JP6411941B2 - 半導体受光検出回路、および光回路 - Google Patents
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Description
図9(B)に示すように、光入力ポートP−MZ−1−1に入力されたクロック光パルスp0と次の時間ステップのクロック光パルスp1との間のタイミングで、光伝搬遅延差付与部D−D−1による光伝搬遅延が付与されていない方のクロック光パルスp0−1が光位相変調部R1に入力される。一方、図9(C)に示すように、クロック光パルスp1と次の時間ステップのクロック光パルスp2との間のタイミングで、光伝搬遅延差付与部D−D−1による光伝搬遅延が付与された方のクロック光パルスp0−2が光位相変調部L1に入力される。
このように調整することで、従来の高速カオス光信号生成回路は、工学上必須となる再現性と制御性の実現が可能であった。
図12は特許文献2に開示された従来の光信号バッファメモリ回路の構成を説明するブロック図、図13は光信号バッファメモリ回路における各種光信号列のタイミングチャートである。
光信号バッファメモリ回路にクロック信号光CLK−1が外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力される場合、クロック光信号CLK−1は100%光出力ポートP−MZ−1−crossから出力され、光出力ポートP−MZ−1−barからは何らの光出力も得られない状態(光信号バッファメモリ回路が何ら情報を保持していない空の状態:初期状態)となる。
光位相変調部R1−2,L1−1,L1−2の構成も光位相変調部R1−1と同様である。
また、本発明の半導体受光検出回路の1構成例において、前記第1の光導波路a3−inと前記受光検出部g1の光導波路構造と前記第2の光導波路a3−outとは、同一の組成からなることを特徴とするものである。
また、本発明の半導体受光検出回路の1構成例において、前記第1の光導波路a3−inと前記受光検出部g1の光導波路構造とは、導波路幅が同一であることを特徴とするものである。
また、本発明の光回路の1構成例は、RZ型クロック信号光を入力するマッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1と、このマッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1の2つの光出力ポートP−MZ−1−cross,P−MZ−1−barの内のいずれか一方から出力されたRZ型クロック信号光を2系統に分波する光分波手段SP−1と、この光分波手段SP−1で分波された2系統のRZ型クロック信号光を位相変調制御用のクロック信号光として前記マッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1内の光位相変調手段へと導く第3の光導波路とを備え、前記マッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1は、前記RZ型クロック信号光を受ける光入力ポートP−MZ−1−1と、この光入力ポートP−MZ−1−1に入力されたRZ型クロック信号光を伝送する2つの光干渉アームと、この2つの光干渉アームの端部に設けられた前記2つの光出力ポートP−MZ−1−cross,P−MZ−1−barと、前記2つの光干渉アームに1つずつ設けられ、前記光干渉アームにより伝送されるRZ型クロック信号光を、前記第3の光導波路から入力されるRZ型クロック信号光の光強度に応じて位相変調する前記光位相変調手段R1,L1とから構成され、前記光位相変調手段R1,L1は、それぞれ前記光干渉アームにより伝送されるクロック信号光と前記位相変調制御用のクロック信号光とを合波して、合波した信号光を2系統に分波する第1の光干渉型合分岐手段と、この第1の光干渉型合分岐手段から出力された2系統の信号光を伝送する2つの光導波路アームと、この2つの光導波路アームにより伝送される2系統の信号光を合波して、合波した信号光を2系統に分波する第2の光干渉型合分岐手段と、前記2つの光導波路アームに1つずつ設けられ、前記光干渉アームにより伝送されるクロック信号光を前記位相変調制御用のクロック信号光の光強度に応じて位相変調する光位相変調制御手段と、前記2つの光導波路アームの内の少なくとも一方に設けられ、外部から供給される注入電流量に応じて、信号光の位相を調整することが可能な位相調整手段と、前記第2の光干渉型合分岐手段の2つの光出力ポートの内、前記光干渉アームと接続されていない方から出力された信号光を受光する前記半導体受光検出回路とから構成され、さらに、前記第3の光導波路に設けられ、前記光分波手段SP−1で分波された2系統のRZ型クロック信号光が前記光位相変調手段R1,L1に到達するまでの光伝搬遅延差に相当する遅延を、前記光位相変調手段R1,L1に入力される2系統のRZ型クロック信号光の内、前記光位相変調手段R1,L1に到達するまでの光伝搬遅延が長い方のRZ型クロック信号光に付与する光伝搬遅延差付与手段D−D−1を備え、前記光位相変調手段R1,L1の各々に設けられた第2の光干渉型合分岐手段の2つの光出力ポートの内、前記半導体受光検出回路と接続されていない方から前記位相変調されたクロック信号光が出力され、前記マッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1の2つの光出力ポートP−MZ−1−cross,P−MZ−1−barの内のいずれか一方から出力信号光を得る高速カオス光信号生成光回路として機能することを特徴とするものである。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1(A)、図1(B)、図1(C)は本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調部の構成例を示すブロック図であり、図14(A)、図14(B)、図14(C)と同一の構成には同一の符号を付してある。
