JP2017083529A - Multi-wavelength modulator - Google Patents
Multi-wavelength modulator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017083529A JP2017083529A JP2015209000A JP2015209000A JP2017083529A JP 2017083529 A JP2017083529 A JP 2017083529A JP 2015209000 A JP2015209000 A JP 2015209000A JP 2015209000 A JP2015209000 A JP 2015209000A JP 2017083529 A JP2017083529 A JP 2017083529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- semiconductor optical
- waveguide
- light
- modulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、光ファイバ通信等において光信号を強度変調する半導体変調器に関し、特に、多波長光源からの入力光を波長ごとに独立して変調することが可能な、多波長変調器に関する。 The present invention relates to a semiconductor modulator that modulates the intensity of an optical signal in optical fiber communication or the like, and more particularly, to a multiwavelength modulator that can independently modulate input light from a multiwavelength light source for each wavelength.
光ファイバ通信等で用いられる従来の光変調器、特にシリコン基板上に平面型導波路回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)として実装可能な光変調器として、例えば特許文献1に開示されている光変調器がある。この光変調器は、半導体マッハツェンダ干渉計(MZI)を利用して入力光の強度変調を行っている。 As a conventional optical modulator used in optical fiber communication or the like, particularly as an optical modulator that can be mounted on a silicon substrate as a planar lightwave circuit (PLC), for example, the optical modulation disclosed in Patent Document 1 There is a vessel. This optical modulator performs intensity modulation of input light using a semiconductor Mach-Zehnder interferometer (MZI).
図5は、マッハツェンダ変調器100の概略構成を示す図である。図5において、101、102は3dB結合器であり、マッハツェンダ干渉計を構成する2本のアーム導波路103、104をカップリングする。105、106は位相シフタであり、アーム導波路103、104に部分的に電圧を印加することによって、導波路を伝搬する光の位相変調を行うものである。位相シフタ105、106への印加電圧を調整して、2本のアーム導波路を伝搬する光の位相差がπ(または(2n+1)π:nは任意の整数)となるようにすると、3dB結合器102で合波された出力光は0となる。一方、光の位相差を0(または2πn:nは任意の整数)とすると、強い出力光が得られる。このように、位相シフタ105、106に印加する電圧を調整することにより、光の強度変調を行うことができる。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the Mach-Zehnder
波長多重伝送において図5に示すマッハツェンダ変調器100を用いる場合は、通常、複数の波長に対して同時に強度変調を行っている。一方、波長ごとに分離して光信号変調を行うことを考えると、多波長光源からの光を個別の波長チャンネルに分割するための分波器と、波長チャンネル数と同数のマッハツェンダ変調器が必要となる。従って、波長チャンネル数の増加に伴ってチップサイズが拡大し、コストが増加するため、波長ごとの強度変調が可能な、平面型導波路回路による多波長変調器は未だ実現されてはいない。
In the case of using the Mach-Zehnder
図6は、図5のマッハツェンダ変調器を用いて多波長変調器を構成する場合のイメージ図である。図6において、107a、107b・・・は入力導波路108または出力導波路109に沿って配置された複数のリング共振器であり、それぞれ特定の波長と選択的に結合して分離する。即ち、リング共振器107a、107b・・・は分波器として機能する。入力導波路108を伝搬する波長多重信号は、リング共振器107a、107bによってそれぞれの波長チャンネルに分離され、波長チャンネルごとに設けたマッハツェンダ変調器100a、100b・・・によって強度変調され、リング共振器107a、107bを介して出力導波路109に出力される。
FIG. 6 is an image diagram when a multi-wavelength modulator is configured using the Mach-Zehnder modulator of FIG. In FIG. 6, 107a, 107b,... Are a plurality of ring resonators arranged along the
図6に示すように、多波長変調器を、マッハツェンダ変調器を用いて構成しようとすると、1個のマッハツェンダ変調器自体がかなりのチップ面積を必要とするため、チャンネル数の増加に伴ってチップ面積が増大し、コスト増の要因となって、その実現には多くの困難が伴う。 As shown in FIG. 6, when a multi-wavelength modulator is configured using a Mach-Zehnder modulator, a single Mach-Zehnder modulator itself requires a considerable chip area, so that the number of chips increases as the number of channels increases. The area increases, which causes an increase in cost, and the realization thereof involves many difficulties.
