JP3044180B2 - 光周波数トランスレータ - Google Patents
光周波数トランスレータInfo
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12019—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the optical interconnection to or from the AWG devices, e.g. integration or coupling with lasers or photodiodes
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- 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
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- H01S5/4062—Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters
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- Optics & Photonics (AREA)
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに関
し、特に、この光通信システムに用いられる光周波数ト
ランスレータに関する。
し、特に、この光通信システムに用いられる光周波数ト
ランスレータに関する。
【０００２】
【従来技術の説明】通信システムの容量とスピードは、
光学的伝送ノード、光ファイバ導波路等からなるネット
ワークを介して、光学形態で情報を伝送することにより
増加してきた。高容量の光通信システムは、通信システ
ムにおいて、多くの光信号が光ネットワークの要素内で
周波数多重化される必要がある。このようなシステムの
重要な構成要素としては、光周波数トランスレータがあ
り、これは、様々な信号処理の目的のために採用されて
いる。光周波数トランスレータは、データ信号を維持し
ながら、光周波数信号をシフトすることができる。光通
信システムにおいては、光周波数トランスレータは、光
波長分割多重化クロスコネクトスイッチに用いられてい
る。
光学的伝送ノード、光ファイバ導波路等からなるネット
ワークを介して、光学形態で情報を伝送することにより
増加してきた。高容量の光通信システムは、通信システ
ムにおいて、多くの光信号が光ネットワークの要素内で
周波数多重化される必要がある。このようなシステムの
重要な構成要素としては、光周波数トランスレータがあ
り、これは、様々な信号処理の目的のために採用されて
いる。光周波数トランスレータは、データ信号を維持し
ながら、光周波数信号をシフトすることができる。光通
信システムにおいては、光周波数トランスレータは、光
波長分割多重化クロスコネクトスイッチに用いられてい
る。
【０００３】ある種の大きな光周波数トランスレータ
は、可調ＤＢＲ、あるいは、光ゲイン部分、あるいは、
可飽和アブソーバを有するＹ型ブランチレーザからな
る。しかし、これらの装置の性能は、同調スピード、周
波数選択性、同調範囲の観点からは制限されたものであ
る。さらにまた、これらの従来の装置は、比較的高価で
ある。
は、可調ＤＢＲ、あるいは、光ゲイン部分、あるいは、
可飽和アブソーバを有するＹ型ブランチレーザからな
る。しかし、これらの装置の性能は、同調スピード、周
波数選択性、同調範囲の観点からは制限されたものであ
る。さらにまた、これらの従来の装置は、比較的高価で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、同調速度、周波数選択性、あるいは、同調範囲
の観点から、比較的低価格で構成が単純な光周波数トラ
ンスレータを提供することである。
目的は、同調速度、周波数選択性、あるいは、同調範囲
の観点から、比較的低価格で構成が単純な光周波数トラ
ンスレータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による光周波数ト
ランスレータは、幅広いゲインバンド幅を有する光集積
回路上に形成される。このような本発明の光周波数トラ
ンスレータは、光通信システムに用いられる従来のトラ
ンスレータよりも低価格である。
ランスレータは、幅広いゲインバンド幅を有する光集積
回路上に形成される。このような本発明の光周波数トラ
ンスレータは、光通信システムに用いられる従来のトラ
ンスレータよりも低価格である。
【０００６】集積光マルチプレクサと、デマルチプレク
サを用いて、周波数トランスレータを形成できること
を、本発明者は発見した。このような装置の例として
は、米国特許第５，００２，３５０号と第５，１３６，
６７１号とがある。本発明の一実施例による光周波数ト
ランスレータは、レーザキャビティを形成する二つの反
射面の間上の半導体ウェハ上に形成される周波数ルーテ
ィング装置からなる。この周波数ルーティング装置の導
波路は、それぞれの導波路を介して流れる光エネルギー
を阻止するゲートとして、あるいは、それぞれの導波路
を流れる光エネルギーを増幅するゲイン付与素子とし
て、選択的に動作する集積光増幅器を有する。光増幅器
の一つがバイアス電流により活性化されると、この電流
により生成された光エネルギーは、入力信号の光エネル
ギーと共に動作して、反射面の間でレーザ動作が発生す
る。このレーザ動作は、活性化された光学増幅器により
規定される所定パス長に沿って発生する。この特定パス
内のレーザ動作は、特定の選択された周波数で支持され
る。この特定周波数は、入力信号がそれにトランスレー
トされるべき周波数である。入力導波路が入力信号をレ
ーザキャビティに注入するよう配置されている。個別の
出力導波路が提供されている。別法として、入力信号と
出力信号は、同一の導波路上に伝送される。例えば、可
飽和アブソーバのようなゲイン部材がレーザキャビティ
内に配置されて、入力導波路を周波数ルーティング装置
に光学的に結合する。
サを用いて、周波数トランスレータを形成できること
を、本発明者は発見した。このような装置の例として
は、米国特許第５，００２，３５０号と第５，１３６，
６７１号とがある。本発明の一実施例による光周波数ト
ランスレータは、レーザキャビティを形成する二つの反
射面の間上の半導体ウェハ上に形成される周波数ルーテ
ィング装置からなる。この周波数ルーティング装置の導
波路は、それぞれの導波路を介して流れる光エネルギー
を阻止するゲートとして、あるいは、それぞれの導波路
を流れる光エネルギーを増幅するゲイン付与素子とし
て、選択的に動作する集積光増幅器を有する。光増幅器
の一つがバイアス電流により活性化されると、この電流
により生成された光エネルギーは、入力信号の光エネル
ギーと共に動作して、反射面の間でレーザ動作が発生す
る。このレーザ動作は、活性化された光学増幅器により
規定される所定パス長に沿って発生する。この特定パス
内のレーザ動作は、特定の選択された周波数で支持され
る。この特定周波数は、入力信号がそれにトランスレー
トされるべき周波数である。入力導波路が入力信号をレ
ーザキャビティに注入するよう配置されている。個別の
出力導波路が提供されている。別法として、入力信号と
出力信号は、同一の導波路上に伝送される。例えば、可
飽和アブソーバのようなゲイン部材がレーザキャビティ
内に配置されて、入力導波路を周波数ルーティング装置
に光学的に結合する。
【０００７】
【実施例】図１は、光周波数トランスレータの一実施例
を表す図である。この周波数トランスレータは、周波数
選択性を光信号を搬送する複数の導波路に与える周波数
ルーティングデバイスと、光増幅と、レーザ発振を行う
複数の光学活性部分とからなる。この構造体は、半導体
ウェハ上にもモノリシカルに集積することができる。こ
れらの構造体は、公知の光リソグラフ技術によって形成
できる。
を表す図である。この周波数トランスレータは、周波数
選択性を光信号を搬送する複数の導波路に与える周波数
ルーティングデバイスと、光増幅と、レーザ発振を行う
複数の光学活性部分とからなる。この構造体は、半導体
ウェハ上にもモノリシカルに集積することができる。こ
れらの構造体は、公知の光リソグラフ技術によって形成
できる。
【０００８】図１において、半導体ウェハ１０は、例え
ば、ＩｎＧａＡｓＰのような材料製である。Ｎ×Ｎ周波
数ルーティングデバイス１２は、半導体ウェハ１０上に
形成されている。入力導波路４は、半導体ウェハ１０に
形成された第１へき開面２０から入射されて、出力導波
路８に方向性カプラ６を介して結合されている。この出
力導波路８は、第１へき開面２０を介してゲイン部材１
８に結合されている。このゲイン部材１８は、可飽和ア
ブソーバ、あるいは、光増幅器である。導波路１４の一
端はゲイン部材１８に、他端はＮ×Ｎ周波数ルーティン
グデバイス１２の一端に接続されている。複数の導波路
１６1、１６2、．．．、１６Nは、Ｎ×Ｎ周波数ルーテ
ィングデバイス１２の多端に接続されている。複数の光
増幅器２２1、２２2、．．．、２２Nは、複数の導波路
１６1、１６2、．．．、１６Nの一つを半導体ウェハ１
０上に形成された第２へき開面２４に接続している。こ
の二つの第１へき開面２０と第２へき開面２４は、少な
くとも部分的に反射ミラーからなり、そこでレーザ発振
が行われる同調キャビティを規定する。第２へき開面２
４は、高反射表面であるが、一方、第１へき開面２０
は、部分反射表面であり、その結果、ゲイン部材１８上
の出力信号は、そこを介して伝送される。ゲート制御回
路２５は、バイアス電流を選択的に光増幅器の所定の一
つに提供する。
ば、ＩｎＧａＡｓＰのような材料製である。Ｎ×Ｎ周波
数ルーティングデバイス１２は、半導体ウェハ１０上に
形成されている。入力導波路４は、半導体ウェハ１０に
形成された第１へき開面２０から入射されて、出力導波
路８に方向性カプラ６を介して結合されている。この出
力導波路８は、第１へき開面２０を介してゲイン部材１
８に結合されている。このゲイン部材１８は、可飽和ア
ブソーバ、あるいは、光増幅器である。導波路１４の一
端はゲイン部材１８に、他端はＮ×Ｎ周波数ルーティン
グデバイス１２の一端に接続されている。複数の導波路
１６1、１６2、．．．、１６Nは、Ｎ×Ｎ周波数ルーテ
ィングデバイス１２の多端に接続されている。複数の光
増幅器２２1、２２2、．．．、２２Nは、複数の導波路
１６1、１６2、．．．、１６Nの一つを半導体ウェハ１
０上に形成された第２へき開面２４に接続している。こ
の二つの第１へき開面２０と第２へき開面２４は、少な
くとも部分的に反射ミラーからなり、そこでレーザ発振
が行われる同調キャビティを規定する。第２へき開面２
４は、高反射表面であるが、一方、第１へき開面２０
は、部分反射表面であり、その結果、ゲイン部材１８上
の出力信号は、そこを介して伝送される。ゲート制御回
路２５は、バイアス電流を選択的に光増幅器の所定の一
つに提供する。
【０００９】各光増幅器は、制御可能な光学透過率を有
する導波路のドープ領域を有する。このドーピングは、
適宜構成された半導体接合領域が、各光増幅器内に規定
されるように行われる。これらの領域は、電気エネルギ
ーがこれらの領域に加わることにより、光学エネルギー
のフローに対し透過性となり、さらにまた、そこを流れ
る光学信号に対し、ある程度のゲインを与えるという観
点から光学的に活性状態である。レーザ発振しきい値以
上の電気バイアス電流が加えられると、レーザ発振が開
始される。導波路のこれらのドープ領域は、電流がかけ
られていない場合には、光は、不透過である。かくし
て、これらのドープ領域は、減衰器、あるいは、光学増
幅器であり、これは、電気エネルギーによりそれらが励
起されたか否かに依存して決定される。図１の半導体ウ
ェハ１０のこのドープ領域の形成の詳細な方法は公知で
あるので、これについては、これ以上触れない。
する導波路のドープ領域を有する。このドーピングは、
適宜構成された半導体接合領域が、各光増幅器内に規定
されるように行われる。これらの領域は、電気エネルギ
ーがこれらの領域に加わることにより、光学エネルギー
のフローに対し透過性となり、さらにまた、そこを流れ
る光学信号に対し、ある程度のゲインを与えるという観
点から光学的に活性状態である。レーザ発振しきい値以
上の電気バイアス電流が加えられると、レーザ発振が開
始される。導波路のこれらのドープ領域は、電流がかけ
られていない場合には、光は、不透過である。かくし
て、これらのドープ領域は、減衰器、あるいは、光学増
幅器であり、これは、電気エネルギーによりそれらが励
起されたか否かに依存して決定される。図１の半導体ウ
ェハ１０のこのドープ領域の形成の詳細な方法は公知で
あるので、これについては、これ以上触れない。
【００１０】導波路１６1、１６2、．．．、１６Nの所
定の一つにバイアス電流を選択的にかけることにより、
Ｎ×Ｎ周波数ルーティングデバイス１２の動作に起因す
る第１へき開面２０と第２へき開面２４との間に周波数
選択性の光学パスが形成される。周波数発振しきい値以
上のバイアス電流を光学増幅器の一つにかけることによ
り、周波数選択性光学パスで支持される周波数でレーザ
発振が行われる。バイアス電流がかけられない光増幅器
は、そこを流れる光エネルギーの伝送に対しては不透過
のままである。
定の一つにバイアス電流を選択的にかけることにより、
Ｎ×Ｎ周波数ルーティングデバイス１２の動作に起因す
る第１へき開面２０と第２へき開面２４との間に周波数
選択性の光学パスが形成される。周波数発振しきい値以
上のバイアス電流を光学増幅器の一つにかけることによ
り、周波数選択性光学パスで支持される周波数でレーザ
発振が行われる。バイアス電流がかけられない光増幅器
は、そこを流れる光エネルギーの伝送に対しては不透過
のままである。
【００１１】このＮ×Ｎ周波数ルーティングデバイス１
２は、導波路１６1に現れ、Ｎ×Ｎ周波数ルーティング
デバイス１２の方向に向かって流れる周波数Ｆ1を有す
る光信号は、導波路１４の方向に向けられるよう構成さ
れている。導波路１６2の上に現れ、Ｎ×Ｎ周波数ルー
ティングデバイス１２の方向に向けられた周波数Ｆ2を
有する光信号も同様に、導波路１４上に現れる。一般的
に、導波路１６iの上に現れ、Ｎ×Ｎ周波数ルーティン
グデバイス１２の方向に流れる周波数Ｆiを有する光信
号は、導波路１４の方向にＮ×Ｎ周波数ルーティングデ
バイス１２により向けられる。同様に、周波数ルーティ
ングデバイスの対称構成により、導波路１４上に現れ、
Ｎ×Ｎ周波数ルーティングデバイス１２の方向に流れる
周波数Ｆiの光信号は、導波路１６iに向けられる。
２は、導波路１６1に現れ、Ｎ×Ｎ周波数ルーティング
デバイス１２の方向に向かって流れる周波数Ｆ1を有す
る光信号は、導波路１４の方向に向けられるよう構成さ
れている。導波路１６2の上に現れ、Ｎ×Ｎ周波数ルー
ティングデバイス１２の方向に向けられた周波数Ｆ2を
有する光信号も同様に、導波路１４上に現れる。一般的
に、導波路１６iの上に現れ、Ｎ×Ｎ周波数ルーティン
グデバイス１２の方向に流れる周波数Ｆiを有する光信
号は、導波路１４の方向にＮ×Ｎ周波数ルーティングデ
バイス１２により向けられる。同様に、周波数ルーティ
ングデバイスの対称構成により、導波路１４上に現れ、
Ｎ×Ｎ周波数ルーティングデバイス１２の方向に流れる
周波数Ｆiの光信号は、導波路１６iに向けられる。
【００１２】この光増幅器２２1、２２2、．．．、２２
Nは、バイアス電流により開けられるゲートとして用い
られる。これらのゲートが１０〜２０ｍＡの電流でバイ
アスされると、これらゲートは、バイアス電流のレベル
に応じて、ある程度のゲインでもって光学的に透明とな
る。この光増幅器は、ゼロバイアス電流では、高い光学
的損失性を有する。光増幅器２２1、２２2、．．．、２
２Nの一つがバイアスされると、それは、光学的に透明
となるが、残りの光増幅器２２1、２２2、．．．、２２
Nは、バイアスされずにそこに到達する光を吸収する。
ゲイン部材１８が光学的に透過状態であるとすると、光
増幅器２２1、２２2、．．．、２２Nの一つにバイアス
電流がかけられると、レーザ発振のために、ミラー間の
透明なルートが規定される。このルートに沿って、定在
波がこのルートのパスバンド内の周波数にわたって保持
される。このパスバンド外の周波数は、損失性のバイア
スされない光増幅器によって抑制される。レーザ発振
は、ファブリペローモードで起こり、その周波数は、パ
スバンドの最大値に最も近いものである。ファブリペロ
ーモードの隣接波長は、適宜の回路設計により調整され
たパスバンド選択性により抑制される。
Nは、バイアス電流により開けられるゲートとして用い
られる。これらのゲートが１０〜２０ｍＡの電流でバイ
アスされると、これらゲートは、バイアス電流のレベル
に応じて、ある程度のゲインでもって光学的に透明とな
る。この光増幅器は、ゼロバイアス電流では、高い光学
的損失性を有する。光増幅器２２1、２２2、．．．、２
２Nの一つがバイアスされると、それは、光学的に透明
となるが、残りの光増幅器２２1、２２2、．．．、２２
Nは、バイアスされずにそこに到達する光を吸収する。
ゲイン部材１８が光学的に透過状態であるとすると、光
増幅器２２1、２２2、．．．、２２Nの一つにバイアス
電流がかけられると、レーザ発振のために、ミラー間の
透明なルートが規定される。このルートに沿って、定在
波がこのルートのパスバンド内の周波数にわたって保持
される。このパスバンド外の周波数は、損失性のバイア
スされない光増幅器によって抑制される。レーザ発振
は、ファブリペローモードで起こり、その周波数は、パ
スバンドの最大値に最も近いものである。ファブリペロ
ーモードの隣接波長は、適宜の回路設計により調整され
たパスバンド選択性により抑制される。
【００１３】ゲイン部材１８が可飽和アブソーバの場合
の本発明の実施例における周波数トランスレータの動作
について次に説明する。データビットＤの周波数Ｆ1を
有する入力信号を、異なる周波数、例えばＦ2で、デー
タビットＤに変換する場合、バイアス電流がレーザキャ
ビティのしきいレベルより若干高く、光増幅器２２2に
かけられる。このゲイン部材１８は、まず最初の状態で
は、ポンプされておらず、ほぼ不透過である。入力信号
の光学データビットが、この装置に入力導波路４を介し
て注入されると、出力導波路８に方向性カプラ６を介し
て結合される。すると、このゲイン部材１８は飽和し、
透明状態になり、かくして、レーザ動作が周波数Ｆ2で
発生する。かくして、データビットＤは、周波数Ｆ2に
変換され、これが出力導波路８に向けられる。したがっ
て、入力信号は、周波数Ｆ1、Ｆ2、．．．、ＦNのいか
なる周波数に対しても、光増幅器２２1、２
２2、．．．、２２Nの適当なものに適宜バイアスするこ
とにより変換することができる。
の本発明の実施例における周波数トランスレータの動作
について次に説明する。データビットＤの周波数Ｆ1を
有する入力信号を、異なる周波数、例えばＦ2で、デー
タビットＤに変換する場合、バイアス電流がレーザキャ
ビティのしきいレベルより若干高く、光増幅器２２2に
かけられる。このゲイン部材１８は、まず最初の状態で
は、ポンプされておらず、ほぼ不透過である。入力信号
の光学データビットが、この装置に入力導波路４を介し
て注入されると、出力導波路８に方向性カプラ６を介し
て結合される。すると、このゲイン部材１８は飽和し、
透明状態になり、かくして、レーザ動作が周波数Ｆ2で
発生する。かくして、データビットＤは、周波数Ｆ2に
変換され、これが出力導波路８に向けられる。したがっ
て、入力信号は、周波数Ｆ1、Ｆ2、．．．、ＦNのいか
なる周波数に対しても、光増幅器２２1、２
２2、．．．、２２Nの適当なものに適宜バイアスするこ
とにより変換することができる。
【００１４】ゲイン部材１８が光学増幅器である場合に
ついても、前述の実施例と同様に動作する。しかし、こ
の場合、ゲイン部材１８はバイアスされており、その結
果、入力信号により光増幅器のゲインが減少するので、
新たに変換された周波数における出力信号は、入力信号
の論理コンプリメント（logical complement）である。
ついても、前述の実施例と同様に動作する。しかし、こ
の場合、ゲイン部材１８はバイアスされており、その結
果、入力信号により光増幅器のゲインが減少するので、
新たに変換された周波数における出力信号は、入力信号
の論理コンプリメント（logical complement）である。
【００１５】本発明による周波数トランスレータの利点
は、ゲイン部材１８により吸収されなかったいかなる残
留入力信号も、光学的に不透過な光増幅器２２1、２
２2、．．．、２２Nの一つにより吸収される点である。
例えば、周波数Ｆ1の入力信号が、周波数Ｆ2の信号に変
換されるような上記の実施例においては、いかなる残留
入力信号も、光増幅器２２1により吸収される。それ
は、ゼロ、または、ゼロ近傍の電流でバイアスされてい
るからである。その結果、残留信号をフィルタで除去す
る必要がない。
は、ゲイン部材１８により吸収されなかったいかなる残
留入力信号も、光学的に不透過な光増幅器２２1、２
２2、．．．、２２Nの一つにより吸収される点である。
例えば、周波数Ｆ1の入力信号が、周波数Ｆ2の信号に変
換されるような上記の実施例においては、いかなる残留
入力信号も、光増幅器２２1により吸収される。それ
は、ゼロ、または、ゼロ近傍の電流でバイアスされてい
るからである。その結果、残留信号をフィルタで除去す
る必要がない。
【００１６】上述したように、ゲート制御回路２５は、
高反射性であるのに対し、一方、第１へき開面２０は、
部分反射性で、その結果、入力信号は、そこを透過す
る。高反射率は、表面を反射防止コーティングでコーテ
ィングすることにより達成できる。本発明の他の実施例
においては、この第１へき開面２０は、高反射性である
が、ただし、出力導波路８の近傍を除いて高反射性であ
る。これは、第１へき開面２０の一部を反射防止コーテ
ィングによりコーティングすることにより達成できる。
別法として、入力導波路が第１へき開面２０を介してで
はなく、横表面２１と２３の一つを介してレーザキャビ
ティに入ることもできる。この場合、第１へき開面２０
の全体は、高反射性である。入力信号が向けられる表面
にも拘らず、ゲイン部分は、入力導波路４に具備され、
それが方向性カプラ６に到達する前に入力信号を増加さ
せることができる。
高反射性であるのに対し、一方、第１へき開面２０は、
部分反射性で、その結果、入力信号は、そこを透過す
る。高反射率は、表面を反射防止コーティングでコーテ
ィングすることにより達成できる。本発明の他の実施例
においては、この第１へき開面２０は、高反射性である
が、ただし、出力導波路８の近傍を除いて高反射性であ
る。これは、第１へき開面２０の一部を反射防止コーテ
ィングによりコーティングすることにより達成できる。
別法として、入力導波路が第１へき開面２０を介してで
はなく、横表面２１と２３の一つを介してレーザキャビ
ティに入ることもできる。この場合、第１へき開面２０
の全体は、高反射性である。入力信号が向けられる表面
にも拘らず、ゲイン部分は、入力導波路４に具備され、
それが方向性カプラ６に到達する前に入力信号を増加さ
せることができる。
【００１７】本発明の他の実施例においては、入力導波
路４を取り除き、その入力信号と出力信号を同一の出力
導波路８の上に向けることもできる。
路４を取り除き、その入力信号と出力信号を同一の出力
導波路８の上に向けることもできる。
【００１８】図２は、図１に示したＮ×Ｎ周波数ルーテ
ィングデバイス１２の関連詳細図である。この周波数ル
ーティングデバイスは、自由空間領域２８に接続された
複数の入力導波路２６を有する。複数の出力導波路３０
が自由空間領域２８から延びて、光学グレーティング３
２に接続されている。この光学グレーティング３２は、
複数の不等長の導波路を有し、これにより、この導波路
が出力導波路３０と他の自由空間領域３６に接続された
応答する複数の入力導波路３４との間に所定のパス長差
を提供する。この自由空間領域３６は、複数の出力導波
路３８に接続されている。これらの周波数ルーティング
デバイスは、光周波数のマルチプレクサ、および、デマ
ルチプレクサとして動作することができる。これらの構
成方法と動作の詳細については、前掲の米国特許に開示
されている。図１のＮ×Ｎ周波数ルーティングデバイス
１２の場合には、入力導波路２６の一つは、導波路１４
に接続されている。複数の自由空間領域２８が図１の装
置の導波路１６1、１６2、．．．、１６Nに接続されて
いる。
ィングデバイス１２の関連詳細図である。この周波数ル
ーティングデバイスは、自由空間領域２８に接続された
複数の入力導波路２６を有する。複数の出力導波路３０
が自由空間領域２８から延びて、光学グレーティング３
２に接続されている。この光学グレーティング３２は、
複数の不等長の導波路を有し、これにより、この導波路
が出力導波路３０と他の自由空間領域３６に接続された
応答する複数の入力導波路３４との間に所定のパス長差
を提供する。この自由空間領域３６は、複数の出力導波
路３８に接続されている。これらの周波数ルーティング
デバイスは、光周波数のマルチプレクサ、および、デマ
ルチプレクサとして動作することができる。これらの構
成方法と動作の詳細については、前掲の米国特許に開示
されている。図１のＮ×Ｎ周波数ルーティングデバイス
１２の場合には、入力導波路２６の一つは、導波路１４
に接続されている。複数の自由空間領域２８が図１の装
置の導波路１６1、１６2、．．．、１６Nに接続されて
いる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、比較的簡単な構成
で、周波数の分離と増幅が可能である。
で、周波数の分離と増幅が可能である。
【図１】本発明による光学周波数トランスレータのブロ
ック図。
ック図。
【図２】図１に示された周波数ルーティング装置の詳細
を表す図。
を表す図。
４ 入力導波路 ６ 方向性カプラ ８ 出力導波路 １０ 半導体ウェハ １２ Ｎ×Ｎ周波数ルーティングデバイス １４、１６ 導波路 １８ ゲイン部材 ２０ 第１へき開面 ２１、２３ 横表面 ２２ 光増幅器 ２４ 第２へき開面 ２５ ゲート制御回路 ２６ 入力導波路 ２８ 自由空間領域 ３０ 出力導波路 ３２ 光学グレーティング ３４ 入力導波路 ３６ 自由空間領域 ３８ 出力導波路
フロントページの続き (72)発明者 マーティン ザーンジブル アメリカ合衆国、07734 ニュージャー ジー、 ミドルタウン、ハンタースポイ ント 30 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/126 G02F 2/02
Claims (15)
- 【請求項１】 （Ａ）半導体ウェハに形成されたレーザ
キャビティ（２３、２４）と、 （Ｂ）前記レーザキャビティ内に形成された周波数ルー
ティングデバイス（１２）と、 （Ｃ）前記レーザキャビティ内に形成された複数の周波
数選択性パス（１６）と、 （Ｄ）前記周波数選択性パスの所定の一つを光学エネル
ギーによって選択的に活性化する手段と、からなること
を特徴とする光周波数トランスレータ。 - 【請求項２】 （Ｅ）前記周波数選択性パス内に形成さ
れた複数の光学増幅器（２２）をさらに有することを特
徴とする請求項１のトランスレータ。 - 【請求項３】 （Ｆ）前記レーザキャビティ内に、入力
信号を注入する入力導波路（４）と、 （Ｇ）前記入力導波路を前記周波数ルーティングデバイ
ス（１２）に光学的に結合するゲイン部材（１８）と、
をさらに有することを特徴とする請求項２のトランスレ
ータ。 - 【請求項４】 前記（Ｇ）のゲイン部材は、光学増幅器
か過飽和アブソーバの何れかであることを特徴とする請
求項３のトランスレータ。 - 【請求項５】 前記（Ｆ）の入力導波路は、出力導波路
としても機能することを特徴とする請求項４のトランス
レータ。 - 【請求項６】 （Ｈ１）前記ゲイン部材に接続され、前
記レーザキャビティから出力信号を伝送する出力導波路
（８）と、 （Ｈ２）前記入力導波路を前記ゲイン部材に光学的に結
合する方向性カプラ（６）とをさらに有することを特徴
とする請求項４のトランスレータ。 - 【請求項７】 （Ａ）半導体ウェハに形成されたレーザ
キャビティ（２０、２４）と、 （Ｂ）前記レーザキャビティ内に形成された入力と複数
の出力とを有する周波数ルーティングデバイス（１２）
と、 （Ｃ）各々が前記複数の出力の一つに接続された複数の
光学増幅器（２２）と、 （Ｆ）光学信号をレーザキャビティを介して伝送する入
力導波路（４）と、 （Ｇ）前記レーザキャビティ内に配置され、前記入力導
波路を前記周波数ルーティングデバイスに光学的に結合
するゲイン部材（１８）とからなることを特徴とする光
周波数トランスレータ。 - 【請求項８】 （Ｉ）前記ゲイン部材に接続された出力
導波路（８）をさらに有することを特徴とする請求項７
のトランスレータ。 - 【請求項９】 （Ｊ）前記入力導波路（４）を前記ゲイ
ン部材に光学的に結合する方向性カプラ（６）をさらに
有することを特徴とする請求項８のトランスレータ。 - 【請求項１０】 前記（Ｇ）のゲイン部材は、過飽和ア
ブソーバであることを特徴とする請求項９のトランスレ
ータ。 - 【請求項１１】 前記（Ｇ）のゲイン部材は、光学増幅
器であることを特徴とする請求項９のトランスレータ。 - 【請求項１２】 （Ｋ）光学増幅器（２２）を選択的に
活性化する制御回路（２５）をさらに有することを特徴
とする請求項９のトランスレータ。 - 【請求項１３】 前記周波数ルーティングデバイスは、 （Ｌ）少なくとも一つの入力導波路（２６）と、 （Ｍ）前記入力導波路に接続された第１の自由空間領域
（２８）と、 （Ｎ）前記第１の自由空間領域に接続された複数の出力
導波路（３０）と、 （Ｏ）前記複数の出力導波路に接続され、複数の不等長
の導波路を有する光学グレーティング（３２）と、 （Ｐ）前記光学グレーティングに接続された複数の入力
導波路（３４）と、 （Ｑ）前記光学グレーティングに接続された複数の入力
導波路に接続された第２の自由空間領域（３６）と、 （Ｒ）前記第２の自由空間領域に接続された複数の出力
導波路（３８）と、からなることを特徴とする請求項１
のトランスレータ。 - 【請求項１４】 前記周波数ルーティングデバイスは、 （Ｌ）少なくとも一つの入力導波路（２６）と、 （Ｍ）前記入力導波路に接続された第１の自由空間領域
（２８）と、 （Ｎ）前記第１の自由空間領域に接続された複数の出力
導波路（３０）と、 （Ｏ）前記複数の出力導波路に接続され、複数の不等長
の導波路を有する光学グレーティング（３２）と、 （Ｐ）前記光学グレーティングに接続された複数の入力
導波路（３４）と、 （Ｑ）前記光学グレーティングに接続された複数の入力
導波路に接続された第２の自由空間領域（３６）と、 （Ｒ）前記第２の自由空間領域に接続された複数の出力
導波路（３８）と、からなることを特徴とする請求項７
のトランスレータ。 - 【請求項１５】 （Ｓ）半導体ウェハに形成された周波
数ルーティングデバイス（１２）と、 （Ｔ）前記半導体ウェハ内に形成された第１と第２の離
間した反射表面（２０，２４）と、 （Ｕ）一端が前記第１と第２の表面の間に形成された領
域の外側に配置され、多端が前記周波数ルーティングデ
バイスに結合された第１導波路（８）と、 （Ｖ）前記第１導波路と直列に形成された光学ゲイン部
材（１８）と、 （Ｗ）周波数ルーティングデバイスを前記第２反射表面
に接続させる複数の導波路（１６）と、 （Ｘ）前記複数の導波路に直列に接続された制御可能な
光学増幅器（２２）と、 （Ｙ）光学入力信号の周波数を異なる所定の出力光学周
波数に変換するために、光学増幅器の一つにバイアス電
流を提供する手段（２５）と、からなることを特徴とす
る光周波数トランスレータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US247381 | 1994-05-23 | ||
