JP2004085851A - 光フィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】より小型で通過損失の小さい光フィルタを提供する。
【解決手段】短冊状の支持基板１上に、支持基板１の長手方向に沿って、リッジ型の光導波路からなる入力側導波路２、第１のフォトニック結晶１０ａ、リッジ型の光導波路からなる中間導波路３、第２のフォトニック結晶１０ｂ、リッジ型の光導波路からなる出力側導波路４が配設されている。各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを透過する透過特性を有するように設計してある。ここに、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂにおいて透過可能な波長域を所望の波長域で重複させることによって、入射ポートＰｉから入射した光のうち当該所望の波長域内の光のみが出射ポートＰｏから出射されることとなり、狭帯域の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】短冊状の支持基板１上に、支持基板１の長手方向に沿って、リッジ型の光導波路からなる入力側導波路２、第１のフォトニック結晶１０ａ、リッジ型の光導波路からなる中間導波路３、第２のフォトニック結晶１０ｂ、リッジ型の光導波路からなる出力側導波路４が配設されている。各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを透過する透過特性を有するように設計してある。ここに、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂにおいて透過可能な波長域を所望の波長域で重複させることによって、入射ポートＰｉから入射した光のうち当該所望の波長域内の光のみが出射ポートＰｏから出射されることとなり、狭帯域の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに用いる光フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、比較的小型化が可能な光フィルタの一例として、特開平９−１５２６３７号公報に開示された構成のものが知られている。
【０００３】
この公報に開示された光フィルタは、図１５に示すように、短冊状の支持基板１上に、入力側導波路２と中間導波路３と出力側導波路４とで構成される光の伝搬経路が配設され、さらに２つの反射素子３０ａ，３０ｂおよび２つの光分配器２０ａ，２０ｂが配設されており、入力側導波路２の一端面（図１５における左端面）が入力ポートＰｉを構成し、出力側導波路３の一端面（図１５における右端面）が出力ポートＰｏを構成している。なお、各光分配器２０ａ，２０ｂは、３ｄＢ結合器により構成されているが、Ｙ分岐形の光結合器により構成した例も開示されている。
【０００４】
この光フィルタは、入力ポートＰｉへ入射された光が入力側導波路２および一方の光分配器２０ａ（以下、入力側光分配器２０ａと称す）を介して初段の反射素子３０ａ（以下、入力側反射素子３０ａと称す）へ入射して、入力側反射素子３０ａにて反射された光が中間導波路３および他方の光分配器２０ｂ（以下、出力側光分配器２０ｂと称す）を介して次段の反射素子３０ｂ（以下、出力側反射素子３０ｂと称す）へ入射し、出力側反射素子３０ｂにて反射された光が出力側光分配器２０ｂおよび出力側導波路４を介して出力ポートＰｏから出射されるように構成されている。
【０００５】
上述の入力側反射素子３０ａは、支持基板１の長手方向に延長され互いに平行な２つの導波路３１ａ，３１ａと、両導波路３１ａ，３１ａに跨って設けられ複数の波長でブラッグ反射が起こる超周期グレーティング３２ａとを備えており、入力側導波路２および入力側光分配器２０ａを介して入力側反射素子３０ａの各導波路３１ａ，３１ｂへ入射した光は超周期グレーティング３２ａにて反射され入力側光分配器２０ａおよび中間導波路３および出力側光分配器２０ｂを介して出力側反射素子３０ｂへ入射される。出力側反射素子３０ｂは、入力側反射素子３０ａと同様、支持基板１の長手方向に延長され互いに平行な２つの導波路３１ｂ，３１ｂと、両導波路３１ｂ，３１ｂに跨って設けられ複数の波長でブラッグ反射が起こる超周期グレーティング３２ｂとを備えており、出力側光分配器２０ｂを介して出力側反射素子３０ｂの各導波路３１ｂ，３１ｂへ入射した光は超周期グレーティング３２ｂにて反射され出力側光分配器２０ｂおよび出力側導波路４を介して出力ポートＰｏから出射される。
【０００６】
ところで、入力側反射素子３０ａの超周期グレーティング３２ａにおいて反射の起こる複数の波長のピッチ（隣り合う波長間の間隔）と、出力側反射素子３０ｂの超周期グレーティング３２ｂにおいて反射の起こる複数の波長のピッチ（隣り合う波長間の間隔）とは異なっている。
【０００７】
しかして、上述の光フィルタでは、入力ポートＰｉへ入射された光のうち、超周期グレーティング３２ａと超周期グレーティング３２ｂとの両方で反射が起こる特定の波長の光のみが抽出されて出力ポートＰｏから出射されることになる。
【０００８】
また、上述の光フィルタでは、入力側反射素子３０ａにおける導波路３１ａ，３１ａ上に当該導波路３１ａ，３１ａの屈折率を制御するための屈折率制御用電極３３ａを設けるとともに、出力側反射素子３０ｂにおける導波路３１ｂ，３１ｂ上に当該導波路３１ｂ，３１ｂの屈折率を制御するための屈折率制御用電極３３ｂを設けてある。したがって、屈折率制御用電極３３ａ，３３ｂに電圧を印加するか或いは電流を流すことで導波路３１ａ，３１ｂの屈折率を適宜変化させることによって、各反射素子３０ａ，３０ｂそれぞれで反射の起こる各複数の波長を、波長間のピッチが変化することなしに高波長側ないし低波長側へシフトさせることができるので、出力ポートＰｏから出射させる光の波長を変化させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の光フィルタでは、入力側反射素子３０ａと出力側反射素子３０ｂとが支持基板１の長手方向において離間して配設されているが、導波路３１ａ，３１ｂの延長方向が支持基板１の長手方向と一致しており、支持基板１の長手方向における各超周期グレーティング３２ａ，３２ｂの全長がそれぞれ数百μｍ程度なので、支持基板１の長手方向の寸法が比較的大きくなってしまうという不具合があった。
【００１０】
また、上述の光フィルタでは、各超周期グレーティング３２ａ，３２ｂそれぞれで３ｄＢ程度の損失が生じ、しかも、３ｄＢ結合器やＹ分岐形の光結合器などからなる光分配器２０ａ，２０ｂが必要なので、通過損失（所望の波長の光の伝搬損失）が大きくなってしまうという不具合があった。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、より小型で通過損失の小さい光フィルタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する透過特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の透過特性と第２のフォトニック結晶の透過特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段とを備えることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができる。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００１５】
請求項４の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する反射特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の反射特性と第２のフォトニック結晶の反射特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段とを備えることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができる。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記第１のフォトニック結晶と前記第２のフォトニック結晶とのうちの一方の屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段の構成を簡単にできる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記各フォトニック結晶それぞれの屈折率周期構造を変化させるので、請求項５の発明に比べて前記各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、電気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記屈折率周期構造を容易に変化させることが可能となる。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、磁気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、光エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、熱エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、２次元の屈折率周期構造を有するので、前記各フォトニック結晶の形成が比較的容易になる。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、３次元の屈折率周期構造を有するので、請求項１１の発明に比べて通過損失を低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の光フィルタは、図１に示すように、短冊状の支持基板１上に、支持基板１の長手方向に沿って同図の左端から順に、リッジ型の光導波路からなる入力側導波路２、第１のフォトニック結晶１０ａ、リッジ型の光導波路からなる中間導波路３、第２のフォトニック結晶１０ｂ、リッジ型の光導波路からなる出力側導波路４が配設されている。すなわち、入力側導波路２と中間導波路３と出力側導波路４とで構成される光の伝搬経路に沿って第１のフォトニック結晶１０ａおよび第２のフォトニック結晶１０ｂが順次配設されており、入力側導波路２の長手方向の一端面（図１における左端面）が入射ポートＰｉを構成し、出力側導波路４の長手方向の一端面（図１における右端面）が出射ポートＰｏを構成している。
【００２５】
第１のフォトニック結晶１０ａは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ａ，１２ａにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを透過する透過特性を有するように設計してある。同様に、第２のフォトニック結晶１０ｂは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ｂ，１２ｂにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを透過する透過特性を有するように設計してある。
【００２６】
本実施形態における支持基板１は、シリコン基板と当該シリコン基板上のシリコン酸化膜とで構成され、シリコン酸化膜上に各導波路２〜４のコアおよび各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂが形成されている。また、各導波路２〜４は、コアとなる媒質としてシリコンを採用し、下部クラッドとなる媒質としてシリコンよりも屈折率の低いシリコン酸化膜を採用し、上部クラッドとなる媒質としてシリコンよりも屈折率の低い空気を採用しており、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの一方の媒質１１ａ，１１ｂとしてシリコンを採用し、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの他方の媒質１２ａ，１２ｂとして空気を採用している。ここに、各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、厚み方向の中間にシリコン酸化膜（埋込酸化膜）からなる絶縁膜を有するいわゆるＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて形成してある。すなわち、各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂはＳＯＩ基板の主表面側のシリコン層（活性層）をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して加工することによって形成されている。したがって、各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを一般的な半導体製造プロセスを利用して簡単に形成することができる。例えば、市販のＳＯＩウェハに所望の形状にパターニングしたレジストマスクを形成した後、ドライエッチング装置によって各導波路２〜４のコアに対応した部分および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの媒質１１ａ，１１ｂに対応した部分が残り且つ媒質１２ａ，１２ｂに対応する円孔の部分が除去されるようにシリコン層をエッチングすることによって、各導波路２〜４と各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂとを同時に形成することが可能となる。
【００２７】
