JPH10332968A - アクティブマルチモード光信号スプリッタ - Google Patents
アクティブマルチモード光信号スプリッタInfo
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- JPH10332968A JPH10332968A JP10130050A JP13005098A JPH10332968A JP H10332968 A JPH10332968 A JP H10332968A JP 10130050 A JP10130050 A JP 10130050A JP 13005098 A JP13005098 A JP 13005098A JP H10332968 A JPH10332968 A JP H10332968A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- 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
- G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
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- 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
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs
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- 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
- H01S5/2272—Buried mesa structure ; Striped active layer grown by a mask induced selective growth
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- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光信号スプリッティング損失を補償するアク
ティブマルチモード光信号スプリッタを提供する。 【解決手段】 アクティブ光信号スプリッタは、入力光
信号のスプリッティングと増幅を行うアクティブマルチ
モード導波管と、複数の統合されたシングルモード導波
管とを含んでいる。シングルモード導波管は、アクティ
ブ、パッシブ両領域から形成することができる。Ｎ個の
出力光信号の個別振幅制御を行うためにポンピング電流
がアクティブシングルモード導波管領域に流される。ア
クティブマルチモード導波管で入力光信号の光学的増幅
並びにスプリッティングが行われることにより、信号ス
プリッティングによる光学的損失に起因する損失が補償
され、光信号が事実上の損失なく１からＮへとスプリッ
ティングできるようになる。
ティブマルチモード光信号スプリッタを提供する。 【解決手段】 アクティブ光信号スプリッタは、入力光
信号のスプリッティングと増幅を行うアクティブマルチ
モード導波管と、複数の統合されたシングルモード導波
管とを含んでいる。シングルモード導波管は、アクティ
ブ、パッシブ両領域から形成することができる。Ｎ個の
出力光信号の個別振幅制御を行うためにポンピング電流
がアクティブシングルモード導波管領域に流される。ア
クティブマルチモード導波管で入力光信号の光学的増幅
並びにスプリッティングが行われることにより、信号ス
プリッティングによる光学的損失に起因する損失が補償
され、光信号が事実上の損失なく１からＮへとスプリッ
ティングできるようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号スプリッ
タ、より厳密には、信号スプリッティングによる光学的
損失を最低限に抑える目的で光学的出力増幅を図るため
に信号スプリッティングと電流ポンピングを考慮にいれ
た光学マルチモード導波管、及びパッシブ領域を含み、
Ｎ出力信号の個別振幅制御を提供するため電流ポンピン
グに備えるアクティブ領域をも含みうる導波管部を設け
たアクティブマルチモード光学信号スプリッタに関す
る。
タ、より厳密には、信号スプリッティングによる光学的
損失を最低限に抑える目的で光学的出力増幅を図るため
に信号スプリッティングと電流ポンピングを考慮にいれ
た光学マルチモード導波管、及びパッシブ領域を含み、
Ｎ出力信号の個別振幅制御を提供するため電流ポンピン
グに備えるアクティブ領域をも含みうる導波管部を設け
たアクティブマルチモード光学信号スプリッタに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光学ディバイスは知られているように、
空中線指向性図のビームステアリングを提供するため
に、フェーズドアレーアンテナシステムのようなアンテ
ナシステムを始めとして様々なアプリケーションに利用
されている。このようなフェーズドアレーアンテナは、
例えばここで参考事例として揚げられている米国特許
５，１６２，８０３及び５，５７９，０１６に開示され
ているように、普通複数のアンテナ素子を一列に配列し
た形態を採る。このようなシステムにおいては、ＲＦ変
調された光信号は、複数の成分光信号にスプリットさ
れ、順番に、一列に配された個々のアンテナ素子に流れ
る。アンテナ素子のそれぞれに送られた成分光信号は、
アンテナ素子から照射される空中線指向性図をビームス
テアリングできるように、時間遅延或いは位相遅延の何
れかで遅延される。
空中線指向性図のビームステアリングを提供するため
に、フェーズドアレーアンテナシステムのようなアンテ
ナシステムを始めとして様々なアプリケーションに利用
されている。このようなフェーズドアレーアンテナは、
例えばここで参考事例として揚げられている米国特許
