JPH08286055A - Optical waveguide, wave guide member therefor and its production - Google Patents

Optical waveguide, wave guide member therefor and its production

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JPH08286055A
JPH08286055A JP7092503A JP9250395A JPH08286055A JP H08286055 A JPH08286055 A JP H08286055A JP 7092503 A JP7092503 A JP 7092503A JP 9250395 A JP9250395 A JP 9250395A JP H08286055 A JPH08286055 A JP H08286055A
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refractive index
core
quartz
light
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JP7092503A
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Japanese (ja)
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Masaichi Mobara
政一 茂原
Susumu Inoue
享 井上
Masumi Ito
真澄 伊藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70408—Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an optical waveguide having high reflectivity, waveguide members for the waveguide and the production of the waveguide members. CONSTITUTION: This optical waveguide is provided with a core and a clad both of which consist essentially of quartz and the relative refraction-index difference between the core and clad is within the range of 0.25 to 0.40%. Further, a material (e.g. GeO2 ) which is an agent for increasing the refractive index of quartz and by which a change in refractive index of quartz is induced through irradiating the quartz with light having a prescribed wavelength is added to the core in an amount enough to provide >=2.0% of the relative refraction-index difference between the core and pure quartz. Also, in the core, a diffraction grating which is a region where the effective refractive index values are periodically changed along the optical axis is formed by the above irradiation of light having a prescribed wavelength.

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
路などの光導波路に関するもので、特に、光誘起屈折率
変化を利用して回折格子を書き込むための導波路部材、
この回折格子が書き込まれた光導波路、およひその製造
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 an optical waveguide such as an optical fiber or a thin film waveguide, and more particularly to a waveguide member for writing a diffraction grating by utilizing a light-induced refractive index change,
The present invention relates to an optical waveguide in which this diffraction grating is written and a manufacturing method thereof.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光学部品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、通信用光ファイバとの接続が容易で、かつ挿入
損失の低い光導波路型回折格子が好適である。この光導
波路型回折格子は、光導波路内の所定部位に形成された
一領域であって、実効屈折率が軸方向に沿って周期的に
変化しているものである。2. Description of the Related Art There are various types of diffraction gratings, which are one type of optical parts, but when used in an optical communication system, etc., they can be easily connected to an optical fiber for communication and have a low insertion loss. A low optical waveguide type diffraction grating is preferred. This optical waveguide type diffraction grating is one region formed in a predetermined portion in the optical waveguide, and the effective refractive index thereof is periodically changed along the axial direction.

【０００３】このような回折格子を光導波路内に形成す
る方法としては、例えば特開昭６２−５０００５２号公
報に記載の方法が知られている。これは、酸化ゲルマニ
ウム（ＧｅＯ2 ）を添加してコアを形成した石英系光フ
ァイバに紫外光の干渉縞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。なお、このような光照射を用いた回折格子の形
成は、回折格子の「書き込み」とも呼ばれる。As a method of forming such a diffraction grating in an optical waveguide, for example, a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-500052 is known. This is because a silica-based optical fiber having a core formed by adding germanium oxide (GeO 2 ) is irradiated with interference fringes of ultraviolet light to cause a periodic change in the refractive index of the core to form a diffraction grating. Is the way. The formation of the diffraction grating using such light irradiation is also called “writing” of the diffraction grating.

【０００４】光導波路のコアに書き込まれた回折格子
は、所定のブラッグ反射波長を中心とした比較的狭い波
長域にわたって導波光を反射する。したがって、回折格
子が書き込まれた光導波路は、特定波長の光を所定の反
射率で反射し、その導波光を遮断する光フィルタとして
好適に使用することができる。The diffraction grating written in the core of the optical waveguide reflects the guided light over a relatively narrow wavelength range centered on a predetermined Bragg reflection wavelength. Therefore, the optical waveguide in which the diffraction grating is written can be suitably used as an optical filter that reflects light of a specific wavelength with a predetermined reflectance and blocks the guided light.

【０００５】このような光導波路は、通常、特定波長に
対する反射率が高いほど光フィルタとして好適な使用が
可能となる。反射率の高い回折格子を光導波路内に書き
込む方法、言い換えれば、反射率の高い光導波路を製造
する方法としては、高温あるいは高圧のＨ2 又はＤ2 雰
囲気中で所定時間放置してＨ2 又はＤ2 を添加した石英
系光導波路に紫外光を照射する方法が特開平６−１１８
２５７に開示されている。Ｈ2 又はＤ2 を添加すること
で光照射による石英の屈折率変化量が大きくなるため、
回折格子が書き込まれた光導波路は高い反射率を有する
ようになる。Generally, such an optical waveguide can be more suitably used as an optical filter as the reflectance for a specific wavelength is higher. How to write the reflectivity of the high diffraction grating in an optical waveguide, in other words, as a method for producing a high light waveguide reflectance, H 2 or with left for a predetermined time at a high temperature or high pressure H 2 or D 2 atmosphere A method of irradiating a quartz optical waveguide containing D 2 with ultraviolet light is disclosed in JP-A-6-118.
257. Since the amount of change in the refractive index of quartz due to light irradiation increases by adding H 2 or D 2 ,
The optical waveguide in which the diffraction grating is written has a high reflectance.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、Ｈ2 又はＤ2 の添加が原因となって紫外光照射によ
り光導波路内にＯＨ基が発生し、これが所定波長の光を
吸収するため、回折格子が書き込まれた光導波路は書き
込み前の光導波路より伝送損失が増大するという問題点
がある。However, in the above method, the addition of H 2 or D 2 causes an OH group to be generated in the optical waveguide by the irradiation of ultraviolet light, which absorbs light of a predetermined wavelength. Therefore, there is a problem that the optical waveguide in which the diffraction grating is written has a larger transmission loss than the optical waveguide before writing.

【０００７】本発明は、上記に鑑みなされたもので、Ｈ
2 又はＤ2 が添加されていないにもかかわらずコアに形
成された回折格子に基づいて高い反射率を示す光導波
路、Ｈ2 又はＤ2 雰囲気による処理を必要とせずに反射
率の高い回折格子を書き込むことのできる導波路部材、
及び反射率の高い光導波路の製造方法を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above, and H
An optical waveguide exhibiting a high reflectance based on a diffraction grating formed in the core even if 2 or D 2 is not added, and a diffraction grating having a high reflectance without the need for treatment in an H 2 or D 2 atmosphere. A waveguide member capable of writing
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide having high reflectance.

【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、本発明の光導波路は、石英を主成分とするコア
と、このコアより低い屈折率を有し、かつこのコアを密
着して覆っているクラッドであって石英を主成分とする
ものとを備え、このコアとこのクラッドとの間の比屈折
率差が０．２５％から０．４０％の範囲内にある光導波
路であって、コアには、石英の屈折率上昇材であって所
定波長の光照射により石英の屈折率変化を誘起するもの
が、純粋石英に対する比屈折率差が２．０％以上となる
量だけ添加されており、なおかつ、このコアには光軸に
沿ってその実効屈折率が周期的に変化した領域である回
折格子が上記所定波長の光照射によって形成されている
ことを特徴としている。In order to solve the above problems, the optical waveguide of the present invention has a core containing quartz as a main component and a refractive index lower than that of the core, and the core is in close contact with the core. An optical waveguide having a relative refractive index difference between the core and the clad within the range of 0.25% to 0.40%. In the core, a material for increasing the refractive index of quartz, which induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength, has a relative refractive index difference of 2.0% or more with respect to pure quartz. The core is characterized in that a diffraction grating, which is a region in which the effective refractive index is periodically changed along the optical axis, is formed in the core by light irradiation of the above-mentioned predetermined wavelength.