各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、それぞれ上記シリコン層の一部からなる媒質１１ａ，１１ｂ内に多数の円孔が入射光の波長程度の周期で２次元的に配列され、円孔内の空気が媒質１２ａ，１２ｂを構成しており、２次元面内のあらゆる方向から入射する特定波長の光を伝搬しない波長帯であるフォトニックバンドギャップを有している。なお、図示例における各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂでは、単位格子が三角形の仮想２次元三角格子の各格子点に円孔が形成されており、上記２次元面内で支持基板１の長手方向に沿った方向（以下、ｘ方向と称す）、支持基板１の短手方向に沿った方向（以下、ｙ方向と称す）それぞれにおける配列数は１０程度あればよいので、全体の平面形状が矩形状である各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれのｘ方向の寸法は従来例で説明した超周期グレーティング３２ａ，３２ｂ（図１５参照）の全長に比べて十分に小さくすることができる。また、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれのｙ方向の寸法も従来例で説明した超周期グレーティング３２ａ，３２ｂに比べて十分に小さくすることができる。また、図示例における各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、上述のように単位格子が三角形の仮想二次元三角格子の各格子点に円孔を形成してあるが、単位格子が四角形の仮想２次元四角格子（例えば、仮想２次元正方格子）の各格子点に円孔を形成するようにしてもよい。
【００２８】
ところで、本実施形態の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの光の透過特性をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）のように異ならせてあり、それぞれのフォトニック結晶１０ａ，１０ｂにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、図２（ｃ）に示すような狭帯域の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。すなわち、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを、波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを形成することで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの透過特性よりも狭帯域の透過特性を有する光フィルタとして使用することができるのである。
【００２９】
ここに、図２（ａ）に示したように第１のフォトニック結晶１０ａにおいて透過可能な波長域をλ１〜λ３とし、図２（ｂ）に示したように第２のフォトニック結晶１０ｂにおいて透過可能な波長域をλ２〜λ４とし、λ１＜λ２＜λ３＜λ４の関係を満足するように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの透過可能な波長域を設定しておけば、入力側導波路２に入力された光のうちλ２〜λ３の波長域内の特定の波長の光のみを出力側導波路４へ通過させる（伝搬させる）ことができる。要するに、入力側導波路２の入射端である入射ポートＰｉへ入射された光に含まれる複数の波長の光信号のうち特定の波長の光信号のみを選択的に抽出して出力側導波路４の出射端である出射ポートＰｏから出射させることができる。
【００３０】
しかして、本実施形態の光フィルタは、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶１０ａおよび第２のフォトニック結晶１０ｂを備え、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように形成されているので、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるから、図１５に示した従来構成に比べて支持基板１の長手方向の寸法を小さくすることができて光フィルタ全体の小型化を図ることができる。また、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは周知のように光閉じ込め効果が強いので、上記従来構成のような反射素子３０ａ，３０ｂを用いている場合に比べて導波損失を小さくすることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの一方の媒質１１ａ，１１ｂとしてシリコン、他方の媒質１２ａ，１２ｂとして空気を採用しているが、これらの材料は特に限定するものではなく、例えば、上記一方の媒質１１ａ，１１ｂを空気、上記他方の媒質１２ａ，１２ｂをシリコンとして媒質１２ａ，１２ｂに対応する部分が円柱状の形状となるように形成してもよい。また、支持基板１の材料についても特に限定するものではなく、少なくとも各導波路２〜４のコアに接する部分の材料がコアの材料よりも屈折率の小さな材料であればよい。また、支持基板１上に各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを形成した後に、支持基板１において各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂが形成されていない領域上に例えばシリコン酸化膜からなる保護膜を形成するようにしてもよい。
【００３２】
（実施形態２）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、各フォトニック結晶１０ａ、１０ｂそれぞれが所定の波長域の光を反射するように形成されており、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの配置が実施形態１とは異なっている。ここに、第１のフォトニック結晶１０ａは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ａ，１２ａにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを反射する反射特性を有するように設計してある。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ｂ，１２ｂにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを反射する反射特性を有するように設計してある。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
本実施形態の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの光の反射特性をそれぞれ図４（ａ），（ｂ）のように異ならせてあり、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂにおいて反射可能な波長域を僅かに重複させることによって、図４（ｃ）に示すような狭帯域の光のみを選択的に出力側導波路４側へ通過させる光フィルタとして使用することができる。すなわち、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを、波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを形成することで、狭帯域の光フィルタとして使用することができるのである。
【００３４】
ここに、図４（ａ）に示したように第１のフォトニック結晶１０ａにおいて反射可能な波長域をλ１〜λ３とし、図４（ｂ）に示したように第２のフォトニック結晶１０ｂにおいて反射可能な波長域をλ２〜λ４とし、λ１＜λ２＜λ３＜λ４の関係を満足するように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの反射可能な波長域を設定しておけば、入力側導波路２に入力された光のうちλ２〜λ３の波長域内の特定の波長の光のみを出力側導波路４へ伝搬することができることになる。要するに、入力側導波路２の入射端である入射ポートＰｉへ入射された光に含まれる複数の波長の光信号のうち特定の波長の光信号のみを選択的に抽出して出力側導波路４の出射端である出射ポートＰｏから出射することができる。
【００３５】
しかして、本実施形態の光フィルタでは、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶１０ａおよび第２のフォトニック結晶１０ｂを備え、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように形成されているので、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出する（通過させる）ことが可能となるから、図１５に示した従来構成に比べて支持基板１の長手方向の寸法を小さくすることができて光フィルタ全体の小型化を図ることができる。また、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを用いて所望の波長域の光を反射させているので、従来のような超周期グレーティング３２ａ，３２ｂを利用する場合に比べて通過損失を小さくすることができる。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図５に示すように、第２のフォトニック結晶１０ｂを挟むように形成された一対の電極１５ｂ，１５ｂを備えており、図示しない制御装置によって両電極１５ｂ，１５ｂ間に印加する電圧を制御する（つまり、第２のフォトニック結晶１０ｂにかかる電界を制御する）ことで第２のフォトニック結晶１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、一対の電極１５ｂ，１５ｂは、第２のフォトニック結晶１０ｂを左右両側から挟むように配置されている。また、本実施形態では、一対の電極１５ｂ，１５ｂと上記制御装置とで、第２のフォトニック結晶１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば両電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギを与えることができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、両電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギ（例えば、電圧、電流など）を供給できるものであればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
第１のフォトニック結晶１０ａは実施形態１と同様、図６（ａ）に示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な特性を有しているが、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図６（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、両電極１５ｂ，１５ｂ間に所定の電圧を印加することで図６（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図６（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００３８】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を上記制御手段によって制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態の光フィルタでは、実施形態１と同様、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂのうちの一方の媒質１１ｂ（或いは１２ｂ）としてシリコンを採用しているが、一方の媒質１１ｂ（或いは１２ｂ）は電気エネルギにより屈折率を制御できる材料であればよく、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰなどの他の半導体材料を採用してもよいし、一次の電気光学効果（ポッケルス効果）が顕著なＬｉＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどの材料を採用してもよい。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図７に示すように、第１のフォトニック結晶１０ａを挟むように形成された一対の電極１５ａ，１５ａと、第２のフォトニック結晶１０ｂを挟むように形成された一対の電極１５ｂ，１５ｂとを備えており、図示しない制御装置によって第１のフォトニック結晶１０ａを挟む一対の電極１５ａ，１５ａ間に印加する電圧および第２のフォトニック結晶１０ｂを挟む一対の電極１５ｂ，１５ｂ間に印加する電圧を制御する（つまり、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにかかる電界を個別に制御する）ことで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。
【００４１】
ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、第１のフォトニック結晶１０ａを挟む一対の電極１５ａ，１５ａは第１のフォトニック結晶１０ａを左右両側から挟むように配置され、第２のフォトニック結晶１０ｂを挟む一対の電極１５ｂ，１５ｂは第２のフォトニック結晶１０ｂを左右両側から挟むように配置されている。また、本実施形態では、上記各一対の電極１５ａ，１５ｂと上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば一対の電極１５ａ，１５ａ間および一対の電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギを与えることができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、一対の電極１５ａ，１５ａ間および一対の電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギ（例えば、電圧、電流など）を供給できるものであればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図８（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、電極１５ａ，１５ａ間に所定の電圧を印加することで図８（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図８（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、両電極１５ｂ，１５ｂ間に所定の電圧を印加することで図８（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図８（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００４３】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。なお、本実施形態では、１つの制御手段で各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を制御しているが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに個別の制御手段を設けてもよい（つまり、一対の電極１５ａ，１５ａに対応する制御装置と一対の電極１５ｂ，１５ｂに対応する制御装置とを別々に設けてもよい）ことは勿論である。
【００４４】
なお、本実施形態の光フィルタでは、実施形態１と同様、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａのうちの一方の媒質１１ａ（或いは１２ａ）としてシリコンを採用しているが、一方の媒質１１ａ（或いは１２ａ）の材料は電気エネルギにより屈折率を制御できる材料であればよく、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰなどの他の半導体材料を採用してもよいし、一次の電気光学効果（ポッケルス効果）が顕著なＬｉＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどの材料を採用してもよい。また、第２のフォトニック結晶１０ｂについても第１のフォトニック結晶１０ａと同様の材料が採用できることは勿論である。
【００４５】
（実施形態５）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図９に示すように、第１のフォトニック結晶１０ａに磁界を印加する電磁石装置１６と、第２のフォトニック結晶１０ｂに磁界を印加する電磁石装置１７とを備えており、図示しない制御装置によって各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに印加する磁界（磁気エネルギ）を個別に制御することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。
【００４６】
ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに磁界を印加する各電磁石装置１６，１７は、それぞれコ字状の鉄心および鉄心に巻回されたコイル（図示せず）を備えており、上記制御装置によって上記各コイルへ流れる電流をそれぞれ調節することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ印加する磁気エネルギを制御することができ、上記各コイルへの通電時に左側の脚片１６ａ，１７ａがＮ極、右側の脚片１６ｂ，１７ｂがＳ極となるように構成されている。すなわち、各電磁石装置１６，１７は、それぞれフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの左側がＮ極、右側がＳ極となるように配置してある。また、本実施形態では、上記各電磁石装置１６，１７と上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば上記各コイルに電流を流すことができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、上記各コイルへ電流を流すことができる構成であればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
ところで、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａの少なくとも一方としては、磁界の印加によって屈折率が変化する材料を用いる必要があり、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂの少なくとも一方としては、磁界の印加によって屈折率が変化する材料を用いる必要があるが、磁界の印加によって屈折率が大きく変化する磁気光学効果を有する材料としては例えば強誘電体材料（ＬｉＮＢＯ３、ＢａＴｉＯ３など）などが知られている。
【００４８】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図１０（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、所定の磁束密度の磁界を印加することで図１０（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図１０（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、所定の磁束密度の磁界を印加することで図１０（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図１０（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００４９】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。なお、本実施形態では、１つの制御手段で各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を制御しているが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに個別の制御手段を設けてもよい（つまり、各電磁石装置１６，１７それぞれに対応する２つの制御装置を設けてもよい）ことは勿論である。
【００５０】
ところで、上述の実施形態４の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させるために各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ各一対の電極１５ａ，１５ｂを接する形で配置する必要があるので、電極１５ａ，１５ｂを配置したことによってフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れを生じてしまうが、本実施形態の光フィルタでは、電磁石装置１６，１７を利用してフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせており、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂに非接触で屈折率周期構造を変化させることができるので、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れが生じるのを防止することができる。しかも、電磁石装置１６，１７は別途に作製して、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂおよび各導波路２〜４が形成された支持基板１へ後で組み合わせることが可能なので、製造が容易になる。
【００５１】
（実施形態６）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１１に示すように、支持基板１上に、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれへ側方（図１１における上方）から光を照射する光照射装置１８ａ，１８ｂを配設してあり、図示しない制御装置によって各光照射装置１８ａ，１８ｂから各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれへ照射する光のエネルギ（光エネルギ）を個別に制御することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの透過特性を変化できるように構成されている点が相違する。ここにおいて、各光照射装置１８ａ，１８ｂとしては、例えばレーザなどを用いればよい。また、本実施形態では、光照射装置１８ａ，１８ｂと上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性を変化させる制御手段を構成しており、上記制御装置としては例えばマイクロコンピュータを用いればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
ところで、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａの少なくとも一方としては、光エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があり、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂの少なくとも一方としても、光エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があるが、光エネルギによって屈折率を制御できる材料としては例えば非線形光学効果の大きな材料（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどの半導体材料や、ＬｉＮｂＯ３など）を採用すればよい。
【００５３】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図１２（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、光照射装置１８ａから所定の光エネルギの光を照射することで図１２（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図１２（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、光照射装置１８ｂから所定の光エネルギの光を照射することで図１２（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図１２（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００５４】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。
【００５５】
ところで、上述の実施形態４の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させるために各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ各一対の電極１５ａ，１５ｂを接する形で配置する必要があるので、電極１５ａ，１５ｂを配置したことによってフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れを生じてしまうが、本実施形態の光フィルタでは、光照射装置１８ａ，１８ｂを利用してフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせており、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂに非接触で屈折率周期構造を変化させることができるので、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れが生じるのを防止することができる。しかも、光照射装置１８ａ，１８ｂは別途に作製して、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂおよび各導波路２〜４が形成された支持基板１へ後で組み合わせることが可能なので、製造が容易になる。
【００５６】
（実施形態７）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１３に示すように、第１のフォトニック結晶１０ａの両側に配設された一対のヒータ１９ａ，１９ａと、第２のフォトニック結晶１０ｂの両側に配設された一対のヒータ２９ａ，２９ａとを備えており、図示しない制御装置によって第１のフォトニック結晶１０ａの両側の一対のヒータ１９ａ，１９ａに供給する電力および第２のフォトニック結晶１０ｂの両側の一対のヒータ２９ａ，２９ａに供給する電力を制御することによって各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに与える熱エネルギを個別に制御することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。
【００５７】
ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、第１のフォトニック結晶１０ａの両側のヒータ１９ａ，１９ａは第１のフォトニック結晶１０ａの左右両側で第１のフォトニック結晶１０ａの近傍に配置され、第２のフォトニック結晶１０ｂの両側のヒータ２９ａ，２９ａは第２のフォトニック結晶１０ｂの左右両側で第２のフォトニック結晶１０ｂの近傍に配置されている。また、本実施形態では、上記各一対のヒータ１９ａ，２９ａと上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば一対のヒータ１９ａ，１９ａおよび一対のヒータ２９ａ，２９ａに電気エネルギを与えることができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、一対のヒータ１９ａ，１９ａおよび一対のヒータ２９ａ，２９ａに電気エネルギ（例えば、電圧、電流など）を供給できるものであればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
