SE501495C2 - Avstämbar optisk anordning - Google Patents

Avstämbar optisk anordning

Info

Publication number
SE501495C2
SE501495C2 SE9302294A SE9302294A SE501495C2 SE 501495 C2 SE501495 C2 SE 501495C2 SE 9302294 A SE9302294 A SE 9302294A SE 9302294 A SE9302294 A SE 9302294A SE 501495 C2 SE501495 C2 SE 501495C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
tunable
grating
refractive index
wavelength
tunable device
Prior art date
Application number
SE9302294A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9302294D0 (sv
SE9302294L (sv
Inventor
Jean-Pierre Weber
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
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 Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE9302294A priority Critical patent/SE501495C2/sv
Publication of SE9302294D0 publication Critical patent/SE9302294D0/sv
Priority to CA002126882A priority patent/CA2126882C/en
Priority to JP18421694A priority patent/JP3811770B2/ja
Priority to US08/269,769 priority patent/US5666374A/en
Priority to FR9408174A priority patent/FR2708351B1/fr
Priority to GB9413329A priority patent/GB2280040B/en
Priority to DE4423187A priority patent/DE4423187A1/de
Publication of SE9302294L publication Critical patent/SE9302294L/sv
Publication of SE501495C2 publication Critical patent/SE501495C2/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/34Optical coupling means utilising prism or grating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0811Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/0812Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

15 20 25 30 35 501 495 2 fördelaktigt i exempelvis koherenta våglängdsmultiplexe- ringskommunikationssystem att utnyttja anordningar vilka är avstämbara vilket gör systemet.mer flexibelt. Exempelvis är det användbart att ha lasrar som kan stämmas av till våglängden för olika kanaler istället för att ha en laser med en fixerad våglängd för varje kanal. Det är fördel- aktigt att ha åtminstone något kontinuerligt.avstämningsom- råde omkring varje kanal för att exakt kunna ställa in våglängden.
Beträffande lasrar kan de avstämbara lasrarna i allmänhet indelas i tre olika kategorier av avstämbara halvledarlas- rar .
Den första kategorin hänför sig till s k externa kavitets- “lasrar.
För ett flertal tillämpningar är dessa emellertid inte speciellt praktiska. Externa kavitetslasrar beskrives exempelvis i EP-A-525 752 och EP-A-242 445.
Den andra kategorin av avstämbara halvledarlasrar'utnyttjar avstämbara braggjitter. I T.L. Kock and U. Koren, Semicon- ductor lasers for coherent optical fibre communications, J.
Lightwave Technol., vol. 8 (3), mars 1990, sid 274-293, visas två- och tre-sektioners distribuerade Braggreflek- tors(DBR)-lasrar. I samma referens beskrivs dessutom s k multisektionsdistribuerade återkopplings(DFB)-lasrar.
Ytterligare exempel på avstämbara lasrar av' den andra kategorin visas i V. Jayaraman et al, Demonstration of broadband tunability in a semiconductor laser using sampled gratings, Appl. Phus. Lett., vol 60 (19), ll maj 1992, sid 2321-2323, V. Jayaraman et al, Very wide tuning range in a sampled grating DBR laser, 13th IEEE International laser conference, Sept 21-25, 1992, Post-deadline paper 11, Y.
Tohmori et al, Ultrawide wavelength tuning with single 10 15 20 25 30 35 501 495 3 longitudinal mode by super structure grating (SSG) DBR Laser, 13th International laser converence, Sept 21-25, 1992, Paper O-6. En nackdel med dessa lasrar är att de har begränsade avstämningsområden.
Den tredje kategorin av avstämbara halvledarlasrar består av den s k Cïdasern vilken också beskrives i den första ovan nämnda referensen, se Tl:l Koch and U. Koren, Semicon- ductor lasers for coherent optical fibre communications, J.
Lightwave Technol., vol. 8 (3), mars 1990, sid 274-293 och den s k Y-kopplingslasern vilken beskrivs i M. Schilling et al, Integrated interferometric injection laser: Novel fast and broadband tunable monolighic light source, IEEE J.
Quantum Electron., vol. 27 (6), juni 1991, sid 1616-1624.
Ingen av de kända anordningarna fungerar emellertid på ett helt tillfredsställande sätt. Exempelvis är den s k <9- lasern svår att reproducera liksom den är svår att styra.
Också Y-kopplingslasrarna är svåra att styra. En avstämbar laseranordning är den s k MAGIC-lasern som visas i J.B.D.
