な広帯域ファイバ回折格子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するための本発明は、紫外光を用いて光ファイバに回折格子を形成するための露光用のレーザ光を出力するレーザ光源と、前記レーザ光を通過させる開口部を有し且つ回転することで前記レーザ光の通過領域を限定する回転スリットと、前記回転スリットを通過したレーザ光を入射して回折光を生じさせる位相マスクと、前記レーザ光を遮蔽する遮光部を有し且つ回転することで前記レーザ光の通過領域を拡張する回転ネガスリットと、を有し、前記回転スリットと前記位相マスクとを用いて露光用のレーザ光を前記光ファイバの回折格子形成部に照射した後、前記位相マスクを外し且つ前記回転スリットを前記回転ネガスリットに変更して露光用のレーザ光を前記回折格子形成部に照射するように構成したファイバ回折格子の作製装置である。
【００１６】
また、本発明は、紫外光を用いて光ファイバに回折格子を形成するための露光用のレーザ光をレーザ光源から出力する工程と、前記レーザ光を通過させる開口部を有する回転スリットを回転させることで前記レーザ光の通過領域を限定していく工程と、前記回転スリットを通過したレーザ光を位相マスクに入射して回折光を生じさせる工程と、前記回折光を用いて前記光ファイバに屈折率変調を生じさせる工程と、前記位相マスクをレーザ光の通過経路から外し、且つ前記回転スリットを、前記レーザ光を遮蔽する遮光部を有する回転ネガスリットに変更する工程と、前記回転ネガスリットを回転させることで前記レーザ光の通過領域を拡張していく工程と、前記回転ネガスリットを通過したレーザ光を用いて前記光ファイバの回折格子形成部の有効屈折率の均一化を行う工程と、を有するように構成したファイバ回折格子の製造方法である。
【００１７】
また、本発明は、光ファイバのコア部に紫外光を照射して屈折率変調を与えることで回折格子を形成するファイバ回折格子の製造方法であって、光ファイバの回折格子形成部に対して照射強度分布がアボダイズを施した凸状となるように露光用紫外光を照射する紫外線露光第一工程と、前記紫外線露光第一工程の後、前記回折格子形成部の有効屈折率が長軸方向に沿って平均化されるように前記回折格子形成部に対して露光用紫外光を照射する紫外線露光第二工程と、を有するようにしたファイバ回折格子の製造方法である。
【００１８】
これにより、光ファイバへの紫外線照射量は均一化され、ファイバ回折格子を形成した終端部での急激な屈折率変化は解消するので、光ファイバの群遅延曲線上のリップルを低減させる効果を持つファイバ回折格子の作製が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、紫外光を用いて光ファイバに回折格子を形成するための露光用のレーザ光を出力するレーザ光源と、前記レーザ光を通過させる開口部を有し且つ回転することで前記レーザ光の通過領域を限定する回転スリットと、前記回転スリットを通過したレーザ光を入射して回折光を生じさせる位相マスクと、前記レーザ光を遮蔽する遮光部を有し且つ回転することで前記レーザ光の通過領域を拡張する回転ネガスリットと、を有し、前記回転スリットと前記位相マスクとを用いて露光用のレーザ光を前記光ファイバの回折格子形成部に照射した後、前記位相マスクを外し且つ前記回転スリットを前記回転ネガスリットに変更して露光用のレーザ光を前記回折格子形成部に照射することを特徴とするファイバ回折格子の作製装置であり、この作製装置を用いることで光パルスの分散補償を高精度かつ安定して行うことができるファイバ回折格子を作製できるという作用を有する。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、更に、レーザ光源から出力したレーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを固定し且つ回折格子形成部と平行な方向に移動可能な移動ステージと、を有することを特徴とする請求項１記載のファイバ回折格子の作製装置であり、レーザ光源から出力したレーザ光を均一に光ファイバに照射できるという作用を有する。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、回転スリットと回転ネガスリットとを同一の遮光板に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のファイバ回折格子の作製装置であり、回転スリットから回転ネガスリットへの変更を簡単に行うことができるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、紫外光を用いて光ファイバに回折格子を形成するための露光用のレーザ光をレーザ光源から出力する工程と、前記レーザ光を通過させる開口部を有する回転スリットを回転させることで前記レーザ光の通過領域を限定していく工程と、前記回転スリットを通過したレーザ光を位相マスクに入射して回折光を生じさせる工程と、前記回折光を用いて前記光ファイバに屈折率変調を生じさせる工程と、前記位相マスクをレーザ光の通過経路から外し、且つ前記回転スリットを、前記レーザ光を遮蔽する遮光部を有する回転ネガスリットに変更する工程と、前記回転ネガスリットを回転させることで前記レーザ光の通過領域を拡張していく工程と、前記回転ネガスリットを通過したレーザ光を用いて前記光ファイバの回折格子形成部の有効屈折率の均一化を行う工程と、を有するファイバ回折格子の製造方法であり、光パルスの分散補償を高精度かつ安定して行うことができるファイバ回折格子を作製できるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、光ファイバのコア部に紫外光を照射して屈折率変調を与えることで回折格子を形成するファイバ回折格子の製造方法であって、光ファイバの回折格子形成部に対して照射強度分布がアボダイズを施した凸状となるように露光用紫外光を照射する紫外線露光第一工程と、前記紫外線露光第一工程の後、前記回折格子形成部の有効屈折率が長軸方向に沿って平均化されるように前記回折格子形成部に対して露光用紫外光を照射する紫外線露光第二工程と、を有するファイバ回折格子の製造方法であり、光パルスの分散補償を高精度かつ安定して行うことができるファイバ回折格子を作製できるという作用を有する。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、紫外線露光第一工程は、露光用紫外光が通過する開口部を有する回転スリットを回転させて前記紫外光の透過領域を限定していくことにより、回折格子形成部の長軸方向のそれぞれの位置での前記紫外光の照射時間を調整することで、前記回折格子形成部の照射強度分布を、アボダイズを施した凸状とすることを特徴とする請求項５記載のファイバ回折格子の製造方法であり、回転スリットを用いることで光ファイバの回折格子形成部への紫外線照射強度分布を、容易にアボダイズ化した凸状とすることができるという作用を有する。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、紫外線露光第二工程は、露光用紫外光を遮蔽する遮光部を有する回転ネガスリットを回転させて前記紫外光の透過領域を拡張していくことにより、回折格子形成部の長軸方向のそれぞれの位置での前記紫外光の照射時間を調整し、前記回折格子形成部に対してアボダイズを施した凹状の照射強度分布を与えることで、前記回折格子形成部の有効屈折率を長軸方向に沿って平均化することを特徴とする請求項５または６記載のファイバ回折格子の製造方法であり、回転ネガスリットを用いることで光ファイバの回折格子形成部への紫外線照射強度分布を、容易にアボダイズ化した凹状とすることができるという作用を有する。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、回折格子形成部に露光用紫外光を照射したまま、前記回折格子形成部に対する前記紫外光の照射位置を前記回折格子形成部と平行な方向に移動させてスキャンニングすることで、前記回折格子形成部全体に前記紫外光を照射することを特徴とする請求項４から７のいずれか記載のファイバ回折格子の作製装置であり、レーザ光源から出力したレーザ光を均一に光ファイバに照射できるという作用を有する。
【００２７】
そして請求項９に記載の発明のように、露光用紫外光のスキャンニングは、前記紫外光を反射するミラーと、前記ミラーを固定し且つ回折格子形成部と平行な方向に移動可能な移動ステージと、を用いて行うことを特徴とする請求項８記載のファイバ回折格子の作製装置とするのが、好適である。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
従来の技術で説明したように、分散補償を行うためには、図９に示したような、屈折率の変調が光ファイバの長軸方向ｚに沿って変調周期が次第に大きくなるように構成されたファイバ回折格子を用いる。２１はファイバ回折格子、２２はファイバ回折格子が形成された光ファイバのコアである。
【００３０】
以上のようなファイバ回折格子における分散補償動作について簡単に説明する。波長分散している光は入力端からファイバ回折格子２１に入射する。ファイバ回折格子２１に入射した光はコア２２の屈折率変調の作用により、波長によって異なる反射位置ｚで反射する。
【００３１】
このように、波長分散している光を補償するには、屈折率変調の周期が連続的に変化し、かつ屈折率の変調は光ファイバの長軸方向ｚに沿って変調周期が次第に大きくなるように構成されている図９の構成を有するファイバ回折格子を用いることが必要であり、このファイバ回折格子を用いて、波長分散している光と逆の分散を与えることにより、光信号の分散を補償することができる。
【００３２】
以下に、分散補償を行う屈折率変調構造を有するファイバ回折格子の製造方法を、図１から図５を用いて説明する。
【００３３】
図１は分散補償用ファイバ回折格子の製造方法を示す概略図である。図１において、１はファイバ回折格子が形成される光ファイバ、２は回折周期が場所によって次第に変化するような構造の位相マスク、３は光ファイバ１のコアに屈折率変調を形成するための露光に用いる紫外光、４は位相マスク２によって回折された紫外光３の＋１次回折光、５は位相マスク２によって回折された紫外光３の−１次回折光である。６は回転スリット、７は回転ネガスリットである。
【００３４】
図１を用いて分散補償用ファイバ回折格子を作製する手順を説明する。はじめに、光ファイバ１を位相マスク２に接近させて配置する。次に、紫外光３を回転スリット６及び位相マスク２を通して光ファイバ１に照射する。紫外光３は、位相マスク２を通過すると＋１次光４と−１次光５に分けられて互いに干渉し、光ファイバ１のコアでは、紫外光３の干渉光の強度に対応し、屈折率の高低が形成される。結果として、位相マスク２のちょうど半分の周期の屈折率変調が光ファイバ１の中に形成される。
【００３５】
例えば、位相マスク２の左端からｚ（ｃｍ）の位置において１００７（ｎｍ）＋０．５６ｚ（ｎｍ）の回折周期の位相マスクを用いると、屈折率変調の周期が５０３．５（ｎｍ）±０．２８ｚ（ｎｍ）のファイバ回折格子を作製することができる。
【００３６】
以上のような工程において、回転スリット６を回転させずに紫外光３を照射した場合には、従来の技術に記載した例と同様に、ファイバ回折格子の終端面で光の干渉により、群遅延曲線にリップルが生じてしまう。そこで本実施の形態では、紫外光３の照射による露光を、回転スリット６及び回転ネガスリット７を用いて２段階の工程に分割して行うことで、ファイバ回折格子の終端面で光の干渉の影響を低減することが可能となった。以下に、その具体的な方法を説明する。
【００３７】
図２はファイバ回折格子の作製の一工程図（ａ）と、長軸方向における紫外線照射強度分布特性図（ｂ）及び波長特性図（ｃ）であり、図２（ａ）は図１記載の一工程を拡大したもので、紫外線露光の第一工程を示している。
【００３８】
また、図３はファイバ回折格子の作製に用いる露光用治具の構成を示す概略図で、図４はその露光用治具の設置方法を示す概略図であり、図４（ａ）は紫外線露光の第一工程における設置方法、図４（ｂ）は紫外線露光の第二工程における設置方法を示す。
【００３９】
紫外線露光の第一工程では、図１の右下及び図２（ａ）に記載のように、紫外光３を照射する際に回転スリット６を回転させることで、光ファイバ１に照射する紫外光３の照射強度を、図１の右下のグラフによる照射強度８のようにアボダイズを施した凸状の分布となるように露光する。このようなアボダイズを施した凸状の紫外線照射強度分布とするために本実施の形態では、図３に構成を示した露光用治具を用いる。これを用いることで、屈折率変調が連続的に変化しているコア部の長手方向の中央部に向かって凸状の紫外線照射強度の変化を与えることができる。
【００４０】
すなわち、図３記載の形状を有する遮光板すなわち回転スリット６を配置し、図４（ａ）記載のように露光用治具の回転スリット６の開口部のおよそ中心の高さが光ファイバ１の高さに合うようにセッティングし、回転ステージを回転させることで回転スリット６を回転させながら、光ファイバ１への紫外光３の照射を行う。
【００４１】
具体的には、紫外光３の照射領域が、光ファイバ１に屈折率変調が形成されている中央のみとなるまで照射したところ、すなわち、回転スリット６が９０°回転したところで、紫外線照射を止める。この結果、光ファイバの中央部に向かって紫外光の照射時間が異なるため、図２（ｂ）や図３右下のグラフに示す照射強度８のように中央部に向かって紫外線照射強度が、アボダイズを施された凸状の分布を有するファイバ回折格子で、且つ、位相マスク２による回折光が照射されているため屈折率変調が連続的に変化したファイバ回折格子が得られる。
【００４２】
このように、図２（ｂ）のような紫外線照射強度分布を光ファイバ１に与えた場合、回折格子の屈折率変調が連続的に変化するように設計された位相マスク２を介した回折光が照射されたため、図２（ｃ）のように長軸方向ｚに対する反射波長は次第に大きくなるような特性を有する回折格子が形成される。図２（ｃ）は、屈折率変調の変化が線形となるように位相マスクが設計された場合であり、反射波長も線形的に変化する。
【００４３】
しかし、光ファイバが受ける紫外線の照射量は、回転スリット６を用いたことで、図２（ｂ）のように長軸方向の位置ｚにより異なるため、光ファイバ１の長軸方向の位置に対する有効屈折率の分布は必ずしも一定とならず、反射波長のような線形も有さない。
【００４４】
従って、次に紫外線露光の第二工程を設け、図１の左下に記載のように、回転スリット６を回転ネガスリット７に変更して、紫外光３を照射する際に回転ネガスリット７を回転させることで、光ファイバ１に照射する紫外光３の照射強度を、図１の左下のグラフによる照射強度９のように、露光の第一工程でアボダイズを施した凸状分布とは逆の照射量分布（アボダイズを施した凹状分布）となるように、紫外線を露光する。この際、屈折率変調の連続的変化は既に第一工程により形成されているため、位相マスク２は外して露光を行う。
【００４５】
本実施の形態では、この紫外線露光の第二工程において、露光の第一工程で用いた図３記載の露光用治具を用いて露光を行う。この露光用治具は、回転スリットと回転ネガ部とが一つの遮光板に形成され、紫外光３が照射される高さを変えることでそれぞれ回転スリット６と回転ネガスリット７の役目を果たす。
【００４６】
この第二工程では、屈折率変調が連続的に変化しているコア部の長手方向の中央部に向かって、第一工程とは逆分布となる紫外線照射強度の変化を与えるために、図３記載の形状を有する遮光板すなわち回転ネガスリット７を配置し、図４（ｂ）記載のように回転ネガスリット７の高さが光ファイバ１の高さに合うようにセッティングし、回転ステージを回転させることで回転ネガスリット７を回転させながら、光ファイバ１に対して再度紫外光３の照射を行う。これにより、光ファイバの長軸方向での有効屈折率変化が与えられる。
【００４７】
具体的には、紫外光３の照射領域が、光ファイバ１に屈折率変調が形成されている中央まで照射したところ、すなわち、回転ネガスリット７が９０°回転したところで、紫外線照射を止める。この結果、光ファイバ１の中央部に向かって紫外光３の照射時間が異なるため、図１左下のグラフによる照射強度９のように中央部に向かって紫外線照射強度は、アボダイズを施された凹状の分布を有するように与えられる。
【００４８】
このように、２度目の紫外線照射で図１左下のような紫外線照射強度分布を光ファイバ１に与えた場合、１度目の紫外線照射による照射強度分布とは逆の強度分布が与えられるため、このような２度の紫外線照射によりファイバ回折格子形成部で光ファイバの紫外線強度分布が打ち消され、紫外線強度分布が均一化される。したがって、光ファイバ１の長軸方向ｚの位置に対する有効屈折率分布の関係は、結果として図５の点線で示したようになる。すなわち、１度目の紫外線照射時に位相マスクを介して照射されているため屈折率変調の周期は長軸方向に対して次第に大きくなり（図５の実線）、２度目の紫外線照射で紫外線照射強度分布が均一化されるため、光ファイバの有効屈折率は長軸方向ｚに沿って平均化されて一定となる（図５の点線）。
【００４９】
このように、アボダイズを施すような紫外線照射を２回行うことで紫外線強度分布を均一化したことにより、光ファイバの有効屈折率が平均化され、ファイバ回折格子を形成した終端面では屈折率差に起因する光の干渉を生じないファイバ回折格子を得ることが可能となる。
【００５０】
