JP5068412B2 - 導波管装置の光路長を安定化させ調整する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は、所望の安定した光路長を有するように、感光性導波管を調整する方法に関する。より詳細には、本発明は、干渉計導波管装置の光路長を調整するための、商業的に実施可能な方法を提供する。
【０００２】
光路長とは、媒質の屈折率ｎで計られる光の伝搬距離である。屈折率は、媒質中の光信号の速度ｖを次の式によって定める。
【数１】

ここにｃは、真空中の光の速度である。光路長（ＯＰＬ）すなわちΔは次式で定義される。
Δ＝ｎＬ （２）
ここにＬは、媒質の物理的長さである。上記（１）および（２）式から分かるように、光導波管のＯＰＬは、媒質の屈折率を増加することによって伸長し、屈折率を減少することによって短縮する。光導波管部分または光導波管装置のＯＰＬを精密に制御することは、信号の正確なタイミングや同期が必要な場合、あるいは光信号が他の信号に関連して位相の調整が要求される場合、非常に重要な問題となる。
【０００３】
２地点における光ビームの相対位相差、ψは、光サイクルに対する割合として表すと、
ψ＝θ_１−θ_２（元２π） （３）
ここにθ_１は、第１位置における第１ビームの波動位相であり、θ_２は、第２位置における第２ビームの位相である。干渉計のようなある装置では、同一位置における二つのビーム間の位相差に関心が向けられる。位相差は、二つのビームが伝搬した光路長の差に関係する。もし二つの光ビーム、つまり、ビーム１およびビーム２が、同じ位置から同じ位相で（干渉計中のように）出発したとすると、
【数２】

ここにλは、真空中の光の波長、Δ_１およびΔ_２は、それぞれ、ビーム１およびビーム２が伝搬した光路長である。
【０００４】
干渉計装置とは、光ビームを分割し、そして再結合して、再結合したビームがお互いに干渉を起こす光学装置と定義できよう。図１は一般的な干渉装置、ファイバーのマッハーツェンダ干渉計１０の構造を図示する。ファイバマッハーツェンダ干渉計１０は、第１入力ポート１１、第２入力ポート１２、第１脚部１４、第２脚部１６、第１出力ポート２２、第２出力ポート２４、第１結合器２６、および第２結合器２８を備えている。入力ポートと出力ポートという用語は相対的で、各脚部の光路長および装置の使用に依存する。同様に、装置は対称であるので、装置の方向は反転できよう。
【０００５】
光信号は二つの入力ポートのどちらか一つ、図１に示される例では、ポート１２を通って入射する。それから光信号は、第１結合器２６で２成分のビームに分割される。分割されたビームは、干渉計の二つの脚部１４と１６を通って、独立に伝搬する。二つのビームは第２結合器２８で再結合する。
【０００６】
大部分の場合、再結合点である結合器２８において、二つのビーム間の位相差を制御することが望ましい。この位置で位相差をｍ^＊π（ｍは整数）に等しくすることによって、入力パワーは大部分、どちらかの出力ポートから出射するようにできる。式（４）に示されるように、この位相差は干渉計脚部間のＯＰＬ差に関係しているが、これは脚部の一部に沿った屈折率を変えることによって、調整できる。
【０００７】
干渉計を光Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒとして使用する一つの方法は、装置の脚部にブラッグ格子を付け加えることである。干渉計１０は図２および３に図示されるように、第１脚部に任意の第１ブラッグ格子１８を、第２脚部に任意の第２ブラッグ格子２０を備え得る。図２および３に図示されるように、マッハーツェンダＡｄｄ／Ｄｒｏｐ装置は、光信号に特定の波長のものを追加し、或いは取り去るために使用できよう。図２は、ポート１２から取り去りまたは取り落とす特定の波長λ_４の信号を反射する、格子１８および２０を有するマッハーツェンダ装置を示す。残りの波長は、第１出力ポート２２を通って出射する。図３は反対の機能を示すもので、ある波長λ_４の信号がポート２４を通して挿入、または追加され、再結合した多重波長信号がポート２２から出射する。結合器および波長選択光学装置の製造と利用に関する記載は、米国特許４，９００，１１９に見られるが、その適切な部分は本願に引用して援用する。このAｄｄ／Dｒｏｐ装置における脚部間のＯＰＬ差は、装置の各脚部を伝搬する二つのビームが、所望の位相差で結合器２６および２８で再結合するように、正しく設定されなければならない。
【０００８】
干渉計の二つの脚部間で、光路長の差が比較的小さくても、装置の特性を変え得る、と言うことは明らかである。例えば、干渉計の二つのビーム間で位相差が、再結合する結合器２８において〜５°の誤差であると、入力エネルギーの〜５％が出力ポートから出射できず、装置の特性は著しく劣化する。従って、上述のマッハーツェンダ装置１０のような装置の応用においては、装置脚部間のＯＰＬ差を精密に調整して、装置からエネルギーが出射する仕方を制御することが重要である。これは「光学調整」または「調整」として知られている。
【０００９】
図４は光ファイバーのマッハーツェンダ装置を作製する、通常の製造ステップを示す。ステップ１に見られるように、マッハーツェンダ干渉計の基本的構造は、光ファイバーの二つの脚部を２点で、コアが至近距離になるまで融合させることで実現される。ある装置では、装置が融合された後で、装置の二つの中間部および脚部のＯＰＬが大体等しいことが重要と考えられている。
【００１０】
こうしてできる装置には、ステップ２に見られるように、その後光ファイバの感光度を増すために、水素が装填されよう。水素装填光ファイバのための方法は、例えば、米国特許、５，２３５，６５９および５，２８７，４２７のほか、同一出願人による同時係属出願中の「ＡＣＣＥＬＥＲＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ ＴＨＥ ＰＨＯＴＯＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＯＦ Ａ ＧＬＡＳＳＹ ＭＡＴＥＲＩＡＬ」と言う標題で、２０００年７月１４日に出願された米国特許出願第０９／６１６，１１７号にも論じられており、後者を本願に引用して援用する。光ファイバに水素を装填する他の方法は、適切な文献で論じられている。一方、ドーピングまたは他の方法を用いてファイバの光感度を増加することが、当分野で周知の場合、ステップ２をとばしても良い。
【００１１】
ステップ３は、マッハーツェンダ干渉計の一つの脚部それぞれに格子１８および２０を書き込むことから成る。格子を書き込むステップは、通常、感光性ファイバを化学線のパターンに曝して達成される。パターンは、位相マスクまたは当分野で既知のホログラフィ法などのいくつかの方法で実現できる。製造過程のこの点で、マッハーツェンダ干渉計脚部のＯＰＬは、恐らく調整が必要になろう。何故なら元のＯＰＬは正しく設定されたとしても、脚部における各格子を刻み込み間の僅かな差異が、一般的に装置の特性を所望のパラメータから劣化させよう。ＯＰＬの差と共にビーム間の光の位相差が変わり、均衡していた入力エネルギがポートから出力するときに変化してしまうために、装置の特性が劣化しよう。従って、所望の装置の動作を達成するためには、少なくとも装置脚部の一つのＯＰＬを調整しなくてはならない。従来、これは、ステップ４に図示されるように、脚部領域４０の屈折率を局所的な端のない紫外線に曝して変化させること、で試みられた。ＵＶ（紫外）露光は露光部分の屈折率を増加させ、露光領域のＯＰＬを伸長する。露光は、１つ以上の出力ポートから出射する光信号を監視しながら、所望の装置特性が達成されるまで、繰り返しなされる。
【００１２】
露光領域４０の感光性を増加するため、Ｈ_２装填が用いられるときには、従来のＯＰＬ調整は複雑になる。何故なら、水素は大体において、干渉計脚部全長と結合器を含め、装置全体にわたって飽和するからである。結合器２６および２８に水素が存在すると、結合器特性さらには装置全体の特性が変化し、ＯＰＬ調整を困難にする。干渉計脚部に水素が存在することはまた、脚部の屈折率を変え、その結果そのＯＰＬも変える。水素は装置から脱離するので、時間の経過と温度効果で結合器特性は水素装填以前の特性に返り、脚部ＯＰＬは変化する。装置が水素で飽和している間になされるＯＰＬ調整は、全ての水素が脱離してしまう後も、所望のように作動することを保証するには十分ではなかろう。
【００１３】
従来のＯＰＬ調整過程の主な欠点は、領域４０に紫外線暴露によって引き起こす、屈折率の乱れが不安定なこと、すなわち乱れが時間と温度と共に変化することである。装置の特性が、許容動作パラメータを超えて劣化すること無しに、最高の作動温度で、所望の作動時間にわたって作動できるならば、装置は「安定」と見なされる。光通信工業で普通規定される代表的な最高作動温度は、８５℃である。光学装置が、最高作動温度よりも遙かに高い温度に暫くの時間曝される「アニーリング」の工程は、ある光学装置、特に感光性の現象を用いて製造されるもの、を安定化させることが分かっている。マッハーツェンダAｄｄ／Dｒｏｐ素子がアニールされると、格子１８と２０および縁領域４０に誘起される屈折率の乱れは、図４のステップ５に示されるように減少し、装置のＯＰＬ調整を無効にする。
【００１４】
干渉計脚部のＯＰＬは、いくつかの製造工程ステップの間、制御不能な状態で変化するので、マッハーツェンダ装置の現行の従来型製法は、低い生産収率（従ってより高いコストとより低い生産効率）に悩まされている。感光性ファイバの長さに拘わらず、所望の光路長を正確に達成するため、アニーリングを未だ実行する必要があるときには、同様の問題が発生する。
【００１５】
導波管装置において、ＯＰＬを調整する現在の方法の問題を図示するのに、特定のファイバのマッハーツェンダAｄｄ／Dｒｏｐ装置が用いられたが、当業者は、正しく動作するためには、精密なＯＰＬに依存する他の導波管装置を製造する際にも、これらのＯＰＬ調整の困難が存在することを、認識しよう。例えば、プレーナ導波管干渉計、光リング共振器、エタロン、およびマイケルソン干渉計のような他の導波管装置を製造する際には、これらの困難に遭遇しよう。
【００１６】
精密に調整された光路長を有する、感光性導波管装置を製造するための、信頼性のある正確な方法に対する必要性は、依然として残されている。
【００１７】
発明の要約
本発明は、感光性光導波管を所望の安定した光路長を有するように調整するための方法と、この方法に従って製造された装置とに関する。この方法の例証的実施形態においては、少なくとも導波管の第１部分を化学線に曝して、感光性光導波管の光路長を、必要よりも大きく増加させる。露光は、露光された第１部分に、誘起された屈折率の増加を引き起こす。それから導波管をアニーリングサイクルに付し、導波管を安定化させる。導波管を安定化させるステップの後に、導波管の露光された第１部の少なくとも一部を、装置の最高作動温度よりも高く、かつ、所望の光路長が達成されるまで、誘起された屈折率を変化させるのに十分な温度で、局所的加熱に付すことにより、光路長が調整される。装置が安定化した後に、装置の部分を選択するのに熱を加えて、調整工程を実行する。
【００１８】
本発明の特定の実施形態では、この方法は、導波管の少なくとも第１部分を化学線に曝して、露光第１部分に誘起屈折率変化を引き起こすことによって、感光性光導波管の光路長を変化させるステップから成る。導波管は、それを安定化させるアニーリングサイクルに付される。導波管を安定化させるステップの後、導波管の露光第１部分の少なくとも一つの選択部を、所望の光路長が達成されるまで、選択部の屈折率を変化させるのに十分な局所加熱に曝すことによって、光路長を調節する。
【００１９】
導波管は、珪素ガラス光ファイバ、プレーナ導波管、或いは他の適当な導波管で良い。導波管は、水素含有環境に設置するなど、感光度を増加するように処理されよう。
【００２０】
本方法は、さらに導波管の第２部分に光学格子を書き込むステップを含んでいる。光学格子を書き込むステップは、導波管を安定化させるステップの前になろう。導波管を安定化させるステップは、装置を安定化させる第１温度まで導波管を加熱することを含み、光路長を調整するステップは、露光された第１部の少なくとも一部を、第２温度まで加熱するステップを含む。ここに第２温度は第１温度よりも高い。
【００２１】
他の実施形態では、導波管を安定化させるステップは、装置を安定化させるために導波管を第１温度まで加熱することを含み、光路長を調整するステップは、露光された第１部の一部分を所望の光路長が達成されるまで、加熱することを含んでいる。光路長を調整するステップは、さらに、局所加熱を受ける間、導波管の光路長を同時に監視すること、および所望の光路長に達したときに、加熱を終了することから成る。局所加熱に曝すことは、ＣＯ_２レーザまたは他の局所的熱源を用いて達成されよう。
【００２２】
本発明の方法は、種々の光学的構成部品に適用できよう。例証的実施形態では、導波管は、少なくとも一つの第２脚部を有する干渉計装置の第１脚部であり、誘起屈折率変化を調整するステップは、第１脚部と第２脚部との間の光路長差を調整することから成る。干渉計は、マイケルソン干渉計、マッハーツェンダ干渉計、サニャック干渉計、およびファブリーペロ干渉計または他の型の干渉計であって良い。
【００２３】
特定の実施形態では、本発明は第１および第２出力ビームを有する光導波管干渉計装置を提供する。干渉計装置は、感光性導波管を有する少なくとも一つの第１脚部を含む少なくとも二つの干渉計脚部を有する。光再結合点は、少なくとも一つの干渉計脚部に光学的に結合し、少なくとも一つの第１脚部の一部分は、周辺の導波管物質よりも１０^-5だけ大きい屈折率の乱れを有している。干渉計装置の温度が８０℃まで循環的に上昇し、再び２５℃に戻した後でも、光再結合点での第１および第２出力干渉計ビーム間で、２５℃で約５°よりも小さい位相差を引き起こす量しか第１脚部の光路長が変化しない限り、屈折率の乱れは安定化される。。
【００２４】
二つの干渉計脚部は、整列した導波管配置の二つの脚部から構成されても良く、少なくとも二つの干渉計脚部に、少なくとも一つのブラッグ格子を備えていて良い。
【００２５】
発明を実施するための最良の形態
図５は、マッハーツェンダAｄｄ／Dｒｏｐ装置１００の製造に対する、本発明方法を適用する例示的ステップを示す。本発明の方法は、光導波管干渉計や共振器のような、個々の導波管または種々の光学機器の経路長を調整するのに、同様に適用できることを、当業者は直ちに認識しよう。本出願で用いられた導波管という名称は、光ファイバ、プレーナ導波管および他の感光性導波管を含めて表す。
【００２６】
同様に本発明の方法は、化学線に曝す間、屈折率の増加を示す物質に限られず、放射線照射の間、屈折率の減少を示す物質にも同様に適用できよう。
【００２７】
本発明の例示的方法を示すステップ１−３について記載する際に、図４を参照する。これは通常の製造ステップと同様である。ステップ１において、上述のように、装置の基本構造は、二つの水平に離れた位置にある二つの導波管を融合することによって、図５に示すように、装置の二つの脚部１１４と１１６を作製して、実現される。装置１００の脚部１１４と１１６は、第１光路と第２光路を形成する。
【００２８】
特定の実施形態では、導波管は感光性光ファイバである。感光性光ファイバは、コアおよび／またはクラッドの屈折率が、化学線に曝すと、変化するファイバと定義される。感光性光ファイバを提供するステップは当業者には周知である。ファイバ製造工程に関する記載は文献にあり、直ちに利用できる。例えば、ヘヒト著、Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ．ｐｐ．５２−５５（１９８７）で、本願に引用して援用する。
【００２９】
図４を再び参照して、従来の方法と対照的に、第１脚部１１４は一般的には第２脚部１１６と同じ光路長を有することが望ましいのだが、本発明の方法は、後に補正できる全く異なった光路長を認める。
【００３０】
ステップ２において、光導波管の感光性を増加するため、干渉装置を水素ガス環境において導波管に水素を装填する。典型的露光としては、少なくとも３日間、６０℃で２５００ｐｓｉであろう。水素装填の他の方法も使用できよう。上記のように、他の実施形態では、導波管の感光度を増加するため他の方法を使用することに変え、または、所望の感光度と導波管の元の感光度によっては、省略しても良い。
【００３１】
ステップ３に示されるように、第１格子１１８は干渉計装置の第１脚部に書き込まれ、第２格子は１２０干渉計装置の第２脚部に書き込まれる。格子の書き込みは、当分野で知られた従来の方法、或いは、本願に引用して援用された、同一出願人による同時係属出願米国特許出願第０９／１６１，９４４号に開示されたような斬新な方法を用いて達成できよう。本発明の方法は、たとえ格子が存在しなくとも、マッハーツェンダ装置脚部間の、ＯＰＬの差を調整するのにも使用できる、ことを理解すべきである。
【００３２】
図５が図示するのは、その結果得られるマッハーツェンダ干渉計装置１００で、第１脚部１１４、第２脚部１１６、第１格子１１８、第２格子１２０、第１入力ポート１１１、第２入力ポート１１２、第１出力ポート１２２、および第２出力ポート１２４を有している。典型的なマッハーツエンダ装置１００は、Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳＭＦ２８単一モードファイバから製造される。本発明による方法のステップ４は、従来の調整法で使用される方法とは異なる。装置脚部間のＯＰＬの差をＵＶ露光を用いて、精密な調整を試みる代わりに、本発明の方法は、より大きな屈折率変化を引き起こすことを要求する。そして次に、一つまたは両方の脚部１１４と１１６の選択された領域１４０を、局所化された化学線１４２に曝して、所望よりも大きなＯＰＬ変化を引き起こす。化学線の典型的光源は、連続またはパルスのＵＶレーザ光線を備えている。露光の効果は監視でき、または露光は、導波管の感光特性に基づいて、所望の時間、強度、領域の大きさに対し予めプログラムできよう。装置の脚部間のＯＰＬを調整するのに必要なものよりも、大きな屈折率の変化（量、大きさまたは両方）を達成するのに露光ステップは使用され、一つ以上の「オーバ調整」領域１４０を引き起こす。
【００３３】
図５のステップ５においては、装置１００の全体が最高動作温度よりも高い温度で、アニールされる。典型的なアニーリング工程では、オーブン中の時間／温度の露光は、２４時間で１２０℃であった。アニーリング工程は、残留水素を取り除き、放射線誘導格子１１８と１２０およびオーバ調整領域１４０を安定化させる。
【００３４】
一旦装置が安定化すると、図５のステップ６に示されるように、ＣＯ_２レーザビームのような個別の局所的熱源が、オーバ調整領域１４０の少なくとも一部を装置の最高動作温度よりも高い温度で、その位置の屈折率を変化させるのに十分に、選択的に加熱するのに使用される。加熱装置１５０は、所望の光路長が達成されるまで、調整領域１４０の少なくとも一部を局所的に加熱して、誘起された屈折率変化をある程度取り除く。屈折率変化は図１０に示されるような監視システムを用いて、実時間様式で監視できよう。当業者はこの結果生ずる装置は、安定であることを認識しよう。
【００３５】
図６は、本発明の方法を遂行するための、調整および監視組立品２００を図示する。組立品２００は、ＵＶエキシマレーザの様な化学線源２１０を備えている。ＨｅＮｅレーザ２２０は、整列の目的に用いられる。円筒状レンズ２３０は、光源２１０および２２０からのビームを集束するため使用される。運動学的な台上の鏡２１２−２１８は、レーザビームを光源２００と２２０から方向づけるのに使用される。スリット２４０は、光ビームの大きさを制限するのに使用され、位相マスク２５０は、ファイバ格子を書き込むのに使用される。増幅型自発放射光源（ＡＳＥ）のような広帯域光源２６０は、第１入力ポート１１１と結合し、干渉計装置１００に信号を供給するのに使用される。光スペクトル分析器（ＯＳＡ）２６２は、装置中の格子の形成を監視する。光検出器２６４，２６６および２６８は、各ポート１２４，１１２，および１１１の出力を、それぞれ監視する。サーキュレータ２７０は、検出器２６８とＡＳＥ光源２６０を両方共に、第１入力ポート１１１に結合するのに使用される。現在の典型的システムにおいては、Ｅｒ^＋をドープされた光ファイバは、９８０ｎｍ光源で排気され、ＡＳＥ光源として使用される。
【００３６】
図７は、本発明の方法に従う、格子のないマッハーツェンダ干渉計装置３００に対する、典型的調整工程を図示する。非透過性マスクが一つの脚部３１６をブロックするため使用され、そのため化学線に影響されない。他の脚部３１４の一部３４０は、２４８ｎｍでレーザを放射する、Ｌａｍｂｄａ Ｐｈｙｓｉｋ Ｌ−１０００エキシマレーザ３１０からのＵＶビームで照射された。露光エネルギーは１００〜２００ｍＪ／ｃｍ^２であった。Ｎｅｗｐｏｒｔレーザダイオード（モデルＬＤ−１５５０−２１Ｂ）のようなレーザ光源３６０は、干渉計装置３００の第１入力ポート３１１に接続される。出力ポート３２２および３２４は共に、装置の一脚部はＵＶ照射によってオーバ調整されるので、Ｎｅｗｐｏｒｔ ユニバーサルファイバ光検出器（モデル８１８−ＩＳ−１）のような光検出器３６２および３６４によって監視される。光検出器３６２および３６４は、Ｎｅｗｐｏｒｔ２重チャネル光パワーメータ（モデル２８３５Ｃ）３８０に結合される。データ取得は、汎用インターフェースバス（ＧＰＩＢ）を用いて、メータ３８０をパーソナルコンピュータ３８２に結合して、行われる。干渉計出力に対するＵＶ「オーバー調整」の効果は、レーザダイオード３６０からの光をＭＺＩ３００の入力ポート３１１に入射し、ＭＺＩの出力ポート３２２および３２４で信号を監視することにより、監視された。マスクの整列は、ＣＣＤカメラおよび監視器（示されず）を用いるなどして、目視で確認された。露光時間は変えられた。
【００３７】
図８は、マッハーツェンダを３０分露光オーバ調整した結果の典型的な実験結果を示すグラフである。ＵＶオーバ調整の間、干渉計の一つの脚部での光パワー出力と、屈折率が一つの脚部で増加したときの装置の一つの出力における変化とを、グラフは示している。相対位相差（式（４）により、光路長差に比例）は２πで繰り返すとき、出力パワーは装置出力の間を繰り返す。
【００３８】
図９は、ＭＺＩ３００の光路長を調整するための装置概略図である。典型的なステップとして、２５ Ｗａｔｔ Ｓｙｎｒａｄ ＣＯ_２レーザ（モデルＪ４８−２５Ｗ−５７１４）のような局所的熱源３５０使用を含む。ビームは５倍拡大され、５０ｍｍ焦点距離円筒レンズ３５２を用いて、領域３４０に集束された。
【００３９】
装置３００は、円筒レンズの後方約７０ｍｍに設置された。広帯域Ｅｒ^＋光源光が、マイケルソンファイバ干渉計に入射された。マイケルソンからの出力は、広いＥｒ＋光源のスライスされた狭いスペクトルで、調整すべきＭＺＩへの入力として使用された。ＭＺＩの出力ポートの信号は、Ｎｅｗｐｏｒｔ２重チャネル光出力メータ（モデル２８３５Ｃ）および二つのＮｅｗｐｏｒｔユニバーサルファイバ光検出器（モデル８１８−ＩＳ−１）で、図９に示すように監視された。
【００４０】
ＣＯ_２レーザが、ＭＺＩ脚部の一部を３００℃に加熱した。露光時間は連続で、約５０分であった。ＣＯ_２レーザは、調整領域から屈折率を「差し引き」し、装置の二つの出力脚部間でパワーを循環的にシフトした。図１０は、マッハーツェンダの脚部間で、ＯＰＬの差を調整する典型的な実験結果を示すグラフである。グラフは、装置の一つの脚部から屈折率が差し引かれるときの装置の一つの出力ポートにおける変化を示している。ＵＶのオーバ調整に従って、相対位相差（式（４）により光路長差に比例）は２π循環し、出力パワーは装置出力間を一巡する。この例では、しかしながら、変化はＵＶオーバ調整のように屈折率を追加するのと反対に、装置から屈折率を差し引くことに基づいている。
【００４１】
この技法は、干渉計を予め化学線で照射することなく、局所的な強力熱源で調整する方法と対比されよう。本発明の方法は、屈折率のより大きな調整を可能にする。何故なら、図１３に示されるように、屈折率の大きな変化が、化学線で照射することにより、熱処理に先だって、導入され得るからである。図１３Ａは、マッハーツェンダを１００分間露光オーバ調整した結果、得られる典型的な実験結果を示すグラフである。ＵＶオーバ調整の間、干渉計の一つの脚部上の光パワー出力と、屈折率が一つの脚部に加えられるときの装置の一出力を、グラフは示している。相対位相差（式（４）により光路長差に比例）は２π循環すると、出力パワーは装置出力間を一巡する。式（４）から、長さ６ｍｍで波長が１５５０ｎｍのオーバ調整領域に対し、各サイクルは、屈折率が２．５８×１０^−４の変化を表す。
【００４２】
図１３Ｂは、この１００分照射に対する、屈折率対時間変化のプロットである。図に見られるように、水素装填ＳＭＦ２８ファイバーに対し、大きな屈折率変化が達成された。屈折率の変化量は、ファイバの型とその感光度で変化しよう。この大きな屈折率変化は、その後本発明の方法によって、所望の光路長を達成するため減少されよう。
【００４３】
図１１は、マッハーツェンダ干渉計の出力状態を、図９と同じセットアップを用いて実際に設定した典型的な結果を示すグラフである。この場合には、パワーが全て一つの出力ポートに出力されるように、干渉計の脚部間ＯＰＬの差を調整することが望まれた。二つの曲線は、光検出器によって測定された各出力ポートのパワーを表す。図で分かるように、本方法は、干渉計の二つの脚部間相対位相差を制御されたやり方で調整するのに使用され、その結果全ての入力パワーが一つの出力にだけに存在する、安定した装置となった。
【００４４】
干渉計装置の調整は、装置の脚部間の光路長を整合して達成するか、或いはそれに代えて、各々に関して（２πをモジュロとした因子で）所望の位相にあるように、脚部光路長を適切に調整することで達成できることは、当業者には認識できよう。こうすることによって、精密な所定の出力パワー分布を有する装置が作製されよう。
【００４５】
本発明の方法は、感光性導波管の光路長を精密に制御することが望まれる、どのような他の応用にも使用できよう。種々の感光性導波管、導波管干渉計装置、導波管共振装置、インターリーバ、およびマイケルソン干渉計（その例は図２に示されるマッハーツェンダAｄｄ／Dｒｏｐ装置の前半）、エタロン、サニャック干渉計、実時間遅延装置、時間分割マルチプレクサのような他の光学装置の光路長を調整するのに、本発明が使用できることは当業者は認識しよう。
【００４６】
本発明の方法が、共振器光装置のＯＰＬに対し安定した調整をもたらすことを例示するために、安定な精密に調整された導波管エタロンの製造に、本方法を適用することが詳述される。図示された干渉計はマイケルソン、マッハーツェンダー（対称および非対称共）サニャック、およびファブリーペロ干渉計にも適用できることに注意されたい。
【００４７】
本発明の方法は、図１２に示されるように、所望のスペクトル出力を有した安定な導波管エタロン装置を製造するのに、使用できよう。組立品４００は、入力ポート４１１と出力ポート４２２を有した光導波管４０１を備えている。二つの格子４１８と４２０は、エタロン中に光共振器を形成する。本発明の方法で、格子間の領域はオーバ調整された４４０で、装置は前例で述べたようにアニールされる。同じように、局所熱源４５１は格子間の光路長差を調整し、そして次に、装置の光応答性を調整するのに使用される。
【００４８】
本発明の方法は、所望のパワー分布を有する、安定な干渉計の製造を可能にする。図９は、上述の方法に従って製造され、第１および第２出力ビームを有する、光導波管干渉計装置に対する結果を図示する。干渉計装置は、感光性導波管を有する少なくとも一つの第１脚部を含む少なくとも二つの干渉計脚部からなる。光の再結合点は、干渉計脚部と光学的に結合する。特定の実施形態では、二つの干渉計脚部は、配列された導波管配置に整列される。一つまたは両方の脚部は、少なくとも一つのブラッグ格子が、その上に書き込まれている。
【００４９】
第１脚部の一部には、周囲の導波管物質よりも１０^‐５大きな、屈折率の乱れがある。干渉計装置の温度が、８０℃まで循環的に上昇し、２５℃まで戻された後に、再結合点での第１および第２出力干渉計ビーム間の位相差が、２５℃で約５°よりも小さい量しか第１脚部の光路長が変化しない限り、屈折率の乱れが安定化される。
【００５０】
本発明は、例証的な好ましい実施形態を用いて記載されてきたが、本発明の精神から逸脱することなく、本発明は、他の特定の形式に具体化され得よう。従って、本明細書に記載され、図示された実施形態は、単に例示的なもので、本発明の範囲を制限するものと考えてはならないことを理解すべきである。他の変化および変形は本発明の精神と範囲に従ってなされ得よう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マッハーツェンダ干渉計装置を示す簡略図である。
【図２】 マッハーツェンダAｄｄ／Dｒｏｐ装置で、取り落とす機能を示す簡略図である。
【図３】 マッハーツェンダAｄｄ／Dｒｏｐ装置で、追加機能を示す簡略図である。
【図４】 マッハーツェンダ干渉計装置の製造法ステップを示す連続図である。
【図５】 本発明法のステップを示す連続図である。
【図６】 本発明によるＵＶオーバ調整および／または格子書き込みのための製造機器を示す概略図である。
【図７】 本発明によるＵＶオーバ調整ステップを監視するのに使用される、監視装置と方法を示す概略図である。
【図８】 マッハーツェンダのオーバ調整に対する、典型的な実験結果を示すグラフ図である。
【図９】 マッハーツェンダ装置の脚部におけるＯＰＬの差を調整し、監視するのに使用される、監視装置と方法を示す概略図である。
【図１０】 マッハーツェンダ装置の脚部におけるＯＰＬの差を調整した、典型的な実験結果を示すグラフ図である。
【図１１】 マッハーツェンダ装置の脚部におけるＯＰＬの差を調整して、全入力パワーが単一出力ポートに出力されるようにした、例示的実験結果を示すグラフ図である。
【図１２】 本発明によるファブリーペロ干渉計装置の製造を示す、簡略図である。
【図１３Ａ】 マッハーツェンダ装置を１００分露光オーバ調整した結果生ずる、典型的な実験結果を示すグラフ図である。
【図１３Ｂ】 この１００分露光に対する屈折率対時間の変化を示すプロット図である。

Claims (4)

1. 光路長を有する感光性光導波管を、安定化した所望の光路長に調整するための方法であって、
   ａ）前記導波管の少なくとも第１部分を、化学線に曝し、前記露光第１部分に誘起された屈折率変化を引き起こすことによって、前記感光性光導波管の前記光路長を変化させるステップであって、誘起される屈折率変化が、光路長を調整するために必要となる変化よりも大きいステップと、
   ｂ）前記導波管を安定化させるアニーリングサイクルに、前記導波管をさらすステップと、
   ｃ）前記導波管を安定化させる前記ステップの後に、前記導波管の前記露光された第１部分の少なくとも選択された部分を、前記所望の光路長が達成されるまで前記選択された部分での前記屈折率を変化させるのに十分局所的加熱することによって、前記光路長を調整するステップとを含み、
   前記導波管を安定化させる前記ステップは、当該導波管を安定化させるため、第１温度まで前記導波管を加熱することをさらに含み、前記光路長を調整する前記ステップは、前記露光された第１部分の少なくとも一部を、前記第１温度よりも高い第２温度まで加熱することを含むことを特徴とする方法。
2. 前記感光性導波管は、予め水素が装填されたガラス導波管からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記導波管を安定化させるステップの前に、前記導波管の第２部分に、光学格子を書き込むステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記光路長を調整する前記ステップは、前記局所加熱露光の間、前記導波管の前記光路長を同時監視することと、前記所望の光路長に達したときに、前記露光を終了することをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

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