JPH08274415A - 光子ダイプレクサ装置 - Google Patents
光子ダイプレクサ装置Info
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- JPH08274415A JPH08274415A JP5948496A JP5948496A JPH08274415A JP H08274415 A JPH08274415 A JP H08274415A JP 5948496 A JP5948496 A JP 5948496A JP 5948496 A JP5948496 A JP 5948496A JP H08274415 A JPH08274415 A JP H08274415A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 先行技術の欠点を有さず、実現が簡単で、安
価で、かつ特に受信機能のS/N比に関し、加入者構内
の大型公衆光ファイバ送受信設備への応用に適した性能
を有する半導体ダイプレクサ装置を提供する。 【解決手段】 この装置は、ある波長を有する第1光信
号を発生するためのレーザ(24)と、別の波長を有す
る第2光信号を検出するための光検出装置(22)とを
含む。本装置はさらに、光ウェーブガイドの構成要素を
成すレーザと検出装置との間に配設された第1信号の吸
収装置(23)を含む。レーザは、連続波の形の第1光
信号を発生するように機能し、吸収装置と、第1信号に
対して選択的に働く変調器(25)との間に配設される
ので、送信機能と受信機能の間の光学的および電気的漏
話の問題が軽減される。加入者構内の光ファイバ送受信
設備に応用される。
価で、かつ特に受信機能のS/N比に関し、加入者構内
の大型公衆光ファイバ送受信設備への応用に適した性能
を有する半導体ダイプレクサ装置を提供する。 【解決手段】 この装置は、ある波長を有する第1光信
号を発生するためのレーザ(24)と、別の波長を有す
る第2光信号を検出するための光検出装置(22)とを
含む。本装置はさらに、光ウェーブガイドの構成要素を
成すレーザと検出装置との間に配設された第1信号の吸
収装置(23)を含む。レーザは、連続波の形の第1光
信号を発生するように機能し、吸収装置と、第1信号に
対して選択的に働く変調器(25)との間に配設される
ので、送信機能と受信機能の間の光学的および電気的漏
話の問題が軽減される。加入者構内の光ファイバ送受信
設備に応用される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光子半導体装置に
関し、より詳細には、光信号による通信システム内で送
信機および受信機として用いられるダイプレクサ装置に
関する。
関し、より詳細には、光信号による通信システム内で送
信機および受信機として用いられるダイプレクサ装置に
関する。
【0002】本発明は、特に加入者構内の光ファイバ送
受信設備に応用される。
受信設備に応用される。
【0003】
【従来の技術】波長多重化(WDM「波長分割多重化」
という用語でも知られている)により、光信号による通
信システムにおける1本の光ファイバ上で、双方向同時
通信を実現すること、あるいは1本の光ファイバ上で多
重チャネル通信を実現することができる。
という用語でも知られている)により、光信号による通
信システムにおける1本の光ファイバ上で、双方向同時
通信を実現すること、あるいは1本の光ファイバ上で多
重チャネル通信を実現することができる。
【0004】1本の光ファイバ上で双方向通信を行う場
合は、集積半導体装置内で、ある波長の第1光信号を受
信し、別の波長の第2光信号を送信する。
合は、集積半導体装置内で、ある波長の第1光信号を受
信し、別の波長の第2光信号を送信する。
【0005】ある波長、例えば1.3μmの第1光信号
を送信し、また別の波長、例えば1.55μmの第2光
信号を受信するために、種々の光機能を同一の基板上に
集積した半導体装置は既に考えられている。
を送信し、また別の波長、例えば1.55μmの第2光
信号を受信するために、種々の光機能を同一の基板上に
集積した半導体装置は既に考えられている。
【0006】例えば、波長選択カプラまたは干渉計を用
いて、異なる二つの経路に多重化解除することにより異
なる波長の光信号を分離する機能を有するInP(リン
酸インジウム)基板上の導波光学系がまず考えられた。
いて、異なる二つの経路に多重化解除することにより異
なる波長の光信号を分離する機能を有するInP(リン
酸インジウム)基板上の導波光学系がまず考えられた。
【0007】しかしながら実際には、この方法は実施が
複雑で高価であるため、加入者構内の大型公衆光ファイ
バ送受信設備に応用するには全く不適当であることが判
明した。その上、構成部品内を伝播する光の偏光に対し
てデマルチプレクサの独立性を確保することが極めて困
難であることもわかっている。
複雑で高価であるため、加入者構内の大型公衆光ファイ
バ送受信設備に応用するには全く不適当であることが判
明した。その上、構成部品内を伝播する光の偏光に対し
てデマルチプレクサの独立性を確保することが極めて困
難であることもわかっている。
【0008】英国特許GB2243720号、米国特許
US5031188号および同US5144637号に
記載の半導体ダイプレクサ装置は、前述の問題を解決す
るものである。
US5031188号および同US5144637号に
記載の半導体ダイプレクサ装置は、前述の問題を解決す
るものである。
【0009】この装置の概略図を図1に示すが、この装
置は、第1波長(ここでは1.3μm)の第1光信号を
発生するレーザ10と、第2波長(ここでは1.55μ
m)の第2光信号を検出する光検出装置11とを含む。
レーザ10および光検出装置11は、光ウェーブガイド
構造12の長手軸に沿ってレーザと光検出装置との間に
配設された、第1光信号の波長(ここでは1.3μm)
に対して選択的に働く吸収装置13と共に光ウェーブガ
イド構造12上に集積される。
置は、第1波長(ここでは1.3μm)の第1光信号を
発生するレーザ10と、第2波長(ここでは1.55μ
m)の第2光信号を検出する光検出装置11とを含む。
レーザ10および光検出装置11は、光ウェーブガイド
構造12の長手軸に沿ってレーザと光検出装置との間に
配設された、第1光信号の波長(ここでは1.3μm)
に対して選択的に働く吸収装置13と共に光ウェーブガ
イド構造12上に集積される。
【0010】選択的吸収装置13は、第1波長の光信号
が光検出装置に伝播するのを防止することにより、送信
機能と受信機能とを分離する働きをする。事実、レーザ
10から発生した第1光信号は、ウェーブガイド構造の
長手軸に沿って、図1の矢印で示す2方向に伝播する傾
向を有する。
が光検出装置に伝播するのを防止することにより、送信
機能と受信機能とを分離する働きをする。事実、レーザ
10から発生した第1光信号は、ウェーブガイド構造の
長手軸に沿って、図1の矢印で示す2方向に伝播する傾
向を有する。
【0011】この既知の半導体ダイプレクサ装置におい
ては、レーザ10は交流電位AC(+)によって、伝送
するデジタルデータに応じて第1光信号を変調するよう
に励起される。
ては、レーザ10は交流電位AC(+)によって、伝送
するデジタルデータに応じて第1光信号を変調するよう
に励起される。
【0012】反対に、光検出装置11は負の極性をも
つ。変調された第2光信号によってこの光検出装置が励
起されると、この第2信号中に符号化されているデジタ
ルデータを表す交流電流が得られる。
つ。変調された第2光信号によってこの光検出装置が励
起されると、この第2信号中に符号化されているデジタ
ルデータを表す交流電流が得られる。
【0013】変調レーザ、光検出装置、および吸収装置
によって実現される三つの機能を光学的に統合すること
は、特に、従来の半導体ヘテロ構造成長技術を用いるこ
とにより、比較的簡単に実現できる。得られる最終的構
造は、光ウェーブガイド構造中を伝播する光の偏光には
ほとんど依存しない。
によって実現される三つの機能を光学的に統合すること
は、特に、従来の半導体ヘテロ構造成長技術を用いるこ
とにより、比較的簡単に実現できる。得られる最終的構
造は、光ウェーブガイド構造中を伝播する光の偏光には
ほとんど依存しない。
【0014】しかしながら、吸収装置13は完璧なアイ
ソレータではないため、レーザ10から発生した第1光
信号の一部分が、光検出装置に流れる。第1光信号はデ
ジタルデータによって変調されるので、第1光信号が第
2光信号に対して干渉を引き起こし、受信機内でそれを
ろ波することが極めて困難になる。従ってその結果、レ
ーザと光検出装置の間に、ダイプレクサ装置の性能、特
に光検出装置の感度を損ねる光漏話現象が生じる。
ソレータではないため、レーザ10から発生した第1光
信号の一部分が、光検出装置に流れる。第1光信号はデ
ジタルデータによって変調されるので、第1光信号が第
2光信号に対して干渉を引き起こし、受信機内でそれを
ろ波することが極めて困難になる。従ってその結果、レ
ーザと光検出装置の間に、ダイプレクサ装置の性能、特
に光検出装置の感度を損ねる光漏話現象が生じる。
【0015】さらに、レーザと光検出装置は互いに接近
しており、両者とも交流電源により励起されるので、両
者の間にも漏話現象が認められる。
しており、両者とも交流電源により励起されるので、両
者の間にも漏話現象が認められる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、前
述の欠点を有さない半導体ダイプレクサ装置を提唱する
ことである。
述の欠点を有さない半導体ダイプレクサ装置を提唱する
ことである。
【0017】本発明の別の目的は、実現が簡単で、安価
で、かつ特に受信機能のS/N比に関し、加入者構内の
大型公衆光ファイバ送受信設備への応用に適した性能を
有する半導体ダイプレクサ装置を提唱することである。
で、かつ特に受信機能のS/N比に関し、加入者構内の
大型公衆光ファイバ送受信設備への応用に適した性能を
有する半導体ダイプレクサ装置を提唱することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
は、一定の波長を有する第1光信号を発生する手段と、
別の波長を有する第2光信号を検出する手段とを含み、
発生手段と検出手段が、前記第1および第2光信号を伝
播することのできる光ウェーブガイドの構成要素を成
し、かつ前記ウェーブガイドの長手軸に沿って一直線に
配設された、半導体ダイプレクサ装置を対象とする。発
生手段は、連続波の形の第1光信号を発生するように機
能する。発生手段はさらに、検出手段と、前記光ウェー
ブガイドの構成要素を成す、前記第1光信号を選択的に
変調する手段との間に前記長手軸に沿って一直線に配設
される。
は、一定の波長を有する第1光信号を発生する手段と、
別の波長を有する第2光信号を検出する手段とを含み、
発生手段と検出手段が、前記第1および第2光信号を伝
播することのできる光ウェーブガイドの構成要素を成
し、かつ前記ウェーブガイドの長手軸に沿って一直線に
配設された、半導体ダイプレクサ装置を対象とする。発
生手段は、連続波の形の第1光信号を発生するように機
能する。発生手段はさらに、検出手段と、前記光ウェー
ブガイドの構成要素を成す、前記第1光信号を選択的に
変調する手段との間に前記長手軸に沿って一直線に配設
される。
【0019】このように、特に英国特許GB22437
20号明細書に記載の装置とは反対に、第1光信号の変
調は発生手段の外部で行われるので、検出手段が受信す
る第1光信号の非変調部分をろ波して第2光信号から容
易に分離することができ、その結果、送信機能と受信機
能との間の光漏話の問題を防止することができる。
20号明細書に記載の装置とは反対に、第1光信号の変
調は発生手段の外部で行われるので、検出手段が受信す
る第1光信号の非変調部分をろ波して第2光信号から容
易に分離することができ、その結果、送信機能と受信機
能との間の光漏話の問題を防止することができる。
【0020】第1光信号の波長に対して選択的に働く吸
収装置を発生手段と検出手段の間に設ければ、第1光信
号のうち検出手段に到達する部分を著しく減らすことが
できる。
収装置を発生手段と検出手段の間に設ければ、第1光信
号のうち検出手段に到達する部分を著しく減らすことが
できる。
【0021】発生手段は、連続光信号を発生しなければ
ならないので、吸収装置および検出手段と同様、一定電
位で励起することができ、そのため、送信機能と受信機
能の間での漏電を減少させることが可能となる。
ならないので、吸収装置および検出手段と同様、一定電
位で励起することができ、そのため、送信機能と受信機
能の間での漏電を減少させることが可能となる。
【0022】本発明による装置の諸特性は、光ウェーブ
ガイドの長手軸に沿って一直線状に、かつ構造中を通過
する光の偏光とは独立した幾何的形状に集積された構造
を得るのに寄与する。
ガイドの長手軸に沿って一直線状に、かつ構造中を通過
する光の偏光とは独立した幾何的形状に集積された構造
を得るのに寄与する。
【0023】本発明による発生手段は、半導体材料構造
上への実装が簡単な、分布網型(DFB)、分布ブラッ
グリフレクタ型、またはファブリーペロー型レーザを含
むと有利である。
上への実装が簡単な、分布網型(DFB)、分布ブラッ
グリフレクタ型、またはファブリーペロー型レーザを含
むと有利である。
【0024】さらに、連続送信レーザと、レーザの外部
の変調器とを組み合せることにより、高度な一方向変調
光(第1光信号)、すなわち光ウェーブガイド内で検出
装置の方向に伝播しない光を得ることができる。このよ
うにして、受信機能が公衆向け応用例に必要な感度を有
する半導体ダイプレクサ装置を得ることができる。
の変調器とを組み合せることにより、高度な一方向変調
光(第1光信号)、すなわち光ウェーブガイド内で検出
装置の方向に伝播しない光を得ることができる。このよ
うにして、受信機能が公衆向け応用例に必要な感度を有
する半導体ダイプレクサ装置を得ることができる。
【0025】他の特徴および長所は、本発明による半導
体ダイプレクサ装置の一実施形態についての以下の説明
を読めば明らかになるであろう。
体ダイプレクサ装置の一実施形態についての以下の説明
を読めば明らかになるであろう。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明によれば、ダイプレクサ
は、モノリシック集積光子構成部品の形で実現される。
特に、光信号発生装置および光信号検出装置は、線形光
ウェーブガイドとして働く半導体材料層と一直線の幾何
的形態(inline configuration)
に個別に組み込まれる。
は、モノリシック集積光子構成部品の形で実現される。
特に、光信号発生装置および光信号検出装置は、線形光
ウェーブガイドとして働く半導体材料層と一直線の幾何
的形態(inline configuration)
に個別に組み込まれる。
【0027】本発明によるダイプレクサは、光ウェーブ
ガイドの長手軸に沿って、約800〜1000μmの長
さを有する。
ガイドの長手軸に沿って、約800〜1000μmの長
さを有する。
【0028】この光ウェーブガイドは、光ウェーブガイ
ドの長手軸に沿ったある方向に第1波長の光信号を、別
の方向に、第1波長とは異なる第2波長の光信号を、各
々伝播させることができる。この場合、発生装置は、
1.3μmの波長を有する光信号を送信し、検出装置
は、1.55μmの波長を有する光信号を受信する。
ドの長手軸に沿ったある方向に第1波長の光信号を、別
の方向に、第1波長とは異なる第2波長の光信号を、各
々伝播させることができる。この場合、発生装置は、
1.3μmの波長を有する光信号を送信し、検出装置
は、1.55μmの波長を有する光信号を受信する。
【0029】図2は、半導体ダイプレクサ装置20を極
めて概略的に例示した図である。この装置は、光ウェー
ブガイド21の長手軸に沿って、第1波長(ここでは
1.55μm)の光信号に感応する光検出装置22と、
第2波長(ここでは1.3μm)の光信号に対して選択
的に働く吸収装置23と、第2波長の光信号の発生装置
24と、第2波長の光信号に対して選択的に働く変調器
25とをこの順序で含む。
めて概略的に例示した図である。この装置は、光ウェー
ブガイド21の長手軸に沿って、第1波長(ここでは
1.55μm)の光信号に感応する光検出装置22と、
第2波長(ここでは1.3μm)の光信号に対して選択
的に働く吸収装置23と、第2波長の光信号の発生装置
24と、第2波長の光信号に対して選択的に働く変調器
25とをこの順序で含む。
【0030】本発明によれば、発生装置24は、分布網
(DFB)レーザ、または分布ブラッグリフレクタレー
ザ、またはファブリーペローレーザを含む。
(DFB)レーザ、または分布ブラッグリフレクタレー
ザ、またはファブリーペローレーザを含む。
【0031】発生装置は、連続波の形の光信号、すなわ
ち非変調信号を送信する特性を有し、これらの信号は、
選択的変調器25のための搬送波を形成する。この搬送
波は、光検出装置22によって検出される光信号から簡
単に分離できる。
ち非変調信号を送信する特性を有し、これらの信号は、
選択的変調器25のための搬送波を形成する。この搬送
波は、光検出装置22によって検出される光信号から簡
単に分離できる。
【0032】本発明によれば、レーザ発生装置24は、
選択的吸収装置23(この場合アースに接続されてい
る)および光検出装置(DC(−)信号により負の極性
を有する)と同様に、一定電位DC(+)で励起され、
このため、光学的および電気的干渉を受ける可能性のあ
る送信機能と検出機能が、ウェーブガイドの長手軸に沿
って互いに離れているほど、両者間の漏電を減少させる
ことが可能である。
選択的吸収装置23(この場合アースに接続されてい
る)および光検出装置(DC(−)信号により負の極性
を有する)と同様に、一定電位DC(+)で励起され、
このため、光学的および電気的干渉を受ける可能性のあ
る送信機能と検出機能が、ウェーブガイドの長手軸に沿
って互いに離れているほど、両者間の漏電を減少させる
ことが可能である。
【0033】したがって、図2に示すように、ウェーブ
ガイドの一端に位置する変調器25は、第2波長の光信
号を変調するために逆交流電圧AC(−)を受けるが、
ウェーブガイドの他端に位置する光検出装置22は、一
定の逆バイアスDC(−)のもとで第1波長の受信信号
によって変調された電流を供給する。
ガイドの一端に位置する変調器25は、第2波長の光信
号を変調するために逆交流電圧AC(−)を受けるが、
ウェーブガイドの他端に位置する光検出装置22は、一
定の逆バイアスDC(−)のもとで第1波長の受信信号
によって変調された電流を供給する。
【0034】尚、本発明による変調器25および光検出
装置22は、送信方向にも受信方向にも、約600Mb
/秒のデータ伝送速度で動作することに留意されたい。
装置22は、送信方向にも受信方向にも、約600Mb
/秒のデータ伝送速度で動作することに留意されたい。
【0035】図3は、本発明によるダイプレクサ20を
構成するモノリシック構成部品の諸要素をより詳細に示
す図である。
構成するモノリシック構成部品の諸要素をより詳細に示
す図である。
【0036】光ウェーブガイド21の能動部分(act
ive part)は、まずダイプレクサから出力され
る波長1.3μmの光信号を変調するための1.25μ
m電子吸収ゾーン31を含む。このゾーン31は、ダイ
プレクサに入力される波長1.55μmの光信号に対し
ては透明である。ゾーン31に続いて、DFBレーザ
(分布網(distributed grating)
33を点線で示す)を構成する、例えば1.3μmの四
元組成物(InGaAsP)のゾーン32がある。ゾー
ン32に続いて、検出装置を構成する1.25μmの四
元組成物のゾーン34がある。
ive part)は、まずダイプレクサから出力され
る波長1.3μmの光信号を変調するための1.25μ
m電子吸収ゾーン31を含む。このゾーン31は、ダイ
プレクサに入力される波長1.55μmの光信号に対し
ては透明である。ゾーン31に続いて、DFBレーザ
(分布網(distributed grating)
33を点線で示す)を構成する、例えば1.3μmの四
元組成物(InGaAsP)のゾーン32がある。ゾー
ン32に続いて、検出装置を構成する1.25μmの四
元組成物のゾーン34がある。
【0037】ダイプレクサ20の前面は、反射防止層を
形成する誘電層35を具備する。
形成する誘電層35を具備する。
【0038】変調器、発生装置、吸収装置、および検出
装置の電極を各々、36、37、38、39で示す。こ
れらの電極は、ウェーブガイド21上に配設したテープ
41をエッチングして形成したギャップ40により各々
電気的に絶縁される。さらに、電極39とゾーン34の
間に、この領域を波長1.55μmの光検出装置として
機能させるための、1.65μmの三元組成物の吸収層
が配設される。
装置の電極を各々、36、37、38、39で示す。こ
れらの電極は、ウェーブガイド21上に配設したテープ
41をエッチングして形成したギャップ40により各々
電気的に絶縁される。さらに、電極39とゾーン34の
間に、この領域を波長1.55μmの光検出装置として
機能させるための、1.65μmの三元組成物の吸収層
が配設される。
【0039】ウェーブガイド21の能動ゾーンは、アー
スに接続された電極(図示せず)を具備するInP基板
上に形成される。
スに接続された電極(図示せず)を具備するInP基板
上に形成される。
【0040】本発明によるダイプレクサ構成部品20
は、加入者構内に設置され光信号通信システムの送受信
ステーションに光ファイバによって接続された設備の構
成要素となる。
は、加入者構内に設置され光信号通信システムの送受信
ステーションに光ファイバによって接続された設備の構
成要素となる。
【図1】先行技術による半導体ダイプレクサ装置の略図
である。
である。
【図2】本発明による半導体ダイプレクサ装置の略図で
ある。
ある。
【図3】図2に示した装置の構成部品の詳細図である。
20 半導体ダイプレクサ装置 21 光ウェーブガイド 22 光検出装置 23 選択的に働く吸収装置 24 発生装置 25 選択的に働く変調器
フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ルイ・ジエントネール フランス国、91190・ジフ・スル・イベツ ト、アレ・デ・ロング・レアジエ、3 (72)発明者 フランソワ・ブリヨー フランス国、92310・セブレ、リユ・デ・ フオンテーヌ、34・ビス
Claims (7)
- 【請求項1】 ある波長を有する第1光信号を発生する
手段(24)と、別の波長を有する第2光信号を検出す
る手段(22)とを含み、発生手段と検出手段が、前記
第1および第2光信号を伝播することのできる光ウェー
ブガイド(21)の構成要素を成し、かつ前記ウェーブ
ガイドの長手軸に沿って一直線に配設された半導体ダイ
プレクサ装置であって、発生手段が、連続波の形の第1
光信号を発生するように機能し、かつ検出手段と、前記
光ウェーブガイドの構成要素を成す、前記第1光信号を
選択的に変調する手段(25)との間に前記長手軸に沿
って一直線に配設されることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 発生手段と検出手段の間に前記長手軸に
沿って一直線に配設された、検出手段に向けて伝播され
る前記第1光信号の一部分を吸収する手段(23)をさ
らに含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 発生手段(24)および吸収手段(2
3)が一定の電位で励起される請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 発生手段(24)が分布網レーザを含む
請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 発生手段(24)が分布ブラッグリフレ
クタレーザを含む請求項3に記載の装置。 - 【請求項6】 発生手段(24)がファブリーペローレ
ーザを含む請求項3に記載の装置。 - 【請求項7】 前記一定波長が1.3μmに等しく、別
の波長が1.55μmに等しい請求項3に記載の装置。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040928 |