JP4020312B2

JP4020312B2 - ２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器と波長モニタ

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Publication number: JP4020312B2
Application number: JP2003071834A
Authority: JP
Inventors: 進野田; 良啓赤羽; 尚松浦
Original assignee: Kyoto University; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kyoto University; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: US20040184735A1; EP1460461B1; DE602004009629T2; DE602004009629D1; CN100346183C; EP1460461A2; EP1460461A3; CN1530672A; US7046878B2; KR20040082302A; JP2004279791A; TW200502605A; CA2459660A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器および波長モニタに関し、特に偏光に対するそれらの波長分合波器および波長モニタの適応性の改善に関するものである。なお、本願明細書における「光」の用語の意味は、可視光に比べて波長の長いまたは短い電磁波をも含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年の波長分割多重通信システムの進展に伴い、分合波器、波長フィルタ、波長モニタなどの光学デバイスの重要性が高まっている。また、これらの光学デバイスの小型化が望まれている。例えば、光アンプ中継器ごとに波長モニタを設ける場合、光中継器のプラットフォーム上にそのモニタを載置する必要がある。しかし、現在使用されている波長モニタは大きいので、そのプラットフォーム上に載置することが物理的に不可能である。このような光学デバイスの小型化の要望から、フォトニック結晶を利用して非常に小型の光学デバイスを開発することが試みられている。すなわち、フォトニック結晶においては、母材中で結晶格子のように周期的で微細な屈折率分布が人工的に設けられ、その人工的周期構造を利用して極めて小型の光学デバイスを実現することが可能である。
【０００３】
フォトニック結晶が有する重要な特性として、フォトニックバンドギャップの存在がある。３次元的屈折率周期を有するフォトニック結晶（３次元フォトニック結晶）では、全ての方向に対して光の伝播が禁じられる完全バンドギャップを形成することができる。これにより、局所的な光の閉じ込め、自然放出光の制御、線状欠陥の導入による導波路の形成などが可能となり、微小光回路の実現が期待されている。
【０００４】
他方、２次元的屈折率周期構造を有するフォトニック結晶（２次元フォトニック結晶）は比較的容易に作製され得ることから、その利用が盛んに検討されている。２次元フォトニック結晶の屈折率周期構造は、例えば高屈折率の板材（通常「スラブ」と称される）を貫通する円柱孔を正方格子状または六方格子状に配列することによって形成され得る。または、低屈折率板材中に高屈折率材料の円柱を２次元格子状に配列することによっても形成され得る。このような屈折率周期構造からフォトニックバンドギャップが生じ、板材中の面内方向（板材の両主面に平行な方向）において光の伝播が制御され得る。例えば、屈折率周期構造中に線状の欠陥を導入することによって、導波路を形成することができる（例えば、非特許文献１のPhysical Review B, Vol.62, 2000, pp.4488-4492参照）。
【０００５】
図５は、特許文献１の特開２００１−２７２５５５号公報に開示された波長分合波器を模式的な斜視図で示している。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一または相当部分を示している。図５の波長分合波器は、板材１内に設定された２次元六方格子点に形成された同一径の円筒状貫通穴２（通常、穴内は空気）を有する２次元フォトニック結晶を利用している。このような２次元フォトニック結晶において、光は板材１の面内方向においてはバンドギャップにより伝播が禁じられ、面直方向（板材の両主面に直交する方向）には低屈折率材料（例えば空気）との界面による全反射により閉じこめられる。
【０００６】
図５におけるフォトニック結晶は、直線状の欠陥からなる導波路３を含んでいる。この直線状欠陥３は互いに隣接して直線状に配列された複数の格子点を含み、それらの格子点には貫通穴２が形成されていない。光は２次元フォトニック結晶の欠陥内を伝播することができ、直線状欠陥３は直線状導波路として作用し得る。直線状導波路においては、光を低損失で伝播させ得る波長域が比較的広く、したがって複数チャンネルの信号を含む複数波長帯域の光を伝播させることができる。
【０００７】
図５におけるフォトニック結晶は、点状欠陥からなる共振器４をも含んでいる。この点欠陥４は一つの格子点を含み、その格子点には他の格子点に比べて大きな径の貫通穴が形成されている。このように相対的に大きな径の貫通穴を含む欠陥は、一般にアクセプタ型の点状欠陥と称されている。他方、格子点に貫通穴が形成されていない欠陥は、一般にドナー型の点状欠陥と称されている。共振器４は、導波路３に対して電磁気的に相互作用を及ぼし合い得る範囲内に近接して配置される。
【０００８】
図５に示されているような２次元フォトニック結晶において、複数の波長帯域（λ1 ，λ2 ，‥λi ，‥）を含む光５を導波路３内に導入すれば、共振器４の共振周波数に対応する特定波長λｉを有する光がその共振器に捕獲され、点状欠陥内部で共振している間に、板材１の有限厚さに起因するＱ値の小さな面直方向へ波長λｉの光６が放射される。すなわち、図５のフォトニック結晶は波長分波器として作用し得る。逆に、板材１の面直方向に光を点状欠陥４内へ入射することによって、その共振器４内で共振する波長λｉの光を導波路３内に導入することができる。すなわち、図５のフォトニック結晶は波長合波器としても作用し得る。なお、導波路３または共振器４と外部との間の光の授受は、その導波路の端面近傍または共振器近傍に光ファイバまたは光電変換素子を近接配置することによって行い得る。もちろん、その場合に、導波路端面または共振器と光ファイバ端面または光電変換素子との間に集光レンズ（コリメータ）が挿入されてもよい。
【０００９】
図５に示されているような波長分合波器において、線状欠陥からなる導波路３と点状欠陥からなる共振器４との間隔を適宜に設定することにより、それらの導波路と共振器との間で授受する特定波長の光強度の割合を制御することも可能である。また、図５において点状欠陥４に関して板材１の面直方向に非対称性が導入されていないので、光はその点状欠陥４の上下方向に出力されるが、点状欠陥４において面直方向に非対称性を導入することによって、上下のいずれかのみに光を出力させることも可能である。そのような非対称性の導入方法としては、例えば円形断面の点状欠陥４の径を板材の厚さ方向に連続的または不連続的に変化させる方法を用いることができる。さらに、図５の波長分合波器は単一の共振器のみを含んでいるが、互いに共振波長の異なる複数の共振器を導波路に沿って配置することによって、複数チャネルの光信号を分合波し得ることが容易に理解されよう。なお、共振器４の共振波長は、例えば点状欠陥の寸法形状を変えることによって変えることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２７２５５５号公報
【００１１】
【非特許文献１】
Physical Review B, Vol.62, 2000, pp.4488-4492
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示されているような波長分合波器は、上述のように光信号５に含まれる特定波長λｉの光のみを共振器４を介して光ビーム６として抽出することができるので、波長モニタに利用することができる。
【００１３】
図６は、そのような２次元フォトニック結晶を利用した波長モニタの一例を模式的な斜視図で示している。この波長モニタにおいては、互いに共振波長の異なる３つの共振器４ａ、４ｂ、４ｃが設けられており、それらの共振器から放射される特定波長の光を受け入れるように、それらの共振器に近接して光ファイバ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの端面が配置されている。そして、それらの光ファイバは光電素子（図示せず）に接続され、それらの光電素子によって特定波長の光が検知される。
【００１４】
しかし、図５に示されているような２次元フォトニック結晶１を利用した波長分合波器において、共振器４から放出光６として抽出し得るのは特定波長λｉの光のうちでその電界ベクトルが２次元フォトニック結晶１の主面に平行な成分を有する部分だけである。他方、例えば光ファイバによって導波路３内に入射される光５は、その光ファイバやそれ以前の環境の影響によって、特定方向に偏光している場合がある。例えば、入射光５に含まれる波長λｉの光の電界ベクトルが２次元フォトニック結晶１の主面に対して垂直に偏光している場合、図５の波長分合波器を利用して波長λｉの光をモニタできないことになる。また、波長λｉの光の電界ベクトルが２次元フォトニック結晶１の主面に対して傾斜するように偏光している場合においても、図５の波長分合波器を利用して波長λｉの光をモニタできるのはその光のうちで２次元フォトニック結晶１の主面に平行な電界ベクトル成分を有する部分だけであるので、入射光５に含まれる波長λｉの光の強度割合を正しくモニタすることができない。
【００１５】
このような従来技術における状況に鑑み、本発明は、２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器において入射光の偏光状態にかかわらず正しい強度比で特定波長の光を抽出することを可能にし、さらに、そのように改善された波長分合波器と光検知機とを組合せて波長モニタを提供することを主要な目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様による波長分合波器は第１と第２の２次元フォトニック結晶を含み、第１の２次元フォトニック結晶は線状欠陥からなる第１の導波路と点状欠陥からなる第１の共振器とを含み、第１の共振器は第１の導波路から特定波長の光を取り込んで第１のフォトニック結晶外へ放射しまたは逆に第１のフォトニック結晶外から特定波長の光を第１の導波路内ヘ導入するように作用し、第２の２次元フォトニック結晶は第１の導波路と実質的に同一特性の第２の導波路および第１の共振器と実質的に同一特性の第２の共振器とを含み、第１の２次元フォトニック結晶の主面と第１の導波路中の光の電界ベクトルとが任意の角度αをなす場合に、第２の２次元フォトニック結晶の主面と前記第２の導波路中の光の電界ベクトルとがα＋（π／２）の角度をなすように前記第１と前記第２の導波路が互いに光を授受するように光学的に直列接続されていることを特徴としている。
【００１７】
なお、第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに直交するように配置され、第１と第２の導波路が偏波保存ファイバを介してまたは直接に互いに直列接続され得る。また、第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに平行になるように配置され、第１と第２の導波路は偏波保存ファイバを介して互いに直列接続され、その偏波保存ファイバが第１の導波路側から第２導波路側までにそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていてもよい。さらに、ファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られた偏波保存ファイバの代わりに、光の電界ベクトルをπ／２だけ回転させるファラデー回転子または１／２波長板が用いられてもよい。
【００１８】
本発明の他の態様による波長分合波器は第１と第２の２次元フォトニック結晶を含み、第１の２次元フォトニック結晶は線状欠陥からなる第１の導波路と点状欠陥からなる第１の共振器とを含み、第１の共振器は第１の導波路から特定波長の光を取り込んで第１のフォトニック結晶外へ放射しまたは逆に第１のフォトニック結晶外から特定波長の光を第１の導波路内ヘ導入するように作用し、第２の２次元フォトニック結晶は第１の導波路と実質的に同一特性の第２の導波路および第１の共振器と実質的に同一特性の第２の共振器とを含み、第１と第２の導波路は等分波光カプラを介して１つの光ファイバに並列接続されており、第１の２次元フォトニック結晶の主面と第１の導波路中の光の電界ベクトルとが任意の角度αをなす場合に、第２の２次元フォトニック結晶の主面と第２の導波路中の光の電界ベクトルとがα＋（π／２）の角度をなすように第１と第２の導波路が等分波光カプラと光学的に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
なお、第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに直交するように配置され、第１と第２の導波路はそれぞれに対応する第１と第２の偏波保存ファイバを介してまたは直接に等分波光カプラに並列接続され得る。また、第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに平行になるように配置され、第１の導波路は第１の偏波保存ファイバを介してまたは直接に等分波カプラに接続され、第２の導波路は第２の偏波保存ファイバを介して等分波光カプラに接続され、そして第２の偏波保存ファイバが光カプラ側から第２導波路側までにそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていてもよい。さらに、ファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られた第２の偏波保存ファイバの代わりに、光の電界ベクトルをπ／２だけ回転させるファラデー回転子または１／２波長板が用いられてもよい。
【００２０】
さらに、上述の波長分合波器において、第１の２次元フォトニック結晶は互いに共振周波数の異なる複数の共振器を含むことができ、第２の２次元フォトニック結晶も第１の２次元フォトニック結晶中の共振器と実質的の同一特性の複数の共振器を含み得る。
【００２１】
さらにまた、上述のような波長分合波器における共振器から放射される光を直接または光ファイバを介して検知する光検知器を備えることによって、波長モニタを得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を模式的な斜視図で示している。この波長分合波器は、第１の２次元フォトニック結晶１ａと第２の２次元フォトニック結晶１ｂとを含んでいる。これらの２次元フォトニック結晶は、図５の場合と同様に、貫通穴２、導波路３、および共振器４を含んでいる。そして、これら２つの２次元フォトニック結晶１ａ、１ｂに含まれる導波路３および共振器４は、互いに同一の導波特性および共振特性を有している。
【００２３】
第１の２次元フォトニック結晶１ａの導波路３内には、好ましくはスポットサイズ変換器１２と細線導波路１３を介して、光ファイバ１１から信号光が入射される。第１の２次元フォトニック結晶１ａの導波路３内に入射された光に含まれる特定波長λｉの光のうちで、その第１の２次元フォトニック結晶１ａの主面に平行な電界ベクトル成分を有する光部分が共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００２４】
第１の２次元フォトニック結晶１ａの共振器４で捕獲されなかった残りの光は、直接または偏波保存ファイバ１４ａを利用して第２の２次元フォトニック結晶１ｂの導波路３内に導入される。すなわち、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ａ、１ｂは、互いに直列接続されている。この場合にも、偏波保存ファイバ１４ａと２次元フォトニック結晶１ａ、１ｂとの間に、スポットサイズ変換器１２と細線導波路１３を介することが好ましい。ここで重要なことは、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ａ、１ｂの主面が互いに直交関係になるように配置されていることである。
【００２５】
第２の２次元フォトニック結晶１ｂの導波路３内に導入された光の中には、第１の２次元フォトニック結晶１ａの主面に直交する電界ベクトル成分を有する特定波長λｉの光部分が残っている。ここで、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ａ、１ｂの主面は互いに直交関係にあるので、第１の２次元フォトニック結晶１ａの主面に直交する電界ベクトル成分は、第２の２次元フォトニック結晶１ｂの主面に平行である。そして、第２の２次元フォトニック結晶１ｂの主面に平行な電界ベクトル成分を有する特定波長λｉの光部分は、その第２の２次元フォトニック結晶１ｂの共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００２６】
すなわち、第１の２次元フォトニック結晶１ａの共振器４から放射される特定波長λｉの第１の光部分と第２の２次元フォトニック結晶１ｂの共振器４から放射される特定波長λｉの第２の光部分とは、互いに直交する電界ベクトルを有している。そして、これら第１と第２の光部分の強度を光検知器で検知して合成することによって、特定波長λｉの光が偏光しているか否かにかかわらず、入射信号光中のその特定波長λｉの光の強度割合を正確にモニタすることができる。
【００２７】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２による２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を模式的な斜視図で示している。この実施形態２の波長分合波器においても、実施形態１に類似して、第１の２次元フォトニック結晶１ｃと第２の２次元フォトニック結晶１ｄとが偏波保存ファイバ１４ｂを介して互いに直列接続されている。そして、これら２つの２次元フォトニック結晶に含まれる導波路および共振器は、互いに同一の導波特性および共振特性を有している。
【００２８】
しかし、図２の実施形態２においては、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ｃ、１ｄの主面が互いに平行関係になるように配置され、偏波保存ファイバ１４ｂが第１の２次元フォトニック結晶１ｃ側から第２の２次元フォトニック結晶１ｄ側までにそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていることにおいて、図１の実施形態１と異なっている。
【００２９】
このような実施形態２において、第１の２次元フォトニック結晶１ｃの導波路３内に入射された光に含まれる特定波長λｉの光のうちで、その第１の２次元フォトニック結晶１ｃの主面に平行な電界ベクトル成分を有する光部分が共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００３０】
第１の２次元フォトニック結晶１ｃの共振器４で捕獲されなかった残りの光は、偏波保存ファイバ１４ｂ内に導入される。その偏波保存ファイバ１４ｂ内に導入される光の中には、第１の２次元フォトニック結晶１ｃの主面に直交する電界ベクトル成分を有する特定波長λｉの光部分が残っている。ここで、偏波保存ファイバ１４ｂは第１の２次元フォトニック結晶１ｃ側から第２の２次元フォトニック結晶１ｄ側までにπ／２だけ捩じられているので、それに伴って、特定波長λｉの光部分の電界ベクトルもπ／２だけ回転させられて、第２の２次元フォトニック結晶１ｄの導波路３内に導入される。
【００３１】
すなわち、第１の２次元フォトニック結晶１ｃの主面に対して直交する電界ベクトル成分を有していた特定波長λｉの光部分は、第２の２次元フォトニック結晶１ｄ内ではその主面に平行になっている。そして、第２の２次元フォトニック結晶１ｄの主面に平行な電界ベクトル成分を有する特定波長λｉの光部分は、その第２の２次元フォトニック結晶１ｄの共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００３２】
したがって、第１の２次元フォトニック結晶１ｃの共振器４から放射される特定波長λｉの第１の光部分と第２の２次元フォトニック結晶１ｄの共振器４から放射される特定波長λｉの第２の光部分とは、元来は互いに直交する電界ベクトルを有していた光部分である。したがって、これら第１と第２の光部分の強度を光検知器で検知して合成することによって、特定波長λｉの光が偏光しているか否かにかかわらず、入射信号光中のその特定波長λｉの光の強度割合を正確にモニタすることができる。
【００３３】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３による２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を模式的な斜視図で示している。この波長分合波器は、１本の光ファイバ１１に対して等分波光カプラ１５と第１および第２の偏波保存ファイバ１４ｃ、１４ｄとを介して並列に接続された第１および第２の２次元フォトニック結晶１ｅ、１ｆを含んでいる。これらの２次元フォトニック結晶は、図５の場合と同様に、貫通穴２、導波路３、および共振器４を含んでいる。そして、これら２つの２次元フォトニック結晶に含まれる導波路および共振器は、互いに同一の導波特性および共振特性を有している。
【００３４】
第１の２次元フォトニック結晶１ｅの導波路３内には、光カプラ１５によって等分されて第１の偏波保存ファイバ１４ｃ内に導入された光信号が、好ましくはスポットサイズ変換器１２と細線導波路１３を介して入射される。第１の２次元フォトニック結晶１ｅの導波路３内に入射された光に含まれる特定波長λｉの光のうちで、その第１の２次元フォトニック結晶１ｅの主面に平行な電界ベクトル成分を有する光部分が共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００３５】
同様に、第２の２次元フォトニック結晶１ｆの導波路３内には、光カプラ１５によって等分されて第２の偏波保存ファイバ１４ｄ内に導入された光信号が、好ましくはスポットサイズ変換器１２と細線導波路１３を介して入射される。第２の２次元フォトニック結晶１ｆの導波路３内に入射された光に含まれる特定波長λｉの光のうちで、その第２の２次元フォトニック結晶１ｆの主面に平行な電界ベクトル成分を有する光部分が共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００３６】
ここで重要なことは、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ｅ、１ｆの主面が互いに直交関係になるように配置されていることである。すなわち、第１の２次元フォトニック結晶１ｅの共振器４から放射される特定波長λｉの第１の光部分と第２の２次元フォトニック結晶１ｆの共振器４から放射される特定波長λｉの第２の光部分とは、互いに直交する電界ベクトルを有している。したがって、これら第１と第２の光部分の強度を光検知器で検知して合成することによって、特定波長λｉの光が偏光しているか否かにかかわらず、入射信号光中のその特定波長λｉの光の強度割合を正確にモニタすることができる。なお、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ｅ、１ｆは、偏波保存ファイバ１４ｃ、１４ｄを介することなく等分波カプラ１５に直接接続されてもよい。
【００３７】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４による２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を模式的な斜視図で示している。この実施形態４の波長分合波器においても、第３の実施形態に類似して、１本の光ファイバ１１に対して等分波光カプラ１５と第１および第２の偏波保存ファイバ１４ｅ、１４ｆとを介して並列に接続された第１および第２の２次元フォトニック結晶１ｇ、１ｈを含んでいる。そして、これら２つの２次元フォトニック結晶に含まれる導波路３および共振器４は、互いに同一の導波特性および共振特性を有している。
【００３８】
しかし、図４の実施形態４においては、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ｇ、１ｈの主面が互いに平行関係になるように配置され、第２の偏波保存ファイバ１４ｆが光カプラ１５側から第２の２次元フォトニック結晶１ｈ側までにそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていることにおいて、図３の実施形態３と異なっている。
【００３９】
第１の２次元フォトニック結晶１ｇの導波路３内には、光カプラ１５によって等分されて第１の偏波保存ファイバ１４ｅ内に導入された光信号が入射される。第１の２次元フォトニック結晶１ｇの導波路３内に入射された光に含まれる特定波長λｉの光のうちで、その第１の２次元フォトニック結晶１ｇの主面に平行な電界ベクトル成分を有する光部分が共振器４に捕獲されてそこから放射される。同様に、第２の２次元フォトニック結晶１ｈの導波路３内には、光カプラ１５によって等分されて第２の偏波保存ファイバ１４ｆ内に導入された光信号が入射される。第２の２次元フォトニック結晶１ｈの導波路３内に入射された光に含まれる特定波長λｉの光のうちで、その第２の２次元フォトニック結晶１ｈの主面に平行な電界ベクトル成分を有する光部分が共振器４に捕獲されてそこから放射される。
【００４０】
ここで重要なことは、第１と第２の２次元フォトニック結晶１ｇ、１ｈの主面は互いに平行関係になるように配置されているが、光カプラ１５側から第２の２次元フォトニック結晶１ｈ側までに第２の偏波保存ファイバ１４ｆがそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていることである。
【００４１】
すなわち、第１の２次元フォトニック結晶１ｇの共振器４から放射される特定波長λｉの第１の光部分と第２の２次元フォトニック結晶１ｈの共振器４から放射される特定波長λｉの第２の光部分とは、元来は互いに直交する電界ベクトルを有していた光部分である。したがって、これら第１と第２の光部分の強度を光検知器で検知して合成することによって、特定波長λｉの光が偏光しているか否かにかかわらず、入射信号光中のその特定波長λｉの光の強度割合を正確にモニタすることができる。なお、第１の２次元フォトニック結晶１ｇは、第１の偏波保存ファイバ１４ｅを介することなく等分波カプラ１５に直接接続されてもよい。
【００４２】
ところで、上述の実施形態においてファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られた偏波保存ファイバの代わりに、光の電界ベクトルをπ／２だけ回転させるファラデー回転子または１／２波長板が等価的に用いられ得ることは言うまでもない。その場合、上述の第１と第２の２次元フォトニック結晶がファラデー回転子または１／２波長板を挟んで１チップの光学部品として形成することも可能である。
【００４３】
また、以上の実施形態における一つの２次元フォトニック結晶では一つの導波路の近傍に一つの共振器のみが配置されているが、図６に例示されているように、一つの２次元フォトニック結晶中で互いに共振周波数の異なる複数の共振器を一つの導波路に沿って近接配置することによって、互いに波長の異なる複数チャネルの光信号を処理し得るマルチチャネル波長分合波器を形成し得ることも言うまでもない。
【００４４】
さらに、共振器４に近接対面させて光ファイバの端面を配置することによって、共振器４から板材１の面直方向に放射される光をその光ファイバ内に導入することができるし、逆に光ファイバから共振器４内へ光を注入することもできる。さらに、共振器４に近接対面して光電変換素子を配置することによって、共振器からの光の波長をモニタしまたは強度変調を受信することができる。もちろん、共振器４と光ファイバ端面または光電変換素子との間に集光レンズ（コリメータ）が挿入されてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器において入射光の偏光状態にかかわらず正しい強度比で特定波長の光を抽出することができ、さらに、そのように改善された波長分合波器と光検知機とを組合せて波長モニタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例における２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の他の例における２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明の実施形態のさらに他の例における２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を示す模式的な斜視図である。
【図４】本発明の実施形態のさらに他の例における２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器を示す模式的な斜視図である。
【図５】先行技術による２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】先行技術による２次元フォトニック結晶を利用した波長分合波器の他の例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ板材または２次元フォトニック結晶、２貫通穴、３線状欠陥からなる導波路、４、４ａ、４ｂ、４ｃ点状欠陥からなる共振器、５導波路ヘ導入される光信号、６共振器から放射される光、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１光ファイバ、１２スポットサイズ変換器、１３細線導波路、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ偏波保存ファイバ、１５等分波光カプラ。

Claims

第１と第２の２次元フォトニック結晶を含む波長分合波器であって、
前記第１の２次元フォトニック結晶は線状欠陥からなる第１の導波路と点状欠陥からなる第１の共振器とを含み、前記第１の共振器は前記第１の導波路から特定波長の光を取り込んで前記第１のフォトニック結晶外へ放射しまたは逆に前記第１のフォトニック結晶外から前記特定波長の光を前記第１の導波路内ヘ導入するように作用し、
前記第２の２次元フォトニック結晶は前記第１の導波路と実質的に同一特性の第２の導波路および前記第１の共振器と実質的に同一特性の第２の共振器とを含み、
前記第１の２次元フォトニック結晶の主面と前記第１の導波路中の光の電界ベクトルとが任意の角度αをなす場合に、前記第２の２次元フォトニック結晶の主面と前記第２の導波路中の光の電界ベクトルとがα＋（π／２）の角度をなすように前記第１と前記第２の導波路が互いに光を授受するように光学的に直列接続されていることを特徴とする波長分合波器。
前記第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに直交するように配置され、前記第１と第２の導波路が偏波保存ファイバを介してまたは直接に互いに直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の波長分合波器。
前記第１と前記第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに平行になるように配置され、前記第１と前記第２の導波路は偏波保存ファイバを介して互いに直列接続されており、前記偏波保存ファイバは前記第１の導波路側から前記第２導波路側までにそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていることを特徴とする請求項１に記載の波長分合波器。
前記第１と前記第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに平行になるように配置され、前記第１と前記第２の導波路は前記光の電界ベクトルをπ／２だけ回転させるファラデー回転子または１／２波長板を介して互いに直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の波長分合波器。
第１と第２の２次元フォトニック結晶を含む波長分合波器であって、
前記第１の２次元フォトニック結晶は線状欠陥からなる第１の導波路と点状欠陥からなる第１の共振器とを含み、前記第１の共振器は前記第１の導波路から特定波長の光を取り込んで前記第１のフォトニック結晶外へ放射しまたは逆に前記第１のフォトニック結晶外から前記特定波長の光を前記第１の導波路内ヘ導入するように作用し、
前記第２の２次元フォトニック結晶は前記第１の導波路と実質的に同一特性の第２の導波路および前記第１の共振器と実質的に同一特性の第２の共振器とを含み、
前記第１と前記第２の導波路は等分波光カプラを介して１つの光ファイバに並列接続されており、
前記第１の２次元フォトニック結晶の主面と前記第１の導波路中の光の電界ベクトルとが任意の角度αをなす場合に、前記第２の２次元フォトニック結晶の主面と前記第２の導波路中の光の電界ベクトルとがα＋（π／２）の角度をなすように前記第１と前記第２の導波路が前記等分波光カプラと光学的に接続されていることを特徴とする波長分合波器。
前記第１と前記第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに直交するように配置され、前記第１と前記第２の導波路はそれぞれに対応する第１と第２の偏波保存ファイバを介してまたは直接に前記等分波光カプラに並列接続されていることを特徴とする請求項５に記載の波長分合波器。
前記第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに平行になるように配置され、前記第１の導波路は第１の偏波保存ファイバを介してまたは直接に前記等分波カプラに接続され、前記第２の導波路は第２の偏波保存ファイバを介して前記等分波光カプラに接続されており、前記第２の偏波保存ファイバは前記光カプラ側から前記第２導波路側までにそのファイバ軸の周りにπ／２だけ捩られていることを特徴とする請求項５に記載の波長分合波器。
前記第１と第２の２次元フォトニック結晶はそれらの主面が互いに平行になるように配置され、前記第１と前記第２の導波路はそれぞれに対応する第１と第２の偏波保存ファイバを介してまたは直接に前記等分波光カプラに並列接続されており、前記光カプラ側から前記第２導波路側までの間に前記光の電界ベクトルをπ／２だけ回転させるファラデー回転子または１／２波長板が挿入されていることを特徴とする請求項５に記載の波長分合波器。
前記第１の２次元フォトニック結晶は互いに共振周波数の異なる複数の前記共振器を含み、前記第２の２次元フォトニック結晶も前記第１の２次元フォトニック結晶中の共振器と実質的の同一特性の複数の共振器を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の波長分合波器。
請求項１から９のいずれかに記載された波長分合波器を含む波長モニタであって、前記共振器から放射される光を直接または光ファイバを介して検知する光検知器を備えたことを特徴とする波長モニタ。