JPH09236720A - 光信号整形装置 - Google Patents
光信号整形装置Info
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- JPH09236720A JPH09236720A JP9011030A JP1103097A JPH09236720A JP H09236720 A JPH09236720 A JP H09236720A JP 9011030 A JP9011030 A JP 9011030A JP 1103097 A JP1103097 A JP 1103097A JP H09236720 A JPH09236720 A JP H09236720A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/0208—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
- G02B6/02085—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the grating profile, e.g. chirped, apodised, tilted, helical
- G02B6/02095—Long period gratings, i.e. transmission gratings coupling light between core and cladding modes
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- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 稀土類ドープの増幅器により生成され、不要
のゲインを除去するかあるいは複合スペクトラムを除去
するような光学整形装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、第１屈折率ｎ1 のコアと第２
屈折率ｎ2 のクラッド層とを有し、光学信号を伝播する
光ファイバとともに使用される光学信号整形装置を提供
する。本発明の実施例においては、本発明の光学信号整
形装置は、光ファイバ内に形成された所定長さの長周期
グレーティングを有する。この長周期グレーティング
は、前記の所定長さの少なくとも一部に亘って不均一の
屈折率プロファイルを有し、非対称光学信号を生成する
ために光学信号を変化させるよう構成されている。本発
明の実施例においては、この不均一屈折率プロファイル
は、長周期グレーティングの長さの一部に亘って複数の
不均一に離間した屈折率変動を有する。
のゲインを除去するかあるいは複合スペクトラムを除去
するような光学整形装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、第１屈折率ｎ1 のコアと第２
屈折率ｎ2 のクラッド層とを有し、光学信号を伝播する
光ファイバとともに使用される光学信号整形装置を提供
する。本発明の実施例においては、本発明の光学信号整
形装置は、光ファイバ内に形成された所定長さの長周期
グレーティングを有する。この長周期グレーティング
は、前記の所定長さの少なくとも一部に亘って不均一の
屈折率プロファイルを有し、非対称光学信号を生成する
ために光学信号を変化させるよう構成されている。本発
明の実施例においては、この不均一屈折率プロファイル
は、長周期グレーティングの長さの一部に亘って複数の
不均一に離間した屈折率変動を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学システムと光
学整形装置に関し、特に複合スペクトラル整形アプリケ
ーション用のチャープ長周期グレーティングを用いた光
学システムと装置に関する。
学整形装置に関し、特に複合スペクトラル整形アプリケ
ーション用のチャープ長周期グレーティングを用いた光
学システムと装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバは、現在の通信における重要
な構成要素である。光ファイバは、ガラスの細い糸から
なり、大量の情報を含む光学信号を長距離に亘って伝送
することができる。要するに光ファイバは、第１屈折率
のコアと、第１屈折率よりも低い第２屈折率のクラッド
層からなる小径の導波路である。通常光ファイバは、屈
折率を調整するための低濃度のドーパントを含有する高
純度のシリカ製である。
な構成要素である。光ファイバは、ガラスの細い糸から
なり、大量の情報を含む光学信号を長距離に亘って伝送
することができる。要するに光ファイバは、第１屈折率
のコアと、第１屈折率よりも低い第２屈折率のクラッド
層からなる小径の導波路である。通常光ファイバは、屈
折率を調整するための低濃度のドーパントを含有する高
純度のシリカ製である。
【０００３】公知のようにシングルモードの光ファイバ
は、時分割多重化（別々のタイムスロットが別々のパケ
ットに割り当てられる方式）あるいは波長分割多重化
（別々の波長信号が別々のデータチャネルに割り当てら
れる）のいずれかの方式により多重化された複数のデー
タパケットを光ファイバ上で伝送できる。
は、時分割多重化（別々のタイムスロットが別々のパケ
ットに割り当てられる方式）あるいは波長分割多重化
（別々の波長信号が別々のデータチャネルに割り当てら
れる）のいずれかの方式により多重化された複数のデー
タパケットを光ファイバ上で伝送できる。
【０００４】信号は、光ファイバを介して長距離に亘っ
て伝送できるが、受信装置におけるビット検出は、光フ
ァイバシステムにより最大伝送距離が変化することによ
り信頼性が欠けることになる。このような問題を解決す
るために、光増幅器が光ファイバに沿って所定の間隔で
配置されるが、これはアナログ同軸ケーブルシステムで
用いられる従来の増幅器と同様である。光増幅器は、そ
の出力点で光入力信号の線形増幅されたレプリカを分配
する単一の装置である。光増幅器は、非常に柔軟性のあ
る装置でどのようなビットレートのどのような変調系に
も使用することができる。
て伝送できるが、受信装置におけるビット検出は、光フ
ァイバシステムにより最大伝送距離が変化することによ
り信頼性が欠けることになる。このような問題を解決す
るために、光増幅器が光ファイバに沿って所定の間隔で
配置されるが、これはアナログ同軸ケーブルシステムで
用いられる従来の増幅器と同様である。光増幅器は、そ
の出力点で光入力信号の線形増幅されたレプリカを分配
する単一の装置である。光増幅器は、非常に柔軟性のあ
る装置でどのようなビットレートのどのような変調系に
も使用することができる。
【０００５】しかし光ファイバは、その使用に対しては
２つの欠点がある。第１の欠点は、別々の波長（即ち、
チャネル）が情報の独立ストリームを搬送するようなＷ
ＤＭシステムで用いられる場合には、増幅器によって得
られるゲインは、全てのチャネルに対して同一ではな
い。このゲインは、増幅器のゲインスペクトラムが均一
ではないからである。
２つの欠点がある。第１の欠点は、別々の波長（即ち、
チャネル）が情報の独立ストリームを搬送するようなＷ
ＤＭシステムで用いられる場合には、増幅器によって得
られるゲインは、全てのチャネルに対して同一ではな
い。このゲインは、増幅器のゲインスペクトラムが均一
ではないからである。
【０００６】この不均一性は、等しい振幅でもって増幅
器に入る信号にもあてはまるものであり、これは線形の
不均一性と見なされる。その理由は、この不均一性は、
増幅器に入るパルスの強度には依存しないからである。
例えば、エルビウムドープのファイバ増幅器において
は、ゲインは１５５８ｎｍ近傍で最大となる。その結
果、１５５８ｎｍを中心とするチャネルは最大限に増幅
されるが、１５５５ｎｍを中心とするチャネルは、増幅
器から出る際に１５５８ｎｍを中心とするチャネルと同
一のパワーを有することはない。
器に入る信号にもあてはまるものであり、これは線形の
不均一性と見なされる。その理由は、この不均一性は、
増幅器に入るパルスの強度には依存しないからである。
例えば、エルビウムドープのファイバ増幅器において
は、ゲインは１５５８ｎｍ近傍で最大となる。その結
果、１５５８ｎｍを中心とするチャネルは最大限に増幅
されるが、１５５５ｎｍを中心とするチャネルは、増幅
器から出る際に１５５８ｎｍを中心とするチャネルと同
一のパワーを有することはない。
【０００７】これらの光学チャネルは、連続する複数の
増幅器を通過して伝播する際に、光学パルス（信号）
は、繰り返し増幅されることになる。この段階でファイ
バ内のエルビウムイオンの非線形の特性が重要な役割を
果たすようになる。この非線形特性は、より大きな振幅
でもって増幅器に入る信号に関連する増幅器の特徴とし
て説明することができる。即ち、２つの信号が増幅器に
入力すると、より大きな振幅を有する信号は、より多く
増幅されることになる。
増幅器を通過して伝播する際に、光学パルス（信号）
は、繰り返し増幅されることになる。この段階でファイ
バ内のエルビウムイオンの非線形の特性が重要な役割を
果たすようになる。この非線形特性は、より大きな振幅
でもって増幅器に入る信号に関連する増幅器の特徴とし
て説明することができる。即ち、２つの信号が増幅器に
入力すると、より大きな振幅を有する信号は、より多く
増幅されることになる。
【０００８】光学信号は、連続する複数の増幅器を介し
て繰り返し増幅されるので、エルビウム増幅器内の非線
形相互作用と相まって、増幅器の非線形ゲインプロファ
イルは、上記の問題を助長する。即ち、１５５８ｎｍを
中心とする既に大きな信号は、さらに増幅され、１５５
５ｎｍを中心とする小さな振幅の信号は、小さなゲイン
しか得ることができない。このことは、増幅器のゲイン
スペクトルのピーク上にない信号の劣化が加速されるこ
とにつながる。そのために、各増幅器即ち一連の増幅器
のゲインをその波長に関し、光学整形器を用いてできる
だけ平坦にすることが望ましい。
て繰り返し増幅されるので、エルビウム増幅器内の非線
形相互作用と相まって、増幅器の非線形ゲインプロファ
イルは、上記の問題を助長する。即ち、１５５８ｎｍを
中心とする既に大きな信号は、さらに増幅され、１５５
５ｎｍを中心とする小さな振幅の信号は、小さなゲイン
しか得ることができない。このことは、増幅器のゲイン
スペクトルのピーク上にない信号の劣化が加速されるこ
とにつながる。そのために、各増幅器即ち一連の増幅器
のゲインをその波長に関し、光学整形器を用いてできる
だけ平坦にすることが望ましい。
【０００９】現在市販されている光学増幅器の使用につ
いて第２の欠点は、増幅中の信号と共に増幅された自然
放射ノイズ（amplified spontaneous noise（ＡＳ
Ｅ）） が生成されることであり、この中心波長は元の
信号波長とは別の波長である。このノイズは、信号の完
全性に対する欠陥である。例えばエルビウム増幅器にお
いては、エルビウムＡＳＥのピークは１５３２ｎｍにあ
る。このため信号波長の極近傍の波長からスペクトラル
スライス（spectral slice）を取り除く波長独立性損失
要素が必要となる。
いて第２の欠点は、増幅中の信号と共に増幅された自然
放射ノイズ（amplified spontaneous noise（ＡＳ
Ｅ）） が生成されることであり、この中心波長は元の
信号波長とは別の波長である。このノイズは、信号の完
全性に対する欠陥である。例えばエルビウム増幅器にお
いては、エルビウムＡＳＥのピークは１５３２ｎｍにあ
る。このため信号波長の極近傍の波長からスペクトラル
スライス（spectral slice）を取り除く波長独立性損失
要素が必要となる。
【００１０】さらに具体的に述べると、この波長独立性
損失要素は、いかなる信号波長のところでも損失がゼロ
でなければならない。言い換えると、この装置の伝送ス
ペクトラムは、ＡＳＥを除去し、メインの伝送ディップ
（即ち、最小伝送効率の波長）のより長波長側にサイド
ローブを有してはならない、その理由は、信号波長は１
５４５ｎｍの低い波長からスタートするからである。同
様に例えばラマンレーザおよびラマン増幅器のような他
の種類のレーザと増幅器においても短波長側にサイドロ
ーブを有さない同様な装置が必要となる。
損失要素は、いかなる信号波長のところでも損失がゼロ
でなければならない。言い換えると、この装置の伝送ス
ペクトラムは、ＡＳＥを除去し、メインの伝送ディップ
（即ち、最小伝送効率の波長）のより長波長側にサイド
ローブを有してはならない、その理由は、信号波長は１
５４５ｎｍの低い波長からスタートするからである。同
様に例えばラマンレーザおよびラマン増幅器のような他
の種類のレーザと増幅器においても短波長側にサイドロ
ーブを有さない同様な装置が必要となる。
【００１１】導波モードからの光を非導波モードに結合
する長周期グレーティングは、公知である。一般的に非
導波モードとは、短距離間信号を伝送するのに光ファイ
バのコアの領域に閉じ込められずにコアの周囲領域を利
用するモードである。通常非導波モードとは、クラッデ
ィングモードあるいは放射モードあるいは多層光ファイ
バの場合にはリングモードでもある。これらの長周期グ
レーティングは、波長依存性損失要素として機能し、以
前に説明した増幅器の反転ゲイン（inverted gain） に
適合する伝送スペクトルを有する装置である。
する長周期グレーティングは、公知である。一般的に非
導波モードとは、短距離間信号を伝送するのに光ファイ
バのコアの領域に閉じ込められずにコアの周囲領域を利
用するモードである。通常非導波モードとは、クラッデ
ィングモードあるいは放射モードあるいは多層光ファイ
バの場合にはリングモードでもある。これらの長周期グ
レーティングは、波長依存性損失要素として機能し、以
前に説明した増幅器の反転ゲイン（inverted gain） に
適合する伝送スペクトルを有する装置である。
【００１２】スペクトル形状が複合（complex）してい
る場合には、２個あるいはそれ以上の長周期グレイティ
ングを組み合わせて対称で多重の最小値を有するスペク
トルに適合させる。この方法は、スペクトラムを２個
（あるいは３個）のガウス分布の和に数学的に分解し、
各個々のフィルタを形成し、その後このフィルタを一体
にスプライスすることである。しかし、スペクトラムが
１個の最小値しか有さず、しかも非対称の場合には、ス
ペクトラムを数個の対称ガウス分布の和に、複数の従来
の長周期グレーティングを用いて分解する問題は不可能
となる。
る場合には、２個あるいはそれ以上の長周期グレイティ
ングを組み合わせて対称で多重の最小値を有するスペク
トルに適合させる。この方法は、スペクトラムを２個
（あるいは３個）のガウス分布の和に数学的に分解し、
各個々のフィルタを形成し、その後このフィルタを一体
にスプライスすることである。しかし、スペクトラムが
１個の最小値しか有さず、しかも非対称の場合には、ス
ペクトラムを数個の対称ガウス分布の和に、複数の従来
の長周期グレーティングを用いて分解する問題は不可能
となる。
【００１３】グレーティングを書き込む際に、紫外線強
度を変化させるか、あるいは光ファイバを歪ませること
によりチャープされた短周期グレーティングは公知であ
る。しかし、この短周期グレーティングは、光ファイバ
からのある種の複合スペクトラルスライスを光ファイバ
から取り除くには役に立たない。短周期グレーティング
においては、ピーク波長の変化を引き起こすだけのチャ
ーピング技術は、グレーティングを広げ色素分散を変化
させることになる。
度を変化させるか、あるいは光ファイバを歪ませること
によりチャープされた短周期グレーティングは公知であ
る。しかし、この短周期グレーティングは、光ファイバ
からのある種の複合スペクトラルスライスを光ファイバ
から取り除くには役に立たない。短周期グレーティング
においては、ピーク波長の変化を引き起こすだけのチャ
ーピング技術は、グレーティングを広げ色素分散を変化
させることになる。
【００１４】これらは、稀土類ドープの増幅器の反転ス
ペクトラムに適合することはできない。さらにこれら
は、短周期グレーティングであるために、この短周期グ
レーティングは、コア内の伝播方向から後方に光を反射
させ、前方向へのコアからクラッド層への光を有効に除
去することはできない。そのためこの短周期グレーティ
ングは、好ましくないゲインを所望の波長から取り除い
たり、あるいは後方反射を導入することなくコアからあ
る種の複合スペクトラムを除去するのには有効ではな
い。
ペクトラムに適合することはできない。さらにこれら
は、短周期グレーティングであるために、この短周期グ
レーティングは、コア内の伝播方向から後方に光を反射
させ、前方向へのコアからクラッド層への光を有効に除
去することはできない。そのためこの短周期グレーティ
ングは、好ましくないゲインを所望の波長から取り除い
たり、あるいは後方反射を導入することなくコアからあ
る種の複合スペクトラムを除去するのには有効ではな
い。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】必要とされる光学整形
装置は、稀土類ドープの増幅器により生成される非対称
スペクトラムを対称スペクトラムに適合し、これにより
所望の波長での望ましくないゲインを除去するかあるい
は光ファイバのコアから複合スペクトラムを除去するも
のである。本発明はこのような従来必要とされる光学整
形装置を提供するものである。
装置は、稀土類ドープの増幅器により生成される非対称
スペクトラムを対称スペクトラムに適合し、これにより
所望の波長での望ましくないゲインを除去するかあるい
は光ファイバのコアから複合スペクトラムを除去するも
のである。本発明はこのような従来必要とされる光学整
形装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１屈折率ｎ
1 のコアと第２屈折率ｎ2 のクラッド層とを有し、光学
信号を伝播する光ファイバとともに使用される光学信号
整形装置を提供する。本発明の実施例においては、本発
明の光学信号整形装置は、光ファイバ内に形成された所
定長さの長周期グレーティングを有する。この長周期グ
レーティングは、前記の所定長さの少なくとも一部に亘
って不均一の屈折率プロファイルを有し、非対称光学信
号を生成するために光学信号を変化させるよう構成され
ている。本発明の実施例においては、この不均一屈折率
プロファイルは、長周期グレーティングの長さの少なく
とも一部に亘って複数の不均一に離間した屈折率変動を
有する。
1 のコアと第２屈折率ｎ2 のクラッド層とを有し、光学
信号を伝播する光ファイバとともに使用される光学信号
整形装置を提供する。本発明の実施例においては、本発
明の光学信号整形装置は、光ファイバ内に形成された所
定長さの長周期グレーティングを有する。この長周期グ
レーティングは、前記の所定長さの少なくとも一部に亘
って不均一の屈折率プロファイルを有し、非対称光学信
号を生成するために光学信号を変化させるよう構成され
ている。本発明の実施例においては、この不均一屈折率
プロファイルは、長周期グレーティングの長さの少なく
とも一部に亘って複数の不均一に離間した屈折率変動を
有する。
【００１７】本発明の他の実施例においては、この長周
期グレーティングは、複数の最小伝送効率波長の周波数
信号の長波長側の少なくとも一部をクラッド層に入射す
るよう構成され、これにより複数の長波長側にサイドロ
ーブを有する非対称光学信号を生成する。しかし、より
好ましくはこの長周期グレーティングは、長波長信号の
大部分をクラッド層に向けて長波長信号をスペクトラム
からほとんど除去するのがよい。
期グレーティングは、複数の最小伝送効率波長の周波数
信号の長波長側の少なくとも一部をクラッド層に入射す
るよう構成され、これにより複数の長波長側にサイドロ
ーブを有する非対称光学信号を生成する。しかし、より
好ましくはこの長周期グレーティングは、長波長信号の
大部分をクラッド層に向けて長波長信号をスペクトラム
からほとんど除去するのがよい。
【００１８】本発明の他の実施例においては、この長周
期グレーティングは、複数の最小伝送効率波長の周波数
信号の短波長側の少なくとも一部をクラッド層に入射す
るよう構成され、これにより複数の最小波長の短波長側
にサイドローブを有する非対称光学信号を生成する。し
かし、より好ましくはこの長周期グレーティングは、短
波長信号の大部分をクラッド層に向けて短波長信号をス
ペクトラムからほとんど除去するのがよい。
期グレーティングは、複数の最小伝送効率波長の周波数
信号の短波長側の少なくとも一部をクラッド層に入射す
るよう構成され、これにより複数の最小波長の短波長側
にサイドローブを有する非対称光学信号を生成する。し
かし、より好ましくはこの長周期グレーティングは、短
波長信号の大部分をクラッド層に向けて短波長信号をス
ペクトラムからほとんど除去するのがよい。
【００１９】さらに本発明の別の実施例では、光ファイ
バに接続された光学増幅器を有する。この光学増幅器
は、従来設計のもので、好ましくは稀土類ドープの増幅
器、例えばエルビウムドープの増幅器からなり、増幅し
た非対称光学信号を光ファイバに伝送する。これらのア
プリケーションにおいては、長周期グレーティングに
は、増幅した非対称光学信号の少なくとも一部をクラッ
ド層に入射し、そしてさらに好ましくは、増幅した非対
称光学信号の大部分をクラッド層に向けるよう構成され
る。
バに接続された光学増幅器を有する。この光学増幅器
は、従来設計のもので、好ましくは稀土類ドープの増幅
器、例えばエルビウムドープの増幅器からなり、増幅し
た非対称光学信号を光ファイバに伝送する。これらのア
プリケーションにおいては、長周期グレーティングに
は、増幅した非対称光学信号の少なくとも一部をクラッ
ド層に入射し、そしてさらに好ましくは、増幅した非対
称光学信号の大部分をクラッド層に向けるよう構成され
る。
【００２０】この光学増幅器は、非対称光学信号の最小
波長の信号の短波長側に短波長信号を有する増幅した非
対称光学信号を生成することもできる。このような場
合、長周期グレーティングは、短波長信号の少なくとも
一部をクラッド層に入射し、そしてより好ましくは短波
長信号の大部分をクラッド層に向けるよう構成すること
ができる。
波長の信号の短波長側に短波長信号を有する増幅した非
対称光学信号を生成することもできる。このような場
合、長周期グレーティングは、短波長信号の少なくとも
一部をクラッド層に入射し、そしてより好ましくは短波
長信号の大部分をクラッド層に向けるよう構成すること
ができる。
【００２１】別の構成例としては、光増幅器は、増幅し
た非対称光学信号の最低波長の長波長側に長波長を有す
る増幅した非対称光学信号を生成することもできる。こ
のような場合には、長波長グレーティングは、長波長信
号の少なくとも一部そして好ましくは、大部分をクラッ
ド層に入射するよう構成される。
た非対称光学信号の最低波長の長波長側に長波長を有す
る増幅した非対称光学信号を生成することもできる。こ
のような場合には、長波長グレーティングは、長波長信
号の少なくとも一部そして好ましくは、大部分をクラッ
ド層に入射するよう構成される。
【００２２】光学増幅器がゲインを増幅した非対称光学
信号に付与するような場合には、この長周期グレーティ
ングは、ゲインの所定量をクラッド層に入射するよう構
成される。
信号に付与するような場合には、この長周期グレーティ
ングは、ゲインの所定量をクラッド層に入射するよう構
成される。
【００２３】本発明の他の側面は、光学信号整形装置の
製造方法に関する。この本発明の製造方法は、１）書き
込みビーム好ましくは、レーザ光を光ファイバの所定長
の光感受性部分に沿って光ファイバに集光するステップ
と、２）この所定長の少なくとも一部に沿って、不均一
の屈折率プロファイルを書き込むステップとを有し、こ
の結果光信号整形装置は、非対称光学信号を生成するた
めに光学信号を変更するよう構成される。
製造方法に関する。この本発明の製造方法は、１）書き
込みビーム好ましくは、レーザ光を光ファイバの所定長
の光感受性部分に沿って光ファイバに集光するステップ
と、２）この所定長の少なくとも一部に沿って、不均一
の屈折率プロファイルを書き込むステップとを有し、こ
の結果光信号整形装置は、非対称光学信号を生成するた
めに光学信号を変更するよう構成される。
【００２４】本発明の一実施例においては、前記の書き
込みステップは、所定長に亘って、書き込みビームの強
度を変化させるステップを含む。本発明の他の実施例で
は、この書き込みステップは、１）所定長の光ファイバ
上にグレーティングマスクを配置するステップと、２）
書き込みビームを長周期グレーティングマスクを介し
て、光ファイバ上に露光するステップとを有する。そし
てこの長周期グレーティングマスクは、複数の不均一に
離間したスリットを有し、これにより長周期グレーティ
ングの所定長の少なくとも一部の上に複数の不均一に離
間した屈折率変動を形成する。
込みステップは、所定長に亘って、書き込みビームの強
度を変化させるステップを含む。本発明の他の実施例で
は、この書き込みステップは、１）所定長の光ファイバ
上にグレーティングマスクを配置するステップと、２）
書き込みビームを長周期グレーティングマスクを介し
て、光ファイバ上に露光するステップとを有する。そし
てこの長周期グレーティングマスクは、複数の不均一に
離間したスリットを有し、これにより長周期グレーティ
ングの所定長の少なくとも一部の上に複数の不均一に離
間した屈折率変動を形成する。
【００２５】本発明の他の実施例では、この書き込みス
テップは、所定の長さの光ファイバに対し、書き込みビ
ームの滞留時間を変化させるステップを含む。あるいは
別の方法として所定の長さの光ファイバに対し、光ファ
イバを歪ませるステップを含む。
テップは、所定の長さの光ファイバに対し、書き込みビ
ームの滞留時間を変化させるステップを含む。あるいは
別の方法として所定の長さの光ファイバに対し、光ファ
イバを歪ませるステップを含む。
【００２６】さらに本発明の別の実施例の方法において
は、この書き込みステップは、最低波長の長波長側にあ
る長波長信号の少なくとも一部をクラッド層に入射する
ために長周期グレーティングに書き込むステップを含
み、これにより長周期側にサイドローブを有する非対称
光学信号を生成する。
は、この書き込みステップは、最低波長の長波長側にあ
る長波長信号の少なくとも一部をクラッド層に入射する
ために長周期グレーティングに書き込むステップを含
み、これにより長周期側にサイドローブを有する非対称
光学信号を生成する。
【００２７】さらに本発明の別の実施例の方法において
は、この書き込みステップは、最低波長の短波長側にあ
る短波長信号の少なくとも一部をクラッド層に入射する
ために長周期グレーティングに書き込むステップを含
み、これにより短周期側にサイドローブを有する非対称
光学信号を生成する。
は、この書き込みステップは、最低波長の短波長側にあ
る短波長信号の少なくとも一部をクラッド層に入射する
ために長周期グレーティングに書き込むステップを含
み、これにより短周期側にサイドローブを有する非対称
光学信号を生成する。
【００２８】本発明の他の方法においては、この増幅さ
れた非対称光学信号は、非対称光学信号の最低波長の短
波長側に短波長信号を有し、そして長周期グレーティン
グは、この短波長信号の少なくとも一部をクラッド層に
入射するよう構成されている。
れた非対称光学信号は、非対称光学信号の最低波長の短
波長側に短波長信号を有し、そして長周期グレーティン
グは、この短波長信号の少なくとも一部をクラッド層に
入射するよう構成されている。
【００２９】別の構成例としては、この増幅された非対
称光学信号は、非対称光学信号の最低波長の長波長側に
長波長信号を有し、そして長周期グレーティングは、こ
の長波長信号の少なくとも一部をクラッド層に入射する
よう構成されている。
称光学信号は、非対称光学信号の最低波長の長波長側に
長波長信号を有し、そして長周期グレーティングは、こ
の長波長信号の少なくとも一部をクラッド層に入射する
よう構成されている。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１に本発明が用いられる光学シ
ステム１０のブロック図を示す。同図に示されるように
光学信号１２は従来の光ファイバ１４を介して伝送され
る。最大伝送距離では、光学信号１２は微弱になり、こ
のため光学信号１２を増幅してデータの高品質の伝送を
確実としなければならない。微弱な光学信号１２が従来
型の光増幅器１６に入射し、光学信号スペクトラム１８
に示されるように不均一に増幅される。この光学信号ス
ペクトラム１８は、光学信号スペクトラム１８ａの垂直
ラインが異なる波長を表すものとする。
ステム１０のブロック図を示す。同図に示されるように
光学信号１２は従来の光ファイバ１４を介して伝送され
る。最大伝送距離では、光学信号１２は微弱になり、こ
のため光学信号１２を増幅してデータの高品質の伝送を
確実としなければならない。微弱な光学信号１２が従来
型の光増幅器１６に入射し、光学信号スペクトラム１８
に示されるように不均一に増幅される。この光学信号ス
ペクトラム１８は、光学信号スペクトラム１８ａの垂直
ラインが異なる波長を表すものとする。
【００３１】以前に議論したように、従来型の光増幅器
１６は光学信号１２を非線形に増幅したレプリカをその
出力点で分配する１個の構成要件である。しかし、光学
信号１２が従来型の光増幅器１６により増幅されると、
個々のチャネルは、別々のゲインを得て別々の振幅１８
ａでもって出力される。ゲインが光学信号スペクトラム
１８に加えられると、信号従来の光ファイバ１４に沿っ
て連続して配置された光学増幅器を通過するにつれて増
幅作用が継続される。ある点では、中心波長に関連する
ゲインが隣接波長とは無関係に得られる。
１６は光学信号１２を非線形に増幅したレプリカをその
出力点で分配する１個の構成要件である。しかし、光学
信号１２が従来型の光増幅器１６により増幅されると、
個々のチャネルは、別々のゲインを得て別々の振幅１８
ａでもって出力される。ゲインが光学信号スペクトラム
１８に加えられると、信号従来の光ファイバ１４に沿っ
て連続して配置された光学増幅器を通過するにつれて増
幅作用が継続される。ある点では、中心波長に関連する
ゲインが隣接波長とは無関係に得られる。
【００３２】この作用は、増幅器をデータ伝送の目的の
ためには無意味にしてしまう。同様に増幅波長のいずれ
かの側にあるスペクトルに依存するノイズ源は、光学信
号スペクトラム１８に損失を与えてしまう。このため例
えば本発明の長周期グレーティング２０ａを従来の光フ
ァイバ１４に配置してこのようなゲインあるいは波長を
取り除くことが望ましい。通常長周期グレーティングに
おいては、後方反射光（back reflected light）は、伝
送光の１％以下でこれは、大部分の光が反射される短周
期グレーティングとは対照的である。
ためには無意味にしてしまう。同様に増幅波長のいずれ
かの側にあるスペクトルに依存するノイズ源は、光学信
号スペクトラム１８に損失を与えてしまう。このため例
えば本発明の長周期グレーティング２０ａを従来の光フ
ァイバ１４に配置してこのようなゲインあるいは波長を
取り除くことが望ましい。通常長周期グレーティングに
おいては、後方反射光（back reflected light）は、伝
送光の１％以下でこれは、大部分の光が反射される短周
期グレーティングとは対照的である。
【００３３】均一に増幅された信号のスペクトラム２２
は、光信号整形装置２０が望ましくないゲインをスペク
トラムから通常の高品質伝送レベルまでいかに除去する
かを示している。光信号整形装置２０は従来の光ファイ
バ１４内に配置されるが、その配置場所は従来型の光増
幅器１６の前か、あるいは従来型の光増幅器１６の中央
部（即ち、２つの部分の稀土類ドープの光ファイバの間
に挿入される）か、あるいは従来型の光増幅器１６の後
かのいずれかである。しかし光信号整形装置２０の好ま
しい配置場所は、従来型の光増幅器１６の中央部であ
る。以下に詳述するように、光信号整形装置２０は好ま
しくないゲインを除去するか、あるいはノイズ波長を除
去するか、あるいはその両方を除去するよう構成され、
そして等しく増幅された均一に増幅された信号のスペク
トラム２２を生成する。
は、光信号整形装置２０が望ましくないゲインをスペク
トラムから通常の高品質伝送レベルまでいかに除去する
かを示している。光信号整形装置２０は従来の光ファイ
バ１４内に配置されるが、その配置場所は従来型の光増
幅器１６の前か、あるいは従来型の光増幅器１６の中央
部（即ち、２つの部分の稀土類ドープの光ファイバの間
に挿入される）か、あるいは従来型の光増幅器１６の後
かのいずれかである。しかし光信号整形装置２０の好ま
しい配置場所は、従来型の光増幅器１６の中央部であ
る。以下に詳述するように、光信号整形装置２０は好ま
しくないゲインを除去するか、あるいはノイズ波長を除
去するか、あるいはその両方を除去するよう構成され、
そして等しく増幅された均一に増幅された信号のスペク
トラム２２を生成する。
【００３４】図１Ａには８チャネルの波長分割多重化シ
ステムが示されている。微弱な光学信号１２が光増幅器
に入力されて、この増幅器が光学信号スペクトラム１８
を生成する。点線２４は、高品質のデータ伝送に必要な
所定量のゲインを表す。同図に示すように光増幅器は、
付加ゲイン２６を光学信号スペクトラム１８に付与す
る。この付加ゲイン２６は、点線２４より上に延びる垂
直線の一部により表されている。光学信号整形装置は、
増幅器の光学信号スペクトラム１８に反転して適応され
（inverted match）、付与された付加ゲイン２６を取り
除くスペクトラム３０を生成する。このスペクトラム３
０は、実線より上に延びる垂直線の一部により表され、
均一に増幅された信号のスペクトラム２２を生成する。
ステムが示されている。微弱な光学信号１２が光増幅器
に入力されて、この増幅器が光学信号スペクトラム１８
を生成する。点線２４は、高品質のデータ伝送に必要な
所定量のゲインを表す。同図に示すように光増幅器は、
付加ゲイン２６を光学信号スペクトラム１８に付与す
る。この付加ゲイン２６は、点線２４より上に延びる垂
直線の一部により表されている。光学信号整形装置は、
増幅器の光学信号スペクトラム１８に反転して適応され
（inverted match）、付与された付加ゲイン２６を取り
除くスペクトラム３０を生成する。このスペクトラム３
０は、実線より上に延びる垂直線の一部により表され、
均一に増幅された信号のスペクトラム２２を生成する。
【００３５】次に図２において、同図は、本発明の光学
信号整形装置を製造する際に用いられる装置を表すブロ
ック図を示す。従来の光ファイバ１４は、好ましくはシ
ングルモード光ファイバで、例えばゲルマニウム，リ
ン，スズ等の光感受性材料、あるいは電子光学材料、あ
るいは磁気光学材料でもってドーピングされたシリカ製
のコア３２を有する。さらに従来の光ファイバ１４に
は、水素分子あるいは重水素が付与され、その光感受性
を強化することもできる。その後この光学整形装置は、
コア３２を強い光のビームに選択的に露光することによ
り書き込まれる。
信号整形装置を製造する際に用いられる装置を表すブロ
ック図を示す。従来の光ファイバ１４は、好ましくはシ
ングルモード光ファイバで、例えばゲルマニウム，リ
ン，スズ等の光感受性材料、あるいは電子光学材料、あ
るいは磁気光学材料でもってドーピングされたシリカ製
のコア３２を有する。さらに従来の光ファイバ１４に
は、水素分子あるいは重水素が付与され、その光感受性
を強化することもできる。その後この光学整形装置は、
コア３２を強い光のビームに選択的に露光することによ
り書き込まれる。
【００３６】この光学整形装置は、好ましくは、その長
さの少なくとも一部に亘って不均一の屈折率プロファイ
ルを有する長周期グレーティングからなり、光信号を変
更して非対称光学信号を生成する。この光学整形装置の
長さは、適用場所によって変わるが通上その長さは、約
１ｃｍから５ｃｍの範囲内にある。コア３２を書き込み
ビームに選択的に露光する方法は（これに必ずしも限定
されるものではないが）、１）ビームの滞留時間を光整
形装置の所定長さの関数として変化させるか、２）ビー
ムの強度を光整形装置の長さの関数として変化させる
か、３）周期性を光整形装置の長さの関数として変化さ
せるか、あるいは４）ビームに露光する間従来の光ファ
イバ１４に歪を掛けるかのステップを含む。
さの少なくとも一部に亘って不均一の屈折率プロファイ
ルを有する長周期グレーティングからなり、光信号を変
更して非対称光学信号を生成する。この光学整形装置の
長さは、適用場所によって変わるが通上その長さは、約
１ｃｍから５ｃｍの範囲内にある。コア３２を書き込み
ビームに選択的に露光する方法は（これに必ずしも限定
されるものではないが）、１）ビームの滞留時間を光整
形装置の所定長さの関数として変化させるか、２）ビー
ムの強度を光整形装置の長さの関数として変化させる
か、３）周期性を光整形装置の長さの関数として変化さ
せるか、あるいは４）ビームに露光する間従来の光ファ
イバ１４に歪を掛けるかのステップを含む。
【００３７】好ましい露光ソースは、フッ化クリプトン
（ＫｒＦ）エキシマレーザ３４からの紫外線放射である
が、他の公知の光源も用いることができる。適切な離間
間隔あるいは光強度は、特定の光増幅器のスペクトラム
に依存するが、光ファイバのコア３２を光学整形装置の
長さ方向に亘って、その強度が変化するレーザビームに
露光することによっても得られる。レーザ３４の好まし
い強度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 で、レーザ３４は好まし
くは２４８ｎｍに等しい放射波長を有する。
（ＫｒＦ）エキシマレーザ３４からの紫外線放射である
が、他の公知の光源も用いることができる。適切な離間
間隔あるいは光強度は、特定の光増幅器のスペクトラム
に依存するが、光ファイバのコア３２を光学整形装置の
長さ方向に亘って、その強度が変化するレーザビームに
露光することによっても得られる。レーザ３４の好まし
い強度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 で、レーザ３４は好まし
くは２４８ｎｍに等しい放射波長を有する。
【００３８】別法として、図２に示すように、従来の光
ファイバ１４をレーザ３４からの広域ビームに振幅マス
ク３６を介して露光する。そしてこの振幅マスク３６は
可変の離間したスペースパターンΛ1 ，Λ2 ，Λ3 ，
…，と、可変のスペース幅ｗ1，ｗ2 ，ｗ3 ，ｗ4 ，
…，で複数の透明スリット３８を有する。好ましくは、
各透明スリット３８に対する露光量は、１００ｍＪ／ｃ
ｍ2 フルエンス／パルス以上で１０００パルスのオーダ
であり、変動範囲の数とスペースは特定の光整形装置の
用途に大きく依存する。
ファイバ１４をレーザ３４からの広域ビームに振幅マス
ク３６を介して露光する。そしてこの振幅マスク３６は
可変の離間したスペースパターンΛ1 ，Λ2 ，Λ3 ，
…，と、可変のスペース幅ｗ1，ｗ2 ，ｗ3 ，ｗ4 ，
…，で複数の透明スリット３８を有する。好ましくは、
各透明スリット３８に対する露光量は、１００ｍＪ／ｃ
ｍ2 フルエンス／パルス以上で１０００パルスのオーダ
であり、変動範囲の数とスペースは特定の光整形装置の
用途に大きく依存する。
【００３９】しかしどのような方法を用いようとも、目
標とする光整形装置は、光整形装置の長さの少なくとも
一部に亘って延びる不均一の屈折率プロファイルを有
し、入力光信号を変化させて非対称の出力光学信号を生
成し、そしてその光学信号の少なくとも一部は、その用
途に応じてコアあるいはクラッド層のいずれかに入射し
られるような光整形装置である。本明細書で用いられる
不均一の屈折率プロファイルとは、非対称光学スペクト
ラムを生成するようなプロファイルである。
標とする光整形装置は、光整形装置の長さの少なくとも
一部に亘って延びる不均一の屈折率プロファイルを有
し、入力光信号を変化させて非対称の出力光学信号を生
成し、そしてその光学信号の少なくとも一部は、その用
途に応じてコアあるいはクラッド層のいずれかに入射し
られるような光整形装置である。本明細書で用いられる
不均一の屈折率プロファイルとは、非対称光学スペクト
ラムを生成するようなプロファイルである。
【００４０】そして非対称の光学スペクトラムとは、光
信号がそこを伝送される際に、メイン伝送ディップ（ma
in transmission dip） （即ち伝送効率が最小の周波
数）のいずれかの側に、スペクトラルスライスの側のミ
ラーイメージが存在しないものを言う。そしてこのスペ
クトラルスライスとは、メイン最小伝送効率波長の周波
数信号（main minima） 以上の伝送能力を有するスペク
トラム上に所定の波長で現れるサイドローブでもって表
現される。さらにまた以下に説明するようにスペクトラ
ルスライスは、通常スペクトラム内のメイン最小伝送効
率の周波数信号に隣接して出現する。
信号がそこを伝送される際に、メイン伝送ディップ（ma
in transmission dip） （即ち伝送効率が最小の周波
数）のいずれかの側に、スペクトラルスライスの側のミ
ラーイメージが存在しないものを言う。そしてこのスペ
クトラルスライスとは、メイン最小伝送効率波長の周波
数信号（main minima） 以上の伝送能力を有するスペク
トラム上に所定の波長で現れるサイドローブでもって表
現される。さらにまた以下に説明するようにスペクトラ
ルスライスは、通常スペクトラム内のメイン最小伝送効
率の周波数信号に隣接して出現する。
【００４１】しかし、ある種の応用例においては、ほぼ
非対称の光学スペクトラムを生成するために不均一の屈
折率プロファイルを書き込む（即ち構成する）ことが好
ましい。ここで用語「ほぼ非対称」とは、メインの最小
伝送効率の周波数信号の一方の側にのみ存在するサイド
ローブは、有効にデータを伝送できることを意味する。
このような場合には、サイドローブは、メインの最小伝
送効率の周波数信号の両側に現れるが、一方の側にのみ
現れるサイドローブは、順伝播方向へデータを有効に伝
送することができる。多くの光システムにおいては、あ
る所定のサイドローブに対する伝送ディップは、そのサ
イドローブの波長で、データが有効に伝送される前は、
０．５ｄＢ以下でなければならない。
非対称の光学スペクトラムを生成するために不均一の屈
折率プロファイルを書き込む（即ち構成する）ことが好
ましい。ここで用語「ほぼ非対称」とは、メインの最小
伝送効率の周波数信号の一方の側にのみ存在するサイド
ローブは、有効にデータを伝送できることを意味する。
このような場合には、サイドローブは、メインの最小伝
送効率の周波数信号の両側に現れるが、一方の側にのみ
現れるサイドローブは、順伝播方向へデータを有効に伝
送することができる。多くの光システムにおいては、あ
る所定のサイドローブに対する伝送ディップは、そのサ
イドローブの波長で、データが有効に伝送される前は、
０．５ｄＢ以下でなければならない。
【００４２】屈折率プロファイルの非均一性は、光学整
形装置の一部の上にのみ延在するか、あるいは光学整形
装置の全体に亘って延在するかのいずれかである。光学
整形装置の長さ方向に亘って変化する屈折率は、屈折率
プロファイルが光整形装置に書き込まれる方法の関数で
あり、例えば、変動の幅ｗを変化させるか、書き込みビ
ームの強度を変化させるか、光学整形装置のコア３２を
ビームに露光している間従来の光ファイバ１４上に相当
量の歪をかけるか、あるいは光学整形装置の長さ方向に
沿って書き込みビームの残留時間を変化させるかのいず
れかによって、屈折率変動を引き起こすことができる。
本明細書において「滞留時間」とは、光学整形装置の長
さ方向に沿ったある点で、コア３２がビームに露光され
る時間量を意味する。
形装置の一部の上にのみ延在するか、あるいは光学整形
装置の全体に亘って延在するかのいずれかである。光学
整形装置の長さ方向に亘って変化する屈折率は、屈折率
プロファイルが光整形装置に書き込まれる方法の関数で
あり、例えば、変動の幅ｗを変化させるか、書き込みビ
ームの強度を変化させるか、光学整形装置のコア３２を
ビームに露光している間従来の光ファイバ１４上に相当
量の歪をかけるか、あるいは光学整形装置の長さ方向に
沿って書き込みビームの残留時間を変化させるかのいず
れかによって、屈折率変動を引き起こすことができる。
本明細書において「滞留時間」とは、光学整形装置の長
さ方向に沿ったある点で、コア３２がビームに露光され
る時間量を意味する。
【００４３】次に図３において、同図には本発明の光信
号整形装置２０の実施例の断面図が示されており、この
光信号整形装置２０は準方向伝播モードで、光信号を伝
送する一定長さの従来の光ファイバ１４を有する。この
従来の光ファイバ１４は、所定の屈折率ｎ1 を有するコ
ア３２と、その周囲に形成されたそれより低い所定の屈
折率ｎ2 のクラッド層４０とを有する。ある実施例にお
いては、クラッド層４０は異なる屈折率の複数の層から
形成することもできる。同時にまたコア３２の屈折率ｎ
1 は、必ずしもステップ上である必要はなく、コア３２
の半径方向に変化してもよい。好ましくはコア３２は、
１つあるいは複数の光学整形装置を有する。
号整形装置２０の実施例の断面図が示されており、この
光信号整形装置２０は準方向伝播モードで、光信号を伝
送する一定長さの従来の光ファイバ１４を有する。この
従来の光ファイバ１４は、所定の屈折率ｎ1 を有するコ
ア３２と、その周囲に形成されたそれより低い所定の屈
折率ｎ2 のクラッド層４０とを有する。ある実施例にお
いては、クラッド層４０は異なる屈折率の複数の層から
形成することもできる。同時にまたコア３２の屈折率ｎ
1 は、必ずしもステップ上である必要はなく、コア３２
の半径方向に変化してもよい。好ましくはコア３２は、
１つあるいは複数の光学整形装置を有する。
【００４４】一実施例においては長周期グレーティング
は、変動する周期的距離Λ1 ，Λ2，…，（即ち周期
性）により離間して形成された変動する幅ｗ1 ，ｗ2 ，
ｗ3 ，…，の複数の屈折率変動部位ｐ1 ，ｐ2 ，ｐ3 ，
ｐ4 ，ｐ5 ，…，を有する。この屈折率変動部位ｐ1 ，
ｐ2 ，ｐ3 ，ｐ4 ，ｐ5 ，…，のそれぞれは、コア３２
内で形成された異なる屈折率を有する。この屈折率変動
部位ｐ1 ，ｐ2 ，ｐ3 ，ｐ4 ，ｐ5 ，…，等は、従来の
光ファイバ１４の軸方向に対しθの角度（２゜≦θ≦９
０゜）で形成される。このような構成では従来の光ファ
イバ１４は、波長λの広帯域光信号を伝送するよう構成
される。
は、変動する周期的距離Λ1 ，Λ2，…，（即ち周期
性）により離間して形成された変動する幅ｗ1 ，ｗ2 ，
ｗ3 ，…，の複数の屈折率変動部位ｐ1 ，ｐ2 ，ｐ3 ，
ｐ4 ，ｐ5 ，…，を有する。この屈折率変動部位ｐ1 ，
ｐ2 ，ｐ3 ，ｐ4 ，ｐ5 ，…，のそれぞれは、コア３２
内で形成された異なる屈折率を有する。この屈折率変動
部位ｐ1 ，ｐ2 ，ｐ3 ，ｐ4 ，ｐ5 ，…，等は、従来の
光ファイバ１４の軸方向に対しθの角度（２゜≦θ≦９
０゜）で形成される。このような構成では従来の光ファ
イバ１４は、波長λの広帯域光信号を伝送するよう構成
される。
【００４５】本発明に用いられる長周期グレーティング
は、光ファイバ内の導波モードを光ファイバの順方向伝
播非導波モードに結合する光の波長よりも大きな（２μ
ｍ以上）を有するグレーティングである。即ち光信号
は、短周期グレーティングのように反射されることはな
い。非導波モードとは、クラッディングモード，放射モ
ード，あるいは多層導波路の場合はリングモードのいず
れかである。導波路のコアは、導波路の中心にある高屈
折率領域として定義される。
は、光ファイバ内の導波モードを光ファイバの順方向伝
播非導波モードに結合する光の波長よりも大きな（２μ
ｍ以上）を有するグレーティングである。即ち光信号
は、短周期グレーティングのように反射されることはな
い。非導波モードとは、クラッディングモード，放射モ
ード，あるいは多層導波路の場合はリングモードのいず
れかである。導波路のコアは、導波路の中心にある高屈
折率領域として定義される。
【００４６】長周期グレーティング２０ａは以下の原理
で動作する。所定の周期性Λに対し、位相適合条件ｎ
core−ｎclad＝λ／Λであり、ｎcoreはコアモードの有
効屈折率であり、ｎcladはクラッディングモードの有効
屈折率であり、λは光信号の波長であり、そして導波コ
アモードが非導波クラッディングモードに結合されると
いう動作原理に基づく。モードの有効屈折率とは、個々
のモードの伝播定数βを自由空間伝播定数ｋで割ったも
のであり、ここでｋは、ｋ＝２π／λで、ｎcore＝β
core／ｋで、ｎclad＝βclad／ｋということである。
で動作する。所定の周期性Λに対し、位相適合条件ｎ
core−ｎclad＝λ／Λであり、ｎcoreはコアモードの有
効屈折率であり、ｎcladはクラッディングモードの有効
屈折率であり、λは光信号の波長であり、そして導波コ
アモードが非導波クラッディングモードに結合されると
いう動作原理に基づく。モードの有効屈折率とは、個々
のモードの伝播定数βを自由空間伝播定数ｋで割ったも
のであり、ここでｋは、ｋ＝２π／λで、ｎcore＝β
core／ｋで、ｎclad＝βclad／ｋということである。
【００４７】上記に述べた位相適合条件は、３個の自由
パラメータ、即ち、コア３２の有効屈折率、クラッド層
４０の有効屈折率、あるいは長周期グレーティング２０
ａの周期性の変化のいずれかを変更して素子が動作する
波長を変えることができることを示している。一般的に
コアの有効屈折率ｎcoreと、クラッドの有効屈折率ｎ
cladのモードは、コア屈折率ｎ1 とクラッド層屈折率ｎ
2 の両方の屈折率（材料特性）に直接依存している。
パラメータ、即ち、コア３２の有効屈折率、クラッド層
４０の有効屈折率、あるいは長周期グレーティング２０
ａの周期性の変化のいずれかを変更して素子が動作する
波長を変えることができることを示している。一般的に
コアの有効屈折率ｎcoreと、クラッドの有効屈折率ｎ
cladのモードは、コア屈折率ｎ1 とクラッド層屈折率ｎ
2 の両方の屈折率（材料特性）に直接依存している。
【００４８】上記のように理解すると、結合モード方程
式（coupled mode equations）を定式化して、ある波長
でどの程度の量のコアモードが、クラッディングモード
に移行するかの予測ができそして光学スペクトラムを正
確に予測できる。この結合モード方程式は、コアモード
の動きを説明する。また結合モード方程式は、クラッデ
ィングモードも説明することができ、そしてこれら２つ
のモードを本発明の光信号整形装置２０内に形成された
屈折率変動部位を用いて結合できる。かくしてこれらの
結合モード方程式は、コアと屈折率モードが光信号整形
装置２０によりどのように影響されるかを予測する方法
を与える。
式（coupled mode equations）を定式化して、ある波長
でどの程度の量のコアモードが、クラッディングモード
に移行するかの予測ができそして光学スペクトラムを正
確に予測できる。この結合モード方程式は、コアモード
の動きを説明する。また結合モード方程式は、クラッデ
ィングモードも説明することができ、そしてこれら２つ
のモードを本発明の光信号整形装置２０内に形成された
屈折率変動部位を用いて結合できる。かくしてこれらの
結合モード方程式は、コアと屈折率モードが光信号整形
装置２０によりどのように影響されるかを予測する方法
を与える。
【００４９】導波路内に存在する２つのモードは、振幅
Ｕ0（ｚ）とＶ0（ｚ）を有する。これらのモードは同一
方向に伝播し、それらは導波路に対し、Δεの変動が存
在する領域で互いに接触する。モードＵとＶは、次の結
合モード方程式により展開できる。
Ｕ0（ｚ）とＶ0（ｚ）を有する。これらのモードは同一
方向に伝播し、それらは導波路に対し、Δεの変動が存
在する領域で互いに接触する。モードＵとＶは、次の結
合モード方程式により展開できる。
【数１】
【００５０】以下の置換を行うことにより、簡略化でき
る。
る。
【数２】 これらの式は、Ｕ1 ，Ｖ1 を用いて表すことができる。
【数３】 次に、二次の微分方程式がＵ1 に対してのみ次のように
立てることができる。
立てることができる。
【数４】
【００５１】式（５）を用いると、Ｕ1 とｚ2 の位置に
おけるｄＵ1 ／ｄｚは、ｚ1 の位置のＵ1 とｄＵ1 ／ｄ
ｚが既知であり、ｋ22，ｋ11，δがｚ1 とｚ2 の間で一
定の場合には、解くことができる。式（５）に対する解
は、均一な屈折率領域では次のようになる。
おけるｄＵ1 ／ｄｚは、ｚ1 の位置のＵ1 とｄＵ1 ／ｄ
ｚが既知であり、ｋ22，ｋ11，δがｚ1 とｚ2 の間で一
定の場合には、解くことができる。式（５）に対する解
は、均一な屈折率領域では次のようになる。
【数５】 グレーティングに沿ったＵ1 に対する解は、ファイバに
沿ってｚ1 ，ｚ2 ，…ｚn+1 をステッピングし、各ステ
ップに対し、新たな係数Ａ，Ｂ，α，βを計算すること
により得られる。伝送強度に対する最終解は、次式で表
される。
沿ってｚ1 ，ｚ2 ，…ｚn+1 をステッピングし、各ステ
ップに対し、新たな係数Ａ，Ｂ，α，βを計算すること
により得られる。伝送強度に対する最終解は、次式で表
される。
【数６】
【００５２】光増幅器からのスペクトラムは、従来のプ
ロセスにより決定できる。光学増幅器のスペクトラムの
不用な部分を取り除くために、光学増幅器の反転スペク
トラムを生成する光学整形装置を開発して、不用なゲイ
ン、あるいはノイズ波長、あるいはその両方の形態であ
る不用な部分を取り除くことができる。上記の式を用い
て、光学増幅器により生成される光学信号の不用な部分
を取り除くためには、どの程度の不均一の屈折率変動を
光学整形装置に書き込むかを決定することができる。
ロセスにより決定できる。光学増幅器のスペクトラムの
不用な部分を取り除くために、光学増幅器の反転スペク
トラムを生成する光学整形装置を開発して、不用なゲイ
ン、あるいはノイズ波長、あるいはその両方の形態であ
る不用な部分を取り除くことができる。上記の式を用い
て、光学増幅器により生成される光学信号の不用な部分
を取り除くためには、どの程度の不均一の屈折率変動を
光学整形装置に書き込むかを決定することができる。
【００５３】図４Ａは、長さｚが５ｃｍの従来の均一長
周期グレーティングを表すグラフであり、同グラフから
分かるようにこのグレーティングは、均一の屈折率プロ
ファイルを有し、グレーティングの長さ方向に沿って、
強度Ｉあるいは周期Λの変動は存在しない。
周期グレーティングを表すグラフであり、同グラフから
分かるようにこのグレーティングは、均一の屈折率プロ
ファイルを有し、グレーティングの長さ方向に沿って、
強度Ｉあるいは周期Λの変動は存在しない。
【００５４】図４Ａのグレーティングにより生成される
スペクトラムを図４Ｂに示す。同図に示すように、均一
のグレーティングにより生成されたスペクトラムは対称
である。即ち、伝送の実質的なディップを表す最小伝送
効率の周波数信号４２の周囲に対し対称である。最小伝
送効率の周波数信号４２の短波長４４ａ上に現れる短波
長のサイドローブ４４と、最小伝送効率の周波数信号４
２の長波長側４６ａ上に現れる長波長サイドローブ４６
とがこのグラフには存在する。それらが対称であるため
に、このグレーティングは、図５に示されるように光増
幅器により生成される複合非対称信号を適切に変更でき
ない。
スペクトラムを図４Ｂに示す。同図に示すように、均一
のグレーティングにより生成されたスペクトラムは対称
である。即ち、伝送の実質的なディップを表す最小伝送
効率の周波数信号４２の周囲に対し対称である。最小伝
送効率の周波数信号４２の短波長４４ａ上に現れる短波
長のサイドローブ４４と、最小伝送効率の周波数信号４
２の長波長側４６ａ上に現れる長波長サイドローブ４６
とがこのグラフには存在する。それらが対称であるため
に、このグレーティングは、図５に示されるように光増
幅器により生成される複合非対称信号を適切に変更でき
ない。
【００５５】次に図６Ａには、５ｃｍのグレーティング
の長さに沿って、強度Ｉが変化しているかあるいは周期
Λが変化している若干の反転ガウス分布ビームプロファ
イルを示す本発明の複合不均一長周期グレーティングの
グラフが示される。前述したように一連の増幅器は、増
幅器を介して、広いバンド幅の光信号を送信することに
よるスペクトラムは、増幅器の非対称伝送関数に起因し
て歪むので補償しなければならない。
の長さに沿って、強度Ｉが変化しているかあるいは周期
Λが変化している若干の反転ガウス分布ビームプロファ
イルを示す本発明の複合不均一長周期グレーティングの
グラフが示される。前述したように一連の増幅器は、増
幅器を介して、広いバンド幅の光信号を送信することに
よるスペクトラムは、増幅器の非対称伝送関数に起因し
て歪むので補償しなければならない。
【００５６】一連のエルビウム増幅器は、波長１５５０
（ｎｍ）で動作する現在の光通信システムで用いられて
いるが、非対称性が短波長側に存在する。図６Ｂに示さ
れたスペクトラムにおいては、メインピーク、即ち最小
伝送効率の周波数信号４８の波長は１５５８ｎｍで、現
在のシステムの光学チャネルは、短波長側５０上の１５
５０ｎｍから、長波長側５２の１５６５ｎｍに伝播す
る。
（ｎｍ）で動作する現在の光通信システムで用いられて
いるが、非対称性が短波長側に存在する。図６Ｂに示さ
れたスペクトラムにおいては、メインピーク、即ち最小
伝送効率の周波数信号４８の波長は１５５８ｎｍで、現
在のシステムの光学チャネルは、短波長側５０上の１５
５０ｎｍから、長波長側５２の１５６５ｎｍに伝播す
る。
【００５７】図６Ｂは、最小伝送効率の周波数信号４８
の長波長側５２上に形成されたサイドローブ５４の実線
により表される図６Ａのグレーティングにより生成され
る複合非対称スペクトラムを表す。点線５６は、図４Ｂ
に表された従来の対称スペクトラムを表す。非対称の現
れる量は若干であるが、０．１から０．２ｄＢ内の正確
な形状マッチングが多くの光通信システムには重要であ
る。このスペクトラムの重要な特徴点は、短波長側５０
上の５６ａは、長波長側５２上の明示したサイドローブ
５４とは無関係に（犠牲にして）有効に除去できる点で
ある。
の長波長側５２上に形成されたサイドローブ５４の実線
により表される図６Ａのグレーティングにより生成され
る複合非対称スペクトラムを表す。点線５６は、図４Ｂ
に表された従来の対称スペクトラムを表す。非対称の現
れる量は若干であるが、０．１から０．２ｄＢ内の正確
な形状マッチングが多くの光通信システムには重要であ
る。このスペクトラムの重要な特徴点は、短波長側５０
上の５６ａは、長波長側５２上の明示したサイドローブ
５４とは無関係に（犠牲にして）有効に除去できる点で
ある。
【００５８】この現象は、屈折率変化と波長との間の
１：１の対応により理解することができる。即ち、導入
された屈折率変化が低い場合には、短波長が影響を受け
これに対し、導入された屈折率変動が増加すると、長波
長がクラッド層に結合されるようになる。図６Ａに示す
ように、グレーティングの強度を変化させることによ
り、短波長と長波長に対する結合が空間的に分離され
る。そして全体的にスペクトラムは広がる。
１：１の対応により理解することができる。即ち、導入
された屈折率変化が低い場合には、短波長が影響を受け
これに対し、導入された屈折率変動が増加すると、長波
長がクラッド層に結合されるようになる。図６Ａに示す
ように、グレーティングの強度を変化させることによ
り、短波長と長波長に対する結合が空間的に分離され
る。そして全体的にスペクトラムは広がる。
【００５９】さらにまた、強力なサイドローブが、コア
モードとクラッディングモードとの間の相互干渉ビーテ
ィング（interferometric beating） に起因して、長波
長側で発生すると考えられる。このため長波長の光はグ
レーティングに入る際には、クラッディングモードに部
分的にしか結合されない。この２つのモードが中心領域
に沿って伝播すると、波長依存性の作動位相遅延が導入
される。その後、長周期グレーティングの縁端部で結合
が行われる。しかし、２つのモード間には、位相差が存
在するので、これらの光は２つのモードの間でビート
（強まったり、弱まったり）する。
モードとクラッディングモードとの間の相互干渉ビーテ
ィング（interferometric beating） に起因して、長波
長側で発生すると考えられる。このため長波長の光はグ
レーティングに入る際には、クラッディングモードに部
分的にしか結合されない。この２つのモードが中心領域
に沿って伝播すると、波長依存性の作動位相遅延が導入
される。その後、長周期グレーティングの縁端部で結合
が行われる。しかし、２つのモード間には、位相差が存
在するので、これらの光は２つのモードの間でビート
（強まったり、弱まったり）する。
【００６０】伝送スペクトラムを長波長側のビートも含
めて図６Ｂに示す。不均一屈折率プロファイルの反転し
たガウス分布特徴により、モーダルビーティング（moda
l beating） として知られる現象が発生し、長波長側５
２に示したサイドローブ５４が得られる。短波長側５０
上には、サイドローブは存在しない。このような単純化
した説明は、この現象を物理的に理解するために有益で
あるが、正確な量的な解析は、上記の結合モード方程式
を数値解析することが必要となる。
めて図６Ｂに示す。不均一屈折率プロファイルの反転し
たガウス分布特徴により、モーダルビーティング（moda
l beating） として知られる現象が発生し、長波長側５
２に示したサイドローブ５４が得られる。短波長側５０
上には、サイドローブは存在しない。このような単純化
した説明は、この現象を物理的に理解するために有益で
あるが、正確な量的な解析は、上記の結合モード方程式
を数値解析することが必要となる。
【００６１】次に図７Ａにおいては、本発明の第２の複
合不均一長周期グレーティングを示し、グレーティング
の長さ方向に沿って強度あるいは周期を変化させること
により、図７Ｂに示すスペクトラムを生成する。図７Ｂ
は、図７Ａのグレーティングにより生成された複合非対
称スペクトラムを示し、メインの最小伝送効率波長の周
波数信号６２の短波長側６０側に形成されたサイドロー
ブ５８を実線でもって示す。一方点線６４は、図５Ｂに
示したのと同様な従来のスペクトルを表す。
合不均一長周期グレーティングを示し、グレーティング
の長さ方向に沿って強度あるいは周期を変化させること
により、図７Ｂに示すスペクトラムを生成する。図７Ｂ
は、図７Ａのグレーティングにより生成された複合非対
称スペクトラムを示し、メインの最小伝送効率波長の周
波数信号６２の短波長側６０側に形成されたサイドロー
ブ５８を実線でもって示す。一方点線６４は、図５Ｂに
示したのと同様な従来のスペクトルを表す。
【００６２】エルビウム増幅器内で信号が伝播するとノ
イズは、信号の増幅と共に蓄積され、この信号の増幅と
共に蓄積されるノイズは、通常１５３０ｎｍを中心とす
る波長で支配的となる。このために、１５３０ｎｍの中
心とするこのスペクトラルスライスをλ＞１５５０ｎｍ
以上で伝播する信号に大きな影響を与えることなく除去
することが望ましい。
イズは、信号の増幅と共に蓄積され、この信号の増幅と
共に蓄積されるノイズは、通常１５３０ｎｍを中心とす
る波長で支配的となる。このために、１５３０ｎｍの中
心とするこのスペクトラルスライスをλ＞１５５０ｎｍ
以上で伝播する信号に大きな影響を与えることなく除去
することが望ましい。
【００６３】均一のビームを用いて１５３０ｎｍを中心
とするグレーティングを書き込む場合には、長波長側に
現れるサイドローブ（図４Ｂに示したように）は、信号
波長に対しても損失を加えてしまう。この損失はシステ
ム性能にとって致命的である。図７Ｂに示すように長波
長６８上に現れるサイドローブ６６を取り除くことによ
り、スペクトラムの一部を高品質の伝送用に利用するこ
とができる。ある種の応用例においては、このサイドロ
ーブは、大部分が除去される、即ち、サイドローブの伝
送ディップは、０．５ｄＢ以下にまで減少される。
とするグレーティングを書き込む場合には、長波長側に
現れるサイドローブ（図４Ｂに示したように）は、信号
波長に対しても損失を加えてしまう。この損失はシステ
ム性能にとって致命的である。図７Ｂに示すように長波
長６８上に現れるサイドローブ６６を取り除くことによ
り、スペクトラムの一部を高品質の伝送用に利用するこ
とができる。ある種の応用例においては、このサイドロ
ーブは、大部分が除去される、即ち、サイドローブの伝
送ディップは、０．５ｄＢ以下にまで減少される。
【００６４】図８Ａにおいては、本発明の第３の複合不
均一長周期グレーティングを示すグラフでグレーティン
グの長さ方向に沿って強度あるいは周期性を変化させる
ことにより図８Ｂに示すスペクトラムを生成する。図８
Ｂは、図８Ａのグレーティングにより生成された複合非
対称スペクトラムを表す。これら２つの図は、本発明の
光学信号整形装置がいかにして数個のグレーティングを
接続せずに複合非対称形状を生成するかを示したもので
ある。
均一長周期グレーティングを示すグラフでグレーティン
グの長さ方向に沿って強度あるいは周期性を変化させる
ことにより図８Ｂに示すスペクトラムを生成する。図８
Ｂは、図８Ａのグレーティングにより生成された複合非
対称スペクトラムを表す。これら２つの図は、本発明の
光学信号整形装置がいかにして数個のグレーティングを
接続せずに複合非対称形状を生成するかを示したもので
ある。
【００６５】図８Ａは、複数のピークを有する屈折率／
周期プロファイルを示すグラフで、これら複数のピーク
は、複数の最大値と最小値を有する複雑な形状をしたス
ペクトラムとなっている。このようなスペクトラムは、
幅広い波長範囲に亘って（３０から４０ｎｍの幅）に亘
って一本のエルビウム光ファイバの形状に適合させるの
に有益である。
周期プロファイルを示すグラフで、これら複数のピーク
は、複数の最大値と最小値を有する複雑な形状をしたス
ペクトラムとなっている。このようなスペクトラムは、
幅広い波長範囲に亘って（３０から４０ｎｍの幅）に亘
って一本のエルビウム光ファイバの形状に適合させるの
に有益である。
【００６６】図９には、本発明によるカバーされた好ま
しい長周期グレーティングの書き込みビームの滞留時間
のカーブと９Ａのグレーティングにより生成されたメイ
ンの最小伝送効率の波長の信号の短波長側のサイドロー
ブを有する複合非対称スペクトラムを表すグラフであ
る。光学整形装置は、コア内に約１０モルのゲルマニウ
ムを有する従来の標準分散シフト型の光ファイバに書き
込まれる。この光ファイバは、水素分子（コア内に２
％）が追加され、その後２４８ｎｍに等しい放射波長を
有するＫｒＦレーザからのビームに露光される。
しい長周期グレーティングの書き込みビームの滞留時間
のカーブと９Ａのグレーティングにより生成されたメイ
ンの最小伝送効率の波長の信号の短波長側のサイドロー
ブを有する複合非対称スペクトラムを表すグラフであ
る。光学整形装置は、コア内に約１０モルのゲルマニウ
ムを有する従来の標準分散シフト型の光ファイバに書き
込まれる。この光ファイバは、水素分子（コア内に２
％）が追加され、その後２４８ｎｍに等しい放射波長を
有するＫｒＦレーザからのビームに露光される。
【００６７】ビームのフルーエンス（fluence） は、１
００ｍＪ／ｃｍ2 で、ビームは図９Ａに示された滞留時
間でもって約１インチ（２．５４ｃｍ）の長さに亘って
走査された。この走査の完了後グレーティングは、１５
０℃で２４時間オーブン内でアニールされ、コア内に滞
留している、残留水素を除去し、同時にファイバ内に生
成された不安定な欠陥を除去する。このグレーティング
をオーブンから取り出した後、得られたスペクトラムを
図９Ｂに示すように測定した。図９Ｂから明らかなよ
に、メインの最小伝送効率波長の周波数信号７２の長波
長側７０上のサイドローブは、短波長側７６上に強力な
メインの最小伝送効率波長の周波数信号７２を付加する
ことにより除去された。
００ｍＪ／ｃｍ2 で、ビームは図９Ａに示された滞留時
間でもって約１インチ（２．５４ｃｍ）の長さに亘って
走査された。この走査の完了後グレーティングは、１５
０℃で２４時間オーブン内でアニールされ、コア内に滞
留している、残留水素を除去し、同時にファイバ内に生
成された不安定な欠陥を除去する。このグレーティング
をオーブンから取り出した後、得られたスペクトラムを
図９Ｂに示すように測定した。図９Ｂから明らかなよ
に、メインの最小伝送効率波長の周波数信号７２の長波
長側７０上のサイドローブは、短波長側７６上に強力な
メインの最小伝送効率波長の周波数信号７２を付加する
ことにより除去された。
【００６８】図１０には、好ましい長周期グレーティン
グの長さの関数で周期性を表すグラフを示し、図１０Ｂ
は、図１０Ａのグレーティングにより生成された、メイ
ンの最大効率周波数の信号の長波長側のサイドローブを
有する複合非対称スペクトラムを示す。この光学整形装
置は、そのコア内に１０モル％のゲルマニウムを含む従
来の標準の分散シフト型光ファイバに書き込まれた。こ
の光ファイバは、水素分子（コア内に２％）が追加さ
れ、その後２４８ｎｍに等しい放射波長を有するＫｒＦ
レーザからのビームに図１０Ａに示されたような周期性
を有するマスクを介して露光された。
グの長さの関数で周期性を表すグラフを示し、図１０Ｂ
は、図１０Ａのグレーティングにより生成された、メイ
ンの最大効率周波数の信号の長波長側のサイドローブを
有する複合非対称スペクトラムを示す。この光学整形装
置は、そのコア内に１０モル％のゲルマニウムを含む従
来の標準の分散シフト型光ファイバに書き込まれた。こ
の光ファイバは、水素分子（コア内に２％）が追加さ
れ、その後２４８ｎｍに等しい放射波長を有するＫｒＦ
レーザからのビームに図１０Ａに示されたような周期性
を有するマスクを介して露光された。
【００６９】このビームのフルーエンスは、１００ｍＪ
／ｃｍ2 で、ビームは図１０Ａに示された滞留時間に従
って約１インチ（２．５４ｃｍ）に亘ってこのビームを
走査した。この走査が完了した後グレーティングは、１
５０℃で２４時間オーブン内でアニールされ、コア内に
滞留している残留水素を除去し、同時に光ファイバ内に
生成された不安定な欠陥を除去する。このグレーティン
グをオーブンから取り出した後、得られたスペクトラム
を図１０Ｂに示すように測定した。図１０Ｂから明らか
なようにメインの最小伝送効率波長の周波数信号８０の
短波長７８側のサイドローブは、短波長側８４上に１つ
強力なサイドローブ８２を付加することにより除去され
た。
／ｃｍ2 で、ビームは図１０Ａに示された滞留時間に従
って約１インチ（２．５４ｃｍ）に亘ってこのビームを
走査した。この走査が完了した後グレーティングは、１
５０℃で２４時間オーブン内でアニールされ、コア内に
滞留している残留水素を除去し、同時に光ファイバ内に
生成された不安定な欠陥を除去する。このグレーティン
グをオーブンから取り出した後、得られたスペクトラム
を図１０Ｂに示すように測定した。図１０Ｂから明らか
なようにメインの最小伝送効率波長の周波数信号８０の
短波長７８側のサイドローブは、短波長側８４上に１つ
強力なサイドローブ８２を付加することにより除去され
た。
【００７０】
【発明の効果】本発明は、複合スペクトラル整形アプリ
ケーション用のチャープ長周期グレーティングを用いた
光学システムと光学信号整形装置を提供するものであ
る。
ケーション用のチャープ長周期グレーティングを用いた
光学システムと光学信号整形装置を提供するものであ
る。
【図１】本発明が採用される光伝送システムのブロック
図 Ａ．来入した微弱光学信号が光増幅器を通過し、さらに
光信号整形装置を通過し、そしてこの光信号整形装置を
出た後の波形を表すブロック図
図 Ａ．来入した微弱光学信号が光増幅器を通過し、さらに
光信号整形装置を通過し、そしてこの光信号整形装置を
出た後の波形を表すブロック図
【図２】本発明が光信号整形装置を製造する際に用いら
れる装置のブロック図
れる装置のブロック図
【図３】本発明の光信号整形装置の一実施例の断面図
【図４】Ａ．従来の単純均一な長周期グレーティングの
屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラフ Ｂ．従来の長周期グレーティングにより生成される対称
スペクトラムを表す図
屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラフ Ｂ．従来の長周期グレーティングにより生成される対称
スペクトラムを表す図
【図５】従来のエルビウムドープ増幅器の複合非対称出
力スペクトラムを表す図
力スペクトラムを表す図
【図６】Ａ．本発明の第１の複合不均一長周期グレーテ
ィングの屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラ
フで、グレーティングの長さ方向に沿って強度即ち周期
性が変わることを示している Ｂ．Ａに示された長周期グレーティングにより生成され
る複合非対称スペクトラム（実線）を表し、サイドロー
ブが最低波長の長周期側に形成された状態を表し、点線
が図５Ｂの示された従来のスペクトラムを表す
ィングの屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラ
フで、グレーティングの長さ方向に沿って強度即ち周期
性が変わることを示している Ｂ．Ａに示された長周期グレーティングにより生成され
る複合非対称スペクトラム（実線）を表し、サイドロー
ブが最低波長の長周期側に形成された状態を表し、点線
が図５Ｂの示された従来のスペクトラムを表す
【図７】Ａ．本発明の第２の複合不均一長周期グレーテ
ィングの屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラ
フで、グレーティングの長さ方向に沿って強度が変化す
る、即ち周期性が変わることを示している Ｂ．Ａに示された長周期グレーティングにより生成され
る複合非対称スペクトラム（実線）を表し、サイドロー
ブが最低波長の長周期側に形成された状態を表し、点線
が図５Ｂの示された従来のスペクトラムを表す
ィングの屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラ
フで、グレーティングの長さ方向に沿って強度が変化す
る、即ち周期性が変わることを示している Ｂ．Ａに示された長周期グレーティングにより生成され
る複合非対称スペクトラム（実線）を表し、サイドロー
ブが最低波長の長周期側に形成された状態を表し、点線
が図５Ｂの示された従来のスペクトラムを表す
【図８】Ａ．本発明の第３の複合不均一長周期グレーテ
ィングの屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラ
フで、グレーティングの長さ方向に沿って強度が変化す
る、即ち周期性が変わることを示している Ｂ．Ａのグレーティングにより生成された複合非対称ス
ペクトラムを表す図
ィングの屈折率プロファイルと長さとの関係を表すグラ
フで、グレーティングの長さ方向に沿って強度が変化す
る、即ち周期性が変わることを示している Ｂ．Ａのグレーティングにより生成された複合非対称ス
ペクトラムを表す図
【図９】Ａ．本発明の長周期グレーティングを製造する
方法の滞留時間を表すグラフ Ｂ．Ａのグレーティングにより生成された主最低周波数
の短波長側にサイドローブを有する複合非対称スペクト
ラムを表す図
方法の滞留時間を表すグラフ Ｂ．Ａのグレーティングにより生成された主最低周波数
の短波長側にサイドローブを有する複合非対称スペクト
ラムを表す図
【図１０】Ａ．本発明の長周期グレーティングを製造す
る方法の周期性を表すグラフ Ｂ．Ａのグレーティングにより生成された主最低周波数
の長波長側にサイドローブを有する複合非対称スペクト
ラムを表す図
る方法の周期性を表すグラフ Ｂ．Ａのグレーティングにより生成された主最低周波数
の長波長側にサイドローブを有する複合非対称スペクト
ラムを表す図
１０ 光学システム １２ 光学信号 １４ 従来の光ファイバ １６ 従来型の光増幅器 １８ 光学信号スペクトラム ２０ 光信号整形装置 ２０ａ 長周期グレーティング ２２ 均一に増幅された信号のスペクトラム ２４ 点線 ２６ 付加ゲイン ２８ 波長 ３０ スペクトラム ３２ コア ３４ フッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザ ３６ 振幅マスク ３８ 透明スリット ４０ クラッド層 ４２，４８ 最小伝送効率の周波数信号 ４４ 短波長のサイドローブ ４４ａ，５０，６０，７６，７８，８４ 短波長側 ４６ 長波長サイドローブ ４６ａ，５２，６８，７０ 長波長側 ５４，５８，６６，７４，８２ サイドローブ ６２，７２，８０ メインの最小伝送効率波長の周波数
信号
信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジャネット レニー ペドラッザニ アメリカ合衆国、07901 ニュージャージ ー、サミット、ヒルサイド アベニュー 19−エー (72)発明者 アシシュ マドフカー ヴェンサーカー アメリカ合衆国、07922 ニュージャージ ー、バークレー ハイツ、ダリア レーン 10
Claims (24)
- 【請求項１】 第１の屈折率ｎ1 を有するコアと、その
周囲に形成された第２の屈折率ｎ2 を有するクラッド層
からなる光ファイバと共に使用され、光信号を伝送する
よう構成される光信号整形装置において、 前記光ファイバ内に所定長さの長周期グレーティングが
形成され、 前記長周期グレーティングは、前記所定長さの少なくと
も一部に亘って延在する不均一の屈折率プロファイルを
有し、非対称光学信号を生成するために前記光学信号を
変更し、 前記光信号の少なくとも一部は、前記コアあるいは前記
クラッド層に注入されることを特徴とする光信号整形装
置。 - 【請求項２】 前記長周期グレーティングは、その長さ
の少なくとも一部に亘って複数の不均一に離間した屈折
率変動部位を有することを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記長周期グレーティングは、最小伝送
効率の周波数の信号の長波長側にある長波長信号の少な
くとも一部を前記クラッド層に入射し、その結果、前記
長波長側にサイドローブを有する非対称光学信号を生成
することを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項４】 前記長周期グレーティングは、最小伝送
効率の周波数の信号の短波長側にある短波長信号の少な
くとも一部を前記クラッド層に入射し、その結果、前記
短波長側にサイドローブを有する非対称光学信号を生成
することを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項５】 前記光ファイバに接続された光学増幅器
をさらに有し、 前記光学増幅器は、増幅された非対称光学信号を前記光
ファイバに転送し、 前記長周期グレーティングは、前記増幅された非対称光
学信号の少なくとも一部を前記クラッド層に入射するよ
う構成されることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項６】 前記光学増幅器は、エルビウムドープの
光学増幅器であることを特徴とする請求項５の装置。 - 【請求項７】 前記増幅された非対称光学信号は、前記
非対称光学信号の最小伝送効率の周波数の信号の短波長
側に短波長信号を有し、 前記長周期グレーティングは、前記短波長信号の少なく
とも一部を前記クラッド層に入射するよう構成されるこ
とを特徴とする請求項５の装置。 - 【請求項８】 前記増幅された非対称光学信号は、前記
非対称光学信号の最小伝送効率の周波数の信号の長波長
側に長波長信号を有し、 前記長周期グレーティングは、前記長波長信号の少なく
とも一部を前記クラッド層に入射するよう構成されるこ
とを特徴とする請求項５の装置。 - 【請求項９】 前記長周期グレーティングは、前記増幅
された非対称光学信号に付加されたゲインの所定量を前
記クラッド層に入射するよう構成されることを特徴とす
る請求項５の装置。 - 【請求項１０】 光学信号整形装置の製造方法におい
て、 （Ａ）前記光ファイバの所定長さの光感受性部分に沿っ
て、光ファイバ上に書き込みビームを集光するステップ
と、 （Ｂ）前記所定長さの少なくとも一部上に不均一の屈折
率プロファイルを書き込むステップとからなり、 前記光学信号整形装置は、非対称光学信号を生成するた
めに光学信号を変更し、 前記光学信号の少なくとも一部は、前記コアまたは前記
クラッド層に入射されることを特徴とする光学信号整形
装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記（Ｂ）のステップは、 （Ｂ１）前記所定長さに亘って、前記書き込みビームの
強度を変化させるステップを含むことを特徴とする請求
項１０の方法。 - 【請求項１２】 前記（Ｂ）のステップは、 （Ｂ２）前記所定長さに沿って、前記光ファイバ上にグ
レーティングマスクを配置するステップと、 （Ｂ３）前記グレーティングマスクを介して、前記書き
込みビームを前記光ファイバに露光するステップと、か
らなり、前記グレーティングマスクは、複数の不均一に
離間したスリットを有し、これにより前記長周期グレー
ティングの所定長さの少なくとも一部に亘って複数の不
均一に離間した屈折率変動部位を形成することを特徴と
する請求項１０の方法。 - 【請求項１３】 前記（Ｂ）のステップは、 （Ｂ４）前記所定長さに亘って、前記書き込みビームの
滞留時間を変化させるステップを含むことを特徴とする
請求項１０の方法。 - 【請求項１４】 前記（Ｂ）のステップは、 （Ｂ５）前記所定長さに亘って、前記光ファイバを歪ま
せるステップを含むことを特徴とする請求項１０の方
法。 - 【請求項１５】 前記（Ｂ）のステップは、 （Ｂ６）最小伝送効率の周波数の信号の長波長側に位置
する長波長信号の少なくとも一部を前記クラッド層に入
射するために、前記長周期グレーティングを書き込むス
テップを有し、これにより前記短波長側にサイドローブ
を有する非対称光学信号を生成することを特徴とする請
求項１０の方法。 - 【請求項１６】 前記（Ｂ）のステップは、 （Ｂ７）最小伝送効率の周波数の信号の短波長信号側に
位置する短波長信号の少なくとも一部を前記クラッド層
に入射するために、前記長周期グレーティングを書き込
むステップを有し、これにより前記長波長側にサイドロ
ーブを有する非対称光学信号を生成することを特徴とす
る請求項１０の方法。 - 【請求項１７】 前記書き込みビームは、レーザ光であ
ることを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１８】 光ファイバ伝送システムにおいて、 （Ａ）第１屈折率ｎ1 のコアと、その周囲に形成された
第２屈折率ｎ2のクラッド層とを有し、光信号を伝送す
るよう構成された所定長さの光ファイバと、 （Ｂ）光信号整形装置と、 （Ｃ）前記光ファイバに接続される光学増幅器と、から
なり、 前記（Ｂ）の整形装置は、前記光ファイバの一部内に形
成された所定長さの長周期グレーティングを有し、 前記長周期グレーティングは、前記所定長さの少なくと
も一部に亘って延在する不均一の屈折率プロファイルを
有し、非対称光学信号を生成するために前記光学信号を
変更するよう構成され、 前記（Ｃ）の光学増幅器は、増幅された非対称光学信号
を前記光ファイバに伝送し、 前記長周期グレーティングは、前記増幅された非対称光
学信号の少なくとも一部を前記クラッド層に入射するよ
う構成されることを特徴とする光ファイバ伝送システ
ム。 - 【請求項１９】 前記光増幅器は、エルビウムドープの
光増幅器であることを特徴とする請求項１８のシステ
ム。 - 【請求項２０】 前記長周期グレーティングは、最小伝
送効率の周波数の信号の短波長側にある短波長信号の少
なくとも一部を前記クラッド層に入射し、その結果前記
短波長側にサイドローブを有する非対称光学信号を生成
することを特徴とする請求項１８のシステム。 - 【請求項２１】 前記増幅された非対称光学信号は、前
記非対称光学信号の最小伝送効率の周波数の信号の短波
長側に短波長信号を有し、 前記長周期グレーティングは、前記短波長信号の少なく
とも一部を前記クラッド層に入射するよう構成されるこ
とを特徴とする請求項１８のシステム。 - 【請求項２２】 前記長周期グレーティングは、最小伝
送効率の周波数の信号の長波長側にある長波長信号の少
なくとも一部を前記クラッド層に入射し、その結果前記
長波長側にサイドローブを有する非対称光学信号を生成
することを特徴とする請求項１８のシステム。 - 【請求項２３】 前記増幅された非対称光学信号は、前
記非対称光学信号の最小伝送効率の周波数の信号の長波
長側に長波長信号を有し、 前記長周期グレーティングは、前記長波長信号の少なく
とも一部を前記クラッド層に入射するよう構成されるこ
とを特徴とする請求項１８のシステム。 - 【請求項２４】 前記長周期グレーティングは、前記光
増幅器の中間の反対側で、前記光増幅器に接続されるこ
とを特徴とする請求項１８のシステム。
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