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JP6554571B1 - Optical wavelength filter - Google Patents

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JP6554571B1 JP2018028038A JP2018028038A JP6554571B1 JP 6554571 B1 JP6554571 B1 JP 6554571B1 JP 2018028038 A JP2018028038 A JP 2018028038A JP 2018028038 A JP2018028038 A JP 2018028038A JP 6554571 B1 JP6554571 B1 JP 6554571B1
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Abstract

【課題】構造が簡単なグレーティング型の素子を用いてリング共振器的に動作させることで、透過ピークが狭い特性を実現する。【解決手段】第1波長フィルタ部101及び第2波長フィルタ部201では、共振導波路171、271において、特定の波長に対し、1次モードのTE偏波と1次モードのTM偏波の間の変換を繰り返しながら共振させる。第1波長フィルタ部では、共振導波路を伝播する1次モードのTE偏波が、第1アクセス導波路及び第2アクセス導波路を伝播する基本モードのTE偏波と結合し、第2波長フィルタ部では、共振導波路を伝播する1次モードのTM偏波が、第1アクセス導波路及び第2アクセス導波路を伝播する基本モードのTM偏波と結合する。【選択図】図3A narrow transmission peak is realized by operating as a ring resonator using a grating type element having a simple structure. In the first wavelength filter unit 101 and the second wavelength filter unit 201, in the resonant waveguides 171 and 271 between the TE polarization of the first mode and the TM polarization of the first mode for a specific wavelength. Resonate while repeating the conversion. In the first wavelength filter unit, the first mode TE polarized wave propagating through the resonant waveguide is combined with the fundamental mode TE polarized wave propagating through the first access waveguide and the second access waveguide, and the second wavelength filter. The first mode TM polarized wave propagating through the resonant waveguide is coupled to the fundamental mode TM polarized wave propagating through the first access waveguide and the second access waveguide. [Selection] Figure 3

Description

この発明は、例えば、1本の光ファイバで異なる複数の波長を用いて伝送するために、光の合分波を行う際に用いて好適な光波長フィルタに関する。   The present invention relates to an optical wavelength filter suitable for use in performing optical multiplexing / demultiplexing, for example, in order to transmit using a plurality of different wavelengths in one optical fiber.

近年、加入者系光アクセスシステムとして、受動光ネットワーク(PON:Passive Optcial Network)が主流となっている。PONでは、1つの局側装置(OLT:Optical Line Terminal)と複数の加入者側装置(ONU:Optical Network Unit)が、光ファイバ及びスターカプラを介して接続されていて、1つのOLTを複数のONUが共有する。PONでは、OLTからONUへ向けた下り通信とONUからOLTに向けた上り通信とが相互に干渉し合わないように、下り通信に使われる光信号波長と上り通信に使われる光信号波長とを違えている。   In recent years, passive optical networks (PONs) have become mainstream as subscriber optical access systems. In the PON, one station side device (OLT: Optical Line Terminal) and a plurality of subscriber side devices (ONU: Optical Network Unit) are connected via an optical fiber and a star coupler, and one OLT is connected to a plurality of OLTs. Shared by ONU. In PON, the optical signal wavelength used for downlink communication and the optical signal wavelength used for uplink communication are set so that downlink communication from OLT to ONU and uplink communication from ONU to OLT do not interfere with each other. It is wrong.

従って、下り通信と上り通信のそれぞれに使われる互いに波長の異なる光信号を分波し、かつ合波するために合分波素子が必要である。一般に、OLTやONUは、波長の異なる光信号を送受信する機能を実現させるために、合分波素子としての光波長フィルタ、フォトダイオード(PD:Photodiode)、レーザーダイオード(LD:Laser Diode)を空間結合して構成される。   Therefore, a multiplexing / demultiplexing element is required to demultiplex and multiplex optical signals having different wavelengths used for downlink communication and uplink communication. Generally, in order to realize the function of transmitting and receiving optical signals of different wavelengths, OLTs and ONUs use an optical wavelength filter as a multiplexing / demultiplexing element, a photodiode (PD: Photodiode), a laser diode (LD: Laser Diode) as a space. Composed and configured.

空間結合させるためには、光波長フィルタ、PD、LD間で光軸を合わせるためのアライメント作業が必要となる。これに対し、この光軸合わせのための作業を不要とするため、導波路を利用して構成される光波長フィルタが開発されている。また、この光波長フィルタを形成するに当たり、小型化と量産性に優れることから、シリコン系素材を導波路材料として用いるシリコン(Si)導波路が注目されている(例えば、特許文献1〜5参照)。   In order to perform spatial coupling, an alignment operation for aligning the optical axis between the optical wavelength filter, PD, and LD is required. On the other hand, in order to eliminate the need for the operation for optical axis alignment, an optical wavelength filter configured using a waveguide has been developed. In forming this light wavelength filter, attention is focused on silicon (Si) waveguides that use silicon-based materials as waveguide materials because they are excellent in miniaturization and mass productivity (see, for example, Patent Documents 1 to 5). ).

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。   In the Si waveguide, an optical waveguide core that substantially becomes a light transmission path is formed using Si as a material. Then, the periphery of the optical waveguide core is covered with a clad made of, for example, silica having a refractive index lower than that of Si. With such a configuration, the refractive index difference between the optical waveguide core and the clad becomes extremely large, so that light can be strongly confined in the optical waveguide core. As a result, a small curved waveguide having a bending radius reduced to, for example, about 1 μm can be realized. Therefore, it is possible to create an optical circuit having a size comparable to that of an electronic circuit, which is advantageous for downsizing the entire optical device.

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。   Further, in the Si waveguide, it is possible to divert the manufacturing process of a semiconductor device such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Therefore, the realization of photoelectric fusion (silicon photonics) in which an electronic functional circuit and an optical functional circuit are collectively formed on a chip is expected.

ところで、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplex)方式を利用したPONでは、ONUごとに異なる受信波長が割り当てられる。OLT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。   By the way, in a PON using a wavelength division multiplexing (WDM) system, a different reception wavelength is assigned to each ONU. The OLT generates a downstream optical signal to each ONU at a transmission wavelength corresponding to the reception wavelength of the transmission destination, and multiplexes and transmits them. Each ONU selectively receives an optical signal of a reception wavelength assigned to itself from downstream optical signals multiplexed at a plurality of wavelengths. In the ONU, a wavelength filter is used to selectively receive a downstream optical signal of each reception wavelength. And the technique which comprises a wavelength filter with the Si waveguide mentioned above is implement | achieved.

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6〜8参照)や、グレーティング型(例えば特許文献9参照)又は方向性結合器型(例えば特許文献10参照)の波長フィルタがある。これらの波長フィルタは、出力波長を可変にでき、素子構造が簡単であるため使いやすいという利点がある。   As a wavelength filter using a Si waveguide, for example, there are a filter using a Mach-Zehnder interferometer and a filter using an arrayed waveguide grating. In addition, as a wavelength filter using a Si waveguide, a ring resonator (see, for example, Patent Documents 6 to 8), a grating type (see, for example, Patent Document 9), or a directional coupler type (see, for example, Patent Document 10) There is. These wavelength filters have the advantage of being able to make the output wavelength variable and easy to use because the element structure is simple.

米国特許第4,860,294号明細書U.S. Pat. No. 4,860,294 米国特許第5,764,826号明細書U.S. Patent No. 5,764,826 米国特許第5,960,135号明細書U.S. Pat. No. 5,960,135 米国特許第7,072,541号明細書U.S. Patent No. 7,072,541 特開平08−163028号公報Japanese Patent Application Publication No. 08-163028 特開2003−215515号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-215515 特開2013−093627号公報JP, 2013-093627, A 特開2006−278770号公報JP, 2006-278770, A 特開2006−330104号公報JP 2006-330104 A 特開2002−353556号公報JP, 2002-353556, A

光通信では、信号光が光ファイバ中の長距離を伝播するために、偏波状態が不特定になる。このため、光通信で使用する、波長多重又は波長分離を行う波長フィルタには偏波無依存性が要求される。   In optical communication, since the signal light propagates a long distance in the optical fiber, the polarization state becomes unspecified. For this reason, a wavelength filter that performs wavelength multiplexing or wavelength separation used in optical communication is required to be polarization independent.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、構造が簡単なグレーティング型の素子を用いてリング共振器的に動作させることで、透過ピークが狭い特性を実現できる、光波長フィルタを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to operate as a ring resonator using a grating type element having a simple structure, and thereby to obtain a characteristic having a narrow transmission peak. An object of the present invention is to provide an optical wavelength filter that can be realized.

上述した目的を達成するために、この発明の光波長フィルタは、それぞれ、第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、第1結合部、第2結合部、及び、キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、キャビティ部が、第1結合部と第2結合部の間に配置されている、第1及び第2波長フィルタ部を備えて構成される。第1波長フィルタ部の第2入出力部と、第2波長フィルタ部の第1入出力部が接続され、第1波長フィルタ部の第4入出力部と、第2波長フィルタ部の第3入出力部が接続されている。   In order to achieve the above-mentioned object, an optical wavelength filter according to the present invention comprises: a first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order; The second access waveguide in which the third input / output unit, the second coupling unit, and the fourth input / output unit are connected in this order, the first reflection unit, the cavity unit, and the second reflection unit are connected in this order The first coupling unit, the second coupling unit, and the cavity unit are arranged in parallel with each other in the light propagation direction, and the cavity unit is disposed between the first coupling unit and the second coupling unit. The first and second wavelength filter units are configured. The second input / output unit of the first wavelength filter unit and the first input / output unit of the second wavelength filter unit are connected, the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit, and the third input of the second wavelength filter unit. The output unit is connected.

第1波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播する基本モードのTE(Transverse Electoric)偏波(TE0)と、キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波(TE1)とが結合し、第2反射部では、TE1を1次モードのTM(Transverse Maganetic)偏波(TM1)に変換して反射させ、第1反射部では、TM1をTE1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTE1と、第2結合部を伝播するTE0とが結合する。また、第2波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播する基本モードのTM偏波(TM0)と、キャビティ部を伝播するTM1とが結合し、第2反射部では、TM1をTE1に変換して反射させ、第1反射部では、TE1をTM1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTM1と、第2結合部を伝播するTM0とが結合する。   In the first wavelength filter section, for a specific wavelength, TE (Transverse Electoric) polarization (TE0) of the fundamental mode propagating in the first coupling section and TE polarization (TE1) of the first mode propagating in the cavity section In the second reflection unit, TE1 is converted into TM (Transverse Magnetic) polarization (TM1) and reflected, and in the first reflection unit, TM1 is converted into TE1 and reflected. TE1 propagating through the cavity portion and TE0 propagating through the second coupling portion are coupled. Also, in the second wavelength filter unit, TM polarization (TM0) of the fundamental mode propagating in the first coupling unit and TM1 propagating in the cavity unit are coupled to a specific wavelength, and in the second reflection unit, TM1 is converted into TE1 and reflected, and in the first reflecting portion, TE1 is converted into TM1 and reflected, and TM1 propagating through the cavity portion and TM0 propagating through the second coupling portion are coupled.

上述した光波長フィルタの他の好適な実施形態によれば、第1波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播するTE0と、キャビティ部を伝播するTE1とが結合し、第2反射部では、TE1をTM1に変換して反射させ、第1反射部では、TM1をTE1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTM1と、第2結合部を伝播するTM0とが結合する。また、第2波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播するTM0と、キャビティ部を伝播するTM1とが結合し、第2反射部では、TM1をTE1に変換して反射させ、第1反射部では、TE1をTM1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTE1と、第2結合部を伝播するTE0とが結合する。   According to another preferred embodiment of the optical wavelength filter described above, in the first wavelength filter unit, TE0 propagating in the first coupling unit and TE1 propagating in the cavity unit are coupled to a specific wavelength, In the second reflection part, TE1 is converted into TM1 and reflected, and in the first reflection part, TM1 is converted into TE1 and reflected, and TM1 propagating through the cavity part and TM0 propagating through the second coupling part. And combine. Also, in the second wavelength filter unit, TM0 propagating in the first coupling unit and TM1 propagating in the cavity unit are coupled to a specific wavelength, and in the second reflecting unit, TM1 is converted to TE1 and reflected. In the first reflection portion, TE1 is converted to TM1 and reflected, and TE1 propagating in the cavity portion is coupled to TE0 propagating in the second coupling portion.

また、上述した光波長フィルタの他の好適な実施形態によれば、第1波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播するTE0と、キャビティ部を伝播するTE1とが結合し、第2反射部では、TE1をTE0に変換して反射させ、第1反射部では、TE0をTE1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTE1と、第2結合部を伝播するTE0とが結合する。また、第2波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播するTM0と、キャビティ部を伝播するTM1とが結合し、第2反射部では、TM1をTM0に変換して反射させ、第1反射部では、TM0をTM1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTM1と、第2結合部を伝播するTM0とが結合する。   Further, according to another preferred embodiment of the above-described optical wavelength filter, in the first wavelength filter unit, TE0 propagating through the first coupling unit and TE1 propagating through the cavity unit are coupled to a specific wavelength. In the second reflecting part, TE1 is converted to TE0 and reflected, and in the first reflecting part, TE0 is converted to TE1 and reflected, and TE1 that propagates through the cavity part and propagates through the second coupling part. And TE0 combine. Also, in the second wavelength filter unit, TM0 propagating in the first coupling unit and TM1 propagating in the cavity unit are coupled to a specific wavelength, and in the second reflecting unit, TM1 is converted to TM0 and reflected. In the first reflection portion, TM0 is converted to TM1 and reflected, and TM1 propagating in the cavity portion is coupled to TM0 propagating in the second coupling portion.

また、上述した光波長フィルタの他の好適な実施形態によれば、第1波長フィルタ部及び第2波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播するTE0と、キャビティ部を伝播するTE1とが結合し、第2反射部では、TE1をTE0に変換して反射させ、第1反射部では、TE0をTE1に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播するTE1と、第2結合部を伝播するTE0とが結合する。さらに、第1波長フィルタ部の第2入出力部と、第2波長フィルタ部の第1入出力部の間と、第1波長フィルタ部の第4入出力部と、第2波長フィルタ部の第3入出力部の間に、TE偏波とTM偏波を入れ替える偏波変換部を備える。   Further, according to another preferred embodiment of the optical wavelength filter described above, in the first wavelength filter unit and the second wavelength filter unit, the TE0 propagating in the first coupling unit for a specific wavelength, and the cavity unit TE1 that propagates is coupled, and in the second reflection part, TE1 is converted into TE0 and reflected, and in the first reflection part, TE0 is converted into TE1 and reflected, and TE1 that propagates through the cavity part, and The TE0 propagating through the second coupling unit is coupled. Further, between the second input / output unit of the first wavelength filter unit, the first input / output unit of the second wavelength filter unit, the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit, and the second of the second wavelength filter unit. Between the three input / output units, a polarization conversion unit for switching TE polarization and TM polarization is provided.

また、この発明の光波長フィルタの他の好適な実施形態によれば、第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、第1結合部、第2結合部、及び、キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、キャビティ部が、第1結合部と第2結合部の間に配置されている波長フィルタ部を備え、波長フィルタ部では、特定の波長に対し、第1結合部を伝播するTE偏波及びTM偏波の一方の偏波と、キャビティ部を伝播する1次モードの一方の偏波とが結合し、第2反射部では、1次モードの一方の偏波を、基本モードの一方の偏波又は1次モードの他方の偏波に変換して反射させ、第1反射部では、基本モードの一方の偏波又は1次モードの他方の偏波を、1次モードの一方の偏波に変換して反射させ、及び、キャビティ部を伝播する1次モードの一方の偏波と、第2結合部を伝播する基本モードの一方の偏波とが結合する。   Further, according to another preferred embodiment of the optical wavelength filter of the present invention, a first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order; The second access waveguide in which the third input / output unit, the second coupling unit, and the fourth input / output unit are connected in this order, the first reflection unit, the cavity unit, and the second reflection unit are connected in this order The first coupling unit, the second coupling unit, and the cavity unit are arranged in parallel with each other in the light propagation direction, and the cavity unit is disposed between the first coupling unit and the second coupling unit. In the wavelength filter unit, one of the TE polarization and TM polarization propagating through the first coupling unit and the primary mode propagating through the cavity for a specific wavelength are provided. One polarization is combined, and the second reflection unit converts one polarization of the primary mode to the base. In the first reflection part, one polarization of the fundamental mode or the other polarization of the first mode is converted to the one polarization of the mode or the other polarization of the first mode, and the other polarization of the first mode is One polarization of the primary mode that is converted to one polarization, reflected, and propagates in the cavity, and one polarization of the fundamental mode that propagates in the second coupling unit are coupled.

この発明の光波長フィルタによれば、第1反射部、キャビティ部及び第2反射部を備える共振導波路構造を有する波長フィルタ部を備えることで、リング共振器的に動作し、これにより、透過ピークが狭い特性を実現できる。また、波長フィルタ部を2段に設けることで、偏波無依存性を達成することができる。   According to the optical wavelength filter of the present invention, the wavelength filter section having the resonant waveguide structure including the first reflection section, the cavity section, and the second reflection section operates like a ring resonator, thereby transmitting light. A narrow peak can be realized. In addition, polarization independence can be achieved by providing wavelength filters in two stages.

波長フィルタ部を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a wavelength filter part. 光導波路素子の特性を評価するシミュレーションを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation which evaluates the characteristic of an optical waveguide element. 光波長フィルタを説明するための模式図(1)である。It is a schematic diagram (1) for demonstrating an optical wavelength filter. 光波長フィルタを説明するための模式図(2)である。It is a schematic diagram (2) for demonstrating an optical wavelength filter.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes, sizes, and arrangement relationships of respective components are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, the material and numerical conditions of each component are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

(波長フィルタ部の構成)
図1を参照して、この発明の光波長フィルタが備える波長フィルタ部を説明する。図1は、波長フィルタ部を説明するための模式図である。図1(A)は、波長フィルタ部を示す概略平面図である。また、図1(B)は、図1(A)に示す構造体をI−I線で切り取った概略的端面図である。ここで、図1(A)では、光導波路コアの平面形状を示し、他の構成要素を省略して示してある。
(Configuration of wavelength filter section)
With reference to FIG. 1, the wavelength filter part with which the optical wavelength filter of this invention is provided is demonstrated. FIG. 1 is a schematic view for explaining a wavelength filter unit. FIG. 1A is a schematic plan view showing a wavelength filter unit. FIG. 1B is a schematic end view of the structure shown in FIG. Here, in FIG. 1A, the planar shape of the optical waveguide core is shown, and other components are omitted.

なお、以下の説明では、各構成要素について、光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。   In the following description, for each component, the direction along the light propagation direction is the length direction. Further, the direction along the thickness of the support substrate is taken as the thickness direction. Moreover, let the direction orthogonal to a length direction and a thickness direction be a width direction.

波長フィルタ部は、支持基板10とクラッド20と光導波路コア30とを備えて構成されている。   The wavelength filter unit includes a support substrate 10, a clad 20, and an optical waveguide core 30.

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。   The support substrate 10 is composed of a flat plate made of, for example, single crystal Si.

クラッド20は、支持基板10上に設けられている。クラッド20は、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、例えば酸化シリコン(SiO)を材料として形成されている。 The cladding 20 is provided on the support substrate 10. The cladding 20 covers the upper surface of the support substrate 10 and is formed so as to include the optical waveguide core 30. The cladding 20 is formed of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) as a material.

光導波路コア30は、SiOのクラッド20の屈折率(1.45)よりも高い屈折率(3.5)を有する例えばシリコン(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、光の伝送路として機能し、光導波路コア30に入力された光は、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。 The optical waveguide core 30 is formed of, for example, silicon (Si) having a refractive index (3.5) higher than the refractive index (1.45) of the SiO 2 cladding 20. As a result, the optical waveguide core 30 functions as a light transmission path, and the light input to the optical waveguide core 30 propagates in the propagation direction according to the planar shape of the optical waveguide core 30.

光導波路コア30の厚みは、深さ方向でシングルモード条件を達成できる値である、200〜500nmであることが望ましい。例えば、1550nmの波長では、光導波路コア30の厚みを300nmにすることができる。   The thickness of the optical waveguide core 30 is preferably 200 to 500 nm, which is a value capable of achieving a single mode condition in the depth direction. For example, at a wavelength of 1550 nm, the thickness of the optical waveguide core 30 can be 300 nm.

ここで、光導波路コア30を伝播する光が支持基板10へ逃げるのを防止するために、光導波路コア30は、支持基板10から少なくとも1μm以上離間して形成されているのが好ましい。   Here, in order to prevent the light propagating through the optical waveguide core 30 from escaping to the support substrate 10, the optical waveguide core 30 is preferably formed at a distance of at least 1 μm or more from the support substrate 10.

波長フィルタ部は、光導波路コア30の平面形状に応じて形成され、第1アクセス導波路50、第2アクセス導波路60、及び、共振導波路70を備えて構成される。   The wavelength filter unit is formed according to the planar shape of the optical waveguide core 30 and includes the first access waveguide 50, the second access waveguide 60, and the resonance waveguide 70.

第1アクセス導波路50は、第1入出力部52、第1結合部54、及び、第2入出力部56がこの順に接続されて構成されている。第2アクセス導波路60は、第3入出力部62、第2結合部64、及び、第4入出力部66がこの順に接続されて構成されている。また、共振導波路70は、第1反射部72、キャビティ部74、及び、第2反射部76がこの順に接続されて構成されている。   The first access waveguide 50 is configured by connecting a first input / output unit 52, a first coupling unit 54, and a second input / output unit 56 in this order. The second access waveguide 60 is configured by connecting a third input / output unit 62, a second coupling unit 64, and a fourth input / output unit 66 in this order. The resonant waveguide 70 is configured by connecting a first reflecting portion 72, a cavity portion 74, and a second reflecting portion 76 in this order.

第1結合部54、第2結合部64、及び、キャビティ部74は、光伝播方向が互いに平行に配置されている。第1結合部54、第2結合部64、及び、キャビティ部74で構成される領域を結合領域80と称する。結合領域80において、キャビティ部74は、第1結合部54と第2結合部64の間に配置されている。   The first coupling portion 54, the second coupling portion 64, and the cavity portion 74 are disposed such that the light propagation directions are parallel to one another. A region constituted by the first coupling portion 54, the second coupling portion 64, and the cavity portion 74 is referred to as a coupling region 80. In the coupling region 80, the cavity portion 74 is disposed between the first coupling portion 54 and the second coupling portion 64.

第1入出力部52、第1反射部72及び第3入出力部62は、結合領域80に対して同じ側に配置されていて、第1反射部72は、第1入出力部52と第3入出力部62の間に配置されている。同様に、第2入出力部56、第2反射部76及び第4入出力部66は、結合領域80に対して同じ側に配置されていて、第2反射部76は、第2入出力部56と第4入出力部66の間に配置されている。   The first input / output unit 52, the first reflection unit 72, and the third input / output unit 62 are disposed on the same side with respect to the coupling region 80, and the first reflection unit 72 includes the first input / output unit 52 and the first input / output unit 52. 3 is disposed between the input and output unit 62. Similarly, the second input / output unit 56, the second reflection unit 76, and the fourth input / output unit 66 are disposed on the same side with respect to the coupling region 80, and the second reflection unit 76 is the second input / output unit. 56 and the fourth input / output unit 66.

第1アクセス導波路50及び第2アクセス導波路60は、TE偏波及びTM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計されている。   The first access waveguide 50 and the second access waveguide 60 are designed to achieve a single mode condition for propagating light of TE polarization and TM polarization.

以下の説明において、第1入出力部52から第2入出力部56に向かう方向、第1反射部72から第2反射部76に向かう方向、及び、第3入出力部62から第4入出力部66に向かう方向、すなわち、図において左から右に向かう方向を、第1方向と称する。また、第2入出力部56から第1入出力部52に向かう方向、第2反射部76から第1反射部72に向かう方向、及び、第4入出力部66から第3入出力部62に向かう方向、すなわち、図において右から左に向かう方向を、第2方向と称する。   In the following description, the direction from the first input / output unit 52 to the second input / output unit 56, the direction from the first reflection unit 72 to the second reflection unit 76, and the third input / output unit 62 to the fourth input / output The direction toward the portion 66, that is, the direction from the left to the right in the drawing is referred to as a first direction. In the direction from the second input / output unit 56 to the first input / output unit 52, in the direction from the second reflection unit 76 to the first reflection unit 72, and from the fourth input / output unit 66 to the third input / output unit 62. The direction toward the head, that is, the direction from right to left in the figure, is referred to as a second direction.

