JPH09329719A - ブラグ格子を光ファイバ内に書き込むことによって得られるフィルタ - Google Patents
ブラグ格子を光ファイバ内に書き込むことによって得られるフィルタInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- 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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ内に少なくとも一つの長ピッチブ
ラグ格子を書き込むことによって形成される光フィルタ
を提供する。 【解決手段】 フィルタは、光ファイバが、二つのモー
ドをガイドすることができる中間区域（Ｚ２）を限定す
る実質的に断熱性の二つの遷移区域（Ｚ１、Ｚ３）を画
定するようにテーパー状にされることを特徴とし、長ピ
ッチブラグ格子（２）のピッチの関数である波長におい
て、コアモードとクラッドモード（ＬＰ０１、ＬＰ０
２）との間で双方向結合が発生するように、長ピッチブ
ラグ格子（２）が中間区域（Ｚ２）内に書き込まれる。
ラグ格子を書き込むことによって形成される光フィルタ
を提供する。 【解決手段】 フィルタは、光ファイバが、二つのモー
ドをガイドすることができる中間区域（Ｚ２）を限定す
る実質的に断熱性の二つの遷移区域（Ｚ１、Ｚ３）を画
定するようにテーパー状にされることを特徴とし、長ピ
ッチブラグ格子（２）のピッチの関数である波長におい
て、コアモードとクラッドモード（ＬＰ０１、ＬＰ０
２）との間で双方向結合が発生するように、長ピッチブ
ラグ格子（２）が中間区域（Ｚ２）内に書き込まれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に光フィルタ
に関する。より詳細には本発明は帯域阻止及び帯域通過
フィルタに関する。
に関する。より詳細には本発明は帯域阻止及び帯域通過
フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】以下の説明においてわかるように、本発
明を実施するために、光ファイバ内に書き込まれた（in
scrit）少なくとも一つの光屈折格子またはブラグ格子
が使われる。光ファイバ内にブラグ格子を書き込む時に
は、米国特許ＵＳ−Ａ−４４７４４２７号に記載されて
いるような、通常、紫外線照射によるゲルマニウムドー
プファイバのコアの屈折率の変化という基本原理を用い
る。この書き込みを行うために、例えば、先行技術、あ
るいは米国特許ＵＳ−Ａ−４７２５１１０号に記載され
ているホログラフィー技術、あるいは米国特許ＵＳ−Ａ
−５１０４２０９号に記載されているポイントバイポイ
ント技術、あるいは米国特許ＵＳ−Ａ−５３６７５８８
号に開示されているフェイズマスク技術を使用すること
ができる。
明を実施するために、光ファイバ内に書き込まれた（in
scrit）少なくとも一つの光屈折格子またはブラグ格子
が使われる。光ファイバ内にブラグ格子を書き込む時に
は、米国特許ＵＳ−Ａ−４４７４４２７号に記載されて
いるような、通常、紫外線照射によるゲルマニウムドー
プファイバのコアの屈折率の変化という基本原理を用い
る。この書き込みを行うために、例えば、先行技術、あ
るいは米国特許ＵＳ−Ａ−４７２５１１０号に記載され
ているホログラフィー技術、あるいは米国特許ＵＳ−Ａ
−５１０４２０９号に記載されているポイントバイポイ
ント技術、あるいは米国特許ＵＳ−Ａ−５３６７５８８
号に開示されているフェイズマスク技術を使用すること
ができる。
【０００３】ＯＦＣ’９５、ＰＤ４（１９９５）に掲載
されたＡ．Ｍ．ＶＥＮＧＳＡＲＫＡＲらの論文「Long p
eriod fiber gratings as band-rejection filters」
は、局部的に被覆が除去された光ファイバ内に書き込ま
