JPS6033539A - 光ａ／ｄ変換装置 - Google Patents
光ａ／ｄ変換装置Info
- Publication number
- JPS6033539A JPS6033539A JP14304483A JP14304483A JPS6033539A JP S6033539 A JPS6033539 A JP S6033539A JP 14304483 A JP14304483 A JP 14304483A JP 14304483 A JP14304483 A JP 14304483A JP S6033539 A JPS6033539 A JP S6033539A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- type
- optical waveguide
- electrode
- layer
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- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
- G02F7/00—Optical analogue/digital converters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
急速に発展している光関連技術において今後光回路の集
積化が望まれている。本発明は、その将来的な光回路の
集積化への発展が可能な単体光薄膜回路素子の中で光ア
ナログ／ディジタ／Ｌ／（ム／Ｄ）変換素子に関するも
のである。本発明はマツハツエンダ干渉計の分岐部を積
層導波路で構成するため小型化、低挿入損失化が可能で
、更に平面電極構成を変えるだけで多ビット化が容易と
なる。
積化が望まれている。本発明は、その将来的な光回路の
集積化への発展が可能な単体光薄膜回路素子の中で光ア
ナログ／ディジタ／Ｌ／（ム／Ｄ）変換素子に関するも
のである。本発明はマツハツエンダ干渉計の分岐部を積
層導波路で構成するため小型化、低挿入損失化が可能で
、更に平面電極構成を変えるだけで多ビット化が容易と
なる。
これらの特長は、近年のコンピュータの発展とともに信
号のディジタル化、高速化が進行していく技術の流れの
中で各種の機器およびシヌテムへの適用が可能となシ、
情報、医療、防災、防犯、交通２通信などあらゆる巾広
い産業分野に利用されるものである。
号のディジタル化、高速化が進行していく技術の流れの
中で各種の機器およびシヌテムへの適用が可能となシ、
情報、医療、防災、防犯、交通２通信などあらゆる巾広
い産業分野に利用されるものである。
従来例の構成とその問題点
位相変調器を用いた光ム／Ｄ変換素子は原理的には既に
提案されている。しかし、実験的にはほとんど試みられ
ておらず、わずかにＬｉＮｔ；０５結晶ニオイて２ビツ
トのム／Ｄ変換器が試作されているにすぎない。ここで
将来光ＩＣ化が進むにつれこのような素子の小型化、動
作電圧の低減化ならびに他の光素子とのモノリシック化
は不可避なものとなると考えられるが、従来からの構造
のもの。
提案されている。しかし、実験的にはほとんど試みられ
ておらず、わずかにＬｉＮｔ；０５結晶ニオイて２ビツ
トのム／Ｄ変換器が試作されているにすぎない。ここで
将来光ＩＣ化が進むにつれこのような素子の小型化、動
作電圧の低減化ならびに他の光素子とのモノリシック化
は不可避なものとなると考えられるが、従来からの構造
のもの。
ではそれらの諸性能の改善は困難なものと考えられる。
発明の目的
上記で述べた問題点を解決すべく本発明は小型。
高性能の光ム／Ｄ変換装置の実現を目的とする。
発明の構成
本発明は、化合物半導体基体上に低屈折率クラッド層で
はさまれた第１の光導波路を有し、前記第１の光導波層
上に前記クラッド層の一部を共有して第２の光導波路を
構成し、前記第２光導波層上に少なくとも光位相変調器
部および光結合器部を有し、積層型マツハツエンダ−干
渉計を構成した光Ａ／Ｄ変換装置を特徴とするものであ
る。
はさまれた第１の光導波路を有し、前記第１の光導波層
上に前記クラッド層の一部を共有して第２の光導波路を
構成し、前記第２光導波層上に少なくとも光位相変調器
部および光結合器部を有し、積層型マツハツエンダ−干
渉計を構成した光Ａ／Ｄ変換装置を特徴とするものであ
る。
すなわち、本発明は光Ａ／Ｄ変換素子として半導体レー
ザ、受光素子との一体化を可能にする素子として期待で
き、積層導波路構造で分岐部１位相変化部および結合部
によって構成される。
ザ、受光素子との一体化を可能にする素子として期待で
き、積層導波路構造で分岐部１位相変化部および結合部
によって構成される。
実施例の説明
まず、本発明における基本原理を第１図に示す。
第１図はマツハツエンダ−干渉計を示し、入射光線１は
ビームヌプリック２で２分割される。分割された光線の
１つは反射ミラー３で反射され、位相変換部６を通る。
ビームヌプリック２で２分割される。分割された光線の
１つは反射ミラー３で反射され、位相変換部６を通る。
一方、分割された他の光線は結合ミラー４で位相変換部
を通った光と干渉し出力光線７は位相変換部で位相変調
された量に対応して出力強度変化として現われる。
を通った光と干渉し出力光線７は位相変換部で位相変調
された量に対応して出力強度変化として現われる。
ここで、光入力ＰＯと出力Ｐｎとの間には位相変化部に
よる位相変化量Δφによって Ｐｎ／ Ｐｏ ｃｙ＝ （１＋ｃｏｓ （Δφ）〕・・
・・・・・・・■なる関係が成り立つ。また立方晶系化
合物半導体は外部からの電圧印加に対してポッケルス効
果を生じ電圧に応じた屈折率変化を起す。その変化に基
づく位相変化量は Δφ＝Ｔｎ３γ４．Ｅ４ ・・・・・・・・■で表わさ
れる。ここで、λ：媒質中での光の波長。
よる位相変化量Δφによって Ｐｎ／ Ｐｏ ｃｙ＝ （１＋ｃｏｓ （Δφ）〕・・
・・・・・・・■なる関係が成り立つ。また立方晶系化
合物半導体は外部からの電圧印加に対してポッケルス効
果を生じ電圧に応じた屈折率変化を起す。その変化に基
づく位相変化量は Δφ＝Ｔｎ３γ４．Ｅ４ ・・・・・・・・■で表わさ
れる。ここで、λ：媒質中での光の波長。
ｎ：媒質の屈折率、γ４１：ポッケルス定数、Σ：印加
電圧、ｌ：結晶の長さである。
電圧、ｌ：結晶の長さである。
従って、外部印加電圧に対して部（Δφ）で光出力は振
動し、その周期は結晶の長さｌによって変化する。
動し、その周期は結晶の長さｌによって変化する。
本発明に用いる素子の（構成の断面図を第２図に示す。
基体１６上に光導波路１２．１４がクラッド層５ 、・
・ １１．１３．１５を介して積層上に構成されている。１
ｏ、８は光分岐あるいは結合用電極であり、９は位相変
調用電極、１７は共通電極を示す。
・ １１．１３．１５を介して積層上に構成されている。１
ｏ、８は光分岐あるいは結合用電極であり、９は位相変
調用電極、１７は共通電極を示す。
今、光導波路１４に入射した光１１は電極１０゜１７間
に印加される電圧によって光導波路１２及び１４に１＋
、１２として分岐される。分岐された光のうち導波路
１２あるいは１４いずれか一方を進行する光が電極９，
１７間に印加された電圧によって位相変調を受ける。変
調を受けた光は電極８，１７間の電圧によって再度光導
波路１４に結合されて強度変化を有する出力光ｌＯとし
て出射される。
に印加される電圧によって光導波路１２及び１４に１＋
、１２として分岐される。分岐された光のうち導波路
１２あるいは１４いずれか一方を進行する光が電極９，
１７間に印加された電圧によって位相変調を受ける。変
調を受けた光は電極８，１７間の電圧によって再度光導
波路１４に結合されて強度変化を有する出力光ｌＯとし
て出射される。
第３図は本発明の一実施例として４ビツトの光Ａ／Ｄ変
換器を化合物半導体で構成した例を示す。
換器を化合物半導体で構成した例を示す。
ｎ型ＩｎＰ基体２６上にｎ型ＩｎＰクラッド層２６、ｎ
型Ｉｎ−Ｇａ−ムｓ −Ｐ光導波層２４、ｎ型ＩｎＰク
ラッド層２３、ｎ型Ｉｎ −Ｇａ −Ａｓ−Ｐ光導波層
２２、ｐ型ＩｎＰクラッド層２１を順次エピタキシャル
成長させる。更にその上に光分岐あるいは結合用電極２
０．１８を各ビットに対応して形成し、位６ ／・−一
・ 相変調部電極１９はその長さが各ビット毎に順次半分の
長さになるように形成されている。電極２７は共通電極
を示す。２８，２９，３０．３１は各電極下の光導波路
を示す。導波層２４に入射された光は第２図に示された
原理によって各電極１９下で変調されて光導波路２８〜
３１に出力強度の変化された光を出力する。各電極１９
に同一の電圧が印加されたときに生ずる出力変化を第４
図に示す。第４図ａ、ｂ、ｃ、ｄは各光導波路３１゜３
０．２９．２８の出力光に対応している。
型Ｉｎ−Ｇａ−ムｓ −Ｐ光導波層２４、ｎ型ＩｎＰク
ラッド層２３、ｎ型Ｉｎ −Ｇａ −Ａｓ−Ｐ光導波層
２２、ｐ型ＩｎＰクラッド層２１を順次エピタキシャル
成長させる。更にその上に光分岐あるいは結合用電極２
０．１８を各ビットに対応して形成し、位６ ／・−一
・ 相変調部電極１９はその長さが各ビット毎に順次半分の
長さになるように形成されている。電極２７は共通電極
を示す。２８，２９，３０．３１は各電極下の光導波路
を示す。導波層２４に入射された光は第２図に示された
原理によって各電極１９下で変調されて光導波路２８〜
３１に出力強度の変化された光を出力する。各電極１９
に同一の電圧が印加されたときに生ずる出力変化を第４
図に示す。第４図ａ、ｂ、ｃ、ｄは各光導波路３１゜３
０．２９．２８の出力光に対応している。
第４図において破線を原点とし原点以上の光出力を１、
破線以下の光出力を０とすると、各電極１９に印加され
る電圧に応じて１６階調のディジタル信号として検出さ
れる。このように簡単なデベイス構成で電気的アナログ
信号をディジタル信号に変換が可能となる。電極１８お
よび２ｏは積層方向性結合器部の膜厚、長さ、屈折率（
組成）を適当に選択することによって、３ ｄＢ分岐、
結合器の構成が可能となるので、構成条件により省くこ
ともできる０光導波路２２と２４は電極１８および２０
以外部分では互に結合し合うことの々いように、膜厚９
組成、屈折率を選択する必要があるとともに、電極１９
に電圧印加したときに導波路２２あるいは２４の一方の
みに電界が集中するように構成することが必要であり、
前記のｐ型。
破線以下の光出力を０とすると、各電極１９に印加され
る電圧に応じて１６階調のディジタル信号として検出さ
れる。このように簡単なデベイス構成で電気的アナログ
信号をディジタル信号に変換が可能となる。電極１８お
よび２ｏは積層方向性結合器部の膜厚、長さ、屈折率（
組成）を適当に選択することによって、３ ｄＢ分岐、
結合器の構成が可能となるので、構成条件により省くこ
ともできる０光導波路２２と２４は電極１８および２０
以外部分では互に結合し合うことの々いように、膜厚９
組成、屈折率を選択する必要があるとともに、電極１９
に電圧印加したときに導波路２２あるいは２４の一方の
みに電界が集中するように構成することが必要であり、
前記のｐ型。
ｎ型を逆のタイプの配置で構成することも可能である。
また、電極１８ 、２０と電極１９との間は必要に応じ
て電気的分離層を配置することが必要となる。
て電気的分離層を配置することが必要となる。
入力光分岐用としての電極２０群は可干渉性の位＋１の
そろった光を光導波路２０および２４に入射するために
置かれているものであり、光源として２２．２４の層に
同時に光を入射できる場合は必ずしも配置する必要はな
い。更に、本発明の実施例としてＩｎＰ／ Ｉｎ −Ｇ
ａ−Ａｓ−Ｐ系拐料にて説明を加えだがＧａＡｓ／Ｉｎ
−Ｇａ −Ａｓ −Ｐ 、 ＧａＡｓ ／Ａｌ −Ｇａ
−Ａｓ その他：［−ＶＴ化合物半導体など他の化合
物半導体相料についても同様な効果をもだすことができ
る。また、本発明は光源であるレーザや受光素子と一体
化することも可能となる。
そろった光を光導波路２０および２４に入射するために
置かれているものであり、光源として２２．２４の層に
同時に光を入射できる場合は必ずしも配置する必要はな
い。更に、本発明の実施例としてＩｎＰ／ Ｉｎ −Ｇ
ａ−Ａｓ−Ｐ系拐料にて説明を加えだがＧａＡｓ／Ｉｎ
−Ｇａ −Ａｓ −Ｐ 、 ＧａＡｓ ／Ａｌ −Ｇａ
−Ａｓ その他：［−ＶＴ化合物半導体など他の化合
物半導体相料についても同様な効果をもだすことができ
る。また、本発明は光源であるレーザや受光素子と一体
化することも可能となる。
発明の効果
（１）積層形の導波路を採用するととで、分岐部。
結合部＋ （ｓ’ｌ相変調部が同時に一体化されて構成
できる。
できる。
（２）化合物半導体で＋ｊＮ成するためにｐ−ｎ接合を
形成することによって積層状導波路でありながら片方の
導波路のみ電界印加が可能となり、片側導波路のみの位
相変調１分岐、結合の微調が可能となる。
形成することによって積層状導波路でありながら片方の
導波路のみ電界印加が可能となり、片側導波路のみの位
相変調１分岐、結合の微調が可能となる。
（３）各素子間の結合を一度空間などの外部にとり出す
ことをし々いので挿入損失を小さくすることができる。
ことをし々いので挿入損失を小さくすることができる。
（４）平面電極数をかえるだけで多ビット化が可能であ
る。
る。
（６）光源、受光素子との一体化が可能となり高速で小
型なＡ／Ｄ変換器が作製可能となる。
型なＡ／Ｄ変換器が作製可能となる。
第１図は光Ａ／Ｄ変換器の基本原理図、第２図は本発明
に用いる光Ａ／Ｄ変換器の構成断面図、第３図は本発明
の一実施例の光Ａ／Ｄ変換器の構９、・ 二・ 成概観図、第４図ａ〜ｄは本発明の光Ａ／Ｄ変換器の光
出力特性図である。 ２２ 、２４・川・・光導波路、２１．２３・・・・・
・ブラッド層、２６・・印・Ｉｎ Ｐ基体、１８ 、２
０・・・・・・結合用電極、１９・・・・・・位相変調
部電極。
に用いる光Ａ／Ｄ変換器の構成断面図、第３図は本発明
の一実施例の光Ａ／Ｄ変換器の構９、・ 二・ 成概観図、第４図ａ〜ｄは本発明の光Ａ／Ｄ変換器の光
出力特性図である。 ２２ 、２４・川・・光導波路、２１．２３・・・・・
・ブラッド層、２６・・印・Ｉｎ Ｐ基体、１８ 、２
０・・・・・・結合用電極、１９・・・・・・位相変調
部電極。
Claims (1)
- 化合物半導体基体上に低屈折率クラッド層ではさまれた
第１の光導波路を有し、前記第１の光導波層上に前記ク
ラッド層の一部を共有して第２の光導波路を構成し、前
記第２の光導波層上に少なくとも光位相変調器部および
光結合器部を有することを特徴とする光ム／Ｄ変換装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58143044A JPH0616145B2 (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 光ａ／ｄ変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58143044A JPH0616145B2 (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 光ａ／ｄ変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033539A true JPS6033539A (ja) | 1985-02-20 |
| JPH0616145B2 JPH0616145B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=15329595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58143044A Expired - Lifetime JPH0616145B2 (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 光ａ／ｄ変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616145B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924452A (ja) * | 1972-06-28 | 1974-03-04 | ||
| JPS5744130A (en) * | 1980-07-02 | 1982-03-12 | Siemens Ag | High speed electro-optical analog-to-digital or digital-to-analog converter |
| JPS57168234A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-16 | Nec Corp | Optical analog-to-digital converter |
| JPS587128A (ja) * | 1981-06-26 | 1983-01-14 | トムソン−セエスエフ | 光学的アナログデイジタル変換方法及びその装置 |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP58143044A patent/JPH0616145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924452A (ja) * | 1972-06-28 | 1974-03-04 | ||
| JPS5744130A (en) * | 1980-07-02 | 1982-03-12 | Siemens Ag | High speed electro-optical analog-to-digital or digital-to-analog converter |
| JPS57168234A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-16 | Nec Corp | Optical analog-to-digital converter |
| JPS587128A (ja) * | 1981-06-26 | 1983-01-14 | トムソン−セエスエフ | 光学的アナログデイジタル変換方法及びその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0616145B2 (ja) | 1994-03-02 |
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