JP3434257B2 - アドレス指定可能半導体適応可能ブラッグ格子（ａｓａｂｇ） - Google Patents
アドレス指定可能半導体適応可能ブラッグ格子（ａｓａｂｇ）Info
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- G02B6/2932—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations comprising a directional router, e.g. directional coupler, circulator
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- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0085—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
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- 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
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- 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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラッグ格子に関
し、特にアドレス指定可能である適応可能な半導体ブラ
ッグ格子デバイスに関する。
し、特にアドレス指定可能である適応可能な半導体ブラ
ッグ格子デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ・ブラッグ格子は、中心波長
およびスペクトル形状のような特性の迅速な修正を可能
にする機構を欠いている。半導体ブラッグ格子は、中心
波長およびスペクトル形状に対する更なる制御を提供す
る。典型的な単一モード半導体導波路は、数千オングス
トロームのコア厚さを持ち、導体基板を用いる導波路の
頂部と底部に置かれた電極を有する。接触層が相互接続
金属と共に頂部に置かれている。半導体の屈折率を変化
させるため、電流が電極の両端に注入される。
およびスペクトル形状のような特性の迅速な修正を可能
にする機構を欠いている。半導体ブラッグ格子は、中心
波長およびスペクトル形状に対する更なる制御を提供す
る。典型的な単一モード半導体導波路は、数千オングス
トロームのコア厚さを持ち、導体基板を用いる導波路の
頂部と底部に置かれた電極を有する。接触層が相互接続
金属と共に頂部に置かれている。半導体の屈折率を変化
させるため、電流が電極の両端に注入される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】単一モード半導体導波
路は光ファイバ導波路に勝る利点を提供するが、この半
導体導波路は可変性に欠ける。このため、数百ＭＨzの
適応率を達成できるように、長手方向に沿って複数の個
々のアドレス指定可能部分を有する半導体ブラッグ格子
を提供することが望ましい。
路は光ファイバ導波路に勝る利点を提供するが、この半
導体導波路は可変性に欠ける。このため、数百ＭＨzの
適応率を達成できるように、長手方向に沿って複数の個
々のアドレス指定可能部分を有する半導体ブラッグ格子
を提供することが望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記および他の目的は、
半導体光導波路を含むブラッグ格子デバイスによって達
成される。半導体光導波路は、その長手方向に沿って形
成されたブラッグ格子構造を有する。複数の第１の電極
が、光導波路の第１の表面上に配置され、ブラッグ格子
構造の選択部材と個々に連絡する。複数の第２の電極
は、複数の第２の電極の個々の電極がブラッグ格子構造
を介して前記複数の第１の電極の個々の電極に電気的に
結合されるように、光導波路の第２の表面上に配置され
てブラッグ格子構造の選択部材と個々に連絡する。この
ように、ブラッグ格子デバイスの複数のアドレス指定可
能部分が画成される。ブラッグ格子構造に沿った各部分
の屈折率が光導波路の長手方向に沿って選択的に変更さ
れるように、複数の導電線が、前記複数の第２の電極の
個々の電極と電源との間に電気的に結合される。本発明
の更なる特徴として、異なる光学的用途を生じるためブ
ラッグ格子構造の個々の部分間の電流の強さと分布とを
変化させるために、コントローラが複数の導線と電源と
の間に配置される。
半導体光導波路を含むブラッグ格子デバイスによって達
成される。半導体光導波路は、その長手方向に沿って形
成されたブラッグ格子構造を有する。複数の第１の電極
が、光導波路の第１の表面上に配置され、ブラッグ格子
構造の選択部材と個々に連絡する。複数の第２の電極
は、複数の第２の電極の個々の電極がブラッグ格子構造
を介して前記複数の第１の電極の個々の電極に電気的に
結合されるように、光導波路の第２の表面上に配置され
てブラッグ格子構造の選択部材と個々に連絡する。この
ように、ブラッグ格子デバイスの複数のアドレス指定可
能部分が画成される。ブラッグ格子構造に沿った各部分
の屈折率が光導波路の長手方向に沿って選択的に変更さ
れるように、複数の導電線が、前記複数の第２の電極の
個々の電極と電源との間に電気的に結合される。本発明
の更なる特徴として、異なる光学的用途を生じるためブ
ラッグ格子構造の個々の部分間の電流の強さと分布とを
変化させるために、コントローラが複数の導線と電源と
の間に配置される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の利点と目的が達成される
方法を理解するために、発明の更に詳細な記述は、添付
図面に示される本発明の特定の実施形態に関して行われ
る。これらの図面が本発明の望ましい実施形態を単に示
すこと、従って範囲において限定されると見なされるも
のではないことの理解に立って、添付図面により更なる
特定および詳細において本発明を記述し説明することに
する。
方法を理解するために、発明の更に詳細な記述は、添付
図面に示される本発明の特定の実施形態に関して行われ
る。これらの図面が本発明の望ましい実施形態を単に示
すこと、従って範囲において限定されると見なされるも
のではないことの理解に立って、添付図面により更なる
特定および詳細において本発明を記述し説明することに
する。
【０００６】本発明は、アドレス指定可能、適応可能な
半導体ブラッグ格子を目的としている。本発明によれ
ば、半導体ブラッグ格子の個々の部分の屈折率は、他の
格子部分から独立して制御することが可能である。この
ため、ブラッグ格子構造の特性は、ブラッグ格子の種々
の機能変化を生じるように選択的に修正される。
半導体ブラッグ格子を目的としている。本発明によれ
ば、半導体ブラッグ格子の個々の部分の屈折率は、他の
格子部分から独立して制御することが可能である。この
ため、ブラッグ格子構造の特性は、ブラッグ格子の種々
の機能変化を生じるように選択的に修正される。
【０００７】次に図面について述べれば、図１は本発明
のアドレス指定可能、適応可能な半導体ブラッグ格子デ
バイスを示している。当該ブラッグ格子デバイス１０
は、長手方向に沿って形成されたブラッグ格子構造１４
を有する光導波路１２を含んでいる。複数の第１の電極
１６が、導波路１２の第１の表面１８に沿って配置され
ている。複数の第２の電極２０は、導波路１２の第２の
表面２２に沿って配置されている。デバイス１０の長さ
Ｌは、望ましくは数百ミクロンである。この正確な長さ
は、κＬなる所望値と、ブラッグ格子１４のエッチング
深さおよび伝搬モードのピーク値への近似により決定さ
れる格子１４の結合強度κとに依存する。
のアドレス指定可能、適応可能な半導体ブラッグ格子デ
バイスを示している。当該ブラッグ格子デバイス１０
は、長手方向に沿って形成されたブラッグ格子構造１４
を有する光導波路１２を含んでいる。複数の第１の電極
１６が、導波路１２の第１の表面１８に沿って配置され
ている。複数の第２の電極２０は、導波路１２の第２の
表面２２に沿って配置されている。デバイス１０の長さ
Ｌは、望ましくは数百ミクロンである。この正確な長さ
は、κＬなる所望値と、ブラッグ格子１４のエッチング
深さおよび伝搬モードのピーク値への近似により決定さ
れる格子１４の結合強度κとに依存する。
【０００８】複数の第１の電極１６は、この複数の第１
の電極１６における個々の電極の残部から電気的に分離
された、電極２４のような多数の個々の電極を含んでい
る。しかし、電極２４のような、複数の第１の電極１６
の各個々の電極は、部材２６のようなブラッグ格子構造
１４の選択部材と連絡している。同様に、電極２８のよ
うな、複数の第２の電極２０の各個々の電極は、複数の
第２の電極における個々の電極の残部から電気的に分離
されている。しかし、電極２８のような複数の電極２０
の各個々の電極は、部材２６のようなブラッグ格子構造
１４の個々の選択部材と連絡している。上記構造によれ
ば、複数の第１の電極１６の個々の電極は、ブラッグ格
子構造１４の選択部材を介して複数の第２の電極２０の
個々の電極に電気的に結合されている。このため、ブラ
ッグ格子デバイス１０の、部分３０のような複数の個々
のアドレス指定可能部分が画成される。望ましくは、複
数の第１および第２の電極１６および２０の個々の部材
は、導波路１２の長手方向に沿って軸方向に隔てること
により電気的に相互に分離されている。
の電極１６における個々の電極の残部から電気的に分離
された、電極２４のような多数の個々の電極を含んでい
る。しかし、電極２４のような、複数の第１の電極１６
の各個々の電極は、部材２６のようなブラッグ格子構造
１４の選択部材と連絡している。同様に、電極２８のよ
うな、複数の第２の電極２０の各個々の電極は、複数の
第２の電極における個々の電極の残部から電気的に分離
されている。しかし、電極２８のような複数の電極２０
の各個々の電極は、部材２６のようなブラッグ格子構造
１４の個々の選択部材と連絡している。上記構造によれ
ば、複数の第１の電極１６の個々の電極は、ブラッグ格
子構造１４の選択部材を介して複数の第２の電極２０の
個々の電極に電気的に結合されている。このため、ブラ
ッグ格子デバイス１０の、部分３０のような複数の個々
のアドレス指定可能部分が画成される。望ましくは、複
数の第１および第２の電極１６および２０の個々の部材
は、導波路１２の長手方向に沿って軸方向に隔てること
により電気的に相互に分離されている。
【０００９】複数の導線３２は、複数の第２の電極２０
に離散状に電気的に結合されている。即ち、導線３４の
ような個々の導線は、電極２８のような複数の第２の電
極２０の個々の電極に接続されている。このように、ブ
ラッグ格子デバイス１０の個々のアドレス指定可能部分
３０の各々が個々に給電される。複数の導線３２は、反
対側端部でコントローラ３６に電気的に接続される。明
瞭にするため、当業者には複数の導線３２の全てが個々
にコントローラ３６に接続されることが明らかであろう
が、図１における導線３２の１本のみがコントローラ３
６に接続されるように図示されている。
に離散状に電気的に結合されている。即ち、導線３４の
ような個々の導線は、電極２８のような複数の第２の電
極２０の個々の電極に接続されている。このように、ブ
ラッグ格子デバイス１０の個々のアドレス指定可能部分
３０の各々が個々に給電される。複数の導線３２は、反
対側端部でコントローラ３６に電気的に接続される。明
瞭にするため、当業者には複数の導線３２の全てが個々
にコントローラ３６に接続されることが明らかであろう
が、図１における導線３２の１本のみがコントローラ３
６に接続されるように図示されている。
【００１０】コントローラ３６は、複数の導線３２へ電
流を供給するために電源３８に結合されている。コント
ローラ３６は、導線３２における電源３８からの電流の
強さと分布とを制御するために動作可能である。即ち、
電源３８からの電流は、導線３２の全てあるいはそれぞ
れに対して選択的に供給されあるいは遮断され、あるい
は導線３２の組合わせを選択する。更に、任意の１本の
導線３２へ送られる電流レベルが変更される。このよう
に、デバイス１０におけるブラッグ格子構造１４の各部
分３０の屈折率を選択的に制御することができる。
流を供給するために電源３８に結合されている。コント
ローラ３６は、導線３２における電源３８からの電流の
強さと分布とを制御するために動作可能である。即ち、
電源３８からの電流は、導線３２の全てあるいはそれぞ
れに対して選択的に供給されあるいは遮断され、あるい
は導線３２の組合わせを選択する。更に、任意の１本の
導線３２へ送られる電流レベルが変更される。このよう
に、デバイス１０におけるブラッグ格子構造１４の各部
分３０の屈折率を選択的に制御することができる。
【００１１】次に図２において、図１のブラッグ格子デ
バイス１０の個々の部分３０が更に詳細に示される。こ
の部分３０は、簡単なダブルヘテロ接合ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路１２の一部であることが望ましい。屈折
格子２６が導波路１２のコア領域４０の頂部に書込まれ
る。コア領域４０の幅が約２ないし４ミクロンであり上
下のクラッドの厚さは約１ミクロンであるが、前記コア
領域の厚さは数ミクロンであることが望ましい。上部電
極２４と下部電極２８とは、導体基板を用いて導波路１
２の頂部表面１８と底部表面２０上に相互に逆に配置さ
れることが望ましい。導線３４は下部電極２８に結合さ
れ、電気的負荷３５は上部電極２４に結合される。先に
述べたように、導線３４は、屈折率を、従ってコア領域
４０におけるブラッグ波長を変化させるように、電極２
４、２８を介してブラッグ格子構造２６に変動する電流
量を選択的に供給する。大きな電流密度の場合は、レー
ザ作用を防止するために反射防止コーティング４１が用
いられる。
バイス１０の個々の部分３０が更に詳細に示される。こ
の部分３０は、簡単なダブルヘテロ接合ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路１２の一部であることが望ましい。屈折
格子２６が導波路１２のコア領域４０の頂部に書込まれ
る。コア領域４０の幅が約２ないし４ミクロンであり上
下のクラッドの厚さは約１ミクロンであるが、前記コア
領域の厚さは数ミクロンであることが望ましい。上部電
極２４と下部電極２８とは、導体基板を用いて導波路１
２の頂部表面１８と底部表面２０上に相互に逆に配置さ
れることが望ましい。導線３４は下部電極２８に結合さ
れ、電気的負荷３５は上部電極２４に結合される。先に
述べたように、導線３４は、屈折率を、従ってコア領域
４０におけるブラッグ波長を変化させるように、電極２
４、２８を介してブラッグ格子構造２６に変動する電流
量を選択的に供給する。大きな電流密度の場合は、レー
ザ作用を防止するために反射防止コーティング４１が用
いられる。
【００１２】次に図３および図４において、変更可能な
ウエイト・タップとして使用される光サーキュレータ４
２に関して本発明のブラッグ格子デバイス１０が示され
る。このような変更可能なウエイト・タップは、ＲＦ信
号プロセッサおよび任意の波形発生器における特定の有
効性を見出すことができる。図３において、光変調信号
４３が左方から導波路４４へ進入して光サーキュレータ
４２へ入る。この信号は、ポートから光サーキュレータ
４２に示されるような隣接ポートへ時計方向（矢印４５
の方向で示される）へ進み、ブラッグ格子デバイス１０
を含む導波路１２へ進入する。
ウエイト・タップとして使用される光サーキュレータ４
２に関して本発明のブラッグ格子デバイス１０が示され
る。このような変更可能なウエイト・タップは、ＲＦ信
号プロセッサおよび任意の波形発生器における特定の有
効性を見出すことができる。図３において、光変調信号
４３が左方から導波路４４へ進入して光サーキュレータ
４２へ入る。この信号は、ポートから光サーキュレータ
４２に示されるような隣接ポートへ時計方向（矢印４５
の方向で示される）へ進み、ブラッグ格子デバイス１０
を含む導波路１２へ進入する。
【００１３】部分３０のようなブラッグ格子部分がいず
れも励起（即ち、電流が注入）されなければ、信号４３
は導波路１２に沿って右方へ進行する。しかし、部分３
０のようなブラッグ格子構造１４の一部へ電流を注入す
ることによって、励起された部分３０の屈折率と一致す
る光信号４３の一部が励起部分３０から反射されて、導
波路１２を経て光サーキュレータ４２へ戻る。光サーキ
ュレータ４２に再び進入した後、反射された信号４３′
は出口ポート４６へ時計方向に進んで導波路４８に沿っ
て進む。
れも励起（即ち、電流が注入）されなければ、信号４３
は導波路１２に沿って右方へ進行する。しかし、部分３
０のようなブラッグ格子構造１４の一部へ電流を注入す
ることによって、励起された部分３０の屈折率と一致す
る光信号４３の一部が励起部分３０から反射されて、導
波路１２を経て光サーキュレータ４２へ戻る。光サーキ
ュレータ４２に再び進入した後、反射された信号４３′
は出口ポート４６へ時計方向に進んで導波路４８に沿っ
て進む。
【００１４】当該構造によれば、反射信号４３′により
生じる時間的遅延は、電流が注入されるブラッグ格子構
造１４の部分を適切に選択することによって制御するこ
とができる。更に、タップ・ウエイト（即ち、励起部分
により反射される光の量）は、ブラッグ格子構造１４の
選択部分へ注入される電流量を調整することによって制
御することができる。即ち、図４に示されるように、入
力信号４３の光周波数が一定であるので、注入電流が選
択された格子部分の屈折率を増加させるに伴い、タップ
・ウエイトが変更される。このため、注入電流レベルを
変化させることで、励起部分の反射スペクトルを通過帯
域内あるいは通過帯域外に移動させる。電流が増加する
と、反射光スペクトルの波長は変化する。このような増
加が、反射スペクトルを更に長い波長へずらせる。従っ
て、固定された光波長を持つ光導波路（訳者註：キャリ
ア？）１２は、格子の反射スペクトルの一致した波長の
異なる部分から共振あるいは反射し、これに従って反射
される光パワー量が変化する。
生じる時間的遅延は、電流が注入されるブラッグ格子構
造１４の部分を適切に選択することによって制御するこ
とができる。更に、タップ・ウエイト（即ち、励起部分
により反射される光の量）は、ブラッグ格子構造１４の
選択部分へ注入される電流量を調整することによって制
御することができる。即ち、図４に示されるように、入
力信号４３の光周波数が一定であるので、注入電流が選
択された格子部分の屈折率を増加させるに伴い、タップ
・ウエイトが変更される。このため、注入電流レベルを
変化させることで、励起部分の反射スペクトルを通過帯
域内あるいは通過帯域外に移動させる。電流が増加する
と、反射光スペクトルの波長は変化する。このような増
加が、反射スペクトルを更に長い波長へずらせる。従っ
て、固定された光波長を持つ光導波路（訳者註：キャリ
ア？）１２は、格子の反射スペクトルの一致した波長の
異なる部分から共振あるいは反射し、これに従って反射
される光パワー量が変化する。
【００１５】次に図５において、高精度の実時間遅延を
生じるその用途が記述されるような図３のデバイスが再
び示される。ブラッグ格子デバイス１０に沿った個々の
電極へ電流を注入することにより、アドレス指定可能で
ある離散状の実時間遅延が従来技術では実施不可能な時
間スケールで生じる。電流をブラッグ格子構造１４の各
部の組合わせへ注入することにより、連続的に変更可能
な実時間遅延が生じる。更に、ブラッグ格子構造１４の
異なる部分は、異なる電流レベルを各部へ注入すること
によって異なる中心波長へシフトされ得る。これによ
り、波長分割多重化（ＷＤＭ）された実時間遅延の機能
を提供することができる。従って、異なる時間的遅延を
生じる異なる波長で多数の波長がブラッグ格子デバイス
１０へ注入されるとき、ＷＤＭシステムにおける実時間
遅延が提供される。
生じるその用途が記述されるような図３のデバイスが再
び示される。ブラッグ格子デバイス１０に沿った個々の
電極へ電流を注入することにより、アドレス指定可能で
ある離散状の実時間遅延が従来技術では実施不可能な時
間スケールで生じる。電流をブラッグ格子構造１４の各
部の組合わせへ注入することにより、連続的に変更可能
な実時間遅延が生じる。更に、ブラッグ格子構造１４の
異なる部分は、異なる電流レベルを各部へ注入すること
によって異なる中心波長へシフトされ得る。これによ
り、波長分割多重化（ＷＤＭ）された実時間遅延の機能
を提供することができる。従って、異なる時間的遅延を
生じる異なる波長で多数の波長がブラッグ格子デバイス
１０へ注入されるとき、ＷＤＭシステムにおける実時間
遅延が提供される。
【００１６】上記のことを生じるために、光変調された
信号４３が、導波路４４を介して入力され、光サーキュ
レータ４２へ送られる。光変調信号４３に対するレーザ
源は、固定された周波数を持つことが望ましい。光サー
キュレータ４２におけるポートから時計方向に隣接する
ポートへ進んだ後、光信号４３は、ブラッグ条件が満た
されるまで導波路１２内を進行する。このブラッグ条件
は、光の波長λBRAGGが２ＮΛとなるときに満たされ
る。ここで、Λは物理的な格子間隔であり、Ｎはブラッ
グ格子デバイス１０に沿った電極を介して注入される電
流量と共に変化する屈折率である。このように、Ｎにお
ける１％の変化を適用することができる（Δλ＝１５ｎ
ｍ＠λ＝１５００ｎｍ）。
信号４３が、導波路４４を介して入力され、光サーキュ
レータ４２へ送られる。光変調信号４３に対するレーザ
源は、固定された周波数を持つことが望ましい。光サー
キュレータ４２におけるポートから時計方向に隣接する
ポートへ進んだ後、光信号４３は、ブラッグ条件が満た
されるまで導波路１２内を進行する。このブラッグ条件
は、光の波長λBRAGGが２ＮΛとなるときに満たされ
る。ここで、Λは物理的な格子間隔であり、Ｎはブラッ
グ格子デバイス１０に沿った電極を介して注入される電
流量と共に変化する屈折率である。このように、Ｎにお
ける１％の変化を適用することができる（Δλ＝１５ｎ
ｍ＠λ＝１５００ｎｍ）。
【００１７】λBRAGG＝２ＮΛである時点において、光
信号４３が反射され周回移動時間が所望の実時間遅延で
ある。反射光信号４３′が光サーキュレータ４２へ再び
進入し、ポート４６から出て導波路４８に沿って進む。
時間遅延は、導波路１２の長手方向に沿った電極の位置
により離散的に規定される。離散的な時間ステップの大
きさが要求されるものでなければ、連続的に変更可能な
時間遅延を生じるように隣接電極の組合わせが電流を注
入される。このような手法は、位相調整型アレイ・アン
テナに対して必要な時間遅延の生成において特に有効な
ものとされよう。望ましくは、ブラッグ格子デバイス１
０をホログラム用に調製することにより、１０ｃｍ程度
のブラッグ格子構造１４を作ることができる。これより
長い長さも、光導波路と一体に１０ｃｍの部分を接続す
ることによって可能である。
信号４３が反射され周回移動時間が所望の実時間遅延で
ある。反射光信号４３′が光サーキュレータ４２へ再び
進入し、ポート４６から出て導波路４８に沿って進む。
時間遅延は、導波路１２の長手方向に沿った電極の位置
により離散的に規定される。離散的な時間ステップの大
きさが要求されるものでなければ、連続的に変更可能な
時間遅延を生じるように隣接電極の組合わせが電流を注
入される。このような手法は、位相調整型アレイ・アン
テナに対して必要な時間遅延の生成において特に有効な
ものとされよう。望ましくは、ブラッグ格子デバイス１
０をホログラム用に調製することにより、１０ｃｍ程度
のブラッグ格子構造１４を作ることができる。これより
長い長さも、光導波路と一体に１０ｃｍの部分を接続す
ることによって可能である。
【００１８】次に図６ないし図９において、光ファイバ
の整形に使用される光サーキュレータ４２に関して本発
明のブラッグ格子デバイス１０が示される。このような
デバイス１０によれば、ブラッグ格子構造１４の電流注
入部分を特に構成することにより、反射用途あるいは伝
送用途のいずれかに用いられる所望の光ファイバ形状を
作ることができる。例えば、ブラッグ格子デバイス１０
の２つの個々の部分、例えば部分３０Ａおよび３０Ｂに
２つの異なる注入電流レベルで注入することにより、２
つの部分３０Ａ、３０Ｂに２つの異なる有効屈折率Ｎ1
およびＮ2が与えられる。同様に、ブラッグ格子デバイ
ス１０の各部に電流を測定される程度に適切に注入する
ことにより、光ファイバを所望のフィルタ関数に整形す
ることができる。ｓｉｎＸ／Ｘ関数、あるいは他のフィ
ルタ・ウインドウ関数が、副ローブを減じあるいは他の
フィルタ特性を最適化するフィルタ形状を提供すること
ができる。
の整形に使用される光サーキュレータ４２に関して本発
明のブラッグ格子デバイス１０が示される。このような
デバイス１０によれば、ブラッグ格子構造１４の電流注
入部分を特に構成することにより、反射用途あるいは伝
送用途のいずれかに用いられる所望の光ファイバ形状を
作ることができる。例えば、ブラッグ格子デバイス１０
の２つの個々の部分、例えば部分３０Ａおよび３０Ｂに
２つの異なる注入電流レベルで注入することにより、２
つの部分３０Ａ、３０Ｂに２つの異なる有効屈折率Ｎ1
およびＮ2が与えられる。同様に、ブラッグ格子デバイ
ス１０の各部に電流を測定される程度に適切に注入する
ことにより、光ファイバを所望のフィルタ関数に整形す
ることができる。ｓｉｎＸ／Ｘ関数、あるいは他のフィ
ルタ・ウインドウ関数が、副ローブを減じあるいは他の
フィルタ特性を最適化するフィルタ形状を提供すること
ができる。
【００１９】図６において、導波路４４へ進入する光変
調信号４３は図７に示されるような広帯域光スペクトル
を有する。光サーキュレータ４２を通過した後、光信号
４３はブラッグ格子デバイス１０を通過し続ける。ブラ
ッグ格子デバイス１０内に伝送される（すなわち、図６
における右方へ進行し続け、光サーキュレータ４２へは
戻らない）信号の光スペクトルは、図８に示されるよう
な光スペクトルを有する。ブラッグ格子デバイス１０か
らの反射信号４８は、光サーキュレータ４２へ戻り、ポ
ート４６を経て導波路４８へ図９に示されるような光ス
ペクトルで放出される。
調信号４３は図７に示されるような広帯域光スペクトル
を有する。光サーキュレータ４２を通過した後、光信号
４３はブラッグ格子デバイス１０を通過し続ける。ブラ
ッグ格子デバイス１０内に伝送される（すなわち、図６
における右方へ進行し続け、光サーキュレータ４２へは
戻らない）信号の光スペクトルは、図８に示されるよう
な光スペクトルを有する。ブラッグ格子デバイス１０か
らの反射信号４８は、光サーキュレータ４２へ戻り、ポ
ート４６を経て導波路４８へ図９に示されるような光ス
ペクトルで放出される。
【００２０】必要に応じて、ブラッグ格子デバイス１０
は、長距離伝送ネットワークにおいて使用される光ファ
イバにおける歪みによる変調光信号の歪みを補償する目
的のためチャープを付すことができる。これは、ブラッ
グ格子デバイス１０の長手方向に沿ったブラッグ格子構
造１４の連続部分へ僅かに大きなレベルの電流を注入す
ることによって達成される。この場合の利点は、従来の
静的な分散構成要素と比較して、異なる歪み量を持つ異
なる長い伝送距離を補償するようにブラッグ格子デバイ
ス１０を修正できることである。この利点は、特定のフ
ァイバ・タイプに特有な特定の分散度となるように更に
最適調整することもできる。
は、長距離伝送ネットワークにおいて使用される光ファ
イバにおける歪みによる変調光信号の歪みを補償する目
的のためチャープを付すことができる。これは、ブラッ
グ格子デバイス１０の長手方向に沿ったブラッグ格子構
造１４の連続部分へ僅かに大きなレベルの電流を注入す
ることによって達成される。この場合の利点は、従来の
静的な分散構成要素と比較して、異なる歪み量を持つ異
なる長い伝送距離を補償するようにブラッグ格子デバイ
ス１０を修正できることである。この利点は、特定のフ
ァイバ・タイプに特有な特定の分散度となるように更に
最適調整することもできる。
【００２１】次に図５を再び参照して、ブラッグ格子デ
バイス１０を線形チャープで構成することにより未知の
信号の光スペクトルを知るために、光スペクトル・アナ
ライザとして本発明を用いることができる。これを達成
するため、ブラッグ格子構造１４に沿った距離に従って
注入電流を線形に変更させる。次いで、入力光信号４３
の通過がオン／オフされる。オフ時間は、ブラッグ格子
構造１４の終端部までの周回時間遅延と等しい。スペク
トル成分は、最初は短い波長で出、最後は長い波長で出
るよう光サーキュレータ４２から出力される。従って、
出力スペクトル成分の時間軸は光の波長に対応する。望
ましくは、チャープの勾配が入力スペクトルの光帯域幅
へ調整される。このように、光スペクトル・レンジを小
さくあるいは長く一体化することも可能である。
バイス１０を線形チャープで構成することにより未知の
信号の光スペクトルを知るために、光スペクトル・アナ
ライザとして本発明を用いることができる。これを達成
するため、ブラッグ格子構造１４に沿った距離に従って
注入電流を線形に変更させる。次いで、入力光信号４３
の通過がオン／オフされる。オフ時間は、ブラッグ格子
構造１４の終端部までの周回時間遅延と等しい。スペク
トル成分は、最初は短い波長で出、最後は長い波長で出
るよう光サーキュレータ４２から出力される。従って、
出力スペクトル成分の時間軸は光の波長に対応する。望
ましくは、チャープの勾配が入力スペクトルの光帯域幅
へ調整される。このように、光スペクトル・レンジを小
さくあるいは長く一体化することも可能である。
【００２２】本発明はまた、ブラッグ格子構造１４を時
間的あるいは距離的に変更することにより、複合タップ
を得るように用いることもできる。更に図５において、
反射あるいは伝送される波形の振幅調整を満たすが遅延
距離における基準位相あるいは基準位置に対して計測さ
れるような所望の位相への波形調整を満たす位置に置か
れるブラッグ格子構造１４の部分へ電流を注入すること
により、本発明を用いて複合プロセッサが構成される。
先に述べたように、ブラッグ格子構造１４は、注入電流
の調整によってその動作間隔に調整される。これは、必
要に応じて、幾つかの隣接電極の距離にわたって行うこ
とができる。例えば、デバイス１０に沿った第１の組の
電極が、反射係数を既知の値に調整するように電流を注
入される。その後、第１の組と同じサイズであるがその
下流側に配置される第２の組の電極に、時間基準点に関
して反射信号４３′の位相をシフトさせながら振幅成分
において同じ結果を得るように同じ電流量を注入するこ
とができる。このように、複合フェーザ（ｐｈａｓｏ
ｒ）が、ブラッグ格子構造１４に組込まれ、かつ複合信
号における複合信号処理を行うように他の格子構造と組
合わされる。
間的あるいは距離的に変更することにより、複合タップ
を得るように用いることもできる。更に図５において、
反射あるいは伝送される波形の振幅調整を満たすが遅延
距離における基準位相あるいは基準位置に対して計測さ
れるような所望の位相への波形調整を満たす位置に置か
れるブラッグ格子構造１４の部分へ電流を注入すること
により、本発明を用いて複合プロセッサが構成される。
先に述べたように、ブラッグ格子構造１４は、注入電流
の調整によってその動作間隔に調整される。これは、必
要に応じて、幾つかの隣接電極の距離にわたって行うこ
とができる。例えば、デバイス１０に沿った第１の組の
電極が、反射係数を既知の値に調整するように電流を注
入される。その後、第１の組と同じサイズであるがその
下流側に配置される第２の組の電極に、時間基準点に関
して反射信号４３′の位相をシフトさせながら振幅成分
において同じ結果を得るように同じ電流量を注入するこ
とができる。このように、複合フェーザ（ｐｈａｓｏ
ｒ）が、ブラッグ格子構造１４に組込まれ、かつ複合信
号における複合信号処理を行うように他の格子構造と組
合わされる。
【００２３】本発明はまた、信号の経路指定と時分割多
重アクセス（ＴＤＭＡ）フレームのフォーマッティング
の両方の形態における光スイッチングを行うためにも用
いられる。再び図５において、信号経路指定は、光変調
信号４３の移送方向を制御することにより実現される。
ブラッグ格子構造１４が反射型に作られるならば、反射
信号４３′は時間的遅延出力となるように指向される。
さもなければ、信号４３はブラッグ格子構造１４を伝送
信号として通過する。このように、切換えられなかった
信号４３は働くことなく通過するが、反射信号４３′
は、ＴＤＭＡ通信規格に見出されるようにフレーム・フ
ォーマットの時間的要件に適合するよう先に述べたよう
に位相調整することができる。更に、これらプロセスの
全ては、信号分配の振幅を修正しながら行われる。換言
すれば、信号パワーの２５％を一方向へまた補完的な７
５％を他の方向へ送ることが可能である。かかる数値的
関係は、一般に、一部のパワー（Ａ）がなにも処理され
ずに送られ（１−Ａ）のパワーは位相調整されて光サー
キュレータ４２の反射ポート４６から送出され得るよう
なものである。このことは、信号の指向のみならず信号
の分配と関連したパワーの割当ても行う。
重アクセス（ＴＤＭＡ）フレームのフォーマッティング
の両方の形態における光スイッチングを行うためにも用
いられる。再び図５において、信号経路指定は、光変調
信号４３の移送方向を制御することにより実現される。
ブラッグ格子構造１４が反射型に作られるならば、反射
信号４３′は時間的遅延出力となるように指向される。
さもなければ、信号４３はブラッグ格子構造１４を伝送
信号として通過する。このように、切換えられなかった
信号４３は働くことなく通過するが、反射信号４３′
は、ＴＤＭＡ通信規格に見出されるようにフレーム・フ
ォーマットの時間的要件に適合するよう先に述べたよう
に位相調整することができる。更に、これらプロセスの
全ては、信号分配の振幅を修正しながら行われる。換言
すれば、信号パワーの２５％を一方向へまた補完的な７
５％を他の方向へ送ることが可能である。かかる数値的
関係は、一般に、一部のパワー（Ａ）がなにも処理され
ずに送られ（１−Ａ）のパワーは位相調整されて光サー
キュレータ４２の反射ポート４６から送出され得るよう
なものである。このことは、信号の指向のみならず信号
の分配と関連したパワーの割当ても行う。
【００２４】このように、本発明は、アドレス指定可能
である適応可能半導体ブラッグ格子デバイスを提供す
る。このブラッグ格子デバイスは、ブラッグ格子構造の
各部の屈折率が最適制御されるように、ブラッグ格子構
造の複数部分を選択的に電流注入することを可能にす
る。本発明の教示によれば、ブラッグ格子構造全体が電
流注入されるか、ブラッグ格子構造が全く電流注入され
ないか、ブラッグ格子構造の個々の部分がそれぞれ電流
注入されるか、あるいはブラッグ格子構造の個々の部分
の組合わせが電流注入される。更に、ブラッグ格子構造
の各部か全てか、あるいはその選択的組合わせに注入さ
れる電流量は、反射され伝送される光信号の更なる制御
を行うように変更することができる。本発明のデバイス
は多くの異なる環境において有効であろうが、現在では
光およびＲＦスペクトル・アナライザ、位相調整型アレ
イ・アンテナおよび光スイッチ用の実時間遅延における
用途に特に適するものと考えられる。
である適応可能半導体ブラッグ格子デバイスを提供す
る。このブラッグ格子デバイスは、ブラッグ格子構造の
各部の屈折率が最適制御されるように、ブラッグ格子構
造の複数部分を選択的に電流注入することを可能にす
る。本発明の教示によれば、ブラッグ格子構造全体が電
流注入されるか、ブラッグ格子構造が全く電流注入され
ないか、ブラッグ格子構造の個々の部分がそれぞれ電流
注入されるか、あるいはブラッグ格子構造の個々の部分
の組合わせが電流注入される。更に、ブラッグ格子構造
の各部か全てか、あるいはその選択的組合わせに注入さ
れる電流量は、反射され伝送される光信号の更なる制御
を行うように変更することができる。本発明のデバイス
は多くの異なる環境において有効であろうが、現在では
光およびＲＦスペクトル・アナライザ、位相調整型アレ
イ・アンテナおよび光スイッチ用の実時間遅延における
用途に特に適するものと考えられる。
【００２５】以上の記述から、当業者は、本発明の広範
囲な教示を様々な形態で実現できることを理解すること
ができよう。従って、本発明はその特定例に関して記述
されたが、当業者には図面、本文および頭書の特許請求
の範囲を参照して他の修正が明らかとなろうため、発明
の真の範囲は前記特定例に限定されるべきものではな
い。
囲な教示を様々な形態で実現できることを理解すること
ができよう。従って、本発明はその特定例に関して記述
されたが、当業者には図面、本文および頭書の特許請求
の範囲を参照して他の修正が明らかとなろうため、発明
の真の範囲は前記特定例に限定されるべきものではな
い。
【図１】本発明のアドレス指定可能、適応可能な半導体
ブラッグ格子デバイスを示す概略図である。
ブラッグ格子デバイスを示す概略図である。
【図２】図１のブラッグ格子デバイスの断面を示す斜視
図である。
図である。
【図３】変更可能なウエイト・タップとして使用される
光サーキュレータに関して本発明のブラッグ格子デバイ
スを示す概略図である。
光サーキュレータに関して本発明のブラッグ格子デバイ
スを示す概略図である。
【図４】図３のブラッグ格子デバイスにおける注入電流
に対するタップ・ウエイトの関係を示すグラフである。
に対するタップ・ウエイトの関係を示すグラフである。
【図５】高精度の実時間遅延として用いられる光サーキ
ュレータに関して本発明のブラッグ格子デバイスを示す
概略図である。
ュレータに関して本発明のブラッグ格子デバイスを示す
概略図である。
【図６】光ファイバの整形において用いられる光サーキ
ュレータに関して本発明のブラッグ格子デバイスを示す
概略図である。
ュレータに関して本発明のブラッグ格子デバイスを示す
概略図である。
【図７】図６のブラッグ格子デバイスに入射する光の光
スペクトルを示すグラフである。
スペクトルを示すグラフである。
【図８】図６のブラッグ格子デバイスにより伝送される
光の光スペクトルを示すグラフである。
光の光スペクトルを示すグラフである。
【図９】図６のブラッグ格子デバイスにより反射される
光の光スペクトルを示すグラフである。
光の光スペクトルを示すグラフである。
１０ ブラッグ格子デバイス
１２ 光導波路
１４ 格子
１６ 第１の電極
１８ 第１の表面
２０ 第２の電極
２２ 第２の表面
２４ 上部電極
２６ 部材
２８ 下部電極
３０ 励起部分
３２、３４ 導線
３５ 電気的負荷
３６ コントローラ
３８ 電源
４０ コア領域
４１ 反射防止コーティング
４２ 光サーキュレータ
４３ 光変調信号
４３′ 反射信号
４４、４８ 導波路
４６ 出口ポート
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 エリック・エル・アプトン
アメリカ合衆国カリフォルニア州90278,
リダンド・ビーチ，カーティス・アベニ
ュー 2516，ナンバー １
(56)参考文献 特開 平６−296063（ＪＰ，Ａ)
特開2000−235170（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/025
Claims (14)
- 【請求項１】 光導波路と、 前記光導波路内に形成された格子構造と、 前記光導波路の第１の表面に配置された複数の第１の電
極と、 前記格子構造を介して複数の前記第１の電極に個々に電
気的に結合された、前記光導波路の第２の表面に配置さ
れた複数の第２の電極と、 複数の前記第２の電極と電源との間に結合された複数の
導線と、 を備えた光デバイス。 - 【請求項２】 前記光導波路が半導体基板を更に含む請
求項１記載のデバイス。 - 【請求項３】 複数の前記第１の電極と前記第２の電極
とが、前記光導波路の長手方向に沿って軸方向に隔てら
れた関係に配置された複数の個々の電極を更に含む請求
項１記載のデバイス。 - 【請求項４】 複数の前記第１の電極が相互に電気的に
分離された複数の個々の電極を更に含む請求項１記載の
デバイス。 - 【請求項５】 複数の前記第２の電極が相互に電気的に
分離された複数の個々の電極を更に含む請求項１記載の
デバイス。 - 【請求項６】 複数の前記第２の電極の前記電極が、複
数の前記第１の電極の複数の個々の電極に離散状に電気
的に結合される請求項５記載のデバイス。 - 【請求項７】 前記格子構造の選択部分が複数の前記第
１と第２の電極を介して変更可能に動作されるように、
複数の前記導線が選択的に注入可能である請求項５記載
のデバイス。 - 【請求項８】 半導体光導波路と、 前記光導波路の長手方向に沿って形成されたブラッグ格
子構造と、 前記光導波路の第１の表面上に配置され前記ブラッグ格
子構造における選択部材と連絡する複数の第１の電極
と、 複数の前記第２の電極の個々の電極が前記ブラッグ格子
構造の前記選択部材を介して複数の前記第１の電極の個
々の電極に電気的に結合されるように、前記光導波路の
第２の表面上に配置され前記ブラッグ格子構造の前記選
択部材と連絡する複数の第２の電極と、 前記ブラッグ格子構造の離散的部分の屈折率が選択的に
変更されるように、複数の前記第２の電極と電源との間
に電気的に結合された複数の導線と、 を備えるブラッグ格子デバイス。 - 【請求項９】 前記ブラッグ格子構造の前記離散的部分
間のパワーの強度と分布を変化させるため、複数の前記
導線と前記電源との間に配置されたコントローラを更に
備える請求項８記載のブラッグ格子デバイス。 - 【請求項１０】 前記半導体光導波路は、前記ブラッグ
格子構造のコア領域上に書込まれた該ブラッグ格子構造
を有するダブルヘテロ接合ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ導波
路を更に含む、請求項８記載のブラッグ格子デバイス。 - 【請求項１１】 前記半導体光導波路上に配置された反
射防止コーティングを更に備える請求項８記載のブラッ
グ格子デバイス。 - 【請求項１２】 予め選択された長さを有する半導体光
導波路と、 前記長さに沿って前記導波路へエッチングされたブラッ
グ格子構造と、 個々の電極が前記ブラッグ格子構造の分離した部材に離
散状に結合され、前記導波路の第１の表面上に配置さ
れ、相互に電気的に絶縁されるように前記長さに沿って
等距離に隔てられた複数の第１の電極と、 個々の電極が複数の前記第１の電極の個々の電極と連絡
することにより前記ブラッグ格子構造の複数の離散状ブ
ラッグ格子部分を画定するように、前記ブラッグ格子構
造の前記分離した部材に離散状に結合され、複数の前記
第１の電極と反対側に前記導波路の第２の表面上に配置
され、相互に電気的に分離されるよう前記長さに沿って
等距離に隔てられた複数の第２の電極と、 複数の前記第２の電極に電気的に結合された複数の導線
と、 前記複数の離散状ブラッグ格子部分間の電流の強度と分
布とを変化させるため、複数の前記導線と電源との間に
結合されたコントローラと、 を備えるアドレス指定可能、適応可能な半導体ブラッグ
格子デバイス。 - 【請求項１３】 前記半導体光導波路は、前記ブラッグ
格子構造のコア領域上に書込まれた該ブラッグ格子構造
を有するダブルヘテロ接合ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰを更
に含む請求項１２記載のブラッグ格子デバイス。 - 【請求項１４】 前記半導体光導波路上に配置された反
射防止コーティングを更に備える請求項１２記載のブラ
ッグ格子デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/252497 | 1999-02-18 | ||
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