| US08/247,381 US5524014A (en) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | Optical frequency translator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326826A JPH07326826A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3044180B2 true JP3044180B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=22934718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7144247A Expired - Lifetime JP3044180B2 (ja) | 1994-05-23 | 1995-05-19 | 光周波数トランスレータ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5524014A (ja) |
| EP (1) | EP0684494A1 (ja) |
| JP (1) | JP3044180B2 (ja) |
| KR (1) | KR950033551A (ja) |
| AU (1) | AU696146B2 (ja) |
| CA (1) | CA2143593C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5627852A (en) * | 1995-08-16 | 1997-05-06 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Semiconductor laser geometry for broad-angle far-field addressing |
| US5881199A (en) * | 1996-12-02 | 1999-03-09 | Lucent Technologies Inc. | Optical branching device integrated with tunable attenuators for system gain/loss equalization |
| US5740289A (en) * | 1996-12-30 | 1998-04-14 | At&T Corp | Optical arrangement for amplifying WDM signals |
| US5881079A (en) * | 1997-05-22 | 1999-03-09 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength selectable laser with inherent and single-mode stability |
| US6400498B1 (en) | 1997-05-29 | 2002-06-04 | Nec Corporation | Optical signal repeating and amplifying device and optical level adjusting device |
| US6404525B1 (en) | 1997-07-31 | 2002-06-11 | Nec Corporation | Optical add-drop multiplexer |
| US6055250A (en) * | 1997-11-07 | 2000-04-25 | Lucent Technologies Inc. | Multifrequency laser having reduced wave mixing |
| US6014390A (en) * | 1998-01-30 | 2000-01-11 | Lucent Technologies Inc. | Tunable transmitter with Mach-Zehnder modulator |
| US5995524A (en) * | 1998-10-13 | 1999-11-30 | Lucent Technologies Inc. | Real-time dynamic chirp measurements of optical signal |
| US5987050A (en) * | 1998-11-16 | 1999-11-16 | Lucent Technologies, Inc. | Laser transmitter based on a coupler and having a controlled output port |
| US6240118B1 (en) * | 1998-11-16 | 2001-05-29 | Lucent Technologies Inc. | Multichannel laser transmitter with a single output port |
| JP2001085800A (ja) * | 1999-09-09 | 2001-03-30 | Hitachi Ltd | 半導体光増幅器モジュールおよび光通信システム |
| WO2001067607A2 (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-13 | Romaniuk Charles C | Dynamic phase logic gate |
| US6501258B1 (en) | 2001-09-28 | 2002-12-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical spatial frequency measurement |
