JP2634694B2 - 光導波路が埋設されているトランスバース空間モード弁別フィルタ - Google Patents

光導波路が埋設されているトランスバース空間モード弁別フィルタ

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般的に光フィルタ、特に光導波路が組み
込まれている光フィルタに関するものである。
背景技術 従来、光ファイバのような種々の光導波路構造が既知
である。この光導波路は光ファイバコアの長手方向のよ
うな予め定めた光路に沿って光をガイドする。コアへの
入射光の波長に対するコアの断面区域すなわちコアの直
径に応じて、入射先はコア中を単一モード又はマルチモ
ードで伝播する。
ある用途において、導波路コア中を伝播する所定の周
波数のモード光を弁別できること、すなわち少なくとも
１個のモードの光をコアの入射端に向けて反射させて出
射させると共に残りのモード光をコアの他端に向けてほ
とんど影響を与えることなく伝播させることにより種々
のモード光を個別に処理できることは極めて有益であ
る。しかしながら、所定の周波数の光がマルチモード光
導波路又は光ファイバのコア中を伝播する間にいかにし
てモード弁別を行なうかについては依然として何ら提案
されていない。
また、例えば1988年２月16日に登録された通常の米国
特許第4,725,110号から、互いに180゜の角度をなす光フ
ァイバ軸線に対して２個の角度を以て光ファイバに入射
するコヒーレントな紫外線光ビームの干渉パターンをク
ラッドを通してコアに入射させることにより光ファイバ
コアに周期的な格子素子を形成することが既知である。
この格子素子形成の結果として、紫外放射干渉パターン
の露光によってコア中に永久的に形成される周期的な屈
折率変化によって回折格子素子が形成され、これら格子
素子はファイバ軸線に垂直に形成されると共にファイバ
軸線に沿って互いに等間隔で位置するので、これら格子
素子から構成される回折格子は、ファイバコアに入射し
伝播方向に沿って単一モードで伝播する光のうちある狭
い波長域の波長光だけをファイバ軸線に沿ってオリジナ
ルの伝播方向とは反対の方向に後方反射し、この反射光
は、オリジナル光がファイバコアに入射した位置までコ
ア中を伝播する。他方において、この回折格子は、上述
した狭い成頂域外の他の波長の単一モード光に対しては
透明であるから、この回折格子は他の波長光には何ら影
響を及ぼさない。しかしながら、上記特許公報では、こ
の技術を利用してマルチモード光ファイバのコア中に上
述した型式の永久的な回折格子素子を形成する可能性に
ついては言及されておらず、従って、この技術をマルチ
モードと共に利用する重要性及び所定の周波数の伝播光
に対する格子領域の効果については何ら開示されていな
い。
従って、本発明の総括的な目的は、従来技術の欠点を
解消することにある。
特に、本発明の目的は、この型式の既知のフィルタの
欠点を有しない光フィルタを提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、この種の光フィルタを
所定の周波数の種々のトランスバース空間モード光を弁
別することができるように発展させることにある。
さらに、本発明の別の目的は、所定の周波数のあるモ
ードの光をオリジナルの位置まで後方反射すると共に残
りのモード光をほとんど影響を与えることなく通過させ
る光フィルタを完成することにある。
さらに、本発明の付随的な目的は、構造が比較的簡単
で、安価に製造でき、容易に使用でき、信頼性の高い操
作性を有する上述した型式のモード弁別光フィルタを設
計することにある。
さらに、本発明の目的は、光が光導波路を通過する際
にモード弁別することにある。
発明の開示 以後の説明において明瞭になるこれらの目的及び他の
目的との調和において、本発明の１の構成は、伸長状の
マルチモードコアとクラッドとを有し、所定周波数の少
なくとも２個のモード光をコアの長手軸線に沿う伸長状
の光路に沿って伝播させる光導波路を含む光導波路モー
ド弁別光フィルタ装置に属する。少なくとも１個の格子
