(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン導波路で形成された光波長フィルタであって、
入力導波路と、
前記入力導波路と光学的に接続された複数のマイクロリング導波路と、
前記複数のマイクロリング導波路の各々と光学的に接続された出力導波路を複数備え、
前記入力導波路の一方の端部より光を入力したとき、他方の端部から出力される光の透過域は、前記複数のマイクロリング導波路のうち、１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振を停止させることにより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２】
各々のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振波長は、隣接する共振器との間隔が共振波長付近における阻止域の半値全幅よりも狭く、
前記透過域は、前記共振が停止された１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の阻止域に相当することを特徴とする請求項１に記載の光波長フィルタ。
【請求項３】
各々のマイクロリング導波路と出力導波路との間に、さらに１または複数のマイクロリング導波路が挿入され、光学的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光波長フィルタ。
【請求項４】
前記複数のマイクロリング導波路は、レーストラック形状の環状のマイクロリング導波路であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光波長フィルタ。
【請求項５】
シリコン導波路で形成され、入力導波路と、前記入力導波路と光学的に接続された複数のマイクロリング導波路と、前記複数のマイクロリング導波路の各々と光学的に接続された出力導波路を複数備えた光波長フィルタの作製方法であって、
各々のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振波長を、隣接する共振器との間隔が共振波長付近における阻止域の半値全幅よりも狭くし、
前記複数のマイクロリング導波路のうち、１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振を停止させることであって、マイクロリング導波路の一部を光学的に、または物理的に切断することにより、マイクロリング導波路によって構成される共振器の共振を停止させ、
前記共振が停止された１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の阻止域を、前記入力導波路の一方の端部より光を入力したとき、他方の端部から出力される光の透過域として形成する、
ことを特徴とする光波長フィルタの作製方法。
【請求項６】
シリコン導波路で形成され、入力導波路と、前記入力導波路と光学的に接続された複数のマイクロリング導波路と、前記複数のマイクロリング導波路の各々と光学的に接続された出力導波路を複数備えた光波長フィルタの作製方法であって、
各々のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振波長を、隣接する共振器との間隔が共振波長付近における阻止域の半値全幅よりも狭くし、
前記複数のマイクロリング導波路のうち、１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振を停止させることであって、マイクロリング導波路を、前記入力導波路から光学的に、または物理的に分離し、
前記共振が停止された１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の阻止域を、前記入力導波路の一方の端部より光を入力したとき、他方の端部から出力される光の透過域として形成する、
ことを特徴とする光波長フィルタの作製方法。
【請求項７】
シリコン導波路で形成され、入力導波路と、前記入力導波路と光学的に接続された複数のマイクロリング導波路と、前記複数のマイクロリング導波路の各々と光学的に接続された出力導波路を複数備えた光波長フィルタの作製方法であって、
各々のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振波長を、隣接する共振器との間隔が共振波長付近における阻止域の半値全幅よりも狭くし、
前記複数のマイクロリング導波路のうち、１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振を停止させ、
前記共振が停止された１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の阻止域を、前記入力導波路の一方の端部より光を入力したとき、他方の端部から出力される光の透過域として形成し、
前記共振を停止させることは、マイクロリング導波路によって構成される共振器の共振波長を、前記透過域外へシフトさせることであることを特徴とする光波長フィルタの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長フィルタおよびその作製方法に関し、より詳細には、シリコン導波路で形成された平面型の光波長フィルタ回路であり、１つの入力と１つの出力とを有し、特定の波長の光波のみを透過する光波長フィルタおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光波長合分波回路は、合波する特定の波長チャネル、分波された特定の波長チャネル、またはすべての波長チャネルにおいて、波長チャネル間のクロストーク性能の向上が求められる場合がある。このような場合には、光波長合分波回路の特定の波長チャネルに、１入力１出力の光波長フィルタを接続する手法が知られている。この１入力１出力の光波長フィルタは、特定の波長チャネルの光波のみを透過し、他の波長チャネルは阻止する機能を有する。このような１入力１出力の光波長フィルタは、石英系の平面光波回路技術を使用してアレイ導波路回折格子により実現した例が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方、シリコン導波路による光回路は、石英系の材料と比較して、回路サイズを飛躍的に小さくできる利点を有し、研究開発が盛んに行われている。シリコン導波路においても、１入力１出力の光波長フィルタは、基本的な光機能回路として必要とされている。シリコン導波路を適用した１入力１出力の光波長フィルタを構成する手法は、いくつか知られている。
【０００４】
例えば、第１の従来例としてアレイ導波路回折格子が挙げられる。非特許文献１には、石英導波路によるアレイ導波路回折格子を用いた１入力１出力の光波長フィルタが開示されているが、シリコン導波路を適用しても、同様にアレイ導波路回折格子を実現することができる。
【０００５】
第２の従来例として環状導波路を用いたマイクロリング共振器が挙げられる。シリコン導波路は、石英導波路と比較して小さい半径で曲げることができるため、光波長フィルタとして十分な透過波長幅と自由スペクトル領域（Free Spectral Range：ＦＳＲ）を実現することができる（例えば、非特許文献２参照）。また、真円の環状導波路を用いたマイクロリング共振器に類するものとして、レーストラック型の環状導波路を用いた共振器が挙げられる（例えば、非特許文献３参照）。
【０００６】
