JP3878224B2 - 電気的に制御可能なフィルタ装置 - Google Patents
電気的に制御可能なフィルタ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3878224B2 JP3878224B2 JP30948693A JP30948693A JP3878224B2 JP 3878224 B2 JP3878224 B2 JP 3878224B2 JP 30948693 A JP30948693 A JP 30948693A JP 30948693 A JP30948693 A JP 30948693A JP 3878224 B2 JP3878224 B2 JP 3878224B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- filter device
- grating
- fingers
- fed
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
-
- 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
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/5045—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement having a frequency filtering function
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
- G02F2201/124—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode interdigital
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/05—Function characteristic wavelength dependent
- G02F2203/055—Function characteristic wavelength dependent wavelength filtering
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
-
- 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
- H01S5/12—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
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
-
- 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
- H01S5/12—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
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/341—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、請求項1の第1の部分による電気的に制御可能なフィルタ装置に関する。この装置は光学的分野だけでなく、マイクロ波の分野にも用途がある。導波路の形をとる光フィルタの場合、これらのフィルタは、たとえばエッチングによって導波路に密着する2つの絶縁体の間の境界表面にグレーティング得らえるような方法で製造されることがほとんどであった。フィルタの構造体を得る別の方法は、電極でグレーティングを形成させる方法である。多くの場合、グレーティングを調整(tunable )できるだけでなくグレーティングの強さを制御できることが望ましいが、このことは導波路モードの実効屈折率等が変化しなければならないことを意味している。
【0002】
【従来の技術】
冒頭に述べたような装置は公知である。しかし、これらの装置は、電極が存在するということだけによってグレーティングが導入されるという方法で動作しているのである。フィルタのグレーティング効果は、電力供給(electrical feeding)により制御できる効果よりも大きい場合がある。これの重要なことはグレーティングを「動作停止」にできないことである。これはグレーティングの強さも制御できないことを意味している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
欧州特許出願EP−A−0 267 557によれば、エッチングされたグレーティングを含んでいるDFBレーザー(分布帰還型レーザ)が知られている。いわゆる分割型電極構造体(divided electrode structure )を使用すると、電流の注入を制御することができるので周期を修正することができ、固定的な(the predominating )グレーティング部分に影響を及ぼすことができる。しかし、グレーティングは常に存在しているので、それを動作停止にすることはできない。米国出願US−A−4 008 947には電気光学的スイッチあるいは電気光学的変調器が示されており、電圧の印加によりグレーティングを作成することができるようになっている。しかし、このグレーティングは調整(tune)できず、周期性(periodicity )を変更できない。通常いわゆるDFBレーザおよびDBRレーザ(分布ブラッグ反射型レーザ)は導波路の形をした光フィルタを使用するが、上に説明したように、たとえばグレーティングは導波路に密着した2つの絶縁体の間の境界表面にエッチングされている。このようにグレーティングは、グレーティングの周期がλ/2の場合ブラッグ反射器として動作する。しかし、グレーティングを調整したいとすれば導波路モードの実効屈折率の変更が必要となり、このことは多くの問題が生じることになる。またグレーティングの強さを制御することには大きな困難が伴う。エッチングされたグレーティングの代わりに、周期的な電極構成を介した電気的方法により誘起する(実数部及び/或いは虚数部の)屈折率の周期的変化によってグレーティングの強さを制御することができる。屈折率は、たとえば電気光学的効果あるいは電荷キャリアの注入によっても影響を受ける。しかし、上に説明したように、この電極によりグレーティング効果を生じるが、この効果は非常に強いので電気的に制御可能な希望するグレーティング効果を越えてしまい、グレーティングの効果を完全に除くこともグレーティングを「動作停止」にすることも不可能になる。
【0004】
【課題を解決する手段】
本発明の目的は、請求の範囲の請求項1の第1の部分による電気的に制御可能なフィルタ装置で、調整可能なだけでなくグレーティングの強さを制御することが可能なフィルタ装置を提供することである。また、このフィルタ装置は、たとえば、グレーティング効果が除去されるようにグレーティングを動作不能にするため、グレーティングを「動作停止」にすることが可能である。本発明の別の目的は、比較的簡単でかつ製造コストが廉い装置を提供することである。さらに、本発明の目的は、融通性があり、多数の異なる方法で変更できる装置を提供することである。本発明のさらに別の目的は、マイクロ波など別の波と同様に光の波に使用できる装置を提供することである。これらの目的と同時に他の目的を達成する装置は、請求項1を特徴づける部分の特性によって与えられている。
【0005】
本発明の有利な一実施例は上記の通り形成されているので、この実施例はブラッグ反射器として動作する。本発明の別の実施例によれば、この装置は、たとえば能動光フィルタのように、能動的である。更に別の実施例は方向性結合器の形をとる用途に関している。
【0006】
さらに別の実施例は副請求項によって与えられている。
【0007】
【実施例】
以下、添付の図面を参照して、限定した説明とならないように解説して本発明を詳細に説明する。
【0008】
図1は、電気的に制御可能なフィルタ装置10の単純化した実施例を示す。電気的に制御可能なフィルタ装置10には電極構成(electrode configuration)を有する導波路が含まれているが、この電極構成は以下に示すように形成されている。すなわち、この電極構成は、それぞれ第1の電極Aと第2の電極Bを含む電極素子Cを含み、電極A、Bはそれぞれ多数の電極フィンガa1、a2、...、b1、b2、...を含み、各フィンガがフィンガの間に入るように、あるいはフィンガが重なるような方法(interdigital or interlocking manner)で配列されている。また電極構造体はいくつかの電極素子、あるいはさらに多数の電極素子を含んでも良い。本実施例においては、単純化するために、Cは1つあるいはそれ以上の電極素子を表すことにする。電極A、Bが同電位であるか、あるいは電力が供給されていなければ、いわゆるブラッグ波長λBの約1/4、すなわちλB/4の周期となる受動的グレーティング周期Λ0が求められる。この周期のグレーティングは本質的に波の伝搬に影響を与えない。すなわち、グレーティングは不動作あるいは動作停止になっている。しかし、電極A、Bにそれぞれ異なる電圧が印加されると、実効グレーティング周期Λ 1 を持つグレーティングが求められる。Λ 1 は約λB/2に等しく、λBはいわゆるブラッグ波長である。この場合、強い反射が得られるので、この強さは初期値(0)から上方に電気的に制御される。このように、電圧を印加しなければ反射は得られないが、電圧を印加すればブラッグ反射が得られる。図2a、図2bでは装置はより詳細に示されている。この場合、装置は電気光学的な構造、つまり電気光学的基板により電気光学的効果に基づいた構造になっている。図2aに電極素子Cが示されているが、Cは第1の電極Aと第2の電極Bを含み、第1と第2の電極A、Bはそれぞれ多数の電極フィンガa1、a2、...、b1、b2、...を含み、電極A、Bは電圧源V0に接続され、この回路には接点遮断器が含まれている。図2aは、下方に光導波路2のある電極構造体と、たとえばLiNbO3(ニオブ酸リチウム)の基板1を示す。勿論別の材料を使用することも可能である。図2bには装置の横方向の断面が示されているが、屈折率n1の(たとえばLiNbO3の)基板の中を屈折率n2の光導波路2が走っている。金属を含む電極素子Cの形をした電極構造体は最上部に配置されている。受動フィルタを形成するこの特定実施例においては、屈折率n1は屈折率n2にほぼ等しくても良く、たとえば2.2でも良いであろう。両屈折率の差、n1−n2はおおそ10−2でよく、場合によっては多少大きくても良い。導波路2は、約0.5〜2ミクロンの厚さで幅は約5ミクロンであるが、これらの値は単に例として与えられたものである。本装置の長さはセンチメートルのオーダーの大きさである。光導波路2は屈折率n2を有しているが、こび屈折率は基板1の屈折率n1を若干上回っており、それ自体が公知の方法であるTiIn(チタン、インジウム)の拡散あるいはLiNbO3基板のプロトン交換により製造される。本装置は以下のような方法で機能する。すなわち、(図2aに示す)接点遮断器が断になっていると、上に説明した通り、周期Λ0のグレーティングになるが、これは波長4Λ0の光波には影響を与えない。接点遮断器が接続されると、周期性Λ 1 のグレーティングが誘起され、波長λが2λ 1 に等しい波に強い影響を与える。電極に対する給電方法に依存して、フィルタは多数の異なる離散的な周波数に同調することができる。一例として、自由波長Λ0が1.5ミクロンにほぼ等しいとすると、λは1.5ミクロンにほぼ等しくなり、Λ 1 は0.5ミクロンにほぼ等しくなる。
【0009】
図3a、図3bに、電荷キャリア注入方法を利用して能動フィルタあるいはレーザを形成するフィルタ装置が示されている。この種類のフィルタ装置20の電極構造体は、前に示した実施例の電極構造と本質的には同一でよいが、相違点は、公知の電子的機能を持つ導波路2’にある。図3aは、電圧源V0に接続されたフィルタ装置20を横方向断面図で示している。本装置は電極構造体C’を含んでいるが、後で説明するように電極構造体C’は1つあるいはそれ以上の電極素子を含んでも良い。さらに本装置は公知のように下部電極Dを含んでいる。この図において、基板1’は屈折率n1’を有しており、これは公知のように絶縁層(isolating layer)あるいは半絶縁層(semi-isolating layer)4’の屈折率n2にほぼ等しい。本装置の構造は通常の半導体レーザのいわゆる埋め込み型ヘテロ接合(buried heterostrucure)により形成されている。重要なことは、ここに示す実施例では電極構造Cと活性層2’の間の間隔が比較的小さいことである。活性層2’は屈折率n2を有しており、これは活性層2’の両側に配列されている半導体層3’、3’の屈折率n3より大きく、つぎに基板1’の屈折率n1’と絶縁層あるいは半絶縁層4’の屈折率n4よりもそれぞれ大きい屈折率を有する。活性層2’は特に量子ウェル(quantum wells)あるいは量子細線(quantum wires)の形をとることができる.活性部あるいは活性層が十分に薄ければ、量子細線が得られる。図3bに、図3aによるフィルタ装置20の長さ方向の図が示されているが、電極A、Bの交互の電極フィンガa1、b1、a2、b2は、実効グレーティング周期Λ 1 を有している。ここに示す実施例においては、電極A(電極フィンガa1、a2、.....)は電流が給電されているが、この電流は電極B(電極フィンガb1、b2、.....)に給電される電流よりも小さい。代わりに(alternatively)(関係するフィンガのある)電極Aは自由になったままとなる。ギャップ4’は、たとえば半絶縁体あるいは半導体材料あるいは酸化物を含む絶縁ギャップを形成するが、層1’、2’、3’は半導体材料を含み、注入は活性層2’におこなわれる。一例として、波長λ0が約1.5ミクロンとすれば、λは約0.5ミクロンでΛ 1 は0.25ミクロンとなるであろう。ここ説明したフィルタ装置20の全長は長くても約0.1ミリメートル〜1ミリメートルである。数値は単なる例である。(ここでは更に説明しないが)本発明の一実施例によれば、本フィルタ装置は、異なる離散的周波数に対する同調だけでなく、公知のように連続的に変わる屈折率が存在するいわゆる連続同調も実行する。
【0010】
代替実施例によれば、本フィルタ装置はグレーティング型方向性結合器(frating assisted directional coupler)の形態をとることもできる。図4aにフィルタ装置30が非常に模式的に示されており、このフィルタ装置にはそれぞれ第1と第2の導波路7、8が含まれている。導波路7、8の上部には電極構造体が配列されているが、ここでは、この電極構造体は上に説明したことと本質的に同様な電極素子Cの形をしている。図4bも同様にフィルタ装置30の横方向断面が示されている。フィルタ装置30は、屈折率がそれぞれn7 、n8 異なる導波路7、8を含んでいる。導波路7、8は、その上に電極構造体が配列されており、屈折率がn1'' の基板1’’の中に配列されている。導波路7、8は同じではないから、同じ周波数、ω/2πで、導波路7、8はそれぞれ異なる伝搬定数、すなわち、k7 (ω)=2π/λ7 (ω)およびk8 (ω)=2π/λ8 (ω)をもつことになる。実効グレーティング周期Λeff を持つ電極構造体によって構成される電極A、Bによって誘起するグレーティングは、k7 (ω)−k8 (ω)=kg の条件のとき導波路7、8の間で結合を生じさせる。ここにkg は波数(wave number )であり、この波数は±2π/Λeff でなければならない。前の実施例と同様に、フィルタ装置30は電極A、Bを介して制御される。しかしある場合には、上述したような電極のあることによって結合が発生することを回避するため、電極の周期性Λ0 は望ましい最小グレーティング周期性Λeff よりもかなり小さくなければならない。この問題点を解決するために、図4cに模式的に示すように電極あるいは電極フィンガをグループにして配列しても良く、実効グレーティング周期が電極フィンガのグループの間で形成されるように配列しても良い。
【0011】
図5aにフィルタ装置30’の別の実施例が示されている。各電極フィンガは、別々に給電あるいは制御される電極を形成している。
【0012】
ここでは2つの導波路の間の結合に必要な(長い)グレーティング周期が使用されている。このグレーティング周期は2つの導波路の波の伝搬定数の差によって与えられ、通常DFBレーザのグレーティング周期の40〜100倍である。電極の周期はグレーティング周期の分数で良く、各電極フィンガは別々に給電あるいは制御されるのであるから、「正弦波形(sinus-shaped)グレーティング」を得ることができ、その周波数は強さと同様に調整可能である。
【0013】
使用できる周波数の間の間隔は、電極周期とグレーティング周期との間の関係によって与えられる。すなわち、使用される平均光周波数に導波路が結合する周期である。しかし、電極構造体が存在するだけで前進波と後進波の間の結合が発生するのであるから、電極周期はDFBレーザに対する周期と同じであってはならない。
【0014】
図5bで、±n、n=0、±1...は電圧あるいは電流レベルを意味し、Λeff は正弦波曲線の周期を意味している。たとえばグレーティングを方形波が得られるような方法で制御しても良い。
【0015】
以下に説明することは、電極構造体を長さ方向にに分割して、電極構造体が多数の電極素子、C1、C2、C3、C4、...含むようにする方法である。ここで異なる電極素子はそれぞれ異なる方法で配列されあるいは給電されるから、たとえば離散的な数の導波路に同調可能なフィルタ装置を得ることができる。図6aは、それぞれが第1と第2の電極、A1 、B1 ;A2 、B2 ;A3 、B3 ;A4 、B4 ;....を含み、各第1と第2の電極は電極フィンガ、a11、a12、a13、a14とb11、b12、b13、b14等を含む多数の電極素子、C1、C2、...を示す。その他の電極素子も上と同様になっている。
【0016】
図6aに示す実施例において、第1の電極A1、A2、...は交互に+、−がつけられているが、対応する第2の電極B1、B2、...はこれと反対の符合がつけられている。ある場合には、電極素子は、電極素子周期(electorodeelemnt period)と呼ぶ周期により交互に給電され、この場合には電極素子周期は2である。つぎにプラス(+)は、マイナスがつけられている電極よりも大きい電流が供給され(あるいは電圧が印加され)ている電極であることを意味しており、マイナスがつけられている電極はプラスがつけられている電極よりも小さい電流が供給されているか、給電されていないことを意味している。図6aに示す極性によると、実効グレーティング周期が求められ、これはΛeff が2・Λ 0 の約8/7あるいは8/9であって、2つの周期が求められることになる。電極がどのように給電されるかに依存して、異なる実効グレーティング周期が求められる。たとえば、普通のDFBレーザは1000以上のグレーティング周期を含んでいるから、これから考えても非常に多くの異なる変形が可能性であり、たとえば最小の相対的同調(smallest relative tuning)は約1/(周期の数)である。
【0017】
図6bには電極素子の給電に関する別の実施例が示されており、電極素子はグループが2つの場合の方法と同様に給電されている。すなわち、電極素子の2つの第1の電極が1つかつ同一の方法で給電されれば、電極素子のその後には別々に給電される2つの第1の電極が続く(Λeffはおよそ2・Λ 0 の16/15(と16/17)である)。
【0018】
しかし、これは実施例として与えられたに過ぎない。異なるグループとすることも可能である。すなわち、グループはいろいろな方法で配列できるのであり、電極に対して別々に給電しても、あるいは個別に給電しても良いのである。
【0019】
図6cには、電極素子あるいは電極に対してそれぞれ給電できる方法を示す別の実施例が示されている。この実施例においては、各電極素子は1つかつ同一の方法で給電されている。図6a〜図6cに示す実施例においては、電極素子は相互に関連して配列されているので、電極周期性は常に一定である。しかし、図7に示すような電極周期性に変更することも可能である。ここでは、たとえば異なる電極素子C1、C2に属する2つの電極フィンガa14、b21の間の間隔は、1つの電極素子に含まれる電極フィンガの間の間隔Λ0 /2の半分にできるであろう。本実施例においては、(図6aに関連して)前に説明した重複は本質的にもはや存在しないが、同調させることのできる波長の数は制限される。
【0020】
本発明を通じて、フィルタの強さを制御すると同時にフィルタを同調させることが可能であり、かつ異なる空間周波数を電気的に合成することができると言うことができる。本発明の用途は、たとえば信号処理や大規模WDM用の可変調フィルタあるいはWDM用の同調型レーザなど多数の異なる分野に見いだすことができるであろう。
【0021】
1つの有利な実施例では本装置はチップに配列されるが、この実施例によれば、含める多数の接続を処理し、かつこれを制御するプロセッサは、同一チップに集積できるであろう。
【0022】
本発明は、ここに示した実施例に限定されないことは勿論であるが、本発明は請求の範囲内でも多数の方法で自由に変更できるのである。電極構造体および電極の組合わせは多数の異なる形態をとっても良いし、またこれらに対する給電も多数の異なる方法で実行しても良い。また多数の異なる材料を使用することができるし、同調可能な波長の数を変更することもできるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】導波路および電極素子を含むフィルタ装置を模式的に示す図。
【図2】図1の装置であって、電気光学的用途において受動的フィルタを形成するを装置を模式的に示す図であって、(a)は電気光学的用途において受動的フィルタを形成するを装置を模式的に示す図、(b)は(a)の装置の平面図。
【図3】能動フィルタあるいはレーザを形成する装置を模式的に示す図であって、(a)は能動フィルタあるいはレーザを形成する装置の断面を模式的に示す図、(b)は(a)の装置の縦方向の図。
【図4】2つの導波路を含むグレーティング型方向性結合器を形成する実施例を模式的に示す図であって、(a)は2つの導波路を含むグレーティング型方向性結合器を形成する実施例を模式的に示す図、(b)は(a)の単純化された断面図、(c)はグレーティング型方向性結合器のグループに配列された電極構造体の結合を模式的に示す図。
【図5】グレーティング型方向性結合器の代替実施例を示す図であって、(a)はグレーティング型方向性結合器の代替実施例を示す図、(b)は(a)の装置に給電する例を模式的に示す図。
【図6】交互に給電される連続電極素子を有する分割型電極構造体の実施例を模式的に示す図であって、(a)は交互に給電される連続電極素子を有する分割型電極構造体の実施例を模式的に示す図、(b)はどちらかに給電される電極構造体を有する別の分割型電極構造体を示す図、(c)は分割型電極構造体に給電する別の実施例を模式的に示す図。
【図7】電極の周期性を変更する例を模式的に示す図。
【符号の説明】
1、1’、1’’ 基板
2、7、8 光導波路
10、20、30 フィルタ装置
2’ 活性層
3’ 半導体層
4’ 絶縁体層
A 第1の電極
B 第2の電極
C 電極構造体
D 下部電極
aii 第1の電極の電極フィンガ
bii 第2の電極の電極フィンガ
Claims (10)
- 所定の波長範囲内の光波に対するフィルタ機能をもたらす電極構造体(C)を有する電気的制御可能フィルタ装置(10、20、30、30’)であって、
電極構造体(C)は、同一の構成の複数の連続的な電極素子(C1、...、Cn)を含み、各素子は、それぞれ第1の電極(A)と第2の電極(B)を含み、前記電極は、共通に給電される複数のフィンガを含み、第1の電極(A)のフィンガ(a1、...、an)と第2の電極(B)のフィンガ(b1、...、bn)は、1本又は複数のグループ化されたm a 本(m a ≧1)の第1の電極(A)のフィンガ(a 1 、...、a n )とこれに隣接して対向配置される1本又は複数のグループ化されたm b 本(m b ≧1)の第2の電極(B)のフィンガ(b 1 、...、b n )とが繰り返して交互に対向して配置され、
電極構造体(C)は、複数の電極素子がそれぞれ電気的に分離され独立して電気的制御を受けるように、電気光学基板上またはその中に配置された光学導波路(2)および前記電極に給電する手段を含む導波路構造に接続されて配置され、
電極構造体(C)は、さらに、無給電時には異なる電極(A、B)に配置された隣接するフィンガの周期により付与された受動グレーティング周期Λ0を有し、所定の波長範囲内の光波に対するフィルタとして動作せず、
各電極素子(C1、...、Cn)はΛ 1 =(m a +m b )・Λ 0 で表される給電時のグレーティング周期Λ1を有し、
電極に給電する手段は、複数の連続的な電極素子(C1、...、Cn)のそれぞれの第1の電極(A1、...、An)および第2の電極(B1、...、Bn)に別個に給電可能であり、各電極素子の給電に所定の周期性をもたせるとともに隣接する電極素子(C1、...、Cn)の間隔を調整することにより定まる給電の周期長に対応する空間周波数と、前記グレーティング周期Λ1に対応する空間周波数との合成空間周波数に対応する複数の異なる離散的な実効グレーティング周期Λeffに基づく動作を行うようにした、前記フィルタ装置。 - 請求項1記載のフィルタ装置であって、前記グレーティング周期Λ1は、4・Λ0、8・Λ0、3・Λ0または6・Λ0であることを特徴とする前記フィルタ装置。
- 請求項1から3のいずれかに記載のフィルタ装置であって、第1の電極(A)と第2の電極(B)は、異なる電圧で給電されることを特徴とするフィルタ装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載のフィルタ装置であって、電極構造体の電極素子(C1、...、Cn)は、交互極性を有し、連続する第1の電極(A1、...、An)は、隣接する電極素子(A1、A2;A3、A4;A5、A6;...)において互いに異なる極性を有する電圧により給電され、連続する第2の電極(B1、...、Bn)は、前記電圧とは異なる電圧により給電されることを特徴とするフィルタ装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載のフィルタ装置であって、等しく給電される2つの電極素子(A1、A2;A5、A6;...)とは異なる電圧で等しく給電される2つの電極素子(A3、A4;A7、A8;...)が続くことを特徴とするフィルタ装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載のフィルタ装置であって、電極素子(C1、...、Cn)間における隣接する電極のフィンガ間(an、b1)の距離と電極素子(C1、...、Cn)の隣接するフィンガ間の距離(Λ0)とが異なることを特徴とするフィルタ装置。
- 請求項1から7のいずれかに記載のフィルタ装置であって、フィルタ装置は、給電時に能動光フィルタ(20)を形成することを特徴とするフィルタ装置。
- 請求項8に記載のフィルタ装置であって、フィルタ装置は、DFBあるいはDBRレーザに適用されることを特徴とするフィルタ装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9203701A SE502139C2 (sv) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | Elektriskt styrbar filteranordning |
SE9203701-9 | 1992-12-09 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006035429A Division JP2006189893A (ja) | 1992-12-09 | 2006-02-13 | 電気的に制御可能なフィルタ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06296063A JPH06296063A (ja) | 1994-10-21 |
JP3878224B2 true JP3878224B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
ID=20388069
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30948693A Expired - Lifetime JP3878224B2 (ja) | 1992-12-09 | 1993-12-09 | 電気的に制御可能なフィルタ装置 |
JP2006035429A Pending JP2006189893A (ja) | 1992-12-09 | 2006-02-13 | 電気的に制御可能なフィルタ装置 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006035429A Pending JP2006189893A (ja) | 1992-12-09 | 2006-02-13 | 電気的に制御可能なフィルタ装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5438637A (ja) |
EP (1) | EP0601989A1 (ja) |
JP (2) | JP3878224B2 (ja) |
CA (1) | CA2110880C (ja) |
SE (1) | SE502139C2 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2286057A (en) * | 1994-01-21 | 1995-08-02 | Sharp Kk | Electrically controllable grating |
JPH07294860A (ja) * | 1994-04-25 | 1995-11-10 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電気光学光変調装置 |
US5625729A (en) * | 1994-08-12 | 1997-04-29 | Brown; Thomas G. | Optoelectronic device for coupling between an external optical wave and a local optical wave for optical modulators and detectors |
US5630004A (en) * | 1994-09-09 | 1997-05-13 | Deacon Research | Controllable beam director using poled structure |
US5581642A (en) * | 1994-09-09 | 1996-12-03 | Deacon Research | Optical frequency channel selection filter with electronically-controlled grating structures |
US5647036A (en) * | 1994-09-09 | 1997-07-08 | Deacon Research | Projection display with electrically-controlled waveguide routing |
JP3863277B2 (ja) * | 1998-02-17 | 2006-12-27 | 日本碍子株式会社 | 強誘電体結晶基板の加工方法 |
CA2261197A1 (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-16 | Ppm Photomask Inc. | Tunable electro-optical diffraction grating with electrically switchable period |
JP2001066560A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Nec Corp | 光波長可変フィルタ |
KR20030031689A (ko) * | 2001-10-15 | 2003-04-23 | 엘지전자 주식회사 | 광증폭기의 이득평탄화 장치 |
FR2857109B1 (fr) * | 2003-07-04 | 2005-09-09 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif optique a guide d'onde optique ruban planaire, muni de moyens pour y inscrire un reseau de bragg de facon temporaire |
US7042657B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-05-09 | Board Of Regents The University Of Texas System | Filter for selectively processing optical and other signals |
FR2863728B1 (fr) * | 2003-12-16 | 2006-06-09 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de commutation optique integre, accordable en longueur d'onde |
JP3721565B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2005-11-30 | 学校法人慶應義塾 | 光機能導波路、光変調器、アレイ導波路回折格子及び分散補償回路 |
WO2005094316A2 (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Sarnoff Corporation | Low optical overlap mode (loom) waveguiding system and method of making same |
US7397989B2 (en) * | 2004-09-21 | 2008-07-08 | Dynamic Method Enterprises Limited | Optical switches |
JP4422597B2 (ja) * | 2004-12-02 | 2010-02-24 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
CN107065233B (zh) * | 2017-03-21 | 2023-01-31 | 电子科技大学 | 一种基于亚波长高对比度光栅的电光可调滤波器 |
DE102020108941B4 (de) * | 2020-03-31 | 2022-05-25 | Ferdinand-Braun-Institut gGmbH, Leibniz- Institut für Höchstfrequenztechnik | Diodenlaser mit verrringerter Strahldivergenz |
KR20220076147A (ko) | 2020-11-30 | 2022-06-08 | 강오근 | 잔디 뗏장 장치 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3813142A (en) * | 1972-12-04 | 1974-05-28 | Gte Laboratories Inc | Electro-optic variable phase diffraction grating and modulator |
DE2442723A1 (de) * | 1974-09-06 | 1976-03-18 | Siemens Ag | Steuerbarer elektrooptischer gitterkoppler |
DE2443038C2 (de) * | 1974-09-09 | 1984-01-12 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Elektrooptischer Schalter und Modulator für sich kreuzende oder verzweigende optische Wellenleiter |
DE2443733A1 (de) * | 1974-09-12 | 1976-03-25 | Siemens Ag | Anordnung zur modulation von licht |
DE2517194A1 (de) * | 1975-04-18 | 1976-10-28 | Siemens Ag | Spektralselektive filtervorrichtung |
US4645293A (en) * | 1981-03-25 | 1987-02-24 | Taizo Yoshida | Optical waveguide coupler having a grating electrode |
US4737007A (en) * | 1986-02-24 | 1988-04-12 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Narrow-band wavelength selective optical coupler |
GB2197531B (en) * | 1986-11-08 | 1991-02-06 | Stc Plc | Distributed feedback laser |
JPH02106717A (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調用部品 |
JPH0789183B2 (ja) * | 1989-04-25 | 1995-09-27 | 沖電気工業株式会社 | 光波長フィルタ |
US5022730A (en) * | 1989-12-12 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Wavelength tunable optical filter |
JP2902082B2 (ja) * | 1990-08-30 | 1999-06-07 | 沖電気工業株式会社 | 光波長フィルタ及びその駆動方法 |
US5233187A (en) * | 1991-01-22 | 1993-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-wavelength light detecting and/or emitting apparatuses having serially arranged grating directional couplers |
JPH05205486A (ja) * | 1991-04-26 | 1993-08-13 | Naohiro Tanno | 光導波路記録媒体及び光再生装置 |
-
1992
- 1992-12-09 SE SE9203701A patent/SE502139C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-12-07 EP EP93850228A patent/EP0601989A1/en not_active Withdrawn
- 1993-12-07 CA CA002110880A patent/CA2110880C/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-08 US US08/162,873 patent/US5438637A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-09 JP JP30948693A patent/JP3878224B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2006
- 2006-02-13 JP JP2006035429A patent/JP2006189893A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0601989A1 (en) | 1994-06-15 |
SE502139C2 (sv) | 1995-08-28 |
JPH06296063A (ja) | 1994-10-21 |
CA2110880C (en) | 2004-11-23 |
CA2110880A1 (en) | 1994-06-10 |
US5438637A (en) | 1995-08-01 |
JP2006189893A (ja) | 2006-07-20 |
SE9203701L (sv) | 1994-06-10 |
SE9203701D0 (sv) | 1992-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3878224B2 (ja) | 電気的に制御可能なフィルタ装置 | |
EP1022605B1 (en) | Optical waveguide device | |
US5076655A (en) | Antenna-fed electro-optic modulator | |
US6356674B1 (en) | Electrically controllable grating, and optical elements having an electrically controllable grating | |
US7292739B2 (en) | Optical modulator | |
US6914999B2 (en) | Electro-optic modulators | |
EP2141532A1 (en) | Light control element | |
KR102037813B1 (ko) | 광 변조기 및 그를 구비한 광학 모듈 | |
US20100046880A1 (en) | Optical control device | |
US6304685B1 (en) | Low drive voltage LiNbO3 intensity modulator with reduced electrode loss | |
JPH03203716A (ja) | 電気光学変調器 | |
JP3570735B2 (ja) | 光導波路デバイス | |
US4817105A (en) | Integrated laser device with refractive index modulator | |
US5459800A (en) | Optical modulation device and method of driving the same | |
EP0960222B1 (en) | Fabrication of an invertedly poled domain structure from a ferroelectric crystal | |
US8358891B2 (en) | Waveguide type optical device | |
US20060067601A1 (en) | Method of driving mach-zehnder light modulator and light modulating device | |
JP6561383B2 (ja) | 光変調素子 | |
JPS61255085A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
EP0140578A1 (en) | Light modulator comprising an optical resonator | |
JPH0353225A (ja) | 半導体光変調器 | |
JP4666425B2 (ja) | 共振型光変調器の光変調方法及び共振型光変調器 | |
KR102320441B1 (ko) | 광 변조기 및 이를 이용한 광 모듈 | |
JPS61148890A (ja) | 分布帰還形半導体レ−ザ素子 | |
JPH0722702A (ja) | 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050622 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050627 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050812 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20051114 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20051117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060317 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20060619 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20060622 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061013 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091110 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101110 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111110 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121110 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121110 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131110 Year of fee payment: 7 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |