JPH11511568A

JPH11511568A - 波長選択回折格子利用型光学カプラ

Info

Publication number: JPH11511568A
Application number: JP9510393A
Authority: JP
Inventors: ケウィッチ，アンソニー・エス; ラクルジック，ジョージ・エイ; ヤリフ，アモン
Original assignee: アロヨ・オプティクス・インコーポレイテッド
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1999-10-05
Also published as: WO1997008574A1; US5805751A; AU711424B2; US6289699B1; AU7152396A; CA2229607A1; EP0850430A1

Abstract

(57)【要約】光通信の分野で種々の用途を有する波長選択光ファイバーカプラを開示する。このカプラは、互いに密着した異質の光ガイド(12、22)からなる。光による、永久の屈折率回折格子(42)がカプラの腰部(52)に記録されている。回折格子は、特定の波長範囲内のエネルギーを第１光ガイド(12)から第２光ガイド(22)へと濾過すると共に伝送する。直交非対称回折格子で、効率的なエネルギー伝送手段を得ている。カプラは、僅かだけ異なった波長で作用する複数のレーザーを単一ファイバーに組み込む、又は、マルチプレックスする。分散補償器やゲイン平坦化フィルターなどのその他の実施の形態も開示している。

Description

【発明の詳細な説明】波長選択回折格子利用型光学カプラ技術分野本発明は、光ファイバーを利用した信号通信に関し、特に光ファイバーのカプラとその製造方法に関する。詳述すれば、本発明は、波長選択回折格子利用型光学カプラと、接続部分に屈折率回折格子(refractive index grating)を利用したその他の装置に関する。背景技術の説明低損失型波長選択式カプラは、波長分割多重方式(ＷＤＭ)に基づいた光ファイバ通信ネットワークでは重要な部品となっている。ＷＤＭでは、個々の光ファイバーが、中心波長がそれぞれ異なる幾つかのチャンネルを同時に伝送できるようになっている。目的は、簡単に製造でき、高効率性と低損失性とを有する精密な波長選択型カプラを提供することにある。波長選択式素子を製造する一つの技術として、光ファイバーのコアに屈折率回折格子を記録する方法がある。この点については、ヒル等の米国特許第4,474,427号（1984年）やグレン等の米国特許第4 ,725,110号（1988年）を参照のこと。光ファイバーにインライン回折格子を記録する現に好ましい方法では、感光性コアを、感光性クラッドを透過する化学作用光線（一般にＵＶ線）の間の干渉パターンに曝している。光ファイバーの感光性を高め、１０^-2以上の屈折率変化をもたらすために、火炎ブラッシング(flame brushing)法、水素封入法(hydrogen loading)の如くの種々の技法が導入されている。この点については、1989年刊のApplied Physics Le tters、Vol.54の第1087頁、及び、1991年刊の同誌Vol.58の第１８１３頁におけるクエレット等の論稿や、アトキンズ等の米国特許第5,287,427号（1993年）を参照されたし。別に、J.-L.アーチャンボー等は1993年刊のElectronics Letters 、Vol.29の第４５３頁において、0.006程度の屈折率変動が、２４８nmにおいて単一高エネルギー（４０mJ）パルスを用いることで未処理光ファイバー（１０モル％Geコア）で得られたと報告している。位相マスクを介してＵＶ露光することで単一モード光ファイバーにブラッグ回折格子を記録する方法が、アンダーソン等の米国特許第5,327,515号（1994年）、スニツァー等の米国特許第5,351,321号（1994年）、ヒル等の米国特許第5,367 ,588号などに開示されている。この位相マスクは、厚み又は屈折率が周期的に変化している透明基板であって、光ビームに照射されると、当該マスクの裏側に所望の周期性を有する空間変調した光パターンを生ずるようになっている。従来より報告されている光ファイバーの回折格子は、殆どが反射モードで作用するようになっている。単一モード光ファイバーの開口径が小さい（N.A.〜0.11 ）ことから、光ファイバーの長手軸と直交する回折格子の成分が光を損失の大きいクラッドモードに結合してしまう。長手軸に対する回折フリンジの最大許容オフセット角度は一般に１°よりも小さい。また、効率の良いパワーでこの反射モードにアクセスすることは、波長が同一ファイバーの中で後方へ反射されることから困難である。この反射光にアクセスする一つの方法は、回折格子の前に３dB カプラを挿入して、後方反射したアウト結合(outcoupled)の光に正味６dBの損失を導入することである。もう一つの方法は、回折格子の前に光学循環器(optical circulator)を挿入して後方伝播モードを別のファイバーに再指向させることである。この循環器は１dBかその程度の挿入損失をもたらすことになり、また、複雑で嵩の大きい光学部品を必要とする。ファイバーの回折格子のフィルター作用をカプラのスプリット作用(splitting)と低損失にて、しかも、エレガントにパッケージ化できるように組み合わせる方法は、ＷＤＭ通信ネットワークにとっては魅力的であるように思われる。もう一つ従来より知られている方法に、一方の光ガイドから別の光ガイドへと瞬間結合(evanescent coupling)によりエネルギーを伝送する指向性結合を用いたものがある（アカデミックプレス社より1991年刊のＤ.マーキューズ著「Theor y of Dielectric Waveguides(誘電体導光管の理論)」、及び、サンダーズカレッジパブリッシングより1991年刊のＡ.ヤリフ著「Optical Electronics(電子光学) 」）。この瞬間結合は、互いに緻密に隣接した光ガイドのモードの指数テール(e xp onential tail)のオーバーラップにより発生するもので、指向性カプラ援用型装置には一般的な作用モードである。それに対して、二本の光ガイドが単一の光ガイドへと合体(merge)する場合にみられるように全体の光学モードがほぼオーバーラップすると、非瞬間結合が起こる。非瞬間結合に対して瞬間結合に依存する装置（例えば指向性カプラ）には、相互作用強度が弱い問題がある。指向性カプラ援用型装置を実現する方法では、長手方向に沿って並置させた二本の同一の磨き上げたファイバーからなるカプラに回折格子を利用している（J. -L.アーチャンボー等の1994年刊のOptics Letters、Vol.19の第１８０頁）。二本の光ガイドは結合部位において同一であるから、両方の光ガイドは同一伝播定数(propagation constant)を有しており、エネルギーが両者間に伝送される。これにより、光のパワーが一方のファイバーから他方のファイバーへ漏れることから、二本の光ガイドを伝播している光信号の分離がうまく行かない。瞬間結合に基づく他の装置としては、Ｅ.スニツァーに付与された米国特許第5,459,801号（ 1995年１０月１７日）に開示されているものがある。この装置は、溶着でそれぞれのコアを密着させて引き延ばした二本の同一の単一モードファイバーからなる。結合部位の長さは、出力光が二つの出力ポートの内の一つのポートで全て合体できるために、モード相互作用長(mode interaction length)の偶数倍ないし奇数倍と正確に等しくなっていなければならない。その後、正確に位置決めしたブラッグ回折格子を腰部(waist)のコアにＵＶ線照射で記録する。Ｒ.アルフェメス等により米国特許第4,737,007号において、また、Ｍ.Ｓ.ウォーレン等により1986年刊のElectronics Letters、Vol．22、第６８１頁において報告されている別の回折格子援用型指向性カプラ装置では、局部的に異質の光ファイバーを利用している。それがために二本のファイバーは非対称になって、二本の光ファイバー内での光信号の分離性を向上させている。しかし、この装置では何れか一つの磨き上げたファイバー上の薄表面層に喰刻した反射回折格子を利用しているので、回折格子の結合強度を驚異的に減少している。それも、瞬間結合に基づいている。この装置の致命的な問題点は、光が隣接するファイバーに後方結合するような波長が、光が元のファイバ内で後方反射されるような波長（約１ nm）に非常に近接している点にある。このような状態にあっては、一つだけの波長を追加もしくはドロップさせるように構成した追加／ドロップ装置には適していない帯域特性が発生して望ましくない。Erドープ型ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）ゲインウィンドウ（1520〜1560nm）での光通信用途にとっては、この後方反射がこのウィンドウ外の波長にて発生するようにして、望ましくないクロストークを防ぐ必要がある。後方反射波長と後方結合波長との分離は、従来のオールファイバー回折格子援用型指向性カプラを用いたものでは実用上小さい。 1995年刊のIEEE Photonics Technology Letters、Vol．７、第３８８頁に掲載されているように、Ｆ.ビロージュー等は、波長選択カプラとして作用するマッハ-ツェンダー型干渉計を組み立てた。この装置は、二本の干渉計アームの間での正確に制御した位相差に依存していて、環境変化と製造パラメータの変化に非常に左右されやすい。また、入力信号の有意的な一部が後方反射される。従って、この装置は遠隔通信用部品に要求されている信頼性の要件を満たせるかどうか疑わしい。従来の回折格子援用型指向性カプラには、結合強度が比較的低いこと、それに、後方反射光と後方結合光とでの波長分離が小さいなどの問題点がある。これらの問題点は、二本の結合した光学光ガイドが物理的に別々になっていて、光が依然と元のコアにおいて主として案内されるようになっていることから発生している。それぞれの結合した光ガイドを伝播する光は、光学モードの、瞬間結合に対応する瞬間テール(evanescent tails)においてのみオーバーラップする。二本の元の光ファイバーを融合して局部的に引き延ばすと、直径が非常に小さい一本の合体した光ガイドのコアが形成される。それより得られる光学モード伝播特性は、多モードのシリカコア又は空気クラッドのある光ガイドのそのものである。二本の光ガイドは、別々の光ガイドの元の光学モードのエネルギーが合体部位でほぼ非瞬間に相互作用するように合体されている。光ガイドの屈折率のパターンの変動量が長手方向に充分遅く変化するから、光ガイドの単一固有モードにおける断熱テーパー部に入射する光が、断熱過渡部(adiabatic transition region)を伝播するにともなって単一局部スーパーモードになってしまう。このスーパーモードについては、サンダーズカレッジパブリッシングより1991年刊のＡ.ヤリフ著「O ptical Electronics(電子光学)」に詳しく記載されている。光ガイドを単一波長伝播部域に合体させることにより、屈折率回折格子による結合がほぼ増大する。