ところで、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａの少なくとも一方としては、熱エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があり、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂの少なくとも一方としても、熱エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があるが、熱エネルギによって屈折率を制御できる材料としては例えば熱光学効果の大きな材料（例えば、石英系材料、有機材料など）を採用すればよい。
【００５９】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図１４（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、両ヒータ１９ａ，１９ａに所定の電力を供給して熱エネルギを与えることで図１４（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図１４（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、両ヒータ２９ａ，２９ａに所定の電力を供給して熱エネルギを与えることで図１４（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図１４（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００６０】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。なお、本実施形態では、１つの制御手段で各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を制御しているが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに個別の制御手段を設けてもよい（つまり、一対のヒータ１９ａ，１９ａに対応する制御装置と一対のヒータ２９ａ，２９ａに対応する制御装置とを別々に設けてもよい）ことは勿論である。
【００６１】
ところで、上述の実施形態４の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させるために各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ各一対の電極１５ａ，１５ｂを接する形で配置する必要があるので、電極１５ａ，１５ｂを配置したことによって各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れを生じてしまうが、本実施形態の光フィルタでは、各一対のヒータ１９ａ，２９ａを利用して各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせており、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂに非接触で屈折率周期構造を変化させることができるので、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れが生じるのを防止することができる。しかも、ヒータ１９ａ，２９ａは別途に作製して、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂおよび各導波路２〜４が形成された支持基板１へ後で組み合わせることが可能なので、製造が容易になる。なお、各一対のヒータ１９ａ，２９ａとしては、半導体製造プロセスで一般的に使用される金属材料からなる金属配線を採用してもよい。
【００６２】
なお、上記各実施形態においては、２次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶１０ａ，１０ｂを用いているので、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの形成が比較的容易になるという利点があるが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂとしては３次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶を採用してもよく、３次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶を採用することで、２次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶を採用する場合に比べて通過損失を低減することができるという利点がある。３次元の屈折率周期構造としては周知の種々の構造を採用することができ、例えば、直方体状の第１の媒質中に多数の球状の第２の媒質が３次元的に配列された構造を採用することができる。また、実施形態３〜実施形態７で説明した制御手段によって屈折率周期構造を制御する技術思想を実施形態２の光フィルタに適用してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができるという効果がある。
【００６４】
請求項２の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができるという効果がある。
【００６５】
請求項３の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する透過特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の透過特性と第２のフォトニック結晶の透過特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段とを備えるものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができるという効果がある。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００６６】
請求項４の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する反射特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の反射特性と第２のフォトニック結晶の反射特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段とを備えるものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができるという効果がある。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００６７】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記第１のフォトニック結晶と前記第２のフォトニック結晶とのうちの一方の屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段の構成を簡単にできるという効果がある。
【００６８】
請求項６の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記各フォトニック結晶それぞれの屈折率周期構造を変化させるので、請求項５の発明に比べて前記各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという効果がある。
【００６９】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、電気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記屈折率周期構造を容易に変化させることが可能となるという効果がある。
【００７０】
請求項８の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、磁気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となるという効果がある。
【００７１】
請求項９の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、光エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となるという効果がある。
【００７２】
請求項１０の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、熱エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となるという効果がある。
【００７３】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、２次元の屈折率周期構造を有するので、前記各フォトニック結晶の形成が比較的容易になるという効果がある。
【００７４】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、３次元の屈折率周期構造を有するので、請求項１１の発明に比べて通過損失を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略平面図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】実施形態２を示す概略平面図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】実施形態３を示す概略平面図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】実施形態４を示す概略平面図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【図９】実施形態５を示す概略平面図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】実施形態６を示す概略平面図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】実施形態７を示す概略平面図である。
【図１４】同上の動作説明図である。
【図１５】従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 支持基板
２ 入力側導波路
３ 中間導波路
４ 出力側導波路
１０ａ 第１のフォトニック結晶
１０ｂ 第２のフォトニック結晶
１５ａ 電極
１５ｂ 電極
１６ 電磁石装置
１７ 電磁石装置
１８ａ 光照射装置
１８ｂ 光照射装置
１９ａ ヒータ
２９ａ ヒータ
Ｐｉ 入射ポート
Ｐｏ 出射ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに用いる光フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、比較的小型化が可能な光フィルタの一例として、特開平９−１５２６３７号公報に開示された構成のものが知られている。
【０００３】
この公報に開示された光フィルタは、図１５に示すように、短冊状の支持基板１上に、入力側導波路２と中間導波路３と出力側導波路４とで構成される光の伝搬経路が配設され、さらに２つの反射素子３０ａ，３０ｂおよび２つの光分配器２０ａ，２０ｂが配設されており、入力側導波路２の一端面（図１５における左端面）が入力ポートＰｉを構成し、出力側導波路３の一端面（図１５における右端面）が出力ポートＰｏを構成している。なお、各光分配器２０ａ，２０ｂは、３ｄＢ結合器により構成されているが、Ｙ分岐形の光結合器により構成した例も開示されている。
【０００４】
この光フィルタは、入力ポートＰｉへ入射された光が入力側導波路２および一方の光分配器２０ａ（以下、入力側光分配器２０ａと称す）を介して初段の反射素子３０ａ（以下、入力側反射素子３０ａと称す）へ入射して、入力側反射素子３０ａにて反射された光が中間導波路３および他方の光分配器２０ｂ（以下、出力側光分配器２０ｂと称す）を介して次段の反射素子３０ｂ（以下、出力側反射素子３０ｂと称す）へ入射し、出力側反射素子３０ｂにて反射された光が出力側光分配器２０ｂおよび出力側導波路４を介して出力ポートＰｏから出射されるように構成されている。
【０００５】
上述の入力側反射素子３０ａは、支持基板１の長手方向に延長され互いに平行な２つの導波路３１ａ，３１ａと、両導波路３１ａ，３１ａに跨って設けられ複数の波長でブラッグ反射が起こる超周期グレーティング３２ａとを備えており、入力側導波路２および入力側光分配器２０ａを介して入力側反射素子３０ａの各導波路３１ａ，３１ｂへ入射した光は超周期グレーティング３２ａにて反射され入力側光分配器２０ａおよび中間導波路３および出力側光分配器２０ｂを介して出力側反射素子３０ｂへ入射される。出力側反射素子３０ｂは、入力側反射素子３０ａと同様、支持基板１の長手方向に延長され互いに平行な２つの導波路３１ｂ，３１ｂと、両導波路３１ｂ，３１ｂに跨って設けられ複数の波長でブラッグ反射が起こる超周期グレーティング３２ｂとを備えており、出力側光分配器２０ｂを介して出力側反射素子３０ｂの各導波路３１ｂ，３１ｂへ入射した光は超周期グレーティング３２ｂにて反射され出力側光分配器２０ｂおよび出力側導波路４を介して出力ポートＰｏから出射される。
【０００６】
ところで、入力側反射素子３０ａの超周期グレーティング３２ａにおいて反射の起こる複数の波長のピッチ（隣り合う波長間の間隔）と、出力側反射素子３０ｂの超周期グレーティング３２ｂにおいて反射の起こる複数の波長のピッチ（隣り合う波長間の間隔）とは異なっている。
