JP6968359B2 - 光増幅器及び光スイッチ装置 - Google Patents

光増幅器及び光スイッチ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6968359B2
JP6968359B2 JP2017153630A JP2017153630A JP6968359B2 JP 6968359 B2 JP6968359 B2 JP 6968359B2 JP 2017153630 A JP2017153630 A JP 2017153630A JP 2017153630 A JP2017153630 A JP 2017153630A JP 6968359 B2 JP6968359 B2 JP 6968359B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
polarization
input
light
coupler
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.)
Active
Application number
JP2017153630A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019033186A (ja
Inventor
傑 秋山
和浩 池田
武 松本
整 河島
恵治郎 鈴木
健 谷澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Fujitsu Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2017153630A priority Critical patent/JP6968359B2/ja
Priority to US16/055,616 priority patent/US11022811B2/en
Publication of JP2019033186A publication Critical patent/JP2019033186A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6968359B2 publication Critical patent/JP6968359B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • 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
    • H01S5/005—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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2773—Polarisation splitting or combining
    • 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
    • H01S5/5009—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive
    • H01S5/5018—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive using two or more amplifiers or multiple passes through the same amplifier
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/121—Channel; buried or the like
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12121—Laser
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12147—Coupler
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12159—Interferometer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/021—Silicon based substrates
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H04B10/6162—Compensation of polarization related effects, e.g., PMD, PDL

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)