また、従来の回折格子援用型指向性カプラには、空気クラッドのある光ガイドよりはむしろガラスにみられる様相伝播定数の差が小さいなどの問題点もある。その結果、後方反射光と後方結合光との波長の分離が小さい。超過損失(excess loss)が非常に小さい（＜０.０５dB）溶着テーパー型単一モードカプラ(fused tapered single mode coupler)は、遠隔通信用の標準的な光ファイバーを利用して自動化溶着カプラ製造ステーションで組立生産されている。しかし、例えばイ-テック社又はゴウルド社が生産している従来の溶着型ファイバーカプラは光応答型ではない(not photosensitive)。従来の単一モード光ファイバにはクラッドがあって、このクラッドは見掛け上純粋のシリカから成り立っているが、コアには、比較的低強度のＵＶ線深層照射で光応答性をもたらすドーパントであるＧｅがドープされている。従って、屈折率回折格子が、全ファイバーのほんの１％以下の体積に過ぎない光ファイバーのコアにおいてのみ記録されている。そのようなファイバーの直径を、溶着型カプラでは普通になっているように例えば１０倍、ほぼテーパー上に減少させると、光エネルギーは元のコア外へ広がってしまう。直径がほぼ減少されているファイバーに記録されている回折格子の場合、コア回折格子の光学モードに対する相互作用は小さい。その結果、漸次減少している直径を有する標準的な単一モード光ファイバーにファイバー回折格子を記録すると、回折効率が著しく減少する。用語集ここでの「光ガイド」とは、光屈折率の透明材料製光案内部（コア）を有し、それが低屈折率の材料（クラッド）により囲繞されており、両屈折率がそれ自身の長手方向に光モードを伝送するように選ばれている長尺構造体を意味する。ここでの「光ファイバー」とは、見掛け上の断面が円形で、光屈折率材製の「コア」と、それを囲繞する低屈折率材製の「クラッド」とからなり、それ自身の長手方向に光モードを伝送するようになっている長尺構造体を意味する。「エアクラッド型」ファイバーとは、元のコアが非常に小さくて有効ではなく、また、伝送が減少した元のクラッドと周囲環境（一般に空気）とにより限定されているファイバー。ここでの「回折格子」とは、媒体における距離の関数として屈折率が変わる領域を意味する。一般に、必ずしもそうではないが、屈折率の変化は、近接する屈折率の最大値の間の距離が一定となるものである。「アポディゼーション」した回折格子は、円滑で、幾らか矩形のインデックス変調エンベロープを示す。回折格子の「帯域幅」とは、回折格子の反射率が、当該回折格子の反射率のピーク値の５０％となる二つの点間での波長の隔たりを意味する。ここでの「カプラ」とは、それぞれのモードフィールドがある程度オーバーラップするように互いに密接して配置した二本かそれ以上のファイバーからなる光ガイドを意味する。ここでの「腰部」とは、長尺構造体の部分であって、外周が最小になっている部分を意味する。ここでの「非対称カプラ」とは、長手方向に沿う接続部近傍の部位において互いに異質の二本かそれ以上の光ガイドからなる構造体を意味する。「直交方向非対称」回折格子("transversely asymmetric”grating)とは、長手軸と直交する方向に沿う光ガイドの中心軸からの距離の関数としての屈折率変化が長手方向と直交するが、それとは反対方向での屈折率変化とは同一とはならない屈折率回折格子の(an index of refraction grating)を意味する。この直交方向非対称回折格子は、光ガイドの長手軸又はモード伝播方向に対して非ゼロ角度にて(nonzero angles)回折ベクトル成分を有している。「スーパーモード」とは、完全な複合光ガイド構造体の光学固有モードを意味する。発明の摘要特定の波長の光学エネルギーを一方の光ガイドから他方の光ガイドへと向き直す狭帯域波長選択式光学カプラについて説明する。屈折率回折格子は、非対称カプラの腰部に設けられていると共に、多波長入力における反射波長エネルギーに対して、特定の光路に沿って選択された波長の向きを直すように配置されている。従って、本発明は、特定の波長チャンネルでの特定の波長における光が他方の光ガイドへと低損失でルーとされる狭い光学帯域幅フィルターを必要とする光通信やセンサーシステムにあっては著しい利点をもたらすものである。本発明は、屈折率回折格子を接続部に形成した非対称カプラを利用することにより、光学フィルター作用と分光作用(splitting)とをより信頼性よく、また、効率的に達成できる。本発明では、異質の光ガイドを用いることにより、光ガイド間での光学エネルギーの漏れをなくしている。また、二本の光ガイドをカプラの腰部で単一の光ガイドに合体ないし接合することにより回折格子結合強度(gra ting coupling strength)を増大させている。互いに近接する光ガイドを融合又は合体することにより、後方反射と結合波長との間の分離を増大させて装置の帯域特性を向上させている。屈折率回折格子の重要な特徴は、直交ないし独立光学モード間で光エネルギーが伝送されるので、直交非対称性を有している点にある。即ち、屈折率回折格子は、一方の光モードを効率的に直交光モードに結合させることのできるユニークな空間分布を有している。屈折率回折格子は、化学作用線照射法、化学的内拡散法(chemical indiffusio n)、化学的外拡散法(chemical outdiffusion)、化学エッチング法など、一つか幾つかの方法によりカプラの腰部内に形成されている。この屈折率回折格子をファイバーカプラに形成する好ましい一方法としては、カプラの腰部を光増感して、適当なドーピングと水素処理することである。別の方法としては、平坦な基板上にリソグラフィで形成する非対称カプラの製造にあっては、化学的方法が好ましい。本明細書で説明するカプラは、水素トーチで一本のファイバーの長さ約５mmの中心領域を予めテーパーさせ、別の未テーパー処理のファイバーをテーパー処理したファイバに隣接してその長手方向に沿わせることにより作製できる。これらの二本のファイバーを、長さ約５mmの前記中心領域で互いに融着して直径２０μ ｍの融着腰部ができるように、火炎で加熱しながら引き延ばす。この中心領域では、著しく小さくなって跡形のないコア(greatly diminished core)に代わってクラッドが基本的な波長伝播素子となり、波長フィールドがすぐ側の周囲環境に広がる。屈折率回折格子が個々のテーパー処理したファイバーの感光腰部に形成されているテーパー状ファイバー回折格子も開示している。回折格子利用型モードカプラは、特定の波長の光を一方の光ガイドから他方の光ガイドへと、全てがファイバー製にして低損失（理論的には０dB）、高波長選択性にて指向(redirect)させるようになっている。これらのカプラは、ほんの数例挙げれば、周波数選択型追加／ドロップフィルターや、ＷＤＭデマルチプレクサ／マルチプレクサ、レーザ周波数安定器、光ファイバーセンサー、分散補償器 (dispersion compensator)などに適している。本発明のその他の目的や利点などについては、添付図面と詳細な説明から明らかになるであろう。図面の簡単な説明下記の図面を参照しながら本発明を詳述する。図１は、回折格子利用型モードカプラの動作原理を示している。図２は、感光性クラッド型光ファイバー(photosensitive cladding optical f iber)の横断面図。図３は、回折格子利用型モードカプラの機能図。図４は、融着したカプラの腰部の横断面図。図５は、充分に漸次テーパーさせる断熱近似法(adiabatic approximation for sufficiently gradual taper)に基づく楕円形腰部を有する回折格子利用型モードカプラにおける光モードの展開を示しており、ここでの伝播定数βの変動は誇張して示してある。図６は、充分に漸次テーパーさせる断熱近似法に基づく円形腰部を有する回折格子利用型モードカプラにおける光モードの展開を示して折り、ここでの伝播定数βの変動は誇張して示してある。図７は、回折格子利用型モードカプラのテーパー状腰部の最低次光学モードの電界振幅を示す。図８は、テーパー状腰部のほんの一部分だけが感光性で、屈折率回折格子が照射により腰部のその部分に形成されている回折格子利用型モードカプラを示す。図９は、腰部を光増感した回折格子利用型モードカプラの横断面図。図１０は、テーパー状にした腰部全体が光増感され、傾斜した屈折率回折格子が照射により腰部に形成されている回折格子利用型モードカプラを示す。図１１は、三本以上の融合したファイバーを利用したもので、腰部に複数の屈折率回折格子を有する回折格子利用型モードカプラを示す。図１２は、回折格子利用型モードカプラの腰部に回折格子を形成するために、フォトレジストと化学内拡散法、外拡散法又はエッチングを用いて平坦基板にＷＤＮ８チャンネルデマルチプレクサを作製する方法を示す。図１３は、回折格子利用型モードカプラに基づくチャンネル追加／ドロップフィルターを概略的に示す。図１４は、回折格子利用型モードカプラにおけるチャープド(chirped)反射回折格子を利用した高データレート光通信のための色分散補償器を概略的に示す。図１５は、四個の回折格子利用型モードカプラを直列接続して構築したＷＤＭ用４チャンネルデマルチプレクサを示す。図１６は、七個の回折格子利用型モードカプラを階層ツリー形に接続して構築したＷＤＭ用８チャンネルデマルチプレクサを示す。図１７は、平坦基板に形成した回折格子利用型モードカプラに基づくＷＤＭ用８チャンネルデマルチプレクサを示す。図１８は、プロトタイプでのドロップポートにおける波長特性を示す。図１９は、高阻止回折格子利用型モードカプラを示す。図２０は、望ましくない反射を除去するために二番目の回折格子を刷り込んだ回折格子利用型モードカプラを示す。発明の詳細な説明光ファイバーは、伝送器の如くのデータ源から受信器の如くのデータ受信手段へと変調光波の形で信号を搬送する。光がこのファイバーに入射すると、光カプラがそのファイバーの長手方向に沿ってどこかに置かれているのでもなければ、単離された状態で進行する。光カプラは、光信号が通常互いに独立したファイバー間で伝送されるようにしている。異なった波長の複数の信号を同一ファイバーで伝送する場合、一方のファイバーから他方のファイバーへと所定組の波長だけの信号が伝送されるようにするのが望ましい。そのための装置が波長選択式光カプラと呼ばれている。そのような波長選択式光カプラの望ましい属性としては、結合すべき波長以外の全ての波長に対しては透明であることが挙げられる。この透明性は、挿入損失、クロストーク、帯域幅などにより定量化できる。従来の波長選択式カプラは、多くの用途にあっては適切に透明になっていない。回折格子利用型モードカプラは、基本的には透明な装置であって、一方のファイバーから他方のファイバーへと所定の波長そのものだけの光信号を伝送するようになっている。本発明は、回折格子利用型モードカプラを利用することで狭帯域光を二本かそれ以上の光ファイバー間で結合する装置を提供するものである。本発明によれば、二本かそれ以上の局部的に異質な光ガイドの間で光が、共有する結合部位に置いて屈折率回折格子により結合されるようになっている。本発明は特定波長での結合強度を最大化する方法をも説明している。