特許 6660985 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】6660985

(24)【登録日】2020年2月13日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】波長フィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20200227BHJP

   G02B 6/125 20060101ALI20200227BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20200227BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/12 336

   G02B6/12 341

   G02B6/125

   G02B6/122 311

   G02B6/122 301

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-152967(P2018-152967)

(22)【出願日】2018年8月15日

(65)【公開番号】特開2020-27213(P2020-27213A)

(43)【公開日】2020年2月20日

【審査請求日】2018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３０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】 井部 紗代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３９４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２１５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０５４９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５６５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１３７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２２６１００（ＵＳ，Ａ）

【文献】 OKAMOTO, Katsunari，Wavelength-Division-Multiplexing Devices in Thin SOI: Advances and Prospects，Journal of Selected Topics in Quantum Electronics，IEEE，２０１４年，Vol. 20, No. 4，8200410

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２ − ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記光導波路コアは、
スラブ導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に設けられた入力導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数の出力導波路部と、
前記スラブ導波路部の他端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数のアレイ導波路部と
を含み、
各前記アレイ導波路部は、それぞれ前記スラブ導波路部側からこの順に直列に接続された曲線導波路部、直線導波路部及び反射部を含んでおり、
前記直線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに異なる光路長で形成されており、
各前記曲線導波路部は、それぞれ曲率半径の絶対値が一定の曲線導波路で構成されており、
前記曲線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに曲率半径の絶対値及び長さが同一であり、
前記曲線導波路部から前記直線導波路部への光の各出射方向が、各前記アレイ導波路部同士で互いに平行であり、
前記反射部は、前記直線導波路部から送られる光を反射して前記直線導波路部に送り、
各前記出力導波路部は、各前記アレイ導波路部から前記スラブ導波路部に入力される、それぞれの波長の光が集光される複数の位置に、波長毎に一対一対応して設けられており、
ｑ（ｑは３以上の整数）個の前記アレイ導波路部を備え、
前記スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、前記スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、
前記スラブ導波路部の一端に対する前記入力導波路部の接続位置は、前記原点と一致し、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第１アレイ導波路部の接続位置と、前記原点とを結ぶ線分を基準線とし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第ｑアレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ_ｑとし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、両端に配置された前記アレイ導波路部の間に配置される第ｐ（ｐはｐ＞１かつｐ＜ｑの整数）アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ_ｐとし、
前記第ｐアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、この順に直列に接続された第１曲線部及び第２曲線部によって構成され、
前記第１アレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第２曲線部によって構成され、
前記第ｑアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第１曲線部によって構成され、
前記第１曲線部は、前記第１アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、
前記第２曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第１部分及び第２部分を含み、
前記第１部分及び前記第２部分の一方は、前記第１曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第１部分及び前記第２部分の他方は、前記第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第１曲線部における曲率半径の絶対値をＲとして、前記第１曲線部は、Ｒθ_ｐの長さで形成され、前記第１部分及び前記第２部分は、それぞれＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）／２の長さで形成される
ことを特徴とする波長フィルタ。

【請求項2】

前記第ｐアレイ導波路部及び前記第１アレイ導波路部の全て又はいくつかにおいて、前記第２曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第１部分、第２部分及び第３部分を含み、
第１部分、第２部分及び第３部分を含む前記第２曲線部では、
前記第１部分及び前記第３部分は、前記第１曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第２部分は、前記第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第１部分及び前記第３部分は、それぞれＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）／４の長さで形成され、
前記第２部分は、Ｒ（θ_ｑ−θ_ｐ）／２の長さで形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の波長フィルタ。

【請求項3】

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、
前記光導波路コアは、
スラブ導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に設けられた入力導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数の出力導波路部と、
前記スラブ導波路部の他端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数のアレイ導波路部と
を含み、
各前記アレイ導波路部は、それぞれ前記スラブ導波路部側からこの順に直列に接続された曲線導波路部、直線導波路部及び反射部を含んでおり、
前記直線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに異なる光路長で形成されており、
各前記曲線導波路部は、それぞれ曲率半径の絶対値が一定の曲線導波路で構成されており、
前記曲線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに曲率半径の絶対値及び長さが同一であり、
前記曲線導波路部から前記直線導波路部への光の各出射方向が、各前記アレイ導波路部同士で互いに平行であり、
前記反射部は、前記直線導波路部から送られる光を反射して前記直線導波路部に送り、
各前記出力導波路部は、各前記アレイ導波路部から前記スラブ導波路部に入力される、それぞれの波長の光が集光される複数の位置に、波長毎に一対一対応して設けられており、
ｔ個（ｔは５以上の整数）の前記アレイ導波路部を備え、
前記スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、前記スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、
前記スラブ導波路部の一端に対する前記入力導波路部の接続位置は、前記原点と一致し、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、中央に配置される第ｓ（ｓはｓ＞１かつｓ＜ｔの整数）アレイ導波路部の接続位置と、前記原点とを結ぶ線分を基準線とし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第１アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ_１とし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第ｔアレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ_ｔとし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、前記第１アレイ導波路部及び前記第ｓアレイ導波路部間に配置される第ｕ（ｕはｕ＞１かつｕ＜ｓの整数）アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ_ｕとし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、前記第ｓアレイ導波路部及び前記第ｔアレイ導波路部間に配置される第ｖ（ｖはｖ＞ｓかつｖ＜ｔの整数）アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ_ｖとし、
θ_１＝θ_ｔであり、
前記第ｕアレイ導波路部及び前記第ｖアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、この順に直列に接続された第１曲線部及び第２曲線部によって構成され、
前記第１アレイ導波路部及び前記第ｔアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第１曲線部によって構成され、
前記第ｓアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第２曲線部によって構成され、
前記第ｖアレイ導波路部及び前記第ｔアレイ導波路部の前記第１曲線部は、前記第１アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、
前記第１アレイ導波路部及び前記第ｕアレイ導波路部の前記第１曲線部は、前記第ｖアレイ導波路部及び前記第ｔアレイ導波路部の前記第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第２曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第１部分及び第２部分を含み、
前記第１部分及び前記第２部分の一方は、前記第ｔアレイ導波路部の前記第１曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第１部分及び前記第２部分の他方は、前記第ｔアレイ導波路部の前記第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第１曲線部における曲率半径の絶対値をＲとして、
前記第ｖアレイ導波路部及び前記第ｔアレイ導波路部の前記第１曲線部は、Ｒθ_ｔの長さで形成され、
前記第１アレイ導波路部及び前記第ｕアレイ導波路部の前記第１曲線部は、Ｒθ_１の長さで形成され、
前記第ｖアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第２部分は、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成され、
前記第ｕアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第２部分は、それぞれＲ（θ_１−θ_ｕ）／２の長さで形成され、
前記第ｓアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第２部分は、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成される
ことを特徴とする波長フィルタ。

