JP3575841B2 - 光波長フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、音響光学効果を用いた光波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の音響光学効果を用いたＴＥ−ＴＭモード変換型の光波長フィルタの一例が文献：「特開平５−３２３２４８号公報」に記載されている。この文献に開示の技術によれば、光導波路を伝搬する信号光と同一直線上を進行する表面弾性波を励起する電極として、所定の曲率半径を有する湾曲形状の電極を設けている。このため、集束性の表面弾性波を励起させて、光導波路を伝搬する信号光と表面弾性波との相互作用領域における伝搬方向の表面弾性波の強度を変化させることにより、伝搬方向の結合係数を所定の関数に分布させることができる。その結果、サイドローブを抑圧することによりクロストークを低減するという透過性の改善を図ることができる。さらに、この文献には、相互作用領域内に表面弾性波用導波路を設けた光波長フィルタ（文献中では、「可同調光フィルタ」と表記されている）が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の光波長フィルタにおいては、光導波路に沿った結合係数の所望の分布を得るために、湾曲形状の電極を設けている。湾曲形状の電極により形成される結合係数の分布は、通常の櫛形電極を設けた場合よりも、特性の推定が難しく、特殊な設計を必要としていた。
【０００４】
このため、簡単な設計で、サイドローブを抑圧することができる光波長フィルタの実現が望まれていた。
【０００５】
また、湾曲形状の電極であっても、電極の形状に係らず電極直下では、結合係数が急激に変化してしまう。このため、よりサイドローブの抑圧を図ることができる光波長フィルタの実現が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願に係る光波長フィルタによれば、音響光学効果を示す基板に、表面弾性波を励起するための電極と、光導波路とを具え、特定方向の偏波のみを信号光として光導波路に結合させる入射光用偏光子と、光導波路から出射光を偏波成分に応じて分離する出射光用偏光子とを具えてなる光波長フィルタにおいて、光導波路は、前記電極により励起された表面弾性波の音束と交差することを特徴とする。この発明の光波長フィルタによれば、基板は、表面弾性波を閉じ込めて導波する表面弾性波導波路を画成するための表面弾性波導波路壁部を具えており、光導波路と表面弾性波の音束との交差は、光導波路を、表面弾性波導波路の入力端および出力端においては表面弾性波導波路の幅方向に沿った方向の周辺部に設けてあり、表面弾性波導波路の表面弾性波の進行方向に沿った方向の中央部においては表面弾性波導波路の幅方向に沿った方向の中央部に設けてなるのが良い。
【０００７】
また、好ましくは、この発明の光波長フィルタにおいて、電極は、基板の非光導波路部分にのみ設けてあることが望ましい。
【００１３】
【作用】
ＳＡＷ導波路壁部では、ＳＡＷ導波路部分よりも音速が速くなるため、ＳＡＷはＳＡＷ導波路に閉じ込められる。閉じ込められたＳＡＷの振幅は、ＳＡＷ導波路の幅方向の中央部で大きく、周辺部では小さくなっている。また、ＳＡＷの振幅の２乗、即ちＳＡＷパワーは、信号光とＳＡＷとの結合係数に比例する。
【００１４】
ところで、ＳＡＷ導波路において、信号光とＳＡＷとの結合係数が急激に変化すると、光波長フィルタの出射光のサイドローブが大きくなるため、クロストークが増加してしまう。特に、通常の櫛形電極を用いたＳＡＷ導波路の場合、ＳＡＷ導波路の入力端でＳＡＷの振幅が急激に大きくなり、出力端でＳＡＷの振幅が急激に小さくなる。
【００１５】
このため、サイドローブを抑制するためには、光導波路に沿った結合係数が徐々に変化するように分布することが必要である。
【００１６】
この発明の光波長フィルタは、光導波路が表面弾性波の音束と交差することにより、表面弾性波の音束を横断する光導波路では結合係数が徐々に変化し、かつ、表面弾性波の進行方向中央部で充分な大きさの結合係数を得ることができる。そこで、この発明の光波長フィルタでは、ＳＡＷ導波路の入力端および出力端においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の小さな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の周辺部に設けられている。このため、入力端および出力端付近において、結合係数は急激に変化することなく徐々に変化する。また、ＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向の中央部においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の大きな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の中央部に設けられている。このため、結合係数を急激に変化させることなく、信号光とＳＡＷとを充分に相互作用させることができる。従って、この発明によれば、特殊な設計を必要とせずに、サイドローブを抑制した光波長フィルタを得ることができる。
【００１７】
さらに、この発明の光波長フィルタにおいて、電極を基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路上に電極を設けなければ、結合係数が電極の直下において、急激に変化することを避けることができる。その結果、サイドローブをより抑制することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、図面を参照して、この出願に係る光波長フィルタの一例について説明する。尚、図面は、各発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示しているにすぎない。従って、各発明はこの図示例にのみ限定されるものでないことは明らかである。
【００２３】
＜第１実施例＞
以下、この発明の光波長フィルタの一例について説明する。図１は、第１実施例の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。
【００２４】
この実施例の光波長フィルタは、全長３ｃｍの音響光学効果を示すＸカットＬｉＮｂＯ３ の基板１０に、表面弾性波（ＳＡＷ）を励起するための櫛形の電極１２を具えている。この櫛形の電極は、互い違いに対向した１０本ずつの歯を有する一組の櫛状の電極からなる。この櫛型電極の、励起されたＳＡＷの進行方向と直交する方向の幅は１００μｍである。また、隣接する櫛の歯を２０μｍずつ離して２０ピッチ設けてある。また、基板１０上には、２本の平行なＳＡＷ導波路壁部１４ａおよび１４ｂによって画成されＳＡＷを導波する幅１００μｍのＳＡＷ導波路１６を具えている。また、このＳＡＷ導波路１６に延在した幅７μｍの光導波路１８を具えている。また、ＳＡＷ導波路１６の出力端側１６ｂには、ＳＡＷ吸収帯２０を具えている。櫛形の電極１２で駆動パワー１３ｄＢｍで励起され、ＳＡＷ導波路１６を伝搬してきたＳＡＷは、このＳＡＷ吸収帯２０ｂによって吸収される。
【００２５】
また、この光波長フィルタは、特定方向の偏波（ＴＥ波）のみを信号光として光導波路１８に結合させる入射光用偏光子２２を具えている。この偏光子２２によって分離されたＴＥ波は、ＳＡＷの波長に応じた特定の波長（ここでは波長１．５５μｍ）の信号光のみＴＥ−ＴＭモード変換される。その結果、ＴＥ波の偏光方向と直交する偏光方向のＴＭ波に変換された信号光は、出射光用偏光子２４によって出射光から分離される。尚、櫛形の電極１２の入射光用偏光子２２側にもＳＡＷ吸収体２０ａを設けている。
【００２６】
