JP2647747B2 - 光の方向転換をするとともに焦点合せするブラッグ回折格子加工を内部に施した光導波路構成、該導波路、及びその製造方法 - Google Patents

光の方向転換をするとともに焦点合せするブラッグ回折格子加工を内部に施した光導波路構成、該導波路、及びその製造方法

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JP2647747B2 JP2413689A JP41368990A JP2647747B2 JP 2647747 B2 JP2647747 B2 JP 2647747B2 JP 2413689 A JP2413689 A JP 2413689A JP 41368990 A JP41368990 A JP 41368990A JP 2647747 B2 JP2647747 B2 JP 2647747B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に言って光導波路
に関連し、特に光の向きを変えるブラッグ回折格子を内
部に設けた光導波路、とりわけファイバ、このような光
導波路を利用した光学システム、及びこのような光導波
路を製造する方法に関連する。
【０００２】
【従来の技術】導波路の中間位置において光を導波路に
挿入したり、別の中間位置から光を取り出したりするた
めに、導波路の内部に回折格子加工を施した構成が光フ
ァイバを含む種々の光導波路において知られている。例
えば、Ａｂｅｒｓｏｎ Ｊｒ．らの特許で１９８８年６
月７日発行の米国特許Ｎｏ．４，７４９，２４８は、単
一モードの光ファイバから放射を取り出したり、または
単一モードの光ファイバへ放射を送入するためのデバイ
スを開示している。この特許は、光ファイバの少なくと
もコア部分において適当な周期性の間隔を持つ回折格子
を形成することによって光ファイバ内の導波モードをト
ンネリング漏洩モードに変換したり、またはこの逆の変
換をすることが可能であること、及びガイドモードを漏
洩モードに変換することによってガイドモードをファイ
バのコア部分からクラッディングへ移動させて最終的に
はファイバ全体から移動させるか、またはファイバの外
部からの適当な波長の光を回折格子の方へ向けてファイ
バのクラッディング内で伝搬させ回折格子によりファイ
バコア内の導波モードに変換することで、適当な波長の
光をコア内に入射させて、導波モードを形成することが
可能であることを開示している。この発明では、回折格
子は機械的に、若しくは光弾性効果または光屈折効果を
利用して形成されており、いずれの場合にもこの回折格
子は或る同一の光学的性質を持ったファイバのコア領域
が光ファイバの長手方向軸に対して垂直に配置されるよ
うに形成されることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような方式は、あ
る種の応用に対しては満足のゆく結果が得られるが、光
ファイバから取り出し、または入射させる光のパワーに
非常に大きな損失を生じるという重大な欠点がある。こ
の理由は、少なくとも部分的には次の事実に帰すること
ができる。すなわち、回折格子がコアの長手方向軸に垂
直に配置されているので導波モードから漏洩モードへの
変換及び漏洩モードから導波モードへの変換がファイバ
の軸を中心として一様な分布で起こり、このためファイ
バから光を取り出すのにこの方式を使用する場合には、
漏洩モードの主要部分が検出用装置によっては捕えられ
ず、またクラッディングモード及びこのモードを回折格
子により導波コアモードへと変換してコア内へ光を入射
させるのにこの方式を使用する場合には、大部分の漏洩
モードはファイバコアを迂回してしまう。
【０００４】また同様に、例えば共有特許である１９８
８年２月１６日出願発行の米国特許Ｎｏ．４，７２５，
１１０により、ファイバの軸に対する相互角が互いに１
８０度の補角である２つの角度となるようにして光ファ
イバに向けられた２つのコヒーレントな紫外線ビームの
干渉縞を、クラッディングを通してファイバコアに、照
射することによって、周期的な回折格子を光ファイバコ
アに形成させうることが、既に知られている。こうする
と回折格子はファイバの長手方向軸に垂直な方向を向く
ため、この回折格子はファイバコアの中を伝搬方向に向
かって導かれ、 伝搬するように入射された光のうちの非
常にせまい範囲の波長を持つものだけをファイバー軸に
沿って元々の伝搬方向とは反対の方向に反射させる。ま
た、このように反射された光は、コアの中を元々の光が
ファイバ内へ入射された位置へと戻ることになる。一
方、この回折格子は、前述の狭い帯域幅以外の波長の光
に対しては透明であり、このような光の進行方向への伝
搬に対しては影響を与えない。このような方式は次のよ
うな制限があることがわかる。すなわちこのような方式
は、ファイバ端部以外の任意の位置においてある程度以
上の量の光を取り出したり、または光をファイバ内へ入
射させたりすることには適していない。
【０００５】このような問題は、係属中の共通の出願人
による米国特許出願番号（Ｄｏｃｋｅｔ Ｒ−３２５
８）において扱われている。そこで示されている解決策
では、ファイバコアなどの導波領域の縦方向の軸に対し
て斜めに回折格子要素の書き込みを行い、このようにし
て形成された回折格子が、導波領域の長手方向に延びる
第１の経路と、回折格子と導波路の外部の間の少なくと
も一つの第２の経路との間の光を、リディレクト（ｒｅ
ｄｉｒｅｃｔ：方向を変える）、すなわち反射しようと
する光の長手軸方向の波数または波長に応じた方向に向
けて反射させる。この第２の経路は、導波路の長手方向
存在する回折格子に係わる寸法に実質的に対応した寸法
を有することが示されている。この第２の経路には、回
折格子を導波路から光を取り出すのに使用するかまたは
導波路内へ光を入射させるのに使用するかに応じて、フ
ァイバから発射された光を焦点合わせするか、または外
部の光源から回折格子に向けられた光をコリメートする
ための外部レンズが使用されている。このようなレン
ズ、すなわち典型的には複雑な構成で非常に効果的であ
るレンズを設けることによって、装置のコストがかなり
増加し、これによって装置の商業的な価値は低下する。
更に、装置の初期設定を行う場合や装置の動作期間中に
おいて、調節を行わなければならないという問題に直面
する。
【０００６】したがって、本発明の一般的な目的は、従
来の技術の欠点を回避することである。
【０００７】特に、本発明の目的は、かかる埋込型の反
射構成要素を有する光導波路であって、この種のタイプ
の周知の構成のものに伴う欠点のないものを提供するこ
とである。
【０００８】更に本発明の別の目的は、光導波路のコア
とコアの外側に延び焦点または焦点領域を通過する空間
的に制限された経路との間の制限された範囲内におい
て、所定の波長の光結合効率を高くするような方法で、
光の向きを変える構成を開発することである。
【０００９】更に本発明の別の目的は、上記のタイプの
回折格子を埋め込んだ光導波路を利用した光学系を工夫
することであり、この光学系は光導波路へ入射させる際
及び導波路から取り出す際の光結合を効率的にするとと
もに、このような光を焦点合わせをするように構成され
る。
【００１０】更に本発明の他の目的は、構成が簡単で製
造コストが安く、使用が容易で、動作の信頼性が高くな
るように上述のタイプの光学系を設計することである。
【００１１】本発明に付随する目的は、光導波路のコア
内に埋込型のタップを形成する、効率及び信頼性の高い
方法を開発することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これらの目的、及び以下
に明らかにする目的を達成するための、本発明の一つの
特徴は光導波路の光をリディレクトする構成にある。こ
の構成には少なくとも２つの離れた端部が含まれ、所定
の軸に沿って延びている第１の経路内において端部間で
光を導くことができる固体材料の導波路部分を含んでい
る。本発明においては、少なくとも一つの回折格子領域
が、端部から離れた位置における導波路部分に埋め込ま
れているとともに、この回折格子領域は多数の回折格子
要素を有している。この回折格子要素は、また、軸方向
において互いにある間隔で延在し、かつ、第１の経路と
導波路の外側において焦点と回折格子領域の間に延びて
い る少なくとも一つの第２の経路との間で反射させる軸
に応じて傾けられている。更に第１の光学手段が設けら
れ、これは第１及び第２の経路のうちの一方に光を導く
とともに、この光を回折格子領域に導いていて、回折格
子素子により上記第１または上記第２のそれぞれの経路
のうちの互いに他方の経路に向けて別経路を通してきた
光と同位相であり、かつ、中心波長を中心とする波長幅
を有する光を反射させるようになっている。また、第２
の光学手段を有しており、この第２の光学手段は、第２
の経路内を伝達する光を捕捉するためのものである。
【００１３】本発明は、また、他の一面として、回折格
子領域を形成する方法に関する。この方法は、導波路部
分にコヒーレントな２つの紫外線ビームの干渉縞を照射
し、これらのビームの回折格子領域の中央部における導
波路部分の長手方向軸に対する角度を、干渉縞の縞模様
（例えば強度のピーク）が導波路の部分に所定の傾き角
度で当たるように選び、縞模様の強度によって導波路部
分の屈折率に永久的な変異を起こさせ、これによって上
述の回折格子素子を形成するものである。干渉するビー
ムのうちの一方の位相面を曲げておくか、この回折格子
を形成している間、またはこれを使用する際に回折格子
領域を曲げておき、これによって回折格子素子に前述の
焦点合わせの効果を付与することができる。回折格子用
の第１の屈折率の一連の変化の他に、これに重なるよう
に、この第１の屈折率の一連の変化方向と垂直方向に第
２の一連の屈折率の変化を設け、焦点合わせさせるよう
になっていてもよい。本発明はまた新規な製品、すなわ
ち、導波路、特に光ファイバを提供でき、この光導波
路、すなわち光ファイバは、少なくとも上述の光を反射
させるような上述の本発明の方法を用いて製造された回
折格子領域を有してなる。
【００１４】
【作用】本発明の光導波路によれば、ファイバの端部の
一方からかなり離れて位置する回折格子領域においてフ
ァイバから出た後に、ある狭い波長帯域の反射光を容易
に捕えることができ、また、このような光を外部のレン
ズまたはこれと同様な外部のフォーカス用の構成を特に
用いることなく、離れた位置から容易にファイバ コアに
送入できる。
【００１５】
【実施例】本発明を以下の添付図面を参照しつつより詳
細に説明する。
【００１６】図１より分かるように、参照番号１０は光
導波路を特定する。光導波路１０は光ファイバのコアを
構成するものとして示されており、この中で相対的に短
い長手方向部分だけが図示されている。希望する場合に
は、光ファイバの分野において周知である、図示されて
いないクラッディングをファイバコア１０の回りに設け
ることもできる。このファイバコア１０には、多数の回
折格子要素１２からなる回折格子領域１１が含まれてい
る。
【００１７】ここで前述の米国特許出願番号Ｎｏ．（Ｄ
ｏｃｋｅｔ Ｒ−３２５８）の多くの部分は、本発明を
完全に認識し理解するのに必要であり、かつ、この出願
にも引用できるので、本発明が解決した問題を理解する
ための補助的な意味合いから、先の米国特許出願におい
て開示した構成についてここで短く説明しておくのが適
当と考えられる。この構成では、それぞれの回折格子素
子はコアの縦方向の軸に対して実質的に同じ角度αで延
在しており、これらの回折格子素子は光ファイバの縦方
向について見ると互いに等しい間隔で配置されている。
回折格子素子はコアの回折格子領域に形成され、これら
は好ましくは、回折格子素子を書き込むことができるゲ
ルマニウムをドープした石英ガラス、または同様のガラ
スからなる。回折格子素子は、２つの紫外線放射ビーム
の干渉縞をコアに照射することによってこの部分に刻印
し、印加し、することで埋め込まれている。こうして得
られた周期的な回折格子素子は屈折率摂動により生じ、
これはコアに紫外線の放射を照射することによって永久
的に残すことができる。この方法は、コアの材質の紫外
線吸収帯域における光の、ファイバ１０を横切る向きの
照射に応じる一次吸収プロセスを利用している。この回
折格子は、好ましくはクラッディングを通して、そして
このクラッディングには影響を与えずに、コアの縦方向
の軸に対して傾き角αで延在している面に対して対称に
光ファイバに入射する２つのコヒーレントなビームを用
いて、側方からコアを照射することで形成しているの
で、コヒーレントな入射ビームの干渉によって生じる干
渉縞の強さのピーク及びこれによって形成される回折格
子要素はこの面に平行に延在し、回折格子要素間の間隔
は等しくなる。このような照射によって、回折格子領域
に永久的な屈折率の変化が引き起こされ、実際に、回折
格子に到達した光を効果的に反射できる位相型回折格子
を形成する。
【００１８】ファイバコアを通して伝搬される光、また
はコア内へ入射される光のうちで、回折格子要素が存在
することによる屈折率の変化の結果、それぞれの回折格
子素子において反射される光の割合は非常に小さいが、
いくつかの回折格子素子の累積的な効果によって、この
回折格子素子の間隔の周期性に対して決まっている波長
λを中心として非常に狭い範囲内の波長の光のうちのか
なりの部分が反射されることになる。更に、このように
回折格子素子の一つにおいて光ファイバの外側に反射さ
れたこの狭い波長範囲の光は、他の回折格子素子によっ
て反射される光に対して次のような位相関係を持つ。す
なわち、累積的に反射された光のビームが破壊的に干
渉、回折してしまって、放出された光が実質的には失わ
れないような実質的に平面的な波面を持つような位相関
係を持つ。更に、このように遠ざかるように反射された
光のビームは、そのいくらかは周囲の方向に広がるとは
いえ、光ファイバの回り全体に伝搬されるのではなく、
光ファイバの外側に向かって前述の傾き角αによって決
まる単一の方向に沿って伝搬する。これによってこのよ
うに遠ざかる光を捕らえることが容易となり、このよう
に実際に捕えられる光の比率が増加する。
【００１９】同様にして、コヒーレントな光が光ファイ
バコアに入射された場合には、この光のパワーを光ファ
イバの周囲全体に分布させることなく、このような光の
パワーの全てを前述の経路と実質的に一致する単一の方
向に沿って、かつ、コアの長手方向軸と必要な角度αを
なして、このパワーを前述の中央の波長λの周囲の狭い
帯域内にある波長を持つ光が伝搬するように、回折格子
領域の全体にわたって導けば十分である。このような光
のうちでそれぞれの回折格子要素において方向を変えら
れる光の割合は小さいが、このように反射された光のう
ちかなりの割合が、コアに沿ってて長手軸方向に伝搬す
るようにコア内へと反射される。この効果は、それぞれ
の回折格子素子において反射された部分的な量の光の間
の強め合う干渉に帰すことができ、また、この部分的な
量の光は長手軸方向に連続している回折格子素子の一つ
において反射されるものをいう。この強め合う干渉は、
一つの中心波長の値λだけに限られるものではないが、
強め合う干渉の結果として生じる外部の経路角度は、そ
れぞれの中心波長λに特有のものである。
【００２０】上記の特許出願において説明した構成は、
特定の用途については有利であるが、次のような欠点を
持っている。すなわち、回折格子領域は有限の、しかし
相対的にはかなりのコアの長さを占め、そして回折格子
素子によって外側の経路へと反射された部分の光量は、
互いに実質的に平行に伝達されるので、長手軸方向のコ
アの軸に平行な外側経路の寸法は、回折格子領域の長手
軸方向長さに実質的に等しい。第２の経路へ発せられた
光を効率的に捕えるために、上記の特許出願では、この
ような部分的な量の光を光検出器やその他の受光コンポ
ーネント上に集中させまたは焦点を合わせるように、外
部レンズ若しくは機能的に等価な外部光学素子を使用す
ることを提案している。反対に、外部の光源から発せら
れた光を、コア内に効率的に送入するために、上記と同
種のまたは同等の外部光学機器によって回折格子領域に
到達する前にコリメートされ、回折格子領域全体をカバ
ーするように拡大しなければならない。このようにする
と構成が複雑になり、結果的にコストが上昇し、また芯
だしの問題が生じる。
【００２１】ここで再び図１に戻ると、この図に示され
ている概念は（残りの図においても同様に）、上で説明
した原理に基づいているということができる。すなわ
ち、回折格子素子１２は、コア１０の回折格子領域を２
つの入射紫外線ビームの干渉縞に照射することによって
コア１０に刻まれたものであるが、これまでに説明した
状況とは異なり、回折格子１１には２次的な屈折率変化
が加えられている。
【００２２】本発明に対応するように図１に示されるタ
イプの回折格子１１を刻み込む直接的な方法は、導波路
若しくは光ファイバコア１０に、少なくとも一つが適当
な曲率の位相面を持っている、複数の入射紫外線放射ビ
ームに照射することである。この適当な曲率を有する位
相面は、例えば入射ビームを適当な配置のレンズを通過
させることにより得られる。これと関連して、ファイバ
内のブラッグ回折格子１１は線形位相アレーと考えるこ
とができ、またはこれに模することができる。屈折率の
変化は入射バウンドモードの僅かの部分を反射パターン
として反射させ、この反射パターンは回折格子要素の周
期間隔、傾き、回折格子領域の長さ、光の波長、導波路
の断面積、及びこのモードスペクトルによって決定され
る。仮に回折格子の周期Λが、上記の特許出願において
議論した構成のように一定だとすると、反射パターンは
狭いが、円錐状に広がった扇形の強度分布となる。本発
明の場合には、このパターンを回折格子の周期または波
数Ｋ＝２π／Λを変化させることで、接近した領域にあ
る焦点線（ｆｏｃａｌ ｌｉｎｅ）に沿って焦点が合わ
される。図１に示すように、回折格子１１は、直線的に
変化する回折格子の波数または２次の位相を有してお
り、狭いが広がった扇形の反射を、導波路１０の長手軸
方向の面内の点Ｐ（ｘ ０ ，ｚ ０ ）における焦点線上にに
焦点を合わせ、フレネルレンズ（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅ
ｎｓ）としての作用をしている。例えばＣｈａｐｍａｎ
＆ Ｈａｌｌ（１９８３）から出版されているＡ．
Ｗ．ＳｎｙｄｅｒとＪ．Ｄ．Ｌｏｖｅの「光導波路理
論」と題された本の２２章ｐｐ４６０−４６３などか
ら、ファイバコア内の弱い屈折率の変動は、バウンドモ
ード形状、上記回折格子周期（又は波数）及び強度とに
よって規定される点電流双極子として作用することが知
られている。ファイバ近くのフレネルゾーンでは、長手
軸方向の面内回折フィールド（ｘ０，ｚ０）はフレネル
変換によって次のように表わすことができる。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここで、ｎはクラッディングの屈折率、Ｌ
は回折格子の長さ、ｋは自由空間の波数、βはバウンド
モードの伝搬定数を示す。
【００２５】仮にＫ＝Ｋ０＋ｋｎｘ／２ｚ０とおくと、
【００２６】
【数２】 となる。
【００２７】上式から、光はＰ（ｘ ０ ，ｚ ０ ）における
線焦点（ｌｉｎｅ ｆｏｃｕｓ）に集光され、この際の
角度ａｒｃｔａｎ（ｘ ０ ，ｚ ０ ）は、焦点合わせされな
い回折格子タップの場合のようにＫ ０ 及びｋｎの値によ
って決定される。回折格子１１に対して双方向的な効果
を持たせると、外部の光源から発せられる適当な波長の
光が回折格子１１へ向かう途中で焦点線Ｐ（ｘ ０ ，
ｚ ０ ）を通り、かつ、ここに焦点を合わせられている場
合には、上記回折格子１１は、このような光を反射 して
導波路１０内において長手軸方向に伝搬するように導波
路１０内へ入射させることになる。
【００２８】上記回折格子１１の同様な焦点合わせ効果
は、上記光ファイバすなわち光導波路を円弧状、又はこ
れとは別のいかなる凹面曲線状に曲げながら、上記回折
格子１１を、上記導波路１０の上記長手方向軸の接線方
向に対して上記回折格子１１の中心において角度αで延
びている面に対して対称となった上記入射紫外線放射ビ
ームに曝露して書き込むようにしても得ることができる
し、直線上に導波路１０を延ばしておいて上記回折格子
１１を書き込んだ後図２のようにして使用しても上記同
様の効果を得ることができる。ここで、導波路１０を曲
率半径ρｃを有する円弧に曲げることによって、位相の
変化が導入される。
【００２９】回折格子の周期及び傾きが光を導波路の軸
と垂直に反射するように設定されている場合には、この
ファイバの曲がりによってパターンはρｆ＝ρｃの線に
沿って焦点合わせする。
【００３０】図３は、上で述べたタイプの２つの導波路
１０及び１０′を利用した光学的な配置を例示してい
る。すなわちこのそれぞれには位相が変化した回折格子
１１及び１１′が設けられ、一方は焦点線Ｐ（ｘ０，ｚ
０）の周囲に位置する物体１３を照射するためのもの
で、他方は物体１３を通過する光（混濁度を測定する場
合など）、または物体１３から放射される光（蛍光を測
定する場合など）を捕えるためのものである。回折格子
１１及び１１′は、測定しようとするパラメータに応じ
て、同じ波長の光を反射してもよいし、異なる波長の光
を反射してもよい。導波路１０または１０′のうち、そ
れぞれ対となる別の導波路が受け取る光の量が、測定し
ようとするパラメータの大きさを示している。
【００３１】これまで説明してきた構成は、導波路、す
なわち光ファイバ１０から遠ざかるように発せられた光
を焦点線上に焦点合わせするが、前述したように、この
ような光導波路が光ファイバによって構成される場合に
は、放出される光線は、導波 路１０の周囲の方向に広が
る扇形となる。しかしながらある状況の下では、このよ
うに遠ざかる光を焦点線上ではなく焦点上に焦点合わせ
することが望ましい。このことは特に、導波路が図４に
示すようにマルチモードの導波路である場合には可能と
なる。図４においては、導波路１０の回折格子領域１１
を、別の干渉する一対の紫外線ビームに露出させて、元
々のブラッグ面に垂直な面内においてこの導波路、すな
わち光ファイバ１０に２次的な位相変化を設けること
で、少なくとも部分的なフレネルフォーカシングを行う
ことによって達成できることが示される。図４の線Ａ−
Ａに沿って切った、導波路１０の屈折率の変化のグラフ
を図５に示す。
【００３２】光導波路及び関連する装置の特定の構成を
具体化したものとして本発明を例示し説明してきたが、
本発明はこの特定の例に限定されるものではなく、この
発明の保護範囲はもっぱら添付した特許請求の範囲のみ
から判断される。
【００３３】
【発明の効果】同一方向に焦点合わせしつつ反射させる
ことによる特別な利点は、回折格子領域１１をファイバ
コア１０から光を取り出すのに使用したり、または回折
格子領域１１を光を発射させるのに使用して、この光を
ファイバコア１０に導入するのに使用するに際し、λの
周囲の選ばれた狭い波長帯域の光の少なくともかなりの
量を回折格子領域１１を越えて導波路、すなわち、ファ
イバコア１０を通して伝搬するスペクトルから除去する
ということだけではなく、より重要なことは、ファイバ
コア１０の端部の一方からかなり離れて位置する回折格
子領域においてファイバコア１０から出た後にλの周囲
の狭い波長帯域の反射光を容易に捕えられるというこ
と、または、このような光を外部のレンズまたはこれと
同様な外部の焦点合わせ用の構成を用いることなく、こ
のような離れた位置において容易にファイバコア１０に
導入できるということである。このように本発明の傾い
た回折格子素子１２を含む回折格子領域１１は、ファイ
バコア１０の内部に波長選択性のタップを構成し、また
同時にタップとして使用したときにはこのような光を焦
点に焦点合わせしたり、または、回折格子１１に行く途
中にこのような焦点を通 る外部の光を導波路内で長手軸
方向に伝搬するように導波路、すなわち、光ファイバ１
０へと入射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って埋め込まれた、ファイバコア内
へのファイバの外側の焦点を通る光またはファイバコア
からの光を反射させるのに使用する回折格子領域が与え
られた光ファイバの軸に沿ったかなり拡大した断面図で
ある。
【図２】図１と同様で、しかし回折格子領域の形成時ま
たは回折格子領域の使用時において、曲がったコースで
光ファイバが延ばされているのを示している。
【図３】図２と同様であるが、しかし、互いに対向する
ようにして配置された図２の２つのファイバを用いて、
その一方は光を焦点領域に発し、そのうちの他方は光を
焦点領域から受光するために使用する構成を示した図で
ある。
【図４】焦点に向けて焦点合わせできるように、２つの
互いに垂直に屈折率が変化する系によって形成された回
折格子を持つ導波路の一部を切り取ったかなり拡大した
斜視図である。
【図５】図４の線Ａ−Ａ上において、導波路の中央から
の距離による屈折率の変化をグラフとして示したもので
ある。
【符号の説明】
１０ 光導波路コア １２ ブラッググレーティング １３ 焦点領域
フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム ウェイン モーリィ アメリカ合衆国，コネチカット，ウエス ト ハートフォード，ホワイトヒル ド ライブ 67 (72)発明者 アーノルド リロイ ウイルソン アメリカ合衆国，コネチカット，ボルト ン，エンリコ ロード 45 (56)参考文献 特開 昭62−124510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−144609（ＪＰ，Ａ) 特表 昭62−500052（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの互いに距離をおいた端部を有し、
    所定の軸に沿って延在する第１の経路内の少なくとも前
    記両端部の間で光を導くことができる固体材料からなる
    導波路部分を含んでいる光導波路と、 前記端部から離れた位置において前記導波路部分に埋設
    された少なくとも１つの回折格子領域を有し、この回折
    格子領域は、前記第１の経路と前記光導波路の外側に延
    在し、かつ、前記光導波路から所定の距離にある焦点と
    前記回折格子領域とを結ぶようにして延びた少なくとも
    一つの第２の経路との間で回折格子要素に達した光を反
    射させているとともに、前記軸方向にそれぞれが離間
    し、かつ、この軸に対して傾いた角度となっている多数
    の回折格子要素を有しており、 さらに光を前記第１及び第２の経路の一方へ向かわせる
    とともに、前記回折格子要素に向かわせて、それぞれ前
    記第１の経路と前記第２の経路のうちの互いに他方の経
    路である第２及び第１の経路へと反射させるための第１
    の光学手段と、 前記他方の経路内を伝搬される光を捕えるための第２の
    光学手段と、を有している光導波路構成において、 前記光導波路は、光ファイバであることを特徴とする光
    を反射し、同時に焦点合わせをする構成の光導波路構
    成。
  2. 【請求項２】 ２つの互いに距離をおいた端部を有し、
    所定の軸に沿って延在する第１の経路内の少なくとも前
    記両端部の間で光を導くことができる固体材料からなる
    導波路部分を含んでいる光導波路と、 前記端部から離れた位置において前記導波路部分に埋設
    された少なくとも１つの回折格子領域を有し、この回折
    格子領域は、前記第１の経路と前記光導波路の外側に延
    在し、かつ、前記光導波路から所定の距離にある焦点と
    前記回折格子領域とを結ぶようにして延びた少なくとも
    一つの第２の経路との間で回折格子要素に達した光を反
    射させているとともに、前記軸方向にそれぞれが離間
    し、かつ、この軸に対して傾いた角度となっている多数
    の回折格子要素を有していることを 特徴とする光導波路
    において、 前記光導波路は、光ファイバであることを特徴とする光
    を反射し、同時に焦点合わせを行う光導波路。
  3. 【請求項３】 光導波路の細長い固体部分に選定した回
    折格子領域内において光を反射し、かつ、焦点合わせを
    するための埋設された回折格子を形成する方法であっ
    て、 少なくとも一方の位相面が曲がっている２つの互いにコ
    ヒーレントな紫外線放射のビームを形成するステップ
    と、 固体部分にこの２つのビームを固体部分の長手方向軸に
    対して傾いた角度で延びている面に対して対称となるよ
    うに選んだ入射角度で横切るようにして導き、互いにコ
    ヒーレントに干渉させて前記回折格子領域内において強
    度ピークを持つ干渉縞を生成させて複数の永久的に埋設
    された回折格子要素を形成するステップであって、この
    回折格子要素は、固体部分を通して長手軸方向に延びる
    第１の経路と前記光導波路の外側に延在し、かつ、前記
    光導波路から所定の距離にある焦点と前記回折格子領域
    とを結ぶようにして延びた少なくとも一つの第２の経路
    との間で回折格子要素に達した光を反射させるような角
    度及び間隔で配置するステップからなる、光を反射させ
    ると同時に焦点を結ばせる埋め込み型回折格子を光ファ
    イバ内に製造する方法。
  4. 【請求項４】 光導波路の細長い固体部分に選定した回
    折格子領域内に光をリディレクトし焦点合わせをするた
    めに埋設された回折格子を形成する方法であって、 ２つの互いにコヒーレントな紫外線輻射のビームを形成
    するステップと、 この２つのビームをそれぞれの角度が対称面に対して対
    称となるように空間領域内へ導いて、前記空間領域内で
    前記対称面に平行に延在するする強度ピークを有する干
    渉縞を形成させるステップと、 前記空間領域に、前記面が回折格子領域の実質的に中央
    部分に固体部分の軸に対して所定の傾き角となるように
    回折格子領域を置き、前記干渉縞を前記固体部分内へ延
    ばすことで前記干渉縞の強度の変化に応じて回折格子領
    域内において周期的に屈折率が繰り返すように変化して
    いる回折格子素子を形成するステップと 、 回折格子領域として使用する位置に前記回折格子領域を
    位置決めするステップと、 前記回折格子領域を、前記回折格子形成ステップと位置
    決めステップのうちの一方のステップの期間中に曲がっ
    た軸上に延在させるか、又は、他のステップの期間中に
    はまっすぐな軸上延在させて、前記回折格子要素を使用
    すると、固体部分を通って長手軸方向に延在する第１の
    経路と、前記導波路の外部に延在し、かつ、前記導波路
    から所定の距離の位置にある焦点と前記回折格子領域と
    の間を結ぶ少なくとも一つの第２の経路との間で回折格
    子素子に到達する光を反射するように、前記回折格子要
    素の互いの方向を配列し、かつ、離間させるようにする
    ステップからなる、光を反射し、同時に焦点を結ばせる
    ように埋め込み型回折格子を光ファイバ内に形成する方
    法。
JP2413689A 1989-12-26 1990-12-25 光の方向転換をするとともに焦点合せするブラッグ回折格子加工を内部に施した光導波路構成、該導波路、及びその製造方法 Expired - Lifetime JP2647747B2 (ja)

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