(57)【要約】【課題】選択波長の波長変化率と光路長の変化率との比を柔軟に変更する。【解決手段】入力光Ｉ１を、平面導波路１２へと結合するチャネル型導波路１４と、傾斜角Θｇだけ傾いた格子面１６ａを備え、平面導波路を挟んでチャネル型導波路に対向して配置され、結合光Ｉ２を回折する反射型回折格子１６と、傾斜角Θｍだけ傾いて延在し、かつ格子面と交差する法線１８Ｎを有する反射面１８ａを備え、平面導波路を挟んで反射型回折格子に対向して配置され、回折光Ｉ３を反射型回折格子に向けて反射する反射鏡１８と、結合光の格子面に対する入射角Θを変化させる光偏向部２０とが共通の基板２２に集積されている。【選択図】図１
2007163835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光を、光伝搬方向に沿うチャネル型導波路の一面を介して平面導波路へと結合する当該チャネル型導波路と、
前記光伝搬方向に対して第１の傾斜角だけ傾いて延在する格子面を備え、かつ、前記平面導波路を挟んで前記チャネル型導波路に対向して配置されていて、結合された前記光を回折する反射型回折格子と、
前記光伝搬方向に対して第２の傾斜角だけ傾いて延在し、かつ前記格子面と交差する法線を有する反射面を備える反射鏡であって、前記平面導波路を挟んで前記反射型回折格子に対向して配置されていて、回折された前記光を該反射型回折格子に向けて反射する当該反射鏡と、
結合された前記光の前記格子面に対する入射角を変化させる光偏向部と
を備えた波長選択素子。
【請求項２】
前記光偏向部は、前記チャネル型導波路に設けられており、
当該チャネル型導波路の屈折率を変化させることによって前記入射角を調整することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
【請求項３】
前記光偏向部は、前記平面導波路の一部又は全部の領域に設けられ、
当該領域の屈折率を変化させることによって前記入射角を調整することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
【請求項４】
前記光偏向部は、前記チャネル型導波路に設けられた第１光偏向部と、前記平面導波路の一部又は全部の領域に設けられた第２光偏向部とを備え、
前記第１光偏向部は前記チャネル型導波路の屈折率を、及び、前記第２光偏向部は前記平面導波路の前記領域の屈折率を、それぞれ変化させることによって前記入射角を調整することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
【請求項５】
前記一部の領域は、前記反射型回折格子に向かうにしたがって幅が狭くなる平面形状とされていることを特徴とする請求項３又は４に記載の波長選択素子。
【請求項６】
前記チャネル型導波路の前記一面と、前記平面導波路の、当該一面に対向する面は、間隙を挟んで設けられており、
該間隙の幅が、前記反射型回折格子に向かうにしたがって小さくなるように、前記チャネル型導波路及び前記平面導波路が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長選択素子。
【請求項７】
前記平面導波路、前記チャネル型導波路、前記反射型回折格子、前記反射鏡、及び前記光偏向部が共通の基板に集積されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長選択素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の波長選択素子を構成要素とする光共振器であって、
前記チャネル型導波路の光入出力端面に、反射ミラーを備えた光共振器。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の波長選択素子を構成要素とする光共振器であって、
前記チャネル型導波路の光入出力端面との間に間隔を空けて対向して反射ミラーを備えた光共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の波長を含む光から特定波長の光を選択する波長選択素子、及びこの波長選択素子を用いた光共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長多重通信（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムの発展にともない、波長多重光から特定波長の光を選択する波長選択素子の重要性が増している。波長選択素子は、たとえば波長可変レーザの構成部品として用いられる（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１に開示された波長可変レーザは、光の伝搬方向に沿って直列に配置された、レーザ光源、光偏向器、反射ミラー、レンズ及び反射型回折格子から構成されている。ここで、波長選択素子は、光偏向器、レンズ及び反射型回折格子からなる。
【０００４】
この波長可変レーザでは、レーザ光源から発生した光は、光偏向器により出射角が調整される。そして、出射角が調整された光は、レーザ光源の外部に設けられたレンズに向かって出射される。その際、光の出射角に応じて、光偏向器から反射型回折格子に至るまでの光の伝搬経路（光路長）が変化する。
【０００５】
光は、レンズを通過する際に屈折されて、所定の入射角で反射型回折格子に入射する。反射型回折格子に入射した光のうち、入射角と等しい回折角で反射された光が、回折角に応じて単色化される。単色化された光は、入射の際と逆の経路（反射型回折格子→レンズ）をたどって反射ミラーに帰還する。反射ミラーに帰還した光は再度反射され、光共振器内部（反射型回折格子と反射ミラーとの間）を幾度となく往復する。これにより、所定波長のレーザ光が発振する。
【非特許文献１】Ｏｈ  Ｋｅｅ  Ｋｗｏｎ  ｅｔ  ａｌ．“Ｐｒｏｐｏｓａｌ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ”，ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１６，ＮＯ．８，ＡＵＧＵＳＴ  ２００４，ｐｐ．１８０４−１８０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この波長可変レーザは、モードホッピングが生じないように設計されている。つまり、波長可変レーザを構成する波長選択素子は、レーザ光の選択波長が長くなるにしたがって、光路長が長くなるように設計されている。すなわち、この波長選択素子では、選択波長の波長変化率と光路長の変化率との比（以下、「波長−光路長比」とも称する。）は正（＞０）に固定されている。
【０００７】