【請求項4】

前記第ｕアレイ導波路部、前記第ｓアレイ導波路部及び前記第ｖアレイ導波路部の全て又はいくつかにおいて、前記第２曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第１部分、第２部分及び第３部分を含み、
第１部分、第２部分及び第３部分を含む前記第２曲線部を、前記第ｕアレイ導波路部が含む場合、
前記第ｕアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分は、前記第ｕアレイ導波路部の前記第１曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第ｕアレイ導波路部の前記第２部分は、前記第ｕアレイ導波路部の前記第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第ｕアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分は、それぞれＲ（θ_１−θ_ｕ）／４の長さで形成され、
前記第ｕアレイ導波路部の前記第２部分は、Ｒ（θ_１−θ_ｕ）／２の長さで形成され、
第１部分、第２部分及び第３部分を含む前記第２曲線部を、前記第ｖアレイ導波路部が含む場合、
前記第ｖアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分は、前記第ｖアレイ導波路部の前記第１曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第ｖアレイ導波路部の前記第２部分は、前記第ｖアレイ導波路部の前記第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第ｖアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分は、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／４の長さで形成され、
前記第ｖアレイ導波路部の前記第２部分は、Ｒ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成され、
第１部分、第２部分及び第３部分を含む前記第２曲線部を、前記第ｓアレイ導波路部が含む場合、
前記第ｓアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分は、前記第ｕアレイ導波路部又は前記第ｖアレイ導波路部の前記第１曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第ｓアレイ導波路部の前記第２部分は、当該第ｓアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第ｓアレイ導波路部の前記第１部分及び前記第３部分は、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／４の長さで形成され、
前記第ｓアレイ導波路部の前記第２部分は、Ｒ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成される
ことを特徴とする請求項３に記載の波長フィルタ。

【請求項5】

前記反射部には、光伝播方向に沿って周期的に配列した複数の空孔が形成されることによって、フォトニック結晶が形成されており、
前記フォトニック結晶は、入力される光に対し、前記空孔の形成周期をΛ、及び等価屈折率をｎとして、λ＝２ｎΛを満たす波長λの光を反射する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長フィルタ。

【請求項6】

前記反射部には、当該反射部に格子溝が形成されることによって、グレーティングが形成されており、
前記格子溝は、前記反射部の側面から、当該反射部を凹状に掘り込んで形成されており、及び当該反射部の一方の側面及び他方の側面に沿って周期的に、かつ互いに対称となる位置に複数形成されており、
前記グレーティングは、入力される光に対し、前記格子溝の形成周期をΛ、及び等価屈折率をｎとして、λ＝２ｎΛを満たす波長λの光を反射する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長フィルタ。

【請求項7】

前記反射部には、当該反射部に幅方向に渡る格子溝を形成することによって、グレーティングが形成されており、
前記格子溝は、前記反射部が上面から厚さ方向に除去されて形成されており、かつ光伝播方向に沿って周期的に複数形成されており、
前記グレーティングは、入力される光に対し、前記格子溝の形成周期をΛ、及び等価屈折率をｎとして、λ＝２ｎΛを満たす波長λの光を反射する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長フィルタ。

【請求項8】

前記直線導波路部の幅は、前記曲線導波路部の幅に対して大きく設定されている
ことを特徴とする請求項１〜７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、アレイ導波路グレーティングを利用した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、アレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）がある（非特許文献１及び２参照）。

【0007】

ＡＷＧは、主にスラブ導波路と、互いに光路長が異なる複数のアレイ導波路とを備えて構成される。アレイ導波路は、スラブ導波路に対して放射状に接続される。ＡＷＧでは、スラブ導波路から各アレイ導波路に入力され、これらアレイ導波路をそれぞれ経た光を干渉させることにより、光を波長毎に異なる位置に収束させることができる。これによって、ＡＷＧでは波長分離を行うことができる。

【0008】

そして、ＡＷＧでは、各アレイ導波路の終端（スラブ導波路と接続されているのとは反対側の端）に、反射部を設ける構造がある（非特許文献２及び特許文献１〜６参照）。この場合には、スラブ導波路から各アレイ導波路へ送られた光が、反射部によって反射される。このため、各アレイ導波路を経た光が、再びスラブ導波路に入力される。従って、各アレイ導波路へ光を送るスラブ導波路と、各アレイ導波路からの光が入力されるスラブ導波路を共通とすることができる。また、各アレイ導波路において、これらアレイ導波路の往復分の距離を光が伝播するため、反射部を用いない場合と比べて、これらアレイ導波路の長さを短縮することができる。従って、反射部を備えるＡＷＧは、素子の小型化に有利である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００８−１３４３３５号公報

【特許文献2】特開２００４−２８６９９１号公報

【特許文献3】特開２００１−１６６１６２号公報

【特許文献4】特開平１１−２３８６９号公報

【特許文献5】特開平１０−３００９５３号公報

【特許文献6】特開平４−２６４５０６号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】Journal of Selected Areas in Quantum Electronics, vol.16, No.1, p.33-44, 2010

【非特許文献2】Journal of Selected Areas in Quantum Electronics, vol.20, No.4, p.8200410, 2014

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

従来のＡＷＧでは、上述したように、スラブ導波路に対して複数のアレイ導波路が放射状に接続される。このため、各アレイ導波路を、スラブ導波路の出射面に対して、それぞれ異なる角度で斜め方向に延在させて形成する必要がある。従って、各アレイ導波路の光路長差を発生させる部分が、全体として非平行に、又は非平行な部分を含んで形成される。斜め方向に延在した導波路の部分（斜め導波路部分）を含むことは、作製プロセスで発生する方向依存性の寸法誤差によって、各アレイ導波路において幅誤差が生じる原因となる。幅誤差が生じた場合には、与えるべき光路長差にズレが生じ、この結果、所望の波長分離特性が得られない恐れがある。

【0012】

そこで、この発明の目的は、ＡＷＧにおいて、特に反射を用いた構造で、上述した斜め導波路部分を含むことに起因する幅誤差を抑制でき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】

【0013】

上述した目的を達成するために、この発明の波長フィルタは、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ている。光導波路コアは、スラブ導波路部と、スラブ導波路部の一端側に設けられた入力導波路部と、スラブ導波路部の一端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数の出力導波路部と、スラブ導波路部の他端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数のアレイ導波路部とを含んでいる。