【０００７】
しかして、上述の光フィルタでは、入力ポートＰｉへ入射された光のうち、超周期グレーティング３２ａと超周期グレーティング３２ｂとの両方で反射が起こる特定の波長の光のみが抽出されて出力ポートＰｏから出射されることになる。
【０００８】
また、上述の光フィルタでは、入力側反射素子３０ａにおける導波路３１ａ，３１ａ上に当該導波路３１ａ，３１ａの屈折率を制御するための屈折率制御用電極３３ａを設けるとともに、出力側反射素子３０ｂにおける導波路３１ｂ，３１ｂ上に当該導波路３１ｂ，３１ｂの屈折率を制御するための屈折率制御用電極３３ｂを設けてある。したがって、屈折率制御用電極３３ａ，３３ｂに電圧を印加するか或いは電流を流すことで導波路３１ａ，３１ｂの屈折率を適宜変化させることによって、各反射素子３０ａ，３０ｂそれぞれで反射の起こる各複数の波長を、波長間のピッチが変化することなしに高波長側ないし低波長側へシフトさせることができるので、出力ポートＰｏから出射させる光の波長を変化させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の光フィルタでは、入力側反射素子３０ａと出力側反射素子３０ｂとが支持基板１の長手方向において離間して配設されているが、導波路３１ａ，３１ｂの延長方向が支持基板１の長手方向と一致しており、支持基板１の長手方向における各超周期グレーティング３２ａ，３２ｂの全長がそれぞれ数百μｍ程度なので、支持基板１の長手方向の寸法が比較的大きくなってしまうという不具合があった。
【００１０】
また、上述の光フィルタでは、各超周期グレーティング３２ａ，３２ｂそれぞれで３ｄＢ程度の損失が生じ、しかも、３ｄＢ結合器やＹ分岐形の光結合器などからなる光分配器２０ａ，２０ｂが必要なので、通過損失（所望の波長の光の伝搬損失）が大きくなってしまうという不具合があった。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、より小型で通過損失の小さい光フィルタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する透過特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の透過特性と第２のフォトニック結晶の透過特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段とを備えることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができる。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００１５】
請求項４の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する反射特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の反射特性と第２のフォトニック結晶の反射特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段とを備えることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができる。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記第１のフォトニック結晶と前記第２のフォトニック結晶とのうちの一方の屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段の構成を簡単にできる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記各フォトニック結晶それぞれの屈折率周期構造を変化させるので、請求項５の発明に比べて前記各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、電気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記屈折率周期構造を容易に変化させることが可能となる。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、磁気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、光エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、熱エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、２次元の屈折率周期構造を有するので、前記各フォトニック結晶の形成が比較的容易になる。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、３次元の屈折率周期構造を有するので、請求項１１の発明に比べて通過損失を低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の光フィルタは、図１に示すように、短冊状の支持基板１上に、支持基板１の長手方向に沿って同図の左端から順に、リッジ型の光導波路からなる入力側導波路２、第１のフォトニック結晶１０ａ、リッジ型の光導波路からなる中間導波路３、第２のフォトニック結晶１０ｂ、リッジ型の光導波路からなる出力側導波路４が配設されている。すなわち、入力側導波路２と中間導波路３と出力側導波路４とで構成される光の伝搬経路に沿って第１のフォトニック結晶１０ａおよび第２のフォトニック結晶１０ｂが順次配設されており、入力側導波路２の長手方向の一端面（図１における左端面）が入射ポートＰｉを構成し、出力側導波路４の長手方向の一端面（図１における右端面）が出射ポートＰｏを構成している。
【００２５】
第１のフォトニック結晶１０ａは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ａ，１２ａにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを透過する透過特性を有するように設計してある。同様に、第２のフォトニック結晶１０ｂは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ｂ，１２ｂにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを透過する透過特性を有するように設計してある。
【００２６】
本実施形態における支持基板１は、シリコン基板と当該シリコン基板上のシリコン酸化膜とで構成され、シリコン酸化膜上に各導波路２〜４のコアおよび各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂが形成されている。また、各導波路２〜４は、コアとなる媒質としてシリコンを採用し、下部クラッドとなる媒質としてシリコンよりも屈折率の低いシリコン酸化膜を採用し、上部クラッドとなる媒質としてシリコンよりも屈折率の低い空気を採用しており、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの一方の媒質１１ａ，１１ｂとしてシリコンを採用し、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの他方の媒質１２ａ，１２ｂとして空気を採用している。ここに、各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、厚み方向の中間にシリコン酸化膜（埋込酸化膜）からなる絶縁膜を有するいわゆるＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて形成してある。すなわち、各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂはＳＯＩ基板の主表面側のシリコン層（活性層）をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して加工することによって形成されている。したがって、各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを一般的な半導体製造プロセスを利用して簡単に形成することができる。例えば、市販のＳＯＩウェハに所望の形状にパターニングしたレジストマスクを形成した後、ドライエッチング装置によって各導波路２〜４のコアに対応した部分および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの媒質１１ａ，１１ｂに対応した部分が残り且つ媒質１２ａ，１２ｂに対応する円孔の部分が除去されるようにシリコン層をエッチングすることによって、各導波路２〜４と各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂとを同時に形成することが可能となる。
【００２７】
各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、それぞれ上記シリコン層の一部からなる媒質１１ａ，１１ｂ内に多数の円孔が入射光の波長程度の周期で２次元的に配列され、円孔内の空気が媒質１２ａ，１２ｂを構成しており、２次元面内のあらゆる方向から入射する特定波長の光を伝搬しない波長帯であるフォトニックバンドギャップを有している。なお、図示例における各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂでは、単位格子が三角形の仮想２次元三角格子の各格子点に円孔が形成されており、上記２次元面内で支持基板１の長手方向に沿った方向（以下、ｘ方向と称す）、支持基板１の短手方向に沿った方向（以下、ｙ方向と称す）それぞれにおける配列数は１０程度あればよいので、全体の平面形状が矩形状である各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれのｘ方向の寸法は従来例で説明した超周期グレーティング３２ａ，３２ｂ（図１５参照）の全長に比べて十分に小さくすることができる。また、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれのｙ方向の寸法も従来例で説明した超周期グレーティング３２ａ，３２ｂに比べて十分に小さくすることができる。また、図示例における各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは、上述のように単位格子が三角形の仮想二次元三角格子の各格子点に円孔を形成してあるが、単位格子が四角形の仮想２次元四角格子（例えば、仮想２次元正方格子）の各格子点に円孔を形成するようにしてもよい。
【００２８】
ところで、本実施形態の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの光の透過特性をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）のように異ならせてあり、それぞれのフォトニック結晶１０ａ，１０ｂにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、図２（ｃ）に示すような狭帯域の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。すなわち、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを、波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを形成することで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの透過特性よりも狭帯域の透過特性を有する光フィルタとして使用することができるのである。
【００２９】
ここに、図２（ａ）に示したように第１のフォトニック結晶１０ａにおいて透過可能な波長域をλ１〜λ３とし、図２（ｂ）に示したように第２のフォトニック結晶１０ｂにおいて透過可能な波長域をλ２〜λ４とし、λ１＜λ２＜λ３＜λ４の関係を満足するように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの透過可能な波長域を設定しておけば、入力側導波路２に入力された光のうちλ２〜λ３の波長域内の特定の波長の光のみを出力側導波路４へ通過させる（伝搬させる）ことができる。要するに、入力側導波路２の入射端である入射ポートＰｉへ入射された光に含まれる複数の波長の光信号のうち特定の波長の光信号のみを選択的に抽出して出力側導波路４の出射端である出射ポートＰｏから出射させることができる。
【００３０】
しかして、本実施形態の光フィルタは、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶１０ａおよび第２のフォトニック結晶１０ｂを備え、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように形成されているので、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるから、図１５に示した従来構成に比べて支持基板１の長手方向の寸法を小さくすることができて光フィルタ全体の小型化を図ることができる。また、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂは周知のように光閉じ込め効果が強いので、上記従来構成のような反射素子３０ａ，３０ｂを用いている場合に比べて導波損失を小さくすることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの一方の媒質１１ａ，１１ｂとしてシリコン、他方の媒質１２ａ，１２ｂとして空気を採用しているが、これらの材料は特に限定するものではなく、例えば、上記一方の媒質１１ａ，１１ｂを空気、上記他方の媒質１２ａ，１２ｂをシリコンとして媒質１２ａ，１２ｂに対応する部分が円柱状の形状となるように形成してもよい。また、支持基板１の材料についても特に限定するものではなく、少なくとも各導波路２〜４のコアに接する部分の材料がコアの材料よりも屈折率の小さな材料であればよい。また、支持基板１上に各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを形成した後に、支持基板１において各導波路２〜４および各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂが形成されていない領域上に例えばシリコン酸化膜からなる保護膜を形成するようにしてもよい。
【００３２】
（実施形態２）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、各フォトニック結晶１０ａ、１０ｂそれぞれが所定の波長域の光を反射するように形成されており、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの配置が実施形態１とは異なっている。ここに、第１のフォトニック結晶１０ａは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ａ，１２ａにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを反射する反射特性を有するように設計してある。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、屈折率の異なる２種類の媒質１１ｂ，１２ｂにより構成された２次元の屈折率周期構造を有し、例えば点欠陥を導入することによって所定の波長域の光のみを反射する反射特性を有するように設計してある。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
本実施形態の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの光の反射特性をそれぞれ図４（ａ），（ｂ）のように異ならせてあり、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂにおいて反射可能な波長域を僅かに重複させることによって、図４（ｃ）に示すような狭帯域の光のみを選択的に出力側導波路４側へ通過させる光フィルタとして使用することができる。すなわち、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを、波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを形成することで、狭帯域の光フィルタとして使用することができるのである。
【００３４】
ここに、図４（ａ）に示したように第１のフォトニック結晶１０ａにおいて反射可能な波長域をλ１〜λ３とし、図４（ｂ）に示したように第２のフォトニック結晶１０ｂにおいて反射可能な波長域をλ２〜λ４とし、λ１＜λ２＜λ３＜λ４の関係を満足するように各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの反射可能な波長域を設定しておけば、入力側導波路２に入力された光のうちλ２〜λ３の波長域内の特定の波長の光のみを出力側導波路４へ伝搬することができることになる。要するに、入力側導波路２の入射端である入射ポートＰｉへ入射された光に含まれる複数の波長の光信号のうち特定の波長の光信号のみを選択的に抽出して出力側導波路４の出射端である出射ポートＰｏから出射することができる。
【００３５】
しかして、本実施形態の光フィルタでは、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶１０ａおよび第２のフォトニック結晶１０ｂを備え、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように形成されているので、第１のフォトニック結晶１０ａと第２のフォトニック結晶１０ｂとを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出する（通過させる）ことが可能となるから、図１５に示した従来構成に比べて支持基板１の長手方向の寸法を小さくすることができて光フィルタ全体の小型化を図ることができる。また、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂを用いて所望の波長域の光を反射させているので、従来のような超周期グレーティング３２ａ，３２ｂを利用する場合に比べて通過損失を小さくすることができる。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図５に示すように、第２のフォトニック結晶１０ｂを挟むように形成された一対の電極１５ｂ，１５ｂを備えており、図示しない制御装置によって両電極１５ｂ，１５ｂ間に印加する電圧を制御する（つまり、第２のフォトニック結晶１０ｂにかかる電界を制御する）ことで第２のフォトニック結晶１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、一対の電極１５ｂ，１５ｂは、第２のフォトニック結晶１０ｂを左右両側から挟むように配置されている。また、本実施形態では、一対の電極１５ｂ，１５ｂと上記制御装置とで、第２のフォトニック結晶１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば両電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギを与えることができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、両電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギ（例えば、電圧、電流など）を供給できるものであればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
第１のフォトニック結晶１０ａは実施形態１と同様、図６（ａ）に示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な特性を有しているが、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図６（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、両電極１５ｂ，１５ｂ間に所定の電圧を印加することで図６（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図６（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００３８】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を上記制御手段によって制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態の光フィルタでは、実施形態１と同様、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂのうちの一方の媒質１１ｂ（或いは１２ｂ）としてシリコンを採用しているが、一方の媒質１１ｂ（或いは１２ｂ）は電気エネルギにより屈折率を制御できる材料であればよく、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰなどの他の半導体材料を採用してもよいし、一次の電気光学効果（ポッケルス効果）が顕著なＬｉＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどの材料を採用してもよい。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図７に示すように、第１のフォトニック結晶１０ａを挟むように形成された一対の電極１５ａ，１５ａと、第２のフォトニック結晶１０ｂを挟むように形成された一対の電極１５ｂ，１５ｂとを備えており、図示しない制御装置によって第１のフォトニック結晶１０ａを挟む一対の電極１５ａ，１５ａ間に印加する電圧および第２のフォトニック結晶１０ｂを挟む一対の電極１５ｂ，１５ｂ間に印加する電圧を制御する（つまり、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにかかる電界を個別に制御する）ことで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。
【００４１】
ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、第１のフォトニック結晶１０ａを挟む一対の電極１５ａ，１５ａは第１のフォトニック結晶１０ａを左右両側から挟むように配置され、第２のフォトニック結晶１０ｂを挟む一対の電極１５ｂ，１５ｂは第２のフォトニック結晶１０ｂを左右両側から挟むように配置されている。また、本実施形態では、上記各一対の電極１５ａ，１５ｂと上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば一対の電極１５ａ，１５ａ間および一対の電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギを与えることができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、一対の電極１５ａ，１５ａ間および一対の電極１５ｂ，１５ｂ間に電気エネルギ（例えば、電圧、電流など）を供給できるものであればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図８（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、電極１５ａ，１５ａ間に所定の電圧を印加することで図８（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図８（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、両電極１５ｂ，１５ｂ間に所定の電圧を印加することで図８（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図８（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００４３】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。なお、本実施形態では、１つの制御手段で各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を制御しているが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに個別の制御手段を設けてもよい（つまり、一対の電極１５ａ，１５ａに対応する制御装置と一対の電極１５ｂ，１５ｂに対応する制御装置とを別々に設けてもよい）ことは勿論である。
【００４４】
なお、本実施形態の光フィルタでは、実施形態１と同様、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａのうちの一方の媒質１１ａ（或いは１２ａ）としてシリコンを採用しているが、一方の媒質１１ａ（或いは１２ａ）の材料は電気エネルギにより屈折率を制御できる材料であればよく、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰなどの他の半導体材料を採用してもよいし、一次の電気光学効果（ポッケルス効果）が顕著なＬｉＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどの材料を採用してもよい。また、第２のフォトニック結晶１０ｂについても第１のフォトニック結晶１０ａと同様の材料が採用できることは勿論である。
【００４５】
（実施形態５）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図９に示すように、第１のフォトニック結晶１０ａに磁界を印加する電磁石装置１６と、第２のフォトニック結晶１０ｂに磁界を印加する電磁石装置１７とを備えており、図示しない制御装置によって各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに印加する磁界（磁気エネルギ）を個別に制御することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。
【００４６】
ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに磁界を印加する各電磁石装置１６，１７は、それぞれコ字状の鉄心および鉄心に巻回されたコイル（図示せず）を備えており、上記制御装置によって上記各コイルへ流れる電流をそれぞれ調節することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ印加する磁気エネルギを制御することができ、上記各コイルへの通電時に左側の脚片１６ａ，１７ａがＮ極、右側の脚片１６ｂ，１７ｂがＳ極となるように構成されている。すなわち、各電磁石装置１６，１７は、それぞれフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの左側がＮ極、右側がＳ極となるように配置してある。また、本実施形態では、上記各電磁石装置１６，１７と上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば上記各コイルに電流を流すことができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、上記各コイルへ電流を流すことができる構成であればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
ところで、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａの少なくとも一方としては、磁界の印加によって屈折率が変化する材料を用いる必要があり、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂの少なくとも一方としては、磁界の印加によって屈折率が変化する材料を用いる必要があるが、磁界の印加によって屈折率が大きく変化する磁気光学効果を有する材料としては例えば強誘電体材料（ＬｉＮＢＯ３、ＢａＴｉＯ３など）などが知られている。
【００４８】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図１０（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、所定の磁束密度の磁界を印加することで図１０（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図１０（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、所定の磁束密度の磁界を印加することで図１０（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図１０（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００４９】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。なお、本実施形態では、１つの制御手段で各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を制御しているが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに個別の制御手段を設けてもよい（つまり、各電磁石装置１６，１７それぞれに対応する２つの制御装置を設けてもよい）ことは勿論である。
【００５０】
ところで、上述の実施形態４の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させるために各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ各一対の電極１５ａ，１５ｂを接する形で配置する必要があるので、電極１５ａ，１５ｂを配置したことによってフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れを生じてしまうが、本実施形態の光フィルタでは、電磁石装置１６，１７を利用してフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせており、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂに非接触で屈折率周期構造を変化させることができるので、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れが生じるのを防止することができる。しかも、電磁石装置１６，１７は別途に作製して、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂおよび各導波路２〜４が形成された支持基板１へ後で組み合わせることが可能なので、製造が容易になる。
【００５１】
（実施形態６）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１１に示すように、支持基板１上に、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれへ側方（図１１における上方）から光を照射する光照射装置１８ａ，１８ｂを配設してあり、図示しない制御装置によって各光照射装置１８ａ，１８ｂから各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれへ照射する光のエネルギ（光エネルギ）を個別に制御することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの透過特性を変化できるように構成されている点が相違する。ここにおいて、各光照射装置１８ａ，１８ｂとしては、例えばレーザなどを用いればよい。また、本実施形態では、光照射装置１８ａ，１８ｂと上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性を変化させる制御手段を構成しており、上記制御装置としては例えばマイクロコンピュータを用いればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
ところで、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａの少なくとも一方としては、光エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があり、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂの少なくとも一方としても、光エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があるが、光エネルギによって屈折率を制御できる材料としては例えば非線形光学効果の大きな材料（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどの半導体材料や、ＬｉＮｂＯ３など）を採用すればよい。
【００５３】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図１２（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、光照射装置１８ａから所定の光エネルギの光を照射することで図１２（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図１２（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、光照射装置１８ｂから所定の光エネルギの光を照射することで図１２（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図１２（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００５４】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。
【００５５】
ところで、上述の実施形態４の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させるために各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ各一対の電極１５ａ，１５ｂを接する形で配置する必要があるので、電極１５ａ，１５ｂを配置したことによってフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れを生じてしまうが、本実施形態の光フィルタでは、光照射装置１８ａ，１８ｂを利用してフォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせており、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂに非接触で屈折率周期構造を変化させることができるので、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れが生じるのを防止することができる。しかも、光照射装置１８ａ，１８ｂは別途に作製して、フォトニック結晶１０ａ，１０ｂおよび各導波路２〜４が形成された支持基板１へ後で組み合わせることが可能なので、製造が容易になる。
【００５６】
（実施形態７）
本実施形態の光フィルタの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１３に示すように、第１のフォトニック結晶１０ａの両側に配設された一対のヒータ１９ａ，１９ａと、第２のフォトニック結晶１０ｂの両側に配設された一対のヒータ２９ａ，２９ａとを備えており、図示しない制御装置によって第１のフォトニック結晶１０ａの両側の一対のヒータ１９ａ，１９ａに供給する電力および第２のフォトニック結晶１０ｂの両側の一対のヒータ２９ａ，２９ａに供給する電力を制御することによって各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに与える熱エネルギを個別に制御することで各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトできるように構成されている点が相違する。
【００５７】
ここにおいて、支持基板１の短手方向を左右方向とすると、第１のフォトニック結晶１０ａの両側のヒータ１９ａ，１９ａは第１のフォトニック結晶１０ａの左右両側で第１のフォトニック結晶１０ａの近傍に配置され、第２のフォトニック結晶１０ｂの両側のヒータ２９ａ，２９ａは第２のフォトニック結晶１０ｂの左右両側で第２のフォトニック結晶１０ｂの近傍に配置されている。また、本実施形態では、上記各一対のヒータ１９ａ，２９ａと上記制御装置とで、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させて透過特性をシフトさせる制御手段を構成しており、上記制御装置としては、例えば一対のヒータ１９ａ，１９ａおよび一対のヒータ２９ａ，２９ａに電気エネルギを与えることができるマイクロコンピュータを採用すればよいが、マイクロコンピュータに限定するものではなく、一対のヒータ１９ａ，１９ａおよび一対のヒータ２９ａ，２９ａに電気エネルギ（例えば、電圧、電流など）を供給できるものであればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
ところで、第１のフォトニック結晶１０ａを構成する２つの媒質１１ａ，１２ａの少なくとも一方としては、熱エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があり、第２のフォトニック結晶１０ｂを構成する２つの媒質１１ｂ，１２ｂの少なくとも一方としても、熱エネルギによって屈折率を制御できる材料を用いる必要があるが、熱エネルギによって屈折率を制御できる材料としては例えば熱光学効果の大きな材料（例えば、石英系材料、有機材料など）を採用すればよい。
【００５９】
本実施形態の光フィルタにおける第１のフォトニック結晶１０ａは、図１４（ａ）に破線で示すようにλ１１〜λ１３（ただし、図示例では、λ３＜λ１１＜λ１３）の波長域の光を透過可能な特性を有しており、両ヒータ１９ａ，１９ａに所定の電力を供給して熱エネルギを与えることで図１４（ａ）に実線で示すようにλ１〜λ３の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。また、第２のフォトニック結晶１０ｂは、図１４（ｂ）に破線で示すようにλ０２〜λ０４（ただし、図示例では、λ０２＜λ０４＜λ１）の波長域の光を透過可能な透過特性を有しており、両ヒータ２９ａ，２９ａに所定の電力を供給して熱エネルギを与えることで図１４（ｂ）に実線で示すようにλ２〜λ４の波長域の光を透過可能な透過特性となるように構成されている。したがって、本実施形態の光フィルタでは、第１のフォトニック結晶１０ａの透過特性を低波長側へシフトさせ且つ第２のフォトニック結晶１０ｂの透過特性を高波長側へシフトさせて、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて透過可能な波長域を僅かに重複させることによって、実施形態１と同様、図１４（ｃ）に示すような狭帯域（λ２〜λ３の波長域）の透過特性を有する光フィルタとして使用することができる。
【００６０】
しかして、本実施形態の光フィルタは、実施形態１と同様に、従来に比べて小型化および通過損失の低減を図ることができる。また、本実施形態では、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を上記制御手段によって個別に制御することができるので、出力側導波路４へ伝搬可能とする光の波長域を実施形態１に比べて狭帯域化することが可能となる。なお、本実施形態では、１つの制御手段で各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれの透過特性を制御しているが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂそれぞれに個別の制御手段を設けてもよい（つまり、一対のヒータ１９ａ，１９ａに対応する制御装置と一対のヒータ２９ａ，２９ａに対応する制御装置とを別々に設けてもよい）ことは勿論である。
【００６１】
ところで、上述の実施形態４の光フィルタでは、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させるために各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂへ各一対の電極１５ａ，１５ｂを接する形で配置する必要があるので、電極１５ａ，１５ｂを配置したことによって各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れを生じてしまうが、本実施形態の光フィルタでは、各一対のヒータ１９ａ，２９ａを利用して各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせており、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂに非接触で屈折率周期構造を変化させることができるので、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの境界条件に乱れが生じるのを防止することができる。しかも、ヒータ１９ａ，２９ａは別途に作製して、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂおよび各導波路２〜４が形成された支持基板１へ後で組み合わせることが可能なので、製造が容易になる。なお、各一対のヒータ１９ａ，２９ａとしては、半導体製造プロセスで一般的に使用される金属材料からなる金属配線を採用してもよい。
【００６２】
なお、上記各実施形態においては、２次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶１０ａ，１０ｂを用いているので、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂの形成が比較的容易になるという利点があるが、各フォトニック結晶１０ａ，１０ｂとしては３次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶を採用してもよく、３次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶を採用することで、２次元の屈折率周期構造を有するフォトニック結晶を採用する場合に比べて通過損失を低減することができるという利点がある。３次元の屈折率周期構造としては周知の種々の構造を採用することができ、例えば、直方体状の第１の媒質中に多数の球状の第２の媒質が３次元的に配列された構造を採用することができる。また、実施形態３〜実施形態７で説明した制御手段によって屈折率周期構造を制御する技術思想を実施形態２の光フィルタに適用してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができるという効果がある。
【００６４】
請求項２の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とするものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができるという効果がある。
【００６５】
請求項３の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する透過特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の透過特性と第２のフォトニック結晶の透過特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段とを備えるものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて光閉じ込め効果を高めることができて通過損失を小さくすることができるという効果がある。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００６６】
請求項４の発明は、光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する反射特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の反射特性と第２のフォトニック結晶の反射特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段とを備えるものであり、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とを利用して所望の波長を含む狭帯域の波長域の光を選択的に抽出することが可能となるので、従来に比べて小型化を図ることができ、しかも、従来に比べて通過損失を小さくすることができるという効果がある。また、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段を備えているので、各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００６７】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記第１のフォトニック結晶と前記第２のフォトニック結晶とのうちの一方の屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段の構成を簡単にできるという効果がある。
【００６８】
請求項６の発明は、請求項３または請求項４の発明において、前記制御手段は、前記各フォトニック結晶それぞれの屈折率周期構造を変化させるので、請求項５の発明に比べて前記各フォトニック結晶の設計の自由度が高くなるという効果がある。
【００６９】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、電気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記屈折率周期構造を容易に変化させることが可能となるという効果がある。
【００７０】
請求項８の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、磁気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となるという効果がある。
【００７１】
請求項９の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、光エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となるという効果がある。
【００７２】
請求項１０の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記制御手段は、熱エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させるので、前記制御手段により前記屈折率周期構造を変化させる前記フォトニック結晶と前記制御手段とを離間して配置することが可能となり、前記制御手段の配置に伴って前記フォトニック結晶の境界条件に乱れが生じるのを防止することが可能となるという効果がある。
【００７３】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、２次元の屈折率周期構造を有するので、前記各フォトニック結晶の形成が比較的容易になるという効果がある。
【００７４】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記各フォトニック結晶は、３次元の屈折率周期構造を有するので、請求項１１の発明に比べて通過損失を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略平面図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】実施形態２を示す概略平面図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】実施形態３を示す概略平面図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】実施形態４を示す概略平面図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【図９】実施形態５を示す概略平面図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】実施形態６を示す概略平面図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】実施形態７を示す概略平面図である。
【図１４】同上の動作説明図である。
【図１５】従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 支持基板
２ 入力側導波路
３ 中間導波路
４ 出力側導波路
１０ａ 第１のフォトニック結晶
１０ｂ 第２のフォトニック結晶
１５ａ 電極
１５ｂ 電極
１６ 電磁石装置
１７ 電磁石装置
１８ａ 光照射装置
１８ｂ 光照射装置
１９ａ ヒータ
２９ａ ヒータ
Ｐｉ 入射ポート
Ｐｏ 出射ポート
Claims (12)
- 光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する透過特性が互いに異なり且つそれぞれの透過特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とする光フィルタ。
- 光の伝搬経路に沿って順次配設された第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶を備え、第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶とは波長に対する反射特性が互いに異なり且つそれぞれの反射特性が所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なることを特徴とする光フィルタ。
- 光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する透過特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の透過特性と第２のフォトニック結晶の透過特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで透過特性をシフトさせる制御手段とを備えることを特徴とする光フィルタ。
- 光の伝搬経路に沿って順次配設され波長に対する反射特性が互いに異なる第１のフォトニック結晶および第２のフォトニック結晶と、第１のフォトニック結晶の反射特性と第２のフォトニック結晶の反射特性とが所望の波長を含む狭帯域の波長域で互いに重なるように第１のフォトニック結晶と第２のフォトニック結晶との少なくとも一方の屈折率周期構造を変化させることで反射特性をシフトさせる制御手段とを備えることを特徴とする光フィルタ。
- 前記制御手段は、前記第１のフォトニック結晶と前記第２のフォトニック結晶とのうちの一方の屈折率周期構造を変化させることを特徴とする請求項３または請求項４記載の光フィルタ。
- 前記制御手段は、前記各フォトニック結晶それぞれの屈折率周期構造を変化させることを特徴とする請求項３または請求項４記載の光フィルタ。
- 前記制御手段は、電気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させることを特徴とする請求項５または請求項６記載の光フィルタ。
- 前記制御手段は、磁気エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させることを特徴とする請求項５または請求項６記載の光フィルタ。
- 前記制御手段は、光エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させることを特徴とする請求項５または請求項６記載の光フィルタ。
- 前記制御手段は、熱エネルギにより前記屈折率周期構造を変化させることを特徴とする請求項５または請求項６記載の光フィルタ。
- 前記各フォトニック結晶は、２次元の屈折率周期構造を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光フィルタ。
- 前記各フォトニック結晶は、３次元の屈折率周期構造を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光フィルタ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002246139A JP2004085851A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 光フィルタ |
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| JP2002246139A JP2004085851A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 光フィルタ |
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| JP2004085851A true JP2004085851A (ja) | 2004-03-18 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002246139A Withdrawn JP2004085851A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 光フィルタ |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2004085851A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004302457A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-28 | Fujitsu Ltd | 光機能素子、波長可変光フィルタ及び波長可変光源 |
| JP2006091862A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Fujitsu Ltd | フォトニック結晶を用いた光機能素子、光学装置、フォトニック結晶の製造方法、及び光合分波装置 |
| JP2007148463A (ja) * | 2002-09-20 | 2007-06-14 | Rikogaku Shinkokai | フォトニック結晶 |
| US8149073B2 (en) | 2007-08-03 | 2012-04-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Band-pass filter and method for making photonic crystal for the band-pass filter |
| JP2021021747A (ja) * | 2019-07-24 | 2021-02-18 | 日本電信電話株式会社 | 光フィルタ |
-
2002
- 2002-08-27 JP JP2002246139A patent/JP2004085851A/ja not_active Withdrawn
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