JP2023111901A - 低いq値を有するリング共振器を備えた波長可変レーザ - Google Patents
低いq値を有するリング共振器を備えた波長可変レーザ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023111901A JP2023111901A JP2023012820A JP2023012820A JP2023111901A JP 2023111901 A JP2023111901 A JP 2023111901A JP 2023012820 A JP2023012820 A JP 2023012820A JP 2023012820 A JP2023012820 A JP 2023012820A JP 2023111901 A JP2023111901 A JP 2023111901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring resonator
- waveguide
- ring
- wavelength
- rsoa
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 121
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 82
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 105
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 105
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 105
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 76
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
- H01S5/142—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/021—Silicon based substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0287—Facet reflectivity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
【課題】望ましい光出力パワーを実現するのに単一利得チップを利用する波長可変レーザデバイスを提供する。【解決手段】単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するための波長可変レーザデバイス100は、反射型半導体光学増幅器(RSOA)のバックエンドで受信された光に対して増幅された光強度を有する波長が調整された光を出力するための出力ポートとして構成されたフロントエンドを有するRSOAを備える。波長チューナは、RSOAのバックエンドに光学的に結合されており、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を有する。【選択図】図1
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2022年1月31日に出願された発明の名称「低いQ値リング共振器を備えた波長可変レーザ」の米国仮特許出願第63/304,945号の恩恵を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
本出願は、2022年1月31日に出願された発明の名称「低いQ値リング共振器を備えた波長可変レーザ」の米国仮特許出願第63/304,945号の恩恵を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
本開示は、一般的に光通信に、より具体的には光通信装置における使用のための波長可変レーザに関する。
のインターネット技術及び利用のこの成長の時期に、高速データ伝送の需要は急速に増加してきた。一例として、2021年の平均インターネットトラフィックは、毎秒700テラバイトを超えると推定された。そのような持続した利用レベルをサポートするための技術は、急増し続けるであろう。データの光伝送は、チャネル1つ当たりの膨大な量のデータをサポートすることができ、この膨大な量のデータは、チャネル自体の帯域幅ではなく、電子機器が信号を光チャネルへエンコードすることができる速度によってより制限される場合が多い。光変調性能の向上は、そのような技術の導入を推進し続けるであろう。
一実施形態において、単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するための波長可変レーザは、反射型半導体光学増幅器(RSOA)のバックエンドで受信された光に対して増幅された光強度を有する前記波長が調整された光を出力するための出力ポートとして構成されたフロントエンドを有するRSOA;及び前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合された波長チューナ、前記波長チューナは、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を含む複数のリング共振器を有する、を備える。
別の実施形態において、単一利得チップ波長可変レーザの動作方法は、RSOAによって、光を生成する段階;前記RSOAによって生成された前記光を、前記RSOAのバックエンドを介して波長チューナへと通過させる段階;前記波長チューナの複数のリング共振器によって、前記光においてそれぞれの周波数シフトを誘導する段階、各リング共振器は、2000及び4000の間のそれぞれの品質係数(Q値)を有する;前記波長チューナを用いて、前記複数のリング共振器によって引き起こされた共振周波数シフト間の差に対応する特定の周波数でピークを有する波長が調整された光を生成する段階;前記波長が調整された光を、前記RSOAの前記バックエンドを介して前記RSOAに戻して通過させる段階;及び前記波長が調整された光を、前記RSOAのフロントエンドを介して前記RSOAから出力する段階を備える。
更に別の実施形態において、単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するよう構成されている波長可変レーザを製造する方法は、半導体基板上に、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を作成する段階を含む、波長チューナを半導体基板上に作成する段階;及び前記単一利得チップを、前記半導体基板上にマウントする段階、前記単一利得チップは、波長が調整された光を出力するよう構成されたフロントエンドを有するRSOAを有し、前記単一利得チップは、前記RSOAのバックエンドが前記波長チューナに光学的に結合されるようにマウントされる、を備える。
波長可変レーザは、多くの光通信モジュールにおいて重要なコンポーネントである。波長可変レーザ設計に関する課題は、電力消費を比較的低く(例えば、2.2ワット未満)維持しながら、ハイパワーの光出力(例えば、18デシベルミリワット(dBm)を上回る)を実現することである。
幾つかの新たに出現した波長可変レーザデバイスは、チューナと共にチップパッケージにおける2つの利得チップ、例えば、反射型半導体光学増幅器(RSOA)チップ及び半導体光学増幅器(SOA)チップを用いて高い光出力パワーを実現する。或る設計では、チューナは、RSOAの出力側に配置され、望ましい出力パワーを実現するように電力消費を増加する大きな光ペナルティを生じる結果となる。他の設計では、チューナは、RSOAの出力とは反対側に配置され、SOAは、RSOAチップに光学的に結合されている。しかしながら、RSOAをSOAと結合するのに要される光学コンポーネントが損失を導入し、これにより、望ましい出力パワーを実現するのに電力消費の増加が要される。
本出願は、望ましい光出力パワーを実現するのに単一利得チップを利用する波長可変レーザデバイスの実施形態について記載する。少なくとも一部の実施形態において、単一利得チップのみが利用されるので、波長可変レーザデバイスの電力消費は、比較的低く維持されている。少なくとも一部の実施形態において、例えば、単一利得チップを用いた波長可変レーザデバイスは、2.2ワット未満の電力消費を維持しながら、18dBmを上回る光出力パワーを提供する。
一部の実施形態において、波長可変レーザデバイスの単一利得チップは、反射型半導体光学増幅器(RSOA)を含む。一部の実施形態によれば、波長チューナは、RSOAのバックエンドに光学的に結合されており、波長チューナは、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を有する。一部の実施形態によれば、2000超且つ4000未満のQ値を有するリング共振器の使用は、比較的高い光出力パワー(例えば、18dBm)及び比較的低い電力消費(例えば、2.2ワット未満)を有する単一利得チップ波長可変レーザをもたらす結果となる。
