JP5631917B2 - 光送受信システムおよび光受光ユニット - Google Patents

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Description

本発明の実施の形態は、光送受信システムおよび光受光ユニットに関する。
近年、LSIの集積密度が高くなることに伴い、内部回路パターンの微細化が進んでいる。この微細化に伴い、配線断面積の減少することによって配線抵抗が増大し、隣接する配線との間隔が狭くなることによって配線間の配線容量が増大する。
その結果、配線抵抗と配線容量で決定される配線遅延時間が増大し、更なるLSIの高速化が困難となってくる。また、LSI内部のマルチコア化やメモリ3次元集積化が進むにつれ、コア間やコア―メモリ間での大容量伝送が必要不可欠となっており、電気による伝送速度がLSI高性能化のボトルネックとなっている。
このようなLSIの高密度化に伴う配線遅延の問題を解決する技術として、電気信号を光信号に置き換える光配線技術が注目されている。光配線技術は、金属配線のかわりに光導波路を用いて信号伝送する方式であり、上記のような微細化に伴う配線抵抗や配線間容量の増大が発生せず、更なる動作速度の高速化が期待できる。
光配線技術において光源として使用する半導体レーザ(LD)に関して、従来の光通信で用いられてきた素子ではサイズが幅数μm、長さ百μmとLSIのトランジスタや配線ピッチに比べて非常に巨大である。このため、電気配線を光配線へ置き換えることの大きな阻害要因となっている。そこで、小型光源としてマイクロリング共振器を用いたマイクロリングレーザが注目され始めている。
また、LSIチップ上の光配線を実現するには、光源となる発光素子(送信部)と光導波路(伝送部)とともに受光素子(受信部)も駆動回路や増幅回路とともに、同じチップ上にコンパクトに集積化して光送受信システムを形成する必要がある。
マイクロリングレーザでは、共振器内を異なる方向に周回する光が存在し、一方の光だけを出力として安定に取り出し、伝送することが困難である。また、たとえ一方の光だけを安定に取り出せたとしても他方の光の分だけ損失が大きくなるという問題がある。
米国特許6978067号
本発明が解決しようとする課題は、損失が少なく安定した光送受信システムおよび受光ユニットを提供することにある。
実施の形態の光送受信システムは、リングまたはディスク形状の第1の半導体多層構造を有し、前記第1の半導体多層構造内を周回する第1の光信号と、前記第1の半導体多層構造内を前記第1の光信号と逆回りに周回する第2の光信号とを発する発光素子と、前記発光素子に光学的に結合され、前記第1の光信号を伝搬する第1の光導波路と、前記発光素子に光学的に結合され、前記第2の光信号を伝搬する第2の光導波路と、リングまたはディスク形状の第2の半導体多層構造を有し、前記第1および第2の光導波路に光学的に結合され、前記第1および第2の光信号を受光する受光素子と、を備え、前記第1の光導波路は、前記受光素子との結合部において、らせん形状を有し、前記第2の光導波路は、前記受光素子との結合部において、前記第1の光導波路と同一方向に周回するらせん形状を有し、前記受光素子の光吸収層が、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路を覆うように設けられ、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路から染み出した光が前記受光素子で受光される。
第1の実施の形態の光送受信システムの模式図である。 第1の実施の形態の受光素子と第1および第2の光導波路との結合部を示す模式図である。 第1の実施の形態の光送受信システムの変形例の模式図である。 第1の実施の形態の受光ユニットの模式断面図である。 第1の実施の形態のFDTD(Finite−Difference Time−Domain)法を用いた解析結果を示す図である。 第2の実施の形態の光送受信システムの模式図である。 第2の実施の形態の光送受信システムの変形例の模式図である。
以下、図面を参照しつつ実施の形態の送受信システムおよび受光ユニットについて説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本明細書中、リング形状とは、外周や内周が円形の形状に限定されることはなく、楕円形状、直線と曲線を組み合わせた形状等、リングとして閉じた形状であればすべて包含する概念である。
(第1の実施の形態)
本実施の形態の光送受信システムは、リングまたはディスク形状の第1の半導体多層構造を有し、第1の半導体多層構造内を周回する第1の光信号と、第1の半導体多層構造内を第1の光信号と逆回りに周回する第2の光信号とを発する発光素子と、発光素子に光学的に結合され、第1の光信号を伝搬する第1の光導波路と、発光素子に光学的に結合され、第2の光信号を伝搬する第2の光導波路と、リングまたはディスク形状の第2の半導体多層構造を有し、第1および第2の光導波路に光学的に結合され、第1および第2の光信号を受光する受光素子と、を備える。そして、第1の光導波路は、受光素子との結合部において、らせん形状を有し、第2の光導波路は、受光素子との結合部において、第1の光導波路と同一方向に周回するらせん形状を有する。
