JPH07244210A

JPH07244210A - 光導波路型回折格子の作製方法及びその作製用光導波路

Info

Publication number: JPH07244210A
Application number: JP6271243A
Authority: JP
Inventors: Maki Inai; 麻紀稲井; Masumi Ito; 真澄伊藤; Susumu Inoue; 享井上
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】特定波長の光成分に対する反射率を増大させ
るファイバ型回折格子の作製方法及び回折格子作製用フ
ァイバを提供する。【構成】炉心管２０内に光ファイバ１０を設置し、バ
ルブ２１側からバルブ２２に向かって水素（Ｈ₂）ガス
を流入すると共に、炉心管２０内を高温または高圧な状
態にする。光ファイバ１０は、コア部に酸化ゲルマニウ
ム（ＧｅＯ₂）を含む通常の石英系光ファイバである。
なお、光ファイバ１０の加熱温度は、範囲２００〜１３
００℃に含まれていることが好ましい。また、光ファイ
バ１０に対する圧力は、範囲２０〜３００ａｔｍに含ま
れていることが好ましい。また、光ファイバ１０のコア
部に添加される水素の濃度は、５００ｐｐｍ以上である
のが好ましい。水素ガスによる光導波路の還元処理とコ
ア部への水素の添加とにより、紫外光の照射領域では大
きな屈折率変化が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路のコア部の屈
折率を光軸に沿って周期的に変化させて回折格子を形成
する光導波路型回折格子の作製方法及び回折格子作製用
の光導波路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバ通信技術の進展に伴
い、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが進
行し、システム構成は高度化しつつある。このような光
通信システムでは、光回路素子の重要性が増大してい
る。

【０００３】光回路素子における一般的構成の一つとし
てファイバ型素子は、小型で挿入損失が小さいことや、
光ファイバとの接続が容易であること等の利点を有して
いる。そして、このようなファイバ型素子として、ファ
イバ型フィルターが知られている。

【０００４】最近では、コア部に酸化ゲルマニウムをド
ープした石英系光ファイバについて、紫外光照射によっ
てコア部の屈折率が変化するという知見が周知であり、
このような光誘起屈折率変化を利用したファイバ型フィ
ルターとして、光ファイバ型回折格子が研究開発されて
いる。

【０００５】この光ファイバ型回折格子は、光ファイバ
内を進行する光のうち特定波長の光成分を反射するもの
であり、一般に、紫外光の照射によって光ファイバのコ
ア部に屈折率が光軸に沿って周期的に変化した領域を形
成することにより作製されている。この作製方法には、
信頼性の高い光ファイバ型回折格子を生産性良く作製す
ることができるという利点がある。

【０００６】このような光ファイバ型回折格子において
は反射率Ｒが重要な特性であり、この反射率Ｒは、グレ
ーティング長（コア部の屈折率が光軸に沿って周期的に
変化した領域の長さ）と光誘起による屈折率の変化量に
依存する。この関係は、次式のように表される。

【０００７】Ｒ＝ｔａｎｈ²（ＬπΔｎ／λ_R）ここで、Ｒは反射率、Ｌはグレーティング長、Δｎは光
誘起による屈折率の変化量、λ_Rは反射波長である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】紫外光照射による屈折
率変化は、コア部のガラス中に存在するゲルマニウム関
連のガラス欠陥に起因することが知られている。しか
し、従来のような酸化ゲルマニウムをコア部にドープし
ただけのガラス光ファイバではガラス欠陥の数が少ない
ため、紫外光を照射しても屈折率変化量Δｎが小さく、
したがって、上記の式から明らかなように反射率も低
い。具体的に言えば、紫外光照射によるコア部の屈折率
変化は１０^-5程度であり、反射率は数％と過小である。

【０００９】反射率を高くするためには、上記の式が示
すようにグレーティング長Ｌを大きくする方法もある
が、紫外光レーザビームを照射するにあたって、レーザ
ビームに高い均一性が要求され、そのために紫外光照射
を行う光学系が複雑になるという問題点がある。また、
ガラス欠陥が少ないため、紫外光照射による屈折率変化
の速度が遅く、反射率を高くしようとすると、照射時間
が長くなって生産性が低下するという問題点がある。

【００１０】上記のような問題点は、光ファイバのみな
らず薄膜導波路のような光導波路に回折格子領域を形成
して光導波路型素子を作製する場合にも同様に存在す
る。

【００１１】本発明は、光ファイバや薄膜導波路のよう
な光導波路について存在する上記の問題点に鑑みなされ
たものであり、反射率の高い光導波路型回折格子を容易
に、生産性良く作製する方法、及びこの方法に用いる回
折格子作製用の光導波路を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光導波路型
回折格子の作製方法は、上記の目的を達成するために、
光導波路のコア部に水素を添加する第１の工程と、この
光導波路のコア部における複数の所定領域に紫外光を照
射し、この所定領域の屈折率を変化させる第２の工程と
を備えることを特徴とする。

【００１３】ここで、光導波路とは、コアとクラッドと
の屈折率差を利用して光を一定領域に閉じ込めて伝送す
る回路または線路をいい、これには光ファイバや薄膜導
波路等が含まれる。

【００１４】上記第１の工程は、光導波路を水素雰囲気
で還元処理する工程とすることができる。

【００１５】このとき、光導波路の還元処理は、水素雰
囲気で光導波路を加熱して行うことができる。そのとき
の光導波路の加熱温度は、２００〜１３００℃であるこ
とが望ましく、特に、４００〜９００℃であると好適で
ある。

【００１６】また、光導波路の還元処理は、水素雰囲気
で光導波路を加圧して行うことができる。そのときの光
導波路の加圧圧力は、２０〜３００ａｔｍであることが
望ましい。

【００１７】上記第１の工程により光導波路に添加され
る水素の濃度は、５００ｐｐｍ以上であると良い。この
とき、第１の工程は、水素雰囲気で光導波路を４．１７
ａｔｍ以上の圧力で加圧する工程とすると良い。

【００１８】また、上記光導波路のコア部は、石英ガラ
スに酸化ゲルマニウムをドープして形成されていること
が望ましい。

【００１９】上記第２の工程における紫外光の照射は、
紫外光を干渉させて生じた干渉縞をコア部の所定領域に
照射して行うことができる。なお、紫外光の干渉縞は、
紫外光を２つの分岐光に分岐し、一方の分岐光をコア部
の軸方向に対して第１角度で所定領域に照射すると共
に、他方の分岐光をコア部の軸方向に対して第１角度の
補角となる第２角度で所定領域に照射して形成される。
また、紫外光の干渉縞は、所定周期で配列された格子を
有する位相格子を光ファイバに隣接して設置し、紫外光
を位相格子の面方向に対して所定角度で照射して形成さ
れるものでも良い。

【００２０】次に、本発明に係る回折格子作製用光導波
路は、水素が添加されたコア部を有することを特徴とし
ている。コア部に添加されている水素の濃度は、５００
ｐｐｍ以上であると良い。また、コア部の水素は、光導
波路を水素雰囲気で還元処理することにより添加された
ものであっても良い。

【００２１】

【作用】酸化ゲルマニウムをドープした石英ガラス系の
光導波路において、紫外光照射による屈折率変化のメカ
ニズムは、完全に解明されてはいない。しかしながら、
重要な原因として、ゲルマニウムに関連した酸素欠損型
の欠陥が考えられており、このような欠陥としてＳｉ−
ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅなどの中性酸素モノ空孔が想定さ
れている。このような屈折率変化のメカニズムに関して
は、文献「1993年電子情報通信学会春季大会, C-243,p
p.4-279」などに記載されている。

【００２２】本出願の発明者らは、酸化ゲルマニウムを
ドープした石英系の光導波路に通常わずかしか存在しな
い酸素欠損型の欠陥を増大させることにより、紫外光照
射による屈折率変化が増大するであろうと推定した。そ
して、光導波路内に存在するゲルマニウムに関連した酸
素欠損型の欠陥を増大するためには、光導波路を水素雰
囲気で還元処理することが有効であることを見出した。

【００２３】光導波路を水素雰囲気で還元処理すること
により、光導波路には水素が添加される。本発明者らの
知見によれば、水素が添加された光導波路に紫外光が照
射されると、添加水素が光導波路材料中のゲルマニウ
ム、シリカ、酸素と反応して、Ｇｅ−Ｈ，Ｇｅ−ＯＨ，
Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨという新たな結合を形成し、これ
らの結合が屈折率変化を高める。

【００２４】本発明に係る光導波路型回折格子の作製方
法によれば、第１の工程において、光導波路のコア部に
水素が添加される。このとき、光導波路を構成する石英
（ＳｉＯ₂）や、これにドープされている酸化ゲルマニ
ウム（ＧｅＯ₂）が全体的に還元され易くなり、Ｇｅや
Ｓｉと結合している酸素が一部取り除かれる現象が発生
すると推察される。結合酸素が一部取り除かれたＧｅや
Ｓｉが結合しあえば、Ｓｉ−ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅなど
の中性酸素モノ空孔、すなわち酸素欠損型の欠陥が新た
に生じることとなる。これにより、光導波路のコア部に
おける酸素欠損型の欠陥が増大し、紫外光照射による屈
折率変化が高まる。

【００２５】続いて、第２の工程において、紫外光がコ
ア部における複数の所定領域に照射されると、添加水素
がコア部のゲルマニウム、シリカ、酸素と反応して、Ｇ
ｅ−Ｈ，Ｇｅ−ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨという結合
が形成され、これらの結合が光誘起屈折率変化を高め
る。したがって、酸素欠損型欠陥の増大による効果と添
加水素の反応により生成された新たな結合（Ｇｅ−Ｈ
等）による効果とが相舞って、紫外光の照射領域では大
きな屈折率変化が生じる。

【００２６】これにより、コア部に屈折率が局部的に高
まった領域が光軸に沿って配列された格子（グレーティ
ング）が形成され、光導波路型回折格子が完成する。こ
の光導波路型回折格子のコア部を進行する光が格子領域
に至ると、屈折率変化の周期に対応した特定波長の光成
分が十分な反射率で反射されるので、本発明の光導波路
型回折格子は光導波路型フィルタとして機能する。

【００２７】第１の工程で水素を添加するにあたって
は、光導波路を水素雰囲気で還元処理する方法を採るこ
とができる。この場合、光導波路を構成する石英（Ｓｉ
Ｏ₂）や、これにドープされている酸化ゲルマニウム
（ＧｅＯ₂）が還元され易くなり、ＧｅやＳｉと結合し
ている酸素が一部取り除かれる現象が発生する。結合酸
素が一部取り除かれたＧｅやＳｉが結合しあえば酸素欠
損型の欠陥が新たに生じることとなり、光導波路のコア
部における酸素欠損型の欠陥が増大して、紫外光の照射
による屈折率変化が高まる。

【００２８】これに加えて、紫外光がコア部における複
数の所定領域に照射されると、酸素が取り除かれたＧｅ
やＳｉと光導波路に添加された水素とが反応して、Ｇｅ
−Ｈ，Ｇｅ−ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨという結合が
形成され、これらが屈折率変化を高める。したがって、
酸素欠損型欠陥の増大による効果と添加水素の反応によ
り生成された新たな結合（Ｇｅ−Ｈ等）による効果とが
相舞って、紫外光の照射領域では大きな屈折率変化が生
じる。

【００２９】第１の工程における光導波路の還元処理に
ついて、水素雰囲気で光導波路を加熱して行うことが効
果的である。なお、光導波路の加熱温度は、範囲２００
〜１３００℃に含まれていることが好ましい。仮に、こ
の加熱温度が２００℃未満の場合、光導波路を構成する
ガラスと水素との反応が遅いので、生産性が向上しな
い。仮に、この加熱温度が１３００℃を越える場合、光
導波路を構成するガラスの強度が低減するので、作業性
が悪化する。同様の観点から、加熱温度が４００〜９０
０℃であると光導波路の還元処理を特に好適に行うこと
ができる。

【００３０】また、第１の工程における光導波路の還元
処理について、水素雰囲気で光導波路を加圧して行うこ
とが効果的である。なお、光導波路に対する圧力は、範
囲２０〜３００ａｔｍに含まれていることが好ましい。
仮に、この圧力が２０ａｔｍ未満である場合、光ファイ
バを構成するガラスと水素との反応が遅いので、生産性
が向上しない。仮に、この圧力が３００ａｔｍを越える
場合、作製設備に高耐圧性が要求されるので、設備費が
高騰して実用的でなくなる。

【００３１】また、本発明者らの知見によれば、添加さ
れる水素の濃度が５００ｐｐｍ以上であると、紫外光の
照射によって、十分な反射率の光導波路型回折格子が得
られる。５００ｐｐｍ以上の添加水素濃度を得るために
は、４．１７気圧以上の水素雰囲気で光導波路を加圧す
ると良い。

【００３２】第２の工程における紫外光の照射につい
て、紫外光を干渉させて生じた干渉縞をコア部の所定領
域に照射して行うことが容易である。なお、紫外光の干
渉縞は、分岐した紫外光の一方をコア部の軸方向に対し
て第１角度で、他方を第１角度の補角となる第２角度
で、共に所定領域に照射して形成されることが適切であ
る。このホログラフィック法によれば、コア部の屈折率
変化は、これら二つの分岐光の入射角度に対応した周期
で生じる。また、紫外光の干渉縞は、所定周期で配列さ
れた格子を有する位相格子に紫外光を位相格子の面方向
に対して所定角度で照射して形成されることが適切であ
る。この位相格子法によれば、コア部の屈折率変化は、
位相格子の格子配列に対応した周期で生じる。

【００３３】また、本発明に係る光導波路型回折格子の
作製用光導波路は、光導波路のコア部に水素が添加され
ているので、コア部における酸素欠損型の欠陥が増大し
ており、また、これに紫外光が照射されると、Ｇｅ−
Ｈ，Ｇｅ−ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨという結合が形
成される。したがって、紫外光の照射領域の屈折率が大
きく変化する。このため、この光導波路は、ホログラッ
フィック法や位相格子法などによって紫外光を照射する
ことにより高反射率の光導波路型回折格子となる。

【００３４】ここで、コア部に添加されている水素の濃
度は、５００ｐｐｍ以上であるのが適当である。添加水
素の濃度が５００ｐｐｍ以上であると、本発明に係る作
製用光導波路は、紫外光の照射により十分な反射率の光
導波路型回折格子となる。

【００３５】また、本発明に係る光導波路型回折格子の
作製用光導波路のうち、水素雰囲気で光導波路を還元処
理することにより水素が添加されたコア部を有するもの
は、コア部において酸素欠損型の欠陥が増大しており、
また、これに紫外光が照射されると、Ｇｅ−Ｈ，Ｇｅ−
ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨという結合が形成される。
したがって、紫外光の照射領域の屈折率が大きく変化す
る。このため、この光導波路は、ホログラッフィック法
や位相格子法などによって紫外光を照射することにより
高反射率の光導波路型回折格子となる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成及び作用に
ついて、図１〜図５を参照して説明する。なお、図面の
説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する
説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のもの
と必ずしも一致していない。

【００３７】まず、本発明に係る光導波路型回折格子の
製造方法における第１の工程に関する第１実施例を説明
する。この第１実施例は、光導波路として光ファイバを
用意し、水素雰囲気で光ファイバを加熱して還元処理す
ることを特徴としている。

【００３８】具体的には、図１に示すように、炉心管２
０内に光ファイバ１０を設置し、バルブ２１側からバル
ブ２２に向かって水素（Ｈ₂）ガスを気流として通過さ
せつつ、図示しないヒータで炉心管２０を高温に加熱す
る。この際、水素ガスの流量は、バルブ２１及び２２の
開閉によって調節される。

【００３９】光ファイバ１０は、コア部に酸化ゲルマニ
ウム（ＧｅＯ₂）を含む通常の石英系光ファイバであ
り、本実施例では、被覆のされていない裸光ファイバで
ある。裸光ファイバとするのは、加熱により被覆が損
傷、劣化するのを防ぐためである。また、炉心管２０内
の圧力は、ほぼ１ａｔｍである。

【００４０】光ファイバ１０の加熱温度は、２００℃以
上であることが好ましいが、範囲２００〜１３００℃に
含まれていることがより好ましい。仮に、この加熱温度
が２００℃未満の場合、光ファイバ１０を構成するガラ
スと水素との反応が遅いので、生産性が向上しない。仮
に、この加熱温度が１３００℃を越える場合、光ファイ
バ１０を構成するガラスの強度が低減するので、作業性
が悪化する。同様の観点から、加熱温度が４００〜９０
０℃であると光導波路の還元処理を特に好適に行うこと
ができる。

【００４１】なお、加熱温度とは、炉心管２０内の水素
雰囲気の温度であり、これは炉心管２０内に配設された
熱電対により測定される。

【００４２】本実施例のような工程によれば、光ファイ
バ１０に添加された水素により光ファイバ１０のコア部
にドープされている酸化ゲルマニウムが還元され易くな
り、ＧｅやＳｉと結合している酸素が一部取り除かれる
現象が発生する。結合酸素が一部取り除かれたＧｅやＳ
ｉが結合しあえば、酸素欠損型の欠陥が新たに生じるこ
ととなり、光導波路のコア部において通常わずかしか存
在しない酸素欠損型の欠陥が増大する。

【００４３】次に、本発明に係るファイバ型回折格子の
製造方法における第１の工程に関する第２実施例を説明
する。この第２実施例は、水素雰囲気で光ファイバを加
圧して還元処理することを特徴としている。

【００４４】具体的には、図１に示すように、炉心管２
０内に光ファイバ１０を設置し、バルブ２１を開放する
と共にバルブ２２を閉塞して水素（Ｈ₂）ガスを流入す
ることにより、炉心管２０内を高圧で加圧する。この
際、水素ガスの注入量は、バルブ２１の開閉によって調
節される。光ファイバ１０は、コア部にゲルマニウム
（Ｇｅ）を含む通常の石英系光ファイバであり、二次被
覆までされた光ファイバ心線である。また、水素雰囲気
は特に加熱されているわけではないので、炉心管２０内
の温度は常温のままである。

【００４５】なお、光ファイバ１０に対する圧力は、２
０ａｔｍ以上であることが好ましいが、範囲２０〜３０
０ａｔｍに含まれていることがより好ましい。仮に、こ
の圧力が２０ａｔｍ未満である場合、光ファイバ１０を
構成するガラスと水素との反応が遅いので、生産性が向
上しない。仮に、この圧力が３００ａｔｍを越える場
合、製造設備に高耐圧性が要求されるので、設備費が高
騰して実用的でなくなる。

【００４６】なお、上記の圧力は炉心管２０内部の圧力
であり、これは炉心管２０に付属の圧力計で測定され
る。

【００４７】上記のような工程によれば、第１実施例と
同様に、光ファイバ１０に添加された水素により光ファ
イバ１０のコア部にドープされている酸化ゲルマニウム
が還元され易くなりＧｅやＳｉと結合している酸素が一
部取り除かれる結果、光導波路のコア部において通常わ
ずかしか存在しない酸素欠損型の欠陥が増大する。

【００４８】次に、本発明に係るファイバ型回折格子の
製造方法における第２の工程に関する第３実施例を説明
する。この第３実施例は、通常のホログラフィック法に
基づき、上記第１または第２実施例で処理された光ファ
イバ内のコア部に二つの紫外光を干渉させつつ照射し、
屈折率が所定周期で変化した領域を形成することを特徴
としている。

【００４９】具体的には、図２に示すように、干渉機構
４０を用いて干渉空間５０を生成するように、光源３０
から出射された紫外光を干渉させ、この干渉空間５０に
光ファイバ１０を設置する。光源３０は、ＳＨＧ（高調
波発生器）アルゴンレーザやＫｒＦエキシマレーザ等で
あり、所定波長を有するコヒーレントな紫外光を出射す
る。干渉機構４０は、ビームスプリッタ４１及びミラー
４２，４３で構成されている。ビームスプリッタ４１
は、光源３０からの紫外光を二つの分岐光に二分岐させ
る。ミラー４２及び４３は、ビームスプリッタ４１から
の分岐光をそれぞれ反射し、光ファイバ１０の軸方向に
対して所定角度θ₁，θ₂でそれぞれ入射して共面ビー
ムとして相互に干渉させる。光ファイバ１０は、シリカ
ガラスからなるクラッド部１１及びコア部１２で構成さ
れている。コア部１２は、上述したように酸化ゲルマニ
ウムがドープされており、クラッド部１１と比較して高
屈折率を有する。なお、二つの分岐光の入射角度θ₁及
びθ₂は相互に補角であり、これらの和（θ₁＋θ₂）
は１８０°になる。

【００５０】このような工程によれば、光ファイバ１０
に所定波長の紫外光を照射するので、酸化ゲルマニウム
をドープしたコア部１２における露光領域の屈折率が変
化する。現在、このような紫外光照射による屈折率変化
のメカニズムは、完全に解明されてはいない。しかしな
がら、これを説明するものとして、クラマース・クロー
ニッヒ機構、双極子モデル及び圧縮モデルなどが一般に
提案されている。ここでは、クラマース・クローニッヒ
機構に基づいて説明を行う。

【００５１】光ファイバ１０内のコア部１２には、Ｇｅ
に関連した酸素欠損型の欠陥が通常わずかに存在してい
る。ここで、欠陥をＧｅ−Ｓｉの中性酸素モノ空孔で代
表すると、その欠陥は紫外光照射によってＧｅ−Ｓｉ → Ｇｅ・＋Ｓｉ⁺＋ｅ^- （１）で示すように転化する。この反応で放出された電子は転
化した欠陥の周辺に位置するＧｅにトラップされるの
で、コア部１２の光吸収特性が変化する。このような欠
陥における吸収スペクトルによると、紫外光照射前には
波長２４０〜２５０ｎｍ付近にピークが現れるが、紫外
線照射後には波長２１０ｎｍ付近及び２８０ｎｍ付近に
ピークが遷移することが確認されている。この遷移によ
りコア部の屈折率が変化すると考えられている。なお、
周知なクラマース・クローニッヒの関係式に基づき、欠
陥の吸収スペクトル変化から見積ったコア部１２におけ
る屈折率変化の値は、反射率の測定値から算出した屈折
率変化の値に良く一致している。

【００５２】上記第１または第２実施例で還元処理され
た光ファイバ１０のコア部１２では、上述したように通
常わずかしか存在しない酸素欠損型の欠陥が増大してい
るので、紫外光の露光領域における屈折率変化が大きく
なる。これに加えて、紫外光がコア部に照射されると、
酸素が取り除かれたＧｅやＳｉ、あるいは通常のＧｅ−
Ｏ−Ｓｉのような結合と、光導波路に添加された水素と
が反応して、Ｇｅ−Ｈ，Ｇｅ−ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−
ＯＨという結合が形成される。本出願の発明者らは、こ
れらの結合が新たな光吸収帯を形成することにより、紫
外光照射による屈折率変化が高まると推察する。したが
って、本発明の方法によれば、酸素欠損型欠陥の増大に
よる効果と添加水素の反応により生成された新たな結合
（Ｇｅ−Ｈ等）による効果とが相舞って、紫外光の露光
領域における屈折率変化が１０^-4〜１０^-3程度に大きく
なる。

【００５３】本実施例では、二つのコヒーレントな紫外
光を光ファイバ１０の軸方向に対する角度θ₁，θ
₂（＝１８０°−θ₁）で入射して干渉させている。そ
のため、光ファイバ１０の径方向に対するコヒーレント
な紫外光の入射角度θ（＝９０°−θ₁）と紫外光の波
長λとを用い、干渉空間５０における干渉縞の間隔Λ
は、 Λ＝λ／（２ｓｉｎθ）（２）となる。したがって、コア部１２の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ１０の軸方向に配列されるので、格子１３が形
成されることになる。

【００５４】周知なブラッグの回折条件に基づいてコア
部１２の屈折率ｎと格子１３の周期Λとを用い、このフ
ァイバ型回折格子の反射波長λ_Rは、 λ_R＝２ｎΛ ＝λｎ／ｓｉｎθ （３）となる。また、格子１３の長さＬと屈折率差Δｎとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Ｒは、Ｒ＝ｔａｎｈ²（ＬπΔｎ／λ_R）（４）となる。したがって、光ファイバ１０のコア部１２で
は、格子１３が１０^-4〜１０^-3程度の大きい屈折率変化
で形成されているので、反射波長λ_Rの反射率が１００
％近い値に達する。

【００５５】なお、このようなホログラフィック法で
は、光源３０としては干渉性の良好なレーザが必要であ
る。また、高精度の位置調整や安定性が必要となる。

【００５６】次に、本発明に係るファイバ型回折格子の
作製方法における第２の工程に関する第４実施例を説明
する。この第４実施例は、通常の位相格子法に基づき、
上記第１または第２実施例で処理された光ファイバ内の
コア部に紫外光を位相格子を介して干渉させつつ照射
し、屈折率が光軸に沿って所定周期で変化した領域を形
成することを特徴としている。

【００５７】具体的には、図３に示すように、光ファイ
バ１０を位相格子６０に隣接して設置し、光源３０から
出射された紫外光を位相格子６０表面の法線方向に対し
て所定角度θで入射させる。光源３０は、ＳＨＧアルゴ
ンレーザやＫｒＦエキシマレーザ等であり、これらは所
定波長を有するコヒーレントな紫外光を出射する。位相
格子６０は、所定周期で格子を配列して形成されてい
る。光ファイバ１０は、シリカガラスからなるクラッド
部１１及びコア部１２で構成されている。コア部１２
は、上述したように酸化ゲルマニウムがドープされてお
り、クラッド部１１と比較して高屈折率を有する。

【００５８】このような工程によれば、光ファイバ１０
に所定波長の紫外光を照射するので、酸化ゲルマニウム
をドープしたコア部１２における露光領域の屈折率が変
化する。現在、このような紫外光照射による屈折率変化
のメカニズムは、完全に解明されてはいない。しかしな
がら、この屈折率変化には、ファイバ１０のコア部１２
に通常わずかに存在しているＧｅに関連した酸素欠損型
の欠陥が関与していると、一般に推定されている。これ
を説明するクラマース・クローニッヒ機構については、
上記第３実施例において説明している。

【００５９】ここで、上記第１または第２実施例で還元
処理された光ファイバ１０のコア部１２では、通常わず
かしか存在しない酸素欠損型の欠陥が増大しているの
で、紫外光の露光領域における屈折率変化が大きくな
る。

【００６０】また、格子が所定間隔Λ´で配列された位
相格子６０表面の法線方向に対して紫外光を角度θで照
射して干渉させている。そのため、コア部１２の露光領
域における干渉縞の間隔Λは、 Λ＝Λ´ （５）となる。したがって、コア部１２の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ１０の軸方向に配列されるので、格子１３が形
成されることになる。

【００６１】周知なブラッグの回折条件に基づいてコア
部１２の屈折率ｎと格子１３の周期Λとを用い、このフ
ァイバ型回折格子の反射波長λ_Rは、 λ_R＝２ｎΛ ＝２ｎΛ´ （６）となる。また、格子１３の長さＬと屈折率差Δｎとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Ｒは、上述した式
（４）に示すようになる。したがって、光ファイバ１０
のコア部１２では、格子１３が１０^-4〜１０^-3程度の大
きい屈折率変化で形成されているので、反射波長λ_Rの
反射率が１００％近い値に達する。

【００６２】なお、このような位相格子法によれば、上
述したホログラフィック法に要求される位置調整や安定
性の条件が緩和される。また、通常のリソグラフィ技術
や化学エッチングにより、格子の周期を自由に選択する
ことができるので、複雑な形状も実現可能である。

【００６３】次に、ファイバ型回折格子の反射率測定を
行うシステムの一実施例を説明する。このシステムは、
本発明に係る作製方法で形成されたファイバ型回折格子
に特定波長の光成分を含む光を入射し、そのファイバ型
回折格子からの反射光のスペクトルを測定することを特
徴としている。

【００６４】具体的には、図４に示すように、このシス
テムは、光源７０、光ファイバ１０及び光スペクトルア
ナライザ９０を光カプラ８０で光結合して構成されてい
る。光ファイバ１０は、上記第１または第２実施例及び
第３または第４実施例で形成した格子（グレーティン
グ）１３を有するファイバ型回折格子である。光源７０
は通常の発光ダイオード等であり、光ファイバ１０にお
ける反射波長λ_Rを有する光成分を含む光を出射する。
光カプラ８０は通常の溶融延伸型ファイバカプラであ
り、光源７０からの入射光を光ファイバ１０に出力する
と共に光ファイバ１０からの反射光を光スペクトルアナ
ライザ９０に出力する。光スペクトルアナライザ９０
は、光ファイバ１０からの反射光における波長と光強度
との関係を検出する。なお、光ファイバ１０の開放端
は、マッチングオイル１００中に浸されている。このマ
ッチングオイル１００は、通常の屈折率整合液であり、
不要な反射光成分を除去している。

【００６５】このような構成によれば、光源７０から出
射された光は、光カプラ８０を介して光ファイバ１０に
入射する。光ファイバ１０では、コア部１２に形成され
ている格子１３が特定波長の光成分を反射する。光ファ
イバ１０から出射された光は、光カプラ８０を介して光
スペクトルアナライザ９０で受光される。光スペクトル
アナライザ９０では、波長と光強度とからなる光ファイ
バ１０の反射スペクトルが検出される。

【００６６】次に、本発明に係るファイバ型回折格子の
作製方法における第１実験例を説明する。この第１実験
例は、第１の工程を上記第１実施例に基づくと共に、第
２の工程を上記第３実施例に基づいて行ったものであ
る。

【００６７】光ファイバ型回折格子の作製条件を以下に
示す。ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであっ
て、光源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【００６８】コア部におけるＧｅ濃度：１０ｗｔ％加熱温度：７００℃ 加熱時間：２．３時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、炉心管内の圧力は、ほぼ大気圧と等しく、約１ａ
ｔｍである。

【００６９】光ファイバ１０における反射スペクトルの
測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクトル測定
は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリアルタ
イムに行い、照射開始から約６０分後に反射効率のピー
クを得た。

【００７０】最大反射率：９０．３％次に、本発明に係るファイバ型回折格子の作製方法にお
ける第２実験例を説明する。この第２実験例は、第１の
工程を上記第１実施例に基づくと共に、第２の工程を上
記第３実施例に基づいて行ったものである。

【００７１】光ファイバ１０の作製条件を以下に示す。
ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであって、光
源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【００７２】コア部におけるＧｅ濃度：１０ｗｔ％加熱温度：５００℃ 加熱時間：２．３時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、炉心管内の圧力は、ほぼ大気圧と等しく、約１ａ
ｔｍである。

【００７３】光ファイバ１０における反射スペクトルの
測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクトル測定
は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリアルタ
イムに行った。

【００７４】最大反射率：７０％第１および第２実施例に示されるように、加熱による還
元処理によれば、還元処理に要する時間、すなわち加熱
時間が２．３時間と短いにもかかわらず、十分に高反射
率のファイバ型回折格子を作製することができる。

【００７５】なお、図５に、本発明に係る作製方法で形
成されたファイバ型回折格子における加熱温度と反射率
との関係を示す。ここで、図示された測定値には上記第
１及び第２実験例による結果が含まれている。

【００７６】次に、本発明に係るファイバ型回折格子の
作製方法における第３実験例を説明する。この第３実験
例は、第１の工程を上記第２実施例に基づくと共に、第
２の工程を上記第３実施例に基づいて行ったものであ
る。

【００７７】光ファイバ１０の作製条件を以下に示す。
ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであって、光
源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【００７８】コア部におけるＧｅ濃度：１０ｗｔ％ガス圧力：１００ａｔｍ加圧時間：１６８時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、加圧時の炉心管内の温度は室温（約２５℃）のま
まである。

【００７９】光ファイバ１０における反射スペクトルの
測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクトル測定
は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリアルタ
イムに行い、照射開始から約６０分後に反射効率のピー
クを得た。

【００８０】最大反射率：８０．５％次に、本発明に係るファイバ型回折格子の作製方法にお
ける第４実験例を説明する。この第４実験例は、第１の
工程を上記第２実施例に基づくと共に、第２の工程を上
記第３実施例に基づいて行ったものである。

【００８１】光ファイバ１０の作製条件を以下に示す。
ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであって、光
源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【００８２】コア部におけるＧｅ濃度：１０ｗｔ％ガス圧力：２００ａｔｍ加圧時間：１６８時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、加圧時の炉心管内の温度は室温（約２５℃）のま
まである。

【００８３】光ファイバ１０における反射スペクトルの
測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクトル測定
は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリアルタ
イムに行った。

【００８４】最大反射率：９２．０％第３および第４実施例に示されるように、加圧による還
元処理によれば、加熱による場合に比べて、全体として
より高反射率のファイバ型回折格子を作製することがで
きる。

【００８５】次に、上記第１ないし第４実験例に対する
比較例を説明する。この比較例は、第１の工程を実施し
ていないことを除き、第２の工程を上記第１ないし第４
実験例と同様にして行ったものである。

【００８６】光ファイバ１０における反射スペクトルの
測定結果を以下に示す。

【００８７】最大反射率：約１０％本発明に係る光導波路型回折格子の作製方法は、上記諸
実施例に限られるものではなく、種々の変形を行うこと
が可能である。

【００８８】例えば、上記第１または第２実施例では、
光ファイバのほぼ全体を対象、にして還元処理を行って
いるが、上記第３または第４実施例における紫外線の露
光領域をあらかじめ選択することにより、その露光領域
のみを還元処理しても、同様な作用効果が得られる。

【００８９】また、上記第３または第４実施例では、単
一の光源に対して単一の干渉手段を用いて紫外光の照射
を行っている。しかしながら、複数の光源または複数の
干渉手段を用いることにより、相互に周期が異なる複数
の格子を形成すると、歪みセンサや情報メモリとして機
能するファイバ型回折格子を作製することができる。

【００９０】さらに、上記第３または第４実施例では、
紫外光の照射をホログラフィック法や位相格子法によっ
て行うことにより、一括して干渉縞を生成している。し
かしながら、紫外光の直接照射によって個々の縞を順次
生成することにより、回折格子構造を形成することもで
きる。

【００９１】また、上記の実施例では、光ファイバに水
素還元処理を施し、この光ファイバの所定領域に格子を
形成しているが、光ファイバ以外の光導波路として薄膜
導波路を用いても良い。薄膜導波路にも各種あるが、そ
のコア部が下部クラッド層および上部クラッド層により
被覆されているものは、下部クラッド層の上にコア部が
形成された後、上部クラッド層を積層する前に、水素還
元処理を施すと良い。この後、紫外光照射を行ってコア
部の所定領域に格子を形成してから上部クラッド層を積
層すれば、薄膜導波路型の回折格子が得られる。

【００９２】次に、本出願の発明者らは、光導波路内に
添加される水素の濃度に着目した。すなわち、水素が添
加された光導波路に紫外光が照射されると、添加水素が
光導波路材料中のゲルマニウム、シリカ、酸素と反応し
て、Ｇｅ−Ｈ，Ｇｅ−ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨとい
う新たな結合を形成する。ここで、本出願の発明者ら
は、これらの結合が新たな光吸収帯を形成することに起
因して、光導波路のコア部に水素を添加することによ
り、紫外光照射による屈折率変化が高まることを見出だ
した。

【００９３】水素の添加による屈折率変化は、光導波路
のコア部に添加される水素の量が多い程、大きくなると
推察される。そこで、本発明者らは、様々な濃度の水素
を光ファイバのコア部に添加してから、紫外光を照射
し、得られたファイバ型回折格子の反射率を調べて、水
素の添加濃度とその効果との関係を調査した。

【００９４】ここで、水素の添加は、上記第２実施例と
同様の方法により、水素雰囲気で光ファイバを加圧して
行う。添加濃度は、加圧圧力に応じて調節することがで
きる。紫外光の照射は、第３実施例と同様にホログラフ
ィック法を用いて行う。光ファイバ型回折格子作製の諸
条件は以下に示す通りである。

【００９５】コア部におけるＧｅ濃度：６．６５ｗｔ％加圧時間：１０００時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、加圧時の炉心管内の温度は室温（約２５℃）のま
まである。

【００９６】図６は、調査結果を示すグラフである。こ
のグラフに示されるように、水素（Ｈ₂）無添加の光フ
ァイバでは反射率は２０％であるが、コア部に添加され
た水素濃度が増加するにつれて反射率が上昇し、５００
ｐｐｍで反射率３０％、１０００ｐｐｍで反射率５０
％、３０００ｐｐｍ以上では反射率９９％に達すること
が分かった。なお、１ｐｐｍは、１モルのＳｉＯ₂に１
０^-6モルの水素が含まれていることを表す。

【００９７】次に、紫外光を照射して反射率が飽和する
までの照射時間の水素濃度依存性を調べた。図７は、こ
の結果を示すグラフである。このグラフに示されるよう
に、水素濃度の増加とともに必要な照射時間は減少し、
２００００ｐｐｍにおいて１０分まで短縮される。これ
は、水素無添加の光ファイバに要する時間のほぼ２０分
の１に相当する。さらに高濃度では、照射時間が短くな
り、４８０００ｐｐｍで１分となったところで照射時間
の短縮化傾向が飽和した。

【００９８】以上の結果によれば、コア部の水素濃度が
５００ｐｐｍ以上であると、反射率上昇の効果が著し
い。さらに、５０％以上の反射率を得るためには、水素
濃度が１０００ｐｐｍ以上であることが、また、９０％
以上の極めて高い反射率を得るためには、水素濃度が２
０００ｐｐｍ以上であることが必要である。さらに高い
反射率９９％を得るためには、水素濃度が３０００ｐｐ
ｍ以上であることが必要である。一方、水素濃度が４８
０００ｐｐｍ以上では紫外光照射時間の短縮効果が飽和
しており、反射率上昇の効果も既に飽和しているので、
これ以上水素添加濃度を増やしても意義は少ないと思わ
れる。したがって、光導波路のコア部に含まれる水素の
濃度は、約５００ｐｐｍ以上であることが好ましく、特
に、約５００〜約４８０００ｐｐｍの範囲にあることが
適当である。

【００９９】なお、上記の水素濃度は以下の方法により
推定されたものである。次の表１は、この水素濃度推定
に当たって用いるもので、ロッド径１ｍｍの石英ガラス
への水素の溶解度を示すものである。

【０１００】

【表１】

【０１０１】水素濃度推定に当たっては、まず、表１の
データに基づき、温度と拡散度との関係を比例関係と見
なし、最小二乗法を用いて、ほぼ常温の２０℃（２９３
Ｋ）における石英ガラスに対する水素の溶解度を算出す
る。これをｐｐｍ単位に換算すると、２０℃における飽
和水素濃度が約１２１ｐｐｍと求まる。

【０１０２】ゲルマニウムがドープされたコアを有する
２０℃の光ファイバに関して、波長１．２４μｍ光の水
素分子による吸収損失は約６ｄＢ／ｋｍであることが分
かっている。このことから、２０℃の光ファイバにおい
て、吸収損失１ｄＢ／ｋｍ当たりの水素濃度は、１２１／６＝約２０ｐｐｍ／（ｄＢ／ｋｍ）と求まる。

【０１０３】続いて、水素が添加された光ファイバ（温
度２０℃）の損失スペクトルを測定し、水素分子に起因
する波長１．２４μｍの吸収ピークが示す損失値［ｄＢ
／ｋｍ］を求める。この損失値に吸収損失１ｄＢ／ｋｍ
当たりの水素濃度２０ｐｐｍ／（ｄＢ／ｋｍ）を掛ける
ことにより、添加水素濃度［ｐｐｍ］が求まる。すなわ
ち、１．２４μｍ光の損失値を２０倍したものが上記し
た添加水素濃度の推定値である。

【０１０４】図８は、水素雰囲気の圧力、すなわち光フ
ァイバに対する加圧圧力と、添加される水素濃度との関
係を示すグラフである。このグラフに示されるように、
加圧圧力と添加水素濃度とは、ほぼ比例関係にある。グ
ラフの通り、５００ｐｐｍを添加するには約４．１７ａ
ｔｍの圧力が必要であり、４８０００ｐｐｍを添加する
には約４００ａｔｍの圧力が必要である。したがって、
加圧圧力は、約４．１７ａｔｍ以上であることが好まし
く、特に、約４．１７〜約４００ａｔｍの範囲にあるこ
とが適当である。

【０１０５】また、反射率５０％以上を得るためには約
８．３４ａｔｍ以上の圧力が、反射率９０％以上を得る
ためには約１６．７ａｔｍ以上の圧力が適当であり、反
射率９９％以上を得るためには約２５．０ａｔｍ以上の
圧力が適当である。

【０１０６】次に、コア部の水素濃度に着目してファイ
バ型の回折格子を作製した第５〜第７実験例について説
明する。

【０１０７】第５実験例は、第１の工程を上記第２実施
例に基づくと共に、第２の工程を上記第３実施例に基づ
いて行ったものである。

【０１０８】ファイバ型回折格子の作製条件を以下に示
す。ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであっ
て、光源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【０１０９】コア部におけるＧｅ濃度：６．６５ｗｔ％加圧圧力：５０ａｔｍ加圧時間：１０００時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、炉心管内の温度は室温（約２５℃）のままであ
る。

【０１１０】この条件で添加される水素の濃度は、前述
の方法により約８０００ｐｐｍと推定された。

【０１１１】得られたファイバ型回折格子の反射スペク
トルの測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクトル
測定は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリア
ルタイムに行い、照射開始から約２０分後に反射効率の
ピークを得た。これによれば、反射率は９９．５％であ
り、極めて良好な結果が得られた。

【０１１２】第６実験例は、第１の工程を第２実施例に
基づくと共に、第２の工程を第３実施例に基づいて行っ
たものである。

【０１１３】光ファイバ型回折格子の作製条件を以下に
示す。ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであっ
て、光源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【０１１４】コア部におけるＧｅ濃度：６．６５ｗｔ％加圧圧力：２００ａｔｍ加圧時間：１０００時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、炉心管内の温度は室温（約２５℃）のままであ
る。

【０１１５】この条件で添加される水素の濃度は、上記
と同様の方法により、約３２０００ｐｐｍと推定され
た。

【０１１６】得られた光ファイバ型回折格子の反射スペ
クトルの測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクト
ル測定は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリ
アルタイムに行い、照射開始から約８分後に反射効率の
ピークを得た。これによれば、反射率は９９．９％であ
り、極めて良好な結果が得られた。

【０１１７】次に、第７実験例は、第１の工程を第２実
施例に基づくと共に、第２の工程を第３実施例に基づい
て行ったものである。

【０１１８】光ファイバ型回折格子の作製条件を以下に
示す。ただし、光源３０はＳＨＧアルゴンレーザであっ
て、光源３０からの紫外光を一点で干渉させた。

【０１１９】コア部におけるＧｅ濃度：６．６５ｗｔ％加圧圧力：２５０ａｔｍ加圧時間：１０００時間紫外光の波長：２４４ｎｍ紫外光の入射角度：７４．０°，１０６．０° また、炉心管内の温度は室温（約２５℃）のままであ
る。

【０１２０】この条件で添加される水素の濃度は、上記
と同様の方法により、約４００００ｐｐｍと推定され
た。

【０１２１】得られた光ファイバ型回折格子の反射スペ
クトルの測定結果を以下に示す。ただし、反射スペクト
ル測定は、紫外光照射による格子１３の形成に伴ってリ
アルタイムに行い、照射開始から約５分後に反射効率の
ピークを得た。これによれば、反射率は９９．９％であ
り、極めて良好な結果が得られた。

【０１２２】第５〜第７実施例に示されるように、水素
添加処理（上記実施例では、加圧処理）を十分に行え
ば、ほぼ１００％に近い反射率を有する光ファイバ型回
折格子を作製することができる。

【０１２３】なお、上記の実施例では、光ファイバに加
圧処理を施すことにより、光ファイバ中に水素を添加し
ているが、水素添加処理はこれだけに限定されるもので
はない。

【０１２４】また、上記の実施例では、光ファイバに水
素添加処理を施し、この光ファイバの所定領域に格子を
形成しているが、光ファイバ以外の光導波路として薄膜
導波路を用いても良い。コア部が下部クラッド層および
上部クラッド層により被覆されている薄膜導波路は、下
部クラッド層の上にコア部が形成された後、上部クラッ
ド層を積層する前に、水素添加処理を施すと良い。この
後、紫外光照射を行ってコア部の所定領域に格子を形成
してから上部クラッド層を積層すれば、薄膜導波路型の
回折格子が得られる。

【０１２５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本出願の
発明者らは、酸化ゲルマニウムをドープした光導波路に
水素を添加することにより、紫外光照射による屈折率変
化が増大することを見出だした。また、酸化ゲルマニウ
ムをドープした石英系光導波路に通常わずかしか存在し
ない酸素欠損型の欠陥を増大させることにより、紫外光
照射による屈折率変化が増大するであろうと推定した。

【０１２６】本発明の光導波路型回折格子の作製方法に
よれば、第１の工程において、光導波路のコア部に水素
が添加され、続いて、第２の工程において、紫外光がコ
ア部における複数の所定領域に照射されるので、酸素欠
損型の欠陥が増大するとともに水素の反応による新しい
結合が生じる。これらによって、前記所定領域では極め
て大きな屈折率変化が生じる。

【０１２７】これにより、光導波路のコア部に屈折率が
局部的に大きく変化した領域を光軸に沿って配列して格
子（グレーティング）を形成することができるので、こ
の光導波路を進行する光のうち、屈折率変化の周期に対
応した特定波長の光成分が極めて高反射率で反射され
る。したがって、本発明の方法によれば、極めて高い反
射率を有する光導波路型回折格子を作製することができ
る。

【０１２８】また、本発明に係る光導波路型回折格子の
作製用光導波路によれば、上述した作製方法における第
１の工程によって光導波路内のコア部に水素を添加して
形成されているので、紫外光が照射されると、照射領域
の屈折率が大きく変化する。そのため、この光導波路
は、ホログラッフィック法や位相格子法などによって形
成する極めて高性能な光導波路型回折格子の作製用部材
として利用することができる。

【０１２９】また、本発明に係る光導波路型回折格子の
作製用光導波路のうち、水素雰囲気で光導波路を還元処
理することにより水素が添加されたコア部を有するもの
は、コア部において酸素欠損型の欠陥が増大しており、
また、これに紫外光が照射されると、Ｇｅ−Ｈ，Ｇｅ−
ＯＨ，Ｓｉ−Ｈ，Ｓｉ−ＯＨという結合が形成される。
これにより、紫外光の照射領域の屈折率が大きく変化す
るので、この作製用光導波路は、ホログラッフィク法や
位相格子法などによって形成する高性能な光導波路型回
折格子の作製用部材として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るファイバ型回折格子の作製方法に
おける第１の工程を示す構成図である。

【図２】本発明に係るファイバ型回折格子の作製方法に
おける第２の工程を示す構成図である。

【図３】本発明に係るファイバ型回折格子の作製方法に
おける第２の工程を示す構成図である。

【図４】本発明に係る作製方法で形成されたファイバ型
回折格子における反射率測定を行うシステムを示す構成
図である。

【図５】本発明に係る作製方法で形成されたファイバ型
回折格子における加熱温度と反射率との関係を示すグラ
フである。

【図６】光ファイバに添加する水素の濃度と得られるフ
ァイバ型回折格子の反射率との関係を示すグラフであ
る。

【図７】光ファイバに添加する水素の濃度と反射率が飽
和するまでの紫外光照射時間との関係を示すグラフであ
る。

【図８】水素雰囲気の圧力と光ファイバに添加される水
素の濃度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…光ファイバ、１１…クラッド部、１２…コア部、
１３…格子、２０…炉心管、２１，２２…バルブ、３
０，７０…光源、４０…干渉機構、４１…ビームスプリ
ッタ、４２，４３…ミラー、５０…干渉空間、６０…位
相格子、８０…光カプラ、９０…光スペクトルアナライ
ザ、１００…マッチングオイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路のコア部に水素を添加する第１
の工程と、この光導波路の前記コア部における複数の所定領域に紫
外光を照射し、この所定領域の屈折率を変化させる第２
の工程と、を備えることを特徴とする光導波路型回折格子の作製方
法。
【請求項２】前記第１の工程は、前記光導波路を水素
雰囲気で還元処理する工程であることを特徴とする請求
項１記載の光導波路型回折格子の作製方法。
【請求項３】前記第１の工程における前記光導波路の
還元処理は、前記水素雰囲気で該光導波路を加熱して行
うことを特徴とする請求項２記載の光導波路型回折格子
の作製方法。
【請求項４】前記光導波路は、温度２００〜１３００
℃に加熱されていることを特徴とする請求項３記載の光
導波路型回折格子の作製方法。
【請求項５】前記第１の工程における前記光導波路の
還元処理は、前記水素雰囲気で該光導波路を加圧して行
うことを特徴とする請求項２記載の光導波路型回折格子
の作製方法。
【請求項６】前記第１の工程により光導波路に添加さ
れる水素の濃度は、５００ｐｐｍ以上であることを特徴
とする請求項１記載の光導波路型回折格子の作製方法。
【請求項７】前記第１の工程は、水素雰囲気で前記光
導波路を４．１７ａｔｍ以上の圧力で加圧する工程であ
ることを特徴とする請求項６記載の光導波路型回折格子
の作製方法。
【請求項８】前記光導波路の前記コア部は、酸化ゲル
マニウムがドープされた石英ガラスからなることを特徴
とする請求項１記載の光導波路型回折格子の作製方法。
【請求項９】前記第２の工程は、コヒーレント光源か
らの紫外光を干渉させて生じた干渉縞を前記コア部の所
定領域に照射する工程であることを特徴とする請求項１
記載の光導波路型回折格子の作製方法。
【請求項１０】前記紫外光の干渉縞は、前記紫外光を
２つの分岐光に分岐し、一方の分岐光を前記光導波路の
光軸方向に対して第１角度で前記所定領域に照射すると
共に、他方の分岐光を前記光軸方向に対して前記第１角
度の補角となる第２角度で前記所定領域に照射して形成
することを特徴する請求項９記載の光導波路型回折格子
の作製方法。
【請求項１１】前記紫外光の干渉縞は、前記紫外光を
所定周期で配列された格子を有する位相格子に照射し
て、これを透過させることにより生じたものであること
を特徴とする請求項１０記載の光導波路型回折格子の作
製方法。
【請求項１２】水素が添加されたコア部を有すること
特徴とする回折格子作製用光導波路。
【請求項１３】前記コア部に添加されている水素の濃
度が５００ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１
２記載の回折格子作製用光導波路。
【請求項１４】前記コア部の水素は、光導波路を水素
雰囲気で還元処理することにより添加されたものである
ことを特徴とする請求項１２記載の回折格子作製用光導
波路。