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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine planare Lichtwellenschaltung,
die beispielsweise für die Durchführung von optischen
Kommunikationen eines WDM (Wellenlängenteilungsmultiplex)-Übertragungssystems
verwendet wird, und eine abstimmbare Laservorrichtung, die die planare
Lichtwellenschaltung hat. Im Nachfolgenden wird „planare
Lichtwellenschaltung” einfach als „PLC”,
ein „optischer Halbleiterverstärker” als „SOA” und
ein „Mach-Zehnder-Interferometer” als „MZI” bezeichnet.
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Bei
optischen Kommunikationen ist ein WDM-Übertragungssystem
aktiv übernommen worden, das optische Hochleistungskommunikationen mittels
der Durchführung von Übertragungen mit einer einzelnen
optischen Fiber durch Multiplexen einer Anzahl von optischen Signalen
unterschiedlicher Wellenlängen erzielt, um eine effiziente
Nutzung der optischen Fiber zu ermöglichen. Ferner gab
es auch eine Ausbreitung eines hochdichten WDM-(DWDM: dichtes WDM)-Übertragungssystems,
welches Hochgeschwindigkeitsübertragungen durch Multiplexen von
optischen Signalen von mehreren Zehn unterschiedlicher Wellenlängen
ermöglichte.
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Ferner
wurde ein ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer), der
optische Signale einer beliebigen Wellenlänge an jedem
Knoten hinzufügt/herabsetzt, im Hinblick auf die praktische
Nutzung untersucht. Die Anwendung dieses ROADM-Systems ermöglicht
es, optische Pfade durch Ändern der Wellenlängen,
zusätzlich zu der Ausdehnung in der Übertragungskapazität,
die durch Multiplexen der Wellenlängen erzielt worden ist,
zu schalten. Dies führt zu drastischen Verbesserungen bei
der Vielseitigkeit der Nutzung optischer Netzwerke. In diesem Fall
sind Lichtquellen entsprechend der jeweiligen Wellenlängen
für das optische Kommunikationsnetzwerksystem erforderlich.
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Eine
in der
4 gezeigte abstimmbare Laservorrichtung
ist beispielsweise als eine Lichtquelle für ein WDM-Übertragungssystem
bekannt (siehe ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung 2006-245346 (Patentdokument
1)). Die
4A ist eine Draufsicht, die
eine abstimmbare Laservorrichtung zeigt, auf welche die vorliegende
Erfindung bezogen ist.
4B ist eine Draufsicht, die
eine vergrößerte Ansicht eines in der
4A gezeigten
Richtungskopplers zeigt. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden
in nachfolgenden Erläuterungen gegeben.
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Eine
abstimmbare Laservorrichtung 70 weist auf: ein optisches
Filter 72, das als ein PLC 71 gebildet ist; einen
SOA 73, der dem optischen Filter 72 Licht zuführt;
eine hochreflektive Beschichtung 74, die durch das optische
Filter 72 hindurch tretendes Licht über das optische
Filter 72 zum SOA 73 rückführt;
und optische Wellenleitungen 75 und 76, die auf
der PLC 71 ausgebildet sind, um den SOA 73, das
optische Filter 72 und den hochreflektiven Spiegel 74 zu
verbinden. Das optische Filter 72 ist mit Ringresonatoren 77, 78 mit
zueinander unterschiedlichen Wellenlängen, und einem optischen
Wellenleiter 79, der die Ringresonatoren 77, 78 verbindet,
konfiguriert. An den Ringresonatoren 77, 78 sind
Dünnschichtheizer 80a, 80b, 81a und 81b zum Ändern
der Phase des Lichtes, das durch die Ringresonatoren 77, 78 übertragen
wird, vorgesehen. Um die Phase des Lichtes zu ändern, muss
die Wellenlänge des Lichtes geändert werden.
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Der
optische Wellenleiter 75 und der Ringresonator 77 sind über
einen Richtungskuppler 91 optisch gekoppelt, und der Ringresonator 77 und
der optische Wellenleiter 79 sind durch einen Richtungskoppler 92 optisch
gekoppelt. Ferner sind der optische Wellenleiter 79 und
der Ringresonator 78 über einen Richtungskoppler 93 optisch
gekoppelt und der Ringresonator 78 und der optische Wellenleiter 79 sind über
einen Richtungskoppler 94 optisch gekoppelt.
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Obwohl 4B nur
den Richtungskoppler 91 zeigt, haben die anderen Richtungskoppler 92–94 ebenfalls
die gleiche Struktur. Der Richtungskoppler 91 ist mit zwei
optischen Wellenleitern 95 und 96 konfiguriert
und zeigt eine Eigenschaft, die Abhängigkeit von einer
Lücke g, die zwischen diesen vorgesehen ist, und einer
Kopplungslänge l bestimmt ist. Der optische Wellenleiter 95 ist
ein Teil des optischen Wellenleiters 75 und der optische
Wellenleiter 96 ist ein Teil des Ringsresonators 77.
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Wie
beschrieben, befindet sich die abstimmbare Laservorrichtung 70 in
einer Struktur, in welcher die PLC 71 das optische Filter 72 bildet,
und der SOA 73 direkt auf der PLC 71 montiert
ist. Zwei auf der PLC 71 ausgebildete Ringresonatoren 77 und 78 haben
leicht unterschiedliche Durchmesser. Infolge des Durchmesserunterschiedes
tritt ein Vernier-Effekt auf, so dass Ausgangslicht 82 mit
einem breiten abstimmbaren Wellenlängenbereich durch Ein/Aus-Steuerung
der Dünnschichtheizer 80a etc. erzielt werden
kann.
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In
der in der 4 gezeigten abstimmbaren Laservorrichtung 70 treten
jedoch die folgenden Fragen auf.
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Wenn
die Herstellungsbedingung für die PLC 71 schwankt,
schwankt auch die Eigenschaft der Richtungskoppler 91–94.
Demgemäß variiert die Wellenlängendurchlasseigenschaft
des optischen Filters 72 stark, so dass die Ausbeute der
abstimmbaren Laservorrichtung 70 stark verschlechtert ist. Dies
ist deshalb der Fall, weil die Richtungskoppler 91–94 mit
optischen Wellenleitern ausgebildet sind, die mit einer extrem engen
Lücke g von ungefähr 1,5 μm parallel
angeordnet sind, so dass die Kopplungseigenschaft der Richtungskoppler 91–94 selbst
mit einer Änderung von 0,1 μm der Lücke
g stark verändert wird.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine PLC und
eine abstimmbare Laservorrichtung zu schaffen, bei der in der Eigenschaft
des optischen Filters selbst dann keine Änderung erzeugt wird,
wenn eine Änderung der Lücke in den Richtungskopplern
vorhanden ist. Daher kann die Ausbeute derselben verbessert werden.
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Die
PLC gemäß einem beispielhaften Aspekt der Erfindung
umfasst: einen ersten optischen Wellenleiter und einen zweiten optischen
Wellenleiter; ein optisches Filter, das durch Koppeln einer Anzahl von
Ringresonatoren unterschiedlicher optischer Weglängen gebildet
ist, zum Ein- und Ausgeben von Eingangslicht über den ersten
optischen Wellenleiter; einen lichtreflektierenden Teil, der das
durch das optische Filter hindurch gegangene Licht auf das optische
Filter über den zweiten optischen Wellenleiter zurückleitet;
einen Phasenschieber zum Ändern der Phase des Lichts, das
durch das optische Filter hindurchgeht; und eine Anzahl von optischen Kopplungsteilen,
die die Anzahl von Ringresonatoren miteinander optisch koppeln und
den ersten optischen Wellenleiter, das optische Filter und den zweiten
optischen Wellenleiter optisch koppeln, wobei wenigstens einer der
optischen Kopplungsteile mit einem asymmetrischen MZI gebildet ist.
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Die
abstimmbare Laservorrichtung gemäß einem anderen
beispielhaften Aspekt der Erfindung hat: Die PLC gemäß der
vorliegenden Erfindung; und einen Lichtzuführteil zum Zuführen
von Licht zum optischen Filter über den ersten optischen
Wellenleiter der planaren Lichtwellenschaltung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigt
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1 eine
Draufsicht auf eine PLC und eine abstimmbare Laservorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Draufsicht auf das in der 1 gezeigte
asymmetrische MZI;
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3 eine
Draufsicht auf eine PLC und eine abstimmbare Laservorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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4A eine
Draufsicht auf eine abstimmbare Laservorrichtung gemäß dem
Stand der Technik und
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4B eine
vergrößerte Draufsicht auf einen in der 4A gezeigten
Richtungskoppler.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Draufsicht, die eine PLC und eine abstimmbare Laservorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, und 2 ist eine Draufsicht auf ein
in der 1 gezeigtes asymmetrisches MZI. Im Folgenden werden
Erläuterungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.
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Eine
abstimmbare Laservorrichtung 10 hat eine PLC 11 und
einen SOA 12 als einen lichtzuführenden Teil.
Die PLC 11 hat im Wesentlichen: einen optischen Wellenleiter 13 als
einen ersten optischen Wellenleiter; einen optischen Wellenleiter 16 als
einen zweiten optischen Wellenleiter; ein optisches Filter 20;
einen Schleifenspiegel 24 als einen lichtreflektierenden
Teil; Dünnschichtheizer 31, 32 und 33 als Phasenschieber;
und asymmetrische MZIs 41, 42, 43, 44, 45 und 46 als
optische Kopplungsteile.
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Der
SOA 12 ist auf die PLC 11 geladen und leitet Licht
zu dem optischen Filter 20 über den optischen
Wellenleiter 13. Das optische Filter 20 ist ein Multiplex-Ringresonator,
der durch Koppeln von drei Ringresonatoren 21, 22 und 23 mit
unterschiedlichen optischen Wegen gebildet ist, und Licht über
den optischen Wellenleiter 13 eingibt und ausgibt. Der Schleifenspiegel 24 leitet
das durch das optische Filter 20 hindurch gelassene Licht
zum optischen Filter 20 über den optischen Wellenleiter 16 zurück.
Die Dünnschichtheizer 31, 32 und 33 ändern
die Phase des durch das optische Filter 20 hindurchgehenden Lichtes
durch Ändern der Temperatur der optischen Wellenleiter,
welche die Ringresonatoren 21–23 bilden.
Die asymmetrischen MZIs 41–46 koppeln
die Ringresonatoren 21–23 optisch und
koppeln den optischen Wellenleiter 13, das optische Filter 20 und den
optischen Wellenleiter 16 optisch.
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Die
Ringresonatoren 21, 22 und 23 sind miteinander über
die optischen Wellenleiter 14, 15 und die asymmetrischen
MZIs 42–45 optisch gekoppelt. Der optische
Wellenleiter 13 und der Ringresonator 21 sind über
das asymmetrische MZI 41 optisch gekoppelt. Der Ringresonator 21 und
der optische Wellenleiter 14 sind über das asymmetrische
MZI 42 optische gekoppelt. Der optische Wellenleiter 14 und der
Ringresonator 22 sind über das asymmetrische MZI 43 optisch
gekoppelt. Der Ringresonator 22 und der optische Wellenleiter 15 sind über
das asymmetrische MZI 44 optisch gekoppelt. Der optische
Wellenleiter 15 und der Ringresonator 23 sind über
das asymmetrische MZI 45 optisch gekoppelt. Der Ringresonator 23 und
der optische Wellenleiter 16 sind über das asymmetrische
MZI 46 optisch gekoppelt. Der Schleifenspiegel 24 ist
mit einem optischen Wellenleiter konfiguriert und mit einem optischen Kopplungsteil
versehen, wie dies bei dem üblichen Verwendungstyp der
Fall ist. Der optische Kopplungsteil ist mit einem asymmetrischen
MZI 47 gebildet.
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Während 2 nur
das asymmetrische MZI 41 zeigt, haben die anderen asymmetrischen
MZIs 42–47 die gleiche Struktur wie das
asymmetrische MZI 41. Das asymmetrische MZI 41 hat
zwei optische Richtungskoppler 51, 52 und zwei
optische Wellenleiter 53, 54, die zwischen die
Richtungskoppler 51, 52 geschichtet sind. Die
optischen Wellenleiter 53 und 54 haben unterschiedliche
Wellenlängen und die optische Weglängendifferenz
beträgt ΔL. Der Richtungskoppler 51 koppelt
ein Ende des optischen Wellenleiters 53 und ein Ende des
optischen Wellenleiters 54 optisch und der Richtungskoppler 52 koppelt das
andere Ende des optischen Wellenleiters 53 und das andere
Ende des optischen Wellenleiters 54 optisch. Die Richtungskoppler 51 und 52 haben
die gleiche Form und Größe. Der optische Wellenleiter 53 ist ein
Teil des optischen Wellenleiters 13 und der optische Wellenleiter 54 ist
ein Teil des Ringresonators 21.
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Die
PLC 11 ist durch Abscheiden eines Oxidfilmes auf einem
Siliziumsubstrat strukturiert und der Brechungsindex eines Kernteils
wird erhöht, um einen optischen Wellenleiter der eingebetteten
Bauart zu bilden. Die optischen Wellenleiter 13–16,
die Ringresonatoren 11–23, der Schleifenspiegel 24,
die asymmetrischen MZIs 41–47 und dergleichen
sind durch die optischen Wellenleiter von der eingebetteten Bauart
gebildet.
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Das
optische Filter 20 hat eine Struktur, bei der die Ringresonatoren 21–25 in
Reihe geschaltet sind. Die Ringresonatoren 21–23 haben
zueinander unterschiedliche optische Weglängen (ein Produkt aus
dem Brechungsindex eines Mediums, durch welches sich das Licht ausbreitet
und der geometrischen Länge). Das optische Filter 20 multiplext
und demultiplext das Licht der Resonanzwellenlängen nur, wenn
die Ringresonatoren 21–23 gleichzeitig
in Resonanz sind und erzielt durch den Vernier-Effekt einen großen
FSR (freier Spektralbereich).
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Der „Vernier-Effekt” ist
ein Phänomen, das dann auftritt, wenn eine Anzahl von Resonatoren
mit unterschiedlichen optischen Weglängen kombiniert sind,
in welchen die Resonanzfrequenzen der jeweiligen Resonatoren mit
verschobenen spitzen Zyklen einander mit einer Frequenz des kleinsten
gemeinsamen Vielfachen überlappen. Ein gemultiplexter Lichtresonator,
der durch Kombinieren einer Anzahl von Resonatoren erzielt worden
ist, funktioniert auf eine solche Weise, dass der erscheinende FSR
die Frequenz des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Resonanzfrequenzen
der entsprechenden Resonatoren durch die Ausnutzung des Vernier-Effektes wird.
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Dadurch
wird es möglich, die Eigenschaft der Frequenzen in einem
breiteren Bereich als bei einem einzelnen Resonator zu steuern.
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Die
abstimmbare Laservorrichtung 10 ist strukturiert, um eine
Einzelmodusoszillation durchzuführen, indem die Wellenlängendurchlässigkeitseigenschaft
jedes Absenk-Ports der Ringresonatoren 21–23 ausgenutzt
wird. Indem die Gestaltung so ist, dass jeder der Ringresonatoren 21–23 eine
etwas unterschiedliche optische Weglänge hat, treffen sich die
Resonanzwellenlängen des optischen Filters 20 selbst
in einem breiten Wellenlängenbereich von ungefähr
mehreren zehn nm nur an einem übereinstimmenden Punkt.
Dadurch wird es möglich, eine Einzelmodusoszillation mit
der konsistenten Wellenlänge zu erzeugen.
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Beispielsweise
ist der FSR des Ringresonators 21 auf das ITU-(International
Telecommunication Union)-Gitter festgelegt. Hiermit kann die Resonanzwellenlänge
des optischen Filters 20 (die Wellenlänge des
kleinsten gemeinsamen Vielfachen jeder Resonanzwellenlänge
der Ringresonatoren 21–23) als die Wellenlänge
des ITU-Gitters ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Ringresonator 21 für
das Festlegen des FSR auf das ITU-Gitter verwendet werden, der Ringresonator 22 kann
für die Feineinstellung verwendet werden und der Ringresonator 23 kann
für die Grobeinstellung verwendet werden.
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Die
Dünnschichtheizer 31–33 sind
mit Aluminiumfilmen hergestellt, die entsprechend den jeweiligen
Positionen der ringartigen optischen Wellenleiter der Ringresonatoren 21–23 abgeschieden
sind. Die ringartigen optischen Wellenleiter der Ringresonatoren 21–23 sind
mit Glas oder einem Verbundhalbleiter gebildet und der Brechungsindex
desselben ändert sich entsprechend der Temperaturänderung.
Daher beaufschlagen die Dünnschichtheizer 31–33 die ringartigen
optischen Wellenleiter der Ringresonatoren 21–23 mit
Wärme, um die Brechungsindizies derselben einzeln zu ändern.
Somit ist es möglich, die Resonanzwellenlänge
des optischen Filters 20 durch gleichzeitiges variables
Steuern der optischen Weglängen der Ringresonatoren 21–23 zu ändern.
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Der
SOA 12 hat auf seiner einen Stirnfläche eine nicht
reflektierende Beschichtung aufgebracht und ist auf der PLC 11 montiert.
Der auf der PLC 11 ausgebildete optische Wellenleiter 13 ist
an die nicht reflektierende Beschichtungsseite des SOA 12 gekoppelt.
Die Drei-Stufen-Ringresonatoren 21–23,
die mit den optischen Wellenleitern gebildet sind, werden als das
optische Filter 20 zum Wählen der Wellenlänge
verwendet. Das Licht, welches durch die Drei-Stufen-Ringresonatoren 21–23 hindurchgegangen
ist, wird durch den Schleifenspiegel 24 zurückgeleitet, geht
durch die Drei-Stufen-Ringresonatoren 21–23 wieder
hindurch und zurück zu dem SOA 12. Dadurch ist
zwischen der nicht reflektierenden Beschichtungsstirnfläche
des SOA 12 und dem Schleifenspiegel 24 ein Laserresonator
gebildet, der eine Laseroszillation erzeugt, so dass Oszillationslicht (Ausgangslicht 17)
an der niedrig reflektierenden Beschichtungsstirnfläche
des SOA 12 ausgegeben wird. Dadurch wird eine spezifische
Wellenlänge als ein Ziel gewählt, wodurch es möglich
wird, eine Laseroszillationswirkung mit gewünschter Wellenlänge durchzuführen.
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An
den optischen Kopplungsteilen der Ringresonatoren 21–23 und
des Schleifenspiegels 24 sind nicht die typischen Richtungskoppler
sondern asymmetrische MZIs 41–47 verwendet.
Hierdurch ist es, wie später beschrieben, selbst wenn die
Lücke g in den Richtungskopplern 51 und 52,
welche die asymmetrischen MZIs 41–47 konfigurieren,
infolge der Änderungen von Herstellungsbedingungen schwanken,
möglich, eine Elementherstellungstoleranz (Fehlerspielraum)
auszudehnen, da eine Verzweigungsverhältnisänderung
klein ist.
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Der
SOA 12 ist unter Verwendung einer passiven Ausrichttechnik
direkt auf der PLC 11 montiert. Die passive Ausrichttechnik
ist ein Montageverfahren, die Positionen unter Verwendung eines
auf der PLC 11 ausgebildeten Musters und eines Markierungsmusters,
das auf dem SOA 12 ausgebildet ist, bestimmt. Somit ist
es möglich, eine große Verbesserung der Kosten
und der Bearbeitungszeit für die Herstellung optischer
Module zu erzielen, da es unnötig ist, die optische Achseneinstellung
durchzuführen, die herkömmlicherweise bei der
Herstellung von optischen Modulen durchgeführt wird. Es
ist auch möglich, eine Form anzuwenden, bei der der SOA 12 direkt
an die PLC 11 angeschlossen ist, ohne dass er auf dieser
montiert ist.
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Als
Nächstes werden die Eigenschaften der abstimmbaren Laservorrichtung 10 im
Einzelnen beschrieben. Die Ringresonatoren 21–23 und
der Schleifenspiegel 24 sind durch asymmetrische MZIs 41–47 optisch
gekoppelt. Die Richtungskoppler 51 und 52 der
asymmetrischen MZIs 41–47 sind mit zwei
optischen Wellenleitern 53 und 54 mit einer engen
Lücke g gebildet. Die Lücke g beträgt
beispielsweise unge fähr 1,5 μm. Somit schwankt
die Filtereigenschaft einer abstimmbaren Laservorrichtung 70 wie
in der 4 gezeigt, selbst dann stark,
wenn eine Änderung von 0,1 μm in der Lücke
g infolge von Schwankungen der Herstellungsbedingungen verursacht
ist. Diese beispielhafte Ausführungsform schafft eine Struktur,
die nicht durch die Änderung in der Lücke in den
Richtungskopplern, welche infolge von Änderungen der Herstellungsvorgänge
oder dergleichen erzeugt wird, beeinträchtigt wird. Hierfür wird
das Licht nicht nur unter Verwendung der Richtungskoppler, sondern
auch unter Verwendung der asymmetrischen MZIs 41–47 verzweigt,
die mit den zwei Richtungskopplern 51 und 52 konfiguriert
sind.
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Dies
wird auf der Grundlage des asymmetrischen MZI 41 wie in
der 2 gezeigt, im Einzelnen beschrieben. Vorausgesetzt
dass eine Phasendifferenz, die durch Phasenschieber (Dünnschichtheizer 31–33)
erzeugt wird, gleich 2φ ist, beträgt eine Kopplungseffizienz
des Richtungskopplers 51 in einem Phasenausdruck gleich θ1 und eine Kopplungseffizienz des Richtungskopplers 51 gleich θ2, eine Kopplungseffizienz R des asymmetrischen
MZI 41 kann wie in der Gleichung (1) ausgedrückt
werden (s. beispielsweise Gleichung (8) wie auf Seite 2306 der Veröffentlichung
1 angegeben (K. Jinguji et al, J. Lightwave Technology,
Vol. 14, Seiten 2301–2310, 1996). R = cos2(φ)sin2(θ1 + θ2) + sin2(φ)sin2(θ1 – θ2) (1)
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Hierbei
wird angenommen, dass eine Eingangsleistung, die in der 2 zugeführt
wird, gleich PA ist, und die Ausgangsleistungen in diesem Fall PC, PD sind, so dass
die Kopplungseffizienz R wie in der Gleichung (2) ausgedrückt
werden kann. R = PD/(PC + PD) (2)
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Der
erste Term der Gleichung (1) kann extrem kleiner als der zweite
Term gemacht werden, indem die Phasendifferenz 2φ, welche
durch die Dünnschichtheizer 31–33 erzeugt
wird, zum Zeitpunkt des Designs exakt gewählt wird. In
diesem Fall kann der zweite Term einfach für die Schwankung
der Kopplungseffizienz R in Betracht gezogen werden. Anzumerken
ist, dass „φ” das Maß ist, welches
in Abhängigkeit von der Länge der Dünnschichtheizer 31–33 bestimmt
ist, und es wird in Abhängigkeit von der Genauigkeit der
Maske bestimmt, die für die Strukturierung ver wendet wird.
Somit schwankt es selbst dann nicht, wenn Änderungen bei
den Herstellungsbedingungen stattfinden. „θ1” und „θ2” sind Funktionen der Lücke
g in Richtungskopplern 51, 52 und der Länge l.
Die Länge l wird in Abhängigkeit von der Genauigkeit
der Maske bestimmt, so dass sie selbst dann nicht schwankt, wenn Änderungen
in den Herstellungsbedingungen auftreten. Daher ist es die Änderung
der Lücke g in den Richtungskopplern 51 und 52,
die im Stadium der Gestaltung berücksichtigt werden muss.
Die Lücke g ändert sich in Abhängigkeit von
den Herstellungsbedingungen so wie beispielsweise Ätzen,
Einbetten der oberen Ummantelung und dergleichen.
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Die
zwei Richtungskoppler 51 und 52 werden gleichzeitig
mit derselben Bedingung hergestellt, so dass Schwankungen in der
Lücke g der beiden Koppler weitgehend gleich werden. Insbesondere
wenn Designwerte der Lücke g in den Richtungskopplern 51 und 52 gleich
sind und die beiden Koppler nahe beieinander sind, wird der Unterschied
in den Herstellungsbedingungen der beiden Koppler extrem klein.
Somit werden die Schwankungen in der Lücke g der beiden
Koppler äußerst nahe an einander gleich werden,
so dass eine Änderung in „(θ1–θ2)” des zweiten Terms in der Gleichung
(1) klein wird. Dadurch ist es möglich, Ringresonatoren 21–23 mit
einer kleinen Verzweigungsverhältnisänderung zu
bilden, selbst wenn eine Änderung in der Lücke
g der Richtungskoppler 51 und 52 auftritt. Das
Verzweigungsverhältnis kann mit hoher Präzision
durch Steuern der beiden Armlängen der asymmetrischen MZIs 41–47 gesteuert
werden (d. h. die optischen Weglängen L und L + ΔL
der optischen Wellenleiter 53 und 54).
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Wie
beschrieben, kann durch die Verwendung von asymmetrischen MZIs 41–47 in
den Ringresonatoren 21–23 eine Schwankung
der Filtereigenschaft selbst dann vermieden werden, wenn eine Schwankung
in der Lücke g der Richtungskoppler 51 und 52 infolge
der Änderungen der Herstellungsbedingungen verursacht wird.
Dadurch wird es möglich, das optische Filter 20 für
eine abstimmbare Laservorrichtung mit hoher Herstellungstoleranz
zu erzielen. Zusätzlich besteht auch der Vorteil, dass
man in der Lage ist, eine Abstimmwirkungsstabilität in
einem breiten Bereich durchzuführen, da das Verzweigungsverhältnis
nicht durch den Kopplungszustand der zwei optischen Wellenleiter
gesteuert wird, wie dies in den herkömmlichen Fällen
der Fall ist, sondern durch die optischen Weglängendifferenz ΔL
der asymmetrischen MZIs 41–47.
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Daher
ist es möglich, die Ausbeute mit der PLC 11 und
der abstimmbaren Laservorrichtung 10 der Ausführungsform
zu verbessern, da keine Änderung in der Eigenschaft des
optischen Filters 20 selbst dann erzeugt wird, wenn eine Änderung
in der Lücke g der Richtungskoppler 51 und 52 verursacht durch
Schwankungen der Herstellungsbedingungen erzeugt wird, weil die
optischen Kopplungsteile innerhalb der PLC 11 mit asymmetrischen
Mach-Zehnder-Interferrometern 41–47 gebildet
sind.
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Weil
es wünschenswert ist, alle optischen Kopplungsteile mit
den asymmetrischen MZIs 41–47 zu bilden,
ist es auch gut, beispielsweise wenigstens einen derselben mit dem
asymmetrischen MZI zu bilden und die anderen mit den Richtungskopplern
zu bilden. Der lichtreflektierende Teil ist nicht darauf begrenzt,
dass er der Schleifenspiegel 24 ist, sondern er kann auch
beispielsweise eine hochreflektierende Beschichtung sein. Das optische
Filter ist nicht darauf begrenzt, dass es mit dem Drei-Stufen-Ringresonatoren 21–23 gebildet
ist, sondern kann mit dem Zwei-Stufen-Ringresonatoren oder vier-
oder mehrstufigen Ringresonatoren gebildet sein. Jeder der Ringresonatoren 21–23 kann
nur über die asymmetrischen MZIs 42–45 ohne
Verwendung der optischen Wellenleiter 14 und 15 gekoppelt
sein. Die Phasenschieber sind nicht darauf begrenzt, dass sie Dünnschichtheizer 31–33 sind,
sondern können auch in einer Struktur gebildet sein, in
welcher der Brechungsindex der optischen Wellenleiter durch Beaufschlagen
mit Verzerrungen, elektrischem Stromeinsatz, der in einer integrierten
optischen Verbundhalbleitervorrichtung verwendet wird, etc. geändert
wird. Der lichtzuführende Teil ist nicht darauf begrenzt,
dass er der SOA 12 ist. Es ist möglich, auch einen
Laserdiodentyp zu verwenden.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann mit einer abstimmbaren Laservorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
eine hohe Herstellungstoleranz erzielt werden. Dadurch wird es möglich,
die Ausbeute und den Durchsatz zu verbessern sowie auch eine Abstimmwirkung
im breiten Bereich zu erzielen. Anders als bei der typischen abstimmbaren
Laservorrichtung der externen Spiegelbauart ist zusätzlich kein
bewegbarer Teil in der Vorrichtung des Ausführungsbeispieles
vorgesehen. Somit kann eine hohe Vibrationsbeaufschlagungseigenschaft
zusätzlich zu einer hohen Zuverlässigkeit erzielt
werden. Da weiterhin die Wellenlängenabstimmung durch Steuern der
Leistung durchgeführt wird, die an die Dünnschichtheizer
angelegt wird, zeigt die abstimmbare Laservorrichtung des Ausführungsbeispieles
eine extrem kleinere Säkularänderung in der Eigenschaft verglichen
mit einer solchen Bauart, bei der ein elektrischer Strom in die
Halbleiterwellenleiter eingesetzt ist.
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In
der vorliegenden Erfindung sind die optischen Koppler innerhalb
der PLC mit asymmetrischen MZIs gebildet. Somit wird als ein beispielhafter Vorteil
gemäß der Erfindung in der Eigenschaft des optischen
Filters selbst dann keine Änderung erzeugt, wenn in der
Lücke in den Richtungskopplern infolge von Änderungen
der Herstellungsbedingungen erzeugt wird. Daher kann die Ausbeute
verbessert werden.
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3 ist
eine Draufsicht, die eine PLC und eine abstimmbare Laservorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die
Zeichnung Erläuterungen gegeben. Gleiche Bauteile wie in der 1 gezeigt,
sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und Erläuterungen
derselben weggelassen.
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Eine
abstimmbare Laservorrichtung 60 dieses Ausführungsbeispieles
wird erhalten, indem der abstimmbaren Laservorrichtung 10 des
in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels
ein lichtempfangendes Element 61 zum Detektieren von Licht
von dem Ringresonator 21 über einen Durchgangsport 13t und
eine Steuereinheit 62 für das Einstellen einer elektrischen
Strommenge, die den Dünnschichtheizern 31–33 zugefügt
wird, dergestalt, dass die an dem Lichtempfangselement 61 detektierte
Lichtmenge klein wird.
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Das
Lichtempfangselement 61 ist beispielsweise eine Fotodiode.
Die Steuereinheit 62 ist mit einem Mikrocomputer, einem
AD-Wandler, einem DA-Wandler, einem Energieversorgungstransistor und
dergleichen konfiguriert und hat auch eine Funktion zum Einstellen
der dem SOA 12 zugeführten elektrischen Strommenge.
Das heißt, die Steuereinheit 62 empfängt
den Eingang eines Signals, das eine vorgeschriebene Wellenlänge
anzeigt, von einem anderen Computer oder dergleichen, und stellt die
elektrische Strommenge ein, welche den Dünnschichtheizern 31–33 und
dem SOA 12 zugeführt wird, dergestalt, dass der
Ausgang 17 der Wellenlänge erzielt werden kann.
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Die
an dem Lichtempfangselement 61 über den Durchgangsport 13t detektierte
Lichtmenge wird mit der Resonanzwellenlänge des optischen
Filters 20 ein Minimum. Daher kann die Resonanzwellenlänge
des optischen Filters 20 durch Einstellen der elektrischen
Strommenge, welche an die Dünnschichtheizer 31–33 angelegt
wird, so eingestellt werden, dass die an dem Lichtempfangselement 61 detektierte
Lichtmenge klein wird. Das Lichtempfangselement 61 kann
auch für die Durchgangsports anderer Ringresonatoren vorgesehen
sein. In diesem Fall kann die Steuereinheit 62 die elektrische
Strommenge, welche an die Dünnschichtheizer 31–33 angelegt
wird, so eingestellt werden, dass die Summe der an den zwei oder
mehr Lichtempfangselementen detektierten Lichtmengen klein wird.
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Andere
Strukturen, Operationen und Wirkungen der abstimmbaren Laservorrichtung 60 sind
die gleichen wie diejenigen der abstimmbaren Laservorrichtung 10 des
ersten Ausführungsbeispiels (1).
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme jeweils auf die Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf
diese Ausführungsbeispiele begrenzt. Zahlreiche Änderungen
und Modifikationen, die für den Fachmann denkbar sind,
können an den Strukturen und Einzelheiten der vorliegenden
Erfindung angewandt werden. Ferner ist zu ersehen, dass die vorliegende
Erfindung Kombinationen aus einem Teil oder dem gesamten Teil der
Strukturen, die in jedem Ausführungsbeispiel beschrieben
worden sind, enthält.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - K. Jinguji
et al, J. Lightwave Technology, Vol. 14, Seiten 2301–2310,
1996 [0037]