JPH06194613A - 同調光フィルタデバイス - Google Patents

同調光フィルタデバイス

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JPH06194613A
JPH06194613A JP5247640A JP24764093A JPH06194613A JP H06194613 A JPH06194613 A JP H06194613A JP 5247640 A JP5247640 A JP 5247640A JP 24764093 A JP24764093 A JP 24764093A JP H06194613 A JPH06194613 A JP H06194613A
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JP
Japan
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grating
filter device
region
lattice
wavelength
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JP5247640A
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English (en)
Inventor
Olof G Sahlen
ゴーラン サーレン オロフ
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Original Assignee
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波層構造内に配置した格子構造を含む波長
選択光フィルタを備え、導波層、材料パラメータの所与
の組合わせに対する同調範囲を従来よりも充分拡張し
た、かつ製造容易なデバイスを提供する。 【構成】 例えば、厚いｎ＋ＩｎＰ基板３′上に、これ
と同じ材料のエピタキシーによる緩衝層４′を介して、
屈折率変化を起こす真性ｉ−ＩｎＧａＡｓＰの活性層
５′を成長させ、その上にｐ＋ＩｎＰの導波層６′を配
置し、層６′中に配置したＩｎＧａＡｓＰを利用して格
子７′を、格子領域１内の格子周期Λ１が格子領域２内
の格子周期Λ２より大きいように形成し、両格子領域
１、２の遷移部に陽子衝撃等により抵抗領域１５を形成
し、各注入電極１１′から各格子領域に選択的に注入電
極Ｉ１、Ｉ２を注入して波長選択フィルタ抽出動作をす
ることにより、全同調範囲を従来の単一格子構造に比べ
て６０〜８０％増大する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導波層構造内に配置さ
れた格子構造を含む波長選択性光フィルタを備える同調
光フィルタデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】波長同調光フィルタにとって重要な応用
は、例えば、光通信技術や、遠隔通信における光スイッ
チングに見い出される。更に、その応用分野には、光接
続、例えば、プリント回路板間、コンピュータ内又は電
話機内の部分システム間の光接続がある。特に、波長多
重化は遠隔通信網内で重要な意味を持つと云えるが、こ
れは、１つには、（例えば、５０ｋｍを超える）長距離
にわたりかつ（単一波長チャンネル当り）２０〜４０Ｇ
ｂ／ｓより高いビット周波数で伝送システムを使用しよ
うとすると、このシステムを構成する光ファイバにおけ
る分散により種々の困難が起こるので、これを克服する
ためである。更に、互いに異なるチャネルはその波長を
使用して分離されるから、光交換機の構造の中でフレキ
シビリティは波長多重化に伴って増大する。上述のフィ
ルタを利用して、例えば、多数の波長チャネルから１つ
のチャネルをフィルタ抽出することが可能であり、これ
らの可能性は広い情報帯域の伝送及びスイッチングの両
方に対して増大し、そして、これらのフィルタは異なる
波長を互いに分離することができる受信機側及び交換機
（スイッチ）の両方に応用を見い出す。
【０００３】したがって、これらのフィルタを使用する
システムは可能な限り多数のチャネルを取り扱う、すな
わち、可能な限り広い情報帯域を含むことが望ましい。
【０００４】数々の異なる状況において、同調光フィル
タを、レーザ、検出器、光スイッチマトリクス、及び変
調器と同じ材料系、特に１，３００〜１，６００ｎｍの
長波長に対してはＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ、及び８００
〜９００ｎｍの波長に対してはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
内に製造できることも、また、利点を持たらす。
【０００５】問題は、物理的理由によりこのようなフィ
ルタの同調範囲が制限されることである。したがって、
その正確な値は次に依存する。すなわち、その導波層材
料内の材料組成（禁制帯幅）の選択、光閉込め係数（す
なわち、導波層材料の厚さ及びその屈折率）、その導波
層材料中及びその密閉材料中のドーピングレベル、及び
その構成要素の熱拡散容量（熱抵抗）に依存する。同調
範囲が広くなるほど、ますます多くのチャネルを使用す
ることができる。波長多重化システムにおいては、全情
報帯域幅（波長チャンネル数とチャンネル当りのビット
速度との積）は、そのフィルタの同調範囲に比例する。
通常、光フィルタの同調範囲は、約５〜１５ｎｍまでで
ある。したがって、導波層パラメータと材料パラメータ
との所与の組合せに対して可能な限り広い同調範囲を得
ることが重要な意味を持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】同調フィルタ、特に導
波層を基礎とする格子フィルタの使用可能な波長範囲を
拡張するために、数々の解決が提案されてきた。
【０００７】数々の様々な型式のフィルタが出現してお
り、これらは、ガラス、半導体、重合体、及びニオブ酸
リチウムのような、様々な材料系内に作られる。
【０００８】或る種のフィルタは、その導波層内に、す
なわち、その導波層自体又は導波層から約１００ｎｍの
距離だけ離隔されることが、可能な分離格子層のいずれ
か内にエッチングされた格子を有する単一モード導波層
を含む。これらのフィルタは、波長選択構成要素自体と
して使用されるか、又は、分布ブラッグ反射器（ＤＢ
Ｒ）レーザと云われる波長選択構成要素の部分を形成す
ることが可能である。この種の格子フィルタは、λ０に
中心を置く狭い波長範囲内の光のみがその導波層内で後
方へ反射され、これに対して、残りの光は前方へ通過す
る。Ｐドープ、Ｎドープの低屈折率の上層、下層を持つ
ＰＩＮ遷移（ダブルヘテロ障壁構造）内に高屈折率材料
（ＩｎＧａＡｓＰ又はＧａＡｓ）を置くことによって、
電流を注入することができる。この電流を使用して、こ
の導波層材料の屈折率ｎに変化Δｎを起こすことができ
る。屈折率のこの変化は、反射される波長が次式で表さ
れるさらに短い波長に向けてシフトすることを意味す
る：
【０００９】
【数１】Δλ０＝（λ０／ｎｅｆｆ）・Δｎｅｆｆ
【００１０】共振波長λ０は、次式に従い格子周期によ
って与えられる。
【００１１】
【数２】λ０＝２・ｎｅｆｆ・Λ
【００１２】ここに、Λは格子周期である。有効屈折率
Δｎｅｆｆは、また、次式に従いその導波層材料の屈折
率の変化Δｎに近似的に関係する。
【００１３】
【数３】Δｎｅｆｆ＝Δｎ・Γ
【００１４】ここに、Γは光閉込め係数であって、その
導波層中にある光モードのパワーがどれだけであるかを
決定する。このフィルタの選択性及び反射率は、その格
子の長さＬ、及びその格子結合係数κによって本質的に
与えられる。もし積κ・Ｌが（近似的に）２を超えるな
らば高反射率が得られ、かつこのフィルタの線幅はκの
値によって一意的に規定される。このフィルタがディス
クリート部品として使用されるとき、すなわち、これが
同じ基板上の他の構成要素とモノリシックに集積化され
ていないとき、このフィルタの良好な性能を得るには、
反射率を最少化するように両端面上に誘電層を堆積する
必要がある。フィルタの例は、更に、欧州特許公開第
０，３９１，３３４号に記載されている。
【００１５】これらのフィルタに関する問題の１つは、
その同調範囲λ０ｍａｘが５ｎｍと１５ｎｍとの間に本
質的に制限され、その正確な値は材料組成、光閉込め係
数、ドーピングレベル等の数々の因子に依存すると云う
ことにある。その固有の物理的制限は、活性層に注入す
ることのできる最大電荷キャリヤ密度に依存する。通
常、可能な限り広い、特に５〜１５ｎｍより広い同調範
囲を持つことが望ましい。そうすれば、そのシステム内
で更に多くのチャンネルを使用することができる。通信
システムにおいては、光増幅器、特に、いわゆるエリビ
ウムドープのファイバ増幅器又は半導体レーザ増幅器を
容易に使用することのできる波長窓に相当する約２０〜
３０ｎｍの同調範囲が、しばしば切望される。
【００１６】欧州特許第０，３９１，３３４号に、同調
性を有し、かつ、いわゆるシュタルク効果が使用される
半導体レーザ素子が記載されている。この応用により、
損失の低減が達成されるが、これに対して同調範囲の拡
張はそれほど得られない。
【００１７】欧州特許第０，３９７，０４５号は、もっ
と広い波長範囲にわたり光を発射することのできる半導
体レーザを記載している。少なくとも２つの互いに異な
る副格子を含む線格子が使用される。しかしながら、こ
れらの副格子は、同じ波長部分について二重露出の使用
をすることによって、互いに重複している。この特許に
開示された発明は、レーザに関連するが、分離光フィル
タには関連しない。更に、このデバイスは、同調範囲の
満足する拡張を全く提供しない。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、可能な
限り広い同調範囲、特に、導波層パラメータと材料パラ
メータとの所与の組合わせに対する同調範囲が従来の格
子ベースフィルタの場合よりも広い、請求項１の前文に
よる同調光フィルタデバイスを提供することにある。本
発明の更なる目的は、製造するのが容易で、かつ、複雑
性等の理由により高価又は製造が困難ではないデバイス
を提供することにある。本発明の更なる目的は、考える
限りの波長範囲を選択することのできる、いわゆる全同
調性を達成することにある。本発明の更なる目的は、狭
いかつ充分に制御可能なフィルタ帯域、小さい通過減
衰、及び異なるチャンネル間の低い漏話を伴なうデバイ
スを提供することにある。更に、そのデバイスを、例え
ば、レーザ、検出器、光スイッチマトリックス、又は光
変調器と同じ材料系内に作ることを可能とする。更に、
本発明の目的は、それ自体で１個の部品を形成するフィ
ルタを提供することにある。一実施例においては、本発
明によるデバイスは、他の部品と集積化され得る。
【００１９】これらの目的のみならずその他の目的をも
達成するデバイスは、請求項１の特徴部分によって与え
られる。更に、他の実施例は従属項によって与えられ
る。
【００２０】
【実施例】本発明を、限定する意味ではなく明らかにす
るため図面を参照して、以下に詳細に説明する。図１
は、２つの格子領域を含む本発明によるフィルタの第１
実施例の概略断面図であり、図２は本発明によるフィル
タの第２実施例の断面図であり、図３は波長スペクトル
図であって、（ａ）は波長範囲内の情報運搬チャンネル
を示す図、（ｂ）は（ａ）の波長が２つの格子区域の各
々によりいかにして覆われるかを概略的に示す図であ
り、図４は増幅領域を含む本発明によるデバイスの概略
断面図であり、図５は格子助成方向性結合器として形成
された本発明によるデバイスを示す図である。
【００２１】図１に示された本発明による実施例の同調
光フィルタデバイス１０において、特に、インジウムガ
リウム・砒素・リン（ＩｎＧａＡｓＰ）の活性層５は、
本来備わっているもので無ドープであり、屈折率に変動
を起こさせる層であって、基板３の上側に配置され、基
板３は図示の実施例においてはｎドープされたｎ＋の、
かつ厚さ約５００ｎｍのインジウム・リン（ＩｎＰ）を
含む。この活性層５は、特に基板３上に成長させられる
が、その成長を容易にするために、前もって、基板３と
同じ材料の緩衝層４も基板３上に配置される。この成長
はエピタキシーを通して達成され、かつこのようにして
出現する緩衝層４の寸法は約１μｍに達するほどでよ
い。活性層５の上に導波層６が配置され、この層は、好
適には、ＩｎＧａＡｓＰで作られるが、しかしながら、
活性層５のそれとは或る程度異なる組成を有することが
あり、例えば、より広い禁制帯幅及び異なる屈折率を有
することがある。この層６の上に第１格子１ａ及び第２
格子２ａが、それぞれ、互いに異なる格子周期Λ１及び
Λ２を備えるようにエッチングされ、第１格子領域１及
び第２格子領域２を形成する。第１格子１ａ及び第２格
子２ａの上に、導波層７が配置され、この層は、例え
ば、純粋なインジウム・リン、ＩｎＰで作られて配置さ
れる。第１格子１ａ及び第２格子２ａは、それぞれ、導
波層６と導波層７との間に境界面を形成する。電流注入
電極１１及び１２は、それぞれ、導波層７及び基板３上
に形成される。この図において、Ｉ１は第１格子区域１
内に注入される電流を示し、これに対して、Ｉ２は格子