領域をコア中にその端部部分から離間した位置に埋設形
成する。この格子領域は、ほぼ等間隔で位置しコアの長
手軸線に対してほぼ垂直に延在する多数の格子素子を含
んでいる。格子素子は、光路中を伝播して入射する光を
オリジナルの伝播方向と反対の方向の光路に向けて反射
し、格子の間隔は、複数のモードのうちの１個のモード
の反射光が増強干渉すると共に他のモードの光はほとん
ど減衰することなくオリジナルの伝播方向に格子領域を
通過するように、前記１個のモード光の軸方向波長に関
係付ける。
図面の簡単な説明 添付図面に基いて本発明を詳細に説明する。
第１図は、本発明のモード弁別格子領域フィルタが設
けられているマルチモード光ファイバの長手方向部分を
示す側面図である。
第２図は、第１図のフィルタの透過率の軸方向波長依
存性を示すグラフであり、このフィルタの同一波長を有
する２個のモード光に対する異なる効果を示す。
発明の最良の実施形態 図面を詳細に参照するに、はじめに第１図を参照する
と、参照符号10は光導波路を示す。光導波路10は光ファ
イバとして形成されように図示され、この光ファイバは
比較的短い縦長部分だけが図示され、ファイバコア11と
これを被覆するファイバクラッド12とを含んでいる。フ
ァイバコア11は多数の格子素子14を含む格子領域13が形
成され、各格子素子はコア11の長手軸線に対してほぼ垂
直に延在する。格子素子14は光ファイバ10の長手方向に
沿って互いに等間隔で位置する。
格子素子14は前述した米国特許第4,725,110号に開示
されている方法で形成することができ、この特許公報の
開示内容は、いかにして本発明の光導波路の格子素子14
をコア11中に形成することができるかを理解するするた
めに必要な範囲について参考にする。基本的には、コア
11を、クラッド12を介してクラッドに悪影響を及ぼすこ
となく、干渉パターンで露光し、この干渉パターンは互
いに180゜の角度をなすコア11の長手軸線に対して各入
射角で光ファイバ10に入射する２本のコヒーレントな紫
外放射ビームの干渉作用によって作成する。この条件下
において、干渉縞（例えば、光強度ピーク）はファイバ
10中にコア11の長手軸線と垂直な方向に侵入し、コア11
中に各格子素子14を構成する永久的な屈折率変化を生じ
させる。連続する格子14は、ファイバコア11の長手方向
の全長に亘る領域にではなく、格子領域13に亘ってだけ
同一の周期で形成される。
本発明では、コア11は上述した技術を利用して永久的
に表面形成又は内部形成された格子素子14を有し、この
コア11は、所定の周波数の１個以上のモード光（基本モ
ード光）を伝播させることができ、すなわちコア11はマ
ルチモード光導波路の一部、特に図示の実施例において
はマルチモード光ファイバ10の一部となる。所定の周波
数の種々のトランスバースモード光がコア11の長手方向
に沿って伝播するので、いかなる高次モードの軸方向波
数は同一周波数の基本トランスバースモード光の波数と
は相異（低くなる）する。
この結果、格子領域13の格子素子14の周期を例えば上
記特許公報において検討されているように、干渉ビーム
の角度及び／又は紫外放射の波長を適切に選択すること
により、本発明によって構成した光導波路10のコア11中
を伝播するモード光のうちの１のモード光（好ましく基
本モード光）の波長の半分となるように選択すると、マ
ルチモード光ファイバ11を伝播する光のうち微小部分
は、格子素子14の存在に基く屈折率変化の結果とし各格
子素子14においてオリジナルの位置に向けて反射する。
格子素子14の累積的効果によって入射光のうち相当量が
反射し、反射光についてはその軸方向波長は、格子素子
14の周期に対する予め定めた比によって規定される中心
波長λを中心にして極めて狭い波長域内に存在し、格子
領域13に向けてマルチモードコア11を伝播する光のうち
残りの全て又はほとんど全ての光は格子領域13を透過す
る。第１図において、選択された軸方向波長域内の反射
光を矢印Ｒλで示し、この狭い波長域外の透過光を矢印
Ｔλで示す。
この軸方向波長選択性反射の効果を第２図に示す。第
２図において、ある使用条件下におけるある格子周期を
