JPH07248430A - 光導波路型回折格子及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分散補償器や、波長幅を持った光を反射する
反射フィルターとして、伝送路長の増加を抑えた好適な
使用が可能な光導波路型回折格子を提供する。 【構成】 本発明の光導波路型回折格子は、回折格子領
域の少なくとも一部においてコアの屈折率が光軸に沿っ
て変化しているので、回折格子の反射波長も、この変化
に伴って光軸に沿って変化する。これを伝送路に挿入す
れば、波長幅を持った伝搬光は波長に応じて、光軸に沿
って異なった位置で反射される。この結果、波長ごとに
光路長が異なることとなるので、これを利用して伝搬光
の波長分散を補償することができる。また、従来の光導
波路型回折格子よりも幅の拡がった反射スペクトルを示
すので、波長幅を持った光を反射する反射フィルターと
して用いる場合、従来より長さの短いもので反射作用を
実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路内に回折格子
が形成された領域を有する光導波路型回折格子、及びそ
の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光導波路型回折格子としては、特
許出願公表昭６２−５０００５２に記載の方法により作
製されるものが知られている。これは、酸化ゲルマニウ
ムを添加したコアを有する石英系光ファイバに強力な紫
外光を照射することにより、コアに光軸に沿って等間隔
に高屈折率部を配列して、回折格子を形成したものであ
る。

【０００３】従来の光ファイバ型回折格子のコアは、高
屈折率部を除けば光軸に沿って一様な屈折率を有してお
り、かつ、回折格子の格子間隔が一定であるため、単一
の反射波長を中心とした幅の狭い反射スペクトルを示
す。したがって、従来の光ファイバ型回折格子を用い
て、伝搬光の波長分散を補償する場合には、例えば、互
いに反射波長の異なる光ファイバ型回折格子を複数作製
し、これらを伝送路に、信号光が進行する向きに沿って
反射波長が大きいものから小さいものへと順次挿入して
いた。こうすることにより、短波長の光ほど光路が長く
なるので、短波長の光ほど速く伝搬する条件下で生ずる
信号光の波長分散を補償することができる。

【０００４】一方、波長幅を持った光を反射する反射フ
ィルターとして光導波路型回折格子を用いる場合は、反
射スペクトルの幅が比較的広いほうが好ましいことがあ
る。このようなときは、光軸に沿って極めて長い回折格
子領域を有する長尺の光ファイバ型回折格子を従来方法
で作製し、これを反射フィルターとして用いていた。こ
れは、回折格子領域が長いほど反射率が全体的に向上
し、結果的に反射スペクトルの幅が広くなることを利用
したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ファ
イバ型回折格子を伝送路に複数挿入して分散補償を行う
場合は、一つ一つの光ファイバ型回折格子の長さは一般
的なものであっても、それが複数接続されることで伝送
路長が非常に長くなるとともに、各接続部での接続損失
も累積するので、伝送路全体の伝送損失が大きくなり過
ぎるという問題点があった。

【０００６】また、従来方法で作製した長尺の光ファイ
バ型回折格子を用いて波長幅を持った光を反射する場合
も、回折格子の挿入による伝送路長の増加が著しいた
め、伝送損失の増加が大きくなるという問題点があっ
た。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、分散補償器として、また、波長幅を持
った光を反射する反射フィルターとして、挿入による伝
送損失の増加を抑えた好適な使用が可能な光導波路型回
折格子及びその作製方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の光導波路型回折格子は、光軸に沿って
屈折率が連続的に変化している領域を有するコアと、こ
のコアに接していてこのコアより低屈折率のクラッドと
を有し、屈折率変化領域は、屈折率が局部的に高い複数
の高屈折率部が光軸に沿って配列された回折格子領域を
含むことを特徴としている。

【０００９】次に、本発明の光導波路型回折格子を作製
する第一の方法は、酸化ゲルマニウムがドープされたコ
アと、このコアよりも低屈折率のクラッドとを備えるガ
ラス光導波路を用意する第一の工程と、ガラス光導波路
の少なくとも一部を加熱する第二の工程と、ガラス光導
波路のうち、第二の工程で加熱した部分の少なくとも一
部を含む領域に紫外光を照射して、コアにおける複数の
部分に紫外光を入射せしめる第三の工程とを備えてい
る。

【００１０】また、本発明の光導波路型回折格子を作製
する第二の方法は、屈折率を高めるドーパントがドープ
され、屈折率が局部的に高い複数の高屈折率部が光軸に
沿って配列された回折格子領域を有するコアと、このコ
アに接していてこのコアより低屈折率のクラッドとを有
する光導波路型回折格子を用意する第一の工程と、回折
格子領域の少なくとも一部を加熱する第二の工程とを備
えている。

【００１１】また、本発明の光導波路型回折格子を作製
する第三の方法は、酸化ゲルマニウムがドープされたコ
アと、このコアよりも低屈折率のクラッドとを備えるガ
ラス光導波路を用意する第一の工程と、ガラス光導波路
に紫外光を照射し、コアにおける複数の部分に紫外光を
入射せしめて、屈折率が局部的に高い複数の高屈折率部
が光軸に沿って配列された回折格子領域を形成する第二
の工程と、回折格子領域の少なくとも一部を加熱する第
三の工程とを備えている。

【００１２】ここで、上記の各方法における加熱は、バ
ーナ、放電電極又はヒーターを用いて行うことができ
る。

【００１３】また、第一又は第三の方法における紫外光
の照射は、紫外光を干渉させて生じた干渉縞をガラス光
導波路に照射するものであってもよい。ここで、干渉縞
は、２本のコヒーレントな紫外光を、ガラス光導波路の
光軸に対し互いに補角の関係にある角度をもって、ガラ
ス光導波路に照射することにより生じたものであっても
よく、また、紫外光を位相格子に照射して、紫外光が位
相格子を透過することにより生じたものであってもよ
い。

【００１４】また、第二又は第三の工程における加熱
は、加熱される光導波路型回折格子の反射スペクトルを
測定しながら行い、所望のスペクトル幅が測定された時
点で加熱を停止するとよい。

【００１５】なお、以上において、ガラス光導波路に
は、石英（ＳｉＯ₂ ）を主成分とする石英ガラス光導波
路や、石英を主体に、Ｎａ₂ Ｏ、ＣａＯ等を加えたガラ
スからなる多成分ガラス光導波路が含まれる。また、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。

【００１６】

【作用】光導波路型回折格子の反射波長λ_R は、一般に
次の式で表される。 λ_R ＝２・ｎ₁ ・Λ …（１） ここで、ｎ₁ は高屈折率部を除くコアの屈折率、Λは回
折格子の格子間隔を表す。

【００１７】本発明の光導波路型回折格子は、回折格子
領域の少なくとも一部においてコアの屈折率が光軸に沿
って連続的に変化しているので、（１）式から明らかな
ように、回折格子の反射波長λ_R も、この変化に伴って
光軸に沿って変化する。

【００１８】したがって、本発明の光導波路型回折格子
を伝送路に挿入すれば、波長幅を持った伝搬光は波長に
応じて、光軸に沿って異なった位置で反射される。この
結果、波長ごとに光路長が異なることとなるので、これ
を利用して伝搬光の波長分散を補償することができる。

【００１９】また、本発明の光導波路型回折格子は、単
一の反射波長を有しておらず、反射波長が光軸に沿って
変化するので、従来の光導波路型回折格子よりも幅の拡
がった反射スペクトルを示す。したがって、波長幅を持
った光を反射する反射フィルターとして用いる場合、従
来より長さの短いもので反射作用を十分に実現すること
ができる。

【００２０】次に、本発明の光導波路型回折格子を作製
する第一の方法では、用意したガラス光導波路を加熱す
ることで、コアの酸化ゲルマニウムを拡散させる。光軸
方向ではドーパント濃度は一様なので、酸化ゲルマニウ
ムは径方向へのみ拡散する。そして、この拡散により、
加熱された領域のコアの屈折率が低下するので、光軸に
沿って屈折率が連続的に変化する領域をコアに形成する
ことができる。

【００２１】次いで、屈折率変化領域の少なくとも一部
に紫外光を照射して、コアにおける複数の部分に紫外光
を入射させると、紫外光が入射した部分の屈折率が局部
的に高まり、高屈折率部が光軸に沿って形成される。こ
れにより、本発明の光導波路型回折格子が完成する。

【００２２】なお、紫外光の入射によりガラスの屈折率
が上昇するメカニズムは、完全には解明されてはいな
い。しかしながら、重要な原因として、ガラス中のゲル
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、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。

【００２３】屈折率変化のメカニズムとして提案されて
いるクラマース・クローニッヒ機構によれば、屈折率変
化は以下のように説明される。すなわち、上記の欠陥は
波長２４０〜２５０ｎｍの紫外光を吸収し、この吸収に
よりＳｉ−ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅ結合が切れて、新たな
欠陥が生じる。この新たな欠陥は、波長２１０ｎｍおよ
び２８０ｎｍ付近を中心に吸収帯を形成する。その結
果、クラマース・クローニッヒの関係に従いガラスの屈
折率が上昇する。

【００２４】次に、本発明の光導波路型回折格子を作製
する第二の方法では、用意した光導波路型回折格子の回
折格子領域を加熱することで、コアにドープされた屈折
率を高めるドーパントを光導波路の径方向に拡散させ
る。これにより、光軸に沿ってコアの屈折率が連続的に
変化する領域が回折格子領域に形成され、本発明の光導
波路型回折格子が完成する。

【００２５】また、本発明の光導波路型回折格子を作製
する第三の方法では、ガラス光導波路に紫外光を照射し
て作製した光導波路型回折格子の回折格子領域の加熱に
より、コアにドープされた酸化ゲルマニウムを光導波路
の径方向に拡散させる。これにより、光軸に沿ってコア
の屈折率が連続的に変化する領域が回折格子領域に形成
され、本発明の光導波路型回折格子が完成する。

【００２６】なお、上記第二又は第三の方法において、
加熱される光導波路型回折格子の反射スペクトルを測定
しながら、所望のスペクトル幅が測定された時点で加熱
を停止することとすれば、得られる光導波路型回折格子
のスペクトル幅を容易に調整することができる。

【００２７】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２８】図１は、本実施例の光導波路型回折格子４
０を示したものである。これは、光導波路として石英系
光ファイバを用いた光ファイバ型回折格子である。この
光ファイバ型回折格子４０のコア４１は、酸化ゲルマニ
ウム（ＧｅＯ₂ ）がドープされた石英（ＳｉＯ₂ ）ガラ
スからなり、クラッド４２は純石英ガラスからなる。こ
こで、酸化ゲルマニウムは石英ガラスの屈折率を高める
ドーパントである。

【００２９】光ファイバ型回折格子４０のコア４１は、
光軸に沿ったテーパ部４５を有しており、このテーパ部
４５を含む領域に屈折率が局部的に高い複数の高屈折率
部４３が光軸に沿ってほぼ等間隔に配列されている。こ
こで、高屈折率部４３の配列は、等格子間隔の回折格子
４４をなす。

【００３０】テーパ部４５はコア４１中の酸化ゲルマニ
ウムがクラッド４２側に拡散したもので、拡散の程度が
大きい箇所程、コア径が大きくなっている。また、石英
ガラスの屈折率を高める酸化ゲルマニウムが拡散したこ
とで、テーパ部４５の屈折率はコア４１の他の部分にお
ける屈折率より低下している。

【００３１】図２は、図１の光ファイバ型回折格子のコ
ア４１について、光軸に沿った屈折率分布を示したもの
である。図２によれば、テーパ部４５の全体にわたって
屈折率が低下しており、光軸に沿って屈折率が上下に連
続的に変化していることが分かる。

【００３２】テーパ部４５の屈折率が光軸に沿って上下
に変化するのは、拡散の程度の大小に応じて、屈折率の
低下量が上下するためである。このように、図１の光フ
ァイバ型回折格子４０では、光軸に沿ったコア径の変化
と共に、コア４１の屈折率も光軸に沿って上下に変化し
ている。したがって、コア４１の屈折率に依存する反射
波長も光軸に沿って上下に変化する。

【００３３】図３は、図１の光ファイバ型回折格子４０
について、各高屈折率部４３で反射される光の波長を示
したグラフである。この図に示されるように、反射波長
はテーパ部４５全体にわたって短くなっており、テーパ
部４５の中央で最も短く、テーパ部４５の両端に近付く
につれて徐々に長くなっている。一方、テーパ部４５の
外側では、屈折率が一様なため反射波長も一定である。

【００３４】このため、光ファイバ型回折格子４０の一
端から波長幅を持った光を入力すると、短波長のものほ
ど入力側から遠い位置で反射され、光路長が長くなる。
したがって、光ファイバ型回折格子４０を用いて分散補
償を行うことが可能である。

【００３５】例えば、１．３μｍ帯零分散ファイバに、
１．５５μｍ帯の信号光を伝搬する光通信が現実に行わ
れているが、１．５５μｍ帯に含まれる波長のうち短波
長の光ほど光ファイバ内を速く進行するため、波長分散
が生ずる。この波長分散を補償するためには、本発明に
係る光ファイバ型回折格子であって、テーパ部４５の外
側での反射波長が１．５５μｍ帯の最短波長となってい
るものを伝送路中に挿入すれば良い。この場合、短波長
の光ほど送信側から遠い位置で反射され、それだけ光路
長が長くなるので、波長分散を補償することができる。

【００３６】図４は、図１の光ファイバ型回折格子４０
の反射スペクトルを示すグラフである。また、図５は、
図４の反射スペクトルとの比較のために、屈折率変化領
域を有しないコアに高屈折率部が等間隔に配設された従
来の光ファイバ型回折格子の反射スペクトルを示したも
のである。図４と図５を比較すれば明らかなように、本
実施例の光ファイバ型回折格子４０の反射スペクトル
（図４）は、従来の光ファイバ型回折格子の反射スペク
トル（図５）に較べて短波長側に拡がり、やや幅広とな
っている。このため、本実施例の光ファイバ型回折格子
４０は、波長幅を持った光を反射する反射フィルターと
して従来より好適な使用が可能である。

【００３７】例えば、既存のレーザ光源から出射した波
長１．３μｍのレーザ光は、通常は１．２９〜１．３１
μｍ程度のスペクトル幅を持った光であるので、このよ
うな光を反射するには、幅広の反射スペクトルを示す本
実施例の光ファイバ型回折格子４０が有用である。

【００３８】次に、本実施例の光ファイバ型回折格子４
０の第一の作製方法について説明する。図６は、この作
製方法の工程図である。

【００３９】まず、第一の工程として、石英ガラスを主
成分とする石英系光ファイバ４６を用意する。この光フ
ァイバは、石英ガラスに酸化ゲルマニウムがドープされ
たコア４１と、純石英ガラスからなるクラッド４２とを
有している。なお、本実施例では、コア４１に酸化ゲル
マニウムが２０ｗｔ％ドープされたものを用意した。

【００４０】この光ファイバ４６は、いかなる作製方法
により作製されたものであっても良く、例えば、公知の
ＭＣＶＤ法、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ロッドインチューブ
法等により作製された光ファイバ母材を、電気炉で加熱
して線引きすることにより作製できる。

【００４１】例えばＶＡＤ法では、回転している中心棒
をターゲットとし、その上に火炎中で生成したＳｉＯ₂
とＧｅＯ₂ のガラス微粒子を堆積させて、スートプリフ
ォームを形成する。具体的には、コア用バーナーに原料
となる四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄ ）及び四塩化ゲルマニ
ウム（ＧｅＣｌ₄ ）、燃料となる水素、並びに酸素（以
上は、すべて気体である。）を同時に送り込む。一方、
クラッド用バーナーには、四塩化ケイ素（ＳｉＣ
ｌ₄ ）、水素及び酸素を同時に送り込む。そして、水素
の燃焼による各バーナーの火炎を中心棒にあてて、スー
トプリフォームを形成する。

【００４２】次いで、形成されたスートプリフォームを
高温で完全脱水して不純物を飛散させてから、さらに温
度を上げて焼結する。以上でプリフォーム（光ファイバ
母材）が完成するので、線引炉でさらに高温にして溶か
し、線引きすれば光ファイバ４６が得られる。

【００４３】次に、第二の工程として、光ファイバ４６
に加熱処理を施す。図７は、光ファイバ４６の加熱を示
した図である。図７に示されるように、本実施例では、
加熱手段としてマイクロバーナ５０を用いた。

【００４４】加熱方法について具体的に説明する。本実
施例では、光ファイバ４６を両側から引っ張ってたるみ
を取り除いた後に、マイクロバーナ５０によるバーナ火
炎を直接、光ファイバ４６にあてて、加熱処理を施し
た。加熱温度（バーナ火炎の温度）は約１０００℃、加
熱時間は約２０分とした。

【００４５】この加熱により、コア４１中の酸化ゲルマ
ニウムがクラッド４２側へ拡散し、屈折率が低下する。
光軸方向では酸化ゲルマニウムの濃度は一様なので、拡
散は径方向に生ずる。クラッド４２側へ酸化ゲルマニウ
ムが拡散することにより、図７のように、バーナ火炎が
あたっている部分を中心にコア径が拡大して、テーパ部
４５が形成される。

【００４６】図８は、光ファイバ４６について、加熱の
前後におけるコア４１の屈折率分布を示したグラフであ
る。酸化ゲルマニウムの拡散は加熱の度合いに依存する
ので、拡散の程度は、火炎があたっている部分を中心に
光軸に沿って連続的に低下する。したがって、図８に示
されるように、コア４１の屈折率低下量も光軸に沿って
連続的に低下し、テーパ部４５の両端に接近するほど屈
折率が加熱前のものに近付く。

【００４７】なお、マイクロバーナ５０には、同心円状
バーナ５１とマルチノズルバーナ５２の２種類がある。
図９、図１０は同心円状バーナ５１及びマルチノズルバ
ーナ５２のガス噴出ノズルの先端面をそれぞれ示した図
である。

【００４８】図９に示されるように、同心円状バーナ５
１は、噴出口５２からＯ₂ ガスを、また、噴出口５３か
ら燃焼ガスとしてＨ₂ 、ＣＨ₄ 、Ｃ₃ Ｈ₈ 等の気体を噴
出し、点火によりバーナ火炎を放射する。図１０のマル
チノズルバーナ５４の場合もほぼ同様だが、この場合は
複数の小噴出口５５からＯ₂ ガスが噴出される。

【００４９】また、酸化ゲルマニウムの拡散は温度に依
存しており、５００℃より低い温度では十分な拡散を得
ることが難しい。一方、１４００℃より高い温度では、
ガラス溶解による光ファイバの断線の危険が高い。した
がって、光ファイバの加熱温度は約５００℃〜１４００
℃程度が好ましい。

【００５０】次に、第三の工程として、テーパ部４５を
有する光ファイバ４７に紫外光を照射し、コア４１に高
屈折率部４３を光軸に沿ってほぼ等間隔に形成する。本
実施例では、紫外光を、等間隔の干渉縞を生じさせなが
ら光ファイバ４６に照射した。以下、この照射方法につ
いて詳しく説明する。

【００５１】図１１は、本実施例で用いた紫外光の照射
方法の説明図である。図１１に示されるように、紫外光
光源１０から出力された紫外光は、干渉手段２０により
干渉させられ、干渉縞を生じながら、光ファイバ４７の
うちテーパ部４５を含む領域に照射される。

【００５２】本実施例では、ホログラフィック干渉法に
より紫外光を干渉させた。この方法では、干渉手段２０
は、図１０のように、ビームスプリッタ２１ａと反射鏡
２１ｂ、２１ｃとから構成される。また、紫外光光源１
０には、アルゴンレーザ光源１１を用いた。

【００５３】アルゴンレーザ光源１１は、２４４ｎｍの
コヒーレントな紫外光を連続発振する。この紫外光は、
ビームスプリッタ２１ａにより透過光と反射光の２光束
に分岐される。分岐された各光束は、それぞれ反射鏡２
１ｂ及び２１ｃによって反射され、コア４１の軸方向に
対し互いに補角の関係にある７４゜（図１０における
α）、１０６゜（図１０における１８０゜−α）の角度
をもって光ファイバ４７のテーパ部４５を含む領域に照
射される。

【００５４】分岐された各光束は干渉領域３０にて干渉
し、所定間隔の干渉縞を形成しつつ、光ファイバ４７に
照射される。そして、照射された紫外光は、クラッド４
２を透過し、コア４１のうちテーパ部４５を含む領域に
入射して、入射した部分の屈折率を変化させる。

【００５５】図１２は、光ファイバ４７への紫外光の照
射を示した図である。光ファイバ４７の径方向に対する
紫外光の入射角度θ（＝９０°−α）と紫外光の波長λ
とを用いると、干渉縞の間隔Λは、 Λ＝λ／（２ｓｉｎθ） …（２） のように表される。したがって、コア４１のテーパ部４
５を含む領域には、複数の高屈折率部４３が干渉縞の間
隔Λを周期として光軸に沿って配列され、格子間隔Λの
回折格子４４がコア４１に形成されることになる。こう
して、等格子間隔の回折格子４４を有する光ファイバ型
回折格子４０が完成する。なお、回折格子４４が形成さ
れた領域（回折格子領域）の光軸に沿った長さは、約４
ｍｍであった。

【００５６】コア４１の加熱前の屈折率ｎ₁ と回折格子
４４の格子間隔Λを用いると、周知なブラッグの回折条
件により、この光ファイバ型回折格子４０の反射波長λ
_R は、 λ_R ＝２・ｎ₁ ・Λ ＝λ・ｎ₁ ／ｓｉｎθ …（３） のように表される。なお、本実施例では、反射波長λ_R
を１３００ｎｍに設定した。

【００５７】本実施例では、紫外光の照射中、ＬＥＤ光
源からの光を光ファイバ４７の一端から入射させ、他端
に接続されたスペクトルアナライザで入射光の透過スペ
クトルを測定して、回折格子４４の形成をリアルタイム
でモニターした。ここで、スペクトルアナライザは、回
折格子４４を透過した光について波長と透過率との関係
を測定する。

【００５８】紫外光の照射が開始されると回折格子４４
の形成が進むので、透過スペクトルにおいて透過光の強
度が反射波長を中心に減少する。透過スペクトルに変化
がなくなれば、回折格子４４の形成が飽和したと考えら
れるので、この時点で紫外光の照射を停止する。なお、
本実施例では、飽和時間は約４０〜５０分であった。

【００５９】反射率は、１００％から透過率を差し引い
て求まるので、回折格子４４の形成が飽和した時点の透
過スペクトルから、波長と反射率との関係を示した反射
スペクトルを求めることができる。前掲した図４は、こ
の様にして求めた反射スペクトルを示したものである。

【００６０】図１３は、光ファイバ４６の加熱時間と、
得られた光ファイバ型回折格子４０の反射スペクトル幅
との関係を示したグラフである。図１３に示されるよう
に、加熱時間が増加するに伴って反射スペクトル幅は３
ｎｍ程度まで拡大される。

【００６１】なお、本実施例では、ホログラフィック干
渉法を用いてテーパ部４５を有する光ファイバ４７に紫
外光を照射したが、代わりに位相格子法を用いることも
できる。図１４は、位相格子法を説明するための図であ
る。この図を参考にして、以下、位相格子法について説
明する。

【００６２】まず、加熱によりテーパ部４５が形成され
た光ファイバ４７に干渉手段２０たる位相格子２２を密
着固定する。位相格子２２には、等間隔で溝を形成した
石英板を用いることができる。位相格子２２の溝は、リ
ソグラフィーと化学エッチングにより形成できるため、
格子間隔は自由に選択でき、複雑な形状も可能である。

【００６３】次に、例えばＫｒＦエキシマレーザ光源１
２（紫外光光源１０）をパルス光源として用い、波長２
４８ｎｍの所定強度の紫外域パルス光を所定の周波数で
出力させ、図１４の様に位相格子２２の上面から所定時
間照射する。なお、紫外光は連続発振させてもよい。

【００６４】紫外光が位相格子２２を透過すると、所定
間隔の干渉縞が形成され、紫外光は干渉縞を形成しなが
らクラッド４２を透過してコア４１に入射するので、ほ
ぼ等間隔に高屈折率部４３が配列され、等間隔の回折格
子４４がコア４１のテーパ部４５を含む領域に形成され
る。こうして、等格子間隔の回折格子４４を有する光フ
ァイバ型回折格子４０を得ることができる。

【００６５】次に、図１の光導波路型回折格子４０の作
製方法の第二の実施例について説明する。これは、コア
４１に回折格子４４が形成された光ファイバ型回折格子
４８を用意し、その回折格子領域を加熱する方法であ
り、加熱工程と紫外光照射工程の順序が第一実施例と逆
になっている。

【００６６】図１５は、第二実施例の工程図である。以
下、この図を参照しながら、本実施例の作製方法を説明
する。

【００６７】まず、第一の工程として、光軸に沿ってほ
ぼ等間隔に高屈折率部４３が配設されてなる回折格子４
４がコア４１に形成された光ファイバ型回折格子４８を
用意する。これは、コアに酸化ゲルマニウムがドープさ
れた光ファイバに紫外光を照射する従来の方法により作
製することができる。

【００６８】本実施例では、第一実施例の第一工程で用
意した光ファイバ４６と同じものに、ホログラフィック
干渉法を用いて紫外光を照射し、光ファイバ４６のコア
に等格子間隔の回折格子４４を形成して、光ファイバ型
回折格子４８を作製した。回折格子４４の長さは約４ｍ
ｍであった。

【００６９】光ファイバ型回折格子４８の反射スペクト
ルは、前掲した図５に示される通りである。なお、この
反射スペクトルは、第一実施例で用いた方法と同様の方
法によりスペクトルアナライザを用いて測定されたもの
である。

【００７０】次いで、第二の工程として、光ファイバ型
回折格子４８の回折格子領域の一部にマイクロバーナ５
０によるバーナ火炎を直接当てて加熱処理を施す。加熱
温度は約９００℃、加熱時間は約２０分とした。なお、
第一実施例と同様に、加熱温度は約５００℃〜１４００
℃程度が好ましい。

【００７１】この加熱により、コア４１の酸化ゲルマニ
ウムが光ファイバ型回折格子４８の径方向に拡散して、
図１の光ファイバ型回折格子が作製される。

【００７２】なお、加熱中は、第一実施例と同様の方法
によりスペクトルアナライザでこの光の透過スペクトル
を測定し、この透過スペクトルから求められる反射スペ
クトルの幅が所望の値になった時点で加熱を停止した。
こうすることで、得られる光ファイバ型回折格子４０の
反射スペクトル幅を容易に調整することができる。

【００７３】図１６は、上記のようにして作製された光
ファイバ型回折格子４０の反射スペクトルを示したグラ
フである。本実施例で作製した光ファイバ型回折格子４
０の反射スペクトルも、第一実施例と同様に、加熱処理
を施さずに作製した従来の光ファイバ型回折格子の反射
スペクトル（図５）に較べて、短波長側に拡がってい
る。

【００７４】図１７は、第二実施例の方法による光ファ
イバ型回折格子４０の回折格子領域の加熱時間と、光フ
ァイバ型回折格子４０の反射スペクトル幅との関係を示
したグラフである。このグラフに示されるように、本実
施例の方法によれば、反射スペクトル幅を３ｎｍ程度ま
で拡げることが可能である。

【００７５】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、様々な変形が可能である。例えば、光ファイバの
代わりに薄膜導波路を用いても、本発明に係る光導波路
型回折格子を作製することができる。また、本実施例で
は、光ファイバ４６や光ファイバ型回折格子４８の加熱
をマイクロバーナを用いて行ったが、代わりに放電電極
やヒーターなどを用いることもできる。

【００７６】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路型回折格子は、回折格子領域の少なくとも一部に
おいて屈折率が光軸に沿って連続的に変化しているの
で、回折格子の反射波長も光軸に沿って変化する。

【００７７】したがって、本発明の光導波路型回折格子
を伝送路に挿入すれば、波長幅を持った伝搬光は波長に
応じて、光軸に沿って異なった位置で反射される。この
結果、波長ごとに光路長が異なることとなるので、これ
を利用して伝搬光の波長分散を補償することができる。
この場合、伝送路長の増加も少なく、複数の光導波路型
回折格子を接続する必要もないので、伝送損失の増加を
抑えた分散補償が可能である。

【００７８】また、本発明の光導波路型回折格子は、比
較的幅の広い反射スペクトルを示すので、波長幅を持っ
た光を反射する反射フィルターとしても有用である。こ
の場合、従来より長さの短いもので反射作用を実現でき
るので、伝送損失の低減化が可能である。

【００７９】次に、本発明に係る第一の作製方法では、
加熱によりコアの酸化ゲルマニウムを拡散させて屈折率
変化領域を形成してから、紫外光を照射して回折格子を
形成するので、回折格子領域を含む屈折率変化領域を有
する本発明の光導波路型回折格子を作製することができ
る。

【００８０】また、本発明に係る第二の作製方法では、
用意した光導波路型回折格子の回折格子領域を加熱する
ことで、回折格子領域に屈折率変化領域を形成するの
で、本発明の光導波路型回折格子を作製することができ
る。

【００８１】また、本発明に係る第三の作製方法では、
紫外光を照射して作製した光導波路型回折格子の回折格
子領域を加熱することで、回折格子領域に屈折率変化領
域を形成するので、本発明の光導波路型回折格子を作製
することができる。

【００８２】なお、第二又は第三の作製方法において、
加熱される光導波路型回折格子の反射スペクトルを測定
しながら、所望のスペクトル幅が測定された時点で加熱
を停止することとすれば、得られる光導波路型回折格子
のスペクトル幅を容易に調整することができるので、よ
り好適な作製が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の光ファイバ型回折格子を示した図で
ある。

【図２】図１の光ファイバ型回折格子のコアについて、
光軸に沿った屈折率分布を示した図である。

【図３】図１の光ファイバ型回折格子について、各高屈
折率部で反射される光の波長を示した図である。

【図４】図１の光ファイバ型回折格子の反射スペクトル
を示す図である。

【図５】従来の光ファイバ型回折格子の反射スペクトル
を示した図である。

【図６】本発明に係る光ファイバ型回折格子を作製する
第一の実施例の工程図である。

【図７】光ファイバ４６の加熱を示した図である。

【図８】光ファイバ４６について、加熱の前後における
コア４１の屈折率分布を示した図である。

【図９】同心円状バーナ５１のガス噴出ノズルの先端面
をそれぞれ示した図である。

【図１０】マルチノズルバーナ５２のガス噴出ノズルの
先端面をそれぞれ示した図である。

【図１１】ホログラフィック干渉法による紫外光照射を
示した図である。

【図１２】光ファイバ４７への紫外光の照射を示した図
である。

【図１３】光ファイバ４６の加熱時間と、光ファイバ型
回折格子４０の反射スペクトル幅との関係を示した図で
ある。

【図１４】位相格子法による紫外光照射を示した図であ
る。

【図１５】本発明に係る光ファイバ型回折格子を作製す
る第二の実施例の工程図である。

【図１６】第二実施例で作製した光ファイバ型回折格子
４０の反射スペクトルを示した図である。

【図１７】第二実施例で作製した光ファイバ型回折格子
４０の回折格子領域の加熱時間と、光ファイバ型回折格
子４０の反射スペクトル幅との関係を示した図である。

【符号の説明】

１０…紫外光光源、２０…干渉手段、２１ａ…ビームス
プリッタ、２１ｂ，２１ｃ…反射鏡、２２…位相格子、
３０…干渉領域、４０…光ファイバ型回折格子、４１…
コア、４２…クラッド、４３…高屈折率部、４４…回折
格子、４５…テーパ部、４６…光ファイバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/28 (72)発明者 茂原 政一 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸に沿って屈折率が連続的に変化して
   いる領域を有するコアと、 このコアに接していてこのコアより低屈折率のクラッド
   と、 を有し、 前記屈折率変化領域は、屈折率が局部的に高い複数の高
   屈折率部が光軸に沿って配列された回折格子領域を含む
   ことを特徴とする光導波路型回折格子。
2. 【請求項２】 酸化ゲルマニウムがドープされたコア
   と、このコアよりも低屈折率のクラッドとを備えるガラ
   ス光導波路を用意する第一の工程と、 前記ガラス光導波路の少なくとも一部を加熱する第二の
   工程と、 前記ガラス光導波路のうち、前記第二の工程で加熱した
   部分の少なくとも一部を含む領域に紫外光を照射して、
   前記コアにおける複数の部分に紫外光を入射せしめる第
   三の工程と、 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。
3. 【請求項３】 前記第二の工程における加熱を、バー
   ナ、放電電極又はヒーターを用い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。
4. 【請求項４】 屈折率を高めるドーパントがドープさ
   れ、屈折率が局部的に高い複数の高屈折率部が光軸に沿
   って配列された回折格子領域を有するコアと、このコア
   に接していてこのコアより低屈折率のクラッドとを有す
   る光導波路型回折格子を用意する第一の工程と、 前記回折格子領域の少なくとも一部を加熱する第二の工
   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。
5. 【請求項５】 前記第二の工程における加熱は、加熱さ
   れる光導波路型回折格子の反射スペクトルを測定しなが
   ら行い、 所望のスペクトル幅が測定された時点で加熱を停止する
   ことを特徴とする請求項４記載の光導波路型回折格子の
   作製方法。
6. 【請求項６】 前記第二の工程における加熱を、バー
   ナ、放電電極又はヒーターを用いて行うことを特徴とす
   る請求項４記載の光導波路型回折格子の作製方法。
7. 【請求項７】 酸化ゲルマニウムがドープされたコア
   と、このコアよりも低屈折率のクラッドとを備えるガラ
   ス光導波路を用意する第一の工程と、 前記ガラス光導波路に紫外光を照射し、前記コアにおけ
   る複数の部分に紫外光を入射せしめて、屈折率が局部的
   に高い複数の高屈折率部が光軸に沿って配列された回折
   格子領域を形成する第二の工程と、 前記回折格子領域の少なくとも一部を加熱する第三の工
   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。
8. 【請求項８】 前記第三の工程における加熱は、加熱さ
   れている光導波路型回折格子の反射スペクトルを測定し
   ながら行い、 所望のスペクトル幅が測定された時点で加熱を停止する
   ことを特徴とする請求項７記載の光導波路型回折格子の
   作製方法。
9. 【請求項９】 前記第三の工程における加熱を、バー
   ナ、放電電極又はヒーターを用いて行うことを特徴とす
   る請求項７記載の光導波路型回折格子の作製方法。