TW550400B - Optical wave guide tube diffraction grid device and manufacturing method for the same - Google Patents

Optical wave guide tube diffraction grid device and manufacturing method for the same Download PDF

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TW550400B
TW550400B TW091115062A TW91115062A TW550400B TW 550400 B TW550400 B TW 550400B TW 091115062 A TW091115062 A TW 091115062A TW 91115062 A TW91115062 A TW 91115062A TW 550400 B TW550400 B TW 550400B
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Taiwan
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optical waveguide
grating element
index modulation
optical axis
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TW091115062A
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Masaki Ohmura
Masakazu Shigehara
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Sumitomo Electric Industries
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Description

550400 五、發明說明(1 ) 【技術領域】 本發明爲有關一種順著光波導體的長度方向形成折射率 調變部之光波導管繞射格柵元件及其製造方法。 【背景技術】 光波導管繞射格柵元件是在光波導體(例如光纖)中,順 著其長度方面的適及於所定範圍形成折射率調變部者。通 常的光波導管繞射格柵元件中,垂直於折射率等位面(在折 射率調變部中的折射率成爲等位之面)的直線是平行於光波 導管體的光軸。在此情形中,設折射率調變周期爲λ,在 光波導體的折射率調變部之平均有效折射率爲nave時,此 光波導管繞射格柵元件會以選擇性的將可滿足式λ =2nave Λ 所表示的布雷格條件式之反射波長λ的光反射,並使其他 的光透射,在此折射率調變部所反射的反射波長λ的光會 在光波導體中,向與入射時相反的方向傳導回去。 相對的,有一種其垂直於折射率等位面的直線是不平行於 波導體的光軸之光波導管繞射格柵元件(以下稱傾斜型繞射 格柵元件)爲眾所周知者(例如參照文献「荷馬等氏所著:超 窄帶的光纖側面分光濾光器"歐洲光學通信硏究會’1 99 8年, 第 137-138 頁;M.J.Holmes,et al·,"Ultra Narrow-Band Optical Fibre Sidetap F i 11 e r sM E C 0 C19 8 , P P . 1 3 7 - 1 3 8 ( 1 9 9 8) 」)。第1 A圖及第1 B圖是從未的傾斜型繞射光柵元件之 說明關。第1 A圖是傾斜型繞射格柵元件的,在包含光軸的 面所切斷之折面圖。第1 B圖是在垂直於光軸的面所切斷之 斷面圖,在此圖所示的從未之傾斜型繞射格柵元件9是在 550400 五、發明說明(2) 持有高折射率的核心領域91及低折射率的包層領域92之 光纖90中,在其核心領域的順著長度方向之適及於所定 範圍形成折射率調變部93者。