JP4634815B2 - 光フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、光信号のレベル調節のための可変光減衰および利得等化、波長多重信号光の波長選択、波長ブロッキング、アド／ドロップなどの波長制御を行う光フィルタに関する。

波長多重信号光の波長選択フィルタ（光伝送路中所望の波長のみを選択するフィルタ）としては、従来は、図１の（Ａ）に示すような構成が用いられてきた（非特許文献１）。同図において、１は入力導波路、２−１、２−２はアレイ導波路格子、３−１〜３−Ｉ（Ｉ：１以上の整数）は導波路、４−１〜４−Ｉはゲートデバイス（強度調節デバイス）、５は出力導波路である。ゲートデバイス４−１〜４−Ｉはマッハツェンダ型光スイッチ、半導体レーザ増幅器などを用いて構成することができる。

図１の（Ｂ）は、上記のゲートデバイス４−１〜４−Ｉ（総括番号；４）の各々をマッハツェンダ型干渉計で構成した例を示している。同図において、６−１、６−２は方向性結合器、７は導波路位相調節部である。この場合、このデバイスは通常石英系ガラス導波路技術を用いて作製される。各ゲートデバイス４−１〜４−Ｉは、導波路位相調節部７を用いて導波路の屈折率を調節し、スイッチングを行うことにより、信号光を２出力のいずれか一方に振り分けることができ、これにより信号光の取捨選択を行うことができる。

ゲートデバイス４−１〜４−Ｉとして、半導体レーザ増幅器（図示しない）を用いる場合には、半導体レーザ増幅器に供給する注入電流に応じて信号光を透過または遮断することができる。

この従来の波長選択フィルタでは、図１の（Ａ）に示しように、入力導波路１から入射した波長λ_１〜λ_Ｉを有する波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）信号光を、波長分波作用を有する入力側のアレイ導波路格子２−１によって複数の導波路３−１〜３−Ｉに分波した後、それぞれの対応するゲートデバイス４−１〜４−Ｉを用いて所望波長の選択を行った後、波長合波作用を有する出力側のアレイ導波路格子２−２を用いて、出力導波路５に必要波長信号のみを出力する。

R. Kasahara et al., "A compact optical wavelength selector composed of arrayed-waveguide gratings and an optical gate array integrated on a single PLC platform," IEEE Photonics Technology Letters, vol.12, no.1, pp.34-36, Jan. 2000.

上述した従来のデバイス構成では、入力信号光波長数と一致したゲートデバイス４−１〜４−Ｉを用いなければならなかった。そのため、（１）デバイス構成の複雑化および付随するデバイスの大型化を招き、さらに（２）ゲートデバイスをマッハツェンダ型干渉計とした場合には、損失を増加させ、（３）ゲートデバイスを半導体レーザ増幅器とした場合には、信号Ｓ／Ｎ比の劣化、プロセスの複雑化（ハイブリッド集積プロセス）およびフィルタの高価格化を招く、などの解決すべき点があった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するために成されたものであって、ゲートデバイスを使用しない構成にすることによって、構成を簡略化かつ小型化し、低損失、高Ｓ／Ｎ比が得られ、かつ低価格の光フィルタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光フィルタは、基板上に形成されてＮ個の波長（Ｎは１以上の整数）の制御を行う光フィルタであって、前記Ｎ個の波長からなる波長多重信号光を一方に入力する２本の入力側導波路と、前記２本の入力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の入力側導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を２本の出力導波路に分岐する第１の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路にそれぞれ接続する２つの入力ポートと、少なくとも（Ｎ＋１）本の出力導波路とを有し、前記２本の出力導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第２番目〜第Ｎ＋１番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、前記２本の出力導波路のもう一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第１番目〜第Ｎ番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波する分波用の第１のアレイ導波路格子と、前記第１のアレイ導波路格子の前記（Ｎ＋１）本の出力導波路に１対１で接続する（Ｎ＋１）本の接続導波路と、前記（Ｎ＋１）本の接続導波路中の少なくともＮ本の接続導波路上にそれぞれ配置した導波路の屈折率を制御する少なくともＮ個の屈折率制御部であって、それぞれ隣接する接続導波路間の位相差を変え同一波長間の位相差を変えることによって光フィルタの出力光の調整を可能とする屈折率制御部と、前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の出力側に１対１で接続する少なくとも（Ｎ＋１）本の入力導波路を有し該（Ｎ＋１）本の入力導波路に入力してきた信号を２本の出力導波路に合波する合波用の第２のアレイ導波路格子と、前記第２のアレイ導波路格子の前記２本の出力導波路に接続する２本の出力側導波路と、前記２本の出力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の出力側導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を合流する第２の方向性結合器とを有することを特徴とする。

