(57)【要約】【課題】  任意のビットレートの光入力信号に対応した光ＤＥＭＵＸ装置を提供する。【解決手段】  光入力信号１０を分岐する光分配器１００１の出力側にＴＷ−ＥＡＭ２００１、２００２を接続する一方、これらのアノード電極２００１１、２００２１にＵＴＣ−ＰＤ３００１のアノード電極３００２及びカソード電極３００３を電気伝送線路４００１、４００２を介して接続し、さらに前記２００１のアノード電極２００１１に対し前記３００１とは反対側に電気伝送路線路４００３を介して終端抵抗５００１及びバイアス端子８００１を接続するとともに、前記２００２のアノード電極２００２１に対し前記３００１とは反対側に電気伝送線路４００４を介して終端抵抗５００２を接続した。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間多重された光信号を半分のビットレートの２つの光信号に時間分割する光ＤＥＭＵＸ装置において、
同一基板上に形成された、光入力信号を２つに分岐する光分配器と、
前記光分配器の出力側にそれぞれ接続されカソード電極が接地された第１及び第２の光変調器と、
前記第１及び第２の光変調器のアノード電極にアノード及びカソード電極がそれぞれ等距離の第１及び第２の電気伝送路線で接続された受光素子と、
前記第１の光変調器のアノード電極に対し前記受光素子とは反対側に接続された第３の電気伝送路線路、第１の終端抵抗及びバイアス回路と、
前記第２の光変調器のアノード電極に対し前記受光素子とは反対側に接続された第４の電気伝送線路及び第２の終端抵抗とを有することを特徴とする光ＤＥＭＵＸ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な構成で実現できる、時間多重された光信号を半分のビットレートの２つの光信号に時間分割する光ＤＥＭＵＸ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
将来の大容量光通信システムの実現には、構成要素である信号多重化変換器（ＭＵＸ；Multiplexer)、多重信号分離器（ＤＥＭＵＸ；Demultipexer）の高速化が必要であり、これらの中で用いられる光ゲート素子の高速化が進められている。
【０００３】
高速な光ゲート素子としては、高速と高出力を特徴とする単一走行キャリアフォトダイオード（ＵＴＣ−ＰＤ；Uni-Traveling-Carrier Photodiode）、高速と低電圧駆動を特徴とする進行波型電界吸収変調器（ＴＷ−ＥＡＭ；Traveling-wave Electroabsorption Modulator）、それらのバイアス回路および終端抵抗をモノリシック集積し、ＵＴＣ−ＰＤでＴＷ−ＥＡＭを直接駆動する形態の光ゲート素子（ＰＤ−ＥＡＭ）（特開平１１−３１１７６０号公報参照。）が実現されている。
【０００４】
光ゲート素子を用いた従来技術に係る１：２の分岐比のＤＥＭＵＸ装置（特開２００３−３２４３８８号公報参照）を図３に示す。図３において、１０は光入力信号、２０は光クロック信号、３１，３２は光出力信号、４１，４２は電気クロック信号、１は基板、１００１は光２分配器、２００１，２００２は光変調器であるＴＷ−ＥＡＭ、３００１は、受光素子である裏面入射型ＵＴＣ−ＰＤ、４００１〜４００４は、ＴＷ−ＥＡＭ２００１および２００２と同じ特性インピーダンスの電気伝送線路である。
【０００５】
４００１と４００２の長さの差は光クロック信号の繰り返し周波数の半周期の時間に電気伝送線路４００１を伝搬する電気クロック信号４１の伝搬速度をかけあわせて得られる距離に設定されている。
【０００６】
また、５００１，５００２は終端抵抗で、６００１，６００２はパッシブ光導波路である。
【０００７】
また、ＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２、ＵＴＣ−ＰＤ３００１にそれぞれ必要な電源回路は、記載を省略している。
【０００８】
時間多重された光入力信号１０は光２分配器１００１によって２分岐され、同位相でＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２に入力される。一方、光入力信号１０のビットレートの半分の繰り返し周波数である光クロック信号２０は、ＵＴＣ−ＰＤ３００１により電気信号に変換され、電気伝送線路４００１，４００２にそれぞれ電気クロック信号４１，４２を送り出す。この電気クロック信号４１，４２がそれぞれＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２を制御し、ＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２内をそれぞれ同位相で伝搬する光入力信号１０をオン・オフし、それぞれ光出力信号３１，３２をそれぞれ、パッシブ光導波路６００１，６００２を介して外部に出力する。ここで、電気伝送線路４００１と４００２の長さの差は光クロック信号２０の繰り返し周波数の半周期の時間に電気伝送線路４００１を伝搬する電気クロック信号４１の伝搬速度をかけあわせて得られる距離に設定されているので、電気クロック信号４１，４２がそれぞれＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２に、光クロック信号２０の半周期分つまり、光入力信号のビットレート基本周期分、位相がずれた状態で与えられる。従って、ＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２が光入力信号と同じビットレートで交互にオン・オフする。そして、ＴＷ−ＥＡＭに到達する光入力信号と電気クロック信号のタイミングを合わせて装置に入力することで、装置に入力された光入力信号１０は、２つに時間分割されそれぞれパッシブ光導波路６００１，６００２を通り、それぞれ光出力信号３１，３２として外部に出力される。
【０００９】
しかしながら、図に示す従来構成では、二つの光変調器と一つの受光素子を接続する二つの電気伝送線路の長さの差が、前記電気伝送線路を伝搬するそれぞれの電気クロック信号の位相差が光クロック信号の繰り返し周波数の半周期の時間になるように設定されているので、この距離に対応したビットレートの光入力信号しか扱うことができないという問題があった。
【００１０】
なお、本願発明に関連する従来公知の技術を開示する文献として次の文献を挙げることができる。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３１１７６０号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来技術に鑑み、その問題点を解消して任意のビットレートの光入力信号に対応した光ＤＥＭＵＸ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の構成は、
時間多重された光信号を半分のビットレートの２つの光信号に時間分割する光ＤＥＭＵＸ装置において、
同一基板上に形成された、光入力信号を２つに分岐する光分配器と、
前記光分配器の出力側にそれぞれ接続されカソード電極が接地された第１及び第２の光変調器と、
前記第１及び第２の光変調器のアノード電極にアノード及びカソード電極がそれぞれ等距離の第１及び第２の電気伝送路線で接続された受光素子と、
前記第１の光変調器のアノード電極に対し前記受光素子とは反対側に接続された第３の電気伝送路線路、第１の終端抵抗及びバイアス回路と、
前記第２の光変調器のアノード電極に対し前記受光素子とは反対側に接続された第４の電気伝送線路及び第２の終端抵抗とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明の通り、本発明の構成を用いることで、従来例での任意のビットレートの光入力信号に対応できないという問題を解決した光ＤＥＭＵＸ装置を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本実施の形態に係るＤＥＭＵＸ装置を示す構造図であって、１０は光入力信号、２０は光クロック信号、３１，３２は光出力信号、４１，４２は電気クロック信号、１はＩｎＰで形成した基板、１００１はＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰで形成した光２分配器である。
【００１７】
２００１は光変調器で、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸吸収層をコアとしｐ形ＩｎＰを上部クラッドとしｎ形ＩｎＰを下部クラッドとした光導波路２００１３とアノード電極２００１１、カソード電極２００１２とともにＴＷ−ＥＡＭを構成する。
【００１８】
２００２は光変調器でＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸吸収層をコアとしｐ形ＩｎＰを上部クラッドとしｎ形ＩｎＰを下部クラッドとした光導波路２００２３とアノード電極２００２１、カソード電極２００２２とともにＴＷ−ＥＡＭを構成する。
【００１９】
３００１は受光素子である裏面入射型ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ  ＵＴＣ−ＰＤで、３００２，３００３はそれぞれＵＴＣ−ＰＤ３００１のアノード電極、カソード電極である。
【００２０】
４００１〜４００４は、ＴＷ−ＥＡＭ２００１および２００２と同じ特性インピーダンスの電気伝送線路である。
【００２１】
また、５００１，５００２はＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２及び電気伝送線路４００１〜４００４の特性インピーダンスと同じ抵抗値の終端抵抗である。
【００２２】
６００１，６００２はＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰで形成したパッシブ光導波路であり、６００１，６００２は、電気伝送線路４００３，４００４を基板１の端におくことを避けるために設ける。
【００２３】
８００１はＴＷ−ＥＡＭ２００１とＵＴＣ−ＰＤ３００１に外部からバイアス電圧を印加するためのバイアス端子である。８００２は高周波電気信号がバイアス端子８００１に漏れ込むことを防止するためのインダクタである。８００３は直流電流を遮断するための容量である。
【００２４】
電気伝送路４００１はＵＴＣ−ＰＤ３００１のアノード電極３００２とＴＷ−ＥＡＭ２００１のアノード電極２００１１の一方の端とを接続する。ＴＷ−ＥＡＭ２００１のアノード電極２００１１の他方の端は電気伝送路４００３を介して終端抵抗５００１の一方の端に接続する。終端抵抗５００１の他方の端は２分岐し、一方はインダクタ８００２を介してバイアス端子８００１に接続し、他方は容量８００３を介して接地する。
【００２５】
電気伝送路４００２はＵＴＣ−ＰＤ３００１のカソード電極３００３とＴＷ−ＥＡＭ２００２のアノード電極２００２１の一方の端とを接続する。ＴＷ−ＥＡＭ２００２のアノード電極２００２１の他方の端は電気伝送路４００４と終端抵抗５００２とを介して接地する。
【００２６】
ＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２のそれぞれのカソード電極２００１２，２００２２はそれぞれ接地する。
【００２７】
このような構成とすることで、外部からＴＷ−ＥＡＭ２００１とＵＴＣ−ＰＤ３００１とに同じ逆バイアス電圧を印加できる。また、ＴＷ−ＥＡＭ２００２にはＴＷ−ＥＡＭ２００１及びＵＴＣ−ＰＤ３００１と独立してバイアス電圧としてゼロ電圧をあたえることができる。
【００２８】
電気伝送線路４００１と４００２の長さは、電気クロック４１及び４２の遅延時間が同じとなるように設定する。
【００２９】
本実施の形態で用いるＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２はバイアス電圧としてゼロ電圧が印加されると光を透過し、逆バイアス電圧が印加されると消光するように、材料、層構成を選択してある。
【００３０】
図１の光クロック信号２０は、基板の裏面から入射する様にしている。本装置の構成要素素子は、図１では全て基板１上にモノリシック集積されている。
【００３１】
次に、本装置の動作について図１及び図２を用いて説明する。
【００３２】
時間多重された光入力信号１０は光２分配器１００１によって２分岐され、同位相でＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２に入力される。ここで、ＴＷ−ＥＡＭ２００１には、逆バイアス電圧が印加されており、ＴＷ−ＥＡＭ２００２にはゼロ電圧が印加されているので、光入力信号１０が入力されない場合には、ＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２はそれぞれオフ・オンとなる。一方、光入力信号１０のビットレートの基本周波数の半分の繰り返し周波数である光クロック信号２０は、ＵＴＣ−ＰＤ３００１により電気信号に変換され、電気伝送線路４００１，４００２にそれぞれ電気クロック信号４１，４２を送り出す。ここで、電気伝送線路４００１，４００２はそれぞれＵＴＣ−ＰＤ３００１のアノード電極３００２、カソード電極３００３に接続され、電気伝送線路４００１と４００２の長さが、電気クロック４１及び４２の遅延時間が同じとなるように設定されているので、電気クロック信号４１，４２は、図２のように実効値がそれぞれ正、負の交流電流となり、互いに半周期位相のずれたつまり逆位相の関係となる。この電気クロック信号４１，４２がそれぞれＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２を制御し、ＴＷ−ＥＡＭ２００１，２００２内をそれぞれ同位相で伝搬する光入力信号１０をＴＷ−ＥＡＭ２００１ではオンし、ＴＷ−ＥＡＭ２００２ではオフする。次のビットではクロック信号が入力されないので、ＴＷ−ＥＡＭ２００１ではオフし、ＴＷ−ＥＡＭ２００２ではオンする。この様にしてＴＷ−ＥＡＭ２００１と２００２が交互にオン・オフすることで光入力信号１０を１ビットおきにそれぞれ光出力信号３１，３２として、パッシブ光導波路６００１，６００２を通して外部に出力する。ここで、光クロック信号２０の繰り返し周波数が光入力信号１０の基本繰り返し周波数の半分の周波数であれば、光クロック信号２０の繰り返し周波数が任意の値であっても、前述の電気クロック信号４１，４２は同期してＴＷ−ＥＡＭ２００１及び２００２を駆動するので逆位相の関係は変わらない。
【００３３】
そして、ＴＷ−ＥＡＭに到達する光入力信号と電気クロック信号のタイミングを合わせて本装置に入力することで、本装置に入力された光入力信号１０は、２つに時間分割される。ここで、前述のタイミングを合わせる手段としては、光入力信号１０が本装置に入力されてからＴＷ−ＥＡＭに到達する時間と光クロック信号２０が本装置に入力されてから電気クロック信号４２に変換されてＴＷ−ＥＡＭ２００２に到達するまでの時間と同じになるように、あらかじめ外部で設定することもできる。
【００３４】
この様な構成を用いることで、任意のビットレートの光入力信号に対応することができる。
【００３５】
本実施の形態では、吸収層としてＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を有するＥＡＭを用いたが、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ等の多重量子井戸吸収層を有するＥＡＭや、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰバルク吸収層を有する半導体のＥＡＭであっても良い。その場合、基板１は、用いるＥＡＭが形成できる基板とすることが望ましい。また、光２分配器１００１、光導波路６００１，６００２は、用いるＥＡＭを形成できる基板上に形成できるものを用いることが望ましい。
【００３６】
本実施の形態では、光変調器としてＴＷ−ＥＡＭを用いたが、基板１上に形成できるその他の公知の光変調器であっても良い。終端抵抗を必要としないその他の公知の光変調器を用いる場合、終端抵抗５００１，５００２、電気伝送線路４００３，４００４、パッシブ光導波路６００１，６００２は省略しても良い。
【００３７】
本実施の形態では、受光素子として裏面入射型ＵＴＣ−ＰＤを用いたが、その他の公知のＵＴＣ−ＰＤであっても良い。この場合光クロック信号の入射方向は用いるＵＴＣ−ＰＤに最適な方向とすれば良い。
【００３８】
本実施の形態では、光２分配器にＹ分岐型光２分配器を記載したが、方向性結合器型や多モード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interferometer)型の分配器などのその他の公知の光２分配器であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は大容量光通信システムに好適に利用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態である光ＤＥＭＵＸ装置を概念的に示す構造図である。
【図２】図１に示す装置の各部の波形を示す波形図である。
【図３】従来技術に係る光ＤＥＭＵＸ装置を概念的に示す構造図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基板
１０  光入力信号
２０  光クロック信号
３１，３２  光出力信号
４１，４２  電気クロック信号
１００  ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ光２分配器
２００１  ＴＷ−ＥＡＭ
２００１１  ＴＷ−ＥＡＭ２００１のアノード電極
２００１２  ＴＷ−ＥＡＭ２００１のカソード電極
２００１３  ＴＷ−ＥＡＭ２００１の光導波路
２００２  ＴＷ−ＥＡＭ
２００２１  ＴＷ−ＥＡＭ２００２のアノード電極
２００２２  ＴＷ−ＥＡＭ２００２のカソード電極
２００２３  ＴＷ−ＥＡＭ２００２の光導波路
３００１  ＵＴＣ−ＰＤ
３００２  ＵＴＣ−ＰＤのアノード電極
３００３  ＵＴＣ−ＰＤのカソード電極
４００１〜４００４  電気伝送線路
５００１，５００２  終端抵抗
６００１，６００２  ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰパッシブ光導波路
８００１  バイアス端子
８００２  インダクタ
８００３  容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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