(57)【要約】【課題】波長可変範囲が大きく、高消光比、低損失かつ低コストな波長可変フィルタの実現。【解決手段】入力導波路１に等間隔ΔＬ１で配置した光結合器３と、出力導波路５に等間隔ΔＬ２で配置した光結合器７を介し、入出力導波路３、５間を接続導波路１１で接続する。入射端１３から各接続導波路を通り出射端１９に至る複数の光路長を入射端１３に近い接続導波路１１を通る経路から順に同じ長さの差ΔＬで増加または減少させ、波長フィルタとする。入力導波路１や出力導波路５の屈折率を屈折率変化手段５１、５３で変化させ、波長可変フィルタとする。【選択図】　　　図８
2004144963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力導波路と、出力導波路と、前記入力導波路に一定間隔で配置された複数の光結合器（以下、入力導波路側の光結合器）と、前記出力導波路に前記一定間隔と異なるか同じ一定間隔で配置された複数の光結合器（以下、出力導波路側の光結合器）と、前記入力導波路と前記出力導波路との間を入力導波路側の前記光結合器と出力導波路側の前記光結合器とを介して接続する複数の接続導波路とを備え、前記入力導波路の入射端から前記接続導波路を通り前記出力導波路の出射端に至る複数の光路長が、前記入射端に近い接続導波路を通る経路から順番に同じ長さの差で増加あるいは減少していることを特徴とする波長フィルタ。
【請求項２】
請求項１において、入力導波路側の前記光結合器の結合係数が前記入射端に近いものほど小さく、かつ、出力導波路側の前記光結合器の結合係数が前記出射端に近いものほど小さいことを特徴とする波長フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち、少なくとも一方の屈折率を熱、電流注入、電圧印加などにより変化させる屈折率変化手段を備えることを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項４】
出力波長間隔の大きな第１波長可変フィルタと、出力波長間隔の小さな第２波長可変フィルタとが組み合わされた波長可変フィルタであって、少なくとも前記第１波長可変フィルタが請求項３記載の波長可変フィルタであることを特徴とする波長可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重大容量光通信を支える重要な光部品である波長フィルタおよび波長可変フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットにおける爆発的なトラヒックの増加により、ノード間を結ぶ伝送には波長多重を用いて伝送容量を増加させている。波長フィルタあるいは波長可変フィルタは、このような波長多重伝送において欠かすことのできない重要な光部品である。
【０００３】
このような中で、図１３に示されるように、アレイ導波路グレーティングフィルタ（ＡＷＧＦ）を用いた波長可変フィルタが提案されている。図１３において、ＡＷＧ（アレイ導波路グレーティング）は、入力側のフリースペース領域を形成するスラブ導波路１０１と出力側のフリースペース領域を形成するスラブ導波路１０２とを導波路アレイ１０３で結んだものであり、導波路アレイ１０３内では隣り合う導波路１０４間で光路長差が或る一定の長さずつ異なっている。従って、入力光１０５がスラブ導波路１０１に入射すると、スラブ導波路１０１で広がって導波路アレイ１０３の個々の導波路１０４に入射し、その後、各導波路１０４から出力側スラブ導波路１０２に入射し、スラブ導波路１０２で、光路長差によって生じた位相差により干渉し、光路長差に応じた特定波長の光だけが出力光１０６となる。そして、導波路アレイ１０３上に電極１０７を形成して電流注入を行い、電極下の個々の導波路１０４の屈折率を変化させることで、選択波長を可変にすることができる。
【０００４】
【非特許文献１】
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＬＥＲＴＴＥＲＳ　Ｖｏｌ．３６，　Ｎｏ．７，　ｐｐ．６５８−６６０（２０００），　Ｆｉｇ．１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アレイ導波路グレーティングフィルタでは、導波路アレイ１０３内の隣り合う導波路１０４間で光路長差が或る一定の長さずつ異なることにより波長フィルタとして動作させるため、波長チューニングのための電極１０７の長さも、隣り合う導波路１０４間で一定の長さΔｓずつ変化させる必要がある。このため選択波長可変用の電極１０７の長さは導波路アレイ１０３の導波路数をＮとすると、最も長いもので（Ｎ−１）×Δｓとなり、フィルタ全体での電極長はＮ×（Ｎ−１）×Δｓ／２と大きくなる。
【０００６】
そのため、消費電力が大きくなって発熱の問題が生じたり、静電容量が大きくなって高速応答ができないという問題が生じたり、さらには、フィルタの歩留まりが低下するという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記背景のもとでなされたものであり、本発明の課題は、フィルタ特性を損なうことなく、フィルタ全体での電極長さを従来よりも減少でき、波長可変範囲が大きい波長可変フィルタを提供することである。また、本発明の課題は、このような波長可変フィルタの基礎となる高消光比で、低損失かつ低コストな波長フィルタを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１発明は波長フィルタであり、入力導波路と、出力導波路と、前記入力導波路に一定間隔で配置された複数の入力導波路側の光結合器と、前記出力導波路に前記一定間隔と異なるか同じ一定間隔で配置された複数の出力導波路側の光結合器と、前記入力導波路と前記出力導波路との間を入力導波路側の前記光結合器と出力導波路側の前記光結合器とを介して接続する複数の接続導波路とを備え、前記入力導波路の入射端から前記接続導波路を通り前記出力導波路の出射端に至る複数の光路長が、前記入射端に近い接続導波路を通る経路から順番に同じ長さの差で増加あるいは減少していることを特徴としている。これにより、高消光比、低損失かつ低コストな波長フィルタの実現が可能である。
【０００９】
第２発明の波長フィルタは、第１発明において、入力導波路側の前記光結合器の結合係数が前記入射端に近いものほど小さく、かつ、出力導波路側の前記光結合器の結合係数が前記出射端に近いものほど小さいことを特徴とする。これにより、出力スペクトルの消光比等、フィルタ特性が改善される。
【００１０】
第３発明は波長可変フィルタであり、第１発明または第２発明において、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち、少なくとも一方の屈折率熱、電流注入、電圧印加などにより変化させる屈折率変化手段を備えることを特徴とする。これにより、従来より短い電極長さで、大きな波長可変範囲を実現することが可能である。この場合、入力導波路または出力導波路に加えて、入力導波路側の光結合器または出力導波路側の光結合器または両方の光結合器を構成する導波路の屈折率も屈折率変化手段で変化させるようにすることにより、波長可変範囲がより大きくなる。
【００１１】
第４発明の波長可変フィルタは、出力波長間隔の大きな第１波長可変フィルタと、出力波長間隔の小さな第２波長可変フィルタとが組み合わされた波長可変フィルタであって、少なくとも前記第１波長可変フィルタが第３発明の波長可変フィルタであることを特徴とする。これにより、波長可変域が大きく、かつ、選択波長の透過帯域幅が狭くなる。
【００１２】
【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を説明する。
【００１３】
本発明では、通常のアレイ導波路グレーティングフィルタ（ＡＷＧＦ）で行われているような入力光を入射側スラブ導波路で広げて導波路アレイに入射させるのではなく、詳細は後述するが、入力光を共通の入力導波路から複数の光結合器を用いて１本ずつ複数の接続導波路に分岐し、それぞれを複数の光結合器を用いて共通の出力導波路に合流することで、波長フィルタを構成する。また、詳細は後述するが、入力導波路または出力導波路の両方あるいは片方の屈折率を変化させることにより、入射端から出射端に至る複数の経路の光路長が順次変化し、波長可変フィルタとして動作する。
【００１４】
［第１実施例］
図１に、請求項１に係る発明に関連する波長フィルタの実施例を示す。
【００１５】
図１に示される波長フィルタは、例えばＩｎＰ系の化合物半導体に波長フィルタを構成する導波路を形成したものであり、入力導波路１と、入力導波路１側の複数ｎ個の光結合器３と、出力導波路５と、出力導波路５側の同じく複数ｎ個の光結合器７と、接続導波路アレイ９とを備えている。接続導波路アレイ９は、同じく複数ｎ本の接続導波路１１がアレイ状に構成されものである。
【００１６】
図１では、入力導波路１と出力導波路５とはわずかながら非平行であり、右側方向に例えば５度などと平行からわずかに開いており、入力導波路１においては左右両端１３、１５のうち左端１３を入射端とし、出力導波路５においては左右両端１７、１９のうち右端１９を出射端としている。従って、光は、入力導波路１では入射端１３に入射して矢印２１で示すように左から右方向に伝搬し、出力導波路５では矢印２３で示すように同じく左から右方向に伝搬して出射端１９から出射する。
【００１７】
ｎ個の光結合器３は入力導波路１上に一定の等間隔ΔＬ１で配置されており、ｎ個の光結合器７は出力導波路５上に一定の等間隔ΔＬ２で配置されている。本例では、入力導波路１側の光結合器３の結合係数を全て同一の値ｋ１とし、また、出力導波路５側の光結合器７の結合係数を全て同一値ｋ２としている。結合係数ｋ１と結合係数ｋ２は互いに異なっていても、あるいは同じでも良い。また、間隔ΔＬ１と間隔ΔＬ２は互いに異なっていても、あるいは同じでも良い。
【００１８】
接続導波路アレイ９の個々の接続導波路１１は入力導波路１と出力導波路５との間を、１つの光結合器３と１つの光結合器７を介して接続している。
【００１９】
詳しくは、ｎ個の光結合器３に対し、入射端１３に最も近いものを１番目として順に番号ｉ（ｉ：１〜ｎ）を付し、また、ｎ個の光結合器７に対し、出射端１９に最も遠いものを１番目として順に番号ｉを付し、ｎ本の接続導波路１１に対し、入射端１３に最も近いものを１番目として順に番号ｉを付すとき、ｉ番目の接続導波路１１はｉ番目の光結合器３とｉ番目の光結合器７を介して、入力導波路１と出力導波路５との間を接続している。
【００２０】
また、ｉ番目の接続導波路１１の長さをＬｉとするとき、本例では、長さＬｉはｉ−１番目の接続導波路１１の長さＬｉ−１よりもΔＬだけ長くしている。
【００２１】
従って、入射端１３と１番目の光結合器３との距離をＬｉｎ、出射端１９と１番目の光結合器７との距離をＬｏｕｔ　とすると、入射端１３から出射端１９までの光路長のうち、ｉ番目の接続導波路１１を通る経路の光路長Ｓｉ　はＬｉｎ＋（ｉ−１）ΔＬ１＋Ｌｉ　＋Ｌｏｕｔ　−（ｉ−１）ΔＬ２であるから、ｉ−１番目の接続導波路１１を通る経路の光路長Ｓｉ−１　（＝Ｌｉｎ＋（ｉ−２）ΔＬ１＋Ｌｉ−１　＋Ｌｏｕｔ　−（ｉ−２）ΔＬ２）よりも、ΔＳ（＝ΔＬ１＋Ｌｉ　−Ｌｉ−１　−ΔＬ２＝ΔＬ１−ΔＬ２＋ΔＬ）だけ長い。つまり、本例では、入力導波路１の入射端１３から各接続導波路１１を通り出力導波路５の出射端１９に至る複数の光路長は、入射端１３に近い接続導波路１１を通る経路から順番に同じ長さΔＳの差で増加する。なお、ΔＬ１とΔＬ２は任意の長さであるが、ΔＬ１＝ΔＬ２とすれば、ΔＳ＝ΔＬとなる。
【００２２】
次に、波長フィルタの動作原理を図１を参照して説明する。
【００２３】
まず、入射端１３から出射端１９までの光の伝搬を説明すると、入射端１３に入射した入力光は共通の入力導波路１から複数の光結合器３により１本ずつ複数の接続導波路１１に分岐し、それぞれが複数の光結合器７により共通の出力導波路５に合流し、出射端１９から出射する。
【００２４】
そして、図１中、入力導波路１上の左から１番目の光結合器３の配置場所をＡ点、出力導波路５上の左から２番目の光結合器７の配置場所をＢ点とすると、Ａ点からＢ点まで光が進む経路には、入射端１３から１番目の接続導波路１１を通る経路と、入射端１３から２番目の接続導波路１１を通る経路との２通りある。この時の距離の差ΔＳは次式（１）で与えられる。
ΔＳ＝ΔＬ１＋Ｌ２−Ｌ１−ΔＬ２＝ΔＬ１−ΔＬ２＋ΔＬ　・・・式（１）
【００２５】
出力導波路５上の各光結合器７では、接続導波路１１から入射する光と出力導波路５から入射する光とが光路長差により干渉し、位相の等しい波長の光のみが出力導波路５を伝搬して次の光結合器７へ至り、それ以外の波長の光は放射損失を受ける。従って、隣り合う接続導波路１１間において、入射端１３に近い方の接続導波路１１から順にΔＬずつ長さを増加させていくと、ΔＳが常にΔＳ＝ΔＬ１−ΔＬ２＋ΔＬと一定であるから常に同じ波長の光が出力導波路５を伝搬し、それ以外の波長の光は放射損失を受けるため、良好な波長フィルタとして動作する。このとき、出力光となり得る光の波長λ０　は次式（２）を満足する。
