JP4269056B2

JP4269056B2 - 高密度光くし型フィルタ及びその作製方法

Info

Publication number: JP4269056B2
Application number: JP2004259563A
Authority: JP
Inventors: 雅典塙
Original assignee: University of Yamanashi NUC
Current assignee: University of Yamanashi NUC
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-09-07
Also published as: JP2006078546A

Description

本発明は高密度光くし型フィルタ及びその作製方法に係り、特にインタリーブにより超格子構造グレーティングのくし型反射特性を高密度化する高密度光くし型フィルタ及びその作製方法に関する。

近年，全光ネットワークの実現に向けて研究が行われており，様々な光信号処理技術が必要とされている。光信号処理技術の実装手段の一つとして、光ファイバなどの一次元光導波路のコア内に屈折率変化による回折格子を形成したブラッググレーティングという光デバイスが知られている．中でも光ファイバのコアに回折格子を形成したデバイスはファイバグレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）と呼ばれており（例えば特許文献１，２参照）、小型で安価なデバイスであり、また、光ファイバとの親和性が高いという特徴がある。尚、本発明はＦＢＧに限定されるものではなく、平面光導波路に作製するブラッググレーティングなどにも適用が可能であるが、本明細書ではＦＢＧを例にして説明する。

また、ＦＢＧを応用したファイバグレーティング型デバイスの１つに超格子構造ファイバグレーティング（ＳＳＦＢＧ：Super Structure Fiber Bragg Grating（別名：標本化ファイバグレーティング（Sampled (Fiber) Grating））が知られている。ＳＳＦＢＧは、光ファイバのコア内にＦＢＧ（サブＦＢＧ）を離散的かつ等間隔に配置したもので、くし型の反射特性を持つ光くし型フィルタとして機能する。ＳＳＦＢＧは、多波長の光を一括してフィルタリングできるため、多波長光源やＷＤＭ通信システム等においてシステムの低価格化や簡易化を実現するデバイスとして期待されている。

更に、ＳＳＦＢＧのくし型特性を高密度化する技術として多点位相シフト（ＭＰＳ）法が提案されている（例えば、那須悠介、山下真司：“ＤＷＤＭ用スーパストラクチャーファイバブラッググレーティングの新しい作成法−位相マスク走査法と多点位相シフト法−”、電子情報通信学会技術研究報告ＯＦＴ２００１−４３（２００１−１０）、又は、特許文献３等参照）。通常のＳＳＦＢＧにおいてくし型特性を高密度化するためにはサブＦＢＧの間隔を広くする必要があり、そのためにデバイス長が長く（〜数十ｃｍ）なるが、長いデバイスは不便である上に、簡便にＦＢＧを作製できる位相マスク法では位相マスク長によって全長が制限されるため現実的ではない。これに対して多点位相シフト法は、ある間隔でサブＦＢＧが配置されたＳＳＦＢＧにおいて、サブＦＢＧの間にＵＶ（紫外）光を照射して光路長を延ばし、かつ、適切な位相シフトを与える方法であり、サブＦＢＧの間隔を短く保ったままくし型特性を高密度化することができる。
特許第２５２１７０８号公報特開平０６―２３５８０８号公報特開２００３−４９２６号公報

しかしながら、多点位相シフト法では、位相シフト量の制御が困難であるため、所望の特性のＳＳＦＢＧを簡易に作製することができないという欠点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小型で高密度のくし型フィルタを簡易に作製することができる高密度光くし型フィルタ及びその作製方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、実質的に同一の反射帯域を有するサブグレーティングを離散的かつ等間隔に配置したくし型反射特性を有する複数の超格子構造グレーティングが一次元光導波路に形成され、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングが他の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの間に形成されると共に、前記各超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長が他の超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長の間となるように前記各超格子構造グレーティングが異なるくし型反射特性を有して形成されることを特徴としている。

本発明によれば、インタリーブされた複数の超格子構造グレーティングによってくし型反射特性が高密度化されると共に、各超格子構造グレーティングを構成するサブグレーティングが他の超格子構造グレーティングを構成するサブグレーティングの間に形成されるため、デバイス長を短く保ったままで高密度のくし型フィルタを作製することができる。また、本発明により作製するくし型フィルタは超格子構造グレーティングを作製するための従来の方法を用いることができるため簡易に作製することができる。

請求項２に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、請求項１に記載の発明において、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有する均一グレーティングピッチのグレーティングであることを特徴としている。

請求項３に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、請求項１に記載の発明において、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するアポダイズグレーティングであることを特徴としている。アポダイズグレーティングは一次元光導波路の長手方向に対して屈折率変化量を変化させたグレーティングである。

請求項４に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、請求項１に記載の発明において、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するチャープグレーティングであることを特徴としている。チャープグレーティングは一次元光導波路の長手方向に対して屈折率変化の周期を変化させたグレーティングである。

請求項５に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の発明において、前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、前記くし型特性を有する光フィルタのくし型特性の反射ピークの波長間隔が実質的に一定となるような間隔で配置されていることを特徴としている。

請求項６に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の発明において、前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、全て実質的に同一であることを特徴としている。

請求項７に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法は、請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の発明において、前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、各々異なることを特徴としている。

請求項８に記載の高密度光くし型フィルタは、実質的に同一の反射帯域を有するサブグレーティングを離散的かつ等間隔に配置したくし型反射特性を有する複数の超格子構造グレーティングが一次元光導波路に形成され、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングが他の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの間に形成されると共に、前記各超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長が他の超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長の間となるように前記各超格子構造グレーティングが異なるくし型反射特性を有することを特徴としている。本発明によれば、インタリーブされた複数の超格子構造グレーティングによってくし型反射特性が高密度化されると共に、各超格子構造グレーティングを構成するサブグレーティングが他の超格子構造グレーティングを構成するサブグレーティングの間に形成されるため、デバイス長を短く保ったままで高密度のくし型フィルタを実現することができる。また、本発明により作製するくし型フィルタは超格子構造グレーティングを作製するための従来の方法を用いることができるため簡易に作製することができる。

請求項９に記載の高密度光くし型フィルタは、請求項８に記載の発明において、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有する均一グレーティングピッチのグレーティングであることを特徴としている。

請求項１０に記載の高密度光くし型フィルタは、請求項８に記載の発明において、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するアポダイズグレーティングであることを特徴としている。

請求項１１に記載の高密度光くし型フィルタは、請求項８に記載の発明において、前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するチャープグレーティングであることを特徴としている。

請求項１２に記載の高密度光くし型フィルタは、請求項８乃至１１のうちいずれか１に記載の発明において、前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、前記くし型特性を有する光フィルタのくし型特性の反射ピークの波長間隔が実質的に一定となるような間隔で配置されていることを特徴としている。

請求項１３に記載の高密度光くし型フィルタは、請求項８乃至１２のうちいずれか１に記載の発明において、前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、全て実質的に同一であることを特徴としている。

請求項１４に記載の高密度光くし型フィルタは、請求項８乃至１２のうちいずれか１に記載の発明において、前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、各々異なることを特徴としている。

本発明に係る高密度光くし型フィルタ及びその作製方法によれば、小型で高密度のくし型フィルタを簡易に作製することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る高密度光くし型フィルタ及びその作製方法の実施の形態について詳説する。本実施の形態では本発明に係る高密度光くし型フィルタの一例としてインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングについて説明する。

１．基礎原理
まず、本実施の形態で説明するインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングの基礎原理について説明する。

１．１ファイバグレーティング
１．１．１ファイバグレーティングの原理
ファイバグレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）とは感光性光ファイバにＵＶ（紫外）光を当てることによって起こる屈折率変化を利用して感光性光ファイバのコア内に周期的な屈折率変化を作り、ブラッグ回折格子を形成したファイバ型の光デバイスである。このＦＢＧの構造を図１に示すと、同図に示すようにＦＢＧ１０は、感光性ファイバ１２のコア１４に、ファイバ軸方向に向かって周期Λ_fbgで屈折率が周期的に変化する屈折率変化を有した構造となっている。このＦＢＧは図２に示すようにファイバのコア１４に入射した入射光のうち、次式（１）に示すブラッグ条件に従うブラッグ波長を回折（反射）し、それ以外の波長を透過する特徴がある。

λ_bragg＝２・ｎ_eff・Λ_fbg …（１）
ここで、λ_braggはブラッグ回折格子によって回折されるブラッグ波長、ｎ_effはコア内の有効屈折率、Λ_fbgは屈折率変化の周期を示している。以後、屈折率変化の周期Λ_fbgをグレーティングピッチと呼ぶことにする。

図３は、縦軸に屈折率ｎ、横軸にファイバ軸方向の位置ｚをとり、ファイバ軸方向に対する屈折率変化を示した図である。ファイバのコア内に周期的な屈折率変化が作られたときに、有効屈折率ｎ_effはファイバのコア内での屈折率の平均値を示し、屈折率変調度δｎ_effは有効屈折率ｎ_effからの屈折率の変化量を表す。

図４（ａ）は、縦軸に屈折率変調度δｎ_eff、横軸にファイバ軸方向の位置ｚをとり、コア内での屈折率の変化を表している。この屈折率の変化の包絡線は屈折率プロファイルと呼ばれており、一般的に屈折率プロファイルとＦＢＧの反射特性はフーリエ変換の関係になる。図４（ａ）の例では屈折率プロファイルが矩形なのでＦＢＧの反射特性はsinc型になる。そのＦＢＧのsinc型の反射特性をデシベル表記で表した図４（ｂ）が示すように、ＦＢＧはブラッグ波長λ_bragg近傍の光を反射する光フィルタとして利用でき、屈折率プロファイルの制御によって様々な特性の光フィルタを実現することが可能である。

１．２ファイバグレーティングの作製方法
１．２．１位相マスク法
ＦＢＧを作製する方法は色々あるが、その中で一般的に用いられている位相マスク法を本実施の形態で説明するインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングの作製に使用する。尚、位相マスク法に限らず、例えばニ光束干渉法等の他の方法によって作製することもできる。位相マスク法では、図５に示すような位相マスク２４が使用される。位相マスク２４は、平らで高品質な石英ガラスのプレート２０の表面上に浮き彫り構造の回折格子２２を形成したものである。この位相マスク２４に、ある波長のＵＶ光を入射すると入射されたＵＶ光は回折し、回折光がファイバのコア内で干渉する。例えば、本実施の形態におけるインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングの作製では、全長３ｃｍ、浮き彫り構造（回折格子）のピッチ１０７１ｎｍの位相マスクが使用され、その位相マスクに波長２４８ｎｍのＵＶ光が入射される。その場合に、０次回折光が５％以下、±１次回折光がそれぞれ約３５％、±一次回折角が約１３．４°となる。従って、ファイバのコア内で起こる干渉はほとんど±一次回折光によって生じる。以後、浮き彫り構造のピッチをΛ_maskとし、マスクピッチと呼ぶ。

位相マスク法の原理を図６を用いて説明する。同図（ａ）に示すように感光性光ファイバ１２を位相マスク２４の直後（下面）に密着させて配置し、上からＵＶ光を照射する。照射されたＵＶ光は位相マスク２４を通過する際に回折を起こし、＋１次回折光と−１次回折光が感光性光ファイバ１２のコア１４内で干渉し、干渉縞を形成する。このとき干渉縞は位相マスク２４のピッチの半分の周期で形成される。同図（ｂ）に示すように干渉が強い部分では屈折率変調度δｎ_effが大きくなり、干渉が弱い部分では屈折率変調度δｎ_effが小さくなるため、干渉縞と同じ周期で感光性光ファイバ１２のコア１４内にグレーティングが作られる。

１．２．２チルト法
ＦＢＧのブラッグ波長を変える方法について説明する。位相マスク法はマスクピッチΛ_maskでＦＢＧのグレーティングピッチΛ_fbgが決まる。そこでブラッグ波長の異なるＦＢＧを作るためには目的のブラッグ波長に合わせたマスクピッチの位相マスクを使うことが必要となる。本実施の形態におけるインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングの作製では、後述のようにブラッグ波長の異なる２種類のＦＢＧを作製する必要があり、各ブラッグ波長に合わせた２つの位相マスクが必要となる。しかし位相マスクは高価であるため、１つの位相マスクでブラッグ波長を変化させることができるチルト法を用いる。

一般的にチルト法によってファイバのコア内に形成されるＦＢＧ（チルトグレーティング）は図７のように位相マスク２４に対して感光性ファイバ１２に傾きを与えることで作製される。位相マスク２４に対して感光性ファイバ１２を角度θだけ傾けて作製したＦＢＧの回折格子は同図に示すようにファイバ軸に対して斜めに作られるため、ファイバ軸から見るとグレーティングピッチがΛ_fbg／cosθになる。このためブラッグ波長は次式（２）、
λ_tilt＝２・ｎ_eff・(１／２)・Λ_mask／cosθ＝λ_bragg／cosθ …（２）
となり、長波長側に変化することがわかる。

１．３超格子構造ファイバグレーティング
超格子構造ファイバグレーティング（ＳＳＦＢＧ：Superstructure fiber Bragg grating）は感光性ファイバのコア内にＦＢＧを離散的かつ等間隔に配置したデバイスである。ＳＳＦＢＧの構造を図８に示す。同図に示すようにファイバのコア１４にＦＢＧ３０、３０、３０、…が等間隔に配置されており、ＦＢＧ３０、３０、３０と、ＦＢＧが形成されていない空隙部３１、３１、３１、…とが交互に配置されている。ここで個々のＦＢＧをサブグレーティング（サブＦＢＧ）と呼ぶ。また、各サブＦＢＧ３０、３０、３０、…の上部に示すλ_１は、各サブＦＢＧ３０単体でのブラッグ波長を示し、全てのサブＦＢＧ３０のブラッグ波長が同一であることを示している。また、本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングでは同一のコア内に２つのＳＳＦＢＧが形成されるが、そのうちの１つは、例えば、同図に示すようにサブＦＢＧ３０のグレーティング長（サブＦＢＧ長）が０．４ｍｍ、サブＦＢＧの間隔（サブＦＢＧ間隔）が２ｍｍとなっている。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ＳＳＦＢＧの反射特性はフーリエ変換の関係からくし型の反射特性を持つ。ＳＳＦＢＧはサブＦＢＧ長を長くすると反射特性の波長帯域幅が狭くなり、サブＦＢＧ間隔を長くすると反射ピークの密度が狭くなり、サブＦＢＧ数を増やすと反射特性の個々の反射ピークが細くかつ反射率が高くなる特徴がある。

一般的にＳＳＦＢＧの反射ピークを高密度化するにはサブＦＢＧ間隔を長くすればよい。例として密度を２倍、３倍にした時のＳＳＦＢＧの構造と反射特性を図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。同図（ａ）のサブＦＢＧ間隔（２ｍｍ）を基準として、同図（ｂ）はサブＦＢＧ間隔が２倍（４ｍｍ）の場合、同図（ｃ）はサブＦＢＧ間隔（６ｍｍ）が３倍の場合を示している。これによればピーク密度がサブＦＢＧ間隔に反比例していることがわかる。

このように反射ピークの密度を２倍、３倍と高密度化するには、サブＦＢＧ間隔をそれぞれ２倍、３倍に長くする必要がある。この方法を用いて反射ピークの高密度化を行うと、高密度化するにつれて全長が長くなる。例えば、１０ＧＨｚ間隔のピークを持つ高密度くし型フィルタを作る場合、サブＦＢＧ間隔を約１ｃｍにしなければならず、十分な反射率を持つフィルタを作るためにサブＦＢＧ数を１５個とすると全長が約１５ｃｍにもなる。この１５ｃｍという長さはデバイスとして大きくて扱いにくく、また、位相マスク法を利用してＳＳＦＢＧを作製する場合には位相マスクの長さによって長さが制限されてしまうために、製造が難しく現実的ではない。

２．インタリーブ超格子構造ファイバグレーティング
２．１インタリーブ法を用いた超格子構造ファイバグレーティング
本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーディング（ＩＳＳＦＢＧ：Interleaved superstructure fiber Bragg grating）は、小型で高密度の光くし型フィルタを作製する方法としてインタリーブ法を用いて作製される。

２．１．１インタリーブ法
図１１（ａ）は通常のＳＳＦＢＧの構造を示しており、同図に示すようにファイバのコア１４に等間隔で生成されるブラッグ波長λ_１のサブＦＢＧ３０、３０、３０、…の間（空隙部３１、３１、３１、…）は使われていない。そこで、インタリーブ法とは、この使われていない部分にもＦＢＧを作製して利用する方法である。図１１（ｂ）は、インタリーブ法によって作製された本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティング（ＩＳＳＦＢＧ）４０の構造を示している。同図に示すようにファイバのコア１４に図１１（ａ）のＳＳＦＢＧと同様にサブＦＢＧ３０、３０、３０…が形成され、各サブＦＢＧの間にそのブラッグ波長λ_１と異なるブラッグ波長λ_２のサブＦＢＧ３２、３２、３２、…が挟み込まれて２つのＳＳＦＢＧが形成される。これによって、ファイバのコア１４にサブＦＢＧ３０、空隙部３３、サブＦＢＧ３２、空隙部３５、サブＦＢＧ３０、…のようにサブＦＢＧ３０とサブＦＢＧ３２が空隙部３３、３５を挟んで交互に配置される。このように構成されるＩＳＳＦＢＧ４０は、デバイス長をＳＳＦＢＧと同様に短く保つことができ、１．２．１節で説明した位相マスク法を使用してＳＳＦＢＧを作製する場合と同様にして簡便に作製することができる。従来、この方法は例えば１５６０ｎｍ帯と１３００ｎｍ帯の信号を同時にフィルタリングする方法として提案されている。これによれば、反射波長の帯域が十分に異なると、互いの反射特性が干渉しないため互いのサブＦＢＧを透明とみなせることができることを利用している。

２．１．２インタリーブ超格子構造ファイバグレーティング
本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティング（ＩＳＳＦＢＧ）では、インタリーブ法を２つの離れた帯域で使用するのではなく、ほぼ同じ波長で利用することで、ＳＳＦＢＧのくし型特性を高密度化する。具体例として図１１（ｂ）に示したＩＳＳＦＢＧ４０の構造において各サブＦＢＧ３０のブラッグ波長λ_１を１５５２．０２ｎｍとし、それらのサブＦＢＧ３０で構成されるＳＳＦＢＧ（第１のＳＳＦＢＧという）のサブＦＢＧ長Ｌ_FBG1を０．４ｍｍ、サブＦＢＧ間隔Ｌ₁を２ｍｍ、サブＦＢＧ数Ｎ_FBG1を１２個とし、一方、各サブＦＢＧ３２のブラッグ波長λ_２を１５５２．２２ｎｍとし、それらのサブＦＢＧ３２で構成されるＳＳＦＢＧ（第２のＳＳＦＢＧという）のサブＦＢＧ長Ｌ_FBG2を０．４０００５ｍｍ、サブＦＢＧ間隔Ｌ₂を２．０００２６８ｍｍ、サブＦＢＧ数Ｎ_FBG2を１２個とするＩＳＳＦＢＧを作製した場合について示す。図１２（ａ）は、第１のＳＳＦＢＧの反射特性を示し、図１２（ｂ）は、第２のＳＳＦＢＧの反射特性を示している。このとき、図１２（ａ）の反射特性を持つ第１のＳＳＦＢＧに、中心波長が反射ピーク間隔の半分だけずれた反射ピークを持つ図１２（ｂ）の反射特性の第２のＳＳＦＢＧを挟み込むと、２つの反射特性が線形加算され、図１２（ｃ）のような反射特性を持つ高密度なくし型特性が得られるようになる。

このようにくし型特性の反射ピークを２倍に高密度するならば、図１３に示すようにＩＳＳＦＢＧ４０を構成する第１のＳＳＦＢＧ４２と第２のＳＳＦＢＧ４４として、各ＳＳＦＢＧのサブＦＢＧで反射された光波の位相がπずつずれたＳＳＦＢＧを２個挟み込めばよい。もし、Ｎ倍に高密度化したければ位相が２π／ＮずつずれたＳＳＦＢＧをＮ個挟み込めばよい。尚、位相が２π／ＮずつずれたＳＳＦＢＧをＮ個挟み込むと、くし型特性の反射ピークの波長間隔が実質的に一定となるが、必ずしも反射ピークの波長間隔は一定でなくてもよい。

ここでＳＳＦＢＧの反射特性は、ＳＳＦＢＧを構成する各サブＦＢＧによって反射される光波間の位相差が２ｎπ（ｎは整数）となる波長でピークを持ち、（２ｎ＋１）π（ｎは整数）となる波長で谷となる。ある波長での位相差の計算は次式（３）から求めることができる。

Ｐ＝２π・（（２Ｌ・ｎ_eff）％λ）／λ …（３）
ＬはサブＦＢＧ間隔であり、（（２Ｌ・ｎ_eff）％λ）は往復の光路長（２Ｌ・ｎ_eff）を波長λで割った剰余を表す。例えば１５５０ｎｍ帯を使用する場合ではサブＦＢＧ間隔が約５００ｎｍ変わると位相が２π変化する。図１２（ｂ）に示すような位相のずれたＳＳＦＢＧを得るために行う位相の制御には、十数ｎｍ程度の微小なサブＦＢＧ間隔の制御が必要となる。

本実施の形態では、まず第１のＳＳＦＢＧを図１５のように作製した後、図１６のようにして作製した。これにより、同一のステージの移動量Ｌに対し、第２のＳＳＦＢＧではサブＦＢＧ間隔はＬ／cosθとなり、θの制御によって微小な間隔の制御が可能となった。

また、第１のＳＳＦＢＧのサブＦＢＧのブラッグ波長λ_１と第２のＳＳＦＢＧのサブＦＢＧのブラッグ波長λ_２とは同一であってもサブＦＢＧ間隔のみの調整によってくし型特性の高密度化が図れるが、上記具体例では、第２のＳＳＦＢＧにおけるサブＦＢＧのブラッグ波長λ_２（中心波長）も長波長側にシフトさせた場合を示している。この場合に、第２のＳＳＦＢＧのサブＦＢＧは、１．２．２節で説明したチルト法を用いることによって第１のＳＳＦＢＧのサブＦＢＧと同一の位相マスクを使用して作製することができる。但し、マスクピッチが異なる位相マスクを使用してもよい。

３．ＩＳＳＦＢＧを用いたくし型フィルタ装置
図１４は、本実施の形態のＩＳＳＦＢＧを利用して構成されるくし型フィルタ装置の一例を示した構成図である。同図において、くし型フィルタ装置５０は、本実施の形態のＩＳＳＦＢＧ４０と、光サーキュレータ５２と、光アンプ５４から構成されている。光サーキュレータ５２は第１端子５２Ａ、第２端子５２Ｂ、及び、第３端子５２Ｃの３つの端子を備えており、第１端子５２Ａは、くし型フィルタ装置５０の入力端子５０Ａに接続されている。同図では、くし型フィルタ装置５０の入力端子５０Ａには例えば広い帯域幅の光を出射する光源５６が接続されており、その光源５６から出射された光が光サーキュレータ５２の第１端子５２Ａに入射されるようになっている。

光サーキュレータ５２の第２端子５２ＢにはＩＳＳＦＢＧ４０が接続されており、光サーキュレータ５２の第１端子５２Ａに入射した光は第２端子５２Ｂから出射されてＩＳＳＦＢＧ４０に入射する。ＩＳＳＦＢＧ４０では、入射した光の波長のうち、図１２（ｃ）に示したようにＩＳＳＦＢＧ４０の高密度なくし型反射特性によって選出される波長の光が反射される。そして、ＩＳＳＦＢＧ４０によって反射した光は、光サーキュレータ５２の第２端子５２Ｂに入射する。

光サーキュレータ５２の第３端子５２Ｃには、光アンプ５４が接続されており、ＩＳＳＦＢＧ４０で反射されて光サーキュレータ５２の第２端子５２Ｂに入射した光は、第３端子５４Ｃから出射されて光アンプ５４に入射する。光アンプ５４に入射した光は光アンプ５４によって増幅されてくし型フィルタ装置５０の出力端子５０Ｂからフィルタ出力として出力される。このように構成されたくし型フィルタ装置５０によってくし型フィルタ装置５０に入力された光の波長のうち、ＩＳＳＦＢＧ４０のくし型反射特性によって反射される波長の光がフィルタ装置５０から出力される。

以上、上記実施の形態では、ＩＳＳＦＢＧを２つのＳＳＦＢＧをインタリーブした場合を示したが、２個より多くのＳＳＦＢＧをインタリーブすることによってより高密度なくし型特性を有するＩＳＳＦＢＧを作製することができる。

また、上記実施の形態では位相マスク法を用いて本発明に係るＩＳＳＦＢＧの各サブＦＢＧを作製する場合について説明したが、ＦＢＧを作製する他の方法を用いて本発明に係るＩＳＳＦＢＧを作製してもよい。

また、上記実施の形態ではＩＳＳＦＢＧの各ＳＳＦＢＧのサブＦＢＧを均一グレーティングピッチのグレーティングとしたが、各ＳＳＦＢＧのサブＦＢＧは、アポダイズグレーティング又はチャープグレーティングであってもよい。尚、アポダイズグレーティングとは周知のようにファイバのコアの長手方向に対して屈折率変化量を変化させたグレーティングであり、チャープグレーティングとは周知のようにファイバのコアの長手方向に対して屈折率変化の周期を変化させたグレーティングである。

ここで、各ＳＳＦＢＧのサブＦＢＧをアポダイズグレーティング又はチャープグレーティングとする場合に、各ＳＳＦＢＧのアポダイズグレーティング又はチャープグレーティングの反射特性は、全て実質的に同一（反射帯域及び反射率が同一）であってもよいし、また、反射帯域が実質的に同一で反射率が異なる場合であってもよい。

また、上記実施の形態では、光ファイバに高密度なくし型特性を有するくし型フィルタを作製する場合について説明したが、上記ＩＳＳＦＢＧと同様に光ファイバ以外のメディア、例えば平面型の光導波路（一次元光導波路）に複数の超格子構造グレーティングをインタリーブにより形成して高密度なくし型フィルタを作製することもできる。

ファイバグレーティングの構造を示した図。ファイバグレーティングが形成されるファイバのコアを示した図。ファイバグレーティングの屈折率変化の説明に使用した図。ファイバグレーティングの反射特性の説明に使用した図。位相マスクを上から見た図。位相マスク法の原理の説明に使用した図。チルト法によるＦＢＧの作製の説明に使用した図。超格子構造ファイバグレーティングの構造を示した図。超格子構造ファイバグレーティングの反射特性を示した図。超格子構造ファイバグレーティングにおいてサブＦＢＧ間隔を変更した場合の反射特性を示した図。インタリーブ法の説明に使用した図。本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングの説明に使用した図。位相の説明に使用した図。本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングを用いたくし型フィルタ装置の一例を示した構成図。本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングを位相マスクを使用して作製する場合の一例を示した図。本実施の形態のインタリーブ超格子構造ファイバグレーティングを位相マスクを使用して作製する場合の一例を示した図。

符号の説明

１０…ファイバグレーティング（ＦＢＧ）、１２…感光性ファイバ、１４…コア、２２…回折格子、２４…位相マスク、３０、３２…サブＦＢＧ、３１、３３、３５…空隙部、４０…ＩＳＳＦＢＧ、５０…くし型フィルタ装置、５２…光サーキュレータ、５４…光アンプ、５６…光源

Claims

実質的に同一の反射帯域を有するサブグレーティングを離散的かつ等間隔に配置したくし型反射特性を有する複数の超格子構造グレーティングが一次元光導波路に形成され、
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングが他の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの間に形成されると共に、前記各超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長が他の超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長の間となるように前記各超格子構造グレーティングが異なるくし型反射特性を有して形成されることを特徴とする高密度光くし型フィルタ作製方法。
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有する均一グレーティングピッチのグレーティングであることを特徴とする請求項１記載の高密度光くし型フィルタ作製方法。
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するアポダイズグレーティングであることを特徴とする請求項１記載の高密度光くし型フィルタ作製方法。
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するチャープグレーティングであることを特徴とする請求項１記載の高密度光くし型フィルタ作製方法。
前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、前記くし型特性を有する光フィルタのくし型特性の反射ピークの波長間隔が実質的に一定となるような間隔で配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法。
前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、全て実質的に同一であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法。
前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、各々異なることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の高密度光くし型フィルタ作製方法。
実質的に同一の反射帯域を有するサブグレーティングを離散的かつ等間隔に配置したくし型反射特性を有する複数の超格子構造グレーティングが一次元光導波路に形成され、
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングが他の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの間に形成されると共に、前記各超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長が他の超格子構造グレーティングのくし型反射特性の反射ピークの波長の間となるように前記各超格子構造グレーティングが異なるくし型反射特性を有することを特徴とする高密度光くし型フィルタ。
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有する均一グレーティングピッチのグレーティングであることを特徴とする請求項８記載の高密度光くし型フィルタ。
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するアポダイズグレーティングであることを特徴とする請求項８記載の高密度光くし型フィルタ。
前記各超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、実質的に同一の反射帯域を有するチャープグレーティングであることを特徴とする請求項８記載の高密度光くし型フィルタ。
前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングは、前記くし型特性を有する光フィルタのくし型特性の反射ピークの波長間隔が実質的に一定となるような間隔で配置されていることを特徴とする請求項８乃至１１のうちいずれか１に記載の高密度光くし型フィルタ。
前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、全て実質的に同一であることを特徴とする請求項８乃至１２のうちいずれか１に記載の高密度光くし型フィルタ。
前記複数の超格子構造グレーティングのサブグレーティングの反射特性は、各々異なることを特徴とする請求項８乃至１２のうちいずれか１に記載の高密度光くし型フィルタ。