特開 2024-179188 光フィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179188

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】光フィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20241219BHJP

   G02B 6/125 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G02B6/12 341

G02B6/125

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097835

(22)【出願日】2023-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】平谷 拓生

(72)【発明者】

【氏名】菊地 健彦

(72)【発明者】

【氏名】石川 務

(72)【発明者】

【氏名】藤原 直樹

(72)【発明者】

【氏名】八木 英樹

(72)【発明者】

【氏名】西山 伸彦

【テーマコード（参考）】

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H147AB16

2H147AC01

2H147AC05

2H147BD03

2H147BE15

2H147DA11

2H147DA15

2H147EA13A

2H147EA13C

2H147EA14B

2H147GA01

2H147GA29

(57)【要約】

【課題】結合係数の温度依存性を抑制することが可能な光フィルタを提供する。
【解決手段】リング共振器と、前記リング共振器と光学的に結合する光導波路と、前記リング共振器に設けられたヒータと、を具備し、前記リング共振器は第１曲線部を有し、前記光導波路は第２曲線部を有し、前記第１曲線部と前記第２曲線部とは方向性結合器を形成し、前記ヒータは前記方向性結合器の上に設けられる光フィルタ。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リング共振器と、
前記リング共振器と光学的に結合する光導波路と、
前記リング共振器に設けられたヒータと、を具備し、
前記リング共振器は第１曲線部を有し、
前記光導波路は第２曲線部を有し、
前記第１曲線部と前記第２曲線部とは方向性結合器を形成し、
前記ヒータは前記方向性結合器の上に設けられる光フィルタ。

【請求項2】

前記ヒータは、前記リング共振器のうち前記方向性結合器を形成する部分、および前記方向性結合器以外の部分に設けられる請求項１に記載の光フィルタ。

【請求項3】

前記ヒータは、前記リング共振器のうち７０％以上の部分の上に設けられる請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。

【請求項4】

前記第１曲線部および前記第２曲線部は、前記リング共振器の外に向けて湾曲する請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。

【請求項5】

前記第１曲線部の曲率半径および前記第２曲線部の曲率半径は３５０μｍ以下、５μｍ以上である請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。

【請求項6】

前記方向性結合器において前記リング共振器と前記光導波路との間の距離が最小になる請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。

【請求項7】

シリコン層を具備し、
前記シリコン層は導波路コアを有し、
１つの前記導波路コアは前記リング共振器であり、
もう１つの前記導波路コアは前記光導波路であり、
前記方向性結合器において、前記１つの導波路コアと前記もう１つの導波路コアとは隣接する請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。

【請求項8】

２つの前記光導波路を具備し、
前記２つの光導波路のそれぞれは前記第２曲線部を有し、
２つの前記第２曲線部のそれぞれは、前記第１曲線部と前記方向性結合器を形成する請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。

【請求項9】

前記リング共振器を回る方向において、２つの前記方向性結合器のうち１つの前記方向性結合器からもう１つの前記方向性結合器までの前記リング共振器の長さは、前記２つの方向性結合器のうち前記もう１つの方向性結合器から前記１つの方向性結合器までの前記リング共振器の長さに等しい請求項８に記載の光フィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は光フィルタに関するものである。

【背景技術】

【0002】

２つの光導波路を近づけることで、方向性結合器が形成される（非特許文献１など）。１つの光導波路からもう１つの光導波路へと、光が乗り移る。リング状の光導波路はリング共振器を形成する。リング共振器と光導波路とで方向性結合器を形成することで、光が乗り移る。ヒータによってリング共振器の温度を変化させることで、光の波長を変化させることができる（非特許文献２など）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】“Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｃｕｒｖｅｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌｅｒ” Ｈｉｓａｙａｓｕ Ｍｏｒｉｎｏ， ｅｔ ａｌ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１２，Ｊｕｎｅ １５，２０１４ ｐ２１８８－２１９２

【非特許文献2】“Ａ ２．５ ｋＨｚ Ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ Ｗｉｄｅｌｙ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ Ｂｏｏｓｔｅｒ ＳＯＡ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ” Ｍｉｎｈ Ａ．ｅｔ ａｌ． ２０１８ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＳＬＣ）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