ここで、前記第１のアレイ導波路格子の出力導波路と前記第２のアレイ導波路格子の入力導波路とを接続する前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の長さがそれぞれ等しく設定され、前記第１の方向性結合器と前記第１のアレイ導波路格子との２箇所の接続部分である前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路の長さがそれぞれ等しく設定され、前記第２のアレイ導波路格子と前記第２の方向性結合器との２箇所の接続部分である前記第２の方向性結合器の前記２本の入力導波路の長さがそれぞれ等しく設定されていることを特徴とすることができる。

また、前記第１の方向性結合器と前記第１のアレイ導波路格子とを接続する２箇所の接続部分である前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路の上部導波路と下部導波路との長さの差がΔＬ_ａ、前記第２のアレイ導波路格子と前記第２の方向性結合器を接続する２箇所の接続部分である前記第２の方向性結合器の前記２本の入力導波路の上部導波路と下部導波路との長さの差がΔＬ_ｂである場合に、前記第１のアレイ導波路格子の出力導波路と前記第２のアレイ導波路格子の入力導波路とを接続する前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の各隣り合う部分の上部導波路と下部導波路との長さの差ΔＬを、ΔＬ＝（ΔＬ_ａ＋ΔＬ_ｂ）に設定することにより、各波長に対して等価的に対称マッハツェンダ型干渉計を構成したことを特徴とすることができる。

また、前記第１の方向性結合器および前記第２の方向性結合器の少なくともいずれか一方が、結合率可変の方向性結合器であることを特徴とすることができる。

また、前記結合率可変の方向性結合器が、位相調整部を有する１段または複数段の、対称または非対称のマッハツェンダ型干渉計で構成されていることを特徴とすることができる。

また、前記屈折率制御部が、熱光学位相シフト用薄膜ヒータを有することを特徴とすることができる。

また、前記熱光学位相シフト用薄膜ヒータの近傍に断熱溝が設けられていることを特徴とすることができる。

また、前記アレイ導波路格子の替わりに、非対称マッハツェンダ型干渉計を１つあるいは複数用いたフィルタ、あるいはグレーティングを１つあるいは複数用いたフィルタ、あるいは誘電体多層膜構造のバルク型フィルタを１つあるいは複数用いたフィルタを用いたことを特徴とすることができる。

また、本発明の光フィルタは、他の態様として、基板上に形成されてＮ個の波長（Ｎは１以上の整数）の制御を行う光フィルタであって、前記Ｎ個の波長からなる波長多重信号光を一方に入力する２本の入力側導波路と、前記２本の入力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の入力側導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を２本の出力導波路に分岐し、かつ該２本の出力導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を前記２本の入力側導波路に合流する第１の方向性結合器と、前記方向性結合器の前記２本の出力導波路にそれぞれ接続する２つの入力ポートと、少なくとも（Ｎ＋１）本の出力導波路とを有し、前記２本の出力導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第２番目〜第Ｎ＋１番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、前記２本の出力導波路のもう一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第１番目〜第Ｎ番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、かつ前記（Ｎ＋１）本の出力導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を前記方向結合器の前記２つの入力ポートに合波するアレイ導波路格子と、前記アレイ導波路格子の前記（Ｎ＋１）本の出力導波路に１対１で接続する（Ｎ＋１）本の接続導波路と、前記（Ｎ＋１）本の接続導波路中の少なくともＮ本の接続導波路上にそれぞれ配置した導波路の屈折率を制御する少なくともＮ個の屈折率制御部であって、それぞれ隣接する接続導波路間の位相差を変え同一波長間の位相差を変えることによって光フィルタの出力光の調整を可能とする屈折率制御部と、前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の前記アレイ導波路格子側とは逆の末端に配置されて該接続導波路を伝搬してきた光信号を再び該接続導波路へ戻す光反射手段とを有し、前記入力側導波路が光信号を出力する入出力共用であることを特徴とすることができる。

また、本発明の光フィルタは、さらに他の態様として、基板上に形成されてＮ個の波長（Ｎは１以上の整数）の制御を行う光フィルタであって、前記Ｎ個の波長からなる波長多重信号光を一方に入力する２本の入力側導波路と、前記２本の入力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の入力側導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を２本の出力導波路に分岐する第１の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路にそれぞれ接続する２つの入力ポートと、少なくとも（Ｎ＋１）本の出力導波路とを有し、前記２本の出力導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第２番目〜第Ｎ＋１番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、前記２本の出力導波路のもう一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第１番目〜第Ｎ番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波するアレイ導波路格子と、前記第１のアレイ導波路格子の前記（Ｎ＋１）本の出力導波路に１対１で接続する（Ｎ＋１）本の接続導波路と、前記（Ｎ＋１）本の接続導波路中の少なくともＮ本の接続導波路上にそれぞれ配置した導波路の屈折率を制御する少なくともＮ個の屈折率制御部であって、それぞれ隣接する接続導波路間の位相差を変え同一波長間の位相差を変えることによって光フィルタの出力光の調整を可能とする屈折率制御部とを有し、前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の末端が前記アレイ導波路格子の未使用の（Ｎ＋１）本の入力（または出力）ポートに接続し、該前記アレイ導波路格子の未使用の２本の出力（または入力）ポートに接続する２本の出力側導波路と、前記２本の出力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の出力側導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を合流する第２の方向性結合器とを有することを特徴とすることができる。

上記のように、本発明の光フィルタは、２つのアレイ導波路格子間を、屈折率制御部を設置した導波路で接続し、２つのアレイ導波路格子の未接続の入力および出力端それぞれに２入力２出力の方向性結合器を接続することによって、アレイ導波路格子間に直接強度調節デバイスを挿入することなく、各波長成分に関して対称あるいは非対称的にマッハツェンダ型干渉計を等価的に構成することができる。従って、アレイ導波路格子間に直接強度調節デバイスを挿入しない簡略化かつ小型化された構成で、低損失、高Ｓ／Ｎ比、かつ低価格の光フィルタを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図２の（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１の実施形態の光フィルタの構成例を示す。デバイスの全体構成を表わす同図の（Ａ）に示すように、本実施形態の光フィルタは、シリコン基板（図示しない）上に形成した石英導波路型平面光波回路１０であって、導波路１１−１〜１１−８、これら導波路を数μｍオーダで近接させて構成した方向性結合器１２−１、１２−２、一対のアレイ導波路格子１３−１、１３−２、（Ｎ＋１）本（Ｎは１以上の整数）の導波路１４−１〜１４−Ｎ＋１、およびＮ個の熱光学位相シフト用薄膜ヒータ（クロム、窒化タンタル等）１５−２〜１５−Ｎ＋１を備える。この構成で、導波路１４−１上に熱光学位相シフト用薄膜ヒータを設置しても何らかまわず、熱光学位相シフト用薄膜ヒータ１５−２の予備として使用することができる。

小型、安定、および低損失化を目的として、シリコン基板上に石英導波路（クラッド：ＳｉＯ_２、コア：ＳｉＯ_２−ＧｅＯ_２）を形成する周知の平面光波回路技術を用いて、導波路１１−１〜１１−８等のすべての構成要素を作製する。だが、その石英導波路部分を、半導体導波路、ＬｉＮｂＯ_３（ＬＮ）あるいはＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（ＫＴＮ）等の強誘電体導波路、ポリマー導波路、光ファイバなど、またはこれらを複合した導波路構成および各導波路材料に使用可能な位相シフト手段（これらは図示しない）で置き換えることももちろん可能である。

図２の（Ｂ）は、上記のアレイ導波路格子１３−１、１３−２（総括番号；１３）のそれぞれの構成を示す。同図に示すように、アレイ導波路格子１３は、入力導波路アレイ１６、入力側のスラブ導波路１７−１、アレイ導波路１８、出力側のスラブ導波路１７−２、および出力導波路アレイ１９を備える。

アレイ導波路格子１３−１、１３−２を用いることにより、波長多重信号の合波あるいは分波を１素子で行うことができる。なお、これらアレイ導波路格子の替わりに、非対称マッハツェンダ型干渉計を１つあるいは複数用いたフィルタ、グレーティングを１つあるいは複数用いたフィルタ、誘電体多層膜構造のバルク型フィルタを１つあるいは複数用いたフィルタ（これらフィルタは図示しない）、などを用いることも可能である。

簡単のため、入力側の導波路１１−３と１１−４、アレイ導波路格子間に接続された複数の接続導波路１４−ｉと１４−ｉ＋１［ｉ：１〜Ｎの整数）、および出力側の導波路１１−５と１１−６の長さはそれぞれ互いに等しいとする。もちろん、これらの長さは異なっていても良い。

入力側の一方の導波路１１−１から波長多重信号λ_１〜λ_Ｎ（λ_１＜λ_２＜λ_３・・・＜λ_Ｎ）を入力する。入力側の方向性結合器１２−１の強度分配比を１：１に設定した場合、信号λ_１〜λ_Ｎはその方向性結合器の出力導波路１１−３、１１−４に等強度で分配される。入力側のアレイ導波路格子１３−１によって導波路１１−３の波長成分は、接続導波路１４−２〜１４−Ｎ＋１上に図２の（Ａ）において実線で囲まれた部分に示すように分波されるものとする。導波路１１−３と導波路１１−４とがアレイ導波路格子１３−１の隣り合うチャネルの入力ポートに入力された場合において、導波路１１−４の波長成分は、接続導波路１４−１〜１４−Ｎ上に図２の（Ａ）において破線で囲まれた部分に示すように分波される。

両アレイ導波路格子１３−１、１３−２の特性が同一で、左右対称に配置されたものであるとすると、上記の実線部分と破線部分の波長成分はそれぞれ、導波路１１−５、１１−６に合波され、出力側の方向性結合器１２−２を通過後、出力側の導波路１１−７、１１−８のいずれかに出力される。

従って、波長λ _i に関して（ｉは１〜Ｎの整数）、一方の光路ｉ−１（方向結合器１２−１の出力導波路１１−３→入力側のアレイ導波路格子１３−１→接続導波路１４−ｉ＋１→出力側のアレイ導波路格子１３−２→方向性結合器１２−２の入力導波路１１−５）と、もう一方の光路ｉ−２（方向性結合器１２−１の出力導波路１１−４→入力側のアレイ導波路格子１３−１→接続導波路１４−ｉ→出力側のアレイ導波路格子１３−２→方向性結合器１２−２の入力導波路１１−６）とを２つの長さの等しいアームとし、入力が導波路１１−１、１１−２、出力が導波路１１−７、１１−８であるとすると、図２の（Ｃ）に示すような、対称マッハツェンダ型干渉計が等価的に構成される。同図に示すように、入力を一方の導波路１１−１とする場合、波長λ _i 成分は、例えば熱光学位相シフト用薄膜ヒータ１５−ｉ＋１を用いて両アーム間の位相差を２Ｊπ、（２Ｊ＋１）π（Ｊ：整数）とした場合に、図３の（Ａ）に実線の曲線と破線の曲線で示すように、それぞれ導波路１１−８、１１−７に出力される。熱光学位相シフト用薄膜ヒータ１５−ｉ＋１は波長λ_ｉ＋1成分（１≦ｉ≦Ｎ−１）のスイッチングにも影響を及ぼすが、図２の（Ｄ）に示すように、次段の熱光学位相シフト用薄膜ヒータ１５−ｉ＋２を用いてスイッチング状態の調整が可能である。このようにして、各波長成分のスイッチング状態の制御を所望特性に応じて順次行う。また、位相差をπの整数倍、およびそれ以外の様々な値に設定することによって、各波長成分の可変減衰器も構成可能である。

また、熱光学位相シフト用薄膜ヒータ１５−１〜１５−Ｎ＋１の近傍に石英部分を除去した断熱溝(図示しない)を設けて、これら熱光学位相シフト用薄膜ヒータ間の熱クロストークを低減する構成も有効である。

なお、上記の図２の（Ａ）の構成例では、導波路１１−３と１１−４、導波路１４−ｉ〜１４−ｉ＋１、導波路１１−５と１１−６の長さをそれぞれ互いに等しいとしたが、導波路１１−３と１１−４、導波路１１−５と１１−６の長さがそれぞれ異なり、その差がそれぞれΔＬ_ａ、ΔＬ_ｂである場合、導波路１４−ｉと１４−ｉ＋１との長さの差ΔＬを（ΔＬ_ａ＋ΔＬ_ｂ）と設定することにより、同様に各波長に対して等価的に対称マッハツェンダ型干渉計を構成することができる。

図２の（Ａ）の構成は、導波路１４−１〜１４−Ｎ＋１を近接させているので、外乱に強い。

（第２の実施形態）
図４の（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態の光フィルタの構成例を示す。デバイスの全体構成を表わす同図の（Ａ）に示すように、本実施形態の光フィルタは、シリコン基板（図示しない）上に形成した石英導波路型平面光波回路２０であって、導波路２１−１〜２１−１２、導波路を数μｍオーダで近接させ構成した方向性結合器２２−１〜２２−４、熱光学位相シフト用薄膜ヒータ２３−１、２３−２、アレイ導波路格子２４−１、２４−２、導波路２５−１〜２５−Ｎ＋１、および熱光学位相シフト用薄膜ヒータ２６−２〜２６−Ｎ＋１を備える。

導波路２１−３、２１−４、および導波路２１−９、２１−１０間の長さの差は０で、図４の（Ａ）中の破線部Ａ、Ｂで囲った部分では、熱光学位相シフト用薄膜ヒータ２３−１、２３−２の位相シフト量によって光強度の分配・結合比が変化する対称マッハツェンダ型干渉計型の結合率可変方向性結合器が構成されている。

ここで、簡単のため、導波路２１−５と２１−６、導波路２５−ｊと２５−ｊ＋１（ｊ：１〜Ｎの整数）、および導波路２１−７と２１−８のそれぞれの長さの差を０と設定する。この場合、図４の（Ｂ）に示すように、両端の方向性結合器を対称マッハツェンダ型干渉計で置き換えた対称マッハツェンダ型干渉計が等価的に構成される。導波路を数μｍオーダで近接させ構成した方向性結合器２２−１〜２２−４の強度分配比が作製誤差等により１：１からずれた場合には、その対称マッハツェンダ型干渉計のスイッチング特性（クロスポートの損失特性、バーポートの消光比特性）が、図３の（Ｂ）に示すように、劣化する。しかしながら、対称マッハツェンダ型干渉計構成の方向性結合器の場合、熱光学位相シフト用薄膜ヒータ２３−１、２３−２による導波路２１−３、２１−９の位相調整によって、その強度分配比を１：１に調節することは比較的容易である。そのため、図４の（Ｂ）に示す構成を用いることによって、良好なスイッチング特性を有する対称マッハツェンダ型干渉計を構成することができ、図４の（Ａ）に示すデバイスの構成全体としても各波長成分のスイッチング特性を良好に制御可能となる。

本第２の実施形態の構成例では、方向性結合器を対称マッハツェンダ型干渉計１段で構成したが、これを多段接続することも可能で、この場合には作製誤差にさらに影響を受けない結合率可変方向性結合器を実現できる。また、例えば、方向性結合器を非対称マッハツェンダ型干渉計で構成することによって、方向性結合器に波長依存性を持たせる構成を実現することもできる。

（他の実施の形態）
図２の（Ａ）、図４の（Ａ）の構成では、アレイ導波路格子を２つずつ用いたが、以下のような構成によって、アレイ導波路格子を１つに削減することも可能である。図２の（Ａ）を例として説明すると、１）導波路１４−１〜１４−Ｎ＋１の一端に光を反射する手段（図示しない）を配置することで、アレイ導波路格子１３−２以降の出力側の構成要素を全て削除し、導波路１１−１，１１−２を入出力共用とする構成、あるいは２）アレイ導波路格子１３−２以降の出力側の構成要素を第２の方向性結合器を除いて全て削除し、かつ導波路１４−１〜１４−Ｎ＋１の一端をアレイ導波路格子１３−１の未使用の入力(または出力)ポートに接続した上で、アレイ導波路格子１３−１の当該未使用の出力(または入力)ポート２つと第２の方向性結合器とを接続する構成、などがある。なお、これらの変形例もその作用効果は前述の各実施形態のものとほぼ同様である。

上記では、本発明の好適な実施形態を例示して説明したが、本発明の実施形態は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。

本発明の光フィルタは、光信号のレベル調節のための可変光減衰および利得等化、波長多重信号光の波長選択、波長ブロッキング、アド／ドロップなどの波長制御を行うことができ、光通信、光信号処理、光センシング分野などに利用可能である。

従来の波長選択フィルタの構成を示すブロック図であって、（Ａ）は全体の構成を示す図、（Ｂ）はゲートデバイスの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の光フィルタの構成を示すブロック図であって、（Ａ）は全体の構成を示す図、（Ｂ）はアレイ導波路格子の構成を示す図、（Ｃ）および（Ｄ）はそれぞれその光フィルタの等価回路を示す図である。 本発明に係る対称マッハツェンダ型干渉計の特性を示す図であり、（Ａ）は方向性結合器の強度結合率０．５の場合の強度透過特性を示す図、（Ｂ）は方向性結合器の強度結合率０．３の場合の強度透過特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態の光フィルタの構成を示すブロック図であって、（Ａ）は全体の構成を示す図、（Ｂ）はその光フィルタの等価回路を示す図である。

符号の説明

１ 入力導波路
２−１、２−２ アレイ導波路格子
３−１〜３−Ｉ 導波路
４−１〜４−Ｉ ゲートデバイス（強度調節デバイス）
５ 出力導波路
６−１、６−２ 方向性結合器
７ 導波路位相調節部
１０ 石英導波路型平面光波回路
１１−１〜１１−８ 導波路
１２−１、１２−２ 導波路を数μｍオーダで近接させ構成した方向性結合器
１３−１、１３−２ アレイ導波路格子
１４−１〜１４−Ｎ＋１ 導波路
１５−２〜１５−Ｎ＋１ 熱光学位相シフト用薄膜ヒータ
１６ 入力導波路アレイ
１７−１、１７−２ スラブ導波路
１８ アレイ導波路
１９ 出力導波路アレイ
２０ 石英導波路型平面光波回路
２１−１〜２１−１２ 導波路
２２−１〜２２−４ 導波路を数μｍオーダで近接させ構成した方向性結合器
２３−１、２３−２ 熱光学位相シフト用薄膜ヒータ
２４−１、２４−２ アレイ導波路格子
２５−１〜２５−Ｎ＋１ 導波路
２６−２〜２６−Ｎ＋１ 熱光学位相シフト用薄膜ヒータ

Claims (10)

1. 基板上に形成されてＮ個の波長（Ｎは１以上の整数）の制御を行う光フィルタであって、
   前記Ｎ個の波長からなる波長多重信号光を一方に入力する２本の入力側導波路と、
   前記２本の入力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の入力側導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を２本の出力導波路に分岐する第１の方向性結合器と、
   前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路にそれぞれ接続する２つの入力ポートと、少なくとも（Ｎ＋１）本の出力導波路とを有し、前記２本の出力導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第２番目〜第Ｎ＋１番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、前記２本の出力導波路のもう一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第１番目〜第Ｎ番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波する分波用の第１のアレイ導波路格子と、
   前記第１のアレイ導波路格子の前記（Ｎ＋１）本の出力導波路に１対１で接続する（Ｎ＋１）本の接続導波路と、
   前記（Ｎ＋１）本の接続導波路中の少なくともＮ本の接続導波路上にそれぞれ配置した導波路の屈折率を制御する少なくともＮ個の屈折率制御部であって、それぞれ隣接する接続導波路間の位相差を変え同一波長間の位相差を変えることによって光フィルタの出力光の調整を可能とする屈折率制御部と、
   前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の出力側に１対１で接続する少なくとも（Ｎ＋１）本の入力導波路を有し該（Ｎ＋１）本の入力導波路に入力してきた信号を２本の出力導波路に合波する合波用の第２のアレイ導波路格子と、
   前記第２のアレイ導波路格子の前記２本の出力導波路に接続する２本の出力側導波路と、
   前記２本の出力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の出力側導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を合流する第２の方向性結合器と
   を有することを特徴とする光フィルタ。
2. 前記第１のアレイ導波路格子の出力導波路と前記第２のアレイ導波路格子の入力導波路とを接続する前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の長さがそれぞれ等しく設定され、
   前記第１の方向性結合器と前記第１のアレイ導波路格子との２箇所の接続部分である前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路の長さがそれぞれ等しく設定され、
   前記第２のアレイ導波路格子と前記第２の方向性結合器との２箇所の接続部分である前記第２の方向性結合器の前記２本の入力導波路の長さがそれぞれ等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
3. 前記第１の方向性結合器と前記第１のアレイ導波路格子とを接続する２箇所の接続部分である前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路の上部導波路と下部導波路との長さの差がΔＬ_ａ、前記第２のアレイ導波路格子と前記第２の方向性結合器を接続する２箇所の接続部分である前記第２の方向性結合器の前記２本の入力導波路の上部導波路と下部導波路との長さの差がΔＬ_ｂである場合に、
   前記第１のアレイ導波路格子の出力導波路と前記第２のアレイ導波路格子の入力導波路とを接続する前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の各隣り合う部分の上部導波路と下部導波路との長さの差ΔＬを、ΔＬ＝（ΔＬ_ａ＋ΔＬ_ｂ）に設定することにより、各波長に対して等価的に対称マッハツェンダ型干渉計を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
4. 前記第１の方向性結合器および前記第２の方向性結合器の少なくともいずれか一方が、
   結合率可変の方向性結合器であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光フィルタ。
5. 前記結合率可変の方向性結合器が、位相調整部を有する１段または複数段の、対称または非対称のマッハツェンダ型干渉計で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光フィルタ。
6. 前記屈折率制御部が、熱光学位相シフト用薄膜ヒータを有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光フィルタ。
7. 前記熱光学位相シフト用薄膜ヒータの近傍に断熱溝が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光フィルタ。
8. 前記アレイ導波路格子の替わりに、非対称マッハツェンダ型干渉計を１つあるいは複数用いたフィルタ、あるいはグレーティングを１つあるいは複数用いたフィルタ、あるいは誘電体多層膜構造のバルク型フィルタを１つあるいは複数用いたフィルタを用いたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光フィルタ。
9. 基板上に形成されてＮ個の波長（Ｎは１以上の整数）の制御を行う光フィルタであって、
   前記Ｎ個の波長からなる波長多重信号光を一方に入力する２本の入力側導波路と、
   前記２本の入力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の入力側導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を２本の出力導波路に分岐し、かつ該２本の出力導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を前記２本の入力側導波路に合流する第１の方向性結合器と、
   前記方向性結合器の前記２本の出力導波路にそれぞれ接続する２つの入力ポートと、少なくとも（Ｎ＋１）本の出力導波路とを有し、前記２本の出力導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第２番目〜第Ｎ＋１番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、前記２本の出力導波路のもう一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第１番目〜第Ｎ番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、かつ前記（Ｎ＋１）本の出力導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を前記方向結合器の前記２つの入力ポートに合波するアレイ導波路格子と、
   前記アレイ導波路格子の前記（Ｎ＋１）本の出力導波路に１対１で接続する（Ｎ＋１）本の接続導波路と、
   前記（Ｎ＋１）本の接続導波路中の少なくともＮ本の接続導波路上にそれぞれ配置した導波路の屈折率を制御する少なくともＮ個の屈折率制御部であって、それぞれ隣接する接続導波路間の位相差を変え同一波長間の位相差を変えることによって光フィルタの出力光の調整を可能とする屈折率制御部と、
   前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の前記アレイ導波路格子側とは逆の末端に配置されて該接続導波路を伝搬してきた光信号を再び該接続導波路へ戻す光反射手段とを有し、
   前記入力側導波路が光信号を出力する入出力共用であることを特徴とする光フィルタ。
10. 基板上に形成されてＮ個の波長（Ｎは１以上の整数）の制御を行う光フィルタであって、
    前記Ｎ個の波長からなる波長多重信号光を一方に入力する２本の入力側導波路と、
    前記２本の入力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の入力側導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を２本の出力導波路に分岐する第１の方向性結合器と、
    前記第１の方向性結合器の前記２本の出力導波路にそれぞれ接続する２つの入力ポートと、少なくとも（Ｎ＋１）本の出力導波路とを有し、前記２本の出力導波路の一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第２番目〜第Ｎ＋１番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波し、前記２本の出力導波路のもう一方を伝搬してきた前記波長多重信号を前記（Ｎ＋１）本の出力導波路のうちの第１番目〜第Ｎ番目の出力導波路に波長が順次長くなるように分波するアレイ導波路格子と、
    前記第１のアレイ導波路格子の前記（Ｎ＋１）本の出力導波路に１対１で接続する（Ｎ＋１）本の接続導波路と、
    前記（Ｎ＋１）本の接続導波路中の少なくともＮ本の接続導波路上にそれぞれ配置した導波路の屈折率を制御する少なくともＮ個の屈折率制御部であって、それぞれ隣接する接続導波路間の位相差を変え同一波長間の位相差を変えることによって光フィルタの出力光の調整を可能とする屈折率制御部とを有し、
    前記（Ｎ＋１）本の接続導波路の末端が前記アレイ導波路格子の未使用の（Ｎ＋１）本の入力（または出力）ポートに接続し、該前記アレイ導波路格子の未使用の２本の出力（または入力）ポートに接続する２本の出力側導波路と、
    前記２本の出力側導波路を近接させて構成した形状の２入力２出力の方向性結合器であって、前記２本の出力側導波路を伝搬してきた前記波長多重信号を合流する第２の方向性結合器とを有することを特徴とする光フィルタ。

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