従来では、紫外線照射に固定スリットを使用していたため、紫外線照射の強度分布の変化と有効屈折率の均一化を図ることができず、ファイバ回折格子形成部の終端面で急激な屈折率変化の変動量を持つファイバ回折格子であったため、ファイバ回折格子を形成した終端面での干渉が影響し、群遅延曲線上にリップル（細かいノイズ）が発生するファイバ回折格子であった。
【００５１】
これに対して本実施の形態によるファイバ回折格子の製造方法によれば、遮光板としての回転スリットと回転ネガスリットに回転を加えた紫外線照射法を用いて２度の紫外線照射を行うことにより、光ファイバに対して紫外線照射強度分布の変化と有効屈折率の均一化とを与えることができ、光ファイバとファイバ回折格子形成部での急激な屈折率変化の変動を緩和し、ファイバ回折格子を形成した終端面での光の干渉を生じにくく、群遅延曲線上のリップルが低減された、分散補償精度の高い安定したファイバ回折格子を得ることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、回転スリットと回転ネガスリットとを同一の露光用治具に形成したが、別々に形成されたものを用いても構わない。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、（実施の形態１）によるファイバ回折格子の製造方法において、紫外線露光に使用するレーザビームが持つ、空間的な強度分布を補正することで、より安定した高精度なファイバ回折格子を作製する方法を、図１及び図６を用いて、以下に説明する。
【００５４】
分散補償用ファイバ回折格子を形成するには、前述のように、屈折率変調周期が次第に変化するような回折格子の形成が必要であるため、従来のような変調周期が一定のもの比べて、回折格子形成部の長さはかなり長く必要となる。したがって、露光光のビーム幅を拡げて回折格子形成部全体に一様に露光光を照射する方法があるが、例えば紫外線露光光源としてエキシマレーザを用いた場合には、そのレーザビームの有する空間的な強度分布は必ずしも一様ではなく、ビーム幅を拡げた場合にはそのような空間的な強度分布は顕著に現れる。このようにレーザビームが持つ空間的な強度分布は必ずしも一様ではないため、このようにビーム幅を大きく拡げて照射する方法でファイバ回折格子を作製した場合は、その分散補償精度が落ちてしまう。
【００５５】
しかしながら、露光光の強度分布自体を一様にするのは極めて困難であり、このようにビーム幅を拡げる方法は実質的に困難であるため、光ファイバが受光する受光量を均一化することで、レーザビームの有する空間的な強度分布の補正を行う。
【００５６】
したがって、分散補償用ファイバ回折格子を作成するには、図１右上に記載のように、露光用エキシマレーザからの紫外光３を、ミラーとスリット及び移動機構を用いて、光ファイバ１に対してスキャンニングすることにより、回折格子形成部全体に露光光を照射する。ただし、このようなスキャンニングを行う場合には、回転スリット６や回転ネガスリット７の回転動作とのタイミングを調整することが必要である。本実施の形態では、回転スリット６や回転ネガスリット７をステップ状に動作させるものとし、１ステップごとに露光光のスキャンニングを１回行い、回転スリット６や回転ネガスリット７が９０゜回転した時点で照射を終了するようにする。
【００５７】
すなわちこの補正方法は、光ファイバ１や位相マスク２のある受光位置に対し、照射されるレーザビームの空間的位置が常に同一な状態とならないよう、レーザビームを移動させることで、受光側でレーザ光の照射強度の均一化を図るものである。
【００５８】
図６は露光用レーザ光のスキャンニング装置を示す概略図である。図６に記載のように、スキャンステージにビームの反射ミラーをセットし、左右にステージを移動させることでビームのスキャンニングを行いながら光ファイバ１への紫外線照射を行い、ファイバ回折格子を作製する。
【００５９】
このように本実施の形態によれば、露光用のエキシマレーザのビームが持つ空間的な強度分布を、光ファイバが受けるレーザ光の紫外線照射強度分布を均一化することで補正できるため、この均一な強度での紫外線照射により、群遅延曲線上のリップル低減にも効果を有し、更に安定した高精度な分散補償用ファイバ回折格子を作製することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、スキャンステージにビームの反射ミラーをセットしてスキャンニングを行う方法を示したが、スキャンステージに直接露光用レーザ光源を搭載してスキャンニングを行っても良い。
【００６１】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００６２】
図１〜図６に示したファイバ回折格子作製装置（光学系）を用いて実際に行った、基本的なファイバ回折格子（グレーティング）の作製実施例を説明する。
【００６３】
実施の形態で説明したように、光ファイバ１に位相マスク２を当てエキシマレーザの紫外光３を露光することにより、ファイバコア中に屈折率の変調を与えて回折格子を作り込む位相マスク法で作製する。
【００６４】
露光の光学系は図１に示した通りである。露光用光源としてＫｒＦエキシマレーザを用い、エキシマレーザから出射された紫外光は波長２４８ｎｍ、ビーム断面形状は２２ｃｍ×７ｍｍの長方形である。本実施例では、ビームのパワ密度を約２５０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００６５】
光ファイバにエキシマレーザ光を照射するために、図６に示したような、ミラー、スリット、スキャンニングステージを有する露光用レーザ光のスキャンニング装置を用い、照射するエキシマレーザ光のビーム（２２ｍｍ×７ｍｍ）を幅２ｃｍのスリットを介して横方向へスキャンすることで、空間的強度分布を均一化し、光ファイバ１への照射を行った。スキャンの方法は、（実施の形態２）に記載のように、回転スリット６や回転ネガスリット７をステップ状に動作させ、１ステップごとに露光光のスキャンニングを１回行い、回転スリット６や回転ネガスリット７が９０゜回転した時点で照射を終了する。
【００６６】
位相マスク２は光ファイバ１に接近させ、照射光の光軸に対して垂直となるように調整した。これにより光ファイバ１への照射は位相マスク２を通過したビームにより行われ、ビームは位相マスクによって回折される。回折格子形成の条件として、中心周期 １．０７７５μｍ（中心波長１．５６０μｍ）、チャープ量 ０．０８３ｎｍ／ｃｍ、グレーティング長１２０ｍｍ、帯域８〜９ｎｍとなる位相マスクを用い、水素ローディングを施した光ファイバに当て、ＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）により、５０Ｈｚ、２６ｋＶ、２５０ｍＪのレーザ出力強度で紫外線露光し、ファイバグレーティングを作製した。
【００６７】
露光の際には、実施の形態で説明したような、開口部と凸部による自動回転式スリット／ネガスリットを有する図３に示した露光用治具を用い、アボダイズを施して凸状の照射強度分布となるような紫外線照射と、逆の強度分布（アボダイズを施した凹状）となるような紫外線照射とを行い、ファイバグレーティング有効屈折率の均一化を行った。
【００６８】
作製後に、作製したファイバグレーティングを用いて測定した遅延曲線の特性結果を図７に示す。この群遅延特性に現われるリップルは、約４ｐｓであり、図１１に示した従来の値に比べて１桁小さくなっている。
【００６９】
したがって図７に示すように、本発明による、紫外線露光の際のスキャンニングと、紫外線露光のアボダイズによる凸状及び凹状の照射強度分布化を行うことにより、広帯域チャープファイバ回折格子の遅延曲線上のリップル低減化という効果が得られた。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、作製したファイバ回折格子の遅延曲線上におけるリップル（細かいノイズ）が低減され、フェムト秒光パルス伝送における分散補償特性が高精度化されて伝送品質が向上するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による分散補償用ファイバ回折格子の製造方法を示す概略図
【図２】本発明の一実施の形態によるファイバ回折格子の作製の一工程図と、長軸方向における紫外線照射強度分布及び反射波長を示す特性図
【図３】本発明の一実施の形態によるファイバ回折格子の作製に用いる露光用治具の構成を示す概略図
【図４】本発明の一実施の形態によるファイバ回折格子の作製に用いる露光用治具の設置方法を示す概略図
【図５】本発明の一実施の形態により作製されたファイバ回折格子の長軸方向における屈折率分布を示す特性図
【図６】本発明の一実施の形態による露光用レーザ光のスキャンニング装置を示す概略図
【図７】本発明の一実施例による分散補償用ファイバ回折格子の製造方法を用いて作製したファイバ回折格子の群遅延曲線を示す特性図
【図８】従来のファイバ回折格子の構成を示す模式図