λ０　＝ｎｅｆｆ　ΔＳ／ｍ　　　　　　　　　　　・・・式（２）
ここで、ｍは式（２）を満足する任意の整数、ｎｅｆｆ　は実効屈折率である。実効屈折率ｎｅｆｆ　は導波路材料で決まる。ΔＳとｍは、所望の波長λ０　に対し、比ΔＳ／ｍが一定である限り任意の値とすることができる。
【００２６】
図１の構成で作製した波長フィルタの透過特性を図２に示す。この場合、接続導波路１１を５０本、整数ｍを３０とした。また、中心波長が１．５５μｍとするために、ΔＬを１３．７μｍとし、ΔＬ１とΔＬ２を同じ値とした。結局、ΔＳは１３．７μｍである。この時、中心波長での透過率−２．９５ｄＢ、出力スペクトルの消光比１３．２ｄＢが得られ、低損失かつ高消光比の波長フィルタが低コストで実現した。ΔＬ１＝ΔＬ２であれば、これらの値は任意でよいが、一例として、１００μｍとされる。ΔＬ１≠ΔＬ２の場合は、ΔＳは式（１）を満たす。
【００２７】
本例では、入射端１３から距離が遠くなるに従って隣り合う接続導波路１１の長さをΔＬずつ増加するように設定したが、逆にΔＬずつ減少するように設定しても同様の効果を得ることができる。この場合、入射端１３から各接続導波路１１を通り出射端１９に至る複数の光路長は、入射端１３に近い接続導波路１１を通る経路から順番に同じ長さΔＳの差で減少する。
【００２８】
また、図１において、入力導波路１を出力導波路と、出力導波路５を入力導波路と、右端１９を入力端と、左端１３を出力端とそれぞれ読み替えても、同様の効果を持つ波長フィルタとして動作する。この場合、入射端１９から距離が遠くなるに従って隣り合う接続導波路１１の長さがΔＬずつ減少または増加することになるので、入射端１９から各接続導波路１１を通り出射端１３に至る複数の光路長は、入射端１９に近い接続導波路１１を通る経路から順番に同じ長さΔＳの差で減少または増加する。
【００２９】
［第２実施例］
図１では入力導波路１と出力導波路３の中での光の伝搬方向が矢印２１、２３で示すように同じであるが、逆向きであっても、入射端に入射した入力光が共通の入力導波路１から１本ずつ複数の接続導波路１１に分岐し、それぞれが共通の出力導波路５に合流して出射端から出射するように、複数の光結合器３および複数の光結合器７を構成する限り、同様の効果を得ることができる。例えば、入射端を入力導波路１の左端１３とし、かつ、出射端を出力導波路５の左端１８とするなど、入射端と出射端を左右同じ側とすることにより、入力導波路１と出力導波路３の中での光の伝搬方向が逆向きになる。この態様の一例を図３に示す。
【００３０】
図３に示す波長フィルタでは、入力導波路１と出力導波路５とが非平行であり、入力導波路１は出力導波路５よりも上方にて右下がりに位置し、出力導波路５は左下がりに位置しており、入力導波路１と出力導波路５とのうちで間隔が広がっている左側の端１３、１７をそれぞれ入射端、出射端としている。従って、光は、入力導波路１では入射端１３に入射して左から右下がりの方向２１に伝搬し、出力導波路５では右から左下がりの方向２３に伝搬して出射端１７から出射する。
【００３１】
そして、図３において、ｎ個の光結合器３については、入射端１３に最も遠いものを１番目として順に番号ｉ（ｉ：１〜ｎ）を付し、ｎ個の光結合器４については、出射端１７に最も遠いものを１番目として順に番号ｉを付し、ｎ本の接続導波路１１については、入射端１３に最も遠いものを１番目として順に番号ｉを付すとき、ｉ番目の接続導波路１１は、ｉ番目の光結合器３とｉ番目の光結合器７を介して、入力導波路１と出力導波路５との間を接続している。
【００３２】
また、図３では、ｉ番目の接続導波路１１の長さをＬｉとするとき、この長さＬｉはｉ−１番目の接続導波路１１の長さＬｉ−１よりもΔＬだけ長くしている。
【００３３】
ただし、図３の場合、波長フィルタとして満足する式は、前記式（１）に代えて次式（３）となる。出力光となる光の波長λ０　は前式（２）で与えられる。
ΔＳ＝ΔＬ１＋ΔＬ２＋Ｌ１−Ｌ２＝ΔＬ１＋ΔＬ２−ΔＬ　・・・式（３）
【００３４】
図３の波長フィルタでは、隣り合う接続導波路１１間において入射端１３に遠い方の接続導波路１１から順にΔＬずつ長さが増加しているので、入射端１３から各接続導波路１１を通り出射端１８に至る複数の光路長についていえば、ΔＳ＝ΔＬ１＋ΔＬ２−ΔＬ＞０の場合は入射端１３に近い接続導波路１１を通る経路から順番に同じ長さΔＳの差で増加し、ΔＬ１＋ΔＬ２−ΔＬ＜０の場合は入射端１３に近い接続導波路１１を通る経路から順番に同じ長さの差ΔＳで減少する。いずれの場合も、常にλ０　＝ｎｅｆｆ　｜ΔＳ｜／ｍを満足する波長λ０　の光が出力導波路５を伝搬し、それ以外の波長の光は放射損失を受けるため、良好な波長フィルタとして動作する。
【００３５】
なお、図３において、入力導波路１を出力導波路と、出力導波路５を入力導波路と、左端１７を入力端と、左端１３を出力端とそれぞれ読み替えても、同様の効果を持つ波長フィルタとして動作する。
【００３６】
また、図３では、入射端１３に距離が近づくに従って隣り合う接続導波路５の長さをΔＬずつ増加するように設定したが、逆にΔＬずつ減少するように設定しても同様の効果を得ることができる。
【００３７】
さらに、入射端１３に距離が近づくに従って隣り合う接続導波路５の長さがΔＬずつ減少する態様は、例えば、図３において、入力導波路１の右端１５を入射端とし、出力導波路５の右端１９を出射端とし、さらに、入射端１５に入射した光が共通の入力導波路１から１本ずつ複数の接続導波路１１に分岐し、それぞれが共通の出力導波路５に合流して出射端１９から出射するように、複数の光結合器３および複数の光結合器７を構成することで、実現できる。ただし、この場合に波長フィルタとして満足する式は、前記式（３）に代えて次式（４）となる。出力光となる光の波長λ０　は前式（２）で与えられる。そして、入射端１５から距離が遠くなるに従って隣り合う接続導波路１１の長さをΔＬずつ増加すれば、入射端１５から各接続導波路１１を通り出射端１９に至る複数の光路長は、入射端１５に近い接続導波路１１を通る経路から順番に、次式（４）で与えられる同じ長さΔＳの差で増加する。
ΔＳ＝ΔＬ１＋ΔＬ２＋ΔＬ　　　　　　　　　　　・・・式（４）
【００３８】
［第３実施例］
次に、請求項２に係る発明に関連する波長フィルタを図４に示す。
【００３９】