５，１６２，８０３及び５，５７９，０１６に開示され
ているように、普通複数のアンテナ素子を一列に配列し
た形態を採る。このようなシステムにおいては、ＲＦ変
調された光信号は、複数の成分光信号にスプリットさ
れ、順番に、一列に配された個々のアンテナ素子に流れ
る。アンテナ素子のそれぞれに送られた成分光信号は、
アンテナ素子から照射される空中線指向性図をビームス
テアリングできるように、時間遅延或いは位相遅延の何
れかで遅延される。
【０００３】光導波管のように、軽く、小さく、機械に
応答する性質の光学素子は、比較的伝送損失が低く、帯
域幅が広く、ＲＦ分散は無視できる程度である。最近の
技術進歩により、このようなより高周波数、広帯域幅用
のフェーズドアレーアンテナシステムと共に用いるた
め、光学変調器と復調器のＲＦ性能が向上してきてい
る。パッシブ光信号スプリッタは、例えば米国特許5,41
0,625 で開示されているように、フェーズドアレーアン
テナシステムを始めとして種々のアプリケーションに利
用できることが知られている。不都合なことに、このよ
うなパッシブ光信号スプリッタは、通常、光信号スプリ
ッティングに付きものの比較的大きなＲＦ信号減衰によ
るノイズ比率劣化に敏感なアプリケーションには、総じ
て不適である。より厳密には、このようなシステムにお
いては、光キャリアーはＲＦ電圧によって変調される。
光キャリアーをＮ回スプリットすると、ＲＦ信号出力が
１／Ｎ低減されるが、これは従来のＲＦ配送システムに
おいての相応する効果より１／Ｎ大きい係数である。大
規模配送システムではＲＦスプリッティング損失が増大
するにもかかわらず、電気マイクロストリップ導波管に
対して光導波管における伝搬損失が著しく低減されるた
め、多くのシステムに対し損失が最終的には低減される
結果になり、特に高帯域幅と低いサイズ並びに重量が要
求される場合、このような光システムへの需要がより高
くなる。
応答する性質の光学素子は、比較的伝送損失が低く、帯
域幅が広く、ＲＦ分散は無視できる程度である。最近の
技術進歩により、このようなより高周波数、広帯域幅用
のフェーズドアレーアンテナシステムと共に用いるた
め、光学変調器と復調器のＲＦ性能が向上してきてい
る。パッシブ光信号スプリッタは、例えば米国特許5,41
0,625 で開示されているように、フェーズドアレーアン
テナシステムを始めとして種々のアプリケーションに利
用できることが知られている。不都合なことに、このよ
うなパッシブ光信号スプリッタは、通常、光信号スプリ
ッティングに付きものの比較的大きなＲＦ信号減衰によ
るノイズ比率劣化に敏感なアプリケーションには、総じ
て不適である。より厳密には、このようなシステムにお
いては、光キャリアーはＲＦ電圧によって変調される。
光キャリアーをＮ回スプリットすると、ＲＦ信号出力が
１／Ｎ低減されるが、これは従来のＲＦ配送システムに
おいての相応する効果より１／Ｎ大きい係数である。大
規模配送システムではＲＦスプリッティング損失が増大
するにもかかわらず、電気マイクロストリップ導波管に
対して光導波管における伝搬損失が著しく低減されるた
め、多くのシステムに対し損失が最終的には低減される
結果になり、特に高帯域幅と低いサイズ並びに重量が要
求される場合、このような光システムへの需要がより高
くなる。
【０００４】不運なことに、このような光信号スプリッ
タに伴う損失は、事前増幅を必要とする。しかしなが
ら、入力信号の事前増幅は、ＲＦ利得が縮小される前の
最大光パワーの上限値に近い飽和パワーにより制限を受
ける。信号発射ノイズの影響を最低限に抑えるために、
信号は通常約１０ミリワットもしくはそれより高い。パ
ッシブディバイスのスプリッティング損失を補償するた
めに事前増幅器を使用する場合、事前増幅器が極端な飽
和状態へ陥るのを防ぐために、１／Ｎスプリッタでは出
力レベルが飽和パワーの約１／Ｎ倍に制限されることは
周知のことである。しかし、このことから、１０ミリワ
ットの信号出力レベルを維持するためには飽和パワーが
Ｎ×１０ミリワットでなくてはならないことになる。
タに伴う損失は、事前増幅を必要とする。しかしなが
ら、入力信号の事前増幅は、ＲＦ利得が縮小される前の
最大光パワーの上限値に近い飽和パワーにより制限を受
ける。信号発射ノイズの影響を最低限に抑えるために、
信号は通常約１０ミリワットもしくはそれより高い。パ
ッシブディバイスのスプリッティング損失を補償するた
めに事前増幅器を使用する場合、事前増幅器が極端な飽
和状態へ陥るのを防ぐために、１／Ｎスプリッタでは出
力レベルが飽和パワーの約１／Ｎ倍に制限されることは
周知のことである。しかし、このことから、１０ミリワ
ットの信号出力レベルを維持するためには飽和パワーが
Ｎ×１０ミリワットでなくてはならないことになる。
【０００５】
【発明の概要】本発明の目的は、先行技術における種々
の問題を解決することにある。本発明のもう一つの目的
は、スプリッティング損失を減少させる光信号スプリッ
タを提供することにある。端的に述べると、本発明は、
光信号スプリッティング損失を補償するアクティブマル
チモード光信号スプリッタに関する。このアクティブマ
ルチモード光信号スプリッタには、信号スプリッティン
グによる光学的損失を最小化するために光パワー増幅器
を提供するための信号スプリッティングと電力ポンピン
グに備えた光マルチモード導波管と、複数のシングルモ
ード導波管とが含まれている。シングルモード導波管は
アクティブ導波管領域及びパッシブ導波管領域の両方で
形成される。
の問題を解決することにある。本発明のもう一つの目的
は、スプリッティング損失を減少させる光信号スプリッ
タを提供することにある。端的に述べると、本発明は、
光信号スプリッティング損失を補償するアクティブマル
チモード光信号スプリッタに関する。このアクティブマ
ルチモード光信号スプリッタには、信号スプリッティン
グによる光学的損失を最小化するために光パワー増幅器
