JP2003527625A - Integrated optical device for data communication - Google Patents

Integrated optical device for data communication

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JP2003527625A JP2001530643A JP2001530643A JP2003527625A JP 2003527625 A JP2003527625 A JP 2003527625A JP 2001530643 A JP2001530643 A JP 2001530643A JP 2001530643 A JP2001530643 A JP 2001530643A JP 2003527625 A JP2003527625 A JP 2003527625A
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waveguide
optical
waveguides
loop
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マルガリト，モテイ
オレンステイン，メイル
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ランブダ・クロツシング・リミテツド
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Abstract

(57)【要約】 データ通信技術に使用するための光デバイスが提供される。このデバイスは二つの間隔を空けて配置され導波路と少なくとも二つの間隔を空けて配置され共鳴器キャビティー・ループとの組み合わせから成っている。この共鳴器キャビティー・ループは二つの導波路の間に収納され導波路の部分区画を介して結合され、共鳴器キャビティー・ループと導波路の部分区画が予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積するための閉じたループの複合共鳴器をつくっている。制御装置を使用して複合共鳴器の物理的特性を制御し光蓄積特性を調節する。 (57) [Summary] An optical device for use in data communication technology is provided. The device comprises a combination of two spaced waveguides and at least two spaced resonator cavity loops. The resonator cavity loop is housed between the two waveguides and is coupled via waveguide subsections, such that the resonator cavity loop and the waveguide subsections are optical energy in a predetermined frequency range. To make a closed-loop composite resonator to accumulate the energy. A controller is used to control the physical properties of the composite resonator and adjust the light storage properties.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】 （本発明の分野） 本発明は一般に光通信技術の分野にあり、集積光装置およびその製造法に関す
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention is generally in the field of optical communication technology and relates to integrated optical devices and methods of making the same.

【０００２】 （本発明の背景） 光通信は情報時代に対しそれを可能にする技術としての役目をし、長距離通信
の実質的な基幹となっている。この技術が進歩するにつれて、近距離通信、都市
間通信およびアクセス・ネットワーク、並びにローカルエリアネットワークおよ
びケーブルテレビネットワークにおける光経路をつくる上で膨大な関心がもたれ
ている。これらのすべてのネットワークにおいて、バンド幅を拡大する最良の解
決法は波長分割多重方式（ＷＤＭ）を適用することである。これには同じ光ファ
イバーの上に多くの異なった情報を運ぶ光の流れを集約することが必要である。
現在および将来のネットワークにおいて個々の情報の流れにアクセスできる装置
が基本的に必要とされている。これらの装置はまた光ファイバーに対して情報の
流れを追加し、さらに光変調によって光の流れに情報を付加することができる。
光スイッチに対する基本的なビルディング・ブロックは光変調器／スイッチであ
る。このような装置の種々の実現方式が開発されてきたが、その中で最も有力な
ものはＭａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ干渉計（ＭＺＩ）であり、この装置では異なった
経路長に亙って伝わって行く位相コヒーレントな光波の間で干渉を起こさせる。
ＭＺＩの基本的な構造が図１に示されている。変調器１に入力される光は単一モ
ードの導波路を通る。ビーム・スプリッターにより光はそれぞれ導波路２Ａおよ
び２Ｂを通る同じ二つのビームに分割される。電極４に電圧をかけることにより
、有効経路長を変えることができる。従ってこの装置の二つのアーム（導波路２
Ａおよび２Ｂ）の間で位相の差をつくり、装置の出力の所での光の出力をコント
ロールすることによって光スイッチがつくられる。(Background of the Invention) Optical communication serves as a technology that enables the information age and is a substantial backbone of long-distance communication. As this technology advances, there is tremendous interest in creating optical paths in near field communications, inter-city communications and access networks, and local area networks and cable television networks. In all these networks, the best solution to increase the bandwidth is to apply wavelength division multiplexing (WDM). This requires a collection of light streams that carry many different pieces of information on the same optical fiber.
There is a basic need for devices that can access individual information streams in current and future networks. These devices can also add information flow to the optical fiber and add information to the light flow by optical modulation.
The basic building blocks for optical switches are optical modulators / switches. Various implementations of such a device have been developed, the most influential of which is the Mach-Zender interferometer (MZI), which is the phase that travels over different path lengths. Causes interference between coherent light waves.
The basic structure of MZI is shown in FIG. The light input to the modulator 1 passes through a single mode waveguide. The beam splitter splits the light into two identical beams that pass through waveguides 2A and 2B, respectively. By applying a voltage to the electrode 4, the effective path length can be changed. Therefore, the two arms of this device (waveguide 2
An optical switch is created by creating a phase difference between A and 2B) and controlling the light output at the output of the device.

【０００３】 一般に、波長経路設定要素の操作に対する挙動の基準には次のものが含まれる
。In general, behavioral criteria for manipulation of wavelength-routing elements include:

【０００４】 （１）変調の深さまたはコントラスト比。コントラスト比はデバイスの二つ（
「オン」および「オフ」）またはそれ以上の状態の間の比を意味する。(1) Depth of modulation or contrast ratio. The contrast ratio of two devices (
"On" and "off") or higher ratio.

【０００５】 （２）クロストーク。これは他のチャンネルからの情報を抑制しながら任意の
単一チャンネルを選択し得るデバイスの能力を規定する。(2) Crosstalk. This defines the device's ability to select any single channel while suppressing information from other channels.

【０００６】 （３）電力消費量。[0006]   (3) Power consumption.

【０００７】 （４）変調の帯域幅。これはスイッチ操作が達成できる速度を規定する。[0007]   (4) Modulation bandwidth. This defines the speed at which the switch operation can be achieved.

【０００８】 （５）変調を行い得る光の帯域幅。[0008]   (5) Bandwidth of light that can be modulated.

【０００９】 ＭＺＩを用いて良好な変調を行い得るためには、ＭＺＩは典型的には長い干渉
アームをもつように設計される。その結果、このデバイスは実装する上で効率が
良くなく、複雑な光回路のスケーリング能力を制限する。広く行われている実装
の際のＭＺＩの他の欠点は、所望の波長帯域幅に亙り周波数に対する感受性がな
いことである。その結果ＭＺＩ型のデバイスは波長の経路設定に直接使用するこ
とはできない。In order to be able to achieve good modulation with the MZI, the MZI is typically designed with long interfering arms. As a result, this device is inefficient to implement and limits the scaling capability of complex optical circuits. Another drawback of MZI in its widespread implementation is its insensitivity to frequency over the desired wavelength bandwidth. As a result, MZI type devices cannot be used directly for wavelength routing.

【００１０】 波長の経路設定を可能にするために、ＭＺＩは波長多重方式と組み合わせて用
いられて来た。これによって異なった光の周波数の間で空間的な分離が行われる
。この目的に対し、デバイスのＮ個の空間的に異なった波長の一つをリダイレク
トするためには少なくともＮ×（Ｎ＋１）個のＭＺＩから成るマトリックスが用
いられる。残りの周波数は波長多重化器を用いて再結合される。MZI has been used in combination with wavelength division multiplexing to enable wavelength routing. This provides a spatial separation between different light frequencies. For this purpose, a matrix of at least N × (N + 1) MZIs is used to redirect one of the N spatially different wavelengths of the device. The remaining frequencies are recombined using a wavelength multiplexer.

【００１１】 最近開発された集積電気光学デバイスでは、周波数選別スイッチを得るために
共鳴リングが使用されている。このようなデバイスは例えば国際特許公開明細書
９９／１７１５１号に記載されている。この装置の主要な機素を図２に示す。共
鳴リング６は、ファイバー８ａ通って来た光の周波数がリング６の共鳴条件を満
たした場合、光をファイバー８ａから他のファイバー８ｂに結合させる。リング
８に電場または熱源をかけることにより、その屈折率、従ってその共鳴条件を所
望のとおりに調節することができる。共鳴条件を変えると以前に結合させた光の
通過を阻止し、従ってスイッチとして作用する。別法として、リング導波路の損
失を変えることができる。損失をリングに加えると、共鳴キャビティーとしての
その作用が減少し、光は或る一つのファイバーから他のファイバーへ結合できな
くなる。In recently developed integrated electro-optical devices, resonant rings are used to obtain frequency selective switches. Such a device is described, for example, in WO 99/17151. The main elements of this device are shown in FIG. The resonant ring 6 couples light from the fiber 8a to another fiber 8b when the frequency of the light coming through the fiber 8a satisfies the resonance condition of the ring 6. By applying an electric field or heat source to the ring 8, its refractive index, and thus its resonance condition, can be adjusted as desired. Changing the resonance conditions blocks the passage of previously coupled light and thus acts as a switch. Alternatively, the loss of the ring waveguide can be varied. Adding loss to the ring diminishes its action as a resonant cavity and prevents light from coupling from one fiber to another.

【００１２】 不幸にして、通常の共鳴リングをベースにしたシステムに必要な製作上の許容
度では、通常の写真平板法の技術では実装することが困難である。この欠点は多
重リング・デバイスではもっとひどくなり、この場合二つの局所的に隣接したリ
ングが該デバイスをうまく操作するための臨界的な因子となる。共鳴条件から共
鳴リングの同調をずらすスイッチ機構を使用することが提案され、例えば国際特
許公開明細書９８／５３５３５号に記載されている。しかしこの解決法は通信シ
ステムの吸光比およびクロストークの要求に合っていない。Unfortunately, the fabrication tolerances required for conventional resonant ring based systems are difficult to implement with conventional photolithographic techniques. This drawback is exacerbated in multi-ring devices, where two locally adjacent rings are critical factors for successful operation of the device. It has been proposed to use a switch mechanism that detunes the resonance ring from the resonance conditions and is described, for example, in WO 98/53535. However, this solution does not meet the extinction ratio and crosstalk requirements of communication systems.

