DE60110517T2

DE60110517T2 - Lichtgesteuerter Lichtmodulator

Info

Publication number: DE60110517T2
Application number: DE60110517T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Musashino-shi Shibata; Yasuhiro Musashino-shi Suzuki; Yoshihisa Musashino-shi Sakai; Yasumasa Musashino-shi Suzaki; Akira Musashino-shi Okada; Kazuto Musashino-shi Noguchi; Rieko Musashino-shi Sato
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: EP1191387A2; US6753996B2; EP1191387B1; US20040190809A1; US6961169B2; EP1191387A3; DE60110517D1; US20020101293A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen lichtgesteuerten Lichtmodulator und insbesondere eine lichtgesteuerte Modulationstechnik zum Modulieren von Licht mit einer Wellenlänge, die identisch mit derjenigen eines Eingangssignallichts einer beliebigen Wellenlänge ist oder die sich von dieser unterscheidet, auf die Intensität des Eingangssignallichts hin in einem optischen Wellenlängenmultiplex-Netzwerk.
Herkömmlicherweise ist ein optisches Übertragungssystem zum Übertragen von optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen als ein optisches Übertragungssystem, das ein Wellenlängenmultiplexen verwendet (WDM-System), bekannt, das die optischen Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen durch Kombinieren dieser in eine einzige optische Faser überträgt. Seit kurzem werden derartige WDM-Systeme vermehrt nicht nur für eine Eins-zu-Eins-Übertragung, sondern ebenfalls für eine Netzwerkübertragung angewendet.
In derartigen WDM-Systemen erlangt ein lichtgesteuerter Lichtmodulator erhöhte Bedeutung, der eine Wellenlängenwandlung durchführt, d.h., der die Wellenlänge eines optischen Signals, das durch eine optischen Faser läuft, in dieselbe oder unterschiedliche Wellenlängen wandelt.
1 ist ein Diagramm, das eine Schaltung eines herkömmlichen Wellenlängenwandlers zeigt. Der Wellenlängenwandler besteht aus einem symmetrischen Mach-Zehnder-Interferometer, der SOAs (optische Halbleiterverstärker) 105 und 106, MMI-Koppler (Multi-Mode-Interferenz) 101, 102 und 103, die mit den SOAs 105 und 106 verbunden sind, einen MMI-Koppler 104, der mit den MMI-Kopplern 102 und 103 verbunden ist, und optische Wellenleiter, die diese verbinden, aufweist. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 107 Signallicht, 108 bezeichnet kontinuierliches Licht, 109 bezeichnet Ausgangslicht und 110 bezeichnet einen Anschluss (port).
Der Betrieb des Wellenlängenwandlers, der einen derartigen Aufbau aufweist, wird im Folgenden beschrieben.
Das kontinuierliche Licht (CW-Licht) 108 mit einer Wellenlänge λj wird in den MMI-Koppler 101 eingegeben und auf zwei optische Wellenleiter aufgeteilt bzw. gesplittet. Die beiden kontinuierlichen Lichtwellen gelangen durch die SOAs 105 und 106 und die MMI-Koppler 102 und 103 und werden durch den MMI-Koppler 104 gekoppelt, um von dem Anschluss 110 ausgesendet zu werden.
In diesem Zustand des Wellenlängenwandlers wird das optische Signal λi(s) 107 mit der Wellenlänge λi in den MMI-Koppler 102 und danach in den SOA 105 eingegeben. Hier verändert das optische Signal 107 den Brechungsindex des SOA 105.
Als Ergebnis ändern sich die Interferenzbedingungen des symmetrischen Mach-Zehnder-Interferometers, der die MMI-Koppler 101, 102, 103 und 104 aufweist, so dass nur, wenn das Signallicht 107 "1" ist, das Ausgangslicht mit der Wellenlänge λj von dem Anschluss 109 ausgesendet wird. Somit wird das optische Signal mit der Wellenlänge λi in Licht mit der Wellenlänge λj gewandelt, das von dem Anschluss 109 als das Ausgangslicht λj(s) auszusenden ist.
In diesem Verfahren ist die Übertragungsrate des Eingangssignallichts durch die Erholungszeit der Trägerdichtenänderungen der SOAs 105 und 106 begrenzt. Somit ist die Geschwindigkeit der Wellenlängenwandlung des optischen Signals auf etwa maximal 20 Gbps begrenzt.
2 ist ein Diagramm, das einen anderen herkömmlichen Wellenlängenwandler zeigt. Der Wellenlängenwandler weist einen SOA 201, MMI-Koppler 202 und 203, die mit dem SOA 201 verbunden sind, und ein Schleifen-Interferometer 209, das zwischen die MMI-Koppler 202 und 203 geschaltet ist, auf. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 204 Signallicht, 205 bezeichnet kontinuierliches Licht, 206 bezeichnet sich entgegen dem Uhrzeigersinn (Gegenuhrzeigersinn) fortpflanzendes Licht, 207 bezeichnet sich im Uhrzeigersinn fortpflanzendes Licht, 208 bezeichnet Ausgangslicht und 210 und 211 bezeichnen jeweils einen Anschluss.
In dieser Konfiguration wird kontinuierliches Licht (CW) 205 mit der Wellenlänge λj in den MMI-Koppler 203 durch den Anschluss 211 eingegeben und durch den MMI-Koppler 203 in zwei Teile aufgeteilt, die dem Schleifen-Interferometer 209 zugeführt werden. In dem Schleifen-Interferometer 209 werden die beiden Teile, die sich um die Schleife als das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 207 und das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 206 fortpflanzen, durch den MMI-Koppler 203 rekombiniert, um von dem Anschluss 211 ausgesendet zu werden.
In diesem Zustand wird das Signallicht λi(s) 204 mit der Wellenlänge λi in den MMI-Koppler 202 eingegeben. Das einfallende Signallicht 204 durchläuft den SOA 201, der seinen Brechungsindex ändert. Somit wird das Licht mit der Wellenlänge λj, das in der Schleife verläuft, durch die Änderung des Brechungsindexes beeinflusst, was zu Phasenänderungen führt, wie es in 3A gezeigt ist.
Das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 207 führt zu abrupten Phasenänderungen gefolgt von einer Wiederherstellung der Phase mit einer Rate, die der Erholungszeit der Trägerdichtenänderungen des SOA 201 entspricht, und wird in den MMI-Koppler 203 eingegeben.
Das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 206 unterliegt ebenfalls ähnlichen Phasenänderungen. Da es sich jedoch um einen Abstand ΔL länger als das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 207 durch das Schleifen-Interferometer 209 fortpflanzt, wird es mit einer Verzögerungszeit Δτ in den MMI-Koppler 203 eingegeben.
Dementsprechend unterscheidet sich in dem MMI-Koppler 203 die Zeit der Phasenänderungen um einen Betrag von Δτ = ΔL/(c/n_eq0) zwischen dem sich im Uhrzeigersinn fortpflanzenden Licht 207 und dem sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden Licht 206, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und n_eq0 der äquivalente Brechungsindex des Wellenleiters, der die Schleife bildet, ist. Die zwei kontinuierlichen Lichtquellen mit derselben Wellenlänge λj interferieren in dem MMI-Koppler 203 miteinander. Im Verlaufe dessen unterscheiden sich deren Phasen während der Zeitdauer Δτ und sind danach nahezu gleich. Als Ergebnis der Interferenz wird das Licht von dem Anschluss 210 nur während des Zeitschlitzes Δτ ausgesendet, wie es in 3B dargestellt ist. Mit anderen Worten wird das optische Eingangssignal mit der Wellenlänge λi in das Licht mit der Wellenlänge λj gewandelt, das vom Anschluss 210 als Ausgangslicht λj(s) 208 ausgegeben wird.
In einem Wellenlängenwandler mit einem derartigen Schleifen-Interferometer weisen das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 206 und das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 207 mit der Ausnahme der Zeitdauer Δτ dieselben Phasenänderungen während der Zeit auf, während der die Lichtphasenänderungen auf die Trägerkonzentration in dem SOA 201 hin schrittweise wiederhergestellt werden. Daher wird als Ergebnis der Interferenz die Auswirkung der Änderungen des Brechungsindexes in dem SOA 201 ausgelöscht, und das Licht mit der Wellenlänge λj wird von dem Anschluss 211 mit Ausnahme während der Zeitdauer Δτ ausgesendet. Somit enthält, wie es in 3B gezeigt ist, die Wellenform nach der Wellenlängenwandlungsausgabe von dem Anschluss 210 nur Komponenten niedriger Rate, deren Rate auf die Erholungszeit aufgrund der Trägerdichteänderungen begrenzt ist, was eine Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlung mit steilen Anstiegs- und Abfallflanken ermöglicht.
