(57)【要約】  波長選択スイッチ及び波長選択方法が提供され、波長選択スイッチは、直列に接続された第１のマイクロリング（１１１）及び第２のマイクロリング（１１２）を含む双マイクロリング共振器であって、第１のマイクロリング（１１１）及び第２のマイクロリング（１１２）がシリコンに基づくマイクロリングであり、それぞれが１つの環状ＰＮ接合を含み、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向が、第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向と同じである、双マイクロリング共振器と、電気チューニングモジュール（１２０）であって、電気チューニングモジュール（１２０）の第１の電気ポートが、第１のマイクロリング（１１１）のＰ領域及び第２のマイクロリング（１１２）のＮ領域に接続され、電気チューニングモジュール（１２０）の第２の電気ポートが、第１のマイクロリング（１１１）のＮ領域及び第２のマイクロリング（１１２）のＰ領域に接続され、電気チューニングモジュール（１２０）が、第１のマイクロリング（１１１）の環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリング（１１２）の環状ＰＮ接合と逆方向にバイアス電圧を印加するように構成された、電気チューニングモジュール（１２０）と、双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成された熱チューニングモジュール（１３０）と、を含む。スイッチは、高密度集積光相互接続に適している。
2017527842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングを含む双マイクロリング共振器であって、前記第１のマイクロリング及び前記第２のマイクロリングがシリコンに基づくマイクロリング導波路であり、それぞれが１つの環状ＰＮ接合を含み、前記第１のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合の方向が、前記第２のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合の方向と同じである、双マイクロリング共振器と、
電気チューニングモジュールであって、前記電気チューニングモジュールの第１の電気ポートが、前記第１のマイクロリングのＰ領域及び前記第２のマイクロリングのＮ領域に接続され、前記電気チューニングモジュールの第２の電気ポートが、前記第１のマイクロリングのＮ領域及び前記第２のマイクロリングのＰ領域に接続され、前記電気チューニングモジュールが、前記第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び前記第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合と逆方向にバイアス電圧を印加するように構成された、電気チューニングモジュールと、
前記双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成された熱チューニングモジュールと、を含む、波長選択スイッチ。
【請求項２】
前記第１のマイクロリングの屈折率及び前記第２のマイクロリングの屈折率が逆方向に変化し、前記双マイクロリング共振器が離調状態になるように、前記電気チューニングモジュールが、前記第１のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合及び前記第２のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合と逆方向のバイアス電圧を印加するように構成され、
前記熱チューニングモジュールが、前記双マイクロリング共振器の共振波長を変更するために、前記双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成され、
前記双マイクロリング共振器が変化した共振波長において共振状態となるように、前記電気チューニングモジュールがさらに、前記第１のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合及び前記第２のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合と逆方向のバイアス電圧を印加するのを停止するように構成された、請求項１に記載の波長選択スイッチ。
【請求項３】
前記第１のマイクロリング及び前記第２のマイクロリングがリッジ導波路である、請求項１または２に記載の波長選択スイッチ。
【請求項４】
前記熱チューニングモジュールが、
前記双マイクロリング共振器の温度を検出するように構成された温度検出器と、
前記双マイクロリング共振器の温度を変更するように構成された半導体冷却器と、
前記温度検出器の検出結果に従って前記半導体冷却器の動作状態を制御し、前記双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成された制御チップと、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項５】
前記第１のマイクロリング及び前記第２のマイクロリングのマイクロリングの中心に近い部分がＰ領域であり、前記マイクロリングの中心から離れた部分がＮ領域であり、または、マイクロリングの中心に近い部分がＮ領域であり、前記マイクロリングの中心から離れた部分がＰ領域である、請求項１から４のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項６】
