JPH09211245A - Production of waveguide type diffraction grating - Google Patents

Production of waveguide type diffraction grating

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JPH09211245A
JPH09211245A JP8016693A JP1669396A JPH09211245A JP H09211245 A JPH09211245 A JP H09211245A JP 8016693 A JP8016693 A JP 8016693A JP 1669396 A JP1669396 A JP 1669396A JP H09211245 A JPH09211245 A JP H09211245A
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JP
Japan
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hydrogen
diffraction grating
optical fiber
core portion
refractive index
Prior art date
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Application number
JP8016693A
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Japanese (ja)
Inventor
Masumi Ito
真澄 伊藤
Maki Ikechi
麻紀 池知
Tadashi Enomoto
正 榎本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a waveguide type diffraction grating which enhances stable reflectance for the component of light of specified wavelength. SOLUTION: An optical fiber 10 is arranged in a pressure container, into which hydrogen (H2 ) gas is introduced while the container is controlled to <=80 deg.C with 20 to 400atm of hydrogen pressure. Then a specified region of the core of the optical fiber 10 is irradiated with UV rays to form a diffraction grating 13 by changing the refractive index. Then the optical fiber 10 with the diffraction grating 13 formed is left in a thermostat having <=60 deg.C inner atmosphere which does not substantially contain hydrogen so as to diffuse hydrogen remaining in the optical fiber 10 from the optical fiber 10 while reaction of hydrogen is suppressed.

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、光導波路のコア部の屈
折率を光軸に沿って周期的に変化させて回折格子を形成
する導波路型回折格子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 a method of manufacturing a waveguide type diffraction grating in which a refractive index of a core portion of an optical waveguide is periodically changed along an optical axis to form a diffraction grating.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ファイバ通信技術の進展に伴
い、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが進
行し、システム構成は高度化しつつある。このような光
通信システムでは、光回路素子の重要性が増大してい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of optical fiber communication technology, the complexity of networks and the multiplexing of signal wavelengths have progressed, and the system configuration is becoming more sophisticated. In such an optical communication system, the importance of optical circuit elements is increasing.

【0003】光回路素子における一般的構成の一つとし
てファイバ型素子は、小型で挿入損失が小さいことや、
光ファイバとの接続が容易であること等の利点を有して
いる。そして、このようなファイバ型素子として、ファ
イバ型フィルターが知られている。
As one of the general constitutions of optical circuit elements, the fiber type element is small in size and has a small insertion loss.
It has advantages such as easy connection with an optical fiber. A fiber type filter is known as such a fiber type element.

【0004】最近では、コア部に酸化ゲルマニウムをド
ープした石英系光ファイバについて、紫外光照射によっ
てコア部の屈折率が変化するという知見が周知であり、
このような光誘起屈折率変化を利用したファイバ型フィ
ルターとして、光ファイバ型回折格子が研究開発されて
いる。
[0004] Recently, it has been well known that a silica-based optical fiber doped with germanium oxide in the core changes the refractive index of the core by irradiation with ultraviolet light.
An optical fiber type diffraction grating has been researched and developed as a fiber type filter utilizing such a light induced refractive index change.

【0005】この光ファイバ型回折格子は、光ファイバ
内を進行する光のうち特定波長の光成分を反射するもの
であり、一般に、紫外光の照射によって光ファイバのコ
ア部に屈折率が光軸に沿って周期的に変化した領域を形
成することにより製造されている。この製造方法には、
ファイバ型回折格子を生産性良く製造することができる
という利点がある。
This optical fiber type diffraction grating reflects a light component of a specific wavelength in the light traveling in the optical fiber. Generally, when the ultraviolet light is radiated, the refractive index of the core portion of the optical fiber is the optical axis. It is manufactured by forming periodically varying regions along the. In this manufacturing method,
There is an advantage that the fiber type diffraction grating can be manufactured with high productivity.

【0006】このようなファイバ型回折格子においては
反射率Rが重要な特性であり、この反射率Rは、グレー
ティング長(コア部の屈折率が光軸に沿って周期的に変
化した領域の長さ)と光誘起による屈折率の変化量に依
存する。この関係は、 R=tanh2 (LπΔn/λR ) ここで、R:反射率 L:グレーティング長 Δn:光誘起による屈折率の変化量 λR :反射波長 と表される。
In such a fiber type diffraction grating, the reflectance R is an important characteristic, and the reflectance R is the grating length (the length of the region in which the refractive index of the core portion periodically changes along the optical axis). And the amount of light-induced change in the refractive index. This relationship is expressed as R = tanh 2 (LπΔn / λ R ), where R: reflectance L: grating length Δn: photoinduced change in refractive index λ R : reflection wavelength.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】紫外光照射による屈折
率変化は、コア部のガラス中に存在するゲルマニウム関
連のガラス欠陥に起因することが知られている。しか
し、従来のような酸化ゲルマニウムをコア部にドープし
ただけのガラス光ファイバではガラス欠陥の数が少ない
ため、紫外光を照射しても屈折率変化量Δnが小さく、
したがって、上記の式から明らかなように反射率も低
い。具体的に言えば、紫外光照射によるコア部の屈折率
変化は10-5程度であり、反射率は数%と過小である。
It is known that the change in the refractive index due to ultraviolet light irradiation is caused by glass defects related to germanium existing in the glass of the core portion. However, since the number of glass defects in a glass optical fiber in which a core portion is simply doped with germanium oxide as in the related art is small, the refractive index change Δn is small even when irradiated with ultraviolet light,
Therefore, as is clear from the above equation, the reflectance is low. Specifically, the change in the refractive index of the core portion due to the irradiation of ultraviolet light is about 10 −5 , and the reflectance is a few percent, which is too small.

【0008】反射率を高くするためには、上記の式が示
すようにグレーティング長Lを大きくする方法もある
が、紫外光レーザビームを照射するにあたって、レーザ
ビームに高い均一性が要求され、そのために紫外光照射
を行う光学系が複雑になるという問題点がある。また、
ガラス欠陥が少ないため、紫外光照射による屈折率変化
の速度が遅く、反射率を高くしようとすると、照射時間
が長くなって生産性が低下するという問題点がある。
In order to increase the reflectance, there is also a method of increasing the grating length L as shown by the above equation, but when irradiating the ultraviolet laser beam, the laser beam is required to have high uniformity, and therefore, In addition, there is a problem that the optical system for irradiating ultraviolet light becomes complicated. Also,
Since there are few glass defects, there is a problem that the rate of change of the refractive index due to the irradiation of ultraviolet light is slow, and if an attempt is made to increase the reflectance, the irradiation time becomes long and the productivity decreases.

【0009】反射率を高くするため、紫外光の照射光量
に対する屈折率の変化量を増大させるために、水素を光
ファイバのコア部に添加する方法が知られている。
A method is known in which hydrogen is added to the core of an optical fiber in order to increase the reflectance and increase the amount of change in the refractive index with respect to the irradiation light amount of ultraviolet light.

【0010】こうした水素添加後の光ファイバのコア部
の所定領域に紫外光を照射すると、屈折率の変化量は大
きくなり、反射率は大きくなるが、その後の使用時には
反射率が低下していたり、また使用中に反射率が低下す
るなどの問題点があった。
When ultraviolet light is applied to a predetermined region of the core portion of the optical fiber after hydrogenation, the amount of change in the refractive index increases and the reflectance increases, but the reflectance decreases during subsequent use. In addition, there is a problem that the reflectance decreases during use.

【0011】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
のであり、反射率の高い導波路型回折格子を容易に、生
産性良く、かつ、安定して製造する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 problems, and it is an object of the present invention to provide a method for easily and stably manufacturing a waveguide type diffraction grating having a high reflectance with high productivity. And

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の導波路型回折
格子の製造方法は、(i)光導波路のコア部に水素を添加
する第1の工程と、(ii)光導波路のコア部の所定領域に
紫外光を照射し、屈折率を変化させる第2の工程と、(i
ii)所定領域のコア部の屈折率が変化した光導波路を、
60℃以下の一定温度の実質的に水素を含まない雰囲気
下で放置する第3の工程とを備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a waveguide type diffraction grating, comprising: (i) a first step of adding hydrogen to the core portion of the optical waveguide; and (ii) a core portion of the optical waveguide. A second step of irradiating a predetermined region of ultraviolet light with ultraviolet light to change the refractive index;
ii) The optical waveguide in which the refractive index of the core portion in the predetermined region is changed,
And a third step of leaving it in a substantially hydrogen-free atmosphere at a constant temperature of 60 ° C. or less.

【0013】ここで、第1の工程における光導波路への
水素の添加は、雰囲気温度が80℃以下であるととも
に、水素圧力が20気圧以上、かつ、400気圧以下で
行われることが好適である。
Here, the addition of hydrogen to the optical waveguide in the first step is preferably carried out at an atmospheric temperature of 80 ° C. or lower and a hydrogen pressure of 20 atm or higher and 400 atm or lower. .

【0014】また、第3の工程は大気雰囲気下または窒
素雰囲気下で行われることが実用的である。
Further, it is practical that the third step is carried out in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.

【0015】また、第3の工程は、光導波路の前記コア
部の水素濃度が1000ppm以下となるまで、光導波
路を放置する工程であることを特徴としてもよい。
Further, the third step may be characterized in that the optical waveguide is left to stand until the hydrogen concentration in the core portion of the optical waveguide becomes 1000 ppm or less.

【0016】請求項1の導波路型回折格子の製造方法で
は、まず、光導波路のコア部に水素を添加する(第1の
工程)。この光導波路への水素の添加は、光導波路を水
素雰囲気で還元処理する方法を採ることができる。
In the method of manufacturing the waveguide type diffraction grating according to the first aspect, first, hydrogen is added to the core portion of the optical waveguide (first step). The addition of hydrogen to this optical waveguide can be carried out by a method of reducing the optical waveguide in a hydrogen atmosphere.

【0017】この場合、光導波路にドープされている酸
化ゲルマニウム(GeO2 )が還元され易くなり、Ge
と結合している酸素が一部取り除かれる現象が発生す
る。結合酸素が一部取り除かれたGeが結合しあえば酸
素欠損型の欠陥が新たに生じることとなり、光導波路の
コア部における酸素欠損型の欠陥が増大して、紫外光の
照射による屈折率変化が高まる。
In this case, germanium oxide (GeO 2 ) doped in the optical waveguide is easily reduced, and Ge
A phenomenon occurs in which oxygen bound to is partially removed. If Ge with some of the bound oxygen removed is bound to each other, oxygen-defective defects will newly occur, and oxygen-defective defects in the core portion of the optical waveguide will increase, causing a change in the refractive index due to irradiation with ultraviolet light. Will increase.

【0018】すなわち、光ケーブルを構成する石英(S
iO2 )や、これにドープされている酸化ゲルマニウム
(GeO2 )が全体的に還元され易くなり、GeやSi
と結合している酸素が一部取り除かれる現象が発生する
と推察される。結合酸素が一部取り除かれたGeやSi
が結合しあえば、Si−GeまたはGe−Geなどの中
性酸素モノ空孔、すなわち酸素欠損型の欠陥が新たに生
じることとなる。
That is, quartz (S
io 2 ) and germanium oxide (GeO 2 ) doped therein are easily reduced as a whole, and Ge and Si
It is presumed that a phenomenon occurs in which oxygen bound to is partially removed. Ge and Si with some of the bound oxygen removed
Are bonded to each other, a neutral oxygen mono-vacancy such as Si—Ge or Ge—Ge, that is, an oxygen deficiency type defect is newly generated.

【0019】なお、水素雰囲気中で還元処理される光導
波路は、裸の光導波路である必要はなく、樹脂がコート
された光導波路であってもよい。こうした場合には、線
引時に樹脂コートを行って作成した光導波路をそのまま
使用して、光導波路のコア部に水素を添加することがで
きる。
The optical waveguide to be reduced in the hydrogen atmosphere does not have to be a bare optical waveguide, and may be a resin-coated optical waveguide. In such a case, hydrogen can be added to the core portion of the optical waveguide by using the optical waveguide formed by applying the resin coating during drawing as it is.

【0020】第1の工程における光ケーブルへの水素の
添加は、雰囲気温度が80℃以下であるとともに、水素
圧力が20気圧以上、かつ、400気圧以下で行われ
る、ことが好適である。
Hydrogen is preferably added to the optical cable in the first step at an atmospheric temperature of 80 ° C. or lower and a hydrogen pressure of 20 atm or more and 400 atm or less.

【0021】光導波路内の水素は、熱によってもGeと
反応して、Ge−OHを形成する。この反応は、紫外線
照射によるGe−OHの形成反応を阻害する。
Hydrogen in the optical waveguide also reacts with Ge by heat to form Ge-OH. This reaction inhibits the Ge-OH formation reaction due to ultraviolet irradiation.

【0022】第1の工程での光導波路への水素の添加
が、水素雰囲気下での還元処理工程である場合には、雰
囲気温度が高いと水素の拡散速度が速くなり処理時間が
短くなるが、添加濃度が下がるため、紫外光の照射によ
る屈折率増加の効果は減少する。
In the case where the addition of hydrogen to the optical waveguide in the first step is a reduction treatment step in a hydrogen atmosphere, the higher the ambient temperature, the faster the diffusion rate of hydrogen and the shorter the treatment time. Since the added concentration is lowered, the effect of increasing the refractive index by irradiation with ultraviolet light is reduced.

【0023】また、光導波路内の水素は、熱によっても
Geと反応して、Ge−OHを形成する。この反応は、
紫外線照射によるGe−OHの形成反応を阻害する。こ
の観点からも、処理温度が高すぎることは好ましくな
い。
Hydrogen in the optical waveguide also reacts with Ge by heat to form Ge-OH. This reaction is
It inhibits the Ge-OH formation reaction by UV irradiation. From this point of view, too high a processing temperature is not preferable.

【0024】本発明者の知見によれば、処理温度は80
℃以下であることが好ましい。
According to the knowledge of the present inventor, the processing temperature is 80
It is preferable that the temperature is not higher than ° C.

【0025】また、水素圧力が20気圧以下では水素の
添加の効果が実質的になく、また、100気圧以下では
水素添加の効果が小さい。そして、更に、水素圧力を上
昇していくと、水素添加の効果の向上がみられるが、3
00気圧以上では効果が徐々に飽和し、400気圧以上
では、水素圧力の上昇による効果はみられない。
When the hydrogen pressure is 20 atm or less, the effect of adding hydrogen is substantially insignificant, and when it is 100 atm or less, the effect of adding hydrogen is small. Then, as the hydrogen pressure is further increased, the effect of hydrogen addition is improved.
When the pressure is higher than 00 atm, the effect is gradually saturated, and when the pressure is higher than 400 atm, the effect due to the increase in hydrogen pressure is not observed.

【0026】次に、水素が添加された光導波路のコア部
の所定領域に紫外光を照射し、屈折率を変化させる(第
2の工程)。
Next, a predetermined region of the core portion of the hydrogen-doped optical waveguide is irradiated with ultraviolet light to change the refractive index (second step).

【0027】酸化ゲルマニウムをドープした石英ガラス
系の光導波路において、紫外光照射による屈折率変化の
メカニズムは、完全に解明されてはいない。しかしなが
ら、重要な原因として、ゲルマニウムに関連した酸素欠
損型の欠陥が考えられており、このような欠陥としてS
i−GeまたはGe−Geなどの中性酸素モノ空孔が想
定されている。このような屈折率変化のメカニズムに関
しては、文献「1993年電子情報通信学会春季大会, C-24
3,pp.4-279」などに記載されている。
In a quartz glass optical waveguide doped with germanium oxide, the mechanism of the change in refractive index due to irradiation with ultraviolet light has not been completely clarified. However, as an important cause, an oxygen deficiency type defect related to germanium is considered, and such a defect is S
Neutral oxygen mono-pores such as i-Ge or Ge-Ge are envisioned. For the mechanism of such a change in the refractive index, refer to the literature "1993 IEICE Spring Conference, C-24.
3, pp. 4-279 ”and the like.

【0028】本出願の発明者は、酸化ゲルマニウムをド
ープした石英系の光導波路に通常わずかしか存在しない
酸素欠損型の欠陥を増大させることにより、紫外光照射
による屈折率変化が増大するであろうと推定した。そし
て、光導波路内に存在するゲルマニウムに関連した酸素
欠損型の欠陥を増大するためには、光導波路を水素雰囲
気で還元処理することが有効であることを見出した。
The inventor of the present application believes that the refractive index change due to ultraviolet light irradiation will be increased by increasing the number of oxygen deficiency type defects, which are usually present in a small amount in a germanium oxide-doped silica-based optical waveguide. Estimated. Then, it was found that reduction treatment of the optical waveguide in a hydrogen atmosphere is effective for increasing the number of germanium-related oxygen-deficient defects existing in the optical waveguide.

【0029】光ケーブルを水素雰囲気で還元処理するこ
とにより、光導波路には水素が添加される。本発明者ら
の知見によれば、水素が添加された光導波路に紫外光が
照射されると、添加水素が光導波路材料中のゲルマニウ
ム、酸素と反応して、Ge−OHという新たな結合を形
成し、これらの結合が屈折率変化を高める。
Hydrogen is added to the optical waveguide by reducing the optical cable in a hydrogen atmosphere. According to the knowledge of the present inventors, when the optical waveguide to which hydrogen is added is irradiated with ultraviolet light, the added hydrogen reacts with germanium and oxygen in the optical waveguide material to form a new bond of Ge—OH. Form and these bonds enhance the refractive index change.

【0030】紫外光の照射について、紫外光を干渉させ
て生じた干渉縞をコア部の所定領域に照射して行うこと
が容易である。なお、紫外光の干渉縞は、分岐した紫外
光の一方をコア部の軸方向に対して第1角度で、他方を
第1角度の補角となる第2角度で、共に所定領域に照射
して形成されることが適切である。このホログラフィッ
ク法によれば、コア部の屈折率変化は、これら二つの分
岐光の入射角度に対応した周期で生じる。また、紫外光
の干渉縞は、所定周期で配列された格子を有する位相格
子に紫外光を位相格子の面方向に対して所定角度で照射
して形成されることが適切である。この位相格子法によ
れば、コア部の屈折率変化は、位相格子の格子配列に対
応した周期で生じる。
It is easy to irradiate the ultraviolet light by irradiating the predetermined region of the core portion with the interference fringes generated by the interference of the ultraviolet light. The interference fringes of the ultraviolet light are obtained by irradiating one of the branched ultraviolet light at a first angle with respect to the axial direction of the core portion and the other at a second angle which is a complementary angle of the first angle to a predetermined region. It is suitable to be formed by. According to this holographic method, the change in the refractive index of the core portion occurs at a cycle corresponding to the incident angles of these two branched lights. Further, it is appropriate that the interference fringes of the ultraviolet light are formed by irradiating a phase grating having a grating arranged in a predetermined cycle with the ultraviolet light at a predetermined angle with respect to the plane direction of the phase grating. According to this phase grating method, the change in the refractive index of the core portion occurs at a period corresponding to the grating arrangement of the phase grating.

【0031】本発明者らの実験によれば、光導波路のコ
ア部に水素を10000ppm添加した場合には、コア
部にGeが充分含まれている場合には、屈折率変化は1
-3に達し、回折格子としての反射率はほぼ100%を
達成できる。
According to the experiments by the present inventors, when 10000 ppm of hydrogen is added to the core portion of the optical waveguide, the refractive index change is 1 when the core portion contains sufficient Ge.
It reaches 0 -3, and the reflectance as a diffraction grating can reach almost 100%.

【0032】次いで、所定領域のコア部の屈折率が変化
した光導波路を、60℃以下の一定温度の実質的に水素
を含まない雰囲気下で放置する(第3の工程)。
Then, the optical waveguide in which the refractive index of the core portion in the predetermined region is changed is left to stand in an atmosphere substantially free of hydrogen at a constant temperature of 60 ° C. or lower (third step).

【0033】第2の工程で紫外光が照射された部分では
水素が消費されるが、それ以外の領域には水素が残留す
る。したがって、回折格子を書き込んだ後には、大部分
の領域では水素が残留していることになる。こうした水
素は、拡散によって徐々に減少していくが、保存環境温
度や使用環境温度によっては、熱によって反応し、Ge
−OHなどのOHが生成してしまい、回折格子の特性に
悪影響を及ぼすことになる。
Hydrogen is consumed in the portion irradiated with ultraviolet light in the second step, but hydrogen remains in other regions. Therefore, after writing the diffraction grating, hydrogen remains in most of the region. Although such hydrogen gradually decreases due to diffusion, it reacts with heat depending on the storage environment temperature and the use environment temperature, and Ge
OH such as -OH is generated, which adversely affects the characteristics of the diffraction grating.

【0034】本発明者は鋭意研究の結果、こうした残留
水素の熱によるOH生成反応が、水素添加導波路を用い
た導波路型回折格子の特性の不安定性の原因であるとの
知見を得た。
As a result of earnest research, the present inventor has found that the OH generation reaction due to the heat of the residual hydrogen causes the instability of the characteristics of the waveguide type diffraction grating using the hydrogenated waveguide. .

【0035】そこで、第3の工程において、第2の工程
までで回折格子を書き込んだ光導波路を、そのままの状
態で、すなわち、第2の工程で被覆を剥離したとすれ
ば、光導波路を加熱する要素のある補強等を行わずに剥
離状態のままで、一定温度の実質的に水素を含まない雰
囲気下で放置して、水素の拡散を促す。
Therefore, in the third step, if the optical waveguide on which the diffraction grating has been written up to the second step is left as it is, that is, if the coating is peeled off in the second step, the optical waveguide is heated. In order to promote the diffusion of hydrogen, the peeled state is left as it is without any reinforcement or the like, and the hydrogen is allowed to stand in a substantially hydrogen-free atmosphere at a constant temperature.

【0036】本発明者が研究の結果得た知見によれば、
光導波路の放置環境温度が60℃以下であれば、OH生
成が回折格子としての特性に実質的に悪影響を与えな
い。また、一定温度としないと、最終的な回折格子の特
性が揃わない。したがって、第3の工程では、恒温槽を
使用することが好適である。
According to the findings obtained by the inventor of the present invention,
When the ambient temperature of the optical waveguide is 60 ° C. or lower, OH generation does not substantially affect the characteristics of the diffraction grating. Further, unless the temperature is constant, the final characteristics of the diffraction grating are not uniform. Therefore, in the third step, it is preferable to use a constant temperature bath.

【0037】実質的に水素を含まない雰囲気としては、
大気雰囲気または窒素雰囲気とすることが可能であり、
こうした雰囲気を採用すると、簡易に実質的に水素を含
まない雰囲気を実現できる。
As an atmosphere containing substantially no hydrogen,
It can be atmospheric or nitrogen atmosphere,
By adopting such an atmosphere, an atmosphere containing substantially no hydrogen can be easily realized.