図４に示される波長フィルタは、図１に示した波長フィルタと比べると、入力導波路１に配置した光結合器３の結合係数が左端（入射端）１３に近いものほど小さく、かつ、出力導波路５に配置した光結合器４の結合係数が右端（出射端）１９に近いものほど小さい点と、これらの光結合器３、４として方向性結合器を用いている点が異なり、他は同じである。図４中で、図１と同じ機能部分には同じ符号を付して説明の重複を省く。
【００４０】
方向性結合器は２つの導波路の間隔が狭いほど、また、近接して光が進行している部分の距離が長いほど、結合係数が大きくなる。
【００４１】
図４においては、光結合器３および光結合器７ともに、Ｃ部中の１つの導波路を拡大して示すように、ストリップ装架型導波路２５を用いて構成した方向性結合器を用いている。これは、短い距離で大きな結合係数を得るためである。
【００４２】
ストリップ装架型導波路２５はコア層２７と、コア層２７の直上までエッチングされて光伝搬方向に沿って凹凸形状をなす上部クラッド層２９と、下部クラッド層３１で構成される。
【００４３】
図４の波長フィルタでは、光結合器３に相当する位置毎に、接続導波路１１の端部が入力導波路１に近接しており、この近接領域では、接続導波路１１の端部と入力導波路１はともにストリップ装架型導波路２５となり、かつ、上部クラッド層２９の凹部どうしが並んでいる。従って、入力導波路１の上部クラッド層２９の凹部から接続導波路１１の上部クラッド層２９の凹部へ光が漏れ、短い距離で大きな結合が得られる。
【００４４】
同様に、光結合器７に相当する位置毎に、接続導波路１１の端部が出力導波路５に近接しており、近接した領域では、接続導波路１１の端部と出力導波路５はともにストリップ装架型導波路２５となり、かつ、上部クラッド層２９の凹部どうしが並んでいる。従って、接続導波路１１の上部クラッド層２９の凹部から出力導波路５の上部クラッド層２９の凹部へ光が漏れ、短い距離で大きな結合が得られる。
【００４５】
そして、入力導波路１側の光結合器３について、入射端１３から離れるものほど結合係数を大きくなるように、導波路間隔を狭く、かつ、近接している部分の距離を長くしている。また、出力導波路５側の光結合器７についても、出射端１９から離れるものほど結合係数が大きくなるように、導波路間隔を狭く、かつ、近接している部分の距離を長くしている。言い換えれば、入射端１３に近づくものほど光結合器３の結合係数が小さくなり、出射端１９に近づくものほど光結合器４の結合係数が小さくなっている。
【００４６】
詳細には、以下のようにして、光結合器３、７の結合係数を変えている。
（１）　仮に、結合係数が同じ、つまり近接した導波路長さが同じ方向性結合器で全ての光結合器３、７を作製したと考えた場合に、隣り合う光結合器３どうしがΔＬ１の一定間隔で、また、隣り合う光結合器７どうしがΔＬ２の一定間隔となるように方向性結合器を構成する接続導波路１１を配置することを考える。この時の接続導波路１１の各先端位置Ｐｏ　を基準位置とする。
（２）　そして、結合係数が小さいものほど、光結合器３については、それの接続導波路１１の先端位置を基準位置Ｐｏ　よりも入力端１３から離し、入力導波路１との近接部分の長さを短くする。同様に、光結合器７については、結合係数が小さいものほど、それの接続導波路１１の先端位置を基準位置Ｐｏ　よりも出力端１９から離し、出力導波路５との近接部分の長さを短くする。
（３）　一方、結合係数が大きいものほど、光結合器３については、それの接続導波路１１の先端位置を基準位置Ｐｏ　よりも入力端１３に近づけ、入力導波路１との近接部分の長さを長くする。同様に、光結合器７については、結合係数が大きいものほど、それの接続導波路１１の先端位置を基準位置Ｐｏ　よりも出力端１９に近づけ、出力導波路５との近接部分の長さを長くする。
【００４７】
このように、入射端１３に近づくものほど光結合器３の結合係数が小さく、かつ、出射端１９に近づくものほど光結合器７の結合係数が小さくなっていることにより、出力スペクトルの消光比等、波長フィルタの特性が改善される。
【００４８】
その理由を以下に示す。
（１）　前述のように、出力導波路５側の光結合器７では、出力導波路５を伝搬してきた光と入力導波路１から光結合器３で分岐されて接続導波路１１を伝搬してきた光とが干渉を起こし、このとき、位相の合った波長の光のみが出力導波路５を伝搬して次の光結合器７に向かって伝搬し、これが繰り返すことにより強い共振ピークを持つ波長フィルタとして動作する。
（２）　しかし、この共振を起こすときの２つの導波路（図４では、出力導波路５と接続導波路）からの入力光の強度比が各光結合器７毎に急激に変化していくと、図２に示すようにサイドローブが発生する。
（３）　そこで、入射端１３に近い光結合器３ほどその結合係数を小さく、かつ、出射端１９に近い光結合器７ほどその結合係数を小さくすることにより、共振を起こすときの２つの導波路から入力光の強度比が各光結合器で変化しなかったり、徐々に変化するようにでき、サイドローブが小さくなる。つまり、消光比が改善される。
【００４９】
図５に、図４の構成で作製した波長フィルタの透過特性３３を実線で示す。なお、接続導波路１１を５０本、整数ｍが３０とした。また、中心波長が１．５５μｍとなるようにΔＬを１３．７μｍ、ΔＬ１＝ΔＬ２とした。参考のために結合係数を全ての光結合器で同じにした場合の透過特性３５を破線で示しているが、上記のように光結合器３、７の結合係数を変えて設定した波長フィルタの方が消光比が２０ｄＢ以上改善されていることが判る。
【００５０】
消光比改善のためには、本例のように、入射端１３に近い光結合器３ほどその結合係数を小さく、かつ、出射端１９に近い光結合器７ほどその結合係数を小さくすることが好ましいが、光結合器３についてのみ入射端１３に近いものほどどの結合係数を小さくしたり、あるいは、光結合器７についてのみ出射端１９に近いものほどその結合係数を小さくすることでも、一定の消光比改善効果が得られる。
【００５１】
［第４実施例］
次に、請求項２に係る発明に関連する別の波長フィルタを図６に示す。
【００５２】
図６に示す波長フィルタは、図４に示した波長フィルタと比べると、方向性結合器に代えて、マルチモードカップラー３７、３９を用いたマッハツェンダー干渉計で、入力導波路１側の光結合器３および出力導波路５側の光結合器７を構成した点が異なり、光結合器３の結合係数が入射端１３に近いものほど小さく、かつ、光結合器７の結合係数が出射端１９に近いものほど小さい点など、他は同じである。図６中で、図４と同じ機能部分には同じ符号を付して説明の重複を省く。
【００５３】
通常、マッハツェンダー干渉計では２本のアーム４１、４３の光路長が等しい場合にはクロスポート４５に全ての光が出力し、バーポート４７に出力はない。これは、光結合器３、７の結合係数が０の場合に相当する。
【００５４】
図６に示す各マッハツェンダー干渉計では、ともにテーパ導波路を持っている２本のアーム４１、４３のうち片方のアーム４３のみに、もう片方のアーム４１とは幅が異なる細い導波路４９を接続している。ただし、２本のアーム４１、４３の長さは物理的には同じにされている。
【００５５】
詳細には、アーム４１、４３にはともに、太い導波路に連なり幅が次第に細くなるテーパ導波路と、幅が次第に太くなって太い導波路に連なるテーパ導波路とがついている。そして、アーム４１では、２つのテーパ導波路を細い部分どうしで直接、言い換えれば長さ０の導波路で接続している。アーム４３では、２つのテーパ導波路の細い部分どうしを、２本のアーム４１、４３の物理的な長さが同じであることを条件に、細い導波路４９で接続している。この導波路４９の幅は、アーム４１における２つのテーパ導波路の接続点での幅と同じにしている。
【００５６】
このように、２本のアーム４１、４３のうち片方のアーム４３のみ幅が異なる細い導波路４９を接続したマッハツェンダー干渉計は、光結合器として動作する。つまり、導波路幅が異なることにより、２本のアーム４１、４３間で実効屈折率が異なるため、物理的には同じ長さのアーム４１、４３でも光路長が異なり、バーポート４７にもアーム４１、４３間の光路長差に応じて光が出力する。
【００５７】
さらに、入力導波路１側の各光結合器３を構成するマッハツェンダー干渉計では、導波路４９の長さＤ１を光結合器３が入射端１３から離れるに従って長くし、これによって入射端１３に近い光結合器３ほど結合係数を小さくしている。同様に、出力導波路５上の各光結合器７を構成するマッハツェンダー干渉計でも、導波路４９の長さＤ２を光結合器７が出射端１９から離れるに従って長くし、これによって出射端１９に近い光結合器７ほど結合係数を小さくしている。なお、導波路４９が接続されたアーム４３全体の物理的長さは変えていない。
【００５８】
図７に、幅の細い導波路４９の長さＤ１、Ｄ２と、バーポート４７へ出力する光の振幅（光結合器の結合係数に相当する）との関係を示す。図７から明らかなように、結合係数が長さＤ１、Ｄ２にほぼ比例して増加することが判る。
【００５９】
図６では、このようなマッハツェンダー干渉計を入力導波路１および出力導波路５にそれぞれ配置して光結合器３、光結合器７とし、入力導波路１側のマッハツェンダー干渉計のバーポート４７と、出力導波路５側のマッハツェンダー干渉計のバーポート４７とを接続導波路１１により接続している。
【００６０】
つまり、入力導波路１においては、導波路４９の長さＤ１をマッハツェンダー干渉計が入射端１３から離れるに従って長くしたことにより、光結合器３の結合係数が入射端１３に近いものほど小さくなっている。同様に、出力導波路５においては、導波路４９の長さＤ２をマッハツェンダー干渉計が出射端１９から離れるに従って長くしたことにより、光結合器７の結合係数が出射端１９に近いものほど小さくなっている。
【００６１】
そのため、図６に示した波長フィルタも、図５と同様の消光比が高い透過特性が得られた。
【００６２】
本例では、アーム４１の２つの導波路が細い部分どうしで直接で接続されているが、これに代えて一定長さの細い導波路で接続されていても良い。
【００６３】
［第５実施例］
次に、請求項３に係る発明に関連する波長可変フィルタを図８に示す。
【００６４】
図８に示す波長可変フィルタは、図１あるいは図４に示した波長フィルタと比べると、導波路構造は同じであるが、入力導波路１の屈折率を屈折率変化手段５１と、出力導波路５の屈折率変化させる屈折率変化手段５３とを設けた点が異なる。５２は屈折率変化手段５１に対する給電路、５４は屈折率変化手段５３に対する給電路である。図８中で、図１あるいは図４と同じ機能部分には同じ符号を付して説明の重複を省く。
【００６５】
入力導波路１の屈折率のみが変化しても、出力導波路５の屈折率のみが変化しても、あるいは、両方の屈折率が変化しても、以下に述べるように選択波長が変化するので、波長可変フィルタとして動作する。また、入力導波路１や出力導波路５だけでなく、それらの光結合器３、７を含めて、つまり、入力導波路１や出力導波路５と光結合する光結合器３、７側の導波路にも屈折率変化手段５１、屈折率変化手段５３を設けることにより、同様に選択波長が変化する。
【００６６】
本例では、屈折率変化手段５１を入力導波路１に対して、左端の光結合器３から右端の光結合器３に至る間の全長にわたって設けている。同様に、屈折率変化手段５３も出力導波路５に対して、左端の光結合器７から右端の光結合器７に至る間の全長にわたって設けている。
【００６７】
従って、図１あるいは図４と導波路構造が同じ図８の波長フィルタでは、入力導波路１の屈折率がｎｅｆｆ　からΔｎｅｆｆ　だけ変化したとすると、波長変化分Δλは、前述の式（１）、式（２）より、次式（５）で与えられる。
Δλ＝Δｎｅｆｆ　ΔＬ１／ｍ　　　　　　・・・式（５）
【００６８】
また、図１あるいは図４と導波路構造が同じ図８の波長フィルタでは、出力導波路５の屈折率がｎｅｆｆ　からΔｎｅｆｆ　だけ変化したとすると、波長変化分Δλは、前述の式（１）、式（２）より、次式（６）で与えられる。
Δλ＝−Δｎｅｆｆ　ΔＬ２／ｍ　　　　　・・・式（６）
【００６９】
図３と導波路構造が同じ波長フィルタでは、入力導波路１の屈折率がｎｅｆｆ　からΔｎｅｆｆ　だけ変化した場合は、波長変化分Δλは前述の式（５）で与えられるが、出力導波路５の屈折率がｎｅｆｆ　からΔｎｅｆｆ　だけ変化した場合は、波長変化分Δλは前述の式（６）に変えて、次式（７）で与えられる。
Δλ＝Δｎｅｆｆ　ΔＬ２／ｍ　　　　　　・・・式（７）
【００７０】
式（５）、式（６）、式（７）から明らかなように、屈折率変化手段５１、５３を備えた波長可変フィルタでは、その波長可変量がΔＬ１、ΔＬ２に比例することが判る。この場合、ΔＬ１、ΔＬ２は任意の値をとることが可能であるため、通常のグレーティングなどと比較して、大きな波長可変範囲を持つことができる。
【００７１】
光結合器３を含めて屈折率変化手段５１により入力導波路１の屈折率を変化させる場合は、式（５）中のΔＬ１に光結合器３の長さが含められる。従って、その分、波長変化分Δλが大きくなる。また、光結合器７を含めて屈折率変化手段５３により出力導波路５の屈折率を変化させる場合は、式（６），式（７）中のΔＬ２に光結合器７の長さが含められる。従って、その分、波長変化分Δλが大きくなる。
【００７２】
なお、屈折率変化手段５１を入力導波路１に対して、光結合器３間毎に一定長さΔＬ３（ΔＬ３＜ΔＬ１）ずつ間欠的に設けることもできる。この場合、波長変化分Δλは、式（５）中のΔＬ１をΔＬ３と読み替えれることで与えられる。同様に、屈折率変化手段５３も出力導波路５に対して、光結合器７間毎に一定長さΔＬ４（ΔＬ４＜ΔＬ２）ずつ間欠的に設けることもできる。この場合、波長変化分Δλは、式（６）、式（７）中のΔＬ２をΔＬ４と読み替えれることで与えられる。
【００７３】
本例では、図９に示す構造のエピタキシャル半導体基板５５により波長フィルタを構成する導波路を形成し、さらに、電流注入により入力導波路１の屈折率を変化させるために電極を入力導波路１に対して左端の光結合器３から右端の光結合器３に至る間の全長にわたって設けてダイオードとすることで、屈折率変化手段５１を構成し、また、電流注入により出力導波路５の屈折率を変化させるために電極を出力導波路５に対して左端の光結合器７から右端の光結合器７に至る間の全長にわたって設けてダイオードとすることで、屈折率変化手段５３を構成している。電流注入により、入力導波路１および／または出力導波路５の屈折率が変化するため、選択波長が変化し、波長可変フィルタとして動作する。なお、波長フィルタを形成する半導体基板がＰＩＮ構造であれば、電極を設けるだけでダイオードが構成される。
【００７４】
詳細には、エピタキシャル半導体基板５５はｎ型ＩｎＰ基板５７上に、ｎドープしたＩｎＰ層５９、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層６１、Ｐ−　ドープしたＩｎＰ層６３、Ｐ＋　ドープしたＩｎＰ層６５およびＰ＋　ドープしたＩｎＧａＡｓ層６７を積層したものである。
【００７５】
ｎドープのＩｎＰ層５９はクラッド層であり、ドーピング濃度を１×１０１８ｃｍ−３としている。ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層６１はコア層であり、膜厚を０．５μｍとしている。Ｐ−　ドープのＩｎＰ層６３はクラッド層であり、膜厚１．２μｍ、ドーピング濃度５×１０１７ｃｍ−３としている。Ｐ＋　ドープのＩｎＰ層６５はクラッド層であり、膜厚０．３μｍ、ドーピング濃度１×１０１８ｃｍ−３としている。Ｐ＋　ドープのＩｎＧａＡｓ層６７はコンタクト層であり、膜厚３０μｍ、ドーピング濃度８×１０１８ｃｍ−３としている。
【００７６】
このエピタキシャル半導体基板５５により、入力導波路１、入力導波路１側のΔＬ１等間隔の複数の光結合器３、出力導波路５、出力導波路２側のΔＬ２等間隔の複数の光結合器７、および、光結合器３と光結合器７を介して入力導波路１と出力導波路３との間を接続する複数の接続導波路１１が形成されている。
【００７７】
そして、エピタキシャル半導体基板５５のＰ＋　ドープされたＩｎＧａＡｓ層６７の表面のうち、入力導波路１に対応する部分および各光結合器３の入力導波路１と結合する部分の上にＡｕＺｎＮｉ電極層を形成し、これに対向してｎ型ＩｎＰ基板５７の裏面にＡｕＧｅＮｉ電極層を形成することで、屈折率変化手段５１としている。
【００７８】
同様に、Ｐ＋　ドープされたＩｎＧａＡｓ層６７の表面のうち、出力導波路５に対応する部分および各光結合器７の出力導波路５と結合する部分の上にＡｕＺｎＮｉ電極層を形成し、これに対向してｎ型ＩｎＰ基板５７の裏面に長さＡｕＧｅＮｉ電極層を形成することで、屈折率変化手段５３としている。
【００７９】
図１０に、上述した電流注入による屈折率変化手段５１、５３を備えた波長可変フィルタのチューニング特性を示す。図１０中、特性６９は電流注入しない場合の透過特性を示し、特性７１は屈折率変化手段５１で電流注入により入力導波路１の屈折率を−０．１％変化させた場合の透過特性を示し、特性７３は屈折率変化手段５３で電流注入により出力導波路５の屈折率を−０．１％変化させた場合の透過特性を示している。
【００８０】
以下に、電流注入による屈折率変化手段５１、５３を備えた場合について、図８の波長可変フィルタにおける波長可変量Δλを説明する。
【００８１】
前述したように、図８の導波路構成の波長可変フィルタでは、電流注入により屈折率がΔｎｅｆｆ　変化すると波長可変量Δλは前述の式（５）で与えられ、電流注入により屈折率がΔｎｅｆｆ　変化すると波長可変量Δλは前述の式（６）で与えられる。
Δλ＝Δｎｅｆｆ　ΔＬ１／ｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式（５）
Δλ＝−Δｎｅｆｆ　ΔＬ２／ｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式（６）
【００８２】
これらの式（５）、式（６）から明らかなように、図８に示した波長可変フィルタでは、その波長可変量がΔＬ１、ΔＬ２に比例することが判る。この場合、ΔＬ１、ΔＬ２は任意の値をとることが可能であるため、通常のグレーティングなどと比較して、大きな波長可変範囲を持つことができる。
【００８３】
そして、電流注入により屈折率を変化させた場合は、電流量に従って屈折率が減少するため屈折率変化量Δｎｅｆｆ　は負の値になるので、入力導波路１側の電極から電流注入した場合は中心波長は図１０の透過特性７１のように短波長側にシフトし、出力導波路５側の電極から電流注入した場合は中心波長は図１０の透過特性７３のように長波長側にシフトする。この場合、屈折率変化率（Δｎｅｆｆ　／ｎｅｆｆ　）が０．１％では、３０ｎｍ以上の大きな波長可変範囲が得られた。電流注入量は５０ｍＡ程度で良く、従来例に比べて大幅な低消費電力化が可能である。
【００８４】
すなわち、従来のグレーティングやリング共振器での波長可変量Δλは、Δλ／λｏ　＝Δｎｅｆｆ　／ｎで表され、Δｎｅｆｆ　／ｎが電流注入では０．３％程度なので、中心波長λｏ　が１．５５μｍの場合は５ｎｍ程度と小さいのに対し、０．１％のΔｎｅｆｆ　／ｎｅｆｆ　で３０ｎｍという大きな波長可変量が得られた。
【００８５】
また、従来のＡＷＧＦの電極全長に比べ、屈折率変化手段５１を構成する電極の全長は、接続導波路１１の数（光結合器３の数）をＮとするとΔＬ１×（Ｎ−１）となり、また、屈折率変化手段５３を構成する電極の全長は、接続導波路１１の数（光結合器７の数）をＮとするとΔＬ２×（Ｎ−１）となるから、電極全長が短縮する。
【００８６】
このような作用効果の相違は、判り易くいうと次の通りである。すなわち、グレーティングやリング共振器では共振波長を決める部分が直接屈折率変化させているのに対し、本例では、共振波長（中心波長）を決めるのは式（１）等から判るように主として隣り合う接続導波路１１の長さの差ΔＬであり、波長を変えるのは入力導波路１あるいは出力導波路５の屈折率であるというように、役割が異
【００８７】
以上により、従来では実現できなかったアレイ導波路グレーティング型の半導体波長可変フィルタが実現可能である。
【００８８】
上記説明では、屈折率変化手段５１、５３として電流注入により屈折率を変化させる手段を用いたが、これに限らず、熱で屈折率を変化させる手段や電圧印加（電界）で屈折率を変化させる手段などを用いることができる。
【００８９】
熱により屈折率を変化させる場合は、図９のエピタキシャル基板２５の５つの層５９〜６７を全てドーピングを行わない”ノンドープ層”とした基板（ＩｎＰ基板上に、ノンドープのＩｎＰ層、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層、ノンドープのＩｎＰ層、ノンドープのＩｎＰ層およびノンドープのＩｎＧａＡｓ層を積層した基板）により図８の波長フィルタを形成する。そして、電極に代えてヒータとして入力導波路１および／または出力導波路５（必要あれば、これらと結合する各光結合器３、７の導波路部分）の上に例えばクロム膜を蒸着して屈折率変化手段５１、５３とする。この場合、ヒータにより熱を加えて導波路の温度が上昇すると、上述した半導体の屈折率変化とは異なり、屈折率が大きくなるので、中心波長は逆方向にシフトする。つまり、入力導波路１を加熱した場合は中心波長が長波長側にシフトし、出力導波路５を加熱した場合は中心波長は短波長側にシフトする。
【００９０】
電圧印加により屈折率を変化させる場合は、コア層（ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層）６１を除いて図９と同じ構成のエピタキシャル基板により図８の波長フィルタを形成する。コア層には、例えばＩｎＧａＡｌＡｓ（８．６ｎｍ）／ＩｎＡｌＡｓ（５ｎｍ）が３０層繰り返して積層されたノンドープ多重量子井戸構造を用いる。すなわち、ＩｎＰ基板５７上に、ｎドープＩｎＰ層５９、上記ノンドープ多重量子井戸構造層、Ｐ−　ドープＩｎＰ層６３、Ｐ＋　ドープＩｎＰ層６５およびＰ＋　ドープＩｎＧａＡｓ層６７を積層したエピタキシャル基板により、図８の波長フィルタを形成する。そして、電流注入の場合と同様に、入力導波路１および／または出力導波路５（必要あれば、これらと結合する各光結合器３、７の導波路部分）の表裏に電極を形成して屈折率変化手段５１、５３とする。表裏の電極間には逆バイアス電圧を印加する。この場合、エキシトンピーク波長は１．４４μｍである。逆バイアス電圧が大きくなるに従って屈折率が大きくなるため、中心波長は逆方向にシフトする。つまり、入力導波路１に電圧印加した場合は中心波長が長波長側にシフトし、出力導波路５に電圧印加した場合は中心波長は短波長側にシフトする。
【００９１】
［第６実施例］
次に、請求項４に係る発明に関連する波長可変フィルタを図１１に示す。
【００９２】
図１１に示す波長可変フィルタは、波長間隔（ＦＳＲ）の大きな第１波長可変フィルタ７５ａと、波長間隔（ＦＳＲ）の小さな第２波長可変フィルタ７５ｂとを組み合わせるものであり、このような組み合わせにより、大きな波長可変域を持ち、かつ、選択波長の透過帯域を狭くすることが可能である。このため、波長多重伝送する場合の信号光の周波数間隔を狭めることが可能となり、多くの波長数を一度に伝送可能である。
【００９３】
詳細は後述するが、本例では、第１波長可変フィルタ７５ａにはｍ＝３０（ＦＳＲ５０ｎｍ）とした請求項３に係る発明に関連する波長可変フィルタを使用し、第２波長可変フィルタ７５ｂにはｍ＝３００（ＦＳＲ５ｎｍ）とした請求項３に係る発明に関連する波長可変フィルタを使用し、第１波長可変フィルタ７５ａを前段、第２波長可変フィルタ７５ｂを後段にして従続接続している。
【００９４】
第１波長可変フィルタ７５ａの導波路構造は、入力導波路１と出力導波路５とが非平行で左側で狭まっている点を除いて、図８に示した波長フィルタと同様であり、入力導波路側の屈折率変化手段（例えば電流注入による屈折率変化手段）５１と、出力導波路側の屈折率変化手段（例えば電流注入による屈折率変化手段）５３を備える。
【００９５】
従って、図１１に示す第１波長可変フィルタ７５ａは、左下の入射端１３に入射した入力光は共通の入力導波路１から複数の光結合器３により１本ずつ複数の接続導波路１１に分岐し、それぞれが複数の光結合器７により共通の出力導波路５に合流し、右上の出射端１９から出射することで波長フィルタとして動作し、さらに、屈折率変化手段５１で入力導波路１の屈折率を変化させたり、屈折率変化手段５３で出力導波路５の屈折率を変化させることで、選択波長が可変となっている。
【００９６】
図１２に、ｍ＝３０、ＦＳＲ＝５０ｎｍ、屈折率を変化させないときの中心波長１．５５μｍとした場合の第１波長可変フィルタ７５ａの透過特性７７ａを破線で示す。
【００９７】
第２波長可変フィルタ７５ｂの導波路構造も、入力導波路１と出力導波路５とが非平行で左側で狭まっている点を除いて、図８に示した波長フィルタと同様であり、入力導波路側の屈折率変化手段（例えば電流注入による屈折率変化手段）５１と、出力導波路側の屈折率変化手段（例えば電流注入による屈折率変化手段）５３を備える。
【００９８】
従って、第２波長可変フィルタ７５ｂも、図１１に示すように、左下の入射端１３に入射した入力光は共通の入力導波路１から複数の光結合器３により１本ずつ複数の接続導波路１１に分岐し、それぞれが複数の光結合器７により共通の出力導波路５に合流し、出射端１９から出射することで波長フィルタとして動作し、さらに、屈折率変化手段５１で入力導波路１の屈折率を変化させたり、屈折率変化手段５３で出力導波路５の屈折率を変化させることで、選択波長が可変となっている。
【００９９】
図１２に、ｍ＝３００、ＦＳＲ＝５ｎｍ、屈折率を変化させないときの中心波長１．５５μｍとした場合の第２波長可変フィルタ７５ｂの透過特性７７ｂを破線で示す。
【０１００】
そして、第１波長可変フィルタ７５ａの右上の出射端１９に第２波長可変フィルタ７５ｂの左上の入射端１３を接続することにより、全体として、大きな波長可変域を持ち、かつ、選択波長の透過帯域が狭い波長可変フィルタを構成している。第１波長可変フィルタ７５ａの右上の出射端１９と第２波長可変フィルタ７５ｂの左上の入射端１３とは、適宜な導波路で接続しても良く、あるいは、一致させて形成しても良い。
【０１０１】
図１２に、図１１に示す波長可変フィルタ全体の透過特性７９を示す。
【０１０２】
図１２に示されるように、測定した波長範囲で、だだ１つの波長（１．５５μｍ）のみを選択できていることが判る。言い換えれば、ｍ＝３０の第１波長可変フィルタ７５ａのＦＳＲ５０ｎｍのうち、だだ１つの波長が選択できていることになる。
【０１０３】
図１１において、第１波長可変フィルタ７５ａに比べて第２波長可変フィルタ７５ｂの方が大きな角度で入出力導波路間が広がっているが、これは、式（２）より中心波長λｏ　が同じでｍを大きくするにはΔＳも大きくする必要があり、その結果隣り合う接続導波路１１間の長さの差ΔＬが大ききなるからである。
【０１０４】
図１１に示す波長可変フィルタにおいては、ＦＳＲの大きな第１波長可変フィルタ７５ａを前段とし、ＦＳＲの小さな第２波長可変フィルタ７５ｂを後段として従続接続しているが、これとは逆に、ＦＳＲの小さな第２波長可変フィルタ７５ｂを前段とし、ＦＳＲの大きな第１波長可変フィルタ７５ａを後段として従続接続しても良く、同様の効果が得られる。
【０１０５】
図１１に示す波長可変フィルタにおいては、ＦＳＲの小さな第２波長可変フィルタ７５ｂは、請求項３に係る発明の波長可変フィルタだけなく、例えば、グレーティングやリング共振器などでも実現可能である。
【０１０６】
ただし、ＦＳＲの大きな第１波長可変フィルタ７５ａを実現できるのは、請求項３に係る発明の波長可変フィルタのみである。
【０１０７】
上記各実施例の説明では、ＩｎＰ系の化合物半導体により形成される導波路を波長フィルタおよび波長可変フィルタの構成に用いたが、ＧａＡｓ系の化合物半導体で形成した導波路や、ＳｉとＳｉＯ２　やポリイミド等とで構成されるシリコン細線導波路でも、同様に波長フィルタおよび波長可変フィルタを実現することができる。さらに、半導体光アンプを入力導波路１や出力導波路５に集積して備えることにより、波長フィルタおよび波長可変フィルタの損失をなくすことができる。また、波長フィルタおよび波長可変フィルタの出射端に受光素子を集積して備えることが可能であり、この場合は、波長フィルタまたは波長可変フィルタを透過した光信号を電気信号に変換して取り出すことができる。
【０１０８】
上記各実施例の説明では、入力導波路１と出力導波路５が非平行であるが、発明の原理上は、入力導波路１と出力導波路５は平行であっても何ら差し支えない。入力導波路１と出力導波路５とが非平行であると、各接続導波路１１の形状を長さを除いてほとんど変えることなく、隣り合う接続導波路１１を同じ長さの差ΔＬで順に増加あるいは減少させることができるという利点があり、接続導波路アレイ５の形成が容易になる。言い換えれば、長さを除いてほぼ同一形状の接続導波路１１を長さの順に並べれば、ΔＬ、ΔＬ１およびΔＬ２に応じた角度で、入力導波路１と出力導波路５が非平行になる。入力導波路１と出力導波路５が平行の場合には、接続導波路１１毎に形状を異ならせることで、隣り合う接続導波路１１を同じ長さの差ΔＬで順に増加あるいは減少させることができる。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によれば、以上の説明から判るように、波長フィルタおよび波長可変フィルタを、高消光比、低損失かつ低コストで実現することが可能である。また、本発明の波長可変フィルタは、大きな波長可変範囲を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る波長フィルタを示す図。
【図２】図１の波長フィルタの透過特性を示す図。
【図３】本発明の第２実施例に係る波長フィルタを示す図。
【図４】本発明の第３実施例に係る波長フィルタを示す図。
【図５】図４の波長フィルタの透過特性を示す図。
【図６】本発明の第４実施例に係る波長フィルタを示す図。
【図７】図６に用いた光結合器の特性を示す図。
【図８】本発明の第５実施例に係る波長可変フィルタを示す図。
【図９】図８の波長可変フィルタで用いたエピタキシャル基板の構成を示す図。
【図１０】図８の波長可変フィルタの波長チューニング特性を示す図。
【図１１】本発明の第６実施例に係る波長可変フィルタを示す図。
【図１２】図１１の波長可変フィルタの透過特性を示す図。
【図１３】従来の波長可変フィルタの構成を示す図。
【符号の説明】
１　入力導波路
３　入力導波路側の光結合器
５　出力導波路
７　出力導波路側の光結合器
９　接続導波路アレイ
１１　接続導波路アレイの個々の接続導波路
１３　入力導波路の左端
１５　入力導波路の右端
１７　出力導波路の左端
１９　出力導波路の右端
２１　入力導波路上の光伝搬方向を示す矢印
２３　出力導波路上の光伝搬方向を示す矢印
２５　ストリップ装架型導波路
２７　コア層
２９　上部クラッド層
３１　下部クラッド層
３３　図４の構成で作製した波長フィルタの透過特性
３５　結合係数を全ての光結合器で同じにした場合の透過特性
３７、３９　マルチモードカップラー
４１、４３　マッハツェンダー干渉計の２本のアーム
４５　クロスポート
４７　バーポート
４９　片方のアームに接続した細い導波路
５１　入力導波路側の屈折率変化手段
５２　給電路
５３　出力導波路側の屈折率変化手段
５４　給電路
５５　エピタキシャル基板
５７　ｎ型ＩｎＰ基板
５９　ｎドープのＩｎＰ層
６１　ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層
６３　Ｐ−　ドープのＩｎＰ層
６５　Ｐ＋　ドープのＩｎＰ層
６７　Ｐ＋　ドープのＩｎＧａＡｓ層
６９　図８の構成で作製した波長可変フィルタの透過特性
７１　入力導波路に電流注入した場合の透過特性
７３　出力導波路に電流注入した場合の透過特性
７５ａ　第１波長可変フィルタ（波長間隔の大きな波長可変フィルタ）
７５ｂ　第２波長可変フィルタ（波長間隔の小さな波長可変フィルタ）
７７ａ　第１波長可変フィルタの透過特性
７７ｂ　第２波長可変フィルタの透過特性
７９　図１１の構成で作製した波長可変フィルタの透過特性
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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