方向性結合器の結合係数は温度に依存して変化する。結合係数の変化により、意図する特性が得られない恐れがある。そこで、結合係数の温度依存性を抑制することが可能な光フィルタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に係る光フィルタは、リング共振器と、前記リング共振器と光学的に結合する光導波路と、前記リング共振器に設けられたヒータと、を具備し、前記リング共振器は第１曲線部を有し、前記光導波路は第２曲線部を有し、前記第１曲線部と前記第２曲線部とは方向性結合器を形成し、前記ヒータは前記方向性結合器の上に設けられる。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、結合係数の温度依存性を抑制することが可能な光フィルタを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は実施形態に係る光フィルタを例示する平面図である。

【図2A】図２Ａは方向性結合器の拡大図である。

【図2B】図２Ｂは角度と曲率半径との関係を例示する図である。

【図3A】図３Ａは図１の線Ａ－Ａに沿った断面図である。

【図3B】図３Ｂは図１の線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。

【図4】図４は光のスペクトルを例示する図である。

【図5】図５は比較例に係る光フィルタを例示する平面図である。

【図6】図６は方向性結合器の結合係数を例示する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0009】

本開示の一形態は、（１）リング共振器と、前記リング共振器と光学的に結合する光導波路と、前記リング共振器に設けられたヒータと、を具備し、前記リング共振器は第１曲線部を有し、前記光導波路は第２曲線部を有し、前記第１曲線部と前記第２曲線部とは方向性結合器を形成し、前記ヒータは前記方向性結合器の上に設けられる光フィルタである。ヒータを用いてリング共振器の温度を変化させることで、光の波長を変化させる。第１曲線部および第２曲線部が方向性結合器を形成する。このため結合係数の温度依存性が抑制される。光の波長を変化させ、かつ結合係数の変化は抑制することができる。
（２）上記（１）において、前記ヒータは、前記リング共振器のうち前記方向性結合器を形成する部分、および前記方向性結合器以外の部分に設けられてもよい。リング共振器のうちヒータに覆われる部分が長くなる。ヒータから熱の伝わる部分が大きくなる。リング共振器の温度が変化しやすくなる。消費電力の増加を抑制することができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記ヒータは、前記リング共振器のうち７０％以上の部分の上に設けられてもよい。リング共振器のうちヒータに覆われる部分が長くなる。ヒータから熱の伝わる部分が大きくなる。リング共振器の温度が変化しやすくなる。消費電力の増加を抑制することができる。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第１曲線部および前記第２曲線部は、前記リング共振器の外に向けて湾曲してもよい。第１曲線部と第２曲線部とが方向性結合器を形成する。リング共振器と光導波路との間で、光が乗り移ることができる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１曲線部の曲率半径および前記第２曲線部の曲率半径は３５０μｍ以下、５μｍ以上でもよい。結合係数の温度依存性が小さくなる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記方向性結合器において前記リング共振器と前記光導波路との間の距離が最小でもよい。光は方向性結合器において乗り移りやすく、方向性結合器以外の部分では乗り移りにくい。光の波長および強度を所望の大きさとすることができる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、シリコン層を具備し、前記シリコン層は導波路コアを有し、１つの前記導波路コアは前記リング共振器であり、もう１つの前記導波路コアは前記光導波路であり、前記方向性結合器において、前記１つの導波路コアと前記もう１つの導波路コアとは隣接してもよい。導波路コアの間で光が乗り移る。リング共振器および光導波路はシリコンで形成される。リング共振器および光導波路に光を強く閉じ込め、損失を抑制することができる。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、２つの前記光導波路を具備し、前記２つの光導波路のそれぞれは前記第２曲線部を有し、２つの前記第２曲線部のそれぞれは、前記第１曲線部と前記方向性結合器を形成してもよい。１つの光導波路からリング共振器に光が乗り移る。リング共振器からもう１つの光導波路に光が乗り移る。リング共振器の共振波長を有する光を取り出すことができる。
（９）上記（８）において、前記リング共振器を回る方向において、２つの前記方向性結合器のうち１つの前記方向性結合器からもう１つの前記方向性結合器までの前記リング共振器の長さは、前記２つの方向性結合器のうち前記もう１つの方向性結合器から前記１つの方向性結合器までの前記リング共振器の長さに等しくてもよい。２つの方向性結合器の間において、光路長が同一に近づく。光の位相にずれが生じにくい。

