特許 6574818 波長フィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6574818

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】波長フィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20190902BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/01 F

   G02B6/12 361

   G02B6/12 341

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-156942(P2017-156942)

(22)【出願日】2017年8月15日

(65)【公開番号】特開2019-35853(P2019-35853A)

(43)【公開日】2019年3月7日

【審査請求日】2017年8月15日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２５年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超低消費電力型光エレクトロニクス実装システム技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】513065077

【氏名又は名称】技術研究組合光電子融合基盤技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100141955

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100085419

【弁理士】

【氏名又は名称】大垣 孝

(72)【発明者】

【氏名】岡山 秀彰

【審査官】 山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１９０９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２１６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４４７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０４４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００３７５０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 OKAYAMA, H., ONAWA, Y., SHIMURA, D., YAEGASHI, H., SASAKI, H.，Si waveguide polarisation rotation chirped Bragg grating，ELECTRONICS LETTERS，２０１７年 １月１９日，Vol.53, No.2，pp.96-98

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／０１

Ｇ０２Ｂ ６／１２

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交互に直列に接続された、ｎ個（ｎは２以上の整数）のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む光導波路コアと、
前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備え、
前記モード変換部は、ｐ次モード（ｐはｐ≧０の整数）の特定の波長の光を、偏波を変換せずにｑ次モード（ｑはｑ＞ｐの整数）に変換して反射し、
前記キャビティ部は、当該キャビティ部を伝播する、ｐ次モードの特定の波長の光の位相を整合させ、
前記モード変換部には、グレーティングが形成されており、
前記グレーティングが形成された前記モード変換部は、該モード変換部の光伝播方向に延在して形成された基部と、該基部の両側面に、前記基部を挟んで反対称となる位置に周期的に複数形成された突出部とを含んで構成されており、
前記基部の幅が、光伝播方向の両端から中央に向かって連続的に縮小することによって、前記突出部はそれぞれ固有の突出量を持ち、前記突出量には、少なくとも２以上の値があり、かつ前記モード変換部は、光伝播方向の各位置における等価屈折率が一定となり、
前記グレーティングは、特定の波長λに対し、グレーティング周期をΛ、ｐ次モードに対する等価屈折率をｎ_ｐ、ｑ次モードに対する等価屈折率をｎ_ｑとして、２π／Λ＝２π（ｎ_ｐ＋ｎ_ｑ）／λを満たす
ことを特徴とする波長フィルタ。

【請求項2】

交互に直列に接続された、ｎ個（ｎは２以上の整数）のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む光導波路コアと、
前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備え、
前記モード変換部は、ｐ次モード（ｐはｐ≧０の整数）の一方の偏波の特定の波長の光を、ｑ次モード（ｑはｑ＞ｐの整数）の他方の偏波に変換して反射し、
前記キャビティ部は、当該キャビティ部を伝播する、ｐ次モードの特定の波長の光の位相を整合させ、
前記モード変換部には、グレーティングが形成されており、
前記グレーティングが形成された前記モード変換部は、該モード変換部の光伝播方向に延在して形成された基部と、該基部の両側面に、前記基部を挟んで反対称となる位置に周期的に複数形成された突出部とを含んで構成されており、
前記基部の幅が、光伝播方向の両端から中央に向かって連続的に縮小することによって、前記突出部はそれぞれ固有の突出量を持ち、前記突出量には、少なくとも２以上の値があり、かつ前記モード変換部は、光伝播方向の各位置における等価屈折率が一定となり、
前記グレーティングは、特定の波長λに対し、グレーティング周期をΛ、ｐ次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥｐ、ｑ次モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＭｑ、ｐ次モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＭｐ、ｑ次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥｑとして、２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＥｐ＋ｎ_ＴＭｑ）／λ又は２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＭｐ＋ｎ_ＴＥｑ）／λを満たし、
前記光導波路コアの少なくとも各前記モード変換部に、前記モード変換部よりも小さい厚さで、かつ前記モード変換部の光伝播方向に沿った両側面に、それぞれ前記モード変換部と一体的に形成されたスラブ導波路部が設けられている
ことを特徴とする波長フィルタ。

【請求項3】

前記突出部の前記基部と対向する側端は、前記基部の光伝播方向における中央付近に形成されている前記突出部ほど、前記基部と反対側に突出して位置する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長フィルタ

【請求項4】

各隣り合う前記突出部間には、それぞれ固有のグレーティング周期があり、該固有のグレーティング周期は、光の伝播方向に沿って一定の変化量で変化する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長フィルタ。

【請求項5】

前記固有のグレーティング周期の変化量が、各前記モード変換部で共通である
ことを特徴とする請求項４に記載の波長フィルタ。

【請求項6】

前記光導波路コアは、最端に配置された前記モード変換部に直列に接続された入力側テーパ部をさらに含み、
前記入力側テーパ部は、一端からモード変換部と接続された他端へ、連続的に幅が拡大し、
前記入力側テーパ部の一端は、ｐ次モードに対応する幅に設定されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長フィルタ。

【請求項7】

前記クラッドを介して前記キャビティ部を被覆する位置に、前記キャビティ部に熱を与えるための電極が形成されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長フィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、波長フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、小型化や量産性に有利な光デバイスの開発に当たり、Ｓｉ（シリコン）を導波路の材料として用いるＳｉ導波路が注目を集めている。

【0003】

Ｓｉ導波路では、実質的に光の伝送路となる光導波路コアを、Ｓｉを材料として形成する。そして、Ｓｉよりも屈折率の低い例えばシリカ等を材料としたクラッドで、光導波路コアの周囲を覆う。このような構成により、光導波路コアとクラッドとの屈折率差が極めて大きくなるため、光導波路コア内に光を強く閉じ込めることができる。その結果、曲げ半径を例えば１μｍ程度まで小さくした、小型の曲線導波路を実現することができる。そのため、電子回路と同程度の大きさの光回路を作成することが可能であり、光デバイス全体の小型化に有利である。

【0004】

また、Ｓｉ導波路では、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の半導体装置の製造過程を流用することが可能である。そのため、チップ上に電子機能回路と光機能回路とを一括形成する光電融合（シリコンフォトニクス）の実現が期待されている。

【0005】

ところで、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式を利用した受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、加入者側装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）毎に異なる受信波長が割り当てられる。局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）は、各ＯＮＵへの下り光信号を、送り先の受信波長に対応した送信波長でそれぞれ生成し、これらを多重して送信する。各ＯＮＵは、複数の波長で多重された下り光信号から、自身に割り当てられた受信波長の光信号を選択的に受信する。ＯＮＵでは、各々の受信波長の下り光信号を選択的に受信するために、波長フィルタが使用される。そして、波長フィルタを、上述したＳｉ導波路によって構成する技術が実現されている。

【0006】

Ｓｉ導波路を用いる波長フィルタとしては、例えば、マッハツェンダー干渉器を用いたものやアレイ導波路グレーティングを用いたものがある。また、Ｓｉ導波路を用いる波長フィルタとして、リング共振器（例えば特許文献１〜３参照）や、グレーティング型（例えば特許文献４参照）又は方向性結合器型（例えば特許文献５参照）の波長フィルタがある。これらの波長フィルタは、電極を設け、電極の発熱を利用することによって、出力波長を可変にできるという利点がある。

【0007】

ここで、グレーティング型又は方向性結合器型の波長フィルタでは、出力光の波長ピークが単峰性である。これに対し、リング共振器は、出力光の波長ピークが多峰性である。そのため、リング共振器では、出力光の複数の波長ピークを利用したバーニア効果によって、波長可変域を拡大することができるという利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００３−２１５５１５号公報

【特許文献2】特開２０１３−０９３６２７号公報

【特許文献3】特開２００６−２７８７７０号公報

【特許文献4】特開２００６−３３０１０４号公報

【特許文献5】特開２００２−３５３５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

Ｓｉ導波路を用いるリング共振器は、Ｓｉを材料としたリング導波路部分及び方向性結合器部分を含んで構成される。

【0010】

そして、リング共振器は、方向性結合器部分において、作製誤差の影響を受けやすいという欠点がある。方向性結合器部分では、作製誤差に起因して、所望の分岐比からのずれが生じやすい。従って、リング共振器では、所望の波長の光を高い消光比で取り出すことが難しい。

【0011】

そこで、この発明の目的は、電極を設けることによって、出力波長を可変にできる波長フィルタであって、作製誤差の影響を受けにくく、かつ出力光の波長ピークが多峰性である波長フィルタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述した目的を達成するために、この発明による第１の波長フィルタは、交互に直列に接続された、ｎ個（ｎは２以上の整数）のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む光導波路コアと、光導波路コアを包含するクラッドとを備える。モード変換部は、ｐ次モード（ｐはｐ≧０の整数）の特定の波長の光を、偏波を変換せずにｑ次モード（ｑはｑ＞ｐの整数）に変換して反射する。キャビティ部は、当該キャビティ部を伝播する、ｐ次モードの特定の波長の光の位相を整合させる。

【0013】

モード変換部には、グレーティングが形成されている。グレーティングが形成されたモード変換部は、モード変換部の光伝播方向に延在して形成された基部と、基部の両側面に、基部を挟んで反対称となる位置に周期的に複数形成された突出部とを含んで構成されている。基部の幅が、光伝播方向の両端から中央に向かって連続的に縮小することによって、突出部はそれぞれ固有の突出量を持ち、突出量には少なくとも２以上の値があり、かつモード変換部は、光伝播方向の各位置における等価屈折率が一定となる。グレーティングは、特定の波長λに対し、グレーティング周期をΛ、ｐ次モードに対する等価屈折率をｎ_ｐ、ｑ次モードに対する等価屈折率をｎ_ｑとして、２π／Λ＝２π（ｎ_ｐ＋ｎ_ｑ）／λを満たす。

【0014】

また、この発明による第２の波長フィルタは、上述した第１の波長フィルタに追加して、さらにスラブ導波路部が設けられている。スラブ導波路部は、光導波路コアの少なくとも各モード変換部に、モード変換部よりも小さい厚さで、かつモード変換部の光伝播方向に沿った両側面に、それぞれモード変換部と一体的に形成されている。モード変換部は、ｐ次モード（ｐはｐ≧０の整数）の一方の偏波の特定の波長の光を、ｑ次モード（ｑはｑ＞ｐの整数）の他方の偏波に変換して反射する。モード変換部のグレーティングは、特定の波長λに対し、グレーティング周期をΛ、ｐ次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥｐ、ｑ次モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＭｑ、ｐ次モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＭｐ、ｑ次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥｑとして、２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＥｐ＋ｎ_ＴＭｑ）／λ又は２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＭｐ＋ｎ_ＴＥｑ）／λを満たす。

【発明の効果】

【0015】

この発明による波長フィルタは、キャビティ部の長さに応じて位相が整合する波長の光を出力する、波長フィルタとして使用することができる。また、この発明による波長フィルタは、キャビティ部に電圧・電流を印加する電極を設ける場合、モード変換部からの透過光に対し、キャビティ部によって位相整合させる波長を変化させることができる。また、この発明による波長フィルタは、方向性結合器を構成として含まないため、リング共振器と等価な機能を有しつつ、リング共振器と比べて作製誤差の影響を受けにくい。さらに、この発明による波長フィルタでは、上述したモード変換部の構成により、グレーティングを透過する光のピークの形状が崩れるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】（Ａ）は、第１の波長フィルタを示す概略的平面図であり、（Ｂ）は、第１の波長フィルタを示す概略的端面図である。

【図2】グレーティングの変形例を示す概略的平面図である。

【図3】第１の波長フィルタを示す概略的平面図である。

【図4】第１の波長フィルタを示す概略的平面図である。

【図5】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の波長フィルタの特性を評価するシミュレーションの結果を示す図である。

【図6】第２の波長フィルタを示す概略的平面図である。

【図7】シミュレーションに用いた比較用波長フィルタを示す概略的平面図である。

【図8】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、第２の波長フィルタの特性を評価するシミュレーションの結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

【0018】

（第１の波長フィルタ）
図１を参照して、この発明の第１の実施の形態による波長フィルタ（以下、第１の波長フィルタとも称する）について説明する。図１（Ａ）は、第１の波長フィルタを示す概略的平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す第１の波長フィルタをＩ−Ｉ線で切り取った概略的端面図である。なお、図１（Ａ）では、後述する光導波路コアのみを示してあり、クラッド及び支持基板を省略している。

【0019】

なお、以下の説明では、各構成要素について、光の伝播方向に沿った方向を長さ方向とする。また、支持基板の厚さに沿った方向を厚さ方向とする。また、長さ方向及び厚さ方向に直交する方向を幅方向とする。

【0020】

第１の波長フィルタ１００は、支持基板１０、クラッド２０、光導波路コア３０及び電極４０を備えて構成されている。

【0021】

支持基板１０は、例えば単結晶Ｓｉを材料とした平板状体で構成されている。

【0022】

クラッド２０は、支持基板１０上に、支持基板１０の上面１０ａを被覆し、かつ光導波路コア３０を包含して形成されている。クラッド２０は、例えばＳｉＯ_２を材料として形成されている。

【0023】

光導波路コア３０は、クラッド２０よりも高い屈折率を有する例えばＳｉを材料として形成されている。その結果、光導波路コア３０は、実質的な光の伝送路として機能し、入力された光が光導波路コア３０の平面形状に応じた伝播方向に伝播する。また、光導波路コア３０は、伝播する光が支持基板１０へ逃げるのを防止するために、支持基板１０から例えば少なくとも１μｍ以上離間して形成されているのが好ましい。

【0024】

また、ここでは、光導波路コア３０の厚さは、厚さ方向においてシングルモード条件を達成すべく、例えば２００〜５００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましい。例えば波長１５５０ｎｍの光を想定する場合には、光導波路コア３０の厚さを例えば２００〜３００ｎｍの範囲内の値とすることができる。

【0025】

また、光導波路コア３０は、入力導波路部５０、入力側テーパ部５５、入力側モード変換部６０、キャビティ部６５、出力側モード変換部７０、出力側テーパ部７５及び出力導波路部８０がこの順に直列に接続されて構成されている。

【0026】

入力導波路部５０は、ＴＥ偏波の伝播光に対してシングルモード条件を達成する幅に設定されている。従って、入力導波路部５０は、基本モードの光を伝播させる。

【0027】

入力側テーパ部５５は、入力導波路部５０と接続された一端５５ａから、入力側モード変換部６０と接続された他端５５ｂへ、連続的に幅が拡大する。そして、入力側テーパ部５５の一端５５ａの幅は、入力導波路部５０の幅と等しく設定されている。従って、入力側テーパ部５５は、一端５５ａにおいて、ＴＥ偏波の伝播光に対してシングルモード条件を達成するように設定されている。

【0028】

入力側モード変換部６０には、全長に渡ってグレーティングが形成されている。このグレーティングにより、入力側モード変換部６０は、入力される特定の波長のＴＥ偏波の伝播光を、基本モードから１次モードに変換して反射する。また、入力側モード変換部６０は、その他の波長の伝播光を、基本モードのままで透過させる。

【0029】

グレーティングにおける位相整合条件は、グレーティング周期をΛ、基本モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_０、１次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率ｎ_１として、下式（１）で表される。

【0030】

２π／Λ＝２π（ｎ_０＋ｎ_１）／λ ・・・（１）
グレーティングでは、上式（１）が成立する波長λ、すなわちブラッグ波長のＴＥ偏波がブラッグ反射される。

【0031】

グレーティングは、所謂ハイパボリックタンジェント型アポダイズ（ｔａｎｈ型ａｐｏｄｉｚｅ）構造である。グレーティングが形成された入力側モード変換部６０は、基部６１と突出部６３ａ及び６３ｂとを一体的に含んで構成されている。基部６１は、入力側モード変換部６０の長さ方向に延在して形成されている。また、基部６１は、長さ方向の両端６１ａ及び６１ｂから中央に向かって連続的に幅が縮小する。従って、基部６１は、両端６１ａ及び６１ｂにおいて２つの最大幅、及び中央において１つの最小幅を有する。換言すれば、基部６１は、連続的に幅が縮小する部分と連続的に幅が拡大する部分とが、１つずつ長さ方向に沿ってこの順に連結されて構成されている。

【0032】

突出部６３ａは、基部６１の一方の側面に周期的に複数形成されている。突出部６３ｂは、基部６１の他方の側面に、周期的に複数形成されている。これら突出部６３ａ及び６３ｂは、基部６１を挟んで反対称となる位置に形成されている。突出部６３ａ及び６３ｂの周期Λは、反射すべき波長λに対して上式（１）が成立するように設計される。

【0033】

また、突出部６３ａ及び６３ｂはそれぞれ固有の突出量（突出部６３ａ及び６３ｂの幅方向の寸法）Ｄを持ち、突出量Ｄには少なくとも２以上の値がある。ここでは、各突出部６３ａの基部６１と対向する側端６３ａａは、基部６１の長さ方向における中央付近に形成されている突出部６３ａほど、基部６１と反対側に突出して位置する。同様に、各突出部６３ｂの基部６１と対向する側端６３ｂａは、基部６１の長さ方向における中央付近に形成されている突出部６３ｂほど、基部６１と反対側に突出して位置する。さらに、上述したように、基部６１は、両端６１ａ及び６１ｂから中央に向かって連続的に幅が縮小する。このため、突出部６３ａ及び６３ｂの突出量Ｄは、周期毎に変化する。突出量Ｄは、基部６１の幅が最小となり、かつ側端６３ａａ及び６３ｂａが、最も基部６１と反対側に突出する、中央付近の突出部６３ａ及び６３ｂで最大となる。突出量Ｄが最大となる中央付近の突出部６３ａ及び６３ｂに対し、基部６１の一端６１ａ側に配置された突出部６３ａ及び６３ｂでは、周期毎に突出量Ｄが増加する。また、突出量Ｄが最大となる中央付近の突出部６３ａ及び６３ｂに対し、基部６１の他端６１ｂ側に配置された突出部６３ａ及び６３ｂでは、周期毎に突出量Ｄが減少する。

【0034】

このように、基部６１の幅を中央に向かって縮小させ、かつ側端６３ａａ及び６３ｂａの位置を、中央に形成する突出部６３ａ及び６３ｂほど基部６１と反対側に突出させることによって、突出部６３ａ及び６３ｂの突出量Ｄが異なる値を持つ。その結果、グレーティングが形成された入力側モード変換部６０は、長さ方向（光伝播方向）の各位置における等価屈折率が一定となる。これによって、グレーティングを透過する光のピークの形状が崩れるのを防止することができる。なお、突出量Ｄの変化量（すなわち基部６１の幅の変化量）は、反射すべき波長λ及び所望する透過特性に応じて設計される。

【0035】

ここで、グレーティングの変形例として、所謂チャープ構造を採用することができる。図２を参照して、グレーティングの変形例について説明する。図２は、グレーティングの変形例を説明するための概略的平面図である。なお、図２では、支持基板及びクラッドを省略して示してある。

【0036】

チャープ構造のグレーティングでは、デューティ比を一定として、光の伝播方向に沿って隣り合う突出部６３ａ間の各離間距離及び隣り合う突出部６３ｂ間の各周期が、光の伝播方向に沿って一定の変化量で変化する。従って、各隣り合う突出部間には、それぞれ固有のグレーティング周期があり、この固有のグレーティング周期は、光の伝播方向に沿って一定の変化量で変化する。

【0037】

図２に示す構成例では、第１周期目の周期Λ＝Λ_０に対して、周期毎に周期Λが一定の変化量でΔΛずつ増加する。従って、第ｎ周期では、周期ΛがΛ_０＋ΔΛ（ｎ−１）となる。

【0038】

周期Λが変化することによって、上式（１）を満足するブラッグ波長λが変化し、それに伴い等価屈折率が変化する。従って、周期Λを変化させることで、グレーティングにおいてブラッグ反射帯域を拡大することができる。周期毎のブラッグ波長のシフト量Δλは、周期Λの変化量ΔΛを用いて、下式（２）で表すことができる。なお、ｎｇ_０は、基本モードのＴＥ偏波に対する群屈折率を、また、ｎｇ_１は、１次モードのＴＥ偏波に対する群屈折率を、それぞれ示す。

【0039】

Δλ＝λΔΛ（ｎ_０＋ｎ_１）／｛Λ（ｎｇ_０＋ｎｇ_１）｝ ・・・（２）
ΔΛを調整し、各周期のブラッグ波長がオーバーラップするようにΔλを設定することによって、ブラッグ反射帯域を拡大することができる。その結果、ブラッグ反射の波長依存性を緩和することができる。

【0040】

キャビティ部６５は、一定幅で形成される。キャビティ部６５の幅は、基本モード及び１次モードのＴＥ偏波を伝播させることができるように設定される。

【0041】

キャビティ部６５は、このキャビティ部６５を伝播する光のうち、特定の波長の光の位相を整合させる。キャビティ部６５の長さは、位相整合させる波長に応じて設計される。

【0042】

出力側モード変換部７０には、入力側モード変換部６０と同様のグレーティングが全長に渡って形成されている。このグレーティングにより、出力側モード変換部７０は、入力される特定の波長のＴＥ偏波の伝播光を、基本モードから１次モードに変換して反射する。また、出力側モード変換部７０は、その他の波長の伝播光を、基本モードのままで透過させる。

【0043】

グレーティングが形成された出力側モード変換部７０の基部７１や突出部７３ａ及び７３ｂの設計は、入力側モード変換部６０のグレーティングと同じ条件で、反射すべき波長λに対して上式（１）を満たすように設計される。

【0044】

なお、出力側モード変換部７０のグレーティングの長さ（すなわち出力側モード変換部７０の長さ）は、入力側モード変換部６０のグレーティングの長さ（入力側モード変換部６０の長さ）と異なるように設定することができる。入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングを異なる長さとすることによって、透過光の波長ピークのフラットトップ特性を向上させることができる。

【0045】

出力側テーパ部７５は、出力側モード変換部７０と接続された一端７５ａから、出力導波路部８０と接続された他端７５ｂへ、連続的に幅が縮小する。そして、出力側テーパ部７５の他端７５ｂの幅は、出力導波路部８０の幅と等しく設定されている。出力側テーパ部７５は、他端７５ｂにおいて、ＴＥ偏波の伝播光に対してシングルモード条件を達成するように設定されている。

【0046】

出力導波路部８０は、ＴＥ偏波に対してシングルモード条件を達成する幅に設定されている。従って、出力導波路部８０は、基本モードの光を伝播させる。

【0047】

電極４０は、クラッド２０を介して、キャビティ部６５を被覆する位置に形成される。電極４０に電流を流すことでジュール熱を発生させることができる。そして、この発熱による熱光学効果によって、キャビティ部６５の屈折率を変化させることができる。その結果、キャビティ部６５によって位相整合させる波長を変化させることができる。

【0048】

第１の波長フィルタ１００では、入力導波路部５０から入力され、入力側モード変換部６０を透過するＴＥ偏波、及び出力側モード変換部７０で反射され、さらに入力側モード変換部６０で反射されるＴＥ偏波のうち、キャビティ部６５の長さに応じて位相が整合する波長の基本モードの光が、出力導波路部８０から出力される。

【0049】

一方、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングによってモード変換されつつ反射された１次モードのＴＥ偏波の伝播光のうち、キャビティ部６５の長さに応じて位相が整合する波長の光が、入力側テーパ部５５に入力される。反射光は、入力側テーパ部５５を、入力導波路部５０に向かって伝播する。しかし、上述したように、入力側テーパ部５５の一端５５ａの幅は、ＴＥ偏波に対してシングルモード条件を満たすように設定されている。そのため、反射光は、入力導波路部５０に移行することなく放射される。

【0050】

従って、第１の波長フィルタ１００は、キャビティ部６５によって位相整合する、特定の波長の光を取り出す波長フィルタとして使用することができる。

【0051】

また、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングを、ｔａｎｈ型ａｐｏｄｉｚｅ構造とし、突出部６３ａ及び６３ｂ並びに突出部７３ａ及び７３ｂが各グレーティングにおいて異なる突出量を持つことによって、透過する光のピークの形状が崩れるのを防止することができる。

【0052】

また、キャビティ部６５を、基本モードの光に対してπの整数倍の位相が生じる長さとすることによって、キャビティ部６５を伝播する基本モードの光に対して、複数の波長の位相を整合させることができる。従って、第１の波長フィルタ１００は、出力光の波長ピークを多峰性とすることができる。

【0053】

また、第１の波長フィルタ１００では、電極４０を用いてキャビティ部６５に熱を与えることができる。そのため、キャビティ部６５によって位相整合させる波長を変化させることができる。従って、第１の波長フィルタ１００は、出力波長が可変である。

【0054】

また、第１の波長フィルタ１００は、リング共振器と等価な波長フィルタと見なすことができる。この場合、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングが、リング共振器の方向性結合器部分に対応する。また、キャビティ部６５が、リング共振器のリング導波路部分に対応する。ここで、既に説明したように、リング共振器は、方向性結合器部分において作製誤差の影響を受けやすい。これに対し、第１の波長フィルタ１００は、方向性結合器を構成として含まない。従って、第１の波長フィルタ１００は、リング共振器と等価な機能を有しつつ、リング共振器と比べて作製誤差の影響を受けにくい。

【0055】

なお、この実施の形態では、第１の波長フィルタ１００が、ＴＥ偏波の入力光に対して、特定の波長のＴＥ偏波の出力光を出力する構成について説明した。しかし、第１の波長フィルタ１００は、ＴＭ偏波の入力光に対して、特定の波長のＴＭ偏波の出力光を出力する構成とすることもできる。その場合には、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングを、反射すべき波長λに応じ、ＴＭ偏波に対して上式（１）が成立するように設計する。そして、キャビティ部６５を伝播するＴＭ偏波のうち、出力導波路部８０から出力させる波長が位相整合するように、キャビティ部６５の長さを設定する。

【0056】

また、この実施の形態では、第１の波長フィルタ１００が、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングにおいて、特定の波長の伝播光を、基本モードから１次モードに変換して反射する構成について説明した。しかし、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングが、ｐ次モード（ｐはｐ≧０の整数）の特定の波長の光を、ｑ次モード（ｑはｑ＞ｐの整数）に変換して反射する構成とすることもできる。その場合には、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングにおける位相整合条件は、グレーティング周期をΛ、ｐ次モードの光に対する等価屈折率をｎ_ｐ、ｑ次モードの光に対する等価屈折率ｎ_ｑとして、下式（３）で表される。

【0057】

２π／Λ＝２π（ｎ_ｐ＋ｎ_ｑ）／λ ・・・（３）
グレーティングでは、上式（３）が成立する波長λ、すなわちブラッグ波長の光がブラッグ反射される。グレーティングは、ＴＥ偏波又はＴＭ偏波について、反射すべき波長λに対して上式（３）が成立するように設計される。そして、キャビティ部６５を伝播するｐ次モードの光のうち、出力導波路部８０から出力させる波長が位相整合するように、キャビティ部６５の長さを設定する。さらに、入力側テーパ部５５の一端５５ａの幅を、ｐ次モードに対応する幅に設定することによって、ｑ次モードの反射光を、入力導波路部５０に移行することなく放射させることができる。

【0058】

また、この実施の形態では、光導波路コア３０が、２つのモード変換部（入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０）と１つのキャビティ部６５を含む構成について説明した。しかし、光導波路コア３０が、ｎ個（ｎは２以上の整数）のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む構成とすることもできる。図３を参照して、第１の波長フィルタが、ｎ個のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む場合の構成について説明する。図３は、ｎ個のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む第１の波長フィルタ（波長フィルタ１５０）の概略的平面図である。なお、図３では、支持基板及びクラッドを省略して示してある。

【0059】

ｎ個のモード変換部１６０とｎ−１個のキャビティ部１６５とは、入力側テーパ部５５及び出力側テーパ部７５間で、交互に直列に接続される。

【0060】

各モード変換部１６０には、上述した入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０と同様のグレーティングが全域に渡って形成されている。このグレーティングにより、各モード変換部１６０は、入力される特定の波長の伝播光を、基本モードから１次モードに変換して反射する。また、各モード変換部１６０は、その他の波長の伝播光を、基本モードのままで透過させる。各モード変換部１６０のグレーティングの突出部１６３ａ及び１６３ｂの周期は、入力側モード変換部６０のグレーティングと同じ条件で、反射すべき波長λに対して上式（１）を満たすように設計される。

【0061】

なお、各モード変換部１６０のグレーティングの長さ（すなわちモード変換部の長さ）は、一部又は全部が異なるように設定することができる。異なる長さのグレーティングを含むことによって、透過光の波長ピークのフラットトップ特性を向上させることができる。また、上述したチャープ構造（図２参照）を採用する場合には、グレーティング周期の変化量（上式（２）におけるΔΛ）を、各モード変換部１６０で共通とすることができる。

【0062】

各キャビティ部１６５は、これら各キャビティ部１６５を伝播するＴＥ偏波のうち、キャビティ部１６５の長さに応じた特定の波長の光の位相を整合させる。

【0063】

このように、モード変換部１６０及びキャビティ部１６５を多段に接続することによって、出力導波路部８０から出力される光の波長ピークのフラットトップ特性を向上させることができる。

【0064】

ここで、フラットトップ特性を向上させるための、最適な各モード変換部１６０の長さ（すなわちグレーティングの長さ）の関係は、設けるモード変換部１６０及びキャビティ部１６５の数によって異なる。例えば、図４は、３個のモード変換部と２個のキャビティ部とを含む第１の波長フィルタ（波長フィルタ１７０）の概略的平面図である。なお、図４では、支持基板及びクラッドを省略して示してある。光導波路コア３０が、３個のモード変換部１６０−１〜３と２個のキャビティ部１６５−１及び１６５−２を含む波長フィルタ１７０であって、上述したチャープ構造を採用する場合には、中央のモード変換部１６０−２の長さを、両端のモード変換部１６０−１及び１６０−３の長さの２倍程度とする。これによって、フラットトップ特性を向上させることができる。各モード変換部１６０の長さは、例えばＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）を用いたシミュレーションにより、モード変換部１６０及びキャビティ部１６５の数に応じて適宜決定することができる。

【0065】

（第１の波長フィルタの特性評価）
発明者は、ＦＤＴＤを用いて、第１の波長フィルタの特性を評価するシミュレーションを行った。

【0066】

このシミュレーションでは、３つのモード変換部と２つのキャビティ部を備える第１の波長フィルタ（すなわち図４に示す波長フィルタ１７０）について、モード変換部１６０−１に基本モードのＴＥ偏波を入力し、各モード変換部１６０−１〜３を透過して出力される出力光（透過光）、及び各モード変換部１６０−１〜３で反射されて出力される出力光（反射光）の強度を解析した。また、このシミュレーションでは、比較用波長フィルタを用意し、波長フィルタ１７０と同様の解析を行った。そして、波長フィルタ１７０と比較用波長フィルタとで特性を比較した。

【0067】

このシミュレーションでは、以下のように第１の波長フィルタ（波長フィルタ１７０）を設計した。すなわち、光導波路コア３０は、全体的に厚さを２００ｎｍとした。３つのモード変換部１６０−１〜３のうち両端に位置するモード変換部１６０−１及び１６０−３は、それぞれ長さを１３０５５ｎｍとした。また、３つのモード変換部１６０−１〜３のうち中央に位置するモード変換部１６０−２は、長さを２０８８８ｎｍとした。また、モード変換部１６０−１〜３のグレーティングでは、基部の幅が最大となる基部両端の幅Ｗ１（図４参照）を１０００ｎｍ、及び基部の幅が最小となる基部中央の幅Ｗ２（図４参照）を８５０ｎｍとした。また、突出部は、基部の幅が最大となる基部両端における幅方向の側端６１ｃ及び６１ｄを基準として、側端６１ｃ及び６１ｄよりも外側部分の最大突出量Ｗ３（図４参照）を７５ｎｍとした。また、グレーティングは、突出部の周期が３６８．７ｎｍから３７７．３ｎｍまで変化するチャープ構造（図２参照）とした。また、２つのキャビティ部１６５−１及び１６５−２は、それぞれ長さを２７４１５．５ｎｍ及び幅を１０００ｎｍとした。

【0068】

また、比較用波長フィルタは、各モード変換部の基部の幅を８５０ｎｍの一定とし（すなわち突出部の突出量を７５ｎｍの一定とし）、その他の設計条件を上述した波長フィルタ１７０と共通とした。

【0069】

シミュレーションの結果を、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）では、縦軸に、出力光の強度を任意単位で、また、横軸に波長をμｍ単位でとって示してある。図５（Ａ）は、波長フィルタ１７０における出力光の強度を、また、図５（Ｂ）は、比較用波長フィルタにおける出力光の強度を、それぞれ示している。図５（Ａ）における曲線６０１、及び図５（Ｂ）における曲線７０１は、基本モードのＴＥ偏波の透過光の強度を示している。また、図５（Ａ）における曲線６０３、及び図５（Ｂ）における曲線７０３は、１次モードのＴＥ偏波の反射光の強度を示している。

【0070】

図５（Ａ）に示すように、第１の波長フィルタ（波長フィルタ１７０）では、基本モードのＴＥ偏波の透過光として、複数のフラットトップの波長ピークが確認できる。これら透過光の波長ピークは、シャープな形状であり、かつ高さが揃っている。また、図５（Ａ）に示すように、およそ１．５０〜１．５２μｍの波長範囲に渡って、十分に波長分離できることが確認された。

【0071】

一方、図５（Ｂ）に示すように、比較用波長フィルタでは、波長フィルタ１７０と比較して、透過光の波長ピークの高さが不揃いとなった。

【0072】

この結果より、ｔａｎｈ型ａｐｏｄｉｚｅ構造のグレーティングを採用することによって、シャープかつ高さの揃った出力される透過光の波長ピークが得られることが確認された。

【0073】

（第２の波長フィルタ）
図６を参照して、この発明の第２の実施の形態による波長フィルタ（以下、第２の波長フィルタとも称する）について説明する。図６（Ａ）は、第２の波長フィルタを示す概略的平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す第２の波長フィルタをＩＩ−ＩＩ線で切り取った概略的端面図である。図６（Ａ）では、光導波路コアのみを示してあり、クラッド及び支持基板を省略している。なお、第２の波長フィルタは、光導波路コアの少なくともモード変換部がスラブ導波路部を含んでいる点で、上述した第１の波長フィルタと相違する。第１の波長フィルタと共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0074】

第２の波長フィルタ２００では、光導波路コア２３０の少なくともモード変換部（入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０）に、スラブ導波路部２３５ａ及び２３５ｂが形成されている。なお、図６に示す構成例では、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のみでなく、キャビティ部６５にもスラブ導波路部２３５ａ及び２３５ｂが形成されている。モード変換部６０及び７０並びにキャビティ部６５に渡って、スラブ導波路部２３５ａ及び２３５ｂを形成することによって、モード変換部６０及び７０とキャビティ部６５との間を伝播する光の損失を抑えることができる。

【0075】

スラブ導波路部２３５ａ及び２３５ｂは、入力側モード変換部６０、キャビティ部６５及び出力側モード変換部７０よりも小さい厚さで、かつこれら入力側モード変換部６０、キャビティ部６５及び出力側モード変換部７０の長さ方向（光伝播方向）に沿った両側面に、入力側モード変換部６０、キャビティ部６５及び出力側モード変換部７０と一体的に形成されている。

【0076】

入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０には、全長に渡ってグレーティングが形成されている。このグレーティングにより、入力側モード変換部６０は、入力される特定の波長の基本モードのＴＥ偏波の伝播光を、基本モードのＴＭ偏波に変換して反射する。また、入力側モード変換部６０は、その他の波長の伝播光を偏波変換せずに透過させる。

【0077】

グレーティングにおける位相整合条件は、グレーティング周期をΛ、基本モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥ０、基本モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率ｎ_ＴＭ０として、下式（４）で表される。

【0078】

２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＥ０＋ｎ_ＴＭ０）／λ ・・・（４）
グレーティングでは、上式（４）が成立する波長λ、すなわちブラッグ波長のＴＥ偏波がＴＭ偏波に変換されつつブラッグ反射される。

【0079】

入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０に、スラブ導波路部２３５ａ及び２３５ｂが形成されることによって、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０を伝播する光の電界分布は厚さ方向で偏心し、上下で非対称となる。このような入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０において上式（４）が成立することによって、グレーティングは、入力される光の偏波を変換して反射することができる。

【0080】

また、第２の波長フィルタ２００の入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０においても、上述したチャープ構造のグレーティング（図２参照）を採用することができる。この場合の周期毎のブラッグ波長のシフト量Δλは、周期Λの変化量ΔΛを用いて、下式（５）で表すことができる。なお、ｎｇ_ＴＥ０は、基本モードのＴＥ偏波に対する群屈折率を、また、ｎｇ_ＴＭ０は、基本モードのＴＭ偏波に対する群屈折率を、それぞれ示す。

【0081】

Δλ＝λΔΛ（ｎ_ＴＥ０＋ｎ_ＴＭ０）／｛Λ（ｎｇ_ＴＥ０＋ｎｇ_ＴＭ０）｝ ・・・（５）
ΔΛを調整し、各周期のブラッグ波長がオーバーラップするようにΔλを設定することによって、ブラッグ反射帯域を拡大することができる。例えばｎ周期のグレーティングを形成する場合には、周期Λが一定である場合と比して、ブラッグ反射帯域をΔλ×ｎ程度拡大することができる。その結果、ブラッグ反射の波長依存性を緩和することができる。

【0082】

第２の波長フィルタ２００では、入力導波路部５０から入力され、入力側モード変換部６０を透過するＴＥ偏波、及び出力側モード変換部７０でＴＭ偏波に変換されて反射され、さらに入力側モード変換部６０で偏波変換されて反射されるＴＥ偏波のうち、キャビティ部６５の長さに応じて位相が整合する波長の光が、出力導波路部８０から出力される。

【0083】

一方、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングによってモード変換されつつ反射された基本モードのＴＭ偏波の伝播光のうち、キャビティ部６５の長さに応じて位相が整合する波長の光が、入力側テーパ部５５に入力される。この基本モードのＴＭ偏波の反射光は、入力側テーパ部５５を伝播し、入力導波路部５０から出力される。入力導波路部５０から出力される基本モードのＴＭ偏波は、図示しない例えば偏波分離素子等を設けることにより、分離することができる。

【0084】

従って、第２の波長フィルタ２００は、キャビティ部６５によって位相整合する、特定の波長の光を取り出す波長フィルタとして使用することができる。

【0085】

また、第１の波長フィルタ１００と同様に、第２の波長フィルタ２００においても、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングを、ｔａｎｈ型ａｐｏｄｉｚｅ構造とし、突出部６３ａ及び６３ｂ並びに突出部７３ａ及び７３ｂが各グレーティングにおいて異なる突出量を持つことによって、透過する光のピークの形状が崩れるのを防止することができる。なお、他の効果についても、第１の波長フィルタ１００と同様である。

【0086】

また、この実施の形態では、第２の波長フィルタ２００が、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングにおいて、特定の波長の伝播光を、基本モードのＴＥ偏波から基本モードのＴＭ偏波に変換して反射する構成について説明した。しかし、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングが、ｐ次モード（ｐはｐ≧０の整数）の一方の偏波の特定の波長の光を、ｑ次モード（ｑはｑ＞ｐの整数）の他方の偏波に変換して反射する構成とすることもできる。その場合には、入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０のグレーティングを、グレーティング周期をΛ、ｐ次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥｐ、ｑ次モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＭｑ、ｐ次モードのＴＭ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＭｐ、ｑ次モードのＴＥ偏波に対する等価屈折率をｎ_ＴＥｑとして、下式（６）又は（７）を満たすように設計する。

【0087】

２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＥｐ＋ｎ_ＴＭｑ）／λ ・・・（６）
２π／Λ＝２π（ｎ_ＴＭｐ＋ｎ_ＴＥｑ）／λ ・・・（７）
グレーティングでは、上式（６）又は（７）が成立する波長λ、すなわちブラッグ波長の光がブラッグ反射される。グレーティングは、ＴＥ偏波又はＴＭ偏波について、反射すべき波長λに対して上式（６）又は（７）が成立するように設計される。そして、キャビティ部６５を伝播するｐ次モードの光のうち、出力導波路部８０から出力させる波長が位相整合するように、キャビティ部６５の長さを設定する。

【0088】

また、第２の波長フィルタ２００においても、第１の波長フィルタ１００と同様に、光導波路コア２３０が、２つのモード変換部（入力側モード変換部６０及び出力側モード変換部７０）と１つのキャビティ部６５を含む構成について説明した。しかし、光導波路コア２３０が、ｎ個（ｎは２以上の整数）のモード変換部とｎ−１個のキャビティ部とを含む構成とすることもできる（図３参照）。

【0089】

（第２の波長フィルタの特性評価）
発明者は、ＦＤＴＤを用いて、第２の波長フィルタの特性を評価するシミュレーションを行った。

【0090】

このシミュレーションでは、３つのモード変換部と２つのキャビティ部を備える第２の波長フィルタ（すなわち図４に示す波長フィルタ１７０にスラブ導波路部を追加した波長フィルタ）について、モード変換部に基本モードのＴＥ偏波を入力し、モード変換部を透過して出力される出力光（透過光）、及び各モード変換部で偏波変換されつつ反射されて出力される出力光（反射光）の強度を解析した。また、このシミュレーションでは、第１比較用波長フィルタ及び第２比較用波長フィルタを用意し、第２の波長フィルタと同様の解析を行った。そして、第２の波長フィルタと第１比較用波長フィルタ及び第２比較用波長フィルタとで特性を比較した。

【0091】

このシミュレーションでは、以下のように第２の波長フィルタを設計した。すなわち、各モード変換部及び各キャビティ部は、全体的に厚さを３００ｎｍとした。また、各スラブ導波路部は、厚さを２２０ｎｍ及び幅をそれぞれ１００ｎｍとした。また、３つのモード変換部のうち両端に位置するモード変換部は、それぞれ長さを１１５６０ｎｍとした。また、３つのモード変換部のうち中央に位置するモード変換部は、長さを１８４９６ｎｍとした。また、モード変換部のグレーティングでは、基部の幅が最大となる基部両端の幅を４００ｎｍ、及び基部の幅が最小となる基部中央の幅を２００ｎｍとした。また、突出部は、基部の幅が最大となる基部両端における幅方向の側端６１ｃ及び６１ｄを基準として、側端６１ｃ及び６１ｄよりも外側部分の最大突出量Ｗ３（図４参照）を１００ｎｍとした。また、グレーティングは、突出部の周期が２８５．５ｎｍから２９２．５ｎｍまで変化するチャープ構造（図２参照）とした。また、２つのキャビティ部は、それぞれ長さを２５４３２ｎｍ及び幅を４００ｎｍとした。

【0092】

また、第１比較用波長フィルタは、各モード変換部の基部の幅を４００ｎｍの一定とし（すなわち突出部の突出量を２００ｎｍの一定とし）、その他の設計条件を上述した第２の波長フィルタと共通とした。

【0093】

また、第２比較用波長フィルタ３００は、図７に示すように、３つのモード変換部２６０−１〜３のうち中央に位置するモード変換部２６０−２の設計を第２の波長フィルタとは変更した。図７は、第２比較用波長フィルタ３００の概略的平面図であり、支持基板及びクラッドを省略して示してある。第２比較用波長フィルタ３００では、モード変換部２６０−２は、ｔａｎｈ型ａｐｏｄｉｚｅ構造のグレーティングが長さ方向に２つ連結されて構成されている。従って、第２比較用波長フィルタ３００におけるモード変換部２６０−２の基部は、連続的に幅が縮小する部分と連続的に幅が拡大する部分とが、２つずつ交互に長さ方向に沿って連結されて構成されている。第２比較用波長フィルタ３００におけるモード変換部２６０−２の全長は、上述した第２の波長フィルタにおける中央のモード変換部と共通である。また、その他の設計条件についても、上述した第２の波長フィルタと共通とした。

【0094】

シミュレーションの結果を、図８（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。図８（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）では、縦軸に、出力光の強度を任意単位で、また、横軸に波長をμｍ単位でとって示してある。図８（Ａ）は、第２の波長フィルタにおける出力光の強度を、また、図８（Ｂ）は、第１比較用波長フィルタにおける出力光の強度を、また、図８（Ｃ）は、第２比較用波長フィルタにおける出力光の強度を、それぞれ示している。図８（Ａ）における曲線６０５、図８（Ｂ）における曲線７０５及び図８（Ｃ）における曲線８０５は、基本モードのＴＥ偏波の透過光の強度を示している。また、図８（Ａ）における曲線６０７、図８（Ｂ）における曲線７０７及び図８（Ｃ）における曲線８０７は、基本モードのＴＭ偏波の反射光の強度を示している。

【0095】

図８（Ａ）に示すように、第２の波長フィルタでは、基本モードのＴＥ偏波の透過光として、複数のフラットトップの波長ピークが確認できる。これら透過光の波長ピークは、シャープな形状であり、かつ高さが揃っている。また、図８（Ａ）に示すように、およそ１．６０〜１．６２μｍの波長範囲に渡って、十分に波長分離できることが確認された。

【0096】

一方、図８（Ｂ）に示すように、第１比較用波長フィルタでは、第２の波長フィルタと比較して、透過光の波長ピークの高さが不揃いとなった。また、図８（Ｃ）に示すように、第２比較用波長フィルタでは、第２の波長フィルタと比較して、透過光の波長ピークの高さが不揃いであり、波長ピークの形状が崩れていた。

【0097】

この結果より、ｔａｎｈ型ａｐｏｄｉｚｅ構造のグレーティングを採用することによって、シャープかつ高さの揃った出力される透過光の波長ピークが得られることが確認された。また、グレーティングの基部を、両端における２つの最大幅、及び中央における１つの最小幅を有する形状とすることによって、波長ピークの形状が崩れるのを防止できることが確認された。

【0098】

（製造方法）
上述した第１の波長フィルタ１００及び第２の波長フィルタ２００は、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を利用することによって、簡易に製造することができる。以下、一例として第１の波長フィルタ１００の製造方法について説明する。

【0099】

すなわち、まず、支持基板層、ＳｉＯ_２層、及びＳｉ層が順次積層されて構成されたＳＯＩ基板を用意する。次に、例えばエッチング技術を用い、Ｓｉ層をパターニングすることによって、光導波路コア３０を形成する。その結果、支持基板１０としての支持基板層上にＳｉＯ_２層が積層され、さらにＳｉＯ_２層上に光導波路コア３０が形成された構造体を得ることができる。次に、例えばＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ_２層上に、ＳｉＯ_２を、光導波路コア３０を被覆して形成する。その結果、ＳｉＯ_２のクラッド２０によって光導波路コア３０が包含される。次に、クラッド２０上に電極４０を形成して、第１の波長フィルタ１００を製造することができる。なお、第２の波長フィルタ２００を製造する場合には、Ｓｉ層をパターニングする工程において、２段階のエッチングを行うことによりスラブ導波路部２３５ａ及び２３５ｂを含む光導波路コア２３０を形成することができる。

【符号の説明】

【0100】

１０：支持基板
２０：クラッド
３０、２３０：光導波路コア
４０：電極
５０：入力導波路部
５５：入力側テーパ部
６０：入力側モード変換部
６１、７１：基部
６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂ：突出部
６５：キャビティ部
７０：出力側モード変換部
７５：出力側テーパ部
８０：出力導波路部
１００、１５０、１７０、２００：波長フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】