図1は、一実施形態による、例となる波長可変レーザデバイス100の簡略図である。波長可変レーザデバイス100は、波長チューナ108に結合されたRSOA 104を備える。RSOA 104は、フロントエンド112及びバックエンド116を有する。フロントエンド112は、波長が調整された光を出力するレーザ出力ポートとして構成されている。バックエンド116は、RSOA 104及び波長チューナ108の間で光を通過させることが可能であるよう構成されている。
一部の実施形態において、RSOA 104は、フロントエンド112及びバックエンド116の間に長さLGで利得媒質キャビティを含むダイオードベース光学増幅器を有する。一般的に、長さLGが増加するにつれ、RSOA 104によって生成される光パワー利得が増加し、したがって、波長可変レーザ100が望ましい出力パワーを有するように長さLGが選択される。一部の実施形態において、RSOA 104は、およそ1.5mm(すなわち、1.5mm±.075mm)の長さLGを有するよう構成されている。一部の実施形態において、RSOA 104は、およそ1.75mm(すなわち、1.75mm±0.0875mm)の長さLGを有するよう構成されている。一部の実施形態において、RSOA 104は、およそ2mm(すなわち、2mm±0.1mm)の長さLGを有するよう構成されている。一部の実施形態において、RSOA 104は少なくとも1.5mmの長さLGを有するよう構成されている。一部の実施形態において、RSOA 104は、少なくとも1.425mm及び多くても2.5mmの長さLGを有するよう構成されている。一部の実施形態において、RSOA 104は、1.4及び2.1mmの間の長さLGを有するよう構成されている。他の実施形態において、RSOA 104は、別の適切な長さLGを有するよう構成されている。
一部の実施形態によれば、RSOA 104は、シリコン半導体基板を有するシリコンフォトニクスプラットフォーム上にマウントされた単一利得チップとして実装されている。一実施形態において、単一利得チップは、シリコンフォトニクスプラットフォームにフリップマウントされている。
一部の実施形態において、フロントエンド112は、1%~8%の範囲内の反射率を有するよう構成された低反射率ファセットを含む。一部の実施形態において、フロントエンドのファセットの反射率は、2%~7%の範囲内である。一部の実施形態において、フロントエンドのファセットの反射率は、およそ5%(すなわち、5%±0.25%)に設定されている。一部の実施形態において、フロントエンドのファセットの反射率は、1%~20%の範囲内である。他の実施形態において、フロントエンドのファセットの反射率は、別の適切な値を有する。
一実施形態によれば、バックエンド116は、ファセットを、波長チューナ108へと通過するRSOA 104の利得媒質に放出された光、及びRSOA 104の利得媒質に戻って通過する波長チューナ108からの光にとって実質的に透過性にするよう構成された反射防止コーティングによってコーティングされたファセットを含む。
波長チューナ108は、リング共振器128及びリング共振器132を含む複数のリング共振器を有する。一部の実施形態において、リング共振器128、132は、略円形導波路を有する。一部の実施形態において、略円形導波路は、シリコンフォトニクスプラットフォームにおいて形成される。一部の実施形態において、例えば、リング共振器128、132は、シリコン基板において形成されたシリコン又はケイ素窒化物ワイヤ導波路を有する。
波長チューナ108はまた、リング共振器128、132をRSOA 104に光学的に結合した導波路136及び導波路140を含む複数の導波路を有する。例えば、導波路136は、RSOA 104及びリング共振器128を光学的に結合し、導波路140は、リング共振器128及びリング共振器132を光学的に結合する。
波長チューナ108は、複数のリング共振器に光学的に結合されたリフレクタ144を更に有する。例えば、リフレクタ144は、導波路148を介してリング共振器132に光学的に結合されている。一部の実施形態において、リフレクタ144は、ループに配列され、且つ光結合器156に結合された導波路152を含むループリフレクタを有する。一部の実施形態において、導波路152及び光結合器156は、シリコンフォトニクスプラットフォームにおいて形成される。一部の実施形態において、例えばリフレクタ144は、シリコン基板において形成されたシリコン又はケイ素窒化物ワイヤ導波路を含む。一実施形態によれば、リフレクタ144は、外部分割ブランチを省略しており、実質的に(例えば、90%を上回って)光を導波路148に戻させるよう構成されている。一般的に、リフレクタ144は、光を実質的にRSOA 104に向かって反射させるようにほぼ100%の適切な反射率を有するように設計されている。
リフレクタ144は、ループリフレクタとして図1に示されているが、他の実施形態において、リフレクタ144は、別の適切な光リフレクタを含む。
一部の実施形態において、導波路136、140、148は、シリコンフォトニクスプラットフォームにおいて形成される。一部の実施形態において、例えば、導波路136、140、148は、シリコン基板において形成されたシリコン又はケイ素窒化物ワイヤ導波路を含む。
動作中、RSOA 104は、バックエンド116を介してRSOA 104を出射する光を生成する。導波路136は、RSOA 104のバックエンド116から光を受信して、その光をリング共振器128へと導き、それが第1の共振周波数シフトを光に誘導する。更に、導波路140は、光をリング共振器128からリング共振器132へと導き、それが、第2の共振周波数シフトを光に誘導する。リング共振器128及びリング共振器132は、リング共振器128を通って進む光、及びリング共振器132を通って進む光に関して異なる位相シフトを生成するために異なる直径を有する。一実施形態において、リング共振器128は、およそ24マイクロメートル(μm)(すなわち、24μm±0.24μm)の直径を有し、リング共振器132は、約25μm(すなわち、25μm±0.25μm)のより大きい直径を有する。他の実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、他の適切な直径を有する。
更に、光は、導波路148によってリフレクタ144へと導かれる。リフレクタ144によって導波路148に戻った光は、特定波長で鋭いピークを有する光干渉スペクトルを生成し、サイドモードはすべて、実質的に抑制又はフィルタリングされ、そこでは特定波長は、波長可変レーザデバイス100の望ましい周波数出力に対応している。特定波長は、リング共振器128によって引き起こされる第1の共振周波数シフト及びリング共振器132によって引き起こされる第2の共振周波数シフトの間の差に基づいて決定され、ここで、第1の共振周波数シフト及び第2の共振周波数シフトの間の差は、リング共振器128及びリング共振器132のそれぞれの直径の差、並びにリング共振器128及びリング共振器132の周囲の任意の相変化に依存している。相変化は、外部から、例えばリング共振器128及びリング共振器132のそれぞれの温度を変更するためにリング共振器128及びリング共振器132のそれぞれの上面にそれぞれのヒータを追加することによって引き起こされ得る。したがって、光干渉スペクトルの特定のピーク波長は、或る特定の波長可変範囲内で調整され得る。任意に、波長チューナ108の波長可変範囲は、用途に応じて、Cバンド全体又はOバンド全体を含む。最終的に、特別に調整された波長を有する光は、RSOA 104に戻される。波長が調整された光の強度は、RSOA 104によって増幅され、波長が調整された光は、フロントエンド112を介して出力される。
リング共振器128及びリング共振器132はそれぞれ、それぞれの品質係数(Q値)を有する。共振器のQ値は、リング共振器によって引き起こされた振動の減衰の強度の尺度である。第1の定義では、Q値は、振動周期1回当たりの貯蔵エネルギー対消散エネルギーの比を2Π倍したものとして定義される。第2の定義では、Q値は、以下のように定義される:
Q=ν0/δν 方程式1式中、ν0は、リング共振器の共振周波数であり、δνは、共振の帯域幅の半値全幅(FWHM)である。第1の定義及び第2の定義は、弱く減衰された振動の限界において、すなわち高いQ値に関して略同等である。
Q=ν0/δν 方程式1式中、ν0は、リング共振器の共振周波数であり、δνは、共振の帯域幅の半値全幅(FWHM)である。第1の定義及び第2の定義は、弱く減衰された振動の限界において、すなわち高いQ値に関して略同等である。
一般的に、波長可変レーザの共振器のQ値が減少するにつれ、波長可変レーザのサイドモード抑圧比(SMSR)は減少する。これにより、共振器のQ値の過度の減少が、容認できないほど低いSMSRを有する適切でない波長可変レーザをもたらす結果となることが示唆される。それにもかかわらず、本発明者らは、より低いQ値を有する共振器の使用が、許容可能なSMSRを依然として提供すると同時に波長チューナ108において光損失を減少することを見出した。したがって、本発明者らは、低いQ値を有する共振器の使用が容認不可能なSMSR値をもたらす結果となるという一般的な示唆に反して、4000未満などの低いQ値を有する共振器の使用は、高い出力パワー、低い電力消費、及び許容可能なSMSRを有する波長可変レーザを提供することを見出した。
図2は、一実施形態によるリング共振器128、132のQ値に対する、波長可変レーザデバイス100の最大出力のプロット200である。図2からわかるように、Q値の値が減少するにつれ、波長可変レーザデバイス100の最大出力は増加する。しかしながら、上述したように、低いQ値を有する共振器の使用は、容認不可能なSMSRを有する波長可変レーザをもたらす結果となるであろうという一般通念が抱かれてきた。
