JP3394741B2 - 分岐光掃引検出装置およびｗｄｍ光信号スペクトル監視装置 - Google Patents
分岐光掃引検出装置およびｗｄｍ光信号スペクトル監視装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は分岐光掃引検出装
置およびＷＤＭ光信号スペクトル監視装置に関し、特に
ＷＤＭ伝送ネットワークの任意の場所で、低コスト、低
損失、かつコンパクトに実現できる分岐光掃引検出装置
およびＷＤＭ光信号スペクトル監視装置に関する。
置およびＷＤＭ光信号スペクトル監視装置に関し、特に
ＷＤＭ伝送ネットワークの任意の場所で、低コスト、低
損失、かつコンパクトに実現できる分岐光掃引検出装置
およびＷＤＭ光信号スペクトル監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信においては、異なる波長を
有する複数の光信号を一本の光ファイバで伝送すること
により伝送容量を増加する、波長分割多重（ＷＤＭ）方
式による光通信システムの開発に力が注がれている。こ
の光通信システムは、多波長の光信号を多重化して光伝
送路を伝送するものであるので、該多波長の光信号の光
量が不均一になっていないか、あるいは光量不足となっ
て受信不能となっている光信号が存在しないか等を監視
し、もしこのような不具合が発生したなら、緊急にこれ
に対処する必要がある。
有する複数の光信号を一本の光ファイバで伝送すること
により伝送容量を増加する、波長分割多重（ＷＤＭ）方
式による光通信システムの開発に力が注がれている。こ
の光通信システムは、多波長の光信号を多重化して光伝
送路を伝送するものであるので、該多波長の光信号の光
量が不均一になっていないか、あるいは光量不足となっ
て受信不能となっている光信号が存在しないか等を監視
し、もしこのような不具合が発生したなら、緊急にこれ
に対処する必要がある。
【０００３】光ファイバ伝送路中を伝送されている光信
号を分岐し、監視する装置の従来例として例えば特開平
９−２１８３１６号公報があり、また、ＷＤＭ信号光を
光波長毎にパワーをモニタできるようにした従来例とし
て例えば特開平１０−１７３２６６号公報に開示されて
いるものがある。前者の公報には、上下の層のそれぞれ
に上部光導波路と下部光導波路とを形成し、これらが上
下に平行かつ近接して積層された結合部を設け、また該
結合部に回折格子からなるフィルタ手段を設けることに
より、一方の光導波路を伝送する多周波の光信号から特
定の周波数の光信号を他方の光導波路に分岐するように
する技術が開示されている。また、後者の公報には、光
ファイバ伝送路に挿入された光分岐器と、光分岐器で分
岐された光に含まれる特定波長光成分を透過する波長可
変フィルタと、該波長可変フィルタの透過光を受光する
受光器とから構成された信号光モニタ装置が開示されて
いる。
号を分岐し、監視する装置の従来例として例えば特開平
９−２１８３１６号公報があり、また、ＷＤＭ信号光を
光波長毎にパワーをモニタできるようにした従来例とし
て例えば特開平１０−１７３２６６号公報に開示されて
いるものがある。前者の公報には、上下の層のそれぞれ
に上部光導波路と下部光導波路とを形成し、これらが上
下に平行かつ近接して積層された結合部を設け、また該
結合部に回折格子からなるフィルタ手段を設けることに
より、一方の光導波路を伝送する多周波の光信号から特
定の周波数の光信号を他方の光導波路に分岐するように
する技術が開示されている。また、後者の公報には、光
ファイバ伝送路に挿入された光分岐器と、光分岐器で分
岐された光に含まれる特定波長光成分を透過する波長可
変フィルタと、該波長可変フィルタの透過光を受光する
受光器とから構成された信号光モニタ装置が開示されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記した前者の公報に
は、波長可変フィルタについては何らの開示がなく、ま
た後者の公報には、前記波長可変フィルタを誘電フィル
タをパルスステッピングモータで回転させるようして構
成することが記載されている。しかしながら、該波長可
変フィルタを誘電フィルタとパルスステッピングモータ
で構成すると、ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に監視
することができず、また装置をコンパクトかつ安価に構
成することができないという問題があった。
は、波長可変フィルタについては何らの開示がなく、ま
た後者の公報には、前記波長可変フィルタを誘電フィル
タをパルスステッピングモータで回転させるようして構
成することが記載されている。しかしながら、該波長可
変フィルタを誘電フィルタとパルスステッピングモータ
で構成すると、ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に監視
することができず、また装置をコンパクトかつ安価に構
成することができないという問題があった。
【０００５】この発明の目的は、前記問題点を解消し、
ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に監視することがで
き、またコンパクト、低損失かつ安価に構成することが
できる分岐光掃引検出装置およびＷＤＭ光信号スペクト
ル監視装置を提供することにある。
ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に監視することがで
き、またコンパクト、低損失かつ安価に構成することが
できる分岐光掃引検出装置およびＷＤＭ光信号スペクト
ル監視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、半導体基板の垂直方向に積層された
半導体層を利用し、各々所定の間隔をあけて形成された
第１の導波路および第２の導波路と、該第１の導波路と
第２の導波路の一部を隣接させて形成された光結合部
と、該光結合部に形成された波長フィルタとして機能さ
せるための回折格子と、該光結合部の上部の少なくとも
一部を被覆する薄膜ヒータ部材と、該波長フィルタによ
り前記第２の導波路に抽出された光信号を受光する受光
素子とを具備し、前記薄膜ヒータ部材に流す電流を可変
にすることにより、前記第２の導波路に抽出される光信
号の波長を可変にした点に第１の特徴がある。
