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公開番号2025068487
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-28
出願番号2023178439
出願日2023-10-16
発明の名称光フィルタおよび波長可変レーザ素子
出願人住友電気工業株式会社,国立大学法人北海道大学
代理人個人
主分類G02B 6/12 20060101AFI20250421BHJP(光学)
要約【課題】クロストークを抑制することが可能な光フィルタおよび波長可変レーザ素子を提供する。
【解決手段】第1入力端、第2入力端、第1出力端および第2出力端を有する第1合分波器と、前記第1入力端と光学的に結合された第1導波路と、前記第2入力端と光学的に結合された第2導波路と、前記第1出力端と光学的に結合された第3導波路と、前記第2出力端と光学的に結合された第4導波路と、前記第3導波路および前記第4導波路と光学的に結合されたリング共振器と、を具備する光フィルタ。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１入力端、第２入力端、第１出力端および第２出力端を有する第１合分波器と、
前記第１入力端と光学的に結合された第１導波路と、
前記第２入力端と光学的に結合された第２導波路と、
前記第１出力端と光学的に結合された第３導波路と、
前記第２出力端と光学的に結合された第４導波路と、
前記第３導波路および前記第４導波路と光学的に結合されたリング共振器と、を具備する光フィルタ。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
第３入力端、第４入力端、第３出力端および第４出力端を有する第２合分波器と、
前記第３出力端と光学的に結合された第５導波路と、
前記第４出力端と光学的に結合された第６導波路と、を具備し、
前記第３導波路は前記第３入力端と光学的に結合し、
前記第４導波路は前記第４入力端と光学的に結合する請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項３】
前記第１出力端から前記第３導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第３導波路の光路長は、前記第２出力端から前記第４導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第４導波路の光路長に等しく、
前記第３導波路と前記リング共振器との結合部分から前記第３入力端までにおける前記第３導波路の光路長は、前記第４導波路と前記リング共振器との結合部分から前記第４入力端までにおける前記第４導波路の光路長に等しい請求項２に記載の光フィルタ。
【請求項４】
前記リング共振器、前記第１導波路、前記第２導波路、前記第３導波路、前記第４導波路、前記第５導波路および前記第６導波路はシリコンで形成されている請求項２または請求項３に記載の光フィルタ。
【請求項５】
第５入力端、第６入力端、第５出力端および第６出力端を有する第３合分波器と、
前記第５入力端、前記リング共振器および前記第６入力端と光学的に結合された第７導波路と、
前記第５出力端と光学的に結合された第８導波路と、
前記第６出力端と光学的に結合された第９導波路と、を具備する請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項６】
前記第７導波路の１つの端部が前記第５入力端と光学的に結合し、もう１つの端部が前記第６入力端と光学的に結合し、
前記第７導波路は、前記端部と前記もう１つの端部との間において、前記リング共振器と結合する請求項５に記載の光フィルタ。
【請求項７】
前記第１出力端から前記第３導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第３導波路の光路長は、前記第２出力端から前記第４導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第４導波路の光路長に等しく、
前記リング共振器と前記第７導波路との結合部分から前記第５入力端までの前記第７導波路の光路長は、前記リング共振器と前記第７導波路との結合部分から前記第６入力端までの前記第７導波路の光路長に等しい請求項５または請求項６に記載の光フィルタ。
【請求項８】
前記リング共振器、前記第１導波路、前記第２導波路、前記第３導波路、前記第４導波路、前記第７導波路、前記第８導波路および前記第９導波路はシリコンで形成されている請求項５または請求項６に記載の光フィルタ。
【請求項９】
光源と、
２つの光フィルタと、を具備し、
前記２つの光フィルタのそれぞれは、
第１入力端、第２入力端、第１出力端および第２出力端を有する第１合分波器と、
前記第１入力端と光学的に結合された第１導波路と、
前記第２入力端と光学的に結合された第２導波路と、
前記第１出力端と光学的に結合された第３導波路と、
前記第２出力端と光学的に結合された第４導波路と、
前記第３導波路および前記第４導波路と光学的に結合されたリング共振器と、
第５入力端、第６入力端、第５出力端および第６出力端を有する第３合分波器と、
前記第５入力端、前記リング共振器および前記第６入力端と光学的に結合された第７導波路と、
前記第５出力端と光学的に結合された第８導波路と、
前記第６出力端と光学的に結合された第９導波路と、を有し、
前記光源は、前記２つの光フィルタの前記第１導波路と光学的に結合している波長可変レーザ素子。
【請求項１０】
前記２つの光フィルタの前記リング共振器の周長は互いに異なる請求項９に記載の波長可変レーザ素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は光フィルタおよび波長可変レーザ素子に関するものである。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコンフォトニクスを用いた光フィルタが知られている。複数の導波路で共振器を形成し、特定の波長の光を励振する光フィルタが開発されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－８４５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光フィルタにおいては、合分波器によって光を導波路に分岐させる。合分波器における光の分岐比を特定の値とすることで、光が伝搬するポートを制御することができる。例えばあるポートから光を出射させ、別のポートからは光を出射させない。しかし、分岐比が設計値からずれることがある。光が合分波器を複数回通ることで、分岐比のずれの影響が大きくなる。この結果、ポート間のクロストークが増加してしまう。そこで、クロストークを抑制することが可能な光フィルタおよび波長可変レーザ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る光フィルタは、第１入力端、第２入力端、第１出力端および第２出力端を有する第１合分波器と、前記第１入力端と光学的に結合された第１導波路と、前記第２入力端と光学的に結合された第２導波路と、前記第１出力端と光学的に結合された第３導波路と、前記第２出力端と光学的に結合された第４導波路と、前記第３導波路および前記第４導波路と光学的に結合されたリング共振器と、を具備する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、クロストークを抑制することが可能な光フィルタおよび波長可変レーザ素子を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は第１実施形態に係る光フィルタを例示する平面図である。
図２は光フィルタを例示する断面図である。
図３は光フィルタにおける光の伝搬を例示する図である。
図４は光フィルタにおける光の伝搬を例示する図である。
図５Ａは反射光のスペクトルを例示する図である。
図５Ｂは透過光のスペクトルを例示する図である。
図６は比較例に係る光フィルタを例示する平面図である。
図７Ａは光の強度の計算結果を例示する図である。
図７Ｂは光の強度の計算結果を例示する図である。
図８は第２実施形態に係る光フィルタを例示する平面図である。
図９は光フィルタにおける光の伝搬を例示する図である。
図１０は光フィルタにおける光の伝搬を例示する図である。
図１１は第３実施形態に係る波長可変レーザ素子を例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【０００９】
本開示の一形態は、（１）第１入力端、第２入力端、第１出力端および第２出力端を有する第１合分波器と、前記第１入力端と光学的に結合された第１導波路と、前記第２入力端と光学的に結合された第２導波路と、前記第１出力端と光学的に結合された第３導波路と、前記第２出力端と光学的に結合された第４導波路と、前記第３導波路および前記第４導波路と光学的に結合されたリング共振器と、を具備する光フィルタである。光が第１合分波器を通る回数が少なくなることで、クロストークを抑制することができる。
（２）上記（１）において、第３入力端、第４入力端、第３出力端および第４出力端を有する第２合分波器と、前記第３出力端と光学的に結合された第５導波路と、前記第４出力端と光学的に結合された第６導波路と、を具備し、前記第３導波路は前記第３入力端と光学的に結合し、前記第４導波路は前記第４入力端と光学的に結合してもよい。光が第１合分波器および第２合分波器を通る回数が少なくなることで、クロストークを抑制することができる。
（３）上記（２）において、前記第１出力端から前記第３導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第３導波路の光路長は、前記第２出力端から前記第４導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第４導波路の光路長に等しく、前記第３導波路と前記リング共振器との結合部分から前記第３入力端までにおける前記第３導波路の光路長は、前記第４導波路と前記リング共振器との結合部分から前記第４入力端までにおける前記第４導波路の光路長に等しくてもよい。光の位相のずれを抑制し、クロストークを抑制することができる。
（４）上記（２）または（３）において、前記リング共振器、前記第１導波路、前記第２導波路、前記第３導波路、前記第４導波路、前記第５導波路および前記第６導波路はシリコンで形成されてもよい。光の損失を抑制することができる。
（５）上記（１）において、第５入力端、第６入力端、第５出力端および第６出力端を有する第３合分波器と、前記第５入力端、前記リング共振器および前記第６入力端と光学的に結合された第７導波路と、前記第５出力端と光学的に結合された第８導波路と、前記第６出力端と光学的に結合された第９導波路と、を具備してもよい。光が第１合分波器および第３合分波器を通る回数が少なくなることで、クロストークを抑制することができる。共振した光を出力することができる。
（６）上記（５）において、前記第７導波路の１つの端部が前記第５入力端と光学的に結合し、もう１つの端部が前記第６入力端と光学的に結合し、前記第７導波路は、前記端部と前記もう１つの端部との間において、前記リング共振器と結合してもよい。共振した光を第８導波路および第９導波路に伝搬させることができる。
（７）上記（５）または（６）において、前記第１出力端から前記第３導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第３導波路の光路長は、前記第２出力端から前記第４導波路と前記リング共振器との結合部分までにおける前記第４導波路の光路長に等しく、前記リング共振器と前記第７導波路との結合部分から前記第５入力端までの前記第７導波路の光路長は、前記リング共振器と前記第７導波路との結合部分から前記第６入力端までの前記第７導波路の光路長に等しくてもよい。光の位相のずれを抑制し、クロストークを抑制することができる。
（８）上記（５）から（７）のいずれかにおいて、前記リング共振器、前記第１導波路、前記第２導波路、前記第３導波路、前記第４導波路、前記第７導波路、前記第８導波路および前記第９導波路はシリコンで形成されてもよい。光の損失を抑制することができる。
（９）光源と、２つの光フィルタと、を具備し、前記２つの光フィルタのそれぞれは、第１入力端、第２入力端、第１出力端および第２出力端を有する第１合分波器と、前記第１入力端と光学的に結合された第１導波路と、前記第２入力端と光学的に結合された第２導波路と、前記第１出力端と光学的に結合された第３導波路と、前記第２出力端と光学的に結合された第４導波路と、前記第３導波路および前記第４導波路と光学的に結合されたリング共振器と、第５入力端、第６入力端、第５出力端および第６出力端を有する第３合分波器と、前記第５入力端、前記リング共振器および前記第６入力端と光学的に結合された第７導波路と、
前記第５出力端と光学的に結合された第８導波路と、前記第６出力端と光学的に結合された第９導波路と、を有し、前記光源は、前記２つの光フィルタの前記第１導波路と光学的に結合している波長可変レーザ素子である。２つの光フィルタでクロストークが抑制される。２つの光フィルタにより光が反射され、レーザ発振する。光フィルタから出射される光により光フィルタをモニタすることができる。
（１０）上記（９）において、前記２つの光フィルタの前記リング共振器の周長は互いに異なってもよい。２つの光フィルタの間で共振波長が一致させ、光をレーザ発振させる。
（１１）上記（９）または（１０）において、前記２つの光フィルタに設けられ、前記２つの光フィルタに伝搬する光の位相を調整する位相調整部を具備してもよい。光の位相を調整することで、レーザ光の制御することができる。
【００１０】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光フィルタおよび波長可変レーザ素子の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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