【００１３】 （本発明の概要） 従って現在当業界においては、例えば周波数依存性をもった光スイッチ、変調
器、レーザーまたは増幅器、オプティカル・アッド・ドロップ・マルチプレクサ
ー（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ（ＯＡＤＭ）
）、スペクトル解析器、またはセンサーのような新規電気光学装置を提供するこ
とにより電気光学通信デバイスの操作を改善することが必要とされている。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, at present in the art, for example, a frequency-dependent optical switch, modulator, laser or amplifier, optical add drop multiplexer (OADM), and the like.
), Spectrum analyzers, or sensors, there is a need to improve the operation of electro-optic communication devices by providing new electro-optic devices.

【００１４】 本発明の光デバイスは直線状の導波路とリング状の導波路（共鳴器）を使用す
る。本発明においては、リング状の導波路を使用すると次のような有利な特徴が
得られることが見出だされた。従来の集積光学デバイスは典型的には導波路の区
域とそれを取り囲む材料との間の屈折率の差が小さいものを使用している。光導
波路は複雑な方法で実装することができるから、閉じ込められた光の挙動を特徴
付ける普遍的な量は導波路の有効屈折率である。従来のデバイスでは、導波路の
有効屈折率と周囲の材料の屈折率との差は典型的には１％よりも小さい。リング
状のマイクロ共鳴器構造物を使用する場合、タイト・モードの閉じ込めを行いま
た損失を少なくするためには、リング状の導波路の有効屈折率は典型的には２０
％よりも大きくなければならない。しかしこれらの構造物ではリング導波路およ
び直線導波路の有効屈折率は３％以内で同様の値をもっている。本発明の集積光
学デバイスにおいては、リング導波路の屈折率は入力信号を受け取る直線導波路
の屈折率よりも少なくとも２０％大きい。The optical device of the present invention uses a linear waveguide and a ring waveguide (resonator). In the present invention, it has been found that the use of a ring-shaped waveguide provides the following advantageous features. Conventional integrated optical devices typically use small refractive index differences between the waveguide region and the surrounding material. Since optical waveguides can be implemented in complex ways, the universal quantity that characterizes the behavior of confined light is the effective refractive index of the waveguide. In conventional devices, the difference between the effective index of the waveguide and the index of the surrounding material is typically less than 1%. When using a ring-shaped microresonator structure, the effective refractive index of the ring-shaped waveguide is typically 20 for tight mode confinement and low loss.
Must be greater than%. However, in these structures, the effective refractive index of the ring waveguide and the linear waveguide has the same value within 3%. In the integrated optical device of the present invention, the index of refraction of the ring waveguide is at least 20% greater than the index of refraction of the straight waveguide receiving the input signal.

【００１５】 本発明は数個の（少なくとも二つの）リング共鳴器を使用することによって利
点を得ている。本発明の主要な考え方は光用の複雑なフィルター／共鳴器の設計
に基礎をおいており、この場合、導波路の部分区画は、光スイッチ、導波路の経
路設定、レーザー発光、波長感受性増幅器、光フィルター等を実現し得るような
形状で特殊な方法によりリング共鳴器に連結されている。またこのデバイスは波
長ルーター・モジュールの中でこのような多数のフィルターを組み合わせること
ができる。一般的に言えば、本発明は、選ばれた波長の光の切り替えまたは変調
を行う目的で、二つまたはそれ以上の光路によって互いに連結された二つまたは
それ以上の閉じたループ共鳴器の集合的な応答を利用している。The present invention benefits from the use of several (at least two) ring resonators. The main idea of the invention is based on the design of complex filters / resonators for light, where the subsections of the waveguide are optical switches, waveguide routing, laser emission, wavelength sensitive amplifiers. It is connected to the ring resonator by a special method with a shape that can realize an optical filter or the like. The device can also combine multiple such filters in a wavelength router module. Generally speaking, the present invention provides a collection of two or more closed loop resonators connected together by two or more optical paths for the purpose of switching or modulating light of a selected wavelength. I am using a dynamic response.

【００１６】 本発明の光共鳴器は光エネルギーを蓄積する目的の囲い込まれたキャビティー
である。閉じたループ形式の光共鳴器を使用しいくつかのそのような共鳴器を種
々の形状でカスケード方式にして用いているこの種の公知デバイスと比較すれば
、本発明においては光信号のフィードバック経路を含ませて使用している。換言
すれば、本発明においてはループ共鳴器はもっと複雑な共鳴器の内部における周
波数選択性をもったミラーの役目をしている。これらのミラーは連結用の導波路
と一緒になって性能が優れ製作が簡単な閉じたループ・キャビティーをつくって
おり、従来のデバイスに比べ主として切り替えの能力および光学的に活性な媒体
を含ませる上で有利である。The optical resonator of the present invention is an enclosed cavity for the purpose of storing light energy. In comparison with known devices of this kind, which use a closed-loop type optical resonator and use several such resonators in various configurations in a cascaded manner, the feedback path of the optical signal in the present invention is Is used by including. In other words, in the present invention the loop resonator acts as a frequency selective mirror inside the more complex resonator. These mirrors, together with the coupling waveguides, create a closed loop cavity with good performance and ease of fabrication, and include mainly switching capability and optically active media compared to conventional devices. It is advantageous in making it possible.

【００１７】 光導波路に結合したいくつかのリング共鳴器からつくられた構造物の波長応答
は共鳴器の物理的および幾何学的パラメータおよび結合方式によって決定される
。本発明では予め定められたアクティブな濾波特性および変調特性を得るために
多重共鳴器を結合させる新規方式が提供される。これらの結合方式は比較的容易
に実装でき、所望の変調特性を提供する。The wavelength response of a structure made up of several ring resonators coupled to an optical waveguide is determined by the physical and geometric parameters of the resonator and the coupling scheme. The present invention provides a novel scheme for combining multiple resonators to obtain predetermined active filtering and modulation characteristics. These coupling schemes are relatively easy to implement and provide the desired modulation characteristics.

【００１８】 従って本発明の一態様に従えば、光のエネルギーを蓄積する光共鳴器構造物に
おいて、二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二つの導波路の間に収
納され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少なくとも二つの間隔を
空けて配置された共鳴器キャビティー・ループを具備し、該少なくとも二つの間
隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループおよび該導波路の部分区画は
予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積するための閉じたループをなす
複合共鳴器をつくり、該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積
特性を調節することができることを特徴とする光共鳴器構造物が提供される。Therefore, according to one aspect of the present invention, in an optical resonator structure for storing light energy, two waveguides arranged at intervals and a waveguide housed between the two waveguides. At least two spaced-apart resonator cavity loops connected to one another through subsections of the waveguide, the at least two spaced-apart resonator cavity loops and the conductor; The subsection of the waveguide forms a closed-loop composite resonator for storing light energy in a predetermined frequency range, and controls the physical characteristics of the composite resonator to control the light storage characteristics of the composite resonator. An optical resonator structure is provided which is characterized by being adjustable.

【００１９】 予め定められた周波数範囲は複合共鳴器の物理的および幾何学的特性によって
決定される。導波路および／またはループ共鳴器の物理的特性を制御するために
は加熱装置を使用することができる。The predetermined frequency range is determined by the physical and geometric properties of the composite resonator. A heating device can be used to control the physical properties of the waveguide and / or the loop resonator.

【００２０】 二つの導波路の中の一つは入力用および通過用の導波路の役目をし、他の一つ
は出力用の導波路の役目をする。入力導波路に入った光信号は異なった波長をも
つ多数の光成分を含んでいることができる。加熱器、または導波路の部分区画の
特性を変化させる他の装置を使用して積極的に複合共鳴器の応答を調節すること
により、これらの波長の一つを入力導波路から出力導波路へと切り替えることが
できる。One of the two waveguides serves as an input and a passing waveguide, and the other serves as an output waveguide. The optical signal entering the input waveguide can contain multiple optical components having different wavelengths. One of these wavelengths is transferred from the input waveguide to the output waveguide by actively adjusting the response of the composite resonator using a heater, or other device that changes the properties of the waveguide subsections. You can switch to.

【００２１】 本発明の他の態様に従えば、（ａ）二つの間隔を空けて配置された導波路、お
よび該二つの導波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されて
いる少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループの組
み合わせであって、該少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビテ
ィー・ループおよび該導波路の部分区域は予め定められた周波数範囲の光エネル
ギーを蓄積するための閉じたループをなす複合共鳴器をつくっている組み合わせ
、および （ｂ）該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特性を調節す
ることができる制御装置から成ることを特徴とする光学デバイスが提供される。According to another aspect of the present invention, (a) two waveguides spaced apart from each other and two waveguides housed between the two waveguides and connected to each other through a partial section of the waveguide. A combination of at least two spaced-apart resonator cavity loops, wherein the at least two spaced-apart resonator cavity loops and the waveguide subsections are predetermined. A combination forming a closed loop composite resonator for storing light energy in a different frequency range, and (b) controlling physical properties of the composite resonator to adjust light storage characteristics of the composite resonator. An optical device is provided, which comprises a control device capable of:

【００２２】 このデバイスは追加された他の導波路と追加された他のループ共鳴器を含み、
これらが一緒になっていくつかのこのような周波数選択性をもったスイッチをつ
くり、これによって複雑な光信号の切り替えおよび経路設定を行うことができる
。The device includes an additional waveguide and an additional loop resonator,
Together, they form several such frequency-selective switches, which enable complex optical signal switching and routing.

