JP2023071822A - 光データ通信システム用レーザモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
・レーザ源102/102Aが出力する波長のサブセットをそれぞれ作り出す、複数のレーザ、たとえばレーザダイオードを含むレーザ源102/102A、
・レーザ源102/102Aから出力される波長を入力とする合波器、カプラ、および/またはスプリッタネットワーク(combiner、coupler、and/or splitter network、CCSN)を提供する光整列モジュール107/107A/107B/107C、
・場合によっては信号対雑音比を犠牲にして、レーザモジュール100A~100Fが出力する光パワーの量を増大させるように動作する複数の光増幅器を含む光増幅モジュール303/303A、
・レーザモジュール100A~100Fから外に光を持って行くために接続されるファイバ結合アレイ、
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cとの間で、レーザ源102/102Aから、ファイバ結合アレイとの間で、および光増幅モジュール303/303Aとの間で光を誘導する、平行化する、および/または結合するための(カプラ、反射面、および/またはレンズを含むことができる)光導波路105、301、
・レーザ源102/102A内部でレーザのすべてを一緒に熱的に連結し、その結果、レーザダイオード間の温度差が最小になる、熱スプレッダ構成要素(すべてのレーザダイオードを一緒に取り付ける銅など)、たとえば熱伝導性基板であって、そこでは、いくつかの実施形態では、熱スプレッダ構成要素は、レーザ源102/102A、光整列モジュール107/107A/107B/107C、および光増幅モジュール303/303Aが構築される、および/または取り付けられるのと同じ基板110とすることができる熱スプレッダ構成要素。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cを通って光が伝播する間、偏光を維持するという利点を提供するPLC実装形態。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cと同じ基板を使用して、レーザ源102/102Aおよび/または光増幅モジュール303/303Aを構築することができるPLC実装形態であって、そこでは、光整列モジュール107/107A/107B/107Cの基板は、レーザ源102/102Aの構築を支援する(特有のIII-V族基板またはIV族基板など)PLC実装形態。
・フリップ・チップ・ボンディングなどにより、光整列モジュール107/107A/107B/107Cにレーザ源102/102Aおよび/または光増幅モジュール303/303Aを取り付けることができるPLC実装形態。
・レーザ源102/102Aが、PLC内の構造物との間で光を結合することができるPLC実装形態であって、そこでは、光整列モジュール107/107A/107B/107Cは、レーザ源102/102Aの光学キャビティ、および/または出力されるレーザ光が結合機器の中に/結合機器を通って結合する1つまたは複数の光導波路を提供することができるPLC実装形態。
・光増幅モジュール303/303AがPLC内の構造物との間で光を結合することができるPLC実装形態であって、そこでは、光整列モジュール107/107A/107B/107Cは、とりわけ、格子カプラ、エッジカプラ、および/またはエバネセント結合導波路を含む適切な結合機器などを通って増幅器との間で光増幅器の入力光および出力光が結合する、1つまたは複数の光導波路を提供することができるPLC実装形態。
・いくつかの実施形態では、ガラス基板は、レーザ源102/102Aのための熱結合を提供するだけの十分な熱伝導率を有しなくてよい。そのような実施形態では、指数が低いクラッド材(埋込み酸化層またはディープトレンチ層)もまた熱伝導性がある、または厚すぎないという条件で、(シリコンフォトニクスなどを使用して)シリコン基板を使用して、熱伝導率を提供することができる。あるいは、GaAsまたはInPなどのIII-V族基板もまた、高い熱伝導率を有し、レーザ源102/102Aのための熱結合のための適切な材料の役割を同様に果たすことができる。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cを、Nの波長を組み合わせるだけではなく、Nの方向にパワーを分割するファンイン、ファンアウトがN対Nの対称スターカプラとして構築することができる。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cを、Nの波長を組み合わせるだけではなく、Mの方向にパワーを分割するファンイン、ファンアウトがN対Mの非対称スターカプラとして構築することができる。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cを、N/2×log2Nの2×2スプリッタ/カプラを使用して、N対Nスターカプラとして構築することができる。そのような構成は、最も簡単な実装形態で、n=1~log2N-1について合計(2n-1)の導波路交差を有する。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cを、逆方向で使用される1対Nスプリッタとして構築することができる。この構成は、全入力レーザパワーの1/2Nを出力し、その残りを捨てる。
・光整列モジュール107/107A/107B/107Cを、アレイ導波路(Arrayed Waveguide、AWG)に加えてスプリッタとして構築することができる。
・光増幅器は、とりわけ、半導体光増幅器、エルビウム/イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器、ラマン増幅器などの複数の形をとることができる。
・光増幅器を使用して、単一波長だけの、または複数の波長の入力光を増幅することができる。
・複数の波長を増幅するとき、各光増幅器は、入力波長すべてを増幅するだけの十分な光帯域幅を有することができる。
・波長が、個々の光増幅器の帯域幅を超えるに足りるほどに十分に広帯域である場合、複数の光増幅器を使用して、すべての波長を増幅することができ、各光増幅器は、その増幅帯域幅の中に入る、波長のサブセットだけを増幅する。このシナリオでは、光増幅器を、光整列モジュール107/107A/107B/107C内部の中間点に追加することができ、各光増幅器への入力は、光増幅器が増幅する、波長のサブセットを有するように規定される。
[形態1]
レーザモジュールであって、
光データ通信システムにより識別可能な互いに対して異なる波長を有する複数のレーザ光線を発生させて、出力するように構成されたレーザ源と、
光整列モジュールであって、前記レーザ源から前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成され、その結果、前記複数のレーザ光線の前記異なる波長のすべては、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に提供される光整列モジュールと
を備えるレーザモジュール。
[形態2]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源および前記光整列モジュールは、物理的に別個の構成要素であるレーザモジュール。
[形態3]
形態2に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源を前記光整列モジュールと整列させて、前記光整列モジュールのそれぞれの複数の光入力ポートの中に前記複数のレーザ光線を誘導するレーザモジュール。
[形態4]
形態3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記レーザ源から間隔を置いて離して配置されているレーザモジュール。
[形態5]
形態3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記レーザ源と接触して配置されているレーザモジュール。
[形態6]
形態3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールの一部分は、前記レーザ源の一部分に重なるように配置されているレーザモジュール。
[形態7]
形態3に記載のレーザモジュールであって、
前記レーザ源から前記光整列モジュールの前記複数の光入力ポートのそれぞれの1つの中に前記複数のレーザ光線を誘導するように構成された、前記レーザ源と前記光整列モジュールの間に位置決めされた光導波路を、さらに備えるレーザモジュール。
[形態8]
形態7に記載のレーザモジュールであって、前記光導波路は、前記レーザ源と前記光整列モジュールの間で前記複数のレーザ光線の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
[形態9]
形態3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記光整列モジュールの前記複数の光入力ポートと前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートとの間で前記複数のレーザ光線の各々の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
[形態10]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源および前記光整列モジュールは両方とも、平面光波回路内部に一緒に実装されるレーザモジュール。
[形態11]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源は、前記複数のレーザ光線をそれぞれ発生させるように構成された複数の分布帰還レーザを含むレーザモジュール。
[形態12]
形態1に記載のレーザモジュールであって、
前記複数の分布帰還レーザの熱出力を放散させて、前記複数の分布帰還レーザ間の温度依存性波長ドリフトを実質的に一様にするように構成された、前記レーザ源に近接して配列された熱スプレッダ構成要素を、さらに備えるレーザモジュール。
[形態13]
形態12に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記熱スプレッダ構成要素を含むレーザモジュール。
[形態14]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々が、互いに同量の光パワーであって前記複数のレーザ光線の任意の所与の1つの光パワーを5倍の範囲内で受信するように構成されるレーザモジュール。
[形態15]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成されたスターカプラを含むレーザモジュール。
[形態16]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を組み合わせて多波長レーザ光線にするように構成された波長合波器を含み、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記多波長レーザ光線の全パワーの一部分を分配するように構成された広帯域パワースプリッタを含むレーザモジュール。
[形態17]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を組み合わせて多波長レーザ光線にするように構成されたアレイ導波路を含み、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記多波長レーザ光線の全パワーの一部分を分配するように構成された広帯域パワースプリッタを含むレーザモジュール。
[形態18]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成されたエシェル格子を含むレーザモジュール。
[形態19]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成されたバタフライ導波路ネットワークを含むレーザモジュール。
[形態20]
形態1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成された共振器リングアレイを含むレーザモジュール。
[形態21]
形態20に記載のレーザモジュールであって、前記共振器リングアレイは、前記複数のレーザ光線の数に等しい数の共振器リング行を含み、各共振器リング行は、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの数に等しい数の共振器リングを含み、前記共振器リング行の各々は、前記複数のレーザ光線の異なる1つを、対応する入力レーザ光線として受信するように構成され、所与の共振器リング行内の各共振器リングは、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの異なる1つへ前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線の一部分を向け直すように構成されるレーザモジュール。
[形態22]
形態21に記載のレーザモジュールであって、所与の共振器リング行の前記共振器リングは、前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線を連続して受信するように位置決めされ、前記レーザ源に対して連続して位置決めされた、前記所与の共振器リング行の共振器リングは、前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線のより多くの部分を次第に方向転換させるように構成されるレーザモジュール。
[形態23]
形態22に記載のレーザモジュールであって、所与の共振器リング行内の各共振器リングは、前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線の特定の波長に関して最適化されるレーザモジュール。
[形態24]
形態1に記載のレーザモジュールであって、
前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々から受信したレーザ光を増幅するように構成された光増幅モジュールであって、前記光増幅モジュールの対応する複数の光出力ポートに前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートごとに、増幅されたレーザ光を提供するように構成された光増幅モジュールを、さらに備えるレーザモジュール。
[形態25]
形態24に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールおよび前記光整列モジュールは、物理的に別個の構成要素であるレーザモジュール。
[形態26]
形態25に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールを前記光増幅モジュールと整列させて、前記光増幅モジュールのそれぞれの複数の光入力ポートの中に前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートから得られるレーザ光を誘導するレーザモジュール。
[形態27]
形態26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールは、前記光整列モジュールから間隔を置いて離して配置されているレーザモジュール。
[形態28]
前形態26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールは、前記光整列モジュールと接触して配置されているレーザモジュール。
[形態29]
形態26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールの一部分は、前記光整列モジュールの一部分に重なるように配置されているレーザモジュール。
[形態30]
形態26に記載のレーザモジュールであって、
前記光増幅モジュールの前記複数の光入力ポートのそれぞれの1つの中に前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートから得られるレーザ光を誘導するように構成された、前記光整列モジュールと前記光増幅モジュールの間に位置決めされた光導波路
をさらに備えるレーザモジュール。
[形態31]
形態30に記載のレーザモジュールであって、前記光導波路は、前記光整列モジュールと前記光増幅モジュールの間で前記レーザ光の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
[形態32]
形態26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールは、前記光増幅モジュールの前記複数の光入力ポートと前記光増幅モジュールの前記複数の光出力ポートとの間でレーザ光の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
[形態33]
形態24に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールと前記光増幅モジュールの両方とも、平面光波回路内部に一緒に実装されるレーザモジュール。
[形態34]
形態24に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源および前記光整列モジュールおよび前記光増幅モジュールは、平面光波回路内部に一緒に実装されるレーザモジュール。
Claims (34)
- レーザモジュールであって、
光データ通信システムにより識別可能な互いに対して異なる波長を有する複数のレーザ光線を発生させて、出力するように構成されたレーザ源と、
光整列モジュールであって、前記レーザ源から前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成され、その結果、前記複数のレーザ光線の前記異なる波長のすべては、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に提供される光整列モジュールと
を備えるレーザモジュール。 - 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源および前記光整列モジュールは、物理的に別個の構成要素であるレーザモジュール。
- 請求項2に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源を前記光整列モジュールと整列させて、前記光整列モジュールのそれぞれの複数の光入力ポートの中に前記複数のレーザ光線を誘導するレーザモジュール。
- 請求項3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記レーザ源から間隔を置いて離して配置されているレーザモジュール。
- 請求項3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記レーザ源と接触して配置されているレーザモジュール。
- 請求項3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールの一部分は、前記レーザ源の一部分に重なるように配置されているレーザモジュール。
- 請求項3に記載のレーザモジュールであって、
前記レーザ源から前記光整列モジュールの前記複数の光入力ポートのそれぞれの1つの中に前記複数のレーザ光線を誘導するように構成された、前記レーザ源と前記光整列モジュールの間に位置決めされた光導波路を、さらに備えるレーザモジュール。 - 請求項7に記載のレーザモジュールであって、前記光導波路は、前記レーザ源と前記光整列モジュールの間で前記複数のレーザ光線の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
- 請求項3に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記光整列モジュールの前記複数の光入力ポートと前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートとの間で前記複数のレーザ光線の各々の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源および前記光整列モジュールは両方とも、平面光波回路内部に一緒に実装されるレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源は、前記複数のレーザ光線をそれぞれ発生させるように構成された複数の分布帰還レーザを含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、
前記複数の分布帰還レーザの熱出力を放散させて、前記複数の分布帰還レーザ間の温度依存性波長ドリフトを実質的に一様にするように構成された、前記レーザ源に近接して配列された熱スプレッダ構成要素を、さらに備えるレーザモジュール。 - 請求項12に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記熱スプレッダ構成要素を含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々が、互いに同量の光パワーであって前記複数のレーザ光線の任意の所与の1つの光パワーを5倍の範囲内で受信するように構成されるレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成されたスターカプラを含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を組み合わせて多波長レーザ光線にするように構成された波長合波器を含み、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記多波長レーザ光線の全パワーの一部分を分配するように構成された広帯域パワースプリッタを含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を組み合わせて多波長レーザ光線にするように構成されたアレイ導波路を含み、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記多波長レーザ光線の全パワーの一部分を分配するように構成された広帯域パワースプリッタを含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成されたエシェル格子を含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成されたバタフライ導波路ネットワークを含むレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールは、前記複数のレーザ光線を受信して、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々に前記複数のレーザ光線の各々の一部分を分配するように構成された共振器リングアレイを含むレーザモジュール。
- 請求項20に記載のレーザモジュールであって、前記共振器リングアレイは、前記複数のレーザ光線の数に等しい数の共振器リング行を含み、各共振器リング行は、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの数に等しい数の共振器リングを含み、前記共振器リング行の各々は、前記複数のレーザ光線の異なる1つを、対応する入力レーザ光線として受信するように構成され、所与の共振器リング行内の各共振器リングは、前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの異なる1つへ前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線の一部分を向け直すように構成されるレーザモジュール。
- 請求項21に記載のレーザモジュールであって、所与の共振器リング行の前記共振器リングは、前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線を連続して受信するように位置決めされ、前記レーザ源に対して連続して位置決めされた、前記所与の共振器リング行の共振器リングは、前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線のより多くの部分を次第に方向転換させるように構成されるレーザモジュール。
- 請求項22に記載のレーザモジュールであって、所与の共振器リング行内の各共振器リングは、前記所与の共振器リング行の前記対応する入力レーザ光線の特定の波長に関して最適化されるレーザモジュール。
- 請求項1に記載のレーザモジュールであって、
前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートの各々から受信したレーザ光を増幅するように構成された光増幅モジュールであって、前記光増幅モジュールの対応する複数の光出力ポートに前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートごとに、増幅されたレーザ光を提供するように構成された光増幅モジュールを、さらに備えるレーザモジュール。 - 請求項24に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールおよび前記光整列モジュールは、物理的に別個の構成要素であるレーザモジュール。
- 請求項25に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールを前記光増幅モジュールと整列させて、前記光増幅モジュールのそれぞれの複数の光入力ポートの中に前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートから得られるレーザ光を誘導するレーザモジュール。
- 請求項26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールは、前記光整列モジュールから間隔を置いて離して配置されているレーザモジュール。
- 前請求項26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールは、前記光整列モジュールと接触して配置されているレーザモジュール。
- 請求項26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールの一部分は、前記光整列モジュールの一部分に重なるように配置されているレーザモジュール。
- 請求項26に記載のレーザモジュールであって、
前記光増幅モジュールの前記複数の光入力ポートのそれぞれの1つの中に前記光整列モジュールの前記複数の光出力ポートから得られるレーザ光を誘導するように構成された、前記光整列モジュールと前記光増幅モジュールの間に位置決めされた光導波路
をさらに備えるレーザモジュール。 - 請求項30に記載のレーザモジュールであって、前記光導波路は、前記光整列モジュールと前記光増幅モジュールの間で前記レーザ光の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
- 請求項26に記載のレーザモジュールであって、前記光増幅モジュールは、前記光増幅モジュールの前記複数の光入力ポートと前記光増幅モジュールの前記複数の光出力ポートとの間でレーザ光の偏光を維持するように構成されるレーザモジュール。
- 請求項24に記載のレーザモジュールであって、前記光整列モジュールと前記光増幅モジュールの両方とも、平面光波回路内部に一緒に実装されるレーザモジュール。
- 請求項24に記載のレーザモジュールであって、前記レーザ源および前記光整列モジュールおよび前記光増幅モジュールは、平面光波回路内部に一緒に実装されるレーザモジュール。
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