【0014】

各アレイ導波路部は、それぞれスラブ導波路部側からこの順に直列に接続された曲線導波路部、直線導波路部及び反射部を含んでいる。直線導波路部は、各アレイ導波路部同士で互いに異なる光路長で形成されている。各曲線導波路部は、それぞれ曲率半径の絶対値が一定の曲線導波路で構成されている。曲線導波路部は、各アレイ導波路部同士で互いに曲率半径の絶対値及び長さが同一である。曲線導波路部から直線導波路部への光の各出射方向が、各アレイ導波路部同士で互いに平行である。反射部は、直線導波路部から送られる光を反射して直線導波路部に送る。各出力導波路部は、各アレイ導波路部からスラブ導波路部に入力される、それぞれの波長の光が集光される複数の位置に、波長毎に一対一対応して設けられている。
そして、第１の要旨において、この発明の波長フィルタでは、ｑ（ｑは３以上の整数）個のアレイ導波路部を備え、スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、スラブ導波路部の一端に対する入力導波路部の接続位置は、原点と一致し、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第１アレイ導波路部の接続位置と、原点とを結ぶ線分を基準線とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第ｑアレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ_ｑとし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、両端に配置されたアレイ導波路部の間に配置される第ｐ（ｐはｐ＞１かつｐ＜ｑの整数）アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ_ｐとし、第ｐアレイ導波路部の曲線導波路部は、この順に直列に接続された第１曲線部及び第２曲線部によって構成され、第１アレイ導波路部の曲線導波路部は、第２曲線部によって構成され、第ｑアレイ導波路部の曲線導波路部は、第１曲線部によって構成され、第１曲線部は、第１アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、第２曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第１部分及び第２部分を含み、第１部分及び第２部分の一方は、第１曲線部と共通の曲率で形成され、第１部分及び第２部分の他方は、第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、第１曲線部における曲率半径の絶対値をＲとして、第１曲線部は、Ｒθ_ｐの長さで形成され、第１部分及び第２部分は、それぞれＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）／２の長さで形成される。
また、第２の要旨において、この発明の波長フィルタでは、ｔ個（ｔは５以上の整数）のアレイ導波路部を備え、スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、スラブ導波路部の一端に対する入力導波路部の接続位置は、原点と一致し、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、中央に配置される第ｓ（ｓはｓ＞１かつｓ＜ｔの整数）アレイ導波路部の接続位置と、原点とを結ぶ線分を基準線とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第１アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ_１とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第ｔアレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ_ｔとし、スラブ導波路部の他端に対する、第１アレイ導波路部及び第ｓアレイ導波路部間に配置される第ｕ（ｕはｕ＞１かつｕ＜ｓの整数）アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ_ｕとし、スラブ導波路部の他端に対する、第ｓアレイ導波路部及び第ｔアレイ導波路部間に配置される第ｖ（ｖはｖ＞ｓかつｖ＜ｔの整数）アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ_ｖとし、θ_１＝θ_ｔであり、第ｕアレイ導波路部及び第ｖアレイ導波路部の曲線導波路部は、この順に直列に接続された第１曲線部及び第２曲線部によって構成され、第１アレイ導波路部及び第ｔアレイ導波路部の曲線導波路部は、第１曲線部によって構成され、第ｓアレイ導波路部の曲線導波路部は、第２曲線部によって構成され、第ｖアレイ導波路部及び第ｔアレイ導波路部の第１曲線部は、第１アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、第１アレイ導波路部及び第ｕアレイ導波路部の第１曲線部は、第ｖアレイ導波路部及び第ｔアレイ導波路部の第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、第２曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第１部分及び第２部分を含み、第１部分及び第２部分の一方は、第ｔアレイ導波路部の第１曲線部と共通の曲率で形成され、第１部分及び第２部分の他方は、第ｔアレイ導波路部の第１曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、第１曲線部における曲率半径の絶対値をＲとして、第ｖアレイ導波路部及び第ｔアレイ導波路部の第１曲線部は、Ｒθ_ｔの長さで形成され、第１アレイ導波路部及び第ｕアレイ導波路部の第１曲線部は、Ｒθ_１の長さで形成され、第ｖアレイ導波路部の第１部分及び第２部分は、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成され、第ｕアレイ導波路部の第１部分及び第２部分は、それぞれＲ（θ_１−θ_ｕ）／２の長さで形成され、第ｓアレイ導波路部の第１部分及び第２部分は、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成される。

【発明の効果】

【0015】

この発明の波長フィルタでは、各アレイ導波路部の曲線導波路部は、それぞれ曲率半径の絶対値及び長さが同一の曲線導波路によって構成される。これにより、曲線導波路部から直線導波路部へ向かう光の各出射方向が、各アレイ導波路部同士で互いに平行となる。この結果、各アレイ導波路部において、光路長差を与える部分である直線導波路部を、上述した斜め導波路部分として、又は斜め導波路部分を含んで形成する必要がない。従って、この発明の波長フィルタでは、アレイ導波路部において、斜め導波路部分を含むことに起因する幅誤差を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の波長フィルタを示す概略平面図である。

【図2】第１の波長フィルタを示す概略的端面図である。

【図3】曲線導波路部を示す概略的平面図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、反射部を示す概略的平面図である。

【図5】第２の波長フィルタを示す概略平面図である。

【図6】変形例に係る曲線導波路部を示す概略的平面図である。

【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及び図２を参照して、この発明の第１の波長フィルタについて説明する。図１は、第１の波長フィルタを示す概略的平面図である。図２は、図１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では、後述する光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。また、図２では、ハッチングを省略している。

【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及び光導波路コア３０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。この結果、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。

【0024】

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１〜３μｍの範囲内の距離を離間させて形成されるのが好ましい。

【0025】

また、上述したＰＯＮにおいて使用される通信波長帯（例えば１．３〜１．６μｍの範囲内の波長帯）の光に対して、厚さ方向でシングルモード条件を達成するべく、光導波路コア３０は、例えば３００ｎｍ以下の厚さで形成されるのが好ましい。

【0026】

光導波路コア３０は、入力導波路部４０と、複数の出力導波路部５０と、スラブ導波路部６０と、複数のアレイ導波路部７０とを含んで構成されている。

【0027】

入力導波路部４０及び複数の出力導波路部５０は、それぞれスラブ導波路部６０の一端６０ａ側に設けられている。各出力導波路部５０は、互いに並列に配置されている。複数のアレイ導波路部７０は、それぞれスラブ導波路部６０の他端６０ｂ側に設けられている。各アレイ導波路部７０は、互いに並列に配置されている。

【0028】

入力導波路部４０は、この順に直列に接続された入力ポート部４１及び入力テーパ部４２を含んでいる。

【0029】

入力ポート部４１は、例えば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、入力ポート部４１は、基本モードの光を伝播させる。

【0030】

入力テーパ部４２は、入力ポート部４１から送られる光をスラブ導波路部６０へ送る。入力テーパ部４２は、入力ポート部４１と接続された一端からスラブ導波路部６０と接続された他端まで、連続的に幅が拡大するテーパ形状で形成されている。入力テーパ部４２を設けることによって、入力導波路部４０からスラブ導波路部６０へ入力される光の伝播損失を抑制することができる。

【0031】

スラブ導波路部６０は、入力導波路部４０及び複数の出力導波路部５０が接続された一端６０ａと、一端６０ａと対向し、複数のアレイ導波路部７０が接続された他端６０ｂとを有している。ここでは、これら一端６０ａ及び他端６０ｂは、それぞれ曲面である。スラブ導波路部６０は、所謂二次元光導波路構造により実現できる。

【0032】

アレイ導波路部７０は、それぞれスラブ導波路部６０側からこの順に直列に接続された第１テーパ部７１、曲線導波路部７２、第２テーパ部７３、直線導波路部７４、第３テーパ部７５、反射部７６及び第４テーパ部７７を含んでいる。図１では、ｑ（ｑは３以上の整数）個のアレイ導波路部７０−１〜ｑを備えた構成例を示しており、紙面に対して最も右端に配置されたアレイ導波路部７０を第１アレイ導波路部７０−１とし、及び紙面に対して最も左端に配置されたアレイ導波路部７０を第ｑアレイ導波路部７０−ｑとしてある。

【0033】

ここで、この実施の形態において、スラブ導波路部６０の幅方向に直交する中心線と、スラブ導波路部６０の一端６０ａとが交わる点を原点Ｐとする。スラブ導波路部６０の一端６０ａに対する入力導波路部４０の接続位置（すなわち入力テーパ部４２の他端４２ｂの幅方向における中心）は、原点Ｐと一致する。

【0034】

スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第１アレイ導波路部７０−１の接続位置（すなわち第１テーパ部７１の一端７１ａの幅方向における中心）と、原点Ｐとを結ぶ線分Ｌを基準線Ｌ_ｓとする。

【0035】

また、スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第ｑアレイ導波路部７０−ｑの接続位置と、原点Ｐとを結ぶ線分を線分Ｌ_ｑとする。

【0036】

さらに、スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第ｐアレイ導波路部７０−ｐの接続位置と、原点Ｐとを結ぶ線分を線分Ｌ_ｐとする。なお、第ｐアレイ導波路部７０−ｐは、第１アレイ導波路部７０−１及び第ｑアレイ導波路部７０−ｑ間に配置されるアレイ導波路部７０であり、第１アレイ導波路部７０−１から数えてｐ（ｐはｐ＞１かつｐ＜ｑの整数）番目に配置されている。

【0037】

そして、第１の波長フィルタ１００では、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｑ間の角度をθ_ｑ、及び基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｐ間の角度をθ_ｐとして、各線分Ｌとスラブ導波路部６０の他端６０ｂとの交点に各アレイ導波路部７０を配置する。

【0038】

第１テーパ部７１は、スラブ導波路部６０から送られる光を曲線導波路部７２へ送る。第１テーパ部７１は、スラブ導波路部６０と接続された一端７１ａから曲線導波路部７２と接続された他端まで、連続的に幅が縮小するテーパ形状で形成されている。第１テーパ部７１を設けることによって、スラブ導波路部６０からアレイ導波路部７０へ入力される光の伝播損失を抑制することができる。

【0039】

曲線導波路部７２は、第１テーパ部７１から送られる光を第２テーパ部７３へ送る。曲線導波路部７２は、例えばシングルモード条件を達成する幅として３００〜５００ｎｍの範囲内の幅に設定されている。従って、曲線導波路部７２は、基本モードの光を伝播させる。

【0040】

図３を参照して、曲線導波路部７２の設計について説明する。図３は、第ｐアレイ導波路部７０−ｐにおける曲線導波路部７２を示す概略的平面図である。

【0041】

第ｐアレイ導波路部７０−ｐにおいて、曲線導波路部７２は、第１テーパ部７１の側からこの順に直列に接続された第１曲線部８１と第２曲線部８２とを含む。

【0042】

第１曲線部８１は、第１アレイ導波路部７０−１側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成されている。第１曲線部８１は、曲率半径の絶対値（以下、単に曲率半径とも称する）をＲとして、Ｒθ_ｐの長さで形成されている。なお、θ_ｐは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｐ間の角度θ_ｐと同一である。また、ここでは、第１曲線部８１の曲率（すなわち第ｐアレイ導波路部７０−ｐに対して第１アレイ導波路部７０−１側に曲率中心が存在する場合の曲率）を、正の曲率とする。また、第ｐアレイ導波路部７０−ｐに対して第ｑアレイ導波路部７０−ｑ側に曲率中心が存在する場合の曲率を、負の曲率とする。

【0043】

また、第２曲線部８２は、それぞれ円弧状の第１部分１０１及び第２部分１０２が直列に接続された曲線導波路として形成されている。

【0044】

第２曲線部８２の第１部分１０１は、第１曲線部８１と接続されている。また、第１部分１０１は、第１曲線部８１と共通の曲率で形成されている。第２曲線部８２の第２部分１０２は、第２曲線部８２の第１部分１０１及び第１曲線部８１に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成されている。

【0045】

第２曲線部８２の第１部分１０１及び第２部分１０２は、第１曲線部８１と共通の曲率半径Ｒに対して、それぞれＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）／２の長さで形成されている。従って、第２曲線部８２は、全体としてＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）の長さで形成されている。なお、θ_ｑは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｑ間の角度θ_ｑと同一である。

【0046】

従って、第１アレイ導波路部７０−１及び第ｑアレイ導波路部７０−ｑ間に配置された各第ｐアレイ導波路部７０−ｐにおいて、曲線導波路部７２の第１曲線部８１及び第２曲線部８２を合わせた長さは、Ｒθ_ｑとなる。

【0047】

なお、例えば隣り合うアレイ導波路部７０の第２テーパ部７３〜第４テーパ部７７同士の離間距離を広げるために、第２部分１０２を第１曲線部８１と共通の曲率で形成し、また、第１部分１０１を、第２部分１０２及び第１曲線部８１に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成することもできる。

【0048】

第１アレイ導波路部７０−１では、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｐ間の角度θ_ｐ＝０であるため、第１曲線部８１の長さがＲθ_ｐ＝０となる。従って、第１アレイ導波路部７０−１の曲線導波路部７２は、第１曲線部８１を省略し、第２曲線部８２のみで構成される。そして、θ_ｐ＝０であるため、第２曲線部８２の長さがＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）＝Ｒθ_ｑとなる。従って、第１アレイ導波路部７０−１の曲線導波路部７２の長さは、第２曲線部８２の長さＲθ_ｑとなり、第ｐアレイ導波路部７０−ｐの曲線導波路部７２の長さと同一となる。

【0049】

また、第ｑアレイ導波路部７０−ｑでは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｐ間の角度θ_ｐ＝基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｑ間の角度θ_ｑであるため、第２曲線部８２の長さがＲ（θ_ｑ−θ_ｐ）＝０となる。従って、第ｑアレイ導波路部７０−ｑの曲線導波路部７２は、第２曲線部８２を省略し、第１曲線部８１のみで構成される。そして、θ_ｐ＝θ_ｑであるため、第１曲線部８１の長さがＲθ_ｐ＝Ｒθ_ｑとなる。従って、第ｑアレイ導波路部７０−ｑの曲線導波路部７２の長さは、第１曲線部８１の長さＲθ_ｑとなり、第ｐアレイ導波路部７０−ｐの曲線導波路部７２の長さと同一となる。

【0050】

このように各アレイ導波路部７０の曲線導波路部７２を設計することにより、曲線導波路部７２から直線導波路部７４へ向かう光の各出射方向が、各アレイ導波路部７０で互いに平行となる。そして、各アレイ導波路部７０にそれぞれ接続された第２テーパ部７３、直線導波路部７４、第３テーパ部７５、反射部７６及び第４テーパ部７７は、曲線導波路部７２からの光の各出射方向に沿って形成される。従って、第２テーパ部７３から第４テーパ部７７までの構成は、各アレイ導波路部７０同士で平行に配置される。

【0051】

第２テーパ部７３は、曲線導波路部７２から送られる光を直線導波路部７４へ送る。第２テーパ部７３は、曲線導波路部７２と接続された一端から直線導波路部７４と接続された他端まで、連続的に幅が拡大するテーパ形状で形成されている。第２テーパ部７３を設けることによって、直線導波路部７４へ入力される光の伝播損失を抑制することができる。

【0052】

直線導波路部７４は、第２テーパ部７３から送られる光を第３テーパ部７５へ送る。直線導波路部７４は、製作工程における幅誤差の発生を抑えるべく、幅を大きく設定するのが好ましい。ここでは、曲線導波路部７２の幅に対して、直線導波路部７４の幅を大きく設定している。シングルモード条件を達成しつつ、幅誤差の発生を抑えるために、直線導波路部７４は、好ましくは例えば０．７〜２μｍの範囲内の幅に設定される。

【0053】

また、直線導波路部７４は、各アレイ導波路部７０同士で、互いに異なる光路長で形成されている。ここでは、共通の幅でかつ互いに異なる長さで、各直線導波路部７４を形成することによって、これら直線導波路部７４に光路長差を与えている。なお、図１では、第ｑアレイ導波路部７０−ｑの直線導波路部７４の長さを０に設定した（すなわち第ｑアレイ導波路部７０−ｑでは直線導波路部７４を省略した）場合の構成例を示している。

【0054】

第３テーパ部７５は、直線導波路部７４から送られる光を反射部７６へ送る。第３テーパ部７５は、直線導波路部７４と接続された一端から反射部７６と接続された他端まで、連続的に幅が縮小するテーパ形状で形成されている。第３テーパ部７５を設けることによって、反射部７６へ入力される光の伝播損失を抑制することができる。

【0055】

反射部７６は、第３テーパ部７５から送られる光を反射する。図１では、一例として、反射部７６に所謂フォトニック結晶を形成した場合の構成例を示している。

【0056】

フォトニック結晶は、反射部７６に、空孔９１が形成されることによって構成される。空孔９１は、光伝播方向（長さ方向）に沿って周期的に配列して複数形成されている。また、空孔９１は、反射部７６を厚さ方向に貫通して、又は反射部７６を上面から例えば半分程度の厚さまで掘り込んで形成される。ここでは、空孔９１は、厚さ方向に直交する断面形状が円形とされている。

【0057】

フォトニック結晶は、入力される特定の波長λの光を反射する。また、フォトニック結晶は、その他の波長の光を透過させる。フォトニック結晶における位相整合条件は、空孔９１の形成周期をΛ、及び等価屈折率をｎとして、λ＝２ｎΛで表される。

【0058】

フォトニック結晶では、λ＝２ｎΛ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。従って、空孔９１の周期は、所望の反射すべき波長λに対してλ＝２ｎΛが成立するように設計される。また、反射部７６の幅や空孔９１の直径等、その他の設計についても、所望の反射すべき波長λに応じて設計される。

【0059】

ここで、他の構成例として、反射部７６に、回折格子型のグレーティングを形成することもできる。図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、反射部７６として、回折格子型のグレーティングを形成した場合の構成について説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、反射部７６を示す概略的平面図である。

【0060】

図４（Ａ）における構成例では、反射部７６にグレーティングが形成されている。図４（Ａ）に示すグレーティングは、反射部７６に格子溝９２ａ及び９２ｂを形成することによって構成されている。格子溝９２ａは、反射部７６の一方の側面から、反射部７６を凹状に掘り込んで形成されている。また、格子溝９２ａは、反射部７６の一方の側面に、光伝播方向（長さ方向）に沿って周期的に複数形成されている。格子溝９２ｂは、反射部７６の他方の側面から、反射部７６を凹状に掘り込んで形成されている。また、格子溝９２ｂは、反射部７６の他方の側面に、光伝播方向（長さ方向）に沿って格子溝９２ａと同一周期で周期的に複数形成されている。これら格子溝９２ａ及び９２ｂは、互いに対称となる位置に形成されている。図４（Ａ）に示す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（格子溝９２ａ及び９２ｂの形成周期）をΛ、及び等価屈折率をｎとして、λ＝２ｎΛで表される。従って、格子溝９２ａ及び９２ｂの周期は、所望の反射すべき波長λに対してλ＝２ｎΛが成立するように設計される。

【0061】

図４（Ｂ）における構成例でも、反射部７６にグレーティングが形成されている。図４（Ｂ）に示すグレーティングは、反射部７６に幅方向に渡る格子溝９３を形成することによって構成されている。格子溝９３は、反射部７６が上面から厚さ方向に除去されて形成される。格子溝９３の深さは、反射部７６下部のクラッド２０（図２参照）が露出するまで、又は反射部７６の例えば半分程度の厚さまでとすることができる。また、格子溝９３は、光伝播方向（長さ方向）に沿って周期的に複数形成されている。図４（Ｂ）に示す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（格子溝９３の形成周期）をΛ、及び等価屈折率をｎとして、λ＝２ｎΛで表される。

【0062】

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すグレーティングにおいても、図１に示すフォトニック結晶と同様に、λ＝２ｎΛ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。従って、格子溝９２ａ及び９２ｂ又は格子溝９３の周期は、所望の反射すべき波長λに対してλ＝２ｎΛが成立するように設計される。また、反射部７６の幅や格子溝９２ａ及び９２ｂ又は格子溝９３の寸法等、その他の設計についても、所望の反射すべき波長λに応じて設計される。

【0063】

このように、反射部７６は、λ＝２ｎΛを満足する波長の光を反射する。ここでは、波長フィルタ１００の用途に応じて、入力導波路部４０から入力される光の波長帯を反射すべき波長として、反射部７６が設計される。従って、反射部７６は、第３テーパ部７５から送られる光を反射し、反射した光を、再び第３テーパ部７５に送る。

【0064】

また、反射部７６は、第３テーパ部７５から送られる光のうち、不所望に混在した波長の光（λ＝２ｎΛを満足しない波長の光）を透過させて、第４テーパ部７７に送る。

【0065】

第４テーパ部７７は、反射部７６から送られる光をクラッド２０に逃がす。第４テーパ部７７は、反射部７６と接続された一端から反射部７６と反対側の他端まで、連続的に幅が縮小するテーパ形状で形成されている。第４テーパ部７７を設けることによって、反射部７６を透過した光を、アレイ導波路部７０の終端において不所望に反射させることなく、クラッド２０に逃がすことができる。

【0066】

出力導波路部５０は、それぞれこの順に直列に接続された出力テーパ部５１及び出力ポート部５２を含んでいる。

【0067】

出力テーパ部５１は、スラブ導波路部６０から送られる光を出力ポート部５２へ送る。出力テーパ部５１は、スラブ導波路部６０と接続された一端から出力ポート部５２と接続された他端まで、連続的に幅が縮小するテーパ形状で形成されている。出力テーパ部５１を設けることによって、スラブ導波路部６０から出力導波路部５０へ入力される光の伝播損失を抑制することができる。

【0068】

出力ポート部５２は、例えば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、出力ポート部５２は、基本モードの光を伝播させる。

【0069】

各出力導波路部５０の出力テーパ部５１は、各アレイ導波路部７０からスラブ導波路部６０に入力される、それぞれの波長の光が集光される複数の位置に、波長毎に一対一対応して設けられている。

【0070】

第１の波長フィルタ１００では、入力導波路部４０の入力ポート部４１から光が入力される。光は、入力テーパ部４２を経てスラブ導波路部６０に送られる。スラブ導波路部６０に送られた光は、スラブ導波路部６０を一端６０ａ側から他端６０ｂ側へ伝播し、各アレイ導波路部７０の第１テーパ部７１にそれぞれ送られる。各アレイ導波路部７０では、光は、第１テーパ部７１、曲線導波路部７２、第２テーパ部７３、直線導波路部７４及び第３テーパ部７５をこの順に経て、反射部７６に送られる。そして、反射部７６に送られた光は、反射部７６において反射され、第３テーパ部７５、直線導波路部７４、第２テーパ部７３、曲線導波路部７２及び第１テーパ部７１をこの順に経て、再びスラブ導波路部６０に送られる。上述したように、各アレイ導波路部７０の直線導波路部７４は、互いに異なる光路長で形成されている。従って、各アレイ導波路部７０に送られたそれぞれの光は、第１テーパ部７１から反射部７６を往復することによって、異なる光路長のアレイ導波路部７０を経て、再びスラブ導波路部６０に入力されることになる。そして、各アレイ導波路部７０からスラブ導波路部６０に送られたそれぞれの光は、互いに干渉しつつ、スラブ導波路部６０の一端６０ａにおいて、波長毎に異なる位置に集光される。上述したように、これらの集光位置には、それぞれ出力導波路部５０が形成されている。このため、スラブ導波路部６０の一端６０ａにおいて、波長毎に集光された光は、それぞれ対応する出力導波路部５０に送られる。各出力導波路部５０に送られた光は、それぞれ出力テーパ部５１を経て出力ポート部５２に送られ、当該第１の波長フィルタ１００から出力される。

【0071】

このように、第１の波長フィルタ１００では、入力導波路部４０から入力された光を、波長分離して、それぞれ出力導波路部５０から出力することができる。

【0072】

なお、反射部７６において反射されない波長帯の光は、反射部７６を透過して、第４テーパ部７７へ送られる。第４テーパ部７７へ送られた光は、第４テーパ部７７を伝播し、クラッド２０へ抜ける。

【0073】

以上に説明したように、第１の波長フィルタ１００では、曲線導波路部７２から直線導波路部７４へ向かう光の各出射方向が、各アレイ導波路部７０で互いに平行である。

【0074】

この結果、直線導波路部７４を含む、第２テーパ部７３から第４テーパ部７７までの構成を、各アレイ導波路部７０で互いに平行に配置することができる。このため、各アレイ導波路部７０において、光路長差を与える部分である直線導波路部７４を、上述した斜め導波路部分として、又は斜め導波路部分を含んで形成する必要がない。従って、第１の波長フィルタ１００では、アレイ導波路部７０において、斜め導波路部分を含むことに起因する幅誤差を抑制できる。

【0075】

なお、ここでは、図１を参照し、ｑ個のアレイ導波路部７０が形成された構成例について説明した。しかし、第１の波長フィルタ１００では、各アレイ導波路部７０及びこれらの曲線導波路部７２が上述した設計に基づいていればよく、実際にｑ個のアレイ導波路部７０を全て形成する必要はない。

【0076】

（第２の波長フィルタ）
図５を参照して、この発明の第２の波長フィルタについて説明する。図５は、第２の波長フィルタを示す概略的平面図である。なお、図５では、光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。なお、第２の波長フィルタは、各アレイ導波路部の配置、及びこれに伴う各アレイ導波路部の曲線導波路部の設計において、上述した第１の波長フィルタと相違する。第２の波長フィルタが備える構成要素については、第１の波長フィルタと共通する構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0077】

図５に示す第２の波長フィルタ２００では、ｔ個（ｔは５以上の整数）のアレイ導波路部７０−１〜ｔを備えた構成例を示しており、紙面に対して最も右端に配置されたアレイ導波路部７０を第１アレイ導波路部７０−１とし、及び紙面に対して最も左端に配置されたアレイ導波路部７０を第ｔアレイ導波路部７０−ｔとしてある。

【0078】

スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第ｓアレイ導波路部７０−ｓの接続位置（すなわち第１テーパ部７１の一端７１ａの幅方向における中心）と、原点Ｐとを結ぶ線分Ｌを基準線Ｌ_ｓとする。なお、第ｓアレイ導波路部７０−ｓは、第１アレイ導波路部７０−１及び第ｔアレイ導波路部７０−ｔ間の中央に配置されるアレイ導波路部７０であり、第１アレイ導波路部７０−１から数えてｓ（ｓはｓ＞１かつｓ＜ｔの整数）番目に配置されている。

【0079】

また、スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第１アレイ導波路部７０−１の接続位置と、原点Ｐとを結ぶ線分Ｌを線分Ｌ_１とする。

【0080】

また、スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第ｔアレイ導波路部７０−ｔの接続位置と、原点Ｐとを結ぶ線分を線分Ｌ_ｔとする。

【0081】

また、スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第ｕアレイ導波路部７０−ｕの接続位置と、原点Ｐとを結ぶ線分を線分Ｌ_ｕとする。なお、第ｕアレイ導波路部７０−ｕは、第１アレイ導波路部７０−１及び第ｓアレイ導波路部７０−ｓ間に配置されるアレイ導波路部７０であり、第１アレイ導波路部７０−１から数えてｕ（ｕはｕ＞１かつｕ＜ｓの整数）番目に配置されている。

【0082】

さらに、スラブ導波路部６０の他端６０ｂに対する、第ｖアレイ導波路部７０−ｖの接続位置と、原点Ｐとを結ぶ線分を線分Ｌ_ｖとする。なお、第ｖアレイ導波路部７０−ｖは、第ｓアレイ導波路部７０−ｓ及び第ｔアレイ導波路部７０−ｔ間に配置されるアレイ導波路部７０であり、第１アレイ導波路部７０−１から数えてｖ（ｖはｖ＞ｓかつｖ＜ｔの整数）番目に配置されている。

【0083】

そして、第２の波長フィルタ２００では、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_１間の角度をθ_１、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｕ間の角度をθ_ｕ、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｔ間の角度をθ_ｔ、及び基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｖ間の角度をθ_ｖとして、各線分Ｌとスラブ導波路部６０の他端６０ｂとの交点に各アレイ導波路部７０を配置する。また、第２の波長フィルタ２００では、θ_１＝θ_ｔとして各アレイ導波路部７０を配置する。

【0084】

第ｖアレイ導波路部７０−ｖにおいて、第１曲線部８１は、第１アレイ導波路部７０−１側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成されている。第１曲線部８１は、曲率半径の絶対値（以下、単に曲率半径とも称する）をＲとして、Ｒθ_ｖの長さで形成されている。なお、θ_ｖは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｖ間の角度θ_ｖと同一である。また、ここでは、第１曲線部８１の曲率（すなわち第ｖアレイ導波路部７０−ｖに対して第１アレイ導波路部７０−１側に曲率中心が存在する場合の曲率）を、正の曲率とする。

【0085】

第２曲線部８２の第１部分１０１は、第１曲線部８１と共通の曲率で形成されている。第２曲線部８２の第２部分１０２は、第２曲線部８２の第１部分１０１及び第１曲線部８１に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成されている。

【0086】

第２曲線部８２の第１部分１０１及び第２部分１０２は、第１曲線部８１と共通の曲率半径Ｒに対して、それぞれＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）／２の長さで形成されている。従って、第２曲線部８２は、全体としてＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）の長さで形成されている。なお、θ_ｔは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｔ間の角度θ_ｔと同一である。

【0087】

従って、第ｓアレイ導波路部７０−ｓ及び第ｔアレイ導波路部７０−ｔ間に配置された第ｖアレイ導波路部７０−ｖにおいて、曲線導波路部７２の第１部分１０１及び第２部分１０２を合わせた長さは、Ｒθ_ｔとなる。

【0088】

なお、第ｓアレイ導波路部７０−ｓでは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｖ間の角度θ_ｖ＝０であるため、第１曲線部８１の長さがＲθ_ｖ＝０となる。従って、第ｓアレイ導波路部７０−ｓの曲線導波路部７２は、第１曲線部８１を省略し、第２曲線部８２のみで構成される。そして、θ_ｖ＝０であるため、第２曲線部８２の長さがＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）＝Ｒθ_ｔとなる。従って、第ｓアレイ導波路部７０−ｓの曲線導波路部７２の長さは、第２曲線部８２の長さＲθ_ｔとなり、第ｖアレイ導波路部７０−ｖの曲線導波路部７２の長さと同一となる。

【0089】

また、第ｔアレイ導波路部７０−ｔでは、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｖ間の角度θ_ｖ＝基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｔ間の角度θ_ｔであるため、第２曲線部８２の長さがＲ（θ_ｔ−θ_ｖ）＝０となる。従って、第ｔアレイ導波路部７０−ｔの曲線導波路部７２は、第２曲線部８２を省略し、第１曲線部８１のみで構成される。そして、θ_ｔ＝θ_ｖであるため、第１曲線部８１の長さがＲθ_ｖ＝Ｒθ_ｔとなる。従って、第ｔアレイ導波路部７０−ｔの曲線導波路部７２の長さは、第１曲線部８１の長さＲθ_ｔとなり、第ｖアレイ導波路部７０−ｖの曲線導波路部７２の長さと同一となる。

【0090】

第ｕアレイ導波路部７０−ｕ及び第１アレイ導波路部７０−１の曲線導波路部７２についても、第ｓアレイ導波路部７０−ｓを基準とし、θ_１、θ_ｕ、第ｖアレイ導波路部７０−ｖ及び第ｔアレイ導波路部７０−ｔの曲線導波路部７２と共通の曲率及び曲率半径Ｒを用いて、同様に設計される。この結果、第ｕアレイ導波路部７０−ｕ及び第１アレイ導波路部７０−１における曲線導波路部７２の長さはＲθ_１となる。

【0091】

なお、第１アレイ導波路部７０−１及び第ｕアレイ導波路部７０−ｕの第１曲線部８１は、第ｖアレイ導波路部７０−ｖ及び第ｔアレイ導波路部７０−ｔの第１曲線部８１の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成されている。従って、第１アレイ導波路部７０−１及び第ｕアレイ導波路部７０−ｕでは、第１曲線部８１が、第ｕアレイ導波路部７０−ｕに対して第ｔアレイ導波路部７０−ｔ側に曲率中心が存在する、すなわち負の曲率を有する円弧状の曲線導波路として形成されている。なお、図５に示す構成例では、隣り合うアレイ導波路部７０の第２テーパ部７３〜第４テーパ部７７同士の離間距離を広げるために、第ｕアレイ導波路部７０−ｕにおいて、第２曲線部８２の第２部分１０２を第１曲線部８１と共通の曲率で形成し、また、第１部分１０１を、第２部分１０２及び第１曲線部８１に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成している。

【0092】

上述したように、第２の波長フィルタ２００では、θ_１＝θ_ｔとなるように各アレイ導波路部７０を配置する。従って、Ｒθ_ｔ＝Ｒθ_１となり、第１アレイ導波路部７０−１〜第ｔアレイ導波路部７０−ｔの各曲線導波路部７２の長さが等しくなる。

【0093】

このように各アレイ導波路部７０の曲線導波路部７２を設計することにより、第２の波長フィルタ２００では、上述した第１の波長フィルタ１００と同様に、曲線導波路部７２から直線導波路部７４へ向かう光の各出射方向が、各アレイ導波路部７０で互いに平行とされている。このため、第２の波長フィルタ２００では、各アレイ導波路部７０において、光路長差を与える部分である直線導波路部７４を、上述した斜め導波路部分として、又は斜め導波路部分を含んで形成する必要がなく、幅誤差を抑制できる。

【0094】

また、第２の波長フィルタ２００では、中央に配置されたアレイ導波路部７０を基準として、各アレイ導波路部７０の曲線導波路部７２を設計することにより、スラブ導波路部６０の光伝播方向に沿った延在方向に対し、平行に各アレイ導波路部７０を延在して配置することができる。従って、第２の波長フィルタ２００では、第１の波長フィルタ１００と比べて、レイアウト全体としての占有面積を縮小することがきる。

【0095】

従って、第２の波長フィルタ２００は、占有面積を縮小できる点で有利であり、上述した第１の波長フィルタ１００に比べ、曲線導波路部７２の伝播損失を低減できる点でも有利である。

【0096】

なお、ここでは、図５を参照し、ｔ個のアレイ導波路部７０が形成された構成例について説明した。しかし、第１の波長フィルタ１００と同様に、第２の波長フィルタ２００でも、各アレイ導波路部７０及びこれらの曲線導波路部７２が上述した設計に基づいていればよく、実際にｔ個のアレイ導波路部７０を全て形成する必要はない。

【0097】

ここで、図６を参照して、曲線導波路部７２の変形例について説明する。図６は、変形例に係る曲線導波路部を示す概略的平面図である。なお、図６では、光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。ここでは、第２の波長フィルタ２００の第ｕアレイ導波路部７０−ｕの曲線導波路部７２として、変形例に係る曲線導波路部を適用する場合の例について説明する。従って、図６に示すθ_１及びθ_ｕは、図５に示す、基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_１間の角度θ_１及び基準線Ｌ_ｓ及び線分Ｌ_ｕ間の角度θ_ｕに対応する。

【0098】

変形例に係る曲線導波路部７２では、上述した第２曲線部８２が、第１部分１０１及び第２部分１０２に追加して、さらに第３部分１０３を含む。第１部分１０１、第２部分１０２及び第３部分１０３は、この順に直列に接続されている。

【0099】

第３部分１０３は、第１部分１０１及び第２部分１０２と同様に、円弧状の曲線導波路として形成されている。

【0100】

変形例に係る曲線導波路部７２では、第２曲線部８２の第１部分１０１及び第３部分１０３が、第１曲線部８１と共通の曲率で形成されている。また、第２部分１０２が、第２曲線部８２の第１部分１０１及び第３部分１０３、並びに第１曲線部８１に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成されている。

【0101】

第１曲線部８１は、曲率半径をＲとして、Ｒθ_ｕの長さで形成される。

【0102】

第２曲線部８２の第１部分１０１及び第３部分１０３は、第１曲線部８１と共通の曲率半径Ｒに対して、それぞれＲ（θ_１−θ_ｕ）／４の長さで形成される。また、第２曲線部８２の第２部分１０２は、第１曲線部８１と共通の曲率半径Ｒに対して、Ｒ（θ_１−θ_ｕ）／２の長さで形成される。従って、第２曲線部８２は、全体としてＲ（θ_１−θ_ｕ）の長さで形成される。

【0103】

従って、変形例に係る曲線導波路部７２では、曲線導波路部７２の第１曲線部８１及び第２曲線部８２を合わせた長さは、Ｒθ_１（＝Ｒθ_ｔ）となる。このため、変形例に係る曲線導波路部７２を第ｕアレイ導波路部７０−ｕの曲線導波路部７２として利用した場合であっても、他のアレイ導波路部７０の各曲線導波路部７２と長さが等しくなる。そして、第ｕアレイ導波路部７０−ｕの曲線導波路部７２と、他のアレイ導波路部７０の各曲線導波路部７２とにおいて、直線導波路部７４へ向かう光の各出射方向を互いに平行とすることができる。

【0104】

また、変形例に係る曲線導波路部７２では、第２曲線部８２の第１部分１０１と第２部分１０２との間、及び第２部分１０２と第３部分１０３との間の２カ所が曲率反転箇所となる。変形例に係る曲線導波路部７２では、第２曲線部８２が第１部分１０１及び第２部分１０２のみを含む場合と比べて、第２曲線部８２が全体として直線に近似する。このため、隣り合うアレイ導波路部７０の第２テーパ部７３〜第４テーパ部７７同士の離間距離を大きく確保することができる。

【0105】

なお、変形例に係る曲線導波路部７２は、第２の波長フィルタ２００に対して、第ｕアレイ導波路部７０−ｕ、第ｓアレイ導波路部７０−ｓ及び第ｖアレイ導波路部７０−ｖの全て又はいくつかにおいて用いることができる。変形例に係る曲線導波路部７２を採用する場合には、第ｕアレイ導波路部７０−ｕ、第ｓアレイ導波路部７０−ｓ又は第ｖアレイ導波路部７０−ｖの第２曲線部８２として、第１部分１０１、第２部分１０２及び第３部分１０３を含む第２曲線部８２を用いる。

【0106】

また、変形例に係る曲線導波路部７２は、上述した第１の波長フィルタ１００（図１参照）の第ｐアレイ導波路部７０−ｐ及び第１アレイ導波路部７０−１の全て又はいくつかにおいて用いることもできる。

【0107】

（製造方法）
上述した各波長フィルタは、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、波長フィルタの製造方法の一例を説明する。

【0108】

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、例えばドライエッチングを行い、Ｓｉ層をパターニングすることによって、光導波路コアを形成する。次に、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ＳｉＯ_２層上に、ＳｉＯ_２を、光導波路コアを被覆して形成する。その結果、ＳｉＯ_２層のクラッドによって光導波路コアが包含され、波長フィルタが得られる。

【符号の説明】

【0109】

１０：支持基板
２０：クラッド
３０：光導波路コア
４０：入力導波路部
４１：入力ポート部
４２：入力テーパ部
５０：出力導波路部
５１：出力テーパ部
５２：出力ポート部
６０：スラブ導波路部
７０：アレイ導波路部
７１：第１テーパ部
７２：曲線導波路部
７３：第２テーパ部
７４：直線導波路部
７５：第３テーパ部
７６：反射部
７７：第４テーパ部
１００：第１の波長フィルタ
２００：第２の波長フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】