そして、この発明の光波長フィルタにおいては、光導波路１８は、ＳＡＷ導波路１６の入力端１６ａおよび出力端１６ｂにおいてはＳＡＷ導波路１６の幅方向に沿った方向の周辺部に設けてあり、ＳＡＷ導波路１６のＳＡＷの進行方向に沿った方向の中央部においてはＳＡＷ導波路１６の幅方向に沿った方向の中央部に設けてある。このため、この実施例では、直線の光導波路１８を挟んで、２本の平行なＳＡＷ導波路壁部１４ａおよび１４ｂを光導波路１８の延在する方向に対して斜めに設けている。その結果、光導波路１８は、ＳＡＷ導波路１６の入力端１６ａにおいては、信号光の伝搬方向に向って右側のＳＡＷ導波路壁部１４ｂの近くを通り、ＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向に沿った中央部では、ＳＡＷ導波路１６の幅方向の中央部を通り、そして、ＳＡＷ導波路１６の出力端１６ｂにおいては、信号光の伝搬方向に向った左側のＳＡＷ導波路壁部１４ａの近くを通る。
【００２７】
従って、この実施例の光波長フィルタの構造によれば、通常の櫛形の電極を用いた簡単な構造で、光導波路に沿った結合係数を急激に変化させることなくＴＥ−ＴＭモード変換を行うことができる。
【００２８】
次に、この実施例の光波長フィルタの光導波路上のＳＡＷの振幅について、図２の（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。図２の（Ａ）は、図１に示すＡ−Ａに沿った幅方向の切り口の要部を示し、図２の（Ｂ）は、図１に示すＢ−Ｂに沿った幅方向の切り口の要部を示している。また、図２の（Ａ）および（Ｂ）では、切り口におけるＳＡＷの振幅を曲線ＩおよびＩＩでそれぞれ示している。
【００２９】
図２の（Ａ）に示すように、ＳＡＷ導波路１６の入力端１６ａ付近においては、光導波路１８は、ＳＡＷの振幅の小さな領域に設けてある。このため、入力端１６ａ付近において、結合係数が急激に変化することなく徐々に変化させることができる。また、図２の（Ｂ）に示すように、ＳＡＷ導波路１６の中央部１６ｃにおいては、光導波路１８はＳＡＷの振幅の大きな領域に設けてある。このため、中央部１６ｃ付近においては、充分に大きな結合係数を得ることができる。
【００３０】
例えば、図２の（Ａ）に示す導波路部分でのＳＡＷパワーと、図２の（Ｂ）に示す導波路部分でのＳＡＷパワーとの比を１：３程度とした場合、サイドローブの抑圧比を２０ｄＢ程度に抑えることができる。これは、上述した従来文献中の従来技術におけるサイドローブの抑圧比の９ｄＢよりも大きな値である。
【００３１】
上述した実施例では、この発明の光波長フィルタを特定の材料を使用し、特定の条件で構成した例について説明したが、この発明は後述の変形例にも示すように、多くの変更および変形を行うことができる。例えば、上述した実施例では、直線状の光導波路を設けたが、この発明では、導波路は直線でなくとも良い。また、上述した実施例では、ＳＡＷ導波路を画成するＳＡＷ導波路壁部として、互いに平行な２本の直線状のＳＡＷ導波路壁部を設けたが、この発明では、ＳＡＷ導波路壁部は平行でなくとも良くまた屈曲していても良い。
【００３２】
＜変形例１＞
以下、この発明の光波長フィルタの変形例１を図３の（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示す。尚、図３において、上述した第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００３３】
図３の（Ａ）では、ＳＡＷ導波路壁部２６ａおよび２６ｂを同じ方向に向けて、くの字に屈曲させている。ＳＡＷ導波路２８の入力端２８ａおよび出力端２８ｂにおいては、直線状の光導波路３０はＳＡＷ導波路２８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路２８のＳＡＷ伝搬方向の中央部２８ｃでは、光導波路３０はＳＡＷ導波路２８の幅方向の中央部を通っている。
【００３４】
図３の（Ｂ）では、ＳＡＷ導波路壁部３６ａおよび３６ｂは、互いに平行に設けてあり、一方、光導波路４０をくの字に屈曲させている。この場合も、ＳＡＷ導波路３８の入力端３８ａおよび出力端３８ｂにおいて、光導波路４０はＳＡＷ導波路３８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路３８のＳＡＷ伝搬方向の中央部３８ｃでは、光導波路４０はＳＡＷ導波路３８の幅方向の中央部を通っている。
【００３５】
図３の（Ｃ）では、光導波路を挟んだ左右のＳＡＷ導波路壁部４６ａおよび４６ｂの形状が非対称となっている。光導波路５０の信号光の伝搬方向に向って左側のＳＡＷ導波路壁部４６ａは矩形状だが、右側のＳＡＷ導波路壁部４６ｂは、ＳＡＷ伝搬方向の中央部４８ｃにおいて突出している。このため、ＳＡＷ伝搬方向の中央部４８ｃにおいて、ＳＡＷ導波路の幅が狭くなっている。この場合も、ＳＡＷ導波路４８の入力端４８ａおよび出力端４８ｂにおいて、光導波路５０はＳＡＷ導波路４８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路４８のＳＡＷ伝搬方向の中央部４８ｃでは、光導波路５０はＳＡＷ導波路４８の幅方向の中央部を通っている。
【００３６】
＜変形例２＞
以下、この発明の光波長フィルタの変形例２について説明する。図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例２の各光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図４において、上述した第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００３７】
図４の（Ａ）に示す光波長フィルタにおいては、ＳＡＷ導波路壁部５６ａおよび５６ｂは、互いにほぼ平行に設けてある。一方、光導波路６０は直線状に延在している。また、この場合も、ＳＡＷ導波路５８の入力端５８ａおよび出力端５８ｂにおいて、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路５８のＳＡＷ伝搬方向の中央部５８ｃでは、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の中央部を通っている。
【００３８】
そして、電極１２は、この光導波路６０上を避けて設けてある。このように、電極を基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路上に電極を設けなければ、電極の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。
【００３９】
図４の（Ｂ）に示す光波長フィルタにおいては、ＳＡＷ導波路壁部６６ａおよび６６ｂは、ＳＡＷ伝搬方向の中央部において、ＳＡＷ導波路の幅が狭くなる様に設けてある。一方、光導波路７０は、くの字に屈曲させている。また、この場合も、ＳＡＷ導波路６８の入力端６８ａおよび出力端６８ｂにおいて、光導波路７０はＳＡＷ導波路６８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路６８のＳＡＷ伝搬方向の中央部６８ｃでは、光導波路７０はＳＡＷ導波路６８の幅方向の中央部を通っている。
【００４０】
そして、電極１２は、この光導波路７０上を避けて設けてある。このように、電極１２基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路７０上に電極１２を設けなければ、電極１２の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。
【００４１】