ために、本発明は、半導体基板の垂直方向に積層された
半導体層を利用し、各々所定の間隔をあけて形成された
第１の導波路および第２の導波路と、該第１の導波路と
第２の導波路の一部を隣接させて形成された光結合部
と、該光結合部に形成された波長フィルタとして機能さ
せるための回折格子と、該光結合部の上部の少なくとも
一部を被覆する薄膜ヒータ部材と、該波長フィルタによ
り前記第２の導波路に抽出された光信号を受光する受光
素子とを具備し、前記薄膜ヒータ部材に流す電流を可変
にすることにより、前記第２の導波路に抽出される光信
号の波長を可変にした点に第１の特徴がある。
【０００７】この特徴によれば、薄膜ヒータ部材に流す
電流を可変にするだけで、第２の導波路に抽出される光
信号の波長を掃引できるので、第２の導波路から、異な
る波長の光信号を高速で得ることができるようになる。
電流を可変にするだけで、第２の導波路に抽出される光
信号の波長を掃引できるので、第２の導波路から、異な
る波長の光信号を高速で得ることができるようになる。
【０００８】また、本発明は、前記受光素子を、前記半
導体層上の一部に、かつ前記第２の導波路またはその開
放端に、近接または接触させて配置した点に第２の特徴
がある。この特徴によれば、受光素子を半導体層上に集
積化できるので、コンパクト、低損失で、かつ信頼性の
高い装置を提供することができるようになる。
導体層上の一部に、かつ前記第２の導波路またはその開
放端に、近接または接触させて配置した点に第２の特徴
がある。この特徴によれば、受光素子を半導体層上に集
積化できるので、コンパクト、低損失で、かつ信頼性の
高い装置を提供することができるようになる。
【０００９】さらに、本発明は、分岐光検出装置の薄膜
ヒータ部材に電流を供給する電流供給手段と、前記第２
の導波路に抽出される光信号の波長と前記薄膜ヒータ部
材に供給する電流との関係を保持する波長−電流保持手
段と、該電流−波長保持手段を用いて、波長情報を前記
薄膜ヒータ部材に供給する電流値に変換し、該電流値と
なるように前記電流供給手段を制御する手段と、該分岐
光検出装置の受光素子の出力に基づいて光パワーを測定
する光パワー測定手段と、前記波長情報と、前記光パワ
ー測定手段で測定された光パワーとにより光スペクトル
を求める手段とを具備した点に第３の特徴がある。この
特徴によれば、ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に監視
することができるようになる。
ヒータ部材に電流を供給する電流供給手段と、前記第２
の導波路に抽出される光信号の波長と前記薄膜ヒータ部
材に供給する電流との関係を保持する波長−電流保持手
段と、該電流−波長保持手段を用いて、波長情報を前記
薄膜ヒータ部材に供給する電流値に変換し、該電流値と
なるように前記電流供給手段を制御する手段と、該分岐
光検出装置の受光素子の出力に基づいて光パワーを測定
する光パワー測定手段と、前記波長情報と、前記光パワ
ー測定手段で測定された光パワーとにより光スペクトル
を求める手段とを具備した点に第３の特徴がある。この
特徴によれば、ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に監視
することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１(a) は本発明の一実施形態の概
略平面図、同図(b) 、(c) は、それぞれ、(a) 図のＡ−
Ａ' 線断面図Ｂ−Ｂ' 線断面図、図２は斜視図を示す。
を詳細に説明する。図１(a) は本発明の一実施形態の概
略平面図、同図(b) 、(c) は、それぞれ、(a) 図のＡ−
Ａ' 線断面図Ｂ−Ｂ' 線断面図、図２は斜視図を示す。
【００１１】図２に示されているように、本実施形態の
分岐光掃引検出装置は、ｎ型のＩｎＰ基板１の上に、順
次形成された、ｎ型ＩｎＰ層２、ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層
３（なお、ｕ−は"undoped" を示す。以下でも同様）、
ｕ−ＩｎＰ層４、およびｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５を有
し、前記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層３の下面には下方に延出
する隆起部３ａが線路状に形成され、ｕ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層３内の隆起部３ａに沿う線路状部分に下部光導波路
１０が構成され、また前記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５の上
面には上方に突出してｕ−ＩｎＰ層６が線路状に形成さ
れ、該ｕ−ＩｎＰ層６内のｕ−ＩｎＰ層６に沿う線路状
部分に上部光導波路１１が構成されている。該ｕ−Ｉｎ
Ｐ層６の上面には、図１(b) に示されているように、ｕ
−ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層７が形成され、前
記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５の上面、ｕ−ＩｎＰ層６の側
面、およびキャップ層７の上、側面は、ＳｉＮの絶縁膜
８で被覆されている。
分岐光掃引検出装置は、ｎ型のＩｎＰ基板１の上に、順
次形成された、ｎ型ＩｎＰ層２、ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層
３（なお、ｕ−は"undoped" を示す。以下でも同様）、
ｕ−ＩｎＰ層４、およびｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５を有
し、前記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層３の下面には下方に延出
する隆起部３ａが線路状に形成され、ｕ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層３内の隆起部３ａに沿う線路状部分に下部光導波路
１０が構成され、また前記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５の上
面には上方に突出してｕ−ＩｎＰ層６が線路状に形成さ
れ、該ｕ−ＩｎＰ層６内のｕ−ＩｎＰ層６に沿う線路状
部分に上部光導波路１１が構成されている。該ｕ−Ｉｎ
Ｐ層６の上面には、図１(b) に示されているように、ｕ
−ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層７が形成され、前
記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５の上面、ｕ−ＩｎＰ層６の側
面、およびキャップ層７の上、側面は、ＳｉＮの絶縁膜
８で被覆されている。
【００１２】図１(a) 、図２に示されているように、下
部光導波路１０は、第１直線部１０ａと滑らかな湾曲部
１０ｂと第２の直線部１０ｃからなり、また上部光導波
路１１は、第１の直線部１１ａと湾曲部１０ｂとは逆方
向の湾曲部１１ｂと第２の直線部１１ｃからなる。前記
下部光導波路１０および上部光導波路１１の第２の直線
部１０ｃと１１ｃは、上下に平行かつ近接して積層され
た光結合部１２を構成し、該第２の直線部１０ｃと１１
ｃの間のｕ−ＩｎＰ層４に、波長フィルタとして機能す
る回折格子１３が形成されている。該回折格子１３は、
ｕ−ＩｎＰ層４内に、例えばＩｎＧａＡｓＰからなる複
数の棒状部を所定の周期で平行に埋設することにより形
成されることができる。
部光導波路１０は、第１直線部１０ａと滑らかな湾曲部
１０ｂと第２の直線部１０ｃからなり、また上部光導波
路１１は、第１の直線部１１ａと湾曲部１０ｂとは逆方
向の湾曲部１１ｂと第２の直線部１１ｃからなる。前記
下部光導波路１０および上部光導波路１１の第２の直線
部１０ｃと１１ｃは、上下に平行かつ近接して積層され
た光結合部１２を構成し、該第２の直線部１０ｃと１１
ｃの間のｕ−ＩｎＰ層４に、波長フィルタとして機能す
る回折格子１３が形成されている。該回折格子１３は、
ｕ−ＩｎＰ層４内に、例えばＩｎＧａＡｓＰからなる複
数の棒状部を所定の周期で平行に埋設することにより形
成されることができる。
【００１３】光結合部１２の少なくとも上面部には、図
１(a) 、(c) から明らかなように、好ましくは該光結合
部１２の全長に渡って、薄膜ストライプヒータ３１が被
覆されている。該薄膜ストライプヒータ３１の両端のそ
れぞれには、ＳｉＮの絶縁膜８上に形成されたヒータ電
極３２、３３が接続されている。なお、前記薄膜ストラ
イプヒータ３１とヒータ電極３２、３３は、ヒータ電極
３２、３３の一部を図示されていない電源と接続できる
ように露出されていれば、ＳｉＮの絶縁膜８の下層に設
けても良い。
１(a) 、(c) から明らかなように、好ましくは該光結合
部１２の全長に渡って、薄膜ストライプヒータ３１が被
覆されている。該薄膜ストライプヒータ３１の両端のそ
れぞれには、ＳｉＮの絶縁膜８上に形成されたヒータ電
極３２、３３が接続されている。なお、前記薄膜ストラ
イプヒータ３１とヒータ電極３２、３３は、ヒータ電極
３２、３３の一部を図示されていない電源と接続できる
ように露出されていれば、ＳｉＮの絶縁膜８の下層に設
けても良い。
【００１４】ヒータ電極３２、３３に印加する電流を変
化させて薄膜ストライプヒータ３１の発熱温度を変化さ
せると、光結合部１２の導波路の温度を変えることがで
き、該導波路の屈折率を変化させることができる。この
結果、前記波長フィルタに、狭帯域かつ波長可変な光フ
ィルタ動作をさせることが可能になる。
化させて薄膜ストライプヒータ３１の発熱温度を変化さ
せると、光結合部１２の導波路の温度を変えることがで
き、該導波路の屈折率を変化させることができる。この
結果、前記波長フィルタに、狭帯域かつ波長可変な光フ
ィルタ動作をさせることが可能になる。
【００１５】図３は、前記ヒータ電極３２、３３に印加
する電流値（横軸）と、前記波長フィルタから抽出され
る光信号の中心波長（縦軸）の関係の一例を示し、例え
ば電流０の時の中心波長をλ0 とすると、電流を１２０
ｍＡ流した時には中心波長はλ7 となり、電流を０〜１
２０ｍＡ変化させることにより、中心波長をλ0 〜λ7
（約１１ｎｍ）変化させることができる。
する電流値（横軸）と、前記波長フィルタから抽出され
る光信号の中心波長（縦軸）の関係の一例を示し、例え
ば電流０の時の中心波長をλ0 とすると、電流を１２０
ｍＡ流した時には中心波長はλ7 となり、電流を０〜１
２０ｍＡ変化させることにより、中心波長をλ0 〜λ7
（約１１ｎｍ）変化させることができる。
【００１６】なお、図１(c) に点線で示されているよう
に、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面に設けられているステージ
９中であって、前記薄膜ストライプヒータ３１と対向す
る位置に、低熱伝導層９ａ（例えば、空気等の気体層）
を設けると、ヒータ電極３２、３３に電流を流して光結
合部１２の導波路を加熱した時に、該導波路の温度を該
低熱伝導層９ａがない時に比べて高くすることができ
る。このため、ヒータ電極３２、３３に印加する電流の
変化に対する光結合部１２の導波路の温度の変化を大き
くすることができ、前記波長フィルタの波長可変幅を大
きくすることができるようになる。
に、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面に設けられているステージ
９中であって、前記薄膜ストライプヒータ３１と対向す
る位置に、低熱伝導層９ａ（例えば、空気等の気体層）
を設けると、ヒータ電極３２、３３に電流を流して光結
合部１２の導波路を加熱した時に、該導波路の温度を該
低熱伝導層９ａがない時に比べて高くすることができ
る。このため、ヒータ電極３２、３３に印加する電流の
変化に対する光結合部１２の導波路の温度の変化を大き
くすることができ、前記波長フィルタの波長可変幅を大
きくすることができるようになる。
【００１７】再び、図１、図２に戻って説明を続ける
と、図示されているように、前記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層
３、ｕ−ＩｎＰ層４、およびｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５
は、例えば矩形に切り欠かれた切り欠き部２１を有し、
該切り欠き部１２に受光素子２２が配置されている。該