図3は、一実施形態による、結合係数(κ2、これは、以下でより詳細に説明される)に対する波長可変レーザデバイス100のSMSRのプロット300、及び結合係数に対するリング共振器128、132のQ値のプロット304である。プロット304からわかるように、リング共振器128、132のQ値は、結合係数に関連している。結合係数は、リング共振器128、132と関連付けられた光結合度を示している。プロット300及びプロット304をまとめると、およそ2500を超えるQ値は、35デシベル(dB)を超える測定SMSRをもたらす結果となり、Q値が増加するにつれ、SMSRは増加することがわかる。
図4は、一実施形態による、結合係数(これは、以下でより詳細に説明される)に対する波長チューナ108における損失のプロット400、及び結合係数に対するリング共振器128、132のQ値のプロット404である。プロット400及びプロット404をまとめると、Q値がおよそ2500に達するまでQ値が減少するにつれ、チューナ損失は減少することがわかる。一実施形態において2500未満のQ値に関して、チューナ損失は、ほぼ一定のままである。
再び図1を参照すると、リング共振器128及びリング共振器132のそれぞれのQ値は、望ましい最小出力パワー及び望ましい最大SMSRを提供するように選択される。1つの実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、およそ3000(すなわち、3000±150)のそれぞれのQ値で構成されており、これが、少なくとも18dBmの波長可変レーザ100の出力パワー及び少なくとも35dBのSMSRを提供する。他の実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、他の適切な値のそれぞれのQ値で構成されている。一部の実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、2000及び4000の間のそれぞれのQ値で構成されている。一部の実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、2000及び3500の間のそれぞれのQ値で構成されている。一部の実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、2500及び3500の間のそれぞれのQ値で構成されている。一部の実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、2500及び3250の間のそれぞれのQ値で構成されている。
波長チューナ108を通って進む光は、比較的低い強度を有する。したがって、波長チューナ108の光損失は、光強度に悪影響しない。高い反射率を有するリフレクタ144は、RSOA 104のレーザキャビティを、バックエンド116からリフレクタ144まで効果的に延ばす。同時に、一部の実施形態によれば、RSOA 104のフロントエンド112は、低い反射率(例えば、1%及び10%の間)を特徴とし、波長可変レーザデバイス100に関して望ましい出力ポート反射率を表している。一部の実施形態によれば、一般的にフロントエンド112の反射率を低減することは、波長可変レーザ100の出力パワーを増加する傾向にある。更に、低強度を有する光(RSOA 104 による増幅前)は、波長チューナ108を通過すること、及びRSOA 104に戻ることによって、損失を被るであろう。しかしながら、上述したように、波長チューナ108の損失は、比較的低い。レーザ光強度がRSOA 104によって増幅された後、光は、低反射率フロントエンド112から最小損失で出力される。
したがって、例となる波長可変レーザ100は、低いチューナ損失を有し、電力消費を低く維持しながら、広帯域のチューナビリティでより高い効率でハイパワーの光を出力することができる。複数の利得チップを含む幾つかの従来の波長可変レーザとは異なり、波長可変レーザ100は、単一利得チップのみで高い出力パワーを実現し、これが、マルチ利得チップ波長可変レーザと比較した場合に電力消費を減少するのに役立つ。
リング共振器128は、光結合領域160を介して導波路136、140に光学的に結合され、リング共振器132は、光結合領域164を介して導波路140、148に光学的に結合されている。一実施形態によれば、光結合領域160は、2000及び4000の間のQ値をリング共振器128に提供するよう構成され、光結合領域164は、2000及び4000の間のQ値をリング共振器132に提供するよう構成されている。
図5は、一実施形態による、リング共振器128及び導波路136の光結合を示すように拡大された図1のリング共振器128の部分及び導波路136の部分の図500である。
リング共振器128の導波路及び導波路136は、光結合領域504において互い近接するように配列されている。一実施形態において、光結合領域504は、図1に示される光結合160-1に対応している。光結合領域504内では、リング共振器128の導波路及び導波路136は、LCの長さに対する幅WCのギャップによって分離されている。光結合領域504のギャップ幅WC及び長さLCは、リング共振器128及び導波路136の間の望ましい光結合度を実現するように選択され、ここで、光結合度は、上述した結合係数(κ2)に対応している。再び図3及び4を参照すると、プロット304及びプロット404は、結合係数(κ2)がリング共振器128、132のQ値に関連していることを示している。したがって、光結合領域504のギャップ幅WC及び長さLCは、リング共振器128に対する望ましいQ値に対応しているリング共振器128及び導波路136の間の好ましい光結合度を実現するように選択される。
0.3μmの導波路幅を有するリッジタイプの導波路が利用されている一実施形態において、およそ0.3μm(すなわち、0.3μm±0.015μm)のギャップ幅WCの選択及びおよそ3μm及び7μmの間(すなわち、2.985μm及び7.015μmの間)であるような光結合領域504の長さLCの選択は、およそ2000及び4000の間のQ値を有するリング共振器をもたらす結果となる。
ここで図1及び5を参照すると、一部の実施形態において、光結合領域160-2、164-1、及び164-2は、結合領域504へと同様に構造化される。
図6は、一実施形態による、およそ3000のQ値を有するよう構成されたリング共振器128及びリング共振器132を用いた場合の、波長に対する波長可変レーザ100の光出力パワーのプロット600である。図7は、一実施形態による、600ミリアンペア(mA)での、且つおよそ3000のQ値を有するよう構成されたリング共振器128及びリング共振器132を用いた場合の、波長に対する波長可変レーザ100の光出力パワー及びSMSRのプロット700である。プロット700からわかるように、光出力パワーは、18dBm超のままであり、SMSRは35dB超のままである。
様々な実施形態において、本明細書に記載する光導波路は、より低い屈折率の材料で囲まれた高い屈折率の領域を含む。例えば、導波路は、1つ又は複数の面が比較的低い屈折率の材料(例えば、エア、二酸化ケイ素、又は他の比較的低い屈折率の材料など)で囲まれた比較的高い屈折率の材料(シリコン、ドープシリコン、又は他の比較的高い屈折率の材料など)の隆起したチャネル又はリッジを含んでもよい。
図8は、一実施形態による、単一利得チップのみを使用して、波長が調整された光を生成及び出力するための波長可変レーザの例となる動作方法800のフロー図である。方法800は、様々な実施形態において、図1の例となる波長可変レーザ100を含む、本明細書に記載される波長可変レーザの実施形態のいずれかによって実行され、図8は、説明を容易にするために図1を参照して記載されている。他の実施形態において、方法800は、図1の波長可変レーザ100とは異なる別の適切な波長可変レーザ及び/又は本明細書に記載される他の実施形態によって実行される。
ブロック804で、RSOAは光を生成する。例えば、一実施形態において、RSOA 104が光を生成する。
ブロック808で、RSOAによって生成された光は、RSOAのバックエンドを介して波長チューナへと通過する。例えば、一実施形態において、RSOA 104によって生成された光は、RSOA 104のバックエンド116を介して波長チューナ108へと通過する。
ブロック812で、各々が2000及び4000の間のそれぞれのQ値を有する波長チューナの複数のリング共振器は、光においてそれぞれの共振周波数シフトを誘導する。例えば、一実施形態において、リング共振器128及びリング共振器132は、光においてそれぞれの共振周波数シフトを誘導する。
ブロック816で、波長チューナは、複数のリング共振器によって引き起こされた共振周波数シフト間の差に対応する特定の周波数でピークを有する波長が調整された光を生成する。例えば、一実施形態において、波長チューナ108は、リング共振器128及びリング共振器132によって引き起こされた共振周波数シフト間の差に対応する特定の周波数でピークを有する波長が調整された光を生成する。
ブロック820で、波長が調整された光は、RSOAのバックエンドを介してRSOAへと戻って通過する。例えば、一実施形態において、波長が調整された光は、RSOA 104のバックエンド116を介してRSOA 104へと戻って通過する。