【０００９】上記のクラッドには、石英の屈折率上昇材
であって所定波長の光照射により石英の屈折率変化を誘
起するものが添加されており、なおかつ、このクラッド
には光軸に沿って実効屈折率が周期的に変化した領域で
ある回折格子が前記所定波長の光照射によって形成され
ていても良い。The above-mentioned clad is added with a material for increasing the refractive index of quartz, which induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength, and the clad is added along the optical axis. A diffraction grating, which is a region where the effective refractive index changes periodically, may be formed by irradiation with the light having the predetermined wavelength.

【００１０】上記の屈折率上昇材としては、酸化ゲルマ
ニウムや五酸化リンを用いることができ、これらのいず
れか又は両方ともがコアやクラッドに添加されていれば
良い。As the above-mentioned refractive index raising material, germanium oxide or phosphorus pentoxide can be used, and it is sufficient that either or both of them are added to the core or the clad.

【００１１】上記のコアやクラッドには、石英の屈折率
低下材が添加されていても良い。この屈折率低下材とし
ては、酸化ボロンやフッ素を用いることができ、これら
のいずれか又は両方ともがコアやクラッドに添加されて
いれば良い。A quartz refractive index lowering material may be added to the core and the clad. As the refractive index lowering material, boron oxide or fluorine can be used, and it is sufficient that either or both of them are added to the core or the clad.

【００１２】次に、本発明の導波路部材は、石英を主成
分とするコアと、このコアより低い屈折率を有し、かつ
このコアを密着して覆っているクラッドであって石英を
主成分とするものとを備え、このコアとこのクラッドと
の間の比屈折率差が０．２５％から０．４０％の範囲内
にある導波路部材であって、コアには、石英の屈折率上
昇材であって所定波長の光照射により屈折率変化を誘起
するものが、純粋石英に対する比屈折率差が２．０％以
上となる量だけ添加されていることを特徴としている。Next, the waveguide member of the present invention comprises a core containing quartz as a main component, a cladding having a refractive index lower than that of the core and closely covering the core. A waveguide member having a relative refractive index difference between the core and the cladding within a range of 0.25% to 0.40%. The index-increasing material that induces a change in the refractive index by irradiation with light having a predetermined wavelength is characterized by being added in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is 2.0% or more.

【００１３】上記のクラッドには、石英の屈折率上昇材
であって所定波長の光照射により石英の屈折率変化を誘
起するものが添加されていても良い。The above-mentioned clad may be added with a material for raising the refractive index of quartz, which induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength.

【００１４】上記の屈折率上昇材としては、酸化ゲルマ
ニウムや五酸化リンを用いることができ、これらのいず
れか又は両方ともがコアやクラッドに添加されていれば
良い。As the above-mentioned refractive index raising material, germanium oxide or phosphorus pentoxide can be used, and it is sufficient that either or both of them are added to the core or the clad.

【００１５】上記のコアやクラッドには、石英の屈折率
低下材が添加されていても良い。この屈折率低下材とし
ては、酸化ボロンやフッ素を用いることができ、これら
のいずれか又は両方ともがコアやクラッドに添加されて
いれば良い。A quartz refractive index lowering material may be added to the core and the clad. As the refractive index lowering material, boron oxide or fluorine can be used, and it is sufficient that either or both of them are added to the core or the clad.

【００１６】次に、本発明の光導波路の製造方法は、本
発明の導波路部材に光を照射し、この導波路部材内に光
軸に沿った周期的な実効屈折率変化を生じさせる方法で
ある。Next, the method of manufacturing the optical waveguide of the present invention is a method of irradiating the waveguide member of the present invention with light to cause a periodic change in the effective refractive index along the optical axis in the waveguide member. Is.

【００１７】この実効屈折率変化は、導波路部材に干渉
縞を照射することにより生じさせても良い。例えば、第
１および第２のコヒーレント光を導波路部材の光軸に対
し互いに補角の関係にある角度をもって導波路部材に照
射することにより干渉縞の照射を行っても良い。また、
上記の干渉縞は、光を位相格子に照射して生成したもの
であっても良い。This change in the effective refractive index may be caused by irradiating the waveguide member with interference fringes. For example, the interference fringes may be irradiated by irradiating the waveguide member with the first and second coherent light beams at angles that are complementary to each other with respect to the optical axis of the waveguide member. Also,
The interference fringes may be generated by irradiating the phase grating with light.

【００１８】なお、上記において光導波路とは、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。In the above description, the optical waveguide means a circuit or line for confining and transmitting light in a certain region by utilizing the difference in refractive index between the core and the clad, which includes an optical fiber and a thin film waveguide. included.

【００１９】[0019]

【作用】本発明の光導波路は、コアに石英の屈折率上昇
材であって所定波長の光照射により石英の屈折率変化を
誘起するものが、純粋石英に対する比屈折率差が２．０
％以上となる量だけ添加されており、しかも上記波長の
光照射によってコアに回折格子が形成されているので、
この回折格子を構成するコアの実効屈折率変化の振幅は
十分に大きい。従って、本発明の光導波路は、所定波長
の光を高い反射率で反射する。In the optical waveguide of the present invention, the core refractive index raising material that induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength has a relative refractive index difference of 2.0 relative to pure quartz.
%, And since the diffraction grating is formed in the core by the light irradiation of the above wavelength,
The amplitude of the change in the effective refractive index of the core that constitutes this diffraction grating is sufficiently large. Therefore, the optical waveguide of the present invention reflects light having a predetermined wavelength with high reflectance.

【００２０】また、本発明の光導波路は、コアとクラッ
ドとの間の比屈折率差が０．２５％から０．４０％の範
囲内にあり、通常のシングルモード光ファイバと同程度
の比屈折率差を有している。このため、本発明の光導波
路は、シングルモード光ファイバに接続して光フィルタ
等として使用する場合にも、接続部における導波光のモ
ードミスマッチや光反射が少ないという性質を有してい
る。In the optical waveguide of the present invention, the relative refractive index difference between the core and the clad is in the range of 0.25% to 0.40%, which is comparable to that of a normal single mode optical fiber. It has a refractive index difference. Therefore, the optical waveguide of the present invention has a property that mode mismatch and light reflection of guided light at the connection portion are small even when the optical waveguide is connected to a single mode optical fiber and used as an optical filter or the like.

【００２１】本発明の光導波路のうちコアのみならずク
ラッドにも回折格子が形成されているものでは、コアを
伝搬する導波光のみならず、導波中にクラッドへ放射さ
れる光をも反射して、モードフィールド全域にわたって
導波光を反射する構造を有しているので、極めて高い反
射率を有し、光フィルタ等として極めて好適な使用が可
能である。In the optical waveguide of the present invention in which the diffraction grating is formed not only in the core but also in the clad, not only the guided light propagating in the core but also the light radiated to the clad in the waveguide is reflected. Further, since it has a structure for reflecting the guided light over the entire mode field, it has an extremely high reflectance and can be used very suitably as an optical filter or the like.

【００２２】次に、本発明の導波路部材は、コアに石英
の屈折率上昇材であって所定波長の光照射により石英ガ
ラスの屈折率変化を誘起するものが、純粋石英に対する
比屈折率差が２．０％以上となる量だけ添加されている
ため、上記波長の光照射によるコアの屈折率変化量が極
めて大きいという特性を有している。このため、本発明
の導波路部材に光を照射し、コアにおいて光軸に沿った
周期的な実効屈折率変化を生じさせることにより、極め
て反射率の高い回折格子が形成される。Next, in the waveguide member of the present invention, the core refractive index raising material, which induces a change in the refractive index of the silica glass by irradiation with light of a predetermined wavelength, has a relative refractive index difference with respect to pure quartz. Is added in an amount of 2.0% or more, so that it has a characteristic that the amount of change in the refractive index of the core due to light irradiation with the above wavelength is extremely large. Therefore, by irradiating the waveguide member of the present invention with light to cause a periodical change in the effective refractive index along the optical axis in the core, a diffraction grating having an extremely high reflectance is formed.

