JP2004219589A - 光フィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】ＰＢＳを用いた偏波無依存型ＡＯＴＦにおいて、光周波数ドップラシフトによる選択信号光の光周波数のシフト方向がＴＥ光とＴＭ光で異なるため、雑音の原因となる。これを防止するために、光導波路と相互作用する２本のＳＡＷ導波路において、伝搬するＳＡＷの進行方向を互いに逆方向とする構成では、選択波長ドップラシフトにより偏波依存損失（ＰＤＬ）が生じる。
【解決手段】光導波路を伝搬する光と同じ方向に伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、光導波路を伝搬する光と逆方向に伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くすることにより、両導波路の選択波長を等しくし、ＰＤＬの発生を防止する。ＳＡＷ導波路の導波路幅の変化や、ＳＡＷ導波路を構成する薄膜の膜厚・形成パターン・添加金属酸化物濃度等の変化により、ＳＡＷの伝搬速度を変化させる。
【選択図】図１
【解決手段】光導波路を伝搬する光と同じ方向に伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、光導波路を伝搬する光と逆方向に伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くすることにより、両導波路の選択波長を等しくし、ＰＤＬの発生を防止する。ＳＡＷ導波路の導波路幅の変化や、ＳＡＷ導波路を構成する薄膜の膜厚・形成パターン・添加金属酸化物濃度等の変化により、ＳＡＷの伝搬速度を変化させる。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音響光学効果を利用した光フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信において、異なる波長の信号光を多重化して通信するＷＤＭ（Ｗａｖｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ；波長多重）通信が伝送容量を増大させるために用いられている。ＷＤＭ通信では、複数波長の信号光を多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）して送信し、伝送後、多重分離（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）をし、単一波長の光として受信をする。多重化された信号光の一部を混合・分離（ａｄｄ／ｄｒｏｐ）する場合、多重化された信号光の全てを多重分離し、混合・分離をし、再び多重化するのではなく、所望の波長の信号光のみを混合または分離するＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ；光分岐挿入装置）が、光通信網の形成には有利である。
【０００３】
ＯＡＤＭに用いられる、特定の信号光のみを混合・分離する光素子の中で、ＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ；音響光学可変フィルタ）は、選択波長範囲が広い（８０ｎｍ以上）、チューニングのスピードが速い（１０μ秒以下）、同時に複数波長を選択できる等の特長を有する。ＡＯＴＦは音響光学効果を利用した光素子であり、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ；弾性表面波）と光の相互作用によるモード変換を利用して波長を選択する。ＳＡＷはＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；櫛形電極）にＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；高周波）信号を印加することにより発生するが、ＲＦ信号の周波数を変化することで、モード変換をする光の波長を変化させることができる。また、周波数の異なるＲＦ信号を重ねてＩＤＴに印加し、波長の異なるＳＡＷを複数発生させることで、波長の異なる複数の周波数の光をモード変換することができる。ＳＡＷによりモード変換された波長の光と、モード変換されていない波長の光とは、偏波分離素子により分離することができるので、音響光学効果を生じる基板の上に光導波路とＳＡＷ導波路を相互作用するように設け、偏波分離素子と組み合わせることにより、複数波長を選択可能で、選択波長が可変であるＡＯＴＦを構成することができる。
【０００４】
ここで、音響光学効果によりモード変換される光の波長について考える。光導波路をＳＡＷが伝搬することにより、ＳＡＷ波長Λの周期で光導波路を伝搬する光の偏波面は変化し、基板は複屈折性を有するので、偏波面の回転に伴い屈折率も変化をする。ＴＥ光およびＴＭ光の伝搬定数をβＴＥ、βＴＭ、実行屈折率をＮＴＥ、ＮＴＭ、ＳＡＷの周波数をｆ、位相速度をＶとすると、ＳＡＷと光の相互作用によりモード変換される光の波長λは、位相整合条件、
｜βＴＥ − βＴＭ｜ ＝ ２π ／ Λ （１）
を満たすものであり、
｜βＴＥ − βＴＭ｜ ＝ （ ２π ／ λ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ （２）
であるので、
λ ＝ Λ ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ ＝ （ Ｖ ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ （３）
の関係を満たす波長λの光がモード変換をされる。
【０００５】
なお、光導波路の複屈折率 ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ は、光導波路の導波路幅に比例して減少し、その減少率は光導波路の深さによって異なることが知られている。（例えば特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７４７７１号公報
（第１の従来例）
ＡＯＴＦの従来技術として、薄膜によりＳＡＷ導波路を形成し、偏波分離素子としてＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；偏光ビームスプリッタ）を用いて偏波無依存の構成とするものがある。（例えば特許文献２）図１３はこの従来技術によるＡＯＴＦであり、基板１、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂ、ＩＤＴ３Ａ、光導波路４Ａおよび４Ｂ、薄膜６Ａ、ＳＡＷ吸収体９Ａおよび９Ｂ、ＲＦ電源１１Ａにより構成される。図１３において、基板１上に薄膜６Ａを形成することによりＳＡＷを閉じ込め、ＳＡＷ導波路５Ａを構成している。ＲＦ電源１１Ａにより印加されたＲＦ信号により、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬し、光導波路４Ａおよび４Ｂを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。ＩＤＴ３Ａより生じたＳＡＷは、ＳＡＷ吸収体９Ａに吸収されるか、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬した後にＳＡＷ吸収体９Ｂにより吸収される。
【０００７】
【特許文献２】特開平１１−６４８０９号公報
図１３において、光導波路のポートＡに入射した光は、ＰＢＳ２ＡによりＴＥ光とＴＭ光に分離され、それぞれ光導波路４Ａおよび４Ｂを伝搬する。光導波路４Ａを伝搬するＴＥ光のうち、ＳＡＷとの相互作用によりモード変換された光はＴＭ光となり、ＰＢＳ２ＢによりポートＤに出力され、モード変換されない光はＴＥ光のままＰＢＳ２ＢによりポートＣに出力される。一方、光導波路４Ｂを伝搬するＴＭ光のうち、ＳＡＷとの相互作用によりモード変換された光はＴＥ光となり、ＰＢＳ２ＢによりポートＤに出力され、モード変換されない光はＴＭ光のままＰＢＳ２ＢによりポートＣに出力される。したがって、ポートＡに入射し、ＰＢＳ２ＡによりＴＥ光とＴＭ光に分離された光のうち、モード変換されなかった光はＰＢＳ２ＢによりポートＣに出力され、ＳＡＷとの相互作用によりモード変換された光は、ＰＢＳ２ＢによりポートＤに出力される。これにより、入射した光のＴＥ成分およびＴＭ成分はいずれも、ＳＡＷによりモード変換された波長の光はポートＤに、モード変換されなかった波長の光はポートＣに出力されるという、偏波無依存の構成となっている。
【０００８】
（第２の従来例）
図１３に示されたＡＯＴＦでは、偏波に関わらず目的の波長の光を選択しているが、モード変換に伴う光周波数のドップラーシフトのシフト方向がＴＥ光とＴＭ光で異なるために、受信の際の強度変動による雑音の原因となる。モード変換に伴う光周波数ドップラーシフトのシフト量ｆｓはＳＡＷの周波数に等しく、その方向はＴＥからＴＭ、ＴＭからＴＥというモード変換の方向と、光導波路の光の伝搬方向とＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向が同じ向きであるか（順方向）、逆向きであるか（逆方向）によって定まる。図４（ｄ）の表に示されるように、モード変換がＴＥからＴＭでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と同じ向きであるときと、モード変換がＴＭからＴＥでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と逆向きであるときは、光周波数ドップラーシフトのシフト方向は正の方向である。一方、モード変換がＴＭからＴＥでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と同じ向きであるときと、モード変換がＴＥからＴＭでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と逆向きであるときは、光周波数ドップラーシフトのシフト方向は負の方向である。第１の従来例のようにＴＥおよびＴＭのモード変換のためのＳＡＷの進行方向が同一方向であるとき、光周波数ドップラーシフトのシフト方向は逆となり、雑音の原因となる。
【０００９】
ＡＯＴＦの従来技術として、ＴＥをモード変換するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬方向と、ＴＭをモード変換するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬方向とを逆向きとするものがある。（例えば特許文献３および特許文献４）図１４はこの従来技術によるＡＯＴＦであり、基板１、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂ、ＩＤＴ３Ａおよび３Ｂ、光導波路４Ａおよび４Ｂ、Ｔｉ拡散による拡散領域７Ａ〜７Ｃと障壁１０Ａおよび１０Ｂ、により構成される。図９において、基板１上にＴｉ拡散による拡散領域７Ａ〜７Ｃと障壁１０Ａおよび１０Ｂを形成することによりＳＡＷを閉じ込め、ＳＡＷ導波路５Ａ〜５Ｄを構成している。図示しないＲＦ電源により印加されたＲＦ信号により、ＩＤＴ３Ａおよび３Ｂから発生したＳＡＷは、それぞれＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｄを伝搬する。
【００１０】
【特許文献３】米国特許第５２１８６５３号明細書
【００１１】
【特許文献４】特開平９−１６６７９５号公報
ここで、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂは障壁１０Ａに対して対称に、ＳＡＷ導波路５Ｃと５Ｄは障壁１０Ｂに対して対称に形成されており、障壁１０Ａおよび１０ＢはＳＡＷのエバネセント波がそれぞれＳＡＷ導波路５Ａから５Ｂおよび５Ｃから５Ｄに透過する幅であり、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂの間と、ＳＡＷ導波路５Ｃと５Ｄの間に、それぞれ方向性結合によりＳＡＷが伝搬する。したがって、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｂにおいて、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。同様に、ＩＤＴ３Ｂから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｄにおいて、光導波路４Ｂを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。
【００１２】
第１の従来例と同様に、図１４におけるＡＯＴＦは、光導波路とＳＡＷ導波路の相互作用領域におけるモード変換により、入射した光を偏波無依存に分離するが、ＴＥ光をモード変換するＳＡＷの進行方向と、ＴＭ光をモード変換するＳＡＷの進行方向とが逆方向であるため、図４（ｄ）に示される表にあるように光周波数ドップラーシフトのシフト方向は、モード変換されるＴＥ光とＴＭ光でいずれも同じであり、光周波数ドップラーシフトに起因する雑音を生じないという利点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来例では、ＴＥ光とＴＭ光をモード変換するＳＡＷの進行方向が同方向であるので、光周波数ドップラーシフトのシフト方向がＴＥ光とＴＭ光で逆となり、雑音の原因となる。モード変換に伴う光周波数ドップラーシフトの影響を回避する手段として、ＳＡＷの進行方向を逆で光周波数ドップラーシフトのシフト方向が逆となる同一のＡＯＴＦを接続するという方法が知られているが、同一の基板に作成する場合にはＳＡＷ同士の干渉が問題となり、また、別々の基板に作成して接続する場合は、接続の作業が煩雑となる。
【００１４】
第２の従来例では、ＴＥ光とＴＭ光の相互作用するＳＡＷの進行方向が逆向きとし、光周波数のシフト方向をＴＥとＴＭで同方向とすることで、第１の従来例の問題点を解決しているが、光に対するＳＡＷの進行方向がＴＥ光とＴＭ光とで異なるため、光導波路を伝搬する光が感じるＳＡＷの波長は、ＳＡＷの進行方向が光の進行方向に対して順方向の場合は、ＳＡＷの進行方向が光の進行方向に対して逆方向の場合と比較して、光導波路を伝搬する光が感じるＳＡＷの波長は長くなる。
光導波路の実効速度をｃ’、実効屈折率をＮｅｆｆとすると、
ｃ’ ＝ ｃ ／ Ｎｅｆｆ ＝ ｃ ／ （ ＮＴＥ ／ ２ ＋ ＮＴＭ ／ ２ ） （４）
であり、選択波長ドップラーシフトを考慮しない場合の選択波長λからのシフト量をΔλ＋、Δλ−とすると、
λ＋Δλ＋ ＝ （ １ ＋ Ｖ／ｃ ／（１ − Ｖ／ｃ’） ） λ （５）
λ−Δλ− ＝ （ １ − Ｖ／ｃ ／（１ ＋ Ｖ／ｃ’） ） λ （６）
となるので、図４（ｂ）に示されるように、ＳＡＷが順方向に進行する場合と逆方向に進行する場合とで、選択波長特性が異なる。図４（ｂ）において、実線はＳＡＷが順方向に進行する場合の選択波長特性を、破線はＳＡＷが逆方向に進行する場合の選択波長特性を示す。ＳＡＷが順方向に進行して光と相互作用をする場合の選択波長はλ＋Δλ＋、逆方向に進行して光と相互作用をする場合の選択波長はλ−Δλ−であり、ピークの位置が異なるため、ＴＥ光とＴＭ光とでは異なる選択波長特性となり、図４（ｂ）に矢印で示されるようにＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ；偏波依存損失）が生じる。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、偏波無依存構成のＡＯＴＦにおいて、光周波数ドップラーシフトのシフト方向をそろえるためにＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの進行方向を逆向きとしながらも、選択波長特性がＴＥ光とＴＭ光で一致するようなＡＯＴＦを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであって、第１の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第１の光導波路と相互作用をする部分における速度は、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第２の光導波路と相互作用をする部分における速度よりも遅いことを特徴とする光フィルタである。
【００１７】
これにより、第１の弾性表面波導波路を順方向へ伝搬する弾性表面波の伝搬速度は、第２の弾性表面波導波路を逆方向へ伝搬する弾性表面波の伝搬速度よりも遅いため、（３）式からも導かれるように、図４（ｂ）実線で示される順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性と、図４（ｂ）破線で示される逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性の、選択波長位置における強度差が減少するので、ＰＤＬを減少させることができる。
【００１８】
また、弾性表面波の伝搬速度を変化させ、選択波長特性を変化させているので、第１の弾性表面波導波路を順方向へ伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数と、第２の弾性表面波導波路を逆方向へ伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は同じであっても、ＰＤＬを減少させることができる。
【００１９】
