JP2013130738A - 光スイッチ素子、光復調器、光復調方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光スイッチ素子は、基板と、前記基板上に形成されたリング共振器と、前記基板上に形成され、WDM信号を導波し、前記リング共振器と光学的に結合する第1の導波路と、前記リング共振器中の光信号成分を検出する光検出器と、前記光検出器の出力信号に応じて駆動され、前記リング共振器の温度を変化させる温度制御装置と、を備え、前記リング共振器は、前記WDM信号を構成する一の光信号成分の波長に対応する共振波長を有し、前記リング共振器と前記光検出器と前記温度制御装置とは、前記リング共振器の共振波長を前記WDM信号中の前記光信号成分の波長に対してロックさせるフィードバック制御系を構成する。
【選択図】図10
Description
図1は第1の実施形態による光スイッチ素子20の構成を示すブロック図、図2は前記光スイッチ素子20の一部を詳細に示す平面図、図3は図2中、線A−A’に沿った断面図、さらに図4は前記図2に示すリング共振器の周方向に沿った断面図を示す。
図19は、第2の実施形態による光スイッチ素子20Aの構成を示す平面図、図20および図21は、それぞれ図19中、線B−B’およびC−C’に沿った断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図22は、第3の実施形態による光スイッチ素子20Bの構成を示す平面図、図23は、図22中、線D−D’に沿った断面図である。
図25は、第4の実施形態による光スイッチ素子20Cの構成を示す平面図である。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図27は、第5の実施形態による光スイッチ素子20Dの構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図31は、前記図1の光スイッチ20と同じ構成の光スイッチ201,202,・・・20Nを使ったWDM信号の復調器30の概略的構成を示す図である。
20,20A〜20D 光スイッチ素子
20AG 溝部
21 リング共振器
21G 領域
21H ヒータ
21Ha,21Hb ヒータ端子
21HB 始動電源
22,23 光導波路
22in 光入力ポート
22out,23out 光出力ポート
24 フォトダイオード
24Eb 下部電極
24Et 上部電極
24I 光吸収層
24N n型シリコンエピタキシャル層
24P p型シリコンエピタキシャル層
25 トランスインピーダンス増幅器
25F 低域フィルタ
26 リミティング増幅器
27 線形増幅器
37 非線形増幅器
41 シリコン基板
41G 溝部
42 下部クラッド層
43A,43B,43R シリコンコア
44 上部クラッド層
Claims (15)
- 基板と、
前記基板上に形成されたリング共振器と、
前記基板上に形成され、WDM信号を導波し、前記リング共振器と光学的に結合する第1の導波路と、
前記リング共振器中の光信号成分を検出する光検出器と、
前記光検出器の出力信号に応じて駆動され、前記リング共振器の温度を変化させる温度制御装置と、
を備え、
前記リング共振器は、前記WDM信号を構成する一の光信号成分の波長に対応する共振波長を有し、
前記リング共振器と前記光検出器と前記温度制御装置とは、前記リング共振器の共振波長を前記WDM信号中の前記光信号成分の波長に対してロックさせるフィードバック制御系を構成することを特徴とする光スイッチ素子。 - 前記温度制御装置は、前記リング共振器を加熱するヒータと、前記ヒータを駆動する駆動電源と、操作されることにより前記光検出器の出力と前記駆動電源の一方を選択して前記ヒータに供給する始動スイッチとを含むことを特徴とする請求項1記載の光スイッチ素子。
- さらに前記光検出器の出力信号を処理する信号処理装置を備え、前記信号処理装置は前記光検出器の出力信号を、電流信号から電圧信号に変換する電流−電圧変換素子を含み、前記温度制御装置は前記電流−電圧変換素子により変換された電圧信号により駆動されることを特徴とする請求項1または2記載の光スイッチ素子。
- 前記温度制御装置は前記光検出器の出力信号から高周波成分を除去する低域フィルタを含み、前記温度制御装置は前記高周波成分を除去された前記光検出器の出力信号に応じて駆動され、前記リング共振器の温度を変化させることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 前記温度制御装置は前記光検出器の出力信号を増幅する増幅器を含み、前記温度制御装置は前記増幅された前記光検出器の出力信号に応じて駆動され、前記リング共振器の温度を変化させることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 前記増幅器は前記光検出器の出力信号を、前記リング共振器の温度が、前記リング共振器の共振波長と前記光信号成分の波長とが一致する温度を超えて昇温するように増幅することを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 前記増幅器は線形増幅器であることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 前記増幅器は非線形増幅器であることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 前記信号処理装置は前記光検出器の出力信号に対してしきい値処理を行う比較器を含み、前記温度制御装置は前記比較器の出力信号により駆動されることを特徴とする請求項3記載の光スイッチ。
- さらに前記基板上に形成され、前記リング共振器と光学的に結合し、前記WDM信号の一信号成分を導波する第2の導波路を備え、前記光検出器は、前記第2の導波路に光学的に結合されていることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 前記基板上において前記光共振器は溝部で区画された第1の領域に形成され、前記光検出器は前記第1の領域の外の第2の領域に形成され、前記第2の導波路が、
前記溝部の切れ目において前記第1の領域から前記第2の領域まで延在することを特徴とする請求項10記載の光スイッチ素子。 - 前記光検出器は、前記リング共振器中に、前記リング共振器の一部として形成されていることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の光スイッチ素子。
- 基板と、
前記基板上に形成され、一端に供給されたWDM信号を他端まで導波する導波路と、
前記基板上に、前記導波路に沿って順次形成された複数の光スイッチ素子と、
を含み、
前記複数の光スイッチ素子の各々は、前記導波路に光学的に結合し、前記WDM信号中の一の光信号成分に対応した共振波長を有するリング共振器と、
前記リング共振器中の光信号成分を検出する光検出器と、
前記光検出器の出力信号を処理し、前記光信号成分に対応した電気信号を形成する信号処理装置と、
前記光検出器の出力信号に応じて駆動され、前記リング共振器の温度を変化させる温度制御装置と、
を備え、
前記リング共振器と前記光検出器と前記温度制御装置とは、前記リング共振器の共振波長を前記WDM信号中の前記光信号成分の波長に対してロックさせるフィードバック制御系を構成することを特徴とする光復調器。 - 前記各々の光スイッチ素子において前記温度制御装置は、前記リング共振器を加熱するヒータと、前記ヒータを駆動する駆動電源と、操作されることにより、前記光検出器の出力と前記駆動電源の一方を選択して前記ヒータに供給する始動スイッチとを含むことを特徴とする請求項13記載の光復調器。
- 請求項14に記載の光復調器を使った光復調方法であって、
前記始動スイッチにより前記駆動電源を選択し、前記リング共振器を前記ヒータにより、前記リング共振器の共振波長が前記光信号成分の波長よりも長波長になる温度まで加熱する第1の手順と、
前記光導波路にWDM信号を供給する第2の手順と、
前記第1および第2の手順の後、前記光導波路に前記WDM信号が供給されている状態において、前記始動スイッチにより前記光検出器の出力を選択し、前記リング共振器の波長を前記光信号の波長に対してロックさせる第2の手順と、
を含むことを特徴とする光復調方法。
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