Soole, K. Poguntke, A. Scherer, H.P. LeBlanc, C. Chang- Hasnain, J.R. Hayes, C. Caneau, R. Bhat and M.A. Koza, Multistripe array grating integrated cavity (MAGIC) laser: A new semiconductor laser for WDM applications, Electronics Lettl., v01. za (19), 10 sept 1992, sid 1805-1807. Däri väljes lasringsvåglängden i en integrerad anordning ut med användning av ett diffraktionsgitter i en kowland-cirkel- konfiguration som en av speglarna. Detta bildar på ett sätt en integrerad version av en extern kavitetslaser såsom refererats till ovan men där den externa kaviteten är ersatt av en planar vågledare som avgränsar ljuset i en riktning emedan den tillåter ljuset att diffraktera i den transversella riktningen. Halvledarlasern bildas genom monolitisk integration av en uppsättning av aktiva vågle- darsträckor för den passiva planara vågledaren som har ett etsat diffraktionsgitter. Laseremission inträffar från olika band vid vågledarsträckor, exakt förutbestämda 10 15 20 25 30 501 495 4 våglängder. Därigenom kan lasringsvåglängden exakt sättas in vid det önskade tillståndet. Såsom jämfört med de ovan diskuterade s k externa kavitetslasrarna utnyttjas istället för ett enda aktivt element och. ett roterande gitter, aktiva förstärkningsvågledarsträckor i olika lägen i form av en grupp i kombination med ett fast integrerat gitter.
Gittret är framställt genom etsning genom den planara vågledaren och anpassat till läget för' den exponerade sidoväggen. Emellertid kan lasringen endast inträffa vid ett diskret antal våglängder vilket antal motsvarar antalet vågledarsträckor och dessutom uppträder utsignalen för varje våglängd vid olika vågledarsträckor vilket inte är speciellt praktiskt.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN: Målet med föreliggande uppfinning är att ange en avstämbar anordning vilken enkelt kan avstämmas, är lätt att styra, reproducerbar och som är enkel att tillämpa för olika funktioner och i olika system. Det är också ett mål med uppfinningen att ange en anordning vars avstämningsområde kan vara stort och vilken är billig och enkel att fram- ställa och hantera. Ytterligare ett.mål med uppfinningen är att ange en avstämbar anordning varvid, i fallet av en laser, lasringen kan fås att uppträda kontinuerligt, inte bara vid ett diskret antal av våglängder och att ange en anordning och ett arrangemang där endast ett förstärknings- vågledarsträcka behövs så att utsignalen för ett antal våglängder uppträder vid ett och samma vågledarsträcka.
Dessa och andra mål uppnås genom en anordning som har de i den kännetecknande delen av patentkravet 1 angivna känne- tecknen. 10 15 20 25 30 35 501 495 5 Ytterligare mål och fördelar med föreliggande uppfinningen kommer att framgå genom följande beskrivning av uppfin- ningen. Föredragna utföringsformer anges av underkraven.
Enligt föredragna utföringsformer kan gitterarrangemanget omfatta en, två eller flera fasta gitter. Anordningen kan också omfatta ett spegelarrangemang vilket i enlighet med ett utföringsexempel är arrangerat framför det variabla prismat för att rikta en infallande stråle mot detta. Det kan också vara anordnat efter ett sista gitter för att rikta in den utgående strålen till ett andra element eller in mellan olika gitter. Det är fördelaktigt att tillämpa anordningen eller arrangemanget med ett våglängdsmultiple- xeringssystem. Enligt föredragna utföringsformer kan anordningen eller arrangemanget användas för avstämning av våglängden för olika kanaler kontinuerligt inom ett område runt varje kanal för exakt injustering av våglängden eller kontinuerligt för hela våglängdsområdet. I enlighet med ett föredraget utföringsexempel är det variabla indexprismat som har ett variabelt brytningsindex gjort genom att ändra brytningsindex i ett område av en planar vågledare. Före- trädesvis är kanterna hos de områden där strålen kommer in och går ur området raka. Enligt ett tydligt utföringsexem- pel kan det variabla brytningsindexprismat ha formen av exempelvis en triangel. I enlighet med olika.utföringsexem- pel kan index i ett område ändras exempelvis genom ladd- ningsbärarinjektion, laddningsbärarutarmning eller genom användning av en s k BRAQWET-struktur eller genom tempera- turavstämning eller genom tillämpning av kvantbegränsnings- Starkeffekt. I enlighet med ett speciellt utförande består anordningen av en laser. Fördelaktigt består sagda första element av ett aktivt förstärkningsband. Mera speciellt kan gitterarrangemanget omfatta ett fast.gitter varvid vågläng- den för det tillbakareflekterade ljuset ändras genom ändring av infallsvinkeln mot gittret, där våglängde- förändringen AX ungefärligen uppgår till 10 15 20 25 501 495 2 d P AÄ=- f' cosßl-ñqr för små deviationsvinklar III . I detta utföringsexempel måste prismat placeras nära gittret för att få största möjliga avstämningsområde. Om emellertid en bättre våg- längdsselektivitet för den reflekterade strålen önskas, måste ett stort antal gitterperioder täckas in. Detta skulle i det ovan nämnda utföringsexemplet ge upphov till en stor prismastorlek vilket ibland kan vara olämpligt.
Enligt ytterligare utföringsformler omfattar gitterarrange- manget multipla gitter där våglängden som förändrar det retroreflekterade ljuset ges av cos6 '1 Als- (ä Tillä- +%1í-1-) cosßlulr Genom användningen av multipla gitter blir det möjligt att minska strålbredden och därigenom också storleken på prismat medan en god våglängdsupplösning bibehålles.
Enligt ett ytterligare utföringsexempel av uppfinningen omfattar anordningen ett filter, speciellt ett ref lektions- filter. I enlighet med ett utföringsexempel därav kan det första elementet vara en passiv vågledare men det första elementet kan också i enlighet med ett annat utföringsexem- pel vara ett förstärkningsvågledarsträcka som är skilt från det andra förstärkningsvågledarsträcka som bildar in- respektive utsignal där in- respektive utavslutningen hos förstärkningsvågledarsträckorna består av ett antireflex- skikt. Företrädesvis är in- och utsignal separerade från 10 15 20 25 30 35 501 495 7 varandra och mera speciellt bildar det första elementet och det andra elementet olika vågledare eller förstärknings- band. Dessa och. ytterligare utföringsformer ges av' de vidhängande underkraven.
FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas i exemplifierande och icke på något vis begränsande syfte under hänvisning till bifogade ritningar där Fig. 1 illustrerar en avstämbar laser med ett gitter, Fig. 2 illustrerar en multi-gitter avstämbar laser, Fig. 3 illustrerar ett enkelt avstämbart ( ref lektions) filter, och Fig. 4 illustrerar ett multigitter avstämbart (trans- missions) filter.
FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRMER: Fig. 1 illustrerar en avstämbar laser 10 som består av ett första aktivt element la i form av ett förstärkningsband.
När exempelvis förstärkningsbandet la injektionpumpas uppträder lasring där lasringsfrekvensen bestäms av gittrets förändring av strålens infallsvinkel, d v s våglängdsförändringen .hos det. retroreflekterade ljuset.
Mellan förstärkningsvågledarsträckan la och ett fast gitter Sa som :i detta fall bildar' gitterarrangemanget 2a, är anordnat ett s k variabelt prisma 3a. Detta variabla prisma 3a bildar våglängdsavstämningselementet med ett variabelt brytningsindex. P g a dess variabla brytningsindex blir avböjningsvinkeln för strålen som faller in mot gittret 5 varierbar. Fig. 1 illustrerar ett enkelt utförande av uppfinningskonceptet. Vid detta utförande med en gitter- anordning 2 som bara består av ett enda gitter 5 kommer våglängdsförändringen att bli 10 15 20 25 30 501 495 31» 2 d Aiæ--å-cosfll D för små avböjningsvinklar Il! . Här är n brytningsindex för utbredningsmediet, m en gitterdiffraktionsordning och d är gitterperioden. Avstånden P, D illustreras i figuren, d v s P är avståndet från ingångsvågledaren till mitten på indexprismat och D är avståndet från ingångsvågledaren till gittret, G, G2 är definierade i Fig. 1. I detta speciella utföringsexempel måste emellertid prismat 3a placeras nära gittret 5 för att få ett avstämningsområde som är så stort som möjligt. Fig. 1, 2 definierar prismavinklar och q: , bildar såsom ovan nämnts, deviationsvinkeln medan 61, 92 betecknar de avböjda vinklarna, d v s med en brytningsin- dexförändring applicerad på prismat och den icke avböjda strålen, d v s i frånvaro av i prismat inducerad brytnings- indexförändring såsom definieras i Fig. 1 som strålen bildar med normalen till gittret 5. Om emellertid en bättre våglängdsupplösning av den reflekterade strålningen krävs, måste strålen täcka in ett stort antal gitterperioder. För att uppnå detta, skulle ett stort prisma behövas och detta kan under vissa omständigheter vara olämpligt, exempelvis beroende på utrymmeskrav, framställningsmetoder, o s v.
Ett utföringsexempel genom vilket bot rådes på denna komplikation visas i Fig. 2. Laseranordningen 20 i Fig. 2 består av en gitteranordning 2b som består av multipla gitter, i detta fallet två gitter 5b, 5b'. Genom användan- det av multipla gitter (eller två gitter 5b, 5b') är det möjligt att minska bredden på strålen och därigenom också storleken på prismat under bibehållande av en god våglängd- supplösning. Mellan förstärkningsvågledarsträckan lb är en 10 15 20 25 30 501 495 9 spegel 6b anordnad. Den infallande strålen är riktad mot det variabla prismat 3b av spegeln 6b där strålen avböjes varefter den infaller mot gittret 5b och gittret 5b' i tur och ordning. 01, 62 och 03 bildar vinklarna mellan den infallande strålen och normalen mot gittren Sb respektive 5b'. I detta fall ges våglängdsändringen AÄ av AÄ=_( cos62 m2 + nä )u cos63 2nd2 ndl cosfllw där mi är diffraktionsordningarna för gittren, di är perioderna. Vinklarna har redan definierats ovan och i figuren.
