倾斜型短周期光栅制造技术

当形成使光照射纤芯由添加了通过光的照射而使石英玻璃的折射率改变的光敏性掺杂剂的石英玻璃构成而包层的至少与上述纤芯邻接的层是由添加了光敏性掺杂剂的石英玻璃构成的光敏层的光纤并按规定的光栅周期以规定的倾斜角度变化而形成了光栅部的倾斜型短周期光栅时，设计成使上述纤芯的外径为５μｍ以上并使该纤芯对上述包层（２）的光敏层的相对光敏度满足规定的各式，从而可以提供在透射光的波长谱上在狭窄的区域内得到损失峰值的倾斜型短周期光栅。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在光通信等领域内用作滤光器等的倾斜型短周期光栅。本说明书，以对日本的专利申请书(特愿2000-183796)为基础，并将该日本申请书的记载内容取入作为本说明书的一部分。
技术介绍
作为光纤型滤光器的一例，有光纤光栅。在光纤光栅中，有长周期光栅(LPG)和短周期光栅(SPG)。以往，光纤光栅，在纤芯内沿其长度方向按规定的光栅周期形成折射率的变化。而所谓光栅周期就是该折射率变化的周期。LPG的光栅周期，为几百μm左右。在LPG中，在形成了折射率变化的光栅部内，与使入射光中的规定波长区的光沿着和入射光相同的方向传播的前向包层模式相耦合，从而得到损失了该波长区的光的透射光。与此不同，SPG的光栅周期为光的波长的1/2～1/3左右。就是说，如工作波长在1.55μm附近，则例如可以设定为其1/3左右的值。其结果是，在光纤的纤芯内进行传播的波导模式中，与对规定波长区的光进行反射的反射模式相耦合，从而得到损失了该光的透射光。在LPG中，具有不存在作为信号波形恶化的原因的微小脉动的优点。所谓微小脉动，指的是以波长为横轴、以透射率为纵轴的透射光波长谱的微小变化。因此，LPG在波长谱上可以得到平滑的特性。此外，几乎不存在反射光也是其优点之一。但是，LPG的缺点在于，由于透射特性调整困难因而很难得到任意的透射特性。在SPG中，通过采用除光栅周期或光栅部的折射率变化量等之外还使光栅周期以沿长度方向逐渐增大或缩小的方式变化的线性频率调制光栅，可以扩大损失光的波长区或可以调整损失光的强度，因而能够比较自由地实现任意的透射特性。但是，在SPG中，因反射光的作用而产生多重反射，其结果是，在透射光的波长谱上将产生微小脉动，因而存在着不能得到平滑的波长谱特性的问题。此外，还存在着反射光大的问题。因此，最近以来，进行着有效地利用SPG的设计自由度并使微小脉动不容易产生的倾斜型SPG的开发。图24是表示倾斜型SPG的一例的侧断面图。以下，按该倾斜型SPG的制造方法进行说明。图中符号1为纤芯，通过在该纤芯1的外周上设置折射率低于该纤芯1的包层2而构成光纤。纤芯1和包层2由石英系玻璃构成，在纤芯1内添加通过照射特定波长的光而提高石英玻璃的折射率的光敏性掺杂剂。作为光敏性掺杂剂，通常使用锗。当对添加了锗的石英玻璃照射240nm附近的紫外光时，将使折沙率提高。因此，当隔着相位掩摸等从光纤的一侧沿着纤芯1的长度方向以规定的光栅周期照射光时，使受光照射部分的纤芯1的折射率提高，并得到将多个高折射率部3、3...按规定的光栅周期排列的光栅部4。高折射率部3、3...，以横切纤芯1、且不与纤芯1的中心轴B正交的方式倾斜地形成。并且，多个高折射率部3、3...，沿纤芯1的长度方向相互平行地排列。将与高折射率部3正交的方向A的方向称为光栅方向。或者，称为光栅部的格栅向量方向。另外，将该光栅方向A与纤芯1的中心轴B的角度θ称为倾斜角，由该θ表示高折射率部3的倾角的大小。此外，通常的SPG，光栅方向与纤芯1的中心轴一致，因而θ为零。其结果是，在纤芯1内沿着与入射方向相同的方向进行传播的波导模式，与使由光栅部4反射后的光射向包层2并与入射光反向传播的后向包层模式相耦合。即，由于不是与在纤芯1内反向传播的反射模式相耦合，所以不容易产生多重反射。因此，可以减小在波长谱上产生的微小脉动的强度。图25(a)、图25(b)、图26(a)、图26(b)，示出倾斜角度改变时的波长谱。另外，由于波导模式与多个后向包层模式耦合，所以在波长谱上多个损失峰值彼此靠近地排列着。当使倾斜角度按0度、2.9度、4度、5.8度增加时，波导模式与反射模式的耦合，以4度时为最弱，进一步，当该倾斜角度增加到5.8度时，上述耦合再次增强。即，呈现出与反射模式的耦合随倾斜角度的增加而反复增强，减弱的周期特性。可以将使这种与反射模式的耦合第1次为极小值的角度称为反射抑制角(在本例中，为如图26(a)所示的4度)。在倾斜型SPG中，如将倾斜角度设定在反射抑制角附近，则可以减小微小脉动的影响。但是，在采用了具有纤芯及设在其外周上的折射率低于该纤芯的包层并且纤芯由添加锗的石英玻璃构成、包层由纯石英玻璃构成的一般的单模光纤的倾斜型SPG中，如将倾斜角度设定在反射抑制角附近，则存在着使波导模式与包层模式耦合的区域扩大因而存在着不能得到尖陡的波长谱的缺点。图27示出在上述一般的单模光纤的纤芯内以一定的光栅周期形成了使倾斜角度在反射抑制角附近的倾斜短周期型光栅部的倾斜型SPG的透射光波长谱的一例。损失区域(损失峰值的区域)达到20nm以上。另外，在倾斜型SPG中，有时比如可以将透射光波长谱上产生的损失峰值大的波长区划分为主带并将位于主带的短波长一侧的波长区划分为边带。另外，有时在主带的损失峰值的长波长一侧的部分上还存在着不需要的幻象模式的峰值，或者，还存在着以与主带的损失峰值并列的形式出现的构成噪声的边带透射损失增大的情况。当存在着幻象峰值或边带透射损失增大时，实际上将不能充分地减小损失区域，因而有时不能得到尖陡的波长谱。另外，即使提供相同的曝光量、即相同的折射率变化，但当透射损失的主带的面积(以下，有时称作「透射损失面积」)小时，为获得相同的滤光特性，必须进行长时间的曝光，因而在制造上是不利的。在这种倾斜型SPG中，存在着尖陡的波长谱、幻象模式的峰值的减小、边带透射损失的减少、透射损失面积的扩大等各种课题，因而在某些情况下很难获得所需要的特性，光学特性的设计自由度还不够充分。特别是，有时很难得到狭小的损失区域。倾斜型SPG，例如用于使掺铒(Er)光纤放大器的波长—增益特性均衡化。倾斜型SPG，最好能够进行与上述掺铒(Er)光纤放大器的波长—增益特性的光学特性对应的各种设计。另外，这时最好是使幻象模式或边带的大小不构成任何问题。本专利技术是鉴于上述情况而开发的，其课题是提供一种能够自由地设计光学特性的倾斜型SPG。具体地说，其课题是提供一种在透射光的波长谱上具有狭小的损失区域的倾斜型SPG。其另一课题是提供一种在相同的折射率变化下其透射损失面积较大的倾斜型SPG。另一个课题是，提供一种使幻象模式的峰值减小了的倾斜型SPG。进一步的课题是，提供一种能够减小边带的透射损失的倾斜型SPG。专利技术的公开为解决上述课题，在本专利技术中提供如下的专利技术方案。第1专利技术，是一种倾斜型短周期光栅，使光照射具有纤芯和设在该纤芯外周上的包层并且该纤芯由添加了通过光的照射而使石英玻璃的折射率改变的光敏性掺杂剂的石英玻璃构成而该包层是由1层或2层以上构成且至少与上述纤芯邻接的层是由添加了通过光的照射而使石英玻璃的折射率改变的光敏性掺杂剂的石英玻璃构成的光敏层的光纤，并使上述纤芯和上述包层的光敏层的折射率沿该光纤的长度方向按规定的光栅周期以规定的倾斜角度变化，从而形成了光栅部，该倾斜型短周期光栅的特征在于上述纤芯的外径为5μm以上，该纤芯对与该纤芯邻接的上述包层的光敏层的相对光敏度，满足下式(1)0.2-0.1·(V-1.7)≤P≤0.1a{0.41-0.33·(V-1.7)}...(1)(式中，a为纤芯外径(单位μm)，V为归一化频率，P为该纤芯对与该纤芯邻接的上述包层的光敏层的相对光敏度)，而且将上述倾斜角度设定为使因波导模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾斜型短周期光栅，使光照射具有纤芯和设在该纤芯外周上的包层并且该纤芯由添加了通过光的照射而使石英玻璃的折射率改变的光敏性掺杂剂的石英玻璃构成而该包层是由１层或２层以上构成且至少与上述纤芯邻接的层是由添加了通过光的照射而使石英玻璃的折射率改变的光敏性掺杂剂的石英玻璃构成的光敏层的光纤，并使上述纤芯和上述包层的光敏层的折射率沿该光纤的长度方向按规定的光栅周期以规定的倾斜角度变化，从而形成了光栅部，该倾斜型短周期光栅的特征在于：上述纤芯的外径为５μｍ以上，该纤芯对与该纤芯邻接的上述包层的光敏层的相对光敏度，满足下式（１） ０．２－０．１.（Ｖ－１．７）≤Ｐ≤０．１ａ｛０．４１－０．３３.（Ｖ－１．７）｝ …（１） （式中，ａ为纤芯外径（单位：μｍ），Ｖ为归一化频率，Ｐ为该纤芯对与该纤芯邻接的上述包层的光敏层的相对光敏度），而且将上述倾斜角度设定为使因波导模式与反射模式的耦合而产生的损失为极小值的角度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：坂元明，须藤正明，小岛玲子，稻田具贞，奥出聪，西出研二，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]