JP3856609B2

JP3856609B2 - 光導波路素子の製造方法

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Publication number: JP3856609B2
Application number: JP35032699A
Authority: JP
Inventors: 玲彦西木; 茂樹小椋
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: US6456762B1; JP2001166159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光フィルタ等の光導波路素子の製造方法に関し、特に、光ファイバー等の光導波路中に形成されたブラッググレーティングの特性を調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４，８０７，９５０号公報及び特開平７−１４０３１１号公報には、フェーズマスクを用いたブラッググレーティングの形成方法が開示されている。これらの公報に開示された方法によれば、紫外線に対してフォトリフラクティブ効果（光誘起屈折率変化）を有する光ファイバー上にフェーズマスクを置き、このフェーズマスクを介して光ファイバーに紫外光を照射する。このとき、フェーズマスクに入射した紫外光はフェーズマスクにより回折され、互いに干渉してフェーズマスクピッチ２Λの半分のピッチΛで干渉が発生する。このため、光ファイバーのコアには、フォトリフラクティブ効果により、ピッチΛごとに屈折率変化が生じ、その結果、光ファイバーのコアにブラッググレーティングが形成される。ブラッググレーティングは、ブラッグ波長λ_Ｂの入力光を反射する。ここで、λ_Ｂ＝２ｎ_ｅｆｆΛであり、ｎ_ｅｆｆはブラッググレーティング形成領域の実効屈折率である。
【０００３】
ところで、ブラッググレーティングを適用した分波又は合波用の光波長フィルタには、ほぼ１００％の反射率が要求される。これに対し、例えば、光アンプの利得均一化フィルタにブラッググレーティングを応用する場合は、光アンプの利得特性の逆の反射スペクトル特性を有するフィルタが要求される。また、ブラッググレーティングを応用した光フィルタを、半導体レーザーの波長選択や波長安定化に用いる場合は、半導体レーザーの出力効率を極力損わない反射率の設定が必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光誘起屈折率変化Δｎの照射紫外線強度（即ち、単位面積当たりに照射される紫外光の積算エネルギーＥ（Ｊ／ｃｍ^２））依存性は、図１３に示されるように、対数関数的な特性を有している。図１３からわかるように、光誘起屈折率変化Δｎは、照射紫外線の積算エネルギーＥが小さい場合には顕著に現れ（図１３の曲線の傾斜が急であり）、照射紫外線の積算エネルギーＥが大きい場合には顕著ではない（図１３の曲線の傾斜が緩やかである）。従来は、低反射率ブラッググレーティングを形成する場合に、照射紫外線の積算エネルギーＥが小さい領域を利用していたので、僅かな製造条件の変動（即ち、照射紫外線の積算エネルギーＥの変動）が光誘起屈折率変化Δｎ（その結果、反射率）に大きく反映するため、高反射率ブラッググレーティングを形成する場合（照射紫外線の積算エネルギーＥが大きい場合）に比べて、十分に高い反射率精度（製造再現性）を得ることが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ブラッググレーティングの反射特性を正確に調整することができる光導波路素子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光導波路素子の製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光導波路にフェーズマスクを介して紫外光を照射してブラッググレーティングを形成する工程と、上記光導波路にフェーズマスクを介さずに紫外光を照射してブラッググレーティングの特性を調整するトリミング工程とを有し、上記ブラッググレーティング形成工程において、光導波路に照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーがブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下するようにアポタイズがなされ、上記トリミング工程において、光導波路に照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下する台形型のプロファイルを示すことを特徴としている。
【０００７】
また、上記ブラッググレーティング形成工程を、光導波路にフェーズマスクを介して紫外光を照射してブラッググレーティングを形成する工程とし、上記トリミング工程を、光導波路にフェーズマスクを介さずに紫外光を照射して特性を調整する工程としてもよい。
【０００８】
