WO2007004339A1 - ブラッググレーティングの構造の同定方法および装置ならびにその作成方法 - Google Patents

ブラッググレーティングの構造の同定方法および装置ならびにその作成方法 Download PDF

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Masanori Hanawa
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University Of Yamanashi
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    • G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
    • G02B6/02185—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations based on treating the fibre, e.g. post-manufacture treatment, thermal aging, annealing

Definitions

  • the present invention relates to a method for identifying the structure of a Bragg grating and an apparatus for producing the same.
  • superlattice fiber bragg grating (hereinafter referred to as superlattice structure FBG) (FBG: Fiber Bragg Grating)
  • FBG Fiber Bragg Grating
  • FIR Finite Impulse for ultra-high speed optical communication
  • the fiber Bragg grating (hereinafter referred to as FBG) is a fiber-type device in which a diffraction grating is formed by applying periodic refractive index modulation to the core of the optical fiber.
  • FBG fiber Bragg grating
  • ⁇ is the refractive index modulation period and n eff is the effective refractive index of the fiber core.
  • a superlattice structure FBG is a device in which a plurality of the above-mentioned diffraction gratings (hereinafter referred to as sub-FBGs) are arranged in series in an optical fiber (that is, with a gap) (see Fig. 2). )
  • the superlattice structure FBG has a comb-shaped reflection characteristic with many peaks as shown in Fig. 7a and 7b. The peak shape of this reflection characteristic is greatly affected. This is the phase difference between reflected light waves caused by the sub-FBG spacing. When the phase difference between reflected light waves of a certain wavelength is 0, the light is intensified, and when the phase difference is ⁇ , they cancel each other.
  • Fig. 7a and Fig. 7b show the characteristics of the superlattice structure FBG fabricated under the same conditions. It has a big impact.
  • the phase difference between reflected light waves can be controlled by controlling the sub-Bragg grating creation position with high precision using a laser interferometer or the like when creating a superlattice Bragg dulling. Complicated and expensive.
  • a simpler method for controlling the phase difference between the reflected light waves is to apply ultraviolet light to the gap between the sub-bragg datings and adjust the optical path length by changing the refractive index. (Refer to Reference 1 below) or a method of adjusting the optical path length by applying heat or stress to the gap when using the device (see Reference 2 below). It was difficult to create and control a complex superlattice structure Bragg-Dalting.
  • the present invention provides a method and apparatus for identifying the structure of a Bragg grating. In this way, the current state of Bragg grating and manufacturing guidelines can be obtained.
  • the present invention also provides a method of creating a superlattice structure Bragg grating having a desired characteristic or structure using the above identification method or apparatus.
  • the method for identifying the structure of a Bragg grating According to the method for identifying the structure of a Bragg grating according to the present invention, light having a substantially constant intensity is generated over a predetermined wavelength range, the light is guided to Bragg grating by an optical circulator, and output from the optical circulator.
  • the measured spectrum of the reflected light of the Bragg grating is observed from the optical spectrum analyzer, and the analysis spectrum of the Fourier analysis model prepared in advance is compared with the measured spectrum.
  • the parameters of the Fourier analysis model are specified so that the difference between these two spectra is minimized.
  • the Bragg grating structure identification device includes a light source that generates light having a substantially constant intensity over a predetermined wavelength range, guides light from the light source to the Bragg grating, and reflects reflected light of the Bragg grating.
  • the light is white in one embodiment, and in other embodiments a variable wavelength light source (light emitting diode, semiconductor laser, other light sources with variable emission wavelength).
  • a variable wavelength light source light emitting diode, semiconductor laser, other light sources with variable emission wavelength.
  • the optical spectrum analyzer is most commonly an optical spectrum analyzer, but when the above-mentioned variable wavelength light source is used, the analyzer can be synchronized with the wavelength scanning of the variable wavelength light source.
  • An optical power meter can be used.
  • the present invention can be applied to a fiber Bragg grating (hereinafter referred to as FBG) in which a Bragg grating is formed in an optical fiber core or a device in which a Bragg grating is formed in a planar optical waveguide.
  • FBG fiber Bragg grating
  • the identification of the structure of the superlattice structure FBG will be described as an example.
  • the present invention since the parameters representing the structure of the superlattice structure FBG can be specified, it is easy to make fine adjustments so that the fabricated superlattice structure FBG has the desired characteristics.
  • a superlattice structure Bragg grating is created by first creating a Bragg grating and then identifying the structure of the Bragg grading created by the above identification method or apparatus. (Characteristics obtained from the same structure) and the desired structure (desired characteristics) are compared, and the Bragg grating structure (physical constants or parameters) is adjusted to reduce the difference. is there.
  • a superlattice structure Bragg grating in which a plurality of sub-Bragg gratings are arranged with gaps in an optical waveguide is prepared once, and the structure of the created superlattice structure Bragg grating is described above.
  • the identification method or device is used for identification, the phase difference between the reflected light waves in the identified structure is determined, and the physical constant of the gap is adjusted so that the calculated phase difference between the reflected light waves becomes a desired value.
  • the physical constants to be adjusted in the gap of the superlattice structure Bragg grating include effective refractive index and optical path length. There are various adjustment methods such as ultraviolet light irradiation, heating, and stress application. In any case, according to this invention, since the structure of the superlattice structure Bragg grating once created is identified, a guideline for adjusting the physical constants is obtained so as to obtain the desired characteristics, and the superlattice having the desired characteristics is obtained. It will be possible to easily create a structural Bragg grating. Brief Description of Drawings
  • Figure 1 is a block diagram showing the overall configuration of the superlattice FBG structure identification device.
  • Figure 2 shows the Fourier analysis model of the superlattice structure FBG.
  • FIG. 3 shows the results of the structure identification experiment.
  • Figure 4 shows the structure identified by the structure identification experiment.
  • Figure 5 shows the structure of the superlattice structure F B G created.
  • Fig. 6a shows the reflection spectrum of the superlattice FBG shown in Fig. 5
  • Fig. 6b shows the reflection spectrum after phase trimming
  • Fig. 6c shows the desired characteristics. Each is shown.
  • Figures 7a and 7b show examples of the reflection characteristics of the superlattice structure F B G, respectively.
  • Fig. 1 shows the overall configuration of the apparatus for identifying the superlattice structure F B G.
  • This identification device consists of a measurement device 1, a processing device 2, and a light source 3.
  • the light source 3 generates continuous light with an almost constant intensity level in a predetermined wavelength range (preferably the wavelength range of light using the superlattice structure FBG whose structure is to be identified).
  • Measuring device 1 includes an optical spectrum analyzer 11. Structure to be identified Superlattice structure The output light from light source 3 enters one end (incident end) of FB G10. The light reflected from the superlattice structure FBG is emitted from the entrance end of the superlattice structure FBG 10, and this emitted light is input to the optical spectrum analyzer 11 where the optical spectrum is measured.
  • an optical circulator 12 is placed between the light source 3 and the superlattice structure FBG 10, and the light from the light source 3 is guided to the incident end of the superlattice structure FBG 10 by the optical circulator 12, and the superlattice structure
  • the output light (reflected light) from the incident end of the FBG 10 is guided to the optical spectrum analyzer 11 through the optical circulator 12.
  • the optical spectrum measured by the optical spectrum analyzer 11 be the measured spectrum i D ( ⁇ ) I 2 .
  • Data representing this measured spectrum is input to the processor 2.
  • the measured spectrum data can be entered online into processor 2, entered via a recording medium such as an optical disk, or entered manually.
  • the processing device 2 is preferably realized by a computer system (personal computer).
  • the functions of the processor 2 are divided into several parts: Fourier analysis calculation function (Fourier analysis calculation part or means) 21, Error calculation function (error calculation part or means) 22, Error gradient calculation function (Error gradient calculation part) Or means) 23 and parameter update function (parameter update unit or means) 24.
  • FIG. 2 shows the Fourier analysis model of the superlattice FBG.
  • the superlattice structure FBG consists of a plurality of sub FBGs arranged discretely in an optical fiber. If the refractive index profile of each sub FBG is hi (t), the impulse response is given by Eq. (2).
  • h (t) ho (t) + hi (t) + ... + h Nrb , _, (t) Equation (2)
  • Hi (t) formula (3)
  • Equation (8) is the speed of light.
  • the parameters representing the structure of the superlattice structure FBG include sub FBG length, sub FBG Bragg wavelength; L b ( 1 ), FBG interval I i, and sub FBG reflectivity A i.
  • the Fourier analysis calculation unit 21 calculates the analysis spectrum ⁇ ( ⁇ ) expressed by Eq. (4) according to the given initial value.
  • the processing device 2 has the following error expressed by the measured spectrum D ( ⁇ ) measured by the optical spectrum analyzer 11 and the analysis spectrum ⁇ ( ⁇ ) calculated by the Fourier analysis calculation unit 21.
  • the above parameters are updated sequentially by the least square method (LMS) algorithm so that the relationship ⁇ is minimized.
  • LMS least square method
  • M is the number of spectral samples.
  • the error calculator 22 uses the measured spectrum data D ( ⁇ ) given from the optical spectrum analyzer 11 and the analysis spectrum data ⁇ ( ⁇ ) calculated by the Fourier analysis calculator 21. Using this, the error function given by Eq. (9) is calculated.
  • the error gradient calculation unit 23 calculates the gradient of the calculated error function
  • the parameter update unit 24 sequentially updates the above parameters using the calculated gradient using the steepest descent method.
  • the superlattice structure FBG structure can be identified.
  • 2 are in good agreement, the phase difference between the reflected light waves of the superlattice structure F ⁇ G fabricated from the analytical model after identification can be obtained.
  • Figure 4 shows the structure of the superlattice structure FBG obtained by the identification.
  • the parameters shown in Fig. 5 are the phase difference between the reflected light waves and the normalized reflectivity obtained from the identified FBG interval. Since the phase difference between the reflected light waves is expressed by Equation (10), the sub-FBG interval can be identified with an accuracy of the order of several tens of nanometers. Formula (10) From this result, it was confirmed that the structure identification of the superlattice structure FBG was possible by using the method of the present invention.
  • the superlattice structure F B G is created by the following procedure.
  • a superlattice structure F B G having a desired structure is once fabricated.
  • the structural identification of the superlattice structure F B G is performed, and the phase difference between the reflected light waves due to the gaps between all the sub FBGs is obtained.
  • the amount of UV light applied to the gap is calculated and position trimming is performed to create a superlattice structure FBG with the desired phase difference.
  • the fine structure of the superlattice structure FBG fabricated in Step 3 can be performed, for example, as follows using the identified structure.
  • phase trimming is performed by UV light irradiation, the relationship between the number of UV light pulses and the amount of phase change is obtained in advance.
  • the phase can be adjusted by batch processing for many gaps in the superlattice structure FBG, which greatly simplifies the process and provides a superlattice structure FBG creation system. There is an advantage that accuracy requirements are greatly relaxed.
  • a superlattice structure F B G with the number of sub F B Gs having the structure shown in Fig. 5 was created.
  • the design normalized reflectivity of each sub F B G is [0.10, 0.48, 1.0, 0.62, 0.62, 1.00, 0.48, 0.10].
  • the phase difference between the reflected light waves is ⁇ only in the gap between F B G # 4 and F B G # 5, and all other values are 0.
  • Figure 6a shows the reflection spectrum of the superlattice structure FBG obtained in step 1
  • Figure 6b shows the reflection spectrum after performing step 3 batch phase trimming.
  • Figure 6c shows the desired reflection characteristics.
  • the reflection spectrum shown in Fig. 6a obtained in Step 1 is different from the desired characteristic
  • the reflection spectrum after phase trimming in Step 3 shown in Fig. 6b is used. It can be seen that the spectrum closely matches the desired characteristics shown in Fig. 6c. From this, it was confirmed that the super lattice structure F B G with the desired reflection characteristics can be easily created by the above-mentioned creation method.