受光素子２２は、導電性のｎ型ＩｎＰ層２の露出面の一
部に順次積層して形成された、ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２
ａ、ｐ型ＩｎＰ層２２ｂ、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２２
ｃ、該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２２ｃの上面中央に電気的
に接続され周辺部をＳｉＮ層２２ｄで絶縁されたＡｕ等
で形成されたｐ側電極２３、およびｎ型ＩｎＰ層２の露
出面の他の一部に形成され前記ｎ型ＩｎＰ層２と電気的
に接続されその周辺部をＳｉＮ層２２ｅで絶縁されたＡ
ｕ等で形成されたｎ側電極２４から構成されている。該
受光素子２２のｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａの一方の側面
は、前記下部光導波路１０の第１の直線部１０ａの開放
端１０ａ' と空間的にわずかな間隙をおいて対向してい
る。
と、図示されているように、前記ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層
３、ｕ−ＩｎＰ層４、およびｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５
は、例えば矩形に切り欠かれた切り欠き部２１を有し、
該切り欠き部１２に受光素子２２が配置されている。該
受光素子２２は、導電性のｎ型ＩｎＰ層２の露出面の一
部に順次積層して形成された、ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２
ａ、ｐ型ＩｎＰ層２２ｂ、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２２
ｃ、該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２２ｃの上面中央に電気的
に接続され周辺部をＳｉＮ層２２ｄで絶縁されたＡｕ等
で形成されたｐ側電極２３、およびｎ型ＩｎＰ層２の露
出面の他の一部に形成され前記ｎ型ＩｎＰ層２と電気的
に接続されその周辺部をＳｉＮ層２２ｅで絶縁されたＡ
ｕ等で形成されたｎ側電極２４から構成されている。該
受光素子２２のｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａの一方の側面
は、前記下部光導波路１０の第１の直線部１０ａの開放
端１０ａ' と空間的にわずかな間隙をおいて対向してい
る。
【００１８】本実施形態では、上部光導波路１１が主光
導波路（第１の導波路）であり、下部光導波路１０が副
光導波路つまり分岐光導波路（第２の導波路）として機
能するものであり、多周波の信号光が上部光導波路１１
を伝送されると、前記結合部１２の回折格子１３にてろ
波された特定の波長の光信号が下部光導波路１０に分岐
される。分岐された光信号は、下部光導波路１０の湾曲
部１０ｂを経て第１の直線部１０ａに進み、その開放端
１０ａ' で空間に放射され、受光素子２２の光吸収層で
ある前記ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収される。該ｕ
−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収された光量は、受光素子
２２のｐ側電極２３とｎ側電極２４間で発生する電気量
として検出されることができる。
導波路（第１の導波路）であり、下部光導波路１０が副
光導波路つまり分岐光導波路（第２の導波路）として機
能するものであり、多周波の信号光が上部光導波路１１
を伝送されると、前記結合部１２の回折格子１３にてろ
波された特定の波長の光信号が下部光導波路１０に分岐
される。分岐された光信号は、下部光導波路１０の湾曲
部１０ｂを経て第１の直線部１０ａに進み、その開放端
１０ａ' で空間に放射され、受光素子２２の光吸収層で
ある前記ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収される。該ｕ
−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収された光量は、受光素子
２２のｐ側電極２３とｎ側電極２４間で発生する電気量
として検出されることができる。
【００１９】以上のように、本実施形態によれば、ヒー
タ電極３２、３３間に流す電流を可変とし、光結合部１
２の導波路の温度を変えることにより、下部光導波路１
０に抽出される光信号の波長を変えることができるよう
になる。換言すれば、抽出される光信号の波長を掃引
（スイープ）することができるようになる。また、下部
光導波路１０と上部光導波路１１とが形成されている同
一の基板１上に、下部光導波路１０の開放端１０ａ' と
近接して受光素子２２を形成しているので、コンパクト
に分岐光掃引検出装置を実現することができるようにな
る。また、低コスト、かつ低損失に実現できるようにな
る。
タ電極３２、３３間に流す電流を可変とし、光結合部１
２の導波路の温度を変えることにより、下部光導波路１
０に抽出される光信号の波長を変えることができるよう
になる。換言すれば、抽出される光信号の波長を掃引
（スイープ）することができるようになる。また、下部
光導波路１０と上部光導波路１１とが形成されている同
一の基板１上に、下部光導波路１０の開放端１０ａ' と
近接して受光素子２２を形成しているので、コンパクト
に分岐光掃引検出装置を実現することができるようにな
る。また、低コスト、かつ低損失に実現できるようにな
る。
【００２０】次に、本発明の第２実施形態を、図４(a)
、(b) 、および(c) を参照して説明する。図４(a) 、
(b) 、および(c) は、それぞれ、本実施形態の概略平面
図、(a) 図のＡ−Ａ' 線断面図、および斜視図を示す。
なお、図１、図２の同一の符号は、同一または同等物を
示す。
、(b) 、および(c) を参照して説明する。図４(a) 、
(b) 、および(c) は、それぞれ、本実施形態の概略平面
図、(a) 図のＡ−Ａ' 線断面図、および斜視図を示す。
なお、図１、図２の同一の符号は、同一または同等物を
示す。
【００２１】この実施形態は、前記第１の実施形態に比