図１はこの装置の動作原理を示すものである。融着型カプラは第１ファイバー１２と第２ファイバー２２とからなり、これらの結合部位３２には屈折率回折格子が刷り込まれていると共に、その近傍が異質になっている。図１における陰線は、異質のドーピングプロファイルと二本のファイバーの屈折率を示している。別の方法としては、二本のファイバーの内の一本を局部的に融着部位近傍において２０％だけ予めテーパーさせることで、両ファイバーを異質としても良いが、装置としての作用を基本的に変えないようにすることが重要である。伝播ベクトルβ₁の入力モード３１と伝播ベクトルβ₂の出力モード２３とが、特定波長、即ち、λ_iでの周期Λ_gを有する厚みのある屈折率回折格子からの反射についてのブラッグの法則、β₁(λ_i)-β₂(λ_i)＝２π／Λ_g、を満たすのであれば、λ_iにおける一方のファイバ１２での光エネルギーが他方のファイバー２２の後方伝播モードに結合されることになる。この結合プロセスのスペクトル応答性と効率は、結合強度及び回折格子と光モードとの相互作用長とにより説明できる。図１において、入力モードの波長は、β₁(λ_j)-β₂(λ_j)≠２π／Λ_gとなるように、例えばλ_jまで調節(detune)されており、また、一方のファイバーの入力モード３１がカプラ腰部を介して進み、やがて他方のファイバー２２への漏れを最小限にして前記一方のファイバー５１の出力モードとして再びあらわれる。従って、特定波長λ_iのみが、結合部位における格子周期性により定まって一方のファイバー１２外に結合されるのである。反射結合を５０％だけ減少するのに要する波長調節量は、回折格子の全幅半最大(full-width-half-maxima，(FWHM))帯域Δλ、即ち、Δλ=（Λ_gλ₀）／Ｌ_effにより与えられる。但し、Ｌ_effは光ビームと回折格子との間での有効相互作用長を表し、ｋが大きい場合では回折格子の物理的長さＬよりも小さいことがある。反射回折格子の帯域は、この場合での格子周期性Λ_gが大変短いから、伝送回折格子のそれよりも一般に１０〜５０倍だけ狭くなっている。密集したＷＤＭ用にあっては、反射モードでの狭帯域周波数応答性が望ましい。一般に、望ましい帯域は１.５５μｍでは約０.５nmである。これは、反射格子の長さが１mmでなければならないことを意味している。回折格子の厚みＬが１mmである場合に反射率が９０％を越えるためには、kLとしては２以上でなければならない。すると、ｋは２０cm^-1でなければならないことになる。融着型カプラでこの結合強度を達成すすためには、回折格子の屈折率変調(g rating index modulation)は少なくとも１０_- ³でなければならない。このレベルの屈折率変調は、媒体の材料と寸法とを適切に調製することでシリカ製光ガイドと光ファイバーとにより達成できる。隣接する光ガイドへの光の後方結合に加わって、回折格子は一般に、２β₁(λ₂ )＝ｋ_gで表される異なった波長において元のファイバーへと一部の光を反射する。このλ₂が対象とする波長動作範囲外にあるようにするためには、β₁とβ₂ との差を充分大きくする。この差は、光ガイドのコアが互いに合体されるから、光ガイドが一層強力に結合されるに伴って限度に達するまで増大する。また、この差は、β₁とβ₂とがエアクラッド型光ガイドのLP₀₁とLP₁₁モードに対応するカプラ腰部が小さい場合では最大値になる。また、直交非対称回折格子を適切にすれば、後方反射の結合強度をほぼ減少できる。この光ファイバーカプラを形成するに当たっては、第１光学モードの伝播ベクトルβ1と第２光学モードの伝播ベクトルβ2を有する局部的に異質のファイバーを、直径が一般的に１〜５０μｍの狭い腰部ができるように互いに融着させて、融着部位に少なくとも二つの光モードに対応する光ガイドを形成する。この複合光ガイド構造体が対応するスーパーモードの数は、その構造体の屈折率プロファイル(index profile)と寸法によって定まる。この複合光ガイド構造体の直径を有意的に減少させると、光ガイド特性は、ガラスコア／エアクラッド光ガイドのそれに似てくる。すると、この単ステップ屈折率光ガイドのモード伝播挙動は、Ｖ値で定まるパラメータにより特徴づけられ、かつ、光案内のコアの半径の減少に伴って減少すると共に、モードの波長λとコアの屈折率ｎcoreとクラッドの屈折率ｎcladに依存する。 N.A.は、光ガイドの開口径(numerical aperture)を表す。第１モードは、見掛け上LP₀₁であり、第２モードは見掛け上LP₁₁である。これら二本の光ガイドは充分異質であり、テーパーした移行部分が充分長いので、入力光モードは、結合部位で断熱的にスパーモードに発展する。この結合部位を励起すると、光ガイドが二本の元のファイバーに分かれるに伴って元の光モードへと断熱的に戻る。従って、光エネルギーは入力から出力へと妨げられることなく通過する。ファイバーの非対称性を(｜β1｜-｜β2｜)/(｜β1｜+｜β2｜)＝0.005とし、テーパー角を0. 01ラジアンとすると、一方のファイバーから他方のファイバーへの光エネルギーの望ましくない漏れは１％以下となる。非対称性を達成するためには、屈折率プロファイルの異なった二本のファイバーを用いても良い（図１において陰線で示したように）。別の方法としては、一対の同一ファイバーを、カプラが作製されるに先立って一方のファイバーの中心部域をエッチングするか、伸長させる（断熱的に予備デーパー処理を施す）ことにより互いに異質にしても良い。これらの二本のファイバーを結合部位において合体ないし接合させて一つの光ガイドにすると共に、両ファイバーがあたかも光学的に独立しているかのように挙動する。その後、回折格子を結合部位に形成して、特定は長の光を一方のファイバーから他方のファイバーへ指向させる。例えば、125μｍ径のファイバーを２５％だけ予備テーパー処理し、その後、伸長させて別の125μｍ径のファイバーに融着させて、約１cmの距離に亙る３.６μｍ径の１cm長腰部を形成する。このテーパー角は低損失、断熱的テーパー状を形成するのに充分な角度である。ＵＶ照射による0.54 0μｍの回折周期(UV impressed grating period of 0.540μm)の場合では、代表装置のドロップチャンネルの波長は1550nm範囲内にある。適当な出発材としての感光性クラッドのあるファイバーは、公知の作製法により標準的な単一モードファイバーの光ガイド特性（即ち、N.A.）を維持しつつ、感光材で少なくとも部分的にクラッド部をドープすることにより製造できる。例えば、チューブ内蒸着法を用いることで、壁厚の小さい純粋シリカ製チューブ（内径２０ミリ、外径２２ミリ）内、又は、壁厚の大きい純粋シリカ製チューブ（内径２０ミリ、外径２５ミリ）であって、プレフォーム圧潰(preform collapse) 後にエッチングないし研削することにより壁厚を減少させたチューブ内にＧｅドープしたクラッド（約３〜１０ｗｔ％）とそれよりもっとＧｅがドープされたコア（約６〜１３ｗｔ％）をつくることができる。従来の光ファイバー製造法では、外側の純粋シリカ製チューブは、コアを形成するＧｅドープしたシリカの薄層が蒸着されるように、焼結、圧潰、線引き(drawing)の後に光ファイバークラッドのバルクで形成されている。しかし、相当の厚みの感光性クラッドを形成するには、コアの形成に先立って純粋シリカ製チューブの内側にＧｅドープしたシリカの層を複数（＞５）蒸着させて感光性クラッドを形成しているが、これはＧｅドープしたシリカのチューブが容易に入手できないからである。その後、このプリフォームの先駆物質を用いて、従来公知のファイバー製増俸法で当該プレフォームを圧漬、線引きすることにより感光性クラッドの光ファイバーを作製する。別の方法としては、Ｇｅドープしたガラスのすすをシリカ製棒の外側に付着させる外側蒸着法を用いて感光性クラッドのファイバーを作製しても良い。すすを撓結、凝集すると、シリカ製棒は開口し（Ｇｅドープした円筒形チューブを形成する）、別のＧｅドープしたガラスを内壁に付着させて高屈折率のコアを形成する。比較的最近の製造方法では、斜すす付着法(angled soot deposition)を用いてコアを形成し、その後、初期直交すす付着法(initial perpendicular soot depo sition)を用いて焼結により団結する第１プレフォームを形成している。その後、一つかそれ以上の付着／焼結シーケンスにおいて、所望の最終寸法が得られるまで大量のクラッド用すすを付着させる。この方法では、すすのコア／クラッド付着方法を変えなくてもドーパントの量を制御することができる。本発明で利用するこれらの付着方法の目的は、有意体積量のクラッド（図２）をドープすることである。ドーパント（例えば、Ｇｅ）２００がより深くファイバー２１０の半径方向に沿って浸透しているほど、融着、伸長操作後により感光性の高いカプラの腰部が形成される。異なったドーパントの拡散プロファイルを有する適当な感光性クラッドのあるファイバーの典型的な横断形状を図２に示す。図２ａに示した横断面図では、図２ｂに示した横断面図のものよりも感光性が高いものである。感光性結合部位での屈折率変調と、化学作用線に対するその感度とは、化学作用線を照射するに先立って、酸素−水素火炎を用いてテーパー処理と融着処理を行えば一層高まる。従来技術では、水素は、見掛け上８.５μｍ径のＧｅドープした感光性シリカ製コアに拡散する前に先ず、１２５μｍ径の非感光性シリカ製クラッドに浸透しなければならない。本発明の方法ではほぼそれとは異なっている。先ず、ファイバーのクラッドが感光性を有しているファイバーを製造することにより、水素分子及び／又はジュウテリウムをシリカに内拡散させるに必要な圧力と温度と時間とを減少させており、これにより内拡散に対する大量の非感光性バリアーをなくしている。それに、Ｈ2濃度がシリカ製光ガイドの中心で平衡に達するまでに要する時間を、テーパー状腰部においてＸ倍だけ著しく減少させている。但し、Ｘは下式で表され、ｄ_waistは腰部の直径、ｄ_fiberはファイバーの元の直径をそれぞれ表す。従って、テーパー状カプラ腰部を処理するに要する時間は、標準的な光ファイバーを処理するに要する時間よりも１０_- ⁴倍小さい。ファイバーの融着、伸長に基づく本発明の作製方法では、酸素-水素トーチを用いることで水素による光増感を自動的の達成できる。作用回折格子利用型モードカプラ１１２は、ファイバーコネクタ１１４を介してカプラ１１２に接続した光ファイバー１０８内を伝播する光源１０４からの光を指向(redirect)させるものである。カプラに形成されている屈折率の周期(period) は、特定の波長帯域内にある光エネルギーのみを別の光ファイバーへと指向させて、検出器１１０ではなくて検出器１０６へと進むように指向させるように選定されている。その他の波長は全て、カプラから検出器１１０へと伝播するが、検出器１０６へは伝播しない。この装置は、感光性クラッドのある光ファイバを長手方向に沿ってテーパー処理すると共に、融着させるか、又は、平坦なドープされたシリカ製基板上に光ガイド構造体を形成することにより作製するのが最も好ましい。本発明の一実施例は、感光性ファイバーを融着伸長させることにより作製した回折格子利用型モードカプラである。このカプラの腰部としては°のような横断面形状を有していても良い。楕円形と円形の横断面が好ましい。この横断面の形状は動作特性に影響がある。第一例では、カプラの腰部は図４に示したように楕円形横断面を有している。図５は、この装置での光モードの展開を概略的に示している。この断熱近似法においては、回折格子のない場合での非対称カプラにおける伝播定数の変動を、二つの直交伝播方向に対応する二つの実線曲線１９、２９で示してある。第１光ガイド８１から第２光ガイド９１へと光を結合するには、光モードの伝播定数を、これらの特定のLP₀₁とLP₁₁モードとの間の運動量のミスマッチに対応する回折運動量(grating momentum)k^x _gとk^y _gだけ減少する回折格子が必要である。回折運動量ｋ_gは下記式で定められる。ｋ_g＝２π／Λ_g 但し、Λ_gは回折周期を表す。回折周期は、結合すべきモードにより予め定まっている。伝播ベクトルβ₁のモードから伝播ベクトルβ₂のモードへとエネルギーを伝送するためには、好ましい回折周期は下記式で表される。 Λ_g＝２π／（｜β₁｜＋｜β₂｜）すると、回折周期は、ブラッグの法則によりクラッド内での記録ビームの半角度 θと波長λを選定することにより記録操作時に定まる。 Λ_g＝λ／（２・sinθ）このエネルギーの伝送を達成する回折運動量には５６と６９で示した二組あって、二つの殆ど退化したLP₁₁モードのどれかが励起されるかによる。LP₁₁モードは光ガイドから逃げて超過損失をもたらすことになるので、回折格子は出力ファイバーのクラッドモード６７になってしまうLP₁₁モード７９に光を結合するものであってはならない。もう一つの例では、カプラは円形断面の腰部を有している。図６は、この円形腰部を有する非対称カプラでの光モードの展開を概略的に示したものである。断熱近似法では、回折格子がない場合での非対称カプラでの伝播定数の変動は、二つの直交偏光方向に対応する上方の二つの実線曲線１７、２７で示してある。第１光ガイド８１から第２光ガイド９１へと光を結合するためには、光モードの伝播定数を、これらの特定のHE₁₁とTE₀₁モードとの間の運動量のミスマッチに対応する回折運動量(grating momentum)k^x _gとk^y _gだけ変化させる回折格子が必要である。入力側で二つの直交偏光モードを結合するには一組の回折運動量５７が必要である。好ましくは、光ガイドを捻るとHE⁰ ₂₁モード８７に結合して、出力ファイバーのクラッドモード６７になって光ガイドから逃げてしまうことから、光は HE^e ₂₁モード７７に結合しないのが望ましい。同様に、回折格子はHE⁰ ₂₁８７又は TM₀₁９７モードに直接結合すべきではない。何故なら、これらのモードは出力ファイバーのクラッドモード６７になってしまって超過損失をもたらすことになるからである。一般に、腰部の横断面形状はどのような形であってもよく、光モードもそれに応じて一層複雑になる。図７は、図５に示した楕円形腰部８９の最低次光モード３４LP₀₁と４４LP₁₁とを示している。これらの二つの光モード間の結合強度は、下式により二つの光学電界振幅Ｅ₁、Ｅ₂のオーバーラップ積分(overlap integral)に関係している。但し、Δ(ｎ²)は、腰部が楕円形横断面を有するカプラの場合での、直交モードL P₀₁とLP₁₁に対応する最低次光フィールドＥ₁、Ｅ₂に対応するカプラ腰部での屈折率回折格子を表している。ｘについて積分することは直交方向に対応する。ｋに対するこの特定の形のオーバーラップ積分はスラブ型光ガイドだけに厳密に当てはまるものではあるが、この理論の基づく予測は、僅かの変形が必要であるが、円筒形光ガイドにも当てはまる。ｋを算出すると、回折摂動(grating pertuba tion)Δ(ｎ²)が、以後直交非対称と称するｘ方向において非対称でなければ、結合度はゼロであると示すようになる。平坦な光ガイドではなくて、光ファイバーの場合では、ｘは、二本の元のファイバーコアを接合しているカプラ腰部における方向である。従って、１cm^-1のオーダーで有意のｋを得るためには、直交非対称回折格子が必要である。尚、回折格子についてのこの要件は、カプラそれ自体が非対称でなければならない要件に対する追加要件である。光モードＥ₁とＥ₂とは大凡、下式により高度に限られたレジーム(highly conf ined regime)において与えられる。但し、２ｄは、腰部におけるモードの直交方向(transverse extent)を表す。特に大きい結合強度をもたらす（ｎ,ｚ）の直交非対称形が二つある。一方の装置では、光ガイドの０＜ｘ＜ｄからの部分に回折格子が記録されているのみである。ｎ_I(ｘ,ｚ)＝ｎ_o＋Δｎ_gsin[(２π/Λ_g)ｚ]ｕ(ｘ)＋Δｎ_fｕ(ｘ) 但し、ｎ_oは、第１光ガイドのインデックスを、Δｎ_gは回折格子インデックス変調を、Δｎ_fは第１及び第２光ガイドのクラッドインデックスの差を、ｕ（ｘ）はｘが負であればゼロ、正であれば単位と定められているヘヴィサイドのステップ関数をそれぞれ表す。これで、後方及び前方最低次モードを結合する従来の反射回折格子の結合強度である最大期待値の０.４２の結合強度が得られる。本発明の他例においては、回折格子平面との直交方向を光ガイドの長手軸に対して僅かだけ傾斜させると、インデックス格子の位相が、ｘが−ｄからｄへと変わるにつれでπだけ変わる。ｎ_II(ｘ,ｚ)＝ｎ_o＋Δｎ_gsin２π[(ｚ/Λ_g)＋(ｘ/２ｄ)] これにより、最大期待値の０.６８と等しい結合強度が得られる。所要傾斜の一例として、回折格子平面に対する法線方向を光ガイドの長手軸に対して tan^-1( Λ_g/２ｄ)だけ傾斜させても良い。中心波長が１.５５μｍで腰部の直径が５μｍのカプラを作製するためには、この傾斜角は５.７°でなければならない。反射回折格子の回折効率は漸近的に１００％に近づいており、これは伝送格子の回折効率が周期的に動揺しているのとは対比をなしている。従って、反射回折格子に基づいた装置は、伝送格子に基づく装置に比べて格子減衰と相互作用長(interac tion length)の変化に対してよりしっかりと安定している。そのため、帯域特性と向上させつつ、反射モード回折格子利用型モードカプラの製造上の許容度を大きくすることができるのである。実施例１一つの方法に従い、融着型カプラにおける屈折率回折格子を化学作用線の照射で刷る(impress)。カプラ腰部の感光応答性(photosensitive response)は、二本の局部的異質（組成及び／又は直径）の光ファイバーを融着させることで達成する。図８において、一方の光ファイバーは、標準的な単一モード遠隔通信用光ファイバー（例えば、コーニング社のＳＭＦ２８）の如くの非感光性クラッド８２を有しており、また、他方の光ファイバーは感光性クラッド６２を有している。カプラ腰部は、元のコア９２、７２がモードを制限しなくなるほど直径の充分小さなものでり、光ガイド特性は、テーパー処理したクラッドと、カプラ腰部を囲繞する低屈折率の材料（一般に空気）とにより主として定まる。本発明のこの実施例では、クラッドが少なくとも部分的に感光性を有する少なくとも一つのファイバーセグメントが必要である。図９は、図２に示した感光性ファイバーを用いた、横断面が楕円形状（特別な場合では円形状）（図９ａ）又はダンベル形状（図９ｂ）の融着型カプラにおける腰部を示している。陰線は感光度、より詳しくは、光ファイバーを構成するシリカ宿主ガラス(silica host glass)におけるGe、Ge／B、Ce、又はＰドーピングの度合いを表している。これらの四種のドーパントは、化学作用線の照射に対するガラスの感光度を増感させるものとして知られており、当業者にはこれ以外にもそのようなものがあることは知られているところである。回折格子援用型非対称カプラを形成するために屈折率回折格子を記録する方法を図８に示す。コア９２と非感光性クラッド８２とからなる光ファイバー１２をテーパー処理して、コア７２と感光性クラッド６２とからなる光ファイバー２２に融着させて結合部位３２（図８ａ）を形成する。結合部位を化学作用照射光４２（図８ｂ）の干渉パターンに曝す。このように露出することで、カプラ腰部５２に感光部に屈折率回折格子が永久に記録されることになる（図８ｃ）。回折格子は、光ファイバーの半分だけが感光性を有しているので、直交非対称性を呈している。従って、回折格子はカプラ腰部の半分、それも感光性のある半分に形成されることになる。この直交非対称性は、結合強度の大きいものを作製する上で重要な因子であることが判明した。実施例２別の例でのカプラ構造体では、屈折率回折格子における直交非対称性は、図１０に示すようにカプラ近傍において異質であり、クラッド８８、６２の両方とも感光性を有する二本の光ファイバー１８、２２を融着することでもたせるようにしている。感光性を有するクラッドのある二本の光ファイバーを用いることで、カプラ腰部３８における回折効率が大きくなる。図１０ａにおける陰線は、感光度、より詳しくはシリカ宿主におけるGe、Ge／Ｂ、Ce、又はＰドーピングの度合いを表している。カプラ腰部は、コア９２、７２がモードを制限しなくなるほど直径の充分小さなものでり、光ガイド特性は、テーパー処理したクラッドと、カプラ腰部３８を囲繞する低屈折率の材料（一般に空気）とにより主として定まる。カプラ腰部３８を化学作用照射光７０の干渉パターンに曝すが、その際、干渉縞の平面に対する法線方向を、直交非対称性を導入する別の手段として光ガイドの長手軸に対して傾斜させる（図１０ｂ）。このように露出することで、カプラ腰部５２に感光部に屈折率回折格子が永久に記録されることになり、かくて回折格子は僅かな傾斜角６８を示している（図１０ｃ）。図２に示した感光性クラッドのあるファイバーを用いて作製した融着型カプラの腰部の横断面形状を図４に示す。融着の度合いによっては、腰部はダンベル形状（図４ｂ）になったり、楕円形状（図４Ａ）になったりする。カプラ腰部においては、光モードは元のコア１７０外に広がり、腰部１５０全体が新たに効果的なコアを構成する。Ｇｅドープしたクラッド１６０は、新たな光ガイド部１５０の一部を占めているに過ぎない。従って、光ファイバーのクラッドのドープした部分が元のファイバーからできるだけ外側に広がるのが望ましいのである。実施例３また別の例では、図１１に示すように三本以上の局部的異質のファイバーを互いに融着させて結合部位を形成している。カプラ腰部１１に化学作用照射光を利用して複数の屈折率回折格子１２２を刷るために、カプラ内に回折格子が記録できようにファイバー束１１８、１２０の内の少なくとも一本の光ファイバーのクラッドが感光性を有している。好ましい実施の形態としては、ファイバー束１１８、１２９の内のできるだけ多くのファイバーが感光性クラッドを有するものであるのが望ましい。実施例４別の変形例では、図１２に示すように、結合部位の屈折率変調を化学的内拡散法、化学的外拡散法、又は、エッチング法により回折格子１４４を形成するパターン付きフォトレジスト１４２を介して刷る。この例では、シリコン１２４上のシリカからなる平坦光ガイド回路に、８チャンネルＷＤＭマルチプレクサ／デマルチプレクサ１２６用の回折格子のパターン化を示している。回折格子を刷るためには、Ｔｉ又はＧｅをシリカに内拡散させる、又は、ＨＦ酸を用いてレジストパターンに従ってシリカを喰刻する。このプロセスは、平坦基板にカプラを作製するのに特に適しているものであり、幾つかの装置を同一基板上に集積することができる。平坦基板装置については、IEEEプレス社刊(1991)、レーザ及び電気光学シリーズのＬＥＯＳ論稿集におけるJ.T.ボイド編の「Integrated Optics - De vices and Application（集積光学 - 装置と用途）」において詳細に説明されている。一例としては、火炎加水分解付着法(flame hydrolysis deposition)を用いてシリコンにシリカを付着させ、光ガイドを形成するのに反応性イオンエッチング法を用いる。尚、この装置はマルチプレクサとして、また、デマルチプレクサとして両方の作用をする。実施例５：追加／ドロップフィルター高効率で特定の波長の光チャンネルを選択的に追加もしくはドロップする、全体がファイバー製で、挿入損失がゼロの装置は、ＷＤＭネットワークを構築する一つの構成部品となる。回折格子利用型モードカプラに基づくこの装置の機能形態を図１３に示す。入力側光ファイバ１５は、中心波長λ_jの異なったｎチャンネルの上方を搬送している。回折格子利用型カプラ４５は、特定のチャンネルλ_i を第１出力側光ファイバー３５へ指向させるが、残りの全てのチャンネルは前述の結合部位を介して遮断されることもなく第２出力側光ファイバー２５へと伝播する。出力側ファイバー３５を新たな入力側ファイバー５５として利用するだけで、この装置を追加フィルターとして動作させるようにすることができる。特定のチャンネルλ_jは、他の波長λ_jを搬送するファイバーに追加される。追加フィルター６５もしくはドロップフィルター３５は、一つかそれ以上の予め定まった波長のみで動作する受動装置である。ドロップフィルター４５は、結合部位に所定の周期性を有する幾つかの回折格子を記録することにより複数のチャンネルを同時にドロップすることができるようになる。同様に、追加フィルター６５も、結合部位に所定の周期性を有する幾つかの回折格子を記録することにより複数のチャンネルを同時に追加することができるようになる。実施例６：分散補償器本発明の光ファイバーネットワークのバルクからなる標準的な単一モードファイバーは、密集したＷＤＭの選択中心波長である１.５５μｍにおいて１７ps(nm -km)^-1の色分散を示す。１.５５μｍ近傍の異なった波長の光は、グループ速度分散のためにファイバー内を異なった速度で進行する。特に、変調光信号に関連した高周波成分は、受信側でパルス拡大と低信号対ノイズ比をもたらす低周波数よりも高速で進行する。 1995年刊のOptics Letters、Vol.20の第６４７頁によればS.チーボルト等は、２０GHzチャープ(chirp)の４.３３cm回折格子は、２.５Ｇbits_- ¹での１００キロ長ファイバーの分散を補償するのに最適だと理論的に示している。チャープドファイバー回折格子がもたらす分散補償作用によるビットエラーレートの減少は、ほんの３.４４dBのパワーゲインに対応し、それ故、挿入損失がこのパワーゲインよりも小さいときのみに本当の性能の向上が期待できる。従来技術では、チャープドインライン反射回折格子では、ファイバーから後方伝播ビームを高度に引き離し、かつ、低挿入損失で除去する必要がある。この装置が実用上の価値を有するためには、分散補償器は非常に小さい損失を示すものでなければならないのは明らかである。これは、本明細書にて説明している回折格子利用型モードカプラの固有の利点である。図１４に回折格子利用型モードカプラに基づく分散補償器を示す。より高い周波数成分は、１.５５μｍでの標準的な単一モードファイバーのより低い周波数成分よりもより大きいグループ速度を示す。従って、低周波数成分よりも遅れて光るパルスの高周波成分を反射するチャープド回折格子５６は、与えられた長さの標準的な光ファイバーの正方向分散を正確に補償する所定の負方向分散を示すようになる。例えば、入力側ファイバー１２に光りビームを入れると、情報エンベロープからなる異なった一時的の周波数成分は、カプラ腰部内をほぼ異なった距離だけ進行した後に反射され、その後、合流して出力側ファイバー２２から出射する。すると光ビームは、装置内で負方向色分散を効果的に起こすことになる。分散補償器は、光ファイバーの長さ方向に沿うところであれば何処に配置しても良い。チャープド回折格子は、カプラの長手軸に沿って屈折率回折格子の周期を変えることにより形成できる。別の方法としては、折り曲げ、光ガイドの寸法をテーパーし、後方屈折率を偏らせ、そして／又は所望の波長応答性を出すようにカプラ腰部を不均一に加熱することにより、カプラの長手軸に沿ってチャープを均一周期性の回折格子に導入することができる。実施例７：波長依存性損失の素子波長依存性損失の素子は、ＷＤＭを用いた光ファイバーリンクでは必須である。例えば、この装置は、１.５５μｍ辺りのスペクトル範囲におけるErドープしたファイバー増幅器のゲインスペクトルを平坦化するのにできる。従来技術では、この平坦化は、所望のは長依存性反射率を出すように予め決められている複数の回折格子周期性を有するチャープド反射回折格子を導入することで達成している。ところがこの装置には、望ましくないパワーが、ファイバーの外に結合されるどころか、ファイバー内の後方伝播モードに結合してしまう欠点がある。本発明の実施例１と２とによれば、回折格子利用型モードカプラは、望ましくない照明を別のファイバーへと効果的に、また、信頼性よくダンプできるのは明らかである。この例においては、所定数の回折格子周期性を結合部位に刷ることで、スループットポート又はドロップポートの何れかにおいて所望の波長依存性損失を発生させている。実施例８：ＷＤＭデマルチプレクサ／マルチプレクサ同一光ガイドを進行している複数のの波長チャンネルをマルチプレックス又はデマルチプレックスする装置は、複数の回折格子利用型モードカプラを直列接続することにより得られる。図１５では、全体がファイバーからなる四つの追加／ドロップフィルターを直列接続して得た５チャンネルＷＤＭマルチプレクサ／デマルチプレクサを示している。図１６では、七つの追加／ドロップフィルターを階層ツリー構造に接続して得た８チャンネルＷＤＭデマルチプレクサを示している。階層ツリー構造であれば、Ｎをマルチプレックスすべき波長チャンネルの数とすると、それぞれの波長チャンネルが通過する個々の追加／ドロップフィルターの数をlog₂Ｎまで最小限にすることができる。これにより、直列配置の場合での全挿入損失がＮ-１と損失との積であるのに対して、デマルチプレクサの全挿入損失を追加／ドロップの損失とlog₂Ｎとの積まで最小限にすることができる。一成分毎の典型的な挿入損失は０.２dBであり、従って、３２チャンネルでマルチプレクサの場合での全損失は約１dBに等しいことになる。また、平坦な光ガイド回路は、一ヶ所で大量のチャンネルをマルチプレックスし、小エリアでの大量のカプラを集積化するのに特に適している。図１７は、それぞれが特定の波長をドロップする八つのドロップフィルターを用いて構築した８チャンネルＷＤＭデマルチプレクサ１２６を示している。これ以外の回折格子利用型モードカプラ素子の構成例についても、当業者には容易に想到できることである。非対称カプラは、例えばシリコン上にシリカのある平坦な光ガイド回路にリトグラフ法により形成することができる。回折格子は、化学作用線照射法、化学内拡散法、化学外拡散法、エッチング法の何れかを用いて刷ることができる。複数の波長チャンネル１３２を有する入力信号は入力側光ガイドを進行する。特定波長の光は、回折格子１２８の周期性に応じて特定の異質光ガイド１４０へと反射される。異質光ガイド１４０は、断熱的にテーパーされて出力側光ガイドセグメント１３４に展開(evolve)しており、この光ガイドセグメント１３４の伝播定数は入力側光ガイド１３２のそれと同一である。でマルチプレックスすべき波長以外の波長の光は、出力１３８を介して平坦光ガイド回路から出射する。実施例９：追加／ドロップ作製法＃１図２ｂに示した屈折率プロファイルを有し、クラッド２００のドープした部分が４０μｍの直径まで拡散し、コア１８０が８μｍである一本の光ファイバを、長さ約５ミリの部分での直径が1２５μｍから９５μｍまで減少するように予めテーパー処理する。この予備テーパー処理は、当該光ファイバーの両端を引っ張りながら、酸素-水素トーチで加熱することでそれを行う。その後、図２ｂに示したのと同一屈折率プロファイルを有する未テーパー処理の別の光ファイバーをテーパー処理済みの光ファイバーの長手方向に沿ってその側に配置する。この状態で二本の光ファイバーを融着させる一方、同一の酸素-水素トーチで加熱しながら両端を引っ張って伸長させる。融着した腰部の直径が５μｍになったところで引っ張りを止める。その後にカプラ腰部を、２４８nmの照射ビームで１.０６ μｍの周期のシリカ位相マスクを照射することで醸し出されたＵＶ干渉パターンに露出する。すると、周期が０.５μｍの光学干渉パターンが得られる。照射光の一パルス当たりのエネルギーは１３０mJであり、その期間は１０ｎｓ、繰返し率は２０Hzである。回折格子は２０秒間に亙って記録する。ファイバーの融着部位に、機械的強度をもたせるためにシリカ製半チューブを接着する。ドロップファイバーに結合した後方光の波長トレースは１５２０nm、反射率ピーク値の全幅半最大値(full width half maximum of the reflectivity peak)は約１nmである。後方反射波長と後方結合波長との隔たりは１５nmである。実施例１０：追加／ドロップ作製法＃２実施例９と同一の方法を利用して融着型カプラを作製するが、実施例９におけるテーパー処理済みの光ファイバーを、名目上４０％ＨＦ酸で、未テーパー処理の光ファイバーと融着させ伸長する中心部分をエッチングすることにより処理している点以外は実施例９とは異なっている。エッチング処理は通常１分当たり３ μｍの速度で、約１０分間に亙って行う。実施例１１：高阻止型追加／ドロップフィルター阻止度は追加／ドロップフィルターの性能パラメータであって、特定は長の光エネルギーがどれほど完全にスループットポートから除去できたかを表すものである。特定出力ポートでの特定波長の高阻止とは、特定波長の光エネルギーがその出力ポートにほとんどないことを意味する。ＷＤＭシステムでは高阻止型追加／ドロップフィルターが必要である。図１９は、全てがファイバーからなる高阻止型追加／ドロップフィルターを示している。周期がΛ_g1である第１回折格子３２０を実施例５におけるのと同様にしてカプラ腰部に記録することで特定波長をドロップ出力ポート３１０へ後方結合させている。周期がΛ_g2の第２回折格子３３０は、スループットファイバー３４０において記録して、同一波長３１５を後方反射させている。この第２回折格子はドロップ波長での残留信号を除去して、第１回折格子３２０での反射によりダンプポート３５０へと指向させている。この方法でなら、-５０dBより大きい阻止度を得ることができる。実施例１２：望ましくない後方反射の破壊干渉実施例１１におけるのと同様に、別の回折格子４３０をスループット光ファイバー４３５に記録して、望ましくない後方反射の波長に等しい波長λ₂４４５で入力ポート４１０に入射する光を反射するようにする（図２０）。