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光デバイス コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P03A000551
整理番号 U1998P164
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願平11-160311
公開番号 特開2000-347230
登録番号 特許第3038383号
出願日 平成11年6月8日(1999.6.8)
公開日 平成12年12月15日(2000.12.15)
登録日 平成12年3月3日(2000.3.3)
発明者
  • 中野 義昭
  • 馬 炳眞
出願人
  • 学校法人東京大学
発明の名称 光デバイス コモンズ 外国出願あり
発明の概要 大きな消光比が得られると共にディジタル的に動作するのに好適な光デバイスを実現する。導波路構造体の両側に第1及び第2の電極(7,8)を形成し、これら電極により導波路構造体にキャリァ注入領域(3a)及びこれに隣接する非キャリァ注入領域(3b)を形成する。キャリァ注入領域(3a)に大量のキャリァが蓄積されると、この領域の屈折率は隣接する非キャリァ注入領域の屈折率よりも相対的に低下する。この状態において、エネルギーレベルの低い光波が入射してもこの光波により消費されるキャリァ量は少ないため、この領域の屈折率は依然として非キャリァ注入領域の屈折率よりも低い状態に維持され、入射した信号光は外部に放射する。一方、エネルギーレベルの高い光波が伝搬すると、この光波により消費されるキャリァ量が増大し、この領域(3a)の屈折率は非キャリァ注入領域(3b)の屈折率よりも相対的に高くなり、入射面から出射面に至る光誘導導波路が形成される。この結果、ガイディング効果と光増幅効果の相乗効果により光増幅された信号光を出射させることができる。
従来技術、競合技術の概要 ディジタル通信方式の開発に伴い、波長分割多重通信方式の開発が強く要請されている。波長分割多重方式においては、チャネルを切り換えるために光波長変換器が必要である。従来の光波長変換器として、相互利得変調を利用したXGM型波長変換器と相互位相変調を利用したXPM型波長変換器が既知である。XGM型光波長変換器では、波長λ1 の変調された入力信号光と波長λ2 の時間に対して一定振幅の光波とを半導体光増幅器に供給し、半導体光増幅器の入力光パワーに対するゲインの差を利用して波長λ2 の光波の反転出力信号を発生させている。XPM型波長変換器はマッハツェンダ干渉計等の原理を利用するものであり、入力側の導波路を2本の導波路に分岐し、一方の導波路中に半導体光増幅器を配置し、変調されるべきλ2 の波長光に対して2本の導波路を同位相に設定している。そして、波長λ1 の入力信号光と変調されるべき波長λ2 の一定振幅の光波とが伝搬する際、入力信号光の作用により2本の導波路間にπ/2の位相差が生ずるように設定し、この位相差を利用して波長λ2 の光波の反転出力信号を発生させている。
産業上の利用分野 波長分割多重光通信方式のリソースとして好適な光デバイス
特許請求の範囲 【請求項1】 層形成すべき面を有する半導体基板と、この半導体基板の層形成面上に形成した複数の半導体層を具え、これら半導体層と直交するように延在し信号光が入射する入射面及びこの入射面と対向する出射面を有する導波路構造体と、前記半導体基板の層形成面とは反対側の面に形成した第1の電極と、前記導波路構造体の上側に形成され前記第1の電極と対向する第2の電極と、これら第1の電極と第2の電極との間に接続され、前記導波路構造体にキャリァを注入するための直流バイアス源とを具え、入射した信号光を前記導波路構造体に注入されたキャリァにより光増幅して出射面から出射させる光デバイスにおいて、前記導波路構造体を、前記第1及び第2の電極から注入され内部に蓄積されたキャリァの量に応じて屈折率が変化する半導体材料で構成し、前記第1及び第2の電極は、これらの電極を介して導波路構造体にキャリァが注入されるキャリァ注入領域とキャリァが注入されない非キャリァ注入領域とが隣接して形成されるように形成され、前記直流バイアス源から第1及び第2の電極を介して導波路構造体にキャリァが注入されている動作状態において、前記キャリァ注入領域の屈折率が前記非キャリァ注入領域の屈折率よりも低くなるように構成し、前記導波路構造体にキャリァが注入されている動作状態において、第1のパワーレベルの信号光が前記キャリァ注入領域を伝搬する際、誘導放射によるキャリァの減衰効果により、このキャリァ注入領域の屈折率が非キャリァ注入領域の屈折率よりも高くなり、キャリァ注入領域が入射した光波を前記入射面から出射面までガイディングする光導波路を構成し、前記第1のパワーレベルよりも低い第2のパワーレベルの信号光がキャリァ注入領域を伝搬する際、キャリァ注入領域の屈折率が非キャリァ注入領域の屈折率よりも低く維持され、入射した信号光が前記非キャリァ注入領域を介して外部に放射しアンチガイディングモードで動作するように構成したことを特徴とする光デバイス。
【請求項2】 光波の伝搬方向に見て、前記非キャリァ注入領域がキャリァ注入領域の両側にそれぞれ形成され、前記第2のパワーレベルの信号光がこれら非キャリァ注入領域を介して光デバイスの側方に放射されることを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
【請求項3】 前記導波路構造体をリッジ型導波路構造体としたことを特徴とする請求項2に記載の光デバイス。
【請求項4】 前記半導体基板を第1導電型の半導体基板とし、前記導波路構造体が、半導体基板の上側に形成した第1導電型の第1のクラッド層と、第1のクラッド層の上側に形成され、注入されたキャリァを蓄積する活性層と、この導波路層の上側に形成した第2導電型の第2のクラッド層とを具えることを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
【請求項5】 前記活性層を構成する半導体材料を、前記第1及び第2のクラッド層を構成する半導体材料の屈折率よりも大きな屈折率を有する半導体材料で構成したことを特徴とする請求項2に記載の光デバイス。
【請求項6】 前記活性層をInGaAsPで構成し、前記第1及び第2のクラッド層をInPで構成したことを特徴とする請求項5に記載の光デバイス。
【請求項7】 前記入射面及び出射面に無反射コーティングが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
【請求項8】 前記入射面に、波長変換されるべき第1の波長λ1 の信号光とこの信号光との波長とは異なる第2の波長λ2 の時間的に一定振幅の光波とを供給し、前記波長λ1 の信号光に応じて変調された第2の波長λ2 の光波を出力する波長変換器として動作することを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
【請求項9】 前記入射面に、光増幅すべき信号光とこの信号光と同一波長の時間的に一定振幅の光波とを供給し、前記信号光のパワーレベルに応じて波形整形された光波を出力する波形整形器として動作することを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
【請求項10】 前記入射面に、光増幅すべき信号だけを供給し、この信号光のパワーレベルに応じて波形整形され、情報対ノイズ比の大きい信号光を出射させる波形整形器として動作することを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
【請求項11】 前記振幅が時間的に一定の光波の振幅が、信号光の振幅よりも大きいことを特徴とする請求項8又は9に記載の光デバイス。
産業区分
  • 光学装置
  • 固体素子
  • 伝送方式
  • 電話
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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