【００２３】 本発明のさらに他の態様に従えば、上記の電気光デバイスを構成する部材の少
なくとも一つの中に利得を得る上で活性な物質が埋め込まれているレーザー・デ
バイスが提供される。この多重区画レーザーはレーザー周波数を同調させ、Ｑス
イッチイングを行い、パルス操作を行うためにレーザー・デバイスを受動的／能
動的なモードにロックするために上記の制御装置を適用することによって制御す
ることができる。According to still another aspect of the present invention, there is provided a laser device in which at least one member constituting the electro-optical device described above is embedded with a substance active for gain. This multi-compartment laser is controlled by tuning the laser frequency, performing Q-switching, and applying the controller described above to lock the laser device in passive / active mode for pulsed operation. be able to.

【００２４】 本発明のさらに他の態様に従えば、それぞれ二つの直線導波路および少なくと
も二つの共鳴器キャビティー・ループの上記組み合わせから成る光スペクトル解
析器、ＯＡＤＭ、およびセンサーが提供される。According to yet another aspect of the invention, there is provided an optical spectrum analyzer, OADM, and sensor, each of which comprises two linear waveguides and at least two resonator cavity loops in the above combination.

【００２５】 光ネットワークの実時間的な監視はスペクトル解析システムに対する挑戦であ
り、高分解能、短いスペクトル取り込み時間、低価格、光リンクにおける低い損
失、および小型であることなどが要求される。格子をベースにした波長分離要素
をもつ標準的なスペクトル解析器においては、高分解能であることは大きさが大
きく価格が高いことを意味する。別の方法は同調可能なフィルターを使用して関
心のある光スペクトルを走査する方法であろう。しかし現在の同調可能なフィル
ターは必要な分解能を得る能力が限られている。本発明に従えば、Ｑ値の高い複
合キャビティー・リング共鳴器構造物を走査フィルターとして使用し、またこれ
を光スペクトルの解析に用いる。Real-time monitoring of optical networks is a challenge for spectrum analysis systems, which requires high resolution, short spectrum acquisition time, low cost, low loss in optical links, and small size. In a standard spectral analyzer with a grating-based wavelength separation element, high resolution means large size and high cost. Another method would be to scan the optical spectrum of interest using a tunable filter. However, current tunable filters have limited ability to obtain the required resolution. According to the invention, a high Q composite cavity-ring resonator structure is used as a scanning filter and is also used for the analysis of the optical spectrum.

【００２６】 近代的な光通信は典型的には周波数多重化を行った光信号を光ファイバーを通
して送信することに基づいている。ＯＡＤＭは光ファイバーへ光チャンネルを追
加し（ａｄｄ）或いはそれから光チャンネルを除去する（ｄｒｏｐ）ことができ
、近代的な光通信の重要な要素である。本発明においては多重化機能を追加また
は除去する同調可能なフィルターをベースにしている。ＯＡＤＭはその濾波動作
において厳密な基準に合致しなければならないから、各リング共鳴器は光フィル
ターであり、これらを並列に組合せることによって高次のフィルターが得られる
。Modern optical communication is typically based on transmitting frequency multiplexed optical signals through optical fibers. OADMs can add or drop optical channels to optical fibers and are an important element of modern optical communication. The present invention is based on a tunable filter that adds or removes the multiplexing function. Since the OADM must meet strict criteria in its filtering operation, each ring resonator is an optical filter and by combining them in parallel a higher order filter is obtained.

【００２７】 一般に共鳴器キャビティー・ループ（リング共鳴器）は他の二つの導波路の部
分区画の間で結合した周波数選択性をもつ要素を実装することによって置き換え
ることができる。例えば光格子を使用することができる。In general, the resonator cavity loop (ring resonator) can be replaced by implementing a frequency-selective element coupled between the other two waveguide subsections. For example, a light grating can be used.

【００２８】 本発明のさらに他の態様に従えば、 − 二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二つの導波路の間に配置
され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少なくとも二つの間隔を空
けて配置された波長選択要素の組み合わせであって、該少なくとも二つの間隔を
空けて配置された波長選択要素および該導波路の部分区域は予め定められた周波
数範囲の光エネルギーを蓄積するための閉じたループをなす複合共鳴器をつくり
、ここで該導波路の部分区画または該閉じたループ共鳴器の少なくとも一つは利
得を与える光学的に活性な媒体で充たされている組み合わせ、および − 該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特性を調節する
ことができる制御装置から成ることを特徴とする集積された電気光学デバイスが
提供される。According to yet another aspect of the invention: at least two spaced apart waveguides and at least one interconnected through a partial section of the waveguide disposed between the two waveguides. A combination of two spaced wavelength selective elements, the at least two spaced wavelength selective elements and a subsection of the waveguide providing optical energy in a predetermined frequency range. Creating a closed loop composite resonator for storage, wherein at least one of the waveguide subsections or the closed loop resonator is filled with a gain-providing optically active medium. And an integrated electro-optical device comprising a controller capable of controlling the physical properties of the composite resonator to adjust the light storage properties of the composite resonator. Device is provided.

【００２９】 導波路の製造技術は多くの種類および分野の材料において十分開発されている
。本発明における製造上の許容度の緩和は導波路からリング共鳴器へ光を垂直に
結合させる可能性に関連している。垂直方向の製造上の許容度は水平方向の許容
度よりも遥かに大きいから、その結果として製造が簡単なデバイスが得られる。
しかし本発明の詳細点および設計は、単に垂直方向の結合が導波路と共鳴器との
間に存在するだけのこのようなデバイスを越えたものである。Waveguide fabrication techniques are well developed for many types and fields of materials. The relaxed manufacturing tolerances in the present invention relate to the possibility of vertically coupling light from the waveguide to the ring resonator. The manufacturing tolerances in the vertical direction are much greater than those in the horizontal direction, resulting in a device that is easier to manufacture.
However, the details and design of the present invention go beyond such a device in which only vertical coupling exists between the waveguide and the resonator.

【００３０】 従って本発明のさらに他の態様に従えば、現存の写真平板法を用いて上記デバ
イスを製造する方法が提供される。Accordingly, in accordance with yet another aspect of the present invention, there is provided a method of making the above device using existing photolithography.

【００３１】 さらに特定的には本発明はリング共鳴器と共に使用され、従ってこの用途に関
しては下記に説明する通りである。More specifically, the present invention is used with a ring resonator and is therefore as described below for this application.

【００３２】 本発明を理解し実際にそれがどうのようにして実施されるかを見るために、本
発明を限定しない例を用い添付図面を参照して以下に本発明の好適具体化例を説
明する。In order to understand the present invention and to see how it is actually carried out, a preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, using non-limiting examples explain.

【００３３】 （本発明の好適具体化例の詳細な説明） 図１および図２はＭＺＩ型および共鳴リング型の構造をそれぞれ示す。[0033]     (Detailed Description of Preferred Embodiments of the Present Invention)   1 and 2 show MZI type and resonance ring type structures, respectively.

【００３４】 図３ａおよび図３ｂを参照すれば、本発明の一具体化例に従って構成され操作
される一般的に１０で示された電気光学的デバイスが示されている。このデバイ
ス１０は複合共鳴器を含み、これは本発明に従えば二つのリング共鳴器１２Ａお
よび１２Ｂ（周波数選別要素として機能する共鳴器キャビティー・ループ）およ
び二つの導波路１４および１６から成り、ここで導波路の部分区画１４Ａおよび
１６Ａはリング１２Ａおよび１２Ｂを互いに連結している。ブロック図によって
図３Ｂに示すように、これらの導波路の部分区画１４Ａおよび１６Ａは二つのリ
ング共鳴器Ｒによって規定される光学キャビティーの間にスペーサーＳを提供し
ている。Referring to FIGS. 3a and 3b, there is shown an electro-optical device, generally designated 10, constructed and operated in accordance with one embodiment of the present invention. This device 10 comprises a composite resonator, which according to the invention consists of two ring resonators 12A and 12B (resonator cavity loops functioning as frequency selection elements) and two waveguides 14 and 16, Here, waveguide subsections 14A and 16A connect the rings 12A and 12B to one another. As shown by the block diagram in FIG. 3B, these waveguide subsections 14A and 16A provide a spacer S between the optical cavities defined by the two ring resonators R.

【００３５】 デバイス１０には導波路の区域、この例では区域１６Ａのいずれかの側に加熱
要素（電極）が配置されている。加熱要素１８を操作すると屈折率を調節でき、
従って導波路のスペーサーＳによって賦与される光の位相を調節することができ
る。一般的に言えば、屈折率の変化は複合共鳴器の周波数の応答を変化させるの
に必要な位相のシフトを誘起するであろう。このような積極的な位相の作用はス
ペーサーまたはリング共鳴器の区域の内部で適当な熱光学的、ピエゾ電気的、電
気光学的等の効果をかけることによって達成することができる。The device 10 has heating elements (electrodes) arranged on either side of the area of the waveguide, in this example area 16A. By operating the heating element 18, the refractive index can be adjusted,
Therefore, the phase of the light provided by the spacer S of the waveguide can be adjusted. Generally speaking, the change in refractive index will induce the phase shift necessary to change the frequency response of the composite resonator. Such a positive phase effect can be achieved by applying suitable thermo-optical, piezoelectric, electro-optical, etc. effects in the area of the spacer or ring resonator.

【００３６】 デバイス１０は平版法によって製作される多層光学構造体として実装すること
ができる。複合共鳴器のすべての要素、即ちリング共鳴器および導波路は同じ光
学層の中にあることができる。別法として複合共鳴器は多層構造体としてつくる
ことができる。即ち導波路はリング共鳴器を含む層に関して局所的に隣接した上
または下の層に配置することができる。これによって結合要素（即ちリングと導
波路）の間の空間を小さくするという要求に合わせて製作することが容易になる
。The device 10 can be implemented as a multi-layer optical structure manufactured by a lithographic method. All elements of the composite resonator, the ring resonator and the waveguide, can be in the same optical layer. Alternatively, the composite resonator can be made as a multilayer structure. That is, the waveguides can be located in the top or bottom layers that are locally adjacent to the layer containing the ring resonator. This facilitates fabrication to meet the need for a small space between the coupling elements (ie ring and waveguide).

【００３７】 光キャビティー（リング共鳴器）は導波路に対して弱く結合している。この方
式によって二つの共鳴器の間で直接結合させる必要はない。各光キャビティーは
、該キャビティーの幾何学的形状および材料の詳細によって決定されるいくつか
の共鳴周波数を支持することができる。一対のリング共鳴器のキャビティーを使
用する最も簡単な場合である図３Ａおよび３Ｂの例においては、二つのキャビテ
ィー１２Ａおよび１２Ｂは同一である。即ち共鳴条件の同じ周波数範囲に対して
同調している。複合共鳴器の要素（本例においては導波路１６、なぜなら加熱要
素１８がこの導波路に付属しているから）の一つの屈折率が変化すると、キャビ
ティー全体の往復位相が変化し、従って共鳴条件がシフトする。The optical cavity (ring resonator) is weakly coupled to the waveguide. With this scheme it is not necessary to directly couple between the two resonators. Each optical cavity can support a number of resonant frequencies determined by the geometry and material details of the cavity. In the example of FIGS. 3A and 3B, which is the simplest case using a pair of ring resonator cavities, the two cavities 12A and 12B are identical. That is, they are tuned to the same frequency range of resonance conditions. A change in the index of refraction of one of the elements of the composite resonator (in this example the waveguide 16, because the heating element 18 is attached to this waveguide) changes the round-trip phase of the entire cavity and thus the resonance. Conditions shift.

【００３８】 上記のように、ここではリング共鳴器が例示されているが、本発明の目的に対
し二つの導波路の区域の間で結合している他の任意の周波数選択要素（ミラー）
の実装を複合共鳴器に使用することができる。このような周波数選択要素は例え
ば光格子であることができる。As mentioned above, a ring resonator is illustrated here, but for the purposes of the present invention any other frequency selective element (mirror) coupled between the sections of the two waveguides.
An implementation of can be used in a composite resonator. Such a frequency selection element can be, for example, an optical grating.

【００３９】 導波路１４が入力導波路であり導波路１６が出力導波路であると仮定すると、
複合共鳴器１０の応答は図２に示した従来の単一リング共鳴器の応答とは実質的
に異なっている。このことが図４の二つのグラフＧ1およびＧ2で示されており、
ここでＧ1およびＧ2はそれぞれ従来のデバイスおよび本発明に従ってつくられた
デバイスに対応する正規化された波長λnorの関数としての出力導波路（ファイ
バー）の所における光の出力Ｐを表している。濾波特性および帯域外信号の抑制
は従来の単一リング共鳴器に比べ結合された共鳴器１０の方が遥かに良好なこと
は自明である。Assuming that the waveguide 14 is the input waveguide and the waveguide 16 is the output waveguide,
The response of the composite resonator 10 is substantially different than the response of the conventional single ring resonator shown in FIG. This is illustrated by the two graphs G 1 and G 2 in FIG.
Where G 1 and G 2 represent the light output P at the output waveguide (fiber) as a function of the normalized wavelength λ nor corresponding to conventional devices and devices made in accordance with the present invention, respectively. There is. It is self-evident that the combined resonator 10 has much better filtering characteristics and suppression of out-of-band signals than a conventional single ring resonator.

【００４０】 図５はデバイス１０の操作のシミュレーションの結果を示す。三つのグラフＨ 1 、Ｈ2およびＨ3は異なった位相のシフト：φ＝０、φ＝π／４およびφ＝π／
２に対する正規化された波長λnorの関数としてのデバイス１０の出力強度Ｐを
示している。[0040]   FIG. 5 shows the result of a simulation of the operation of the device 10. Three graphs H 1 , H2And H3Are different phase shifts: φ = 0, φ = π / 4 and φ = π /
Normalized wavelength λ for 2norThe output intensity P of device 10 as a function of
Shows.

【００４１】 各リング共鳴器（現在の例における二つ）は周囲の材料の屈折率（ｎcladding ）よりも大きな屈折率（ｎcore）をもつ導波路から成っている。この導波路は「
リング」と呼ばれる閉じた経路をなすようにつくられている。入力導波路は二つ
の導波路のモードを重ね合わせ該入力導波路からリング共鳴器へと光の強度を伝
播させるような方法でリング共鳴器の下方を通っている。出力導波路に関しては
、それもまたリングと結合できるように配置されている。この出力導波路は選択
された周波数の出力としての役目をする。別法としてデバイス１０を変調器とし
て使用する場合には、この導波路は変調された信号とは異なった光の周波数に対
する通過ポートの役目をする。Each ring resonator (two in the present example) consists of a waveguide with an index of refraction (n core ) greater than that of the surrounding material (n cladding ). This waveguide is
It is designed to form a closed path called a "ring." The input waveguide passes below the ring resonator in such a way as to superpose the modes of the two waveguides and propagate the light intensity from the input waveguide to the ring resonator. With respect to the output waveguide, it is also arranged so that it can be coupled to the ring. This output waveguide serves as the output for the selected frequency. Alternatively, if device 10 is used as a modulator, this waveguide acts as a pass-port for frequencies of light different from the modulated signal.

【００４２】 一般に、集積された光要素は相矛盾した要求でつくられている。外部の光ファ
イバーに対し損失を少なくして容易に結合させるためには、芯と外装との屈折率
の差が小さいものを用いて導波路をつくる。しかし小型の構造を得るためにはき
つく曲げることが必要であり、このことは芯と外装との屈折率の差が大きいこと
を意味する。本発明で得られる重要な結果は、高い屈折率の芯で実現されたリン
グ共鳴器を低い屈折率の導波路と結合させて使用し、両方の区域の中の最良の組
み合わせを得ることができたことである。本発明に従えば、例えば「周囲の媒体
の屈折率が４．４６であり、「入力用」の直線導波路（例えば１４）の屈折率が
１．４８である場合、各リング共鳴器１２Ａおよび１２Ｂの屈折率は約２になる
ことができ、デバイス１０をうまく操作することができるであろう。一般に損失
の少ない小半径のリング共鳴器を実現するためには、リング導波路の屈折率は「
入力用」の導波路１４の屈折率よりも少なくとも２０％大きくなければならない
。In general, integrated optical elements are made with conflicting requirements. In order to reduce the loss with respect to the external optical fiber and to couple the optical fiber easily, a waveguide having a small difference in refractive index between the core and the exterior is used to form the waveguide. However, in order to obtain a compact structure, it is necessary to bend it tightly, which means that there is a large difference in refractive index between the core and the exterior. The important result obtained with the present invention is that a ring resonator realized with a high index core can be used in combination with a low index waveguide to obtain the best combination in both areas. That is. According to the invention, for example, if the refractive index of the surrounding medium is 4.46 and the refractive index of the "input" linear waveguide (eg 14) is 1.48, then each ring resonator 12A and The index of refraction of 12B can be about 2 and the device 10 will be successfully operated. In general, in order to realize a ring resonator with a small radius and low loss, the refractive index of the ring waveguide is
It must be at least 20% greater than the index of refraction of the "input" waveguide 14.

【００４３】 デバイス１０の操作はリング導波路における光のモードの損失の少ない伝播に
よって特徴付けられる。これは導波路と周囲の材料との間の屈折率のコントラス
トを用いることによって達成される。リングは屈折率が約１．６〜１．９の光学
ガラスから構成され、ケイ素（屈折率が３．５）或いはＶｅｒｔｉｃａｌ Ｅｍ
ｉｔｔｉｎｇ Ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒｓ（ＶＥＣＳＥＬｓ）で用いられてい
るような適当な材料からつくられた層状構造からつくることができる。リング自
身はその共鳴条件に対応する周波数をもっていることは公知である。リングの共
鳴周波数ｆ0は次式で与えられる。The operation of device 10 is characterized by lossless propagation of modes of light in the ring waveguide. This is accomplished by using the refractive index contrast between the waveguide and the surrounding material. The ring is made of optical glass having a refractive index of about 1.6 to 1.9, and is made of silicon (having a refractive index of 3.5) or Vertical Em.
It can be made from layered structures made from suitable materials such as those used in titling Cavity Lasers (VECSELs). It is known that the ring itself has a frequency corresponding to its resonance condition. The resonance frequency f 0 of the ring is given by the following equation.

【００４４】[0044]

【数１】 [Equation 1]

【００４５】 ここでＲはリングの中心からリング導波路の中心の区域へ測ったリングの半径；
ｎefはリング導波路の有効屈折率；Ｍは或る整数値；ｃは真空中における光の伝
播速度である。有効屈折率は公知の種々の方法で決定することができる。Where R is the radius of the ring measured from the center of the ring to the center of the ring waveguide;
n ef is the effective refractive index of the ring waveguide; M is an integer value; c is the propagation velocity of light in a vacuum. The effective refractive index can be determined by various known methods.

【００４６】 デバイス１０全体の特性を規定する重要なパラメータの一つはリングと導波路
との間の結合である。何故ならこれによって光の帯域幅および光子の寿命が決定
され、従って変調の効率が決定されるからである。導波路とリングとの間の強度
の交換はｋ2によって表され、これはリングおよび導波路のモードの重なり積分
に相互作用長を乗じた値を計算することによって計算することができる。光の帯
域幅Δｆは下記のように決定される。One of the important parameters defining the characteristics of the entire device 10 is the coupling between the ring and the waveguide. This is because it determines the bandwidth of the light and the lifetime of the photons and thus the efficiency of the modulation. The exchange of intensity between the waveguide and the ring is represented by k 2 , which can be calculated by calculating the overlap integral of the modes of the ring and the waveguide times the interaction length. The bandwidth Δf of light is determined as follows.

【００４７】[0047]

【数２】 [Equation 2]

【００４８】 図３Ｂから分かるように、個々のリング−共鳴器は実際には二ポート・デバイ
スである。リングの光振幅特性を記述する通過関数は次式で与えられる。As can be seen in FIG. 3B, the individual ring-resonators are actually two-port devices. The pass function that describes the optical amplitude characteristic of the ring is given by the following equation.

【００４９】[0049]

【数３】 [Equation 3]

【００５０】 一方ドロップ関数は次式で与えられる。[0050] On the other hand, the drop function is given by the following equation.

【００５１】[0051]

【数４】 [Equation 4]

【００５２】 ここでωはω＝２ｆによって与えられる動経周波数である。[0052] Where ω is the dynamic frequency given by ω = 2f.

【００５３】 一つのリングを記述するマトリックスは次式で与えられる。[0053]   The matrix that describes a ring is given by

【００５４】[0054]

【数５】 [Equation 5]

【００５５】 複雑な構造体は対応する区域のマトリックスを乗じることによって得ることが
できる。この計算法自身は公知であり、複雑な分配フィードバック・レーザーの
解析に使用されている。Complex structures can be obtained by multiplying the matrix of corresponding areas. This calculation method itself is known and used for analysis of complex distributed feedback lasers.

【００５６】 図３Ａに戻れば、少なくとも一つの周波数選択要素（リング共鳴器）１２Ａま
たは１２Ｂ，或いは少なくとも一つの導波路区域１４Ａまたは１６Ａｇａ光学的
に活性な媒体で充たされている場合、このデバイス１０はレーザーとして動作す
ることを理解すべきである。Returning to FIG. 3A, this device when filled with at least one frequency selective element (ring resonator) 12A or 12B, or at least one waveguide section 14A or 16Aga optically active medium. It should be understood that 10 operates as a laser.

【００５７】 公知のように、光通信システムは典型的には厳密なスイッチ操作および経路設
定操作を必要とする。単一共鳴リング・デバイスは通常この要求を満たしていな
い。この目的のために本発明においては、一段結合複合共鳴器或いは多段結合複
合共鳴器のいずれかとしてフィルターが設計されている。このような濾波装置の
複合共鳴器を図６Ａ〜６Ｃにおいてそれぞれ２０、３０および４０で示す。これ
らのデバイスはそれぞれ周波数選択スイッチ／変調器として図３の複合共鳴器構
造物１０を使用しており、この場合リング共鳴器Ｒは前方および後方の両方の方
向に結合し、フィルターの設計の自由度を増大させている。これらのすべての例
においてフィルター／スイッチ／変調器の特性の合成および解析にはマトリック
ス・モデルが使用されていることを理解すべきである。As is known, optical communication systems typically require rigorous switching and routing operations. Single resonant ring devices usually do not meet this requirement. To this end, in the present invention, the filter is designed as either a single-stage coupled composite resonator or a multi-stage coupled composite resonator. The composite resonators of such a filtering device are shown at 20, 30 and 40 in Figures 6A-6C, respectively. Each of these devices uses the composite resonator structure 10 of FIG. 3 as a frequency selective switch / modulator, in which the ring resonator R couples in both the forward and backward directions, providing filter design freedom. Is increasing. It should be appreciated that in all these examples matrix models are used to synthesize and analyze the characteristics of the filters / switches / modulators.

【００５８】 図６Ａの例においては、導波路キャビティー全体は導波路１４および１６によ
りつくられ、３対のリング共鳴器Ｒ1−Ｒ2、Ｒ3−Ｒ4およびＲ5−Ｒ6がその間に
閉じ込められている。図６Ｂの例では多段結合複合共鳴器３０は導波路Ｗ1およ
びＷ2の間に閉じ込められた２対のリングＲ1−Ｒ2およびＲ3−Ｒ4、並びにさら
に他の導波路Ｗ3に結合した他のリング共鳴器Ｒ5から成っている。多段結合複合
共鳴器４０（図５Ｃ）は二つの複合共鳴器１０、および他の二つのリング共鳴器
Ｒ5およびＲ6から成り、後者は出力導波路Ｗ4に結合している。対応する複合共
鳴器の中で導波路の屈折率を適切に調節することにより所望の波長を入力導波路
から出力導波路へ切り替えることができる。In the example of FIG. 6A, the entire waveguide cavity is created by waveguides 14 and 16, with three pairs of ring resonators R 1 -R 2 , R 3 -R 4 and R 5 -R 6 in between. Trapped in. In the example of FIG. 6B, the multi-stage coupled composite resonator 30 has two pairs of rings R 1 -R 2 and R 3 -R 4 confined between the waveguides W 1 and W 2 , and yet another waveguide W 3 . It consists of another ring resonator R 5 coupled together. The multi-stage coupled composite resonator 40 (FIG. 5C) consists of two composite resonators 10 and two other ring resonators R 5 and R 6 , the latter being coupled to the output waveguide W 4 . The desired wavelength can be switched from the input waveguide to the output waveguide by appropriately adjusting the refractive index of the waveguide in the corresponding composite resonator.

【００５９】 次に図７Ａ〜７Ｃおよび８を参照すれば、これはそれぞれスイッチまたは変調
器として動作し得る３個の他のデバイス５０、６０および７０の構造および操作
原理を示している。デバイス５０、６０および７０は上記の例に比べて幾分異な
った設計の導波路およびリングの配置をもっている。これらの図においてはすべ
ての例において共通の機素を識別するために自明の方法で同じ参照番号が付けら
れている。Referring now to FIGS. 7A-7C and 8, this illustrates the structure and operating principle of three other devices 50, 60 and 70, which may operate as switches or modulators, respectively. Devices 50, 60 and 70 have waveguide and ring arrangements of somewhat different designs compared to the above example. In all of these figures, the same reference numbers are used in a trivial manner to identify common elements in all examples.

【００６０】 図８はそれぞれデバイス５０、６０および７０の動作のシミュレーションの結
果に対応するグラフＤ1、Ｄ2およびＤ3を示す。各グラフは導波路の区域におけ
る位相のシフトφの関数として出力ファイバー（Ｗ3、Ｗ3およびＷ4）の所にお
ける光の強度Ｐを与えている。この図から明らかに分かるように、位相のシフト
φの値が非常に小さい場合、信号の吸光度は２０ｄＢより大きい。これによって
導波路の区域の必要な大きさを著しく縮小することができる。何故なら光の位相
のシフトは導波路の長さ全体に亙って蓄積されるからである。FIG. 8 shows graphs D 1 , D 2 and D 3 corresponding to the results of simulations of the operation of devices 50, 60 and 70, respectively. Each graph gives the light intensity P at the output fiber (W 3 , W 3 and W 4 ) as a function of the phase shift φ in the area of the waveguide. As can be clearly seen from this figure, when the value of the phase shift φ is very small, the absorbance of the signal is larger than 20 dB. This can significantly reduce the required size of the waveguide area. This is because the phase shift of light is accumulated over the entire length of the waveguide.

【００６１】 本発明のデバイスの利点は自明である。本発明のデバイスは魅力的な変調特性
を達成し、非常に小さい位相のシフトしか必要とせず、従って相互作用の区域並
びに切り替えに要する力を最低限度に抑制することができる。光信号の吸光度の
比は光通信の標準に合致している。The advantages of the device of the invention are self-evident. The device of the invention achieves attractive modulation properties and requires only very small phase shifts, thus minimizing the area of interaction as well as the switching forces. The optical signal absorbance ratio meets the optical communication standard.

【００６２】 図９は上記のデバイスを使って導波路のルーターをつくっているシステム１０
０のブロック図である。このシステムは３個のスイッチＳＷ1、ＳＷ2およびＳＷ 3 、並びに２個のフィルター・ユニットＦＵ1およびＦＵ2から成っている。各フ
ィルター・ユニットは２個の局所的に隣接したスイッチの間に収納され、作動し
た場合特定の光周波数の経路を設定するように設計されている。この例ではフィ
ルターの一つが或る時期に作動し、それによって経路を設定された波長が動的に
選ばれることができる。明らかに、多数のスイッチ機構を使用してドロップ・ポ
ート（ｄｒｏｐ ｐｏｒｔ）の数を増やすことができる。重要な点は、この方法
ではＭＺＩ切り替えマトリックスの場合に比べ必要とされるスイッチの数がかな
り少ないことである。実際、Ｎ−チャンネル、Ｍ−ドロップのシステムに対して
は、ＭＺＩ切り替えマトリックスでは少なくとも（Ｎ＋Ｍ）×Ｎのマトリックス
が必要であるが、本発明のシステムではＮ個のスイッチとＭ×Ｍのマトリックス
が必要なだけである。[0062]   Figure 9 shows a system 10 using the above device to create a waveguide router.
It is a block diagram of 0. This system has 3 switches SW1, SW2And SW 3 , And 2 filter units FU1And FU2Made of. Each
The filter unit is housed and activated between two locally adjacent switches.
Is designed to set the path for a particular optical frequency. In this example,
One of the Luthers is activated at a certain time, which causes the routed wavelength to be dynamically
Can be chosen. Obviously, the drop po
The number of drop ports can be increased. The important point is this method
Then, the number of required switches is higher than that of the MZI switching matrix.
Less. In fact, for N-channel, M-drop systems
Is at least (N + M) × N matrix in the MZI switching matrix
, But N switches and an M × M matrix are required in the system of the present invention.
Is only needed.

【００６３】 本発明はまたスイッチの挙動を積極的に監視するのにも使用することができる
。公知のように、近代的な通信システムにおける一つの重要な事項はオンライン
・スイッチの状態である。「オン」または「オフ」の位置のいずれにおいても作
動していないスイッチは通信ネットワークの性能を低下させる可能性がある。近
代的な通信システムは光ファイバー、コネクターおよびデバイスにおける損失を
補償するためにエルビウムをドーピングしたファイバーを使用している。増幅器
は関心外のすべての光周波数において増幅された自発的な放射光（ＡＳＥ）を放
射する。The present invention can also be used to actively monitor switch behavior. As is known, one important issue in modern communication systems is the status of online switches. A switch that is not actuated in either the "on" or "off" position can reduce the performance of the communication network. Modern communication systems use erbium-doped fibers to compensate for losses in optical fibers, connectors and devices. The amplifier emits spontaneous emission light (ASE) amplified at all optical frequencies of interest.

【００６４】 本発明においては、ＡＳＥを用いて光スイッチの状態を監視することが提案さ
れる。この概念を図１０に示す。図１０は上記システム１００の機素、および二
つの光検出器ＰＤ1およびＰＤ2を使用するシステム２００を示す。各光検出器は
対応するスイッチの出力の所に置かれ、このスイッチを通る光の強度を監視する
制御ユニット（モニター）ＣＵと結合している。ＡＳＥはすべての周波数で放射
されるから、これを用いてスイッチを監視し制御することができる。In the present invention, it is proposed to use ASE to monitor the state of the optical switch. This concept is shown in FIG. FIG. 10 shows the elements of system 100 above and a system 200 using two photodetectors PD 1 and PD 2 . Each photodetector is located at the output of the corresponding switch and is associated with a control unit (monitor) CU which monitors the intensity of light passing through this switch. Since ASE is radiated at all frequencies, it can be used to monitor and control the switch.

【００６５】 ２個の直線導波路の間に収納されそれと結合した二つのリング導波路を組合せ
ると、種々の光デバイスに有利に使用することができる。図１１Ａおよび１１Ｂ
を参照すれば、一般的に３００で示した単一チャンネルのオプティカル・アッド
・ドロップ・マルチプレクサーの構造的な特徴および主要機能の特徴がそれぞれ
示されている。The combination of two ring waveguides housed between and coupled to two linear waveguides can be advantageously used in various optical devices. 11A and 11B
Referring to FIG. 3, structural and major functional features of a single channel optical add-drop multiplexer, generally designated 300, are shown respectively.

【００６６】 ＯＡＤＭ ３００はそれぞれ上記の構成をもった、即ち二つの直線共鳴器の間
に収納されそれと結合した二つのリング共鳴器を含む二つの複合共鳴器３１０お
よび３１２から成っている。ここで各リング共鳴器は光フィルターであり、これ
を並列に組合せて高次のフィルターが得られる。ドロップ・ポート（フィルター
）は二重のフィルター経路を用いて実装され、これに対しアッド・ポート（ａｄ
ｄ ｐｏｒｔ）は単一のフィルターでつくられている。The OADM 300 consists of two composite resonators 310 and 312, each having the above-described configuration, ie containing two ring resonators housed between and coupled to two linear resonators. Here, each ring resonator is an optical filter, which is combined in parallel to obtain a high-order filter. The drop port (filter) is implemented using a dual filter path, while the add port (ad
d port) is made of a single filter.

【００６７】 機能フィルター１個当たりのリングの数は特定の光ネットワークの仕様に合わ
せて異なることができることに注意されたい。この概念を、それぞれ一、二およ
び三リング・フィルターの光スペクトル応答に対応したグラフＧ1、Ｇ2およびＧ 3 を示す図１２に例示する。[0067]   The number of rings per functional filter depends on the specifications of the particular optical network.
Note that they can be different. This concept is
Graph G corresponding to the optical spectral response of the No. 3 and No. 3 ring filters1, G2And G 3 Is illustrated in FIG.

【００６８】 図１３は４ポートのアッド・ドロップ・マルチプレクサーを示す。この場合図
１１Ａ〜１１Ｂの構造体をカスケード式に連結することによって多重チャンネル
ＯＡＤＭが得られる。FIG. 13 shows a 4-port add / drop multiplexer. In this case, a multi-channel OADM is obtained by cascading the structures of FIGS.

【００６９】 図１４は切り替え可能フィルターに対するスイッチおよびアッド・ドロップ・
フィルターを集積した例を示す。この場合光スイッチを加え光経路に対しリング
・ベースのＯＡＤＭを挿入および抽出している。FIG. 14 illustrates a switch and add-drop for a switchable filter.
An example in which filters are integrated is shown. In this case, an optical switch is added and a ring-based OADM is inserted and extracted from the optical path.

【００７０】 次に、スペクトル分析用のフィルター４１０および検出器４１２によってつく
られたシステム４００の主要機素を示す図１５を参照する。フィルター４１０は
共通の直線導波路Ｗ3を介して並列に連結された二つの複合共鳴器４１０Ａおよ
び４１０Ｂから成り、組み合わせられたＱ値の高い光リング共鳴器構造物として
の役目をする。この構造物の出力用の直線導波路Ｗ3は検出器４１２に連結され
ている。このフィルターのＱ値は、往復を行う毎に結合してフィルターの中に入
ってくる光の量を記述する結合因子によって決定される。Ｑ因子はまたキャビテ
ィーの中の光の損失およびリングの半径によって決定される。Reference is now made to FIG. 15 which illustrates the key elements of system 400 created by filter 410 and detector 412 for spectral analysis. Filter 410 serves as a common through the linear waveguide W 3 consists of two composite resonators 410A and 410B are connected in parallel, high combined Q value optical ring resonator structure. The output straight waveguide W 3 of this structure is coupled to a detector 412. The Q factor of this filter is determined by a coupling factor that describes the amount of light that couples into the filter each time it makes a round trip. The Q factor is also determined by the loss of light in the cavity and the radius of the ring.

【００７１】 図１６は上記のシステム４００を使用した一般的に５００で示されるタップ・
カプラー（ｔａｐ ｃｏｕｐｌｅｒ）およびスペクトル解析システムを例示する
。フィルター４１０はカプラー５１４を介して光ネットワーク（リンク）５１２
に連結され、これにより少量の光を取り出して光リンクの中で生じる損失を最低
限度に抑制する。FIG. 16 illustrates a tap generally designated 500 using the system 400 described above.
1 illustrates a coupler and spectral analysis system. The filter 410 is connected to the optical network (link) 512 via the coupler 514.
, Which extracts a small amount of light and minimizes the losses that occur in the optical link.

【００７２】 図１７は共通の入力用直線導波路Ｗ1介して並列で使用される数個の、この例
では３個のスペクトル解析用フィルター６１０Ａ、６１０Ｂおよび６１０Ｃを使
用するスペクトル解析機６００を示す。各フィルターは互いに異なった半径をも
ち、従って異なったスペクトル解析を行うことができる。この特徴はリング共鳴
器を使用する場合生じる二つの問題を伴っている。即ち同調範囲が限られ、また
自由スペクトル範囲も限られるため、広いスペクトルを掃引するためには異なっ
た方法を適用しなければならない。FIG. 17 shows a spectrum analyzer 600 using several, in this example three, spectral analysis filters 610A, 610B and 610C used in parallel via a common input linear waveguide W 1. . Each filter has a different radius from each other, and thus can perform different spectral analyses. This feature is associated with two problems that arise when using ring resonators. That is, because the tuning range is limited and the free spectral range is also limited, different methods must be applied to sweep a wide spectrum.

【００７３】 次に図１８を参照すれば、本発明のセンサー・デバイス７００が示されている
。このセンサー・デバイス７００は上記複合共鳴器としてつくられた環境に感度
をもったフィルター７１０から成り、このフィルターはそれぞれ入力および出力
導波路Ｗ1およびＷ2を介してレーザー７１２および検出器７１４に連結されてい
る。このようなＱ値の高い光フィルター構造物は、生物学的、医学的用途のよう
な種々の用途に適したセンサー、或いは温度センサーとして使用される。それは
そのフィルター特性が測定すべき外部要素に依存するからである。Referring now to FIG. 18, a sensor device 700 of the present invention is shown. The sensor device 700 comprises an environmentally sensitive filter 710 constructed as the composite resonator described above which is coupled to a laser 712 and a detector 714 via input and output waveguides W 1 and W 2 , respectively. Has been done. Such an optical filter structure having a high Q value is used as a sensor suitable for various applications such as biological and medical applications, or as a temperature sensor. This is because its filter characteristics depend on the external factors to be measured.

【００７４】 図１９はフィルター７１０の縁に対してレーザー７１２を同調させた結果を示
す。一般的に言って、環境要素がフィルターの共鳴周波数を変化させ、それによ
って検出器の所での光の強度が変化する。適切な較正を行うと、このデバイスは
種々の物理的、医学的または生物学的な環境の変化を測定または監視するのに使
用することができる。FIG. 19 shows the result of tuning the laser 712 to the edge of the filter 710. Generally speaking, environmental factors change the resonant frequency of the filter, which changes the intensity of the light at the detector. With proper calibration, the device can be used to measure or monitor changes in various physical, medical or biological environments.

【００７５】 当業界の専門家は本発明の精神および範囲を逸脱することなく容易に種々の変
形および変更を上記に例示された本発明の好適具体化例に加えることができる。
添付特許請求の範囲記載の方法において、請求高の工程を設計するのに用いられ
ている特徴は単に便宜上のものであり、該工程を実施する特定の順序を示すもの
ではない。Various modifications and alterations can be readily made by those skilled in the art to the preferred embodiments of the invention illustrated above without departing from the spirit and scope of the invention.
In the method set forth in the appended claims, the features used to design the claim steps are for convenience only and do not indicate the particular order in which the steps are performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 従来のＭＺＩ構造物の模式図。[Figure 1]   The schematic diagram of the conventional MZI structure.

【図２】 従来の共鳴リングをベースにした電気光学デバイスの模式図。[Fig. 2]   The schematic diagram of the conventional electro-optic device based on the resonance ring.

【図３】 本発明の一具体化例による電気光学デバイスの模式図。[Figure 3]   FIG. 3 is a schematic diagram of an electro-optical device according to an embodiment of the present invention.

【図４】 従来のデバイスと比較した図２のデバイスの幾つかの有利な特徴のグラフ。[Figure 4]   3 is a graph of some advantageous features of the device of FIG. 2 compared to a conventional device.

【図５】 図２のデバイスの動作のシミュレーションの結果を示すグラフ。[Figure 5]   3 is a graph showing the results of a simulation of the operation of the device of FIG.

【図６Ａ〜６Ｃ】 本発明の三つの異なった具体化例に従ったそれぞれ複雑なフィルター構造物を
設計するのに適した電気光学デバイスの模式図。6A-6C are schematic diagrams of electro-optical devices suitable for designing respectively complex filter structures according to three different embodiments of the invention.

【図７Ａ〜７Ｃ】 本発明に従ってつくられた複雑なフィルター構造物のさらに三つの例の模式図
。7A-7C are schematic views of three additional examples of complex filter structures made in accordance with the present invention.

【図８】 図７Ａ〜７Ｃのデバイスの動作原理のグラフ。[Figure 8]   7A-7C is a graph of the operating principle of the device.

【図９】 本発明のデバイスを使用する波長ルーター・システムのブロック図。[Figure 9]   FIG. 3 is a block diagram of a wavelength router system using the device of the present invention.

【図１０】 光スイッチの状態を監視するためのＡＳＥを使用する本発明の光スイッチおよ
びフィルターを使用するシステムの図。FIG. 10 is a diagram of a system using the optical switch and filter of the present invention using ASE to monitor the state of the optical switch.

【図１１Ａおよび１１Ｂ】 本発明の単一チャンネルのオプティカル・アッド・ドロップ・マルチプレクサ
ー（ＯＡＤＭ）の主要な構造上の特徴および機能上の特徴を示す図。11A and 11B are diagrams showing major structural and functional features of a single channel optical add-drop multiplexer (OADM) of the present invention.

【図１２】 ＯＡＤＭに使用するための一、二および三リング・フィルターのスペクトル応
答のグラフ。FIG. 12 is a graph of the spectral response of one, two and three ring filters for use in OADM.

【図１３】 ４ポート・アッド・ドロップ・マルチプレクサーの模式図。[Fig. 13]   Schematic diagram of a 4-port add / drop multiplexer.

【図１４】 切り替え可能なフィルターのためのスイッチおよびアッド・ドロップ・フィル
ターの集積化の模式図。FIG. 14 is a schematic diagram of the integration of switches and add-drop filters for switchable filters.

【図１５】 本発明のスペクトル解析フィルターおよび検出器の主要機素の模式図。FIG. 15   The schematic diagram of the main element of the spectrum analysis filter and detector of the present invention.

【図１６】 図１５のフィルターを用いるタップ・カプラーおよびスペクトル解析フィルタ
ーの図。16 is a diagram of a tap coupler and spectral analysis filter using the filter of FIG.

【図１７】 図１５の幾つかのスペクトル・フィルターを用いるスペクトル解析器の図。FIG. 17   FIG. 16 is a diagram of a spectrum analyzer using some of the spectrum filters of FIG. 15.

【図１８および１９】 本発明のセンサー・デバイスの主要原理を示す図。18 and 19:   The figure which shows the main principles of the sensor device of this invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／２３２，０６１ (32)優先日 平成12年９月12日(2000．9．12) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H047 KB04 MA05 NA01 RA08 2H079 AA02 AA05 AA06 AA12 CA05 DA02 EA04 EA09 HA07 KA11 2K002 AA02 AB04 BA06 BA13 DA07 DA10 HA03 HA11 5F072 AK10 LL16 LL18 LL19 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number 60 / 232,061 (32) Priority date September 12, 2000 (September 12, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW F-term (reference) 2H047 KB04 MA05 NA01 RA08                 2H079 AA02 AA05 AA06 AA12 CA05                       DA02 EA04 EA09 HA07 KA11                 2K002 AA02 AB04 BA06 BA13 DA07                       DA10 HA03 HA11                 5F072 AK10 LL16 LL18 LL19

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 光のエネルギーを蓄積する光共鳴器構造物において、二つの
間隔を空けて配置された導波路、および該二つの導波路の間に収納され導波路の
部分区画を通して互いに連結されている少なくとも二つの間隔を空けて配置され
た共鳴器キャビティー・ループの組み合わせを具備し、該少なくとも二つの間隔
を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループおよび該導波路の部分区画は予
め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積するための閉じたループをなす複
合共鳴器をつくり、該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特
性を調節することができることを特徴とする光共鳴器構造物。1. An optical resonator structure for accumulating light energy, comprising two waveguides arranged at a distance and interconnected through a partial section of the waveguide housed between the two waveguides. A combination of at least two spaced-apart resonator cavity loops, the at least two spaced-apart resonator cavity loops and subsections of the waveguide being It is possible to create a closed-loop composite resonator for storing light energy in a defined frequency range, and control the physical characteristics of the composite resonator to adjust the light storage characteristics of the composite resonator. Characteristic optical resonator structure. 【請求項２】 該少なくとも二つの共鳴器キャビティー・ループの各々はリ
ング導波路のように設計されていることを特徴とする請求項１記載の構造物。2. Structure according to claim 1, characterized in that each of the at least two resonator cavity loops is designed like a ring waveguide. 【請求項３】 リング導波路の各々の屈折率は入力および出力の導波路とし
て作用する導波路の屈折率の少なくとも２０％より大きいことを特徴とする請求
項２記載の構造物。3. The structure of claim 2 wherein the index of refraction of each of the ring waveguides is greater than at least 20% of the index of refraction of the waveguides acting as input and output waveguides. 【請求項４】 請求項１に従って構成された構造物、並びに該構造物の物理
的特性を制御してその光蓄積特性を調節する制御装置を具備していることを特徴
とする電気光学デバイス。4. An electro-optical device comprising: a structure constructed according to claim 1; and a controller for controlling a physical property of the structure to adjust a light accumulation property thereof. 【請求項５】 該制御装置は導波路の部分区画のいずれか一つの上に配置さ
れていることを特徴とする請求項４記載のデバイス。5. Device according to claim 4, characterized in that the control device is arranged on one of the subsections of the waveguide. 【請求項６】 該制御装置は共鳴器キャビティーのいずれか一つの上に配置
されていることを特徴とする請求項４記載のデバイス。6. Device according to claim 4, characterized in that the control device is arranged on one of the resonator cavities. 【請求項７】 該制御装置は加熱装置を具備していることを特徴とする請求
項４記載のデバイス。7. The device of claim 4, wherein the controller comprises a heating device. 【請求項８】 該制御装置は電気光学装置を具備していることを特徴とする
請求項４記載のデバイス。8. The device of claim 4, wherein the controller comprises an electro-optical device. 【請求項９】 該制御装置はピエゾ光学装置を具備していることを特徴とす
る請求項４記載のデバイス。9. The device of claim 4, wherein the controller comprises a piezo optical device. 【請求項１０】 スイッチとして機能することを特徴とする請求項４記載の
デバイス。10. The device according to claim 4, which functions as a switch. 【請求項１１】 変調器として機能することを特徴とする請求項４記載のデ
バイス。11. A device according to claim 4, which functions as a modulator. 【請求項１２】 共鳴器キャビティー・ループおよび導波路は同じ光学層の
内部に配列されていることを特徴とする請求項４記載のデバイス。12. The device of claim 4, wherein the resonator cavity loop and the waveguide are arranged within the same optical layer. 【請求項１３】 共鳴器キャビティー・ループは同じ光学層の内部に配列さ
れおり、導波路は局所的に隣接した層に配列されていることを特徴とする請求項
４記載のデバイス。13. Device according to claim 4, characterized in that the resonator cavity loops are arranged inside the same optical layer and the waveguides are arranged in locally adjacent layers. 【請求項１４】 さらに追加された少なくとも一対の共鳴器キャビティー・
ループを具備し、すべての共鳴器キャビティー・ループは二つの導波路の間で直
線上に並んでいることを特徴とする請求項４記載のデバイス。14. An additional at least one pair of resonator cavities
5. A device according to claim 4, comprising loops, all resonator cavity loops being aligned between two waveguides. 【請求項１５】 該二つの導波路の一つを介して複合共鳴器に結合された少
なくとも一つの追加された共鳴器キャビティー・ループを含む少なくとも一つの
構造物、および該少なくとも一つの追加された共鳴器キャビティー・ループに結
合した追加された導波路をさらに具備していることを特徴とする請求項４記載の
デバイス。15. At least one structure comprising at least one additional resonator cavity loop coupled to a composite resonator through one of the two waveguides, and the at least one additional resonator. The device of claim 4 further comprising an additional waveguide coupled to the resonator cavity loop. 【請求項１６】 該構造物を多数具備して多数の周波数選択スイッチがつく
られ、それによって複雑な光信号の切り替えおよび経路設定を行なうようになっ
ていることを特徴とする請求項１５記載のデバイス。16. The structure according to claim 15, wherein a large number of frequency selective switches are provided by providing a large number of the structures, thereby performing complicated optical signal switching and path setting. device. 【請求項１７】 該共鳴器キャビティー・ループは光の利得を与える光学的
に活性な媒体で充たされ、これによって該デバイスはレーザーまたは増幅器とし
て動作することを特徴とする請求項４記載のデバイス。17. The method of claim 4, wherein the resonator cavity loop is filled with an optically active medium that provides a gain of light, whereby the device operates as a laser or amplifier. device. 【請求項１８】 該導波路の部分区画は光の利得を与える光学的に活性な媒
体で充たされ、これによって該デバイスはレーザーまたは増幅器として動作する
ことを特徴とする請求項４記載のデバイス。18. A device as claimed in claim 4, characterized in that a section of the waveguide is filled with an optically active medium that provides a gain of light, whereby the device operates as a laser or amplifier. . 【請求項１９】 該共鳴器キャビティー・ループは光の損失を与える光学的
に活性な媒体で充たされていることを特徴とする請求項１１記載のデバイス。19. The device of claim 11, wherein the resonator cavity loop is filled with an optically active medium that provides optical loss. 【請求項２０】 該導波路の部分区画は光の損失を与える光学的に活性な媒
体で充たされていることを特徴とする請求項１１記載のデバイス。20. Device according to claim 11, characterized in that the subsections of the waveguide are filled with an optically active medium which gives rise to a loss of light. 【請求項２１】 各共鳴器キャビティー・ループはリング状の光ファイバー
であり、該光ファイバーは並列に組み合わされて該二つの導波路の一つを通り、
これによって該デバイスはオプティカル・アッド・ドロップ・マルチプレクサー
として動作できることを特徴とする請求項１５記載のデバイス。21. Each resonator cavity loop is a ring-shaped optical fiber, the optical fibers being combined in parallel through one of the two waveguides,
16. The device of claim 15, wherein the device is thereby operable as an optical add drop multiplexer. 【請求項２２】 該追加された導波路に連結されている検出器をさらに具備
し、これによって該デバイスはスペクトル解析フィルターとして動作できること
を特徴とする請求項１５記載のデバイス。22. The device of claim 15, further comprising a detector coupled to the added waveguide, which allows the device to operate as a spectral analysis filter. 【請求項２３】 入力および出力の導波路にそれぞれ連結された光源および
検出器をさらに具備し、それによって該デバイスは環境感度フィルターとして動
作できることを特徴とする請求項４記載のデバイス。23. The device of claim 4, further comprising a light source and a detector coupled to the input and output waveguides, respectively, whereby the device can operate as an environmentally sensitive filter. 【請求項２４】 （ａ）二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二
つの導波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少な
くとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループの組み合わせ
であって、該少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ル
ープおよび該導波路の部分区画は予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄
積するための閉じたループをなす複合共鳴器をつっている組み合わせ、および （ｂ）該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特性を調節す
ることができる制御装置から成ることを特徴とする電気光学デバイス。24. (a) Two spaced apart waveguides, and at least two spaced apart waveguides housed between the two waveguides and connected to each other through a partial section of the waveguide. A resonator cavity loop, the at least two spaced-apart resonator cavity loops and a subsection of the waveguide storing optical energy in a predetermined frequency range. And a controller capable of controlling the physical characteristics of the composite resonator to adjust the light storage characteristics of the composite resonator. An electro-optical device characterized by the above. 【請求項２５】 二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二つの導
波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少なくとも
二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループの組み合わせを具備
し、該少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループお
よび該導波路の部分区画は予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積する
ための閉じたループをなす複合共鳴器をつくり、ここで該共鳴器キャビティー・
ループまたは該導波路の部分区域の少なくとも一つは利得を与える光学的に活性
な媒体で充たされていることを特徴とするレーザー・デバイス。25. Two spaced apart waveguides and at least two spaced apart resonances housed between the two waveguides and coupled to each other through a partial section of the waveguide. A combination of cavity cavities loops, the at least two spaced-apart cavity cavities loops and subsections of the waveguide for storing optical energy in a predetermined frequency range. Create a closed loop compound resonator, where the resonator cavity
A laser device, characterized in that at least one of the loops or subsections of the waveguide is filled with an optically active medium that provides gain. 【請求項２６】 − 二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二つ
の導波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少なく
とも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループの組み合わせで
あって、該少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ルー
プおよび該導波路の部分区画は予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積
するための閉じたループをなす複合共鳴器をつくり、ここで該導波路の部分区画
または該閉じたループ共鳴器の少なくとも一つは利得を与える光学的に活性な媒
体で充たされている組み合わせ、および − 該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特性を調節する
ことができる制御装置から成ることを特徴とする制御されたレーザー・デバイス
。26. Two spaced apart waveguides, and at least two spaced apart waveguides housed between the two waveguides and connected to each other through a partial section of the waveguide. A combination of resonator cavity loops, wherein the at least two spaced apart resonator cavity loops and subsections of the waveguide are for storing optical energy in a predetermined frequency range. A closed-loop compound resonator, wherein at least one of the waveguide subsections or the closed-loop resonator is filled with a gain-providing optically active medium, and A controlled laser, characterized in that it comprises a control device capable of controlling the physical properties of the composite resonator to adjust the light storage properties of the composite resonator; device. 【請求項２７】 該制御装置は該制御されたレーザーを受動的または能動的
なモードでロックするのに使用されることを特徴とする請求項２６記載のデバイ
ス。27. The device of claim 26, wherein the controller is used to lock the controlled laser in a passive or active mode. 【請求項２８】 該制御装置は該制御されたレーザーのＱスイッチングを行
うのに使用されることを特徴とする請求項２６記載のデバイス。28. The device of claim 26, wherein the controller is used to perform Q switching of the controlled laser. 【請求項２９】 少なくとも一つの光スイッチ、および該少なくとも一つの
光スイッチの出力側に連結された少なくとも一つの光フィルターを具備し、該ス
イッチおよび該フィルターの各々は二つの間隔を空けて配置された導波路、およ
び該二つの導波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されてい
る少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループの組み
合わせを具備し、該少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティ
ー・ループおよび該導波路の部分区画は予め定められた周波数範囲の光エネルギ
ーを蓄積するための閉じたループをなす複合共鳴器をつくり、該複合共鳴器の物
理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特性を調節することができる制御装置が
備えられていることを特徴とする波長ルーター・システム。29. At least one optical switch, and at least one optical filter connected to the output side of the at least one optical switch, wherein the switch and the filter are each spaced at two intervals. A waveguide and a combination of at least two spaced-apart resonator cavity loops housed between the two waveguides and coupled to each other through a section of the waveguide. Two spaced resonator cavity loops and subsections of the waveguide form a closed-loop compound resonator for storing optical energy in a predetermined frequency range, It is characterized in that a control device capable of controlling the physical property of the resonator to adjust the light storage property of the composite resonator is provided. Wavelength router system. 【請求項３０】 スイッチの該出力側に連結されてその状態を監視するため
の少なくとも一つの光検出器を含む制御ユニットをさらに具備していることを特
徴とする請求項２９記載のシステム。30. The system of claim 29, further comprising a control unit coupled to the output side of the switch and including at least one photodetector for monitoring its condition. 【請求項３１】 − 二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二つ
の導波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少なく
とも二つの間隔を空けて配置された波長選択要素の組み合わせであって、該少な
くとも二つの間隔を空けて配置された波長選択要素および該導波路の部分区画は
予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積するための閉じたループをなす
複合共鳴器をつくり、ここで該導波路の部分区画または該閉じたループ共鳴器の
少なくとも一つは利得を与える光学的に活性な媒体で充たされている組み合わせ
、および − 該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共鳴器の光蓄積特性を調節する
ことができる制御装置から成ることを特徴とする集積電気光学デバイス。31. Two spaced apart waveguides, and at least two spaced apart waveguides housed between the two waveguides and connected to each other through a partial section of the waveguide. A combination of wavelength selective elements, wherein the at least two spaced wavelength selective elements and subsections of the waveguide form a closed loop for storing optical energy in a predetermined frequency range. A combination forming a composite resonator, wherein at least one of the waveguide subsections or the closed-loop resonator is filled with an optically active medium that provides gain, and- An integrated electro-optical device comprising a controller capable of controlling a physical property to adjust a light storage property of a composite resonator. 【請求項３２】 該波長選択要素は格子であることを特徴とする請求項３１
記載のデバイス。32. The wavelength selective element is a grating.
The listed device. 【請求項３３】 二つの間隔を空けて配置された導波路、および該二つの導
波路の間に収納され導波路の部分区画を通して互いに連結されている少なくとも
二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループの組み合わせであっ
て、該少なくとも二つの間隔を空けて配置された共鳴器キャビティー・ループお
よび該導波路の部分区画は予め定められた周波数範囲の光エネルギーを蓄積する
ための閉じたループをなす複合共鳴器をつくり、ここで該導波路の部分区画また
は該閉じたループ共鳴器の少なくとも一つは利得を与える光学的に活性な媒体で
充たされている組み合わせ、および該複合共鳴器の物理的特性を制御して複合共
鳴器の光蓄積特性を調節することができる制御装置から成る電気光学デバイスの
製造法において、該方法は （ｉ）第１の写真平板法を行って第１の光層の中に該少なくとも二つの間隔を
空けて配置された共鳴器キャビティー・ループをつくり、 （ｉｉ）第２の写真平板法を行って局所的に隣接した光層の中に二つの導波路
をつくる工程から成ることを特徴とする方法。33. Two spaced waveguides and at least two spaced resonances housed between the two waveguides and coupled to each other through a partial section of the waveguide. A combination of cavity cavities loops, the at least two spaced-apart cavity cavities loops and subsections of the waveguide for storing light energy in a predetermined frequency range. Creating a closed-loop composite resonator, wherein a subsection of the waveguide or at least one of the closed-loop resonators is filled with a gain-providing optically active medium, and A method of manufacturing an electro-optical device comprising a controller capable of controlling the physical properties of a composite resonator to adjust the light storage properties of the composite resonator, the method comprising: (I) performing a first photolithographic method to create at least two spaced-apart cavity cavity loops in a first optical layer, and (ii) a second photolithographic method. A method comprising the steps of: performing two waveguides in locally adjacent optical layers.
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