次に、本実施の形態の特徴である半導体受光検出回路F1について説明する。図2(A)は本実施の形態の光位相変調部R1−1の半導体受光検出回路F1が設けられている部分の平面図、図2(B)は図2(A)のI−I線断面図、図2(C)は図2(A)のII−II線断面図、図2(D)は図2(A)のIII−III線断面図である。
図4(A)、図4(B)に示すような信号光の出射方向に対して一定の角度で傾いたミラーr1を作製するには、図5(A)に示すようにコンタクト層Lyr−06の上にマスクLyr−08を形成した後に、図5(B)に示すように基板を傾けた状態でドライエッチングすればよい。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、発熱や擾乱光の発生を抑えるために半導体受光検出回路F1を設けているが、信号光が伝搬する光導波路の端部において反射が起こると、反射戻り光が光回路に混入して、光回路の特性を大きく損なってしまうこととなる。本実施の形態では、このような反射を抑制する無反射開放端部について説明する。
光導波路a3−outは、第1の実施の形態と同様に信号光の伝搬方向に向かって導波路幅が先細りのテーパー状となる平面形状を有する。このような形状により、光導波路a3−outは、導波信号光を無反射で外部に出射する。
Claims (7)
- 半導体基板上に形成され、信号光を導波する第1の光導波路a3−inと、
この第1の光導波路a3−inの端部と結合するように前記半導体基板上に形成された受光検出部g1と、
前記第1の光導波路a3−inと反対側の受光検出部g1の端部と結合するように前記半導体基板上に形成された第2の光導波路a3−outと、
前記半導体基板上に形成され、前記第2の光導波路a3−outから出射される信号光の出射方向に対して傾いた反射面を有するミラーr1とを備え、
前記受光検出部g1は、逆バイアスが印加されたときに前記第1の光導波路a3−inから入射した信号光の少なくとも一部を吸収して電流に変換し、逆バイアスが印加されないときには前記第1の光導波路a3−inから入射した信号光を透過させる半導体からなり、
前記第2の光導波路a3−outは、前記受光検出部g1を通過した信号光の伝搬方向に向かって導波路幅が先細りとなるテーパー構造を有し、
前記ミラーr1は、前記第2の光導波路a3−outから出射される信号光の出射方向の延長上に設けられ、この信号光を前記半導体基板の上方向または下方向に反射させることを特徴とする半導体受光検出回路。 - 請求項1記載の半導体受光検出回路において、
前記受光検出部g1は、
下部クラッド層、下部クラッド層の上に形成されたコア層、およびコア層の上に形成された上部クラッド層を含む光導波路構造と、
この光導波構造の上に形成された、前記逆バイアスを印加するための電極とを備え、
前記受光検出部g1のコア層と前記第1の光導波路a3−inのコア層と前記第2の光導波路a3−outのコア層とは、同一の組成からなり、
このコア層のPL波長が、前記信号光の波長λより100〜200nm短波長側にピークを持つことを特徴とする半導体受光検出回路。 - 請求項2記載の半導体受光検出回路において、
前記第1の光導波路a3−inと前記受光検出部g1の光導波路構造と前記第2の光導波路a3−outとは、同一の組成からなることを特徴とする半導体受光検出回路。 - 請求項2または3記載の半導体受光検出回路において、
前記第1の光導波路a3−inと前記受光検出部g1の光導波路構造とは、導波路幅が同一であることを特徴とする半導体受光検出回路。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体受光検出回路を備えることを特徴とする光回路。
- 請求項5記載の光回路において、
RZ型クロック信号光を入力するマッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1と、
このマッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1の2つの光出力ポートP−MZ−1−cross,P−MZ−1−barの内のいずれか一方から出力されたRZ型クロック信号光を2系統に分波する光分波手段SP−1と、
この光分波手段SP−1で分波された2系統のRZ型クロック信号光を位相変調制御用のクロック信号光として前記マッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1内の光位相変調手段へと導く第3の光導波路とを備え、
前記マッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1は、
前記RZ型クロック信号光を受ける光入力ポートP−MZ−1−1と、
この光入力ポートP−MZ−1−1に入力されたRZ型クロック信号光を伝送する2つの光干渉アームと、
この2つの光干渉アームの端部に設けられた前記2つの光出力ポートP−MZ−1−cross,P−MZ−1−barと、
前記2つの光干渉アームに1つずつ設けられ、前記光干渉アームにより伝送されるRZ型クロック信号光を、前記第3の光導波路から入力されるRZ型クロック信号光の光強度に応じて位相変調する前記光位相変調手段R1,L1とから構成され、
前記光位相変調手段R1,L1は、
それぞれ前記光干渉アームにより伝送されるクロック信号光と前記位相変調制御用のクロック信号光とを合波して、合波した信号光を2系統に分波する第1の光干渉型合分岐手段と、
この第1の光干渉型合分岐手段から出力された2系統の信号光を伝送する2つの光導波路アームと、
この2つの光導波路アームにより伝送される2系統の信号光を合波して、合波した信号光を2系統に分波する第2の光干渉型合分岐手段と、
前記2つの光導波路アームに1つずつ設けられ、前記光干渉アームにより伝送されるクロック信号光を前記位相変調制御用のクロック信号光の光強度に応じて位相変調する光位相変調制御手段と、
前記2つの光導波路アームの内の少なくとも一方に設けられ、外部から供給される注入電流量に応じて、信号光の位相を調整することが可能な位相調整手段と、
前記第2の光干渉型合分岐手段の2つの光出力ポートの内、前記光干渉アームと接続されていない方から出力された信号光を受光する前記半導体受光検出回路とから構成され、