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Abstract

超格子構造ファイバブラッググレーティング(FBG)の構造を同定するとともに,この同定方法を利用して一旦作成した超格子構造FBGを位相トリミングをする。構造を同定すべき超格子構造FBG10の一端に連続光を入射し,同一端から出力される反射光の実測スペクトルD(ω)を光スペクトルアナライザ11で測定する。一方,超格子構造FBGのフーリエ解析モデルの解析スペクトルH(ω)を算出する。これらの両スペクトルD(ω)とH(ω)とを比較し,最小自乗法(LMS)アルゴリズムにより,フーリエ解析モデルのパラメータを更新して最終的に決定する。一旦作成した超格子構造FBGの構造(特性)が同定されるので,これを所望の構造(特性)と比較して位相トリミングすることにより所望の特性をもつ超格子構造FBGを得ることができる。

Description

明 細 書 ブラッググレーティングの構造の同定方法および装置 ならびにその作成方法 技術分野
この発明は， ブラッググレーティ ングの構造の同定方法および装置な らびにその作成方法に関する。 背景技術
超格子構造ファイバブラッググレーティ ング （以下， 超格子構造 F B Gとレヽう） （ FBG： Fiber Bragg Grating) ίま光通信デ/くイスの一つであ り， 超高速光通信向け F I R (Finite Impulse Response) フィルタとみ なすことができ， さまざまな応用が期待されている。
ファイバブラッググレーティング （以下， F B Gとレヽう） とは， 光フ ァィバのコア部に周期的な屈折率変調を与えて回折格子を形成したファ ィバ型のデバイスである。 このファイバ内に光を入射すると，
X B r a g g = 2 n e f f A · - · ·式（1)
というブラッグ条件を満たす特定の波長の光を強く反射 （回折） する。 ここで Λは屈折率変調の周期， n e f f はファイバのコア部の有効屈折率 である。
超格子構造 F B Gは， 上記の回折格子 （以下， サブ F B Gという） を 複数個光ファイバ内に離散的に （すなわち， 間隔 （ギャップ） をあけて） 直列に配置したデバイスである （第 2図参照） 。 超格子構造 F B Gは第 7 a図および第 7 b図に例を示すよ うにピークがいくつも存在するく し 形の反射特性を持つ。 この反射特性のピーク形状に大きく影響するのが サブ F B Gの配置間隔によって生じる反射光波間位相差である。 ある波 長の反射光波間位相差が 0の場合光は強め合い， 位相差が πの場合はお 互い打消し合う。 このため， ある波長の光を強く反射するよ うな特性を 持つ超格子構造 F B Gを得るには反射光波間位相差の制御が重要となる。 第 7 a図と第 7 b図の反射特性は同じ条件で作製した超格子構造 F B G の特性を示すものであるが， このよ うに， 同じ条件で作製しても差が生 じ， 反射特性に大きな影響を与える。 反射光波間位相差の制御にはサブ F B G間隔にナノメー トルオーダの精度の制御が必要となる。
反射光波間位相差の制御は， 超格子構造ブラッグダレーティング作成 時にレーザ干渉計等を用いてサブブラッググレーティング作成位置を高 精度に制御することで可能となるが， この種の作成装置は非常に複雑で 高価となる。 よ り簡易に反射光波間位相差を制御する方法と しては， サ ブブラッグダレーティング間の間隙部に紫外光を照射して屈折率変化に より光路長を調整する位相 ト リ ミ ング法 （下記文献 1参照） や， デバイ ス使用時に間隙部への熱や応力を印加することにより光路長を調整する 方法 （下記文献 2参照） が用いられるが， いずれも初期位相差がわから なければ場当たり的に調整するしかなく， 複雑な超格子構造ブラッグダ レーティングの作成 .制御は困難であった。 文献 1 那須悠介， 山下真司 " DWDM用スーパース トラクチャーフ アイバブラッググレーティングの新しい作成法" 電子情報通信学会技術 研究報告， O F T 2 0 0 1— 4 3 , 2 0 0 1年 1 0月
