(57)【要約】【課題】作製誤差などがあっても波長分散が無い導波路型光フィルタを提供すること。【解決手段】基板１０上には、入力用光導波路１１ａ，１１ｂと、第１の光カプラ１２と、長さの異なる光遅延導波路対１３と、結合比が可変の第２の光カプラ１４と、第１のスラブ光導波路１５と、アレイ光導波路１６と、第２のスラブ光導波路１７と、出力用光導波路１９とが順次接続されている。結合比が可変の第２の光カプラ１４としては、例えば、方向性結合器の上に薄膜ヒータを装荷することでこれを実現することができる。また、第２の光カプラの結合比を調整することにより導波路型光フィルタの分散特性が調整でき、トータルとして分散が無い導波路型光フィルタを実現できる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、入力用光導波路と、該入力用光導波路に接続された第１の光カプラと、該第１の光カプラに接続された長さの異なる光遅延導波路対と、該光遅延導波路対に接続された第２の光カプラと、該第２の光カプラに接続された第１のスラブ光導波路と、該第１のスラブ光導波路に接続されたアレイ光導波路と、該アレイ光導波路に接続された第２のスラブ光導波路と、該第２のスラブ光導波路に接続された出力用光導波路が形成され、前記第２の光カプラの結合比が可変であることを特徴とする導波路型光フィルタ。
【請求項２】
前記第２の光カプラは、方向性結合器の上に薄膜ヒータを装荷したものであることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光フィルタ。
【請求項３】
前記第２の光カプラが、アームに位相調整手段を備えたマッハツェンダ型干渉計と、該マッハツェンダ型干渉計に接続された光の波長の４分の１だけ光路長の異なる光導波路対とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光フィルタ。
【請求項４】
前記光遅延導波路対の少なくとも一方の光導波路が位相調整手段を備えることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の導波路型光フィルタ。
【請求項５】
前記光導波路がシリコン基板又は石英基板上に形成された石英系光導波路で、前記位相調整手段が熱光学位相変調器であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の導波路型光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路型光フィルタに関し、より詳細には、光信号を波長により合分波する導波路型光フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
石英系光導波路により作製されるアレイ導波路格子光フィルタは、現在の波長多重光通信システムにおいて中核をなす光部品である。そして、今後の光通信のさらなる大容量化・高速化において、このアレイ導波路格子光フィルタの重要性はますます大きくなると考えられている。
【０００３】
図１は、従来のアレイ導波路格子光フィルタの構成図で、基板１００上に、入力用光導波路１０１と第１のスラブ光導波路１０２とアレイ光導波路１０３と第２のスラブ光導波路１０４と出力用光導波路１０５とが設けられている。入力用光導波路に導かれた光は、第１のスラブ光導波路１０２で分岐され、それぞれアレイ光導波路１０３へと進み、第２のスラブ光導波路１０４で再び合波されて出力用光導波路１０５へと導かれる。
【０００４】
ここで、第１のスラブ光導波路１０２のアレイ光導波路側の端に投射された光フィールドパターンは、基本的には第２のスラブ光導波路１０４のアレイ光導波路側の端にコピーされることとなるが、アレイ光導波路１０３では、隣り合う光導波路がちょうどΔＬだけ光路長が異なるように設計されており、このため入力された光の波長に依存したフィールドが傾きをもつことになる。この傾きによって、第２のスラブ光導波路１０４の出力光導波路側で光フィールドが焦点を結ぶ位置が波長ごとに変化し、その結果、波長分波が可能となる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
このようなアレイ導波路格子光フィルタは、１本の光ファイバに異なる波長を持つ信号を複数伝送させる光波長多重通信システムにおいて、不可欠の光部品となりつつある。
【０００６】
また、図１に示したアレイ導波路格子光フィルタの透過波長帯域を広げたパスバンド拡大アレイ導波路格子光フィルタの提案も種々行われている。
【０００７】
図２は、従来提案されているパスバンド拡大アレイ導波路格子フラットの構成図で、図１に示した従来のアレイ導波路格子光フィルタの入力用光導波路１０１と第１のスラブ光導波路１０２の間に、等分岐の光カプラ１０６、長さの異なる光導波路対１０７および近接した光導波路部１０８を設けた構成である。この構成では、光カプラ１０６と光導波路対１０７と近接した光導波路１０８により構成されるマッハツェンダ型干渉計の働きによって、第２のスラブ光導波路１０４の出力光導波路側で光フィールドが焦点を結ぶ位置に離散的な動きをさせることで、透過波長帯域の拡大を実現している（例えば、特願平８−６９０２１号参照）。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｋａｔｓｕｎａｒｉ　Ｏｋａｍｏｔｏ，「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ」、Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ　ｐｐ．３４６−３４９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアレイ導波路格子光フィルタでは、作製誤差などによって各アレイ光導波路の長さが設計値より夫々少しずつずれてしまうことがしばしば起こり、その結果、アレイ導波路格子光フィルタが波長分散をもつという問題がある。また、光フィルタが波長分散を持つと、高速の光信号を伝播させたときに信号波形が歪み、信号品質が劣化してしまうという問題もある。
【００１０】
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、作製誤差などがあっても波長分散が無い導波路型光フィルタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板上に、入力用光導波路と、該入力用光導波路に接続された第１の光カプラと、該第１の光カプラに接続された長さの異なる光遅延導波路対と、該光遅延導波路対に接続された第２の光カプラと、該第２の光カプラに接続された第１のスラブ光導波路と、該第１のスラブ光導波路に接続されたアレイ光導波路と、該アレイ光導波路に接続された第２のスラブ光導波路と、該第２のスラブ光導波路に接続された出力用光導波路が形成され、前記第２の光カプラの結合比が可変であることを特徴とする。
【００１２】
このような構成により、第２の光カプラの結合比を調整することにより導波路型光フィルタの分散特性が調整でき、トータルとして分散が無い導波路型光フィルタを実現できる。さらに、付随効果として透過波長域を拡大した特性も得ることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の光カプラは、方向性結合器の上に薄膜ヒータを装荷したものであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の光カプラが、アームに位相調整手段を備えたマッハツェンダ型干渉計と、該マッハツェンダ型干渉計に接続された光の波長の４分の１だけ光路長の異なる光導波路対とから構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記光遅延導波路対の少なくとも一方の光導波路が位相調整手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の発明において、前記光導波路がシリコン基板又は石英基板上に形成された石英系光導波路で、前記位相調整手段が熱光学位相変調器であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
図３に、本発明の導波路型光フィルタの第１実施形態を説明するための構成図で、基板１０上には、入力用光導波路１１ａ，１１ｂと、第１の光カプラ１２と、長さの異なる光遅延導波路対１３と、結合比が可変の第２の光カプラ１４と、第１のスラブ光導波路１５と、アレイ光導波路１６と、第２のスラブ光導波路１７と、出力用光導波路１９とが順次接続されている。
【００１８】
ここで、結合比が可変の第２の光カプラ１４としては、例えば、方向性結合器の上に薄膜ヒータを装荷することでこれを実現することができるが、本発明は、この例に限定されるものではなく、他の手段による結合比が可変の光カプラを用いても勿論構わない。
【００１９】
図２に示した従来例と、図３に示した本発明の第１実施形態に係る導波路型光フィルタの決定的な差異は、第２の光カプラを可変としたことにある。
【００２０】
次に、図４〜図６を用いて、本発明の第１実施形態に係る導波路型光フィルタの動作原理について説明する。
【００２１】
図４は、アレイ光導波路に位相誤差が無いとした場合の、第２の光カプラの結合比と波長分散特性の関係を示した図である。第２の光カプラ１４の結合比を変えるに従って波長分散量が変化することが分かる。したがって、アレイ光導波路１６に位相誤差があり、これにより波長分散が生じている場合、第２の光カプラ１４の結合比を調整してこれを補償することができる。
【００２２】
図５は、アレイ光導波路の長さが作製誤差などによりわずかに設計値よりずれているときの、本発明の第１実施形態の導波路型光フィルタの波長分散特性を示した図、ヒータによる波長分散補償前と、補償後の特性を表す図である。
【００２３】
図中の丸印は、第２の光カプラ１４により補償していないときの波長分散を示しており、図中の三角印は、第２の光カプラの結合比を０．３としたときの波長分散特性を示している。トータルでの波長分散が０に抑えられていることが分かる。
【００２４】
図６は、上述したように、トータルの波長分散特性を調整したときの、本発明の第１実施形態に係る導波路型光フィルタの透過特性を示す図である。透過波長帯域幅は、従来の通常のアレイ導波路格子と比較して拡大が図られている。また、隣接クロストークも４０ｄＢ以上が得られており、実用上問題ないことが分かる。
【００２５】
［第２実施形態］
図７は、本発明の導波路型光フィルタの第２実施形態を説明するための構成図である。なお図中、図３と同一の機能を有する構成要素には同じ符号を付してある。基板１０上には、入力用光導波路１１ａ，１１ｂと、第１の光カプラ１２と、長さの異なる光遅延導波路対１３と、第２の光カプラ１４と、第１のスラブ光導波路１５と、アレイ光導波路１６と、第２のスラブ光導波路１７と、出力用光導波路１８とが順次接続されており、長さの異なる光遅延導波路対１３の一方の光導波路には、光位相を調整するためのヒータ１９（位相調整手段）が備えられている。この位相調整手段は熱光学位相変調器であることが望ましい。
【００２６】
また、第３の光カプラは、光カプラ２０と、光路長差が概等しい光導波路対２１と、光位相を調整するためのヒータ２２と、光カプラ２３とからなるマッハツェンダ型干渉計と、長さが光の波長の４分の１だけ異なる光導波路対２４から構成されている。ここで、長さが光の波長の４分の１だけ異なる光導波路対２４を設けたのは、第１の光カプラ１２での位相回転量と、第２の光カプラ１４での位相回転量の違いを補償するためである。
【００２７】
ここで、本発明の第２実施形態に係る導波路型光フィルタでは、光遅延導波路対１３がヒータ１９を備えることとした。これは、この構成が作製誤差に強い導波路型光フィルタを提供できるからである。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、このヒータ１９はなくても構わない。
【００２８】
このような構成とすれば、ヒータ２２への印加電力を調整することで、第２の光カプラ１４の結合比を変えることができるので、第１実施形態と同様に波長分散のない導波路型光フィルタを提供できる。
【００２９】
以上の説明においては、光導波路は、シリコン基板上に形成された石英系光導波路であり、また、位相調整手段は、導波路上に形成されたヒータによる熱光学位相変調器であるとした。これは、この組み合わせが安定で信頼性に優れた導波路型光フィルタを実現できるからである。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、他の光導波路や他の位相調整手段を用いても勿論構わない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基板上に、入力用光導波路と、入力用光導波路に接続された第１の光カプラと、第１の光カプラに接続された長さの異なる光遅延導波路対と、光遅延導波路対に接続された第２の光カプラと、第２の光カプラに接続された第１のスラブ光導波路と、第１のスラブ光導波路に接続されたアレイ光導波路と、アレイ光導波路に接続された第２のスラブ光導波路と、第２のスラブ光導波路に接続された出力用光導波路が形成され、第２の光カプラの結合比が可変であるので、作製誤差などがあっても波長分散が無い導波路型光フィルタを提供できる。
【００３１】
また、第２の光カプラの結合比を調整することにより導波路型光フィルタの分散特性が調整でき、トータルとして分散が無い導波路型光フィルタを実現できる。さらに、付随効果として透過波長域を拡大した特性も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアレイ導波路格子光フィルタの構成図である。
【図２】従来提案されているパスバンド拡大アレイ導波路格子フラットの構成図である。
【図３】本発明の導波路型光フィルタの第１実施形態を説明するための構成図である。
【図４】アレイ光導波路に位相誤差が無いとした場合の、第２の光カプラの結合比と波長分散特性の関係を示した図である。
【図５】アレイ光導波路の長さが作製誤差などによりわずかに設計値よりずれているときの、本発明の第１実施形態の導波路型光フィルタの波長分散特性を示した図で、ヒータによる波長分散補償前と、補償後の特性を表す図である。
【図６】トータルの波長分散特性を調整したときの、本発明の第１実施形態に係る導波路型光フィルタの透過特性を示す図である。
【図７】本発明の導波路型光フィルタの第２実施形態を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１０　基板
１１　入力用光導波路
１２　光カプラ
１３　光遅延導波路対
１４　光カプラ
１５　スラブ光導波路
１６　アレイ光導波路
１７　スラブ光導波路
１８　出力用光導波路
１９　ヒータ
２０　光カプラ
２１　光導波路対
２２　ヒータ
２３　光カプラ
２４　光導波路対
１００　基板
１０１　入力用光導波路
１０２　スラブ光導波路
１０３　アレイ光導波路
１０４　スラブ光導波路
１０５　出力用光導波路
１０６　光カプラ
１０７　光導波路対
１０８　光カプラ
【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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