Spegeln och gittren kan framställas med hjälp av kända metoder, exempelvis med metoderna som beskrives i J.B.D.
Soole, K. Poguntke, A. Scherer, H.P. LeB1anc, C. Chang- Hasnan, J.R. Hayes, C. Caneau, R. Bhat and M.A. Koza, Multistripe array grating integrated cavity (MAGIC) laser: a new semiconductor laser for WDM applications, Electronics Lett., vol. 28 (19), 10 Sept. 1992, pp 1805-1807. Spegeln och gittren definieras då genom användning av standard- litografi eller elektronstrålelitografi och reaktiva jonetsningar används för att etsa genom den planara vågledaren. Ett metall-lager av exempelvis Al deponeras på sidoväggen för att ge en hög reflektivitet. Förstärknings- vågledarsträckan kan framställas genom känd standarddiod- laserteknik. Vad gäller dimensionerna för anordningen (S) kommer några värden att anges endast i illustrativt syfte, självfallet är ett antal av andra möjligheter och olika storlekar möjliga. Emellertid, i enlighet med ett utför- ingsexempel är förstärkningsvågledarsträckarna la, lb mellan 200 pm och 1 mm långa och har en bredd av ca 1-5 um.
En enkel laser 10 kan ha ett avstånd mellan förstärknings- 10 15 20 25 30 35 501 495 10 vågledarsträckan la och gittret 2a på i storleksordningen 1 mm eller mera och strålbredden vid. gittret 5 skulle typiskt kunna vara av storleksordningen flera hundratals pm. Detta betyder att hela anordningen 10 skulle vara några millimeter lång och ca 500pm bred.
Vad det gäller det andra utföringsexemplet av laseranord- ningen 20, är avståndet mellan gittren och mellan det första gittret Sb och det andra gittret Sb' och spegeln på i storleksordningen 300-600 pm. I detta fall skulle hela anordningen kunna vara mindre än 1 mm lång och ha en bredd på ca 400 um.
I Fig. 3 visas ett ytterligare alternativ av uppfinningen där anordningen bildar ett avstämbart reflektionsfilter 30.
Denna anordning liknar anordningen i Fig. l, där det första elementet är i form av ett förstärkningsband lc som omfattar ett antireflexskikt 11 på dess yttre ände. I utföringsexemplet som visas i Fig. 3 är utsignalen separe- rad från insignalen och strålen reflekteras i en annan vågledare, det andra elementet lc'. Istället för ett första och ett andra element lc; lc' är det möjligt att ersätta dessa med passiva vågledare.
I enlighet med ett ytterligare utföringsexempel, ej visat, skulle anordningarna som visas i Fig. l och 2 kunna förändras till att bilda avstämbara reflektionsfilter genom applicering på ytterändarna av respektive förstärknings- vågledarsträcka med ett antireflexskikt. Förstärknings- vågledarsträckan kan då användas för att kompensera för förlusterna (emedan de förblir under tröskeln) eller kan ersättas av en passiv vågledare. Det kan visas att filter- passbandet ungefärligen skulle ha gaussisk form.
Fig. 4 illustrerar ett multigitterfilter som består av en gitteranordning 2d med ett första gitter och ett andra 10 15 20 25 30 501 495 ll gitter 5d, 5d'. Den omfattar också två spegelanordningar, en första spegel som riktar in den infallande strålen mot det variabla prismat 3d och en andra spegel som riktar in strålen ifrån det andra gittret 5d' till det andra elemen- tet 1d'. Utföringsexemplen som visas i Fig. 3 och 4 illustrerar således två utföringsexempel där strålen reflekteras in i en annan vågledare. Principen är också densamma som för den avstämbara lasern med den skillnaden att istället för att ha retroreflektion som är fallet i lasern, kommer strålen att reflekteras exempelvis in i en annan vâgledare.
Det variabla brytningsindexprismat 3a; 3b; 3c; 3d kan göras på ett antal olika sätt. I allmänhet görs det genom att förändra brytningsindex i ett område av en planar vägleda- re. Gränsområdena där strålen går in i och lämnar sagda område måste vara raka, för övrigt är formen och utseendet hos området inte viktigt. En fördelaktig form är en triangel men givetvis är också andra former och utseenden möjliga så länge som gränsområdena är raka. I fallet av en triangel, d v s det utföringsexemplet såsom beskrivet i Fig. 1 och med prismavinklarna 0, och 02 ges avböjnings- vinkeln ungefärligen av xpa--Anfl (tanrbl + tandmz) där rl är brytningsindex utanför prismat och (n+An) är brytningsindex i prismat. Denna approximation är god för små An.
