(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響光学効果を利用したモード変換に基づいて光信号の選択を行う選択波長可変の光フィルタ構造を備えた複数の領域が、モード分岐器を介してそれぞれ接続された音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域のうちの少なくとも１つの領域は、光信号の選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が光導波路に沿って伝搬することにより、該光導波路内を通る光信号のうちの前記弾性表面波の周波数に対応した光信号をモード変換するモード結合部として機能し、
前記複数の領域のうちの少なくとも１つの領域は、前記光信号の選択波長に対応した周波数を有し、かつ、前記モード結合部を伝搬する弾性表面波の強度よりも小さな強度を有する弾性表面波が光導波路に沿って伝搬することにより、該光導波路内を通る前記モード結合部でモード変換された選択光信号の中心波長近傍の一部の光成分のみを前記弾性表面波の強度に応じて再度モード変換する波長特性平坦化部として機能し、
該波長特性平坦化部の出力側に接続された前記モード分岐器が、前記波長特性平坦化部でモード変換された光成分を除いた前記選択光信号を分岐して出力することにより、前記選択光信号の中心波長近傍における波長特性の平坦化が行われることを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部および前記波長特性平坦化部は、それぞれ、電気信号の印加によって前記弾性表面波を発生する電極と、該電極からの弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、該ガイドを伝搬する弾性表面波を吸収して終端する吸収体と、を有することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部は、電気信号の印加によって前記弾性表面波を発生する電極と、該電極からの弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、該ガイドを伝搬する弾性表面波を減衰させた後に前記波長特性平坦化部に伝える吸収体と、を有し、
前記波長特性平坦化部は、前記モード結合部の吸収体から伝えられる減衰された弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、該ガイドを伝搬する弾性表面波を吸収して終端する吸収体と、を有することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【請求項４】
請求項１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部は、前記光信号の選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が、前記周波数に対応した光信号をモード変換することが可能な所定の干渉長に亘り光導波路に沿って伝搬し、
前記波長特性平坦化部は、前記光信号の選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が、前記所定の干渉長とは異なる干渉長に亘り光導波路に沿って伝搬することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響光学効果を利用したモード変換に基づいて光信号の選択を行う選択波長可変の音響光学チューナブルフィルタに関し、特に、フィルタ特性の平坦化を図った音響光学チューナブルフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、波長多重（ＷＤＭ）光通信においては、光伝送路等を伝搬するＷＤＭ信号光に対し所要の波長の光信号を分岐または挿入するために、光分岐挿入装置が利用される。この光分岐挿入装置としては、例えば、アレイ型導波路格子（Arrayed Waveguide Grating；以下ＡＷＧとする）を利用したものや、音響光学チューナブルフィルタ（Acousto-Optic Tunable Filter；以下ＡＯＴＦとする）を利用したものなどが知られている。
【０００３】
従来のＡＷＧを用いた光分岐挿入装置は、基本的に、分岐または挿入する光信号の波長を自由に選択できない波長固定型の構成になるため、固定的なネットワークのみに適用可能であって、光回線の増設や変更などが頻繁に行われるようなネットワークへの適用は難しい。そこで、ＡＷＧと光スイッチを組み合わせることで波長を選択可能にした光分岐挿入装置も提案されている。しかしながら、このようなＡＷＧと光スイッチを組み合わせた光分岐挿入装置は、構成が複雑になり高価なものになってしまうという欠点がある。
【０００４】
一方、従来のＡＯＴＦを用いた光分岐挿入装置は、その構成が単純であって安価なものになる。このＡＯＴＦは、例えば１７０ＭＨｚ帯の電気信号の印加を基に１．５μｍ帯の光信号を選択することができ、しかも、一度に複数の周波数の電気信号を印加することで、複数の波長の光信号を同時に選択できるという利点がある。
【０００５】
しかし、従来のＡＯＴＦを用いた光分岐挿入装置には、ＡＯＴＦのフィルタ特性に起因する問題点がある。すなわち、例えば図１７（Ａ）に示すようなＡＯＴＦを用いた光分岐装置により入力光から所要の波長の光信号を選択して分岐する場合を考えると、一般的なＡＯＴＦは、図１７（Ｂ）に示すように、選択する光信号の波長に一致した波長（以下、選択中心波長とする）の近傍において、波長に対する分岐特性（分岐光の透過率）が急峻に変化するフィルタ特性を持つ。これに対して、ＡＯＴＦへの入力光に含まれる各波長の光信号は、図１７（Ｃ）に示すように、そのスペクトラムが変調の影響等により中心波長から僅かに広がっている。このため、ＡＯＴＦによって分岐される光信号のスペクトラムは、図１７（Ｄ）に示すように、中心波長に対して短波長側および長波長側で光パワーが低下してしまうことになる。このような特性を持つ光分岐装置を使用して構成した光通信システムでは、回線エラーの増加等を招く可能性があり問題となる。
【０００６】
上記のようなＡＯＴＦのフィルタ特性に起因する問題に対しては、例えば、Janet L. Jackel et al., "A Passband-Flattened Acousto-Optic Filter", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS., VOL.7 NO.3, pp318-320 1995.などの文献において、ＡＯＴＦのフィルタ特性を平坦化する技術が提案されている。この文献に記載された技術は、方向性結合型のＡＯＴＦについて、フィルタ特性の平坦化を可能にする弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下、ＳＡＷとする）の強度関数を、半周期のｓｉｎ波を２つ組み合わせることによる近似に基づいて予測し、その強度関数に従うＳＡＷの駆動方式を提案したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術においては、平坦化される波長帯域の幅が比較的広いという欠点がある。具体的には、０．５ｄＢ以下の変動量に平坦化される帯域幅が１ｎｍ程度になると報告されている。近年のＷＤＭ光通信においては、例えば０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）や０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）等の波長間隔で光信号を波長多重して伝送するための技術開発が進められており、このような狭い波長間隔のＷＤＭ信号光について、上記のような広い帯域幅を有する従来のＡＯＴＦを適用して光分岐挿入装置などを構成することは困難である。
【０００８】
また、従来のＡＯＴＦでは、フィルタ特性の平坦化を可能にする強度関数に従ったＳＡＷを実現するために、１つの電極から発生するＳＡＷを光導波路に沿って長い距離に亘り伝搬させなければならず、ＡＯＴＦの全長が長くなってしまうという欠点もある。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、選択中心波長の近傍における波長特性が平坦であって、その帯域幅が十分に狭いフィルタ特性を実現した音響光学チューナブルフィルタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のＡＯＴＦは、音響光学効果を利用したモード変換に基づいて光信号の選択を行う選択波長可変の光フィルタ構造を備えた複数の領域が、モード分岐器を介してそれぞれ接続されたものであって、それら複数の領域のうちの少なくとも１つの領域は、光信号の選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が光導波路に沿って伝搬することにより、該光導波路内を通る光信号のうちの前記弾性表面波の周波数に対応した光信号をモード変換するモード結合部として機能し、また、他の少なくとも１つの領域は、前記光信号の選択波長に対応した周波数を有し、かつ、前記モード結合部を伝搬する弾性表面波の強度よりも小さな強度を有する弾性表面波が光導波路に沿って伝搬することにより、該光導波路内を通る前記モード結合部でモード変換された選択光信号の中心波長近傍の一部の光成分のみを前記弾性表面波の強度に応じて再度モード変換する波長特性平坦化部として機能する。そして、波長特性平坦化部の出力側に接続されたモード分岐器が、波長特性平坦化部でモード変換された光成分を除いた選択光信号を分岐して出力することにより、選択光信号の中心波長近傍における波長特性の平坦化が行われるようにしたものである。
