JPH07270606A - Manufacture of optical waveguide type diffraction grating - Google Patents

Manufacture of optical waveguide type diffraction grating

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JPH07270606A
JPH07270606A JP6061180A JP6118094A JPH07270606A JP H07270606 A JPH07270606 A JP H07270606A JP 6061180 A JP6061180 A JP 6061180A JP 6118094 A JP6118094 A JP 6118094A JP H07270606 A JPH07270606 A JP H07270606A
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JP
Japan
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core
light
optical waveguide
glass
diffraction grating
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JP6061180A
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Japanese (ja)
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Maki Inai
麻紀 稲井
Masumi Ito
真澄 伊藤
Susumu Inoue
享 井上
Masaichi Mobara
政一 茂原
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • G02B6/0208Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
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Abstract

PURPOSE:To use irradiation light having various wavelengths, to widen the applicable range thereof and to easily control the reflectivity thereof by making the light having a prescribed wavelength incident on the plural parts of the core of a glass optical waveguide. CONSTITUTION:This diffraction grating is provided with the core 41 being an optical waveguide part and a clad 42 having a lower refractive index than that of the core 41, and a light absorbing agent absorbing the light having a prescribed wavelength and melting a glass constituting the core 41 is contained in the core 41. Since the core glass of the part on which the light is made incident, is melted by making the light incident on the core 41 containing the light absorbing agent, the density of the glass at that part is locally raised. In accordance with it, the refractive index of the glass at that part is locally enhanced. Therefore, when the light having the prescribed wavelength is made incident on the plural parts of the core 41 of the glass optical waveguide, plural refractive index-enhanced parts 43 are arrayed along in an optical axis direction in the core 41, and the diffracting grating 44 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバや薄膜導波
路等の光導波路内に回折格子が形成された光導波路型回
折格子の作製方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an optical waveguide type diffraction grating in which a diffraction grating is formed in an optical waveguide such as an optical fiber or a thin film waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学素子の一種である回折格子には種々
の態様のものがあるが、光通信システム等に利用する場
合には、光導波路との接続が容易で、挿入損失の低い光
導波路型回折格子が好適である。
2. Description of the Related Art There are various types of diffraction gratings, which are a type of optical element, but when used in an optical communication system or the like, an optical waveguide that can be easily connected to an optical waveguide and has a low insertion loss. Type diffraction gratings are preferred.

【0003】従来の光導波路型回折格子の作製方法とし
ては、特許出願公表昭62−500052号に記載のも
のが知られている。これは、酸化ゲルマニウムを添加し
て高屈折率のコアを形成した石英系光ファイバに紫外光
を照射することより、コアに周期的な屈折率変化を生じ
させ、回折格子を形成する方法である。
As a conventional method for producing an optical waveguide type diffraction grating, the method described in Japanese Patent Application Publication No. 62-500052 is known. This is a method of forming a diffraction grating by irradiating a silica-based optical fiber in which germanium oxide is added to form a high-refractive index core with ultraviolet light to cause a periodical refractive index change in the core. .

【0004】ここで、紫外光の照射によりコアの屈折率
が変化するメカニズムは、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。
Here, the mechanism by which the refractive index of the core is changed by irradiation with ultraviolet light has not been completely clarified. However, as an important cause, oxygen deficiency type defects related to germanium in glass are considered, and neutral oxygen mono-pores such as Si-Ge or Ge-Ge are assumed.

【0005】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の紫外光を吸収する。そして、
この吸収によりSi−GeまたはGe−Ge結合が切れ
ることに起因して、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変化する。
According to the Kramers-Kronig mechanism proposed as a mechanism for changing the refractive index, the refractive index change is explained as follows. That is, the above defects absorb ultraviolet light having a wavelength of 240 to 250 nm. And
Due to this absorption, the Si—Ge or Ge—Ge bond is broken, which causes a new defect. This new defect forms an absorption band centering around wavelengths of 210 nm and 280 nm. As a result, the refractive index of the glass changes according to the Kramers-Kronig relationship.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の作製方
法では、照射光の波長は240〜250nmに限られる
ため、使用可能な照射光が制限される。また、ゲルマニ
ウム欠陥の濃度は、酸化ゲルマニウムのドーパント濃度
に依存するものの、酸化ゲルマニウムがガラス中で前述
した酸素欠損型の欠陥に変化するか否かは不確定なた
め、製造過程において欠陥濃度を正確にコントロールす
ることは難しい。そのため、作製する光導波路型回折格
子の反射率を制御することも困難である。
However, in the above manufacturing method, since the wavelength of the irradiation light is limited to 240 to 250 nm, usable irradiation light is limited. Although the concentration of germanium defects depends on the dopant concentration of germanium oxide, it is uncertain whether germanium oxide will change to the above-mentioned oxygen deficiency type defects in glass, so the defect concentration in the manufacturing process must be accurate. Is difficult to control. Therefore, it is difficult to control the reflectance of the optical waveguide type diffraction grating to be manufactured.

【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、様々な波長の照射光が使用可能で適用
範囲が広く、そのうえ反射率の制御が容易な光導波路型
回折格子の作製方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to use an irradiation light of various wavelengths, a wide range of application, and an optical waveguide type diffraction grating whose reflectance can be easily controlled. It is intended to provide a manufacturing method.

【0008】[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の作製方法は、光
導波部であるコアと、このコアよりも低屈折率のクラッ
ドとを有し、このコアは所定波長の光を吸収してこのコ
アを構成するガラスを溶融せしめる光吸収剤を含んでい
るガラス光導波路を用意する第一の工程と、ガラス光導
波路に光吸収剤が吸収する所定波長の光を照射し、この
光をコアに入射させることにより、このコアに複数の屈
折率上昇部を光軸に沿って配列する第二の工程とを備え
ている。
In order to solve the above problems, a method of manufacturing an optical waveguide type diffraction grating according to the present invention comprises a core which is an optical waveguide portion and a clad having a refractive index lower than that of the core. The core has a first step of preparing a glass optical waveguide containing a light absorbing agent that absorbs light of a predetermined wavelength and melts the glass forming the core, and a light absorbing agent for the glass optical waveguide. A second step of arranging a plurality of refractive index increasing portions in the core along the optical axis by irradiating the core with light having a predetermined wavelength and making the light incident on the core.

【0009】ここで、ガラス光導波路には、石英(Si
2 )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。
Here, quartz (Si
This includes a quartz glass optical waveguide containing O 2 ) as a main component, and a multi-component glass optical waveguide including glass mainly containing quartz and including Na 2 O, CaO and the like. The optical waveguide refers to a circuit or a line for confining and transmitting light in a certain area by utilizing the difference in refractive index between the core and the clad, which includes an optical fiber and a thin film waveguide.

【0010】また、上記の方法において、ガラス光導波
路のクラッドは、所定波長の光を吸収してこのクラッド
を構成するガラスを溶融せしめる光吸収剤を含むとよ
い。
Further, in the above method, the cladding of the glass optical waveguide may contain a light absorbing agent which absorbs light having a predetermined wavelength and melts the glass forming the cladding.

【0011】また、光吸収剤として遷移金属を用いるこ
とが可能であり、さらに、遷移金属のうち希土類元素を
用いることも可能である。具体的には、ガラス光導波路
のコアは、光吸収剤として50〜500ppmのニッケ
ルを含んでいてもよい。
Further, it is possible to use a transition metal as the light absorbing agent, and it is also possible to use a rare earth element among the transition metals. Specifically, the core of the glass optical waveguide may contain 50 to 500 ppm of nickel as a light absorber.

【0012】[0012]

【作用】本発明の構成によれば、光吸収剤が光を吸収し
て発熱し、光が入射した部分が局部的に高温となる。こ
れにより、コアを構成するガラスが局部的に溶融する。
光の照射を停止すると、ガラスの溶融も停止し、その
後、ガラスが固化する。これにより、原子の再配置が生
じ、光の入射した部分のガラス密度が局部的に上昇する
ので、これに伴ってその部分の屈折率が局部的に上昇す
る。
According to the structure of the present invention, the light absorber absorbs light to generate heat, and the temperature of the portion where the light is incident becomes locally high. As a result, the glass forming the core is locally melted.
When the irradiation of light is stopped, the melting of the glass also stops and then the glass solidifies. As a result, rearrangement of atoms occurs, and the glass density of the portion where the light is incident locally rises, and accordingly, the refractive index of that portion locally rises.

【0013】したがって、ガラス光導波路のコアにおけ
る複数の部分に所定波長の光を入射させると、コアにお
いて複数の屈折率上昇部が光導波路の光軸方向に沿って
配列され、これらの屈折率上昇部が回折格子を構成す
る。こうして、光導波路型回折格子が作製される。
Therefore, when light of a predetermined wavelength is incident on a plurality of portions of the core of the glass optical waveguide, a plurality of refractive index increasing portions are arranged in the core along the optical axis direction of the optical waveguide, and the refractive index increasing portions of these portions are increased. The part constitutes a diffraction grating. Thus, the optical waveguide type diffraction grating is manufactured.

【0014】ここで、照射光の波長は光吸収剤の種類に
応じて異なるので、光吸収剤を選択することで照射光の
波長を選択することができる。
Since the wavelength of the irradiation light differs depending on the kind of the light absorbing agent, the wavelength of the irradiation light can be selected by selecting the light absorbing agent.

【0015】また、屈折率の上昇量はガラス中の光吸収
剤の濃度により定まるので、第一工程で用意するガラス
光導波路に関してこの濃度を制御することにより、コア
を構成するガラスの屈折率上昇量を容易に調節すること
ができる。
The amount of increase in the refractive index is determined by the concentration of the light absorber in the glass. Therefore, by controlling this concentration in the glass optical waveguide prepared in the first step, the increase in the refractive index of the glass constituting the core is increased. The quantity can be adjusted easily.

【0016】また、本発明の作製方法において、コアと
ともにクラッドにも光吸収剤が含まれる光ファイバを用
意してこれに光を照射した場合は、コアのみならずクラ
ッドにおいても複数の屈折率上昇部が光軸に沿って配列
されて回折格子が形成される。これにより、コア及びク
ラッドの双方において回折格子を有する光導波路型回折
格子が作製される。
In the manufacturing method of the present invention, when an optical fiber containing a light absorber in the clad as well as the core is prepared and irradiated with light, a plurality of refractive index increases not only in the core but also in the clad. The parts are arranged along the optical axis to form a diffraction grating. Thus, an optical waveguide type diffraction grating having a diffraction grating on both the core and the clad is manufactured.

【0017】この光導波路型回折格子は、コアの回折格
子でコアを進行する導波光を反射するのみならず、導波
光のうち導波中にクラッドへ放射される光をもクラッド
の回折格子で反射し、モードフィールド全域にわたって
導波光を反射するので、高い反射率を有する。
In this optical waveguide type diffraction grating, not only the guided light traveling through the core is reflected by the core diffraction grating, but also the light emitted to the clad during the guided wave is guided by the clad diffraction grating. Since it reflects and reflects the guided light over the entire mode field, it has a high reflectance.

【0018】[0018]

【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。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0019】まず、第一の工程として、光吸収剤として
希土類元素たるニッケルがコアに含まれる光ファイバを
用意する。本実施例では、この光ファイバを、公知のM
CVD法と液浸法を用いて作製した。以下、作製方法に
ついて説明する。
First, as a first step, an optical fiber having a core containing nickel, which is a rare earth element, as a light absorber is prepared. In this embodiment, this optical fiber is replaced by a known M
It was manufactured using the CVD method and the liquid immersion method. The manufacturing method will be described below.

【0020】まず、純シリカパイプを用意し、この内壁
に、MCVD法の通常の工程により、酸化ゲルマニウム
(GeO2 )が20wt%ドープされた多孔質ガラス層
を合成する。
First, a pure silica pipe is prepared, and a porous glass layer doped with germanium oxide (GeO 2 ) in an amount of 20 wt% is synthesized on the inner wall of the pipe by a usual process of the MCVD method.

【0021】この工程を、簡単に説明すると、シリカパ
イプを回転させながら、シリカパイプの内部に原料ガス
としての四塩化ケイ素(SiCl4 )と、ドーパント原
料たる四塩化ゲルマニウム(GeCl4 )を導入する。
これとともに、シリカパイプを外側から酸水素炎バーナ
を用いて加熱し、シリカパイプの内壁に石英(Si
2 )ガラスの微粒子からなる多孔質ガラス層を堆積さ
せる。
To briefly explain this step, silicon tetrachloride (SiCl 4 ) as a source gas and germanium tetrachloride (GeCl 4 ) as a dopant source are introduced into the silica pipe while rotating the silica pipe. .
Along with this, the silica pipe is heated from outside using an oxyhydrogen flame burner, and quartz (Si
O 2 ) Deposit a porous glass layer consisting of fine particles of glass.

【0022】次に、公知の液浸法により、多孔質ガラス
層にニッケルを含浸させる。図1は、この液浸法を示し
た図である。図1のように、本実施例では、1リットル
の水に塩化ニッケルを14g溶かして塩化ニッケル水溶
液を調製し、この後、この溶液中に上記のシリカパイプ
100を浸漬して、塩化ニッケル水溶液を内壁上の多孔
質ガラス層110中に浸透させる。これにより、ニッケ
ルが多孔質ガラス層110中に含まれるようになる。
Next, the porous glass layer is impregnated with nickel by a known liquid immersion method. FIG. 1 is a diagram showing this liquid immersion method. As shown in FIG. 1, in this example, 14 g of nickel chloride was dissolved in 1 liter of water to prepare a nickel chloride aqueous solution, and then the silica pipe 100 was immersed in this solution to remove the nickel chloride aqueous solution. Permeate into the porous glass layer 110 on the inner wall. As a result, nickel comes to be contained in the porous glass layer 110.

【0023】次いで、シリカパイプ100を約50℃の
恒温槽に入れ、約20時間かけて乾燥させる。そして、
シリカパイプ100内に塩素ガスおよび酸素ガスを流入
させながら、酸水素バーナの火炎をシリカパイプ100
の外壁にあてて加熱する。なお、塩素ガスおよび酸素ガ
スの流量は、ともに約50cc/分とした。
Next, the silica pipe 100 is placed in a constant temperature bath at about 50 ° C. and dried for about 20 hours. And
While allowing chlorine gas and oxygen gas to flow into the silica pipe 100, the flame of the oxyhydrogen burner is changed to the silica pipe 100.
Apply heat to the outer wall of. The flow rates of chlorine gas and oxygen gas were both about 50 cc / min.

【0024】これにより、多孔質ガラス層110が透明
化される。多孔質ガラス層110に含まれる酸化ゲルマ
ニウムの微粒子は、この透明ガラス化の際に石英ガラス
と良く混合される。これにより、酸化ゲルマニウムがコ
アの石英ガラスにドープされることになる。
As a result, the porous glass layer 110 becomes transparent. The fine particles of germanium oxide contained in the porous glass layer 110 are well mixed with quartz glass during this transparent vitrification. As a result, germanium oxide is doped into the quartz glass of the core.

【0025】この後、一般的なMCVD装置を用いて、
シリカパイプ100を中実化(コラップス)する。図2
は、この中実化工程を示す図である。この工程では、バ
ーナ火炎の温度を透明化工程の際よりも高くして、シリ
カパイプ100を回転させながら加熱する。これととも
に、MCVD装置を操作してシリカパイプ100の管内
圧力の減圧度を調節する。これにより、バーナ火炎の当
たっている箇所でシリカパイプ100の空洞がつぶれ
る。こうして、シリカパイプ100が中実化される。
After that, using a general MCVD apparatus,
The silica pipe 100 is solidified (collapse). Figure 2
FIG. 7 is a diagram showing this solidification step. In this step, the temperature of the burner flame is set higher than that in the clearing step, and the silica pipe 100 is heated while rotating. At the same time, the MCVD apparatus is operated to adjust the degree of pressure reduction of the internal pressure of the silica pipe 100. As a result, the cavity of the silica pipe 100 is crushed at the place where the burner flame is hit. Thus, the silica pipe 100 is solidified.

【0026】以上により、光ファイバ母材が完成する。
この母材のコアは、酸化ゲルマニウムが約20wt%、
ニッケルが約100ppm含まれた石英ガラスからな
り、一方、クラッドは純石英からなる。
Through the above steps, the optical fiber preform is completed.
About 20 wt% germanium oxide is contained in the core of the base material,
The cladding is made of quartz glass containing about 100 ppm of nickel, while the cladding is made of pure quartz.

【0027】ここで、コア中のニッケル濃度が高すぎる
とコアガラスの結晶化が困難になり、光ファイバの形成
が容易でなくなる。また、ニッケル濃度が低すぎると十
分な屈折率上昇が生じないため、十分な反射率の光ファ
イバ型回折格子を作製することが困難になる。したがっ
て、コア中のニッケル濃度は、50〜500ppmであ
ることが好ましい。
Here, if the nickel concentration in the core is too high, it becomes difficult to crystallize the core glass and it becomes difficult to form an optical fiber. Further, if the nickel concentration is too low, a sufficient increase in the refractive index does not occur, making it difficult to manufacture an optical fiber type diffraction grating with a sufficient reflectance. Therefore, the nickel concentration in the core is preferably 50 to 500 ppm.

【0028】なお、ガラス中のニッケルの濃度は、公知
のEPMA法等により容易に測定することができる。ま
た、コアガラスに含ませるニッケルの濃度は、液浸法に
おいて用いた塩化ニッケル水溶液の濃度を調節すること
で容易に制御することができる。
The nickel concentration in the glass can be easily measured by a known EPMA method or the like. Further, the concentration of nickel contained in the core glass can be easily controlled by adjusting the concentration of the nickel chloride aqueous solution used in the liquid immersion method.

【0029】次いで、上記のようにして作製した光ファ
イバ母材を電気炉で加熱して線引きすると、コアにニッ
ケルが含まれる光ファイバが得られる。
Next, the optical fiber preform produced as described above is heated in an electric furnace and drawn to obtain an optical fiber having a core containing nickel.

【0030】次に、この光ファイバにレーザ光を照射し
て、コアに回折格子を形成する。本実施例では、等格子
間隔の回折格子を形成することとし、このために、等間
隔の干渉縞を生じさせながらレーザ光を光ファイバに照
射した。以下、この照射方法について詳しく説明する。
Next, the optical fiber is irradiated with laser light to form a diffraction grating on the core. In this embodiment, diffraction gratings with equal grating intervals are formed, and for this reason, laser light is irradiated onto the optical fiber while generating interference fringes with equal intervals. Hereinafter, this irradiation method will be described in detail.

【0031】図3は、照射方法を説明するための図であ
る。図3に示されるように、レーザ光光源10から出力
されたレーザ光は、干渉手段20により干渉させられ、
干渉縞を生じながらニッケルを含む上記の光ファイバ4
0に照射される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the irradiation method. As shown in FIG. 3, the laser light output from the laser light source 10 is interfered by the interference means 20,
The optical fiber 4 containing nickel while producing interference fringes
It is irradiated to 0.

【0032】本実施例では、ホログラフィック干渉法に
よりレーザ光を干渉させた。この方法では、干渉手段2
0は、図3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、レーザ光光源
10としては、アルゴンレーザ光源11を用いた。
In this embodiment, the laser light is made to interfere by the holographic interferometry. In this method, the interference means 2
As shown in FIG. 3, 0 is composed of a beam splitter 21a and reflecting mirrors 21b and 21c. Further, as the laser light source 10, an argon laser light source 11 was used.

【0033】本実施例においてアルゴンレーザ光源11
は、出力1W、波長488nmのコヒーレント光を連続
発振する。ここで、コヒーレント光の波長は光吸収剤た
るニッケルの吸収波長に合わせて選択した。
In this embodiment, the argon laser light source 11 is used.
Continuously oscillates coherent light having an output of 1 W and a wavelength of 488 nm. Here, the wavelength of the coherent light was selected according to the absorption wavelength of nickel which is a light absorber.

【0034】レーザ光源11から出射したコヒーレント
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21b及び21cによって反射され、ともに33゜
の入射角(光ファイバ40の径方向と入射光束のなす角
度)をもって光ファイバ40に照射される。
The coherent light emitted from the laser light source 11 is split by the beam splitter 21a into two light beams of transmitted light and reflected light. The branched light fluxes are reflected by the reflecting mirrors 21b and 21c, respectively, and both are irradiated onto the optical fiber 40 at an incident angle of 33 ° (angle formed by the incident light flux with the radial direction of the optical fiber 40).

【0035】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40に照射され
る。照射されたレーザ光は、クラッド42を透過し、ニ
ッケルが添加されたコアに入射して、入射部分の屈折率
を変化させる。
The respective light beams interfere with each other in the interference region 30 and are irradiated onto the optical fiber 40 while forming interference fringes at predetermined intervals. The irradiated laser light is transmitted through the clad 42 and is incident on the core to which nickel is added to change the refractive index of the incident portion.

【0036】図4は、光ファイバ40へのレーザ光の照
射を示した図である。レーザ光の入射角θとレーザ光の
波長λとを用いると、干渉縞の間隔Λは、 Λ=λ/(2sinθ) …(1) のように表される。したがって、コア41及びクラッド
42のレーザ光が入射した部分には、屈折率が局部的に
上昇した屈折率上昇部43が干渉縞の間隔Λを周期とし
て光ファイバ40の光軸方向に沿って配列され、回折格
子44をなす。こうして、格子間隔Λの回折格子44が
コア41に形成され、光ファイバ型回折格子が完成す
る。なお、作製した回折格子44の光軸に沿った長さ
は、約4mmであった。
FIG. 4 is a diagram showing the irradiation of the optical fiber 40 with laser light. Using the incident angle θ of the laser light and the wavelength λ of the laser light, the interval Λ of the interference fringes is expressed as Λ = λ / (2sin θ) (1) Therefore, in the portions of the core 41 and the clad 42 where the laser light is incident, the refractive index increasing portions 43 whose refractive indexes are locally increased are arranged along the optical axis direction of the optical fiber 40 with the interval Λ of the interference fringes as a cycle. Then, the diffraction grating 44 is formed. In this way, the diffraction grating 44 with the grating interval Λ is formed on the core 41, and the optical fiber type diffraction grating is completed. The length of the manufactured diffraction grating 44 along the optical axis was about 4 mm.

【0037】コア41の屈折率n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、
このファイバ型回折格子の反射波長λR は、 λR =2nΛ =λn/sinθ …(2) のように表される。なお、本実施例では、この反射波長
λR を1300nmに設定した。
If the refractive index n of the core 41 and the grating interval Λ of the diffraction grating 44 are used, according to the well-known Bragg diffraction condition,
The reflection wavelength λ R of this fiber type diffraction grating is expressed as λ R = 2nΛ = λn / sin θ (2) In this example, the reflection wavelength λ R was set to 1300 nm.

【0038】本実施例においてレーザ光の照射中は、L
ED光源からの光を光ファイバ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によりこの光の透
過スペクトルを測定することにより、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
と光強度との関係を検出する。
In the present embodiment, during the laser light irradiation, L
The formation of the diffraction grating 44 was monitored in real time by injecting the light from the ED light source from one end of the optical fiber and measuring the transmission spectrum of this light with a spectrum analyzer connected to the other end. Here, the spectrum analyzer detects the relationship between the wavelength and the light intensity of the light transmitted through the diffraction grating 44.

【0039】レーザ光の照射が開始されると回折格子4
4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、この時点でレーザ光の照射を停止する。な
お、本実施例では、飽和時間は約20分であった。
When the irradiation of laser light is started, the diffraction grating 4
As the formation of 4 progresses, the intensity of the transmitted light in the transmission spectrum decreases around the reflection wavelength. If there is no change in the transmission spectrum, it is considered that the formation of the diffraction grating 44 has been saturated, so the irradiation of the laser beam is stopped at this point. In this example, the saturation time was about 20 minutes.

【0040】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、反射スペクトルを求めることができ
る。図5は、こうして求めた反射スペクトルを示したグ
ラフである。図5に示されるように、反射波長は約13
00nm、スペクトル幅は約1nmであった。また、反
射率は約90%であり、良好な結果を得た。
The reflection spectrum can be obtained from the transmission spectrum when the formation of the diffraction grating 44 is saturated. FIG. 5 is a graph showing the reflection spectrum thus obtained. As shown in FIG. 5, the reflection wavelength is about 13
The spectrum width was 00 nm and the spectrum width was about 1 nm. Further, the reflectance was about 90%, which was a good result.

【0041】なお、上記実施例ではホログラフィック干
渉法を用いてレーザ光の干渉縞を形成したが、代わりに
位相格子法を用いることもできる。
Although the holographic interference method is used to form the interference fringes of the laser beam in the above embodiment, the phase grating method may be used instead.

【0042】図6は、位相格子法を説明するための図で
ある。この方法では、まず、光ファイバ40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。
FIG. 6 is a diagram for explaining the phase grating method. In this method, first, the phase grating 22, which is the interference means 20, is closely fixed to the optical fiber 40. As the phase grating 22, a quartz plate having grooves formed at equal intervals can be used. Since the groove of the phase grating 22 can be formed by lithography and chemical etching, the grating interval can be freely selected and a complicated shape is possible.

【0043】次に、例えばKrFエキシマレーザ光源1
2を用い、波長488nmの所定強度のパルスレーザ光
を所定の周波数で出力させ、図6のように位相格子の上
面から所定時間照射する。なお、レーザ光は連続発振さ
せてもよい。
Next, for example, the KrF excimer laser light source 1
2, pulsed laser light with a predetermined intensity having a wavelength of 488 nm is output at a predetermined frequency, and the upper surface of the phase grating is irradiated for a predetermined time as shown in FIG. The laser light may be continuously oscillated.

【0044】レーザ光が位相格子22を透過すると、所
定間隔の干渉縞が形成され、干渉縞を形成したままコア
41に入射するので、屈折率上昇部43が光軸に沿って
配列され、回折格子44がコア41に形成される。こう
して、コア41に回折格子が形成された光ファイバ型回
折格子が作製される。
When the laser light passes through the phase grating 22, interference fringes are formed at a predetermined interval and enter the core 41 with the interference fringes being formed. Therefore, the refractive index increasing portions 43 are arranged along the optical axis and diffracted. A grid 44 is formed on the core 41. In this way, an optical fiber type diffraction grating in which the diffraction grating is formed on the core 41 is manufactured.

【0045】なお、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、上記実
施例では、回折格子形成用の光導波路として光ファイバ
を用いたが、代わりにニッケル等の光吸収剤がコアにド
ープされた薄膜導波路を用いることもできる。また、光
吸収剤としてニッケル(Ni)を用いたが、より一般的
には遷移金属を用いることができ、その中でも希土類元
素が好適と思われる。このような希土類元素としては、
本実施例で用いたニッケルの他に、エルビウム(Er)
やネオジム(Nd)等を挙げることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. For example, although an optical fiber is used as the optical waveguide for forming the diffraction grating in the above-described embodiment, a thin film waveguide having a core doped with a light absorber such as nickel may be used instead. Moreover, although nickel (Ni) is used as the light absorber, a transition metal can be used more generally, and among them, a rare earth element seems to be preferable. As such rare earth elements,
In addition to the nickel used in this example, erbium (Er)
And neodymium (Nd).

【0046】また、回折格子形成用の光ファイバとし
て、コアのみならずクラッドにもニッケル等の光吸収剤
が含まれる光ファイバを用意し、これに光を照射しても
良い。この場合は、コアのみならずクラッドにも回折格
子が形成されるので、反射率の高い光ファイバ型回折格
子を作製することができる。
As the optical fiber for forming the diffraction grating, an optical fiber in which not only the core but also the clad contains a light absorbing agent such as nickel may be prepared and irradiated with light. In this case, since the diffraction grating is formed not only in the core but also in the clad, an optical fiber type diffraction grating having a high reflectance can be manufactured.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明で
は、光吸収剤を含むコアに光を入射させることにより、
光が入射した部分のコアガラスが溶融するので、その部
分のガラス密度が局部的に上昇し、これに伴ってその部
分のガラスの屈折率が局部的に上昇する。
As described above in detail, in the present invention, the light is made incident on the core containing the light absorber,
Since the core glass in the portion where the light is incident is melted, the glass density in that portion locally rises, and along with this, the refractive index of the glass in that portion locally rises.

【0048】したがって、ガラス光導波路のコアにおけ
る複数の部分に所定波長の光を入射させると、コアにお
いて複数の屈折率上昇部が光軸方向に沿って配列され、
回折格子が形成される。このように、本発明によれば光
導波路型回折格子を作製することができる。
Therefore, when light of a predetermined wavelength is incident on a plurality of portions in the core of the glass optical waveguide, a plurality of refractive index increasing portions are arranged in the core along the optical axis direction.
A diffraction grating is formed. Thus, according to the present invention, an optical waveguide type diffraction grating can be manufactured.

【0049】ここで、照射光の波長は光吸収剤の種類に
応じて異なるので、光吸収剤を選択することで照射光の
波長を選択できる。したがって、本発明では様々な波長
の照射光が使用可能であり、それゆえ広範な適用が可能
である。
Since the wavelength of the irradiation light differs depending on the type of the light absorbing agent, the wavelength of the irradiation light can be selected by selecting the light absorbing agent. Therefore, irradiation light of various wavelengths can be used in the present invention, and thus has a wide range of applications.

【0050】また、屈折率の上昇量は光吸収剤の濃度に
より定まるので、コアにドープされた光吸収剤の濃度を
制御することにより屈折率の上昇量を容易に調節でき
る。したがって、作製しようとする光導波路型回折格子
の反射波長を容易に制御することができる。
Since the amount of increase in the refractive index is determined by the concentration of the light absorber, the amount of increase in the refractive index can be easily adjusted by controlling the concentration of the light absorber doped in the core. Therefore, the reflection wavelength of the optical waveguide type diffraction grating to be produced can be easily controlled.

