JP2000214392A - Optical wave length filter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光波長フィルタに
関し、特に透過特性又は遮断特性を任意に調整可能な光
波長フィルタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength filter, and more particularly to an optical wavelength filter capable of arbitrarily adjusting transmission characteristics or cutoff characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、エルビウム添加光ファイバ増幅器
の発展に伴い、簡便に光信号を増幅することができるよ
うになった。しかし、光信号伝送においては、エルビウ
ム添加光ファイバ増幅器から発生するインコヒーレント
な自然放出光による雑音増加が問題となるため、信号の
帯域幅と同等又は若干広い帯域幅を有する光波長フィル
タを用いて、不要な自然放出光をカットすることが、一
般的に行われている。従来は、この光波長フィルタにフ
ァブリペロ(Fabry-Perot)タイプの光干渉計を用いて
いる。また、近年光信号伝送の周波数利用効率を高める
ため、伝送方式に単側波帯(SSB)方式や残留側波帯
(VSB)方式を用いることが検討されている。単側波
帯(SSB)方式では急峻な周波数遮断特性を有する光
波長フィルタが必要とされ、残留側波帯(VSB)方式
では直線的な周波数遮断特性を有する光波長フィルタが
必要とされる。従来は、このような周波数遮断特性を有
する光波長フィルタを構成することが困難なため、マッ
ハツェンダ(Mach-Zehnder)干渉計の波長透過特性を近
似的に用いることが多かった。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of erbium-doped optical fiber amplifiers, optical signals can be easily amplified. However, in optical signal transmission, since noise increase due to incoherent spontaneous emission light generated from the erbium-doped optical fiber amplifier becomes a problem, an optical wavelength filter having a bandwidth equal to or slightly wider than the signal bandwidth is used. It is common practice to cut off unnecessary spontaneous emission light. Conventionally, a Fabry-Perot type optical interferometer is used for the optical wavelength filter. In recent years, in order to increase the frequency use efficiency of optical signal transmission, the use of a single sideband (SSB) system or a vestigial sideband (VSB) system as a transmission system has been studied. The single sideband (SSB) method requires an optical wavelength filter having a steep frequency cutoff characteristic, and the vestigial sideband (VSB) method requires an optical wavelength filter having a linear frequency cutoff characteristic. Conventionally, since it is difficult to configure an optical wavelength filter having such a frequency cutoff characteristic, a wavelength transmission characteristic of a Mach-Zehnder interferometer is often used approximately.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これら従来の光波長フ
ィルタは、周波数特性を制御することが困難なため、周
波数に対して急峻な矩形状透過特性を有する光帯域透過
フィルタや、カットオフ周波数のチューニング可能な光
波長フィルタを構成することができなかった。本発明の
目的は、上記課題を解決するため、任意の透過又は遮断
特性を有するチューニング可能な光波長フィルタを提供
することである。Since it is difficult to control the frequency characteristics of these conventional optical wavelength filters, an optical band-pass filter having a rectangular transmission characteristic that is steep with respect to the frequency, and a filter having a cut-off frequency. A tunable optical wavelength filter could not be constructed. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tunable optical wavelength filter having an arbitrary transmission or blocking characteristic in order to solve the above-mentioned problems.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の第1の光波長フィルタは、導波路と第
1スラブ導波路と導波路アレイと第2スラブ導波路がこ
の順で接続され、第2スラブ導波路が導波路アレイに接
続された端面とは反対側の端面近傍に導波路アレイに対
する結像焦点面を有し、結像焦点面近傍に反射型空間フ
ィルタが配置されている。また、前述した第1の光波長
フィルタは、反射型空間フィルタの位置調整を行う微動
機構を設けて、反射型空間フィルタの位置調整により周
波数プロファイルを制御するようにしてもよい。この場
合、反射型空間フィルタの第1の構成例は、導波路基板
に垂直な直線で区切られる一方の領域に反射面を有す
る。また、前述した反射型空間フィルタの第2の構成例
は、導波路基板に垂直な2本の直線で挟まれる領域に反
射面を有する。また、前述した反射型空間フィルタの第
3の構成例は、台形領域に反射面を有する。また、前述
した第1の光波長フィルタは、反射型空間フィルタをミ
ラーとなる媒質の膜厚を空間的に変化させることで連続
的に反射率を変化させるようにしてもよい。また、前述
した第1の光波長フィルタは、反射型空間フィルタが、
反射領域の境界で導波路基板に平行方向の位置が、ビー
ム径内で導波路基板に対し垂直方向に周期的に変化する
ようにしてもよい。In order to solve the above-mentioned problems, a first optical wavelength filter of the present invention comprises a waveguide, a first slab waveguide, a waveguide array, and a second slab waveguide in this order. And the second slab waveguide has an imaging focal plane for the waveguide array near the end face opposite to the end face connected to the waveguide array, and a reflective spatial filter is arranged near the imaging focal plane. Have been. Further, the first optical wavelength filter described above may be provided with a fine movement mechanism for adjusting the position of the reflective spatial filter, and controlling the frequency profile by adjusting the position of the reflective spatial filter. In this case, the first configuration example of the reflection type spatial filter has a reflection surface in one region divided by a straight line perpendicular to the waveguide substrate. Further, the above-described second configuration example of the reflection type spatial filter has a reflection surface in a region sandwiched between two straight lines perpendicular to the waveguide substrate. In the above-described third configuration example of the reflection type spatial filter, the reflection surface is provided in the trapezoidal region. In the first optical wavelength filter described above, the reflectance may be continuously changed by changing the thickness of a medium serving as a mirror in the reflection type spatial filter spatially. In the first optical wavelength filter described above, the reflection type spatial filter is:
The position in the direction parallel to the waveguide substrate at the boundary of the reflection region may periodically change in the beam diameter in the direction perpendicular to the waveguide substrate.
【0005】また、本発明の第2の光波長フィルタは、
第1導波路と第1スラブ導波路と第1導波路アレイと第
2スラブ導波路がこの順で接続され、第3スラブ導波路
と第2導波路アレイと第4スラブ導波路と第2導波路が
この順で接続され、第2スラブ導波路が第1導波路アレ
イに接続された端面とは反対側の端面近傍に第1導波路
アレイに対する結像焦点面を有し、第3スラブ導波路が
第2導波路アレイに接続された端面とは反対側の端面近
傍に第2導波路アレイに対する結像焦点面を有し、第2
スラブ導波路の第1導波路アレイに対する結像焦点面近
傍に、透過型空間フィルタと第3スラブ導波路の第2導
波路アレイに対する結像焦点面が配置されている。ま
た、前述した第2の光波長フィルタは、透過型空間フィ
ルタの位置調整を行う微動機構を設けて、透過型空間フ
ィルタの位置調整により周波数プロファイルを制御する
ようにしてもよい。この場合、透過型空間フィルタの第
1の構成例は、導波路基板に垂直な直線で区切られる一
方の領域に透過面を備えている。また、前述した透過型
空間フィルタの第2の構成例は、導波路基板に垂直な2
本の直線で挟まれる領域に透過面を有する。また、前述
した透過型空間フィルタの第3の構成例は、台形領域に
透過面を有する。また、前述した第2の光波長フィルタ
は、透過型空間フィルタが、透過領域の境界の導波路基
板と平行方向の位置が、ビーム径内で導波路基板に垂直
方向に対し周期的に変化するようにしてもよい。Further, the second optical wavelength filter of the present invention comprises:
The first waveguide, the first slab waveguide, the first waveguide array, and the second slab waveguide are connected in this order, and the third slab waveguide, the second waveguide array, the fourth slab waveguide, and the second waveguide are connected. The second slab waveguide has an imaging focal plane for the first waveguide array near an end face opposite to the end face connected to the first waveguide array, and the third slab waveguide is connected to the third slab waveguide. A waveguide having an imaging focal plane for the second waveguide array near an end face opposite to the end face connected to the second waveguide array;
A transmission spatial filter and an imaging focal plane of the third slab waveguide for the second waveguide array are arranged near the imaging focal plane of the slab waveguide for the first waveguide array. Further, the second optical wavelength filter described above may be provided with a fine movement mechanism for adjusting the position of the transmission spatial filter and controlling the frequency profile by adjusting the position of the transmission spatial filter. In this case, the first configuration example of the transmission-type spatial filter includes a transmission surface in one region divided by a straight line perpendicular to the waveguide substrate. Further, the above-described second configuration example of the transmission-type spatial filter has a structure that is perpendicular to the waveguide substrate.
A transmission surface is provided in a region sandwiched between the straight lines of the book. Further, the above-described third configuration example of the transmission type spatial filter has a transmission surface in a trapezoidal region. In the second optical wavelength filter described above, the position of the transmission type spatial filter in the direction parallel to the waveguide substrate at the boundary of the transmission region periodically changes within the beam diameter with respect to the direction perpendicular to the waveguide substrate. You may do so.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下に図を用いてこの発明の実施
の形態を説明する。はじめに、この発明の第1の実施の
形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施
の形態を示す、反射型光波長フィルタの構成図である。
この第1の実施の形態の反射型光波長フィルタ1は、バ
ンドパスフィルタであり、導波路基板100と反射型空
間強度フィルタ105とから構成されている。導波路基
板100は、導波路101、第1スラブ導波路102、
導波路アレイ103及び第2スラブ導波路104を備え
ており、これらは単結晶シリコン基板106上に前記の
順で接続されている。これらの導波路は、コアとその周
囲を囲むクラッドで構成されており、コアとクラッド
は、屈折率の異なる透明なガラス膜で形成されている。
導波路101は、幅7μm、高さ7μmの矩形断面を有
するコアで構成され、第1スラブ導波路102の円弧状
端部の先端に接続されている。第1スラブ導波路102
は、両端が円弧状をした矩形断面のコアで構成されてい
る。導波路アレイ103は、幅7μm、高さ7μmの矩
形断面を有するコアからなる導波路340本で構成さ
れ、その回折次数(隣接導波路の光路長差を波長で除し
た値)は59である。これらの導波路は、第1スラブ導
波路102と第2スラブ導波路104の各円弧状端部に
1対1で接続されている。第2スラブ導波路104は、
導波路アレイ103に接続された端面が円弧状で、反対
側の端面が平面をした矩形断面のコアで構成されてい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a reflection type optical wavelength filter according to a first embodiment of the present invention.
The reflection type optical wavelength filter 1 according to the first embodiment is a bandpass filter, and includes a waveguide substrate 100 and a reflection type spatial intensity filter 105. The waveguide substrate 100 includes a waveguide 101, a first slab waveguide 102,
A waveguide array 103 and a second slab waveguide 104 are provided, which are connected on a single-crystal silicon substrate 106 in the above order. These waveguides are composed of a core and a clad surrounding the core, and the core and the clad are formed of transparent glass films having different refractive indexes.
The waveguide 101 is composed of a core having a rectangular cross section of 7 μm in width and 7 μm in height, and is connected to the tip of the arc-shaped end of the first slab waveguide 102. First slab waveguide 102
Is constituted by a core having a rectangular cross section having both ends in an arc shape. The waveguide array 103 is composed of 340 waveguides each having a rectangular cross section having a width of 7 μm and a height of 7 μm, and its diffraction order (the value obtained by dividing the optical path length difference between adjacent waveguides by the wavelength) is 59. . These waveguides are connected to the respective arc-shaped ends of the first slab waveguide 102 and the second slab waveguide 104 on a one-to-one basis. The second slab waveguide 104 is
The end face connected to the waveguide array 103 has a circular arc shape, and is formed of a core having a rectangular cross section in which the opposite end face is flat.
【0007】反射型空間強度フィルタ105は、バンド
パスフィルタであり、図2に示すように、石英基板30
1表面の中央部に設けられた金ミラー302と、その外
側に設けられた無反射コーティング303とで構成され
ている。同図において(a)は反射型光バンドパスフィ
ルタの構造を示す平面図、(b)はそのA−A断面図で
ある。石英基板301は、表面が平滑で、裏面にすりガ
ラス状の微小な凹凸を有する厚さ1mm又は1.5mm
の透明石英である。金ミラー302は、300nm以上
の厚さを有する矩形をした金の膜であり、この第1の実
施の形態では、周波数透過帯域幅304を100GHz
とするため、その幅を50μmとしている。無反射コー
ティング303は、SiO2とTiO2が交互に積層さ
れた多層膜である。The reflection type spatial intensity filter 105 is a bandpass filter, and as shown in FIG.
It comprises a gold mirror 302 provided at the center of one surface and an anti-reflection coating 303 provided outside thereof. 3A is a plan view showing the structure of a reflection type optical bandpass filter, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA. The quartz substrate 301 has a smooth surface and a frosted glass-like fine unevenness on the back surface, and has a thickness of 1 mm or 1.5 mm.
Is transparent quartz. The gold mirror 302 is a rectangular gold film having a thickness of 300 nm or more. In the first embodiment, the frequency transmission bandwidth 304 is set to 100 GHz.
Therefore, the width is set to 50 μm. The anti-reflection coating 303 is a multilayer film in which SiO 2 and TiO 2 are alternately stacked.
【0008】反射型空間強度フィルタ105は、アダプ
タを介してマイクロメータから構成される5軸微動が可
能な微動機構に取り付けられている。この微動機構は、
前後、左右及び上下の移動と、前後軸廻りの回転と、上
下軸廻りの回転とが可能であり、反射型空間強度フィル
タ105が第2スラブ導波路104の導波路アレイ10
3に接続された端面と反対側の端面近傍の導波路アレイ
103に対する結像焦点面に配置されるように導波路基
板100と共に共通の基盤に固定されている。[0008] The reflection type spatial intensity filter 105 is attached to a fine movement mechanism comprising a micrometer and capable of fine movement on five axes via an adapter. This fine movement mechanism
It is possible to move back and forth, left and right and up and down, rotate around a front and rear axis, and rotate around a vertical axis. The reflection type spatial intensity filter 105 is used for the waveguide array 10 of the second slab waveguide 104.
3 is fixed to a common base together with the waveguide substrate 100 so as to be arranged on the imaging focal plane for the waveguide array 103 near the end face opposite to the end face connected to the waveguide board 100.
【0009】このような構成において、導波路101に
入射された信号光は、第1スラブ導波路102に導か
れ、ここで導波路アレイ103の各導波路に分配され
る。導波路アレイ103を通過した信号光は、時間−空
間変換されて第2スラブ導波路104に入射され、ここ
でフーリエ変換されて、焦点面に結像する。このときの
焦点面における線分散は2GHz/μmであり、周波数
分解能は約10GHzである。この後、焦点面に配置さ
れた反射型空間強度フィルタ105によって、中心周波
数305の上下各50GHz以内の周波数透過帯域幅3
04内にある波長の信号光が選択的に反射されて入射時
の経路を逆に辿って合波され、導波路101から出射さ
れる。この結果、周波数透過帯域幅304内にある波長
の光のみからなる信号光が得られる。ここで、微動機構
を用いて反射型空間強度フィルタ105を導波路基板1
00に対して平行に微動させると、周波数透過帯域に入
射する光の波長が変わるので、反射型光波長フィルタの
周波数透過帯域の中心周波数を変更することができる。In such a configuration, the signal light incident on the waveguide 101 is guided to the first slab waveguide 102, where it is distributed to each waveguide of the waveguide array 103. The signal light that has passed through the waveguide array 103 is subjected to time-space conversion and is incident on the second slab waveguide 104, where it is Fourier-transformed and forms an image on a focal plane. At this time, the linear dispersion on the focal plane is 2 GHz / μm, and the frequency resolution is about 10 GHz. After that, the reflection type spatial intensity filter 105 arranged on the focal plane causes a frequency transmission bandwidth 3 within 50 GHz each above and below the center frequency 305.
The signal light of a certain wavelength in 04 is selectively reflected, multiplexed by following the path at the time of incidence in reverse, and emitted from the waveguide 101. As a result, a signal light consisting of only light having a wavelength within the frequency transmission bandwidth 304 is obtained. Here, the reflection type spatial intensity filter 105 is connected to the waveguide substrate 1 using a fine movement mechanism.
Fine movement in parallel to 00 changes the wavelength of light incident on the frequency transmission band, so that the center frequency of the frequency transmission band of the reflection type optical wavelength filter can be changed.
【0010】この反射型光波長フィルタに白色光又はエ
ルビウム添加光ファイバ増幅器の出力を入力して、光ス
ペクトルアナライザでフィルタ特性を評価した結果、図
3に示すように、急峻な遮断特性を持つ、矩形状の周波
数透過特性が得られた。その周波数透過帯域幅304は
102GHzであり、周波数分解能の範囲内で設計値の
100GHzと一致した。また、中心周波数での入射光
に対する反射率は98.3%であり、消光比は40dB
であった。以上の説明のように、この第1の実施の形態
の反射型光波長フィルタは、矩形状の周波数透過特性を
備え、その中心周波数を可変できるという効果を有す
る。The output of a white light or erbium-doped optical fiber amplifier is input to this reflection type optical wavelength filter, and the filter characteristics are evaluated by an optical spectrum analyzer. As a result, as shown in FIG. A rectangular frequency transmission characteristic was obtained. The frequency transmission bandwidth 304 was 102 GHz, which coincided with the designed value of 100 GHz within the range of the frequency resolution. The reflectivity for the incident light at the center frequency is 98.3%, and the extinction ratio is 40 dB.
Met. As described above, the reflection-type optical wavelength filter of the first embodiment has a rectangular frequency transmission characteristic, and has an effect that its center frequency can be varied.
【0011】次に、この反射型光波長フィルタ1を構成
する導波路基板100と反射型空間強度フィルタ105
の製作方法について説明する。導波路基板100は、次
のようにして製作する。まず、単結晶シリコン基板上に
火炎加水分解堆積法を用いて下部クラッド層、コア層の
順でガラス微粒子膜を堆積させた後、アニール炉に入れ
て加熱し、ガラス微粒子膜を透明なガラス膜とする。次
に、コア層上にレジストを塗布した後、フォトリソグラ
フィーにより導波路の形にパターニングを施し、ドライ
エッチングを用いて不要なコア層を除去する。次に、火
炎加水分解堆積法を用いて、上部クラッド層となるガラ
ス微粒子膜を堆積させた後、アニール炉に入れて加熱
し、ガラス微粒子膜を透明なガラス膜とする。Next, the waveguide substrate 100 and the reflection type spatial intensity filter 105 constituting the reflection type optical wavelength filter 1 will be described.
A method of manufacturing the device will be described. The waveguide substrate 100 is manufactured as follows. First, a glass microparticle film is deposited on a single crystal silicon substrate in the order of a lower cladding layer and a core layer using a flame hydrolysis deposition method, and then placed in an annealing furnace and heated to convert the glass microparticle film into a transparent glass film. And Next, after applying a resist on the core layer, patterning is performed in the form of a waveguide by photolithography, and unnecessary core layers are removed by dry etching. Next, a glass fine particle film serving as an upper clad layer is deposited by using a flame hydrolysis deposition method, and then is placed in an annealing furnace and heated to convert the glass fine particle film into a transparent glass film.
【0012】反射型空間強度フィルタ105は、次のよ
うにして製作する。まず、石英基板上にレジストを塗布
した後、フォトリソグラフィーにより金ミラーパターン
のレジストを除去する。次に、金を300nm以上の厚
さに蒸着した後、有機溶剤に浸してレジストとレジスト
上の金膜を除去する。次に、石英基板上にレジストを塗
布した後、フォトリソグラフィーにより金ミラーのパタ
ーン上のみにレジストを残す。次に、スパッタリングに
より、SiO2とTiO2を交互に成膜して多層膜を形
成した後、有機溶剤に浸してレジストとレジスト上の多
層膜を除去する。The reflection type spatial intensity filter 105 is manufactured as follows. First, after a resist is applied on a quartz substrate, the resist of the gold mirror pattern is removed by photolithography. Next, after depositing gold to a thickness of 300 nm or more, the resist and the gold film on the resist are removed by immersion in an organic solvent. Next, after applying a resist on the quartz substrate, the resist is left only on the pattern of the gold mirror by photolithography. Next, after forming a multilayer film by alternately depositing SiO2 and TiO2 by sputtering, the resist and the multilayer film on the resist are removed by immersion in an organic solvent.
【0013】この第1の実施の形態では、導波路基板に
単結晶シリコン基板上にガラスで導波路を形成したもの
を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、
InPなどの半導体層をクラッド層とし、コア層として
InGaAsPなどのクラッドよりも屈折率の高い半導
体を用いた、半導体による導波路構造を持つものや、コ
アを重水素化PMMAで形成し、クラッドを紫外線硬化
樹脂で形成したポリマーによる導波路構造を持つものを
用いても、同様の機能を持つことはいうまでもない。こ
の場合は、使用する波長域において、材料が十分透明で
あることが望ましい。In the first embodiment, a waveguide substrate in which a waveguide is formed of glass on a single-crystal silicon substrate is used. However, the present invention is not limited to this.
A semiconductor layer such as InP is used as a cladding layer, and a semiconductor layer having a semiconductor structure with a refractive index higher than that of the cladding such as InGaAsP is used as a core layer, or a core formed of deuterated PMMA is used. It goes without saying that the same function can be obtained even if a material having a waveguide structure made of a polymer formed of an ultraviolet curable resin is used. In this case, it is desirable that the material be sufficiently transparent in the wavelength region to be used.
【0014】次に、この発明の第2の実施の形態につい
て説明する。この発明の第2の実施の形態の反射型光波
長フィルタは、バンドエリミネーションフィルタであ
り、第1の実施の形態の反射型光バンドパスフィルタを
反射型光バンドエリミネーションフィルタとした以外
は、第1の実施の形態と同じものである。ここで、導波
路基板と微動機構は、第1の実施の形態と同じものであ
るから説明を省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described. The reflection type optical wavelength filter of the second embodiment of the present invention is a band elimination filter, except that the reflection type optical band pass filter of the first embodiment is a reflection type optical band elimination filter. This is the same as the first embodiment. Here, the waveguide substrate and the fine movement mechanism are the same as those in the first embodiment, and thus the description is omitted.
【0015】反射型光バンドエリミネーションフィルタ
は、図4に示すように、石英基板401表面の中央部に
設けられた無反射コーティング403と、その外側に設
けられた金ミラー402とで構成されている。同図にお
いて(a)は反射型光バンドエリミネーションフィルタ
の構造を示す平面図、(b)はそのA−A断面図であ
る。石英基板401は、表面が平滑で、裏面にすりガラ
ス状の微小な凹凸を有する厚さ1mm又は1.5mmの
透明石英である。無反射コーティング403は、SiO
2とTiO2が交互に積層された多層膜であり、この第
2の実施の形態では、周波数遮断帯域幅404を100
GHzとするため、幅が50μmの矩形をしている。金
ミラー402は、300nm以上の厚さを有する金の膜
である。As shown in FIG. 4, the reflection type optical band elimination filter includes a non-reflection coating 403 provided at the center of the surface of a quartz substrate 401 and a gold mirror 402 provided outside the coating. I have. 3A is a plan view showing the structure of a reflection type optical band elimination filter, and FIG. 3B is a sectional view taken along line AA. The quartz substrate 401 is 1 mm or 1.5 mm thick transparent quartz having a smooth surface and frosted glass-like fine irregularities on the back surface. The anti-reflection coating 403 is made of SiO
2 and TiO2 are alternately laminated. In the second embodiment, the frequency cutoff bandwidth 404 is set to 100
In order to make it GHz, it is a rectangle having a width of 50 μm. The gold mirror 402 is a gold film having a thickness of 300 nm or more.
【0016】このような構成において、導波路基板に入
射された信号光は、焦点面に配置された反射型光バンド
エリミネーションフィルタによって、中心周波数405
の上下各50GHz以内の周波数遮断帯域幅404内に
ある波長以外の信号光が選択的に反射されて入射時の経
路を逆に辿って合波され、導波路基板から出射される。
この結果、信号光から周波数遮断帯域幅404内にある
波長の光が除去される。ここで、微動機構を用いて反射
型光バンドエリミネーションフィルタ400を導波路基
板に対して平行に微動させると、周波数遮断帯域に入射
する光の波長が変わるので、反射型光波長フィルタの周
波数遮断帯域の中心周波数を変更することができる。In such a configuration, the signal light incident on the waveguide substrate has a center frequency of 405 due to the reflection type optical band elimination filter disposed on the focal plane.
The signal light of a wavelength other than the wavelength within the frequency cutoff bandwidth 404 within each of the upper and lower 50 GHz is selectively reflected, multiplexed by reversing the path at the time of incidence, and emitted from the waveguide substrate.
As a result, light having a wavelength within the frequency cutoff bandwidth 404 is removed from the signal light. Here, when the reflection type optical band elimination filter 400 is finely moved in parallel with the waveguide substrate using the fine movement mechanism, the wavelength of the light incident on the frequency cutoff band changes. The center frequency of the band can be changed.
【0017】この反射型光波長フィルタに白色光又はエ
ルビウム添加光ファイバ増幅器の出力を入力して、光ス
ペクトルアナライザでフィルタ特性を評価した結果、図
5に示すように、急峻な遮断特性を持つ、矩形状の周波
数遮断特性が得られた。その周波数遮断帯域幅404は
100GHzであり、周波数遮断帯域外の周波数での入
射光に対する反射率は98.3%であった。以上の説明
のように、この第2の実施の形態の反射型光波長フィル
タは、矩形状の周波数遮断特性を備え、その中心周波数
を可変できるという効果を有する。この反射型光波長フ
ィルタを構成する導波路基板と反射型光バンドエリミネ
ーションフィルタの製作方法は第1の実施の形態と同じ
であるから説明を省略する。The output of a white light or erbium-doped optical fiber amplifier is input to this reflection type optical wavelength filter, and the filter characteristics are evaluated by an optical spectrum analyzer. As a result, as shown in FIG. A rectangular frequency cutoff characteristic was obtained. The frequency cutoff bandwidth 404 was 100 GHz, and the reflectance for incident light at frequencies outside the frequency cutoff band was 98.3%. As described above, the reflection type optical wavelength filter of the second embodiment has a rectangular frequency cutoff characteristic, and has an effect that its center frequency can be varied. The manufacturing method of the waveguide substrate and the reflection type optical band elimination filter which constitute this reflection type optical wavelength filter is the same as that of the first embodiment, and therefore the explanation is omitted.
【0018】次に、この発明の第3の実施の形態につい
て説明する。この発明の第3の実施の形態の反射型光波
長フィルタは、ローパスフィルタであり、第1の実施の
形態の反射型光バンドパスフィルタを反射型光ローパス
フィルタとした以外は、第1の実施の形態と同じもので
ある。ここで、導波路基板と微動機構は、第1の実施の
形態と同じものであるから説明を省略する。Next, a third embodiment of the present invention will be described. The reflection type optical wavelength filter according to the third embodiment of the present invention is a low-pass filter. The first embodiment is different from the first embodiment except that the reflection type optical band-pass filter according to the first embodiment is a reflection type optical low-pass filter. It is the same as the form of. Here, the waveguide substrate and the fine movement mechanism are the same as those in the first embodiment, and thus the description is omitted.
【0019】反射型光ローパスフィルタは、図6に示す
ように、石英基板501表面の右半面に設けられた無反
射コーティング503と、その左半面に設けられた金ミ
ラー502とで構成されている。同図において(a)は
反射型光ローパスフィルタの構造を示す平面図、(b)
はそのA−A断面図である。石英基板501は、表面が
平滑で、裏面にすりガラス状の微小な凹凸を有する厚さ
1mm又は1.5mmの透明石英である。無反射コーテ
ィング503は、SiO2とTiO2が交互に積層され
た多層膜である。金ミラー502は、300nm以上の
厚さを有する金の膜である。As shown in FIG. 6, the reflection type optical low-pass filter includes a non-reflection coating 503 provided on the right half surface of the surface of the quartz substrate 501 and a gold mirror 502 provided on the left half surface thereof. . 3A is a plan view showing the structure of a reflection type optical low-pass filter, and FIG.
Is a sectional view taken along the line A-A. The quartz substrate 501 is 1 mm or 1.5 mm thick transparent quartz having a smooth surface and frosted glass-like fine irregularities on the back surface. The anti-reflection coating 503 is a multilayer film in which SiO 2 and TiO 2 are alternately stacked. The gold mirror 502 is a gold film having a thickness of 300 nm or more.
【0020】このような構成において、導波路基板に入
射された信号光は、焦点面に配置された反射型光ローパ
スフィルタによって、遮断周波数505以下の低い周波
数の信号光が選択的に反射されて入射時の経路を逆に辿
って合波され、導波路基板から出射される。この結果、
信号光から遮断周波数505より高い周波数の光が除去
される。ここで、微動機構を用いて反射型光ローパスフ
ィルタ500を導波路基板に対して平行に微動させる
と、周波数透過帯域504に入射する光の波長が変わる
ので、反射型光波長フィルタの遮断周波数505を変更
することができる。In such a configuration, the signal light incident on the waveguide substrate is selectively reflected by the reflection type optical low-pass filter disposed on the focal plane, at a low frequency of 505 or less. The light is multiplexed by following the path at the time of incidence in reverse, and is emitted from the waveguide substrate. As a result,
Light having a frequency higher than the cutoff frequency 505 is removed from the signal light. Here, if the reflection type optical low-pass filter 500 is finely moved in parallel with the waveguide substrate using the fine movement mechanism, the wavelength of light incident on the frequency transmission band 504 changes. Can be changed.
【0021】この反射型光波長フィルタに白色光又はエ
ルビウム添加光ファイバ増幅器の出力を入力して、光ス
ペクトルアナライザでフィルタ特性を評価した結果、図
7に示すように、急峻な遮断特性を持つ、矩形状の周波
数透過特性が得られた。その周波数透過帯域504での
入射光に対する反射率は98.3%であった。以上の説
明のように、この第3の実施の形態の反射型光波長フィ
ルタは、矩形状の周波数透過特性を備え、その遮断周波
数を可変できるという効果を有する。この反射型光波長
フィルタを構成する導波路基板と反射型光ローパスフィ
ルタの製作方法は第1の実施の形態と同じであるから説
明を省略する。The output of a white light or erbium-doped optical fiber amplifier is input to the reflection type optical wavelength filter, and the filter characteristics are evaluated by an optical spectrum analyzer. As a result, as shown in FIG. A rectangular frequency transmission characteristic was obtained. The reflectance for the incident light in the frequency transmission band 504 was 98.3%. As described above, the reflection type optical wavelength filter of the third embodiment has a rectangular frequency transmission characteristic, and has an effect that its cutoff frequency can be varied. The manufacturing method of the waveguide substrate and the reflection type optical low-pass filter which constitute this reflection type optical wavelength filter is the same as that of the first embodiment, and the explanation is omitted.
【0022】次に、この発明の第4の実施の形態につい
て説明する。この発明の第4の実施の形態の反射型光波
長フィルタは、周波数透過帯域幅が可変できるバンドパ
スフィルタであり、第1の実施の形態の反射型光バンド
パスフィルタを可変帯域幅光バンドパスフィルタとした
以外は、第1の実施の形態と同じものである。ここで、
導波路基板と微動機構は、第1の実施の形態と同じもの
であるから説明を省略する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The reflection type optical wavelength filter according to the fourth embodiment of the present invention is a bandpass filter capable of changing the frequency transmission bandwidth, and the reflection type optical bandpass filter according to the first embodiment is replaced with a variable bandwidth optical bandpass. This is the same as the first embodiment except that a filter is used. here,
Since the waveguide substrate and the fine movement mechanism are the same as those in the first embodiment, the description is omitted.
【0023】可変帯域幅光バンドパスフィルタは、図8
に示すように、石英基板601表面の中央部に設けられ
た金ミラー602と、その外側に設けられた無反射コー
ティング603とで構成されている。同図において
(a)は可変帯域幅光バンドパスフィルタの構造を示す
平面図、(b)はそのA−A断面図である。石英基板6
01は、表面が平滑で、裏面にすりガラス状の微小な凹
凸を有する厚さ1mm又は1.5mmの透明石英であ
る。金ミラー602は、300nm以上の厚さを有する
金の膜であり、この第4の実施の形態では、周波数透過
帯域幅を20GHzから400GHzの間で可変とする
ため、形状を台形とし、その短辺を10μm、長辺を2
00μmとしている。無反射コーティング603は、S
iO2とTiO2が交互に積層された多層膜である。The variable bandwidth optical bandpass filter is shown in FIG.
As shown in the figure, the quartz mirror 601 comprises a gold mirror 602 provided at the center of the surface of the quartz substrate 601 and an anti-reflection coating 603 provided outside thereof. 3A is a plan view showing the structure of the variable bandwidth optical bandpass filter, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA. Quartz substrate 6
01 is a transparent quartz of 1 mm or 1.5 mm in thickness having a smooth surface and frosted glass-like fine irregularities on the back surface. The gold mirror 602 is a gold film having a thickness of 300 nm or more. In the fourth embodiment, the shape is trapezoidal in order to make the frequency transmission bandwidth variable between 20 GHz and 400 GHz. 10 μm on the side, 2 on the long side
It is set to 00 μm. The anti-reflection coating 603 is S
It is a multilayer film in which iO2 and TiO2 are alternately stacked.
【0024】このような構成において、導波路基板の焦
点面に配置された可変帯域幅光バンドパスフィルタが微
動機構によって、導波路基板に垂直な方向に移動するこ
とにより、入射された信号光が反射される金ミラー60
2の幅が短辺604aの10μmから長辺604bの2
00μmの間で変化する。このことにより、周波数透過
帯域幅を20GHzから400GHzの間で変化させる
ことができる。また、第1の実施の形態と同様に微動機
構によって可変帯域幅光バンドパスフィルタフィルタを
導波路基板に対して平行に微動させると周波数透過帯域
の中心周波数を変更することができる。In such a configuration, the variable bandwidth optical band-pass filter disposed on the focal plane of the waveguide substrate is moved in a direction perpendicular to the waveguide substrate by the fine movement mechanism, so that the incident signal light is reduced. Gold mirror 60 to be reflected
2 is 10 μm on the short side 604a to 2 μm on the long side 604b.
It varies between 00 μm. Thereby, the frequency transmission bandwidth can be changed between 20 GHz and 400 GHz. Further, as in the first embodiment, when the variable bandwidth optical bandpass filter is finely moved in parallel with the waveguide substrate by the fine movement mechanism, the center frequency of the frequency transmission band can be changed.
【0025】以上の説明のように、この第4の実施の形
態の反射型光波長フィルタは、矩形状の周波数透過特性
を備え、その中心周波数と周波数透過帯域幅を可変でき
るという効果を有する。この反射型光波長フィルタを構
成する導波路基板と可変帯域幅光バンドパスフィルタの
製作方法は第1の実施の形態と同じであるから説明を省
略する。As described above, the reflection type optical wavelength filter of the fourth embodiment has a rectangular frequency transmission characteristic, and has an effect that its center frequency and frequency transmission bandwidth can be varied. The manufacturing method of the waveguide substrate and the variable bandwidth optical bandpass filter constituting the reflection type optical wavelength filter is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
【0026】次に、この発明の第5の実施の形態につい
て説明する。この発明の第5の実施の形態の反射型光波
長フィルタは、周波数に対して直線的に変化する透過率
を有するハイパスフィルタであり、第1の実施の形態の
反射型光バンドパスフィルタを反射率が直線的に変化す
るフィルタとした以外は、第1の実施の形態と同じもの
である。ここで、導波路基板と微動機構は、第1の実施
の形態と同じものであるから説明を省略する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The reflection type optical wavelength filter according to the fifth embodiment of the present invention is a high-pass filter having a transmittance that changes linearly with frequency, and reflects the reflection type optical band-pass filter according to the first embodiment. This is the same as the first embodiment except that a filter whose rate changes linearly is used. Here, the waveguide substrate and the fine movement mechanism are the same as those in the first embodiment, and thus the description is omitted.
【0027】反射率を直線的に変化させる方法として、
金における光反射率の膜厚依存性を利用できる。図9
は、金における光反射率の膜厚依存特性を示すグラフで
ある。このグラフによれば、金の光反射率は膜厚に対し
て対数的に増加し、300nm以上の膜厚で一定値(9
8.3%)に飽和することがわかる。As a method of changing the reflectivity linearly,
The film thickness dependence of the light reflectance of gold can be used. FIG.
Is a graph showing the film thickness dependence of the light reflectance of gold. According to this graph, the light reflectivity of gold increases logarithmically with the film thickness, and becomes constant at a film thickness of 300 nm or more (9).
8.3%).
【0028】この方法を用いた周波数に対して直線的に
変化する透過率を有するハイパスフィルタ700は、図
10に示すように、石英基板701表面の中央部に設け
られた膜厚が位置により異なる領域705と膜厚が一定
の領域とからなる金ミラー702と、膜厚が一定の領域
の外側に設けられた無反射コーティング703aと、膜
厚が位置により異なる領域705から膜厚が一定の領域
と同じ幅を隔てて設けられた無反射コーティング703
bとで構成されており、金ミラー702の膜厚が位置に
より異なる領域705と無反射コーティング703bの
間には石英基板701が露出している。同図において
(a)は周波数に対して直線的に変化する透過率を有す
るハイパスフィルタの構造を示す平面図、(b)はその
A−A断面図である。石英基板701は、表面が平滑
で、裏面にすりガラス状の微小な凹凸を有する厚さ1m
m又は1.5mmの透明石英である。金ミラー702
は、膜厚が一定の領域では300nm以上の厚さを有
し、膜厚が位置により異なる領域705では中心周波数
で50%の反射率を有し、反射率が領域内で直線的に変
わるように膜厚が制御された金の膜である。無反射コー
ティング703a,703bは、SiO2とTiO2が
交互に積層された多層膜である。As shown in FIG. 10, the high-pass filter 700 having a transmittance that changes linearly with the frequency using this method has a film thickness provided at the center of the surface of the quartz substrate 701 which varies depending on the position. A gold mirror 702 comprising a region 705 and a region having a constant film thickness, an anti-reflection coating 703a provided outside the region having a constant film thickness, and a region having a constant film thickness from a region 705 having a different film thickness depending on a position. Anti-reflective coating 703 provided at the same width as
The quartz substrate 701 is exposed between the region 705 where the thickness of the gold mirror 702 varies depending on the position and the anti-reflection coating 703b. 3A is a plan view showing the structure of a high-pass filter having a transmittance that changes linearly with frequency, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA. The quartz substrate 701 has a smooth surface and a frosted glass-like fine unevenness on the back surface, and has a thickness of 1 m.
m or 1.5 mm transparent quartz. Gold mirror 702
Has a thickness of 300 nm or more in a region where the film thickness is constant, has a reflectance of 50% at the center frequency in a region 705 where the film thickness varies depending on the position, and changes linearly in the region. This is a gold film whose film thickness is controlled. The anti-reflection coatings 703a and 703b are multilayer films in which SiO2 and TiO2 are alternately stacked.
【0029】このような構成において、導波路基板に入
射された信号光は、焦点面に配置されたハイパスフィル
タ700によって、周波数により直線的に変化する反射
率で反射されて入射時の経路を逆に辿って合波され、導
波路基板から出射される。この結果、信号光から遮断周
波数707より低い周波数の光が除去されると共に、膜
厚が位置により異なる領域705に入射した周波数の光
が減衰される。ここで、微動機構を用いてハイパスフィ
ルタ700を導波路基板に対して平行に微動させると、
周波数透過帯域704に入射する光の波長が変わるの
で、ハイパスフィルタ700の中心周波数705を変更
することができる。In such a configuration, the signal light incident on the waveguide substrate is reflected by the high-pass filter 700 disposed on the focal plane with a reflectance that varies linearly with frequency, and reverses the path at the time of incidence. And are emitted from the waveguide substrate. As a result, light having a frequency lower than the cutoff frequency 707 is removed from the signal light, and light having a frequency incident on the region 705 having a different thickness depending on the position is attenuated. Here, when the high-pass filter 700 is finely moved in parallel with the waveguide substrate using the fine movement mechanism,
Since the wavelength of light incident on the frequency transmission band 704 changes, the center frequency 705 of the high-pass filter 700 can be changed.
【0030】この反射型光波長フィルタに白色光又はエ
ルビウム添加光ファイバ増幅器の出力を入力して、光ス
ペクトルアナライザでフィルタ特性を評価した結果、図
11に示すように、直線的な遮断特性を持つ周波数透過
特性が得られた。このフィルタの周波数透過帯域幅は、
3200GHzで直線的な遮断特性を示す領域の帯域は
100GHzであった。The output of a white light or erbium-doped optical fiber amplifier was input to this reflection type optical wavelength filter, and the filter characteristics were evaluated by an optical spectrum analyzer. As a result, as shown in FIG. Frequency transmission characteristics were obtained. The frequency transmission bandwidth of this filter is
The band of the region showing a linear cutoff characteristic at 3200 GHz was 100 GHz.
【0031】以上の説明のように、この第5の実施の形
態の反射型光波長フィルタは、周波数に対して直線状の
周波数透過特性を備え、その中心周波数を可変できると
いう効果を有する。このようなフィルタは光残留側波帯
(VSB)方式に適用することができる。この反射型光
波長フィルタを構成する導波路基板と反射型光ハイパス
フィルタの製作方法は第1の実施の形態と同じであるか
ら説明を省略する。As described above, the reflection type optical wavelength filter of the fifth embodiment has a linear frequency transmission characteristic with respect to the frequency, and has an effect that the center frequency can be varied. Such a filter can be applied to the vestigial sideband (VSB) system. The manufacturing method of the waveguide substrate and the reflection type optical high-pass filter which constitute this reflection type optical wavelength filter is the same as that of the first embodiment, and the explanation is omitted.
【0032】次に、この発明の第6の実施の形態につい
て説明する。この発明の第6の実施の形態の反射型光波
長フィルタは、周波数に対して直線的に変化する透過率
を有するハイパスフィルタであり、第1の実施の形態の
反射型光バンドパスフィルタを反射率が直線的に変化す
るフィルタとした以外は、第1の実施の形態と同じもの
である。ここで、導波路基板と微動機構は、第1の実施
の形態と同じものであるから説明を省略する。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The reflection type optical wavelength filter according to the sixth embodiment of the present invention is a high-pass filter having a transmittance that changes linearly with frequency, and reflects the reflection type optical band-pass filter according to the first embodiment. This is the same as the first embodiment except that a filter whose rate changes linearly is used. Here, the waveguide substrate and the fine movement mechanism are the same as those in the first embodiment, and thus the description is omitted.
【0033】反射率を直線的に変化させる方法として、
光の反射面積を空間的に変化させて、反射率プロファイ
ルを制御することができる。この方法を用いた周波数に
対して直線的に変化する透過率を有するハイパスフィル
タ800は、図12に示すように、石英基板801表面
の中央部に設けられた櫛歯状の金ミラー802と、無反
射コーティング803とで構成されており、金ミラー8
02の櫛歯部分の間には石英基板801が露出してい
る。同図において(a)は周波数に対して直線的に変化
する透過率を有するハイパスフィルタの構造を示す平面
図、(b)はそのA−A断面図である。石英基板801
は、表面が平滑で、裏面にすりガラス状の微小な凹凸を
有する厚さ1mm又は1.5mmの透明石英である。金
ミラー802は、櫛歯状で垂直方向に周期的面積が変化
する金の膜である。無反射コーティング803は、Si
O2とTiO2が交互に積層された多層膜である。As a method of linearly changing the reflectance,
The reflectance profile can be controlled by spatially changing the light reflection area. As shown in FIG. 12, a high-pass filter 800 having a transmittance that changes linearly with frequency using this method includes a comb-shaped gold mirror 802 provided at the center of the surface of a quartz substrate 801, And the anti-reflection coating 803, and the gold mirror 8
The quartz substrate 801 is exposed between the comb teeth portions 02. 3A is a plan view showing the structure of a high-pass filter having a transmittance that changes linearly with frequency, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA. Quartz substrate 801
Is 1 mm or 1.5 mm thick transparent quartz having a smooth surface and frosted glass-like fine irregularities on the back surface. The gold mirror 802 is a gold film having a comb-like shape and a periodic area that changes in the vertical direction. The anti-reflection coating 803 is made of Si
This is a multilayer film in which O2 and TiO2 are alternately stacked.
【0034】このような構成において、導波路基板に入
射された信号光は、焦点面に配置されたハイパスフィル
タ800によって、周波数により直線的に変化する反射
率で反射されて入射時の経路を逆に辿って合波され、導
波路基板から出射される。この結果、信号光から遮断周
波数より低い周波数の光が除去されると共に、櫛歯状の
領域に入射した周波数の光が減衰される。ここで、微動
機構を用いてハイパスフィルタ800を導波路基板に対
して平行に微動させると、周波数透過帯域804に入射
する光の波長が変わるので、ハイパスフィルタ800の
中心周波数806を変更することができる。In such a configuration, the signal light incident on the waveguide substrate is reflected by the high-pass filter 800 disposed on the focal plane with a reflectance that changes linearly with frequency, and reverses the path at the time of incidence. And are emitted from the waveguide substrate. As a result, light having a frequency lower than the cutoff frequency is removed from the signal light, and light having a frequency incident on the comb-shaped region is attenuated. Here, if the high-pass filter 800 is finely moved in parallel with the waveguide substrate using the fine movement mechanism, the wavelength of the light incident on the frequency transmission band 804 changes, so that the center frequency 806 of the high-pass filter 800 may be changed. it can.
【0035】以上の説明のように、この第6の実施の形
態の反射型光波長フィルタは、周波数に対して直線状の
周波数透過特性を備え、その中心周波数を可変できると
いう効果を有する。この反射型光波長フィルタを構成す
る導波路基板と反射型光ハイパスフィルタの製作方法は
第1の実施の形態と同じであるから説明を省略する。As described above, the reflection type optical wavelength filter of the sixth embodiment has a linear frequency transmission characteristic with respect to the frequency, and has an effect that the center frequency can be changed. The manufacturing method of the waveguide substrate and the reflection type optical high-pass filter which constitute this reflection type optical wavelength filter is the same as that of the first embodiment, and the explanation is omitted.
【0036】次に、この発明の第7の実施の形態につい
て説明する。図13は、この発明の第7の実施の形態を
示す、透過型光波長フィルタの構成図である。この第7
の実施の形態の透過型光波長フィルタ2は、バンドパス
フィルタであり、第1導波路基板100と透過型空間強
度フィルタ205と第2導波路基板200とから構成さ
れている。第1導波路基板100は、第1の実施の形態
と同じであるから説明を省略する。第2導波路基板20
0は、第3スラブ導波路206、第2導波路アレイ20
7、第4スラブ導波路208及び第2導波路209を備
えており、これらは単結晶シリコン基板201上に前記
の順で接続されている。第2導波路基板200の構造は
第1導波路基板100と同じなので説明を省略する。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a configuration diagram of a transmission type optical wavelength filter according to a seventh embodiment of the present invention. This seventh
The transmission type optical wavelength filter 2 according to the embodiment is a band-pass filter, and includes the first waveguide substrate 100, the transmission type spatial intensity filter 205, and the second waveguide substrate 200. The description of the first waveguide substrate 100 is omitted because it is the same as that of the first embodiment. Second waveguide substrate 20
0 is the third slab waveguide 206, the second waveguide array 20
7, a fourth slab waveguide 208 and a second waveguide 209, which are connected on the single crystal silicon substrate 201 in the above order. Since the structure of the second waveguide substrate 200 is the same as that of the first waveguide substrate 100, the description is omitted.
【0037】透過型空間強度フィルタ205は、バンド
パスフィルタであり、図14に示すように、金属薄板9
01の中央部に矩形の開口部902が設けられている。
同図において(a)は透過型光バンドパスフィルタの構
造を示す平面図、(b)はそのA−A断面図である。透
過型空間強度フィルタ205は、アダプタを介してマイ
クロメータから構成される5軸微動が可能な微動機構に
取り付けられている。この微動機構は、前後、左右及び
上下の移動と、前後軸廻りの回転と、上下軸廻りの回転
とが可能であり、透過型空間強度フィルタ205が第2
スラブ導波路104の導波路アレイ103に接続された
端面と反対側の端面近傍の導波路アレイ103に対する
結像焦点面に配置されるように第1導波路基板100と
共に共通の基盤に固定されている。また、第2導波路基
板200が、第3スラブ導波路の第2導波路アレイに接
続された端面とは反対側の端面近傍の第2導波路アレイ
に対する結像焦点面に透過型空間強度フィルタ205が
配置されるように共通の基盤に固定されている。The transmission type spatial intensity filter 205 is a band pass filter, and as shown in FIG.
01, a rectangular opening 902 is provided.
3A is a plan view showing the structure of a transmission type optical bandpass filter, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA. The transmission-type spatial intensity filter 205 is attached via an adapter to a fine movement mechanism that can be finely controlled by five axes and includes a micrometer. This fine movement mechanism can move back and forth, left and right and up and down, rotate around a front and rear axis, and rotate around a vertical axis.
The slab waveguide 104 is fixed to a common base together with the first waveguide substrate 100 so as to be arranged on an imaging focal plane for the waveguide array 103 near the end face opposite to the end face connected to the waveguide array 103. I have. Further, the second waveguide substrate 200 is provided with a transmission type spatial intensity filter on an imaging focal plane for the second waveguide array near the end face opposite to the end face connected to the second waveguide array of the third slab waveguide. 205 is fixed to a common base so as to be arranged.
【0038】このような構成において、導波路101に
入射された信号光は、第1スラブ導波路102に導か
れ、ここで導波路アレイ103の各導波路に分配され
る。導波路アレイ103を通過した信号光は、時間−空
間変換されて第2スラブ導波路104に入射され、ここ
でフーリエ変換されて、焦点面に結像する。この後、焦
点面に配置された透過型空間強度フィルタ205によっ
て、中心周波数905の上下各50GHz以内の周波数
透過帯域幅904内にある波長の信号光が選択的に透過
されて第3スラブ導波路206に入射され、第2導波路
アレイ207、第4スラブ導波路208を経て合波され
第2導波路209から出射される。この結果、周波数透
過帯域幅904内にある波長の光のみからなる信号光が
得られる。ここで、微動機構を用いて透過型空間強度フ
ィルタ205を第1導波路基板100に対して平行に微
動させると、周波数透過帯域に入射する光の波長が変わ
るので、透過型光波長フィルタの周波数透過帯域の中心
周波数を変更することができる。以上の説明のように、
この第7の実施の形態の透過型光波長フィルタは、矩形
状の周波数透過特性を備え、その中心周波数を可変でき
るという効果を有する。In such a configuration, the signal light incident on the waveguide 101 is guided to the first slab waveguide 102, where it is distributed to each waveguide of the waveguide array 103. The signal light that has passed through the waveguide array 103 is subjected to time-space conversion and is incident on the second slab waveguide 104, where it is Fourier-transformed and forms an image on a focal plane. Thereafter, signal light having a wavelength within a frequency transmission bandwidth 904 within 50 GHz below and above the center frequency 905 is selectively transmitted by the transmission type spatial intensity filter 205 disposed on the focal plane, and the third slab waveguide is formed. The light is incident on 206, is multiplexed through the second waveguide array 207 and the fourth slab waveguide 208, and is emitted from the second waveguide 209. As a result, signal light composed of only light having a wavelength within the frequency transmission bandwidth 904 is obtained. Here, if the transmission type spatial intensity filter 205 is finely moved in parallel with the first waveguide substrate 100 using the fine movement mechanism, the wavelength of light incident on the frequency transmission band changes, so that the frequency of the transmission type optical wavelength filter is changed. The center frequency of the transmission band can be changed. As explained above,
The transmission type optical wavelength filter according to the seventh embodiment has a rectangular frequency transmission characteristic, and has an effect that its center frequency can be varied.
【0039】また、透過型光波長フィルタにおいても、
反射型光波長フィルタと同様に光エリミネーションフィ
ルタ、光ローパスフィルタおよび光ハイパスフィルタを
実現できる。例えば、図2のフィルタを用いれば光エリ
ミネーションフィルタ、図4のフィルタを用いれば光バ
ンドパスフィルタ、図6のフィルタを反転させれば光ロ
ーパスフィルタが得られる。また、図8のフィルタの金
ミラーと無反射コーティングの関係を逆にすることによ
り、可変帯域幅光バンドパスフィルタが得られる。ま
た、図12のフィルタの金ミラーのパターンを反転する
ことにより周波数に対して直線状の周波数透過特性を備
えたハイパスフィルタが得られる。なお、これらのフィ
ルタを用いるに当たっては、石英基板の裏面を平滑にし
ておくことが必要である。In a transmission type optical wavelength filter,
An optical elimination filter, an optical low-pass filter, and an optical high-pass filter can be realized similarly to the reflection type optical wavelength filter. For example, an optical elimination filter can be obtained by using the filter of FIG. 2, an optical band-pass filter can be obtained by using the filter of FIG. 4, and an optical low-pass filter can be obtained by inverting the filter of FIG. Also, by inverting the relationship between the gold mirror and the anti-reflection coating of the filter of FIG. 8, a variable bandwidth optical bandpass filter is obtained. In addition, by inverting the pattern of the gold mirror of the filter in FIG. 12, a high-pass filter having a frequency transmission characteristic that is linear with respect to frequency can be obtained. When using these filters, it is necessary to smooth the back surface of the quartz substrate.
【0040】また、本実施の形態では、微動機構によっ
て空間フィルタを微動させることで、可変波長フィルタ
を構成したが、微動機構を用いずに焦点面にフィルタを
接着したり、焦点面に直接パターニングを施して金など
の金属を蒸着することでパタンミラーを配置すれば、波
長可変性は失われるものの、非常に安定性の高い固定フ
ィルタを安価に得ることができる。In this embodiment, the tunable wavelength filter is constituted by finely moving the spatial filter by the fine movement mechanism. However, the filter is bonded to the focal plane without using the fine movement mechanism, or the filter is directly patterned on the focal plane. If a pattern mirror is arranged by vapor deposition of a metal such as gold, a fixed filter having extremely high stability can be obtained at low cost, although wavelength variability is lost.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導波路アレイと空間強度フィルタを組み合わせること
で、従来困難であった任意の周波数透過特性を持つ光波
長フィルタを得られる。As described above, according to the present invention,
By combining the waveguide array and the spatial intensity filter, it is possible to obtain an optical wavelength filter having an arbitrary frequency transmission characteristic which has been difficult in the past.
【図1】 本発明の第1の実施の形態である反射型波長
フィルタの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a reflection-type wavelength filter according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第1の実施の形態の反射型光バンド
パスフィルタの構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a reflective optical bandpass filter according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第1の実施の形態である反射型波長
フィルタの特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of the reflection-type wavelength filter according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の第2の実施の形態の反射型光エリミ
ネーションフィルタの構造図である。FIG. 4 is a structural diagram of a reflection type optical elimination filter according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の第2の実施の形態である反射型波長
フィルタの特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of a reflection-type wavelength filter according to a second embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の第3の実施の形態の反射型光ローパ
スフィルタの構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a reflection type optical low-pass filter according to a third embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の第3の実施の形態である反射型波長
フィルタの特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram of a reflective wavelength filter according to a third embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の第4の実施の形態である可変帯域幅
光バンドパスフィルタの構造図である。FIG. 8 is a structural diagram of a variable bandwidth optical bandpass filter according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】 金薄膜の反射率の膜厚依存性を示すグラフで
ある。FIG. 9 is a graph showing the film thickness dependence of the reflectance of a gold thin film.
【図10】 本発明の第5の実施の形態の反射型光ハイ
パスフィルタの構造図である。FIG. 10 is a structural diagram of a reflective optical high-pass filter according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の第5の実施の形態である反射型波
長フィルタの特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram of a reflection-type wavelength filter according to a fifth embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の第6の実施の形態の反射型光ハイ
パスフィルタの構造図である。FIG. 12 is a structural diagram of a reflective optical high-pass filter according to a sixth embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の第7の実施の形態である透過型型
波長フィルタの構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a transmission type wavelength filter according to a seventh embodiment of the present invention.
【図14】 本発明の第7の実施の形態の透過型光バン
ドパスフィルタの構造図である。FIG. 14 is a structural diagram of a transmission type optical bandpass filter according to a seventh embodiment of the present invention.
1…反射型光波長フィルタ、2…透過型光波長フィルタ
チ、100,200…導波路基板、101,209…導
波路、102,104,206,208…スラブ導波
路、103,207…導波路アレイ、105…反射型空
間強度フィルタ、106,201…単結晶シリコン基
板、205…透過型空間強度フィルタ、300…反射型
光バンドパスフィルタ、301,401,501,60
1,701,801…石英基板、302,402,50
2,602,702,802…金ミラー、303,40
3,503,603,703a、703b,803…無
反射コーティング、304,604a、604b,70
4,804…周波数透過帯域幅、305,405,60
5,706,806,905…中心周波数、306,4
06,506,708…フィルタ波形、400…反射型
光エリミネーションフィルタ、404…周波数遮断帯域
幅、500…反射型光ローパスフィルタ、505,70
7…遮断周波数、600…可変帯域幅光バンドパスフィ
ルタ、700,800…反射型光ハイパスフィルタ、9
00…透過型光バンドパスフィルタ、901…金属薄
板、902…開口部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflection type optical wavelength filter, 2 ... Transmission type optical wavelength filter, 100, 200 ... Waveguide substrate, 101, 209 ... Waveguide, 102, 104, 206, 208 ... Slab waveguide, 103, 207 ... Waveguide array , 105: reflection type spatial intensity filter, 106, 201: single crystal silicon substrate, 205: transmission type spatial intensity filter, 300: reflection type optical bandpass filter, 301, 401, 501, 60
1,701,801 ... quartz substrate, 302,402,50
2, 602, 702, 802 ... gold mirror, 303, 40
3, 503, 603, 703a, 703b, 803 ... non-reflective coating, 304, 604a, 604b, 70
4,804: frequency transmission bandwidth, 305, 405, 60
5,706,806,905 ... center frequency, 306,4
06, 506, 708: filter waveform, 400: reflection type optical elimination filter, 404: frequency cutoff bandwidth, 500: reflection type optical low-pass filter, 505, 70
7: cut-off frequency, 600: variable bandwidth optical bandpass filter, 700, 800: reflective optical high-pass filter, 9
00: a transmission type optical bandpass filter; 901, a thin metal plate; 902, an opening.
Claims (13)
イと第2スラブ導波路がこの順で接続され、 前記第2スラブ導波路が前記導波路アレイに接続された
端面とは反対側の端面近傍に前記導波路アレイに対する
結像焦点面を有し、 前記結像焦点面近傍に反射型空間フィルタが配置された
ことを特徴とする光波長フィルタ。1. A waveguide, a first slab waveguide, a waveguide array, and a second slab waveguide are connected in this order, and the second slab waveguide is opposite to an end face connected to the waveguide array. An optical wavelength filter having an imaging focal plane for the waveguide array in the vicinity of the end face of the optical filter, and a reflective spatial filter arranged in the vicinity of the imaging focal plane.
う微動機構を有し、前記反射型空間フィルタの位置調整
により周波数プロファイルを制御することを特徴とする
請求項1記載の光波長フィルタ。2. The optical wavelength filter according to claim 1, further comprising a fine movement mechanism for adjusting a position of said reflection type spatial filter, wherein a frequency profile is controlled by adjusting a position of said reflection type spatial filter.
波路アレイと第2スラブ導波路がこの順で接続され、第
3スラブ導波路と第2導波路アレイと第4スラブ導波路
と第2導波路がこの順で接続され、 前記第2スラブ導波路が前記第1導波路アレイに接続さ
れた端面とは反対側の端面近傍に前記第1導波路アレイ
に対する結像焦点面を有し、 前記第3スラブ導波路が前記第2導波路アレイに接続さ
れた端面とは反対側の端面近傍に前記第2導波路アレイ
に対する結像焦点面を有し、 前記第2スラブ導波路の前記第1導波路アレイに対する
結像焦点面近傍に、透過型空間フィルタと前記第3スラ
ブ導波路の前記第2導波路アレイに対する結像焦点面が
配置されたことを特徴とする光波長フィルタ。3. The first waveguide, the first slab waveguide, the first waveguide array, and the second slab waveguide are connected in this order, and the third slab waveguide, the second waveguide array, and the fourth slab waveguide are connected. A waveguide and a second waveguide are connected in this order; and an imaging focal plane for the first waveguide array near an end surface opposite to the end surface where the second slab waveguide is connected to the first waveguide array. Wherein the third slab waveguide has an imaging focal plane for the second waveguide array near an end face opposite to the end face connected to the second waveguide array; A light wavelength, wherein a transmission spatial filter and an imaging focal plane of the third slab waveguide for the second waveguide array are arranged in the vicinity of an imaging focal plane of the waveguide for the first waveguide array. filter.
う微動機構を有し、前記透過型空間フィルタの位置調整
により周波数プロファイルを制御することを特徴とする
請求項3記載の光波長フィルタ。4. The optical wavelength filter according to claim 3, further comprising a fine movement mechanism for adjusting a position of said transmission type spatial filter, wherein a frequency profile is controlled by adjusting a position of said transmission type spatial filter.
において、前記反射型空間フィルタが、導波路基板に垂
直な直線で区切られる一方の領域で反射面を有すること
を特徴とする光波長フィルタ。5. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the reflection type spatial filter has a reflection surface in one region divided by a straight line perpendicular to the waveguide substrate. .
ィルタにおいて、前記透過型空間フィルタが、導波路基
板に垂直な直線で区切られる一方の領域で透過面を有す
ることを特徴とする光波長フィルタ。6. The optical wavelength filter according to claim 3, wherein the transmission-type spatial filter has a transmission surface in one region divided by a straight line perpendicular to the waveguide substrate. Wavelength filter.
タにおいて、前記反射型空間フィルタが、導波路基板に
垂直な2本の直線で挟まれる領域に反射面を有すること
を特徴とする光波長フィルタ。7. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the reflection type spatial filter has a reflection surface in a region sandwiched between two straight lines perpendicular to the waveguide substrate. Optical wavelength filter.
タにおいて、前記透過型空間フィルタが、導波路基板に
垂直な2本の直線で挟まれる領域に透過面を有すること
を特徴とする光波長フィルタ。8. The optical wavelength filter according to claim 3, wherein the transmission-type spatial filter has a transmission surface in a region sandwiched between two straight lines perpendicular to the waveguide substrate. Optical wavelength filter.
いて、前記反射型空間フィルタが、台形領域に反射面を
有することを特徴とする光波長フィルタ。9. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein said reflective spatial filter has a reflective surface in a trapezoidal region.
おいて、前記透過型空間フィルタが、台形領域に透過面
を有することを特徴とする光波長フィルタ。10. The optical wavelength filter according to claim 3, wherein said transmission-type spatial filter has a transmission surface in a trapezoidal region.
おいて、前記反射型空間フィルタが、ミラーとなる媒質
の膜厚を空間的に変化させることで連続的に反射率を変
化させることを特徴とする光波長フィルタ。11. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the reflection type spatial filter changes the reflectance continuously by spatially changing the thickness of a medium serving as a mirror. An optical wavelength filter.
おいて、前記反射型空間フィルタが、反射領域の境界の
導波路基板と平行方向の位置が、ビーム径内で導波路基
板に垂直方向に対し周期的に変化することを特徴とする
光波長フィルタ。12. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the position of the reflective spatial filter in the direction parallel to the waveguide substrate at the boundary of the reflection region is perpendicular to the waveguide substrate within the beam diameter. On the other hand, an optical wavelength filter characterized by periodically changing.
おいて、前記透過型空間フィルタが、透過領域の境界の
導波路基板と平行方向の位置が、ビーム径内で導波路基
板に垂直方向に対し周期的に変化することを特徴とする
光波長フィルタ。13. The optical wavelength filter according to claim 3, wherein the transmission-type spatial filter is arranged such that a position of a boundary of a transmission region in a direction parallel to the waveguide substrate is perpendicular to the waveguide substrate within a beam diameter. On the other hand, an optical wavelength filter characterized by periodically changing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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