即,在折射率調變部93中 的垂直於折射率等位面L之直線A並不平行於光纖90的 光軸(圖中的X軸),直線A與光軸所形成的角度0不等於 0。在此場合中,設順著直線A的折射率調變周期爲Λ, 在折射率調變部93的平均有效折射率爲nave時,此傾斜 型繞射格栅元件9會使可滿足式λ =2naveA/sin0所表示 的布雷格式之反射波長λ的光,以選擇性的反射,並使其 他的光透射。在此折射率調變部93所反射的反射波長λ 的光,並不會在光纖90內傳導,而會放射到光纖90的外 部’即,此傾斜型繞射格柵元件9是具備低反射的損失濾 光器之作用。因而,傾斜型繞射格柵元件9是適合於作爲 例如要使光纖放大器的增益均衡的增益均衡器之用。 【發明欲解決之問題】 然而’從來的傾斜型繞射格柵元件9的損失特性是持有 偏振波相關性,即,在於持有平行於直線Α與光軸所形g 的偏角Μ(第1A圖及第1B圖中的xy平面)的偏振波面之偏 振波模態’與持有垂直於偏角面Μ的偏振波面之偏振波模 態之間’其損失特性是有所不同。 於是·’爲了要減低這種偏振波相關損失,例如可考慮將 從未的傾斜型繞射格柵元件以光軸爲中心加以扭轉,以使 偏角而_著長度方向旋轉之構成。又,也可考慮將多數的 折射率調變部加以連接,並使其各個的偏角面在順著長度 五、發明說明(3) 方向爲各不相同之構成者。以此構成時,在長度方向的某 一位置及其他位置各1個之中,偏振波相關損失互相抵消 ,而可減低偏振波相關損失。 然而,要將傾斜型繞射格柵元件扭轉時,由於光纖是由 玻璃所製成,因而很脆弱,要減低偏振波相關損失時,折 射率調變部需要很長。又,要連接多數的折射率調變部時 ,需要有熔接用的長度,因而折射率調變部在整體上要加 長。無論那種方式,從來的傾斜型繞射格柵元件並不能在 短小長度中減低偏振波相關損失。 本發明乃爲解決上述問題點,目的是在於提供一種光波 導管繞射格柵元件(傾斜型繞射格柵元件)及其製造方法者。 【發明之解決手段】 本發明的光波導管繞射格柵元件之特徵係包含:(1)順著 光波導體的長度方向形成N(N是2以上的整數)個折射率調 變部;(2)垂直於N個折射率調變部的各折射率等位面的各 直線並不平行於光波導體的光軸;(3)垂直於N個折射率調 變部的各折射率等位面之直線與光波導體的光軸所形成的 各偏角面並不互爲一致;且,0)N個折射率調變部中任意 兩個折射率調變部的各所形成區域相互之間,至少有一部 分重疊者。 本發明的光波導管繞射格柵元件的製造方法之特徵是包 含:(1)在順著光波導體的光軸方向,以使垂直於其折射率 等位面的直線不會平行於光波導體之光軸的,依序形成 N(N是2以上的整數)個的折射率調變部;(2)於形成第 550400 五、發明說明(4 ) n(n是2以上N以下的整數)個折射率調變部之際,使垂直 於其折射率等位面的直線與光波導體的光軸所形成之偏角 面不會和先前所形成的第1個〜第(η-1)個折射率調變部的 各偏角面中任一偏角面成爲一致;且,(3)使Ν個折射率調 變部任意兩個折射率調變部的各形成區域相互相互之間, 至少莉一部重疊的;製造光波導管繞射格柵元件者。 本發明的光波導管繞射格柵元件,及由本發明的光波導 管繞射格柵元件製造方法所製造的光波導管繞射格柵元件 是形成有Ν個折射率調變部,而垂直於各折射率調變部的 折射率等位面之直線並不平行於光波導體的光軸,各折射 率調變部的偏角面,並不互爲一致,任意兩個折射率調變 部的各形成區域相互之間,至少有一部分重疊者。以如此 構成時,光波導管繞射格柵元件會成爲短小的,其偏振波 相關損失己被減低者。 又,本發明的光波導管繞射格柵元件的特徵是其Ν個折 射率調變部的各偏角面足以光波導體的光軸爲中心,以每 隔1 8 ϋ度/Ν逐步錯開者。本發明的光波導管繞射格柵元件 製造力法的特徵是使其Ν個折射率調變部的各偏角面以光 波導體的光軸爲中心,以每隔1 80度/Ν逐步錯開的,製造 光波導管繞射格柵元件者。在此情形中,光波導管繞射格 柵元件會成爲其偏振波依賴損失是被有效率的減低者。 又,本發明的光波導管繞射格柵元件的特徵是其Ν個折 射率調變部的各偏角面是以光波導體的光軸爲中心,以每 隔3 60度/Ν逐步錯開者。本發明的光波導管繞射格柵元件 製造力法的特徵是使其Ν個折射率調變部的各偏角面以光
五、發明說明(5) 波導體的光軸爲中心,以每隔360度/N逐步錯開的,製造 光波導管繞射格栅元件者。如此以每隔3 60度/N錯開者 與上述以每隔180度/N錯開者比較時,可使光波導管繞射 格柵元件的偏振波依有損失更有效率的減低。又,N是可 爲奇數,但以偶數爲理想。N爲偶數時,其偏角面只相差 180°的成對折射率調變部各所持有的,由於非軸對稱性所 引起之雙折射性會相抵消,因此,也可使光波導管繞射格 柵元件成爲其偏振波依存性是被更有效率的減低者。 又,本發明的光波導管繞射格柵元件的特徵是,其N個 折射率調變部中,垂直於各折射率等位面的直線與光波導 體的光軸所形成的各角度是互爲相同,其在順著光波導體長 度方向的各形成區域之長度是互爲相同者,其各折射率調變 周期是互爲相同,且其各折射率調變振幅是互爲相同者。 本發明的光波導管繞射格柵元件製造方法之特徵是於形成 N個各折射率調變部之際,使其各垂直於折射率等位面的 直線與光軸所形成的角度互爲相同,順著光波導體的長度方 向之形成區域的長度互爲相同,折射率調變周期互爲相同 ,且,折射率調變振幅互爲相同者。在此情形中,光波導 管繞射格柵元件也會成爲其偏振波相關損失是被有效率的 減低者。 又,本發明的光波導管繞射格柵元件之特徵是在透射損 失爲最大的波長時,其偏振波相關損失是在透射損失最大 値的1/10以下者。在此情形時,光波導管繞射格柵元件很 適合於應用在光通信領域中被要求其偏振波依賴損失要小 550400 五、發明說明(6 ) 的光學裝置(或其一部分)上。 又’本發明的光波導管繞射格柵元件製造方法的特徵是 一面監視透射損失,一面形成N個的各折射率調變部者。 或一面監視偏振波相關損失,一面形成N個的各折射率調 變部者。在此情形時,所製造的光波導管繞射格柵元件可 成爲其偏振波相關損失是被有效率的減低者。 【發叨之最佳實施形態】 以下,參照圖面,評細的說明本發明之實施形態。又, 在圖面說明中,同一要素是附與同一符號,省略其重複說 明。 第2圖是本實施形態的光波導管繞射格柵元件(傾斜型繞 射格桐元件)1之說明圖。在此圖中是表示在包含光軸的面 所切斷之斷面圖及在垂直於光軸的面所切斷之斷面圖。此 圖所示的本實施形態之傾斜型繞射格柵元件1是在順著光 波導體的光纖1 〇之長度方向,形成N(N是2以上的整數)個 的折射率調變部13^1 3N。光纖10是以石英玻璃爲主要材 料,而包括添加Ge02的核以區域1 1,和包圍著該核心區 域1 1的包層區域1 2。 在各折射率調變部13„(ιι是1以上N以下的任意整數) 中,其折射率成爲等位的折射率等位面以Ln表示,垂直 於折躬率等位面Ln並與光纖1 0的光軸(X軸)相交之直線 以A,,及示,直線A,,與光軸所形成的角度以0 „表示,直線 An與光軸所形成的偏角面以Μη表示。 各折射率調變部1 中,其直線Αη並不平行於光軸, 550400 五、發明說明(7) 直線An與光軸所形成的角度0 „並不等於〇。即,各折射 率調變部1 3 n是順著只對光軸成角度0傾斜的直線A„,以 周期Λ n的折射率調變形成在核心區域1 1者。又,各折射 率調變部1 3 η的偏角面Μ „是互不成爲一致者。即,Ν個的 折射率調變部1 3 1〜1 3 Ν中,取其任意兩個折射率調變部 13„1、13„2時,其偏角面Μη1與偏角面Μ„2並不成爲一致 0 Ν個的折射率調變部1 3 !〜1 3 ν中,任意兩個折射率調變 部1 3 „ 1、1 3 η 2的各形成區域相互之間。至少有一部分是重 疊者。在圖中’例如折射率調變部1 3 !的形成區域是和折 射率調變部1 3 2的形成區域有一部分的重疊,也和折射率 調變部133的形成區域有一部分的重疊,又,也和折射率 調變部1 3N的形成區域有一部分的重疊。又,N個折射率 調變部13^1 3N的各形成區域是以全部成爲一致者爲理想。 如此的,在本實施形態的傾斜型繞射格柵元件1中,是 形成N個的折射率調變部13^1 3N,各折射率調變部I3n 的角度0 η不等於〇,各折射率調變部1 3n的偏角面Μη互 不成爲一致,任意兩個折射率調變部1 3Ν!、1 3Ν2的兩形成 區域相互之間至少有一部分是重疊者。以如此構成的傾斜 型繞射格柵元件1的長度是很短,其偏振波相關損失是已 被減低者。 又,Ν個折射率調變部的各偏角面Μ!〜ΜΝ是以 光纖1 〇的光軸爲中心,以每隔1 80度/Ν逐步錯開者爲理 想。例如Ν = 2時,偏角面Μ!與偏角面Μ2是互成正交。又
