JP3700988B2 - 光波長フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計、製作の容易な光波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定の波長の光を透過させる光波長フィルタは、光通信、光情報処理等において広範な用途に応用可能なキーデバイスである。透過させる光の波長を変えることのできる、波長可変な光波長フィルタは、特に重要である。
【０００３】
従来の光波長フィルタには、方向性結合器、ＴＥ-ＴＭモード変換器、半導体光増幅素子を応用したものなどがある。
【０００４】
方向性結合器を応用したものは、非対称な方向性結合器で、２本の導波路の伝搬定数が一致する波長で結合するので、その波長の光を透過させる光波長フィルタとして動作する。また、結合部に装荷した加熱用電極で加熱して温度を変化させて屈折率を変化させることにより、波長可変な光波長フィルタとなる。
【０００５】
ＴＥ-ＴＭモード変換器には、電気光学材料とＥＯグレーティングを組み合わせたものと、音響光学材料とトランスデューサを組み合わせたものがある。これらのＴＥ-ＴＭモード変換器の波長依存性を、光波長フィルタとして利用している。電気光学効果を用いたものでは、ＥＯグレーティングとは別の一様な電界を印加することにより、また音響光学効果を用いたものでは、トランスデューサに加える電気信号によってグレーティングのパラメータを変化させることにより、波長可変型光波長フィルタとなる。
【０００６】
半導体光増幅素子を応用した光波長フィルタは、半導体活性層に回折格子などの波長選択性のある光帰還構造を設けたものである。注入電流を制御して屈折率等を変化させることにより、波長可変な光波長フィルタとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来の技術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。
【０００８】
方向性結合器を応用した光波長フィルタの場合は、透過させる光の波長幅が広いため、狭い波長幅を得るにはグレーティングなどと組み合わせなければならない。
【０００９】
また、ＴＥ-ＴＭモード変換器の場合は、電気光学材料や音響光学材料など、特殊な材料を用いなければならず、櫛型電極やトランスデューサなどの部品が必要である。
【００１０】
また、半導体光増幅素子の場合は、透過させる光の波長を変化させても利得を一定に保つためには、電極を分割して位相制御領域を設けるといった、構造上の工夫が必要である。
【００１１】
以上のように、従来の光波長フィルタは概して、構造が複雑であったり、設計、製作も技術的に難しいものであった。
【００１２】
本発明の目的は、構造が簡単で、特殊な材料、部品を必要とせず、設計、製作の容易な光波長フィルタを提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
（１）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなり、前記入力導波路、前記マルチモード導波路及び前記出力導波路が、前記入力導波路から入力された特定の波長の光を前記マルチモード導波路を介して前記出力導波路に結合させるように配置されていることを特徴とする光波長フィルタである。
【００１６】
（２）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなり、前記入力導波路と出力導波路はマルチモード導波路の中心に対して対称の位置に配置されている光波長フィルタである。
【００１７】
（３）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなり、入射面における入力導波路の位置と出射面における出力導波路の位置を同じにした光波長フィルタである。
【００１８】
（４）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と少なくとも１つの出力導波路からなり、前記入力導波路と出力導波路はマルチモード導波路の中心線に対して対称の位置に配置されている光波長フィルタである。
【００１９】
（５）前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つの光波長フィルタにおいて、前記マルチモード導波路の屈折率を変化させる手段を備えたものである。
【００２０】
すなわち、本発明は、マルチモード導波路のマルチモード干渉による自己結像の性質（L.B.Soldano他,“Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging:Principles and Applications",Journal of Lightwave Technology,p.615,Vol.13,No.4,1995）を利用して、光波長フィルタの機能を実現するものであり、光波長フィルタであって、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなることを特徴とする。
【００２１】
マルチモード導波路の屈折率、幅、長さと、入出力導波路の電磁界分布、マルチモード導波路の入出射面におけるそれらの接続される位置は、透過させる光の波長と波長幅に応じて設定されている。これによって、従来の光波長フィルタとは異なり、簡単な構造で光波長フィルタが得られる。
【００２２】
また、この光波長フィルタは、導波路の屈折率を変化させる手段を備えることによって、容易に、透過させる光の波長を変えることのできる、波長可変な光波長フィルタとすることができる。
【００２３】
マルチモード導波路に入射された光は、導波路の多数のモードを励振する。それらのモードはそれぞれ異なる伝搬定数を持つため、マルチモード導波路を伝搬するにしたがってモード間に位相差を生じる。励振されているモードのうち、どの２つのモードを選んでもそれらの位相差が２πの整数倍となるような長さを伝搬したとき、それらのモードの重ね合わせ、すなわち、そこでの電磁界分布は、入射光と同じ電磁界分布となる、といったような周期性を持っている。
【００２４】
このようにモード間の干渉によって、マルチモード導波路に入射された光は、マルチモード導波路を伝搬するにしたがって、入射時の電磁界分布、入射時の電磁界分布がマルチモード導波路の中心について反転した電磁界分布、それらの電磁界分布が多重化された電磁界分布、などをマルチモード導波路内に周期的に繰り返し形成する。その周期は、マルチモード導波路の屈折率と幅、および光の波長に依存する。
【００２５】
この現象は、マルチモード導波路に特有に備わる性質であり、マルチモード導波路のマルチモード干渉による自己結像の効果と呼ばれている。
【００２６】
マルチモード導波路と、それに接続された入力導波路と出力導波路からなる系において、入力導波路からマルチモード導波路に入射された、ある波長の光の電磁界分布が、前述の自己結像の効果によって、限られた領域に集中するような電磁界分布を形成している位置に、それに合うような電磁界分布を持った出力導波路を接続すれば、光は出力導波路に効率よく結合されるようにすることができる。
【００２７】
一方、入射される光の波長が異なると、各モードの伝搬定数が変化し、マルチモード導波路の出射面での電磁界分布も変化するため、光はもはや出力導波路に結合しなくなる。この性質を、波長に関する通過あるいは阻止手段として用いることにより、光波長フィルタとしての機能が実現できる。
【００２８】
すなわち、特定の波長の光に対し、マルチモード導波路の屈折率、幅、長さと、入出力導波路の電磁界分布、マルチモード導波路の入出射面におけるそれらの接続される位置を最適に設計することにより、その波長の光を透過させる光波長フィルタを構成することができる。
【００２９】
また、熱光学効果を持つ材料を用いて導波路を構成し、加熱用の電極を装荷して導波路の温度を制御するなど、導波路の屈折率を変化させる手段を備えることによって、透過させる光の波長を変えることのできる、波長可変型光波長フィルタとすることができる。
【００３０】
【実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態（実施例）を詳細に説明する。
【００３１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の光波長フィルタの斜視図であり、１１はマルチモード導波路、１２はシングルモード導波路からなる入力導波路、１３はシングルモード導波路からなる出力導波路である。
【００３２】
本実施形態１の光波長フィルタは、図１に示すように、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路１１の入射面の中心に、シングルモード導波路を入力導波路１２として接続する。マルチモード導波路１１の出射面の中心に、入力導波路１２と同じ電磁界分布を持つシングルモード導波路を出力導波路１３として接続する。
【００３３】
マルチモード導波路１１のコアの屈折率は１.５０６５、クラッドの屈折率は１.４９である。コアの寸法の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３７５０μｍである。入出力導波路１２と出力導波路１３の屈折率はマルチモード導波路１１のそれと同じであり、コアの寸法の厚さは２μｍ、幅は２μｍである。
【００３４】
次に、図１を参照して本実施形態１の光波長フィルタの原理を説明する。
【００３５】
等価屈折率法によれば、前記マルチモード導波路１１，入力導波路１２及び出力導波路１３は、コアの屈折率が１.５０、クラッドの屈折率が１.４９の水平方向の２次元スラブ導波路とみなすことができる。マルチモード導波路１１の中心に入射された、対称な電磁界分布を持つ波長λの光は、マルチモード導波路１１のコアの屈折率がｎ、幅がＷのとき、入射面からｎＷ2／λの整数倍の距離で、入射時と同じ電磁界分布を形成する。
【００３６】
したがって、対称な電磁界分布を持つシングルモード導波路である入力導波路１２から、長さがｎＷ2／λのマルチモード導波路１１に入射された波長λの光は、入力導波路１２と同じ電磁界分布を持つ出力導波路１３に結合し、波長λの光を透過させる光波長フィルタになる。本実施形態１では、波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタになっている。
【００３７】
マルチモード導波路１１の長さがｎＷ2／λである場合のフィルタの波長幅（半値幅）は、入出力導波路１２，１３の電磁界分布を幅ωのガウシアン分布であるとすると、√３π（ω／Ｗ）2λとなる。この実施例の場合、入出力導波路１２，１３はシングルモード導波路であるから、その電磁界分布はガウシアン分布で近似することができ、その幅はおよそ２.５μｍである。したがって、この光波長フィルタの波長幅はおよそ０.０１μｍである。
【００３８】
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２の光波長フィルタの斜視図であり、２１はマルチモード導波路、２２はシングルモード導波路からなる入力導波路、２３はシングルモード導波路からなる出力導波路、２４は加熱用電極である。
【００３９】
本実施形態２の光波長フィルタは、図２に示すように、前記実施形態１の光波長フィルタと同じ構成を持つ光波長フィルタ、すなわち、マルチモード導波路２１，入力導波路２２及び出力導波路２３からなる光波長フィルタに、加熱用電極２４を装荷したものである。
【００４０】
マルチモード導波路２１の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３７５０μｍであり、屈折率は、加熱用電極２４による加熱によって、コアの屈折率は１.５０６５から１.５８１５、クラッドの屈折率は１.４９から１.５６５、と温度に比例して変化する。入出力導波路２２，２３の厚さは２μｍ、幅は２μｍであり、屈折率はマルチモード導波路２１のそれと同じであり、加熱によって同様に変化する。
【００４１】
前記実施形態１と同様の光波長フィルタの原理によって、マルチモード導波路２１，入力導波路２２及び出力導波路２３は、コアの屈折率が１.５０６５、クラッドの屈折率が１.４９のときは、波長１.０μｍの光を透過させ、また、コアの屈折率が１.５８１５、クラッドの屈折率が１.５６５であるときは、波長１.０５μｍの光を透過させるような、波長可変な光波長フィルタになっている。
【００４２】
入出力導波路２２，２３の電磁界分布をガウシアン分布で近似したときの幅は、温度にかかわらず、およそ２.５μｍである。したがって、前記実施形態１と同様の説明により、本実施形態２の光波長フィルタの波長幅は、マルチモード導波路２１，入力導波路２２及び出力導波路２３の温度にかかわらず、およそ０.０１μｍである。
【００４３】
（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３の光波長フィルタの斜視図であり、３１はマルチモード導波路、３２はシングルモード導波路からなる入力導波路、３３はシングルモード導波路からなる出力導波路である。
【００４４】
本実施形態３の光波長フィルタは、図３に示すように、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路３１の入射面の中心以外の位置に、シングルモード導波路を入力導波路３２として接続する。マルチモード導波路３１の出射面の、入射面において入力導波路３２を接続した位置と中心対称な位置に、入力導波路３２と同じ電磁界分布を持つシングルモード導波路を出力導波路３３として接続する。マルチモード導波路３１のコアの屈折率は１.５０６５、クラッドの屈折率は１.４９、厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは１５０００μｍである。入出力導波路３２，３３の屈折率はマルチモード導波路３１のそれと同じであり、厚さは２μｍ、幅は２μｍである。
【００４５】