図４の（Ｃ）に示す光波長フィルタにおいては、図４の（Ｂ）に示した光フィルタの構成に、ダミー光導波路７０ａを設けている。ダミー光導波路７０ａは、ＳＡＷ伝搬方向に沿った対称軸に関して光導波路７０と線対称となる様に設けてある。即ち、図４の（Ｃ）に示すＣ−Ｃに沿った対称軸に関して光波長フィルタは上下がほぼ線対称となる構造を有している。この様な線対称構造とすることにより、クロストークをより低減することができる。
【００４２】
＜第１参考例＞
以下、この発明の光波長フィルタの第１参考例について説明する。図５の（Ａ）は、第１参考例の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。
【００４３】
第１参考例の光波長フィルタは、全長３ｃｍの音響光学効果を示すＸカットＬｉＮｂＯ3 の基板１０に、表面弾性波（ＳＡＷ）を励起するための櫛形の電極１２を具えている。この電極は、互い違いに対向した１０本ずつの歯を有する一組の櫛状の電極からなる。この電極の、励起されたＳＡＷの進行方向と直交する方向の幅は１００μｍである。また、隣接する櫛の歯を２０μｍずつ離して２０ピッチ設けてある。
【００４４】
また、第１参考例では、ＳＡＷ導波路１６の出力端側１６ｂに、ＳＡＷ吸収帯２０ｂを具えている。このＳＡＷ吸収体２０ｂには、レジストあるいは樹脂が用いられている。電極１２によって駆動パワー１３ｄＢｍで励起されて伝搬してきたＳＡＷの音束８８は、このＳＡＷ吸収帯２０ｂによって吸収される。
【００４５】
また、この光波長フィルタは、特定方向の偏波（ＴＥ波）のみを信号光として光導波路８０に結合させる入射光用偏光子２２を具えている。この偏光子２２によって分離されたＴＥ波は、ＳＡＷの波長に応じた特定の波長（ここでは波長１．５５μｍ）の信号光のみＴＥ−ＴＭモード変換される。その結果、ＴＥ波の偏光方向と直交する偏光方向のＴＭ波に変換された信号光は、出射光用偏光子２４によって出射光から分離される。尚、櫛形の電極１２の入射光用偏光子２２側にもＳＡＷ吸収体２０ａを設けている。
【００４６】
この電極１２によって励起されたＳＡＷの音束は、ＬｉＮｂＯ３ 基板１０のＹ軸方向に対してθ＝５°傾いて伝搬する性質がある。従って、Ｙ軸に沿った方向に光導波路８０を延在させれば、光導波路８０は、電極１２により励起されたＳＡＷの音束を横断する位置に延在させることができる。
【００４７】
また、電極１２によって励起されたＳＡＷの振幅は、導波路壁部が無い場合でも、上記の図２に曲線Ｉおよび曲線IIで示した様に、音束の幅方向の中央部では大きく、一方、音束の幅方向の周辺部では小さくなっている（ただし、導波路壁部がない場合の振幅分布は、導波路壁部による閉じ込めが無いため、曲線Ｉおよび曲線IIよりも幅が広がることもある。）。従って、音束８８を横断する光導波路８０においては、光導波路８０に沿って徐々に振幅が変化する。この様子を図５の（Ｂ）のグラフに示す。グラフの横軸は光導波路８０に沿った距離を表し、縦軸はＳＡＷの振幅を表している。そして、グラフ中の曲線III は、光導波路８０に沿ったＳＡＷの振幅の分布を表している。第１参考例では、電極１２を光導波路８０上に設けていないので、曲線III に示す様に、急激に変化することなく光導波路に沿って強度０の裾野からピークまで連続したＳＡＷの振幅の分布が得られる。
【００４８】
従って、第１参考例の光波長フィルタの構造によれば、通常の櫛形の電極を用いた簡単な構造で、光導波路に沿った結合係数を急激に変化させることなくＴＥ−ＴＭモード変換を行うことができる。
【００４９】
次に、光波長フィルタの透過特性について検討する。
【００５０】
先ず、光波長フィルタの光導波路に沿って、強度０の裾野からピークまで連続した理想的なＳＡＷパワー分布を関数Ｐ（ｚ）で表す。このＰ（ｚ）は、光導波路に沿った伝搬距離ｚの関数として表せる。このＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）を図６の（Ａ）のグラフに模式的に示す。グラフの横軸は、光波長フィルタの素子の中央部からの光導波路に沿った伝搬距離ｚを表し、縦軸はＳＡＷパワーを表す。また、グラフ中の曲線ＩＶは、理想的なＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）を表す。
【００５１】
ところで、光導波路上に電極が設けてある通常の光波長フィルタにおいては、電極の直下の位置にあたる裾野の部分で、ＳＡＷパワーが急激に変化していた。この通常の光波長フィルタにおけるＳＡＷパワー分布を図６の（Ｂ）のグラフに示す。グラフの横軸は、素子の中央部からの光導波路に沿った伝搬距離ｚを表し、横軸はＳＡＷパワーを表す。また、グラフ中の曲線Ｖは、通常の光波長フィルタにおけるＳＡＷパワー分布を表す。従来のＳＡＷパワー分布は、グラフ中の曲線Ｖに示す様に、通常のＳＡＷパワー分布は、図６の（Ａ）のグラフの曲線ＩＶの裾野を切り落とした形に相当する。
【００５２】
このため、通常の光波長フィルタのＳＡＷパワー分布は、理想的なＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）に窓関数Ｗ（ｚ）をかけ合わせた形、即ちＷ（ｚ）Ｐ（ｚ）で表される。ここで図６の（Ｃ）に、窓関数Ｗ（ｚ）の一例を示す。グラフの横軸は、素子の中央部からの光導波路に沿った伝搬距離ｚを表し、横軸は窓関数の大きさ表す。また、グラフ中の曲線ＶＩは、窓関数Ｗ（ｚ）を表す。
【００５３】
従って、通常の光波長フィルタの透過特性Ｔ（λ）は、Ｗ（ｚ）Ｐ（ｚ）のフーリエ変換として、下記の（１）式で表される。
【００５４】
Ｔ（λ）∝∫Ｗ（ｚ）Ｐ（ｚ）ｅｘｐ（−ｉδｚ）ｄｚ・・・（１）
但し、δ＝Δβ／２−π／Λ、Δβ＝２πΔｎ／λを表し、ΛはＳＡＷの波長、Δｎは光導波路の複屈折率の大きさを表す。
【００５５】
従って、（１）式は、下記の（２）式で示す様に、Ｗ（ｚ）のフーリエ変換＾Ｗ（λ）とＰ（ｚ）のフーリエ変換＾Ｐ（λ）との畳み込みで表される。
【００５６】
Ｔ（λ）∝＾Ｗ（λ）＊＾Ｐ（λ）・・・（２）
光導波路上に電極を設けた通常の光波長フィルタにおいては、窓関数Ｗ（ｚ）の伝搬方向の幅ｗ１ が、ＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）の半値幅ｗ２ と同程度であった。ｗ１ とｗ２ とが同程度の場合は、＾Ｗ（λ）の最大のクロストーク量が−９ｄＢであるため、これ以上の透過特性の改善、即ち、サイドローブの低減が困難であった。例えば、ＳＡＷパワー分布の、ピークの高さと、光波長フィルタの相互作用領域の端の部分での裾野の高さとの比が１０：２．３程度の場合は、クロストーク量は−１５ｄＢ程度であった。
【００５７】
そこで、第１参考例の光波長フィルタにおいては、電極を光導波路上を避けて設けている。その結果、窓関数Ｗ（ｚ）の幅ｗ1 を理想的なＳＡＷパワー分布Ｐｚ）の半値幅ｗ2 よりも充分に広くすることができる。このため、Ｗ（ｚ）をフーリエ変換した＾Ｗ（λ）はデルタ関数に近くなるので、光波長フィルタのＳＡＷパワー分布を理想的なＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）に近づけることができる。
【００５８】
その結果、例えば、ＳＡＷパワー分布の、ピークの高さと、光波長フィルタの相互作用領域の端の部分での裾野の高さとの比を１０：１程度とすれば、−２５ｄＢ程度のクロストーク量を達成することが可能となる。
【００５９】
＜変形例３＞
以下、この発明の光波長フィルタの第１参考例に対する変形例３について説明する。図４の（Ａ）は、変形例３の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図４の（Ａ）は、変形例２および変形例３の説明と共用する。
【００６０】