文献 2 岡村康弘， 墙雅典， 石川智之， "加温による超格子構造ブラ ッグダレ一ティ ングの位相制御" ， 2 0 0 4年電子情報通信学会総合大 会講演論文集， C— 3— 2 9 , 2 0 0 4年 3月 発明の開示
この発明は， ブラッググレーティングの構造を同定する方法および装 置を提供するものである。 これによつてブラッググレーティ ングの現在 の状態や作製上の指針を得るこ とができる。
この発明はまた， 上記の同定方法または装置を利用して所望の特性ま たは構造をもつ超格子構造ブラッググレーティ ングを作成する方法を提 供するものであ Ό。
この発明によるブラッググレ一ティ ングの構造の同定方法は， 所定の 波長範囲にわたつてほぼ強度が一定の光を発生し， 前記光を光サーキュ レータによってブラクググレ一ティングへ導き， この光サーキユ レータ から出力されるブラクググレ一ティ ングの反射光の実測スぺク トルを光 スぺク トル分析装置から 1守， あらかじめ作製したフーリェ解析モデルの 解析スぺク トルと実測スぺク hルの比較によ り ， これらの両スペク トル の差が最小になるよラにフー yェ解析モデルのパラメータを特定するも のである
この発明によるブラッググレ一ティ ングの構造の同定装置は， 所定の 波長範囲にわたつてほぼ強度が一定の光を発生する光源， 上記光源から の光をブラッググレーティングに導き， かつブラッググレーティングの 反射光を出力する光サーキユ レータ， 前記光サーキユ レータから出射す る光の実測スぺク トルを測定する光スぺク トル分析装置， およびあらか じめ作製したフ一リエ解析モデルの解析スペク トルのデータと上記光ス ぺク トル分析装置から出力される実測スぺク トルのデータ とを比較し， 両スぺク トルデータの差が最小になるよ うにフーリェ解析モデルのパラ メータを特定するパラメータ演算処理手段を備えているものである。 上記光は一実施態様では白光色であり， 他の実施態様では可変波長の 光源 （発光ダイオー ド， 半導体レーザ， その他の発光波長が可変の光源） から時間軸上で波長が走査されて出力する光等がある。 光スぺク トル分 析装置は最も一般的には光スぺク トルアナライザであるが， 上記の可変 波長光源を用いる場合には， 分析装置と して可変波長光源の波長走査と 同期可能な光パワーメータを用いることができる。
この発明は， 光ファイバのコアにブラッググレーティングを形成した ファイバブラッググレーティング （以下， F B Gという） や平面型光導 波路にブラッググレーティングを形成したデバイスなどに適用すること が可能であるが， 以下では F B G , 特に超格子構造 F B Gの構造の同定 を例にして説明する。 この発明によれば， 超格子構造 F B Gの構造を表 わすパラメータが特定できるため， 作製した超格子構造 F B Gが所望の 特性を持つように微調整することが容易となる。
この発明による超格子構造ブラッググレーティ ングの作成方法は， ブ ラッググレーティ ングを一旦作成し， この作成したブラッグダレーティ ングの構造を上記の同定方法または装置によ り同定し，同定した構造（同 定した構造から得られる特性） と， 所望の構造 （所望の特性） とを比較 して， その差を少なくするよ うにブラッググレーティ ングの構造 （物理 定数またはパラメータ） を調整するものである。
すなわち， この発明は， 光導波路内に間隙部をあけて複数のサブブラ ッググレーティングを配置した超格子構造ブラッググレーティングを一 旦作成し， この作成した超格子構造ブラッグダレーティングの構造を上 記の同定方法または装置によ り同定し， 同定した構造における反射光波 間位相差を求め， 求めた反射光波間位相差が所望の値となるように上記 間隙部の物理定数を調整するものである。
超格子構造ブラッググレーティングの間隙部の調整すべき物理定数に は， 有効屈折率， 光路長等があり， 調整方法には紫外光照射， 加熱， 応 力印加などさまざまな方法がある。 いずれにしてもこの発明によると， 一旦作成した超格子構造ブラッグ グレーティングの構造が同定されるから， 所望の特性が得られるよ うに 物理定数を調整する指針が得られ， 所望の特性をもつ超格子構造ブラッ ググレーティングを容易に作成できるよ うになる。 図面の簡単な説明
第 1図は， 超格子構造 F B Gの構造の同定装置の全体的構成を示すブ 口 ック図である。
第 2図は， 超格子構造 F B Gのフーリエ解析モデルを示す。
第 3図は， 構造同定実験の結果を示す。
第 4図は， 構造同定実験によって同定された構造を示す。
第 5図は， ー且作成した超格子構造 F B Gの構造を示す。
第 6 a 図は第 5図に示す超格子構造 F B Gの反射スぺク トルを， 第 6 b図は位相 ト リ ミ ング後の反射スぺク トルを， 第 6 c図は所望の特性を それぞれ示すものである。
第 7 a図および第 7 b図は， それぞれ超格子構造 F B Gの反射特性の 例を示す。 発明を実施するための最良の形態
第 1図は超格子構造 F B Gの構造を同定する装置の全体的構成を示す ものである。
この同定装置は， 測定装置 1 と， 処理装置 2 と， 光源 3 とから構成さ れる。
光源 3は， 所定の波長範囲 （構造を同定すべき超格子構造 F B Gを使 用する光の波長の範囲が好ましい） において， ほぼ一定の強度レベルの 連続光を発生するものである。 測定装置 1 は， 光スぺク トルアナライザ 11 を含む。 構造を同定すべき 超格子構造 F B G10の一端（入射端）に光源 3からの出力光が入射する。 超格子構造 F B G 10 の入射端からは超格子構造 F B Gで反射した光が 出射し， この出射光が光スぺク トルアナライザ 11 に入力し， その光スぺ ク トルが測定される。 すなわち， 光源 3 と超格子構造 F B G 10 との間に 光サーキユ レータ 12 を配置し， 光源 3からの光を光サ一キユ レータ 12 によって超格子構造 F B G 10の入射端に導き， かつ超格子構造 F B G 10 の入射端からの出力光 （反射光） を光サーキユ レータ 12を経て光スぺク トルアナライザ 11 に導く。 光スぺク トルアナライザ 11が測定した光ス ぺク トルを実測スぺク トル i D ( ω ) I 2 とする。 この実測スぺク トルを 表わすデータは処理装置 2に入力する。 実測スぺク トルデータはオンラ イ ンで処理装置 2に入力しても， 光ディスク等の記録媒体を介して入力 しても， マニュアルで入力 しても よレ、。
処理装置 2は好ましくはコンピュータシステム （パーソナルコ ンビュ ータ） により実現される。 処理装置 2の機能をいくつかに分けて表わす と， フーリエ解析算出機能 （フーリエ解析算出部または手段） 21， 誤差 算出機能 （誤差算出部または手段） 22, 誤差勾配算出機能 （誤差勾配算 出部または手段） 23およびパラメータ更新機能 （パラメータ更新部また は手段） 24からなる。
超格子構造 F B Gのフーリエ解析モデルを第 2図に示す。 超格子構造 F B Gは， 複数個のサブ F B Gを光ファイバ内に離散的に配置したもの である。 各サブ F B Gの屈折率プロファイルを h i (t) とすると， イ ン パルス応答は式（2) で与えられる。 h(t) =ho(t) + hi(t) + ··■+ hNrb,_,(t) 式（2) で hi(t) = 式（3)
Figure imgf000009_0001
ここで各屈折率プロフアイルを矩形と仮定してフーリエ変換を行う と 以下の解析スぺク トル Η (ω )を得る。
'式（4) で - ;
•式（5)
式（6
Figure imgf000009_0002
τ.= 2 " ■·…式（7)
1 c て ·· ··式（8)
Figure imgf000009_0003
C は光速である。
超格子構造 F B Gの構造を表わすパラメータと しては， サブ F B G長 , サブ F B Gのブラッグ波長； L b ( 1 ) , F B G間隔 I i , サブ F B Gの反射率 A i がある。 ここで N f b g はサブ F B G数で， i' =0， l， ·， N t b g — 1 である。
フーリエ解析算出部 21は， 与えられる初期値に応じて， 式（4) で表わ される解析スぺク トル Η (ω )を算出する。
処理装置 2は，光スぺク トルアナライザ 11で測定した実測スぺク トル D (ω )と，フーリェ解析算出部 21が算出した解析スぺク トル Η (ω )とで 表わされる次の誤差関係 ε が最小となるよ うに， 最小自乗法 （ L M S ) アルゴリズムによ り， 上記のパラメータを逐次更新するものである。 ·· ··式（9)
Figure imgf000010_0001
こ こで Mはスぺク トルのサンプル数である。
まず， 誤差算出部 22は光スぺク トルアナライザ 11から与えられる実 測スぺク トルデータ D (ω )と フー リ エ解析算出部 21 が算出した解析ス ベク トルデータ Η (ω )とを用いて， 式（9) で与えられる誤差関数を算出 する。
次に誤差勾配算出部 23は， 算出した誤差関数の勾配を算出し， パラメ ータ更新部 24 は算出した勾配を用いて上述したパラメータを最急降下 法により逐次更新していく。
更新が終了 （誤差が許容値以内になる） すれば， 超格子構造 F B Gの 構造が同定できたことになる。 すなわち， I Η ( ω ) I 2と I D ( ω ) | 2が よく一致しているなら同定後の解析モデルから作製した超格子構造 F Β Gの反射光波間位相差を求めることができる。
以下に構造同定実験結果を示す。
サブ F B G数 4個， サブ F B G長 L 0.42mm, サブ F B Gのブラッグ 波長； l b = 1553.5nm, サブ F B G間隔 I 2. Oram, サブ F B Gの正規化 反射率 [A。， A 1 ; A 2 , A 3 ] = [0.5， 1.0， 1.0， 0, 5] の超格子構 造 F B Gを作製し， そのサブ F B Gの構造同定を行った。 サブ F B G間 隔 I と反射率 Aのみを同定対象と した。 上で示したパラメータをフーリ ェ解析モデルの初期値と して与え， L M Sアルゴリ ズムによる構造同定 の結果を第 3図に示す。 第 3図の点線は実測スペク トル， 実線は同定し たパラメータを用いた解析スぺク トルである。 両スぺク トルは良く一致 しており， 誤差も十分に小さく なつていることが分かる。 最終誤差は 90 で， 無視できる許容値と した。
同定によって得られた超格子構造 F B Gの構造を第 4図に示す。 図中 に示すパラメータは， 同定を行った F B G間隔によって求められる反射 光波間位相差と正規化反射率である。 反射光波間位相差は式（10)で表さ れるため， サブ F B G間隔を数十ナノメー トルオーダの精度で同定がで きた。 . . . .式 ( 10)
Figure imgf000011_0001
この結果により この発明の手法を用いることによって超格子構造 F B Gの構造同定が可能である事を確認できた。
次に上記の同定方法または装置を利用した超格子構造 F B Gの作成方 法について説明する。
超格子構造 F B Gの作成方法は次の手順による。
ステップ 1
まずおよそ所望の構造を持つ超格子構造 F B Gを一旦作製する。
ステップ 2
上記の同定方法または同定装置により， ー且作製した超格子構造 F B Gの構造同定を行い， 全てのサブ F B G間の間隙部による反射光波間位 相差を求める。
ステップ 3
これにより間隙部に照射する U V光照射量を算出して位置ト リ ミ ング を行い， 所望の位相差を有する超格子構造 F B Gを作成する。
ー且作製した超格子構造 F B Gの構造のステップ 3における微調整は 同定した構造を利用してたとえば次のよ うにして行う ことができる。 紫外光照射によ り位相 ト リ ミングを行う場合には， 紫外光パルスの照 射回数と位相変化量との関係をあらかじめ求めておく。 同定した超格子 構造 F B Gの構造と所望の構造との位相差を求め， 求めた位相差の変化 が得られるよ うに紫外光パルスの照射回数を決定し， この照射回数の紫 外光パルスを照射する。
このよ うにして， 上記の作成方法によると， 超格子構造 F B Gにおけ る多数の間隙部をバツチ処理で位相調整できるため工程が大幅に簡素化 されると共に， 超格子構造 F B G作成系への精度要求も大幅に緩和され る等の利点がある。
上記超格子構造 F B Gの作成方法の有効性を確認するために， 第 5図 に示す構造を有するサブ F B G数が 8 の超格子構造 F B Gの作成を行つ た。 各サブ F B Gの設計正規化反射率は [0.10, 0.48, 1.0， 0.62, 0.62, 1.00, 0.48, 0.10] である。 また F B G # 4 と F B G # 5の間の間隙部 のみ反射光波間位相差が πで， それ以外は全て 0 と した。
第 6 a図から第 6 c図に実験結果を示す。 第 6 a図はステップ 1 にお いて得られた超格子構造 F B Gの反射スぺク トルを示し， 第 6 b 図はス テツプ 3の一括位相 ト リ ミ ングを行った後の反射スぺク トルを示す。 第 6 c図は所望の反射特性を示すものである。 ステップ 1で得られた第 6 a図に示す反射スペク トルは所望の特性とは異なるものになっているに もかかわらず， 第 6 b図に示すステップ 3 の位相 ト リ ミ ング後の反射ス ぺク トルは， 第 6 c図に示す所望の特性とほぼ一致していることが分か る。 このことから， 上記の作成方法によって所望の反射特性を持つ超格 子構造 F B Gが簡単に作成できることが確認された。

Claims

請求の範囲
1 . ブラッググレーティングの構造の同定方法であって，
所定の波長範囲にわたってほぼ強度が一定の光を発生し， 前記光を光 サーキュレータによってブラッグダレ一ティングに導き，
この光サーキユ レータから出力されるブラッググレーティ ングの反射 光の実測スぺク トルを光スぺク トル分析装置から得，
あらかじめ作製したフーリエ解析モデルの解析スペク トルと実測スぺ ク トルの比較により， これらの両スぺク トルの差が最小になるよ うにフ 一リエ解析モデルのパラメータを特定する，
ブラッグダレーティングの構造の同定方法。
2 . 光導波路内に間隙部をあけて複数のサブブラッググレーティ ングを 配置した超格子構造ブラッググレーティングを一旦作成し， この作成し た超格子構造ブラッググレーティングの構造を請求の範囲第 1項に記載 の方法により同定し， 同定した構造における反射光波間位相差を求め， 求めた反射光波間位相差が所望の値となるよ うに上記間隙部の物理定数 を調整する， 超格子構造ブラッググレーティ ングの作成方法。
3 . ブラッグダレーティングの構造の同定装置であって，
所定の波長範囲にわたってほぼ強度が一定の光を発生する光源， 上記光源からの光をブラッググレーティングに導き， かつブラッググ レーティングの反射光を出力する光サーキュレータ，
前記光サーキユレータから出射する光の実測スペク トルを測定する光 スぺク トル分折装置， および
あらかじめ作製したフーリエ解析モデルの解析スぺク トルのデータと 上記光スぺク トル分析装置から出力される実測スぺク トルのデータとを 比較し， 两スぺク トル · データの差が最小になるよ うにフーリエ解析モ デルのパラメータを特定するパラメータ演算処理手段， を備えたブラッググレーティングの構造の同定装置。
4 . 光導波路内に間隙部をあけて複数のサブブラッググレーティ ングを 配置した超格子構造ブラッググレーティ ングをー且作成し， この作成し た超格子構造ブラッググレーティングの構造を請求の範囲第 3項に記載 の装置によ り同定し， 同定した構造における反射光波間位相差を求め， 求めた反射光波間位相差が所望の値となるように上記間隙部の物理定数 を調整する， 超格子構造ブラッググレーティングの作成方法。
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