【図９】従来の分散補償用ファイバ回折格子の構成を示す模式図
【図１０】従来のファイバ回折格子の製造方法を示す模式図
【図１１】従来のファイバ回折格子の製造方法を用いて作製したファイバ回折格子の群遅延曲線を示す特性図
【符号の説明】
１ 光ファイバ
２ 位相マスク
３ 紫外光
４ ＋１次光
５ −１次光
６ 回転スリット
７ 回転ネガスリット
８ 回転スリットを通過する紫外光の照射強度
９ 回転ネガスリットを通過する紫外光の照射強度
１１、２１ ファイバ回折格子
１２、２２ コア
１０１ 光ファイバ
１０２ 位相マスク
１０３ ＫｒＦエキシマレーザ[0001]
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a fiber diffraction grating, and more particularly to a method for manufacturing a chromatic dispersion compensating fiber diffraction grating used for high-speed optical fiber communication.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in speed and capacity of information communication, introduction of optical fiber communication to optical subscriber systems has been promoted. It is necessary to compensate for dispersion as the transmission speed increases (when using light in the 1.5-micron band with low transmission loss, there is a chromatic dispersion of 17 ps / km-nm), transmission distance, external conditions, etc. It is necessary to perform compensation according to each transmission situation. In order to perform such dispersion compensation, a fiber diffraction grating having a diffraction grating formed in a core of an optical fiber is used.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a fiber diffraction grating having a diffraction grating formed in a core of an optical fiber has a feature of reflecting light of a certain wavelength. FIG. 8 shows an example of a conventional fiber diffraction grating. Reference numeral 11 denotes a fiber diffraction grating, and reference numeral 12 denotes a core of the optical fiber on which the fiber diffraction grating is formed, and has a refractive index modulation with a constant modulation period.
[0004]
However, in order to compensate for chromatic dispersion, reflection characteristics are required over a certain wavelength band. Therefore, it is necessary to use a fiber diffraction grating whose reflection position is different depending on the wavelength of light. This can be realized by manufacturing a diffraction grating in which the period of the diffraction grating is changed. FIG. 9 shows an example of such a fiber diffraction grating. Reference numeral 21 denotes a fiber diffraction grating, and reference numeral 22 denotes a core of the optical fiber on which the fiber diffraction grating is formed. The modulation of the refractive index is configured so that the modulation period gradually increases along the major axis direction z of the optical fiber. As described above, dispersion compensation can be realized by utilizing the characteristics of the fiber diffraction grating whose reflection position differs depending on the wavelength of light (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
Hereinafter, a conventional method for manufacturing a fiber diffraction grating will be described with reference to the drawings.
[0006]
FIG. 10 shows the structure and manufacturing method of an exposure optical system in manufacturing a conventional chirped fiber diffraction grating. The optical system for manufacturing the fiber diffraction grating includes an excimer laser 103, a phase mask 102, other fixed slits, mirrors and lenses. , And an optical jig.
[0007]
Conventionally, a phase mask 102 is applied to an optical fiber 101, and the optical fiber 101 is irradiated with an interference fringe of ± primary light from the phase mask 102 by exposing the optical fiber 101 to ultraviolet light from an excimer laser 103. A diffraction grating whose period is changed in the axial direction is formed in the core of the optical fiber 101. According to this method, a fiber diffraction grating having a characteristic that the reflection position varies depending on the wavelength of light can be manufactured, and a fiber diffraction grating that realizes dispersion compensation can be obtained.
