JP2003517625A - Resonant type light energy control apparatus and method - Google Patents

Resonant type light energy control apparatus and method

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JP2003517625A
JP2003517625A JP2000587413A JP2000587413A JP2003517625A JP 2003517625 A JP2003517625 A JP 2003517625A JP 2000587413 A JP2000587413 A JP 2000587413A JP 2000587413 A JP2000587413 A JP 2000587413A JP 2003517625 A JP2003517625 A JP 2003517625A
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Abstract

(57)【要約】 光波エネルギー制御装置及び方法は、変調及びスイッチングのような信号制御を、例えば光ファイバーまたは平面型光導波路のような不連続部分のない伝搬素子内で可能にする。伝搬素子は、導波路により案内されるエネルギーの一部が該素子の外部表面を透過して、隣接する高Qの三次元共振器の周面と交差するように構成されている。選択された共振波長のエネルギーはウイスパリング・ギャラリー・モード・デバイスの原理に従って共振器に結合され、そこで非常に低い損失で循環した後、エネルギーを伝搬素子へ戻す。共振器内に損失を導入することにより、伝搬エネルギーを実質的に完全な波長と実質的に0の波長との間で変化させることができる。損失係数を、共振器が過剰結合状態、すなわち寄生損失が結合損失よりも小さくなるように、また制御効果の小さい変化により出射光信号に不相応に大きい変化が生じる臨界結合状態が存在するように、維持することができる。 (57) Abstract: Lightwave energy control devices and methods allow signal control, such as modulation and switching, within a propagation element without discontinuities, such as optical fibers or planar optical waveguides. The propagating element is configured such that a portion of the energy guided by the waveguide penetrates the outer surface of the element and intersects the periphery of the adjacent high-Q three-dimensional resonator. Energy at the selected resonant wavelength is coupled into the resonator according to the principles of a whispering gallery mode device, where it circulates with very low loss and returns the energy to the propagating element. By introducing losses in the resonator, the propagation energy can be varied between a substantially perfect wavelength and a substantially zero wavelength. The loss factor is set such that the resonator is over-coupled, i.e., there is a critical coupling state in which the parasitic loss is smaller than the coupling loss and a small change in the control effect causes a disproportionately large change in the output optical signal. Can be maintained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の分野】FIELD OF THE INVENTION

本発明は光波エネルギー制御装置及び方法に関し、さらに詳細には、光導波路
により伝搬される信号の変調及びスイッチングシステム、デバイス及び方法に関
する。
The present invention relates to a lightwave energy control apparatus and method, and more particularly to a modulation and switching system, device and method for signals propagated by an optical waveguide.

【0002】[0002]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

進展著しい光ファイバー技術では、特定の波長の光ビームを変調するかまたは
他の方法で制御するための個別デバイス及びサブシステムが多数開発されている
。しかしながら、従来のアプローチでは、最新式システムに課せられる種々の条
件に固有の問題を完全に解決することができない。現代の通信システムでは、高
密度波長多重化された光ビームを伝搬させ、これらのビームを非常に高いデジタ
ルデータ速度で、または広帯域アナログデータにより、もしくはそれらの両方で
変調するために、光導波路の利用が増加している。
In the fast-growing fiber optic technology, numerous individual devices and subsystems have been developed to modulate or otherwise control a light beam of a particular wavelength. However, conventional approaches do not completely solve the problems inherent in the various conditions imposed on modern systems. In modern communication systems, optical waveguides are used to propagate dense wavelength-multiplexed light beams and to modulate these beams at very high digital data rates, or with wideband analog data, or both. Usage is increasing.

【0003】 例えば、単一周波数のレーザ光源、代表的には半導体レーザのエネルギーの変
調方法が知られている。かかる光源を用いる場合、レーザにはオン/オフ・スイ
ッチング速度に制約があるため、受入れ可能な変調帯域幅には限界がある。さら
に、このタイプの変調ではチャーピング、または単一周波数のレーザの信号帯域
幅の拡張が発生するため、実質的な距離に亘って光ファイバーを伝搬される信号
に波長による分散のばらつきが生じ、その距離が固有の制約を受ける。このアプ
ローチは、他のいくつかのシステムと比較すると、光源のところで変調を行える
という利点を有し、光ファイバー構造の連続性を維持することが可能である。し
かしながら、変調を受ける半導体レーザを、歩留まり、信頼性及びコストに問題
のある手段により光導波路に結合しなければならない。従って、上述した制約の
ため、長距離伝搬システムでは外部変調器を用いる傾向にある。
For example, a method of modulating the energy of a single frequency laser light source, typically a semiconductor laser, is known. When using such a light source, the laser has a limited on / off switching speed, which limits the acceptable modulation bandwidth. In addition, this type of modulation causes chirping or expansion of the signal bandwidth of a single-frequency laser, resulting in wavelength-dependent dispersion of the signal propagated through the optical fiber over a substantial distance. Distance is subject to unique constraints. This approach has the advantage of being able to modulate at the light source, compared to some other systems, and allows the continuity of the fiber optic structure to be maintained. However, the semiconductor laser to be modulated must be coupled to the optical waveguide by means of yield, reliability and cost issues. Therefore, due to the constraints mentioned above, there is a tendency to use external modulators in long-haul propagation systems.

【0004】 現在、2つのタイプの外部変調器が使用されているが、それらはモノリシック
導波デバイスである。普及しているこのタイプのニオブ酸リチウム変調器はマッ
ハ−ツェンダー干渉計を利用するが、最も高いデータ速度できれいな波形を発生
し、またチャーピング量が最小であるため、長距離伝搬系及び他の用途に用いら
れている。モノリシック導波デバイスは入力と出力で光ファイバーに結合しなけ
ればならないため、実装及び組込みコストが嵩み、チップ導波デバイスと光ファ
イバー導波路の間には実質的なミスマッチングが存在するため、約5dbの範囲
の損失が生じる。さらに、この変調器は偏光に敏感であり、干渉計の温度ドリフ
ト特性を補償するために温度安定化を積極的に行う必要がある。
Currently, there are two types of external modulators in use, but they are monolithic waveguide devices. This popular type of lithium niobate modulator utilizes a Mach-Zehnder interferometer, but it produces clean waveforms at the highest data rates and has the least amount of chirping, which results in long-range propagation systems and other Is used for. Since the monolithic waveguide device must be coupled to the optical fiber at the input and the output, the mounting and assembling costs are high, and there is a substantial mismatch between the chip waveguide device and the optical fiber waveguide. Loss in the range of In addition, this modulator is polarization sensitive and requires active temperature stabilization to compensate for the temperature drift characteristics of the interferometer.

【0005】 最近導入された第2の導波デバイスは、電気吸収効果を用いるモノリシック・
オンチップデバイスである。この変調器は、半導体レーザと一体的に製造される
ため、手の込んだ高コストの製造プロセスを必要とし、当然の結果としてレーザ
デバイス全体の歩留まりが減少する。さらに、このデバイスはチャーピングを受
けやすく、高い変調速度(10ギガビット/秒及びそれ以上)では制約がある。
また、一体的なレーザ/変調器チップは光ファイバーに結合しなければならない
ため、製造コストが高くなる。
The recently introduced second waveguide device is a monolithic device that uses the electroabsorption effect.
It is an on-chip device. Since this modulator is manufactured integrally with the semiconductor laser, it requires an elaborate and high-cost manufacturing process, and as a result, the yield of the entire laser device is reduced. In addition, this device is susceptible to chirping and is constrained at high modulation rates (10 Gbit / s and above).
Also, the integrated laser / modulator chip must be coupled to the optical fiber, which increases manufacturing costs.

【0006】 モノリシック構造のデバイスの種々の例を示す興味ある特許が多数あるが、こ
れらは全て、光ファイバーと共に動作させるためのマッチング技術を必要とする
。これらのうち少なくとも2つの特許は、光波長の電磁波エネルギーを再循環さ
せる誘電体微小共振器(dielectric microcavities)を用いる信号変調に言及して
いる。一般的に球状、リング状またはディスク状の微小共振器(microresonators
)より成るウィスパリング・ギャラリー・モード("whispering gallery mode"-WG
M)構造は、例えばガラスまたはシリカのような誘電材料で形成されている。それ
らは本質的に全反射で、寸法と他のファクターにより決まる周波数の内部モード
を、非常に低い損失、従って高いQでサポートするが、現在、多数の異なる光導
波路に使用するための研究が重ねられている。例えば、米国特許第5,343,
390号(発明者:McCall)は、特性的に最大半波長の厚さの能動材料として説
明されている薄膜素子として構成された閉ループWGMシステムを開示している(
欄1、62−63行目を参照)。ディスクの厚さは1000−1500オングス
トロームの範囲内であり、厚いバリア層間に介在する少なくとも1つの光学的活
性層を備えている。一例として、この光学的活性物質はInGaAs、バリア層
はInGaAsPである。光リソグラフィーにより形成されるこの微小空洞構造
は、多数の潜在的な機能を有すると記載されている。これらは、光ポンピングさ
れる単一の量子井戸構造から多数の量子井戸構造を、また例えば、検知器、デー
タ増幅器及び電流計として機能する2ポート及び3ポートデバイスを構成する。
さらに、この特許の欄6、3−23行目に記載されているように、出力は変調さ
れるかまたは未変調であるが、一般的な記載(例えば、未変調出力の相殺につい
ての“微妙な破壊的位相干渉”)とは別に、変調をいかにして行うか、さらには
どのようにすれば高速度で変調できるかについては教示されていない。このアプ
ローチに対する研究がさらに進展すると将来のある時点において実用的な変調器
が得られるであろうが、光ファイバー導波路に対するマッチングの必要性のため
障害に直面するであろうし、コスト及び挿入損失のような性能について問題があ
るであろう。
There are numerous interesting patents showing various examples of monolithic devices, but all require matching techniques to work with optical fibers. At least two of these patents refer to signal modulation using dielectric microcavities that recycle electromagnetic energy at light wavelengths. Generally spherical, ring-shaped or disk-shaped microresonators
"Whispering gallery mode" -WG
The M) structure is formed of a dielectric material such as glass or silica. Although they are essentially total internal reflection and support internal modes at frequencies determined by size and other factors with very low losses and thus high Q, research is currently underway for use in many different optical waveguides. Has been. For example, US Pat. No. 5,343,
No. 390 (inventor: McCall) discloses a closed loop WGM system configured as a thin film device which is characteristically described as an active material with a maximum half-wave thickness (
See column 1, lines 62-63). The disk thickness is in the range of 1000-1500 angstroms with at least one optically active layer interposed between the thick barrier layers. As an example, the optically active substance is InGaAs and the barrier layer is InGaAsP. This microcavity structure formed by photolithography is described as having a number of potential functions. These constitute single quantum well structures that are optically pumped to multiple quantum well structures, and also two-port and three-port devices that function, for example, as detectors, data amplifiers and ammeters.
Further, the output is either modulated or unmodulated, as described in col. 6, lines 3-23 of this patent, but the general description (e.g., "subtleties about cancellation of unmodulated output" Apart from such destructive phase interference "), there is no teaching of how to perform the modulation, or even how it can be modulated at high speeds. Further work on this approach will result in practical modulators at some point in the future, but will face obstacles due to the need for matching to fiber optic waveguides, such as cost and insertion loss. There will be problems with proper performance.

【0007】 米国特許第5,878,070号(発明者:Ho, et.al.)の出願("Photonic W
ire Microcavity Light Emitting Devices")には、幾分関連のあるアプローチが
記載されている。発明者はまた、厚さ1ミクロン以下のInGaAsP層間には
さまれ、ほぼU字形の低屈折率導波路材料のアークにより光学的活性材料のリン
グを取り囲んでおり、その側部アームにテイパーがある(図9を参照)InGa
Asの利得媒体を有するWGM微小空洞を記載している。この構成によると、利得
空洞の活性物質からこの構造のコアとして働く出力結合導波路へ共振による光子
トンネル効果が生じる。活性媒出部分のポンピングエネルギーを変えることによ
る変調の可能性についても示唆されているが(欄15、54−58行目)、特定
の実現方法については記載がない。この方式は個別で特定の活性導波路コアと、
それに連携して出力導波路として働く低屈折率導波路材料のアーク状部材を利用
するため、McCall特許に言及されたものと同じ問題があるのは明らかである。
Application for US Pat. No. 5,878,070 (inventor: Ho, et.al.) (“Photonic W
ire Microcavity Light Emitting Devices ") describes a somewhat related approach. The inventor also found that a U-shaped low index waveguide material sandwiched between InGaAsP layers less than 1 micron thick. Arc surrounds a ring of optically active material and has a taper on its side arm (see FIG. 9) InGa
A WGM microcavity with an As gain medium is described. According to this configuration, a photon tunnel effect due to resonance occurs from the active material of the gain cavity to the output coupling waveguide that serves as the core of this structure. The possibility of modulation by changing the pumping energy of the active medium outlet portion has also been suggested (column 15, lines 54-58), but the specific implementation method is not described. This method is individually and specific active waveguide core,
Obviously, there are the same problems as mentioned in the McCall patent because of the use of an arc-shaped member of low index waveguide material which works in concert with it as an output waveguide.

【0008】 光ファイバーシステムの利用が急速に増加しているだけでなく、より高密度の
波長分割多重化、またチャンネル毎のより高いデータ速度の実現へ向けての技術
のたゆみなき進歩がある。これは、スペクトル帯域幅周波数安定性、コンパクト
性及び再現性のようなファクターがさらに重要な意味を持ち、新しいアプローチ
に対する条件がさらに増大することを意味する。
[0008] Not only is the use of fiber optic systems rapidly increasing, but there is a continuous evolution of technology towards higher density wavelength division multiplexing and higher data rates per channel. This means that factors such as spectral bandwidth frequency stability, compactness and reproducibility have more significant meaning, further increasing the requirements for the new approach.

【0009】 従って、光導波路に沿って伝搬される光波エネルギーの連続性を担保する全フ
ァイバー型変調器は、十分な動的範囲を有し、高いデータ速度取扱い能力を持つ
と共に挿入損失を最小限に抑える形で提供することができれば、大きな潜在的利
点を有することになる。かかるデバイスは、波長に感応すれば、特定の用途に応
じて、オン/オフ・スイッチとしてあるいはスイッチング可能なバンドパスフィ
ルターとしても使用できることが明らかである。多数のチャンネルを有する複雑
なスイッチング及びルーティングシステムにとって、同じコンセプトによるユニ
ットを、微小リソグラフィーまたは微小加工技術で製造できるのは好ましいこと
である。
Therefore, an all-fiber modulator that ensures continuity of light wave energy propagating along an optical waveguide has a sufficient dynamic range, high data rate handling capability, and minimal insertion loss. If it can be provided in a form that suppresses it, it has a great potential advantage. Obviously, such a device, if sensitive to wavelength, can also be used as an on / off switch or as a switchable bandpass filter, depending on the particular application. For complex switching and routing systems with a large number of channels, it is preferable to be able to manufacture units according to the same concept with microlithography or microfabrication techniques.

【0010】[0010]

【発明の概要】[Outline of the Invention]

本発明の上記及び他の目的は、光導波路の一部において伝搬エネルギーを可変
減衰(変調)または完全にブロック(スイッチオフ)するエネルギー伝達構造及
び動作モードにより達成される。この目的のため、光導波路の短い部分をエネル
ギーを隣接する高Qの共振微小空洞に結合するように改造し、この微小空洞にお
いて共振モードで光波エネルギーを再循環させることによりエネルギーを蓄積さ
せ、このエネルギーを再び光導波路に戻すようにする。第1の可能な動作モード
では、共振器における一往復後の光学的損失により、共振器−光導波路の結合損
失は共振器の他の損失よりも大きい。これを過剰結合状態と呼び、この状態では
、導波路から入射する共振光エネルギーの共振器による減衰が最小となる結果導
波路による伝搬が最大となる。一往復毎の共振器損失を増加させて(共振器−導
波路の結合損失を一定にし)共振器−導波路の結合損失と平衡させると、状態は
過剰結合から臨界結合(導波路によるエネルギー伝搬が0の状態)に移行する。
これにより、導波路に沿う光波の伝搬率は本質的に1から0へ変調される。これ
を行うためには、共振器の外部にある、または共振器自体の特性の変化を利用す
る制御素子により導入される往復損失を非常に小さく変化させることが必要であ
る。かかる変調により、不連続部分がなく、異質な素子との結合を必要とせず、
挿入損失が最小限に抑えられた全て光ファイバより成る伝搬構造において、非常
に高いデータ速度を得ることが可能となる。臨界結合状態と不足結合状態の間で
作動させて変調を得ることも可能である。この第2の動作モードでは、変調器−
導波路の往復結合損失は、制御素子による共振器損失を増加させる前の共振器損
失と平衡している。この状態では、上述したように導波路による伝搬は0である
。共振器損失を増加させて平衡状態を過ぎると、導波路による伝搬が1に近い値
に回復する不足結合状態が得られる。負の光学的損失(または光学的利得)を用
いて第1及び第2の動作モードを共に実現することが可能であるが、光学的利得
が得られる方向は、正の光学的損失の方向と反対である。例えば、第1の動作モ
ードでは、損失により、光学的利得を適用する前に臨界結合状態が存在する。そ
の後、制御素子が光学的利得を適用して過剰結合状態を発生させ、それにより伝
搬率が本質的0から本質的1へ変調される。
The above and other objects of the invention are achieved by energy transfer structures and modes of operation that variably attenuate (modulate) or completely block (switch off) propagation energy in a portion of an optical waveguide. To this end, a short portion of the optical waveguide is modified to couple energy into an adjacent high-Q resonant microcavity, where energy is stored by recycling lightwave energy in a resonant mode in the microcavity. Energy is returned to the optical waveguide. In the first possible mode of operation, the resonator-optical waveguide coupling loss is greater than the other losses of the resonator, due to the optical loss after one round trip in the resonator. This is called an over-coupling state. In this state, the attenuation of the resonant optical energy incident from the waveguide by the resonator is minimized, and as a result, the propagation by the waveguide is maximum. When the resonator loss for each round trip is increased (the coupling loss of the resonator-waveguide is made constant) and balanced with the coupling loss of the resonator-waveguide, the state changes from excess coupling to critical coupling (energy propagation through the waveguide). Is 0).
This causes the propagation rate of the light wave along the waveguide to be essentially modulated from 1 to 0. To do this, it is necessary to make very small changes to the round trip loss introduced by the control element, which is external to the resonator or which takes advantage of changes in the characteristics of the resonator itself. Due to such modulation, there is no discontinuity, and it is not necessary to combine with dissimilar elements,
It is possible to obtain a very high data rate in a propagation structure consisting of all optical fibers with a minimum insertion loss. It is also possible to operate between the critical and under-coupled states to obtain the modulation. In this second mode of operation, the modulator-
The round-trip coupling loss of the waveguide is balanced with the resonator loss before increasing the resonator loss due to the control element. In this state, the propagation through the waveguide is 0 as described above. Increasing the resonator loss and passing the equilibrium state results in an under-coupled state in which the propagation through the waveguide recovers to a value close to unity. It is possible to realize both the first and second modes of operation using negative optical loss (or optical gain), but the direction in which the optical gain is obtained is the same as the direction of positive optical loss. The opposite. For example, in the first mode of operation, due to losses, a critical coupling state exists before applying optical gain. The control element then applies optical gain to generate the over-coupling state, which modulates the propagation rate from essentially zero to essentially one.

