JP2019033186A - 光増幅器及び光スイッチ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏波スプリッタ10により分波された入力光のTE偏波は、第1の光カプラ70の一方の入力ポート75aに入力され、偏波スプリッタにより分波された光のTM偏波は、偏波ローテータ20によりTE偏波に変換されて、第1の光カプラの他方の入力ポート76aに入力され、第1の光カプラの一方の出力ポート75bから出力された光は、第1の半導体光増幅素子30において増幅されて、第2の光カプラ80の一方の入力ポート85aに入力され、第1の光カプラの他方の出力ポート76bから出力された光は、第2の半導体光増幅素子40において増幅されて、第2の光カプラの他方の入力ポート86aに入力され、第2の光カプラの出力ポート85b、86bより光が出力される。
【選択図】図2
Description
最初に、偏波ダイバーシティ回路が用いられている光増幅器について、図1に基づき説明する。図1に示される光増幅器は、偏波スプリッタ910、第1の偏波ローテータ920、第1のSOA930、第2のSOA940、第2の偏波ローテータ950、偏波コンバイナ960等を有している。偏波スプリッタ910と偏波コンバイナ960との間には、2つの光導波路971、972が形成されている。偏波スプリッタ910の一方からは、一方の光導波路971により、第1のSOA930、第2の偏波ローテータ950、偏波コンバイナ960が順に接続されている。また、偏波スプリッタ910の他方からは、他方の光導波路972により、第1の偏波ローテータ920、第2のSOA940、偏波コンバイナ960が順に接続されている。第1のSOA930及び第2のSOA940は、TE偏波を増幅する機能を有する。
次に、第1の実施の形態における光増幅器について、図2に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器は、偏波スプリッタ10、偏波ローテータ20、第1のSOA30、第2のSOA40等を有している。偏波スプリッタ10の出力の一方は第1の光導波路50に入力しており、出力の他方は偏波ローテータ20を介して第2の光導波路60に入力している。第1の光導波路50と第2の光導波路60は、2×2の第1の光カプラ70の2つの入力ポート75a、76aにそれぞれ接続されている。第1の光カプラ70の2つの出力ポートのうちの一方の75bは第1のSOA30に、他方の76bは第2のSOA40にそれぞれ接続されている。
(光増幅器の構造)
次に、第2の実施の形態における光増幅器100について、図3に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器は、位相を調整するための位相シフタ及びモニタ用の受光素子を含んでいる構造のものである。具体的には、本実施の形態における光増幅器100は、偏波スプリッタ10、第1の偏波ローテータ121、第2の偏波ローテータ122、SOAアレイ130、偏波コンバイナ160等を有している。更に、第1の位相シフタ141、第2の位相シフタ142、第3の位相シフタ143、第4の位相シフタ144を有している。また、第1の受光素子151、第2の受光素子152、第3の受光素子153、第4の受光素子154、第5の受光素子155、第6の受光素子156を有している。SOAアレイ130は、第1の実施の形態における第1のSOA30と第2のSOA40とを一体にした構造のものである。
次に、本実施の形態における光増幅器の調整方法について説明する。本実施の形態においては、光増幅器を調整するため、第1の位相シフタ141、第2の位相シフタ142、第3の位相シフタ143、第4の位相シフタ144が設けられている。また、光導波路を伝搬する光の強度をモニタするための第1の受光素子151、第2の受光素子152、第3の受光素子153、第4の受光素子154、第5の受光素子155、第6の受光素子156が設けられている。
次に、本実施の形態における光増幅器の詳細についてより詳細に説明する。図4は、第1の光導波路50の断面図であり、図3における一点鎖線3A−3Bにおいて切断した断面図である。本実施の形態における光増幅器は、Si基板110の上に形成されており、光が伝搬する第1の光導波路50は、Siにより形成されたコア111により形成されており、コア111の周囲は、酸化シリコンにより形成されたクラッド112により覆われている。コア111の光が伝搬する方向に垂直な断面は、幅W1が約0.5μm、厚さt1が約220nmとなるように形成されている。コア111は、Si基板110の上の厚さt2が約2μmのクラッド112の上に形成されており、コア111の上及び横には、クラッド112が形成されており、コア111の上のクラッド112の厚さt3は、約3μmである。第2の光導波路60についても同様である。
次に、本実施の形態における光増幅装置について説明する。本実施の形態における光増幅装置は、図10に示されるように、本実施の形態における光増幅器100に制御・駆動回路170が接続されている。制御・駆動回路170から光増幅器100には、SOAアレイ130に流すための電流や、第1の位相シフタ141、第2の位相シフタ142、第3の位相シフタ143、第4の位相シフタ144において位相調整のための電流が供給されている。また、光増幅器100から制御・駆動回路170には、モニタとなる第1の受光素子151、第2の受光素子152、第3の受光素子153、第4の受光素子154、第5の受光素子155、第6の受光素子156における出力信号が入力している。
次に、第3の実施の形態における光増幅器200について、図11に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器200は、第2の実施の形態における光増幅器100より、第2の偏波ローテータ122、偏波コンバイナ160を除き、第5の受光素子155に代えて、高速受光素子である第5の受光素子250を設けた構造のものである。
次に、本実施の形態における光受信装置について説明する。本実施の形態における光受信装置は、図13に示されるように、本実施の形態における光増幅器200に制御・駆動回路270が接続されている。制御・駆動回路270から光増幅器200には、SOAアレイ130に流すための電流や、第1の位相シフタ141、第2の位相シフタ142、第3の位相シフタ143、第4の位相シフタ144において位相調整のための電流が供給されている。また、光増幅器200から制御・駆動回路270には、モニタとなる第1の受光素子151、第2の受光素子152、第3の受光素子153、第4の受光素子154、第6の受光素子156における出力信号及び、第5の受光素子250が受信した信号が送られる。
次に、第4の実施の形態における光増幅器300について、図14に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器300は、第2の実施の形態におけるSOAアレイ130の2本の光導波路を、伝搬する光が互いに結合する程度まで近接させ、活性領域を共有するカプラ型半導体光増幅器330を用いたものである。本実施の形態においては、カプラ型半導体光増幅器330におけるSOA領域331において活性領域を1つとし、入力光がどのような偏波であっても活性領域への総入力パワーが一定となるようにした構造の光増幅器である。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、偏波無依存型光スイッチである。図14に示される第4の実施の形態における光増幅器300は、前段部300Aと後段部300Bとにより形成されており、本実施の形態は、この前段部300Aと後段部300Bとの間に光スイッチを設けた光スイッチ装置である。
(付記1)
偏波スプリッタと、
偏波ローテータと、
第1の光カプラと、
第1の半導体光増幅素子と、
第2の半導体光増幅素子と、
第2の光カプラと、
を有し、
前記第1の光カプラは、2×2光カプラにより形成されており、
前記偏波スプリッタにより分波された光のTE偏波は、前記第1の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
前記偏波スプリッタにより分波された光のTM偏波は、前記偏波ローテータによりTE偏波に変換されて、前記第1の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
前記第1の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第1の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第2の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
前記第1の光カプラの他方の出力ポートから出力された光は、前記第2の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第2の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
前記第2の光カプラの出力ポートより光が出力されることを特徴とする光増幅器。
(付記2)
前記第2の光カプラは、2×2光カプラであることを特徴とする付記1に記載の光増幅器。
(付記3)
前記偏波ローテータは、第1の偏波ローテータであり、
第2の偏波ローテータと、
偏波コンバイナと、
を有し、
前記第2の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第2の偏波ローテータによりTM偏波に変換され、前記第2の光カプラの他方の出力ポートから出力された光とともに、前記偏波コンバイナにおいて合波されることを特徴とする付記2に記載の光増幅器。
(付記4)
前記偏波スプリッタと前記第1の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記偏波ローテータと前記第1の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の光増幅器。
(付記5)
前記第1の半導体光増幅素子と前記第2の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記第2の半導体光増幅素子と前記第2の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の光増幅器。
(付記6)
前記第1の光カプラの一方の出力ポートと前記第1の半導体光増幅素子との間、及び、前記第1の光カプラの他方の出力ポートと前記第2の半導体光増幅素子との間には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の光増幅器。
(付記7)
前記第1の光カプラの一方の入力ポートの側、及び、前記第1の光カプラの他方の入力ポートの側には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の光増幅器。
(付記8)
前記第2の光カプラの一方の出力ポートの側、及び、前記第2の光カプラの他方の出力ポートの側には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする付記1から7のいずれかに記載の光増幅器。
(付記9)
前記第1の半導体光増幅素子及び前記第2の半導体光増幅素子は、同一基板上に集積一体形成されていることを特徴とする付記1から8のいずれかに記載の光増幅器。
(付記10)
前記第1の半導体光増幅素子、前記第2の半導体光増幅素子、前記第1の光カプラ及び前記第2の光カプラは、一体化されカプラ型半導体光増幅器が形成されていることを特徴とする付記1から9のいずれかに記載の光増幅器。
(付記11)
付記10に記載の光増幅器を有し、
前記カプラ型半導体光増幅器の後段には、偏波コンバイナが設けられており、
前記カプラ型半導体光増幅器と前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。
(付記12)
付記3に記載の光増幅器を有し、
前記第1の半導体光増幅素子、または、前記第2の半導体光増幅素子と、前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。
(付記13)
付記1から10のいずれかに記載の光増幅器を有する光受信装置。
20 偏波ローテータ
30 第1のSOA
40 第2のSOA
50 第1の光導波路
60 第2の光導波路
70 第1の光カプラ
80 第2の光カプラ
100 光増幅器
121 第1の偏波ローテータ
122 第2の偏波ローテータ
130 SOAアレイ
141 第1の位相シフタ
142 第2の位相シフタ
143 第3の位相シフタ
144 第4の位相シフタ
151 第1の受光素子
152 第2の受光素子
153 第3の受光素子
154 第4の受光素子
155 第5の受光素子
156 第6の受光素子
Claims (10)
- 偏波スプリッタと、
偏波ローテータと、
第1の光カプラと、
第1の半導体光増幅素子と、
第2の半導体光増幅素子と、
第2の光カプラと、
を有し、
前記第1の光カプラは、2×2光カプラにより形成されており、
前記偏波スプリッタにより分波された光のTE偏波は、前記第1の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
前記偏波スプリッタにより分波された光のTM偏波は、前記偏波ローテータによりTE偏波に変換されて、前記第1の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
前記第1の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第1の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第2の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
前記第1の光カプラの他方の出力ポートから出力された光は、前記第2の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第2の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
前記第2の光カプラの出力ポートより光が出力されることを特徴とする光増幅器。 - 前記第2の光カプラは、2×2光カプラであることを特徴とする請求項1に記載の光増幅器。
- 前記偏波ローテータは、第1の偏波ローテータであり、
第2の偏波ローテータと、
偏波コンバイナと、
を有し、
前記第2の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第2の偏波ローテータによりTM偏波に変換され、前記第2の光カプラの他方の出力ポートから出力された光とともに、前記偏波コンバイナにおいて合波されることを特徴とする請求項2に記載の光増幅器。 - 前記偏波スプリッタと前記第1の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記偏波ローテータと前記第1の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光増幅器。
- 前記第1の半導体光増幅素子と前記第2の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記第2の半導体光増幅素子と前記第2の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光増幅器。
- 前記第1の光カプラの一方の出力ポートと前記第1の半導体光増幅素子との間、及び、前記第1の光カプラの他方の出力ポートと前記第2の半導体光増幅素子との間には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光増幅器。
- 前記第1の半導体光増幅素子及び前記第2の半導体光増幅素子は、同一基板上に集積一体形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光増幅器。
- 前記第1の半導体光増幅素子、前記第2の半導体光増幅素子、前記第1の光カプラ及び前記第2の光カプラは、一体化されカプラ型半導体光増幅器が形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の光増幅器。
- 請求項8に記載の光増幅器を有し、
前記カプラ型半導体光増幅器の後段には、偏波コンバイナが設けられており、
前記カプラ型半導体光増幅器と前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。 - 請求項3に記載の光増幅器を有し、
前記第1の半導体光増幅素子、または、前記第2の半導体光増幅素子と、前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。
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