(57)【要約】  本発明は、例えば、ディジタルデータ送信に使用される、光信号の全光再生を可能にする可飽和吸収体受動部品、並びに再生方法及び再生を実施するデバイスに関する。本発明は、前記部品を製造するための方法及びシステムにも関する。本発明は、前記部品を製造する方法及びシステムにも関する。本発明は、リアミラーを称される第１のミラー（Ｍ１）と、入射信号側に位置する第２のミラー（Ｍ２）との間に形成される可飽和吸収共振キャビティ（Ｃ１）における反射によって動作する光信号を処理するための光学部品であって、前記第２のミラーの反射率が前記リアミラーの反射率以上である前記光学部品を提案する。第２の実施態様では、前記部品は第３のミラー（Ｍ３）を含み、そして、第３のミラー（Ｍ３）は、第２のキャビティ中に設定され、そして、高レベル及び低レベルの再生をモノリシックに実施する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のいわゆるリアミラー（Ｍ１）と、入射信号側に位置する第２のミラー（Ｍ２）との間に形成される可飽和吸収共振キャビティ（Ｃ１）における反射によって動作する光信号を処理するための光学部品であって、前記第２のミラーの反射率が前記リアミラーの反射率以上である前記光学部品。
【請求項２】
金属タイプであって基板側に位置する第１のいわゆるリアミラー（Ｍ１）と、第２のミラー（Ｍ２）との間の基板に形成される可飽和吸収共振キャビティ（Ｃ１）における反射によって動作する光信号を処理するための光学部品であって、前記第２のミラーの反射率が前記リアミラーの反射率以上である前記光学部品。
【請求項３】
第２のミラー（Ｍ２）の反射率が厳密には前記リアミラー（Ｍ１）の反射率より大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の部品。
【請求項４】
第２のミラー（Ｍ２）と、前記第２のミラーに対する入射信号側に位置する第３のミラー（Ｍ３）との間に形成される第２の可飽和吸収共振キャビティ（Ｃ２）を備えることを特徴とする、請求項１又は３に記載の部品。
【請求項５】
第２のミラー（Ｍ２）の反射率が第３のミラー（Ｍ３）の反射率以上であることを特徴とする、請求項４に記載の部品。
【請求項６】
可飽和吸収体（αＬ１、αＬ２）が、バリア層（ＢＡ）と、量子井戸を生成する層（ＱＷ）との少なくとも１つの交互配列を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の部品。
【請求項７】
少なくとも１つの量子井戸層（ＱＷ）が半導体から生成され、その化学組成が、そこへ隣接する少なくとも１つのバリア層（ＢＡ）と共通の少なくとも１つの原子又はアニオンを有することを特徴とする、請求項６に記載の部品。
【請求項８】
可飽和吸収体（αＬ１、αＬ２）が、量子ドット又はボックスの平面を生成する少なくとも１つの層を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の部品。
【請求項９】
ミラー（Ｍ１、Ｍ２）のうちの少なくとも一方が、反射しない電磁エネルギーの大部分を通過させるように生成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の部品。
【請求項１０】
リアミラー（Ｍ１）が、反射しない電磁エネルギーの大部分を通過させるように生成され、そして、前記リアミラーが、部品の動作波長で、基板により受信される電磁エネルギーの大部分を通過させる前記基板（Ｓ）上に戴置されることを特徴とする、請求項１又は３〜８のいずれか一項に記載の部品。
【請求項１１】
ミラー（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）のうちの少なくとも１つが、ブラッグミラーを形成する半導体層のエピタキシーによって生成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の部品。
【請求項１２】
ミラー（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）のうちの少なくとも１つが、ブラッグミラーを形成する誘電層を堆積することによって生成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の部品。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの部品を備える、電気通信光信号を処理するためのデバイス。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの部品（Ｒｅｇｅｎ１、Ｒｅｇｅｎ１０）を備える、マルチチャネル電気通信光信号を処理するためのデバイス。
【請求項１５】
少なくとも１つの第２の部品（Ｒｅｇｅｎ０）により先行される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの第１の部品（Ｒｅｇｅｎ１、Ｒｅｇｅｎ１０）を備える電気通信光信号を処理するためのデバイスであって、
前記第２の部品が、反射率Ｒｂのリアミラーと反射率Ｒｆのフロントミラーとの間に挿入される吸収率α０Ｌの吸収体によって形成される少なくとも１つの可飽和吸収体キャビティを備えており、前記反射率が、インピーダンス適合関係Ｒｆ＝ｅｘｐ（−２α０Ｌ）Ｒｂに実質的に準拠する前記デバイス。
【請求項１６】
請求項４〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモノリシックコンポーネント（Ｒｅｇｅｎ１０）を備える、電気通信光信号を処理するためのデバイス。
【請求項１７】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光信号を処理するための光学部品を生成する方法であって、
第１のいわゆるリアミラー（Ｍ１）と、入射信号側に位置する第２のミラー（Ｍ２）との間に可飽和吸収共振キャビティ（Ｃ１）を形成する層を積層することを含み、そして、前記第２のミラーの反射率が前記リアミラーの反射率以上であることを含む、前記方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの層が低温エピタキシャル成長によって形成されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの層への不純物の組み込みを含むことを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの層のイオン照射を含むことを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
高レベルの前記信号の再生を実行するための、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の少なくとも１つの部品又はデバイスを使用する、電気通信信号を処理するための方法。
【請求項２２】
請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方法を実施する製造システム。
【請求項２３】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の少なくとも１つの部品又はデバイスを備える電気通信システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、例えば、ディジタルデータ送信に使用される、光信号の全光再生を可能にする可飽和吸収体受動部品、並びに再生方法及び再生を実施するデバイスに関する。本発明は、前記部品を製造するための方法及びシステムにも関する。
【０００２】
本発明の内容は、特に、極めて高い速度の長距離光通信用の信号及び光パルスの再生についてである。
【０００３】
例えば、データ通信又は電気通信ネットワークの多数の分野で、長距離にわたる光経路（一般的に、光ファイバ）によるディジタル信号の送信を使用する。送信又は処理の間で、これらの信号は、特に、形状及び振幅の劣化を被ることになり、検出及び解釈がより困難になる。
【０００４】
このような劣化は、例えば、数百キロメートルの地上波転送ネットワーク、及び、更には４千もしくは６千キロメートルを超える大洋横断海底リンク又は太平洋横断リンクの長距離にわたって生じる。このような劣化はまた、例えば、ファイバの品質不良、又は、外乱もしくは干渉を生成する複数の中間処理の困難な送信環境において生じることができる。
【０００５】
より具体的には、光ファイバにおけるパルスの伝搬は、パルスの時間的プロファイル及び伝搬損失に起因するエネルギーの減衰にも有害な変形をもたらす。この減衰はしばしば、パルスへのエネルギーを回復するために、送信ラインにそって周期的に配列された光増幅器の使用を必要とする。この増幅段階は、特に、強度雑音を追加することによって、パルスの時間的形状を修正する。
【０００６】
図１ａは、このような劣化パルスに典型的な時間的プロファイルを示す。パルス受信の間に、効率的な情報送信にとって妨害であるか、又は、これと両立不可能でありうる、エラーレートを検出の間に導入することによって、強度雑音は、パルスの低レベル（「０」）と高レベル（「１」）の区別に悪影響を与える。
【０００７】
現在の電気通信技術は、１０Ｇｂ／ｓ程度の速度で変調されるか、又は、レーザーによって放射されるディジタル単色信号の光ファイバ送信を使用する。信号劣化を改善するために、「３Ｒ」再生とも称される再増幅、再成形及び再タイミングを含む信号再生動作を実行するオプトロエレクトロニックデバイスが介在する。これらの動作は電子部品によって実行され、光信号から電子信号へ、及びこの反対の変換を必要とする。
【０００８】
このような機器は目下のところ複雑で、高価で、大規模であり、また電源を必要とする。
【０００９】
更に、新規の送信技術段階は現在、４０Ｇｂ／ｓ程度の速度で送信を実行する機器の開発によって準備中である。この技術は、毎秒１テラビット程度の全体の速度（例えば、各々４０Ｇｂ／ｓの３２個のチャネル）を許容する波長分割多重化（ＷＤＭ）の使用を想定している。この新規の技術は更に、信号再生プロセスを改良できるという利点を高める。
【００１０】
このために、全光タイプ（つまり、光電子変換を必要としない）、及び、受動タイプ（つまり、任意の外部エネルギー源なしでパルス自体のエネルギーを唯一のエネルギー源として使用する）の、再生方法が提案されてきた。
【００１１】
ＦＲ２８３５０６５は、例えば、本明細書中でＲｅｇｅｎ０と称される、低レベルのパルスの再生を許容する部品を提案している。このＲｅｇｅｎ０再生機能は、反射時に動作し、そして、可飽和吸収性の非線形光学材料を使用する部品によって得られる。
【００１２】
部品の反射率（reflectivity）Ｒは、部品によって反射される入力電力率Ｐｉｎを表す。反射率の非線形性は、ＲはＰｉｎに左右されるという事実によって表される。出力時には、パルス電力はＰｏｕｔ＝Ｒ（Ｐｉｎ）・Ｐｉｎである。パルスの入力電力は、部品の飽和電力Ｐｓａｔ程度であると想定され、それは、光非線形性が生成される際の通常の電力である。
【００１３】
パルスの時間的プロファイルでのこのようなＲｅｇｅｎ０再生の原理における効果は、特定の他の制約を考慮せずに、図１ｂに図示されている。このような再成形効果は、原則として図２ａに表されているような入力電力Ｐｉｎによる依存性を表す反射率によって得られる。飽和電力Ｐｓａｔ未満では、出力電力はゼロ：Ｐｏｕｔ＝０であり、雑音は排除される。この飽和電力以上では、反射電力は不変：Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎである。理想的には、Ｒｅｇｅｎ０機能によって、例えばパルス検出用閾値をＰｓａｔに位置決めすることによって、パルスのコントラストを最大化し、かつパルスのエラーフリー検出を可能にすることができる。
【００１４】
実際、このような反射率Ｒ（Ｐｉｎ）は、可飽和吸収体層を含有する半導体に基づいたＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔキャビティの従来技術により得ることができる。これらのキャビティは、反射率Ｒｂのリアミラー及びより低い反射率Ｒｆのフロントミラーによって構成される。低レベルＲｅｇｅｎ０の再生機能は、以下のインピーダンス適合条件： 
《式１》
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を可能な限り満たすように部品の構成を配列することによって得られる。
【００１５】
対応する反射率は図２ｂに図示されている。低電力での低反射率は低パルスレベルの部分的排除を保証するのに対して、高電力での高反射率は高パルスレベルの反射を促進する。最終的に、パルスコントラストの増大と、これらの高レベルと低レベルの良好な区別とは理想的に予想され、検出エラーレートの削減をもたらす。
【００１６】
しかしながら、これらの技術は、特に、既存の技術（１０Ｇｂ／ｓ）の簡略化及び改良並びに新規の技術（４０Ｇｂ／ｓ）の開発及び工業化を妨げる特定の制限を有している。
【００１７】
これらの技術は低レベルパルス形状、つまり「０」の形状のみを再生するという事実によって、技術はハイレベルのこれらのパルスにある雑音を改良も増大もせず、信号検出の外乱の原因のままである。
【００１８】
更に、「０」の再生は、図６の底部に見られるように、反射率Ｒ（Ｐｉｎ）の常に正の勾配ゆえに、「１」での相対雑音δＰｏｕｔ／Ｐｏｕｔを増幅する。これは、特に、送信ラインに沿ったこのような再生器の連結の間の低レベルと高レベルの区別、つまり「アイダイアグラム（eye diagram）」の閉鎖を可能にする偏差の低下をもたらす。結果として、この技術によって、バイナリエラーレートを増大するという危険性なしで多数の再生器を連結することはできず、これは求められる効果と反対である。
【００１９】
本発明の目的は、例えば、満足のいく品質の送信を維持するのに必要な再生器の複雑さ、脆弱性、感度、コスト又は空間要件を削減することによって、従来技術の欠点を改良することである。
【００２０】
より具体的には、本発明は、可能ならば受動的に送信される信号の「１」の形状の全光再生を得ることを目的としている。
【００２１】
本発明は、可能ならば同一部品中で組み合わされる送信信号の「１」及び「０」両方の形状の受動全光再生を得ることを目的としている。
【００２２】
波長多重化を使用するＷＤＭ送信技術で使用可能な構成及び空間要件におけるこれらの利点の全部又は一部を得ることも目的である。
【００２３】
本発明の目的の１つは、特に、速度４０Ｇｂ／ｓの技術と特に両立可能な、高速応答時間と結びついたこれらの利点の全部又は一部を得ることである。
【００２４】
もう１つの目的は、将来の技術に必要な応答時間を達成することなく、受動全光再生技術の実施を可能にする確実かつ堅固な構成におけるこれらの利点の全部又は一部を得ることである。これは、例えば、１０Ｇｂ／ｓ以下の現在の技術で使用される部品の改良に関する問題でもある。また、例えば新たな部品への研究を進めるか、又は、より大きなシステムにおける経時的な受動全光再生の容量及び問題を研究するために、基礎的又は工業的研究を伴う部品の必要性を満たすという問題でもある。
【００２５】
本発明は、非線形反射率Ｒ（Ｐｉｎ）によって信号の高レベルパルスの受動再生の機能を保証する、部品（好ましくは、モノリシックのコンポーネント）を提案する。
【００２６】
このために、本発明は、フロントミラーよりも反射率の低いリアミラーの使用からなる完全反直観構成（counter-intuitive configuration）の可飽和吸収キャビティ(absorption cavity)の使用を提案する。
【００２７】
前記キャビティは光信号の反射で使用される、つまり入射信号は、前記キャビティに注入されて、共鳴後に、信号が入ってきた通常の方向で、再度出て行く。このキャビティ内では、信号の最初と最後の反射が前記リアミラーの反射方向に生じる。
【００２８】
従って、第１のいわゆるリアミラーと、前記入射光信号側に位置する第２のミラーとの間に形成される可飽和吸収共振キャビティ（saturable absorption resonant cavity）における前記信号の反射によって動作する光信号を処理するための光学部品（optical component）が得られ、ここで、前記第２のミラーの反射率は前記リアミラーの反射率以上である。
【００２９】
第１の実施態様では、高レベルの信号の再生を実行するために前記部品が使用される。本実施態様は、次に、受動全光ソリューションによるいわゆる「Ｒｅｇｅｎ１」機能を保証する。この構成では、第２のミラーは「フロントミラー」と称されることもできる。
【００３０】
前記Ｒｅｇｅｎ１部品は、原則として反射率を有し、前記反射率は、図３ａに表されており、そして、実際に図３ｂに図示されているように得られる。この機能は低電力を不変のものにする。他方、入力電力の逆数に対する反射率の依存性（つまり、飽和電力を超える１／Ｐｉｎ）は高パルスレベルでの雑音の抑制を保証する。次に、出力電力は一定であって飽和電力に等しい、すなわち、Ｐｏｕｔ＝Ｐｓａｔ＝一定である。図１ｃは、原則的に、図１ａの雑音パルスで得られる効果を示している。
【００３１】
次いで、Ｒｅｇｅｎ１タイプの前記部品は、Ｒｅｇｅｎ０機能を実行する部品（例えば、前記タイプの部品）と結合することができる。好ましくは、本発明は、まず部品Ｒｅｇｅｎ０を介し、次いで部品Ｒｅｇｅｎ１を介する信号の通過を提案する。
【００３２】
第２の実施態様では、本発明は、高レベル及び低レベルのパルス再生の受動機能を非線形反射率Ｒ（Ｐｉｎ）によって保証する、部品（好ましくは、モノリシックコンポーネント）を提案する。
【００３３】
このために、本発明は、第１のミラー上に（つまり、第２のミラーに対する入射光信号と同じ側に）もう１つの可飽和吸収体キャビティ（absorber cavity）を追加することを提案する。従って、前記部品は第２のミラーと、前記第２のミラーに対する光信号の反射と同じ側に位置する第３のミラーとの間に形成される第２の可飽和吸収共振キャビティを備えている。この構成では、第３のミラーは「フロントミラー」と称され、第２のミラーは「中間ミラー」と称されることができる。
【００３４】
この第２の実施態様では、前記部品は、「１」及び「０」の同時再生に対する受動全光ソリューション、つまり「Ｒｅｇｅｎ１０」と称される一体化機能を提供する。
【００３５】
前記部品Ｒｅｇｅｎ１０は、原則的に図４ａに表される必要反射率を有しており、実際に得られる結果は図４ｂに図示される。電力が飽和電力Ｐｓａｔ未満である低レベルの雑音は、反射率がゼロになると排除される。電力が飽和電力Ｐｓａｔより大きい高レベルの雑音は、１／Ｐｉｎへの反射率の依存によって排除される。雑音及び累積パルスで得られる効果は原則として図１ｄに示される。
【００３６】
本発明は、前記部品の使用によって光信号を再生するための方法、並びに、前記方法を実施するデバイス及び前記デバイスを備える通信システムを提案する。本発明は、前記部品を製造するための方法及びシステムにも関する。
【００３７】
高レベルのパルスの再生（「Ｒｅｇｅｎ１」機能）について、本発明は、特に、前記「Ｒｅｇｅｎ０」機能を得るための既知の技術と同じタイプの利点を提供する。これらの利点は、特に、非キャビティ可飽和吸収体と比較して飽和電力が低い、波長分割多重化（ＷＤＭ）システムで動作可能なスペクトル帯域に関して表されており、将来の極めて高い速度の用途（例えば、１６０Ｇｂｉｔ／ｓ）向けの反射、コスト、コンパクト性及び開発ポテンシャルを有する構成において熱的に好ましい構造である。
【００３８】
本発明は、パルス自体のエネルギー以外の任意の外部エネルギーを提供することなく、「１」を受動的に再生すること、つまりこれらの高レベルの雑音を低減することを可能にする。更に、この再生はマルチチャネルモードで生じ、同一部品によって複数のチャネルを同時に処理することを可能にする。
【００３９】
更に、本発明は、モノリシックコンポーネントによって「０」及び「１」の両方のレベルの雑音を低減し、ほとんど空間を必要とせず、２つの異なる部品の生産及び結合よりも低いコスト及び複雑性の複数の機能を組み合わせることによって、「０」及び「１」を同時かつ受動的に再生できるようにする。
【００４０】
高レベル及び低レベルを同時に再生できるということによって、更に、既知の「Ｒｅｇｅｎ０」技術の特定の有害な効果（例えば、前記「アイダイアグラム」の閉鎖）を回避又は制限することができる。
【００４１】
従って、高レベルを再生可能にすることによって、本発明は、信号の形状を完全に再生するデバイスの生産を許容することで技術的障害を克服することができる。これらのデバイスは受動的かつ全光的に動作可能であり、これによって、エネルギー供給のない隔離位置に配置可能なコンパクト装置の設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
本発明の他の特徴及び利点は、非制限的な実施態様に関する詳細な説明及び添付の図面から明らかになる。
【図１】１グループのパルスに関する時間関数としての電力曲線を示す図である。図１ａは、コントラストが制限された雑音入力パルスの場合を示しており、図１ｂは、低レベル形状の再生後の同一パルスの場合を簡略的に示しており、図１ｃは、高レベル形状の再生後の同一パルスの場合を簡略的に示しており、そして、図１ｄは高レベル及び低レベル形状の再生後の同一パルスの場合を簡略的に示す。
【図２】従来技術（Ｒｅｇｅｎ０）による部品についての、受信電力の関数である反射率を示す図である。図２ａは原則として効果を表す形態であり、そして、図２ｂは実践に近い形態である。
【図３】本発明の第１の実施態様によるＲｅｇｅｎ１タイプの部品についての、受信電力の関数である反射率を示す図である。図３ａは原則として効果を表す形態であり、そして、図３ｂは実践に近い形態である。
【図４】本発明の第２の実施態様によるＲｅｇｅｎ１０タイプの部品についての、受信電力の関数である反射率を示す図である。図４ａは原則として効果を表す形態であり、そして、図４ｂは実践に近い形態である。
【図５】従来技術によるＲｅｇｅｎ０タイプの部品で実行される実験的測定と、本発明の設計に使用されるモデルの予測との比較を、入力電力の関数である反射率について示す図である。
【図６】入力電力の関数として、Ｒｅｇｅｎ０タイプに近い構成の可飽和吸収体光キャビティの算出反射率及び出力電力を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施態様によるＲｅｇｅｎ１タイプの部品の可飽和吸収体光キャビティを示す図である。
【図８】入力電力の関数として、本発明の第１の実施態様によるＲｅｇｅｎ１タイプの部品の可飽和吸収体光キャビティの算出反射率及び出力電力を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施態様によるＲｅｇｅｎ１０タイプの部品の可飽和吸収体光キャビティを示す図である。
【図１０】図１０は、入力電力の関数として、本発明の第２の実施態様によるＲｅｇｅｎ１０タイプの部品の可飽和吸収体光キャビティの算出反射率及び出力電力を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施態様によるＲｅｇｅｎ１０タイプの部品の、ブラッグミラー及び量子井戸を備えた可飽和吸収体光キャビティの構造の実際的な実施例を示す図である。
【図１２】入力電力の関数として、図１１の実際的な構造例の算出反射率及び出力電力を示す図である。
【図１３】図１４の共鳴における、図１１の構造例の電界の振幅の分布を示す図である。
【図１４】図１１の実際的な構造例の反射率の算出スペクトル依存性を示す図である。
【００４３】
本発明は、材料及びそれらの組み合わせの光学態様の数学的モデリングによるディジタルシミュレーションで定量化及び試験された。
【００４４】
低レベルのパルスの再生（「Ｒｅｇｅｎ０」機能）を実行する部品の材料サンプルに対して、反射率測定が実行されたことの定量的な報告が測定によって可能になる。図５に図示されるように、この数学的モデルは、これらの実測定値と、これらの同一材料サンプルについて予測する値とを比較することによって調整及び検証された。これらの材料サンプルは、フロントミラーの反射率特徴Ｒｆ＝０．８８と、リアミラーのＲｂ＝０．９５（Ｒｆ≦Ｒｂ）と、ＩｎＰでエピタキシャルにされる５個のＩｎＧａＡｓ量子井戸の飽和吸収率と等しい飽和吸収率αＬ１＝３．８５％とを有している。
【００４５】
図６は、入力パルスＰｉｎの電力の関数として、反射率Ｒ（Ｐｉｎ）及び出力電力Ｐｏｕｔの予測値を示す。これらを予測するのに使用される実際的なモデルは、複素部分（complex part）を有する光指数の材料層の積層についてマックスウェル方程式の解に基づいている。使用される実際的な吸収飽和の法則は、αＬ（Ｐ）＝αＬ０／（１＋Ｐ／Ｐｓａｔ）であり、式中、Ｐは、量子井戸のレベルでのキャビティ中の電磁波の（強度とリンクした）電力を表す。
【００４６】
曲線Ｐｏｕｔは、線形依存性Ｐｏｕｔ＝αＰｉｎ（式中、αは定数である）に対応する破線と比較される。対数尺度に対する破線の一定勾配は、Ｐｉｎに関して、相対雑音がＰｏｕｔに追加されない境界事例に対応する。対数尺度に対するＰｏｕｔの勾配が破線よりも小さい場合、Ｐｏｕｔでの相対雑音はＰｉｎにおけるそれよりも小さく、本発明によって生成される、光制限タイプの効果に対応する。
【００４７】
従来技術について記載する図６の場合のように、対数尺度に対するＰｏｕｔの勾配が破線よりも大きい場合、Ｐｏｕｔでの相対雑音は再生器の通過ごとに増大され、これは有害である。この図は、従来技術によるＲｅｇｅｎ０部品が高レベルのパルスを再生しないだけではなく、使用される入力電力にかかわらず「１」での雑音をかなり劣化させることを示す。
【００４８】
本発明の第１の実施態様では、図７は、Ｒｅｇｅｎ１タイプの部品の構造を図示する。この部品は、反射率Ｒｂの第１のミラーＭ１（又はリアミラーＭｂ）と、反射率Ｒｆの第２のミラーＭ２（この場合はフロントミラーＭｆと称される）との間に形成されるいわゆるＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔキャビティを備えている。これら２つのミラーは、全吸収率がαＬ１に等しい（つまり、長さ「Ｌ１」にわたる吸収率「α」に対応する）可飽和吸収材料に設定される。この可飽和吸収体は、２つの位相層（phase layer）φ１及びφ２によって２つのミラーの各々から分離される。キャビティは、パルスの吸収によって生成される熱を除去する基板Ｓに戴置される。パルスの全光再生に関する従来技術について、このキャビティは、オリジナルの反直観特徴Ｒｆ≧Ｒｂ、つまりリアミラー（Ｍｂ）の反射率より大きなフロントミラー（Ｍｆ）の反射率によって設計されている。
【００４９】
従って、ＲｂとＲｆとの関係は、従来技術で必要であるとされているインピーダンス適合関係（前記関係（１））にはもはや対応しておらず、それどころか、ＲｂとＲｆとの関係は「リターン」又は「リバース」キャビティについて説明している点で極めて明確である。この具体的な特徴によって高レベルのパルスの全光再生が可能になる。
【００５０】
部品Ｒｅｇｅｎ１の生成は既知の半導体エピタキシー技術と、これらの材料に適用される異なる既知の技術的方法とを使用する。可飽和吸収体は非制限的に構成可能であり、そして、ＩｎＰ又はＧａＡｓバリアに挿入され、かつ部品の動作波長（つまり、現在の光通信に使用される部品について約１．３〜１．５５μｍ）で吸収するＩｎＧａＡｓ量子ドット又はボックスのうちの１つ以上の平面、１つ以上のＩｎＧａＡｓ又はＧａＡｌＡｓ量子井戸、１つ以上の固体ＧａＩｎＡｓ又はＧａＡｌＡｓ層によって例証として示されることが可能である。
【００５１】
量子井戸の場合、通常入射反射率の偏光依存を最小化するために、バリアにおける共通原子及び好ましくは共通アニオンを有する本発明の半導体量子井戸による、量子井戸の吸収二色性及び界面における結晶異方性に起因する依存が選択されることになり、それは、例えば、ＩｎＡｌＡｓバリア間のＩｎＧａＡｓ量子井戸である。吸収の偏光依存は、文書：Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｇｉａｎｔ  “ｆｏｒｂｉｄｄｅｎ”ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ  ｉｎ  ＧａＩｎＡｓ−ＩｎＰ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｏ．Ｋｒｅｂｓ，Ｗ．Ｓｅｉｄｅｌ，Ｊ．Ｐ．Ａｎｄｒｅ，Ｄ．Ｂｅｒｔｈｏ，Ｃ．Ｊｏｕａｎｉｎ，Ｐ．Ｖｏｉｓｉｎ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１２（１９９７）９３８−９４２に記載されている。
【００５２】
吸収は可飽和性であり、すなわち、吸収体材料を通過する波の電力（又は、強度）が無限になる傾向がある場合に、吸収はゼロになる傾向がある。実際、実験的可飽和吸収は、式：αＬ（Ｐｉｎ）＝αＬ０／（１＋Ｐｉｎ／Ｐｓａｔ）（式中、αＬ０は照明がある場合の材料の吸収率である）によって飽和電力付近で説明可能な依存性を表している。時間の観点から、可飽和吸収はより迅速になり、低温エピタキシャル成長を使用することによって、あるいは、不純物の取り込み、又は、重もしくは軽イオンによる層の照射を使用することによって、ピコ秒又はサブピコ秒の応答時間である。
【００５３】
ミラー及び可飽和吸収層だけではなく、他の層も、可能な限り、動作波長で透過的である。
【００５４】
キャビティのミラーは１未満の反射率を有しており、そして、損失がないと考えられている。リアミラーＭｂは好ましくは金属製であり、他のミラーは、反射されない波エネルギーを通過させるタイプである。実際、ミラーにおける残渣損失の存在は本発明の概念を変更しない。例証として、かつ非制限的に、ミラーは、半導体層のエピタキシー又は誘電層の堆積のいずれかによる既知の技術による「ブラッグミラー」の形態で生成可能である。基板Ｓへの異なる層の積層、並びに、キャビティ及び可飽和吸収体からなる構造の移送は既知の技術に従って実行される
【００５５】
図８は、関係Ｒｆ≧Ｒｂで図７に表されている本発明の第１の実施態様による部品Ｒｅｇｅｎ１についての反射率Ｒ（Ｐｉｎ）と出力電力Ｐｏｕｔの依存性とを示している。従って、従来技術によるインピーダンス適合関係は、生成されない。検討事例は非制限的な実施例であり、Ｒｆ＝０．９６、Ｒｂ＝０．９５及びαＬ１＝３．８５％に等しい反射率特徴を有している。０．９５〜０．９６より高い反射率を使用することができるのが好ましく、そして、本発明による部品の損失の有用な低減をもたらすことができる点に注目されたい。従って検討事例は通常の値を有している。
【００５６】
曲線Ｐｏｕｔの勾配のキャンセルは、これらのレベルでの雑音を排除することによって、高レベルのパルスの再生を保証することができる。全電力において、勾配１の破線よりも対数尺度において小さい曲線Ｐｏｕｔの勾配は、本発明が低レベルのパルスに雑音を追加しないことを示している。従って、本発明による第１の部品の反射率は、Ｒｅｇｅｎ１タイプの再生を保証することができる。
【００５７】
互いにそれほど異ならない値（０．９６及び０．９５）を有する反射率Ｒｆ及びＲｂによって必要効果が取得可能であるのに対して、従来技術によるＲｅｇｅｎ０動作に影響するインピーダンス適合関係（１）は、この同等性からかけ離れた複数の対の値、例えば０．８８及び０．９５を提供する点に注目すべきである。リアミラーのＲｂより大きなフロントミラーの反射率Ｒｆによって定義する本発明の特徴は、従って、これら２つの値が実質的に等しいか、ごくわずかに反転されている場合を排除しない。
【００５８】
好都合なことに、高レベル及び低レベルを再生するためのＲｅｇｅｎ１０再生機能を簡単かつ効率的に生成するために、本発明によるＲｅｇｅｎ１部品は従来技術によるＲｅｇｅｎ０部品と連結可能である。
【００５９】
好ましくは、再生機能の組成がＲｅｇｅｎ１０機能を生成するように、Ｒｅｇｅｎ１部品はＲｅｇｅｎ０部品の後に配置される。
【００６０】
本発明の第２の実施態様によると、図９は、Ｒｅｇｅｎ１０タイプの部品の構造を図示している。この部品は、反射率Ｒｍのいわゆる中央つまり中間ミラーＭｍを共有する２つの結合Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔキャビティによって形成される。これらのキャビティのうちの第１のＣ１は、第１のミラーＭ１（リアミラーＭｂと称される）と、この場合はこの中間ミラーＭｍによって構成される第２のミラーＭ２との間に形成される。これらのキャビティのうちの第２のＣ２は、この同じ中間ミラーＭｍと、第３のミラーＭ３（この場合はフロントミラーＭｆと称される）との間に形成される。これらのキャビティＣ２及びＣ１の各々はそれぞれ可飽和吸収材料αＬ１及びαＬ２に設定され、これらの吸収体材料の各々はそれぞれ、αＬ１に対する２つの位相層φ１、φ２と、αＬ２に対するφ３、φ４によって隣接ミラーから分離されている。位相層によって導入される位相シフトφ１＋φ２及びφ３＋φ４は、動作波長が反射率共鳴にスペクトル的に対応するように選択される。この構造は、電磁エネルギーの一部をこの構造から除去することができる、本発明の動作波長において透過的な基板Ｓにある。
【００６１】
３つのミラーＭｆ、Ｍｍ及びＭｂは部分的に透過的であり、それぞれ反射率Ｒｆ、Ｒｍ及びＲｂを有しており、理想的には１−Ｒｆ、１−Ｒｍ及び１−Ｒｂを透過する。これらは、例えば半導体のエピタキシャル成長によって生成される誘電層又はブラッグミラーから生成されることができる。反射率は、高レベル及び低レベルのパルスの全光かつ同時再生を得られるように、以下の２つの関係：Ｒｍ≧Ｒｆ及びＲｍ≧Ｒｂを満たす。前記構造の反射率は、以下：
《式２》
2009544996.tif 000004
のように記述される。
【００６２】
機能Ｒｅｇｅｎ１０を保証する本発明による部品の設計は、従って、３つの反射率Ｒｆ、Ｒｍ、Ｒｂと２つの可飽和吸収率αＬ１及びαＬ２との判断を伴う。
【００６３】
特に、有用な実施例では、非常に低い入力電力においてゼロ反射率を表す図９のＲｅｇｅｎ１０部品について、これらのパラメータの選択は、以下のいわゆるインピーダンス適合関係：
《式３》
2009544996.tif 000005
を満たすことによって判断可能である。
【００６４】
実際、この関係を正確に満たすことは必ずしも求められてはおらず、最良のＲｅｇｅｎ１０再生機能を保証するためには、例えば入射電力によって反射率の依存性を調整することが好ましい。
【００６５】
図１０は、以下の値について、前述され、かつ前記解析式（２）から予測された部品の反射率及び出力電力を説明している。
【表１】
2009544996.tif 000006
【００６６】
反射率曲線の形状は、図４ｂに表されているようなＲｅｇｅｎ１０機能について求められる形状を満たす。定量的に、低入力電力における（対数尺度に対する）１より大きな勾配Ｐｏｕｔはパルスのコントラストを増大させるのに対して、Ｐｏｕｔの平坦域は高レベルのパルスでの雑音を排除する。この平坦域は、Ｐｉｎ：Ｒ（Ｐｉｎ）＝α／Ｐｉｎ（ａ＝定数）に反比例する反射率Ｒ（Ｐｉｎ）に対応しており、これは、必要な光制限タイプ効果を有している。
【００６７】
図１１は、本発明の第２の実施態様によるＲｅｇｅｎ１０タイプの部品の実施例を構成する構造を示しており、左側に図示し、右側に記号を表示している。前記実施例は制限的とみなされるべきではなく、特に、このような部品カテゴリを生成及び実施するための技術と両立可能な構成を有するＲｅｇｅｎ１０タイプの部品を具体的に設計可能であることを示すことができる。この部品は、例えば有機金属化学気相位相堆積（organometallic chemical vapour phase deposition）によって第４級ＩｎＧａＡＩＡｓ及びバイナリＩｎＰのサブミクロン層を交互配列（alternation）しているエピタキシャル半導体に基づく３つのブラッグミラーＭ１、Ｍ２及びＭ３から形成される。これらの層は、第１のミラーＭ１（又はＭｂ）に１１対を、第２のミラーＭ２（又はＭｍ）には２５対を、第３のミラーＭ３（又はＭｆ）には８対をナンバリングする。これら３つのミラーは、１．５５μｍの通信波長での吸収率を提供するために選択される同一の方法及び厚さに従ってエピタキシャルされた、バリアＢＡ（この場合、ＩｎＡＩＡｓからなる）と交互配列している、一連の量子井戸ＱＷ（この場合、ＩｎＧａＡｓからなる）に設定される。第１のシリーズαＬ１は７個の量子井戸及び８個のバリア層ＢＡを含有している。第２のシリーズαＬ２は２１個の量子井戸及び２２個のバリア層ＢＡを含有している。ミラー及び一連の量子井戸は、ＩｎＰからなる位相層φ１、φ２、φ３及びφ４によって分離されている。この構造自体は、１．５５μｍの波長で透過的な基板Ｓ上でエピタキシャルされる。
【００６８】
異なる層は以下の厚さを有している：
【表２】
2009544996.tif 000007
【００６９】
アセンブリは、図１３の横座標「ｚ」に沿って実質的にスケーリングするように表されているおよそ１１μｍの厚さを表している。
【００７０】
本実施例は以下の反射率及び吸収率の値を有している：
【表３】
2009544996.tif 000008
【００７１】
図１２は、本実施例について取得された、入力電力の関数である反射率と出力電力の依存性とを示している。異なる層の積層は解析式（２）から推定された機能に非常に近い再生機能をもたらし、そして、本実施例の構造の動作が、高レベル及び低レベルの再生を可能にするＲｅｇｅｎ１０特徴を有することを示している。
【００７２】
図１３は、同実施例の構造の厚さ「ｚ」にわたる分布において、共鳴波長（１５５０ｎｍ）における電界Ｅの２乗モジュールの分布を示している。電界Ｅは、エピタキシャル半導体の異なる層間の界面における複数の反射によって構造に確立される反伝搬波の間の干渉から生じる。この構造の厚さの光指数プロファイルは参照として右側の縦座標に表されており、図面の上部に現れている。電界は２連の量子井戸のレベルで最大であるため、この吸収の飽和電力を最小化することができる。
【００７３】
図１４は、先行の実施例での、そして、低強度の場合における、第２の実施態様の本発明によるＲｅｇｅｎ１０部品のスペクトル応答を図示している。波長値の低電力インピーダンス適合を保証するためにブラッグミラー及び一連の量子井戸における層の数が選択されると、反射率Ｒは波長１．５５μｍでキャンセルされることが分かる。このインピーダンス適合は、従来技術で使用されている関係（１）とは異なる関係である、「Ｒｅｇｅｎ１０」部品について本発明によって提案された関係（３）に従って反射率値を決定することにより得られる。低強度レジームスペクトルについて得られる曲線は、低強度でゼロ反射率を提供するタイプのインピーダンス適合が、この部品について取得可能であることを示す。
【００７４】
波長が１．５５μｍからずれると、選択された厚さに対するこの波長の不一致に起因する相違がキャビティに導入される。共鳴について予測される中高スペクトル幅は１３．６ｎｍであり、部品が低強度レジームで使用可能な通常の波長範囲を示す。
【００７５】
本発明による部品は、特に、受動全光タイプの、多数のタイプの光信号処理デバイスを生成するために使用可能であり、例えば以下のタイプである：
−高レベルの信号を受動的に再生するための、本発明による部品を備える電気通信光信号処理デバイス；
−低レベルの信号を受動的に再生するための第２の部品少なくとも１つにより先行される、高レベルの電気通信光信号を受動的に再生するための、本発明による第１の部品少なくとも１つを備える電気通信光信号処理デバイスであって、前記第２の部品が、反射率Ｒｂのリアミラーと反射率Ｒｆのフロントミラー間に挿入される、吸収率α０Ｌの吸収体によって形成される少なくとも１つの可飽和吸収体キャビティ（absorber cavity）を備えており、前記反射率は、インピーダンス適合関係Ｒｆ＝ｅｘｐ（−２α０Ｌ）Ｒｂに実質的に準拠している、前記電気通信光信号処理デバイス；
−高レベル及び低レベルの信号を受動的に再生するための、本発明による少なくとも１つのモノリシックコンポーネントを備える電気通信光信号処理デバイス。
【００７６】
更に、本発明による部品は、一定の幅（通常、５〜２０ｎｍの幅）のスペクトル範囲を処理するために製造可能である。従って、前記デバイスは、コスト、複雑さ及び空間要件が制限されたマルチチャネルバージョンで生成可能である。
【００７７】
前記デバイスは、例えば、チャネル速度４０Ｇｂ／ｓの次世代の、場合によっては１６０Ｇｂ／ｓ程度の速度の次世代の通信システムを確立するために使用可能である。
【００７８】
本発明による部品又はデバイスは、例えば、動作を簡略化するために、あるいはシステムをよりコンパクトに、より確実に、より効率的に、より経済的にするために、あるいは将来のシステムとの互換性を改良するために、既存のシステム又は類似の性能を有するシステムに統合することもできる。
【００７９】
前記部品又はデバイスは、例えば研究室又は工業的妥当性において、開発中のシステム、あるいは、前記システムで使用可能な他の部品の容量及び制限をテストするためにも非常に有用である。
【００８０】
当然、本発明は前記の実施例に制限されず、これらの実施例に、本発明の範囲を逸脱することなく多数の調整を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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