【0010】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光フィルタの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0011】

図１は実施形態に係る光フィルタ１００を例示する平面図である。光フィルタ１００は、基板１０、リング共振器１２、光導波路１４、およびヒータ１６を備える。光フィルタ１００は導波路型の光フィルタである。

【0012】

基板１０の平面形状は例えば矩形である。基板１０の２つの辺は、Ｘ軸方向に平行である。別の２つの辺は、Ｙ軸方向に平行である。基板１０の上面は、ＸＹ平面に平行である。Ｚ軸方向は、基板１０の法線方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交する。

【0013】

基板１０はＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、ボックス層を有する。リング共振器１２および光導波路１４は、ボックス層に埋め込まれている。図１ではボックス層を透視している。ヒータ１６は基板１０の上面に設けられており、リング共振器１２の上に位置する。ヒータ１６には電源１７が電気的に接続されている。

【0014】

リング共振器１２は、２つの光導波路１４の間に位置する。リング共振器１２は、リング状の光導波路で形成される。リングとは円形、楕円形、多角形、円弧と直線とを組み合わせた形状などである。リング共振器１２の直径は例えば１５０μｍである。リング共振器１２は２つの曲線部１８を有する。２つの曲線部１８は互いに対向する。曲線部１８はリング共振器１２の外に向けて湾曲する。リング共振器１２は、Ｙ軸に関して線対称であり、Ｘ軸に関しても線対称である。

【0015】

光導波路１４の平面形状は例えばＬ字型である。２つの光導波路１４のうち１つを光導波路１４ａ（第１光導波路）とし、もう１つを光導波路１４ｂ（第２光導波路）とする。光導波路１４ａおよび光導波路１４ｂは互いに離間する。光導波路１４ａの端部１５ａは、Ｘ軸方向における基板１０の１つの端部（基板１０の第１端部）に位置する。光導波路１４ｂの端部１５ｃは、Ｘ軸方向における基板１０のもう１つの端部（基板１０の第２端部）に位置する。光導波路１４ａの端部１５ｂおよび光導波路１４ｂの端部１５ｄは、Ｙ軸方向における基板１０の１つの端部に位置する。光導波路１４ａおよび光導波路１４ｂはそれぞれ曲線部１９を有する。曲線部１９はリング共振器１２の外に向けて湾曲する。光導波路１４ａの曲線部１８と光導波路１４ｂの曲線部１８とは、Ｙ軸に関して線対称である。

【0016】

リング共振器１２の１つの曲線部１８（第１曲線部）と、光導波路１４ａの曲線部１９（第２曲線部）とは対向し、方向性結合器２０（第１方向性結合器）を形成する。方向性結合器２０において、リング共振器１２と光導波路１４ａとは光学的に結合する。リング共振器１２と光導波路１４ａとは互いに離間する。方向性結合器２０において、リング共振器１２と光導波路１４ａとの間の距離は最小になり、例えば２００ｎｍである。

【0017】

リング共振器１２のもう１つの曲線部１８（第１曲線部）と、光導波路１４ｂの曲線部１９（第２曲線部）とは対向し、方向性結合器２２（第２方向性結合器）を形成する。方向性結合器２２において、リング共振器１２と光導波路１４ｂとは光学的に結合する。リング共振器１２と光導波路１４ｂとは互いに離間する。方向性結合器２２において、リング共振器１２と光導波路１４ｂとの間の距離は最小になり、例えば２００ｎｍである。

【0018】

図２Ａは方向性結合器２０の拡大図である。方向性結合器２０において、リング共振器１２の曲線部１８と、光導波路１４ａの曲線部１９とは同じ方向に延伸する。リング共振器１２と光導波路１４ａとの間の距離ｇは例えば２００ｎｍである。図２Ａ中の点線Ｄは円弧であり、曲線部１８と曲線部１９との中間の位置を表す。Ｐは点線Ｄの中心である。点線Ｄの曲率半径をＲとする。Ｒは、曲線部１８の曲率半径より大きく、曲線部１９の曲率半径より小さい。方向性結合器２０の中心角をθとする。方向性結合器２０は方向性結合器２２と同様の構成を有する。

【0019】

図２Ｂは角度θと曲率半径Ｒとの関係を例示する図である。横軸は角度を表す。縦軸は曲率半径Ｒを表す。角度θが小さいほど、曲率半径Ｒは大きくなる。角度θが大きいほど、曲率半径Ｒは小さくなる。曲率半径Ｒは例えば５μｍ以上、３５０μｍ以下である。角度θは例えば１０°以上、６０°以下である。

【0020】

図３Ａは図１の線Ａ－Ａに沿った断面図である。図３Ｂは図１の線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、基板１０は、基板３０、ボックス層３２、およびシリコン（Ｓｉ）層３４を備える。基板３０の１つの面にボックス層３２が積層されている。ボックス層３２の内部にＳｉ層３４が埋め込まれている。

【0021】

Ｓｉ層３４は、テラス４０および導波路コア４４を有する。テラス４０は平面である。テラス４０と導波路コア４４との間には凹部４２が設けられている。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、凹部４２はＳｉ層３４を貫通してもよい。凹部４２はＳｉ層３４を貫通しなくてもよい。導波路コア４４は光導波路として機能する。テラス４０の下面および上面、導波路コア４４の下面および上面、テラス４０と導波路コア４４との間には、ボックス層３２が充填される。

【0022】

基板３０は例えばＳｉで形成されている。ボックス層３２は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で形成されている。Ｓｉ層３４の厚さは例えば０．２２μｍである。導波路コア４４の幅Ｗ１は例えば０．４２μｍである。ボックス層３２の屈折率は約１．４である。Ｓｉ層３４の屈折率は約３．５であり、ボックス層３２よりも高い。

【0023】

図３Ａの導波路コア４４はリング共振器１２として機能する。テラス４０、導波路コア４４、テラス４０が順番に並ぶ。ヒータ１６はボックス層３２の上面に設けられ、導波路コア４４の上に位置する。ヒータ１６は白金（Ｐｔ）などの金属で形成されている。ヒータ１６の幅Ｗ２は例えば３μｍである。ヒータ１６の厚さは例えば２００ｎｍである。

【0024】

図３Ｂでは２つの導波路コア４４が並ぶ。１つの導波路コア４４（第１導波路コア）はリング共振器１２である。もう１つの導波路コア４４（第２導波路コア）は光導波路１４である。２つの導波路コア４４の間にはボックス層３２が設けられ、テラス４０は設けられていない。テラス４０、１つの導波路コア４４、もう１つの導波路コア４４、テラス４０が順番に並ぶ。ヒータ１６は、２つの導波路コア４４の上に位置する。

【0025】

例えば、光導波路１４ａの端部１５ａは入射ポートとして機能する。光導波路１４ｂの端部１５ｃは出射ポートとして機能する。光源から端部１５ａに光を入射する。光は光導波路１４ａを伝搬する。方向性結合器２０において光導波路１４ａからリング共振器１２へと光が乗り移る。光はリング共振器１２を伝搬する。リング共振器１２の共振波長の光が、方向性結合器２２においてリング共振器１２から光導波路１４ｂに乗り移る。共振波長を有する光は、光導波路１４ｂを伝搬し、端部１５ｃから出射される。光フィルタ１００から、共振波長を有する光を取り出すことができる。共振波長とは異なる波長を有する光は、光導波路１４ａを伝搬し、端部１５ｂから出射される。

【0026】

電源１７を用いてヒータ１６に電圧を印加し、ヒータ１６に電流を流すことができる。電流が流れると、ヒータ１６は発熱する。ヒータ１６からリング共振器１２に熱が伝わることで、リング共振器１２の温度が変化する。温度変化により、リング共振器１２の屈折率が変化する。屈折率が変化することで、リング共振器１２の共振波長が変化する。

【0027】

図４は光のスペクトルを例示する図である。横軸は光の波長を表す。縦軸は光の強度を表す。図４の実線はリング共振器１２の温度がＴ１の例である。点線は温度がＴ２の例である。Ｔ２は例えばＴ１よりも２５℃高い。共振波長において光の強度はピークを示す。隣り合う２つのピークの間隔（ＦＳＲ）は数ｎｍである。温度を変化させることで、ピークの波長がシフトする。ＦＳＲ分の波長シフトを行う場合、ヒータ１６の消費電力は例えば５０ｍＷである。

【0028】

図５は比較例に係る光フィルタ１１０を例示する平面図である。リング共振器１２は矩形の形状を有する。光導波路１４ａはおよび光導波路１４ｂは曲線部１９を有さない。リング共振器１２のうち直線状の部分と、光導波路１４ａとが方向性結合器２０を形成する。方向性結合器２０において、リング共振器１２と光導波路１４ａとは平行である。リング共振器１２のうち直線状の部分と、光導波路１４ｂとが方向性結合器２２を形成する。方向性結合器２２において、リング共振器１２と光導波路１４ｂとは平行である。

【0029】

図６は方向性結合器の結合係数を例示する模式図である。横軸はリング共振器１２の温度を表す。横軸のうち左は低温であり、右は高温である。縦軸は結合係数を表す。図６中の破線は比較例を表す。実線は実施形態を表す。比較例の結合係数は、温度が上昇するほど低下する。Ｑ値が設計時の値から外れる。温度変化に応じて、スペクトルの形状が変化する。

【0030】

一方、実施形態の結合係数の変化は抑制される。例えば結合係数の設計値が５０％とする。比較例では、数十℃から２００℃程度の温度変化によって、結合係数が４０％に低下する。実施形態の結合係数は５０％±１％の範囲を維持する。

【0031】

本実施形態によれば、リング共振器１２の曲線部１８と、光導波路１４ａの曲線部１９とは方向性結合器２０を形成する。曲線部１８と光導波路１４ｂの曲線部１９とは方向性結合器２２を形成する。光導波路１４とリング共振器１２との間で光が乗り移る。リング共振器１２の共振波長を有する光を取り出すことができる。図４に示すように、ヒータ１６によりリング共振器１２の温度を変化させることで、共振波長を変化させる。図６に示すように、曲線状の光導波路で形成される方向性結合器の結合係数は、直線状の光導波路で形成される方向性結合器の結合係数に比べて、温度変化しにくい。すなわち、結合係数の温度依存性が小さい。温度を変化させることで、共振波長を変化させ、かつ結合係数の変化は抑制することができる。

【0032】

結合係数の温度依存性が小さいため、温度を変化させてもＱ値は設計通りの値に近い。スペクトルの形状の変化が抑制される。スペクトルの高さ、線幅などを所望の大きさを維持したまま、ピークの波長が変化する。

【0033】

図５に示す比較例において、ヒータ１６を方向性結合器２０および方向性結合器２２の上に設けないことで、結合係数の変化が抑制される。しかし、リング共振器１２のうちヒータ１６に覆われる部分が短くなる。ヒータ１６から熱の伝わる部分が小さくなるため、温度変化しにくくなる。温度を変化させるには、ヒータ１６に入力する電力を大きくする。消費電力が増加する。発生する熱が増加し、ヒータ１６などが破損する恐れがある。

【0034】

本実施形態によれば、ヒータ１６は、リング共振器１２の上に設けられており、リング共振器１２のうち方向性結合器を形成する部分、および方向性結合器以外の部分を覆う。例えば、ヒータ１６は、リング共振器１２の２つの曲線部１８を覆い、リング共振器１２のうち図１の上半分を覆い、下半分のうち一部を覆う。リング共振器１２のうち、ヒータ１６に覆われる部分が長くなる。ヒータ１６から熱の伝わる部分が大きくなる。このため、リング共振器１２の温度が変化しやすくなり、消費電力の増加を抑制することができる。熱によるヒータ１６などの破損が抑制される。

【0035】

リング共振器１２のうち、ヒータ１６に覆われる部分が長いほど、ヒータ１６から熱の伝わる部分が大きくなる。リング共振器１２の長さ（周長）のうちヒータ１６に覆われる部分の長さが占める割合は、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、および９０％以上でもよい。