本実施の形態の光送受信システムは、上記構成により、リングまたはディスク形状の発光素子で発生する2方向の光信号の双方を利用して、光送受信を行う。したがって、発光素子における損失が抑制される。そして、1方向の光信号しか用いない場合に比較して、受光素子に伝送される光信号の強度が増大するとともに安定する。したがって、受光素子における電気信号出力も増大するとともに安定する。
図1は、本実施の形態の光送受信システムの模式図である。光送受信システム100は、発光素子10、第1の光導波路12、第2の光導波路14、受光素子16を備えている。光送受信システム100は、電気信号を光信号に置き換える光配線技術を用いた光送受信システムである。
発光素子10は、リング形状の第1の半導体多層構造を備える。発光素子10は、マイクロリング共振器を用いたマイクロリングレーザである。例えば、電気信号を直接、第1の半導体多層構造で形成される光共振器の電極間に入力し、レーザ光強度を変調する直接変調型の半導体レーザである。
発光素子10は、例えば、LSIチップから伝送される電気信号を受信し、光信号へと変換する。発光素子10は、第1の半導体多層構造内を、例えば時計まわりに周回する第1の光信号(図中実線矢印)と、第1の半導体多層構造内を第1の光信号と逆回り、すなわち反時計まわりに周回する第2の光信号(図中点線矢印)とを発する。
第1の光導波路12は、発光素子10に光学的に結合される。第1の光導波路12に、発光素子10内を時計回りに周回していた第1の光信号が出力され伝搬する。また、第2の光導波路14は、発光素子10に光学的に結合される。第1の光導波路12に、発光素子10内を反時計回りに周回していた第2の光信号が出力され伝搬する。
第1および第2の光導波路12、14は例えば、シリコンと、このシリコンを囲むシリコン酸化膜とで構成される。
受光素子16は、リング形状の第2の半導体多層構造を備える。光送受信システム100では、第1の半導体多層構造と第2の半導体多層構造とが同一の層構造を備える。これによって、発光素子10と受光素子20とを同一の基板上に、同一のプロセスで形成できるよう構成されている。
受光素子16は、第1および第2の光導波路12、14に結合部において光学的に結合される。これにより、入力される第1の光信号および第2の光信号を吸収して電気信号へと変換する。変換された電気信号は、例えば、LSIチップへと転送される。
図2は、本実施の形態の受光素子と第1および第2の光導波路との結合部を示す模式図である。図に示すように、第1の光導波路12は、受光素子10との結合部において、らせん形状を有する。同様に、第2の光導波路14は、受光素子10との結合部において、第1の光導波路12と同一方向に周回するらせん形状を有する。このように、結合部において導波路が2つのらせん形状で構成される本実施の形態の受光ユニットを、ダブルサイクロン型受光ユニットと称する。
このように、第1および第2の光導波路12、14をらせん形状で周回させることで、実効的な光の吸収長を増大させ、吸収効率を向上させることが可能となる。さらに、図2に示すように第1の光導波路12および第2の光導波路14のらせん形状の末端部がリング形状であることが好ましい。これによって、受光素子16に入力された第1および第2の光信号が、リング形状部分を周回することになり、光の損失を抑制することが可能となるからである。
また、図2に示すように、第1および第2の光導波路12、14が交差することが望ましい。このような構成であれば、第1および第2の光導波路12、14を同一の層で形成することが容易となるからである。さらに、第1および第2の光導波路12、14を同一の方向に周回させることで、2つの光導波路が交差しても、他方の光導波路から光が外に出ていくことを抑制できる。
また、第1および第2の光導波路12、14は末端部に行くほど線幅が細くなることが好ましい。これにより、光の損失を抑制することが可能となる。
図3は、本実施の形態の光送受信システムの変形例の模式図である。本変形例のような配置であってもかまわない。
第1および第2の光導波路12、14の長さは、第1および第2の光信号の位相が揃うように、同じ長さであることが理想的である。LSIでの使用周波数と光の伝搬速度を考慮すると、長さの差が10%以内であることが望ましい。
図4は、本実施の形態の受光ユニットの模式断面図である。受光ユニット20は、受光素子16、第1の光導波路12、第2の光導波路14を備える。以下、第1の光導波路12、第2の光導波路14の発光素子10側を上流側、受光素子16側を下流側と称する。
受光ユニット20は、基板22上に設けられた誘電体層24の上の一部に第1の光導波路12、第2の光導波路14が形成されている。第1の光導波路12、第2の光導波路14の下流部は少なくとも一周以上の渦巻き状に加工されており、第1の光導波路12、第2の光導波路14の終端部がその外周と合流している。