従って、小さいチップ面積で、波長多重信号を波長ごとに個別に変調することが可能な、半導体多波長変調器が求められている。 Accordingly, there is a need for a semiconductor multiwavelength modulator that can individually modulate a wavelength multiplexed signal for each wavelength with a small chip area.
本発明は、波長多重伝送において波長チャンネルごとの信号変調が可能で、且つ、平面型導波路として実装が可能な、新規な構造の多波長変調器を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a multi-wavelength modulator having a novel structure that can perform signal modulation for each wavelength channel in wavelength division multiplex transmission and can be implemented as a planar waveguide.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、第1および第2の半導体光導波路と、前記第1および第2の半導体光導波路に入力光を分岐し、当該第1および第2の半導体光導波路からの光を合波して出力する3dB結合器と、それぞれが位相シフタを備え一端をループミラーに接続した、第3および第4の半導体光導波路と、前記第3の半導体光導波路の他端と前記第1の半導体光導波路間、および前記第4の半導体光導波路の他端と前記第2の半導体光導波路間にそれぞれ設けられた、同一の波長選択性を有する一対の分波器と、を備え、前記位相シフタを備える前記第3および第4の半導体光導波路および前記一対の分波器は、複数の異なる波長チャンネルに対応して複数組が設けられている、多波長変調器を提供する。 In order to solve the above-described problem, in one aspect of the present invention, input light is branched into the first and second semiconductor optical waveguides and the first and second semiconductor optical waveguides, and the first and second semiconductor optical waveguides are branched. A 3 dB coupler for combining and outputting light from the semiconductor optical waveguides, third and fourth semiconductor optical waveguides each having a phase shifter and having one end connected to a loop mirror, and the third semiconductor optical waveguide A pair of components having the same wavelength selectivity provided between the other end of the waveguide and the first semiconductor optical waveguide, and between the other end of the fourth semiconductor optical waveguide and the second semiconductor optical waveguide, respectively. A plurality of sets of the third and fourth semiconductor optical waveguides and the pair of demultiplexers each including the phase shifter corresponding to a plurality of different wavelength channels. A modulator is provided.
前述の態様に係る多波長変調器において、前記一対の分波器のそれぞれをリング共振器で構成しても良い。 In the multi-wavelength modulator according to the above-described aspect, each of the pair of duplexers may be configured by a ring resonator.
前述の態様に係る多波長変調器において、前記3dB結合器の入力側端子には多波長光源を接続しても良い。 In the multiwavelength modulator according to the above-described aspect, a multiwavelength light source may be connected to an input side terminal of the 3 dB coupler.
前述の態様に係る多波長変調器において、前記位相シフタには高速の変調信号を印加しても良い。 In the multi-wavelength modulator according to the above-described aspect, a high-speed modulation signal may be applied to the phase shifter.
前述の態様に係る多波長変調器において、前記位相シフタは、i型シリコンで形成される前記第3または第4の導波路の一部と、その両側に形成されるp型シリコン層およびn型シリコン層とによって形成されるPIN型位相シフタとしても良い。 In the multiwavelength modulator according to the above aspect, the phase shifter includes a part of the third or fourth waveguide formed of i-type silicon, a p-type silicon layer formed on both sides thereof, and an n-type. A PIN type phase shifter formed by a silicon layer may be used.
前述の態様に係る多波長変調器において、前記ループミラーを、MMI結合器を介して前記第3または第4の導波路に接続しても良い。 In the multi-wavelength modulator according to the above aspect, the loop mirror may be connected to the third or fourth waveguide through an MMI coupler.
本発明の多波長変調器によれば、多重波長の入力光を波長チャンネルごとに光変調が可能な、半導体導波路型の多波長変調器を得ることが可能である。この場合、反射を利用して、変調に必用な位相シフト量を得るための位相シフタの長さを大幅に短縮することができるので、小さなチップ面積で本多波長変調器を実現することができ、製造コストが削減される。 According to the multiwavelength modulator of the present invention, it is possible to obtain a semiconductor waveguide type multiwavelength modulator capable of optically modulating multi-wavelength input light for each wavelength channel. In this case, the length of the phase shifter for obtaining the phase shift amount necessary for the modulation can be greatly shortened by using reflection, so that the multi-wavelength modulator can be realized with a small chip area. Manufacturing costs are reduced.
本発明では、光の強度変調を行うために、マイケルソン干渉計を利用する。図1は、マイケルソン干渉計を用いた光の強度変調を説明するための図である。入力導波路は3dB結合器1によって2本のアーム導波路2、3に分岐されるが、それぞれのアーム導波路の終端には反射器としてのループミラー4、5が設けられている。そのため、ループミラー4、5で反射された伝搬光は、再びアーム導波路2、3を伝搬し3dB結合器1で合波されて出力される。6、7は、アーム導波路2、3を伝搬する光に対して位相変調を行うための位相シフタである。光の強度変調は、アーム導波路2から3dB結合器1に向かう光の位相と、アーム導波路3からの光の位相とが、位相差0あるいは位相差πとなるように、位相シフタ6、7を制御することによって実現される。
In the present invention, a Michelson interferometer is used to modulate the intensity of light. FIG. 1 is a diagram for explaining light intensity modulation using a Michelson interferometer. The input waveguide is branched into two
図1に示すように、マッハツェンダ干渉計を利用した光変調器では、ループミラー4、5で反射された光が再び位相シフタ6、7を通過するので、位相シフタ6、7による位相シフト効果は増大する。そのため、必要な位相シフト量を得るための位相シフタの長さをマッハツェンダ変調器の場合と比べて短くすることができる。 As shown in FIG. 1, in the optical modulator using the Mach-Zehnder interferometer, the light reflected by the loop mirrors 4 and 5 passes through the phase shifters 6 and 7 again, so that the phase shift effect by the phase shifters 6 and 7 is Increase. Therefore, the length of the phase shifter for obtaining a necessary phase shift amount can be shortened compared with the case of the Mach-Zehnder modulator.
図2は、マイケルソン干渉計を利用して構成した、本発明の一実施形態に係る半導体導波路型多波長変調器の概略構成を示す図である。以下に示す実施形態において、単に導波路とのみ言及するが、これらは、例えばシリコン基板上に実装した平面型光導波路で構成され得るものである。図1において、10は3dB結合器であって、入力用光導波路11を伝搬する光を第1、第2の光導波路12、13に分岐して伝搬させ、且つ、第1、第2の光導波路12、13からの光を合波して出力用導波路18に出力する機能を有する。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor waveguide type multi-wavelength modulator according to an embodiment of the present invention configured by using a Michelson interferometer. In the embodiments described below, only waveguides are referred to, but these can be constituted by, for example, planar optical waveguides mounted on a silicon substrate. In FIG. 1,
16a1−16a4は、第1の導波路12に沿って配置された分波器を構成するリング共振器であり、波長λ1−λ4の光と選択的に結合し分離する機能を有する。16b1−16b4は、リング共振器16a1−16a4と同様に、波長λ1−λ4の光と選択的に結合し分離する機能を有する。なお、図示の例では、リング共振器16a1と16b1は4対設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、チャンネル数に応じて必要数が設けられる。また、第1、第2の光導波路12、13の他端は、狭テーパなどの無反射終端構造とされている。
Reference numerals 16a1 to 16a4 denote ring resonators that constitute a duplexer disposed along the
14a1、14b1は、リング共振器対16a1、16b1に光接続される一対のアーム導波路であり、図1のマイケルソン干渉計におけるアーム導波路2、3に対応する。それぞれのリング共振器対に対して、一対のアーム導波路14a2、14b2・・・14a4、14b4が設けられている。また、それぞれのアーム導波路の他端には、ループミラー15a1、15b1・・・15a4、15b4が接続されている。さらに、それぞれのアーム導波路は、位相シフタ17a1、17b1・・・17a4、17b4を備えている。
Reference numerals 14a1 and 14b1 denote a pair of arm waveguides that are optically connected to the pair of ring resonators 16a1 and 16b1, and correspond to the
図2の多波長変調器を図1のマイケルソン干渉計と比較することから明らかなように、本実施形態の多波長変調器は、終端に反射器を接続した一対のアーム導波路を、波長チャンネル数に対応する個数だけ並列に配置し、それぞれのアーム導波路を3dB結合器10によってカップリングさせることにより、マイケルソン干渉計として動作させるようにしたものである。光の強度変調は、一対の位相シフタ17a1−17a4、17b1−17b4への電圧印加を調整することにより行われる。実際には、波長λ1、λ2・・・λ4に対応した各位相シフタ対に、個別の高周波変調信号を印加することにより、波長チャンネルごとの光変調が行われる。個別に変調された波長λ1、λ2・・・λ4の光は、3dB結合器10によって波長多重されて出力導波路18より出力される。
As is clear from comparing the multi-wavelength modulator of FIG. 2 with the Michelson interferometer of FIG. 1, the multi-wavelength modulator of this embodiment includes a pair of arm waveguides having a reflector connected to the end. A number corresponding to the number of channels is arranged in parallel, and each arm waveguide is coupled by a 3
以上の様に、本発明の一実施形態に係る多波長変調器では、反射器としてのループミラーを用いてアーム導波路を伝搬する光を往復させるようにしているので、必要な位相差を形成するための位相シフタ17a1−17a4と17b1−b4の長さを充分に短くすることができる。さらに、入出力導波路を1個の3dB結合器10で結合してマイケルソン干渉計とする構成であるため、チップ面積が小さくなり、平面導波路型回路として構成することが可能となる。また、チップ面積の縮小化によって、製造コストも低下する。
As described above, in the multi-wavelength modulator according to the embodiment of the present invention, the light propagating through the arm waveguide is reciprocated using the loop mirror as the reflector, so that a necessary phase difference is formed. Therefore, the lengths of the phase shifters 17a1-17a4 and 17b1-b4 can be sufficiently shortened. Furthermore, since the input / output waveguide is coupled by one 3
図3は、本発明の他の実施形態を示す図であって、ループミラー15がMMIカプラ20を介してアーム導波路14に接続された状態を示す。本実施形態では、位相シフタは、アーム導波路14を挟んで形成されたp型層21とn型層22とで形成されている。p型層21、n型層22は、i型シリコンで構成されたアーム導波路14を挟んで、PIN構造を形成する。このPIN型位相シフタは、光学シフタの一種であり、p層、n層間に電圧を印加することによって発生するキャリア分散効果により、アーム導波路14の屈折率を変化させる。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and shows a state in which the
図4(a)は、本発明の一実施形態に係る多波長変調器を用いて、LSIチップ間通信を、波長多重の広帯域な光配線で実現する回路を示す図である。図4(a)において、30は、LSIチップAとLSIチップB間を光通信する平面型導波路回路基板を示す。32はDFBレーザアレイなどの多波長光源を示す。なお、図4(a)では、光源32はオンチップ集積素子として示してあるが、オフチップ集積素子からの一括入力がコストと製作容易性からは現実的である。34は、多波長光源32からの光を本発明の一実施形態に係る多波長変調器36、38に搬送するための半導体導波路を示す。多波長変調器36、36・・・は、LSIチップAからの高周波変調信号を受信し、多波長変調器38、38・・・はLSIチップBからの高周波変調信号を受信する。
FIG. 4A is a diagram showing a circuit that realizes communication between LSI chips using a wavelength-division multiplexed broadband optical wiring, using the multi-wavelength modulator according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4A,
多波長変調器36、38のそれぞれの構成を図4(b)に示す。多波長変調器の構成、動作は、図2に示す多波長変調器の構成、動作と同様である。
The configuration of each of the
図4(a)において、40は多波長変調器36の出力部を構成する受光器であり、波長分波機能を備えている。受光器40は、受光信号をLSIチップBに送信する。42は多波長変調器38の出力部を構成する受光器であり、受光器40と同様に波長分波機能を備えているが、受光信号をLSIチップAに送信する。
In FIG. 4A,
図4の回路では、LSIチップAから多重信号をLSIチップBに送信する場合、多波長変調器36、36・・・に複数チャンネルの変調信号を送信して、波長多重光源32からの多重光をチャンネルごとに変調し、変調後の多重信号光を、受光器40、40・・・を介してLSIチップBに送信する。反対に、LSIチップBから多重信号をLSIチップAに送信する場合、多波長変調器38、38・・・に複数チャンネルの変調信号を送信して、波長多重光源32からの多重光をチャンネルごとに変調し、変調後の多重信号光を、受光器42、42・・・介してLSIチップAに送信する。これによって、LSIチップ間通信を波長多重の広帯域な光配線によって実現することができる。
In the circuit of FIG. 4, when a multiplexed signal is transmitted from the LSI chip A to the LSI chip B, a plurality of channels of modulated signals are transmitted to the
10 3dB結合器
11 入力用導波路
12 分岐導波路
13 分岐導波路
14a1、14a2・・・ アーム導波路
14b1、14b2・・・ アーム導波路
15a1、15a2・・・ ループミラー
15b1、15b2・・・ ループミラー
16a1、16a2・・・ リング共振器
16b1、16b2・・・ リング共振器
17a1、17a2・・・ 位相シフタ
17b1、17b2・・・ 位相シフタ
18 出力用導波路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1および第2の半導体光導波路に入力光を分岐し、当該第1および第2の半導体光導波路からの光を合波して出力する3dB結合器と、
それぞれが位相シフタを備え一端をループミラーに接続した、第3および第4の半導体光導波路と、
前記第3の半導体光導波路の他端と前記第1の半導体光導波路間、および前記第4の半導体光導波路の他端と前記第2の半導体光導波路間にそれぞれ設けられた、同一の波長選択性を有する一対の分波器と、を備え、
前記位相シフタを備える前記第3および第4の半導体光導波路および前記一対の分波器は、複数の異なる波長チャンネルに対応して複数組が設けられている、多波長変調器。 First and second semiconductor optical waveguides;
A 3 dB coupler for branching input light into the first and second semiconductor optical waveguides, and combining and outputting the light from the first and second semiconductor optical waveguides;
Third and fourth semiconductor optical waveguides each having a phase shifter and having one end connected to a loop mirror;
Same wavelength selection provided between the other end of the third semiconductor optical waveguide and the first semiconductor optical waveguide, and between the other end of the fourth semiconductor optical waveguide and the second semiconductor optical waveguide, respectively. A pair of duplexers having characteristics,
The third and fourth semiconductor optical waveguides including the phase shifter and the pair of duplexers are multi-wavelength modulators in which a plurality of sets are provided corresponding to a plurality of different wavelength channels.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209000A JP6570418B2 (en) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | Multi-wavelength modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209000A JP6570418B2 (en) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | Multi-wavelength modulator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017083529A true JP2017083529A (en) | 2017-05-18 |
JP6570418B2 JP6570418B2 (en) | 2019-09-04 |
Family
ID=58711828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015209000A Expired - Fee Related JP6570418B2 (en) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | Multi-wavelength modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6570418B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113872697A (en) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 华为技术有限公司 | Optical transmitter and optical modulation method |
JPWO2022244229A1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 |
-
2015
- 2015-10-23 JP JP2015209000A patent/JP6570418B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113872697A (en) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 华为技术有限公司 | Optical transmitter and optical modulation method |
CN113872697B (en) * | 2020-06-30 | 2023-09-12 | 华为技术有限公司 | Optical transmitter and optical modulation method |
JPWO2022244229A1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | ||
JP7317266B2 (en) | 2021-05-21 | 2023-07-28 | 三菱電機株式会社 | Multi-wavelength laser device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6570418B2 (en) | 2019-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10338308B2 (en) | Method and system for partial integration of wavelength division multiplexing and bi-directional solutions | |
US7376311B2 (en) | Method and apparatus for wavelength-selective switches and modulators | |
US10439727B2 (en) | Method and system for selectable parallel optical fiber and wavelength division multiplexed operation | |
US20130202312A1 (en) | Arrayed Optical Device Block for Photonic Integration | |
EP2519996A2 (en) | Optical modulator using a dual output laser embedded in a mach zehnder interferometer | |
US11831353B2 (en) | Integrated multi-channel photonics transmitter chip having variable power dividers | |
US10935738B1 (en) | Architecture of an integrated optics device | |
JP6570418B2 (en) | Multi-wavelength modulator | |
JP2018186414A (en) | Optical transmission and reception circuit | |
US8406579B2 (en) | Wavelength division multiplexing and optical modulation apparatus | |
JP6509626B2 (en) | Wavelength multiplexing / demultiplexing device, optical receiver and optical transmitter | |
KR100462470B1 (en) | Wavelength selector to be used in wavelength division multiplexed networks | |
US9261635B2 (en) | Rotator external to photonic integrated circuit | |
JP7156472B2 (en) | Optical monitor circuit | |
JP4197126B2 (en) | Optical switch and optical wavelength router | |
US10254625B2 (en) | Optical signal processing device | |
JPH11109147A (en) | Array waveguide grating element | |
JP2011154331A (en) | Optical switch and wavelength selection switch | |
JP7438472B2 (en) | Optical modules and optical communication systems | |
CN114365033A (en) | IQ optical modulator | |
Liu et al. | 200 Gbps photonic integrated chip on silicon platform | |
WO2023119530A1 (en) | Optical module | |
JP7095592B2 (en) | Polarized multiplex optical transmission circuit and polarized multiplex optical transmission / reception circuit | |
JP2000298222A (en) | Optical circuit element | |
WO2022267547A1 (en) | Transmission method for service optical signal, and network device and optical network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180809 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190625 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190709 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190806 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6570418 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |