JPH11352340A - グレーティング型光部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標の特性を有するグレーティング型光部品
を再現性よく容易に製造する。 【解決手段】 光ファイバ１に広帯域光源２からの光を
入射させ、この光がグレーティング形成領域６で反射す
る光反射特性を光スペクトラムアナライザ３でモニタし
ながら、レーザからの紫外光を予め定められるエネルギ
密度でシリンドリカルレンズ９とフェイズマスク１３を
介してグレーティング形成領域６に照射し、グレーティ
ングを形成する。測定したグレーティング特性が予め定
められる第１の基準値に達した以降は、図１の（ｂ）に
示すように、レンズ９のレーザおよび光ファイバ１との
相対位置を可変することにより、前記レーザビームのエ
ネルギ密度を前記密度よりも低くしてグレーティング形
成を行ない、測定したグレーティングの特性が第１の基
準値よりも目標特性値に近い予め定められる第２の基準
値に達したときにグレーティング形成を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種センサや光通
信用の部品等として用いられるグレーティング型光部品
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の発展により、通信情報量が
飛躍的に増大する傾向にあり、光ファイバ通信における
高速大容量化は、必要かつ、不可欠の課題となってお
り、近年、この高速大容量化へのアプローチとして、異
なる複数の波長の信号光を１本の光ファイバで伝送する
波長多重伝送方式の検討が行なわれている。

【０００３】この波長多重伝送方式の光通信システムに
おいて、例えば波長多重伝送される光から予め定められ
た波長帯の光を選択的に反射させる波長選択フィルタ
や、レーザダイオード光源の外部共振器部品として、例
えば光ファイバのコア等の光導波路にグレーティングの
形成部を設けたグレーティング型光部品が注目されてい
る。

【０００４】前記グレーティングは、例えばゲルマニウ
ム(Ｇｅ)ドープ石英(ＳｉＯ₂)ガラスに強い紫外光を照
射することによって、屈折率を高め、それにより、光導
波路内に周期的な屈折率変化を起こさせ、回折格子を形
成したものである。

【０００５】グレーティングを形成するための光源とし
て、エキシマレーザ等のパルスレーザやアルゴンレーザ
などのＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ；連続
波）レーザが用いられている。また、グレーティングを
形成する場合は、広帯域光源と光スペクトラムアナライ
ザなどを用いて、グレーティングを形成する光ファイバ
などの光導波路の光透過・反射特性をモニタしながらグ
レーティングを光導波路に形成し、グレーティングの反
射率やバンド幅などの特性が所望の特性に達したところ
でエキシマレーザなどの照射を止めるといったことを行
なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光スペ
クトラムアナライザは、波長を掃引して光透過または反
射特性を測定するために、１回の測定に数秒〜数分程度
の時間がかかり、従来は、この間にも常に同様のエネル
ギ密度でレーザ照射が行われることによって、過剰の紫
外光照射が行われて屈折率が高められることになり、得
ようとするグレーティングの特性が目標の特性からずれ
てしまうといった問題があった。そして、このことか
ら、従来は、グレーティング型光部品の歩留まりがよく
なかった。

【０００７】そこで、この問題を解決するために、エキ
シマレーザ等のパルスレーザにおいては、目標とする特
性に近づいたところでレーザの照射周波数を落とすこと
でレーザビーム照射によるグレーティング形成領域にお
ける屈折率変化の低減を行なって対応していたが、低コ
スト化を達成するために、シリンドリカルレンズなどを
用いてレーザビームを集光することによりレーザビーム
のエネルギ密度を上げて照射を行い作製時間の短縮化を
図る必要があり、この場合は、レーザの照射周波数を落
とすことだけでは、グレーティング形成領域における屈
折率変化を十分に低減することができず、結局、過剰の
紫外光照射が行われることになり、得ようとするグレー
ティングの特性が目標の特性からずれてしまうことにな
った。

【０００８】また、アルゴンレーザなどのＣＷレーザに
おいては、エキシマレーザ等のパルスレーザにおける上
記周波数制御による対応すらとれないため、過剰の紫外
光照射によるグレーティング特性の目標特性からのずれ
を解消することは非常に困難であった。

【０００９】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、目標特性値にでき
るだけ近いグレーティング特性を有するグレーティング
型光部品を容易に製造することができるグレーティング
型光部品の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、本第１の発明は、光導
波路を有し、該光導波路におけるグレーティング形成領
域の屈折率が光軸方向に周期的に変化するグレーティン
グ型光部品の製造方法であって、前記グレーティング形
成領域の特性を測定しながらレーザビームのエネルギ密
度を予め定められる高い密度としてグレーティング形成
領域に照射し、測定したグレーティングの特性が予め定
められる第１の基準値に達した以降は前記レーザビーム
のエネルギ密度を前記密度よりも低くしてグレーティン
グの形成を行なう構成を持って課題を解決する手段とし
ている。

【００１１】また、本第２の発明は、上記本第１の発明
の構成に加え、前記測定したグレーティングの特性が第
１の基準値よりも目標特性値に近い予め定められる第２
の基準値に達したときにグレーティングの形成を終了す
る構成を持って課題を解決する手段としている。

【００１２】さらに、本第３の発明は、上記本第１また
は第２の発明の構成に加え、前記レーザと光導波路との
間にレーザ光集光用のレンズを介設し、該レンズと光導
波路との相対位置を可変することにより、光導波路に照
射するレーザビームの密度を可変する構成を持って課題
を解決する手段としている。

【００１３】上記構成の本発明においては、例えば、レ
ーザと光導波路との間に設けるレーザ光集光用のレンズ
と光導波路との相対位置を可変するといった容易な方法
によって、レーザビームのエネルギ密度を可変すること
により、はじめはエネルギ密度を予め定められる高い密
度としてグレーティング形成領域に照射し、測定したグ
レーティングの特性が予め定められる第１の基準値に達
した以降は前記レーザビームのエネルギ密度を前記密度
よりも低くしてグレーティングの形成を行なうために、
グレーティング特性が前記第１の基準値に達した以降は
グレーティング形成領域における屈折率変化を低減する
ことが可能となり、過剰の紫外光照射が行われることを
抑制でき、得ようとする目標特性を有するグレーティン
グ形成領域が形成され、上記課題が解決される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係るグレーティ
ング型光部品の製造方法を適用する装置の一例が示され
ている。なお、同図の（ｂ）には、同図の（ａ）に示す
反射特性測定系８を除く部分の斜視図が示されている。
これらの図に示すように、光ファイバ１のグレーティン
グ形成領域６の上部側にはフェイズマスク１３が設けら
れ、その上部側には、レーザ光集光用のシリンドリカル
レンズ９が設けられており、このシリンドリカルレンズ
９には図示されていないレンズ移動機構が設けられてい
る。

【００１５】光ファイバ１のコアには、屈折率を高める
ドーパントとしてのゲルマニウム等のドーパントがドー
プされており、この装置には、紫外光誘起屈折率変化を
得るための紫外光照射用のレーザ（図示せず）が設けら
れて、このレーザからの紫外光（ＵＶ光）をフェイズマ
スク１３の上部側からシリンドリカルレンズ９を介して
照射してグレーティングを形成するようにしている。

【００１６】前記反射特性測定系８は、広帯域光源２
と、光カプラ５と、光スペクトラムアナライザ３と、マ
ッチングオイル７を有して構成されている。光ファイバ
１の一端側には光カプラ５を介して、広帯域光源２と光
スペクトラムアナライザ３が接続され、光ファイバ１の
他端側には、マッチングオイル７が設けられており、マ
ッチングオイル７は無反射端として機能する。

【００１７】広帯域光源２から発信される光は、光カプ
ラ５を介して光ファイバ１に入射するが、予め定められ
た波長の光はグレーティング形成領域６で反射して光の
入射側に戻り、この反射光が、光カプラ５を介して光ス
ペクトラムアナライザ３に入射し、光スペクトラムアナ
ライザ３によって測定されるようになっている。本実施
形態例では、この反射光の測定によって得られる光ファ
イバ１の光反射特性をモニタしながらグレーティングを
光ファイバ１のグレーティング形成領域６に形成するよ
うに構成されている。なお、グレーティング形成領域６
で反射せずにグレーティング形成領域６を透過した光
は、マッチングオイル７により吸収される。

【００１８】同図に示す装置は以上のように構成されて
おり、次に本実施形態例のグレーティング型光部品の製
造方法を説明する。まず、例えば、光ファイバ１の被覆
を除去して裸光ファイバを予め定められた長さ露出さ
せ、露出した裸光ファイバの部分に、光誘起特性の向上
を目的とした加圧水素処理を行ない、その後、同図に示
すように光ファイバをセットし、フェイズマスク１３を
通して紫外光のレーザ光を照射することにより、光ファ
イバ１のコア内の屈折率を高め、グレーティング形成領
域６を形成する。

【００１９】このグレーティング形成領域６の形成に際
し、本実施形態例では、広帯域光源２からの光を光カプ
ラ５を介して光ファイバ１に入射させ、伝搬させる。そ
うすると、この伝搬光のうち、グレーティングの反射波
長帯の光がグレーティング形成領域６で反射し、この反
射光が光カプラ５を介して光スペクトラムアナライザ３
に受信されるので、光スペクトラムアナライザ３によっ
て光ファイバ１の光反射特性を測定することにより、グ
レーティング形成領域６の特性を測定しながら、レーザ
ビームをグレーティング形成領域６に照射するようにし
ている。

【００２０】そして、レーザビームのエネルギを予め定
められる高い密度としてグレーティング形成領域に照射
し、測定したグレーティングの特性の一つである反射率
が予め定められる第１の基準値（例えば目標値の８０
％）に達した以降は、前記シリンドリカルレンズ９の移
動機構によって、シリンドリカルレンズ９のレーザおよ
び光ファイバ１との相対位置を可変することにより、前
記レーザビームのエネルギ密度を前記密度よりも低くし
てグレーティングの形成を行なう。また、測定したグレ
ーティングの反射率が第１の基準値よりも目標特性値に
近い予め定められる第２の基準値（例えば目標値の９０
％）に達したときにグレーティングの形成を終了する。

【００２１】なお、グレーティング形成領域６の反射率
が前記第１、第２の基準値に達したか否かの判断は、光
スペクトラムアナライザ３のモニタに基づいて測定者に
よって行い、この判断に基づいて、測定者がシリンドリ
カルレンズ９の光ファイバ１との距離を変えたり、レー
ザ光照射を終了したりしなってもよいが、例えば、光ス
ペクトラムアナライザ３に自動解析装置を設けてこの自
動解析装置によって、前記判断を行ない、判断信号を出
力するようにしてもよい。

【００２２】そして、この自動解析装置によって、グレ
ーティング形成領域６の反射率が前記第１の基準値に達
したと判断されたときに、この判断信号に基づき、前記
レンズ移動機構によってシリンドリカルレンズ９の光フ
ァイバ１との距離を自動的に可変するようにしてもよい
し、グレーティング形成領域６の反射率が前記第２の基
準値に達したと判断されたときに、この判断信号に基づ
き、自動的にレーザ照射を終了するようにしてもよい。

【００２３】なお、本実施形態例では、レーザ光は、例
えば、波長２４８ｎｍ、出力３００ｍＪのエキシマレー
ザ等を用いて照射し、フェイズマスク１３は、例えば、
マスクピッチ１０５９ｍｍ、０次の回折光透過率１％、
１次の回折光透過率４０％のものを用い、波長１５４６
ｎｍの光を１５％反射するレーザダイオードの外部共振
器用光ファイバグレーティングを作製した。

【００２４】図２には、本実施形態例の方法を用いて形
成したグレーティング型光部品におけるグレーティング
形成領域６の反射率のばらつきが示されており、図３に
は、比較のために、従来のように、レーザからのエネル
ギ密度を可変せずにグレーティング型光部品を形成した
場合のグレーティング形成領域６の反射率のばらつきが
示されている。なお、これらのグラフは、いずれも３７
個のサンプルについてグレーティング形成を行なった結
果である。

【００２５】これらの図から明らかなように、本実施形
態例によれば従来のグレーティング型光部品製造方法に
比べ、グレーティング形成領域６の反射率のばらつきが
格段に少なくなり、グレーティング形成領域６の反射率
特性が、目標特性に対して±０．４％以内となる割合
が、従来の製造方法においては４０％であったのに対
し、９０％まで向上し、非常に反射率特性が安定した優
れたグレーティング型光部品が製造できた。また、グレ
ーティングの形成時間も従来は１０分程度かかっていた
のに対し、本実施形態例では、はじめに高いエネルギ密
度で紫外光を照射することによって効率的にグレーティ
ング形成を行なうことから、グレーティング形成時間を
約５分に短縮することができた。

【００２６】本実施形態例によれば、上記のように、レ
ーザビームのエネルギ密度を予め定められる高い密度と
してグレーティング形成領域６に照射し、測定したグレ
ーティング形成領域６の反射率が前記第１の基準値に達
した以降はレーザビームのエネルギ密度を前記密度より
も低くしてグレーティングの形成を行なうために、グレ
ーティングの反射率が前記第１の基準値に達した以降は
グレーティング形成領域６における屈折率変化を低減す
ることが可能となり、過剰の紫外光照射が行われること
を抑制でき、得ようとする目標特性を有するグレーティ
ング型光部品を形成することができる。

【００２７】特に、本実施形態例によれば、測定したグ
レーティング形成領域６の反射率が第１の基準値よりも
目標特性値に近い予め定められる第２の基準値に達した
ときにグレーティングの形成を終了するために、目標特
性を有するグレーティング型光部品をより一層確実に製
造することができる。

【００２８】さらに、本実施形態例によれば、レーザと
光ファイバ１との間に設けるシリンドリカルレンズ９の
レーザおよび光ファイバ１との相対位置を可変するとい
った方法によって、レーザビームのエネルギ密度を可変
するために、レーザビームのエネルギ密度を下げるため
の特別な部品や煩雑な機構を必要とせず、容易にレーザ
ビームのエネルギ密度を可変して上記のように、目標特
性を有するグレーティング型光部品を再現性よく製造す
ることができる。

【００２９】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態例では、グレーティング型光部品の製造の際
に、グレーティング形成領域６の反射特性（反射率、バ
ンド幅、中心波長）のうちの反射率を測定しながら紫外
光照射を行なうようにしたが、グレーティング形成領域
６の反射率の測定の代わりに、グレーティング形成領域
６の反射波長帯のバンド幅や反射波長帯の中心波長を測
定しながら紫外光照射を行ない、測定されるバンド幅や
前記中心波長が予め定められる第１の基準値に達した以
降は、前記レーザビームのエネルギ密度を前記密度より
も低くしてグレーティングの形成を行ない、測定したグ
レーティングのバンド幅が第１の基準値よりも目標特性
値に近い予め定められる第２の基準値に達したときにグ
レーティングの形成を終了するようにしてもよい。

【００３０】また、グレーティング形成領域６の反射特
性を測定しながら紫外光照射を行なう代わりに、グレー
ティング形成領域６の透過特性（透過率、バンド幅、中
心波長）のうちの透過率や透過波長帯のバンド幅や透過
波長帯の中心波長が予め定められる第１の基準値に達し
た以降は、前記レーザビームのエネルギ密度を前記密度
よりも低くしてグレーティングの形成を行ない、測定し
たグレーティングのバンド幅が第１の基準値よりも目標
特性値に近い予め定められる第２の基準値に達したとき
にグレーティングの形成を終了するようにしてもよい。

【００３１】なお、グレーティング形成領域６の透過特
性を測定しながらグレーティングを形成するときには、
例えば、光ファイバ１の一端側に広帯域光源２を接続
し、光ファイバ１の他端側（広帯域光源２からの光の出
力側）に光スペクトラムアナライザ３を接続するなどし
て、光ファイバ１の光透過特性を測定しながら紫外光を
照射してグレーティングを形成する。

【００３２】このように、本発明のグレーティング型光
部品の製造方法において、グレーティング形成時に測定
するグレーティングの特性は特に限定されるものではな
く、適宜設定されるものである。また、グレーティング
特性の基準値（第１、第２の基準値）も特に限定される
ものではなく、適宜設定されるものである。

【００３３】さらに、上記実施形態例では、第２の基準
値に達したときにグレーティングの形成を終了するよう
にしたが、第２の基準値は省略することもできる。ただ
し、第２の基準値を与えて、第２の基準値に達したとき
にグレーティングの形成を終了するようにすると、目標
特性を有するグレーティング型光部品をより一層確実に
製造することができる。

【００３４】さらに、上記実施形態例では、レーザをエ
キシマレーザとしたが、レーザは、例えばアルゴンレー
ザとしてもよく、レーザの種類などは特に限定されるも
のではなく、適宜設定されるものである。また、レーザ
の出力や波長も特に限定されるものではなく、適宜設定
されるものである。

【００３５】さらに、上記実施形態例では、レーザと光
ファイバ１との間に、レーザ光集光用のレンズとしてシ
リンドリカルレンズ９を介設したが、レンズは必ずしも
シリンドリカルレンズ９とは限らず、光ファイバ１など
のグレーティング形成用の光導波路に向けてレーザ光を
集光できるものであればよい。

【００３６】さらに、上記実施形態例では、シリンドリ
カルレンズ９のレーザおよび光ファイバ１との相対位置
を可変することによってレーザから光ファイバ１に照射
するレーザビームのエネルギ密度を可変するようにした
が、光ファイバ１に照射するレーザビームのエネルギ密
度の可変方法は、特に限定されるものではなく適宜設定
されるものである。

【００３７】さらに、上記実施形態例では、光ファイバ
１のコアにゲルマニウムをドープしてゲルマニウムの屈
折率を紫外光により高めてグレーティング形成領域６を
形成したグレーティング型光部品の製造方法としたが、
光ファイバ１などの光導波路にゲルマニウム以外の、例
えば、ボロンやリンなどのドープをドーパントしてグレ
ーティング形成領域６を形成したグレーティング型光部
品の製造方法として本発明を適用してもよい。

【００３８】さらに、上記実施形態例では、グレーティ
ング型光部品は、光ファイバ１のコアにグレーティング
形成領域６を設けたが、本発明のグレーティング型光部
品の製造方法によって、例えば光ファイバ１のコアとク
ラッドの両方にグレーティング形成領域６を設けてもよ
いし、光導波路部品の光導波路にグレーティング形成領
域６を設けてもよく、本発明のグレーティング型光部品
の製造方法は光導波路のグレーティング形成領域の屈折
率が周期的に変化する様々なグレーティング型光部品の
製造方法として適用できるものである。

【００３９】さらに、上記実施形態例では、グレーティ
ングの形成方法はフェイズマスク法としたが、グレーテ
ィングの形成方法はフェイズマスク法に限定されるもの
ではなく、適宜設定されるものであり、例えばホログラ
フィック法によりグレーティングを形成してもよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、レーザビームのエネル
ギ密度を予め定められる高い密度としてグレーティング
形成領域に照射し、測定したグレーティング形成領域の
特性が予め定められる第１の基準値に達した以降はレー
ザビームのエネルギ密度を前記密度よりも低くしてグレ
ーティングの形成を行なうために、グレーティングの特
性が前記第１の基準値に達した以降はグレーティング形
成領域における屈折率変化を低減することが可能とな
り、過剰の紫外光照射が行われることを抑制でき、得よ
うとする目標特性を有するグレーティング型光部品を容
易に形成することができる。

【００４１】また、前記測定したグレーティング形成領
域の特性が前記第１の基準値よりも目標特性値に近い予
め定められる第２の基準値に達したときにグレーティン
グの形成を終了する本発明によれば、目標特性を有する
グレーティング型光部品をより一層確実に製造すること
ができる。

【００４２】さらに、レーザとグレーティングを形成す
る光導波路との間にレーザ光集光用のレンズを介設し、
このレンズと光導波路との相対位置を可変するといった
方法によって、レーザビームのエネルギ密度を可変する
本発明によれば、レーザビームのエネルギ密度を下げる
ための特別な部品や煩雑な機構を必要とせず、容易にレ
ーザビームのエネルギ密度を可変して、目標特性を有す
るグレーティング型光部品を再現性よく製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るグレーティング型光部品の製造方
法を適用する装置の一例を示す要部構成図である。

【図２】本発明に係るグレーティング型光部品の製造方
法によって製造したグレーティング型光部品におけるグ
レーティング形成領域の反射率特性の一例を示すグラフ
である。

【図３】従来のグレーティング型光部品の製造方法によ
って製造したグレーティング型光部品におけるグレーテ
ィング形成領域の反射率特性の一例を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ 広帯域光源 ３ 光スペクトラムアナライザ３ ６ グレーティング形成領域 ９ シリンドリカルレンズ １３ フェイズマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 指宿 康弘 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路を有し、該光導波路におけるグ
   レーティング形成領域の屈折率が光軸方向に周期的に変
   化するグレーティング型光部品の製造方法であって、前
   記グレーティング形成領域の特性を測定しながらレーザ
   ビームのエネルギ密度を予め定められる高い密度として
   グレーティング形成領域に照射し、測定したグレーティ
   ングの特性が予め定められる第１の基準値に達した以降
   は前記レーザビームのエネルギ密度を前記密度よりも低
   くしてグレーティングの形成を行なうことを特徴とする
   グレーティング型光部品の製造方法。
2. 【請求項２】 測定したグレーティングの特性が第１の
   基準値よりも目標特性値に近い予め定められる第２の基
   準値に達したときにグレーティングの形成を終了するこ
   とを特徴とする請求項１記載のグレーティング型光部品
   の製造方法。
3. 【請求項３】 レーザと光導波路との間にレーザ光集光
   用のレンズを介設し、該レンズと光導波路との相対位置
   を可変することにより、光導波路に照射するレーザビー
   ムの密度を可変することを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載のグレーティング型光部品の製造方法。