(57)【要約】【課題】  最適な応答により近い変調器応答を得る。【解決手段】  向上した応答特性を示す光変調器デバイスは、リング共振器構造内に配置された同調可能な損失素子を有するリング共振器と、１つまたは複数の移相器とから構成される。共振器内の損失を同調および／または制御することによって、所望の変調器応答特性が得られる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置であって、
出力導波路に２本の導波アームによって接続された入力導波路を有する光変調器であって、入力光信号を変調するためのものである光変調器、及び
前記光変調器の前記２本の導波アームの少なくとも一方に光学的に結合された光共振器を備え、
前記光共振器が前記２本の導波路アームの少なくとも一方に含まれ、該光共振器が物理導波路アーム内であって該アームによって画定される光路内に位置し、該アームを通過する全ての光が必ず該共振器を通過し、該共振器内に位置する複数の同調可能素子が該共振器の共振位置を周波数空間内で調整し、
前記変調器が、前記入力導波路に表れる入力光信号を変調した後、前記出力導波路における変調出力光信号の変調応答特性を調整する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記複数の同調可能素子が、少なくとも１つの移相器と少なくとも１つの損失素子とを備える請求項１の光学装置。
【請求項３】
前記移相器と前記損失素子が機能的に互いに独立している請求項２の光学装置。
【請求項４】
出力導波路に２本の導波アームによって接続された入力導波路を有する第２の光変調器であって、該第２の光変調器の入力導波路が前記光変調器の出力導波路に連結型構成で光学的に結合されている第２の光変調器、及び
前記第２の光変調器の前記導波路アームの少なくとも一方に光学的に結合された第２の光共振器
を備え、
前記第２の光共振器が前記第２の光変調器の前記導波路アームの少なくとも一方に含まれ、該第２の光共振器が物理導波路アーム内であって該第２の光変調器の導波路アームによって画定される光路内に位置し、前記第２の光変調器の前記導波アームを通過する全ての光が必ず該第２の共振器を通過し、前記第２の共振器内に位置する複数の損失素子が前記第２の共振器の共振位置を周波数空間内で調整し、
連結型の前記変調器が、前記入力光信号を変調した後、前記第２の変調器の出力導波路における変調出力光信号の応答特性を線形化することを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項５】
前記第２の共振器内に配置された１つまたは複数の損失素子が同調可能な損失素子を備えることをさらに特徴とする請求項４の光学装置。
【請求項６】
前記光変調器が２アーム型マッハ−ツェンダー変調器であり、前記光共振器が前記アームの１つに光学的に結合されており、
第２の光共振器が前記マッハ−ツェンダー変調器の第２のアームに光学的に結合されて含まれ、物理導波路の前記第２のアーム内であって該第２のアームによって画定される光路内に位置し、前記変調器の前記第２のアームを通過する全ての光が必ず該第２の光共振器を通過し、前記第２の光共振器は第２の共振器の共振位置を周波数空間において調整する１つまたは複数の損失素子を含み、
前記変調器が、前記入力導波路に表れる入力光信号を変調した後、前記出力導波路における出力光信号の応答特性を調整することを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項７】
さらに、前記第２の共振器に含まれる前記損失素子の１つまたは複数が調整可能であることを特徴とする請求項６の光学装置。
【請求項８】
前記共振器が１つまたは複数の移相器を備える請求項１の光学装置。
【請求項９】
前記共振器に光学的に結合された変調器と前記光共振器内に位置する複数の同調可能素子の少なくとも１つとが、前記変調器を前記共振器に光学的に結合する同調可能な光結合器を形成する請求項１の光学装置。
【請求項１０】
変調器と、物理導波アーム内に光学的に結合され位置付けられる共振器と、前記変調器の導波アームの少なくとも１つによって画定される光路とを備え、前記導波アームを通過する全ての光が必ず前記共振器を通過し、１つまたは複数の同調可能素子が前記共振器内に位置する光学デバイスにおいて、前記デバイスの変調される出力信号の変調応答特性を変更する方法であって、前記方法が、
共振器の初期損失特性を確立するステップと、
１つまたは複数の前記同調可能素子を調整することにより前記共振器の前記確立された損失特性を調整するステップとを備え、
前記変調器は、入力光信号を変調した後、前記デバイスの前記変調された出力光信号の変調応答特性を変更し、
前記光学デバイスは、前記変調器と連結された第２の変調器と、物理導波アーム内に位置し光学的に結合された第２の共振器と、前記第２の変調器の少なくとも１つの導波アームによって画定される前記光路とをさらに備え、
前記第２の光変調器の前記少なくとも１つの導波アームを通過する全ての光が必ず前記第２の共振器を通過し、少なくとも１つの同調可能素子が前記第２の共振器内に位置づけられ、
前記方法が、
前記第２の共振器の初期損失特性を確立するステップと、
前記第２の共振器内に位置する前記少なくとも１つの同調可能素子を調整することにより前記第２の共振器の前記確立された損失特性を調整するステップとをさらに備え、
連結型の前記変調器が、前記入力光信号を変調した後、前記デバイスの変調出力光信号の変調応答特性を線形化することを特徴とする方法。
【請求項１１】
光学信号の変調手段であって、物理変調手段内に位置して光学的に結合された１つまたは複数の共振器及び前記変調手段の光路を含み、前記変調手段の前記光路を通過する全ての光が必ず１つまたは複数の前記共振器を通過し、前記共振器の少なくとも１つが前記共振器内での損失を生成する手段を有する変調手段と、
前記生成された損失を調整する手段と、
動作の際、前記共振器が変調光信号の変調応答特性を変更する前記変調手段と同調可能に結合される光学装置。
【請求項１２】
前記光学装置を通過する光信号の位相を移す手段をさらに備える請求項１１の光学装置。
【請求項１３】
光学装置であって、
物理変調手段内に位置して光学的に結合された１つまたは複数の共振器及び前記変調手段の光路を含み、前記変調手段の前記光路を通過する全ての光が必ず１つまたは複数の前記共振器を通過し、前記共振器の少なくとも１つが前記共振器内での損失を生成する手段を有する変調手段と、
動作の際、前記共振器が変調光信号の変調応答特性を変更する前記変調手段と同調可能に結合され、
光信号を変調する第２の手段であって、前記第２の変調手段は、前記第２の変調手段の光路と同様、前記物理変調手段内に位置して光学的に結合される１つまたは複数の追加の共振器を備え、前記第２の変調手段の光路を通過する全ての光が必ず前記１つまたは複数の追加の共振器を通過し、前記追加の共振器の少なくとも１つは前記追加の共振器内での損失を生成する手段を有し、動作の際、前記１つまたは複数の追加の共振器が前記変調光信号の前記変調応答特性を変更する前記第２の変調手段と同調可能に結合される光学装置。
【請求項１４】
１つまたは複数の前記損失生成手段がキャリヤ注入を提供する手段を備える請求項１３の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光通信の分野に関し、特に向上した応答特性を示す光学構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
光共振器構造は、光変調器を含む多様な光学デバイスを構成するために使用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのデバイスの問題点の１つは、しばしば最適ではない応答特性を示し、特に応答リップルを示すことが多い点である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の原理によって、リング共振器構造内に配置された同調可能な損失素子を有するリング共振器によって、向上した応答特性を示す光変調器デバイスが構成される。共振器内の損失を同調および／または制御することによって、最適な応答により近い変調器応答が得られる。
【０００５】
本発明の一態様によれば、より望ましい応答特性を示す、同調可能な損失を有する２つの連結型リング共振器構造を使用する光変調器が記載される。
【０００６】
本発明のさらに別の態様によれば、マッハ−ツェンダー変調器（ＭＺ）の各アーム内の同調可能な損失を有する２つのリング共振器構造を使用し、線形応答を示す平衡マッハ−ツェンダー変調器が記載される。
【０００７】
有利には、最適な応答からのデバイスのリップルおよび／または応答の偏差は、変調器デバイスで使用される共振器の損失を適切に調整することによってさらに低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来技術のマッハ−ツェンダー光変調器の概略図である。
【図２】本発明による共振器を含む光変調器の概略図である。
【図３ａ】レーザー線と一致するリング変調器の周波数を示すグラフである。
【図３ｂ】レーザー線からずれたリング変調器の周波数を示すグラフである。
【図４】本発明によるリング共振器を有する連結された一対の変調器の概略図である。
【図５】本発明による同調可能な損失素子、変調素子、および移相器を含む図２の光変調器の概略図である。
【図６】本発明による同調可能なリング共振器の損失を有する連結された一対の変調器の概略図である。
【図７ａ】図５の変調器の指数関数応答を示すグラフである。
【図７ｂ】図５の変調器の指数関数応答から偏倚した指数関数応答を示すグラフである。
【図８】本発明による同調可能な損失共振器、変調素子、および移相器を有する光変調器の概略図である。
【図９ａ】本発明により構成された各アーム上の同調可能な損失リング共振器、および単一の入力および単一の出力を有する平衡変調器の概略図である。
【図９ｂ】本発明により構成された各アーム上の同調可能な損失リング共振器、および複数の入力および複数の出力を有する平衡変調器の概略図である。
【図１０】図８の変調器の線形応答を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下は単に本発明の原理を示すに過ぎない。したがって、本明細書には明確に記載または図示されていないが、当業者は本発明の原理を実施し、その趣旨と範囲に含まれる多様な構成を考案することが可能であることが理解されよう。
【００１０】
さらに、本明細書に記載の全ての実施例および条件的言語は基本的に、読者が本発明の原理、および発明者（一人または複数）により与えられた概念を理解することを助けるための教育的な目的のみあることを明確に意図するものであり、特別に記載されたこのような実施例および条件に限定されるものではないと解釈されるべきである。
【００１１】
さらに、本発明、ならびにその特定の実施例の原理、態様および実施形態を記載する全ての記述は、構造およびその機能的等価物の両方を包含することを意図している。さらに、このような等価物は現在知られている等価物ならびに将来開発される等価物、すなわち構造に関わりなく同じ機能を実行する、開発されるいずれかの素子の両方を含むことを意図するものである。
【００１２】
したがって、例えば、本明細書の図は、本発明の原理を実施する例示的な構造の概念的な図を表すことが当業者には理解されよう。
【００１３】
図１は、当業者にマッハ−ツェンダー変調器として知られている光学装置１００の概略図を示している。このような光学変調器は信号送信システム用の主要コンポーネントの１つであり、多くの種類が知られており、理解されている。理解されるように、マッハ−ツェンダー変調器は簡単であることが光学系で広く利用される一因となっている。
【００１４】
図１を引き続き参照すると、マッハ−ツェンダー変調器は一対の導波路アーム１３０および１４０によって光学的に接続された入力導波路１１０と出力導波路１２０とを含むことが示されている。したがって、入力導波路１１０に印加される光信号は、変調器を横断した後、上部アーム１３０および／または下部アーム１４０を経て出力導波路１２０から出る。
【００１５】
次に図２を参照すると、この図は図１に示されるような変調器を示し、それに加えて同調可能な結合器２５５によって変調器に光学的に結合されたリング共振器２５０と、変調器の下部アームに結合されていることが示されている移相器２４５とを示している。この実施例では移相器２４５は変調器の下部アームに結合されているものとして示されているが、本発明によれば、特定の用途に応じて２つのアームのいずれか、または両方のアームに結合されてもよい。
【００１６】
このように構成されると、よく知られているマッハ−ツェンダー構造は同調可能な結合器２５５として効果的に動作することに留意されたい。それに加えて、また当業者には容易に理解できるように、明瞭にするために共振器構造をマッハ−ツェンダー構造のアームとは別個に示したが、本発明の目的のためには、共振器構造はアームと光学的に通信していることだけが必要であり、したがってそれらの位置（１つまたは複数）はこのようなアームの内部にあっても外部にあってもよい。最後に、この実施例ではリング共振器構造を明示的に示したが、本発明によれば他の共振器構造も効果的である。
【００１７】
光変調を行うために図２に示したようなリング共振器を使用する場合、（周波数空間内の）リングの共振位置は、リングがレーザー線と一致するか、レーザー線から偏倚するように移動される。位置がレーザー線と一致する場合は、デバイスは「オフ」状態にあり、逆に位置がレーザー線から偏倚している場合は、デバイスは「オン」状態にある。このような一致と偏倚は図３（ａ）および図３（ｂ）にそれぞれ図示されている。
【００１８】
このような変調器の応答の線形性は、２つのリング共振器が連結されると有利に向上する。このような連結構造は図４に概略的に示されている。図４に示されるように、第１の変調器４２０の出力は第２の変調器４６０の入力に結合され、各々の変調器はそれぞれリング共振器４５０、４９０を含んでいる。このような連結構造の全体の出力は第２の変調器の出力４９７に現れる。
【００１９】
図４に示したようなデバイスは線形性の特性が向上するが、なお線形性からある程度のずれを示す。本発明によって、リング共振器内に１つまたは複数の同調可能な損失素子を配置することによって向上した応答が得られる。
【００２０】
有利には、かつ本発明によれば、各共振器に起因する／各共振器内で実現される損失を同調／制御することによって、最適な応答により近い応答、この実施例では線形性が得られる。本発明によりもたらされるさらなる利点として、デバイス出力のより大きい柔軟性（例えばより多様な傾斜）も実現される。
【００２１】
図５は、同調可能な損失素子５２４、変調素子５２１、およびこれに光学的に結合された１つまたは複数のＤＣ移相器５２２を含む、図２に示したような変調器５００を概略的に示している。この図５には特に示されていないが、変調素子は有利には、当業者にはよく知られている電気光学変調器であってよい。これもこの図５には特に示されていないが、共振器のリングは便宜上マッハ−ツェンダー構造の「外側」に示されているが、構成された構造の「内側」にあってもよい。
【００２２】
有利には、図５に示されるようなデバイスは、適切に特性化された半導体処理技術を使用して構成されてもよい。このようにして、材料の好ましい「積層」を例えばＳｉ層およびＧｅドープしたＳｉ層の交互の層から構成してもよい。理解されるように、このような処理技術は材料とドーピング剤との豊富なアレイを与え、それからデバイスを特定の用途に応じて有利に構成できる。
【００２３】
図６は、各共振器リングが同調可能な損失を示す本発明により構成された連結型リング変調器を示す概略図である。より具体的には、この図６に示されるように、第１の変調器６１０は１つまたは複数のＤＣ移相器６２２を有する共振器リング６２３、同調可能な損失素子６２６、および同調可能な結合器６２８を介して結合された高速移相器６２４を含んでいる。変調素子および／または損失素子をリング内、同調可能な結合器内、または両方の位置に配置してもよいことを付記しておく。第２の変調器６３０も同様に構成される。
【００２４】
この図６に示された構造（１つまたは複数）の好ましい実施形態では、移相器を調整するように第１のデバイスが同調されてもよく、一方、損失を調整するように後続の、または第２のデバイスが同調されてもよく、逆の場合も同様である。このようにして、製造が比較的簡単明瞭でありながら大幅な設計上の柔軟性が得られる。代替として、両方のパラメータ、すなわち損失と移相を第１および第２のトレーニングデバイスの両方で調整してもよい。
【００２５】
このような構造は有利に図７（ａ）に示されるような指数関数応答を生じ、これは図７（ｂ）に示される所望の指数関数応答から偏倚している。当業者には理解されるように、キャリヤ注入機構または同調可能な結合器を含む多様な機構を介して共振器の損失を同調させ、それによって所望の指数関数応答からの変調器の偏倚を低減してもよい。
【００２６】
有利には、本発明は図６に示されるような連結型構造に限定されない。ここで図８を参照すると、１つまたは複数の移相器８２２を有するリング共振器、同調可能な損失素子８２６、および同調可能な結合器８２８を介して結合された高速移相器８２４を含む単一の変調器８００が示されている。特に図示されていないが、このような構造は所望の線形的および／または指数関数応答特性を示すように選択的に同調されてもよい。
【００２７】
個々のデュアル・アーム変調器を使用して本発明のさらなる変形形態を製造してもよい。より具体的には、かつ図９（ａ）を参照すると、２本のアーム９１０、９１１の各々が１つまたは複数の調整可能な、または同調可能な損失デバイス９２６を含む平衡変調器９００（ａ）が示されている。有利には、このようなデバイスは、図１０に示されるような線形化された応答特性を含む多様な応答特性を生成するように同調されてもよい。さらに、図９（ａ）に示されているデバイスは単一の入力導波路９２１および単一の出力導波路のみを有しているが、２つの入力導波路９２１（ａ）、９２１（ｂ）と、２つの出力導波路９２１（ｃ）、９２１（ｄ）、またはそれらの組合せさえをも有する図９（ｂ）に示されるように有利に構成されてもよい。
【００２８】
現時点で、本発明をある特定な実施例を用いて図示し、記載してきたが、教示内容は限定されないことを当業者は理解しよう。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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