In dem Wellenlängenwandler mit dem Schleifen-Interferometer 209 wird jedoch das Eingangssignallicht 204 kombiniert und von demselben Anschluss 210 wie das Ausgangslicht 208 ausgegeben. Daher muss zur Trennung des Ausgangslichts 208 von dem Eingangslicht 204 ein Wellenlängenfilter 212 mit dem Ausgangsanschluss 210 verbunden werden, um nur das Ausgangslicht 208 zu extrahieren.
Außerdem kann, wenn die Wellenlänge λi des Signallichts dieselbe wie die Wellenlänge λj des wellenlängengewandelten Lichts ist, das Wellenlängenfilter 212 diese nicht trennen. Das bedeutet, dass das Licht vor der Wellenlängenwandlung als Rauschen in das Ausgangslicht gemischt ist. Somit besteht das Problem, dass es nicht möglicht ist, die Wandlung derselben Wellenlänge durchzuführen. Da außerdem der 3dB-Koppler 202 verwendet wird, um das kontinuierliche Licht 205 mit der Wellenlänge λj auf zuteilen, besteht das Problem, dass im Prinzip ein zusätzlicher Verlust von etwa 3dB auftritt.
Außerdem ist es, wenn der Wellenlängenwandler mit dem Schleifen-Interferometer verwendet wird, notwendig, dass die Länge des SOA 201 ausreichend kleiner als ΔL ist, wie es in 2 dargestellt ist. Genauer gesagt unterliegt, da sich das im Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 207 in derselben Richtung wie das Signallicht 204 fortpflanzt, dieses dem Einfluss der Änderungen des Brechungsindexes über der Länge L_SOA des SOA 201. Da im Gegensatz dazu das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 206 in der entgegengesetzten Richtung zum Signallicht 204 fortpflanzt, unterliegt es nicht dem Einfluss der Änderungen des Brechungsindexes bis es auf das Signallicht 204 trifft. Da der Einfluss der Änderungen des Brechungsindexes sich in Abhängigkeit von der Position, in der sie zusammentreffen, ändert, benötigt die Phasenänderung eine Anstiegszeit t_r = 2 × L_SOA/(c/n_eq), wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist und n_eq der äquivalente Brechungsindex des SOA ist.
Als Ergebnis werden, wenn die Länge des SOA 201 in derselben Größenordnung wie ΔL ist, die Phasenänderungen der sich im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn fortpflanzenden kontinuierlichen Lichtwellen, wie sie in
4A dargestellt sind, wodurch die Wellenform des gewandelten Lichts, das von dem Anschluss 210 ausgesendet wird, wie in 4B dargestellt aufgrund der Interferenz verformt wird. Somit besteht ein Problem darin, dass sich die Intensität das gewandelte Licht, das von dem Anschluss 210 ausgesendet wird, im Vergleich zu derjenigen der 3B verringert, wodurch sich der Verlust erhöht.
In dem Dokument IEEE Photonics Technology Letters, IEEE Inc. New York, USA (01.09.1995), 7(9), 992-994, ist ein optischer Wellenlängenwandler (all-optical wavelength-converter) mit optischen Halbleiterverstärkern, die in einem asymmetrischen passiven Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) integriert sind, der aus asymmetrischen Richtungskopplern (DC) besteht, die mit optischen Halbleiterverstärkern monolithisch integriert sind, beschrieben. Eine kontinuierliche Welle mit einer gewünschten Ausgangswellenlänge wird in das MZI gekoppelt und durch einen Richtkoppler asymmetrisch auf jeden MZI-Arm aufgeteilt. Das intensitätsmodulierte Eingangssignal sättigt beide SOAs asymmetrisch. Ein Aufteilungsverhältnis von 69–31% wird gewährleistet.
Das Dokument Electronics Letters, IEEE Stevenage, GB (22.06.2000), 36(13), 1129–1130, beschreibt eine optische Wellenlängenwandlung mit 100Gbit/s mit einem Aufbau mit einer SOA-Verzögerungsinterferenz, der eine monolithisch integrierte Verzögerungsschleife, Phasenschieber und einen abstimmbaren Koppler aufweist. Es werden nur eine Eingangs- und eine Ausgangsfaser benötigt, um die Vorrichtung zu betreiben. Die Vorrichtung wandelt und gestaltet ein Rückkehr-zu-Null-Eingangssignal (RZ-Eingangssignal) neu in ein wellenlängengewandeltes Signal. Das RZ-Eingangssignal moduliert die Verstärkung des SOA und dadurch die Phase des sich gemeinsam fortpflanzenden CW-Signals. Die Leistung des RZ-Eingangssignals muss derart ausgelegt sein, dass es die Phase des CW-Signals um π moduliert. Nach dem SOA wird das CW-Signal auf die beiden Arme eines Interferometers aufgeteilt und in einem 2×2-Koppler rekombiniert. Die Vorrichtung wirkt auf eine ähnliche Weise wie der lichtgesteuerte Lichtmodulator, der im unabhängigen Anspruch 10 definiert ist.
Das Dokument Journal of Lightwave Technology, IEEE, New York, USA (01.10.1995), 13(10), 2099–2112, beschreibt einen Halbleiterlaserverstärker in einem Schleifenspie gel, wobei der Betrieb nicht von der optischen Nichtlinearität der Faser, sondern von der optischen Nichtlinearität eines Halbleiterlaserverstärkers (SLA) in der Faserschleife abhängt. Diese Vorrichtung kann als ein nichtlineares Verstärkungselement, das die Gestaltung und den Kontrast optischer Pulse verbessert, als optischer Korrelator, der eine erneute zeitliche Abstimmung (retiming) der optischen Datensignale und eine Headerdekodierung in optischen Paketvermittlungsexperimenten bereitstellt, und als optischer Demultiplexer für Datenraten bis zu 100 Gb/s verwendet werden. Die Vorrichtung besteht aus einem Richtkoppler (idealerweise ein 50:50-Koppler) mit zwei verbundenen Zweigen, die eine Schleife bilden. Die Schleife enthält eine Polarisationssteuerung und einen SLA.
Im Dokument NESSET D et al: "ALL-OPTICAL WAVELENGTH CONVERSION USING SOA NONLINEARITIES", IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE, N.J., USA, Band 36, Nr. 12, 1. Dezember 1998, Seiten 56-61, wird eine TOAD-Vorrichtung (optischer asymmetrischer Terahertz-Demultiplexer) beschrieben, die aus einem 50:50-Koppler besteht, bei dem Licht mit der Sollwellenlänge in Uhrzeigersinn- und Gegenuhrzeigersinnkomponenten aufgeteilt wird, die sich in der Schleife fortpflanzen, die einen SOA enthält (optischer Halbleiterverstärker). Schaltimpulse treten in die Vorrichtung durch den Schleifen-Koppler ein, sättigen die SOA-Verstärker und führen eine Brechungsindexänderung herbei. Der SOA ist asymmetrisch in Bezug auf den 50:50-Koppler positioniert. Wenn die Uhrzeigersinn- und Gegenuhrzeigersinn-Wellen zum 50:50-Koppler zurückkommen, interferieren sie miteinander und werden zum Ausgang der Vorrichtung geschaltet. Der TOAD funktioniert auf ähnliche Weise wie der lichtgesteuerte Lichtmodulator, der in Anspruch 1 definiert ist.
Die vorliegende Erfindung löst die obigen Probleme. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen lichtgesteuerten Lichtmodulator bereitzustellen, der die Notwendigkeit des Wellenlängenfilters beseitigt und der eine Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlungsfunktion aufweist, die in der Lage ist, mit geringem Verlust ein Eingangssignal mit einer Wellenlänge in ein Ausgangssignal mit derselben Wellenlänge wie das Eingangssignal zu wandeln.
Zur Lösung der obigen Aufgabe ist ein lichtgesteuerter Lichtmodulator wie er in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 definiert ist angegeben.
Erfindungsgemäß sendet der Ausgangsanschluss nur das Ausgangslicht nach der Wellenlängenwandlung aus, ohne den geringsten Teil des Eingangslichts auszusenden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, den Filter zum Trennen des Ausgangslichts von dem Eingangslicht mit dem Ausgangsanschluss zu verbinden. Außerdem wird sogar dann, wenn die Wellenlänge des Eingangssignallichts identisch mit derjenigen des gewandelten Lichts ist, das Problem beseitigt, dass das Licht vor der Wellenlängenwandlung als Rauschen in das Ausgangslicht gemischt wird. Somit kann die vorliegende Erfindung einen lichtgesteuerten Lichtmodulator mit einer Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlungsfunktion bereitstellen, der in der Lage ist, ein Eingangssignal mit einer Wellenlänge in ein Ausgangssignal mit derselben Wellenlänge wie das Eingangssignal zu wandeln.