べて、下部光導波路１０が主光導波路であり、上部光導
波路１１が副光導波路つまり分岐光導波路として機能す
る点、切り欠き部２１は、ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５を切
り欠くことにより形成され、また導電性のｎ型ＩｎＰ層
４ａ上に受光素子２２が形成されている点で異なる。本
実施形態では、受光素子２２のｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２
ａの一方の側面は、前記上部光導波路１１の開放端１１
ａ' とわずかな間隙をおいてまたは接触して対向してい
る。
べて、下部光導波路１０が主光導波路であり、上部光導
波路１１が副光導波路つまり分岐光導波路として機能す
る点、切り欠き部２１は、ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層５を切
り欠くことにより形成され、また導電性のｎ型ＩｎＰ層
４ａ上に受光素子２２が形成されている点で異なる。本
実施形態では、受光素子２２のｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２
ａの一方の側面は、前記上部光導波路１１の開放端１１
ａ' とわずかな間隙をおいてまたは接触して対向してい
る。
【００２２】そこで、多周波の信号光が下部光導波路１
０を伝送されると、前記結合部１２の回折格子１３にて
ろ波された特定の波長の光信号が上部光導波路１１に分
岐される。分岐された光信号は、上部光導波路１１の湾
曲部１１ｂを経て第１の直線部１１ａに進み、その開放
端１１ａ' で空間に放射され、受光素子２２の光吸収層
である前記ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収される。該
ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収された光量は、受光素
子２２のｐ側電極２３とｎ側電極２４間で発生する電気
量として検出することができる。
０を伝送されると、前記結合部１２の回折格子１３にて
ろ波された特定の波長の光信号が上部光導波路１１に分
岐される。分岐された光信号は、上部光導波路１１の湾
曲部１１ｂを経て第１の直線部１１ａに進み、その開放
端１１ａ' で空間に放射され、受光素子２２の光吸収層
である前記ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収される。該
ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収された光量は、受光素
子２２のｐ側電極２３とｎ側電極２４間で発生する電気
量として検出することができる。
【００２３】この実施形態においても、前記第１の実施
形態と同様に、ヒータ電極３２、３３間に流す電流を変
えることにより、下部光導波路１０に抽出される光信号
の波長を掃引することができるようになる。また、分岐
光掃引検出装置をコンパクトに、また低コスト、かつ低
損失に実現することができる。
形態と同様に、ヒータ電極３２、３３間に流す電流を変
えることにより、下部光導波路１０に抽出される光信号
の波長を掃引することができるようになる。また、分岐
光掃引検出装置をコンパクトに、また低コスト、かつ低
損失に実現することができる。
【００２４】次に、本発明の第３実施形態を、図５(a)
、(b) 、および(c) を参照して説明する。図５(a) 、
(b) 、および(c) は、それぞれ、本実施形態の概略平面
図、(a) 図のＡ−Ａ' 線断面図、および斜視図を示す。
なお、図１、図２と同一の符号は、同一または同等物を
示す。
、(b) 、および(c) を参照して説明する。図５(a) 、
(b) 、および(c) は、それぞれ、本実施形態の概略平面
図、(a) 図のＡ−Ａ' 線断面図、および斜視図を示す。
なお、図１、図２と同一の符号は、同一または同等物を
示す。
【００２５】この実施形態は、前記第１の実施形態に比
べて、切り欠き部２１は、ｕ−ＩｎＰ層４およびｕ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層５を切り欠くことにより形成され、また
受光素子２２が下部光導波路１０を構成する導電性のｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ層３ｂ上に形成されている点、また下
部光導波路１０の第１の直線部１０ａが受光素子２２の
下方に延出されている点で異なる。
べて、切り欠き部２１は、ｕ−ＩｎＰ層４およびｕ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層５を切り欠くことにより形成され、また
受光素子２２が下部光導波路１０を構成する導電性のｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ層３ｂ上に形成されている点、また下
部光導波路１０の第１の直線部１０ａが受光素子２２の
下方に延出されている点で異なる。
【００２６】本実施形態によれば、下部光導波路１０に
分岐された信号光は受光素子２２の光吸収層であるｕ−
ＩｎＧａＡｓ層２２ａの下面から面吸収される。該ｕ−
ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収された光量は、受光素子２
２のｐ側電極２３とｎ側電極２４間で発生する電気量と
して検出することができる。
分岐された信号光は受光素子２２の光吸収層であるｕ−
ＩｎＧａＡｓ層２２ａの下面から面吸収される。該ｕ−
ＩｎＧａＡｓ層２２ａに吸収された光量は、受光素子２
２のｐ側電極２３とｎ側電極２４間で発生する電気量と
して検出することができる。
【００２７】この実施形態においては、前記第１の実施
形態の効果に加えて、分岐光が受光素子２２の下面から
面吸収されるので、受光素子２２に吸収される光量の損
失をさらに低減することができるようになる。
形態の効果に加えて、分岐光が受光素子２２の下面から
面吸収されるので、受光素子２２に吸収される光量の損
失をさらに低減することができるようになる。
【００２８】次に、本発明の第４実施形態を、図６(a)
、(b) 、および(c) を参照して説明する。図６(a) 、
(b) 、および(c) は、それぞれ、本実施形態の概略平面
図、(a) 図のＡ−Ａ' 線断面図、および斜視図を示す。
なお、図１、図４、図５と同一の符号は、同一または同
等物を示す。
、(b) 、および(c) を参照して説明する。図６(a) 、
(b) 、および(c) は、それぞれ、本実施形態の概略平面
図、(a) 図のＡ−Ａ' 線断面図、および斜視図を示す。
なお、図１、図４、図５と同一の符号は、同一または同
等物を示す。
【００２９】この実施形態は、前記第２の実施形態に比
べて、分岐光検出装置の最上層を導電性のあるｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層５ａで構成し、その一角に受光素子を配置
した点、および上部光導波路６の第１の直線部１１ａの
開放端１１ａ' が受光素子２２のｕ−ＩｎＧａＡｓ層２
２ａの側面に接触して配置されている点で異なる。
べて、分岐光検出装置の最上層を導電性のあるｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層５ａで構成し、その一角に受光素子を配置
した点、および上部光導波路６の第１の直線部１１ａの
開放端１１ａ' が受光素子２２のｕ−ＩｎＧａＡｓ層２
２ａの側面に接触して配置されている点で異なる。
【００３０】本実施形態においては、下部光導波路１０
が主導波路であり、上部光導波路１１が副導波路である
ので、分岐光は上部光導波路１１を開放端１１ａ' に向
かって進み、該開放端１１ａ' から空間に放射されるこ
となく受光素子２２の光吸収層であるｕ−ＩｎＧａＡｓ
層２２ａに吸収される。該ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに
吸収された光量は、受光素子２２のｐ側電極２３とｎ側
電極２４間で発生する電気量として検出することができ
る。
が主導波路であり、上部光導波路１１が副導波路である
ので、分岐光は上部光導波路１１を開放端１１ａ' に向
かって進み、該開放端１１ａ' から空間に放射されるこ
となく受光素子２２の光吸収層であるｕ−ＩｎＧａＡｓ
層２２ａに吸収される。該ｕ−ＩｎＧａＡｓ層２２ａに
吸収された光量は、受光素子２２のｐ側電極２３とｎ側
電極２４間で発生する電気量として検出することができ
る。
【００３１】この実施形態においては、前記第２の実施
形態の効果に加えて、分岐光が受光素子２２に面吸収さ
れるので、受光素子２２に吸収される光量の損失をさら
に低減することができるようになる。
形態の効果に加えて、分岐光が受光素子２２に面吸収さ
れるので、受光素子２２に吸収される光量の損失をさら
に低減することができるようになる。
【００３２】次に、本発明の第５実施形態を、図７を参
照して説明する。この実施形態は、前記第１〜４の実施
形態のいずれかの受光素子２２を用いて、光検出器５１
ａ，５１ｂ，…を構成し、ＷＤＭ光信号スペクトル監視
装置を形成した点に特徴がある。
照して説明する。この実施形態は、前記第１〜４の実施
形態のいずれかの受光素子２２を用いて、光検出器５１
ａ，５１ｂ，…を構成し、ＷＤＭ光信号スペクトル監視
装置を形成した点に特徴がある。
【００３３】主導波路５２は複数の副導波路５３ａ，５
３ｂ，…と光結合しており、各光結合部には異なる周波
数の光信号を抽出する回折格子からなる波長フィルタ５
４ａ，５４ｂ，…が設けられている。該光結合部には、
第１〜第４実施形態で説明したように、薄膜ストライプ
ヒータが被覆されており、各薄膜ストライプヒータに
は、ヒータ電極５５ａ，５５ｂ；５６ａ，５６ｂから電
流を可変的に供給できるように構成されている。換言す
れば、この構成により、波長可変フィルタ５７，５８が
構成されている。また、該副導波路５３ａ，５３ｂ，…
の各他端は、光検出器５１ａ，５１ｂ，…に結合され、
該副導波路に分岐された光信号の光量を検出できるよう
に構成されている。なお、図示の例では、２個の光検出
器５１ａ，５１ｂが使用されているが、本発明はこれに
限定されず、１個または３個以上であってもよい。
３ｂ，…と光結合しており、各光結合部には異なる周波
数の光信号を抽出する回折格子からなる波長フィルタ５
４ａ，５４ｂ，…が設けられている。該光結合部には、
第１〜第４実施形態で説明したように、薄膜ストライプ
ヒータが被覆されており、各薄膜ストライプヒータに
は、ヒータ電極５５ａ，５５ｂ；５６ａ，５６ｂから電
流を可変的に供給できるように構成されている。換言す
れば、この構成により、波長可変フィルタ５７，５８が
構成されている。また、該副導波路５３ａ，５３ｂ，…
の各他端は、光検出器５１ａ，５１ｂ，…に結合され、
該副導波路に分岐された光信号の光量を検出できるよう
に構成されている。なお、図示の例では、２個の光検出
器５１ａ，５１ｂが使用されているが、本発明はこれに
限定されず、１個または３個以上であってもよい。
【００３４】スペクトル表示制御部６０は、メモリ６
１、ＣＰＵ６２、電流発生・掃引部６３、光パワー測定
部６４、および光スペクトル表示部６５から構成されて
いる。前記メモリ６１には、図８(a) 、(b) に示されて
いるように、波長可変フィルタ５７，５８のそれぞれに
ついて、予め測定された印加電流値と分岐中心波長λと
の関係が格納されている。
１、ＣＰＵ６２、電流発生・掃引部６３、光パワー測定
部６４、および光スペクトル表示部６５から構成されて
いる。前記メモリ６１には、図８(a) 、(b) に示されて
いるように、波長可変フィルタ５７，５８のそれぞれに
ついて、予め測定された印加電流値と分岐中心波長λと
の関係が格納されている。
【００３５】次に、前記スペクトル表示制御部６０の動
作を、図９のフローチャートを参照して説明する。ま
ず、光パワー測定部６４が光検出器５１ａの出力を選択
するようにした後、波長λが特定の波長λ1 （λ＝λ1
）と置かれ（ステップＳ１）、波長λに対応する電流
値Ｉが前記メモリ６１に蓄積されているデータ（図８参
照）を用いて求められ、該電流値Ｉが電流発生・掃引部
６３に設定される（ステップＳ２）。次に、電流発生・
掃引部６３は該電流値Ｉを波長可変フィルタ５７のヒー
タ電極５５ａ、５５ｂ間に流し、波長可変フィルタ５７
の薄膜抵抗を発熱する。この発熱により、副導波路５３
ａに抽出される光信号の中心波長は更新される。該光信
号のパワーは光パワー測定部６４で測定され、前記波長
λと共に光スペクトル表示部６５に送られ、プロットさ