さらに、前記第3の光導波路に設けられ、前記光分波手段SP−1で分波された2系統のRZ型クロック信号光が前記光位相変調手段R1,L1に到達するまでの光伝搬遅延差に相当する遅延を、前記光位相変調手段R1,L1に入力される2系統のRZ型クロック信号光の内、前記光位相変調手段R1,L1に到達するまでの光伝搬遅延が長い方のRZ型クロック信号光に付与する光伝搬遅延差付与手段D−D−1を備え、
前記光位相変調手段R1,L1の各々に設けられた第2の光干渉型合分岐手段の2つの光出力ポートの内、前記半導体受光検出回路と接続されていない方から前記位相変調されたクロック信号光が出力され、前記マッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1の2つの光出力ポートP−MZ−1−cross,P−MZ−1−barの内のいずれか一方から出力信号光を得る高速カオス光信号生成光回路として機能することを特徴とする光回路。 - 請求項5記載の光回路において、
クロック信号光源から出力されたクロック信号光CLK−1を入力するための外部光入力ポートP−OCLK−Inと、前記外部光入力ポートP−OCLK−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−MZ−1−barならびにcross側に位置する光出力ポートP−MZ−1−crossとを有する2つの光干渉アームと、一方の前記光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−1と、他方の前記光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−1とを有し、マッハツェンダー型の干渉器として機能するマッハツェンダー干渉型光強度変調手段MZ−1と、
格納する情報を有する光信号列Data−1を入力するための外部光入力ポートP−Data−Inと直接又は間接に接続され、前記光信号列Data−1を導く第3の光導波路18と、
前記第3の光導波路18と接続されて前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列Data−1が入力される光入力ポートP−C1−1、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列が入力されるP−C1−2ならびに光出力ポートP−C1−3、P−C1−4とを有し、前記光入力ポートP−C1−2、P−C1−1から入力した光信号列を前記光出力ポートP−C1−3、P−C1−4へと分岐出力させるための光分岐手段C−1と、
前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列を前記光入力ポートP−C1−2へと導く第4の光導波路14と、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−1に入力するための光入力ポートP−R1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−4からの光信号列を導く第5の光導波路15Rと、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−1に入力するための光入力ポートP−L1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−3からの光信号列を導く第6の光導波路15Lと、
前記第6の光導波路15L又は前記第5の光導波路15R上に設けられ、前記光出力ポートP−C1−3ならびにP−C1−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−1ならびにP−R1−1へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光伝搬遅延差付与手段D−D−1とを備え、
前記クロック信号光CLK−1として、RZ型の信号光を前記外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力しておき、
前記クロック信号光CLK−1のクロックに同期した前記光信号列Data−1が前記外部光入力ポートP−Data−Inから入力されると、最初は、入力された前記光信号列Data−1を用いて、前記光位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐手段C−1へ周回させ、
以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記光位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐手段C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する構成であって、
前記光位相変調手段R1−1、L1−1は、
それぞれ光位相変調制御信号光である光信号列Data−1または光信号列CLK−1−out−DMZ1と被光位相変調信号光であるクロック信号光CLK−1とを合波して、合波した信号光を2系統に分波する第1の光干渉型合分岐手段と、
この第1の光干渉型合分岐手段から出力された2系統の信号光を伝送する2つの光導波路アームと、
この2つの光導波路アームにより伝送される2系統の信号光を合波して、合波した信号光を2系統に分波する第2の光干渉型合分岐手段と、
前記2つの光導波路アームに1つずつ設けられ、前記被光位相変調信号光を前記光位相変調制御信号光の光強度に応じて位相変調する光位相変調制御手段と、
前記2つの光導波路アームの内の少なくとも一方に設けられ、外部から供給される注入電流量に応じて、信号光の位相を調整することが可能な位相調整手段と、
前記第2の光干渉型合分岐手段の2つの光出力ポートの内、前記光干渉アームと接続されていない方から出力された信号光を受光する前記半導体受光検出回路とから構成され、
光信号バッファメモリ回路として機能することを特徴とする光回路。
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