JPH11119267A - 光学エネルギ変調方法 - Google Patents
光学エネルギ変調方法Info
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- JPH11119267A JPH11119267A JP10228785A JP22878598A JPH11119267A JP H11119267 A JPH11119267 A JP H11119267A JP 10228785 A JP10228785 A JP 10228785A JP 22878598 A JP22878598 A JP 22878598A JP H11119267 A JPH11119267 A JP H11119267A
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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
- 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
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
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- 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
- G02F2203/25—Frequency chirping of an optical modulator; Arrangements or methods for the pre-set or tuning thereof
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数チャープのないアディアバティックな
Ｙ型ブランチデジタル光学変調器を提供すること。 【解決手段】 本発明は、入力信号を入力ブランチ１０
２で受領し、変調信号に応じてＹ型ブランチデジタル光
学変調器の第１出力ブランチ１０４のみの屈折率を変化
させるが変調器の第２出力ブランチ１０６の屈折率は変
化させない（あるいはその逆をおこなう）。この第２出
力ブランチ１０６が、Ｙ型ブランチデジタル光学変調器
１００の出力となる。この本発明のＹ型ブランチ変調器
の周波数チャープは、変調器の出力導波路ブランチが屈
折率変動を受けずその結果位相シフトを受けないために
殆ど無視できる。
Ｙ型ブランチデジタル光学変調器を提供すること。 【解決手段】 本発明は、入力信号を入力ブランチ１０
２で受領し、変調信号に応じてＹ型ブランチデジタル光
学変調器の第１出力ブランチ１０４のみの屈折率を変化
させるが変調器の第２出力ブランチ１０６の屈折率は変
化させない（あるいはその逆をおこなう）。この第２出
力ブランチ１０６が、Ｙ型ブランチデジタル光学変調器
１００の出力となる。この本発明のＹ型ブランチ変調器
の周波数チャープは、変調器の出力導波路ブランチが屈
折率変動を受けずその結果位相シフトを受けないために
殆ど無視できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学通信に関し、
特に光学変調器に関する。
特に光学変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】数百メートルあるいは数千メートルもの
長距離に亘って光学通信パスを提供する必要がある。こ
のような長距離の通信パスを提供することはしばしば挑
戦的な仕事である。光学通信が可能となる最大距離およ
び信号の最大ビットレートは、光学信号を生成するのに
用いられる半導体レーザの周波数安定性により限界があ
る。
長距離に亘って光学通信パスを提供する必要がある。こ
のような長距離の通信パスを提供することはしばしば挑
戦的な仕事である。光学通信が可能となる最大距離およ
び信号の最大ビットレートは、光学信号を生成するのに
用いられる半導体レーザの周波数安定性により限界があ
る。
【０００３】光学信号は周波数チャープを示す。即ち時
間の経過と共に周波数がシフトしてしまうので信号は光
ファイバケーブル内を伝播するにつれて劣化する。色素
分散およびモード分散のようなこれらの劣化現象は、ケ
ーブルの長さが延びるにつれておよび／またはビットレ
ートが増加するにつれてますます顕著になり、そしてあ
る時点からは光学信号から情報を再生することはもはや
不可能となる。そのため光学通信システム内の周波数チ
ャープを最少にする必要がある。
間の経過と共に周波数がシフトしてしまうので信号は光
ファイバケーブル内を伝播するにつれて劣化する。色素
分散およびモード分散のようなこれらの劣化現象は、ケ
ーブルの長さが延びるにつれておよび／またはビットレ
ートが増加するにつれてますます顕著になり、そしてあ
る時点からは光学信号から情報を再生することはもはや
不可能となる。そのため光学通信システム内の周波数チ
ャープを最少にする必要がある。
【０００４】光学通信システムにおいて、Ｙ型ブランチ
導波路を用いてデジタル光学切り換えと光学信号変調を
行っている。典型的なＹ型ブランチデジタル光学スイッ
チは、２個の導波路ブランチが非常に小さな角度でもっ
て交差して、Ｙ型構造を形成する。このような導波路構
造の組成は、様々な種類の材料を含み、例えばＬｉＮｂ
Ｏ3 または様々な半導体材料を含む。このようなＹ型ブ
ランチデジタル光学スイッチの一例が M. N. Khan 著の
1995 ECOC Proceedings, Vol. 1, pages 103-106. に
開示されている。別のＹ型ブランチスイッチが米国特許
第５，５９４，８１８号に開示されている。
導波路を用いてデジタル光学切り換えと光学信号変調を
行っている。典型的なＹ型ブランチデジタル光学スイッ
チは、２個の導波路ブランチが非常に小さな角度でもっ
て交差して、Ｙ型構造を形成する。このような導波路構
造の組成は、様々な種類の材料を含み、例えばＬｉＮｂ
Ｏ3 または様々な半導体材料を含む。このようなＹ型ブ
ランチデジタル光学スイッチの一例が M. N. Khan 著の
1995 ECOC Proceedings, Vol. 1, pages 103-106. に
開示されている。別のＹ型ブランチスイッチが米国特許
第５，５９４，８１８号に開示されている。
【０００５】このＹ型ブランチ構成を用いる光学信号変
調器を動作させる現在の方法は、両方の出力導波路ブラ
ンチの屈折率を変化させるものである。このような方法
で、生成された変調信号は周波数チャープを受ける。光
学信号を変調するために、一方の導波路ブランチの光伝
播方向は、この導波路ブランチを他方の導波路ブランチ
に対し屈折率を強制的に変化させることにより変化させ
ている。
調器を動作させる現在の方法は、両方の出力導波路ブラ
ンチの屈折率を変化させるものである。このような方法
で、生成された変調信号は周波数チャープを受ける。光
学信号を変調するために、一方の導波路ブランチの光伝
播方向は、この導波路ブランチを他方の導波路ブランチ
に対し屈折率を強制的に変化させることにより変化させ
ている。
【０００６】前掲の米国特許においては、これは２つの
出力導波路ブランチにバイアス電圧を掛けることにより
達成している。そのため両方の導波路ブランチ内の屈折
率が変化する。アディアバティックなＹ型ブランチ変調
器においては、光伝播の方向は高い屈折率を有する導波
路ブランチの方に向く。ここでアディアバティックと
は、急激な遷移とは対照的に連続的ななだらか遷移（展
開）関連するプロセスを意味する。
出力導波路ブランチにバイアス電圧を掛けることにより
達成している。そのため両方の導波路ブランチ内の屈折
率が変化する。アディアバティックなＹ型ブランチ変調
器においては、光伝播の方向は高い屈折率を有する導波
路ブランチの方に向く。ここでアディアバティックと
は、急激な遷移とは対照的に連続的ななだらか遷移（展
開）関連するプロセスを意味する。
【０００７】多くのＹ型ブランチ変調器は、導波路ブラ
ンチ間に電圧をかけることにより両方のブランチの屈折
率の変化を引き起こしているが、このような変化は両方
の導波路ブランチの内の選択された領域に電流を掛ける
および／または他の外力を加えることにより引き出すこ
ともできる。しかし、屈折率変動を引き起こすのに用い
られる力の種類にかかわらず、Ｙ型ブランチ変調器を制
御する全ての現在提案されている方法は、信号を変調す
る際周波数チャープを引き起こしていまう。
ンチ間に電圧をかけることにより両方のブランチの屈折
率の変化を引き起こしているが、このような変化は両方
の導波路ブランチの内の選択された領域に電流を掛ける
および／または他の外力を加えることにより引き出すこ
ともできる。しかし、屈折率変動を引き起こすのに用い
られる力の種類にかかわらず、Ｙ型ブランチ変調器を制
御する全ての現在提案されている方法は、信号を変調す
る際周波数チャープを引き起こしていまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、周波数チャープを引き起こさないＹ型ブランチ変
調器を提供することである。
的は、周波数チャープを引き起こさないＹ型ブランチ変
調器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】アディアバティックなＹ
型ブランチデジタル光学変調器を用いる方法は、変調信
号に応答して変調器の第１の出力ブランチのみの屈折率
を変化させることによりチャープフリー（チャープの存
在しない）変調器を提供することである。この変調器の
第２出力ブランチでは、屈折率変化は引き起こされず変
調器の出力として用いる。このＹ型ブランチ変調器の周
波数チャープは無視できる。その理由は、変調器の出力
導波路ブランチは殆ど屈折率変化を受けることなく、し
たがって動作中に位相シフトが殆ど存在しないからであ
る。位相シフトは、屈折率変化が引き起こされるような
導波路ブランチ内に発生するものである。
型ブランチデジタル光学変調器を用いる方法は、変調信
号に応答して変調器の第１の出力ブランチのみの屈折率
を変化させることによりチャープフリー（チャープの存
在しない）変調器を提供することである。この変調器の
第２出力ブランチでは、屈折率変化は引き起こされず変
調器の出力として用いる。このＹ型ブランチ変調器の周
波数チャープは無視できる。その理由は、変調器の出力
導波路ブランチは殆ど屈折率変化を受けることなく、し
たがって動作中に位相シフトが殆ど存在しないからであ
る。位相シフトは、屈折率変化が引き起こされるような
導波路ブランチ内に発生するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に示した本発明により構成さ
れたアディアバティックなＹ型ブランチ光学導波路変調
器１００により、信号を変調する際その周波数チャープ
は殆ど無視できることになる。図１の構造体は、変調器
として示しているが、本発明の原理は光学スイッチにも
適用可能である。図１の実施例は、ＩｎＰのような半導
体材料を用いて構成される。しかし、このアディアバテ
ィックなＹ型ブランチ光学導波路変調器１００は他の材
料を用いても構成できる。
れたアディアバティックなＹ型ブランチ光学導波路変調
器１００により、信号を変調する際その周波数チャープ
は殆ど無視できることになる。図１の構造体は、変調器
として示しているが、本発明の原理は光学スイッチにも
適用可能である。図１の実施例は、ＩｎＰのような半導
体材料を用いて構成される。しかし、このアディアバテ
ィックなＹ型ブランチ光学導波路変調器１００は他の材
料を用いても構成できる。
【００１１】図１はテーパー状のアディアバティックな
Ｙ型ブランチ構造体を示しているが、これは単なる一実
施例で、図１に示した以外の寸法および形状を有するこ
れらの構造体がアディアバティックなモード展開を利用
する限り、光学スイッチあるいは変調器にも適用可能で
ある。図１の構造は、ギャップ１０３，１０５に示すよ
うに物理的な導波路分離が必要とされるドープした半導
体導波路の電気的絶縁を行うために構成されたものであ
る。電気的絶縁材料のみおよび／またはアンドープの半
導体材料が用いられるような導波路構造では、ギャップ
１０３と１０５は必要としない。
Ｙ型ブランチ構造体を示しているが、これは単なる一実
施例で、図１に示した以外の寸法および形状を有するこ
れらの構造体がアディアバティックなモード展開を利用
する限り、光学スイッチあるいは変調器にも適用可能で
ある。図１の構造は、ギャップ１０３，１０５に示すよ
うに物理的な導波路分離が必要とされるドープした半導
体導波路の電気的絶縁を行うために構成されたものであ
る。電気的絶縁材料のみおよび／またはアンドープの半
導体材料が用いられるような導波路構造では、ギャップ
１０３と１０５は必要としない。
【００１２】Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１００は、
第１導波路部分１０２と第２導波路部分１０４と第３導
波路部分１０６とを有する。第１導波路部分１０２はシ
ングルモードの光学入力信号を受け入れるよう構成さ
れ、この入力信号は適当なスイッチおよび／または変調
器の出力にアディアバティックに変換される。実際には
第１導波路部分１０２の軸ａ−ａ′に沿った最初の巾、
即ち光学エネルギを受け入れる第１導波路部分１０２の
端部は約３．０μｍである。第１導波路部分１０２の一
端は、第２導波路部分１０４の一端に近接して配置され
る。
第１導波路部分１０２と第２導波路部分１０４と第３導
波路部分１０６とを有する。第１導波路部分１０２はシ
ングルモードの光学入力信号を受け入れるよう構成さ
れ、この入力信号は適当なスイッチおよび／または変調
器の出力にアディアバティックに変換される。実際には
第１導波路部分１０２の軸ａ−ａ′に沿った最初の巾、
即ち光学エネルギを受け入れる第１導波路部分１０２の
端部は約３．０μｍである。第１導波路部分１０２の一
端は、第２導波路部分１０４の一端に近接して配置され
る。
【００１３】第１導波路部分１０２のこの端部は、また
第３導波路部分１０６の一端にも近接して配置される。
これにより第１導波路部分１０２と第２，第３導波路部
分１０４，１０６のそれぞれの間にギャップ１０３が形
成される。第２導波路部分１０４は第３導波路部分１０
６に近接して配置され、第２と第３の導波路部分１０４
と１０６との間のギャップ１０５は約０．７５μｍであ
る。ギャップ１０３は、第１導波路部分１０２を第２，
第３導波路部分１０４，１０６（ここではドープした半
導体材料が用いられる）から電気的に絶縁する。
第３導波路部分１０６の一端にも近接して配置される。
これにより第１導波路部分１０２と第２，第３導波路部
分１０４，１０６のそれぞれの間にギャップ１０３が形
成される。第２導波路部分１０４は第３導波路部分１０
６に近接して配置され、第２と第３の導波路部分１０４
と１０６との間のギャップ１０５は約０．７５μｍであ
る。ギャップ１０３は、第１導波路部分１０２を第２，
第３導波路部分１０４，１０６（ここではドープした半
導体材料が用いられる）から電気的に絶縁する。
【００１４】第２，第３導波路部分１０４，１０６は、
第１，第２テーパー状部分１２１，１２２と平行部分１
２３が構成されるように両方ともテーパー形状をしてい
る。このようなテーパー状部分を使用することにより、
Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１００はテーパー状部分
を使用しない類似構造の導波路変調器に対し、軸ｂ−
ｂ′に沿った長さを低減できる。
第１，第２テーパー状部分１２１，１２２と平行部分１
２３が構成されるように両方ともテーパー形状をしてい
る。このようなテーパー状部分を使用することにより、
Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１００はテーパー状部分
を使用しない類似構造の導波路変調器に対し、軸ｂ−
ｂ′に沿った長さを低減できる。
【００１５】このように長さを短くすることにより小さ
な寸法が重要であるあるいは望ましいようなシステムの
アプリケーションでこの種の変調器を使用できる。この
ようにテーパー状部分を使用することにより長さを大幅
に低減できる。図１は、出力ブランチの両方にテーパー
状部分を使用しているが、これは単なる例示で、２本の
出力ブランチの内の何れか一方にテーパー状部分を使用
し、残りの出力ブランチにはテーパー状部分を使用しな
いことも可能である。
な寸法が重要であるあるいは望ましいようなシステムの
アプリケーションでこの種の変調器を使用できる。この
ようにテーパー状部分を使用することにより長さを大幅
に低減できる。図１は、出力ブランチの両方にテーパー
状部分を使用しているが、これは単なる例示で、２本の
出力ブランチの内の何れか一方にテーパー状部分を使用
し、残りの出力ブランチにはテーパー状部分を使用しな
いことも可能である。
【００１６】光学導波路変調器１００のテーパー状部分
と平行部分とは、第１テーパー角αと第２テーパー外側
角βと第２テーパ内側角θとを形成する。これらのテー
パー角α，β，θは、伝播方向軸ｂ−ｂ′に平行な軸を
基準に規定され、伝播方向軸ｂ−ｂ′は第１導波路部分
１０２の伝播方向を規定している。これらの角度は、軸
ｂ−ｂ′に平行な軸と導波路部分の側壁との間で測定さ
れたものである。
と平行部分とは、第１テーパー角αと第２テーパー外側
角βと第２テーパ内側角θとを形成する。これらのテー
パー角α，β，θは、伝播方向軸ｂ−ｂ′に平行な軸を
基準に規定され、伝播方向軸ｂ−ｂ′は第１導波路部分
１０２の伝播方向を規定している。これらの角度は、軸
ｂ−ｂ′に平行な軸と導波路部分の側壁との間で測定さ
れたものである。
【００１７】内側角は第３導波路部分１０６に最も近い
第２導波路部分１０４の側壁の角度であり、かつ第２導
波路部分１０４に最も近い第３導波路部分１０６の側壁
の角度でもある。外側角は第３導波路部分１０６から最
も遠い第２導波路部分１０４の側壁上の角度であり、か
つ第２導波路部分１０４に最も遠い第３導波路部分１０
６の側壁の角度でもある。図１の実施例においては、第
１テーパー角αは約０．９度で、第２テーパー外側角β
は０．１度で、第２テーパー内側角θは０．３５度であ
る。
第２導波路部分１０４の側壁の角度であり、かつ第２導
波路部分１０４に最も近い第３導波路部分１０６の側壁
の角度でもある。外側角は第３導波路部分１０６から最
も遠い第２導波路部分１０４の側壁上の角度であり、か
つ第２導波路部分１０４に最も遠い第３導波路部分１０
６の側壁の角度でもある。図１の実施例においては、第
１テーパー角αは約０．９度で、第２テーパー外側角β
は０．１度で、第２テーパー内側角θは０．３５度であ
る。
【００１８】伝播方向軸ｂ−ｂ′に平行な方向の第１テ
ーパー状部分１２１の長さは１８０μｍで、伝播方向軸
ｂ−ｂ′に平行な方向の第２テーパー状部分１２２の長
さは２００μｍで、伝播方向軸ｂ−ｂ′に平行な方向の
平行部分１２３の長さは５００μｍ以上である。図１の
実施例は、伝播方向軸ｂ−ｂ′に対し対称に示されてい
るが、このような対称性は、本発明の方法による変調器
出力として用いられる変動のない導波路ブランチからチ
ャープを無視可能な程度に押さえるのには必ずしも必要
なものではない。
ーパー状部分１２１の長さは１８０μｍで、伝播方向軸
ｂ−ｂ′に平行な方向の第２テーパー状部分１２２の長
さは２００μｍで、伝播方向軸ｂ−ｂ′に平行な方向の
平行部分１２３の長さは５００μｍ以上である。図１の
実施例は、伝播方向軸ｂ−ｂ′に対し対称に示されてい
るが、このような対称性は、本発明の方法による変調器
出力として用いられる変動のない導波路ブランチからチ
ャープを無視可能な程度に押さえるのには必ずしも必要
なものではない。
【００１９】第２導波路部分１０４の第１テーパー状部
分１２１のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部
分の光学伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、
その距離が増加するにつれて増加するように形成され
る。第３導波路部分１０６の第１テーパー状部分１２１
のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部分の光学
伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、その距離
が増加するにつれて増加するように形成される。
分１２１のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部
分の光学伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、
その距離が増加するにつれて増加するように形成され
る。第３導波路部分１０６の第１テーパー状部分１２１
のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部分の光学
伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、その距離
が増加するにつれて増加するように形成される。
【００２０】導波路のテーパー状態を特徴付けるために
は、第２，第３導波路部分１０４，１０６の断面積は、
光学伝播方向に直交する複数の面に沿って取られたもの
である。このようにして光ビームは、第２導波路部分１
０４の第１テーパー状部分１２１を横切るにつれて、こ
のビームは増加する断面積方向に亘って分散するように
概念付けることができる。同様に第３導波路部分１０６
の第１テーパー状部分１２１を横切る光ファイバもまた
増加する断面積に沿って分散するよう概念付けることが
できる。
は、第２，第３導波路部分１０４，１０６の断面積は、
光学伝播方向に直交する複数の面に沿って取られたもの
である。このようにして光ビームは、第２導波路部分１
０４の第１テーパー状部分１２１を横切るにつれて、こ
のビームは増加する断面積方向に亘って分散するように
概念付けることができる。同様に第３導波路部分１０６
の第１テーパー状部分１２１を横切る光ファイバもまた
増加する断面積に沿って分散するよう概念付けることが
できる。
【００２１】図１の実施例においては、第２導波路部分
１０４の第１テーパー状部分１２１と、第３導波路部分
１０６の第１テーパー状部分１２１とは対称に描いてい
るがこれは単なる説明の便宜上である。対称性は、必ず
しも必要ではないが、第２，第３導波路部分１０４，１
０６の第１テーパー状部分１２１用に用いることができ
る。第２，第３導波路部分１０４，１０６の第１テーパ
ー状部分１２１は、Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１０
０の第１の光学的に分散する領域を表すものとして概念
付けることができる。
１０４の第１テーパー状部分１２１と、第３導波路部分
１０６の第１テーパー状部分１２１とは対称に描いてい
るがこれは単なる説明の便宜上である。対称性は、必ず
しも必要ではないが、第２，第３導波路部分１０４，１
０６の第１テーパー状部分１２１用に用いることができ
る。第２，第３導波路部分１０４，１０６の第１テーパ
ー状部分１２１は、Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１０
０の第１の光学的に分散する領域を表すものとして概念
付けることができる。
【００２２】第２導波路部分１０４の第２テーパー状部
分１２２のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部
分の光学伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、
その距離が増加するにつれて減少するように形成され
る。第３導波路部分１０６の第２テーパー状部分１２２
のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部分の光学
伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、その距離
が増加するにつれて減少するように形成される。
分１２２のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部
分の光学伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、
その距離が増加するにつれて減少するように形成され
る。第３導波路部分１０６の第２テーパー状部分１２２
のテーパー形状は、導波路の断面積が導波路部分の光学
伝播方向に沿って規定されるパス長に沿って、その距離
が増加するにつれて減少するように形成される。
【００２３】導波路のテーパー状態を特徴付けるために
は、第２，第３導波路部分１０４，１０６の断面積は、
光学伝播方向に直交する複数の面に沿って取られたもの
である。このようにして光ビームは、第２導波路部分１
０４の第２テーパー状部分１２２を横切るにつれて、こ
のビームは減少する断面積方向に亘って集束する。同様
に、第３導波路部分１０６の第２テーパー状部分１２２
を横切る光ファイバもまた減少する断面積に沿って集束
する。
は、第２，第３導波路部分１０４，１０６の断面積は、
光学伝播方向に直交する複数の面に沿って取られたもの
である。このようにして光ビームは、第２導波路部分１
０４の第２テーパー状部分１２２を横切るにつれて、こ
のビームは減少する断面積方向に亘って集束する。同様
に、第３導波路部分１０６の第２テーパー状部分１２２
を横切る光ファイバもまた減少する断面積に沿って集束
する。
【００２４】図１の実施例においては、第２導波路部分
１０４の第２テーパー状部分１２２と、第３導波路部分
１０６の第２テーパー状部分１２２とは対称に描いてい
るが、これは単なる説明の便宜上である。対称性は、必
ずしも必要ではないが、第２，第３導波路部分１０４，
１０６の第２テーパー状部分１２２用に用いることがで
きる。第２，第３導波路部分１０４，１０６の第２テー
パー状部分１２２は、Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１
００の第２の光学的に集束する領域を表すものとして概
念付けることができる。
１０４の第２テーパー状部分１２２と、第３導波路部分
１０６の第２テーパー状部分１２２とは対称に描いてい
るが、これは単なる説明の便宜上である。対称性は、必
ずしも必要ではないが、第２，第３導波路部分１０４，
１０６の第２テーパー状部分１２２用に用いることがで
きる。第２，第３導波路部分１０４，１０６の第２テー
パー状部分１２２は、Ｙ型ブランチ光学導波路変調器１
００の第２の光学的に集束する領域を表すものとして概
念付けることができる。
【００２５】第２導波路部分１０４の平行部分１２３の
形状は、導波路の断面積が導波路部分の光学伝播方向に
沿って規定されるパス長に沿って、その距離が増加して
も断面積は変化しないように構成される。第３導波路部
分１０６の平行部分１２３の形状は、導波路の断面積が
導波路部分の光学伝播方向に沿って規定されるパス長に
沿って、その距離が増加しても変化しないよう構成され
る。
形状は、導波路の断面積が導波路部分の光学伝播方向に
沿って規定されるパス長に沿って、その距離が増加して
も断面積は変化しないように構成される。第３導波路部
分１０６の平行部分１２３の形状は、導波路の断面積が
導波路部分の光学伝播方向に沿って規定されるパス長に
沿って、その距離が増加しても変化しないよう構成され
る。
【００２６】導波路のテーパー状態を特徴付けるために
は、第２，第３導波路部分１０４，１０６の断面積は、
光学伝播方向に直交する複数の面に沿って取られたもの
である。このようにして光ビームは、第２導波路部分１
０４の平行部分１２３を通過するにつれて、光ビームは
減少中の断面積内に集束することもなく、かつ増加中の
断面積内に分散することもない。同様に光ビームは、第
３導波路部分１０６の平行部分１２３を通過するにつれ
て、光ビームは減少中の断面積内に集束することもな
く、かつ増加中の断面積内に分散することもない。
は、第２，第３導波路部分１０４，１０６の断面積は、
光学伝播方向に直交する複数の面に沿って取られたもの
である。このようにして光ビームは、第２導波路部分１
０４の平行部分１２３を通過するにつれて、光ビームは
減少中の断面積内に集束することもなく、かつ増加中の
断面積内に分散することもない。同様に光ビームは、第
３導波路部分１０６の平行部分１２３を通過するにつれ
て、光ビームは減少中の断面積内に集束することもな
く、かつ増加中の断面積内に分散することもない。
【００２７】図１の実施例においては、第２導波路部分
１０４の平行部分１２３と、第３導波路部分１０６の平
行部分１２３とは対称に描いているが、これは単なる説
明の便宜上である。対称性は、必ずしも必要ではない
が、第２，第３導波路部分１０４，１０６の平行部分１
２３用に用いることができる。第２，第３導波路部分１
０４，１０６の平行部分１２３は、Ｙ型ブランチ光学導
波路変調器１００の第３の領域を表すものとして概念付
けることができる。
１０４の平行部分１２３と、第３導波路部分１０６の平
行部分１２３とは対称に描いているが、これは単なる説
明の便宜上である。対称性は、必ずしも必要ではない
が、第２，第３導波路部分１０４，１０６の平行部分１
２３用に用いることができる。第２，第３導波路部分１
０４，１０６の平行部分１２３は、Ｙ型ブランチ光学導
波路変調器１００の第３の領域を表すものとして概念付
けることができる。
【００２８】光学導波路変調器１００の構造が、過剰な
損失，消光比，長さが短くなった点で従来のものに対し
大幅な改良が成されている。図１のＹ型ブランチ光学構
造体は、アディアバティックなモード展開の原理を利用
していると言う事実により既存のＹ型ブランチスイッチ
は、伝播方向軸ｂ−ｂ′に沿って測定すると長くなりす
ぎる。この長さはアディアバティックなモード展開を維
持するためには第１導波路部分１０２と第２，第３導波
路部分１０４，１０６の各々との間で比較的小さな角度
（０．１度以下）を維持するために必要とされていた。
損失，消光比，長さが短くなった点で従来のものに対し
大幅な改良が成されている。図１のＹ型ブランチ光学構
造体は、アディアバティックなモード展開の原理を利用
していると言う事実により既存のＹ型ブランチスイッチ
は、伝播方向軸ｂ−ｂ′に沿って測定すると長くなりす
ぎる。この長さはアディアバティックなモード展開を維
持するためには第１導波路部分１０２と第２，第３導波
路部分１０４，１０６の各々との間で比較的小さな角度
（０．１度以下）を維持するために必要とされていた。
【００２９】このような小さな角度により、光学導波路
変調器１００の消光比を増加させるような低損失で低ク
ロストークを有する構造体が提供できる。このようなク
ロストークは、第２，第３導波路部分１０４，１０６と
の間で発生する。光学導波路変調器１００の第１，第
２，第３テーパー状部分１２１，１２２，１２３は、ア
ディアバティックなテーパー形状をしており、これによ
り十分低いクロストークと最少の減衰を与えるために、
わずか８００μｍの長さしか必要としないような非常に
改良した構造を提供できる。
変調器１００の消光比を増加させるような低損失で低ク
ロストークを有する構造体が提供できる。このようなク
ロストークは、第２，第３導波路部分１０４，１０６と
の間で発生する。光学導波路変調器１００の第１，第
２，第３テーパー状部分１２１，１２２，１２３は、ア
ディアバティックなテーパー形状をしており、これによ
り十分低いクロストークと最少の減衰を与えるために、
わずか８００μｍの長さしか必要としないような非常に
改良した構造を提供できる。
【００３０】第１，第２，第３導波路部分１０２，１０
４，１０６は、０．６μｍのＩｎＧａＡｓＰ製の活性層
と、それを包囲する１．０μｍのＩｎＰ製のクラッド層
を用いて構成される。エッチング深さは約１．２μｍで
ある。しかし、上記以外の寸法も本発明の範囲内に入
る。上記の材料を使用することにより最大２０Ｇｂ／秒
のスピードで動作できる光学変調器を提供できる。その
理由は、このデバイスの長さは短く通常の変調電圧／電
流レベルを用いて比較的高い屈折率変化を達成できるか
らである。
４，１０６は、０．６μｍのＩｎＧａＡｓＰ製の活性層
と、それを包囲する１．０μｍのＩｎＰ製のクラッド層
を用いて構成される。エッチング深さは約１．２μｍで
ある。しかし、上記以外の寸法も本発明の範囲内に入
る。上記の材料を使用することにより最大２０Ｇｂ／秒
のスピードで動作できる光学変調器を提供できる。その
理由は、このデバイスの長さは短く通常の変調電圧／電
流レベルを用いて比較的高い屈折率変化を達成できるか
らである。
【００３１】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの材料系を光学導
波路変調器１００を製造するために用いたが、他のＩＩ
Ｉ−Ｖ属材料、例えばＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧ
ａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ，ＧａＡｓ
Ｓｂ／ＧａＡｌＡｓＳｂ，ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓ
も使用することができる。これらの半導体材料系におい
ては、層はＧａＡｓ基板あるいはＩｎＰ基板に格子整合
している。歪層が基板材料上に成長するような格子整合
も考慮される。最終的にデバイスの構造は、ＩＩ−ＶＩ
属の化合物半導体およびＩＶ属の半導体にも拡張でき
る。
波路変調器１００を製造するために用いたが、他のＩＩ
Ｉ−Ｖ属材料、例えばＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧ
ａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ，ＧａＡｓ
Ｓｂ／ＧａＡｌＡｓＳｂ，ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓ
も使用することができる。これらの半導体材料系におい
ては、層はＧａＡｓ基板あるいはＩｎＰ基板に格子整合
している。歪層が基板材料上に成長するような格子整合
も考慮される。最終的にデバイスの構造は、ＩＩ−ＶＩ
属の化合物半導体およびＩＶ属の半導体にも拡張でき
る。
【００３２】光学導波路変調器１００の動作は、アディ
アバティックなモード展開の原理に支配される。変調が
行われる光学エネルギは、第１導波路部分１０２に入力
される。この導波路変調器１００は、オン状態とオフ状
態とを有する。光学的オン状態を達成するために、この
光学エネルギは、導波路部分１０６内の屈折率を低下さ
せることにより、変調器の出力部分、例えば導波路部分
１０４にアディアバティックに向けられる。光学的オフ
状態を達成するために、導波路部分１０６の屈折率は、
導波路部分１０２と１０４からの光学エネルギが導波路
部分１０６に結合されるまで上昇される。しかし、導波
路部分１０４の屈折率は変化しない。
アバティックなモード展開の原理に支配される。変調が
行われる光学エネルギは、第１導波路部分１０２に入力
される。この導波路変調器１００は、オン状態とオフ状
態とを有する。光学的オン状態を達成するために、この
光学エネルギは、導波路部分１０６内の屈折率を低下さ
せることにより、変調器の出力部分、例えば導波路部分
１０４にアディアバティックに向けられる。光学的オフ
状態を達成するために、導波路部分１０６の屈折率は、
導波路部分１０２と１０４からの光学エネルギが導波路
部分１０６に結合されるまで上昇される。しかし、導波
路部分１０４の屈折率は変化しない。
【００３３】第１導波路部分１０２は、電磁波伝播の基
本モードをサポートするよう構成されている。第２，第
３導波路部分１０４，１０６もまた基本モードをサポー
トするよう構成されている。第２，第３導波路部分１０
４，１０６がこのように構成されると、第１導波路部分
１０２内の光学エネルギの伝播モードは、第２，第３導
波路部分１０４，１０６の基本モードにアディアバティ
ックに進展する。基本モードが第２，第３導波路部分１
０４，１０６内を伝播する際のこのモードの光界分布
は、これら導波路部分の屈折率の変動に依存する。
本モードをサポートするよう構成されている。第２，第
３導波路部分１０４，１０６もまた基本モードをサポー
トするよう構成されている。第２，第３導波路部分１０
４，１０６がこのように構成されると、第１導波路部分
１０２内の光学エネルギの伝播モードは、第２，第３導
波路部分１０４，１０６の基本モードにアディアバティ
ックに進展する。基本モードが第２，第３導波路部分１
０４，１０６内を伝播する際のこのモードの光界分布
は、これら導波路部分の屈折率の変動に依存する。
【００３４】これら導波路部分の一方の導波路部分
（例、第２導波路部分１０４）の屈折率を他方の導波路
部分（例、第３導波路部分１０６）に対し増加させる
と、第１導波路部分１０２からの光学信号は殆ど完全に
第２導波路部分１０４内に導波される。同様に、これら
導波路部分の一方の導波路部分（例、第２導波路部分１
０４）の屈折率を他方の導波路部分（例、第３導波路部
分１０６）に対し減少させると、第１導波路部分１０２
からの光学信号は他の導波路部分即ち第３導波路部分１
０６へ殆ど完全に導波される。
（例、第２導波路部分１０４）の屈折率を他方の導波路
部分（例、第３導波路部分１０６）に対し増加させる
と、第１導波路部分１０２からの光学信号は殆ど完全に
第２導波路部分１０４内に導波される。同様に、これら
導波路部分の一方の導波路部分（例、第２導波路部分１
０４）の屈折率を他方の導波路部分（例、第３導波路部
分１０６）に対し減少させると、第１導波路部分１０２
からの光学信号は他の導波路部分即ち第３導波路部分１
０６へ殆ど完全に導波される。
【００３５】様々な技術を用いて一方の導波路部分の屈
折率のみを変化させることができる。例えば、導波路部
分の一方の屈折率を機械的な力、化学的な力および／ま
たは電気的な力を導波路部分に掛けることにより変化さ
せることができる。電気的な力の例は、電流および／ま
たは電圧である。
折率のみを変化させることができる。例えば、導波路部
分の一方の屈折率を機械的な力、化学的な力および／ま
たは電気的な力を導波路部分に掛けることにより変化さ
せることができる。電気的な力の例は、電流および／ま
たは電圧である。
【００３６】例えば、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰのような
半導体材料を図１の導波路構造を製造するために用いた
場合には、導波路部分の屈折率を変化させる簡便な技術
は、導波路部分に係るバイアス電圧および／またはバイ
アス電流を加えることおよび／または変化させることで
ある。しかし、本発明の原理は、導波路部分の屈折率を
変化させるのに使用される力の種類によらず、全てのア
ディアバティックな光学変調器に適用できるものであ
る。
半導体材料を図１の導波路構造を製造するために用いた
場合には、導波路部分の屈折率を変化させる簡便な技術
は、導波路部分に係るバイアス電圧および／またはバイ
アス電流を加えることおよび／または変化させることで
ある。しかし、本発明の原理は、導波路部分の屈折率を
変化させるのに使用される力の種類によらず、全てのア
ディアバティックな光学変調器に適用できるものであ
る。
【００３７】図１に示したＹ型ブランチデジタル光学変
調器と、本発明によるその動作方法は、波長分割多重化
（ＷＤＭ）システムの動作環境下で用いられる。ＷＤＭ
システムは、近年多くの興味を持たれている光学通信内
で使用される。このＷＤＭシステムは、異なる光学周波
数（即ち波長）を用いて同一の光ファイバ内を複数の変
調された信号を伝送するシステムである。
調器と、本発明によるその動作方法は、波長分割多重化
（ＷＤＭ）システムの動作環境下で用いられる。ＷＤＭ
システムは、近年多くの興味を持たれている光学通信内
で使用される。このＷＤＭシステムは、異なる光学周波
数（即ち波長）を用いて同一の光ファイバ内を複数の変
調された信号を伝送するシステムである。
【００３８】従来のＷＤＭシステムは、異なる光学周波
数の光学ソースとして異なるレーザを用いている。これ
らのレーザは個別に変調され、その後１本のファイバに
結合される。本発明により動作する場合には、図１の構
成は、様々な周波数のレーザに対し、波長の依存性およ
びチャープの存在しない変調器が提供できる。このよう
な変調器は、全てのレーザと集積可能であるか、あるい
は製造プロセスを単純化するためにスタンドアローンの
変調器でもよい。
数の光学ソースとして異なるレーザを用いている。これ
らのレーザは個別に変調され、その後１本のファイバに
結合される。本発明により動作する場合には、図１の構
成は、様々な周波数のレーザに対し、波長の依存性およ
びチャープの存在しない変調器が提供できる。このよう
な変調器は、全てのレーザと集積可能であるか、あるい
は製造プロセスを単純化するためにスタンドアローンの
変調器でもよい。
【００３９】半導体レーザの周波数チャープを最少にす
る既存のアプローチは、連続波レーザと外部変調器を使
用している。このようなアプローチを実現する方法は、
半導体レーザと外部のＬｉＮｂＯ3 マッハツェンダー変
調器を用いている。このアプローチは幾分高価で、その
結果得られたレーザ／変調器は、あるシステムのアプリ
ケーションにおいては、好ましくないほど広い場所を占
有してしまう。
る既存のアプローチは、連続波レーザと外部変調器を使
用している。このようなアプローチを実現する方法は、
半導体レーザと外部のＬｉＮｂＯ3 マッハツェンダー変
調器を用いている。このアプローチは幾分高価で、その
結果得られたレーザ／変調器は、あるシステムのアプリ
ケーションにおいては、好ましくないほど広い場所を占
有してしまう。
【００４０】このアプローチは、長距離即ち海底ケーブ
ルシステム用に現在用いられているが陸上における長距
離システムは、外部半導体変調器とモノリシックに変調
した半導体レーザを用いている。これらの集積化された
デバイスは、好ましくない周波数チャープを示し、その
ためこれらデバイスのアプリケーションは、例えば海底
ケーブルシステムに使用されるようなディスクリートな
レーザ変調器構成に比較して短距離に限られている。
ルシステム用に現在用いられているが陸上における長距
離システムは、外部半導体変調器とモノリシックに変調
した半導体レーザを用いている。これらの集積化された
デバイスは、好ましくない周波数チャープを示し、その
ためこれらデバイスのアプリケーションは、例えば海底
ケーブルシステムに使用されるようなディスクリートな
レーザ変調器構成に比較して短距離に限られている。
【００４１】さらにまた、現在の集積化されたレーザ−
変調器デバイスは、半導体電子吸収変調器を用いている
が、これは好ましくないほどの周波数チャープ特性を示
す。この種類の変調器の周波数チャープは、光学信号を
変調するために外部電圧でもって変調器をバイアスする
ときに誘導される屈折率変化により引き起こされる。
変調器デバイスは、半導体電子吸収変調器を用いている
が、これは好ましくないほどの周波数チャープ特性を示
す。この種類の変調器の周波数チャープは、光学信号を
変調するために外部電圧でもって変調器をバイアスする
ときに誘導される屈折率変化により引き起こされる。
【００４２】３個のテーパー状部分を有する図１のデバ
イスは、周波数チャープが少ないあるいは全くなくその
占有面積も小さく製造コストも安いレーザ変調器として
採用することができる。このためには長距離システムで
使用される既存の外部変調器は、ＬｉＮｂＯ3 材料を用
いて製造される。これら従来設計は、マッハツェンダー
型の構成を用いているが、この構成は高価であり、また
ある種のシステムアプリケーションの大きさの要件を満
たすことは困難である。
イスは、周波数チャープが少ないあるいは全くなくその
占有面積も小さく製造コストも安いレーザ変調器として
採用することができる。このためには長距離システムで
使用される既存の外部変調器は、ＬｉＮｂＯ3 材料を用
いて製造される。これら従来設計は、マッハツェンダー
型の構成を用いているが、この構成は高価であり、また
ある種のシステムアプリケーションの大きさの要件を満
たすことは困難である。
【００４３】しかし、現在までマッハツェンダー型の構
成を用いることは、長距離通信で必要とされるような周
波数チャープがないかあるいはチャープが制御可能とす
るために現実には必要とされていた。図１の変調器は、
この従来のマッハツェンダー型のデバイスの代わりに用
いることができる。
成を用いることは、長距離通信で必要とされるような周
波数チャープがないかあるいはチャープが制御可能とす
るために現実には必要とされていた。図１の変調器は、
この従来のマッハツェンダー型のデバイスの代わりに用
いることができる。
【００４４】次に図１の光学変調器１００の動作を説明
する図２において、この光学導波路変調器１００は、伝
播方向軸ｂ−ｂ′に対称であり、導波路部分（例、第３
導波路部分１０６）へ加えるバイアス電圧および／また
は電流を変化させることにより導波路部分の屈折率を変
化させている。図２においては、変調されるべき光学信
号を第１導波路部分１０２に供給する。
する図２において、この光学導波路変調器１００は、伝
播方向軸ｂ−ｂ′に対称であり、導波路部分（例、第３
導波路部分１０６）へ加えるバイアス電圧および／また
は電流を変化させることにより導波路部分の屈折率を変
化させている。図２においては、変調されるべき光学信
号を第１導波路部分１０２に供給する。
【００４５】変調器の出力を表す第２導波路部分１０４
の屈折率は変化していない。光学変調器１００の出力は
第２導波路部分１０４の第３テーパー状部分１２３の右
側部分（即ち、第２テーパー状部分１２２には接続され
ていない第３テーパー状部分１２３の端部）で得られ
る。かくして第１導波路部分１０２に供給される光エネ
ルギは、第３導波路部分１０６の屈折率変化に関連して
第２導波路部分１０４内に選択的に導波される。
の屈折率は変化していない。光学変調器１００の出力は
第２導波路部分１０４の第３テーパー状部分１２３の右
側部分（即ち、第２テーパー状部分１２２には接続され
ていない第３テーパー状部分１２３の端部）で得られ
る。かくして第１導波路部分１０２に供給される光エネ
ルギは、第３導波路部分１０６の屈折率変化に関連して
第２導波路部分１０４内に選択的に導波される。
【００４６】図２は、第３導波路部分１０６に加えられ
るバイアス電圧と、第１，第２導波路部分１０２，１０
４の出力パワーとの関係を表すグラフである。バイアス
電圧は、第２導波路部分１０４（図１）には加えられな
い。出力パワーは縦軸で単位がｄＢｍで表され、印加電
圧は横軸で示されている。第３導波路部分１０６の出力
パワーはカーブ２０３で示され、第２導波路部分１０４
の出力パワーはカーブ２０２で示されている。
るバイアス電圧と、第１，第２導波路部分１０２，１０
４の出力パワーとの関係を表すグラフである。バイアス
電圧は、第２導波路部分１０４（図１）には加えられな
い。出力パワーは縦軸で単位がｄＢｍで表され、印加電
圧は横軸で示されている。第３導波路部分１０６の出力
パワーはカーブ２０３で示され、第２導波路部分１０４
の出力パワーはカーブ２０２で示されている。
【００４７】バイアス電圧が導波路部分１０４，１０６
の何れにも加えられない場合（グラフの遥か左側の場合
に相当する）は、第２導波路部分１０４からの出力パワ
ーは、第１導波路部分１０２へ加えられる入力パワーか
ら３ｄＢ下がっており、第３導波路部分１０６からの出
力パワーもまた第１導波路部分１０２への入力パワーか
ら３ｄＢ下がっている。この状態のバイアスにおいて
は、光学変調器１００（図１）は、パワースプリッタと
して機能し、第１導波路部分１０２に加えられる光学エ
ネルギを第２，第３導波路部分１０４，１０６の間で等
分する。
の何れにも加えられない場合（グラフの遥か左側の場合
に相当する）は、第２導波路部分１０４からの出力パワ
ーは、第１導波路部分１０２へ加えられる入力パワーか
ら３ｄＢ下がっており、第３導波路部分１０６からの出
力パワーもまた第１導波路部分１０２への入力パワーか
ら３ｄＢ下がっている。この状態のバイアスにおいて
は、光学変調器１００（図１）は、パワースプリッタと
して機能し、第１導波路部分１０２に加えられる光学エ
ネルギを第２，第３導波路部分１０４，１０６の間で等
分する。
【００４８】第３導波路部分１０６へ加えられるバイア
ス電圧が、導波路部分１０６の屈折率を増加させるため
に変化すると、第１導波路部分１０２に供給されるパワ
ーの小部分が第２導波路部分１０４に流れ、第１導波路
部分１０２に供給されたパワーの大部分が第３導波路部
分１０６に流れ、変調器の出力には、即ち第２導波路部
分１０４には殆どパワーが存在しない。バイアス電流ま
たは電圧のレベルが高くなると第１導波路部分１０２に
供給された大部分は、第３導波路部分１０６の出力部分
に現れる。この状態は変調器の「オフ」状態を表す。
ス電圧が、導波路部分１０６の屈折率を増加させるため
に変化すると、第１導波路部分１０２に供給されるパワ
ーの小部分が第２導波路部分１０４に流れ、第１導波路
部分１０２に供給されたパワーの大部分が第３導波路部
分１０６に流れ、変調器の出力には、即ち第２導波路部
分１０４には殆どパワーが存在しない。バイアス電流ま
たは電圧のレベルが高くなると第１導波路部分１０２に
供給された大部分は、第３導波路部分１０６の出力部分
に現れる。この状態は変調器の「オフ」状態を表す。
【００４９】図２は、導波路部分１０６の屈折率が導波
路部分１０４の屈折率に対し電気的バイアスにより上昇
して、導波路部分１０４の屈折率は不変の場合のみを示
したものである。チャープフリーの光学変調は、アディ
アバティックなＹ型ブランチ変調器内で、一方の導波路
ブランチの屈折率のみを減少させ、他方の導波路ブラン
チは変調器出力として用いることにより達成できる。
路部分１０４の屈折率に対し電気的バイアスにより上昇
して、導波路部分１０４の屈折率は不変の場合のみを示
したものである。チャープフリーの光学変調は、アディ
アバティックなＹ型ブランチ変調器内で、一方の導波路
ブランチの屈折率のみを減少させ、他方の導波路ブラン
チは変調器出力として用いることにより達成できる。
【００５０】図２において、ゼロバイアス時点では変調
器ポート（導波路部分１０４）は、固有の光学減衰が５
０％（３ｄＢ）の光学的「オン」状態を示している。屈
折率が導波路部分１０６内で増加すると、光学エネルギ
の大部分は第３導波路部分１０６に導波され、それによ
り導波路部分１０４内において光学的オフ状態が達成さ
れる（導波路部分１０６に加えられるあるしきい値電圧
を越えて）。
器ポート（導波路部分１０４）は、固有の光学減衰が５
０％（３ｄＢ）の光学的「オン」状態を示している。屈
折率が導波路部分１０６内で増加すると、光学エネルギ
の大部分は第３導波路部分１０６に導波され、それによ
り導波路部分１０４内において光学的オフ状態が達成さ
れる（導波路部分１０６に加えられるあるしきい値電圧
を越えて）。
【００５１】この固有の３ｄＢ損失は、伝播方向軸ｂ−
ｂ′に対し、非対称な構造体に変化させ、そしてその構
造体においてはゼロバイアス時に光学的「オン」状態に
あり、これにより５０％以下の損失ではなく５０％の損
失を被ることはない。しかし、印加電圧は、前の場合よ
りもこの場合の方がはるかに高くなる。その理由は、変
調器のポート（導波路部分１０４）における光学エネル
ギの大部分が光学的な「オフ」状態で消滅する必要があ
るからである。
ｂ′に対し、非対称な構造体に変化させ、そしてその構
造体においてはゼロバイアス時に光学的「オン」状態に
あり、これにより５０％以下の損失ではなく５０％の損
失を被ることはない。しかし、印加電圧は、前の場合よ
りもこの場合の方がはるかに高くなる。その理由は、変
調器のポート（導波路部分１０４）における光学エネル
ギの大部分が光学的な「オフ」状態で消滅する必要があ
るからである。
【００５２】バイアス電圧が第３導波路部分１０６のみ
に係る場合には、第３導波路部分１０６は導波路部分１
０４と比較して高いかあるいは低いかの何れか（両方で
はない）である屈折率の変動を受け、これはバイアスさ
れていない第２導波路部分１０４の屈折率よりも低いも
のである。このような状況において、光学変調器１００
（図１）はバイアスされたアーム内における屈折率変化
により決定される高い消光比を与えることができる。変
調器１００は、３ｄＢの固有の損失を示しているが、こ
の損失は実際の実世界のアプリケーションにおいては受
け入れ可能なものである。
に係る場合には、第３導波路部分１０６は導波路部分１
０４と比較して高いかあるいは低いかの何れか（両方で
はない）である屈折率の変動を受け、これはバイアスさ
れていない第２導波路部分１０４の屈折率よりも低いも
のである。このような状況において、光学変調器１００
（図１）はバイアスされたアーム内における屈折率変化
により決定される高い消光比を与えることができる。変
調器１００は、３ｄＢの固有の損失を示しているが、こ
の損失は実際の実世界のアプリケーションにおいては受
け入れ可能なものである。
【図１】本発明の３本のテーパー状導波路部分を有する
アディアバティックなＹ型ブランチ光学導波路変調器の
上面図
アディアバティックなＹ型ブランチ光学導波路変調器の
上面図
【図２】図１のＹ型ブランチ光学導波路変調器の印加電
圧対出力パワーとの関係を表すグラフ
圧対出力パワーとの関係を表すグラフ
１００ アディアバティックなＹ型ブランチ光学導波路
変調器 １０２ 第１導波路部分 １０３，１０５ ギャップ １０４ 第２導波路部分 １０６ 第３導波路部分 １２１ 第１テーパー状部分 １２２ 第２テーパー状部分 １２３ 平行部分 α 第１テーパー角 β 第２テーパー外側角 θ 第２テーパー内側角 ｂ−ｂ′ 伝播方向軸
変調器 １０２ 第１導波路部分 １０３，１０５ ギャップ １０４ 第２導波路部分 １０６ 第３導波路部分 １２１ 第１テーパー状部分 １２２ 第２テーパー状部分 １２３ 平行部分 α 第１テーパー角 β 第２テーパー外側角 θ 第２テーパー内側角 ｂ−ｂ′ 伝播方向軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 レネ ヘンリ モナード アメリカ合衆国，08857 ニュージャージ ー，オールド ブリッジ，モーニング デ ュー コート 81
Claims (20)
- 【請求項１】 （Ａ） 光学エネルギが加えられる入力
ブランチ（１０２）と第１出力ブランチ（１０４）と第
２出力ブランチ（１０６）とを有するアディアバティッ
クなＹ型ブランチデジタル光学スイッチ（１００）に光
学エネルギを与えるステップと、 （Ｂ） 変調信号に応じて、第２出力ブランチ（１０
６）に対し第１出力ブランチ（１０４）の屈折率のみを
変化させるステップと、からなる光学エネルギ変調方法
において、 実質的にチャープのない変調光学エネルギがバイアスさ
れておらず屈折率変化を生じていない第２出力ブランチ
（１０６）に沿って伝播されることを特徴とする光学エ
ネルギ変調方法。 - 【請求項２】 （Ａ） 光学エネルギが加えられる入力
ブランチと第１出力ブランチと第２出力ブランチとを有
するアディアバティックなＹ型ブランチデジタル光学ス
イッチと、 （Ｂ） 変調信号に応じて、第２出力ブランチに対し第
１出力ブランチの屈折率みのを変化させる屈折率変化デ
バイスと、からなるチャープのない光学変調システムに
おいて、 前記変調光学エネルギは、第２出力ブランチに生成さ
れ、 前記第１出力ブランチと第２出力ブランチは、それぞれ
テーパー状の導波路部分を有することを特徴とするチャ
ープのない光学変調システム。 - 【請求項３】 光学エネルギを受領する入力ブランチと
第１出力ブランチと第２出力ブランチを有するアディア
バティックなＹ型ブランチ光学変調器において、 変調信号は第１出力ブランチの屈折率のみを変化させる
よう加えられ、 その結果、変調光学エネルギが変調信号に応じて第２出
力ブランチで生成されることを特徴とするアディアバテ
ィックなＹ型ブランチ光学変調器。 - 【請求項４】 前記第１出力ブランチと第２出力ブラン
チの少なくとも一方のブランチは、１個もしくは複数の
テーパー状導波路部分を有することを特徴とする請求項
３記載の変調器。 - 【請求項５】 前記第１出力ブランチと第２出力ブラン
チの少なくとも一方のブランチは、第１出力ブランチの
長軸に沿った距離が増加するにつれてその断面積が増加
する第１テーパー状部分を有し、 これによりＹ型ブランチ光学変調器内に光学的分散領域
を与えることを特徴とする請求項３記載の変調器。 - 【請求項６】 前記第１出力ブランチと第２出力ブラン
チの少なくとも一方のブランチの第１テーパー状部分
は、入力ブランチの長軸に対し対称であることを特徴と
する請求項５記載の変調器。 - 【請求項７】 前記第１出力ブランチと第２出力ブラン
チの少なくとも一方のブランチは、それぞれの出力ブラ
ンチの長軸に沿って距離が増加するにつれてその断面積
が減少する第２テーパー状部分を有し、 これによりＹ型ブランチ光学変調器内に光学的集束領域
を提供することを特徴とする請求項５記載の変調器。 - 【請求項８】 前記第１テーパー状部分は、入力ブラン
チと第２テーパー状部分との間に配置され、 前記第１出力ブランチと第２出力ブランチの少なくとも
一方のブランチの第２テーパー状部分は、入力ブランチ
の長軸に対し対称であることを特徴とする請求項７記載
の変調器。 - 【請求項９】 前記第１出力ブランチと第２出力ブラン
チはそれぞれ、それぞれの出力ブランチの長軸に沿って
距離が増加してもその断面積はほぼ一定である平行部分
を有し、 前記第１出力ブランチの平行部分と、第２出力ブランチ
の平行部分とは入力ブランチの伝播軸方向に対し対称で
あることを特徴とする請求項８記載の変調器。 - 【請求項１０】 前記第１テーパー状部分は、前記入力
ブランチと第２テーパー状部分との間に形成され、 前記第２テーパー状部分は、第１テーパー状部分と平行
部分との間に形成されることを特徴とする請求項９記載
の変調器。 - 【請求項１１】 入力ブランチと第１出力ブランチと第
２出力ブランチとは、ＩＩＩ−Ｖ属の半導体材料から選
択された化合物半導体材料を用いて形成されることを特
徴とする請求項２記載のシステム。 - 【請求項１２】 入力ブランチと第１出力ブランチと第
２出力ブランチとは、ＩＩＩ−Ｖ属の半導体材料から選
択された化合物半導体材料を用いて形成されることを特
徴とする請求項３記載の変調器。 - 【請求項１３】 入力ブランチと第１出力ブランチと第
２出力ブランチとは、ＧａＡｓＩｎＰの半導体材料を用
いて形成されることを特徴とする請求項２記載のシステ
ム。 - 【請求項１４】 入力ブランチと第１出力ブランチと第
２出力ブランチとは、ＧａＡｓＩｎＰの半導体材料を用
いて形成されることを特徴とする請求項３記載の変調
器。 - 【請求項１５】 前記第１と第２の出力ブランチは、第
１と第２と第３のテーパー状部分に形成され、 前記第１出力ブランチは、内側壁と外側壁とを有し、 前記内側壁と第２出力ブランチとの間の距離は、前記外
側壁と第２出力ブランチとの間の距離以下であり、 前記第２出力ブランチは、内側壁と外側壁とを有し、 前記内側壁と第１出力ブランチとの間の距離は、前記外
側壁と第１出力ブランチとの間の距離以下であり、 前記第１と第２と第３のテーパー状部分は、第１外側テ
ーパー角αと、第２外側テーパー角βと、テーパー内側
角θとを形成し、 第１外側テーパー角αは、入力ブランチの長軸と第１テ
ーパー状部分の外側壁との間の角度として定義され、 第２外側テーパー角βは、入力ブランチの長軸と第２テ
ーパー状部分の外側壁との間の角度として定義され、 テーパー内側角θは、入力ブランチの長軸と第２テーパ
ー状部分の内側壁との間の角度として定義され、 前記第１外側テーパー角αは、約０．９度であり、 前記第２外側テーパー角βは、約０．１度であり、 前記テーパー内側角θは、約０．３５度であり、 前記入力ブランチの長軸方向に平行な方向における前記
第１テーパー状部分の長さは、約１８０μｍであり、 前記入力ブランチの長軸方向に平行な方向における前記
第２テーパー状部分の長さは、約２００μｍであり、 前記入力ブランチの長軸方向に平行な方向における前記
第３テーパー状部分の長さは、約５００μｍ以上である
ことを特徴とする請求項１４記載の変調器。 - 【請求項１６】 前記第１と第２の出力ブランチは、入
力ブランチの長軸に対し対称であることを特徴とする請
求項１５記載の変調器。 - 【請求項１７】 （Ａ） 光学エネルギが加えられる入
力ブランチと、テーパー状の第１出力ブランチとテーパ
ー状の第２出力ブランチとを有するアディアバティック
なＹ型ブランチデジタル光学スイッチに光学エネルギを
与えるステップと、 （Ｂ） 変調信号に応じて、第１出力ブランチの屈折率
を変化させるステップと、からなる光学エネルギ変調方
法において、 チャープのない変調光学エネルギが第２出力ブランチに
沿って伝播することを特徴とする光学エネルギ変調方
法。 - 【請求項１８】 （Ｃ） 前記第１出力ブランチと第２
出力ブランチとは、それぞれの出力ブランチの長軸に沿
って距離が増加するにつれて断面積が増加するような第
１テーパー状部分を有するよう構成するステップ、 を有し、これによりＹ型ブランチ変調器内に光学的分散
領域を形成することを特徴とする請求項１７記載の方
法。 - 【請求項１９】 （Ｄ） 前記第１出力ブランチと第２
出力ブランチとは、それぞれの出力ブランチの長軸に沿
って距離が増加するにつれて断面積が減少するような第
２テーパー状部分を有するよう構成するステップ、をさ
らに有し、これによりＹ型ブランチ変調器内に光学的集
束領域を形成することを特徴とする請求項１８記載の方
法。 - 【請求項２０】 （Ｅ） 前記第１テーパー状部分を入
力ブランチと第２テーパー状部分との間に配置するステ
ップをさらに有することを特徴とする請求項１９記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/911197 | 1997-08-14 | ||
| US08/911,197 US6064788A (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Adiabatic Y-branch modulator with negligible chirp |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11119267A true JPH11119267A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=25429891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10228785A Pending JPH11119267A (ja) | 1997-08-14 | 1998-08-13 | 光学エネルギ変調方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6064788A (ja) |
| EP (1) | EP0901035A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11119267A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6222966B1 (en) * | 1998-12-29 | 2001-04-24 | Lucent Technologies Inc. | Adiabatic Y-branch waveguide having controllable chirp |
| US6298180B1 (en) | 1999-09-15 | 2001-10-02 | Seng-Tiong Ho | Photon transistors |
| US6473541B1 (en) * | 1999-09-15 | 2002-10-29 | Seng-Tiong Ho | Photon transistors |
| JP2001091774A (ja) * | 1999-09-24 | 2001-04-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光集積回路装置 |
| US7254299B2 (en) * | 2001-12-20 | 2007-08-07 | Lynx Photonic Networks, Inc. | High-tolerance broadband-optical switch in planar lightwave circuits |
| WO2013110049A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Afl Telecommunications Llc | Method and apparatus for making a taper in an optical fiber |
| RU2653282C2 (ru) * | 2014-09-18 | 2018-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Аби Девелопмент" | Использование встроенного в сканер программного обеспечения для экономии времени за счет отказа от повторного сканирования |
| CN110568555B (zh) * | 2019-09-10 | 2020-12-08 | 华中科技大学 | 一种亚波长多模y分支波导 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915225A (ja) * | 1982-07-15 | 1984-01-26 | Omron Tateisi Electronics Co | 光スイツチ |
| JPH02289821A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-11-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光制御素子 |
| US5333231A (en) * | 1991-05-02 | 1994-07-26 | Ricoh Company, Ltd. | Wavelength conversion element |
| JP2754957B2 (ja) * | 1991-07-10 | 1998-05-20 | 日本電気株式会社 | 半導体光制御素子およびその製造方法 |
| JPH05196973A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光スイッチ |
| KR0134763B1 (ko) * | 1992-04-21 | 1998-04-23 | 다니이 아끼오 | 광도파로소자와 그 제조방법 |
| FR2709568B1 (fr) * | 1993-08-30 | 1995-09-29 | Alcatel Nv | Commutateur optique à basculement. |
| JP3490486B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2004-01-26 | 富士通株式会社 | 光変調器 |
| JP2674535B2 (ja) * | 1994-12-15 | 1997-11-12 | 日本電気株式会社 | 光制御デバイス |
| US5594818A (en) * | 1995-03-08 | 1997-01-14 | Lucent Technologies Inc. | Digital optical switch and modulator and a method for digital optical switching and modulation |
| JP2705664B2 (ja) * | 1995-09-18 | 1998-01-28 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
-
1997
- 1997-08-14 US US08/911,197 patent/US6064788A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-08-04 EP EP98306193A patent/EP0901035A3/en not_active Withdrawn
- 1998-08-13 JP JP10228785A patent/JPH11119267A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0901035A2 (en) | 1999-03-10 |
| US6064788A (en) | 2000-05-16 |
| EP0901035A3 (en) | 1999-03-17 |
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