JP3338337B2 - 光フィルタの製造方法および光フィルタ製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光フィルタの製
造方法および光フィルタ製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信分野では、波長フィルタや
分散補償器などの光フィルタとして、ファイバブラッグ
グレーティング（以下、ＦＢＧと略称する。）が多用さ
れている。このＦＢＧは、光ファイバのコアに対して周
期的な屈折率変化を施して形成する。周期的な屈折率変
化（屈折率変調）は、例えば位相マスク法により形成す
る（文献１「米国特許５３６７５８８号」参照）。

【０００３】位相マスク法では、位相マスクを介して光
ファイバに紫外線光を照射する。位相マスクは紫外線光
に対して透明な板状体である。この板状体の表面には複
数個の凹部が形成されている。各凹部は所定の間隔をも
って直線的に配列している。これら凹部により紫外線光
が回折される。その回折光の強度は、凹部の配列間隔
（ピッチ）に応じた位置で強められたり弱められたりす
る。

【０００４】一方、光ファイバのコアは、紫外線光によ
ってその屈折率が変化する材料で形成されている（この
ような光ファイバを光感光性ファイバと称する。）。上
述した回折光が光ファイバに対して照射されるので、光
ファイバの延在方向（長手方向、光の導波方向）に沿っ
て、周期的な屈折率変調すなわちグレーティングがコア
に形成される。

【０００５】上述の位相マスクは、例えば文献２「ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ １８ｔｈ Ｍａ
ｒｃｈ １９９３ Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．６ ｐｐ．５
６６−５６８」に開示されている製造方法によって形成
される。また、ＦＢＧの反射波長帯域を広くしたい場合
には、凹部の配列方式を変えて、文献３「応用物理第６
６巻 １号 ｐｐ３３−３６（１９９７）」に開示され
ているチャープグレーティングの構造にすればよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＦＢＧ
のフィルタ特性、例えば反射波長帯域や反射スペクトル
のトップの平坦性などは、ＦＢＧのグレーティング書き
込み領域の長さすなわちグレーティング長に依存する。

【０００７】例えば、ＦＢＧで分散補償器を構成する場
合、反射波長帯域△λは次式（１）で表される。

【０００８】△λ＝２Ｌ／（Ｃ・Ｄ） ・・・（１） 但し、記号Ｌはグレーティング長を表し、記号Ｃは光の
速度を表し、記号Ｄは分散値を表している。

【０００９】上式（１）によれば、分散値Ｄを一定とし
たとき、グレーティング長Ｌが長ければ長いほど、反射
波長帯域△λが広がる。しかし、位相マスクのサイズは
それほど大きくできないのが現状である。例えば、位相
マスクを形成するためには、真空装置内での処理を必要
とするが、比較的大きな板状体は真空装置内に導入する
ことができない。従って、グレーティング長Ｌもそれほ
ど大きく形成することができない。従来方法では、せい
ぜい１００ｍｍ程度のグレーティング長ＬのＦＢＧしか
形成することができなかった。

【００１０】また、従来、反射スペクトルのサイドロー
ブの抑圧やトップの平坦性を図るために、例えば文献４
「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ２ｎｄ
Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９５ Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．３
ｐｐ．２２３−２２５」に開示されているアポダイズ
法が用いられる。このアポダイズ法では、ファイバの先
端領域と終端領域とにおける屈折率の変化を、ファイバ
の長手方向に沿ってベル状となるように連続的に変化さ
せる。

【００１１】しかしながら、従来の位相マスク法では、
上述したように１００ｍｍ程度の長さの位相マスクしか
用いることができない。従って、アポダイズ法の適用が
困難であり、十分な特性のＦＢＧを作成することができ
ない。

【００１２】従って、従来より、１００ｍｍよりも長い
グレーティング長のＦＢＧが形成可能であり、アポダイ
ズ法の適用が可能である製造方法の出現が望まれてい
た。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の光フ
ィルタの製造方法によれば、支持部材の上面に光感光性
ファイバをこの上面内にて螺旋状となるように延在させ
て設置する。また、前記光感光性ファイバの延在する方
向に沿って主面に複数個の凹部が周期的に設けられた位
相マスクを、前記支持部材の上面に対してその主面が平
行となるように、前記光感光性ファイバに対向させて設
置する。そして、前記位相マスクを前記支持部材に固設
した状態にして、この支持部材を、前記光感光性ファイ
バの螺旋中心を軸にして回転させる。一方、前記位相マ
スクを介して前記光感光性ファイバに対してビーム状の
紫外線光を照射する。この紫外線光により前記支持部材
の上面の端部から前記螺線中心にわたりこの上面を走査
して、前記光感光性ファイバのコアに周期的な屈折率変
調を形成する。このとき、前記光感光性ファイバに照射
される前記紫外線光の光量を、前記上面の位置に応じて
選択的に変化させている。

【００１４】このように、光感光性ファイバは、螺旋形
状（渦巻き形状）の平面パタンをなすように、支持部材
の上面に設置する。位相マスクは、その主面が支持部材
の上面と平行になるように対向させて設置する。その主
面には、光感光性ファイバと同じ螺旋形状をなすように
配列させた複数個の凹部が形成されている。従って、位
相マスクを支持部材に対向させたときに、光感光性ファ
イバに沿って凹部が配列する。

【００１５】また、支持部材の上面の一部に対して紫外
線光を照射しておき、回転部材により光感光性ファイバ
を回転させている。光感光性ファイバは、螺旋中心を通
って支持部材の上面に垂直な軸に関して回転する。そし
て、紫外線光の照射位置を支持部材の上面の端部から螺
旋中心にわたり移動させている。紫外線光は位相マスク
を介して光感光性ファイバに照射されるので、その回折
光が光感光性ファイバの全長にわたり順次に照射され
る。従って、光感光性ファイバの全長にわたり所望の屈
折率変調が形成される。

【００１６】このように、光感光性ファイバを、螺旋形
状の平面パタンをなすように設置させて、なるべく小さ
な平面スペース内に収めている。また、この光感光性フ
ァイバの設置方式に対応させて、位相マスクを構成する
凹部の配列を工夫している。従って、従来に比べて、位
相マスクの平面サイズを小さくすることができる。一
方、凹部を螺旋状に配列させて設けているので、その配
列長は従来に比べて長くできる。例えば、この製造方法
によれば、０．１ｍ〜４ｍの長さのグレーティングを形
成することが可能である。

【００１７】尚、上述した位相マスクの主面は、光感光
性ファイバと対向する側の面としてもよいし、あるい
は、光感光性ファイバと対向しない側（光源側）の面と
してもよい。しかし、後者の場合には、位相マスクの膜
厚分だけ回折光が伝播する距離が大きくなる。この場
合、回折光のコヒーレンスが低下してしまうおそれがあ
る。従って、前者の方が好ましい。

【００１８】また、上述したように、光感光性ファイバ
に照射される紫外線光の光量を、支持部材の上面の位置
に応じて選択的に変化させている。従って、光感光性フ
ァイバに照射される紫外線光の光量を、その延在する方
向に沿って選択的に変化させることが可能となる。よっ
て、例えば、光感光性ファイバの先端部分および終端部
分に照射される紫外線光の光量を連続的に変化させるこ
とができる。光感光性ファイバのコアは、照射される紫
外線光の光量が多いほど、大きな屈折率変化を示す。従
って、光感光性ファイバの先端部分および終端部分にお
ける屈折率を連続的に変化させる（アポダイズ法）こと
ができる。

【００１９】この発明の光フィルタの製造方法におい
て、好ましくは、前記回転の速度と前記走査の速度とを
同期させてあるのが良い。

【００２０】このようにすると、光感光性ファイバの先
端部分から終端部分にわたって、その延在する方向に沿
って順次に紫外線光を照射することができる。

【００２１】また、この発明の光フィルタの製造方法で
は、前記支持部材の上面に前記端部から前記螺線中心に
わたり順次に第１領域、第２領域および第３領域を画成
しておく。そして、前記紫外線光により前記第１、第２
および第３領域をこの順序で走査するとき、前記第１領
域では、前記光量が徐々に（すなわち時間経過に伴い連
続的に）増加するようにし、前記第２領域では、前記光
量が一定になるようにし、前記第３領域では、前記光量
が徐々に（すなわち時間経過に伴い連続的に）減少する
ようにしている。

【００２２】例えば、第１領域に光感光性ファイバの先
端部分が含まれるようにし、第２領域に光感光性ファイ
バの中間部分が含まれるようにし、第３領域に光感光性
ファイバの終端部分が含まれるようにしている。従っ
て、第１領域に延在する光感光性ファイバの部分では、
紫外線光により誘起されるコアの屈折率変化を光感光性
ファイバの延在方向に沿って徐々に大きくすることがで
きる。また、第２領域に延在する光感光性ファイバの部
分では、紫外線光により誘起されるコアの屈折率変化を
光感光性ファイバの延在方向に沿って一定にすることが
できる。また、第３領域に延在する光感光性ファイバの
部分では、紫外線光により誘起されるコアの屈折率変化
を光感光性ファイバの延在方向に沿って徐々に小さくす
ることができる。従って、アポダイズ法の手法を実行す
ることができる。

【００２３】この発明の光フィルタの製造方法の実施に
当り、前記光量を、前記紫外線光の強度の調節によって
変化させるのが好適である。

【００２４】すなわち、光感光性ファイバの延在する方
向に沿って順次に紫外線光を照射する際に、その紫外線
光の強度を選択的に変化させる。よって、光感光性ファ
イバに照射される光量を少なくしたい場合には、紫外線
光の強度を小さくすればよい。また、光感光性ファイバ
に照射される光量を多くしたい場合には、紫外線光の強
度を大きくすればよい。

【００２５】このため、例えば、紫外線光はパルス光と
して発生させ、その紫外線光の強度を、そのパルス繰返
し周波数の調節によって変化させる。つまり、光感光性
ファイバに照射される光量を少なくしたい場合には、パ
ルス繰返し周波数を小さくする。一方、光感光性ファイ
バに照射される光量を多くしたい場合には、パルス繰返
し周波数を大きくすればよい。あるいは、紫外線光の強
度を、通常の減衰器により調節してもよい。

【００２６】また、この発明の光フィルタの製造方法の
実施に当り、前記光量を、前記支持部材の回転速度の調
節によって変化させるのが好適である。

【００２７】例えば、光感光性ファイバに照射される光
量を少なくしたい場合には、支持部材の回転速度を大き
くする。このようにすると、紫外線光による照射時間が
短くなるので、照射される光量は少なくなる。また、光
感光性ファイバに照射される光量を多くしたい場合に
は、支持部材の回転速度を小さくする。このようにする
と、紫外線光による照射時間が長くなるので、照射され
る光量は多くなる。

【００２８】また、この発明の光フィルタの製造方法で
は、前記支持部材の上面に前記端部から前記螺線中心に
わたり順次に第１領域、第２領域および第３領域を画成
しておく。そして、前記紫外線光により前記第１、第２
および第３領域をこの順序で走査するとき、前記第１領
域では、前記回転速度が徐々に減少するようにし、前記
第２領域では、前記回転速度が徐々に増加するように
し、前記第３領域では、前記回転速度が徐々に増加する
ようにしている。

【００２９】例えば、第１領域に光感光性ファイバの先
端部分が含まれるようにし、第２領域に光感光性ファイ
バの中間部分が含まれるようにし、第３領域に光感光性
ファイバの終端部分が含まれるようにしている。従っ
て、第１領域に延在する光感光性ファイバの部分では、
光感光性ファイバの延在方向に沿って照射される光量が
連続的に大きくなる。また、第２領域の走査時には、支
持部材における内側と外側との回転速度の差を考慮し
て、時間の経過に伴い徐々に回転速度を上げている。こ
のため、光感光性ファイバの延在方向に沿って照射され
る光量が一定となるようにできる。また、第３領域に延
在する光感光性ファイバの部分では、光感光性ファイバ
の延在方向に沿って照射される光量が連続的に小さくな
る。従って、アポダイズ法の手法を実行することができ
る。

【００３０】次に、この発明の光フィルタ製造装置は、
支持部材と、位相マスクと、回転部材と、光学装置と、
光量調節部とを具えている。支持部材は、光感光性ファ
イバが設置される板状体であって、この光感光性ファイ
バを嵌入させる溝が前記板状体の上面に螺旋形状となる
ように形成されている。位相マスクは、紫外線光に対し
て透明な板状体であって、その主面に複数個の凹部が前
記溝の平面形状と合同の螺旋形状となるように配列して
おり、その主面が前記上面に対して平行となるように前
記支持部材に対向させて用いられる。回転ステージは、
前記支持部材を、前記上面に対して垂直でありかつ前記
螺線形状の中心を通る軸に関して回転させる装置であ
る。光学装置は、前記溝に嵌入させた前記光感光性ファ
イバに対して、前記位相マスクを介して、紫外線光を照
射するための装置である。光量調節部は、前記光感光性
ファイバに照射される前記紫外線光の光量を、前記上面
の位置に応じて選択的に変化させる装置である。

【００３１】従って、光感光性ファイバを、螺旋形状の
平面パタンをなすように設置させて、なるべく小さな平
面スペース内に収めることができる。このため、従来に
比べて、位相マスクの平面サイズを小さくすることがで
きる。よって、この製造装置によれば、０．１ｍ〜４ｍ
の長さのグレーティングを形成することが可能である。

【００３２】また、光量調節部により、光感光性ファイ
バに照射される紫外線光の光量を、支持部材の上面の位
置に応じて選択的に変化させることができる。従って、
光感光性ファイバに照射される紫外線光の光量を、その
延在する方向に沿って選択的に変化させることが可能と
なる。よって、例えば光感光性ファイバの先端部分およ
び終端部分における屈折率を連続的に変化させることが
できる。

【００３３】上述の支持部材は、例えばアルミニウムや
ステンレスやスチールの板状体である。この板状体の上
面に、螺旋形状の平面パタンをなすように溝が形成され
ている。この溝に光感光性ファイバを嵌入することによ
り、光感光性ファイバを螺旋状に設置することができ
る。

【００３４】尚、好ましくは、紫外線光に対して実質的
に無反射となるように、前記上面にコーティングが施さ
れているのが良い。このように構成しておくと、周期的
な屈折率変調の形成に寄与しない反射光を実質的に無く
すことができる。

【００３５】また、前記溝の深さを前記光感光性ファイ
バの直径よりも大きくしてあるのが好適である。このよ
うに構成してあるので、光感光性ファイバと位相マスク
とが接触してしまうのを防ぐことができる。従って、位
相マスクに傷を付けてしまうこともないので、位相マス
クの複数回の使用が可能となる。また、光感光性ファイ
バが溝からはみ出ないので、位相マスクの固設は例えば
真空吸着により行える。

【００３６】また、上述の位相マスクは、例えば、前記
板状体を石英ガラスで形成してあるのが好適である。こ
のような板状体の主面に、複数個の凹部が、それぞれ所
定の間隔をもって、螺旋形状の平面パタンをなすよう
に、配列している。従って、この位相マスクを用いれ
ば、螺旋状に設置した光感光性ファイバに対して、紫外
線光（回折光）の照射が好適に行える。

【００３７】また、好ましくは、前記凹部が配列する方
向に沿って複数個の回折格子ブロックが画成されてい
て、前記回折格子ブロックの各々に属する前記凹部の配
列間隔が、前記回折格子ブロックごとに、前記配列方向
に沿って段階的または連続的に変化しているのが良い。
このように構成した位相マスクを用いると、光感光性フ
ァイバのコアにチャープグレーティングを形成すること
ができる。

【００３８】また、前記光学装置は、好ましくは、前記
紫外線光を発生させるレーザ光源と、この発生した紫外
線光を前記上面に向けて偏向させるミラーとを具えるの
が良い。

【００３９】このとき、例えば前記レーザ光源はパルス
光を発生させる光源とし、前記光量調節部として前記パ
ルス光のパルス繰返し周波数を制御する周波数変調部を
具えるのが好適である。このように構成してあるので、
パルス繰返し周波数の制御により、光感光性ファイバに
照射される光量を変化させることができる。

【００４０】また、前記光学装置は、前記発生した紫外
線光の強度を調節する減衰器を前記光量調節部として具
えていても良い。このように構成してあるので、減衰器
により光感光性ファイバに照射される光量を変化させる
ことができる。

【００４１】そして、好ましくは、前記ミラーの移動を
制御することにより、前記上面における前記紫外線光の
照射位置を変化させて、この上面の端部から前記螺線形
状の中心にわたり走査を行うように構成してあるのが良
い。

【００４２】このとき、前記ミラーの移動速度と前記回
転ステージの回転速度とを同期させることにより、前記
溝の延在する方向に沿って前記走査を行うのが好適であ
る。従って、光感光性ファイバの延在する方向に沿っ
て、順次に、紫外線光を照射させることができる。

【００４３】また、前記回転ステージは、好ましくは、
前記支持部材を設置するための回転部材と、この回転部
材を回転させる軸コントローラとを具えるのが良い。

【００４４】そして、前記光量調節部として、前記軸コ
ントローラの回転速度を制御する速度制御部を具えてい
るのが好適である。このように構成してあるので、回転
速度の制御により、光感光性ファイバに対して照射され
る光量を選択的に変化させることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に、構造、大きさおよび配置関係が示されて
いるに過ぎない。また、以下に記載する数値等の条件や
材料は単なる一例に過ぎない。従って、この発明は、こ
の実施の形態に何ら限定されることがない。

【００４６】［第１の実施の形態］この実施の形態の光
フィルタ製造装置としてのＦＢＧ作成システムにつき、
図１を参照して説明する。図１は、ＦＢＧ作成システム
の第１構成を示すブロック図である。尚、図中には、フ
ァイバホルダ１０、位相マスク１２、回転部材２６およ
び光感光性ファイバ２０の、軸２４を含む位置における
切り口の断面が示されている。

【００４７】ＦＢＧ作成システムは、主として、ファイ
バホルダ１０、位相マスク１２、回転ステージ１４、光
学装置１６、周波数変調部１８、移動制御部７０および
総合制御部７２を具えている。このＦＢＧ作成システム
では、ファイバホルダ１０および位相マスク１２を、こ
れらを重ねた状態にして回転ステージ１４上に設置す
る。また、光学装置１６により紫外線光を発生させて、
この紫外線光によりファイバホルダ１０の上面１０ａを
照射する。この上面１０ａに照射される紫外線光の光量
は、周波数変調部１８により変化させることができる。
従って、ファイバホルダ１０の上面１０ａに設置した光
感光性ファイバに対して、任意の光量の紫外線光を照射
させることができる。以下、各構成について順次に説明
する。

【００４８】先ず、支持部材としてのファイバホルダ１
０は、光感光性ファイバ２０を設置する板状体である。
この板状体の上面１０ａには、光感光性ファイバ２０を
嵌入させるための溝２２が平面的に螺旋形状となるよう
に形成されている。

【００４９】上述の位相マスク１２は、紫外線光に対し
て透明な板状体である。その主面１２ａには、複数個の
凹部が、溝２２のなす平面形状と合同の螺旋形状となる
ように配列している。位相マスクの主面１２ａに照射さ
れる紫外線光は、これら凹部の存在により回折される。
この位相マスク１２は、その主面１２ａがファイバホル
ダ１０の上面１０ａに対して平行となるように、ファイ
バホルダ１０に対向させて用いられる。図１では、ファ
イバホルダ１０と位相マスク１２とを離間させて示して
いるが、位相マスク１２はファイバホルダ１０に固設さ
れている。

【００５０】回転ステージ１４は、ファイバホルダ１０
を、その上面１０ａに対して垂直でありかつ螺線形状の
中心を通る軸２４に関して回転させる装置である。この
回転ステージ１４は、ファイバホルダ１０を設置するた
めの回転部材２６と、この回転部材２６を回転させる軸
コントローラ２８とを具えている。板状体は、例えば円
盤形状の板体である。軸コントローラ２８は、例えばモ
ータなどの駆動装置である。回転部材２６は、軸コント
ローラ２８の作用により、上述の軸２４を中心軸として
回転する。

【００５１】この回転部材２６の上面２６ａの軸２４が
通過する位置に、例えば円柱形状の突起構造２６ｂを設
けておくのが好適である。一方、ファイバホルダ１０の
上面１０ａと反対側の面に、この突起構造２６ｂに嵌合
する形状の穴構造を形成しておくのがよい。このように
構成してあるので、この穴構造を突起構造２６ｂに嵌合
させることにより、ファイバホルダ１０および位相マス
ク１２を回転部材２６の上面２６ａに位置決めして半固
定的に設置することができる。そして、軸コントローラ
２８を駆動させることにより、ファイバホルダ１０およ
び位相マスク１２が軸２４に関して回転する。

【００５２】また、光学装置１６は、溝２２に嵌入させ
た光感光性ファイバ２０に対して、位相マスク１２を介
して、紫外線光を照射する装置である。この光学装置１
６は、レーザ光源３０、アッテネータ３２および光学ユ
ニット７４を具えている。光学ユニット７４は、ミラー
３４およびシリンドリカルレンズ３６を具えている。

【００５３】レーザ光源３０で発生したレーザ光３８
は、アッテネータ３２を通過して、ミラー３４によりそ
の伝播方向に対して９０°の方向へ偏向される。さら
に、レーザ光３８は、シリンドリカルレンズ３６を通過
してから位相マスク１２に入射する。レーザ光源３０と
しては、ラムダ・フィジックス社製のＫｒＦエキシマレ
ーザを用いている。このレーザ光源３０により、２４８
ｎｍの波長の紫外線光をパルス光として発生させる。発
生した紫外線光（レーザ光３８）は、アッテネータ３２
によりその出力（強度）が調整される。ミラー３４は、
発生した紫外線光をファイバホルダ１０の上面１０ａに
向けて偏向させる。ミラー３４において反射されたレー
ザ光３８は、シリンドリカルレンズ３６に入射して、そ
のビーム径が調整される。

【００５４】尚、光学ユニット７４すなわちミラー３４
とシリンドリカルレンズ３６とは、レーザ光源３０から
発生するレーザ光３８の導波方向（図中の移動方向４
０）に沿ってともに移動するように構成してある。この
ため、光学ユニット７４の移動を制御するための移動制
御部７０を具えている。従って、位相マスク１２におけ
るレーザ光３８の照射位置を、図中の紙面内における主
面１２ａ上を移動方向４０に沿って移動させることがで
きる。これに伴い、レーザ光３８の照射により発生する
回折光４２も同じ移動方向４０に沿って移動する。

【００５５】そして、ミラー３４の移動速度と回転ステ
ージ１４の回転速度とを同期させてある。このため、総
合制御部７２によって、軸コントローラ２８と移動制御
部７０とを制御している。従って、光感光性ファイバ２
０の延在する方向に沿って順次に回折光４２を照射する
ことが可能である。この作業の結果、光感光性ファイバ
２０のコアに周期的な屈折率変調が形成されて、ＦＢＧ
が完成する。

【００５６】また、光量調節部としての周波数変調部１
８は、光感光性ファイバ２０に照射される紫外線光の光
量を、ファイバホルダ１０の上面１０ａの位置に応じて
選択的に変化させる。このため、周波数変調部１８は、
総合制御部７２からレーザ光の照射位置の情報を受けて
いる。そして、この位置情報に基づき、周波数変調部１
８は、レーザ光源３０が発生させるパルス光のパルス繰
返し周波数を制御している。従って、上面１０ａの位置
に応じて、光感光性ファイバ２０に照射される紫外線光
の光量が変化する。

【００５７】＜ファイバホルダの構造＞次に、ファイバ
ホルダ１０の構造につき、図２を参照して説明する。図
２（Ａ）は、ファイバホルダ１０の平面構造を示す図で
ある。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩ−Ｉ線の位置に沿
う切り口の断面を示す図である。尚、図２には、光感光
性ファイバ２０をファイバホルダ１０とともに示してあ
る。また、上述した穴構造は省略している。

【００５８】上述したように、ファイバホルダ１０は、
光感光性ファイバ２０を設置するための板状体である。
この板状体は、例えば所定の厚さを有した円盤形状の板
体である。この板状体の材料として、例えば、アルミニ
ウム、スチールおよびステンレスを用いることができ
る。

【００５９】この板状体の上面１０ａには、光感光性フ
ァイバ２０を設置するための溝２２が形成してある。溝
２２は、一続きの連続した凹部であって、上面１０ａに
おいて螺旋形状の平面パタンをなすように形成してあ
る。この溝２２内に光感光性ファイバ２０を嵌入させる
ことにより、光感光性ファイバ２０を螺旋状に設置する
ことができる。

【００６０】尚、この構成例では、溝２２の深さは光感
光性ファイバ２０の直径よりも大きくしてある。従っ
て、光感光性ファイバ２０の全体が溝２２の中に埋め込
まれる。このように構成してあるので、光感光性ファイ
バ２０と位相マスク１２との接触が回避される。よっ
て、位相マスク１２に傷がつかず、位相マスク１２の複
数回の利用が可能となる。図３は、ファイバホルダ１０
の要部構造を示す図である。図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）
の破線Ｃにより囲まれた領域を拡大して示す断面図であ
る。図示の通り、光感光性ファイバ２０の直径に比べて
溝の深さＤを大きくしてある。また、溝２２の幅Ｗは、
光感光性ファイバ２０の直径とほぼ等しくしてある。

【００６１】尚、必ずしも溝２２の深さＤを、光感光性
ファイバ２０の直径より大きくしなくともよい。例え
ば、溝２２の深さＤを、光感光性ファイバ２０の直径の
半分程度の大きさとしてもよい。図３（Ａ）は、このと
きの様子を示す断面図である。このように構成すると、
溝２２から光感光性ファイバ２０の上側部分がはみ出る
が、所定の螺旋状となるように光感光性ファイバ２０を
設置できれば支障が無い。この場合には、ファイバホル
ダ１０と位相マスク１２との間にスペーサを設けておけ
ば、位相マスク１２に傷がつく心配も無い。

【００６２】以上説明したように、溝２２の深さＤは、
光感光性ファイバ２０の直径の半分程度の値から直径よ
り大きめの値とするのが好ましい。また、回折光４２の
コヒーレント長を考慮すると、光感光性ファイバ２０と
位相マスク１２の主面１２ａとの間は、６０μｍ程度の
距離だけ離間するように溝２２の深さを設計するのが好
適である。また、溝２２の幅Ｗは、ほぼ光感光性ファイ
バ２０の直径と同じに設定する。例えば、光感光性ファ
イバ２０の直径を１２５μｍとするとき、溝２２の深さ
Ｄは６０μｍ〜１３０μｍ程度の値に設定し、溝２２の
幅Ｗは１２０μｍ〜１３０μｍの範囲の値にする。

【００６３】また、紫外線光に対して実質的に無反射と
なるように、上面１０ａにコーティングを施してある。
このコーティングにより、屈折率変化に寄与しない紫外
線光の反射光を実質的に無くしている。このコーティン
グは、溝２２の内面にも施しておく。例えば、黒色塗料
の焼き付けを行うことにより、このコーティングを形成
する。このようにして、上面１０ａにおける回折光４２
の反射により、周期的な屈折率変化が乱されてしまうこ
とを回避できる。

【００６４】＜位相マスクの構造＞次に、位相マスク１
２の構造につき、図４を参照して説明する。図４は、位
相マスク１２の平面構造を示す図である。

【００６５】位相マスク１２は、所定の厚さの円盤形状
の板状体である。位相マスク１２とファイバホルダ１０
とは同じ形状および大きさとしてある。この位相マスク
１２を構成する板状体は、石英ガラスで形成している。
しかし、これに限らず、紫外線光に対して透明な材料で
あればよい。例えば、位相マスク１２を、フッ化カルシ
ウムやフッ化マグネシウムにより形成してもよい。

【００６６】この石英ガラスの板状体の主面１２ａに
は、回折格子列４４が形成されている。この回折格子列
４４は、複数個の凹部が配列して構成されている。複数
個の凹部は、周期的に螺旋状となるように配列してい
る。すなわち、凹部の各々は、螺旋中心（マスク中心）
４６を中心として、所定の間隔をもって一連の列状に螺
旋を描くように並んでいる。そして、その平面パタンが
ファイバホルダ１０の螺旋パタンと表裏の関係となるよ
うにしてある。従って、位相マスク１２の主面１２ａを
ファイバホルダ１０の上面１０ａに対向させて、マスク
中心４６を軸２４に合わせると、回折格子列４４の平面
パタンと溝２２の平面パタンとが重なるように位置決め
される。すなわち、溝２２の延在する方向に沿って各凹
部が配列する。

【００６７】図５は、位相マスク１２の要部構造を示す
図である。図５（Ａ）は、図４に示す破線Ｃで囲まれた
領域を拡大して示す要部平面図である。図５（Ｂ）は、
図５（Ａ）のＪ−Ｊ線に沿う位置での切り口の断面を示
す要部断面図である。尚、図５（Ａ）に示す凹部４８が
回折格子列４４を構成していることを破線の補助線４４
で表している。

【００６８】図５に示す凹部４８は、円周に沿って設け
られたほぼ矩形形状の平面パタンをなしている。その互
いに対向する２辺がそれぞれ円周の一部分の形状を呈し
ており、マスク中心４６に近い側の辺の長さΛａの方
が、螺旋中心に遠い側の辺の長さΛｂに比べて短い。従
って、凹部４８のマスク中心４６に近い側の周期（配列
間隔）と、マスク中心４６に遠い側の周期とは異なって
いる。しかしながら、次に述べる理由から、この位相マ
スク１２によって周期的な屈折率変調を形成することが
可能である。

【００６９】図６は、屈折率変調形成時における位相マ
スク１２と光感光性ファイバ２０との位置関係を示す平
面図である。図６に示す位相マスク１２の領域は、図５
（Ａ）に示す位相マスク１２の領域に対応している。図
６に示す配置では、光感光性ファイバ２０の中心軸が、
各凹部４８の中央部（図５のＪ−Ｊ線で示す位置に対応
している。）に揃えられている。実際に、ファイバホル
ダ１０の溝２２に光感光性ファイバ２０が嵌め込まれる
と、このように配置される。

【００７０】尚、光感光性ファイバ２０は、円柱形状の
コア２０ａと、このコア２０ａの周囲に密着させて設け
た円筒形状のクラッド２０ｂとを具えている。コア２０
ａおよびクラッド２０ｂは、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）
や酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ₂ ）を主成分とする材料で
形成されている。これらの成分比を調節することによ
り、コア２０ａの屈折率をクラッド２０ｂの屈折率に比
べて大きくしてある。コア２０ａの幅Ｗ１は１０μｍで
ある。また、クラッド２０ｂの幅Ｗ２は１１０μｍ〜１
３０μｍ程度である。

【００７１】また、図５（Ａ）および図６に示す回折格
子列４４の領域は、マスク中心４６から最も遠く離間し
た領域に相当している。この図中に示される凹部４８
は、マスク中心４６から２．５インチ（約６４ｍｍ）の
距離だけ離間している。この場合において、ある凹部４
８の位置におけるコア２０ａの外周の長さを、マスク中
心４６に近い側と、マスク中心４６に遠い側とで比べて
みる。すると、マスク中心４６に遠い側のコア２０ａの
外周Λ１は、マスク中心４６に近い側のコア２０ａの外
周Λ２に比べて０．００１５％だけ大きいことが分か
る。従って、これら外周Λ１およびΛ２の差は非常に小
さいので、無視することができる。このように、コアの
幅Ｗ１が螺旋パタンの曲率に比べて小さいため、周期的
な屈折率変調の形成に対しては支障がない。

【００７２】以上説明した位相マスク１２の構造は、上
述の文献２に開示されている製造方法により形成するこ
とができる。この製造方法につき簡単に説明する。先
ず、石英ガラス板にＣｒ薄膜をスパッタリング法あるい
は蒸着法により成膜する。続いて、電子ビームリソグラ
フィ法により、Ｃｒ薄膜のパターニングを行う。次に、
パターニングしたＣｒ薄膜をマスクとして、石英ガラス
板のエッチングを行う。この工程は、例えば、反応性イ
オンエッチングにより行う。この結果、図５（Ｂ）に示
す矩形形状の溝が凹部４８として形成される。この凹部
４８は、パターニングされたＣｒ薄膜の開口部分に対応
した石英ガラス板の位置に形成される。Ｃｒ薄膜は酸に
より除去して、位相マスク１２が完成する。

【００７３】また、次に説明するように、チャープグレ
ーティング構造の回折格子列４４ａを形成すると、反射
帯域幅を広くすることができる。図７は、位相マスク１
２の変形例を示す図である。図７（Ａ）は変形例の要部
平面図である。図７（Ａ）に示す領域は、図４の破線Ｃ
で囲まれた領域に相当している。図７（Ｂ）は、図７
（Ａ）のＫ−Ｋ線に沿う位置の切り口を示す断面図であ
る。

【００７４】この構成例の回折格子列４４ａでは、凹部
４８が配列する方向に沿って複数個の回折格子ブロック
を画成してある。例えば、図中に示す領域には、３個の
回折格子ブロック５０ａ、５０ｂおよび５０ｃが、この
順序で配列している。そして、回折格子ブロック５０
ａ、５０ｂおよび５０ｃの各々に属する凹部４８の配列
間隔が、回折格子ブロックごとに、配列方向に沿って段
階的または連続的に変化している。例えば、回折格子ブ
ロック５０ａ、５０ｂおよび５０ｃの各々に属する凹部
４８の配列間隔をそれぞれΛ１、Λ２およびΛ３とす
る。このとき、Λ１＜Λ２＜Λ３としてある。従って、
配列間隔（ピッチ）が段階的に変化するチャープグレー
ティングが構成される。各々の回折格子ブロックに属す
る凹部の数は適当に設定してよい。尚、Λ１＝Λ２＝Λ
３とすると、通常の単周期グレーティングが形成され
る。

【００７５】＜ＦＢＧ作成方法＞次に、この実施の形態
の光フィルタの製造方法（ＦＢＧ作成方法）の原理につ
き説明する。図８は、ＦＢＧ作成方法の説明に供する斜
視図である。図８には、ファイバホルダ１０と、位相マ
スク１２と、光感光性ファイバ２０との位置関係が示さ
れている。

【００７６】先ず、ファイバホルダ１０の上面１０ａに
は、光感光性ファイバ２０を同一平面内すなわち上面１
０ａ内で螺旋状となるように延在させて設置している。
上述したように、ファイバホルダ１０は円盤形状の板状
体である。この板状体の中心を取り巻くようにして、一
本の光感光性ファイバ２０を螺旋状に延在させて設けて
いる。光感光性ファイバ２０は、板状体の中心すなわち
螺旋中心からほぼ一定の曲率で図中の時計方向に円形を
描きながら板状体の外周に向かって延在しており、結果
的に渦巻き形状の平面パタンをなしている。

【００７７】また、位相マスク１２の主面１２ａには、
複数個の凹部４８が設けられている。位相マスク１２
は、ファイバホルダ１０と同一形状の板状体である。円
盤型の位相マスク１２の主面１２ａは、光感光性ファイ
バ２０を設けたファイバホルダ１０の上面１０ａに対し
て平行となるように対向させて設置している。凹部４８
は、光感光性ファイバ２０の平面パタンと同様の渦巻き
状の平面パタンをなす回折格子列を形成している。ファ
イバホルダ１０と位相マスク１２との間の位置決めがな
されると、例えば主面１０ａに対して垂直な方向からこ
れらを見たときに、光感光性ファイバ２０が延在する方
向に沿って凹部４８が配列する。

【００７８】このように、位相マスク１２とファイバホ
ルダ１０とは、凹部４８が光感光性ファイバ２０に沿っ
て重なるように位置決めして固定してある。これら位相
マスク１２およびファイバホルダ１０は、上述した回転
ステージ１４により、螺旋中心を通る軸２４の周りに回
転させている。この例では、この回転方向５２を図中の
時計方向に設定してある。

【００７９】そして、位相マスク１２を介して光感光性
ファイバ２０に対して紫外線光を照射することにより、
光感光性ファイバ２０のコアに周期的な屈折率変調を形
成する。このため、位相マスク１２の主面１２ａとは反
対の面側からレーザ光３８を入射させる。レーザ光３８
はビーム状の紫外線光であって、主面１２ａに対して垂
直に入射する。レーザ光３８が位相マスク１２を通過す
ると、上述の回折格子列の作用により主面１２ａ側から
回折光４２が発生する。この回折光４２が、主面１２ａ
および上面１０ａ間に位置する光感光性ファイバ２０に
対して照射される。この回折光４２の強度は、凹部４８
の配列間隔に応じた所定の位置において強められてい
る。従って、光感光性ファイバ２０の所定の位置の屈折
率がその強度に応じて変化する。

【００８０】また、レーザ光３８により、ファイバホル
ダ１０の上面１０ａの端部から螺旋中心すなわち軸２４
にわたり上面１０ａが走査される。このため、レーザ光
３８の照射位置を、上述のミラー３４により、上面１０
ａに対して平行にかつ直線的に移動方向４０に沿って移
動させる。このように、この直線運動と上述した回転運
動とが協働して、光感光性ファイバ２０の一方の端部
（先端部）５４から他方の端部（終端部）５６にわた
り、連続的にレーザ光３８すなわち回折光４２が照射さ
れる。

【００８１】以上説明したＦＢＧ作成方法により、図１
に示すＦＢＧ作成システムを用いれば光感光性ファイバ
２０のコアに屈折率変調を形成することができる。実際
に、このＦＢＧ作成システムを利用するには、先ず、フ
ァイバホルダ１０の溝２２に光感光性ファイバ２０を収
める。例えば、光感光性ファイバ２０としてコーニング
社製のＳＭＦ２８（商品名）を用いるのが好適である。
尚、光感光性ファイバ２０は、クラッドの周りを被覆し
ている被覆層をファイバストリッパなどの治具を用いて
剥がしておく。あるいは、ジクロロエタンにディップし
て剥離させ、クラッド表面が露出した状態にしてから溝
２２に収める。

【００８２】次に、ファイバホルダ１０と位相マスク１
２とは上述したように位置決めして固定する。この位置
決めを行うには、ファイバホルダ１０と位相マスク１２
とをそれぞれ個別のステージに固定する。ステージは、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ軸方向の調節機構を具えてい
るのが良い。そして、これら軸方向の調節を、例えば顕
微鏡で目視しながら行うことにより所定の位置決めを行
う。また、位置決めした後は、ファイバホルダ１０およ
び位相マスク１２間の位置関係を固定する。これらファ
イバホルダ１０および位相マスク１２は、例えば真空チ
ャック装置を用いて相互間を真空吸着させることにより
固定する。また、例えばクリップなどの挾持手段でこれ
らを固定しても構わない。尚、溝２２から光感光性ファ
イバ２０の上側部分がはみ出てしまう場合には、上述し
たように、位相マスク１２とファイバホルダ１０との間
にスペーサをかましてこれらを固定すればよい。

【００８３】そして、ファイバホルダ１０および位相マ
スク１２を回転ステージ１４に設置する。このようにセ
ッティングを行って、ＦＢＧ作成システムを動作させれ
ば、自動的に光感光性ファイバ２０に沿って紫外線光が
順次に照射されてゆき、ＦＢＧが形成される。

【００８４】尚、最後に、ＦＢＧをデバイスとして使用
するためには、光感光性ファイバ２０の一方の端部に通
常の光コネクタを接続する。また、他方の端部には透過
光を反射させないための終端器を取り付ける。

【００８５】＜光量調節部の動作＞また、上述したよう
に、この実施の形態のＦＢＧ作成システムは、光量調節
部として周波数変調部１８を具えている。この周波数変
調部１８によれば、光感光性ファイバ２０に照射される
紫外線光の光量を、ファイバホルダ１０の上面１０ａの
位置に応じて選択的に変化させることができる。

【００８６】例えば、ファイバホルダ１０の上面１０ａ
に端部から螺線中心にわたり順次に第１走査領域、第２
走査領域および第３走査領域を画成する。これら走査領
域に対応して、ファイバホルダ１０に設置された光感光
性ファイバ２０は、その延在する方向に沿って順次に配
列する３つの領域すなわち先端領域、中間領域および終
端領域に分けられる。そして、これら走査領域に応じ
て、光感光性ファイバ２０に照射される紫外線光の光量
を違えている。図９は、これら走査領域の画成例を示す
平面図である。

【００８７】図９に示されるように、ファイバホルダ１
０の上面１０ａには３つの走査領域５８ａ、５８ｂおよ
び５８ｃが画成されている。上面１０ａの外周側に画成
された第１走査領域５８ａは、光感光性ファイバ２０の
先端部５４を含む領域である。この第１走査領域５８ａ
には、先端部５４を含む光感光性ファイバ２０の先端領
域が含まれている。また、上面１０ａの内周側すなわち
螺旋中心側に画成された第３走査領域５８ｃは、光感光
性ファイバ２０の終端部５６を含む領域である。この第
３走査領域５８ｃには、終端部５６を含む光感光性ファ
イバ２０の終端領域が含まれている。これら第１走査領
域５８ａおよび第３走査領域５８ｃを除いた他の上面１
０ａの領域が、第２走査領域５８ｂに相当している。第
２走査領域５８ｂには、光感光性ファイバ２０の中間領
域が含まれている。

【００８８】そして、光学装置１６で発生させた紫外線
光により、これら第１走査領域５８ａ、第２走査領域５
８ｂおよび第３走査領域５８ｃをこの順序で走査する。
このとき、第１走査領域５８ａでは、光感光性ファイバ
２０に照射される光量が徐々にすなわち時間経過に伴い
増加するようにしている。また、続く第２走査領域５８
ｂでは、光感光性ファイバ２０に照射される光量が一定
になるようにしている。さらに、続く第３走査領域５８
ｃでは、光感光性ファイバ２０に照射される光量が徐々
に減少するようにしている。

【００８９】この実施の形態では、上述した周波数変調
部１８により、この光量の調節を行っている。周波数変
調部１８は、レーザ光源３０が発生させるパルス光（紫
外線光）のパルス繰返し周波数を変化させる装置であ
る。ここでは、回転ステージ１４による回転速度を一定
にしているので、パルス繰返し周波数の変化に応答し
て、光感光性ファイバ２０に照射される光量が変化す
る。すなわち、光量を少なくしたいときには、パルス繰
返し周波数を小さく設定する。あるいは、光量を多くし
たいときには、パルス繰返し周波数を大きく設定する。
従って、上述したような光量の調節を図るには、先ず、
第１走査領域５８ａでは、徐々にすなわち時間経過に伴
いパルス繰返し周波数を大きくしてゆく。また、第２走
査領域５８ｂでは、パルス繰返し周波数を一定に保つ。
そして、第３走査領域５８ｃでは、パルス繰返し周波数
を徐々に小さくしてゆく。

【００９０】図１０は、パルス繰返し周波数と走査時間
との関係を示すグラフである。図中、横軸に走査時間を
取り、縦軸にパルス繰返し周波数を取って示す。図１０
に示す曲線ａによれば、先ず、走査開始時間ｔ０から時
間ｔ１にかけては、徐々にパルス繰返し周波数を上げて
ゆく。次に、時間ｔ１から時間ｔ２にかけては、パルス
繰返し周波数を一定とする。そして、時間ｔ２から走査
終了時間ｔ３にかけては、パルス繰返し周波数を徐々に
下げてゆく。

【００９１】一方、上述したｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２お
よびｔ２〜ｔ３の各時間範囲において、それぞれ第１走
査領域５８ａ、第２走査領域５８ｂおよび第３走査領域
５８ｃに含まれる光感光性ファイバ２０が紫外線光によ
り走査されるようにしている。従って、回転ステージ１
４の回転速度などから、あらかじめ走査時間を割り出し
ておき、所定の領域に所望の光量が与えられるようにす
る。また、ファイバホルダ１０の上面１０ａにおける内
側領域と外側領域との回転速度の違いを考慮しておくの
が好適である。このようにしているので、光感光性ファ
イバ２０の長手方向に沿った位置に応じて、コアに誘起
される屈折率変化の大きさを制御することが可能であ
る。

【００９２】以上説明した製造例によれば、例えば図１
１に示す屈折率変化を形成することができる。図１１
は、光感光性ファイバ２０の屈折率変化の制御例を示す
グラフである。図中、横軸には光感光性ファイバ２０の
長手方向に沿って測った長さを取り、先端部５４から終
端部５６にわたる範囲を任意単位で示している。尚、先
端部５４に対応する横軸の位置を矢印ａで示し、終端部
５６に対応する横軸の位置を矢印ｂで示している。ま
た、光感光性ファイバ２０の先端領域、中間領域および
終端領域に対応する横軸の範囲を、それぞれ記号ｃ、ｄ
およびｅで示している。図中の縦軸には、光感光性ファ
イバ２０のコアに誘起される屈折率変化を任意単位で示
している。すなわち、紫外線光の照射により、コアの屈
折率の変化分を表している。

【００９３】図１１に示す曲線ｆは屈折率変化の包絡線
を示している。この曲線ｆによれば、先端領域ｃでは、
光感光性ファイバ２０の長手方向に沿って、長さの増加
に従い屈折率変化が大きくなる。また、中間領域ｄで
は、光感光性ファイバ２０の長手方向に沿う長さの変化
に対して屈折率変化が一定である。そして、終端領域ｅ
では、光感光性ファイバ２０の長手方向に沿って、長さ
の増加に従い屈折率変化が小さくなる。この製造例で
は、先端領域ｃおよび終端領域ｅにおける屈折率変化の
変化がガウシャン曲線となるようにしている。このよう
に、先端領域および終端領域における屈折率変化の包絡
線が任意のベル形状曲線となるように形成することがで
きる。従って、アポダイズ方式のＦＢＧを形成すること
ができるので、サイドローブの抑圧や、反射帯域の急峻
化や、フラットトップの平坦化などのフィルタ特性を改
善することが可能である。

【００９４】尚、この実施の形態では、光量調節部とし
て周波数変調部１８を具えていて、パルス繰返し周波数
の制御により、光感光性ファイバ２０に照射される紫外
線光の光量を変化させている。しかし、この代わりに例
えば、図１に示すアッテネータ（減衰器）３２により、
レーザ光源３０から照射されるレーザ光３８の強度を調
節するようにしてもよい。すなわち、光感光性ファイバ
２０の走査位置に応じて、アッテネータ３２によりレー
ザ光３８の強度を異ならせる。このとき、回転ステージ
１４の回転速度やパルス繰返し周波数は一定にしてお
く。従って、光感光性ファイバ２０の位置に応じて、レ
ーザ光３８の強度に対応した光量の紫外線光が照射され
る。このように、光量調節部としてアッテネータ３２を
用いるようにしてもよい。

【００９５】以上説明したように、この実施の形態で
は、ファイバホルダ１０に光感光性ファイバ２０を渦巻
き状に固定する。また、この渦巻き形状に対応した回折
格子列４４を具える位相マスク１２を介して紫外線光を
照射する。そのとき、ファイバホルダ１０の回転運動と
レーザ光の直線運動とを同期させて、ファイバの長手方
向にグレーティングが順次に書き込まれるようにしてい
る。従って、所望の長さのファイバに所望のピッチの屈
折率変調を切れめなく均一に作成できるようになってい
る。このように、この実施の形態の方法によれば、長尺
ＦＢＧによる光フィルタが良好に再現性よく作成でき
る。再現性が良いので作成歩留まりも向上し、量産に適
している。これにより製品コストを低減することができ
る。

【００９６】さらに、上述したように、光量調節部を具
えているので、任意の屈折率変化を光感光性ファイバ２
０のコアに書き込むことができる。従って、例えばアポ
ダイズ方式のＦＢＧも容易に実現できるので、フィルタ
特性の改善を図ることが可能である。

【００９７】尚、ファイバホルダ１０や位相マスク１２
の形状は円盤形状でなくともよい。また、この実施の形
態では、位相マスク１２の直径は５インチとしている。
従って、渦巻き状の回折格子列４４の一周分は約４０ｃ
ｍとなるので、例えば１ｍのＦＢＧを作成する場合に
は、約３周の回折格子列４４を形成しておけばよい。こ
のように、位相マスク１２のサイズやファイバホルダ１
０のサイズを適当に設計すれば、０．１ｍ〜４ｍ程度の
任意の長さのＦＢＧを作成することができる。

【００９８】［第２の実施の形態］次に、ＦＢＧ作成シ
ステムの第２構成につき説明する。この実施の形態で
は、光量調節部として、軸コントローラ２８の回転速度
を制御する速度制御部６０を具えている。以下、図１２
を参照して、主として速度制御部６０につき説明を行
い、他の重複する構成成分については説明を省略する。

【００９９】図１２は、ＦＢＧ作成システムの第２構成
を示す図である。上述したように、軸コントローラ２８
は、回転部材２６の軸２４に関する回転運動を制御する
装置である。速度制御部６０は、軸コントローラ２８を
制御することにより、回転部材２６の回転速度を調節す
る装置である。従って、この速度制御部６０により回転
部材２６の回転速度を調節して、ファイバホルダ１０の
軸２４に関する回転速度を制御することができる。

【０１００】尚、図１２では、レーザ光３８のパルス繰
返し周波数を制御するための周波数変調部１８を省略し
てあるが、これを具えていてもよい。また、この製造例
では、レーザ光源３０が発生させるレーザ光３８の強度
を時間的に一定にしている。従って、光源３０として、
必ずしもパルス光源を用いなくともよい。

【０１０１】また、この構成例では移動制御部７０と速
度制御部６０とが総合制御部７２によってともに制御さ
れるように構成してある。従って、回転部材２６の回転
速度とミラー３４の移動速度とを同期させて動作させる
ことができる。

【０１０２】次に、この実施の形態のＦＢＧ作成方法に
つき説明する。この実施の形態では、光感光性ファイバ
２０に照射される紫外線光の光量を、ファイバホルダ１
０の回転速度の調節によって変化させている。すなわ
ち、ファイバホルダ１０の回転速度を調節することによ
り、紫外線光が光感光性ファイバ２０に照射される時間
を走査位置に応じて変化させている。従って、走査位置
ごとに照射される紫外線光の光量を選択的に変化させる
ことができる。

【０１０３】例えば、図９を参照して説明した走査領域
５８ａ〜５８ｃを、ファイバホルダ１０の上面１０ａに
端部から螺線中心にわたり画成する。そして、光学装置
１６で発生させた紫外線光により、これら第１走査領域
５８ａ、第２走査領域５８ｂおよび第３走査領域５８ｃ
をこの順序で走査する。このとき、第１走査領域５８ａ
では、光感光性ファイバ２０に照射される光量が徐々に
すなわち時間経過に伴い増加するようにしている。ま
た、続く第２走査領域５８ｂでは、光感光性ファイバ２
０に照射される光量が一定になるようにしている。さら
に、続く第３走査領域５８ｃでは、光感光性ファイバ２
０に照射される光量が徐々に減少するようにしている。

【０１０４】この実施の形態では、上述した速度制御部
６０により、この光量の調節を行っている。すなわち、
光量を少なくしたいときには、回転部材２６の回転速度
を大きく設定する。あるいは、光量を多くしたいときに
は、回転部材２６の回転速度を小さく設定する。従っ
て、上述したような光量の調節を図るには、先ず、第１
走査領域５８ａでは、徐々にすなわち時間経過に伴い回
転速度が小さくなるようにする。また、第２走査領域５
８ｂでは、内側と外側との回転速度の差を考慮して、徐
々に回転速度が大きくなるようにする。そして、第３走
査領域５８ｃでは、回転速度が徐々に大きくなるように
する。

【０１０５】図１３は、回転速度と走査時間との関係を
示すグラフである。図中、横軸に走査時間を取り、縦軸
に回転速度を取って示す。図１３に示す曲線ａによれ
ば、先ず、走査開始時間ｔ０から時間ｔ１にかけては、
徐々に回転速度を下げてゆく。次に、時間ｔ１から時間
ｔ２にかけては、徐々に回転速度を上げてゆく。但し、
この回転速度の上昇は、ファイバホルダ１０の上面１０
ａにおける外側と内側との回転速度の差を補償するため
に行う。そして、時間ｔ２から走査終了時間ｔ３にかけ
ては、回転速度を徐々に上げてゆく。ここでの上昇率
は、ｔ１〜ｔ２の時間範囲における上昇率より大きくす
る。

【０１０６】一方、上述したｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２お
よびｔ２〜ｔ３の各時間範囲において、それぞれ第１走
査領域５８ａ、第２走査領域５８ｂおよび第３走査領域
５８ｃに含まれる光感光性ファイバ２０が紫外線光によ
り走査されるようにしている。従って、回転ステージ１
４の回転速度などから、あらかじめ走査時間を割り出し
ておき、所定の領域に所望の光量が与えられるようにす
る。また、上述したように、ファイバホルダ１０の上面
１０ａにおける内側領域と外側領域との回転速度の違い
を考慮しておくのが好適である。このようにしているの
で、光感光性ファイバ２０の長手方向に沿った位置に応
じて、コアに誘起される屈折率変化の大きさを制御する
ことが可能である。

【０１０７】以上説明した製造例によれば、例えば図１
１を参照して説明した屈折率変化を形成することができ
る。このように、先端領域および終端領域における屈折
率変化の包絡線が任意のベル形状曲線となるように形成
することができる。従って、アポダイズ方式のＦＢＧを
形成することができるので、サイドローブの抑圧や、反
射帯域の急峻化や、フラットトップの平坦化などのフィ
ルタ特性を改善することが可能である。

【０１０８】

【発明の効果】この発明の光フィルタの製造方法によれ
ば、光感光性ファイバは、螺旋形状（渦巻き形状）の平
面パタンをなすように、支持部材の上面に設置する。位
相マスクは、その主面が支持部材の上面と平行になるよ
うに対向させて設置する。その主面には、光感光性ファ
イバと同じ螺旋形状をなすように配列させた複数個の凹
部が形成されている。従って、位相マスクを支持部材に
対向させたときに、光感光性ファイバに沿って凹部が配
列する。

【０１０９】また、支持部材の上面の一部に対して紫外
線光を照射しておき、回転部材により光感光性ファイバ
を回転させている。光感光性ファイバは、螺旋中心を通
って支持部材の上面に垂直な軸に関して回転する。そし
て、紫外線光の照射位置を支持部材の上面の端部から螺
旋中心にわたり移動させている。紫外線光は位相マスク
を介して光感光性ファイバに照射されるので、その回折
光が光感光性ファイバの全長にわたり順次に照射され
る。従って、光感光性ファイバの全長にわたり所望の屈
折率変調が形成される。

【０１１０】このように、光感光性ファイバを、螺旋形
状の平面パタンをなすように設置させて、なるべく小さ
な平面スペース内に収めている。また、この光感光性フ
ァイバの設置方式に対応させて、位相マスクを構成する
凹部の配列を工夫している。従って、従来に比べて、位
相マスクの平面サイズを小さくすることができる。一
方、凹部を螺旋状に配列させて設けているので、その配
列長は従来に比べて長くできる。例えば、この製造方法
によれば、０．１ｍ〜４ｍの長さのグレーティングを形
成することが可能である。

【０１１１】また、光感光性ファイバに照射される紫外
線光の光量を、支持部材の上面の位置に応じて選択的に
変化させている。従って、光感光性ファイバに照射され
る紫外線光の光量を、その延在する方向に沿って選択的
に変化させることが可能となる。よって、例えば、光感
光性ファイバの先端部分および終端部分に照射される紫
外線光の光量を連続的に変化させることができる。光感
光性ファイバのコアは、照射される紫外線光の光量が多
いほど、大きな屈折率変化を示す。従って、光感光性フ
ァイバの先端部分および終端部分における屈折率を連続
的に変化させることができる。よって、サイドローブの
抑圧や、反射帯域の急峻化や、フラットトップの平坦化
など、フィルタ特性の改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＦＢＧ作成システムの第１構成を示す図であ
る。

【図２】ファイバホルダの構造を示す図である。

【図３】ファイバホルダの要部構造を示す図である。

【図４】位相マスクの構造を示す図である。

【図５】位相マスクの要部構造を示す図である。

【図６】位相マスクと光感光性ファイバとの位置関係を
示す図である。

【図７】位相マスクの変形例を示す図である。

【図８】ＦＢＧ作成方法の説明に供する図である。

【図９】走査領域の画成例を示す図である。

【図１０】パルス繰返し周波数と走査時間との関係を示
す図である。

【図１１】屈折率変化の制御例を示す図である。

【図１２】ＦＢＧ作成システムの第２構成を示す図であ
る。

【図１３】回転速度と走査時間との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】 １０：ファイバホルダ １０ａ：上面 １２：位相マスク １２ａ：主面 １４：回転ステージ １６：光学装置 １８：周波数変調部 ２０：光感光性ファイバ ２２：溝 ２４：軸 ２６：回転部材 ２６ａ：上面 ２８：軸コントローラ ３０：レーザ光源 ３２：アッテネータ ３４：ミラー ３６：シリンドリカルレンズ ３８：レーザ光 ４０：移動方向 ４２：回折光 ４４、４４ａ：回折格子列 ４６：マスク中心 ４８：凹部 ２０ａ：コア ２０ｂ：クラッド ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ：回折格子ブロック ５２：回転方向 ５４：先端部 ５６：終端部 ５８ａ：第１走査領域 ５８ｂ：第２走査領域 ５８ｃ：第３走査領域 ６０：速度制御部 ７０：移動制御部 ７２：総合制御部 ７４：光学ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00 G02B 5/18 G02B 6/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部材の上面に光感光性ファイバを該
   上面内にて螺旋状となるように延在させて設置し、 前記光感光性ファイバの延在する方向に沿って主面に複
   数個の凹部が周期的に設けられた位相マスクを、前記支
   持部材の上面に対してその主面が平行となるように、前
   記光感光性ファイバに対向させて設置し、 前記位相マスクを前記支持部材に固設した状態にして、
   該支持部材を、前記光感光性ファイバの螺旋中心を軸に
   して回転させ、 前記位相マスクを介して前記光感光性ファイバに対して
   ビーム状の紫外線光を照射して、 該紫外線光により前記支持部材の上面の端部から前記螺
   線中心にわたり該上面を走査して、前記光感光性ファイ
   バのコアに周期的な屈折率変調を形成する光フィルタの
   製造方法であって、 前記光感光性ファイバに照射される前記紫外線光の光量
   を、前記上面の位置に応じて選択的に変化させているこ
   とを特徴とする光フィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記回転の速度と前記走査の速度とを同期させてあるこ
   とを特徴とする光フィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記支持部材の上面に前記端部から前記螺線中心にわた
   り順次に第１領域、第２領域および第３領域を画成して
   あり、 前記紫外線光により前記第１、第２および第３領域をこ
   の順序で走査するとき、 前記第１領域では、前記光量が徐々に増加するように
   し、 前記第２領域では、前記光量が一定になるようにし、 前記第３領域では、前記光量が徐々に減少するようにし
   ていることを特徴とする光フィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記光量を、前記紫外線光の強度の調節によって変化さ
   せていることを特徴とする光フィルタの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記紫外線光をパルス光として発生させており、 前記紫外線光の強度を、そのパルス繰返し周波数の調節
   によって変化させていることを特徴とする光フィルタの
   製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記紫外線光の強度を、減衰器により調節していること
   を特徴とする光フィルタの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記光量を、前記支持部材の回転速度の調節によって変
   化させていることを特徴とする光フィルタの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光フィルタの製造方法
   において、 前記支持部材の上面に前記端部から前記螺線中心にわた
   り順次に第１領域、第２領域および第３領域を画成して
   あり、 前記紫外線光により前記第１、第２および第３領域をこ
   の順序で走査するとき、 前記第１領域では、前記回転速度が徐々に減少するよう
   にし、 前記第２領域では、前記回転速度が徐々に増加するよう
   にし、 前記第３領域では、前記回転速度が徐々に増加するよう
   にしていることを特徴とする光フィルタの製造方法。
9. 【請求項９】 光感光性ファイバが設置される板状体で
   あって、該光感光性ファイバを嵌入させる溝が前記板状
   体の上面に螺旋形状となるように形成されている支持部
   材と、 紫外線光に対して透明な板状体であって、その主面に複
   数個の凹部が前記溝の平面形状と合同の螺旋形状となる
   ように配列しており、その主面が前記上面に対して平行
   となるように前記支持部材に対向させて用いられる位相
   マスクと、 前記支持部材を、前記上面に対して垂直でありかつ前記
   螺線形状の中心を通る軸に関して回転させる回転ステー
   ジと、 前記溝に嵌入させた前記光感光性ファイバに対して、前
   記位相マスクを介して、紫外線光を照射するための光学
   装置と、 前記光感光性ファイバに照射される前記紫外線光の光量
   を、前記上面の位置に応じて選択的に変化させる光量調
   節部とを具えることを特徴とする光フィルタ製造装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の光フィルタ製造装置
    において、 前記上面に、前記紫外線光に対して実質的に無反射とな
    るようなコーティングを施してあることを特徴とする光
    フィルタ製造装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の光フィルタ製造装置
    において、 前記溝の深さを前記光感光性ファイバの直径よりも大き
    くしてあることを特徴とする光フィルタ製造装置。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の光フィルタ製造装置
    において、 前記凹部が配列する方向に沿って複数個の回折格子ブロ
    ックが前記主面に画成されており、 前記回折格子ブロックの各々に属する前記凹部の配列間
    隔を、前記回折格子ブロックごとに、前記配列方向に沿
    って変化させてあることを特徴とする光フィルタ製造装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載の光フィルタ製造装置
    において、 前記位相マスクの板状体を石英ガラスで形成してあるこ
    とを特徴とする光フィルタ製造装置。
14. 【請求項１４】 請求項９に記載の光フィルタ製造装置
    において、 前記光学装置は、前記紫外線光を発生させるレーザ光源
    と、該発生した紫外線光を前記上面に向けて偏向させる
    ミラーとを具えることを特徴とする光フィルタ製造装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の光フィルタ製造装
    置において、 前記レーザ光源はパルス光を発生させる光源であり、 前記光量調節部として前記パルス光のパルス繰返し周波
    数を制御する周波数変調部を具えていることを特徴とす
    る光フィルタ製造装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の光フィルタ製造装
    置において、 前記光学装置は、前記発生した紫外線光の強度を調節す
    る減衰器を前記光量調節部として具えていることを特徴
    とする光フィルタ製造装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４に記載の光フィルタ製造装
    置において、 前記ミラーの移動を制御することにより、前記上面にお
    ける前記紫外線光の照射位置を変化させて、該上面の端
    部から前記螺線形状の中心にわたり走査を行うことを特
    徴とする光フィルタ製造装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の光フィルタ製造装
    置において、 前記ミラーの移動速度と前記回転ステージの回転速度と
    を同期させて、前記溝の延在する方向に沿って前記走査
    を行うことを特徴とする光フィルタ製造装置。
19. 【請求項１９】 請求項９に記載の光フィルタ製造装置
    において、 前記回転ステージは、前記支持部材を設置するための回
    転部材と、該回転部材を回転させる軸コントローラとを
    具えることを特徴とする光フィルタ製造装置。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の光フィルタ製造装
    置において、 前記光量調節部として、前記軸コントローラの回転速度
    を制御する速度制御部を具えていることを特徴とする光
    フィルタ製造装置。