(57)【要約】【課題】通信用途として十分に広い周波数帯域で反射する波長フィルタ及びその光学素子を提供する。また、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射し、尚且つ、波長選択性が可変な可変波長フィルタ及びその光学素子を提供する。また、所望する周波数帯域外の反射率を通信用途として十分に減衰できる光学素子を提供する。【解決手段】波長フィルタ１は、光軸方向に所定の距離隔てて配置された複数の格子フィルタ１２を有する。格子フィルタ１２は屈折率の異なる物質（高屈折率領域１２ａ，低屈折率領域１２ｂ）が光軸１０と垂直方向に交互に配列されてなる。これら物質１２ａ，１２ｂの屈折率は共に光導波路１４の屈折率よりも高い。また、配列のピッチはターゲット波長λ０よりも短い間隔Λとする。また、このような波長フィルタ１を複数段構成する。【選択図】　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の異なる領域が交互に配列された格子構造を有する波長フィルタであって、
前記格子構造を光軸方向に所定距離隔てて複数有することを特徴とする波長フィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の前記波長フィルタにおいて、
前記格子構造の平均屈折率は、前記格子前後で光が伝播する領域の屈折率よりも大きいことを特徴とする波長フィルタ。
【請求項３】
請求項１記載の前記波長フィルタにおいて、
前記屈折率の異なる領域は、前記光軸に対して垂直方向に交互に配置されることを特徴とする波長フィルタ。
【請求項４】
請求項１記載の前記波長フィルタにおいて、
前記所定距離は、等間隔であることを特徴とする波長フィルタ。
【請求項５】
請求項１記載の前記波長フィルタにおいて、
前記格子構造は、前記光導波路と同一基板上に形成されていることを特徴とする波長フィルタ。
【請求項６】
請求項１記載の前記波長フィルタであって、
前記光導波路は、前記格子構造に直接接続されていることを特徴とする波長フィルタ。
【請求項７】
請求項１記載の前記波長フィルタにおいて、
前記光導波路は、光ファイバを含んで構成されることを特徴とする波長フィルタ。
【請求項８】
請求項１記載の前記波長フィルタにおいて、
前記格子構造を２つ又は３つ有することを特徴とする波長フィルタ。
【請求項９】
物質の異なる領域が交互に配列された格子構造を有する可変波長フィルタであって、
前記格子構造を光軸方向に所定距離隔てて複数有し、
前記物質の少なくとも１つは、電気光学材料であることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１０】
請求項９記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記格子構造に電界を導入する電極を有することを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１１】
請求項９記載の前記波長フィルタにおいて、
前記格子構造の平均屈折率は、前記格子前後で光が伝播する領域の屈折率よりも大きいことを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１２】
請求項９記載の前記可変長フィルタにおいて、
前記物質の異なる領域は、前記光軸に対して垂直方向に交互に配置されることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１３】
請求項９記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記所定距離は、等間隔であることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１４】
請求項９記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記格子構造は、前記光導波路と同一基板上に形成されていることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１５】
請求項９記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記光導波路は、前記格子構造に直接接続されていることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１６】
請求項９記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記電気光学材料は、ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３の少なくとも１つであることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１７】
請求項１０記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記電極は、前記格子構造の光の反射面と透過面との少なくとも一方に形成されていることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１８】