[0008]
However, in the conventional method, since there is a sharp change in the effective refractive index at the boundary between the portion irradiated with ultraviolet light and the portion not irradiated with ultraviolet light in fabricating the fiber diffraction grating, the light at the end face where the fiber diffraction grating is formed is changed. The influence of interference causes ripples (fine noise) in the group delay curve, deteriorating the linearity.
[0009]
FIG. 11 shows a group delay characteristic of a fiber diffraction grating manufactured by a conventional method. As shown in FIG. 11, a ripple of 10 to 50 ps occurs in the group delay characteristic of the fiber diffraction grating manufactured by the conventional method.
[0010]
As described above, in the conventional method of fabricating a fiber diffraction grating, the linear accuracy of the group delay curve of the chirp (continuously changing the period of change in the refractive index) fiber becomes low, so that stable dispersion compensation with high accuracy must be performed. There was a disadvantage that it could not be done.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-7-128524
[Patent Document 2]
JP-A-11-337751
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Since the wavelength band of femtosecond light pulses used as a light source for optical communication has a wide band of ~ <10 nm, it is required to fabricate a fiber diffraction grating capable of compensating dispersion in this wide band. The chirped fiber diffraction gratings manufactured so far are manufactured using a phase mask having a gentle (small) chirp, and the chirped fiber diffraction grating can be easily formed in the optical fiber. However, with this conventional method, it is very difficult to produce a stable fiber diffraction grating with a long diffraction grating length corresponding to femtosecond optical pulses, high dispersion compensation accuracy over a wide band, and a group delay curve. It is considered that the generated ripple (fine noise) affects the dispersion compensation.
[0013]
In order to cover a broadband wavelength, a large ripple is generated on the group delay curve of a fiber diffraction grating whose chirp is set large. As an adverse effect on the dispersion compensating function of the femtosecond optical pulse due to the ripple, deterioration of a transmission signal and deterioration of transmission quality can be considered.
[0014]
The present invention, in optical communication with femtosecond optical pulses, performs high-precision dispersion compensation that enables broadband transmission with femtosecond optical pulses, so it is possible to reduce ripples that occur on the group delay curve An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a broadband fiber grating.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving this problem has a laser light source that outputs laser light for exposure for forming a diffraction grating in an optical fiber using ultraviolet light, and an opening that allows the laser light to pass therethrough. A rotating slit that limits the passage area of the laser light by rotating, a phase mask that generates the diffracted light by entering the laser light passing through the rotating slit, and a light shielding unit that shields the laser light; A rotating negative slit that expands the passage area of the laser light by rotating, and irradiating a laser beam for exposure to the diffraction grating forming portion of the optical fiber using the rotating slit and the phase mask. Thereafter, a fiber diffraction grating configured to remove the phase mask and change the rotation slit to the rotation negative slit so as to irradiate the diffraction grating forming section with laser light for exposure. It is a manufacturing apparatus.
[0016]
Further, the present invention provides a step of outputting a laser beam for exposure from a laser light source for forming a diffraction grating on an optical fiber using ultraviolet light, and rotating a rotary slit having an opening through which the laser beam passes. A step of limiting the laser light passing area, a step of causing the laser light passing through the rotary slit to enter a phase mask to generate diffracted light, and refracting the optical fiber using the diffracted light. Causing the rate modulation, removing the phase mask from the passage of the laser light, and changing the rotary slit to a rotary negative slit having a light shielding portion for blocking the laser light, Expanding the laser light passage area by rotating the laser light, and forming a diffraction grating of the optical fiber using the laser light passing through the rotating negative slit. And performing equalization of the effective refractive index of a method for producing a structure the fiber grating to have.
[0017]
Further, the present invention is a method for manufacturing a fiber diffraction grating, which forms a diffraction grating by irradiating ultraviolet light to a core portion of an optical fiber to give a refractive index modulation, wherein the method comprises: The ultraviolet light exposure first step of irradiating the ultraviolet light for exposure so that the irradiation intensity distribution becomes a convex subjected to avodization, and after the ultraviolet light exposure first step, the effective refractive index of the diffraction grating forming portion is the major axis direction A second ultraviolet exposure step of irradiating the diffraction grating forming portion with ultraviolet light for exposure so as to be averaged along the length of the fiber grating.
[0018]
As a result, the irradiation amount of ultraviolet light to the optical fiber is made uniform, and a sharp change in the refractive index at the end portion where the fiber diffraction grating is formed is eliminated, so that ripples on the group delay curve of the optical fiber are reduced. Fabrication of a fiber diffraction grating becomes possible.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention has a laser light source for outputting laser light for exposure for forming a diffraction grating on an optical fiber using ultraviolet light, and an opening for passing the laser light. And a rotating slit that limits the passage area of the laser light by rotating, a phase mask that causes the laser light that has passed through the rotating slit to enter and generates diffracted light, and a light shielding unit that shields the laser light. And a rotating negative slit for extending the passage area of the laser light by rotating, and irradiating a laser beam for exposure to the diffraction grating forming portion of the optical fiber using the rotating slit and the phase mask. After that, the phase mask is removed, and the rotating slit is changed to the rotating negative slit, and the laser beam for exposure is irradiated to the diffraction grating forming section, wherein the fiber diffraction grating is provided. A manufacturing apparatus, an effect that the fiber Bragg grating capable of performing dispersion compensation of an optical pulse accurately and stably by using the manufacturing apparatus can be manufactured.
[0020]
The invention according to claim 2 further includes a mirror that reflects the laser light output from the laser light source, and a moving stage that fixes the mirror and is movable in a direction parallel to the diffraction grating forming unit. 2. A fiber diffraction grating manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the optical fiber can be uniformly irradiated with laser light output from a laser light source.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the fiber diffraction grating manufacturing apparatus according to the first or second aspect, wherein the rotating slit and the rotating negative slit are formed on the same light shielding plate. There is an effect that the change to the slit can be easily performed.