さらに、弾性表面波を発生させるためにＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は選択する光波長により変化するが、弾性表面波の伝搬速度はＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数の変化によりほとんど変化しないので、本発明による弾性表面波の伝搬速度を変化させることにより選択波長特性を変化させる手法は、選択する光の波長によらず有効である。
【００２０】
複数波長の光を選択する場合には、複数波長のＲＦ信号をＩＤＴに印加して複数波長の弾性表面波を発生させるが、波長の異なる弾性表面波同士の影響を補正するためにＲＦ信号の補正が必要な場合がある。本発明によれば、弾性表面波の伝搬速度を変化させることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長の差が小さくなるように調整しているので、両光導波路のモード変換選択波長の不一致をＲＦ信号の調整により変化させる必要がなく、ＩＤＴに印加するＲＦ信号周波数の制御を複雑にする必要がないという利点がある。
【００２１】
第２の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅は、前記第２の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅よりも広いことを特徴とする光フィルタである。
【００２２】
これにより、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅を逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅よりも広くして、順方向に伝搬する弾性表面波の速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の速度よりも遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２３】
第３の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は薄膜によって構成され、前記第１の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜の膜厚と、前記第２の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜の膜厚が異なることを特徴とする光フィルタである。
【００２４】
薄膜により弾性表面波を閉じ込めるか、または、弾性表面波をガイドすることにより、弾性表面波導波路を構成することができるが、第３の発明により、弾性表面波導波路を構成する薄膜の膜厚を第１の弾性表面波導波路と第２の弾性表面波導波路とで異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度に比べて遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２５】
第４の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は金属または金属酸化物が添加された薄膜によって構成され、前記第１の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜に添加された前記金属または金属酸化物の濃度と、前記第２の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜に添加された前記金属または金属酸化物の濃度が異なることを特徴とする光フィルタである。
【００２６】
薄膜により弾性表面波を閉じ込めるか、または、弾性表面波をガイドすることにより、弾性表面波導波路を構成することができるが、薄膜に金属または金属酸化物を添加することにより、弾性表面波の伝搬速度が変化するので、第４の発明により、添加する金属または金属酸化物の添加濃度を異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度に比べて遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２７】
第５の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は前記基板に拡散された金属による閉じ込め効果により形成され、前記金属が拡散された領域の上に薄膜が形成されており、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上の前記薄膜の膜厚と、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上の前記薄膜の膜厚が異なることを特徴とする光フィルタである。
【００２８】
金属が拡散された領域の上に薄膜を形成することにより、弾性表面波の閉じ込め効果が変化することが知られているが、第５の発明により金属が拡散された領域に形成された薄膜の膜厚を第１の弾性表面波導波路と第２の弾性表面波導波路とで異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の速度を遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２９】
第６の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は前記基板に拡散された金属による閉じ込め効果により形成され、前記金属が拡散された領域の上に薄膜が形成されており、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上に形成された前記薄膜の分布が、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上に形成された前記薄膜の分布と異なることを特徴とする光フィルタである。
【００３０】
金属が拡散された領域の上に薄膜を形成することにより、弾性表面波の閉じ込め効果が変化することが知られているが、第６の発明により、金属が拡散された領域に形成された薄膜の分布を第１の弾性表面波導波路と第２の弾性表面波導波路とで異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の速度を遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００３１】
第７の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、第１の弾性表面波導波路と、前記第１の弾性表面波導波路と第１の障壁を隔てて接し、第１の光導波路と相互作用する第２の弾性表面波導波路と、第３の弾性表面波導波路と前記第３の弾性表面波導波路と第２の障壁を隔てて接し、第２の光導波路と相互作用する第４の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第１の光導波路と相互作用をする部分における速度は、前記第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第２の光導波路と相互作用をする部分における速度よりも遅いことを特徴とする光フィルタである。
【００３２】
これにより、第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の伝搬速度が、第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の伝搬速度よりも遅いため、（３）式からも導かれるように、図４（ｂ）実線で示される順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性と、図４（ｂ）破線で示される逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性の、選択波長位置における強度差が減少するので、ＰＤＬを減少させることができる。
【００３３】
また、弾性表面波の伝搬速度を変化させ、選択波長特性を変化させているので、第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数と、第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は同じであっても、ＰＤＬを減少させることができる。
【００３４】
さらに、弾性表面波を発生させるためにＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は選択する光波長により変化するが、弾性表面波の伝搬速度はＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数の変化によりほとんど変化しないので、弾性表面波の伝搬速度を変化させることにより選択波長特性を変化させる手法は、選択する光の波長によらず有効である。複数波長の光を選択する場合には、複数波長のＲＦ信号をＩＤＴに印加して複数波長の弾性表面波を発生させるが、波長の異なる弾性表面波同士の影響を補正するためにＲＦ信号の補正が必要な場合がある。本発明によれば、弾性表面波の伝搬速度を変化させることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長の差が小さくなるように調整しているので、両光導波路のモード変換選択波長の不一致をＲＦ信号の調整により変化させる必要がなく、ＩＤＴに印加するＲＦ信号周波数の制御を複雑にする必要がないという利点がある。
【００３５】
第８の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、第１の弾性表面波導波路と、前記第１の弾性表面波導波路と第１の障壁を隔てて接し、第１の光導波路と相互作用する第２の弾性表面波導波路と、第３の弾性表面波導波路と前記第３の弾性表面波導波路と第２の障壁を隔てて接し、第２の光導波路と相互作用する第４の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅は、前記第３の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅よりも広いことを特徴とする光フィルタである。
【００３６】
これにより、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅を逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅よりも広くして、光導波路と相互作用する弾性表面波導波路の順方向に伝搬する弾性表面波の速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の速度よりも遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００３７】
第９の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記前記第１の光導波路の複屈折率は、前記第２の光導波路の複屈折率よりも小さいことを特徴とする光フィルタである。
【００３８】
これにより、第１の光導波路の複屈折率 ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ が第２の光導波路の複屈折率よりも小さくなるので、（３）式からも導かれるように、図４（ｂ）実線で示される順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性と、図４（ｂ）破線で示される逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性の、選択波長位置における強度差が減少するので、ＰＤＬを減少させることができる。
【００３９】
また、光導波路の幅を変化させることにより選択波長特性を変化させているので、ＩＤＴに印加するＲＦ信号を変化させることなく、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長の差が小さくなるように調整することができ、ＰＤＬを小さくすることができる。
【００４０】
第１０の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の深さはほぼ等しく、前記前記第１の光導波路の幅は、前記第２の光導波路の幅よりも広いことを特徴とする光フィルタである。
【００４１】
これにより、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の幅を、逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の幅よりも広くすることで、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の複屈折率を逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の複屈折率よりも小さくすることができるので、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長とを、差を少なくするか、等しくすることができる。
【００４２】
第１１の発明は、第１ないし第１０の発明による光フィルタであって、前記光フィルタは複屈折性および音響光学効果を有する基板に設けられていることを特徴とする。
【００４３】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。（第１の実施例）
本発明の第１の実施例の構成を図１に示す。第１の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；偏光ビームスプリッタ）２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ；弾性表面波）を発生するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；櫛形電極）３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、薄膜６Ａおよび６Ｂによりそれぞれ構成されるＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００４４】
ＰＢＳ２Ａは、基板１のポートＡおよびＢと光導波路４Ａおよび４Ｂに接続されており、ポートＡおよびＢからの入射光を偏波にしたがって光導波路４Ａまたは４Ｂに分離して出力する。本実施例のＰＢＳ２Ａは、ポートＡより入射した光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し、ＴＥ光は光導波路４Ａに、ＴＭ光は光導波路４Ｂに出力し、ポートＢより入射した光を、ＴＥ光は光導波路４Ｂに、ＴＭ光は光導波路４Ａに出力する。
【００４５】
ＰＢＳ２Ｂは、光導波路４Ａおよび４Ｂと基板１のポートＣおよびＤに接続されており、光導波路４Ａおよび４Ｂからの入射光をその偏波にしたがって基板１のポートＣまたはポートＤに分離して出力する。本実施例のＰＢＳ２Ｂは、光導波路４Ａより入射した光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し、ＴＥ光は基板１のポートＣに、ＴＭ光は基板１のポートＤに出力する。また、光導波路４Ｂより入射した光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し、ＴＥ光は基板１のポートＤに、ＴＭ光は基板１のポートＣに出力する。
【００４６】
基板１のポートＡに入射した光で、モード変換をされずに本実施例の光フィルタを出力する波長の光は、ＴＥ光はＰＢＳ２Ａ、光導波路４Ａ、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＣに出力され、ＴＭ光はＰＢＳ２Ａ、光導波路２Ｂ、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＣに出力される。したがって、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力する。
【００４７】
一方、基板１のポートＡに入射した光で、モード変換をされて本実施例の光フィルタを出力する波長の光は、ＴＥ光はＰＢＳ２Ａを経由して光導波路４Ａに入射し、モード変換によりＴＭ光に変換され、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＤに出力され、ＴＭ光はＰＢＳ２Ａを経由して光導波路２Ｂに入射し、モード変換によりＴＥ光に変換され、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＤに出力される。したがって、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。
【００４８】
基板１のポートＡに入射したＴＥ光は、ＰＢＳ２Ａを経由して、光導波路４Ａを伝搬するので、ＳＡＷの進行方向は光の進行方向に対して順方向であり、図４（ｄ）に示されるように、光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数はｆｏ ＋ ｆｓとなる。同様に、基板１のポートＡに入射したＴＥ光は、ＰＢＳ２Ａを経由して、光導波路４Ｂを伝搬するので、ＳＡＷの進行方向は光の進行方向に対して逆方向であり、図４（ｄ）に示されるように、光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数はｆｏ ＋ ｆｓとなる。したがって、ＳＡＷ導波路５ＡとＳＡＷ導波路５ＢのＳＡＷの進行方向が逆方向であるので、光周波数ドップラーシフトによるＴＥ光とＴＭ光の信号光周波数は同方向にシフトする。
