(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上に形成された光導波路と、
上記基板上に形成され弾性表面波を発生させるインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
上記ＩＤＴにより発生した弾性表面波を上記光導波路に沿って伝搬させるＳＡＷガイドとを具備し、
上記ＩＤＴ電極が直接上記基板に接して形成される部分とバッファ層を介して形成される部分とから構成されるとともに、上記バッファ層は、上記弾性表面波の伝搬方向に垂直且つ上記基板の厚み方向に垂直な方向に離間する第１及び第２バッファ層から成り、上記第１バッファ層と上記第２バッファ層との間の上記離間した部分に上記ＩＤＴ電極が直接上記基板に接して形成され、上記バッファ層は、上記弾性表面波の伝搬方向に向かって上記離間した部分の幅が単調且つ連続的に変化して形成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。
【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、
上記ＳＡＷガイドは上記ＩＤＴ電極の上記光導波路の光伝搬方向について下流側に設けられ、
上記光導波路は、入力ポート並びに第１及び第２の出力ポートを有し上記入力ポート及び上記第１の出力ポート間は第１の偏波面により結合され上記入力ポート及び上記第２の出力ポート間は上記第１の偏波面に直交する第２の偏波面により結合される、上記ＩＤＴ電極よりも上記光伝搬方向について上流側に設けられた第１の偏波ビームスプリッタと、上記第１及び第２の出力ポートにそれぞれ接続され、上記ＩＤＴ電極の上記光伝搬方向について下流側に設けられた第１及び第２の光パスと、上記第１及び第２の光パスに接続され、上記ＳＡＷガイドの上記光伝搬方向について下流側に設けられた第２の偏波ビームスプリッタとを含み、上記ＳＡＷガイドは上記第１及び第２の光パス上に形成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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音響光学チューナブルフィルタとして、光導波路及びこの光導波路に沿って弾性表面波（ＳＡＷ）を伝搬させるＳＡＷガイドとを基板上に有する装置が知られている。例えば、光の複屈折性を有するＬｉＮｂＯ3基板上にＴｉを熱拡散することによって、音響光学チューナブルフィルタに適した光導波路を得ることができる。また、その光導波路に関連して弾性表面波を伝搬させるために、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）が基板上に形成される。ＩＤＴにより発生した弾性表面波はＳＡＷガイドによって予め定められた経路を伝搬し、ＳＡＷ吸収体によって吸収されて熱に変換される。
【０００３】
弾性表面波が光導波路に沿って伝搬することによって、弾性表面波の周波数及び光導波路の複屈折に応じて決定される特定波長の光に関して、ＴＥモードからＴＭモードへのモード変換或いはこれと逆のモード変換が行われる（モード変換器）。従って、このモード変換された光を偏光ビームスプリッタ等の特定の手段によって取り出すことによって、例えば、波長分割多重された複数チャネルの光信号を選択光と非選択光とに分けることができる。選択光の波長は弾性表面波の周波数に依存するので、選択光の波長は弾性表面波の周波数によってチューナブルとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＤＴによって励起される弾性表面波は、その伝搬方向に垂直な方向に関して振幅分布を有し、この分布が、導波構造を伝搬する弾性表面波の伝搬モード（零次モード）の振幅分布と異なる。こうした分布の相違により、ＩＤＴで発生した弾性表面波の一部が伝搬モードに結合することができず、漏洩モードが発生する。こうした漏洩モードによって選択波長以外の偏光が回転し、透過光強度の波長特性にサイドローブが発生する。波長特性にサイドローブが発生すると、選択した波長以外の光が選択光に混じり、例えばＷＤＭ（波長分割多重）に適用している場合に、これがノイズとなってエラーレートを悪化させる。
【０００５】
また、不要モードの存在はＩＤＴパワーの増大につながり、駆動電力が大きくなる。
【０００６】
よって、本発明の目的は、波長特性におけるサイドローブが生じにくい音響光学チューナブルフィルタを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、基板と、基板上に形成された光導波路と、基板上に形成され弾性表面波を発生させるインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、ＩＤＴにより発生した弾性表面波を光導波路に沿って伝搬させるＳＡＷガイドと、ＩＤＴにより発生した弾性表面波の伝搬方向と垂直な方向に関する振幅の分布が重み付けされるように基板及びＩＤＴの間に介在するバッファ層とを備えたことを特徴とする装置が提供される。この装置においては、ＩＤＴにより発生した弾性表面波の伝搬方向と垂直な方向に関する振幅の分布が重み付けされるように、基板及びＩＤＴの間にバッファ層が介在しているので、例えば伝搬モードに近い分布で弾性表面波を結合させることができ、波長特性におけるサイドローブが生じにくい音響光学チューナブルフィルタの提供が可能になる。
【０００８】
この装置を用いて音響光学チューナブルフィルタを構成することができる。例えば、光導波路に入力される光を直線偏波とし、光導波路の出力に偏波スプリッタを接続することによって、音響光学チューナブルフィルタを得ることができる。
【０００９】
また、入力光の偏波依存性のない音響光学チューナブルフィルタを提供するためには、上記ＳＡＷガイドは上記ＩＤＴ電極の上記光導波路の光伝搬方向について下流側に設けられ、上記光導波路は、入力ポート並びに第１及び第２の出力ポートを有し上記入力ポート及び上記第１の出力ポート間は第１の偏波面により結合され上記入力ポート及び上記第２の出力ポート間は上記第１の偏波面に直交する第２の偏波面により結合される、上記ＩＤＴ電極よりも上記光伝搬方向について上流側に設けられた第１の偏波ビームスプリッタと、上記第１及び第２の出力ポートにそれぞれ接続され、上記ＩＤＴ電極の上記光伝搬方向について下流側に設けられた第１及び第２の光パスと、上記第１及び第２の光パスに接続され、上記ＳＡＷガイドの上記光伝搬方向について下流側に設けられた第２の偏波ビームスプリッタとを含み、上記ＳＡＷガイドは上記第１及び第２の光パス上に形成されている。
【００１０】
本発明の他の側面によると、基板と、上記基板上に形成された光導波路と、上記基板上に形成され弾性表面波を発生させるインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、上記ＩＤＴにより発生した弾性表面波を上記光導波路に沿って伝搬させるＳＡＷガイドとを具備し、上記ＩＤＴ電極が直接上記基板に接して形成される部分とバッファ層を介して形成される部分とから構成されるとともに、上記バッファ層は、上記弾性表面波の伝搬方向に垂直且つ上記基板の厚み方向に垂直な方向に離間する第１及び第２バッファ層から成り、上記第１バッファ層と上記第２バッファ層との間の上記離間した部分にＩＤＴ電極が直接上記基板に接して形成され、上記バッファ層は、上記弾性表面波の伝搬方向に向かって上記離間した部分の幅が単調且つ連続的に変化して形成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が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。全図を通して実質的に同一の部分には同一の符号が付される。
【００１２】
図１は本発明を適用可能な音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）の平面図である。このＡＯＴＦは、基板２と、基板２上に形成された光導波路４及び弾性表面波の導波構造としてのＳＡＷガイド６とを備えている。光導波路４は、入力光ＩＮが供給される第１の偏波ビームスプリッタ８と、第１及び第２の光パス１０及び１２と、非選択光ＯＵＴ１及び選択光ＯＵＴ２を出力する第２の偏波ビームスプリッタ１４とを含む。
【００１３】
第１の偏波ビームスプリッタ８は、入力光ＩＮが供給される入力ポート８Ａと、入力ポート８ＡにＴＭモードにより結合される出力ポート８Ｂと、入力ポート８ＡにＴＥモードにより結合される出力ポート８Ｃとを有している。ここでは、ＴＭモードは紙面に垂直な電界成分を有する偏波により定義され、ＴＥモードは紙面に平行な電界成分を有する偏波により定義される。第１の光パス１０は出力ポート８Ｂに光学的に接続され、第２の光パス１２は出力ポート８Ｃに光学的に接続される。
【００１４】
第２の偏波ビームスプリッタ１４は第１の光パス１０に光学的に接続される入力ポート１４Ａと第２の光パス１２に光学的に接続される入力ポート１４Ｂと出力ポート１４Ｃ及び１４Ｄとを有している。入力ポート１４Ａは出力ポート１４Ｃ及び１４ＤにそれぞれＴＭモード及びＴＥモードにより結合され、入力ポート１４Ｂは出力ポート１４Ｃ及び１４ＤにそれぞれＴＥモード及びＴＭモードにより結合される。偏波ビームスプリッタ８及び１４の各々はＸ交差型光導波路により提供され得る。
【００１５】
基板２上に弾性表面波を励起するために、光パス１０及び１２の入力端部近傍には、バッファ層１８を介してインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）１６が形成されている。ＩＤＴ１６は、バッファ層１８上に形成された端子１６Ａ及び１６Ｂと、端子１６Ａ及び１６Ｂにそれぞれ接続されるくし型電極１６Ｃ及び１６Ｄとから構成される。くし型電極１６Ｃ及び１６Ｄは互い違いに配列される。
【００１６】
ＳＡＷガイド６は、ＩＤＴ１６で発生した弾性表面波が光パス１０及び１８に沿って伝搬するように、光パス１０及び１２上に形成されている。また、ＳＡＷガイド６の出力端近傍には、弾性表面波を吸収する吸収体２０が設けられている。
【００１７】
基板２の材質としては、ＬｉＮｂＯ3を用いることができる。この場合、基板２上に形成されたＴｉ膜を熱拡散させることによって、通常の方法により光導波路４を得ることができる。ＳＡＷガイド６は、基板２上にＳｉＯ2等からなる薄膜を形成することによって得ることができる。吸収体２０は、弾性表面波を吸収する材料によって形成される。図示はしないが、ＩＤＴ１６のＳＡＷガイド６と反対の側にも弾性表面波の吸収体を設けてもよい。
【００１８】
ＩＤＴ１６及びＳＡＷガイド６を光導波路４に対して上述のような位置関係で設けているので、ＩＤＴ１６により発生された弾性表面波が光パス１０及び１２に沿って伝搬し、光パス１０及び１２を伝搬する光と弾性表面波との相互作用を得ることができる。この相互作用によって、光パス１０及び１２の各々を伝搬する光の特定波長成分に関して偏波面が回転し、偏波モードの変換が行われる。その結果、ＡＯＴＦの機能が得られる。より特定的には次の通りである。
【００１９】
偏波ビームスプリッタ８の入力ポート８Ａに供給された入力光ＩＮは、ＴＭモード光とＴＥモード光とに分けられてそれぞれ第１の光パス１０及び第２の光パス１２に供給される。ＩＤＴ１６が駆動されていない場合には、これらＴＭモード光及びＴＥモード光の偏波モードは維持されて、第２の偏波ビームスプリッタ１４に供給される。その結果、ＴＭモード光及びＴＥモード光は偏波ビームスプリッタ１４で偏波合成されて出力ポート１４Ｃから出力される。
【００２０】
ＩＤＴ１６が特定周波数のＲＦ信号により駆動されると、その周波数並びに光パス１０及び１２の複屈折によって決定される波長を有する光に関して、光パス１０及び１２の各々で偏波モードの変換が行われる。例えば、第１の光パス１０に供給されたＴＭモード光の特定波長成分はＴＥモードに変換され、一方、第２の光パス１２に供給されたＴＥモード光の特定波長成分はＴＭモードに変換される。変換された各光は第２の偏波ビームスプリッタ１４で偏波合成されて出力ポート１４Ｄから出力される。
【００２１】
従って、入力光ＩＮが異なる波長を有する複数の光信号を波長分割多重して得られたＷＤＭ信号光である場合には、特定波長を有する光信号は選択光ＯＵＴ２として出力ポート１４Ｄから出力され、特定波長以外の波長の光信号は非選択光ＯＵＴ１として出力ポート１４Ｃから出力される。従って、このＡＯＴＦの機能を用いることによって、光信号のドロッピングが可能であり、そのときのドロッピング波長を弾性表面波の周波数により任意に変化させることができる。この動作は可逆的である。従って、出力ポート１４Ｃ及び１４Ｄを入力ポートとし、入力ポート８Ａを出力ポートとすることによって、光信号のアッディングが可能である。従って、図１に示されるＡＯＴＦを用いることによって、光アッド／ドロップマルチプレクサの提供が可能になる。
【００２２】
尚、以下の説明では、基板２の厚み方向をｘ軸とし、互いに平行な光パス１０及び１２の長手方向をｙ軸とし、ｘ軸及びｙ軸に垂直な方向をｚ軸とする３次元直交座標系を用いる。
【００２３】
ＩＤＴ１６で励起される弾性表面波は、弾性表面波の伝搬方向に垂直なｚ方向に関して矩形に近い振幅分布を有している。これに対して、ＳＡＷガイド６を伝搬する弾性表面波の伝搬モードの振幅分布は、ＳＡＷガイド６内の領域では正弦関数的となり、ＳＡＷガイド６外の領域では指数関数的となる。こうした分布の違いにより、ＩＤＴ１６で発生した弾性表面波の一部が伝搬モードに結合することができずに、漏洩モードが発生することになる。このような漏洩モードの弾性表面波に起因して波長特性にサイドローブが生じることは前述した通りである。
【００２４】
そこで、本発明のこの実施形態では、その形態に特徴を有するバッファ層１８を基板２とＩＤＴ１６との間に介在させることによって、波長特性におけるサイドローブを抑圧しているのである。より特定的には次の通りである。
【００２５】
図２はバッファ層１８の実施形態を示す平面図、図３の（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図２におけるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。バッファ層１８は、ＩＤＴ１６の出力がＳＡＷガイド６中を伝搬する伝搬モードに近い形状を有するように設計される。即ち、バッファ層１８の光伝搬方向下流側には、その幅が伝搬方向に向かって連続的に広がる開口が形成されている。これにより、図２のＡ−Ａ断面では弾性表面波の振幅がＳＡＷガイド６の中央付近でのみ大きく、Ｂ−Ｂ断面ではＳＡＷガイド全体で弾性表面波の振幅が大きくなっている。このように、バッファ層１８のない部分のｚ方向の長さをｙ方向に関して変化させ、最終的にＳＡＷガイド６に結合する位置で伝搬モードに近い振幅分布になるようにすることによって、波長特性におけるサイドローブを抑圧することができる。
【００２６】
前述したように、弾性表面波の導波構造としてのＳＡＷガイド６は、基板２上に弾性表面波を閉じ込めることができ光吸収が小さい薄膜を形成することにより得ることができる。本発明はこのような弾性表面波の導波構造に限定されずに、Ｔｉ拡散ガイド等の他の導波構造についても本発明を適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によると、波長特性におけるサイドローブが生じにくい音響光学チューナブルフィルタを提供することが可能になるという効果が生じる。本発明の特定の実施形態により得られる効果は以上説明した通りであるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を適用可能な音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）の平面図である。
【図２】図２はバッファ層の実施形態を示す平面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図２のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
２  基板
４  光導波路
６  ＳＡＷガイド
１６，１６’  ＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）
１８，１８’  バッファ層
【図１】
0004435378.tif 000002
【図２】
0004435378.tif 000003
【図３】
0004435378.tif 000004