れた、１００μｍ程度の長ピッチブラグ格子の形態の帯
域阻止光フィルタについて記載している。ファイバのコ
ア内をガイドされる基本モードが、所与の波長におい
て、クラッド−被覆界面において漏れがあるためクラッ
ド内を伝播するに従って急速に減衰するクラッドモード
と結合するように、格子のピッチが選択される。結合は
格子のピッチの関数としての所与の波長で行われること
から、ファイバ内に書き込まれたブラグ格子は帯域阻止
フィルタとしての挙動を示す。
されたＡ．Ｍ．ＶＥＮＧＳＡＲＫＡＲらの論文「Long p
eriod fiber gratings as band-rejection filters」
は、局部的に被覆が除去された光ファイバ内に書き込ま
れた、１００μｍ程度の長ピッチブラグ格子の形態の帯
域阻止光フィルタについて記載している。ファイバのコ
ア内をガイドされる基本モードが、所与の波長におい
て、クラッド−被覆界面において漏れがあるためクラッ
ド内を伝播するに従って急速に減衰するクラッドモード
と結合するように、格子のピッチが選択される。結合は
格子のピッチの関数としての所与の波長で行われること
から、ファイバ内に書き込まれたブラグ格子は帯域阻止
フィルタとしての挙動を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記文献に記載されて
いる実施の形態の主な欠点は、コアモードとクラッドモ
ードとの間の結合が不完全であることであり、その原因
は、ファイバのコアの断面積が小さいことと、従来の短
ピッチ格子と比べブラグの波長感度が先験的に５倍高い
ことと、複数のクラッドモードが存在することである。
いる実施の形態の主な欠点は、コアモードとクラッドモ
ードとの間の結合が不完全であることであり、その原因
は、ファイバのコアの断面積が小さいことと、従来の短
ピッチ格子と比べブラグの波長感度が先験的に５倍高い
ことと、複数のクラッドモードが存在することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ内
に少なくとも一つの長ピッチブラグ格子を書き込むこと
によってつくられる帯域阻止光フィルタであって、当初
はシングルモードである光ファイバが、二つのモードを
ガイドすることができる中間区域を限定する実質的に断
熱性の二つの遷移区域を画定するようにテーパー状とな
っており、ブラグ格子のピッチの関数である波長におい
て、コアガイドモードとクラッドガイドモードの二つの
モードの間の双方向結合を発生させるように、前記長ピ
ッチブラグ格子が前記中間区域内に書き込まれることを
特徴とする帯域阻止光フィルタを提供することにより、
この欠点を解消することを目的とする。
に少なくとも一つの長ピッチブラグ格子を書き込むこと
によってつくられる帯域阻止光フィルタであって、当初
はシングルモードである光ファイバが、二つのモードを
ガイドすることができる中間区域を限定する実質的に断
熱性の二つの遷移区域を画定するようにテーパー状とな
っており、ブラグ格子のピッチの関数である波長におい
て、コアガイドモードとクラッドガイドモードの二つの
モードの間の双方向結合を発生させるように、前記長ピ
ッチブラグ格子が前記中間区域内に書き込まれることを
特徴とする帯域阻止光フィルタを提供することにより、
この欠点を解消することを目的とする。
【０００６】本発明はまた、前記二つの遷移区域のう
ち、光信号の受信入力側に配設された区域内に書き込ま
れた第二ブラグ格子をさらに含む点において前記帯域阻
止フィルタとは異なる帯域通過光フィルタを提供する。
ち、光信号の受信入力側に配設された区域内に書き込ま
れた第二ブラグ格子をさらに含む点において前記帯域阻
止フィルタとは異なる帯域通過光フィルタを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴および長所は、
対応する添付の図面を参照しながら以下の説明を読むこ
とによってより明らかになろう。
対応する添付の図面を参照しながら以下の説明を読むこ
とによってより明らかになろう。
【０００８】図１を参照する。本発明によるフィルタを
つくるために、ｚ方向軸によって支承されたテーパー状
光ファイバが示してある。このようなテーパー状光ファ
イバは例えば、「ＯＰＴＯ’８９、ｐｐ７５−７８、Ｅ
ｓｉ−Ｐｕｂｌｉ」に掲載されたJacques Buresらの論
文「Filtrage spectral par fibres unimodales effile
es- Application aux coupleurs WDM」に記載されてい
るように、コア１０およびクラッド１１を含むシングル
モード光ファイバの溶融およびテーパー化により得られ
る。ファイバの加熱およびテーパー化の結果として、例
えば、二つの遷移区域Ｚ１およびＺ３と、二つの遷移区
域Ｚ１およびＺ３で取り囲まれた中間区域Ｚ２との、三
つの連続する区域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３が画定されるまで、
ファイバの直径を変える。遷移区域Ｚ１は、ファイバの
直径ｄ２に等しい直径から最小直径ｄ１に等しい直径ま
で、ｚに比例してファイバの直径ｄが減少するようにな
っている。中間区域Ｚ２はその全長にわたり最小直径ｄ
１を有する。第二遷移区域Ｚ３は、ファイバの最小直径
ｄ１に等しい直径から直径ｄ２に等しい直径まで、ｚに
比例してファイバの直径ｄが増加するようになってい
る。結果として、ファイバのコア１０の直径は、中間区
域Ｚ２において直径がほとんどなくなるように変化す
る。遷移区域Ｚ１およびＺ３におけるｚに比例するファ
イバの直径ｄの変化の勾配は、前記に記載の論文、およ
び「IEE Proceedings-J, vol.138, No 5, Octobre 199
1」に掲載されたＪ．Ｄ．ＬＯＶＥらの論文「Tapered s
ingle-mode fibres and devices」に記載されているよ
うな断熱性の基準を満たす目的から、十分に弱くなって
いる。ファイバの勾配によるモード間の結合が弱く無視
できるものである場合、その部位は断熱性があると言わ
れる。言い換えれば、シングルモードファイバ内を伝播
するコアモードＬＰ０１は、区域Ｚ１を通過した後、他
の何らかのモードを発生することなく、ＬＰ０１モード
の形態で伝播し続ける。
つくるために、ｚ方向軸によって支承されたテーパー状
光ファイバが示してある。このようなテーパー状光ファ
イバは例えば、「ＯＰＴＯ’８９、ｐｐ７５−７８、Ｅ
ｓｉ−Ｐｕｂｌｉ」に掲載されたJacques Buresらの論
文「Filtrage spectral par fibres unimodales effile
es- Application aux coupleurs WDM」に記載されてい
るように、コア１０およびクラッド１１を含むシングル
モード光ファイバの溶融およびテーパー化により得られ
る。ファイバの加熱およびテーパー化の結果として、例
えば、二つの遷移区域Ｚ１およびＺ３と、二つの遷移区
域Ｚ１およびＺ３で取り囲まれた中間区域Ｚ２との、三
つの連続する区域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３が画定されるまで、
ファイバの直径を変える。遷移区域Ｚ１は、ファイバの
直径ｄ２に等しい直径から最小直径ｄ１に等しい直径ま
で、ｚに比例してファイバの直径ｄが減少するようにな
っている。中間区域Ｚ２はその全長にわたり最小直径ｄ
１を有する。第二遷移区域Ｚ３は、ファイバの最小直径
ｄ１に等しい直径から直径ｄ２に等しい直径まで、ｚに
比例してファイバの直径ｄが増加するようになってい
る。結果として、ファイバのコア１０の直径は、中間区
域Ｚ２において直径がほとんどなくなるように変化す
る。遷移区域Ｚ１およびＺ３におけるｚに比例するファ
イバの直径ｄの変化の勾配は、前記に記載の論文、およ
び「IEE Proceedings-J, vol.138, No 5, Octobre 199
1」に掲載されたＪ．Ｄ．ＬＯＶＥらの論文「Tapered s
ingle-mode fibres and devices」に記載されているよ
うな断熱性の基準を満たす目的から、十分に弱くなって
いる。ファイバの勾配によるモード間の結合が弱く無視
できるものである場合、その部位は断熱性があると言わ
れる。言い換えれば、シングルモードファイバ内を伝播
するコアモードＬＰ０１は、区域Ｚ１を通過した後、他
の何らかのモードを発生することなく、ＬＰ０１モード
の形態で伝播し続ける。
【０００９】本発明によれば、帯域阻止フィルタをつく
るために、テーパー状ファイバの中間区域Ｚ２内に長ピ
ッチブラグ格子２を書き込む。例えばクラッド１１のゲ
ルマニウムドーピングを行うことによりこの中間区域Ｚ
２にブラグ格子が書き込まれるとみなされる。長ピッチ
ブラグ格子は、ＯＦＣ’９５、ＰＤ４、（１９９５）の
A.M. VENGSARKARらの前記論文「Long period fiber gra
tings as band-rejection filters」に記載された方式
のものである。
るために、テーパー状ファイバの中間区域Ｚ２内に長ピ
ッチブラグ格子２を書き込む。例えばクラッド１１のゲ
ルマニウムドーピングを行うことによりこの中間区域Ｚ
２にブラグ格子が書き込まれるとみなされる。長ピッチ
ブラグ格子は、ＯＦＣ’９５、ＰＤ４、（１９９５）の
A.M. VENGSARKARらの前記論文「Long period fiber gra
tings as band-rejection filters」に記載された方式
のものである。
【００１０】ここで説明する実施の形態に適用される光
学現象には以下のものがある。図１においては、入力光
信号Ｓ１０はシングルモードファイバ内をｚが増加する
方向に伝播するとみなす。ファイバのテーパー状部分Ｚ
１−Ｚ２−Ｚ３は、ＬＰ０１モード、すなわちコアモー
ドで伝播しガウス型空間分布を有する入力光信号Ｓ１０
を受け取る。ＬＰ０１モードの光信号Ｓ１０は他のモー
ドを発生することなく断熱遷移区域Ｚ１を横断する。従
って光信号は、ファイバのコア１０内ではなく中間区域
Ｚ２内をこのＬＰ０１モードに従って伝播し続ける。た
だし、クラッド１１内では、中間区域Ｚ２においてはコ
アはほとんど存在しない。長ピッチブラグ格子２によ
り、格子２のピッチの関数である波長において、ＬＰ０
１モードと、区域Ｚ２内をガイドされるＬＰ０２モード
との間の双方向結合が発生する。中間区域Ｚ２は、コア
１０の直径よりも大きい直径を有するので、長ピッチ格
子がテーパー状でない光ファイバ内に書き込まれる時に
は、ファイバのコア内で得られる結合よりも効果的な結
合が得られる。この結合により、信号Ｓ１０から直接出
力されるＬＰ０１モードの信号Ｓ１１と、結合波長にお
いて入射光信号の出力を伝搬するＬＰ０２モードの信号
Ｓ１２とが発生する。図１の右側の二つの矢印で示すよ
うに、ＬＰ０２モードの信号Ｓ１２は、区域Ｚ３を通過
した後、ファイバのシングルモード部分内で、クラッド
と被覆の界面における損失としての移動距離に応じて減
衰する。図３に示すように、格子２のピッチの関数であ
る結合周波数λｃを中心とする阻止帯域をもって、ＬＰ
０１モードの信号Ｓ１１だけがファイバのコア内を伝播
し続ける。実際には、格子のピッチΔは以下の式を満た
さなければならない。
学現象には以下のものがある。図１においては、入力光
信号Ｓ１０はシングルモードファイバ内をｚが増加する
方向に伝播するとみなす。ファイバのテーパー状部分Ｚ
１−Ｚ２−Ｚ３は、ＬＰ０１モード、すなわちコアモー
ドで伝播しガウス型空間分布を有する入力光信号Ｓ１０
を受け取る。ＬＰ０１モードの光信号Ｓ１０は他のモー
ドを発生することなく断熱遷移区域Ｚ１を横断する。従
って光信号は、ファイバのコア１０内ではなく中間区域
Ｚ２内をこのＬＰ０１モードに従って伝播し続ける。た
だし、クラッド１１内では、中間区域Ｚ２においてはコ
アはほとんど存在しない。長ピッチブラグ格子２によ
り、格子２のピッチの関数である波長において、ＬＰ０
１モードと、区域Ｚ２内をガイドされるＬＰ０２モード
との間の双方向結合が発生する。中間区域Ｚ２は、コア
１０の直径よりも大きい直径を有するので、長ピッチ格
子がテーパー状でない光ファイバ内に書き込まれる時に
は、ファイバのコア内で得られる結合よりも効果的な結
合が得られる。この結合により、信号Ｓ１０から直接出
力されるＬＰ０１モードの信号Ｓ１１と、結合波長にお
いて入射光信号の出力を伝搬するＬＰ０２モードの信号
Ｓ１２とが発生する。図１の右側の二つの矢印で示すよ
うに、ＬＰ０２モードの信号Ｓ１２は、区域Ｚ３を通過
した後、ファイバのシングルモード部分内で、クラッド
と被覆の界面における損失としての移動距離に応じて減
衰する。図３に示すように、格子２のピッチの関数であ
る結合周波数λｃを中心とする阻止帯域をもって、ＬＰ
０１モードの信号Ｓ１１だけがファイバのコア内を伝播
し続ける。実際には、格子のピッチΔは以下の式を満た
さなければならない。
【００１１】β1−β2＝２・π／Δ、 ここでβ1およびβ2はそれぞれＬＰ０１およびＬＰ０２
の伝搬定数を指す。定数β1およびβ2の値は比較的近い
値であるので、１μｍ程度の波長の場合、数百μｍ程度
の比較的長いピッチΔが得られる。
の伝搬定数を指す。定数β1およびβ2の値は比較的近い
値であるので、１μｍ程度の波長の場合、数百μｍ程度
の比較的長いピッチΔが得られる。
【００１２】図２を参照する。本発明による帯域通過フ
ィルタは、光信号Ｓ２０の受信入力側に配設された遷移
区域Ｚ１内に書き込まれた第二ブラグ格子３をさらに含
む点において、図１に示す帯域阻止フィルタとは異な
る。
ィルタは、光信号Ｓ２０の受信入力側に配設された遷移
区域Ｚ１内に書き込まれた第二ブラグ格子３をさらに含
む点において、図１に示す帯域阻止フィルタとは異な
る。
【００１３】追加のブラグ格子３は、光信号の受信入力
側に配設された遷移区域Ｚ１内に書き込まれる。この区
域Ｚ１内でのファイバの有効率ｎeffはＺに比例して減
少する。従って、このような区域Ｚ１内に格子を書き込
むことにより、広帯域にわたってＬＰ０１モードとＬＰ
０２モードとの間が結合される。その結果、ＬＰ０１モ
ードの入力光信号Ｓ２０は、入力光信号のほぼ全帯域に
ついてＬＰ０２モードの光信号Ｓ２１と結合する。結合
はきわめて広帯域にわたって行われるので、ＬＰ０２モ
ードの信号Ｓ２１のみが格子３の出力側に供給されるも
のとみなすことができる。
側に配設された遷移区域Ｚ１内に書き込まれる。この区
域Ｚ１内でのファイバの有効率ｎeffはＺに比例して減
少する。従って、このような区域Ｚ１内に格子を書き込
むことにより、広帯域にわたってＬＰ０１モードとＬＰ
０２モードとの間が結合される。その結果、ＬＰ０１モ
ードの入力光信号Ｓ２０は、入力光信号のほぼ全帯域に
ついてＬＰ０２モードの光信号Ｓ２１と結合する。結合
はきわめて広帯域にわたって行われるので、ＬＰ０２モ
ードの信号Ｓ２１のみが格子３の出力側に供給されるも
のとみなすことができる。
【００１４】区域Ｚ２内では、長ピッチブラグ格子２が
ＬＰ０２モードの信号Ｓ２１を受信し、格子２のピッチ
の関数である波長において、このＬＰ０２モードとＬＰ
０１モードとの間で双方向結合を発生させる。この結合
により、信号Ｓ２１から直接出力されるＬＰ０２モード
の信号Ｓ２３と、結合波長において入力光信号Ｓ２０の
出力を伝搬するＬＰ０１モードの信号Ｓ２２とが発生す
る。図２の右側の二つの矢印で示すように、ＬＰ０２モ
ードの信号Ｓ２３は、ファイバのシングルモード部分内
で、クラッドと被覆の界面における損失としての移動距
離に応じて減衰する。従って、図４に示すように、格子
２のピッチの関数である結合周波数を中心とする通過帯
域をもって、ＬＰ０１モードの信号Ｓ２２だけがファイ
バのコア内を伝播し続ける。図４内の阻止帯域（λ１、
λ２）は格子３のスペクトル幅に対応する。
ＬＰ０２モードの信号Ｓ２１を受信し、格子２のピッチ
の関数である波長において、このＬＰ０２モードとＬＰ
０１モードとの間で双方向結合を発生させる。この結合
により、信号Ｓ２１から直接出力されるＬＰ０２モード
の信号Ｓ２３と、結合波長において入力光信号Ｓ２０の
出力を伝搬するＬＰ０１モードの信号Ｓ２２とが発生す
る。図２の右側の二つの矢印で示すように、ＬＰ０２モ
ードの信号Ｓ２３は、ファイバのシングルモード部分内
で、クラッドと被覆の界面における損失としての移動距
離に応じて減衰する。従って、図４に示すように、格子
２のピッチの関数である結合周波数を中心とする通過帯
域をもって、ＬＰ０１モードの信号Ｓ２２だけがファイ
バのコア内を伝播し続ける。図４内の阻止帯域（λ１、
λ２）は格子３のスペクトル幅に対応する。
【図１】テーパー状の光ファイバ内に書き込まれたブラ
グ格子の形状の本発明による帯域阻止フィルタ、および
ファイバ内を伝播する種々のモードを示す概略図であ
る。
グ格子の形状の本発明による帯域阻止フィルタ、および
ファイバ内を伝播する種々のモードを示す概略図であ
る。
【図２】当初シングルモードであってテーパー状の光フ
ァイバ内に書き込まれた二つのブラグ格子の形状の本発
明による帯域通過フィルタ、およびファイバ内を伝播す
る種々のモードを示す概略図である。
ァイバ内に書き込まれた二つのブラグ格子の形状の本発
明による帯域通過フィルタ、およびファイバ内を伝播す
る種々のモードを示す概略図である。
【図３】図１に示す帯域阻止フィルタにより得られる透
過スペクトルを示すグラフである。
過スペクトルを示すグラフである。
【図４】図２に示す帯域通過フィルタにより得られる透
過スペクトルを示すグラフである。
過スペクトルを示すグラフである。
２ 長ピッチブラグ格子 １０ コア １１ クラッド ｄ、ｄ２ ファイバの直径 ｄ１ 最小直径 Ｓ１０ 入力光信号 Ｓ１１ ＬＰ０１モードの信号 Ｓ１２ ＬＰ０２モードの信号 Ｚ１、Ｚ３ 遷移区域 Ｚ２ 中間区域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イザベル・リアン フランス国、91120・パレゾー、アブニ ユ・ドユ・ジエネラル・ドウ・ゴール、レ ジダンス・ドユ・パルク・３ (72)発明者 ピエール・サンソネツテイ フランス国、91120・パレゾー、リユ・ラ ザール・オツシユ・５ (72)発明者 フランソワ・ゴンテイエ カナダ国、アツシユ・２・エム・２・エ ル・７、ケベツク、モントウレアル、リ ユ・ルネ・ラベル・8582
Claims (2)
- 【請求項１】 光ファイバ内に少なくとも一つの長ピッ
チブラグ格子（２）を書き込むことによって形成される
光フィルタであって、 光ファイバが、二つのモードをガイドすることができる
中間区域（Ｚ２）を限定する実質的に断熱性の二つの遷
移区域（Ｚ１、Ｚ３）を画定するようにテーパー状とな
っており、 長ピッチブラグ格子（２）のピッチの関数である波長に
おいて、前記中間区域（Ｚ２）内で二つのガイドモード
（ＬＰ０１、ＬＰ０２）間の双方向結合を発生させるよ
うに、前記長ピッチブラグ格子（２）が前記中間区域
（Ｚ２）内に書き込まれていることを特徴とする光フィ
ルタ。 - 【請求項２】 前記二つの遷移区域（Ｚ１、Ｚ３）のう
ち光信号の受信入力側に配設された区域（Ｚ１）内に書
き込まれた第二ブラグ格子（３）を備えていることを特
徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
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