JP2003029220A - 光フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損失スペクトルの調整の自由度が高い光フィ
ルタを提供する。 【解決手段】 光フィルタ１は、基板１００上に第１光
路１１１、第２光路１１２、光結合部１２１〜１２４、
ヒータ１３１〜１３３および長周期グレーティング１４
０が形成された光平面導波路型回路を備える。第２光路
１１２上に設けられたヒータ１３１〜１３３それぞれに
より、位相差変化量Δφ₁，Δφ₂およびΔφ₃が調整さ
れる。また、第２光結合部１２２と第３光結合部１２３
との間における第１光路１１１上に設けられた長周期グ
レーティング１４０により、この間の第１光路１１１を
伝搬する光に対して損失が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅器における
信号光の光増幅の利得を等化する利得等化器等として好
適に用いられる光フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光増幅器は、励起光により励起可能な蛍
光物質が添加され信号光を光増幅する光導波路と、この
光導波路に励起光を供給する励起手段とを含み、光伝送
システムにおける中継局などに設けられる。特に、多波
長の信号光を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ: Waveleng
th Division Multiplexing）伝送システムに用いられる
光増幅器は、多波長の信号光それぞれを互いに等しい利
得で一括光増幅するとともに、多波長の信号光それぞれ
のパワーを一定の目標値として出力することが重要であ
る。そこで、このような光増幅器において信号光の光増
幅の利得を等化するために、増幅用の光導波路における
利得スペクトルと同様の形状の損失スペクトルを有する
光フィルタが利得等化器として用いられる。

【０００３】例えば、文献「G. H. B. Thompson, et a
l., "Planar Waveguide Filters forDynamic Equalizat
ion of EDFA Spectra", ECOC'99 (1999)」には、マッハ
ツェンダ干渉計を用いた光フィルタにより光増幅器の利
得平坦化を図る技術が記載されている。この文献に記載
された技術は、マッハツェンダ干渉計における各光結合
部および各分岐光路それぞれの温度を入力信号光パワー
に応じて調整することにより、光フィルタの損失傾斜を
調整して、入力信号光パワーの変動に伴う利得傾斜の変
動を補償しようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
文献に記載された光フィルタの損失スペクトルは正弦波
状のものに限定され、温度が調整されることで正弦波状
の損失スペクトルが波長軸方向に移動し、これにより光
フィルタの損失傾斜が調整される。したがって、この光
フィルタは、損失スペクトルの調整の自由度が低く、光
増幅器の利得スペクトルを等化する際の自由度が低い。

【０００５】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、損失スペクトルの調整の自由度が高い
光フィルタを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光フィルタ
は、光入力端から光出力端へ通過する光に対して波長に
応じた損失を与える光フィルタであって、(1) 光入力端
に入力した光を２分岐して各々を第１光路および第２光
路へ出力する第１光結合部と、(2) 第１光結合部の後段
に設けられ、第１光路と第２光路とを光結合する第２光
結合部と、(3)第２光結合部の後段に設けられ、第１光
路と第２光路とを光結合する第３光結合部と、(4) 第３
光結合部の後段に設けられ、第１光路および第２光路そ
れぞれを伝搬してきた光を入力して、各々の光のパワー
に応じたパワーの光を光出力端より出力する第４光結合
部と、(5) 第１光結合部と第２光結合部との間における
第１光路および第２光路の双方または何れか一方の温度
を調整する第１温度調整手段と、(6) 第２光結合部と第
３光結合部との間における第１光路および第２光路の双
方または何れか一方の温度を調整する第２温度調整手段
と、(7) 第３光結合部と第４光結合部との間における第
１光路および第２光路の双方または何れか一方の温度を
調整する第３温度調整手段と、(8) 第２光結合部と第３
光結合部との間における第１光路および第２光路の双方
または何れか一方に設けられ、その設けられた光路を伝
搬する光に対して損失を与える損失付与手段と、を備え
ることを特徴とする。

【０００７】この光フィルタでは、第１光路、第２光
路、第１光結合部および第２光結合部は第１のマッハツ
ェンダ干渉計を構成しており、この第１のマッハツェン
ダ干渉計内に第１温度調整手段が設けられている。第１
光路、第２光路、第２光結合部および第３光結合部は第
２のマッハツェンダ干渉計を構成しており、この第２の
マッハツェンダ干渉計内に第２温度調整手段および損失
付与手段が設けられている。また、第１光路、第２光
路、第３光結合部および第４光結合部は第３のマッハツ
ェンダ干渉計を構成しており、この第３のマッハツェン
ダ干渉計内に第３温度調整手段が設けられている。

【０００８】光入力端に入力した光は、第１光結合部に
より一定の分岐比で２分岐され、その一方が第１光路を
伝搬し、他方が第２光路を伝搬して、共に第２光結合部
に到達する。この第２光結合部に到達した各々の光は、
この第２光結合部により一定の分岐比で２分岐され、そ
の一方が第１光路を伝搬し、他方が第２光路を伝搬し
て、共に第３光結合部に到達する。この第３光結合部に
到達した各々の光は、この第３光結合部により一定の分
岐比で２分岐され、その一方が第１光路を伝搬し、他方
が第２光路を伝搬して、共に第４光結合部に到達する。
そして、この第４光結合部に到達した各々の光は、この
第４光結合部により一定の分岐比で２分岐され、その一
方が光出力端より出力される。

【０００９】このような光の伝搬の途中に設けられた第
１〜第３温度調整手段により、第１〜第３のマッハツェ
ンダ干渉計における位相差変化量Δφ₁〜Δφ₃が調整さ
れる。また、第２のマッハツェンダ干渉計内に設けられ
た損失付与手段により、この間を伝搬する光に対して損
失が与えられる。したがって、この光フィルタにおける
光入力端から光出力端への光の損失スペクトルは、第１
〜第４光結合部それぞれにおける光の分岐比、損失付与
手段における光の透過特性、および、位相差変化量Δφ
₁〜Δφ₃に依存する。このことから、本発明に係る光フ
ィルタは、損失スペクトルの調整の自由度が高いものと
なる。

【００１０】また、本発明に係る光フィルタは、第１温
度調整手段および第３温度調整手段それぞれによる温度
調整を互いに関連つけて制御する制御部を更に備えるこ
とを特徴とする。この場合には、第１のマッハツェンダ
干渉計における位相差変化量Δφ₁および第３のマッハ
ツェンダ干渉計における位相差変化量Δφ₃も互いに関
連つけられて調整される。例えば、Δφ₁＝Δφ₃ の関
係が維持されて位相差変化量Δφ₁，Δφ₃が調整される
ことで、光フィルタの損失スペクトルの振幅が調整され
る。なお、位相差変化量Δφ₂が調整されることで、光
フィルタの損失スペクトルのオフセットが調整される。

【００１１】また、本発明に係る光フィルタは、損失付
与手段が長周期グレーティングであるのが好適である。
この場合には、長周期グレーティングの透過特性が比較
的自由に設計され得るので、本発明に係る光フィルタの
損失スペクトルも比較的自由に設計され得る。

【００１２】また、本発明に係る光フィルタは、第１温
度調整手段が第１光結合部と第２光結合部との間におけ
る第１光路および第２光路の双方の温度を調整するのが
好適であり、第２温度調整手段が第２光結合部と第３光
結合部との間における第１光路および第２光路の双方の
温度を調整するのが好適であり、また、第３温度調整手
段が第３光結合部と第４光結合部との間における第１光
路および第２光路の双方の温度を調整するのが好適であ
る。この場合には、第１光路および第２光路それぞれの
幅や深さが設計どおりでなくても、第１光路および第２
光路の何れか一方の温度が調整されることにより、各マ
ッハツェンダ干渉計における光路長差それぞれが設計ど
おりのものとされる。

【００１３】また、本発明に係る光フィルタは、第１光
結合部に替えてＹ分岐部が設けられているのが好適であ
り、また、第４光結合部に替えてＹ分岐部が設けられて
いるのが好適である。Ｙ字形状の光導波路構造であるＹ
分岐部は、上記の光結合部と比較して、加工が容易で、
製造ばらつきが小さい。また、Ｙ分岐部は、その分岐比
が波長依存性を有しない。

【００１４】また、本発明に係る光フィルタは、第１光
結合部と第２光結合部との間における第１光路と第２光
路との光路長差が−０．５５μｍ〜＋０．５５μｍの範
囲内であるのが好適であり、第２光結合部と第３光結合
部との間における第１光路と第２光路との光路長差が−
０．５５μｍ〜＋０．５５μｍの範囲内であるのが好適
であり、また、第３光結合部と第４光結合部との間にお
ける第１光路と第２光路との光路長差が−０．５５μｍ
〜＋０．５５μｍの範囲内であるのが好適である。この
場合には、損失付与手段を除いた他の構成要素における
損失の波長依存性が抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１６】（第１実施形態）先ず、本発明に係る光フ
ィルタの第１実施形態について説明する。図１は、第１
実施形態に係る光フィルタ１の構成図である。本実施形
態に係る光フィルタ１は、第１光路１１１、第２光路１
１２、光結合部１２１〜１２４、ヒータ１３１〜１３３
および長周期グレーティング１４０が基板１００上に形
成された光平面導波路型回路を備え、また、ヒータ１３
１〜１３３それぞれにおける温度調整を制御する制御部
１９０をも備える。

【００１７】第１光路１１１は、基板１００の一方の端
面位置にある光入力端１０１と他方の端面位置との間に
設けられた光導波路である。また、第２光路１１２は、
基板１００の一方の端面位置と他方の端面位置にある光
出力端１０２との間に設けられた光導波路である。例え
ば、基板１００は石英ガラス平板からなり、第１光路１
１１および第２光路１１２それぞれにはＧｅが添加され
て高屈折率とされている。光入力端１０１から順に、第
１光結合部１２１、第２光結合部１２２、第３光結合部
１２３および第４光結合部１２４が設けられている。第
１光路１１１と第２光路１１２とは光結合部１２１〜１
２４それぞれを介して互いに光結合されている。第１光
結合部１２１は、光入力端１０１に入力した光を２分岐
して各々を第１光路１１１および第２光路１１２それぞ
れへ出力する。第４光結合部１２４は、第１光路１１１
および第２光路１１２それぞれを伝搬してきた光を入力
して、各々の光のパワーに応じたパワーの光を光出力端
１０２より出力する。

【００１８】そして、第１光路１１１、第２光路１１
２、第１光結合部１２１および第２光結合部１２２は第
１のマッハツェンダ干渉計を構成している。第１光路１
１１、第２光路１１２、第２光結合部１２２および第３
光結合部１２３は第２のマッハツェンダ干渉計を構成し
ている。また、第１光路１１１、第２光路１１２、第３
光結合部１２３および第４光結合部１２４は第３のマッ
ハツェンダ干渉計を構成している。

【００１９】第１光結合部１２１と第２光結合部１２２
との間における第２光路１１２上にヒータ１３１が設け
られている。このヒータ１３１は、制御部１９０による
制御の下に第２光路１１２の温度を調整する第１温度調
整手段として作用し、第１光結合部１２１と第２光結合
部１２２との間における第１光路１１１と第２光路１１
２との間の位相差変化量Δφ₁を調整する。

【００２０】第２光結合部１２２と第３光結合部１２３
との間における第２光路１１２上にヒータ１３２が設け
られている。このヒータ１３２は、制御部１９０による
制御の下に第２光路１１２の温度を調整する第２温度調
整手段として作用し、第２光結合部１２２と第３光結合
部１２３との間における第１光路１１１と第２光路１１
２との間の位相差変化量Δφ₂を調整する。

【００２１】第３光結合部１２３と第４光結合部１２４
との間における第２光路１１２上にヒータ１３３が設け
られている。このヒータ１３３は、制御部１９０による
制御の下に第２光路１１２の温度を調整する第３温度調
整手段として作用し、第３光結合部１２３と第４光結合
部１２４との間における第１光路１１１と第２光路１１
２との間の位相差変化量Δφ₃を調整する。

【００２２】なお、上記の位相差変化量Δφ_m（ｍ＝
１，２，３）は、

【数１】 なる式で表される。ここで、λは光の波長である。Ｈ_m
は、光路の長手方向に沿ったヒータ１３ｍの長さであ
る。δｎ／δＴは、各光路の実効屈折率ｎの温度係数で
あり、石英ガラスの場合には１×１０^-5／℃程度であ
る。ΔＴ_mは、ヒータ１３ｍによる第２光路１１２の温
度の変化量である。

【００２３】第２光結合部１２２と第３光結合部１２３
との間における第１光路１１１上に長周期グレーティン
グ１４０が設けられている。この長周期グレーティング
１４０は、第１光路１１１の長手方向に沿って周期が数
百μｍの屈折率変調が形成されたものであって、第１光
路１１１を導波する光のうち位相結合条件を満たす特定
波長の光に対して選択的に損失を与える損失付与手段と
して作用するものである。

【００２４】この第１実施形態に係る光フィルタ１は以
下のように動作する。光入力端１０１に入力した光は、
第１光路１１１を伝搬して第１光結合部１２１に到達す
る。この第１光結合部１２１に到達した光は、この第１
光結合部１２１により一定の分岐比で２分岐され、その
一方が第１光路１１１を伝搬し、他方が第２光路１１２
を伝搬して、共に第２光結合部１２２に到達する。この
第２光結合部１２２に到達した各々の光は、この第２光
結合部１２２により一定の分岐比で２分岐され、その一
方が第１光路１１１を伝搬し、他方が第２光路１１２を
伝搬して、共に第３光結合部１２３に到達する。この第
３光結合部１２３に到達した各々の光は、この第３光結
合部１２３により一定の分岐比で２分岐され、その一方
が第１光路１１１を伝搬し、他方が第２光路１１２を伝
搬して、共に第４光結合部１２４に到達する。そして、
この第４光結合部１２４に到達した各々の光は、この第
４光結合部１２４により一定の分岐比で２分岐され、そ
の一方が第２光路１１２を伝搬して光出力端１０２より
出力される。

【００２５】このような光の伝搬の途中の第２光路１１
２上に設けられたヒータ１３１〜１３３それぞれによ
り、上記位相差変化量Δφ₁，Δφ₂およびΔφ₃が調整
される。また、第２光結合部１２２と第３光結合部１２
３との間における第１光路１１１上に設けられた長周期
グレーティング１４０により、この間の第１光路１１１
を伝搬する光に対して損失が与えられる。したがって、
この光フィルタ１における光入力端１０１から光出力端
１０２への光の損失スペクトルは、光結合部１２１〜１
２４それぞれにおける光の分岐比、長周期グレーティン
グ１４０における光の透過特性、および、位相差変化量
Δφ₁〜Δφ₃（すなわち、ヒータ１３１〜１３３による
第２光路１１２の温度変化量ΔＴ₁〜ΔＴ₃）に依存す
る。このことから、本実施形態に係る光フィルタ１は、
損失スペクトルの調整の自由度が高いものとなる。

【００２６】図２は、第１実施形態に係る光フィルタ１
の損失スペクトルを示す図である。この図には、位相変
化量の組み合わせ（Δφ₁，Δφ₂，Δφ₃）の５つの場
合それぞれについて光フィルタ１の損失スペクトルが示
されている。長周期グレーティング１４０における光の
透過特性Ｔ(λ)は、

【数２】 なる式で表されるものとした。ここで、λは光の波長
（単位ｎｍ）である。また、第１光結合部１２１と第２
光結合部１２２との間における第１光路１１１の光路長
Ｌ₁₁と第２光路１１２の光路長Ｌ₁₂との差ΔＬ₁（＝Ｌ
₁₂−Ｌ₁₁）は０とした。第２光結合部１２２と第３光結
合部１２３との間における第１光路１１１の光路長Ｌ₂₁
と第２光路１１２の光路長Ｌ₂₂との差ΔＬ₂（＝Ｌ₂₂−
Ｌ₂₁）は０とした。第３光結合部１２３と第４光結合部
１２４との間における第１光路１１１の光路長Ｌ₃₁と第
２光路１１２の光路長Ｌ₃₂との差ΔＬ₃（＝Ｌ₃₂−
Ｌ₃₁）は−０．５３μｍとした。また、Δφ₁＝Δφ₃
とした。

【００２７】このとき、ヒータ１３１〜１３３の何れに
も電力が供給されず、第２光路１１２の温度変化量ΔＴ
₁〜ΔＴ₃の全てが０であって、位相変化量の組み合わせ
（Δφ₁，Δφ₂，Δφ₃）が（０，０，０）であると、
光フィルタ１の損失スペクトルは波長によらず０ｄＢで
あった。

【００２８】一般に、この光フィルタ１の損失スペクト
ルＬ(λ)は、

【数３】 なる式で表される。ここで、Ｌ₀(λ)は長周期グレーテ
ィング１４０の透過特性に応じた関数である。ａ，ｂそ
れぞれは正の定数である。定数ａは損失スペクトルＬ
(λ)の振幅を表し、定数ｂは損失スペクトルＬ(λ)のオ
フセットを表す。

【００２９】図２において位相変化量の組み合わせ（Δ
φ₁，Δφ₂，Δφ₃）が（０，０，０），（π／２，
０，π／２）および（π，０，π）それぞれの値である
場合の損失スペクトルを比較して判るように、位相差変
化量Δφ₁（＝Δφ₃）の値が大きいほど、上記(3)式中
の定数ａの値が大きい。また、図２において位相変化量
の組み合わせ（Δφ₁，Δφ₂，Δφ₃）が（π／２，
０，π／２），（π／２，π／４，π／２）および（π
／２，π／２，π／２）それぞれの値である場合の損失
スペクトルを比較して判るように、位相差変化量Δφ₂
の値が大きいほど、上記(3)式中の定数ｂの値が大き
い。

【００３０】以上のように、ヒータ１３１，１３３によ
り第２光路１１２の温度変化量ΔＴ ₁，ΔＴ₃を調整する
ことにより位相差変化量Δφ₁，Δφ₃ （ただし、Δφ₁
＝Δφ₃）を制御することで、上記(3)式中の振幅定数ａ
の値を設定することができる。また、ヒータ１３２によ
り第２光路１１２の温度変化量ΔＴ₂を調整することに
より位相差変化量Δφ₂を制御することで、上記(3)式中
のオフセット定数ｂの値を設定することができる。この
ように、本実施形態に係る光フィルタ１の損失フィルタ
は、振幅定数ａおよびオフセット定数ｂそれぞれが独立
に制御され得る。また、長周期グレーティング１４０の
透過特性Ｔ(λ)は比較的自由に設計され得るので、上記
(3)式中のＬ₀(λ)も比較的自由に設計され得る。

【００３１】なお、以上の説明では、光路長差ΔＬ₁お
よびΔＬ₂それぞれを０とし、光路長差ΔＬ₃を−０．５
３μｍとしたが、これに限られるものでは無い。例え
ば、位相変化量の組み合わせ（Δφ₁，Δφ₂，Δφ₃）
が（π，０，π）である状態が高頻度で使用される場合
には、ΔＬ₁＝０．５３μｍとし、ΔＬ₂＝ΔＬ₃＝０と
するのが好適である。このようにすることで、何れのヒ
ータにも電力が供給されることなく、上記の高頻度で使
用される状態が実現され得る。このことは、消費電力が
低減される点で効果的であるだけでなく、熱応力に因る
光路の複屈折に基づく偏波依存損失が抑制される点でも
効果的である。

【００３２】また、光路長差ΔＬ₁〜ΔＬ₃それぞれは、
−λ₀／２ｎ〜＋λ₀／２ｎの範囲であるのが好適であ
る。ここで、λ₀は使用波長帯域の中心波長であり、ｎ
は各光路の実効屈折率である。このようにすることで、
長周囲グレーティング１４０を除いた他の構成要素にお
ける損失の波長依存性が抑制される。光路長差がΔＬで
あるとき、ヒータによる温度調整が無いときの位相差Δ
φは、

【数４】 なる式で表される。この式から判るように、光路長差Δ
Ｌの絶対値が小さいほど、位相差Δφの波長依存性が小
さい。したがって、具体的には、各光路の実効屈折率ｎ
を１．４５とし、使用波長帯域の中心波長λ₀を１．６
μｍとすると、光路長差ΔＬは−０．５５μｍ〜＋０．
５５μｍの範囲内であるのが好適である。このとき、位
相差Δφの絶対値はπ以下となる。

【００３３】（第２実施形態）次に、本発明に係る光フ
ィルタの第２実施形態について説明する。図３は、第２
実施形態に係る光フィルタ２の構成図である。本実施形
態に係る光フィルタ２は、第１光路２１１、第２光路２
１２、光結合部２２１〜２２４、ヒータ２３１〜２３６
および長周期グレーティング２４０が基板２００上に形
成された光平面導波路型回路を備え、また、ヒータ２３
１〜２３６それぞれにおける温度調整を制御する制御部
２９０をも備える。

【００３４】第１光路２１１は、基板２００の一方の端
面位置にある光入力端２０１と他方の端面位置との間に
設けられた光導波路である。また、第２光路２１２は、
基板２００の一方の端面位置と他方の端面位置にある光
出力端２０２との間に設けられた光導波路である。例え
ば、基板２００は石英ガラス平板からなり、第１光路２
１１および第２光路２１２それぞれにはＧｅが添加され
て高屈折率とされている。光入力端２０１から順に、第
１光結合部２２１、第２光結合部２２２、第３光結合部
２２３および第４光結合部２２４が設けられている。第
１光路２１１と第２光路２１２とは光結合部２２１〜２
２４それぞれを介して互いに光結合されている。第１光
結合部２２１は、光入力端２０１に入力した光を２分岐
して各々を第１光路２１１および第２光路２１２それぞ
れへ出力する。第４光結合部２２４は、第１光路２１１
および第２光路２１２それぞれを伝搬してきた光を入力
して、各々の光のパワーに応じたパワーの光を光出力端
２０２より出力する。

【００３５】そして、第１光路２１１、第２光路２１
２、第１光結合部２２１および第２光結合部２２２は第
１のマッハツェンダ干渉計を構成している。第１光路２
１１、第２光路２１２、第２光結合部２２２および第３
光結合部２２３は第２のマッハツェンダ干渉計を構成し
ている。また、第１光路２１１、第２光路２１２、第３
光結合部２２３および第４光結合部２２４は第３のマッ
ハツェンダ干渉計を構成している。

【００３６】第１光結合部２２１と第２光結合部２２２
との間における第２光路２１２上にヒータ２３１が設け
られている。また、第１光結合部２２１と第２光結合部
２２２との間における第１光路２１１上にヒータ２３４
が設けられている。これらのヒータ２３１，２３４は、
制御部２９０による制御の下に第１光路２１１および第
２光路２１２それぞれの温度を調整する第１温度調整手
段として作用し、第１光結合部２２１と第２光結合部２
２２との間における第１光路２１１と第２光路２１２と
の間の位相差変化量Δφ₁を調整する。

【００３７】第２光結合部２２２と第３光結合部２２３
との間における第２光路２１２上にヒータ２３２が設け
られている。また、第２光結合部２２２と第３光結合部
２２３との間における第１光路２１１上にヒータ２３５
が設けられている。これらのヒータ２３２，２３５は、
制御部２９０による制御の下に第１光路２１１および第
２光路２１２それぞれの温度を調整する第２温度調整手
段として作用し、第２光結合部２２２と第３光結合部２
２３との間における第１光路２１１と第２光路２１２と
の間の位相差変化量Δφ₂を調整する。

【００３８】第３光結合部２２３と第４光結合部２２４
との間における第２光路２１２上にヒータ２３３が設け
られている。また、第３光結合部２２３と第４光結合部
２２４との間における第１光路２１１上にヒータ２３６
が設けられている。これらのヒータ２３３，２３６は、
制御部２９０による制御の下に第１光路２１１および第
２光路２１２それぞれの温度を調整する第３温度調整手
段として作用し、第３光結合部２２３と第４光結合部２
２４との間における第１光路２１１と第２光路２１２と
の間の位相差変化量Δφ₃を調整する。

【００３９】第２光結合部２２２と第３光結合部２２３
との間における第１光路２１１上に長周期グレーティン
グ２４０が設けられている。この長周期グレーティング
２４０は、第１光路２１１の長手方向に沿って周期が数
百μｍの屈折率変調が形成されたものであって、第１光
路２１１を導波する光のうち位相結合条件を満たす特定
波長の光に対して選択的に損失を与える損失付与手段と
して作用するものである。

【００４０】この第２実施形態に係る光フィルタ２で
は、光入力端２０１から光出力端２０２への光の伝搬の
途中の第１光路２１１または第２光路２１２の上に設け
られたヒータ２３１〜２３６それぞれにより、上記位相
差変化量Δφ₁，Δφ₂およびΔφ₃が調整される。ま
た、第２光結合部２２２と第３光結合部２２３との間に
おける第１光路２１１上に設けられた長周期グレーティ
ング２４０により、この間の第１光路２１１を伝搬する
光に対して損失が与えられる。したがって、この光フィ
ルタ２における光入力端２０１から光出力端２０２への
光の損失スペクトルは、光結合部２２１〜２２４それぞ
れにおける光の分岐比、長周期グレーティング２４０に
おける光の透過特性、および、位相差変化量Δφ₁〜Δ
φ₃に依存する。このことから、本実施形態に係る光フ
ィルタ２は、損失スペクトルの調整の自由度が高いもの
となる。

【００４１】また、ヒータ２３１，２３３，２３４，２
３６により位相差変化量Δφ₁，Δφ₃ （ただし、Δφ₁
＝Δφ₃）を制御することで、上記(3)式中の振幅定数ａ
の値を設定することができる。また、ヒータ２３２，２
３５により位相差変化量Δφ₂を制御することで、上記
(3)式中のオフセット定数ｂの値を設定することができ
る。このように、本実施形態に係る光フィルタ２の損失
フィルタは、振幅定数ａおよびオフセット定数ｂそれぞ
れが独立に制御され得る。また、長周期グレーティング
２４０の透過特性Ｔ(λ)は比較的自由に設計され得るの
で、上記(3)式中のＬ₀(λ)も比較的自由に設計され得
る。

【００４２】特に第２実施形態では、ヒータ２３１〜２
３３により第２光路２１２の温度変化量が制御され、ヒ
ータ２３４〜２３６により第１光路２１１の温度変化量
が制御されて、これにより、位相差変化量Δφ₁〜Δφ₃
が設定される。したがって、第１光路２１１および第２
光路２１２それぞれの幅や深さが設計どおりでなく、光
路長差ΔＬ₁〜ΔＬ₃それぞれが設計どおりでなくても、
ヒータ２３１および２３４の何れかを用いることで光路
長差ΔＬ₁を所望値とすることができ、ヒータ２３２お
よび２３５の何れかを用いることで光路長差ΔＬ₂を所
望値とすることができ、また、ヒータ２３３および２３
６の何れかを用いることで光路長差ΔＬ ₃を所望値とす
ることができる。

【００４３】なお、本実施形態でも、光路長差ΔＬ₁〜
ΔＬ₃それぞれは、−λ₀／２ｎ〜＋λ₀／２ｎの範囲で
あるのが好適であり、−０．５５μｍ〜＋０．５５μｍ
の範囲内であるのが好適である。

【００４４】（第３実施形態）次に、本発明に係る光フ
ィルタの第３実施形態について説明する。図４は、第３
実施形態に係る光フィルタ３の構成図である。本実施形
態に係る光フィルタ３は、第１光路３１１、第２光路３
１２、第３光路３１３、第４光路３１４、Ｙ分岐部３２
１、光結合部３２２、光結合部３２３、Ｙ分岐部３２
４、ヒータ３３１〜３３３および長周期グレーティング
３４０が基板３００上に形成された光平面導波路型回路
を備え、また、ヒータ３３１〜３３３それぞれにおける
温度調整を制御する制御部３９０をも備える。

【００４５】第１光路３１１および第２光路３１２それ
ぞれは、Ｙ分岐部３２１とＹ分岐部３２４の間に設けら
れた光導波路である。第３光路３１３は、基板３００の
一方の端面位置にある光入力端３０１とＹ分岐部３２１
との間に設けられた光導波路である。また、第４光路３
１４は、基板３００の他方の端面位置にある光出力端３
０２とＹ分岐部３２４の間に設けられた光導波路であ
る。例えば、基板３００は石英ガラス平板からなり、光
路３１１〜３１４それぞれにはＧｅが添加されて高屈折
率とされている。

【００４６】光入力端３０１から順に、Ｙ分岐部３２
１、光結合部３２２、光結合部３２３およびＹ分岐部３
２４が設けられている。第１光路３１１と第２光路３１
２とは光結合部３２２，３２３それぞれを介して互いに
光結合されている。Ｙ分岐部３２１は、光入力端３０１
に入力し第３光路３１３を伝搬してきて到達した光を２
分岐して、各々を第１光路３１１および第２光路３１２
それぞれへ出力する。Ｙ分岐部３２４は、第１光路３１
１および第２光路３１２それぞれを伝搬してきた光を入
力して、各々の光のパワーに応じたパワーの光を第４光
路３１４を伝搬させて光出力端３０２より出力する。

【００４７】そして、第１光路３１１、第２光路３１
２、Ｙ分岐部３２１および光結合部３２２は第１のマッ
ハツェンダ干渉計を構成している。第１光路３１１、第
２光路３１２、光結合部３２２および光結合部３２３は
第２のマッハツェンダ干渉計を構成している。また、第
１光路３１１、第２光路３１２、光結合部３２３および
Ｙ分岐部３２４は第３のマッハツェンダ干渉計を構成し
ている。

【００４８】Ｙ分岐部３２１と光結合部３２２との間に
おける第２光路３１２上にヒータ３３１が設けられてい
る。このヒータ３３１は、制御部３９０による制御の下
に第２光路３１２の温度を調整する第１温度調整手段と
して作用し、Ｙ分岐部３２１と光結合部３２２との間に
おける第１光路３１１と第２光路３１２との間の位相差
変化量Δφ₁を調整する。

【００４９】光結合部３２２と光結合部３２３との間に
おける第２光路３１２上にヒータ３３２が設けられてい
る。このヒータ３３２は、制御部３９０による制御の下
に第２光路３１２の温度を調整する第２温度調整手段と
して作用し、光結合部３２２と光結合部３２３との間に
おける第１光路３１１と第２光路３１２との間の位相差
変化量Δφ₂を調整する。

【００５０】光結合部３２３とＹ分岐部３２４との間に
おける第２光路３１２上にヒータ３３３が設けられてい
る。このヒータ３３３は、制御部３９０による制御の下
に第２光路３１２の温度を調整する第３温度調整手段と
して作用し、光結合部３２３とＹ分岐部３２４との間に
おける第１光路３１１と第２光路３１２との間の位相差
変化量Δφ₃を調整する。

【００５１】光結合部３２２と光結合部３２３との間に
おける第１光路３１１上に長周期グレーティング３４０
が設けられている。この長周期グレーティング３４０
は、第１光路３１１の長手方向に沿って周期が数百μｍ
の屈折率変調が形成されたものであって、第１光路３１
１を導波する光のうち位相結合条件を満たす特定波長の
光に対して選択的に損失を与える損失付与手段として作
用するものである。

【００５２】この第３実施形態に係る光フィルタ３は以
下のように動作する。光入力端３０１に入力した光は、
第３光路３１３を伝搬してＹ分岐部３２１に到達する。
このＹ分岐部３２１に到達した光は、このＹ分岐部３２
１により一定の分岐比で２分岐され、その一方が第１光
路３１１を伝搬し、他方が第２光路３１２を伝搬して、
共に光結合部３２２に到達する。この光結合部３２２に
到達した各々の光は、この光結合部３２２により一定の
分岐比で２分岐され、その一方が第１光路３１１を伝搬
し、他方が第２光路３１２を伝搬して、共に光結合部３
２３に到達する。この光結合部３２３に到達した各々の
光は、この光結合部３２３により一定の分岐比で２分岐
され、その一方が第１光路３１１を伝搬し、他方が第２
光路３１２を伝搬して、共にＹ分岐部３２４に到達す
る。そして、このＹ分岐部３２４に到達した各々の光の
パワーに応じたパワーの光が、第４光路３１４を伝搬し
て光出力端３０２より出力される。

【００５３】このような光の伝搬の途中の第２光路３１
２上に設けられたヒータ３３１〜３３３それぞれによ
り、上記位相差変化量Δφ₁，Δφ₂およびΔφ₃が調整
される。また、光結合部３２２と光結合部３２３との間
における第１光路３１１上に設けられた長周期グレーテ
ィング３４０により、この間の第１光路３１１を伝搬す
る光に対して損失が与えられる。したがって、この光フ
ィルタ３における光入力端３０１から光出力端３０２へ
の光の損失スペクトルは、Ｙ分岐部３２１，３２４およ
び光結合部３２２，３２３それぞれにおける光の分岐
比、長周期グレーティング１４０における光の透過特
性、ならにに、位相差変化量Δφ₁〜Δφ₃（すなわち、
ヒータ３３１〜３３３による第２光路３１２の温度変化
量ΔＴ₁〜ΔＴ₃）に依存する。このことから、本実施形
態に係る光フィルタ３は、損失スペクトルの調整の自由
度が高いものとなる。

【００５４】また、本実施形態でも、ヒータ３３１，３
３３により第２光路３１２の温度変化量ΔＴ₁，ΔＴ₃を
調整することにより位相差変化量Δφ₁，Δφ₃ （ただ
し、Δφ₁＝Δφ₃）を制御することで、上記(3)式中の
振幅定数ａの値を設定することができる。また、ヒータ
３３２により第２光路３１２の温度変化量ΔＴ₂を調整
することにより位相差変化量Δφ₂を制御することで、
上記(3)式中のオフセット定数ｂの値を設定することが
できる。このように、本実施形態に係る光フィルタ３の
損失フィルタは、振幅定数ａおよびオフセット定数ｂそ
れぞれが独立に制御され得る。また、長周期グレーティ
ング３４０の透過特性Ｔ(λ)は比較的自由に設計され得
るので、上記(3)式中のＬ₀(λ)も比較的自由に設計され
得る。

【００５５】特に、本実施形態では、第１実施形態に係
る光フィルタ１における光結合部１２１，１２４に替え
て、Ｙ分岐部３２１，３２４が設けられていることか
ら、以下のような利点もある。すなわち、一般に、非常
に狭い相互間隔で形成された２つの光導波路の間のモー
ド結合を利用する光結合部は、加工が難しく、製造ばら
つきが大きい。これに対して、Ｙ字形状の光導波路構造
であるＹ分岐部は、上記の光結合部と比較して、加工が
容易で、製造ばらつきが小さい。また、Ｙ分岐部は、そ
の分岐比が波長依存性を有しない点でも好適である。

【００５６】なお、本実施形態でも、光路長差ΔＬ₁〜
ΔＬ₃それぞれは、−λ₀／２ｎ〜＋λ₀／２ｎの範囲で
あるのが好適であり、−０．５５μｍ〜＋０．５５μｍ
の範囲内であるのが好適である。

【００５７】（変形例）本発明は、上記実施形態に限定
されるものではなく、種々の変形が可能である。上記第
１実施形態では長周期グレーティング１４０の透過特性
Ｔ(λ)は上記(2)式で表されるものとしたが、これに限
られるものでは無い。例えば、Ｅｒ元素添加光ファイバ
を光増幅媒体として用いた光増幅器の利得を等化する為
には、光フィルタの損失スペクトルは２以上の損失ピー
ク波長を有するのが好適であり、これに応じて、長周期
グレーティングも２以上の損失ピーク波長を有するのが
好適である。

【００５８】また、上記の各実施形態では、光フィルタ
は、各構成要素が基板上に形成され集積化されたもので
あって、取り扱いが容易である点で好適である。しか
し、本発明に係る光フィルタは、各光路が光ファイバか
らなり、各光結合部それぞれが光ファイバカプラからな
るものであってもよい。この場合には、この光フィルタ
を光ファイバ伝送路上に設ける際の挿入損失が小さい点
で好適である。

【００５９】また、上記の各実施形態では温度調整手段
としてヒータが用いられたが、ペルチエ素子が用いられ
てもよい。また、上記の各実施形態では損失付与手段と
して長周期グレーティングが用いられたが、屈折率変調
が光軸に対して傾斜して形成された傾斜型ブラッググレ
ーティングが用いられてもよいし、誘電体多層膜フィル
タが挿入されて用いられてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、第１光路、第２光路、第１光結合部および第２
光結合部は第１のマッハツェンダ干渉計を構成してお
り、この第１のマッハツェンダ干渉計内に第１温度調整
手段が設けられている。第１光路、第２光路、第２光結
合部および第３光結合部は第２のマッハツェンダ干渉計
を構成しており、この第２のマッハツェンダ干渉計内に
第２温度調整手段および損失付与手段が設けられてい
る。また、第１光路、第２光路、第３光結合部および第
４光結合部は第３のマッハツェンダ干渉計を構成してお
り、この第３のマッハツェンダ干渉計内に第３温度調整
手段が設けられている。光入力端に入力した光は、第１
〜第３のマッハツェンダ干渉計を順次に経て、光出力端
より出力される。

【００６１】このような光の伝搬の途中に設けられた第
１〜第３温度調整手段により、第１〜第３のマッハツェ
ンダ干渉計における位相差変化量Δφ₁〜Δφ₃が調整さ
れる。また、第２のマッハツェンダ干渉計内に設けられ
た損失付与手段により、この間を伝搬する光に対して損
失が与えられる。したがって、この光フィルタにおける
光入力端から光出力端への光の損失スペクトルは、第１
〜第４光結合部それぞれにおける光の分岐比、損失付与
手段における光の透過特性、および、位相差変化量Δφ
₁〜Δφ₃に依存する。このことから、本発明に係る光フ
ィルタは、損失スペクトルの調整の自由度が高いものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る光フィルタ１の構成図であ
る。

【図２】第１実施形態に係る光フィルタ１の損失スペク
トルを示す図である。

【図３】第２実施形態に係る光フィルタ２の構成図であ
る。

【図４】第３実施形態に係る光フィルタ３の構成図であ
る。

【符号の説明】

１〜３…光フィルタ、１００…基板、１０１…光入力
端、１０２…光出力端、１１１…第１光路、１１２…第
２光路、１２１〜１２４…光結合部、１３１〜１３３…
ヒータ、１４０…長周期グレーティング、１９０…制御
部、２００…基板、２０１…光入力端、２０２…光出力
端、２１１…第１光路、２１２…第２光路、２２１〜２
２４…光結合部、２３１〜２３６…ヒータ、２４０…長
周期グレーティング、２９０…制御部、３００…基板、
３０１…光入力端、３０２…光出力端、３１１…第１光
路、３１２…第２光路、３１３…第３光路、３１４…第
４光路、３２１…Ｙ分岐部、３２２…光結合部、３２３
…光結合部、３２４…Ｙ分岐部、３３１〜３３３…ヒー
タ、３４０…長周期グレーティング、３９０…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 智財 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H047 KA12 KB05 KB06 LA19 NA01 2H079 AA06 BA01 CA07 DA05 EA05 EB27 GA01 KA08

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入力端から光出力端へ通過する光に対
   して波長に応じた損失を与える光フィルタであって、 前記光入力端に入力した光を２分岐して各々を第１光路
   および第２光路へ出力する第１光結合部と、 前記第１光結合部の後段に設けられ、前記第１光路と前
   記第２光路とを光結合する第２光結合部と、 前記第２光結合部の後段に設けられ、前記第１光路と前
   記第２光路とを光結合する第３光結合部と、 前記第３光結合部の後段に設けられ、前記第１光路およ
   び前記第２光路それぞれを伝搬してきた光を入力して、
   各々の光のパワーに応じたパワーの光を前記光出力端よ
   り出力する第４光結合部と、 前記第１光結合部と前記第２光結合部との間における前
   記第１光路および前記第２光路の双方または何れか一方
   の温度を調整する第１温度調整手段と、 前記第２光結合部と前記第３光結合部との間における前
   記第１光路および前記第２光路の双方または何れか一方
   の温度を調整する第２温度調整手段と、 前記第３光結合部と前記第４光結合部との間における前
   記第１光路および前記第２光路の双方または何れか一方
   の温度を調整する第３温度調整手段と、 前記第２光結合部と前記第３光結合部との間における前
   記第１光路および前記第２光路の双方または何れか一方
   に設けられ、その設けられた光路を伝搬する光に対して
   損失を与える損失付与手段と、 を備えることを特徴とする光フィルタ。
2. 【請求項２】 前記第１温度調整手段および前記第３温
   度調整手段それぞれによる温度調整を互いに関連つけて
   制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１
   記載の光フィルタ。
3. 【請求項３】 前記損失付与手段が長周期グレーティン
   グであることを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
4. 【請求項４】 前記第１温度調整手段が前記第１光結合
   部と前記第２光結合部との間における前記第１光路およ
   び前記第２光路の双方の温度を調整することを特徴とす
   る請求項１記載の光フィルタ。
5. 【請求項５】 前記第２温度調整手段が前記第２光結合
   部と前記第３光結合部との間における前記第１光路およ
   び前記第２光路の双方の温度を調整することを特徴とす
   る請求項１記載の光フィルタ。
6. 【請求項６】 前記第３温度調整手段が前記第３光結合
   部と前記第４光結合部との間における前記第１光路およ
   び前記第２光路の双方の温度を調整することを特徴とす
   る請求項１記載の光フィルタ。
7. 【請求項７】 前記第１光結合部に替えてＹ分岐部が設
   けられていることを特徴とする請求項１記載の光フィル
   タ。
8. 【請求項８】 前記第４光結合部に替えてＹ分岐部が設
   けられていることを特徴とする請求項１記載の光フィル
   タ。
9. 【請求項９】 前記第１光結合部と前記第２光結合部と
   の間における前記第１光路と前記第２光路との光路長差
   が−０．５５μｍ〜＋０．５５μｍの範囲内であること
   を特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
10. 【請求項１０】 前記第２光結合部と前記第３光結合部
    との間における前記第１光路と前記第２光路との光路長
    差が−０．５５μｍ〜＋０．５５μｍの範囲内であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
11. 【請求項１１】 前記第３光結合部と前記第４光結合部
    との間における前記第１光路と前記第２光路との光路長
    差が−０．５５μｍ〜＋０．５５μｍの範囲内であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。