[0022]
The invention according to claim 4 of the present invention includes a step of outputting, from a laser light source, an exposure laser beam for forming a diffraction grating on an optical fiber using ultraviolet light, and an opening through which the laser beam passes. A step of limiting the laser light passing area by rotating a rotating slit having the step of causing the laser light passing through the rotating slit to enter a phase mask to generate diffracted light, and using the diffracted light. Causing a refractive index modulation on the optical fiber, and removing the phase mask from the passage of the laser light, and changing the rotary slit to a rotary negative slit having a light blocking portion for blocking the laser light. Rotating the rotary negative slit to expand the laser light passage area; and using the laser light passing through the rotary negative slit to form the optical fiber. And a step of uniforming the effective refractive index of the diffraction grating forming section of the present invention, which is capable of producing a fiber diffraction grating capable of performing dispersion compensation of an optical pulse with high accuracy and stability. It has the action of:
[0023]
The invention according to claim 5 of the present invention is a method for manufacturing a fiber diffraction grating which forms a diffraction grating by irradiating ultraviolet light to a core portion of an optical fiber to give a refractive index modulation, and comprising: The ultraviolet light exposure first step of irradiating the ultraviolet light for exposure so that the irradiation intensity distribution has a convex shape subjected to avodization on the grating forming part, and after the first ultraviolet light exposure step, the diffraction grating forming part is effective. A UV exposure second step of irradiating the diffraction grating forming portion with exposure ultraviolet light so that the refractive index is averaged along the long axis direction, a method of manufacturing a fiber diffraction grating, comprising: Has a function of producing a fiber diffraction grating capable of performing the dispersion compensation with high accuracy and stability.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first step of ultraviolet exposure, a diffraction grating is formed by rotating a rotary slit having an opening through which ultraviolet light for exposure passes to limit a transmission region of the ultraviolet light. The irradiation time distribution of the ultraviolet light at each position in the major axis direction of the portion is adjusted, so that the irradiation intensity distribution of the diffraction grating forming portion has an avodized convex shape. The method for manufacturing a fiber diffraction grating according to the above, which has an effect that an ultraviolet irradiation intensity distribution to a diffraction grating forming portion of the optical fiber can be easily made to be an avodized convex shape by using a rotating slit.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the ultraviolet exposure second step, the rotating negative slit having a light-shielding portion for shielding the ultraviolet light for exposure is rotated to expand the transmission region of the ultraviolet light. By adjusting the irradiation time of the ultraviolet light at each position in the long axis direction of the forming portion, by giving a concave irradiation intensity distribution subjected to avodizing to the diffraction grating forming portion, the diffraction grating forming portion 7. The method for producing a fiber diffraction grating according to claim 5, wherein the effective refractive index is averaged along a major axis direction. This has the effect that the UV irradiation intensity distribution can be easily made into an avodized concave shape.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, the irradiation position of the ultraviolet light with respect to the diffraction grating forming unit is moved in a direction parallel to the diffraction grating forming unit while the ultraviolet light for exposure is irradiated to the diffraction grating forming unit. 8. The apparatus for producing a fiber diffraction grating according to claim 4, wherein the ultraviolet light is applied to the entire diffraction grating forming section by performing the shaping. This has the function of uniformly irradiating the optical fiber.
[0027]
As in the invention according to claim 9, scanning of the exposure ultraviolet light is performed by a mirror that reflects the ultraviolet light, and a movable stage that fixes the mirror and can move in a direction parallel to the diffraction grating forming unit. It is preferable to use the apparatus for producing a fiber diffraction grating according to claim 8, wherein
[0028]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
[0029]
(Embodiment 1)
As described in the related art, in order to perform dispersion compensation, the modulation of the refractive index is configured such that the modulation period gradually increases along the major axis direction z of the optical fiber as shown in FIG. A fiber grating is used. Reference numeral 21 denotes a fiber diffraction grating, and reference numeral 22 denotes an optical fiber core on which the fiber diffraction grating is formed.
[0030]
The dispersion compensation operation in the above-described fiber diffraction grating will be briefly described. The wavelength-dispersed light enters the fiber diffraction grating 21 from the input end. The light incident on the fiber diffraction grating 21 is reflected at a reflection position z that differs depending on the wavelength by the action of the refractive index modulation of the core 22.
[0031]
As described above, in order to compensate for wavelength-dispersed light, the period of the refractive index modulation changes continuously, and the modulation period of the refractive index gradually increases along the major axis direction z of the optical fiber. It is necessary to use a fiber diffraction grating having the configuration shown in FIG. 9 configured as described above, and by using this fiber diffraction grating to provide a dispersion opposite to the wavelength-dispersed light, the dispersion of the optical signal is reduced. Can be compensated for.
[0032]
Hereinafter, a method for manufacturing a fiber diffraction grating having a refractive index modulation structure for performing dispersion compensation will be described with reference to FIGS.
[0033]
FIG. 1 is a schematic view showing a method for manufacturing a dispersion-compensating fiber diffraction grating. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical fiber on which a fiber diffraction grating is formed, 2 denotes a phase mask having a structure in which the diffraction period changes gradually depending on the location, and 3 denotes an exposure for forming a refractive index modulation on the core of the optical fiber 1. Are the + 1st-order diffracted light of the ultraviolet light 3 diffracted by the phase mask 2, and 5 is the -1st-order diffracted light of the ultraviolet light 3 diffracted by the phase mask 2. Reference numeral 6 denotes a rotating slit, and reference numeral 7 denotes a rotating negative slit.
[0034]
A procedure for manufacturing a dispersion-compensating fiber diffraction grating will be described with reference to FIG. First, the optical fiber 1 is arranged close to the phase mask 2. Next, the optical fiber 1 is irradiated with the ultraviolet light 3 through the rotary slit 6 and the phase mask 2. When the ultraviolet light 3 passes through the phase mask 2, it is divided into + 1st-order light 4 and −1st-order light 5 and interferes with each other. In the core of the optical fiber 1, the refractive index corresponds to the intensity of the interference light of the ultraviolet light 3. Is formed. As a result, a refractive index modulation of exactly half the period of the phase mask 2 is formed in the optical fiber 1.
[0035]
For example, if a phase mask having a diffraction cycle of 1007 (nm) +0.56 z (nm) is used at a position of z (cm) from the left end of the phase mask 2, the period of the refractive index modulation is 503.5 (nm) ± 0.5. A fiber diffraction grating of 28z (nm) can be manufactured.
[0036]
In the above process, when the ultraviolet light 3 is irradiated without rotating the rotary slit 6, the group delay is caused by the interference of light at the end surface of the fiber diffraction grating as in the example described in the related art. Ripple occurs in the curve. Therefore, in the present embodiment, the exposure by the irradiation of the ultraviolet light 3 is divided into two steps by using the rotating slit 6 and the rotating negative slit 7, so that the interference of light at the end face of the fiber diffraction grating is prevented. The effect can be reduced. The specific method will be described below.
[0037]
FIG. 2 is a diagram (a) showing one process of fabricating the fiber diffraction grating, and FIG. 2 (b) is a diagram showing an ultraviolet irradiation intensity distribution characteristic in the major axis direction and FIG. 2 (c) is a wavelength characteristic diagram. This is an enlarged view of one step, showing the first step of ultraviolet exposure.
[0038]
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of an exposure jig used for producing a fiber diffraction grating. FIG. 4 is a schematic view showing a method of installing the exposure jig. FIG. FIG. 4B shows an installation method in the second step of ultraviolet exposure.
[0039]
In the first step of the ultraviolet exposure, as shown in the lower right of FIG. 1 and FIG. 2A, when the ultraviolet light 3 is irradiated, the rotating slit 6 is rotated to irradiate the optical fiber 1 with the ultraviolet light. Exposure is performed so that the irradiation intensity of No. 3 has an avodized convex distribution like the irradiation intensity of 8 in the lower right graph of FIG. In this embodiment, an exposure jig having the configuration shown in FIG. 3 is used in order to obtain a convex UV irradiation intensity distribution subjected to such avodization. By using this, it is possible to give a change in the ultraviolet irradiation intensity that is convex toward the central portion in the longitudinal direction of the core portion where the refractive index modulation is continuously changing.
[0040]
That is, a light shielding plate having a shape shown in FIG. 3, that is, a rotary slit 6 is arranged, and as shown in FIG. The optical fiber 1 is irradiated with the ultraviolet light 3 while rotating the rotary slit 6 by rotating the rotary stage by setting the height to match the height.
[0041]
Specifically, the irradiation of the ultraviolet light 3 is stopped until the irradiation region of the ultraviolet light 3 reaches only the center where the refractive index modulation is formed on the optical fiber 1, that is, when the rotation slit 6 is rotated by 90 °, the ultraviolet irradiation is stopped. . As a result, since the irradiation time of the ultraviolet light is different toward the center of the optical fiber, the irradiation intensity of the ultraviolet light toward the center is changed like the irradiation intensity 8 shown in the graph of FIG. A fiber diffraction grating having a convex distribution with an avodized shape and having a refractive index modulation continuously changed since the diffraction light is irradiated by the phase mask 2 can be obtained.
[0042]
As described above, when the ultraviolet irradiation intensity distribution as shown in FIG. 2B is given to the optical fiber 1, the diffracted light through the phase mask 2 designed so that the refractive index modulation of the diffraction grating changes continuously. Is irradiated, a diffraction grating having such a characteristic that the reflection wavelength in the major axis direction z gradually increases as shown in FIG. 2C. FIG. 2C shows a case where the phase mask is designed so that the change in the refractive index modulation is linear, and the reflection wavelength also changes linearly.
[0043]
However, since the irradiation amount of the ultraviolet ray received by the optical fiber differs depending on the position z in the long axis direction as shown in FIG. The distribution of the refractive index is not always constant, and does not have a linear shape like the reflection wavelength.
[0044]
Therefore, a second step of ultraviolet exposure is provided next, and as shown in the lower left of FIG. 1, the rotating slit 6 is changed to a rotating negative slit 7 and the rotating negative slit 7 is rotated when the ultraviolet light 3 is irradiated. By doing so, the irradiation intensity of the ultraviolet light 3 irradiating the optical fiber 1 is changed to the irradiation intensity opposite to that of the convex distribution subjected to the apodization in the first step of exposure, as indicated by the irradiation intensity 9 in the lower left graph of FIG. Exposure to ultraviolet light is carried out so as to have a volume distribution (a concave distribution subjected to avodization). At this time, since the continuous change of the refractive index modulation has already been formed in the first step, the exposure is performed with the phase mask 2 removed.
[0045]
In the present embodiment, in the second step of the ultraviolet exposure, the exposure is performed using the exposure jig shown in FIG. 3 used in the first step of the exposure. In this exposure jig, a rotating slit and a rotating negative portion are formed on one light-shielding plate, and serve as a rotating slit 6 and a rotating negative slit 7 by changing the height at which the ultraviolet light 3 is irradiated.
[0046]
In the second step, in order to give a change in the ultraviolet irradiation intensity having a distribution opposite to that of the first step, toward the center in the longitudinal direction of the core portion where the refractive index modulation is continuously changing, FIG. A light-shielding plate having the described shape, that is, a rotating negative slit 7 is disposed, and the height of the rotating negative slit 7 is set to match the height of the optical fiber 1 as shown in FIG. This causes the optical fiber 1 to be irradiated with the ultraviolet light 3 again while rotating the rotary negative slit 7. This gives an effective refractive index change in the major axis direction of the optical fiber.
[0047]
Specifically, when the irradiation region of the ultraviolet light 3 irradiates the optical fiber 1 to the center where the refractive index modulation is formed, that is, when the rotating negative slit 7 is rotated by 90 °, the ultraviolet irradiation is stopped. As a result, since the irradiation time of the ultraviolet light 3 is different toward the center of the optical fiber 1, as shown in the irradiation intensity 9 in the lower left graph of FIG. To have a distribution of
[0048]
As described above, when the ultraviolet irradiation intensity distribution as shown in the lower left of FIG. 1 is given to the optical fiber 1 by the second ultraviolet irradiation, an intensity distribution opposite to the irradiation intensity distribution by the first ultraviolet irradiation is given. By such two irradiations of ultraviolet light, the ultraviolet intensity distribution of the optical fiber is canceled in the fiber diffraction grating forming portion, and the ultraviolet intensity distribution is made uniform. Therefore, the relationship of the effective refractive index distribution with respect to the position in the major axis direction z of the optical fiber 1 is as shown by the dotted line in FIG. That is, since the light is radiated through the phase mask at the time of the first UV irradiation, the period of the refractive index modulation gradually increases in the long axis direction (solid line in FIG. 5). Is uniform, the effective refractive index of the optical fiber is averaged along the major axis direction z and becomes constant (dotted line in FIG. 5).
[0049]
As described above, by performing ultraviolet irradiation twice such as performing avodizing, the ultraviolet light intensity distribution is made uniform, so that the effective refractive index of the optical fiber is averaged, and the refractive index difference at the terminal surface where the fiber diffraction grating is formed. It is possible to obtain a fiber diffraction grating that does not cause light interference caused by the above.
[0050]
In the past, since a fixed slit was used for ultraviolet irradiation, it was not possible to achieve a change in the intensity distribution of the ultraviolet irradiation and a uniform effective refractive index. Since the fiber diffraction grating has a variation, the interference at the end face on which the fiber diffraction grating is formed affects, and the fiber diffraction grating generates ripples (fine noise) on a group delay curve.
[0051]
On the other hand, according to the method for manufacturing the fiber diffraction grating according to the present embodiment, by performing ultraviolet irradiation twice using an ultraviolet irradiation method in which a rotating slit and a rotating negative slit as a light shielding plate are rotated, The optical fiber can be provided with a change in the intensity distribution of ultraviolet irradiation and a uniform effective refractive index. It is possible to obtain a stable fiber diffraction grating with high dispersion compensation accuracy, in which light interference does not easily occur at the formed termination surface and ripples on the group delay curve are reduced.
[0052]
In this embodiment, the rotating slit and the rotating negative slit are formed on the same exposure jig, but may be formed separately.
[0053]
(Embodiment 2)
Next, in the method for manufacturing a fiber diffraction grating according to (Embodiment 1), a more stable and high-precision fiber diffraction grating is manufactured by correcting the spatial intensity distribution of a laser beam used for ultraviolet exposure. The method for performing this will be described below with reference to FIGS.
[0054]
In order to form a dispersion-compensating fiber diffraction grating, as described above, it is necessary to form a diffraction grating in which the refractive index modulation period changes gradually. The length of the diffraction grating forming portion needs to be considerably long. Therefore, there is a method in which the beam width of the exposure light is expanded to uniformly irradiate the entirety of the diffraction grating with the exposure light. For example, when an excimer laser is used as an ultraviolet exposure light source, the spatial The intensity distribution is not always uniform, and when the beam width is increased, such a spatial intensity distribution appears remarkably. Since the spatial intensity distribution of the laser beam is not always uniform, the dispersion compensation accuracy is reduced when a fiber diffraction grating is manufactured by irradiating the laser beam with a large beam width. .
