JPH1184117A - 反射型光導波路グレーティング - Google Patents
反射型光導波路グレーティングInfo
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- JPH1184117A JPH1184117A JP9244439A JP24443997A JPH1184117A JP H1184117 A JPH1184117 A JP H1184117A JP 9244439 A JP9244439 A JP 9244439A JP 24443997 A JP24443997 A JP 24443997A JP H1184117 A JPH1184117 A JP H1184117A
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- 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
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/0208—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
- G02B6/02085—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the grating profile, e.g. chirped, apodised, tilted, helical
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
- G02B6/02133—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference
- G02B6/02138—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference based on illuminating a phase mask
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射型光ファイバグレーティングにおいて、
反射光の強度が小さい低反射光導波路グレーティングを
提供する。 【解決手段】 コア１ａの長さ方向に、コア１ａの屈折
率の変化１４ａが一定ピッチあるいはチャープトピッチ
で複数形成されてなり、これら屈折率の変化１４ａ，１
４ａ…の変化の方向１４ｂの、前記コア１ａの軸方向
（Ｚ方向）を基準にした傾きθが０．１〜１０度となる
ように傾けられている反射型光導波路グレーティングを
構成する。
反射光の強度が小さい低反射光導波路グレーティングを
提供する。 【解決手段】 コア１ａの長さ方向に、コア１ａの屈折
率の変化１４ａが一定ピッチあるいはチャープトピッチ
で複数形成されてなり、これら屈折率の変化１４ａ，１
４ａ…の変化の方向１４ｂの、前記コア１ａの軸方向
（Ｚ方向）を基準にした傾きθが０．１〜１０度となる
ように傾けられている反射型光導波路グレーティングを
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は反射型光導波路グレ
ーティングに関し、特に透過光の阻止率を低下させるこ
となく反射光強度を小さくすることができ、また、透過
光の阻止帯域幅を広くすることができる低反射光導派路
グレーティングに関する。
ーティングに関し、特に透過光の阻止率を低下させるこ
となく反射光強度を小さくすることができ、また、透過
光の阻止帯域幅を広くすることができる低反射光導派路
グレーティングに関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路グレーティングは、光ファイバ
あるいは基板型光導波路などの長さ方向にコアの摂動を
形成したものである。前記コアの摂動を形成するには、
例えばコアの屈折率やコア径などをコアの長さ方向に周
期的に変化させる方法が知られている。このコアの摂動
が形成された部分においては、光の伝搬状態が変化する
ようになっている。
あるいは基板型光導波路などの長さ方向にコアの摂動を
形成したものである。前記コアの摂動を形成するには、
例えばコアの屈折率やコア径などをコアの長さ方向に周
期的に変化させる方法が知られている。このコアの摂動
が形成された部分においては、光の伝搬状態が変化する
ようになっている。
【０００３】一般に、光導波路グレーティングには放射
型と反射型がある。放射型グレーティングはコアを伝搬
するモードとクラッドを伝搬するモード（以下クラッド
モードという）とを結合させることによって、特定波長
帯域の光をコア外に放射して減衰させる特性を有するも
のである。この結果、透過スペクトルにおいて、前記特
定波長帯域の透過損失が増加した損失ピークが得られ
る。放射型グレーティングの透過スペクトルにおいて
は、広い波長帯域において、複数の損失ピークが得られ
る特徴がある。以下、透過スペクトルの損失ピークの波
長帯域の幅を阻止帯域幅、この阻止帯域の中心の波長を
中心波長、損失ピークの最も大きな透過損失を阻止率と
よぶ。
型と反射型がある。放射型グレーティングはコアを伝搬
するモードとクラッドを伝搬するモード（以下クラッド
モードという）とを結合させることによって、特定波長
帯域の光をコア外に放射して減衰させる特性を有するも
のである。この結果、透過スペクトルにおいて、前記特
定波長帯域の透過損失が増加した損失ピークが得られ
る。放射型グレーティングの透過スペクトルにおいて
は、広い波長帯域において、複数の損失ピークが得られ
る特徴がある。以下、透過スペクトルの損失ピークの波
長帯域の幅を阻止帯域幅、この阻止帯域の中心の波長を
中心波長、損失ピークの最も大きな透過損失を阻止率と
よぶ。
【０００４】また反射型グレーティングは、コアを正の
方向に伝搬するモードと、コアをこれとは反対の方向
（負の方向）に伝搬するモードとを結合させることによ
って、特定波長帯域の光を反射させる特性が得られるよ
うにしたものである。反射型グレーティングにおいて
は、透過スペクトルとともに反射スペクトルを測定する
ことによって、その特性を評価することができる。以下
反射スペクトルにおいて、反射光強度が増加している部
分を反射光ピーク、この反射光ピークの波長帯域幅を反
射帯域幅、この反射帯域幅の中心の波長を中心波長とよ
ぶ。反射型グレーティングの透過スペクトルにおいて
は、一般にひとつの比較的狭い阻止帯域幅の損失ピーク
が得られる。反射スペクトルにおいては、この阻止帯域
幅にほぼ対応する反射帯域において、損失ピークの阻止
率とほぼ等しい反射光強度を有する反射光ピークが得ら
れる。
方向に伝搬するモードと、コアをこれとは反対の方向
（負の方向）に伝搬するモードとを結合させることによ
って、特定波長帯域の光を反射させる特性が得られるよ
うにしたものである。反射型グレーティングにおいて
は、透過スペクトルとともに反射スペクトルを測定する
ことによって、その特性を評価することができる。以下
反射スペクトルにおいて、反射光強度が増加している部
分を反射光ピーク、この反射光ピークの波長帯域幅を反
射帯域幅、この反射帯域幅の中心の波長を中心波長とよ
ぶ。反射型グレーティングの透過スペクトルにおいて
は、一般にひとつの比較的狭い阻止帯域幅の損失ピーク
が得られる。反射スペクトルにおいては、この阻止帯域
幅にほぼ対応する反射帯域において、損失ピークの阻止
率とほぼ等しい反射光強度を有する反射光ピークが得ら
れる。
【０００５】放射型グレーティングと反射型グレーティ
ングの構成上の主な違いは、コアの摂動の周期（以下グ
レーティングピッチ、あるいは単にピッチということが
ある）の違いにある。例えばコアの屈折率の周期的な変
化を形成してなる光導波路グレーティングの場合、放射
型グレーティングはグレーティングピッチを数百μｍ程
度にすることによって得られ、反射型グレーティングは
グレーティングピッチを１μｍ以下程度とすることによ
って得られている。
ングの構成上の主な違いは、コアの摂動の周期（以下グ
レーティングピッチ、あるいは単にピッチということが
ある）の違いにある。例えばコアの屈折率の周期的な変
化を形成してなる光導波路グレーティングの場合、放射
型グレーティングはグレーティングピッチを数百μｍ程
度にすることによって得られ、反射型グレーティングは
グレーティングピッチを１μｍ以下程度とすることによ
って得られている。
【０００６】また反射型グレーティングにおいて、比較
的阻止帯域幅を広くすることができるものとしてチャー
プトグレーティングがある。チャープトグレーティング
は、チャープトピッチでグレーティングを形成したもの
である。前記チャープトピッチとは、グレーティングピ
ッチをコアの長さ方向に変化させたものである。例えば
コアの長さ方向に、長ピッチから短ピッチに徐々に変化
させたものなどがある。チャープトグレーティングは、
ピッチの変化に対応して損失ピークの波長も変化するの
で、透過スペクトルにおいて、比較的広い阻止帯域の損
失ピークが得られる。
的阻止帯域幅を広くすることができるものとしてチャー
プトグレーティングがある。チャープトグレーティング
は、チャープトピッチでグレーティングを形成したもの
である。前記チャープトピッチとは、グレーティングピ
ッチをコアの長さ方向に変化させたものである。例えば
コアの長さ方向に、長ピッチから短ピッチに徐々に変化
させたものなどがある。チャープトグレーティングは、
ピッチの変化に対応して損失ピークの波長も変化するの
で、透過スペクトルにおいて、比較的広い阻止帯域の損
失ピークが得られる。
【０００７】従来より光導波路グレーティングの製造方
法のひとつとして、ゲルマニウムが添加された石英ガラ
スに、強い紫外光を照射するとその照射量に応じて屈折
率が上昇するフォトリフラクティブ効果を利用して、コ
アに屈折率変化を形成する方法が知られている。
法のひとつとして、ゲルマニウムが添加された石英ガラ
スに、強い紫外光を照射するとその照射量に応じて屈折
率が上昇するフォトリフラクティブ効果を利用して、コ
アに屈折率変化を形成する方法が知られている。
【０００８】例えば光ファイバグレーティングを作製す
る場合、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなる
コアと、純石英ガラス、あるいはフッ素が添加された石
英ガラスからなるクラッドを有する光ファイバを用意す
る。図８（ａ）〜（ｃ）は光ファイバグレーティングの
製造方法の一例を示したものである。
る場合、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなる
コアと、純石英ガラス、あるいはフッ素が添加された石
英ガラスからなるクラッドを有する光ファイバを用意す
る。図８（ａ）〜（ｃ）は光ファイバグレーティングの
製造方法の一例を示したものである。
【０００９】最初に光ファイバ１を必要に応じて水素加
圧容器中（１００ａｔｍ程度）で水素添加処理する。こ
の水素添加処理によって、屈折率の上昇量を大きくする
ことができる。ついでこの光ファイバ１の外周を覆う合
成樹脂製の被覆層（図示せず）の一部を所定長さ分除去
する。
圧容器中（１００ａｔｍ程度）で水素添加処理する。こ
の水素添加処理によって、屈折率の上昇量を大きくする
ことができる。ついでこの光ファイバ１の外周を覆う合
成樹脂製の被覆層（図示せず）の一部を所定長さ分除去
する。
【００１０】一方、石英ガラスからなる位相マスク３の
片面には周期的な格子３ａ，３ａ…が等間隔で形成され
ている。符号３ｂは、格子３ａに直交するこれらの格子
３ａ，３ａ…の配列方向を示している。この位相マスク
３を図８（ｂ）に示されているように、前記光ファイバ
１の上に、前記格子３ａ，３ａ…の配列方向３ｂが、こ
の光ファイバ１（コア１ａ）の軸方向（図中Ｚ方向で示
す）に対して平行になるように配置し、この位相マスク
３を介して光ファイバ１に紫外光２を照射する。
片面には周期的な格子３ａ，３ａ…が等間隔で形成され
ている。符号３ｂは、格子３ａに直交するこれらの格子
３ａ，３ａ…の配列方向を示している。この位相マスク
３を図８（ｂ）に示されているように、前記光ファイバ
１の上に、前記格子３ａ，３ａ…の配列方向３ｂが、こ
の光ファイバ１（コア１ａ）の軸方向（図中Ｚ方向で示
す）に対して平行になるように配置し、この位相マスク
３を介して光ファイバ１に紫外光２を照射する。
【００１１】すると、周期的な格子３ａ，３ａ…によっ
て紫外光２が回折し、＋１次回折光と−１次回折光とが
干渉して、周期的な干渉縞が生じる。この干渉縞が生じ
た部分の光ファイバ１のコア１ａの屈折率が変化し、周
期的な屈折率の変化４ａ，４ａ…が形成され、グレーテ
ィング部４が得られる。このとき前記格子３ａ，３ａ…
の周期（ピッチ）をΛとすると、干渉縞のピッチ、すな
わち前記屈折率の変化４ａ，４ａ…のグレーティングピ
ッチはΛ／２となる。他には、光ファイバ１の長さ方向
に順次紫外光の照射位置を移動させながら、所定位置に
紫外光を照射する方法などによっても光ファイバグレー
ティングが製造されている。あるいは、プリズムやホロ
グラフィを利用する方法なども提案されている。
て紫外光２が回折し、＋１次回折光と−１次回折光とが
干渉して、周期的な干渉縞が生じる。この干渉縞が生じ
た部分の光ファイバ１のコア１ａの屈折率が変化し、周
期的な屈折率の変化４ａ，４ａ…が形成され、グレーテ
ィング部４が得られる。このとき前記格子３ａ，３ａ…
の周期（ピッチ）をΛとすると、干渉縞のピッチ、すな
わち前記屈折率の変化４ａ，４ａ…のグレーティングピ
ッチはΛ／２となる。他には、光ファイバ１の長さ方向
に順次紫外光の照射位置を移動させながら、所定位置に
紫外光を照射する方法などによっても光ファイバグレー
ティングが製造されている。あるいは、プリズムやホロ
グラフィを利用する方法なども提案されている。
【００１２】ところで光導波路グレーティングは、光増
幅器などの光デバイスの利得の波長依存性を平坦化する
のに用いられる。すなわち前記光デバイスが、その波長
−利得特性において利得が大きい波長帯域を有する場
合、この波長帯域に実質的な損失ピークを有する光導波
路グレーティングを組み合わせると、利得を平坦化する
ことができる。
幅器などの光デバイスの利得の波長依存性を平坦化する
のに用いられる。すなわち前記光デバイスが、その波長
−利得特性において利得が大きい波長帯域を有する場
合、この波長帯域に実質的な損失ピークを有する光導波
路グレーティングを組み合わせると、利得を平坦化する
ことができる。
【００１３】しかしながら反射型グレーティングにおい
ては、反射光が入射光を阻害しないように、アイソレー
タを用いてこの反射光を減衰させる必要がある。このた
め装置が高価になるといった問題がある。これに対して
放射型グレーティングの阻止帯域の光は、クラッドモー
ドと結合して放射光となるので、アイソレータを用いる
必要がない。このため、この様な用途には放射型グレー
ティングが主に用いられている。しかしながら、放射型
グレーティングは素子長（グレーティング長）が長く、
装置をコンパクト化することが難しい。また損失ピーク
が複数存在するため、所望の波長帯域の光が損失する同
時に、他の波長帯域の光を損失させてしまうことがあ
る。
ては、反射光が入射光を阻害しないように、アイソレー
タを用いてこの反射光を減衰させる必要がある。このた
め装置が高価になるといった問題がある。これに対して
放射型グレーティングの阻止帯域の光は、クラッドモー
ドと結合して放射光となるので、アイソレータを用いる
必要がない。このため、この様な用途には放射型グレー
ティングが主に用いられている。しかしながら、放射型
グレーティングは素子長（グレーティング長）が長く、
装置をコンパクト化することが難しい。また損失ピーク
が複数存在するため、所望の波長帯域の光が損失する同
時に、他の波長帯域の光を損失させてしまうことがあ
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】よって本発明において
は、反射型光ファイバグレーティングにおいて、反射光
の強度が小さい反射型光導波路グレーティングを提供す
ることを目的とする。
は、反射型光ファイバグレーティングにおいて、反射光
の強度が小さい反射型光導波路グレーティングを提供す
ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、光導波路のコアの長さ方向に、周期的な
コアの摂動が形成されてなり、このコアの摂動の方向は
前記コアの軸方向に対して１〜１０度の範囲で傾けられ
ていることを特徴とする反射型光導波路グレーティング
である。また、前記コアの摂動のピッチは、光の入射側
が長ピッチで、コアの長さ方向にそってこのピッチが段
階的に短くなっていくチャープトピッチであると好まし
い。
に、本発明は、光導波路のコアの長さ方向に、周期的な
コアの摂動が形成されてなり、このコアの摂動の方向は
前記コアの軸方向に対して１〜１０度の範囲で傾けられ
ていることを特徴とする反射型光導波路グレーティング
である。また、前記コアの摂動のピッチは、光の入射側
が長ピッチで、コアの長さ方向にそってこのピッチが段
階的に短くなっていくチャープトピッチであると好まし
い。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の反射型光導波路グレ
ーティングについて、光ファイバを例として、その製造
方法とともに説明する。図１は本発明の反射型光ファイ
バグレーティングの製造方法の一例を示す平面図であっ
て、紫外光の照射方向から位相マスクと、この下に位置
する光ファイバを見た状態が示されている。図２は本発
明の反射型光ファイバグレーティングの一例を示す説明
図、図３は図２に示す反射型光ファイバグレーティング
のコアに形成されたグレーティング部を示す説明図であ
る。本発明の反射型光ファイバグレーティングは、例え
ば図８（ａ）に示す光ファイバグレーティングの製造方
法において、位相マスクの格子の間隔や配置角度をかえ
て製造することができる。以下図８（ａ）も利用して説
明する。
ーティングについて、光ファイバを例として、その製造
方法とともに説明する。図１は本発明の反射型光ファイ
バグレーティングの製造方法の一例を示す平面図であっ
て、紫外光の照射方向から位相マスクと、この下に位置
する光ファイバを見た状態が示されている。図２は本発
明の反射型光ファイバグレーティングの一例を示す説明
図、図３は図２に示す反射型光ファイバグレーティング
のコアに形成されたグレーティング部を示す説明図であ
る。本発明の反射型光ファイバグレーティングは、例え
ば図８（ａ）に示す光ファイバグレーティングの製造方
法において、位相マスクの格子の間隔や配置角度をかえ
て製造することができる。以下図８（ａ）も利用して説
明する。
【００１７】図中符号１は光ファイバであって、この光
ファイバ１は例えばそのコア１ａがゲルマニウムが添加
されてなる石英ガラスからなり、クラッドは前記コア１
ａよりも低屈折率で、純石英ガラス、あるいはフッ素が
添加された石英ガラスからなるものである。
ファイバ１は例えばそのコア１ａがゲルマニウムが添加
されてなる石英ガラスからなり、クラッドは前記コア１
ａよりも低屈折率で、純石英ガラス、あるいはフッ素が
添加された石英ガラスからなるものである。
【００１８】符号１３は位相マスクであって、この位相
マスク１３は石英ガラスからなり、その片面には周期的
な格子１３ａ，１３ａ……が形成されている。格子１３
ａに直交するこれらの格子１３ａ，１３ａ…の配列方向
１３ｂは、光ファイバ１（コア１ａ）の軸方向（Ｚ方
向）に対して斜めにセットされている。また、後述する
グレーティング部１４において、屈折率の変化１４ａ，
１４ａ…のピッチｗ2が一定となるように、これらの格
子１３ａ，１３ａ…のピッチｗ1は一定に構成されてい
る。
マスク１３は石英ガラスからなり、その片面には周期的
な格子１３ａ，１３ａ……が形成されている。格子１３
ａに直交するこれらの格子１３ａ，１３ａ…の配列方向
１３ｂは、光ファイバ１（コア１ａ）の軸方向（Ｚ方
向）に対して斜めにセットされている。また、後述する
グレーティング部１４において、屈折率の変化１４ａ，
１４ａ…のピッチｗ2が一定となるように、これらの格
子１３ａ，１３ａ…のピッチｗ1は一定に構成されてい
る。
【００１９】この位相マスク１３を介し、図８（ａ）と
同様にして光ファイバ１に紫外光２を照射する。すると
図２、図３に示すように、前記格子１３ａ，１３ａ…に
よる回折光が干渉して干渉縞が生じた部分のコア１ａに
周期的な屈折率の変化１４ａ，１４ａ…が形成され、グ
レーティング部１４が得られる。
同様にして光ファイバ１に紫外光２を照射する。すると
図２、図３に示すように、前記格子１３ａ，１３ａ…に
よる回折光が干渉して干渉縞が生じた部分のコア１ａに
周期的な屈折率の変化１４ａ，１４ａ…が形成され、グ
レーティング部１４が得られる。
【００２０】光ファイバ１としては、シングルモード光
ファイバあるいはマルチモード光ファイバが用いられる
が、光通信システムに組み込んで用いることを考える
と、一般に光通信システムに用いられているシングルモ
ード光ファイバを用いるのが好適である。
ファイバあるいはマルチモード光ファイバが用いられる
が、光通信システムに組み込んで用いることを考える
と、一般に光通信システムに用いられているシングルモ
ード光ファイバを用いるのが好適である。
【００２１】屈折率の変化１４ａに直交する、屈折率の
変化１４ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４ｂ（コ
ア１ａの摂導の変化の方向）は、少なくともコア１ａの
軸方向（Ｚ方向）に対して傾けられて形成されている必
要がある。図３に示すように、格子１３ａ，１３ａ…の
配列方向１３ｂの傾きを、前記コア１ａの軸方向（Ｚ方
向）を基準とした角度θで表すと、屈折率の変化１４
ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４ｂの、前記コア
１ａの軸方向（Ｚ方向）に対する傾きはこの角度θと等
しくなる。この角度θは好ましくは０．１〜１０度の範
囲で設定される。０．１度未満であると反射光強度の低
減効果が充分に得られず、１０度をこえると結合効率の
低下によって充分な阻止率が得られないことがある。
変化１４ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４ｂ（コ
ア１ａの摂導の変化の方向）は、少なくともコア１ａの
軸方向（Ｚ方向）に対して傾けられて形成されている必
要がある。図３に示すように、格子１３ａ，１３ａ…の
配列方向１３ｂの傾きを、前記コア１ａの軸方向（Ｚ方
向）を基準とした角度θで表すと、屈折率の変化１４
ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４ｂの、前記コア
１ａの軸方向（Ｚ方向）に対する傾きはこの角度θと等
しくなる。この角度θは好ましくは０．１〜１０度の範
囲で設定される。０．１度未満であると反射光強度の低
減効果が充分に得られず、１０度をこえると結合効率の
低下によって充分な阻止率が得られないことがある。
【００２２】また、このグレーティング部１４の長さ
（グレーティング長）は０．１〜５０ｍｍ、好ましくは
１〜５ｍｍとされる。格子１３ａ，１３ａ…のピッチｗ
1は０．５〜１．２μｍとされる。このときグレーティ
ング部１４のピッチｗ2は格子１３ａ，１３ａ…のピッ
チｗ1の１／２となるので、０．２５〜０．６μｍとな
る。
（グレーティング長）は０．１〜５０ｍｍ、好ましくは
１〜５ｍｍとされる。格子１３ａ，１３ａ…のピッチｗ
1は０．５〜１．２μｍとされる。このときグレーティ
ング部１４のピッチｗ2は格子１３ａ，１３ａ…のピッ
チｗ1の１／２となるので、０．２５〜０．６μｍとな
る。
【００２３】この反射型光ファイバグレーティングの特
徴は、コア１ａの軸方向（Ｚ方向）に対して屈折率の変
化１４ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４ｂが傾け
られていることである。この結果、反射光はコア１ａの
外に放出され、クラッドモードと結合して放射され、反
射光の強度を小さくすることができる。
徴は、コア１ａの軸方向（Ｚ方向）に対して屈折率の変
化１４ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４ｂが傾け
られていることである。この結果、反射光はコア１ａの
外に放出され、クラッドモードと結合して放射され、反
射光の強度を小さくすることができる。
【００２４】ところで、従来の反射型光ファイバグレー
ティングにおいては、後述するように透過光はブラッグ
反射波長の光が阻止されるようになっている。これに対
し、本発明においては、屈折率の変化１４ａ，１４ａ…
周期的な変化の方向１４ｂが傾けられているので、ブラ
ッグ反射波長以外の波長の光もクラッドモードと結合し
てコア１ａ外に放射されて、透過が阻止されるようにな
る。この結果、従来の反射型光導波路グレーティングと
比較して、透過スペクトルの阻止帯域幅が広いものとす
ることができる。すなわち、従来の反射型グレーティン
グにおいて阻止帯域幅を広くするためにはグレーティン
グ長を長くする必要があるが、この反射型光ファイバグ
レーティングは、従来より阻止帯域幅が広いものを短い
グレーティング長で得ることができ、装置やシステムの
コンパクト化を図ることができる。
ティングにおいては、後述するように透過光はブラッグ
反射波長の光が阻止されるようになっている。これに対
し、本発明においては、屈折率の変化１４ａ，１４ａ…
周期的な変化の方向１４ｂが傾けられているので、ブラ
ッグ反射波長以外の波長の光もクラッドモードと結合し
てコア１ａ外に放射されて、透過が阻止されるようにな
る。この結果、従来の反射型光導波路グレーティングと
比較して、透過スペクトルの阻止帯域幅が広いものとす
ることができる。すなわち、従来の反射型グレーティン
グにおいて阻止帯域幅を広くするためにはグレーティン
グ長を長くする必要があるが、この反射型光ファイバグ
レーティングは、従来より阻止帯域幅が広いものを短い
グレーティング長で得ることができ、装置やシステムの
コンパクト化を図ることができる。
【００２５】これらの効果は、グレーティングのピッチ
を一定としても得られるものであるが、チャープトグレ
ーティングを採用すると、さらに反射光の強度を小さく
することができ、効果を高めることができる。このチャ
ープトグレーティングは、チャープトピッチがコアの長
さ方向にそって長ピッチから短ピッチに、あるいは短ピ
ッチから長ピッチに段階的に変化しているものでなくて
はならない。そして最も長いピッチと最も短いピッチと
の差は０．００１〜０．０１μｍ程度とされる。このと
き長ピッチ側から光を入射すると、反射光のうち、短波
長側の光はグレーティング部の途中でクラッドモードと
結合して放射されるという特性が得られる。このため反
射光の短波長側の光の強度を小さくすることができる。
を一定としても得られるものであるが、チャープトグレ
ーティングを採用すると、さらに反射光の強度を小さく
することができ、効果を高めることができる。このチャ
ープトグレーティングは、チャープトピッチがコアの長
さ方向にそって長ピッチから短ピッチに、あるいは短ピ
ッチから長ピッチに段階的に変化しているものでなくて
はならない。そして最も長いピッチと最も短いピッチと
の差は０．００１〜０．０１μｍ程度とされる。このと
き長ピッチ側から光を入射すると、反射光のうち、短波
長側の光はグレーティング部の途中でクラッドモードと
結合して放射されるという特性が得られる。このため反
射光の短波長側の光の強度を小さくすることができる。
【００２６】以下、具体的な検討の経過とともに、チャ
ープトグレーティングを用いた製造例を示して詳細に説
明する。 ［第１の製造例］図４はチャープトグレーティングを採
用した場合の光ファイバグレーティングの動作を説明す
る説明図である。この光ファイバ１に形成されたグレー
ティング部１４Ａにおいては、コア１ａの軸方向（Ｚ方
向）に対して、屈折率の変化１４ａ，１４ａ…の周期的
な変化の方向１４ｂが傾けられ、かつチャープトピッチ
で形成されている。このチャープトピッチは、コア１ａ
の長さ方向にそって長ピッチから短ピッチに、あるいは
短ピッチから長ピッチに段階的に変化しているものであ
る。
ープトグレーティングを用いた製造例を示して詳細に説
明する。 ［第１の製造例］図４はチャープトグレーティングを採
用した場合の光ファイバグレーティングの動作を説明す
る説明図である。この光ファイバ１に形成されたグレー
ティング部１４Ａにおいては、コア１ａの軸方向（Ｚ方
向）に対して、屈折率の変化１４ａ，１４ａ…の周期的
な変化の方向１４ｂが傾けられ、かつチャープトピッチ
で形成されている。このチャープトピッチは、コア１ａ
の長さ方向にそって長ピッチから短ピッチに、あるいは
短ピッチから長ピッチに段階的に変化しているものであ
る。
【００２７】ここで、反射型光ファイバグレーティング
（反射型光導波路グレーティング）において、グレーテ
ィングピッチ（Λ／２）と、入射光のうち反射光となる
光の波長（λB：ブラッグ反射波長）とは、以下の式で
表される比例関係にある。 λB＝２ｎｅｆｆ・Λ／２ ただし、ｎｅｆｆはコアの実効屈折率である。
（反射型光導波路グレーティング）において、グレーテ
ィングピッチ（Λ／２）と、入射光のうち反射光となる
光の波長（λB：ブラッグ反射波長）とは、以下の式で
表される比例関係にある。 λB＝２ｎｅｆｆ・Λ／２ ただし、ｎｅｆｆはコアの実効屈折率である。
【００２８】このようなグレーティング部１４Ａに、長
ピッチ側から光を入射し、入射光の波長をλ1、λ2と
し、これらの関係がλ1＜λ2であると仮定する。長波長
のλ2はグレーティング部１４Ａの途中のλ2に対応する
長ピッチの部分で反射光となる。これに対して短波長の
λ1は、長波長のλ2よりも長くグレーティング部１４Ａ
を伝搬し、λ1に対応する短ピッチの部分で反射されて
反射光となる。このとき屈折率の変化１４ａ，１４ａ…
の周期的な変化の方向１４ｂが傾いているために、前記
λ1はグレーティング部１４Ａの途中でコア１ａの外に
放出されるという特性が得られる。
ピッチ側から光を入射し、入射光の波長をλ1、λ2と
し、これらの関係がλ1＜λ2であると仮定する。長波長
のλ2はグレーティング部１４Ａの途中のλ2に対応する
長ピッチの部分で反射光となる。これに対して短波長の
λ1は、長波長のλ2よりも長くグレーティング部１４Ａ
を伝搬し、λ1に対応する短ピッチの部分で反射されて
反射光となる。このとき屈折率の変化１４ａ，１４ａ…
の周期的な変化の方向１４ｂが傾いているために、前記
λ1はグレーティング部１４Ａの途中でコア１ａの外に
放出されるという特性が得られる。
【００２９】この製造例１の光ファイバグレーティング
においては、光ファイバ１として、コア１ａがゲルマニ
ウムを添加した石英ガラスからなり、クラッドが純石英
ガラスからなるものを用いた。コア１ａの径は９．５μ
ｍ、光ファイバ１の外径は約１２５μｍ、コア−クラッ
ド間の比屈折率差は約０．３％であった。
においては、光ファイバ１として、コア１ａがゲルマニ
ウムを添加した石英ガラスからなり、クラッドが純石英
ガラスからなるものを用いた。コア１ａの径は９．５μ
ｍ、光ファイバ１の外径は約１２５μｍ、コア−クラッ
ド間の比屈折率差は約０．３％であった。
【００３０】このとき格子のピッチが格子の配列方向に
変化している位相マスクを用い、位相マスク法によっ
て、チャープトピッチで周期的な屈折率の変化１４ａ，
１４ａ…が形成されたグレーティング部１４Ａを作製し
た。グレーティング部１４Ａにおいて、ピッチは長ピッ
チから短ピッチに０．５７〜０．５６μｍに変化し、グ
レーティング長は１０ｍｍであった。また、周期的な屈
折率の変化１４ａ，１４ａ…を形成した部分のコア−ク
ラッド間の比屈折率差は約０．３２％、屈折率の変化１
４ａ，１４ａ…の変化の方向１４ｂを表す角度θは１度
とした。
変化している位相マスクを用い、位相マスク法によっ
て、チャープトピッチで周期的な屈折率の変化１４ａ，
１４ａ…が形成されたグレーティング部１４Ａを作製し
た。グレーティング部１４Ａにおいて、ピッチは長ピッ
チから短ピッチに０．５７〜０．５６μｍに変化し、グ
レーティング長は１０ｍｍであった。また、周期的な屈
折率の変化１４ａ，１４ａ…を形成した部分のコア−ク
ラッド間の比屈折率差は約０．３２％、屈折率の変化１
４ａ，１４ａ…の変化の方向１４ｂを表す角度θは１度
とした。
【００３１】図５、図６は、この光ファイバグレーティ
ングの透過スペクトルと反射スペクトルの関係を示すグ
ラフである。図５は短ピッチ側から光を入射したときの
結果を示すもので、図６は長ピッチ側から光を入射した
ときの結果を示すものである。Ｐ1、Ｐ2はそれぞれ透過
スペクトルを示し、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ反射スペクトル
を示している。透過スペクトルにおいては、縦軸の０〜
−５０ｄＢの範囲において、−５０ｄＢに近い程阻止率
が大きいことを示している。反射スペクトルにおいて
は、縦軸の−５０〜０ｄＢの範囲において、０ｄＢに近
い程反射光強度が大きいことを示している。例えば反射
光ピークの強度が０ｄＢの場合は、透過損失の１００％
が反射光となっていることを示す。
ングの透過スペクトルと反射スペクトルの関係を示すグ
ラフである。図５は短ピッチ側から光を入射したときの
結果を示すもので、図６は長ピッチ側から光を入射した
ときの結果を示すものである。Ｐ1、Ｐ2はそれぞれ透過
スペクトルを示し、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ反射スペクトル
を示している。透過スペクトルにおいては、縦軸の０〜
−５０ｄＢの範囲において、−５０ｄＢに近い程阻止率
が大きいことを示している。反射スペクトルにおいて
は、縦軸の−５０〜０ｄＢの範囲において、０ｄＢに近
い程反射光強度が大きいことを示している。例えば反射
光ピークの強度が０ｄＢの場合は、透過損失の１００％
が反射光となっていることを示す。
【００３２】図５においては、阻止帯域のほとんどにお
いて、反射光ピークの強度は−１ｄＢ付近となってお
り、グレーティング部１４Ａにおいて損失した光の多く
が反射光となっていることがわかる。これに対して図６
は、図５と比較して反射光ピークの短波長側の強度が小
さくなっていることがわかる。このようにチャープトグ
レーティングの長ピッチ側から光を入射することによっ
て、短波長側の反射光強度を低減することが可能とな
る。
いて、反射光ピークの強度は−１ｄＢ付近となってお
り、グレーティング部１４Ａにおいて損失した光の多く
が反射光となっていることがわかる。これに対して図６
は、図５と比較して反射光ピークの短波長側の強度が小
さくなっていることがわかる。このようにチャープトグ
レーティングの長ピッチ側から光を入射することによっ
て、短波長側の反射光強度を低減することが可能とな
る。
【００３３】本発明の反射型光導波路グレーティングに
おいては、できるだけ反射光の強度を小さくしたいの
で、長ピッチ側から光を入射するチャープトグレーティ
ングを用いると好ましいことが明らかである。図６に示
す透過スペクトルにおいて、阻止帯域幅は１０ｎｍ、阻
止率は１２ｄＢ、中心波長は１６４０ｄＢであった。ま
た反射スペクトルにおいて、反射光帯域幅は１３ｎｍ、
最も大きい反射光ピークの強度は−１ｄＢ、中心波長は
１６４０ｄＢであった。
おいては、できるだけ反射光の強度を小さくしたいの
で、長ピッチ側から光を入射するチャープトグレーティ
ングを用いると好ましいことが明らかである。図６に示
す透過スペクトルにおいて、阻止帯域幅は１０ｎｍ、阻
止率は１２ｄＢ、中心波長は１６４０ｄＢであった。ま
た反射スペクトルにおいて、反射光帯域幅は１３ｎｍ、
最も大きい反射光ピークの強度は−１ｄＢ、中心波長は
１６４０ｄＢであった。
【００３４】［第２の製造例］角度θを２度とする以外
は、第１の製造例のチャープトグレーティングと同様に
して光ファイバグレーティングを作製した。図７は、こ
の光ファイバグレーティングにおいて、長ピッチ側から
光を入射したときの光学特性を示すグラフであって、Ｐ
3は透過スペクトル、Ｒ3は損失スペクトルである。
は、第１の製造例のチャープトグレーティングと同様に
して光ファイバグレーティングを作製した。図７は、こ
の光ファイバグレーティングにおいて、長ピッチ側から
光を入射したときの光学特性を示すグラフであって、Ｐ
3は透過スペクトル、Ｒ3は損失スペクトルである。
【００３５】図６と図７とを比較すると、最も大きい反
射光ピークの強度が−１ｄＢ付近から−１５ｄＢ付近に
低下していることがわかる。したがって、コア１ａの屈
折率の変化１４ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４
ｂを充分に傾けることによって、反射光の強度を大幅に
小さくすることができることが明らかである。
射光ピークの強度が−１ｄＢ付近から−１５ｄＢ付近に
低下していることがわかる。したがって、コア１ａの屈
折率の変化１４ａ，１４ａ…の周期的な変化の方向１４
ｂを充分に傾けることによって、反射光の強度を大幅に
小さくすることができることが明らかである。
【００３６】図７に示す透過スペクトルにおいて、阻止
帯域幅は１３ｎｍ、阻止率は７ｄＢ、中心波長は１６３
５ｄＢであった。また反射スペクトルにおいて、反射光
帯域幅は４ｎｍ、最も大きい反射光ピークの強度は−１
５ｄＢ、中心波長は１６４２ｄＢであった。特に阻止帯
域幅は、図６に示す透過スペクトルに対して３ｎｍ程広
くなり、コア１ａの屈折率の変化１４ａ，１４ａ…の周
期的な変化の方向を充分に傾けることによって、阻止帯
域幅を広くすることができることがわかった。
帯域幅は１３ｎｍ、阻止率は７ｄＢ、中心波長は１６３
５ｄＢであった。また反射スペクトルにおいて、反射光
帯域幅は４ｎｍ、最も大きい反射光ピークの強度は−１
５ｄＢ、中心波長は１６４２ｄＢであった。特に阻止帯
域幅は、図６に示す透過スペクトルに対して３ｎｍ程広
くなり、コア１ａの屈折率の変化１４ａ，１４ａ…の周
期的な変化の方向を充分に傾けることによって、阻止帯
域幅を広くすることができることがわかった。
【００３７】この反射型光ファイバグレーティングにお
いては、グレーティングピッチ、角度θ、グレーティン
グ長などを適宜変化させることによって、透過スペクト
ルにおける阻止帯域幅、中心波長、阻止率、反射スペク
トルにおける反射光強度、反射帯域幅、中心波長などの
特性を変化させることができる。
いては、グレーティングピッチ、角度θ、グレーティン
グ長などを適宜変化させることによって、透過スペクト
ルにおける阻止帯域幅、中心波長、阻止率、反射スペク
トルにおける反射光強度、反射帯域幅、中心波長などの
特性を変化させることができる。
【００３８】上述の製造例は光ファイバグレーティング
を例として説明したが、本発明の反射型光導波路グレー
ティングは、基板型の光導波路にも適用することができ
る。またコアの摂動は、上述のようにコアの屈折率を変
化させて形成するものの他に、コアの長さ方向におい
て、コア径を拡大、あるいは縮小させて形成することも
でき、この摂動の方向を傾けることによって同様の効果
が得られる。
を例として説明したが、本発明の反射型光導波路グレー
ティングは、基板型の光導波路にも適用することができ
る。またコアの摂動は、上述のようにコアの屈折率を変
化させて形成するものの他に、コアの長さ方向におい
て、コア径を拡大、あるいは縮小させて形成することも
でき、この摂動の方向を傾けることによって同様の効果
が得られる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
コアの摂動の方向が傾けられているので、反射光がコア
外に放出され、反射光強度を低減することができる。こ
のため光通信システムにおいて、アイソレータなどの高
価な装置を省略、あるいは精度が低い低価格のものを用
いることができる。また、従来の反射型グレーティング
と比較して阻止帯域幅を広くすることができるので、素
子長を短くすることができ、コンパクト化を図ることが
できる。また長ピッチから短ピッチに段階的に変化する
チャープトグレーティングを採用し、長ピッチ側から光
を入射するようにすると、短波長側の反射光強度を低減
することができ、さらに効果を高めることができる。
コアの摂動の方向が傾けられているので、反射光がコア
外に放出され、反射光強度を低減することができる。こ
のため光通信システムにおいて、アイソレータなどの高
価な装置を省略、あるいは精度が低い低価格のものを用
いることができる。また、従来の反射型グレーティング
と比較して阻止帯域幅を広くすることができるので、素
子長を短くすることができ、コンパクト化を図ることが
できる。また長ピッチから短ピッチに段階的に変化する
チャープトグレーティングを採用し、長ピッチ側から光
を入射するようにすると、短波長側の反射光強度を低減
することができ、さらに効果を高めることができる。
【図１】 本発明の反射型光ファイバグレーティングの
製造方法例を示す平面図である。
製造方法例を示す平面図である。
【図２】 本発明の反射型光ファイバグレーティングの
一例を示す説明図である。
一例を示す説明図である。
【図３】 図２に示す反射型光ファイバグレーティング
のコアに形成されたグレーティング部を示す説明図であ
る。
のコアに形成されたグレーティング部を示す説明図であ
る。
【図４】 チャープトグレーティングの動作を説明する
説明図である。
説明図である。
【図５】 第１の製造例において、短ピッチ側から光を
入射した場合の透過スペクトルと反射スペクトルを示す
グラフである。
入射した場合の透過スペクトルと反射スペクトルを示す
グラフである。
【図６】 第１の製造例において、長ピッチ側から光を
入射した場合の透過スペクトルと反射スペクトルを示す
グラフである。
入射した場合の透過スペクトルと反射スペクトルを示す
グラフである。
【図７】 第２の製造例の反射型光ファイバグレーティ
ングの透過スペクトルと反射スペクトルを示すグラフで
ある。
ングの透過スペクトルと反射スペクトルを示すグラフで
ある。
【図８】 図８（ａ）〜（ｃ）は光ファイバグレーティ
ングの製造方法の一例を示した説明図である。
ングの製造方法の一例を示した説明図である。
１…光ファイバ、１４…グレーティング部、１４ａ…屈
折率の変化。
折率の変化。
Claims (2)
- 【請求項１】 光導波路のコアの長さ方向に、周期的な
コアの摂動が形成されてなり、 前記周期的なコアの摂動の方向は、前記コアの軸方向に
対して０．１〜１０度の範囲で傾けられていることを特
徴とする反射型光導波路グレーティング。 - 【請求項２】 前記コアの摂動のピッチは、光の入射側
が長ピッチで、コアの長さ方向にそってこのピッチが段
階的に短くなっていくチャープトピッチであることを特
徴とする請求項１記載の反射型光導波路グレーティン
グ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9244439A JPH1184117A (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 反射型光導波路グレーティング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9244439A JPH1184117A (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 反射型光導波路グレーティング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1184117A true JPH1184117A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17118679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9244439A Pending JPH1184117A (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 反射型光導波路グレーティング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1184117A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275989A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-15 | Alcatel | Method for imprinting slanted Bragg gratings into optical fibers and optical fibers produced by such method |
| WO2003007032A1 (fr) * | 2001-07-10 | 2003-01-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif a reseau de diffraction de guide d'ondes optiques et procede de fabrication correspondant |
| US6766080B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical waveguide type defraction grating device and a method of manufacturing thereof |
| JP2004220008A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-08-05 | Kyocera Corp | 体積型位相格子とその製造方法及びそれを用いた光モジュール及び半導体レーザモジュール |
| WO2004086821A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Kyoto University | 発光素子及び有機エレクトロルミネセンス発光素子 |
| US6836418B2 (en) | 2000-06-19 | 2004-12-28 | Fujikura Ltd. | Slant short-period grating |
| JP2013097015A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 光ファイバー加工用位相マスクおよびその製造方法 |
| JP2015194658A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 富士通株式会社 | 半導体光導波路装置 |
-
1997
- 1997-09-09 JP JP9244439A patent/JPH1184117A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836418B2 (en) | 2000-06-19 | 2004-12-28 | Fujikura Ltd. | Slant short-period grating |
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| WO2003007032A1 (fr) * | 2001-07-10 | 2003-01-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif a reseau de diffraction de guide d'ondes optiques et procede de fabrication correspondant |
| US6766080B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical waveguide type defraction grating device and a method of manufacturing thereof |
| JP2004220008A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-08-05 | Kyocera Corp | 体積型位相格子とその製造方法及びそれを用いた光モジュール及び半導体レーザモジュール |
| JP4514448B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2010-07-28 | 京セラ株式会社 | 体積型位相格子とその製造方法及びそれを用いた光モジュール及び半導体レーザモジュール |
| WO2004086821A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Kyoto University | 発光素子及び有機エレクトロルミネセンス発光素子 |
| US8704253B2 (en) | 2003-03-25 | 2014-04-22 | Rohm Co., Ltd. | Light-emitting device and organic electroluminescence light-emitting device |
| JP2013097015A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 光ファイバー加工用位相マスクおよびその製造方法 |
| JP2015194658A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 富士通株式会社 | 半導体光導波路装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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