【0038】また、本発明者が研究の結果得た知見によ
れば、第3の工程で、光導波路のコア部の残留水素濃度
が1000ppm以下とすれば、その後の保存温度や使
用温度に拘らず、生成されるOHによる回折格子の特性
のへの悪影響が実質的無視できる。
Further, according to the knowledge obtained by the inventor as a result of the research, if the residual hydrogen concentration in the core portion of the optical waveguide is set to 1000 ppm or less in the third step, the subsequent storage temperature and operating temperature are concerned. However, the adverse effect of the generated OH on the characteristics of the diffraction grating can be substantially ignored.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の導波路型回折格子の製造方法の実施の形態を説明す
る。なお、図面の説明にあたっ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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a method for manufacturing a waveguide type diffraction grating of the present invention will be described below 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.

【0040】本実施形態の導波路型回折格子の製造方法
では、まず、光ファイバを用意し、水素雰囲気で光ファ
イバを加熱して還元処理する。
In the method of manufacturing the waveguide type diffraction grating of this embodiment, first, an optical fiber is prepared, and the optical fiber is heated in a hydrogen atmosphere for reduction treatment.

【0041】具体的には、図1に示すように、圧力容器
20内に光ファイバ10を設置し、バルブ21側からバ
ルブ22に向かって水素(H2 )ガスを気流として通過
させつつ、図示しないヒータで圧力容器20を温度設定
を行う。この際、水素ガスの流量は、バルブ21及び2
2の開閉によって調節される。
Specifically, as shown in FIG. 1, the optical fiber 10 is installed in the pressure vessel 20, and hydrogen (H 2 ) gas is passed from the valve 21 side toward the valve 22 as an air flow, while being illustrated. The temperature of the pressure vessel 20 is set with a heater that does not. At this time, the flow rate of hydrogen gas is controlled by the valves 21 and 2
Adjusted by opening and closing 2.

【0042】光ファイバ10は、コア部に酸化ゲルマニ
ウム(GeO2 )を含む通常の石英系光ファイバであ
り、また、二次被覆までされた光ファイバ心線であって
もよい。また、雰囲気は水素圧力20〜400気圧であ
り、雰囲気温度は80℃以下に設定する。
The optical fiber 10 is an ordinary silica-based optical fiber containing germanium oxide (GeO 2 ) in its core portion, or may be an optical fiber core wire having a secondary coating. The atmosphere has a hydrogen pressure of 20 to 400 atm, and the atmosphere temperature is set to 80 ° C or lower.

【0043】雰囲気温度を80℃以下に設定するのは、
雰囲気温度が高いと水素の拡散速度が速くなり処理時間
が短くなるが、添加濃度が下がるため、紫外光の照射に
よる屈折率増加の効果は減少するためである。また、光
ファイバ10内の水素は、熱によってもGeと反応し
て、Ge−OHを形成する。この反応は、紫外線照射に
よるGe−OHの形成反応を阻害する。この観点から
も、処理温度が80℃を超えることは好ましくない。
The atmosphere temperature is set to 80 ° C. or lower because
This is because when the atmospheric temperature is high, the diffusion rate of hydrogen is high and the processing time is short, but the concentration of addition is low, and the effect of increasing the refractive index by irradiation with ultraviolet light is reduced. Hydrogen in the optical fiber 10 also reacts with Ge by heat to form Ge-OH. This reaction inhibits the Ge-OH formation reaction due to ultraviolet irradiation. From this point of view, it is not preferable that the treatment temperature exceeds 80 ° C.

【0044】水素圧力を20気圧以上とするのは、水素
圧力が20気圧未満では水素の添加の効果が実質的にな
いからである。なお、水素添加の効果の観点からは、水
素圧力を100気圧以上とすることが好ましい。
The hydrogen pressure is set to 20 atm or higher because the effect of hydrogen addition is not substantially obtained when the hydrogen pressure is lower than 20 atm. From the viewpoint of the effect of hydrogen addition, the hydrogen pressure is preferably 100 atm or higher.

【0045】水素圧力を400気圧以下とするのは、4
00気圧を超えると水素添加の効果が飽和するからであ
る。こうした効果の飽和の傾向は、水素圧力が300気
圧を超えると見られるようになる。
The hydrogen pressure of 400 atm or less is 4
This is because the effect of hydrogenation is saturated when the pressure exceeds 00 atm. The tendency of these effects to become saturated becomes apparent when the hydrogen pressure exceeds 300 atm.

【0046】こうした水素添加工程によれば、光ファイ
バ10に添加された水素により光ファイバ10のコア部
にドープされている酸化ゲルマニウムが還元され易くな
り、GeやSiと結合している酸素が一部取り除かれる
現象が発生する。結合酸素が一部取り除かれたGeやS
iが結合しあえば、酸素欠損型の欠陥が新たに生じるこ
ととなり、光ケーブルのコア部において通常わずかしか
存在しない酸素欠損型の欠陥が増大する。
According to such a hydrogen adding step, the hydrogen added to the optical fiber 10 facilitates the reduction of the germanium oxide doped in the core of the optical fiber 10, and the oxygen bonded to Ge or Si is reduced. The phenomenon that parts are removed occurs. Ge or S with some bound oxygen removed
If i is bonded to each other, oxygen deficiency type defects are newly generated, and the number of oxygen deficiency type defects, which are usually few in the core portion of the optical cable, increases.

【0047】次に、水素添加工程で処理された光ファイ
バ10内のコア部の所定領域に紫外光干渉縞を照射す
る。
Next, ultraviolet light interference fringes are applied to a predetermined region of the core portion in the optical fiber 10 processed in the hydrogenation process.

【0048】図2は、ホログラフィック法による紫外光
干渉縞の照射の説明図である。図2に示すように、干渉
機構40を用いて干渉空間50を生成するように、光源
30から出射された紫外光を干渉させ、この干渉空間5
0に光ファイバ10を設置する。光源30は、SHG
(高調波発生器)アルゴンレーザやKrFエキシマレー
ザ等であり、所定波長を有するコヒーレントな紫外光を
出射する。干渉機構40は、ビームスプリッタ41及び
ミラー42,43で構成されている。ビームスプリッタ
41は、光源30からの紫外光を二つの分岐光に二分岐
させる。ミラー42及び43は、ビームスプリッタ41
からの分岐光をそれぞれ反射し、光ファイバ10の軸方
向に対して所定角度θ1 ,θ2 でそれぞれ入射して共面
ビームとして相互に干渉させる。光ファイバ10は、シ
リカガラスからなるクラッド部11及びコア部12で構
成されている。コア部12は、上述したように酸化ゲル
マニウムがドープされており、クラッド部11と比較し
て高屈折率を有する。なお、二つの分岐光の入射角度θ
1 及びθ2 は相互に補角であり、これらの和(θ1 +θ
2 )は180°になる。
FIG. 2 is an illustration of irradiation of ultraviolet light interference fringes by the holographic method. As shown in FIG. 2, the ultraviolet light emitted from the light source 30 is caused to interfere with each other so as to generate the interference space 50 by using the interference mechanism 40.
The optical fiber 10 is installed at 0. The light source 30 is SHG
(Harmonic Wave Generator) An argon laser, a KrF excimer laser, or the like, which emits coherent ultraviolet light having a predetermined wavelength. The interference mechanism 40 includes a beam splitter 41 and mirrors 42 and 43. The beam splitter 41 splits the ultraviolet light from the light source 30 into two split lights. The mirrors 42 and 43 are the beam splitter 41.
From the optical fiber 10 are reflected and are made incident at predetermined angles θ 1 and θ 2 with respect to the axial direction of the optical fiber 10 to interfere with each other as coplanar beams. The optical fiber 10 is composed of a clad portion 11 and a core portion 12 made of silica glass. The core portion 12 is doped with germanium oxide as described above, and has a higher refractive index than the cladding portion 11. The incident angle θ of the two split lights
1 and θ 2 are complementary angles to each other, and their sum (θ 1 + θ
2 ) becomes 180 °.

【0049】このような工程によれば、光ファイバ10
に所定波長の紫外光を照射するので、酸化ゲルマニウム
をドープしたコア部12における露光領域の屈折率が変
化する。現在、このような紫外光照射による屈折率変化
のメカニズムは、完全に解明されてはいない。しかしな
がら、これを説明するものとして、クラマース・クロー
ニッヒ機構、双極子モデル及び圧縮モデルなどが一般に
提案されている。ここでは、クラマース・クローニッヒ
機構に基づいて説明を行う。
According to such a process, the optical fiber 10
Since it is irradiated with ultraviolet light of a predetermined wavelength, the refractive index of the exposed region in the core portion 12 doped with germanium oxide changes. At present, the mechanism of such a change in the refractive index by irradiation with ultraviolet light has not been completely clarified. However, the Kramers-Kronig mechanism, the dipole model, the compression model, and the like have been generally proposed to explain this. Here, description will be given based on the Kramers-Kronig mechanism.

【0050】光ファイバ10内のコア部12には、Ge
に関連した酸素欠損型の欠陥が通常わずかに存在してい
る。ここで、欠陥をGe−Siの中性酸素モノ空孔で代
表すると、その欠陥は紫外光照射によって Ge−Si → Ge・+Si+ +e- (1) で示すように転化する。この反応で放出された電子は転
化した欠陥の周辺に位置するGeにトラップされるの
で、コア部12の光吸収特性が変化する。このような欠
陥における吸収スペクトルによると、紫外光照射前には
波長240〜250nm付近にピークが現れるが、紫外
線照射後には波長210nm付近及び280nm付近に
ピークが遷移することが確認されている。この遷移によ
りコア部の屈折率が変化すると考えられている。なお、
周知なクラマース・クローニッヒの関係式に基づき、欠
陥の吸収スペクトル変化から見積ったコア部12におけ
る屈折率変化の値は、反射率の測定値から算出した屈折
率変化の値に良く一致している。
The core portion 12 in the optical fiber 10 has Ge
There are usually a few oxygen-deficient defects associated with. Here, when the defect is represented by Ge-Si neutral oxygen mono-vacancy, the defect is converted by Ge irradiation by Ge-Si → Ge · + Si + + e (1). The electrons emitted by this reaction are trapped in Ge located around the converted defects, so that the light absorption characteristics of the core portion 12 change. According to the absorption spectrum of such a defect, it is confirmed that a peak appears around a wavelength of 240 to 250 nm before irradiation with ultraviolet light, but the peak transits around a wavelength of 210 nm and around 280 nm after irradiation with ultraviolet light. It is believed that this transition changes the refractive index of the core. In addition,
Based on the well-known Kramers-Kronig relational expression, the value of the change in the refractive index in the core portion 12 estimated from the change in the absorption spectrum of the defect is in good agreement with the value of the change in the refractive index calculated from the measured value of the reflectance.

【0051】水素添加工程で水素添加され還元処理され
た光ファイバ10のコア部12では、上述したように通
常わずかしか存在しない酸素欠損型の欠陥が増大してい
るので、紫外光の露光領域における屈折率変化が大きく
なる。これに加えて、紫外光がコア部に照射されると、
酸素が取り除かれたGeやSi、あるいは通常のGe−
O−Siのような結合と、光ケーブルに添加された水素
とが反応して、Ge−H,Ge−OH,Si−H,Si
−OHという結合が形成される。本発明者は、これらの
結合が新たな光吸収帯を形成することにより、紫外光照
射による屈折率変化が高まると推察する。したがって、
本発明の方法によれば、酸素欠損型欠陥の増大による効
果と添加水素の反応により生成された新たな結合(Ge
−H等)による効果とが相舞って、紫外光の露光領域に
おける屈折率変化が10-4〜10-3程度に大きくなる。
In the core portion 12 of the optical fiber 10 which has been hydrogenated and reduced in the hydrogenation step, as described above, oxygen deficiency type defects, which usually exist in small numbers, are increased. The refractive index change becomes large. In addition to this, when the core is irradiated with ultraviolet light,
Ge or Si from which oxygen is removed, or normal Ge-
A bond such as O—Si reacts with hydrogen added to the optical cable to form Ge—H, Ge—OH, Si—H, Si.
The bond —OH is formed. The present inventor speculates that these bonds form a new light absorption band, thereby increasing the change in the refractive index due to the irradiation of ultraviolet light. Therefore,
According to the method of the present invention, the effect due to the increase of oxygen deficiency type defects and the new bond (Ge) generated by the reaction of added hydrogen
-H, etc.), the refractive index change in the exposure region of ultraviolet light increases to about 10 −4 to 10 −3 .

【0052】図2のホログラフィック法では、二つのコ
ヒーレントな紫外光を光ファイバ10の軸方向に対する
角度θ1 ,θ2 (=180°−θ1 )で入射して干渉さ
せている。そのため、光ファイバ10の径方向に対する
コヒーレントな紫外光の入射角度θ(=90°−θ1
と紫外光の波長λとを用い、干渉空間50における干渉
縞の間隔Λは、 Λ=λ/(2sinθ) (2) となる。したがって、コア部12の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ10の軸方向に配列されるので、格子13が形
成されることになる。
In the holographic method of FIG. 2, two coherent ultraviolet rays are made incident at angles θ 1 and θ 2 (= 180 ° −θ 1 ) with respect to the axial direction of the optical fiber 10 and interfere with each other. Therefore, the incident angle θ (= 90 ° −θ 1 ) of the coherent ultraviolet light with respect to the radial direction of the optical fiber 10
And the wavelength λ of the ultraviolet light, the interval Λ of the interference fringes in the interference space 50 is Λ = λ / (2sinθ) (2). Therefore, in the exposed region of the core portion 12, regions having different refractive indices are arranged in the axial direction of the optical fiber 10 with the interval 干 渉 of the interference fringes as a period, so that the grating 13 is formed.

【0053】ブラッグの回折条件に基づいてコア部12
の屈折率nと格子13の周期Λとを用い、このファイバ
型回折格子の反射波長λR は、 λR =2nΛ =λn/sinθ (3) となる。また、格子13の長さLと屈折率差Δnとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Rは、 R=tanh2 (LπΔn/λR ) (4) となる。したがって、光ファイバ10のコア部12で
は、格子13が10-4〜10-3程度の大きい屈折率変化
で形成されているので、反射波長λR の反射率が100
%近い値に達する。
Based on the Bragg diffraction condition, the core portion 12
The reflection wavelength λ R of this fiber type diffraction grating is λ R = 2nΛ = λn / sin θ (3) by using the refractive index n of γ and the period Λ of the grating 13. Further, using the length L of the grating 13 and the refractive index difference Δn, the reflectance R of this fiber type diffraction grating is R = tanh 2 (LπΔn / λ R ) (4). Therefore, in the core portion 12 of the optical fiber 10, since the grating 13 is formed with a large change in the refractive index of about 10 −4 to 10 −3 , the reflectance of the reflection wavelength λ R is 100.
Reaches a value close to%.

【0054】なお、このようなホログラフィック法で
は、光源30としては干渉性の良好なレーザが必要であ
る。また、高精度の位置調整や安定性が必要となる。
In such a holographic method, a laser having good coherence is required as the light source 30. In addition, highly accurate position adjustment and stability are required.