Brytningsindex i ett område kan förändras på olika sätt genom användning av metoder vilka i sig är kända. Enligt en metod är det möjligt att använda laddningsbärarinjektion 10 15 20 25 30 501 495 12 där elektroner och hål injiceras genom förspänning av en p-i-n heterostrukturellförändring av brytningsindex. I InGaAsP/InP är det.möjligt att erhålla effektiva brytnings- indexförändringar på i storleksordningen -0,02 eller mer för injicerade laddningsbärardensiteter på i storleksord- ningen 2x10“ cmf. Denna metod beskrivs ytterligare i J.-P.
Weber, Optimization of the carrier-induced effective index change in InGaAsP/InP waveguides - Application to tunable Bragg filters, submitted for publication in IEEE J. Quantum Electronics. Med ett effektivt brytningsindex på i stor- leksordningen 3, 25 blir An/ns-6,1x10* vilket utgör den relativa brytningsindexförändringen. För små brytningsin- dexförändringar blir avböjningsvinklarna W proportionella däremot och därför är detta ett mått på metoden.
Enligt en annan »metod kan s k laddningsbärarutarmning användas. Därvid används samma p-i-n struktur som för laddningsbärarinjektion (i InGaAsP/InP), men med ett dopat material med ett mycket mindre bandgap är det möjligt att svepa laddningsbärare ut ifrån det genom backspänning av diodstrukturen. Möjliga dopningsnivåer är maximalt av storleksordningen 10” cm”. Därigenom skulle material- brytningsindexförändringar på omkring +0,01 kunna uppnås vilket skulle ge effektiva brytningsindexförändringar på omkring +0,005. Om de effektiva brytningsindex är av storleksordningen 3,25 blir An/nz+1,5x10°. Enligt en ytterligare metod är det möjligt att använda s k BRAQWETS (Blockaded Reservoir And Quantum-Well Electron-Transfer Structures) vilka är majoritetsladdningsbäraranordningar, (här elektroner). Denna metod beskrivs ytterligare i M.K.
Chin, T.Y. Chang and W.S.C. Chang, Generalized Blockaded Reservoir And Quantum-Well Electron-Transfer Structures (BRAQWETS): Modeling and design considerations for high performance waveguide phase modulators, IEEE J. Quantum 10 15 20 25 30 35 501 495 13 Electron., vol. 28(11), November 1992, pp 2596-2611. Med samma brytningsindex som ovan blir An/nß+9,2x104.
Enligt en ytterligare metod är det möjligt att använda temperaturavstämning i InP och därigenom erhålla en brytningsindexförändring_ I J.-P. Weber, Optimization of the carrier-induced effective index change in InGaAsP/InP waveguides - Application to tunable Bragg filters, sub- mitted for publication in IEEE J. Quantum Electronics, får vi an/a'r=1,s1x1o* [KU för InP omkring aoox och än/8T=3,53x10* [K*] för InGaAsP med ett gandgap på 1,42 um.
I praktiken kan detta göras genom att lägga en värmande resistans ovanpå den planara vågledaren (med ett dielekt- riskt lager för elektrisk isolering). Om man som ett exempel tar en vågledare med 0,3 pm med 1,3 pm InGaAsP med ett InP omgivande begränsningsskikt, kommer den effektiva brytningsindexförändringen för en temperaturhöjning från 300 K till 350 K bli omkring +0,01. Detta ger återigen ett effektivt brytningsindex på i storleksordningen 3,25 där An/nzs , ixio-ß.
Enligt ytterligare en metod kan temperaturavstämning i Si02 användas. Istället för att använda ett halvledarmaterial för alla elementen är det möjligt att använda en hybrid- framställningsteknik där endast förstärkningsvågledar- sträckan är i. halvledarmaterial och resten i Si02. Av- stämning kan då erhållas genom förändring av temperaturen med en värmande resistans överst på den planara vågledaren.
För Siozhar vi än/âT=1x10¿ [K*]. Sålunda, för en temperatu- rökning på 50 K kommer brytningsindex att öka med ca 5x10*.
Brytningsindex är omkring 1,47, N. Takato, T. Kominato, A.
Sugita, K. Jinguji, H. Toba och M. Kawachi, Silicabased integrated optic Mach-Zender multi/demultiplexer family with channel spacing of 0,01-250 nm, IEEE J. Selected Areas in Communications, vol. 8(6), August 1990, pp 1120-1127., vilket ger An/n%3,4xl04. 10 15 20 25 501 495 14 Ytterligare en metod är baserad på Stark-kvantinneslut- ningseffekten. Energinivåskiften beroende på Starkeffekten i kvantbrunnar orsakar förändringar'i brytningsindex. Dessa förändringar är en funktion av avstämningen från nivån men är på i storleksordningen 0,01 för ett elektriskt fält på omkring 100 kV/cm för InGaAsP brunnar med ett InP substrat (se J.E. Zucker, I. Bar-Joseph, B.I. Miller, U. Koren och D.S. Chemla, Quaternary quantum wells for electro-optic intensity and phase modulation at 1,3 and 1,55 um, Appl.
Phys. Lett., vol, 54(1), 2 January 1989, pp 10-12). Detta gäller för ljus som infaller normalt mot lagren. I en vågledare reduceras detta av inneslutningsfaktorn så att som bäst hälften av den mängden av brytningsindexförändring skulle kunna förväntas. Detta ger då An/n=1,5x104 (igen för ett effektivt index på 3,25). Denna effekt är emellertid starkt våglängdsberoende vilket skulle kunna medföra problem. Det finns också en elektroabsorptionseffekt som åtföljer brytningsindexförändringen men den minskar mycket snabbare med.avstämningen än vad.brytningsindexförändringen gör.
Uppfinningen skall inte begränsas till visade utförings- former utan kan fritt varieras inom ramen för vidhängande patentkrav.

Claims (24)

10 15 20 25 30 35 501 495 15 PATENTKRAV2
1. l. Avstämbar optisk anordning (10; 20; 30; 40) om- fattande åtminstone ett första passivt eller aktivt ingångselement (la; lb; lc, lc'; ld, 1d'), en integrerad gitteranordning (2a; 2b; 2c; 2d) i en inkommande stråles väg vilken skall avstämmas, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att anordningen (10; 20; 30; 40) dessutom omfattar avstämningsorgan (3a; 3b; 3c; 3d) för styrning och förändring av infallsvinkeln hos den mot gitteranordningen (2a; 2b; 2c; 2d) infallande strålen varvid avstämnings- organen (3a,° 3b; 3c; 3d) omfattar ett variabelt brytnings- indexprisma som är anordnat mellan sagda första aktiva eller passiva element (la; lb; lc; ld) och gitteranord- ningen (2a; 2b; 2c; 2d).
2. Avstämbar anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att våglängderna hos den inkommande ljusstrålen som till- bakareflekteras eller reflekteras av gitteranordningen (2a; 2b; 2c; 2d) förändras genom förändring av strålens in- fallsvinkel mot gitteranordningen (2a; 2b;' 2c; 2d) .
3. Avstämbar anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att gitteranordningen (2a; 2b; 2c; 2d) omfattar åtminstone ett fast gitter.
4. Avstämbar anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att den omfattar åtminstone en spegelanordning (6b; 6d, 6d') . 10 15 20 25 30 35 501 495 16
5. Avstämbar anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att spegelanordningen (6b; 6d) är anordnad före prismat med variabelt brytnings- index (3b; 3d) och riktande den infallande strålen mot prismat med variabelt brytningsindex (3b; 3d) .
6. Avstämbar anordning enligt något av föregående patentkrav,kännetecknad därav, att den tillämpas i våglängdsmultiplexeringssystem exempelvis använda inom telekommunikation eller datakommunikation.
7. Avstämbar anordning enligt patentkrav 6, kännetecknad därav, att den används för avstämning till våglängderna för olika kanaler, antingen kontinuerligt i ett område runt varje kanal för exakt justering av våglängden eller kontinuerligt över hela våg längdsområdet .
8. Avstämbar anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att det variabla brytningsindexprismat (3a; 3b; 3c; 3d) som har ett variabelt brytningsindex är framställt genom förändring av brytningsindex över ett område av en planar vågledare.
9. Avstämbar anordning enligt patentkrav 8, kännetecknad därav, attkanternapåsagda område där strålen kommer in i och lämnar området är raka.
10. Avstämbar anordning enligt patentkrav 9, kännetecknad därav, att det variabla brytningsindexprismat (3a; 3b; 3c; 3d) har formen av exempelvis en triangel .
11. Avstämbar anordning enligt något av patentkraven 8- 10,kännetecknad därav, attindexiett område förändras genom laddningsbärarinjektion, laddnings- 10 15 20 25 30 501 495 17 bärarutarmning eller genom användning av en s k BRAQWET- struktur.
12. Avstämbar anordning enligt något av patentkraven 8- 10,k ä n n e t e c k n a d d ä r a v,attbrytningsindex- förändringen orsakas genom temperaturavstämning eller genom kvantinneslutnings Starkeffekten eller någon annan lämplig metod.
13. Avstämbar anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den består av en laser (10; 20).
14. Anordning enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda första element (1a; lb) består av en aktiv förstärkningsvågledar- sträcka.
15. Avstämbar anordning (10) enligt patentkrav 13 eller 14, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att gitteranord- ningen (2a) består av ett fast gitter (Sa) där genom förändring av infallsvinkeln mot gittret (Sa) våglängden hos det tillbakareflekterande ljuset förändras, där våglängdsförändringen AA ungefärligen uppgår till A¿=_2nd ___ 92 m coslpq: för små avböjningsvinklar W .
16. Avstämbar anordning (20) enligt patentkrav 13 eller 14, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att gitteranord- ningen (2b) består av multipla gitter (Sb, 5b') där 10 15 20 25 30 501 495 18 våglängdsförändringen hos det tillbakareflekterade ljuset ges av cos6 m m '1 Ak=- 2 2 -L 6 ( cosßs Zndz + ndl) cos *W
17. Avstämbar anordning enligt något av patentkraven 1- 12, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den består av ett filter (30; 40).
18. Anordning enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den består av ett reflektionsfilter (30).
19. Anordning enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den består av ett transmissionsfilter (40).
20. Anordning enligt något av patentkraven 17-19, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den dessutom omfattar ett andra utgångselement (1c'; 1d').
21. Anordning enligt något av patentkraven 17-20, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone det första ingångselementet (1c; ld) är en passiv vågledare.
22. Avstämbar anordning (30) enligt något av patent- kraven 17-21, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att det första elementet (lc) är en förstärkningsvågledarsträcka åtskild från en andra förstärkningsvågledarsträcka (1a') som bildar utgång, där íngångsytterändan och utgångs- ytterändan hos förstärkningsbanden (lc, 1c') omfattar ett antireflexskikt (11). 10 501 495 19
23. Avstämbar anordning enligt något av patentkraven 17- 22, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ingången och utgången är åtskilda från varandra.
24. Avstämbar anordning (40) enligt något av patent- kraven17,19-23,kännetecknaddärav,att den genom det första elementet (ld) infallande strålen via en första spegelanordning reflekteras till ett andra element (ld') som bildar en separat vågledare via åt- minstone gitteranordningen (2d) .
SE9302294A 1993-07-02 1993-07-02 Avstämbar optisk anordning SE501495C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9302294A SE501495C2 (sv) 1993-07-02 1993-07-02 Avstämbar optisk anordning
CA002126882A CA2126882C (en) 1993-07-02 1994-06-28 Tunable optical arrangement
JP18421694A JP3811770B2 (ja) 1993-07-02 1994-07-01 波長可変光学装置
US08/269,769 US5666374A (en) 1993-07-02 1994-07-01 Tunable optical arrangement
FR9408174A FR2708351B1 (fr) 1993-07-02 1994-07-01 Dispositif optique accordable.
GB9413329A GB2280040B (en) 1993-07-02 1994-07-01 Tunable optical arrangement
DE4423187A DE4423187A1 (de) 1993-07-02 1994-07-01 Abstimmbare optische Anordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9302294A SE501495C2 (sv) 1993-07-02 1993-07-02 Avstämbar optisk anordning

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9302294D0 SE9302294D0 (sv) 1993-07-02
SE9302294L SE9302294L (sv) 1995-01-03
SE501495C2 true SE501495C2 (sv) 1995-02-27

Family

ID=20390503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9302294A SE501495C2 (sv) 1993-07-02 1993-07-02 Avstämbar optisk anordning

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5666374A (sv)
JP (1) JP3811770B2 (sv)
CA (1) CA2126882C (sv)
DE (1) DE4423187A1 (sv)
FR (1) FR2708351B1 (sv)
GB (1) GB2280040B (sv)
SE (1) SE501495C2 (sv)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10043996A1 (de) 2000-09-05 2002-03-14 Cube Optics Ag Koppelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung hierfür
US6687043B2 (en) 2001-03-19 2004-02-03 Metrophotonics Inc. Multi-frequency Raman amplifier pump source
DE10146006A1 (de) * 2001-09-19 2003-04-03 Cube Optics Ag Verfahren zur Temperaturkompensation einer optischen WDM-Komponente sowie optische WDM-Komponente mit Temperaturkompensation
US7280722B2 (en) * 2004-01-30 2007-10-09 Texas Tech University Temperature compensated optical multiplexer
KR100679241B1 (ko) * 2004-12-14 2007-02-05 한국전자통신연구원 광 편향기를 구비한 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저
JP3989939B2 (ja) * 2005-07-02 2007-10-10 韓國電子通信研究院 光増幅器、ビーム操縦器及び凹回折格子が集積された波長可変光源素子
JP5121150B2 (ja) * 2006-02-28 2013-01-16 サンテック株式会社 波長可変レーザ光源
DE112017005416B4 (de) * 2017-02-13 2022-02-24 Mitsubishi Electric Corporation Laseroszillator
CN109698462A (zh) * 2019-03-07 2019-04-30 西南大学 一种波长可变换的调q激光源

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1274758B (de) * 1963-01-25 1968-08-08 Siemens Ag System zur UEbertragung von Informationen mit einem optischen Sender (Laser)
US3638139A (en) * 1964-09-29 1972-01-25 Bell Telephone Labor Inc Frequency-selective laser devices
GB1076096A (en) * 1965-02-02 1967-07-19 Secr Aviation Improvements in or relating to electro-optical light deflectors
US3454902A (en) * 1968-04-01 1969-07-08 Bell Telephone Labor Inc Continuously tunable parametric oscillator
CA944466A (en) * 1970-01-26 1974-03-26 Western Electric Company, Incorporated Guided raman devices
US3959739A (en) * 1975-02-03 1976-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electro-optic tuning of organic dye laser
US3991383A (en) * 1975-03-28 1976-11-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Franz-Keldysh effect tuned laser
US4006967A (en) * 1975-04-23 1977-02-08 Battelle Memorial Institute Directing optical beam
US3970963A (en) * 1975-05-01 1976-07-20 Hughes Aircraft Company Waveguide laser arrangement for generating and combining a plurality of laser beams
US4217561A (en) * 1978-06-26 1980-08-12 Xerox Corporation Beam scanning using radiation pattern distortion
FR2517484B2 (fr) * 1981-05-08 1986-03-28 Comp Generale Electricite Dispositif laser a frequences d'emission multiples
JPS5987436A (ja) * 1982-11-11 1984-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光バルブ
US4494235A (en) * 1983-09-27 1985-01-15 Gte Government Systems Corporation Multiple wavelength laser
US4660204A (en) * 1984-08-02 1987-04-21 Hughes Aircraft Company CO2 TEA laser utilizing an intra-cavity prism Q-switch
US4773732A (en) * 1984-12-21 1988-09-27 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foederung Der Wissenschaften E.V Optical interferometric apparatus with an electrically controllable intensity transmission factor
DE3508707A1 (de) * 1985-03-12 1986-09-18 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt Anordnung zur schnellen umschaltung zwischen verschiedenen wellenlaengen bei lasern
US4710635A (en) * 1986-04-14 1987-12-01 Becton, Dickinson And Company Dual laser excitation from single laser source
GB2202404B (en) * 1987-03-13 1991-01-02 Plessey Co Plc Apparatus for optical wavelength division multiplexing
US5140599A (en) * 1990-08-01 1992-08-18 Hewlett-Packard Company Optical oscillator sweeper
US5177750A (en) * 1991-07-30 1993-01-05 Hewlett-Packard Company Misalignment-tolerant, grating-tuned external-cavity laser with enhanced longitudinal mode selectivity
US5351317A (en) * 1992-08-14 1994-09-27 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Interferometric tunable optical filter

Also Published As

Publication number Publication date
CA2126882A1 (en) 1995-01-03
FR2708351A1 (fr) 1995-02-03
SE9302294D0 (sv) 1993-07-02
GB9413329D0 (en) 1994-08-24
GB2280040A (en) 1995-01-18
DE4423187A1 (de) 1995-01-12
GB2280040B (en) 1997-04-16
JPH0758392A (ja) 1995-03-03
JP3811770B2 (ja) 2006-08-23
FR2708351B1 (fr) 1996-11-08
US5666374A (en) 1997-09-09
CA2126882C (en) 2005-08-09
SE9302294L (sv) 1995-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8483521B2 (en) Cavity dynamics compensation in resonant optical modulators
US10534137B2 (en) Mirror based microelectromechanical systems and methods
CA2550677C (en) Tunable resonant grating filters
US7634165B2 (en) Monolithic tunable lasers and reflectors
US7447246B2 (en) Q-modulated semiconductor laser
US7179669B2 (en) Tunable semiconductor laser and method thereof
JP5474844B2 (ja) チューナブル共鳴格子フィルタ
SE501495C2 (sv) Avstämbar optisk anordning
Matsuo et al. A widely tunable optical filter using ladder-type structure
US20200219818A1 (en) Mirror based microelectromechanical systems and methods
US6510259B1 (en) Optical switch using an integrated Mach-Zehnder interferometer having a movable phase shifter and asymmetric arms
JPH0992933A (ja) 波長可変半導体レーザ
JP6897498B2 (ja) 反射型波長フィルタ
GB2437593A (en) A q-modulated semiconductor laser
Segawa et al. High-speed wavelength-tunable optical filter using cascaded Mach–Zehnder interferometers with apodized sampled gratings
Segawa et al. Fast tunable optical filter using cascaded Mach-Zehnder interferometers with apodized sampled gratings
Hamacher et al. Active ring resonators based on GaInAsP/InP
Petrov et al. Electrically controlled integrated optical filter
EP1338906A1 (en) Integrated waveguide frequency router
RU2095901C1 (ru) Многоканальный полупроводниковый лазер
North WDM Devices
Sakurai et al. Fabrication and characterization of hollow waveguide distributed bragg reflectors
US20130315268A1 (en) Tunable optical filter and optical source
GB2386754A (en) Tunable optical source

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed