專利名稱：光波導(dǎo)型衍射光柵元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向形成了折射率調(diào)制部的光波導(dǎo)型衍射光柵元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
光波導(dǎo)型衍射光柵元件是沿光波導(dǎo)(例如光纖)的長(zhǎng)度方向的規(guī)定范圍形成了折射率調(diào)制部的元件。通常的光波導(dǎo)型衍射光柵元件中，與折射率等位面(折射率調(diào)制部中的折射率相等的面)垂直的直線與光波導(dǎo)的光軸平行。在此情況下，折射率調(diào)制周期為Λ，如果光波導(dǎo)的折射率調(diào)制部的平均有效折射率為nave，則該光波導(dǎo)型衍射光柵元件有選擇地反射滿足用λ＝2naveΛ式表示的布拉格條件式的反射波長(zhǎng)為λ的光，使其他波長(zhǎng)的光透過(guò)。在該折射率調(diào)制部中反射的反射波長(zhǎng)為λ的光沿著與入射時(shí)相反的方向在光波導(dǎo)中傳播。
與此不同，已知一種垂直于折射率等位面的直線與光波導(dǎo)的光軸不平行的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(以下稱“傾斜型衍射光柵元件”)(參照例如文獻(xiàn)“M.J.Holmes等人，“Ultra Narrow-Band Optical Fibre Sidetap Filters”，ECOC’98，第137-138頁(yè)(1998)”)。圖1A及圖1B是現(xiàn)有的傾斜型衍射光柵元件的說(shuō)明圖。圖1A是用包含傾斜型衍射光柵元件的光軸的面切斷時(shí)的剖面圖，圖1B是用垂直于光軸的面切斷時(shí)的剖面圖。該圖所示的現(xiàn)有的傾斜型衍射光柵元件9是，在具有高折射率的纖芯區(qū)域91及低折射率的包層區(qū)域92的光纖90中，在沿著該纖芯區(qū)域91的長(zhǎng)度方向的規(guī)定范圍內(nèi)形成折射率調(diào)制部93。而且，垂直于折射率調(diào)制部93的折射率等位面L直線A不與光纖90的光軸(圖中的x軸)平行，直線A和光軸構(gòu)成的角θ不為0。在此情況下，沿直線A的折射率調(diào)制周期為Λ，如果折射率調(diào)制部93的平均有效折射率為nave，則該傾斜型衍射光柵元件9有選擇地反射滿足用λ＝2naveΛ/sinθ式表示的布雷格條件式的反射波長(zhǎng)為λ的光，使其他波長(zhǎng)的光透過(guò)。在該折射率調(diào)制部93中反射的反射波長(zhǎng)為λ的光不在光纖90中傳播，而發(fā)射到光纖90的外部。即，該傾斜型衍射光柵元件作為低反射損失的光纖起作用。因此，該傾斜型衍射光柵元件9適合作為例如使光纖放大器的增益均衡的增益均衡器使用。
可是，現(xiàn)有的傾斜型衍射光柵元件9的損失特性有偏振波相關(guān)性。即，在具有平行于由直線A和光軸構(gòu)成的偏移角面M(圖1A及圖1B中的xy平面)的偏振波面的偏振波模式、以及具有垂直于偏移角面M的偏振波面的偏振波模式中，損失特性不同。
因此，為了降低這樣的偏振波相關(guān)損失，例如可以考慮將現(xiàn)有的傾斜型衍射光柵元件繞光軸扭轉(zhuǎn)，使偏移角面沿長(zhǎng)度方向旋轉(zhuǎn)，使各個(gè)偏移角面不同。如果這樣做，則長(zhǎng)度方向的某位置及另一位置各自的偏振波相關(guān)損失互相抵消，能降低偏振波相關(guān)損失。
可是，在扭轉(zhuǎn)傾斜型衍射光柵元件的情況下，由于光纖是由玻璃構(gòu)成的，很脆弱，所以為了降低偏振波相關(guān)損失，有必要使折射率調(diào)制部增長(zhǎng)。另外，在連接多個(gè)折射率調(diào)制部的情況下，由于熔融連接而需要備有長(zhǎng)度富余部，所以折射率調(diào)制部總體增長(zhǎng)了?，F(xiàn)有的傾斜型衍射光柵元件無(wú)論如何也不能用較短的尺寸降低偏振波相關(guān)損失。
本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的特征在于(1)沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向形成N(N是2以上的整數(shù))個(gè)折射率調(diào)制部，(2)N個(gè)折射率調(diào)制部各自的垂直于折射率等位面的直線不平行于光波導(dǎo)的光軸，(3)N個(gè)折射率調(diào)制部各自的垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的偏移角面互相不一致，(4)N個(gè)折射率調(diào)制部中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊。
本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的特征在于(1)沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向依次形成N(N是2以上的整數(shù))個(gè)折射率調(diào)制部，且使垂直于折射率等位面的直線不平行于光波導(dǎo)的光軸，同時(shí)(2)形成第n(n是2以上N以下的整數(shù))個(gè)折射率調(diào)制部時(shí)，垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的偏移角面與已經(jīng)形成的第一至第(n-1)個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面中的任何一個(gè)都不一致，(3)N個(gè)折射率調(diào)制部中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊地制造光波導(dǎo)型衍射光柵元件。
本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件、以及采用本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法制造的光波導(dǎo)型衍射光柵元件形成N個(gè)折射率調(diào)制部，垂直于各折射率調(diào)制部的折射率等位面的直線與光波導(dǎo)的光軸不平行，各折射率調(diào)制部的偏移角面互相不一致，任意兩個(gè)折射率調(diào)制部各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊。由于這樣構(gòu)成，所以光波導(dǎo)型衍射光柵元件的尺寸短，能降低偏振波相關(guān)損失。
另外，本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的特征在于N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移180度/N。本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的特征在于使N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移180度/N，制造光波導(dǎo)型衍射光柵元件。在此情況下，光波導(dǎo)型衍射光柵元件能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
另外，本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的特征在于N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移360度/N。本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的特征在于使N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移360度/N，制造光波導(dǎo)型衍射光柵元件。與上述的各偏移180度/N的情況相比，在這樣各偏移360度/N的情況下，光波導(dǎo)型衍射光柵元件能更有效地降低偏振波相關(guān)損失。另外，N可以是奇數(shù)，也可以是偶數(shù)。如果N是偶數(shù)，則由于偏移角面相差180度的一對(duì)折射率調(diào)制部分別具有的非對(duì)稱性引起的雙折射性互相抵消，因此光波導(dǎo)型衍射光柵元件更能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
另外，在本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件中，特征在于N個(gè)折射率調(diào)制部各自的垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的角度彼此相同，沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向的形成區(qū)域的長(zhǎng)度彼此相同，折射率調(diào)制周期彼此相同，折射率調(diào)制振幅彼此相同。本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的特征在于在分別形成N個(gè)折射率調(diào)制部時(shí)，使垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的角度彼此相同，使沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向的形成區(qū)域的長(zhǎng)度彼此相同，使折射率調(diào)制周期彼此相同，使折射率調(diào)制振幅彼此相同。在此情況下，光波導(dǎo)型衍射光柵元件也能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
另外，在本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的特征在于透射損失最大的波長(zhǎng)中，偏振波相關(guān)損失為透射損失最大值的1/10以下。在此情況下，光波導(dǎo)型衍射光柵元件在光通信領(lǐng)域中作為要求偏振波相關(guān)損失小的光學(xué)裝置(或其一部分)很適用。
另外，本發(fā)明的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的特征在于一邊監(jiān)視透射損失，一邊分別形成N個(gè)折射率調(diào)制部?；蛘?，特征在于一邊監(jiān)視偏振波相關(guān)損失，一邊分別形成N個(gè)折射率調(diào)制部。在此情況下，所制造的光波導(dǎo)型衍射光柵元件能有效地降低偏振波相關(guān)損失。


圖1A及圖1B是現(xiàn)有的傾斜型衍射光柵元件的說(shuō)明圖。
圖2是本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)的說(shuō)明圖。
圖3是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的斜視圖。
圖4A、圖4B、圖4C及圖4D分別是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法的剖面圖。
圖5A及圖5B是表示本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)的透射特性的圖，圖5A是表示第一個(gè)折射率調(diào)制部形成結(jié)束時(shí)刻的透射特性的圖，圖5B是表示第二個(gè)折射率調(diào)制部形成結(jié)束時(shí)刻的透射特性的圖。
圖6A及圖6B分別是表示本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)的透射特性及偏振波相關(guān)損失特性的圖。
圖7A及圖7B分別是表示比較例的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)的透射特性及偏振波相關(guān)損失特性的圖。
圖8是另一實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)的說(shuō)明圖。
圖9A及圖9B分別是表示只從一個(gè)方向照射折射率變化誘導(dǎo)光，形成了一個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件的透射率T及偏振波相關(guān)損失PDL各自的波長(zhǎng)相關(guān)性的曲線圖。
圖10A及圖10B分別是表示從相差90度的兩個(gè)方向照射折射率變化誘導(dǎo)光，形成了兩個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件1的透射率T及偏振波相關(guān)損失PDL各自的波長(zhǎng)相關(guān)性的曲線圖。
圖11A及圖11B分別是表示從相差90度的4個(gè)方向照射折射率變化誘導(dǎo)光，形成了4個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件2的透射率T及偏振波相關(guān)損失PDL各自的波長(zhǎng)相關(guān)性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。另外，在附圖的說(shuō)明中對(duì)同一要素賦予同一標(biāo)記，省略重復(fù)的說(shuō)明。
圖2是本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)1的說(shuō)明圖。在該圖中，示出了用包含光軸的面切斷時(shí)的剖面圖、以及用垂直于光軸的面切斷時(shí)的剖面圖。該圖所示的本實(shí)施形態(tài)的傾斜型衍射光柵元件1沿著作為光波導(dǎo)的光纖10的長(zhǎng)度方向，形成N(N是2以上的整數(shù))個(gè)折射率調(diào)制部131～13N。光纖10是以石英玻璃為基礎(chǔ)的纖維，包括添加了GeO2的纖芯區(qū)域11、以及包圍該纖芯區(qū)域11的包層區(qū)域12。
關(guān)于各折射率調(diào)制部13n(n是1以上N以下的任意的整數(shù))，將折射率相等的折射率等位面表示為L(zhǎng)n，將垂直于折射率等位面Ln、將與光纖10的光軸(x軸)相交的直線表示為An，將直線An和光軸構(gòu)成的角表示為θn，將直線An和光軸構(gòu)成的偏移角面表示為Mn。
對(duì)于各折射率調(diào)制部13n，直線An和光軸不平行，直線An和光軸構(gòu)成的角θn不為0。即，各折射率調(diào)制部13n沿著相對(duì)于光軸以角度θn傾斜的直線，在纖芯區(qū)域11中形成了周期為Λn的折射率調(diào)制部。另外，各折射率調(diào)制部13n的偏移角面Mn互相不一致。即，取N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部13n1、13n2時(shí)，偏移角面Mn1和偏移角面Mn2不一致。
N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部13n1、13n2各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊。圖中，例如折射率調(diào)制部131的形成區(qū)域與折射率調(diào)制部132的形成區(qū)域一部分重疊，還與折射率調(diào)制部133的形成區(qū)域一部分重疊。另外，N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N各自的形成區(qū)域也可以全部一致。
這樣，本實(shí)施形態(tài)的傾斜型衍射光柵元件1形成N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N，各折射率調(diào)制部13n的角度θn不為0，各折射率調(diào)制部13n的偏移角面Mn互相不一致，任意兩個(gè)折射率調(diào)制部13n1、13n2各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊。這樣構(gòu)成的傾斜型衍射光柵元件1的尺寸短，能降低與偏振波相關(guān)的損失。
另外，N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N各自的偏移角面M1～MN正好繞光纖10的光軸各偏移180度/N。例如，如果N＝2，則偏移角面M1和偏移角面M2相正交。另外，例如，如果N＝3，則偏移角面M1～M3繞光纖10的光軸各偏移60度。由于這樣配置偏移角面M1～MN，所以傾斜型衍射光柵元件1能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