Die obigen und weitere Aufgaben, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Wellenlängenwandlers zeigt,
2 ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel eines herkömmlichen Wellenlängenwandlers zeigt,
3A und 3B Graphen, die die Phasenänderungen und die Lichtintensitätscharakteristika des herkömmlichen Wellenlängenwandlers zeigen,
4A und 4B Graphen, die ein anderes Beispiel der Phasenänderungen und der Lichtintensitätscharakteristika des herkömmlichen Wellenlängenwandlers zeigen,
5 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
6A–6D Graphen, die die Phasenänderungen und die Lichtintensitätscharakteristika eines Wellenlängenwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen,
7 eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines SOA einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
8A–8C Querschnitte, die eine Struktur eines SOA einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, die unter Verwendung eines Substrats vom n-Typ hergestellt wird,
9A–9D Graphen, die als Funktion der Vorrichtungslänge die Breite des Wellenleiters des SOA mit der Vorrichtungslänge (L1 + L2) zeigen, der in dem Wellenlän genwandler gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist,
10A–10C Querschnitte, die eine Struktur eines SOA einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, die unter Verwendung eines Substrats vom n-Typ hergestellt wird,
11 ein Blockdiagramm, das eine Struktur einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
12A und 12B Graphen, die Phasenänderungen und Lichtintensitätscharakteristika eines Wellenlängenwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen,
13 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
14 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
15 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
[AUSFÜHRUNGSFORM 1]
5 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, d.h. eine Ausführungsform eines lichtgesteuerten Lichtmodulators zum Durchführen einer Wellenlängenwandlung. Der Wellenlängenwandler weist optische Halbleiterverstärker (SOAs) 501 und 502, MMI-Koppler 503 und 504, die mit den SOAs 501 und 502 verbunden sind, einen MMI-Koppler 505, der mit dem MMI-Koppler 504 verbunden ist, und ein Schleifen-Interferometer 513, das zwischen die MMI-Koppler 503 und 505 geschaltet ist, auf.
Die SOAs 501 und 502 und die MMI-Koppler 503 und 504 bilden einen mit einem Filter versehenen Phasenmodulator 515 (durch die gestrichelten Linien in 5 gezeigt). Das Bezugszeichen 506 bezeichnet Signale, 507 bezeichnet kontinuierliches Licht, 508 bezeichnet sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzendes Licht, 509 bezeichnet sich im Uhrzeigersinn fortpflanzendes Licht, 510 bezeichnet Ausgangslicht und 511, 512, 514, 516, 517 und 518 bezeichnen jeweils einen Anschluss.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet den MMI-Koppler 503 als eine Einrichtung zum Kombinieren des ersten Eingangslichts und des zweiten Eingangslichts und verteilt diese auf mehrere Anschlüsse. Sie verwendet außerdem die SOAs 501 und 502 als Phasenmodulator mit einem. Mittel, das den Brechungsindex auf die Intensität des ersten Eingangslichts hin ändert, und den MMI-Koppler 504 zum Kombinieren der Ausgänge von dem Phasenmodulator.
In dieser Konfiguration wird das kontinuierliche Licht λj(cw) 507 mit der Wellenlänge λj in den MMI-Koppler 505 über den Anschluss 512 eingegeben und durch den MMI-Koppler 505 in zwei Teile aufgeteilt und dem Schleifen-Interferometer 513 zugeführt. In dem Schleifen-Interferometer 513 pflanzen sie sich entlang der Schleife als getrenntes sich im Uhrzeigersinn fortpflanzendes Licht 509 und sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflan zendes Licht 508 fort. Die beiden Lichtwellen gelangen durch den mit einem Filter versehenen Phasenmodulator 515 und werden durch den MMI-Koppler 505 wieder gekoppelt, um von dem Anschluss 512 ausgesendet zu werden. In diesem Zustand wird das Signallicht 506 mit der Wellenlänge λi in den mit einem Filter versehenen Phasenmodulator 515 über den Anschluss 517 eingegeben.
Um die Filterfunktion zu erzielen, verwendet die vorliegende Ausführungsform ein symmetrisches Mach-Zehnder-Interferometer, das die beiden MMI-Koppler 503 und 504 aufweist, die über die beiden Wellenleiter (Arme) einschließlich der SOAs 501 und 502 verbunden sind, wie es in 5 gezeigt ist, als den mit einem Filter versehenen Phasenmodulator 515.
Allgemein gesagt wird in dem symmetrischen Mach-Zehnder-Interferometer das einfallende Licht durch den ersten Koppler in zwei Teile aufgeteilt, die durch die beiden Wellenleiter (Arme) gelangen und erneut durch den zweiten Koppler gekoppelt werden, um von dem Ausgangsanschluss an der Kreuzungsposition mit dem Eingangsanschluss ausgesendet zu werden. Die Filterfunktion der vorliegenden Ausführungsform verwendet das Merkmal des Mach-Zehnder-Interferometers.
Das Signallicht λi(s) 506 mit der Wellenlänge λi wird in den MMI-Koppler 503 über den Anschluss 517 eingegeben. Das eintreffende Signallicht 506 wird in zwei Teile aufgeteilt, das durch die SOAs 501 und 502 läuft, und durch den MMI-Koppler 505 erneut kombiniert, um von dem Anschluss 514 an der Kreuzungsposition mit dem Eingangsanschluss 517 ausgegeben zu werden. Somit verhindert die Konfiguration aufgrund der Filterfunktion des Mach-Zehnder-Interferometers, dass das Eingangslicht 506 in das Schleifen-Interferometer 513 eintritt.
Das kontinuierliche Licht 508 mit der Wellenlänge λj, das die Schleife entgegen dem Uhrzeigersinn durchläuft, d.h., das zu wandelnde Licht, wird in dem MMI-Koppler 504 über den Anschluss 518 eingegeben und in zwei Teile aufgeteilt, die die SOAs 501 und 502 durchlaufen und durch den MMI-Koppler 503 kombiniert werden, um von dem Anschluss 516 an der Kreuzungsposition mit dem Eingangsanschluss 518 ausgegeben zu werden und die Schleife erneut zu durchlaufen. In diesem Fall tritt kein übermäßiger Verlust auf, da keine Komponente dem Anschluss 517 zugeführt wird.
Auf ähnliche Weise wird das kontinuierliche Licht 509 mit der Wellenlänge λj, das die Schleife im Uhrzeigersinn durchläuft, d.h., das zu wandelnde Licht, in den MMI-Koppler 503 über den Anschluss 516 eingegeben und in zwei Teile aufgeteilt, die die SOAs 501 und 502 durchlaufen und von dem MMI-Koppler 504 kombiniert werden, um von dem Anschluss 518 an der Kreuzungsposition mit dem Eingangsanschluss 516 ausgesendet zu werden und die Schleife erneut zu durchlaufen. In diesem Fall tritt kein übermäßiger Verlust auf, da keine Komponente dem Anschluss 514 zugeführt wird.
Somit tritt hinsichtlich des zu wandelnden Lichts, das aus den kontinuierlichen Lichtwellen 508 und 509 mit der Wellenlänge λj, die die Schleife durchlaufen, besteht, im Prinzip beim Durchlaufen der Koppler 503 und 504 zum Koppeln der Signallichtwellen kein übermäßiger Verlust auf.
Wenn das Eingangssignallicht 506 die SOAs 501 und 502 durchläuft, verändert sich deren Brechungsindex. Das Licht mit der Wellenlänge λj, das die Schleife durchläuft, unterliegt dem Einfluss der Änderungen der Bre chungsindices der SOAs 501 und 502, was Phasenänderungen herbeiführt, wie es in 3A dargestellt ist.
Das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 509 unterläuft der abrupten Phasenänderung gefolgt von der Wiederherstellung der ursprünglichen Phase in der Zeitdauer, die der Erholungszeit der Trägerdichteänderungen des SOAs entspricht, und wird in den MMI-Koppler 505 eingegeben. Obwohl das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 508 ebenfalls ähnlichen Phasenänderungen unterliegt, wird es, da es das Schleifen-Interferometer länger als das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht durchläuft, in den MMI-Koppler 505 mit einer Verzögerung von Δτ eingegeben.
Somit finden in dem MMI-Koppler 505 die Phasenänderungen der sich im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden Lichtwellen mit einer Zeitverschiebung von Δτ statt. Die beiden kontinuierlichen Lichtwellen mit derselben Wellenlänge λj interferieren miteinander in dem MMI-Koppler 505. Im Verlaufe dessen unterscheiden sich deren Phasen nur während der Zeitdauer Δτ und sind danach fast gleich. Als Ergebnis der Interferenz wird das Licht dem Anschluss 511 nur während des Zeitschlitzes Δτ zugeführt, wie es in 3B dargestellt ist. Mit anderen Worten wird das optische Eingangssignal mit der Wellenlänge λi in das Licht mit der Wellenlänge λj gewandelt, um an dem Anschluss 511 als Ausgangslicht λj(s) 510 ausgegeben zu werden.
In dem Wellenlängenwandler mit einem derartigen Schleifen-Interferometer weisen das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 508 und das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 509 dieselben Phasenänderungen während der Zeitdauer auf, während der sich die Lichtphasenänderungen auf die Wiederherstellung der Trägerdichte in den SOAs 501 und 502 hin schrittweise erholen, mit Ausnahme der Zeitdauer Δτ.
Daher werden als Ergebnis der Interferenz die Auswirkungen der Änderungen der Brechungsindices in den SOAs 501 und 502 ausgelöscht, und das Licht 507 mit der Wellenlänge λj wird zum Anschluss 512 ausgesendet. Somit enthält, wie es in 3B dargestellt ist, die Wellenform nach der Wellenlängenwandlungsausgabe von dem Anschluss 511 keine Komponenten niedriger Rate, deren Rate durch die Erholungszeit aufgrund der Trägerdichteänderungen begrenzt ist, was eine Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlung mit steilen Anstiegs- und Abfallflanken ermöglicht.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Eingangslicht 506 von dem Anschluss 514 und nicht von dem Anschluss 511 ausgegeben. Somit ist es nicht notwendig, den Wellenlängenfilter zum Trennen des Eingangslichts und des Ausgangslichts mit dem Ausgangsanschluss zu verbinden. Daher wird sogar dann, wenn die Wellenlänge λi des Signallichts der Wellenlänge λj des zu wandelnden Lichts entspricht, die Wellenlängenwandlung möglich, ohne dass Rauschen in den wellenlängengewandelten Lichtausgang von dem Anschluss 511 gemischt wird.
Außerdem wird sich das zu wandelnde Licht 508, das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzt, d.h., ein Abschnitt des kontinuierlichen Lichts 507 mit der Wellenlänge λj von dem Anschluss 518 zum Anschluss 516 geleitet, während das zu wandelnde Licht 509, das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzt, d.h. ein Abschnitt des kontinuierlichen Lichts 507 mit der Wellenlänge λj, von dem Anschluss 516 zum Anschluss 518 geleitet wird, was zu keinen übermäßigen Verlusten führt. Daher kann unabhängig davon, ob das Signallicht und das zu wandelnde Licht die selbe Wellenlänge aufweisen, die vorliegende Ausführungsform eine Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlung mit niedrigen Verlusten ohne Filter bewirken.
Wenn der Wellenlängenwandler mit dem Schleifen-Interferometer verwendet wird, müssen die folgende Punkte beachtet werden. Insbesondere verwendet die vorliegende Ausführungsform das symmetrische Mach-Zehnder-Interferometer, bei dem die MMI-Koppler 503 und 504 durch die beiden Wellenleiter (Arme) einschließlich der SOAs 501 und 502 verbunden sind, um die Filterfunktion zu erzielen.
Da der Schaltbetrieb des Mach-Zehnder-Interferometers stattfindet, wenn das Produkt Δn×L zu
wird, wobei Δn die Änderung des Brechungsindexes der Struktur ist, die aus dem Mittel besteht, das die Arme des Interferometers bildet, und L die Länge des Abschnitts ist, in dem sich der Brechungsindex ändert, ist es üblich, L als einen sehr großen Wert anzunehmen, um einen Betrieb mit niedriger Leistung zum implementieren.
Allgemein gesprochen nimmt das symmetrische Mach-Zehnder-Interferometer an, dass ein oder zwei Signallichtwellen eingegeben werden. Wenn die beiden Signallichtwellen eingegeben werden, pflanzen sie sich entweder in derselben Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen fort. Daher ist es ausreichend, entweder die Bedingungen für dieselbe Richtung oder für die entgegengesetzten Richtungen zu optimieren. Dementsprechend ist es vorteilhaft, dass die Länge L länger als der Abschnitt ist, in dem sich der Brechungsindex der Arme ändert.
In dem erfindungsgemäßen Wellenlängenwandler gibt es drei einfallende Lichtwellen: das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 509, das sich entge gen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 508 und das Signallicht 506. Während das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 509 in derselben Richtung wie das Signallicht 506 fortpflanzt, pflanzt sich das entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 508 in den entgegengesetzten Richtungen zum Signallicht 506 fort. Somit pflanzen sie sich gleichzeitig in derselben Richtung und in entgegengesetzten Richtungen in dem Mach-Zehnder-Interferometer fort.
Das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende kontinuierliche Licht 509 unterliegt dem Einfluss der Brechungsindexänderungen über der Länge L_SOA des SOAs 501 oder 502, da es sich in derselben Richtung wie das Signallicht 506 fortpflanzt. Im Gegensatz dazu ist dieses bei dem sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden kontinuierlichen Licht 508 nicht der Fall, bis es auf das Signallicht 508 trifft, da es sich in der entgegengesetzten Richtung zum Signallicht fortpflanzt, und somit benötigt es tr = 2 L_SOA/(c/n_eq) als die Anstiegszeit der Phasenänderung, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und n_eq der äquivalente Brechungsindex des SOA sind.
Daher werden, wenn die Länge L_SOA der SOAs 501 und 502 in derselben Größenordnung wie ΔL sind, die Phasenänderungen der sich im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden kontinuierlichen Wellen wie in 6A gezeigt. Dementsprechend wird die Wellenform der gewandelten Wellen, die dem Anschluss 511 zugeführt werden, verformt, wie es in 6B gezeigt ist, was den Hochgeschwindigkeitsbetrieb verhindert. Nebenbei gesagt verringert sich aufgrund der Verringerung des Extinktionsverhältnisses aufgrund der Verringerung der Intensität des gewandelten Lichts das Verhältnis der Intensität des gewandelten Lichts zu derjenigen der Kreuzkopplungskomponenten, was einen filterfreien Betrieb unmöglich macht.
Daher ist es notwendig, um die filterfreie Wellenlängenwandlung hoher Geschwindigkeit mit einem hohen Extinktionsverhältnis zu erzielen, die Länge der SOAs, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zu begrenzen. Insbesondere wird die Länge der SOAs derart bestimmt, dass tr kleiner als Δτ wird. LSOA = (c/neq)/2 × tr < (c/neq)/2 × Δτ = (c/neq)/2 × ΔL/(c/neq0) = (neq0/neq) × ΔL/2
Wird die Länge derart eingestellt, wird die Phasendifferenz zwischen den sich im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden kontinuierlichen Lichtwellen wie in 6C dargestellt, und die Wellenform der Intensität des gewandelten Lichts, das zum Anschluss 511 ausgesendet wird, wird wie in 6D dargestellt, wodurch der Hochgeschwindigkeitsbetrieb implementiert wird.
[AUSFÜHRUNGSFORM 2]
Zur Erzielung des Hochgeschwindigkeitsbetriebes der vorliegenden Erfindung können die SOAs 501 und 502 eine geteilte Elektrodenstruktur ausweisen. Der herkömmliche SOA weist zwei Elektroden auf, von denen eine dessen p-Elektrode und die andere dessen n-Elektrode bildet. Im Gegensatz dazu ist der SOA der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere p-Elektroden aufweist, wenn ein n-Substrat verwendet wird, mehrere n-Elektroden aufweist, wenn ein p-Substrat verwendet wird, sowie mindestens mehrere p-Elektroden oder n-Elektroden aufweist, wenn ein Halbleitersubstrat verwendet wird.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Struktur eines SOA zeigt, der ein n-Substrat verwendet. In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 601 ein n-InP-Substrat, 602 bezeichnet eine aktive InGaAsP-Schicht, 603 und 604 bezeichnen jeweils eine p-InP-Schicht, 605 bezeichnet eine p-InGaAsP-Kappenschicht (cap layer), 606 bezeichnet p-Elektroden, 607 bezeichnet eine n-Elektrode und 608 bezeichnet eine n-InP-Schicht. In der Struktur sind die p-Elektroden und die p-InGaAsP-Kappenschicht jeweils derart unterteilt, dass Strom in die beiden Bereiche unabhängig voneinander injiziert werden kann. Die Zwei-Elektroden-Struktur des in 7 gezeigten SOA ermöglicht durch Ändern der Pegel des Injektionsstroms in die beiden Bereichen den folgenden Betrieb.
Genauer gesagt werden in dieser Struktur das Licht 509, das sich im Uhrzeigersinn in der Schleife fortpflanzt, und das Licht 508, das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzt, beide in die Zwei-Elektroden-SOAs 501 und 502 von entgegengesetzten Richtungen zueinander eingegeben und in die entgegengesetzten Richtungen ausgesendet. Dementsprechend kann eine Änderung der Pegel der Injektionsströme in die beiden Bereiche die Sättigungscharakteristika der SOAs für das Licht 509, das sich im Uhrzeigersinn in der Schleife fortpflanzt, und für das Licht 508, das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzt, ändern.
Demzufolge verändern sich die Phasenbeziehungen zwischen dem sich im Uhrzeigersinn fortpflanzenden Licht 509 und dem sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden Licht 508, so dass die Wellenform des gewandelten Lichts, das von dem Anschluss 511 ausgesendet wird, sich aufgrund des Interferenzeinflusses in dem 3-dB-Koppler 505 ändert. Daher ermöglicht eine Einstellung der Ströme, die durch die beiden Elektroden fließen, die Implementation der Ausgangswellenform ohne die "Keule" (lobe), die in 4B gezeigt ist.
[AUSFÜHRUNGSFORM 3]
Der Verstärkungswellenleiterbereich des herkömmlichen SOA weist ein einheitliches Querschnittsprofil unabhängig von der Position auf. Im Gegensatz dazu ändert in dem Wellenlängenwandler der vorliegenden Ausführungsform der Verstärkungswellenleiterbereich des SOA 501 oder 502 sein Querschnittsprofil entsprechend der Position, um den Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erzielen.
Die 8A–8C sind Querschnitte, die eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, die eine Struktur eines SOA darstellen, der auf einem Substrat vom n-Typ hergestellt wird. 8A ist eine Ansicht, die ein Querschnittsprofil entlang des Wellenleiterkerns des SOA darstellt, und die 8B und 8C sind Querschnitte, die jeweils Profile entlang der Linie VIIIB-VIIIB und der Linie VIIIC-VIIIC der 8A darstellen.
Der SOA weist eine aktive InGaAsP-Schicht 612 auf, die ein Verstärkungsmedium auf einer ersten Oberfläche eines n-InP-Substrats 611 bildet. An beiden Seiten des Wellenleiterbereichs ist ein Bereich ausgebildet, der aus einer p-InP-Schicht 613 und einer n-InP-Schicht 614 besteht, die in dieser Reihenfolge aufeinander geschichtet sind. Auf der aktiven InGaAsP-Schicht 612 und der n-InP-Schicht 614 sind eine p-InP-Schicht 615, eine p-InGaAsP-Schicht 616, die eine Kappenschicht bildet, und eine p-Elektrode 617 in dieser Reihenfolge geschichtet. Auf einer zweiten Oberfläche des n-InP-Substrats 611 ist eine n-Elektrode 618 ausgebildet.
Die 9A–9D zeigen Graphen, die jeweils eine Wellenleiterbreite des SOA, der eine Vorrichtungslänge von (L1 + L2) aufweist und in dem Wellenlängenwandler der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, als eine Funktion der Position in der Richtung der Vorrichtungslänge zeigen.
Die Wellenleiterbreite des SOA wie sie in 9A dargestellt ist beträgt W1 von der Position 0 bis L1, und ändert sich stufenartig zu W2 an der Position L1. Die Wellenleiterbreite des SOA wie sie in 9B dargestellt ist ändert sich linear von W1 bis W2 von der Position 0 bis (L1 + L2). Die Wellenleiterbreite des SOA wie sie in 9C dargestellt ist beträgt W1 von der Position 0 bis L3, ändert sich linear von W1 auf W2 von der Position L3 bis L4 und liegt bei W2 von L4 bis (L1 + L2). Die Wellenleiterbreite des SOA wie sie in 9D dargestellt ist ändert sich linear von W1 bis W2 von der Position 0 bis L5 und liegt bei W2 von L5 bis (L1 + L2).
Die Sättigungsleistung des SOA ist proportional zum Verhältnis S/Ƭ, wobei S ein Querschnittsbereich der aktiven Schicht ist, die das Verstärkungsmittel des SOA bildet, und Ƭ der Begrenzungsfaktor des optoelektrischen Feldes ist. Da der Querschnittsbereich S und der Begrenzungsfaktor Ƭ durch die Wellenleiterbreite geändert werden, verändern die SOAs mit der in den 8A–8C und den 9A–9D gezeigten Struktur ihre Sättigungsleistung durch die Position.
Obwohl das grundlegende Betriebsprinzip der SOAs mit diesen Strukturen das gleiche ist wie dasjenige des herkömmlichen Wellenlängenwandlers wie er in 2 dargestellt ist, unterscheiden sie sich aufgrund des ändernden Querschnittsprofils des Verstärkungsbereichs in den folgenden Punkten.
In dem Schleifen-Interferometer 513, das in 5 gezeigt ist, werden das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 509 und das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 508 in die SOAs 501 und 502 von entgegengesetzten Richtungen eingegeben. Es wird angenommen, dass die SOAs 501 und 502 einen Verstärkungsbereich mit einem Querschnittsprofil aufweisen, der sich mit der Position ändert, wie er in 9A gezeigt ist. Dann können die SOAs 501 und 502 jeweils äquivalent zu einer Kaskadenverbindung der beiden SOAs mit unterschiedlichen Sättigungscharakteristika betrachtet werden, d.h. ein SOA mit der Wellenleiterbreite W1 und der Vorrichtungslänge L1 und ein SOA mit der Wellenleiterbreite W2 und der Vorrichtungslänge L2.
Dementsprechend gelangen die jeweiligen Lichtwellen, die sich in den SOAs 501 und 502 fortpflanzen, aufeinanderfolgend durch die beiden SOAs mit unterschiedlichen Sättigungscharakteristika in Abhängigkeit von ihrer Fortpflanzungsrichtung. Somit werden das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 509 und das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 508 unterschiedlich durch die Sättigungscharakteristika der SOAs in dem Schleifen-Interferometer 513 beeinflusst. Als Ergebnis verändern sich ebenfalls die Phasenbeziehungen zwischen dem sich im Uhrzeigersinn fortpflanzenden Licht 509 und dem sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden Licht 508, so dass die Wellenform des gewandelten Lichts 510, das von dem Anschluss 511 ausgesendet wird, sich ebenfalls aufgrund der Interferenz in dem 3-dB-Koppler 505 verändert. Somit ermöglicht die Verwendung dieser Charakteristika die Entfernung der "Keule", die in 4B ge zeigt ist, aus dem gewandelten Licht, wodurch die in 3B gezeigte Ausgangswellenform erzielt wird.
Obwohl angenommen wird, dass die SOAs 501 und 502 hier die in 9A dargestellten Wellenleiterbreiten aufweisen, sind die Änderungen der Wellenleiterbreite nicht darauf begrenzt. Eine beliebige Änderung, die zumindest zwei Wellenleiterbreiten beinhaltet, ist anwendbar, und eine beliebige Anzahl von Wellenleiterbreiten können dieselbe Wirkung erzielen.
Außerdem ist es für die Wellenleiterbreite ausreichend, wenn sie sich in der Richtung der Vorrichtungslänge unabhängig davon, ob die Änderung kontinuierlich oder diskontinuierlich ist, und unabhängig von der Rate der Änderung ändert, was die vorherige Wirkung erzielt. Dementsprechend kann sich die Wellenleiterbreite durch den gesamten Bereich der SOAs 501 und 502 ändern, wie es in 9B gezeigt ist. Alternativ kann sie sich kontinuierlich zumindest in einem Teil des Bereichs ändern, wie es in 9C oder 9D gezeigt ist.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform anhand eines Beispiels beschrieben wurde, bei dem der Wellenleiterkern des SOA nur eine aktive Schicht enthält, ist dieses nicht notwendig. Gleiches ist erfüllt, solange sich die Wellenleiterbreite ändert, unabhängig davon, ob der Wellenleiterbereich eine Lichtleiterschicht oder eine optoelektrische Heterostrukturschicht mit getrennter Begrenzung (SCH-Schicht) aufweist, um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erzielen.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform anhand eines Beispiels erläutert wurde, bei dem sich die Wellenleiterbreite des SOAs ändert, sollte erwähnt werden, dass dasselbe gilt, wenn sich die Dicke d des Wellenleiterkerns oder des Verstärkungsmediums ändert, was eine ähnliche Wirkung erzielt. In diesem Fall wird die Wellenleiterbreite W in Verbindung mit den 9A–9D durch die Dicke d ersetzt, und Entsprechendes gilt, solange wie sich die Dicke d unabhängig davon ändert, ob ihre Änderung kontinuierlich oder diskontinuierlich ist. Nebenbei gesagt ist es offensichtlich, dass Änderungen sowohl der Breite als auch der Dicke des Wellenleiters eine ähnliche Wirkung erzielen.
Zusammenfassend gesagt ist, solange wie sich das Querschnittsprofil des Wellenleiterkerns des SOAs ändert, die Sättigungsleistung in Abhängigkeit von der Position unabhängig davon, ob sich die Breite oder die Dicke oder beide ändern oder ob die Änderung kontinuierlich oder diskontinuierlich ist, variabel. Demzufolge kann der Hochgeschwindigkeitsbetrieb implementiert werden.
[AUSFÜHRUNGSFORM 4]
Die 10A–10C sind Querschnitte, die eine Struktur einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen, d.h. eine Struktur eines SOA, der für den Wellenlängenwandler gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er in 5 gezeigt ist, anwendbar ist.
