(57)【要約】【課題】波長分離特性に寄与する波長特性が整えられ、広い波長帯域にわたって低クロストークが実現される。【解決手段】入力側導波路部10、入力側テーパ型導波路部12、多モード導波路部14、出力側テーパ型導波路部16、及び出力側導波路部18を含む第1導波路、及び、第1導波路の多モード導波路部に併設させて、入力側方向性結合部30-1、基本モード導波路部34、及び出力側方向性結合部30-2を含む第2導波路32を備えており、多モード導波路部を2次の伝搬モードで伝搬する波長成分のほとんどが、第2導波路を伝搬するように、かつ、基本伝搬モードに対する、多モード導波路部と第2導波路の基本モード導波路部の光路長が等しくなるように設定されている。【選択図】図１
2015055724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多モード導波路部を含む第1導波路、及び、前記多モード導波路部に並設させて第2導波路を備え、
前記多モード導波路部を2次伝搬モードで伝搬する波長成分が、前記第2導波路を伝搬するように、かつ、
基本伝搬モードに対する、前記多モード導波路部の光路長と前記第2導波路の光路長が等しくなるように設定されており、
入力光が、前記多モード導波路部を伝搬する際の、波長に依存する伝搬モードの差異に基づき波長分離される
ことを特徴とする光波長フィルタ。
【請求項２】
入力側導波路部、入力側テーパ型導波路部、多モード導波路部、出力側テーパ型導波路部、及び出力側導波路部を含む第1導波路、及び、
前記多モード導波路部に並設させて第2導波路を備え、
前記入力側導波路部は、入力側第1導波路と入力側第2導波路とを含み、
前記入力側テーパ型導波路部は、入力側第1テーパ型導波路と入力側第2テーパ型導波路とを含み、
前記出力側テーパ型導波路部は、出力側第1テーパ型導波路と、出力側第2テーパ型導波路とを含み、
前記出力側導波路部は、出力側第1導波路と、出力側第2導波路とを含み、
前記入力側第1テーパ型導波路と前記入力側第2テーパ型導波路は、前記多モード導波路部の入力側端に対称の位置に接続され、
前記入力側第1テーパ型導波路と前記入力側第2テーパ型導波路は、それぞれ前記入力側第1導波路と前記入力側第2導波路に接続されており、
前記出力側第1テーパ型導波路と前記出力側第2テーパ型導波路は、前記多モード導波路部の出力側端に対称の位置に接続され、
前記出力側第1テーパ型導波路と前記出力側第2テーパ型導波路は、それぞれ前記出力側第1導波路と前記出力側第2導波路に接続され、
前記第2導波路は、入力側方向性結合部、基本モード導波路部、及び出力側方向性結合部を備え、
前記入力側方向性結合部は、前記多モード導波路部の入力側に近接配置されており、前記出力側方向性結合部は、前記多モード導波路部の出力側に近接配置されており、
前記多モード導波路部を2次伝搬モードで伝搬する波長成分が、前記第2導波路を伝搬するように、かつ、
基本伝搬モードに対する、前記多モード導波路部の光路長と前記第2導波路の光路長が等しくなるように設定されている
ことを特徴とする光波長フィルタ。
【請求項３】
前記入力側方向性結合部及び前記出力側方向性結合部では、前記第2導波路の基本伝搬モードに対する等価屈折率と、前記多モード導波路部の2次伝搬モードに対する等価屈折率とが等しくなるように導波路幅が設定されており、かつ前記入力側方向性結合部では、前記多モード導波路部の2次伝搬モードの波長成分が前記第2導波路へ移行するように導波路長が設定されており、前記出力側方向性結合部では、前記第2導波路を伝搬する波長成分が前記多モード導波路部へ移行するように導波路長が設定されている
ことを特徴とする請求項2に記載の光波長フィルタ。
【請求項４】
前記多モード導波路部の基本伝搬モードに対する等価屈折率に当該導波路長を乗じた値と、前記基本モード導波路部の基本伝搬モードに対する等価屈折率に当該導波路長を乗じた値とが等しくなるように、前記第2導波路の導波路幅と導波路長が設定されている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の光波長フィルタ。
【請求項５】
前記入力側第1テーパ型導波路及び前記入力側第2テーパ型導波路と、前記多モード導波路部の入力側端との接続部の幅、及び前記出力側第1テーパ型導波路及び前記出力側第2テーパ型導波路と、前記多モード導波路部の出力側端との接続部の幅は、前記多モード導波路部を伝搬する伝搬光が基本伝搬モード、1次伝搬モード、及び2次伝搬モードのいずれの伝搬モードでも伝搬可能となる幅に設定されている