【００２３】本発明の導波路部材のうちクラッドに石英
の屈折率上昇材であって所定波長の光照射により屈折率
変化を誘起するものが添加されているものでは、上記波
長の光を照射することでクラッドに回折格子が形成され
る。すなわち、この導波路部材は、光照射によりコア及
びクラッドの双方に回折格子を形成することが可能であ
る。In the waveguide member of the present invention, if the cladding is added with a quartz refractive index raising material that induces a refractive index change by irradiation with light of a predetermined wavelength, the light of the above wavelength is irradiated. As a result, a diffraction grating is formed in the clad. That is, this waveguide member can form a diffraction grating on both the core and the clad by light irradiation.

【００２４】次に、本発明の光導波路の製造方法では、
コアに石英の屈折率上昇材であって所定波長の光照射に
より石英の屈折率変化を誘起するものが、純粋石英に対
する比屈折率差が２．０％以上となる量だけ添加された
導波路部材に上記波長の光を照射するので、導波路部材
のコアに生じる実効屈折率変化は振幅の十分に大きいも
のとなる。これにより、極めて高い反射率を示す光導波
路が得られる。Next, in the method of manufacturing the optical waveguide of the present invention,
A waveguide in which a core refractive index increasing material that induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength is added in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is 2.0% or more. Since the member is irradiated with the light of the above wavelength, the effective refractive index change occurring in the core of the waveguide member has a sufficiently large amplitude. As a result, an optical waveguide having an extremely high reflectance can be obtained.

【００２５】[0025]

【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。
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。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.
Further, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.

【００２６】実施例１ 本実施例では、回折格子書き込み用の導波路部材として
酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ）及びフッ素（Ｆ）が添加
された石英系シングルモード光ファイバを用意し、これ
に紫外光の干渉縞を照射してコアに回折格子を形成す
る。ここで、ＧｅＯ2 は石英の屈折率を上昇させる添加
材（屈折率上昇材）であり、Ｆは石英の屈折率を低下さ
せる添加材（屈折率低下材）である。なお、屈折率低下
材としては、Ｆ以外にもＢ2 Ｏ3 （酸化ボロン）等を用
いることができる。Example 1 In this example, a silica single mode optical fiber doped with germanium oxide (GeO 2 ) and fluorine (F) is prepared as a waveguide member for writing a diffraction grating, and an ultraviolet light Irradiation with interference fringes forms a diffraction grating on the core. Here, GeO 2 is an additive (refractive index raising material) that raises the refractive index of quartz, and F is an additive (refractive index lowering material) that lowers the refractive index of quartz. In addition to F, B 2 O 3 (boron oxide) or the like can be used as the refractive index lowering material.

【００２７】図１は、本実施例の導波路部材（回折格子
書き込み用光ファイバ）の屈折率分布、並びにＧｅＯ2
及びＦの濃度プロファイルを示す図である。この図に示
されるように、本実施例の導波路部材のコアは、５１ｗ
ｔ％のＧｅＯ2 と７．６８５ｗｔ％のＦが添加された石
英ガラスから構成されており、クラッドは実質的に純粋
な石英ガラス（以下、「純粋石英」と呼ぶ。）から構成
されている。FIG. 1 shows the refractive index distribution of the waveguide member (optical fiber for writing a diffraction grating) and GeO 2 of this embodiment.
It is a figure which shows the density profile of F and F. As shown in this figure, the core of the waveguide member of this example is 51 w.
It is composed of silica glass to which t% GeO 2 and 7.685 wt% F are added, and the cladding is composed of substantially pure silica glass (hereinafter, referred to as “pure silica”).

【００２８】純粋石英とＧｅＯ2 添加石英（純粋石英に
ＧｅＯ2 のみを添加させたもの）との間の比屈折率差Δ
（ＧｅＯ2 ）は、 Δ（ＧｅＯ2 ）＝｛ｎ（ＧｅＯ2 ）−ｎ0 ｝／ｎ0 ここで、ｎ（ＧｅＯ2 ）：ＧｅＯ2 添加石英の屈折率 ｎ0 ：純粋石英の屈折率 のように表される。The relative refractive index difference Δ between pure quartz and GeO 2 -doped quartz (pure quartz with only GeO 2 added)
(GeO 2 ) is Δ (GeO 2 ) = {n (GeO 2 ) −n 0 } / n 0 where n (GeO 2 ): refractive index of GeO 2 -doped quartz n 0 : refractive index of pure quartz Is represented as

【００２９】純粋石英に１７ｗｔ％のＧｅＯ2 が添加さ
れると、Δ（ＧｅＯ2 ）は１％となる。したがって、本
実施例の導波路部材のコアには、純粋石英に対して３％
の比屈折率差を生じさせる量のＧｅＯ2 が添加されてい
ることになる。When 17 wt% GeO 2 is added to pure quartz, Δ (GeO 2 ) becomes 1%. Therefore, in the core of the waveguide member of this example, 3% was added to pure quartz.
That is, GeO 2 is added in an amount that causes the relative refractive index difference of the above.

【００３０】同様に、純粋石英とＦ添加石英（純粋石英
にＦのみを添加させたもの）との間の比屈折率差Δ
（Ｆ）は、 Δ（Ｆ）＝｛ｎ（Ｆ）−ｎ0 ｝／ｎ0 ここで、ｎ（Ｆ）：Ｆ添加石英の屈折率 ｎ0 ：純粋石英の屈折率 のように表される。Similarly, the relative refractive index difference Δ between pure quartz and F-doped quartz (pure quartz with only F added)
(F) is expressed as Δ (F) = {n (F) −n 0 } / n 0, where n (F) is the refractive index of F-doped quartz n 0 is the refractive index of pure quartz. .

【００３１】純粋石英に２．９ｗｔ％のＦが添加される
と、Δ（Ｆ）は−１％となる。したがって、本実施例の
導波路部材のコアには、純粋石英に対して−２．６５％
の比屈折率差を生じさせる量のＦが添加されている。When 2.9 wt% F is added to pure quartz, Δ (F) becomes -1%. Therefore, the core of the waveguide member according to the present embodiment is -2.65% based on pure quartz.
The amount of F that causes the relative refractive index difference is added.

【００３２】コアとクラッドとの間の比屈折率差Δは、
コアの屈折率をｎ1 、クラッドの屈折率をｎ2 とする
と、 Δ＝（ｎ1 −ｎ2 ）／ｎ2 のように表される。本実施例では、図１に示されるよう
に、比屈折率差Δ＝０．３５％である。これは、純粋石
英に対して３％の比屈折率差を生じさせるＧｅＯ2 の効
果と、純粋石英に対して−２．６５％の比屈折率差を生
じさせるＦの効果が相乗した結果である。The relative refractive index difference Δ between the core and the clad is
N 1 the refractive index of the core and the refractive index of the cladding and n 2, is expressed as Δ = (n 1 -n 2) / n 2. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the relative refractive index difference Δ = 0.35%. This is because the effect of GeO 2 that causes a relative refractive index difference of 3% with respect to pure quartz and the effect of F that causes a relative refractive index difference of -2.65% with respect to pure quartz are synergistic. is there.

【００３３】ＧｅＯ2 は石英に添加されることで石英の
屈折率を上昇させる作用を有するだけでなく、紫外光の
照射により石英の屈折率変化を誘起する作用を有するこ
とが知られている。すなわち、ＧｅＯ2 が添加された石
英ガラスに紫外光を照射すると石英ガラスの屈折率が上
昇する。照射する紫外光の波長は、通常、約１５０ｎｍ
〜約３００ｎｍの波長域、特に約２４０ｎｍ〜２５０ｎ
ｍの波長域から選択される。It is known that GeO 2 not only has the effect of increasing the refractive index of quartz when added to quartz, but also has the effect of inducing a change in the refractive index of quartz by irradiation with ultraviolet light. That is, when the quartz glass containing GeO 2 is irradiated with ultraviolet light, the refractive index of the quartz glass increases. The wavelength of ultraviolet light to be irradiated is usually about 150 nm.
To about 300 nm wavelength range, especially about 240 nm to 250 n
m wavelength range.