10A ist eine Ansicht, die ein Querschnittsprofil entlang des Wellenleiterkerns des SOA zeigt, und die 10B und 10C sind Ansichten, die jeweils Querschnittsprofile entlang der Linie XB-XB und der Linie XC-XC der 10A darstellen.
Der SOA weist eine aktive InGaAsP-Schicht 622 auf, die ein Verstärkungsmittel auf einer ersten Oberfläche eines n-InP-Substrats 612 derart bildet, dass sie zwi schen zwei Leitungsschichten (manchmal als Heterostrukturschicht mit getrennter Begrenzung oder SCH-Schicht bezeichnet) geschichtet ist, d.h. InGaAsP-Schichten 629 und 630. An beiden Seiten des Wellenleiterbereichs ist ein Bereich ausgebildet, der aus einer p-InP-Schicht 623 und einer n-InP-Schicht 624 besteht, die in dieser Reihenfolge aufeinander geschichtet sind. Auf der InGaAsP-Schicht 630 und der n-InP-Schicht 624 sind eine p-InP-Schicht 625, eine p-InGaAsP-Schicht 626, die die Kappenschicht bildet, und p-Elektroden 627 in dieser Reihenfolge aufeinander geschichtet. Auf einer zweiten Oberfläche des n-InP-Substrats 621 ist eine n-Elektrode 628 ausgebildet.
In der in den 10A–10C gezeigten Struktur ändert sich die Dicke der oberen Leitungsschicht 630, die auf der aktiven InGaAsP-Schicht 622 geschichtet ist, mit der Position. Obwohl ihre Dicke an einem Ende des SOA d₁ beträgt, wie es in 10B gezeigt ist, ist sie an dem anderen Ende Null, wie es in 10C gezeigt ist. In dem SOA mit einer derartigen Struktur ändert sich der optoelektrische Begrenzungsfaktor Ƭ in dem Verstärkungsmedium, das aus der aktiven Schicht besteht, mit der Position. Daher verändert sich ebenfalls die Sättigungsleistung des SOA, was den Hochgeschwindigkeitsbetrieb ähnlich demjenigen des in der Ausführungsform 3 beschriebenen SOA möglich macht.
Hier spielt es keine Rolle, ob sich die Dicke der oberen InGaAsP-Leitungsschicht 630 kontinuierlich durch den SOA oder diskontinuierlich an irgendeinem Teil ändert. Nebenbei gesagt ist es ausreichend, wenn sich die Dicke der oberen InGaAsP-Leitungsschicht 630 unabhängig davon ändert, ob sie sich auf Null ändert oder nicht.
Außerdem ist die Schicht, die ihre Dicke ändert, nicht auf die obere InGaAsP-Leitungsschicht 630 begrenzt.
Eine beliebige Schicht, die den optischen Begrenzungsfaktor Ƭ der aktiven Schicht mit der Position ändern kann, ist anwendbar. Genauer gesagt ist es ausreichend, dass sich die Dicke zumindest in einer aus der aktiven In-GaAsP-Schicht 622, der oberen InGaAsP-Leitungsschicht 630 und der unteren InGaAsP-Leitungsschicht 629 ändert.
[AUSFÜHRUNGSFORM 5]
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der ein MMI-Koppler 520 mit den MMI-Kopplern 503 und 504 des Wellenlängenwandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie er in 5 gezeigt ist, verbunden ist.
Signallicht 506 mit der Wellenlänge λi wird in einen MMI-Koppler 520 über einen Anschluss 519 eingegeben. Ein erster Teil des Signallichts λi(s) 506, das durch den MMI-Koppler 520 aufgeteilt wird, wird in dem MMI-Koppler 503 über den Anschluss 517 eingegeben. Es wird weiter in zwei Teile aufgeteilt, die durch die SOAs 501 und 502 laufen und durch den MMI-Koppler 504 kombiniert werden. Der Ausgang des MMI-Kopplers 504 wird von dem Anschluss 514 an der Kreuzungsposition mit dem Anschluss 517 ausgesendet.
Andererseits wird ein zweiter Teil des Signallichts 506, das durch den MMI-Koppler 520 aufgeteilt wird, in den MMI-Koppler 504 über den Anschluss 514 eingegeben. Es wird weiter in zwei Teile aufgeteilt, die durch die SOAs 501 und 502 laufen und durch den MMI-Koppler 503 kombiniert werden. Der Ausgang des MMI-Kopplers 503 wird von dem Anschluss 517 an der Kreuzungsposition mit dem Anschluss 514 ausgesendet. Somit tritt das Eingangssignallicht 506 aufgrund der Filterfunktion des Mach-Zehnder- Interferometers nicht in das Schleifen-Interferometer ein.
Wenn das Eingangssignallicht 506 durch die SOAs 501 und 502 läuft, ändern sich die Brechungsindices in den SOAs 501 und 502. Das Licht mit der Wellenlänge λj, das sich in der Schleife fortpflanzt, wird durch die Änderungen der Brechungsindices in den SOAs beeinflusst, wodurch Phasenänderungen ähnlich denjenigen der 3A bewirkt werden. Das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 509 unterliegt abrupten Phasenänderungen gefolgt von einer Wiederherstellung der Ursprungsphase in der Zeitdauer, die der Erholungszeit der Trägerdichteänderungen in dem SOA entspricht, und wird in den MMI-Koppler 505 eingegeben. Das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 508 unterliegt ähnlichen Phasenänderungen. Da es sich jedoch in dem Schleifen-Interferometer länger als das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht fortpflanzt, wird es in den MMI-Koppler 505 mit einer Zeitverzögerung von Δτ eingegeben. Dementsprechend verschiebt sich in dem MMI-Koppler 505 der Zeitpunkt der Phasenänderungen um einen Betrag von Δτ zwischen den sich im Uhrzeigersinn und entgegen den Uhrzeigersinn fortpflanzenden Lichtwellen. Somit wird nur während der Zeitdauer Δτ das Licht mit der Wellenlänge λj aufgrund der Interferenzwirkung, wie es in 3B gezeigt ist, von dem Anschluss 511 ausgesendet.
Mit anderen Worten wird das optische Eingangssignal mit der Wellenlänge λi in das Licht mit der Wellenlänge λj gewandelt, das von dem Anschluss 511 auszusenden ist. In dem Wellenlängenwandler mit dem Schleifen-Interferometer werden die Bereiche, in denen die Phasenänderungen auf die Erholungszeitdauer der Trägerdichteänderungen begrenzt sind, ausgelöscht. Somit ist der Wellenlängenwandler frei von dieser Beschränkung, wodurch die Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlung möglich wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Eingangslicht 506 von den Anschlüssen 514 und 517, aber niemals von dem Anschluss 511 ausgesendet. Somit ist es nicht notwendig, den Ausgangsanschluss mit einem Wellenlängenfilter zum Trennen des Eingangslichts und des Ausgangslichts vorzusehen. Dementsprechend ist sogar dann, wenn die Wellenlänge λi des Signallichts identisch mit der Wellenlänge λj des gewandelten Ausgangslichts ist, das gewandelte Licht, das von dem Ausgangsanschluss 511 ausgesendet wird, frei von Rauschen, was eine Hochqualitätswellenlängenwandlung ermöglicht.
Zur Erzielung des Hochgeschwindigkeitsbetriebs in der vorliegenden Erfindung wird das Signallicht durch den MMI-Koppler 520 aufgeteilt, um in die SOAs 501 und 502 von beiden Seiten über die optischen Signalwellenleiter 514 und 517 eingegeben zu werden, wie es in 11 gezeigt ist. Somit gelangen sowohl das sich im Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 509 als auch das sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzende Licht 508 durch die SOAs 501 und 502 nicht nur in derselben Richtung wie das aufgeteilte Signallicht, sondern auch in der entgegengesetzten Richtung dazu.
Somit weisen die Phasenänderungen des sich im Uhrzeigersinn fortpflanzenden Lichts 509 und des sich entgegen dem Uhrzeigersinn fortpflanzenden Lichts 508 eine abrupte und vollständig identische Wellenform auf, wie es in
12A gezeigt ist. Demzufolge weist die Wellenform des Wandlungsausgangs steile Anstiegs- und Abfallkanten auf, wie es in 12B dargestellt ist, wodurch eine Ausgangswellenform mit hoher Bitrate erzielt wird.
[AUSFÜHRUNGSFORM 6]
13 ist ein Blockdiagramm, das eine sechste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die noch eine andere Ausführungsform eines nicht gesteuerten Lichtmodulators zum Durchführen der Wellenlängenwandlung ist. Allgemein gesagt weist der Wellenlängenwandler einen sog. optimalen Signallichtintensitätsbereich auf. Die vorliegende Ausführungsform enthält eine Funktionsschaltung zum Steuern der Eingangslichtintensität mit einem SOA, der in einer Stufe vor dem Wellenlängenwandler für die Ausführungsformen 1, 2, 3, 4 und 5 installiert ist.