本実施形態３において、マルチモード導波路３１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図３に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路３２，３３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路３２，３３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００４６】
以下、入出力導波路３２，３３による光波長フィルタのチャネルについて図３を参照して説明する。等価屈折率法によれば、前記マルチモード導波路３１，入力導波路３２及び出力導波路３３は、コアの屈折率が１.５０、クラッドの屈折率が１.４９の水平方向の２次元スラブ導波路とみなすことができる。
【００４７】
マルチモード導波路に入射された波長λの光は、マルチモード導波路のコアの屈折率がｎ、幅がＷのとき、入射面から４ｎＷ2／λの奇数倍の距離で、入射時の電磁界分布をマルチモード導波路の中心について反転した電磁界分布を形成する。
【００４８】
したがって、対称な電磁界分布を持つシングルモード導波路である入力導波路３２から、長さが４ｎＷ2／λのマルチモード導波路３１に入射された波長λの光は、マルチモード導波路３１の出射面の、入射面において入力導波路３２を接続した位置と中心対称な位置にある、入力導波路３２と同じ電磁界分布を持つ出力導波路３３に結合し、波長λの光を透過させる光波長フィルタになる。本実施形態３では、波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタになっている。
【００４９】
マルチモード導波路３１の長さが４ｎＷ2／λである場合のフィルタの波長幅（半値幅）は、入出力導波路３２，３３の電磁界分布を幅ωのガウシアン分布であるとすると、（√３／４）π（ω／Ｗ）2λとなる。本実施形態３の場合、入出力導波路３２，３３はシングルモード導波路であるから、その電磁界分布はガウシアン分布で近似することができ、その幅はおよそ２.５μｍである。したがって、この光波長フィルタの波長幅はおよそ０.００３μｍである。
【００５０】
（実施形態４）
図４は本発明の実施形態４の光波長フィルタの斜視図であり、４１はマルチモード導波路、４２はシングルモード導波路からなる入力導波路、４３はシングルモード導波路からなる出力導波路、４４は加熱用電極である。
【００５１】
本実施形態４の光波長フィルタは、図４に示すように、前記実施形態３の光波長フィルタと同じ構成を持つ導波路、すなわち、マルチモード導波路４１，入力導波路４２及び出力導波路４３に、加熱用電極４４を装荷したものである。マルチモード導波路４１の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは１５０００μｍであり、屈折率は、加熱用電極４４による加熱によって、コアの屈折率は１.５０６５から１.５８１５、クラッドの屈折率は１.４９から１.５６５と温度に比例して変化する。入出力導波路４２，４３の厚さは２μｍ、幅は２μｍであり、屈折率はマルチモード導波路４１のそれと同じであり、加熱によって同様に変化する。
【００５２】
本実施形態４において、マルチモード導波路４１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図４に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路４２，４３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路４２，４３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００５３】
以下、入出力導波路４２，４３による光波長フィルタのチャネルについて図４を参照して説明する。前記実施形態３と同様の原理によって、マルチモード導波路４１及び入出力導波路４２，４３は、コアの屈折率が１.５０６５、クラッドの屈折率が１.４９のときは、波長１.０μｍの光を透過させ、また、コアの屈折率が１.５８１５、クラッドの屈折率が１.５６５であるときは、波長１.０５μｍの光を透過させるような、波長可変な光波長フィルタになっている。
【００５４】
入出力導波路４２,４３の電磁界分布をガウシアン分布で近似したときの幅は、温度にかかわらず、およそ２.５μｍである。したがって、前記実施形態３と同様の説明により、この光波長フィルタの波長幅は、マルチモード導波路４１及び入出力導波路４２，４３の温度にかかわらず、およそ０.００３μｍである。
【００５５】
（実施形態５）
図５は本発明の実施形態５による光波長フィルタの斜視図であり、５１はマルチモード導波路、５２はシングルモード導波路からなる入力導波路、５３はシングルモード導波路からなる出力導波路である。
【００５６】
本実施形態５の光波長フィルタは、図５に示すように、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路５１の入射面の任意の位置に、シングルモード導波路を入力導波路５２として接続する。マルチモード導波路５１の出射面の、入射面において入力導波路５２を接続した位置と同じ位置に、入力導波路５２と同じ電磁界分布を持つシングルモード導波路を出力導波路５３として接続する。
【００５７】
前記マルチモード導波路５１のコアの屈折率は１.５０６５、クラッドの屈折率は１.４９、厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３００００μｍである。
【００５８】
前記入出力導波路５２，５３の屈折率はマルチモード導波路５１のそれと同じであり、厚さは２μｍ、幅は２μｍである。
【００５９】
本実施形態５において、マルチモード導波路５１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図５に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路５２，５３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路５２，５３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００６０】
以下、入出力導波路５２、５３による光波長フィルタのチャネルについて図５を参照して説明する。等価屈折率法によれば、マルチモード導波路５１及び入出力導波路５２，５３は、コアの屈折率が１.５０、クラッドの屈折率が１.４９の水平方向の２次元スラブ導波路とみなすことができる。マルチモード導波路に入射された波長λの光は、マルチモード導波路のコアの屈折率がｎ、幅がＷのとき、入射面から８ｎＷ2／λの整数倍の距離で、入射時の電磁界分布と同じ電磁界分布を形成する。したがって、入力導波路５２から、長さ８ｎＷ2／λのマルチモード導波路５１に入射された波長λの光は、マルチモード導波路５１の出射面の、入射面において入力導波路５２を接続した位置と同じ位置にある、入力導波路５２と同じ電磁界分布を持つ出力導波路５３に結合し、波長λの光を透過させる光波長フィルタになる。本実施形態５では、波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタになっている。