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の光波長フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長の相違に基づき光経路を切り換える波長選択性経路切換機能を有する光波長フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、加入者系光アクセスシステムは、1つの局側光回線終端装置（OLT: Optical Line Terminal）と複数の加入者側光回線終端装置（ONU: Optical Network Unit）を、光ファイバ及びスターカプラを介して接続し、OLTを複数のONUが共有する形態に構成される、受動光ネットワーク（PON: Passive Optical Network）通信システムが主流となっている。この通信システムでは、OLTからONUへ向けた下り通信とONUからOLTに向けた上り通信とが相互に干渉し合わないように、下り通信に使われる光信号波長と上り通信に使われる光信号波長とを違えている。
【０００３】
従って、下り通信と上り通信のそれぞれに使われる互いに波長の異なる光信号を分波し、かつ合波するために合分波素子が必要である。この種の素子として導波路を利用する合分波素子が知られている(例えば、特許文献1〜５参照)。また、小型化と量産性に優れることから、シリコン系素材を導波路材料として用いる技術が注目されている。
【０００４】
加入者系光アクセスシステムで使用可能な波長フィルタには、マッハ-ツェンダ干渉計を利用するもの、方向性光結合器を利用するもの、あるいは導波路型光回折格子を利用するもの等が知られている。
【０００５】
シリコン導波路で構成されるマッハ-ツェンダ干渉計を利用する光波長フィルタは、導波路の等価屈折率、光電場結合係数等の波長依存性が大きいことにより、加入者系光アクセスシステムで利用するための十分なフィルタ特性が得られにくい。方向性光結合器を利用する光波長フィルタは、経路切り替えに対する波長依存性が強く、加入者系光アクセスシステムで利用される信号光を生成する光源の波長ずれに対して対応しにくい欠点を有している。また、方向性光結合器は、導波路幅の誤差が数ナノメートル程度しか許されず、製造過程における導波路幅の形成誤差がその特性に大きな影響を与える。
【０００６】
作製の容易性、及び小型化と量産性に着目すると、光波長フィルタとして、多モード干渉(MMI: Multi Mode Interference)型導波路素子が注目される(非特許文献１参照)。そして、このMMI型導波路素子は、加入者系光アクセスシステムで利用される波長帯域の光信号の波長分離を実現する光波長フィルタとして期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，８６０，２９４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７６４，８２６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９６０，１３５号明細書
【特許文献４】米国特許第７，０７２，５４１号明細書
【特許文献５】特開平８−１６３０２８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Baojun Li;Soo-Jin Chua;Christopher W. Leitz; Eugene A. Fitzherald,"1×2 optical waveguide filters based on multimode interference for 1.3- and 1.55- μm operation" , Optical Engineering vol. 41, No. 3, pp. 723-727 (March, 2002).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、MMI型導波路素子は、基本伝搬モードから高次伝搬モードまでを含めて励起することで波長の選択機能が実現されており、励起される高次伝搬モード成分が多いと、波長特性が崩れて利用しにくい場合が生じる。そこで、波長特性を整えて、光波長フィルタとして利用しやすいMMI型導波路素子が実現されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の発明者は、多モード導波路部を含む第1導波路、及び、この多モード導波路部に並設させて設けられる第2導波路を備えるMMI型導波路素子を、光波長フィルタとして好適に利用できるものとするには、多モード導波路部を2次伝搬モードで伝搬する波長成分が第2導波路を伝搬するように、かつ、基本伝搬モードに対する多モード導波路部の光路長と第2導波路の光路長が等しくなるように設定すれば、波長分離特性に寄与する波長特性を整えることが可能であることに思い至った。