In dieser Konfiguration wird Signallicht 506, das in einen Anschluss 704 eingegeben wird, durch einen SOA 701 verstärkt und in einen MMI-Koppler 702 eingegeben. Ein Teil des Lichts, das durch den MMI-Koppler 702 gelangt, wird in eine Photodiode (PD) 703 eingegeben, so dass dessen Lichtintensität gemessen wird. Wie es in 13 durch einen Pfeil gezeigt ist, erfolgt eine elektrische Rückführung auf der Grundlage der Messung der Lichtintensität, um den Injektionsstrom in den SOA 701 zu bestimmen, wodurch die Verstärkung gesteuert wird.
Somit wird das Signallicht, dessen optische Intensität durch den SOA 701 gesteuert wird, von dem Anschluss 705 ausgegeben. Das optische Signal gelangt durch einen Wellenleiter 707 und wird in einen Anschluss 517 eines mit einem Filter versehenen Phasenmodulators 515 einer anschließenden Stufe mit der optimalen optischen Intensität für die Wellenlängenwandlung eingegeben. Somit wird sogar dann, wenn sich die Intensität des Eingangslichts für den Wellenlängenwandler verändert, stets das optische Signal mit der optimalen Lichtintensität in den Wellenlängenwandler eingegeben. Demzufolge kann die vorliegende Ausführungsform den Spielraum der Eingangslichtintensität im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform 1 erhöhen.
[AUSFÜHRUNGSFORM 7]
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, d.h. einer anderen Ausführungsform des lichtgesteuerten Lichtmodulators zum Durchführen der Wellenlängenwandlung. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Wellenlängenwandler, der ein asymmetrisches Mach-Zehnder-Interferometer 807 anstelle des Schleifen-Interferometers 513 der vorherigen Ausführungsform 1 verwendet.
Der Wellenlängenwandler weist einen mit einem Filter versehenen Phasenmodulator 828 und ein asymmetrisches Mach-Zehnder-Interferometer 807 auf. Der mit einem Filter versehene Phasenmodulator 828 ist ein symmetrisches Mach-Zehnder-Interferometer, das SOAs 801 und 802 und MMI-Koppler 803 und 804 aufweist. Das asymmetrische Mach-Zehnder-Interferometer 807 weist einen MMI-Koppler 805 und 806 sowie zwei Wellenleiter mit unterschiedlichen Längen auf.
In dieser Konfiguration wird das kontinuierliche Licht λj(cw) 811 mit der Wellenlänge λj in den MMI-Koppler 803 über den Anschluss 814 eingegeben und durch den MMI-Koppler 803 in zwei Teile aufgeteilt. Die beiden Teile gelangen durch die SOAs 801 und 802 und werden durch den MMI-Koppler 804 kombiniert, um von dem Anschluss 817 ausgesendet zu werden. Das ausgesendete Licht gelangt durch das asymmetrische Mach-Zehnder-Interferometer 807 und wird von dem Anschluss 808 ausgegeben.
In diesem Zustand wird das Signallicht λi(s) 810 mit der Wellenlänge λi in den MMI-Koppler 803 über den Anschluss 815 eingegeben. Das einfallende Signallicht 810 wird in zwei Teile aufgeteilt, die durch die SOAs 801 und 802 gelangen und durch den MMI-Koppler 804 kombiniert werden, um von dem Anschluss 816 ausgesendet zu werden. Aufgrund der Filterfunktion des mit einem Filter versehenen Phasenmodulators 828 wird das Eingangssignallicht nicht in das asymmetrische Mach-Zehnder-Interferometer 807 der anschließenden Stufe eingegeben.
Wenn das Eingangssignallicht 810 die SOAs 801 und 802 durchläuft, ändern sich die Brechungsindices in den SOAs 801 und 802. Das Licht mit der Wellenlänge λj, das sich durch den mit einem Filter versehenen Phasenmodulator 828 fortpflanzt, wird durch die Wirkung der Änderungen der Brechungsindices phasenmoduliert und in das asymmetrische Mach-Zehnder-Interferometer 807 über den Anschluss 817 eingegeben.
Das phasenmodulierte Licht mit der Wellenlänge λj wird durch den MMI-Koppler 805 in zwei Teile aufgeteilt, und die beiden Teile gelangen durch die beiden Wellenleiter, deren Längen sich um ΔL unterscheiden. Das Licht, das den längeren Wellenleiter durchläuft, wird um einen Betrag von Δτ im Vergleich zu dem Licht, das den kürzeren Wellenleiter durchläuft, verzögert, und die beiden Lichtwellen werden in den MMI-Koppler 806 eingegeben, um kombiniert zu werden.
Die beiden kontinuierlichen Lichtwellen mit derselben Wellenlänge λj interferieren in dem MMI-Koppler 806 miteinander. Im Verlaufe dessen unterscheiden sich ihre Phasen nur während der Zeitdauer Δτ und sind danach nahezu gleich, wie es in 3A gezeigt ist. Aufgrund der Interferenz wird das Licht dem Anschluss 809 nur während des Zeitschlitzes Δτ zugeführt, in dem sich die Phasen voneinander unterscheiden, wie es in 3B gezeigt ist. Mit anderen Worten wird das optische Eingangssignal mit der Wellenlänge λi in das Licht mit der Wellenlänge λj gewandelt, um an den Anschluss 809 als Ausgangslicht λj(s) 813 ausgegeben zu werden.
In dem Wellenlängenwandler mit dem asymmetrischen Mach-Zehnder-Interferometer 807 weisen das Licht, das durch den kürzeren Wellenleiter läuft, und das Licht, das durch den längeren Wellenleiter läuft, dieselben Phasenänderungen mit Ausnahme während der Zeitdauer Δτ auf. Daher wird als Folge der Interferenz die Wirkung der Änderungen in den Brechungsindices in den SOAs 801 und 802 ausgelöscht. Somit ist die Wellenform nach der Wellenlängenwandlung frei von der Erholungszeit der Trägerdichteänderungen der SOAs, wodurch eine Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlung möglicht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Eingangslicht 810 von dem Anschluss 816 ausgesendet und nicht in das asymmetrische Mach-Zehnder-Interferometer 807 eingegeben. Somit ist es nicht notwendig, den Wellenlängenfilter zum Trennen des Eingangslichts und des Ausgangslichts mit dem Ausgangsanschluss zu verbinden. Daher ist sogar dann, wenn die Wellenlänge λi des Signallichts gleich der Wellenlänge λj des zu wandelnden Lichts ist, die Wellenlängenwandlung möglich, bei der verhindert wird, dass das Signallicht, das der Wirkung der Änderungen der Brechungsindices in dem SOA ausgesetzt ist, als Rauschen in das in der Wellenlänge zu wandelnde Licht gemischt wird.
Außerdem wird das kontinuierliche Licht 811 mit der Wellenlänge λj, d.h. das zu wandelnde Licht, in den MMI-Koppler 803 über den Anschluss 814 eingegeben, um in zwei Teile aufgeteilt zu werden. Die beiden Teile gelangen durch die SOAs 801 und 802 und werden durch den MMI-Koppler 804 kombiniert. Dessen Ausgang wird zum Anschluss 817 an der Kreuzungsposition mit dem Eingangsanschluss 811 geleitet. Somit tritt keine Komponente aus dem Anschluss 816 aus, was zu keinem übermäßigen Verlust führt. Daher kann eine Hochgeschwindigkeitswellenlängenwandlung mit niedrigem Verlust implementiert werden, ohne irgendeinen Filter zu verwenden, und unabhängig davon, ob das Signallicht dieselbe Wellenlänge wie das zu wandelnde Licht aufweist.
[AUSFÜHRUNGSFORM 8]
15 ist ein Blockdiagramm, das eine achte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine noch andere Ausführungsform des lichtgesteuerten Lichtmodulators zum Durchführen der Wellenlängenwandlung zeigt. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Wellenlängenwandler, der eine zusätzliche Funktionsschaltung zum Steuern der Eingangslichtintensität unter Verwendung eines SOA, der vor der Ausführungsform 7 vorgesehen ist, enthält. Das Betriebsprinzip der zusätzlichen Funktion ist dasselbe wie dasjenige der vorherigen Ausführungsform 6. Obwohl die Ausführungsformen 6 und 8 den SOA verwenden, ist dieses nicht notwendig. Es kann Z.B. ein optischer Faserverstärker ähnliche Vorteile erzielen.
Obwohl die Ausführungsformen 1 bis 8 dem MMI-Koppler als die Einrichtung zum Kombinieren des ersten Eingangslichts und des zweiten Eingangslichts und zum Verteilen des kombinierten Lichts auf mehrere Anschlüsse verwenden, ist dieses nicht notwendig. Z.B. erzielt die Verwendung eines Richtkopplers oder eines Y-Zweiges ähnliche Vorteile. Obwohl die SOAs als ein Medium verwendet werden, dessen Brechungsindex sich auf die erste Eingangssignal lichtintensität hin ändert, ist außerdem ein beliebiges Medium oder eine beliebige Struktur, die einen Brechungsindex aufweist, der sich auf die optische Intensität hin ändert, anwendbar.
Es sollte beachtet werden, dass keine Grenzen hinsichtlich der Struktur des SOA der vorliegenden Ausführungsform gesetzt sind. Z.B. kann als Material der aktiven Schicht irgendeines aus InGaAsP, GaAs, AlGaAs, InGaAs und GaInNAs verwendet werden. Für die aktive Schichtstruktur kann irgendeine aus einem Bulk, MQW, Quantendraht (quantum wire) und Quantenpunkt (quantum dot) verwendet werden, und für die Wellenleiterstruktur kann eine beliebige aus einer pn-Vergrabungsstruktur, Rippenstruktur, halbisolierten Vergrabungsstruktur und Hoch-Mesa-Struktur verwendet werden, wodurch ein ähnlicher Effekt erzielt wird.
Obwohl die vorherigen Ausführungsformen die MMI-Koppler als Koppler verwenden, sind ebenfalls Richtkoppler anwendbar. Obwohl die SOAs als ein Phasenmodulator mit einer Struktur verwendet werden, die aus einem Medium besteht, dessen Brechungsindex sich auf die optische Intensität des ersten Eingangslichts ändert, können ebenfalls andere Modulatoren als Phasenmodulatoren und Intensitätsmodulatoren verwendet werden, so lange wie sie Strukturen aufweisen, die ihre Brechungsindices auf die optische Intensität hin ändern.
Die vorliegende Erfindung wurde im Detail mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, und es ist aus dem Vorhergehenden für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne von der Erfindung in ihren breiteren Aspekten abzuweichen, und es ist daher die Absicht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die unter die Erfindung fallen, durch die zugehörigen Ansprüche abgedeckt sind.

Claims

Lichtgesteuerter Lichtmodulator zum Modulieren, auf eine Lichtintensität eines ersten Eingangssignallichts (506) mit einer willkürlichen Wellenlänge (λi) hin, von zweitem Eingangslicht (507) mit einer Wellenlänge (λj), die identisch zur Wellenlänge (λi) des ersten Eingangssignallichts (506) ist oder sich von dieser unterscheidet, wobei der lichtgesteuerte Lichtmodulator aufweist: einen ersten optischen Kombinierer/Splitter (503), der angeordnet ist, das erste Eingangssignallicht (506) und einen Teil des zweiten Eingangslichts (507) zu kombinieren und diese auf mehrere erste Anschlüsse zu verteilen, Phasenmodulatoren (501, 502), die mit den ersten Anschlüssen verbunden sind und Mittel enthalten, die ihre Brechungsindizes auf die Lichtintensität des ersten Eingangssignallichts (506) hin verändern, einen zweiten optischen Kombinierer/Splitter (504), der angeordnet ist, Ausgänge von den Phasenmodulatoren (501, 502) zu kombinieren und diese auf mehrere zweite Anschlüsse (514, 518) gleich zu verteilen, und eine optische Abzweigungs-Verzögerungs-Einrichtung (505, 513), die einen dritten optischen Kombinierer/Splitter (505) und eine Verzögerungseinrichtung (513) aufweist, wobei der dritte optische Kombinierer/Splitter (505) angeordnet ist, das zweite Eingangssignal (507) über einen (512) von mehreren dritten Anschlüssen (511, 512) zu empfangen und das zweite Eingangslicht (507) auf mehrere vierte Anschlüsse gleich verzweigen, wobei ein Anschluss der vierten Anschlüsse mit dem ersten Kombinierer/Splitter (503) über die Verzögerungseinrichtung (513) verbunden ist, ein anderer Anschluss der vierten Anschlüsse mit einem Anschluss (518) der zweiten Anschlüsse (514, 518) verbunden ist, so dass intensitätsmoduliertes Licht (510), das eine Wellenlänge (λj) des zweiten Eingangslichts aufweist, an einem anderen Anschluss (511) der dritten Anschlüsse (511, 512) ausgegeben wird, wobei die Modulationsübertragung sogar dann, wenn die Wellenlänge des ersten Eingangssignallichts (λi) gleich der Wellenlänge des zweiten Eingangslichts (λj) ist, möglich ist, ohne Rauschen in den modulierten Lichtausgang (510) zu mischen.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach Anspruch 1, wobei eine optische Verzweigungseinrichtung (520) zum Verzweigen von erstem Eingangslicht (506) mit dem ersten optischen Kombinierer/Splitter (503) und dem zweiten optischen Kombinierer/Splitter (504) verbunden ist.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste optische Kombinierer/Splitter (503), die Phasenmodulatoren (501 und 502) und der zweite optische Kombinierer/Splitter (504) eine symmetrische optische Mach-Zehnder-Schaltung mit einem symmetrischen Verzweigungsverhältnis und symmetrischen Armlängen bilden.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Länge der Mittel, deren Brechungsindizes sich auf die Lichtintensität des ersten Eingangssignallichts (506) ändern, kürzer als eine Differenz zwischen einer ersten Länge und einer zweiten Länge ist, wobei die erste Länge gleich einer Länge von dem dritten optischen Kombinierer (505) zu den Phasenmodulatoren (501, 502) über den ersten optischen Kombinierer/Splitter (503) ist, und die zweite Länge gleich einer Länge von dem dritten optischen Kombinierer (505) zu den Phasenmodulatoren (501, 502) über den zweiten optischen Kombinierer/Splitter (504) ist.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der außerdem mehrere Steuerungen zum Steuern von Zuständen der Phasenmodulatoren (501, 502) aufweist, die die Mittel enthalten, deren Brechungsindizes sich auf die Lichtintensität des ersten Eingangssignallichts (506) hin ändern.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mittel, deren Brechungsindizes sich auf die Lichtintensität des ersten Eingangslichts (506) hin ändern, einen Querschnitt aufweisen, der sich entlang einer Fortpflanzungsrichtung des Lichts ändert.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei optische Halbleiterverstärker als die Phasenmodulatoren (501, 502) verwendet werden.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der außerdem eine Einrichtung zum Steuern der Intensität des ersten Eingangssignallichts (506) aufweist.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Steuern der Intensität des ersten Eingangssignallichts (506) einen optischen Verstärker mit einer Verstärkungssteuerfunktion aufweist.
Lichtgesteuerter Lichtmodulator zum Modulieren, auf eine Lichtintensität eines ersten Eingangssignallichts (810) mit einer willkürlichen Wellenlänge (λi) hin, von zweitem Eingangslicht (811) mit einer Wellenlänge (λj), die identisch zu der Wellenlänge (λi) des ersten Eingangssignallichts (810) ist oder sich von dieser unterscheidet, wobei der lichtgesteuerte Lichtmodulator aufweist: einen ersten optischen Kombinierer/Splitter (803), der angeordnet ist, das erste Eingangssignallicht (810) und das zweite Eingangslicht (811) zu kombinieren und diese auf mehrere erste Anschlüsse gleich zu verteilen, Phasenmodulatoren (801, 802), die mit den ersten Anschlüssen verbunden sind und Mittel enthalten, die ihre Brechungsindizes auf die Lichtintensität des ersten Eingangssignallichts (810) hin ändern, einen zweiten optischen Kombinierer/Splitter (804), der angeordnet ist, Ausgänge von den Phasenmodulatoren (801, 802) zu kombinieren und diese auf mehrere zweite Anschlüsse (816, 817) gleich zu verteilen, und ein asymmetrisches optisches Mach-Zehnder-Interferometer (807), das einen ersten und einen zweiten optischen Wellenleiterarm zwischen einem dritten optischen Kombinierer/Splitter (805) und einem vierten optischen Kombinierer/Splitter (806) aufweist, wobei der zweite optische Wellenleiterarm eine Verzögerungseinrichtung (Δτ) aufweist, so dass eine Zeitverzögerung zwischen Licht, das sich in dem zweiten optischen Wellenleiterarm fortpflanzt, und Licht, das sich in dem ersten optischen Wellenleiterarm fortpflanzt, vorhanden ist, wobei der dritte optische Kombinierer/Splitter (805) mit einem Anschluss (817) der zweiten Anschlüsse (816, 817) verbunden und angeordnet ist, das phasenmodulierte zweite Eingangslicht (812) zu empfangen und dieses auf die beiden optischen Wellenleiterarme gleich zu verteilen, so dass intensitätsmoduliertes Licht (813) mit der Wellenlänge des zweiten Eingangslichts (λj) an einem Anschluss (809) des vierten optischen Kombinierers/Splitters (806) ausgegeben wird.