前記第１のマイクロリングの前記Ｐ領域及び前記第２のマイクロリングの前記Ｐ領域がそれぞれＰ＋＋領域を含み、前記第１のマイクロリングの前記Ｎ領域及び前記第２のマイクロリングのＮ領域がそれぞれＮ＋＋領域を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項７】
波長選択スイッチによって波長を選択する方法であって、前記波長選択スイッチが、双マイクロリング共振器と、電気チューニングモジュールと、熱チューニングモジュールと、を含み、前記双マイクロリング共振器が、直列に接続された第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングを含み、前記第１のマイクロリング及び前記第２のマイクロリングがシリコンに基づくマイクロリング導波路であり、それぞれが１つの環状ＰＮ接合を含み、前記第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向が、前記第２のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合の方向と同じであり、前記電気チューニングモジュールの第１の電気ポートが前記第１のマイクロリングのＰ領域及び前記第２のマイクロリングのＮ領域に接続され、前記電気チューニングモジュールの第２の電気ポートが前記第１のマイクロリングのＮ領域及び前記第２のマイクロリングのＰ領域に接続され、
前記方法が、
前記電気チューニングモジュールによって、前記第１のマイクロリングの屈折率及び前記第２のマイクロリングの屈折率を反対に変化させて前記双マイクロリング共振器が離調状態となるように、前記第１のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合及び前記第２のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合に逆方向のバイアス電圧を印加する段階と、
前記熱チューニングモジュールによって、前記双マイクロリング共振器の共振波長を変化させるように前記双マイクロリング共振器の動作温度を調整する段階と、
前記電気チューニングモジュールによって、前記双マイクロリング共振器が変化した共振波長において共振状態となるように、前記第１のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合及び前記第２のマイクロリングの前記環状ＰＮ接合への逆方向のバイアス電圧の印加を停止する段階と、を含む、方法。
【請求項８】
前記第１のマイクロリング及び前記第２のマイクロリングがリッジ導波路である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱チューニングモジュールが、温度検出器と、半導体冷却器と、制御チップと、を含み、
前記熱チューニングモジュールによって、前記双マイクロリング共振器の動作温度を調整する段階が、
前記制御チップによって、前記双マイクロリング共振器の前記動作温度を調整するために前記温度検出器の検出結果に従って前記半導体冷却器の動作状態を制御する段階を含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のマイクロリング及び前記第２のマイクロリングのマイクロリングの中心に近い部分がＰ領域であり、マイクロリングの中心から離れた部分がＮ領域であり、または、マイクロリングの中心に近い部分がＮ領域であり、マイクロリングの中心から離れた部分がＰ領域である、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のマイクロリングの前記Ｐ領域及び前記第２のマイクロリングの前記Ｐ領域がそれぞれＰ＋＋領域を含み、前記第１のマイクロリングの前記Ｎ領域及び前記第２のマイクロリングの前記Ｎ領域がそれぞれＮ＋＋領域を含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報通信技術の分野に関し、より具体的には、波長選択スイッチ及び波長選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再構成可能な光分岐挿入装置は、波長分割多重光相互接続システムの中核デバイスの１つであり、ヒットレス（Ｈｉｔｌｅｓｓ）波長選択スイッチは、デバイスの重要な要素である。従来の光通信におけるヒットレス波長選択スイッチは、ほとんどの場合、微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳ）などのスイッチ技術に基づき、大きな体積を有し、速度が遅く、チップ内またはチップ上の光相互接続波長分割多重ネットワークに使用するには適していない。チップ内、または特にチップ上の光相互接続は、小さな体積を有し、速度が速く、高密度集積に便利なヒットレス波長選択スイッチを必要とする。さらに、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ５層非対称結合量子井戸２次または４次直列マイクロリング構造に基づく波長選択スイッチは、シリコンＣＭＯＳ製造方法と互換性がなく、波長調整が可能な範囲は大きくない。従って、波長選択スイッチは、高密度集積光相互接続にも適していない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の実施形態は、高密度集積光相互接続に適した波長選択スイッチ及び波長選択方法を提供する。
【０００４】
第１の態様は、導波路選択スイッチを提供し、
