JPH08338919A - 光導波路型回折格子の作成方法および作成装置 - Google Patents

光導波路型回折格子の作成方法および作成装置

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JPH08338919A
JPH08338919A JP8087851A JP8785196A JPH08338919A JP H08338919 A JPH08338919 A JP H08338919A JP 8087851 A JP8087851 A JP 8087851A JP 8785196 A JP8785196 A JP 8785196A JP H08338919 A JPH08338919 A JP H08338919A
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Japan
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optical waveguide
light
diffraction grating
intensity distribution
refractive index
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Application number
JP8087851A
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English (en)
Inventor
Susumu Inoue
享 井上
Masaichi Mobara
政一 茂原
Yasuji Hattori
保次 服部
Masumi Ito
真澄 伊藤
Toru Iwashima
徹 岩島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長選択性の良好な反射特性を有する光導波
路型回折格子の作成装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバ１は、Ｇｅ添加のコアを有し
たものであり、これに波長２４０ｎｍ付近の光を照射す
るとコア部の屈折率が上昇する。このような波長の紫外
線レーザ光２をビームスプリッタ３によって２分し、そ
れぞれを、ミラー４，５からマスク８を介して光ファイ
バ１の側面に照射する。２分されたレーザ光は、光ファ
イバ１のコア部分において干渉し、干渉縞をコア部分に
照射する。マスク８の透過率は、中間で大きく両側にい
くにしたがって小さくなっているから、光ファイバ１の
コア部分に形成された干渉縞は、緩やかな光強度分布を
持ち、それに応じたパターンで屈折率の変化が生じ、コ
ア上に回折格子が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバまたは
薄膜導波路等の光導波部に回折格子が形成された光導波
路型回折格子の作成方法および作成装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光導波路型回折格子は、Ｇｅ等を添加し
た導波路の光誘起屈折率変化を用いて、導波部にブラッ
グ回折格子を形成したものである。この光導波路型回折
格子は、特定波長の光のみを反射する反射フィルタとし
て利用できるほか、波長制御素子、センサ素子など、広
い活用が期待されている。中でも、光導波路として光フ
ァイバを用いたファイバグレーティングは、伝送路とし
て用いられる光ファイバとの接続性もよいため重要とな
っている。
【０００３】光導波路型回折格子の作成方法としては、
導波路の側面より紫外線干渉パターンを投影し、任意の
周期で空間的に屈折率変化を形成する方法、例えば、２
光束干渉法、プリズム干渉法、位相格子干渉法などが知
られている。
【０００４】図７は、２光束干渉法の一例の構成図であ
る。図中、１は光ファイバ、２はレーザ光、３はビーム
スプリッタ、４，５はミラーである。光ファイバ１は、
Ｇｅ添加のコアを有したものであり、これに波長２４０
ｎｍ付近の光を照射するとコア部の屈折率が上昇する。
このような波長の紫外線をレーザ光２として照射する。
レーザ光２をビームスプリッタ３によって２分し、それ
ぞれを、ミラー４，５で光ファイバ１の側面に照射す
る。２分されたレーザ光は、光ファイバ１のコア部分に
おいて干渉し、干渉縞をコア部分に照射することにな
る。光ファイバ１のコア部分は、干渉縞に応じたパター
ンで屈折率の変化が生じ、回折格子が形成される。
【０００５】図８は、プリズム干渉法の一例の構成図で
ある。図中、１は光ファイバ、２はレーザ光、６はプリ
ズムである。光ファイバ１は、上述したＧｅ添加のコア
を有したものであり、これに紫外線レーザ光２を、プリ
ズム６の１面に照射し、プリズム６内で屈折して生じた
干渉縞を、光ファイバ１のコア部分に照射する。光ファ
イバ１のコア部分は、干渉縞に応じたパターンで屈折率
の変化が生じ、回折格子が形成される。
【０００６】図９は、位相格子干渉法の一例の構成図で
ある。図中、１は光ファイバ、２はレーザ光、７は位相
格子である。レーザ光２を位相格子を通して光ファイバ
１のコアに照射することによって、位相格子の格子間隔
に応じた回折格子を形成することができる。
【０００７】上述した従来の方法で作成した回折格子の