【００１１】
このために、多モード導波路部の2次伝搬モードの波長成分が、多モード導波路部と第2導波路との間で移行しあうように方向性結合部を形成することが有効であることを確かめた。また、第2導波路の基本モード導波路部の導波路幅と導波路長とを、基本伝搬モードに対する多モード導波路部の光路長と第2導波路の光路長が等しくなるように設定することが有効であることを確かめた。
【００１２】
多モード導波路部の入力側端と出力側端との形状を工夫することで、更に、光経路を切り換える波長選択性経路切換機能を向上させることが可能であることを確かめた。
【００１３】
そこで、この発明の目的は、波長分離特性に寄与する波長特性が整えられ、加入者系光アクセスシステムにおいて利用して好適な、光経路を切り換える波長選択性経路切換機能を有する光波長フィルタを提供することにある。
【００１４】
この発明の要旨によれば、上述の目的を達成するため、光波長フィルタは、以下の特徴を具えている。
【００１５】
この発明の光波長フィルタは、多モード導波路部を含む第1導波路、及び、この第1導波路の多モード導波路部に並設させて、第2導波路を備えている。そして、多モード導波路部を2次伝搬モードで伝搬する波長成分が、第2導波路を伝搬するように、かつ、基本伝搬モードに対する、多モード導波路部の光路長と第2導波路の光路長が等しくなるように設定されている。
【００１６】
この発明の光波長フィルタの入力光は、多モード導波路部を伝搬する際の、波長に依存する伝搬モードの差異に基づき波長分離される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の光波長フィルタによれば、多モード導波路部を2次伝搬モードで伝搬する波長成分のほとんどが、第2導波路を伝搬するように設定されている。一方、基本伝搬モードで伝搬する波長成分に対して、多モード導波路部の光路長と第2導波路の光路長が等しくなるように設定されている。
【００１８】
このように設定されることによって、多モード導波路部を基本伝搬モードで伝搬する波長成分と2次伝搬モードで伝搬する波長成分とを、第2導波路によって明確に切り分けられる。そのため、後述するように、多モード導波路部の出力側端に設けられる、2つの出力ポートから出力される出力光の、その波長に対する強度は、この2つの出力ポートに対して、それぞれ異なる波長において異なる位置にピークを有している。従って、波長分離特性に寄与する波長特性が整えられ、光波長フィルタの2つの出力ポートからそれぞれ出力される出力光は広い波長帯域にわたって低クロストークが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施形態の光波長フィルタの概略的構成を示す斜視図である。
【図２】BPMによってシミュレーションした、多モード導波路部及び第2導波路の光電場の強度分布を示す図である。
【図３】第1導波路の形状を概略的に示す図である。
【図４】従来の光波長フィルタの第1出力ポート及び第2出力ポートからの出力光の強度の波長依存性を示す図である。
【図５】多モード導波路の入力側端で2次伝搬モード成分を除去した場合の、第1出力ポート及び第2出力ポートからの出力光の強度の波長依存性を示す図である。
【図６】この発明の光波長フィルタの第1出力ポート及び第2出力ポートからの出力光の強度の波長依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、この発明の光波長フィルタの概略的構成を示す図1は、この発明の実施形態に係る一構成例を示すものであり、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の構成素材及び設計条件等を用いることがあるが、これら構成素材及び設計条件等は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。
【００２１】
＜光波長フィルタの構成＞
図1を参照して、光波長フィルタの実施形態の構成について説明する。図1は、光波長フィルタの概略的構成を示す斜視図である。図1に示すように、光波長フィルタは、次のように構成されている。
【００２２】
この実施形態の光波長フィルタは、入力側導波路部10、入力側テーパ型導波路部12、多モード導波路部14、出力側テーパ型導波路部16、及び出力側導波路部18を含む第1導波路30、及び、第1導波路30の多モード導波路部14に並設させて第2導波路32を備えている。
【００２３】
入力側導波路部10は、入力側第1導波路10-1と入力側第2導波路10-2とを含んでおり、入力側テーパ型導波路部12は、入力側第1テーパ型導波路12-1と入力側第2テーパ型導波路12-2とを含んでいる。また、出力側テーパ型導波路部16は、出力側第1テーパ型導波路16-1と出力側第2テーパ型導波路16-2を含んでおり、出力側導波路部18は、出力側第1導波路18-1と出力側第2導波路18-2を含んでいる。
【００２４】
入力側第1テーパ型導波路12-1と入力側第2テーパ型導波路12-2は、多モード導波路部14の入力側端に対称の位置に接続され、入力側第1テーパ型導波路12-1と入力側第2テーパ型導波路12-2は、それぞれ入力側第1導波路10-1と入力側第2導波路10-2に接続されている。
【００２５】
出力側第1テーパ型導波路16-1と出力側第2テーパ型導波路16-2は、多モード導波路部14の出力側端に対称の位置に接続され、出力側第1テーパ型導波路16-1と出力側第2テーパ型導波路16-2は、それぞれ出力側第1導波路18-1と出力側第2導波路18-2に接続されている。
【００２６】
また、入力側第1テーパ型導波路12-1及び入力側第2テーパ型導波路12-2と、多モード導波路部14の入力側端との接続部の幅、及び出力側第1テーパ型導波路16-1及び出力側第2テーパ型導波路16-2と、多モード導波路部14の出力側端との接続部の幅は、多モード導波路部14を伝搬する伝搬光が基本伝搬モード、1次伝搬モード、及び2次伝搬モードのいずれの伝搬モードでも伝搬可能となる幅に設定されている。
【００２７】
一方、第2導波路32は、入力側方向性結合部30-1、基本モード導波路部34、及び出力側方向性結合部30-2を備えている。そして、入力側方向性結合部30-1は、第2導波路32の入力側が多モード導波路部34の入力側に近接配置することで形成されており、出力側方向性結合部30-2は、第2導波路32の出力側が多モード導波路部34の出力側に近接配置することで形成されている。
【００２８】
この実施形態の光波長フィルタでは、シリコン基板40上に、第1導波路30及び第2導波路32を含む光導波路パターン構造体が形成されている。そして、光導波路パターンを形成している光導波路のコアをクラッド層42が囲っている。光導波路のコアの底面とシリコン基板40の上面との距離を、1μｍ以上に設定すると、光導波路のコアを伝搬する光がシリコン基板40に染み出すことを有効に防止できる。図1では、第1導波路30及び第2導波路32を実線で示しているが、両導波路はクラッド層42に埋もれている。
【００２９】
入力側第1導波路10-1、入力側第2導波路10-2、出力側第1導波路18-1、出力側第2導波路18-2、及び第2導波路32の垂直断面の形状は、一辺が0.5μｍより短い正方形とし、この部分の導波モードが基本伝搬モードとなるように設定してある。また、多モード導波路部14の幅は、ここを光が多モード伝搬での伝搬が可能であるようにしてある。
【００３０】
入力側方向性結合部30-1及び出力側方向性結合部30-2の導波路幅を、第2導波路32の基本伝搬モードに対する等価屈折率と、多モード導波路部14の2次伝搬モードに対する等価屈折率とが等しくなるように設定するのが好適である。このようにすることによって、この条件を満たす波長成分を、多モード導波路部14から入力側方向性結合部30-1へ移行させること、及び出力側方向性結合部30-2から多モード導波路部14へ移行させることが可能となる。
【００３１】
入力側方向性結合部30-1の導波路長を、多モード導波路部14の2次伝搬モードの波長成分が第2導波路32へ移行するように設定し、出力側方向性結合部30-2の導波路長を、第2導波路32を伝搬する波長成分が多モード導波路部14へ移行するように設定されている。このようにすることによって、この条件を満たす波長成分を、効率よく多モード導波路部14から入力側方向性結合部30-1へ移行させること、及び出力側方向性結合部30-2から多モード導波路部14へ移行させることが可能となる。
