DE60310068T2 - Verfahren und vorrichtung zur abstimmbaren wellenlängenwandlung mittels eines bragg-gitters und laser in einem halbleitersubstrat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur abstimmbaren wellenlängenwandlung mittels eines bragg-gitters und laser in einem halbleitersubstrat Download PDF

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Description

  • ERFINDUNGSGEBIET
  • Diese Spezifikation bezieht sich allgemein auf optische Vorrichtungen und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf abstimmbare Wellenlängenwandler, bei denen ein Bragg-Gitter und ein Laser in einem Halbleitersubstrat zum Einsatz kommen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Im Zuge des fortlaufenden Wachstums des Internets und der Multimedia-Kommunikation wurde durch die Nachfrage für erhöhte Kapazität auf Netzwerken die Entwicklung und der Einsatz von optischen Fasern vorangetrieben. In dem Bemühen, die Datenträgerkapazität optischer Fasernetzwerke zu optimieren, wurden „DWDM"-Systeme (Dense Wavelength-Division Multiplexing) und dergleichen implementiert, um Daten über eine Mehrzahl von Wellenlängen (d.h. Kanälen) innerhalb einer einzelnen Faser transportieren zu können.
  • In einem hochschnellen optischen Netzwerk führt die Wellenlängenumwandlung, bei der Information optisch von einer in eine andere Wellenlänge umgewandelt wird, eine wichtige Funktion aus. Zum Beispiel sollte man sich dessen bewusst sein, dass in einem großen optischen Netzwerk dieses Netzwerk mit zunehmender Verkehrsdichte viele freie Kanäle auf allen Verbindungen aufweisen könnte, dass aber eine einzelne einmalige Wellenlänge auf einem beliebigen möglichen Pfad zwischen zwei Endbenutzern nicht unbedingt zur Verfügung steht. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Wellenlänge mancher Signale beim Durchgang durch das Netzwerk zu ändern, um in möglichst wirksamer Weise eine Mehrzahl von Benutzern zu bedienen.
  • Eine offensichtliche Lösung für Wellenlängenumwandlung besteht darin, das empfangene optische Signal einfach in elektronische Form umzuwandeln und dann ein zweites optisches Signal mit der gewünschten Wellenlänge nochmals zu übertragen. Der Umwandlungsprozess von optisch zu elektronisch zu optisch ist jedoch relativ langsam und begrenzt die Rentabilität und Geschwindigkeit des optischen Netzwerks. Die Typen der aktuell verfügbaren Wellenlängenwandler, die vollkommen optisch funktionieren, verwenden die nichtlinearen optischen Eigenschaften eines optischen Halbleiterverstärkers (Semiconductor optical Amplifier – SOA), wie beispielsweise Kreuzverstärkungsmodulation, Kreuzphasenmodulation und Vierwellen-Mischung. Obwohl diese Prozesse rentabler als Umwandlungen von optisch-zu-elektronisch-zu-optisch sind, ist die Wellenlängenumwandlungs-Geschwindigkeit dieser Prozesse infolge der Trägerdynamik im SOA fundamental eingeschränkt. Beispielsweise werden die optischen Eigenschaften des SOAs, zumindest teilweise, durch Zwischenbandübergänge im Träger bestimmt, an denen relativ langsame Prozesse wie Auger-Prozesse beteiligt sind.
  • Allgemein benutzte optische Komponenten in DWDM-Systemen sind zum Beispiel Wellenlängen-aufteilende Multiplexing-Sender und Empfänger, optische Filter wie Beugungsgitter, Dünnfilmfilter, Faser-Bragg-Gitter, AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) optische Add/Drop-Multiplexer und abstimmbare Laser. Zum Beispiel sind Laser gut bekannte Vorrichtungen, die Licht durch induzierte Emission ausstrahlen und kohärente Lichtstrahlen mit einem von infrarot bis ultraviolett reichenden Frequenzspektrum erzeugen, und die in einer riesigen Vielfalt von Anwendungen eingesetzt werden können. Zum Beispiel könnten in optischen Kommunikations- oder Networking-Anwendungen Laser zur Erzeugung von Lichtstrahlen oder optischen Strahlen eingesetzt werden, auf denen Daten oder andere Informationen verkodet und übertragen werden können.
  • Der Einsatz eines DBR-Lasers (DBR = Distributed Bragg Reflector) für Wellenlängenumwandlung wurde von B. Mikkelsen, et. al. beschrieben in „Penalty Free Wavelength Conversion of 2.5 Gbits/s Signals using a tuneable DBR-Laser", Proceedings ECOC, 1992, SS. 441–444. Eine erste Wellenlänge mit einem modulierten Signal wird in den Verstärkungsabschnitt des DBR-Lasers injiziert und verursacht einen Abbau von Trägern. Durch diesen Abbau ändert sich die Anzahl der Träger, die eine zweite Wellenlänge mit dem modulierten Signal erzeugen und ausgeben.
  • Andere Vorrichtungen, die in optischen Kommunikations- oder Networking-Anwendungen zum Einsatz kommen, sind faser-basierte Bragg-Gitter. Ein Faser-Bragg-Gitter ist eine optische Faservorrichtung, die eine optische Faser mit periodischen Veränderungen im Brechungsindex der Faserkernmaterialen entlang der Faserlänge enthält, die sich bilden können, wenn der fotoempfindliche Kern einem intensiven optischen Interferenzmuster ausgesetzt wird. Zusammen mit den Veränderungen im Brechungsindex entlang der Faserlänge werden optische Strahlen einer bestimmten Wellenlänge vom Faser-Bragg-Gitter reflektiert, während andere Wellenlängen durch die Faser hindurch weiterlaufen können.
  • Faser-Bragg-Gitter sind unter anderem dadurch beschränkt, dass die jeweilige Wellenlänge, die vom Faser-Bragg-Gitter reflektiert wird, weitgehend festliegt. Folglich, wenn Licht verschiedener Wellenlängen zu reflektieren ist, werden verschiedene Faser-Bragg-Gitter eingesetzt. Bei manchen bekannten Faser-Bragg-Gittern können nominale Anpassungen an der reflektierten Wellenlänge vorgenommen werden, indem die optische Faser des Faser-Bragg-Gitters physikalisch oder mechanisch gestreckt wird, um die Länge der optischen Faser zu modifizieren. Der Nachteil dieser Technik besteht darin, dass das Ausmaß der Anpassung an die reflektierte Wellenlänge relativ klein ist, und dass die optische Faser durch die beim Strecken auftretende physikalische Spannungsbeanspruchung beschädigt werden kann.
  • In einem Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung für abstimmbare Wellenlängenumwandlung gemäß Anspruch 1 bereit. In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur abstimmbaren Wellenlängenumwandlung gemäß Anspruch 14 bereit. In einem wiederum weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein System zur abstimmbaren Wellenlängenumwandlung in einem optischen Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 20 bereit.
  • KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten der nicht-einschränkenden und nicht-erschöpfenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei
  • 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften abstimmbaren Wellenlängenwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Quantenkaskaden Intersubband Lasers mit einem optischen Eingangssignalstrahl/Pumpstrahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein Blockdiagramm darstellt, welches einen Querschnitt durch ein beispielhaftes abstimmbares Bragg-Gitter in einem Halbleitersubstrat mit einer Heizung darstellt, welches in einem abstimmbaren Wellenlängenwandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften abstimmbaren Bragg-Gitters in einem Halbleitersubstrat mit einem Rippenwellenleiter darstellt, welches in einem abstimmbaren Wellenlängenwandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 5 eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen Reflexionsvermögen und Wellenlänge für verschiedene Temperaturen in einem beispielhaften abstimmbaren Bragg-Gitter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6A eine grafische Darstellung eines effektiven Brechungsindexes entlang eines optischen Pfads eines beispielhaften abstimmbaren Bragg-Gitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6B eine grafische Darstellung eines effektiven Brechungsindexes entlang eines optischen Pfads eines beispielhaften abstimmbaren apodisierten Bragg-Gitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 ein Blockdiagramm ist, welches einen Querschnitt durch ein weiteres beispielhaftes abstimmbares Bragg-Gitter in einem Halbleitersubstrat mit Ladungs-modulierten Regionen darstellt, welches in einem abstimmbaren Wellenlängenwandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 8 ein Blockdiagramm eines weiteren beispielhaften abstimmbaren Wellenlängenwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9 ein Blockdiagramm eines wiederum weiteren beispielhaften abstimmbaren Wellenlängenwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 10 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Ereignisflusses in einem Prozess zum Einsatz eines abstimmbaren Wellenlängenwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 11 ein Blockdiagramm eines beispielhaften optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden sind Ausführungsformen eines Verfahrens und einer Vorrichtung für abstimmbare Wellenlängenumwandlung unter Einsatz eines in einem Halbleitersubsubstrat angeordneten Bragg-Gitters und eines Lasers beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifischen Details, wie zum Beispiel die Identifizierung verschiedener Systemkomponenten, aufgeführt, um ein gründliches Verständnis der erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu vermitteln. Wie ein in der Technik bewanderter Fachmann jedoch erkennen wird, können die erfindungsgemäßen Ausführungsformen auch ohne eines oder mehrere der spezifischen Details oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien usw. praktiziert werden. In wiederum anderen Fällen wurden gut bekannte Strukturen, Materialien oder Betriebsweisen nicht im Detail dargestellt oder beschrieben, um Aspekte der erfindungsgemäßen Ausführungsformen nicht zu verschleiern.