【００３４】公知の通り、ＧｅＯ2 の添加濃度が大きい
程、一定強度の紫外光を照射した場合の屈折率変化量も
大きくなる。本発明者らの知見によれば、ＧｅＯ2 の添
加濃度が、純粋石英に対するＧｅＯ2 添加石英の比屈折
率差、すなわち上記のΔ（ＧｅＯ2 ）が２．０％以上と
なるような濃度であると一定強度の紫外光照射による屈
折率変化量が極めて大きくなる。上述のように、本実施
例の導波路部材のコアには、純粋石英に対する比屈折率
差が３．０％となる量のＧｅＯ2 が添加されているか
ら、紫外光照射により極めて大きな屈折率変化が生じる
ことになる。なお、光導波路の製造上の観点からは、添
加物の添加濃度は純粋石英に対する比屈折率差が５．０
％以下となるような濃度であることが望ましい。As is well known, the larger the added concentration of GeO 2 , the larger the amount of change in the refractive index when ultraviolet light of a constant intensity is irradiated. According to the findings of the present inventors, the addition concentration of GeO 2 is the relative refractive index difference of GeO 2 doped silica for pure silica, i.e. at a concentration such above delta (GeO 2) is 2.0% or more If so, the amount of change in the refractive index due to irradiation with ultraviolet light having a constant intensity becomes extremely large. As described above, the core of the waveguide member of this embodiment is added with GeO 2 in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is 3.0%. Changes will occur. From the viewpoint of manufacturing the optical waveguide, the addition concentration of the additive has a relative refractive index difference of 5.0 relative to pure quartz.
It is desirable that the concentration be less than or equal to%.

【００３５】次に、上記の導波路部材に紫外光の干渉縞
を照射してコアに回折格子を形成（書き込む）する方法
を説明する。図２は、紫外光干渉縞の照射方法を説明す
るための図である。これは、二光束干渉法（ホログラフ
ィック干渉法）により２本のコヒーレントな紫外光を干
渉させ、これによって生成された干渉縞を本実施例の導
波路部材に照射する方法である。Next, a method of forming (writing) a diffraction grating on the core by irradiating the above waveguide member with interference fringes of ultraviolet light will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining an irradiation method of ultraviolet light interference fringes. This is a method in which two coherent ultraviolet light beams are caused to interfere with each other by a two-beam interference method (holographic interference method), and the interference fringes generated thereby are irradiated to the waveguide member of this embodiment.

【００３６】図２を参照しながら具体的に説明すると、
まず、紫外光光源１０から出力された紫外光は、干渉装
置２０に入射する。紫外光光源１０としては、アルゴン
レーザ光源を用いている。アルゴンレーザ光源は、２４
４ｎｍのコヒーレントな紫外光を連続発振する。干渉装
置２０は、ビームスプリッタ２１並びに反射鏡２２及び
２３から構成されている。A specific description will be given with reference to FIG.
First, the ultraviolet light output from the ultraviolet light source 10 enters the interference device 20. An argon laser light source is used as the ultraviolet light source 10. Argon laser light source is 24
Continuous oscillation of 4 nm coherent ultraviolet light. The interference device 20 includes a beam splitter 21 and reflecting mirrors 22 and 23.

【００３７】アルゴンレーザ光源１０からの紫外光は、
ビームスプリッタ２１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２２
及び２３によって反射され、導波路部材の光軸に対し互
いに補角の関係にある７４゜（図１におけるα）、１０
６゜（図１における１８０゜−α）の角度をもって導波
路部材の所定部位に照射される。The ultraviolet light from the argon laser light source 10 is
The beam splitter 21 splits the light into two light beams of transmitted light and reflected light. The branched light fluxes are respectively reflected by the reflecting mirror 22.
And 23, which are complementary to each other with respect to the optical axis of the waveguide member, 74 ° (α in FIG. 1), 10
A predetermined portion of the waveguide member is irradiated with an angle of 6 ° (180 ° -α in FIG. 1).

【００３８】分岐された各光束は干渉領域３０にて干渉
し、所定周期の干渉縞を形成しつつ、導波路部材に照射
される。照射された紫外光は、コアに入射して、伝搬モ
ードに対する実効屈折率を変化させる。これにより、コ
アの干渉縞照射領域には、干渉縞の光強度分布に応じた
屈折率分布が形成される。これが、本実施例により形成
される回折格子４０である。The branched light beams interfere with each other in the interference region 30 and are applied to the waveguide member while forming interference fringes having a predetermined period. Irradiated ultraviolet light enters the core and changes the effective refractive index for the propagation mode. As a result, a refractive index distribution according to the light intensity distribution of the interference fringes is formed in the interference fringe irradiation region of the core. This is the diffraction grating 40 formed by this embodiment.

【００３９】この回折格子４０は、コアの一領域であっ
て実効屈折率が光軸に沿って最小屈折率と最大屈折率の
間で周期的に変化しているものである。なお、最小屈折
率は、コアの当初の実効屈折率（紫外光照射前の実効屈
折率）にほぼ等しい。回折格子４０は、ブラッグ反射波
長λB を中心とした比較的狭い波長域にわたって所定の
反射率で光を反射する。ここで、 λB ＝２・ｎ・Λ ｎ：最小屈折率 Λ：回折格子４０の周期（屈折率変化の周期） である。なお、回折格子４０の周期Λは、照射された干
渉縞の周期にほぼ等しい。The diffraction grating 40 is a region of the core, and the effective refractive index thereof periodically changes along the optical axis between the minimum refractive index and the maximum refractive index. The minimum refractive index is substantially equal to the initial effective refractive index of the core (effective refractive index before irradiation of ultraviolet light). The diffraction grating 40 reflects light with a predetermined reflectance over a relatively narrow wavelength range centered on the Bragg reflection wavelength λ B. Here, λ B = 2 · n · Λ n: minimum refractive index Λ: period of diffraction grating 40 (period of change in refractive index). The period Λ of the diffraction grating 40 is almost equal to the period of the irradiated interference fringes.

【００４０】次に、導波路部材に紫外光の干渉縞を照射
する他の方法を説明する。図３は、この照射方法を説明
するための図である。これは、透過型位相格子を用いて
生成した干渉縞を導波路部材に照射する方法である。Next, another method for irradiating the waveguide member with the interference fringes of ultraviolet light will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining this irradiation method. This is a method of irradiating a waveguide member with interference fringes generated by using a transmission type phase grating.

【００４１】図３を参照しながら具体的に説明すると、
紫外光光源１０から出力された紫外光は、本実施例の導
波路部材と光源１０との間の光路上に配置された透過型
位相格子５０に入射する。透過型位相格子５０として、
等間隔に格子溝が形成した石英板を用いることができ
る。透過型位相格子５０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。A concrete explanation will be given with reference to FIG.
The ultraviolet light output from the ultraviolet light source 10 enters the transmission type phase grating 50 arranged on the optical path between the waveguide member and the light source 10 of this embodiment. As the transmission type phase grating 50,
A quartz plate in which lattice grooves are formed at equal intervals can be used. Since the groove of the transmission type phase grating 50 can be formed by lithography and chemical etching, the grating interval can be freely selected and a complicated shape is possible.

【００４２】紫外光が位相格子５０に入射すると、次数
の異なる複数の回折光が出射するが、これらの回折光の
二つが相互に干渉することで、所定周期の干渉縞が形成
される。この干渉縞が導波路部材に照射されることによ
り、コアに回折格子４０が形成される。When the ultraviolet light enters the phase grating 50, a plurality of diffracted lights of different orders are emitted, but two of these diffracted lights interfere with each other to form interference fringes of a predetermined period. By irradiating the waveguide member with this interference fringe, the diffraction grating 40 is formed in the core.

