JPH1039149A - 光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器 - Google Patents
光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器Info
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- JPH1039149A JPH1039149A JP19781796A JP19781796A JPH1039149A JP H1039149 A JPH1039149 A JP H1039149A JP 19781796 A JP19781796 A JP 19781796A JP 19781796 A JP19781796 A JP 19781796A JP H1039149 A JPH1039149 A JP H1039149A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長波長側には急俊な遮断特性を有するととも
に、短波長側には緩やかな遮断特性を有するとともに、
遮断する波長の光の反射を低減した、光ファイバ増幅器
におけるＡＳＥ除去に好適な光導波路型回折格子を提供
する。 【解決手段】 光の進行方向の途中に、断面積が小さな
面積を有するとともに、光の進行方向に沿って、屈折率
が周期的に変化する回折格子形成部を有する光導波路部
１１２を備える。そして、光導波路部１１２での光の閉
じ込めを低減するとともに、放射モードとの結合を促し
て、長波長側には急俊な遮断特性を有するとともに、短
波長側には緩やかな遮断特性を有し、遮断する波長の光
の反射を低減する。
に、短波長側には緩やかな遮断特性を有するとともに、
遮断する波長の光の反射を低減した、光ファイバ増幅器
におけるＡＳＥ除去に好適な光導波路型回折格子を提供
する。 【解決手段】 光の進行方向の途中に、断面積が小さな
面積を有するとともに、光の進行方向に沿って、屈折率
が周期的に変化する回折格子形成部を有する光導波路部
１１２を備える。そして、光導波路部１１２での光の閉
じ込めを低減するとともに、放射モードとの結合を促し
て、長波長側には急俊な遮断特性を有するとともに、短
波長側には緩やかな遮断特性を有し、遮断する波長の光
の反射を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の波長範囲の
光を選択的に透過する波長フィルタとして使用される光
導波路型回折格子と、この光導波路型回折格子素子を使
用した光ファイバ増幅器に関するものである。
光を選択的に透過する波長フィルタとして使用される光
導波路型回折格子と、この光導波路型回折格子素子を使
用した光ファイバ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の高度化などの光利用の進展に伴
い、様々な透過特性を有し、所定の波長を選択的に透過
する波長フイルタが必要とされている。こうした光学部
品は、効率的な光の伝送や他の光学部品との光学的な結
合の観点から、導波路型であることが好ましい。
い、様々な透過特性を有し、所定の波長を選択的に透過
する波長フイルタが必要とされている。こうした光学部
品は、効率的な光の伝送や他の光学部品との光学的な結
合の観点から、導波路型であることが好ましい。
【０００３】光導波路型の波長フィルタとしては、光フ
ァイバや平面型光導波路の一部で、光の進行方向に沿っ
て屈折率を周期的（周期が同一、および、周期が僅かに
変化するの双方を含む）に変化させ、回折格子を形成し
た光導波路型回折格子が知られている。
ァイバや平面型光導波路の一部で、光の進行方向に沿っ
て屈折率を周期的（周期が同一、および、周期が僅かに
変化するの双方を含む）に変化させ、回折格子を形成し
た光導波路型回折格子が知られている。
【０００４】一方、導波路型の光増幅器である、希土類
添加の増幅用光ファイバを使用した光増幅器では、増幅
用光ファイバ中を信号光が進行すると誘導放射によって
増幅されるが、同時にノイズ光であるＡＳＥ（Amplifie
d Spontaneous Emission）光が発生する。例えば、Ｅｒ
添加の増幅用光ファイバと、波長が１．４８μｍの励起
光とを使用した場合、１．５５μｍ帯の信号光を増幅す
ると、１．５３１μｍをピーク波長としたＡＳＥ光が発
生する。
添加の増幅用光ファイバを使用した光増幅器では、増幅
用光ファイバ中を信号光が進行すると誘導放射によって
増幅されるが、同時にノイズ光であるＡＳＥ（Amplifie
d Spontaneous Emission）光が発生する。例えば、Ｅｒ
添加の増幅用光ファイバと、波長が１．４８μｍの励起
光とを使用した場合、１．５５μｍ帯の信号光を増幅す
ると、１．５３１μｍをピーク波長としたＡＳＥ光が発
生する。
【０００５】こうしたＡＳＥ光の除去に光導波路型回折
格子を利用した波長フィルタを使用することが提案され
ている（「M.Kakui et al. : OFC'96 Technical Diges
t, WF3, pp118-119」（以後、従来例１と呼ぶ）、米国
特許番号：第５，３６７，５８９号（以後、従来例２と
呼ぶ）など）。
格子を利用した波長フィルタを使用することが提案され
ている（「M.Kakui et al. : OFC'96 Technical Diges
t, WF3, pp118-119」（以後、従来例１と呼ぶ）、米国
特許番号：第５，３６７，５８９号（以後、従来例２と
呼ぶ）など）。
【０００６】従来例１では、Ｅｒ添加の増幅用光ファイ
バから出力され、光アイソレータを介した光を、光の進
行方向での屈折率の変化の周期が徐々に変化する、いわ
ゆるチャープをかけた光導波路型回折格子を経由するこ
とによって、１．５３μｍ帯のＡＳＥ光を除去してい
る。
バから出力され、光アイソレータを介した光を、光の進
行方向での屈折率の変化の周期が徐々に変化する、いわ
ゆるチャープをかけた光導波路型回折格子を経由するこ
とによって、１．５３μｍ帯のＡＳＥ光を除去してい
る。
【０００７】従来例２では、光の進行方向での屈折率の
変化の周期が数１００μｍである、Ｅｒ添加の増幅用光
ファイバの下流側に配置された光導波路型回折格子を経
由させることで、１．５３μｍ帯のＡＳＥ光を除去して
いる。
変化の周期が数１００μｍである、Ｅｒ添加の増幅用光
ファイバの下流側に配置された光導波路型回折格子を経
由させることで、１．５３μｍ帯のＡＳＥ光を除去して
いる。
【０００８】また、一部に回折格子が形成された光導波
路型回折格子の透過特性を変化させつつ、遮断される波
長の光の一部を反射光としない技術が「T.Komukai et a
l.,ECOC '95, Proc., Mo.A.3.3, 1995」に開示されてい
る。
路型回折格子の透過特性を変化させつつ、遮断される波
長の光の一部を反射光としない技術が「T.Komukai et a
l.,ECOC '95, Proc., Mo.A.3.3, 1995」に開示されてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の光導波路型回折
格子を使用した光ファイバ増幅器は上記のように構成さ
れるので、以下のような問題点があった。
格子を使用した光ファイバ増幅器は上記のように構成さ
れるので、以下のような問題点があった。
【００１０】従来例１では、光導波路型回折格子のＢｒ
ａｇｇ波長を１．５３μｍ帯に設定し、非透過波長帯域
の長波長側および短波長側での透過率の変化を急俊なも
のとしている。ところで、Ｂｒａｇｇ波長が１．５３μ
ｍ帯に設定された光導波路型回折格子の１．５３μｍ帯
の波長の光の非透過特性は、光導波路型回折格子の１．
５３μｍ帯の波長の光に対する１００％に近い反射率を
有するという反射特性に由来している。すらわち、従来
例１で採用した光導波路型回折格子で非透過であった
１．５３μｍ帯の波長の光は、この光導波路型回折格子
で反射され、入射光と逆方向に進行する。
ａｇｇ波長を１．５３μｍ帯に設定し、非透過波長帯域
の長波長側および短波長側での透過率の変化を急俊なも
のとしている。ところで、Ｂｒａｇｇ波長が１．５３μ
ｍ帯に設定された光導波路型回折格子の１．５３μｍ帯
の波長の光の非透過特性は、光導波路型回折格子の１．
５３μｍ帯の波長の光に対する１００％に近い反射率を
有するという反射特性に由来している。すらわち、従来
例１で採用した光導波路型回折格子で非透過であった
１．５３μｍ帯の波長の光は、この光導波路型回折格子
で反射され、入射光と逆方向に進行する。
【００１１】したがって、光アイソレータのような方向
非可逆性の光部品を介さずに、増幅用光ファイバと光導
波路型回折格子を光学的に接続すると、増幅用光ファイ
バで発生するＡＳＥ光と同一の波長の光が、増幅用光フ
ァイバに再入射することになる。
非可逆性の光部品を介さずに、増幅用光ファイバと光導
波路型回折格子を光学的に接続すると、増幅用光ファイ
バで発生するＡＳＥ光と同一の波長の光が、増幅用光フ
ァイバに再入射することになる。