【００６１】
マルチモード導波路５１の長さが８ｎＷ2／λである場合のフィルタの波長幅（半値幅）は、入出力導波路５２、５３の電磁界分布を幅ωのガウシアン分布であるとすると、（√３／８）π（ω／Ｗ）2λとなる。この実施形態の場合、入出力導波路５２、５３はシングルモード導波路であるから、その電磁界分布はガウシアン分布で近似することができ、その幅はおよそ２．５μｍである。したがって、この光波長フィルタの波長幅はおよそ０.００２μｍである。
【００６２】
(実施形態６）
図６は本発明の実施形態６による光波長フィルタの斜視図であり、６１はマルチモード導波路、６２はシングルモード導波路からなる入力導波路、６３はシングルモード導波路からなる出力導波路、６４は加熱用電極である。
【００６３】
本実施形態６の光波長フィルタは、図６に示すように、前記実施形態５と同じ構成を持つ導波路、すなわち、マルチモード導波路６１及び入出力導波路６２，６３に、加熱用電極６４を装荷したものである。
【００６４】
前記マルチモード導波路６１の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３００００μｍであり、屈折率は加熱用電極６４による加熱によって、コアの屈折率は１.５０６５から１.５８１５、クラッドの屈折率は１.４９から１.５６５、と温度に比例して変化する。入出力導波路６２，６３の厚さは２μｍ、幅は２μｍであり、屈折率はマルチモード導波路６１のそれと同じであり、加熱によって同様に変化する。
【００６５】
本実施形態６において、マルチモード導波路６１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図６に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路が、入出力導波路６２，６３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路６２，６３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００６６】
以下、入出力導波路６２，６３による光波長フィルタのチャネルについて図６を参照して説明する。前記実施形態５と同様の原理によって、マルチモード導波路６１及び入出力導波路６２，６３は、コアの屈折率が１.５０６５、クラッドの屈折率が１.４９のときは、波長１.０μｍの光を透過させ、また、コアの屈折率が１.５８１５、クラッドの屈折率が１.５６５であるときは、波長１.０５μｍの光を透過させるような、波長可変な光波長フィルタになっている。
【００６７】
入出力導波路６２，６３の電磁界分布をガウシアン分布で近似したときの幅は、温度にかかわらず、およそ２.５μｍである。したがって、前記実施形態５と同様の説明により、この光波長フィルタの波長幅は、マルチモード導波路６１及び入出力導波路６２，６３の温度にかかわらず、およそ０.００２μｍである。
【００６８】
なお、本発明は、前記実施形態１乃至６に基づいて説明したが、それに限定されるものではない。導波路の屈折率、幅、長さなどの諸数値の変更は勿論のこと、その要旨を逸脱しない範囲内で、前記実施形態以外の構造でも、この発明を実施することができる。
【００６９】
例えば、実施形態１において、マルチモード導波路１１の長さを７５００μｍとしても、同じ波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタが得られる。その場合、波長幅は、およそ０.００７μｍとなる。
【００７０】
また、例えば、実施形態３において、出射面のかわりにその面を反射面とし、出力導波路を入射面側に接続したような構造の光波長フィルタも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７２】
（１）構造が簡単かつ任意性のある光波長フィルタを実現できる。
【００７３】
（２）特殊な材料、部品を必要とせず、設計、製作が容易である。
【００７４】
（３）導波路の屈折率を変化させる手段を備えることによって、容易に、透過させる光の波長を変える波長可変型光波長フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の光波長フィルタの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態２の光波長フィルタの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態３の光波長フィルタの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態４の光波長フィルタの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態５の光波長フィルタの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態６の光波長フィルタの斜視図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１…マルチモード導波路、１２，２２，３２，４２，５２，６２…入力導波路、１３，２３，３３，４３，５３，６３…出力導波路、２４，４４，６４…加熱用電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計、製作の容易な光波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定の波長の光を透過させる光波長フィルタは、光通信、光情報処理等において広範な用途に応用可能なキーデバイスである。透過させる光の波長を変えることのできる、波長可変な光波長フィルタは、特に重要である。
【０００３】
従来の光波長フィルタには、方向性結合器、ＴＥ-ＴＭモード変換器、半導体光増幅素子を応用したものなどがある。
【０００４】
方向性結合器を応用したものは、非対称な方向性結合器で、２本の導波路の伝搬定数が一致する波長で結合するので、その波長の光を透過させる光波長フィルタとして動作する。また、結合部に装荷した加熱用電極で加熱して温度を変化させて屈折率を変化させることにより、波長可変な光波長フィルタとなる。
【０００５】
ＴＥ-ＴＭモード変換器には、電気光学材料とＥＯグレーティングを組み合わせたものと、音響光学材料とトランスデューサを組み合わせたものがある。これらのＴＥ-ＴＭモード変換器の波長依存性を、光波長フィルタとして利用している。電気光学効果を用いたものでは、ＥＯグレーティングとは別の一様な電界を印加することにより、また音響光学効果を用いたものでは、トランスデューサに加える電気信号によってグレーティングのパラメータを変化させることにより、波長可変型光波長フィルタとなる。