結合領域80において、第1結合部54を伝播する基本モードのTE偏波(TE0)に対する等価屈折率と、キャビティ部74を伝播する1次モードのTE偏波(TE1)に対する等価屈折率とが一致するように設計されている。その結果、結合領域80では、第1結合部54を伝播するTE0とキャビティ部74を伝播するTE1とが結合する。従って、第1アクセス導波路50を伝播するTE0は、結合領域80において、TE1に変換されて、共振導波路70に移行する。   In the coupling region 80, the equivalent refractive index to the TE polarization (TE0) of the fundamental mode propagating in the first coupling portion 54 and the equivalent refractive index to the TE polarization (TE1) of the first mode propagating in the cavity portion 74 are It is designed to match. As a result, in the coupling region 80, TE0 propagating through the first coupling portion 54 and TE1 propagating through the cavity portion 74 are coupled. Therefore, TE0 propagating through the first access waveguide 50 is converted to TE1 in the coupling region 80 and is transferred to the resonant waveguide 70.

また、結合領域80において、キャビティ部74を伝播するTE1に対する等価屈折率と、第2結合部64を伝播するTE0に対する等価屈折率とが一致するように設計されている。その結果、結合領域80では、キャビティ部74を伝播するTE1と第2結合部64を伝播するTE0とが結合する。従って、共振導波路70を伝播するTE1は、結合領域80において、TE0に変換されて、第2アクセス導波路60に移行する。   Further, in the coupling region 80, the equivalent refractive index for TE1 propagating in the cavity 74 and the equivalent refractive index for TE0 propagating in the second coupling portion 64 are designed to coincide with each other. As a result, in the coupling region 80, TE1 propagating in the cavity portion 74 and TE0 propagating in the second coupling portion 64 are coupled. Therefore, TE1 propagating through the resonant waveguide 70 is converted to TE0 in the coupling region 80 and moves to the second access waveguide 60.

第1反射部72及び第2反射部76には、グレーティングが形成されている。第1反射部72及び第2反射部76は、基部と突出部とを一体的に含んで構成されている。基部は、一定の幅で、光の伝播方向に沿って延在して形成されていて、突出部は、基部の両側面に、同じ周期Λで、周期的に複数形成されていて、いわゆるグレーティングを構成する。   A grating is formed in the first reflecting portion 72 and the second reflecting portion 76. The 1st reflection part 72 and the 2nd reflection part 76 are comprised including the base and the protrusion part integrally. The base is formed with a constant width and extending along the light propagation direction, and the protrusions are periodically formed on both side surfaces of the base with the same period Λ. Configure.

基部の一方の側面に形成された突出部と、他方の側面に形成された突出部とが、半周期(すなわちΛ/2)ずらして配置されている。すなわち、長手方向のある位置について、一方の側面に突出部が配置されているとき、他方の側面に突出部が配置されておらず、一方の側面に突出部が配置されていないとき、他方の側面に突出部が配置されている。この結果、グレーティングは、左右で反対称となっている。   The protruding portion formed on one side surface of the base portion and the protruding portion formed on the other side surface are arranged so as to be shifted by a half cycle (that is, Λ / 2). That is, for a certain position in the longitudinal direction, when the protrusion is disposed on one side, the protrusion is not disposed on the other side, and the protrusion is not disposed on one side; A protrusion is disposed on the side surface. As a result, the gratings are antisymmetric on the left and right.

この波長フィルタ部では、第1反射部72及び第2反射部76の、基部と、突出部とは、同じ厚さで形成されている。また、光の伝播方向に隣り合う突出部の間のグレーティング溝の底部には、基部と突出部より小さい厚さのSiが形成されている。この結果、グレーティングは、上下で非対称となっている。   In this wavelength filter part, the base part and the protrusion part of the first reflection part 72 and the second reflection part 76 are formed with the same thickness. Further, Si having a thickness smaller than that of the base and the protrusion is formed at the bottom of the grating groove between the protrusions adjacent to each other in the light propagation direction. As a result, the grating is asymmetric at the top and bottom.

このように、グレーティングを上下で非対称とし、左右で反対称にすることで、反射の際に、TE偏波及びTM偏波間の偏波変換が効率良く達成され、また、モード次数の差が偶数になる。   In this way, by making the gratings asymmetric at the top and bottom, and antisymmetrical at the left and right, polarization conversion between TE polarization and TM polarization is efficiently achieved at the time of reflection, and the difference in mode order is even become.

グレーティングによる位相整合条件は、ブラッグ波長をλ0、グレーティング周期をΛ、TE偏波の1次モードの等価屈折率をNTE1、TM偏波の1次モードの等価屈折率をNTM1として、以下の式(1)で表すことができる。   The phase matching condition by the grating is as follows, assuming that the Bragg wavelength is λ0, the grating period is Λ, the TE-polarized primary mode equivalent refractive index is NTE1, and the TM-polarized primary mode equivalent refractive index is NTM1. It can be represented by 1).

(NTE1+NTM1)Λ=λ0 (1)
上記式(1)を満足する設計にすれば、TE1及びTM1のいずれか一方を他方に変換してブラッグ反射させることができる。
(NTE1 + NTM1) Λ = λ0 (1)
If the design satisfies the above formula (1), either one of TE1 and TM1 can be converted into the other and subjected to Bragg reflection.

第1アクセス導波路50を第1方向に伝播するTE0は、結合領域80において、TE1に変換されて共振導波路70に移行する。TE1は共振導波路70を第1方向に伝播する。この第1方向に伝播するTE1は、第2反射部76において、TM1に変換されて反射して第2方向に伝播し、第1反射部72に向かう。第1反射部72では、TM1は、TE1に変換されて反射して第1方向に伝播し、第2反射部76に向かう。   TE0 propagating in the first direction through the first access waveguide 50 is converted to TE1 in the coupling region 80 and transitions to the resonant waveguide 70. TE1 propagates in the resonant waveguide 70 in a first direction. The TE1 propagating in the first direction is converted to TM1 by the second reflecting unit 76, reflected, propagated in the second direction, and travels toward the first reflecting unit 72. In the first reflector 72, TM1 is converted to TE1, reflected, propagated in the first direction, and travels toward the second reflector 76.

このように、共振導波路70の第1反射部72と第2反射部76とで、偏波変換されながら反射される。このとき、TE1は、第1方向に伝播し、TM1は第2方向に伝播する。   As described above, the first reflective portion 72 and the second reflective portion 76 of the resonant waveguide 70 are reflected while being polarization-converted. At this time, TE1 propagates in the first direction, and TM1 propagates in the second direction.

キャビティ部74は、TM1及びTE1を伝播させることができる、一定幅で形成される。   The cavity portion 74 is formed with a fixed width that can propagate TM1 and TE1.

キャビティ部74は、このキャビティ部74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74の長さは、位相整合させる波長に応じて設計される。   The cavity 74 matches the phase of light having a specific wavelength among the light propagating through the cavity 74. The length of the cavity portion 74 is designed according to the wavelength to be phase matched.

この結果、共振導波路70は、いわゆる共振器と同様に機能する。   As a result, the resonant waveguide 70 functions in the same manner as a so-called resonator.

共振導波路70で共振した光のうち、第1方向に伝播するTE1の一部が、結合領域80において、TE0に変換されて第2アクセス導波路60に移行する。第2アクセス導波路60に移行したTE0は第2アクセス導波路60を第1方向に伝播し、第4入出力部66から出力される。   Of the light resonated in the resonant waveguide 70, a part of TE 1 propagating in the first direction is converted into TE 0 in the coupling region 80 and transferred to the second access waveguide 60. TE0 that has shifted to the second access waveguide 60 propagates through the second access waveguide 60 in the first direction and is output from the fourth input / output unit 66.

共振導波路70で共振する特定の波長のTE0以外の光は、第1アクセス導波路50を第1方向に伝播し、第2入出力部56から出力される。   Light other than TE0 having a specific wavelength that resonates in the resonant waveguide 70 propagates through the first access waveguide 50 in the first direction and is output from the second input / output unit 56.

このように、この波長フィルタ部では、第1入出力部52に入力された光のうち、特定の波長のTE0が第4入出力部66から出力され、それ以外の光が第2入出力部56から出力される。   As described above, in this wavelength filter unit, of the light input to the first input / output unit 52, TE0 of a specific wavelength is output from the fourth input / output unit 66, and the other light is output to the second input / output unit 56.

ここでは、特定の波長のTE0を分離して出力する例を説明したが、これに限定されない。   Here, an example in which TE0 having a specific wavelength is separated and output has been described, but the present invention is not limited to this.

例えば、結合領域80において、第1結合部54を伝播するTM0に対する等価屈折率と、キャビティ部74を伝播するTM1に対する等価屈折率とが一致するように設計し、キャビティ部74を伝播するTM1に対する等価屈折率と、第2結合部64を伝播するTM0に対する等価屈折率とが一致するように設計してもよい。   For example, in the coupling region 80, the equivalent refractive index with respect to TM0 propagating through the first coupling portion 54 is designed so that the equivalent refractive index with respect to TM1 propagating through the cavity portion 74 matches, and the TM1 propagating through the cavity portion 74 is designed. The equivalent refractive index may be designed to match the equivalent refractive index for TM 0 propagating through the second coupling portion 64.

この場合、第1アクセス導波路50を伝播するTM0は、結合領域80において、TM1に変換されて、共振導波路70に移行し、共振導波路70を伝播するTM1は、結合領域80において、TM0に変換されて、第2アクセス導波路60に移行する。   In this case, TM0 propagating through the first access waveguide 50 is converted to TM1 in the coupling region 80 and is transferred to the resonant waveguide 70, and TM1 propagating through the resonant waveguide 70 is TM0 in the coupling region 80. To the second access waveguide 60.

この結果、第1入出力部52に入力された光のうち、特定の波長のTM0の光が第4入出力部66から出力され、それ以外の光が第2入出力部56から出力される。   As a result, among the light input to the first input / output unit 52, the light of TM0 of a specific wavelength is output from the fourth input / output unit 66, and the other light is output from the second input / output unit 56 .

また、第1反射部72及び第2反射部74において、TE1とTM1の間の偏波変換を行うTE1/TM1変換型の例を説明したが、同じ偏波でモード次数の変換を行う構成にしてもよい。例えば、グレーティングを上下で対称とし、左右で反対称にすることで、反射の際に、TE偏波間又はTM偏波間の偏波変換を行わず、モード次数の差が奇数になる。   In addition, although an example of the TE1 / TM1 conversion type in which polarization conversion between TE1 and TM1 is performed in the first reflection unit 72 and the second reflection unit 74 has been described, the configuration in which mode order conversion is performed with the same polarization May be. For example, by making the grating symmetrical in the vertical direction and antisymmetric in the horizontal direction, the polarization mode conversion between the TE polarized waves or the TM polarized waves is not performed at the time of reflection, and the mode order difference becomes an odd number.

グレーティングによる位相整合条件は、ブラッグ波長をλ0、グレーティング周期をΛ、TE1に対する等価屈折率をNTE1、TE0に対する等価屈折率をNTE0、TM1に対する等価屈折率をNTE1、TM0に対する等価屈折率をNTM0として、以下の式(2)及び式(3)で表すことができる。   The phase matching condition by the grating is that the Bragg wavelength is λ0, the grating period is Λ, the equivalent refractive index for TE1 is NTE1, the equivalent refractive index for TE0 is NTE0, the equivalent refractive index for TM1 is NTE1, and the equivalent refractive index for TM0 is NTM0. It can be represented by the following formula (2) and formula (3).

(NTE1+NTE0)Λ=λ0 (2)
(NTM1+NTM0)Λ=λ0 (3)
上記式(2)を満足する設計にすれば、TE1及びTE0のいずれか一方を他方に変換してブラッグ反射させることができる。すなわち、波長フィルタ部を、第1反射部及び第2反射部においてTE1とTE0の間の偏波変換を行う、TE1/TE0変換型にすることができる。
(NTE1 + NTE0) Λ = λ0 (2)
(NTM1 + NTM0) Λ = λ0 (3)
If the design satisfies the above formula (2), either one of TE1 and TE0 can be converted into the other and subjected to Bragg reflection. That is, the wavelength filter unit can be of TE1 / TE0 conversion type in which polarization conversion between TE1 and TE0 is performed in the first reflection unit and the second reflection unit.

同様に、上記式(3)を満足する設計にすれば、TM1及びTM0のいずれか一方を、他方に変換してブラッグ反射させることができる。すなわち、波長フィルタ部を、第1反射部及び第2反射部においてTM1とTM0の間の偏波変換を行う、TM1/TM0変換型にすることができる。   Similarly, if the design satisfies the above equation (3), either one of TM1 and TM0 can be converted into the other and subjected to Bragg reflection. That is, the wavelength filter unit can be a TM1 / TM0 conversion type that performs polarization conversion between TM1 and TM0 in the first reflection unit and the second reflection unit.

電極40は、クラッド20を介して、キャビティ部74の一部又は全部を被覆する位置に形成される。キャビティ部74上に電極40を形成すると、電極40の発熱による熱光学効果によって、キャビティ部74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74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。なお、第1反射部72、キャビティ部74及び第2反射部76のすべての上に電極40を形成してもよい。   The electrode 40 is formed at a position covering a part or all of the cavity portion 74 via the clad 20. When the electrode 40 is formed on the cavity portion 74, the refractive index of the cavity portion 74 can be changed by the thermo-optic effect due to the heat generated by the electrode 40. As a result, the wavelength to be phase-matched by the cavity portion 74 can be changed. The electrode 40 may be formed on all of the first reflecting portion 72, the cavity portion 74, and the second reflecting portion 76.

(製造方法)
この光導波路素子は、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、光導波路素子の製造方法の一例を説明する。
(Production method)
This optical waveguide device can be easily manufactured by using, for example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate. Hereinafter, an example of a method of manufacturing an optical waveguide device will be described.

先ず、支持基板層、SiO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2段階で行い、Si層をパターニングすることによって、厚みの大きい基部及び突出部と、厚みの小さいグレーティング溝の部分を形成する。この結果、支持基板10としての支持基板層上にSiO層が積層され、さらにSiO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。なお、波長フィルタ部を、例えば、TE1/TE0変換型にする場合には、グレーティングを上下非対象にする必要がないので、ドライエッチングを1段階で行うことができる。 First, an SOI substrate is prepared in which a support substrate layer, an SiO 2 layer, and an Si layer are sequentially stacked. Next, dry etching is performed in two steps, for example, and the Si layer is patterned to form thick base portions and protrusions, and thin grating groove portions. As a result, it is possible to obtain a structure in which the SiO 2 layer is stacked on the support substrate layer as the support substrate 10 and the optical waveguide core 30 is formed on the SiO 2 layer. In the case where the wavelength filter section is, for example, TE1 / TE0 conversion type, it is not necessary to make the grating upper and lower symmetrical, so dry etching can be performed in one step.

次に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、SiO層上に、SiOを、光導波路コア30を被覆して形成する。その結果、クラッド20によって光導波路コア30が包含され、光導波路素子が得られる。 Next, SiO 2 is formed on the SiO 2 layer so as to cover the optical waveguide core 30 by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. As a result, the optical waveguide core 30 is included by the cladding 20, and an optical waveguide device is obtained.

なお、ここでは、Si導波路の例を説明したが、化合物半導体を用いても実現可能である。   Although an example of the Si waveguide has been described here, the present invention can also be realized using a compound semiconductor.

(特性評価)
図2を参照して、FDTD(Finite Differential Time Domain)を用いて行った、波長フィルタ部の特性を評価するシミュレーションを説明する。
(Characteristics evaluation)
A simulation for evaluating the characteristics of the wavelength filter unit, which is performed using FDTD (Finite Differential Time Domain), will be described with reference to FIG.

図2(A)は、TE1/TE0変換型の波長フィルタ部に、TE0を入力した場合における、第2入出力部、第3入出力部及び第4入出力部の出力強度を示す図である。図2では、横軸に波長(μm)を取って示し、縦軸に出力強度(dB)を取って示している。   FIG. 2A is a diagram illustrating output intensities of the second input / output unit, the third input / output unit, and the fourth input / output unit when TE0 is input to the TE1 / TE0 conversion type wavelength filter unit. . In FIG. 2, the horizontal axis indicates the wavelength (μm), and the vertical axis indicates the output intensity (dB).

図2(A)中、曲線Iは、第2入出力部からの出力を示し、曲線IIは、第3入出力部からの出力を示し、曲線IIIは、第4入出力部からの出力を示している。ここでは、2次元FDTDを用い、キャビティ部の幅を1000nm、アクセス導波路の幅を300nm、結合領域における第1及び第2結合部と、キャビティ部との間隔を600nm、グレーティング周期Λを341nm、各入出力部の長さを50μm、キャビティ部の長さをグレーティング周期Λの16倍とした。   In FIG. 2 (A), curve I shows the output from the second input / output unit, curve II shows the output from the third input / output unit, and curve III shows the output from the fourth input / output unit. Show. Here, using two-dimensional FDTD, the width of the cavity portion is 1000 nm, the width of the access waveguide is 300 nm, the distance between the first and second coupling portions in the coupling region and the cavity portion is 600 nm, the grating period Λ is 341 nm, The length of each input / output part was 50 μm, and the length of the cavity part was 16 times the grating period Λ.

特に、第4入出力部からの出力(III)に着目すると、1.59μm付近にピークがあり、特定の波長の光が出力されることが示されている。   In particular, paying attention to the output (III) from the fourth input / output unit, there is a peak in the vicinity of 1.59 μm, indicating that light having a specific wavelength is output.

図2(B)は、TE1/TM1変換型の波長フィルタ部に、TE0を入力した場合における、第4入出力部からの出力強度を示す図である。図2(B)では、横軸に波長(μm)を取って示し、縦軸に光強度(dB)を取って示している。   FIG. 2B is a diagram illustrating the output intensity from the fourth input / output unit when TE0 is input to the TE1 / TM1 conversion type wavelength filter unit. In FIG. 2B, the horizontal axis indicates the wavelength (μm), and the vertical axis indicates the light intensity (dB).

ここでは、3次元FDTDを用い、キャビティ部の幅を1000nm、アクセス導波路の幅を455nm、結合領域における第1及び第2結合部と、キャビティ部との間隔を300nm、グレーティング周期Λを342nm、各入出力部の長さを50μm、キャビティ部の長さをグレーティング周期Λの16倍とした。   Here, using a three-dimensional FDTD, the width of the cavity portion is 1000 nm, the width of the access waveguide is 455 nm, the distance between the first and second coupling portions in the coupling region and the cavity portion is 300 nm, the grating period Λ is 342 nm, The length of each input / output part was 50 μm, and the length of the cavity part was 16 times the grating period Λ.

図2(B)に示されるように、1.59〜1.6μmの間にピークがあり、特定の波長の光が出力されることが示されている。   As shown in FIG. 2B, there is a peak between 1.59 and 1.6 μm, indicating that light having a specific wavelength is output.

(光波長フィルタ)
図3及び図4を参照して、この発明の第1〜第4実施形態に係る光波長フィルタ(以下、第1〜第4光波長フィルタとも称する。)を説明する。図3及び図4は、第1〜第4光波長フィルタを説明するための模式図である。図3(A)は、第1光波長フィルタを示し、図3(B)は、第2光波長フィルタを示し、図4(A)は、第3光波長フィルタを示し、図4(B)は、第4光波長フィルタを示している。
(Optical wavelength filter)
Light wavelength filters (hereinafter also referred to as first to fourth light wavelength filters) according to the first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.3 and FIG.4 is a schematic diagram for demonstrating a 1st-4th light wavelength filter. FIG. 3 (A) shows a first optical wavelength filter, FIG. 3 (B) shows a second optical wavelength filter, FIG. 4 (A) shows a third optical wavelength filter, FIG. 4 (B) These show the 4th light wavelength filter.

第1〜第4光波長フィルタは、第1波長フィルタ部及び第2波長フィルタ部として、上述の波長フィルタ部を備えている。第1波長フィルタ部の第2入出力部と、第2波長フィルタ部の第1入出力部が接続され、第1波長フィルタ部の第4入出力部と、第2波長フィルタ部の第3入出力部が接続されている。   The 1st-4th optical wavelength filter is provided with the above-mentioned wavelength filter part as the 1st wavelength filter part and the 2nd wavelength filter part. The second input / output unit of the first wavelength filter unit and the first input / output unit of the second wavelength filter unit are connected, the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit, and the third input of the second wavelength filter unit. The output unit is connected.

第1〜第4光波長フィルタは、第1波長フィルタ部の第1入出力部(入力部)に入力された光から、特定の波長のTE偏波及びTM偏波を分離する。以下、図3及び図4を参照して、特定の波長のTE偏波及びTM偏波に対して、第1〜第4光波長フィルタの動作を説明する。特定の波長以外の光は、第1波長フィルタ部の第1アクセス導波路及び第2波長フィルタ部の第1アクセス導波路を伝播し、第1出力部として機能する、第2波長フィルタ部の第2入出力部から出力されるが、図示及び詳細な説明を省略する。   The first to fourth optical wavelength filters separate TE polarized light and TM polarized light having specific wavelengths from the light input to the first input / output unit (input unit) of the first wavelength filter unit. Hereinafter, operations of the first to fourth optical wavelength filters for TE polarization and TM polarization of a specific wavelength will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The light other than the specific wavelength propagates through the first access waveguide of the first wavelength filter unit and the first access waveguide of the second wavelength filter unit, and functions as a first output unit. 2 Although output from the input / output unit, illustration and detailed description are omitted.

(第1光波長フィルタ)
図3(A)を参照して、第1光波長フィルタを説明する。
(First optical wavelength filter)
The first light wavelength filter will be described with reference to FIG.

第1光波長フィルタは、第1波長フィルタ部101及び第2波長フィルタ部201として、上述のTE1/TM1変換型の波長フィルタ部を備えている。   The first optical wavelength filter includes the above-described TE1 / TM1 conversion type wavelength filter unit as the first wavelength filter unit 101 and the second wavelength filter unit 201.

第1光波長フィルタでは、第1波長フィルタ部101の第1入出力部が入力部となり、第2波長フィルタ部201の第2入出力部が第1出力部となり、及び、第2波長フィルタ部201の第4入出力部が第2出力部となる。   In the first optical wavelength filter, the first input / output unit of the first wavelength filter unit 101 is an input unit, the second input / output unit of the second wavelength filter unit 201 is a first output unit, and a second wavelength filter unit The fourth input / output unit 201 is a second output unit.

第1波長フィルタ部101では、結合領域において、第1アクセス導波路151及び第2アクセス導波路161を伝播するTE0と、共振導波路171を伝播するTE1が結合する。また、第2波長フィルタ部201では、結合領域において、第1アクセス導波路251及び第2アクセス導波路261を伝播するTM0と、共振導波路271を伝播するTM1が結合する。   In the first wavelength filter unit 101, TE0 propagating through the first access waveguide 151 and the second access waveguide 161 and TE1 propagating through the resonant waveguide 171 are coupled in the coupling region. In the second wavelength filter unit 201, TM0 propagating through the first access waveguide 251 and the second access waveguide 261 and TM1 propagating through the resonant waveguide 271 are coupled in the coupling region.

第1波長フィルタ部101の第1入出力部に入力された光は、第1アクセス導波路151を第1方向に伝播し、TE0がTE1に変換されて共振導波路171に移行し、第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路151をそのまま第1方向に伝播する。   The light input to the first input / output unit of the first wavelength filter unit 101 propagates in the first direction in the first access waveguide 151, and TE0 is converted to TE1 and is transferred to the resonant waveguide 171, Propagate in the direction. Other light propagates through the first access waveguide 151 in the first direction as it is.

共振導波路171では、TE1とTM1の間で偏波変換を繰り返しながら共振する。TE1は、共振導波路171を第1方向に伝播し、TM1は、共振導波路171を第2方向に伝播する。共振導波路171を第1方向に伝播するTE1は、TE0に変換されて第2アクセス導波路161に移行し、第1方向に伝播する。   The resonant waveguide 171 resonates while repeating polarization conversion between TE1 and TM1. TE1 propagates in the resonant waveguide 171 in a first direction, and TM1 propagates in the resonant waveguide 171 in a second direction. TE1 propagating through the resonant waveguide 171 in the first direction is converted to TE0, transferred to the second access waveguide 161, and propagated in the first direction.