【００３２】
また、多モード導波路部14の基本伝搬モードに対する等価屈折率に当該導波路長を乗じた値と、第2導波路32の基本伝搬モードに対する等価屈折率に当該導波路長を乗じた値とが等しくなるように、第2導波路32の導波路幅と導波路長が設定されている。
【００３３】
以上のように設定することによって、後述するように、多モード導波路部14の出力端で、多モード導波路部14の入力側端で基本伝搬モード、1次伝搬モード、2次伝搬モードが励起された状況と位相条件において同一とすることができる。この干渉によって、多モード導波路部14の出力側端において、多モード導波路部14の入力側端におけると同一形状の光スポットを形成することが可能となる。
【００３４】
＜光波長フィルタの動作＞
第2入力ポートP-2から入力された入力光は、入力側第2テーパ型導波路12-2を通過して多モード導波路部14の入力側端に入力され、ここで基本伝搬モード、1次伝搬モード及び2次伝搬モードが励起される。入力側方向性結合部30-1により、2次伝搬モード成分が第2導波路32に移行される。一方、基本伝搬モード及び1次伝搬モードの成分は、多モード導波路部14を、伝搬定数の相違に依存しながら干渉して伝搬する。多モード導波路部14の出力側端で、基本伝搬モードと1次伝搬モードの位相差に応じて、波長ごとに第1出力ポートQ-1あるいは第2出力ポートQ-2に振り分けられる。
【００３５】
第2導波路32を伝搬した波長成分は、出力側方向性結合部30-2により、多モード導波路部14中に2次伝搬モードを励起する。
【００３６】
ここで、多モード導波路部14の基本伝搬モードに対する等価屈折率に当該導波路長を乗じた値と、第2導波路32の基本伝搬モードに対する等価屈折率に当該導波路長を乗じた値とが等しくなるように、第2導波路32の導波路幅と導波路長が設定されている。すなわち、基本伝搬モードに対する、多モード導波路部14の光路長（多モード導波路部14の導波路長×等価屈折率）と第2導波路32の光路長（第2導波路32の導波路長×等価屈折率）が等しくなるように設定されている。
【００３７】
このことによって、第2導波路32を伝搬した波長成分が出力側方向性結合部30-2により多モード導波路部14中に励起する2次伝搬モードは、多モード導波路部14の入力側端において励起された2次伝搬モードに対応する伝搬モードとなり、多モード導波路部14の出力側端において、基本伝搬モードと同位相となる。そして、多モード導波路部14の出力側端において励起された2次伝搬モードは、基本伝搬モード、1次伝搬モードと共に多モード導波路部14の出力側端で干渉する。この干渉は、ちょうど多モード導波路部14の入力側端で基本伝搬モード、1次伝搬モード、2次伝搬モードが励起された状況と位相条件において同一であるので、この干渉によって、多モード導波路部14の出力側端において、多モード導波路部14の入力側端におけると同一形状の光スポットが形成される。この光スポットを構成する光成分のそれぞれが、第1出力ポートQ-1あるいは第2出力ポートQ-2からそれぞれ出力される。
【００３８】
多モード導波路部14の出力側端で多モード導波路部14の入力側端におけると同一形状の光スポットが形成されるので、波長成分ごとに効率よく集光させることが可能となる。多モード導波路部14の出力側端で効率よく集光させれば、第1出力ポートQ-1から出力される波長成分と第2出力ポートQ-2から出力される波長成分の光電場の重なりが小さくできるので、第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からそれぞれ出力される出力光は広い波長帯域にわたって低クロストークが実現される。
【００３９】
次に、シミュレーションによって、この発明の光波長フィルタの特性を検証したので、その結果について説明する。多モード導波路部14の幅と長さは、それぞれ1.61μｍ、150μｍとした。入力側第1テーパ型導波路12-1、入力側第2テーパ型導波路12-2、出力側第1テーパ型導波路16-1、及び出力側第2テーパ型導波路16-2のそれぞれは、その幅が300nmから650nmに拡張されている。入力側方向性結合部30-1及び出力側方向性結合部30-2の長さは20μｍであり、幅は489nmと設定した。第2導波路32の入力側方向性結合部30-1及び出力側方向性結合部30-2の部分と、多モード導波路部14との間隙は130nmに設定した。第2導波路32の入力側方向性結合部30-1及び出力側方向性結合部30-2の部分を除く導波路部分は、曲率半径を152.5μｍの曲線とした。