図４の（Ａ）に示す光波長フィルタにおいては、電極１２は、この光導波路６０上を避けて設けてある。このように、電極１２を基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路６０上に電極を設けなければ、電極１２の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。
【００６１】
さらに変形例３では、ＳＡＷ導波路壁部５６ａおよび５６ｂを、互いにほぼ平行に設けてある。そして、光導波路６０を直線状に延在させることにより、ＳＡＷ導波路５８の入力端５８ａおよび出力端５８ｂにおいて、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の周辺部を通し、一方、ＳＡＷ導波路５８のＳＡＷ伝搬方向の中央部５８ｃでは、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の中央部を通している。
【００６２】
このように、表面弾性波を閉じ込めて導波する表面弾性波導波路５８を画成するための表面弾性波導波路壁部５６ａおよび５６ｂを設ければ、結合係数を急激に変化させることなく、表面弾性波導波路５８の表面弾性波の進行方向中央部付近５８ｃの光導波路６０において、より大きな結合係数を得ることができる。
【００６３】
＜変形例４＞
以下、この発明の光波長フィルタの第１参考例に対する変形例４について説明する。図７は、変形例４の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図７において、上述した第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００６４】
変形例４の光波長フィルタでは、電極９２の形状を、当該電極９２により誘起された表面弾性波が光導波路９０を横断する付近において、当該表面弾性波を集束する様に湾曲形状としている。このため、結合係数を急激に変化させることなく、光導波路９０が表面弾性波の音束９８と交差する付近において、より大きな結合係数を得ることができる。従って、サイドローブを抑制してＴＥ／ＴＭモード変換を行うことができる。
【００６５】
＜第２参考例＞
以下、この発明の光波長フィルタの第２参考例について説明する。図７は、第２参考例の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図７に示す各光波長フィルタの構造は、上述した変形例４の光波長フィルタの構造と同一である。このため、図７は、変形例４および第２参考例の説明に共用する。
【００６６】
第２参考例の光波長フィルタにおいては、電極９２は、光導波路を伝搬する光信号と表面弾性波の相互作用領域における伝搬方向の結合係数を所定の関数で分布させる曲率半径を有する湾曲形状である。そして、この電極９２を基板の非光導波路部分にのみ設けている。その結果、光導波路９０が電極９２の直下に延在することはないため、電極９２の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。また、電極９２は湾曲形状を有しているので、光導波路９０が表面弾性波の音束９８と交差する付近において、結合係数を急激に変化させることなく、より大きな結合係数を得ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明の光波長フィルタは、光導波路が表面弾性波の音束と交差することにより、表面弾性波の音束を横断する光導波路では結合係数が徐々に変化し、かつ、表面弾性波の進行方向中央部で充分な大きさの結合係数を得ることができる。この発明の光波長フィルタでは、ＳＡＷ導波路の入力端および出力端においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の小さな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の周辺部に設けられている。このため、入力端および出力端付近において、結合係数は急激に変化することなく徐々に変化する。また、ＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向の中央部においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の大きな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の中央部に設けられている。このため、信号光とＳＡＷとを充分に相互作用させることができる。このため、サイドローブを抑制するためには、光導波路に沿った結合係数が徐々に変化するように分布することが必要である。
【００６８】
従って、この発明によれば、特殊な設計を必要とせずに、簡単な設計で、サイドローブを抑制することによりクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光波長フィルタの第１実施例の説明に供する平面図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施例の光波長フィルタの光導波路上のＳＡＷの振幅の説明に供する図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の光波長フィルタの変形例１の説明に供する平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の光波長フィルタの変形例２の光フィルタの構造の説明に供する平面図である。また、（Ａ）は、第１参考例の光波長フィルタに対する変形例３の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図でもある。
【図５】（Ａ）は、光波長フィルタの第１参考例の説明に供する平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す光導波路上のＳＡＷの振幅の説明に供する図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、光波長フィルタの透過特性の説明に供するグラフである。
【図７】 光波長フィルタの第１参考例に対する変形例４および光波長フィルタの第２参考例の説明に供する平面図である。
【符号の説明】
１０：基板 １２：電極
１４ａ、１４ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
１６：ＳＡＷ導波路 １６ａ：入力端
１６ｂ：出力端 １６ｃ：中央部
１８：光導波路
２０ａ、２０ｂ：ＳＡＷ吸収帯
２２：入射光用偏光子 ２４：出射光用偏光子
２６ａ、２６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
２８：ＳＡＷ導波路 ３０：光導波路
３６ａ、３６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
３８：ＳＡＷ導波路 ４０：光導波路
４６ａ、４６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
４８：ＳＡＷ導波路 ５０：光導波路
５６ａ、５６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
５８：ＳＡＷ導波路 ６０：光導波路
６６ａ、６６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
６８：ＳＡＷ導波路 ７０：光導波路
７０ａ：ダミー光導波路
８０：光導波路 ８８：音束
９０：光導波路 ９２：電極
９８：音束
【産業上の利用分野】
この発明は、音響光学効果を用いた光波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の音響光学効果を用いたＴＥ−ＴＭモード変換型の光波長フィルタの一例が文献：「特開平５−３２３２４８号公報」に記載されている。この文献に開示の技術によれば、光導波路を伝搬する信号光と同一直線上を進行する表面弾性波を励起する電極として、所定の曲率半径を有する湾曲形状の電極を設けている。このため、集束性の表面弾性波を励起させて、光導波路を伝搬する信号光と表面弾性波との相互作用領域における伝搬方向の表面弾性波の強度を変化させることにより、伝搬方向の結合係数を所定の関数に分布させることができる。その結果、サイドローブを抑圧することによりクロストークを低減するという透過性の改善を図ることができる。さらに、この文献には、相互作用領域内に表面弾性波用導波路を設けた光波長フィルタ（文献中では、「可同調光フィルタ」と表記されている）が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の光波長フィルタにおいては、光導波路に沿った結合係数の所望の分布を得るために、湾曲形状の電極を設けている。湾曲形状の電極により形成される結合係数の分布は、通常の櫛形電極を設けた場合よりも、特性の推定が難しく、特殊な設計を必要としていた。
【０００４】
このため、簡単な設計で、サイドローブを抑圧することができる光波長フィルタの実現が望まれていた。
【０００５】
また、湾曲形状の電極であっても、電極の形状に係らず電極直下では、結合係数が急激に変化してしまう。このため、よりサイドローブの抑圧を図ることができる光波長フィルタの実現が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願に係る光波長フィルタによれば、音響光学効果を示す基板に、表面弾性波を励起するための電極と、光導波路とを具え、特定方向の偏波のみを信号光として光導波路に結合させる入射光用偏光子と、光導波路から出射光を偏波成分に応じて分離する出射光用偏光子とを具えてなる光波長フィルタにおいて、光導波路は、前記電極により励起された表面弾性波の音束と交差することを特徴とする。この発明の光波長フィルタによれば、基板は、表面弾性波を閉じ込めて導波する表面弾性波導波路を画成するための表面弾性波導波路壁部を具えており、光導波路と表面弾性波の音束との交差は、光導波路を、表面弾性波導波路の入力端および出力端においては表面弾性波導波路の幅方向に沿った方向の周辺部に設けてあり、表面弾性波導波路の表面弾性波の進行方向に沿った方向の中央部においては表面弾性波導波路の幅方向に沿った方向の中央部に設けてなるのが良い。
【０００７】
また、好ましくは、この発明の光波長フィルタにおいて、電極は、基板の非光導波路部分にのみ設けてあることが望ましい。
【００１３】
【作用】
ＳＡＷ導波路壁部では、ＳＡＷ導波路部分よりも音速が速くなるため、ＳＡＷはＳＡＷ導波路に閉じ込められる。閉じ込められたＳＡＷの振幅は、ＳＡＷ導波路の幅方向の中央部で大きく、周辺部では小さくなっている。また、ＳＡＷの振幅の２乗、即ちＳＡＷパワーは、信号光とＳＡＷとの結合係数に比例する。
【００１４】
ところで、ＳＡＷ導波路において、信号光とＳＡＷとの結合係数が急激に変化すると、光波長フィルタの出射光のサイドローブが大きくなるため、クロストークが増加してしまう。特に、通常の櫛形電極を用いたＳＡＷ導波路の場合、ＳＡＷ導波路の入力端でＳＡＷの振幅が急激に大きくなり、出力端でＳＡＷの振幅が急激に小さくなる。
【００１５】
このため、サイドローブを抑制するためには、光導波路に沿った結合係数が徐々に変化するように分布することが必要である。
【００１６】
この発明の光波長フィルタは、光導波路が表面弾性波の音束と交差することにより、表面弾性波の音束を横断する光導波路では結合係数が徐々に変化し、かつ、表面弾性波の進行方向中央部で充分な大きさの結合係数を得ることができる。そこで、この発明の光波長フィルタでは、ＳＡＷ導波路の入力端および出力端においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の小さな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の周辺部に設けられている。このため、入力端および出力端付近において、結合係数は急激に変化することなく徐々に変化する。また、ＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向の中央部においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の大きな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の中央部に設けられている。このため、結合係数を急激に変化させることなく、信号光とＳＡＷとを充分に相互作用させることができる。従って、この発明によれば、特殊な設計を必要とせずに、サイドローブを抑制した光波長フィルタを得ることができる。
【００１７】
さらに、この発明の光波長フィルタにおいて、電極を基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路上に電極を設けなければ、結合係数が電極の直下において、急激に変化することを避けることができる。その結果、サイドローブをより抑制することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、図面を参照して、この出願に係る光波長フィルタの一例について説明する。尚、図面は、各発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示しているにすぎない。従って、各発明はこの図示例にのみ限定されるものでないことは明らかである。
【００２３】
＜第１実施例＞
以下、この発明の光波長フィルタの一例について説明する。図１は、第１実施例の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。
【００２４】
この実施例の光波長フィルタは、全長３ｃｍの音響光学効果を示すＸカットＬｉＮｂＯ３ の基板１０に、表面弾性波（ＳＡＷ）を励起するための櫛形の電極１２を具えている。この櫛形の電極は、互い違いに対向した１０本ずつの歯を有する一組の櫛状の電極からなる。この櫛型電極の、励起されたＳＡＷの進行方向と直交する方向の幅は１００μｍである。また、隣接する櫛の歯を２０μｍずつ離して２０ピッチ設けてある。また、基板１０上には、２本の平行なＳＡＷ導波路壁部１４ａおよび１４ｂによって画成されＳＡＷを導波する幅１００μｍのＳＡＷ導波路１６を具えている。また、このＳＡＷ導波路１６に延在した幅７μｍの光導波路１８を具えている。また、ＳＡＷ導波路１６の出力端側１６ｂには、ＳＡＷ吸収帯２０を具えている。櫛形の電極１２で駆動パワー１３ｄＢｍで励起され、ＳＡＷ導波路１６を伝搬してきたＳＡＷは、このＳＡＷ吸収帯２０ｂによって吸収される。
【００２５】
また、この光波長フィルタは、特定方向の偏波（ＴＥ波）のみを信号光として光導波路１８に結合させる入射光用偏光子２２を具えている。この偏光子２２によって分離されたＴＥ波は、ＳＡＷの波長に応じた特定の波長（ここでは波長１．５５μｍ）の信号光のみＴＥ−ＴＭモード変換される。その結果、ＴＥ波の偏光方向と直交する偏光方向のＴＭ波に変換された信号光は、出射光用偏光子２４によって出射光から分離される。尚、櫛形の電極１２の入射光用偏光子２２側にもＳＡＷ吸収体２０ａを設けている。
【００２６】