第2アクセス導波路161に移行したTE0は、第1波長フィルタ部101の第4入出力部から出力された後、第2波長フィルタ部201の第3入出力部に入力され、第2波長フィルタ部201の第2アクセス導波路261を第1方向に伝播する。また、特定の波長のTE0以外の、第1アクセス導波路151を第1方向に伝播する光は、第1波長フィルタ部101の第2入出力部から出力され、第2波長フィルタ部201の第1入出力部に入力され、第2波長フィルタ部201の第1アクセス導波路251を第1方向に伝播する。   The TE0 transferred to the second access waveguide 161 is output from the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit 101, and then input to the third input / output unit of the second wavelength filter unit 201, and the second wavelength filter It propagates through the second access waveguide 261 of the part 201 in the first direction. Further, the light propagating in the first direction through the first access waveguide 151 other than TE0 having a specific wavelength is output from the second input / output unit of the first wavelength filter unit 101 and is output from the second wavelength filter unit 201. 1 is input to the input / output unit and propagates in the first direction through the first access waveguide 251 of the second wavelength filter unit 201.

この第1アクセス導波路251を第1方向に伝播する光のうち、TM0が、TM1に変換されて共振導波路271に移行し、共振導波路271を第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路251をそのまま第1方向に伝播する。   Of the light propagating in the first access waveguide 251 in the first direction, TM0 is converted to TM1 and transferred to the resonant waveguide 271 and propagates in the resonant waveguide 271 in the first direction. The other light propagates through the first access waveguide 251 as it is in the first direction.

共振導波路271では、TE1とTM1の間で偏波変換を繰り返しながら共振する。TM1は、共振導波路271を第1方向に伝播し、TE1は、共振導波路271を第2方向に伝播する。共振導波路271を第1方向に伝播するTM1は、TM0に変換されて第2アクセス導波路261に移行し、第2アクセス導波路261を第1方向に伝播する。   The resonant waveguide 271 resonates while repeating polarization conversion between TE1 and TM1. TM1 propagates through the resonant waveguide 271 in the first direction, and TE1 propagates through the resonant waveguide 271 in the second direction. TM1 propagating through the resonant waveguide 271 in the first direction is converted to TM0 and transferred to the second access waveguide 261, and propagates through the second access waveguide 261 in the first direction.

第2アクセス導波路261に移行したTM0は、第2波長フィルタ部201の第4入出力部(第2出力部)から出力される。また、TM0以外の、第1アクセス導波路251を第1方向に伝播する光は、第2波長フィルタ部201の第2入出力部(第1出力部)から出力される。   TM0 transferred to the second access waveguide 261 is output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 201. Further, light that propagates in the first direction through the first access waveguide 251 other than TM0 is output from the second input / output unit (first output unit) of the second wavelength filter unit 201.

第1波長フィルタ部101の第4入出力部から出力されたTE0は、第2波長フィルタ部201の第3入出力部に入力され、そのまま、第2アクセス導波路261を第1方向に伝播し、TM0とともに、第2波長フィルタ部201の第4入出力部(第2出力部)から出力される。   The TE0 output from the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit 101 is input to the third input / output unit of the second wavelength filter unit 201, and as it is, propagates through the second access waveguide 261 in the first direction. , And TM0 are output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 201.

この結果、第1光波長フィルタでは、特定の波長の、TE0とTM0を第2波長フィルタ部201の第4入出力部(第2出力部)から出力し、それ以外の光を第2波長フィルタ部201の第2入出力部(第1出力部)から出力する。このように、第1光波長フィルタは、偏波無依存の光波長フィルタとして機能する。   As a result, in the first optical wavelength filter, TE0 and TM0 of a specific wavelength are output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 201, and the other light is output as the second wavelength filter Output from the second input / output unit (first output unit) of the unit 201. Thus, the first optical wavelength filter functions as a polarization-independent optical wavelength filter.

(第2光波長フィルタ)
図3(B)を参照して、第2光波長フィルタを説明する。
(Second optical wavelength filter)
The second light wavelength filter will be described with reference to FIG. 3 (B).

第2光波長フィルタは、第1波長フィルタ部102の結合領域において、共振導波路172を伝播するTM1と、第2アクセス導波路162を伝播するTM0とが結合し、第2波長フィルタ部202の結合領域において、共振導波路272を伝播するTE1と、第2アクセス導波路262を伝播するTE0とが結合するように設計されている点が第1光波長フィルタと異なっている。このため、第2光波長フィルタでは、第1波長フィルタ部102の第1入出力部が入力部となり、第2波長フィルタ部202の第2入出力部が第1出力部となり、及び、第1波長フィルタ部102の第3入出力部が第2出力部となる。   In the second optical wavelength filter, in the coupling region of the first wavelength filter unit 102, TM1 propagating in the resonant waveguide 172 and TM0 propagating in the second access waveguide 162 are coupled, and the second wavelength filter unit 202 The coupling region is different from the first optical wavelength filter in that TE1 propagating through the resonant waveguide 272 and TE0 propagating through the second access waveguide 262 are designed to be coupled. Therefore, in the second optical wavelength filter, the first input / output unit of the first wavelength filter unit 102 is an input unit, the second input / output unit of the second wavelength filter unit 202 is a first output unit, and The third input / output unit of the wavelength filter unit 102 is a second output unit.

それ以外の構成は、第1光波長フィルタと同様なので、重複する説明を省略することもある。   The other configuration is the same as that of the first light wavelength filter, and thus the overlapping description may be omitted.

第1波長フィルタ部102の第1入出力部(入力部)に入力された光は、第1波長フィルタ部102の第1アクセス導波路152を第1方向に伝播し、TE0が、TE1に変換されて共振導波路172に移行し、第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路152をそのまま第1方向に伝播する。   The light input to the first input / output unit (input unit) of the first wavelength filter unit 102 propagates in the first direction through the first access waveguide 152 of the first wavelength filter unit 102, and TE0 is converted to TE1. Then, it shifts to the resonant waveguide 172 and propagates in the first direction. Other light propagates in the first access waveguide 152 in the first direction as it is.

共振導波路172では、TE1とTM1の間で偏波変換を繰り返しながら共振する。TE1は、共振導波路172を第1方向に伝播し、TM1は、共振導波路172を第2方向に伝播する。共振導波路172を第2方向に伝播するTM1は、TM0に変換されて第2アクセス導波路162に移行し、第2方向に伝播する。   The resonant waveguide 172 resonates while repeating polarization conversion between TE1 and TM1. TE1 propagates through the resonant waveguide 172 in the first direction, and TM1 propagates through the resonant waveguide 172 in the second direction. TM1 propagating through the resonant waveguide 172 in the second direction is converted into TM0, transferred to the second access waveguide 162, and propagated in the second direction.

第2アクセス導波路162に移行したTM0は、第1波長フィルタ部102の第3入出力部(第2出力部)から出力される。また、TE0以外の、第1アクセス導波路152を第1方向に伝播する光は、第1波長フィルタ部102の第2入出力部から出力され、第2波長フィルタ部202の第1入出力部に入力され、第2波長フィルタ部202の第1アクセス導波路252を第1方向に伝播する。   TM0 transferred to the second access waveguide 162 is output from the third input / output unit (second output unit) of the first wavelength filter unit 102. Further, light propagating in the first access waveguide 152 in the first direction other than TE 0 is output from the second input / output unit of the first wavelength filter unit 102, and the first input / output unit of the second wavelength filter unit 202 And propagates in the first direction through the first access waveguide 252 of the second wavelength filter unit 202.

この第1アクセス導波路252を第1方向に伝播する光のうち、TM0が、TM1に変換されて共振導波路272に移行し、共振導波路272を第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路252をそのまま第1方向に伝播する。   Of the light propagating in the first access waveguide 252 in the first direction, TM0 is converted to TM1 and transferred to the resonant waveguide 272, and propagates in the resonant waveguide 272 in the first direction. The other light propagates through the first access waveguide 252 as it is in the first direction.

共振導波路272では、TE1とTM1の間で偏波変換を繰り返しながら共振する。TM1は、共振導波路272を第1方向に伝播し、TE1は、共振導波路272を第2方向に伝播する。共振導波路272を第2方向に伝播するTE1は、TE0に変換されて第2アクセス導波路262に移行し、第2アクセス導波路262を第2方向に伝播して、第2波長フィルタ部202の第3入出力部から出力される。   The resonant waveguide 272 resonates while repeating polarization conversion between TE1 and TM1. TM1 propagates through the resonant waveguide 272 in the first direction, and TE1 propagates through the resonant waveguide 272 in the second direction. TE1 propagating through the resonant waveguide 272 in the second direction is converted to TE0 and transferred to the second access waveguide 262, and propagates through the second access waveguide 262 in the second direction, and the second wavelength filter unit 202 is transmitted. Output from the third input / output unit of

第2波長フィルタ部202の第3入出力部から出力されたTE0は、第1波長フィルタ部102の第4入出力部に入力され、そのまま、第2アクセス導波路162を第2方向に伝播し、第1波長フィルタ部102で共振したTM0とともに、第1波長フィルタ部102の第3入出力部(第2出力部)から出力される。   The TE0 output from the third input / output unit of the second wavelength filter unit 202 is input to the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit 102, and as it is, propagates in the second access waveguide 162 in the second direction. The TM0 resonated in the first wavelength filter unit 102 is output from the third input / output unit (second output unit) of the first wavelength filter unit 102.

また、TM0以外の、第2波長フィルタ部202の第1アクセス導波路252を第1方向に伝播する光は、第2波長フィルタ部202の第2入出力部(第1出力部)から出力される。   Light other than TM0 that propagates in the first direction through the first access waveguide 252 of the second wavelength filter unit 202 is output from the second input / output unit (first output unit) of the second wavelength filter unit 202. The

この結果、第2光波長フィルタでは、特定の波長の、TE0とTM0を第1波長フィルタ部102の第3入出力部(第2出力部)から出力し、それ以外の光を第2波長フィルタ部202の第2入出力部(第1出力部)から出力する。   As a result, in the second optical wavelength filter, TE0 and TM0 of a specific wavelength are output from the third input / output unit (second output unit) of the first wavelength filter unit 102, and the other light is output as the second wavelength filter Output from the second input / output unit (first output unit) of the unit 202.

このように、第2光波長フィルタは、偏波無異存の光波長フィルタとして機能する。また、第2光波長フィルタでは、第1波長フィルタ部102で共振した光と、第2波長フィルタ部202で共振した光との間で光路長の違いが生じるが、特定の波長の光を入力された側に出力することができるので、設計上有利な場合がある。   Thus, the second optical wavelength filter functions as a polarization-independent optical wavelength filter. In the second optical wavelength filter, although the optical path length differs between the light resonated by the first wavelength filter unit 102 and the light resonated by the second wavelength filter unit 202, light having a specific wavelength is input. In some cases, it is advantageous in terms of design.

(第3光波長フィルタ)
図4(A)を参照して、第3光波長フィルタを説明する。
(Third optical wavelength filter)
The third light wavelength filter will be described with reference to FIG. 4 (A).

第3光波長フィルタは、第1波長フィルタ部がTE1/TE0変換型であり、第2波長フィルタ部がTM1/TM0変換型で設計されている点が第1光波長フィルタと異なっている。それ以外の構成は、第1光波長フィルタと同様なので、重複する説明を省略することもある。   The third optical wavelength filter is different from the first optical wavelength filter in that the first wavelength filter unit is a TE1 / TE0 conversion type and the second wavelength filter unit is a TM1 / TM0 conversion type. The other configuration is the same as that of the first light wavelength filter, and thus the overlapping description may be omitted.

第1波長フィルタ部103の第1入出力部(入力部)に入力された光は、第1アクセス導波路153を第1方向に伝播し、TE0が、TE1に変換されて共振導波路173に移行し、第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路153をそのまま第1方向に伝播する。   The light input to the first input / output unit (input unit) of the first wavelength filter unit 103 propagates in the first direction in the first access waveguide 153, and TE 0 is converted to TE 1 and is converted to the resonant waveguide 173. Migrate and propagate in the first direction. Other light propagates in the first access waveguide 153 in the first direction as it is.

共振導波路173では、TE1とTE0の間でモード次数変換を繰り返しながら共振する。TE1は、共振導波路173を第1方向に伝播し、TE0は、共振導波路173を第2方向に伝播する。共振導波路173を第1方向に伝播するTE1は、TE0に変換されて第2アクセス導波路163に移行し、第1方向に伝播する。   The resonant waveguide 173 resonates while repeatedly performing mode order conversion between TE1 and TE0. TE1 propagates through the resonant waveguide 173 in the first direction, and TE0 propagates through the resonant waveguide 173 in the second direction. TE1 propagating through the resonant waveguide 173 in the first direction is converted to TE0, transferred to the second access waveguide 163, and propagated in the first direction.