この後方反射信号４４５が、カプラ腰部に刷った回折格子４２０からの後方反射４４０と破壊的に干渉するように当該後方反射信号４４５の光学位相を調節するには、二つの回折格子間のスループット光ファイバーの部分４２５を、二つの後方反射波が破壊的に干渉するまで光ファイバー内でのバックグランド屈折率を変えるべく均一に露光する。このような方法は、望ましくない後方反射を５０％より弱くなるように除去する上で効果的である。それにより、対象スペクトル範囲でドロップポート４００から出射する唯一のドロップチャンネル（波長λ₁）の明晰な伝送スペクトル（入力４１０における光パワーで割った出力ポート４３５での光）が得られる。実施例１３：スペクトルクリーンアップフィルターＥＤＦＡのカスケード配列からなるＷＤＭ光ファイバーリンクでは、幾つかの最初の増幅器からの自然発光ノイズが、後段の増幅器を介して通過するに伴って大きくなり、やがてバックグランドノイズが望ましくないほど増大する。このバックグランドノイズは、増幅自然発光(amplified spontaneous emission)と呼ばれている。望ましい波長だけをドロップポートへ指向かせる一方、他の波長をスループットポートへ指向かせるスペクトルクリーンアップフィルターは、このノイズを減少させる手段である。本例においては、所定数の回折格子を結合部位に刷って、所望のドロップチャンネル波長特性を醸し出している。８ＷＤＭチャンネル用のスペクトルクリーンアップフィルターは、標準的な追加／ドロップフィルターで構成できるものの、所定周期性の８個の回折格子がカプラ腰部に刷り込まれている。これらの回折格子は、同一又は別々の場所に記録しても良い。格子周期と格子強度とは、所望の波長のみを所定のドロップ効率でドロップポートに指向かせるように選定する。この装置は、各波長チャンネルのドロップ効率をＥＤＦＡゲインプロファイルの波長依存性を補償するように選定することにより、同時にゲイン平坦化フィルターとして作用するようになる。実施例１４：双方向分光器２チャンネルＷＤＭを用いれば、ケーブルテレビとか電話とかの用途での双方向通信が容易になる。例えば、順方向信号としてはλ₁での変調光搬送波で、逆方向信号としてはλ₂での変調光搬送波であっても良い。順方向及び逆方向信号を分割するには、λ₁かλ₂での追加／ドロップフィルターを用いる。分光器がλ₁ をドロップするのであれば、順方向信号はドロップポートへ指向けられ、また、逆方向信号は元のファイバーから変わらずに出射することになる。他方では、分光器がλ₂をドロップするのであれば、逆方向信号がドロップポートへ指向かれ、順方向信号は元のファイバーから変わらずに出射する。実施例１５：テーパー処理したファイバーの回折格子フィルター回折格子利用型モードカプラは、二本かそれ以上のファイバーを中心部において伸長させて融着することにより作製できるのではあるが、その代わりにそれぞれのファイバーを伸長させることで重要な装置を作成することもできる。回折格子利用型モードカプラは三ポート装置又はそれ以上のポートを有する装置ではあるが、テーパー処理したファイバーを利用したこの回折格子は二ポート装置である。テーパー処理したフィ阿バーの腰部に形成されている如くのエアクラッド型光ガイドに記録したブラッグ回折格子には、回折格子利用型モードカプラの光指向け性(routing capability)が不必要な場合では、ＷＤＭインラインフィルターとして魅力的な装置とならしめる性能上の利点が幾つかある。先ず第１に、酸素 -水素トーチで加熱しながらファイバーを伸長させることでファイバー腰部の感光度を高めることができ、それによりより強い回折格子と低露出が得られる。第２に、エアクラッド型ガラス製光ガイド構造体が大きな開口径ないし強い光閉込め能を有するようになって、損失の大きいクラッドへと結合される光エネルギーの量を減少させることができると共に、回折格子による放射モードを減少させることもできる。腰部における光ガイドの多モード特性が故に、異なった光モード間で光を結合する回折格子が構築できるのである。結論本発明及びその実施の形態は、種々の利点を奏する波長選択式光カプラを提供するものであることが明らかにしている。第１に、直交非対称屈折率回折格子が刷り込まれている非対称結合部位での結合定数ｋは大きい。しかも、結合度は、結合部位での光ガイドは単一光ガイドに合流しないことから、より小さいオーバーラップ積分を達成する回折格子利用型双方向カプラの瞬間的結合度よりももとより大きい。第２に、非常に小さい直径のカプラ腰部に引き延ばした融着型ファイバーを用いることでこれらの装置を作製すれば、後方反射光と後方結合光との波長の隔たりを最大化することができ、また、回折格子が直交非対称型であるがために、後方反射の強度を最小限にすることができるのである。第３に、反射モードで作用させると、これらの装置は、時間の経過に伴って屈折率変調度の変化の僅かな変化に対しても頑丈なものとすることができ、これは従来より用いられている伝送装置を越える利点である。第４に、全てがファイバーとガラスからなるものにあっては、耐環境性がよく、損失も小さい。Ｄ-コアファイバー製カプラの如くの従来例による装置では、例えばエポキシ樹脂を用いて結合部位を互いに貼り付ける必要があり、このエポキシ樹脂が環境の影響で劣化しやすい問題がある。第５に、回折格子利用型カプラには、シリカを用いて全て作製しているから温度に対する安定性ももとより良いので、高波長安定性が備わっている。最後に、腰部でカプラの直径を減少させていること、また、加熱するのに水素火炎を用いていることから、水素のない拡散速度とその量とを驚くほど高めることができ、そのために化学作用照射時でのカプラ腰部の感光性の向上と屈折率変化を容易に達成できる。本明細書にて開示した波長選択式光ファイバー装置は多方面で利用できる。一例を挙げると、共通の伝送路を介しての通信において光信号を追加もしくはドロップするのにカプラを用いることができる。別の用途では、標準的な光ファイバーでの１.５５μｍにおける色分散を補償するのに利用することもできる。更に、本装置を用いて、Erドープしたファイバー増幅器のゲインを平坦化するために波長依存性損失を導入することができる。また更に、複数のカプラを用いて、低損失にて単一光ガイドに対して複数の波長チャンネルをマルチプレックスしたり、或いは、デマルチプレックスすることができる。その上、スペクトルクリーンアップフィルターとして利用することもできる。本発明を理解できる人であれば、個々まで説明したものの変形例や改変などを容易に想到できるであろう。従って、添付の請求の範囲に入るそれらの変形例や改変などは、本発明の一部であるものと解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ラクルジック，ジョージ・エイアメリカ合衆国90401カリフォルニア州サンタ・モニカ、ナインティーンス・ストリート402番 (72)発明者ヤリフ，アモンアメリカ合衆国91108カリフォルニア州サン・マリノ、ホメット・ロード2257番

Claims

【特許請求の範囲】１．(ａ)第１光ファイバーと (ｂ)コアと感光性クラッドとを有する第２光ファイバーと (ｃ)前記第１及び第２光ファイバーとを、横断面積が減少された所定長さの中心部までテーパー処理されており、前記両ファイバーは前記横断面積が減少された所定長さに沿って長手方向に融着されて結合部位を形成しており、この結合部位が、前記第１光ファイバーの前方伝播モードを前記第２光ファイバーの後方伝播モードへと結合するように選ばれた周期性を有する屈折率回折格子を有してなる光ファイバカプラ。２．請求項１によるものであって、前記回折格子が直交方向に非対称である光ファイバーカプラ。３．請求項１によるものであって、前記第１及び第２光ファイバーが、横断面積の減少した部分にはいると、横断面の寸法が互いに異なっていることよりなる光ファイバーカプラ。４．請求項１によるものであって、前記両光ファイバーの内の少なくとも一方の光ファイバーが所定は長において単一モードであることよりなる光ファイバーカプラ。５．請求項１によるものであって、前記第１光ファイバーが、ゲルマニウム、ボロン、フッ素から選ばれたドーパントを少なくとも０.５モル％含むクラッドを有してなる光ファイバーカプラ。６．請求項１によるものであって、クラッドのドーピングが、クラッド全体に亙って屈折率がほぼ均一となるように選ばれてなる光ファイバーカプラ。７．請求項１によるものであって、前記両光ファイバーが中心部域へ向かって屈折率が異なっていることよりなる光ファイバーカプラ。８．(ａ)所定長さに亙って互いに融着されて結合部位を形成している第１及び第２光ガイドと、 (ｂ)前記第１光ガイドにおける第１波長での伝播モードを、前記第１波長の前記第２光ガイドの伝播モードに結合するように選ばれた周期性を有する、前記結合部位における屈折率回折格子とからなる光ガイドカプラ。９．(ａ)コアと、 (ｂ)化学作用照射光に<1kJ／cm²だけ露出すると、ドープされたクラッドに屈折率変化>10^-5inを刷り込むようなドーパントにより光増感処理された、前記コアを同心的に囲繞するほぼドープされたクラッドとからなる光ファイバー。１０．請求項９によるものであって、前記ファイバーは所定波長においては単一モードであり、前記光ファイバーのクラッドには、その一部位にゲルマニウムを少なくとも０.５モル％含有してなる光ファイバー。１１．請求項９によるものであって、前記クラッド全体に亙って前記屈折率がほぼ均一か、同一となるように、前記クラッドのドーピングが選ばれてなる光ファイバー。１２．請求項９によるものであって、前記ファイバーは、小さい腰部までテーパーされていて、その腰部に屈折率回折格子があることよりなる光ファイバー。１３．請求項９によるものであって、前記光ファイバーの前記クラッドが、ボロンとフッ素から選ばれた材料がその一部位に少なくとも０.５モル％含んでなる光ファイバー。１４．請求項９によるものであって、前記光ファイバーの前記コアが、タンタルを少なくとも０.５モル％部分的に含有してなる光ファイバー。１５．(ａ)その長手方向における中心結合部位において一本の光ガイドに合体されている三本以上の光ガイドと、 (ｂ)前記結合部位が一つかそれ以上の屈折率回折格子を有してなる光ガイドカプラ。１６．請求項１５によるものであって、前記光ガイドは単一モード光ファイバーであって、再１及び第２光ガイドは結合部位にはいると横断面の寸法が互いに異なっていることよりなる光ガイドカプラ。１７．請求項１５によるものであって、前記第１及び第２光ガイドは前記結合部位にはいると屈折率が互いに異なっており、また、前記屈折率回折格子が直交方向に非対称であることよりなる光ガイドカプラ。１８．第２光ガイドから、複数の波長を伝送する第１光ガイドへと一つかそれ以上の波長でのチャンネルを追加する装置であって、前記両光ガイドに接続され、前記特定波長の追加されたチャンネルを前記第２光ガイドから前記第１光ガイドへ指向けるように選ばれた周期性を有する、直交方向に非対称な一つかそれ以上の屈折率回折格子を有する回折格子利用型モードカプラからなる装置。１９．第１光ガイドから第２光ガイドへと一つかそれ以上の特定波長でのチャンネルをドロップする装置であって、前記両光ガイドに接続され、前記特定波長のドロップされたチャンネルを前記第１光ガイドから前記第２光ガイドへ指向けるように選ばれた周期性を有する、直交方向に非対称な一つかそれ以上の屈折率回折格子を有する回折格子利用型モードカプラからなる装置。２０．選ばれた波長での光波エネルギーに所望の波長依存性損失を出すために所定変調を有する一つかそれ以上の屈折率回折格子を有する回折格子利用型モードカプラからなる光波エネルギー用波長依存性損失素子。２１．それぞれが選ばれた波長の信号チャンネルを入力側光ガイドから出力側光ガイドのどれか一つに指向するように選ばれた周期性を有する屈折率回折格子を有する複数の回折格子利用型モードカプラからなる、複数の特定波長の前記信号チャンネルを前記入力側光ガイドから前記出力側光ガイドのどれかにデマルチプレックスする装置。２２．請求項２１によるものであって、前記装置が平坦な光ガイド回路に形成されてなる装置。２３．請求項２１によるものであって、前記装置が、直列接続された複数の融着型ファイバー製回折格子利用型モードカプラを含んでなる装置。２４．請求項２１によるものであって、前記装置が、入力側光ガイドが複数の出力側光ガイドに分岐するように階層ツリー配列で接続された複数の融着型ファイバー製回折格子利用型モードカプラを含んでなる装置。２５．請求項２１によるものであって、前記入力側光ガイドはＮ数の出力側光ガイドに分岐しており、それぞれの特定波長の光信号は、個々の回折格子利用型モードカプラの全数Ｎ−１のlog₂Ｎだけ伝播することよりなる装置。２６．請求項２１によるものであって、前記装置が、共通の結合部位を共有する複数の融着型ファイバー製回折格子利用型モードカプラからなる装置。２７．特定波長のチャンネルを複数の入力側光ガイドの何れかから出力側光ガイドに指向するように選ばれた周期性を有する屈折率回折格子を有する複数の回折格子利用型モードカプラからなる、複数の特定波長の前記信号チャンネルを前記入力側光ガイドの何れかから前記出力側光ガイドにマルチプレックスする装置。２８．請求項２７によるものであって、マルチプレクサが平坦光ガイド回路に形成されてなる装置。２９．請求項２７によるものであって、マルチプレクサが直列接続された複数の融着型ファイバー製回折格子利用型モードカプラを含んでなる装置。３０．請求項２７によるものであって、前記装置が、複数の入力側光ガイドが一つの出力側光ガイドに収束するように階層ツリー配列で接続された複数の融着型ファイバー製回折格子利用型モードカプラを含んでなる装置。３１．請求項３０によるものであって、各特定波長の光信号が個々の回折格子利用型モードカプラの全数Ｎ−１のlog₂Ｎだけを介して伝播するように、Ｎ数の入力側光ガイドが一つの出力側光ガイドの収束してなる装置。３２．請求項２７によるものであって、前記装置が、共通の結合部位を共有する複数の融着型ファイバー製回折格子利用型モードカプラからなる装置。３３．(ａ)第１及び第２光ガイドと、 (ｂ)前記第１及び第２光ガイドがそれぞれの全長の一部において長手方向に沿って合体して結合部位を形成していること、 (ｃ)前記結合部位が、前記第１光ガイドの局部伝播ベクトルβ₁の伝播モードＥ₁を前記第２光ガイドの局部伝播ベクトルβ₂の伝播モードＥ₂に結合するように選ばれた周期性を有する屈折率反射回折格子を有していること、 (ｄ)前記回折格子の形n(x,z)が、各周波数ωの光波の場合での下式で表される結合強度｜ｋ｜が非ゼロとなるように選ばれていることよりなる光ガイドカプラ。３４．請求項３３によるものであって、前記結合強度｜ｋ｜が１cm_- ¹よりも大きいものとする光ガイドカプラ。３５．請求項３３によるものであって、前記第１及び第２光ガイドが、前記結合部位近傍の部分において異質の屈折率プロファイルを有する単一モード光ファイバーであることよりなる光ガイドカプラ。３６．請求項３３によるものであって、前記第１及び第２光ガイドが、下式で表されるほど充分異質であることよりなる光ガイドカプラ。（|β₁|−|β₂|）／（|β₁|＋|β₂|）＞0.0001 ３７．請求項３３によるものであって、前記屈折率回折格子が下式で表される形をしてなる光ガイドカプラ；ｎ₁(ｘ,ｚ)＝ｎ₀＋Δｎ_gsin[(２π/Λ_g)ｚ]ｕ(ｘ)＋Δｎ_fｕ(ｘ) 但し、Δｎ_gは１０_- ⁵以上、ｕ(x)はヘヴィサイドのステップ関数を表す。３８．請求項３３によるものであって、前記屈折率回折格子が下記で表される形をしてなる光ガイドカプラ；ｎ_II(ｘ,ｚ)＝ｎ_o＋Δｎ_gsin２π[(ｚ/Λ_g)＋(ｘ/２ｄ)] 但し、Δｎ_gは１０_- ⁵以上。３９．請求項３３によるものであって、前記屈折率回折格子の前記周期が下式で表されてなる光ガイドカプラ； Λ_g＝２π／（|β₁|＋|β₂|）但し、β₁とβ₂とは、結合すべき二つのモードの伝播ベクトルを表す。４０．請求項３３によるものであって、前記光モードＥ₁とＥ₂とがLP₀₁とLP₁₁とであることよりなる光ガイドカプラ。４１．請求項３３によるものであって、前記光モードＥ₁とＥ₂とがHE₀₁とTE₀₁とであることよりなる光ガイドカプラ。４２．(ａ)名目上等しいコア直径とクラッド直径とを有する第１及び第２光ファイバーの第１部分と (ｂ)第１及び第２光ファイバの直径が減少している近くの第２部分と (ｃ)直径の減少した第１及び第１光ファイバーが長手方向に沿って合体して、屈折率回折格子を有するカプラ腰部を形成している近くの第３部分と、 (ｄ)第１及び第２光ファイバーの直径が増加している近くの第４部分と、 (ｅ)第１及び第２光ファイバーが前記第１部分におけるコアとクラッドの直径へ戻っている近くの第５部分と、 (ｇ)前記第１から第５部分が直列接続されてなる光ファイバー伝播装置。４３．請求項４２によるものであって、前記カプラ腰部が円形断面を有してなる装置。４４．請求項４２によるものであって、前記カプラ腰部が楕円断面を有してなる装置。４５．請求項４２によるものであって、前記カプラ腰部がダンベル形状横断面を有してなる装置。４６．請求項４２によるものであって、前記第１及び第２部分の間に、前記第１ファイバーの直径が減少し、前記第２ファイバーの直径はほぼ一定のままとなっている部分を更に設けてなる装置。４７．請求項４２によるものであって、前記第１及び第２光ファイバーが異なった屈折率を有してなる物品。４８．請求項４２によるものであって、前記第１及び第２光ファイバーが単一モードであることよりなる物品。４９．請求項４２によるものであって、前記第１及び第２ファイバーが同一コアとクラッド寸法を有してなる物品。５０．(ａ)異なった第１及び第２光ガイドを有する第１部分と、 (ｂ)第１と接続され、第１及び第２光ガイドが長手方向に沿って合体して屈折率回折格子を有する単一の光ガイドを形成している第２部分とからなる、異なったビーム伝播特性を有する近接した長手方向の光ガイド部分を有する光ガイド伝播装置。５１．(ａ)約８〜９μｍ直径のコアと、 (ｂ)前記コアと同心的でそれを囲繞する約１２５μｍのクラッドと、 (ｃ)ドープされたクラッドの材料の屈折率が化学作用照射線に＜１kJcm^-2露出すると＞１０^-5だけ変化するのに充分なドーピングを含むクラッド材とからなる単一モード感光性クラッド光ファイバー５２．請求項５１によるものであって、前記ドーパントがゲルマニウムであり、前記クラッドが、それがほぼ感光性を呈するように分布したドーパントを有してなる光ファイバー。５３．請求項５１によるものであって、フッ素などのその他のドーパントが添加されていて、クラッド全体に亙って均一な屈折率が形成されてなる光ファイバー。５４．光ガイドの光閉込め部位に直交非対称型屈折率回折格子を備えた光ガイド装置であって、前記回折格子が単一前方伝播光モードから特定波長の後方伝播直交光モードへと光エネルギーをほぼ結合るするように構築されてなる光ガイド装置。５５．請求項５４によるものであって、空間周期Λ_gでの前記介せすこう子の非対称性が、光ガイドの長手軸に対してtan^-1(Λ_g／２ｄ)と大凡等しい角度だけ回折格子の平面に対して傾斜させた直交二等部分を有する回折格子を配置することよりなる光ガイド装置。５６．コアと光エネルギーを閉じ込めるクラッドとを有する少なくとも二本の光ガイドからなり、該光ガイドが、直径の減少した光ガイドの部分が長手方向に沿って一つの複合部分に合体している中間光交換部位を有しており、前記複合部分では元のクラッド材内でほぼ伝播するようになっており、前記クラッド材には屈折率回折格子が含まれてなる波長選択光エネルギー制御装置。５７．請求項５６によるものであって、コアの屈折率がクラッドのそれよりも大きく、また、前記交換部位においては前記コアは小さすぎて光波エネルギーのほぼ一部しか案内できなくなっていることよりなる装置。５８．前方伝播モードで複数波長に対応する光波交換部位であって、寸法が減少されて、物理的に合体された一対の光ガイド用ファイバーからなり、それぞれのファイバーがその直交寸法が減少されて光波が元のコアを構成している材料から逃げて、元のクラッドを構成する材料にほぼ伝播するようになっており、前記物理的に合体した光ガイドが共通の光ガイド部を形成しており、前記共通の光ガイド部が光増感処理されていると共に、選択された波長で光を反射する周期性を有する屈折率回折格子を有してなる光波交換部位。５９．請求項５８によるものであって、前記屈折率回折格子が、元のクラッドを構成する材料に刷り込まれており、光波は伝播時に当該材料から広がり、しかも回折格子が直交非対称であることよりなる物品。６０．光波伝播に用いる波長選択装置であって、中心コアとクラッドとを有し、断面がほぼ減少した合体腰部において互いに合体していると共に、元は前記クラッドを構成していた材料に回折格子を備え、テーパーされて合体部位を形成している一対の光ガイドからなる波長選択装置。６１．複数の波長をサポートする少なくとも二本の光ガイドからなり、前方伝送モードにおいて選択された波長を有する光波伝播を制御する波長選択装置であって、二本の光ガイドを合体させ、光波エネルギーが合体部位から外方に延在する二つの直交モードで伝播する合体部位と、前方伝送モードと相互作用して選択された波長で光波を後方伝送モードに仕向ける、合体部位における屈折率回折格子とからなる波長選択装置。６２．請求項６１によるものであって、前記直交モードは前記合体部位において物理的にほぼオーバーラップしており、光ガイドはその合体部位へと断熱的にテーパーしてなる物品。６３．元のコアと、このコアを中心とするクラッドとを有する光ガイドにおいて前方伝播モードと後方伝播モードとで複数の波長をサポートする光波交換部位であって、直径の減少された腰部へと融着して引き延ばされ、元の単一モードコアのＶ値が減少直径の腰部近傍における２よりも大きい倍数だけ減少しており、而して、前記減少直径の腰部に沿って伝播する光波が元のコアを構成している材料から逃げて、元のクラッドを構成している材料においてほぼ伝播する一対の光ファイバー部分からなり、減少直径の腰部が感光性を有し、選択した波長を反射する周期性の屈折率回折格子が含まれてなる光波交換部位。６４．コア材と伝播している光エネルギーを閉じ込めるクラッド材とを有する少なくとも二本の光ガイドと、光ガイドと一体で、複合部に長手方向に沿って合体された減少直径の光ガイド部で特徴づけられ、前記複合部では光波がほぼ非瞬間的にオーバーラップするようになっており、前記複合部における減少直径のクラッド材には屈折率回折格子が含まれてなる波長選択光エネルギー制御装置。