を提供するための信号スプリッティングと電力ポンピン
グに備えた光マルチモード導波管と、複数のシングルモ
ード導波管とが含まれている。シングルモード導波管は
アクティブ導波管領域及びパッシブ導波管領域の両方で
形成される。
【０００６】ポンピング電流がアクティブマルチモード
導波管に流されると同時に光学的増幅及びスプリッティ
ングが行われるが、出力導波管にアクティブ領域を備え
た実施例では、Ｎ個の出力信号を個々に振幅制御するた
めに、アクティブ出力導波管それぞれにもポンピング電
流が流される。マルチモード光導波管で光学的増幅を行
うことにより、飽和パワーを約１０mWからＮｘ１０mWに
増大させる必要があるというハンディ無しに、光学的事
前増幅という利益を享受できる。スプリッティング損失
が補償されるので、実質的な損失を出さずに光信号を１
からＮへとスプリッティングすることが可能になる。
導波管に流されると同時に光学的増幅及びスプリッティ
ングが行われるが、出力導波管にアクティブ領域を備え
た実施例では、Ｎ個の出力信号を個々に振幅制御するた
めに、アクティブ出力導波管それぞれにもポンピング電
流が流される。マルチモード光導波管で光学的増幅を行
うことにより、飽和パワーを約１０mWからＮｘ１０mWに
増大させる必要があるというハンディ無しに、光学的事
前増幅という利益を享受できる。スプリッティング損失
が補償されるので、実質的な損失を出さずに光信号を１
からＮへとスプリッティングすることが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の既述の及び他の目的は、
後述の明細書及び添付図面を参照することにより容易に
理解されるのものである。本発明は、シンメトリックモ
ード自己結像効果に基づくアクティブマルチモード光信
号スプリッタに関する。１からＮへの出力信号スプリッ
ティングは、長さが１／Ｎ（Λ) に等しいマルチモード
導波管において達成されるが、ここでいうΛとは、Ｊ．
Ｍ．ヒータン、Ｒ．Ｍ．ジェンキンス、Ｄ．Ｒ．ライ
ト、Ｊ．Ｔ．パーカー、Ｊ．Ｃ．Ｈ．バーベック、及び
Ｋ．Ｐ．ヒルトンにより著されたＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．、１９９２年版、第６１巻１５番１７５４ペ
ージから１７５６ページ「ＧａＡｓ（ガリウム砒素) ／
ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素) マルチモー
ド導波管におけるシンメトリックモードミキシングを利
用したノベル１からＮ方式光集積ビームスプリッタ」で
述べられているように、シンメトリックモード自己結像
距離である。マルチモード導波管の出力は、半導体チッ
プ上で例えば５０マイクロメートルの広さにまで扇状に
広がるＮシングルモード導波管と、モノリシックに結合
するように適合させられる。本発明の重要な特性は、こ
こで参考事例として取り上げられている米国特許5,539,
571 及び5,414,554 にて総括的に述べられているよう
に、光パワー利得を提供するためのアップフロント光学
的増幅を実現させるために信号スプリッティングと電流
ポンピングに備えたアクティブマルチモード導波管に関
わる。アクティブマルチモード光信号スプリッタには、
パッシブ導波管として、若しくはアクティブ領域とパッ
シブ領域両方を備えた導波管として形成することができ
るシングルモード導波管も含まれる。シングルモード導
波管のアクティブ領域には、マルチモード導波管からの
出力信号の振幅を個々に制御するために電気的接点が含
まれていてもよい。アクティブマルチモード光信号スプ
リッタは、それ自体、信号スプリッティングによる損失
を実質的に伴わずに１からＮへの出力信号へと光信号ス
プリッティングができるようになっている。
後述の明細書及び添付図面を参照することにより容易に
理解されるのものである。本発明は、シンメトリックモ
ード自己結像効果に基づくアクティブマルチモード光信
号スプリッタに関する。１からＮへの出力信号スプリッ
ティングは、長さが１／Ｎ（Λ) に等しいマルチモード
導波管において達成されるが、ここでいうΛとは、Ｊ．
Ｍ．ヒータン、Ｒ．Ｍ．ジェンキンス、Ｄ．Ｒ．ライ
ト、Ｊ．Ｔ．パーカー、Ｊ．Ｃ．Ｈ．バーベック、及び
Ｋ．Ｐ．ヒルトンにより著されたＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．、１９９２年版、第６１巻１５番１７５４ペ
ージから１７５６ページ「ＧａＡｓ（ガリウム砒素) ／
ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素) マルチモー
ド導波管におけるシンメトリックモードミキシングを利
用したノベル１からＮ方式光集積ビームスプリッタ」で
述べられているように、シンメトリックモード自己結像
距離である。マルチモード導波管の出力は、半導体チッ
プ上で例えば５０マイクロメートルの広さにまで扇状に
広がるＮシングルモード導波管と、モノリシックに結合
するように適合させられる。本発明の重要な特性は、こ
こで参考事例として取り上げられている米国特許5,539,
571 及び5,414,554 にて総括的に述べられているよう
に、光パワー利得を提供するためのアップフロント光学
的増幅を実現させるために信号スプリッティングと電流
ポンピングに備えたアクティブマルチモード導波管に関
わる。アクティブマルチモード光信号スプリッタには、
パッシブ導波管として、若しくはアクティブ領域とパッ
シブ領域両方を備えた導波管として形成することができ
るシングルモード導波管も含まれる。シングルモード導
波管のアクティブ領域には、マルチモード導波管からの
出力信号の振幅を個々に制御するために電気的接点が含
まれていてもよい。アクティブマルチモード光信号スプ
リッタは、それ自体、信号スプリッティングによる損失
を実質的に伴わずに１からＮへの出力信号へと光信号ス
プリッティングができるようになっている。
【０００８】符号２０によってその全体像が示される本
発明による光信号スプリッタの模範実施例が図１に描か
れている。ここで光信号スプリッタ２０は、１×８光信
号スプリッタで表されているが、本発明の原理が表示説
明される信号スプリッタに止まらず他の様々なタイプの
信号スプリッタにも適用できることは、当業者にとって
は容易に理解できるはずである。又、表示説明される光
信号スプリッタ２０のサイズは、ＩｎＰ（インジウムリ
ン) ／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン)
半導体物質では光波長１．３ミクロンで操作されるのが
通例である。図１については、後程詳しく論じるが、光
信号スプリッタ２０は、ＩｎＰ（インジウムリン) のよ
うな半導体基板上にモノリシックに製造されるようにな
っている。光信号スプリッタは、入力光信号を１からＮ
までスプリットするマルチモード導波管２８を備えてい
る。図３に示されるようにパッシブマルチモード導波管
は当業者には広く知られており、参考事例として取り上
げているＪ．Ｍ．ヒータン、Ｒ．Ｍ．ジェンキンス、
Ｄ．Ｒ．ライト、Ｊ．Ｔ．パーカー、Ｊ．Ｃ．Ｈ．バー
ベック、及びＫ．Ｐ．ヒルトンにより著されたＡｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１９９２年度版、第６１巻
１５番１７５４ページから１７５６ページ「ＧａＡｓ
（ガリウム砒素) ／ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウ
ム砒素) マルチモード導波管におけるシンメトリックモ
ードミキシングを利用したノベル１からＮ方式光集積ビ
ームスプリッタ」及び、Ｒ．Ｍ．ジェンキンス、Ｒ．
Ｗ．Ｊ．ディベリュー、Ｊ．Ｍ．ヒータンにより著され
たＯｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔ．、第１７巻１４番９９１ペ
ージから９９３ページ「マルティプル伝搬現象に基づく
導波管ビームスプリッティング及び再結合器」でも開示
されている。
発明による光信号スプリッタの模範実施例が図１に描か
れている。ここで光信号スプリッタ２０は、１×８光信
号スプリッタで表されているが、本発明の原理が表示説
明される信号スプリッタに止まらず他の様々なタイプの
信号スプリッタにも適用できることは、当業者にとって
は容易に理解できるはずである。又、表示説明される光
信号スプリッタ２０のサイズは、ＩｎＰ（インジウムリ
ン) ／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン)
半導体物質では光波長１．３ミクロンで操作されるのが
通例である。図１については、後程詳しく論じるが、光
信号スプリッタ２０は、ＩｎＰ（インジウムリン) のよ
うな半導体基板上にモノリシックに製造されるようにな
っている。光信号スプリッタは、入力光信号を１からＮ
までスプリットするマルチモード導波管２８を備えてい
る。図３に示されるようにパッシブマルチモード導波管
は当業者には広く知られており、参考事例として取り上
げているＪ．Ｍ．ヒータン、Ｒ．Ｍ．ジェンキンス、
Ｄ．Ｒ．ライト、Ｊ．Ｔ．パーカー、Ｊ．Ｃ．Ｈ．バー
ベック、及びＫ．Ｐ．ヒルトンにより著されたＡｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１９９２年度版、第６１巻
１５番１７５４ページから１７５６ページ「ＧａＡｓ
（ガリウム砒素) ／ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウ
ム砒素) マルチモード導波管におけるシンメトリックモ
ードミキシングを利用したノベル１からＮ方式光集積ビ
ームスプリッタ」及び、Ｒ．Ｍ．ジェンキンス、Ｒ．
Ｗ．Ｊ．ディベリュー、Ｊ．Ｍ．ヒータンにより著され
たＯｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔ．、第１７巻１４番９９１ペ
ージから９９３ページ「マルティプル伝搬現象に基づく
導波管ビームスプリッティング及び再結合器」でも開示
されている。
【０００９】本発明の重要な特徴は、本発明によるマル
チモード導波管が光信号スプリッティングに加え光利得
も提供するアクティブディバイスとして作られる点にあ
る。図１で示されるように、光信号スプリッタ２０に
は、入力信号モード導波管２４を始めとして、Λをシン
メトリックモード自主結像距離、Ｎを信号出力数とし
て、Λ／Ｎ長のマルチモード導波管利得空洞２８、そし
て複数の出力シングルモード導波管２６が設けられてい
る。電気接点（図１の網かけ部分) は、信号ノイズを減
少させディバイスの飽和性能を向上させるべくアップフ
ロント利得を提供するために、電流ポンピングを考慮し
てマルチモード利得空洞２８上に形成されている。ある
種のアプリケーションではディバイスとの外的接続を容
易にするために、電気接点スタブ２９をマルチモード利
得空洞２８上に形成された電気接点に結合させることも
できる。光信号スプリッタ２０は、ＩｎＰ（インジウム
リン)／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン)
物質内での１．３μm の光波長での作動に対しては約
１．２６mmの長さΛと約６２ミクロンの幅Ｗを持つよう
に形成されたアクティブマルチモード導波管利得空洞２
８に連結された、幅３ミクロン長さ０．１mmの入力シン
グルモード導波管２４と、アクティブマルチモード導波
管スプリッタの出力が結合される複数の出力導波管２６
とで形成される。
チモード導波管が光信号スプリッティングに加え光利得
も提供するアクティブディバイスとして作られる点にあ
る。図１で示されるように、光信号スプリッタ２０に
は、入力信号モード導波管２４を始めとして、Λをシン
メトリックモード自主結像距離、Ｎを信号出力数とし
て、Λ／Ｎ長のマルチモード導波管利得空洞２８、そし
て複数の出力シングルモード導波管２６が設けられてい
る。電気接点（図１の網かけ部分) は、信号ノイズを減
少させディバイスの飽和性能を向上させるべくアップフ
ロント利得を提供するために、電流ポンピングを考慮し
てマルチモード利得空洞２８上に形成されている。ある
種のアプリケーションではディバイスとの外的接続を容
易にするために、電気接点スタブ２９をマルチモード利
得空洞２８上に形成された電気接点に結合させることも
できる。光信号スプリッタ２０は、ＩｎＰ（インジウム
リン)／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン)
物質内での１．３μm の光波長での作動に対しては約
１．２６mmの長さΛと約６２ミクロンの幅Ｗを持つよう
に形成されたアクティブマルチモード導波管利得空洞２
８に連結された、幅３ミクロン長さ０．１mmの入力シン
グルモード導波管２４と、アクティブマルチモード導波
管スプリッタの出力が結合される複数の出力導波管２６
とで形成される。
【００１０】マルチモード導波管２８の出力は、複数の
シングルモード導波管３２、３４、３６、３８、４０、
４２、４４、及び４６に一体的に結合される。ディバイ
スのシングルモード導波管は３つの領域、すなわち第一
パッシブ導波管領域４８、アクティブ導波管領域５０、
及び第二パッシブ導波管領域５２に分けられる。第一パ
ッシブ導波管領域４８は、一例として長さ２．７５mmで
あり、一方アクティブ導波管領域５０は長さ０．５mm、
第二パッシブ導波管領域５２は長さ３．３９mmである。
複数の電気接点５４、５６、５８、６０、６２、６４、
６６、６８はアクティブ導波管領域５０にて整列し、シ
ングルモード導波管３２、３４、３６、３８、４０、４
２、４４、４６に結合される。接点５４、５６、５８、
６０、６２、６４、６６、６８は、Ｎ個の出力信号を個
別に振幅制御するため、シングルモード導波管３２、３
４、３６、３８、４０、４２、４４、４６の電流ポンピ
ングに配慮したものになっている。
シングルモード導波管３２、３４、３６、３８、４０、
４２、４４、及び４６に一体的に結合される。ディバイ
スのシングルモード導波管は３つの領域、すなわち第一
パッシブ導波管領域４８、アクティブ導波管領域５０、
及び第二パッシブ導波管領域５２に分けられる。第一パ
ッシブ導波管領域４８は、一例として長さ２．７５mmで
あり、一方アクティブ導波管領域５０は長さ０．５mm、
第二パッシブ導波管領域５２は長さ３．３９mmである。
複数の電気接点５４、５６、５８、６０、６２、６４、
６６、６８はアクティブ導波管領域５０にて整列し、シ
ングルモード導波管３２、３４、３６、３８、４０、４
２、４４、４６に結合される。接点５４、５６、５８、
６０、６２、６４、６６、６８は、Ｎ個の出力信号を個
別に振幅制御するため、シングルモード導波管３２、３
４、３６、３８、４０、４２、４４、４６の電流ポンピ
ングに配慮したものになっている。
【００１１】本発明の重要な態様は、飽和性能を向上さ
せるだけでなく、スプリッティングの結果生じる光信号
損失を補償するために用いられるアクティブマルチモー
ド導波管２８に関する。より特定すると、例えば図３に
示されるマルチモードスプリッタのような従来型スプリ
ッタはパッシブディバイスであり、入力信号事前増幅を
必要とする。不運なことに、入力信号の事前増幅は、Ｒ
Ｆ利得が低減される前の最大光パワーの上限値に近い飽
和パワーにより制限を受ける。信号発射ノイズの影響を
最低限に抑えるために、信号は通常約１０ミリワットも
しくはそれ以上である。パッシブディバイスのスプリッ
ティング損失を補償するために事前増幅器を使用する場
合、事前増幅器が極端な飽和状態へ陥るのを防ぐため
に、１／Ｎマルチモードスプリッタに関しては、出力レ
ベルが飽和パワーの約１／Ｎ倍に制限されることにな
る。しかし、このことから、１０ミリワットの信号出力
レベルを維持するためには飽和力がＮ×１０ミリワット
でなくてはならないことになる。本発明の重要な態様
は、光強度が飽和強度を過大に上回ることのないよう、
アクティブマルチモード導波管２８に対して利得が供給
される点である。このように、出力信号レベルは、１０
ミリワットの信号出力を維持するためには約１０ミリワ
ットであればよいだけの飽和パワーに近づけることがで
きる。このジオメトリーをもってすれば、望ましい出力
信号レベル、すなわち発射ノイズを最低限に抑えるには
１０ミリワット以上でなくてはいけないレベルよりＮ倍
高い飽和パワーを伴う光学増幅器を製造しなくても、Ｎ
個の出力へのスプリッティング前の光学的事前増幅とい
う利益を獲得することができる。
せるだけでなく、スプリッティングの結果生じる光信号
損失を補償するために用いられるアクティブマルチモー
ド導波管２８に関する。より特定すると、例えば図３に
示されるマルチモードスプリッタのような従来型スプリ
ッタはパッシブディバイスであり、入力信号事前増幅を
必要とする。不運なことに、入力信号の事前増幅は、Ｒ
Ｆ利得が低減される前の最大光パワーの上限値に近い飽
和パワーにより制限を受ける。信号発射ノイズの影響を
最低限に抑えるために、信号は通常約１０ミリワットも
しくはそれ以上である。パッシブディバイスのスプリッ
ティング損失を補償するために事前増幅器を使用する場
合、事前増幅器が極端な飽和状態へ陥るのを防ぐため
に、１／Ｎマルチモードスプリッタに関しては、出力レ
ベルが飽和パワーの約１／Ｎ倍に制限されることにな
る。しかし、このことから、１０ミリワットの信号出力
レベルを維持するためには飽和力がＮ×１０ミリワット
でなくてはならないことになる。本発明の重要な態様
は、光強度が飽和強度を過大に上回ることのないよう、
アクティブマルチモード導波管２８に対して利得が供給
される点である。このように、出力信号レベルは、１０
ミリワットの信号出力を維持するためには約１０ミリワ
ットであればよいだけの飽和パワーに近づけることがで
きる。このジオメトリーをもってすれば、望ましい出力
信号レベル、すなわち発射ノイズを最低限に抑えるには
１０ミリワット以上でなくてはいけないレベルよりＮ倍
高い飽和パワーを伴う光学増幅器を製造しなくても、Ｎ
個の出力へのスプリッティング前の光学的事前増幅とい
う利益を獲得することができる。
【００１２】ここで特に熟考されるべきは、ポンピング
電流が適切な値に保持されねばならないということであ
る。より厳密には、当業者には周知のことであるが、光
パワーが飽和強度に近づくにつれ、光利得を有する半導
体は空間ホールバーニングを呈する。マルチモード結像
は、線幅増強因子αの大きさ及び増幅器における光パワ
ーによっては、利得空間ホールバーニングにより影響を
被るであろう。通常殆どの半導体利得媒体では、α値は
２から４の範囲にある。ディバイスが適切に稼働するた
めには、ＲＦ性能を良好に保つのに必要なことである
が、光強度が飽和強度を越えることのないよう、そして
またマルチモード結像における利得空間ホールバーニン
グの影響でディバイスの性能がひどく劣化しないよう
に、光利得は適切なレベルに保たれねばならない。
電流が適切な値に保持されねばならないということであ
る。より厳密には、当業者には周知のことであるが、光
パワーが飽和強度に近づくにつれ、光利得を有する半導
体は空間ホールバーニングを呈する。マルチモード結像
は、線幅増強因子αの大きさ及び増幅器における光パワ
ーによっては、利得空間ホールバーニングにより影響を
被るであろう。通常殆どの半導体利得媒体では、α値は
２から４の範囲にある。ディバイスが適切に稼働するた
めには、ＲＦ性能を良好に保つのに必要なことである
が、光強度が飽和強度を越えることのないよう、そして
またマルチモード結像における利得空間ホールバーニン
グの影響でディバイスの性能がひどく劣化しないよう
に、光利得は適切なレベルに保たれねばならない。
【００１３】図２Ａ及び図２Ｂは、本発明による光信号
スプリッタ２０の製造プロセスを示している。光信号ス
プリッタ２０の製造は、図２Ａと図２Ｂで概要的に示さ
れるように、半導体導波管の短いアクティブ領域をパッ
シブ導波管と一体化させるための再成長プロセスを含ん
でいる。選択区域エピタキシのような別の製造方法も適
している。特に、まず図２Ａを参照すると、本発明によ
る光信号スプリッタ２０は、ＩｎＰ（インジウムリン)
基板のようなＮドーピングされた基板上に形成されてい
る。例えば、ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素
リン) のようなＮドーピングされた導波管層７２が、例
えば金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ) によって基
板７０上に蒸着され、エピタキシで０．３ミクロンの厚
さに成長させられる。
スプリッタ２０の製造プロセスを示している。光信号ス
プリッタ２０の製造は、図２Ａと図２Ｂで概要的に示さ
れるように、半導体導波管の短いアクティブ領域をパッ
シブ導波管と一体化させるための再成長プロセスを含ん
でいる。選択区域エピタキシのような別の製造方法も適
している。特に、まず図２Ａを参照すると、本発明によ
る光信号スプリッタ２０は、ＩｎＰ（インジウムリン)
基板のようなＮドーピングされた基板上に形成されてい
る。例えば、ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素
リン) のようなＮドーピングされた導波管層７２が、例
えば金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ) によって基
板７０上に蒸着され、エピタキシで０．３ミクロンの厚
さに成長させられる。
【００１４】次に、アクティブ層７４が導波管層７２の
上に蒸着成長させられ、パッシブ領域４８、５２におけ
るポンピングされないアクティブ層に関連した大きな吸
収損失を排除するために、そのアクティブ層７４は導波
管がパッシブである領域（例：４８、５２領域) で選択
的にエッチング除去される。このエッチングプロセスで
は、図２Ａで概要が示されているように、アクティブ領
域２８、５０も形成される。種々の層作成方法がある
が、アクティブ層は、一例としてＭＯＣＶＤで蒸着させ
てもよい。パッシブ層４８、５２は、アクティブ層７４
のエッチングとそれに続く再成長により形成されるの
で、アクティブ層７４は、例として厚さ０．０２５ミク
ロンのドーピングされていないＩｎＰ（インジウムリ
ン) を例えばＭＯＣＶＤで蒸着させたエッチング停止層
で形成される。導波管のアクティブ領域２８、５０は、
量子井戸層８２が二つの封止層８４、８６の間に挟まれ
た量子井戸として形成される。量子井戸は、エッチング
停止層８０上に蒸着される。量子井戸層８２は、封止層
８４、８６と同様に、それぞれ厚さが約０．０１ミクロ
ンのＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン) で
形成することができる。もう一つの導波管層８８は、横
断光モードを最適化するため、上部封止層８６の上に例
えば０．０４５ミクロンのＳＣＨから形成される。当業
者には周知であるが、より多くの光利得を提供するため
に、量子井戸層８２を、多量子井戸構造体から構成する
こともできる。この多量子井戸構造体は、封止層と交互
になる２から１２若しくはそれを超える量子井戸層から
成る。
上に蒸着成長させられ、パッシブ領域４８、５２におけ
るポンピングされないアクティブ層に関連した大きな吸
収損失を排除するために、そのアクティブ層７４は導波
管がパッシブである領域（例：４８、５２領域) で選択
的にエッチング除去される。このエッチングプロセスで
は、図２Ａで概要が示されているように、アクティブ領
域２８、５０も形成される。種々の層作成方法がある
が、アクティブ層は、一例としてＭＯＣＶＤで蒸着させ