【0011】 第3及び第4の動作モードは、過剰結合状態と臨界結合状態(モード1及びモ
ード3)の間、または臨界結合状態と不足結合状態(モード2及びモード4)の
間の変化を用いて導波路による伝搬を変調する点で、第1及び第2の動作モード
に匹敵する。しかしながら、これらの動作モードにおいて、変調器−導波路の結
合損失は、それ以外の共振器損失は一定に保たれているが、変化する(一定に保
たれない)。これらのケースにおいて、制御素子は共振器−導波路の結合損失を
変化させる。あるいは、動作原理はモード1及び2と本質的に同じである。
The third and fourth modes of operation change between a super-coupled state and a critical coupled state (modes 1 and 3), or a critical coupled state and a poorly coupled state (modes 2 and 4). It is comparable to the first and second modes of operation in that it is used to modulate the propagation through the waveguide. However, in these operating modes, the modulator-waveguide coupling loss changes (not the constant), while the other resonator losses remain constant. In these cases, the control element changes the resonator-waveguide coupling loss. Alternatively, the operating principle is essentially the same as modes 1 and 2.

【0012】 第5の動作モードでは、損失により、共振器が導波路に臨界結合される。所望
の光波と共振関係になるように、または共振関係から離脱するように、共振器の
共振周波数がシフトするように、共振器の光学的通路長を変化させると、変調が
得られる。光学的通路長の変化は、例えば、共振器の誘電定数を電気光学的にま
たは光学的に非線形的に変化させることにより得られる。
In the fifth mode of operation, the loss causes the resonator to be critically coupled to the waveguide. Modulation is obtained by changing the optical path length of the resonator such that the resonant frequency of the resonator shifts in or out of resonance with the desired light wave. The change in optical path length is obtained, for example, by changing the dielectric constant of the resonator electro-optically or optically nonlinearly.

【0013】 組立てられた素子は非常に小さく、周波数が特定しているため、高密度の波長
分割多重化を行うために、多数のユニットを別個の制御装置と組み合わせて用い
ることができる。スイッチングシステム及び多数の変調器を、ファイバー内の信
号源または増幅器と共に、またはそれらとは別個に、特定の用途に応じて配列す
ることが可能である。
Since the assembled elements are very small and frequency specific, multiple units can be used in combination with separate controllers to provide high density wavelength division multiplexing. The switching system and multiple modulators can be arranged with or without a signal source or amplifier in the fiber, depending on the particular application.

【0014】 本発明によると、光導波路または光ファイバーは、テイパーにより非常に細く
した断面の短い部分を有する公知のコア/クラッディング構造である。この部分
では、コアは痕跡を残すだけであり、エネルギーは減径クラッディング内とその
周囲の限られた半径方向内に閉じ込められる。WGM共振器の周面部は細いくびれ
た領域の外部電界内にあって電界結合を可能にし、共振器は内部の赤道面で本質
的に全反射が生じそして/または光波案内効果が得られるような幾何学的形状を
有する。これにより、共振器の円周部内に高いQを有する光波再循環通路が形成
される。電界結合によりエネルギーが共振器内に伝達されるが、共振器は光波を
完全に閉じ込めず、エネルギーの一部を出力として光導波路に戻す。共振器上、
内部または隣接位置にあり、外部または内部の電界に影響を与える損失制御機構
は、損失をさらに増加させるが、この損失は光ファイバーを介して伝搬されるエ
ネルギーに影響を与える。損失制御機構としては、選択された波長で信号により
光透過特性が変化する任意タイプの変換器を用いるのが有利である。一例として
、共振器上またはその隣接位置に半導体材料の光学的活性層を組合せたものを配
置し、所望の制御が得られるように寸法、効率及び信号応答性を適宜選択したも
のがある。これらの材料はバルクまたは量子井戸材料でよく、それらの吸収を光
ポンピング、注入電流または印加電圧により変化させる。別例として、共振器の
エネルギーを別の導波路のような別個の構造に結合する可変結合機構を、共振器
からのエネルギーを結合するように配置し、その往復損失を変化させるようにし
てもよい。
According to the invention, the optical waveguide or optical fiber is a known core / cladding structure with a short section of very narrow cross section by a taper. In this part, the core only leaves a trace and the energy is confined within the reduced diameter cladding and in a limited radial direction around it. The perimeter of the WGM resonator is in the external electric field of the narrowed constriction to allow electric field coupling, and the resonator is such that essentially total internal reflection occurs at the internal equatorial plane and / or a light guiding effect is obtained. Have a geometric shape. This creates a lightwave recirculation path with a high Q within the circumference of the resonator. Energy is transferred into the resonator by electric field coupling, but the resonator does not completely confine the light wave and returns a part of the energy to the optical waveguide as an output. On the resonator,
Loss control mechanisms in internal or adjacent locations that affect the external or internal electric field further increase the loss, which affects the energy propagated through the optical fiber. As the loss control mechanism, it is advantageous to use an arbitrary type of converter whose light transmission characteristic changes with a signal at a selected wavelength. As an example, a combination of an optically active layer of a semiconductor material is arranged on a resonator or a position adjacent to the resonator, and dimensions, efficiency, and signal response are appropriately selected so that desired control can be obtained. These materials may be bulk or quantum well materials, whose absorption is altered by optical pumping, injection current or applied voltage. As another example, a variable coupling mechanism that couples the energy of the resonator to a separate structure, such as another waveguide, may be arranged to couple the energy from the resonator and vary its round trip loss. Good.

【0015】 共振器素子は、1またはそれ以上の選択された波長の共振モードを有するよう
に寸法を選択した、直径約1乃至1000ミクロンのオーダーのシリカの微小球
(microsphere)、ディスクまたはリング状である。赤道の直径は、Qだけでなく
データ速度及びスペクトル線幅を考慮して選択するが、現在そして予想される条
件に応じることができるように非常に小さい直径(例えば、30ミクロン)にす
ることが必要である。同様に、共振器の形状及び寸法は、隣接共振モード間の周
波数間隔に影響を与える。この周波数間隔は、最小限、所望の変調速度または信
号帯域幅を超える必要があるが、実際上、光導波路を共に伝搬する光波のスペク
トルの広がりを包含するに十分な大きさでなければならない。この目的で、偏球
面、ディスク、リング及び長円のような偏心的な共振器構造が望ましい。直径1
0ミクロン以下である、光ファイバーのくびれた部分に対して適当な関係で配置
し保持するために、例えば、損失を制御可能な変換器を光ファイバーの反対側に
直接固着することができる。
The resonator element is a silica microsphere, on the order of about 1 to 1000 microns in diameter, dimensioned to have a resonant mode at one or more selected wavelengths.
(microsphere), disk-shaped or ring-shaped. The diameter of the equator is chosen not only for Q but also for data rate and spectral linewidth, but it should be very small (eg, 30 microns) to accommodate current and expected conditions. is necessary. Similarly, the shape and size of the resonator affects the frequency spacing between adjacent resonant modes. This frequency spacing should, at a minimum, exceed the desired modulation rate or signal bandwidth, but in practice should be large enough to encompass the spectral spread of the light waves that co-propagate in the optical waveguide. For this purpose, eccentric resonator structures such as oblate spheres, disks, rings and ellipses are desirable. Diameter 1
For example, a loss controllable transducer can be affixed directly to the opposite side of the optical fiber for placement and retention in proper relation to the waisted portion of the optical fiber, which is 0 microns or less.

【0016】 理論も実際も、損失制御の効果的な範囲は、伝搬率が1またはそれよりも僅か
に小さい過剰結合状態と、伝搬率が90%以上減衰される臨界結合状態との間だ
けの変化が必要であることを示している。このことは実際、損失制御機構により
導入される損失がほんのわずか変化するだけで得られるため、この方法は臨界結
合状態と不足結合状態の間の動作及び臨界結合状態を保ちながら共振周波数を変
化させる動作よりも好ましい。後者の場合、制御とエネルギーの両方について異
なる動的範囲を認識する必要がある。
In theory and in practice, the effective range of loss control is only between over-coupled states where the propagation rate is 1 or slightly less and critical-coupled states where the propagation rate is attenuated by 90% or more. It indicates that change is needed. Since this is in fact obtained with only small changes in the losses introduced by the loss control mechanism, this method changes the resonance frequency while maintaining the behavior and critical coupling between the critically coupled and the under-coupled states. Preferred over operation. In the latter case, it is necessary to recognize different dynamic ranges for both control and energy.

【0017】 変調器は偏光に感応するが、これは偏光出力を与える光源レーザに近いところ
に配置できる場合は重要ではない。偏光に感応しないことが望ましい場合、シリ
カの微小球のような共振器を2個、光ファイバーの中心軸に関して直交する位置
に配置すればよい。共振器自体の幾何学的形状及び使用材料は、所望のQ値及び
共振器モード周波数間隔を維持する限り変えることができる。とりわけ、偏球面
、リング、ディスク、楕円、長円状、環状及び多角形の形状が知られており、こ
の用途に使用可能である。
The modulator is polarization sensitive, but this is not critical if it can be located close to the source laser that provides the polarized output. If it is desired to be insensitive to polarization, two resonators such as silica microspheres may be arranged at positions orthogonal to the central axis of the optical fiber. The geometry of the resonator itself and the materials used can be varied as long as the desired Q factor and resonator mode frequency spacing are maintained. In particular, oblate spheres, rings, disks, ellipses, ellipses, rings and polygons are known and can be used for this purpose.

【0018】 同一光ファイバー上で多重化された異なる波長の信号を同時に変調するコンセ
プトを利用するためには、光ファイバーの1つの細いくびれた部分またはそれぞ
れ別個のテイパー部分に沿って一連の共振器/損失制御器の組合せを配置するだ
けでよい。各共振器はそれ自身の選択波長だけに応答し、それらの波長は最小の
クロストークで、別々に変調される。DFBファイバーレーザのようなファイバ
ー内レーザ光源により、同一方向または逆方向において光ポンピングを行うこと
も可能である。波長分割多重化システムに多数の共振器型変調器を一体化すると
、波長にアドレス可能な伝搬システムが得られる。
To utilize the concept of simultaneously modulating signals of different wavelengths multiplexed on the same optical fiber, a series of resonators / losses along one narrowed portion of the optical fiber or each separate taper portion is used. All that is required is to arrange the combination of controllers. Each resonator responds only to its own selected wavelengths, which are modulated separately with minimal crosstalk. It is also possible to perform optical pumping in the same or opposite directions with an in-fiber laser source such as a DFB fiber laser. Integrating a number of resonator modulators into a wavelength division multiplexing system results in a wavelength addressable propagation system.

【0019】 上述したように、同時に伝搬される波長を同時に変調するために,また他の波
長と共に同時に伝搬される1つの波長を波長を特定して変調するためには、隣接
する共振器間に適当な周波数間隔を保持すると、意図しない干渉が防止される。
さらに、異なる周波数で多数のモードをサポートする共振器の隣接モード周波数
の間隔は、光導波路上のWDMチャンネルの数により決まる全帯域幅のような、対
象となる周波数範囲の全帯域幅を超えるように選択される。共振器の幾何学的形
状は、これらの条件に合わせるように決定することができる。
As described above, in order to simultaneously modulate wavelengths that are simultaneously propagated and to modulate one wavelength that is simultaneously propagated together with other wavelengths by specifying the wavelength, it is necessary to arrange between adjacent resonators. Maintaining proper frequency spacing prevents unintended interference.
In addition, the spacing between adjacent mode frequencies of a resonator that supports multiple modes at different frequencies is such that it exceeds the total bandwidth of the frequency range of interest, such as the total bandwidth determined by the number of WDM channels on the optical waveguide. To be selected. The resonator geometry can be determined to meet these requirements.

【0020】[0020]

【実施例の詳細な説明】[Detailed Description of Examples]

図1及び2を参照して、本発明の光波エネルギー変調器は、半導体レーザのよ
うな光源10から単一周波数の光波エネルギーを受ける。この例のデバイスであ
る誘電体微小空洞型共振器は偏光に感応するため、光波の偏光特性はデバイスを
レーザ10に対して比較的近傍に配置するかまたは光源10と誘電体微小空洞と
の間に偏光を維持するファイバーを使用することにより維持される。この目的の
ために、約92−125ミクロンのような通常の直径の光ファイバー導波路12
の短い長さ部分は、典型的には1−10ミクロンの非常に小径の一体的なくびれ
た領域14を含む。このくびれた領域14は、その両端部において、一体的に収
束し且つ末広がるテイパー部分15、16を介して、光ファイバー12から変移
したものである。通常寸法の光ファイバー18の出射長さ部分は、変調済み信号
を搬送する。
1 and 2, the lightwave energy modulator of the present invention receives lightwave energy of a single frequency from a light source 10 such as a semiconductor laser. Since the dielectric microcavity resonator, which is the device of this example, is sensitive to polarization, the polarization characteristics of the light wave can be determined by arranging the device relatively close to the laser 10 or between the light source 10 and the dielectric microcavity. Is maintained by using a polarization maintaining fiber. To this end, a fiber optic waveguide 12 of conventional diameter, such as about 92-125 microns, is used.
The short length portion of the includes a very small diameter integral waisted region 14, typically 1-10 microns. The constricted region 14 is a transition from the optical fiber 12 at both ends thereof via the tapered portions 15 and 16 which are integrally converged and flared. The exit length portion of the normally sized optical fiber 18 carries the modulated signal.

【0021】 導波路のくびれた領域14においてWGMデバイスとして動作する高Qの空洞型
変調器20は、小さいくびれた領域14の表面と接触するか、または数ミクロン
のオーダーの間隔でその表面から離隔配置されている。高Qの共振器20の直径
は、選択された信号周波数で少なくとも1つの共振モードを有するような大きさ
であり、そのような形状にされている。共振器20内には他の共振モードが存在
するが、異なる単一周波数信号には何の影響もない。入射光波が2以上の周波数
を含む場合、それらのモードが光波の周波数から離れている限り共振器は選択さ
れた周波数以外のすべての周波数に対してトランスパレントな状態を維持する。
一例として、1550ナノメートルの通信信号波長が選択されていると仮定する
と、シリカの微小球である本例の誘電体共振器20の直径は約1−100ミクロ
ンの範囲内にある。非常に低損失、従って非常に高いQを有するWGM共振器が提
供されるが、これは適当なスペクトル線幅及び高いデータ速度での使用について
は不利である。光ファイバーシステムは非常に高いデータ速度で群速度分散のよ
うな他の問題に直面するが、システムの構築者は常にデータ速度性能を改善しよ
うとする傾向がある。従って、現在用いられている約2.5乃至10ギガビット
/秒の速度では、WGM共振器の線幅をこれらの速度を可能にするように広くする
必要がある。実例として、1550ナノメートルの信号につき、1乃至10ギガ
ビット/秒の範囲のデータ速度を得るための共振器20の直径は30ミクロンで
ある。一般的に、WGMモードのスペクトル幅は所望の情報帯域幅の2倍よりも大
きいかそれに等しいものでなければならない。測定した伝搬エネルギーのスペク
トル幅(共振器のWGM線幅)は、共振器の良さの指数、すなわちQと、下記のよ
うな関係がある。
A high Q cavity modulator 20 operating as a WGM device in the waisted region 14 of the waveguide is either in contact with the surface of the small waisted region 14 or spaced from it by a distance on the order of a few microns. It is arranged. The diameter of the high Q resonator 20 is sized and shaped to have at least one resonant mode at the selected signal frequency. Other resonant modes exist in the resonator 20, but have no effect on the different single frequency signals. If the incident light wave contains more than one frequency, the resonator remains transparent to all frequencies other than the selected frequency as long as the modes are far from the frequency of the light wave.
As an example, assuming a communication signal wavelength of 1550 nanometers is selected, the diameter of the silica microsphere, the dielectric resonator 20 of this example, is in the range of about 1-100 microns. WGM resonators with very low losses and thus very high Q are provided, which is a disadvantage for use with moderate spectral linewidths and high data rates. Although fiber optic systems face other problems such as group velocity dispersion at very high data rates, system builders are constantly motivated to improve data rate performance. Therefore, at the velocities currently used of about 2.5 to 10 Gbit / sec, the linewidth of WGM resonators needs to be widened to enable these velocities. Illustratively, the resonator 20 has a diameter of 30 microns to obtain a data rate in the range of 1 to 10 Gbit / sec for a 1550 nanometer signal. In general, the spectral width of the WGM mode should be greater than or equal to twice the desired information bandwidth. The spectrum width of the measured propagation energy (WGM line width of the resonator) has the following relationship with the index of merit of the resonator, that is, Q.

【0022】 Q=υ0/Δυ 式(1) 上式において、Δυは最大の半分における半分の幅、υ0はWGM中心ライン周波数
である。典型的な通信波長が1550ナノメートルであり、データ速度が10ギ
ガビット/秒(NRZフォーマットで5ギガヘルツ帯域幅)を有するWGM共振器
では、必要な光帯域幅は約10ギガヘルツであり、Qは19000またはそれ以
下でなければならない。実験室での実験データによると、30ミクロンまたはそ
れ以下の直径により、偶然、高度のコンパクト性及び密度が達成できることから
、必要な特性を得られることがわかっている。過剰結合から臨界結合の範囲にお
ける好ましい動作モードに合致させるために、共振器内の往復伝搬時間を減少さ
せる(すなわち共振器の寸法を減少させる)かまたは共振器−導波管の結合損失
を増加させることにより、Qを減少させ、従ってスペクトル線幅を増加させる必
要がある。結合損失は、共振器モードと光ファイバーのくびれた部分の外部の電
界との空間的オーバーラップを増加するか、または共振器モードとテイパーモー
ドとの間の位相マッチング条件を改善するか、もしくはそれらの両方により、増
加することができる。
Q = υ 0 / Δυ Expression (1) In the above expression, Δυ is the half width in the maximum half, and υ 0 is the WGM center line frequency. For a WGM resonator with a typical communication wavelength of 1550 nanometers and a data rate of 10 gigabits per second (5 GHz bandwidth in NRZ format), the required optical bandwidth is about 10 GHz and Q is 19000. Or less. Laboratory experimental data has shown that diameters of 30 microns or less can, by chance, achieve the required properties because of the high degree of compactness and density that can be achieved. Reduce the round-trip propagation time in the resonator (ie reduce the size of the resonator) or increase the resonator-waveguide coupling loss to match the preferred mode of operation in the range of over-coupling to critical coupling. By doing so, it is necessary to reduce Q and thus increase the spectral linewidth. The coupling loss either increases the spatial overlap of the resonator mode with the electric field outside the constricted portion of the optical fiber, or improves the phase matching condition between the resonator mode and the Taper mode, or their Both can increase.

【0023】 位置を安定させるため、微小球20は、本例において、光ファイバーのくびれ
た領域14に直接固着する。シリカの微小球20の、くびれた部分14とは反対
側に密に並置する制御可能な損失変換器22は、共振器20の内部及びその周り
を循環する光波エネルギーの吸収を制御し、一往復毎の損失係数を加算するため
に、変調信号源24により駆動する。制御信号が限界値間のアナログ信号であれ
ば、導波路を伝搬されるエネルギー信号が変調される。損失の制御が最大の伝搬
状態と0の間で変化する場合、そのユニットはオン/オフ・スイッチまたはデジ
タル変調器として機能する。
To stabilize the position, the microspheres 20 in this example directly adhere to the constricted area 14 of the optical fiber. A tightly juxtaposed controllable loss converter 22 on the side of the silica microsphere 20 opposite the constricted portion 14 controls the absorption of light wave energy circulating in and around the resonator 20 and makes one round trip. It is driven by the modulation signal source 24 in order to add the loss coefficient for each. If the control signal is an analog signal between limits, the energy signal propagating in the waveguide is modulated. If the loss control varies between the maximum propagation state and zero, the unit acts as an on / off switch or digital modulator.