【００４３】なお、この方法では、透過型の位相格子の
代わりに、反射型の位相格子を用いることも可能であ
り、この場合は、位相格子により反射された紫外光が進
行する方向に導波路部材を配置すれば良い。In this method, it is possible to use a reflection type phase grating instead of the transmission type phase grating. In this case, the waveguide is formed in the direction in which the ultraviolet light reflected by the phase grating travels. Members may be arranged.

【００４４】また、上記のように干渉縞を照射する代わ
りに、細径の紫外光を導波路部材の光軸を横切る方向に
沿って走査しながら照射する工程を、光軸に沿って照射
位置を少しずつずらしながら繰り返すことによっても、
コアに回折格子を書き込みむことができる。この方法
は、回折格子を構成する一本一本の格子を一つのビーム
走査によって順次に書き込んでいく方法である。Further, instead of irradiating the interference fringes as described above, the step of irradiating while scanning a small-diameter ultraviolet light while scanning it along the direction transverse to the optical axis of the waveguide member, the irradiation position along the optical axis By repeating while shifting
A diffraction grating can be written on the core. This method is a method in which each grating constituting the diffraction grating is sequentially written by one beam scanning.

【００４５】上述したような方法により本実施例の導波
路部材のコアに形成された回折格子、すなわち光軸に沿
った周期的な実効屈折率変化は、導波路部材のコアに純
粋石英に対する比屈折率差が３．０％となる量のＧｅＯ
2 が添加されているため、非常に大きな振幅を有してい
る。一般に、屈折率変化の振幅が大きい程、回折格子の
反射率も大きくなるから、本実施例の導波路部材のコア
に形成された回折格子は極めて大きな反射率を有する。The diffraction grating formed on the core of the waveguide member of the present embodiment by the method as described above, that is, the periodic change in the effective refractive index along the optical axis is proportional to pure quartz in the core of the waveguide member. GeO with a refractive index difference of 3.0%
Since 2 is added, it has a very large amplitude. In general, the greater the amplitude of the change in the refractive index, the greater the reflectance of the diffraction grating, so that the diffraction grating formed in the core of the waveguide member of this embodiment has an extremely high reflectance.

【００４６】上述のようにしてコアに回折格子が形成さ
れた本実施例の光ファイバは、コアの回折格子が極めて
高い反射率を有することから、回折格子のブラッグ反射
波長と同一波長の伝搬光を極めて高い反射率で反射す
る。また、本実施例の光ファイバは、通常の通信用シン
グルモード光ファイバと同程度の０．３５％の比屈折率
差を有しているので、通信用シングルモード光ファイバ
と接続して使用する場合にも、モードミスマッチによる
伝送損失や接続部での反射による損失が少ないという利
点を有している。In the optical fiber of the present embodiment in which the diffraction grating is formed in the core as described above, since the diffraction grating of the core has an extremely high reflectance, the propagation light having the same wavelength as the Bragg reflection wavelength of the diffraction grating is used. Is reflected with extremely high reflectance. Further, since the optical fiber of the present embodiment has a relative refractive index difference of 0.35%, which is similar to that of a normal single mode optical fiber for communication, it is used by connecting with the single mode optical fiber for communication. Also in this case, there is an advantage that the transmission loss due to the mode mismatch and the loss due to the reflection at the connection portion are small.

【００４７】また、本実施例の方法によれば、高温ある
いは高圧のＨ2 又はＤ2 雰囲気による処理を施す必要が
ないため、紫外光照射によるＯＨ基の発生を抑え、光フ
ァイバの吸収損失を低くすることができるので好適であ
る。Further, according to the method of this embodiment, since it is not necessary to perform the treatment in the H 2 or D 2 atmosphere of high temperature or high pressure, the generation of OH group due to the irradiation of ultraviolet light is suppressed, and the absorption loss of the optical fiber is suppressed. It is preferable because it can be lowered.

【００４８】実施例２ 図４は、本実施例の導波路部材（回折格子書き込み用光
ファイバ）の屈折率分布、並びにＧｅＯ2 及びＦの濃度
プロファイルを示す図である。この図に示されるよう
に、本実施例の導波路部材のコアには５１ｗｔ％のＧｅ
Ｏ2 が、クラッドには４５．０５ｗｔ％のＧｅＯ2 がそ
れぞれ添加されており、Ｆはコア、クラッドのいずれに
も添加されていない。コアへのＧｅＯ2 の添加量は、純
粋石英に対して３％の比屈折率差を生じさせる量であ
り、クラッドへのＧｅＯ2 の添加量は、純粋石英に対し
て２．６５％の比屈折率差を生じさせる量である。した
がって、本実施例の導波路部材の比屈折率差Δも、実施
例１と同じ０．３５％となる。Example 2 FIG. 4 is a diagram showing the refractive index distribution of the waveguide member (optical fiber for writing a diffraction grating) and the concentration profile of GeO 2 and F of this example. As shown in this figure, 51 wt% Ge is contained in the core of the waveguide member of the present embodiment.
O 2 and 45.05 wt% GeO 2 were added to the clad, respectively, and F was not added to either the core or the clad. The amount of GeO 2 added to the core is an amount that causes a relative refractive index difference of 3% with respect to pure quartz, and the amount of GeO 2 added to the cladding has a ratio of 2.65% with respect to pure quartz. It is an amount that causes a difference in refractive index. Therefore, the relative refractive index difference Δ of the waveguide member of this example is also 0.35%, which is the same as in Example 1.

【００４９】本実施例の導波路部材も、実施例１と同様
に、コアに純粋石英に対する比屈折率差が３．０％とな
る量のＧｅＯ2 が添加されているから、紫外光照射によ
りコアに極めて大きな屈折率変化が生じることになる。
このため、本実施例の導波路部材に紫外光を照射するこ
とで、極めて反射率の高い回折格子を形成することがで
きる。Also in the waveguide member of this example, as in Example 1, GeO 2 was added to the core in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz was 3.0%. An extremely large change in the refractive index will occur in the core.
Therefore, by irradiating the waveguide member of this embodiment with ultraviolet light, it is possible to form a diffraction grating having an extremely high reflectance.

【００５０】すなわち、この導波路部材に対して実施例
１で述べた方法により紫外光を照射すれば、導波路部材
のコアに屈折率変化の振幅の大きい回折格子が形成され
る。このようにして製造された光ファイバが、本実施例
によりコアに回折格子が書き込まれた光ファイバであ
る。That is, when the waveguide member is irradiated with ultraviolet light by the method described in the first embodiment, a diffraction grating having a large change in refractive index is formed in the core of the waveguide member. The optical fiber manufactured in this manner is the optical fiber in which the diffraction grating is written in the core according to this embodiment.

【００５１】本実施例の光ファイバも、実施例１と同様
に、回折格子のブラッグ反射波長と同一波長の導波光を
高い反射率で反射する。また、実施例１と同様に０．３
５％の比屈折率差を有しているので、通信用シングルモ
ード光ファイバと接続して使用する場合にも、モードミ
スマッチによる伝送損失や接続部での反射による損失が
少ないという利点を有している。Like the first embodiment, the optical fiber of this embodiment also reflects the guided light having the same wavelength as the Bragg reflection wavelength of the diffraction grating with high reflectance. In addition, as in Example 1, 0.3
Since it has a relative refractive index difference of 5%, it has the advantage that transmission loss due to mode mismatch and loss due to reflection at the connection part are small even when it is used in connection with a single mode optical fiber for communication. ing.

【００５２】実施例３ 図５は、本実施例の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。この
図に示されるように、本実施例の導波路部材のコアには
５１ｗｔ％のＧｅＯ2 が、クラッドには４５．０５ｗｔ
％のＧｅＯ2 がそれぞれ添加されている。また、コアと
クラッドの双方に、７．６８５ｗｔ％のＦが添加されて
いる。言い換えれば、コアには純粋石英に対して３％の
比屈折率差を生じさせる量のＧｅＯ2 と、純粋石英に対
して−２．６５％の比屈折率差を生じさせる量のＦが添
加されており、クラッドには純粋石英に対して２．６５
％の比屈折率差を生じさせる量のＧｅＯ2 と、純粋石英
に対して−２．６５％の比屈折率差を生じさせる量のＦ
が添加されている。このため、本実施例の導波路部材の
コアは、純粋石英に対して０．３５％の比屈折率差を有
し、クラッドは、純粋石英と同一の屈折差を有すること
になる。したがって、本実施例の導波路部材の比屈折率
差Δも、上記実施例と同じ０．３５％となる。Example 3 FIG. 5 shows the refractive index distribution of the waveguide member of this example and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F. As shown in this figure, 51% by weight of GeO 2 was used for the core of the waveguide member of this example, and 45.05 wt% was used for the clad.
% GeO 2 is added in each case. Further, 7.685 wt% F is added to both the core and the clad. In other words, the core is added with GeO 2 in an amount that causes a relative refractive index difference of 3% with respect to pure quartz, and with F in an amount that causes a relative refractive index difference of −2.65% with respect to pure quartz. And the cladding is 2.65 for pure quartz.
% Of GeO 2 which causes a relative refractive index difference of 2 %, and F of an amount which causes a relative refractive index difference of −2.65% with respect to pure quartz.
Has been added. Therefore, the core of the waveguide member of this example has a relative refractive index difference of 0.35% with respect to pure quartz, and the clad has the same refractive index difference as that of pure quartz. Therefore, the relative refractive index difference Δ of the waveguide member of this example is also 0.35%, which is the same as the above example.

【００５３】本実施例の導波路部材も、コアに純粋石英
に対する比屈折率差が３．０％となる量のＧｅＯ2 が添
加されているから、紫外光照射によりコアに極めて大き
な屈折率変化が生じることになる。Also in the waveguide member of this embodiment, GeO 2 is added to the core in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is 3.0%. Will occur.

【００５４】この導波路部材に対して実施例１で述べた
方法により紫外光を照射すれば、導波路部材のコアに屈
折率変化の振幅の大きい回折格子が形成される。このよ
うにして製造された本実施例の光ファイバは、実施例１
と同様に、回折格子のブラッグ反射波長と同一波長の導
波光を高い反射率で反射する。また、実施例１と同様に
０．３５％の比屈折率差を有しているので、通信用シン
グルモード光ファイバと接続して使用する場合にも、モ
ードミスマッチによる伝送損失や接続部での反射による
損失が少ない。By irradiating this waveguide member with ultraviolet light by the method described in the first embodiment, a diffraction grating having a large change in refractive index is formed in the core of the waveguide member. The optical fiber of this example manufactured in this way is the same as that of Example 1.
In the same manner as described above, guided light having the same wavelength as the Bragg reflection wavelength of the diffraction grating is reflected with high reflectance. Further, since it has a relative refractive index difference of 0.35% as in Example 1, even when used by connecting with a single mode optical fiber for communication, the transmission loss due to the mode mismatch and the connection portion Less loss due to reflection.

【００５５】実施例４ 図６は、本実施例の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。この
図に示されるように、本実施例の導波路部材のコア及び
クラッドには５１ｗｔ％のＧｅＯ2 が添加されている。
また、クラッドには、１．０１５ｗｔ％のＦも添加され
ている。言い換えれば、コアには純粋石英に対して３％
の比屈折率差を生じさせる量のＧｅＯ2 が添加されてお
り、クラッドには純粋石英に対して３％の比屈折率差を
生じさせる量のＧｅＯ2 と、純粋石英に対して−０．３
５％の比屈折率差を生じさせる量のＦが添加されてい
る。したがって、本実施例の導波路部材の比屈折率差Δ
も、上記実施例と同じ０．３５％となる。Example 4 FIG. 6 shows the refractive index distribution of the waveguide member of this example, and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F. As shown in this figure, 51 wt% of GeO 2 is added to the core and the cladding of the waveguide member of this example.
Further, 1.015 wt% F is added to the clad. In other words, the core has 3% of pure quartz.
GeO 2 is added in an amount that causes a relative refractive index difference of 1., and the cladding has an amount of GeO 2 that causes a relative refractive index difference of 3% with respect to pure quartz and −0. Three
An amount of F that causes a relative refractive index difference of 5% is added. Therefore, the relative refractive index difference Δ of the waveguide member of this embodiment is
Also becomes 0.35%, which is the same as in the above embodiment.

【００５６】本実施例の導波路部材も、コアに純粋石英
に対する比屈折率差が３．０％となる量のＧｅＯ2 が添
加されているから、紫外光照射によりコアに極めて大き
な屈折率変化が生じることになる。Also in the waveguide member of this example, GeO 2 is added to the core in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is 3.0%. Will occur.

【００５７】この導波路部材に対して実施例１で述べた
方法により紫外光を照射すれば、導波路部材のコアに屈
折率変化の振幅の大きい回折格子が形成される。このよ
うにして製造された本実施例の光ファイバは、上記実施
例と同様に高い反射率を示すとともに、０．３５％の比
屈折率差を有しているので、通信用シングルモード光フ
ァイバと接続して使用する場合にも、モードミスマッチ
による伝送損失や接続部での反射による損失が少ない。When the waveguide member is irradiated with ultraviolet light by the method described in the first embodiment, a diffraction grating having a large change in refractive index is formed in the core of the waveguide member. The optical fiber of this example manufactured in this way has a high reflectance as in the above example and has a relative refractive index difference of 0.35%. Even when it is used by connecting with, there is little transmission loss due to mode mismatch and loss due to reflection at the connection part.

【００５８】実施例５ 図７は、本実施例の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。この
図に示されるように、本実施例の導波路部材のコア及び
クラッドには５１ｗｔ％のＧｅＯ2 が添加されている。
また、コアには７．６８５ｗｔ％のＦが添加されてお
り、クラッドには８．７ｗｔ％のＦが添加されている。
言い換えれば、コアには純粋石英に対して３％の比屈折
率差を生じさせる量のＧｅＯ2 と−２．６５％の比屈折
率差を生じさせる量のＦが添加されており、クラッドに
は純粋石英に対して３％の比屈折率差を生じさせる量の
ＧｅＯ2 と純粋石英に対して−３％の比屈折率差を生じ
させる量のＦが添加されている。したがって、本実施例
の導波路部材のコアは、純粋石英に対して０．３５％の
比屈折率差を有し、クラッドは、純粋石英と同一の屈折
率を有することになる。このため、本実施例の導波路部
材の比屈折率差Δも、上記実施例と同じ０．３５％とな
る。Example 5 FIG. 7 shows the refractive index distribution of the waveguide member of this example, and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F. As shown in this figure, 51 wt% of GeO 2 is added to the core and the cladding of the waveguide member of this example.
Further, 7.685 wt% F is added to the core, and 8.7 wt% F is added to the clad.
In other words, the core is added with GeO 2 in an amount that causes a relative refractive index difference of 3% with respect to pure quartz and F in an amount that causes a relative refractive index difference of −2.65%, and the cladding is added to the cladding. Is added with an amount of GeO 2 that causes a relative refractive index difference of 3% with respect to pure quartz and with an amount of F that causes a relative refractive index difference of -3% with respect to pure quartz. Therefore, the core of the waveguide member of this example has a relative refractive index difference of 0.35% with respect to pure quartz, and the clad has the same refractive index as pure quartz. Therefore, the relative refractive index difference Δ of the waveguide member of this example is also 0.35%, which is the same as the above example.

【００５９】本実施例の導波路部材も、コアに純粋石英
に対する比屈折率差が３．０％となる量のＧｅＯ2 が添
加されているから、紫外光照射によりコアに極めて大き
な屈折率変化が生じることになる。Also in the waveguide member of this embodiment, GeO 2 is added to the core in an amount such that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is 3.0%. Will occur.

【００６０】この導波路部材に対して実施例１で述べた
方法により紫外光を照射すれば、導波路部材のコアに屈
折率変化の振幅の大きい回折格子が形成される。このよ
うにして製造された本実施例の光ファイバは、上記実施
例と同様に高い反射率を示すとともに、０．３５％の比
屈折率差を有しているので、通信用シングルモード光フ
ァイバと接続して使用する場合にも、モードミスマッチ
による伝送損失や接続部での反射による損失が少ない。By irradiating this waveguide member with ultraviolet light by the method described in the first embodiment, a diffraction grating having a large change in refractive index is formed in the core of the waveguide member. The optical fiber of this example manufactured in this way has a high reflectance as in the above example and has a relative refractive index difference of 0.35%. Even when it is used by connecting with, there is little transmission loss due to mode mismatch and loss due to reflection at the connection part.

【００６１】以上、本発明の実施例を詳細に説明した
が、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、石英の屈折率上昇材で
あって光照射により石英の屈折率変化を誘起するものは
ＧｅＯ2 だけではなく、一例を挙げれば、Ｐ2 Ｏ5 （五
酸化リン）も光照射に基づいて石英の屈折率変化を誘起
する。すなわち、Ｐ2 Ｏ5 が添加された石英も、主とし
て紫外域の光を照射することにより屈折率変化を生じさ
せることができる。本発明者らの知見によれば、Ｐ2 Ｏ
5 の場合も、純粋石英に対するＰ2 Ｏ5 添加石英の比屈
折率差が２．０％以上となるような濃度で石英に添加す
ると紫外光照射による屈折率変化量が極めて大きくな
る。したがって、本発明の光導波路や導波路部材は、Ｇ
ｅＯ2 及びＰ2 Ｏ5 のいずれか一方又は両方ともがコア
に添加されており、しかも、その添加濃度がこれらの添
加材の添加によりコアの屈折率が純粋石英に対して２．
０％以上となるような濃度であれば、実施例で述べたよ
うな効果を奏することになる。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made. For example, not only GeO 2 is a material for increasing the refractive index of quartz that induces a change in the refractive index of quartz by light irradiation, but P 2 O 5 (phosphorus pentoxide) is also based on the light irradiation, as an example. Induces a change in the refractive index of quartz. That is, even with quartz to which P 2 O 5 has been added, it is possible to cause a change in the refractive index mainly by irradiating light in the ultraviolet region. According to the knowledge of the present inventors, P 2 O
Also in the case of 5 , when the silica is added to quartz at a concentration such that the relative refractive index difference of P 2 O 5 -doped quartz with respect to pure quartz is 2.0% or more, the amount of change in refractive index due to ultraviolet light irradiation becomes extremely large. Therefore, the optical waveguide and the waveguide member of the present invention are
One or both of eO 2 and P 2 O 5 are added to the core, and the addition concentration is such that the addition of these additives makes the core refractive index 2.
If the concentration is 0% or more, the effects as described in the examples will be obtained.

【００６２】また、本発明の光導波路や導波路部材は光
ファイバに限られるものではなく、薄膜導波路等の他の
光導波路であっても光ファイバと同様の効果を得ること
ができる。Further, the optical waveguide and the waveguide member of the present invention are not limited to the optical fiber, and other optical waveguides such as a thin film waveguide can obtain the same effect as the optical fiber.

【００６３】[0063]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路は、光照射により石英の屈折率変化を誘起する石
英の屈折率上昇材が純粋石英に対する比屈折率差が２．
０％以上となる量だけコアに添加されており、上記波長
の光照射によって実効屈折率変化の振幅の大きい回折格
子がコアに形成されているので、所定波長の光を高い反
射率で反射する。本発明の光導波路は、Ｈ2 又はＤ2 が
添加されていないにもかかわらず高い反射率を示すの
で、光照射によるＯＨ基の発生が抑えられており、吸収
損失が低くなっているので好適である。As described above in detail, in the optical waveguide of the present invention, the refractive index raising material for quartz which induces a change in the refractive index of quartz by light irradiation has a relative refractive index difference of 2.
Since a diffraction grating having a large amplitude of change in effective refractive index is formed on the core by irradiating the light having the above wavelength, the light having a predetermined wavelength is reflected with high reflectance. . The optical waveguide of the present invention exhibits a high reflectance even if H 2 or D 2 is not added, so that generation of OH groups due to light irradiation is suppressed and absorption loss is low, which is preferable. Is.

【００６４】また、本発明の光導波路は、通常のシング
ルモード光ファイバと同程度の比屈折率差を有している
ため、シングルモード光ファイバに接続して光フィルタ
等として使用する場合にも、接続部における導波光のモ
ードミスマッチや光反射が少なく、伝送損失の増加を抑
えた好適な使用が可能である。Since the optical waveguide of the present invention has a relative refractive index difference similar to that of a normal single mode optical fiber, it can be used as an optical filter or the like when connected to a single mode optical fiber. The mode mismatch and the light reflection of the guided light at the connection portion are small, and the suitable use can be achieved while suppressing the increase of the transmission loss.

【００６５】次に、本発明の導波路部材は、光照射によ
り石英の屈折率変化を誘起する石英の屈折率上昇材が純
粋石英に対する比屈折率差が２．０％以上となる量だけ
コアに添加されているので、紫外光を照射することによ
り極めて反射率の高い回折格子をコアに形成することが
できる。本発明の導波路部材によれば、Ｈ2 又はＤ2雰
囲気による処理を施さなくても高い反射率の回折格子を
作り込むことができるため、光照射によるＯＨ基の発生
を抑えて吸収損失の少ない光導波路を製造するに際して
好適である。Next, in the waveguide member of the present invention, the core of the refractive index raising material of quartz, which induces a change in the refractive index of quartz by light irradiation, has an amount of 2.0% or more relative to pure quartz. Since it is added to the core, it is possible to form a diffraction grating having an extremely high reflectance in the core by irradiating with ultraviolet light. According to the waveguide member of the present invention, a diffraction grating having a high reflectance can be formed without performing a treatment in an H 2 or D 2 atmosphere, so that generation of OH groups due to light irradiation is suppressed and absorption loss is reduced. It is suitable for manufacturing a small number of optical waveguides.

【００６６】次に、本発明の光導波路の製造方法は、光
照射により石英の屈折率変化を誘起する石英の屈折率上
昇材が純粋石英に対する比屈折率差が２．０％以上とな
る量だけコアに添加されている導波路部材に上記波長の
光を照射するので、振幅の大きい実効屈折率変化、すな
わち回折格子がコアに形成され、極めて高い反射率を示
す光導波路を製造することができる。本発明の方法によ
れば、Ｈ2 又はＤ2 雰囲気による処理を施す必要がない
ため、光照射によるＯＨ基の発生を抑えることができ、
吸収損失の少ない光導波路を製造することができる。Next, in the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, the amount of the quartz refractive index raising material that induces a change in the refractive index of quartz by light irradiation is such that the relative refractive index difference from pure quartz is 2.0% or more. Since the light having the above wavelength is radiated to the waveguide member added only to the core, it is possible to manufacture an optical waveguide having a large amplitude, that is, a change in the effective refractive index, that is, a diffraction grating is formed in the core and which exhibits extremely high reflectance. it can. According to the method of the present invention, since it is not necessary to perform treatment in an H 2 or D 2 atmosphere, generation of OH groups due to light irradiation can be suppressed,
An optical waveguide with less absorption loss can be manufactured.

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

【図１】実施例１の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。1 is a refractive index distribution of a waveguide member of Example 1, and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F.

【図２】二光束干渉法を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a two-beam interference method.

【図３】位相格子を用いて導波路部材に干渉縞を照射す
る方法を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method of irradiating a waveguide member with interference fringes using a phase grating.

【図４】実施例２の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。4 is a refractive index distribution of the waveguide member of Example 2 and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F.

【図５】実施例３の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。5 is a refractive index distribution of the waveguide member of Example 3 and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F.

【図６】実施例４の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。6 is a refractive index distribution of the waveguide member of Example 4, and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F.

【図７】実施例５の導波路部材の屈折率分布、並びにＧ
ｅＯ2 及びＦの濃度プロファイルを示す図である。7 is a refractive index distribution of the waveguide member of Example 5, and G
eO is a graph showing the concentration profiles of 2 and F.

【符号の説明】 １０…紫外光光源、２０…干渉装置、２１…ビームスプ
リッタ、２２及び２３…反射鏡、３０…干渉空間、４０
…回折格子、５０…位相格子。[Description of Reference Signs] 10 ... Ultraviolet light source, 20 ... Interference device, 21 ... Beam splitters, 22 and 23 ... Reflecting mirror, 30 ... Interference space, 40
… Diffraction grating, 50… phase grating.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 石英を主成分とするコアと、このコアよ
り低い屈折率を有し、かつこのコアを密着して覆ってい
るクラッドであって石英を主成分とするものとを備え、
このコアとこのクラッドとの間の比屈折率差が０．２５
％から０．４０％の範囲内にある光導波路であって、 前記コアには、石英の屈折率上昇材であって所定波長の
光照射により石英の屈折率変化を誘起するものが、純粋
石英に対する比屈折率差が２．０％以上となる量だけ添
加されており、なおかつ、このコアには光軸に沿ってそ
の実効屈折率が周期的に変化した領域である回折格子が
前記所定波長の光照射によって形成されていることを特
徴とする光導波路。1. A core comprising quartz as a main component, and a clad having a refractive index lower than that of the core and closely covering the core, the cladding mainly comprising quartz,
The relative refractive index difference between this core and this clad is 0.25
% To 0.40%, wherein the core is a quartz refractive index raising material which induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength. Is added in an amount such that the relative refractive index difference is 2.0% or more, and a diffraction grating, which is a region in which the effective refractive index periodically changes along the optical axis, is added to the core at the predetermined wavelength. An optical waveguide formed by irradiating light. 【請求項２】 前記クラッドには、石英の屈折率上昇材
であって所定波長の光照射により石英の屈折率変化を誘
起するものが添加されており、なおかつ、このクラッド
には光軸に沿って実効屈折率が周期的に変化した領域で
ある回折格子が前記所定波長の光照射によって形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の光導波路。2. A material for increasing the refractive index of quartz, which induces a change in the refractive index of quartz by irradiation with light of a predetermined wavelength, is added to the clad, and the clad is along the optical axis. 2. The optical waveguide according to claim 1, wherein a diffraction grating, which is a region in which the effective refractive index changes periodically, is formed by irradiation with the light having the predetermined wavelength. 【請求項３】 前記屈折率上昇材は、酸化ゲルマニウム
又は五酸化リンの少なくとも一方であることを特徴とす
る請求項１又は２記載の光導波路。3. The optical waveguide according to claim 1, wherein the refractive index raising material is at least one of germanium oxide and phosphorus pentoxide. 【請求項４】 前記コアには、石英の屈折率低下材が添
加されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の光導波路。4. The optical waveguide according to claim 1, wherein a quartz refractive index lowering material is added to the core. 【請求項５】 前記クラッドには、石英の屈折率低下材
が添加されていることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載の光導波路。5. The optical waveguide according to claim 1, wherein a quartz refractive index lowering material is added to the clad. 【請求項６】 前記屈折率低下材は、酸化ボロン又はフ
ッ素であることを特徴とする請求項４又は５記載の光導
波路。6. The optical waveguide according to claim 4, wherein the refractive index lowering material is boron oxide or fluorine. 【請求項７】 石英を主成分とするコアと、このコアよ
り低い屈折率を有し、かつこのコアを密着して覆ってい
るクラッドであって石英を主成分とするものとを備え、
このコアとこのクラッドとの間の比屈折率差が０．２５
％から０．４０％の範囲内にある導波路部材であって、 前記コアには、石英の屈折率上昇材であって所定波長の
光照射により屈折率変化を誘起するものが、純粋石英に
対する比屈折率差が２．０％以上となる量だけ添加され
ていることを特徴とする導波路部材。7. A core containing quartz as a main component, and a clad having a refractive index lower than that of the core and closely covering the core and containing quartz as a main component,
The relative refractive index difference between this core and this clad is 0.25
% To 0.40%, wherein the core is a quartz refractive index raising material that induces a refractive index change by irradiation with light of a predetermined wavelength. A waveguide member, wherein the waveguide member is added in an amount such that the relative refractive index difference is 2.0% or more. 【請求項８】 前記クラッドには、石英の屈折率上昇材
であって所定波長の光照射により屈折率変化を誘起する
ものが添加されていることを特徴とする請求項７記載の
導波路部材。8. The waveguide member according to claim 7, wherein a material for increasing the refractive index of quartz, which induces a change in the refractive index by irradiation with light of a predetermined wavelength, is added to the clad. . 【請求項９】 前記屈折率上昇材は、酸化ゲルマニウム
又は五酸化リンの少なくとも一方であることを特徴とす
る請求項７又は８記載の導波路部材。9. The waveguide member according to claim 7, wherein the refractive index raising material is at least one of germanium oxide and phosphorus pentoxide. 【請求項１０】 前記コアには、石英の屈折率低下材が
添加されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれ
か記載の導波路部材。10. The waveguide member according to claim 7, wherein a quartz refractive index lowering material is added to the core. 【請求項１１】 前記クラッドには、石英の屈折率低下
材が添加されていることを特徴とする請求項７〜１０の
いずれか記載の導波路部材。11. The waveguide member according to claim 7, wherein a refractive index lowering material of quartz is added to the clad. 【請求項１２】 前記屈折率低下材は、酸化ボロン又は
フッ素の少なくとも一方であることを特徴とする請求項
１０又は１１記載の導波路部材。12. The waveguide member according to claim 10, wherein the refractive index lowering material is at least one of boron oxide and fluorine. 【請求項１３】 請求項７〜１２のいずれか記載の導波
路部材に光を照射し、この導波路部材内に光軸に沿った
周期的な実効屈折率変化を生じさせる光導波路の製造方
法。13. A method for manufacturing an optical waveguide, which comprises irradiating light on the waveguide member according to claim 7 and causing a periodic change in effective refractive index along the optical axis in the waveguide member. . 【請求項１４】 前記導波路部材に干渉縞を照射するこ
とにより前記実効屈折率変化を生じさせることを特徴と
する請求項１３記載の光導波路の製造方法。14. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 13, wherein the effective refractive index change is caused by irradiating the waveguide member with interference fringes. 【請求項１５】 第１および第２のコヒーレント光を前
記導波路部材の光軸に対し互いに補角の関係にある角度
をもって前記導波路部材に照射することにより前記干渉
縞の照射を行うことを特徴とする請求項１４記載の光導
波路の製造方法。15. The irradiation of the interference fringes is performed by irradiating the waveguide member with first and second coherent light beams at angles that are complementary to each other with respect to the optical axis of the waveguide member. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 14, which is characterized in that. 【請求項１６】 前記干渉縞は、光を位相格子に照射し
て生成したものであることを特徴とする請求項１４記載
の光導波路の製造方法。16. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 14, wherein the interference fringes are generated by irradiating a phase grating with light.
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