有する回折格子が形成されているマルチモード光ファイ
バ10の軸方向波長に対するファイバ透過特性を示す。透
過率曲線15は波長λ０（約576nm）において明らかに狭
い谷の部分16を有している。格子領域埋込型光ファイバ
の経験則によれば、透過率曲線15によって図示した透過
率スペクトラムＴλの谷の部分の光は入射位置に向けて
Ｒλとして反射する。
格子素子14の周期を上述したように適切に選択して透
過特性の谷部16を所定の周波数域の伝播光の基本モード
の軸方向波長に一致させれば（λ＝λ０に設定する）、
同一周波数域の隣接する高次のトランスバースモード光
は、破線17で示すように透過特性の谷部16から十分に離
間し波長λ０よりも低い軸方向波長λｈ付近の波長光と
なる。この結果、格子領域13は所定の周波数の高次のト
ランスバースモード光に対してほぼ透明になるので、こ
の高次のモード光は初期位置に反射されないことにな
る。従って、格子領域13は、所定の周波数の基本モード
光と高次モード光に対して異なる作用を及ぼすことによ
りこれらのモード光を弁別する。すなわち、図示の例に
おいては、基本モード光を反射し高次のモード光は減衰
させることなく透過する。従って、基本モード光及び高
次モード光は互いに明確に分離され、この結果各モード
光を種々の目的に用いることができる。
トランスバースモード弁別フィルタを構成する格子領
域13を上述した方法で、相当長の光導波路中に直接形成
する場合、明らかに顕著な作用効果が達成されるから、
上述した方法により又は他のいかなる方法によって上述
した性能を有する格子領域13が形成されている光導波路
（ファイバ）段は、単一モード導波路又はマルチモード
導波路のような他の構成素子と協働する光学系の独立し
た光学素子を構成することができる。
本発明を格子領域が形成されている光導波路の形態の
実施例を以て図示及び説明したが、本発明は上述した個
別の実施例だけに限定されるものではなく、本発明の保
設範囲は添付した請求の範囲に基づいて決定されるべき
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メルツ，ジェラルド アメリカ合衆国，コネチカット 06001, エイヴォン，ダヴェントリー ヒル ロ ード 77

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長手方向に離間した２個の端部部分を有す
    る伸長状のマルチモードコアを含み、かつ所定の周波数
    の少なくとも２個のトランスバース空間モード光を前記
    コアの長手軸線に沿う伸長状の光路に沿って案内できる
    光導波路と、 前記コアに形成され、長手方向にほぼ等間隔で前記長手
    軸線にほぼ垂直に延在する多数の格子素子を有し、前記
    光路を伝播し格子素子に入射する光を長手方向の伝播光
    路に沿ってオリジナルの伝播方向とは反対の方向に反射
    させる少なくとも１個の格子領域とを有し、前記格子素
    子の間隔を、前記モード光のうちの１個のトランスバー
    ス空間モード光の反射光が増強干渉すると共に他のトラ
    ンスバース空間モードの光がほとんど減衰することなく
    オリジナルの伝播方向に前記格子領域を通過するよう
    に、前記１個のトランスバース空間モード光の軸方向波
    長に関係付けて、構成したことを特徴とする光導波路ト
    ランスバース空間モード弁別光フィルタ装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記１個
    のトランスバース空間モードを前記所定周波数の基本の
    トランスバース空間モードとした光導波路トランスバー
    ス空間モード弁別光フィルタ装置。
JP3508983A 1989-12-26 1990-12-21 光導波路が埋設されているトランスバース空間モード弁別フィルタ Expired - Lifetime JP2634694B2 (ja)

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