【００４０】
図2にビーム伝搬法(BPM: Beam Propagation Method)によってシミュレーションした光電場の強度分布を示す。波長は1530.5nmとしてある。横軸は多モード導波路部14の光の伝搬方向と直交するX軸の方向の寸法を示し、縦軸は多モード導波路部14の光の伝搬方向であるZ軸の方向の寸法を示している。図2において、Z＝0μｍの位置は、多モード導波路部14の入力側端に当たり、Z＝155μｍの位置は多モード導波路部14の出力側端に当たる。また、多モード導波路部14の左側の弓形の白い部分は、第2導波路32である。
【００４１】
多モード導波路部14において、基本伝搬モードと1次伝搬モードによる周期的な干渉パターンが見て取れる。すなわち、多モード導波路部14の伝搬方向の中心に対して左側と右側とでは、強度のピーク位置が交互に現れている。したがって、多モード導波路部14の左右の側のピーク位置では、それぞれ基本伝搬モードと1次伝搬モードが切り分けられて集光されている。このことから、多モード導波路部14の左右の側のピーク位置から出力光を取り出せば、基本伝搬モードと1次伝搬モードが切り分けられてそれぞれの出力ポートから出力させることができる。
【００４２】
図3に、第1導波路の形状を概略的に示す。図3に示す第2入力ポートP-2から光信号を入力させて、第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からの出力光の波長依存性について説明する。第1入力ポートP-1から光信号を入力させても、同様の結果が得られる。
【００４３】
図4に従来のMMI型導波路素子として形成された光波長フィルタの第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からの出力光の強度の波長依存性を示す。第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からの出力光の強度の波長依存性は、多くの伝搬モード間の干渉により、単一のピークを形成せず、複雑な波長特性を示している。これは、第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からの出力光の強度が安定しないことを意味する。
【００４４】
図5にMMI型導波路素子として形成された光波長フィルタの多モード導波路の入力側端で2次伝搬モード成分を除去した場合の、第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からの出力光の強度の波長依存性を示す。図4に示したものと比較すると、第1出力ポートQ-1からの出力光の強度の波長依存性は、1.58μｍから1.62μｍのあたりで緩やかなピークをなしているので、第1出力ポートQ-1の出力光の強度は、図4に示した場合と比較して、安定していることが読み取れる。
【００４５】
図6にこの発明の光波長フィルタの第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からの出力光の強度の波長依存性を示す。第1出力ポートQ-1からの出力光のピークは1.595μｍの位置に明瞭なピークをもち、第2出力ポートQ-2からの出力光のピークは1.535μｍの位置に明瞭なピークをもっている。
【００４６】
すなわち、第2出力ポートQ-2から多モード導波路部14を基本伝搬モードで伝播した波長1.535μｍの光が出力されている。そして、第1出力ポートQ-1から多モード導波路部14を1次伝搬モードで伝播した波長1.595μｍの光が出力されている。
【００４７】
第2導波路32を伝搬した波長成分が出力側方向性結合部30-2により多モード導波路部14中に励起する2次伝搬モードは、多モード導波路部14の入力側端において励起された2次伝搬モードに対応する伝搬モードとなり、多モード導波路部14の出力側端において、基本伝搬モードと同位相となる。そして、多モード導波路部14の出力側端において励起された2次伝搬モードは、基本伝搬モード、1次伝搬モードと共に多モード導波路部14の出力側端で干渉する。この干渉は、ちょうど多モード導波路部14の入力側端で基本伝搬モード、1次伝搬モード、2次伝搬モードが励起された状況と位相条件において同一であるので、この干渉によって、多モード導波路部14の出力側端において、多モード導波路部14の入力側端におけると同一形状の光スポットが形成される。この光スポットを構成する光成分のそれぞれが、第1出力ポートQ-1あるいは第2出力ポートQ-2からそれぞれ出力される。
【００４８】
このシミュレーションにおいては、波長1.535μｍの光は第2出力ポートQ-2に基本伝搬モードのピークがあり、波長1.595μｍの光は第1出力ポートQ-1に基本伝搬モードのピークがある。出力側第1導波路18-1及び出力側第2導波路18-2はいずれも基本伝搬モードだけを伝播する導波路であるので、基本伝播モード成分だけを選択して伝搬するように伝搬モードが選択される。その結果、第2出力ポートQ-2からは波長1.535μｍの光が出力され、第1出力ポートQ-1からは波長1.595μｍの光が出力される。
【００４９】
すなわち、多モード導波路部14を2次伝搬モードで伝播する波長1.535μｍの光及び波長1.595μｍの光を含めて、多モード導波路部14の出力側端で多モード導波路部14の入力側端と同様の位相関係が実現されることによって、出力側で干渉した結果、1.535μｍの光は第2出力ポートQ-2から出力され、波長1.595μｍの光は、第1出力ポートQ-1から出力される。
【００５０】
以上説明したように、この発明の光波長フィルタによれば、第1出力ポートQ-1及び第2出力ポートQ-2からそれぞれ出力される出力光は広い波長帯域にわたって低クロストークが実現される。すなわち、波長分離特性に寄与する波長特性が整えられ、加入者系光アクセスシステムにおいて利用して好適な、光経路を切り換える波長選択性経路切換機能を実現することが分かる。
【００５１】
＜光波長フィルタの製造方法＞
光波長フィルタを構成する光導波路パターン構造体は、例えば、SOI(Silicon on Insulator)基板を入手して、以下の工程によって形成できる。SOI基板は、広く市販品として入手可能であり、シリコン基板に酸化シリコン層、及びこの酸化シリコン層上に光導波路の厚みの寸法に等しい厚みのシリコン層が形成されている。
【００５２】
SOI基板の酸化シリコン層上に形成されているシリコン層に対して、上述の第1導波路30及び第2導波路32を構成する光導波路パターンを残してドライエッチング等を行い、他の部分のシリコン層を取り除く。それに続き、エッチング処理で残された光導波路パターンを導波路構造のコアとして取り囲む酸化シリコン層を化学気相成長(CVD: Chemical Vapor Deposition)法等によって形成する。そして、酸化シリコン層の上面が平坦になるように研磨し、この酸化シリコン層を上部クラッド層として形成する。
【００５３】
クラッド層となる、光導波路パターンを導波路構造のコアとして取り囲む酸化シリコン層は、SOI基板入手時にシリコン基板に既に形成されている酸化シリコン層を下部クラッド層とし、コアを形成した後にCVDで形成される酸化シリコン層を上部クラッド層として構成される。図1では、上部クラッド層と下部クラッド層とは区別せず、クラッド層42として示してある。
【００５４】
このように、この発明の光波長フィルタを構成する光導波路パターン構造体は、SOI基板を用いて周知のエッチング処理、CVD法等によって形成することが可能であるので、量産性に優れ低コストで簡便に形成することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
10：入力側導波路部
10-1：入力側第1導波路
10-2：入力側第2導波路
12：入力側テーパ型導波路部
12-1：入力側第1テーパ型導波路
12-2：入力側第2テーパ型導波路
14：多モード導波路部
16：出力側テーパ型導波路部
16-1：出力側第1テーパ型導波路
16-2：出力側第2テーパ型導波路
18：出力側導波路部
18-1：出力側第1導波路
18-2：出力側第2導波路
30：第1導波路
30-1：入力側方向性結合部
30-2：出力側方向性結合部
32：第2導波路
34：基本モード導波路部
40：シリコン基板
42：クラッド層
【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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