【0024】 導波路のテイパー部分15、16及びそれらの間のくびれた部分14は、よく
知られているように、光ファイバーを1またはそれ以上の固定式または可動式の
熱源(例えば、トーチ)により軟らかくしながら制御可能な張力により伸張させ
ることによって形成することができる。製造現場では、この目的で市販の機械を
使用できる。直径が約1またはそれ以上のオーダーで減少すると、光ファイバー
のコア/クラッディング構造の中央コアのサイズ及び機能が痕跡を残す程度に減
少し、そのコアはもはや大部分の光波エネルギーを伝搬できなくなる。その代わ
り、光ファイバーの完全な直径部分内の光波エネルギーが、有意な損失を受けず
に、くびれた領域に移行し、そこで、図4に断片的に示すように、エネルギーは
縮径クラッディング材料内とその周りに発生する電界内に閉じ込められる。くび
れた領域14を通って伝搬した後、外部の光波エネルギーは末広がりのテイパー
領域16で再び細くされ、低損失で出射ファイバー部分18内を伝搬される。
The taper portions 15, 16 of the waveguide and the constricted portion 14 therebetween are, as is well known, optical fibers provided by one or more fixed or movable heat sources (eg, torches). It can be formed by stretching with softness and controllable tension. At the manufacturing site, commercially available machines can be used for this purpose. As the diameter decreases on the order of about 1 or more, the size and function of the central core of the optical fiber's core / cladding structure is markedly reduced, and the core can no longer carry most lightwave energy. Instead, the light wave energy within the full diameter portion of the optical fiber migrates to the waisted region without significant loss, where the energy is contained within the diameter-reducing cladding material, as shown fragmentarily in FIG. And is confined in the electric field generated around it. After propagating through the waisted region 14, the external lightwave energy is again thinned in the diverging taper region 16 and propagates in the exit fiber section 18 with low loss.

【0025】 この例の高Q共振器20を形成するシリカの微小球は、導波路のくびれた領域
14の周りで外部に案内されたエネルギーと結合される。すなわち、図4に示す
ように、主要な光ファイバーから微小球の内部にかけて、結合による相互作用が
常に存在する。共振器20は、ウイスパリング・ギャラリー・モードにより低損
失でエネルギーを付加的に再循環させ、そのエネルギーの一部を導波路のくびれ
た部分14に戻す。往復する度に、制御可能な損失変換器22へ結合が行われる
。選択された波長で共振が存在する場合、共振器20は内部で事実上全反射を行
い、内部減衰と放射損失は最小である。しかしながら、光波エネルギーの放出部
分は依然として閉じ込められた状態にあり、導波路のくびれた領域14に結合さ
れて戻される。1912年の論文"The Problem of the Whispering Gallery"に
よりレイリーにより最初に説明されたと思えるこのウイスパリング・ギャラリー
・モードには、極端に高いQ値(80億もの値が観察されている)が存在する。
それ以来、この現象は、理論的に(M. L. Gorodetsky, et al., in Optics Lette
rs 21, 453, 1996の論文におけるように)、またMcCall 及びHoの上述の特許に示
されるように種々の実際例において研究されている。ディスク、リング、多角形
、扁球面、長球面の形状を含む種々のWGMデバイスが技術文献に記載され、かつ
研究されている。さらに、WGM効果は楕円またはレーストラック構造のような非
同心的境界構造に存在するため、同心性または近似的同心性は、場合によっては
不要である。
The silica microspheres forming the high-Q resonator 20 of this example are coupled with the energy guided outwardly around the waisted region 14 of the waveguide. That is, as shown in FIG. 4, there is always a binding interaction from the main optical fiber to the inside of the microsphere. The resonator 20 additionally recycles energy with low loss by the whispering gallery mode, returning some of that energy to the constricted portion 14 of the waveguide. With each round trip, a coupling is made to the controllable loss converter 22. When resonance is present at the selected wavelength, the resonator 20 internally undergoes total internal reflection with minimal internal attenuation and radiation loss. However, the emitting portion of the lightwave energy is still confined and is coupled back into the waisted region 14 of the waveguide. This whispering gallery mode, which appears to have been first explained by Rayleigh in the 1912 paper "The Problem of the Whispering Gallery", has extremely high Q values (8 billion values have been observed).
Since then, this phenomenon has been theoretically (ML Gorodetsky, et al., In Optics Lette
rs 21, 453, 1996), and in various practical examples, as shown in the aforementioned McCall and Ho patents. Various WGM devices, including disc, ring, polygonal, oblate, and oblate shapes have been described and studied in the technical literature. Furthermore, since the WGM effect exists in non-concentric boundary structures such as elliptical or racetrack structures, concentricity or near concentricity is not needed in some cases.

【0026】 制御可能な損失デバイス22は、制御可能な電気的または光学的に可変の光吸
収装置により作成できる。制御可能な光子吸収特性を有する量子井戸構造は、変
換器22を微小球20の円周面の一部の上またはその近傍に配置された活性材料
(例えばInGaAs−22‘で示す)と、バッファ層(InGaAsP−22
”)との複数層で形成し、光子吸収を電気信号により制御される範囲内で変化さ
せることができるため、特に好適である。かかる構造は、上述したMcCall 及びH
oの両特許に詳細に記載されている。
The controllable loss device 22 can be made with a controllable electrically or optically variable light absorber. The quantum well structure having controllable photon absorption characteristics includes a transducer 22 and an active material (for example, InGaAs-22 ′) arranged on or near a part of the circumferential surface of the microsphere 20, and a buffer. Layer (InGaAsP-22
)) And the photon absorption can be changed within a range controlled by an electric signal, which is particularly preferable. Such a structure is suitable for the above-mentioned McCall and H.
It is described in detail in both patents.

【0027】 光波を実質的に吸収させる他の利用可能な方法は、例えば、(1)信号波光子
エネルギーよりも大きいか、または(2)信号の光子エネルギーよりも小さいバ
ンドギャップを有する半導体材料を用する方法である。何れの場合でも、図7に
示すように、半導体は共振器32の一部の上の層30として付着させるかあるい
は共振器の近傍に配置することが可能であり、レーザ36のような光源により照
射する。前者の例では、レーザ36からの光ポンピングにより半導体層30内に
キャリアが発生し、光波の自由キャリアが吸収されて、共振器が過剰結合状態か
ら臨界結合状態(好ましい動作モードと仮定する)へ移行し、変調器による伝搬
を減少させる。変調速度はキャリアの寿命により決まるが、このパラメータは半
導体に欠陥を導入することにより短縮化できる。
Other available methods of substantially absorbing light waves are, for example, semiconductor materials having a bandgap that is (1) greater than the signal wave photon energy or (2) less than the signal photon energy. Is the method to use. In either case, as shown in FIG. 7, the semiconductor can be deposited as a layer 30 over a portion of the resonator 32 or placed in the vicinity of the resonator, and a semiconductor light source such as a laser 36 can be used. Irradiate. In the former example, carriers are generated in the semiconductor layer 30 by optical pumping from the laser 36, free carriers of light waves are absorbed, and the resonator shifts from an excessive coupling state to a critical coupling state (assuming a preferable operation mode). Transitions and reduce propagation through the modulator. The modulation rate is determined by the carrier lifetime, but this parameter can be shortened by introducing defects in the semiconductor.

【0028】 後者のケースでは、レーザ36からの光ポンピングにより発生するキャリアが
、バンドを充填することにより光吸収を減少させる。この場合、変調器特性は光
ポンピングがない場合、最大の吸光率(臨界結合)が得られるように設計されて
おり、これは、製造時このデバイスには最大の吸光率が設計上織り込まれている
ため有利である。従って、光波エネルギーの結合関係は、光ポンピングが適用さ
れると過剰結合となり、出力の伝搬が増加する。上述したように、変調速度はキ
ャリアの寿命により決まる。
In the latter case, the carriers generated by the optical pumping from laser 36 reduce the optical absorption by filling the band. In this case, the modulator characteristics are designed to give the maximum absorptance (critical coupling) in the absence of optical pumping, which means that the device has the maximum absorptivity designed into it during manufacture. It is advantageous because Therefore, the coupling relationship of the lightwave energy becomes over-coupled when optical pumping is applied, increasing the output propagation. As described above, the modulation rate depends on the carrier lifetime.

【0029】 これら両方の例では、光学的励起でなくて電気的励起を行うことにより、キャ
リアを半導体内に発生させ、変調(またはスイッチング)を起こすことができる
In both of these examples, electrical excitation rather than optical excitation can generate carriers in the semiconductor and cause modulation (or switching).

【0030】 共振器42上またはその近傍の半導体層40を用いる別の効果は、図8を参照
すると理解できる。ここでは小形の平行板キャパシタ44の間に共振器42を介
在させ、高速度で変調可能な可変電界を半導体層に印加する。この例では、エネ
ルギーギャップは信号の光子エネルギーに近いが、それよりもわずかに大きいよ
うに選択される。共振器が最初は過剰結合状態にあり、従って光導波路46の光
波エネルギーの伝搬は最大である。吸収を増加させるため、半導体の層40にキ
ャパシタ44を介して電界を印加し、フランツ−ケルティッシュ効果により、共
振器42内の光波吸収を増加させて、共振器を臨界結合状態にする。これにより
、光導波路46から共振器42への伝搬が減少し、光導波路46内におけるエネ
ルギーの変調(またはスイッチング)に利用できる。
Another effect of using the semiconductor layer 40 on or near the resonator 42 can be understood with reference to FIG. Here, a resonator 42 is interposed between small parallel plate capacitors 44, and a variable electric field that can be modulated at high speed is applied to the semiconductor layer. In this example, the energy gap is chosen to be close to, but slightly larger than, the photon energy of the signal. The resonator is initially overcoupled and therefore the propagation of lightwave energy in the optical waveguide 46 is maximal. To increase the absorption, an electric field is applied to the semiconductor layer 40 through the capacitor 44, and the Franz-Keltish effect increases the light wave absorption in the resonator 42 to bring the resonator into a critically coupled state. As a result, the propagation from the optical waveguide 46 to the resonator 42 is reduced, and it can be used for modulation (or switching) of energy in the optical waveguide 46.

【0031】 損失の変化は、可変損失材料製の共振器を用いるか、共振器と光ファイバーの
相対的位置を変えるか、もしくは共振器からのエネルギーを第2の導波路のよう
な別の構造に結合する素子を利用することを含む他の方法により実現できる。第
2の導波路に結合するケースでは、結合損失は、例えば、電気光学的材料を用い
て行うような、第2の導波路への位相マッチング状態を変化させることにより、
変化させることができるであろう。機械的デバイスまたは温度変化により達成可
能な比較的緩やかな変化は、用途によっては損失制御素子として完全に受け入れ
可能である。
The loss can be changed by using a resonator made of a variable loss material, changing the relative positions of the resonator and the optical fiber, or transferring the energy from the resonator to another structure such as a second waveguide. This can be accomplished by other methods including utilizing coupling elements. In the case of coupling to the second waveguide, the coupling loss can be obtained by changing the phase-matching state to the second waveguide, for example, by using an electro-optical material,
It could be changed. The relatively gradual changes achievable by mechanical devices or temperature changes are perfectly acceptable as loss control elements in some applications.

【0032】 図9は共通の共振器50と、2つの光導波路との組合せを示す。細いくびれた
部分52、53と、2つの光ファイバー導波路55、56とを示すが、入射源と
出射回路(図示せず)は、導波路55、56及び共振器50の双方向性を利用す
るように構成可能である。導波路55、56は共に、前述したように、制御源5
9により臨界結合範囲に変化される損失変換器58と同様に、共振器50に結合
される。この結合により、くびれた部分52、53は共振器52の本質的に同じ
モードに結合され、それにより損失変換器58の制御下において一方の導波路か
らもう一方の導波路へ共振エネルギーの伝達が可能になる。この結合は2つのく
びれた部分52、53について対称的であり且つ連携の共振器と導波路の間の結
合損失が共振器の他の損失より大きい場合、共振器50は各導波路と臨界結合状
態となり、共振時に一方の導波路からもう一方の導波路へのエネルギーのほぼ完
全な伝達が可能となる。このエネルギーの伝達は、共振器の損失が損失変換器5
8により実質的に増加すると、損なわれ、共振器50が不足結合状態となる。こ
の場合、エネルギーの伝達が中断され、くびれた部分52または53において共
振エネルギーがそれぞれの導波路55、56へほぼ1の伝達率で送られる。この
ようにして、このデバイスは、信号の伝送先を制御できる波長がアドレス可能な
2×2のスイッチとして働く。いずれの場合でも、共振器50のモードとの共振
関係からはずれた波長多重化信号は、入射側から出射側へトランスパレントに通
過する。この2×2構成の損失変換素子は、2×2形のスイッチが名目上臨界結
合から不足結合へ動作する点を除き、変調器(1×1形スイッチ)につき説明し
たものと本質的に同一である。帯域幅、モード周波数間隔及び変調器の構造に関
する他の設計要因は、変調器のものと同じである。
FIG. 9 shows a combination of a common resonator 50 and two optical waveguides. The narrowed portions 52, 53 and two fiber optic waveguides 55, 56 are shown, but the input source and output circuits (not shown) utilize the bidirectionality of the waveguides 55, 56 and the resonator 50. Is configurable. Both the waveguides 55 and 56 are connected to the control source 5 as described above.
It is coupled to the resonator 50 as well as the loss converter 58 which is changed to the critical coupling range by 9. This coupling couples the constricted portions 52, 53 to essentially the same mode of resonator 52, thereby allowing the transfer of resonant energy from one waveguide to the other under the control of loss converter 58. It will be possible. This coupling is symmetrical about the two waisted portions 52, 53, and if the coupling loss between the associated resonator and the waveguide is greater than the other losses of the resonator, then the resonator 50 is critically coupled to each waveguide. The state becomes possible, and almost complete transfer of energy from one waveguide to the other waveguide becomes possible at the time of resonance. In this energy transfer, the loss of the resonator is the loss converter 5
If substantially increased by 8, it will be compromised and the resonator 50 will be undercoupled. In this case, the transfer of energy is interrupted and resonant energy is sent to the respective waveguide 55, 56 at the constricted portion 52 or 53 at a transmissivity of approximately 1. In this way, the device acts as a wavelength-addressable 2 × 2 switch that can control the destination of the signal. In either case, the wavelength-multiplexed signal that is out of resonance with the mode of the resonator 50 transparently passes from the incident side to the emitting side. This 2 × 2 loss conversion element is essentially the same as that described for the modulator (1 × 1 type switch) except that the 2 × 2 type switch nominally operates from critical coupling to under coupling. Is. Other design factors regarding bandwidth, modal frequency spacing and modulator structure are the same as for the modulator.

【0033】 本発明の結合及び制御原理は、WGMデバイスに関するこれまでの研究及び文献
とは実質的にまた明確に異なるものである。これらから、プリズムに入射される
光ビームと、WGM微小球が外部に位置する点で1つの面から内部反射する光ビー
ムとの間に微かな結合が存在することが知られている。このプリズムは、周波数
が微小球の共振モードの1つに該当する場合、その光波エネルギーの一部を微小
球内の再循環通路に微かに結合する。また、入射する光波は共振範囲内の最小点
を除きエネルギーが本質的に減少しない状態で送り出されることも知られている
。開示されているように、テイパー付き光ファイバー導波路と、それに隣接する
誘電体WGM共振器の組合せには、同じような効果が存在する。
The coupling and control principles of the present invention are substantially and clearly different from previous research and literature on WGM devices. From these, it is known that there is a slight coupling between the light beam incident on the prism and the light beam internally reflected from one surface at the point where the WGM microsphere is located outside. This prism subtly couples some of its lightwave energy into the recirculation passages within the microsphere when its frequency falls within one of the resonant modes of the microsphere. It is also known that the incident light wave is sent out in a state where the energy is not essentially reduced except for the minimum point within the resonance range. As disclosed, a similar effect exists for a combination of a tapered fiber optic waveguide and an adjacent dielectric WGM resonator.

【0034】 しかしながら、再循環共振モード及び結合効果を利用できるようにするために
は、多数の制御条件を理解してこれらを適切に使用することが必要である。変調
であれスイッチングであれ、実質的に完全伝搬状態とほぼ0の伝搬状態の間で伝
搬エネルギー出力を変化させるには、共振器損失の発生源を含む多数のパラメー
タを理解し制御しなければならない。循環する光波が経験する損失の発生源には
明確なものが種々あり、それらには以下のものが含まれる。 (1)微小球からテイパー部分へ内部で逆結合されるWGM電界の部分に関連する
損失。 (2)微小球材料の光学的吸収、表面欠陥及び表面汚染のような微小球の固有の
性質に関連する分布損失。しかしながら、材料の選択及び処理を注意深く行うと
、滑らかな表面を有する純粋のシリカ微小球またはディスクを非常に低い分布損
失を持つように調製することができる。 (3)光導波路へ戻されないモード、例えば、放射モードへの光波エネルギーの
意図しない結合によるような寄生損失。観察の結果、結合のための適当な条件が
守られれば、非常に低損失であることが判明している。 (4)変調またはスイッチングを行うために、微小球に意図的に導入される(導
波路のテイパー部分への結合とは関連しない)損失。
However, in order to be able to take advantage of the recirculation resonance modes and coupling effects, it is necessary to understand a number of control conditions and use them appropriately. Whether it is modulation or switching, varying the propagating energy output between substantially perfect and near-zero propagating states requires understanding and controlling a number of parameters, including the source of the resonator loss. . There are many distinct sources of loss experienced by circulating light waves, including: (1) Loss associated with the portion of the WGM electric field that is internally reverse coupled from the microsphere to the taper portion. (2) Distribution loss associated with the unique properties of the microspheres such as optical absorption, surface defects and surface contamination of the microsphere material. However, with careful material selection and processing, pure silica microspheres or disks with smooth surfaces can be prepared with very low distribution loss. (3) Parasitic losses, such as due to unintentional coupling of lightwave energy into modes that are not returned to the optical waveguide, eg radiative modes. Observations have shown that the loss is very low if the proper conditions for binding are observed. (4) Losses intentionally introduced into the microspheres (not associated with coupling to the taper portion of the waveguide) to provide modulation or switching.

【0035】 損失の唯一の発生源が結合損失[上記(1)]である場合、エネルギー保存の
法則により、入射エネルギーは100%伝搬出射される。過去の研究開発及び実
用結果によると、非結合損失[上記(2)及び(3)]は小さくすることが可能
なため、図5のグラフに示す以下の分析モデルでは、図10に象徴的に示す量を
用いる、複雑な電界の振幅の以下の結合線形方程式に基づき、無視することがで
きる。
When the only source of loss is the coupling loss [(1) above], 100% of incident energy is propagated and emitted according to the law of energy conservation. According to past research and development and practical results, the non-coupling loss [(2) and (3) above] can be made small. Therefore, the following analytical model shown in the graph of FIG. It can be neglected based on the following coupled linear equations of complex electric field amplitudes using the quantities shown.

【0036】 4ポート散乱方程式 Est=κEi+t´Esi 式(2) Et =κ´Esi+tEi 式(3) 球における往復伝搬状態 Esi =Estαe, ここで、θ=κC 式(4) 式(4)において、αは、球における一往復の伝搬に関連する一往復毎の振幅
の減衰を共振器に与え、θはその伝搬に関連する位相であり、κは励起モードの
伝搬定数であり、Cは球の円周である。さらに、式(4)において、κ、κ´は
、導波路から共振器へのまたはその逆の振幅結合係数であり、共振器と導波路の
電界オーバーラップ及び位相マッチングを含むデバイスパラメータにより異なる
が、t、t´は、導波路側及び共振器側(変調器の伝搬と混同すべきでない)の
4ポート伝搬振幅である。このモデルにより、微小球/導波路系に固有の損失フ
ァクター以外の特定されない発生源からの損失の関数として伝搬減衰の最大値を
計算することが可能となる。図5に示す曲線は、テイパー付き光ファイバー−微
小球システムのテストにおけるQの測定値に合致するモデルの係数の数値を仮定
する計算結果を示す。これらの値は例示的であるにすぎない。水平軸は、一往復
毎の振幅減衰である、特定されない損失により発生するα(α=1はさらに付加
的な損失がない場合に対応する)を与える。α=1では、共振光波エネルギーの
伝達率は1である。
4-port scattering equation E st = κE i + t′E si formula (2) E t = κ′E si + tE i formula (3) Round-trip propagation state in a sphere E si = E st αe , where θ = ΚC Equation (4) In Equation (4), α gives the resonator attenuation of the amplitude of each round trip associated with one round trip propagation in the sphere, θ is the phase associated with that propagation, and κ is It is the propagation constant of the excitation mode, and C is the circumference of the sphere. Further, in the equation (4), κ and κ ′ are amplitude coupling coefficients from the waveguide to the resonator or vice versa, and are different depending on device parameters including electric field overlap between the resonator and the waveguide and phase matching. , T, t ′ are the 4-port propagation amplitudes on the waveguide side and the resonator side (not to be confused with the propagation of the modulator). This model makes it possible to calculate the maximum value of propagation attenuation as a function of loss from unspecified sources other than the loss factors inherent in the microsphere / waveguide system. The curve shown in FIG. 5 shows the calculation results assuming the numerical values of the model's coefficients that match the Q measurements in the test of the tapered fiber optic-microsphere system. These values are exemplary only. The horizontal axis gives the amplitude attenuation per round trip, α generated by unspecified loss (α = 1 corresponds to the case where there is no additional loss). At α = 1, the transmissivity of the resonant lightwave energy is 1.

【0037】 水平軸の左方で結合損失が増加する図5に示す付加的な損失導入効果は、伝搬
エネルギーが0になるまで減衰が増加する。この点では、一往復毎の付加的損失
はこのモデルでは損失が全体で低下する唯一の原因であり、図5に用いる例では
αが約0.9997になると得られる。マイクロ波理論において「臨界結合」と
して知られたかかる状態では、導波路の伝搬エネルギーに大きな変化を起すには
損失をわずかに付加する必要があるに過ぎない。このように再循環型共振器の状
態を変化させることにより、本発明の実施例の基礎が得られる。さらに、共振モ
ードにより正確な周波数選択性が与えられる。
The additional loss-introducing effect shown in FIG. 5, in which the coupling loss increases to the left of the horizontal axis, increases the attenuation until the propagation energy becomes zero. In this respect, the additional loss per round trip is the only reason for the overall loss reduction in this model, and in the example used in FIG. 5, α is approximately 0.9997. In such a state, known as "critical coupling" in microwave theory, only a small loss needs to be added to cause a large change in the propagation energy of the waveguide. By changing the state of the recirculation type resonator in this way, the basis of the embodiment of the present invention can be obtained. In addition, the resonant modes provide accurate frequency selectivity.

【0038】 図5の曲線に示すモデルの計算結果は、図6に示すようにテイパー付き光ファ
イバー/微小球共振器の実験測定値により完全に確認されている。これらの測定
値は、直径約3ミクロンの光ファイバーのくびれた部分と、直径約300ミクロ
ンの微小球と、導入される結合損失を制御可能に増分するために微小球に隣接す
る可変位置に配置される可動微小プローブとにより得られた。研究の性質により
、水平軸はαでなくて線幅に関連があり、曲線は逆であるが、臨界結合の証拠は
明らかである。ここで重要なことは、非常に小さいαの偏差で臨界結合が存在し
、α=1.000における全損失の観察値は小さい。これはまた、測定される構造の
分布損失及び寄生損失が低いだけでなく、テイパー付き光ファイバーから微小球
への結合損失よりも小さいことを示しているため、他の点で意味がある。かくし
て、意図的に損失を付加しない場合、「過剰結合」状態が自然に存在する。この
実験によりさらに、結合損失を付加するためのモデルの特性が信頼できるもので
あることが実験的に示されている。
The calculation results of the model shown by the curve in FIG. 5 are completely confirmed by the experimental measurement values of the optical fiber / microsphere resonator with a taper as shown in FIG. These measurements are placed at a variable position adjacent the microsphere to controllably increase the coupling loss introduced by the constriction of an optical fiber about 3 microns in diameter, the microsphere about 300 microns in diameter. And a movable microprobe. Due to the nature of the study, the horizontal axis is related to linewidth rather than α and the curves are reversed, but evidence of critical coupling is clear. Importantly, there is a critical coupling with a very small deviation of α, and the observed total loss at α = 1.000 is small. This is also significant in other respects, as it shows that the measured distribution loss and parasitic loss of the structure are also lower than the coupling loss from the tapered fiber to the microspheres. Thus, if one does not intentionally add loss, an "over-bond" condition naturally exists. This experiment further experimentally shows that the properties of the model for adding coupling loss are reliable.

【0039】 前述したように、微小共振器を用いる光変調器またはスイッチの動作は、不足
結合状態が存在する場合確認できるが、減衰値に大きな広がりが伴い、低い動的
範囲になりやすく、さらにエネルギーを必要とするであろう。しかしながら、臨
界結合部分から過剰結合領域への変調は、必要な減衰が小さくて損失制御変換器
またはデバイスの大きさを微小に、且つ変換器モードに対する影響を最小限に抑
えることができるため、好ましい。加えて、この動作モードではエネルギーの消
費量が最小限に抑えられる。制御信号が存在しない時減衰器が非吸収性であるか
または吸収性であるかに応じて、変調器またはスイッチはそれぞれ反転形または
非反転形となる。
As described above, the operation of the optical modulator or the switch using the microresonator can be confirmed in the presence of the under-coupling state, but the attenuation value is greatly widened, and the low dynamic range is likely to occur. Will need energy. However, modulation from the critical coupling portion to the over-coupling region is preferred because it requires less attenuation and allows the loss-controlled converter or device to be of very small size and minimal effect on the converter mode. . In addition, energy consumption is minimized in this mode of operation. Depending on whether the attenuator is non-absorptive or absorptive in the absence of the control signal, the modulator or switch will be inverting or non-inverting, respectively.

【0040】 変調/スイッチングへの別のアプローチ(概要に示す動作モード5)は、臨界
結合を得るに必要な一定の共振器損失及び結合状態の下で誘電体共振器自身の光
学的通路長を変化させることにより実現される。図11及び12を参照して、この
効果は、共振器60の共振周波数を伝搬される光波エネルギー周波数の方へまた
はその周波数から離れる方向へシフトさせることにより、導波路の伝搬損失を変
化させる。図示の例では、共振器60の表面は、関連の電極対64、65により
印加される電界に応じて屈折率を変化させるポリマー材料62が被覆されている
。電界は、被覆62の屈折率を変化させるように信号源66により制御されるが
、この変化により共振器60の共振周波数がシフトする。その結果、図11に示
すように、レーザ光源からの所与の光周波数は一定値に留まるが、最大の共振を
与えるWGMライン中心周波数はシフトし、シフトの度合に応じて変化する光波が
ある程度吸収される。この例では、共振器60は、図12に示すように、ν
νoが完全に一致する(臨界結合)時に、完全な吸光が起こるように設計されて
いる。
Another approach to modulation / switching (mode 5 of operation outlined) is to reduce the optical path length of the dielectric resonator itself under constant resonator loss and coupling conditions necessary to obtain critical coupling. It is realized by changing. With reference to Figures 11 and 12, this effect changes the propagation loss of the waveguide by shifting the resonant frequency of the resonator 60 towards or away from the propagating lightwave energy frequency. In the illustrated example, the surface of the resonator 60 is coated with a polymeric material 62 that changes its index of refraction in response to the electric field applied by the associated electrode pair 64,65. The electric field is controlled by the signal source 66 to change the refractive index of the coating 62, which shifts the resonant frequency of the resonator 60. As a result, as shown in FIG. 11, the given optical frequency from the laser light source stays at a constant value, but the WGM line center frequency that gives the maximum resonance shifts, and the light wave that changes depending on the degree of shift has a certain degree. Be absorbed. In this example, the resonator 60 is designed so that complete absorption occurs when ν L and ν o completely match (critical coupling), as shown in FIG.

【0041】 WGM共振周波数は、他の方法によっても変調することが可能である。例えば、
共振器材料を光学的または電気的に励起して屈折率を変化させるようにすること
ができる。変調速度が非常に遅い場合、温度変化を利用することも可能である。
The WGM resonant frequency can be modulated by other methods as well. For example,
The resonator material can be optically or electrically excited to change the refractive index. If the modulation rate is very slow, it is possible to take advantage of temperature changes.

【0042】 光導波路及び微小共振器の製造に適した、多数の種々の原理に基づく微小リソ
グラフィー製造技術が現在利用可能である。上述したMcCall及びHoの特許に示さ
れるように、層状の材料を用いる電気光学的WGM構造は、可変吸収(または利得
)特性を有する制御可能な電気光学的デバイスを形成する。図13からわかるよ
うに、導波特性がテイパー付き光ファイバーに匹敵する細い平面導波路70が、
同じく基板72上に形成されたWGMディスク74の端縁部と微かな結合関係に形
成されている。電気信号または光ポンピングに応答する損失制御素子も、基板7
2上のディスク74に隣接して設けることが可能である。あるいは、ディスク7
4の誘電定数を、上述したように、ディスク74の共振モードを変化させるよう
に変えてもよい。この目的のために、基板72の領域76がディスク74の下方
においてそれと接触するように設けられ、変調またはスイッチング信号の制御源
78に応答してディスク74上の誘電定数をシフトさせる。微小リソグラフィッ
ク素子を生産ベースで高信頼度で製造できるが、多数の素子を正確に配置するこ
とにより複雑なDWDMシステムの実装条件を満足することができる。これらは基板
上に直列結合することが可能なため、伝搬光ファイバーへの実質的な数の結合部
分は不要である。
Microlithography fabrication techniques based on a number of different principles, suitable for the fabrication of optical waveguides and microcavities, are currently available. As shown in the McCall and Ho patents noted above, the electro-optical WGM structure using layered materials forms a controllable electro-optical device with variable absorption (or gain) characteristics. As can be seen from FIG. 13, a thin planar waveguide 70 whose waveguide characteristic is comparable to that of an optical fiber with a taper is
Similarly, it is formed in a slight coupling relationship with the edge portion of the WGM disk 74 formed on the substrate 72. The loss control element responsive to electrical signals or optical pumping is also the substrate 7
It can be provided adjacent to the disc 74 on the two. Alternatively, disk 7
The dielectric constant of 4 may be varied to change the resonant mode of disk 74, as described above. To this end, a region 76 of the substrate 72 is provided below and in contact with the disk 74 to shift the dielectric constant on the disk 74 in response to a control source 78 of a modulating or switching signal. Although it is possible to manufacture microlithographic devices with high reliability on a production basis, by accurately arranging a large number of devices, it is possible to satisfy the mounting conditions of a complicated DWDM system. Since they can be serially coupled onto the substrate, a substantial number of couplings to the propagating optical fiber are unnecessary.

【0043】 多数の周波数を別個に変調またはスイッチングする必要がある多くのシステム
構成及び、図14に示す単一光ファイバー82のテイパー付きくびれ部分80と
多数の変調器の組合せが存在する。各変調器/共振器84a、84b、84c、
84dは、光ファイバー82上のWDM信号の1つに対応する異なる周波数で共振
し、くびれた部分80に沿って離隔関係に配置されている。各変調器/共振器8
4a−84dは、それぞれ異なる損失制御手段86a−86dにより別個に変調
(またはオン/オフ・スイッチング)され、システムはWDM成分を別個に、しか
しながら互いに干渉しないように変化させる。これらのくびれた領域の共用は必
要条件ではなく、光ファイバー伝搬ラインの長さ方向に沿う異なる位置に配置で
きることがわかるであろう。図15の例では、同じコンセプトが、図9の2本の
テイパー付き導波路を用いるシステムに拡張されている。2つの離隔した導波路
のくびれた部分52´、53´はそれぞれ異なる変調器/共振器84a´−84
d´に対してまた、前述したように互いの間で相互作用できるため、システム設
計において大きな柔軟性が得られる。
There are many system configurations that require multiple frequencies to be separately modulated or switched, and combinations of tapered constrictions 80 of a single optical fiber 82 and multiple modulators as shown in FIG. Each modulator / resonator 84a, 84b, 84c,
84d resonates at different frequencies corresponding to one of the WDM signals on optical fiber 82 and is spaced apart along the waist 80. Each modulator / resonator 8
4a-84d are separately modulated (or switched on / off) by different loss control means 86a-86d, and the system changes the WDM components separately, but so as not to interfere with each other. It will be appreciated that sharing these constricted areas is not a requirement and can be located at different locations along the length of the fiber optic propagation line. In the example of Figure 15, the same concept is extended to the system using the two tapered waveguides of Figure 9. The constricted portions 52 ', 53' of the two spaced waveguides are different modulator / resonators 84a'-84, respectively.
Greater flexibility in system design is also obtained for d'and because they can interact with each other as described above.

【0044】 直ぐ前で説明したWDM利用のコンセプトは、タンデム光ファイバーレーザ(例
えばDFBファイバーレーザ)のような能動素子を多数の共振器/変調器と直列
に用いて変調器と光源の全ファイバー型多波長システムを構成するように拡張可
能である。図16を参照して、それぞれが被制御型微小空洞変調器90を含み、
光ファイバー92に沿って位置する選択波長λ1、λ2、λ3...λn-1、λn
応答するテイパー付き部分(図示せず)を有するファイバーを、同様な波長で動
作する光ファイバーDFBレーザ94と交互に配置する。これにより、N個のチ
ャンネルを有する波長分割多重化信号源が形成される。Nが余り大きくない場合
、単一の光ポンピングダイオード94を用いて、図示のように逆方向に(または
同一方向に)レーザ94をポンピングすることができる。変調器とファイバーレ
ーザは、図示のように交互に配置されているが、それらはいかなる場合でも干渉
信号を発生しないため、直列セットで配置してもよい。
The concept of WDM utilization just described is the use of an active device, such as a tandem fiber optic laser (eg DFB fiber laser), in series with a number of resonators / modulators for all fiber type multimodulation of modulator and light source. It can be extended to form a wavelength system. Referring to FIG. 16, each includes a controlled microcavity modulator 90,
Selected wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 . . . Fibers having tapered portions (not shown) responsive to λ n-1 , λ n are interleaved with fiber optic DFB lasers 94 operating at similar wavelengths. This forms a wavelength division multiplexed signal source having N channels. If N is not too large, then a single opto-pumping diode 94 can be used to pump the laser 94 in the opposite direction (or in the same direction) as shown. The modulators and fiber lasers are interleaved as shown, but they may be placed in a series set as they do not generate interfering signals in any case.

【0045】 WGM共振器は多数の周波数で共振し、それらの周波数間の間隔は、部分的に、
任意の関連する多周波数システムの条件に応じて異なる。従って、共振器間の周
波数間隔は、変調される光波と共に伝搬される光波を意図されない変調を受けな
いように十分に大きくする必要がある。WDMシステムでは、この間隔は、光導波
路上の全てのチャンネルの帯域幅を包含しなければならない。例えば、100ギ
ガヘルツのチャンネル間隔を有する16個のチャンネルを用いるWDMシステムで
は、共振器/変調器は約1.5THzの帯域幅を超えるモード周波数間隔を持つ
必要がある。WDM導波路上を共に伝搬する光波の数が多くなると、必然的にモー
ド周波数の間隔も大きくなる。かかる問題は、微小空洞の幾何学形状と同様、共
振器の選択に影響を与える。例えば、かかる間隔条件を満足するには、偏球面、
ディスク及びリング形状が微小球よりも好ましい。
WGM resonators resonate at a number of frequencies, and the spacing between those frequencies is, in part,
It depends on the requirements of any associated multi-frequency system. Therefore, the frequency spacing between the resonators should be large enough so that the light waves that are propagated with the modulated light wave do not undergo unintended modulation. In WDM systems, this spacing must cover the bandwidth of all channels on the optical waveguide. For example, in a WDM system with 16 channels having a channel spacing of 100 GHz, the resonator / modulator should have a modal frequency spacing over a bandwidth of approximately 1.5 THz. As the number of light waves co-propagating on the WDM waveguide increases, the interval between modal frequencies inevitably increases. Such issues affect the choice of resonator as well as the microcavity geometry. For example, to satisfy such a spacing condition,
Disk and ring shapes are preferred over microspheres.

【0046】 完全インラインの多重化システムの価値は、当業者にとって明らかであろう。
変調器の周波数選択性が他の全ての信号に対するそれらのトランスパレンシーと
結合され、全構成要素がミクロンオーダーのサイズであると仮定すると、単純さ
、ミスマッチのないこと及びコンパクト性の全ての条件が同時に満足される。
The value of a fully in-line multiplexing system will be apparent to those skilled in the art.
Given the frequency selectivity of modulators coupled with their transparency to all other signals and assuming that all components are on the order of microns in size, all conditions of simplicity, no mismatch and compactness are required. Are satisfied at the same time.

【0047】 WGM微小空洞共振器の伝搬機能は、電磁モード再循環のために微小空洞の赤道
の周りで配向を行う必要があるため、偏光に依存する。共振器を出力として偏光
光波を発生するレーザ光源に近く適当な関係に配置することができるため、通常
これは問題とならない。これが可能でないか、あるいは他のファクターが偏光に
影響を与えるシステムでは、図17に示すような構成を用いることができる。前
述したような細いくびれた領域を有するテイパー付き光ファイバー100は、光
ファイバー100を中心として直交するように離隔配置されたここでは微小球で
ある2つの共振器102、103と協働する。それらの共振器は、適当に配向さ
れ、損失制御器108による変化を受ける異なる損失変換器104、105と連
携する。それぞれ別個の損失制御器を使用する場合もある。偏光のベクトル方向
または任意の状態とは無関係に、この構成は前の例と同様に光波エネルギーを変
調またはスイッチングする。
The propagating function of WGM microcavity is polarization dependent because it needs to be oriented around the equator of the microcavity for electromagnetic mode recycling. This is usually not a problem because it can be placed in a suitable relationship near the laser source that produces the polarized lightwave with the resonator as output. In systems where this is not possible, or where other factors affect the polarization, a configuration such as that shown in FIG. 17 can be used. The above-described tapered optical fiber 100 having a narrow constricted region cooperates with two resonators 102 and 103, which are microspheres here, which are arranged so as to be orthogonal to each other with the optical fiber 100 as the center. The resonators are properly oriented and work with different loss transducers 104, 105 that are subject to changes by the loss controller 108. In some cases, separate loss controllers are used. Regardless of the vector direction of polarization or any state, this configuration modulates or switches lightwave energy as in the previous example.

【0048】 本発明の思想によると周波数選択的エネルギー制御が可能であるため、実質的
な数の他の方法が可能であることがわかる。例えば、入射光波エネルギーそれ自
身が変調される場合、共振器におけるエネルギーの伝達を検知器として機能に変
換できる。これは、WDM信号における入射光波を光伝搬ラインへ不連続性を導入
することなく電気信号に選択的に変換できることを意味する。
It will be appreciated that a substantial number of other methods are possible since frequency selective energy control is possible according to the concepts of the present invention. For example, if the incident light wave energy itself is modulated, the transfer of energy in the resonator can be translated into a function as a detector. This means that the incident light wave in the WDM signal can be selectively converted into an electric signal without introducing discontinuity in the light propagation line.

【0049】 損失でなく光学的利得(負の損失)により、変調器における臨界結合を変化さ
せることも可能であることがわかる(概要部分を参照されたい)。
It will be appreciated that it is also possible to change the critical coupling in the modulator by optical gain (negative loss) rather than loss (see summary section).

【0050】 以上、種々の実施例及び変形例を説明したが、本発明は、それらに限定されず
、頭書の特許請求の範囲に含まれる全ての変形例及び設計変更を包含することが
明らかであろう。
Although various embodiments and modifications have been described above, it is obvious that the present invention is not limited to them and includes all modifications and design changes included in the claims of the initial document. Ah

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、本発明による全ファイバー型光波エネルギー制御装置の単純化ブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a simplified block diagram of an all-fiber lightwave energy control device according to the present invention.

【図2】 図2は、図1の構成に利用可能な制御可能損失素子と、テイパー付き光ファイ
バー及び微小球を断片的かつ理想化して示す図である。
2 is a fragmentary and idealized view of a controllable loss element, an optical fiber with a taper, and a microsphere that can be used in the configuration of FIG. 1;

【図3】 図3は、図2の変換器の損失素子として利用可能な光吸収手段の単純化した断
面図である。
FIG. 3 is a simplified cross-sectional view of a light absorbing means that can be used as a loss element of the converter of FIG.

【図4】 図4は、図1及び2の例における電磁波エネルギーの電界間の相互作用を示す
断片的な図である。
FIG. 4 is a fragmentary diagram showing the interaction between the electric fields of electromagnetic energy in the example of FIGS. 1 and 2.

【図5】 図5は、導波路による伝搬と一往復毎の共振器振幅の減衰(共振器往復損失の
一指標)の計算値の関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the propagation through the waveguide and the calculated value of the attenuation of the resonator amplitude for each round trip (an index of the round trip loss of the resonator).

【図6】 図6は、図5の計算値を確認する、実験で得られたモード線幅に対する伝搬値
を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the propagation value with respect to the mode line width obtained in the experiment, which confirms the calculated value of FIG.

【図7】 図7は、共振器損失を制御する第1の構成を示す図である。[Figure 7]   FIG. 7 is a diagram showing a first configuration for controlling the resonator loss.

【図8】 図8は、共振器損失を制御する第2の実施例を示す図である。[Figure 8]   FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment for controlling the resonator loss.

【図9】 図9は、2つの光導波路が単一共振器と相互作用しかつ互いに相互作用をする
変形例を示す。
FIG. 9 shows a variant in which two optical waveguides interact with and interact with a single resonator.

【図10】 図10は、共振器を用いる制御システムをモデル化するにつき位相振幅及び結
合係数を示す概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing phase amplitude and coupling coefficient for modeling a control system using a resonator.

【図11】 図11は、共振モード周波数をシフトすることにより導波路の伝搬を変化させ
るシステムを単純化して示す。
FIG. 11 shows a simplified system for varying waveguide propagation by shifting the resonant mode frequency.

【図12】 図12は、伝搬による減衰と共振器モードの中心周波数のシフトとの関係を示
すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a relationship between attenuation due to propagation and shift of a center frequency of a resonator mode.

【図13】 図13は、平面型導波路とディスク型共振器を用いる本発明の変調器の断片的
な斜視図である。
FIG. 13 is a fragmentary perspective view of a modulator of the present invention using a planar waveguide and a disk resonator.

【図14】 図14は、共通の光導波路と共に使用可能な多数の変調器を示す例である。FIG. 14   FIG. 14 is an example showing a number of modulators that can be used with a common light guide.

【図15】 図15は、2つの導波路と多数の共振器が相互作用するシステムを示す。FIG. 15   FIG. 15 shows a system in which two waveguides and multiple resonators interact.

【図16】 図16は、全ファイバー型光源/変調器システムの一例を示す。FIG. 16   FIG. 16 shows an example of an all-fiber light source / modulator system.

【図17】 図17は、偏光に感応しない光変調器またはスイッチを示す一般的な例である
FIG. 17 is a general example showing an optical modulator or switch that is polarization insensitive.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/015 505 G02F 1/03 505 5F073 1/017 505 1/313 1/03 505 1/35 1/313 H01S 3/10 A 1/35 5/50 630 H01S 3/10 G02B 6/12 A 5/50 630 J (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD ,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN, IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO, RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU ,ZA,ZW (72)発明者 ヤリブ,エイモン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91108 サン・マリノ ホメット・ロード 2257 Fターム(参考) 2H047 KA01 KA13 KB05 LA14 MA07 NA02 NA04 NA08 QA07 RA08 2H050 AC81 AC90 2H079 AA02 AA06 AA12 AA13 AA14 DA07 DA16 DA17 EA01 EA07 EA09 EB04 EB27 GA06 KA20 2K002 AA02 AB04 BA01 BA06 BA13 CA02 CA06 CA13 DA06 DA10 DA20 EA06 HA03 HA05 HA11 HA17 HA28 5F072 AK06 HH06 KK07 MM01 5F073 AB25 AB28 BA01 EA12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G02F 1/015 505 G02F 1/03 505 5F073 1/017 505 1/313 1/03 505 1/35 1 / 313 H01S 3/10 A 1/35 5/50 630 H01S 3/10 G02B 6/12 A 5/50 630 J (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, M), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK , MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Yarib, Amon United States California 91108 San Marino Homet Road 2257 F Term (reference) 2H047 KA01 KA13 KB05 LA14 MA07 NA02 NA04 NA08 QA07 RA08 2H050 AC81 AC90 2H079 AA02 AA06 AA12 AA13 AA14 DA07 DA16 DA17 EA01 EA07 EA09 EB04 EB27 GA0 6 KA20 2K002 AA02 AB04 BA01 BA06 BA13 CA02 CA06 CA13 DA06 DA10 DA20 EA06 HA03 HA05 HA11 HA17 HA28 5F072 AK06 HH06 KK07 MM01 5F073 AB25 AB28 BA01 EA12