請求項１７記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記電極は、透明電極であることを特徴とする可変波長フィルタ。
【請求項１９】
請求項１０記載の前記可変波長フィルタにおいて、
前記電極は、２つ以上の前記格子構造に対して共通に形成されていることを特徴とする可変長フィルタ。
【請求項２０】
請求項１から８の何れか１項に記載の前記波長フィルタ又は請求項９から１９の何れか１項に記載の前記可変波長フィルタを単一基板上に１つ以上有することを特徴とする光学素子。
【請求項２１】
請求項１から８の何れか１項に記載の前記波長フィルタ又は請求項９から１９の何れか１項に記載の前記可変波長フィルタを単一基板上に２つ以上有する光学素子であって、
前記波長フィルタ及び／又は前記可変波長フィルタ間の距離は、前記所定距離より長いことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長フィルタ、可変波長フィルタ、及びその光学素子に関し、特に反射型の波長フィルタ、可変波長フィルタ、及びその光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る従来技術として、図１に示すような波長フィルタが存在する。これを以下、従来技術１という。従来技術１による波長フィルタは誘電体多層膜を用いた光学素子である。従って、これを用いて鋭い波長選択性を実現するためには、膜数を多くする必要がある。しかしながら、膜数を多くするためには多くのコストが必要となるという問題が存在した。
【０００３】
また、従来技術１の波長フィルタでは反射波長が固定である。このため、反射波長を変化させるためには、波長フィルタの光軸に対する傾きを機械的な構成を用いて変化させる必要があった。即ち、機械的な構成により波長フィルタへ入射する光の光軸を変化させる必要があった。
【０００４】
更にまた、従来技術１の波長フィルタは透過型の光学素子である。このため、これを光通信分野に応用するには、図２に示すように伝播部分である光導波路を物理的に切断する必要がある。しかしながら、図２のように光導波路を切断し、その間に波長フィルタを設ける構成とした場合、光の伝播ロスが大きくなるという問題が発生する。尚、光の伝播ロスを低減する方法としては、波長フィルタを狭帯域で特定波長を反射する反射型の光学素子で構成することが考えられるが、従来ではその実現手法が確立されていなかった。
【０００５】
このような状況の下、光軸に対して垂直に交わる平面に微細な格子構造を有することで狭い波長帯域での反射が起こる反射型の波長フィルタがＭａｇｕｎｕｓｓｏｎ氏により開示された（Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．６１，　ｐｐ１０２２−１０２４、米国特許第５２１６６８０号公報、米国特許第５５９８３００号公報）。この構成を図３（ａ）に示す。これを以下、従来技術２とする。また、従来技術２の波長フィルタに関し、ＲＣＷＡ（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ　Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｗａｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）法を用いた計算により得られた代表的な反射特性の一例を図３（ｂ）に示す。尚、図３（ｂ）では反射特性（縦軸）を対数スケールにて表示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ｂ）に示す反射特性を参照すると明らかなように、従来技術２による反射型の波長フィルタは、微小な波長の変化に対して反射率が大きく低下するため、所望の周波数帯域ｆｂをカバーする反射を確保できないという問題を有している。このため、現状ではこのような波長フィルタを通信用途として利用することが困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射する波長フィルタ及びその光学素子を提供することを目的とする。また本発明は、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射し、尚且つ、波長選択性が可変な可変波長フィルタ及びその光学素子を提供することを目的とする。また本発明は、所望する周波数帯域外の反射率を通信用途として十分に減衰できる光学素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、屈折率の異なる領域が交互に配列された格子構造を有する波長フィルタであって、前記格子構造を光軸方向に所定距離隔てて複数有する。これにより、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射する波長フィルタが提供される
【０００９】
また、上記の構成において、請求項２記載のように、例えば、前記格子構造の平均屈折率が、前記格子前後の光伝播領域（光導波路）の屈折率よりも大きい。また、別の例として、請求項３記載のように、前記屈折率の異なる領域が、前記光軸に対して垂直方向に交互に配置される。
【００１０】
また、別の例として、請求項４記載のように、前記所定距離が、等間隔である。また、別の例として、請求項５記載のように、前記格子構造が、前記光導波路と同一基板上に形成されている。
【００１１】
また、別の例として、請求項６記載のように、前記光導波路が、前記格子構造に直接接続されている。また、別の例として、請求項７記載のように、前記光導波路が、光ファイバを含んで構成される。また、別の例として、請求項８記載のように、前記格子構造を２つ又は３つ有する。
【００１２】
また、本発明は、請求項９記載のように、物質の異なる領域が交互に配列された格子構造を有する可変波長フィルタであって、前記格子構造を光軸方向に所定距離隔てて複数有し、前記物質の少なくとも１つが、電気光学材料である。これにより、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射し、尚且つ、波長選択性が可変な可変波長フィルタが提供される。
【００１３】
また、上記の構成において、例えば、請求項１０記載のように、前記格子構造に電界を導入する電極を有する。また、別の例として、請求項１１記載のように、例えば、前記格子構造の平均屈折率が、前記格子前後の光伝播領域（光導波路）の屈折率よりも大きい。また、別の例として、請求項１２記載のように、前記物質の異なる領域が、前記光軸に対して垂直方向に交互に配置される。
【００１４】
また、別の例として、請求項１３記載のように、前記所定距離が、等間隔である。また、別の例として、請求項１４記載のように、前記格子構造が、前記光導波路と同一基板上に形成されている。
【００１５】
また、別の例として、請求項１５記載のように、前記光導波路が、前記格子構造に直接接続されている。また、別の例として、請求項１６記載のように、前記電気光学材料が、ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３の少なくとも１つである。
【００１６】
また、別の例として、請求項１７記載のように、前記電極が、前記格子構造の光の反射面と透過面との少なくとも一方に形成されている。また、別の例として、請求項１８記載のように、前記電極が、透明電極である。また、別の例として、請求項１９記載のように、前記電極は、２つ以上の前記格子構造に対して共通に形成されている。
【００１７】
また、本発明は、請求項２０記載のように、請求項１から８の何れか１項に記載の前記波長フィルタ又は請求項９から１９の何れか１項に記載の前記可変波長フィルタを単一基板上に１つ以上有する光電素子である。これにより、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射する光学素子が提供される。尚且つ、波長選択性が可変な光学素子が提供される。また、所望する周波数帯域外の反射率を通信用途として十分に減衰できる光学素子が提供される。
【００１８】
また、本発明は、請求項２１記載のように、請求項１から８の何れか１項に記載の前記波長フィルタ又は請求項９から１９の何れか１項に記載の前記可変波長フィルタを単一基板上に２つ以上有する光学素子であって、前記波長フィルタ及び／又は前記可変波長フィルタ間の距離が、前記所定距離より長い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明を好適に実施した第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図４は、本実施形態の基本原理による波長フィルタ１を示す概略図である。本実施形態による波長フィルタ１は、図４に示すように、光の進行方向（以下、これを光軸方向という）に所定の距離隔てて配置された複数（例えば２つ）の格子フィルタ１２を有して構成される。この所定の間隔は、等間隔であってもよいし、異なる距離であってもよい。
【００２１】
また、格子フィルタ１２は、屈折率の異なる物質（高屈折率領域１２ａ，低屈折率領域１２ｂ）が光軸１０と垂直方向に交互に配列された格子構造を有する。但し、本説明において、高屈折率領域１２ａの屈折率をｎＨ、低屈折率領域１２ｂの屈折率をｎＬ（＜ｎＨ）とする。
【００２２】
高屈折率領域１２ａ，低屈折率領域１２ｂの屈折率ｎＨ，ｎＬの平均値ｎａｖｅは光導波路１４の屈折率ｎ１よりも高く、屈折率ｎＬが光導波路１４の屈折率ｎ１以上である。更に、高屈折率領域１２ａと低屈折率領域１２ｂとのピッチは、反射させる波長（以下、ターゲット波長λ０という）よりも短い間隔（以下、ピッチ間隔Λという）にする。ここで、平均屈折率ｎａｖｅは利用する光の偏光により異なる値となる。
【００２３】
また、それぞれの格子フィルタ１２は、光軸に対して所定の厚みｄを有する。この厚みｄは例えば、高屈折率領域１２ａ，低屈折率領域１２ｂの屈折率の平均値ｎａｖｅとターゲット波長λ０とを含む以下の関係式（式１）を満足する値とする。
ｎａｖｅ・ｄ＝λ０／２　　　…（式１）
【００２４】
更に、光軸１０上に複数配列される格子フィルタ１２間の格子間距離（又はギャップともいう：以下、ギャップｇという）は、格子フィルタ１２間に介在する媒体（光導波路１４）を形成する物質の屈折率をｎ１、ターゲット波長をλ０とすると、以下の（式２）の関係を満足する値にする。尚、（式２）において、ｇ０は、本実施形態において反射現象が起こるギャップｇの最低距離を示し、Ｎは正の整数を示す。但し、この関係式より得られる値は目安であり、実際には許容範囲として１０パーセント程度のマージンが存在する。
ｇ＝ｇ０＋Ｎ・（λ０／ｎ１）　　　…（式２）
【００２５】
概略として上記のような構成を有することにより、本実施形態では、波長選択性が向上された波長フィルタ１が実現される。即ち、所望するターゲット波長λ０近辺のみを好適に反射させる（＝フィルタリングする）波長フィルタ１が実現される。尚、光導波路１４は、格子フィルタ１２に対して直接接続されている。また、光導波路１４を、例えば光ファイバ等で構成することも可能である。この場合も、上記と同様の効果を得られる。
【００２６】
次に、本実施形態による波長フィルタ１の具体的な構成例（これを以下、波長フィルタ１ａとする）を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２７】
図５（ａ）は格子フィルタ１２を２層とした場合の波長フィルタ１ａの光軸１０に沿った構成例を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す具体例に関してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた反射特性を示すグラフである。
【００２８】
図５（ａ）において、ターゲット波長λ０を１５５０μｍとした。また、光導波路１４の屈折率ｎ１を１．５２とし、高屈折率領域１２ａの屈折率ｎＨを２．０とし、低屈折率領域１２ｂの屈折率ｎＬを１．９６とした。また、格子フィルタ１２の厚みｄを３９１．４ｎｍとし、高屈折率領域１２ａ，低屈折率領域１２ｂのピッチ間隔Λを８８８．１３ｎｍとし、ギャップｇを１７８０ｎｍとした。
【００２９】
この具体例によれば、図５（ｂ）を参照すると明らかなように、ターゲット波長λ０近辺の反射特性が向上された波長フィルタ１ａが実現されている。即ち、ターゲット波長λ０から所定の幅を有する所望の周波数帯ｆｂを確実に反射し得る反射型の波長フィルタ１ａが実現されている。尚、所望の周波数帯ｆｂとは、例えば光通信において一般に要求される特定波長帯域である。
【００３０】
また、上記具体例に挙げた波長フィルタ１ａを光導波路１４と共に同一基板上に形成した光学素子（例えば波長フィルタ素子１００）の一例を図６に示す。図６に示す波長フィルタ素子１００において、光導波路１４ａから入力された入射光は２層の格子フィルタ１２を有して成る波長フィルタ１ａの反射特性に基づいて反射される。この反射光は、光導波路１４ｂを伝播して外部に出力される。また、２層の格子フィルタ１２を透過した透過光は波長フィルタ素子１００に吸収されるか、又は外部に出力される。
【００３１】
次に、図６に示す波長フィルタ素子１００の製造プロセスを以下に図７（ａ）〜（ｅ）及び図８（ｆ）〜（ｊ）を用いて詳細に説明する。尚、図７（ａ）〜（ｄ）は図６におけるＡ−Ａ’の断面図を示し、図７（ｅ），図８（ｆ）〜（ｊ）は図６におけるＢ−Ｂ’の断面図を示す。
【００３２】
図７を参照すると、本製造プロセスではまず、ＬＮ（ＬｉＴａＯ３）基板８０上にレジスト８１を堆積し、これを高屈折率領域１２ａを形成するためのパターンで露光する（図７（ａ））。次に、パターニングされた面上にＴｉを蒸着してＴｉ膜８２を形成し（図７（ｂ））、残っているレジスト８１を除去し、同時にレジスト８１上に蒸着したＴｉ膜８２をリフトオフする（図７（ｃ））。次に、Ｔｉ膜８２が残っている面をアニール処理することで、蒸着しているＴｉを拡散する（図７（ｄ））。これにょり、高屈折領域１２ａが形成され、高屈折率領域１２ａと低屈折率領域１２ｂとの配列が形成される。尚、ＬＮは低屈折率領域１２ｂの材料であり、Ｔｉが拡散されたＬＮは高屈折率領域１２ａの材料である。
【００３３】
また、このように縞状の配列を形成すると、この面上にレジスト８４を堆積し、これを格子フィルタ１２を形成するためのパターンで露光する（図７（ｅ））。更に、レジストが除去された領域をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）やイオンミリオン等を用いてエッチングする（図８（ｆ））。
【００３４】
次に、残っているレジスト８４を除去し、その面上にスパッタ法等を用いてＳｉＯ２膜８６を堆積する（図８（ｇ））。更に、ＳｉＯ２膜８６が堆積された上にＳｉＯ２−ＧｅＯ２膜８８等を堆積する（図８（ｈ））。その後、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２膜８８等を堆積した面上にレジストを堆積し、これを光導波路１４を形成するためのパターンで露光し、更にレジストが除去された領域をエッチングする（図８（ｉ））。その後、エッチングした面全体にＳｉＯ２膜９０を堆積する（図８（ｊ））。これにより、図６に示すような、波長フィルタ１ａが形成される。尚、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２は光導波路１４の材料である。
【００３５】
以上のようなプロセスを経ることで、本実施形態による波長フィルタ１を有する光学素子を製造することが可能である。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
また、第２の実施形態として、第１の実施形態による波長フィルタ１を３層の格子フィルタ１２で構成した場合の具体例（これを以下、波長フィルタ１ｂとする）を、図面を用いて以下に説明する。
【００３７】
図９（ａ）は３層の格子フィルタ１２で構成した場合の波長フィルタ１ｂの光軸１０に沿った構成例を示す断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す具体例に対してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた反射特性を示すグラフである。
【００３８】
図９（ａ）において、第１の実施形態と同様に、ターゲット波長λ０を１５５０μｍとした。また、光導波路１４の屈折率ｎ１を１．５２とし、物質１２ａの屈折率ｎＨを２．０とし、物質１２ｂの屈折率ｎＬを１．９６とした。また、格子フィルタ１２の厚みｄを３９１．４ｎｍとし、物質１２ａ，１２ｂのピッチ間隔Λを８８８．１３ｎｍとし、ギャップｇを１７８０ｎｍとした。
【００３９】
この具体例によれば、図９（ｂ）に示すように、格子フィルタ１２を３層とすることで、反射領域と減衰領域との境を急岐なものとする、即ち所望の周波数帯域ｆｂの波長選択性をより向上させることが可能となる。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、個々では説明を省略する。
【００４０】
〔第３の実施形態〕
また、第１の実施形態による光学素子（波長フィルタ素子１００）は、波長フィルタ１ａを１段で構成されていたが、これを多段に構成してもよい。以下、例として２段で構成した場合を第３の実施形態として図面を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図１０は、本実施形態による波長フィルタ素子１０１の一例を示す図である。波長フィルタ素子１０１において、光導波路１４ａから入力された入射光は、まず１段目の波長フィルタ１ａ１の反射特性に基づいて、光導波路１４ｃへ反射される。尚、波長フィルタ１ａ１は第１の実施形態で示した２層の格子フィルタ１２を有して構成される。また、１段目の波長フィルタ１ａ１を透過した透過光は波長フィルタ素子１０１に吸収されるか、又は外部に出力される。
【００４２】
光導波路１４ｃへ反射された反射光は、次に２段目の波長フィルタ１ａ２の反射特性に基づいて反射される。この反射光は、光導波路１４ｂを伝播して外部に出力される。尚、波長フィルタ１ａ２は第１の実施形態で示した２層の格子フィルタ１２を有して構成される。また、２段目の波長フィルタ１ａ２を透過した透過光は波長フィルタ素子１０１に吸収されるか、又は外部に出力される。
【００４３】
図１１に本実施形態による波長フィルタ素子１０１に対してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた反射特性のグラフを示す。図１１を参照すると明らかなように、波長フィルタ１ａを多段に設けることで、反射領域と減衰領域との境を急岐なものとし、反射領域以外の波長をより減衰すること、即ち所望の周波数帯域ｆｂの波長選択性を向上させ、更に減衰すべき周波数帯域ｆｒの減衰率を向上させることが容易に実現される。これは、例えば光通信において一般に要求される特定波長帯域を確実に反射させ、尚且つ、必要でない周波数帯域を必要十分に減衰し得ることが実現されることを意味する。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、個々では説明を省略する。
【００４４】
〔第４の実施形態〕
また、第３の実施形態に示すような多段に設けられた波長フィルタ（１ａ１，１ａ２）各々を第２の実施形態で示した３層の格子フィルタ１２を有する波長フィルタ１ｂに置き換えてもよい。これを以下、第４の実施形態として図面を用いて詳細に説明する。
【００４５】
図１２は、本実施形態による波長フィルタ素子１０２の一例を示す図である。波長フィルタ素子１０２において、光導波路１４ａから入力された入射光は、まず１段目の波長フィルタ１ｂ１の反射特性に基づいて、光導波路１４ｃへ反射される。尚、波長フィルタ１ｂ１は第２の実施形態で示した３層の格子フィルタ１２を有して構成される。また、１段目の波長フィルタ１ｂ１を透過した透過光は波長フィルタ素子１０２に吸収されるか、又は外部に出力される。
【００４６】
光導波路１４ｃへ反射された反射光は、次に２段目の波長フィルタ１ｂ２の反射特性に基づいて反射される。この反射光は、光導波路１４ｂを伝播して外部に出力される。尚、波長フィルタ１ｂ２は第１の実施形態で示した３層の格子フィルタ１２を有して構成される。また、２段目の波長フィルタ１ｂ２を透過した透過光は波長フィルタ素子１０２に吸収されるか、又は外部に出力される。
【００４７】
図１３に本実施形態による波長フィルタ素子１０２に対してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた反射特性のグラフを示す。図１３を参照すると明らかなように、波長フィルタ１ｂを多段に設けることで、反射領域と減衰領域との境を急岐なものとし、反射領域以外の波長をより減衰すること、即ち所望の周波数帯域ｆｂの波長選択性を向上させ、更に減衰すべき周波数帯域ｆｒの減衰率を向上させることが容易に実現される。これは、例えば光通信において一般に要求される特定波長帯域を確実に反射させ、尚且つ、必要でない周波数帯域を必要十分に減衰し得ることが実現されることを意味する。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、個々では説明を省略する。
【００４８】
〔第５の実施形態〕
また、上記各実施形態で説明した格子フィルタ１２の構造を例えば電気光学効果を有する材料を用いて構成することで、可変波長フィルタ２を構成することも可能である。以下、これを第５の実施形態として図面を用いて詳細に説明する。
【００４９】
図１４は、本実施形態による可変波長フィルタ２の構成を示す図である。尚、本実施形態では２層の格子フィルタ２２で構成された場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、３層やそれ以上であってもよい。
【００５０】
図１４を参照すると、本実施形態による格子フィルタ２２は、物質２２ａ，２２ｂが光軸１０と垂直方向に交互に配列された構成を有する。尚、本説明において、物質２２ａの電気光学定数をα１とし、物質２２ｂの電気光学定数をα２とする。
【００５１】
物質２２ａ，２２ｂの材料としては、例えばＬＮ（ＬｉＮｂＯ３），ＬＴ（ＬｉＴａＯ３），ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等を適用することが可能である。
【００５２】
また、各格子フィルタ２２には、電界を導入するための電極２３が設けられる。本実施形態では、例として電極２３が格子フィルタ２２における光を反射する面と透過する面とに設けられた場合を例に挙げる。このような構成により、電気光学効果を有する材料で構成された格子フィルタ２２に電界を印加することが可能となる。尚、この電極２３にはターゲット波長λ０に対して透明な材料が適用される。これは例えばＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等の透明電極である。
【００５３】
以上のように構成することで、本実施形態では、上記各実施形態と同等の効果を奏し、更に電極２３に印加する電圧に応じて反射する波長を変化できる可変波長フィルタを実現することが可能である。即ち、波長選択性を多角化することが可能となる。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５４】
〔第６の実施形態〕
また、電極２３を第５の実施形態とは別の構成とした場合の例を以下に第６の実施形態として図面を用いて詳細に説明する。
【００５５】
図１５は、可変波長フィルタ２を用いて構成した光学素子（可変波長フィルタ素子２００）の一例を示す図である。図１５を参照すると明らかなように、本実施形態では電極２４が光軸１０上でない領域であって、２層の格子フィルタ２２全てに共通となるように形成されている。これにより、第５の実施形態と同様に、電気光学効果を有する物質で構成された格子フィルタ２２に電界を印加することが可能となる。尚、この場合、光導波路１４と格子フィルタ２２とは直接接続される構成となる。
【００５６】
また、図１５に示す例では、電極２４の一方がＬＮ基板の裏面、即ち格子フィルタ２２と反対側に設けられているが、これに限定されず、２つの電極２４で格子フィルタ２４に電界が印加できる構成であれば如何様にも変化することが可能である。
【００５７】
以上のように構成することで、本実施形態では、第５の実施形態と同等の効果を奏することが可能となる。更に電極２４を共通に構成するため、製造プロセスを簡素化することが可能となる。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５８】
〔第７の実施形態〕
また、第５の実施形態では、物質２２ａ，２２ｂが共に電気光学効果を有する材料で構成されていたが、これを例えば、何れか一方とすることも可能である。これを以下、第７の実施形態として図面を用いて詳細に説明する。
【００５９】
図１６は、本実施形態による可変波長フィルタ２ａの構成を示す図である。本実施形態の場合、電気光学効果を有する物質（２２ａ，２２ｂ）に電界を印加する電極（２５）は、図１６を参照すると明らかなように、光の反射面における物質２２ｂの領域のみに設けられる。但し、この電極２５には、電極２３と同様に、ターゲット波長λ０に対して透明な材料が適用される。
【００６０】
以上のように構成することで、本実施形態では、不必要な物質に電界を印加することを回避した可変波長フィルタを提供することが可能となる。即ち、波長選択性を多角化することが可能となる。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６１】
〔第８の実施形態〕
また、第７の実施形態とは別に、電極２６を図１７に示すように構成することで、物質２２ａ若しくは物質２２ｂの何れか一方のみに電界を印加する電極（２６）を、２層の格子フィルタ２２で共通に構成することも可能である。
【００６２】
以上のように構成することで、本実施形態では、不必要な物質に電界を印加することを回避した可変波長フィルタを提供することが可能となる。更に電極２４及び２６を共通に構成するため、製造プロセスを簡素化することが可能となる。尚、他の構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６３】
〔他の実施形態〕
以上、説明した実施形態は本発明の好適な一実施形態にすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射する波長フィルタ及びその光学素子を実現することが可能となる。また、通信用途として十分に広い周波数帯域で反射し、尚且つ、波長選択性が可変な可変波長フィルタ及びその光学素子を実現することが可能となる。更に、所望する周波数帯域外の反射率を通信用途として十分に減衰できる光学素子を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術１による波長フィルタの構成を示す図である。
【図２】従来技術１による波長フィルタの光学素子の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は従来技術２による波長フィルタの構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す波長フィルタに関してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた代表的な反射特性の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態による波長フィルタ１の概略構成を示す図である。
【図５】（ａ）は波長フィルタ１の具体例である波長フィルタ１ａの構成を示す図であり、（ｂ）は波長フィルタ１ａに関してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた代表的な反射特性の一例を示すグラフである。
【図６】波長フィルタ１ａを適用した波長フィルタ素子１００の構成例を示す図である。
【図７】波長フィルタ素子１００の製造プロセスの一例を示す図である（ａ）〜（ｅ）。
【図８】波長フィルタ素子１００の製造プロセスの一例を示す図である（ｆ）〜（ｊ）。
【図９】（ａ）は本発明の第２の実施形態による波長フィルタ１ｂの構成を示す図であり、（ｂ）は波長フィルタ１ｂに関してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた代表的な反射特性の一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態による波長フィルタ素子１０１の構成例を示す図である。
【図１１】図１０に示す波長フィルタ素子１０１に関してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた代表的な反射特性の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の第４の実施形態による波長フィルタ素子１０２の構成例を示す図である。
【図１３】図１２に示す波長フィルタ素子１０２に関してＲＣＷＡ法を用いた計算により得られた代表的な反射特性の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の第５の実施形態による可変波長フィルタ２の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態による可変波長フィルタ素子２００の構成例を示す図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態による可変波長フィルタ２ａの構成を示す図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態による可変波長フィルタ素子２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ａ１、１ａ２、１ｂ１、１ｂ２　波長フィルタ
２、２ａ　可変波長フィルタ
１０　光軸
１２、２２　格子フィルタ
１２ａ　高屈折率領域
１２ｂ　低屈折率領域
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ　光導波路
２２ａ、２２ｂ　物質
２３、２４、２５、２６　電極
８０　ＬＮ基板
８１、８４　レジスト
８２　Ｔｉ膜
８６、９０　ＳｉＯ２膜
８８　ＳｉＯ２−ＧｅＯ２膜
１００、１０１、１０２　波長フィルタ素子
２００、２０１　可変波長フィルタ素子
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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