直列に接続された第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングを含む双マイクロリング共振器であって、第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングがシリコンに基づくマイクロリング導波路であり、それぞれが１つの環状ＰＮ接合を含み、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向が、第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向と同じである、双マイクロリング共振器と、
電気チューニングモジュールであって、電気チューニングモジュールの第１の電気ポートが、第１のマイクロリングのＰ領域及び第２のマイクロリングのＮ領域に接続され、電気チューニングモジュールの第２の電気ポートが、第１のマイクロリングのＮ領域及び第２のマイクロリングのＰ領域に接続され、電気チューニングモジュールが、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合と逆方向にバイアス電圧を印加するように構成された、電気チューニングモジュールと、
双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成された熱チューニングモジュールと、を含む。
【０００５】
第１の態様を参照して、第１の可能な実装方法において、第１のマイクロリングの屈折率及び第２のマイクロリングの屈折率が逆方向に変化し、双マイクロリング共振器が離調状態になるように、電気チューニングモジュールが、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合と逆方向のバイアス電圧を印加するように構成され、
熱チューニングモジュールが、双マイクロリング共振器の共振波長を変更するために、双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成され、
双マイクロリング共振器が変化した共振波長において共振状態となるように、電気チューニングモジュールがさらに、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合と逆方向のバイアス電圧を印加するのを停止するように構成される。
【０００６】
第１の態様または第１の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第２の可能な実装方法において、第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングはリッジ導波路である。
【０００７】
第１の態様または第１の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第３の可能な実装方法において、熱チューニングモジュールが、
双マイクロリング共振器の温度を検出するように構成された温度検出器と、
双マイクロリング共振器の温度を変更するように構成された半導体冷却器と、
温度検出器の結果に従って半導体冷却器の動作状態を制御し、双マイクロリング共振器の動作温度を調整するように構成された制御チップと、を含む。
【０００８】
第１の態様または第１の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第４の可能な実装方法において、第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングのマイクロリングの中心に近い部分がＰ領域であり、マイクロリングの中心から離れた部分がＮ領域であり、または、マイクロリングの中心に近い部分がＮ領域であり、マイクロリングの中心から離れた部分がＰ領域である。
【０００９】
第１の態様または第１の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第５の可能な実装方法において、第１のマイクロリングのＰ領域及び第２のマイクロリングのＰ領域がそれぞれＰ＋＋領域を含み、第１のマイクロリングのＮ領域及び第２のマイクロリングのＮ領域がそれぞれＮ＋＋領域を含む。
【００１０】
第２の態様は、波長選択スイッチによって波長を選択する方法を提供し、波長選択スイッチが、双マイクロリング共振器と、電気チューニングモジュールと、熱チューニングモジュールと、を含み、双マイクロリング共振器が、直列に接続された第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングを含み、第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングがシリコンに基づくマイクロリング導波路であり、それぞれが１つの環状ＰＮ接合を含み、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向が、第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合の方向と同じであり、電気チューニングモジュールの第１の電気ポートが第１のマイクロリングのＰ領域及び第２のマイクロリングのＮ領域に接続され、電気チューニングモジュールの第２の電気ポートが第１のマイクロリングのＮ領域及び第２のマイクロリングのＰ領域に接続され、
方法が、
電気チューニングモジュールによって、第１のマイクロリングの屈折率及び第２のマイクロリングの屈折率を反対に変化させて双マイクロリング共振器が離調状態となるように、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合に逆方向のバイアス電圧を印加する段階と、
熱チューニングモジュールによって、双マイクロリング共振器の共振波長を変化させるように双マイクロリング共振器の動作温度を調整する段階と、