[0055]
However, it is extremely difficult to make the intensity distribution of the exposure light uniform, and it is substantially difficult to expand the beam width in this way. Therefore, it is necessary to make the amount of light received by the optical fiber uniform. , The spatial intensity distribution of the laser beam is corrected.
[0056]
Therefore, in order to create a dispersion compensating fiber diffraction grating, as shown in the upper right of FIG. 1, ultraviolet light 3 from an excimer laser for exposure is applied to the optical fiber 1 using a mirror, a slit, and a moving mechanism. By performing the scanning, the entirety of the diffraction grating forming section is irradiated with exposure light. However, when performing such scanning, it is necessary to adjust the timing of the rotation operation of the rotating slit 6 and the rotating negative slit 7. In the present embodiment, the rotating slit 6 and the rotating negative slit 7 are operated in a step-like manner, and the scanning of the exposure light is performed once for each step, and the rotating slit 6 and the rotating negative slit 7 are rotated by 90 °. At this point, the irradiation is terminated.
[0057]
In other words, this correction method is to move the laser beam so that the spatial position of the irradiated laser beam is not always in the same state with respect to a certain light receiving position of the optical fiber 1 or the phase mask 2, so that the laser beam is received on the light receiving side. The purpose is to make the light irradiation intensity uniform.
[0058]
FIG. 6 is a schematic view showing a scanning device for laser light for exposure. As shown in FIG. 6, a beam reflection mirror is set on a scan stage, and the optical fiber 1 is irradiated with ultraviolet rays while scanning the beam by moving the stage left and right to produce a fiber diffraction grating. .
[0059]
As described above, according to the present embodiment, the spatial intensity distribution of the beam of the excimer laser for exposure can be corrected by making the ultraviolet light irradiation intensity distribution of the laser light received by the optical fiber uniform, so that this uniform Irradiation with ultraviolet light at a high intensity has an effect on reducing ripples on the group delay curve, and a more stable and highly accurate fiber grating for dispersion compensation can be manufactured.
[0060]
In the present embodiment, a method of performing scanning by setting a beam reflection mirror on the scan stage has been described. However, scanning may be performed by directly mounting a laser light source for exposure on the scan stage.
[0061]
【Example】
Next, a specific example of the present invention will be described.
[0062]
An example of manufacturing a basic fiber diffraction grating (grating) actually performed using the fiber diffraction grating manufacturing apparatus (optical system) shown in FIGS. 1 to 6 will be described.
[0063]
As described in the embodiment, the phase mask 2 is applied to the optical fiber 1 and exposed to the ultraviolet light 3 of the excimer laser to modulate the refractive index in the fiber core to form a diffraction grating. Make it.
[0064]
The optical system for exposure is as shown in FIG. A KrF excimer laser is used as an exposure light source, and the ultraviolet light emitted from the excimer laser has a wavelength of 248 nm and a beam cross-sectional shape of a rectangle of 22 cm × 7 mm. In this embodiment, the power density of the beam is about 250 mJ / cm. 2 And
[0065]
In order to irradiate the optical fiber with the excimer laser light, an excimer laser light beam (22 mm × 22 mm ×) is used by using an exposure laser light scanning device having a mirror, a slit, and a scanning stage as shown in FIG. 7 mm) was scanned in the horizontal direction through a slit having a width of 2 cm, so that the spatial intensity distribution was made uniform and the optical fiber 1 was irradiated. As described in (Embodiment 2), the scanning method is such that the rotating slit 6 and the rotating negative slit 7 are operated in a step-like manner, and scanning of the exposure light is performed once for each step. The irradiation is terminated when the rotating negative slit 7 rotates 90 °.
[0066]
The phase mask 2 was brought close to the optical fiber 1 and adjusted so as to be perpendicular to the optical axis of the irradiation light. Thus, the irradiation of the optical fiber 1 is performed by the beam that has passed through the phase mask 2, and the beam is diffracted by the phase mask. Optical fibers loaded with hydrogen using a phase mask having a center period of 1.0775 μm (center wavelength of 1.560 μm), a chirp amount of 0.083 nm / cm, a grating length of 120 mm, and a band of 8 to 9 nm were used as conditions for forming the diffraction grating. And exposed to ultraviolet light with a KrF excimer laser (λ = 248 nm) at a laser output intensity of 50 Hz, 26 kV and 250 mJ to produce a fiber grating.
[0067]
At the time of exposure, using the exposure jig shown in FIG. 3 having an automatically rotating slit / negative slit formed by an opening and a projection as shown in the embodiment, avodicizing is performed, and a convex irradiation is performed. Irradiation with ultraviolet light to obtain an intensity distribution and irradiation with ultraviolet light to obtain an opposite intensity distribution (concave shape subjected to avodicing) were performed to uniform the effective refractive index of the fiber grating.
[0068]
FIG. 7 shows a characteristic result of a delay curve measured using the fabricated fiber grating after the fabrication. The ripple appearing in the group delay characteristic is about 4 ps, which is one digit smaller than the conventional value shown in FIG.
[0069]
Therefore, as shown in FIG. 7, by performing the scanning at the time of ultraviolet exposure according to the present invention and performing the irradiation intensity distribution of the convex and concave shapes by the avodization of the ultraviolet exposure, the delay curve of the broadband chirped fiber diffraction grating is obtained. The effect of reducing the ripple was obtained.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ripple (fine noise) on the delay curve of the manufactured fiber grating is reduced, the dispersion compensation characteristic in femtosecond optical pulse transmission is improved, and the transmission quality is improved. An advantageous effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a method of manufacturing a dispersion-compensating fiber diffraction grating according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram of fabricating a fiber diffraction grating according to an embodiment of the present invention, and a characteristic diagram showing a UV irradiation intensity distribution and a reflection wavelength in a major axis direction.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an exposure jig used for manufacturing a fiber diffraction grating according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a method of installing an exposure jig used for producing a fiber diffraction grating according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a refractive index distribution in a long axis direction of a fiber diffraction grating manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing an exposure laser beam scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a group delay curve of a fiber diffraction grating manufactured using the method of manufacturing a dispersion-compensating fiber diffraction grating according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing a configuration of a conventional fiber diffraction grating.
FIG. 9 is a schematic view showing a configuration of a conventional fiber grating for dispersion compensation.
FIG. 10 is a schematic view showing a conventional method of manufacturing a fiber diffraction grating.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a group delay curve of a fiber diffraction grating manufactured by using a conventional method for manufacturing a fiber diffraction grating.
[Explanation of symbols]
1 Optical fiber
2 Phase mask
3 UV light
4 +1 order light
5-1 Primary light
6 Rotating slit
7 Rotating negative slit
8. Irradiation intensity of ultraviolet light passing through the rotating slit
9 Irradiation intensity of ultraviolet light passing through the rotating negative slit
11, 21 Fiber grating
12, 22 cores
101 Optical fiber
102 Phase mask
103 KrF excimer laser
