(57)【要約】   集積波長分割多重化（ＷＤＭ）光トランシーバは、（１）光源と；（２）複数の光信号に応答し、そこから複数の電気受信情報信号を形成するフォトダイオードアレイと；（３）トランシーバの機能を提供するために必須の送信部品および受信部品を含むフォトニクス集積モジュール（ＰＩＭ）と、を具えている。送信部品には、デマルチプレクサ、電気光学変調器アレイ、および複数の変調光信号をトランシーバの出力として単一の出力信号パスに結合するマルチプレクサが含まれる。受信部品には、入来するＷＤＭ信号に応答して各波長成分を分離し、複数の受信光信号を作成するデマルチプレクサが含まれる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積波長分割多重（ＷＤＭ）光トランシーバであって：
入力多波長光ビームを提供する光源と、
複数の光信号に応答し、そこから複数の電気受信情報信号を形成するフォトダイオードアレイと、
送信部品と受信部品を含むフォトニクス集積モジュール（ＰＩＭ）と、
を含み、当該送信部品が、
前記入力多波長光ビームを、空間的に分離した光波長成分のセットへとスペクトル的に分離する波長分割デマルチプレクサと、
空間的に分離した前記光波長成分のセットに結合され、複数の電気情報信号に応答して複数の変調光信号を生成する電気光学変調器アレイと、
前記複数の変調光信号を単一の出力信号経路に結合する波長分割マルチプレクサと、を含み、
前記受信部品が、入来するＷＤＭ信号に応答して、当該入来するＷＤＭ信号内の各波長成分を分離し、前記フォトダイオードアレイへの入力として供給される複数の光信号を生成するために、波長分割デマルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項２】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、少なくとも１つの波長分割デマルチプレクサが、導波路型デマルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項３】
請求項２に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記導波路型デマルチプレクサが、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）デバイスを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項４】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、少なくとも１つの波長分割デマルチプレクサが、自由空間デマルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項５】
請求項４に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記自由空間デマルチプレクサが、ブレーズド格子型のデマルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項６】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記波長分割マルチプレクサが、導波路型マルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項７】
請求項６に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記導波路型マルチプレクサが、ＡＷＧマルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項８】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記波長分割マルチプレクサが、自由空間マルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項９】