  • Verweise in dieser Spezifikation auf „eine (einzelne) Ausführungsform" oder „eine Ausführungsform" bedeuten, dass ein in Verbindung mit der Ausführung beschriebenes bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft in mindestens einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten ist. Folglich bezieht sich das Erscheinen von Ausdrücken wie „in einer (einzelnen) Ausführungsform" oder „in einer Ausführungsform" an verschiedenen Stellen in dieser Spezifikation nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform. Des Weiteren könnten die bestimmten-Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden.
  • Im Überblick betrachtet stellen Ausführungsformen der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für abstimmbare Wellenlängenumwandlung unter Einsatz eines in einem Halbleitersubstrat angeordneten abstimmbaren Bragg-Gitters und eines Verstärkungsmediums (zum Beispiel eines Lasers) bereit. In einer Ausführungsform könnte ein einer ersten Wellenlänge entsprechendes optisches Eingangssignal, welches mit einer Datenkomponente moduliert werden könnte (zum Beispiel könnte das Eingangssignal ein ein optisches Netzwerk durchlaufendes optisches Kommunikationssignal sein), dem Verstärkungsmedium zugeführt werden, um zu bewirken, dass dieses Medium Licht von mindestens einer Wellenlänge ausstrahlt, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet. In einer Ausführungsform zum Beispiel könnte das Verstärkungsmedium ein Quanten-Kaskaden Intersubband Laser sein, der nach Erregung durch das optische Eingangssignal Licht von mindestens einer Wellenlänge ausstrahlen könnte, die sich von der ersten Wellenlänge des optischen Eingangssignals unterscheidet. In einer Ausführungsform könnte das vom Verstärkungsmedium ausgestrahlte Licht eine Intensität aufweisen, die proportional zur Intensität des optischen Eingangssignals ist, und die somit das vom Verstärkungsmedium ausgestrahlte Licht mit der Datenkomponente des optischen Eingangssignals moduliert.
  • Das Licht der mindestens einen Wellenlänge, die sich von der ersten Wellenlänge des optischen Eingangssignals unterscheidet, kann sich nun durch einen Laser-Hohlraum bis zu einem ersten Ende des Laser-Hohlraums fortpflanzen, wobei das erste Ende einen ersten Reflektor definiert. In einer Ausführungsform kann der erste Reflektor ein abstimmbares Bragg-Gitter sein, welches in Reaktion auf eine angelegte Bedingung (zum Beispiel Wärme oder Ladung) selektiv Licht einer abstimmbaren Mittelwellenlänge reflektieren könnte. Das reflektierte Licht könnte dann eine induzierte Emission von Licht der gleichen Wellenlänge innerhalb des Verstärkungsmediums und die Übertragung mindestens eines Teils des Lichts mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge von dem abstimmbaren Wellenlängenwandler über einen zweiten Reflektor verursachen, der ein zweites Ende des Laser-Hohlraums definiert und fähig ist, das Licht mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge mindestens teilweise zu übertragen. In einer Ausführungsform könnte die Ausgangswellenlänge des abstimmbaren Wellenlängenwandlers selektiv abgestimmt werden, indem die Mittelwellenlänge des halbleiter-basierten abstimmbaren Bragg-Gitters verschoben wird.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte ein halbleiter-basierter abstimbarer Wellenlängenwandler in einer voll integrierten Lösung auf einem einzelnen integrierten Schaltkreis-Chip bereitgestellt werden. Ausführungsformen des offenbarten abstimmbaren Wellenlängenwandlers könnten als Komponenten in Anwendungen wie zum Beispiel optischen Breitband-Netzwerksystemen oder dergleichen benutzt werden. Andere Merkmale der dargestellten Ausführungsformen werden für den Leser anhand das Vorhergesagten und der beigefügten Ansprüche sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen während des Lesens der ausführlichen Beschreibung erkenntlich sein.
  • Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist eine Ausführungsform eines abstimmbaren Wellenlängenwandlers 101 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Wie dargestellt, könnte eine Ausführungsform des abstimmbaren Wellenlängenwandlers 101 auf einem „SOI"-Wafer 103 (SOI = Silicon-on-Insulator) angeordnet sein, der ein erstes Halbleitersubstrat 107 und ein zweites Halbleitersubstrat 111 beinhaltet. In einer Ausführungsform könnte das erste Halbleitersubstrat 107 Silizium sein. Das erste Halbleitersubstrat 107 könnte zwischen einer ersten Isolierschicht 105 und einer zweiten Isolierschicht 109 angeordnet sein, wobei in einer Ausführungsform die zweite Isolierschicht 109 zwischen dem ersten Halbleitersubstrat 107 und dem zweiten Halbleitersubstrat 111 angeordnet ist.
  • Wie in der dargestellten Ausführungsform veranschaulicht, beinhaltet der abstimmbare Wellenlängenwandler 101 ein Verstärkungsmedium 113, welches im ersten Halbleitersubstrat 107 vorgesehen ist. In einer Ausführungsform könnte das Verstärkungsmedium 113 ein Quantenkaskaden Intersubband Laser sein, der im Folgenden im Detail in Verbindung mit 2 besprochen wird. Ferner enthält der abstimmbare Wellenlängenwandler 101 ein abstimmbares Bragg-Gitter 115, welches in dem ersten Halbleitersubstrat 107 angeordnet ist und in einer Ausführungsform einen ersten Reflektor bildet, der ein erstes Ende eines Laser-Hohlraums 117 im ersten Halbleitersubstrat 107 definiert. Wie an späterer Stelle besprochen, beinhaltet das abstimmbare Bragg-Gitter 115 eine Mehrzahl von Schnittstellen entlang des ersten Halbleitersubstrats 107, die eine Mehrzahl von Störungen in einem Brechungsindex entlang des abstimmbaren Bragg-Gitters 115 bilden, um selektiv Licht mit einer abstimmbaren Mittelwellenlänge zu reflektieren. In einer Ausführungsform könnte, wie dargestellt, eine in der Nähe des Halbleitersubstrats mit dem abstimmbaren Bragg-Gitter angeordnete Heizung 119 dazu benutzt werden, die Temperatur des Halbleitersubstrats mit dem abstimmbaren Bragg-Gitter 115 örtlich einzustellen, um die vom abstimmbaren Bragg-Gitter 115 reflektierte abstimmbare Mittelwellenlänge anzupassen. Es versteht sich, dass sich der Ausdruck „abstimmbare Mittelwellenlänge" auf einen relativ schmalen Wellenlängenbereich (zum Beispiel einen Picometerbereich von 10 s) bezieht, der von den abstimmbaren Bragg-Gittern gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsformen wirksam reflektiert wird.
  • In einer Ausführungsform könnte der im ersten Halbleitersubstrat 107 angeordnete Laser-Hohlraum 117 durch die ersten und zweiten Isolierschichten 105 und 109, den ersten Reflektor einschließlich des abstimmbaren Bragg-Gitters 115 und einen zweiten Reflektor 131, der eine Komponente des Verstärkungsmediums 113 ist, definiert sein. In einer Ausführungsform könnte der zweite Reflektor 131 eine gespaltene Oberfläche oder Facette, oder eine beschichtete Oberfläche mit einem gewünschten Reflexionsvermögen sein. Der zweite Reflektor 131, in einer Ausführungsform, könnte fähig sein, Licht mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge mindestens teilweise von dem abstimmbaren Bragg-Gitter 115 zu reflektieren. Wie im Folgenden im Detail beschrieben, umfasst der Laser-Hohlraum 117 in einer Ausführungsform das Verstärkungsmedium 113 und einen im ersten Halbleitersubstrat 107 ausgebildeten Wellenleiter.