Claims (153)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光波エネルギー伝搬部材上を伝搬される少なくとも1つの光
周波数のエネルギー(すなわち、光波キャリア)を変化させる光波エネルギー制
御装置であって、 少なくとも1つの光周波数の光エネルギーを伝搬部材の周面から外方に延びる
空間モードで伝搬するように構成された光波エネルギー伝搬部材と、 光波エネルギーを伝搬部材から受けるように、また伝搬部材へ与えるように、
光波エネルギー伝搬部材の空間モードと結合関係に配置された少なくとも1つの
ウイスパリング・ギャラリー・モード光波共振器と、 各々がそれぞれ異なる少なくとも1つの共振器と作動関係にあり、光波エネル
ギー伝搬部材を伝搬される光波エネルギーのレベルが変化するように各共振器の
往復損失を変化させる少なくとも1つの制御手段とより成る光波エネルギー制御
装置。
1. A light wave energy control device for changing energy of at least one light frequency (that is, light wave carrier) propagated on a light wave energy propagation member, wherein the light energy of at least one light frequency of the propagation member is A light wave energy propagation member configured to propagate in a spatial mode extending outward from the circumferential surface, and to receive light wave energy from the propagation member and to give it to the propagation member,
At least one whispering gallery mode lightwave resonator arranged in a coupling relation with the spatial mode of the lightwave energy propagation member, and each of which is in an operative relationship with at least one different resonator, and propagated through the lightwave energy propagation member A lightwave energy control device comprising at least one control means for changing the round-trip loss of each resonator such that the level of lightwave energy is changed.
【請求項2】 制御手段は共振器に結合され、共振器から光波エネルギーを
吸収する請求項1の光波エネルギー制御装置。
2. The lightwave energy control device of claim 1, wherein the control means is coupled to the resonator and absorbs lightwave energy from the resonator.
【請求項3】 共振器と伝搬部材は、共振器が過剰結合状態となるように損
失を導入され、制御手段により導入される損失は臨界結合を達成する請求項2の
光波エネルギー制御装置の光波エネルギー制御装置。
3. The light wave of the light wave energy control device according to claim 2, wherein the resonator and the propagation member have a loss introduced so that the resonator is in an excessively coupled state, and the loss introduced by the control means achieves critical coupling. Energy control device.
【請求項4】 共振周波数における再循環モードの一往復毎の損失が臨界結
合領域に維持される請求項1の光波エネルギー制御装置。
4. The lightwave energy control device according to claim 1, wherein the loss per reciprocation of the recirculation mode at the resonance frequency is maintained in the critical coupling region.
【請求項5】 共振器は、光波エネルギー伝搬エネルギー部材に対して配置
された直径約1000ミクロン未満のほぼ赤道周面を有する部材より成り、搬送
部材の光波エネルギーに結合されて、共振モードを赤道で循環させる請求項1の
光波エネルギー制御装置。
5. The resonator comprises a member having a diameter of less than about 1000 microns and having a substantially equatorial peripheral surface disposed with respect to the light wave energy propagating energy member, and coupled to the light wave energy of the carrier member to cause the resonance mode to equatorially. The lightwave energy control device according to claim 1, which is circulated in
【請求項6】 共振器は、改造される伝搬部材の所望の波長及び帯域幅に応
じて選択されたQを有する請求項5の光波エネルギー制御装置。
6. The lightwave energy control device of claim 5, wherein the resonator has a Q selected according to the desired wavelength and bandwidth of the modified propagation member.
【請求項7】 共振モードの周波数間隔は、搬送部材を伝搬する周波数に跨
るスペクトルの広がりに応じて選択される請求項5の光波エネルギー制御装置。
7. The light wave energy control device according to claim 5, wherein the frequency interval of the resonance mode is selected according to the spread of the spectrum over the frequencies propagating through the carrier member.
【請求項8】 共振器モードの周波数間隔は、200ギガヘルツよりも大き
い請求項7の光波エネルギー制御装置。
8. The lightwave energy control device of claim 7, wherein the cavity mode frequency spacing is greater than 200 GHz.
【請求項9】 共振器の周面の直径は約100ミクロン未満で、1550ナ
ノメートルの通信バンドにおいて20000のオーダーのQを有する請求項6の
光波エネルギー制御装置。
9. The lightwave energy controller of claim 6 wherein the resonator has a peripheral surface diameter less than about 100 microns and has a Q on the order of 20,000 in the 1550 nanometer communication band.
【請求項10】 伝搬部材は平面導波路であり、共振器はディスク、リング
または閉ループである請求項1の光波エネルギー制御装置。
10. The lightwave energy control device according to claim 1, wherein the propagation member is a planar waveguide, and the resonator is a disk, a ring, or a closed loop.
【請求項11】 伝搬部材は細い長さ部分を有する光ファイバーであり、共
振器は光ファイバーの細い長さ部分と密な並置関係にある微小球である請求項1
の光波エネルギー制御装置。
11. The propagation member is an optical fiber having a thin length portion, and the resonator is a microsphere closely aligned with the thin length portion of the optical fiber.
Lightwave energy control device.
【請求項12】 伝搬部材は細い長さ部分を有する光ファイバーであり、共
振器は光ファイバーの細い長さ部分と密な並置関係にあるディスク、リング及び
偏球面より成る群から選択されている請求項1の光波エネルギー制御装置。
12. The propagating member is an optical fiber having a thin length and the resonator is selected from the group consisting of a disk, a ring and an aspheric surface in close juxtaposition with the thin length of the optical fiber. 1. Light wave energy control device.
【請求項13】 所与の光周波数に応答する変調器を構成する請求項1の光
波エネルギー制御装置。
13. The lightwave energy control device of claim 1, comprising a modulator responsive to a given optical frequency.
【請求項14】 所与の光周波数に応答するスイッチを構成する請求項1の
光波エネルギー制御装置。
14. The lightwave energy control device of claim 1 comprising a switch responsive to a given optical frequency.
【請求項15】 少なくとも1つの制御手段は、共振器と近接結合関係にあ
り制御信号に応答して共振器を循環する光波エネルギーを可変的に吸収する半導
体素子より成る請求項1の光波エネルギー制御装置。
15. The lightwave energy control of claim 1 wherein at least one control means comprises a semiconductor device in close proximity with the resonator and variably absorbing lightwave energy circulating in the resonator in response to a control signal. apparatus.
【請求項16】 半導体素子は、印加された信号に応答して吸収特性を変化
させ、バリア層により絶縁された量子井戸材料の少なくとも1つの層の多層フォ
トニック素子より成る請求項15の光波エネルギー制御装置。
16. The lightwave energy of claim 15, wherein the semiconductor device comprises a multi-layer photonic device of at least one layer of quantum well material that changes absorption characteristics in response to an applied signal and is insulated by a barrier layer. Control device.
【請求項17】 少なくとも1つの制御素子は、共振器と接触するか隣接す
る半導体と、半導体を照射して吸収及び損失を変化させる手段とより成る請求項
1の光波エネルギー制御装置。
17. The lightwave energy control device of claim 1, wherein the at least one control element comprises a semiconductor in contact with or adjacent to the resonator, and means for irradiating the semiconductor to change absorption and loss.
【請求項18】 少なくとも1つの制御手段は、共振器と接触するか隣接す
る半導体と、光学的特性を変化させるために半導体に制御可能な電界を印加する
手段とより成る請求項1の光波エネルギー制御装置。
18. The lightwave energy of claim 1, wherein the at least one control means comprises a semiconductor in contact with or adjacent to the resonator and means for applying a controllable electric field to the semiconductor to change the optical properties. Control device.
【請求項19】 共振器に結合されるエネルギーを変化させる制御手段は、
共振器の屈折率を変化させて共振器の共振モードの周波数をシフトさせることに
より伝搬エネルギーを変調する手段より成る請求項1の光波エネルギー制御装置
19. The control means for changing the energy coupled to the resonator comprises:
2. The lightwave energy control device according to claim 1, comprising means for modulating propagation energy by changing the refractive index of the resonator to shift the frequency of the resonance mode of the resonator.
【請求項20】 屈折率を変化させる手段は、共振器の光学的非線形手段と
、共振器を照射して共振器の屈折率を変化させる手段とより成る請求項19の光
波エネルギー制御装置。
20. The light wave energy control device according to claim 19, wherein the means for changing the refractive index comprises an optical nonlinear means for the resonator and a means for irradiating the resonator to change the refractive index of the resonator.
【請求項21】 屈折率を変化させる手段は、屈折率が電界と共に変化する
共振器上の材料と、該材料に可変電界を印加することにより共振器の屈折率と共
振器の共振モード周波数を変化させる手段とより成る請求項19の光波エネルギ
ー制御装置。
21. The means for changing the refractive index comprises a material on the resonator whose refractive index changes with an electric field, and a refractive electric field of the resonator and a resonance mode frequency of the resonator by applying a variable electric field to the material. 20. The lightwave energy control device of claim 19 including means for varying.
【請求項22】 伝搬エネルギーを限界値の間で単調に変化させることによ
り伝搬光波エネルギーを選択されたデータ速度のデータで変調する請求項1の光
波エネルギー制御装置。
22. The lightwave energy controller of claim 1 wherein the propagating lightwave energy is modulated with data at a selected data rate by monotonically varying the propagation energy between limits.
【請求項23】 変調モード間の周波数間隔は、伝搬部材を伝搬する周波数
に跨るスペクトルの広がりに応じて選択される請求項22の光波エネルギー制御
装置。
23. The lightwave energy control device according to claim 22, wherein the frequency interval between the modulation modes is selected according to the spread of the spectrum over the frequencies propagating in the propagating member.
【請求項24】 共振器のQは、変調信号の波長及びデータ速度/信号帯域
幅により決まるレベルにより決定される請求項22の光波エネルギー制御装置。
24. The lightwave energy controller of claim 22, wherein the Q of the resonator is determined by a level determined by the wavelength of the modulating signal and the data rate / signal bandwidth.
【請求項25】 共振器は1550ナノメートルの通信バンドにおいて20
000のオーダーのQを有し、共振器は100ミクロン未満の直径を有し、変調
信号は毎秒10ギガビットのオーダーのデータ速度を有する請求項22の光波エ
ネルギー制御装置。
25. The resonator is 20 in the communication band of 1550 nanometers.
23. The lightwave energy controller of claim 22 having a Q on the order of 000, the resonator having a diameter of less than 100 microns, and the modulating signal having a data rate on the order of 10 gigabits per second.
【請求項26】 光波エネルギー伝搬部材は多数の異なる周波数を伝搬させ
、各々がそれぞれ異なる1つの伝搬周波数で共振し、光波エネルギー伝搬部材と
結合する複数の共振器と、各々がそれぞれ異なる共振器に対して配置され、共振
器の往復損失を制御して選択された周波数の伝搬エネルギーを変化させる複数の
制御手段とより成る請求項1の光波エネルギー制御装置。
26. A light wave energy propagation member propagates a number of different frequencies, each of which resonates at a different propagation frequency, and a plurality of resonators coupled to the light wave energy propagation member, and a plurality of resonators each of which is different from each other. 2. The lightwave energy control device according to claim 1, further comprising a plurality of control means which are arranged opposite to each other to control the round-trip loss of the resonator to change the propagation energy of the selected frequency.
【請求項27】 光波エネルギー伝搬手段は、光波エネルギーの一部が光フ
ァイバーの表面の外側に伝搬されるように小さい直径の結合長さ部分を有する光
ファイバー導波路と、各々がそれぞれ異なる伝搬周波数の共振モードを有し、伝
搬部材と結合関係にある結合長さ部分に沿って配置された複数の共振器とよりな
る請求項26の光波エネルギー制御装置。
27. The light wave energy propagating means comprises an optical fiber waveguide having a coupling length portion having a small diameter so that a part of the light wave energy is propagated to the outside of the surface of the optical fiber, and a resonance of a propagation frequency different from each other. 27. The lightwave energy control device of claim 26, comprising a plurality of resonators having modes and arranged along a coupling length portion in a coupling relationship with a propagating member.
【請求項28】 光エネルギー伝搬部材は、光波エネルギーの一部が導波路
の表面の外側に伝搬されるように小さい直径の結合長さ部分を有する平面導波路
と、各々がそれぞれ異なる伝搬周波数の1つの共振モードを有し、伝搬部材と結
合関係にある結合長さ部分に沿って配置された複数の共振器とより成る請求項2
6の光波エネルギー制御装置。
28. The optical energy propagation member comprises a planar waveguide having a coupling length portion having a small diameter so that a part of the light wave energy is propagated to the outside of the surface of the waveguide, and a waveguide having a propagation frequency different from each other. 3. A plurality of resonators having one resonance mode and arranged along a coupling length portion in a coupling relationship with a propagating member.
6. Light wave energy control device.
【請求項29】 制御手段は、少なくとも1つの光周波数がオン及びオフに
スイッチングされるように、実質的な完全伝搬状態と実質的に0伝搬状態との間
で導入する損失を変化させる請求項1の光波エネルギー制御装置。
29. The control means alters the loss introduced between the substantially full propagation state and the substantially zero propagation state such that at least one optical frequency is switched on and off. 1. Light wave energy control device.
【請求項30】 光波エネルギー伝搬部材は波長分割多重化モードで多数の
異なる周波数を伝搬させ、各々が異なる周波数で共振する多数の共振器を有し、
制御手段が各共振器におけるエネルギーの伝搬を変化させることにより多重化さ
れた信号のうちの周波数を選択的にスイッチング(すなわち、ブロックまたは許
容)する請求項1の光波エネルギー制御装置。
30. The light wave energy propagation member has a large number of resonators that propagate a large number of different frequencies in a wavelength division multiplexing mode, each resonator resonating at a different frequency,
2. The lightwave energy control device of claim 1, wherein the control means selectively switches (i.e., blocks or allows) frequencies in the multiplexed signal by varying the propagation of energy in each resonator.
【請求項31】 複数の共振器及び連携する制御手段は光波エネルギー伝搬
部材とインライン関係に配置され、各共振器及び連携する制御手段は一組の光周
波数の中のそれぞれ異なる光周波数で動作する変調器を有し、さらに、光エネル
ギー伝搬部材とインライン関係で前記組のそれぞれ異なる周波数を伝搬部材上で
下流方向に伝搬させる複数のレーザ光源を含み、各所与の周波数に対して変調器
はその周波数のレーザ光源の下流にある請求項1の光波エネルギー制御装置。
31. A plurality of resonators and associated control means are arranged in-line with a lightwave energy propagating member, each resonator and associated control means operating at a different optical frequency within a set of optical frequencies. A plurality of laser light sources having a modulator and propagating the different frequencies of the set in a downstream direction on the propagating member in an in-line relationship with the optical energy propagating member, the modulator for each given frequency The lightwave energy control device according to claim 1, which is downstream of the laser light source of the frequency.
【請求項32】 レーザと変調器は、伝搬部材上に交互に配置されている請
求項31の光波エネルギー制御装置。
32. The lightwave energy control device according to claim 31, wherein the laser and the modulator are alternately arranged on the propagation member.
【請求項33】 光伝搬部材は光ファイバー導波路より成り、レーザはファ
イバーDFBレーザのようなファイバーレーザより成る請求項31の光波エネル
ギー制御装置。
33. The lightwave energy control device of claim 31, wherein the light propagating member comprises an optical fiber waveguide and the laser comprises a fiber laser such as a fiber DFB laser.
【請求項34】 さらに、伝搬部材に結合されたレーザのための光ポンピン
グ手段を含む請求項33の光波エネルギー制御装置。さらに、伝搬部材に結合さ
れたレーザのための光学的ポンピング手段を含む請求項33の光波エネルギー制
御装置。
34. The lightwave energy control device of claim 33, further comprising optical pumping means for the laser coupled to the propagation member. 34. The lightwave energy control device of claim 33, further comprising optical pumping means for the laser coupled to the propagation member.
【請求項35】 光波エネルギー伝搬部材は、外部に電界が分布する所定長
さの単一の光導波路より成り、少なくとも1つの共振器は各々がそれぞれ異なる
周波数に応答し、所定長さ部分に沿って配置された多数の共振器より成り、制御
手段は各々がそれぞれ異なる共振器と共に作動可能な、往復損失を変化させる複
数の制御手段より成る請求項1の光波エネルギー制御装置。
35. The light wave energy propagating member comprises a single optical waveguide having a predetermined length with an electric field distributed to the outside, wherein at least one resonator responds to different frequencies, respectively, and extends along the predetermined length portion. 2. The lightwave energy control system of claim 1 comprising a plurality of resonators arranged in a plurality, the control means comprising a plurality of control means for varying round trip loss, each control means operable with a different resonator.
【請求項36】 共振器と結合関係にある第2の光波エネルギー伝搬部材を
さらに含む請求項1の光波エネルギー制御装置。
36. The lightwave energy control device according to claim 1, further comprising a second lightwave energy propagation member having a coupling relationship with the resonator.
【請求項37】 光波エネルギー伝搬部材は、各々が共振器と結合関係にあ
る細いくびれた部分を有するテイパー領域を備えた光ファイバーであり、共振器
は微小球、偏球面、ディスクまたはリングより成る請求項36の光波エネルギー
制御装置。
37. The light wave energy propagation member is an optical fiber having a tapered region each having a narrow constricted portion in coupling relation with the resonator, and the resonator is composed of a microsphere, an oblate surface, a disk or a ring. Item 36. The lightwave energy control device of item 36.
【請求項38】 光波エネルギー伝搬部材は、各々が共振器と結合関係にあ
る細いくびれた部分を有するテイパー領域を備えた平面型光導波路であり、共振
器は微小球、偏球面、ディスクまたはリングより成る請求項36の光波エネルギ
ー制御装置。
38. The light wave energy propagating member is a planar optical waveguide having a taper region having a narrow constricted portion each of which has a coupling relationship with the resonator, and the resonator is a microsphere, an oblate surface, a disk or a ring. 37. The lightwave energy control device of claim 36, comprising:
【請求項39】 2つの伝搬部材が実質的に同じ共振モードに結合され、共
振器−伝搬部材の結合に関連する共振器の往復損失がこれらの共振器モードと各
伝搬部材との間にほぼ臨界結合状態を発生させる請求項36の光波エネルギー制
御装置。
39. Two propagating members are coupled to substantially the same resonant mode, and the round trip loss of the resonator associated with the resonator-propagating member coupling is approximately between these resonator modes and each propagating member. 37. The lightwave energy control device according to claim 36, wherein a critical coupling state is generated.
【請求項40】 共振モードの吸収を変化させることにより損失を変化させ
る手段を含む請求項39の光波エネルギー制御装置。
40. The lightwave energy controller of claim 39 including means for varying loss by varying absorption of resonant modes.
【請求項41】 吸収を変化させる手段は、電界または電圧を印加すること
により変化する半導体より成る請求項39の光波エネルギー制御装置。
41. The lightwave energy control device according to claim 39, wherein the means for changing the absorption comprises a semiconductor which is changed by applying an electric field or a voltage.
【請求項42】 吸収を変化させる手段は、光ポンピングにより変化される
半導体より成る請求項39の光波エネルギー制御装置。
42. The lightwave energy control device of claim 39, wherein the means for changing absorption comprises a semiconductor that is changed by optical pumping.
【請求項43】 吸収を変化させる手段は、注入電流により変化される半導
体より成る請求項39の光波エネルギー制御装置。
43. The lightwave energy control device of claim 39 wherein the means for changing absorption comprises a semiconductor that is changed by the injection current.
【請求項44】 吸収を変化させる手段は、電界または電圧を印加すること
により変化される量子井戸半導体構造より成る請求項39の光波エネルギー制御
装置。
44. The lightwave energy control device of claim 39, wherein the means for changing absorption comprises a quantum well semiconductor structure that is changed by applying an electric field or voltage.
【請求項45】 吸収を変化させる手段は、半導体の光ポンピングにより変
化される量子井戸半導体構造より成る請求項39の光波エネルギー制御装置。
45. The lightwave energy control device of claim 39, wherein the means for varying absorption comprises a quantum well semiconductor structure modified by optical pumping of the semiconductor.
【請求項46】 吸収を変化させる手段は、注入電流により変化される量子
井戸半導体構造より成る請求項39の光波エネルギー制御装置。
46. The lightwave energy control device of claim 39, wherein the means for varying absorption comprises a quantum well semiconductor structure modified by an injection current.
【請求項47】 共振器と連携する第2の部材を含み、エネルギーレベルを
変化させる手段は、第2の部材への共振モードエネルギーの結合を変化させる手
段より成る請求項1の光波エネルギー制御装置。
47. The lightwave energy control device of claim 1 including a second member associated with the resonator, wherein the means for changing the energy level comprises means for changing the coupling of resonant mode energy to the second member. .
【請求項48】 第2の部材は導波路であり、エネルギーの結合を変化させ
る手段は、共振モードに対する導波路の位相マッチングを変化させる手段を含む
請求項47の光波エネルギー制御装置。
48. The lightwave energy control device according to claim 47, wherein the second member is a waveguide, and the means for changing the coupling of energy includes means for changing the phase matching of the waveguide with respect to the resonance mode.
【請求項49】 導波路は電気光学的材料より成り、位相マッチングは導波
路に電圧を印加することにより変化される請求項47の光波エネルギー制御装置
49. The lightwave energy control device of claim 47, wherein the waveguide is made of an electro-optic material and the phase matching is changed by applying a voltage to the waveguide.
【請求項50】 導波路は光学的非線形材料より成り、位相マッチングが光
学的手段により変化される請求項47の光波エネルギー制御装置。
50. The lightwave energy control device of claim 47, wherein the waveguide comprises an optically non-linear material and the phase matching is altered by optical means.
【請求項51】 少なくとも1つの制御手段は、共振器から伝搬部材への結
合に関連する共振器の往復損失の成分である特性を変化させる手段より成り、共
振器の往復損失の他の発生源が実質的に一定である請求項47の光波エネルギー
制御装置。
51. At least one control means comprises means for changing a characteristic that is a component of a resonator's round trip loss associated with coupling from the resonator to a propagating member, the other source of the resonator's round trip loss. 48. The lightwave energy control device of claim 47, wherein is substantially constant.
【請求項52】 損失が共振器から伝搬部材へ結合される振幅を変化させる
ことにより変化する請求項51の光波エネルギー制御装置。
52. The lightwave energy control device of claim 51, wherein the loss is varied by varying the amplitude coupled from the resonator to the propagating member.
【請求項53】 結合される振幅が電気光学的手段により変化される請求項
52の光波エネルギー制御装置。
53. The lightwave energy control device of claim 52, wherein the combined amplitude is varied by electro-optical means.
【請求項54】 結合される振幅が光学的手段により変化される請求項52
の光波エネルギー制御装置。
54. The combined amplitude of claim 52, wherein the combined amplitude is varied by optical means.
Lightwave energy control device.
【請求項55】 少なくとも1つの共振モードの光学的通路長を変化させる
手段を含む請求項51の光波エネルギー制御装置。
55. The lightwave energy controller of claim 51 including means for varying the optical path length of at least one resonant mode.
【請求項56】 光学的通路長を変化させる手段は、共振器を構成する媒体
の誘電定数を変化させる手段より成る請求項55の光波エネルギー制御装置。
56. The lightwave energy control device according to claim 55, wherein the means for changing the optical path length comprises means for changing the dielectric constant of the medium forming the resonator.
【請求項57】 誘電定数を変化させる手段は、電界を印加する手段より成
る請求項56の光波エネルギー制御装置。
57. The lightwave energy control device according to claim 56, wherein the means for changing the dielectric constant comprises means for applying an electric field.
【請求項58】 誘電定数を変化させる手段は、光波を印加する手段より請
求項55の光波エネルギー制御装置。
58. The light wave energy control device according to claim 55, wherein the means for changing the dielectric constant is a means for applying a light wave.
【請求項59】 誘電定数を変化させる手段は、電流を流す手段より成る請
求項55の光波エネルギー制御装置。
59. The lightwave energy control device according to claim 55, wherein the means for changing the dielectric constant comprises means for passing an electric current.
【請求項60】 誘電定数を変化させる手段は、共振器に連携する熱的手段
より成る請求項55の光波エネルギー制御装置。
60. The lightwave energy control device of claim 55, wherein the means for changing the dielectric constant comprises thermal means associated with the resonator.
【請求項61】 伝搬部材との結合に関連する共振器の損失とは別個の共振
器の負の往復損失(光学的利得)成分を変化する手段より成る請求項51の光波
エネルギー制御装置。
61. The lightwave energy control device of claim 51, comprising means for varying the negative round trip loss (optical gain) component of the resonator separate from the resonator loss associated with coupling to the propagation member.
【請求項62】 共振器は、光学的利得を与える手段より成る請求項61の
光波エネルギー制御装置。
62. The lightwave energy control device of claim 61, wherein the resonator comprises means for providing optical gain.
【請求項63】 光学的利得は、過剰結合を発生させる請求項61の光波エ
ネルギー制御装置。
63. The lightwave energy control device of claim 61, wherein the optical gain causes overcoupling.
【請求項64】 制御手段に関連する損失は、不足結合を発生させる請求項
47の光波エネルギー制御装置。
64. The lightwave energy control device of claim 47, wherein the loss associated with the control means causes undercoupling.
【請求項65】 少なくとも1つの共振器は、各々が同一周波数で共振し光
波伝搬手段の長さ部分を中心として異なる象限に配置される少なくとも2つの共
振器を含む請求項1の光波エネルギー制御装置。
65. The lightwave energy control device of claim 1, wherein the at least one resonator includes at least two resonators, each resonator resonating at the same frequency and arranged in different quadrants around the length of the lightwave propagation means. ..
【請求項66】 伝搬される光波は任意の偏光であり、共振器はWGMモード
が循環する赤道面を有し、赤道面は互いに直交する平面内にあり、光波エネルギ
ー伝搬部材はテイパー付きの光ファイバーである請求項65の光波エネルギー制
御装置。
66. The propagating light wave is arbitrary polarized light, the resonator has an equatorial plane through which the WGM modes circulate, the equatorial planes are in mutually orthogonal planes, and the light wave energy propagating member is an optical fiber with a taper. 66. The lightwave energy control device according to claim 65.
【請求項67】 光エネルギー制御装置であって、 一部について外側に光波の微かな電界が延びる、光波エネルギー伝搬部材の連
続した長さ部分と、 伝搬部材の微かな電界内にある円周面を有し、伝搬部材との間で光波エネルギ
ーを交換する少なくとも1つの高Q光波再循環手段と、 少なくとも1つの光波再循環手段と連携して共振器から光波エネルギー伝搬部
材へ戻される光波エネルギーを変化させる光波制御手段とより成る光波エネルギ
ー制御装置。
67. A light energy control device, wherein a continuous length portion of the light wave energy propagation member, in which a slight electric field of the light wave extends to the outside, and a circumferential surface within the slight electric field of the propagation member. And at least one high-Q lightwave recirculation means for exchanging lightwave energy with the propagating member, and lightwave energy returned from the resonator to the lightwave energy propagating member in cooperation with the at least one lightwave recirculation means. A lightwave energy control device comprising: a lightwave control means for changing.
【請求項68】 再循環手段は、ウイスパリング・ギャラリー・モード装置
であり、球、ディスク、リング、長円、楕円及び多角形より成る光波エネルギー
共振器の群のうちの1つの部材であり、光波エネルギー伝搬部材は光ファイバー
導波路より成る群に含まれる請求項67の光波エネルギー制御装置。
68. The recirculation means is a whispering gallery mode device, which is one member of the group of lightwave energy resonators consisting of spheres, disks, rings, ellipses, ellipses and polygons. 68. The lightwave energy control device of claim 67, wherein the energy transmitting member is included in the group consisting of optical fiber waveguides.
【請求項69】 再循環手段は、ウイスパリング・ギャラリー・モード装置
であり、球、ディスク、リング、長円、楕円及び多角形より成る光波エネルギー
共振器の群のうちの1つの部材であり、光波エネルギー伝搬部材は光ファイバー
導波路より成る群に含まれる請求項67の光波エネルギー制御装置。
69. The recirculation means is a whispering gallery mode device, which is one member of the group of lightwave energy resonators consisting of spheres, disks, rings, ellipses, ellipses and polygons. 68. The lightwave energy control device of claim 67, wherein the energy transmitting member is included in the group consisting of optical fiber waveguides.
【請求項70】 光波エネルギー制御手段は、再循環手段から伝搬部材へ戻
される光波エネルギーを、過剰結合から臨界結合へ、また臨界結合から不足結合
へ変化させる請求項67の光波エネルギー制御装置。
70. The lightwave energy control device according to claim 67, wherein the lightwave energy control means changes the lightwave energy returned from the recirculation means to the propagating member from excess coupling to critical coupling and from critical coupling to undercoupling.
【請求項71】 光導波路上の伝搬エネルギーをインラインで変化させる光
波エネルギー伝搬制御装置であって、 周面が光導波路からの光波エネルギーを結合し、また光波エネルギーを光導波
路へ戻するように該光導波路に隣接して設けられ低損失の光波エネルギー再循環
手段と、 再循環手段と共に作動して該再循環手段から光導波路へ戻されるエネルギーを
変化させることにより、導波管に不連続性を導入せずに光導波路上の伝搬エネル
ギーを変化させる可変結合手段とより成る光波エネルギー伝搬装置。
71. An optical wave energy propagation control device for changing the propagation energy on an optical waveguide in-line, the peripheral surface coupling the optical energy from the optical waveguide and returning the optical energy to the optical waveguide. A low-loss light wave energy recirculation means provided adjacent to the optical waveguide and a discontinuity in the waveguide by operating together with the recirculation means to change the energy returned from the recirculation means to the optical waveguide. A lightwave energy propagation device comprising variable coupling means for changing the propagation energy on an optical waveguide without introducing it.
【請求項72】 可変結合手段は、以前過剰結合状態であった共振器を臨界
結合にするか、または以前臨界結合状態であった共振器を不足結合状態にするた
めに、一再循環往復毎に損失を導入する請求項71の光波エネルギー制御装置。
72. The variable coupling means, in order to bring a resonator that was previously in an excessively coupled state into a critically coupled state or to bring a resonator that was previously in a critically coupled state into an undercoupled state, at each recirculation reciprocation. 72. The lightwave energy control device of claim 71 which introduces losses.
【請求項73】 可変結合手段は、再循環する光波と相互作用して一往復毎
に再循環する光波エネルギーの一部を吸収する請求項72の光波エネルギー制御
装置。
73. The lightwave energy control device according to claim 72, wherein the variable coupling means interacts with the lightwave to be recirculated and absorbs a part of the lightwave energy to be recirculated every one round trip.
【請求項74】 可変結合手段は、再循環手段の屈折率を変化することによ
りその共振周波数を変化させて光導波路上の伝搬エネルギーを変化させる請求項
71の光波エネルギー制御装置。
74. The light wave energy control device according to claim 71, wherein the variable coupling means changes the resonance frequency of the recirculation means by changing the refractive index of the recirculation means to change the propagation energy on the optical waveguide.
【請求項75】 光導波路における単一波長信号のエネルギーレベルを変化
させる方法であって、 導波路に沿って伝搬されるエネルギーの一部を伝搬波長で共振するウイスパリ
ング・ギャラリー・モードに伝達し、 ウイスパリング・ギャラリー・モードから光導波路へエネルギーを戻し、 ウイスパリング・ギャラリー・モードのエネルギーに制御可能な損失を導入す
ることにより、光導波路における伝搬信号のエネルギーレベルを変化させるステ
ップより成るエネルギーレベル変化方法。
75. A method of varying the energy level of a single wavelength signal in an optical waveguide, wherein a portion of the energy propagated along the waveguide is transferred to a whispering gallery mode resonating at the propagation wavelength, An energy level changing method comprising the steps of changing the energy level of a propagating signal in an optical waveguide by returning energy from the whispering gallery mode to the optical waveguide and introducing a controllable loss in the energy of the whispering gallery mode.
【請求項76】 エネルギーの伝達及びウイスパリング・ギャラリー・モー
ドの動作における固有の損失は、導波路のエネルギーレベルを0にするには不充
分であり、固有の損失よりも大きい範囲で制御可能な損失が変化される請求項7
5の方法。
76. Inherent losses in energy transfer and whispering gallery mode operation are insufficient to bring the energy level of the waveguide to zero, and are losses controllable to a greater extent than the intrinsic losses. Is changed.
Method 5
【請求項77】 導入される制御可能な損失は、導波路を伝搬されるエネル
ギーが最小である臨界結合レベルと、導波路を伝搬されるエネルギーが実質的に
減衰されないレベルとの間で変化される請求項76の方法。
77. The controllable loss introduced is varied between a critical coupling level at which the energy propagated in the waveguide is minimal and a level at which the energy propagated in the waveguide is not substantially attenuated. 77. The method of claim 76.
【請求項78】 電磁エネルギーの一部を導波路の外側に分布させ、 導波路の外側のエネルギーをウイスパリング・ギャラリー・モードに結合し、 エネルギーをウイスパリング・ギャラリー・モードから導波路に結合しながら
制御可能な損失を導入するステップをさらに含む請求項75の方法。
78. A part of electromagnetic energy is distributed outside a waveguide, energy outside the waveguide is coupled to a whispering gallery mode, and energy is controlled while coupling from the whispering gallery mode to the waveguide. 76. The method of claim 75, further comprising introducing a possible loss.
【請求項79】 導波路により伝搬されるエネルギーは非偏光であり、制御
可能な損失を導入するステップは、エネルギーが互いに直交する平面内を循環す
る少なくとも2つのウイスパリング・ギャラリー・モードを形成するステップを
含む請求項78の方法。
79. The energy propagated by the waveguide is unpolarized and the step of introducing controllable losses forms at least two whispering gallery modes in which the energy circulates in planes orthogonal to each other. 79. The method of claim 78, including.
【請求項80】 連続する光導波路に沿って伝搬する単一波長の光を変調ま
たはスイッチングする方法であって、 光波エネルギーの一部を導波路に沿うがその外側に伝搬させ、 導波路の外側のエネルギーの一部を、その外側に一部のエネルギーが放出され
る高Qの再循環通路に伝達し、 再循環通路から光導波路へエネルギーを戻し、 再循環されるエネルギーへ導入される損失を制御することにより、導波路に沿
って伝搬されるエネルギーを変調するステップより成る方法。
80. A method of modulating or switching light of a single wavelength propagating along a continuous optical waveguide, wherein a portion of the light wave energy is propagated along but outside the waveguide, the outside of the waveguide. Transfer some energy to the high Q recirculation passage from which some energy is released, and return energy from the recirculation passage to the optical waveguide, thereby introducing loss into the recirculated energy. A method comprising modulating the energy propagated along the waveguide by controlling.
【請求項81】 エネルギーが導波路の断面を変化させることにより導波路
の外側に伝搬し、導波路に沿って伝搬されるエネルギーが、再循環通路のエネル
ギーに臨界結合損失を与えることにより、伝達率1から90%を越える量減衰さ
れる請求項80の方法。
81. Energy propagates outside the waveguide by changing the cross section of the waveguide, and energy propagated along the waveguide imparts a critical coupling loss to the energy in the recirculation channel, thereby transferring the energy. 81. The method of claim 80, wherein the method is attenuated by a factor of 1 to over 90%.
【請求項82】 再循環通路のエネルギーを1またはそれ以上の周波数で共
振するモードに限定し、再循環されるエネルギーを共振モードで増加させるステ
ップをさらに含む請求項81の方法。
82. The method of claim 81, further comprising limiting energy in the recirculation path to modes that resonate at one or more frequencies and increasing recirculated energy in resonant modes.
【請求項83】 伝搬されるエネルギーの少なくとも一部を導波路から少な
くとも1つの周波数で共振する少なくとも1つの再循環光波エネルギー通路と結
合し、 再循環光波エネルギーを光導波路に結合して戻し、 少なくとも1つの再循環光波エネルギー通路から吸収するエネルギーを制御す
ることにより、導波路に沿って伝搬される光波エネルギーを変調するステップよ
り成る光導波路の光波エネルギーを変調する方法。
83. At least a portion of the propagated energy is coupled from the waveguide to at least one recirculating lightwave energy path that resonates at at least one frequency, and the recirculating lightwave energy is coupled back into the optical waveguide; A method of modulating lightwave energy in an optical waveguide comprising the step of modulating the lightwave energy propagating along the waveguide by controlling the energy absorbed from one recirculating lightwave energy path.
【請求項84】 伝搬される光波エネルギーは単一波長の信号より成り、再
循環ステップはその波長で共振する請求項83の方法。
84. The method of claim 83, wherein the propagating lightwave energy comprises a signal of a single wavelength and the recycling step is resonant at that wavelength.
【請求項85】 伝搬される光波エネルギーは少なくとも2つの異なる波長
の信号より成り、少なくとも1つの再循環通路からエネルギーを吸収するステッ
プは、異なる波長からエネルギーを吸収するステップを含む請求項83の方法。
85. The method of claim 83, wherein the propagated lightwave energy comprises signals of at least two different wavelengths, and absorbing energy from at least one recirculation path comprises absorbing energy from different wavelengths. .
【請求項86】 光波長で用いる信号振幅変調器であって、 少なくとも一部において伝搬エネルギーが隣接部分に部分的に分布される、光
波エネルギーを伝搬させるための導波路と、 導波路に隣接して分布するエネルギーの一部を結合して内部で再循環させ蓄積
するように配置され、内部を伝搬するエネルギーを導波路に戻すための外部の電
界を発生させる低損失の光波エネルギー再循環手段と、 再循環手段と連携して再循環する間エネルギーを吸収することにより導波路に
沿って伝搬される光波エネルギーの振幅を変化させる損失制御手段とより成る信
号振幅変調器。
86. A signal amplitude modulator for use at an optical wavelength, the waveguide for propagating light wave energy, wherein the propagation energy is partially distributed in at least a portion in an adjacent portion, and adjacent to the waveguide. And a low-loss lightwave energy recirculation means that is arranged to combine a part of the energy distributed and recirculate and store the energy internally, and generate an external electric field for returning the energy propagating inside to the waveguide. A signal amplitude modulator comprising loss control means for changing the amplitude of light wave energy propagated along the waveguide by absorbing energy during recirculation in cooperation with the recirculation means.
【請求項87】 再循環手段は、信号の波長及び帯域幅に応じて選択される
ウイスパリング・ギャラリー・モード素子より成る請求項86の信号振幅変調器
87. The signal amplitude modulator of claim 86, wherein the recirculation means comprises a whispering gallery mode element selected depending on the wavelength and bandwidth of the signal.
【請求項88】 再循環手段は、選択された周波数で共振するQが1000
を超えるウイスパリング・ギャラリー・モード素子より成る請求項86の信号振
幅変調器。
88. The recirculating means has a Q of 1000 which resonates at a selected frequency.
87. The signal amplitude modulator of claim 86, which comprises more than 5 whispering gallery mode elements.
【請求項89】 ウイスパリング・ギャラリー・モード素子は、微少球、偏
球面、ディスク及びリングより成る群から選択した誘電体微少空洞である請求項
88の信号振幅変調器。
89. The signal amplitude modulator of claim 88, wherein the whispering gallery mode element is a dielectric microcavity selected from the group consisting of microspheres, oblate spheres, disks and rings.
【請求項90】 ウイスパリング・ギャラリー・モード素子は、直径が10
00ミクロン未満の微少球、リングまたはディスクより成り、導波路は細いくび
れた領域を有する光ファイバーより成り、微少球はくびれた領域に固着される請
求項89の信号振幅変調器。
90. The whispering gallery mode element has a diameter of 10
90. The signal amplitude modulator of claim 89, comprising a microsphere less than 00 microns, a ring, or a disk, the waveguide comprising an optical fiber having a narrowed region, and the microsphere secured to the constricted region.
【請求項91】 光ファイバーは、約10ミクロン以下の小径のくびれた部
分と、その部分と一体的で光ファイバー導波路と両端部で接合されるテイパー部
分とを有し、微少球は30ミクロンのオーダーを有する請求項89の信号振幅変
調器。
91. An optical fiber has a constricted portion having a small diameter of about 10 microns or less, and a taper portion which is integral with the constricted portion and which is joined to both ends of the optical fiber waveguide. 90. The signal amplitude modulator of claim 89, including.
【請求項92】 入射する光波エネルギーは必ずしも偏光されたおらず、少
なくとも2つの光波再循環手段が導波路の一部の周りに分布するエネルギーと交
換関係に導波路の前記一部に隣接して配置され、各光波再循環手段が損失制御手
段とエネルギー交換関係にあるため導波路の光エネルギーの変化が偏光に無関係
である請求項86の信号振幅変調器。
92. The incident lightwave energy is not necessarily polarized and at least two lightwave recycling means are adjacent to said portion of the waveguide in exchange relation with the energy distributed around said portion of the waveguide. 87. The signal amplitude modulator of claim 86, wherein the change in optical energy in the waveguide is polarization-independent because each is arranged and each lightwave recycling means is in an energy exchange relationship with the loss control means.
【請求項93】 信号振幅変調器は多数の光波エネルギー再循環手段を有し
、これらの再循環手段はそれぞれ導波路の光波分布部分に沿ってその周りの分布
電界とエネルギー交換関係に配置され、異なる波長の信号に応答する請求項86
の信号振幅変調器。
93. The signal amplitude modulator comprises a number of lightwave energy recycling means, each of which is arranged in energy exchange relationship with a distributed electric field along and along a lightwave distribution portion of the waveguide, 87. Responsive to signals of different wavelengths.
Signal amplitude modulator.
【請求項94】 光ファイバー伝搬システムに用いる変調器であって、 選択された公称周波数を有する光波エネルギーを導波路外部の周囲に分布させ
る細いくびれた部分を有する光ファイバーと、 選択された公称周波数で共振し、内部再循環モードを発生させて、光ファイバ
ーへエネルギーを戻すために、導波路外部のエネルギーと通信関係となるように
くびれた部分に近接して配置された光学的共振器と、 共振器内を再循環するエネルギーと通信関係にあって、それらのモードに損失
を導入することにより、以前過剰結合状態であった共振器を臨界結合にするか、
または以前臨界結合状態であった共振器を不足結合状態にする損失制御手段とよ
り成る変調器。
94. A modulator for use in a fiber optic propagation system, the fiber having a narrowed portion that distributes light wave energy having a selected nominal frequency around the exterior of the waveguide, and a resonator at the selected nominal frequency. Then, in order to generate an internal recirculation mode and return the energy to the optical fiber, an optical resonator placed close to the constricted part so as to have a communication relation with the energy outside the waveguide, and an internal resonator Is in a communication relationship with the energy that recirculates, and introduces losses into those modes to make the previously overcoupled resonators critically coupled, or
Or a modulator comprising loss control means for bringing a resonator that was previously in a critically coupled state into an undercoupled state.
【請求項95】 共振器は、再循環されるエネルギーの電界が閉じ込められ
る赤道周面を有するウイスパリング・ギャラリー・モード素子より成り、再循環
されるエネルギーの電界は周面の外側に拡がるが案内された状態で分布する請求
項94の変調器。
95. The resonator comprises a whispering gallery mode element having an equatorial peripheral surface in which an electric field of recirculated energy is confined, and the electric field of recirculated energy is guided to spread outside the peripheral surface. 99. The modulator of claim 94, distributed in the open state.
【請求項96】 共振器は微少球、偏球面、リングまたはディスクより成り
、損失制御手段は再循環されるエネルギーの外部電界内にある信号応答半導体素
子より成り、微少球のQは伝搬に用いるデータ速度により必要とされるスペクト
ル線幅に応じて微少球の寸法を設定することにより決まる請求項95の変調器。
96. The resonator comprises a microsphere, an oblate sphere, a ring or a disc, and the loss control means comprises a signal responsive semiconductor element within an external electric field of recirculated energy, the Q of the microsphere being used for propagation. 99. The modulator of claim 95, wherein the modulator is determined by setting the size of the microspheres according to the spectral linewidth required by the data rate.
【請求項97】 共振器はシリカの微少球より成り、損失制御手段は再循環
されるエネルギーの外部電界内にある信号応答半導体素子より成り、微少球のQ
は伝搬に用いるデータ速度により必要とされるスペクトル線幅に応じて微少球の
寸法を設定することにより決まる請求項95の変調器。
97. The resonator comprises a microsphere of silica and the loss control means comprises a signal responsive semiconductor element within an external electric field of recycled energy, the Q of the microsphere.
96. The modulator of claim 95, wherein is determined by setting the size of the microspheres according to the spectral linewidth required by the data rate used for propagation.
【請求項98】 光導波路上における多数の異なる光周波数の組合せの伝搬
を制御する装置であって、 伝搬する電界の一部が結合部分において表面の外側に分布する、異なる周波数
を伝搬可能な導波路と、 導波路の結合部分に隣接配置されて該結合部分に結合され、各々がそれぞれ異
なる光周波数の共振モードを有し、エネルギーを導波路に結合して戻す複数のウ
イスパリング・ギャラリー・モード共振器と、 各々がそれぞれ異なる1つの共振器に結合され、各共振器における損失を別個
に変化させて、導波路に戻される周波数の信号を変化させることにより、命令に
従って周波数を別個にスイッチングオフする複数の手段とより成る伝搬制御装置
98. A device for controlling the propagation of a number of different combinations of optical frequencies on an optical waveguide, wherein a portion of the propagating electric field is distributed outside the surface at the coupling portion and is capable of propagating different frequencies. A waveguide and a plurality of whispering gallery mode resonances disposed adjacent to and coupled to the coupling portion of the waveguide, each of which has a resonance mode of a different optical frequency and couples energy back into the waveguide. And a resonator, each coupled to a different resonator, which separately switches off the frequency according to the instruction by changing the loss in each resonator separately and changing the signal of the frequency returned to the waveguide. A propagation control device comprising a plurality of means.
【請求項99】 共振器は、信号周波数、帯域幅、及び光周波数の一般的な
スペクトルの広がりに応じて決まるモード周波数間隔に従って選択されるQ値を
有する請求項98の伝搬制御装置。
99. The propagation controller of claim 98, wherein the resonator has a Q value selected according to a modal frequency spacing that depends on the signal frequency, bandwidth, and general spectral broadening of the optical frequency.
【請求項100】 ウイスパリング・ギャラリー・モード共振器は、微少球
である請求項98の伝搬制御装置。
100. The propagation controller of claim 98, wherein the whispering gallery mode resonator is a microsphere.
【請求項101】 ウイスパリング・ギャラリー・モード共振器は、ディス
ク、リングまたは偏球面である請求項98の伝搬制御装置。
101. A propagation control device according to claim 98, wherein the whispering gallery mode resonator is a disk, a ring, or an oblate sphere.
【請求項102】 導波路は、小径のくびれた部分を有する光ファイバーで
ある請求項98の伝搬制御装置。
102. The propagation control device according to claim 98, wherein the waveguide is an optical fiber having a narrowed portion with a small diameter.
【請求項103】 選択された帯域幅内で多数の波長を伝搬できる単一光導
波路上において多数の異なる波長の光信号を発生させ制御するシステムであって
、 案内される光波エネルギーの一部が外部に分布する少なくとも2つの一体的長
さ部分と、選択された帯域幅内において異なる波長で動作する少なくとも2つの
内部光エネルギー源とを有する光導波路と、 各々が選択された帯域幅内のそれぞれ異なる波長で共振し、光導波路のそれぞ
れ異なる一体的長さ部分と結合関係に配置された少なくとも2つの光共振器と、 各共振器に光結合されて光損失を制御することにより、異なる波長で伝搬され
るエネルギーを単一光導波路において別個に制御する制御手段とより成るシステ
ム。
103. A system for generating and controlling optical signals of multiple different wavelengths on a single optical waveguide capable of propagating multiple wavelengths within a selected bandwidth, wherein a portion of the guided lightwave energy is An optical waveguide having at least two externally distributed integral lengths and at least two internal optical energy sources operating at different wavelengths within a selected bandwidth, each within the selected bandwidth At least two optical resonators that resonate at different wavelengths and are placed in a coupling relationship with different integral length portions of the optical waveguide, and at different wavelengths by optically coupling to each resonator to control optical loss. A system comprising control means for separately controlling the propagated energy in a single optical waveguide.
【請求項104】 光導波路は光ファイバーであり、少なくとも2つの一体
的長さ部分は光ファイバーとの一体的なテイパー部を有する細いくびれた部分よ
りなり、共振器は選択された個々の波長で光波を再循環させる光学的材料の内部
反射体であり、端縁部が案内される光波エネルギーの外部分布部分に結合されて
いる請求項103のシステム。
104. The optical waveguide is an optical fiber, and the at least two integral length portions comprise a narrow constriction portion having an integral taper portion with the optical fiber, and the resonator emits light waves at individual wavelengths selected. 104. The system of claim 103, which is an internal reflector of recirculating optical material, the edges being coupled to an externally distributed portion of the guided wave energy.
【請求項105】 偏光が未確定の導波素子に沿って伝搬される選択波長の
光信号の振幅レベルを制御するシステムであって、 案内される光波エネルギーの一部を外側に分布させるような寸法及び形状を有
する導波素子の結合長さ部分と、 外側に分布する光波エネルギーと結合関係に、また導波素子の結合長さ部分の
伝搬軸の周りに直交関係に、該結合長さ部分に沿って配置され、選択された波長
で共振する一対の共振器と、 共振器で再循環される光波エネルギーに制御可能な損失を導入するように各共
振器と連携させて、伝搬される信号がそれらの偏光とは無関係に制御されるよう
にする損失制御手段とよりなるシステム。
105. A system for controlling the amplitude level of a selected wavelength optical signal propagating along a polarization-undefined waveguide element, such that a portion of the guided light wave energy is distributed outward. The coupling length portion of the waveguide element having a size and shape is in a coupling relation with the light wave energy distributed outside, and the coupling length portion is in an orthogonal relation around the propagation axis of the coupling length portion of the waveguide element. A pair of resonators arranged along a line that resonate at a selected wavelength and a signal propagated in cooperation with each resonator to introduce a controllable loss into the lightwave energy that is recirculated in the resonator. A system consisting of loss control means that allow the s to be controlled independent of their polarization.
【請求項106】 導波素子は、案内される光波エネルギーがその内部とそ
れに隣接して分布する細いくびれた部分を有する光ファイバーであり、共振器は
、光ファイバーの半径方向の互いに直交する平面内にある赤道周面を有する微小
空洞であり、偏光ベクトルの方向とは無関係に振幅レベルが所望の制御可能な損
失に応じて制御される請求項105のシステム。
106. The waveguide element is an optical fiber having a narrowed portion in which guided light wave energy is distributed in and adjacent to the waveguide element, and the resonator is in a plane orthogonal to each other in a radial direction of the optical fiber. 106. The system of claim 105, which is a microcavity having an equatorial perimeter and whose amplitude level is controlled in response to a desired controllable loss independent of the direction of the polarization vector.
【請求項107】 光導波システム上の光エネルギー信号を変化させる装置
であって、 各々が光波の一部がその外側に案内される相互作用部分を有し、該相互作用部
分が少なくとも1つの選択された周波数の光波エネルギーを伝搬する互いに離隔
された第1及び第2の光導波路と、 WGMモードで動作し、選択された周波数で共振し、第1及び第2の導波路の相
互作用部分間に位置し、周面のアークが両方の導波路の相互作用部分と結合関係
にある誘電微小空洞手段と、 微小空洞手段と共に動作して、選択された周波数で微小空洞手段を循環する光
波のエネルギーレベルを変化させる可変光波エネルギー吸収手段とより成る光波
信号を変化させる装置。
107. A device for varying an optical energy signal on an optical waveguide system, each having an interacting portion, wherein a portion of a light wave is guided outside thereof, said interacting portion being at least one selection. Separated first and second optical waveguides that propagate light wave energy of a selected frequency, operating in WGM mode, resonating at a selected frequency, and interacting between the first and second waveguides. And the energy of the light waves circulating in the microcavity means at a selected frequency, with the dielectric microcavity means located at, and in which the arc of the peripheral surface is in coupling relation with the interacting parts of both waveguides, and the microcavity means. A device for varying a lightwave signal comprising variable lightwave energy absorbing means for varying the level.
【請求項108】 微小空洞手段は共振周波数のエネルギーのための相互作
用赤道再循環通路を有し、第1及び第2の導波路の相互作用部分は赤道再循環通
路と共通の平面内にあり、吸収手段は臨界結合範囲で変化する損失を導入するこ
とにより光波エネルギーを変化させる請求項107の装置。
108. The microcavity means has an interacting equatorial recirculation path for energy at the resonant frequency, and the interacting portions of the first and second waveguides are in a common plane with the equatorial recirculating path. 108. The apparatus of claim 107, wherein the absorbing means changes the lightwave energy by introducing losses that vary in the critical coupling range.
【請求項109】 第1及び第2の導波路は光ファイバであり、相互作用部
分は光ファイバに一体的に形成されたくびれた領域であり、微小空洞手段はディ
スク、球、リング及び偏球面よりなる群から選択した装置である請求項108の
装置。
109. The first and second waveguides are optical fibers, the interaction portion is a constricted region integrally formed in the optical fiber, and the microcavity means are disks, spheres, rings and aspherical surfaces. 109. The device of claim 108, which is a device selected from the group consisting of:
【請求項110】 光導波路においてWGM光波再循環器に隣接して可変光波
エネルギーが伝搬される光学的システムのエネルギーの変化を制御する装置にお
いて、 少なくとも1つの共振周波数でWGMをサポートし、少なくとも1つの共振モー
ドの周波数を変化させて伝搬エネルギーを変化させるエネルギー応答手段を含む
誘電体共振器を備えたエネルギー変化制御装置。
110. An apparatus for controlling a change in energy of an optical system in which variable lightwave energy is propagated adjacent to a WGM lightwave recirculator in an optical waveguide, the apparatus supporting WGM at at least one resonant frequency and at least 1 An energy change control device comprising a dielectric resonator including energy response means for changing the frequency of one resonance mode to change the propagation energy.
【請求項111】 エネルギー応答手段は、外部の刺激に応答して誘電定数
を変化させる誘電体共振器と連携する材料よりなる請求項110の制御手段。
111. The control means of claim 110, wherein the energy responsive means comprises a material associated with a dielectric resonator that changes the dielectric constant in response to an external stimulus.
【請求項112】 前記材料は外部の励起に応答する共振器上の層であり、
前記層を外部で励起する可変制御手段を含む請求項111の制御手段。
112. The material is a layer on a resonator responsive to external excitation,
112. The control means of claim 111 including variable control means for externally exciting said layer.
【請求項113】 共振器自体が光学的非線形材料で構成され、共振器を可
変強さの放射により照射する制御手段を含む請求項111の伝搬制御手段。
113. Propagation control means according to claim 111, wherein the resonator itself is made of an optically non-linear material and comprises control means for irradiating the resonator with radiation of variable intensity.
【請求項114】 光導波路においてWGM手段との光波エネルギーの結合に
より可変光波エネルギーを伝搬させる光学的システムのエネルーの変化を制御す
る装置において、 少なくとも1つの共振周波数に応答し、赤道周面内で該周波数の光波を再循環
させ、該周面から案内された光波エネルギーを放出するWGM共振器と、 共振器から放出される光波エネルギーの分布領域内にあって、再循環される光
波エネルギーの一部を吸収する光波エネルギー吸収手段と、 吸収手段に結合されて、再循環される光波エネルギーの吸収レベルを変化させ
る手段とよりなる伝搬エネルギー制御装置。
114. An apparatus for controlling a change in energy of an optical system for propagating variable light wave energy in an optical waveguide by coupling light wave energy with a WGM means, wherein the device responds to at least one resonance frequency and within an equatorial plane. A WGM resonator that recirculates the light wave of the frequency and emits the light wave energy guided from the peripheral surface, and one of the recirculated light wave energy in the distribution area of the light wave energy emitted from the resonator. A propagating energy control device comprising a light wave energy absorbing means for absorbing a portion and means for changing the absorption level of light wave energy which is coupled to the absorbing means and is recycled.
【請求項115】 吸収手段は光学的活性でバリア材料の層から形成した量
子井戸構造よりなり、吸収レベルを変化させる手段は吸収手段に電気信号を与え
る請求項114の伝搬エネルギー制御装置。
115. The propagation energy control device of claim 114, wherein the absorbing means comprises an optically active quantum well structure formed from a layer of barrier material and the means for varying the absorption level provides an electrical signal to the absorbing means.
【請求項116】 吸収手段はInGaAsの活性層により形成され、バリ
ア層はInGaAsPにより形成される請求項115の伝搬エネルギー制御装置
116. The propagation energy control device according to claim 115, wherein the absorbing means is formed of an InGaAs active layer and the barrier layer is formed of InGaAsP.
【請求項117】 吸収手段は信号光波の光子エネルギーに関連する選択さ
れたバンドギャップを有する半導体材料よりなり、吸収レベルを変化させる手段
は半導体材料に光ポンピングを行う手段よりなる請求項114の伝搬エネルギー
制御装置。
117. The propagation of claim 114, wherein the absorbing means comprises a semiconductor material having a selected bandgap related to the photon energy of the signal light wave and the means for varying the absorption level comprises means for optically pumping the semiconductor material. Energy control device.
【請求項118】 吸収手段は信号光波光子エネルギーに関連する選択された
バンドギャップを有する半導体材料よりなり、吸収レベルを変化させる手段は、
半導体材料に可変電界を形成する手段よりなる請求項114の伝搬エネルギー制
御装置。
118. The absorbing means comprises a semiconductor material having a selected bandgap related to the signal light wave photon energy, and the means for varying the absorption level comprises:
115. The propagating energy control system of claim 114 comprising means for creating a variable electric field in the semiconductor material.
【請求項119】 それ自体への結合のための移行部をもたない光導波路に
おいて信号の伝搬を制御可能に変化させるシステムであって、 案内されるエネルギーの外側部分を周囲環境に放出する一体的結合部分を有し
、光ファイバ及び平面光導波路を含む群から選択された光導波路と、 少なくとも1つの共振周波数の少なくとも1つのWGMを内部にサポートし、導
波路から放出されるエネルギーの分布領域内に延伸し、光波エネルギーの一部を
導波路から結合し、また導波路内へ結合し、微小球、ディスク及びリングよりな
る群から選択した誘電体光学的微小空洞部材と、 微小空洞部材と連携して、WGMに損失を導入することにより、光導波路内の信
号の伝搬を変化させる手段とよりなるシステム。
119. A system for controllably altering the propagation of a signal in an optical waveguide having no transitions for coupling to itself, the system releasing an outer portion of guided energy to an ambient environment. Distribution region of energy emitted from the waveguide, which has an optical coupling member, internally supports at least one WGM having at least one resonance frequency, and an optical waveguide selected from the group including an optical fiber and a planar optical waveguide. A dielectric optical microcavity member selected from the group consisting of microspheres, discs, and rings, and a microcavity member that extends inward and couples a portion of the lightwave energy into and out of the waveguide. A system consisting of means for changing the propagation of signals in an optical waveguide by working together to introduce losses in WGM.
【請求項120】 光波エネルギー伝搬部材で伝搬される少なくとも1つの
光周波数(即ち、光キャリア)のエネルギーを変化させる光波エネルギー制御装
置であって、 少なくとも1つの光周波数で光波エネルギーを伝搬させ案内するように構成さ
れた光波エネルギー伝搬部材と、 光波エネルギーを伝搬部材から、または該部材へ結合するように、該伝搬部材
と結合関係に配置され、伝搬部材上を伝搬する選択された光波エネルギーと周波
数共振関係にある少なくとも1つのWGM光波共振器と、 各々がそれぞれ異なる少なくとも1つの共振器と作動関係にあり、各共振器の
特性を変化させて光波エネルギー伝搬部材を伝搬される光波のエネルギーレベル
を変化させる少なくとも1つの制御手段とよりなる光波エネルギー制御装置。
120. A light wave energy control device for changing the energy of at least one light frequency (ie, an optical carrier) propagated by a light wave energy propagation member, wherein the light wave energy is propagated and guided at at least one light frequency. A light wave energy propagating member configured as described above, and selected light wave energy and frequency disposed in a coupling relationship with the propagating member to couple the light wave energy to or from the propagating member. At least one WGM lightwave resonator having a resonance relationship and at least one resonator each having a different relationship, and changing the characteristics of each resonator to change the energy level of the lightwave propagated through the lightwave energy propagation member. A lightwave energy control device comprising at least one control means for changing.
【請求項121】 変化される特性は、伝搬部材との結合に関連する共振器
の損失とは異なる共振器の往復損失の成分である請求項120の光波エネルギー
制御装置。
121. The lightwave energy control device of claim 120, wherein the altered characteristic is a component of the round trip loss of the resonator that is different from the loss of the resonator associated with coupling to the propagating member.
【請求項122】 損失は、共振器モードの吸収を変化させることにより変
化される請求項121の光波エネルギー制御装置。
122. The lightwave energy control device of claim 121, wherein the loss is changed by changing the absorption of the resonator mode.
【請求項123】 吸収は半導体により発生し、半導体に電界または電圧を
印加することにより変化される請求項122の光波エネルギー制御装置。
123. The lightwave energy control device of claim 122, wherein the absorption is generated by the semiconductor and is altered by applying an electric field or voltage to the semiconductor.
【請求項124】 吸収は半導体により発生され、半導体を光ポンピングに
より変化される請求項122の光波エネルギー制御装置。
124. The lightwave energy control device of claim 122, wherein the absorption is generated by a semiconductor and is modified by optical pumping the semiconductor.
【請求項125】 吸収は半導体により発生され、半導体に電流を注入する
ことにより変化される請求項122の光波エネルギー制御装置。
125. The lightwave energy control device of claim 122, wherein the absorption is generated by the semiconductor and is altered by injecting a current into the semiconductor.
【請求項126】 吸収は量子井戸半導体構造により発生され、半導体に電
界または電圧を印加することにより変化される請求項122の光波エネルギー制
御装置。
126. The lightwave energy control device of claim 122, wherein the absorption is generated by a quantum well semiconductor structure and is modified by applying an electric field or voltage to the semiconductor.
【請求項127】 吸収は量子井戸半導体構造により発生され、半導体を光
ポンピングすることにより変化される請求項122の光波エネルギー制御装置。
127. The lightwave energy control device of claim 122, wherein the absorption is generated by a quantum well semiconductor structure and is modified by optically pumping the semiconductor.
【請求項128】 吸収は量子井戸半導体構造により発生され、半導体に電
流を注入することにより変化される請求項122の光波エネルギー制御装置。
128. The lightwave energy control device of claim 122, wherein the absorption is generated by a quantum well semiconductor structure and is modified by injecting a current into the semiconductor.
【請求項129】 損失は別の部材または構造への共振モードエネルギー結
合を変化させることにより変化される請求項121の光波エネルギー制御装置。
129. The lightwave energy control device of claim 121, wherein the loss is altered by altering resonant mode energy coupling to another member or structure.
【請求項130】 前記構造は、共振モードへの位相マッチングがエネルギ
ーの結合を制御するために変化される導波路である請求項129の光波エネルギ
ー制御装置。
130. The lightwave energy control device of claim 129, wherein said structure is a waveguide whose phase matching to resonant modes is varied to control energy coupling.
【請求項131】 導波路は電気光学的材料により構成され、位相マッチン
グは導波路に電圧を印加することにより変化される請求項130の光波エネルギ
ー制御装置。
131. The lightwave energy control device of claim 130, wherein the waveguide is made of an electro-optic material and the phase matching is changed by applying a voltage to the waveguide.
【請求項132】 導波路は光学的非線形材料により構成され、位相マッチ
ングが光学的手段により変化される請求項130の光波エネルギー制御装置。
132. The lightwave energy control device of claim 130, wherein the waveguide is composed of an optically nonlinear material and the phase matching is altered by optical means.
【請求項133】 変化される特性は、共振器と部材の結合に関連する共振
器往復損失の成分であり、共振器の往復損失の他の発生源は一定である請求項1
20の光波エネルギー制御装置。
133. The changed characteristic is a component of the resonator round trip loss associated with the coupling of the resonator and the member, and the other source of the round trip loss of the resonator is constant.
20 lightwave energy control devices.
【請求項134】 損失は、共振器と部材の結合振幅を変化させることによ
り変化される請求項133の光波エネルギー制御装置。
134. The lightwave energy control device of claim 133, wherein the loss is changed by changing the coupling amplitude of the resonator and the member.
【請求項135】 結合は、電気光学的手段により変化される請求項134の
光波エネルギー制御装置。
135. The lightwave energy control device of claim 134, wherein the coupling is changed by electro-optical means.
【請求項136】 結合は、光学的手段により変化される請求項134の光
波エネルギー制御装置。
136. The lightwave energy control device of claim 134, wherein the coupling is changed by optical means.
【請求項137】 変化される特性は、共振モードの光学的通路長である請
求項120の光波エネルギー制御装置。
137. The lightwave energy control device of claim 120, wherein the property that is changed is the optical path length of the resonant mode.
【請求項138】 光学的通路長は、共振器を構成する媒体の誘電定数を変
化させることにより変化される請求項137の光波エネルギー制御装置。
138. The lightwave energy control device of claim 137, wherein the optical path length is changed by changing the dielectric constant of the medium comprising the resonator.
【請求項139】 誘電定数は、電界を印加することにより変化される請求
項138の光波エネルギー制御装置。
139. The lightwave energy control device of claim 138, wherein the dielectric constant is changed by applying an electric field.
【請求項140】 誘電定数は、光波を加えることにより変化される請求項
138の光波エネルギー制御装置。
140. The lightwave energy control device of claim 138, wherein the dielectric constant is changed by applying a lightwave.
【請求項141】 誘電定数は、電流を加えることにより変化される請求項
138の光波エネルギー制御装置。
141. The lightwave energy control device of claim 138, wherein the dielectric constant is changed by applying an electric current.
【請求項142】 誘電定数は、熱的手段により変化される請求項138の
光波エネルギー制御装置。
142. The lightwave energy control device of claim 138, wherein the dielectric constant is changed by thermal means.
【請求項143】 変化される特性は、伝搬部材との結合に関連する共振器
の損失とは異なる共振器の負の往復損失(光学的利得)の成分である請求項12
0の光波エネルギー制御装置。
143. The altered characteristic is a negative round trip loss (optical gain) component of the resonator that is different from the resonator loss associated with coupling to the propagating member.
0 lightwave energy controller.
【請求項144】 光学的利得が共振器により与えられる請求項143の光
波エネルギー制御装置。
144. The lightwave energy control device of claim 143, wherein the optical gain is provided by a resonator.
【請求項145】 共振器と伝搬部材は、共振器が過剰結合され、制御手段
に関連する損失が臨界結合を発生させるように共振器往復損失成分を導入する請
求項121の光波エネルギー制御装置。
145. The lightwave energy control device of claim 121, wherein the resonator and the propagating member introduce a resonator round trip loss component such that the resonator is overcoupled and the losses associated with the control means cause critical coupling.
【請求項146】 共振器と伝搬部材は、共振器が臨界結合され、制御手段
に関連する損失が不足結合を発生させるように共振器の往復損失成分を導入する
請求項121の光波エネルギー制御装置。
146. The lightwave energy controller of claim 121 wherein the resonator and the propagation member introduce a round trip loss component of the resonator such that the resonator is critically coupled and the loss associated with the control means causes undercoupling. .
【請求項147】 共振器と伝搬部材は、共振器が過剰結合され、制御手段
に関連する損失が臨界結合を発生させるように変化するように共振器の往復損失
成分を導入する請求項133の光波エネルギー制御装置。
147. The resonator of claim 133, wherein the resonator and the propagating member introduce a round trip loss component of the resonator such that the resonator is overcoupled and the losses associated with the control means are varied to produce a critical coupling. Lightwave energy control device.
【請求項148】 共振器と伝搬部材は、共振器が臨界結合され、制御手段
に関連する損失が不足結合を発生させるように変化するように共振器の往復損失
成分を導入する請求項133の光波エネルギー制御装置。
148. The resonator and the propagating member of claim 133, wherein the resonator is critically coupled and introduces a round trip loss component of the resonator such that the losses associated with the control means are varied to produce undercoupling. Lightwave energy control device.
【請求項149】 共振器と伝搬部材は、共振器が臨界結合となるように共
振器の往復損失成分を導入し、制御手段に関連する光学的利得により過剰結合が
発生する請求項133の光波エネルギー制御装置。
149. The lightwave of claim 133, wherein the resonator and the propagating member introduce a round trip loss component of the resonator such that the resonator is critically coupled and overcoupling occurs due to the optical gain associated with the control means. Energy control device.
【請求項150】 共振器と伝搬部材は、共振器が不足結合状態となるよう
に共振器の往復損失成分を導入し、制御手段に関連する光学的利得により臨界結
合が発生する請求項133の光波エネルギー制御装置。
150. The resonator of claim 133, wherein the resonator and the propagating member introduce a round trip loss component of the resonator so that the resonator is in an insufficiently coupled state, and critical coupling occurs due to an optical gain associated with the control means. Lightwave energy control device.
【請求項151】 光波エネルギー伝搬部材は多数の異なる周波数を伝搬さ
せ、各々がそれぞれ異なる伝搬周波数で共振し、光波エネルギー伝搬部材と結合
関係にある複数の共振器と、各々がそれぞれ異なる共振器と結合関係に配置され
て共振器の特性を制御することにより選択された周波数のエネルギーの伝搬を変
化させる複数の制御手段とを有する請求項120の光波エネルギー制御装置。
151. The lightwave energy propagating member propagates a number of different frequencies, each resonates at a different propagating frequency, and a plurality of resonators having a coupling relationship with the lightwave energy propagating member, and each resonator different from each other. 121. A lightwave energy control device as claimed in claim 120, comprising a plurality of control means arranged in a coupling relationship to change the propagation of energy of a selected frequency by controlling the characteristics of the resonator.
【請求項152】 複数の共振器及び関連の制御手段が光波エネルギー伝搬
部材とインライン関係に配置され、各共振器及び関連の制御手段は一組の光周波
数のうちの異なる周波数で作動する変調器を構成し、さらに、光波エネルギー伝
搬部材とインライン関係にあってその組のそれぞれ異なる周波数を伝搬部材上で
下流方向に送り出す複数のレーザ光源を有し、各変調器は各周波数のレーザ光源
の下流にある請求項120の光波エネルギー制御装置。
152. A modulator comprising a plurality of resonators and associated control means arranged in-line with a lightwave energy propagating member, each resonator and associated control means operating at a different frequency of the set of optical frequencies. And further has a plurality of laser light sources that are in line with the light wave energy propagation member and send out different frequencies of the set on the propagation member in the downstream direction, and each modulator is downstream of the laser light source of each frequency. 121. The lightwave energy control device of claim 120.
【請求項153】 光波エネルギー伝搬部材は光ファイバであり、少なくと
も1つのWGM光波共振器への結合が光ファイバのテイパー領域で生じる請求項1
20の光波エネルギー制御装置。
153. The light-wave energy-propagating member is an optical fiber, and coupling to at least one WGM light-wave resonator occurs in the taper region of the optical fiber.
20 lightwave energy control devices.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208754A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical switch
JP2007095809A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor light source apparatus and light emitting unit thereof and manufacturing method of light emitting unit
JP2010530142A (en) * 2007-06-13 2010-09-02 オーイーウェイブス,インコーポレーテッド Tunable laser synchronized to whispering gallery mode resonator
JP2012108550A (en) * 2012-02-27 2012-06-07 Fujitsu Ltd Optical transmitter
JP2012198465A (en) * 2011-03-23 2012-10-18 Toshiba Corp Ring optical modulator
JP2018512600A (en) * 2015-04-07 2018-05-17 ストローブ, インク.Strobe, Inc. Small LIDAR system
JP2020513716A (en) * 2016-11-10 2020-05-14 コプシス・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータQOpSyS S.r.l. Photonic resonance motor

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6473218B1 (en) * 1999-06-11 2002-10-29 California Institute Of Technology Light modulation in whispering-gallery-mode resonators
CN1854778A (en) * 2001-06-20 2006-11-01 阿尔利克斯公司 Optical switches and routers and optical filters
US6909824B1 (en) 2002-03-05 2005-06-21 Avi Messica Mechanically actuated evanescent-wave coupled optical devices
US7400797B2 (en) 2004-10-06 2008-07-15 Corning Incorporated Transverse closed-loop resonator
US8644649B2 (en) * 2011-05-27 2014-02-04 Micron Technology, Inc. Optical waveguide with cascaded modulator circuits
CN114215710A (en) * 2021-12-03 2022-03-22 中国空间技术研究院 Improved electromagnetic thruster without mass loss
CN117954958B (en) * 2024-03-26 2024-07-26 中航光电科技股份有限公司 Laser chip and laser

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926496A (en) * 1995-05-25 1999-07-20 Northwestern University Semiconductor micro-resonator device
FR2739195B1 (en) * 1995-09-26 1997-12-19 France Telecom NARROW BAND OPTICAL COUPLER USING EXCITATION OF GALLERY MODES OF A DIELECTRIC REVOLUTION SHAPE RESONATOR ELEMENT

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208754A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical switch
JP4537218B2 (en) * 2005-01-28 2010-09-01 日本電信電話株式会社 Light switch
JP2007095809A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor light source apparatus and light emitting unit thereof and manufacturing method of light emitting unit
JP2010530142A (en) * 2007-06-13 2010-09-02 オーイーウェイブス,インコーポレーテッド Tunable laser synchronized to whispering gallery mode resonator
JP2012198465A (en) * 2011-03-23 2012-10-18 Toshiba Corp Ring optical modulator
JP2012108550A (en) * 2012-02-27 2012-06-07 Fujitsu Ltd Optical transmitter
JP2018512600A (en) * 2015-04-07 2018-05-17 ストローブ, インク.Strobe, Inc. Small LIDAR system
JP2020513716A (en) * 2016-11-10 2020-05-14 コプシス・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータQOpSyS S.r.l. Photonic resonance motor

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