れる（ステップＳ３）。
作を、図９のフローチャートを参照して説明する。ま
ず、光パワー測定部６４が光検出器５１ａの出力を選択
するようにした後、波長λが特定の波長λ1 （λ＝λ1
）と置かれ（ステップＳ１）、波長λに対応する電流
値Ｉが前記メモリ６１に蓄積されているデータ（図８参
照）を用いて求められ、該電流値Ｉが電流発生・掃引部
６３に設定される（ステップＳ２）。次に、電流発生・
掃引部６３は該電流値Ｉを波長可変フィルタ５７のヒー
タ電極５５ａ、５５ｂ間に流し、波長可変フィルタ５７
の薄膜抵抗を発熱する。この発熱により、副導波路５３
ａに抽出される光信号の中心波長は更新される。該光信
号のパワーは光パワー測定部６４で測定され、前記波長
λと共に光スペクトル表示部６５に送られ、プロットさ
れる（ステップＳ３）。
【００３６】次に、波長λが予定の測定範囲の最大値で
あるλn'に等しくなったか否かの判断がなされ、この判
断が否定になると、ステップＳ５に進んで、波長λが所
定のステップΔλだけ加算される。続いて、前記ステッ
プＳ２の処理が行われ、電流発生・掃引部６３に設定さ
れる電流値Ｉが更新される。以上の処理が、ステップＳ
４の判断が肯定になるまで続行されると、波長λ1 〜λ
n'の光スペクトルが得られたことになる。
あるλn'に等しくなったか否かの判断がなされ、この判
断が否定になると、ステップＳ５に進んで、波長λが所
定のステップΔλだけ加算される。続いて、前記ステッ
プＳ２の処理が行われ、電流発生・掃引部６３に設定さ
れる電流値Ｉが更新される。以上の処理が、ステップＳ
４の判断が肯定になるまで続行されると、波長λ1 〜λ
n'の光スペクトルが得られたことになる。
【００３７】次に、光パワー測定部６４が光検出器５１
ｂの出力を選択するようにして、前記図９と同様の動作
がなされると、明らかなように、波長λn'〜λn のスペ
クトルが得られる。なお、光パワー測定部６４が光検出
器５１ａ，５１ｂの出力を並列処理できるようにしてお
けば、電流発生・掃引部６３の電流設定値を一度掃引す
るだけで、波長λ1 〜λn の光スペクトルが得られるこ
とは明らかである。
ｂの出力を選択するようにして、前記図９と同様の動作
がなされると、明らかなように、波長λn'〜λn のスペ
クトルが得られる。なお、光パワー測定部６４が光検出
器５１ａ，５１ｂの出力を並列処理できるようにしてお
けば、電流発生・掃引部６３の電流設定値を一度掃引す
るだけで、波長λ1 〜λn の光スペクトルが得られるこ
とは明らかである。
【００３８】この第５実施形態によれば、波長可変フィ
ルタ５７，５８の加熱温度を変化させて副導波路５３
ａ、５３ｂに抽出する光信号の波長を変化させるように
したので、波長フィルタの個数が少なくても光スペクト
ルを得ることができるようになる。また、該光スペクト
ルを短時間に得ることができるようになる。また、波長
フィルタの個数が少なくて済み、さらに、光検出器５１
ａ、５１ｂが波長可変フィルタ５７，５８と同一の半導
体積層基板の上に集積化されているので、ＷＤＭ光信号
スペクトル監視装置を小形化できると共に、信頼性を向
上させることができる。
ルタ５７，５８の加熱温度を変化させて副導波路５３
ａ、５３ｂに抽出する光信号の波長を変化させるように
したので、波長フィルタの個数が少なくても光スペクト
ルを得ることができるようになる。また、該光スペクト
ルを短時間に得ることができるようになる。また、波長
フィルタの個数が少なくて済み、さらに、光検出器５１
ａ、５１ｂが波長可変フィルタ５７，５８と同一の半導
体積層基板の上に集積化されているので、ＷＤＭ光信号
スペクトル監視装置を小形化できると共に、信頼性を向
上させることができる。
【００３９】なお、前記実施形態では、半導体材料とし
て、ＩｎＰ系のものを用いたが、ＧａＡｓ系の材料を用
いてもよい。また、絶縁膜としてＳｉＮを用いたが、Ｓ
ｉＯ2 その他の誘電体膜を用いても実施可能である。
て、ＩｎＰ系のものを用いたが、ＧａＡｓ系の材料を用
いてもよい。また、絶縁膜としてＳｉＮを用いたが、Ｓ
ｉＯ2 その他の誘電体膜を用いても実施可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光結合
部の上部の少なくとも一部を被覆する薄膜ヒータ部材に
流す電流を可変にすることにより、第２の導波路に抽出
される光信号の波長を可変にしたので、分岐光の波長を
高速で掃引でき、かつコンパクト、低損失の分岐光掃引
検出装置を提供することができる。
部の上部の少なくとも一部を被覆する薄膜ヒータ部材に
流す電流を可変にすることにより、第２の導波路に抽出
される光信号の波長を可変にしたので、分岐光の波長を
高速で掃引でき、かつコンパクト、低損失の分岐光掃引
検出装置を提供することができる。
【００４１】また、前記分岐光掃引検出装置を用いて、
ＷＤＭ光信号スペクトル監視装置を構成しているので、
ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に表示および監視する
ことができるようになる。
ＷＤＭ光信号スペクトル監視装置を構成しているので、
ＷＤＭ光信号のスペクトルを高速に表示および監視する
ことができるようになる。
【図１】 本発明の一実施形態の平面図および断面図で
ある。
ある。
【図２】 該実施形態の斜視図である。
【図３】 薄膜ヒータに印加する電流Ｉと中心波長λの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図４】 本発明の第２実施形態の平面図、断面図、お
よび斜視図である。
よび斜視図である。
【図５】 本発明の第３実施形態の平面図、断面図、お
よび斜視図である。
よび斜視図である。
【図６】 本発明の第４実施形態の平面図、断面図、お
よび斜視図である。
よび斜視図である。
【図７】 本発明の第５実施形態の構成を示す平面図で
ある。
ある。
【図８】 図７のメモリに格納されるデータの概念図で
ある。
ある。
【図９】 第５実施形態の概略の動作を示すフローチャ
ートである。
ートである。
１０…下部光導波路、１１…上部光導波路、１２…光結
合部、１３…回折格子、２１…切り欠き部、２２…受光
素子、２２ａ〜２２ｄ…光検出器、２３…ｐ側電極、２
４…ｎ側電極、３１…薄膜ストライプヒータ、３２、３
３…ヒータ電極、４１…主導波路、４２ａ〜４２ｄ…副