区域２に注入される電流を示す。Ｐｉｎはデバイス入射
光を示し、他方、Ｐｏｕｔは発射光を示す。
【００２２】したがって、図１は、互いに電気的にアイ
ソレートされた２つの格子領域１及び２を示し、第１格
子領域１の有する格子周期Λ１は、第２格子領域２の格
子周期Λ２より長い。これらの互いに異なる格子領域
は、例えば、電子ビームリソグラフィを通して得られ、
このリソグラフィを通して選択的で可変周期を持つ格子
を作成することができる。電気的アイソレーションを、
エッチングと、例えば、陽子又はヘリウムイオンの打込
みとの組合わせを通して達成することができる。格子領
域１及び２は各々同調範囲（Δλ０）ｍａｘを有し、こ
れは約１０ｎｍとすることができ、これら２つの同調範
囲は或る程度重なる。原理的にはこれらは互いに接触す
ることで充分であるが、しかし実際上の理由から重なっ
た形により或る余裕を持つことが望ましい。
【００２３】次に、いかにしてこのデバイスが使用され
るかについて簡単に説明する。実際の波長範囲、すなわ
ち、様々なチャネルを含む範囲は、図３（ａ）に概略的
に示されているように、λＬからλＨまでの間隔である
と考える。２つの格子周期Λ１及びΛ２は、図３６に示
されているよに領域１がこの間隔の上半分に同調性があ
り、他方、領域２がこの間隔の下半分に同調性があると
云う具合に選択される。格子領域１の格子周期Λ１は、
格子領域１を通る電流が零のときにこの格子領域が完全
に透明になるように十分に長く選択され、これはこの間
隔［λＬ，λＨ］内の全波長について成り立つ様にす
る。したがって、もしこの間隔の下半分に含まれる１つ
の波長を持つ１つのチャンネルをフィルタ抽出しようと
するならば、第１格子領域１を図３（ｂ）の位置Ａに留
めるように第１格子領域１には電流を注入しない。その
後、第２格子領域２を通る電流Ｉ２を、所望チャネル、
例えば、Ｂをフィルタ抽出するように選択する。一方、
もし、この間隔の上半分のチャンネルＣをフィルタ抽出
しようとするならば、適当な電流Ｉ１を第１格子領域１
に注入する。同時に、第２格子領域２を通る電流Ｉ
２を、この格子共振波長が位置Ｄ、すなわち、この間隔
［λＬ，λＨ］内のチャンネルに相当する波長のどれよ
りも短い波長へ変移させるのに十分な大きさに選択す
る。したがって、主として２つ理由から全同調範囲を二
重にするのが一般に不可能であることは、明らかであ
る。第１に、格子領域１，２間に或る重なりを持たせる
ことが、実用上の理由からは便利である。このような重
なりは、例えば、約１ｎｍに達することができる。更
に、各格子領域、すなわち、格子フィルタ１及び２の可
能な同調範囲の一部分は、間隔［λＬ，λＨ］の外側に
それぞれの格子を留めるために使用される必要がある。
２つの格子領域１及び２の内部順序は重要である。導波
層にその屈折率を変化させるために電流を注入すると
き、同時に、吸収の或る程度の増大が得られ、すなわ
ち、損失が増大する。したがって、格子領域１の有する
格子周期Λ１が格子領域２の格子周期Λ２より長いこと
は、本質的な事柄である。このようにすれば、いかなる
電流の注入も伴なわずに、すなわち、格子領域２によっ
てフィルタ抽出される波長チャンネルが格子領域１を２
重に通過することによる損失を受けることなしに、格子
領域１をその休止位置、すなわち、位置Ａに留めること
ができる。更に、もし格子領域１及び２の両方がこれら
それぞれの端位置（図３（ｂ）のＡ及びＤにそれぞれ相
当する）に留められるならば、このデバイス全体は、間
隔［λＬ，λＨ］内の全ての波長に対して透明になる。
このデバイスによれば、例えば、チャンネル内の１つを
フィルタ抽出するか、又は全てのチャンネルを同じデバ
イスに通過させるか、のいずれも可能である。
【００２４】次に、波長のとり得る値等を与えて、２つ
の格子領域１及び２に分割されることにより光フィルタ
の同調範囲がいかに増大されるかを、不分割光フィルタ
と比較して説明する。記載した実施例においては、それ
らの光信号は、１５５０ｎｍの波長を中心とすると考え
る。更に、導波層６の材料は、３００ｎｍ無ドープＩｎ
ＧａＡｓＰＩｎＰに適合した格子を含み、かつ、１４０
０ｎｍのルミネッセンス波長を有し、これに対して、フ
ィルタ領域１及び２は、それぞれ、１５ｃｍ− １の格子
結合係数κによって特徴付けられていると仮定する。こ
の場合、格子領域１及び２の同調範囲は、それぞれ、約
１０ｎｍであり、これに対して、異なるチャネル間の最
小可能距離は約１ｎｍであり、漏話は−１０ｄＢより小
さいと仮定する。本発明によるデバイスによれば、取扱
い可能なチャンネルの数は、単一格子領域に相当する１
０から、２つの格子領域１及び２に相当する１７に増大
される。したがって、そのデバイスの正確な形状、特に
そのフィルタの線幅及び所望波長間隔内のチャンネル数
に依存して、全同調範囲はただ１つの均一格子領域の場
合に比較して約６０〜８０％増大する。
【００２５】本発明を通して、間隔［λＬ，λＨ］内の
全ての波長が取扱い可能である。
【００２６】図２において、同調光フィルタデバイス２
０は、図１に説明されたデバイス１０と類似しており、
半導体基板上に製造された単一モード光導波層を含み、
これは２つの分離したかつ電気的に互いにアイソレート
された格子領域１及び２を備える。図示の実施例におい
て、ｎドープされたリン化インジイウム（ｎ＋ＩｎＰ）
からなる厚い基板３′上に、この基板３′と同じ材料の
緩衝層４′を、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
又は有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）で以て成
長させ、その上に、屈折率の変化を起こす層である無ド
ープの真性インジイウム・ガリウム・砒素・リン（ｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ）の活性層５′を配置し、その上に、ｐ
ドープされたインジウム・リン（ｐ＋ＩｎＰ）の導波層
６′を配置し、このインジウム・リン層の中に配置され
たインジイウム・ガリウム・砒素・リンを利用して、格
子７′が次のようにして形成される、すなわち、格子周
期Λ１が格子領域１内に得られ、他方、これより小さい
格子周期Λ２が格子領域２内に得られるように形成され
る。２つの格子領域１，２間の遷移部において、その材
料は、例えば陽子衝撃等を利用して部分的にアモルファ
ス化されて高電気抵抗を与えられ、この抵抗領域は図２
に参照符号１５によって指示された領域に相当する。こ
のデバイスの頂上に、電流Ｉ１，Ｉ２注入用に各格子区
域１，２に対応して２つの電極１１′，１１′が示され
ており、これに対して、金属電極１２′がその底に配置
されている。
【００２７】一般に、図１による実施例の場合のみなら
ず図２による実施例の場合にも、そのデバイスは、半導
体内のダブルヘテロ障壁構造（例えば、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ系又はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系）の形に製造
され、これに、格子を、例えば、電子ビームリソグラフ
ィ又は他の類似のリソグラフィ技術とこれに続くエッチ
ングによって形成することができる。
【００２８】図４は、光同調フィルタデバイス３０を示
し、これに関連して追加の導波層領域１６の形をした光
増幅器が配置され、この導波領域１６、すなわち、増幅
領域１６は格子を有せず、かつ同調格子領域１及び２よ
り狭い禁制帯幅を有し、これらの領域をモノリシックに
集積化することができる。このデバイスは、順電圧及び
十分な注入電流Ｉによって動作し、増幅電流、誘導増幅
が得られる。図４によるデバイスを使用して、その構成
要素に出入りする光の入力結合及び出力結合における減
衰及び損失を補償でき、その結果、損失を伴わず光フィ
ルタ２０を得ることができる。増幅区域１６内の活性材
料、すなわち、活性層１７は、フィルタ２０に相当する
格子区域１及び２の活性層５′内の禁制帯幅より狭い禁
制帯幅を有し、こうすることによって、電流が注入され
るときその信号波長で誘導増幅が得られる。電流Ｉ
ｇは、電極１８から増幅区域１６へ注入される。この増
幅器内の活性材料の禁制帯幅ＥＥは０．８ｅＶに達する
ことがあり、これに対して、同調光フィルタ２０の活性
材料の禁制帯幅Ｅｇは１．０ｅＶに達することがある。
増幅区域１６は、反射防止層、すなわち、被覆１９を含
む。
【００２９】更に他の代替実施例によれば、本発明は、
格子助成方向性結合器４０を含む。このような結合器で
以て、２つの結合された導波層２１及び２２を使用する
ことにより、入射信号を反射信号から分離することが可
能である。これら２つの導波層２１及び２２は平行であ
っても良く、それゆえ、第２導波層２２は第１導波層２
１の分散特性と異なる分散特性を有し、かつ第１導波層
２１から、例えば、側方又は上方へ離隔される。
【００３０】図５に、２つの平行結合導波層が概略的に
示されており、これらの１つは入射光用、他は反射光用
で、これらは本質的に平行に配置される。第２導波層２
２の厚さＷａ及び材料組成は第１導波層２１の厚さ（Ｗ
ｂ）等と或る程度異なっており、このようにして、これ
らの導波層が互いに異なる分散特性を有する。その格子
周期は、反射が導波層２１から導波層２２へと後向きに
得られるように選択される。この図において、互いに異
なる格子定数に相当する格子領域が概略的に示されてお
り、かつΛ１及びΛ２として指示されている。これの導
波層間の距離ｄは、図示の実施例においては、約０．５
〜５μｍ、好適には、０．２〜２μｍである。
【００３１】本発明の代替実施例によれば、上記に代わ
り、例えば、量子井戸型構造内の、いわゆるシュタルク
シフトによって、逆電圧を印加することにより増大の形
で屈折率の変化を起こすことが可能である。したがっ
て、この方法においては、その屈折率は、逆電圧を増大
させるのに伴い吸収が増大するのと同様に、その屈折率
がこの逆電圧の増大に伴い増大するように変化させられ
る。この実施例によれば、吸収損失の最少化を達成する
ためにΛ１がΛ２より小さいように２つの格子領域の内
部順序は前述と逆である。したがって、このことは、格
子領域１の供給電極上の零電圧に相当する短波長端位置
に格子領域１を留めることができ、そして、第１領域を
通って進む信号波長のかなりの損失が第２格子領域によ
って反射されることを意味する。
【００３２】もとより、本発明は、示された実施例に限
定されるのではなく、その特許請求の範囲内で自由に変
化することができる。したがって、例えば、異なる様々
な材料又は材料系を使用することができ、様々な区域を
付加結合することができる等ばかりでなく、格子を得る
原理及び方法も含むことでがきる。更に、様々な種類の
構成要素の様々な組合わせ等もまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの格子領域を含む本発明によるフィルタの
第１実施例の概略断面図。
【図２】本発明によるフィルタの第２実施例の断面図。
【図３】波長スペクトル図であって、（ａ）は波長範囲
内の情報運搬チャンネルを示す図、（ｂ）は（ａ）の波
長が２つの格子領域の各々によりいかにして覆われるか
を概略的に示す図。
【図４】増幅領域を含む本発明によるデバイスの概略断
面図。
【図５】格子援用助成性結合器として形成された本発明
によるデバイスを示す図。
【符号の説明】
１ 第１格子領域 １ａ 第１格子 ２ 第２格子領域 ２ａ 第２格子 ３、３′ 基板 ４、４′ 緩衝層 ５、５′ 活性層 ６、７ 導波層 ７′ 格子 １０ 同調光フィルタデバイス １１、１１′１２、１２′ 電流注入電極 １５ 抵抗領域 １６ 増幅領域 １７ 活性層 １８ 電流注入電極 １９ 反射防止被覆 ２０ 同調光フィルタデバイス、又は光フィルタ ２１ 第１導波層 ２２ 第２導波層 ３０ 同調光フィルタデバイス
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 同調光フィルタデバイス
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導波層構造内に配置さ
れた格子構造を含む波長選択性光フィルタを備える同調
光フィルタデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】波長同調光フィルタにとって重要な応用
は、例えば、光通信技術や、遠隔通信における光スイッ
チングに見い出される。更に、その応用分野には、光接
続、例えば、プリント回路板間、コンピュータ内又は電
話機内の部分システム間の光接続がある。特に、波長多
重化は遠隔通信網内で重要な意味を持つと云えるが、こ
れは、１つには、（例えば、５０ｋｍを超える）長距離
にわたりかつ（単一波長チャンネル当り）２０〜４０Ｇ
ｂ／ｓより高いビット周波数で伝送システムを使用しよ
うとすると、このシステムを構成する光ファイバにおけ
る分散により種々の困難が起こるので、これを克服する
ためである。更に、互いに異なるチャンネルはその波長
を使用して分離されるから、光交換機の構造の中でフレ
キシビリティは波長多重化に伴って増大する。上述のフ
ィルタを利用して、例えば、多数の波長チャンネルから
１つのチャンネルをフィルタ抽出することが可能であ
り、これらの可能性は広い情報帯域の伝送及びスイッチ
ングの両方に対して増大し、そして、これらのフィルタ
は異なる波長を互いに分離することができる受信機側及
び交換機（スイッチ）の両方に応用を見い出す。
【０００３】したがって、これらのフィルタを使用する
システムは可能な限り多数のチャンネルを取り扱う、す
なわち、可能な限り広い情報帯域を含むことが望まし
い。
【０００４】数々の異なる状況において、同調光フィル
タを、レーザ、検出器、光スイッチマトリクス、及び変
調器と同じ材料系、特に１，３００〜１，６００ｎｍの
長波長に対してはＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ、及び８００
〜９００ｎｍの波長に対してはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
内に製造できることも、また、利点を持たらす。
【０００５】問題は、物理的理由によりこのようなフィ
ルタの同調範囲が制限されることである。したがって、
その正確な値は次に依存する。すなわち、その導波層材
料内の材料組成（禁制帯幅）の選択、光閉込め係数（す
なわち、導波層材料の厚さ及びその屈折率）、その導波
層材料中及びその密閉材料中のドーピングレベル、及び
その構成要素の熱拡散容量（熱抵抗）に依存する。同調
範囲が広くなるほど、ますます多くのチャンネルを使用
することができる。波長多重化システムにおいては、全
情報帯域幅（波長チャンネル数とチャンネル当りのビッ
ト速度との積）は、そのフィルタの同調範囲に比例す
る。通常、光フィルタの同調範囲は、約５〜１５ｎｍま
でである。したがって、導波層パラメータと材料パラメ
ータとの所与の組合せに対して可能な限り広い同調範囲
を得ることが重要な意味を持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】同調フィルタ、特に導
波層を基礎とする格子フィルタの使用可能な波長範囲を
拡張するために、数々の解決が提案されてきた。
【０００７】数々の様々な型式のフィルタが出現してお
り、これらは、ガラス、半導体、重合体、及びニオブ酸
リチウムのような、様々な材料系内に作られる。
【０００８】或る種のフィルタは、その導波層内に、す
なわち、その導波層自体又は導波層から約１００ｎｍの
距離だけ離隔されることが可能な分離格子層のいずれか
内にエッチングされた格子を有する単一モード導波層を
含む。これらのフィルタは、波長選択構成要素自体とし
て使用されるか、又は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）
レーザと云われる波長選択構成要素の部分を形成するこ
とが可能である。この種の格子フィルタは、λ０に中心
を置く狭い波長範囲内の光のみがその導波層内で後方へ
反射され、これに対して、残りの光は前方へ通過する。
Ｐドープ、Ｎドープの低屈折率の上層、下層を持つＰＩ
Ｎ遷移（ダブルヘテロ障壁構造）内に高屈折率材料（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ又はＧａＡｓ）を置くことによって、電流
を注入することができる。この電流を使用して、この導
波層材料の屈折率ｎに変化Δｎを起こすことができる。
屈折率のこの変化は、反射される波長が次式で表される
さらに短い波長に向けてシフトすることを意味する：
【０００９】
【数１】Δλ０＝（λｏ／ｎｅｆｆ）・Δｎｅｆｆ
【００１０】共振波長λ０は、次式に従い格子周期によ
って与えられる。
【００１１】
【数２】λ０＝２・ｎｅｆｆ・Λ
【００１２】ここに、Λは格子周期である。有効屈折率
Δｎｅｆｆは、また、次式に従いその導波層材料の屈折
率の変化Δｎに近似的に関係する。
【００１３】
【数３】Δｎｅｆｆ≒Δｎ・Γ
【００１４】ここに、Γは光閉込め係数であって、その
導波層中にある光モードのパワーがどれだけであるかを
決定する。このフィルタの選択性及び反射率は、その格
子の長さＬ、及びその格子結合係数κによって本質的に
与えられる。もし積κ・Ｌが（近似的に）２を超えるな
らば高反射率が得られ、かつこのフィルタの線幅はκの
値によって一意的に規定される。このフィルタがディス
クリート部品として使用されるとき、すなわち、これが
同じ基板上の他の構成要素とモノリシックに集積化され
ていないとき、このフィルタの良好な性能を得るには、
反射率を最少化するように両端面上に誘電層を堆積する
必要がある。フィルタの例は、更に、欧州特許公開第
０，３９１，３３４号に記載されている。
【００１５】これらのフィルタに関する問題の１つは、
その同調範囲λ０ｍａｘが５ｎｍと１５ｎｍとの間に本
質的に制限され、その正確な値は材料組成、光閉込め係
数、ドーピングレベル等の数々の因子に依存すると云う
ことにある。その固有の物理的制限は、活性層に注入す
ることのできる最大電荷キャリヤ密度に依存する。通
常、可能な限り広い、特に５〜１５ｎｍより広い同調範
囲を持つことが望ましい。そうすれば、そのシステム内
で更に多くのチャンネルを使用することができる。通信
システムにおいては、光増幅器、特に、いわゆるエリビ
ウムドープのファイバ増幅器又は半導体レーザ増幅器を
容易に使用することのできる波長窓に相当する約２０〜
３０ｎｍの同調範囲が、しばしば切望される。
【００１６】欧州特許第０，３９１，３３４号に、同調
性を有し、かつ、いわゆるシュタルク効果が使用される
半導体レーザ素子が記載されている。この応用により、
損失の低減が達成されるが、これに対して同調範囲の拡
張はそれほど得られない。
【００１７】欧州特許第０，３９７，０４５号は、もっ
と広い波長範囲にわたり光を発射することのできる半導
体レーザを記載している。少なくとも２つの互いに異な
る副格子を含む線格子が使用される。しかしながら、こ
れらの副格子は、同じ波長部分について二重露出の使用
をすることによって、互いに重複している。この特許に
開示された発明は、レーザに関連するが、分離光フィル
タには関連しない。更に、このデバイスは、同調範囲の
満足する拡張を全く提供しない。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、可能な
限り広い同調範囲、特に、導波層パラメータと材料パラ
メータとの所与の組合わせに対する同調範囲が従来の格
子ベースフィルタの場合よりも広い、請求項１の前文に
よる同調光フィルタデバイスを提供することにある。本
発明の更なる目的は、製造するのが容易で、かつ、複雑
性等の理由により高価又は製造が困難ではないデバイス
を提供することにある。本発明の更なる目的は、考える
限りの波長範囲を選択することのできる、いわゆる全同
調性を達成することにある。本発明の更なる目的は、狭
いかつ充分に制御可能なフィルタ帯域、小さい通過減
衰、及び異なるチャンネル間の低い漏話を伴なうデバイ
スを提供することにある。更に、そのデバイスを、例え
ば、レーザ、検出器、光スイッチマトリックス、又は光
変調器と同じ材料系内に作ることを可能とする。更に、
本発明の目的は、それ自体で１個の部品を形成するフィ
ルタを提供することにある。一実施例においては、本発
明によるデバイスは、他の部品と集積化され得る。
【００１９】これらの目的のみならずその他の目的をも
達成するデバイスは、請求項１の特徴部分によって与え
られる。更に、他の実施例は従属項によって与えられ
る。
【００２０】
【実施例】本発明を、限定する意味ではなく明らかにす
るため図面を参照して、以下に詳細に説明する。図１
は、２つの格子領域を含む本発明によるフィルタの第１
実施例の概略断面図であり、図２は本発明によるフィル
タの第２実施例の断面図であり、図３は波長スペクトル
図であって、（ａ）は波長範囲内の情報運搬チャンネル
を示す図、（ｂ）は（ａ）の波長が２つの格子領域の各
々によりいかにして覆われるかを概略的に示す図であ
り、図４は増幅領域を含む本発明によるデバイスの概略
断面図であり、図５は格子助成方向性結合器として形成
された本発明によるデバイスを示す図である。
【００２１】図１に示された本発明による実施例の同調
光フィルタデバイス１０において、特に、インジウム・
ガリウム・砒素・リン（ＩｎＧａＡｓＰ）の活性層５
は、本来備わっているもので無ドープであり、屈折率に
変動を起こさせる層であって、基板３の上側に配置さ
れ、基板３は図示の実施例においてはｎドープされたｎ
＋の、かつ厚さ約５００ｎｍのインジウム・リン（Ｉｎ
Ｐ）を含む。この活性層５は、特に基板３上に成長させ
られるが、その成長を容易にするために、前もって、基
板３と同じ材料の緩衝層４も基板３上に配置される。こ
の成長はエピタキシーを通して達成され、かつこのよう
にして出現する緩衝層４の寸法は約１μｍに達するほど
でよい。活性層５の上に導波層６が配置され、この層
は、好適には、ＩｎＧａＡｓＰで作られるが、しかしな
がら、活性層５のそれとは或る程度異なる組成を有する
ことがあり、例えば、より広い禁制帯幅及び異なる屈折
率を有することがある。この層６の上に第１格子１ａ及
び第２格子２ａが、それぞれ、互いに異なる格子周期Λ
１及びΛ２を備えるようにエッチングされ、第１格子領
域１及び第２格子領域２を形成する。第１格子１ａ及び
第２格子２ａの上に、導波層７が配置され、この層は、
例えば、純粋なインジウム・リン、ＩｎＰで作られて配
置される。第１格子１ａ及び第２格子２ａは、それぞ
れ、導波層６と導波層７との間に境界面を形成する。電
流注入電極１１及び１２は、それぞれ、導波層７及び基
板３上に形成される。この図において、Ｉ１は第１格子
領域１内に注入される電流を示し、これに対して、Ｉ２
は格子領域２に注入される電流を示す。Ｐｉｎはデバイ
ス入射光を示し、他方、Ｐｏｕｔは発射光を示す。
【００２２】したがって、図１は、互いに電気的にアイ
ソレートされた２つの格子領域１及び２を示し、第１格
子領域１の有する格子周期Λ１は、第２格子領域２の格
子周期Λ２より長い。これらの互いに異なる格子領域
は、例えば、電子ビームリソグラフィを通して得られ、
このリソグラフィを通して選択的で可変周期を持つ格子
を作成することができる。電気的アイソレーションを、
エッチングと、例えば、陽子又はヘリウムイオンの打込
みとの組合わせを通して達成することができる。格子領
域１及び２は各々同調範囲（Δλ０）ｍａｘを有し、こ
れは約１０ｎｍとすることができ、これら２つの同調範
囲は或る程度重なる。原理的にはこれらは互いに接触す
ることで充分であるが、しかし実際上の理由からは重な
った形により或る余裕を持つことが望ましい。
【００２３】次に、いかにしてこのデバイスが使用され
るかについて簡単に説明する。実際の波長範囲、すなわ
ち、様々なチャンネルを含む範囲は、図３（ａ）に概略
的に示されているように、λＬからλＨまでの間隔であ
ると考える。２つの格子周期Λ１及びΛ２は、図３
（ｂ）に示されているように領域１がこの間隔の上半分
に同調性があり、他方、領域２がこの間隔の下半分に同
調性があると云う具合に選択される。格子領域１の格子
周期Λ１は、格子領域１を通る電流が零のときにこの格
子領域が完全に透明になるように十分に長く選択され、
これはこの間隔［λＬ，λＨ］内の全波長について成り
立つ様にする。したがって、もしこの間隔の下半分に含
まれる１つの波長を持つ１つのチャンネルをフィルタ抽
出しようとするならば、第１格子領域１を図３（ｂ）の
位置Ａに留めるように第１格子領域１には電流を注入し
ない。その後、第２格子領域２を通る電流Ｉ２を、所望
チャンネル、例えば、Ｂをフィルタ抽出するように選択
する。一方、もし、この間隔の上半分のチャンネルＣを
フィルタ抽出しようとするならば、適当な電流Ｉ１を第
１格子領域１に注入する。同時に、第２格子領域２を通
る電流Ｉ２を、この格子共振波長が位置Ｄ、すなわち、
この間隔［λＬ，λＨ］内のチャンネルに相当する波長
のどれよりも短い波長へ変移させるのに十分な大きさに
選択する。したがって、主として２つ理由から全同調範
囲を二重にするのが一般に不可能であることは、明らか
である。第１に、格子領域１，２間に或る重なりを持た
せることが、実用上の理由からは便利である。このよう
な重なりは、例えば、約１ｎｍに達することができる。
更に、各格子領域、すなわち、格子フィルタ１及び２の
可能な同調範囲の一部分は、間隔［λＬ，λＨ］の外側
にそれぞれの格子を留めるために使用される必要があ
る。２つの格子領域１及び２の内部順序は重要である。
導波層にその屈折率を変化させるために電流を注入する
とき、同時に、吸収の或る程度の増大が得られ、すなわ
ち、損失が増大する。したがって、格子領域１の有する
格子周期Λ１が格子領域２の格子周期Λ２より長いこと
は、本質的な事柄である。このようにすれば、いかなる
電流の注入も伴なわずに、すなわち、格子領域２によっ
てフィルタ抽出される波長チャンネルが格子領域１を２
重に通過することによる損失を受けることなしに、格子
領域１をその休止位置、すなわち、位置Ａに留めること
ができる。更に、もし格子領域１及び２の両方がこれら
それぞれの端位置（図３（ｂ）のＡ及びＤにそれぞれ相
当する）に留められるならば、このデバイス全体は、間
隔［λＬ，λＨ］内の全ての波長に対して透明になる。
このデバイスによれば、例えば、全チャンネルの内の１
つをフィルタ抽出するか、又は、全てのチャンネルを同
じデバイスに通過させるか、のいずれも可能である。
【００２４】次に、波長のとり得る値等を与えて、２つ
の格子領域１及び２に分割されることにより光フィルタ
の同調範囲がいかに増大されるかを、不分割光フィルタ
と比較して説明する。記載した実施例においては、それ
らの光信号は、１５５０ｎｍの波長を中心とすると考え
る。更に、導波層６の材料は、３００ｎｍ無ドープＩｎ
ＧａＡｓＰ（ＩｎＰに適合した格子）を含み、かつ、１
４００ｎｍのルミネッセンス波長を有し、これに対し
て、フィルタ領域１及び２は、それぞれ、１５ｃｍ−１
の格子結合係数κによって特徴付けられていると仮定す
る。この場合、格子領域１及び２の同調範囲は、それぞ
れ、約１０ｎｍであり、これに対して、異なるチャンネ
ル間の最小可能距離は約１ｎｍであり、漏話は−１０ｄ
Ｂより小さいと仮定する。本発明によるデバイスによれ
ば、取扱い可能なチャンネルの数は、単一格子領域に相
当する１０から、２つの格子領域１及び２に相当する１
７に増大される。したがって、そのデバイスの正確な形
状、特にそのフィルタの線幅及び所望波長間隔内のチャ
ンネル数に依存して、全同調範囲はただ１つの均一格子
領域の場合に比較して約６０〜８０％増大する。
【００２５】本発明を通して、間隔［λＬ，λＨ］内の
全ての波長が取扱い可能である。
【００２６】図２において、同調光フィルタデバイス２
０は、図１に説明されたデバイス１０と類似しており、
半導体基板上に製造された単一モード光導波層を含み、
これは２つの分離したかつ電気的に互いにアイソレート
された格子領域１及び２を備える。図示の実施例におい
て、ｎドープされたリン化インジイウム（ｎ＋ＩｎＰ）
からなる厚い基板３′上に、この基板３′と同じ材料の
緩衝層４′を、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
又は有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）で以て成
長させ、その上に、屈折率の変化を起こす層である無ド
ープの真性インジイウム・ガリウム・砒素・リン（ｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ）の活性層５′を配置し、その上に、Ｐ
ドープされたインジウム・リン（ｐ＋ＩｎＰ）の導波層
６′を配置し、このインジウム・リン層の中に配置され
たインジイウム・ガリウム・砒素・リンを利用して、格
子７′が次のようにして形成される、すなわち、格子周
期Λ１が格子領域１内に得られ、他方、これより小さい
格子周期Λ２が格子領域２内に得られるように形成され
る。２つの格子領域１，２間の遷移部において、その材
料は、例えば陽子衝撃等を利用して部分的にアモルファ
ス化されて高電気抵抗を与えられ、この抵抗領域は図２
に参照符号１５によって指示された領域に相当する。こ
のデバイスの頂上に、電流Ｉ１，Ｉ２注入用に各格子領
域１，２に対応して２つの電極１１′，１１′が示され
ており、これに対して、金属電極１２′がその底に配置
されている。
【００２７】一般に、図１による実施例の場合のみなら
ず図２による実施例の場合にも、そのデバイスは、半導
体内のダブルヘテロ障壁構造（例えば、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ系又はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系）の形に製造
され、これに、格子を、例えば、電子ビームリソグラフ
ィ又は他の類似のリソグラフィ技術とこれに続くエッチ
ングによって形成することができる。
【００２８】図４は、光同調フィルタデバイス３０を示
し、これに関連して追加の導波層領域１６の形をした光
増幅器が配置され、この導波領域１６、すなわち、増幅
領域１６は格子を有せず、かつ同調格子領域１及び２よ
り狭い禁制帯幅を有し、これらの領域をモノリシックに
集積化することができる。このデバイスは、順電圧及び
十分な注入電流Ｉによって動作し、増幅電流、誘導増幅
が得られる。図４によるデバイスを使用して、その構成
要素に出入りする光の入力結合及び出力結合における減
衰及び損失を補償でき、その結果、損失を伴わず光フィ
ルタ２０を得ることができる。増幅領域１６内の活性材
料、すなわち、活性層１７は、フィルタ２０に相当する
格子領域１及び２の活性層５′内の禁制帯幅より狭い禁
制帯幅を有し、こうすることによって、電流が注入され
るときその信号波長で誘導増幅が得られる。電流Ｉ
ｇは、電極１８から増幅領域１６へ注入される。この増
幅器内の活性材料の禁制帯幅ＥＥは０．８ｅＶに達する
ことがあり、これに対して、同調光フィルタ２０の活性
材料の禁制帯幅Ｅｇは１．０ｅＶに達することがある。
増幅領域１６は、反射防止層、すなわち、被覆１９を含
む。
【００２９】更に他の代替実施例によれば、本発明は、
格子助成方向性結合器４０を含む。このような結合器で
以て、２つの結合された導波層２１及び２２を使用する
ことにより、入射信号を反射信号から分離することが可
能である。これら２つの導波層２１及び２２は平行であ
っても良く、それゆえ、第２導波層２２は第１導波層２
１の分散特性と異なる分散特性を有し、かつ第１導波層
２１から、例えば、側方又は上方へ離隔される。
【００３０】図５に、２つの平行結合導波層が概略的に
示されており、これらの１つは入射光用、他は反射光用
で、これらは本質的に平行に配置される。第２導波層２
２の厚さＷａ及び材料組成は第１導波層２１の厚さ（Ｗ
ｂ）等と或る程度異なっており、このようにして、これ
らの導波層が互いに異なる分散特性を有する。その格子
周期は、反射が導波層２１から導波層２２へと後向きに
得られるように選択される。この図において、互いに異
なる格子定数に相当する格子領域が概略的に示されてお
り、かつΛ１及びΛ２として指示されている。これの導
波層間の距離ｄは、図示の実施例においては、約０．５
〜５μｍ、好適には、０．２〜２μｍである。
【００３１】本発明の代替実施例によれば、上記に代わ
り、例えば、量子井戸型構造内の、いわゆるシュタルク
シフトによって、逆電圧を印加することにより増大の形
で屈折率の変化を起こすことが可能である。したがっ
て、この方法においては、その屈折率は、逆電圧を増大
させるのに伴い吸収が増大するのと同様に、その屈折率
がこの逆電圧の増大に伴い増大するように変化させられ
る。この実施例によれば、吸収損失の最少化を達成する
ためにΛ１がΛ２より小さいように２つの格子領域の内
部順序は前述と逆である。したがって、このことは、格
子領域１の供給電極上の零電圧に相当する短波長端位置
に格子領域１を留めることができ、そして、第１領域を
通って進む信号波長のかなりの損失が第２格子領域によ
って反射されることを意味する。
【００３２】もとより、本発明は、示された実施例に限
定されるのではなく、その特許請求の範囲内で自由に変
化することができる。したがって、例えば、異なる様々
な材料又は材料系を使用することができ、様々な領域を
付加結合することができる等ばかりでなく、格子を得る
原理及び方法も含むことでがきる。更に、様々な種類の
構成要素の様々な組合わせ等もまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの格子領域を含む本発明によるフィルタの
第１実施例の概略断面図。
【図２】本発明によるフィルタの第２実施例の断面図。
【図３】波長スペクトル図であって、（ａ）は波長範囲
内の情報運搬チャンネルを示す図、（ｂ）は（ａ）の波
長が２つの格子領域の各々によりいかにして覆われるか
を概略的に示す図。
【図４】増幅領域を含む本発明によるデバイスの概略断
面図。
【図５】格子援用助成性結合器として形成された本発明
によるデバイスを示す図。
【符号の説明】 １ 第１格子領域 １ａ 第１格子 ２ 第２格子領域 ２ａ 第２格子 ３、３′ 基板 ４、４′ 緩衝層 ５、５′ 活性層 ６、７ 導波層 ７′ 格子 １０ 同調光フィルタデバイス １１、１１′１２、１２′ 電流注入電極 １５ 抵抗領域 １６ 増幅領域 １７ 活性層 １８ 電流注入電極 １９ 反射防止被覆 ２０ 同調光フィルタデバイス、又は光フィルタ ２１ 第１導波層 ２２ 第２導波層 ３０ 同調光フィルタデバイス

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導波層構造内に配置された格子構造を含
    む波長選択光フィルタを備える同調光フィルタデバイス
    において、前記格子構造は互いに電気的にアイソレート
    された２つの制御可能格子領域（１，２）を含むこと
    と、前記格子領域（１，２）は互いに異なる格子周期
    （Λ１，Λ２）を有することと、を特徴とする同調光フ
    ィルタデバイス。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のフィルタデバイスにおい
    て、前記導波層構造は半導体基板内に製造された単一モ
    ード導波層を含むことを特徴とする前記フィルタデバイ
    ス。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のフィルタデバイス
    において、各前記格子領域（１，２）の屈折率を変化さ
    せる手段が前記各格子領域（１，２）に対応して配置さ
    れることを特徴とする前記フィルタデバイス。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のフィルタデバイスにおい
    て、前記屈折率を変化させる手段は、前記格子領域の各
    々にそれぞれ電流（Ｉ１，Ｉ２）を注入する手段を含む
    ことを特徴とする前記フィルタデバイス。
  5. 【請求項５】 請求項１から４までのうちいずれか１つ
    に記載のフィルタデバイスにおいて、前記格子領域
    （１，２）は伝搬方向に従って連続的に配置されること
    と、同調範囲（ΔλＬ，ΔλＨ）が前記各格子領域
    （１，２）にそれぞれ対応することとを特徴とする前記
    フィルタデバイス。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のフィルタデバイスにおい
    て、前記格子領域（１，２）にそれぞれ対応する前記同
    調範囲（ΔλＬ，ΔλＨ）は或る程度重なりを生じるこ
    とを特徴とする前記フィルタデバイス。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のフィルタデバイスにおい
    て、前記重なりは約１ｎｍであることを特徴とする前記
    フィルタデバイス。
  8. 【請求項８】 請求項１から７までのうちのいずれか１
    つに記載のフィルタデバイスにおいて、伝搬方向に従う
    順序上の第１格子領域（１）の格子周期（Λ１）は第２
    格子領域（２）の格子周期（Λ２）より長いことを特徴
    とする前記フィルタデバイス。
  9. 【請求項９】 請求項１から８までのうちのいずれか１
    つに記載のフィルタデバイスにおいて、互いに異なる前
    記格子領域（１，２）は、１つの前記格子領域（１）に
    連続しているもう一つの前記格子領域（２）が所望のチ
    ャンネル、すなわち波長をフィルタ抽出するために使用
    されるとき誘導吸収に起因する損失が最少になるように
    配置されることを特徴とする前記フィルタデバイス。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９までのうちのいずれか
    １つに記載のフィルタデバイスにおいて、前記フィルタ
    デバイスの全同調範囲にそれぞれ対応する最短波長及び
    最長波長が、間隔［λＬ〜λＨ］が完全にカバーされる
    ように、波長（λＬ）及び波長（λＨ）より、それぞれ
    短く及び長いことを特徴とする前記フィルタデバイス。
  11. 【請求項１１】 請求項１から３までのうちのいずれか
    １つに記載のフィルタデバイスにおいて、前記活性層は
    バルク材料の代わりに量子井戸型構造を含むことと、前
    記格子領域（１，２）のそれぞれにおける屈折率の変化
    は、前記屈折率が増大するように逆電圧を印加されるこ
    とによって達成されることと、を特徴とする前記フィル
    タデバイス。
  12. 【請求項１２】 請求項１から１１までのうちのいずれ
    か１つに記載のフィルタデバイスにおいて、格子助成方
    向性結合器（４０）を形成するために、前記導波層構造
    内に含まれる第１導波層（２１）と平行に第２導波層
    （２２）が配置され、前記第２導波層（２２）は前記第
    １導波層（２１）の分散特性と異なる分散特性を有し、
    かつ前記第１導波層（２１）から高方へ又は側方へ距離
    （ｄ）だけ離隔されていることを特徴とする前記フィル
    タデバイス。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのうちのいずれ
    か１つに記載のフィルタデバイスであって、誘導増幅用
    デバイス（３０）を形成するために、増幅領域（１６）
    を形成する導波層領域（１６）を更に含むことを特徴と
    する前記フィルタデバイス。
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