図１に、従来のマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す。図１（ａ）に示したマイクロリング共振器は、入力導波路１０１と出力導波路１０３とに光学的に接続された、真円の環状のマイクロリング導波路１０２を有する。入力導波路１０１とマイクロリング導波路１０２、マイクロリング導波路１０２と出力導波路１０３とを、それぞれ所定の間隔で近接して配置することにより、光結合を生じさせる。入力導波路１０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路１０１の他方の端部（図の右側）から出力する経路をスルー、出力導波路１０３の一方の端部（図の左側）より出力する経路をドロップと称する。
【０００７】
マイクロリング共振器の透過波長特性を決める構造パラメータは、入力導波路１０１とマイクロリング導波路１０２との間の結合率κ1、マイクロリング導波路１０２と出力導波路１０３との間の結合率κ2、およびマイクロリング導波路の周長ＬRまたはマイクロリング導波路半径Ｒである。ここで、シリコンで構成された各導波路１０１、１０２、１０３の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。入力導波路１０１とマイクロリング導波路１０２との間のギャップは０．２μｍで結合率κ1＝０．０１、マイクロリング導波路１０２と出力導波路１０３との間のギャップは０．２μｍで結合率κ2＝０．０１である。また、マイクロリング導波路１０２の半径はＲ＝５μｍである。
【０００８】
図１（ｂ）に、スルーの透過スペクトルの計算結果Ｔｈとドロッブの透過スペクトルの計算結果Ｄｒとを示す。
【０００９】
図２に、従来のレーストラック型マイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す。図２（ａ）に示したマイクロリング共振器は、入力導波路２０１と出力導波路２０３とに光学的に接続された、レーストラック形状の環状のマイクロリング導波路２０２を有する。入力導波路２０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路２０１の他方の端部（図の右側）から出力する経路をスルー、出力導波路２０３の一方の端部（図の左側）より出力する経路をドロップと称する。
【００１０】
ここで、シリコンで構成された各導波路の２０１、２０２、２０３の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている．入力導波路２０１とマイクロリング導波路２０２との間の結合部のギャップは０．２μｍ、長さは１０μｍで結合率κ1＝０．２４、マイクロリング導波路２０２と出力導波路２０３との間の結合部のギャップは０．２μｍ、長さは１０μｍで結合率κ2＝０．２４である。また、レーストラック形状の環状のマイクロリング導波路２０２の曲線部分の曲げ半径Ｒ＝３μｍである。
【００１１】
図２（ｂ）に、スルーの透過スペクトルの計算結果Ｔｈとドロッブの透過スペクトルの計算結果Ｄｒとを示す。
【００１２】
図３に、従来のレーストラック型ダブルマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す。図３（ａ）に示したマイクロリング共振器は、入力導波路３０１に光学的に接続されたレーストラック形状の環状のマイクロリング導波路３０２と、出力導波路３０４とに光学的に接続されたレーストラック形状の環状のマイクロリング導波路３０３とが光学的に接続されて、ダブルマイクロリング共振器を構成している。入力導波路３０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路３０１の他方の端部（図の右側）から出力する経路をスルー、出力導波路３０４の他方の端部（図の右側）より出力する経路をドロップと称する。
【００１３】
ここで、シリコンで構成された各導波路の３０１、３０２、３０３、３０４の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。入力導波路３０１とマイクロリング導波路３０２との間の結合部のギャップは０．２μｍで結合率κ1＝０．２４、マイクロリング導波路３０２とマイクロリング導波路３０３との間の結合部のギャップは０．３５μｍで結合率κ2＝０．０２５、マイクロリング導波路３０３と出力導波路３０４との間の結合部のギャップは０．２μｍで結合率κ3＝０．２４である。また、マイクロリング導波路３０２、３０３の曲線部分の曲げ半径はＲ＝３μｍである。
【００１４】
図３（ｂ）に、スルーの透過スペクトルの計算結果Ｔｈとドロッブの透過スペクトルの計算結果Ｄｒとを示す。図２（ｂ）に示したマイクロリング共振器と比較すると、スルーおよびドロップの透過帯域の形状が、より矩形に近い形になっている。
【００１５】
図１に示したように、真円のマイクロリング導波路を用いる場合、比較的大きな結合率を得るためには、結合部の導波路間のギャップを小さくする必要がある。このギャップは、シリコン導波路の加工限界によって制限されるため、結合率の大きさもこの加工限界によって制限を受ける。図２、図３に示したレーストラック形状の環状のマイクロリング導波路を用いる場合には、より大きな結合率を得るためには、結合部のギャップを小さくするだけでなく、結合部の長さをより長くすることによっても実現できる。従って、シリコン導波路の加工限界の制限を受けずに、より自由に結合率を設定することができる。
【００１６】
また、図３に示したように、マイクロリング共振器を２重化することにより、透過帯域の形状をより矩形に近づけることができるので、さらに、マイクロリング共振器を多重化することにより透過波長特性を改善することができる（例えば、非特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】S. Kamei et al., “Crosstalk reduction in arrayed-waveguide grating multiplexer/demultiplexer using cascade connection,” IEEE J. of Lightwave Technol., Vol. 23, pp. 1929-1938 (1905).
【非特許文献２】Jan Niehusmann et al., “Ultrahigh-quality-factor silicon-on-insulator microring resonator,” Opt. Lett., Vol. 29, No. 24, pp. 2861-2863 (2004)
【非特許文献３】Andreas Vorckel et al., “Asymmetrically coupled silicon-on-insulator microring resonators for compact add-drop multiplexers,” IEEE, Photonics Technol. Lett. Vol. 15, No. 7, pp. 921-923 (2003)
【非特許文献４】Joyce K. S. Poon et al., “Designing coupled-resonator optical waveguide delay lines,” J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 21, No. 9, pp. 1665-1673 (2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、アレイ導波路回折格子を用いた光波長フィルタ回路を、比屈折率の大きなシリコン導波路を用いて作製すると、導波路の厚さ、幅の作製誤差によって、フィルタの特性が劣化する。特に、波長に対する誤差が生じ、所望の透過帯域を実現できず、歩留まりの低下を招くという問題があった。そこで、導波路の近傍にヒーターを配置し、温度制御によって導波路の屈折率を制御して、透過帯域を調整することが行われているが、常に電力を必要とする欠点がある。また、アレイ導波路回折格子を用いた光波長フィルタ回路は、透過帯域の形状をより矩形に近づける、すなわち矩形度の高い透過波長特性を実現することが困難である。
【００１９】
マイクロリング共振器を用いた光波長フィルタ回路は、マイクロリング共振器を多重化することにより、アレイ導波路回折格子を用いた光波長フィルタ回路よりも、矩形度の高い透過波長特性を実現できる。しかしながら、作製時の導波路サイズの誤差により、波長に対する誤差を生じ、歩留りの低下を招くという問題がある。
【００２０】
また、マイクロリング共振器は、環状のマイクロリング導波路内を光が何度も周回することから透過波長における波長分散が大きくなる。これにより、透過する光信号の品質を劣化させ、伝送距離に制限が生じる。さらに、マイクロリング導波路の周長は、所望のＦＳＲ、すなわち動作波長範囲に応じて決定される。マイクロリング導波路の周長が決定されると、各結合部の結合率の設計のみで所望の透過帯域幅を得る必要があり、自由度の高いフィルタ特性の設計が困難になるという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の目的は、波長誤差を補償して低減することができ、波長分散が小さく、かつ高い矩形度の透過波長特性を有する光波長フィルタおよびその作製方法を提供することにある。
【００２２】
本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、シリコン導波路で形成された光波長フィルタであって、入力導波路と、前記入力導波路と光学的に接続された複数のマイクロリング導波路と、前記複数のマイクロリング導波路の各々と光学的に接続された出力導波路を複数備え、前記入力導波路の一方の端部より光を入力したとき、他方の端部から出力される光の透過域は、前記複数のマイクロリング導波路のうち、１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振を停止させることにより設定されていることを特徴とする。
【００２３】
各々のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振波長は、隣接する共振器との間隔が共振波長付近における阻止域の半値全幅よりも狭く、前記透過域は、前記共振を停止された１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の阻止域に相当する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数のマイクロリング導波路のうち、１または複数のマイクロリング導波路によって構成される共振器の共振ピークを消去することにより、光波長フィルタの透過域を形成する。従って、消去するマイクロリング導波路を選択するだけで、光波長フィルタの所望のフィルタ特性が得られるので、作製時の誤差があっても、所望のフィルタ特性を容易に得ることができる。これにより、波長誤差を補償して、波長分散が小さくかつ高い矩形度の透過波長特性を有する光波長フィルタを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す図である。
【図２】従来のレーストラック型マイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す図である。
【図３】従来のレーストラック型ダブルマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる光波長フィルタの構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光波長フィルタの構成要素であるマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す図である。
【図６】第１の実施形態の光波長フィルタの透過スペクトルを示す図である。
【図７】第１の実施形態の光波長フィルタのうち一部のマイクロリング共振器の共振ピークを消去したときの透過スペクトルを示す図である。
【図８】第１の実施形態の光波長フィルタに、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した構成を示す図である。
【図９】第１の実施形態の光波長フィルタにおいて波長誤差を含む場合の透過スペクトルを示す図である。
【図１０】第１の実施形態の光波長フィルタにおいて冗長構成を適用した場合の透過スペクトルを示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる光波長フィルタの構成を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の光波長フィルタの構成要素であるマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す図である。
【図１３】第２の実施形態の光波長フィルタの透過スペクトルを示す図である。
【図１４】第２の実施形態の光波長フィルタに、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した構成を示す図である。
【図１５】第２の実施形態の光波長フィルタにおいて冗長構成を適用した場合の透過スペクトルを示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態にかかる光波長フィルタにおいて共振ピークを消去する方法を示す図である。
【図１７】第３の実施形態の光波長フィルタの透過スペクトルを示す図である。
【図１８】第２の実施形態の光波長フィルタにおいて共振ピークを消去した後の透過スペクトルを示す図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態にかかる光波長フィルタにおいて共振ピークを消去する方法を示す図である。
【図２０】第４の実施形態の光波長フィルタにおいて共振ピークを消去した後の透過スペクトルを示す図である。
【図２１】Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの照射エネルギーとマイクロリング共振器の共振波長のシフト量の関係を示す図である。
【図２２】第５の実施形態の光波長フィルタにおいて共振波長をシフトさせた後の透過スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
［第１の実施形態］
図４に、本発明の第１の実施形態にかかる光波長フィルタの構成を示す。光波長フィルタは、入力導波路４０１に、複数の真円の環状のマイクロリング導波路４０２−１、４０２−２、４０２−３…４０２−３２が光学的に接続され、各々のマイクロリング導波路に、出力導波路４０３−１、４０３−２、４０３−３…４０３−３２がそれぞれ光学的に接続されている。
【００２８】
第１の実施形態の光波長フィルタは、図１に示したマイクロリング共振器を３２段縦続接続した構成である。入力導波路４０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路４０１の他方の端部（図の右側）から出力する経路をスルー、出力導波路４０３−１、４０３−２、４０３−３…４０３−３２の一方の端部（図の左側）より出力する経路をドロップと称する。シリコンで構成された各導波路４０１、４０２、４０３の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。
【００２９】
図５に、第１の実施形態の光波長フィルタの構成要素であるマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す。図５（ａ）に示したマイクロリング共振器は、入力導波路５０１と出力導波路５０３とに光学的に接続された、真円の環状のマイクロリング導波路５０２を有する。入力導波路５０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路５０１の他方の端部（図の右側）からスルー光を出力し、出力導波路５０３の一方の端部（図の左側）よりドロップ光を出力する。出力導波路５０３の他方の端部（図の右側）から光は出力されないが、散乱光や反射光による影響を抑制するため、導波路を終端しておくことが望ましい。
【００３０】
また、入力導波路５０１とマイクロリング導波路５０２との間の結合率κ1と、マイクロリング導波路５０２と出力導波路５０３との間の結合率κ2は、ともに０．１としている。シリコンで構成された各導波路５０１、５０２、５０３の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。
【００３１】
図５（ｂ）に、スルー光の透過スペクトルの計算結果Ｔｈとドロッブ光の透過スペクトルの計算結果Ｄｒとを示す。
【００３２】
図４に示した光波長フィルタは、図５に示したマイクロリング共振器を構成要素としている。第１段目のマイクロリング共振器は、共振波長付近におけるスルー光の阻止域の出力レベルが、光波長フィルタの所望のフィルタ特性における阻止域の出力レベルと一致するように設計する。次に、隣接する第２段目のマイクロリング共振器は、共振波長がわずかに異なるように周長ＬRを決定する。第３段目以降のマイクロリング共振器、隣接するマイクロリング共振器の共振波長とわずかに異なるように、順次、周長ＬRを決定していく。隣接するマイクロリング共振器との共振波長の間隔を、共振波長付近におけるスルー光の阻止域の半値全幅よりも狭くしておけば、光波長フィルタは、動作波長範囲の全てが阻止域となる。
【００３３】
具体的には、図４の第１段目のマイクロリング導波路４０２−１の半径をＲ＝６．２μｍとし、隣接するマイクロリング導波路の周長ＬRは、図の左から順に（マイクロリング導波路４０２−２から４０２−３２への順に）０．０２μｍずつ大きくなるように設計する。
【００３４】
図６に、第１の実施形態の光波長フィルタの透過スペクトルを示す図である。図４に示した光波長フィルタ回路の最終段のマイクロリング共振器における、入力導波路５０１の他方の端部（図の右側）から出力されたスルー光の透過スペクトルである。ＦＳＲの波長範囲をＷFSRとし、マイクロリング共振器の共振波長付近における、所望のフィルタ特性の阻止域の出力レベルと一致する阻止域幅をＷSTOPとしたとき、
ＷFSR／ＷSTOP 
以上となる数だけマイクロリング共振器を接続する。このような構成により、光波長フィルタは、図６に示すように、ＦＳＲすなわち動作波長範囲の全てが阻止域となる。
【００３５】
図７に、第１の実施形態の光波長フィルタのうち一部のマイクロリング共振器の共振ピークを消去したときの透過スペクトルを示す。図４に示した光波長フィルタのマイクロリング共振器のうち、第１段目から第４段目までのマイクロリング導波路４０２−１、４０２−２、４０２−３、４０２−４の共振ピークを消去したときの、光波長フィルタの透過特性である。「共振ピークを消去する」とは、マイクロリング共振器のマイクロリング導波路を切断するなどして、光の周回を阻止し、共振器として機能させないことをいう。加えて、マイクロリング導波路の屈折率を変更するなどして、共振波長をシフトさせ、上述した阻止域を有する共振器として機能させないこと、マイクロリング導波路と入力導波路または出力導波路とを分離して共振器として機能させないことをいう。具体的な方法については、後述する。
【００３６】
光波長フィルタの動作波長範囲の中に所望の透過域を得るためには、透過域に対応した波長帯に共振波長を有する１または複数のマイクロリング共振器の共振ピークを消去することにより得ることができる。また、消去する共振ピークの数を変えることにより、自由に透過帯域幅を設計することができる。
【００３７】
図８に、第１の実施形態の光波長フィルタに、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した構成を示す。図４に示した光波長フィルタでは、真円の環状のマイクロリング導波路を用いた。ここでは、レーストラック形状の環状のマイクロリング導波路を用いる。入力導波路８０１に、複数のレーストラック形状の環状のマイクロリング導波路８０２−１、８０２−２、８０２−３…８０２−３２が光学的に接続され、各々のマイクロリング導波路に、出力導波路８０３−１、８０３−２、８０３−３…８０３−３２がそれぞれ光学的に接続されている。入力導波路８０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路８０１の他方の端部（図の右側）から出力する経路をスルー、出力導波路８０３−１、８０３−２、８０３−３…８０３−３２の一方の端部（図の左側）より出力する経路をドロップと称する。
【００３８】
上述したように、真円のマイクロリング導波路をレーストラック形状のマイクロリング導波路に置き換えることにより、結合部の結合率をより自由に設計することができ、より自由な光波長フィルタのフィルタ特性を設計することができる。レーストラック型マイクロリング共振器を用いた場合でも、光波長フィルタとしての特性は、真円のマイクロリング共振器を用いたものと同様であり、光波長フィルタの所望の透過域に対応した波長帯に共振波長を有するマイクロリング共振器の共振ピークを消去することにより、動作波長範囲の中に透過域を得ることができる。
【００３９】
なお、入出力導波路８０１とマイクロリング導波路８０２との間、およびマイクロリング導波路８０２と出力導波路８０３との間の各結合部のギャップは０．２μｍ、長さは１０μｍとしている。なお、シリコンで構成された各導波路８０１、８０２、８０３の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。
【００４０】
図９に、第１の実施形態の光波長フィルタにおいて波長誤差を含む場合の透過スペクトルを示す。ここまでの説明では、光波長フィルタの多段のマイクロリング共振器において、波長誤差が発生しない条件のもとでフィルタ回路を構成した。しかしながら、実際に回路を作製すると、各マイクロリング導波路の幅、厚みに、作製誤差が生じることにより波長誤差が発生し、所望の共振波長が得られなくなる。図４に示した光波長フィルタにおいて、波長誤差を含むスルー光の透過スペクトルである。
【００４１】
ここで、各マイクロリング共振器で発生する共振波長の波長誤差は、正規分布に従うものとし、その標準偏差を０．５ｎｍと仮定して計算している。波長誤差がなければ、図６に示したように、動作波長範囲の全てが阻止域となる。しかし、各マイクロリング共振器で波長誤差が発生すると、図９に示したように遮断できない帯域が発生し、波長チャネル間のクロストーク成分を十分に抑制できなくなる。
【００４２】
この問題を解決するためには、光波長フィルタに配置するマイクロリング共振器の数を、波長誤差を無視したときの設計数より増加させ、冗長構成を適用することが有効である。第１の実施形態では、３２段のマイクロリング共振器を用いていたが、３倍の９６段のマイクロリング共振器を用いた場合を説明する。
【００４３】
図１０に、第１の実施形態の光波長フィルタにおいて冗長構成を適用した場合の透過スペクトルを示す。図１０（ａ）は、波長誤差を含むスルー光の透過スペクトルである。図６に示した結果と同様に、動作波長範囲の全てを阻止域とすることができる。図１０（ｂ）は、第１段目から第１２段目までのマイクロリング導波路の共振ピークを消去したときの、光波長フィルタの透過特性である。
【００４４】
第１段目のマイクロリング導波路の半径をＲ＝６．２μｍとし、隣接するマイクロリング導波路の周長ＬRは、順に０．００６６μｍずつ大きくなるように設計する。波長誤差がないときに対して１／３倍の波長間隔で共振ピークが並ぶよう設計されている。なお、図１０（ａ）および（ｂ）における計算では、各マイクロリング共振器で発生する共振波長の誤差は、図９に示した計算結果と同様に正規分布に従うものとし、その標準偏差は０．５ｎｍと仮定している。
【００４５】
ただし、実際に回路を設計および作製する際には、使用するプロセスで発生する作製誤差および波長誤差の実態に合わせ、配置するマイクロリング共振器の段数の冗長度を設計する必要がある。より製造誤差が小さく、光波長フィルタの波長誤差を小さくすることが可能なプロセスであれば、マイクロリング共振器の段数の冗長度も小さくすることができる。光波長フィルタの作製においては、マイクロリング共振器の段数を低減することができることから、より精度のよいプロセスを使用することが望ましい。
【００４６】
第１の実施形態の光波長フィルタは、作製誤差による波長誤差が発生しても、マイクロリング共振器の数を冗長に配置することによって、波長チャネル間のクロストークを十分に抑制することができ、波長誤差による歩留りの低下を抑制することができる。また、所望の透過波長帯に、所望の透過帯域幅を得ることができ、より自由なフィルタ特性の設計が可能となる。さらに、第１の実施形態ではマイクロリング共振器を多段に接続しているが、光波長フィルタとして使用する際には、スルー光を透過光として使用することから、ドロップ光を使用する場合に比べて、透過域付近での波長分散を小さくすることができ、長距離通信における信号の品質低下を抑えることができる。
【００４７】
第１の実施形態の光波長フィルタの動作波長範囲は、１５４０ｎｍから１５６０ｎｍ、図４および図８に示した各マイクロリング共振器の阻止域の半値全幅は０．６ｎｍ、各マイクロリング共振器の共振波長間隔は０．５ｎｍ、共振ピークを消去した後に得られる透過域の半値全幅は１．５ｎｍである。
【００４８】
光波長フィルタの各マイクロリング導波路の半径および周長は、要求される光波長フィルタの特性に応じて設計されるので、本実施形態における値に限定されるものではない。マイクロリング共振器の入力導波路とマイクロリング導波路との間の結合率、マイクロリング導波路と出力導波路との間の結合率、およびマイクロリング共振器の段数においても、所望の特性に応じて設計されるので、本実施形態で使用した値に限定されるものではない。レーストラック型マイクロリング共振器を用いた場合でも同様である。マイクロリング共振器の消去すべき共振ピークの数も本実施形態の数に限定されるものではなく、所望の透過帯域幅および使用する作製プロセスで発生する作製誤差に応じて決定される。
【００４９】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態で述べたマイクロリング共振器は、共振波長付近のスルー光の阻止域およびドロップ光の透過域が急峻で帯域が狭い。このため、所望の波長特性をもった光波長フィルタを構築するためには、多くのマイクロリング共振器を接続する必要がある。ここで、共振ピーク１つあたりの帯域を拡大するためには、マイクロリング導波路の各結合部の結合率を大きくすることが有効である。しかしながら、結合率を大きくすると、共振ピークと隣接する共振ピークとの間の波長帯、すなわち各共振ピークの裾に当たる波長帯では、ドロップ光の強度が大きくなり、スルー光の強度が小さくなる。そのために、共振ピークを消去しても、所望の透過域が他のマイクロリング導波路の共振ピークの裾によって光の強度が奪われ、これが損失となる。したがって、マイクロリング共振器の各結合部の結合率を大きくすると、接続する共振器の段数を削減することはできても、損失が大きくなる。
【００５０】
この損失を低減するためには、接続するマイクロリング共振器の段数を削減するか、または共振ピークの裾の波長帯でスルー光の強度を大きく、ドロップ光の強度を小さくする必要がある。マイクロリング共振器の段数を削減するためには、個々のマイクロリング共振器は、共振波長付近での帯域が確保されている必要があり、より矩形度の高い共振ピークをもっていることが望ましい。
【００５１】
図１１に、本発明の第２の実施形態にかかる光波長フィルタの構成を示す。光波長フィルタは、入力導波路１１０１に、複数の真円の環状のマイクロリング導波路１１０２−１、１１０２−２、１１０２−３…１１０２−１６が光学的に接続され、さらに各々のマイクロリング導波路に、複数の真円の環状のマイクロリング導波路１１０３−１、１１０３−２、１１０３−３…１１０３−１６が接続され、後者のマイクロリング導波路の各々に、出力導波路１１０４−１、１１０４−２、１１０４−３…１１０４−１６がそれぞれ光学的に接続されている。
【００５２】
入力導波路１１０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路１１０１の他方の端部（図の右側）から出力する経路をスルー、出力導波路１１０３−１、１１０３−２、１１０３−３…１１０３−１６の一方の端部（図の左側）より出力する経路をドロップと称する。シリコンで構成された各導波路１１０１、１１０２、１１０３の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。
【００５３】
図１２に、第２の実施形態の光波長フィルタの構成要素であるマイクロリング共振器の構成と透過スペクトルとを示す。図１２（ａ）に示したマイクロリング共振器は、入力導波路１２０１に光学的に接続された真円の環状のマイクロリング導波路１２０２と、これに接続された真円の環状のマイクロリング導波路１２０３と、これに接続された出力導波路１２０４とを有する。入力導波路１２０１の一方の端部（図の左側）より光を入力したとき、入力導波路１２０１の他方の端部（図の右側）からスルー光を出力し、出力導波路１２０４の他方の端部（図の右側）よりドロップ光を出力する。出力導波路１２０４の他方の端部（図の左側）から光は出力されないが、散乱光や反射光による影響を抑制するため、導波路を終端しておくことが望ましい。
【００５４】
また、入出力導波路１２０１とマイクロリング導波路１２０２との間の結合率をκ1＝０．２４、マイクロリング導波路１２０２とマイクロリング導波路１２０３との間の結合率をκ2＝０．０２５、マイクロリング導波路１２０３と出力導波路１２０４との間の結合率をκ3＝０．２４としている。シリコンで構成された各導波路１２０１、１２０２、１２０３、１２０４の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。
【００５５】
図１２（ｂ）に、スルー光の透過スペクトルの計算結果Ｔｈとドロッブ光の透過スペクトルの計算結果Ｄｒとを示す。上述したように、ダブルマイクロリング共振器を用いることにより、共振ピークの矩形度が高くなり、単一のマイクロリング共振器と比較して、１共振ピークあたりの帯域を拡大することができる。また、図５（ｂ）と比較すると分かるように、共振ピークの裾野の波長帯では、マイクロリング共振器に比べ、スルー光強度が大きく、ドロップ光強度が小さくなるため、フィルタの透過域での損失を抑制することができる。
【００５６】
第２の実施形態のダブルマイクロリング共振器からなる光波長フィルタにおいて、第１の実施形態と同等の透過スペクトルを実現するためには、図１１の第１段目のダブルリング共振器のマイクロリング導波路１１０２−１、１１０３−１の半径をＲ＝６．２μｍとし、隣接するマイクロリング導波路の周長ＬRは、図の左から順に（マイクロリング導波路１１０２−２から１１０２−１６への順に）０．０４μｍずつ大きくなるように設計する。第１の実施形態の光波長フィルタと同等の透過域を得るためには、第１段目と第２段目のマイクロリング導波路１１０２−１、１１０２−２の共振ピークを消去すればよい。
【００５７】
図１３に、第２の実施形態の光波長フィルタの透過スペクトルを示す。図１３（ａ）は、図１１に示した光波長フィルタ回路の最終段のマイクロリング共振器における、入力導波路１１０１の他方の端部（図の右側）から出力されたスルー光の透過スペクトルである。光波長フィルタは、ＦＳＲすなわち動作波長範囲の全てが阻止域となる。図１３（ｂ）は、第１段目と第２段目のマイクロリング導波路１１０２−１、１１０２−２の共振ピークを消去したときの、光波長フィルタの透過特性である。このように、２つのマイクロリング導波路を用いたダブルマイクロリング共振器では、単一のマイクロリング導波路を用いた共振器と比較して、同じ透過波長特性を実現するために必要なマイクロリング共振器の段数、および共振ピークを消去するマイクロリング共振器の数を削減する（第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して半減）ことができる。
【００５８】
第２の実施形態では、透過域での損失を低減するために、ダブルマイクロリング共振器を適用した。しかしながら、上述した各結合部の結合率κ1＝０．２４，κ2＝０．０２５，κ3＝０．２４を実現するためには、各結合部のギャップを非常に小さくする必要があり、作製が困難となる。
【００５９】
図１４に、第２の実施形態の光波長フィルタに、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した構成を示す。第１の実施形態と同様に、レーストラック形状の環状のマイクロリング導波路を用いる。入力導波路１４０１に、複数のレーストラック形状の環状のマイクロリング導波路１４０２−１、１４０２−２、１４０２−３…１４０２−１６と、マイクロリング導波路１４０３−１、１４０３−２、１４０３−３…１４０３−１６と、出力導波路１４０４−１、１４０４−２、１４０４−３…１４０４−１６とが、順に光学的に接続されている。
【００６０】
レーストラック形状のマイクロリング導波路は、真円のマイクロリング導波路と比較して、各結合部の結合率をより自由に設計することができる。なお、レーストラック形状のマイクロリング導波路１４０２、１４０３の曲げ半径は３μｍとしている。また、入力導波路１４０１とマイクロリング導波路１４０２との間、マイクロリング導波路１４０２とマイクロリング導波路１４０３との間、およびマイクロリング導波路１４０３と出力導波路１４０４との間の各結合部の長さは１０μｍとしている。なお、シリコンで構成された各導波路１４０１、１４０２、１４０３、１４０４の幅は０．５μｍ、厚さは０．２２μｍ、シリコン導波路の周囲は石英のクラッドで囲われている。
【００６１】
図１１で示した光波長フィルタの透過スペクトルは、各々のマイクロリング共振器で発生する共振波長の誤差について考慮されていない。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、マイクロリング共振器の段数を増加させた冗長構成を適用することによって、波長誤差が発生しても、波長チャネル間のクロストーク成分を十分に抑制することができる。
【００６２】
図１５に、第２の実施形態の光波長フィルタにおいて冗長構成を適用した場合の透過スペクトルを示す図である。第２の実施形態の光波長フィルタでは、１６段のマイクロリング共振器を用いていたが、３倍の４８段のマイクロリング共振器を用いる。図１５（ａ）は、波長誤差を含むスルー光の透過スペクトルである。図１０に示した結果と同様に、動作波長範囲の全てを阻止域とすることができる。図１５（ｂ）は、第１段目から第５段目までのマイクロリング導波路の共振ピークを消去したときの、光波長フィルタの透過特性である。隣接するマイクロリング導波路の周長ＬRは、順に０．０１３μｍずつ大きくなるように設計する。波長誤差がないときに対して１／３倍の波長間隔で共振ピークが並ぶよう設計されている。なお、図１５（ａ）および（ｂ）における計算では、各マイクロリング共振器で発生する共振波長の誤差は、図１０に示した計算結果と同様に正規分布に従うものとし、その標準偏差は０．５ｎｍと仮定している。
【００６３】
ただし、実際に回路を設計および作製する際には、使用するプロセスで発生する作製誤差および波長誤差の実態に合わせ、配置するマイクロリング共振器の段数の冗長度を設計する必要がある。より製造誤差が小さく、光波長フィルタの波長誤差を小さくすることが可能なプロセスであれば、マイクロリング共振器の段数の冗長度も小さくすることができる。光波長フィルタの作製においては、マイクロリング共振器の段数を低減することができることから、より精度のよいプロセスを使用することが望ましい。
【００６４】
第２の実施形態の光波長フィルタは、第１の実施形態と同様に、作製誤差による波長誤差が発生しても、マイクロリング共振器の数を冗長に配置することによって、波長チャネル間のクロストークを十分に抑制することができ、波長誤差による歩留りの低下を抑制することができる。また、所望の透過波長帯に、所望の透過帯域幅を得ることができ、より自由なフィルタ特性の設計が可能となる。さらに、第２の実施形態ではマイクロリング共振器を多段に接続しているが、光波長フィルタとして使用する際には、スルー光を透過光として使用することから、ドロップ光を使用する場合に比べて、透過域付近での波長分散を小さくすることができ、長距離通信における信号の品質低下を抑えることができる。
【００６５】
第２の実施形態の光波長フィルタの動作波長範囲は、１５４０ｎｍから１５６０ｎｍ、図１１および図１４に示した各マイクロリング共振器の阻止域の半値全幅は０．９ｎｍ、各マイクロリング共振器の共振波長間隔は１．３ｎｍ、共振ピークを消去した後に得られる透過域の半値全幅は１．４ｎｍである。
【００６６】
第２の実施形態では、マイクロリング導波路を２重に配置したダブルマイクロリング共振器を用いたが、上述したように、マイクロリング導波路をさらに多重化した多段マイクロリング共振器を用いることにより、より矩形度の高い透過波長特性を得ることができる。多段マイクロリング共振器を用いて光波長フィルタを構成することにより、マイクロリング共振器の段数をさらに削減することができる。
【００６７】
光波長フィルタの各マイクロリング導波路の半径および周長は、要求される光波長フィルタの特性に応じて設計されるので、本実施形態における値に限定されるものではない。マイクロリング共振器の入力導波路とマイクロリング導波路との間の結合率、マイクロリング導波路とマイクロリング導波路との間の結合率、マイクロリング導波路と出力導波路との間の結合率、およびマイクロリング共振器の段数においても、所望の特性に応じて設計されるので、本実施形態で使用した値に限定されるものではない。レーストラック型マイクロリング共振器を用いた場合でも同様である。マイクロリング共振器の消去すべき共振ピークの数も本実施形態の数に限定されるものではなく、所望の透過帯域幅および使用する作製プロセスで発生する作製誤差に応じて決定される。
【００６８】
［第３の実施の形態］
第３の実施形態に係る光波長フィルタおよびその作製方法について説明する。第１および第２の実施の形態において、光波長フィルタを構成するために、マイクロリング共振器を多段に接続した光波長フィルタを用いた。そして、光波長フィルタの波長特性に、任意の透過域を付与するためにはマイクロリング共振器の共振ピークを所望の透過域内から消去する必要がある。本実施形態では、その具体的な方法として、高出力のレーザー光を照射することによるマイクロリングの切断について説明する。
【００６９】
石英系光導波路をはじめとする導波路型光デバイスを製造する際の後工程として、レーザートリミングが多く採用されている。光導波路の一部にレーザー光を照射して、光導波路の屈折率、複屈折の調整を行っていた。シリコン導波路に短パルスのガスレーザー、固体レーザーから高出力のレーザー光を照射すると、ある閾値以下のレーザー強度では、シリコンがアモルファス化することにより屈折率が増大する。また、ある閾値以上のレーザー強度で照射すると、シリコンはアブレーションされ損傷を引き起こす。この閾値以上の強度のレーザー光を用いて、第１および第２の実施形態で説明した光波長フィルタの一部のマイクロリング導波路に損傷を与え、光学的に切断する。これにより、マイクロリング共振器の共振を停止し、共振ピークを消去することができる。
【００７０】
図１６に、本発明の第３の実施形態にかかる光波長フィルタにおいて共振ピークを消去する方法を示す。図１６（ａ）は、第１の実施形態で説明した光波長フィルタの構成要素であるマイクロリング共振器に対して、マイクロリング導波路１６０２の一部の領域１６０４−１，１６０４−２に、レーザー光を照射して、光学的に切断することを示している。図１６（ｂ）は、マイクロリング導波路１６０２の一部および出力導波路１６０３の一部の領域１６０４−３に、レーザー光を照射して、光学的に切断することを示している。当然のことながら、入力導波路１６０１には、レーザー光を照射してはならない。
【００７１】
図１７に、第３の実施形態の光波長フィルタの透過スペクトルを示す。図１７（ａ）は、レーザー光を照射する前の光波長フィルタの透過スペクトルの一部を示している。図１７（ｂ）は、図１６（ｂ）で示した領域１６０４−３に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを照射したあとの透過スペクトルを示している。マイクロリング導波路が光学的に切断されることにより、マイクロリング共振器の共振が停止し、スルー光の阻止域が消失していることがわかる。
【００７２】
図１８に、第２の実施形態の光波長フィルタにおいて共振ピークを消去した後の透過スペクトルを示す。図１４に示した、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した第２の実施形態の光波長フィルタにおいて、波長誤差を考慮して、４８段のマイクロリング共振器を有する光波長フィルタを作製した。そして、第１段目から第５段目までの５つのマイクロリング共振器にレーザー光を照射して、マイクロリング導波路を光学的に切断し、透過域を発生させた場合の計算結果を示している。図１５（ｂ）に示した結果と、同等の結果が得られていることがわかる。
【００７３】
以上述べたように、高出力レーザーを用いてマイクロリング導波路の一部に損傷を与えて光学的に切断することにより、マイクロリング共振器の共振を停止させることができる。これにより、第１および第２の実施形態で説明したマイクロリング共振器を多段に接続した光波長フィルタにおいて、特定のマイクロリング共振器の共振ピークを消去することができ、透過域を発生させることができる。
【００７４】
本実施形態における光波長フィルタの動作波長範囲、各マイクロリング共振器の阻止域の半値全幅、各マイクロリング共振器の共振波長間隔、およびマイクロリング共振器の共振ピークを消去した後に得られる透過域の半値全幅は、全て第２の実施形態で説明した光波長フィルタと同様である。
【００７５】
なお、シリコン導波路に損傷を引き起こすためのレーザー強度の閾値は、そのレーザーの波長、照射回数、照射頻度等によって異なる。本実施形態の光波長フィルタの作製方法で用いるレーザーは、特定のレーザーに限定されるものではなく、シリコン導波路に対して損傷を与えるのに十分な強度をもち、かつマイクロリング導波路の一部を選択的に照射できるようなレーザーであればよい。また、本実施形態においては、高出力なレーザー光を照射することにより、マイクロリング共振器の共振を停止する方法を採用したが、マイクロリング導波路の一部が光学的に切断されればよく、レーザー光により損傷を与える方法だけに限定するものではない。先端の細く尖った器具を使用して、マイクロリング導波路に損傷を与えたり、マイクロリング導波路の一部分のみを選択的にエッチングしたりして除去するなど、物理的に切断することもできる。
【００７６】
［第４の実施の形態］
第４の実施形態に係る光波長フィルタおよびその作製方法について説明する。第３の実施形態では、マイクロリング共振器の共振ピークの消去方法として、マイクロリング導波路の一部を切断することにより、任意の波長、帯域幅の透過域を実現した。しかしながら、マイクロリング導波路の一部を切断しただけでは、入力導波路から光の一部が、マイクロリング導波路へと結合して損失となり、光波長フィルタ全体の損失増加を招いてしまう。上述した図１８と図１５（ｂ）の計算結果を詳細に比較すると、フィルタ特性（透過スペクトルの形状）は同等であっても、透過域の透過率は、第３の実施形態では、およそ６ｄＢ低くなっている。第４の実施形態では、マイクロリング導波路を切断する際に発生する損失を回避するために、より高精度な照射位置と照射範囲の制御を適用する。
【００７７】
図１９に、本発明の第４の実施形態にかかる光波長フィルタにおいて共振ピークを消去する方法を示す。図１９（ａ）は、光波長フィルタの構成要素であるマイクロリング共振器に対して、入力導波路１８０１を除くマイクロリング導波路１８０３および出力導波路１８０３の全てを含む領域１８０４−１に、レーザー光を照射して、光学的に切断することを示している。図１９（ｂ）は、入力導波路１８０１とマイクロリング導波路１８０３の結合部付近の領域１８０４−２のみに、レーザー光を照射して、光学的に切断することを示している。当然のことながら、入力導波路１８０１には、レーザー光を照射してはならない。
【００７８】
このような方法により、マイクロリング共振器そのものが消失して、入力導波路から切り離された状態となるため、入力された光は、入力導波路からマイクロリング導波路へと結合することはない。
【００７９】
図２０に、第４の実施形態の光波長フィルタにおいて共振ピークを消去した後の透過スペクトルを示す。図１４に示した、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した第２の実施形態の光波長フィルタを適用している。上述した共振ピークの消去方法を適用することにより、共振ピークを消去したマイクロリング共振器における損失を抑制することができるので、図１８に示した結果と比較すると、透過域の透過率が高く、すなわち損失が低減されていることがわかる。
【００８０】
以上述べたように、高出力であり、高精度で照射範囲を制御することができるレーザーを用いて、マイクロリング導波路の全体またはマイクロリング導波路と入力導波路との結合部付近に対して損傷を与えることにより、第３の実施形態よりも低損失に光波長フィルタを構成することができる。
【００８１】
本実施形態における光波長フィルタの動作波長範囲、各マイクロリング共振器の阻止域の半値全幅、各マイクロリング共振器の共振波長間隔、およびマイクロリング共振器の共振ピークを消去した後に得られる透過域の半値全幅は、全て第２の実施形態で説明した光波長フィルタと同様である。
【００８２】
なお、第３の実施形態と同様に、上述した範囲でマイクロリング導波路に損傷を与えられればよく、レーザー照射により損傷を与える方法のみに限定されず、その他物理的に損傷を与える方法でも実現することができる。
【００８３】
［第５の実施の形態］
第５の実施形態に係る光波長フィルタおよびその作製方法について説明する。第３および第４の実施形態では、所望の透過域内から共振ピークを消去して任意の波長の透過域を発生させる方法として、レーザートリミングによりマイクロリング導波路の一部、または全体に損傷を与えて光学的に切断する方法を示した。所望の透過域内から共振ピークを消去するためには、マイクロリング導波路に損傷を与えて光学的に切断する方法以外にも、マイクロリング共振器の共振ピークの波長をシフトさせる方法もある。
【００８４】
第５の実施形態では、マイクロリング導波路の屈折率を変化させ、共振波長をシフトさせることにより、任意の波長の透過域を発生させる手法について説明する。図１６（ａ）および（ｂ）に示したレーザー光の照射範囲において、ある閾値以下のレーザー強度でレーザー光を照射することにより、シリコンをアモルファス化して屈折率を増大させる。このとき、マイクロリング導波路は切断されないため、原理的な損失は発生しない。
【００８５】
また、図１６に示した照射範囲であれば、図１９に示した照射範囲に必要な高精度な照射位置と照射範囲の制御が不要となる。図１４に示した、レーストラック型マイクロリング共振器を適用した第２の実施形態の光波長フィルタにおいて、図１５（ｂ）で示された透過域の−３ｄＢ幅は１．２ｎｍである。従って、第５の実施形態において、マイクロリング共振器の共振波長をシフトさせる場合には、共振波長を、光波長フィルタの透過域外へシフトさせる、すなわち１．２ｎｍまたはそれ以上シフトさせればよい。
【００８６】
図２１に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの照射エネルギーとマイクロリング共振器の共振波長のシフト量の関係を示す。図１６（ｂ）の領域１６０４−３で示した範囲に対して、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を照射した場合の、レーザーの照射エネルギーとマイクロリング共振器の共振波長シフト量の関係を示している。図２１に示すように、レーザーの照射エネルギーを大きくするに従い、共振波長のシフト量も増大する。
【００８７】
図２２に、第５の実施形態の光波長フィルタにおいて共振波長をシフトさせた後の透過スペクトルを示す。図１１に示した第２の実施形態の光波長フィルタにおいて、第１段目と第２段目のマイクロリング導波路１１０２−１、１１０２−２に対して、０．１ｍＪのエネルギーのレーザー光を照射することにより、それぞれ共振波長を２．０ｎｍシフトさせた場合を示している。共振波長をシフトさせた場合には、原理的な損失は発生しないので、図１８に示した結果、すなわちマイクロリング導波路を切断した場合と比較すると、透過域の損失を小さく抑えることができる。
【００８８】
第５の実施形態において、マイクロリング共振器の共振波長のシフト量は、所望の透過帯域以上であればよいため、狙った値以上の波長シフト量が、導波路に損傷を与えない範囲で得られれば良い。すなわち、マイクロリング共振器の共振ピークを狙った波長に合わせるほどの高精度な屈折率制御を行う必要はないので、簡便で歩留りが良いという利点がある。
【００８９】
以上述べたように、マイクロリング導波路の屈折率を変化させ、共振ピークを所望の透過域外へとシフトさせることにより、所望の透過域内から共振ピークを消去することと同等の作用効果を得ることができる。これにより、所望の波長に透過域を有する低損失な光波長フィルタを簡便に構成することができる。第３の実施形態と比較して、低損失化が可能であり、第４の実施形態と比較して、高精度で照射範囲を制御することが不要であるという利点がある。
【００９０】
マイクロリング共振器の共振波長をシフトさせる方法は、レーザートリミングに限らず、光波長フィルタの透過域を発生させるのに十分な波長シフト量および屈折率変化量を、不揮発的に実現できる方法であればよい。例えば、マイクロリング導波路のクラッドに対して、紫外光または可視光を照射したり、クラッドまたはコア上部に堆積させたポリマー層に対して電子線を照射したりする方法がある。いずれの場合も、コアであるシリコン導波路の周囲の材料に歪みを与え、コアのシリコン導波路に応力をかけることによって屈折率を変化させることができる。このような応力による屈折率変化ではなくとも、直接コアのシリコン導波路の相を変化させ、屈折率を変化させられる方法であってもよい。
【００９１】
第５の実施形態においては、マイクロリング導波路の屈折率を正の方向に変化させていたが、これはシリコン導波路がアモルファス化することに起因する。シリコン導波路をポリシリコン化することにより、屈折率を負の方向に変化させることも可能である。これによりマイクロリング共振器の共振波長を、負の方向にシフトさせることにより、光波長フィルタの所望の透過域を実現することができる。
【００９２】
本実施形態における光波長フィルタの動作波長範囲、各マイクロリング共振器の阻止域の半値全幅、各マイクロリング共振器の共振波長間隔、およびマイクロリング共振器の共振ピークを消去した後に得られる透過域の半値全幅は、全て第２の実施形態で説明した光波長フィルタと同様である。
【００９３】
マイクロリング導波路の屈折率を変化させる領域は、本実施形態で示した範囲に限定されるものではない。マイクロリング導波路上であればいかなる範囲であっても、所望の透過スペクトルを得ることができ、例えば、図１９に示した範囲に対して屈折率変化を与えてもよい。さらに、ダブルマイクロリング共振器を２段に接続した第２の実施形態の例、または３段以上のマイクロリング導波路を接続したマイクロリング共振器を用いる場合であっても、共振波長をシフトさせたいマイクロリング共振器の中のすべてのマイクロリング導波路に対して屈折率変化を与えることにより、所望の透過スペクトルを得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，８０１，１１０１，１２０１，１４０１，１６０１，１８０１  入力導波路
１０２，２０２，３０２，３０３，４０２，５０２，８０２，１１０２，１１０３，１２０２，１２０３，１４０２，  １４０３，１６０２，１８０２  マイクロリング導波路
１０３，２０３，３０４，４０３，５０３，８０３，１１０４，１２０４，１４０４，１６０３，１８０３  出力導波路
【図１】
0006484128.tif 000002
【図２】
0006484128.tif 000003
【図３】
0006484128.tif 000004
【図４】
0006484128.tif 000005
【図５】
0006484128.tif 000006
【図６】
0006484128.tif 000007
【図７】
0006484128.tif 000008
【図８】
0006484128.tif 000009
【図９】
0006484128.tif 000010
【図１０】
0006484128.tif 000011
【図１１】
0006484128.tif 000012
【図１２】
0006484128.tif 000013
【図１３】
0006484128.tif 000014
【図１４】
0006484128.tif 000015
【図１５】
0006484128.tif 000016
【図１６】
0006484128.tif 000017
【図１７】
0006484128.tif 000018
【図１８】
0006484128.tif 000019
【図１９】
0006484128.tif 000020
【図２０】
0006484128.tif 000021
【図２１】
0006484128.tif 000022
【図２２】
0006484128.tif 000023