550400 五、發明說明(8 ) ’例如N-3時’偏角面Μ 1〜M3是以光纖1 0的光軸爲中心 ’每隔60度錯開者。以如此配置偏角面Ml〜MN時,傾斜 型繞射格柵元件1是會成爲其偏振波相關損失是被有效率的 減低者。 又,Ν個折射率調變部π 1〜1 3Ν中,其各直線Αη與光軸 所形成的角度β „是以互爲相同,其順著光纖1 〇長度方向 的形成區域之長度D„是以互爲相同,折射率調變周期是以 互爲相同,且,折射率調變振幅是以互爲相同者爲理想。 以如此的形成各折射率調變部1 3 n時,傾斜型繞射格柵元 件1是會成爲其偏振波相關損失是被有效率的減低者。 又’本實施形態的傾斜型繞射格柵元件1是以在透射損 失爲最大的波長時,其偏振波相關損失爲透射損失最大値 的1/10以下者爲理想。這種傾斜型繞射格柵元件1是很適 合於應用在光通信領域中被要求其偏振波相關損失要小的光 學裝置(或其一部分)上,例如很適合於作爲要使光纖放大 器的增益均衡化的增益均衡器之用。 接著說明本實施形態的光波導管繞射格柵元件(傾斜型繞 射格柵元件)1之製造方法,第3圖及第4Α圖〜第4D圖是 本實施形態的光波導管繞射格柵元件製造方法之說明用圖。 第3圖是斜視圖,第4 Α圖〜第4 D圖是在垂直於光軸的面 所切斷之斷面圖。 首先,準備光纖1 0,相位格柵遮罩1 20及光源1 30。光纖 10是如上述的,以石英玻璃爲基本材料,而包括添加Ge02 的核心區域1 1,和包圍著該核心區域Π的包層區域1 2者。 -10- 550400 五、發明說明(9) 相位格柵遮罩1 20是在石英玻璃平板的一面上,形成由周期 2 Λ的僧狀凹凸所構成之相位格柵者。光源〗2 〇是可輸出 使光纖1 0的核心區域1 1激發折射率變化的波長之光(如下 期折躬率變化激發)者,例如可使用可輸出波長248nm雷射 光作爲折射率變化激發光之用的Ki.F準分子雷射光源。 然後’如第3圖所示,將相位格柵遮罩丨2〇配置在光纖 1 0的旁邊,使其形成相位格柵的面面對於光纖1 〇。又,此 時,相位格柵遮罩1 20相位格柵之槽方向是只對垂直於光纖 1 〇的光軸之面成角度0 η的傾斜。在於將兩者以如此配置 之狀態下,使光源1 3 0所輸出的折射率變化激發光UV以 垂直的照射於相位格柵遮罩1 20上。隨著此折射率變化激 發光U V的照射,由於相位格柵遮罩1 2 〇的作用而產生+ 1次繞射光和- 1次繞射光,這些+ 1次繞射光與- 1次繞 射光會互相干涉,而產生周期Λ的干涉條紋。在光纖10 的添加Ge02之核心區域1 1中,其折射率會對應於干涉條 紋在各位置的折射率變化激發光之能量大小而上升,由此 而形成折射率調變部1 3 !。此折射率調變部1 3 1是如設垂 直於其折射率等位面L!且與光纖1 0的光軸相交之直線爲 A!時,該直線A!與光軸所形成的角度爲0 1,直線A!與 光軸所肜成的偏角面Μ |是平行於相格柵遮罩1 20的面者(參 照第3圖及第4 Α圖)。 如此的,在第4 A圖之配置狀態下,使折射率變化激發 光UV光照射一定時間,就可形成第1個折射率調變部1 3 ! 。形成後,中斷折射率變化激發光UV的照射,在其間使 -11- 550400 五、發明說明(1〇 ) 光纖1 0以其光軸爲中心轉動一定角度’成爲第4 B圖的 配置狀態。接著,在第4 B圖的配置狀態下,使折射變化 激發光UV只照射一定時間’就可形成第2個折射率調變 部1 3 2。如此即形成的第2個折射率調變部1 3 2是如設垂 直於其折射率等位面L2且與光纖1 0的光軸相交之直線爲 A2時,該直線A 2與光軸所形成的角度爲0 2 ’直線A2與 光軸所肜成的偏角面M 2是平行於相位格柵遮罩1 2 0的面 者。