このように、この波長選択素子は、選択波長が長くなるにつれて、光路長、つまり遅延時間が長くなるように設計されている。したがって、この波長選択素子は、選択波長の長短に応じて遅延時間を変化させる光遅延線としても捉えることができる。
【０００８】
しかし、この波長選択素子は、波長−光路長比が固定されているので、「選択波長が長くなるほど、遅延時間を長くする」ことしかできなかった。そのため、光遅延線への柔軟な応用が阻害されていた。
【０００９】
この発明は、上述のような問題点に鑑みなされたものである。
【００１０】
したがって、この発明の第１の目的は、波長−光路長比を柔軟に変更できる波長選択素子を提供することにある。
【００１１】
また、この発明の第２の目的は、上述の波長選択素子を用いた光共振器であって、波長−光路長比を調整することでモードホッピングを抑制した光共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、この発明の第１の要旨による波長選択素子は、平面導波路と、チャネル型導波路と、反射型回折格子と、反射鏡と、光偏向部とを備えている。
【００１３】
チャネル型導波路は、入力された光を、光伝搬方向に沿うチャネル型導波路の一面を介して平面導波路へと結合する。
【００１４】
反射型回折格子は、上述の光伝搬方向に対して第１の傾斜角だけ傾いて延在する格子面を備え、かつ、平面導波路を挟んでチャネル型導波路に対向して配置されている。そして、反射型回折格子は、平面導波路に結合された光を回折する。
【００１５】
反射鏡は、上述の光伝搬方向に対して第２の傾斜角だけ傾いて延在し、かつ格子面と交差する法線を有する反射面を備えている。そして、平面導波路を挟んで反射型回折格子に対向して配置されている。また、反射鏡は、格子面で回折された光をこの反射型回折格子に向けて反射する。
【００１６】
光偏向部は、平面導波路に結合された光の格子面に対する入射角を変化させる。
【００１７】
この波長選択素子によれば、チャネル型導波路に入力された光は、平面導波路へと結合される。そして、この光は、光偏向部により入射角が調整された上で反射型回折格子に入射する。反射型回折格子に入射した光は、波長ごとに異なる方向に回折されることで波長選択される。
【００１８】
回折された光の中で反射鏡に対して垂直な方向に伝搬する波長の光のみが、反射鏡で反射され反射型回折格子に帰還する。帰還した光は、反射型回折格子により回折されることで再度波長が選択され、伝搬経路を逆にたどり、波長選択された出力光としてチャネル型導波路から出力される。
【００１９】
ここで、光偏向部を用いて反射型回折格子に対する光の入射角を変更することにより、出力光の波長を変化させることができる。より詳細には、入射角を小さくするほど、出力光の波長は長くなる。
【００２０】
また、第１の傾斜角及び第２の傾斜角を調整することにより、出力光の波長変化率に対する光路長の変化率の比率（波長−光路長比）を所望の値に設定することができる。
【００２１】
この発明の実施にあたり、好ましくは、光偏向部は、チャネル型導波路に設けられており、チャネル型導波路の屈折率を変化させることによって入射角を調整する構成であってもよい。
【００２２】
このように、チャネル型導波路の屈折率を変化させることにより、チャネル型導波路から平面導波路へと結合される光の伝搬方向を変化させることができる。これにより、反射型回折格子に対する光の入射角を調整することができる。
【００２３】
また、この発明の他の好適実施例によれば、好ましくは、光偏向部は、平面導波路の一部又は全部の領域に設けられ、この領域の屈折率を変化させることにより入射角を調整する構成であってもよい。
【００２４】
このように、平面導波路の一部又は全部の領域の屈折率を変化させることによっても、平面導波路内を伝搬する光の伝搬方向を変化させることができる。これにより、反射型回折格子に対する光の入射角を調節することができる。
【００２５】
また、この発明のさらに他の好適実施例によれば、好ましくは、光偏向部は、チャネル型導波路に設けられた第１光偏向部と、平面導波路の一部又は全部の領域に設けられた第２光偏向部とを備え、第１光偏向部はチャネル型導波路の屈折率を、及び、第２光偏向部は平面導波路の領域の屈折率を、それぞれ変化させることによって入射角を調整する構成であってもよい。
【００２６】
また、この発明のさらに他の好適実施例によれば、光偏向部を平面導波路の一部の領域とした場合、光偏向部は、反射型回折格子に向かうにしたがって幅が狭くなる平面形状とされていることが好ましい。
【００２７】
また、この発明の実施にあたり、チャネル型導波路の一面と、平面導波路のこの一面に対向する面との間には間隙が設けられており、この間隙の幅が、反射型回折格子に向かうにしたがって小さくなるように、チャネル型導波路及び平面導波路が配置されていることが好ましい。
【００２８】
このようにすることにより、チャネル型導波路から平面導波路へと結合される光の強度分布をガウス分布とすることができる。
【００２９】
また、この波長選択素子において、平面導波路、チャネル型導波路、反射型回折格子、反射鏡、及び光偏向部が共通の基板に集積されていることが好ましい。
【００３０】
この発明の第２の要旨による第１の光共振器は、上述の波長選択素子を構成要素としており、チャネル型導波路の光入出力端面に、反射ミラーを備えている。
【００３１】
この発明の第３の要旨による第２の光共振器は、上述の波長選択素子を構成要素としており、チャネル型導波路の光入出力端面との間に間隔を空けて対向して反射ミラーを備えている。
【００３２】
第１の光共振器及び第２の光共振器は、上述の波長選択素子を備えている。したがって、上述した第１の傾斜角（反射型回折格子）と第２の傾斜角（反射鏡）とを調整することにより、波長−光路長比を所望の値に設定することができる。よって、波長−光路長比を、出力光が長波長化するにしたがって光路長が長くなるように設定することにより、第１の光共振器及び第２の光共振器は、モードホッピングを生じることなくレーザ光の波長選択を行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
この発明の波長選択素子は、従来技術に比較して波長−光路長比を柔軟に変更できる。したがって、この波長選択素子を用いることで、「選択波長が長くなるほど、遅延時間が長くなる」のみでなく、「選択波長が長くなるほど、遅延時間が短くなる」ような光遅延線を得ることができる。
【００３４】
また、波長−光路長比が適当に設定された波長選択素子を構成要素とする光共振器では、選択波長を変化させる過程で、モードホッピングが発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態は、（実施の形態１）及び（実施の形態２）に分かれている。（実施の形態１）では、波長選択素子について説明する。そして、（実施の形態２）では、この波長選択素子を利用した光共振器について説明する。