そして、この発明の光波長フィルタにおいては、光導波路１８は、ＳＡＷ導波路１６の入力端１６ａおよび出力端１６ｂにおいてはＳＡＷ導波路１６の幅方向に沿った方向の周辺部に設けてあり、ＳＡＷ導波路１６のＳＡＷの進行方向に沿った方向の中央部においてはＳＡＷ導波路１６の幅方向に沿った方向の中央部に設けてある。このため、この実施例では、直線の光導波路１８を挟んで、２本の平行なＳＡＷ導波路壁部１４ａおよび１４ｂを光導波路１８の延在する方向に対して斜めに設けている。その結果、光導波路１８は、ＳＡＷ導波路１６の入力端１６ａにおいては、信号光の伝搬方向に向って右側のＳＡＷ導波路壁部１４ｂの近くを通り、ＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向に沿った中央部では、ＳＡＷ導波路１６の幅方向の中央部を通り、そして、ＳＡＷ導波路１６の出力端１６ｂにおいては、信号光の伝搬方向に向った左側のＳＡＷ導波路壁部１４ａの近くを通る。
【００２７】
従って、この実施例の光波長フィルタの構造によれば、通常の櫛形の電極を用いた簡単な構造で、光導波路に沿った結合係数を急激に変化させることなくＴＥ−ＴＭモード変換を行うことができる。
【００２８】
次に、この実施例の光波長フィルタの光導波路上のＳＡＷの振幅について、図２の（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。図２の（Ａ）は、図１に示すＡ−Ａに沿った幅方向の切り口の要部を示し、図２の（Ｂ）は、図１に示すＢ−Ｂに沿った幅方向の切り口の要部を示している。また、図２の（Ａ）および（Ｂ）では、切り口におけるＳＡＷの振幅を曲線ＩおよびＩＩでそれぞれ示している。
【００２９】
図２の（Ａ）に示すように、ＳＡＷ導波路１６の入力端１６ａ付近においては、光導波路１８は、ＳＡＷの振幅の小さな領域に設けてある。このため、入力端１６ａ付近において、結合係数が急激に変化することなく徐々に変化させることができる。また、図２の（Ｂ）に示すように、ＳＡＷ導波路１６の中央部１６ｃにおいては、光導波路１８はＳＡＷの振幅の大きな領域に設けてある。このため、中央部１６ｃ付近においては、充分に大きな結合係数を得ることができる。
【００３０】
例えば、図２の（Ａ）に示す導波路部分でのＳＡＷパワーと、図２の（Ｂ）に示す導波路部分でのＳＡＷパワーとの比を１：３程度とした場合、サイドローブの抑圧比を２０ｄＢ程度に抑えることができる。これは、上述した従来文献中の従来技術におけるサイドローブの抑圧比の９ｄＢよりも大きな値である。
【００３１】
上述した実施例では、この発明の光波長フィルタを特定の材料を使用し、特定の条件で構成した例について説明したが、この発明は後述の変形例にも示すように、多くの変更および変形を行うことができる。例えば、上述した実施例では、直線状の光導波路を設けたが、この発明では、導波路は直線でなくとも良い。また、上述した実施例では、ＳＡＷ導波路を画成するＳＡＷ導波路壁部として、互いに平行な２本の直線状のＳＡＷ導波路壁部を設けたが、この発明では、ＳＡＷ導波路壁部は平行でなくとも良くまた屈曲していても良い。
【００３２】
＜変形例１＞
以下、この発明の光波長フィルタの変形例１を図３の（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示す。尚、図３において、上述した第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００３３】
図３の（Ａ）では、ＳＡＷ導波路壁部２６ａおよび２６ｂを同じ方向に向けて、くの字に屈曲させている。ＳＡＷ導波路２８の入力端２８ａおよび出力端２８ｂにおいては、直線状の光導波路３０はＳＡＷ導波路２８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路２８のＳＡＷ伝搬方向の中央部２８ｃでは、光導波路３０はＳＡＷ導波路２８の幅方向の中央部を通っている。
【００３４】
図３の（Ｂ）では、ＳＡＷ導波路壁部３６ａおよび３６ｂは、互いに平行に設けてあり、一方、光導波路４０をくの字に屈曲させている。この場合も、ＳＡＷ導波路３８の入力端３８ａおよび出力端３８ｂにおいて、光導波路４０はＳＡＷ導波路３８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路３８のＳＡＷ伝搬方向の中央部３８ｃでは、光導波路４０はＳＡＷ導波路３８の幅方向の中央部を通っている。
【００３５】
図３の（Ｃ）では、光導波路を挟んだ左右のＳＡＷ導波路壁部４６ａおよび４６ｂの形状が非対称となっている。光導波路５０の信号光の伝搬方向に向って左側のＳＡＷ導波路壁部４６ａは矩形状だが、右側のＳＡＷ導波路壁部４６ｂは、ＳＡＷ伝搬方向の中央部４８ｃにおいて突出している。このため、ＳＡＷ伝搬方向の中央部４８ｃにおいて、ＳＡＷ導波路の幅が狭くなっている。この場合も、ＳＡＷ導波路４８の入力端４８ａおよび出力端４８ｂにおいて、光導波路５０はＳＡＷ導波路４８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路４８のＳＡＷ伝搬方向の中央部４８ｃでは、光導波路５０はＳＡＷ導波路４８の幅方向の中央部を通っている。
【００３６】
＜変形例２＞
以下、この発明の光波長フィルタの変形例２について説明する。図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例２の各光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図４において、上述した第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００３７】
図４の（Ａ）に示す光波長フィルタにおいては、ＳＡＷ導波路壁部５６ａおよび５６ｂは、互いにほぼ平行に設けてある。一方、光導波路６０は直線状に延在している。また、この場合も、ＳＡＷ導波路５８の入力端５８ａおよび出力端５８ｂにおいて、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路５８のＳＡＷ伝搬方向の中央部５８ｃでは、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の中央部を通っている。
【００３８】
そして、電極１２は、この光導波路６０上を避けて設けてある。このように、電極を基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路上に電極を設けなければ、電極の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。
【００３９】
図４の（Ｂ）に示す光波長フィルタにおいては、ＳＡＷ導波路壁部６６ａおよび６６ｂは、ＳＡＷ伝搬方向の中央部において、ＳＡＷ導波路の幅が狭くなる様に設けてある。一方、光導波路７０は、くの字に屈曲させている。また、この場合も、ＳＡＷ導波路６８の入力端６８ａおよび出力端６８ｂにおいて、光導波路７０はＳＡＷ導波路６８の幅方向の周辺部を通っている。一方、ＳＡＷ導波路６８のＳＡＷ伝搬方向の中央部６８ｃでは、光導波路７０はＳＡＷ導波路６８の幅方向の中央部を通っている。
【００４０】
そして、電極１２は、この光導波路７０上を避けて設けてある。このように、電極１２基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路７０上に電極１２を設けなければ、電極１２の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。
【００４１】
図４の（Ｃ）に示す光波長フィルタにおいては、図４の（Ｂ）に示した光フィルタの構成に、ダミー光導波路７０ａを設けている。ダミー光導波路７０ａは、ＳＡＷ伝搬方向に沿った対称軸に関して光導波路７０と線対称となる様に設けてある。即ち、図４の（Ｃ）に示すＣ−Ｃに沿った対称軸に関して光波長フィルタは上下がほぼ線対称となる構造を有している。この様な線対称構造とすることにより、クロストークをより低減することができる。
【００４２】
＜第１参考例＞
以下、この発明の光波長フィルタの第１参考例について説明する。図５の（Ａ）は、第１参考例の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。
【００４３】
第１参考例の光波長フィルタは、全長３ｃｍの音響光学効果を示すＸカットＬｉＮｂＯ3 の基板１０に、表面弾性波（ＳＡＷ）を励起するための櫛形の電極１２を具えている。この電極は、互い違いに対向した１０本ずつの歯を有する一組の櫛状の電極からなる。この電極の、励起されたＳＡＷの進行方向と直交する方向の幅は１００μｍである。また、隣接する櫛の歯を２０μｍずつ離して２０ピッチ設けてある。
【００４４】
また、第１参考例では、ＳＡＷ導波路１６の出力端側１６ｂに、ＳＡＷ吸収帯２０ｂを具えている。このＳＡＷ吸収体２０ｂには、レジストあるいは樹脂が用いられている。電極１２によって駆動パワー１３ｄＢｍで励起されて伝搬してきたＳＡＷの音束８８は、このＳＡＷ吸収帯２０ｂによって吸収される。
【００４５】
また、この光波長フィルタは、特定方向の偏波（ＴＥ波）のみを信号光として光導波路８０に結合させる入射光用偏光子２２を具えている。この偏光子２２によって分離されたＴＥ波は、ＳＡＷの波長に応じた特定の波長（ここでは波長１．５５μｍ）の信号光のみＴＥ−ＴＭモード変換される。その結果、ＴＥ波の偏光方向と直交する偏光方向のＴＭ波に変換された信号光は、出射光用偏光子２４によって出射光から分離される。尚、櫛形の電極１２の入射光用偏光子２２側にもＳＡＷ吸収体２０ａを設けている。
【００４６】
この電極１２によって励起されたＳＡＷの音束は、ＬｉＮｂＯ３ 基板１０のＹ軸方向に対してθ＝５°傾いて伝搬する性質がある。従って、Ｙ軸に沿った方向に光導波路８０を延在させれば、光導波路８０は、電極１２により励起されたＳＡＷの音束を横断する位置に延在させることができる。
【００４７】
また、電極１２によって励起されたＳＡＷの振幅は、導波路壁部が無い場合でも、上記の図２に曲線Ｉおよび曲線IIで示した様に、音束の幅方向の中央部では大きく、一方、音束の幅方向の周辺部では小さくなっている（ただし、導波路壁部がない場合の振幅分布は、導波路壁部による閉じ込めが無いため、曲線Ｉおよび曲線IIよりも幅が広がることもある。）。従って、音束８８を横断する光導波路８０においては、光導波路８０に沿って徐々に振幅が変化する。この様子を図５の（Ｂ）のグラフに示す。グラフの横軸は光導波路８０に沿った距離を表し、縦軸はＳＡＷの振幅を表している。そして、グラフ中の曲線III は、光導波路８０に沿ったＳＡＷの振幅の分布を表している。第１参考例では、電極１２を光導波路８０上に設けていないので、曲線III に示す様に、急激に変化することなく光導波路に沿って強度０の裾野からピークまで連続したＳＡＷの振幅の分布が得られる。
【００４８】
従って、第１参考例の光波長フィルタの構造によれば、通常の櫛形の電極を用いた簡単な構造で、光導波路に沿った結合係数を急激に変化させることなくＴＥ−ＴＭモード変換を行うことができる。
【００４９】
次に、光波長フィルタの透過特性について検討する。
【００５０】
先ず、光波長フィルタの光導波路に沿って、強度０の裾野からピークまで連続した理想的なＳＡＷパワー分布を関数Ｐ（ｚ）で表す。このＰ（ｚ）は、光導波路に沿った伝搬距離ｚの関数として表せる。このＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）を図６の（Ａ）のグラフに模式的に示す。グラフの横軸は、光波長フィルタの素子の中央部からの光導波路に沿った伝搬距離ｚを表し、縦軸はＳＡＷパワーを表す。また、グラフ中の曲線ＩＶは、理想的なＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）を表す。
【００５１】
ところで、光導波路上に電極が設けてある通常の光波長フィルタにおいては、電極の直下の位置にあたる裾野の部分で、ＳＡＷパワーが急激に変化していた。この通常の光波長フィルタにおけるＳＡＷパワー分布を図６の（Ｂ）のグラフに示す。グラフの横軸は、素子の中央部からの光導波路に沿った伝搬距離ｚを表し、横軸はＳＡＷパワーを表す。また、グラフ中の曲線Ｖは、通常の光波長フィルタにおけるＳＡＷパワー分布を表す。従来のＳＡＷパワー分布は、グラフ中の曲線Ｖに示す様に、通常のＳＡＷパワー分布は、図６の（Ａ）のグラフの曲線ＩＶの裾野を切り落とした形に相当する。
【００５２】
このため、通常の光波長フィルタのＳＡＷパワー分布は、理想的なＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）に窓関数Ｗ（ｚ）をかけ合わせた形、即ちＷ（ｚ）Ｐ（ｚ）で表される。ここで図６の（Ｃ）に、窓関数Ｗ（ｚ）の一例を示す。グラフの横軸は、素子の中央部からの光導波路に沿った伝搬距離ｚを表し、横軸は窓関数の大きさ表す。また、グラフ中の曲線ＶＩは、窓関数Ｗ（ｚ）を表す。
【００５３】
従って、通常の光波長フィルタの透過特性Ｔ（λ）は、Ｗ（ｚ）Ｐ（ｚ）のフーリエ変換として、下記の（１）式で表される。
【００５４】
Ｔ（λ）∝∫Ｗ（ｚ）Ｐ（ｚ）ｅｘｐ（−ｉδｚ）ｄｚ・・・（１）
但し、δ＝Δβ／２−π／Λ、Δβ＝２πΔｎ／λを表し、ΛはＳＡＷの波長、Δｎは光導波路の複屈折率の大きさを表す。
【００５５】
従って、（１）式は、下記の（２）式で示す様に、Ｗ（ｚ）のフーリエ変換＾Ｗ（λ）とＰ（ｚ）のフーリエ変換＾Ｐ（λ）との畳み込みで表される。
【００５６】
Ｔ（λ）∝＾Ｗ（λ）＊＾Ｐ（λ）・・・（２）
光導波路上に電極を設けた通常の光波長フィルタにおいては、窓関数Ｗ（ｚ）の伝搬方向の幅ｗ１ が、ＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）の半値幅ｗ２ と同程度であった。ｗ１ とｗ２ とが同程度の場合は、＾Ｗ（λ）の最大のクロストーク量が−９ｄＢであるため、これ以上の透過特性の改善、即ち、サイドローブの低減が困難であった。例えば、ＳＡＷパワー分布の、ピークの高さと、光波長フィルタの相互作用領域の端の部分での裾野の高さとの比が１０：２．３程度の場合は、クロストーク量は−１５ｄＢ程度であった。
【００５７】
そこで、第１参考例の光波長フィルタにおいては、電極を光導波路上を避けて設けている。その結果、窓関数Ｗ（ｚ）の幅ｗ1 を理想的なＳＡＷパワー分布Ｐｚ）の半値幅ｗ2 よりも充分に広くすることができる。このため、Ｗ（ｚ）をフーリエ変換した＾Ｗ（λ）はデルタ関数に近くなるので、光波長フィルタのＳＡＷパワー分布を理想的なＳＡＷパワー分布Ｐ（ｚ）に近づけることができる。
【００５８】
その結果、例えば、ＳＡＷパワー分布の、ピークの高さと、光波長フィルタの相互作用領域の端の部分での裾野の高さとの比を１０：１程度とすれば、−２５ｄＢ程度のクロストーク量を達成することが可能となる。
【００５９】
＜変形例３＞
以下、この発明の光波長フィルタの第１参考例に対する変形例３について説明する。図４の（Ａ）は、変形例３の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図４の（Ａ）は、変形例２および変形例３の説明と共用する。
【００６０】
図４の（Ａ）に示す光波長フィルタにおいては、電極１２は、この光導波路６０上を避けて設けてある。このように、電極１２を基板の非光導波路部分にのみ設ければ、即ち、光導波路６０上に電極を設けなければ、電極１２の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。
【００６１】
さらに変形例３では、ＳＡＷ導波路壁部５６ａおよび５６ｂを、互いにほぼ平行に設けてある。そして、光導波路６０を直線状に延在させることにより、ＳＡＷ導波路５８の入力端５８ａおよび出力端５８ｂにおいて、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の周辺部を通し、一方、ＳＡＷ導波路５８のＳＡＷ伝搬方向の中央部５８ｃでは、光導波路６０はＳＡＷ導波路５８の幅方向の中央部を通している。
【００６２】
このように、表面弾性波を閉じ込めて導波する表面弾性波導波路５８を画成するための表面弾性波導波路壁部５６ａおよび５６ｂを設ければ、結合係数を急激に変化させることなく、表面弾性波導波路５８の表面弾性波の進行方向中央部付近５８ｃの光導波路６０において、より大きな結合係数を得ることができる。
【００６３】
＜変形例４＞
以下、この発明の光波長フィルタの第１参考例に対する変形例４について説明する。図７は、変形例４の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図７において、上述した第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００６４】
変形例４の光波長フィルタでは、電極９２の形状を、当該電極９２により誘起された表面弾性波が光導波路９０を横断する付近において、当該表面弾性波を集束する様に湾曲形状としている。このため、結合係数を急激に変化させることなく、光導波路９０が表面弾性波の音束９８と交差する付近において、より大きな結合係数を得ることができる。従って、サイドローブを抑制してＴＥ／ＴＭモード変換を行うことができる。
【００６５】
＜第２参考例＞
以下、この発明の光波長フィルタの第２参考例について説明する。図７は、第２参考例の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図である。尚、図７に示す各光波長フィルタの構造は、上述した変形例４の光波長フィルタの構造と同一である。このため、図７は、変形例４および第２参考例の説明に共用する。
【００６６】
第２参考例の光波長フィルタにおいては、電極９２は、光導波路を伝搬する光信号と表面弾性波の相互作用領域における伝搬方向の結合係数を所定の関数で分布させる曲率半径を有する湾曲形状である。そして、この電極９２を基板の非光導波路部分にのみ設けている。その結果、光導波路９０が電極９２の直下に延在することはないため、電極９２の直下において結合係数が急激に変化することを避けることができる。また、電極９２は湾曲形状を有しているので、光導波路９０が表面弾性波の音束９８と交差する付近において、結合係数を急激に変化させることなく、より大きな結合係数を得ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明の光波長フィルタは、光導波路が表面弾性波の音束と交差することにより、表面弾性波の音束を横断する光導波路では結合係数が徐々に変化し、かつ、表面弾性波の進行方向中央部で充分な大きさの結合係数を得ることができる。この発明の光波長フィルタでは、ＳＡＷ導波路の入力端および出力端においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の小さな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の周辺部に設けられている。このため、入力端および出力端付近において、結合係数は急激に変化することなく徐々に変化する。また、ＳＡＷ導波路のＳＡＷの伝搬方向の中央部においては、光導波路が、表面弾性波の振幅の大きな領域、即ち、ＳＡＷ導波路の幅方向の中央部に設けられている。このため、信号光とＳＡＷとを充分に相互作用させることができる。このため、サイドローブを抑制するためには、光導波路に沿った結合係数が徐々に変化するように分布することが必要である。
【００６８】
従って、この発明によれば、特殊な設計を必要とせずに、簡単な設計で、サイドローブを抑制することによりクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光波長フィルタの第１実施例の説明に供する平面図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施例の光波長フィルタの光導波路上のＳＡＷの振幅の説明に供する図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の光波長フィルタの変形例１の説明に供する平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の光波長フィルタの変形例２の光フィルタの構造の説明に供する平面図である。また、（Ａ）は、第１参考例の光波長フィルタに対する変形例３の光波長フィルタの構造の説明に供する平面図でもある。
【図５】（Ａ）は、光波長フィルタの第１参考例の説明に供する平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す光導波路上のＳＡＷの振幅の説明に供する図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、光波長フィルタの透過特性の説明に供するグラフである。
【図７】 光波長フィルタの第１参考例に対する変形例４および光波長フィルタの第２参考例の説明に供する平面図である。
【符号の説明】
１０：基板 １２：電極
１４ａ、１４ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
１６：ＳＡＷ導波路 １６ａ：入力端
１６ｂ：出力端 １６ｃ：中央部
１８：光導波路
２０ａ、２０ｂ：ＳＡＷ吸収帯
２２：入射光用偏光子 ２４：出射光用偏光子
２６ａ、２６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
２８：ＳＡＷ導波路 ３０：光導波路
３６ａ、３６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
３８：ＳＡＷ導波路 ４０：光導波路
４６ａ、４６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
４８：ＳＡＷ導波路 ５０：光導波路
５６ａ、５６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
５８：ＳＡＷ導波路 ６０：光導波路
６６ａ、６６ｂ：ＳＡＷ導波路壁部
６８：ＳＡＷ導波路 ７０：光導波路
７０ａ：ダミー光導波路
８０：光導波路 ８８：音束
９０：光導波路 ９２：電極
９８：音束
Claims (2)
- 音響光学効果を示す基板に、表面弾性波を励起するための電極と、光導波路とを具え、
特定方向の偏波のみを信号光として前記光導波路に結合させる入射光用偏光子と、前記光導波路から出射光を偏波成分に応じて分離する出射光用偏光子とを具えてなる光波長フィルタにおいて、
該光導波路は、前記電極により励起された表面弾性波の音束と交差し、
前記基板は、前記表面弾性波を閉じ込めて導波する表面弾性波導波路を画成するための表面弾性波導波路壁部を具えており、
前記光導波路と前記表面弾性波の音束との交差は、前記光導波路を、前記表面弾性波導波路の入力端および出力端においては前記表面弾性波導波路の幅方向に沿った方向の周辺部に設けて、さらに、前記表面弾性波導波路の表面弾性波の進行方向に沿った方向の中央部においては前記表面弾性波導波路の幅方向に沿った方向の中央部に設けてなる
ことを特徴とする光波長フィルタ。 - 請求項１に記載の波長フィルタにおいて、
前記電極は、前記基板の非光導波路部分にのみ設けてある
ことを特徴とする光波長フィルタ。
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