第2個折射率調變部1 3 2的偏角面M2與先前所形成 的第1個折射率調變部1 3 1之偏角面Μ 1並不一致。 又,於第2個折射率調變部1 32形成後,中斷折射率變 化激發光UV的照射,在其間使光纖1 0以其光軸爲中心 轉動一定角度,成爲第4 C圖的配置狀態。接著,在第4 C圖的配置狀態下,使折射率變化激發UV只照射一定時 間,就可形成第3個折射率調變部1 3 3。如此所形成的第 3個折射率調變部133是如設垂直於其折射率等位面L3且 與光纖1 〇的光軸交之直線爲A3時,該直線A3與光軸所 形成的角度爲0 3,直線A3與光軸所形成的偏角面M3是 平行於相位格柵遮罩1 2 0的面者。第3個折射率調變部 1 33的偏角面M3與先前所形成的第1個折射率調變部! 3 i 之偏角面Μ】,並不一致,且,與光前所形成的第2圖折 射率調變部]3 2的偏角面μ2也不一致。 以下’以同樣的方法,逐步形成第4個〜第Ν個的折射 率調變部134〜1 3Ν。於形成第ν個折射率調變部13Ν之際 ,在第4 D圖的配置狀態下,使折射率變化激發光uv只 -12- 550400 五、發明說明(11) 照射一定時間,就可形成第N個折射率調變部1 3N。如此 所形成的第N個折射率調變部1 3N是如設垂直於其折射率 等位面LN是與光纖1 0的光軸相交之直線爲AN時,該直 線A N與光軸所形成的角度爲θ N,直線A 3與光軸所形成 的偏角面MN是平行於相位格柵遮罩1 20的面者。第N個 折射率調變部1 3N的偏角面MN與光前所形成的第1個〜第 (N-1)個的折射率調變部的偏角面中任 一面部不一致。 又,相位格柵遮罩1 2 0的位置如保持固定時,各0 „是 全部都爲同一値,但,如使相位格柵遮罩1 2 0在其面上轉 動時,可使各β n爲不相同者。又,如使用同一個相位格 柵遮罩120時,可使在各折射率調變部13„中的順著直線 Α„方向之折射率調變部同期部成爲同一値,但,如更換 爲不冋相位格珊周期的相位格柵遮罩時,可使在各折射率 調變部1 3 η中的順著直線Αη方向之折射率調變部成爲不 相同者。 如此的’在本實施形態之光波導管繞射格柵元件製造方 法中,是將Ν個的折射率調變部1 3 !〜1 3 Ν,在順著光纖1 〇 的長度方向’使其垂於折射率等位面L„的直線All不平行 於光纖1 0之光軸的(即,角度0 n # 0 ),逐步形成之。又, 於形成第η個折射率調變部1 3 n之際,使其偏角面μ n與光 前所形成的第1個〜第(η-1)個的折射率調變部1 3 !〜;1 3 之 各個偏角面Μ !〜M n -!中任一面都不一致者。又,N個折射 率調變部1 3 !〜1 3 N中,任意兩個折射率調變部的各形成區 550400 五、發明說明(12) 域相互之間是形成爲至少有一部分重疊者。以如此的製成 本實施形態之傾斜型繞射格柵元件。 尤其是在第(η-υ個折射率調變部13 的形成後,使光 纖1 〇以其光_爲中心轉動一定角度1 80/N,以形成第η 個折射率調變部1 3η者爲理想。以如此製成的傾斜型繞射 格柵元件1中,其Ν個折射率調變部13^1 3Ν的各偏角面 Μ 是以光纖1 0的光軸爲中心,每隔1 80度/Ν逐步錯 開者,因而,全成爲其偏振波相關損失是已被有效率的減 低者。 又,於形成各折射率調變部1 3„之際,使垂直於折射率 等位面L„的直線An與光纖1 〇的光軸所形成的角度β η互 爲相同,順著光纖1 0的長度方向之形成區域的長度D„互 爲相同,折射率調變周期互爲相同,且折射率調變振幅互 爲相同者爲理想。以如此所製造的傾斜型繞射格柵元件1 會成爲其偏振波相關損失是已被有效率的減低者。 又,於形成各折射率調變部1 3 „之際,對製造途中的傾 斜型繞射格柵元件1之透射損失或偏振波相關損失加以監 視者爲理想。由此監視時,所製造的傾斜型繞射格柵元件 1會成爲其偏振波相關損失是已被有效率的減低者。 接著說明本實施形態的光波導管繞射格柵元件(傾斜型 繞射格《元件)1及其製造方法之實施例,在本實施例中, 光纖〗0是不僅在其核心區域1 1,也在包層區域1 2係加 Ge02 t。