【００１０】
かかる構成のＡＯＴＦでは、入力された光信号がモード結合部に送られることにより、選択波長に対応した光信号がＴＥモードからＴＭモード（またはＴＭモードからＴＥモード）に変換され、そのモード結合部の出力光が後段のモード分岐器を通過することで、モード変換された光信号が分岐されて、選択光信号として波長特性平坦化部に送られる。波長特性平坦化部では、モード結合部で与えられる弾性表面波よりも強度の小さい弾性表面波を作用させることにより、選択光信号の中心波長近傍における一部の光成分のみがＴＭモードからＴＥモード（またはＴＥモードからＴＭモード）に再度変換され、その波長特性平坦化部の出力光が後段のモード分岐器を通過することで、波長特性平坦化部における２回目のモード変換を受けなかった光成分が分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された選択光信号が出力されるようになる。
【００１２】
また、上記ＡＯＴＦの具体的な構成として、モード結合部および波長特性平坦化部は、それぞれ、電気信号の印加によって弾性表面波を発生する電極と、その電極からの弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、そのガイドを伝搬する弾性表面波を吸収して終端する吸収体と、を有するようにしてもよい。このような構成では、モード結合部および波長特性平坦化部の各電極において、周波数が同一で強度が異なる弾性表面波がそれぞれ発生し、各々の弾性表面波がガイドを通って吸収体まで伝搬されるようになる。
【００１３】
あるいは、モード結合部は、電気信号の印加によって弾性表面波を発生する電極と、その電極からの弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、そのガイドを伝搬する弾性表面波を減衰させた後に波長特性平坦化部に伝える吸収体と、を有し、波長特性平坦化部は、モード結合部の吸収体から伝えられる減衰された弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、そのガイドを伝搬する弾性表面波を吸収して終端する吸収体と、を有するようにしもてよい。かかる構成では、モード結合部の電極で発生した弾性表面波がガイドを通って吸収体まで伝搬した後、その吸収体を通過して所要の強度まで減衰された弾性表面波が波長特性平坦化部のガイドを通って吸収体まで伝搬されるようになる。このような構成によれば、弾性表面波を発生させるための電極を波長特性平坦化部に設ける必要がなくなり、構成の簡略化を図ることが可能になる。
【００１４】
また、前述したＡＯＴＦの他の態様とし、モード結合部は、光信号の選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が、その周波数に対応した光信号をモード変換することが可能な所定の干渉長に亘り光導波路に沿って伝搬し、また、波長特性平坦化部は、光信号の選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が、前記所定の干渉長とは異なる干渉長に亘り光導波路に沿って伝搬するようにしてもよい。
【００１５】
このような構成のＡＯＴＦでは、波長特性平坦化部における光信号と弾性表面波の干渉長が、選択する光信号のすべての成分をモード変換することが可能な最適な干渉長からずらして設定されることにより、選択光信号の中心波長近傍の平坦化が行われるようになる。これにより、モード結合部および波長特性平坦化部について同様の弾性表面波を与えることが可能になるため、各部での弾性表面波の調整が殆ど不要になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明にかかる音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）の第１の基本構成を示す平面図である。また、図２は、図１のＡＯＴＦの各点での波長に対する光パワーおよび偏光モードを例示した図である。
【００１７】
図１において、第１の基本構成のＡＯＴＦは、例えば、基板Ｓ上に形成した光導波路１上に、音響光学効果を利用した選択波長可変の光フィルタ構造をそれぞれ有するモード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂを光の伝搬方向に沿って順に配置すると共に、そのモード結合部Ａと波長特性平坦化部Ｂの間にモード分岐器２Ａを挿入し、かつ、波長特性平坦化部Ｂの後段にモード分岐器２Ｂを挿入したものである。
【００１８】
光導波路１は、その両端に入力ポート１INおよび出力ポート１OUTを有する。この光導波路１には、ＴＥモードまたはＴＭモードの光信号が入力ポート１INに入力され、モード分岐器２Ｂから出力される選択光が出力ポート１OUTから出力される。ここでは、例えば図２（Ａ）に示すように、波長λ1，λ2，λ3の各光信号を含んだＴＥモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力されるものとする。
【００１９】
なお、光導波路１への入力光は上記に限定されるものではなく、偏光モードの揃えられた任意の波長数の光信号を入力光とすることが可能である。また、入力ポート１INとモード結合部Ａの間に、図示しないがモード分岐器を挿入するようにすれば、入力光の偏光状態には依存しないＡＯＴＦとすることも可能である。モード結合部Ａは、選択する光信号の中心波長（選択中心波長）に対応した周波数を持つ弾性表面波（ＳＡＷ）が、基板Ｓ上を光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまで伝搬することによって、そのＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみをモード変換する。ＳＡＷ吸収体３Ａは、ここでは、伝搬してきたＳＡＷをほぼ完全に吸収して実質的に後段には伝えない特性を持つものとする。なお、モード結合部Ａの具体的な構成については後述する。
【００２０】
波長特性平坦化部Ｂは、選択中心波長に対応した周波数を持つＳＡＷであって、その強度がモード結合部Ａで与えられるＳＡＷの強度に比べて十分に小さいＳＡＷが、基板Ｓ上を光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬することによって、そのＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号の一部をＳＡＷの強度に応じてモード変換する。なお、図１にはＳＡＷの強度が矢印線の太さに応じて表してある。ＳＡＷ吸収体３Ｂは、伝搬してきたＳＡＷをほぼ完全に吸収する。このような波長特性平坦化部Ｂの具体的な構成についても後述する。
【００２１】
モード分岐器２Ａは、モード結合部Ａを通過した光信号のうちから、ここではＴＭモードの成分のみを分岐して波長特性平坦化部Ｂに送る。また、モード分岐器２Ｂは、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号のうちから、ここではＴＭモードの成分のみを分岐して出力ポート１OUTに送る。各モード分岐器２Ａ，２Ｂとしては、例えば偏光ビームスプリッター（Polarization Beam Splitter；以下、ＰＢＳとする）等を使用することが可能である。
【００２２】
図３は、モード分岐器２Ａ，２Ｂとして使用可能な一般的なＰＢＳの一例を模式的に示す平面図である。
図３のＰＢＳは、例えば、２つの入力ポート２１，２２および２つの出力ポート２３，２４を有し、図３（Ａ）には、ＴＥモードおよびＴＭモードの光信号が一方の入力ポート２１に入力されたときの出力状態が示してあり、図３（Ｂ）には、各モードの光信号が他方の入力ポート２２に入力されたときの出力状態が示してある。このＰＢＳでは、いずれかの入力ポートに入力されたＴＥモードの光信号は、入力ポートとは異なる側（クロス側）に位置する出力ポートから出力され、ＴＭモードの光信号は、入力ポートと同じ側（バー側）に位置する出力ポートから出力される。したがって、前述の図１に示したように入力光からＴＭモードのみを選択して出力するモード分岐器として、図３のＰＢＳを使用する場合には、入力ポート２１と出力ポート２３（または入力ポート２２と出力ポート２４）を光導波路１にそれぞれ接続すればよい。一方、入力光からＴＥモードのみを選択して出力するモード分岐器としてＰＢＳを使用する場合には、入力ポート２１と出力ポート２４（または入力ポート２２と出力ポート２３）を光導波路１にそれぞれ接続すればよい。なお、ここでは、ＴＭモードを選択出力するモード分岐器とＴＥモードを選択出力するモード分岐器と区別して表記するために、図３の右側に示すような略記号を使用することにする。
【００２３】
上記のような第１の基本構成を有するＡＯＴＦでは、図２（Ａ）に示すように、波長λ1〜λ3の光信号を含んだＴＥモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力されると、そのＷＤＭ信号光は光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに送られる。モード結合部Ａでは、例えば、選択中心波長として波長λ1が設定されている場合、その波長λ1に対応させて予め設定された周波数ｆ1のＳＡＷが生成され、基板Ｓ上を光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまで伝搬されて、この周波数ｆ1のＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路１内を伝搬するＷＤＭ信号光のうちの波長λ1の光信号のみがＴＥモードからＴＭモードに変換される。このモード結合部Ａにおいて生成されるＳＡＷは、波長λ1の光信号（上述の図１７（Ｃ）に示したように波長λ1を中心にした僅かな広がりを持っている）のすべての成分をモード変換するのに十分な強度を持つように設定されている。その結果、モード結合部Ａの出力端部（図１のＰ１点）に達したＷＤＭ信号光は、図２（Ｂ）に示すように、波長λ1の光信号のみがＴＭモードに変換され、波長λ2，λ3の各光信号がＴＥモードのままとなる。
【００２４】
そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光は、モード分岐器２Ａに入力され、ＴＭモードの光信号、すなわち、ここでは波長λ1の光信号のみが分岐されて波長特性平坦化部Ｂに送られる。波長特性平坦化部Ｂでは、モード結合部Ａで与えられていたＳＡＷに比べて強度が十分に小さくなるように設定された周波数ｆ1のＳＡＷが生成され、基板Ｓ上を光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬されて、この微弱な周波数ｆ1のＳＡＷによる音響光学効果によって、光導波路１内を伝搬する波長λ1の光信号の一部がＴＭモードからＴＥモードに変換される。波長特性平坦化部Ｂでモード変換を受ける光の割合は、ＳＡＷの周波数ｆ1に対応した中心波長λ1で最も大きくなり、中心波長λ1から外れるほど小さくなる。その結果、波長特性平坦化部Ｂの出力端部（図１のＰ２点）に達した光信号は、図２（Ｃ）に示すように、中心波長λ1近傍の一部の成分がＴＥモードに変換され、他の成分がＴＭモードのままとなる。なお、図ではＴＥモードに相当する成分を概念的に斜線部分で示してある。
【００２５】
そして、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号は、モード分岐器２Ｂに入力され、ＴＭモードの光成分のみが分岐されて出力ポート１OUTに送られる。したがって、出力ポート１OUTから出力される波長λ1の光信号は、図２（Ｄ）に示すように、中心波長λ1近傍のＴＥモード成分が取り除かれて光パワーが平坦化されたものとなる。
【００２６】
このように、第１の基本構成を有するＡＯＴＦでは、前段のモード結合部Ａで選択した波長λ1の光信号に対し、後段の波長特性平坦化部Ｂにおいて周波数ｆ1の微弱な強度のＳＡＷを作用させることにより、中心波長λ1近傍における光パワーの波長特性を平坦化することが可能になる。また、このような構成のＡＯＴＦでは、平坦化される波長帯域の幅を１ｎｍよりも狭くすることができ、具体的には、例えば０．５ｎｍ以下に狭帯域化することも可能である。さらに、一般的な構成のＡＯＴＦに対して、異種類の光学的素子を新たに追加することなく、同様の音響光学効果を利用してフィルタ特性の平坦化を実現しているため、その製造も容易である。加えて、ＡＯＴＦに与えるＳＡＷの関数的な近似によりフィルタ特性の平坦化を図る従来の方式に比べて、ＳＡＷを光導波路に沿って伝搬させる距離を短くすることができるため、小型のＡＯＴＦを提供することが可能になる。このようなＡＯＴＦは、例えば、ＷＤＭ光通信における波長分岐素子、波長選択素子、波長リジェクト素子および光分岐挿入素子等として有効であり、これらを利用して光通信システムを構築すれば、回線エラーの発生率を改善させる効果が期待できる。
【００２７】
次に、上記のような第１の基本構成を有するＡＯＴＦの具体的な実施形態について説明する。
図４は、本発明の実施形態１−１にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
図４において、実施形態１−１のＡＯＴＦは、薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対して本発明の第１の基本構成を適用したものである。具体的には、基板Ｓ上に形成した光導波路１上に、櫛形電極（Interdigital Transducer：以下、ＩＤＴとする）４Ａ、ＳＡＷガイド５ＡおよびＳＡＷ吸収体３Ａがモード結合部Ａとしてそれぞれ配置され、また、ＩＤＴ４Ｂ、ＳＡＷガイド５ＢおよびＳＡＷ吸収体３Ｂが波長特性平坦化部Ｂとしてそれぞれ配置される。さらに、ＳＡＷ吸収体３ＡとＩＤＴ４Ｂの間に位置する光導波路１には、モード分岐器２Ａが挿入され、ＳＡＷ吸収体３Ｂの後段に位置する光導波路１には、モード分岐器２Ｂが挿入される。
【００２８】
各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂは、図示しないＲＦ信号生成回路で生成された所要の周波数のＲＦ信号が印加され、そのＲＦ信号に対応した周波数のＳＡＷをそれぞれ発生する。ＩＤＴ４Ａに印加されるＲＦ信号は、周波数が選択中心波長に対応し、振幅が選択中心波長の光信号のすべてをモード変換可能なＳＡＷの強度に対応するように設定される。ＩＤＴ４Ｂに印加されるＲＦ信号は、周波数が選択中心波長に対応し、振幅がＩＤＴ４Ａに印加されるＲＦ信号の振幅に比べて十分に小さくなるように設定される。なお、選択中心波長を複数設定する場合には、各々の波長に対応した複数の周波数のＲＦ信号を各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂに同時に印加することが可能である。
【００２９】
各ＳＡＷガイド５Ａ，５Ｂは、基板Ｓ表面の所要の領域にそれぞれ形成した薄膜であって、各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂで発生した各々のＳＡＷを光導波路１に沿って各ＳＡＷ吸収体３Ａ，３Ｂまで伝搬させるためのものである。各ＳＡＷ吸収体３Ａ，３Ｂは、各ＳＡＷガイド５Ａ，５ＢのＩＤＴ４Ａ，４Ｂとは反対側に位置する端部に設けられ、各々のＳＡＷガイド５Ａ，５Ｂを伝搬してきたＳＡＷをほぼ完全に吸収して終端するものである。
【００３０】
ここでは、モード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂについて、例えば、各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂを入力ポート１IN側にそれぞれ配置し、各々のＩＤＴ４Ａ，４Ｂから各ＳＡＷ吸収体３Ａ，３Ｂに向けて光導波路１に沿うように各ＳＡＷガイド５Ａ，５Ｂをそれぞれ設けて、光導波路１内の光の伝搬方向に対して各ＳＡＷが同じ方向に伝搬するような構成としている。なお、本発明は上記の構成に限らず、例えば、モード結合部Ａまたは波長特性平坦化部Ｂに与えるＳＡＷが光の伝搬方向に対して逆方向に伝搬するように、ＩＤＴとＳＡＷ吸収体の配置を入れ替えるようにしてもよい。この場合、光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向がモード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂで互いに異なるときには、いわゆるドップラー効果による周波数シフトの影響を考慮する必要がある。すなわち、このようなときには、ドップラー効果による周波数シフトの方向が各部Ａ，Ｂで逆方向になるため、各々の周波数シフトの差分が補正されるように各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂに印加するＲＦ信号の周波数を調整して、各部Ａ，Ｂでモード変換を受ける光信号の周波数（波長）を一致させる必要がある。
【００３１】
上記のような構成のＡＯＴＦでは、入力ポート１INに入力されたＴＥモード（またはＴＭモード）のＷＤＭ信号光が光導波路１を伝搬して、ＩＤＴ４ＡおよびＳＡＷガイド５Ａが位置するモード結合部Ａに導かれる。
モード結合部Ａでは、ＩＤＴ４Ａによって誘起されたＳＡＷがＳＡＷガイド５Ａに沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまで伝搬し、光導波路１内を伝搬するＷＤＭ信号光に対して図４の下段に示すようなほぼ一定の強度で干渉することで、ＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみがＴＥモードからＴＭモードに（またはＴＭモードからＴＥモードに）変換される。そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光はモード分岐器２Ａに送られ、モード結合部Ａでモード変換を受けた波長の光信号のみが分岐されて、ＩＤＴ４ＢおよびＳＡＷガイド５Ｂが位置する波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００３２】
波長特性平坦化部Ｂでは、ＩＤＴ４Ｂによって誘起されたＳＡＷがＳＡＷガイド５Ｂに沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬し、光導波路１内を伝搬する光信号に対して図４の下段に示すようなほぼ一定の微弱な強度で干渉することで、その光信号の中心波長近傍の一部の成分がＴＭモードからＴＥモードに（またはＴＥモードからＴＭモードに）変換される。そして、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号はモード分岐器２Ｂに送られ、２回目のモード変換を受けなかったＴＭモード（またはＴＥモード）の光成分のみが分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTに出力される。
【００３３】
このように実施形態１−１によれば、選択中心波長に対して平坦化された狭帯域のフィルタ特性を有し、製造が容易であって小型化を図ることも可能な薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを実現することができる。
なお、上記の実施形態１−１では、各ＳＡＷガイド５Ａ，５Ｂの長手方向が光導波路１の軸方向にほぼ一致するような配置としたが、例えば図５に示すように、各ＳＡＷガイド５Ａ，５Ｂの長手方向が光導波路１の軸方向に対して所要量だけ傾くように設定し、ＳＡＷの伝搬軸と光軸とが斜角に交差するような配置としてもよい。このような配置を採用することによって、光が感じる弾性表面波の強度について長手方向に重み付けが行われるようになり、ＡＯＴＦのフィルタ特性についてサイドローブレベルの抑圧を図ることが可能になる。
【００３４】
次に、第１の基本構成を有するＡＯＴＦの他の実施形態について説明する。
図６は、本発明の実施形態１−２にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
図６において、実施形態１−２のＡＯＴＦは、いわゆる方向性結合型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対して本発明の第１の基本構成を適用したものである。具体的には、基板Ｓ上に形成した光導波路１に沿って、ＩＤＴ４ＡおよびＳＡＷ吸収体３Ａがモード結合部Ａとして配置され、また、ＩＤＴ４ＢおよびＳＡＷ吸収体３Ｂが波長特性平坦化部Ｂとして配置され、さらに、各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂで発生し各ＳＡＷ吸収体３Ａ，３Ｂに向けて伝搬する各々のＳＡＷが、光導波路１内を伝搬する光信号に対して図６の下段に示すような強度変化に従って干渉（方向性結合）するように、所要の形状のＳＡＷガイド５が所定の位置にそれぞれ設けられる。また、ＳＡＷ吸収体３ＡとＩＤＴ４Ｂの間に位置する光導波路１には、モード分岐器２Ａが挿入され、ＳＡＷ吸収体３Ｂの後段に位置する光導波路１には、モード分岐器２Ｂが挿入される。
【００３５】
なお、図６の上段には、ＩＤＴ４Ａ，４ＢからＳＡＷ吸収体３Ａ，３Ｂに向けて伝搬する各ＳＡＷの経路が曲線矢印を用いて概念的に示してあり、各曲線矢印の太さが各々のＳＡＷの強度を表している。また、ここでも、光導波路１内の光の伝搬方向に対して各ＳＡＷが同じ方向（順方向）に伝搬するような構成としているが、前述した実施形態１−１の場合と同様にして、モード結合部Ａまたは波長特性平坦化部Ｂに与えるＳＡＷが光の伝搬方向に対して逆方向に伝搬するように、ＩＤＴとＳＡＷ吸収体の配置を入れ替えるようにしてもよい。この場合においてもドップラー効果による周波数シフトの影響を考慮する必要がある。
【００３６】
上記のような構成のＡＯＴＦでは、前述した実施形態１−１の場合と同様にして、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光がモード結合部Ａに導かれ、そのＷＤＭ信号光と、ＩＤＴ４ＡからＳＡＷ吸収体３Ａに向けて伝搬するＳＡＷとが方向性結合することで、ＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみがモード変換される。そして、モード結合部Ａでモード変換された光信号がモード分岐器２Ａで分岐されて波長特性平坦化部Ｂに導かれる。波長特性平坦化部Ｂでも、光導波路１内を伝搬する光信号と、ＩＤＴ４ＢからＳＡＷ吸収体３Ｂに向けて伝搬する微弱な強度のＳＡＷとが方向性結合することで、中心波長近傍の一部の成分がモード変換される。そして、２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTに出力される。
【００３７】
このように実施形態１−２によれば、選択中心波長に対して平坦化された狭帯域のフィルタ特性を有し、製造が容易であって小型化を図ることも可能な方向性結合型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを実現することができる。
次に、本発明にかかるＡＯＴＦの第２の基本構成について説明する。
図７は、本発明にかかるＡＯＴＦの第２の基本構成を示す平面図である。
【００３８】
図７において、第２の基本構成のＡＯＴＦは、上述の図１に示した第１の基本構成について、モード結合部Ａを伝搬するＳＡＷをほぼ完全に吸収するＳＡＷ吸収体３Ａに代えて、吸収度を低くしたＳＡＷ吸収体３Ａ’を用い、そのＳＡＷ吸収体３Ａ’を通過することで減衰された微弱な強度のＳＡＷが、波長特性平坦化部ＢをＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬されるようにしたものである。このような第２の基本構成では、選択中心波長に対応した周波数のＳＡＷを発生させるための構成をモード結合部Ａについてのみ設ければよく、第１の基本構成に比べて波長特性平坦化部Ｂの構成を簡略化することが可能になる。
【００３９】
上記のような第２の基本構成を有するＡＯＴＦでは、上述した第１の基本構成の場合の動作と同様にして、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光が光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれ、モード結合部Ａを伝搬するＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみが異なる偏光モードに変換される。そして、モード結合部Ａでモード変換を受けた光信号がモード分岐器２Ａで分岐されて波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００４０】
波長特性平坦化部Ｂでは、モード分岐器２Ａからの光信号がＳＡＷ吸収体３Ａ’を通過した微弱な強度のＳＡＷと干渉することにより、選択中心波長近傍の一部の成分がモード変換される。そして、２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTに出力される。
【００４１】
具体的には、例えば上述の図２（Ａ）に示したような波長λ1〜λ3の光信号を含んだＴＥモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力されると、ＡＯＴＦ内のＰ１点、Ｐ２点および出力ポート１OUTにおける各光信号は、図２（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）にそれぞれ示したような状態となる。
このように第２の基本構成のＡＯＴＦによっても、第１の基本構成のＡＯＴＦの場合と同様の効果を得ることができると共に、波長特性平坦化部Ｂについて、選択中心波長に対応した周波数のＳＡＷを発生させるための構成を設ける必要がないため、より簡略な構成のＡＯＴＦを実現することが可能になる。
【００４２】
次に、上記のような第２の基本構成を有するＡＯＴＦの具体的な実施形態について説明する。
図８は、本発明の実施形態２−１にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
図８において、実施形態２−１のＡＯＴＦは、薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対して本発明の第２の基本構成を適用したものであって、上述の図４に示した実施形態１−１のＡＯＴＦを変形させたものに対応する。具体的に、本ＡＯＴＦの構成が実施形態１−１の構成と異なる部分は、モード結合部ＡのＳＡＷ吸収体３Ａに代えて、吸収度を低くしたＳＡＷ吸収体３Ａ’を用い、波長特性平坦化部ＢのＩＤＴ４Ｂを省略した部分である。
【００４３】
また、実施形態１−１では、光信号とＳＡＷとが干渉する領域の長さ（以下、干渉長とする）が、モード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂで互いに等しくなるように、各ＩＤＴ４Ａ，４Ｂから各ＳＡＷ吸収体３Ａ，３Ｂまでの距離を揃えていた。実施形態２−１では、ＩＤＴ４Ｂを省略したことに伴って、ＳＡＷ吸収体３Ｂの位置を変更し、ＩＤＴ４ＡからＳＡＷ吸収体３Ａ’までの距離と、ＳＡＷ吸収体３Ａ’からＳＡＷ吸収体３Ｂまでの距離とがほぼ等しくなるようにしている。
【００４４】
このような構成のＡＯＴＦでは、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光が光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれ、モード結合部Ａでは、ＩＤＴ４Ａによって誘起されたＳＡＷがＳＡＷガイド５Ａに沿ってＳＡＷ吸収体３Ａ’まで伝搬し、光導波路１内を伝搬するＷＤＭ信号光に対して図８の下段に示すようにほぼ一定の強度で干渉することで、ＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみがモード変換される。そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光はモード分岐器２Ａに送られ、モード結合部Ａでモード変換を受けた波長の光信号のみが分岐されて、波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００４５】
波長特性平坦化部Ｂには、ＳＡＷ吸収体３Ａ’を通過することで所要の強度まで減衰されたＩＤＴ４ＡからのＳＡＷが伝えられ、そのＳＡＷがＳＡＷガイド５Ｂに沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬し、光導波路１内を伝搬する光信号に対して図４の下段に示すようなほぼ一定の微弱な強度で干渉することで、その光信号の中心波長近傍の一部の成分がモード変換される。そして、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号は、２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTから出力される。
【００４６】
このように実施形態２−１によれば、選択中心波長に対して平坦化された狭帯域のフィルタ特性を有し、製造が容易であって構成の簡略化により更なる小型化が可能な薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを実現することができる。
次に、第２の基本構成を有するＡＯＴＦの他の実施形態について説明する。
図９は、本発明の実施形態２−２にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【００４７】
図９において、実施形態２−２のＡＯＴＦは、方向性結合型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対して本発明の第２の基本構成を適用したものであって、上述の図６に示した実施形態１−２のＡＯＴＦを変形させたものに対応する。具体的に、本ＡＯＴＦの構成が実施形態１−２の構成と異なる部分は、モード結合部ＡのＳＡＷ吸収体３Ａに代えて、吸収度を低くしたＳＡＷ吸収体３Ａ’を用い、波長特性平坦化部ＢのＩＤＴ４Ｂを省略した部分である。また、前述した実施形態２−１の場合と同様に、ＩＤＴ４Ｂの省略に伴って、ＳＡＷ吸収体３Ｂの位置を変更し、ＩＤＴ４ＡからＳＡＷ吸収体３Ａ’までの距離と、ＳＡＷ吸収体３Ａ’からＳＡＷ吸収体３Ｂまでの距離とがほぼ等しくなるようにしている。
【００４８】
このような構成のＡＯＴＦでは、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光がモード結合部Ａに導かれ、モード結合部Ａでは、ＩＤＴ４Ａによって誘起されたＳＡＷがＳＡＷガイド５Ａに沿ってＳＡＷ吸収体３Ａ’まで伝搬し、光導波路１内を伝搬するＷＤＭ信号光に対して図９の下段に示すような強度変化に従って方向性結合することで、ＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみがモード変換される。そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光はモード分岐器２Ａに送られ、モード結合部Ａでモード変換を受けた波長の光信号のみが分岐されて、波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００４９】
波長特性平坦化部Ｂには、ＳＡＷ吸収体３Ａ’を通過することで所要の強度まで減衰されたＩＤＴ４ＡからのＳＡＷが伝えられていて、その微弱なＳＡＷがＳＡＷガイド５Ｂに沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬し、光導波路１内を伝搬する光信号に対して図９の下段に示すような強度変化に従って方向性結合することで、中心波長近傍の一部の成分がモード変換される。そして、２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTから出力される。
【００５０】
このように実施形態２−２によれば、選択中心波長に対して平坦化された狭帯域のフィルタ特性を有し、製造が容易であって構成の簡略化により更なる小型化が可能な方向性結合型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを実現することができる。
次に、本発明にかかるＡＯＴＦの第３の基本構成について説明する。
図１０は、本発明にかかるＡＯＴＦの第３の基本構成を示す平面図である。
【００５１】
図１０において、第３の基本構成のＡＯＴＦは、上述の図１に示した第１の基本構成について、波長特性平坦化部Ｂでの干渉長ＬB（光信号とＳＡＷとが干渉する領域の長さ）を最適値ＬOからずらすことにより、モード結合部ＡにおけるＳＡＷと同様の強度を持つＳＡＷを波長特性平坦化部Ｂに伝搬させても、第１の基本構成の場合と同様なフィルタ特性の平坦化が実現できるようにしたものである。干渉長の最適値ＬOは、与えられるＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号が、ＴＥモードからＴＭモードに（またはＴＭモードからＴＥモードに）完全に変換されるようになる干渉長のことである。
【００５２】
なお、図１０の構成例では、波長特性平坦化部Ｂの干渉長ＬBが最適値ＬOよりも短くなるような場合（ＬB＜ＬO）を示したが、本発明はこれに限らず、干渉長ＬBが最適値ＬOよりも長くなるような構成（ＬB＞ＬO）とすることも可能である。ただし、モード結合部Ａでの干渉長ＬAは、最適値ＬOに一致するように設定されている。
【００５３】
このような第３の基本構成を有するＡＯＴＦでは、上述した第１の基本構成の場合の動作と同様にして、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光が光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれ、干渉長ＬAが最適値ＬOとなるように設定されたモード結合部Ａを伝搬するＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のみが異なる偏光モードにすべて変換される。そして、モード結合部Ａでモード変換を受けた光信号がモード分岐器２Ａで分岐されて波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００５４】
波長特性平坦化部Ｂでは、干渉長ＬBが最適値ＬOからずらして設定されているため、モード結合部ＡにおけるＳＡＷと同様の強度を持つＳＡＷが伝搬しても、そのＳＡＷの周波数に対応する波長の光信号について干渉長ＬBに応じた一部の成分のみがモード変換される。この波長特性平坦化部Ｂでモード変換を受ける光の割合は、選択中心波長で最も大きくなり、選択中心波長から外れるほど小さくなる。そして、波長特性平坦化部Ｂにおいて２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTから出力される。
【００５５】
具体的には、例えば上述の図２（Ａ）に示したような波長λ1〜λ3の光信号を含んだＴＥモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力されると、ＡＯＴＦ内のＰ１点、Ｐ２点および出力ポート１OUTにおける各光信号は、図２（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）にそれぞれ示したような状態となる。
このように第３の基本構成のＡＯＴＦによっても、第１の基本構成のＡＯＴＦの場合と同様の効果を得ることができると共に、モード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂについて同じ周波数で同じ強度のＳＡＷを伝搬させることが可能になるので、各部Ａ，Ｂで所要のＳＡＷを発生させるための調整作業が殆ど不要になり、調整フリーによる生産性の向上も期待できる。
【００５６】
次に、上記のような第３の基本構成を有するＡＯＴＦの具体的な実施形態について説明する。
図１１は、本発明の実施形態３−１にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
図１１において、実施形態３−１のＡＯＴＦは、薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対して本発明の第３の基本構成を適用したものであって、上述の図４に示した実施形態１−１のＡＯＴＦを変形させたものに対応する。具体的に、本ＡＯＴＦの構成が実施形態１−１の構成と異なる部分は、波長特性平坦化部Ｂの干渉長ＬBが最適値ＬOよりも短くなるように、ＩＤＴ４Ｂに対してＳＡＷ吸収体３Ｂを近づけるようにしたものである。モード結合部Ａの干渉長ＬAは最適値ＬOに一致させてあるため、ここでは干渉長ＬB＜干渉長ＬAとなっている。なお、波長特性平坦化部Ｂの干渉長ＬBは最適値ＬOよりも長くなるようにしてもよく、この場合には干渉長ＬB＞干渉長ＬAとなる。
【００５７】
このような構成のＡＯＴＦでは、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光が光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれ、モード結合部Ａでは、ＩＤＴ４Ａによって誘起されたＳＡＷがＳＡＷガイド５Ａに沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまでの干渉長ＬAを伝搬し、光導波路１内を伝搬するＷＤＭ信号光に対して図１１の下段に示すようなほぼ一定の強度で干渉することで、ＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のすべての成分がモード変換される。そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光はモード分岐器２Ａに送られ、モード結合部Ａでモード変換を受けた波長の光信号のみが分岐されて、波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００５８】
波長特性平坦化部Ｂでは、モード結合部Ａと同様の強度を有するＳＡＷがＩＤＴ４Ｂによって誘起され、ＳＡＷガイド５Ｂに沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまでの干渉長ＬBを伝搬し、光導波路１内を伝搬する光信号に対して図１１の下段に示すようなほぼ一定の強度で干渉することで、その光信号の中心波長近傍の一部の成分がモード変換される。そして、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号は、２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTから出力される。
【００５９】
このように実施形態３−１によれば、選択中心波長に対して平坦化された狭帯域のフィルタ特性を有し、製造がより一層容易であって小型化を図ることも可能な薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを実現することができる。
次に、第３の基本構成を有するＡＯＴＦの他の実施形態について説明する。
図１２は、本発明の実施形態３−２にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【００６０】
図１２において、実施形態３−２のＡＯＴＦは、方向性結合型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対して本発明の第３の基本構成を適用したものであって、上述の図６に示した実施形態１−２のＡＯＴＦを変形させたものに対応する。具体的に、本ＡＯＴＦの構成が実施形態１−２の構成と異なる部分は、波長特性平坦化部Ｂの干渉長ＬBが最適値ＬOよりも短くなるように、ＩＤＴ４Ｂに対してＳＡＷ吸収体３Ｂを近づけるようにしたものである。モード結合部Ａの干渉長ＬAは最適値ＬOに一致させてあるため、ここでは干渉長ＬB＜干渉長ＬAとなっている。なお、波長特性平坦化部Ｂの干渉長ＬBは最適値ＬOよりも長くなるようにしてもよく、この場合には干渉長ＬB＞干渉長ＬAとなる。
【００６１】
このような構成のＡＯＴＦでは、入力ポート１INに入力されたＷＤＭ信号光が光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれ、モード結合部Ａでは、ＩＤＴ４Ａによって誘起されたＳＡＷがＳＡＷガイド５Ａに沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまでの干渉長ＬAを伝搬し、光導波路１内を伝搬するＷＤＭ信号光に対して図１２の下段に示すような強度変化に従って方向性結合することで、ＳＡＷの周波数に対応した波長の光信号のすべての成分がモード変換される。そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光はモード分岐器２Ａに送られ、モード結合部Ａでモード変換を受けた波長の光信号のみが分岐されて、波長特性平坦化部Ｂに導かれる。
【００６２】
波長特性平坦化部Ｂでは、モード結合部ＡのＳＡＷと同様の周波数および強度を有するＳＡＷがＩＤＴ４Ｂによって誘起され、ＳＡＷガイド５Ｂに沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまでの干渉長ＬBを伝搬し、光導波路１内を伝搬する光信号に対して図１２の下段に示すような強度変化に従って方向性結合することで、その光信号の中心波長近傍の一部の成分がモード変換される。そして、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号は、２度目のモード変換を受けなかった光成分のみがモード分岐器２Ｂで分岐されて、中心波長近傍の光パワーが平坦化された光信号が出力ポート１OUTから出力される。
【００６３】
このように実施形態３−２によれば、選択中心波長に対して平坦化された狭帯域のフィルタ特性を有し、製造がより一層容易であって小型化を図ることも可能な方向性結合型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを実現することができる。
次に、いわゆるモードダイバーシティ型の構造を有するＡＯＴＦに対して、上述した第１〜第３の基本構成を適用した場合の応用例について説明する。なお、以下では、第１の基本構成を適用した場合の一例について説明し、第２、第３の基本構成を適用した場合については、第１の基本構成を適用した場合と同様にして考えることができるため、ここでの説明を省略する。
【００６４】
図１３および図１５は、第１の基本構成を適用したモードダイバーシティ型のＡＯＴＦの構成例を示す平面図であって、図１３には、入力ポートにＴＭモードの光信号を入力した場合の状態が例示してあり、図１５には、入力ポートにＴＥモードの光信号を入力した場合の状態が例示してある。また、図１４および図１６は、図１３および図１５の各ＡＯＴＦの各点での波長に対する光パワーおよび偏光モードを例示した図である。
【００６５】
図１３および図１５において、本ＡＯＴＦは、２つの入力ポートおよび２つの出力ポートを有するモード分岐器６ａ，６ｂと、モード分岐器６ａの各出力ポートとモード分岐器６ｂの各入力ポートとの間をそれぞれ接続する光導波路１とを基板Ｓ上に形成し、その光導波路１上にモード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂを光の伝搬方向に沿って順に配置すると共に、モード結合部Ａと波長特性平坦化部Ｂの間に位置する各光導波路１にモード分岐器６ｃ，６ｄをそれぞれ挿入したものである。
【００６６】
各モード分岐器６ａ，６ｂとしては、例えば上述の図３（Ａ）（Ｂ）に示したようなＰＢＳ等を使用することが可能である。モード分岐器６ａについては、一方の入力ポート（例えば図１３で上側の入力ポート）がＷＤＭ信号光の入力を受けるポート１INに設定され、その入力ポート１INと同じ側（バー側）に位置する出力ポートからＴＭモードの光信号が出力され、入力ポート１INとは異なる側（クロス側）に位置する出力ポートからＴＥモードの光信号が出力される。モード分岐器６ｂについては、入力ポート１INの位置に対応した一方の出力ポート（例えば図１３で下側の出力ポート）が、本ＡＯＴＦで選択した光信号を出力するポート１OUTに設定されるものとする。
【００６７】
モード結合部Ａは、選択中心波長に対応した周波数を持つＳＡＷが光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまで伝搬される。具体的には、図１３に示したように、モード分岐器６ａの入力ポート１INにＴＭモードの光信号が入力される場合には、モード分岐器６ａのＴＭモード出力ポートに接続する図で上側の光導波路１に沿ってＳＡＷが伝搬される。また、図１５に示したように、モード分岐器６ａの入力ポート１INにＴＥモードの光信号が入力される場合には、モード分岐器６ａのＴＥモード出力ポートに接続する図で下側の光導波路１に沿ってＳＡＷが伝搬される。さらに、図示しないがモード分岐器６ａの入力ポート１INにＴＭモードおよびＴＥモードの両モードの光信号が入力される場合にあっては、モード分岐器６ａの各出力ポートに接続する各々の光導波路１に沿って同様のＳＡＷがそれぞれ伝搬される。ＳＡＷ吸収体３Ａは、ここでは、各光導波路１に沿って伝搬してきた各々のＳＡＷをほぼ完全に吸収して実質的に後段には伝えない特性を持つものとする。
【００６８】
波長特性平坦化部Ｂは、選択中心波長に対応した周波数を持つＳＡＷであって、その強度がモード結合部Ａで与えられるＳＡＷの強度に比べて十分に小さいＳＡＷが、光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬される。なお、ＳＡＷがいずれの光導波路１に沿って伝搬されるかは、モード結合部Ａの場合と同様にして、入力光の偏光モードに応じて設定されるものとする。ＳＡＷ吸収体３Ｂは、各光導波路１に沿って伝搬してきた各々のＳＡＷをほぼ完全に吸収する。
【００６９】
モード分岐器６ａのＴＭモード出力ポートに接続する上側の光導波路１に挿入されたモード分岐器６ｃは、モード結合部Ａを通過した光信号のうちからＴＥモードの成分のみを分岐して波長特性平坦化部Ｂに送る。また、モード分岐器６ａのＴＥモード出力ポートに接続する下側の光導波路１に挿入されたモード分岐器６ｄは、モード結合部Ａを通過した光信号のうちからＴＭモードの成分のみを分岐して波長特性平坦化部Ｂに送る。各モード分岐器６ｃ，６ｄとしても、例えば上述の図３（Ａ）（Ｂ）に示したようなＰＢＳ等を使用することが可能である。
【００７０】
上記のような構成のＡＯＴＦでは、図１４（Ａ）に示すように、波長λ1〜λ3の光信号を含んだＴＭモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力された場合、そのＷＤＭ信号光は、図１３に示したように、モード分岐器６ａのバー側に位置する出力ポートに接続する光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれる。モード結合部Ａでは、例えば、選択中心波長として波長λ1が設定されている場合、その波長λ1に対応した周波数ｆ1のＳＡＷが、図で上側の光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ａまで伝搬され、波長λ1の光信号のみがＴＭモードからＴＥモードに変換される。その結果、モード結合部Ａの出力端部Ｐ１に達したＷＤＭ信号光は、図１４（Ｂ）に示すように、波長λ1の光信号のみがＴＥモードに変換され、波長λ2，λ3の各光信号がＴＭモードのままとなる。そして、モード結合部Ａを通過したＷＤＭ信号光は、ＴＥモードに変換された波長λ1の光信号のみがモード分岐器６ｃで分岐されて波長特性平坦化部Ｂに送られる。
【００７１】
波長特性平坦化部Ｂでは、モード結合部Ａで与えられていたＳＡＷに比べて強度が十分に小さくなるように設定された周波数ｆ1のＳＡＷが、図で上側の光導波路１に沿ってＳＡＷ吸収体３Ｂまで伝搬され、波長λ1の光信号の一部がＴＥモードからＴＭモードに変換される。その結果、波長特性平坦化部Ｂの出力端部Ｐ２点に達した光信号は、図１４（Ｃ）に示すように、中心波長λ1近傍の一部の成分がＴＭモードに変換され、他の成分がＴＥモードのままとなる。そして、波長特性平坦化部Ｂを通過した光信号は、モード分岐器６ｂの一方の入力ポートに送られ、その入力ポートのクロス側に位置する出力ポート１OUTにＴＥモードの光成分のみが出力される。したがって、出力ポート１OUTから出力される波長λ1の光信号は、図１４（Ｄ）に示すように、中心波長λ1近傍の光パワーが平坦化されたものとなる。
【００７２】
一方、図１６（Ａ）に示すように、波長λ1〜λ3の光信号を含んだＴＥモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力された場合には、そのＷＤＭ信号光は、図１５に示したように、モード分岐器６ａのクロス側に位置する出力ポートに接続する光導波路１を伝搬してモード結合部Ａに導かれる。そして、モード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂでは、前述したＴＥモードのＷＤＭ信号光が入力ポート１INに入力された場合の同様の動作（ただし、ＴＥ／ＴＭモードの関係を入れ替える）が行われ、モード結合部Ａの出力端部Ｐ１、波長特性平坦化部Ｂの出力端部Ｐ２および出力ポート１OUTにそれぞれ到達した光信号は、図１６（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）に示すような状態となる。
【００７３】
このように、モードダイバーシティ型の構造を有するＡＯＴＦに対して第１の基本構成を応用するようにしても、上述してきたような本発明の効果を得ることができる。特に、ＴＥ／ＴＭモードの光信号を同一の入力ポート１INに入力し、各モードの光信号が伝搬する各々の光導波路１に沿ってＳＡＷをそれぞれ作用させるようにした場合には、入力光の偏光状態に依存しないＡＯＴＦを実現することが可能になる。
【００７４】
なお、上記モードダイバーシティ型への応用例については、薄膜型および方向性結合型のいずれのＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦに対しても適用することが可能である。
また、上述した各実施形態のＡＯＴＦでは、モード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂが同一の基板Ｓ上に配置される場合を示したが、本発明はこれに限らず、別個の基板上にモード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂをそれぞれ配置するようにしてもよい。さらに、モード結合部Ａおよび波長特性平坦化部Ｂをそれぞれ１つづつ設ける構成を示し、複数の選択中心波長を設定する場合には、各選択中心波長に対応した複数のＳＡＷを各部Ａ，Ｂに同時に印加することが可能であると説明したが、もちろん、各選択中心波長に応じて複数のモード結合部および複数の波長特性平坦化部をそれぞれ設けるようにしても構わない。
【００７５】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００７６】
（付記１）  音響光学効果を利用したモード変換に基づいて光信号の選択を行う選択波長可変の光フィルタ構造を備えた複数の領域が、モード分岐器を介してそれぞれ接続された音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域のうちの少なくとも１つの領域が、選択波長に対応した光信号をモード変換するモード結合部として機能し、
前記複数の領域のうちの少なくとも１つの領域が、前記モード結合部でモード変換された選択光信号について中心波長近傍の一部の光成分のみを再度モード変換する波長特性平坦化部として機能し、
該波長特性平坦化部の出力側に接続された前記モード分岐器が、前記波長特性平坦化部でモード変換された光成分を除いた前記選択光信号を分岐して出力することにより、前記選択光信号の中心波長近傍における波長特性の平坦化が行われることを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００７７】
（付記２）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部は、選択波長に対応した周波数を有し、かつ、該周波数に対応した光信号をモード変換することが可能な強度を有する弾性表面波が光導波路に沿って伝搬し、
前記波長特性平坦化部は、選択波長に対応した周波数を有し、かつ、前記モード結合部を伝搬する弾性表面波の強度よりも小さな強度を有する弾性表面波が光導波路に沿って伝搬することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００７８】
（付記３）  付記２に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部および前記波長特性平坦化部は、それぞれ、電気信号の印加によって前記弾性表面波を発生する電極と、該電極からの弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、該ガイドを伝搬する弾性表面波を吸収して終端する吸収体と、を有することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００７９】
（付記４）  付記２に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部は、電気信号の印加によって前記弾性表面波を発生する電極と、該電極からの弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、該ガイドを伝搬する弾性表面波を減衰させた後に前記波長特性平坦化部に伝える吸収体と、を有し、
前記波長特性平坦化部は、前記モード結合部の吸収体から伝えられる減衰された弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるガイドと、該ガイドを伝搬する弾性表面波を吸収して終端する吸収体と、を有することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８０】
（付記５）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部は、選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が、前記周波数に対応した光信号をモード変換することが可能な所定の干渉長に亘り光導波路に沿って伝搬し、
前記波長特性平坦化部は、選択波長に対応した周波数を有する弾性表面波が、前記所定の干渉長とは異なる干渉長に亘り光導波路に沿って伝搬することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８１】
（付記６）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記選択波長が複数設定されることを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８２】
（付記７）  付記６に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記モード結合部および前記波長特性平坦化部は、それぞれ、前記複数の選択波長に対応した複数の周波数の弾性表面波が同時に与えられることを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８３】
（付記８）  付記６に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の選択波長に対応した複数の前記モード結合部および複数の前記波長特性平坦化部を備えたことを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８４】
（付記９）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域は、光導波路と重なるように配置した薄膜型の弾性表面波ガイドを有することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８５】
（付記１０）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域は、光導波路と平行になるように配置した方向性結合型の弾性表面波ガイドを有することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８６】
（付記１１）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域は、同一の基板上に配置されていることを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８７】
（付記１２）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域は、複数の基板上に分割して配置されていることを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８８】
（付記１３）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域は、ＴＥモードおよびＴＭモードのうちの一方のモードの光信号が入力され、該光信号が単一の光導波路を伝搬することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００８９】
（付記１４）  付記１に記載の音響光学チューナブルフィルタであって、
前記複数の領域は、ＴＥモードおよびＴＭモードの光信号が入力可能であり、各モードに対応した複数の光導波路を有し、モード別に分離された光信号が前記各光導波路を伝搬することを特徴とする音響光学チューナブルフィルタ。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の音響光学チューナブルフィルタによれば、モード結合部で選択した光信号に対し、波長特性平坦化部において、モード結合部で与えられる弾性表面波よりも強度の小さい弾性表面波を作用させて中心波長近傍の一部の光成分のみを再度モード変換するようにしたことにより、選択中心波長の近傍における波長特性が平坦化された狭帯域のフィルタ特性を実現することが可能になる。また、音響光学効果を利用してフィルタ特性の平坦化が実現されるため、音響光学チューナブルフィルタを容易に製造することができる。さらに、従来の関数近似によるフィルタ特性の平坦化に比べて、弾性表面波の伝搬距離を短くすることが可能であるため、小型の音響光学チューナブルフィルタを提供できる。このような音響光学チューナブルフィルタを利用した光通信システムでは、回線エラーの発生率を低減させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＡＯＴＦの第１の基本構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡＯＴＦの各点での波長に対する光パワーおよび偏光モードを例示した図である。
【図３】本発明にかかるＡＯＴＦのモード分岐器として使用可能なＰＢＳの一例を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態１−１にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【図５】同上実施形態１−１に関連する他の構成例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態１−２にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【図７】本発明にかかるＡＯＴＦの第２の基本構成を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態２−１にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態２−２にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【図１０】本発明にかかるＡＯＴＦの第３の基本構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態３−１にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態３−２にかかるＡＯＴＦの構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１の基本構成を適用したモードダイバーシティ型のＡＯＴＦの構成例を示す平面図であって、入力ポートにＴＭモードの光信号を入力した場合の状態を例示した図である。
【図１４】図１３のＡＯＴＦの各点での波長に対する光パワーおよび偏光モードを例示した図である。
【図１５】本発明の第１の基本構成を適用したモードダイバーシティ型のＡＯＴＦの構成例を示す平面図であって、入力ポートにＴＥモードの光信号を入力した場合の状態を例示した図である。
【図１６】図１５のＡＯＴＦの各点での波長に対する光パワーおよび偏光モードを例示した図である。
【図１７】従来のＡＯＴＦの問題点を説明する図であって、（Ａ）はＡＯＴＦを用いた光分岐装置の構成、（Ｂ）は従来のＡＯＴＦのフィルタ特性、（Ｃ）は入力される光信号のスペクトラム、（Ｄ）は従来のＡＯＴＦで分岐される光信号のスペクトラムをそれぞれ示した図である。
【符号の説明】
Ａ    モード結合部
Ｂ    波長特性平坦化部
Ｓ    基板
１    光導波路
１IN    入力ポート
１OUT    出力ポート
２Ａ，２Ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ    モード分岐器
３Ａ，３Ａ'，３Ｂ    ＳＡＷ吸収体
４Ａ，４Ｂ    櫛形電極（ＩＤＴ）
５Ａ，５Ｂ    ＳＡＷガイド
【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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