てもよい。パッシブ層４８、５２は、アクティブ層７４
のエッチングとそれに続く再成長により形成されるの
で、アクティブ層７４は、例として厚さ０．０２５ミク
ロンのドーピングされていないＩｎＰ（インジウムリ
ン) を例えばＭＯＣＶＤで蒸着させたエッチング停止層
で形成される。導波管のアクティブ領域２８、５０は、
量子井戸層８２が二つの封止層８４、８６の間に挟まれ
た量子井戸として形成される。量子井戸は、エッチング
停止層８０上に蒸着される。量子井戸層８２は、封止層
８４、８６と同様に、それぞれ厚さが約０．０１ミクロ
ンのＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン) で
形成することができる。もう一つの導波管層８８は、横
断光モードを最適化するため、上部封止層８６の上に例
えば０．０４５ミクロンのＳＣＨから形成される。当業
者には周知であるが、より多くの光利得を提供するため
に、量子井戸層８２を、多量子井戸構造体から構成する
こともできる。この多量子井戸構造体は、封止層と交互
になる２から１２若しくはそれを超える量子井戸層から
成る。
【００１５】アクティブ層７４は従来の技術でエッチン
グされパッシブ領域４８、５２が作り出される。その
後、密閉層９０が、例えばエッチングされた構造体上
に、ＭＯＣＶＤ若しくは他の技術で蒸着され成長させら
れる。密閉層９０は、厚さ１．０ミクロンのＩｎ（イン
ジウム) から成るＰドーピングされた層である。キャプ
層９２は、Ｐ＋ドーピングされたＩｎＧａＡｓ（インジ
ウムガリウム砒素) から形成される。次に、これらのセ
クションに電流注入と光利得を提供するため、電気接点
がアクティブ領域と整列するように形成される。金属接
点２９、５４、５６、５８、６０、６２６４、６６、６
８が、従来のフォトリソグラフィーにより形成される。
上記の教示に照らし合わせ、本発明から多くの修正や変
更が生まれるのは明らかである。したがって、添付の請
求項の範囲内で、本発明は上に特筆した以外の方法で具
現化されうるということを理解されたい。
グされパッシブ領域４８、５２が作り出される。その
後、密閉層９０が、例えばエッチングされた構造体上
に、ＭＯＣＶＤ若しくは他の技術で蒸着され成長させら
れる。密閉層９０は、厚さ１．０ミクロンのＩｎ（イン
ジウム) から成るＰドーピングされた層である。キャプ
層９２は、Ｐ＋ドーピングされたＩｎＧａＡｓ（インジ
ウムガリウム砒素) から形成される。次に、これらのセ
クションに電流注入と光利得を提供するため、電気接点
がアクティブ領域と整列するように形成される。金属接
点２９、５４、５６、５８、６０、６２６４、６６、６
８が、従来のフォトリソグラフィーにより形成される。
上記の教示に照らし合わせ、本発明から多くの修正や変
更が生まれるのは明らかである。したがって、添付の請
求項の範囲内で、本発明は上に特筆した以外の方法で具
現化されうるということを理解されたい。
【図１】本発明による１×Ｎアクティブマルチモード光
信号スプリッティングを例証する概略図表である。
信号スプリッティングを例証する概略図表である。
【図２Ａ】本発明によるアクティブマルチモード光信号
スプリッティングにおいて、製造プロセスでの段階を表
す断面図である。
スプリッティングにおいて、製造プロセスでの段階を表
す断面図である。
【図２Ｂ】本発明によるアクティブマルチモード光信号
スプリッティングにおいて、製造プロセスでの段階を表
す断面図である。
スプリッティングにおいて、製造プロセスでの段階を表
す断面図である。
【図３】既知のパッシブマルチモードスプリッタの斜視
図である。
図である。
２０・・・・・・光信号スプリッタ ２４・・・・・・入力シングルモード導波管 ２６・・・・・・出力シングルモード導波管 ２８・・・・・・マルチモード導波管 ２９・・・・・・電気接点 ４８・・・・・・第一パッシブ導波管領域 ５０・・・・・・アクティブ導波管領域 ５２・・・・・・第二パッシブ導波管領域
Claims (17)
- 【請求項１】 信号スプリッティングの結果生じる光学
的損失を補償するアクティブマルチモード光信号スプリ
ッタにおいて、入力光信号をＮ個の出力光信号にスプリ
ッティング且つ増幅させるためのアクティブマルチモー
ド導波管光信号スプリッタと、上記マルチモード導波管
と光学的に結合されたＮ個の信号モード導波管とから成
ることを特徴とするアクティブマルチモード光信号スプ
リッタ。 - 【請求項２】 上記Ｎ個のシングルモード光導波管が一
つ又はそれ以上のパッシブ領域と一つのアクティブ領域
により形成され、上記アクティブ領域が、Ｎ個の出力信
号を個別に振幅モード制御できるように、ポンピング電
流を受け取るためのＮ個のシングルモード導波管のそれ
ぞれと結合する電気接点によって形成されることを特徴
とする請求項１に記載のアクティブマルチモード光信号
スプリッタ。 - 【請求項３】 Λをシンメトリックモード自己結像距
離、Ｎを出力信号の数として、上記光信号スプリッタが
Λ／Ｎに等しい長さを持つマルチモード導波管であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のアクティブマルチモー
ド信号スプリッタ。 - 【請求項４】 上記Ｎ個のシングルモード導波管におい
て、第１パッシブ領域が上記スプリッタと光学的に結合
するように形成されていることを特徴とする請求項２に
記載のアクティブ光マルチモード信号スプリッタ。 - 【請求項５】 上記Ｎ個のシングルモード導波管のアク
ティブ領域が、上記第一パッシブ領域と光学的に結合し
ていることを特徴とする請求項４に記載のアクティブ光
マルチモード信号スプリッタ。 - 【請求項６】 第二パッシブ領域が上記アクティブ領域
と光学的に結合していることを特徴とする請求項５に記
載のアクティブ光マルチモード信号スプリッタ。 - 【請求項７】 上記アクティブマルチモード光信号スプ
リッタが単一の基板上に一体的に形成されていることを
特徴とする請求項１に記載のアクティブ光マルチモード
信号スプリッタ。 - 【請求項８】 信号スプリッティングの結果生じる光学
的損失を補償するためのアクティブマルチモード光信号
スプリッタにおいて、１つの入力光信号をＮ個の出力光
信号に光学的にスプリッティングし且つ増幅させるため
のアクティブマルチモード導波管と、上記光信号スプリ
ッタに光学的に結合された複数の光シングルモード導波
管とから成ることを特徴とするアクティブマルチモード
光信号スプリッタ。 - 【請求項９】 上記シングルモード導波管が統合された
アクティブ領域と一つ以上のパッシブ領域とで形成さ
れ、上記アクティブ領域は上記複数の導波管に接触する
電気接点で形成され、上記アクティブ領域とパッシブ領
域とは上記マルチモードスプリッタと一体的に統合され
ていることを特徴とする請求項８に記載のアクティブマ
ルチモード光信号スプリッタ。 - 【請求項１０】 アクティブマルチモード光信号スプリ
ッタの製造方法において、（イ) 基板層、導波管層、ア
クティブ層をエピタキシャル成長させる段階と、（ロ)
上記アクティブ層をエッチングして、エッチングされた
構造体により輪郭形成される一つ又はそれ以上のアクテ
ィブ並びにパッシブ領域を形成する段階と、（ハ) 上記
エッチングされた構造体上に密閉層を形成する段階と、
（ニ)上記一つ又はそれ以上のアクティブ領域と整列し
た電気接点を形成する段階とから成ることを特徴とする
アクティブマルチモード光信号スプリッタの製造方法。 - 【請求項１１】 上記基板層がＩｎＰ（インジウムリ
ン) であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 上記導波管層がＩｎＧａＡｓＰ（イン
ジウムガリウム砒素リン) であることを特徴とする請求
項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 上記アクティブ層が一対の封止層に挟
まれた１つの量子井戸を含むことを特徴とする請求項１
０に記載の方法。 - 【請求項１４】 上記アクティブ層が一対の封止層に挟
まれた多数の量子井戸構造体を含むことを特徴とする請
求項１０に記載の方法。 - 【請求項１５】 上記密閉層が再成長により形成される
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１６】 上記密閉層が選択的エピタキシにより
形成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１７】 電気接点がフォトリソグラフィーによ
り形成されることを特徴とする請求項１０に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US86665697A | 1997-05-30 | 1997-05-30 | |
| US08/866656 | 1997-05-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332968A true JPH10332968A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=25348086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10130050A Pending JPH10332968A (ja) | 1997-05-30 | 1998-05-13 | アクティブマルチモード光信号スプリッタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0881511A2 (ja) |
| JP (1) | JPH10332968A (ja) |
| KR (1) | KR19980087218A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1402295B1 (en) * | 2001-03-30 | 2008-12-24 | OCG Technology Licensing, LLC | Ring core fiber |
| WO2002099472A2 (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-12 | Optical Power Systems Inc. | Optical amplifier |
| US6931179B2 (en) | 2001-10-29 | 2005-08-16 | Harris Corporation | Lossless optical splitter |
| JP2005266381A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Nec Corp | 導波路型光スプリッタ及びこれを備えた導波路型光モジュール |
| CN111458796B (zh) * | 2020-04-22 | 2022-08-02 | 中国计量大学 | 一种具有四槽波导的光耦合器 |
-
1998
- 1998-04-24 EP EP98107562A patent/EP0881511A2/en not_active Withdrawn
- 1998-05-13 JP JP10130050A patent/JPH10332968A/ja active Pending
- 1998-05-20 KR KR1019980018128A patent/KR19980087218A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980087218A (ko) | 1998-12-05 |
| EP0881511A2 (en) | 1998-12-02 |
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