JPH06250132A - 光フィルタ装置 - Google Patents
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- JPH06250132A JPH06250132A JP6040657A JP4065794A JPH06250132A JP H06250132 A JPH06250132 A JP H06250132A JP 6040657 A JP6040657 A JP 6040657A JP 4065794 A JP4065794 A JP 4065794A JP H06250132 A JPH06250132 A JP H06250132A
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- 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
- G02B6/12007—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 forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—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 forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12019—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 forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the optical interconnection to or from the AWG devices, e.g. integration or coupling with lasers or photodiodes
- G02B6/12021—Comprising cascaded AWG devices; AWG multipass configuration; Plural AWG devices integrated on a single chip
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い光周波数範囲にわたって数多くの光周波
数に対して高速に同調可能なモノリシックに集積化され
た広帯域光フィルタを提供する。 【構成】 本発明のフィルタは、半導体ウエハ１０上に
形成された、異なった分解能を有する２つの直列接続さ
れたフィルタ１２，１３より構成されている。制御回路
２６，４０が、ウエハ上で規定されたフィルタの構成要
素を接続する制御可能な透過率を有する導波路１８，３
４に対して電気エネルギーを供給する。これにより、フ
ィルタ全体が複数個の光周波数のうちの所定のものに対
して同調する。このような電気エネルギーの印加によ
り、半導体媒質の帯域全体にわたって選択された数百も
の光周波数のうちの一つを透過させうる周波数選択経路
が生成される。このフィルタは安価に構成でき、大容量
高速光通信ネットワークにおいて有用である。
数に対して高速に同調可能なモノリシックに集積化され
た広帯域光フィルタを提供する。 【構成】 本発明のフィルタは、半導体ウエハ１０上に
形成された、異なった分解能を有する２つの直列接続さ
れたフィルタ１２，１３より構成されている。制御回路
２６，４０が、ウエハ上で規定されたフィルタの構成要
素を接続する制御可能な透過率を有する導波路１８，３
４に対して電気エネルギーを供給する。これにより、フ
ィルタ全体が複数個の光周波数のうちの所定のものに対
して同調する。このような電気エネルギーの印加によ
り、半導体媒質の帯域全体にわたって選択された数百も
の光周波数のうちの一つを透過させうる周波数選択経路
が生成される。このフィルタは安価に構成でき、大容量
高速光通信ネットワークにおいて有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに関
し、特に、光通信システムに用いられる光フィルタに関
する。
し、特に、光通信システムに用いられる光フィルタに関
する。
【０００２】
【従来の技術】通信システムの容量及びスピードは、光
学的に透明なノード、ファイバ、導波路などからなるネ
ットワークを介して、光の形態で情報を送出することに
より増大する。大容量光通信システムは、光ネットワー
クのコンポーネント内において、多くの光信号が周波数
分割・多重化することが必要である。このことにより、
複数個の多重化された電磁波周波数から単一の電磁波周
波数を検出して、それを分離する簡便な装置が必要であ
る。複数個の多重化された電磁波周波数から単一の電磁
波周波数を検出して、それを分離する理想的なデバイス
は、周波数選択光フィルタである。
学的に透明なノード、ファイバ、導波路などからなるネ
ットワークを介して、光の形態で情報を送出することに
より増大する。大容量光通信システムは、光ネットワー
クのコンポーネント内において、多くの光信号が周波数
分割・多重化することが必要である。このことにより、
複数個の多重化された電磁波周波数から単一の電磁波周
波数を検出して、それを分離する簡便な装置が必要であ
る。複数個の多重化された電磁波周波数から単一の電磁
波周波数を検出して、それを分離する理想的なデバイス
は、周波数選択光フィルタである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在まで、光周波数の
広い範囲にわたって、波長を可変可能な適切な光フィル
タを作成する簡便な方策は存在しない。従来技術に係る
フィルタの性能は、チューニング速度、周波数選択度、
あるいはチューニング範囲といった点において制限され
ている。さらに、従来技術に係る全てのデバイスは、そ
れを実現するために多くの費用を必要とする。
広い範囲にわたって、波長を可変可能な適切な光フィル
タを作成する簡便な方策は存在しない。従来技術に係る
フィルタの性能は、チューニング速度、周波数選択度、
あるいはチューニング範囲といった点において制限され
ている。さらに、従来技術に係る全てのデバイスは、そ
れを実現するために多くの費用を必要とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のフィルタは、広
利得帯域光集積化回路とともに作製された高速波長可変
光フィルタである。そこに記載されているフィルタは、
米国特許第５，００２，３５０号及び第５，１３６，６
７１号に記載されているものと類似のマルチプレクサ／
デマルチプレクサ等の１ｘＮ周波数ルーティングデバイ
スを用いている。このフィルタは、最大Ｎ個の離散化さ
れた光周波数に対して高速にチューニングすることが可
能である。ここで、Ｎは、このフィルタに用いられてい
る周波数ルータのブランチの数である。
利得帯域光集積化回路とともに作製された高速波長可変
光フィルタである。そこに記載されているフィルタは、
米国特許第５，００２，３５０号及び第５，１３６，６
７１号に記載されているものと類似のマルチプレクサ／
デマルチプレクサ等の１ｘＮ周波数ルーティングデバイ
スを用いている。このフィルタは、最大Ｎ個の離散化さ
れた光周波数に対して高速にチューニングすることが可
能である。ここで、Ｎは、このフィルタに用いられてい
る周波数ルータのブランチの数である。
【０００５】本発明者は、前述の周波数ルーティングデ
バイスを用いるフィルタに関する離散化された周波数の
個数が、前掲の米国特許出願に記載されているもの等の
周波数ルーティングデバイスの周期的ルーティング特性
を用いることによって劇的に増大できることを見い出し
た。例えば、この種のフィルタが、チューニング可能な
離散化された周波数の数は、最大Ｎ2となる。よって、
本発明のフィルタは、光通信ネットワークにおいて用い
られる半導体材料の有する帯域全体にわたる光周波数を
検出することが可能となる。さらに、本発明のフィルタ
は、フィルタの一部として用いられている周波数ルーテ
ィングデバイスの特性によって規定された自由スペクト
ル領域によって分離された複数個の識別不能な周波数に
対して同調してしまう可能性を回避できる。
バイスを用いるフィルタに関する離散化された周波数の
個数が、前掲の米国特許出願に記載されているもの等の
周波数ルーティングデバイスの周期的ルーティング特性
を用いることによって劇的に増大できることを見い出し
た。例えば、この種のフィルタが、チューニング可能な
離散化された周波数の数は、最大Ｎ2となる。よって、
本発明のフィルタは、光通信ネットワークにおいて用い
られる半導体材料の有する帯域全体にわたる光周波数を
検出することが可能となる。さらに、本発明のフィルタ
は、フィルタの一部として用いられている周波数ルーテ
ィングデバイスの特性によって規定された自由スペクト
ル領域によって分離された複数個の識別不能な周波数に
対して同調してしまう可能性を回避できる。
【０００６】本発明の一実施例においては、周波数ルー
ティングデバイスのブランチの数の２乗に等しい離散化
周波数の組の検出を実現するために、周波数ルーティン
グデバイスの周期的ルーティング特性を利用した広帯域
フィルタが実現されている。適切な大きさのこの種の周
波数ルーティングデバイスは、数百もの周波数に対して
同調可能な光フィルタを構成するために用いられうる。
これらのフィルタの各々は、２つのカスケード接続され
た光フィルタよりなる。そのうちの一方は、高分解能フ
ィルタであり、他方は低分解能フィルタである。各々の
フィルタは、それぞれのＮ個のブランチによって直列に
接続された２つの１ｘＮ周波数ルーティングデバイスよ
りなる。これらＮ個のブランチ各々に対して集積化され
た活性領域が、光増幅器としてあるいはゲートとして選
択的に用いられる。これらの部分のうちの選択された一
つの活性化により、フィルタの入力と出力との間の周波
数選択ルートが実現される。
ティングデバイスのブランチの数の２乗に等しい離散化
周波数の組の検出を実現するために、周波数ルーティン
グデバイスの周期的ルーティング特性を利用した広帯域
フィルタが実現されている。適切な大きさのこの種の周
波数ルーティングデバイスは、数百もの周波数に対して
同調可能な光フィルタを構成するために用いられうる。
これらのフィルタの各々は、２つのカスケード接続され
た光フィルタよりなる。そのうちの一方は、高分解能フ
ィルタであり、他方は低分解能フィルタである。各々の
フィルタは、それぞれのＮ個のブランチによって直列に
接続された２つの１ｘＮ周波数ルーティングデバイスよ
りなる。これらＮ個のブランチ各々に対して集積化され
た活性領域が、光増幅器としてあるいはゲートとして選
択的に用いられる。これらの部分のうちの選択された一
つの活性化により、フィルタの入力と出力との間の周波
数選択ルートが実現される。
【０００７】第一のフィルタは、高分解能透過帯域を有
している。第二のフィルタは、第一のフィルタによって
生成されたＮ個の高分解能透過帯域よりなる周期的な組
の一群のものと重なり合う低分解能透過帯域を有してい
る。本発明により、光増幅器のうちの所定のものを活性
化することにより、広帯域フィルタの入力と出力との間
の特定の高分解能透過帯域が選択される。ΔＦの幅を有
するＮ2個の連続する高分解能透過帯域が、光通信ネッ
トワークにおいて用いられる半導体材料の全帯域を包含
するほどの同調可能な帯域幅Ｎ2ΔＦ全体にわたって選
択されうる。
している。第二のフィルタは、第一のフィルタによって
生成されたＮ個の高分解能透過帯域よりなる周期的な組
の一群のものと重なり合う低分解能透過帯域を有してい
る。本発明により、光増幅器のうちの所定のものを活性
化することにより、広帯域フィルタの入力と出力との間
の特定の高分解能透過帯域が選択される。ΔＦの幅を有
するＮ2個の連続する高分解能透過帯域が、光通信ネッ
トワークにおいて用いられる半導体材料の全帯域を包含
するほどの同調可能な帯域幅Ｎ2ΔＦ全体にわたって選
択されうる。
【０００８】フィルタのチューニング（同調動作）は、
所定の活性領域部分にバイアス電流を供給する電気的な
スイッチを用いて、所定の活性領域部分においてゲート
動作をさせることにより、デジタル的に実行される。こ
のフィルタは、ゲートに対して供給されるバイアス電流
のレベルに敏感ではなく、従って非常に安定であること
が必要である。本発明のフィルタは、周波数間の切替え
を高速な電気的スイッチを用いることによってナノ秒程
度のスピードで行ないうる。
所定の活性領域部分にバイアス電流を供給する電気的な
スイッチを用いて、所定の活性領域部分においてゲート
動作をさせることにより、デジタル的に実行される。こ
のフィルタは、ゲートに対して供給されるバイアス電流
のレベルに敏感ではなく、従って非常に安定であること
が必要である。本発明のフィルタは、周波数間の切替え
を高速な電気的スイッチを用いることによってナノ秒程
度のスピードで行ないうる。
【０００９】
【実施例】図１は、広周波数範囲にわたって高速に同調
可能な本発明に係る光フィルタの一実施例を示した図で
ある。このフィルタは、集積化された周波数ルーティン
グデバイスを含む高分解能光フィルタ及び低分解能光フ
ィルタを有している。さらに、光信号を伝送する複数個
の導波路及び光増幅を実現するための複数個の光学活性
部分を有している。これらの構造は、半導体ウエハ上に
モノリシックに集積化されうる。これらは、従来技術に
係る光リソグラフィ技法を用いて作製されうる。
可能な本発明に係る光フィルタの一実施例を示した図で
ある。このフィルタは、集積化された周波数ルーティン
グデバイスを含む高分解能光フィルタ及び低分解能光フ
ィルタを有している。さらに、光信号を伝送する複数個
の導波路及び光増幅を実現するための複数個の光学活性
部分を有している。これらの構造は、半導体ウエハ上に
モノリシックに集積化されうる。これらは、従来技術に
係る光リソグラフィ技法を用いて作製されうる。
【００１０】図１は、ＩｎＧａＡｓＰなどのＩｎＰ材料
等の半導体材料よりなるウエハ１０を示している。１ｘ
Ｎ周波数ルーティングデバイス１２は、ウエハ１０上に
規定された単一の導波路１４から多重化されたＮ個の入
力光周波数Ｆ1、Ｆ2、．．．、ＦNを受信する。周波数
ルーティングデバイス１２は、入力光周波数をデマルチ
プレクス（分離）し、これらの周波数の各々を出力に接
続された個別の出力導波路に導く。周波数Ｆ1は出力導
波路１６1に導かれ、周波数Ｆ2は出力導波路１６2に導
かれ、同様にして周波数ＦNは出力導波路１６Nに導かれ
る。出力導波路１６1、１６2、．．．、１６Nは、各
々、導波路中の制御可能な透過率を有するドーピングさ
れた部分に対する入力に接続されている。図１に即して
詳細に述べれば、出力導波路１６1は光学活性部分１８1
の入力に接続されており、出力導波路１６2は光学活性
部分１８2の入力に接続されており、同様にして出力導
波路１６Nは光学活性部分１８Nの入力に接続されてい
る。
等の半導体材料よりなるウエハ１０を示している。１ｘ
Ｎ周波数ルーティングデバイス１２は、ウエハ１０上に
規定された単一の導波路１４から多重化されたＮ個の入
力光周波数Ｆ1、Ｆ2、．．．、ＦNを受信する。周波数
ルーティングデバイス１２は、入力光周波数をデマルチ
プレクス（分離）し、これらの周波数の各々を出力に接
続された個別の出力導波路に導く。周波数Ｆ1は出力導
波路１６1に導かれ、周波数Ｆ2は出力導波路１６2に導
かれ、同様にして周波数ＦNは出力導波路１６Nに導かれ
る。出力導波路１６1、１６2、．．．、１６Nは、各
々、導波路中の制御可能な透過率を有するドーピングさ
れた部分に対する入力に接続されている。図１に即して
詳細に述べれば、出力導波路１６1は光学活性部分１８1
の入力に接続されており、出力導波路１６2は光学活性
部分１８2の入力に接続されており、同様にして出力導
波路１６Nは光学活性部分１８Nの入力に接続されてい
る。
【００１１】活性部分１８1、１８2、．．．、１８Nの
出力は、Ｎｘ１出力周波数ルータ２２の対応する入力導
波路２０1、２０2、．．．、２０Nに接続されている。
周波数ルータ２２は、入力ルータ１２と出力ルータ２２
との間の全ての活性部分が電気エネルギーによって活性
化されている場合には、Ｎ個の入力導波路上の単一周波
数を単一の出力導波路２４上に多重化する。複数個の活
性部分のうちの一つのみが電気エネルギーによって活性
化されている場合には、その活性化された部分を通過す
る周波数のみが出力導波路２４上に現れる。よって、適
切な活性部分を活性化することによって、図１に示され
ているデバイスは、導波路１４上に現れる多重化された
入力周波数に対する光フィルタとして機能する。
出力は、Ｎｘ１出力周波数ルータ２２の対応する入力導
波路２０1、２０2、．．．、２０Nに接続されている。
周波数ルータ２２は、入力ルータ１２と出力ルータ２２
との間の全ての活性部分が電気エネルギーによって活性
化されている場合には、Ｎ個の入力導波路上の単一周波
数を単一の出力導波路２４上に多重化する。複数個の活
性部分のうちの一つのみが電気エネルギーによって活性
化されている場合には、その活性化された部分を通過す
る周波数のみが出力導波路２４上に現れる。よって、適
切な活性部分を活性化することによって、図１に示され
ているデバイスは、導波路１４上に現れる多重化された
入力周波数に対する光フィルタとして機能する。
【００１２】従って、デジタルゲート制御回路２６が、
図１の構造に対して付加されている。このデジタルゲー
ト制御回路２６は、図１に示されているデバイスに対す
る入力ストリーム中の不要な周波数を抑圧して、図１の
デバイスの出力から一つあるいは複数の必要とする周波
数のみを得るよう、２つの周波数ルータ１２，２２間の
活性部分１８のうちの所定のものに対して電気エネルギ
ーを選択的に供給する。図３に示されているように、図
１のフィルタ１２は、周波数間隔ΔＦによって分離され
た高分解能透過帯域を実現するような大きさを有してい
る。図３に示されているように、自由空間領域（ＦＳＲ
と呼称される）の透過帯域の周期的な組が存在する。こ
れらの透過帯域の組の各々は、Ｎ個の透過帯域を構成し
ている。よって、透過帯域の組は、ＮΔＦの幅を有する
ＦＳＲによって分割される。これらの透過帯域の組は、
フィルタ１２に関して同一のルーティング特性を有して
いる。
図１の構造に対して付加されている。このデジタルゲー
ト制御回路２６は、図１に示されているデバイスに対す
る入力ストリーム中の不要な周波数を抑圧して、図１の
デバイスの出力から一つあるいは複数の必要とする周波
数のみを得るよう、２つの周波数ルータ１２，２２間の
活性部分１８のうちの所定のものに対して電気エネルギ
ーを選択的に供給する。図３に示されているように、図
１のフィルタ１２は、周波数間隔ΔＦによって分離され
た高分解能透過帯域を実現するような大きさを有してい
る。図３に示されているように、自由空間領域（ＦＳＲ
と呼称される）の透過帯域の周期的な組が存在する。こ
れらの透過帯域の組の各々は、Ｎ個の透過帯域を構成し
ている。よって、透過帯域の組は、ＮΔＦの幅を有する
ＦＳＲによって分割される。これらの透過帯域の組は、
フィルタ１２に関して同一のルーティング特性を有して
いる。
【００１３】図１に示されているフィルタは、さらに、
１ｘＮ入力ルーティングデバイス３０に対して接続され
た入力導波路２８を有する低分解能フィルタ１３を有し
ている。低分解能フィルタ３０は、導波路３２1、３
２2、．．．、３２Nのうちのそれぞれ対応するものに接
続されたＮ個の出力ポートを有している。導波路３
２1、３２2、．．．、３２Nは、複数個の光増幅器３
４1、３４2、．．．、３４Nのうちの各々対応するもの
に対して接続されている。各々の光増幅器の他端は、Ｎ
ｘ１出力周波数ルーティングデバイス３８の対応する入
力ポートに接続された複数個の導波路３６1、３
６2、．．．、３６Nのうちの対応するものに接続されて
いる。周波数ルーティングデバイス３８の単一の出力ポ
ートは、低分解能フィルタ１３の出力を高分解能フィル
タ１２の入力に接続する導波路１４に接続されている。
この低分解能フィルタ１３は、高分解能フィルタ１２と
同様に機能する。この低分解能フィルタ１３は、導波路
２８上で受信された複数個の多重化された入力周波数を
受け入れ、ゲート制御回路４０によってどの光増幅器３
４1、３４2、．．．、３４Nが起動されるかに依存し
た、高分解能フィルタ１２の一つの自由スペクトル範囲
内に入る多重化された周波数よりなるサブセットを導波
路１４上へ生成する。この低分解能フィルタ１３は、図
３に示されているように、周波数間隔ＮΔＦを有する低
分解能透過帯域を実現するような大きさを有している。
さらに図３に示されているように、低分解能フィルタ１
３の各々の透過帯域は、高分解能フィルタに係るＦＳＲ
透過帯域の組のうちの一つとそれぞれ重なりあってい
る。よって、フィルタ１３に係る一つの低分解能透過帯
域内にＮ個の高分解能透過帯域が存在することになる。
１ｘＮ入力ルーティングデバイス３０に対して接続され
た入力導波路２８を有する低分解能フィルタ１３を有し
ている。低分解能フィルタ３０は、導波路３２1、３
２2、．．．、３２Nのうちのそれぞれ対応するものに接
続されたＮ個の出力ポートを有している。導波路３
２1、３２2、．．．、３２Nは、複数個の光増幅器３
４1、３４2、．．．、３４Nのうちの各々対応するもの
に対して接続されている。各々の光増幅器の他端は、Ｎ
ｘ１出力周波数ルーティングデバイス３８の対応する入
力ポートに接続された複数個の導波路３６1、３
６2、．．．、３６Nのうちの対応するものに接続されて
いる。周波数ルーティングデバイス３８の単一の出力ポ
ートは、低分解能フィルタ１３の出力を高分解能フィル
タ１２の入力に接続する導波路１４に接続されている。
この低分解能フィルタ１３は、高分解能フィルタ１２と
同様に機能する。この低分解能フィルタ１３は、導波路
２８上で受信された複数個の多重化された入力周波数を
受け入れ、ゲート制御回路４０によってどの光増幅器３
４1、３４2、．．．、３４Nが起動されるかに依存し
た、高分解能フィルタ１２の一つの自由スペクトル範囲
内に入る多重化された周波数よりなるサブセットを導波
路１４上へ生成する。この低分解能フィルタ１３は、図
３に示されているように、周波数間隔ＮΔＦを有する低
分解能透過帯域を実現するような大きさを有している。
さらに図３に示されているように、低分解能フィルタ１
３の各々の透過帯域は、高分解能フィルタに係るＦＳＲ
透過帯域の組のうちの一つとそれぞれ重なりあってい
る。よって、フィルタ１３に係る一つの低分解能透過帯
域内にＮ個の高分解能透過帯域が存在することになる。
【００１４】高分解能フィルタ１２のｉ番目のゲートと
低分解能フィルタ１３のｊ番目のゲートを活性化するこ
とにより、図４に示されているように、図１のフィルタ
の入力と出力との間の（Ｆｉ）j高分解能透過帯域が選
択される。例えば、図１のフィルタを図３に示された参
照番号２８を有する透過帯域内の周波数に同調させるこ
とを希望した場合には、低分解能フィルタ１３に係るｊ
番目の透過帯域を選択するためにｊ番目の光増幅器３４
jがゲート制御回路４０によってバイアスされ、周波数
ルーティングデバイス３０と３８との間のその他の光増
幅器はバイアスされない。同様に、図１のフィルタを図
３の透過帯域２８内の周波数に同調させるために、光増
幅器１８2のみがゲート制御回路２６によってバイアス
されて周波数ルーティングデバイス１２と２２との間の
その他の光増幅器はバイアスされない。図１のフィルタ
を、例えば、異なったＦＳＲ内の透過帯域２８などの異
なった周波数に同調させることを希望した場合には、高
分解能フィルタ１２に係る希望したＦＳＲと重なり合う
適切な低分解能透過帯域を選択する、周波数ルーティン
グデバイス３０と３８との間に位置する光増幅器が活性
化され、その他の増幅器はバイアス（活性化）されない
状態となる。図１のフィルタを同一のＦＳＲ内の高分解
能フィルタ１２に係る相異なった透過帯域（例えば図３
の透過帯域２９）に対して同調させることを希望した場
合には、周波数ルーティングデバイス１２と２２との間
の活性化されている単一の増幅器が適切に変更される。
デバイス３０と３８との間の増幅器の活性化は不変のま
まに保たれる。
低分解能フィルタ１３のｊ番目のゲートを活性化するこ
とにより、図４に示されているように、図１のフィルタ
の入力と出力との間の（Ｆｉ）j高分解能透過帯域が選
択される。例えば、図１のフィルタを図３に示された参
照番号２８を有する透過帯域内の周波数に同調させるこ
とを希望した場合には、低分解能フィルタ１３に係るｊ
番目の透過帯域を選択するためにｊ番目の光増幅器３４
jがゲート制御回路４０によってバイアスされ、周波数
ルーティングデバイス３０と３８との間のその他の光増
幅器はバイアスされない。同様に、図１のフィルタを図
３の透過帯域２８内の周波数に同調させるために、光増
幅器１８2のみがゲート制御回路２６によってバイアス
されて周波数ルーティングデバイス１２と２２との間の
その他の光増幅器はバイアスされない。図１のフィルタ
を、例えば、異なったＦＳＲ内の透過帯域２８などの異
なった周波数に同調させることを希望した場合には、高
分解能フィルタ１２に係る希望したＦＳＲと重なり合う
適切な低分解能透過帯域を選択する、周波数ルーティン
グデバイス３０と３８との間に位置する光増幅器が活性
化され、その他の増幅器はバイアス（活性化）されない
状態となる。図１のフィルタを同一のＦＳＲ内の高分解
能フィルタ１２に係る相異なった透過帯域（例えば図３
の透過帯域２９）に対して同調させることを希望した場
合には、周波数ルーティングデバイス１２と２２との間
の活性化されている単一の増幅器が適切に変更される。
デバイス３０と３８との間の増幅器の活性化は不変のま
まに保たれる。
【００１５】同調は電気的スイッチングにより離散的に
実行される。これは非常に安定であり、かつ、高速の電
気的スイッチを用いることにより、ナノ秒のスピードで
スイッチングできる。従来技術に係る直接検出光フィル
タに前置されたこのようなフィルタは、広周波数範囲に
わたって同調可能な光レシーバを実現する手段を提供す
る。
実行される。これは非常に安定であり、かつ、高速の電
気的スイッチを用いることにより、ナノ秒のスピードで
スイッチングできる。従来技術に係る直接検出光フィル
タに前置されたこのようなフィルタは、広周波数範囲に
わたって同調可能な光レシーバを実現する手段を提供す
る。
【００１６】図１のデバイスにおける各々の光増幅器
は、導波路内の制御可能な光学的透過率を有するドーピ
ングされた部分によって構成されている。このドーピン
グは、各々の光増幅機内で適切に配置された半導体接合
が規定されるようになされる。これらの部分は光学活性
であり、電気エネルギーを印加することによって光エネ
ルギーフローに対して透明になり、さらにはそれらを通
過する光信号に対してある程度の利得を与えるようにも
なる。これらドーピングされた部分は、電気的に活性化
されない場合には、実質的に透過光に対して不透明であ
る。よって、適切にドーピングされた部分は、電気エネ
ルギーによって励起されるか否かに依存して、ゲートあ
るいは光増幅器としてみなすことが出来ることになる。
図１に示されているようなＩｎＰ製ウエハ１０などのウ
エハにこのような部分を形成することの詳細に関しては
一般に公知であるにで、ここでは説明しない。
は、導波路内の制御可能な光学的透過率を有するドーピ
ングされた部分によって構成されている。このドーピン
グは、各々の光増幅機内で適切に配置された半導体接合
が規定されるようになされる。これらの部分は光学活性
であり、電気エネルギーを印加することによって光エネ
ルギーフローに対して透明になり、さらにはそれらを通
過する光信号に対してある程度の利得を与えるようにも
なる。これらドーピングされた部分は、電気的に活性化
されない場合には、実質的に透過光に対して不透明であ
る。よって、適切にドーピングされた部分は、電気エネ
ルギーによって励起されるか否かに依存して、ゲートあ
るいは光増幅器としてみなすことが出来ることになる。
図１に示されているようなＩｎＰ製ウエハ１０などのウ
エハにこのような部分を形成することの詳細に関しては
一般に公知であるにで、ここでは説明しない。
【００１７】図２は、図１に示された光ルーティングデ
バイス１２、２２、３０、３８の一例を詳細に示した図
である。各々の周波数ルーティングデバイスは、自由空
間領域４２に接続された複数個の入力導波路４１を有し
ている。複数個の出力導波路４３が自由空間領域４２か
ら延在しており、光学回折格子４４に接続されている。
光学回折格子４４は、複数個の異なる長さを有する導波
路によって構成されており、出力導波路４３と他方の自
由空間領域４６に接続された対応する複数個の入力導波
路４５との間に所定量の経路長差を実現する。自由空間
領域４６は、複数個の出力導波路４８に接続されてい
る。これらの周波数ルーティングデバイスは、光学周波
数のマルチプレクサ及びデマルチプレクサとして機能す
る。これらの周波数ルーティングデバイスの構成及びそ
の動作は、前掲の米国特許により詳細に記述されてい
る。図２の構成が図１の周波数ルーティングデバイス１
２の場合、入力導波路４１のうちの一つは導波路１４に
接続されており、出力導波路４８は、導波路１６1、１
６2、．．．、１６Nに接続されている。図２の構成が図
１の周波数ルーティングデバイス２２の場合、入力導波
路４１は、図１に示されている導波路２０1、２
０2、．．．、２０Nのうちの対応するものに接続されて
おり、出力導波路４８のうちの一つは、図１の導波路２
４に接続されている。図２の構成が周波数ルーティング
デバイス３０の場合、入力導波路４１のうちの一つは、
図１の導波路２８に接続されている。出力導波路４８
は、それぞれ対応する導波路３２1、３２2、．．．、３
２Nのうちの対応するものに接続されている。図２の構
成が周波数ルーティングデバイス３８の場合、入力導波
路４１は、それぞれ図１の導波路３６1、３
６2、．．．、３６Nのうちの対応するものに接続されて
いる。出力導波路４８のうちの一つは、図１の導波路１
４に接続されている。図２に示されているような周波数
ルーティングデバイスの周波数分解能、すなわち図３に
示されている透過帯域の幅と間隔は、そのデバイスの形
状、特に図２に示されている光学回折格子４４によって
実現される経路長差の大きさ、によって決定される。
バイス１２、２２、３０、３８の一例を詳細に示した図
である。各々の周波数ルーティングデバイスは、自由空
間領域４２に接続された複数個の入力導波路４１を有し
ている。複数個の出力導波路４３が自由空間領域４２か
ら延在しており、光学回折格子４４に接続されている。
光学回折格子４４は、複数個の異なる長さを有する導波
路によって構成されており、出力導波路４３と他方の自
由空間領域４６に接続された対応する複数個の入力導波
路４５との間に所定量の経路長差を実現する。自由空間
領域４６は、複数個の出力導波路４８に接続されてい
る。これらの周波数ルーティングデバイスは、光学周波
数のマルチプレクサ及びデマルチプレクサとして機能す
る。これらの周波数ルーティングデバイスの構成及びそ
の動作は、前掲の米国特許により詳細に記述されてい
る。図２の構成が図１の周波数ルーティングデバイス１
２の場合、入力導波路４１のうちの一つは導波路１４に
接続されており、出力導波路４８は、導波路１６1、１
６2、．．．、１６Nに接続されている。図２の構成が図
１の周波数ルーティングデバイス２２の場合、入力導波
路４１は、図１に示されている導波路２０1、２
０2、．．．、２０Nのうちの対応するものに接続されて
おり、出力導波路４８のうちの一つは、図１の導波路２
４に接続されている。図２の構成が周波数ルーティング
デバイス３０の場合、入力導波路４１のうちの一つは、
図１の導波路２８に接続されている。出力導波路４８
は、それぞれ対応する導波路３２1、３２2、．．．、３
２Nのうちの対応するものに接続されている。図２の構
成が周波数ルーティングデバイス３８の場合、入力導波
路４１は、それぞれ図１の導波路３６1、３
６2、．．．、３６Nのうちの対応するものに接続されて
いる。出力導波路４８のうちの一つは、図１の導波路１
４に接続されている。図２に示されているような周波数
ルーティングデバイスの周波数分解能、すなわち図３に
示されている透過帯域の幅と間隔は、そのデバイスの形
状、特に図２に示されている光学回折格子４４によって
実現される経路長差の大きさ、によって決定される。
【００１８】図１のデバイスは、高速大容量光通信ネッ
トワークにおいて用いられている数多くの相異なった光
周波数に対して同調可能である。例えば、３２あるいは
それ以上のＮを有する周波数ルーティングデバイスを単
一の半導体ウエハ上に簡便に作製することが可能であ
る。このため、３２2あるいはそれ以上の光周波数に対
して同調させうる。例えば、高分解能フィルタ及び低分
解能フィルタがそれぞれ５０ＧＨｚ及び８００ＧＨｚの
間隔で配置された対応する高分解能透過帯域及び低分解
能透過帯域を実現するように設計されているとを仮定す
ると、図１のデバイスは、１２，８００ＧＨｚ（波長
１．５μｍの近傍およそ１００ｎｍ）の同調範囲にわた
って少なくとも２５６個の離散周波数に対して同調させ
られうることになる。この場合は、同調範囲は周波数ル
ーティングデバイスの大きさではなく、半導体活性媒体
の利得帯域によって制限される。図１に示されたフィル
タのようなデバイスは、周波数分割多重化に基づく大規
模光ネットワーク応用に対して魅力的である。
トワークにおいて用いられている数多くの相異なった光
周波数に対して同調可能である。例えば、３２あるいは
それ以上のＮを有する周波数ルーティングデバイスを単
一の半導体ウエハ上に簡便に作製することが可能であ
る。このため、３２2あるいはそれ以上の光周波数に対
して同調させうる。例えば、高分解能フィルタ及び低分
解能フィルタがそれぞれ５０ＧＨｚ及び８００ＧＨｚの
間隔で配置された対応する高分解能透過帯域及び低分解
能透過帯域を実現するように設計されているとを仮定す
ると、図１のデバイスは、１２，８００ＧＨｚ（波長
１．５μｍの近傍およそ１００ｎｍ）の同調範囲にわた
って少なくとも２５６個の離散周波数に対して同調させ
られうることになる。この場合は、同調範囲は周波数ル
ーティングデバイスの大きさではなく、半導体活性媒体
の利得帯域によって制限される。図１に示されたフィル
タのようなデバイスは、周波数分割多重化に基づく大規
模光ネットワーク応用に対して魅力的である。
【００１９】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、光
周波数の広い範囲にわたって波長可変可能な適切な光フ
ィルタ が提供される。
周波数の広い範囲にわたって波長可変可能な適切な光フ
ィルタ が提供される。
【図１】本発明の広帯域同調可能フィルタの一例を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】図１に示されている周波数ルーティングデバイ
スの詳細を示すブロック図。
スの詳細を示すブロック図。
【図３】図１に示されている高分解能フィルタ及び低分
解能フィルタの周波数特性を示す図。
解能フィルタの周波数特性を示す図。
【図４】図１に示されているデバイスが高分解能フィル
タ及び低分解能フィルタの双方の透過帯域内の特定の周
波数Ｆi,jに対して敏感であるように前記２つのフィル
タが同調されるべき低分解能透過帯域及び高分解能透過
帯域との間の関係を示す図。
タ及び低分解能フィルタの双方の透過帯域内の特定の周
波数Ｆi,jに対して敏感であるように前記２つのフィル
タが同調されるべき低分解能透過帯域及び高分解能透過
帯域との間の関係を示す図。
１０ 半導体ウエハ １２ 高分解能フィルタ １３ 低分解能フィルタ １４、１６、２０、２４、２８、３２、３６ 導波路１２ 、２２、３０、３８ 周波数ルーティングデバイス １８、３４ 光学活性部分 ２６、４０ ゲート制御回路 ４１ 入力導波路 ４２ 自由空間領域 ４３ 出力導波路 ４４ 光学回折格子 ４５ 入力導波路 ４６ 自由空間領域 ４８ 出力導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビー．グランス アメリカ合衆国、07722 ニュージャージ ー、コルツ ネック、ウッドホロウ ロー ド 64 (72)発明者 アール．ダブリュ．ウィルソン アメリカ合衆国、07733 ニュージャージ ー、ホルムデル、バレイ ポイント ドラ イブ ９
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体ウエハ（１０）内に形成された第
一の周波数分解能を有する第一の光フィルタ（１２）
と、 前記第一の光フィルタ（１２）と直列に接続され、前記
半導体ウエハ（１０）内に形成された第二の周波数分解
能を有する第二の光フィルタ（１３）とを有することを
特徴とする光フィルタ装置。 - 【請求項２】 前記第一の分解能が、前記第二の分解能
よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記第１、第２の光フィルタ（１２、１
３）が、 出力周波数ルーティングデバイス（２２，３８）とこの
デバイス（２２，３８）に直列に接続された入力周波数
ルーティングデバイス（１２，３０）と を有すること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記入力周波数ルーティングデバイス
（１２，３０）が、入力導波路（１４，２８）上の多重
化された複数個の光周波数を受信し、かつ各々の周波数
を複数個の出力導波路（１６，３２）の内の対応するも
のに出力することを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記出力周波数ルーティングデバイス
（２２，３８）が、前記各々の入力周波数ルーティング
デバイス（１２，３０）からのそれぞれの複数個の入力
導波路（２０，３６）の各々において単一光周波数を受
信し、これらの単一光周波数を単一の出力導波路（１
４，２４）上に多重化することを特徴とする請求項３に
記載の装置。 - 【請求項６】 前記第１、第２の光フィルタ（１２、１
３）が、前記入力周波数ルーティングデバイス（１２，
３０）の各々からの複数個の出力を前記出力周波数ルー
ティングデバイス（２２，３８）の各々の複数個の入力
に接続する複数個の導波路（１６−１８−２０，３２−
３４−３６）を有し、 前記複数個の導波路の各々が、その透過率が制御可能で
ある部分（１８、３４）を有することを特徴とする請求
項１に記載の装置。 - 【請求項７】 前記第１、第２の光フィルタ（１２、１
３）が、前記入力周波数ルーティングデバイス（１２，
３０）によって受信された複数個の多重化された光周波
数の内の所定の一つあるいは複数に対して前記光フィル
タを同調させるために、前記透過率制御可能部分（１
８，３４）の所定のものに対して電気エネルギーを選択
的に供給する制御回路（２６，４０）を有することを特
徴とする請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記入力周波数ルーティングデバイス
（１２，３０）が、 入力導波路（４１）と、 前記入力導波路（４１）に接続された第一の自由空間領
域（４２）と、 前記第一の自由空間領域（４２）に接続された複数個の
出力導波路（４３）と、 複数個の異なる長さを有する導波路よりなり前記複数個
の出力導波路（４３）に接続された光学回折格子（４
４）と、 前記光学回折格子（４４）に接続された複数個の入力導
波路（４５）と、 前記複数個の入力導波路（４５）に接続された第二の自
由空間領域（４６）と、 前記第二の自由空間領域（４６）に接続された複数個の
出力導波路（４８）と、を有することを特徴とする請求
項３に記載の装置。 - 【請求項９】 前記出力周波数ルーティングデバイス
（２２，３８）が、 複数個の入力導波路（４１）と、 前記入力導波路（４１）に接続された第一の自由空間領
域（４２）と、 前記第一の自由空間領域（４２）に接続された複数個の
出力導波路（４３）と、 複数個の異なる長さを有する導波路よりなり前記複数個
の出力導波路（４３）に接続された光学回折格子（４
４）と、 前記光学回折格子（４４）に接続された複数個の入力導
波路（４５）と、 前記複数個の入力導波路（４５）に接続された第二の自
由空間領域（４６）と、 前記第二の自由空間領域（４６）に接続された出力導波
路（４８）と、を有することを特徴とする請求項３に記
載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US019957 | 1979-03-12 | ||
| US1995793A | 1993-02-19 | 1993-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250132A true JPH06250132A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3053730B2 JP3053730B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=21795989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6040657A Expired - Lifetime JP3053730B2 (ja) | 1993-02-19 | 1994-02-16 | 光フィルタ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5542010A (ja) |
| EP (1) | EP0612164A1 (ja) |
| JP (1) | JP3053730B2 (ja) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3053730B2 (ja) | 2000-06-19 |
| EP0612164A1 (en) | 1994-08-24 |
| US5542010A (en) | 1996-07-30 |
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