相位格柵遮罩1 20不是恆定周期者,而是順著 垂直於槽方向的方向,以周期性的逐漸變化,其中心周期 -14- 550400 五、發明說明(13) 爲1 ·〇6 5 0μηι,周期變化率爲1 〇.〇nm/cn]者。光源1 30是使 用可輸出波長24 8nm的雷射光,以作爲折射率變化激發 光之川的KrF準分子電射光源。 又,本實施例所製造的傾斜型繞射格柵元件1是具有兩 個折射率調變部13!、132者。兩個折射率調變部13】、132 各個的形成區域之長度爲5mm,並形成爲相互全部重疊者 。折射率調變部13!的偏角面Μι與折射率調變部132的偏 角面M2是成爲互爲正交者。 本實施例的製造方法是,首先形成第1個折射率調變部 13!,然後,在折射率變化激發光UV的照射中斷期間, 使光纖1 〇以光軸爲中心只轉動90度,接著,形成第2個 折射率調變部1 32。又,在分別形成兩個折射率調變部 1 3 !、1 3 2之際,對製造途中的傾斜型繞射格柵元件1之透 射損失加以監視。 本實施例中,在透射損失爲最大的波長時,其透射損失 的目標値是訂在1 dB。而,於形成第1個折射率調變部 之際,所監視的透射損失到達目標値的1/2 (0.5 dB)之 時刻,中斷折射率變化激發光UV的照射。又,形成接下 去的第2個折射率調變部1 3 2之際,所監視的透射損失到 達目標値(1 dB)之時刻,終止折射率變化激發光UV的照 射。第5 A圖是在於第1個折射率調變部1 3 !的形成結束 時刻之透射特性圖。第5 B圖是在於第2個折射率調變部 1 32的形成結束時刻之透射特性圖。如此圖所示’本實施 例的傾斜型繞射格柵元件1的透射損失之最大値在第1個 -1 5- 550400 五、發明說明(14 ) 折射率調變部1 3 !的形成結束時刻爲〇. 5 dB,在第2個折 射率調變部1 32的形成結束時刻爲1 .〇dB。 第6 A圖是本實施例的傾斜型繞射格柵元件之透射特性 圖,第6 B圖是本實施例的傾斜型繞射格柵元件之偏振波 相關的損失特性圖。又,第7 A圖是比較例的傾斜型繞射 格柵元件之透射特性圖,第7 B圖是比較例的傾斜型繞射 格柵元件之偏振波相關損失特性圖。在此,比較例的傾斜 型繞射格柵元件是指無多數折射率調變部的形成區域之重 疊,而只有一個折射率調變部者。 從第6 A圖與第7 A圖的比較得知,本實施例的傾斜型 繞射格柵元件及比較例的傾斜型繞射格柵元件兩者的透射 光譜之形狀是互爲相似,透射損失的最大値都是在〇.6dB 程度。但,從第6 B圖與第7 B圖的比較得知,比較例的 傾斜型繞射格柵元件之偏振波相關損失的最大値是〇. 1 2 5dB 程度,而相對的,本實施例的傾斜型繞射格柵元件之偏振 波相關損失的最大値是0.03 dB程度。本實施例的傾斜型繞 射格柵元件之偏振波相關損失最大値如與比較例的傾斜型 繞射格柵元件之偏振波相關損失最大値相較時,約爲其! /4 ’又如與本實施例的傾斜型繞射格柵元件的透射損失最大 値相較時,約爲其1/20。 第8圖是另一實施例的光波導管繞射格柵元件(傾斜型 繞射格柵元件)2之說明圖。此是表示在包含光軸的面所切 斷之斷面圖,及在垂直於光軸的面所切斷的斷面圖。此圖 所示的本實施例之傾斜型繞射格柵元件2是順著光波導體 的光纖20之長度方向,形成Ν(Ν是2以上的整數)個的折射率 -1 6 - 550400 五、發明說明(15) 調變部23r23N。光纖20是以石英玻璃爲基本材料,而包括添 加Ge02的核心區域21和包圍著該核心區21的包層區域21。 各折射率調變部23n(ri是1以上N以下的任意整數)中, 設其折射率成爲等位的折射率等位面爲Ln,垂直於折射率 等位面Ln且與光纖20的光軸(X軸)相交的直線爲An,直線 An與光軸所形成的角度爲0 n,直線An與光軸所形成偏角面 爲Μη。有關各折射率調變部23n的形成區域、折射率等位面 Ln、直線An及角度0 n各個之內容,是和先前所說明相同。 此傾斜型繞射格柵元件2的特徵爲其各折射率調變部23n 偏角面叱是以光軸爲中心,以每隔360度/N逐步錯開之 點者。又,在圖中,是設定N = 4。在此場合中,由於偏角 面互爲只相差180度的折射率調變部23 i、233各所持有的 、由非軸對稱性所引起之雙折射性會相抵消,因而由此事 ,也可使光波導管繞射格柵元件2成爲其偏振波相關損失 是被更有效率的減低者。又,在此所稱的非軸對稱性是指光 纖20受到折射率變化激發光的照射所形成的折射率調變部 231中,其在於折射率變化激發光的入射側的折射率上升會 增大之事者。因而,使折射率變化激發光從光纖20的互爲 相反的方向照射,以分別形成折射率調變部23 1、233,就可 使各個的由非軸對稱性所引起之雙折射性會相抵消。 此傾斜型繞射格柵元件2在透射損失爲最大的波長時, 其偏振波相關損失也要在透射損失最大値的1/10以下者 爲理想。這裡傾斜型繞射格柵元件2也很適合於應用在光 通信領域中被要求其偏振波相關損失要小的光學裝置(或 其一部分)上,例如很適合於作爲要使光纖放大器的增益 均衡化的增益器之用。 -17- 550400 五、發明說明(π) 第9 A圖〜第n b圖是分別表示3種類的傾斜型繞射格 柵元件/之透射率T及偏振波相關損失PDL各個的波長相關 性曲線圖。第9 A圖及第9 B圖是只從一方向照射折射率 iH匕激發光’以形成〗個折射率調變部的傾斜型繞射格柵 元件之情形。第1 〇 A圖及第1 〇 B圖是從相差90度的兩 方向照射·折·射率變化激發光,以形成兩個折射率調變部的 傾斜型繞射格柵元件1之情形。第1 1 A圖及第1 1 B圖是 從每相隔90度的4方向照射折射率變化激發光,以形成4 個折射率調變部的傾斜型繞射格柵元件2之情形。 在傾斜型繞射格柵元件1及傾斜型繞射格柵元件2各個 之中’其各折射率調變部是形成爲重疊者。 對第9 A圖、第1 〇 a圖、及第1 1 A圖加以比較時得知 ’ 3種類的傾斜型繞射格柵元件各個的透射率τ之波長相 關性是大致相同,一方面對第9 B圖、第10 B圖、及第 1 1 B圖加以比較時得知,只形成1個折射率調變部的傾 斜型繞射格柵元件之偏振波相關損失PDL是高到0.1 27dB ’而相對的’傾斜型繞射格栅元件1的偏振波相關損失 PDL是小到0.023,傾斜型繞射格柵元件2的偏振波相關 損失PDL是更小到〇.〇i6dB。 【發明之效果】 如上的詳細說明,依本發明的光波導管繞射格柵元件時 ,其係形成有N(N是2以上的整數)個的折射率調變部,垂 直於各折射率調變部的折射率等位面之直線並不平行於光 波導體的光_,各折射率調變部的偏角面並不互爲一致, 且任意兩個折射率調變部的各形成區域相互之間是至少有 550400 五、發明說明(17) 一部分重题者。由如此構成的光波導管繞射格柵元件的長 度是很短,且,會成爲其偏振波相關損失是已被減低者。 【附圖簡單說明】 第1 A圖及第1 B圖:從來的傾斜型繞射格柵元件之說 明圖。 第2圖:實施形態的光波導管繞射格柵元件(傾斜型繞 射格柵元件)之說明圖。
第3圖:本實施形態的光波導管繞射格栅元件製造方法 之說明用斜視圖。 第4 A圖、第4 B圖、第4 C圖及第4 D圖:本實施形 態的光波導管繞射格栅元件製造方法之說明用斷面圖。 第5 A圖及第5 B圖:本實施例的光波導管繞射格柵元 件(傾斜型繞射格柵元件)之透射特性圖。第5 A圖是在第 1個折射率調變部的形成結束時刻之透射特性圖。第5 B 圖是在第2圖折射率調變部的形成結束時刻之透射特性圖。
第6A圖及第6B圖:分別本實施例的光波導管繞射格 栅元件(傾斜型繞射格柵元件)之透射特性圖及偏振波相關 損失特性圆。 第7A圖及第7B圖:分別表示比較例的光波導管繞射 格柵元件(傾斜型繞射格柵元件)之透射特性圖及偏振波相 關損失特性圖。 第8圖:另一實施形態的光波導管繞射格柵元件(傾斜 型繞射格栅元件)之說明圖。 第9 A圖及第9 b圖:分別表示從單一方向照射折射率
550400 五、發明說明(18) 變化激發光,以形成1個折射率調變部的傾斜型繞射格柵 元件之透射率T及偏振波相關損失PDL各個的波長相關 性曲線關。 第1 0 A圖及第1 ο B圖:從只相差9 0度的兩方向照射 折射率變化激發光,以形成2個折射率調變部的傾斜型繞 射格柵元件1之透射率T及偏振波相關損失PDL各個加 波長相關性曲線圖。 第Π A圖及第1 1 B圖:分別從每相隔9 0度的4方向 照射折射率變化激發光,以形成4個折射率調變部的傾斜 型繞射格柵元件2之透射率T及偏振波相關損失pDL各 個的波長相關性曲線圖。 符號說明 1、2 光波導管繞射格柵元件(傾斜型繞射格柵元件) 10 \ 20 光纖 1 1、2 1 核心區域 12、22 包層區域 1 3 1 ~ 1 3 μ 折射率調變部 23 i〜23N 折射率調變部 120 相位格柵遮罩 130 光源 Αι 〜An 垂直於折射率等位面的直線 D 1 〜D n 折射率調變部的形成區域之長度 L i 〜L n 折射率等位面 M i 〜M n 直線與光軸所形成的偏角面 0 1 〜0 N 直線與光軸所形成的角度 UV 折射率變化的激發光 -20-

Claims (1)

  1. 550400 六、申請專利範圍 1. 一種光波導管繞射格柵元件,包含: 順著光波導體的長度方向形成N ( N是2以上的整數) 個折射率調變部;垂直於上述N個折射率調變部的各折 射率等位面之直線並不平行於上述光波導體的光軸; 垂直於上述N個折射率調變部的各折射率等位面之直 線與上述光波導體的光軸所形成的各偏角面並不互爲一 致;以及 上述N個折射率調變部中任意兩個折射率調變部的各 形成區域相互之間,至少有一部分重疊者。 2 .如申請專利範圍第1項之光波導管繞射格柵元件,其中 上述N個折射率調變部的各偏角面是以上述光波導體 的光軸爲中心,以每隔180度/N逐步錯開者。 3 .如申請專利範圍第1項之光波導管繞射格柵元件,其中 上述N個折射率調變部的各偏角面是以上述光波導體 的光軸爲中心,以每隔360度/N逐步錯開者。 4 .如申請專利範圍第1項之光波導管繞射格柵元件,其中 上述N個折射率調變部之各個,垂直於其各折射率等位面 的直線與上述光波導體的光軸所形成的各角度是互爲相 同,其在順著上述光波導體長度方向的各形成區域之長 度是互爲相同,其各折射率調變周期是互爲相同,且, 其各折射率調變振幅是互爲相同者。 5 .如申請專利範圍第1項之光波導管繞射格柵元件,其中 在透射損失爲最大的波長時,其偏振波相關損失是透 -21 - 550400 六、申請專利範圍 射損失最大的値的約1 /1 〇以下者。 6 . 一種光波導管繞射格概兀件之製造方法,包含: 順著光波導體的長度方向,以使垂直於其折射率等位 面的直線不平行於上述光波導體之光軸般地依序形成 N(N是2以上的整數)個折射率調變部; 於形成第η (η是2以上N以下的整數)個折射率調變 部之際,使垂直於其折射率等位面的直線與上述光波導 體的光軸所形成之偏角面不會和先前所形成的第1個~ 第(η - 1 )個折射率調變部的各偏角面中任一偏角面成爲 一致;以及 使上述Ν個折射率調變部中任意兩個折射率調變部的 各形成區域相互之間,至少有一部分重疊者。 7 ·如申請專利範圍第6項之光波導管繞射格柵元件製造方 法,其中 上述Ν個的各折射率調變部之偏角面係使其以上述光 波導體的光軸爲中心,每隔180度/Ν逐步錯開者。 8 ·如申請專利範圍第6項之光波導管繞射格柵元件製造方 法,其中 上述Ν個的各折射率調變部之偏角面係使其以上述光 波導體的光軸爲中心,每隔360度/Ν逐步錯開者。 9 .如申請專利範圍第6項之光波導管繞射格柵元件製造方 法,其中 於形成上述Ν個的各折射率調變部之際,使其各垂直 •22- 550400 六、申請專利範圍 於折射率等位面的直線與上述光波導體的光軸所形成的 角度互爲相同,順著上述光波導體長度方向的各形成區 域之長度互爲相同,折射率調變周期互爲相同,折射率 調變振幅互爲相同者。 1 〇 .如申請專利範圍第6項之光波導管繞射格柵元件製造 方法,其中 一邊監視透射損失,一邊各自形成上述N個折射率調 變部者。 1 1 .如申請專利範圍第6項之光波導管繞射格柵元件製造 方法,其中 一邊監視偏振波相關損失’一邊各自形成上述N個折 射率調變部者。 -23-
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