(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力導波路に入力された光を２つの偏光成分に分離して、一方の偏光成分を第１導波路に出力し、他方の偏光成分を第２導波路に出力する入力側偏光分離部と、
前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光について、選択波長に対応する光を偏波モード変換するモード変換部と、
該モード変換部を通過して前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光を、偏光状態に応じてそれぞれ分離して前記選択波長に対応する光を出力導波路に出力する出力側偏光分離部と、を備えた導波路型光フィルタであって、
前記入力側偏光分離部および前記モード変換部の間に位置する前記第１導波路上に設けた第１偏光分離部と、
前記モード変換部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第２導波路上に設けた第２偏光分離部と、を備え、
前記第１偏光分離部および前記第２偏光分離部は、２入力２出力に対応した導波路が交差する交差部分を挟んで、クロス側に位置する入出力導波路が略一直線となり、かつ、当該直線に対して前記交差部分の長手方向を傾けた交差導波路形状をそれぞれ有し、
前記入力側偏光分離部と前記第１偏光分離部との間に位置する導波路、前記第１偏光分離部と前記モード変換部および前記出力側偏光分離部との間に位置する導波路、前記入力側偏光分離部および前記モード変換部と前記第２偏光分離部との間に位置する導波路、並びに、前記第２偏光分離部と前記出力側偏光分離部との間に位置する導波路が、それぞれ直線的に配置され、
前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光を、前記第１偏光分離部および前記第２偏光分離部で偏光状態に応じて分離することにより、前記入力側偏光分離部の分離度に対応して発生する漏れ成分を除去する構成としたことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の導波路型光フィルタを１つの単位構成とし、該複数の単位構成が接続光路を介して直列に接続されたことを特徴とする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、各種の光通信機器に利用される導波路型光フィルタに関し、特に、偏波モード変換を利用して所望の波長の光を選択する導波路型光フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来の偏波モード変換を利用した導波路型光フィルタの構成例を示す平面図である。図２０のような従来の導波路型光フィルタでは、入力ポートＰINに入射された光が、導波路１Ａを通って偏光ビームスプリッタ（Polarization Beam Splitter；ＰＢＳ)１１に入力されてＴＥモードおよびＴＭモードに偏光分離され、ＴＥモードの光は導波路２Ｂを通り、また、ＴＭモードの光は導波路２Ａを通って偏波モード変換器１２にそれぞれ入力される。偏波モード変換器１２では、例えば、音響光学効果、電気光学効果または光弾性効果などの作用により、所望の波長の光だけが偏波モード変換される。そして、偏波モード変換器１２を通過した光は、後段の偏光ビームスプリッタ１３に送られてモードごとに分離され、偏波モード変換器１２でモード変換された波長光が選択光として導波路３Ｂを通って出力ポートＰOUTから出射され、モード変換されなかった波長光が非選択光として導波路３Ａを通って出力ポートＰOUT’から出射される。なお、図２０において選択光に対応するモード成分は大文字「ＴＥ，ＴＭ」で表し、非選択光に対応するモード成分は小文字「ｔｅ，ｔｍ」で表してある。このような構成の導波路型光フィルタは、各種の光通信装置における偏波無依存型の波長フィルタなどとして利用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の導波路型光フィルタの構成では、選択された波長の光とそれ以外の波長の光との消光比を大きくすることが難しいという問題点がある。すなわち、ＴＥモードおよびＴＭモードの各光に対する偏光ビームスプリッタの分離度を大きくとることが難しく、前述の図２０で括弧付きのモード成分「（ＴＥ），（ＴＭ）」に示したように、偏光ビームスプリッタ１１において各モードに偏光分離しきれなかった漏れ成分が各出力端から出力され、さらに、その漏れ成分を含んだ各モードの光が偏波モード変換器１２を通過して偏光ビームスプリッタ１３に送られることで、偏光ビームスプリッタ１３においても漏れ成分が各出力端から出力されることになる。このため、偏光ビームスプリッタ１１，１３の分離度が小さい場合には、選択波長以外の他の波長の漏れ光が、選択光の出力ポートＰOUTから出射されてしまい、結果として選択光および非選択光の消光比特性を悪化させることになる。