另外，優(yōu)選地，N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N的各自的直線An和光軸構(gòu)成的角度θn彼此相同，沿光纖10的長(zhǎng)度方向的形成區(qū)域的長(zhǎng)度彼此相同，折射率調(diào)制周期彼此相同，折射率調(diào)制振幅彼此相同。通過(guò)這樣地形成各折射率調(diào)制部13n，傾斜型衍射光柵元件1可以有效地降低偏振波相關(guān)損失。
而且，本實(shí)施形態(tài)的傾斜型衍射光柵元件1在透射損失為最大的波長(zhǎng)中，偏振波相關(guān)損失優(yōu)選為透射損失最大值的1/10以下。這樣的傾斜型衍射光柵元件1在光通信領(lǐng)域中作為要求偏振波相關(guān)損失小的光學(xué)裝置(或其一部分)很適用，例如作為使光纖放大器的增益均衡的增益均衡器很適用。
其次，說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)1的制造方法。圖3及圖4A至圖4D是說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法用的圖。圖3是斜視圖，圖4A至圖4D是用垂直于光軸的面切斷時(shí)的剖面圖。
首先，準(zhǔn)備光纖10、相位光柵掩模20及光源30。如上所述，光纖10是以石英玻璃為基礎(chǔ)的纖維，包括添加了GeO2的纖芯區(qū)域11、以及包圍該纖芯區(qū)域11的包層區(qū)域12。相位光柵掩模20是在石英玻璃平板的一個(gè)面上形成了由周期為2Λ的槽狀凹凸構(gòu)成的相位光柵的掩模。光源30是輸出引起光纖10的纖芯區(qū)域11的折射率變化的波長(zhǎng)的光(以下稱“折射率變化誘導(dǎo)光”)的光源，例如，采用將波長(zhǎng)為248nm的激光作為折射率變化誘導(dǎo)光輸出的KrF受激準(zhǔn)分子激光光源。
然后，如圖3所示，相位光柵掩模20被配置在光纖10的側(cè)面，且使形成了相位光柵的面與光纖10相對(duì)。另外，這時(shí)，相位光柵掩模20上的相位光柵的槽方向相對(duì)于垂直于光纖10的光軸的面，傾斜角度為θ1。在兩者這樣配置的狀態(tài)下，從光源30輸出的折射率變化誘導(dǎo)光UV垂直地照射在相位光柵掩模20上。伴隨該折射率變化誘導(dǎo)光UV的照射，由于相位光柵掩模20的衍射作用，產(chǎn)生+1次衍射光和-1次衍射光，這些+1次衍射光和-1次衍射光互相干涉，生成周期為Λ的干涉條紋。在光纖10的添加了GeO2的纖芯區(qū)域11中，折射率對(duì)應(yīng)于干各涉條紋位置上的折射率變化誘導(dǎo)光的能量的大小而升降，因此形成折射率調(diào)制部131。該折射率調(diào)制部131在垂直于折射率等位面L1、與光纖10的光軸相交的直線為A1時(shí)，該直線A1和光軸構(gòu)成的角度為θ1，直線A1和光軸構(gòu)成的偏移角面M1平行于相位光柵掩模20的面(參照?qǐng)D3及圖4A)。
這樣，如圖4A所示的配置狀態(tài)下，使折射率變化誘導(dǎo)光UV照射一定時(shí)間，形成第一折射率調(diào)制部131。形成后，使折射率變化誘導(dǎo)光UV的照射中斷，在此期間使光纖10繞光軸旋轉(zhuǎn)一定角度，變成圖4B所示的配置狀態(tài)。然后，在圖4B所示的配置狀態(tài)下，使折射率變化誘導(dǎo)光UV照射一定時(shí)間，形成第二折射率調(diào)制部132。這樣形成的第二折射率調(diào)制部132在垂直于折射率等位面L2、與光纖10的光軸相交的直線為A2時(shí)，該直線A2和光軸構(gòu)成的角度為θ2，直線A2和光軸構(gòu)成的偏移角面M2平行于相位光柵掩模20的面。第二折射率調(diào)制部132的偏移角面M2與已經(jīng)形成的第一折射率調(diào)制部131的偏移角面M1不一致。
另外，形成了第二折射率調(diào)制部132后，使折射率變化誘導(dǎo)光UV的照射中斷，在此期間使光纖10繞光軸旋轉(zhuǎn)一定角度，變成圖4C所示的配置狀態(tài)。然后，在圖4C所示的配置狀態(tài)下，使折射率變化誘導(dǎo)光UV照射一定時(shí)間，形成第三折射率調(diào)制部133。這樣形成的第三折射率調(diào)制部133在垂直于折射率等位面L3、與光纖10的光軸相交的直線為A3時(shí)，該直線A3和光軸構(gòu)成的角度為θ3，直線A3和光軸構(gòu)成的偏移角面M3平行于相位光柵掩模20的面。第三折射率調(diào)制部133的偏移角面M3與已經(jīng)形成的第一折射率調(diào)制部131的偏移角面M1不一致，另外，與已經(jīng)形成的第二折射率調(diào)制部132的偏移角面M2也不一致。
以后也一樣，依次形成第四至第N折射率調(diào)制部134～13N。形成第N折射率調(diào)制部13N時(shí)，在圖4D所示的配置狀態(tài)下，使折射率變化誘導(dǎo)光UV照射一定時(shí)間，形成第N折射率調(diào)制部13N。這樣形成的第N折射率調(diào)制部13N在垂直于折射率等位面LN、與光纖10的光軸相交的直線為AN時(shí)，該直線AN和光軸構(gòu)成的角度為θN，直線AN和光軸構(gòu)成的偏移角面MN平行于相位光柵掩模20的面。第N折射率調(diào)制部13N的偏移角面MN與已經(jīng)形成的第一至第(N-1)折射率調(diào)制部131～13N-1的偏移角面M1～MN-1中的任何一個(gè)都不一致。
另外，相位光柵掩模20如果位置照原樣固定，各θn全部為同一值，但通過(guò)使相位光柵掩模20在其面上旋轉(zhuǎn)，能使各θn不同。另外，如果使用一個(gè)相位光柵掩模20，則在各折射率調(diào)制部13n中沿直線An的折射率調(diào)制周期全部為同一值，但通過(guò)更換不同的相位光柵周期的相位光柵掩模，能使在各折射率調(diào)制部13n中沿直線An的折射率調(diào)制周期不同。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法中，沿光纖10的長(zhǎng)度方向，垂直于折射率等位面Ln的直線An與光纖10的光軸不平行(即角度θn≠0)地依次形成N個(gè)折射率調(diào)制部134～13N。另外，形成第n折射率調(diào)制部13n時(shí)，其偏移角面Mn與已經(jīng)形成的第一至第(n-1)折射率調(diào)制部131～13n-1各自的偏移角面M1～Mn-1中的任何一個(gè)都不一致。另外，N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊地形成。這樣就能制造本實(shí)施形態(tài)的傾斜型衍射光柵元件1。
特別優(yōu)選地，形成了第(n-1)折射率調(diào)制部13n-1后，光纖10繞光軸旋轉(zhuǎn)一定角度180/N，形成第n折射率調(diào)制部13n。這樣制造的傾斜型衍射光柵元件1由于N個(gè)折射率調(diào)制部131～13N各自的偏移角面M1～MN繞光纖10的光軸各偏移180度/N，所以能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
另外，形成各折射率調(diào)制部13n時(shí)，正好使垂直于折射率等位面Ln的直線An和光纖10的光軸構(gòu)成的角度θn彼此相同，使沿光纖10的長(zhǎng)度方向的形成區(qū)域的長(zhǎng)度Dn彼此相同，使折射率調(diào)制周期彼此相同，使折射率調(diào)制振幅彼此相同。這樣制造的傾斜型衍射光柵元件1能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
另外，形成各折射率調(diào)制部13n時(shí)，適合監(jiān)視制造過(guò)程中的傾斜型衍射光柵元件1的透射損失或偏振波相關(guān)損失。這樣做，所制造的傾斜型衍射光柵元件1能有效地降低偏振波相關(guān)損失。
下面，說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)1及其制造方法的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，光纖10不僅在纖芯區(qū)域11中，而且在包層區(qū)域12中也添加了GeO2。相位光柵掩模20的周期不一定，周期沿著垂直于槽方向的方向逐漸變化，中心周期為1.0650微米，周期變化率為10.0nm/cm。光源10采用了將波長(zhǎng)為248nm的激光作為折射率變化誘導(dǎo)光輸出的KrF受激準(zhǔn)分子激光光源。
而且，所制造的本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件1有兩個(gè)折射率調(diào)制部131、132。兩個(gè)折射率調(diào)制部131、132各自的形成區(qū)域的長(zhǎng)度為5mm，互相全部重疊地形成。折射率調(diào)制部131的偏移角面M1和折射率調(diào)制部132的偏移角面M2互相正交。
在本實(shí)施例的制造方法中，首先形成第一折射率調(diào)制部131，然后，在折射率變化誘導(dǎo)光UV的照射被中斷的期間，使光纖10繞光軸旋轉(zhuǎn)90度，接著形成了第二折射率調(diào)制部132。另外，分別形成兩個(gè)折射率調(diào)制部131、132時(shí)，監(jiān)視了制造過(guò)程中的傾斜型衍射光柵元件1的透射損失。
在本實(shí)施例中，透射損失最大的波長(zhǎng)的透射損失的目標(biāo)值為1dB。而且，形成第一折射率調(diào)制部131時(shí)，在被監(jiān)視的透射損失達(dá)到了目標(biāo)值的1/2(0.5dB)的時(shí)刻，折射率變化誘導(dǎo)光UV的照射被中斷。另外，接著形成第二折射率調(diào)制部132時(shí)，在被監(jiān)視的透射損失達(dá)到了目標(biāo)值(1dB)的時(shí)刻，折射率變化誘導(dǎo)光UV的照射被終止。圖5A是表示第一折射率調(diào)制部131的形成結(jié)束時(shí)刻的透射特性的圖，圖5B是表示第二折射率調(diào)制部132的形成結(jié)束時(shí)刻的透射特性的圖。如該圖所示，本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件1的透射損失的最大值在第一折射率調(diào)制部131的形成結(jié)束時(shí)刻為0.5dB，在第二折射率調(diào)制部132的形成結(jié)束時(shí)刻為1.0dB。
圖6A是表示本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件的透射特性的圖，圖6B是表示本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失特性的圖。另外，圖7A是表示比較例的傾斜型衍射光柵元件的透射特性的圖，圖7B是表示比較例的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失特性的圖。這里，比較例的傾斜型衍射光柵元件是不重寫的，只有一個(gè)折射率調(diào)制部的元件。