導波路、４３ａ〜４３ｄ…波長フィルタ、５２…主導波
路、５３ａ，５３ｂ…副導波路、５４ａ，５４ｂ…波長
フィルタ、５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ…ヒータ電
極、５７，５８…波長可変フィルタ、６０…スペクトル
表示制御部、６３…電流発生・掃引部、６４…光パワー
測定部、６５…光スペクトル表示部。
合部、１３…回折格子、２１…切り欠き部、２２…受光
素子、２２ａ〜２２ｄ…光検出器、２３…ｐ側電極、２
４…ｎ側電極、３１…薄膜ストライプヒータ、３２、３
３…ヒータ電極、４１…主導波路、４２ａ〜４２ｄ…副
導波路、４３ａ〜４３ｄ…波長フィルタ、５２…主導波
路、５３ａ，５３ｂ…副導波路、５４ａ，５４ｂ…波長
フィルタ、５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ…ヒータ電
極、５７，５８…波長可変フィルタ、６０…スペクトル
表示制御部、６３…電流発生・掃引部、６４…光パワー
測定部、６５…光スペクトル表示部。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｓ 5/0687 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｈ
Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｆ
17/00 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｊ
Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ
14/02 Ｕ
(72)発明者 矢崎 智基
埼玉県上福岡市大原２−１−15 株式会
社ケイディディ研究所内
(72)発明者 松島 裕一
埼玉県上福岡市大原２−１−15 株式会
社ケイディディ研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板の垂直方向に積層された半導
体層を利用し、各々所定の間隔をあけて形成された第１
の導波路および第２の導波路と、 該第１の導波路と第２の導波路の一部を隣接させて形成
された光結合部と、 該光結合部に形成された波長フィルタとして機能させる
ための回折格子と、 該光結合部の上部の少なくとも一部を被覆する薄膜ヒー
タ部材と、 該波長フィルタにより前記第２の導波路に抽出された光
信号を受光する受光素子とを具備し、 前記薄膜ヒータ部材に流す電流を可変にすることによ
り、前記第２の導波路に抽出される光信号の波長を可変
にすることを特徴とする分岐光掃引検出装置。 - 【請求項２】 前記受光素子を、前記半導体層上の一部
に、かつ前記第２の導波路またはその開放端に、近接ま
たは接触させて配置したことを特徴とする請求項１に記
載の分岐光掃引検出装置。 - 【請求項３】 前記第１の導波路が上部導波路、前記第
２の導波路が下部導波路であり、 前記受光素子は、第２の導波路の開放端を空間に露出す
るように前記半導体層を切り欠いた切り欠き部に形成さ
れ、該第２の導波路の開放端と受光素子の光吸収層との
間に間隙が設けられていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の分岐光掃引検出装置。 - 【請求項４】 前記第１の導波路が上部導波路、前記第
２の導波路が下部導波路であり、 前記受光素子は、第２の導波路の一部を空間に露出する
ように前記半導体層を切り欠いた切り欠き部であって、
該第２の導波路の一部と重なるように接触させて形成さ
れていることを特徴とする請求項１または２に記載の分
岐光掃引検出装置。 - 【請求項５】 前記第１の導波路が下部導波路、前記第
２の導波路が上部導波路であり、 前記受光素子は、第２の導波路の開放端を空間に露出す
るように前記半導体層を切り欠いた切り欠き部に形成さ
れ、該第２の導波路の開放端と受光素子の光吸収層との
間に間隙が設けられていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の分岐光掃引検出装置。 - 【請求項６】 前記第１の導波路が下部導波路、前記第
２の導波路が上部導波路であり、 前記受光素子は、第２の導波路が形成される前記半導体
層と同じ層上であって、該第２の導波路の開放端と接触
して形成されていることを特徴とする請求項１または２
に記載の分岐光掃引検出装置。 - 【請求項７】 該光結合部の上部の少なくとも一部を被
覆する薄膜ヒータ部材と対向させて、前記半導体基板に
低熱伝導層を設けたことを特徴とする請求項１ないし６
のいずれかに記載の分岐光掃引検出装置。 - 【請求項８】 前記請求項１〜７のいずれかに記載の分
岐光掃引検出装置の前記薄膜ヒータ部材に電流を供給す
る電流供給手段と、 前記第２の導波路に抽出される光信号の波長と前記薄膜
ヒータ部材に供給する電流との関係を保持する波長−電
流保持手段と、 該波長−電流保持手段を用いて、波長情報を前記薄膜ヒ
ータ部材に供給する電流値に変換し、該電流値となるよ
うに前記電流供給手段を制御する手段と、 該分岐光掃引検出装置の受光素子の出力に基づいて光パ
ワーを測定する光パワー測定手段と、 前記波長情報と、前記光パワー測定手段で測定された光
パワーとにより光スペクトルを求める手段とを具備した
ことを特徴とするＷＤＭ光信号スペクトル監視装置。 - 【請求項９】 前記波長情報を所定のステップで変化さ
せ、この変化に従属して前記電流供給手段に供給する電
流を変化させるようにしたことを特徴とする請求項７記
載のＷＤＭ光信号スペクトル監視装置。
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| KR100786341B1 (ko) | 2006-09-08 | 2007-12-17 | 한국광기술원 | 파장 모니터링 장치 |
-
2000
- 2000-04-06 JP JP2000105430A patent/JP3394741B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001290180A (ja) | 2001-10-19 |
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