請求項８に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記自由空間マルチプレクサが、ブレーズド格子型のマルチプレクサを含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１０】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記波長分割デマルチプレクサおよび前記波長分割マルチプレクサのそれぞれが全て、導波路型デバイスを具えることを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１１】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記波長分割デマルチプレクサおよび前記波長分割マルチプレクサのそれぞれが全て、自由空間デバイスを具えることを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１２】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記電気光学変調器アレイは、ＰＩＭを支持する半導体基板に取り付けられたモノリシック部品を具えることを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１３】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記光源が、広帯域光源を含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記広帯域光源が、前記入力多波長光ビームとして自然放射増幅光（ＡＳＥ）を生成するように構成された１又はそれ以上の光ファイバ増幅器を含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１５】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記光源が、複数の個別の周波数成分を生成するレーザーコム光源を含むことを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【請求項１６】
請求項１に記載の集積ＷＤＭ光トランシーバにおいて、前記フォトダイオードアレイが、前記ＰＩＭの統合部品として形成されていることを特徴とする集積ＷＤＭ光トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年６月７日に出願され参照により本明細書に組み込まれる米国仮出願第６２／５１６，３４９号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、光トランシーバに関し、より具体的には、形態が比較的コンパクトであり、最小限の数の別個の部品を必要とする波長分割多重化（ＷＤＭ）光トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００３】
今日の光通信システムの多くは、複数の情報信号が同じ通信媒体（光ファイバなど）に沿って別々の波長で運ばれるというＷＤＭの使用に基づいている。ＷＤＭ通信では、特定の信号経路に沿って送信（および受信）できる個別の情報信号の数を増やすことができる。ＷＤＭトランシーバにおいて、異なる波長で動作するレーザーは、固有の電気データ信号によって個別に変調され、共に多重化され共通の出力信号経路に沿って送信される複数の光情報信号を作成する。
【０００４】
これらの個別の変調された光信号の全てを単一の光導波路（ファイバ）に沿って送信するため、一般的には、個別に変調された光信号は、共通の光出力信号経路での送信において全ての信号を結合するよう機能する光波長分割マルチプレクサへの入力として供給される。１又は複数の実施形態において、光波長分割マルチプレクサは、導波路構造（例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）構造）の形態であり、ある制御方法により様々な光波長の多重化を可能にする受動素子の形態を取り得る。
【０００５】
一般的な従来技術の構成が有する少なくとも１つの問題は、システムに関連する各波長の個別のレーザー光源を含む複数の個別の部品の必要性である。特に、個別のレーザー光源はそれぞれ、関連する変調器への光導波路入力と個別に位置合わせする必要がある。この位置合わせは、トランシーバの寿命に亘って維持される必要があり、経年変化、環境条件の変化等により問題となる。さらに、各レーザーの動作波長は、ＷＤＭシステムの「チャネル」用に選択されたスペクトル内にとどまるように個別に（および連続的に）制御する必要がある。個別のレーザー光源を使用するには、様々な部品をすべて収容するために、比較的大きなサイズのパッケージも必要である。光通信機器は、比較的小さなパッケージである「フットプリント」を使用するように制限され続けており、個別のレーザーモジュールの必要性が問題となっている。
【０００６】
この問題の１つの解決策は、個別のレーザー装置の代わりに単一チップとして製造されたレーザーダイオードの集積アレイを利用することである。それぞれが異なる波長で動作するレーザーダイオードのアレイを使用することで、アライメントの数を減らすことが可能となる。ただし、このようなアレイは、個々のレーザーダイオードのコストの合計よりも一般的にコストが高くなる（レーザーアレイチップの本質的に低い歩留まりに関連する）。実際、１つのレーザーのみが機能しない場合、レーザーアレイチップ全体を廃棄する必要がある。さらに、多波長レーザーアレイチップの製造は、すべて同じ波長で放射するレーザーアレイ装置の製造よりも複雑であるため、コストが高くなる。これらすべての欠点を考慮すると、レーザーアレイの選択は、４つ又はそれ以上の波長を使用するシステムにとって一般的に実行可能な解決方法ではない。
【発明の概要】
【０００７】
光トランシーバに関する本発明によって、より具体的には、形態が比較的コンパクトであり、最小限の数の個別の部品を必要とする波長分割多重（ＷＤＭ）光トランシーバに関する本発明によって、従来技術において依然として残るニーズに対処することができる。
【０００８】
１つまたは複数の実施形態によれば、本発明は、集積波長分割多重化（ＷＤＭ）光トランシーバの形態をとっており、このトランシーバは、（１）光源と；（２）複数の光信号に応答し、そこから複数の電気受信情報信号を形成するフォトダイオードアレイと；（３）送信関連の光学部品と電気光学部品、及び、受信関連の光学部品の両方を含むフォトニクス集積回路モジュール（ＰＩＭ）とを具えている。ＰＩＭは、シリコンベースのモジュール、ＩｎＰベースのモジュール、およびＧａＡｓベースのモジュールを含むがこれらに限定されない任意の適切な半導体材料系で具現化され得る。送信部品は、入射光ビームを、分離した光学波長成分のセットへとスペクトル的にスライスするための波長分割デマルチプレクサと、分離した光波長成分のセットに結合され、入力電気情報信号のセットに応答して複数の変調光信号を生成する電気光学変調器アレイと、トランシーバの出力として多重化光信号が送信されたときに、複数の変調器光信号を単一の出力信号経路に結合する波長分割マルチプレクサとを具える。受信光学部品には、入来するＷＤＭ信号内の各波長成分を分離し、複数の受信光信号を作成するための、入来するＷＤＭ信号に応答する波長分割デマルチプレクサが含まれる。入来するＷＤＭ信号内の各波長成分は、その後、フォトダイオードアレイへの入力として供給され、受信した電気情報信号のセットに変換される。    
【０００９】
本発明における、その他又は更なる態様および実施形態は、以下の説明の過程で、添付の図面を参照することにより明らかになるであろう。  
【図面の簡単な説明】
【００１０】
以下、図面を参照すると、
【図１】図１は、先行技術のＷＤＭ光トランシーバの図であり；
【図２】図２は、本発明によるフォトニクス集積モジュールを利用する集積ＷＤＭ光トランシーバの高レベルの図であり；
【図３】図３は、本発明の集積ＷＤＭトランシーバにおける波長分割マルチプレクサまたは波長分割デマルチプレクサのいずれかの導波路型バージョンとして有用である、例示的なアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を示す図であり；
【図４】図４は、本発明の集積ＷＤＭトランシーバにおける波長分割マルチプレクサまたは波長分割デマルチプレクサのいずれかの自由空間バージョンとして有用である、例示的なブレーズド回折格子デバイスを示す図であり；
【図５】図５は、本発明のフォトニクス集積モジュール部分の一部として取り付けられ、その一部として定義され得る例示的なモノリシック電気光学変調器アレイを示し；
【図６】図６は、集積ＷＤＭ光トランシーバの一部として使用することができる例示的な広帯域光源の図であり；
【図７】図７は、図６の構成で生成されたＡＳＥスペクトルのグラフであり；
【図８】図８は、本発明の集積ＷＤＭ光トランシーバのフォトニクス集積モジュールの代替実施形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ＷＤＭ光通信に使用される典型的な従来技術のトランシーバ構成を示している。この構成では、複数のＮ個の別個のレーザー光源１を使用して、Ｎ個の異なるデータ信号の通信のサポートに使用する複数のＮ個の別個の波長を提供する。すなわち、各別個のレーザー光源１１、１２、…、１Ｎは、異なる波長λ１、λ２、…、λＮで動作するように具体的に構成されている。各個別の光ビームを、関連する電気光学変調器２１、２２、…、２Ｎへの光入力として供給する。当技術分野で周知のように、送信される情報（データ）を運ぶ（図１のＤ１、Ｄ２、…、ＤＮとして示される）電気信号を適切な光変調器２ｉに供給し、変調された光出力信号が（それぞれの波長で）作成され使用される。変調された光信号のグループは、波長分割マルチプレクサ構造３を通過して、（光ファイバまたは光導波路などの）共通の出力光信号経路４に結合される。
【００１２】
従来技術のトランシーバの受信部分は、単一の入力光信号経路６に結合されているように示されている光波長分割デマルチプレクサ５から成る。経路６に沿って受信される入力信号は、（それぞれ異なる波長で動作する）複数の光受信信号ＯＲ１、ＯＲ２、…、ＲＮを含む。光波長分割デマルチプレクサ５は、各波長を個別の出力信号経路７に沿って誘導し、各経路を個別の光電子受信デバイス（つまり、個別のフォトダイオード８１〜８Ｎ）に結合して、光信号のセットをＲ１、Ｒ２、…、ＲＮとして示す電気的等価物に変換するように機能する。
【００１３】
図１に示す配置は、ＷＤＭトランシーバとして許容できる方法で機能するが、個別の部品の数、および部品間の個別の位置合わせにより、構成が比較的大きくなり、製造コストが高くなる。
【００１４】
図２は、本発明の１つ以上の実施形態に従って形成された、例示的な集積ＷＤＭ光トランシーバ１０を示している。以下で説明するように、光トランシーバ１０の「集積」構成は、波長分割光通信に使用されるアクティブおよびパッシブ光学部品の完全なセットを含む（半導体フォトニクス集積回路モジュール（ＰＩＭ）として形成された）第１の集積チップ１２と、送信用の波長のセットを作成するためにＰＩＭ１２によって使用される広帯域光源を含む第２の集積チップ１４と、入力（受信）信号を回復するための光検出器のアレイを含む第３の集積チップ１６とを含む。様々な従来技術の光トランシーバの構成が、これらの３つの集積チップに見られる個々の部品の１つまたは複数を利用する場合があるものの、必要な機能が図２に示す形態に集積されている既知の構成は存在しない。
【００１５】
ＰＩＭ１２には、以下で詳細に説明するように、波長分割マルチプレクサと一対の波長分割デマルチプレクサとが含まれており、一対の波長分割デマルチプレクサは、電気光学変調器のアレイと組み合わせて使用され、（１）トランシーバ１０の「送信」部分からＷＤＭ光出力信号を生成し、（２）トランシーバ１０の「受信」部分で受信したＷＤＭ信号をそのいくつかの波長成分に多重分離する。ＰＩＭ１２の送信部分は、図示のように構成された波長分割デマルチプレクサ３０、電気光学変調器アレイ３４、および波長分割マルチプレクサ３８を含むものとして示されている。ＰＩＭ１２の受信部分は、波長分割デマルチプレクサ４２を含むものとして示されている。これらの様々な要素の詳細については、集積されたＷＤＭトランシーバ１０の要素に関する最初の説明の後に説明する。さらに、ＰＩＭ１２は、シリコン、ＩｎＰ、またはＧａＡｓを含むがこれらに限定されない任意の適切な半導体材料システムで形成され得ることを理解されたい。
【００１６】
図２に示すように、本発明のこの特定の実施形態では、集積ＷＤＭトランシーバ１０の光出力（「ＷＤＭ  ＯＵＴ」）および光入力（「ＷＤＭ  ＩＮ」）経路は、ＰＩＭ１２の第１の共通インターフェース２０として示されるように、共通のモジュールインターフェースに沿って配置される。より詳細には、ＷＤＭ  ＯＵＴを運ぶ出力光信号経路１８は、第１の共通インターフェース２０に沿って出るように示されており、（ＷＤＭ  ＩＮの伝播をサポートする）入力光信号経路２２は、第１の共通インターフェース２０に沿ってＰＩＭ１２に結合されるように示される。さらに図２を参照すると、広帯域光源１４は、第２の共通インターフェース２６に沿ってＰＩＭ１２内に配置された光導波路２４に結合される（複数の波長を含む）広帯域光入力信号Ｉを提供するために使用される。また、以下に説明するように使用され、多重分離された受信光信号の伝播をサポートする複数の集積導波路２８が、第２の共通インターフェース２６に沿って存在する。この多重分離された光信号のセットは、その後、個別の入力として（複数のフォトダイオード１７または他の光検出素子を含むように形成される）第３のチップ１６へ供給される。
【００１７】
図６および７の説明に関連して以下に示すように、広帯域光入力信号Ｉは、複数の別個の波長λ１、λ２、…、λＮを含むように作成され、ここで各波長は、個別のデータ信号の伝播をサポートするために使用される。図２に示すように、この広帯域光入力信号ＩはＢＬＳ１４によって作成され、ＰＩＭ１２内に統合された第１の波長分割デマルチプレクサ３０への入力として供給される。特に、第１のデマルチプレクサ３０は、導波路型構造（例えば、図３に関連して以下で説明されるＡＷＧの構成）、又は、自由空間構造（たとえば、図４に関連して以下で説明するブレーズド格子）の形態を取り得る。特定の構成に関係なく、第１の波長分割デマルチプレクサ３０は、広帯域入力ビームの様々な波長成分を空間的に分離するように機能し、各波長成分を、図２で光導波路３２１〜３２Ｎとして示される独自の個別の光導波路に送り出す。
【００１８】
本発明の原理によれば、この光入力のセットは、複数の別個の電気光学変調器３４１〜３４Ｎを含むように形成されたモノリシック集積電気光学変調器アレイ３４に結合され、それぞれ異なる光波長ビームが、別個の変調器への入力として供給される。例示的な実施形態では、電気光学変調器アレイ３４は、ＰＩＭ１２内に形成された集積導波路（例えば、ＰＩＭ１２に取り付けられたフリップチップ）にその後に搭載され結合される（導波路、電極、結合装置などを含む）モノリシックモジュールとして形成される。例示的な電気光学変調器アレイ３４は、図５に関連して以下で説明される。また、図２には、モノリシック電気光学変調器３４への入力として供給される個別の電気情報信号Ｄ１〜ＤＮのセットも示されている。データ信号は、異なる波長の光ビームを変調するために使用され、複数の変調された光信号を別々の変調器３４１〜３４Ｎの出力として生成する。光入力のセットを電気光学変調器に結合するためのアクティブなアライメントは不要である。
【００１９】
ＰＩＭ１２内に集積された機能の説明を続けると、モノリシック電気光学変調器３４によって生成された複数の変調光信号は、ＰＩＭ１２内に形成された別個の光導波路３６１〜３６Ｎに結合され、その後、これらの変調信号は、光波長分割マルチプレクサ３８への個別の入力として供給される。マルチプレクサ３８は、異なる波長で動作する信号のセットを、光ＷＤＭトランシーバ１０によって生成された送信ＷＤＭ光出力信号として出力信号経路１８に結合するように機能する（すなわち「波長分割多重技術」）。上記で説明し、以下で詳細に説明するように、デマルチプレクサ、マルチプレクサ、および変調器はすべてＰＩＭの一部として形成でき、比較的小さくコンパクトな構成で必要な機能を提供する。適切な材料系（例えば、シリコン、ＩｎＰまたはＧａＡｓ）でＰＩＭ１２を形成することにより、これらの装置および導波路は、そのようなコンパクトな構成に集積され得る。
【００２０】
ＰＩＭ１２の「受信」部分に集積された部品を確認すると、図２は、ＰＩＭ１２の一部として形成された集積導波路４０に結合された（ファイバ、導波路、自由空間などの）入力信号経路２２を示しており、その後、導波路４０がＰＩＭ１２内に形成された第２の波長分割デマルチプレクサ４２への入力として供給される。第１のデマルチプレクサ３０と同様に、第２のデマルチプレクサ４２は、受信した光信号内の別個の波長成分を分離するように機能し、上記および図２に示すように、別個の出力集積導波路２８１〜２８Ｎに沿って各波長成分を提供する。その後、図２のシステム図に示されているように、各集積導波路２８は第３の集積チップ１６へ向けられる。
【００２１】
上述のように、ＰＩＭ１２内で利用される波長分割デマルチプレクサおよびマルチプレクサは、例えば「導波路型」デバイスまたは「自由空間」デバイスとして形成され得る。図３は、本発明によるマルチプレクサまたはデマルチプレクサのいずれかとして使用できる例示的な導波路型デバイス、特にアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）デバイスを示している。説明のために、図３のＡＷＧはデマルチプレクサの機能で示されている。当技術分野で周知のように、アレイ導波路回折格子は、（この場合、ＰＩＭ１２の表面を構成できる）光電子材料スラブ５４の上面５２内に形成された別個の集積導波路５０１〜５０Ｎのアレイを含む集積デバイスである。上面５２内には、入力導波路５６と複数の出力導波路５８も形成されている。入力導波路５６は、（図２を参照、第２の集積チップ１４内で作成されている）広帯域光入力Ｉの伝播をサポートする。入力導波路５６は、異なる波長が異なる速度で伝播することを可能にする第１の自由空間領域６０で終端し、その後、波長のそれぞれがアレイ５０の別個の導波路に結合される。各導波路は、異なる長さを有するように形成されており、したがって伝搬する信号に異なる位相シフトを提供する。次に、アレイ５０からの複数の出力信号は、既知の方法で個々の波長成分を分離するように機能する第２の自由空間領域６２を通過し、各波長はその後、関連する集積出力導波路５８に送り出される。
【００２２】
上述のように、ＡＷＧは、マルチプレクサとして相互に機能するパッシブな光学素子である。したがって、異なる波長で動作する複数の異なる信号を、導波路５８への入力として供給し、反対方向に自由空間領域と導波路アレイを通過させることができるが、これは、異なる波長成分のすべてを導波路５６に結合して（図２に示すマルチプレクサ３８などのために）多重化された光信号を出力として提供するように機能する。
【００２３】
図３の導波路の構成の代わりに、集積ＷＤＭトランシーバ１０のＰＩＭ１２内で自由空間マルチプレクサ／デマルチプレクサを使用することができる。図４は、このような例示的な自由空間の構成７０の１つを示しており、この場合、（ＢＬＳ１４から）自由空間光入力信号を提供して、複数の別個の光波長信号を作成する。構成７０は、示されるように、入射広帯域ビーム内で相互作用してコリメートされた波面Ｗを生成するコリメートレンズ７２を含む。この例では、波面Ｗは、次に、方向転換ミラー７６の湾曲した内面に沿って形成されたブレーズド格子構造７４に衝突する。当技術分野で知られているように、格子７４を形成する鋸歯状のブレーズド構成は、広帯域信号内の様々な波長と様々に相互作用し、図示の方法で波長を分離して、様々な波長の出力信号を提供し、その後、上記と同じ方法で導波路５８に結合する。
【００２４】
図５は、上述のようにＰＩＭ１２の一部として組み込むことができる例示的な集積電気光学変調器アレイの一部を示している。具体的には、変調器は、単一のモノリシック集積回路デバイスとして形成され、その後、ＰＩＭ１２の上面にフリップチップ実装される。図５（および図２も参照）に示すように、例示的な入力導波路３２ｉが変調器３４ｉへの光入力として提供され、電気データ信号Ｄｉが変調器構造のポートとして形成される電極３５に供給される。電気信号の存在は、既知の方法で機能し変調器３４ｉの出力として変調された光信号を生成する。次に、変調器３４ｉを出る変調信号は、その関連する出力導波路３６ｉに結合される。  
【００２５】
要約すると、「第１のチップ１２」（すなわち、ＰＩＭ１２）は、本発明に従って、単一の出力信号経路に多重化される複数のＮ個の変調光信号の形成と、Ｎ個の個別の受信信号に多重分離される光信号の受信とを含む、ＷＤＭ光トランシーバの必要な機能のすべてを提供するように形成されている。送信と受信の両方に必要なすべての部品を単一のフォトニクス集積モジュールに統合するという機能によって、小型のアプリケーションに必要な自己整合部品とサイズの小型化について重要な利点を提供している。
【００２６】
本発明の１つ以上の実施形態によれば、広帯域光源（ＢＬＳ）を利用して、波長分割デマルチプレクサ３０による使用のためにＰＩＭ１２への入力として供給される多波長（インコヒーレント）光ビームを提供することが提案される。この多波長（インコヒーレント）光ビームは、波長分割デマルチプレクサ３０によって使用されるＰＩＭ１２への入力として供給され、本発明のＷＤＭ光トランシーバの送信部分における使用のため複数の別個の波長を作成する。複数のディスクリートレーザーデバイスの代わりにＢＬＳを（もしくは集積マルチダイオードレーザーアレイを）使用することによって、トランシーバをコンパクトに集積することが可能となり、「設置面積が少ない」システムの要求に応えることのできるコスト、性能および構成で形成することができる。広帯域レーザー光源の実装は、１つの例示的な構成にすぎないことを理解されたい。例えば、他の光源には、本発明の原理に従って、レーザー光源として使用され得る複数の（「コム」）周波数の成分を生成するレーザーコム光源が含まれる。
【００２７】
図６は、集積ＷＤＭトランシーバ１０の一部として使用できる、１つの例示的なＢＬＳ源１４を示している。この特定の実施形態では、ＢＬＳ源１４は、広いスペクトルにわたって光を放射するインコヒーレントな広帯域デバイスである。インコヒーレントな広帯域光ビームを提供するために様々な装置を使用することができるが、ここでは、この目的で非冷却発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。このタイプの光ビームを作成する他の構成には、入力情報信号が存在しない場合（つまりポンプレーザー光源のみがエルビウム添加ファイバのセクションを通過する場合）に広帯域自然放射増幅光（ＡＳＥ）を提供できるエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の構成が含まれる。図６は、直列に配置され例示的なＢＬＳ源１４を形成する一対のＥＤＦＡ８０１および８０２を示している。各ＥＤＦＡは、エルビウム添加ファイバ８２およびレーザポンプ源８４のセクションを含むものとして示されている。自然放射増幅光（ＡＳＥ）ノイズの生成とゲインは、エルビウム添加ファイバ８２１および８２２の両方のセクションで発生する。カスケード接続された増幅器を使用すると、図７に示すように、比較的平坦なＡＳＥ出力スペクトルが得られることがわかった。
【００２８】
図７に示されている光スペクトルは、（図７の網掛け領域として示されている）特定の周波数範囲に亘って比較的平坦である。したがって、提案されたＷＤＭシステムにおいて、各チャネルが同様の光出力レベルを示している個別のチャネルを提供するような、多数の個別の帯域を使用することが可能である。ＢＬＳ７０に関連付けられたスペクトルは、このシステムでの使用のため、ＰＩＭ１２内のＡＷＧ３０によって、Ｎ個の別々の等間隔の波長チャネルに「スライス」される。具体的には、第１の波長分割デマルチプレクサ３０を使用してスペクトルスライシングを実行し、広帯域光ビームをλ１、λ２、λ３、…、λＮとして示される別々の波長チャネルに分離する（例えば、図４および図５を参照）。
【００２９】
ＢＬＳ１４としてのＥＤＦＡの使用は例示にすぎず、高非線形光ファイバ（ＨＮＬＦ）からのスーパーコンティニウム光の作成を含む、様々な他の構成をこの目的に使用できることを理解されたい。さらに、ＷＤＭ通信に使用される入力多波長光ビームを提供するために、他のレーザー光源（レーザーコム光源など）が使用されてもよい。有利には、ＢＬＳ１４と第１のデマルチプレクサ３０との組み合わせの使用は、複数の別個の波長チャネルを提供できるコンパクトな構成を提供し、集積格子のデマルチプレクサの使用は、隣接する波長チャネル間の所望の分離も維持する一方で、ＢＬＳ１４を第１のデマルチプレクサ３０に１回のみ初期調整するだけで済む。  
【００３０】
図２に戻ると、第３の集積チップ１６は、ＷＤＭトランシーバ１０の受信部分として形成される。第２の波長分割デマルチプレクサ４２を出る多重分離された光信号は、その後、（第２の共通インターフェース２６に沿ってＰＩＭ１２を出る）複数の導波路２８に沿った別個の入力として供給される。次に、この受信信号のセットは、第３の集積チップ１内に形成された光導波路４５のセットに結合され、その後、第３の集積チップ１６内に形成された複数の光電子デバイス１７（例えば、フォトダイオード）への入力として供給される（図２を参照）。フォトダイオード１７は、受信光信号を、電気信号経路（導体）４８に沿って受信／回復電気情報信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…、ＲＮとして提供される電気的等価物に変換する。
【００３１】
図８は、本発明に従って形成された集積ＷＤＭトランシーバの代替実施形態を示している。ここで、図８にＰＩＭ１２Ａとして示されているＰＩＭ１２内に第３のチップ１６の機能を組み込むことにより、更なる集積レベルが達成される。
【００３２】
受信デマルチプレクサと送信マルチプレクサの組み合わせ、および複数の変調器（場合によっては受信フォトダイオード）の組み込みによって、本発明の様々な実施形態は、光ＷＤＭトランシーバが、ユーザに受け入れられるコストおよび複雑さで、小型フォームの要件を満たすような集積レベルを提供する。
【００３３】
上述の本発明の実施形態は、例示のみを目的としている。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【図１】
2020523819.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月10日(2020.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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