【００１２】ＡＳＥ光の波長の光の入射により、増幅用
光ファイバでは誘導放射が発生し、入射光と同一の波長
の光が増幅されるとともに、一部が光導波路型回折格子
に入射して反射される。
光ファイバでは誘導放射が発生し、入射光と同一の波長
の光が増幅されるとともに、一部が光導波路型回折格子
に入射して反射される。
【００１３】こうして、増幅用光ファイバと光導波路型
回折格子との間で、１．５３μｍ帯の波長の光の発振が
発生する。こうした発振が発生すると、増幅用光ファイ
バに供給されている励起エネルギの大部分は、ＡＳＥに
由来する１．５３μｍ帯の波長の光の増幅に消費され、
信号光の増幅を効率的に行なうことができなくなる。
回折格子との間で、１．５３μｍ帯の波長の光の発振が
発生する。こうした発振が発生すると、増幅用光ファイ
バに供給されている励起エネルギの大部分は、ＡＳＥに
由来する１．５３μｍ帯の波長の光の増幅に消費され、
信号光の増幅を効率的に行なうことができなくなる。
【００１４】すなわち、従来例１で使用するような波長
フィルタとしての光導波路型回折格子は、従来例１のよ
うに方向非可逆性の光部品を介した直後に配置しなけれ
ばならないという、光部品の配置上の制約がある。
フィルタとしての光導波路型回折格子は、従来例１のよ
うに方向非可逆性の光部品を介した直後に配置しなけれ
ばならないという、光部品の配置上の制約がある。
【００１５】従来例２では、光導波路型回折格子が、従
来例１の光導波路型回折格子の屈折率変化の周期の数１
００倍の周期で屈折率が変化するので、従来例１のよう
な発振の問題は発生しない。しかし、屈折率変化の周期
が長いので、光の波長変化に対する透過率の変化が緩や
かであり、１．５３μｍ帯の波長の光の遮断を目的とし
ても、波長が１５４０ｎｍ以上の光に対しても無視でき
ない遮断の効果を奏してしまう。したがって、信号光の
波長帯域として使用できる波長範囲が狭まることにな
る。
来例１の光導波路型回折格子の屈折率変化の周期の数１
００倍の周期で屈折率が変化するので、従来例１のよう
な発振の問題は発生しない。しかし、屈折率変化の周期
が長いので、光の波長変化に対する透過率の変化が緩や
かであり、１．５３μｍ帯の波長の光の遮断を目的とし
ても、波長が１５４０ｎｍ以上の光に対しても無視でき
ない遮断の効果を奏してしまう。したがって、信号光の
波長帯域として使用できる波長範囲が狭まることにな
る。
【００１６】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、長波長側には急俊な遮断特性を有するとともに、短
波長側には緩やかな遮断特性を有するとともに、遮断す
る波長の光の反射を低減した光導波路型回折格子を提供
することを目的とする。
り、長波長側には急俊な遮断特性を有するとともに、短
波長側には緩やかな遮断特性を有するとともに、遮断す
る波長の光の反射を低減した光導波路型回折格子を提供
することを目的とする。
【００１７】また、本発明は、信号光を効率的に増幅す
るとともに、ＡＳＥ光を効率的に除去して出力する光フ
ァイバ増幅器を提供することを目的とする。
るとともに、ＡＳＥ光を効率的に除去して出力する光フ
ァイバ増幅器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１の光導波路型回
折格子は、（ａ）断面積が第１の面積である第１の光導
波路部と、（ｂ）断面積が第１の面積よりも小さな第２
の面積であるとともに、進行方向に沿って、屈折率が周
期的に変化する回折格子形成部を有する第２の光導波路
部と、（ｃ）断面が前記第１の光導波路部の前記進行方
向に垂直な断面と略同一の形状である第３の光導波路部
と、（ｄ）第１の光導波路部と第２の光導波路部とを光
学的に結合するとともに、第１の光導波路部から第２の
光導波路部へ向かって、断面積が徐々に減少すると第１
のテーパ状光導波路部と、（ｅ）第２の光導波路部と第
３の光導波路部とを光学的に結合するとともに、第２の
光導波路部から第３の光導波路部へ向かって、断面積が
徐々に増加すると第２のテーパ状光導波路部とを備える
ことを特徴とする。
折格子は、（ａ）断面積が第１の面積である第１の光導
波路部と、（ｂ）断面積が第１の面積よりも小さな第２
の面積であるとともに、進行方向に沿って、屈折率が周
期的に変化する回折格子形成部を有する第２の光導波路
部と、（ｃ）断面が前記第１の光導波路部の前記進行方
向に垂直な断面と略同一の形状である第３の光導波路部
と、（ｄ）第１の光導波路部と第２の光導波路部とを光
学的に結合するとともに、第１の光導波路部から第２の
光導波路部へ向かって、断面積が徐々に減少すると第１
のテーパ状光導波路部と、（ｅ）第２の光導波路部と第
３の光導波路部とを光学的に結合するとともに、第２の
光導波路部から第３の光導波路部へ向かって、断面積が
徐々に増加すると第２のテーパ状光導波路部とを備える
ことを特徴とする。
【００１９】ここで、（i）第１の光導波路部、第２の
光導波路部、第３の光導波路部、第１のテーパ状光導波
路部、および、前記第２のテーパ状光導波路部を、同一
基板上に形成された平面型光導波路とすることがも可能
であるし、（ii）第１の光導波路部、第２の光導波路
部、第３の光導波路部、第１のテーパ状光導波路部、お
よび、第２のテーパ状光導波路部をファイバ型光導波路
とすることも可能である。
光導波路部、第３の光導波路部、第１のテーパ状光導波
路部、および、前記第２のテーパ状光導波路部を、同一
基板上に形成された平面型光導波路とすることがも可能
であるし、（ii）第１の光導波路部、第２の光導波路
部、第３の光導波路部、第１のテーパ状光導波路部、お
よび、第２のテーパ状光導波路部をファイバ型光導波路
とすることも可能である。
【００２０】なお、光導波路部とは、コアとクラッドと
による導波構造の内、主に光が存在するコアを指す。
による導波構造の内、主に光が存在するコアを指す。
【００２１】請求項１の光導波路型回折格子では、光
が、第１の光導波路部および第１のテーパ状光導波路部
を順次介して、第２の光導波路部に入射する。第２の光
導波路には回折格子形成部が存在するとともに、第２の
光導波路部の断面積は、第１の光導波路部の断面積より
も小さく設定されている。
が、第１の光導波路部および第１のテーパ状光導波路部
を順次介して、第２の光導波路部に入射する。第２の光
導波路には回折格子形成部が存在するとともに、第２の
光導波路部の断面積は、第１の光導波路部の断面積より
も小さく設定されている。
【００２２】したがって、回折格子形成部を進行する光
は、回折格子形成部における屈折率の周期的変化に応じ
たモードフィールド径の周期的な変化によって、屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側で、放
射モードと結合し、光導波路部からの漏れが発生する。
は、回折格子形成部における屈折率の周期的変化に応じ
たモードフィールド径の周期的な変化によって、屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側で、放
射モードと結合し、光導波路部からの漏れが発生する。
【００２３】こうした光の漏れは、回折格子形成部の存
在だけによっても発生するが、第２の光導波路部の第１
の光導波路よりも断面積が小さく設定されているので、
導波路部への光の閉じ込めの度合いは低減されており、
断面積が第１の光導波路と略同一に設定されている場合
よりも、放射モードとの結合度が強まり、漏れ光強度が
高くなる。
在だけによっても発生するが、第２の光導波路部の第１
の光導波路よりも断面積が小さく設定されているので、
導波路部への光の閉じ込めの度合いは低減されており、
断面積が第１の光導波路と略同一に設定されている場合
よりも、放射モードとの結合度が強まり、漏れ光強度が
高くなる。
【００２４】この結果、回折格子形成部における屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側の遮断
特性が向上する。すなわち、非透過光の波長幅が屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側に広が
ることになる。一方、漏れ光は反射光ではないので、光
の進行方向とは逆方向に光導波路部を進行することもな
い。
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側の遮断
特性が向上する。すなわち、非透過光の波長幅が屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側に広が
ることになる。一方、漏れ光は反射光ではないので、光
の進行方向とは逆方向に光導波路部を進行することもな
い。
【００２５】回折格子形成部を透過した光は、第２のテ
ーパ状光導波路部および第３の光導波路部を順次介して
出力される。
ーパ状光導波路部および第３の光導波路部を順次介して
出力される。
【００２６】なお、請求項１の光導波路型回折格子の光
導波路部は、平面型光導波路およびファイバ型光導波路
のいずれでも実現可能であるが、平面型光導波路を採用
すると、エッチング時のマスクパターンの操作で実現可
能なので、簡易に請求項１の光導波路型回折格子を製造
できる。
導波路部は、平面型光導波路およびファイバ型光導波路
のいずれでも実現可能であるが、平面型光導波路を採用
すると、エッチング時のマスクパターンの操作で実現可
能なので、簡易に請求項１の光導波路型回折格子を製造
できる。
【００２７】請求項４の光導波路型回折格子は、請求項
１の光導波路型回折格子において、第１のテーパ状光導
波路および第２のテーパ状光導波路の進行方向の長さ
は、第１の光導波路部の進行方向に垂直な断面の外径の
５０倍以上であることを特徴とする。
１の光導波路型回折格子において、第１のテーパ状光導
波路および第２のテーパ状光導波路の進行方向の長さ
は、第１の光導波路部の進行方向に垂直な断面の外径の
５０倍以上であることを特徴とする。
【００２８】屈折率が同一で、断面積が変化する光導波
路を光が進行すると、光の進行にともない光にとっての
モードフィールド径が変化するので、モード変換による
損失が発生する。こうした損失は、モードフィールド径
の変化率が大きい程、大きくなる。
路を光が進行すると、光の進行にともない光にとっての
モードフィールド径が変化するので、モード変換による
損失が発生する。こうした損失は、モードフィールド径
の変化率が大きい程、大きくなる。
【００２９】請求項４の光導波路型回折格子では、第１
のテーパ状光導波路および第２のテーパ状光導波路の光
の進行方向の長さを、第１の光導波路部の断面の外径の
５０倍以上として、モードフィールド径の変化率を小さ
くしたので、モード変化による光損失が充分に低減され
る。
のテーパ状光導波路および第２のテーパ状光導波路の光
の進行方向の長さを、第１の光導波路部の断面の外径の
５０倍以上として、モードフィールド径の変化率を小さ
くしたので、モード変化による光損失が充分に低減され
る。
【００３０】請求項１の光導波路型回折格子において、
回折格子形成部における、屈折率変化の周期を、（i）
略同一とすることも可能であるし、また、（ii）進行方
向に沿って単調かつ連続的に変化させることも可能であ
る。
回折格子形成部における、屈折率変化の周期を、（i）
略同一とすることも可能であるし、また、（ii）進行方
向に沿って単調かつ連続的に変化させることも可能であ
る。
【００３１】なお、現状で一般的な、Ｅｒ添加の増幅用
光ファイバと、波長が１．４８μｍの励起光とを使用
し、１．５５μｍ帯の信号光を増幅する場合に、１．５
３１μｍをピーク波長としたＡＳＥ光を有効に遮断し、
かつ、最も発振が発生しやすい１．５３１μｍの光の反
射を避けつつ、１．５４μｍ以上の波長範囲を信号光の
波長帯域とするには、回折格子形成部のブラッグ波長を
１５３３ｎｍから１５４０ｎｍまでの範囲内とすること
が好ましい。
光ファイバと、波長が１．４８μｍの励起光とを使用
し、１．５５μｍ帯の信号光を増幅する場合に、１．５
３１μｍをピーク波長としたＡＳＥ光を有効に遮断し、
かつ、最も発振が発生しやすい１．５３１μｍの光の反
射を避けつつ、１．５４μｍ以上の波長範囲を信号光の
波長帯域とするには、回折格子形成部のブラッグ波長を
１５３３ｎｍから１５４０ｎｍまでの範囲内とすること
が好ましい。
【００３２】請求項７の光ファイバ増幅器は、信号光を
入力し、増幅して出力する光ファイバ増幅器であって、
（ａ）入力した信号光と同一の波長の光を増幅して出力
するとともに、信号光の波長よりも短波長のピーク波長
を有するＡＳＥ光を発生する増幅用光ファイバと、
（ｂ）増幅用光ファイバの信号光の出力端より、信号光
の進行方向側の光路中に配置された光導波路型回折格子
とを備え、光導波路型回折格子が、（i）断面積が第１
の面積である第１の光導波路部と、（ii）第１の面積よ
りも小さな第２の面積であるとともに、進行方向に沿っ
て、屈折率が周期的に変化する回折格子形成部を有し、
回折格子形成部でのＢｒａｇｇ波長が、信号光の波長よ
り短く、かつ、ＡＳＥ光のピーク波長よりも長い第２の
光導波路部と、（iii）断面が第１の光導波路部の進行
方向に垂直な断面と略同一の形状である第３の光導波路
部と、（iv）第１の光導波路部と第２の光導波路部とを
光学的に結合するとともに、第１の光導波路部から第２
の光導波路部へ向かって、断面積が徐々に減少すると第
１のテーパ状光導波路部と、（v）第２の光導波路部と
第３の光導波路部とを光学的に結合するとともに、第２
の光導波路部から第３の光導波路部へ向かって、断面積
が徐々に増加すると第２のテーパ状光導波路部とを備え
ることを特徴とする。
入力し、増幅して出力する光ファイバ増幅器であって、
（ａ）入力した信号光と同一の波長の光を増幅して出力
するとともに、信号光の波長よりも短波長のピーク波長
を有するＡＳＥ光を発生する増幅用光ファイバと、
（ｂ）増幅用光ファイバの信号光の出力端より、信号光
の進行方向側の光路中に配置された光導波路型回折格子
とを備え、光導波路型回折格子が、（i）断面積が第１
の面積である第１の光導波路部と、（ii）第１の面積よ
りも小さな第２の面積であるとともに、進行方向に沿っ
て、屈折率が周期的に変化する回折格子形成部を有し、
回折格子形成部でのＢｒａｇｇ波長が、信号光の波長よ
り短く、かつ、ＡＳＥ光のピーク波長よりも長い第２の
光導波路部と、（iii）断面が第１の光導波路部の進行
方向に垂直な断面と略同一の形状である第３の光導波路
部と、（iv）第１の光導波路部と第２の光導波路部とを
光学的に結合するとともに、第１の光導波路部から第２
の光導波路部へ向かって、断面積が徐々に減少すると第
１のテーパ状光導波路部と、（v）第２の光導波路部と
第３の光導波路部とを光学的に結合するとともに、第２
の光導波路部から第３の光導波路部へ向かって、断面積
が徐々に増加すると第２のテーパ状光導波路部とを備え
ることを特徴とする。
【００３３】請求項７の光ファイバ増幅器では、増幅用
光ファイバを介することで、増幅された信号光を含むと
ともに、信号光の波長よりも短波長のピーク波長を有す
るＡＳＥ光を含む光が、Ｂｒａｇｇ波長が信号光の波長
より短く、かつ、ＡＳＥ光のピーク波長よりも長い回折
格子が形成された請求項１の光導波路型回折格子に入射
する。
光ファイバを介することで、増幅された信号光を含むと
ともに、信号光の波長よりも短波長のピーク波長を有す
るＡＳＥ光を含む光が、Ｂｒａｇｇ波長が信号光の波長
より短く、かつ、ＡＳＥ光のピーク波長よりも長い回折
格子が形成された請求項１の光導波路型回折格子に入射
する。
【００３４】波長フィルタとしての光導波路型回折格子
では、入射光がＢｒａｇｇ波長より短波長側で放射モー
ドと結合し、回折格子形成部における屈折率の変化周期
に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側の遮断特性が向上
する。すなわち、非透過光の波長幅が屈折率の変化周期
に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側に広がることにな
る。この結果、ＡＳＥ光のピーク波長の光は、反射光で
はなく漏れ光として遮断される。漏れ光は反射光ではな
いので、光の進行方向とは逆方向に光導波路部を進行し
ない。
では、入射光がＢｒａｇｇ波長より短波長側で放射モー
ドと結合し、回折格子形成部における屈折率の変化周期
に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側の遮断特性が向上
する。すなわち、非透過光の波長幅が屈折率の変化周期
に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側に広がることにな
る。この結果、ＡＳＥ光のピーク波長の光は、反射光で
はなく漏れ光として遮断される。漏れ光は反射光ではな
いので、光の進行方向とは逆方向に光導波路部を進行し
ない。
【００３５】すなわち、ＡＳＥ光のピーク波長の光を含
むノイズ光のＢｒａｇｇ波長より短波長成分は反射され
ないので、増幅用光ファイバと光導波路型回折格子との
間に、光アイソレータのような方向非可逆性の光部品を
介さなくても、発振が有効に抑制されている。
むノイズ光のＢｒａｇｇ波長より短波長成分は反射され
ないので、増幅用光ファイバと光導波路型回折格子との
間に、光アイソレータのような方向非可逆性の光部品を
介さなくても、発振が有効に抑制されている。
【００３６】したがって、増幅用光ファイバと光導波路
型回折格子との間に、光アイソレータのような方向非可
逆性の光部品を介さない構成としても、請求項７の光フ
ァイバ増幅器では、光増幅率を確保しつつ、有効にＡＳ
Ｅ光を遮断した光増幅結果を出力する。
型回折格子との間に、光アイソレータのような方向非可
逆性の光部品を介さない構成としても、請求項７の光フ
ァイバ増幅器では、光増幅率を確保しつつ、有効にＡＳ
Ｅ光を遮断した光増幅結果を出力する。
【００３７】請求項８の光ファイバ増幅器は、請求項７
の光ファイバ増幅器において、（i）光導波路型回折格
子における、屈折率変化の周期は信号光の進行方向に沿
って単調かつ連続的に変化し、（ii）屈折率変化の周期
の長い側が、光導波路型回折格子から見て信号光の進行
方向の上流側および下流側の光導波路型回折格子に向か
っての反射率のより小さい側に向いていることを特徴と
する。
の光ファイバ増幅器において、（i）光導波路型回折格
子における、屈折率変化の周期は信号光の進行方向に沿
って単調かつ連続的に変化し、（ii）屈折率変化の周期
の長い側が、光導波路型回折格子から見て信号光の進行
方向の上流側および下流側の光導波路型回折格子に向か
っての反射率のより小さい側に向いていることを特徴と
する。
【００３８】光導波路型回折格子における放射モードと
の結合は、Ｂｒａｇｇ波長よりも短波長側で発生する。
したがって、光導波路型回折格子における屈折率変化の
周期は信号光の進行方向に沿って単調かつ連続的に変化
する場合には、回折格子形成部の各位置で、その位置に
おけるＢｒａｇｇ波長よりも短波長側で放射モードと結
合し、漏れ光を生じさせる。すなわち、回折格子形成部
を進行する光は、各位置でその位置におけるＢｒａｇｇ
波長よりも短波長側の光が遮断され、その位置から先へ
進行する光では、その位置におけるＢｒａｇｇ波長より
も短波長側の光の強度が低減する。
の結合は、Ｂｒａｇｇ波長よりも短波長側で発生する。
したがって、光導波路型回折格子における屈折率変化の
周期は信号光の進行方向に沿って単調かつ連続的に変化
する場合には、回折格子形成部の各位置で、その位置に
おけるＢｒａｇｇ波長よりも短波長側で放射モードと結
合し、漏れ光を生じさせる。すなわち、回折格子形成部
を進行する光は、各位置でその位置におけるＢｒａｇｇ
波長よりも短波長側の光が遮断され、その位置から先へ
進行する光では、その位置におけるＢｒａｇｇ波長より
も短波長側の光の強度が低減する。
【００３９】請求項８の光ファイバ増幅器では、屈折率
変化の周期の長い側が、光導波路型回折格子から見て信
号光の進行方向の上流側および下流側の光導波路型回折
格子に向かっての反射率のより小さい側に向いている。
したがって、反射してきた光の内の最も長波長のＢｒａ
ｇｇ波長の光が反射されるとともに、このＢｒａｇｇ波
長よりも短波長側で放射モードと結合して漏れ光とな
る。すなわち、最も長波長のＢｒａｇｇ波長よりも短波
長の光は強度が低減されて、導波路内を進行することに
なる。
変化の周期の長い側が、光導波路型回折格子から見て信
号光の進行方向の上流側および下流側の光導波路型回折
格子に向かっての反射率のより小さい側に向いている。
したがって、反射してきた光の内の最も長波長のＢｒａ
ｇｇ波長の光が反射されるとともに、このＢｒａｇｇ波
長よりも短波長側で放射モードと結合して漏れ光とな
る。すなわち、最も長波長のＢｒａｇｇ波長よりも短波
長の光は強度が低減されて、導波路内を進行することに
なる。
【００４０】この結果、最も長波長のＢｒａｇｇ波長よ
りも短波長の光は、Ｂｒａｇｇ波長が一致する位置に到
達したときには、反射光の入射時よりも強度が低減され
ている。したがって、波長がＢｒａｇｇ波長に一致して
反射される光の光量は、波長が短くなるほど、反射光の
入射時よりも大きく低減される。すなわち、光導波路型
回折格子の全体としての反射特性は、波長が短くなるほ
ど反射率が低減することになる。
りも短波長の光は、Ｂｒａｇｇ波長が一致する位置に到
達したときには、反射光の入射時よりも強度が低減され
ている。したがって、波長がＢｒａｇｇ波長に一致して
反射される光の光量は、波長が短くなるほど、反射光の
入射時よりも大きく低減される。すなわち、光導波路型
回折格子の全体としての反射特性は、波長が短くなるほ
ど反射率が低減することになる。
【００４１】したがって、請求項８の光ファイバ増幅器
では、ＡＳＥ光の波長の光の波長は効率良く低減される
ことにより、ＡＳＥ光の波長範囲の波長の光について発
振が有効に抑止されるので、光増幅率を確保しつつ、有
効にＡＳＥ光を遮断した光増幅結果を出力する。
では、ＡＳＥ光の波長の光の波長は効率良く低減される
ことにより、ＡＳＥ光の波長範囲の波長の光について発
振が有効に抑止されるので、光増幅率を確保しつつ、有
効にＡＳＥ光を遮断した光増幅結果を出力する。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器の実施の
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。
の光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器の実施の
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。
【００４３】（光導波路型回折格子の第１実施形態）図
１は、本発明の光導波路型回折格子の第１実施形態の構
成図である。図１（ａ）は、本実施形態の光導波路型回
折格子１００の全体図を、図１（ｂ）は本実施形態の光
導波路型回折格子１００の光導波路部１００の平面図を
示す。
１は、本発明の光導波路型回折格子の第１実施形態の構
成図である。図１（ａ）は、本実施形態の光導波路型回
折格子１００の全体図を、図１（ｂ）は本実施形態の光
導波路型回折格子１００の光導波路部１００の平面図を
示す。
【００４４】図１（ａ）に示すように、この光導波路型
回折格子１００は、（ａ）基板１３０と、（ｂ）基板１
３０状に形成されたクラッド部１２０と、（ｃ）クラッ
ド部１２０内に形成された光導波路部（コア部）１１０
とを備える。
回折格子１００は、（ａ）基板１３０と、（ｂ）基板１
３０状に形成されたクラッド部１２０と、（ｃ）クラッ
ド部１２０内に形成された光導波路部（コア部）１１０
とを備える。
【００４５】図１（ｂ）に示すように、光導波路部１１
０は、（i）断面積が面積Ｓ１（＝ａｄ）である光導波
路部１１１と、（ii）断面積が面積Ｓ１よりも小さな面
積Ｓ２（＝ｂｄ）であるとともに、進行方向に沿って、
屈折率が周期的に変化する回折格子形成部を有する光導
波路部１１２と、（iii）断面が光導波路部１１１の前
記進行方向に垂直な断面と略同一の形状である光導波路
部１１３と、（iv）光導波路部１１１との境界面が面積
Ｓ１を有するとともに、光導波路部１１２との境界面が
面積Ｓ２を有するテーパ状光導波路部１１４と、（v）
光導波路部１１２との境界面が面積Ｓ２を有するととも
に、光導波路部１１３との境界面が面積Ｓ１を有するテ
ーパ状光導波路部１１５とを備える。
０は、（i）断面積が面積Ｓ１（＝ａｄ）である光導波
路部１１１と、（ii）断面積が面積Ｓ１よりも小さな面
積Ｓ２（＝ｂｄ）であるとともに、進行方向に沿って、
屈折率が周期的に変化する回折格子形成部を有する光導
波路部１１２と、（iii）断面が光導波路部１１１の前
記進行方向に垂直な断面と略同一の形状である光導波路
部１１３と、（iv）光導波路部１１１との境界面が面積
Ｓ１を有するとともに、光導波路部１１２との境界面が
面積Ｓ２を有するテーパ状光導波路部１１４と、（v）
光導波路部１１２との境界面が面積Ｓ２を有するととも
に、光導波路部１１３との境界面が面積Ｓ１を有するテ
ーパ状光導波路部１１５とを備える。
【００４６】本実施形態の光導波路型回折格子１００
は、光導波路部１１０の形成にあたってのエッチング工
程でのマスクパターンを操作することによって、容易に
製造可能である。
は、光導波路部１１０の形成にあたってのエッチング工
程でのマスクパターンを操作することによって、容易に
製造可能である。
【００４７】本実施形態の光導波路型回折格子１００で
は、光が、光導波路部１１１およびテーパ状光導波路部
１１４を順次介して、光導波路部１１２に入射する。な
お、光導波路部１１１およびテーパ状光導波路部１１４
中の進行によるモード変換に伴う光損失を低減するた
め、テーパ状光導波路部１１４の長さｃは光導波路部１
１１の幅ａよりも５０倍以上の長さであることが好まし
い。更に、テーパ状光導波路部１１４の長さｃは光導波
路部１１１の幅ａよりも１００倍以上の長さであること
がより好ましい。
は、光が、光導波路部１１１およびテーパ状光導波路部
１１４を順次介して、光導波路部１１２に入射する。な
お、光導波路部１１１およびテーパ状光導波路部１１４
中の進行によるモード変換に伴う光損失を低減するた
め、テーパ状光導波路部１１４の長さｃは光導波路部１
１１の幅ａよりも５０倍以上の長さであることが好まし
い。更に、テーパ状光導波路部１１４の長さｃは光導波
路部１１１の幅ａよりも１００倍以上の長さであること
がより好ましい。
【００４８】光導波路１１２には回折格子形成部が存在
するとともに、光導波路部１１２の断面積Ｓ２は、光導
波路部１１１の断面積Ｓ１よりも小さく設定されてい
る。
するとともに、光導波路部１１２の断面積Ｓ２は、光導
波路部１１１の断面積Ｓ１よりも小さく設定されてい
る。
【００４９】したがって、回折格子形成部を進行する光
は、回折格子形成部における屈折率の周期的変化に応じ
たモードフィールド径の周期的な変化によって、屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側で、放
射モードと結合し、光導波路部１１２からの漏れが発生
する。
は、回折格子形成部における屈折率の周期的変化に応じ
たモードフィールド径の周期的な変化によって、屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側で、放
射モードと結合し、光導波路部１１２からの漏れが発生
する。
【００５０】こうした光の漏れは、回折格子形成部の存
在だけによっても発生するが、光導波路部１１２の断面
積Ｓ２は小さく設定されているので、光導波路部１１２
への光の閉じ込めの度合いは低減されており、光の進行
方向に垂直な断面積が面積Ｓ１に設定されている場合よ
りも、放射モードとの結合度が強まり、漏れ光強度が高
くなる。
在だけによっても発生するが、光導波路部１１２の断面
積Ｓ２は小さく設定されているので、光導波路部１１２
への光の閉じ込めの度合いは低減されており、光の進行
方向に垂直な断面積が面積Ｓ１に設定されている場合よ
りも、放射モードとの結合度が強まり、漏れ光強度が高
くなる。
【００５１】この結果、回折格子形成部における屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側の遮断
特性が向上する。すなわち、非透過光の波長幅が屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側に広が
ることになる。一方、漏れ光は反射光ではないので、光
の進行方向とは逆方向に光導波路部１１２および光導波
路部１１１を進行することもない。
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側の遮断
特性が向上する。すなわち、非透過光の波長幅が屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側に広が
ることになる。一方、漏れ光は反射光ではないので、光
の進行方向とは逆方向に光導波路部１１２および光導波
路部１１１を進行することもない。
【００５２】回折格子形成部を透過した光は、テーパ状
光導波路部１１５および光導波路部１１３を順次介して
出力される。
光導波路部１１５および光導波路部１１３を順次介して
出力される。
【００５３】光導波路部１１２の回折格子形成部におけ
る屈折率変化の周期は、（i）略同一とすることも可能
であるし、また、（ii）進行方向に沿って単調かつ連続
的に変化させることも可能である。
る屈折率変化の周期は、（i）略同一とすることも可能
であるし、また、（ii）進行方向に沿って単調かつ連続
的に変化させることも可能である。
【００５４】図２は、屈折率変化の周期が略同一の場合
の光導波路型回折格子１００の透過特性および反射特性
の説明図である。図２（ａ）は透過率の波長依存性を示
すグラフであり、図２（ｂ）は反射率の波長依存性を示
すグラフである。なお、回折格子形成部でのＢｒａｇｇ
波長はλ0に設定した。
の光導波路型回折格子１００の透過特性および反射特性
の説明図である。図２（ａ）は透過率の波長依存性を示
すグラフであり、図２（ｂ）は反射率の波長依存性を示
すグラフである。なお、回折格子形成部でのＢｒａｇｇ
波長はλ0に設定した。
【００５５】図２（ａ）に示すように、光導波路型回折
格子１００の透過率は、波長λ0では略０の透過率とな
るとともに、波長λ0より長波長側で急俊に変化し、一
方、波長λ0より短波長側では、放射モードとの結合の
結果、緩やかに変化することが確認される。
格子１００の透過率は、波長λ0では略０の透過率とな
るとともに、波長λ0より長波長側で急俊に変化し、一
方、波長λ0より短波長側では、放射モードとの結合の
結果、緩やかに変化することが確認される。
【００５６】図２（ｂ）に示すように、光導波路型回折
格子１００の反射率は、波長λ0では略１の反射率とな
るとともに、波長λ0より長波長側および短波長側で急
俊に変化することが確認される。
格子１００の反射率は、波長λ0では略１の反射率とな
るとともに、波長λ0より長波長側および短波長側で急
俊に変化することが確認される。
【００５７】すなわち、波長λ0付近での光の遮断は、
反射によるものであり、波長λ0より短波長側での遮断
は、放射モードとの結合によるものであることが確認さ
れる。
反射によるものであり、波長λ0より短波長側での遮断
は、放射モードとの結合によるものであることが確認さ
れる。
【００５８】図３は、光導波路部１１２の回折格子形成
部における屈折率変化の周期が、光の進行方向に沿って
単調かつ連続的に変化する場合の光導波路型回折格子１
００の透過特性および反射特性の説明図である。図３
（ａ）は透過率の波長依存性を示すグラフであり、図３
（ｂ）および図３（ｃ）は反射率の波長依存性を示すグ
ラフである。なお、回折格子形成部でのＢｒａｇｇ波長
はλ1〜λ2（λ1＜λ2）で連続的に変化するように設定
した。
部における屈折率変化の周期が、光の進行方向に沿って
単調かつ連続的に変化する場合の光導波路型回折格子１
００の透過特性および反射特性の説明図である。図３
（ａ）は透過率の波長依存性を示すグラフであり、図３
（ｂ）および図３（ｃ）は反射率の波長依存性を示すグ
ラフである。なお、回折格子形成部でのＢｒａｇｇ波長
はλ1〜λ2（λ1＜λ2）で連続的に変化するように設定
した。
【００５９】図３（ａ）に示すように、光導波路型回折
格子１００の透過率は、波長λ1〜λ2では略０の透過率
となるとともに、波長λ2より長波長側で急俊に変化
し、一方、波長λ1より短波長側では、放射モードとの
結合の結果、緩やかに変化することが確認される。
格子１００の透過率は、波長λ1〜λ2では略０の透過率
となるとともに、波長λ2より長波長側で急俊に変化
し、一方、波長λ1より短波長側では、放射モードとの
結合の結果、緩やかに変化することが確認される。
【００６０】図３（ｂ）は、回折格子形成部のＢｒａｇ
ｇ波長の短波長側（すなわち、Ｂｒａｇｇ波長がλ1の
側）から光を入射した場合における、反射率の波長依存
性を示すグラフである。図３（ｂ）に示すように、光導
波路型回折格子１００の反射率は、波長λ1〜λ2では略
１の反射率となるとともに、波長λ2より長波長側、お
よび、波長λ1より短波長側で急俊に変化する。光の回
折格子形成部における放射モードとの結合は、各位置に
おけるＢｒａｇｇ波長より短波長で発生するので、進行
方向に存在するより長波長のＢｒａｇｇ波長に一致する
波長の光は放射モードと結合せず、入射時の強度で進行
する。したがって、波長λ1〜λ2では略１の反射率とな
っている。
ｇ波長の短波長側（すなわち、Ｂｒａｇｇ波長がλ1の
側）から光を入射した場合における、反射率の波長依存
性を示すグラフである。図３（ｂ）に示すように、光導
波路型回折格子１００の反射率は、波長λ1〜λ2では略
１の反射率となるとともに、波長λ2より長波長側、お
よび、波長λ1より短波長側で急俊に変化する。光の回
折格子形成部における放射モードとの結合は、各位置に
おけるＢｒａｇｇ波長より短波長で発生するので、進行
方向に存在するより長波長のＢｒａｇｇ波長に一致する
波長の光は放射モードと結合せず、入射時の強度で進行
する。したがって、波長λ1〜λ2では略１の反射率とな
っている。
【００６１】図３（ｃ）は、回折格子形成部のＢｒａｇ
ｇ波長の長波長側（すなわち、Ｂｒａｇｇ波長がλ2の
側）から光を入射した場合における、反射率の波長依存
性を示すグラフである。図３（ｃ）に示すように、光導
波路型回折格子１００の反射率は、波長λ2では略１の
反射率となるとともに、波長λ2より長波長側で急俊に
変化するとともに、波長λ2より短波長側で緩やかに変
化する。光の回折格子形成部における放射モードとの結
合は、各位置におけるＢｒａｇｇ波長より短波長で発生
するので、進行方向に存在するより長波長のＢｒａｇｇ
波長に一致する波長の光が放射モードと結合し、進行に
したがって強度が減少する。したがって、波長λ2より
短波長側では反射率が緩やかに変化する。
ｇ波長の長波長側（すなわち、Ｂｒａｇｇ波長がλ2の
側）から光を入射した場合における、反射率の波長依存
性を示すグラフである。図３（ｃ）に示すように、光導
波路型回折格子１００の反射率は、波長λ2では略１の
反射率となるとともに、波長λ2より長波長側で急俊に
変化するとともに、波長λ2より短波長側で緩やかに変
化する。光の回折格子形成部における放射モードとの結
合は、各位置におけるＢｒａｇｇ波長より短波長で発生
するので、進行方向に存在するより長波長のＢｒａｇｇ
波長に一致する波長の光が放射モードと結合し、進行に
したがって強度が減少する。したがって、波長λ2より
短波長側では反射率が緩やかに変化する。
【００６２】（光導波路型回折格子の第２実施形態）図
４は、本発明の光導波路型回折格子の第１実施形態の構
成図である。図４（ａ）は、本実施形態の光導波路型回
折格子２００の全体図を、図４（ｂ）は本実施形態の光
導波路型回折格子２００の光導波路部２１０の構成を示
す。
４は、本発明の光導波路型回折格子の第１実施形態の構
成図である。図４（ａ）は、本実施形態の光導波路型回
折格子２００の全体図を、図４（ｂ）は本実施形態の光
導波路型回折格子２００の光導波路部２１０の構成を示
す。
【００６３】図４（ａ）に示すように、この光導波路型
回折格子２００は、（ａ）光を導波すると光導波路部
（コア部）２１０、（ｂ）光導波路部２１０の周囲に形
成されたクラッド部２２０とを備える。
回折格子２００は、（ａ）光を導波すると光導波路部
（コア部）２１０、（ｂ）光導波路部２１０の周囲に形
成されたクラッド部２２０とを備える。
【００６４】図４（ｂ）に示すように、光導波路部２１
０は、（i）断面積が面積Ｓ１（＝πａ2）である光導波
路部２１１と、（ii）断面積が面積Ｓ１よりも小さな面
積Ｓ２（＝πｂ2）であるとともに、進行方向に沿っ
て、屈折率が周期的に変化する回折格子形成部を有する
光導波路部２１２と、（iii）断面が光導波路部２１１
の前記進行方向に垂直な断面と略同一の形状である光導
波路部２１３と、（iv）光導波路部２１１との境界面が
面積Ｓ１を有するとともに、光導波路部２１２との境界
面が面積Ｓ２を有するテーパ状光導波路部２１４と、
（v）光導波路部２１２との境界面が面積Ｓ２を有する
とともに、光導波路部２１３との境界面が面積Ｓ１を有
するテーパ状光導波路部２１５とを備える。
０は、（i）断面積が面積Ｓ１（＝πａ2）である光導波
路部２１１と、（ii）断面積が面積Ｓ１よりも小さな面
積Ｓ２（＝πｂ2）であるとともに、進行方向に沿っ
て、屈折率が周期的に変化する回折格子形成部を有する
光導波路部２１２と、（iii）断面が光導波路部２１１
の前記進行方向に垂直な断面と略同一の形状である光導
波路部２１３と、（iv）光導波路部２１１との境界面が
面積Ｓ１を有するとともに、光導波路部２１２との境界
面が面積Ｓ２を有するテーパ状光導波路部２１４と、
（v）光導波路部２１２との境界面が面積Ｓ２を有する
とともに、光導波路部２１３との境界面が面積Ｓ１を有
するテーパ状光導波路部２１５とを備える。
【００６５】本実施形態の光導波路型回折格子２００
は、光導波路部２１０の形成にあたって、複数の光ファ
イバを接合したり、１つの光ファイバを加熱して延伸し
たりした後、紫外光の干渉縞を照射することによって容
易に製造可能である。
は、光導波路部２１０の形成にあたって、複数の光ファ
イバを接合したり、１つの光ファイバを加熱して延伸し
たりした後、紫外光の干渉縞を照射することによって容
易に製造可能である。
【００６６】本実施形態の光導波路型回折格子２００で
は第１実施形態と同様に、、光が、光導波路部２１１お
よびテーパ状光導波路部２１４を順次介して、光導波路
部２１２に入射する。なお、第１実施形態と同様に、光
導波路部２１１およびテーパ状光導波路部２１４中の進
行によるモード変換に伴う光損失を低減するため、テー
パ状光導波路部２１４の長さｃは光導波路部１１１の幅
ａよりも５０倍以上の長さであることが好ましい。更
に、テーパ状光導波路部１１４の長さｃは光導波路部１
１１の幅ａよりも１００倍以上の長さであることがより
好ましい。
は第１実施形態と同様に、、光が、光導波路部２１１お
よびテーパ状光導波路部２１４を順次介して、光導波路
部２１２に入射する。なお、第１実施形態と同様に、光
導波路部２１１およびテーパ状光導波路部２１４中の進
行によるモード変換に伴う光損失を低減するため、テー
パ状光導波路部２１４の長さｃは光導波路部１１１の幅
ａよりも５０倍以上の長さであることが好ましい。更
に、テーパ状光導波路部１１４の長さｃは光導波路部１
１１の幅ａよりも１００倍以上の長さであることがより
好ましい。
【００６７】第１実施形態と同様に、光導波路２１２に
は回折格子形成部が存在するとともに、光導波路部２１
２の断面積Ｓ２は、光導波路部２１１の断面積Ｓ１より
も小さく設定されている。
は回折格子形成部が存在するとともに、光導波路部２１
２の断面積Ｓ２は、光導波路部２１１の断面積Ｓ１より
も小さく設定されている。
【００６８】したがって、回折格子形成部を進行する光
は、回折格子形成部における屈折率の周期的変化に応じ
たモードフィールド径の周期的な変化によって、屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側で、放
射モードと結合し、光導波路部２１２からの漏れが発生
する。
は、回折格子形成部における屈折率の周期的変化に応じ
たモードフィールド径の周期的な変化によって、屈折率
の変化周期に応じたＢｒａｇｇ波長より短波長側で、放
射モードと結合し、光導波路部２１２からの漏れが発生
する。
【００６９】こうした光の漏れは、回折格子形成部の存
在だけによっても発生するが、光導波路部２１２の断面
積Ｓ２は小さく設定されているので、光導波路部１１２
への光の閉じ込めの度合いは低減されており、光の進行
方向に垂直な断面積が面積Ｓ１に設定されている場合よ
りも、放射モードとの結合度が強まり、漏れ光強度が高
くなる。
在だけによっても発生するが、光導波路部２１２の断面
積Ｓ２は小さく設定されているので、光導波路部１１２
への光の閉じ込めの度合いは低減されており、光の進行
方向に垂直な断面積が面積Ｓ１に設定されている場合よ
りも、放射モードとの結合度が強まり、漏れ光強度が高
くなる。
【００７０】この結果、第１実施形態と同様に、回折格
子形成部における屈折率の変化周期に応じたＢｒａｇｇ
波長より短波長側の遮断特性が向上する。すなわち、非
透過光の波長幅が屈折率の変化周期に応じたＢｒａｇｇ
波長より短波長側に広がることになる。一方、漏れ光は
反射光ではないので、光の進行方向とは逆方向に光導波
路部２１２および光導波路部２１１を進行することもな
い。
子形成部における屈折率の変化周期に応じたＢｒａｇｇ
波長より短波長側の遮断特性が向上する。すなわち、非
透過光の波長幅が屈折率の変化周期に応じたＢｒａｇｇ
波長より短波長側に広がることになる。一方、漏れ光は
反射光ではないので、光の進行方向とは逆方向に光導波
路部２１２および光導波路部２１１を進行することもな
い。
【００７１】回折格子形成部を透過した光は、テーパ状
光導波路部２１５および光導波路部２１３を順次介して
出力される。
光導波路部２１５および光導波路部２１３を順次介して
出力される。
【００７２】光導波路部２１２の回折格子形成部におけ
る屈折率変化の周期は、第１実施形態と同様に、（i）
略同一とすることも可能であるし、また、（ii）光の進
行方向に沿って単調かつ連続的に変化させることも可能
である。
る屈折率変化の周期は、第１実施形態と同様に、（i）
略同一とすることも可能であるし、また、（ii）光の進
行方向に沿って単調かつ連続的に変化させることも可能
である。
【００７３】そして、屈折率変化の周期が略同一の場合
には図２と同様の特性で、屈折率変化の周期が光の進行
方向に沿って単調かつ連続的に変化する場合には、図３
と同様の特性で、光を遮断しまたは反射する。
には図２と同様の特性で、屈折率変化の周期が光の進行
方向に沿って単調かつ連続的に変化する場合には、図３
と同様の特性で、光を遮断しまたは反射する。
【００７４】（光ファイバ増幅器の実施形態）図５は、
本発明の光ファイバ増幅器の実施形態の構成図である。
図５に示すように、この装置は、（ａ）信号光を第１の
端子から入力して第２の端子から出力するとともに、第
２の端子から入力した光を第１の端子からは出力しない
光アイソレータ３３１と、（ｂ）光アイソレータ３３１
の第２の端子から出力された信号光を入力し、増幅して
出力する光増幅部３１０と、（ｃ）光増幅部３１０から
出力された光を第１の端子から入力して第２の端子から
出力するとともに、第２の端子から入力した光を第１の
端子からは出力しない光アイソレータ３３２と、（ｄ）
光アイソレータ３３２から出力された光を入力し、光増
幅部３１０で発生したＡＳＥ光の一部を除去して出力す
る、波長フィルタとしての光導波路型回折格子１００
と、（ｅ）光導波路型回折格子１００から出力された信
号光を入力し、増幅して出力する光増幅部３２０と、
（ｆ）光増幅部３２０から出力された光を第１の端子か
ら入力して第２の端子から出力するとともに、第２の端
子から入力した光を第１の端子からは出力しない光アイ
ソレータ３３３とを備える。
本発明の光ファイバ増幅器の実施形態の構成図である。
図５に示すように、この装置は、（ａ）信号光を第１の
端子から入力して第２の端子から出力するとともに、第
２の端子から入力した光を第１の端子からは出力しない
光アイソレータ３３１と、（ｂ）光アイソレータ３３１
の第２の端子から出力された信号光を入力し、増幅して
出力する光増幅部３１０と、（ｃ）光増幅部３１０から
出力された光を第１の端子から入力して第２の端子から
出力するとともに、第２の端子から入力した光を第１の
端子からは出力しない光アイソレータ３３２と、（ｄ）
光アイソレータ３３２から出力された光を入力し、光増
幅部３１０で発生したＡＳＥ光の一部を除去して出力す
る、波長フィルタとしての光導波路型回折格子１００
と、（ｅ）光導波路型回折格子１００から出力された信
号光を入力し、増幅して出力する光増幅部３２０と、
（ｆ）光増幅部３２０から出力された光を第１の端子か
ら入力して第２の端子から出力するとともに、第２の端
子から入力した光を第１の端子からは出力しない光アイ
ソレータ３３３とを備える。
【００７５】光増幅部３１０は、（i）エルビウムが添
加された増幅用光ファイバ３１１と、（ii）増幅用光フ
ァイバ３１１へ供給する励起光を発生する励起部３１２
と、（iii）増幅用光ファイバ３１１の出力光を透過す
るとともに、励起光を増幅用光ファイバ３１１へ導く光
カプラ３１３とを備える。
加された増幅用光ファイバ３１１と、（ii）増幅用光フ
ァイバ３１１へ供給する励起光を発生する励起部３１２
と、（iii）増幅用光ファイバ３１１の出力光を透過す
るとともに、励起光を増幅用光ファイバ３１１へ導く光
カプラ３１３とを備える。
【００７６】光増幅部３２０は、（i）エルビウムが添
加された増幅用光ファイバ３２１と、（ii）増幅用光フ
ァイバ３２１へ供給する励起光を発生する励起部３２２
と、（iii）光導波路型回折格子１００を介した光を増
幅用ファイバ３２１へ導くとともに、励起光を増幅用光
ファイバ３２１へ導く光カプラ３２３とを備える。
加された増幅用光ファイバ３２１と、（ii）増幅用光フ
ァイバ３２１へ供給する励起光を発生する励起部３２２
と、（iii）光導波路型回折格子１００を介した光を増
幅用ファイバ３２１へ導くとともに、励起光を増幅用光
ファイバ３２１へ導く光カプラ３２３とを備える。
【００７７】光導波路型回折格子１００は、回折格子形
成部における屈折率変化の周期が、光の進行方向に沿っ
て単調かつ連続的に変化するものを採用するとともに、
光アイソレータ３３２側を短波長側に、光増幅部３２０
側を長波長側に設定した。なお、光導波路型回折格子１
００のＢｒａｇｇ波長は、１５３３ｎｍから１５４０ｎ
ｍの範囲で変化することとした。
成部における屈折率変化の周期が、光の進行方向に沿っ
て単調かつ連続的に変化するものを採用するとともに、
光アイソレータ３３２側を短波長側に、光増幅部３２０
側を長波長側に設定した。なお、光導波路型回折格子１
００のＢｒａｇｇ波長は、１５３３ｎｍから１５４０ｎ
ｍの範囲で変化することとした。
【００７８】なお、本実施形態での信号光は、波長が１
５４０ｎｍよりも長い１．５５μｍ帯とした。
５４０ｎｍよりも長い１．５５μｍ帯とした。
【００７９】本実施形態の光ファイバ増幅器では、信号
光が光アイソレータ３３１を介して光増幅部３１０に入
力し、増幅されて出力される。図６は、光増幅部３１０
から出力される光のスペクトルを示すグラフである。
光が光アイソレータ３３１を介して光増幅部３１０に入
力し、増幅されて出力される。図６は、光増幅部３１０
から出力される光のスペクトルを示すグラフである。
【００８０】図６に示すように、光増幅部３１０から
は、１．５５μｍ帯の信号光の他に、１５３１ｎｍにピ
ーク波長を有するＡＳＥ光を含んでいる。図６に示した
スペクトルの光が、光増幅部３１０から出力され、光ア
イソレータ３３２を介して、光導波路型回折格子１００
に入力する。
は、１．５５μｍ帯の信号光の他に、１５３１ｎｍにピ
ーク波長を有するＡＳＥ光を含んでいる。図６に示した
スペクトルの光が、光増幅部３１０から出力され、光ア
イソレータ３３２を介して、光導波路型回折格子１００
に入力する。
【００８１】図７は、本実施形態の光導波路型回折格子
１００の透過特性を示すグラフである。図７に示すよう
に、光導波路型回折格子１００は、１５３３〜１５４０
ｎｍの波長の光について、略０の透過率を示すととも
に、１５３３ｎｍより短波長側の光についても遮断特性
を有する。光導波路型回折格子１００を介することによ
り、図８に示すような、波長が１５４０ｎｍ以下のＡＳ
Ｅ光の成分が除去されたスペクトルの光が光増幅部３２
０に入力する。そして、信号光が増幅されて、光アイソ
レータ３３３を介して出力される。
１００の透過特性を示すグラフである。図７に示すよう
に、光導波路型回折格子１００は、１５３３〜１５４０
ｎｍの波長の光について、略０の透過率を示すととも
に、１５３３ｎｍより短波長側の光についても遮断特性
を有する。光導波路型回折格子１００を介することによ
り、図８に示すような、波長が１５４０ｎｍ以下のＡＳ
Ｅ光の成分が除去されたスペクトルの光が光増幅部３２
０に入力する。そして、信号光が増幅されて、光アイソ
レータ３３３を介して出力される。
【００８２】ところで、光導波路型回折格子１００にと
って、上流側は光アイソレータ３３２が配置されている
ので、反射光は少なく発振の問題が生じる懸念はない。
一方、下流側では、増幅用光ファイバ３２１でのレイリ
散乱が原因となって発振の生じる可能性がある。
って、上流側は光アイソレータ３３２が配置されている
ので、反射光は少なく発振の問題が生じる懸念はない。
一方、下流側では、増幅用光ファイバ３２１でのレイリ
散乱が原因となって発振の生じる可能性がある。
【００８３】本実施形態の装置では、光導波路型回折格
子１００の光増幅部３２０側がＢｒａｇｇ波長の長波長
側となるように設定しているので、反射特性が図３
（ｃ）と同様と成る。したがって、Ｂｒａｇｇ波長の短
い部分と一致する波長の光の反射は、Ｂｒａｇｇ波長の
長い位置での放射モードでの光の光導波路からの漏れに
よって、低減される。すなわち、効果的に発振が抑制さ
れている。
子１００の光増幅部３２０側がＢｒａｇｇ波長の長波長
側となるように設定しているので、反射特性が図３
（ｃ）と同様と成る。したがって、Ｂｒａｇｇ波長の短
い部分と一致する波長の光の反射は、Ｂｒａｇｇ波長の
長い位置での放射モードでの光の光導波路からの漏れに
よって、低減される。すなわち、効果的に発振が抑制さ
れている。
【００８４】以上のようにして、本実施形態の光ファイ
バ増幅器では、ＡＳＥ光を効率的に除去しつつ、ＡＳＥ
光の波長での発振を抑制して、効率的に光増幅を実行す
る。
バ増幅器では、ＡＳＥ光を効率的に除去しつつ、ＡＳＥ
光の波長での発振を抑制して、効率的に光増幅を実行す
る。
【００８５】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく変形が可能である。例えば、光ファイバ増幅
器の実施形態では、光導波路型回折格子を平面型光導波
路型としたが、ファイバ型光導波路型のものを採用して
も同様の効果を奏する。また、Ｂｒａｇｇ波長の変化範
囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、遮断す
べき波長と、反射としない波長に応じて都度設定するこ
とが可能である。
のではなく変形が可能である。例えば、光ファイバ増幅
器の実施形態では、光導波路型回折格子を平面型光導波
路型としたが、ファイバ型光導波路型のものを採用して
も同様の効果を奏する。また、Ｂｒａｇｇ波長の変化範
囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、遮断す
べき波長と、反射としない波長に応じて都度設定するこ
とが可能である。
【００８６】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路型回折格子によれば、光導波路の途中で光の進行
方向での光導波路の断面積を減少させ、光の閉じ込めを
低減するとともに、断面積の減少部分に、光の進行方向
に沿って、屈折率を周期的に変化させて回折格子を形成
したので、回折格子のＢｒａｇｇ波長よりも短波長側で
効率的に放射モードとの結合が生じ、Ｂｒａｇｇ波長の
長波長側で急俊であり、短波長側で緩やかな変化の遮断
特性を実現することができるとともに、Ｂｒａｇｇ波長
以外では反射しない波長フィルタを実現できる。
導波路型回折格子によれば、光導波路の途中で光の進行
方向での光導波路の断面積を減少させ、光の閉じ込めを
低減するとともに、断面積の減少部分に、光の進行方向
に沿って、屈折率を周期的に変化させて回折格子を形成
したので、回折格子のＢｒａｇｇ波長よりも短波長側で
効率的に放射モードとの結合が生じ、Ｂｒａｇｇ波長の
長波長側で急俊であり、短波長側で緩やかな変化の遮断
特性を実現することができるとともに、Ｂｒａｇｇ波長
以外では反射しない波長フィルタを実現できる。
【００８７】また、本発明の光ファイバ増幅器によれ
ば、本発明の光導波路型回折格子をＡＳＥ光の遮断に使
用するので、発振の発生が抑制されるとともに、効果的
にＡＳＥ光を遮断して、効率的な光増幅を実現できる。
ば、本発明の光導波路型回折格子をＡＳＥ光の遮断に使
用するので、発振の発生が抑制されるとともに、効果的
にＡＳＥ光を遮断して、効率的な光増幅を実現できる。
【図１】本発明の光導波路型回折格子の第１実施形態の
構成図である。
構成図である。
【図２】屈折率変化の周期が略一定の場合の透過特性お
よび反射特性のグラフである。
よび反射特性のグラフである。
【図３】屈折率変化の周期が単調かつ連続的に変化する
場合の透過特性および反射特性のグラフである。
場合の透過特性および反射特性のグラフである。
【図４】本発明の光導波路型回折格子の第２実施形態の
構成図である。
構成図である。
【図５】本発明の光ファイバ増幅器の実施形態の構成図
である。
である。
【図６】増幅用光ファイバから出力される光のスペクト
ルのグラフである。
ルのグラフである。
【図７】図５の光導波路型回折格子の透過特性のグラフ
である。
である。
【図８】光導波路型回折格子を介した光のスペクトルの
グラフである。
グラフである。
１００，２００…光導波路型回折格子、１１０，２１０
…光導波路部、１２０．２２０…クラッド部、１３０…
基板、１１１，１１２，１１３，２１１，２１２，２１
３…光導波路部、１１４，１１５，２１４，２１５…テ
ーパ状光導波路部、３１０，３２０…光増幅部、３３
１，３３２，３３３…光アイソレータ。
…光導波路部、１２０．２２０…クラッド部、１３０…
基板、１１１，１１２，１１３，２１１，２１２，２１
３…光導波路部、１１４，１１５，２１４，２１５…テ
ーパ状光導波路部、３１０，３２０…光増幅部、３３
１，３３２，３３３…光アイソレータ。
Claims (8)
- 【請求項１】 断面積が第１の面積である第１の光導波
路部と、 断面積が前記第１の面積よりも小さな第２の面積である
とともに、光の進行方向に沿って、屈折率が周期的に変
化する回折格子形成部を有する第２の光導波路部と、 断面が前記第１の光導波路部の前記進行方向に垂直な断
面と略同一の形状である第３の光導波路部と、 前記第１の光導波路部と前記第２の光導波路部とを光学
的に結合するとともに、前記第１の光導波路部から前記
第２の光導波路部へ向かって、断面積が徐々に減少する
第１のテーパ状光導波路部と、 前記第２の光導波路部と前記第３の光導波路部とを光学
的に結合するとともに、前記第２の光導波路部から前記
第３の光導波路部へ向かって、断面積が徐々に増加する
第２のテーパ状光導波路部と、 を備えることを特徴とする光導波路型回折格子。 - 【請求項２】 前記第１の光導波路部、前記第２の光導
波路部、前記第３の光導波路部、前記第１のテーパ状光
導波路部、および、前記第２のテーパ状光導波路部は、
同一基板上に形成された平面型光導波路である、ことを
特徴とする請求項１記載の光導波路型回折格子。 - 【請求項３】 前記第１の光導波路部、前記第２の光導
波路部、前記第３の光導波路部、前記第１のテーパ状光
導波路部、および、前記第２のテーパ状光導波路部はフ
ァイバ型光導波路である、ことを特徴とする請求項１記
載の光導波路型回折格子。 - 【請求項４】 前記第１のテーパ状光導波路および前記
第２のテーパ状光導波路の前記進行方向の長さは、前記
第１の光導波路部の前記進行方向に垂直な断面の外径の
５０倍以上である、ことを特徴とする請求項１記載の光
導波路型回折格子。 - 【請求項５】 前記回折格子形成部における、屈折率変
化の周期は、略同一および、前記進行方向に沿って単調
かつ連続的に変化しているのいずれか一方である、こと
を特徴とする請求項１記載の光導波路型回折格子。 - 【請求項６】 前記回折格子形成部のブラッグ波長は、
１５３３ｎｍ以上、かつ、１５４０ｎｍ以下である、こ
とを特徴とする請求項５記載の光導波路型回折格子。 - 【請求項７】 信号光を入力し、増幅して出力する光フ
ァイバ増幅器であって、 入力した信号光と同一の波長の光を増幅して出力すると
ともに、前記信号光の波長よりも短波長のピーク波長を
有するＡＳＥ光を発生する増幅用光ファイバと、 前記増幅用光ファイバの信号光の出力端より、信号光の
進行方向側の光路中に配置された光導波路型回折格子と
を備え、 前記光導波路型回折格子は、 断面積が第１の面積である第１の光導波路部と、 断面積が前記第１の面積よりも小さな第２の面積である
とともに、光の進行方向に沿って、屈折率が周期的に変
化する回折格子形成部を有し、前記回折格子形成部での
Ｂｒａｇｇ波長が、信号光の波長より短く、かつ、ＡＳ
Ｅ光の前記ピーク波長よりも長い第２の光導波路部と、 断面が前記第１の光導波路部の前記進行方向に垂直な断
面と略同一の形状である第３の光導波路部と、 前記第１の光導波路部と前記第２の光導波路部とを光学
的に結合するとともに、前記第１の光導波路部から前記
第２の光導波路部へ向かって、断面積が徐々に減少する
第１のテーパ状光導波路部と、 前記第２の光導波路部と前記第３の光導波路部とを光学
的に結合するとともに、前記第２の光導波路部から前記
第３の光導波路部へ向かって、断面積が徐々に増加する
第２のテーパ状光導波路部と、 を備えることを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項８】 前記光導波路型回折格子における、屈折
率変化の周期は信号光の進行方向に沿って単調かつ連続
的に変化し、 前記屈折率変化の周期の長い側が、前記光導波路型回折
格子から見て信号光の進行方向の上流側および下流側の
前記光導波路型回折格子に向かっての反射率のより小さ
い側に向いている、 ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19781796A JP3709615B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19781796A JP3709615B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1039149A true JPH1039149A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3709615B2 JP3709615B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=16380841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19781796A Expired - Fee Related JP3709615B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 光導波路型回折格子および光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3709615B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6809846B2 (en) | 1998-05-18 | 2004-10-26 | Nec Corporation | Optical switch and optical network |
| JP2005004127A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-06 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | ダブルクラッドファイバの加工方法及びそれで加工されたダブルクラッドファイバ、並びに、それを備えた光学装置 |
| JP2006339425A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 遠隔励起光増幅伝送システム |
| JP2008107840A (ja) * | 2007-12-06 | 2008-05-08 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | ダブルクラッドファイバ及びその加工方法 |
| JP2010211192A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-09-24 | Hokkaido Univ | テーパ光ファイバ |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP19781796A patent/JP3709615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6809846B2 (en) | 1998-05-18 | 2004-10-26 | Nec Corporation | Optical switch and optical network |
| JP2005004127A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-06 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | ダブルクラッドファイバの加工方法及びそれで加工されたダブルクラッドファイバ、並びに、それを備えた光学装置 |
| JP2006339425A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 遠隔励起光増幅伝送システム |
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| JP2010211192A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-09-24 | Hokkaido Univ | テーパ光ファイバ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3709615B2 (ja) | 2005-10-26 |
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