【００３６】
尚、各図は、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係を、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは単なる好適例に過ぎない。したがって、この発明は以下の実施の形態に何ら限定されない。
【００３７】
（実施の形態１：波長選択素子）
図１〜図７を参照して波長選択素子につき説明する。図１は、波長選択素子の概略構成を示す拡大斜視図である。図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面切り口を示す図である。図３は、波長選択素子において光結合部付近の構造を拡大した模式図である。図４は、結合光のガウスビーム化の説明に供する図である。図５は、波長選択素子の設計条件の説明に供する模式図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）及び図７は、光偏向部の変形例の説明に供する模式図である。
【００３８】
主に図１を参照して、波長選択素子１０の平面的な構造につき説明する。
【００３９】
まず、以下の説明で用いる座標系を定義する。図１に示したように、チャネル型導波路１４内を伝搬する光の進行方向をＸ方向と称する。また、平面導波路１２が延在する面内においてＸ方向に直交する方向をＹ方向と称する。また、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向をＺ方向と称する。
【００４０】
波長選択素子１０は、平面導波路１２、チャネル型導波路１４、反射型回折格子１６、反射鏡１８、及び光偏向部２０を備える。これらの構成要素１２，１４，１６，１８及び２０は、共通の基板２２に集積されている。
【００４１】
基板２２は、平面形状が矩形の板状体であり、互いに平行に延在する第１主面２２ａ及び第２主面２２ｂを備える。ここで、Ｘ方向及びＹ方向は、第１主面２２ａに平行な面内にある。また、Ｚ方向は、この第１主面２２ａに直交する方向の面内にある。
【００４２】
平面導波路１２は、第１主面２２ａ上に配置されたプレーナ型導波路である。平面導波路１２は、基板２２よりも面積が小さく、ほぼ矩形状の平面形状をなす。平面導波路１２の長辺（Ｘ方向に延びる）と基板２２の長辺とは平行に延在している。そして、平面導波路１２の反射型回折格子１６側の端部付近は２箇所が切欠されている。この切欠により、平面導波路１２には切欠部１２ａ，１２ｂが形成されている。なお、平面導波路１２上にはｐ型クラッド層１３が積層されている（後述：図２）。ｐ型クラッド層１３は、平面導波路１２と平面形状が合同である。
【００４３】
この平面導波路１２の周囲に、チャネル型導波路１４、反射型回折格子１６、及び反射鏡１８が配置されている。
【００４４】
チャネル型導波路１４は、第１主面２２ａ上にＸ方向に沿って配置されている。チャネル型導波路１４は、断面が矩形状の長尺な四角柱である。チャネル型導波路１４の一端面は、光入出力端面１４ａとなっている。この光入出力端面１４ａは、基板２２の側面と段差なく接続されている。
【００４５】
また、チャネル型導波路１４のＸ方向に沿った一面、すなわち側面１４ｂと、平面導波路１２の側面１２ｃとは、間隔Ｅを空けて互いに対向している（後述：図３）。側面１４ｂ、側面１２ｃ及び間隔Ｅで光結合部２８が構成されている。この光結合部２８については後述する。なお、チャネル型導波路１４上にはｐ型クラッド層１５が積層されている（後述：図２）。ｐ型クラッド層１５は、チャネル型導波路１４と平面形状が合同である。
【００４６】
反射型回折格子１６は、平面導波路１２の切欠部１２ａに面した側面１２ｄに作り込まれている。反射型回折格子１６は、平面導波路１２を挟んでチャネル型導波路１４に対向して配置されている。
【００４７】
反射型回折格子１６は、Ｘ方向に対して傾斜して延在している。より詳細には、反射型回折格子１６の格子面１６ａは、チャネル型導波路１４の光伝搬方向に対して、第１の傾斜角Θｇ（以下、傾斜角Θｇとも称する。）をなして延在している。
【００４８】
反射型回折格子１６は、ブレーズド格子である。格子面１６ａに形成された格子溝はＺ方向に延在している。
【００４９】
反射型回折格子１６が作り込まれる平面導波路１２の側面１２ｄ（格子面１６ａ）には、図示しない反射膜が成膜されている。この反射膜は、たとえば、屈折率が異なるＳｉＯ２膜とＳｉＮ膜とを交互に積層した、いわゆる誘電体多層膜とする。
【００５０】
反射鏡１８は、平面導波路１２の切欠部１２ｂに面した側面１２ｅに作り込まれている。反射鏡１８は、平面導波路１２を挟んで反射型回折格子１６に対向して配置されている。
【００５１】
反射鏡１８は、Ｘ方向に対して傾斜して延在している。より詳細には、反射鏡１８の反射面１８ａは、チャネル型導波路１４の光伝搬方向に対して、第２の傾斜角Θｍ（以下、傾斜角Θｍとも称する。）をなして延在している。
【００５２】
反射鏡１８の反射面１８ａは、反射型回折格子１６に臨んでいる。反射鏡１８は、反射面１８ａの法線１８Ｎが反射型回折格子１６の格子面１６ａに交差するように配置されている。
【００５３】
また、反射面１８ａ（側面１２ｅ）には、図示しない反射膜が成膜されている。この反射膜は、たとえば、屈折率が異なるＳｉＯ２膜とＳｉＮ膜とを交互に積層した、いわゆる誘電体多層膜とする。
【００５４】
光偏向部２０は、電極２０ａ，２０ｂと、これらの電極２０ａ及び２０ｂに挟まれたチャネル型導波路１４である導波路部分１４ｄとを備える。電極２０ａは、導波路部分１４ｄ上に積層されたｐ型クラッド層１５（後述：図２）の表面に設けられている。より詳細には、チャネル型導波路１４と平面導波路１２とが間隔Ｅを挟んで向かい合う領域で、電極２０ａは導波路部分１４ｄと等しい平面形状とされている。また、電極２０ｂは、基板２２の第２主面２２ｂの全面に設けられている。
【００５５】
絶縁層２６は、切欠部１２ａ及び１２ｂを除く平面導波路１２、並びにチャネル型導波路１４の周囲を囲んで、第１主面２２ａ上に設けられている。したがって、絶縁層２６は、チャネル型導波路１４の側面１４ｂと平面導波路１２の側面１２ｃとの間の間隔Ｅにも充填されることとなる。
【００５６】
つぎに、主に図２を参照して、波長選択素子１０の断面的な構造につき説明する。
【００５７】
基板２２の第１主面２２ａ上に、平面導波路１２及びｐ型クラッド層１３がこの順序で積層された構造体Ｓ１が形成されている。同様に、第１主面２２ａ上には、チャネル型導波路１４及びｐ型クラッド層１５がこの順序で積層された構造体Ｓ２が形成されている。構造体Ｓ１及びＳ２は、間隔Ｅを空けて互いに対向して配置されている。また、ｐ型クラッド層１５の上面には、電極２０ａが設けられている。基板２２の第２主面２２ｂには、電極２０ｂが設けられている。
【００５８】
つぎに、図１及び図２を参照して、波長選択素子１０を構成する部品の寸法及び材質について説明する。
【００５９】
基板２２は、好ましくは、たとえばＸ方向の長さを約６００μｍ、Ｙ方向の長さを約５０μｍ、及びＺ方向の長さ（厚み）を約３００μｍとする。基板２２としては、好ましくは、たとえば導電型がｎ型のＩｎＰを用いる。
【００６０】
平面導波路１２は、好ましくは、たとえばＸ方向の長さを約５００μｍ、Ｙ方向の長さを約４０μｍ、及びＺ方向の長さ（厚み）を約０．４μｍとする。平面導波路１２としては、好ましくは、たとえばＩｎＧａＡｓＰを用いる。この結果、平面導波路１２の等価屈折率ｎｐは、たとえば約３．４となる。
【００６１】
チャネル型導波路１４は、好ましくは、たとえばＸ方向の長さを約３５０μｍ、Ｙ方向の長さを約２μｍ、及びＺ方向の長さ（厚み）を約０．４μｍとする。チャネル型導波路１４としては、好ましくは、たとえばＩｎＧａＡｓＰを用いる。この結果、チャネル型導波路１４の等価屈折率ｎｃは、たとえば約３．４となる。なお、後述する（１）式を満たすために、チャネル型導波路１４の等価屈折率ｎｃと平面導波路１２の等価屈折率ｎｐとは、ｎｃ＞ｎｐの大小関係とされている。
【００６２】
また、チャネル型導波路１４のうち平面導波路１２と対向する部分（導波路部分１４ｄ）のＸ方向に沿った長さを、好ましくは、たとえば約３００μｍとする。
【００６３】
ｐ型クラッド層１３及び１５は、好ましくは、たとえばＺ方向の長さ（厚み）を約２μｍとする。ｐ型クラッド層１３及び１５としては、導電型がｐ型のＩｎＰを用いる。
【００６４】
絶縁層２６としては、絶縁性（ノンドープ）のＩｎＰを用いる。絶縁層２６は、構造体Ｓ１及びＳ２に等しい厚み（約２μｍ）とする。絶縁層２６の等価屈折率は、たとえば約３．１７とする。
【００６５】
また、電極２０ａ及び２０ｂとしては、たとえば、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及びＡｕ膜をこの順序で積層した後に熱処理を施した構造体を用いる。電極２０ａ及び２０ｂのＺ方向の長さ（厚み）は、好ましくは、たとえば約０．５μｍとする。
【００６６】
また、反射型回折格子１６の格子定数ｄは、好ましくは、たとえば約０．４μｍとする。
【００６７】
つぎに、図３を参照して、光結合部２８につき説明する。
【００６８】
チャネル型導波路１４の側面１４ｂ及び平面導波路１２の側面１２ｃは、それぞれ平滑な平面である。また、側面１４ｂと側面１２ｃとは、非平行に配置されている。よって、両側面１２ｃ，１４ｂ間の間隔Ｅは、チャネル型導波路１４の光入出力端面１４ａから反対側の端面１４ｃに向かって、徐々にＹ方向の長さ（幅）Ｈが狭くなるように形成される。換言すれば、チャネル型導波路１４及び平面導波路１２は、間隔Ｅの幅Ｈが、反射型回折格子１６方向に向かうにしたがって小さくなるように配置されている。
【００６９】
具体的な寸法を挙げると、間隔Ｅの幅は、導波路部分１４ｄの光入出力端面１４ａ側の端部において約１．５μｍである。また、間隔Ｅの幅は、導波路部分１４ｄの端面１４ｃにおいて約０．５μｍである。
【００７０】
つぎに、図１を参照して、波長選択素子１０の動作につき説明する。
【００７１】
チャネル型導波路１４の光入出力端面１４ａからは、波長選択されるべき光Ｉ１（以下、入力光Ｉ１とも称する。）が入力される。入力光Ｉ１は、チャネル型導波路１４をＸ方向に沿って端面１４ｃに向かって伝搬する。
【００７２】
入力光Ｉ１は、チャネル型導波路１４を伝搬する過程で、光結合部２８により平面導波路１２へと結合される。より詳細には、入力光Ｉ１はエバネッセント波として、側面１４ｂから間隔Ｅへと染みだし、側面１２ｃを介して平面導波路１２へと結合される。
【００７３】
間隔Ｅの幅Ｈ、及び光結合部２８のＸ方向の長さを適当に選択することにより、入力光Ｉ１は、実質的に１００％の結合効率で平面導波路１２へと結合される。なお、「結合効率」とは、光結合部２８を介して、チャネル型導波路１４から平面導波路１２に移行した光の強度割合のことをいう。
【００７４】
平面導波路１２へと結合された光Ｉ２（以下、結合光Ｉ２とも称する。）は、ガウスビームとなり、変更可能な出射角Θで反射型回折格子１６に向けて平面導波路１２を伝搬する。
【００７５】
なお、光結合部２８により結合光Ｉ２がガウスビームとされるメカニズムについては後述する。また、光偏向部２０により結合光Ｉ２の出射角Θが変更されるメカニズムについても後述する。
【００７６】
結合光Ｉ２は、格子面１６ａ上の点Ｐに入射角θで入射する。ここで入射角θとは、格子面１６ａの法線１６Ｎと、結合光Ｉ２の伝搬方向とのなす角度とする。なお、図より明らかなように、出射角Θと入射角θとの間には、Θが大きくなるとθが小さくなる関係が成り立つ。
【００７７】
その結果、結合光Ｉ２は、波長の長短に応じて異なる回折角で回折される。つまり、反射型回折格子１６で回折されることで、結合光Ｉ２は波長分離される。
【００７８】
波長分離された光のうち、回折角βの光（以下、回折光Ｉ３とも称する。）は、反射面１８ａの法線１８Ｎに一致する方向に平面導波路１２を伝搬する。そして、回折光Ｉ３は、反射面１８ａに垂直に入射し、反射面１８ａで反射される。つまり、反射面１８ａで反射されて格子面１６ａ上の点Ｐに帰還することができるのは、回折角βに対応する波長（λ±Δλ１）を有する回折光Ｉ３だけである。
【００７９】
ここで、Δλ１は、回折光Ｉ３の波長分布曲線（中心波長＝λ）の幅を表す変数である。また、回折角βとは、法線１６Ｎと、回折光Ｉ３の伝搬方向とのなす角度とする。
【００８０】
回折光Ｉ３は、反射面１８ａで反射され、反射面１８ａまでの伝搬経路を逆にたどって、再び格子面１６ａの点Ｐに入射する。ここで、反射面１８ａから格子面１６ａまでの経路を伝搬する光を反射光Ｉ４と称する。
【００８１】
反射光Ｉ４は、格子面１６ａにより再び回折される。回折された反射光Ｉ４のうち、回折角が上述の入射角θと等しい光（以下、波長選択光Ｉ５とも称する。）のみが、チャネル型導波路１４に帰還することができる。
【００８２】
ところで、結合光Ｉ２（上述）と反射光Ｉ４とは、等しい回折条件で回折される。よって、反射光Ｉ４は、波長λが選択される条件で、反射型回折格子１６により２度目の波長選択を受けることとなる。２度にわたる波長選択の結果、波長選択光Ｉ５の波長分布は、回折光Ｉ３の波長分布に比べてよりシャープになる。つまり、波長選択光Ｉ５の波長はλ±Δλ２（ただし、Δλ１≧Δλ２）となる。
【００８３】
波長選択光Ｉ５は、結合光Ｉ２の伝搬経路を逆にたどって、光結合部２８を介してチャネル型導波路１４へと結合される。
【００８４】
チャネル型導波路１４に結合された波長選択光Ｉ５は、入力光Ｉ１とは逆の伝搬経路をたどり、波長選択された出力光Ｉ６として光入出力端面１４ａから出力される。
【００８５】
ここで、図４を参照して、光結合部２８により結合光Ｉ２がガウスビームとされるメカニズムにつき説明する。
【００８６】
なお、ガウスビームとは、伝搬方向に垂直な平面内における強度分布がガウス分布に従う光のことをいう。
【００８７】
図４は、横軸が、チャネル型導波路１４のＸ方向に沿った距離を示す。縦軸（左）は、光結合部２８における結合効率（任意単位）を示す。そして、縦軸（右）は、チャネル型導波路１４内における入力光Ｉ１の強度（任意単位）である。
【００８８】
曲線ｉは、光結合部２８における結合効率の変化を模式的に表している。結合効率は、間隔Ｅの幅Ｈに依存することが知られている。つまり、幅Ｈが広いほど結合効率が小さく、幅Ｈが狭いほど結合効率が大きくなる。この結果、光結合部２８の結合効率は、チャネル型導波路１４の入出力端面１４ａから端面１４ｃにかけて徐々に増加する。
【００８９】
曲線ｉｉは、入力光Ｉ１のチャネル型導波路１４内における強度の変化を模式的に表している。入力光Ｉ１は、伝搬とともに平面導波路１２へと結合され、チャネル型導波路１４から除かれる。この結果、入力光Ｉ１のチャネル型導波路１４内における強度は、光入出力端面１４ａから端面１４ｃにかけて徐々に減少する。
【００９０】
曲線ｉｉｉは、チャネル型導波路１４から平面導波路１２に結合された結合光Ｉ２の側面１２ｃにおける強度分布を模式的に表している。
【００９１】
曲線ｉｉｉの形状は、Ｘ方向に沿った結合効率の増加（曲線ｉ）と、入力光Ｉ１の強度減少（曲線ｉｉ）との兼ね合いで決定される。すなわち、曲線ｉに示すように、Ｘ方向に沿って結合効率が徐々に増加していくことから、曲線ｉｉｉは徐々に増加する。ところで、曲線ｉｉに示すように入力光Ｉ１の強度は徐々に減少するので、やがて曲線ｉｉｉはピークをとり、その後は、徐々に減少していく。結果として、チャネル型導波路１４から平面導波路１２に結合された結合光Ｉ２の強度分布（曲線ｉｉｉ）は、実質的にガウス分布となる。
【００９２】
つまり、Ｘ方向に沿って間隔Ｅの幅Ｈを狭くしていくことにより、平面導波路１２に結合された結合光Ｉ２は、ガウスビームとなる。
【００９３】
つぎに、光偏向部２０により結合光Ｉ２の出射角Θが変更されるメカニズムにつき説明する。
【００９４】
出射角Θは、チャネル型導波路１４（より詳細には導波路部分１４ｄ）と平面導波路１２の屈折率に依存して変化することが知られている。ここで、チャネル型導波路１４の等価屈折率をｎｃとし、平面導波路１２の等価屈折率をｎｐとする。このとき、出射角Θと、等価屈折率ｎｃ，ｎｐとの間には、下記（１）式の関係が成り立つことが知られている。
【００９５】
ｃｏｓΘ＝ｎｐ／ｎｃ・・・（１）
ところで、光偏向部２０において、電極２０ａ及び２０ｂとの間に逆バイアス電圧を印加すると、導波路部分１４ｄに電界が生じる。この電界により電気光学効果が生じ、導波路部分１４ｄの等価屈折率ｎｃが変化する。よって、（１）式に基づき、結合光Ｉ２の出射角Θ、したがって、反射型回折格子１６への入射角θが変化する。
【００９６】
より詳細には、導波路部分１４ｄの等価屈折率ｎｃを大きくすれば、出射角Θが大きくなる。したがって、結合光Ｉ２の格子面１６ａへの入射角θは小さくなる。この結果、後述する理由により、波長選択光Ｉ５の選択波長λは長くなる。
【００９７】
反対に、導波路部分１４ｄの等価屈折率ｎｃを小さくすれば、出射角Θが小さくなる。したがって、結合光Ｉ２の格子面１６ａへの入射角θは大きくなる。この結果、後述する理由により、波長選択光Ｉ５の選択波長λは短くなる。
【００９８】
以上の説明から、等価屈折率ｎｃ（チャネル型導波路１４）の変化率Δｎｃに対する出射角の変化率ΔΘの比（ΔΘ／Δｎｃ）は正（＞０）であることがわかる。
【００９９】
つぎに、図５を参照して、波長選択素子１０の設計条件に関して、以下の２項目につき説明する。
（Ａ）出射角Θと選択波長λとの関係。
（Ｂ）傾斜角Θｇ及びΘｍと光路長との関係。
【０１００】
なお、図５では、波長選択素子１０の構成部品を単純化して示すとともに、説明に不用な構成部品の図示を省略している。
【０１０１】
（Ａ）及び（Ｂ）の説明に先立ち、図５における波長選択素子１０の各構成部品の配置につき概説する。
【０１０２】
反射型回折格子１６を、単に格子面１６ａとして示している。格子面１６ａは、Ｘ方向に対して傾斜角Θｇだけ傾いて延在している。つまり、格子面１６ａとチャネル型導波路１４の光伝搬方向とがなす角度の鋭角側はΘｇである。
【０１０３】
反射鏡１８を、単に反射面１８ａとして示している。反射面１８ａは、Ｘ方向に対して傾斜角Θｍだけ傾いて延在している。つまり、反射面１８ａとチャネル型導波路１４の光伝搬方向とがなす角度の鋭角側はΘｍである。
【０１０４】
チャネル型導波路１４に設けられた光偏向部２０及び光結合部２８を光入出射部３０と総称し、単なる矩形として示す。
【０１０５】
また、結合光Ｉ２及び波長選択光Ｉ５は、光入出射部３０のＸ方向の中心点Ｏに入出射されるものとする。
【０１０６】
（Ａ）出射角Θと選択波長λとの関係について
光入出射部３０から出射角Θが０°で出射される結合光Ｉ２ａにつき考える。
【０１０７】
結合光Ｉ２ａは、不図示の平面導波路１２を伝搬して、格子面１６ａ上の点Ｐ１に入射角αで入射する。ここで、中心点Ｏと点Ｐ１との距離をＬｇとする。また、点Ｐ１から反射面１８ａまでの距離をＬｍとする。
【０１０８】
このとき、結合光Ｉ２ａの格子面１６ａへの入射角αは、幾何学的に下記（２）式で与えられる。
【０１０９】
α＝π／２−Θｇ・・・（２）
また、回折光Ｉ３ａの回折角βは、幾何学的に下記（３）式で与えられる。
【０１１０】
β＝Θｇ−Θｍ・・・（３）
ところで、入射角αで格子面１６ａに入射した波長λの光が回折角βで回折される条件は、周知のように下記（４）式で与えられる。
【０１１１】
ｍλ＝ｄ（ｓｉｎ（α＋Θ）＋ｓｉｎβ）・・・（４）
ただし、ｍは回折次数である。また、ｄは反射型回折格子１６の格子定数である。
【０１１２】
ここで、（４）式の両辺の変分を取って、（２）式及び（３）式を代入すると、下記（５）式が得られる。
【０１１３】
Δλ／λ＝Θｃｏｓα／（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＝ΘｓｉｎΘｇ／（ｃｏｓΘｇ＋ｓｉｎ（Θｇ−Θｍ））・・・（５）
（５）式より、入射角Θが大きくなるほど選択波長光Ｉ５ａの選択波長λが長くなることがわかる。
【０１１４】
（Ｂ）傾斜角Θｇ及びΘｍと光路長との関係について
光入出射部３０から出射角Θ（≠０°）で出射される結合光Ｉ２ｂにつき考える。
【０１１５】
結合光Ｉ２ｂは、不図示の平面導波路１２を伝搬して、格子面１６ａ上の点Ｐ２に入射する。ここで、中心点Ｏと点Ｐ２との距離をＬ１とする。また、点Ｐ２から反射面１８ａまでの距離をＬ２とする。さらに、点Ｐ２と上述の点Ｐ１との間の距離をＬｏｎｇとする。
【０１１６】
このとき、中心点Ｏから反射面１８ａに至るまでの結合光Ｉ２ｂの光路長Ｌｔｏｔは、下記（６）式で与えられる。
【０１１７】
Ｌｔｏｔ＝Ｌ１＋Ｌ２・・・（６）
よって、Ｌ１，Ｌ２のそれぞれをΘｍ及びΘｇで表すことができれば、格子面１６ａ及び反射面１８ａの配置と光路長Ｌｔｏｔとの関係が明らかとなる。
【０１１８】
Ｌ１に関しては、幾何学的に下記（７）式が成り立つ。
【０１１９】
Ｌ１ｓｉｎΘ＝ｔａｎΘｇ（Ｌ１ｃｏｓΘ−Ｌｇ）・・・（７）
よって、Ｌ１は（７）式を変形した下記（８）式で与えられる。
【０１２０】
Ｌ１＝Ｌｇ／（ｃｏｓΘ−ｓｉｎΘ／ｔａｎΘｇ）＝ＬｇｓｉｎΘｇ／ｓｉｎ（Θｇ−Θ）・・・（８）
また、Ｌ２に関しては、幾何学的に下記（９）式が成り立つ。
【０１２１】
Ｌ２＝Ｌｍ−Ｌｏｎｇｓｉｎ（Θｇ−Θｍ）・・・（９）
また、Ｌｏｎｇに関して、幾何学的に下記（１０）式が成り立つ。
【０１２２】
Ｌｏｎｇｓｉｎ（Θｇ−Θ）＝ＬｇｓｉｎΘ・・・（１０）
よって、Ｌ２は（９）式と（１０）式とからＬｏｎｇを消去した下記（１１）式で与えられる。
【０１２３】
Ｌ２＝Ｌｍ−ＬｇｓｉｎΘｓｉｎ（Θｇ−Θｍ）／ｓｉｎ（Θｇ−Θ）・・・（１１）
（６）式に、（７）式と（１１）式とを代入することで、光路長Ｌｔｏｔは、下記（１２）式で与えられる。
【０１２４】
Ｌｔｏｔ＝Ｌｍ＋（Ｌｇ／ｓｉｎ（Θｇ−Θ）（ｓｉｎΘｇ−ｓｉｎΘｓｉｎ（Θｇ−Θｍ））・・・（１２）
（１２）式を（２）式と（３）式とを用いて整理すると、下記（１３）式が得られる。
【０１２５】
Ｌｔｏｔ＝Ｌｍ＋（Ｌｇ／ｃｏｓ（α＋Θ）（ｃｏｓα−ｓｉｎΘｓｉｎβ））・・・（１３）
（１３）式の両辺の変分を取ることで、出射角Θに対する光路長Ｌｔｏｔの変化は、下記（１４）式で与えられる。
【０１２６】
ΔＬｔｏｔ＝Ｌｇ（ｔａｎα−ｓｉｎβ／ｃｏｓα）Θ・・・（１４）
（１４）式は、αとβの値を調整することで、出射角Θの変化率ΔΘに対する光路長Ｌｔｏｔの変化率ΔＬｔｏｔを変更可能であることを示している。
【０１２７】
より具体的にいえば、αとβ（したがってΘｇとΘｍ）を調整することでΔＬｔｏｔ／ΔΘの値をプラス（＞０）にもマイナス（＜０）にも変化させることができる。
【０１２８】
つぎに、この波長選択素子１０の奏する効果につき説明する。
【０１２９】
この波長選択素子１０では、結合光Ｉ２の出射角Θの変化率ΔΘに対する光路長Ｌｔｏｔの変化率ΔＬｔｏｔを自在に変更することが可能である（（１４）式）。ところで、出射角Θを変更することは、波長選択光Ｉ５の選択波長λを変化させることと同義である。よって、波長選択素子１０においては、格子面１６ａの傾斜角Θｇ、及び、反射面１８ａの傾斜角Θｍを調整することにより、選択波長λの変化率Δλに対する光路長Ｌｔｏｔの変化率ΔＬｔｏｔ（波長−光路長比）を自在に変化させることができる。
【０１３０】
これにより、波長と光路長との関係を従来技術の波長選択素子よりも柔軟に変化させることができる。よって、この波長選択素子１０を、たとえば「選択波長が長くなるほど、遅延時間を短くする」ような光遅延線にも応用することができる。
【０１３１】
また、この波長選択素子１０では、入力光Ｉ１は、波長選択された出力光Ｉ５として光入出力端面１４ａから出力されるまでの間に２回にわたり反射型回折格子１６で回折される。この結果、出力光Ｉ５の選択波長λの波長分布曲線の幅（Δλ２）を、リトロー（Ｌｉｔｔｒｏｗ）型の波長選択素子よりも、狭くすることができる。つまり、波長選択性をリトロー型の波長選択性よりも向上させることができる。
【０１３２】
また、従来技術の波長選択素子では、ガウスビームを得るためにレンズを用いなければならなかった。しかし、この波長選択素子１０は、レンズを用いることなく、光結合部２８が結合光Ｉ２をガウスビームとしている。ところで、波長選択光Ｉ５の波長に関する強度分布（横軸：波長、及び縦軸：強度）は、結合光Ｉ２の位置に関する強度分布（横軸：位置、及び縦軸：強度）のフーリエ変換で与えられる。よって、結合光Ｉ２の位置に関する強度分布をガウス分布とすることで、波長選択光Ｉ５の波長に関する強度分布をガウス分布とすることができる。
【０１３３】
また、従来技術の波長選択素子では、レンズを用いているために、構成部品間の光軸合わせを精密に行わねばならなかった。しかし、波長選択素子１０は、レンズを用いていないので、構成部品（平面導波路１２、チャネル型導波路１４、反射型回折格子１６及び反射鏡１８）の光軸合わせの必要がない。
【０１３４】
また、波長選択素子１０は、全ての構成部品（平面導波路１２、チャネル型導波路１４、反射型回折格子１６及び反射鏡１８）が、基板２２にモノリシックに集積されているので、従来技術の波長選択素子に比べて小型である。
【０１３５】
つぎに、この波長変換素子１０で許容される設計条件の変更及び変形例につき説明する。
【０１３６】
まず、光偏向部２０の変形例につき説明する。
【０１３７】
光偏向部は、チャネル型導波路１４に設けられる必要はない。たとえば、図６（Ａ）に示すように、平面導波路１２の全部の領域を光偏向部３２としてもよい。
【０１３８】
つまり、平面導波路１２上に配置されたｐ型クラッド層１３の全面に電極３４を設ける。そして、電極３４及び２０ｂ間の印加電圧により平面導波路１２の等価屈折率ｎｐを変化させ、結合光Ｉ２の出射角Θを調整してもよい。
【０１３９】
なお、（１）式から明らかなように、光偏向部３２において、平面導波路１２の等価屈折率ｎｐを大きくすると、出射角Θは小さくなる。逆に、平面導波路１２の等価屈折率ｎｐを小さくすると、出射角Θは大きくなる。つまり、平面導波路１２の等価屈折率ｎｐの変化率Δｎｐに対する出射角の変化率ΔΘの比（ΔΘ／Δｎｐ）は負（＜０）である。
【０１４０】
また、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、光偏向部３６を平面導波路１２の一部の領域に設けてもよい。この場合、光偏向部３６は、反射型回折格子１６に向かうにしたがって幅が狭くなる平面形状とする。
【０１４１】
より正確に言えば、光偏向部３６は、結合光Ｉ２及び波長選択光Ｉ５の伝搬経路を含む領域に設けられる。そして、光偏向部３６は、Ｘ方向に沿って格子面１６ａ方向に向かうにつれて、Ｙ方向に関する長さ（幅）が小さくなるように形成されている。
【０１４２】
光偏向部３６の断面構造は、上述の光偏向部３２と同様である。つまり、ｐ型クラッド層１３上に、光偏向部３６と合同の平面形状の電極３８が設けられる。
【０１４３】
図６（Ｂ）に示す光偏向部３６は、格子面１６ａと対向する辺３６ａがＸ方向に対して傾斜して延在している。また、図６（Ｃ）に示す光偏向部３６は、格子面１６ａと対向する辺３６ａ及びチャネル型導波路１４に対向する辺３６ｂの両者ともが、Ｘ方向に対して傾斜して延在している。
【０１４４】
これらの光偏向部３６でも、電極３８及び２０ｂ間の印加電圧により平面導波路１２の等価屈折率ｎｐを変化させ、結合光Ｉ２の出射角Θを調整することができる。
【０１４５】
また、図７に示すように、チャネル型導波路１４に第１光偏向部４０ａを設け、かつ、平面導波路１２に第２光偏向部４０ｂを設け、第１及び第２光偏向部４０ａ及び４０ｂにより光偏向部４０を構成してもよい。この場合、第２光偏向部４０ｂとしては、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）で説明した光偏向部３２及び３６のいずれかを用いることができる。
【０１４６】
このように、チャネル型導波路１４と平面導波路１２とに第１及び第２光偏向部４０ａ及び４０ｂを設けることにより、光偏向部４０は、以下のような効果を奏する。
【０１４７】
すなわち、チャネル型導波路１４に設けた第１光偏向部４０ａにおける（ΔΘ／Δｎｃ）は、上述のように正（＞０）である（（１）式の説明参照）。また、平面導波路１２に設けた第２光偏向部４０ｂにおける（ΔΘ／Δｎｐ）は、負（＜０）である。
【０１４８】
したがって、この場合、出射角Θの変化幅（ΔΘ）を、チャネル型導波路１４及び平面導波路１２のどちらか一方のみに光偏向部を設けたときの約２倍とすることができる。より具体的には、（Δｎｃ＞０かつΔｎｐ＜０）又は（Δｎｃ＜０かつΔｎｐ＞０）のように等価屈折率ｎｃ及びｎｐを変化させることにより、出射角Θの変化幅（ΔΘ）を大きくすることができる。
【０１４９】
また、この実施の形態においては、光結合部２８の間隔Ｅの幅Ｈを徐々に狭くしていた。しかし、結合光Ｉ２が、ガウスビームでなくてもよい場合には、間隔Ｅの幅Ｈを場所によらず一定としてもよい。つまり、チャネル型導波路１４の側面１４ｂと平面導波路１２の側面１２ｃとを平行に配置してもよい。このようにすることによっても、チャネル型導波路１４から、実質的に１００％の結合効率で、入力光Ｉ１を平面導波路１２へと結合することができる。
【０１５０】
また、この実施の形態においては、反射型回折格子１６としてブレーズド格子を用いていた。しかし、反射型回折格子１６としては、格子溝の断面形状が鋸歯状以外の形状を有するレリーフ型や、屈折率変調型を用いてもよい。
【０１５１】
また、この実施の形態においては、電気光学効果を用いて、チャネル型導波路１４の屈折率を変更していた。しかし、チャネル型導波路１４の屈折率制御は、電気光学効果に限らず、たとえば、自由キャリアプラズマ効果、音響光学効果、磁気光学効果、熱光学効果及び非線形光学効果のいずれかの効果を利用して変更してもよい。特に、自由キャリアプラズマ効果を用いた場合には、チャネル型導波路１４の屈折率の変更幅を、電気光学効果を利用する場合よりも大きくすることができる。その結果、より広い範囲で、波長選択を行うことができる。
【０１５２】
また、この実施の形態においては、電極２０ｂは、基板２２の第２主面２２ｂの全面に設けられていた。しかし、電極２０ｂは、電極２０ａと向かい合って設けられていればよく、第２主面２２ｂの全面に設けられる必要はない。
【０１５３】
また、波長選択素子１０の構成部品（平面導波路１２、チャネル型導波路１４、反射型回折格子１６及び反射鏡１８）の幾つかは、基板２２と別体とされていてもよい。たとえば、反射型回折格子１６や反射鏡１８を基板２２とは別部品として、基板２２の外部に配置してもよい。
【０１５４】
（実施の形態２：光共振器）
図８を参照して、この発明の光共振器につき説明する。図８は、光共振器の概略構成を示す斜視図である。図９（Ａ）及び（Ｂ）は、光共振器の変形例を示す模式図である。
【０１５５】
なお、光共振器５０は、反射ミラー５２を備えている以外は、波長選択素子１０と同様の構造である。したがって、図８において、図１と同様の構成要素には同符号を付し、その説明を適宜省略する。
【０１５６】
光共振器５０は、波長選択素子１０と反射ミラー５２とを備えている。反射ミラー５２は、チャネル型導波路１４の光入出力端面１４ａを被覆している。反射ミラー５２は、１００％未満の反射率を有しており、たとえば、屈折率が異なるＳｉＯ２膜とＳｉＮ膜とを交互に積層した、いわゆる誘電体多層膜からなる。
【０１５７】
また、光共振器５０において、反射型回折格子１６の傾斜角Θｇ、及び反射鏡１８の傾斜角Θｍは、モードホッピングが生じないように調整されている。なお、モードホッピングを抑制する条件については後述する。
【０１５８】
また、図示はしないが、光共振器５０の外部には、図示しないレーザ光源が設けられている。このレーザ光源の光出射口は、反射ミラー５２に対向して配置されている。
【０１５９】
つぎに、おもに図８を参照して、光共振器５０の動作につき説明する。
【０１６０】
レーザ光源から出射された光は、反射ミラー５２を介して、光入出力端面１４ａから入力光Ｉ１としてチャネル型導波路１４へと入力される。入力光Ｉ１は、チャネル型導波路１４中を端面１４ｃ方向に伝搬していく過程で、光結合部２８により、平面導波路１２へと結合される。そして、光偏向部２０により出射角がΘに調整された結合光Ｉ２として、平面導波路１２中を反射型回折格子１６に向けて伝搬する。
【０１６１】
平面導波路１２中を伝搬する結合光Ｉ２は、格子面１６ａ上の点Ｐに入射角θで入射する。反射型回折格子１６に入射した結合光Ｉ２は、波長の長短に応じて異なる回折角で回折される。つまり、反射型回折格子１６で回折されることで、結合光Ｉ２は波長分離される。
【０１６２】
回折された結合光Ｉ２のうち、回折角βの回折光Ｉ３は、反射鏡１８の反射面１８ａで反射される。反射面１８ａで反射された反射光Ｉ４は、格子面１６ａの点Ｐに帰還し、再び反射型回折格子１６により回折される。
【０１６３】
回折されることで２度目の波長選択を受けた反射光Ｉ４のうち、回折角がθである波長選択光Ｉ５は、結合光Ｉ２の伝搬経路を逆にたどってチャネル型導波路１４に帰還する。そして、光入出力端面１４ａに設けられた反射ミラー５２で反射され、上述の経路と同様の経路を幾度となく往復する。
【０１６４】
往復のたびに、光の強度は増加していき、やがて反射ミラー５２から、波長λのレーザ光として出射される。
【０１６５】
この光共振器５０においては、光偏向部２０により結合光Ｉ２の出射角Θを変更することにより、レーザ光の選択波長λを変化させることができる。また、上述のように、傾斜角Θｇ及びΘｍが調整されているので、選択波長λを変化させる際にモードホッピングは生じない。
【０１６６】
つぎに、光共振器５０において、モードホッピングを抑制するための条件につき説明する。
【０１６７】
ここで、モードホッピングとは、レーザ光の選択波長λを変化させていくと、選択波長λが不連続に変化する現象のことを示す。モードホッピングは、レーザ光の選択波長（縦モード波長）が、光共振器の光路長により決定される離散的な値を取ることに由来して発生する。
【０１６８】
よって、モードホッピングの抑制のためには、選択波長λを長く（短く）するとともに、光共振器５０の光路長を長く（短く）しなければならない。以下、その条件につき説明する。
【０１６９】
光共振器５０における共振条件は、光共振器５０の光路長をＴとした場合に、下記（１５）式で与えられる。
【０１７０】
ｋＴ＝ｑπ・・・（１５）
ただし、ｋは波長λの光の波数（＝２π／λ）を示す。また、ｑは正の整数（縦モード次数＋１）を示す。
【０１７１】
ここで、光路長Ｔは、下記（１６）式で与えられる。
【０１７２】
Ｔ＝ｎｐＬｔｏｔ＋ｎｃＬｃ＋ｎｏＬｏ・・・（１６）
ただし、Ｌｃは、光偏向部２０に対応する導波路部分１４ｄでの光の伝搬経路の幾何学的長さを示す。また、Ｌｏは、光共振器５０における光の伝搬経路の幾何学的全長から、（Ｌｔｏｔ＋Ｌｃ）を差し引いた幾何学的長さを示す。つまり、Ｌｏは、平面導波路１２及び導波路部分１４ｄ以外の、光共振器５０内での光の伝搬経路（以下、その他経路とも称する。）の幾何学的長さである。また、ｎｏは、その他経路における等価屈折率を示す。
【０１７３】
（１５）式及び（１６）式より、共振条件は、下記（１７）式で与えられる。
ｋ（ｎｐＬｔｏｔ＋ｎｃＬｃ＋ｎｏＬｏ）＝ｑπ・・・（１７）
ここで、出射角Θを変化させることで生じる波数ｋの微小変化Δｋに対して、共振条件である（１７）式は、下記（１８）式のように変形される。
【０１７４】
Δｋ（ｎｐＬｔｏｔ＋ｎｃＬｃ＋ｎｏＬｏ）＋ｋ（ｎｐΔＬｔｏｔ＋ΔｎｃＬｃ）＝Δｑπ・・・（１８）
ここで、波数ｋ（波長λ）が変化してもモードホッピングが生じないためにはΔｑ＝０でなければならない。これより、下記（１９）式が得られる。
【０１７５】
Δｋ（ｎｐＬｔｏｔ＋ｎｃＬｃ＋ｎｏＬｏ）＋ｋ（ｎｐΔＬｔｏｔ＋ΔｎｃＬｃ）＝０・・・（１９）
さらに、（１９）式に、ｋ＝２π／λの両辺を微分して得られるΔｋ＝−ｋ２／２π×Δλ、及び（１４）式を代入すると、下記（２０）式が得られる。
【０１７６】
−ｑπｃｏｓα（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＋ｋｎｐＬｇ（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）／ｃｏｓα＝−ΔｎｃＬｃ／Θ・・・（２０）
（２０）式を満たすようにα及びβ、したがってΘｇ及びΘｍを決定することで、モードホッピングを抑制しつつ選択波長λを連続的に変化させることができる。
【０１７７】
つぎに、この光共振器５０の奏する効果につき説明する。
【０１７８】
この光共振器５０は、波長選択素子１０を用いている。したがって、Θｇ及びΘｍを適当に選択することで波長−光路長比を任意に設定することができる。
【０１７９】
特に、Θｇ及びΘｍを（２０）式を満足するように決定することにより、モードホッピングを生じることなくレーザ光の波長選択を行うことができる。
【０１８０】
つぎに、この光共振器５０で許容される設計条件変更及び変形例につき説明する。
【０１８１】
光共振器５０では、反射ミラー５２をチャネル型導波路１４の光入出力端面１４ａに設けていたが、反射ミラー５２の配置は、これに限定されない。たとえば、図９（Ａ）に示すように、反射ミラー５４を、波長選択素子１０と別体として、光入出力端面１４ａとの間に間隔を空けて対向して配置してもよい。
【０１８２】
また、図９（Ｂ）に示すように、光入出力端面１４ａと反射ミラー５４とを間隔を空けて対向配置し、この間隔に、レーザ光源５６を設けてもよい。
【０１８３】
また、この実施の形態の光共振器５０は、波長選択素子１０と同様の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】波長選択素子の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面切り口を示す図である。
【図３】波長選択素子において光結合部付近の構造を拡大した模式図である。
【図４】結合光のガウスビーム化の説明に供するグラフを示した図である。
【図５】波長選択素子の設計条件の説明に供する模式図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、光偏向部の変形例の説明に供する模式図である。
【図７】光偏向部の変形例の説明に供する模式図である。
【図８】光共振器の概略構成を示す斜視図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、光共振器の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１８５】
１０  波長選択素子
１２  平面導波路
１２ａ  切欠部
１２ｂ  切欠部
１２ｃ  側面
１２ｄ  側面
１２ｅ  側面
１３  ｐ型クラッド層
１４  チャネル型導波路
１４ａ  光入出力端面
１４ｂ  側面
１４ｃ  端面
１４ｄ  導波路部分
１５  ｐ型クラッド層
１６  反射型回折格子
１６Ｎ  法線
１６ａ  格子面
１８  反射鏡
１８ａ  反射面
１８Ｎ  法線
２０  光偏向部
２０ａ  電極
２０ｂ  電極
２２  基板
２２ａ  第１主面
２２ｂ  第２主面
２６  絶縁層
２８  光結合部
３０  光入出射部
３２  光偏向部
３４  電極
３６  光偏向部
３６ａ  辺
３６ｂ  辺
３８  電極
４０  光偏向部
４０ａ  第１光偏向部
４０ｂ  第２光偏向部
５０  光共振器
５２  反射ミラー
５４  反射ミラー
５６  レーザ光源
【図１】
2007163835.tif 000003
【図２】
2007163835.tif 000004
【図３】
2007163835.tif 000005
【図４】
2007163835.tif 000006
【図５】
2007163835.tif 000007
【図６】
2007163835.tif 000008
【図７】
2007163835.tif 000009
【図８】
2007163835.tif 000010
【図９】
2007163835.tif 000011