６５．コア材と伝播している光エネルギーを閉じ込めるクラッド材とを有する少なくとも二本の光ガイドと、光波が、屈折率回折格子を含む、元はクラッドを構成していた材料であったものにおいてほぼ伝播するようになっている複合部に長手方向に沿って合体された減少直径の光ガイド部により特徴づけられる中間光波交換部位とからなり、前記光ガイドは、入力側光ガイドの光モードが複合部の単一直交スパーモードに断熱的に移行されるように合体されており、前記光ガイドは、断熱的、かつ、一つづつ前記中間光波交換部位の異なった直交スパーモードに移行する光モードをサポートしてなる波長選択光エネルギー制御装置。６６．コアと伝播している光エネルギーを閉じ込めるクラッドとを有する少なくとも二本の光ガイドと、光波が、屈折率回折格子を含む、元はクラッドを構成していた材料であったものにおいてほぼ伝播するようになっている複合部に長手方向に沿って合体された減少直径の光ガイド部により特徴づけられる中間光波交換部位とからなり、前記中間光波交換部位は、出力側光ガイドの異なった光モードに断熱的、かつ、一つづつ移行する直交スパーモードをサポートしてなる波長選択光エネルギー制御装置。６７．波長選択光カプラを作製する方法であって、 (ａ)離れた箇所で第１光ファイバーをクランプするステップと、 (ｂ)光ファイバーを軟化させるに充分な温度までクランプ箇所の間において前記第１光ファイバーを局部的に加熱しつつ、前記クランプ箇所を長手方向に離すことで前記第１光ファイバーを調製するステップと、 (ｃ)前記第１ファイバーの長手方向近傍の互いに離れた箇所で第２光ファイバーをクランプするステップと、 (ｄ)前記第１及び第２光ファイバーを軟化点まで局部的に加熱しつつ、クランプ箇所を長手方向に広げることで、前記箇所の間における中央部位においてクランプした光ファイバーを融着すると共に、引き延ばすステップと、 (ｅ)光ファイバーの少なくとも得られた融着部位の部分をＵＶ照射に曝すことで、回折格子を形成する光学パターンに屈折率を変化させるステップとからなる作製方法。６８．請求項６７による方法であって、予めテーパーした部位の直径が５％以上だけ減少されるように前記第１ファイバーが予備テーパー処理されており、また、前記解析格子パターンがアポダイズされた光学干渉パターンであることよりなる作製方法。６９．請求項６７による方法であって、前記第１及び第２ファイバーを酸素-水素火炎で加熱するステップを有してなる作製方法。７０．二本の光ファイバーで波長選択光カプラを作製する方法であって、 (ａ)互いに離れた箇所でファイバーを把持して、光ファイバーを軟化点まで局部的に加熱しつつ当該箇所を長手方向に沿って広げることで、中心部において光ファイバーを融着、引き延ばしするステップと、 (ｂ)光ファイバーの少なくとも融着、引き延ばしした部分を照射光に露出して屈折率を変えるステップとからなる作製方法。７１．請求項７０による方法であって、前記光ファイバーの内の少なくとも一本が感光性クラッドを有しており、また、照射光がＵＶ光学干渉パターンである作製方法。７２．波長選択光カプラの作製方法であって、 (ａ)第１光ファイバーの所定長さ部分を５％以上減少した直径まで部分的に喰刻することで当該第１光ファイバーを予めテーパーさせるステップと、 (ｂ)前記第１光ファイバーの近傍にその長手方向に沿って第２光ファイバーを配置するステップと、 (ｃ)両光ファイバーを軟化点まで加熱しつつ引き延ばすことでその中心部位を融着して引き延ばすステップと、 (ｄ)光ファイバーにおける少なくとも融着して引き延ばした部位に対応する部分を照射光に露出して、屈折率を変えると共に、カプラ内に回折格子を形成するステップとからなる作製方法。７３．光ファイバー内に屈折率回折格子を作製する方法であって、 (ａ)互いに離れた箇所において光ファイバーをクランプするステップと、 (ｂ)２〜１００倍程度直径が減少するまで光ファイバーを軟化点まで局部的に加熱しつつ、当該光ファイバーを長手方向に引っ張ることで、互いに離れたか書簡での中心部位において光ファイバーを引き延ばすステップと、 (ｃ)前記中心部位の少なくとも一部分を光学干渉パターンの照射光に照らして屈折率を変えるステップとからなる作製方法。７４．請求項７３による方法であって、酸素-水素火炎で加熱することにより、引き延ばした部位を光増感処理するステップを備えてなる作製方法。７５．第１反射回折格子とダンプポートとを有する追加／ドロップフィルターのスループットポートから出射する特定波長での光信号の光パワーを減少させる方法であって、 (ａ)追加／ドロップフィルターのスループットポートの光ガイドにおける前記特定波長のエネルギーの有意部分を結合部位に指向させるために追加／ドロップフィルターの前記スループットポートの前記光ガイドに第２反射回折格子を記録するステップと、 (ｂ)指向されたエネルギーの相当の部分を前記追加／ドロップフィルターのダンプポートに仕向けるステップとからなる方法。７６．請求項７５による方法であって、前記追加／ドロップフィルターが回折格子利用型モードカプラである方法。７７．請求項７５による方法であって、前記第２回折格子がファイバー内回折格子である方法。７８．入力ポートを有する追加／ドロップフィルターにおける特定波長の入力ポートにおける光モードの望ましくない第１後方反射を結合部位の回折格子で除去する方法であって、 (ａ)前記特定波長の前記光モードを反射して第２後方反射を生ずる追加・ドロップフィルターのスループットポートの光ガイドに第２反射回折格子を記録するステップと、 (ｂ)スループットポートの光ガイドを、結合部位における前記回折格子と前記第２反射回折格子との間であって、それらを含む波長部分で化学作用照射線に露出させることで、前記第２後方反射の光学位相遅延を調節するステップと、 (ｃ)第２後方反射が前記入力ポートで前記第１後方反射と破壊的に干渉するに充分な前記光学位相遅延が得られるまで前記化学作用照射を続行するステップとからなる方法。７９．光ファイバーの色分散を補償する方法であって、 (ａ)長手軸を有するカプラ腰部を形成するステップと、 (ｂ)前記カプラ腰部の長手軸に沿って互いに隣接する屈折率最大値間の空間的に変化する周期を屈折率回折格子に刷り込んで回折格子利用型モードカプラを形成するステップと、 (ｃ)前記回折格子利用型モードカプラを前記光ファイバーに沿った選択されたーに結合するステップとからなる方法。８０．融着型回折格子利用型モードカプラの性能を高める方法であって、カプラを形成するステップと、＜１kJ/cm²まで化学作用線に対する露出で結合部位内に屈折率変化＞１０_- ⁵を刷り込むレベルまでカプラの感光度を高めるステップと、化学作用照射でカプラに回折格子を書き込むステップとからなる方法。８１．請求項８０による方法であって、感光度を高めるステップがカプラを少なくとも部分的に水素火炎で溶融することよりなる方法。８２．請求項８０による方法であって、感光度を高めるステップがカプラ腰部を化学内拡散処理を施すことよりなる方法。８３．請求項８２による方法であって、前記化学内拡散法がＨ₂又はＤ₂ガスを利用してなる方法。８４．請求項８０による方法であって、感光度を高めるステップが化学外拡散処理を含んでなる方法。８５．回折格子利用型モードカプラの作製方法であって、カプラを形成するステップと、該カプラにフォトレジストを載置するステップと、該フォトレジストをパターン照射光に露出するステップと、フォトレジストを現像するステップと、化学エッチング法で表面格子をカプラに刷り込むステップとからなる作製方法。８６．融着型回折格子利用型モードカプラの作製方法であって、その内の少なくとも二本は非感光性クラッドを有し、少なくとも一本は感光性クラッドを有する複数のファイバーを長手方向に沿って合体することでカプラを形成するステップと、＜１kJ/cm²まで化学作用線に対する露出で結合部位の感光部内に屈折率変化＞１０_- ⁵を刷り込むレベルまでカプラの感光度を高めるステップと、化学作用照射でカプラに回折格子を書き込むステップとからなる方法。８７．(ａ)感光性クラッドを有するファイバーを狭い腰部まで引き延ばすステップと、 (ｂ)前記腰部を、Ｈ₂とＤ₂からなる群から選ばれる光増感用ガスに曝すステップと、 (ｃ)前記光増感用ガスが前記腰部における箇所で感光性クラッドに浸透するに充分な時間に亙り、＜１kJ/cm²の化学作用線に対する露出で、屈折率変化＞１０_- ⁵を刷り込むように前記曝露を維持するステップとからなるファイバーの光増感方法。８８．請求項８７による方法であって、前記化学作用照射により前記腰部に屈折率回折格子を刷り込むステップを含んでなる光増感方法。８９．融着型ファイバーカプラを光増感させる方法であって、 (ａ)感光性クラッドを有するファイバーを少なくとも一本含む複数のファイバーを、狭いカプラ腰部まで引き延ばすステップと、 (ｂ)前記カプラ腰部において感光性クラッドを元より構成している材料をＨ₂ とＤ₂とからなる群から選ばれる光増感ガスに曝すステップと、 (ｃ)前記光増感用ガスが前記腰部における箇所で感光性クラッドに浸透するに充分な時間に亙り、＜１kJ/cm²の化学作用線に対する露出で腰部の感光性の部分に屈折率変化＞１０_- ⁵を刷り込むように前記曝露を維持するステップとからなるファイバーの光増感方法。９０．チューブ内蒸着法により単一モード感光性クラッド光ファイバーを作製する方法であって、回りを取り囲むシリカ製チューブの内壁に１mm以上のゲルマニウムをドープしたシリカを付着させて、クラッドの横断面積の少なくとも１０％にゲルマニウムをドープしたシリカが含まれるようにするステップからなる方法。９１．単一モード感光性クラッド光ファイバーの作製方法であって、シリカ製チューブの内壁に屈折率増大材料がドープされたシリカの層を付着させるステップからなり、ドープされたシリカの厚みが取り囲むシリカ製チューブの壁厚よりも大きくなってなる作製方法。９２．厚みが周期的に変化しているマスクを用いて融着したカプラ腰部に屈折率回折格子を刷り込む方法であって、 (ａ)前記マスクを介して前記カプラ腰部にＵＶ照射光を当てるステップと、 (ｂ)前記カプラ腰部において屈折率が相当変化するまで、前記ＵＶ照射を続行するステップとからなる方法。９３．請求項９２による方法であって、回折格子を書き込むステップを備え、前記屈折率回折格子が直交非対称であることよりなる方法。９４．請求項９２による方法であって、前記マスクの周期が、カプラ腰部に刷り込むべき回折格子の周期の二倍である方法。９５．請求項９２による方法であって、前記ＵＶ照射の波長が２４８又は１９３ nmである方法。９６．融着したカプラ腰部に屈折率回折格子を刷り込む方法であって、 (ａ)厚みに周期変化を有するマスクを用意し、 (ｂ)前記マスクと前記カプラ腰部との間に近接して所定厚みの透明スペーサーを設け、 (ｃ)前記スペーサーを利用して前記マスクと前記カプラ腰部とを一定距離隔てた状態に維持し、 (ｄ)前記マスクと前記スペーサーとを介して前記カプラ腰部にＵＶ照射光を当て、 (ｅ)相当の屈折率変化が前記カプラ腰部において発生するまで前記ＵＶ照射を続行することよりなる方法。９７．請求項９６による方法であって、前記一定距離が１〜２００ミクロンの範囲内である方法。９８．請求項９６による方法であって、前記スペーサーがシリカガラスからなる方法。