比較圖6A和圖7A可知，本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件及比較例的傾斜型衍射光柵元件的透射光譜的形狀相似，二者的透射損失的最大值都是0.6dB左右?？墒牵容^圖6B和圖7B可知，比較例的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失的最大值為0.125dB左右，與此不同，本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失的最大值為0.03dB左右。本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失的最大值與比較例的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失的最大值相比較，約為1/4，另外，與本實(shí)施例的傾斜型衍射光柵元件的透射損失的最大值相比較，約為1/20。
圖8是另一實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)2的說(shuō)明圖。該圖中示出了用包含光軸的面切斷時(shí)的剖面圖、以及用垂直于光軸的面切斷時(shí)的剖面圖。該圖所示的本實(shí)施形態(tài)的傾斜型衍射光柵元件2沿著作為光波導(dǎo)的光纖20的長(zhǎng)度方向形成了N(N是2以上的整數(shù))個(gè)折射率調(diào)制部231～23N。光纖20以石英玻璃為基礎(chǔ)，包括添加了GeO2的纖芯區(qū)域21、以及包圍該纖芯區(qū)域21的包層區(qū)域22。
關(guān)于各折射率調(diào)制部23n(n是1以上N以下的任意的整數(shù))，將折射率相等的折射率等位面表示為L(zhǎng)n，將垂直于折射率等位面Ln、將與光纖10的光軸(x軸)相交的直線表示為An，將直線An和光軸構(gòu)成的角表示為θn，將直線An和光軸構(gòu)成的偏移角面表示為Mn。關(guān)于各折射率調(diào)制部23n的形成區(qū)域、折射率等位面Ln、直線An及角度θn分別與已經(jīng)說(shuō)明的相同。
該傾斜型衍射光柵元件2的特征在于各折射率調(diào)制部23n的偏移角面Mn繞光軸各偏移360度/N。另外，圖中，使N＝4。在此情況下，偏移角面相差180度的折射率調(diào)制部231、233分別具有的非對(duì)稱性引起的雙折射性互相抵消，另外，偏移角面相差180度的折射率調(diào)制部233、234分別具有的非對(duì)稱性引起的雙折射性互相抵消，因此光波導(dǎo)型衍射光柵元件2更能有效地降低偏振波相關(guān)損失。另外，這里所說(shuō)的非軸對(duì)稱性，是指在折射率變化誘導(dǎo)光照射在光纖20上形成的折射率調(diào)制部231中，在折射率變化誘導(dǎo)光的入射側(cè)，折射率上升增大而言。因此，通過(guò)使折射率變化誘導(dǎo)光互相從相反的方向照射在光纖20上，形成折射率調(diào)制部231、233，由各個(gè)非軸對(duì)稱性引起的雙折射性互相抵消。
該傾斜型衍射光柵元件2也是在透射損失為最大的波長(zhǎng)中，偏振波相關(guān)損失正好為透射損失最大值的1/10以下。這樣的傾斜型衍射光柵元件2也在光通信領(lǐng)域中作為要求偏振波相關(guān)損失小的光學(xué)裝置(或其一部分)很適用，例如作為使光纖放大器的增益均衡的增益均衡器很適用。
圖9A至圖11B是分別表示三種傾斜型衍射光柵元件的透射率T及偏振波相關(guān)損失PDL各自的波長(zhǎng)相關(guān)性的曲線圖。圖9A及圖9B表示只從一個(gè)方向照射折射率變化誘導(dǎo)光，形成了一個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件。圖10A及圖10B表示從相差90度的兩個(gè)方向照射折射率變化誘導(dǎo)光，形成了兩個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件1。圖11A及圖11B表示從相差90度的四個(gè)方向照射折射率變化誘導(dǎo)光，形成了四個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件2。
在各個(gè)傾斜型衍射光柵元件1及傾斜型衍射光柵元件2中，各折射率調(diào)制部重疊地形成。
比較圖9A、圖10A及圖11A可知，三種傾斜型衍射光柵元件各自的透射率T的波長(zhǎng)相關(guān)性大致相同。另一方面，比較圖9B、圖10B及圖11B可知，形成了一個(gè)折射率調(diào)制部的傾斜型衍射光柵元件的偏振波相關(guān)損失PDL也達(dá)到了0.127dB，與此不同，傾斜型衍射光柵元件1的偏振波相關(guān)損失PDL小，為0.023dB，傾斜型衍射光柵元件2的偏振波相關(guān)損失PDL更小，為0.016dB。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，如果采用本發(fā)明，則形成N(N是2以上的整數(shù))個(gè)折射率調(diào)制部，各折射率調(diào)制部的垂直于折射率等位面的直線與光波導(dǎo)的光軸不平行，各折射率調(diào)制部的垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的偏移角面互相不一致，任意兩個(gè)折射率調(diào)制部各自的形成區(qū)域至少一部分互相重疊。這樣構(gòu)成的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的尺寸短，能降低偏振波相關(guān)損失。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)型衍射光柵元件，其特征在于沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向形成N個(gè)折射率調(diào)制部，N是2以上的整數(shù)，上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的垂直于折射率等位面的直線與上述光波導(dǎo)的光軸不平行，上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的偏移角面互相不一致，且上述N個(gè)折射率調(diào)制部中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部的各自的形成區(qū)域至少有一部分互相重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件，其特征在于上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移180度/N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件，其特征在于上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移360度/N。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件，其特征在于上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的角度彼此相同，沿上述光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向的形成區(qū)域的長(zhǎng)度彼此相同，折射率調(diào)制周期彼此相同，折射率調(diào)制振幅彼此相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件，其特征在于透射損失最大的波長(zhǎng)中，偏振波相關(guān)損失為透射損失最大值的1/10以下。
6.一種光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法，其特征在于沿光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向依次形成N個(gè)折射率調(diào)制部，且使垂直于折射率等位面的直線不平行于光波導(dǎo)的光軸，N是2以上的整數(shù)，同時(shí)形成第n個(gè)折射率調(diào)制部時(shí)，垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的偏移角面與已經(jīng)形成的第一至第(n-1)個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面中的任何一個(gè)都不一致，n是2以上N以下的整數(shù)，上述N個(gè)折射率調(diào)制部中的任意兩個(gè)折射率調(diào)制部的各自的形成區(qū)域至少有一部分互相重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法，其特征在于使上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移180度/N。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法，其特征在于使上述N個(gè)折射率調(diào)制部各自的偏移角面繞光波導(dǎo)的光軸各偏移360度/N。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法，其特征在于分別形成上述N個(gè)折射率調(diào)制部時(shí)，使垂直于折射率等位面的直線和光波導(dǎo)的光軸構(gòu)成的角度彼此相同，使沿上述光波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向的形成區(qū)域的長(zhǎng)度彼此相同，使折射率調(diào)制周期彼此相同，使折射率調(diào)制振幅彼此相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法，其特征在于一邊監(jiān)視透射損失，一邊分別形成上述N個(gè)折射率調(diào)制部。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)型衍射光柵元件的制造方法，其特征在于一邊監(jiān)視偏振波相關(guān)損失，一邊分別形成上述N個(gè)折射率調(diào)制部。
全文摘要
提供一種光波導(dǎo)型衍射光柵元件(傾斜型衍射光柵元件)及其制造方法。其中，對(duì)于各折射率調(diào)制部1文檔編號(hào)G02B6/34GK1526079SQ0281374
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2002年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者大村真樹(shù), 茂原政一, 一 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社