【０００６】
半導体光増幅素子を応用した光波長フィルタは、半導体活性層に回折格子などの波長選択性のある光帰還構造を設けたものである。注入電流を制御して屈折率等を変化させることにより、波長可変な光波長フィルタとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来の技術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。
【０００８】
方向性結合器を応用した光波長フィルタの場合は、透過させる光の波長幅が広いため、狭い波長幅を得るにはグレーティングなどと組み合わせなければならない。
【０００９】
また、ＴＥ-ＴＭモード変換器の場合は、電気光学材料や音響光学材料など、特殊な材料を用いなければならず、櫛型電極やトランスデューサなどの部品が必要である。
【００１０】
また、半導体光増幅素子の場合は、透過させる光の波長を変化させても利得を一定に保つためには、電極を分割して位相制御領域を設けるといった、構造上の工夫が必要である。
【００１１】
以上のように、従来の光波長フィルタは概して、構造が複雑であったり、設計、製作も技術的に難しいものであった。
【００１２】
本発明の目的は、構造が簡単で、特殊な材料、部品を必要とせず、設計、製作の容易な光波長フィルタを提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
（１）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなり、前記入力導波路、前記マルチモード導波路及び前記出力導波路が、前記入力導波路から入力された特定の波長の光を前記マルチモード導波路を介して前記出力導波路に結合させるように配置されていることを特徴とする光波長フィルタである。
【００１６】
（２）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなり、前記入力導波路と出力導波路はマルチモード導波路の中心に対して対称の位置に配置されている光波長フィルタである。
【００１７】
（３）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなり、入射面における入力導波路の位置と出射面における出力導波路の位置を同じにした光波長フィルタである。
【００１８】
（４）屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と少なくとも１つの出力導波路からなり、前記入力導波路と出力導波路はマルチモード導波路の中心線に対して対称の位置に配置されている光波長フィルタである。
【００１９】
（５）前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つの光波長フィルタにおいて、前記マルチモード導波路の屈折率を変化させる手段を備えたものである。
【００２０】
すなわち、本発明は、マルチモード導波路のマルチモード干渉による自己結像の性質（L.B.Soldano他,“Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging:Principles and Applications",Journal of Lightwave Technology,p.615,Vol.13,No.4,1995）を利用して、光波長フィルタの機能を実現するものであり、光波長フィルタであって、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路と、マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力導波路と、マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力導波路からなることを特徴とする。
【００２１】
マルチモード導波路の屈折率、幅、長さと、入出力導波路の電磁界分布、マルチモード導波路の入出射面におけるそれらの接続される位置は、透過させる光の波長と波長幅に応じて設定されている。これによって、従来の光波長フィルタとは異なり、簡単な構造で光波長フィルタが得られる。
【００２２】
また、この光波長フィルタは、導波路の屈折率を変化させる手段を備えることによって、容易に、透過させる光の波長を変えることのできる、波長可変な光波長フィルタとすることができる。
【００２３】
マルチモード導波路に入射された光は、導波路の多数のモードを励振する。それらのモードはそれぞれ異なる伝搬定数を持つため、マルチモード導波路を伝搬するにしたがってモード間に位相差を生じる。励振されているモードのうち、どの２つのモードを選んでもそれらの位相差が２πの整数倍となるような長さを伝搬したとき、それらのモードの重ね合わせ、すなわち、そこでの電磁界分布は、入射光と同じ電磁界分布となる、といったような周期性を持っている。
【００２４】
このようにモード間の干渉によって、マルチモード導波路に入射された光は、マルチモード導波路を伝搬するにしたがって、入射時の電磁界分布、入射時の電磁界分布がマルチモード導波路の中心について反転した電磁界分布、それらの電磁界分布が多重化された電磁界分布、などをマルチモード導波路内に周期的に繰り返し形成する。その周期は、マルチモード導波路の屈折率と幅、および光の波長に依存する。
【００２５】
この現象は、マルチモード導波路に特有に備わる性質であり、マルチモード導波路のマルチモード干渉による自己結像の効果と呼ばれている。
【００２６】
マルチモード導波路と、それに接続された入力導波路と出力導波路からなる系において、入力導波路からマルチモード導波路に入射された、ある波長の光の電磁界分布が、前述の自己結像の効果によって、限られた領域に集中するような電磁界分布を形成している位置に、それに合うような電磁界分布を持った出力導波路を接続すれば、光は出力導波路に効率よく結合されるようにすることができる。
【００２７】
一方、入射される光の波長が異なると、各モードの伝搬定数が変化し、マルチモード導波路の出射面での電磁界分布も変化するため、光はもはや出力導波路に結合しなくなる。この性質を、波長に関する通過あるいは阻止手段として用いることにより、光波長フィルタとしての機能が実現できる。
【００２８】
すなわち、特定の波長の光に対し、マルチモード導波路の屈折率、幅、長さと、入出力導波路の電磁界分布、マルチモード導波路の入出射面におけるそれらの接続される位置を最適に設計することにより、その波長の光を透過させる光波長フィルタを構成することができる。
【００２９】
また、熱光学効果を持つ材料を用いて導波路を構成し、加熱用の電極を装荷して導波路の温度を制御するなど、導波路の屈折率を変化させる手段を備えることによって、透過させる光の波長を変えることのできる、波長可変型光波長フィルタとすることができる。
【００３０】
【実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態（実施例）を詳細に説明する。
【００３１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の光波長フィルタの斜視図であり、１１はマルチモード導波路、１２はシングルモード導波路からなる入力導波路、１３はシングルモード導波路からなる出力導波路である。
【００３２】
本実施形態１の光波長フィルタは、図１に示すように、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路１１の入射面の中心に、シングルモード導波路を入力導波路１２として接続する。マルチモード導波路１１の出射面の中心に、入力導波路１２と同じ電磁界分布を持つシングルモード導波路を出力導波路１３として接続する。
【００３３】
マルチモード導波路１１のコアの屈折率は１.５０６５、クラッドの屈折率は１.４９である。コアの寸法の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３７５０μｍである。入出力導波路１２と出力導波路１３の屈折率はマルチモード導波路１１のそれと同じであり、コアの寸法の厚さは２μｍ、幅は２μｍである。
【００３４】
次に、図１を参照して本実施形態１の光波長フィルタの原理を説明する。
【００３５】
等価屈折率法によれば、前記マルチモード導波路１１，入力導波路１２及び出力導波路１３は、コアの屈折率が１.５０、クラッドの屈折率が１.４９の水平方向の２次元スラブ導波路とみなすことができる。マルチモード導波路１１の中心に入射された、対称な電磁界分布を持つ波長λの光は、マルチモード導波路１１のコアの屈折率がｎ、幅がＷのとき、入射面からｎＷ2／λの整数倍の距離で、入射時と同じ電磁界分布を形成する。
【００３６】
したがって、対称な電磁界分布を持つシングルモード導波路である入力導波路１２から、長さがｎＷ2／λのマルチモード導波路１１に入射された波長λの光は、入力導波路１２と同じ電磁界分布を持つ出力導波路１３に結合し、波長λの光を透過させる光波長フィルタになる。本実施形態１では、波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタになっている。
【００３７】
マルチモード導波路１１の長さがｎＷ2／λである場合のフィルタの波長幅（半値幅）は、入出力導波路１２，１３の電磁界分布を幅ωのガウシアン分布であるとすると、√３π（ω／Ｗ）2λとなる。この実施例の場合、入出力導波路１２，１３はシングルモード導波路であるから、その電磁界分布はガウシアン分布で近似することができ、その幅はおよそ２.５μｍである。したがって、この光波長フィルタの波長幅はおよそ０.０１μｍである。
【００３８】
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２の光波長フィルタの斜視図であり、２１はマルチモード導波路、２２はシングルモード導波路からなる入力導波路、２３はシングルモード導波路からなる出力導波路、２４は加熱用電極である。
【００３９】
本実施形態２の光波長フィルタは、図２に示すように、前記実施形態１の光波長フィルタと同じ構成を持つ光波長フィルタ、すなわち、マルチモード導波路２１，入力導波路２２及び出力導波路２３からなる光波長フィルタに、加熱用電極２４を装荷したものである。
【００４０】
マルチモード導波路２１の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３７５０μｍであり、屈折率は、加熱用電極２４による加熱によって、コアの屈折率は１.５０６５から１.５８１５、クラッドの屈折率は１.４９から１.５６５、と温度に比例して変化する。入出力導波路２２，２３の厚さは２μｍ、幅は２μｍであり、屈折率はマルチモード導波路２１のそれと同じであり、加熱によって同様に変化する。
【００４１】
前記実施形態１と同様の光波長フィルタの原理によって、マルチモード導波路２１，入力導波路２２及び出力導波路２３は、コアの屈折率が１.５０６５、クラッドの屈折率が１.４９のときは、波長１.０μｍの光を透過させ、また、コアの屈折率が１.５８１５、クラッドの屈折率が１.５６５であるときは、波長１.０５μｍの光を透過させるような、波長可変な光波長フィルタになっている。
【００４２】
入出力導波路２２，２３の電磁界分布をガウシアン分布で近似したときの幅は、温度にかかわらず、およそ２.５μｍである。したがって、前記実施形態１と同様の説明により、本実施形態２の光波長フィルタの波長幅は、マルチモード導波路２１，入力導波路２２及び出力導波路２３の温度にかかわらず、およそ０.０１μｍである。
【００４３】
（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３の光波長フィルタの斜視図であり、３１はマルチモード導波路、３２はシングルモード導波路からなる入力導波路、３３はシングルモード導波路からなる出力導波路である。
【００４４】
本実施形態３の光波長フィルタは、図３に示すように、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路３１の入射面の中心以外の位置に、シングルモード導波路を入力導波路３２として接続する。マルチモード導波路３１の出射面の、入射面において入力導波路３２を接続した位置と中心対称な位置に、入力導波路３２と同じ電磁界分布を持つシングルモード導波路を出力導波路３３として接続する。マルチモード導波路３１のコアの屈折率は１.５０６５、クラッドの屈折率は１.４９、厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは１５０００μｍである。入出力導波路３２，３３の屈折率はマルチモード導波路３１のそれと同じであり、厚さは２μｍ、幅は２μｍである。
【００４５】
本実施形態３において、マルチモード導波路３１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図３に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路３２，３３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路３２，３３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００４６】
以下、入出力導波路３２，３３による光波長フィルタのチャネルについて図３を参照して説明する。等価屈折率法によれば、前記マルチモード導波路３１，入力導波路３２及び出力導波路３３は、コアの屈折率が１.５０、クラッドの屈折率が１.４９の水平方向の２次元スラブ導波路とみなすことができる。
【００４７】
マルチモード導波路に入射された波長λの光は、マルチモード導波路のコアの屈折率がｎ、幅がＷのとき、入射面から４ｎＷ2／λの奇数倍の距離で、入射時の電磁界分布をマルチモード導波路の中心について反転した電磁界分布を形成する。
【００４８】
したがって、対称な電磁界分布を持つシングルモード導波路である入力導波路３２から、長さが４ｎＷ2／λのマルチモード導波路３１に入射された波長λの光は、マルチモード導波路３１の出射面の、入射面において入力導波路３２を接続した位置と中心対称な位置にある、入力導波路３２と同じ電磁界分布を持つ出力導波路３３に結合し、波長λの光を透過させる光波長フィルタになる。本実施形態３では、波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタになっている。
【００４９】
マルチモード導波路３１の長さが４ｎＷ2／λである場合のフィルタの波長幅（半値幅）は、入出力導波路３２，３３の電磁界分布を幅ωのガウシアン分布であるとすると、（√３／４）π（ω／Ｗ）2λとなる。本実施形態３の場合、入出力導波路３２，３３はシングルモード導波路であるから、その電磁界分布はガウシアン分布で近似することができ、その幅はおよそ２.５μｍである。したがって、この光波長フィルタの波長幅はおよそ０.００３μｍである。
【００５０】
（実施形態４）
図４は本発明の実施形態４の光波長フィルタの斜視図であり、４１はマルチモード導波路、４２はシングルモード導波路からなる入力導波路、４３はシングルモード導波路からなる出力導波路、４４は加熱用電極である。
【００５１】
本実施形態４の光波長フィルタは、図４に示すように、前記実施形態３の光波長フィルタと同じ構成を持つ導波路、すなわち、マルチモード導波路４１，入力導波路４２及び出力導波路４３に、加熱用電極４４を装荷したものである。マルチモード導波路４１の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは１５０００μｍであり、屈折率は、加熱用電極４４による加熱によって、コアの屈折率は１.５０６５から１.５８１５、クラッドの屈折率は１.４９から１.５６５と温度に比例して変化する。入出力導波路４２，４３の厚さは２μｍ、幅は２μｍであり、屈折率はマルチモード導波路４１のそれと同じであり、加熱によって同様に変化する。
【００５２】
本実施形態４において、マルチモード導波路４１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図４に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路４２，４３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路４２，４３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００５３】
以下、入出力導波路４２，４３による光波長フィルタのチャネルについて図４を参照して説明する。前記実施形態３と同様の原理によって、マルチモード導波路４１及び入出力導波路４２，４３は、コアの屈折率が１.５０６５、クラッドの屈折率が１.４９のときは、波長１.０μｍの光を透過させ、また、コアの屈折率が１.５８１５、クラッドの屈折率が１.５６５であるときは、波長１.０５μｍの光を透過させるような、波長可変な光波長フィルタになっている。
【００５４】
入出力導波路４２,４３の電磁界分布をガウシアン分布で近似したときの幅は、温度にかかわらず、およそ２.５μｍである。したがって、前記実施形態３と同様の説明により、この光波長フィルタの波長幅は、マルチモード導波路４１及び入出力導波路４２，４３の温度にかかわらず、およそ０.００３μｍである。
【００５５】
（実施形態５）
図５は本発明の実施形態５による光波長フィルタの斜視図であり、５１はマルチモード導波路、５２はシングルモード導波路からなる入力導波路、５３はシングルモード導波路からなる出力導波路である。
【００５６】
本実施形態５の光波長フィルタは、図５に示すように、屈折率が一様で幅が一定の平面型のマルチモード導波路５１の入射面の任意の位置に、シングルモード導波路を入力導波路５２として接続する。マルチモード導波路５１の出射面の、入射面において入力導波路５２を接続した位置と同じ位置に、入力導波路５２と同じ電磁界分布を持つシングルモード導波路を出力導波路５３として接続する。
【００５７】
前記マルチモード導波路５１のコアの屈折率は１.５０６５、クラッドの屈折率は１.４９、厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３００００μｍである。
【００５８】
前記入出力導波路５２，５３の屈折率はマルチモード導波路５１のそれと同じであり、厚さは２μｍ、幅は２μｍである。
【００５９】
本実施形態５において、マルチモード導波路５１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図５に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路５２，５３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路５２，５３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００６０】
以下、入出力導波路５２、５３による光波長フィルタのチャネルについて図５を参照して説明する。等価屈折率法によれば、マルチモード導波路５１及び入出力導波路５２，５３は、コアの屈折率が１.５０、クラッドの屈折率が１.４９の水平方向の２次元スラブ導波路とみなすことができる。マルチモード導波路に入射された波長λの光は、マルチモード導波路のコアの屈折率がｎ、幅がＷのとき、入射面から８ｎＷ2／λの整数倍の距離で、入射時の電磁界分布と同じ電磁界分布を形成する。したがって、入力導波路５２から、長さ８ｎＷ2／λのマルチモード導波路５１に入射された波長λの光は、マルチモード導波路５１の出射面の、入射面において入力導波路５２を接続した位置と同じ位置にある、入力導波路５２と同じ電磁界分布を持つ出力導波路５３に結合し、波長λの光を透過させる光波長フィルタになる。本実施形態５では、波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタになっている。
【００６１】
マルチモード導波路５１の長さが８ｎＷ2／λである場合のフィルタの波長幅（半値幅）は、入出力導波路５２、５３の電磁界分布を幅ωのガウシアン分布であるとすると、（√３／８）π（ω／Ｗ）2λとなる。この実施形態の場合、入出力導波路５２、５３はシングルモード導波路であるから、その電磁界分布はガウシアン分布で近似することができ、その幅はおよそ２．５μｍである。したがって、この光波長フィルタの波長幅はおよそ０.００２μｍである。
【００６２】
(実施形態６）
図６は本発明の実施形態６による光波長フィルタの斜視図であり、６１はマルチモード導波路、６２はシングルモード導波路からなる入力導波路、６３はシングルモード導波路からなる出力導波路、６４は加熱用電極である。
【００６３】