ブロック824で、RSOAは、RSOAのフロントエンドを介して、波長が調整された光を出力する。例えば、一実施形態において、RSOA 104は、RSOA 104のフロントエンド112を介して、波長が調整された光を出力する。
一部の実施形態において、方法800は任意に、RSOA及び複数のリング共振器の間、及び複数のリング共振器の中のリング共振器間に、複数の導波路を介して光を通過させる段階;及び複数の共振器を、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を複数のリング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して複数の導波路に光学的に結合する段階を更に備える。
一部の実施形態において、RSOA及び複数のリング共振器の間、及び複数のリング共振器の中のリング共振器間に、光を通過させる段階は、光を、RSOAのバックエンドから、複数の導波路の中の第1の導波路を介して複数のリング共振器の中の第1のリング共振器へと通過させる段階;及び光を、第1のリング共振器から、複数の導波路の中の第2の導波路を介して複数のリング共振器の中の第2のリング共振器へと通過させる段階を有する。例えば、一実施形態において、光は、RSOA及びリング共振器128の間を、導波路136を介して通過し、光は、リング共振器128及びリング共振器132の間を、導波路140を介して通過する。
一実施形態において、複数のリング共振器の中のリング共振器間に、光を通過させる段階は、第1の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を第1のリング共振器に提供するよう構成されている第1の光結合を介して第1のリング共振器に光学的に結合する段階;第2の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を第1のリング共振器に提供するよう構成されている第2の光結合を介して第1のリング共振器に光学的に結合する段階;及び第2の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を第2のリング共振器に提供するよう構成されている第3の光結合を介して第2のリング共振器に光学的に結合する段階を有する。例えば、一実施形態によれば、導波路136は2000超且つ4000未満のQ値をリング共振器128に提供するよう構成されている光結合160-1を介してリング共振器128に光学的に結合され;導波路140は、2000超且つ4000未満のQ値をリング共振器128に提供するよう構成されている光結合160-2を介してリング共振器128に光学的に結合され;導波路140は、2000超且つ4000未満のQ値をリング共振器132に提供するよう構成されている光結合164-1を介してリング共振器132に光学的に結合されている。
一実施形態において、方法800は、光を、第2のリング共振器から、第3の導波路を介してリフレクタへと通過させる段階;及び第3の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を第2のリング共振器に提供するよう構成されている第4の光結合を介して第2のリング共振器に光学的に結合する段階を更に備える。例えば、一実施形態によれば、導波路148は、リング共振器132及びリフレクタ144の間に、光を通過させ、リング共振器132は、2000及び4000の間のQ値をリング共振器132に提供するよう構成されている光結合164-2を介して導波路148に光学的に結合されている。
図9は、一実施形態による、単一利得チップのみを使用して、波長が調整された光を生成及び出力するよう構成されている例となる波長可変レーザを製造する方法900のフロー図である。様々な実施形態において、方法900は、図1の例となる波長可変レーザ100を含む、本明細書に記載する波長可変レーザの実施形態のいずれかを製造するのに実行される。他の実施形態において、方法900は、図1の波長可変レーザ100とは異なる別の適切な波長可変レーザ及び/又は本明細書に記載される波長可変レーザの他の実施形態を製造するのに実行される。
ブロック904で、波長チューナは、半導体基板上に作成され、半導体基板上に、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を作成する段階を含む。
ブロック908で、単一利得チップは、半導体基板上にマウントされ、単一利得チップは、波長が調整された光を出力するよう構成されたフロントエンドを有するRSOAを有し、ここで、単一利得チップは、RSOAのバックエンドが波長チューナに光学的に結合されるようにマウントされる。
一実施形態において、ブロック904の波長チューナを半導体基板上に作成する段階は、任意に、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値をリング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して複数のリング共振器に光学的に結合されている複数の導波路を、半導体基板上に作成する段階を有する。
別の実施形態において、ブロック904の波長チューナを半導体基板上に作成する段階は、利得チップが半導体基板にマウントされるとRSOAのバックエンドに光学的に結合されるように、且つ第1の導波路が、第1の光結合を介して複数のリング共振器の中の第1のリング共振器に光学的に結合されるように、第1の導波路を作成する段階を含む、複数の導波路の中の第1の導波路を、半導体基板上に作成する段階;及び第2の導波路が、第2の光結合を介して第1のリング共振器に光学的に結合されるように、且つ第3の光結合を介して複数のリング共振器の中の第2のリング共振器に光学的に結合されるように、複数の導波路の中の第2の導波路を、半導体基板上に作成する段階を有する。一実施形態において、第1の導波路及び第1の共振器は、第1の光結合が第1の長さLに対して第1のギャップ幅Wで第1のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている第1の導波路の第1の部分を含むように、半導体基板上に作成され;第2の導波路及び第1の共振器は、第2の光結合が第2の長さLに対して第2のギャップ幅Wで第1のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている第2の導波路の第1の部分を含むように、半導体基板上に作成され;第1の導波路、第2の導波路、及び第1の共振器は、第1のギャップ幅W、第1の長さL、第2のギャップ幅W、及び第2の長さLが、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する第1のリング共振器を提供するよう構成されるように、半導体基板上に作成される。
別の実施形態において、ブロック904の波長チューナを半導体基板上に作成する段階は、第2の導波路の第2の部分が、第3の長さLに対して第3のギャップ幅Wで第2のリング共振器の第1の部分に近接して配設されるように、第2の導波路及び第3の光結合を作成する段階;第3の導波路が、第4の光結合を介して第2のリング共振器に光学的に結合されるように、半導体基板上に第3の導波路を作成する段階を更に有し;第4の光結合が第4の長さLに対して第4のギャップ幅Wで第2のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている第3の導波路の第1の部分を含むように、第3の導波路及び第2のリング共振器は作成され;第3のギャップ幅W、第3の長さL、第4のギャップ幅W、及び第4の長さLは、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する第2のリング共振器を提供するよう構成されている。
別の実施形態において、ブロック904の波長チューナを半導体基板上に作成する段階は、半導体基板上に、第1のリング共振器を通って進む光において第1の位相シフトを引き起こすよう構成されている第1のリング共振器を作成する段階;及び半導体基板上に、第2のリング共振器を通って進む光において第2の位相シフトを引き起こすよう構成されている第2のリング共振器を作成する段階、第2の位相シフトは、第1の位相シフトと異なる;波長チューナが、第1の位相シフト及び第2の位相シフトの間の差に依存する波長でピークを有する光干渉スペクトルを生成するよう構成されるように、波長チューナを作成する段階を有する。
別の実施形態において、ブロック904の波長チューナを半導体基板上に作成する段階は、半導体基板上に、複数のリング共振器に光学的に結合されたリフレクタを作成する段階を有する。
別の実施形態において、ブロック908の単一利得チップを、半導体基板上にマウントする段階は、単一利得チップを、半導体基板上にフリップマウントする段階を有する。
実施形態1:単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するための波長可変レーザであって、反射型半導体光学増幅器(RSOA)のバックエンドで受信された光に対して増幅された光強度を有する前記波長が調整された光を出力するための出力ポートとして構成されたフロントエンドを有する前記RSOA;及び前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合された波長チューナ、前記波長チューナは、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を有する、を備える波長可変レーザ。
実施形態2:前記波長チューナは、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を前記リング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して前記複数のリング共振器に光学的に結合された複数の導波路を更に有する、実施形態1の波長可変レーザ。
実施形態3:前記複数の導波路の中の第1の導波路は、前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合されており、且つ第1の光結合を介して、前記複数のリング共振器の中の第1のリング共振器に光学的に結合されており;前記複数の導波路の中の第2の導波路は、第2の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合されており、且つ第3の光結合を介して、前記複数のリング共振器の中の第2のリング共振器に光学的に結合されており;前記第1の光結合は、第1の長さLに対して第1のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている前記第1の導波路の第1の部分を含み;前記第2の光結合は、第2の長さLに対して第2のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第2の導波路の第1の部分を含み;前記第1のギャップ幅W、前記第1の長さL、前記第2のギャップ幅W、及び前記第2の長さLは、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する前記第1のリング共振器を提供するよう構成されている、実施形態2の波長可変レーザ。
実施形態4:前記波長チューナは、第4の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合された第3の導波路を更に有し;前記第3の光結合は、第3の長さLに対して第3のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている前記第2の導波路の第2の部分を含み;前記第4の光結合は、第4の長さLに対して第4のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第3の導波路の第1の部分を含み;前記第3のギャップ幅W、前記第3の長さL、前記第4のギャップ幅W、及び前記第4の長さLは、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する前記第2のリング共振器を提供するよう構成されている、実施形態3の波長可変レーザ。
実施形態5:前記波長チューナは、第1のリング共振器を通って進む光において第1の位相シフトを引き起こすよう構成されている第1のリング共振器;及び第2のリング共振器を通って進む光において第2の位相シフトを引き起こすよう構成されている第2のリング共振器、前記第2の位相シフトは、前記第1の位相シフトと異なる;を有し、前記波長チューナは、前記第1の位相シフト及び前記第2の位相シフトの間の差に依存する波長でピークを有する光干渉スペクトルを生成するよう構成されている、実施形態1~4のいずれかの波長可変レーザ。
実施形態6:前記波長チューナは、前記複数のリング共振器に光学的に結合されたリフレクタを更に有し、前記リフレクタは、前記複数のリング共振器から光を受信して、受信された光の大部分を前記複数のリング共振器に戻して反射するよう構成されている、実施形態1~5のいずれかの波長可変レーザ。
実施形態7:前記波長チューナは、半導体基板上に形成され、前記RSOAは、前記半導体基板にマウントされているチップ上に収容されている、実施形態1~6のいずれかの波長可変レーザ。
実施形態8:前記複数のリング共振器は、2000超且つ3500未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態1~7のいずれかの波長可変レーザ。
実施形態9:前記複数のリング共振器は、2500超且つ3500未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態1~8のいずれかの波長可変レーザ。
実施形態10:前記複数のリング共振器は、2500超且つ3250未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態1~9のいずれかの波長可変レーザ。
実施形態11:RSOAによって、光を生成する段階;前記RSOAによって生成された前記光を、前記RSOAのバックエンドを介して波長チューナへと通過させる段階;及び前記波長チューナの複数のリング共振器によって、前記光においてそれぞれの周波数シフトを誘導する段階、各リング共振器は、2000及び4000の間のそれぞれの品質係数(Q値)を有する;前記波長チューナを用いて、前記複数のリング共振器によって引き起こされた共振周波数シフト間の差に対応する特定の周波数でピークを有する波長が調整された光を生成する段階;
前記波長が調整された光を、前記RSOAの前記バックエンドを介して前記RSOAに戻して通過させる段階;及び前記波長が調整された光を、前記RSOAのフロントエンドを介して前記RSOAから出力する段階を備える、単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
前記波長が調整された光を、前記RSOAの前記バックエンドを介して前記RSOAに戻して通過させる段階;及び前記波長が調整された光を、前記RSOAのフロントエンドを介して前記RSOAから出力する段階を備える、単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態12:前記RSOA及び前記複数のリング共振器の間、及び前記複数のリング共振器の中のリング共振器間に、複数の導波路を介して光を通過させる段階;及び前記複数の共振器を、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を前記複数のリング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して前記複数の導波路に光学的に結合する段階を更に備える、実施形態11の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態13:前記RSOA及び前記複数のリング共振器の間、及び前記複数のリング共振器の中のリング共振器間に、光を通過させる段階は、光を、前記RSOAの前記バックエンドから、前記複数の導波路の中の第1の導波路を介して前記複数のリング共振器の中の第1のリング共振器へと通過させる段階;及び光を、前記第1のリング共振器から、前記複数の導波路の中の第2の導波路を介して前記複数のリング共振器の中の第2のリング共振器へと通過させる段階を有する、実施形態12の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態14:前記複数のリング共振器の中のリング共振器間に、光を通過させる段階は、前記第1の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第1のリング共振器に提供するよう構成されている第1の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合する段階;前記第2の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第1のリング共振器に提供するよう構成されている第2の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合する段階;及び前記第2の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第2のリング共振器に提供するよう構成されている第3の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合する段階を有する、実施形態13の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態15:光を、前記第2のリング共振器から、第3の導波路を介してリフレクタへと通過させる段階;及び前記第3の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第2のリング共振器に提供するよう構成されている第4の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合する段階を更に備える、実施形態14の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態16:前記各リング共振器は、2000超且つ3500未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態11~15のいずれかの単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態17:前記各リング共振器は、2500超且つ3500未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態11~16のいずれかの単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態18:前記各リング共振器は、2500超且つ3250未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態11~17のいずれかの単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。
