(57)【要約】【課題】可変範囲の広い波長可変フィルタを提供する。【解決手段】波長可変フィルタのアレイ導波路格子を構成するスラブ導波路に樹脂が挿入された溝を配置する。溝は、スラブ導波路の入力光導波路との接続点と、スラブ導波路のアレイ導波路の各々との接続点とを結ぶ複数の線分Ａの各々について、溝と線分Ａとが交差する部分の合計である総長さＬＡが、隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加または単調減少するように構成されている。【選択図】図１
2019158924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、入力光導波路と、第１のスラブ導波路、アレイ導波路、および第２のスラブ導波路を含むアレイ導波路格子と、１つまたは複数の出力光導波路とを備えた波長可変フィルタであって、
前記第１のスラブ導波路および前記第２のスラブ導波路の少なくとも１つは、溝および前記溝に挿入された樹脂を備え、前記溝は、
前記第１のスラブ導波路の前記入力光導波路との接続点と、前記第１のスラブ導波路の前記アレイ導波路の各々との接続点とを結ぶ複数の線分Ａの各々について、前記溝と前記線分Ａとが交差する部分の合計である総長さＬＡが、隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加または単調減少するように構成されている、もしくは
前記第２のスラブ導波路の前記出力光導波路との接続点と、前記第２のスラブ導波路の前記アレイ導波路の各々との接続点とを結ぶ線分Ｂの各々について、前記溝と前記線分Ｂとが交差する部分の合計の総長さＬＢが、隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調増加または単調減少するように構成されており、
前記基板を加熱または冷却する、もしくは加熱冷却する温度制御手段と、
前記基板の温度を検出する温度検出手段と
を備えたことを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項２】
前記第１のスラブ導波路および前記第２のスラブ導波路の双方が、前記溝および前記溝に挿入された樹脂を備え、
前記第１のスラブ導波路および前記第２のスラブ導波路の前記溝は、
前記総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加するように、且つ前記総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調増加するように構成されている、または、前記総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調減少するように、且つ前記総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調減少するように構成されており、温度制御手段により第１のスラブ導波路の樹脂および第２のスラブ導波路の前記樹脂がともに加熱もしくは冷却される、請求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項３】
前記第１のスラブ導波路および前記第２のスラブ導波路の双方が、前記溝および前記溝に挿入された樹脂を備え、
前記第１のスラブ導波路および前記第２のスラブ導波路の前記溝は、
前記総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加するように、且つ前記総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調減少するように構成されている、または、
前記総長さＬＡが隣接する線分Ａの総長さＬＡとの間の差が一定長さで単調減少するように、且つ前記総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調増加するように構成されており、
前記温度制御手段は、
前記第１のスラブ導波路の前記樹脂を冷却し且つ前記第２のスラブ導波路の前記樹脂を加熱し、または、
前記第１のスラブ導波路の前記樹脂を加熱し且つ前記第２のスラブ導波路の前記樹脂を冷却する、請求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項４】
前記入力光導波路と前記アレイ導波路格子との間に設置された１×Ｎの光スイッチ（Ｎは、２以上の整数）と、
前記アレイ導波路格子と前記出力光導波路との間に設置されたＭ×１の光スイッチ（Ｍは、２以上の整数）とをさらに備えた、請求項２または３に記載の波長可変フィルタ。
【請求項５】
前記波長可変フィルタの波長可変範囲をカバーする前記アレイ導波路格子の複数の出力からの光を受光する１つまたは複数のフォトダイオードをさらに備えた、請求項２乃至４のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項６】
前記温度制御手段は、前記溝に挿入された樹脂を個別に加熱する加熱機構もしくは加熱または冷却する加熱冷却機構と、加熱または冷却される前記樹脂が挿入された溝以外の部分の熱を放熱する放熱機構とを有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【請求項７】
前記加熱機構または前記加熱冷却機構は、前記樹脂が挿入された溝の各々の直下の領域に設けられ、前記放熱機構は、加熱または冷却される前記樹脂を熱的に分離するように前記基板上の領域に設けられている、請求項６に記載の波長可変フィルタ。
【請求項８】
前記溝に挿入された樹脂の温度を個別に計測可能な温度計測手段をさらに備えた、請求項1乃至７のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重光ネットワークに用いられる波長可変フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の大容量化が進展し、伝送容量が波長分割多重（ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ））方式により増大しつつある。特に、ノードにおける経路切換機能を実現するためＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）システムが導入されている。ＲＯＡＤＭシステムにおいては、ネットワークをリング型やメッシュ型として各ノードで光信号のアド・ドロップを行うとともに、その必要がないものは光信号のまま通過させるため、光電変換を行わないのでノード装置が小型で低消費電力化するという利点がある。このようなＲＯＡＤＭシステムの将来的な展開に必要なデバイスとして、各方路からの光信号のパワーを波長ごとにモニタするデバイス、すなわち光チャネルモニタ（ＯＣＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）や光信号のスペクトルをモニタするデバイス、すなわち光パフォーマンスモニタ（ＯＰＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｍｏｎｉｔｏｒ）が求められる。
【０００３】
ＯＰＭやＯＣＭの実現形態としては、（１）多層膜フィルタをマイクロアクチュエータで回転させて、フィルタの通過波長を変化させて波長可変フィルタを構成し、透過した光信号をＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）で受光して強度を検出するもの（非特許文献１）や、（２）アレイ導波路格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）の出力に複数のＰＤを設置してチャネルごとの波長を監視するもの（非特許文献２）や、（３）ＡＷＧに屈折率の温度依存性の高い樹脂を挿入し、樹脂部の温度を変化させることで波長可変フィルタを構成するもの（非特許文献３）が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Optical Channel Monitor”,［online］，［平成２９年１２月５日検索］，インターネット＜http://www.optoplex.com/Optical_Channel_Monitor.htm＞
【非特許文献２】“Optical Channel Monitor OCM”，［online］，［平成２９年１２月５日検索］， インターネット＜https://www.ntt-electronics.com/product/photonics/opt_c_m_ocm.html＞
【非特許文献３】大山貴晴他、“光チャンネルモニタ用透過波長可変AWG”，2008年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−７９
【非特許文献４】亀井新、“石英系アレイ導波路格子の高性能化に関する研究”，東京工業大学博士論文，2009年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＯＣＭ，ＯＰＭには以下の課題があった。たとえば、非特許文献１に開示されるものでは、フィルタを機械的に回転させるための機構の構成が複雑になり、デバイスが大型化する。加えて、機械的な可動部を持つため信頼性の観点で劣るという欠点がある。
【０００６】
また、非特許文献２に開示される構成は、機械的な可動部を持たないものの、光信号の詳細なスペクトルを観察するＯＰＭ機能が実現できないという欠点を有する。
【０００７】