  • Im Betrieb wird zunächst Elektrizität in Licht im Laser-Hohlraum 117 über das Verstärkungsmedium 113 umgewandelt. In einer Ausführungsform könnte ein optisches Eingangssignal 121 einer ersten Wellenlänge mit darin verkodeten Daten dem Verstärkungsmedium 113 zugeführt werden, um die Ausstrahlung von Licht 123 zu verursachen, das einer Reihe von Wellenlängen aus dem Verstärkungsmedium 113 entspricht. Da Elektronen innerhalb eines bestimmten Energiebandes innerhalb des Verstärkungsmediums 113 leicht unterschiedliche Energien aufweisen können, versteht es sich, dass die Übergänge von einem zu einem anderen Energieband einer Vielfalt von Energien und somit Wellenlängen entsprechen, so dass vom Verstärkungsmedium 113 ein Spektrum von Licht augestrahlt wird. Das ausgestrahlte Licht 123 mit der mindestens einen Wellenlänge, die sich von der ersten Wellenlänge, die dem optischen Eingangssignal 121 entspricht, unterscheidet, könnte sich dann durch den Laser-Hohlraum 117 bis zum ersten Reflektor mit dem abstimmbaren Bragg-Gitter 115 fortpflanzen. In einer Ausführungsform könnte das ausgestrahlte Licht 123 in Reaktion auf die Zusammenwirkung mit dem optischen Eingangssignal 121 im Verstärkungsmedium 113 mit den Daten moduliert werden, die im optischen Eingangssignal 121 verkodet sind.
  • In einer Ausführungsform reflektiert das abstimmbare Bragg-Gitter 115 einen Teil des Lichts 123 mit einer abstimmbaren Mittelwellenlänge entsprechend einer Bragg-Wellenlänge (das heißt der vom Bragg-Gitter betroffenen Wellenlänge), die mit dem abstimmbaren Bragg-Gitter 115 verknüpft ist (der Teil des vom abstimmbaren Bragg-Gitter reflektierten Lichts, das der Bragg-Wellenlänge entspricht, ist mit Bezugsziffer 125 bezeichnet). Der restliche Teil des ausgestrahlten Lichts 123, welches nicht der Bragg-Wellenlänge entspricht, könnte weitgehend unbeeinflusst durch das Bragg-Gitter laufen und ist mit Bezugsziffer 127 bezeichnet. Das der Bragg-Wellenlänge entsprechende Licht in den optischen Strahlen 123 und 125 könnte dann zwischen dem zweiten Reflektor 131 und dem abstimmbaren Bragg-Gitter 115 weiterhin hin und zurück reflektiert werden, derart, dass Lasern, oder Lichtverstärkung, durch die induzierte Emission von Strahlung im Laser-Hohlraum 117 stattfindet.
  • In einer Ausführungsform, da das Reflektionsspektrum des abstimmbaren Bragg-Gitters 115 einer relativ schmalen Bandbreite (zum Beispiel < 1 nm) entspricht, findet Lasern im Laser-Hohlraum 117 nur für einen entsprechend schmalen Frequenzbereich statt. Wie an früherer Stelle erwähnt, ist der zweite Reflektor 131 nur teilweise reflektierend, so dass in einer Ausführungsform mindestens ein Teil des der Bragg-Wellenlänge entsprechenden Lichts (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 125) durch den zweiten Reflektor 131 hindurchlaufen und vom abstimmbaren Wellenlängenwandler als optisches Ausgangssignal 129, das die abstimmbare Mittelwellenlänge aufweist und mit den Daten im optischen Eingangssignal 121 moduliert wurde, übertragen werden kann.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 2 ist schematisch ein beispielhafter Quantenkaskaden Intersubband Laser 201 („QCIL") mit einem optischen Eingangssignalstrahl der ersten Wellenlänge gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, könnte der QCIL 201 das Verstärkungsmedium (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 113 in 1) des abstimmbaren Wellenlangenwandlers (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 101 in 1) in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sein. Ein in der Technik bewanderter Fachmann wird wissen, dass der QCIL 201 eine Mehrzahl von Quantentöpfen 203a–e umfasst. In einer Ausführungsform beinhalten die Quantentöpfe 203a–e Materialien, die fähig sind, in Reaktion auf die Elektronenübergänge zwischen Subbändern der Quantentöpfe 203a–e Licht in einem Wellenlängenbereich von circa 1500 nm bis circa 1600 nm auszustrahlen. Zum Beispiel könnte in einer Ausführungsform die Mehrzahl der Quantentöpfe 203a–e mindestens ein Material aus einer Kombination von AlGaN/GaN (Aluminum-Galium-Nitrid/Galium-Nitrid) oder einer Kombination von InGaAs/AlAsSb (Indium-Galium-Arsenid/Aluminum-Arsenid-Antimon) beinhalten. Es versteht sich, dass gemäß anderer erfindungsgemäßer Ausführungsformen andere Quantentopfmaterialien für andere umgewandelte Wellenlängen eingesetzt werden können.
  • Im Betrieb kann an den QCIL 201 eine Spannung 205 an einem Injektor 207 angelegt werden, der wirksam Elektronen in eine obere Ebene 209a des ersten Quantentopfes 203a injiziert. Nach dem Übergang auf eine niedrigere Ebene 211a des ersten Quantentopfes 203a tunneln die Elektronen durch eine Barriere 217a in eine obere Ebene 209b des zweiten Quantentopfes 203b. Dann gehen die Elektronen in eine untere Ebene 211b des zweiten Quantentopfes 203b über undsoweiter, das heißt der Prozess wiederholt sich mit Bezug auf die dritten, vierten und fünften Quantentöpfe 203c, 203d bzw. 203e (umfassend die oberen Ebenen 209c–e bzw. die unteren Ebenen 211c–e, und getrennt durch die Barrieren 217b–d), bis die Elektronen einen Kollektor 213 erreichen. Die Strom-Injektion induziert eine Populationsinversion zwischen den oberen und unteren Subbändern (das heißt Ebenen) der mehreren Quantentöpfe 203a–e, wobei in einer Ausführungsform ein lasernder Effekt in Reaktion auf ein stimulierendes Photon erzeugt wird. Da die Intersubband Relaxationszeit sehr kurz ist (zum Beispiel Picosekunden) kann von den abstimmbaren Wellenlängenwandlern gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsformen eine ultraschnelle Wellenlängenumwandlung bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte dem QCIL 201 ein optisches Eingangssignal (siehe Bezugsziffer 215 in 2) zugeführt werden, um die Elektronen in den oberen Subbändern 209a–e der mehreren Quantentöpfe 203a–e aufzubrauchen, wodurch die Verstärkung von QCIL 201 reduziert wird. Da für eine gegebene angelegte Spannung (zum Beispiel die angelegte Spannung 205) die Differenz in der Elektronendichte zwischen den oberen und unteren Subbändern 209a–e bzw. 211a–e der mehreren Quantentöpfe 203a–e proportional zur Intensität des optischen Eingangssignals 215 ist, weist das vom QCIL 201 ausgestrahlte Licht (siehe zum Beispiel das Licht 123 in 1) eine dem optischen Eingangssignal 215 entsprechende Intensität auf (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 121 in 1) und kann in einer Ausführungsform mit den im optischen Eingangssignal 215 verkodeten Daten moduliert werden.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 3 ist ein Blockdiagramm gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt, welches einen Querschnitt durch ein in einem Halbleitersubstrat angeordnetes, eine Heizung enthaltendes beispielhaftes abstimmbares Bragg-Gitter 301 zeigt, welches in einem abstimmbaren Wellenlängenwandler (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 101 in 1) eingesetzt werden kann. In einer Ausführungsform könnte das abstimmbare Bragg-Gitter 301 ein Silizium/Polysilizium-Gitter sein, welches eine Mehrzahl von Schnittstellen zwischen den Siliziumregionen 305 und den Polysiliziumregionen 311 aufweist. Es versteht sich, dass Silizium und Polysilizium lediglich als beispielhafte Materialien zum Zwecke der Erklärung verwendet wurden, und dass andere Halbleitermaterialien einschließlich Gruppe III–V Halbleitermaterialien oder dergleichen in anderen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden können.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Polysilizium-Regionen 311 in einem ersten Silizium-Halbleitersubstrat 305 angeordnet, die periodische oder quasi-periodische Störungen in einem effektiven Brechungsindex (neff) entlang eines optischen Pfads 313 durch das ersten Silizium-Halbleitersubstrat 305 erzeugen/. In einer Ausführungsform, in der Silizium und Polysilizium mit effektiven Brechungsindexziffern von nSi bzw. npoly zum Einsatz kommen, könnte an jeder der Mehrzahl von Schnittstellen zwischen den Polysilizium-Regionen 311 und Silizium-Regionen 305 eine kleine effektive Brechungsindexdifferenz von Δneff (oder npoly – nSi) bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform könnte Δneff im Bereich von circa 0,005 bis circa 0,03 liegen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Δneff Wertbereiche gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können.
  • Wie in 3 dargestellt, könnte das erste Silizium-Halbleitersubstrat 305 in einer Ausführungsform ein Teil eines SOI-Wafers 315 sein. In diesem Fall könnte eine zweite Isolierschicht 307 oder eine verborgene Oxidschicht zwischen dem ersten Silizium-Halbleitersubstrat 305 und einem zweiten Halbleitersubstrat 309 angeordnet sein. In einer Ausführungsform könnte eine erste Isolierschicht 303 derart eingebettet werden, dass das erste Silizium-Halbleitersubstrat 305 zwischen den ersten und zweiten Isolierschichten 303 und 307 angeordnet ist. In einer Ausführungsform könnte die erste Isolierschicht 303 eine dielektrische Zwischenschicht des SOI Wafers 315 sein. In einer Ausführungsform könnten die ersten und zweiten Isolierschichten 303 und 307 ein Oxidmaterial oder dergleichen beinhalten. Dementsprechend könnte ein Wellenleiter 317 einschließlich eines optischen Pfads 313 im ersten Silizium-Halbleitersubstrat 305 vorgesehen sein, wobei die ersten und zweiten Isolierschichten 303 und 307 den Mantel bereitstellen.
  • In einer Ausführungsform ist der Wellenleiter 317 ein Rippenwellenleiter, wie in 4 dargestellt. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Rippenwellenleiters 401, umfassend ein abstimmbares Bragg-Gitter, welches gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. In einer Ausführungsform könnte der Rippenwellenleiter 401 zwischen den ersten und zweiten Isolierschichten 303 und 307 des in 3 dargestellten SOI-Wafers 315 angeordnet sein. In einer Ausführungsform könnte der Rippenwellenleiter 401 schnittstellenbildende Siliziumregionen 403 und Polysiliziumregionen 405 beinhalten, durch die periodische oder quasi-periodische Störungen in einem Brechungsindex entlang eines optischen Pfads durch den Rippenwellenleiter 401 gebildet werden. Es versteht sich, dass in einer Ausführungsform der Rippenwellenleiter 401 eine Rippenregion 407 und eine Plattenregion 409 umfassen könnte. In der Figur ist die Intensitätsverteilung eines optischen Einzelmodus-Strahls 411 zu sehen, wie er sich durch den Rippenwellenleiter 401 fortpflanzt, wobei sich der überwiegende Teil des optischen Strahls 411 durch einen Teil der Rippenregion 407 in Richtung des Inneren des Rippenwellenleiters 401 fortpflanzt. Ferner pflanzt sich ein Teil des optischen Strahls 411 durch einen Teil der Plattenregion 409 in Richtung des Inneren des Rippenwellenleiters 401 fort.
  • Wiederum unter Bezugnahme auf 3, könnte in einer Ausführungsform Licht 319 (welches zum Beispiel vom Verstärkungsmedium 113 in 1 ausgestrahlt wird) mit einer Mehrzahl von Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 auf die Mehrzahl von Schnittstellen zwischen den Siliziumregionen 305 und den Polysiliziumregionen 311 des abstimmbaren Bragg-Gitters 301 einfallen. Es versteht sich, dass obwohl in der dargestellten Ausführungsform drei Lichtwellenlängen dargestellt sind, andere Ausführungsformen der Erfindung andere Anzahlen von Wellenlängen im Licht 319 beinhalten könnten.
  • Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, bildet die Mehrzahl von Schnittstellen zwischen den Siliziumregionen 305 und den Polysiliziumregionen 311 Störungen im Brechungsindex entlang des optischen Pfads 313 des Wellenleiters 317. Aufgrund dieser Differenzen im Brechungsindex (neff) erfolgt eine mehrfache Reflektion des Lichts 319 an der Mehrzahl von Schnittstellen zwischen den Siliziumregionen 305 und den Polysiliziumregionen 311 entlang des optischen Pfads 313. In einer Ausführungsform findet eine Bragg-Reflexion statt, wenn eine Bragg-Bedingung oder Phasenübereinstimmungsbedingung erfüllt wird. Zum Beispiel erfolgt für einheitliche Bragg-Gitter bei Erfüllung der Bragg-Bedingung mλB = 2neffΛ eine Bragg-Reflexion, wobei m der Beugungsgrad, λB die Bragg-Wellenlänge, neff der effektive Brechungsindex des Wellenleiters 317 und Λ die Gitterperiode ist.
  • Zum Beispiel zeigt 3, dass eine Bragg-Bedingung für λB gleich λ2 existiert. Dementsprechend ist zu sehen, dass Licht 321 entsprechend der Wellenlänge λ2 in eine Richtung zurückreflektiert wird, die entgegengesetzt zu der Richtung verläuft, in der Licht 319 mit der Mehrzahl von Wellenlängen λ1, λ2, und λ3 in den Wellenleiter 317 eingetreten ist. Ferner pflanzt sich der Rest des Lichts 319 (das heißt Licht, das nicht von den Gitterschnittstellen reflektiert wird) weiter entlang des optischen Pfads 313 durch den Wellenleiter 317 hindurch in der Richtung fort, in der das Licht 319 in den Wellenleiter 317 eingetreten ist (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 323, die das den Wellenlängen λ1 und λ3 entsprechende Licht bezeichnet). In einer Ausführungsform könnte die Bragg-Wellenlänge λ2 die umgewandelte Wellenlänge des optischen Eingangssignals 129 (siehe zum Beispiel 1) sein, welches mit den im optischen Eingangssignal 129 (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 121 in 1) verkodeten Daten moduliert wurde.
  • In einer Ausführungsform könnte die Bragg-Wellenlänge (das heißt die abstimmbare Mittelwellenlänge), die von der Mehrzahl der Schnittstellen zwischen den Siliziumregionen 305 und den Polysiliziumregionen 311 reflektiert wird, über eine in der Nähe des Wellenleiters 317 angeordnete Heizung 325 abstimmbar oder anpassbar sein. In einer Ausführungsform ist die Heizung 325 eine Dünnfilmheizung oder dergleichen, die die Temperatur des ersten Silizium-Halbleitersubstrats 305 und der Polysiliziumregionen 311 im Wellenleiter 317 entlang des optischen Pfads 313 steuert. Es versteht sich, dass Silizium und Polysilizium große Schwankungen im Brechungsindex aufweisen, die in einer Größenordnung von ungefähr 2 × 10–4/°K auf Temperaturschwankungen ansprechen, und dass die auf die Temperatur zurückzuführenden Schwankungen im Brechungsindex für Halbleitermaterialien wie Silizium und/oder Polysilizium um zwei Größenordnungen größer als andere Materialien wie zum Beispiel Silika oder dergleichen sind. Somit können durch Steuern der Temperatur des ersten Silizium-Halbleitersubstrats 305 und der Polysiliziumregionen 311 relativ signifikante Verschiebungen in der Mittelwellenlänge des Lichts bereitgestellt werden, das von den Schnittstellen des abstimmbaren Bragg-Gitters 301 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reflektiert wird.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 5 ist eine grafische Darstellung 501 einer Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und der Wellenlänge bei verschiedenen Temperaturen in einem beispielhaften Bragg-Gitter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In einer Ausführungsform könnte die Temperatur der Silizium/Polysiliziumregionen des Bragg-Gitters zwischen 25°C, 75°C und 125°C eingestellt werden. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Differenz in den effektiven Brechungsindexziffern zwischen den Siliziumregionen und den Polysiliziumregionen (Δneff) ungefähr 0,008 und die Periode des Gitters Λ beträgt ungefähr 2 μm. Eine erste Kurve 503 zeigt, dass bei 25°C die Mittelwellenlänge des Lichts, welches von dem beispielhaften Silizium/Polysilizium-Bragg-Gitter reflektiert wird, ungefähr 1,544 μm in der dargestellten Ausführungsform beträgt. Im Vergleich dazu zeigt die zweite Kurve 505, dass bei 75°C die Mittelwellenlänge des Lichts, welches von dem beispielhaften Silizium/Polysilizium-Bragg-Gitter reflektiert wird, ungefähr 1,548 μm beträgt, während eine dritte Kurve 507 zeigt, dass bei 125°C die Mittelwellenlänge des Lichts, welches von dem beispielhaften Silizium/Polysilizium-Bragg-Gitter reflektiert wird, auf ungefähr 1,552 μm abgestimmt bzw. verschoben ist. In einer Ausführungsform stellt eine Dünnfilm-Heizung (zum Beispiel die Heizung 325 in 3) Mittelwellenlängen-Abstimmgeschwindigkeiten im Bereich von Mikrosekunden bereit.
  • Es versteht sich, dass die Materialien, Abmessungen, Wellenlängen und Brechungsindexwerte, die in Verbindung mit 5 beschrieben und veranschaulicht sind, nur beispielhaft bereitgestellt werden, und dass andere Materialien, Abmessungen, Wellenlängen und Brechungsindexwerte gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
  • Der Leser wird verstehen, dass in einer Ausführungsform Seitenzipfel an den Kanten jedes Maximums der Kurven 503, 505 und 507, wie in 5 veranschaulicht, vorhanden sind. Bei Einsatz von einheitlichen oder periodischen Bragg-Gittern sind die Seitenzipfel gewöhnlich relativ groß. Zum Beispiel sind die periodischen Störungen im effektiven Brechungsindex entlang des optischen Pfads eines einheitlichen oder periodischen Bragg-Gitters in der grafischen Darstellung 601 von 6A veranschaulicht. Wie entlang der y-Achse zu sehen, unterliegt der effektive Brechungsindex (neff) periodischen oder regelmäßigen Störungen entlang des optischen Pfads, der als Z entlang der x-Achse der grafischen Darstellung 601 veranschaulicht ist. Im Gegensatz dazu könnte durch den Einsatz eines apodisierten Bragg-Gitters die Größe der Seitenzipfel an den Kanten jedes Maximums der Kurven 503, 505 und 507 von 5 reduziert werden. Zum Beispiel sind die periodischen Störungen im effektiven Brechungsindex entlang des optischen Pfads eines apodisierten Bragg-Gitters in einer grafischen Darstellung 603 von 6B veranschaulicht. Es versteht sich, dass auch andere Typen von apodisierten Gittern gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 7 ist ein Blockdiagramm dargestellt, welches einen Querschnitt durch ein weiteres, in einem Halbleitersubstrat mit ladungsmodulierten Regionen angeordnetes beispielhaftes abstimmbares Bragg-Gitter 701 zeigt, das in einem abstimmbaren Wellenlängenwandler (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 101 in 1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. In einer Ausführungsform könnte das abstimmbare Bragg-Gitter 701 anstelle des abstimmbaren Bragg-Gitters 115 von 1 eingesetzt werden. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das abstimmbare Bragg-Gitter 701 ein erstes Halbleitersubstrat 703 mit einem optischen Pfad 705, durch welchen Licht (zum Beispiel vom Verstärkungsmedium 113, 1, ausgestrahltes Licht) geleitet werden könnte. In einer Ausführungsform könnte das erste Halbleitersubstrat 703 in einem SOI Wafer 707 zwischen einer ersten Isolierschicht 709 und einer zweiten Isolierschicht 711 enthalten sein und konnte ein zweites Halbleitersubstrat 713 enthalten, welches durch die zweite Isolierschicht 711 vom ersten Halbleitersubstrat 703 getrennt ist. Wie bereits an früherer Stelle in Verbindung mit 3 beschrieben, könnte ein optischer Wellenleiter 715 innerhalb des ersten Halbleitersubstrats 703 vorgesehen sein.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das abstimmbare Bragg-Gitter 701 eine Mehrzahl von eingegrabenen Silizium-Strukturen, das heißt eine Mehrzahl von Leiter-Isolator-Halbleiter-Strukturen 717, die zum Beispiel ähnlich den entlang des optischen Pfads 705 angeordneten Metalloxid-Halbleiter-Strukturen (Metal-Oxide-Semiconductor („MOS") Structures) sind. Jede aus der Mehrzahl von Strukturen 717 ist zum Empfang eines Modulationssignals VG an einen Leiter 719 gekoppelt, der an jede der Mehrzahl von Strukturen 717 durch die erste Isolierschicht 709 hindurch gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist die Höhe jeder der Mehrzahl von Strukturen 717 gleich h, wobei die Höhe h derart gewählt wird, dass der Fortpflanzungsverlust des Lichts im Wellenleiter 715 akzeptabel ist.
  • In einer Ausführungsform könnten periodische oder quasi-periodische Störungen in einem effektiven Brechungsindex neff entlang des optischen Pfads 705 bereitgestellt werden, die verwandt mit oder gleich einer Funktion der Geometrie des Wellenleiters 715 entlang des optischen Pfads 705 sowie auch des Brechungsindex des spezifischen benutzten Mediums (zum Beispiel nSi) und der Wellenlänge λ des durch den Wellenleiter 715 laufenden Lichts sind. Dementsprechend ist, vorausgesetzt das Halbleitersubstrat 703 enthält Silizium, der effektive Brechungsindex neff eine Funktion der Höhe H des Wellenleiters 715, die nicht die Strukturen 717, nSi und λ enthält. In den Regionen 721 des Wellenleiters 715 einschließlich der Strukturen 717 ist der effektive Brechungsindex n'eff eine Funktion der Höhe (H-h) des Wellenleiters 715 einschließlich der Strukturen 717, nSi und λ. Somit ist die Differenz des effektiven Brechungsindex neff gleich neff – n'eff.
  • In einer Ausführungsform könnten die Strukturen 717 in Reaktion auf das Modulationssignal VG durch den Leiter 719 vorgespannt sein, um die Konzentration freier Ladungsträger in ladungsmodulierten Regionen 723 im ersten Halbleitersubstrat 703 nahe der Strukturen 717 zu beeinflussen. Zum Beispiel, vorausgesetzt, es wird eine positive Spannung mit dem Modulationssignal VG durch den Leiter 719 angelegt, so werden die Elektronen im ersten Halbleitersubstrat 703 in die ladungsmodulierten Regionen 723 getragen. Wenn eine weniger positive Spannung angelegt wird, kann die Konzentration der freien Ladungsträger, die in die ladungsmodulierten Regionen 723 getragen werden, reduziert werden. Es versteht sich, dass die Polaritäten der Ladungen und Spannungen umgekehrt werden können, und dass eine größere oder kleinere Anzahl von Strukturen 717 gemäß anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden kann.
  • In einer Ausführungsform könnte der effektive Brechungsindex neff in den ladungsmodulierten Regionen 723 in Reaktion auf das Modulationssignal VG über einen plasma-optischen Effekt moduliert werden, der durch die Reaktion auf eine Zusammenwirkung zwischen einem optischen elektrischen Feldvektor von Licht, das durch den Wellenleiter 715 läuft, und den möglichen freien Ladungsträgern auf dem optischen Pfad 705 entstehen kann. In einem Siliziumsubstrat wird die Veränderung im effektiven Brechungsindex Δneff, die auf Veränderungen in der freien Elektron- (ΔNe) und Loch- (ΔNh) Konzentration zurückzuführen ist, wie folgt ausgedrückt:
    Figure 00220001
    wobei n0 der nominale Brechungsindex für Silizium, e die elektronische Ladung, c die Geschwindigkeit des Lichts, ε0 das Durchlässigkeitsvermögen des freien Raums und me* und mh* die effektiven Elektron- bzw. Lochmassen sind.
  • Im Betrieb könnte das abstimmbare Bragg-Gitter 701 in einer Weise ähnlich der oben beschriebenen Weise in Verbindung mit 3 funktionieren. In einer Ausführungsform könnte Licht 725 (zum Beispiel vom Verstärkungsmedium 113 ausgestrahltes Licht, 1) mit einer Mehrzahl von Wellenlängen λ1, λ2, und λ3 auf die Mehrzahl der Schnittstellen einfallen, die in einer Ausführungsform zwischen den Regionen 721 einschließlich der ladungsmodulierten Regionen 723 und den restlichen Regionen des ersten Halbleitersubstrats 703 des abstimmbaren Bragg-Gitters 701 gebildet sind. Es versteht sich, dass obwohl die dargestellte Ausführungsform drei Wellenlängen von Licht aufweist, andere Ausführungsformen der Erfindung eine andere Anzahl von Wellenlängen im Licht 725 aufweisen könnten. Wenn das Licht 725 die periodischen oder quasi-periodischen Störungen im Brechungsindex entlang des optischen Pfads 705 antrifft, könnte dies eine Bragg-Bedingung, wie oben beschrieben, erfüllen, was bewirkt, dass Licht, welches der Bragg-Wellenlänge entspricht (in diesem Fall Licht der Wellenlänge λ2 727), von den Schnittstellen des abstimmbaren Bragg-Gitters 701 reflektiert wird. Der Rest des eingehenden Lichts 725 (das heißt das von den Schnittstellen des abstimmbares Bragg-Gitters 701 nicht reflektierte Licht) könnte dann das Gitter unbeeinflusst in der Richtung passieren, in der das Licht 725 in den Wellenleiter 715 eingetreten war (siehe zum Beispiel Bezugsziffer 729, welches das den Wellenlängen λ1 und λ3 entsprechende Licht bezeichnet).