本実施形態６の光波長フィルタは、図６に示すように、前記実施形態５と同じ構成を持つ導波路、すなわち、マルチモード導波路６１及び入出力導波路６２，６３に、加熱用電極６４を装荷したものである。
【００６４】
前記マルチモード導波路６１の厚さは２μｍ、幅は５０μｍ、長さは３００００μｍであり、屈折率は加熱用電極６４による加熱によって、コアの屈折率は１.５０６５から１.５８１５、クラッドの屈折率は１.４９から１.５６５、と温度に比例して変化する。入出力導波路６２，６３の厚さは２μｍ、幅は２μｍであり、屈折率はマルチモード導波路６１のそれと同じであり、加熱によって同様に変化する。
【００６５】
本実施形態６において、マルチモード導波路６１に関する位置関係が前記の条件を満たしているような入出力導波路の組の数は、図６に示すように、複数でもよい。入出力導波路の組が複数の場合、それらの各々が光波長フィルタとして機能し、多チャネルの光波長フィルタとなる。それらの入出力導波路が、入出力導波路が、入出力導波路６２，６３と同じ導波路であれば、それらの入出力導波路による光波長フィルタの特性も、入出力導波路６２，６３による光波長フィルタと同じものとなる。
【００６６】
以下、入出力導波路６２，６３による光波長フィルタのチャネルについて図６を参照して説明する。前記実施形態５と同様の原理によって、マルチモード導波路６１及び入出力導波路６２，６３は、コアの屈折率が１.５０６５、クラッドの屈折率が１.４９のときは、波長１.０μｍの光を透過させ、また、コアの屈折率が１.５８１５、クラッドの屈折率が１.５６５であるときは、波長１.０５μｍの光を透過させるような、波長可変な光波長フィルタになっている。
【００６７】
入出力導波路６２，６３の電磁界分布をガウシアン分布で近似したときの幅は、温度にかかわらず、およそ２.５μｍである。したがって、前記実施形態５と同様の説明により、この光波長フィルタの波長幅は、マルチモード導波路６１及び入出力導波路６２，６３の温度にかかわらず、およそ０.００２μｍである。
【００６８】
なお、本発明は、前記実施形態１乃至６に基づいて説明したが、それに限定されるものではない。導波路の屈折率、幅、長さなどの諸数値の変更は勿論のこと、その要旨を逸脱しない範囲内で、前記実施形態以外の構造でも、この発明を実施することができる。
【００６９】
例えば、実施形態１において、マルチモード導波路１１の長さを７５００μｍとしても、同じ波長１.０μｍの光を透過させる光波長フィルタが得られる。その場合、波長幅は、およそ０.００７μｍとなる。
【００７０】
また、例えば、実施形態３において、出射面のかわりにその面を反射面とし、出力導波路を入射面側に接続したような構造の光波長フィルタも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７２】
（１）構造が簡単かつ任意性のある光波長フィルタを実現できる。
【００７３】
（２）特殊な材料、部品を必要とせず、設計、製作が容易である。
【００７４】
（３）導波路の屈折率を変化させる手段を備えることによって、容易に、透過させる光の波長を変える波長可変型光波長フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の光波長フィルタの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態２の光波長フィルタの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態３の光波長フィルタの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態４の光波長フィルタの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態５の光波長フィルタの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態６の光波長フィルタの斜視図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１…マルチモード導波路、１２，２２，３２，４２，５２，６２…入力導波路、１３，２３，３３，４３，５３，６３…出力導波路、２４，４４，６４…加熱用電極。
Claims (4)
- 屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路（１１）と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された１つの入力シングルモード導波路（１２）と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された１つの出力シングルモード導波路（１３）からなる、目的の光波長（λ）を透過させる光波長フィルタであって、
前記マルチモード導波路の長さをｎＷ 2 ／λの整数倍（ｎ：マルチモード導波路のコアの屈折率、Ｗ：マルチモード導波路の幅）とし、
前記入力シングルモード導波路と前記出力シングルモード導波路は前記マルチモード導波路の導波方向の中心線上に配置されていることを特徴とする光波長フィルタ。 - 屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路（３１）と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力シングルモード導波路（３２）と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力シングルモード導波路（３３）からなる、目的の光波長（λ）を透過させる光波長フィルタであって、
前記マルチモード導波路の長さを４ｎＷ 2 ／λの奇数倍（ｎ：マルチモード導波路のコアの屈折率、Ｗ：マルチモード導波路の幅）とし、
前記入力シングルモード導波路と前記出力シングルモード導波路は前記マルチモード導波路の中心点に対して対称の位置に配置されていることを特徴とする光波長フィルタ。 - 屈折率が一定で幅が一定の平面型のマルチモード導波路（５１）と、前記マルチモード導波路の入射面に接続された少なくとも１つの入力シングルモード導波路（５２）と、前記マルチモード導波路の出射面に接続された少なくとも１つの出力シングルモード導波路（５３）からなる、目的の光波長（λ）を透過させる光波長フィルタであって、
前記マルチモード導波路の長さを８ｎＷ 2 ／λの整数倍（ｎ：マルチモード導波路のコアの屈折率、Ｗ：マルチモード導波路の幅）とし、
入射面における前記入力シングルモード導波路の位置と出射面における前記出力シングルモード導波路の位置を前記マルチモード導波路の導波方向の垂直線に対して対称に配置したことを特徴とする光波長フィルタ。 - 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載される光波長フィルタにおいて、前記マルチモード導波路の屈折率を変化させる手段を備えたことを特徴とする光波長フィルタ。
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