さらに、非特許文献３に開示される構成では、波長可変フィルタにより透過波長を変化させスペクトル形状を観察するＯＰＭ機能は実現されるものの、その可変範囲は小さく、１５３０〜１５６５ｎｍの波長範囲全体を計測するには不十分である。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、広い可変範囲の波長可変フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は波長可変フィルタである。この波長可変フィルタは、基板上に、入力光導波路と、第１のスラブ導波路、アレイ導波路、および第２のスラブ導波路を含むアレイ導波路格子と、１つまたは複数の出力光導波路とを備える。第１のスラブ導波路および第２のスラブ導波路の少なくとも１つは、溝および溝に挿入された樹脂を備える。また、波長可変フィルタは、基板を加熱または冷却する、もしくは加熱冷却する温度制御手段と、基板の温度を検出する温度検出手段とをさらに備える。
【００１０】
一実施形態では、溝は、第１のスラブ導波路の入力光導波路との接続点と、第１のスラブ導波路のアレイ導波路の各々との接続点とを結ぶ複数の線分Ａの各々について、溝と線分Ａとが交差する部分の合計である総長さＬＡが、隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加または単調減少するように構成されている。
【００１１】
一実施形態では、溝は、第２のスラブ導波路の出力光導波路との接続点と、第２のスラブ導波路のアレイ導波路の各々との接続点とを結ぶ線分Ｂの各々について、溝と線分Ｂとが交差する部分の合計の総長さＬＢが、隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調増加または単調減少するように構成されている。
【００１２】
一実施形態では、第１のスラブ導波路および第２のスラブ導波路の溝は、総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加するように、且つ総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調増加するように構成されている、または、総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調減少するように、且つ総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調減少するように構成されており、温度制御手段により第１のスラブ導波路の樹脂および第２のスラブ導波路の樹脂がともに加熱もしくは冷却される。
【００１３】
一実施形態では、第１のスラブ導波路および第２のスラブ導波路の溝は、総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調増加するように、且つ総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調減少するように構成されている、または、総長さＬＡが隣接する線分Ａの間での総長さＬＡの差が一定長さで単調減少するように、且つ総長さＬＢが隣接する線分Ｂの間での総長さＬＢの差が一定長さで単調増加するように構成されており、温度制御手段は、第１のスラブ導波路の樹脂を冷却し且つ第２のスラブ導波路の樹脂を加熱し、または、第１のスラブ導波路の樹脂を加熱し且つ第２のスラブ導波路の樹脂を冷却する。
【００１４】
一実施形態では、入力光導波路とアレイ導波路格子との間に設置された１×Ｎの光スイッチと、アレイ導波路格子と出力光導波路との間に設置されたＭ×１の光スイッチとをさらに備える。また、波長可変フィルタの波長可変範囲をカバーするアレイ導波路格子の複数の出力からの光を受光する１つまたは複数のフォトダイオードをさらに備える。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、機械的可動部が無く、広い波長範囲をカバーする波長可変フィルタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる波長可変フィルタの概略構成を示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】樹脂溝の幅のステップに対する基板の温度と中心波長の変化との関係を示すグラフである。
【図３】アレイ導波路の樹脂を挿入する溝を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる波長可変フィルタの概略構成を示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる波長可変フィルタの概略構成を示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の一実施形態の波長可変フィルタの動作を説明するための図であり、（ａ）は第１および第２の実施形態で説明した波長可変フィルタの動作を、（ｂ）および（ｃ）は第３の実施形態で説明した波長可変フィルタの動作をそれぞれ説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態の波長可変フィルタにおける中心波長のカバー範囲とアレイ導波路格子の入力と出力の組み合わせとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下に説明する実施形態は本発明の一例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。以下の説明における具体的な数値は例示であり、本願発明は、このような具体的な数値例に限定されるものではなく、一般性を失うことなく他の数値においても実施することもできることは言うまでもない。図面中の同一または類似の参照符号は、同一または類似の要素を示し、繰り返しの説明は省略する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長可変フィルタの概略構成を示す図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図１（ａ）に示すように、波長可変フィルタは、基板１００の上面に、入力光導波路１０２と、スラブ導波路１０４と、アレイ導波路１０６＃１〜＃ｐと、スラブ導波路１０８と、出力光導波路１１０＃１〜＃ｑとを備える。スラブ導波路１０４、アレイ導波路１０６＃１〜＃ｐ、およびスラブ導波路１０８は、アレイ導波路格子を構成する。また、図１（ｂ）に示すように、波長可変フィルタは、基板１００の下面に、温度制御素子１２０を備える。図１には、基板１００の温度を測定するためのサーミスタ１１８も示されている。さらに、図１には、波長可変フィルタの出力光導波路１１０＃１〜＃ｑから出力する光を受光するフォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）１１６が示されている。
【００１８】
図１に例示する波長可変フィルタでは、２つのスラブ導波路１０４および１０８に設置された２つの樹脂溝１１２および１１４の幅（略光が伝搬する方向の長さ）が、アレイ導波路番号の増加方向（＃１→＃ｐ）に対して、同一符号で変化する例を示したものである。すなわち、アレイ番号の増加に対して溝幅は増加する。もちろん、アレイ番号の増加に対して溝幅は減少しても構わない。
【００１９】
基板１００の下面には、温度制御素子１２０が設置され基板１００の全体を加熱もしくは冷却することでアレイ導波路格子の透過波長を調整することができる。この際、樹脂溝１１２および１１４中の樹脂の屈折率の温度係数はアレイ導波路格子を構成する石英ガラスの温度係数の数十倍あるため、波長可変フィルタの波長可変範囲を広く設定することができる。
【００２０】
アレイ導波路格子の中心波長λ0は、次式で表される。
【００２１】
【数１】
2019158924.tif 000003
【００２２】
ここで、ΔＴは基準温度からの温度変化、ｎg0はガラスの基準温度の屈折率、ｄｎg／ｄＴはガラスの屈折率の温度係数、ｄＬgはアレイ導波路間の光路長差、ｎγ0は樹脂の基準温度の屈折率、ｄｎγ／ｄＴは樹脂の屈折率の温度係数、ｄＬγは樹脂を挿入する溝の各アレイ導波路に対応する光路長差である。この光路長差については、図３を参照して後述する。
【００２３】
一般に樹脂の屈折率の温度依存性はガラスの数十倍あり、たとえば、非特許文献４によれば、ガラスの屈折率の温度係数ｄｎg／ｄＴの絶対値は１×１０-5であり、樹脂の屈折率の温度係数ｄｎγ／ｄＴの絶対値は３７×１０-5である。以下に設計例を述べる。
【００２４】
まず、樹脂を挿入しない通常のアレイ導波路格子を設計する。基準温度における中心波長を１５４５ｎｍとし、Ｃ帯全域をカバーする波長可変フィルタを実現する場合、回折次数ｍは２３、アレイ導波路間１０６の光路長差は２４．４μｍとすればよい。ここでスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２およびスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を同様に形成するとして、トータルの樹脂溝の幅の変化ステップ（上述したｄＬに相当する）に対する基板１００の温度と中心波長の変化をプロットしたものが、図２である。図２においては、樹脂溝が形成される分、アレイ導波路１０６の光路長差を変化させる必要がありｄＬg＝ｄＬ（ｎγ0／ｎg0）とすればよい。図２に示されるとおり、温度変化とともに中心波長は変化する。
【００２５】
ところで、温度制御素子（例えばヒータ）による温度制御には上限が存在する。たとえば図２において、温度変化範囲を５０℃と想定すると、樹脂溝の幅の変化ステップがｄＬ＝２０μｍの場合、中心波長の変化範囲は１．７２ｎｍ程度である。これはＣ帯全域をカバーすることはできない。これは、非特許文献３に開示されたことと同じ影響である。したがって、特に光パフォーマンスモニタとして実現する場合、複数の出力光導波路にフォトダイオード（ＰＤ）を設置して波長ブロック毎に光強度を検出することが好ましい。上記の条件においては、ＰＤの数は１５３０〜１５７０ｎｍの４０ｎｍをカバーするには２４個のＰＤを設置すればよい。この場合、２４個のＰＤを含む１つのチップスケールパッケージ型ＰＤアレイを設置してもよい。
【００２６】
