JP2003248178A - 波長可変バンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過波長を可変しても透過損失の増加を抑圧
することができ、透過波長の再現性の精度を向上させる
ことができる波長可変バンドパスフィルタを提供する。 【解決手段】 基板１０２面内の少なくとも２つ以上の
領域に、屈折率の周期間隔が異なる２次元または３次元
のフォトニック結晶１０２を一括して形成し、この基板
１０３を、フォトニック結晶１０２が形成された基板面
の法線に対し垂直とはならない方向から光が入射される
ように台１０４に載置し、図示せぬ駆動手段で、フォト
ニック結晶１０２を透過する入射光の透過波長が可変す
るように基板１０３をＡ−Ｂ方向に駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次元あるいは３
次元で空間的に格子定数が変化している周期変調型のフ
ォトニック結晶を用いた光部品およびフォトニック結晶
を応用した光デバイス、特に通信用フィルタに関する光
デバイス、あるいはそれら光部品、光デバイスが用いら
れた光システムに適用される波長可変バンドパスフィル
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の代表的な例として誘電体多層
膜型の波長可変バンドパスフィルタについて説明する。
図１２に従来の誘電体多層膜型の波長可変バンドパスフ
ィルタの全体の模式図を示し、図１３にそのフィルタ部
を拡大した図を示す。

【０００３】図１２に示す波長可変バンドパスフィルタ
は、入射側光ファイバ１２０１および出射側光ファイバ
１２０２とが、同一光軸に対向するように入射側光ファ
イバユニット１２０３および出射側光ファイバユニット
１２０４へ設置され、入射側ファイバユニット１２０３
に入射側光ファイバ１２０１とコリメートレンズ１２０
５が、出射側ファイバユニット１２０４に出射側光ファ
イバ１２０２とコリメートレンズ１２０６が具備されて
いる。

【０００４】これらの入射側／出射側光ファイバユニッ
ト１２０３，１２０４との間において、膜面への入射角
度の変化に応じて透過光に対しフィルタ特性が変わるフ
ィルタ部１２０７が形成された光フィルタユニット１２
０８が設置される。この光フィルタユニット１２０８
は、回転台１２０９上に搭載され、光軸に対し角度可変
に構成される。

【０００５】次に、フィルタ部１２０７は、図１３に示
すように基板１３０１の上にＴａ２０５膜１３０２とＳ
ｉＯ２（石英）膜１３０３から成る多層膜が形成された
構造を有している。多層膜が形成された基板１３０１を
膜表面の法線がファイバ中の光伝搬軸の延長上に置かれ
るように、光入射側ファイバユニット１２０３と光出射
側光ファイバユニット１２０４と共に台１２１０に取り
付ける。

【０００６】入射光が基板１３０１に垂直入射するとき
には、模式図１４（ａ）に示すような光路を伝搬し、入
射光が基板１３０１にある角度θで入射するときには模
式図１４（ｂ）に示すような光路を伝搬する。よって、
基板１３０１の傾斜角の増加に伴って入射光が伝搬する
誘電体膜のトータルの厚みが厚くなり、透過波長が長波
長側にシフトする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の波長可
変バンドパスフィルタにおいては、図１２に示したよう
に回転台１２０９を回転させることにより多層膜フィル
タ（フィルタ部１２０７）の傾斜角を変化させ、それに
よって透過波長を可変としていた。このため、その傾斜
角が大きくなるに従って多層膜フィルタを通過する光伝
搬波長が長くなり、透過損失が増加していくという問題
がある。

【０００８】また、図１５の（ａ）に示すように傾斜角
がない場合と（ｂ）に示すように傾斜角がある場合との
光偏波を考えると、（ｂ）に示すようにｘ偏波、ｙ偏波
によって入射光の感じる屈折率対称性が異なる。図１５
中ではｘ偏波は対称的な屈折率分布を感じるが、ｙ偏波
は非対称的な屈折率分布を感じることになる。例えば、
ＪＤＳｕｎｉｐｈａｓｅ社製の波長可変バンドパスフィ
ルタでは、カタログより透過波長１５３０〜１５６１ｎ
ｍに対して損失値は２．０〜３．７ｄＢと、少なくとも
１．７ｄＢのバラツキがある。透過損失変動幅が１．７
ｄＢとした場合、光伝搬長増加による損失増と偏波依存
による損失増がその大部分であると考えられる。

【０００９】また、多層膜フィルタの基板１３０１を傾
斜させる回転台１２０９の駆動は手動で行っているた
め、透過波長の制御性が人によって異なったり、再現性
の精度が０．５ｎｍと大きくなるという問題がある。

【００１０】現在のＤＷＤＭでは０．５ｎｍというの
は、かなり大きい値であり、少なくともその一桁下の
０．０１ｎｍの精度が求められる。さらに、多層膜フィ
ルタの傾斜角を変えることによって偏波依存性も生じ
る。

【００１１】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、透過波長を可変しても透過損失の増加を抑圧す
ることができ、透過波長の再現性の精度を向上させるこ
とができる波長可変バンドパスフィルタを提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の波長可変バンドパスフィルタは、基板面内
の少なくとも２つ以上の領域に、屈折率の周期間隔が異
なる２次元または３次元のフォトニック結晶が一括して
形成された基板と、前記フォトニック結晶が形成された
基板面の法線に対し垂直とはならない方向から光が入射
されるように前記基板が載置された台と、前記フォトニ
ック結晶を透過する入射光の透過波長が可変するように
前記基板を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とし
ている。

【００１３】この構成によれば、屈折率の周期間隔が異
なる少なくとも２つ以上のフォトニック結晶が駆動手段
で駆動（例えば並進、回転、傾斜など）され、これによ
って透過波長が可変されるので、透過損失の増加を抑圧
することができる。また、駆動手段によって駆動させる
ので、透過波長の再現性の精度を向上させることができ
る。

【００１４】また、前記フォトニック結晶は、誘電体膜
が多層に成されていることを特徴としている。

【００１５】この構成によれば、使用するフォトニック
結晶が誘電体多層膜なので、波長４００〜７００ｎｍの
可視域、１３００〜１６５０ｎｍの通信波長域で低損失
波長可変型バンドパスフィルタを得ることができる。

【００１６】また、前記フォトニック結晶は、自己クロ
ーニング法を用いて作製されることを特徴としている。

【００１７】この構成によれば、誘電体多層膜型のフォ
トニック結晶を自己クローニング法を用いて作製するの
で、作製工程を容易にすることができる。

【００１８】また、前記駆動手段は、前記基板を電磁力
を用いて駆動させることを特徴としている。

【００１９】この構成によれば、フォトニック結晶を駆
動手段によって駆動させる際に電磁力を用いるので、透
過波長の再現性の精度を、より向上させることができ
る。

【００２０】また、前記台に溝を形成すると共に、前記
基板の載置部分を前記溝に可動自在に嵌合可能な形状と
したことを特徴としている。

【００２１】この構成によれば、駆動されるフォトニッ
ク結晶が溝によって規制されるので、高精度な位置決め
を行うことができる。

【００２２】また、前記フォトニック結晶が形成された
基板を少なくとも２つ以上用いることを特徴としてい
る。

【００２３】この構成によれば、フォトニック結晶を２
つ以上用い、特にそれらの法線が光入射方向に一致する
ように直列に並べることにより、クロストークを大きく
とることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る波長可変バンドパスフィルタの構
成を示す模式図である。

【００２６】図１に示す波長可変バンドパスフィルタ
は、３次元のフォトニック結晶を用いたものであり、直
方体形状の枠体１０１内に、フォトニック結晶１０２が
形成されチップ化された基板１０３と、この基板１０３
が図示せぬ基板スライド機構を介して載置されたブロッ
ク台１０４と、枠体１０１の光入射側と光出射側に光軸
が一直線となるように接続されたＳＭＦ(Single Mode F
iber)の光ファイバ１０５，１０６とを備えて構成され
ている。但し、本図では基板１０３をスライドさせるた
めのピエゾ素子、駆動回路等は省略した。

【００２７】ここでフォトニック結晶１０２について簡
単に説明する。フォトニック結晶とは、屈折率が異なる
２種類の透明媒質を媒質内平均波長の１／２程度の格子
間隔で、１〜３次元で周期構造としたものである。３次
元の場合で大まかに言うと、ナノスケールの３次元市松
模様である。１次元、２次元、３次元のフォトニック結
晶を模式的に示すと、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
示すようになる。図２中、屈折率が異なる２種類の透明
媒質は、低屈折率媒質２０１と、高屈折率媒質２０２で
ある。（ａ）の場合はＺ方向にのみ屈折率の周期性を有
し、（ｂ）の場合はＸ，Ｚ方向に屈折率の周期性を有
し、（ｃ）の場合はＸ，Ｙ，Ｚ方向に屈折率の周期性を
有する。

【００２８】本発明のフォトニック結晶１０２は、基板
面内の１次元または２次元的初期格子の周期が様々に異
なる複数の領域を基板上に形成しておき、その上に屈折
率の異なる２種類の膜の積層を行って、２次元または３
次元のフォトニック結晶１０２を形成したものである。
なお、面内の１次元または２次元的初期格子の格子の変
調の仕方は連続的であっても、階段状であっても良い。

【００２９】ここでｘ方向とｙ方向のピッチ間隔Ｌｘ，
Ｌｙについて説明する。基板面内には予め１次元または
２次元の初期格子を形成するが、該格子はＬｉｎｅ＆Ｓ
ｐａｃｅパターンにより形成する。Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃ
ｅパターンとは、凹凸に加工された形状のことである。
ｘ方向とｙ方向のピッチ間隔Ｌｘ，Ｌｙは、Ｌｉｎｅ＆
Ｓｐａｃｅパターンの１つのＬｉｎｅ幅と１つのＳｐａ
ｃｅ幅を加えた値であり、Ｘ，Ｙ方向のＬｉｎｅ幅およ
びＳｐａｃｅ幅をそれぞれＬｉｎｅ−ｘ，Ｌｉｎｅ−
ｙ，Ｓｐａｃｅ−ｘ，Ｓｐａｃｅ−ｙとすれば、Ｌｘ＝
（Ｌｉｎｅ−ｘ）＋（Ｓｐａｃｅ−ｙ），Ｌｙ＝（Ｌｉ
ｎｅ−ｘ）＋（Ｓｐａｃｅ−ｙ）となる。

【００３０】図２中のフォトニック結晶に様々な屈折率
周期を持たせ、すなわちｘ方向の周期Ｌｘ、およびｙ方
向の周期Ｌｙを変えた領域を複数箇所設け（図２中では
７箇所）、それぞれの領域でＬｘおよびＬｙを異ならせ
ることによってその領域を透過する透過中心波長を異に
する。なお、透過中心波長は該ＬｘおよびＬｙの増加と
共に長波長化する。

【００３１】該フォトニック結晶に並進、回転、傾斜な
どの機械的操作を駆動させることにより入射光が通過す
る領域を変化させると、それに伴って透過波長が可変と
なる。入射光が透過するフォトニック結晶の厚みは上記
領域によらず一定であるためにそれぞれの領域で損失が
一定であり、Ｌｘ＝Ｌｙとすれば偏波依存性も無い。別
な方法として、Ｌｘ、Ｌｙの一定な扇状の領域を設け、
それらを組み合わせて円状にする方法がある。

【００３２】さらに、フォトニック結晶を２つ用い、そ
れらを光出射方向に直列に並べることにより、透過光と
反射光の比のデシベル表示であるクロストークを、フォ
トニック結晶を１つのみ用いた場合の倍とすることがで
きる。例えばフォトニック結晶を１つのみ用いた場合、
クロストークが約２０ｄＢであったが、２つ用いること
で該クロストークを４０ｄＢにすることができる。

【００３３】また、フォトニック結晶に用いる材料は、
Ｔａ２０５，Ｎｂ２０５，ＳｉＯ２，Ｓｉ，Ｇｅなどの
酸化物、Ｓｉなどの半導体が有力候補である。現在すで
に製品化されている誘電体多層膜型のバンドパスフィル
タに用いられている材料はＴａ２０５／ＳｉＯ２，Ｎｂ
２０５／ＳｉＯ２などの酸化物の組み合わせである。ま
た、入射光を導入する入射側光ファイバと出射光を取り
出す出射側光ファイバは、汎用的なシングルモード光フ
ァイバ（ＳＭＦ）を用いることができる。

【００３４】このような本発明のフォトニック結晶１０
２は、図１に示すように、基板１０３上に形成された７
つの領域からなり、それぞれの領域では透過する光の中
心波長が異なり、Ａ→Ｂの方向に向かって透過中心波長
を長波長にすることができる。ＡからＢへのスライド
は、ステップ間隔がｍｍオーダのピエゾ素子が内蔵され
た基板スライド機構により行われる。

【００３５】但し、基板１０３には、ＳｉまたはＳｉＯ
２（石英）を用いることができる。本実施の形態では波
長１．５５ｕｍで透明な石英基板を用いた。該基板１０
３表面の構造は、電子ビーム露光によるフォトリソグラ
フィーとドライエッチングにより、ｘ方向とｙ方向の両
方向でＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターン状に加工した。ま
た、ｘ方向とｙ方向のピッチ間隔Ｌｘ，Ｌｙは、Ｌｘ＝
Ｌｙ＝０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，０．
７，O．８ｕｍとした。ここで、基板１０３に垂直に光
を入射したときの偏波依存性を低減するためにＬｘ＝Ｌ
ｙとした。

【００３６】次に、図３にＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパター
ンが形成された基板３０１の外観図、各チップ３０２の
上面図およびＡ−Ａ'断面図を示す。

【００３７】チップ３０２の上面図からピッチ間隔Ｌ
ｘ，Ｌｙが増加するに従ってピッチ密度が薄くなり、チ
ップ３０２の断面図から凸凹の密度が薄くなる様子がわ
かる。様々なピッチでＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターンが
形成されたＳｉ基板３０２は、ダイシングにより約２ｍ
ｍ×８ｍｍにチップ化される。その外観図を図４に示
す。図４において、Ａ−Ａ'，Ｂ−Ｂ'断面図からフォト
ニック結晶１０２の領域においてＬｘ＝Ｌｙであること
を示した。

【００３８】該チップにバイアススパッタリング法によ
り、Ｔａ２０５およびＳｉＯ２膜が交互に積層される。
バイアススパッタリング法を簡単に説明すると、ターゲ
ットにＲ．Ｆ．電力を印加させるだけではなく、基板に
もＲ．Ｆ．電力を印加しながら従来からあるスパッタリ
ング成膜と基板のスパッタエッチングを可能とする方法
である。膜厚は目的とするデバイスの特性により決めら
れる。それぞれの膜を堆積させる際、後述する自己クロ
ーニング法によりある一定の形状を保ちながら膜が堆積
される。

【００３９】ここで、自己クローニング法について詳し
く説明する（川上彰二郎、花泉修、佐藤尚、大寺康夫、
川嶋貴之、信学論（Ｃ），ｖｏｌ．Ｊ８０−Ｃ−Ｉ，ｐ
ｐ．２９６−２９７，１９９７．特開平１０−３３５７
５８「３次元周期構造体及びその作製方法並びに膜の製
造方法」川上彰二郎、榊裕之、白石和男）。

【００４０】上述したバイアススパッタリング装置を利
用することにより、ターゲットだけでなく基板へもＲ．
Ｆ．電力を印加することができる。一般的なスパッタリ
ング法ではターゲット材がＡｒ＋イオンによってスパッ
タされて、ターゲットを構成する中性原子やそのイオ
ン、多原子分子（クラスタ）などになり、それらを基板
上に拡散入射させてデポジッションを行う。

【００４１】上記バイアススパッタリング法によれば、
基板に積極的にＡｒ＋イオンを打ち込み、スパッタデポ
ジッションと同時に基板のスパッタエッチングを行うこ
とができる。その際、堆積とエッチングの比率を適正化
することで、ある一定の形状を維持しながら膜を堆積し
ていくことが可能である。

【００４２】自己クローニングによって作製されたフォ
トニック結晶の断面図を図５の（ａ）に示す。この
（ａ）に示すように、基板５０３上に屈折率が異なる２
種類の透明媒質５０１と５０２が交互に形成されてい
る。このような下地の形状を自動的に複製するので川上
らは、この技術あるいは現象を、自己クローニングと命
名した。自己クローニング法を用いずただ単にターゲッ
トのみにＲ．Ｆ．電力を印加して成膜していくと、基板
表面の凹凸形状がその形を保てず、図５の（ｂ）に示す
ように、やがてならされて平坦になってしまう。

【００４３】次に、自己クローニング法を用いてフォト
ニック結晶用基板上にスパッタリング成膜する方法を具
体的に述べる。この方法に用いるバイアススパッタリン
グ装置を図６に模式的に示す。

【００４４】図６に示すバイアススパッタリング装置
は、真空排気されたチャンバ６０１内に、２種類のター
ゲット６０２−１，２と、それぞれのターゲット６０２
−１，２を覆うシャッタ６０３−１，２と、基板ホルダ
ー６０４内に設置された基板６０５と、およびガス導入
部６０６とが配置された構成となっている。

【００４５】ターゲット６０２−１，２と基板ホルダー
６０４は、整合器６０７−１，２，３を介して１３．５
６ＭＨｚのＲ．Ｆ．電源６０８−１，２，３が接続さ
れ、反射波がほぼゼロとなるように整合器６０７−１，
２，３のマッチングが制御される。

【００４６】まず、チップ化した基板をチャンバー内に
入れ真空引きを行う。ベース圧力は、５×１０^-6Ｔｏｒ
ｒ以下とする。成膜は、基板整形層から入る。膜の種類
はＳｉＯ２膜で膜厚０．５ｕｍである。成膜条件はＲ．
Ｆ．電力：３００ｗ、成膜ガス：Ａｒ（１５ｓｃｃ
ｍ）、成膜圧力：１．６×１０^-3Ｔｏｒｒとする。成膜
速度が１３０Ａ／ｍｉｎであるので成膜時間を４０ｍｉ
ｎとする。

【００４７】次に下部反射鏡層の成膜を行う。第１の膜
は、Ｔａ２０５膜で膜厚１９７ｎｍである。成膜条件
は、Ｒ．Ｆ．電力：３００ｗ、成膜ガス：Ａｒ（９．０
ｓｃｃｍ）＋Ｏ２（１．０ｓｃｃｍ）、成膜圧力：１．
０×１０^-3Ｔｏｒｒとする。成膜速度が２２４Ａ／ｍｉ
ｎであるので成膜時間を８．８ｍｉｎとする。第２の膜
は、ＳｉＯ２膜で膜厚２６６ｎｍである。

【００４８】成膜条件は、Ｒ．Ｆ．電力：３００ｗ、成
膜ガス：Ａｒ（８０ｓｃｃｍ）、成膜圧力：６．０×１
０^-3Ｔｏｒｒとする。成膜速度が１１２Ａ／ｍｉｎであ
るので成膜時間を２３．８ｍｉｎとする。ＳｉＯ２膜成
膜終了後、ターゲットにＲ．Ｆ．印加せず、基板のみに
Ｒ．Ｆ．印加して基板のスパッタリングエッチングを行
う。スパッタ条件はＲ．Ｆ．電力：９０ｗ、成膜ガス：
Ａr（１５ｓｃｃｍ）、スパッタ圧力：１．６×１０^-3
Ｔｏｒｒとする。スパッタ時間は４０ｍｉｎとする。

【００４９】次に、第１膜のＴａ２０５膜と第２膜のＳ
ｉＯ２膜を１周期として７周期成膜し、その後、Ｔａ２
０５膜を上記と同じ条件で成膜する。下部反射鏡層の成
膜が終了後、キャビティ層の成膜を行う。本実施の形態
では、キャビティ層をＳｉＯ２膜とし、膜厚を５３２ｎ
ｍとする。スパッタリングする際の成膜条件は、Ｒ．
Ｆ．電力：３００ｗ、成膜ガス：Ａｒ（８０ｓｃｃ
ｍ）、成膜圧力：６．０×１０^-3Ｔｏｒｒとする。

【００５０】成膜速度が１１２Ａ／ｍｉｎであるので成
膜時間を４７．５ｍｉｎとする。キャビティ層の成膜が
終了後、最後の上部反射鏡層の成膜を行う。下部反射鏡
層と同じように、Ｔａ２０５膜（膜厚１９７ｎｍ）とＳ
ｉＯ２膜（膜厚２６６ｎｍ）を１周期として、下部反射
鏡層における成膜条件と同一条件で７周期成膜する。そ
の後、最終層であるＴａ２０５膜１９７ｎｍを下部反射
鏡層と同じ成膜条件で成膜する。この最終層のＴａ２０
５膜を終えて、基本的な成膜は終了となる。

【００５１】次に、ＡＲコートを行う。ＡＲコートの目
的は空気から多層膜上面へ光を入射させる場合の反射を
抑えるということである。本実施の形態では空気からＴ
ａ２０５層へ光を入射させる際の反射を抑える。一般的
には、多層膜表面にＴａ２０５膜を膜厚ｄ１とし、Ｓｉ
Ｏ２膜を膜厚ｄ２として２層成膜するといった手法が用
いられている。ここで、ｄ１＝λ／（４×ｎ１）、d２
＝λ／（４×ｎ２）（λは透過中心波長、ｎ１はＴａ２
０５膜の屈折率、ｎ２はＳｉＯ２膜の屈折率）とする。

【００５２】本実施の形態では、ｄ１＝０．１９３×λ
／ｎ１、ｄ２＝０．１１３×λ／ｎ２（λは透過中心波
長、ｎ１はＴａ２０５膜の屈折率、ｎ２はＳｉＯ２膜の
屈折率）とした。それによって、所望の波長帯域の約５
０ｎｍ間隔における反射率を１％以下に抑えることがで
きる。

【００５３】次に、波長可変バンドパスフィルタの光学
測定を行った。図７は基板サンプルをＬｘが小さい方か
ら大きい方に移動させたときの透過スペクトルをスペク
トラムアナライザーで光学測定を行った結果である。透
過中心波長が短波長から長波長側にシフトしていくこと
がわかる。なお、透過中心波長が長波長側にシフトして
も透過中心波長における損失は１．０ｄＢと一定であっ
た。

【００５４】（第２の実施の形態）図８は、本発明の第
２の実施の形態に係る波長可変バンドパスフィルタの構
成を示す模式図である。

【００５５】図８に示す第２の実施の形態の波長可変バ
ンドパスフィルタは、上記第１の実施の形態で用いたフ
ォトニック結晶の基板を円状にし、Ｌｘ、Ｌｙの一定な
扇状の領域を設け、それらを組み合わせて円状にした場
合の実施の形態である。

【００５６】即ち、本実施の形態の波長可変バンドパス
フィルタは、枠体８０１内に、円状にしたフォトニック
結晶８０２と中心軸８０３を設け、中心軸８０３と円状
のフォトニック結晶８０２を一体化したものをブロック
台８０４に設置し、枠体８０１の光入射側と光出射側に
光軸が円状のフォトニック結晶８０２を透過するように
ＳＭＦの光ファイバ８０５，８０６が接続されて構成さ
れている。

【００５７】円状のフォトニック結晶８０２を、中心軸
８０３を中心として回転させることで光入射位置が異な
る扇形領域に移動させることができる。それにより透過
波長を可変とすることができる。なお、回転駆動させる
ための機構は例えばモータを利用することが考えられる
が、図中では省略する。

【００５８】（第３の実施の形態）図９は、本発明の第
３の実施の形態に係る波長可変バンドパスフィルタの構
成を示す模式図である。

【００５９】図９に示す第３の実施の形態の波長可変バ
ンドパスフィルタは、上記第１の実施の形態と基本的な
構成は同じであるが、枠体１０１内の基板スライド機構
としてブロック台１０４にＶ溝９０１を形成し、フォト
ニック結晶１０２が形成された基板１０３の側面をＶ溝
９０１に嵌合するＶ形状に加工した点が異なる。なお、
並進駆動させるための機構は第１の実施の形態と同じで
あり、図中では省略した。

【００６０】このようにＶ溝９０１を使用することによ
り、精度良く入射光の焦点をフォトニック結晶表面に投
射することができる。

【００６１】（第４の実施の形態）図１０は、本発明の
第４の実施の形態に係る波長可変バンドパスフィルタの
構成を示す模式図である。

【００６２】図１０に示す第４の実施の形態の波長可変
バンドパスフィルタが、上記第１の実施の形態と異なる
点は、基板スライド機構として、ピエゾ素子を用いるの
ではなく電磁力を用いたことにある。即ち、基板１０３
に強磁性体膜または強磁性体バルク１００１−１，２を
設置し、該基板１０３を枠体１０１内に配置した電磁石
１００２−１，２でスライド駆動させるように構成した
ものである。その他の構成部品は図１と同じなので詳し
い説明は省略する。なお、ブロック台１０４の基板並進
駆動部には上記第３の実施の形態で説明したＶ溝９０１
を用いることができる。

【００６３】（第５の実施の形態）図１１は、本発明の
第５の実施の形態に係る波長可変バンドパスフィルタの
構成を示す模式図である。

【００６４】図１１に示す第５の実施の形態の波長可変
バンドパスフィルタが、上記第１の実施の形態と異なる
点は、フォトニック結晶を２つ用いたことにある。即
ち、上記第１の実施の形態で説明したフォトニック結晶
１０２が作製された２つの基板１０３−１，２を用い、
第１のフォトニック結晶１０２が形成された基板１０３
−１の裏面に、接着剤で第２のフォトニック結晶１０２
が形成された基板１０３−２の表面を接着して直列に接
続し、入射光の伝搬方向と平行となるように基板スライ
ド機構中に設置する。その他の構成部品は図１と同じな
ので詳しい説明は省略する。

【００６５】本構成によって、フォトニック結晶を１つ
のみ用いた場合は、クロストークは約２０ｄＢであった
のが、２つ用いることで４０ｄＢまで増大した。なお、
並進駆動させるための機構は他に電磁力を利用すること
が考えられるが、図中では省略した。

【００６６】なお、本発明は上記第１〜第５の実施の形
態に限定されるものではない。用いるフォトニック結晶
を誘電体多層膜型とするのではなく、化合物半導体の基
板に円孔が多数形成されたもの、あるいは基板上に円柱
が多数形成されたものなどでも良い。駆動機構は、ピエ
ゾ素子による駆動、電磁力による駆動だけではなく、マ
イクロマシーニングにより作製したモータなどを用いて
も良い。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板面内の少なくとも２つ以上の領域に、屈折率の周期
間隔が異なる２次元または３次元のフォトニック結晶が
一括して形成された基板と、フォトニック結晶が形成さ
れた基板面の法線に対し垂直とはならない方向から光が
入射されるように基板が載置された台と、フォトニック
結晶を透過する入射光の透過波長が可変するように前記
基板を駆動する駆動手段とを備えてフォトニック結晶を
構成したので、透過波長を可変しても透過損失の増加を
抑圧することができ、透過波長の再現性の精度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長可変バン
ドパスフィルタの構成を示す模式図である。

【図２】１次元、２次元、３次元のフォトニック結晶の
模式図である。

【図３】Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターンが形成された基
板の模式図である。

【図４】チップ化された基板の模式図である。

【図５】自己クローニング法を用いた場合と用いない場
合に作製したフォトニック結晶の断面模式図である。

【図６】自己クローニング法を用いて作製する際に用い
たバイアススパッタリング装置の模式図である。

【図７】第１の実施の形態の波長可変バンドパスフィル
タを光学測定した結果を示す光の波長と透過挿入損失と
の関係図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る波長可変バン
ドパスフィルタの構成を示す模式図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る波長可変バン
ドパスフィルタの構成を示す模式図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る波長可変バ
ンドパスフィルタの構成を示す模式図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る波長可変バ
ンドパスフィルタの構成を示す模式図である。

【図１２】従来の誘電体多層膜型の波長可変バンドパス
フィルタの全体の模式図である。

【図１３】従来の誘電体多層膜型の波長可変バンドパス
フィルタのフィルタ部の拡大図である。

【図１４】従来の誘電体多層膜型の波長可変バンドパス
フィルタに入射光が基板に垂直に入射される場合と、入
射光が基板にある角度で入射される場合のフィルタ内を
入射光が伝搬する光路を示した模式図である。

【図１５】従来の誘電体多層膜型の波長可変バンドパス
フィルタに入射光のＸ偏波とＹ偏波とで光の感じる屈折
率の対称性の違いを模式的に示した図である。

【符号の説明】

１０１ 枠体 １０２ フォトニック結晶 １０３，１０３−１，１０３−２ 基板 １０４ ブロック台 １０５ 入射側ＳＭＦ光ファイバ １０６ 出射側ＳＭＦ光ファイバ ２０１ 低屈折率媒質 ２０２ 高屈折率媒質 ３０１ 基板 ３０２ チップ ５０１，５０２ 透明媒質 ５０３ 基板 ６０１ チャンバ ６０２−１，２ ターゲット ６０３−１，２ シャッタ ６０４ 基板ホルダー ６０５ 基板 ６０６ ガス導入部 ６０７−１，２，３ 整合器 ６０８−１，２，３ Ｒ．Ｆ．電源 ８０１ 枠体 ８０２ フォトニック結晶 ８０３ 基板 ８０４ ブロック台 ８０５ 入射側ＳＭＦ光ファイバ ８０６ 出射側ＳＭＦ光ファイバ ９０１ Ｖ溝 １００１−１，２ 強磁性体バルク １００２−１，２ 電磁石 １２０１ 入射側光ファイバ １２０２ 出射側光ファイバ １２０３ 入射側光ファイバユニット １２０４ 出射側光ファイバユニット １２０５，１２０６ コリメートレンズ １２０７ フィルタ部 １２０８ 光フィルタユニット １２０９ 回転台 １２１０ 台 １３０１ 基板 １３０２ Ｔａ２０５膜 １３０３ ＳｉＯ２（石英）膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 博行 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 日 立電線株式会社内 (72)発明者 川上 彰二郎 宮城県仙台市若林区土樋236番地 愛宕橋 マンションフォラオＣ−09 (72)発明者 大寺 康夫 宮城県仙台市太白区泉崎１−13−９ シテ ィーハイムショウセン１−202号 Ｆターム(参考） 2H038 AA21 BA27 2H041 AA21 AB10 AC01 AZ08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板面内の少なくとも２つ以上の領域
   に、屈折率の周期間隔が異なる２次元または３次元のフ
   ォトニック結晶が一括して形成された基板と、 前記フォトニック結晶が形成された基板面の法線に対し
   垂直とはならない方向から光が入射されるように前記基
   板が載置された台と、 前記フォトニック結晶を透過する入射光の透過波長が可
   変するように前記基板を駆動する駆動手段とを備えたこ
   とを特徴とする波長可変バンドパスフィルタ。
2. 【請求項２】 前記フォトニック結晶は、誘電体膜が多
   層に成されていることを特徴とする請求項１記載の波長
   可変バンドパスフィルタ。
3. 【請求項３】 前記フォトニック結晶は、自己クローニ
   ング法を用いて作製されることを特徴とする請求項２記
   載の波長可変バンドパスフィルタ。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、前記基板を電磁力を用
   いて駆動させることを特徴とする請求項１記載の波長可
   変バンドパスフィルタ。
5. 【請求項５】 前記台に溝を形成すると共に、前記基板
   の載置部分を前記溝に可動自在に嵌合可能な形状とした
   ことを特徴とする請求項１記載の波長可変バンドパスフ
   ィルタ。
6. 【請求項６】 前記フォトニック結晶が形成された基板
   を少なくとも２つ以上用いることを特徴とする請求項１
   記載の波長可変バンドパスフィルタ。