屈折率の変化は、図１１（Ａ）に示すように、所定範囲
において、均一な変化を示している。すなわち、回折格
子が形成されていない部分から、不連続的に回折格子が
形成された部分につながっている。この回折格子を反射
器として用いた場合の波長に対する反射特性は、図１１
（Ｂ）に示すように、波長λ0 で大きな反射率を示すだ
けでなく、波長λ0 の近傍においてさほど大きくはない
が、反射率が大きくなる波長が存在し、サイドローブを
有する特性を示す。したがって、所望しない波長での反
射が生じるという問題がある。
【０００８】また、大きな反射率を示す波長λ0 の近傍
の波長領域についても、多様な特性を得たいという要望
があるが、回折格子の屈折率を所定範囲において均一な
周期的変化をさせるだけでは、この要望を満たすことが
できないという問題もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、波長選択性の良
好な反射特性を有する光導波路型回折格子の作成方法お
よび作成装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】加えて、多様な反射特性を有する光導波路
型回折格子を作成することができる光導波路型回折格子
の作成方法および作成装置、光導波路型フィルタの作成
方法および光導波路型フィルタを提供することを目的と
するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、光導波路の光導波部に屈折率変化を生じさせ
る波長の光を空間的に周期的な明暗を持った強度分布パ
ターンとして光導波路に照射して、光導波部の屈折率に
周期的な変調を生じさせることにより、該光導波路上に
回折格子を作成する光導波路型回折格子の作成方法にお
いて、前記屈折率変化を生じさせる波長の光は、空間的
に周期的な明暗を持った強度分布パターンを持たせると
ともに、前記光導波路の長手方向における照射光束の光
強度に分布を持たせたことを特徴とするものである。
【００１２】請求項２に記載の発明においては、光導波
路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光を空間
的に周期的な明暗を持った強度分布パターンとして光導
波路に照射して、光導波部の屈折率に周期的な変調を生
じさせることにより、該光導波路上に回折格子を作成す
る光導波路型回折格子の作成装置において、前記屈折率
変化を生じさせる波長の光は、空間的に周期的な明暗を
持った強度分布パターンを持たせるとともに、前記光導
波路の長手方向における照射光束の光強度に分布を持た
せたことを特徴とするものである。
【００１３】請求項３に記載の発明においては、光導波
路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光を空間
的に周期的な明暗を持った強度分布パターンとして光導
波路に照射して、光導波部の屈折率に周期的な変調を生
じさせることにより、該光導波路上に回折格子を作成す
る光導波路型回折格子の作成装置において、前記屈折率
変化を生じさせる波長の光は、空間的に周期的な明暗を
持った強度分布パターンを持たせるとともに、前記光導
波路の長手方向における照射光束の全体にわたって緩や
かな光強度分布を持たせたことを特徴とするものであ
る。
【００１４】請求項４に記載の発明においては、請求項
３に記載の光導波路型回折格子の作成装置において、光
導波路に空間的に周期的な明暗を持った強度分布パター
ンを照射する光学系の少なくとも１つに、その前記光導
波路の長手方向における照射光束の全体にわたって緩や
かな光強度分布を持たせたことを特徴とするものであ
る。
【００１５】請求項５に記載の発明においては、請求項
３または４に記載の光導波路型回折格子の作成装置にお
いて、光導波路に空間的に周期的な明暗を持った強度分
布パターンを照射する光学系に透過率変調マスクを用い
て、前記光導波路の長手方向における照射光束の全体に
わたって緩やかな光強度分布を持たせるようにしたこと
を特徴とするものである。
【００１６】請求項６に記載の発明においては、請求項
３に記載の光導波路型回折格子の作成装置において、照
射領域を移動させる移動手段を有し、その移動速度を変
化させて前記光導波路の長手方向における照射光束の全
体にわたって緩やかな光強度分布を持たせるようにした
ことを特徴とするものである。
【００１７】請求項７に記載の発明においては、請求項
３に記載の光導波路型回折格子の作成装置において、照
射領域を移動させる移動手段を有し、その移動速度また
は光強度のうち少なくとも光強度を変化させて前記光導
波路の長手方向における照射光束の全体にわたって緩や
かな光強度分布を持たせるようにしたことを特徴とする
ものである。
【００１８】請求項８に記載の発明においては、請求項
２に記載の光導波路型回折格子の作成装置において、前
記光導波路の長手方向における照射光束の光強度は、前
記屈折率の変調周期よりも長い所定間隔内で略矩形状の
変化をする光強度分布を持つことを特徴とするものであ
る。
【００１９】請求項９に記載の発明においては、請求項
８に記載の光導波路型回折格子の作成装置において、前
記所定間隔は、前記屈折率の変調周期の１０倍以上であ
ることを特徴とするものである。
【００２０】請求項１０に記載の発明においては、請求
項８または９に記載の光導波路型回折格子の作成装置に
おいて、光導波路に空間的に周期的な明暗を持った強度
分布パターンを照射する光学系の少なくとも１つに、前
記光強度分布を持たせることを特徴とするものである。
【００２１】請求項１１に記載の発明においては、請求
項８ないし１０のいずれか１項に記載の光導波路型回折
格子の作成装置において、光導波路に空間的に周期的な
明暗を持った強度分布パターンを照射する光学系に透過
率変調マスクを用いて、前記光強度分布を持たせるよう
にしたことを特徴とするものである。
【００２２】請求項１２に記載の発明においては、請求
項８または９に記載の光導波路型回折格子の作成装置に
おいて、照射領域を移動させ、その移動速度を変化させ
て前記光強度分布を持たせるようにしたことを特徴とす
るものである。
【００２３】請求項１３に記載の発明においては、請求
項８または９に記載の光導波路型回折格子の作成装置に
おいて、照射領域を移動させ、その移動速度または光強
度のうち少なくとも光強度を変化させて前記光強度分布
を持たせるようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】請求項１４に記載の発明においては、光導
波路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光を空
間的に周期が長手方向に変化する明暗を持った強度分布
パターンとして光導波路に照射して、光導波部の屈折率
に周期が長手方向に変化する変調を生じさせることによ
り、該光導波路上に回折格子を作成する光導波路型フィ
ルタの作成方法において、前記屈折率変化を生じさせる
波長の光は、空間的に周期が長手方向に変化する明暗を
持った強度分布パターンを持たせるとともに、前記屈折
率の変調周期よりも長い所定間隔内で強度が低下する前
記光導波路の長手方向における光強度分布を持たせるこ
とを特徴とするものである。
【００２５】請求項１５に記載の発明においては、光導
波路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光を空
間的に周期が長手方向に一定な明暗を持った強度分布パ
ターンとして光導波路に照射して、光導波部の屈折率に
周期が長手方向に一定な変調を生じさせることにより、
該光導波路上に回折格子を作成する光導波路型フィルタ
の作成方法において、前記屈折率変化を生じさせる波長
の光は、空間的に周期が長手方向に一定な明暗を持った
強度分布パターンを持たせるとともに、前記屈折率の変
調周期よりも長い所定間隔内で強度が低下する前記光導
波路の長手方向における光強度分布を持たせることを特
徴とするものである。
【００２６】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、屈折率変化を
生じさせる波長の光は、空間的に周期的な明暗を持った
強度分布パターンを持たせるとともに、光導波路の長手
方向における照射光束の光強度に分布を持たせたことか
ら、光強度分布が一定の場合に比べて回折格子の反射お
よび透過特性を変えることができる。
【００２７】請求項２に記載の発明によれば、屈折率変
化を生じさせる波長の光は、空間的に周期的な明暗を持
った強度分布パターンを持たせるとともに、光導波路の
長手方向における照射光束の光強度に分布を持たせたこ
とにより、請求項１に記載の発明と同様の作用を奏す
る。
【００２８】請求項３に記載の発明によれば、屈折率変
化を生じさせる波長の光は、空間的に周期的な明暗を持
った強度分布パターンを持たせることにより回折格子パ
ターンを形成できるとともに、光導波路の長手方向にお
ける照射光束の全体にわたって緩やかな光強度分布を持
たせたことにより、緩やかに変化する回折パターンが形
成されるから、サイドローブを抑えた反射特性を実現で
きる。
【００２９】請求項４に記載の発明によれば、光導波路
に空間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを照
射する光学系の少なくとも１つに、その光導波路の長手
方向における照射光束の全体にわたって緩やかな光強度
分布を持たせたことにより、回折パターンが緩やかに形
成されるから、サイドローブを抑えた反射特性を実現で
きる。
【００３０】請求項５に記載の発明によれば、光導波路
に空間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを照
射する光学系に透過率変調マスクを用いることによっ
て、これを通過する光束に空間的な強度を緩やかに変化
させ、光導波路の長手方向における照射光束の全体にわ
たって緩やかな光強度分布を持たせるようにしたことに
より、回折パターンが緩やかに形成されるから、サイド
ローブを抑えた反射特性を実現できる。
【００３１】請求項６に記載の発明によれば、照射領域
を移動させる移動手段を有し、その移動速度を変化させ
ることにより、照射時間を変化させ、光導波路の長手方
向における照射光束の全体にわたって緩やかな光強度分
布を持たせるようにしたことにより、回折パターンが緩
やかに形成されるから、サイドローブを抑えた反射特性
を実現できる。
【００３２】請求項７に記載の発明によれば、照射領域
を移動させる移動手段を有し、その移動速度または光強
度のうち少なくとも光強度を変化させることにより、少
なくとも照射強度を変化させ、光導波路の長手方向にお
ける照射光束の全体にわたって緩やかな光強度分布を持
たせるようにしたことにより、回折パターンが緩やかに
形成されるから、サイドローブを抑えた反射特性を実現
できる。
【００３３】請求項８に記載の発明によれば、光導波路
の長手方向における照射光束の光強度は、屈折率の変調
周期よりも長い所定間隔内で略矩形状の変化をする光強
度分布を持つことから、所定間隔に応じて反射特性を変
えることができる。
【００３４】請求項９に記載の発明によれば、所定間隔
は、屈折率の変調周期の１０倍以上であることから、強
度分布パターンの周期性とは独立して光強度分布を設定
することができる。
【００３５】請求項１０に記載の発明によれば、光導波
路に空間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを
照射する光学系の少なくとも１つに、光強度分布を持た
せることから、光強度分布を容易に設定することができ
る。
【００３６】請求項１１に記載の発明によれば、光導波
路に空間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを
照射する光学系に透過率変調マスクを用いて、光強度分
布を持たせるようにしたことから、光強度分布を容易に
設定することができる。
【００３７】請求項１２に記載の発明によれば、照射領
域を移動させ、その移動速度を変化させて光強度分布を
持たせるようにしたことから、光強度分布を容易に設定
することができる。
【００３８】請求項１３に記載の発明によれば、照射領
域を移動させ、その移動速度または光強度のうち少なく
とも光強度を変化させて光強度分布を持たせるようにし
たことから、光強度分布を容易に設定することができ
る。
【００３９】請求項１４に記載の発明によれば、屈折率
変化を生じさせる波長の光は、空間的に周期が長手方向
に変化する明暗を持った強度分布パターンを持たせると
ともに、屈折率の変調周期よりも長い所定間隔内で強度
が低下する光導波路の長手方向における光強度分布を持
たせることから、帯域通過型または帯域阻止型のフィル
タを作成することができる。
【００４０】請求項１５に記載の発明によれば、屈折率
変化を生じさせる波長の光は、空間的に周期が長手方向
に一定な明暗を持った強度分布パターンを持たせるとと
もに、屈折率の変調周期よりも長い所定間隔内で強度が
低下する光導波路の長手方向における光強度分布を持た
せることから、ファブリペローフィルタを作成すること
ができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の光導波路型回折
格子の作成装置の第１の実施の形態の概略構成図であ
る。図中、図７と同様な部分には同じ符号を付して説明
を省略する。８はマスクである。この実施の形態は、本
発明を図７で説明した２光束干渉法に適用したものであ
る。マスク８の透過率は、中間で大きく両側にいくにし
たがって小さくなっている。
【００４２】この実施の形態は、マスク８を光ファイバ
１の直前に置いたものである。マスク８の透過率が変調
されていることによって、照射光束の全体にわたって緩
やかな光強度分布を持たせることができる。このような
光強度分布によって形成された回折格子は、中央部分の
屈折率の上昇が最も大きく、その両側にいくにしたがっ
て、屈折率の上昇は徐々に小さくなったものとなる。
【００４３】図１０（Ａ）は、形成された回折格子の屈
折率変化の一例の概要を示すものである。屈折率の上昇
部分は、徐々に大きくなり中央部分で最大となり、それ
から徐々に減少している。中央を対称軸としてほぼ対称
的なパターンであるが、必ずしも対称にしなくてもよ
い。要は、屈折率変化の包絡線が徐々に上昇し、その後
徐々に減少していればよい。このような屈折率変化によ
って、不連続的な屈折率変化が生じないため、この回折
格子を反射器として用いた場合の波長に対する反射特性
は、図１０（Ｂ）に示すように、波長λ0 で大きな反射
率を示し、サイドローブの発生を抑えることができる。
【００４４】図２は、上述した第１の実施の形態の変形
例を示す。図中、図１と同様な部分には、同じ符号を付
して説明を省略する。図２（Ａ）は、図１で説明したマ
スクを８を、ビームスプリッタ３を透過した光学系に挿
入したものである。また、図２（Ｂ）は、図１で説明し
たマスクを８を、ビームスプリッタ３を反射した側の光
学系に挿入したものである。いずれも、マスク８を挿入
した光学系の照射光束の全体にわたって緩やかな光強度
分布を持たせることができ、光ファイバ１に照射する照
射光束の全体にわたって緩やかな光強度分布を持たせる
ことができる。もちろん、ビームスプリッタ３を透過し
た側と反射した側の両方の光学系にマスク８を挿入して
もよい。
【００４５】図２（Ｃ）は、ビームスプリッタ３に入射
する光学系にマスク８を挿入したものである。この変形
例においても、ビームスプリッタ３に入射する光学系の
照射光束の全体にわたって緩やかな光強度分布を持たせ
ることができ、光ファイバ１に照射する照射光束の全体
にわたって緩やかな光強度分布を持たせることができ
る。
【００４６】図３は、本発明の光導波路型回折格子の作
成装置の第２の実施の形態の概略構成図である。図中、
図８と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。８はマスクである。この実施の形態は、本発明を図
８で説明したプリズム干渉法に適用したものである。マ
スク８は、光ファイバ１の直前に置いた。この実施の形
態も、第１の実施の形態と同様に、マスク８の透過率が
変調されていることによって、照射光束の全体にわたっ
て緩やかな光強度分布を持たせることができる。このよ
うな光強度分布によって形成された回折格子は、中央部
分の屈折率の上昇が最も大きく、その両側にいくにした
がって、屈折率の上昇は徐々に小さくなったものとな
る。なお、マスク８は、図２（Ｃ）で説明したように、
入射側、すなわち、プリズム６に入射する光学系に挿入
してもよい。
【００４７】図４は、本発明の光導波路型回折格子の作
成装置の第３の実施の形態の概略構成図である。図中、
図９と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。８はマスクである。この実施の形態は、本発明を図
９で説明した位相格子干渉法に適用したものである。マ
スク８は、光ファイバ１の直前に置いた。この実施の形
態も、第１の実施の形態と同様に、マスク８の透過率が
変調されていることによって、照射光束の全体にわたっ
て緩やかな光強度分布を持たせることができる。このよ
うな光強度分布によって形成された回折格子は、中央部
分の屈折率の上昇が最も大きく、その両側にいくにした
がって、屈折率の上昇は徐々に小さくなったものとな
る。なお、マスク８は、図２（Ｃ）で説明したように、
入射側、すなわち、位相格子７に入射する光学系に挿入
してもよい。
【００４８】これらの実施の形態で用いたマスクについ
て説明する。図５は、強度パターンの具体例の説明図で
ある。図５（Ａ）は、強度が直線的に変化する例であ
る。横軸Ｘは光ファイバの軸方向の距離であり、形成さ
れる回折格子の中央を０とした。また、縦軸Ｙは最大値
を１とした強度の相対値である。
【００４９】これを関数で表現すれば、 Ｙ＝１−ａ・｜Ｘ｜ となる。ただし、ａは定数である。
【００５０】図５（Ｂ）は、強度が曲線的に変化する例
であり、図５（Ａ）と同様に図示した。その曲線の一例
を関数で表現すれば、 Ｙ＝０．５＋０．５・ｃｏｓ（π・｜Ｘ｜／ａ） である。ただし、ａは定数である。
【００５１】この他、両端部の一部分でのみ直線的に変
化する台形状の強度パターンとしても、回折格子が形成
されていない部分から連続的に回折格子が形成された部
分につながるようにすることができる。
【００５２】マスクの透過率のパターンを、これを透過
するレーザ光の強度が所望の分布特性、例えば、図５
（Ａ）や図５（Ｂ）で表わした強度パターンとなるよう
に、選定することによって、所望の回折格子を作成する
ことができる。
【００５３】すなわち、周期的な強度分布パターンを干
渉縞によって発生させると同時に、照射光束の全体にわ
たる光強度分布特性はマスクの透過率のパターンにより
設定して光導波路型回折格子を作成している。図５
（Ａ）や図５（Ｂ）で表わした光強度分布特性は、光フ
ァイバの長手方向に均一ではない分布を持っており、回
折格子の屈折率の変化の周期よりも長い所定間隔にわた
って緩やかに変化する光強度分布特性になっている。こ
の所定間隔は、光前記屈折率の変調周期の１０倍以上で
あることが好ましい。
【００５４】図６は、本発明の光導波路型回折格子の作
成装置の第４の実施の形態の概略構成図である。図中、
図９と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。この実施の形態は、図示を省略したレーザ光源の照
射領域を小さくして、レーザ光源を移動させた。移動速
度が速いと照射光量は少なくなり、移動速度が遅いと照
射光量は多くなる。したがって、移動速度を変化させる
ことにより、照射光束の光強度分布を変化させることが
できる。移動速度は、例えば、図５（Ａ）や図５（Ｂ）
で説明した強度パターンが形成されるようにする。
【００５５】また、レーザ光源を移動させる代わりに、
レーザ光源は、回折格子の形成領域を均一な強度で照射
できるようにしておき、レーザ光源と光ファイバとの間
に遮蔽体を配置して直接レーザ光が光ファイバを照射し
ないようにしておく。この遮蔽体にスリットを設け、こ
れを移動させるとともに、その移動速度を変えるように
しても、第４の実施の形態と同様に、照射光束の光強度
分布を変化させることができる。
【００５６】あるいはまた、図４に示した第３の実施の
形態で用いたマスク８を併用してもよい。移動速度の変
化と、透過率が変調されたマスク８による光強度の変化
とにより、照射光束の全体にわたって緩やかな光強度分
布を持たせることができる。特に、移動速度の変化と光
強度の変化の一方を主として、他方をこの補正用に用い
ると好適である。移動速度を一定にし、マスク８による
光強度の変化のみによって、照射光束の全体にわたって
緩やかな光強度分布を持たせることもできる。光強度の
変化は、マスク８の他にも、レーザ光源の光強度をレー
ザービームの移動に同期させて制御することなどにより
実現することも可能である。
【００５７】次に、図１ないし図４，図６を参照して説
明した光導波路型回折格子の作成装置を用いて所望の光
強度分布特性を持たせ、多様な反射特性の回折格子を作
成するものである。
【００５８】図１２は、帯域型の光導波路型フィルタに
おける屈折率分布と反射特性の説明図である。図１２
（Ａ）は前提となる回折格子の屈折率の変化を示し、図
１２（Ｂ）は光の強度の相対値を示し、図１２（Ｃ）は
図１２（Ｂ）に対応した強度分布を持たせて作成した回
折格子の屈折率の変化を示し、図１２（Ｄ）は回折格子
のピッチを示し、図１２（Ｅ）はこの光導波路型回折格
子の作用の説明図である。いずれの説明図も模式的に表
わしている。横軸は光ファイバの長手方向に沿った位置
である。図１２（Ｄ）において１は光ファイバである。
【００５９】この例では、図１２（Ａ）に示すように、
屈折率の周期が光導波部の長手方向に徐々に変化する回
折格子、いわゆるチャープトグレーティングを作成す
る。具体的には、例えば、図９，図４に示したような位
相格子干渉法の位相格子７をチャープトグレーティング
を形成するようなパターンで作成すればよい。図７に示
した２光束干渉法では、レンズを用いて平面波の波面を
曲げればよく、図８に示したプリズム干渉法では、プリ
ズムの入射面を曲げればよい。
【００６０】その際、光強度分布を、図１２（Ｂ）に表
わした特性とする。この光強度分布特性は、図１２
（Ａ）に表わした回折格子の屈折率の変化の空間的な周
期よりも長い所定間隔内の領域において相対強度が０で
あって遮光され、他の領域において相対強度が１の略矩
形状であって、略方形波状に変化するような特性になっ
ている。遮光する領域の位置および個数は所望のフィル
タ特性に合わせて設計されるが、上述した所定間隔は、
前記屈折率の変調周期の１０倍以上であることが好まし
い。マスクの透過率の強度分布を、これを透過するレー
ザ光の強度が図１２（Ｂ）で表わした光強度分布特性と
なるようにすることによって、所望の回折格子を作成す
る。なお、この例では、回折格子の両端部でも略方形波
状に変化して遮光をしている。
【００６１】あるいは、図６を参照して説明した第４の
実施の形態と同様に、単独のマスクの代わりに、照射領
域を小さくしたレーザ光源の移動速度の変化とマスク等
による光強度の変化の少なくとも一方により、照射光束
の光強度分布を変化させてもよい。
【００６２】図１２（Ｃ）は、形成された回折格子の屈
折率変化の概要を示すものである。チャープトグレーテ
ィングであるために、図１２（Ｄ）に示すように屈折率
のピッチ、すなわち周期が光導波部の長手方向に徐々に
変化しているが、その中間の一部の領域では屈折率変化
が欠如している。反射型のフィルタとして使用する場合
を考える。屈折率変化の欠如がない場合は、波長λ1 か
ら波長λ3 までの光が入射方向に反射し、その他の波長
の光は透過して図示を省略した無反射終端で吸収され
る。屈折率変化が欠如している場合には、図１２（Ｅ）
に示すように、屈折率変化が欠如した領域で反射するは
ずであった波長λ2 （λ１＞λ２＞λ３）の光は光ファ
イバ１のコア部を左から右に透過する。
【００６３】図１３は、図１２に示した光導波路型フィ
ルタの特性を模式的に示す特性図であり、図１３（Ａ）
は反射特性、図１３（Ｂ）は透過特性の線図である。上
述した屈折率変化によって、この回折格子を反射器とし
て用いた場合の波長に対する反射特性は、図１３（Ａ）
に示すように反射率が波長λ2 の近傍において低下する
反射型の帯域阻止フィルタとなる。一方、この回折格子
を透過器として用いた場合の波長に対する反射特性は、
図１３（Ｂ）に示すように透過率が波長λ2 の近傍にお
いて上昇する透過型の帯域通過フィルタとなる。光は図
１２（Ｄ）の光ファイバ１の右側から入射させてもよ
く、波長対位相特性は逆になるが同様の反射率および透
過率となる。
【００６４】なお、図１２（Ｂ）に示した方形波状の光
強度分布特性の傾斜を緩やかにすることにより、屈折率
変化の包絡線が不連続的に変化しないようにしてサイド
ローブの発生を抑えるようにしてもよい。
【００６５】図１４は、光導波路型ファブリペローフィ
ルタにおける屈折率分布と反射特性の説明図である。図
１４（Ａ）は前提とする回折格子の屈折率の変化を示
し、図１４（Ｂ）は光の強度の相対値を示し、図１４
（Ｃ）は図１４（Ｂ）に対応した光強度分布を持たせて
作成した回折格子の屈折率の変化を示し、図１４（Ｄ）
はこの光導波路型回折格子の作用の説明図である。いず
れの説明図も模式的に表わしている。横軸は光ファイバ
の軸方向の位置である。図１４（Ｄ）において、１は光
ファイバである。
【００６６】この例では、図１４（Ａ）に示すように、
光導波部の長手方向に一定な回折格子を作成する。その
際、光強度分布を、図１４（Ｂ）に表わした特性とす
る。この光強度分布特性は、図１４（Ａ）に表わした回
折格子の屈折率の変化の空間的な周期よりも長い所定間
隔内の領域において相対強度が０であって遮光され、他
の領域において相対強度が１の略矩形状であって、方形
波状に変化するような特性になっている。遮光する領域
の個数は通常、中央部分に１個であり、遮光する領域の
幅は、所望のフィルタ特性に合わせて設計されるが、上
述した所定間隔は、屈折率の変調周期の１０倍以上であ
ることが好ましい。
【００６７】マスクの透過率の強度分布を、これを透過
するレーザ光の強度が図１４（Ｂ）で表わした光強度分
布特性となるようにすることによって、所望の回折格子
を作成する。なお、この例では、回折格子の両端部でも
略方形波状に変化して遮光をしている。あるいは、図６
を参照して説明したものと同様にして照射光束の光強度
分布を変化させてもよい。
【００６８】図１４（Ｃ）は、形成された回折格子の屈
折率変化の概要を示すものである。中央の領域で屈折率
変化が欠如しており、この部分での多重反射により、入
射角が０°のファブリペローフィルタとなる。反射型の
フィルタとして使用する場合を考える。屈折率変化の欠
如がない場合には、回折格子の屈折率の周期に対応する
所定の波長の光が入射方向に反射し、その他の波長の光
は図示を省略した無反射終端で吸収される。屈折率変化
が欠如している場合には、図１４（Ｄ）に示すように、
左側の回折格子領域で反射する反射光Ｒ1 および右側の
回折格子領域で反射する反射光Ｒ2 とは、遮光する領域
の幅に対応した間隔ｄにより位相差が生じる。なお、格
子が連続した左右の各回折格子領域内では位相状態が合
っている。
【００６９】光の波長をλ、光導波部の屈折率をｎと
し、ｍを正の整数とするとき、透過光が最大になるの
は、２ｎｄ＝ｍλのときであり、透過光が最小になるの
は、２ｎｄ＝（２ｍ＋１）λ／２のときである。その結
果、回折格子を透過または反射する波長の光のうち、上
述した条件を満たす波長の光の透過率または反射率を最
大または最小にすることができる。なお、隣り合う透過
ピークの間隔（波数差）Δσは、Δσ＝１／（２ｎｄ）
で表されるため、実用上、ｄが小さい方が単一の波長
（波数）の光を分離して取り出しやすくなるが、屈折率
の変調周期の１０倍以上であることが好ましい。
【００７０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、サイドローブを抑えた波長選択性の良好な反
射特性を有する光導波路型回折格子を作成できるという
効果がある。加えて、多様な反射特性を有する光導波路
型回折格子を作成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路型回折格子の作成装置の第１
の実施の形態の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例を示す。
【図３】本発明の光導波路型回折格子の作成装置の第２
の実施の形態の概略構成図である。
【図４】本発明の光導波路型回折格子の作成装置の第３
の実施の形態の概略構成図である。
【図５】強度パターンの具体例の説明図である。
【図６】本発明の光導波路型回折格子の作成装置の第４
の実施の形態の概略構成図である。
【図７】２光束干渉法の一例の構成図である。
【図８】プリズム干渉法の一例の構成図である。
【図９】位相格子干渉法の一例の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態の回折格子における屈折
率分布と反射特性の説明図である。
【図１１】従来の回折格子における屈折率分布と反射特
性の説明図である。
【図１２】帯域通過型光導波路型フィルタにおける屈折
率分布と反射特性の説明図である。
【図１３】図１２に示した光導波路型フィルタの特性を
模式的に示す線図である。
【図１４】光導波路型ファブリペローフィルタにおける
屈折率分布と反射特性の説明図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ、２…レーザ光、３…ビームスプリッ
タ、４，５…ミラー、６…プリズム、７…位相格子、８
…マスク、９…レーザ光源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 真澄 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 岩島 徹 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波路の光導波部に屈折率変化を生じ
    させる波長の光を空間的に周期的な明暗を持った強度分
    布パターンとして光導波路に照射して、光導波部の屈折
    率に周期的な変調を生じさせることにより、該光導波路
    上に回折格子を作成する光導波路型回折格子の作成方法
    において、前記屈折率変化を生じさせる波長の光は、空
    間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを持たせ
    るとともに、前記光導波路の長手方向における照射光束
    の光強度に分布を持たせたことを特徴とする光導波路型
    回折格子の作成方法。
  2. 【請求項２】 光導波路の光導波部に屈折率変化を生じ
    させる波長の光を空間的に周期的な明暗を持った強度分
    布パターンとして光導波路に照射して、光導波部の屈折
    率に周期的な変調を生じさせることにより、該光導波路
    上に回折格子を作成する光導波路型回折格子の作成装置
    において、前記屈折率変化を生じさせる波長の光は、空
    間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを持たせ
    るとともに、前記光導波路の長手方向における照射光束
    の光強度に分布を持たせたことを特徴とする光導波路型
    回折格子の作成装置。
  3. 【請求項３】 光導波路の光導波部に屈折率変化を生じ
    させる波長の光を空間的に周期的な明暗を持った強度分
    布パターンとして光導波路に照射して、光導波部の屈折
    率に周期的な変調を生じさせることにより、該光導波路
    上に回折格子を作成する光導波路型回折格子の作成装置
    において、前記屈折率変化を生じさせる波長の光は、空
    間的に周期的な明暗を持った強度分布パターンを持たせ
    るとともに、前記光導波路の長手方向における照射光束
    の全体にわたって緩やかな光強度分布を持たせたことを
    特徴とする光導波路型回折格子の作成装置。
  4. 【請求項４】 光導波路に空間的に周期的な明暗を持っ
    た強度分布パターンを照射する光学系の少なくとも１つ
    に、前記光導波路の長手方向におけるその照射光束の全
    体にわたって緩やかな光強度分布を持たせたことを特徴
    とする請求項３に記載の光導波路型回折格子の作成装
    置。
  5. 【請求項５】 光導波路に空間的に周期的な明暗を持っ
    た強度分布パターンを照射する光学系に透過率変調マス
    クを用いて、前記光導波路の長手方向における照射光束
    の全体にわたって緩やかな光強度分布を持たせるように
    したことを特徴とする請求項３または４に記載の光導波
    路型回折格子の作成装置。
  6. 【請求項６】 照射領域を移動させる移動手段を有し、
    その移動速度を変化させて前記光導波路の長手方向にお
    ける照射光束の全体にわたって緩やかな光強度分布を持
    たせるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の光
    導波路型回折格子の作成装置。
  7. 【請求項７】 照射領域を移動させる移動手段を有し、
    その移動速度または光強度のうち少なくとも光強度を変
    化させて前記光導波路の長手方向における照射光束の全
    体にわたって緩やかな光強度分布を持たせるようにした
    ことを特徴とする請求項３に記載の光導波路型回折格子
    の作成装置。
  8. 【請求項８】 前記光導波路の長手方向における照射光
    束の光強度は、前記屈折率の変調周期よりも長い所定間
    隔内で略矩形状の変化をする光強度分布を持つことを特
    徴とする請求項２に記載の光導波路型回折格子の作成装
    置。
  9. 【請求項９】 前記所定間隔は、前記屈折率の変調周期
    の１０倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の
    光導波路型回折格子の作成装置。
  10. 【請求項１０】 光導波路に空間的に周期的な明暗を持
    った強度分布パターンを照射する光学系の少なくとも１
    つに、前記光強度分布を持たせることを特徴とする請求
    項８または９に記載の光導波路型回折格子の作成装置。
  11. 【請求項１１】 光導波路に空間的に周期的な明暗を持
    った強度分布パターンを照射する光学系に透過率変調マ
    スクを用いて、前記光強度分布を持たせるようにしたこ
    とを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記
    載の光導波路型回折格子の作成装置。
  12. 【請求項１２】 照射領域を移動させ、その移動速度を
    変化させて前記光強度分布を持たせるようにしたことを
    特徴とする請求項８または９に記載の光導波路型回折格
    子の作成装置。
  13. 【請求項１３】 照射領域を移動させ、その移動速度ま
    たは光強度のうち少なくとも光強度を変化させて前記光
    強度分布を持たせるようにしたことを特徴とする請求項
    ８または９に記載の光導波路型回折格子の作成装置。
  14. 【請求項１４】 光導波路の光導波部に屈折率変化を生
    じさせる波長の光を空間的に周期が長手方向に変化する
    明暗を持った強度分布パターンとして光導波路に照射し
    て、光導波部の屈折率に周期が長手方向に変化する変調
    を生じさせることにより、該光導波路上に回折格子を作
    成する光導波路型フィルタの作成方法において、前記屈
    折率変化を生じさせる波長の光は、空間的に周期が長手
    方向に変化する明暗を持った強度分布パターンを持たせ
    るとともに、前記屈折率の変調周期よりも長い所定間隔
    内で強度が低下する前記光導波路の長手方向における光
    強度分布を持たせることを特徴とする光導波路型フィル
    タの作成方法。
  15. 【請求項１５】 光導波路の光導波部に屈折率変化を生
    じさせる波長の光を空間的に周期が長手方向に一定な明
    暗を持った強度分布パターンとして光導波路に照射し
    て、光導波部の屈折率に周期が長手方向に一定な変調を
    生じさせることにより、該光導波路上に回折格子を作成
    する光導波路型フィルタの作成方法において、前記屈折
    率変化を生じさせる波長の光は、空間的に周期が長手方
    向に一定な明暗を持った強度分布パターンを持たせると
    ともに、前記屈折率の変調周期よりも長い所定間隔内で
    強度が低下する前記光導波路の長手方向における光強度
    分布を持たせることを特徴とする光導波路型フィルタの
    作成方法。
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