また、本実施形態においては、温度制御素子１２０はヒータでなくとも良く、ペルチェ素子を使っても構わない。
【００２７】
ところで、樹脂を挿入する溝（１１２，１１４）は光信号を光導波路コアの外部に放出するため、損失を発生する。損失低減のためには、樹脂溝を分割して複数の溝にすれば良いことは、アサーマルアレイ導波路格子の理論で知られているところであり、本発明の波長可変フィルタに適用しても構わない。適用にあたっては、分割した溝幅の総和が上述の要件を満たすように設定すれば良いことは明らかである。
【００２８】
図３は、樹脂溝を６本に分割した構成を簡易的に示した図である。図３では便宜的に８本（Ｐ＝８）のアレイ導波路を持つアレイ導波路格子であり、入力光導波路１０２から各アレイ導波路１０６＃１〜＃ｐへ結んだ線分Ａに対して、アレイ導波路番号が増加するごとに分割された樹脂溝が一本ずつ増加する例を示したものである。この例では樹脂溝の幅はすべて等しいものとして示している。本明細書において、樹脂溝の幅は、略光が伝搬する方向の長さをいう。
【００２９】
上述したように、本実施形態では、アレイ番号の増加に対して溝幅は同一符号で増加する。光路長差ｄＬγもまたアレイ番号の増加に対して同一符号で増加する。図３に示すように入力光導波路１０２とスラブ導波路１０４との接続位置と、各アレイ導波路（１０６−＃１〜＃ｐ）とスラブ導波路１０４との接続位置とを結ぶ複数の線分を線分Ａとする。アレイ導波路１０６−＃１に対応する線分Ａ106-#1が樹脂溝１１２と交差する部分の総長さ（合計の長さ）ＬＡ106-#1と、アレイ導波路１０６−＃２に対応する線分Ａ106-#2が樹脂溝１１２と交差する部分の総長さ（合計の長さ）ＬＡ106-#2との差を、光路長差ｄＬγとする。このとき、アレイ導波路１０６−＃２に対応する線分Ａ106-#2が樹脂溝１１２と交差する総長さＬＡ106-#2と、アレイ導波路１０６−＃３に対応する線分Ａ106-#3が樹脂溝１１２と交差する総長さＬＡ106-#3との差もまた、光路長差ｄＬγである。アレイ導波路１０６−＃ｐ−１とアレイ導波路１０６−＃ｐについて、ＬＡ106-#p-1とＬＡ106-#3との差もまた光路長差ｄＬγである。スラブ導波路１０８についても同様である。出力光導波路１１０＃１〜＃ｑとスラブ導波路１０８との接続位置と、各アレイ導波路（１０６−＃１〜＃ｐ）とスラブ導波路１０８との接続位置とを結ぶ複数の線分を線分Ｂとする。出力光導波路１１０＃１について、アレイ導波路１０６−＃１に対応する線分Ｂ106-#1が樹脂溝１１４と交差する総長さＬＢ106-#1と、アレイ導波路１０６−＃２に対応する線分Ｂ106-#2が樹脂溝１１４と交差する総長さＬＢ106-#2との差を、光路長差ｄＬγとする。このとき、アレイ導波路１０６−＃２に対応する線分Ｂ106-#2が樹脂溝１１４と交差する総長さＬＢ106-#2と、アレイ導波路１０６−＃３に対応する線分Ｂ106-#3が樹脂溝１１４と交差する総長さＬＢ106-#3との差もまた、光路長差ｄＬγである。アレイ導波路１０６−＃ｐ−１とアレイ導波路１０６−＃ｐについて、ＬＢ106-#p-1とＬＢ106-#3との差もまた光路長差ｄＬγである。出力光導波路１１０＃２〜＃ｑについても同様である。なお、図３に示すように、樹脂溝１１２または１１４が複数の分割された溝で構成される場合は、ＬＡまたはＬＢは、線分ＡまたはＢが樹脂溝１１２または１１４と交差する長さの総和であるが、樹脂溝が１つの楔型の溝で構成される場合は、ＬＡまたはＬＢは、線分ＡまたはＢが樹脂溝１１２または１１４と交差する長さである。
【００３０】
本実施形態では、温度制御素子１２０により、スラブ導波路１０４の樹脂溝１１２およびスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４の双方を加熱または冷却することで、可変範囲を広くすることができる。
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る波長可変フィルタの概略構成を示す図である。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は側面図である。図４に例示する波長可変フィルタでは、２つのスラブ導波路１０４および１０８に設置された２つの樹脂溝１１２および１１４の幅が、アレイ導波路番号の増加方向（＃１→＃ｐ）に対して、一方は増加、他方は減少するように変化する例を示したものである。すなわち、アレイ番号の増加に対してスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２の幅は増加し、スラブ導波路１０８の樹脂溝１１４の幅は減少する。
【００３１】
一般にペルチェ素子よりもヒータ素子のほうがコスト的に優れる。本実施形態では、一方の樹脂を選択的に加熱することで、中心波長の変化を長波側または短波側に変化させることができる。この場合、温度をモニタするサーミスタ（１１８，１１９）はそれぞれの樹脂溝（１１４，１１２）の領域を選択的にモニタするように設置する。さらに、ヒータはそれぞれの樹脂溝（１１２，１１４）の直下に個別のヒータ（１２２、１２３）を配置するとともに、それぞれからの熱が他方の樹脂に影響しないよう放熱フィンなどの放熱機構（１２４）を設ける。サーミスタ（１１８，１１９）は、放熱フィンから離れた位置に設置され、樹脂溝（１１４，１１２）中の樹脂の温度を正確に測定するように設置するのが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、ヒータ１２２によりスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２を加熱し、あるいは、ヒータ１２３によりスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を加熱することで、波長可変動作が実現できる。
【００３３】
また、ヒータの代わりにペルチェ素子をもちいることで、可変範囲を広げることも可能である。すなわち、ヒータ（１２２、１２３）をペルチェ素子に置き換えることで可変範囲の拡大ができる。この場合、一方のペルチェ素子１２２によりスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２を加熱し、他方のペルチェ素子１２３によりスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を冷却することで可変範囲を広げることができる。あるいは、一方のペルチェ素子１２２によりスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２を冷却し、他方のペルチェ素子１２３によりスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を加熱することで可変範囲を広げることができる。
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態はともに波長可変フィルタとして制御できる波長範囲は高々数ｎｍと制限されていた。したがって、ＯＰＭとして用いる場合、複数のＰＤを用いて波長ブロックごとに計測する必要がある。すなわち、第１及び第２の実施形態の波長可変フィルタでは、ＰＤおよびその直後のインピーダンス変換アンプや対数アンプが複数必要となる。第３の実施形態はこの課題を解決する波長可変フィルタを提供する。
【００３４】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る波長可変フィルタの概略構成を示す図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は側面図である。図５に例示する波長可変フィルタでは、基板１００の上面に、入力光導波路１０２と、スラブ導波路１０４と、アレイ導波路１０６＃１〜＃ｐと、スラブ導波路１０８と、出力光導波路５０６とを備える。スラブ導波路１０４、アレイ導波路１０６＃１〜＃ｐ、およびスラブ導波路１０８は、アレイ導波路格子を構成する。波長可変フィルタは、基板１００の温度を測定するためのサーミスタ１１８、１１９（不図示）を備え、また、図５（ｂ）に示すように、基板１００の下面に、樹脂溝（１１２，１１４）の直下に個別のヒータ（１２２，１２３）を配置するとともに、それぞれからの熱が他方の樹脂に影響しないよう放熱フィンなどの放熱機構（１２４）が設けられている。さらに、図５（ａ）には、出力光導波路５０６から出力する光を受光するフォトダイオード５１６が示されている。
【００３５】
本実施形態の波長可変フィルタでは、図４に示した波長可変フィルタと同様に、２つのスラブ導波路１０４および１０８に設置された２つの樹脂溝１１２および１１４の幅が、アレイ導波路番号の増加方向（＃１→＃ｐ）に対して、一方は増加、他方は減少するように変化する。すなわち、アレイ番号の増加に対してスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２の幅は増加し、スラブ導波路１０８の樹脂溝１１４の幅は減少する。
【００３６】
また、本実施形態では、図４に示した波長可変フィルタと同様に、ヒータ１２２によりスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２を加熱し、あるいは、ヒータ１２３によりスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を加熱することで、波長可変動作が実現できる。
【００３７】
また、図４に示した波長可変フィルタと同様に、ヒータの代わりにペルチェ素子をもちいることで、可変範囲を広げることも可能である。すなわち、ヒータ（１２２、１２３）をペルチェ素子に置き換えることで可変範囲の拡大ができる。この場合、一方のペルチェ素子１２２によりスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２を加熱し、他方のペルチェ素子１２３によりスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を冷却することで可変範囲を広げることができる。あるいは、一方のペルチェ素子１２２によりスラブ導波路１０４の樹脂溝１１２を冷却し、他方のペルチェ素子１２３によりスラブ導波路１０８の樹脂溝１１４を加熱することで可変範囲を広げることができる。
【００３８】
図５に示す波長可変フィルタは、アレイ導波路格子の入力に１×２（１入力２出力）光スイッチ５０２が配置されており、入力光導波路１０２から入力された光信号を入力光導波路５０８（ＩｎＡ）または入力光導波路５１０（ＩｎＢ）にスイッチングする。同様に出力側にも２×１（２入力１出力）光スイッチ５０４が配置され、出力光導波路１１０＃２（ＯｕｔＡ）もしくは出力光導波路１１０＃１（ＯｕｔＢ）からの光信号をスイッチングして出力光導波路５０６に出力する。ここで、ＩｎＡ、ＩｎＢがスラブ導波路１０４と接続される間隔とＯｕｔＡ、ＯｕｔＢがスラブ導波路１０８に接続される間隔を２：１の関係に設定する。
【００３９】
ここでは、便宜上２：１の関係に設定したが、どのような関係でも構わない。また、光スイッチを１×２および２×１としたが、より多ポートの光スイッチ（１×Ｎの光スイッチ、Ｍ×１の光スイッチ、Ｎ，Ｍは２以上の整数）とすることで後述の波長カバー範囲を広く設定できる。もしくは、必要な温度変化範囲を狭く設定でき、低消費電力化・高信頼化に寄与する。
【００４０】
以下に、図６を参照して、本発明の一実施形態の波長可変フィルタの動作を説明する。図６（ａ）は、第１および第２の実施形態で説明した波長可変フィルタの中心の出力ポートにおける動作である。入力スラブ（スラブ導波路１０４）に入力される光信号は、スラブ端の中心から入力されるのが一般的である。このとき、基準温度における中心波長λｃは矢印で示された範囲を移動するため、結果として出力スラブ（スラブ導波路１０８）から出力される光信号の波長は、矢印の位置に出現する光信号の波長であり、この波長の光信号が出力スラブから出力される。すなわち、この矢印は、温度変化による波長変化範囲Δλを表す。
【００４１】
図６（ｂ）および（ｃ）は、本実施形態で説明した波長可変フィルタの動作をそれぞれ説明する図である。図６（ｂ）に示すように入力側の１×２スイッチ５０２により光信号を入力光導波路５０８にスイッチングし、スラブ端の中心から−２ｄの位置（２ｄだけ距離が離れた位置）に接続されたＩｎＡから光信号を入力すると、中心波長λｃは図示した位置に移動する。ここで、２つの出力ＯｕｔＡ（出力光導波路１１０−＃２）とＯｕｔＢ（出力光導波路１１０−＃１）を図の位置、すなわちスラブ端の中心から＋ｄ、−ｄの位置（ｄだけ距離が離れた位置）に設置すると、それぞれの出力から出力される光信号の波長領域は、もとの波長範囲Δλの２倍の領域をカバーする。出力側の２×１スイッチを切り替えることでＯｕｔＡもしくはＯｕｔＢからの信号を選択できる。
【００４２】
図６（ｃ）は入力側の１×２スイッチ５０２により光信号を入力光導波路５１０にスイッチングし、スラブ端の中心から＋２ｄだけ離れた位置（２ｄだけ距離が離れた位置）に接続されたＩｎＢから信号を入力する場合である。この場合、ＯｕｔＡおよびＯｕｔＢに出力される光波長の範囲は、図６（ｂ）の場合と同様に２Δλとなるが、中心波長λｃを境として反対側の波長範囲となる。
【００４３】
したがって、本実施形態の波長可変フィルタでは、温度変化による中心波長の変化幅の４倍の波長域をカバーすることができる。
【００４４】
図７は、本実施形態の波長可変フィルタにおける中心波長のカバー範囲とＩｎＡ，ＩｎＢ，ＯｕｔＡ，ＯｕｔＢの組み合わせとの関係を示したものである。
【００４５】
本実施形態では入力側に１×２スイッチ５０２を１つと、出力側に２×１スイッチ５０４を１つ設置する例を示したが、たとえば出力側に４×１の光スイッチを設置して、より広い波長範囲をカバーすることも可能である。たとえば、図６（ｂ）の下側、ＯｕｔＢの下側にさらにＯｕｔＣおよびＯｕｔＤを設け、図６（ｃ）の上側にＯｕｔＥ、ＯｕｔＦを設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１００  基板
１０２  入力光導波路
１０４  スラブ導波路
１０６  アレイ導波路（＃１〜＃ｐ）
１０８  スラブ導波路
１１０  出力光導波路（＃１〜＃ｑ）
１１２  溝（樹脂溝）
１１４  溝（樹脂溝）
１１６  フォトダイオードアレイ（チップスケールパッケージ型ＰＤアレイ）
１１８  サーミスタ
１１９  サーミスタ
１２０  温度制御素子
１２２  ヒータ
１２４  放熱機構（放熱フィン）
５０２  １×２スイッチ（タップスイッチ）
５０４  ２×１スイッチ
５０６  出力光導波路
５０８  入力光導波路
５１０  入力光導波路
５１６  フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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