JPH08334796A - 光波長変換集積素子 - Google Patents
光波長変換集積素子Info
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- JPH08334796A JPH08334796A JP7140208A JP14020895A JPH08334796A JP H08334796 A JPH08334796 A JP H08334796A JP 7140208 A JP7140208 A JP 7140208A JP 14020895 A JP14020895 A JP 14020895A JP H08334796 A JPH08334796 A JP H08334796A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical waveguide
- signal light
- wavelength
- light
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
-
- 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
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
-
- 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
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
- G02F2/006—All-optical wavelength conversion
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長可変幅を拡大可能であり、変換光波長の
シフトを円滑に行うことができる光波長変換集積素子を
提供する。 【構成】 制御光光源である発振波長の異なる複数の動
的単一モードレーザ１３，１４と、外部から信号光を入
力するための入力ポート１１に接続される第１の光導波
路１８と、前記複数の動的単一モードレーザから出力さ
れた制御光が合波される第２の光導波路１７と、前記第
１の光導波路１８と、前記第２の光導波路１７とが接続
され、前記制御光と信号光とが合波される第３の光導波
路１９と、この第３の光導波路１９に接続され、光導波
路２１，２２の干渉光路のそれぞれの中央部分に半導体
光増幅器２３，２４を有するマッハ−ツェンダー干渉計
２０と、このマッハ−ツェンダー干渉計２０に接続され
る出力ポート１２と、前記各要素がモノリシックに配置
される半導体基板１０とを備え、前記制御光と信号光と
が合波され、この信号光のビットパターンの反転信号光
を出力する。
シフトを円滑に行うことができる光波長変換集積素子を
提供する。 【構成】 制御光光源である発振波長の異なる複数の動
的単一モードレーザ１３，１４と、外部から信号光を入
力するための入力ポート１１に接続される第１の光導波
路１８と、前記複数の動的単一モードレーザから出力さ
れた制御光が合波される第２の光導波路１７と、前記第
１の光導波路１８と、前記第２の光導波路１７とが接続
され、前記制御光と信号光とが合波される第３の光導波
路１９と、この第３の光導波路１９に接続され、光導波
路２１，２２の干渉光路のそれぞれの中央部分に半導体
光増幅器２３，２４を有するマッハ−ツェンダー干渉計
２０と、このマッハ−ツェンダー干渉計２０に接続され
る出力ポート１２と、前記各要素がモノリシックに配置
される半導体基板１０とを備え、前記制御光と信号光と
が合波され、この信号光のビットパターンの反転信号光
を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重光伝送、波長
多重光交換、光多重情報処理分野の装置やシステムにお
ける波長変換機能を実現する光波長変換集積素子に関す
るものである。
多重光交換、光多重情報処理分野の装置やシステムにお
ける波長変換機能を実現する光波長変換集積素子に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、下記に示すようなものがあった。 文献名“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｍａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｗｉｔｈ ＳＯＡ’ｓ” ４ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＭＤ２−１，Ｙｏｋｏｈａｍａ．Ａｕｇｕｓｔ（１
９９３） Ｃ．Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ．ａｌ（１
５４頁〜１５７頁）。
例えば、下記に示すようなものがあった。 文献名“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｍａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｗｉｔｈ ＳＯＡ’ｓ” ４ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＭＤ２−１，Ｙｏｋｏｈａｍａ．Ａｕｇｕｓｔ（１
９９３） Ｃ．Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ．ａｌ（１
５４頁〜１５７頁）。
【０００３】波長多重方式を用いた光システムおいて
は、波長アドレスが必要となる。例えば、波長によりア
ドレスされたルーティングがある。図４は、簡単な２波
長における波長変換によるルーティングのアーキテクチ
ャ（基本構造）を示している。これによれば、波長λ1
の強度変調された信号光を、異なる波長λ2 に変換する
ために、波長λ2 の制御光を波長変換素子１に導入する
ことで、信号光波長をλ2 に変換することを示してい
る。
は、波長アドレスが必要となる。例えば、波長によりア
ドレスされたルーティングがある。図４は、簡単な２波
長における波長変換によるルーティングのアーキテクチ
ャ（基本構造）を示している。これによれば、波長λ1
の強度変調された信号光を、異なる波長λ2 に変換する
ために、波長λ2 の制御光を波長変換素子１に導入する
ことで、信号光波長をλ2 に変換することを示してい
る。
【０００４】このような機能を果たす波長変換素子とし
ては、従来、上記文献に述べられている半導体光増幅器
（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を含むマッハ−ツェンダー
（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計が提案されてい
る。図５はその半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の基本構成を示している。
ては、従来、上記文献に述べられている半導体光増幅器
（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を含むマッハ−ツェンダー
（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計が提案されてい
る。図５はその半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の基本構成を示している。
【０００５】この図に示すように、光導波路３で構成さ
れたマッハ−ツェンダー干渉計２に半導体光増幅器４，
５を配置する。この入力として、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光、波長λ2 の連続光である制御光をそれぞれ
のポート６，７から導入すると、出力側のポート８から
信号光のビットパターンの反転信号光が、波長λ2 とし
て得られることが報告されている。
れたマッハ−ツェンダー干渉計２に半導体光増幅器４，
５を配置する。この入力として、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光、波長λ2 の連続光である制御光をそれぞれ
のポート６，７から導入すると、出力側のポート８から
信号光のビットパターンの反転信号光が、波長λ2 とし
て得られることが報告されている。
【０００６】実際にこのようなマッハ−ツェンダー干渉
計を構成する場合、信号光、制御光の光源として波長の
異なるレーザダイオード個別素子を用い、半導体光増幅
素子も個別素子として光導波路である光ファイバでマッ
ハ−ツェンダー干渉計を構成していた。
計を構成する場合、信号光、制御光の光源として波長の
異なるレーザダイオード個別素子を用い、半導体光増幅
素子も個別素子として光導波路である光ファイバでマッ
ハ−ツェンダー干渉計を構成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の素子を同一半導体基板に集積させた場合、制御
光光源であるＤＦＢレーザまたはＤＢＲの発振波長で変
換光の波長が決定されることになり、その波長可変幅は
一般に５ｎｍ以下であり、この幅以内でしか変換光波長
をシフトできないという欠点があった。
た従来の素子を同一半導体基板に集積させた場合、制御
光光源であるＤＦＢレーザまたはＤＢＲの発振波長で変
換光の波長が決定されることになり、その波長可変幅は
一般に５ｎｍ以下であり、この幅以内でしか変換光波長
をシフトできないという欠点があった。
【０００８】本発明は、上記問題点を除去し、波長可変
幅を拡大可能にし、変換光波長のシフトを円滑に行うこ
とができる光波長変換集積素子を提供することを目的と
する。
幅を拡大可能にし、変換光波長のシフトを円滑に行うこ
とができる光波長変換集積素子を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、光波長変換集積素子において、制御光光
源である発振波長の異なる複数の動的単一モードレーザ
と、外部から信号光を入力するための入力ポートに接続
される第１の光導波路と、前記複数の動的単一モードレ
ーザから出力された制御光が合波される第２の光導波路
と、前記第１の光導波路と、前記第２の光導波路とが接
続され、前記制御光と信号光とが合波される第３の光導
波路と、この第３の光導波路に接続され、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、このマッハ−ツェンダー
干渉計に接続される出力ポートと、前記各要素がモノリ
シックに配置される半導体基板とを備え、前記制御光と
信号光とが合波され、この信号光のビットパターンの反
転信号光を出力するようにしたものである。
成するために、光波長変換集積素子において、制御光光
源である発振波長の異なる複数の動的単一モードレーザ
と、外部から信号光を入力するための入力ポートに接続
される第１の光導波路と、前記複数の動的単一モードレ
ーザから出力された制御光が合波される第２の光導波路
と、前記第１の光導波路と、前記第２の光導波路とが接
続され、前記制御光と信号光とが合波される第３の光導
波路と、この第３の光導波路に接続され、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、このマッハ−ツェンダー
干渉計に接続される出力ポートと、前記各要素がモノリ
シックに配置される半導体基板とを備え、前記制御光と
信号光とが合波され、この信号光のビットパターンの反
転信号光を出力するようにしたものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、光波長変換集積素子におい
て、制御光光源である発振波長の異なる複数の動的単一
モードレーザと、外部から信号光を入力するための光導
波路が合波される形状を有し、かつ、連続するマッハ−
ツェンダー干渉計を構成する光導波路の干渉光路のそれ
ぞれの中央部分に、半導体光増幅器が同一半導体基板上
にモノリシックに設置されるようにしたので、波長可変
幅を拡大でき、変換光波長のシフトを円滑に行うことが
できる。
て、制御光光源である発振波長の異なる複数の動的単一
モードレーザと、外部から信号光を入力するための光導
波路が合波される形状を有し、かつ、連続するマッハ−
ツェンダー干渉計を構成する光導波路の干渉光路のそれ
ぞれの中央部分に、半導体光増幅器が同一半導体基板上
にモノリシックに設置されるようにしたので、波長可変
幅を拡大でき、変換光波長のシフトを円滑に行うことが
できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の実施例を示す光波長変
換集積素子の基本構造を示す図、図２はその光波長変換
集積素子の断面図であり、上述のマッハ−ツェンダー型
波長変換のアーキテクチャを集積素子として実現するた
めの集積素子構造に関する。
ながら説明する。図１は本発明の実施例を示す光波長変
換集積素子の基本構造を示す図、図２はその光波長変換
集積素子の断面図であり、上述のマッハ−ツェンダー型
波長変換のアーキテクチャを集積素子として実現するた
めの集積素子構造に関する。
【００１２】以下は、制御光光源としてＤＢＲレーザを
２素子集積した場合を例にとって、説明する。マッハ−
ツェンダー干渉計２０の入力側ポートは、制御光光源と
して発振波長の異なる複数のＤＢＲレーザ１３，１４
と、これらの動的単一モードレーザ１３，１４からの出
力された制御光が合波される第２の光導波路１７とが設
けられ、この第２の光導波路１７が、素子の外部から入
力ポート１１を介して信号光λ1を入力するための第１
の光導波路１８が第３の光導波路１９（合波器）で合波
され、マッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波
路２１，２２は同一半導体基板１０上に形成された半導
体光導波路であり、ＤＢＲレーザ１３，１４は光導波路
１５，１６と第２の光導波路１７を介して、第１の光導
波路１８にモノリシック集積された形で接続されてい
る。マッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波路
２１，２２の干渉光路のそれぞれの中央部分にＳＯＡ２
３，２４が設置されている。そして、出力ポート１２か
らは、波長λ1 の信号光のビットパターンの反転信号光
が波長λ2 として出力される。
２素子集積した場合を例にとって、説明する。マッハ−
ツェンダー干渉計２０の入力側ポートは、制御光光源と
して発振波長の異なる複数のＤＢＲレーザ１３，１４
と、これらの動的単一モードレーザ１３，１４からの出
力された制御光が合波される第２の光導波路１７とが設
けられ、この第２の光導波路１７が、素子の外部から入
力ポート１１を介して信号光λ1を入力するための第１
の光導波路１８が第３の光導波路１９（合波器）で合波
され、マッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波
路２１，２２は同一半導体基板１０上に形成された半導
体光導波路であり、ＤＢＲレーザ１３，１４は光導波路
１５，１６と第２の光導波路１７を介して、第１の光導
波路１８にモノリシック集積された形で接続されてい
る。マッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波路
２１，２２の干渉光路のそれぞれの中央部分にＳＯＡ２
３，２４が設置されている。そして、出力ポート１２か
らは、波長λ1 の信号光のビットパターンの反転信号光
が波長λ2 として出力される。
【００１３】図２は本発明の実施例を示す光波長変換集
積素子の断面図である。この構造の製造方法は後に述べ
るが、ここでは構造についてのみ説明する。ｎ形半導体
基板３１上にｎ−クラッド層３２が形成されている。そ
の一部分であるＤＢＲレーザ活性層部の出射側導波路直
下部分にＤＢＲレーザのブラッグ反射ミラー３３である
回折格子が形成されている。
積素子の断面図である。この構造の製造方法は後に述べ
るが、ここでは構造についてのみ説明する。ｎ形半導体
基板３１上にｎ−クラッド層３２が形成されている。そ
の一部分であるＤＢＲレーザ活性層部の出射側導波路直
下部分にＤＢＲレーザのブラッグ反射ミラー３３である
回折格子が形成されている。
【００１４】さらに、縦方向に接するようにｎ形の半導
体材料であるガイド層３４が形成されている。また、素
子作製の際に用いるエッチングストップ層３５を介して
ＤＢＲレーザ５０と半導体とＳＯＡ部分のみにそれぞれ
の活性層部分が形成されており、さらにそれを縦方向に
ｐ−クラッド層３８、半導体レーザ、ＳＯＡ部分のみに
ｐ−コンタクト層３９とオーミック電極４０，４１，４
２が形成されている。基板裏面にはオーミック電極４３
が全面形成されている。
体材料であるガイド層３４が形成されている。また、素
子作製の際に用いるエッチングストップ層３５を介して
ＤＢＲレーザ５０と半導体とＳＯＡ部分のみにそれぞれ
の活性層部分が形成されており、さらにそれを縦方向に
ｐ−クラッド層３８、半導体レーザ、ＳＯＡ部分のみに
ｐ−コンタクト層３９とオーミック電極４０，４１，４
２が形成されている。基板裏面にはオーミック電極４３
が全面形成されている。
【００１５】以上は、断面図に示される縦方向の構造の
みについて説明している。一方、平面内における形状
は、図１に示されるように構成されている。図２に示さ
れた各層の平面内の形状との関係は以下の通りである。
ｎ−クラッド層３２は基板全面に形成されており、その
屈折率は信号光、制御光を光ガイド層に屈折率差により
光を閉じ込めるのに十分であり、且つ価電子帯、伝導帯
の頂上、底がキャリア閉じ込めるのに十分なほどガイド
層、活性層との間に差があるように組成が選ばれてい
る。
みについて説明している。一方、平面内における形状
は、図１に示されるように構成されている。図２に示さ
れた各層の平面内の形状との関係は以下の通りである。
ｎ−クラッド層３２は基板全面に形成されており、その
屈折率は信号光、制御光を光ガイド層に屈折率差により
光を閉じ込めるのに十分であり、且つ価電子帯、伝導帯
の頂上、底がキャリア閉じ込めるのに十分なほどガイド
層、活性層との間に差があるように組成が選ばれてい
る。
【００１６】光導波路は、光ガイド層によって形成さ
れ、単一モード伝搬が可能なような材料、形状、大きさ
が選ばれている。ここで、波長変換の動作波長帯を１．
５５μｍ帯を例にとると、ＤＢＲレーザ活性層３７、Ｓ
ＯＡ活性層３６のバンドギャップ波長は、それぞれ１．
６２μｍ、１．５７μｍとする。光ガイド層のバンドギ
ャップ波長は吸収損失の少ない１．３μｍとする。
れ、単一モード伝搬が可能なような材料、形状、大きさ
が選ばれている。ここで、波長変換の動作波長帯を１．
５５μｍ帯を例にとると、ＤＢＲレーザ活性層３７、Ｓ
ＯＡ活性層３６のバンドギャップ波長は、それぞれ１．
６２μｍ、１．５７μｍとする。光ガイド層のバンドギ
ャップ波長は吸収損失の少ない１．３μｍとする。
【００１７】以下、本発明の実施例を示す光波長変換集
積素子の製造方法について説明する。図３は本発明の実
施例を示す光波長変換集積素子の製造工程断面図であ
る。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
５１の（００１）面上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層５２を
全面に０．５μｍ成長させ、ＤＢＲ領域にのみ２４４ｎ
ｍの回折格子（ＤＢＲレーザのブラッグ反射ミラー）５
３を形成する。
積素子の製造方法について説明する。図３は本発明の実
施例を示す光波長変換集積素子の製造工程断面図であ
る。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
５１の（００１）面上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層５２を
全面に０．５μｍ成長させ、ＤＢＲ領域にのみ２４４ｎ
ｍの回折格子（ＤＢＲレーザのブラッグ反射ミラー）５
３を形成する。
【００１８】次に、一方のレーザのＤＢＲ領域にのみ成
長領域２０μｍを挟んで両面に成長阻止ＳｉＯ2 ストラ
イプマスク（図示なし）を、幅１５μｍ（厚さは１５０
ｎｍとする）となるように形成しておき、ＭＯＶＰＥ法
によりバンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層５４を平坦領域で０．１８μｍ、ＩｎＰエッチ
ングストップ層５５を１５ｎｍ成長させる。
長領域２０μｍを挟んで両面に成長阻止ＳｉＯ2 ストラ
イプマスク（図示なし）を、幅１５μｍ（厚さは１５０
ｎｍとする）となるように形成しておき、ＭＯＶＰＥ法
によりバンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層５４を平坦領域で０．１８μｍ、ＩｎＰエッチ
ングストップ層５５を１５ｎｍ成長させる。
【００１９】これにより、２つのＤＢＲレーザのＤＢＲ
領域のガイド層５４の厚みは、それぞれ０．１８μｍ、
０．２４μｍとなる。 （２）次いで、図３（ｂ）に示すように、成長阻止Ｓｉ
Ｏ2 ストライプマスク（図示なし）を除去した後、ＳＯ
Ａ領域に成長領域２０μｍを挟んで両脇に成長阻止Ｓｉ
Ｏ2 ストライプマスク（図示なし）を、幅２０μｍ（厚
さは１５０ｎｍとする）となるように形成しておき、Ｍ
ＯＶＰＥ法によりＭＱＷ活性層（ＩｎＧａＡｓ：７０
Ａ、バリア１．３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ：１４０Ａ、
７周期）を成長させる。これにより、ＭＱＷ活性層のバ
ンドギャップ波長はＤＢＲレーザ、ＳＯＡ領域において
それぞれ１．５７μｍ、１．６２μｍとなる。
領域のガイド層５４の厚みは、それぞれ０．１８μｍ、
０．２４μｍとなる。 （２）次いで、図３（ｂ）に示すように、成長阻止Ｓｉ
Ｏ2 ストライプマスク（図示なし）を除去した後、ＳＯ
Ａ領域に成長領域２０μｍを挟んで両脇に成長阻止Ｓｉ
Ｏ2 ストライプマスク（図示なし）を、幅２０μｍ（厚
さは１５０ｎｍとする）となるように形成しておき、Ｍ
ＯＶＰＥ法によりＭＱＷ活性層（ＩｎＧａＡｓ：７０
Ａ、バリア１．３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ：１４０Ａ、
７周期）を成長させる。これにより、ＭＱＷ活性層のバ
ンドギャップ波長はＤＢＲレーザ、ＳＯＡ領域において
それぞれ１．５７μｍ、１．６２μｍとなる。
【００２０】次に、成長阻止ＳｉＯ2 ストライプマスク
（図示なし）を除去した後、ＭＱＷ活性層を選択的にエ
ッチングし、ＤＢＲレーザ（ＭＱＷ）活性層５６、ＳＯ
Ａ（ＭＱＷ）活性層５７を残す。全面にｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５８を０．３μｍ成長させる。次に、導波路パタ
ーン形成メサエッチング（幅：１．５μｍ、高さ２μ
ｍ）をし、電流阻止層（ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−
ＩｎＰ）、コンタクト膜（ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ）５９
を成長する。
（図示なし）を除去した後、ＭＱＷ活性層を選択的にエ
ッチングし、ＤＢＲレーザ（ＭＱＷ）活性層５６、ＳＯ
Ａ（ＭＱＷ）活性層５７を残す。全面にｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５８を０．３μｍ成長させる。次に、導波路パタ
ーン形成メサエッチング（幅：１．５μｍ、高さ２μ
ｍ）をし、電流阻止層（ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−
ＩｎＰ）、コンタクト膜（ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ）５９
を成長する。
【００２１】（３）最後に、図３（ｃ）に示すように、
電極膜（図示なし）を蒸着し、コンタクト膜及び電極膜
を選択的にエッチングし、ＤＢＲレーザ電極６３、ＳＯ
Ａ電極６４、裏面オーミック電極６５及びＤＢＲレーザ
コンタクト層６１、ＳＯＡコンタクト層６２を形成す
る。以上のＭＯＶＰＥ成長においては、原料としてＴｅ
Ｇａ，ＴｍＩｎ，ＡｓＨ3，ＰＨ3 を用い、成長温度：
６５０℃、成長圧：５０Ｔｏｒｒとする。２つのＤＢＲ
レーザの発振波長はそれぞれ１．５４８μｍ、１．５５
３μｍとなる。
電極膜（図示なし）を蒸着し、コンタクト膜及び電極膜
を選択的にエッチングし、ＤＢＲレーザ電極６３、ＳＯ
Ａ電極６４、裏面オーミック電極６５及びＤＢＲレーザ
コンタクト層６１、ＳＯＡコンタクト層６２を形成す
る。以上のＭＯＶＰＥ成長においては、原料としてＴｅ
Ｇａ，ＴｍＩｎ，ＡｓＨ3，ＰＨ3 を用い、成長温度：
６５０℃、成長圧：５０Ｔｏｒｒとする。２つのＤＢＲ
レーザの発振波長はそれぞれ１．５４８μｍ、１．５５
３μｍとなる。
【００２２】次いで、このようにして得られた光波長変
換集積素子の動作を、図１を用いて説明する。まず、２
つのうち一方のＤＢＲレーザに電流を注入し、波長λ2
で連続発振させ、波長λ1 の強度変調された信号光を入
力ポート１１から導入すると、合波導波路により、波長
λ1 ，λ2 の光は合波し、マッハ−ツェンダー干渉計２
０に導かれる。ただし、波長λ1 ，λ2 はＳＯＡ２３，
２４の増幅帯域内に選ばれる。
換集積素子の動作を、図１を用いて説明する。まず、２
つのうち一方のＤＢＲレーザに電流を注入し、波長λ2
で連続発振させ、波長λ1 の強度変調された信号光を入
力ポート１１から導入すると、合波導波路により、波長
λ1 ，λ2 の光は合波し、マッハ−ツェンダー干渉計２
０に導かれる。ただし、波長λ1 ，λ2 はＳＯＡ２３，
２４の増幅帯域内に選ばれる。
【００２３】マッハ−ツェンダー干渉計２０の光導波路
２１，２２のＳＯＡ２３，２４において、信号光λ1 が
ｏｆｆの時（強度が弱いとき）波長λ2 の光は増幅さ
れ、強度Ｐ１となるが、一方信号光λ1 がｏｎの時（強
度が強いとき）には利得飽和が起き、利得は減少し、波
長λ2 の光の強度はＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）となる。この２
つのＳＯＡ２３，２４に注入する電流で、マッハ−ツェ
ンダー干渉計２０の導波路のそれぞれの行路長を変化さ
せ、波長λ1 の光を打ち消し合うように調整する。
２１，２２のＳＯＡ２３，２４において、信号光λ1 が
ｏｆｆの時（強度が弱いとき）波長λ2 の光は増幅さ
れ、強度Ｐ１となるが、一方信号光λ1 がｏｎの時（強
度が強いとき）には利得飽和が起き、利得は減少し、波
長λ2 の光の強度はＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）となる。この２
つのＳＯＡ２３，２４に注入する電流で、マッハ−ツェ
ンダー干渉計２０の導波路のそれぞれの行路長を変化さ
せ、波長λ1 の光を打ち消し合うように調整する。
【００２４】以上により、出力ポート１２より信号光の
ビットパターンの反転信号光が波長λ2 として得られる
ことになる。上記したように、ＤＢＲレーザ１３、ＤＢ
Ｒレーザ１４の発振波長可変範囲はそれぞれ、１．５４
３μｍ〜１．５４８μｍ、１．５４８μｍ〜１．５５３
μｍであり、発振させるレーザの選択及びＤＢＲ領域に
注入させる電流により、波長変換光の波長を、１．５４
３μｍ〜１．５５３μｍまで１０ｎｍにわたって変化さ
せることができる。
ビットパターンの反転信号光が波長λ2 として得られる
ことになる。上記したように、ＤＢＲレーザ１３、ＤＢ
Ｒレーザ１４の発振波長可変範囲はそれぞれ、１．５４
３μｍ〜１．５４８μｍ、１．５４８μｍ〜１．５５３
μｍであり、発振させるレーザの選択及びＤＢＲ領域に
注入させる電流により、波長変換光の波長を、１．５４
３μｍ〜１．５５３μｍまで１０ｎｍにわたって変化さ
せることができる。
【００２５】したがって、従来の波長可変幅は一般に５
ｎｍ以下であり、この幅以内でしか変換光波長をシフト
できないという欠点を解消することができる。この実施
例では、ＩｎＰ基板に集積した例を説明したが、レーザ
と増幅器と導波路を作製できる半導体材料ならば、例え
ばＧａＡｓ基板にも適用可能である。例として、２つの
ＤＢＲレーザを制御光光源としたが、ＤＢＲレーザを用
いたり、さらに多数の発振波長の異なるレーザを集積さ
せて波長変換光の波長可変範囲を拡大させることも可能
である。
ｎｍ以下であり、この幅以内でしか変換光波長をシフト
できないという欠点を解消することができる。この実施
例では、ＩｎＰ基板に集積した例を説明したが、レーザ
と増幅器と導波路を作製できる半導体材料ならば、例え
ばＧａＡｓ基板にも適用可能である。例として、２つの
ＤＢＲレーザを制御光光源としたが、ＤＢＲレーザを用
いたり、さらに多数の発振波長の異なるレーザを集積さ
せて波長変換光の波長可変範囲を拡大させることも可能
である。
【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、従来の波長
可変幅は一般に５ｎｍ以下であり、この幅以内でしか変
換光波長をシフトできなかったが、本発明によれば、例
えば、１．５４３μｍ〜１．５５３μｍまで１０ｎｍに
わたって変化させることができ、波長可変幅が拡大さ
れ、変換光波長のシフトを円滑に行うことができる。
可変幅は一般に５ｎｍ以下であり、この幅以内でしか変
換光波長をシフトできなかったが、本発明によれば、例
えば、１．５４３μｍ〜１．５５３μｍまで１０ｎｍに
わたって変化させることができ、波長可変幅が拡大さ
れ、変換光波長のシフトを円滑に行うことができる。
【００２８】また、実施例ではＩｎＰ基板に集積した例
を説明したが、レーザと増幅器と導波路を作製できる半
導体材料ならば、例えばＧａＡｓ基板にも適用可能であ
る。更に、実施例として、２つのＤＢＲレーザを制御光
光源としたが、ＤＢＲレーザを用いたり、さらに、多数
の発振波長の異なるレーザを集積させて波長変換光の波
長可変範囲を拡大させることもできる。
を説明したが、レーザと増幅器と導波路を作製できる半
導体材料ならば、例えばＧａＡｓ基板にも適用可能であ
る。更に、実施例として、２つのＤＢＲレーザを制御光
光源としたが、ＤＢＲレーザを用いたり、さらに、多数
の発振波長の異なるレーザを集積させて波長変換光の波
長可変範囲を拡大させることもできる。
【図１】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の基
本構造を示す図である。
本構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の製
造工程断面図である。
造工程断面図である。
【図４】従来の光波長変換素子の構成図である。
【図５】従来の半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の基本構造を示す図である。
ー干渉計の基本構造を示す図である。
１０ 半導体基板 １１ 入力ポート １２ 出力ポート １３，１４，５０ ＤＢＲレーザ １５，１６，１７，１８，２１，２２ 光導波路 １９ 合波器 ２０ マッハ−ツェンダー干渉計 ２１，２２ 干渉光路 ２３，２４ ＳＯＡ ３１，５１ ｎ形半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板） ３２，５２ ｎ形−クラッド層（ｎ−ＩｎＰクラッド
層） ３３，５３ ＤＢＲレーザのブラッグ反射ミラー（回
折格子） ３４，５４ ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰガイド層） ３５，５５ エッチングストップ層（ＩｎＰエッチン
グストップ） ３６，５７ ＳＯＡ活性層〔ＳＯＡ（ＭＱＷ）活性
層〕 ３７，５６ ＤＢＲレーザ活性層〔ＤＢＲレーザ（Ｍ
ＱＷ）活性層〕 ３８，５８ ｐ形−クラッド層（ｐ−ＩｎＰクラッド
層） ３９ ｐ形−コンタクト層 ４０，４１，４２，４３，６５ オーミック電極 ６１ ＤＢＲレーザコンタクト層 ６２ ＳＯＡコンタクト層 ６３ ＤＢＲレーザ電極 ６４ ＳＯＡ電極
層） ３３，５３ ＤＢＲレーザのブラッグ反射ミラー（回
折格子） ３４，５４ ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰガイド層） ３５，５５ エッチングストップ層（ＩｎＰエッチン
グストップ） ３６，５７ ＳＯＡ活性層〔ＳＯＡ（ＭＱＷ）活性
層〕 ３７，５６ ＤＢＲレーザ活性層〔ＤＢＲレーザ（Ｍ
ＱＷ）活性層〕 ３８，５８ ｐ形−クラッド層（ｐ−ＩｎＰクラッド
層） ３９ ｐ形−コンタクト層 ４０，４１，４２，４３，６５ オーミック電極 ６１ ＤＢＲレーザコンタクト層 ６２ ＳＯＡコンタクト層 ６３ ＤＢＲレーザ電極 ６４ ＳＯＡ電極
Claims (1)
- 【請求項１】（ａ）制御光光源である発振波長の異なる
複数の動的単一モードレーザと、（ｂ）外部から信号光
を入力するための入力ポートに接続される第１の光導波
路と、（ｃ）前記複数の動的単一モードレーザから出力
された制御光が合波される第２の光導波路と、（ｄ）前
記第１の光導波路と、前記第２の光導波路とが接続さ
れ、前記制御光と信号光とが合波される第３の光導波路
と、（ｅ）該第３の光導波路に接続され、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、（ｆ）該マッハ−ツェン
ダー干渉計に接続される出力ポートと、（ｇ）前記各要
素がモノリシックに配置される半導体基板とを備え、
（ｈ）前記制御光と信号光とが合波され、該信号光のビ
ットパターンの反転信号光を出力することを特徴とする
光波長変換集積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140208A JPH08334796A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 光波長変換集積素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140208A JPH08334796A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 光波長変換集積素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08334796A true JPH08334796A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15263436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7140208A Pending JPH08334796A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 光波長変換集積素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08334796A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208454B1 (en) * | 1997-12-23 | 2001-03-27 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp | All-optical mach-zehnder wavelength converter with monolithically integrated laser |
| US6208455B1 (en) * | 1997-05-23 | 2001-03-27 | Nec Corporation | Wavelength converter |
| US6282015B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-08-28 | Nec Corporation | Wavelength converter |
| KR20010088004A (ko) * | 2000-03-10 | 2001-09-26 | 윤종용 | 파장 변환기 |
| US6337762B1 (en) | 1998-07-14 | 2002-01-08 | Nec Corporation | All-optical switch and wavelength converter |
| KR100361034B1 (ko) * | 2000-12-19 | 2002-11-21 | 한국과학기술연구원 | 마흐젠더 간섭기형 전광 파장변환기의 전광 앤드 논리연산방법 |
| JP2003510664A (ja) * | 1999-09-28 | 2003-03-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 集積された波長同調可能な１段階及び２段階の純光学式波長変換器 |
| JP2010050135A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Nec Corp | 半導体光集積素子および光通信装置 |
| JP2012156336A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路 |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP7140208A patent/JPH08334796A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6282015B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-08-28 | Nec Corporation | Wavelength converter |
| US6498675B2 (en) * | 1997-04-28 | 2002-12-24 | Nec Corporation | Wavelength converter |
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| JP2003510664A (ja) * | 1999-09-28 | 2003-03-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 集積された波長同調可能な１段階及び２段階の純光学式波長変換器 |
| EP1218988A4 (en) * | 1999-09-28 | 2005-11-23 | Univ California | INTEGRATED WAVELENGTH-TUNABLE SHAFT-LOAD CONVERTER IN ONE OR TWO LEVELS |
| KR20010088004A (ko) * | 2000-03-10 | 2001-09-26 | 윤종용 | 파장 변환기 |
| KR100361034B1 (ko) * | 2000-12-19 | 2002-11-21 | 한국과학기술연구원 | 마흐젠더 간섭기형 전광 파장변환기의 전광 앤드 논리연산방법 |
| JP2010050135A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Nec Corp | 半導体光集積素子および光通信装置 |
| JP2012156336A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041005 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050308 |