【0036】

図２Ａに示すように、リング共振器１２の曲線部１８および光導波路１４の曲線部１９は、同じ方向に湾曲する。曲線部１８および曲線部１９は、リング共振器１２の外に向けて湾曲する。曲線部１８と曲線部１９とが方向性結合器２０および２２を形成する。リング共振器１２と光導波路１４との間で、光が乗り移ることができる。方向性結合器の結合係数の目標値は５０％でもよいし、５０％以下でもよいし、５０％以上でもよい。結合係数の目標値に応じて、距離ｇ、幅Ｗ１、方向性結合器の長さなどを調整する。

【0037】

曲線部１８および曲線部１９は、円弧、楕円弧などでもよい。曲線部１８および曲線部１９は、リング共振器１２の外に向けて凸の形状でもよいし、内に向けて凸の形状でもよい。

【0038】

曲線部１８および曲線部１９の曲率半径は、例えば３５０μｍ以下、５μｍ以上である。曲率半径が小さい場合、曲線部１８および曲線部１９の形状が直線に近づく。結合係数の温度依存性が大きくなる。曲率半径が大きい場合、曲線部１８および曲線部１９の形状は直線から離れ、曲線になる。結合係数の温度依存性が小さくなる。曲率半径は、導波路の材料などに応じて適切な大きさとする。

【0039】

方向性結合器において、リング共振器１２と光導波路１４との距離は最小になる。距離の最小値ｇは例えば２００ｎｍである。方向性結合器以外の部分では、リング共振器１２と光導波路１４との距離は大きくなる。光導波路１４ａは、方向性結合器２０においてリング共振器１２の曲線部１８に沿って湾曲する。光導波路１４ａは、方向性結合器２０から離れると、リング共振器１２から遠ざかるように湾曲する。光導波路１４ｂも同様の形状を有する。光は方向性結合器において乗り移りやすく、方向性結合器以外の部分では乗り移りにくい。光の波長および強度を所望の大きさとすることができる。

【0040】

基板１０はＳＯＩ基板であり、Ｓｉ層３４を有する。Ｓｉ層３４は導波路コア４４を有する。リング状の導波路コア４４がリング共振器１２となる。別の導波路コア４４は光導波路１４となる。図３Ｂに示すように、２つの導波路コア４４が隣接することで、方向性結合器が形成される。導波路コア４４の間で光が乗り移る。リング共振器１２および光導波路１４はＳｉで形成される。Ｓｉ層３４の屈折率はボックス層３２の屈折率よりも高い。リング共振器１２および光導波路１４に光を強く閉じ込め、損失を抑制することができる。

【0041】

光フィルタ１００は２つの光導波路１４を有する。２つの光導波路１４の曲線部１９が、リング共振器１２の曲線部１８と方向性結合器を形成する。１つの光導波路１４ａからリング共振器１２に光が乗り移る。リング共振器１２からもう１つの光導波路１４ｂに光が乗り移る。リング共振器１２の共振波長を有する光を取り出すことができる。光導波路１４の個数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。光導波路１４のそれぞれが曲線部１９を有し、リング共振器１２の曲線部１８と方向性結合器を形成する。

【0042】

方向性結合器２０と方向性結合器２２とはＸ軸方向において対向する。Ｘ軸に関して、リング共振器１２は線対称である。リング共振器１２を回る方向（例えば右回り方向）において、方向性結合器２０から方向性結合器２２までのリング共振器１２の長さは、方向性結合器２２から方向性結合器２０までの長さに等しい。つまり、２つの方向性結合器がリング共振器１２を２等分する。方向性結合器２０と方向性結合器２２との間において、光路長が同一に近づく。光の位相にずれが生じにくい。光の強度が低下しにくい。方向性結合器２０と方向性結合器２２とは、Ｙ軸に関して線対称でもよい。光の位相にずれが生じにくい。方向性結合器２０から方向性結合器２２までのリング共振器１２の長さは、方向性結合器２２から方向性結合器２０までの長さと厳密に等しくてもよい。長さの差は、例えば５％以下、１％以下でもよい。

【0043】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１０、３０ 基板
１２ リング共振器
１４、１４ａ、１４ｂ 光導波路
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 端部
１６ ヒータ
１７ 電源
２０、２２ 方向性結合器
３２ ボックス層
３４ シリコン層
４０ テラス
４２ 凹部
４４ 導波路コア
１００、１１０ 光フィルタ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】