【００４９】
ＩＤＴ３Ａおよび３Ｂは、基板１の表面に形成された櫛型の導体であり、指電極が相互にかみ合った形状をしている。ＩＤＴの指電極は、ＩＤＴに印加されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；高周波）信号の周波数に対応する周波数のＳＡＷを圧電効果により発する。ＩＤＴから出力されたＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬する。ＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は、（３）式と選択波長から求めることができる。 約１７０ＭＨｚのＲＦ信号をＩＤＴに印加することにより、波長（Λ）約２０μｍのＳＡＷを発生することができ、｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ は、ＬｉＮｂＯ３では約０．０７２であるので、波長（λ）約１．５μｍの光を選択することができる。
【００５０】
光導波路４Ａおよび４Ｂは、基板１にＴｉ拡散により形成されており、拡散時間およびマスクパターンを選択することで、図１０（ｃ）に断面図で示されるように、導波路幅Ｌ２および導波路の深さＬ３を決めている。
【００５１】
薄膜６Ａおよび６Ｂは基板１の表面に形成され、ＳＡＷを閉じ込めることにより、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを形成する。薄膜によるＳＡＷの閉じ込めについては前述の特開平１１−６４８０９号公報（特許文献２）に記されているが、１）基板の表面状態の変化、２）基板表面に物が載っていることによる質量付加効果、３）薄膜のＳＡＷ伝搬速度が基板の伝搬速度よりも遅いこと、４）薄膜そのもののＳＡＷ閉じ込め効果、等により、薄膜を基板表面に形成することでＳＡＷを閉じ込めていると考えられる。
【００５２】
ＳＡＷをＳＡＷ導波路に閉じ込めることにより、ＳＡＷの出力をＳＡＷ導波路の方向に集中させることができると共に、ＳＡＷの伝搬速度を減少させることができる。本実施例では薄膜６Ａおよび６Ｂの薄膜としてＩｎＳｎを添加したＳｉＯ２薄膜、厚さ０．５μｍを使用する。ＳＡＷ導波路の幅は、伝搬するＳＡＷが単一モードである範囲で可変であり、一般には５０μｍ〜２００μｍである。光導波路の幅は１０μｍ以下であるので、図２に示されるように、ＳｉＯ２薄膜のＳＡＷ伝搬速度は、いずれのＩｎＳｎ濃度においても基板１のＬｉＮｂＯ３のＳＡＷ伝搬速度よりも遅く、ＳＡＷ導波路の幅が広がるに伴い減少する。
【００５３】
ＳＡＷ吸収体９Ａおよび９ＣはＩＤＴ３Ａおよび３Ｂから発生したＳＡＷのうち、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂとは逆の方向に送出されたＳＡＷを吸収する。また、ＳＡＷ吸収体９Ｂおよび９ＤはそれぞれＳＡＷ５Ａおよび５Ｂを伝搬したＳＡＷを吸収する。
【００５４】
ここで、順方向および逆方向に伝搬するＳＡＷの伝搬速度を変化させることにより、モード変換の選択波長を変化させることについて見る。選択波長ドップラーシフトがない場合、ＳＡＷ周波数ｆ、ＳＡＷ伝搬速度Ｖｏにより、波長λｏの光がモード変換されるとすると、（３）式より、
λｏ ＝ （ Ｖｏ ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ （７）
である。一方、ＳＡＷが順方向に伝搬するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬速度をＶ＋、選択波長をλ＋とし、ＳＡＷが逆方向に伝搬するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬速度をＶ−、選択波長をλ−とすると、（５）および（６）式から、
λ＋ ＝ （ １ ＋ Ｖ＋ ／ｃ’ ／（１ − Ｖ＋ ／ｃ’） ）（ Ｖ＋ ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜（８）
λ− ＝ （ １ − Ｖ− ／ｃ’ ／（１ ＋ Ｖ− ／ｃ’） ）（ Ｖ− ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜（９）
となる。
【００５５】
いま、選択波長のλｏからのシフトの原因が、選択波長ドップラーシフトによるものだけであり、ＳＡＷの伝搬速度Ｖ＋およびＶ−を変化させることにより、ＳＡＷが順方向および逆方向に伝搬する場合の選択波長がλｏとなるとすると、
Ｖ＋ ＝ Ｖｏ ／（ １ ＋ Ｖｏ ／ｃ’ ） （１０）
Ｖ− ＝ Ｖｏ ／（ １ − Ｖｏ ／ｃ’ ） （１１）
であればよい。
【００５６】
したがって、選択波長ドップラーシフトによるモード変換選択波長のシフトをＳＡＷの伝搬速度を変化させることにより補正する場合、ＡＯＴＦの選択波長範囲に対応するＳＡＷの波長範囲でＳＡＷの伝搬速度が一定ならば、速度の補正量は選択光波長の周波数に依存せず、ＡＯＴＦの選択波長範囲の全域にわたって選択波長ドップラーシフトを補正することができる。
【００５７】
次に、ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度について見ると、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げることにより、ＳＡＷの伝搬速度を遅くすることができる。図２はＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度との関係を示したグラフであり、図３（ａ）に示されるような、厚さＬ１ ＝ ０．４μｍのＳｉＯ２薄膜６Ａにより形成されたＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度との関係を、ＳｉＯ２薄膜６Ａに添加するＩｎＳｎの複数の濃度について示している。基板１の材料であるＬｉＮｂＯ３を、ＳＡＷ導波路に閉じ込められないでＳＡＷが伝搬するときの伝搬速度はＶ２ ＝ ３６５０（ｍ／ｓ）であり、図２に点線で示されている。ＬｉＮｂＯ３基板にＳｉＯ２薄膜を形成することにより、ＳＡＷを閉じ込めるＳＡＷ導波路を形成することができる。
【００５８】
図２において、●はＩｎＳｎを添加しないとき、□は１１重量％添加したとき、△は６０重量％添加したときのＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路の導波路幅を横軸にとって示したものであり、各点に沿った点線および実線は、ΔＶが０．５％、０．６％、２．２％のときのＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路の導波路幅を横軸にとって示した計算値である。ここで、ΔＶは、
ΔＶ ＝ （ Ｖ２ − Ｖ１ ） ／ Ｖ２ （１２）
であり、ＳＡＷ導波路の内部と外部の速度差の外部速度に対する割合を示す。ただし、Ｖ１は基板１の表面に形成された薄膜６ＡをＳＡＷがＳＡＷ導波路に閉じ込められないで伝搬するときの伝搬速度である。ＩｎＳｎを添加しないとき（図２●）のＳｉＯ２薄膜はΔＶが０．５％のときに、ＩｎＳｎが１１重量％添加されたとき（図２□）はΔＶが０．６％のときに、ＩｎＳｎが６０重量％添加されたとき（図２△）はΔＶが２．２％のときに相当することが、図２のグラフから読み取れる。図２に示されるように、いずれのＩｎＳｎ添加濃度、およびΔＶにおいても、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げることで、ＳＡＷの伝搬速度が減少することがわかる。
【００５９】
図３（ａ）は、図１のα−βにおける断面図であり、ＳＡＷ導波路５Ａの幅Ｗ１１は、ＳＡＷ導波路５Ｂの幅Ｗ１２よりも広く、Ｗ１１ ＞ Ｗ１２である。これにより、図２から導かれるように、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１１はＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１２よりも遅く、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長が等しくなっている。これは、上述のように、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げると、ＳＡＷの伝搬速度が減少し、選択波長が短波長側にシフトすることを利用したものであり、図４（ｂ）に示される、選択波長ドップラーシフトによるＰＤＬを、図４（ａ）に示されるように解消することができる。
【００６０】
なお、第１の実施例においては、図１に示されるように、薄膜６Ａおよび６Ｂによりそれぞれ形成されたＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂは、それぞれ光導波路４Ａおよび４Ｂに対してわずかに斜め方向に（例えば０．４８°程度）形成されており、光導波路とＳＡＷ導波路との結合係数に重み付けを行うことにより、サイドローブを抑圧している。
【００６１】
上記第１の実施例は、図３（ａ）において、基板１の表面に形成した薄膜によるＳＡＷ導波路の導波路幅を変え、ＳＡＷ導波路５Ａの導波路幅Ｗ１１をＳＡＷ導波路５Ｂの導波路幅Ｗ１２より広くすることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くし、選択波長を等しくしたが、他の方法によりＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしてもよい。
【００６２】
第１の実施例において、図３（ｂ）に示されるように、ＳＡＷ導波路５Ａの導波路幅Ｗ１１とＳＡＷ導波路５Ｂの導波路幅Ｗ１２は等しいものとし、ＳＡＷ導波路５Ａを構成する薄膜の膜厚Ｌ１１を、ＳＡＷ導波路５Ａを構成する薄膜の膜厚Ｌ１２より厚くし、Ｌ１１＞ Ｌ１２とすることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしてもよい。図５は、薄膜により形成されたＳＡＷ導波路の膜厚と、基板とのＳＡＷの伝搬速度差を示したものである。薄膜の膜厚を増加させることにより、基板表面に物が載っていることによる質量付加効果がより大きくなり、ＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度は遅くなる。これに伴い、導波路の内外の伝搬速度差を示すΔＶは大きくなる。なお、図５におけるΔＶの値は、図２と同じく導波路にＳＡＷを閉じ込めないときの伝搬速度の差を示すものである。図２に示されるように、ΔＶの値が大となると、ＳＡＷの伝搬速度は減少するので、Ｌ１１ ＞ Ｌ１２とすることにより、ＳＡＷ導波路５ＡのΔＶをＳＡＷ導波路５ＢのΔＶよりも大とし、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くすることにより、選択波長を等しくすることができる。なお、図２に示されるように、いずれのΔＶにおいてもＳＡＷ導波路の導波路幅が広くなるとともに、ＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度は小さくなるので、ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷ導波路を構成する薄膜の膜厚を共に異なるものとすることにより、選択波長を等しくすることもできる。
【００６３】
また、第１の実施例において、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂの導波路幅は変えずに、薄膜に添加する金属や金属酸化物、例えばＩｎＳｎの濃度を変化させ、ＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度を変化させることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くし、選択波長を等しくしてもよい。これは、図２に示されるように、ＩｎＳｎの濃度を、添加しない場合（図２●）から、１１重量％添加したとき（図２□）、６０重量％添加したとき（図２△）と添加濃度を増加させることにより、ＳＡＷの伝搬速度はＳＡＷ導波路の導波路幅に関わらず減少することを利用するものである。
【００６４】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例の構成を図６に示す。第２の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃと、拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００６５】
薄膜により形成したＳＡＷ導波路の幅を変化させることにより、第１の実施例では、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしていたが、第２の実施例では、図６に示されるように拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路の幅を変化させることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくする。
【００６６】
図６において、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂは、第１の実施例と同じく偏波にしたがって入射光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し出射するものであり、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力し、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数のシフトを同方向とするために、ＳＡＷ導波路５ＡとＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの方向は逆方向となっており、選択波長ドップラーシフトが生じる。
【００６７】
第２の実施例においては、拡散領域７Ａ〜７ＣによりＳＡＷ導波路が形成されている。図７（ａ）は、図６のα−βにおける断面図であり、光導波路４Ａおよび４Ｂと、拡散領域７Ａ〜７ＣはいずれもＬｉＮｂＯ３の基板１にＴｉを拡散することにより形成されるが、ＳＡＷを十分に閉じ込めるために、拡散領域７Ａ〜７ＣへのＴｉの拡散は、光導波路４Ａおよび４Ｂの拡散よりも時間をかけて行われる。ＳＡＷ導波路に閉じ込められないでＳＡＷが伝搬するときの伝搬速度は、基板であるＬｉＮｂＯ３ではＶ１ ＝ ３６５０（ｍ／ｓ）である。ここで、第１の実施例においては、ＳＡＷは薄膜により構成されたＳＡＷ導波路を伝搬するので、基板の速度をＶ２として計算したが、第２の実施例においては、ＳＡＷは拡散領域により閉じ込められた領域によるＳＡＷ導波路を伝搬するので、基板の速度をＶ１としている。Ｔｉを拡散した拡散領域の伝搬速度Ｖ２はＶ１よりも速く、（１２）式によりΔＶ ＝ ０．５％程度となる。Ｔｉの拡散領域により形成したＳＡＷ導波路の導波路幅を変化させたときのＳＡＷの伝搬速度の変化は、図２のΔＶ ＝ ０．５％の計算値をプロットしたものとほぼ同じ変化をし、ＳＡＷ導波路の導波路幅が広がるにつれて、伝搬速度は遅くなる。
【００６８】
図７（ａ）は、図６のα−βにおける断面図であり、ＳＡＷ導波路５Ａの幅Ｗ１１は、ＳＡＷ導波路５Ｂの幅Ｗ１２よりも広く、Ｗ１１ ＞ Ｗ１２である。これにより、図２から導かれるように、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１１はＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１２よりも遅く、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長が等しくなっている。これは、上述のように、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げると、ＳＡＷの伝搬速度が減少し、選択波長が短波長側にシフトすることを利用したものであり、図４（ｂ）に示される、選択波長ドップラーシフトによるＰＤＬを、図４（ａ）に示されるように解消することができる。
【００６９】
第１の実施例においては、薄膜により形成されたＳＡＷ導波路の方向を、光導波路から傾けて形成することにより光導波路とＳＡＷ導波路との結合係数に重み付けを行い、サイドローブを抑圧していたが、第２の実施例においては、図６に示されるように、拡散領域により形成されるＳＡＷ導波路の端部から光導波路までの距離を、ＳＡＷの伝搬方向に対して変化させることにより光導波路とＳＡＷ導波路との結合係数に重み付けを行い、サイドローブを抑圧している。
【００７０】
なお、第２の実施例においては、拡散領域を形成することによりＳＡＷを閉じ込めてＳＡＷ導波路を形成したが、図１０（ｂ）に示されるように、基板であるＬｉＮｂＯ３の伝搬速度よりも速い伝搬速度を持つ薄膜、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜を用いてＳＡＷを閉じ込めることによりＳＡＷ導波路を形成し。第２の実施例でＴｉ拡散領域によりＳＡＷ導波路を形成した場合と同様に、基板であるＬｉＮｂＯ３の伝搬速度がＶ１となり、基板よりも速い伝搬速度を持つ薄膜の伝搬速度がＶ２となるので、第２の実施例と同様にΔＶとＳＡＷの伝搬速度の関係を考えることができ、図２に示されるように、ＳＡＷ導波路の導波路幅が広がるにつれて、伝搬速度は遅くなる。図１０（ｂ）に示されるように、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向にＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路の導波路幅Ｗ１１は、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆方向にＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路の導波路幅Ｗ１２よりも広く、Ｗ１１ ＞ Ｗ１２である。これにより、図２から導かれるように、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１１はＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１２よりも遅く、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長が等しくなっている。
【００７１】
また、図１０（ｂ）の構成によりＳＡＷ導波路を形成する場合、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬するＳＡＷを閉じ込める薄膜の膜厚Ｌ１１を、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆方向に伝搬するＳＡＷを閉じ込める薄膜の膜厚Ｌ１２より厚くし、Ｌ１１ ＞ Ｌ１２とすることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしてもよい。
【００７２】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例の構成を図８に示す。第３の実施例による光フィルタの構成は、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃと、拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂと、拡散領域７Ａおよび７Ｃの上にそれぞれ形成された薄膜８Ａおよび８Ｂと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００７３】
拡散領域により形成されたＳＡＷ導波路の幅を変化させることにより、第２の実施例では、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしていたが、第３の実施例では、拡散領域７Ａおよび７Ｂの上にそれぞれ薄膜８Ａおよび８Ｂを形成し、薄膜８Ａと薄膜８Ｂの膜厚を変化させることによりＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくする。
【００７４】
図８において、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂは、第１の実施例と同じく偏波にしたがって入射光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し出射するものであり、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力し、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数のシフトを同方向とするために、ＳＡＷ導波路５ＡとＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの方向は逆方向となっており、選択波長ドップラーシフトが生じる。
【００７５】
第３の実施例も第２の実施例と同じく、拡散領域７Ａ〜７ＣによりＳＡＷ導波路が形成されているが、拡散領域７Ａおよび７Ｃにそれぞれ薄膜８Ａおよび８Ｂが形成されている点で第２の実施例の構成と異なる。図７（ａ）は、図８のα−βにおける断面図であり、第２の実施例と同様に、光導波路４Ａおよび４Ｂと、拡散領域７Ａ〜７ＣはいずれもＬｉＮｂＯ３の基板１にＴｉを拡散することにより形成され、ＳＡＷを十分に閉じ込めるために、拡散領域７Ａ〜７ＣへのＴｉの拡散は、光導波路４Ａおよび４Ｂの拡散よりも時間をかけて行われる。ＳＡＷ導波路に閉じ込められないでＳＡＷが伝搬するときの伝搬速度は、基板であるＬｉＮｂＯ３ではＶ１ ＝ ３６５０（ｍ／ｓ）である。第２の実施例と同様に、ＳＡＷは拡散領域により閉じ込められた領域によるＳＡＷ導波路を伝搬するので、基板の速度を（１２）式におけるＶ１としている。Ｔｉを拡散した拡散領域に薄膜を載せた領域の伝搬速度Ｖ２はＶ１よりも速い。拡散領域に薄膜を形成し、薄膜の質量付加効果等によりＶ２を遅くし、ΔＶを変化させることができるので、薄膜８Ａの膜厚Ｌ１１と薄膜８Ｂの膜厚Ｌ１２を変えることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度とを変えることができ、選択波長を等しくすることができる。
【００７６】
なお、第３の実施例においては、拡散領域７Ａおよび７Ｃの上にそれぞれ形成された薄膜８Ａの膜厚Ｌ１１および薄膜８Ｂの膜厚Ｌ１２を変化させるのではなく、薄膜８Ａに添加する金属酸化物の濃度を薄膜８Ｂに添加する金属酸化物の濃度と異なるものとすることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度とを変え、選択波長を等しくしてもよい。
【００７７】
さらに、薄膜８Ａおよび８Ｂの薄膜の分布、すなわち薄膜を形成する幅Ｗ２１およびＷ２２や、薄膜を形成するパターンを変えることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度とを変え、選択波長を等しくしてもよい。
【００７８】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施例の構成を図９に示す。第４の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃおよび障壁１０Ａ〜１０Ｂと、拡散領域７Ａ〜７Ｃおよび障壁１０Ａ〜１０Ｂにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａ〜５Ｄと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００７９】
図１４において、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂ、５Ｃと５Ｄは方向性結合をしており、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂは障壁１０Ａに対して対称に、ＳＡＷ導波路５Ｃと５Ｄは障壁１０Ｂに対して対称に形成されている。また、障壁１０Ａおよび１０Ｂの幅はＳＡＷのエバネセント波が透過する幅となっている。図１０（ａ）は、図６のα−βにおける断面図であり、ＳＡＷ導波路５Ａの導波路幅Ｗ１１とＳＡＷ導波路５Ｂの導波路幅Ｗ１２、ＳＡＷ導波路５Ｃの導波路幅Ｗ１３とＳＡＷ導波路５Ｄの導波路幅Ｗ１４は等しく、Ｗ１１＝Ｗ１２、Ｗ１３＝Ｗ１４である。図９において、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｂにおいて、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。同様に、ＩＤＴ３Ｂから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｄにおいて、光導波路４Ｂを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。
【００８０】
図１４において、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂは、第１の実施例と同じく偏波にしたがって入射光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し出射するものであり、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力し、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数のシフトを同方向とするために、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬するＳＡＷの方向と、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬するＳＡＷの方向とは逆方向となっており、選択波長ドップラーシフトが生じる。
【００８１】
第４の実施例において、ＳＡＷ導波路５Ａ〜５ＤはＴｉ拡散領域により形成されているので、第２の実施例と同じく、ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度との関係は図２に示されるようになっており、ＳＡＷ導波路の導波路幅が広がるにつれて、伝搬速度は遅くなる。図９および図１０（ａ）において、ＳＡＷ導波路の導波路幅を、Ｗ１１＝Ｗ１２＞Ｗ１３＝Ｗ１４とすることにより、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くすることで、選択波長を等しくすることができる。
【００８２】
なお、方向性結合による偏波無依存型の構成である第４の実施例においては、障壁１０Ａおよび１０Ｂの厚さの分布を変化させることにより、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂ、５Ｃと５Ｄの結合状態を変化させ、光導波路とＳＡＷ導波路の結合係数に重み付けをつけることができるが、この場合においても、ＳＡＷ導波路の導波路幅は、Ｗ１１＝Ｗ１２、Ｗ１３＝Ｗ１４となっているので、ＳＡＷ導波路の導波路幅を変化させることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を一致させることができる。（第５の実施例）
本発明の第５の実施例の構成を図１１に示す。第５の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃと、拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａ〜５Ｄと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００８３】
図９に示される第４の実施例においては、光導波路を伝搬する光と相互作用をするＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ｂおよび５Ｄと、ＩＤＴから発生するＳＡＷを伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｃとは、それぞれが方向性結合により結合していたが、図１１に示される第５の実施例においては、光導波路を伝搬する光と相互作用をするＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ｂおよび５Ｄと、ＩＤＴから発生するＳＡＷを伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｃとが部分的に接することにより結合している。
【００８４】
図９において、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷはＳＡＷ導波路５Ａを通じて伝搬するが、ＳＡＷ導波路５Ｂにおいては、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂの接合部だけではなくＳＡＷ導波路５Ｂ全体を伝搬し、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換をする。同様に、ＩＤＴ３Ｂより発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ｄ全体を伝搬し、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換をする。
【００８５】
したがって、第４の実施例と同様に、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路５Ｃを伝搬するＳＡＷの伝搬速度より遅くすることにより、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路５Ｃを伝搬するＳＡＷの伝搬速度より遅くすることができるので、選択波長を等しくすることができる。
（第６の実施例）
本発明の第６の実施例は、図１０（ｃ）に示される光導波路の深さおよび幅を変化させることにより、光導波路の複屈折率を変化させ、モード変換の選択波長を変化させるものである。図１２に示されるように、光導波路の複屈折率は導波路幅により変化し、導波路幅が広がると複屈折率は減少するので、（３）式より選択波長は短波長側へとシフトする。したがって、相互作用をするＳＡＷの伝搬方向が順方向である光導波路の導波路幅を、相互作用をするＳＡＷの伝搬方向が逆方向である光導波路の導波路幅より広くすることにより、選択波長を等しくすることができる。なお、特開２００１−１７４７７１号公報（特許文献１）にあるように、図１２に示される導波路幅と複屈折率のグラフの傾きは、光導波路の深さを変化させることにより変化する。光導波路の深さを異なるものとすることにより選択波長を等しくすることも可能であるが、光導波路ごとに拡散時間を変える必要があるので、あまり実用的ではない。
【００８６】
第６の実施例による光フィルタは、図１、図６、図９、図１１等のＳＡＷがそれぞれ逆方向に伝搬する偏波無依存型ＡＯＴＦの構成に対して適用することができる。すなわち、上記図面の構成で、ＳＡＷが順方向に伝搬するＳＡＷ導波路と、逆方向に伝搬するＳＡＷ導波路の導波路幅、薄膜の膜厚、薄膜への添加金属酸化物の濃度、薄膜のパターン等を等しくし、光導波路の導波路幅を変化させればよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光フィルタによれば、ＩＤＴに印加するＲＦ信号を変化させることなく、モード変換に伴う選択光信号の周波数シフト方向をＴＥ光とＴＭ光とでそろえながら、選択波長ドップラーシフトによるＰＤＬを防止することができる。本発明の構成は、選択光波長およびＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数には依らないので、複数波長を選択する場合にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図。
【図２】ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度の関係を示す図。
【図３】本発明の第１実施例の断面図。
【図４】ＡＯＴＦにおける選択光周波数および波長シフトを示す図。
【図５】膜により形成したＳＡＷ導波路の膜厚と伝搬速度差の関係を示す図。
【図６】本発明の第２実施例を示す構成図。
【図７】本発明の第２および第３実施例の断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す構成図。
【図９】本発明の第４実施例を示す構成図。
【図１０】本発明の第２および４実施例の断面図と光導波路の断面図
【図１１】本発明の第５実施例を示す構成図。
【図１２】光導波路の導波路幅と複屈折率との関係を示す図。
【図１３】従来の技術によるＡＯＴＦを示す構成図。
【図１４】従来の技術によるＡＯＴＦを示す構成図。
【符号の説明】
１：基板
２Ａ、２Ｂ：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
３Ａ、３Ｂ：櫛形電極（ＩＤＴ）
４Ａ、４Ｂ：光導波路
５Ａ〜５Ｄ：ＳＡＷ（ＳＡＷ）導波路
６Ａ〜６Ｂ：薄膜
７Ａ〜７Ｂ：Ｔｉ拡散領域
８Ａ〜８Ｂ：Ｔｉ拡散領域上に設けられた薄膜
９Ａ〜９Ｄ：吸収体
１０Ａ〜１０Ｂ：隔壁
１１Ａ：ＲＦ電源
【発明の属する技術分野】本発明は、音響光学効果を利用した光フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信において、異なる波長の信号光を多重化して通信するＷＤＭ（Ｗａｖｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ；波長多重）通信が伝送容量を増大させるために用いられている。ＷＤＭ通信では、複数波長の信号光を多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）して送信し、伝送後、多重分離（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）をし、単一波長の光として受信をする。多重化された信号光の一部を混合・分離（ａｄｄ／ｄｒｏｐ）する場合、多重化された信号光の全てを多重分離し、混合・分離をし、再び多重化するのではなく、所望の波長の信号光のみを混合または分離するＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ；光分岐挿入装置）が、光通信網の形成には有利である。
【０００３】
ＯＡＤＭに用いられる、特定の信号光のみを混合・分離する光素子の中で、ＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ；音響光学可変フィルタ）は、選択波長範囲が広い（８０ｎｍ以上）、チューニングのスピードが速い（１０μ秒以下）、同時に複数波長を選択できる等の特長を有する。ＡＯＴＦは音響光学効果を利用した光素子であり、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ；弾性表面波）と光の相互作用によるモード変換を利用して波長を選択する。ＳＡＷはＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；櫛形電極）にＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；高周波）信号を印加することにより発生するが、ＲＦ信号の周波数を変化することで、モード変換をする光の波長を変化させることができる。また、周波数の異なるＲＦ信号を重ねてＩＤＴに印加し、波長の異なるＳＡＷを複数発生させることで、波長の異なる複数の周波数の光をモード変換することができる。ＳＡＷによりモード変換された波長の光と、モード変換されていない波長の光とは、偏波分離素子により分離することができるので、音響光学効果を生じる基板の上に光導波路とＳＡＷ導波路を相互作用するように設け、偏波分離素子と組み合わせることにより、複数波長を選択可能で、選択波長が可変であるＡＯＴＦを構成することができる。
【０００４】
ここで、音響光学効果によりモード変換される光の波長について考える。光導波路をＳＡＷが伝搬することにより、ＳＡＷ波長Λの周期で光導波路を伝搬する光の偏波面は変化し、基板は複屈折性を有するので、偏波面の回転に伴い屈折率も変化をする。ＴＥ光およびＴＭ光の伝搬定数をβＴＥ、βＴＭ、実行屈折率をＮＴＥ、ＮＴＭ、ＳＡＷの周波数をｆ、位相速度をＶとすると、ＳＡＷと光の相互作用によりモード変換される光の波長λは、位相整合条件、
｜βＴＥ − βＴＭ｜ ＝ ２π ／ Λ （１）
を満たすものであり、
｜βＴＥ − βＴＭ｜ ＝ （ ２π ／ λ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ （２）
であるので、
λ ＝ Λ ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ ＝ （ Ｖ ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ （３）
の関係を満たす波長λの光がモード変換をされる。
【０００５】
なお、光導波路の複屈折率 ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ は、光導波路の導波路幅に比例して減少し、その減少率は光導波路の深さによって異なることが知られている。（例えば特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７４７７１号公報
（第１の従来例）
ＡＯＴＦの従来技術として、薄膜によりＳＡＷ導波路を形成し、偏波分離素子としてＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；偏光ビームスプリッタ）を用いて偏波無依存の構成とするものがある。（例えば特許文献２）図１３はこの従来技術によるＡＯＴＦであり、基板１、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂ、ＩＤＴ３Ａ、光導波路４Ａおよび４Ｂ、薄膜６Ａ、ＳＡＷ吸収体９Ａおよび９Ｂ、ＲＦ電源１１Ａにより構成される。図１３において、基板１上に薄膜６Ａを形成することによりＳＡＷを閉じ込め、ＳＡＷ導波路５Ａを構成している。ＲＦ電源１１Ａにより印加されたＲＦ信号により、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬し、光導波路４Ａおよび４Ｂを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。ＩＤＴ３Ａより生じたＳＡＷは、ＳＡＷ吸収体９Ａに吸収されるか、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬した後にＳＡＷ吸収体９Ｂにより吸収される。
【０００７】
【特許文献２】特開平１１−６４８０９号公報
図１３において、光導波路のポートＡに入射した光は、ＰＢＳ２ＡによりＴＥ光とＴＭ光に分離され、それぞれ光導波路４Ａおよび４Ｂを伝搬する。光導波路４Ａを伝搬するＴＥ光のうち、ＳＡＷとの相互作用によりモード変換された光はＴＭ光となり、ＰＢＳ２ＢによりポートＤに出力され、モード変換されない光はＴＥ光のままＰＢＳ２ＢによりポートＣに出力される。一方、光導波路４Ｂを伝搬するＴＭ光のうち、ＳＡＷとの相互作用によりモード変換された光はＴＥ光となり、ＰＢＳ２ＢによりポートＤに出力され、モード変換されない光はＴＭ光のままＰＢＳ２ＢによりポートＣに出力される。したがって、ポートＡに入射し、ＰＢＳ２ＡによりＴＥ光とＴＭ光に分離された光のうち、モード変換されなかった光はＰＢＳ２ＢによりポートＣに出力され、ＳＡＷとの相互作用によりモード変換された光は、ＰＢＳ２ＢによりポートＤに出力される。これにより、入射した光のＴＥ成分およびＴＭ成分はいずれも、ＳＡＷによりモード変換された波長の光はポートＤに、モード変換されなかった波長の光はポートＣに出力されるという、偏波無依存の構成となっている。
【０００８】
（第２の従来例）
図１３に示されたＡＯＴＦでは、偏波に関わらず目的の波長の光を選択しているが、モード変換に伴う光周波数のドップラーシフトのシフト方向がＴＥ光とＴＭ光で異なるために、受信の際の強度変動による雑音の原因となる。モード変換に伴う光周波数ドップラーシフトのシフト量ｆｓはＳＡＷの周波数に等しく、その方向はＴＥからＴＭ、ＴＭからＴＥというモード変換の方向と、光導波路の光の伝搬方向とＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向が同じ向きであるか（順方向）、逆向きであるか（逆方向）によって定まる。図４（ｄ）の表に示されるように、モード変換がＴＥからＴＭでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と同じ向きであるときと、モード変換がＴＭからＴＥでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と逆向きであるときは、光周波数ドップラーシフトのシフト方向は正の方向である。一方、モード変換がＴＭからＴＥでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と同じ向きであるときと、モード変換がＴＥからＴＭでＳＡＷの伝搬方向が光の伝搬方向と逆向きであるときは、光周波数ドップラーシフトのシフト方向は負の方向である。第１の従来例のようにＴＥおよびＴＭのモード変換のためのＳＡＷの進行方向が同一方向であるとき、光周波数ドップラーシフトのシフト方向は逆となり、雑音の原因となる。
【０００９】
ＡＯＴＦの従来技術として、ＴＥをモード変換するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬方向と、ＴＭをモード変換するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬方向とを逆向きとするものがある。（例えば特許文献３および特許文献４）図１４はこの従来技術によるＡＯＴＦであり、基板１、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂ、ＩＤＴ３Ａおよび３Ｂ、光導波路４Ａおよび４Ｂ、Ｔｉ拡散による拡散領域７Ａ〜７Ｃと障壁１０Ａおよび１０Ｂ、により構成される。図９において、基板１上にＴｉ拡散による拡散領域７Ａ〜７Ｃと障壁１０Ａおよび１０Ｂを形成することによりＳＡＷを閉じ込め、ＳＡＷ導波路５Ａ〜５Ｄを構成している。図示しないＲＦ電源により印加されたＲＦ信号により、ＩＤＴ３Ａおよび３Ｂから発生したＳＡＷは、それぞれＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｄを伝搬する。
【００１０】
【特許文献３】米国特許第５２１８６５３号明細書
【００１１】
【特許文献４】特開平９−１６６７９５号公報
ここで、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂは障壁１０Ａに対して対称に、ＳＡＷ導波路５Ｃと５Ｄは障壁１０Ｂに対して対称に形成されており、障壁１０Ａおよび１０ＢはＳＡＷのエバネセント波がそれぞれＳＡＷ導波路５Ａから５Ｂおよび５Ｃから５Ｄに透過する幅であり、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂの間と、ＳＡＷ導波路５Ｃと５Ｄの間に、それぞれ方向性結合によりＳＡＷが伝搬する。したがって、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｂにおいて、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。同様に、ＩＤＴ３Ｂから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｄにおいて、光導波路４Ｂを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。
【００１２】
第１の従来例と同様に、図１４におけるＡＯＴＦは、光導波路とＳＡＷ導波路の相互作用領域におけるモード変換により、入射した光を偏波無依存に分離するが、ＴＥ光をモード変換するＳＡＷの進行方向と、ＴＭ光をモード変換するＳＡＷの進行方向とが逆方向であるため、図４（ｄ）に示される表にあるように光周波数ドップラーシフトのシフト方向は、モード変換されるＴＥ光とＴＭ光でいずれも同じであり、光周波数ドップラーシフトに起因する雑音を生じないという利点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来例では、ＴＥ光とＴＭ光をモード変換するＳＡＷの進行方向が同方向であるので、光周波数ドップラーシフトのシフト方向がＴＥ光とＴＭ光で逆となり、雑音の原因となる。モード変換に伴う光周波数ドップラーシフトの影響を回避する手段として、ＳＡＷの進行方向を逆で光周波数ドップラーシフトのシフト方向が逆となる同一のＡＯＴＦを接続するという方法が知られているが、同一の基板に作成する場合にはＳＡＷ同士の干渉が問題となり、また、別々の基板に作成して接続する場合は、接続の作業が煩雑となる。
【００１４】
第２の従来例では、ＴＥ光とＴＭ光の相互作用するＳＡＷの進行方向が逆向きとし、光周波数のシフト方向をＴＥとＴＭで同方向とすることで、第１の従来例の問題点を解決しているが、光に対するＳＡＷの進行方向がＴＥ光とＴＭ光とで異なるため、光導波路を伝搬する光が感じるＳＡＷの波長は、ＳＡＷの進行方向が光の進行方向に対して順方向の場合は、ＳＡＷの進行方向が光の進行方向に対して逆方向の場合と比較して、光導波路を伝搬する光が感じるＳＡＷの波長は長くなる。
光導波路の実効速度をｃ’、実効屈折率をＮｅｆｆとすると、
ｃ’ ＝ ｃ ／ Ｎｅｆｆ ＝ ｃ ／ （ ＮＴＥ ／ ２ ＋ ＮＴＭ ／ ２ ） （４）
であり、選択波長ドップラーシフトを考慮しない場合の選択波長λからのシフト量をΔλ＋、Δλ−とすると、
λ＋Δλ＋ ＝ （ １ ＋ Ｖ／ｃ ／（１ − Ｖ／ｃ’） ） λ （５）
λ−Δλ− ＝ （ １ − Ｖ／ｃ ／（１ ＋ Ｖ／ｃ’） ） λ （６）
となるので、図４（ｂ）に示されるように、ＳＡＷが順方向に進行する場合と逆方向に進行する場合とで、選択波長特性が異なる。図４（ｂ）において、実線はＳＡＷが順方向に進行する場合の選択波長特性を、破線はＳＡＷが逆方向に進行する場合の選択波長特性を示す。ＳＡＷが順方向に進行して光と相互作用をする場合の選択波長はλ＋Δλ＋、逆方向に進行して光と相互作用をする場合の選択波長はλ−Δλ−であり、ピークの位置が異なるため、ＴＥ光とＴＭ光とでは異なる選択波長特性となり、図４（ｂ）に矢印で示されるようにＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ；偏波依存損失）が生じる。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、偏波無依存構成のＡＯＴＦにおいて、光周波数ドップラーシフトのシフト方向をそろえるためにＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの進行方向を逆向きとしながらも、選択波長特性がＴＥ光とＴＭ光で一致するようなＡＯＴＦを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであって、第１の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第１の光導波路と相互作用をする部分における速度は、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第２の光導波路と相互作用をする部分における速度よりも遅いことを特徴とする光フィルタである。
【００１７】
これにより、第１の弾性表面波導波路を順方向へ伝搬する弾性表面波の伝搬速度は、第２の弾性表面波導波路を逆方向へ伝搬する弾性表面波の伝搬速度よりも遅いため、（３）式からも導かれるように、図４（ｂ）実線で示される順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性と、図４（ｂ）破線で示される逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性の、選択波長位置における強度差が減少するので、ＰＤＬを減少させることができる。
【００１８】
また、弾性表面波の伝搬速度を変化させ、選択波長特性を変化させているので、第１の弾性表面波導波路を順方向へ伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数と、第２の弾性表面波導波路を逆方向へ伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は同じであっても、ＰＤＬを減少させることができる。
【００１９】
さらに、弾性表面波を発生させるためにＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は選択する光波長により変化するが、弾性表面波の伝搬速度はＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数の変化によりほとんど変化しないので、本発明による弾性表面波の伝搬速度を変化させることにより選択波長特性を変化させる手法は、選択する光の波長によらず有効である。
【００２０】
複数波長の光を選択する場合には、複数波長のＲＦ信号をＩＤＴに印加して複数波長の弾性表面波を発生させるが、波長の異なる弾性表面波同士の影響を補正するためにＲＦ信号の補正が必要な場合がある。本発明によれば、弾性表面波の伝搬速度を変化させることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長の差が小さくなるように調整しているので、両光導波路のモード変換選択波長の不一致をＲＦ信号の調整により変化させる必要がなく、ＩＤＴに印加するＲＦ信号周波数の制御を複雑にする必要がないという利点がある。
【００２１】
第２の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅は、前記第２の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅よりも広いことを特徴とする光フィルタである。
【００２２】
これにより、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅を逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅よりも広くして、順方向に伝搬する弾性表面波の速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の速度よりも遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２３】
第３の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は薄膜によって構成され、前記第１の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜の膜厚と、前記第２の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜の膜厚が異なることを特徴とする光フィルタである。
【００２４】
薄膜により弾性表面波を閉じ込めるか、または、弾性表面波をガイドすることにより、弾性表面波導波路を構成することができるが、第３の発明により、弾性表面波導波路を構成する薄膜の膜厚を第１の弾性表面波導波路と第２の弾性表面波導波路とで異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度に比べて遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２５】
第４の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は金属または金属酸化物が添加された薄膜によって構成され、前記第１の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜に添加された前記金属または金属酸化物の濃度と、前記第２の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜に添加された前記金属または金属酸化物の濃度が異なることを特徴とする光フィルタである。
【００２６】
薄膜により弾性表面波を閉じ込めるか、または、弾性表面波をガイドすることにより、弾性表面波導波路を構成することができるが、薄膜に金属または金属酸化物を添加することにより、弾性表面波の伝搬速度が変化するので、第４の発明により、添加する金属または金属酸化物の添加濃度を異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の伝搬速度に比べて遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２７】
第５の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は前記基板に拡散された金属による閉じ込め効果により形成され、前記金属が拡散された領域の上に薄膜が形成されており、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上の前記薄膜の膜厚と、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上の前記薄膜の膜厚が異なることを特徴とする光フィルタである。
【００２８】
金属が拡散された領域の上に薄膜を形成することにより、弾性表面波の閉じ込め効果が変化することが知られているが、第５の発明により金属が拡散された領域に形成された薄膜の膜厚を第１の弾性表面波導波路と第２の弾性表面波導波路とで異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の速度を遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００２９】
第６の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１および第２の弾性表面波導波路は前記基板に拡散された金属による閉じ込め効果により形成され、前記金属が拡散された領域の上に薄膜が形成されており、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上に形成された前記薄膜の分布が、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上に形成された前記薄膜の分布と異なることを特徴とする光フィルタである。
【００３０】
金属が拡散された領域の上に薄膜を形成することにより、弾性表面波の閉じ込め効果が変化することが知られているが、第６の発明により、金属が拡散された領域に形成された薄膜の分布を第１の弾性表面波導波路と第２の弾性表面波導波路とで異なるものとし、順方向に伝搬する弾性表面波の速度を遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００３１】
第７の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、第１の弾性表面波導波路と、前記第１の弾性表面波導波路と第１の障壁を隔てて接し、第１の光導波路と相互作用する第２の弾性表面波導波路と、第３の弾性表面波導波路と前記第３の弾性表面波導波路と第２の障壁を隔てて接し、第２の光導波路と相互作用する第４の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第１の光導波路と相互作用をする部分における速度は、前記第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第２の光導波路と相互作用をする部分における速度よりも遅いことを特徴とする光フィルタである。
【００３２】
これにより、第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の伝搬速度が、第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の伝搬速度よりも遅いため、（３）式からも導かれるように、図４（ｂ）実線で示される順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性と、図４（ｂ）破線で示される逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性の、選択波長位置における強度差が減少するので、ＰＤＬを減少させることができる。
【００３３】
また、弾性表面波の伝搬速度を変化させ、選択波長特性を変化させているので、第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数と、第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を発生するＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は同じであっても、ＰＤＬを減少させることができる。
【００３４】
さらに、弾性表面波を発生させるためにＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は選択する光波長により変化するが、弾性表面波の伝搬速度はＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数の変化によりほとんど変化しないので、弾性表面波の伝搬速度を変化させることにより選択波長特性を変化させる手法は、選択する光の波長によらず有効である。複数波長の光を選択する場合には、複数波長のＲＦ信号をＩＤＴに印加して複数波長の弾性表面波を発生させるが、波長の異なる弾性表面波同士の影響を補正するためにＲＦ信号の補正が必要な場合がある。本発明によれば、弾性表面波の伝搬速度を変化させることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長の差が小さくなるように調整しているので、両光導波路のモード変換選択波長の不一致をＲＦ信号の調整により変化させる必要がなく、ＩＤＴに印加するＲＦ信号周波数の制御を複雑にする必要がないという利点がある。
【００３５】
第８の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、第１の弾性表面波導波路と、前記第１の弾性表面波導波路と第１の障壁を隔てて接し、第１の光導波路と相互作用する第２の弾性表面波導波路と、第３の弾性表面波導波路と前記第３の弾性表面波導波路と第２の障壁を隔てて接し、第２の光導波路と相互作用する第４の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅は、前記第３の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅よりも広いことを特徴とする光フィルタである。
【００３６】
これにより、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅を逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路の幅よりも広くして、光導波路と相互作用する弾性表面波導波路の順方向に伝搬する弾性表面波の速度を逆方向に伝搬する弾性表面波の速度よりも遅くすることで、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長との差を少なくするか、等しくすることができる。
【００３７】
第９の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記前記第１の光導波路の複屈折率は、前記第２の光導波路の複屈折率よりも小さいことを特徴とする光フィルタである。
【００３８】
これにより、第１の光導波路の複屈折率 ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ が第２の光導波路の複屈折率よりも小さくなるので、（３）式からも導かれるように、図４（ｂ）実線で示される順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性と、図４（ｂ）破線で示される逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長特性の、選択波長位置における強度差が減少するので、ＰＤＬを減少させることができる。
【００３９】
また、光導波路の幅を変化させることにより選択波長特性を変化させているので、ＩＤＴに印加するＲＦ信号を変化させることなく、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長の差が小さくなるように調整することができ、ＰＤＬを小さくすることができる。
【００４０】
第１０の発明は、第１および第２の光導波路と、少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の深さはほぼ等しく、前記前記第１の光導波路の幅は、前記第２の光導波路の幅よりも広いことを特徴とする光フィルタである。
【００４１】
これにより、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の幅を、逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の幅よりも広くすることで、順方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の複屈折率を逆方向に弾性表面波が伝搬する弾性表面波導波路と相互作用する光導波路の複屈折率よりも小さくすることができるので、順方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長と、逆方向に伝搬する弾性表面波によるモード変換の選択波長とを、差を少なくするか、等しくすることができる。
【００４２】
第１１の発明は、第１ないし第１０の発明による光フィルタであって、前記光フィルタは複屈折性および音響光学効果を有する基板に設けられていることを特徴とする。
【００４３】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。（第１の実施例）
本発明の第１の実施例の構成を図１に示す。第１の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；偏光ビームスプリッタ）２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ；弾性表面波）を発生するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；櫛形電極）３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、薄膜６Ａおよび６Ｂによりそれぞれ構成されるＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００４４】
ＰＢＳ２Ａは、基板１のポートＡおよびＢと光導波路４Ａおよび４Ｂに接続されており、ポートＡおよびＢからの入射光を偏波にしたがって光導波路４Ａまたは４Ｂに分離して出力する。本実施例のＰＢＳ２Ａは、ポートＡより入射した光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し、ＴＥ光は光導波路４Ａに、ＴＭ光は光導波路４Ｂに出力し、ポートＢより入射した光を、ＴＥ光は光導波路４Ｂに、ＴＭ光は光導波路４Ａに出力する。
【００４５】
ＰＢＳ２Ｂは、光導波路４Ａおよび４Ｂと基板１のポートＣおよびＤに接続されており、光導波路４Ａおよび４Ｂからの入射光をその偏波にしたがって基板１のポートＣまたはポートＤに分離して出力する。本実施例のＰＢＳ２Ｂは、光導波路４Ａより入射した光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し、ＴＥ光は基板１のポートＣに、ＴＭ光は基板１のポートＤに出力する。また、光導波路４Ｂより入射した光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し、ＴＥ光は基板１のポートＤに、ＴＭ光は基板１のポートＣに出力する。
【００４６】
基板１のポートＡに入射した光で、モード変換をされずに本実施例の光フィルタを出力する波長の光は、ＴＥ光はＰＢＳ２Ａ、光導波路４Ａ、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＣに出力され、ＴＭ光はＰＢＳ２Ａ、光導波路２Ｂ、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＣに出力される。したがって、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力する。
【００４７】
一方、基板１のポートＡに入射した光で、モード変換をされて本実施例の光フィルタを出力する波長の光は、ＴＥ光はＰＢＳ２Ａを経由して光導波路４Ａに入射し、モード変換によりＴＭ光に変換され、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＤに出力され、ＴＭ光はＰＢＳ２Ａを経由して光導波路２Ｂに入射し、モード変換によりＴＥ光に変換され、ＰＢＳ２Ｂを経由して基板１のポートＤに出力される。したがって、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。
【００４８】
基板１のポートＡに入射したＴＥ光は、ＰＢＳ２Ａを経由して、光導波路４Ａを伝搬するので、ＳＡＷの進行方向は光の進行方向に対して順方向であり、図４（ｄ）に示されるように、光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数はｆｏ ＋ ｆｓとなる。同様に、基板１のポートＡに入射したＴＥ光は、ＰＢＳ２Ａを経由して、光導波路４Ｂを伝搬するので、ＳＡＷの進行方向は光の進行方向に対して逆方向であり、図４（ｄ）に示されるように、光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数はｆｏ ＋ ｆｓとなる。したがって、ＳＡＷ導波路５ＡとＳＡＷ導波路５ＢのＳＡＷの進行方向が逆方向であるので、光周波数ドップラーシフトによるＴＥ光とＴＭ光の信号光周波数は同方向にシフトする。
【００４９】
ＩＤＴ３Ａおよび３Ｂは、基板１の表面に形成された櫛型の導体であり、指電極が相互にかみ合った形状をしている。ＩＤＴの指電極は、ＩＤＴに印加されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；高周波）信号の周波数に対応する周波数のＳＡＷを圧電効果により発する。ＩＤＴから出力されたＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬する。ＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数は、（３）式と選択波長から求めることができる。 約１７０ＭＨｚのＲＦ信号をＩＤＴに印加することにより、波長（Λ）約２０μｍのＳＡＷを発生することができ、｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ は、ＬｉＮｂＯ３では約０．０７２であるので、波長（λ）約１．５μｍの光を選択することができる。
【００５０】
光導波路４Ａおよび４Ｂは、基板１にＴｉ拡散により形成されており、拡散時間およびマスクパターンを選択することで、図１０（ｃ）に断面図で示されるように、導波路幅Ｌ２および導波路の深さＬ３を決めている。
【００５１】
薄膜６Ａおよび６Ｂは基板１の表面に形成され、ＳＡＷを閉じ込めることにより、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを形成する。薄膜によるＳＡＷの閉じ込めについては前述の特開平１１−６４８０９号公報（特許文献２）に記されているが、１）基板の表面状態の変化、２）基板表面に物が載っていることによる質量付加効果、３）薄膜のＳＡＷ伝搬速度が基板の伝搬速度よりも遅いこと、４）薄膜そのもののＳＡＷ閉じ込め効果、等により、薄膜を基板表面に形成することでＳＡＷを閉じ込めていると考えられる。
【００５２】
ＳＡＷをＳＡＷ導波路に閉じ込めることにより、ＳＡＷの出力をＳＡＷ導波路の方向に集中させることができると共に、ＳＡＷの伝搬速度を減少させることができる。本実施例では薄膜６Ａおよび６Ｂの薄膜としてＩｎＳｎを添加したＳｉＯ２薄膜、厚さ０．５μｍを使用する。ＳＡＷ導波路の幅は、伝搬するＳＡＷが単一モードである範囲で可変であり、一般には５０μｍ〜２００μｍである。光導波路の幅は１０μｍ以下であるので、図２に示されるように、ＳｉＯ２薄膜のＳＡＷ伝搬速度は、いずれのＩｎＳｎ濃度においても基板１のＬｉＮｂＯ３のＳＡＷ伝搬速度よりも遅く、ＳＡＷ導波路の幅が広がるに伴い減少する。
【００５３】
ＳＡＷ吸収体９Ａおよび９ＣはＩＤＴ３Ａおよび３Ｂから発生したＳＡＷのうち、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂとは逆の方向に送出されたＳＡＷを吸収する。また、ＳＡＷ吸収体９Ｂおよび９ＤはそれぞれＳＡＷ５Ａおよび５Ｂを伝搬したＳＡＷを吸収する。
【００５４】
ここで、順方向および逆方向に伝搬するＳＡＷの伝搬速度を変化させることにより、モード変換の選択波長を変化させることについて見る。選択波長ドップラーシフトがない場合、ＳＡＷ周波数ｆ、ＳＡＷ伝搬速度Ｖｏにより、波長λｏの光がモード変換されるとすると、（３）式より、
λｏ ＝ （ Ｖｏ ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜ （７）
である。一方、ＳＡＷが順方向に伝搬するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬速度をＶ＋、選択波長をλ＋とし、ＳＡＷが逆方向に伝搬するＳＡＷ導波路のＳＡＷ伝搬速度をＶ−、選択波長をλ−とすると、（５）および（６）式から、
λ＋ ＝ （ １ ＋ Ｖ＋ ／ｃ’ ／（１ − Ｖ＋ ／ｃ’） ）（ Ｖ＋ ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜（８）
λ− ＝ （ １ − Ｖ− ／ｃ’ ／（１ ＋ Ｖ− ／ｃ’） ）（ Ｖ− ／ ｆ ） ｜ ＮＴＥ − ＮＴＭ ｜（９）
となる。
【００５５】
いま、選択波長のλｏからのシフトの原因が、選択波長ドップラーシフトによるものだけであり、ＳＡＷの伝搬速度Ｖ＋およびＶ−を変化させることにより、ＳＡＷが順方向および逆方向に伝搬する場合の選択波長がλｏとなるとすると、
Ｖ＋ ＝ Ｖｏ ／（ １ ＋ Ｖｏ ／ｃ’ ） （１０）
Ｖ− ＝ Ｖｏ ／（ １ − Ｖｏ ／ｃ’ ） （１１）
であればよい。
【００５６】
したがって、選択波長ドップラーシフトによるモード変換選択波長のシフトをＳＡＷの伝搬速度を変化させることにより補正する場合、ＡＯＴＦの選択波長範囲に対応するＳＡＷの波長範囲でＳＡＷの伝搬速度が一定ならば、速度の補正量は選択光波長の周波数に依存せず、ＡＯＴＦの選択波長範囲の全域にわたって選択波長ドップラーシフトを補正することができる。
【００５７】
次に、ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度について見ると、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げることにより、ＳＡＷの伝搬速度を遅くすることができる。図２はＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度との関係を示したグラフであり、図３（ａ）に示されるような、厚さＬ１ ＝ ０．４μｍのＳｉＯ２薄膜６Ａにより形成されたＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度との関係を、ＳｉＯ２薄膜６Ａに添加するＩｎＳｎの複数の濃度について示している。基板１の材料であるＬｉＮｂＯ３を、ＳＡＷ導波路に閉じ込められないでＳＡＷが伝搬するときの伝搬速度はＶ２ ＝ ３６５０（ｍ／ｓ）であり、図２に点線で示されている。ＬｉＮｂＯ３基板にＳｉＯ２薄膜を形成することにより、ＳＡＷを閉じ込めるＳＡＷ導波路を形成することができる。
【００５８】
図２において、●はＩｎＳｎを添加しないとき、□は１１重量％添加したとき、△は６０重量％添加したときのＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路の導波路幅を横軸にとって示したものであり、各点に沿った点線および実線は、ΔＶが０．５％、０．６％、２．２％のときのＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路の導波路幅を横軸にとって示した計算値である。ここで、ΔＶは、
ΔＶ ＝ （ Ｖ２ − Ｖ１ ） ／ Ｖ２ （１２）
であり、ＳＡＷ導波路の内部と外部の速度差の外部速度に対する割合を示す。ただし、Ｖ１は基板１の表面に形成された薄膜６ＡをＳＡＷがＳＡＷ導波路に閉じ込められないで伝搬するときの伝搬速度である。ＩｎＳｎを添加しないとき（図２●）のＳｉＯ２薄膜はΔＶが０．５％のときに、ＩｎＳｎが１１重量％添加されたとき（図２□）はΔＶが０．６％のときに、ＩｎＳｎが６０重量％添加されたとき（図２△）はΔＶが２．２％のときに相当することが、図２のグラフから読み取れる。図２に示されるように、いずれのＩｎＳｎ添加濃度、およびΔＶにおいても、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げることで、ＳＡＷの伝搬速度が減少することがわかる。
【００５９】
図３（ａ）は、図１のα−βにおける断面図であり、ＳＡＷ導波路５Ａの幅Ｗ１１は、ＳＡＷ導波路５Ｂの幅Ｗ１２よりも広く、Ｗ１１ ＞ Ｗ１２である。これにより、図２から導かれるように、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１１はＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１２よりも遅く、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長が等しくなっている。これは、上述のように、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げると、ＳＡＷの伝搬速度が減少し、選択波長が短波長側にシフトすることを利用したものであり、図４（ｂ）に示される、選択波長ドップラーシフトによるＰＤＬを、図４（ａ）に示されるように解消することができる。
【００６０】
なお、第１の実施例においては、図１に示されるように、薄膜６Ａおよび６Ｂによりそれぞれ形成されたＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂは、それぞれ光導波路４Ａおよび４Ｂに対してわずかに斜め方向に（例えば０．４８°程度）形成されており、光導波路とＳＡＷ導波路との結合係数に重み付けを行うことにより、サイドローブを抑圧している。
【００６１】
上記第１の実施例は、図３（ａ）において、基板１の表面に形成した薄膜によるＳＡＷ導波路の導波路幅を変え、ＳＡＷ導波路５Ａの導波路幅Ｗ１１をＳＡＷ導波路５Ｂの導波路幅Ｗ１２より広くすることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くし、選択波長を等しくしたが、他の方法によりＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしてもよい。
【００６２】
第１の実施例において、図３（ｂ）に示されるように、ＳＡＷ導波路５Ａの導波路幅Ｗ１１とＳＡＷ導波路５Ｂの導波路幅Ｗ１２は等しいものとし、ＳＡＷ導波路５Ａを構成する薄膜の膜厚Ｌ１１を、ＳＡＷ導波路５Ａを構成する薄膜の膜厚Ｌ１２より厚くし、Ｌ１１＞ Ｌ１２とすることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしてもよい。図５は、薄膜により形成されたＳＡＷ導波路の膜厚と、基板とのＳＡＷの伝搬速度差を示したものである。薄膜の膜厚を増加させることにより、基板表面に物が載っていることによる質量付加効果がより大きくなり、ＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度は遅くなる。これに伴い、導波路の内外の伝搬速度差を示すΔＶは大きくなる。なお、図５におけるΔＶの値は、図２と同じく導波路にＳＡＷを閉じ込めないときの伝搬速度の差を示すものである。図２に示されるように、ΔＶの値が大となると、ＳＡＷの伝搬速度は減少するので、Ｌ１１ ＞ Ｌ１２とすることにより、ＳＡＷ導波路５ＡのΔＶをＳＡＷ導波路５ＢのΔＶよりも大とし、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くすることにより、選択波長を等しくすることができる。なお、図２に示されるように、いずれのΔＶにおいてもＳＡＷ導波路の導波路幅が広くなるとともに、ＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度は小さくなるので、ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷ導波路を構成する薄膜の膜厚を共に異なるものとすることにより、選択波長を等しくすることもできる。
【００６３】
また、第１の実施例において、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂの導波路幅は変えずに、薄膜に添加する金属や金属酸化物、例えばＩｎＳｎの濃度を変化させ、ＳＡＷ導波路を伝搬するＳＡＷの伝搬速度を変化させることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度をＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くし、選択波長を等しくしてもよい。これは、図２に示されるように、ＩｎＳｎの濃度を、添加しない場合（図２●）から、１１重量％添加したとき（図２□）、６０重量％添加したとき（図２△）と添加濃度を増加させることにより、ＳＡＷの伝搬速度はＳＡＷ導波路の導波路幅に関わらず減少することを利用するものである。
【００６４】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例の構成を図６に示す。第２の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃと、拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００６５】
薄膜により形成したＳＡＷ導波路の幅を変化させることにより、第１の実施例では、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしていたが、第２の実施例では、図６に示されるように拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路の幅を変化させることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくする。
【００６６】
図６において、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂは、第１の実施例と同じく偏波にしたがって入射光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し出射するものであり、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力し、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数のシフトを同方向とするために、ＳＡＷ導波路５ＡとＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの方向は逆方向となっており、選択波長ドップラーシフトが生じる。
【００６７】
第２の実施例においては、拡散領域７Ａ〜７ＣによりＳＡＷ導波路が形成されている。図７（ａ）は、図６のα−βにおける断面図であり、光導波路４Ａおよび４Ｂと、拡散領域７Ａ〜７ＣはいずれもＬｉＮｂＯ３の基板１にＴｉを拡散することにより形成されるが、ＳＡＷを十分に閉じ込めるために、拡散領域７Ａ〜７ＣへのＴｉの拡散は、光導波路４Ａおよび４Ｂの拡散よりも時間をかけて行われる。ＳＡＷ導波路に閉じ込められないでＳＡＷが伝搬するときの伝搬速度は、基板であるＬｉＮｂＯ３ではＶ１ ＝ ３６５０（ｍ／ｓ）である。ここで、第１の実施例においては、ＳＡＷは薄膜により構成されたＳＡＷ導波路を伝搬するので、基板の速度をＶ２として計算したが、第２の実施例においては、ＳＡＷは拡散領域により閉じ込められた領域によるＳＡＷ導波路を伝搬するので、基板の速度をＶ１としている。Ｔｉを拡散した拡散領域の伝搬速度Ｖ２はＶ１よりも速く、（１２）式によりΔＶ ＝ ０．５％程度となる。Ｔｉの拡散領域により形成したＳＡＷ導波路の導波路幅を変化させたときのＳＡＷの伝搬速度の変化は、図２のΔＶ ＝ ０．５％の計算値をプロットしたものとほぼ同じ変化をし、ＳＡＷ導波路の導波路幅が広がるにつれて、伝搬速度は遅くなる。
【００６８】
図７（ａ）は、図６のα−βにおける断面図であり、ＳＡＷ導波路５Ａの幅Ｗ１１は、ＳＡＷ導波路５Ｂの幅Ｗ１２よりも広く、Ｗ１１ ＞ Ｗ１２である。これにより、図２から導かれるように、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１１はＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１２よりも遅く、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長が等しくなっている。これは、上述のように、ＳＡＷ導波路の導波路幅を広げると、ＳＡＷの伝搬速度が減少し、選択波長が短波長側にシフトすることを利用したものであり、図４（ｂ）に示される、選択波長ドップラーシフトによるＰＤＬを、図４（ａ）に示されるように解消することができる。
【００６９】
第１の実施例においては、薄膜により形成されたＳＡＷ導波路の方向を、光導波路から傾けて形成することにより光導波路とＳＡＷ導波路との結合係数に重み付けを行い、サイドローブを抑圧していたが、第２の実施例においては、図６に示されるように、拡散領域により形成されるＳＡＷ導波路の端部から光導波路までの距離を、ＳＡＷの伝搬方向に対して変化させることにより光導波路とＳＡＷ導波路との結合係数に重み付けを行い、サイドローブを抑圧している。
【００７０】
なお、第２の実施例においては、拡散領域を形成することによりＳＡＷを閉じ込めてＳＡＷ導波路を形成したが、図１０（ｂ）に示されるように、基板であるＬｉＮｂＯ３の伝搬速度よりも速い伝搬速度を持つ薄膜、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜を用いてＳＡＷを閉じ込めることによりＳＡＷ導波路を形成し。第２の実施例でＴｉ拡散領域によりＳＡＷ導波路を形成した場合と同様に、基板であるＬｉＮｂＯ３の伝搬速度がＶ１となり、基板よりも速い伝搬速度を持つ薄膜の伝搬速度がＶ２となるので、第２の実施例と同様にΔＶとＳＡＷの伝搬速度の関係を考えることができ、図２に示されるように、ＳＡＷ導波路の導波路幅が広がるにつれて、伝搬速度は遅くなる。図１０（ｂ）に示されるように、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向にＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路の導波路幅Ｗ１１は、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆方向にＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路の導波路幅Ｗ１２よりも広く、Ｗ１１ ＞ Ｗ１２である。これにより、図２から導かれるように、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１１はＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度ｖ１２よりも遅く、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷによるモード変換の選択波長が等しくなっている。
【００７１】
また、図１０（ｂ）の構成によりＳＡＷ導波路を形成する場合、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬するＳＡＷを閉じ込める薄膜の膜厚Ｌ１１を、光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆方向に伝搬するＳＡＷを閉じ込める薄膜の膜厚Ｌ１２より厚くし、Ｌ１１ ＞ Ｌ１２とすることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしてもよい。
【００７２】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例の構成を図８に示す。第３の実施例による光フィルタの構成は、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃと、拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂと、拡散領域７Ａおよび７Ｃの上にそれぞれ形成された薄膜８Ａおよび８Ｂと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００７３】
拡散領域により形成されたＳＡＷ導波路の幅を変化させることにより、第２の実施例では、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくしていたが、第３の実施例では、拡散領域７Ａおよび７Ｂの上にそれぞれ薄膜８Ａおよび８Ｂを形成し、薄膜８Ａと薄膜８Ｂの膜厚を変化させることによりＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を等しくする。
【００７４】
図８において、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂは、第１の実施例と同じく偏波にしたがって入射光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し出射するものであり、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力し、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数のシフトを同方向とするために、ＳＡＷ導波路５ＡとＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの方向は逆方向となっており、選択波長ドップラーシフトが生じる。
【００７５】
第３の実施例も第２の実施例と同じく、拡散領域７Ａ〜７ＣによりＳＡＷ導波路が形成されているが、拡散領域７Ａおよび７Ｃにそれぞれ薄膜８Ａおよび８Ｂが形成されている点で第２の実施例の構成と異なる。図７（ａ）は、図８のα−βにおける断面図であり、第２の実施例と同様に、光導波路４Ａおよび４Ｂと、拡散領域７Ａ〜７ＣはいずれもＬｉＮｂＯ３の基板１にＴｉを拡散することにより形成され、ＳＡＷを十分に閉じ込めるために、拡散領域７Ａ〜７ＣへのＴｉの拡散は、光導波路４Ａおよび４Ｂの拡散よりも時間をかけて行われる。ＳＡＷ導波路に閉じ込められないでＳＡＷが伝搬するときの伝搬速度は、基板であるＬｉＮｂＯ３ではＶ１ ＝ ３６５０（ｍ／ｓ）である。第２の実施例と同様に、ＳＡＷは拡散領域により閉じ込められた領域によるＳＡＷ導波路を伝搬するので、基板の速度を（１２）式におけるＶ１としている。Ｔｉを拡散した拡散領域に薄膜を載せた領域の伝搬速度Ｖ２はＶ１よりも速い。拡散領域に薄膜を形成し、薄膜の質量付加効果等によりＶ２を遅くし、ΔＶを変化させることができるので、薄膜８Ａの膜厚Ｌ１１と薄膜８Ｂの膜厚Ｌ１２を変えることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度とを変えることができ、選択波長を等しくすることができる。
【００７６】
なお、第３の実施例においては、拡散領域７Ａおよび７Ｃの上にそれぞれ形成された薄膜８Ａの膜厚Ｌ１１および薄膜８Ｂの膜厚Ｌ１２を変化させるのではなく、薄膜８Ａに添加する金属酸化物の濃度を薄膜８Ｂに添加する金属酸化物の濃度と異なるものとすることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度とを変え、選択波長を等しくしてもよい。
【００７７】
さらに、薄膜８Ａおよび８Ｂの薄膜の分布、すなわち薄膜を形成する幅Ｗ２１およびＷ２２や、薄膜を形成するパターンを変えることにより、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度と、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度とを変え、選択波長を等しくしてもよい。
【００７８】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施例の構成を図９に示す。第４の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃおよび障壁１０Ａ〜１０Ｂと、拡散領域７Ａ〜７Ｃおよび障壁１０Ａ〜１０Ｂにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａ〜５Ｄと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００７９】
図１４において、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂ、５Ｃと５Ｄは方向性結合をしており、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂは障壁１０Ａに対して対称に、ＳＡＷ導波路５Ｃと５Ｄは障壁１０Ｂに対して対称に形成されている。また、障壁１０Ａおよび１０Ｂの幅はＳＡＷのエバネセント波が透過する幅となっている。図１０（ａ）は、図６のα−βにおける断面図であり、ＳＡＷ導波路５Ａの導波路幅Ｗ１１とＳＡＷ導波路５Ｂの導波路幅Ｗ１２、ＳＡＷ導波路５Ｃの導波路幅Ｗ１３とＳＡＷ導波路５Ｄの導波路幅Ｗ１４は等しく、Ｗ１１＝Ｗ１２、Ｗ１３＝Ｗ１４である。図９において、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｂにおいて、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。同様に、ＩＤＴ３Ｂから発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬し、ＳＡＷ導波路５Ｄにおいて、光導波路４Ｂを伝搬する光と相互作用をしてモード変換を行う。
【００８０】
図１４において、ＰＢＳ２Ａおよび２Ｂは、第１の実施例と同じく偏波にしたがって入射光をＴＥおよびＴＭの２つの偏波に分離し出射するものであり、基板１のポートＡに入射しモード変換をされない光は、いずれの偏波もポートＣに出力し、基板１のポートＡに入射しモード変換をされる光は、いずれの偏波もポートＤに出力する。光周波数ドップラーシフトによるモード変換後の信号光周波数のシフトを同方向とするために、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬するＳＡＷの方向と、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬するＳＡＷの方向とは逆方向となっており、選択波長ドップラーシフトが生じる。
【００８１】
第４の実施例において、ＳＡＷ導波路５Ａ〜５ＤはＴｉ拡散領域により形成されているので、第２の実施例と同じく、ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度との関係は図２に示されるようになっており、ＳＡＷ導波路の導波路幅が広がるにつれて、伝搬速度は遅くなる。図９および図１０（ａ）において、ＳＡＷ導波路の導波路幅を、Ｗ１１＝Ｗ１２＞Ｗ１３＝Ｗ１４とすることにより、ＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路５Ｃおよび５Ｄを伝搬するＳＡＷの伝搬速度よりも遅くすることで、選択波長を等しくすることができる。
【００８２】
なお、方向性結合による偏波無依存型の構成である第４の実施例においては、障壁１０Ａおよび１０Ｂの厚さの分布を変化させることにより、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂ、５Ｃと５Ｄの結合状態を変化させ、光導波路とＳＡＷ導波路の結合係数に重み付けをつけることができるが、この場合においても、ＳＡＷ導波路の導波路幅は、Ｗ１１＝Ｗ１２、Ｗ１３＝Ｗ１４となっているので、ＳＡＷ導波路の導波路幅を変化させることにより、ＳＡＷの伝搬速度を変化させ、選択波長を一致させることができる。（第５の実施例）
本発明の第５の実施例の構成を図１１に示す。第５の実施例による光フィルタは、複屈折性および音響光学効果を有する基板としてポートＡ〜Ｄのポートを有するＬｉＮｂＯ３の基板１と、偏波分離素子としてＰＢＳ２Ａおよび２Ｂと、ＳＡＷを発生するＩＤＴ３Ａおよび３Ｂと、光導波路４Ａおよび４Ｂと、基板１に金属であるＴｉが拡散された拡散領域７Ａ〜７Ｃと、拡散領域７Ａ〜７Ｃにより形成されたＳＡＷ導波路５Ａ〜５Ｄと、ＳＡＷ吸収体９Ａ〜９Ｄとにより構成される。
【００８３】
図９に示される第４の実施例においては、光導波路を伝搬する光と相互作用をするＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ｂおよび５Ｄと、ＩＤＴから発生するＳＡＷを伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｃとは、それぞれが方向性結合により結合していたが、図１１に示される第５の実施例においては、光導波路を伝搬する光と相互作用をするＳＡＷが伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ｂおよび５Ｄと、ＩＤＴから発生するＳＡＷを伝搬するＳＡＷ導波路であるＳＡＷ導波路５Ａおよび５Ｃとが部分的に接することにより結合している。
【００８４】
図９において、ＩＤＴ３Ａから発生したＳＡＷはＳＡＷ導波路５Ａを通じて伝搬するが、ＳＡＷ導波路５Ｂにおいては、ＳＡＷ導波路５Ａと５Ｂの接合部だけではなくＳＡＷ導波路５Ｂ全体を伝搬し、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換をする。同様に、ＩＤＴ３Ｂより発生したＳＡＷは、ＳＡＷ導波路５Ｄ全体を伝搬し、光導波路４Ａを伝搬する光と相互作用をしてモード変換をする。
【００８５】
したがって、第４の実施例と同様に、ＳＡＷ導波路５Ａを伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路５Ｃを伝搬するＳＡＷの伝搬速度より遅くすることにより、ＳＡＷ導波路５Ｂを伝搬するＳＡＷの伝搬速度を、ＳＡＷ導波路５Ｃを伝搬するＳＡＷの伝搬速度より遅くすることができるので、選択波長を等しくすることができる。
（第６の実施例）
本発明の第６の実施例は、図１０（ｃ）に示される光導波路の深さおよび幅を変化させることにより、光導波路の複屈折率を変化させ、モード変換の選択波長を変化させるものである。図１２に示されるように、光導波路の複屈折率は導波路幅により変化し、導波路幅が広がると複屈折率は減少するので、（３）式より選択波長は短波長側へとシフトする。したがって、相互作用をするＳＡＷの伝搬方向が順方向である光導波路の導波路幅を、相互作用をするＳＡＷの伝搬方向が逆方向である光導波路の導波路幅より広くすることにより、選択波長を等しくすることができる。なお、特開２００１−１７４７７１号公報（特許文献１）にあるように、図１２に示される導波路幅と複屈折率のグラフの傾きは、光導波路の深さを変化させることにより変化する。光導波路の深さを異なるものとすることにより選択波長を等しくすることも可能であるが、光導波路ごとに拡散時間を変える必要があるので、あまり実用的ではない。
【００８６】
第６の実施例による光フィルタは、図１、図６、図９、図１１等のＳＡＷがそれぞれ逆方向に伝搬する偏波無依存型ＡＯＴＦの構成に対して適用することができる。すなわち、上記図面の構成で、ＳＡＷが順方向に伝搬するＳＡＷ導波路と、逆方向に伝搬するＳＡＷ導波路の導波路幅、薄膜の膜厚、薄膜への添加金属酸化物の濃度、薄膜のパターン等を等しくし、光導波路の導波路幅を変化させればよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光フィルタによれば、ＩＤＴに印加するＲＦ信号を変化させることなく、モード変換に伴う選択光信号の周波数シフト方向をＴＥ光とＴＭ光とでそろえながら、選択波長ドップラーシフトによるＰＤＬを防止することができる。本発明の構成は、選択光波長およびＩＤＴに印加するＲＦ信号の周波数には依らないので、複数波長を選択する場合にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図。
【図２】ＳＡＷ導波路の導波路幅とＳＡＷの伝搬速度の関係を示す図。
【図３】本発明の第１実施例の断面図。
【図４】ＡＯＴＦにおける選択光周波数および波長シフトを示す図。
【図５】膜により形成したＳＡＷ導波路の膜厚と伝搬速度差の関係を示す図。
【図６】本発明の第２実施例を示す構成図。
【図７】本発明の第２および第３実施例の断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す構成図。
【図９】本発明の第４実施例を示す構成図。
【図１０】本発明の第２および４実施例の断面図と光導波路の断面図
【図１１】本発明の第５実施例を示す構成図。
【図１２】光導波路の導波路幅と複屈折率との関係を示す図。
【図１３】従来の技術によるＡＯＴＦを示す構成図。
【図１４】従来の技術によるＡＯＴＦを示す構成図。
【符号の説明】
１：基板
２Ａ、２Ｂ：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
３Ａ、３Ｂ：櫛形電極（ＩＤＴ）
４Ａ、４Ｂ：光導波路
５Ａ〜５Ｄ：ＳＡＷ（ＳＡＷ）導波路
６Ａ〜６Ｂ：薄膜
７Ａ〜７Ｂ：Ｔｉ拡散領域
８Ａ〜８Ｂ：Ｔｉ拡散領域上に設けられた薄膜
９Ａ〜９Ｄ：吸収体
１０Ａ〜１０Ｂ：隔壁
１１Ａ：ＲＦ電源
Claims (11)
- 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第１の光導波路と相互作用をする部分における速度は、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第２の光導波路と相互作用をする部分における速度よりも遅いことを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅は、前記第２の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅よりも広いことを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１および第２の弾性表面波導波路は薄膜によって構成され、前記第１の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜の膜厚と、前記第２の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜の膜厚が異なることを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１および第２の弾性表面波導波路は金属または金属酸化物が添加された薄膜によって構成され、前記第１の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜に添加された前記金属または金属酸化物の濃度と、前記第２の弾性表面波導波路を構成する前記薄膜に添加された前記金属または金属酸化物の濃度が異なることを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１および第２の弾性表面波導波路は前記基板に拡散された金属による閉じ込め効果により形成され、前記金属が拡散された領域の上に薄膜が形成されており、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上の前記薄膜の膜厚と、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上の前記薄膜の膜厚が異なることを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１および第２の弾性表面波導波路は前記基板に拡散された金属による閉じ込め効果により形成され、前記金属が拡散された領域の上に薄膜が形成されており、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上に形成された前記薄膜の分布が、前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波を閉じ込める前記領域の上に形成された前記薄膜の分布と異なることを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
第１の弾性表面波導波路と、
前記第１の弾性表面波導波路と第１の障壁を隔てて接し、第１の光導波路と相互作用する第２の弾性表面波導波路と、
第３の弾性表面波導波路と
前記第３の弾性表面波導波路と第２の障壁を隔てて接し、第２の光導波路と相互作用する第４の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第１の光導波路と相互作用をする部分における速度は、前記第４の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波の前記第２の光導波路と相互作用をする部分における速度よりも遅いことを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
第１の弾性表面波導波路と、
前記第１の弾性表面波導波路と第１の障壁を隔てて接し、第１の光導波路と相互作用する第２の弾性表面波導波路と、
第３の弾性表面波導波路と
前記第３の弾性表面波導波路と第２の障壁を隔てて接し、第２の光導波路と相互作用する第４の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅は、前記第３の弾性表面波導波路の弾性表面波進行方向に対する幅よりも広いことを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記前記第１の光導波路の複屈折率は、前記第２の光導波路の複屈折率よりも小さいことを特徴とする光フィルタ。 - 第１および第２の光導波路と、
少なくとも１つの入力ポートからの光を２つの偏波に分離し、前記第１の光導波路および前記第２の光導波路に前記分離した光を出力する第１の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路からの光を入力し、前記第１および第２の光導波路からの光を２つの偏波に分離して出力する第２の偏波分離素子と、
前記第１の光導波路と相互作用をする第１の弾性表面波導波路と、
前記第２の光導波路と相互作用をする第２の弾性表面波導波路とを備え、
前記第１の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と同じ方向に伝搬しており、
前記第２の弾性表面波導波路を伝搬する弾性表面波は前記第１および第２の光導波路を伝搬する光の伝搬方向と逆の方向に伝搬しており、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の深さはほぼ等しく、
前記前記第１の光導波路の幅は、前記第２の光導波路の幅よりも広いことを特徴とする光フィルタ。 - 前記光フィルタは複屈折性および音響光学効果を有する基板に設けられていることを特徴とする、請求項１ないし１０記載の光フィルタ。
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