実施形態19:単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するよう構成されている波長可変レーザを製造する方法であって、半導体基板上に、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を作成する段階を含む、波長チューナを半導体基板上に作成する段階;及び前記単一利得チップを、前記半導体基板上にマウントする段階、前記単一利得チップは、波長が調整された光を出力するよう構成されたフロントエンドを有するRSOAを有し、前記単一利得チップは、前記RSOAのバックエンドが前記波長チューナに光学的に結合されるようにマウントされる、を備える、波長可変レーザを製造する方法。
実施形態20:前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を前記リング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して前記複数のリング共振器に光学的に結合されている複数の導波路を、前記半導体基板上に作成する段階を有する、実施形態19の波長可変レーザを製造する方法。
実施形態21:前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、前記利得チップが前記半導体基板にマウントされると前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合されるように、且つ第1の導波路が、第1の光結合を介して前記複数のリング共振器の中の第1のリング共振器に光学的に結合されるように、前記第1の導波路を作成する段階を含む、前記複数の導波路の中の前記第1の導波路を、前記半導体基板上に作成する段階;及び第2の導波路が、第2の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合され、且つ第3の光結合を介して前記複数のリング共振器の中の第2のリング共振器に光学的に結合されるように、前記複数の導波路の中の前記第2の導波路を、前記半導体基板上に作成する段階を更に有する、実施形態20の波長可変レーザを製造する方法。
実施形態22:前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、前記第1の光結合が第1の長さLに対して第1のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている前記第1の導波路の第1の部分を含むように、前記第1の導波路及び前記第1の共振器を前記半導体基板上に作成する段階;前記第2の光結合が第2の長さLに対して第2のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第2の導波路の第1の部分を含むように、前記第2の導波路及び前記第1の共振器を前記半導体基板上に作成する段階;及び前記第1のギャップ幅W、前記第1の長さL、前記第2のギャップ幅W、及び前記第2の長さLが、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する前記第1のリング共振器を提供するよう構成されるように、前記第1の導波路、前記第2の導波路、及び前記第1の共振器を前記半導体基板上に作成する段階
を更に有する、実施形態21の波長可変レーザを製造する方法。
を更に有する、実施形態21の波長可変レーザを製造する方法。
実施形態23:前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、前記第2の導波路の第2の部分が、第3の長さLに対して第3のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第1の部分に近接して配設されるように、前記第2の導波路及び前記第3の光結合を作成する段階;前記第3の導波路が、第4の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合されるように、前記半導体基板上に第3の導波路を作成する段階;前記第4の光結合が第4の長さLに対して第4のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第3の導波路の第1の部分を含むように、前記第3の導波路及び前記第2のリング共振器を作成する段階を更に有し、前記第3のギャップ幅W、前記第3の長さL、前記第4のギャップ幅W、及び前記第4の長さLは、2000超且つ4000未満の第2のQ値を有する前記第2のリング共振器を提供するよう構成されている、実施形態22の波長可変レーザを製造する方法。
実施形態24:前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、前記半導体基板上に、第1のリング共振器を通って進む光において第1の位相シフトを引き起こすよう構成されている第1のリング共振器を作成する段階; 前記半導体基板上に、第2のリング共振器を通って進む光において第2の位相シフトを引き起こすよう構成されている第2のリング共振器を作成する段階、前記第2の位相シフトは、前記第1の位相シフトと異なる;及び前記波長チューナが、前記第1の位相シフト及び前記第2の位相シフトの間の差に依存する波長でピークを有する光干渉スペクトルを生成するよう構成されるように、前記波長チューナを作成する段階を有する、実施形態19~23のいずれかの波長可変レーザを製造する方法。
実施形態25:前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、前記半導体基板上に、前記複数のリング共振器に光学的に結合されたリフレクタを作成する段階、前記リフレクタは、前記複数のリング共振器から光を受信して、受信された光の大部分を前記複数のリング共振器に戻して反射するよう構成されている、を有する、実施形態19~24のいずれかの波長可変レーザを製造する方法。
実施形態26:前記単一利得チップを、前記半導体基板上にマウントする段階は、前記単一利得チップを、前記半導体基板上にフリップマウントする段階を有する、実施形態19~25のいずれかの波長可変レーザを製造する方法。
実施形態27:前記複数のリング共振器は、2000超且つ3500未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態19~26のいずれかの波長可変レーザを製造する方法。
実施形態28:前記複数のリング共振器は、2500超且つ3500未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態19~27のいずれかの波長可変レーザを製造する方法。
実施形態29:前記複数のリング共振器は、2500超且つ3250未満のそれぞれのQ値を有する、実施形態19~28のいずれかの波長可変レーザを製造する方法。
本開示は、特定の実施例を参照して記載されてきたが、これらは、単に例示であると意図され、本発明を限定するものと意図されず、本発明の範囲を逸脱することなく、開示された実施形態に対して、変更、追加及び/又は削除が成されてもよい。
Claims (20)
- 単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するための波長可変レーザであって、
反射型半導体光学増幅器(RSOA)のバックエンドで受信された光に対して増幅された光強度を有する前記波長が調整された光を出力するための出力ポートとして構成されたフロントエンドを有する前記RSOA;及び
前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合された波長チューナ、前記波長チューナは、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を有する
を備える波長可変レーザ。 - 前記波長チューナは、
前記リング共振器に2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を提供するよう構成されている光結合を介して前記複数のリング共振器に光学的に結合された複数の導波路
を更に有する、請求項1に記載の波長可変レーザ。 - 前記複数の導波路の中の第1の導波路は、前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合されており、且つ第1の光結合を介して、前記複数のリング共振器の中の第1のリング共振器に光学的に結合されており;
前記複数の導波路の中の第2の導波路は、第2の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合されており、且つ第3の光結合を介して、前記複数のリング共振器の中の第2のリング共振器に光学的に結合されており;