【0055】図3は、位相格子法による紫外光干渉縞の
照射の説明図である。図3に示すように、光ファイバ1
0を位相格子60に隣接して設置し、光源30から出射
された紫外光を位相格子60表面の法線方向に対して所
定角度θで入射させる。光源30は、SHGアルゴンレ
ーザやKrFエキシマレーザ等であり、これらは所定波
長を有するコヒーレントな紫外光を出射する。位相格子
60は、所定周期で格子を配列して形成されている。光
ファイバ10は、シリカガラスからなるクラッド部11
及びコア部12で構成されている。コア部12は、上述
したように酸化ゲルマニウムがドープされており、クラ
ッド部11と比較して高屈折率を有する。
FIG. 3 is an illustration of irradiation of ultraviolet light interference fringes by the phase grating method. As shown in FIG. 3, the optical fiber 1
0 is installed adjacent to the phase grating 60, and the ultraviolet light emitted from the light source 30 is incident at a predetermined angle θ with respect to the normal direction of the surface of the phase grating 60. The light source 30 is an SHG argon laser, a KrF excimer laser, or the like, which emits coherent ultraviolet light having a predetermined wavelength. The phase grating 60 is formed by arranging gratings at a predetermined cycle. The optical fiber 10 has a clad portion 11 made of silica glass.
And the core portion 12. The core portion 12 is doped with germanium oxide as described above, and has a higher refractive index than the cladding portion 11.

【0056】図3の位相格子法によれば、光ファイバ1
0に所定波長の紫外光を照射するので、酸化ゲルマニウ
ムをドープしたコア部12における露光領域の屈折率が
変化する。現在、このような紫外光照射による屈折率変
化のメカニズムは、完全に解明されてはいない。しかし
ながら、この屈折率変化には、ファイバ10のコア部1
2に通常わずかに存在しているGeに関連した酸素欠損
型の欠陥が関与していると、一般に推定されている。
According to the phase grating method of FIG. 3, the optical fiber 1
Since 0 is irradiated with ultraviolet light of a predetermined wavelength, the refractive index of the exposed region in the core portion 12 doped with germanium oxide changes. At present, the mechanism of such a change in the refractive index by irradiation with ultraviolet light has not been completely clarified. However, the core portion 1 of the fiber 10 is affected by this change in refractive index.
It is generally presumed that a Ge-related oxygen-deficient defect, which is usually present in 2 in a small amount, is involved.

【0057】水素添加工程で水素添加され還元処理され
た光ファイバ10のコア部12では、通常わずかしか存
在しない酸素欠損型の欠陥が増大しているので、紫外光
の露光領域における屈折率変化が大きくなる。
In the core portion 12 of the optical fiber 10 which has been hydrogenated and reduced in the hydrogenation step, oxygen deficiency type defects, which are usually small, are increased, so that the change of the refractive index in the exposure region of the ultraviolet light is changed. growing.

【0058】また、格子が所定間隔Λ´で配列された位
相格子60表面の法線方向に対して紫外光を角度θで照
射して干渉させている。そのため、コア部12の露光領
域における干渉縞の間隔Λは、 Λ=Λ´ (5) となる。したがって、コア部12の露光領域には、異な
る屈折率を有する領域が干渉縞の間隔Λを周期として光
ファイバ10の軸方向に配列されるので、格子13が形
成されることになる。
Further, ultraviolet light is irradiated at an angle θ with respect to the normal direction of the surface of the phase grating 60 in which the gratings are arranged at a predetermined interval Λ ', and they interfere with each other. Therefore, the interval Λ of the interference fringes in the exposure area of the core portion 12 is Λ = Λ ′ (5). Therefore, in the exposed region of the core portion 12, regions having different refractive indices are arranged in the axial direction of the optical fiber 10 with the interval 干 渉 of the interference fringes as a period, so that the grating 13 is formed.

【0059】周知なブラッグの回折条件に基づいてコア
部12の屈折率nと格子13の周期Λとを用い、このフ
ァイバ型回折格子の反射波長λR は、 λR =2nΛ =2nΛ´ (6) となる。また、格子13の長さLと屈折率差Δnとを用
い、このファイバ型回折格子の反射率Rは、上述した式
(4)に示すようになる。したがって、光ファイバ10
のコア部12では、格子13が10-4〜10-3程度の大
きい屈折率変化で形成されているので、反射波長λR
反射率が100%近い値に達する。
Using the refractive index n of the core 12 and the period Λ of the grating 13 based on the well-known Bragg diffraction condition, the reflection wavelength λ R of this fiber type diffraction grating is λ R = 2nΛ = 2nΛ '(6 ). Further, using the length L of the grating 13 and the refractive index difference Δn, the reflectance R of this fiber type diffraction grating is as shown in the above-mentioned formula (4). Therefore, the optical fiber 10
In the core portion 12, the grating 13 is formed with a large change in the refractive index of about 10 −4 to 10 −3, so that the reflectance of the reflection wavelength λ R reaches a value close to 100%.

【0060】なお、このような位相格子法によれば、上
述したホログラフィック法に要求される位置調整や安定
性の条件が緩和される。また、通常のリソグラフィ技術
や化学エッチングにより、格子の周期を自由に選択する
ことができるので、複雑な形状も実現可能である。
According to such a phase grating method, the conditions for position adjustment and stability required for the above-mentioned holographic method are alleviated. Moreover, since the lattice period can be freely selected by the ordinary lithography technique or chemical etching, a complicated shape can be realized.

【0061】次いで、回折格子13が形成された光ファ
イバ10を60℃以下の一定温度の実質的に水素を含ま
ない雰囲気下で放置する。
Then, the optical fiber 10 on which the diffraction grating 13 is formed is left to stand in an atmosphere substantially free of hydrogen at a constant temperature of 60 ° C. or lower.

【0062】具体的には、図4に示すように、恒温槽2
5内に光ファイバ10を設置し、バルブ26側からバル
ブ26に向かって大気を気流として通過させつつ、図示
しないヒータなど恒温槽25内部を60℃以下の一定温
度に制御する。この際、大気の流量は、バルブ26及び
27の開閉によって調節される。
Specifically, as shown in FIG. 4, the constant temperature bath 2
The optical fiber 10 is installed in the valve 5, and the inside of the constant temperature bath 25 such as a heater (not shown) is controlled to a constant temperature of 60 ° C. or lower while passing the atmosphere from the valve 26 side toward the valve 26 as an air flow. At this time, the flow rate of the atmosphere is adjusted by opening and closing the valves 26 and 27.

【0063】雰囲気温度を60℃以下に設定するのは、
雰囲気温度が高いと光ファイバ10内に残留している水
素によるOH生成反応が促進されてしまうためである。
The atmosphere temperature is set to 60 ° C. or lower because
This is because if the ambient temperature is high, the OH generation reaction due to hydrogen remaining in the optical fiber 10 is promoted.

【0064】なお、恒温槽25内の圧力は、限定されな
いが、大気圧とすることが実用的である。
The pressure in the constant temperature bath 25 is not limited, but atmospheric pressure is practical.

【0065】また、恒温槽25内部の雰囲気を窒素雰囲
気とすることも可能である。
The atmosphere inside the constant temperature bath 25 can be a nitrogen atmosphere.

【0066】そして、光ファイバ10内の水素濃度が1
000ppm以下となるまで、恒温槽25内に光ファイ
バ10を放置した後、光ファイバ10を恒温槽25から
取り出す。この取り出された光ファイバ10に補強等を
施して、ファイバ型回折格子を得る。
The hydrogen concentration in the optical fiber 10 is 1
After leaving the optical fiber 10 in the constant temperature bath 25 until it becomes 000 ppm or less, the optical fiber 10 is taken out from the constant temperature bath 25. The extracted optical fiber 10 is reinforced and the like to obtain a fiber type diffraction grating.

【0067】こうして製造されたファイバ型回折格子
は、以下のようにして反射率が測定される。図5は、フ
ァイバ型回折格子の反射率測定を行うシステムの構成図
である。図5に示すように、このシステムは、光源7
0、光ファイバ10及び光スペクトルアナライザ90を
光カプラ80で光結合して構成されている。
The reflectance of the fiber type diffraction grating thus manufactured is measured as follows. FIG. 5 is a configuration diagram of a system for measuring the reflectance of the fiber type diffraction grating. As shown in FIG. 5, this system includes a light source 7
0, the optical fiber 10 and the optical spectrum analyzer 90 are optically coupled by an optical coupler 80.

【0068】光源70は通常の発光ダイオード等であ
り、光ファイバ10における反射波長λR を有する光成
分を含む光を出射する。光カプラ80は通常の溶融延伸
型ファイバカプラであり、光源70からの入射光を光フ
ァイバ10に出力すると共に光ファイバ10からの反射
光を光スペクトルアナライザ90に出力する。光スペク
トルアナライザ90は、光ファイバ10からの反射光に
おける波長と光強度との関係を検出する。なお、光ファ
イバ10の開放端は、マッチングオイル100中に浸さ
れている。このマッチングオイル100は、通常の屈折
率整合液であり、不要な反射光成分を除去している。
The light source 70 is an ordinary light emitting diode or the like, and emits light containing a light component having a reflection wavelength λ R in the optical fiber 10. The optical coupler 80 is a normal melt-stretch fiber coupler, which outputs the incident light from the light source 70 to the optical fiber 10 and outputs the reflected light from the optical fiber 10 to the optical spectrum analyzer 90. The optical spectrum analyzer 90 detects the relationship between the wavelength and the light intensity of the reflected light from the optical fiber 10. The open end of the optical fiber 10 is immersed in the matching oil 100. This matching oil 100 is a normal refractive index matching liquid and removes unnecessary reflected light components.

【0069】図5のシステムによれば、光源70から出
射された光は、光カプラ80を介して光ファイバ10に
入射する。光ファイバ10では、コア部12に形成され
ている格子13が特定波長の光成分を反射する。光ファ
イバ10から出射された光は、光カプラ80を介して光
スペクトルアナライザ90で受光される。光スペクトル
アナライザ90では、波長と光強度とからなる光ファイ
バ10の反射スペクトルが検出される。
According to the system of FIG. 5, the light emitted from the light source 70 enters the optical fiber 10 via the optical coupler 80. In the optical fiber 10, the grating 13 formed on the core portion 12 reflects a light component having a specific wavelength. The light emitted from the optical fiber 10 is received by the optical spectrum analyzer 90 via the optical coupler 80. The optical spectrum analyzer 90 detects the reflection spectrum of the optical fiber 10, which is composed of wavelength and light intensity.

【0070】[0070]

【実施例】本発明者は、上記の実施形態に基づいて、以
下のようにして、ファイバ型回折格子を製造を実施し、
反射率を測定した。
EXAMPLES The present inventor manufactures a fiber type diffraction grating based on the above-described embodiment as follows,
The reflectance was measured.

【0071】まず、ゲルマニウム添加コアを有する光フ
ァイバを、水素圧力200気圧、内部温度30℃の雰囲
気の圧力容器内に設置して、2週間の水素添加処理を施
した。
First, an optical fiber having a germanium-doped core was placed in a pressure vessel having an atmosphere of hydrogen pressure of 200 atm and an internal temperature of 30 ° C. and subjected to hydrogenation treatment for 2 weeks.

【0072】次に、図2に示すようなホログラフィック
干渉系を組合わせたエキシマレーザで回折格子を書き込
んだ。この時点で、図5に示すシステムで反射率を測定
したところ、略100%の反射率であった。
Next, a diffraction grating was written with an excimer laser combined with a holographic interference system as shown in FIG. At this point, the reflectance was measured by the system shown in FIG. 5 and it was about 100%.

【0073】次いで、回折格子が書き込まれた光ファイ
バを、大気を循環させた雰囲気温度が30℃の恒温槽内
で2週間放置した。
Next, the optical fiber in which the diffraction grating was written was left for 2 weeks in a thermostat in which the atmospheric temperature was circulated and the ambient temperature was 30 ° C.

【0074】こうして得たファイバ型回折格子につい
て、図5に示すシステムで反射率を測定したところ、略
100%の反射率であり、その後も変化が見られなかっ
た。
With respect to the fiber type diffraction grating thus obtained, the reflectance was measured by the system shown in FIG. 5, and it was about 100%, and no change was observed thereafter.

【0075】また、このファイバ型回折格子の水素濃度
を測定したところ、水素濃度は約100ppmであっ
た。
When the hydrogen concentration of this fiber type diffraction grating was measured, the hydrogen concentration was about 100 ppm.

【0076】本発明者は、上記の実施例と比較するた
め、以下のような比較例のファイバ型回折格子を製造
し、反射率を測定した。
The present inventor manufactured a fiber type diffraction grating of the following comparative example and measured the reflectance in order to compare with the above example.

【0077】(比較例1)まず、実施例と同様に、ゲル
マニウム添加コアを有する光ファイバを、水素圧力20
0気圧、内部温度30℃の雰囲気の圧力容器内に設置し
て、2週間の水素添加処理を施した。
(Comparative Example 1) First, an optical fiber having a germanium-doped core was prepared under the hydrogen pressure of 20 as in the example.
It was placed in a pressure vessel having an atmosphere of 0 atmosphere and an internal temperature of 30 ° C., and subjected to hydrogenation treatment for 2 weeks.

【0078】次に、実施例と同様に、図2に示すような
ホログラフィック干渉系を組合わせたエキシマレーザで
回折格子を書き込んだ。この時点で、図5に示すシステ
ムで反射率を測定したところ、略100%の反射率であ
った。
Next, as in the embodiment, a diffraction grating was written by an excimer laser combined with a holographic interference system as shown in FIG. At this point, the reflectance was measured by the system shown in FIG. 5 and it was about 100%.

【0079】次いで、回折格子が書き込まれた光ファイ
バを、大気を循環させた雰囲気温度が80℃の恒温槽内
で1週間放置した。
Next, the optical fiber in which the diffraction grating was written was left for 1 week in a thermostat in which the atmosphere was circulated and the ambient temperature was 80 ° C.

【0080】こうして得たファイバ型回折格子につい
て、図5に示すシステムで反射率を測定したところ、略
80%の反射率に低下していた。なお、その後の変化が
見られなかった。
When the reflectance of the thus obtained fiber type diffraction grating was measured by the system shown in FIG. 5, the reflectance was lowered to about 80%. No change was observed after that.

【0081】また、このファイバ型回折格子の水素濃度
を測定したところ、水素濃度は約50ppmであった。
When the hydrogen concentration of this fiber type diffraction grating was measured, the hydrogen concentration was about 50 ppm.

【0082】(比較例2)まず、実施例と同様に、ゲル
マニウム添加コアを有する光ファイバを、水素圧力20
0気圧、内部温度30℃の雰囲気の圧力容器内に設置し
て、2週間の水素添加処理を施した。
(Comparative Example 2) First, an optical fiber having a germanium-doped core was prepared at a hydrogen pressure of 20 as in the example.
It was placed in a pressure vessel having an atmosphere of 0 atmosphere and an internal temperature of 30 ° C., and subjected to hydrogenation treatment for 2 weeks.

【0083】次に、実施例と同様に、図2に示すような
ホログラフィック干渉系を組合わせたエキシマレーザで
回折格子を書き込んだ。この時点で、図5に示すシステ
ムで反射率を測定したところ、略100%の反射率であ
った。
Then, similarly to the embodiment, a diffraction grating was written by using an excimer laser combined with a holographic interference system as shown in FIG. At this point, the reflectance was measured by the system shown in FIG. 5 and it was about 100%.

【0084】次いで、回折格子が書き込まれた光ファイ
バを、大気を循環させた雰囲気温度が30℃の恒温槽内
で5日間放置した。
Next, the optical fiber in which the diffraction grating was written was left for 5 days in a constant temperature chamber in which the atmosphere was circulated and the ambient temperature was 30 ° C.

【0085】こうして得たファイバ型回折格子につい
て、図5に示すシステムで反射率を測定したところ、略
100%の反射率であったが、その後に80℃の環境下
で使用していたところ、徐々に、70%まで反射率が低
下した。
When the reflectance of the fiber type diffraction grating thus obtained was measured by the system shown in FIG. 5, the reflectance was about 100%, but when it was subsequently used in an environment of 80 ° C., The reflectance gradually decreased to 70%.

【0086】また、恒温槽から取り出した直後のファイ
バ型回折格子の水素濃度を測定したところ、水素濃度は
約1500ppmであった。
Further, when the hydrogen concentration of the fiber type diffraction grating immediately after being taken out from the constant temperature bath was measured, the hydrogen concentration was about 1500 ppm.

【0087】本発明は上記の実施形態に限定されるもの
でなく、変形が可能である。例えば、上記の実施形態で
は、光ファイバに水素添加処理を施し、この光ファイバ
の所定領域に格子を形成しているが、光ファイバ以外の
光導波路として薄膜導波路を用いても良い。コア部が下
部クラッド層および上部クラッド層により被覆されてい
る薄膜導波路は、下部クラッド層の上にコア部が形成さ
れた後、上部クラッド層を積層する前に、水素添加処理
を施すと良い。この後、紫外光照射を行ってコア部の所
定領域に格子を形成してから上部クラッド層を積層すれ
ば、薄膜導波路型の回折格子が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified. For example, in the above embodiment, the optical fiber is subjected to the hydrogenation treatment and the grating is formed in a predetermined region of the optical fiber, but a thin film waveguide may be used as the optical waveguide other than the optical fiber. The thin film waveguide having the core portion covered with the lower clad layer and the upper clad layer may be subjected to hydrogenation treatment after the core portion is formed on the lower clad layer and before the upper clad layer is laminated. . After that, by irradiating with ultraviolet light to form a grating in a predetermined region of the core portion and then stacking an upper clad layer, a thin film waveguide type diffraction grating is obtained.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
導波路型回折格子の製造方法によれば、光導波路のコア
部に水素を添加し、この光導波路のコア部の所定領域に
紫外光を照射して屈折率を変化させた後、所定領域のコ
ア部の屈折率が変化した光導波路を、60℃以下の一定
温度の実質的に水素を含まない雰囲気下で放置して、導
波路内における水素の反応を抑制しつつ、導波路外へ水
素を拡散させることとしたので、反射率の高い光ケーブ
ル型回折格子を容易に、生産性良く、かつ、安定して製
造することができる。
As described above in detail, according to the method of manufacturing the waveguide type diffraction grating of the present invention, hydrogen is added to the core portion of the optical waveguide, and hydrogen is added to the predetermined region of the core portion of the optical waveguide. After irradiating with ultraviolet light to change the refractive index, the optical waveguide in which the refractive index of the core portion in the predetermined region is changed is left to stand in a substantially hydrogen-free atmosphere at a constant temperature of 60 ° C. or less, Since hydrogen is diffused to the outside of the waveguide while suppressing the reaction of hydrogen inside the waveguide, it is possible to manufacture an optical cable type diffraction grating with high reflectance easily, with high productivity, and stably. it can.

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

【図1】本発明の実施形態の導波路型回折格子の製造方
法における水素添加工程の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a hydrogenation process in a method for manufacturing a waveguide type diffraction grating according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の導波路型回折格子の製造方
法における回折格子書き込み工程(ホログラフィック
法)の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a diffraction grating writing step (holographic method) in the method of manufacturing the waveguide type diffraction grating according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態の導波路型回折格子の製造方
法における回折格子書き込み工程(位相格子法)の説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a diffraction grating writing step (phase grating method) in the method for manufacturing a waveguide type diffraction grating according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態の導波路型回折格子の製造方
法における水素拡散工程の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a hydrogen diffusion step in the method of manufacturing a waveguide type diffraction grating according to the embodiment of the present invention.

【図5】導波路型回折格子における反射率測定を行うシ
ステムを示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a system for measuring reflectance in a waveguide type diffraction grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光ファイバ、11…クラッド部、12…コア部、
13…回折格子、20,25…圧力容器、21,22,
26,27…バルブ、30,70…光源、40…干渉機
構、41…ビームスプリッタ、42,43…ミラー、5
0…干渉空間、60…位相格子、80…光カプラ、90
…光スペクトルアナライザ、100…マッチングオイ
ル。
10 ... Optical fiber, 11 ... Clad part, 12 ... Core part,
13 ... Diffraction grating, 20, 25 ... Pressure vessel 21, 22, 22
26, 27 ... Bulb, 30, 70 ... Light source, 40 ... Interference mechanism, 41 ... Beam splitter, 42, 43 ... Mirror, 5
0 ... Interference space, 60 ... Phase grating, 80 ... Optical coupler, 90
… Optical spectrum analyzer, 100… Matching oil.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波路のコア部に水素を添加する第1
の工程と、 前記光導波路の前記コア部の所定領域に紫外光を照射
し、屈折率を変化させる第2の工程と、 前記所定領域のコア部の屈折率が変化した前記光導波路
を、60℃以下の一定温度の実質的に水素を含まない雰
囲気下で放置する第3の工程と、 を備えることを特徴とする導波路型回折格子の製造方
法。
1. A first method for adding hydrogen to a core portion of an optical waveguide
The second step of irradiating a predetermined region of the core portion of the optical waveguide with ultraviolet light to change the refractive index, and the optical waveguide in which the refractive index of the core portion of the predetermined region is changed, And a third step of leaving it in a substantially hydrogen-free atmosphere at a constant temperature of ℃ or less, and a method of manufacturing a waveguide type diffraction grating.
【請求項2】 前記第1の工程における前記光導波路へ
の水素の添加は、雰囲気温度が80℃以下であるととも
に、水素圧力が20気圧以上、かつ、400気圧以下で
行われる、ことを特徴とする請求項1記載の導波路型回
折格子の製造方法。
2. The addition of hydrogen to the optical waveguide in the first step is performed at an atmospheric temperature of 80 ° C. or lower and a hydrogen pressure of 20 atm or more and 400 atm or less. The method for manufacturing a waveguide type diffraction grating according to claim 1.
【請求項3】 前記第3の工程は大気雰囲気下または窒
素雰囲気下で行われる、ことを特徴とする請求項1記載
の導波路型回折格子の製造方法。
3. The method for manufacturing a waveguide type diffraction grating according to claim 1, wherein the third step is performed in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.
【請求項4】 前記第3の工程は、前記光導波路の前記
コア部の水素濃度が1000ppm以下となるまで、前
記光導波路を放置する工程である、ことを特徴とする請
求項1記載の導波路型回折格子の製造方法。
4. The conductor according to claim 1, wherein the third step is a step of leaving the optical waveguide as it is until the hydrogen concentration of the core portion of the optical waveguide becomes 1000 ppm or less. Method of manufacturing waveguide diffraction grating.
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WO1999027399A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-03 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Fiber grating, its manufacturing method and its manufacturing device

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US6751380B1 (en) 1997-11-26 2004-06-15 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Fiber grating and method and apparatus for fabricating the same

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