第1の光導波路12、第2の光導波路14上には、接合層35を介して下部クラッド層30が設けられている。下部クラッド層30上に第2のコンタクト層80が設けられている。コンタクト層80の上には第1の光導波路12、第2の光導波路14の範囲を覆うように光吸収層40が設けられている。光吸収層40上には上部クラッド層50が設けられている。上部クラッド層50上には、第1のコンタクト層60および上部電極70がこの順に積層されている。また、第2のコンタクト層80上の光吸収層40で囲まれた内側には、下部電極90が設けられている。
接合層35、下部クラッド層30、第2のコンタクト層80、光吸収層40、上部クラッド層50、および第1のコンタクト層60は、それぞれ半導体層からなる。これらの半導体層の構造が第2の半導体多層構造に相当する。接合層35、下部クラッド層30、第2のコンタクト層80はディスク形状、第2のコンタクト層80、光吸収層40、上部クラッド層50、および第1のコンタクト層60はリング形状である。
上部クラッド層50のうち、第1のコンタクト層60と光吸収層40の間にある外周に沿った側面部分51および間隙を囲む内周に沿った側面部分52は、上部クラッド層50の他の部分53を構成する材料の酸化物である。上部クラッド層50の側面部分51、52は、上部クラッド層50の他の部分53よりも屈折率が低い。下部クラッド層30のうち、第1の光導波路12、第2の光導波路14と光吸収層40の間にある外周に沿った側面部分31は、下部クラッド層30の他の部分を構成する材料の酸化物である。下部クラッド層30の側面部分31は、下部クラッド層30の他の部分32よりも屈折率が低い。
基板22は、例えばシリコン(Si)からなる。誘電体層24は、例えば、シリコン酸化膜(SiO)からなり、その厚さは3μmである。第1の光導波路12、第2の光導波路14は、例えばSiからなり、その厚さは、例えば50nm、受光部の外側の部分の幅は、例えば450nmであり、受光部に接して渦巻き状になって終端に近づくにつれて徐々に幅が細くなり、最も細い終端部では幅200nmである。
接合層35は、例えばGaAsからなり、その厚さは50nmである。下部クラッド層30は側面部分31を除いて例えばAlGaAsからなり、その側面部分31はAlからなる。第2のコンタクト層80は、例えばp型AlGaAsからなる。光吸収層40は、例えば2層のノンドープInGaAs光閉じ込め層と、その間に設けられた井戸層と障壁層が交互に積層されてなるInGaAs/GaAs多重量子井戸層とからなる。上部クラッド層50は、側面部分51、52を除いて例えばAlGaAsからなり、その側面部分51、52はAlからなる。第1のコンタクト層60は、例えばn型AlGaAsからなる。第1の電極70および第2の電極90は、例えばAuGe合金からなり、その厚さは20nmである。
第1の光導波路12、第2の光導波路14によって入力され伝播した光は、渦巻き状の終端部に到達すると、その上面に接合されたリング状の光吸収層40に染み出して結合し吸収される。第1の光導波路12、第2の光導波路14が曲線を有する場合には、直線状の場合に比べて光は導波路の外に大きく染み出す。その結果として、光吸収層40への光結合および吸収が増強されることになる。
図5は、実施の形態のFDTD(Finite−Difference Time−Domain)法を用いた解析結果を示す図である。直径10μmのリング形状を用いた。
図5(a)が導波路(左図)、吸収層(右図)の光強度分布を示す図である。図5(b)が受光ユニットの時間に対する吸収を示す図である。図5(b)の縦軸は光の総量、横軸が時間である
図5(b)に示すように、吸収層での吸収量、総減衰量との差は小さく、高効率の吸収が行われていることが明らかである。
マイクロリングレーザでは、共振器を時計まわりに周回する光と、反時計まわりに周回する光の強度が安定せず、印加される電圧等によってその割合が変化する現象がある。この場合でも、印加される電圧に対する双方の和は略一定に保たれることになる。
本実施の形態の光送受信システムでは、時計まわりに周回する光から得られる光信号と、反時計まわりに周回する光から得られる光信号の両方を伝送する。したがって、共振器を時計まわりに周回する光と、反時計まわりに周回する光の強度の和に相当する光信号を伝送可能である。よって、安定した光信号の伝送が可能となる。また、両方の光信号を用いることで光の損失も抑制される。
そして、受光ユニットをダブルサイクロン型受光ユニットとすることで、高い効率で光の吸収が可能となり、高い光−電気変換効率を実現することが可能となる。よって、損失が少なく安定した光送受信システムを提供することが可能となる。
(第2の実施の形態)
図6は、本実施の形態の光送受信システムの模式図である。光送受信システム200は、リングまたはディスク形状の第1の半導体多層構造を有し、第1の半導体多層構造内を周回し第1の波長λを有する第1の光信号(図中実線矢印)と、第1の半導体多層構造内を第1の光信号と逆回りに周回し第1の波長λを有する第2の光信号(図中点線矢印)とを発する第1の発光素子110aを備える。そして、リングまたはディスク形状の第2の半導体多層構造を有し、第2の半導体多層構造内を周回し第1の波長λと異なる第2の波長λを有する第3の光信号(図中実線矢印)と、第2の半導体多層構造内を第3の光信号と逆回りに周回し、第2の波長λを有する第4の光信号(図中点線矢印)とを発する第2の発光素子110bを備える。
そして、第1および第2の発光素子110a、110bに光学的に結合され、第1および第3の光信号を同一方向(図中実線矢印方向)、第2および第4の光信号を同一方向かつ第1および第3の光信号と逆方向(図中点線矢印方向)に伝搬する環状の環状光導波路112を備える。
そして、環状光導波路112に光学的に結合し、第1の波長λの光を選別して伝送する第1の波長フィルタ114aと、環状光導波路112に光学的に結合し、第2の波長λの光を選別して伝送する第2の波長フィルタ114bと、を備える。第1および第2の波長フィルタ114a、114bには、例えば、導波路長がそれぞれの波長に最適化されたリング状の導波路を用いることが可能である。あるいは、AWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いることも可能である。
そして、第1の波長フィルタ114aに光学的に結合され、第1の光信号を伝搬する第1の光導波路116aと、第1の波長フィルタ114aに光学的に結合され、第2の光信号を伝搬する第2の光導波路116bと、第2の波長フィルタ114bに光学的に結合され、第3の光信号を伝搬する第3の光導波路118aと、第2の波長フィルタ114bに光学的に結合され、第4の光信号を伝搬する第4の光導波路118bと、を備える。
さらに、リングまたはディスク形状の第3の半導体多層構造を有し、第1および第2の光導波路116a、116bに光学的に結合され、第1および第2の光信号を受光する第1の受光素子120aと、リングまたはディスク形状の第4の半導体多層構造を有し、第3および第4の光導波路118a、118bに光学的に結合され、第3および第4の光信号を受光する第2の受光素子120bと、を備える。
ここで、第1の光導波路116aは、第1の受光素子120aとの結合部において、らせん形状を有し、第2の光導波路116bは、第1の受光素子120aとの結合部において、第1の光導波路120aと同一方向に周回するらせん形状を有する。また、第3の光導波路118aは、第2の受光素子120bとの結合部において、らせん形状を有し、第4の光導波路118bは、第2の受光素子120bとの結合部において、第3の光導波路118aと同一方向に周回するらせん形状を有する。
本実施の形態において、発光素子、受光素子および結合部における光導波路の形状等については第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記述を省略する。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加え、2つの波長λ、λの光信号を用いて光信号の波長を多重化することで、伝送する情報量を2倍にすることが可能となる。
図7は、本実施の形態の光送受信システムの変形例の模式図である。本変形例では、第1〜第4の発光素子110a、110b、110c、110d、第1〜第4の波長フィルタ114a、114b、114c、114d、第1〜第4受光素子130a、130b、130c、130dを備える。そして、この構成により、4つの異なる波長λ、λ、λ、λの光信号を伝送することが可能となる。
したがって、本変形例によれば、伝送する情報量を4倍にすることが可能となる。なお、波長多重化の際に使用する波長は、3波長、あるいは、4波長より多い波長であってもかまわない。波長数を増加させればさせるほど、伝送する情報量も増大する。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、光送受信システム、受光ユニット等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる光送受信システム、受光ユニット等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての光送受信システム、受光ユニットが、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
10 発光素子
12 第1の光導波路
14 第2の光導波路
16 受光素子
20 受光ユニット
100 光送受信システム
110a 第1の発光素子
110b 第2の発光素子
112 環状導波路
114a 第1の波長フィルタ
114b 第2の波長フィルタ
116a 第1の光導波路
116b 第2の光導波路
118a 第3の光導波路
118b 第4の光導波路
120a 第1の受光素子
120b 第2の受光素子

Claims (5)

  1. リングまたはディスク形状の第1の半導体多層構造を有し、前記第1の半導体多層構造内を周回する第1の光信号と、前記第1の半導体多層構造内を前記第1の光信号と逆回りに周回する第2の光信号とを発する発光素子と、
    前記発光素子に光学的に結合され、前記第1の光信号を伝搬する第1の光導波路と、
    前記発光素子に光学的に結合され、前記第2の光信号を伝搬する第2の光導波路と、
    リングまたはディスク形状の第2の半導体多層構造を有し、前記第1および第2の光導波路に光学的に結合され、前記第1および第2の光信号を受光する受光素子と、を備え、
    前記第1の光導波路は、前記受光素子との結合部において、らせん形状を有し、
    前記第2の光導波路は、前記受光素子との結合部において、前記第1の光導波路と同一方向に周回するらせん形状を有し、
    前記受光素子の光吸収層が、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路を覆うように設けられ、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路から染み出した光が前記受光素子で受光されることを特徴とする光送受信システム。
  2. 前記第1の光導波路および前記第2の光導波路の前記らせん形状の末端部がリング形状であることを特徴とする請求項1記載の光送受信システム。
  3. 前記第1の半導体多層構造と前記第2の半導体多層構造とが同一の層構造で形成されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光送受信システム。
  4. リングまたはディスク形状の半導体多層構造を有する受光素子と、
    前記受光素子に光学的に結合され、前記受光素子との結合部において、らせん形状を有する第1の光導波路と、
    前記受光素子に光学的に結合され、前記受光素子との結合部において、前記第1の光導波路と同一方向に周回するらせん形状を有する第2の光導波路と、
    を備え、前記第1の光導波路および前記第2の光導波路の前記らせん形状の末端部がリング形状であり、
    前記受光素子の光吸収層が、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路を覆うように設けられ、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路から染み出した光が前記受光素子で受光されることを特徴とする受光ユニット。
  5. リングまたはディスク形状の第1の半導体多層構造を有し、前記第1の半導体多層構造内を周回し第1の波長を有する第1の光信号と、前記第1の半導体多層構造内を前記第1の光信号と逆回りに周回し前記第1の波長を有する第2の光信号とを発する第1の発光素子と、
    リングまたはディスク形状の第2の半導体多層構造を有し、前記第2の半導体多層構造内を周回し前記第1の波長と異なる第2の波長を有する第3の光信号と、前記第2の半導体多層構造内を前記第3の光信号と逆回りに周回し、前記第2の波長を有する第4の光信号とを発する第2の発光素子と、
    前記第1および第2の発光素子に光学的に結合され、前記第1および第3の光信号を同一方向、前記第2および第4の光信号を同一方向かつ前記第1および第3の光信号と逆方向に伝搬する環状の環状光導波路と、
    前記環状光導波路に光学的に結合し、第1の波長の光を選別する第1の波長フィルタと、
    前記環状光導波路に光学的に結合し、第2の波長の光を選別する第2の波長フィルタと、
    前記第1の波長フィルタに光学的に結合され、前記第1の光信号を伝搬する第1の光導波路と、
    前記第1の波長フィルタに光学的に結合され、前記第2の光信号を伝搬する第2の光導波路と、
    前記第2の波長フィルタに光学的に結合され、前記第3の光信号を伝搬する第3の光導波路と、
    前記第2の波長フィルタに光学的に結合され、前記第4の光信号を伝搬する第4の光導波路と、
    リングまたはディスク形状の第3の半導体多層構造を有し、前記第1および第2の光導波路に光学的に結合され、前記第1および第2の光信号を受光する第1の受光素子と、
    リングまたはディスク形状の第4の半導体多層構造を有し、前記第3および第4の光導波路に光学的に結合され、前記第3および第4の光信号を受光する第2の受光素子と、を備え、
    前記第1の光導波路は、前記第1の受光素子との結合部において、らせん形状を有し、
    前記第2の光導波路は、前記第1の受光素子との結合部において、前記第1の光導波路と同一方向に周回するらせん形状を有し、
    前記第3の光導波路は、前記第2の受光素子との結合部において、らせん形状を有し、
    前記第4の光導波路は、前記第2の受光素子との結合部において、前記第3の光導波路と同一方向に周回するらせん形状を有し、
    前記第1の受光素子の光吸収層が、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路を覆うように設けられ、前記らせん形状の前記第1の光導波路及び前記らせん形状の前記第2の光導波路から染み出した光が前記第1の受光素子で受光され、
    前記第2の受光素子の光吸収層が、前記らせん形状の前記第3の光導波路及び前記らせん形状の前記第4の光導波路を覆うように設けられ、前記らせん形状の前記第3の導波路及び前記らせん形状の前記第4の光導波路から染み出した光が前記第2の受光素子で受光されることを特徴とする光送受信システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5902267B1 (ja) * 2014-09-19 2016-04-13 株式会社東芝 半導体発光素子
CN105676367B (zh) * 2016-04-20 2019-04-02 安徽大学 反馈式可调光学微腔延时方法
US10527792B2 (en) * 2016-04-29 2020-01-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Spiral optical waveguide termination
EP3339923B1 (en) 2016-12-22 2022-03-09 IMEC vzw Optical interconnect with high tolerance
FR3071932B1 (fr) 2017-10-02 2019-11-08 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Commutateurs et reseau d'interconnexion photonique integre dans une puce optoelectronique
US20190250329A1 (en) * 2018-02-15 2019-08-15 Nokia Solutions And Networks Oy Optical Waveguide Processors For Integrated Optics
FR3112402B1 (fr) 2020-07-07 2022-10-28 Commissariat Energie Atomique Dispositif de démultiplexage en longueur d’onde notamment pour un démultiplexage hors plan.
US11953725B2 (en) * 2021-06-18 2024-04-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grating coupler and method of manufacturing the same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0432544A3 (en) * 1989-12-12 1992-04-08 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh Optronic correlator
FR2694630B1 (fr) * 1992-08-10 1994-09-09 Commissariat Energie Atomique Capteur en optique intégrée, notamment pour substances chimiques.
US5398256A (en) * 1993-05-10 1995-03-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Interferometric ring lasers and optical devices
US5825799A (en) * 1995-05-25 1998-10-20 Northwestern University Microcavity semiconductor laser
GB0012167D0 (en) 2000-05-20 2000-07-12 Secr Defence Brit Improvements in photo detectors
EP1291642A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-12 Linde Medical Sensors AG Sensor system comprising an integrated optical waveguide for the detection of chemical substances
US7764852B2 (en) * 2007-07-30 2010-07-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microresonantor systems and methods of fabricating the same
US7532785B1 (en) * 2007-10-23 2009-05-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic interconnects for computer system devices
FR2933816B1 (fr) * 2008-07-10 2015-08-21 Commissariat Energie Atomique Dispositif a coupleur selectif en longueur d'onde pour collection de la lumiere emise par une source laser.
FR2950708B1 (fr) * 2009-09-29 2012-03-09 Univ Paris Sud Modulateur optique compact a haut debit en semi-conducteur sur isolant.

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