電気チューニングモジュールによって、双マイクロリング共振器が変化した共振波長において共振状態となるように、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合への逆方向のバイアス電圧の印加を停止する段階と、を含む。
【００１１】
第２の態様を参照して、第１の可能な実装方法において、第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングがリッジ導波路である。
【００１２】
第２の態様または第２の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第２の可能な実装方法において、熱チューニングモジュールが、温度検出器と、半導体冷却器と、制御チップと、を含み、
熱チューニングモジュールによって、双マイクロリング共振器の動作温度を調整する段階が、
制御チップによって、双マイクロリング共振器の動作温度を調整するために温度検出器の検出結果に従って半導体冷却器の動作状態を制御する段階を含む。
【００１３】
第２の態様または第２の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第３の可能な実装方法において、第１のマイクロリング及び第２のマイクロリングのマイクロリングの中心に近い部分がＰ領域であり、マイクロリングの中心から離れた部分がＮ領域であり、または、マイクロリングの中心に近い部分がＮ領域であり、マイクロリングの中心から離れた部分がＰ領域である。
【００１４】
第２の態様または第２の態様の前述の可能な実装方法を参照して、第４の可能な実装方法において、第１のマイクロリングのＰ領域及び第２のマイクロリングのＰ領域がそれぞれＰ＋＋領域を含み、第１のマイクロリングのＮ領域及び第２のマイクロリングのＮ領域がそれぞれＮ＋＋領域を含む。
【００１５】
前述の技術的解決手段に基づいて、本発明の実施形態における波長選択スイッチ及び波長選択方法によれば、シリコンに基づく双マイクロリング共振器が使用され、シリコン相補性金属酸化物半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＣＭＯＳ）の製造方法と互換性があり得、電気チューニングモジュール及び熱チューニングモジュールは、双マイクロリング共振器の電気チューニング及び熱チューニングを協働して実行し、これによりヒットレス波長選択及び大きな波長調整範囲を実装することができる。従って、波長選択スイッチ及び波長選択方法は、高密度集積光相互接続に適している。
【００１６】
本発明の実施形態における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に、本発明の実施形態を説明するために必要な添付図面について簡単に説明する。明らかに、以下の説明における添付図面は、単に本発明のいくつかの実施形態を示すにすぎず、当業者であれば、創造的な努力なしにこれらの添付図面から他の図面を導き出しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に従う波長選択スイッチの概略的な構造図である。
【図２】図１に示された部分の位置におけるマイクロリング部の概略的な構造図である。
【図３ａ】本発明の実施形態に従う双マイクロリング共振器の出力スペクトルの図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態に従う双マイクロリング共振器の出力スペクトルの図である。
【図３ｃ】本発明の実施形態に従う双マイクロリング共振器の出力スペクトルの図である。
【図３ｄ】本発明の実施形態に従う双マイクロリング共振器の出力スペクトルの図である。
【図４】本発明の実施形態に従う波長選択方法の概略的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施例における技術的解決手段を、本発明の実施形態における添付図面を参照して明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態のいくつかであるが、全てではない。本発明の実施形態に基づいて、創造的な努力なく当業者が得ることのできるその他全ての実施形態は、本発明の保護範囲内にあるものとする。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に従う波長選択スイッチ１００の概略的な構造図である。図１に示されるように、波長選択スイッチ１００は、双マイクロリング共振器１１０と、電気チューニングモジュール１２０と、熱チューニングモジュール１３０と、を含む。
【００２０】
双マイクロリング共振器１１０は、直接に接続された第１のマイクロリング１１１と、第２のマイクロリング１１２と、を含む。すなわち、第１のマイクロリング１１１及び第２のマイクロリング１１２は直列接続によってカスケード接続され、双マイクロリング共振器１１０を構成する。第１のマイクロリング１１１及び第２のマイクロリング１１２は、シリコンに基づくマイクロリング導波路であり、それぞれが１つの環状ＰＮ接合を含み、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合の方向は、第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合の方向と同じである。具体的には、第１のマイクロリング１１１及び第２のマイクロリング１１２のマイクロリングの中心に近い部分はＰ領域であり、マイクロリングの中心から遠い部分はＮ領域であり、またはマイクロリングの中心に近い部分はＮ領域であり、マイクロリングの中心から遠い部分はＰ領域である。任意選択的に、Ｐ領域はさらにＰ＋＋領域を含んでもよく、Ｎ領域はさらに、Ｎ＋＋領域を含んでもよい。
【００２１】
図２は、図１に示された部分の位置におけるマイクロリング部分の概略的な構造図を示す。図２において、マイクロリングの中心に近い部分はＰ領域であり、マイクロリングの中心から遠い部分はＮ領域である。Ｐ領域はＰ＋＋領域を含み、Ｎ領域はＮ＋＋領域を含む。図２は単なる例であり、本発明の保護範囲に対するいかなる限定を構成するものでもないことは理解されるべきである。
【００２２】
本発明のこの実施形態におけるＰＮ接合は、ＰＩＮ接合、金属酸化物半導体（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＭＯＳ）接合または同様のものによって変更されてもよく、このような変更も、本発明の保護範囲内に含まれるものであることは理解されるべきである。 
【００２３】
任意選択的に、本発明の実施形態において、第１のマイクロリング１１１及び第２のマイクロリング１１２はリッジ導波路であり、例えば図２に示されるようなリッジ導波路であってもよい。
【００２４】
電気チューニングモジュール１２０の第１の電気ポート１２１は第１のマイクロリング１１１のＰ領域及び第２のマイクロリング１１２のＮ領域に接続され、電気チューニングモジュール１２０の第２の電気ポート１２２は第１のマイクロリング１１１のＮ領域及び第２のマイクロリング１１２のＰ領域に接続される。電気チューニングモジュール１２０は、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合に対して逆方向にバイアス電圧を印加するように構成される。
【００２５】
電気チューニングモジュール１２０が電圧を印加しない場合、第１のマイクロリング１１１の共振波長は第２のマイクロリングの共振波長と同じであり、双マイクロリング共振器は共振状態にある。
【００２６】
逆方向のバイアス電圧が双マイクロリング共振器１１０の第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び双マイクロリング共振器１１０の第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合に印加されると、第１のマイクロリング１１１の屈折率及び第２のマイクロリング１１２の屈折率が反対方向に変化する。そのため、第１のマイクロリング１１１の共振波長は第２のマイクロリング１１２の共振波長とは異なるものとなり、双マイクロリング共振器１１０は離調された状態になる。
【００２７】
図２に示されるＰＮ接合は例として使用される。第２の電気ポート１２２が正の電圧を出力し、第１の電気ポート１２１が負の電圧を出力する場合、第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合は順バイアス状態となり、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合は逆バイアス状態となり、双マイクロリング共振器１１０の２つのマイクロリングの屈折率は反対に変化し、さらに共振周波数が異なるものとなり、それによって離調状態を達成する。
【００２８】
熱チューニングモジュール１３０は双マイクロリング共振器１１０の動作温度を調整するように構成される。熱チューニングモジュール１３０は双マイクロリング共振器１１０の動作温度を調整し、双マイクロリングの出力スペクトル全体がドリフトし、双マイクロリング共振器１１０の共振波長を変化させる。熱チューニングモジュール１３０はさらに、双マイクロリング共振器１１０の動作温度を維持して周囲の温度変化の影響に対抗するように構成されうる。
【００２９】
任意選択的に、熱チューニングモジュール１３０は温度検出器と、半導体冷却器と、制御チップと、を含んでもよい。温度検出器は、双マイクロリング共振器１１０の温度を検出するように構成される。半導体冷却器は、双マイクロリング共振器１１０の温度を変更するように構成される。制御チップは、温度検出器の検出結果に従って半導体冷却器の動作状態を制御し、双マイクロリング共振器１１０の動作温度を調整するように構成される。
【００３０】
熱チューニングモジュール１３０は、他の温度調整デバイスを含んでもよいことは理解されるべきである。例えば、双マイクロリング共振器１１０の温度は、熱電対を用いて変更されうる。
【００３１】
任意選択的に、本発明の実施形態において、電気チューニングモジュール１２０は、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合に対して逆方向のバイアス電圧を印加するように構成され、第１のマイクロリング１１１の屈折率及び第２のマイクロリング１１２の屈折率は反対に変化し、双マイクロリング共振器１１０は離調状態になる。
【００３２】
熱チューニングモジュール１３０は、双マイクロリング共振器１１０の動作温度を調整して、双マイクロリング共振器１１０の共振波長を変更するように構成される。
【００３３】
電気チューニングモジュール１２０はさらに、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合に対して逆方向にバイアス電圧を印加することを停止し、双マイクロリング共振器１１０が、変更された共振波長において共振状態になるように構成される。
【００３４】
具体的には、電気チューニングモジュール１２０が電圧を印加しない場合、第１のマイクロリング１１１の共振波長が第２のマイクロリング１１２の共振波長と同じであり、双マイクロリング共振器１１０は共振状態にある。この場合、双マイクロリング共振器１１０の出力スペクトルは図３ａに示され、双マイクロリング共振器１１０は、およそ１５４６ｎｍ及び１５５６ｎｍの波長において共振する。別の周波数が選択される必要がある場合、電気チューニングモジュール１２０は、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合に対して逆方向のバイアス電圧を印加し、第１のマイクロリング１１１の屈折率及び第２のマイクロリング１１２の屈折率は反対に変化し、共振波長は異なるものとなり、双マイクロリング共振器１１０は離調状態となる。この場合、双マイクロリング共振器１１０の出力スペクトルは図３ｂに示され、双マイクロリング共振器１１０はもはや、約１５４６ｎｍ及び１５５６μｍの波長で共振せず、離調状態となる。そして、熱チューニングモジュール１３０は双マイクロリング共振器１１０の動作温度を調整し、双マイクロリング共振器１１０の出力スペクトル全体がドリフトし、双マイクロリング共振器１１０の共振波長を変化させる。すなわち、双マイクロリング共振器１１０の動作温度は、双マイクロリング共振器１１０が、予測される新たな共振波長で共振させる条件に到達するように調整される。図３ｃに示されるように、双マイクロリング共振器１１０の出力スペクトル全体はドリフトし、予測される新たな共振波長は約１５４３ｎｍ、１５５１ｎｍ、及び１５５９ｎｍである。そして、電気チューニングモジュール１２０はもはや電圧を印加せず、すなわち、電気チューニングモジュール１２０は、第１のマイクロリング１１１の環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリング１１２の環状ＰＮ接合に逆方向のバイアス電圧を印加するのを停止する。この場合、双マイクロリング共振器１１０は変更された共振波長（すなわち、予測された新たな共振波長）において共振状態にある。図３ｄに示されるように、電気チューニングモジュール１２０が電圧を印加するのを停止すると、双マイクロリング共振器１１０は、約１５４３ｎｍ、１５５１ｎｍ及び１５５９ｎｍの波長で共振する。この場合、ヒットレス波長部分は、双マイクロリング共振器を共振状態から離調状態に、そして共振状態に状態変化させることによって、実装されうる。
【００３５】
本発明のこの実施形態の第１のマイクロリング１１１及び第２のマイクロリング１１２が同時に偶数の直列マイクロリングを有する構造に置き換えられてもよいことは理解されるべきである。例えば、第１のマイクロリング１１１は２つのマイクロリングによって置き換えられ、第２のマイクロリング１１２は４つのマイクロリングによって置き換えられる。置き換えも、本発明の保護範囲に入るものである。
【００３６】
本発明のこの実施形態において、環状ＰＮ接合は、マイクロリングの導波路屈折率変調を実装するために使用される。このように、導波路コア領域内のキャリアが、導波路屈折率を変化させるために逆方向のバイアス電圧を使用することによって抽出されると、導電電流は発生しない。従って、デバイス全体のヒットレス特性に損傷を与える熱は発生しない。換言すれば、ＰＮ接合の逆変調によって、ヒットレス特性を長時間維持することができる。さらに、より長い波長調整可能な範囲は、熱チューニングによって共振波長を変更することによって得ることができる。そのため、本発明のこの実施形態における波長選択スイッチは、波長調整可能な範囲及びチューニング時間の両方の態様において、比較的良好な性能を有する。
【００３７】
本発明のこの実施形態における波長選択スイッチはシリコンに基づく双マイクロリング共振器を使用し、これはシリコンＣＭＯＳ製造方法と互換性を有しうるものであり、体積が小さく、速度が速く、電気チューニングモジュール及び熱チューニングモジュールは協働して双マイクロリング共振器における電気チューニング及び熱チューニングを実施し、これはヒットレス波長選択及び大きな波長調整可能な範囲を実装することができる。そのため、本発明のこの実施形態における波長選択スイッチは、高密度集積光相互接続に適している。
【００３８】
本発明の実施形態における波長選択スイッチにおいて詳細をすでに説明しており、以下に、本発明の実施形態における波長選択スイッチによって波長を選択するための方法を説明する。
【００３９】
図４は、本発明の実施形態に従う波長選択スイッチによって波長を選択するための方法４００の概略的なフロー図を示す。波長選択スイッチは、本発明の実施形態における波長選択スイッチ１００である。図４に示されるように、本方法４００は以下の段階を含む。
【００４０】
Ｓ４１０：電気チューニングモジュールは第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合に対して逆方向のバイアス電圧を印加し、第１のマイクロリングの屈折率及び第２のマイクロリングの屈折率は反対に変化し、双マイクロリング共振器は離調状態にある。
【００４１】
Ｓ４２０：熱チューニングモジュールは、双マイクロリング共振器の動作温度を、双マイクロリング共振器の共振波長を変更するために調整する。
【００４２】
Ｓ４３０：電気チューニングモジュールは、第１のマイクロリングの環状ＰＮ接合及び第２のマイクロリングの環状ＰＮ接合に対して逆方向のバイアス電圧の印加を停止し、双マイクロリング共振器は、変更された共振波長において共振状態にある。
【００４３】
本発明のこの実施形態において、任意選択的に、熱チューニングモジュールが温度検出器と、半導体冷却器と、制御チップと、を含む場合、熱チューニングモジュールによる、双マイクロリング共振器の動作温度の調整は、制御チップによって、温度検出器の検出結果に従う半導体冷却器の動作状態を制御し、双マイクロリング共振器の動作温度を調整する、ことを含む。
【００４４】
本発明のこの実施形態の波長選択方法４００に従う手順は、本発明の実施形態に従う波長選択スイッチ１００における対応する構成要素によってそれぞれ実行され、実装されうる。簡略して表現するために、詳細は本明細書では説明しない。
【００４５】
本発明のこの実施形態における波長選択方法によれば、電気チューニングモジュール及び熱チューニングモジュールが、シリコンに基づく双マイクロリング共振器において電気チューニング及び熱チューニングを協働して実施し、これはヒットレス波長選択を実装することができる。
【００４６】
前述のプロセスのシーケンス数は、本発明の様々な実施形態において、実行シーケンスを意味するものではないことは理解されるべきである。プロセスの実行シーケンスは、プロセスの機能及び内部ロジックに従って決定されるべきものであり、本発明の実施形態の実装プロセスにいかなる限定ももたらすものと解釈されるべきでない。
【００４７】
当業者であれば、この明細書に開示された実施形態において説明された例と組み合わせて、ユニット及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたはそれらの組み合わせによって実装されうることに気付くかもしれない。ハードウェアとソフトウェアとの間の互換性を明確に説明するために、一般に、機能に従って各例の構成要素及びステップが前述された。機能がハードウェアによって実行されるか、ソフトウェアによって実行されるかは、具体的な用途および技術的解決手段の設計拘束条件に依存する。当業者であれば、それぞれの具体的な用途のために、説明された機能を実装するために様々な方法を用い得るが、そのような実装は本発明の範囲を逸脱するものと考えられるべきではない。
【００４８】
利便性及び簡潔な説明の目的のために、前述の方法の実施形態における対応するプロセスについて、前述の装置の詳細な動作プロセスが参照されてもよく、詳細は本明細書において再び説明しないことは、当業者には明確に理解されるべきである。
【００４９】
本願において提供されるいくつかの実施形態において、開示されるシステム、装置及び方法は、他の方法で実装されうることは理解されるべきである。例えば、説明された装置の実施形態は単なる例示に過ぎない。例えば、ユニット分割は単にロジック機能分割であり、実際の実装形態において他の分割であってもよい。例えば、複数のユニットまたは構成要素は、他のシステムと組み合わされ、または統合されてもよく、いくつかの特徴は無視されてもよく、または実施されなくてもよい。さらに、表示され、または議論された相互結合、直接結合、または通信接続は、いくつかのインターフェースを用いることによって実装されうる。装置またはユニット間の間接結合または通信接続は、電子的、機械的、またはその他の形態で実装されうる。
【００５０】
別個の部分として説明されたユニットは物理的に分離されていても、されていなくてもよく、ユニットとして表示された部分は物理的なユニットであっても、そうでなくてもよく、１つの位置に配置されてもよく、複数のネットワークユニットに分散されてもよい。ユニットのいくつかまたは全ては、本発明の実施形態の解決手段の目的を達成する実際の必要性に従って選択されてもよい。
【００５１】
さらに、本発明の実施形態における機能的ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよく、またはユニットのそれぞれは物理的に単独に存在してもよく、または２つ以上のユニットが１つのユニットに集積される。集積されたユニットは、ハードウェアの形態で実装されてもよく、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装されてもよい。
【００５２】
集積されたユニットが、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装され、独立した製品として販売され、または使用される場合、集積されたユニットはコンピュータ可読保存媒体に保存されうる。そのような理解に基づいて、本質的に、または部分的に先行技術に対して寄与する本発明の技術的解決手段、または技術的解決手段の全てもしくはいくつかは、ソフトウェア製品の形態で実装されてもよい。コンピュータソフトウェア製品は保存媒体に保存され、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバー、またはネットワークデバイスでありうる）に、本発明の実施形態において説明された方法のステップの全てまたはいくつかの実施を命令するいくつかの命令を含む。前述の保存媒体は、ＵＳＢフラッシュドライブ、取り外し可能なハードディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、または光ディスクなどの、プログラムコードを保存することのできる任意の媒体を含む。
【００５３】
前述の説明は、単に本発明の具体的な実施形態であり、本発明の保護範囲を限定することを意図するものではない。当業者によって容易に理解される、本発明において開示された技術的範囲内に含まれる任意の変形または置換は、本発明の保護範囲内にあるものとする。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲によるものとする。
【符号の説明】
【００５４】
１００  波長選択スイッチ
１１０  双マイクロリング共振器
１１１  第１のマイクロリング
１１２  第２のマイクロリング
１２０  電気チューニングモジュール
１２１  第１の電気ポート
１２２  第２の電気ポート
１３０  熱チューニングモジュール
【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３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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