前記第1の光結合は、第1の長さLに対して第1のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている前記第1の導波路の第1の部分を含み;
前記第2の光結合は、第2の長さLに対して第2のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第2の導波路の第1の部分を含み;
前記第1のギャップ幅W、前記第1の長さL、前記第2のギャップ幅W、及び前記第2の長さLは、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する前記第1のリング共振器を提供するよう構成されている、請求項2に記載の波長可変レーザ。 - 前記波長チューナは、第4の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合された第3の導波路を更に有し;
前記第3の光結合は、第3の長さLに対して第3のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている前記第2の導波路の第2の部分を含み;
前記第4の光結合は、第4の長さLに対して第4のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第3の導波路の第1の部分を含み;
前記第3のギャップ幅W、前記第3の長さL、前記第4のギャップ幅W、及び前記第4の長さLは、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する前記第2のリング共振器を提供するよう構成されている、請求項3に記載の波長可変レーザ。 - 前記波長チューナは、
第1のリング共振器を通って進む光において第1の位相シフトを引き起こすよう構成されている前記第1のリング共振器;及び
第2のリング共振器を通って進む光において第2の位相シフトを引き起こすよう構成されている前記第2のリング共振器、前記第2の位相シフトは、前記第1の位相シフトと異なる;
を有し、前記波長チューナは、前記第1の位相シフト及び前記第2の位相シフトの間の差に依存する波長でピークを有する光干渉スペクトルを生成するよう構成されている、請求項1に記載の波長可変レーザ。 - 前記波長チューナは、前記複数のリング共振器に光学的に結合されたリフレクタを更に有し、前記リフレクタは、前記複数のリング共振器から光を受信して、受信された光の大部分を前記複数のリング共振器に戻して反射するよう構成されている、請求項1に記載の波長可変レーザ。
- 前記波長チューナは、半導体基板上に形成され、前記RSOAは、前記半導体基板にマウントされているチップ上に収容されている、請求項1に記載の波長可変レーザ。
- 反射型半導体光学増幅器(RSOA)によって、光を生成する段階;
前記RSOAによって生成された前記光を、前記RSOAのバックエンドを介して波長チューナへと通過させる段階;
前記波長チューナの複数のリング共振器によって、前記光においてそれぞれの周波数シフトを誘導する段階、各リング共振器は、2000及び4000の間のそれぞれの品質係数(Q値)を有する;
前記波長チューナを用いて、前記複数のリング共振器によって引き起こされた共振周波数シフト間の差に対応する特定の周波数でピークを有する波長が調整された光を生成する段階;
前記波長が調整された光を、前記RSOAの前記バックエンドを介して前記RSOAに戻して通過させる段階;及び
前記波長が調整された光を、前記RSOAのフロントエンドを介して前記RSOAから出力する段階
を備える、単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。 - 前記RSOA及び前記複数のリング共振器の間、及び前記複数のリング共振器の中のリング共振器間に、複数の導波路を介して光を通過させる段階;及び
前記複数のリング共振器を、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を前記複数のリング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して前記複数の導波路に光学的に結合する段階
を更に備える、請求項8に記載の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。 - 前記RSOA及び前記複数のリング共振器の間、及び前記複数のリング共振器の中のリング共振器間に、光を通過させる段階は、
光を、前記RSOAの前記バックエンドから、前記複数の導波路の中の第1の導波路を介して前記複数のリング共振器の中の第1のリング共振器へと通過させる段階;及び
光を、前記第1のリング共振器から、前記複数の導波路の中の第2の導波路を介して前記複数のリング共振器の中の第2のリング共振器へと通過させる段階
を有する、請求項9に記載の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。 - 前記複数のリング共振器の中のリング共振器間に、光を通過させる段階は、
前記第1の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第1のリング共振器に提供するよう構成されている第1の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合する段階;
前記第2の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第1のリング共振器に提供するよう構成されている第2の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合する段階;及び
前記第2の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第2のリング共振器に提供するよう構成されている第3の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合する段階
を有する、請求項10に記載の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。 - 光を、前記第2のリング共振器から、第3の導波路を介してリフレクタへと通過させる段階;及び
前記第3の導波路を、2000超且つ4000未満の第1のQ値を前記第2のリング共振器に提供するよう構成されている第4の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合する段階
を更に備える、請求項10に記載の単一利得チップ波長可変レーザの動作方法。 - 単一利得チップのみを使用して波長が調整された光を生成及び出力するよう構成されている波長可変レーザを製造する方法であって、
半導体基板上に、2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を有する複数のリング共振器を作成する段階を有する、波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階;及び
前記単一利得チップを、前記半導体基板上にマウントする段階、前記単一利得チップは、波長が調整された光を出力するよう構成されたフロントエンドを有する反射型半導体光学増幅器(RSOA)を含み、単前記単一利得チップは、前記RSOAのバックエンドが前記波長チューナに光学的に結合されるようにマウントされる
を備える、波長可変レーザを製造する方法。 - 前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、
2000超且つ4000未満のそれぞれのQ値を前記複数のリング共振器に提供するよう構成されている光結合を介して前記複数のリング共振器に光学的に結合されている複数の導波路を、前記半導体基板上に作成する段階
を有する、請求項13に記載の波長可変レーザを製造する方法。 - 前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、
前記単一利得チップが前記半導体基板にマウントされると前記RSOAの前記バックエンドに光学的に結合されるように、且つ第1の導波路が、第1の光結合を介して前記複数のリング共振器の中の第1のリング共振器に光学的に結合されるように、前記第1の導波路を作成する段階を含む、前記複数の導波路の中の前記第1の導波路を、前記半導体基板上に作成する段階;及び
第2の導波路が、第2の光結合を介して前記第1のリング共振器に光学的に結合され、且つ第3の光結合を介して前記複数のリング共振器の中の第2のリング共振器に光学的に結合されるように、前記複数の導波路の中の前記第2の導波路を、前記半導体基板上に作成する段階
を更に有する、請求項14に記載の波長可変レーザを製造する方法。 - 前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、
前記第1の光結合が第1の長さLに対して第1のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第1の部分に近接して配設されている前記第1の導波路の第1の部分を含むように、前記第1の導波路及び前記第1のリング共振器を前記半導体基板上に作成する段階;
前記第2の光結合が第2の長さLに対して第2のギャップ幅Wで前記第1のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第2の導波路の第1の部分を含むように、前記第2の導波路及び前記第1のリング共振器を前記半導体基板上に作成する段階;及び
前記第1のギャップ幅W、前記第1の長さL、前記第2のギャップ幅W、及び前記第2の長さLが、2000超且つ4000未満の第1のQ値を有する前記第1のリング共振器を提供するよう構成されるように、前記第1の導波路、前記第2の導波路、及び前記第1のリング共振器を前記半導体基板上に作成する段階
を更に有する、請求項15に記載の波長可変レーザを製造する方法。 - 前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、
前記第2の導波路の第2の部分が、第3の長さLに対して第3のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第1の部分に近接して配設されるように、前記第2の導波路及び前記第3の光結合を作成する段階;
第3の導波路が、第4の光結合を介して前記第2のリング共振器に光学的に結合されるように、前記半導体基板上に前記第3の導波路を作成する段階;
前記第4の光結合が第4の長さLに対して第4のギャップ幅Wで前記第2のリング共振器の第2の部分に近接して配設されている前記第3の導波路の第1の部分を含むように、前記第3の導波路及び前記第2のリング共振器を作成する段階
を更に有し、
前記第3のギャップ幅W、前記第3の長さL、前記第4のギャップ幅W、及び前記第4の長さLは、2000超且つ4000未満の第2のQ値を有する前記第2のリング共振器を提供するよう構成されている、請求項16に記載の波長可変レーザを製造する方法。 - 前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、
前記半導体基板上に、第1のリング共振器を通って進む光において第1の位相シフトを引き起こすよう構成されている前記第1のリング共振器を作成する段階;
前記半導体基板上に、第2のリング共振器を通って進む光において第2の位相シフトを引き起こすよう構成されている前記第2のリング共振器を作成する段階、前記第2の位相シフトは、前記第1の位相シフトと異なる;及び
前記波長チューナが、前記第1の位相シフト及び前記第2の位相シフトの間の差に依存する波長でピークを有する光干渉スペクトルを生成するよう構成されるように、前記波長チューナを作成する段階
を有する、請求項13に記載の波長可変レーザを製造する方法。 - 前記波長チューナを前記半導体基板上に作成する段階は、
前記半導体基板上に、前記複数のリング共振器に光学的に結合されたリフレクタを作成する段階、前記リフレクタは、前記複数のリング共振器から光を受信して、受信された光の大部分を前記複数のリング共振器に戻して反射するよう構成されている、
を有する、請求項13に記載の波長可変レーザを製造する方法。 - 前記単一利得チップを、前記半導体基板上にマウントする段階は、
前記単一利得チップを、前記半導体基板上にフリップマウントする段階
を有する、請求項13に記載の波長可変レーザを製造する方法。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202263304945P | 2022-01-31 | 2022-01-31 | |
US63/304,945 | 2022-01-31 | ||
US18/097,423 | 2023-01-16 | ||
US18/097,423 US20230246417A1 (en) | 2022-01-31 | 2023-01-16 | Tunable laser having ring resonators with low q |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023111901A true JP2023111901A (ja) | 2023-08-10 |
Family
ID=87432599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023012820A Pending JP2023111901A (ja) | 2022-01-31 | 2023-01-31 | 低いq値を有するリング共振器を備えた波長可変レーザ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230246417A1 (ja) |
JP (1) | JP2023111901A (ja) |
-
2023
- 2023-01-16 US US18/097,423 patent/US20230246417A1/en active Pending
- 2023-01-31 JP JP2023012820A patent/JP2023111901A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230246417A1 (en) | 2023-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6690687B2 (en) | Tunable semiconductor laser having cavity with ring resonator mirror and mach-zehnder interferometer | |
CA2387645C (en) | Multiple wavelength optical sources | |
US7502532B2 (en) | Multi-ring resonator implementation of optical spectrum reshaper for chirp managed laser technology | |
US7260279B2 (en) | Integrated opto-electronic oscillators | |
US8467122B2 (en) | Hybrid laser source with ring-resonator reflector | |
WO2017000511A1 (zh) | 波长可调谐外腔激光器及可调光发射模块 | |
US20040258360A1 (en) | External gain element with mode converter and high index contrast waveguide | |
US6680960B2 (en) | Semiconductor laser device having a diffraction grating on a light emission side | |
WO2008080171A1 (en) | Optical transmitter having a widely tunable directly modulated laser and periodic optical spectrum reshaping element | |
Komljenovic et al. | Monolithically Integrated High-$ Q $ Rings for Narrow Linewidth Widely Tunable Lasers | |
KR20010102076A (ko) | 섬유 격자-안정화형 반도체 펌프 소스 | |
EP1210753A2 (en) | Tunable laser source with integrated optical amplifier | |
WO2001029590A2 (en) | Mode expander using a taper and a diffraction grating | |
CN101212115A (zh) | 可调谐掺铒光纤环形腔激光器 | |
CN111244758A (zh) | 基于横磁模的硅基窄线宽高功率外腔激光器 | |
US6614823B2 (en) | Semiconductor laser device having a diffraction grating on a light reflection side | |
CN108448379A (zh) | 可调谐窄线宽半导体激光器 | |
CN113224633B (zh) | 基于微环的提升光源抗反射的方法 | |
WO2003005068A2 (en) | Multi-wavelength optical fiber | |
Guo et al. | A hybrid-integrated external cavity laser with ultra-wide wavelength tuning range and high side-mode suppression | |
CN100539333C (zh) | 具有高相对反馈的激光源及其制造方法 | |
JP2023111901A (ja) | 低いq値を有するリング共振器を備えた波長可変レーザ | |
US6982823B2 (en) | Wavelength converter | |
JP2007511107A (ja) | 不連続的にitu−tチャネルグリッド波長可変な単一縦モードのエルビウム添加光ファイバリングレーザ | |
WO2020145173A1 (ja) | 波長可変レーザ |