  • In einer Ausführungsform könnte die Bragg-Wellenlänge (das heißt die abstimmbare Mittelwellenlänge), die von der Mehrzahl der Schnittstellen zwischen den Regionen 721 einschließlich der ladungsmodulierten Regionen 723 und den restlichen Regionen des ersten Halbleitersubstrats 703 des abstimmbaren Bragg-Gitters reflektiert wird, durch entsprechende Modulierung der Ladung in den ladungsmodulierten Regionen 723 über das Modulationssignal VG abstimmbar oder einstellbar sein. Wie bereits an früherer Stelle besprochen, könnte der effektive Brechungsindex (Δneff) entlang des optischen Pfads 705 in Reaktion auf das Modulationssignal VG moduliert werden, um gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung relativ signifikante Verschiebungen in der Mittelwellenlänge des von den Schnittstellen des abstimmbaren Bragg-Gitters reflektierten Lichts zu erzeugen.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 8 ist ein Blockdiagramm eines anderen beispielhaften abstimmbaren Wellenlängenwandlers 801 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in der Ausführungsform von 1 könnte der abstimmbare Wellenlängenwandler 801 von 8 auf einem SOI Wafer 803 angeordnet sein, welcher ein erstes Halbleitersubstrat 807, das zwischen einer ersten Isolierschicht 805 und einer zweiten Isolierschicht 809 angeordnet ist, sowie ein zweites Halbleitersubstrat 811 beinhaltet, das vom ersten Halbleitersubstrat 807 durch die zweite Isolierschicht 809 getrennt ist.
  • Wie in der dargestellten Ausführungsform zu sehen, enthält der abstimmbare Wellenlängenwandler 801 ein Verstärkungsmedium 813, welches in einer Ausführungsform einen QCIL enthalten könnte, und eine Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 815a–c, die im ersten Halbleitersubstrat 807 angeordnet sind. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen eine größere oder kleinere Anzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern enthalten sein könnte. In einer Ausführungsform weist die Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern (zum Beispiel abstimmbare Bragg-Gitter 815a–c) zusammengenommen einen Abstimmbereich auf, der das ganze Spektrum des Verstärkungsmediums 813 abdeckt. In einer Ausführungsform könnte ein Laser-Hohlraum 817 im ersten Halbleitersubstrat 807 zwischen den ersten und zweiten Isolierschichten 805 und 809 und zwischen Reflektoren, das heißt der Mehrzahl der abstimmbaren Bragg-Gitter 815a–c, und einem zweiten Reflektor 819, der ein Teil des Verstärkungsmediums 813 ist, definiert sein. In einer Ausführungsform könnte der zweite Reflektor 819 eine gespaltene Oberfläche oder Facette aufweisen.
  • In einer Ausführungsform könnte jedes der Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 815a–c so abgestimmt werden, dass es einer jeweils anderen Bragg-Wellenlänge λC1, λC2 bzw. λC3 entspricht. Die meisten der abstimmbaren Bragg-Gitter 815a–c fungieren in einer Ausführungsform als Reflektoren zum selektiven Reflektieren von Licht, das der betreffenden Bragg-Wellenlänge jedes abstimmbaren Bragg-Gitters 815a–c entspricht. Im Betrieb könnte in einer Ausführungsform vom Verstärkungsmedium 813 Licht 823, das einer Mehrzahl von Wellenlängen (zum Beispiel λC1, λC2 und λC3) entspricht, in Reaktion auf ein optisches Eingangssignal 821, das einer ersten Wellenlänge entspricht und modulierte Daten enthält, erzeugt werden. In einer Ausführungsform entspricht das ausgestrahlte Licht 823 mindestens einer Wellenlänge, die sich von der ersten Wellenlänge des optischen Eingangssignals 821 unterscheidet, und wird, wie an früherer Stelle in Verbindung mit den 1 und 2 besprochen, mit den Daten moduliert.
  • Ein Teil des Lichts 823 mit einer Mittelwellenlänge von λC1 könnte vom ersten abstimmbaren Bragg-Gitter 815a mit einer Bragg-Wellenlänge von λC1 reflektiert werden (der reflektierte Teil ist mit Bezugsziffer 825 bezeichnet). Der restliche Teil des ausgestrahlten Lichts 823 (der restliche Teil ist mit Bezugsziffer 827 bezeichnet) könnte sich weiter durch den Laser-Hohlraum 817 hindurch bis zum zweiten abstimmbaren Bragg-Gitter 815b fortpflanzen. An diesem Punkt könnte ein weiterer Teil des ausgestrahlten Lichts 823 mit einer Mittelwellenlänge von λC2 vom zweiten abstimmbaren Bragg-Gitter 815b mit einer Bragg-Wellenlänge von λC2 reflektiert werden (der reflektierte Teil ist mit Bezugsziffer 829 bezeichnet). Wiederum könnte der restliche Teil des ausgestrahlten Lichts 823 (der restliche Teil ist mit Bezugsziffer 831 bezeichnet) sich weiter durch den Laser-Hohlraum 817 hindurch bis zum dritten abstimmten Bragg-Gitter 815c fortpflanzen. Hier könnte wiederum ein weiterer Teil des ausgestrahlten Lichts 823 mit einer Mittelwellenlänge von λC3 vom dritten abstimmbaren Bragg-Gitter 815c mit einer Bragg-Wellenlänge von λC3 reflektiert werden (der reflektierte Teil ist mit Bezugsziffer 833 bezeichnet). In einer Ausführungsform, in der die Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern darauf eingerichtet ist, ein volles Spektrum von Licht zu reflektieren, das vom Verstärkungsmedium 813 ausgestrahlt wird, könnte ein größerer Wellenlängenbereich, in dem die Umwandlung des optischen Eingangssignals 821 möglich ist, zur Verfügung gestellt werden.
  • In einer Ausführungsform ist der zweite Reflektor 819 nur teilweise reflektierend, so dass ein optisches Ausgangssignal 835 vom abstimmbaren Wellenlängenwandler 801 für mindestens eine umgewandelte Wellenlänge λC1, λC2 oder λC3 erzeugt werden könnte, die die im optischen Eingangssignal 821 verkodeten Daten enthält. In einer Ausführungsform könnte die Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 815a–c über eine Mehrzahl von Heizungen 847a–c, die in der Nähe des Halbleitersubstrats mit den abstimmbaren Bragg-Gittern 815a–c liegen, in einer Weise ähnlich der an früherer Stelle mit Bezug auf 3 beschriebenen Weise abgestimmt werden. Es versteht sich, dass jedes beliebige oder mehrere der Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 815a–c so „abgestimmt" werden können, dass es/sie nicht länger eine der Wellenlängen reflektieren, die dem vom Verstärkungsmedium 813 ausgestrahlten Licht 823 entsprechen, und somit ein optisches Ausgangssignal (zum Beispiel das optische Ausgangssignal 835) bereitstellen, das einer ganz bestimmten ausgewählten umgewandelten Wellenlänge (zum Beispiel λC1, λC2 oder λC3) und nicht einer Mehrzahl von Wellenlängen entspricht.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 9 ist ein Blockdiagramm eines weiteres beispielhaften abstimmbaren Wellenlängenwandlers 901 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie die in den 1 und 8 dargestellten Ausführungsformen könnte der abstimmbare Wellenlängenwandler 901 von 9 auf einem SOI Wafer 903 angeordnet werden, welcher ein erstes Halbleitersubstrat 907, das zwischen einer ersten Isolierschicht 905 und einer zweiten Isolierschicht 909 angeordnet ist, sowie ein zweites Halbleitersubstrat 911 beinhaltet, das vom ersten Halbleitersubstrat 907 durch die zweite Isolierschicht 909 getrennt ist.
  • Wie in der dargestellten Ausführungsform zu sehen, enthält der abstimmbare Wellenlängenwandler 901 ein Verstärkungsmedium 913, welches in einer Ausführungsform einen QCIL enthalten könnte, sowie eine Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 915a–f, die im ersten Halbleitersubstrat 907 angeordnet sind. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen eine größere oder kleinere Anzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern enthalten sein könnte. Außerdem weist der abstimmbare Wellenlängenwandler 901 einen Laser-Hohlraum 917 auf, der durch die ersten und zweiten Isolierschichten 905 und 909 sowie durch die Reflektoren in Form der Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 915a–c an einem Ende und durch die Reflektoren in Form der Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 915d–f am anderen Ende definiert ist. In einer Ausführungsform könnten die Reflektoren in Form der Mehrzahl der abstimmbaren Bragg-Gitter 915d–f so konstruiert sein, dass sie nicht vollkommen reflektierend sind, so dass ein Teil des der entsprechenden Bragg-Wellenlänge entsprechenden Lichts den abstimmbaren Wellenlängenwandler 901 passieren und von diesem ausgestrahlt werden kann. Es versteht sich, dass in einer anderen Ausführungsform die Reflektoren in Form der Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 915a–c derart oder auch derart (das heißt zusätzlich zu den Gittern 915d–e) konstruiert sein könnten, dass sie nicht vollkommen reflektierend sind, so dass der Teil des der entsprechenden Bragg-Wellenlänge entsprechenden Lichts den abstimmbaren Wellenlängenwandler 901 passieren und von diesem ausgestrahlt werden kann. Andere Merkmale des abstimmbaren Wellenlängenwandlers 901 könnten den an früherer Stelle mit Bezug auf die 1 und 8 beschriebenen Merkmalen ähnlich sein.
  • In einer Ausführungsform könnte jedes der Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern 915a–f so abgestimmt sein, dass sie einer jeweils anderen Bragg-Wellenlänge λC1, λC2, λC3, λC1', λC2', bzw. λC3' entsprechen, so dass sie als Reflektoren fungieren, die selektiv Licht, das der betreffenden Wellenlänge entspricht, reflektieren. In einer Ausführungsform könnte eine der Bragg-Wellenlängen λC1, λC2 oder λC3 so abgestimmt sein, dass sie mit einer der Bragg-Wellenlängen λC1', λC2', bzw. λC3' übereinstimmt oder ihr gleich ist. Die restlichen Bragg-Wellenlängen λC1, λC2 oder λC3 könnten so abgestimmt sein, dass sie nicht gleich einer der restlichen Bragg-Wellenlängen λC1', λC2', bzw. λC3' sind. Zum Beispiel λ2 = λ2', λ1 ≠ λ1', und λ3, ≠ λ3'. In einer Ausführungsform könnten die abstimmbaren Bragg-Gitter 915a–f so abgestimmt sein, dass sie das volle Spektrum des Verstärkungsmediums 913 abdecken.
  • In einer Ausführungsform könnte ein optisches Eingangssignal 919 einer ersten Wellenlänge mit darin verkodeten Daten dem abstimmbaren Wellenlängenwandler 901 zugeführt werden und das Ausstrahlen von Licht aus dem Verstärkungsmedium 913 bewirken. In einer Ausführungsform könnte das vom Verstärkungsmedium 913 ausgestrahlte Licht dann von der betreffenden Mehrzahl von Bragg-Gittern 915a–f in einer Weise reflektiert werden, die der an früherer Stelle in Verbindung mit 8 beschriebenen Weise ähnlich ist. Da in dem gegenwärtigen Beispiel λ2 = λ2' ist, werden die den Wellenlängen λ2, λ2' entsprechenden Teile des Lichts weiterhin zwischen den entsprechend abgestimmten Bragg-Gittern hin und zurück reflektiert, wie an früherer Stelle beschrieben, so dass Lasern im Laser-Hohlraum 917 stattfindet. In einer Ausführungsform könnte das vom Verstärkungsmedium 913 ausgestrahlte Licht mit den im optischen Eingangssignal 919 verkodeten Daten moduliert werden, wie an früherer Stelle in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben, so dass ein optisches Ausgangssignal 921 entsprechend einer der umgewandelten Wellenlängen (zum Beispiel λC1, λC1' oder λC2, λC2' oder λC3, λC3') von dem abstimmbaren Wellenlängenwandler 901 mit den darin verkodeten Daten ausgestrahlt werden könnte. Es versteht sich, dass die Anwesenheit von nicht selektierten Wellenlängen (λC1, λC1' oder λC3, λC3') im optischen Ausgangssignal 921 lediglich als kleine Zipfel erscheinen könnten, da sie nicht intern innerhalb des Laser-Hohlraums 917 reflektiert sind, und für diese nicht selektierten Wellenlängen daher kein Lasern stattfindet.
  • In einer Ausführungsform könnte ein einzelnes Gitter G1, wie ein abgetastetes Gitter (nicht dargestellt), anstelle von separaten Gittern 915a–c zum Reflektieren von mehreren Wellenlängen (zum Beispiel λC1, λC2 und λC3) eingesetzt werden, da ein einzelnes Gitter mehrere Beugungsgrade aufweisen könnte. Desgleichen könnte ein zweites Gitter G2 (nicht dargestellt) mit einer etwas anderen Teilung zum Reflektieren von mehreren Wellenlängen (zum Beispiel λC1', λC2' und λC3') anstelle der separaten Gitter 915d–f eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform könnte einer der Bragg-Grade bzw. Bragg-Wellenlängen des Bragg-Gitters G1 so abgestimmt werden, dass er mit einem der Bragg-Grade bzw. Bragg-Wellenlängen des Bragg-Gitters G2 übereinstimmt oder diesem gleich ist. Der Reflexionsprozess funktioniert dann in einer Weise ähnlich der an früherer Stelle in Verbindung mit 9 beschriebenen Weise, außer dass die Reflexionen einzelnen Gittern, nicht separaten Gittern entstammen.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 10 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Ereignisflusses in einem Prozess 1001 für abstimmbare Wellenlängen-Umwandlung unter Einsatz eines abstimmbaren Bragg-Gitters und eines Lasers in einem Halbleitersubstrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie an früherer Stelle in Verbindung mit den 1–9 beschrieben, beginnt der Prozess damit, dass ein optisches Eingangssignal, welches eine erste Wellenlänge aufweist und verkodete Daten enthält, einem Verstärkungsmedium zugeführt wird (siehe zum Beispiel Prozessblock 1003). Dann fährt der Prozess 1001 mit der Ausstrahlung von induziertem Licht aus dem Verstärkungsmedium fort, welches mindestens eine von der ersten Wellenlänge abweichende abstimmbare Mittelwellenlänge aufweist und mit den Daten moduliert wird (siehe zum Beispiel Prozessblock 1005). Danach fährt der Prozess 1001 mit dem Reflektieren von Licht der abstimmbaren Mittelwellenlänge von einem ersten Ende (zum Beispiel einem abstimmbaren Bragg-Gitter) eines Laser-Hohlraums fort, um die weitere Ausstrahlung von Licht zu induzieren, welches die abstimmbare Mittelwellenlänge aufweist (siehe zum Beispiel Prozessblock 1007). Der Prozess 1001 geht nun weiter, indem mindestens ein Teil des Lichts mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge von einem zweiten Ende des Laser-Hohlraums (siehe zum Beispiel Prozessblock 1009) übertragen wird.
  • In einer Ausführungsform fährt jetzt der Prozess 1001 mit dem Abstimmen des Bragg-Gitters fort, um Licht einer zweiten abstimmbaren Mittelwellenlänge (siehe zum Beispiel Prozessblock 1011) zu reflektieren, damit der abstimmbare Wellenlängenwandler in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das optische Eingangssignal, oder ein anderes optisches Eingangssignal, in eine andere unterschiedliche Wellenlänge umwandeln kann.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf 11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften optischen Systems 1101 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet das optische System 1101 ein optisches Kommunikationsnetzwerk 1103a, welches optisch an einen abstimmbaren Wellenlängenwandler 1105 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform könnte der abstimmbare Wellenlängenwandler 1105 optisch, zum Beispiel über ein Faserband oder dergleichen, an das optische Kommunikationsnetzwerk 1103 gekoppelt sein. Es versteht sich, dass der abstimmbare Wellenlängenwandler 1105 eine und/oder alle oben in Verbindung mit den 1–9 beschriebenen Ausführungsformen umfassen könnte.
  • In einer Ausführungsform könnte der abstimmbare Wellenlängenwandler 1105 optisch an ein anderes optisches Netzwerk 1103b gekoppelt sein, welches ein vom ersten optischen Netzwerk 1103a separates Netzwerk oder einfach ein anderer Teil eines größeren Netzwerks sein könnte. Zum Beispiel könnte der abstimmbare Wellenlängenwandler 1105 als Zwischenverbindung zwischen Teilen eines optischen Netzwerks (zum Beispiel optische Netzwerke 1103a und 1103b) fungieren, um Information/Daten von einer Wellenlänge (das heißt Kanal) in eine andere Wellenlänge umzuwandeln, um die Kommunikationseffizienz über das optische Netzwerk zu verbessern.
  • Obwohl die Erfindung hier im Zusammenhang mit einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben und veranschaulicht wurde, kann sie in vielen Formen verkörpert werden, ohne von den wesentlichen Eigenschaften der Erfindung abzuweichen. Die veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen einschließlich der Beschreibung in der Zusammenfassung des Offenbarten, gelten daher in allen Aspekten als illustrativ und nicht einschränkend. Der Geltungsbereich der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen, nicht in der obigen Beschreibung, definiert, und alle Änderungen, deren Sinn und Reichweite gleichbedeutend mit den Ansprüchen sind, gelten als mit in diese Ansprüche aufgenommen.

Claims (20)

  1. Vorrichtung, umfassend: ein in einem Halbleitersubstrat (107) angeordnetes Verstärkungsmedium (113) zum Empfang eines optischen Eingangssignals (121) mit einer ersten Wellenlänge und darin verkodeten Daten; einen im Halbleitersubstrat (107) angeordneten Laser-Hohlraum (117), der mit dem Verstärkungsmedium (113) optisch gekoppelt ist; einen ersten Reflektor, der ein erstes Ende des Laser-Hohlraums (117) definiert und der ein im Halbleitersubstrat (107) angeordnetes abstimmbares Bragg-Gitter (115) enthält, welches eine Mehrzahl von Schnittstellen entlang des Halbleitersubstrats (107) zur Bildung einer Mehrzahl von Störungen eines Brechungsindex entlang des abstimmbaren Bragg-Gitters (115) aufweist, um selektiv Licht (125) mit einer von der ersten Wellenlänge abweichenden abstimmbaren Mittelwellenlänge zu reflektieren, um eine stimulierte Emission von Licht (123, 125) mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge im Laser-Hohlraum (117) zu verursachen, wobei das Licht (123) die abstimmbare Mittelwellenlänge aufweist, die einer vom Verstärkungsmedium (113) erzeugten Emission entspricht, und infolge einer Wechselwirkung mit dem optischen Eingangssignal (121) mit den Daten moduliert ist; und einen zweiten Reflektor (131), der ein zweites Ende des Laser-Hohlraums (117) definiert und fähig ist, das Licht (125) mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge mindestens teilweise zu übertragen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Licht (125) mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge eine Intensität aufweist, die proportional zu einer Intensität des optischen Eingangssignals (121, 215) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Heizung (119) in der Nähe des das abstimmbare Bragg-Gitter (115) enthaltenden Halbleitersubstrats (107), wobei das das abstimmbare Bragg-Gitter (115) enthaltende Halbleitersubstrat (107) eine auf die Heizung (119) ansprechende Temperatur aufweist, und die abstimmbare Mittelwellenlänge auf die Temperatur des Halbleitersubstrats (107) anspricht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Laser-Hohlraum (117) einen Rippenwellenleiter (401) umfasst, der im Halbleitersubstrat (107) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Schnittstellen eine Mehrzahl von Schnittstellen zwischen Silizium- und Polysiliziumregionen (305, 311) umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Schnittstellen eine Mehrzahl von Schnittstellen zwischen ladungs-modulieren Regionen (723) umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das abstimmbare Bragg-Gitter (701) ferner eine Schaltungsanordnung (717, 719) zum Empfang eines Modulationssignals umfasst, wobei eine Ladungskonzentration in den ladungs-modulierten Regionen (723) infolge eines Modulationssignals angeglichen wird, und die abstimmbare Mittelwellenlänge auf die Ladungskonzentration in den ladungs-modulierten Regionen (723) anspricht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Schnittstellen eine Mehrzahl von Schnittstellen zwischen Regionen unterschiedlicher Dicke umfasst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsmedium einen Quanten-Kaskaden-Intersubband-Laser (201) umfasst.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Quanten-Kaskaden-Intersubband-Laser (201) mehrere Quantentöpfe (203a–203e) enthält, die Materialien zur Emission von Licht innerhalb eines Bereichs von ungefähr 150 nm bis ungefähr 1600 nm infolge von Intersubband-Übergängen umfassen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Materialien mindestens eine Kombination aus AlGaN/GaN oder eine Kombination aus InGaAs/AlAsSb umfassen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das abstimmbare Bragg-Gitter (115) eins aus einer ersten Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern (815a–815c) ist, die in dem Halbleitersubstrat kaskadenförmig entlang des Laser-Hohlraums angeordnet sind, wobei jedes der ersten Mehrzahl von abstimmbaren Bragg-Gittern (28) eine unterschiedliche abstimmbare Mittelwellenlänge aufweist und mit seiner jeweils unterschiedlichen abstimmbaren Mittelwellenlänge das erste Ende des Laser-Hohlraums (807) definiert.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Reflektor ein im Halbleitersubstrat (807) angeordnetes zweites Bragg-Gitter (815b) zur Bildung einer zweiten Mehrzahl von Störungen eines Brechungsindex entlang des zweiten abstimmbaren Bragg-Gitters (815b) aufweist, damit das zweite abstimmbare Bragg-Gitter (815b) selektiv Licht mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge reflektiert, um stimulierte Emissionen von Licht mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge im Laser-Hohlraum (817) zu verursachen.
  14. Verfahren, umfassend: Leiten (1003) eines optischen (121) Eingangssignals mit einer ersten Wellenlänge und mit darin verkodeten Daten in ein in einem Halbleitersubstrat (107) angeordnetes Verstärkungsmedium (113) zur Stimulation einer Emission (1005) von Licht aus dem Verstärkungsmedium (113) in einem im Halbleitersubstrat (107) angeordneten Laser-Hohlraum (117), wobei das emittierte Licht (125) mindestens eine abstimmbare Mittelwellenlänge aufweist, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet und die damit modulierten Daten enthält; Reflektieren (1007) des Lichts mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge von einem ersten Ende des Laser-Hohlraums (117), um weitere Emissionen von Licht mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge im Laser-Hohlraum (117) zu stimulieren, wobei das Licht mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge vom ersten Ende des Laser-Hohlraums (117) von einem abstimmbaren Bragg-Gitter (115) reflektiert wird, welches eine Mehrzahl von Schnittstellen entlang des Halbleitersubstrats (107) zur Bildung einer Mehrzahl von Störungen eines Brechnungsindex entlang des abstimmbaren Bragg-Gitters (115) aufweist; und Übertragen (1009) mindestens eines Teils des Lichts mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge von einem zweiten Ende des Laser-Hohlraums (117).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend Abstimmen (1011) des abstimmbaren Bragg-Gitters (115), um selektiv Licht mit einer zweiten abstimmbaren Mittelwellenlänge zu reflektieren.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Abstimmen des abstimmbaren Bragg-Gitters (115) das Angleichen einer Temperatur des das abstimmbare Bragg-Gitter (115) enthaltenden Halbleitersubstrats (107) an eine Heizung (119) umfasst, die nahe des das abstimmbare Bragg-Gitter (115) enthaltenden Halbleitersubstrats (107) angeordnet ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei Abstimmen (1011) des abstimmbaren Bragg-Gitters (115) die Modulierung einer Ladungskonzentration in einer Mehrzahl von ladungs-modulierten Regionen (923) umfasst, wobei die Mehrzahl der ladungs-modulieren Regionen (923) die Mehrzahl der Schnittstellen entlang des Halbleitersubstrats (107) bilden.
  18. Verfahren nach Anspruch 14, wobei Leiten (1003) des optischen Eingangssignals (121) mit der ersten Wellenlänge und den darin verkodeten Daten in das Verstärkungsmedium (113) den Empfang eines optischen Kommunikationssignals von einem optischen Kommunikationsnetzwerk umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 14, wobei Übertragen (1009) mindestens eines Teils des Lichts mit der abstimmbaren Mittelwellenlänge die Übertragung eines optischen Kommunikationssignals auf einem optischen Kommunikationsnetzwerk umfasst.
  20. System, umfassend: ein optisches Kommunikationsnetzwerk; und einen abstimmbaren Wellenlängenwandler (101), der optisch mit dem optischen Kommunikationsnetzwerk gekoppelt ist, wobei der abstimmbare Wellenlängenwandler (101) die Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13 umfasst.
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