JPH10319255A - 光ファイバ又は導波路にブラッググレーティングを作る方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グレーティング書込する全てのファイバ又は
導波路を一様に照射する方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 異なる光ファイバ又は光導波路に同一の
ブラッググレーティングを同時に作る方法及び装置であ
り、ファイバ／導波路（１）は位相マスク（３）と共に
共通支持台（２）上に並んで装着され、該位相マスク
が、所望の強度分布をグレーティング書込用の放射に与
える。前記共通支持台（２）は、各ファイバ／導波路が
放射下での各通過において屈折率の変化を開始するに十
分な時間だけ放射に当てるよう適当に低い周波数にて、
ファイバ又は導波路の長手軸に対して横方向に往復運動
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信用の光フ
ァイバ部品の製造に関係し、さらに特定すれば、その目
的は、別々の感光性光ファイバ又は導波路に同じブラッ
ググレーティングを作る方法及び装置を提供することで
ある。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムでは、一般に光ファイバ
又はプレーナー型導波路に作られたブラッググレーティ
ングに基づいた波長選択光学部品が使用されており、こ
れは、所与のピッチを有するブラッググレーティングが
特定の波長を反射してその他の波長を透過するという現
象を利用している。このようなグレーティングは数スパ
ン分のファイバ又は導波路から作られ、その屈折率はグ
レーティングの長さ方向に沿って周期的に変化する。こ
れら屈折率の周期的な変化を得るのに一般に用いられる
技術は、ホログラフィ又は２つのＵＶビーム間の直接的
な干渉により得られる干渉縞パターンを用いるか、又
は、グレーティングがその上に作られるマスクを用いて
ファイバ又は導波路を照射することであり、該マスクや
干渉縞パターン等は、ファイバ又は導波路に送られた放
射の特性（例えばその位相）を空間変調する。

【０００３】例えばバンドパスフィルタや波長挿入−抽
出装置（アド−ドロップマルチプレクサー(Add-Drop Mu
ltiplexers) ）を作るというような用途においては、光
導波路カップラの両ブランチに全く同一のグレーティン
グの対を作る必要がある。その基本的な構造では、光導
波路カップラはファイバ又は導波路の２つの部分から形
成され、これらは図１に示すようにそれらの中間部（カ
ップリング領域）にて連結される。上記種類のグレーテ
ィング装置を得る為に、ファイバ又は導波路の２部分の
各々において（それらが分離している領域内で）グレー
ティングが作られ、その結果、カップラブランチ（例え
ばブランチ１００Ａ）から送られた関心ある波長の放射
が、両方のグレーティングにより反射され、放たれた同
じ端部にて他のブランチの一つを介して（例えばブラン
チ１０１Ｂを介して）出て行く。もし２つのグレーティ
ングが実質的に同一でないならば、無視しえない割合で
これらの放射が入力ブランチに向けて反射され、妨害を
引き起こす。ここで「実質的に同一」とは、関心あるバ
ンドにおいて不必要な反射を１０％より小さく保つべく
スペクトル応答曲線が９０％を越える範囲において一致
していることを意味する。

【０００４】分離したファイバ又は導波路の各々にグレ
ーティングを別々に書き込むことにより別々のファイバ
又は導波路に同一のグレーティングを作ることは非常に
難しい。実際、グレーティングを作るのにファイバ又は
導波路に照射するソースの特性は時間と共に変化し、従
って、ファイバ又は導波路へのグレーティングの書込が
終了して別のファイバ又は導波路に移るとき、全ての特
性が実質的に同一であることを保証するのは困難であ
る。一方、導波路（及び特にファイバ）のコアの大きさ
は特に小さい（数ミクロンの直径）なので、異なるファ
イバ又は導波路及び書込放射をフォーカスする光学シス
テムの間で同一の相対位置を保証することも困難であ
る。異なるアプローチとして、全てのファイバ又は導波
路のコアを照射するような幅を有するビームによりファ
イバ又は導波路を照射することが考えられる。この場合
にも、全てのファイバ又は導波路をビームによって一様
に照射することは困難なようである。その上、処理時間
がさらに長くなり、ワークベンチの振動が発生して全体
の品質に影響を及ぼし得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、グレーティ
ング書込に関係する全てのファイバ又は導波路を一様に
照射できる方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る方法では、
光ファイバ又は導波路がそれらの長さの一部に対して放
射に当てられ、該放射の強度分布は、照射されたファイ
バ又は導波路部分において屈折率の周期的な変化を生じ
るような分布をしており、また、複数のファイバ又は導
波路に同一のグレーティングを作る為に、これらのファ
イバ又は導波路は並んで配置され、低周波数にてそれら
の長手軸に対して横方向に共に往復運動され、該低周波
数の大きさは、放射下の各通過において各々のファイバ
又は導波路の屈折率が適切に変化するに十分な時間だけ
該ファイバ又は導波路の各々が放射に当てられるような
ものである。また、本発明に係る装置では、ソースが光
学システムを介してファイバ又は導波路に向けて放射を
送り、ファイバ又は導波路への入射時における該放射の
強度は、照射ゾーンで屈折率の周期的変化が生じるよう
な分布を有し、また、複数のファイバ又は導波路に同一
のグレーティングを作る為に、これらのファイバ又は導
波路は共通の支持台に並んで装着され、該支持台は、導
波路の長手軸に対して横方向に低周波数にて往復運動さ
せる手段と連係している。この場合の低周波数は、放射
下での各通過において屈折率が確実に変化するに十分な
時間だけ各導波路を放射に当てるような値である。

【０００７】F. Bilodeau 他による論文「高リターン損
失狭帯域全ファイババンドパスブラッグ透過フィルタ(H
igh-Return Loss Narrowband All-Fibre Bandpass Brag
g Transmission Filter)」、IEEE Photonics Technolog
y Letter、Vol.6 、No 1、１９９４年１月、８０〜８２
頁には、上述したようなカップラに基づいたフィルタが
開示されており、該フィルタは、放射がフィルタ内に送
られる方向においてカップリングゾーンの下流にて両フ
ァイバに同時に書き込まれた実質的に同一の２つのグレ
ーティングが存在することにより、高いリターン損失
（３０ｄＢより大）を有することが述べられている。両
方のファイバに同時に書き込む間、両ファイバに確実に
一様に照射するという課題を解決するためのアプローチ
に関しては何の情報も示されていない。また、ＧＢ−Ａ
２２８３８３１には、カップリング領域の下流に位置
するゾーンにグレーティングが作られたカップラが開示
されており、これらのグレーティングは同時に書き込ま
れ実質的に同一であり又は単一のグレーティングを形成
することが述べられている。しかしながら、このような
同一を保証する方法についての情報は与えられていな
い。さらに明瞭にするため、添付図面が参照される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１では、バンドパスフィルタや
アド−ドロップマルチプレクサのようなグレーティング
装置で用いることが出来るファイバ又は導波路中のカッ
プラが、光ファイバ又は導波路の２部分により形成さ
れ、これらは中央部で連結されてカップラの４ブランチ
１００Ａ，１００Ｂ，１０１Ａ，１０１Ｂを形成する。
中央部１０２はカップリング領域を形成する。両方のフ
ァイバ又は導波路はカップリング領域１０２の下流に位
置するグレーティング１０３、１０４を有し、カップラ
ブランチ（例えばブランチ１００Ａ）を介して送られた
関心ある波長の放射は、両グレーティング１０３、１０
４により反射され、放射されたのと同じ側にてその他の
ブランチの一つ（図ではブランチ１０１Ｂ）を介して出
ていく。入力ブランチ１００Ａに向けて反射して妨害を
引き起こす入射放射の割合を最小にする為に、両方のグ
レーティングは実質的に同一でなければならない（すな
わち、関心ある帯域において９０％以上一致するスペク
トル応答曲線を有しなければならない）。

【０００９】図２には、一群のファイバに同一のグレー
ティングを作るのに適した装置が描かれている。ファイ
バ１は支持台２内に装着され、該支持台はまた位相マス
ク３を支持する。この支持台は、位相マスク３に対する
ファイバ１の位置が時間的に一定であることを保証しな
ければならない。従来の方法では、位相マスク３は、光
学システムを用いレーザー４により放出されたＵＶ放射
で照射されるのでありが、該光システムは、作るべきグ
レーティングと同じ長さの薄いストリップにより形成さ
れたソース像を位相マスク上に作り付けることができ
る。光学システムは既知の様式にて以下のものを含む。
すなわち、ソースにより放出されたビームを拡大する第
１レンズ５；コリメートされたビームを発生するレンズ
群６、７、８；ビームを整形して例えばガウシアン強度
分布を与える、レンズ６、７間の絞り９；及び位相マス
ク３上にソース像を形成する円筒レンズ１０。有利に
は、ソース４により放出された放射は、一対のミラー１
１、１２を介して光学システムに向けて送られ、該ミラ
ーにより、二次モード効果を無視できるくらい十分長い
経路をソース４と位相マスク３の間に確保でき、且つ、
同時に装置を小さいサイズに保つことができる。

【００１０】異なるファイバ１に同一のグレーティング
を作る為に、支持台２は、ファイバの長手軸に垂直なガ
イド（図示せず）上に装着され、例えばモータ１３の制
御下においてＵＶ放射でファイバを走査するよう、該ガ
イドに沿って前記支持台が往復運動できる。ファイバを
走査することにより、放射下での各通過において前記フ
ァイバが実質的に同一ビームを受けたかが決まり、従っ
て、作られつつあるグレーティングの実際の同一性が得
られ、例えばファイバ１と光学システム５−１０間の完
全には正確でないアライメントに起因する問題が避けら
れる。このことを保証するためには、レーザー４を連続
波レーザーとすることが有利である。また、エキシマレ
ーザーのようなパルスレーザーを用いるもできるが、例
えば１００Ｈｚより高いレート（例えば１００〜１５０
Ｈｚ）のように高パルス繰り返しレートでなければなら
ない。往復運動の周波数と照射の全体の持続時間は、ソ
ースパワーやファイバの感光度特性やグレーティングが
書き込まれるファイバ数に依存する。いずれにしても、
この周波数は、各ステップにおいて屈折率の変化の開始
を確実にするに十分な時間だけ各ファイバを照射してお
くことを保証すべく、十分に低くなければならない。照
射ビーム前の各ファイバの繰り返された経路により、照
射パワーの時間集積が得られ、処理の終了時にはグレー
ティングに実際に必要な屈折率の差違が得られる。

【００１１】本発明の模範的な実施例では、グレーティ
ングは従来の水素化シリカファイバ上に書き込まれ、１
Ｈｚ又はそれより小さい往復運動周波数が適当であると
判明しており、特にパルスレーザーが用いられるならば
１Ｈｚより小さい値が要求される。数百ｍＷ（例えば５
００ｍＷ）のオーダーのパワーを有する連続波レーザー
を用いれば、一対のファイバ上にグレーティングを作る
のに数分かかり、この時間は工業生産の要求に完全に適
合できるものである。この時間は、より高いパワー（１
〜２Ｗ）のレーザーを用いるか、又は従来のファイバ
（例えば高濃度のゲルマニウムをドープした及び／又は
特定の屈折率分布を有したファイバ）と比べてより高い
感光性を有するファイバを用いるならば短縮できる。

【００１２】以上の説明は非制限的な例により単に与え
られたものであり、変形及び／又は変更は発明自体の範
囲を逸脱しないかぎり可能であることは自明である。例
えば、図２は一群のファイバを示しているが、プレーナ
ー型導波路の場合にも上記説明は適用できる。特に、２
つの導波路が同じウエハ上で作られた導波路カップラの
場合は、ウエハは支持台２上に装着される。

【図面の簡単な説明】

【図１】グレーティングを有する光カップラを示す。

【図２】本発明による方法を実行する装置を示す。

【符合の説明】

１ 光ファイバ ２ 支持台 ３ 位相マスク ４ レーザー ５ 第１レンズ ６、７、８ レンズ群 ９ 絞り １０ 円筒レンズ １１ ミラー １２ ミラー １３ モータ １００Ａ，１００Ｂ ブランチ １０１Ａ，１０１Ｂ ブランチ １０２ カップリング領域 １０３ グレーティング １０４ グレーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラウラ・ボスキス イタリー国 10040 アルメセ（トリノ）、 ヴイア・カポロ １ (72)発明者 オリアナ・ロソツト イタリー国 10040 アルメセ（トリノ）、 ヴイア・カステレツト 11／１ (72)発明者 ルイジ・タローネ イタリー国 12034 パエサナ（クネオ）、 ヴイア・ヴイラツジオ・ベルヴエデーレ ２

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一モード光導波路（１）内にブラッグ
   グレーティングを作る方法であって、導波路（１）がそ
   れらの長さの一部に対して、照射ゾーンに沿って屈折率
   が周期的に変化するような強度分布を有する放射の作用
   を受ける該方法において、 複数の導波路（１）上に同一のグレーティングを作るた
   めに、前記導波路（１）を並んで配置し、放射下の各通
   過において各々の導波路が屈折率の変化を開始するに十
   分な時間だけ放射に当てておけるような低い周波数で、
   それらの長手軸に対して横方向に共に往復運動をさせ
   る、ことを特徴とする単一モード光導波路内にブラッグ
   グレーティングを作る方法。
2. 【請求項２】 前記放射を位相マスク（３）により導波
   路（１）上に送り、前記マスク（３）を導波路（１）と
   共に往復運動させることを特徴とする請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 該往復運動は１Ｈｚ又はそれより小さい
   オーダーの周波数を有することを特徴とする請求項１又
   ２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記放射は連続放射であることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれか一項記載の方法。
5. 【請求項５】 該放射は、往復運動の周波数より十分に
   大きいパルス繰り返しレートを有するパルス放射である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の
   方法。
6. 【請求項６】 パルス繰り返しレートが少なくとも１０
   ０Ｈｚであることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 光導波路内にブラッググレーティングを
   作る装置であって、ソース（４）は光学システム（５〜
   １０）を介して導波路（１）に向けて放射を送り、該放
   射は、導波路（１）への入射時には、照射ゾーンにおい
   て屈折率の周期的変化を生じるような強度分布を有する
   該装置において、 複数の導波路（１）上に同一のグレーティングを作るた
   めに、前記導波路は、共通の支持台（２）上に並んで装
   着され、該支持台は、放射下の各通過において各導波路
   が屈折率の変化を開始するに十分な時間だけ放射に当て
   ておくような低い周波数にて、導波路（１）の長手軸に
   対して横方向に往復運動させる手段（１３）と連係して
   いる、ことを特徴とする光導波路内にブラッググレーテ
   ィングを作る装置。
8. 【請求項８】 前記支持台（２）は導波路（１）に固定
   した位相マスク（３）をも支持することを特徴とする請
   求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 前記支持台（２）を往復運動させる手段
   （１３）は、１Ｈｚ又はそれより小さいオーダーの周波
   数での運動を起こさせるよう構成されていることを特徴
   とする請求項７又は８記載の装置。
10. 【請求項１０】 ソース（４）は連続波ソースであるこ
    とを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項記載の装
    置。
11. 【請求項１１】 ソース（４）はパルスソースであり、
    往復運動の周波数よりも十分大きいパルス繰り返しレー
    トを有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか
    一項記載の装置。
12. 【請求項１２】 パルス繰り返しレートは少なくとも１
    ００Ｈｚであることを特徴とする請求項１１記載の装
    置。