【0051】また、コアとともにクラッドにも光吸収剤
が含まれる光導波路に所定波長の光を照射した場合は、
上記の効果を奏するとともに、コアのみならずクラッド
においても回折格子を有する光導波路型回折格子を作製
することができる。この光導波路型回折格子は、モード
フィールド全域にわたって導波光を反射するので、従来
の光導波路型回折格子に比べ高い反射率を有する。した
がって、この方法によれば高反射率の光導波路型回折格
子を作製することができる。
When the light having a predetermined wavelength is applied to the optical waveguide in which the clad as well as the core contains the light absorber,
In addition to the above effect, an optical waveguide type diffraction grating having a diffraction grating not only in the core but also in the clad can be manufactured. Since this optical waveguide type diffraction grating reflects the guided light over the entire mode field, it has a higher reflectance than the conventional optical waveguide type diffraction grating. Therefore, according to this method, an optical waveguide type diffraction grating with high reflectance can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】液浸法によるニッケルのドープを示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing nickel doping by a liquid immersion method.

【図2】シリカパイプの中実化工程を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a solidification process of a silica pipe.

【図3】ホログラフィック干渉法によるレーザ光照射を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing laser light irradiation by holographic interferometry.

【図4】光ファイバへのレーザ光の照射を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing irradiation of laser light on an optical fiber.

【図5】作製した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。
FIG. 5 is a diagram showing a reflection spectrum of the manufactured optical fiber type diffraction grating.

【図6】位相格子法によるレーザ光の照射を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing laser light irradiation by a phase grating method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…レーザ光光源、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、4
1…コア、42…クラッド、43…屈折率上昇部、44
…回折格子、100…天然石英管、110…多孔質ガラ
ス層、120…酸水素炎バーナ。
10 ... Laser light source, 20 ... Interference means, 21a ... Beam splitter, 21b, 21c ... Reflecting mirror, 22 ... Phase grating, 30 ... Interference region, 40 ... Optical fiber type diffraction grating, 4
1 ... Core, 42 ... Clad, 43 ... Refractive index increasing part, 44
... diffraction grating, 100 ... natural quartz tube, 110 ... porous glass layer, 120 ... oxyhydrogen flame burner.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masakazu Mobara 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sumitomo Electric Industries, Ltd. Yokohama Works

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波部であるコアと、このコアよりも
低屈折率のクラッドとを有し、このコアは所定波長の光
を吸収してこのコアを構成するガラスを溶融せしめる光
吸収剤を含んでい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前記光吸収剤が吸収する前記所定
波長の光を照射し、この光を前記コアに入射させること
により、前記コアに複数の屈折率上昇部を光軸に沿って
配列する第二の工程と、 を備える光導波路型回折格子の作製方法。
1. A light absorber having a core which is an optical waveguide portion and a clad having a refractive index lower than that of the core, the core absorbing light of a predetermined wavelength and melting glass constituting the core. A first step of preparing a glass optical waveguide containing a, irradiating the glass optical waveguide with light of the predetermined wavelength that the light absorber absorbs, and by making this light enter the core, And a second step of arranging a plurality of refractive index increasing portions along the optical axis, and a method of manufacturing an optical waveguide type diffraction grating.
【請求項2】 前記ガラス光導波路の前記クラッドは、
所定波長の光を吸収して前記クラッドを構成するガラス
を溶融せしめる光吸収剤を含んでい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。
2. The clad of the glass optical waveguide comprises:
2. The method for producing an optical waveguide type diffraction grating according to claim 1, further comprising a light absorber that absorbs light having a predetermined wavelength and melts the glass forming the clad.
【請求項3】 前記光吸収剤は、遷移金属であることを
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。
3. The method of manufacturing an optical waveguide type diffraction grating according to claim 1, wherein the light absorber is a transition metal.
【請求項4】 前記遷移金属は、希土類元素であること
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。
4. The method of manufacturing an optical waveguide type diffraction grating according to claim 3, wherein the transition metal is a rare earth element.
【請求項5】 前記ガラス光導波路の前記コアは、光吸
収剤として、50〜500ppmのニッケルを含んでい
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。
5. The method of manufacturing an optical waveguide type diffraction grating according to claim 1, wherein the core of the glass optical waveguide contains 50 to 500 ppm of nickel as a light absorbing agent.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1526393A1 (en) * 2002-07-25 2005-04-27 Showa Electric Wire and Cable Co.,Ltd. Optical filter

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1526393A1 (en) * 2002-07-25 2005-04-27 Showa Electric Wire and Cable Co.,Ltd. Optical filter
EP1526393A4 (en) * 2002-07-25 2006-01-11 Showa Electric Wire & Cable Co Optical filter

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