Description

本発明は、光増幅器及び光スイッチ装置に関するものである。
小型の光アンプとして、半導体光増幅素子（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）が知られている。ＳＯＡはＴＥ偏波とＴＭ偏波の増幅率が大きく異なっている。このため、光増幅器では、入力光をＴＥ偏波とＴＭ偏波とに分岐して、ＴＥ偏波はＴＥ偏波のまま、ＴＭ偏波はＴＥ偏波に変換してから、ＳＯＡに入力する偏波ダイバーシティ回路が用いられている。このように、偏波ダイバーシティ回路が用いられている光増幅器では、ＴＭ偏波はＴＥ偏波に変換してからＳＯＡに入力されるため、偏波方向に起因する光利得の差を小さくすることができる。
特開２００１−７４５０号公報
上述した偏波ダイバーシティ回路が用いられている光増幅器では、入力光のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の比率が均等であれば、同じ増幅率で増幅することができる。しかしながら、入力光のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分とがランダムに変化し、一方が他方よりも極端に多くなると、一方と他方の増幅率に違いが生じる場合がある。即ち、光増幅器に入力される入力光の偏波方向がランダムに変化すると、光増幅器から出力される光の強度も変動するため、信号のエラーの原因となる。このため、ＳＯＡに供給する電流を増やすことにより、一方と他方の増幅率を同じにする方法が考えられるが、この場合、ＳＯＡに供給する電流が増えると消費電力が増大するため好ましくない。
このため、消費電力を増大させることなく、光増幅器に入力される入力光の偏波方向がランダムに変化しても、出力される光の強度に変動のない光増幅器が求められている。
１つの態様では、光増幅器は、偏波スプリッタと、偏波ローテータと、第１の光カプラと、第１の半導体光増幅素子と、第２の半導体光増幅素子と、第２の光カプラと、を有し、前記第１の光カプラは、２×２光カプラにより形成されており、前記偏波スプリッタにより分波された光のＴＥ偏波は、前記第１の光カプラの一方の入力ポートに入力され、前記偏波スプリッタにより分波された光のＴＭ偏波は、前記偏波ローテータによりＴＥ偏波に変換されて、前記第１の光カプラの他方の入力ポートに入力され、前記第１の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第１の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第２の光カプラの一方の入力ポートに入力され、前記第１の光カプラの他方の出力ポートから出力された光は、前記第２の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第２の光カプラの他方の入力ポートに入力され、前記第２の光カプラの出力ポートより光が出力される。
１つの側面として、消費電力を増大させることなく、光増幅器に入力される入力光の偏波方向がランダムに変化しても、出力される光の強度の変動を抑制することができる。
光増幅器の構造図 第１の実施の形態における光増幅器の構造図 第２の実施の形態における光増幅器の構造図 第２の実施の形態における光増幅器の説明図（１） 第２の実施の形態における光増幅器の説明図（２） 第２の実施の形態における光増幅器の説明図（３） 第２の実施の形態における光増幅器の説明図（４） 第２の実施の形態における光増幅器の説明図（５） 第２の実施の形態における光増幅器の説明図（６） 第２の実施の形態における光増幅装置の構造図 第３の実施の形態における光増幅器の構造図 第３の実施の形態における光増幅器の説明図 第３の実施の形態における光受信装置の構造図 第４の実施の形態における光増幅器の構造図 第５の実施の形態における光スイッチ装置の構造図 第５の実施の形態における他の光スイッチ装置の構造図
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。尚、本願の図面に示される各々の層の膜厚については、説明の便宜上、正確な膜厚が反映されていない場合がある。
〔第１の実施の形態〕
最初に、偏波ダイバーシティ回路が用いられている光増幅器について、図１に基づき説明する。図１に示される光増幅器は、偏波スプリッタ９１０、第１の偏波ローテータ９２０、第１のＳＯＡ９３０、第２のＳＯＡ９４０、第２の偏波ローテータ９５０、偏波コンバイナ９６０等を有している。偏波スプリッタ９１０と偏波コンバイナ９６０との間には、２つの光導波路９７１、９７２が形成されている。偏波スプリッタ９１０の一方からは、一方の光導波路９７１により、第１のＳＯＡ９３０、第２の偏波ローテータ９５０、偏波コンバイナ９６０が順に接続されている。また、偏波スプリッタ９１０の他方からは、他方の光導波路９７２により、第１の偏波ローテータ９２０、第２のＳＯＡ９４０、偏波コンバイナ９６０が順に接続されている。第１のＳＯＡ９３０及び第２のＳＯＡ９４０は、ＴＥ偏波を増幅する機能を有する。
この光増幅器に入力される入力光は、ＴＥ偏波成分となるＴＥα偏波とＴＭ偏波成分となるＴＭβ偏波とを含んでいる。図１に示される光増幅器に、入力光を入力すると、入力光は、偏波スプリッタ９１０において、ＴＥα偏波とＴＭβ偏波とに分離され、ＴＥα偏波は一方の光導波路９７１に出力され、ＴＭβ偏波は他方の光導波路９７２に出力される。
一方の光導波路９７１に出力されたＴＥα偏波は、第１のＳＯＡ９３０において増幅された後、第２の偏波ローテータ９５０において、ＴＥα偏波からＴＭ偏波成分となるＴＭα偏波に変換され、偏波コンバイナ９６０の一方の側に入力される。また、他方の光導波路９７２に出力されたＴＭβ偏波は、第１の偏波ローテータ９２０において、ＴＭβ偏波からＴＭ偏波成分となるＴＥβ偏波に変換され、第２のＳＯＡ９４０において増幅された後、偏波コンバイナ９６０の他方の側に入力される。偏波コンバイナ９６０の一方に入力されたＴＭα偏波と他方に入力されたＴＥβ偏波は、偏波コンバイナ９６０において合波され、増幅光として出力される。
一般に、ＳＯＡは、入力光の強度が比較的小さいときには、光利得が一定の線形の増幅動作が得られるが、入力光の強度が増加すると光利得が次第に減少し、ＳＯＡから出力される出力光の強度は飽和する。このように光利得が低下し始めるときのＳＯＡから出力される光出力の強度を、そのＳＯＡの飽和出力と呼ぶ。通常、ＳＯＡにより光信号を増幅する際には、線形の増幅動作が得られるように、ＳＯＡに供給される電流密度を十分に大きくし、想定されるＳＯＡへの入力光強度に対して、ＳＯＡの飽和出力を余裕を持って大きく設定している。
即ち、図１に示される光増幅器に入射する入力光は、任意の偏波状態であると、偏波スプリッタ９１０において分波されるＴＥα偏波とＴＭβ偏波との比率も任意となり、最も極端な場合には、入力光の全てが一方の偏波成分に偏る場合がある。このように、入力光の全てが一方の偏波成分に偏っている場合、出力光が所望の増幅率で増幅されない場合があり、出力光の強度が変動してしまう。
このような場合においても、光利得の線形領域において増幅動作を行うためには、第１のＳＯＡ９３０及び第２のＳＯＡ９４０で、光利得の線形領域において増幅動作を行うことができるように、飽和出力を高くする必要がある。このように、飽和出力を高くするためには、第１のＳＯＡ９３０及び第２のＳＯＡ９４０に供給する電流を増やす必要があるが、この場合、消費電力が増大してしまう。
よって、消費電力を増大させることなく、光増幅器に入力される入力光の偏波方向がランダムに変化しても、出力される光の強度の変動のない光増幅器が求められている。
（光増幅器）
次に、第１の実施の形態における光増幅器について、図２に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器は、偏波スプリッタ１０、偏波ローテータ２０、第１のＳＯＡ３０、第２のＳＯＡ４０等を有している。偏波スプリッタ１０の出力の一方は第１の光導波路５０に入力しており、出力の他方は偏波ローテータ２０を介して第２の光導波路６０に入力している。第１の光導波路５０と第２の光導波路６０は、２×２の第１の光カプラ７０の２つの入力ポート７５ａ、７６ａにそれぞれ接続されている。第１の光カプラ７０の２つの出力ポートのうちの一方の７５ｂは第１のＳＯＡ３０に、他方の７６ｂは第２のＳＯＡ４０にそれぞれ接続されている。
第１のＳＯＡ３０及び第２のＳＯＡ４０の後段には、第２の光カプラ８０となる２×２光カプラが形成されている。従って、図２の一点鎖線２Ｍで示される領域は、マッハツェンダ干渉計を形成している。尚、第１のＳＯＡ３０及び第２のＳＯＡ４０は、ＴＥ偏波を増幅する機能を有しており、光増幅器に入力される入力光は、ＴＥ偏波成分となるＴＥα偏波とＴＭ偏波成分となるＴＥβ偏波とを含んでいる。
本願においては、第１の光カプラ７０において、第１の光カプラ７０に入力する第１の光導波路５０の側を一方の入力ポート７５ａと、第１の光カプラ７０に入力する第２の光導波路６０の側を他方の入力ポート７６ａと記載する。また、第１の光カプラ７０より出力される光導波路の一方を出力ポート７５ｂと、第１の光カプラ７０より出力される光導波路の他方を出力ポート７６ｂと記載する。
また、第２の光カプラ８０において、第２の光カプラ８０に入力する光導波路の一方を入力ポート８５ａと、第２の光カプラ８０に入力する光導波路の他方を入力ポート８６ａと記載する。また、第２の光カプラ８０より出力される光導波路の一方を出力ポート８５ｂと、第２の光カプラ８０より出力される光導波路の他方を出力ポート８６ｂと記載する。
本実施の形態における光増幅器に、入力光が入力すると、入力光は偏波スプリッタ１０において、ＴＥα偏波とＴＭβ偏波とに分離され、ＴＥα偏波は第１の光導波路５０に出力され、ＴＭβ偏波は偏波ローテータ２０を介して第２の光導波路６０に出力される。
偏波スプリッタ１０より出力されたＴＭβ偏波は、偏波ローテータ２０において、ＴＭβ偏波からＴＥβ偏波に変換された後、第１の光導波路５０に出力されたＴＥα偏波とともに、第１の光カプラ７０に入力する。第１の光カプラ７０は２×２光カプラであり、第１の光カプラ７０に入力する光の位相差は０またはπとなっており、２つの入力光の成分は各々１／２に分けられる。
従って、第１の光カプラ７０の一方の出力ポート７５ｂより出力される光の強度と、他方の出力ポート７６ｂより出力される光の強度を同じにすることができる。第１の光カプラ７０より出力ポート７５ｂに出力された光は、ＴＥα偏波とＴＥβ偏波が合成された光であり、第１のＳＯＡ３０において増幅された後、第２の光カプラ８０の一方の入力ポート８５ａに入射する。また、第１の光カプラ７０より出力ポート７６ｂに出力された光は、ＴＥα偏波とＴＥβ偏波が合成された光であり、第２のＳＯＡ４０において増幅された後、第２の光カプラ８０の他方の入力ポート８６ａに入射する。第２の光カプラ８０は２×２光カプラであり、入力ポート８５ａと入力ポート８６ａから入力される光の位相差が０になるように形成されている。これにより、第２の光カプラ８０の出力ポート８５ｂからＴＥβ偏波の光が出力され、出力ポート８６ｂからＴＥα偏波の光が出力される。
本実施の形態においては、入力光にＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との間で強度に偏りがあったとしても、第１のＳＯＡ３０及び第２のＳＯＡ４０に入射する光の強度を均一にすることができる。従って、入力光の偏波状態に依存することなく、第１のＳＯＡ３０及び第２のＳＯＡ４０に入射する光の強度を等しくすることができ、各々の光増幅器には入力光の強度の１／２が入力される。このため、図１に示す光増幅器に比べて、飽和出力を低く、例えば、約１／２にしても、光利得の線形領域において増幅動作を行うことができる。従って、図１に示す光増幅器に比べて、第１のＳＯＡ３０及び第２のＳＯＡ４０に供給される電流を減らすことができ、消費電力を抑制することができる。
尚、上記の説明では、第２の光カプラ８０が２×２光カプラの場合について説明したが、第２の光カプラ８０に２×１光カプラを用いた場合では、第２の光カプラ８０の出力からは、ＴＥα偏波とＴＥβ偏波とを合わせた光が出力される。
尚、偏波スプリッタ１０と偏波ローテータ２０は、これらの２つの機能を同時に備える１つの偏波分離回転素子に置き換えてもよい。
〔第２の実施の形態〕
（光増幅器の構造）
次に、第２の実施の形態における光増幅器１００について、図３に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器は、位相を調整するための位相シフタ及びモニタ用の受光素子を含んでいる構造のものである。具体的には、本実施の形態における光増幅器１００は、偏波スプリッタ１０、第１の偏波ローテータ１２１、第２の偏波ローテータ１２２、ＳＯＡアレイ１３０、偏波コンバイナ１６０等を有している。更に、第１の位相シフタ１４１、第２の位相シフタ１４２、第３の位相シフタ１４３、第４の位相シフタ１４４を有している。また、第１の受光素子１５１、第２の受光素子１５２、第３の受光素子１５３、第４の受光素子１５４、第５の受光素子１５５、第６の受光素子１５６を有している。ＳＯＡアレイ１３０は、第１の実施の形態における第１のＳＯＡ３０と第２のＳＯＡ４０とを一体にした構造のものである。
本実施の形態においては、偏波スプリッタ１０の出力の一方は第１の光導波路５０に入力しており、偏波スプリッタ１０の出力の他方は第１の偏波ローテータ１２１を介して第２の光導波路６０に入力している。第１の光導波路５０と第２の光導波路６０は、２×２の第１の光カプラ７０の２つの入力ポート７５ａ、７６ａにそれぞれ接続されている。第１の光カプラの出力ポート７５ｂは、ＳＯＡアレイ１３０の一方の光導波路が接続され、第２の光カプラの入力ポート８５ａに入力している。また、第１の光カプラの出力ポート７６ｂはＳＯＡアレイ１３０の他方の光導波路に入力している。
ＳＯＡアレイ１３０の前段には、第１の光カプラ７０となる２×２光カプラが形成されている。また、ＳＯＡアレイ１３０の後段には、第２の光カプラ８０となる２×２光カプラが形成されている。従って、図３の一点鎖線３Ｍで示される領域は、マッハツェンダ干渉計を形成している。尚、ＳＯＡアレイ１３０は、ＴＥ偏波を増幅する機能を有するものであり、光増幅器に入力される入力光は、ＴＥ偏波成分となるＴＥα偏波とＴＭ偏波成分となるＴＭβ偏波とを含んでいる。
また、偏波スプリッタ１０と第１の光カプラ７０との間の第１の光導波路５０には、第１の位相シフタ１４１が設けられており、第１の位相シフタ１４１と第１の光カプラ７０との間の第１の光導波路５０の近傍には、第１の受光素子１５１が設けられている。第１の偏波ローテータ１２１と第１の光カプラ７０との間の第２の光導波路６０には、第２の位相シフタ１４２が設けられており、第２の位相シフタ１４２と第１の光カプラ７０との間の第２の光導波路６０の近傍には、第２の受光素子１５２が設けられている。
また、第１の光カプラ７０とＳＯＡアレイ１３０との間の光導波路の近傍には、第３の受光素子１５３が設けられており、第１の光カプラ７０とＳＯＡアレイ１３０との間の光導波路の近傍には、第４の受光素子１５４が設けられている。
また、ＳＯＡアレイ１３０と第２の光カプラ８０との間の光導波路には、第３の位相シフタ１４３が設けられている。ＳＯＡアレイ１３０と第２の光カプラ８０との間の光導波路には、第４の位相シフタ１４４が設けられている。
また、第２の光カプラ８０と偏波コンバイナ１６０との間の光導波路の近傍には、第５の受光素子１５５が設けられている。第２の光カプラ８０と第２の偏波ローテータ１２２との間の光導波路の近傍には、第６の受光素子１５６が設けられている。
本実施の形態における光増幅器に、入力光を入力すると、入力光は、偏波スプリッタ１０において、ＴＥα偏波とＴＭβ偏波とに分離され、ＴＥα偏波は第１の光導波路５０に出力され、ＴＭβ偏波は第２の光導波路６０に出力される。
偏波スプリッタ１０より第１の光導波路５０に出力されたＴＥα偏波は、第１の位相シフタ１４１を通った後、第１の光カプラ７０の一方の入力ポート７５ａに入力する。偏波スプリッタ１０より第２の光導波路６０に出力されたＴＭβ偏波は、第１の偏波ローテータ１２１において、ＴＭβ偏波からＴＥβ偏波に変換され、第２の位相シフタ１４２を通った後、第１の光カプラ７０の他方の入力ポート７６ａに入力する。第１の光カプラ７０は２×２光カプラであり、第１の光カプラ７０に入力する光の位相差を０またはπとすることにより、２つの入力光の成分を各々１／２に分けることができる。
第１の光カプラ７０の一方の出力ポート７５ｂより出力された光は、ＳＯＡアレイ１３０の一方の光導波路及び第３の位相シフタ１４３を通った後、第２の光カプラ８０の一方の入力ポート８５ａに入力する。同様に、第１の光カプラ７０の他方の出力ポート７６ｂより出力された光は、ＳＯＡアレイ１３０の他方の光導波路及び第４の位相シフタ１４４を通った後、第２の光カプラ８０の他方の入力ポート８６ａに入力する。
第２の光カプラ８０は２×２光カプラであり、第２の光カプラ８０に入力する光の位相差を０にすることにより、クロス状態に設定される。従って、２つの入力光の成分を第１の光カプラ７０に入射する前のＴＥα偏波の成分とＴＥβ偏波の成分とに分けられて出力されるため、ＴＥα偏波の成分は第２の光カプラ８０の一方の出力ポート８６ｂに出力され、ＴＥβ偏波の成分は第２の光カプラ８０の他方の出力ポート８５ｂに出力される。
この後、出力ポート８６ｂに出力されたＴＥα偏波の成分の光は、第２の偏波ローテータ１２２によりＴＭα偏波に変換された後、出力ポート８５ｂに出力されたＴＥβ偏波の成分の光とともに、偏波コンバイナ１６０で合波され増幅光として出力される。
（光増幅器の調整方法）
次に、本実施の形態における光増幅器の調整方法について説明する。本実施の形態においては、光増幅器を調整するため、第１の位相シフタ１４１、第２の位相シフタ１４２、第３の位相シフタ１４３、第４の位相シフタ１４４が設けられている。また、光導波路を伝搬する光の強度をモニタするための第１の受光素子１５１、第２の受光素子１５２、第３の受光素子１５３、第４の受光素子１５４、第５の受光素子１５５、第６の受光素子１５６が設けられている。
マッハツェンダ干渉計の２本のアームとなる２つの光導波路の光の強度を等しくするためには、マッハツェンダ干渉計の入力側の第１の光カプラ７０に入力される２つの伝搬光の位相差が０またはπである必要がある。従って、光増幅器への入力光の偏波間の位相差が十分小さい場合には、位相差を０またはπにするためには、光増幅器の入力から第１の光カプラ７０までの光路長を等しくすればよい。
しかしながら、光増幅器に入力する前の光の伝送路の状態によっては、光増幅器への入力光が、２つの偏波成分の間で任意の位相差を有している場合がある。このため、本実施の形態では、第１の光カプラ７０の前段の２本のアームに第１の位相シフタ１４１及び第２の位相シフタ１４２が設けられており、一点鎖線３Ｍで示されるマッハツェンダ干渉計に入力される２つの偏波成分の光の位相調整を行うことが可能である。この際、マッハツェンダ干渉計の２本のアームとなる２つの光導波路における光の強度モニタしながら調整するため、ＳＯＡアレイ１３０の前段には、第３の受光素子１５３及び第４の受光素子１５４が設けられている。
また、本実施の形態においては、ＳＯＡアレイ１３０の後段の２本アームにも第３の位相シフタ１４３及び第４の位相シフタ１４４が設けられている。また、マッハツェンダ干渉計の入力側の第１の光カプラ７０の前段には、第１の受光素子１５１及び第２の受光素子１５２が設けられており、出力側の第２の光カプラ８０の後段には、第５の受光素子１５５及び第６の受光素子１５６が設けられている。
第３の位相シフタ１４３及び第４の位相シフタ１４４は、一点鎖線３Ｍで示されるマッハツェンダ干渉計の２本のアームを伝搬する光の位相差が０になるように調整し、マッハツェンダ干渉計の状態をクロス状態にするために設けられている。本実施の形態においては、マッハツェンダ干渉計では２本のアームは対称の構造となるように形成されているため、２本のアームの光路長は等しく、位相も等しくなるはずである。しかしながら、実際には製造誤差により、２本のアームにおいて光路長に僅かにずれが生じ、干渉計はクロスの状態からずれてしまう場合がある。
このため、本実施の形態においては、マッハツェンダ干渉計に入力される２つの光の強度を第１の受光素子１５１及び第２の受光素子１５２により測定し、出力される２つの光の強度を第５の受光素子１５５及び第６の受光素子１５６により測定する。このように測定された光の強度に基づき、第１の受光素子１５１で検出された強度に対する第２の受光素子１５２で検出された強度の比が、第６の受光素子１５６で検出された強度に対する第５の受光素子１５５で検出された強度の比と一致するように調整する。具体的には、第３の位相シフタ１４３及び第４の位相シフタ１４４により伝搬している光の位相を調整することにより、マッハツェンダ干渉計がクロス状態となるように調整する。
更に、本実施の形態においては、マッハツェンダ干渉計の出力側の第２の光カプラ８０の後段に、偏波コンバイナ１６０を設け、第２の光カプラ８０の出力ポート８６ｂと偏波コンバイナ１６０との間には、第２の偏波ローテータ１２２が設けられている。これは、得られた２つのＴＥ偏波成分の増幅光のうちの一方をＴＭ偏波に戻し、偏波コンバイナ１６０により偏波多重された光に戻して、光増幅回路から出力するためである。
（光増幅器の詳細）
次に、本実施の形態における光増幅器の詳細についてより詳細に説明する。図４は、第１の光導波路５０の断面図であり、図３における一点鎖線３Ａ−３Ｂにおいて切断した断面図である。本実施の形態における光増幅器は、Ｓｉ基板１１０の上に形成されており、光が伝搬する第１の光導波路５０は、Ｓｉにより形成されたコア１１１により形成されており、コア１１１の周囲は、酸化シリコンにより形成されたクラッド１１２により覆われている。コア１１１の光が伝搬する方向に垂直な断面は、幅Ｗ１が約０．５μｍ、厚さｔ１が約２２０ｎｍとなるように形成されている。コア１１１は、Ｓｉ基板１１０の上の厚さｔ２が約２μｍのクラッド１１２の上に形成されており、コア１１１の上及び横には、クラッド１１２が形成されており、コア１１１の上のクラッド１１２の厚さｔ３は、約３μｍである。第２の光導波路６０についても同様である。
次に、位相シフタについて説明する。図５は、第１の位相シフタ１４１の断面図であり、図３における一点鎖線３Ｃ−３Ｄにおいて切断した断面図である。第１の位相シフタ１４１は、第１の光導波路５０の上方に、ＴｉやＴｉＮ等により形成されており、断面の幅Ｗ２が約３μｍ、厚さｔ４が約２００ｎｍとなるように形成されている。第１の位相シフタ１４１を形成しているＴｉやＴｉＮ等は電流を流すと発熱するためヒータとして機能する。よって、第１の位相シフタ１４１に電流を流し、コア１１１等の温度を変化させて屈折率を変化させることにより、コア１１１内を伝搬している光の位相を調整することができる。第２の位相シフタ１４２、第３の位相シフタ１４３、第４の位相シフタ１４４についても同様である。
次に、ＳＯＡについて説明する。図６は、ＳＯＡアレイ１３０の一方の光導波路部分の断面図であり、図３における一点鎖線３Ｅ−３Ｆに相当する部分の断面図である。
ＳＯＡアレイ１３０は、ｎ−ＩｎＰ基板１３１の上に形成されており、一方の光導波路となるコアは、ｎ−ＩｎＰ基板１３１の上の多重量子井戸（ＭＱＷ：multi quantum well）活性層１３２により形成されている。具体的には、多重量子井戸活性層１３２は、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰを交互に積層したＭＱＷにより形成されており、波長１．５５μｍ帯に利得を有している。多重量子井戸活性層１３２は、断面の幅Ｗ３が約１．５μｍ、厚さｔ５が約３００ｎｍのストライプ状に形成されており、多重量子井戸活性層１３２の両側は、半絶縁性のＩｎＰ（ＳＩ−ＩｎＰ）により形成された埋め込み層１３３により埋め込まれている。多重量子井戸活性層１３２の上には、ｐ−ＩｎＰ層１３４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ等により形成されたコンタクト層１３５が積層されている。本実施の形態においては、ｎ−ＩｎＰ基板１３１及びｐ−ＩｎＰ層１３４はクラッドとして機能するものであり、コンタクト層１３５の上には、Ｐ電極１３６が形成されており、ｎ−ＩｎＰ基板１３１の裏面にはＮ電極１３７が形成されている。Ｐ電極１３６は、できるたけコンタクト層１３５のみと接するように、埋め込み層１３３の上には、酸化シリコン等によりパッシベーション膜１３８が形成されている。
このようなＳＯＡアレイ１３０は、図７に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板１３１が上になるように、上下反転させて取り付けられている。図７は、ＳＯＡアレイ１３０を一方の光導波路に沿って切断した断面の断面図である。具体的には、Ｓｉ基板１１０において、ＳＯＡアレイ１３０が取り付けられる領域には、凹部１１０ａが形成されており、凹部１１０ａの底面１１０ｂには、ＳＯＡアレイ１３０が、Ｎ電極１３７が上、Ｐ電極１３６が下になるように取り付けられている。Ｓｉ基板１１０の凹部１１０ａの底面１１０ｂには、金スズにより形成されたバンプ１３９が設けられており、ＳＯＡアレイ１３０のＰ電極１３６は、フリップチップ実装によりバンプ１３９と接続されている。
一般的には、ｎ−ＩｎＰ基板１３１は厚さにバラツキ等があるが、ｐ−ＩｎＰ層１３４、コンタクト層１３５及びＰ電極１３６の厚さは、比較的精密に制御することができる。従って、本実施の形態においては、ＳＯＡアレイ１３０をｎ−ＩｎＰ基板１３１を上にしてＳｉ基板１１０の凹部１１０ａの底面１１０ｂに取り付けている。これにより、一点鎖線７Ａで示される部分のＳＯＡアレイ１３０の光導波路となる多重量子井戸活性層１３２の高さと、第１の光導波路５０の高さの位置合わせが容易となる。尚、ＳＯＡアレイ１３０は、長さＬ１が、例えば、約６００μｍとなるように形成されており、ＳＯＡアレイ１３０の端面は、不要な反射を抑制するため、例えば、端面の法線方向に対し、約７°傾いた形状で形成されている。これにより、ＳＯＡアレイ１３０を安定して動作させることができる。また、ＳＯＡアレイ１３０の光導波路が形成されている両側の端面には、反射防止膜（ＡＲコート）が形成されている。
尚、図６及び図７では、ＳＯＡアレイ１３０の一方の光導波路部分を示しているが、他方の光導波路部分についても同様の構造であり、第１の実施の形態における第１のＳＯＡ３０及び第２のＳＯＡ４０についても略同様の構造のものである。
次に、偏波スプリッタ及び偏波コンバイナについて説明する。図８（ａ）は、偏波スプリッタ１０の上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における一点鎖線８Ａ−８Ｂにおいて切断した断面図である。偏波スプリッタ１０は、幅Ｗ１が０．５μｍの２本の光導波路により形成されており、２本の光導波路となる第１の光導波路５０と第２の光導波路６０は、間隔Ｄ１が約０．３５μｍ、長さＬ２が約４μｍとなるように形成されたものである。このように、２本の光導波路、即ち、第１の光導波路５０と第２の光導波路６０とを近接して配置することにより方向性結合器を形成することができる。尚、偏波コンバイナ１６０も同様の構造のものである。
次に、偏波ローテータについて説明する。図９（ａ）は、第１の偏波ローテータ１２１の上面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における一点鎖線９Ａ−９Ｂにおいて切断した断面図である。第１の偏波ローテータ１２１は、光導波路６１の幅を変化させることにより、光導波路６１に入力されたＴＭモードの光を高次のＴＥモードの光に変換した後、後段の方向性結合器により、基本ＴＥモードの光として取り出し、光導波路６２より出力するものである。第１の偏波ローテータ１２１の前段の光導波路６１の長さＬ３が約１００μｍの領域では、光導波路６１のコア１１１ａの部分は、幅Ｗ４は０．５μｍから１．４μｍまで徐々に広がっている。また、コア１１１ａの両側には厚さｔ６が９５ｎｍのスラブ１１１ｂが形成されている。また、第１の偏波ローテータ１２１の後段では、光導波路６１に近接して光導波路６２が設けられており、近接している領域における光導波路６１と光導波路６２との間隔Ｄ２は約１２０ｎｍ、長さＬ４は約５０μｍである。また、この領域における光導波路６１の幅Ｗ５は１．２５μｍであり、光導波路６２の幅Ｗ６は０．６１μｍである。このような第１の偏波ローテータ１２１では、光導波路６１にＴＭ偏波の光が入力すると、光導波路６２よりＴＥ偏波の光が出力される。尚、第２の偏波ローテータ１２２についても同様である。
次に、受光素子について説明する。第１の受光素子１５１、第２の受光素子１５２、第３の受光素子１５３、第４の受光素子１５４、第５の受光素子１５５、第６の受光素子１５６は、ゲルマニウム（Ｇｅ）により形成されている。第１の受光素子１５１、第３の受光素子１５３、第５の受光素子１５５は、第１の光導波路５０の近傍に配置されており、第１の光導波路５０の各々の領域において伝搬している光の強度をモニタすることができる。第２の受光素子１５２、第４の受光素子１５４、第６の受光素子１５６は、第２の光導波路６０の近傍に配置されており、第２の光導波路６０の各々の領域において伝搬している光の強度をモニタすることができる。
尚、偏波スプリッタ１０と第１の偏波ローテータ１２１は、２つの機能を同時に備える１つの偏波分離回転素子に置き換えることができる。また、第２の偏波ローテータ１２２と偏波コンバイナ１６０も、２つの機能を同時に備える１つの偏波分離回転素子に置き換えることができる。
（光増幅装置）
次に、本実施の形態における光増幅装置について説明する。本実施の形態における光増幅装置は、図１０に示されるように、本実施の形態における光増幅器１００に制御・駆動回路１７０が接続されている。制御・駆動回路１７０から光増幅器１００には、ＳＯＡアレイ１３０に流すための電流や、第１の位相シフタ１４１、第２の位相シフタ１４２、第３の位相シフタ１４３、第４の位相シフタ１４４において位相調整のための電流が供給されている。また、光増幅器１００から制御・駆動回路１７０には、モニタとなる第１の受光素子１５１、第２の受光素子１５２、第３の受光素子１５３、第４の受光素子１５４、第５の受光素子１５５、第６の受光素子１５６における出力信号が入力している。
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における光増幅器２００について、図１１に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器２００は、第２の実施の形態における光増幅器１００より、第２の偏波ローテータ１２２、偏波コンバイナ１６０を除き、第５の受光素子１５５に代えて、高速受光素子である第５の受光素子２５０を設けた構造のものである。
本実施の形態においては、第６の受光素子１５６において検出される光強度が０となるように、第３の位相シフタ１４３及び第４の位相シフタ１４４を調整する。これにより、２つの偏波成分の光は、第５の受光素子２５０により検出することができる。
図１２に基づき、第５の受光素子２５０を形成している高速受光素子について説明する。図１２（ａ）は、第５の受光素子２５０の上面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における一点鎖線１２Ａ−１２Ｂにおいて切断した断面図である。第５の受光素子２５０は、第２の光カプラ８０の一方の出力ポートの端部に接続されており、第２の光カプラ８０の端部に接続されるＳｉ層２５１、Ｇｅ受光層２５２等を有している。Ｓｉ層２５１は、Ｐ−領域２５１ａとＰ＋領域２５１ｂとを有しており、Ｓｉ層２５１のＰ−領域２５１ａの上には、Ｇｅ受光層２５２が形成されている。Ｇｅ受光層２５２の上の部分には、Ｎ＋領域２５２ａが形成されており、Ｎ＋領域２５２ａの上には、一方の電極２５３が形成されている。また、Ｓｉ層２５１のＰ−領域２５１ａの上には、他方の電極２５４が形成されている。一方の電極２５３及び他方の電極２５４はアルミニウムにより形成されており、Ｇｅ受光層２５２に光が入射すると、光信号が検出される。
（光受信装置）
次に、本実施の形態における光受信装置について説明する。本実施の形態における光受信装置は、図１３に示されるように、本実施の形態における光増幅器２００に制御・駆動回路２７０が接続されている。制御・駆動回路２７０から光増幅器２００には、ＳＯＡアレイ１３０に流すための電流や、第１の位相シフタ１４１、第２の位相シフタ１４２、第３の位相シフタ１４３、第４の位相シフタ１４４において位相調整のための電流が供給されている。また、光増幅器２００から制御・駆動回路２７０には、モニタとなる第１の受光素子１５１、第２の受光素子１５２、第３の受光素子１５３、第４の受光素子１５４、第６の受光素子１５６における出力信号及び、第５の受光素子２５０が受信した信号が送られる。
尚、上記以外の内容については、第２の実施の形態と同様である。
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態における光増幅器３００について、図１４に基づき説明する。本実施の形態における光増幅器３００は、第２の実施の形態におけるＳＯＡアレイ１３０の２本の光導波路を、伝搬する光が互いに結合する程度まで近接させ、活性領域を共有するカプラ型半導体光増幅器３３０を用いたものである。本実施の形態においては、カプラ型半導体光増幅器３３０におけるＳＯＡ領域３３１において活性領域を１つとし、入力光がどのような偏波であっても活性領域への総入力パワーが一定となるようにした構造の光増幅器である。
カプラ型半導体光増幅器３３０には、ＳＯＡ領域３３１と、ＳＯＡ領域３３１の前段の半導体光導波路領域３３２、後段の半導体光導波路領域３３３とを有している。カプラ型半導体光増幅器３３０は、多モード干渉カプラや方向性結合器等から構成され、入力ポートと出力ポートをそれぞれ２つ備え、入力ポートと出力ポートを結ぶ２つの光路が交差するように結合が調整されており、伝搬する光を増幅することができる。
カプラ型半導体光増幅器３３０には、前段の半導体光導波路領域３３２の２つの入力ポートに入力された光は、ＳＯＡ領域３３１において増幅され、後段の半導体光導波路領域３３３の２つの出力ポートより出力される。本実施の形態においては、ＳＯＡ領域３３１における１つの活性領域３３４で増幅を行うことで、光増幅器の入力光の偏波に依存することなく光増幅を行うことができる。
尚、上記以外の内容については、第１または第２の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては、活性領域が１つであるためどのような入力偏波であっても活性領域への総入力パワーは一定であり、第１または第２の実施の形態のような位相調整は必要ない。
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、偏波無依存型光スイッチである。図１４に示される第４の実施の形態における光増幅器３００は、前段部３００Ａと後段部３００Ｂとにより形成されており、本実施の形態は、この前段部３００Ａと後段部３００Ｂとの間に光スイッチを設けた光スイッチ装置である。
本実施の形態における光スイッチ装置について、図１５に基づき説明する。本実施の形態における光スイッチ装置は、第１の光増幅器の前段部３０１Ａ及び後段部３０１Ｂ、第２の光増幅器の前段部３０２Ａ及び後段部３０２Ｂ、第１の光スイッチ４１０、第２の光スイッチ４２０等を有している。前段部３０１Ａ及び後段部３０１Ｂにより形成される第１の光増幅器、前段部３０２Ａ及び後段部３０２Ｂにより形成される第２の光増幅器は、前段部３００Ａと後段部３００Ｂとにより形成される第４の実施の形態における光増幅器３００と同様のものである。
図１５に示される光スイッチ装置では、第１の光増幅器の前段部３０１Ａの一方の出力３１１ａは、第１の光スイッチ４１０の一方の入力４１１ａに接続されており、他方の出力３１１ｂは、第２の光スイッチ４２０の一方の入力４２１ａに接続されている。また、第２の光増幅器の前段部３０２Ａの一方の出力３１２ａは、第１の光スイッチ４１０の他方の入力４１１ｂに接続されており、他方の出力３１２ｂは、第２の光スイッチ４２０の他方の入力４２１ｂに接続されている。
また、第１の光スイッチ４１０の一方の出力４１２ａは、第１の光増幅器の後段部３０１Ｂの一方の入力３１１ｃに接続されており、他方の出力４１２ｂは、第２の光増幅器の後段部３０２Ｂの一方の入力３１２ｃに接続されている。また、第２の光スイッチ４２０の一方の出力４２２ａは、第１の光増幅器の後段部３０１Ｂの他方の入力３１１ｄに接続されており、他方の出力４２２ｂは、第２の光増幅器の後段部３０２Ｂの他方の入力３１２ｄに接続されている。
尚、第１の光スイッチ４１０及び第２の光スイッチ４２０は、ＴＥ偏波に対して動作するものである。
第１の光増幅器の前段部３０１Ａに入力された第１の入力光は、第１の光増幅器の前段部３０１Ａにおいて偏波分離及び光増幅された後出力され、第１の光スイッチ４１０の一方の入力４１１ａと、第２の光スイッチ４２０の一方の入力４２１ａに入力する。また、第２の光増幅器の前段部３０２Ａに入力された第２の入力光は、第２の光増幅器の前段部３０２Ａにおいて偏波分離及び光増幅された後出力され、第１の光スイッチ４１０の他方の入力４１１ｂと、第２の光スイッチ４２０の他方の入力４２１ｂに入力する。
ここで、２つの光スイッチがクロス状態に設定されているとすると、前記第２の入力光の成分である第１の光スイッチ４１０の一方の出力４１２ａと、第２の光スイッチ４２０の一方の出力４２２ａより出力された光は、第１の光増幅器の後段部３０１Ｂにおいて偏波合波された後、第１の出力光として出力される。また、前記第１の入力光の成分である第１の光スイッチ４１０の他方の出力４１２ｂと、第２の光スイッチ４２０の他方の出力４２２ｂより出力された光は、第２の光増幅器の後段部３０２Ｂにおいて偏波合波された後、第２の出力光として出力される。このようにして、任意の偏波の入力光に対して、クロス状態の経路が設定される。同様に２つの光スイッチがバー状態に設定されていると、任意の偏波の入力光に対してバー状態の経路が設定される。
また、本実施の形態における光スイッチ装置は、図１６に示されるように、第２の実施の形態における光増幅器を用いたものであってもよい。具体的には、この光スイッチは、第１の光増幅器の前段部１０１Ａ及び後段部１０１Ｂ、第２の光増幅器の前段部１０２Ａ及び後段部１０２Ｂ、第１の光スイッチ４１０、第２の光スイッチ４２０等を有している。前段部１０１Ａ及び後段部１０１Ｂにより形成される第１の光増幅器、前段部１０２Ａ及び後段部１０２Ｂにより形成される第２の光増幅器は、ともに、第２の実施の形態における光増幅器１００と同様のものである。
尚、図１６に示される光スイッチ装置では、第１の光増幅器の前段部１０１Ａの一方の出力１８１ａは、第１の光スイッチ４１０の一方の入力４１１ａに接続されており、他方の出力１８１ｂは、第２の光スイッチ４２０の一方の入力４２１ａに接続されている。また、第２の光増幅器の前段部１０２Ａの一方の出力１８２ａは、第１の光スイッチ４１０の他方の入力４１１ｂに接続されており、他方の出力１８２ｂは、第２の光スイッチ４２０の他方の入力４２１ｂに接続されている。
また、第１の光スイッチ４１０の一方の出力４１２ａは、第１の光増幅器の後段部１０１Ｂの一方の入力１８１ｃに接続されており、他方の出力４１２ｂは、第２の光増幅器の後段部１０２Ｂの一方の入力１８２ｃに接続されている。また、第２の光スイッチ４２０の一方の出力４２２ａは、第１の光増幅器の後段部１０１Ｂの他方の入力１８１ｄに接続されており、他方の出力４２２ｂは、第２の光増幅器の後段部１０２Ｂの他方の入力１８２ｄに接続されている。
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
偏波スプリッタと、
偏波ローテータと、
第１の光カプラと、
第１の半導体光増幅素子と、
第２の半導体光増幅素子と、
第２の光カプラと、
を有し、
前記第１の光カプラは、２×２光カプラにより形成されており、
前記偏波スプリッタにより分波された光のＴＥ偏波は、前記第１の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
前記偏波スプリッタにより分波された光のＴＭ偏波は、前記偏波ローテータによりＴＥ偏波に変換されて、前記第１の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
前記第１の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第１の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第２の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
前記第１の光カプラの他方の出力ポートから出力された光は、前記第２の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第２の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
前記第２の光カプラの出力ポートより光が出力されることを特徴とする光増幅器。
（付記２）
前記第２の光カプラは、２×２光カプラであることを特徴とする付記１に記載の光増幅器。
（付記３）
前記偏波ローテータは、第１の偏波ローテータであり、
第２の偏波ローテータと、
偏波コンバイナと、
を有し、
前記第２の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第２の偏波ローテータによりＴＭ偏波に変換され、前記第２の光カプラの他方の出力ポートから出力された光とともに、前記偏波コンバイナにおいて合波されることを特徴とする付記２に記載の光増幅器。
（付記４）
前記偏波スプリッタと前記第１の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記偏波ローテータと前記第１の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の光増幅器。
（付記５）
前記第１の半導体光増幅素子と前記第２の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記第２の半導体光増幅素子と前記第２の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の光増幅器。
（付記６）
前記第１の光カプラの一方の出力ポートと前記第１の半導体光増幅素子との間、及び、前記第１の光カプラの他方の出力ポートと前記第２の半導体光増幅素子との間には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の光増幅器。
（付記７）
前記第１の光カプラの一方の入力ポートの側、及び、前記第１の光カプラの他方の入力ポートの側には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の光増幅器。
（付記８）
前記第２の光カプラの一方の出力ポートの側、及び、前記第２の光カプラの他方の出力ポートの側には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の光増幅器。
（付記９）
前記第１の半導体光増幅素子及び前記第２の半導体光増幅素子は、同一基板上に集積一体形成されていることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の光増幅器。
（付記１０）
前記第１の半導体光増幅素子、前記第２の半導体光増幅素子、前記第１の光カプラ及び前記第２の光カプラは、一体化されカプラ型半導体光増幅器が形成されていることを特徴とする付記１から９のいずれかに記載の光増幅器。
（付記１１）
付記１０に記載の光増幅器を有し、
前記カプラ型半導体光増幅器の後段には、偏波コンバイナが設けられており、
前記カプラ型半導体光増幅器と前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。
（付記１２）
付記３に記載の光増幅器を有し、
前記第１の半導体光増幅素子、または、前記第２の半導体光増幅素子と、前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。
（付記１３）
付記１から１０のいずれかに記載の光増幅器を有する光受信装置。
１０ 偏波スプリッタ
２０ 偏波ローテータ
３０ 第１のＳＯＡ
４０ 第２のＳＯＡ
５０ 第１の光導波路
６０ 第２の光導波路
７０ 第１の光カプラ
８０ 第２の光カプラ
１００ 光増幅器
１２１ 第１の偏波ローテータ
１２２ 第２の偏波ローテータ
１３０ ＳＯＡアレイ
１４１ 第１の位相シフタ
１４２ 第２の位相シフタ
１４３ 第３の位相シフタ
１４４ 第４の位相シフタ
１５１ 第１の受光素子
１５２ 第２の受光素子
１５３ 第３の受光素子
１５４ 第４の受光素子
１５５ 第５の受光素子
１５６ 第６の受光素子

Claims (10)

  1. 偏波スプリッタと、
    偏波ローテータと、
    第１の光カプラと、
    第１の半導体光増幅素子と、
    第２の半導体光増幅素子と、
    第２の光カプラと、
    を有し、
    前記第１の光カプラは、２×２光カプラにより形成されており、
    前記偏波スプリッタにより分波された光のＴＥ偏波は、前記第１の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
    前記偏波スプリッタにより分波された光のＴＭ偏波は、前記偏波ローテータによりＴＥ偏波に変換されて、前記第１の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
    前記第１の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第１の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第２の光カプラの一方の入力ポートに入力され、
    前記第１の光カプラの他方の出力ポートから出力された光は、前記第２の半導体光増幅素子において増幅されて、前記第２の光カプラの他方の入力ポートに入力され、
    前記第２の光カプラの出力ポートより光が出力されることを特徴とする光増幅器。
  2. 前記第２の光カプラは、２×２光カプラであることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
  3. 前記偏波ローテータは、第１の偏波ローテータであり、
    第２の偏波ローテータと、
    偏波コンバイナと、
    を有し、
    前記第２の光カプラの一方の出力ポートから出力された光は、前記第２の偏波ローテータによりＴＭ偏波に変換され、前記第２の光カプラの他方の出力ポートから出力された光とともに、前記偏波コンバイナにおいて合波されることを特徴とする請求項２に記載の光増幅器。
  4. 前記偏波スプリッタと前記第１の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記偏波ローテータと前記第１の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光増幅器。
  5. 前記第１の半導体光増幅素子と前記第２の光カプラの一方の入力ポートとの間、または、前記第２の半導体光増幅素子と前記第２の光カプラの他方の入力ポートとの間には、伝搬する光の位相を変化させる位相シフタが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光増幅器。
  6. 前記第１の光カプラの一方の出力ポートと前記第１の半導体光増幅素子との間、及び、前記第１の光カプラの他方の出力ポートと前記第２の半導体光増幅素子との間には、伝搬する光の強度を測定する光検出素子が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光増幅器。
  7. 前記第１の半導体光増幅素子及び前記第２の半導体光増幅素子は、同一基板上に集積一体形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光増幅器。
  8. 前記第１の半導体光増幅素子、前記第２の半導体光増幅素子、前記第１の光カプラ及び前記第２の光カプラは、一体化されカプラ型半導体光増幅器が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光増幅器。
  9. 請求項８に記載の光増幅器を有し、
    前記カプラ型半導体光増幅器の後段には、偏波コンバイナが設けられており、
    前記カプラ型半導体光増幅器と前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。
  10. 請求項３に記載の光増幅器を有し、
    前記第１の半導体光増幅素子、または、前記第２の半導体光増幅素子と、前記偏波コンバイナとの間には、光スイッチが設けられていることを特徴とする光スイッチ装置。




JP2017153630A 2017-08-08 2017-08-08 光増幅器及び光スイッチ装置 Active JP6968359B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017153630A JP6968359B2 (ja) 2017-08-08 2017-08-08 光増幅器及び光スイッチ装置
US16/055,616 US11022811B2 (en) 2017-08-08 2018-08-06 Optical amplifier and optical switch device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017153630A JP6968359B2 (ja) 2017-08-08 2017-08-08 光増幅器及び光スイッチ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019033186A JP2019033186A (ja) 2019-02-28
JP6968359B2 true JP6968359B2 (ja) 2021-11-17

Family

ID=65275246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017153630A Active JP6968359B2 (ja) 2017-08-08 2017-08-08 光増幅器及び光スイッチ装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11022811B2 (ja)
JP (1) JP6968359B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9647426B1 (en) * 2013-06-28 2017-05-09 Aurrion, Inc. Polarization insensitive colorless optical devices
JP7095592B2 (ja) * 2018-12-28 2022-07-05 日本電信電話株式会社 偏波多重光送信回路および偏波多重光送受信回路
US11137543B2 (en) * 2019-12-26 2021-10-05 Globalfoundries U.S. Inc. Polarizers with an absorber
US11646802B2 (en) * 2020-06-02 2023-05-09 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Polarization independent optical receiver
US20210006044A1 (en) * 2020-09-17 2021-01-07 Jin Hong Integrated semiconductor optical amplifiers for silicon photonics
EP4233137A1 (en) * 2020-12-22 2023-08-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical amplifier module with low polarization dependent loss
US11984935B2 (en) * 2022-01-26 2024-05-14 X Development Llc Algorithmic correction for optical cross-coupling
WO2024041718A1 (en) * 2022-08-22 2024-02-29 Huawei Cloud Computing Technologies Co., Ltd. Optical amplifier unit and optical amplifier stage

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05323243A (ja) * 1992-05-22 1993-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 偏波制御器
JPH08184788A (ja) * 1995-01-04 1996-07-16 Canon Inc 偏光制御装置
JPH0974247A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体光増幅器モジュール
JP2000019569A (ja) * 1998-07-01 2000-01-21 Nec Corp 光回路
JP2001007450A (ja) 1999-06-18 2001-01-12 Fujikura Ltd 光アンプモジュール
US6760151B1 (en) * 2000-04-27 2004-07-06 Jds Uniphase Corporation Depolarized semiconductor laser sources
US7002733B2 (en) * 2003-01-30 2006-02-21 Quantum Photonics, Inc. Methods and devices for amplifying optical signals using a depolarizer
JP4636426B2 (ja) * 2004-07-08 2011-02-23 横河電機株式会社 光信号交換装置
JP2013058628A (ja) 2011-09-08 2013-03-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 光増幅装置
US8964284B2 (en) * 2012-04-18 2015-02-24 Infinera Corporation Banded semiconductor optical amplifier
JP6383590B2 (ja) * 2014-07-07 2018-08-29 富士通株式会社 光受信装置
JP6661913B2 (ja) * 2015-07-28 2020-03-11 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光モジュール、及びこれを用いた光送信機
EP3148100B1 (en) * 2015-09-25 2019-03-13 Alcatel Lucent Amplification device with amplification stages with polarized soas and processing stage, for amplifying optical signals in a wdm transmission system
US10200130B2 (en) * 2016-02-19 2019-02-05 Mitsubishi Electric Corporation Optical transmitter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019033186A (ja) 2019-02-28
US20190049743A1 (en) 2019-02-14
US11022811B2 (en) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6968359B2 (ja) 光増幅器及び光スイッチ装置
US10355448B2 (en) Tunable laser source
JP6011719B2 (ja) 偏波分離器、及び光デバイス
WO2016194349A1 (ja) 光コヒーレントミキサ回路
US8861984B2 (en) Compact polarization-insensitive optical receiver
US11899253B2 (en) Polarization splitter and rotator
US9134479B2 (en) Polarization diverse demultiplexing
JP5402802B2 (ja) 光導波回路及び光導波回路の製造方法
US5764825A (en) Optical wavelength division multiplexer device
US9917417B2 (en) Method and system for widely tunable laser
US20030002127A1 (en) Polarisation beam splitters/combiners
JP2022544743A (ja) Ｌｉｄａｒチップと共に使用するためのｌｉｄａｒアダプタ
JP6586063B2 (ja) 光モニタ回路
JP2017098893A (ja) 光受信器
JP2018206899A (ja) 光増幅器及び光増幅回路装置
JP2000147275A (ja) 光ファイバ
WO2019203307A1 (ja) 波長選択光スイッチ
US11381056B2 (en) Laser cavity construction for reduced wavelengths
JP2014092758A (ja) コヒーレントミキサ
JP2001156359A (ja) 波長モニタ
US11353656B1 (en) On-chip polarization control
US20210349197A1 (en) Reducing amplitude variations in lidar system output signals
US11838059B2 (en) Optical assembly and method for optical signal processing
US11982743B2 (en) Reducing size of LIDAR system control assemblies
JPH01222216A (ja) 導波路型偏波面制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170914

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20170914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170914

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200511

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210608

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: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6968359

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350