また、上記トリミング工程を、上記ブラッググレーティング形成工程より先に実施しても、後に実施してもよい。
【０００９】
また、上記紫外光がレーザー光であることが望ましい。
【００１０】
また、上記ブラッググレーティングがチャープドグレーティング又はブレーズドチャープドグレーティングであってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１の参考例
第１の参考例は、ユニフォームブラッググレーティングの反射率と反射中心波長の調整に関する。
【００１２】
図１は、第１の参考例に係る光導波路素子の製造方法の工程説明図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程を示し、同図（Ｂ）は、ブラッググレーティングの特性を調整するトリミング工程を示す。
【００１３】
図１に示されるように、第１の参考例に係る製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光導波路としての光ファイバー１にフェーズマスク２を介して紫外線レーザー光３を照射するブラッググレーティング形成工程（同図（Ａ））と、光ファイバー１にフェーズマスク２を介さずに紫外線レーザー光４を照射するトリミング工程（同図（Ｂ））とを有する。但し、ブラッググレーティングの形成を、フェーズマスク法以外の方法（例えば、２光束干渉法）によって実行してもよい。
【００１４】
光ファイバー１としては、ゲルマニウムがドープされた石英系導波路からなるコア５と、このコア５の外側を囲うクラッド６とから構成された感光性光ファイバー（例えば、ファイバーコア（Ｆｉｂｅｒｃｏｒｅ）社製の製品番号ＰＳ１５００）を用いる。また、第１の参考例におけるフェーズマスク２のラインアンドスペースのピッチは、一定であり、２Λである。また、紫外線レーザー光３としては、例えば、アルゴンＳＨＧ（ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザーから照射される波長２４０ｎｍ付近の紫外コヒーレント光を用いる。図１（Ａ）に示されるように、光ファイバー１にフェーズマスク２を介して紫外線レーザー光３を照射すると、コア５には、コア軸方向（即ち、光ファイバー長手方向又はブラッググレーティング形成領域の長手方向）に屈折率変化部分７と屈折率が変化しない部分８が交互に、フェーズマスク２のピッチ２Λの半分のピッチΛで形成され、その結果、コア５に周期的な屈折率分布が生じた領域（ブラッググレーティング）が形成される。
【００１５】
次のトリミング工程においては、図１（Ｂ）に示されるように、光ファイバー１にフェーズマスク２を介さずに紫外線レーザー光４を照射する。紫外線レーザー光４としては、紫外線レーザー光３と同じものを用いてもよい。紫外線レーザー光４の照射に際しては、例えば、光ファイバー３を支持するテーブル（図示せず）又は紫外線レーザー光４をコア軸方向に一定速度で移動させる。トリミング工程は、１回でもよいが、複数回のトリミング工程によって光ファイバーの特性を要求される値に到達させてもよい。尚、図１においては、トリミング工程をブラッググレーティング形成工程より後に実施しているが、トリミング工程をブラッググレーティング形成工程より先に実施してもよい。
【００１６】
図２は、第１の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ（破線）を示し、同図（Ｂ）は、トリミング工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ′（破線）を示し、同図（Ｃ）は、単位面積当たりの照射紫外線エネルギーΔＥ（Ｊ／ｃｍ^２）に対する光誘起屈折率変化Δｎが照射紫外線の積算エネルギーＥ（Ｊ／ｃｍ^２）によって変化することを示す説明図である。
【００１７】
図２（Ａ）に実線で示されるように、ブラッググレーティング形成工程後のコア５の屈折率分布は、光誘起屈折率差がΔｎ_Ｂで屈折率変化の周期（ピッチ）がΛであり、山の部分（図１における屈折率変化部分７に対応する部分）の最高値がΔｎ_ａで谷の部分（図１における屈折率が変化しない部分８に対応する部分）の最低値がΔｎ_ｂになる。また、ｎ_ｃｏｒｅは、紫外線照射前のコア５の屈折率を示す。この場合、ブラッグ波長λ_Ｂは、λ_Ｂ＝２ｎ_ｅｆｆΛとなる。
【００１８】
また、図２（Ｂ）に実線で示されるように、トリミング工程後のコア５の屈折率分布は、光誘起屈折率差がΔｎ_Ｂ′で周期がΛであり、山の部分の最高値がΔｎ_ａ′で谷の部分の最低値がΔｎ_ｂ′になる。図２（Ｃ）に示されるように、トリミング工程においては、コア５に均一に（単位面積に照射された紫外線の照射エネルギーがΔＥであるように）紫外線が照射された。この場合、コア５の実効屈折率はｎ_ｅｆｆからｎ_ｅｆｆ′に増加し、ブラッグ波長λ_Ｂは、２ｎ_ｅｆｆΛから２ｎ_ｅｆｆ′Λに増加する。図２（Ｃ）に示されるように、照射紫外線の積算エネルギーＥの低い部分では、照射エネルギーΔＥの紫外線照射により、屈折率の最低値（図１における屈折率が変化しない部分８の屈折率）がΔｎ_ｂからΔｎ_ｂ′に上昇し、積算エネルギーＥの高い部分では、照射エネルギーΔＥの紫外線照射により、屈折率の最低値（図１における屈折率変化部分７の屈折率）がΔｎ_ａからΔｎ_ａ′に上昇する。従って、積算エネルギーＥの低い部分では、照射エネルギーΔＥの紫外線照射により光誘起屈折率の谷の部分の最低値がΔｎ_{ｂｏｔｔｏｍ}（＝Δｎ_ｂ′−Δｎ_ｂ）と大きく変化するが、積算エネルギーの高い部分では、照射エネルギーΔＥの紫外線照射により光誘起屈折率の山の部分の最高値はΔｎ_ｔｏｐ（＝Δｎ_ａ′−Δｎ_ａ）と僅かに変化する。この結果、照射エネルギーΔＥの紫外線照射により、ブラッググレーティングを形成する光誘起屈折率差Δｎ_Ｂ＝Δｎ_ａ−Δｎ_ｂが、図２（Ｂ）に示されるように、光誘起屈折率差Δｎ_Ｂ′＝Δｎ_ａ′−Δｎ_ｂ′に変化する。光誘起屈折率の紫外光強度依存性から明らかなように、常にΔｎ_{ｂｏｔｔｏｍ}＞Δｎ_ｔｏｐであるから、ブラッググレーティングを形成する光誘起屈折率差は小さくなり（即ち、Δｎ_Ｂ＞Δｎ_Ｂ′）、ブラッググレーティングの反射率は低下する。このような光誘起屈折率の変化に伴い、このグレーティング形成領域の実効屈折率ｎ_ｅｆｆがｎ_ｅｆｆ′変化し、ブラッグ波長λ_Ｂも変化する。この現象を利用することで、ブラッググレーティング形成後に、反射スペクトル（特に、反射率と反射中心波長）を調整（トリミング）することができる。
【００１９】
図３は、第１の参考例のトリミング工程を狭帯域（ＦＷＨＭ（半値幅）：０．２ｎｍ程度）のファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）に複数回実行した場合の反射スペクトルの変化を示す図である。図３に示されるように、トリミング工程を繰り返すことにより、反射率が低下し、反射中心波長が長波長側にシフトし、反射スペクトルは図中の矢印方向に変化する。図４は、第１の参考例のトリミング工程を３種類（それぞれを記号○、●、△で区別する。）の狭帯域ＦＢＧのそれぞれに複数回実行した場合の反射スペクトルの変化を示す図である。図４に示されるように、複数回のトリミング工程によりＦＢＧの反射率は低下し、反射中心波長が長波長側にシフトする。図３及び図４からわかるように、第１の参考例に係る製造方法によれば、数１０％に及ぶ反射率調整とブラッググレーティングのＦＷＨＭに相当する約０．２ｎｍの反射波長の調整が可能になる。
【００２０】
また、第１の参考例のようなユニフォームブラッググレーティングにおける反射率や反射中心波長の調整（トリミング）は、半導体光アンプ素子等と先球レンズファイバーに形成したブラッググレーティングとを組み合わせて構成された外部共振器或いは半導体光アンプ素子等とＰＬＣ型光導波路に形成されたブラッググレーティングとを組み合わせて構成された外部共振器によってレーザー発振を得る光モジュール等に使用されるブラッググレーティングの反射率／波長のトリミング（調整）に有効である。
【００２１】
図５は、第１の参考例の変形例を説明するための図であり、図中の曲線は単位面積当たりに照射される照射紫外線の積算エネルギーＥ（Ｊ／ｃｍ^２）に対する光誘起屈折率変化Δｎを示す。この変形例は、照射紫外線のエネルギーΔＥを大きくしている点のみが、図１から図４までに示される製造方法と相違する。また、図６は、トリミング工程後のコア５の屈折率分布を示す。図６において、Ｘはコア軸方向を示し、Δｎ_Ｒは、光誘起屈折率差を示す。図６において、１１は、トリミング工程における屈折率変化分を示し、１２は、グレーティング形成工程による屈折率変化を示す。この変形例によれば、照射される紫外線の単位面積当たりの照射エネルギーの変動に対する光誘起屈折率変化の大きい部分（図５の部分１３）ではなく、照射エネルギーの変動に対する光誘起屈折率変化の小さい部分（図５の部分１４）を利用しているので、ファイバーにブラッググレーティングを形成する際に照射される紫外線の単位面積当たりの照射エネルギーの変動に起因する特性劣化を軽減することができる。
【００２２】
第２の参考例
図７は、第２の参考例を説明するための図であり、トリミング工程後のコア５の屈折率分布を示す。この変形例は、照射エネルギーΔＥを大きくしている点及び照射紫外線の単位面積当たりのエネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部の外側において徐々に低下している点が、上記図１から図４までに示される製造方法と相違する。図７において、１５は、トリミング工程における屈折率変化分を示し、１６は、グレーティング形成工程による屈折率変化を示す。この変形例によれば、ファイバーにブラッググレーティングを形成する際に照射される紫外光のエネルギー（ファイバーに照射される単位面積当たりの積算エネルギー）の変動に起因する特性劣化を軽減することができる。また、ブラッググレーティング境界部における伝搬光のロスを軽減することができる。
【００２３】
実施の形態
本実施の形態に係る光導波路素子の製造方法は、ブラッググレーティング形成工程においてサイドローブ抑圧比の改善のためにブラッググレーティング形成領域の両端部に屈折率変調（アポダイズ）させた部分を設けた場合に関する。
【００２４】
図８は、本実施の形態に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ（破線）を示し、同図（Ｂ）は、トリミング工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ′（破線）を示す。
【００２５】
本実施の形態に係る製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光ファイバーにフェーズマスクを介して紫外線レーザー光を照射するブラッググレーティング形成工程（図１（Ａ）に対応する工程）と、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射するトリミング工程（図１（Ｂ）に対応する工程）とを有する。
【００２６】
本実施の形態におけるフェーズマスクのラインアンドスペースのピッチは、一定値２Λである。このフェーズマスクを介して光ファイバーに紫外線レーザー光を照射すると、コアには、コア軸方向に屈折率変化部分と屈折率が変化しない部分が交互に、フェーズマスクのピッチの半分のピッチΛで形成される。その結果、コアにブラッググレーティングを形成することができる。本実施の形態のブラッググレーティング形成工程においては、図８（Ａ）に示されるように、ブラッググレーティング形成工程において照射される紫外線レーザー光の単位面積当たりの積算エネルギーがブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下するようにアポダイズがなされている。
【００２７】
次のトリミング工程においては、図８（Ｂ）に示されるように、光導波路に照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下する台形型のプロファイルを示すように、トリミング工程における紫外線照射においても、図８（Ａ）の場合と同様にアポダイズを行った。トリミング工程においては、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射する。紫外線レーザー光の照射に際しては、例えば、光ファイバーを支持するテーブル又は紫外線レーザー光をコア軸方向に移動させる。レーザー光の照射エネルギーを一定に保ちながら、この移動速度を変化させることによって、単位面積当たりの照射紫外線エネルギーの分布をコア軸方向に調整することができる。こうすることによって、ブラッググレーティング形成領域の全域にトリミングを施すことができる。トリミング工程は、１回でもよいが、複数回のトリミング工程によって光ファイバーの特性を要求される値に到達させてもよい。尚、照射紫外線エネルギーの分布をコア軸方向に調整する方法としては、マスクを用いる方法もある。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、トリミング工程においても、屈折率変調（アポダイズ）を行って、グレーティング形成領域両端での屈折率の不連続点を解消したので、ファブリペロー干渉が抑制され、ブラッググレーティングとしてのサイドローブ抑圧比を改善することができる。
【００２９】
また、本実施の形態において、上記以外の点は、上記第１の参考例と同じである。
【００３０】
第３の参考例
第３の参考例は、広帯域（ＦＷＨＭ約１．０ｎｍ）のチャープドブラッググレーティングが形成された全域に反射率調整のための紫外光照射（トリミング）を行ったものである。
【００３１】
図９は、第３の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ（破線）を示し、同図（Ｂ）は、トリミング工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ′（破線）を示し、同図（Ｃ）は、トリミング工程を繰り返すことにより反射スペクトルが変化することを示す。
【００３２】
第３の参考例に係る製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光ファイバーにフェーズマスクを介して紫外線レーザー光を照射するブラッググレーティング形成工程（図１（Ａ）に対応する工程）と、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射するトリミング工程（図１（Ｂ）に対応する工程）とを有する。
【００３３】
第３の参考例におけるフェーズマスクのラインアンドスペースのピッチは、一定ではなく、最大値２Λ_１から最小値２Λ_２まで徐々に増加又は減少している。このフェーズマスクを介して光ファイバーに紫外線レーザー光を照射すると、コアには、コア軸方向に屈折率変化部分と屈折率が変化しない部分が交互に、フェーズマスクのピッチの半分のピッチ（Λ_１〜Λ_２）で形成される。その結果、コアにチャープドブラッググレーティングを形成することができる。即ち、図９（Ａ）に示すように、第３の参考例の広帯域のブラッググレーティングは光誘起屈折率変化のピッチを最大Λ_１から最小Λ_２まで連続的に変化させることで形成されており、反射波長帯域はλ_Ｂ１＝２ｎ_ｅｆｆΛ_１からλ_Ｂ２＝２ｎ_ｅｆｆΛ_２までの連続波長である。
【００３４】
次のトリミング工程においては、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射する。紫外線レーザー光の照射に際しては、例えば、光ファイバーを支持するテーブル又は紫外線レーザー光をコア軸方向に一定速度で移動させる。こうすることによって、ブラッググレーティング形成領域の全域にトリミングを施すことができる。トリミング工程は、１回でもよいが、複数回のトリミング工程によって光ファイバーの反射特性を要求される値に到達させてもよい。尚、トリミング領域を制限する方法としては、マスクを用いる方法もある。
【００３５】
以上説明したように、第３の参考例によれば、チャープドブラッググレーティングが形成された全域に、均等なエネルギーで、トリミング工程における紫外光照射を行うことにより、ブラッググレーティングを形成する光誘起屈折率差Δｎ_Ｂを小さくしている（Δｎ_Ｂ′にしている）ので、照射する紫外光の積算エネルギーが大きいほど、ブラッググレーティングの反射率は反射波長帯域内で均等に低下する。従って、第１の参考例と同様に、反射率を精度良く設定することができる。この場合は、図９（Ｃ）に示されるように、反射波長変化は反射波長帯域幅に比べて十分小さいことから、現実的には反射率のみを調整することができる。また、上記実施の形態と同様に、反射率を調整するトリミングにアポダイズを施せばサイドローブ抑圧比を改善することができる。
【００３６】
また、第３の参考例において、上記以外の点は、上記第１及び第２の参考例又は上記実施の形態と同じである。
【００３７】
第４の参考例
第４の参考例は、チャープドブラッググレーティングが形成された一部分にのみ反射率調整のための紫外光照射（トリミング）を行ったものである。
【００３８】
図１０は、第４の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ（破線）を示し、同図（Ｂ）は、トリミング工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ′（破線）を示し、同図（Ｃ）は、トリミング工程による反射スペクトルの変化を示す。
【００３９】
第４の参考例に係る製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光ファイバーにフェーズマスクを介して紫外線レーザー光を照射するブラッググレーティング形成工程（図１（Ａ）に対応する工程）と、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射するトリミング工程（図１（Ｂ）に対応する工程）とを有する。
【００４０】
第４の参考例におけるフェーズマスクのラインアンドスペースのピッチは、一定ではなく、最大値２Λ_１から最小値２Λ_２まで徐々に増加又は減少している。このフェーズマスクを介して光ファイバーに紫外線レーザー光を照射すると、コアには、コア軸方向に屈折率変化部分と屈折率が変化しない部分が交互に、フェーズマスクのピッチの半分のピッチ（Λ_１〜Λ_２）で形成される。その結果、コアにチャープドブラッググレーティングを形成することができる。即ち、図１０（Ａ）に示すように、第４の参考例の広帯域のブラッググレーティングは光誘起屈折率変化のピッチを最大Λ_１から最小Λ_２まで連続的に変化させることで形成されており、反射波長帯域はλ_Ｂ１＝２ｎ_ｅｆｆΛ_１からλ_Ｂ２＝２ｎ_ｅｆｆΛ_２までの連続波長である。
【００４１】
次のトリミング工程においては、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射する。紫外線レーザー光の照射に際しては、例えば、光ファイバーを支持するテーブル又は紫外線レーザー光をコア軸方向に移動させる。この移動範囲を制限することによって、ブラッググレーティング形成領域の一部にトリミングを施すことができる。トリミング工程は、１回でもよいが、複数回のトリミング工程によって光ファイバーの反射特性を要求される値に到達させてもよい。尚、トリミング領域を制限する方法としては、マスクを用いる方法もある。
【００４２】
第４の参考例においては、チャープドグレーティングが形成された領域の一部に、照射紫外線エネルギーを一定にして紫外光照射を行っているので、照射紫外線エネルギーの分布は、図１０（Ｂ）の実効屈折率ｎ_ｅｆｆ′として示された破線と同様のプロファイルを示す。即ち、トリミング工程をチャープドブラッググレーティング形成領域の一部に施したことによって、図１０（Ｃ）に実線で示されるように、階段状の反射スペクトルを得ることができる。
【００４３】
以上説明したように、第４の参考例によれば、図１０（Ｃ）に示されるように、グレーティング形成領域内で階段状に変化した反射スペクトルを得ることができ、製造された素子に、希望する波長において反射率が急に変化する特性を持たせることができる。このような特性は、例えば、２値センサー等への応用に適している。
【００４４】
尚、第４の参考例におけるトリミング工程における照射紫外線エネルギーの分布のプロファイルに、上記実施の形態と同様に、反射率を調整するアポダイズを施せばサイドローブ抑圧比の改善に有効である。
【００４５】
また、第４の参考例において、上記以外の点は、上記第１及び第３の参考例及び上記実施の形態と同じである。
【００４６】
第５の参考例
第５の参考例は、チャープドブラッググレーディングが形成された全域に、反射率調整のための紫外光照射（トリミング）を、コア軸方向に照射紫外線エネルギーを連続的に変化させて行ったものである。
【００４７】
図１１は、第５の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ（破線）を示し、同図（Ｂ）は、トリミング工程後のコア５の屈折率分布（実線）と有効屈折率ｎ_ｅｆｆ′（破線）を示し、同図（Ｃ）は、トリミング工程による反射スペクトルの変化を示す図である。
【００４８】
第５の参考例に係る製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光ファイバーにフェーズマスクを介して紫外線レーザー光を照射するブラッググレーティング形成工程（図１（Ａ）に対応する工程）と、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射するトリミング工程（図１（Ｂ）に対応する工程）とを有する。
【００４９】
図１１（Ａ）に示されるように、広帯域のブラッググレーティングはグレーディングのピッチを連続的に、例えば、Λ_１からΛ_２まで変化させることによって形成されている。この場合の反射波長帯域はλ_Ｂ１＝２ｎ_ｅｆｆΛ_１からλ_Ｂ２＝２ｎ_ｅｆｆΛ_２までの連続波長である。第５の参考例においては、チャープドグレーティングが形成された領域の全域に、照射紫外線エネルギーを徐々に変化させながら紫外光照射を行う。照射紫外線エネルギーの分布は、図１１（Ｂ）の実効屈折率ｎ_ｅｆｆ′として示された直線（破線）と同様のプロファイルを示す。トリミング工程を実行すると、図１１（Ｂ）に示されるように、チャープドブラッググレーティングの光誘起屈折率差が小さくなる。トリミング工程によって、チャープドブラッググレーティングの波長域における反射率にはその反射波長帯域内で傾斜が発生する。
【００５０】
以上説明したように、第５の参考例の製造方法によれば、図１１（Ｃ）に示されるように、グレーティング形成領域内で連続的に傾斜した反射スペクトルを得ることができ、波長の増加に応じて反射率が増加又は低下する特性を用いるアナログセンサー等への応用に適した特性を持たせることができる。
【００５１】
尚、第５の参考例におけるトリミング工程における照射紫外線エネルギーの分布のプロファイルに、上記実施の形態と同様に、反射率を調整するアポダイズを施せばサイドローブ抑圧比の改善に有効である。
【００５２】
また、第５の参考例において、上記以外の点は、上記第１から第４までの参考例及び上記実施の形態と同じである。
【００５３】
第６の参考例
第６の参考例は、ブレーズドチャープドブラッググレーティングが形成された全域に、反射率調整のための紫外光照射（トリミング）を連続的に任意のパターンでコア軸方向に照射紫外線エネルギーを変化させて行ったものである。
【００５４】
図１２は、第６の参考例を説明するための図であり、同図（Ａ）は、ブラッググレーティング形成工程後のコア軸方向の屈折率分布（実線）及び実効反射率（破線）を示し、同図（Ｂ）は、トリミング工程後のコア軸方向の屈折率分布（実線）及び実効反射率（破線）を示し、同図（Ｃ）は、トリミング工程による透過率の変化を示す図である。
【００５５】
第６の参考例に係る製造方法は、光誘起屈折率変化を生じる光ファイバーにフェーズマスクを介して紫外線レーザー光を照射するブラッググレーティング形成工程（図１（Ａ）に対応する工程）と、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射するトリミング工程（図１（Ｂ）に対応する工程）とを有する。
【００５６】
第６の参考例におけるフェーズマスクのラインアンドスペースのピッチは、一定ではなく、最大値２Λ_１から最小値２Λ_２まで徐々に増加又は減少している。このフェーズマスクを介して光ファイバーに紫外線レーザー光を照射すると、コアには、コア軸方向に屈折率変化部分と屈折率が変化しない部分が交互に、フェーズマスクのピッチの半分のピッチ（Λ_１〜Λ_２）で形成される。その結果、コアにブレーズドチャープドブラッググレーティングを形成することができる。即ち、図１１（Ａ）に示すように、第６の参考例の広帯域のブレーズドチャープドブラッググレーティングは光誘起屈折率変化のピッチを最大Λ_１から最小Λ_２まで連続的に変化させることで形成されており、透過波長帯域はλ_Ｂ１＝２ｎ_ｅｆｆΛ_１からλ_Ｂ２＝２ｎ_ｅｆｆΛ_２までの連続波長である。
【００５７】
次のトリミング工程においては、光ファイバーにフェーズマスクを介さずに紫外線レーザー光を照射する。紫外線レーザー光の照射に際しては、例えば、光ファイバーを支持するテーブル又は紫外線レーザー光をコア軸方向に移動させる。この移動速度を変化させることによって、単位面積当たりの照射紫外線エネルギーの分布をコア軸方向に調整することができる。トリミング工程は、１回でもよいが、複数回のトリミング工程によって光ファイバーの反射特性を要求される値に到達させてもよい。尚、単位面積当たりの照射紫外線エネルギーの分布をコア軸方向に調整する方法としては、マスクを用いる方法もある。
【００５８】
第６の参考例においては、ブレーズドチャープドグレーティングが形成された領域の全域に、照射紫外線エネルギーの分布をあるパターンで変化させながら紫外光照射を行う。照射紫外線エネルギーの分布は、図１２（Ｂ）の実効屈折率ｎ_ｅｆｆ′として示された曲線（破線）と同様のプロファイルを示す。図１２（Ｂ）において、実効屈折率ｎ_ｅｆｆ′が低下している部分２１は、照射紫外線エネルギーが低い部分に相当する。また、トリミング工程を実行すると、図１２（Ｂ）に示されるように、ブレーズドチャープドブラッググレーティングの光誘起屈折率差が小さくなる（Δｎ_Ｂ′になる）。トリミング工程によって、ブレーズドチャープドブラッググレーティングの波長域における透過率には、その透過波長帯域内におけるある波長（図１２（Ｂ）における部分２１に対応する波長）に損失（図１２（Ｃ）のトリミング後の透過スペクトルの部分２２）が発生する。
【００５９】
以上説明したように、第６の参考例によれば、図１２（Ｃ）に示されるように、波長により損失が連続的に変化する透過スペクトルを得ることができ、このようなブレーズドチャープドグレーティングは、特に、光増幅器の利得平坦化素子に有効である。
【００６０】
尚、第６の参考例のトリミング工程における照射紫外線エネルギーのコア軸方向の連続的な分布は、製造された素子の用途に応じて決定すればよい。
【００６１】
また、第６の参考例において、上記以外の点は、上記第１から第５までの参考例及び上記実施の形態と同じである。
【００６２】
また、第１から第６までの参考例及び上記実施の形態におけるトリミング方法は、第１から第６までの参考例及び上記実施の形態におけるいずれのブラッググレーティング形成領域にも適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製造方法によれば、ブラッググレーティング形成領域に紫外光照射を行うトリミング工程によって、ブラッググレーティングの特性を正確に調整することができるという効果がある。
【００６４】
また、トリミング工程において照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向の全域にわたって均一である場合は、製造された光導波路素子の反射率と反射光の中心波長とを調整することができるという効果がある。
【００６５】
また、トリミング工程において照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下する台形型のプロファイルを示す場合は、製造された光導波路素子におけるファブリペロー干渉が抑制され、ブラッググレーティングとしてのサイドローブ抑圧比を改善できるという効果がある。
【００６６】
また、トリミング工程をブラッググレーティング形成領域の一部に実行する場合は、製造された光導波路素子に、希望する波長において反射率が急に変化するという特性を持たせることができるという効果がある。
【００６７】
また、トリミング工程において照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向に沿って徐々に増加又は減少させた場合は、製造された光導波路素子に、波長の増加に応じて反射率が増加又は低下する特性を持たせることができるという効果がある。
【００６８】
また、トリミング工程において照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向に沿って連続的に変化させた場合は、製造された光導波路素子に、所望の反射特性（又は透過率特性）をもたせることができ、特に、利得平坦化素子に適した特性を持たせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考例に係る光導波路素子の製造方法の工程説明図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程を示し、（Ｂ）はトリミング工程を示す。
【図２】第１の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｂ）はトリミング工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｃ）は単位面積当たりの照射紫外線エネルギーに対する光誘起屈折率変化量が照射紫外線の積算エネルギーによって変化することを示す説明図である。
【図３】第１の参考例において、トリミング工程を狭帯域ＦＢＧに複数回実行した場合の反射スペクトルの変化を示す図である。
【図４】第１の参考例のトリミング工程により、反射率が低下し、反射中心波長が長波長側にシフトする例を示す図である。
【図５】第１の参考例の変形例を説明するための図である。
【図６】第１の参考例の変形例におけるトリミング工程後のコアの屈折率分布を示す図である。
【図７】第２の参考例におけるトリミング工程後のコアの屈折率分布を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｂ）はトリミング工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示す。
【図９】第３の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するため図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｂ）はトリミング工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｃ）はトリミング工程を繰り返すことにより反射スペクトルが変化することを示す図である。
【図１０】第４の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｂ）はトリミング工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｃ）はトリミング工程による反射スペクトルの変化を示す。
【図１１】第５の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｂ）はトリミング工程後のコア５の屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｃ）はトリミング工程による反射スペクトルの変化を示す。
【図１２】第６の参考例に係る光導波路素子の製造方法を説明するための図であり、（Ａ）はブラッググレーティング形成工程後のコアの屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｂ）はトリミング工程後のコア５の屈折率分布と有効屈折率を示し、（Ｃ）はトリミング工程による透過率の変化を示す図である。
【図１３】光誘起屈折率変化の紫外線強度依存性を示す図である。
【符号の説明】
１光ファイバー、２フェーズマスク、３，４紫外線レーザー光、５コア、６クラッド、７屈折率変化部分、８屈折率が変化しない部分、 Λ，Λ_１，Λ_２屈折率変化ピッチ、ｎ_ｅｆｆブラッググレーティング形成工程後の実効屈折率、ｎ_ｅｆｆ′ トリミング工程後の実効屈折率、 Δｎ_Ｂブラッググレーティング形成工程後の光誘起屈折率差、 Δｎ_Ｂ′ トリミング工程後の光誘起屈折率差。

Claims

光誘起屈折率変化を生じる光導波路にフェーズマスクを介して紫外光を照射してブラッググレーティングを形成する工程と、
上記光導波路にフェーズマスクを介さずに紫外光を照射してブラッググレーティングの特性を調整するトリミング工程と
を有し、
上記ブラッググレーティング形成工程において、光導波路に照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーがブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下するようにアポタイズがなされ、
上記トリミング工程において、光導波路に照射される紫外光の単位面積当たりの積算エネルギーの分布がブラッググレーティング形成領域の長手方向の両端部において端部に近づくほど徐々に低下する台形型のプロファイルを示す
ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
上記トリミング工程を、上記ブラッググレーティング形成工程より先に実施することを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子の製造方法。
上記トリミング工程を、上記ブラッググレーティング形成工程より後に実施することを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子の製造方法。
上記紫外光がレーザー光であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の光導波路素子の製造方法。
上記ブラッググレーティングがチャープドグレーティングであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の光導波路素子の製造方法。
上記ブラッググレーティングがブレーズドチャープドグレーティングであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の光導波路素子の製造方法。