JP6398969B2 - 集積光源及び光出力制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光インターコネクションおよび光通信で用いられる集積光源及びその光出力制御方法に関する。
コンピュータ装置等で取り扱うデータ量の増大に伴い、データ伝送が電気信号によるものから光信号によるものに置き換わりつつある。例えば、トランシーバや、その他の各種デバイス、機器等においても、光信号によってデータ（信号）の送受信を行うものがある。近年、シリコン基板上にこれらの送信部、受信部、光配線部を形成するシリコンフォトニクスと呼ばれる技術での取り組みが進められている。
そこで、シリコン基板上に形成される集積光源の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１では、第１光導波路と、第１光カプラ及び第２光カプラそれぞれを介して第１光導波路と光結合され、第１光導波路と共にマッハツェンダ干渉計を構成する第２光導波路と、第１光カプラと第２光カプラとの間における第１光導波路及び第２光導波路の少なくとも一方に設けられた第１ヒータと、第１光導波路の入力端と光学的に結合された半導体レーザと、を備え、第１〜第２光導波路、第１ヒータ、及び半導体レーザが同一の基板上に集積されている光部品が開示されている。このような構成により、特許文献１の光学部品は、少ない半導体レーザの使用個数でパワー制御が自在なより多くの光出力を得る。
また、シリコン基板上に形成される集積光源の別の例が非特許文献１に開示されている。非特許文献１には、高出力のレーザーダイオードアレイをシリコン細線導波路プラットフォームに搭載したハイブリッド集積光源の構造が開示されている。非特許文献１で開示されている集積光源は、送信部が外部変調方式のためＣＷ（Continuous Wave）光でよく、レーザーダイオードアレイを単一電極とすることが可能で、従来のように個別駆動した場合（例えば、光ファイバ接続を前提としていたレーザーダイオードアレイのピッチは、２５０〜３００μｍ）に比べピッチを１／１０以下と狭ピッチ化することができる。
特開２００４−７８００２号公報
T.Shimizu et al., "High Density Hybrid Integrated Light Source with a Laser Diode Array on a Silicon Optical Waveguide Platform for Inter-Chip Optical Interconnection", IEEE 8th International Conference on Group IV photonics, pp.181-183、2011年9月
光インターコネクションを行う場合、全チャンネルを常時駆動させる場合もあるが、光配線の信頼性の向上のために光配線の多重化を行ったり、時間的にチャンネルごとの使用頻度が異なったりすることがある。消費電力の観点から見て、チャンネルを使用しているとき以外は電力を使わないようにすることが望ましい。
しかし、従来の単一電極による多チャンネル一括駆動を行っているレーザーダイオードアレイにおいて、一部の所望のチャンネル数のみ使う場合、残りの使用しないチャンネルも光出力されるため、その分の消費電力が大きくなる問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減可能な集積光源を提供することを目的とする。
本発明にかかる集積光源の一態様は、複数の入力端から入力される光信号に基づき少なくとも１つの出力ポートから前記光信号を出力する干渉型光スイッチを少なくとも１つ有する光回路と、前記複数の入力端に対して同位相の光信号を出力する発光部と、を有し、前記干渉型光スイッチは、複数の光導波路を介して入力される前記光信号を結合又は分岐させて第１、第２の出力ポートに出力する光カプラと、一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続される第１の光導波路と、一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続され、前記第１の光導波路と同じ光路長を有する第２の光導波路と、前記第１の光導波路上に設けられ、制御信号に応じて前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差を切り替える位相シフタと、を有する。