第2アクセス導波路163に移行したTE0は、第4入出力部から出力された後、第2波長フィルタ部203の第3入出力部に入力され、第2波長フィルタ部203の第2アクセス導波路263を第1方向に伝播する。また、TE0以外の、第1アクセス導波路153を第1方向に伝播する光は、第1波長フィルタ部103の第2入出力部から出力された後、第2波長フィルタ部203の第1入出力部に入力され、第2波長フィルタ部203の第1アクセス導波路253を第1方向に伝播する。   The TE0 transferred to the second access waveguide 163 is output from the fourth input / output unit, and then input to the third input / output unit of the second wavelength filter unit 203, so that the second access guide of the second wavelength filter unit 203 is input. The waveguide 263 propagates in a first direction. In addition, light that propagates in the first direction through the first access waveguide 153 other than TE0 is output from the second input / output unit of the first wavelength filter unit 103 and then the first input of the second wavelength filter unit 203. The signal is input to the output unit and propagates in the first direction through the first access waveguide 253 of the second wavelength filter unit 203.

この第1アクセス導波路253を第1方向に伝播する光のうち、TM0が、TM1に変換されて共振導波路273に移行し、共振導波路273を第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路253をそのまま第1方向に伝播する。   Of the light propagating in the first access waveguide 253 in the first direction, TM0 is converted to TM1 and transferred to the resonant waveguide 273 and propagates in the resonant waveguide 273 in the first direction. The other light propagates through the first access waveguide 253 in the first direction as it is.

共振導波路273では、TM1とTM0の間で、モード次数変換を繰り返しながら反射され共振する。TM1は、共振導波路273を第1方向に伝播し、TM0は、共振導波路273を第2方向に伝播する。共振導波路273を第1方向に伝播するTM1は、TM0に変換されて第2アクセス導波路263に移行し、第2アクセス導波路263を第1方向に伝播する。   The resonant waveguide 273 is reflected and resonated while repeating mode order conversion between TM1 and TM0. TM1 propagates through the resonant waveguide 273 in the first direction, and TM0 propagates through the resonant waveguide 273 in the second direction. TM1 propagating through the resonant waveguide 273 in the first direction is converted to TM0 and transferred to the second access waveguide 263, and propagates through the second access waveguide 263 in the first direction.

第2アクセス導波路263に移行したTM0は、第2波長フィルタ部203の第4入出力部(第2出力部)から出力される。また、TM0以外の、第1アクセス導波路253を第1方向に伝播する光は、第2波長フィルタ部203の第2入出力部(第1出力部)から出力される。   TM0 transferred to the second access waveguide 263 is output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 203. Light other than TM0 and propagating in the first direction through the first access waveguide 253 is output from the second input / output unit (first output unit) of the second wavelength filter unit 203.

第1波長フィルタ部103の第4入出力部から出力されたTE0は、第2波長フィルタ部203の第3入出力部に入力され、そのまま、第2アクセス導波路263を第1方向に伝播し、TM0とともに、第2波長フィルタ部203の第4入出力部(第2出力部)から出力される。   The TE0 output from the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit 103 is input to the third input / output unit of the second wavelength filter unit 203, and as it is, propagates in the second access waveguide 263 in the first direction. , And TM0 are output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 203.

この結果、第3光波長フィルタでは、特定の波長の、TE0とTM0を第2波長フィルタ部203の第4入出力部(第2出力部)から出力し、それ以外の光を第2波長フィルタ部203の第2入出力部(第1出力部)から出力する。このように、第3光波長フィルタは、偏波無異存の光波長フィルタとして機能する。   As a result, in the third optical wavelength filter, TE0 and TM0 of a specific wavelength are output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 203, and the other light is output as the second wavelength filter Output from the second input / output unit (first output unit) of the unit 203. Thus, the third optical wavelength filter functions as a polarization-independent optical wavelength filter.

第1光波長フィルタでは、共振導波路171及び271が備える反射部において、TE偏波とTM偏波の間の偏波変換を行うため、グレーティングを上下非対称にする必要があり、製造において、2段階のドライエッチングを行うなど、工程が増える。これに対し、第3光波長フィルタは、共振導波路173及び273が備える反射部において偏波変換を行わないため、グレーティングを上下非対称にする必要はない。従って、TM偏波のモード次数変換のための設計が難しいものの、2段階のドライエッチングが不要になるなど、製造コストの削減が期待される。   In the first optical wavelength filter, in order to perform polarization conversion between TE polarization and TM polarization in the reflection section provided in the resonant waveguides 171 and 271, it is necessary to make the grating vertically asymmetric, The number of processes such as dry etching in stages increases. On the other hand, since the third optical wavelength filter does not perform polarization conversion in the reflection part provided in the resonant waveguides 173 and 273, it is not necessary to make the grating asymmetrical in the vertical direction. Therefore, although it is difficult to design for mode order conversion of TM polarization, a reduction in manufacturing cost is expected, such as eliminating the need for two-stage dry etching.

(第4光波長フィルタ)
図4(B)を参照して、第4光波長フィルタを説明する。
(4th optical wavelength filter)
The fourth light wavelength filter will be described with reference to FIG. 4 (B).

第4光波長フィルタは、第2波長フィルタ部204として、上述のTE1/TE0変換型の波長フィルタ部を備え、第1波長フィルタ部104の第2入出力部と、第2波長フィルタ部204の第1入出力部の間、及び、第1波長フィルタ部104の第4入出力部と、第2波長フィルタ部204の第3入出力部の間に、TE偏波とTM偏波を入れ替える偏波変換部300を備える点が第3光波長フィルタと異なっている。それ以外の構成は、第3光波長フィルタと同様なので、重複する説明を省略することもある。   The fourth optical wavelength filter includes the above-mentioned TE1 / TE0 conversion type wavelength filter unit as the second wavelength filter unit 204, and the second input / output unit of the first wavelength filter unit 104 and the second wavelength filter unit 204 A polarization that switches TE polarization and TM polarization between the first input / output unit and between the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit 104 and the third input / output unit of the second wavelength filter unit 204 The point provided with the wave converter 300 is different from the third optical wavelength filter. The other configuration is the same as that of the third light wavelength filter, and thus the overlapping description may be omitted.

第1波長フィルタ部104の第1入出力部(入力部)に入力された光は、第1アクセス導波路154を第1方向に伝播し、TE0が、TE1に変換されて共振導波路174に移行し、第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路154をそのまま第1方向に伝播する。   The light input to the first input / output unit (input unit) of the first wavelength filter unit 104 propagates in the first direction in the first access waveguide 154, and TE 0 is converted to TE 1 to be the resonant waveguide 174. Migrate and propagate in the first direction. The other light propagates through the first access waveguide 154 as it is in the first direction.

共振導波路174では、TE1とTE0の間で、モード次数変換を繰り返しながら共振する。TE1は、共振導波路174を第1方向に伝播し、TE0は、共振導波路174を第2方向に伝播する。共振導波路174を第1方向に伝播するTE1は、TE0に変換されて第2アクセス導波路164に移行し、第1方向に伝播する。   The resonant waveguide 174 resonates between TE1 and TE0 while repeating mode order conversion. TE1 propagates through the resonant waveguide 174 in the first direction, and TE0 propagates through the resonant waveguide 174 in the second direction. TE1 propagating through the resonant waveguide 174 in the first direction is converted to TE0, transferred to the second access waveguide 164, and propagated in the first direction.

第2アクセス導波路164に移行したTE0は、第4入出力部から出力された後、偏波変換部300でTM0に変換される。TM0は、第2波長フィルタ部204の第3入出力部に入力され、第2波長フィルタ部204の第2アクセス導波路264を第1方向に伝播する。また、TE0以外の、第1アクセス導波路164を第1方向に伝播する光は、第1波長フィルタ部104の第2入出力部から出力された後、偏波変換部300で変換される。すなわち、第1波長フィルタ部104の第2入出力部から出力されたTM0はTE0に変換される。このTE0は、第2波長フィルタ部204の第1入出力部に入力され、第2波長フィルタ部204の第1アクセス導波路254を第1方向に伝播する。   TE0 that has shifted to the second access waveguide 164 is output from the fourth input / output unit, and then converted to TM0 by the polarization conversion unit 300. TM0 is input to the third input / output unit of the second wavelength filter unit 204 and propagates in the first direction through the second access waveguide 264 of the second wavelength filter unit 204. Light other than TE0 and propagating in the first direction through the first access waveguide 164 is output from the second input / output unit of the first wavelength filter unit 104 and then converted by the polarization conversion unit 300. That is, TM0 output from the second input / output unit of the first wavelength filter unit 104 is converted to TE0. The TE0 is input to the first input / output unit of the second wavelength filter unit 204, and propagates in the first direction through the first access waveguide 254 of the second wavelength filter unit 204.

この第1アクセス導波路254を第1方向に伝播する光のうち、TE0が、TE1に変換されて共振導波路274に移行し、共振導波路274を第1方向に伝播する。それ以外の光は、第1アクセス導波路254をそのまま第1方向に伝播する。   Of the light propagating in the first access waveguide 254 in the first direction, TE0 is converted to TE1 and transferred to the resonant waveguide 274, and propagates in the resonant waveguide 274 in the first direction. Other light propagates in the first direction as it is through the first access waveguide 254.

共振導波路274では、TE1とTE0の間でモード次数変換を繰り返しながら共振する。TE1は、共振導波路274を第1方向に伝播し、TE0は、共振導波路274を第2方向に伝播する。共振導波路274を第1方向に伝播するTE1は、TE0に変換されて第2アクセス導波路264に移行し、第2アクセス導波路264を第1方向に伝播する。   The resonant waveguide 274 resonates while repeating mode order conversion between TE1 and TE0. TE1 propagates through the resonant waveguide 274 in the first direction, and TE0 propagates through the resonant waveguide 274 in the second direction. TE1 propagating through the resonant waveguide 274 in the first direction is converted to TE0 and transferred to the second access waveguide 264, and propagates through the second access waveguide 264 in the first direction.

第2アクセス導波路264に移行したTE0は、第2波長フィルタ部204の第4入出力部(第2出力部)から出力される。また、TE0以外の、第1アクセス導波路254を第1方向に伝播する光は、第2波長フィルタ部204の第2入出力部(第1出力部)から出力される。   The TE0 transferred to the second access waveguide 264 is output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 204. Light other than TE0 and propagating in the first direction through the first access waveguide 254 is output from the second input / output unit (first output unit) of the second wavelength filter unit 204.

第2波長フィルタ部204の第3入出力部に入力されたTM0は、そのまま、第2アクセス導波路264を第1方向に伝播し、TE0とともに、第2波長フィルタ部204の第4入出力部(第2出力部)から出力される。   The TM0 input to the third input / output unit of the second wavelength filter unit 204 propagates the second access waveguide 264 in the first direction as it is and, together with TE0, the fourth input / output unit of the second wavelength filter unit 204 (Output from the second output unit).

この結果、第4光波長フィルタでは、特定の波長のTE0とTM0を、第2波長フィルタ部204の第4入出力部(第2出力部)から出力し、それ以外の光を第2波長フィルタ部204の第2入出力部(第1出力部)から出力する。このように、第4光波長フィルタは、偏波無依存の光波長フィルタとして機能する。   As a result, in the fourth optical wavelength filter, TE0 and TM0 of the specific wavelength are output from the fourth input / output unit (second output unit) of the second wavelength filter unit 204, and the other light is output as the second wavelength filter Output from the second input / output unit (first output unit) of the unit 204. Thus, the fourth optical wavelength filter functions as a polarization-independent optical wavelength filter.

第4光波長フィルタは、偏波変換を行わないため、グレーティングにおいて、上下非対称にする必要はない。しかし、偏波回転部では2段階のエッチングが必要になる。グレーティングでは回折効率の高いTE偏波のみなので、素子小型化が可能である。   Since the fourth optical wavelength filter does not perform polarization conversion, it is not necessary for the grating to be asymmetrical in the vertical direction. However, in the polarization rotation part, two-step etching is required. Since the grating is only TE polarized light with high diffraction efficiency, the element can be miniaturized.

(他の光波長フィルタ)
上述した第1〜4光波長フィルタは、2つの波長フィルタ部を備えて構成され、偏波無異存の光波長フィルタを実現している。しかし、偏波依存性が要求されない場合は、光波長フィルタを、共振器として機能する1つの波長フィルタ部で構成してもよい。
(Other optical wavelength filters)
The first to fourth optical wavelength filters described above are configured to include two wavelength filter sections, and realize an optical wavelength filter having no polarization. However, when polarization dependence is not required, the optical wavelength filter may be configured with a single wavelength filter unit that functions as a resonator.

10 支持基板
20 クラッド
30 光導波路コア
40 電極
50、151、152、153、154、251、252、253、254 第1アクセス導波路
60、161、162、163、164、261、262、263、264 第2アクセス導波路
70、171、172、173、174、271、272、273、274 共振導波路
80 結合領域
101、102、103、104 第1波長フィルタ部
201、202、203、204 第2波長フィルタ部
300 偏波変換部
10 support substrate 20 clad 30 optical waveguide core 40 electrode 50, 151, 152, 153, 154, 251, 252, 253, 254 first access waveguide 60, 161, 162, 163, 164, 261, 262, 263, 264 Second access waveguide 70, 171, 172, 173, 174, 271, 272, 273, 274 Resonant waveguide 80 Coupling region 101, 102, 103, 104 First wavelength filter unit 201, 202, 203, 204 Second wavelength Filter unit 300 Polarization conversion unit

Claims (6)

それぞれ、
第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、
第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、
第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、
前記第1反射部及び前記第2反射部は、上下で非対称であり、左右で反対称のグレーティングで構成され、
前記第1結合部、前記第2結合部、及び、前記キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、
前記キャビティ部が、前記第1結合部と前記第2結合部の間に配置されている
第1及び第2波長フィルタ部
を備え、
前記第1波長フィルタ部の第2入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第1入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部の第4入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第3入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE(Transverse Electoric)偏波の等価屈折率をNTE1、1次モードのTM(Transverse Maganetic)偏波の等価屈折率をNTM1として、(NTE1+NTM1)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTE偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTE偏波を1次モードのTM偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、1次モードのTM偏波を1次モードのTE偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTE偏波とが結合し、
前記第2波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE偏波の等価屈折率をNTE1、1次モードのTM偏波の等価屈折率をNTM1として、(NTE1+NTM1)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
前記特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTM偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTM偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTM偏波を1次モードのTE偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、1次モードのTE偏波を1次モードのTM偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTM偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTM偏波とが結合し、
前記上下で非対称であり、左右で反対称のグレーティングは、
一定の幅で光の伝播方向に沿って延在して形成されている基部と、
該基部の両側面に周期Λで形成されている突出部と
を備え、
前記基部の一方の側面に形成されている突出部と、他方の側面に形成されている突出部とは反周期Λ/2ずらして配置されており、
前記基部と前記突出部とは、同じ厚さで形成されており、
前記伝播方向に隣り合う突出部の間の底部は、基部及び突出部と同じ材質で、基部及び突出部より小さい厚さで形成されている
ことを特徴とする光波長フィルタ。
Each,
A first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order;
A second access waveguide in which the third input / output unit, the second coupling unit, and the fourth input / output unit are connected in this order;
The first reflecting portion, the cavity portion, and the second reflecting portion are provided with a resonant waveguide connected in this order,
The first reflecting portion and the second reflecting portion are asymmetrical in the upper and lower directions, and are composed of left and right antisymmetric gratings,
The first coupling unit, the second coupling unit, and the cavity unit are arranged such that light propagation directions are parallel to each other,
The cavity part includes first and second wavelength filter parts disposed between the first coupling part and the second coupling part,
A second input / output unit of the first wavelength filter unit and a first input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
A fourth input / output unit of the first wavelength filter unit and a third input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
In the first wavelength filter unit,
The gratings constituting the first and second reflectors have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, a first-order mode TE (Transverse Electric) polarization equivalent refractive index of NTE1, and a first-order mode TM. It is configured such that the equivalent refractive index of (Transverse Maganetic) polarization is NTM1, and the design satisfies (NTE1 + NTM1) Λ = λ0,
For a specific wavelength
Wherein the T E polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TE-polarized first-order mode propagating binds to,
In the second reflective portion, it reflects and converts the TE polarized first-order mode to the T M polarization of the first-order mode,
In the first reflection unit, the first mode TM polarized wave is converted to the first mode TE polarized wave and reflected, and
And TE-polarized first-order mode propagating through the cavity, TE polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
In the second wavelength filter unit,
The gratings constituting the first reflecting portion and the second reflecting portion have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, an equivalent refractive index of TE polarized light in the first mode, NTE1, and an equivalent of TM polarized light in the first mode. It is configured with a design that satisfies (NTE1 + NTM1) Λ = λ0, where NTM1 is the refractive index,
For the particular wavelength
Wherein the TM polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TM polarized waves of the first-order mode propagating binds to,
In the second reflecting section, the first mode TM polarized wave is converted to the first mode TE polarized wave and reflected,
In the first reflection unit, the first mode TE polarized wave is converted to the first mode TM polarized wave and reflected, and
And TM polarization of the first-order mode propagating through the cavity, TM polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
The top and bottom asymmetry and the left and right antisymmetric gratings are
A base which is formed to extend along the light propagation direction with a constant width;
Protrusions formed of periodic ridges on both sides of the base and
With
The protrusion formed on one side surface of the base and the protrusion formed on the other side surface are arranged so as to be offset from each other by a period Λ / 2,
The base and the projection are formed with the same thickness,
The optical wavelength filter according to claim 1, wherein a bottom portion between the protrusions adjacent in the propagation direction is made of the same material as the base and the protrusion and has a smaller thickness than the base and the protrusion .
それぞれ、
第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、
第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、
第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、
前記第1反射部及び前記第2反射部は、上下で非対称であり、左右で反対称のグレーティングで構成され、
前記第1結合部、前記第2結合部、及び、前記キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、
前記キャビティ部が、前記第1結合部と前記第2結合部の間に配置されている
第1及び第2波長フィルタ部
を備え、
前記第1波長フィルタ部の第2入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第1入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部の第4入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第3入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE(Transverse Electoric)偏波の等価屈折率をNTE1、1次モードのTM(Transverse Maganetic)偏波の等価屈折率をNTM1として、(NTE1+NTM1)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTE偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTE偏波を1次モードのTM偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、1次モードのTM偏波を1次モードのTE偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTM偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTM偏波とが結合し、
前記第2波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE偏波の等価屈折率をNTE1、1次モードのTM偏波の等価屈折率をNTM1として、(NTE1+NTM1)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
前記特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTM偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTM偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTM偏波を1次モードのTE偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、1次モードのTE偏波を1次モードのTM偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTE偏波とが結合し、
前記上下で非対称であり、左右で反対称のグレーティングは、
一定の幅で光の伝播方向に沿って延在して形成されている基部と、
該基部の両側面に周期Λで形成されている突出部と
を備え、
前記基部の一方の側面に形成されている突出部と、他方の側面に形成されている突出部とは反周期Λ/2ずらして配置されており、
前記基部と前記突出部とは、同じ厚さで形成されており、
前記伝播方向に隣り合う突出部の間の底部は、基部及び突出部と同じ材質で、基部及び突出部より小さい厚さで形成されている
ことを特徴とする光波長フィルタ。
Each,
A first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order;
A second access waveguide in which the third input / output unit, the second coupling unit, and the fourth input / output unit are connected in this order;
The first reflecting portion, the cavity portion, and the second reflecting portion are provided with a resonant waveguide connected in this order,
The first reflecting portion and the second reflecting portion are asymmetrical in the upper and lower directions, and are composed of left and right antisymmetric gratings,
The first coupling unit, the second coupling unit, and the cavity unit are arranged such that light propagation directions are parallel to each other,
The cavity part includes first and second wavelength filter parts disposed between the first coupling part and the second coupling part,
A second input / output unit of the first wavelength filter unit and a first input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
A fourth input / output unit of the first wavelength filter unit and a third input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
In the first wavelength filter unit,
The gratings constituting the first and second reflectors have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, a first-order mode TE (Transverse Electric) polarization equivalent refractive index of NTE1, and a first-order mode TM. It is configured such that the equivalent refractive index of (Transverse Maganetic) polarization is NTM1, and the design satisfies (NTE1 + NTM1) Λ = λ0,
For a specific wavelength
Wherein the TE polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TE-polarized first-order mode propagating binds to,
The second reflection unit converts TE polarization of the first mode into TM polarization of the first mode and reflects it.
In the first reflection unit, the first mode TM polarized wave is converted to the first mode TE polarized wave and reflected, and
And TM polarization of the first-order mode propagating through the cavity, TM polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
In the second wavelength filter unit,
The gratings constituting the first reflecting portion and the second reflecting portion have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, an equivalent refractive index of TE polarized light in the first mode, NTE1, and an equivalent of TM polarized light in the first mode. The refractive index is NTM1, and it is configured with a design that satisfies (NTE1 + NTM1) Λ = λ0,
For the particular wavelength
Wherein the TM polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TM polarized waves of the first-order mode propagating binds to,
The second reflection unit converts the TM polarization in the first mode into a TE polarization in the first mode and reflects it.
In the first reflection unit, the first mode TE polarized wave is converted to the first mode TM polarized wave and reflected, and
And TE-polarized first-order mode propagating through the cavity, TE polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
The top and bottom asymmetry and the left and right antisymmetric gratings are
A base which is formed to extend along the light propagation direction with a constant width;
Protrusions formed of periodic ridges on both sides of the base and
With
The protrusion formed on one side surface of the base and the protrusion formed on the other side surface are arranged so as to be offset from each other by a period Λ / 2,
The base and the projection are formed with the same thickness,
The optical wavelength filter according to claim 1, wherein a bottom portion between the protrusions adjacent in the propagation direction is made of the same material as the base and the protrusion and has a smaller thickness than the base and the protrusion .
それぞれ、
第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、
第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、
第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、
前記第1反射部及び前記第2反射部は、上下で対称であり、左右で反対称のグレーティングで構成され、
前記第1結合部、前記第2結合部、及び、前記キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、
前記キャビティ部が、前記第1結合部と前記第2結合部の間に配置されている
第1及び第2波長フィルタ部
を備え、
前記第1波長フィルタ部の第2入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第1入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部の第4入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第3入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE(Transverse Electoric)偏波の等価屈折率をNTE1、基本モードのTE偏波の等価屈折率をNTE0として、(NTE1+NTE0)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTE偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTE偏波を基本モードのTE偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、基本モードのTE偏波を1次モードのTE偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTE偏波とが結合し、
前記第2波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTM(Transverse Maganetic)偏波の等価屈折率をNTM1、基本モードのTM偏波の等価屈折率をNTM0として、(NTM1+NTM0)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
前記特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTM偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTM偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTM偏波を基本モードのTM偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、基本モードのTM偏波を1次モードのTM偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTM偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTM偏波とが結合し、
前記上下で対称であり、左右で反対称のグレーティングは、
一定の幅で光の伝播方向に沿って延在して形成されている基部と、
該基部の両側面に周期Λで形成されている突出部と
を備え、
前記基部の一方の側面に形成されている突出部と、他方の側面に形成されている突出部とは反周期Λ/2ずらして配置されており、
前記基部と前記突出部とは、同じ厚さで形成されている
ことを特徴とする光波長フィルタ。
Each,
A first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order;
A second access waveguide in which a third input / output unit, a second coupling unit, and a fourth input / output unit are connected in this order;
The first reflecting portion, the cavity portion, and the second reflecting portion are provided with a resonant waveguide connected in this order,
The first reflective portion and the second reflective portion are vertically symmetrical, and are configured of left and right antisymmetric gratings.
The first coupling portion, the second coupling portion, and the cavity portion are disposed such that the light propagation directions are parallel to one another.
The cavity part includes first and second wavelength filter parts disposed between the first coupling part and the second coupling part,
A second input / output unit of the first wavelength filter unit and a first input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
A fourth input / output unit of the first wavelength filter unit and a third input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
In the first wavelength filter unit,
The gratings constituting the first reflection unit and the second reflection unit have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, an equivalent refractive index of TE (Transverse Electric) polarization of the first mode is NTE1, and a TE polarization of the basic mode. With the equivalent refractive index of the wave as NTE0, it is configured with a design that satisfies (NTE1 + NTE0) Λ = λ0,
For a specific wavelength
Wherein the TE polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TE-polarized first-order mode propagating binds to,
In the second reflection unit, the first mode TE polarized wave is converted to the fundamental mode TE polarized wave and reflected,
The first reflection unit converts TE polarization of the fundamental mode into TE polarization of the first mode and reflects it;
And TE-polarized first-order mode propagating through the cavity, TE polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
In the second wavelength filter unit,
The gratings constituting the first reflecting portion and the second reflecting portion have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, a TM (Transverse Magnetic) polarization equivalent refractive index of NTM1, and a fundamental mode of TM polarization. The equivalent refractive index of the wave is NTM0, and it is configured with a design that satisfies (NTM1 + NTM0) Λ = λ0,
For the particular wavelength
Wherein the TM polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TM polarized waves of the first-order mode propagating binds to,
In the second reflection unit, the first mode TM polarized wave is converted to the fundamental mode TM polarized wave and reflected,
In the first reflection unit, the TM polarization of the fundamental mode is converted to the TM polarization of the first mode and reflected;
And TM polarization of the first-order mode propagating through the cavity, TM polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
The top and bottom symmetrical and left and right antisymmetric gratings are
A base which is formed to extend along the light propagation direction with a constant width;
Protrusions formed of periodic ridges on both sides of the base and
With
The protrusion formed on one side surface of the base and the protrusion formed on the other side surface are arranged so as to be offset from each other by a period Λ / 2,
The light wavelength filter according to claim 1, wherein the base and the projection are formed to have the same thickness .
それぞれ、
第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、
第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、
第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、
前記第1反射部及び前記第2反射部は、上下で対称であり、左右で反対称のグレーティングで構成され、
前記第1結合部、前記第2結合部、及び、前記キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、
前記キャビティ部が、前記第1結合部と前記第2結合部の間に配置されている
第1及び第2波長フィルタ部
を備え、
前記第1波長フィルタ部の第2入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第1入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部の第4入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第3入出力部が接続され、
前記第1波長フィルタ部及び前記第2波長フィルタ部では、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE(Transverse Electoric)偏波の等価屈折率をNTE1、基本モードのTE偏波の等価屈折率をNTE0として、(NTE1+NTE0)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードのTE偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードのTE偏波を基本モードのTE偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、基本モードのTE偏波を1次モードのTE偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードのTE偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードのTE偏波とが結合し、
前記第1波長フィルタ部の第2入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第1入出力部の間と、前記第1波長フィルタ部の第4入出力部と、前記第2波長フィルタ部の第3入出力部の間には、TE偏波とTM偏波を入れ替える偏波変換部を備え
前記上下で対称であり、左右で反対称のグレーティングは、
一定の幅で光の伝播方向に沿って延在して形成されている基部と、
該基部の両側面に周期Λで形成されている突出部と
を備え、
前記基部の一方の側面に形成されている突出部と、他方の側面に形成されている突出部とは反周期Λ/2ずらして配置されており、
前記基部と前記突出部とは、同じ厚さで形成されている
ことを特徴とする光波長フィルタ。
Each,
A first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order;
A second access waveguide in which the third input / output unit, the second coupling unit, and the fourth input / output unit are connected in this order;
The first reflecting portion, the cavity portion, and the second reflecting portion are provided with a resonant waveguide connected in this order,
The first reflecting portion and the second reflecting portion are symmetric in the vertical direction, and are composed of a left-right antisymmetric grating,
The first coupling unit, the second coupling unit, and the cavity unit are arranged such that light propagation directions are parallel to each other,
The cavity part includes first and second wavelength filter parts disposed between the first coupling part and the second coupling part,
A second input / output unit of the first wavelength filter unit and a first input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
A fourth input / output unit of the first wavelength filter unit and a third input / output unit of the second wavelength filter unit are connected;
In the first wavelength filter unit and the second wavelength filter unit,
The gratings constituting the first reflection unit and the second reflection unit have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, an equivalent refractive index of TE (Transverse Electric) polarization of the first mode is NTE1, and a TE polarization of the basic mode. With the equivalent refractive index of the wave as NTE0, it is configured with a design that satisfies (NTE1 + NTE0) Λ = λ0,
For a specific wavelength
Wherein the TE polarization of the fundamental mode propagating a first coupling portion, said cavity portion and the TE-polarized first-order mode propagating binds to,
In the second reflection unit, the first mode TE polarized wave is converted to the fundamental mode TE polarized wave and reflected,
The first reflection unit converts TE polarization of the fundamental mode into TE polarization of the first mode and reflects it;
And TE-polarized first-order mode propagating through the cavity, TE polarization and is coupled to the fundamental mode propagating through the second coupling part,
Between the second input / output unit of the first wavelength filter unit, the first input / output unit of the second wavelength filter unit, the fourth input / output unit of the first wavelength filter unit, and the second wavelength filter unit between the third output portion of, comprising a polarization conversion unit to replace the TE polarization and TM polarization,
The top and bottom symmetrical and left and right antisymmetric gratings are
A base which is formed to extend along the light propagation direction with a constant width;
Protrusions formed of periodic ridges on both sides of the base and
With
The protrusion formed on one side surface of the base and the protrusion formed on the other side surface are arranged so as to be offset from each other by a period Λ / 2,
The light wavelength filter according to claim 1, wherein the base and the projection are formed to have the same thickness .
第1入出力部、第1結合部、及び、第2入出力部がこの順に接続された第1アクセス導波路と、
第3入出力部、第2結合部、及び、第4入出力部がこの順に接続された第2アクセス導波路と、
第1反射部、キャビティ部、及び、第2反射部がこの順に接続された共振導波路を備え、
前記第1結合部、前記第2結合部、及び、前記キャビティ部は、光伝播方向が互いに平行に配置され、
前記キャビティ部が、前記第1結合部と前記第2結合部の間に配置されている
波長フィルタ部を備え、
(a)
前記第1反射部及び前記第2反射部は、上下で非対称であり、左右で反対称のグレーティングで構成され、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE(Transverse Electoric)偏波の等価屈折率をNTE1、1次モードのTM(Transverse Maganetic)偏波の等価屈折率をNTM1として、(NTE1+NTM1)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
前記波長フィルタ部では、
特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードの、TE偏波及びTM偏波の一方の偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードの一方の偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードの一方の偏波を、1次モードの他方の偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、1次モードの他方の偏波を、1次モードの一方の偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードの前記一方の偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードの前記一方の偏波とが結合し、若しくは、
(b)
前記第1反射部及び前記第2反射部は、上下で対称であり、左右で反対称のグレーティングで構成され、
前記第1反射部及び前記第2反射部を構成するグレーティングが、グレーティング周期をΛ、ブラッグ波長をλ0、1次モードのTE偏波の等価屈折率をNTE1、基本モードのTE偏波の等価屈折率をNTE0、1次モードのTM偏波の等価屈折率をNTM1、基本モードのTM偏波の等価屈折率をNTM0として、(NTE1+NTE0)Λ=λ0又は(NTM1+NTM0)Λ=λ0を満足する設計で構成され、
前記波長フィルタ部では、
特定の波長に対し、
前記第1結合部を伝播する基本モードの、TE偏波及びTM偏波の一方の偏波と、前記キャビティ部を伝播する1次モードの一方の偏波とが結合し、
前記第2反射部では、1次モードの一方の偏波を、基本モードの一方の偏波に変換して反射させ、
前記第1反射部では、基本モードの一方の偏波を、1次モードの一方の偏波に変換して反射させ、及び、
前記キャビティ部を伝播する1次モードの前記一方の偏波と、前記第2結合部を伝播する基本モードの前記一方の偏波とが結合し、
前記上下で非対称であり、左右で反対称のグレーティングは、
一定の幅で光の伝播方向に沿って延在して形成されている基部と、
該基部の両側面に周期Λで形成されている突出部と
を備え、
前記基部の一方の側面に形成されている突出部と、他方の側面に形成されている突出部とは反周期Λ/2ずらして配置されており、
前記基部と前記突出部とは、同じ厚さで形成されており、
前記伝播方向に隣り合う突出部の間の底部は、基部及び突出部と同じ材質で、基部及び突出部より小さい厚さで形成おり、
前記上下で対称であり、左右で反対称のグレーティングは、
一定の幅で光の伝播方向に沿って延在して形成されている基部と、
該基部の両側面に周期Λで形成されている突出部と
を備え、
前記基部の一方の側面に形成されている突出部と、他方の側面に形成されている突出部とは反周期Λ/2ずらして配置されており、
前記基部と前記突出部とは、同じ厚さで形成されている
ことを特徴とする光波長フィルタ。
A first access waveguide in which a first input / output unit, a first coupling unit, and a second input / output unit are connected in this order;
A second access waveguide in which the third input / output unit, the second coupling unit, and the fourth input / output unit are connected in this order;
The first reflecting portion, the cavity portion, and the second reflecting portion are provided with a resonant waveguide connected in this order,
The first coupling portion, the second coupling portion, and the cavity portion are disposed such that the light propagation directions are parallel to one another.
The cavity portion includes a wavelength filter portion disposed between the first coupling portion and the second coupling portion;
(A)
The first reflecting portion and the second reflecting portion are asymmetrical in the upper and lower directions, and are composed of left and right antisymmetric gratings,
The gratings constituting the first and second reflectors have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, a first-order mode TE (Transverse Electric) polarization equivalent refractive index of NTE1, and a first-order mode TM. It is configured such that the equivalent refractive index of (Transverse Maganetic) polarization is NTM1, and the design satisfies (NTE1 + NTM1) Λ = λ0,
In the wavelength filter unit,
For a specific wavelength
The fundamental mode propagating a first coupling portion, and one of the polarization of the TE polarization and the TM polarization, whereas the polarization bound of the first-order mode propagating through the cavity,
In the second reflection part, one polarization of the primary mode is converted to the other polarization of the primary mode and reflected,
In the first reflecting part, the other polarized wave of the first mode and reflects converted into one of the polarization of the first-order mode, and,
Wherein the one polarization of the first-order mode propagating through the cavity portion, the one and the polarization bound of the fundamental mode propagating through the second coupling part, or,
(B)
The first reflective portion and the second reflective portion are vertically symmetrical, and are configured of left and right antisymmetric gratings.
The gratings constituting the first reflection unit and the second reflection unit have a grating period of Λ, a Bragg wavelength of λ0, an equivalent refractive index of TE polarization in the first mode, NTE1, and an equivalent refraction of TE polarization in the fundamental mode. Design that satisfies (NTE1 + NTE0) Λ = λ0 or (NTM1 + NTM0) Λ = λ0, where NTE is the index of refraction, NTM1 is the equivalent refractive index of TM polarization in the first mode, and NTM0 is the equivalent refractive index of TM polarization in the fundamental mode. Configured and
In the wavelength filter unit,
For a specific wavelength
One of the TE polarization and the TM polarization of the fundamental mode propagating in the first coupling portion is coupled to one polarization of the first mode propagating in the cavity portion;
In the second reflection unit, one polarization of the primary mode is converted to one polarization of the fundamental mode and reflected,
In the first reflection unit, one polarization of the fundamental mode is converted to one polarization of the primary mode and reflected, and
The one polarization of the first mode propagating in the cavity and the one polarization of the fundamental mode propagating in the second coupling unit are combined,
The top and bottom asymmetry and the left and right antisymmetric gratings are
A base which is formed to extend along the light propagation direction with a constant width;
Protrusions formed of periodic ridges on both sides of the base and
With
The protrusion formed on one side surface of the base and the protrusion formed on the other side surface are arranged so as to be offset from each other by a period Λ / 2,
The base and the projection are formed with the same thickness,
The bottom portion between the protrusions adjacent in the propagation direction is formed of the same material as the base and the protrusion and has a smaller thickness than the base and the protrusion,
The top and bottom symmetrical and left and right antisymmetric gratings are
A base which is formed to extend along the light propagation direction with a constant width;
Protrusions formed of periodic ridges on both sides of the base and
With
The protrusion formed on one side surface of the base and the protrusion formed on the other side surface are arranged so as to be offset from each other by a period Λ / 2,
The light wavelength filter according to claim 1, wherein the base and the projection are formed to have the same thickness .
当該光波長フィルタは、
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
を備えて構成されており、
前記共振導波路を被覆する位置の前記クラッド上に、前記共振導波路の等価屈折率を変えるための電極が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光波長フィルタ。
The optical wavelength filter is
An optical waveguide core;
And a clad including the optical waveguide core,
The electrode for changing the equivalent refractive index of the said resonant waveguide is provided on the said clad of the position which coats the said resonant waveguide, The claim as described in any one of the Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Optical wavelength filter.
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