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|---|---|---|---|---|
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| US4794351A (en) * | 1986-09-29 | 1988-12-27 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Optical mixer for upconverting or downconverting an optical signal |
| US5002350A (en) * | 1990-02-26 | 1991-03-26 | At&T Bell Laboratories | Optical multiplexer/demultiplexer |
| SE468267B (sv) * | 1991-04-10 | 1992-11-30 | Ericsson Telefon Ab L M | Terminal foer ett frekvensdelat, optiskt kommunikationssystem |
| WO1992022111A1 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-10 | Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft | Optisch steuerbarer halbleiterlaser |
| US5136671A (en) * | 1991-08-21 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Optical switch, multiplexer, and demultiplexer |
| US5233453A (en) * | 1992-04-29 | 1993-08-03 | International Business Machines Corporation | Space-division switched waveguide array filter and method using same |
| US5264960A (en) * | 1992-05-08 | 1993-11-23 | At&T Bell Laboratories | Optical wavelength shifter |
| US5280549A (en) * | 1993-02-05 | 1994-01-18 | National Research Council Of Canada | Frequency dependent optical isolator |
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| US5361268A (en) * | 1993-05-18 | 1994-11-01 | Electro Scientific Industries, Inc. | Switchable two-wavelength frequency-converting laser system and power control therefor |
| US5390200A (en) * | 1993-10-13 | 1995-02-14 | At&T Corp. | High power, single-frequency tunable laser |
-
1994
- 1994-05-23 US US08/247,381 patent/US5524014A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-28 CA CA002143593A patent/CA2143593C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-10 EP EP95303158A patent/EP0684494A1/en not_active Withdrawn
- 1995-05-16 KR KR1019950012034A patent/KR950033551A/ko not_active Application Discontinuation
- 1995-05-17 AU AU20120/95A patent/AU696146B2/en not_active Ceased
- 1995-05-19 JP JP7144247A patent/JP3044180B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR950033551A (ko) | 1995-12-26 |
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| AU696146B2 (en) | 1998-09-03 |
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| US5524014A (en) | 1996-06-04 |
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