また、本発明にかかる光出力制御方法の一態様は、複数の入力端から入力される光信号に基づき少なくとも１つの出力ポートから前記光信号を出力する干渉型光スイッチを少なくとも１つ有する光回路と、前記複数の入力端に対して同位相の光信号を出力する発光部と、を有し、前記干渉型光スイッチが、複数の光導波路を介して入力される前記光信号を結合又は分岐させて第１、第２の出力ポートに出力する光カプラと、一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続される第１の光導波路と、一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続され、前記第１の光導波路と同じ光路長を有する第２の光導波路と、前記第１の光導波路上に設けられ、制御信号に応じて前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差を切り替える位相シフタと、を有する集積光源における光出力制御方法であって、前記位相シフタが前記光信号に位相差を与えることで、前記複数の出力ポートの一部から前記光信号を出力する場合に、前記光信号を出力する前記出力ポートの数が減少したことに応じて前記発光部における前記光信号の出力を低下させる。
本願にかかる集積光源及びその光出力制御方法は、消費電力を低減可能な集積光源を提供することができる。
実施の形態１にかかる集積光源のブロック図である。 実施の形態１にかかる干渉型光スイッチの出力特性を示すグラフである。 実施の形態１にかかる発光部の出力特性を示すグラフである。 実施の形態１にかかる集積光源における１つの干渉型光スイッチにおける位相シフタの位相と出力される光信号の強度との関係を示す表である。 実施の形態１にかかる集積光源において４つの干渉型光スイッチを用いて４つの出力ポートから同じ強度の光信号を出力する場合に位相シフタに与える位相差の条件を示す表である。 実施の形態１にかかる集積光源において４つの干渉型光スイッチを用いて２つの出力ポートから入力される光信号の強度の２倍の強度を有する光信号を出力し、他の出力ポートから出力される光信号を遮断する場合に位相シフタに与える位相差の条件を示す表である。 実施の形態１にかかる集積光源において４つの干渉型光スイッチを用いて１つの出力ポートから入力される光信号の強度の４倍の強度を有する光信号を出力し、他の出力ポートから出力される光信号を遮断する場合に位相シフタに与える位相差の条件を示す表である。
実施の形態１
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態における集積光源１を示すブロック図である。図１に示すように、集積光源１は、発光部（例えば、レーザーダイオードアレイ２）、光回路３、制御回路４を有する。
レーザーダイオードアレイ２は、多チャンネルレーザーダイオードを有し、光回路３の複数の入力端に対して同位相の光信号を出力する。多チャンネルレーザーダイオードは、活性層と電極１１とを有する。活性層は、マルチモード導波路或いはマルチモード干渉導波路で形成されており、共振器長ならびに活性層の導波路幅によってチャンネル数が変化する。このようなことから、活性層は、光回路３のチャンネル数に応じて共振器長と活性層の幅とが調整される。なお、図１では光回路３が４チャンネルの場合を示しており、レーザーダイオードアレイ２は、チャンネルＣＨａ、ＣＨｂ、ＣＨｃ、ＣＨｄに対して同位相の光信号を出力する。レーザーダイオードアレイ２が出力する光信号は連続光である。また、レーザーダイオードアレイ２は、制御回路４が出力する駆動電流Ｉｓの大きさに応じて光信号の強度を変更する。
光回路３は、複数の入力端から入力される光信号に基づき少なくとも１つの出力ポートから前記光信号を出力する干渉型光スイッチを少なくとも１つ有する。図１に示した実施の形態１にかかる集積光源１では、干渉型光スイッチ２１〜２４を有し、４つの干渉型光スイッチにより４つのチャンネルを形成する。なお、以下の説明では、チャンネルの符号としてａ〜ｄを用いて説明する。
干渉型光スイッチ２１〜２４は、それぞれ２つのチャンネルを有する。また、光回路３では干渉型光スイッチを２段構成とする。より具体的には、光回路３では、レーザーダイオードアレイ２から光信号を受信する第１、第２の干渉型光スイッチとして干渉型光スイッチ２１、２２を用いる。光回路３は、第１の干渉型光スイッチの第１の出力ポート及び前記第２の干渉型光スイッチの第１の出力ポートから前記光信号を受信して後段回路に前記光信号を出力する第３の干渉型光スイッチとして干渉型光スイッチ２３を用いる。光回路３は、第１の干渉型光スイッチの第２の出力ポート及び前記第２の干渉型光スイッチの第２の出力ポートから前記光信号を受信して後段回路に前記光信号を出力する第４の干渉型光スイッチとして干渉型光スイッチ２４を用いる。
また、干渉型光スイッチ２１〜２４は、それぞれ、第１の光導波路、第２の光導波路、光カプラ、位相シフタを有する。第１の光導波路は、一端から光信号が入力され、他端が光カプラに接続される。第２の光導波路は、一端から光信号が入力され、他端が光カプラに接続され、第１の光導波路と同じ光路長を有する。ここで、光路長とは、同位相で入力した光信号が光カプラに到達するまでの導波路の長さをいう。光カプラは、複数の光導波路を介して入力される光信号を結合又は分岐させて第１、第２の出力ポートに出力する。位相シフタは、第１の光導波路上に設けられ、制御信号に応じて第１の光導波路を伝達する光信号の位相差を切り替える。なお、制御信号は、後述する制御回路４が出力するものである。
以下では、実施の形態１における干渉型光スイッチの具体的構成について更に詳細に説明する。なお、図１では、説明の便宜上、各干渉型光スイッチの出力ポートを光カプラから離れた位置に示しているが、干渉型光スイッチの出力ポートは、光カプラと一体に形成されているものであり光カプラの出力端から出力ポートまでの光路長は実質的にゼロと考えることができる。また、出力ポートと光カプラの出力端との間の光路長については、他の図面においても同様である。
干渉型光スイッチ２１は、位相シフタ３１ａ、光導波路３２ａ、３２ｂ、光カプラ３３ａｂ、出力ポート３４ａ、３４ｂを有する。光導波路３２ａは、第１の光導波路に相当するものである。第１の光導波路３２ａは、一端にレーザーダイオードアレイ２が出力する光信号が入力され、他端が光カプラ３３ａｂに接続される。光導波路３２ｂは、第２の光導波路に相当するものである。第２の光導波路３２ｂは、一端にレーザーダイオードアレイ２が出力する光信号が入力され、他端が光カプラ３３ａｂに接続される。光カプラ３３ａｂは、光導波路３２ａと光導波路３２ｂとを束ね、２つの光導波路を介して伝達される光信号の位相差に応じて、光信号を結合又は分岐させて第１の出力ポート３４ａと第２の出力ポート３４ｂとに出力する。そして、第１の光導波路３２ａ上には、位相シフタ３１ａが配置される。また、位相シフタ３１ａは、制御回路４が出力する制御信号Ｓ２１の値に応じて第１の光導波路３２ａを伝達する光信号と、第２の光導波路３２ｂを伝達する光信号との位相差を変更する。
干渉型光スイッチ２２は、位相シフタ３１ｃ、光導波路３２ｃ、３２ｄ、光カプラ３３ｃｄ、出力ポート３４ｃ、３４ｄを有する。光導波路３２ｃは、第１の光導波路に相当するものである。第１の光導波路３２ｃは、一端にレーザーダイオードアレイ２が出力する光信号が入力され、他端が光カプラ３３ｃｄに接続される。光導波路３２ｄは、第２の光導波路に相当するものである。第２の光導波路３２ｄは、一端にレーザーダイオードアレイ２が出力する光信号が入力され、他端が光カプラ３３ｃｄに接続される。光カプラ３３ｃｄは、光導波路３２ｃと光導波路３２ｄとを束ね、２つの光導波路を介して伝達される光信号の位相差に応じて、光信号を結合又は分岐させて第１の出力ポート３４ｃと第２の出力ポート３４ｄとに出力する。そして、第１の光導波路３２ｃ上には、位相シフタ３１ｃが配置される。また、位相シフタ３１ｃは、制御回路４が出力する制御信号Ｓ２２の値に応じて第１の光導波路３２ｃを伝達する光信号と、第２の光導波路３２ｄを伝達する光信号との位相差を変更する。
干渉型光スイッチ２３は、位相シフタ４１ａ、光導波路４２ａ、４２ｂ、光カプラ４３ａｂ、出力ポート４４ａ、４４ｂを有する。光導波路４２ａは、第１の光導波路に相当するものである。第１の光導波路４２ａは、一端に干渉型光スイッチ２１の第１の出力ポート３４ａから出力される光信号が入力され、他端が光カプラ４３ａｂに接続される。光導波路４２ｂは、第２の光導波路に相当するものである。第２の光導波路４２ｂは、一端に干渉型光スイッチ２２の第１の出力ポート３４ｃから出力される光信号が入力され、他端が光カプラ４３ａｂに接続される。光カプラ４３ａｂは、光導波路４２ａと光導波路４２ｂとを束ね、２つの光導波路を介して伝達される光信号の位相差に応じて、光信号を結合又は分岐させて第１の出力ポート４４ａと第２の出力ポート４４ｂとに出力する。そして、第１の光導波路４２ａ上には、位相シフタ４１ａが配置される。また、位相シフタ４１ａは、制御回路４が出力する制御信号Ｓ２３の値に応じて第１の光導波路４２ａを伝達する光信号と、第２の光導波路４２ｂを伝達する光信号との位相差を変更する。
干渉型光スイッチ２４は、位相シフタ４１ｄ、光導波路４２ｃ、４２ｄ、光カプラ４３ｃｄ、出力ポート４４ｃ、４４ｄを有する。光導波路４２ｃは、第１の光導波路に相当するものである。第１の光導波路４２ｃは、一端に干渉型光スイッチ２１の第２の出力ポート３４ｂから出力される光信号が入力され、他端が光カプラ４３ｃｄに接続される。光導波路４２ｄは、第２の光導波路に相当するものである。第２の光導波路４２ｄは、一端に干渉型光スイッチ２２の第２の出力ポート３４ｄから出力される光信号が入力され、他端が光カプラ４３ｃｄに接続される。光カプラ４３ｃｄは、光導波路４２ｃと光導波路４２ｄとを束ね、２つの光導波路を介して伝達される光信号の位相差に応じて、光信号を結合又は分岐させて第１の出力ポート４４ｃと第２の出力ポート４４ｄとに出力する。そして、第２の光導波路４２ｄ上には、位相シフタ４１ｄが配置される。また、位相シフタ４１ｄは、制御回路４が出力する制御信号Ｓ２４の値に応じて第１の光導波路４２ｃを伝達する光信号と、第２の光導波路４２ｄを伝達する光信号との位相差を変更する。
実施の形態１にかかる光回路３では、干渉型光スイッチ２１〜２４により２段の多段回路を形成する。より具体的には、光回路３では、干渉型光スイッチ２１の第１の出力ポート３４ａから出力する光信号を干渉型光スイッチ２３の第１の光導波路４２ａの一端に与える。光回路３では、干渉型光スイッチ２２の第１の出力ポート３４ｃから出力する光信号を干渉型光スイッチ２３の第２の光導波路４２ｂの一端に与える。また、光回路３では、干渉型光スイッチ２１の第２の出力ポート３４ｂから出力する光信号を干渉型光スイッチ２４の第１の光導波路４２ｃの一端に与える。光回路３では、干渉型光スイッチ２２の第２の出力ポート３４ｄから出力する光信号を干渉型光スイッチ２４の第２の光導波路４２ｄの一端に与える。つまり、実施の形態１にかかる光回路３では、２段目に配置される干渉型光スイッチ２３の第２の光導波路４２ｂと、干渉型光スイッチ２４の第１の光導波路４２ｃとが交差するように配置されることが特徴の１つである。
上述したように、実施の形態１にかかる光回路３は、各干渉型スイッチの導波路は光路長さが等しい。すなわち、第１の光導波路３２ａと第２の光導波路３２ｂの光路長さが等しく、第１の光導波路３２ｃと第２の光導波路３２ｄの光路長さが等しく、第１の光導波路４２ａと第２の光導波路４２ｂの光路長さが等しく、第１の光導波路４２ｃと第２の光導波路４２ｄの光路長さが等しい。そして、第１の光導波路３２ａ、第１の光導波路３２ｃ、第１の光導波路４２ａ、第２の光導波路４２ｄに位相調整機能を有する位相シフタをそれぞれ有する。このような構成とすることにより、導波路の物理的長さが作製ばらつきなどによりずれていた場合でも、位相シフタにより導波路の光路長を調整することも可能である。位相調整の方法としては導波路にヒータを配置して熱光学効果を利用するもの、電気光学材料を用いて電気光学効果を利用するもの、不純物キャリアをドーピングしてキャリアプラズマ効果を利用するものなどが使え、その他位相調整機能を有するものならば適宜利用可能である。
また、実施の形態１にかかる光回路３では、光カプラ３３ａｂ、３３ｃｄ、４３ａｂ、４３ｃｄは、２入力２出力（以下、２ｘ２型と称す）の光カプラであって、方向性結合器や、マルチモード干渉計型のいずれであっても良い。
続いて、実施の形態１にかかる集積光源１の動作について説明する。まず、図２に実施の形態１にかかる集積光源１で利用される干渉型光スイッチの出力特性を示すグラフを示す。図２に示すグラフは、干渉型光スイッチ２１の出力特性を示すものであるが、他の干渉型光スイッチも同様の特性を有する。
図２に示すように、干渉型光スイッチ２１は、２つの光信号の位相差がゼロである場合、第１の出力ポート３４ａと第２の出力ポート３４ｂとに同じ強度の光信号を出力する。干渉型光スイッチ２１は、位相シフタ３１ａが第１の光導波路３２ａに伝達する光信号にπ／２を与えた場合、第１の出力ポート３４ａに入力された光信号の強度の２倍の強度の光信号を出力し、第２の出力ポート３４ｂの光信号を実質的にゼロとする。干渉型光スイッチ２１は、位相シフタ３１ａが第１の光導波路３２ａに伝達する光信号に−π／２を与えた場合、第２の出力ポート３４ｂに入力された光信号の強度の２倍の強度の光信号を出力し、第１の出力ポート３４ａの光信号を実質的にゼロとする。
続いて、実施の形態１にかかる集積光源１のレーザーダイオードアレイ２の全チャンネルを合計した出力特性を示すグラフを図３に示す。図３に示すように、レーザーダイオードアレイ２は、駆動電流Ｉｓの大きさに応じて光信号の強度を強くする。
続いて、図４〜図７を用いて、実施の形態１にかかる集積光源１の動作について説明する。図４は、１つの干渉型光スイッチ（例えば、干渉型光スイッチ２１）における入力と出力との関係を示すものである。なお、以下の説明では、第１の出力ポートと第２の出力ポートをいずれも単に出力ポートと称し、符号中のａ〜ｄの符号によりチャンネルの違いを示す。
図４に示すように、位相シフタ３１に与える位相差がゼロである場合、チャンネルＣＨａ、ＣＨｂから入力された光信号と同じ強度の光信号を出力ポート３４ａ、３４ｂから出力する。位相シフタ３１に与える位相差がπ／２である場合、チャンネルＣＨａ、ＣＨｂから入力された光信号との２倍の強度を有する光信号を出力ポート３４ａから出力し、ポート３４ｂから出力される光信号を遮断する。位相シフタ３１に与える位相差が−π／２である場合、チャンネルＣＨａ、ＣＨｂから入力された光信号との２倍の強度を有する光信号を出力ポート３４ｂから出力し、ポート３４ａから出力される光信号を遮断する。
図５は、４つの干渉型光スイッチ（例えば、干渉型光スイッチ２１〜２４）を用いて４つの出力ポート（例えば、出力ポート４４ａ〜４４ｄ）から同じ強度の光信号を出力する場合に位相シフタに与える位相差の条件を示すものである。
図５に示すように、実施の形態１にかかる集積光源１では、位相シフタ３１ａ、３１ｃ及び位相シフタ４１ａ、４１ｄに与える位相差をいずれもゼロとすることで、入力される光信号と同じ強度の光信号を出力ポート４４ａ〜４４ｄに出力する。また、出力ポート４４ａ〜４４ｄに出力される光信号の強度はいずれも同じである。
図６は、４つの干渉型光スイッチ（例えば、干渉型光スイッチ２１〜２４）を用いて２つの出力ポートから入力される光信号の強度の２倍の強度を有する光信号を出力し、他の出力ポートから出力される光信号を遮断する場合に位相シフタに与える位相差の条件を示すものである。
図６に示すように、実施の形態１にかかる集積光源１では、前段に配置される干渉型光スイッチ２１、２２の位相シフタ３１ａ、３１ｃに与える位相差をπ／２又は−π／２とすることで、前段に配置される干渉型光スイッチ２１、２２の出力ポートの２つから入力される光信号の２倍の強度を有する光信号を出力する。そして、この場合は、後段に配置される干渉型光スイッチ２３、２４の位相シフタ４１ａ、４１ｄに与える位相差をゼロとすることで、前段の干渉型光スイッチ２１、２２の出力ポートから出力される光信号の強度を維持したまま出力ポート４４ａ〜４４ｄのいずれか２つから光信号を出力する。
また、図６に示すように、実施の形態１にかかる集積光源１では、前段に配置される干渉型光スイッチ２１、２２の位相シフタ３１ａ、３１ｃに与える位相差をゼロとすることで、前段に配置される干渉型光スイッチ２１、２２の４つの出力ポートから入力された光信号と同じ強度の光信号を出力する。そして、この場合は、後段に配置される干渉型光スイッチ２３、２４の位相シフタ４１ａ、４１ｄに与える位相差をπ／２又は−π／２とすることで、出力ポート４４ａ〜４４ｄのいずれか２つから入力される光信号の２倍の強度を有する光信号を出力する。
図７は、４つの干渉型光スイッチ（例えば、干渉型光スイッチ２１〜２４）を用いて１つの出力ポートから入力される光信号の強度の４倍の強度を有する光信号を出力し、他の出力ポートから出力される光信号を遮断する場合に位相シフタに与える位相差の条件を示すものである。
図７に示すように、実施の形態１にかかる集積光源１は、前段に配置される干渉型光スイッチ２１、２２の位相シフタ３１ａ、３１ｃにπ／２又は−π／２の位相差を与え、後段に配置される干渉型光スイッチ２３、２４の位相シフタ４１ａ、４１ｄの一方にπ／２又は−π／２の位相差を与え、位相シフタ４１ａ、４１ｄの他方の位相差をゼロとする。このような位相差を位相シフタに与えることで、実施の形態１にかかる集積光源１は、出力ポート４４ａ〜４４ｄのいずれか１つから入力される光信号の４倍の強度を有する光信号を出力する。
このように、実施の形態１にかかる集積光源１は、位相シフタに与える位相差を制御することで、レーザーダイオードアレイ２が出力する光信号の強度よりも高い強度の光信号を一部のポートから出力することが可能である。このような出力特性を用いることで、実施の形態１にかかる集積光源１は、例えば、１つの出力ポートから光信号を出力する場合は、入力する光信号のパワーを１／４にすることができる。このように、光回路３が出力する光信号の強度を４Ｐ０からＰ０へ１／４にするには、電流値をＩ４からＩ１に下げる（図３参照）ことで実現できる。また、光信号を出力する出力ポートの数が２つである場合において、光回路３が出力する光信号のパワーを２Ｐ０からＰ０へ１／２にするには、電流値をＩ２からＩ１へ下げる（図３参照）ことで実現することができる。
つまり、実施の形態１にかかる集積光源１では、制御回路４が位相シフタに与える制御信号により光信号を出力する出力ポートの数に応じて駆動電流Ｉｓを増減する。これにより、実施の形態１にかかる集積光源１によれば、出力する光信号の強度を一定に保ちながら、光信号を出力する出力ポートの数に応じて駆動電流Ｉｓを小さくすることで、消費電力を低減することができる。
ここで、従来の技術（例えば、特許文献１等に記載の技術）では、発光部として機能する半導体レーザは、最低でも１チャンネル分の信号強度を確保する光信号を出力する必要があり、出力パワーをこれ以下とすることが出来ない。しかし、実施の形態１にかかる集積光源１では、レーザーダイオードアレイ２は、光信号の強度の最高値は１つのチャンネルで要求される強度で良く、光信号を出力する出力ポートの数を減少させる場合は、光回路３に与える光信号の強度を１チャンネル分の信号強度以下とすることができる。
以上は４チャンネルのレーザーダイオードアレイ２を用い、４入力４出力の光回路３の例について説明したが、より多くのチャンネルについても同様である。例えば、２ｎ（ｎは自然数）入力に対して、２ｎ出力ではパワーＰ０に、２ｎ―１出力でパワー２Ｐ０に、１出力ではパワー２ｎＰ０となるので、出力をＰ０とするように、電流値を下げることができる。
また、実施の形態１にかかる集積光源１では、同位相で出力される多チャンネルレーザーダイオードを用いるため、光カプラでの合流損を発生させることなく、経路の切り替えができ、小型の光回路を形成することができる。そして、必要なポートのみに光信号を出力する際、出力ポート数に応じて多チャンネルレーザーダイオードの電流を下げることができるため、多チャンネルレーザーダイオードが全チャンネル動作していても、消費電力を下げることが可能となる。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１３年３月２９日に出願された日本出願特願２０１３−０７３７０８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ 集積光源
２ レーザーダイオードアレイ
３ 光回路
４ 制御回路
１１ 電極
２１〜２４ 干渉型光スイッチ
３１ａ、３１ｃ 位相シフタ
３２ａ〜３２ｄ 光導波路
３３ａｂ、３３ｃｄ 光カプラ
３４ａ〜３４ｄ 出力ポート
４１ａ、４１ｄ 位相シフタ
４２ａ〜４２ｄ 光導波路
４３ａｂ、４３ｃｄ 光カプラ
４４ａ〜４４ｄ 出力ポート
ＣＨａ〜ＣＨｄ チャンネル

Claims (8)

  1. 複数の入力端から入力される光信号に基づき少なくとも１つの出力ポートから前記光信号を出力する干渉型光スイッチを少なくとも１つ有する光回路と、
    前記複数の入力端に対して同位相の光信号を出力する発光部と、を有し、
    前記干渉型光スイッチは、
    複数の光導波路を介して入力される前記光信号を結合又は分岐させて第１、第２の出力ポートに出力する光カプラと、
    一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続される第１の光導波路と、
    一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続され、前記第１の光導波路と同じ光路長を有する第２の光導波路と、
    前記第１の光導波路上に設けられ、制御信号に応じて前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差を切り替える位相シフタと、
    を有する集積光源であって、
    前記光回路は、複数の前記干渉型光スイッチを有し、
    前記発光部から前記光信号を受信する第１、第２の干渉型光スイッチと、
    前記第１の干渉型光スイッチの第１の出力ポート及び前記第２の干渉型光スイッチの第１の出力ポートから前記光信号を受信して後段回路に前記光信号を出力する第３の干渉型光スイッチと、
    前記第１の干渉型光スイッチの第２の出力ポート及び前記第２の干渉型光スイッチの第２の出力ポートから前記光信号を受信して後段回路に前記光信号を出力する第４の干渉型光スイッチと、を有する、
    集積光源。
  2. 複数の入力端から入力される光信号に基づき少なくとも１つの出力ポートから前記光信号を出力する干渉型光スイッチを少なくとも１つ有する光回路と、
    前記複数の入力端に対して同位相の光信号を出力する発光部と、を有し、
    前記干渉型光スイッチは、
    複数の光導波路を介して入力される前記光信号を結合又は分岐させて第１、第２の出力ポートに出力する光カプラと、
    一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続される第１の光導波路と、
    一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続され、前記第１の光導波路と同じ光路長を有する第２の光導波路と、
    前記第１の光導波路上に設けられ、制御信号に応じて前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差を切り替える位相シフタと、
    前記制御信号を出力する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、前記光信号を出力する前記出力ポートの数が減少した場合、前記発光部において前記光信号を出力するレーザーダイオードに与える電流を減少させる、
    集積光源。
  3. 前記発光部は、同位相の前記光信号を出力する多チャンネルレーザーダイオードを有し、前記多チャンネルレーザーダイオードは、活性層がマルチモード導波路又はマルチモード干渉導波路を有する請求項１又は２に記載の集積光源。
  4. 前記制御信号を出力する制御回路を有し、
    前記制御回路は、前記干渉型光スイッチの前記複数の出力ポートから等しい強さの前記光信号を出力することを指示する場合、前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差をゼロとする前記制御信号を前記位相シフタに対して出力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の集積光源。
  5. 前記制御信号を出力する制御回路を有し、
    前記制御回路は、前記干渉型光スイッチの前記複数の出力ポートの１つから前記第１、第２の光導波路の一端に入力される光信号の強度の２倍の強さの前記光信号を出力することを指示する場合、前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差をπ／２又は−π／２とする前記制御信号を前記位相シフタに対して出力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の集積光源。
  6. 複数の入力端から入力される光信号に基づき少なくとも１つの出力ポートから前記光信号を出力する干渉型光スイッチを少なくとも１つ有する光回路と、
    前記複数の入力端に対して同位相の光信号を出力する発光部と、を有し、
    前記干渉型光スイッチが、
    複数の光導波路を介して入力される前記光信号を結合又は分岐させて第１、第２の出力ポートに出力する光カプラと、
    一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続される第１の光導波路と、
    一端から前記光信号が入力され、他端が前記光カプラに接続され、前記第１の光導波路と同じ光路長を有する第２の光導波路と、
    前記第１の光導波路上に設けられ、制御信号に応じて前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差を切り替える位相シフタと、を有する集積光源における光出力制御方法であって、
    前記位相シフタが前記光信号に位相差を与えることで、前記複数の出力ポートの一部から前記光信号を出力する場合に、前記光信号を出力する前記出力ポートの数が減少したことに応じて前記発光部における前記光信号の出力を低下させる光出力制御方法。
  7. 前記干渉型光スイッチの前記複数の出力ポートの１つから前記第１、第２の光導波路の一端に入力される光信号の強度の２倍の強さの前記光信号を出力する場合、前記第１の光導波路を伝達する前記光信号の位相差をπ／２又は−π／２とする前記制御信号を前記位相シフタに対して与える請求項６に記載の光出力制御方法。
  8. 前記光信号を出力する前記出力ポートの数が減少した場合、前記発光部において前記光信号を出力するレーザーダイオードに与える電流を減少させる請求項６又は７に記載の光出力制御方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015096159A1 (zh) * 2013-12-27 2015-07-02 华为技术有限公司 光信号控制、光开关矩阵控制方法及装置
US10126498B1 (en) 2017-07-25 2018-11-13 Elenion Technologies, Llc Optical hybrid
CN110286439B (zh) * 2019-07-02 2020-07-24 山东大学 采用质子交换方法在渐变周期极化钽酸锂上形成光波导量子芯片的方法
US10999654B2 (en) * 2019-07-10 2021-05-04 Cisco Technology, Inc. Multiple port network device with differential ports for reduced electromagnetic interference at optical modules
JP7380329B2 (ja) * 2020-02-28 2023-11-15 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光回路デバイス、及び光受信機

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4142775A (en) * 1976-09-27 1979-03-06 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical signal processing devices
US4291939A (en) * 1978-03-24 1981-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polarization-independent optical switches/modulators
JPS6390884A (ja) 1986-10-04 1988-04-21 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ
US5247594A (en) * 1991-03-22 1993-09-21 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Waveguide-type optical matrix switch
JPH06337445A (ja) 1993-05-31 1994-12-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積化光スイッチ
JP2859112B2 (ja) 1993-11-26 1999-02-17 日本電気 株式会社 発光アレーモジュール
KR0163738B1 (ko) * 1994-12-19 1999-04-15 양승택 히터 매립된 평면 도파로형 광스위치의 제조방법
JP4110879B2 (ja) 2002-08-21 2008-07-02 住友電気工業株式会社 光学部品
CA2506387C (en) * 2003-07-04 2012-01-31 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Interferometer optical switch and variable optical attenuator
JP5619429B2 (ja) * 2010-01-28 2014-11-05 株式会社ジャパンディスプレイ 画像表示装置の駆動方法及び画像表示装置組立体の駆動方法
JP5324490B2 (ja) 2010-01-28 2013-10-23 日本電信電話株式会社 光合分岐回路及び光スイッチ
JP2012198292A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Fujitsu Ltd 光ハイブリッド回路及び光受信機

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