(57)【要約】【課題】  電気通信産業やエレクトロニクス産業で利用される波長フィルタを提供する。【解決手段】  同方向性光結合器型の波長フィルタであって、互いに異なる屈折率を有する２つ以上の導波路を用い、かつその導波路の側壁にグレーティング（回折格子）を形成させた構造を有する。面内にグレーティングを形成した埋め込み型にするのではなく、光導波路の側壁にグレーティングが形成された構造を採用しているので、グレーティングの振幅を容易に変調することができ、これにより、サイドローブ消光比が高く、かつ小型で廉価な波長可変フィルタを実現できる。【選択図】  図１
2005316019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同方向性光結合器型の波長フィルタにおいて、
互いに異なる屈折率を有する２つ以上の導波路を備え、
かつそれら導波路のうちで１つ以上の導波路の側壁にグレーティング（回折格子）を形成させた構造を有することを特徴とする波長フィルタ。
【請求項２】
前記互いに異なる屈折率を有する２つ以上の導波路を垂直方向に積層させ、かつそれら導波路のうちで１つ以上の導波路の側壁に前記グレーティングを形成させた構造を有することを特徴とする請求項１に記載の波長フィルタ。
【請求項３】
前記２つ以上の導波路を面内方向に並列に配置し、かつそれら導波路のうちで１つ以上の導波路の側壁に前記グレーティングを形成させた構造を有することを特徴とする請求項１に記載の波長フィルタ。
【請求項４】
前記側壁の前記グレーティングの振幅、または周期が変調されて形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の波長フィルタ。
【請求項５】
前記側壁の前記グレーティングが、波長フィルタの中央部で最大の振幅を持ち、かつその周辺部において中央から遠ざかるにしたがって振幅が小さくなるように変調されて形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の波長フィルタ。
【請求項６】
前記導波路の屈折率を変化させることのできる屈折率制御手段を有し、該屈折率制御手段により前記２以上の導波路のうちで少なくとも１つの導波路の屈折率を変化させることにより、波長フィルタの透過波長を変化させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の波長フィルタ。
【請求項７】
前記２つ以上の導波路のうちで、一方の導波路のコア層を正の屈折率温度係数をもつ材料とし、他方の導波路のコア層を負の屈折率温度係数をもつ材料とすることにより、熱光学効果による屈折率変化の方向を導波路間で異ならせて、波長フィルタの波長可変量を増大せしめることを特徴とする請求項６に記載の波長フィルタ。
【請求項８】
Sinc関数の負の値に相当する位置で前記グレーティングの周期が変調されて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の波長フィルタ。
【請求項９】
前記変調の関数として、中央部を最大とするガウス関数、Sinc関数の２乗、三角形関数、ハミング窓関数、ハニング窓関数、変数が−π〜πのSinc関数、変数が０〜πの正弦関数やその２乗のうちのいずれか一つの関数を用いたことを特徴とする請求項５に記載の波長フィルタ。
【請求項１０】
前記屈折率制御手段は熱光学効果、電流注入、電界印加、圧力印加のうちのいずれかを用いて前記導波路の屈折率を可変にすることを特徴とする請求項６に記載の波長フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重大容量通信を支える重要な光部品である波長フィルタに関し、特に同方向性光結合器型の波長フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネットにおける爆発的なトラフィックの増大に対応するため、各ノード間を結ぶ伝送には、一般に波長多重伝送を用いて各ノード間の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は欠かすことのできない重要な光部品である。
【０００３】
このような状況の中で、非特許文献１で示されるようなグレーティング・アシステッド・コディレクショナル・カプラ（Grating Assisted Co-directional Coupler:ＧＡＣＣ、日本語訳：グレーティングをもつ同方向性光結合器）型波長フィルタが提案されている。このＧＡＣＣ型波長フィルタは、図１２に示すように、一方の導波路１２１から入力された光のうちで、特定の波長のみを他方の導波路１２２に結合させるフィルタ機能を持つ。また、ＧＡＣＣ型波長フィルタは、それらの導波路１２１，１２２の屈折率を変化させることにより、通信で使う波長１．３μｍ、１．５５μｍ帯において、その帯域を網羅できる広い波長可変域を有する。
【０００４】
【非特許文献１】Z. M. Chuang et. al. ”Enhanced Wavelength Tuning in Grating-Assisted Co-directional Coupler Filter” IEEE Photonics Technology Letters, Vol.5, No.10, Oct.(1993),pp.1219-1221
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このＧＡＣＣ型フィルタの波長選択特性は、非特許文献１のFig.２.（ａ）に示されているが、その透過特性にサイドローブ(副ローブ)を持ち、透過中心波長での出力と透過帯域外におけるサイドローブ出力との比は１０ｄＢ程度以下となる。これに対し、波長多重光伝送に用いられる波長フィルタでは、この比率は２０ｄＢ程度以上が必要とされている。すなわち、従来のＧＡＣＣ型波長フィルタでは、そのサイドローブの存在のため、消光比が不十分であった。
【０００６】
さらに、非特許文献１に示すような面内にグレーティングを形成した埋め込み型でこの波長フィルタを実現しようとした場合には、図１２に示すように、グレーティングをエッチングで形成した後に、異なる材料でそのグレーティングの凹部１２３を埋め込む工程、および上部光導波層（上部導波路）１２１を形成する工程が必須となり、それら工程が歩留まりの低下、および高コスト化をもたらしていた。
【０００７】
本発明は、従来技術における上記のような課題を解決し、サイドローブを抑制して消光比を向上した波長フィルタを小型で廉価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の波長フィルタは、同方向性光結合器型の波長フィルタであって、互いに異なる屈折率を有する２つ以上の導波路を備え、かつそれら導波路のうちで１つ以上の導波路の側壁にグレーティング（回折格子）を形成させた構造を有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記互いに異なる屈折率を有する２つ以上の導波路を垂直方向に積層させ、かつそれら導波路のうちで１つ以上の導波路の側壁に前記グレーティングを形成させた構造を有することを特徴とすることができる。
【００１０】
また、前記２つ以上の導波路を面内方向に並列に配置し、かつそれら導波路のうちで１つ以上の導波路の側壁に前記グレーティングを形成させた構造を有することを特徴とすることができる。
【００１１】
また、前記側壁の前記グレーティングの振幅、または周期が変調されて形成されていることを特徴とすることができる。ここで、好ましくは、Sinc関数の負の値に相当する位置で前記グレーティングの周期が変調されて形成されているとすることができる。
【００１２】
また、前記側壁の前記グレーティングが、波長フィルタの中央部で最大の振幅を持ち、かつその周辺部において中央から遠ざかるにしたがって振幅が小さくなるように変調されて形成されていることを特徴とすることができる。ここで、好ましくは、前記変調の関数として、中央部を最大とするガウス関数、Sinc関数の２乗、三角形関数、ハミング窓関数、ハニング窓関数、変数が−π〜πのSinc関数、変数が０〜πの正弦関数やその２乗のうちのいずれか一つの関数を用いることができる。
【００１３】
また、前記導波路の屈折率を変化させることのできる屈折率制御手段を有し、該屈折率制御手段により前記２以上の導波路のうちで少なくとも１つの導波路の屈折率を変化させることにより、波長フィルタの透過波長を変化させることを特徴とすることができる。ここで、好ましくは、前記屈折率制御手段は熱光学効果、電流注入、電界印加、圧力印加のうちのいずれかを用いて前記導波路の屈折率を可変にする、とすることができる。
【００１４】
また、前記２つ以上の導波路のうちで、一方の導波路のコア層を正の屈折率温度係数をもつ材料とし、他方の導波路のコア層を負の屈折率温度係数をもつ材料とすることにより、熱光学効果による屈折率変化の方向を導波路間で異ならせて、波長フィルタの波長可変量を増大せしめることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、発明によれば、サイドローブを抑制して消光比を向上し、かつ小型で廉価な高性能の波長フィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタのＧＡＣＣ構造を概念的に示す斜視図である。本実施形態でのＧＡＣＣ型波長フィルタの構成部分１０は、２つの導波路（下部導波層と上部導波層）１２、１４が垂直方向に積層され、かつそのハイメサ（high-mesa)導波路の両側壁に同一形状の周期Λのグレーティング（回折格子）１６が左右対称に形成されている構造を備えている。即ち、このグレーティング１６の凹凸の切れ込みの繰り返しが、フィルタの垂直方向ではなく、その側壁方向に形成されているのを本発明は特徴としている。
【００１７】
このＧＡＣＣ型波長フィルタは次式（１）を満たすような周期Λのグレーティングを持つ方向性結合器であり、一方の導波路１２または１４から入力された光のうち、波長λの光を他方の導波路１４または１２に結合させる機能を持つ。
【００１８】
【数１】
2005316019.tif 000003
【００１９】
ここで、ｎｅｑ１、ｎｅｑ２はＧＡＣＣ型波長フィルタにおける２つの導波路１２，１４の等価屈折率である。
【００２０】
本実施形態では、１１のｎ−ＩｎＰ基板上に、１１のｎ−ＩｎＰ下部クラッド層、１２の１．１Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層（下部光導波層）、１３のｎ−ＩｎＰ中間層、１４の１．４Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層（上部光導波層）、１５のｐ−ＩｎＰ上部クラッド層を、予め有機金属気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：ＭＯＣＶＤ）により順次成長させた。次に、フォトリソグラフィとドライエッチングとにより、図１に示すような側壁にグレーティング１６を持つＧＡＣＣ型波長フィルタを含むハイメサ光導波路構造を一括形成した。
【００２１】
本実施形態のグレーティング１６の周期Λは、上式（１）により約１０μｍとなり、ＧＣＣの作製には、電子線描画等の高分解能リソグラフィを必要とせず、より一般的なフォトリソグラフィで十分作製可能であった。そして、この導波路側壁にグレーティング１６が形成された構造を採用することにより、歩留まり低下および高コスト化をもたらしていた従来技術でのＭＯＣＶＤによるグレーティングを埋め込む工程が一切削除されるに至った。
【００２２】
本実施形態では、導波路１２，１４の幅を１．５μｍ、グレーティング１６の振幅Ｄｇを１００ｎｍ、導波路間隔Ｓを１．０μｍとして作製したが、この各数値は、このフィルタの透過特性を決める重要なパラメータとなる。ＧＡＣＣ型波長フィルタを実現するにあたり、本実施形態では下記の条件が満たされることが好ましい。
１）導波路１２，１４のコア層の高さ及び幅は、光が両導波路をシングルモードで伝搬するとの前提で、０．３μｍ〜２．０μｍとする。
２）グレーティング１６の振幅Ｄｇは、透過特性を決定するものであって、０．０１μｍ〜１．０μｍとする。
３）導波路間隔Ｓは、透過特性を決定するものであって、０．５μｍ〜２．０μｍとする。
【００２３】
本第１の実施形態では、ＧＡＣＣ型波長フィルタを実現する導波路構造を図１に示すようなハイメサ構造としているが、ハイメサ構造以外の構造、例えば図２に示すように、フィルタ上部の隆起部分の両側壁だけにグレーティング１６が形成されたリッジ（ridge:隆起）型構造に作製してもよい。
【００２４】
［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタの構造を概念的に示す斜視図である。本実施形態におけるＧＡＣＣ波長フィルタの構成部分２０では、ＩｎＰ基板２１上に１．４Ｑ光導波層２２が積層され、さらにその上にＧＡＣＣ型波長可変フィルタにおける２つの導波路２４，２５が、基板面内方向に並列に配置され、さらにそれら導波路２４，２５がそれぞれリッジ型構造をとっている。そして、一方の導波路２４のリッジ（隆起）部分の両側面には、左右対称に、２つの導波路２４，２５の等価屈折率から決定される周期Λのグレーティング（回折格子）２６が形成され、他方の導波路２５のリッジはグレーティングが形成されてなくストレート形状のリッジである。さらに、２つの導波路２４，２５間に屈折率差をもたらすために、両導波路２４、２５のリッジの幅と高さに、互いに違いを持たせて、導波路２４，２５を伝搬する導波モードのプロファイルを異ならせている。
【００２５】
このように構成することにより、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、歩留まり低下、並びに高コスト化をもたらしていたグレーティングの埋め込み工程が一切不要となり削除される。さらに、第２の実施形態では、グレーティングの振幅Ｄｇを後述のように適切に調整することにより、グレーティングの結合係数ｋを直接変調することが可能になる。
【００２６】
本第２の実施形態では、ＧＡＣＣ型波長可変フィルタにおいて、両導波路２４，２５の光導波層の組成を全く同一にしているが、等価屈折率差を大きくするために、それらの光導波層の組成を異なる屈折率をもつ組成、例えば１．４Ｑ組成と１．１Ｑ組成というような別々の異なる組成で、両導波路２４，２５をそれぞれ作製し、ＧＡＣＣ型波長可変フィルタを実現することもできる。
【００２７】
以上説明したように、本発明の第１、第２の実施形態では、非特許文献１のFig.１、あるいはFig.１２のような面内にグレーティングを形成した埋め込み型にするのではなく、光導波路の側壁にグレーティングが形成された構造を採用しているので、歩留まり低下および高コスト化をもたらしていたグレーティング形成後に必要な、異なる材料でそこを埋め込む工程、および上部光導波層を形成する工程が不要となり、一括形成でＧＡＣＣ型波長フィルタが実現可能となり、廉価にＧＡＣＣ型波長フィルタを提供可能となる。
【００２８】
［第３の実施形態］
図４は本発明の第３の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタの構造を概念的に示す斜視図である。本実施形態では、ＧＡＣＣ型波長可変フィルタを実現する導波路構造をハイメサ構造とし、グレーティング１６の振幅ＤｇをSinc関数（−２π〜２π）で変調している。
【００２９】
第１、第２の実施形態で開示した構造を用いることによって、従来の埋め込み型グレーティングでは不可能であったグレーティングの振幅に変調をすることが可能となり、本実施形態のように、Sinc関数変調等の透過特性の合成が適用可能となる。つまり、一般に埋め込み型グレーティングを形成する場合、エッチングによりグレーティングを形成するが、グレーティングの振幅変調を実現するには、エッチング深さに面内分布をつける必要があり、作製上非常に困難である。そこで、本実施形態では、光導波路の側壁にグレーティングを形成した構造を用いて、フォトリソグラフィ等の導波路形成パタンを調整し、それによって導波路構造を形成するだけでグレーティングの振幅をはじめて変調できるようにしている。具体的には、グレーティングの振幅をSinc関数（変位は任意）で変調することによって、後述のように、フィルタの透過特性を矩形に、かつそのサイドローブを抑制し消光比を改善することを実現している。
【００３０】
ここで、グレーティング１６の全長Ｌの一例として１０００μｍを採用している。この構造でのＧＡＣＣ型波長フィルタの全長Ｌに対する結合係数ｋの分布を図５に示す。図５に示すようにSinc関数は、正負の値を取りうるものなので、その負に相当する位置でグレーティング１６の周期Λを適切に変調した。
【００３１】
グレーティングの結合係数をSinc関数で変調すると、Sinc関数のフーリエ変換が矩形関数になることに起因して、そのフィルタの透過特性がより矩形となる。これにより、入力される変調光信号が歪むことなく出力されることが可能になり、伝送特性が向上する。
【００３２】
図６に第３の実施形態のＧＡＣＣ型波長フィルタの透過特性を示す。図６では、ＧＡＣＣ型波長フィルタのグレーティング振幅ＤｇをSinc関数分布で変調させて作製したときの透過特性を実線で示し、同時に比較のため、そのレーティング振幅Ｄｇを変調させないで均一分布で作製したときの透過特性を破線で示している。図６から明らかなように、グレーティング振幅ＤｇをSinc関数分布で変調させて作製した本実施形態の場合には、フィルタの透過特性がより矩形に近づき、かつそのサイドローブが抑制されて消光比を改善することができる。
【００３３】
本第３の実施形態では、ＧＡＣＣ型波長フィルタの導波路構造を図４に示すようなハイメサ構造として作製したが、ハイメサ構造以外の構造、例えば図２や図３に示すようなフィルタの側壁にグレーティングが形成されたリッジ型構造で作製してもよい。
【００３４】
［第４の実施形態］
図７は本発明の第４の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタの透過特性を示す。第４の実施形態では、図４で示した上述の第３の実施形態と同様に、ＧＡＣＣ型波長フィルタをハイメサ構造で作製し、グレーティングの振幅Ｄｇを正弦関数（変数が０〜π）の２乗で変調している。
【００３５】
第４の実施形態では、グレーティングの振幅Ｄｇの正弦関数の２乗分布の変調により、グレーティングの結合係数ｋはフィルタの中央部で最大、かつ周辺部において中央から遠ざかるにしたがって小さくなるように変調される。そのときのＧＡＣＣ型波長フィルタの全長Ｌに対する結合係数ｋの分布を図８に示す。このとき、グレーティングの全長Ｌは１０００μｍである。図８において実線はグレーティング振幅Ｄｇを正弦関数の２乗分布で変調させて作製したときのグレーティングの結合係数ｋを示し、破線はグレーティング振幅Ｄｇを均一分布で作製したときのグレーティングの結合係数ｋを示す。
【００３６】
図７では、第４の実施形態によるＧＡＣＣ型波長フィルタのグレーティング振幅Ｄｇを正弦関数の２乗分布で変調させて作製したときの透過特性を実線で示し、同時に比較のため、そのグレーティング振幅Ｄｇを変調させないで均一分布で作製したときの透過特性を破線で示している。図７から明らかなように、グレーティング振幅Ｄｇが均一分布の場合では１０ｄＢ程度のサイドローブ消光比であるが、第４の実施形態においては、グレーティングの結合を正弦関数的な分布にすることによって、波長多重光伝送に用いられる波長フィルタに必要な２０ｄＢ以上のサイドローブ消光比が得られる。
【００３７】
本第４の実施形態では、ＧＡＣＣ型波長フィルタの導波路構造を図４に示すようなハイメサ構造として作製したが、ハイメサ構造以外の構造、例えば図２や図３に示すようなフィルタの側壁にグレーティングが形成されたリッジ型構造で作製してもよい。
【００３８】
以上説明したように、第４の実施形態では、グレーティングの振幅Ｄｇをフィルタの中央部で最大にし、かつ周辺部において中央から遠ざかるにしたがって小さくなるように変調しているので、グレーティングの結合係数ｋを前述の図８のように正弦関数の２乗（Sin２）分布変調することで、問題となる透過特性のサイドローブをさらに抑圧し、フィルタの消光比をさらに改善させることが可能となる。これは、ファイバーブラックグレーティング等で用いられるアポダイゼーション技術をＧＡＣＣ型波長フィルタで実現したことになる。この消光比の改善が可能な変調関数として、中央部を最大とするガウス関数、Sinc関数の２乗、三角形関数、ハミング窓関数、ハニング窓関数、変数が−π〜πのSinc関数、あるいは変数が０〜πの正弦関数やその２乗等、数多くの公知の関数を用いることができる。
【００３９】
［第５の実施形態］
図９は本発明の第５の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタを用いた波長可変フィルタの構造を概念的に示す上面図である。
【００４０】
第５の実施形態で用いたＧＡＣＣ型波長フィルタ（図９で符号９１で示す）は、図１に示した第１の実施形態の導波路構造と、また図４に示した第３及び第４の実施形態の導波路構造と、同一のハイメサ構造で作製されており、１１のｎ−ＩｎＰ基板上に、１１のｎ−ＩｎＰ下部クラッド層（下部光導波層）、１２の１．１Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層（下部光導波層）、１３のｎ−ＩｎＰ中間層、１４の１．４Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層（上部光導波層）、１５のｐ−ＩｎＰ上部クラッド層を予めＭＯＣＶＤ法により順次成長させた。つぎに、フォトリソグラフィとドライエッチングとにより、図４に示すような形状で、ＧＡＣＣ型波長フィルタ、入力導波路、および出力導波路を含むハイメサ光導波路構造を一括形成した。ＧＡＣＣ型波長フィルタ部分の全長Ｌは２０００μｍであり、グレーティングの振幅Ｄｇは第４の実施形態と同様に正弦関数（変数が０〜π）の２乗で変調した。
【００４１】
さらに、図９に示すように、第５の実施形態の波長可変フィルタ９０を構成するＧＡＣＣ型波長フィルタ９１には、屈折率制御用電極９２が備えられており、屈折率制御用電極９２介して入力した電流が配線電線９３を介してＧＡＣＣ型波長フィルタ９１の上部導波路（上部光導波層の１．４Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層）１４に入力されるようになっている。この構成は、屈折率制御用電極９２を介して入力する電流値を変化させて、ＧＡＣＣ型波長フィルタ９１の上部導波路１４の屈折率を変化させることにより、このＧＡＣＣ型波長フィルタ９１を通過する光の透過ピーク波長を変化させるためである。
【００４２】
入力導波路９４からＧＡＣＣ型波長フィルタ９１内の下部導波路（下部光導波層の１．１Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層）１２に入射した光は、ＧＡＣＣ型波長フィルタ９１内でグレーティング１６による透過波長のみ、上部導波路１４に結合され、さらに上部導波路１４を伝搬して出力導波路９７を介して選択光として出力される。それ以外の波長の光は下部導波路１２をそのまま伝搬し、導波路分岐部９６で出力導波路９８に分岐されて、非選択光として出力される。
【００４３】
図１０に、上部導波路１４への電流注入により上部１．４Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層の屈折率を０．１％変化させたときの、本第５の実施形態における波長可変フィルタ透過特性を実線で示す。また、上部導波路１４への電流注入を行なわず、上部１．４Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層の屈折率が変化していないときの本第５の実施形態における波長可変フィルタ透過特性を破線で示す。
【００４４】
図１０に示すように、透過ピーク波長が屈折率変化により短波側に約３８ｎｍシフトしている。したがって、選択光（図９を参照）の波長が変化する波長可変フィルタが第５の実施形態の構成により実現できることがわかる。
【００４５】
本実施形態では、ＩｎＰ系の化合物半導体を用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＧａＡｓ系導波路、Ｓｉ／ＳｉＯ２系のシリコン細線導波路、あるいはポリイミドなどで構成される導波路などでも同様に実現できる。
【００４６】
本第５の実施形態では電流注入による屈折率変化を用いたが、これに代わって、電圧や熱や圧力による屈折率変化を用いても、波長可変動作を得ることができるのは明らかである。
【００４７】
以上説明したように、第５の実施形態では、フィルタの導波路の屈折率を熱光学効果、電流注入、あるいは電界印加により変化させているので、選択光の波長を任意に変化させることができる波長可変フィルタが得られる。
【００４８】
［第６の実施形態］
図１１は本発明の第６の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタを用いた波長可変フィルタの構造を概念的に示す斜視図である。本実施形態では、Ｓｉ基板１１１上に、下部クラッド層のＳｉＯ２１１２、下部導波路の導波層の材料としてのＳｉＮ（正確にはＳｉ３Ｎ４だが、完全にストイキオメトリーが成り立つとは限らないので、ＳｉＮと表記する。屈折率が約１．９）１１３、中間層のＳｉＯ２（屈折率が約１．４）１１４、上部導波路の導波層の材料としての有機材料のベンゾシクロブテン（Benzocyclobutene：ＢＣＢ、屈折率が約１．５）１１５、上部クラッド層のＳｉＯ２１１６を順次積層し、フィルタ上部の隆起部分の両側壁だけにグレーティング１１７が形成されたリッジ（ridge:隆起）型構造に作製して、ＧＡＣＣ型波長可変フィルタを実現している。
【００４９】
上部導波路１１５、および下部導波路１１３の各層の厚さ、リッジの高さおよび幅は、各導波路１１５，１１３を伝搬する光がシングルモードで伝搬するように設計・作製している。また、グレーティング１１７の振幅Ｄｇを１００ｎｍ、導波路間隔Ｓを１．０μｍとして作製したが、この数値は、このフィルタの透過特性を決める重要なパラメータであり、透過特性によって決定される。
【００５０】
さらに、下部導波路のＳｉＮ１１３は、正の屈折率温度係数をもち、上部導波路のＢＣＢ２２５は、負の屈折率温度係数をもつ材料であることは一般的に知られている。すなわち、上部導波路１１５と下部導波路１１３では、熱による屈折率変化の方向がそれぞれ異なる。したがって、両導波路１１５，１１３に熱を加えると、上部導波路１１５の等価屈折率は減少し、下部導波路１１３の等価屈折率は増加する。つまり、両導波路１１５，１１３間の等価屈折率差は、同じ材料を両導波路のコア層に用いた場合に比べて、増大することになり、これは波長可変量を増大させることを意味する。
【００５１】
第６の実施形態では、負の屈折率温度係数をもつ材料としてＢＣＢを用いたが、ポリイミドやＴｉＯ２等も負の屈折率温度係数をもつ材料として知られている。また、正の屈折率温度係数をもつ材料として、ＳｉＯ２、Ｇｅ添加ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５−ＳｉＯ２等が挙げられる。従って、これらの材料も本実施形態に適用できる。
【００５２】
熱を導波路１１５，１１３に加える手段として、ヒータ（図示しない）を上部導波路１１５の直上、および下部導波路１１３の直下にそれぞれ形成したが、上部導波路１１５の直上のみ、あるいは下部導波路１１３の直下のみにヒータを形成する構成でも良い。
【００５３】
本実施形態により、通信で使う波長１．３μｍ、１．５５μｍ帯において、その帯域を網羅できる広い波長可変域を有する高性能波長可変フィルタを廉価に提供することが可能になる。
【００５４】
以上説明したように、第６の実施形態では、フィルタ導波路の一方のコア層を正の屈折率温度係数をもつ材料とし、他方の導波路のコア層を負の屈折率温度係数をもつ材料としているので、熱光学効果による屈折率変化の方向を導波路間で異ならせ、フィルタの波長変化量を増大せしめることができる。
【００５５】
［他の実施形態］
上記では、本発明の好適な実施形態を例示して説明したが、本発明の実施形態は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。例えば、本発明における導波路の数は２個に限定されず、３以上の任意の複数個の導波路を有する波長フィルタにも同様に適用されることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の波長フィルタは、波長多重大容量通信を支える重要な光部品であり、従来の波長フィルタと比較して、高消光比、小型で廉価、高性能な波長フィルタとして利用でき、光通信の発展に大いに寄与できると期待される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタのＧＡＣＣ構造を概念的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタのＧＡＣＣ構造の変形例を概念的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタの構造を概念的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタの構造を概念的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における波長フィルタの結合係数分布を示す特性図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における波長フィルタの透過スペクトルの透過率を示す特性図である。
【図７】本発明の第４の実施形態における波長フィルタの透過スペクトルの透過率を示す特性図である。
【図８】本発明の第４の実施形態における波長フィルタの結合係数分布を示す特性図である。
【図９】本発明の第５の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタを用いた波長可変フィルタの構造を概念的に示す上面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態における波長可変フィルタの透過スペクトルの透過率を示す特性図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態におけるＧＡＣＣ型波長フィルタのＧＡＣＣ構造を概念的に示す斜視図である。
【図１２】従来技術であるＧＡＣＣ型波長フィルタのＧＡＣＣ構造を概念的に示す斜視図、および一部拡大図である。
【符号の説明】
【００５８】
Λ    周期
Ｓ    導波路間隔
Ｄｇ  グレーティング振幅
１０  ＧＡＣＣ型波長フィルタの構成部分
１１  ｎ−ＩｎＰ基板及びｎ−ＩｎＰ下部クラッド層
１２  下部光導波層（１．１Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層からなる）
１３  ｎ−ＩｎＰ中間層
１４  上部光導波層（１．４Ｑ組成ＩｎＧａＡｓＰコア層からなる）
１５  ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層
１６  グレーティング（回折格子）
２０  ＧＡＣＣ型波長フィルタの構成部分
２１  ＩｎＰ基板
２２  １．４Ｑ光導波層
２４  一方のリッジ部分の第１の光導波路
２５  他方のリッジ部分の第２の光導波路  
２６  グレーティング
９０  波長可変フィルタ
９１  ＧＡＣＣ型波長フィルタ
９２  屈折率制御用電極
９３  配線電線
９４、９５  入力導波路
９６  導波路分岐部
９７，９８  出力導波路
１１１  Ｓｉ基板
１１２  ＳｉＯ２下部クラッド層
１１３  ＳｉＮ下部導波路の導波層
１１４  ＳｉＯ２中間層
１１５  ＢＣＢ上部導波路の導波層
１１６  ＳｉＯ２上部クラッド層
１１７  グレーティング  
１２１  上部光導波層（上部導波路）
１２２  下部光導波層（下部導波路）
１２３  グレーティングの凹部
【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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