【０００４】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、偏波モード変換を利用し、所望の波長の光を確実に選択して良好な消光比特性を実現した導波路型光フィルタを提供することを目的とする。また、偏波モード変換を利用した導波路型光フィルタの低損失化および小型化を実現する技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる導波路型光フィルタの１つの態様は、入力導波路に入力された光を２つの偏光成分に分離して、一方の偏光成分を第１導波路に出力し、他方の偏光成分を第２導波路に出力する入力側偏光分離部と、第１導波路および第２導波路を伝搬する各光について、選択波長に対応する光を偏波モード変換するモード変換部と、そのモード変換部を通過して第１導波路および第２導波路を伝搬する各光を、偏光状態に応じてそれぞれ分離して選択波長の光を出力導波路に出力する出力側偏光分離部と、を備えた導波路型光フィルタであって、入力側偏光分離部およびモード変換部の間に位置する第１導波路上に設けた第１偏光分離部と、モード変換部および出力側偏光分離部の間に位置する第２導波路上に設けた第２偏光分離部と、を備える。第１および第２偏光分離部は、２入力２出力に対応した導波路が交差する交差部分を挟んで、クロス側に位置する入出力導波路が略一直線となり、かつ、当該直線に対して前記交差部分の長手方向を傾けた交差導波路形状をそれぞれ有し、入力側偏光分離部と第１偏光分離部との間に位置する導波路、第１偏光分離部とモード変換部および出力側偏光分離部との間に位置する導波路、入力側偏光分離部およびモード変換部と第２偏光分離部との間に位置する導波路、並びに、第２偏光分離部と出力側偏光分離部との間に位置する導波路が、それぞれ直線的に配置される。そして、第１導波路および第２導波路を伝搬する各光を、第１偏光分離部および第２偏光分離部で偏光状態に応じて分離することにより、入力側偏光分離部の分離度に対応して発生する漏れ成分を除去する。
【０００６】
かかる構成の導波路型光フィルタでは、入力導波路に入力された光が、入力偏光分離部によって偏光分離されて第１導波路および第２導波路にそれぞれ送られる。各導波路を伝搬する光は、モード変換部によって選択波長に対応した光がＴＥ−ＴＭモード変換またはＴＭ−ＴＥモード変換され、その他の波長の光はそのまま出力側偏光分離部に送られる。このとき、各導波路を伝搬する光には、入力偏光分離部で偏波分離しきれなかった漏れ成分がそれぞれ含まれることになるが、各伝搬光が第１偏光分離部および第２偏光分離部をそれぞれ通過することにより、各々の漏れ成分が除去される。そして、第１導波路および第２導波路を伝搬した各光は、出力側偏光分離部によって偏光分離され、選択波長の光が出力導波路に出力されるようになる。これにより、入力偏光分離部の分離度に対応して発生する漏れ成分の影響が低減された所望の波長の選択光を得ることができ、選択光と非選択光の消光比特性の改善を図ることが可能になる。また、所要の交差導波路形状を有する第１および第２偏光分離部が、第１導波路上でモード変換部の前、第２導波路上でモード変換部の後ろにそれぞれ設けられることにより、入力側偏光分離部および出力側偏光分離部の間が曲がりのない直線的な導波路の各区間によって接続されるようになるため、導波路の曲がり損等による光フィルタ内の損失を低減できると共に、導波路レイアウトが単純化されるので光フィルタの小型化を図ることも可能になる。
【０００９】
【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、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明にかかる導波路型光フィルタの第１実施形態の構成を示す図である。
【００１０】
図１において、第１実施形態の導波路型光フィルタは、上述の図２０に示した従来の構成について、入力側偏光分離部としての偏光ビームスプリッタ１１と出力側偏光分離部としての偏光ビームスプリッタ１３との間に位置する第１導波路２Ａ上で、モード変換部としての偏波モード変換器１２の前後に、第１偏光分離部としての偏光ビームスプリッタ２１，２３をそれぞれ設けるとともに、偏光ビームスプリッタ１１，１３の間に位置する第２導波路２Ｂ上で、偏波モード変換器１２の前後に、第２偏光分離部としての偏光ビームスプリッタ２２，２４をそれぞれ設けたものである。
【００１１】
各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１〜２４は、例えば図２に模式的に示した交差導波路型の偏光ビームスプリッタ等を使用することができる。このような偏光ビームスプリッタは、交差する各導波路のなす角θ、交差部分の長さＬおよび幅Ｗなどにより表される交差導波路形状を最適に設計することにより、一方の導波路に入力される光を比較的大きな分離度でＴＥモードおよびＴＭモードに偏光分離して各導波路に出力することが可能になる。具体的には、ＴＥモードおよびＴＭモードの光が一方の導波路に入力されると、偏光分離されたＴＥモードの光が入力導波路とは交差部分を挟んで異なる側（クロス側）に位置する導波路に出力され、偏光分離されたＴＭモードの光が入力導波路とは交差部分を挟んで同じ側（バー側）に位置する導波路に出力される。
【００１２】
なお、偏光ビームスプリッタの交差導波路形状は、上記図２に示したような形状に限られるものではない。例えば図３に示すように、各導波路が合流および分岐する部分にくさび形の部位を形成してもよい。また、例えば図４に示すように、各導波路が交差する部分の幅を中央部分で絞り込むような形状としても構わない。さらに、本発明に用いる偏光ビームスプリッタは、交差導波路型に限定されるものではなく、公知の構成の偏光ビームスプリッタを適用することが可能である。
【００１３】
入力段の偏光ビームスプリッタ１１には、例えば、図１で上側に位置する導波路１Ａに対して入力ポートＰINからの光が入射される。なお、図１で下側に位置する導波路１Ｂに対して光の入射はないものとする。そして、この偏光ビームスプリッタ１１の導波路１Ａとはクロス側に位置する導波路２Ｂには、偏光分離されたＴＥモードの光および偏光分離しきれなかったＴＭモードの漏れ成分を含んだ光「ＴＥ＋（ＴＭ）」が出力され、また、バー側に位置する導波路２Ａには、偏光分離されたＴＭモードの光および偏光分離しきれなかったＴＥモードの漏れ成分を含んだ光「ＴＭ＋（ＴＥ）」が出力される。
【００１４】
偏光ビームスプリッタ２１は、上記の偏光ビームスプリッタ１１および偏波モード変換器１２の間の導波路２Ａ上に設けられ、交差部分を挟んでバー側に位置する入出力端が導波路２Ａにそれぞれ接続される。この偏光ビームスプリッタ２１では、偏光ビームスプリッタ１１からの光「ＴＭ＋（ＴＥ）」のうちのＴＭモード成分「ＴＭ」のみが偏波モード変換器１２に送られ、前段の偏光ビームスプリッタ１１での漏れ成分「（ＴＥ）」がクロス側に位置する出力端から放射されて除去される。
【００１５】
なお、前段での漏れ成分「（ＴＥ）」についての次段での更なる漏れ成分「（（ＴＥ））」については、偏光分離されたＴＭモードの光「ＴＭ」に比べて十分に小さくなるため、その影響を無視することが可能になるものとする。これについては、後述する他の偏光ビームスプリッタにおいても同様に考えるものとする。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ２２は、偏光ビームスプリッタ１１および偏波モード変換器１２の間の導波路２Ｂ上に設けられ、交差部分を挟んでクロス側に位置する入出力端が導波路２Ｂにそれぞれ接続される。この偏光ビームスプリッタ２２では、偏光ビームスプリッタ１１からの光「ＴＥ＋（ＴＭ）」のうちのＴＥモード成分のみが偏波モード変換器１２に送られ、前段の偏光ビームスプリッタ１１での漏れ成分「（ＴＭ）」がバー側に位置する出力端から放射されて除去される。
【００１７】
偏波モード変換器１２は、各偏光ビームスプリッタ２１，２２で偏光分離されて各導波路２Ａ，２Ｂを伝搬する各々のモードの光に対し、例えば、音響光学効果、電気光学効果または光弾性効果などの作用により、本光フィルタで選択する所望の波長の光だけを偏波モード変換、すなわち、ＴＥ−ＴＭモード変換またはＴＭ−ＴＥモード変換するものである。
【００１８】
具体的に、音響光学効果を利用したモード変換器としては、例えば図５に示すような要部構成を持つ、いわゆる音響光学チューナブルフィルタ（Acousto-Optic Tunable Filter；ＡＯＴＦ）を使用することが可能である。このＡＯＴＦでは、例えばＸ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯ3基板に形成された導波路上に、櫛形電極（Interdigital Transducer；ＩＤＴ）およびその前後にＳＡＷ吸収体３Ａがそれぞれ配置され、所要の周波数のＲＦ信号をＩＤＴに印加することで発生する弾性表面波（Surface Acoustic Wave；ＳＡＷ）が、図示しないＳＡＷガイドに導かれ導波路に沿ってＳＡＷ吸収体まで伝搬する。これにより、ＳＡＷに基づく音響光学効果によって、導波路内を伝搬する光のうちでＳＡＷの周波数に対応した波長光のみが偏波モード変換される。なお、ＡＯＴＦのさらに詳しい構成例については後述することにする。
【００１９】
また、電気光学効果を利用したモード変換器としては、例えば図６に示すような要部構成を持つものを使用することが可能である。このモード変換器では、例えばＸ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯ3基板に形成された導波路に沿って、所定形状の電極が配置され、所要の電圧Ｖが電極に印加されることで発生する電界に基づく電気光学効果によって偏波モード変換が行われる。
【００２０】
さらに、光弾性効果を利用したモード変換器としては、例えば図７に示すような要部構成を持つものを使用することが可能である。このモード変換器では、例えばＸ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯ3基板に形成された導波路上に、ＳｉＯ2薄膜を形成した複数の部位が所要の間隔で並べられ、各ＳｉＯ2薄膜に基づく光弾性効果によって偏波モード変換が行われる。
【００２１】
なお、上記の図５〜図７では、１本の導波路に対する構成例のみを示したが、本実施形態に用いる偏波モード変換器１２としては、２本の導波路２Ａ，２Ｂにそれぞれ対応させて上記の構成が適用されるものとする。この際、各導波路２Ａ，２Ｂについて上記の構成要素を個別に設け、各々の導波路２Ａ，２Ｂを伝搬する光の偏光状態を独立に制御するようにしても、あるいは、各導波路２Ａ，２Ｂについて上記の構成要素を共通化して設け、各々の導波路２Ａ，２Ｂを伝搬する光の偏光状態を同時に制御するようにしてもよい。いずれの制御を適用した場合においても、偏波モード変換器１２では、図１に示すように、導波路２Ａを伝搬するＴＭモードの光について、所望の波長の選択光のみがＴＥモードに変換されて後段の偏光ビームスプリッタ２３に出力され、その他の波長の非選択光はＴＭモードのまま偏光ビームスプリッタ２３に送られる。また、導波路２Ｂを伝搬するＴＥモードの光については、所望の波長の選択光のみがＴＭモードに変換されて後段の偏光ビームスプリッタ２４に出力され、その他の波長の非選択光はＴＥモードのまま偏光ビームスプリッタ２４に送られる。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ２３は、上記の偏波モード変換器１２および出力段の偏光ビームスプリッタ１３の間の導波路２Ａ上に設けられ、交差部分を挟んでクロス側に位置する入出力端が導波路２Ａにそれぞれ接続される。この偏光ビームスプリッタ２３では、偏波モード変換器１２からの光「ＴＥ＋ｔｍ」について、選択光に対応するＴＥモードおよび漏れ成分を含んだ光「ＴＥ＋（ｔｍ）」が偏光ビームスプリッタ１３に送られ、非選択光に対応するＴＭモードおよび漏れ成分を含んだ光「ｔｍ＋（ＴＥ）」がバー側に位置する出力端から放射されて除去される。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ２４は、偏波モード変換器１２および出力段の偏光ビームスプリッタ１３の間の導波路２Ｂ上に設けられ、交差部分を挟んでバー側に位置する入出力端が導波路２Ｂにそれぞれ接続される。この偏光ビームスプリッタ２４では、偏波モード変換器１２からの光「ＴＭ＋ｔｅ」について、選択光に対応するＴＭモードおよび漏れ成分を含んだ光「ＴＭ＋（ｔｅ）」が偏光ビームスプリッタ１３に送られ、非選択光に対応するＴＭモードおよび漏れ成分を含んだ光「ｔｅ＋（ＴＭ）」がクロス側に位置する出力端から放射されて除去される。
【００２４】
出力段の偏光ビームスプリッタ１３には、偏光ビームスプリッタ２３からの光「ＴＥ＋（ｔｍ）」が伝搬する導波路２Ａと、偏光ビームスプリッタ２４からの光「ＴＭ＋（ｔｅ）」が伝搬する導波路２Ｂとが各入力端にそれぞれ接続される。そして、導波路２Ａとはクロス側に位置する導波路３Ｂに、選択光に対応するＴＥモードおよびＴＭモードの光「ＴＥ＋ＴＭ」が出力され、また、導波路２Ａとはバー側に位置する導波路３Ａに、前段の各偏光ビームスプリッタ２３，２４における漏れ成分「（ｔｍ）＋（ｔｅ）」および自段における漏れ成分「（ＴＥ）＋（ＴＭ）」が出力される。
【００２５】
上記のように第１実施形態の導波路型光フィルタでは、入力段の偏光ビームスプリッタ１１および偏波モード変換器１２の間に位置する各導波路２Ａ，２Ｂ上と、偏波モード変換器１２および出力段の偏光ビームスプリッタ１３の間に位置する各導波路２Ａ，２Ｂ上とに、偏光ビームスプリッタ２１〜２４をそれぞれ挿入するようにしたことで、各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１〜２４の分離度に依存して発生する漏れ成分を実質的に含まない所望の波長の選択光が導波路３Ｂを介して出力ポートＰOUTから出射されるようになる。これにより、従来の偏波モード変換を利用した導波路型光フィルタに比べて、所望の波長の光を確実に選択することができ、選択光と非選択光の消光比特性の改善を図ることが可能になる。具体的には、例えば図８に示すフィルタ特性の測定結果にあるように、本発明による光フィルタの構成を適用することで、非選択波長の光レベル（サイドローブレベル）ＳＬが、従来の構成の場合よりも１０ｄＢ以上低減されて良好な消光比を実現することが可能になる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、第２実施形態の導波路型光フィルタの構成を示す平面図である。
図９において、本導波路型光フィルタは、前述の図１に示した第１実施形態の構成について、例えば、導波路２Ｂ上の偏光ビームスプリッタ２２と、導波路２Ａ上の偏光ビームスプリッタ２３とを省略して構成の簡略化を図るようにしたものである。
【００２７】
このような構成では、入力段の偏光ビームスプリッタ１１を通過して導波路２Ａに出力された光「ＴＭ＋（ＴＥ）」は、偏光ビームスプリッタ２１で漏れ成分「（ＴＥ）」が除去されて、ＴＭモードの光が偏波モード変換器１２に入力され、所望の波長の光のみをＴＥモードに変換した光「ＴＥ＋ｔｍ」が出力段の偏光ビームスプリッタ１３に送られる。一方、入力段の偏光ビームスプリッタ１１を通過して導波路２Ｂに出力された光「ＴＥ＋（ＴＭ）」は、そのまま偏波モード変換器１２に入力され、所望の波長の光をＴＭモードに変換した光「ＴＭ＋ｔｅ＋（ＴＭ）」が偏光ビームスプリッタ２４に送られる。そして、偏光ビームスプリッタ２４では、非選択光に対応するＴＥモード成分および自段でのＴＭモードの漏れ成分を含んだ光「ｔｅ＋（ＴＭ）」が除去されて、選択光に対応するＴＭモード成分、自段および入力段での漏れ成分を含んだ光「ＴＭ＋（ｔｅ＋ＴＭ）」が偏光ビームスプリッタ１３に送られる。
【００２８】
各導波路２Ａ，２Ｂからの光を受けた偏光ビームスプリッタ１３では、導波路２Ａとはクロス側に位置する導波路３Ｂに対して、選択光に対応するＴＥモードおよびＴＭモードの光、並びに、前段の偏光ビームスプリッタ２４および自段での漏れ成分を含んだ光「ＴＥ＋ＴＭ＋（ＴＭ＋ｔｍ）」が出力され、また、導波路２Ａとはバー側に位置する導波路３Ａには、非選択光に対応するＴＭモードの光、並びに、前段の偏光ビームスプリッタ２４および自段での漏れ成分を含んだ光「ｔｍ＋（ＴＥ＋ｔｅ＋ＴＭ）」が出力される。
【００２９】
このように第２実施形態の導波路型光フィルタでは、入力段の偏光ビームスプリッタ１１および偏波モード変換器１２の間に位置する導波路２Ａ上と、偏波モード変換器１２および出力段の偏光ビームスプリッタ１３の間に位置する導波路２Ｂ上とに、偏光ビームスプリッタ２１，２４を設けるようにしても、従来の構成に比べて、出力ポートＰOUTから出射される選択光に含まれる漏れ光の割合が低減されるため、良好な消光比を実現できるとともに、光フィルタの小型化を図ることが可能になる。
【００３０】
なお、上記の第２実施形態では、導波路２Ａ上の入力側および導波路２Ｂ上の出力側に偏光ビームスプリッタ２１，２４をそれぞれ配置する構成としたが、例えば図１０に示すように、導波路２Ａ上の出力側および導波路２Ｂ上の入力側に偏光ビームスプリッタ２３，２２をそれぞれ配置し、上述の図１の構成における偏光ビームスプリッタ２１，２４を省略した構成とすることも可能である。この場合、導波路３Ｂには、選択光に対応するＴＥモードおよびＴＭモードの光、並びに、偏光ビームスプリッタ２３および自段での漏れ成分を含んだ光「ＴＥ＋ＴＭ＋（ＴＥ＋ｔｅ）」が出力され、導波路３Ａには、非選択光に対応するＴＥモードの光、並びに、偏光ビームスプリッタ２３および自段での漏れ成分を含んだ光「ｔｅ＋（ＴＥ＋ＴＭ＋ｔｍ）」が出力されることになる。さらに、ここでは図示しないが、各導波路２Ａ，２Ｂ上の偏波モード変換器１２よりも前段側に偏光ビームスプリッタ２１，２２を設け、後段側の偏光ビームスプリッタ２３，２４を省略してもよく、あるいは、その逆で前段側の偏光ビームスプリッタ２１，２２を省略し、後段側に偏光ビームスプリッタ２３，２４を設けるようにしても構わない。
【００３１】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１は、第３実施形態の導波路型光フィルタの構成を示す平面図である。
図１１において、本導波路型光フィルタは、前述の図９に示した第２実施形態の構成について、各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１，２４の交差導波路形状を改良し、光フィルタ内の導波路を曲がりのない直線的なレイアウトとすることによって、導波路の曲がり損や各偏光ビームスプリッタでの損失（ＰＢＳ損）等の低減を図ったものである。
【００３２】
各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１，２４としては、例えば図１２の模式図に示すような交差導波路形状を有するものを使用する。この交差導波路形状は、交差部分を挟んでクロス側に位置する入出力導波路が略一直線となるようにし、その直線に対して交差部分の長手方向を傾けるようにしたものである。具体的には、交差する２本の直線導波路のなす角をθとすると、略一直線にされた入出力導波路に対する交差部分の長手方向の傾斜角度がθ／２となるように設計するのが望ましい。
【００３３】
このような交差導波路形状を各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１，２４に適用することで、前述の図９に示したような、各々の偏光ビームスプリッタの入力側および出力側の各導波路における屈曲部分をなくすことができる。これにより、低損失かつ小型の導波路型光フィルタを実現することが可能になる。
ここで、上記第３実施形態についての具体例を示し、本発明をさらに詳しく説明することにする。
【００３４】
図１３は、第３実施形態についての具体例の構成を示す平面図である。
図１３の具体例では、偏波モード変換器１２として、音響光学効果を利用したＡＯＴＦの１つである、いわゆる方向性結合型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦが使用され、また、各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１，２４としては、前述の図１２に示したような交差導波路形状のものが適用される。
【００３５】
上記方向性結合型のＡＯＴＦは、具体的には、基板１００に形成された各導波路２Ａ，２Ｂに対応させてＩＤＴ３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ配置され、各ＩＤＴ３１Ａ，３１Ｂで発生する各々のＳＡＷが各導波路２Ａ，２Ｂ内を伝搬する光に対してモード変換領域の中央付近で最も強く干渉するように、所要の形状のＳＡＷガイド３２Ａ−１，３２Ａ−２を近接して設けＩＤＴ３１Ａで発生するＳＡＷを方向性結合させ、さらに、所要の形状のＳＡＷガイド３２Ｂ−１，３２Ｂ−２を近接して設けＩＤＴ３１Ｂで発生するＳＡＷを方向性結合させる。なお、図示しないが、各ＳＡＷガイド３２Ａ，３２Ｂの長手方向の両端外方には、基板１００表面を伝搬するＳＡＷを吸収するためのＳＡＷ吸収体を設けるようにしてもよい。
【００３６】
ここでは、導波路２Ａ側のＩＤＴ３１Ａが出力側に配置され、導波路２Ａ内の光の伝搬方向に対して、ＩＤＴ３１Ａで発生するＳＡＷが逆方向に伝搬する構成とし、また、導波路２Ｂ側のＩＤＴ３１Ｂが入力側に配置され、導波路２Ｂ内の光の伝搬方向に対して、ＩＤＴ３１Ｂで発生するＳＡＷが同じ方向（順方向）に伝搬する構成としている。このような光の伝搬方向に対するＳＡＷの伝搬方向の関係は、偏波モード変換時に生じるドップラー効果による周波数シフトの影響を考慮して設定される。
【００３７】
偏波モード変換時のドップラー効果による周波数シフトは、具体的には、偏波モード変換される選択光の周波数がドップラー効果によってＳＡＷの周波数だけ変化する現象であり、この選択光の周波数シフトの方向は、次の表１に示すように、偏波モード変換の方向と弾性表面波および光の相対的な伝搬方向とに依存することが知られている。
【００３８】
【表１】
0004437380.tif 000002
ただし、表中のｆは周波数のシフト量であり、その正負の符号によってシフト方向を表している。
【００３９】
上記の具体例においては、導波路２Ａ側では光とＳＡＷが逆方向に伝搬するので、ＴＭモードからＴＥモードへの変換が生じるとき選択光の周波数が＋ｆだけシフトする。一方、導波路２Ｂ側では光とＳＡＷが順方向に伝搬するので、ＴＥモードからＴＭモードへの変換が生じるとき選択光の周波数が＋ｆだけシフトする。このように、偏波モード変換時のドップラー効果による周波数シフトが各導波路２Ａ，２Ｂで一致するように光フィルタの設計を行うことで、出力段の偏光ビームスプリッタ１３で合成される各導波路２Ａ，２Ｂを伝搬した選択光の周波数が正確に一致するようになるため、所望の波長の光の選択をより確実に行うことが可能になる。
【００４０】
なお、本発明における各ＩＤＴ３１Ａ，３１Ｂの配置は、上記図１３の一例に限定されるものではなく、表１の関係に従いドップラー効果による周波数シフトが各導波路２Ａ，２Ｂについて一致するような任意の配置とすることが可能である。
上記のように、各偏光ビームスプリッタ１１，１３，２１，２４として交差部分を傾けた交差導波路形状を適用し、偏波モード変換器１２として方向性結合型のＡＯＴＦを使用することによっても、良好な消光比を得ることのできる低損失かつ小型の導波路型光フィルタを提供することが可能になる。
【００４１】
なお、上記の具体例では、偏波モード変換器１２として方向性結合型のＡＯＴＦを用いる場合を示したが、本発明はこれに限らず、例えば図１４に示すような薄膜型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを使用することも可能である。具体的には、基板１００に形成された各導波路２Ａ，２Ｂに沿ってＩＤＴ３１Ａ，３１Ｂおよび薄膜ＳＡＷガイド３３Ａ，３３Ｂがそれぞれ配置され、各ＩＤＴ３１Ａ，３１Ｂで発生するＳＡＷが薄膜ＳＡＷガイド３３Ａ，３３Ｂに導かれて各導波路２Ａ，２Ｂ上を伝搬する構成である。加えて、この薄膜型ＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦについては、例えば図１５に示すように、各ＳＡＷガイド３３Ａ，３３Ｂの長手方向が各導波路２Ａ，２Ｂ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、フィルタ特性のサイドローブレベル抑圧を図ることが可能になる。
【００４２】
また、前述の図１３に示した具体例では、入力側の２つの偏光ビームスプリッタ１１，２１の間と、出力側の２つの偏光ビームスプリッタ２４，１３の間が、直線導波路により接続されるようにしたが、例えば図１６に示す他の具体例にあるように、上記各部の間を緩やかな曲がり（例えば、曲率半径１００ｍｍ以上のＳ字カーブ等）を用いた導波路により接続するような応用も可能である。このようなレイアウトの導波路を適用することにより、偏波モード変換器１２におけるモード変換領域を光の伝搬方向に拡張することができ、光フィルタの設計自由度を増大させることが可能になる。
【００４３】
本発明の第４実施形態について説明する。
図１７は、第４実施形態の導波路型光フィルタの構成を示す平面図である。
図１７において、本導波路型光フィルタは、例えば、前述の図１１に示した第３実施形態と同様の構成の２つの光フィルタを直列に接続して２段構成にしたものである。ここでは、同一構成の各段の光フィルタが１つの基板上に形成され、前段の光フィルタで選択された光が出力される導波路３Ｂの一端が、後段の光フィルタにおける入力導波路１Ａ’の一端に光ファイバ４０を介して接続される。なお、図では、前段の光フィルタの各構成要素に対応する後段の光フィルタの各構成要素に「’」付きの同一符号を付して、２段構成における対応関係を示してある。
【００４４】
このような２段構成の導波路型光フィルタでは、前述した第３実施形態の場合と同様にして、前段の光フィルタで選択された所望の波長のＴＥモードおよびＴＭモードの光が、光ファイバ４０を介して後段の光フィルタに送られ、後段の光フィルタでも、第３実施形態の場合と同様にして、所望の波長の光が選択されるようになる。
【００４５】
上記のように２つの光フィルタを直列に接続して２段構成とすることによって、より鋭いフィルタ特性が得られるようになり、所望の波長の光を一層確実に選択することが可能になる。
なお、上記第４の実施形態では２段構成の一例を示したが、本発明は３つ以上の光フィルタを直列に接続した多段構成とすることも可能である。また、上記のような多段構成は、第３実施形態に対してだけでなく、第１、第２実施形態の各構成およびそれらを組み合わせた構成に対しても適用することが可能である。
【００４６】
さらに、上記第４実施形態では、前段の光フィルタの出力導波路３Ｂと後段の光フィルタの入力導波路１Ａ’とを光ファイバ４０を用いて基板外で接続するようにしたが、例えば図１８に示すように、前段の出力導波路３Ｂを伸延させた導波路４１と後段の入力導波路１Ａ’を伸延させた導波路４２とが基板端面で接合するようにし、その接合端面に光反射器４３を設けて、前段の光フィルタで選択された光を基板内で折り返して後段の光フィルタに送るようにしてもよい。
【００４７】
また、上記第４実施形態の応用例として、図１９に示すように前後段を接続する光ファイバ４０の途中に、伝搬光の偏光状態を任意に制御可能な偏光制御器４４を設けるようにしてもよい。このように、偏光制御器４４を設けることによって、例えば、前段の光フィルタで生じる残留偏波モード分散（ＰＭＤ）などの影響が、後段の光フィルタで生じる同様の現象により打ち消されるように、前段から後段に伝えられる選択光の偏光状態を制御することが可能になる。
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。
【００４８】
（付記１）  入力導波路に入力された光を２つの偏光成分に分離して、一方の偏光成分を第１導波路に出力し、他方の偏光成分を第２導波路に出力する入力側偏光分離部と、
前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光について、選択波長に対応する光を偏波モード変換するモード変換部と、
該モード変換部を通過して前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光を、偏光状態に応じてそれぞれ分離して前記選択波長に対応する光を出力導波路に出力する出力側偏光分離部と、を備えた導波路型光フィルタであって、
前記入力側偏光分離部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第１導波路上に設けた第１偏光分離部と、
前記入力側偏光分離部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第２導波路上に設けた第２偏光分離部と、を備え、
前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光を、前記第１偏光分離部および前記第２偏光分離部で偏光状態に応じてそれぞれ分離することにより、前記入力側偏光分離部の分離度に対応して発生する漏れ成分を除去する構成としたことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００４９】
（付記２）  付記１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記第１偏光分離部は、前記入力側偏光分離部および前記モード変換部の間に位置する前記第１導波路上と、前記モード変換部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第１導波路上との少なくとも一方に設けられ、
前記第２偏光分離部は、前記入力側偏光分離部および前記モード変換部の間に位置する前記第２導波路上と、前記モード変換部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第２導波路上との少なくとも一方に設けられることを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５０】
（付記３）  付記２に記載の導波路型光フィルタであって、
前記第１偏光分離部は、前記入力側偏光分離部と前記モード変換部との間に位置する前記第１導波路上に設けられ、
前記第２偏光分離部は、前記モード変換部と前記出力側偏光分離部との間に位置する前記第２導波路上に設けられることを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５１】
（付記４）  付記２に記載の導波路型光フィルタであって、
前記第１偏光分離部は、前記モード変換部と前記出力側偏光分離部との間に位置する前記第１導波路上に設けられ、
前記第２偏光分離部は、前記入力側偏光分離部と前記モード変換部との間に位置する前記第２導波路上に設けられることを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５２】
（付記５）  付記１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記第１偏光分離部および前記第２偏光分離部は、前記入力側偏光分離部との間に位置する導波路を直線的に配置し、かつ、前記出力側偏光分離部との間に位置する導波路を直線的に配置することが可能な交差導波路形状をそれぞれ有することを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５３】
（付記６）  付記１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記入力側偏光分離部および前記出力側偏光分離部は、前記入力導波路および前記出力導波路の各軸方向を略平行にすることが可能な交差導波路形状をそれぞれ有することを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５４】
（付記７）  付記１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記モード変換部は、音響光学効果に基づいて偏波モード変換を行うことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５５】
（付記８）  付記７に記載の導波路型光フィルタであって、
前記モード変換部は、偏波モード変換時に発生するドップラー効果による周波数シフトが、前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光について略一致するように、弾性表面波が与えられることを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５６】
（付記９）  付記１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記モード変換部は、電気光学効果に基づいて偏波モード変換を行うことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５７】
（付記１０）  付記１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記モード変換部は、光弾性効果に基づいて偏波モード変換を行うことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５８】
（付記１１）  付記１に記載の導波路型光フィルタを１つの単位構成とし、該複数の単位構成が接続光路を介して直列に接続されたことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００５９】
（付記１２）  付記１１に記載の導波路型光フィルタであって、
前記接続光路を伝搬する光の偏光状態を制御可能な偏光制御部を備えたことを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００６０】
（付記１３）  入力導波路に入力された光を２つの偏光成分に分離して、一方の偏光成分を第１導波路に出力し、他方の偏光成分を第２導波路に出力する入力側偏光分離部と、
前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光について、選択波長に対応する光を偏波モード変換するモード変換部と、
該モード変換部を通過して前記第１導波路および前記第２導波路を伝搬する各光を、偏光状態に応じてそれぞれ分離して前記選択波長に対応する光を出力導波路に出力する出力側偏光分離部と、を備えた導波路型光フィルタであって、
前記入力側偏光分離部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第１導波路上に設けられ、前記入力側偏光分離部との間に位置する導波路を直線的に配置し、かつ、前記出力側偏光分離部との間に位置する導波路を直線的に配置することが可能な交差導波路形状を有する第１偏光分離部と、
前記入力側偏光分離部および前記出力側偏光分離部の間に位置する前記第２導波路上に設けられ、前記入力側偏光分離部との間に位置する導波路を直線的に配置し、かつ、前記出力側偏光分離部との間に位置する導波路を直線的に配置することが可能な交差導波路形状を有する第２偏光分離部と、を備えて構成されることを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００６１】
（付記１４）  付記１３に記載の導波路型光フィルタであって、
前記入力側偏光分離部および前記出力側偏光分離部は、前記入力導波路および前記出力導波路の各軸方向を略平行にすることが可能な交差導波路形状をそれぞれ有することを特徴とする導波路型光フィルタ。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる導波路型光フィルタは、入力側偏光分離器と出力側偏光分離器との間を接続する第１および第２導波路上にそれぞれ第１および第２偏光分離器を設けたことにより、漏れ光の影響を低減して所望の波長の光を確実に選択することができ、選択光と非選択光における良好な消光比特性を実現することが可能になる。また、第１および第２偏光分離部を所要の交差導波路形状として、入力側偏光分離部と出力側偏光分離部の間を直線的な導波路の各区間で接続するようにしたことで、導波路型光フィルタの低損失化および小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる導波路型光フィルタの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態で用いる偏光ビームスプリッタの具体例を示す模式図である。
【図３】第１実施形態で用いる偏光ビームスプリッタの他の具体例を示す模式図である。
【図４】第１実施形態で用いる偏光ビームスプリッタのさらに別の具体例を示す模式図である。
【図５】第１実施形態で用いる偏波モード変換器の具体例として、音響光学効果を利用したモード変換器の要部構成を示す図である。
【図６】第１実施形態で用いる偏波モード変換器の具体例として、電気光学効果を利用したモード変換器の要部構成を示す図である。
【図７】第１実施形態で用いる偏波モード変換器の具体例として、光弾性効果を利用したモード変換器の要部構成を示す図である。
【図８】第１実施形態における効果を説明するための図である。
【図９】本発明にかかる導波路型光フィルタの第２実施形態の構成を示す図である。
【図１０】第２実施形態に関連する他の構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明にかかる導波路型光フィルタの第３実施形態の構成を示す図である。
【図１２】第３実施形態で用いる偏光ビームスプリッタの具体例を示す模式図である。
【図１３】第３実施形態について、方向性結合型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを適用した具体例を示す図である。
【図１４】第３実施形態について、薄膜型のＳＡＷガイドを用いたＡＯＴＦを適用した具体例を示す図である。
【図１５】図１４の具体例に関して、サイドローブレベルの抑圧を図った応用例を示す図である。
【図１６】図１３の具体例に関して、緩やかな曲がりの導波路を用いてモード変換領域の拡張を図った変形例を示す図である。
【図１７】本発明にかかる導波路型光フィルタの第４実施形態の構成を示す図である。
【図１８】第４実施形態に関連する他の構成例を示す図である。
【図１９】第４実施形態に関連する応用例を示す図である。
【図２０】従来の導波路型光フィルタの構成を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４１，４２    導波路
１１，１３，２１〜２４    偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１２    偏波モード変換器
３１Ａ，３１Ｂ    櫛形電極（ＩＤＴ）
３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ    ＳＡＷガイド
４０    光ファイバ
４３    光反射器
４４    偏光制御器
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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