特許 6499170 シリコンマイクロリングに基づくＭＯＤ−ＭＵＸ ＷＤＭ送信機の動作および安定化

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6499170

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】シリコンマイクロリングに基づくＭＯＤ−ＭＵＸ ＷＤＭ送信機の動作および安定化

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/025 20060101AFI20190401BHJP

   H04B 10/50 20130101ALI20190401BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20190401BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/025

   H04B10/50

   H04J14/02

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-524409(P2016-524409)

(86)(22)【出願日】2014年10月15日

(65)【公表番号】特表2016-535862(P2016-535862A)

(43)【公表日】2016年11月17日

(86)【国際出願番号】US2014060625

(87)【国際公開番号】WO2015057795

(87)【国際公開日】20150423

【審査請求日】2017年10月4日

(31)【優先権主張番号】61/891,025

(32)【優先日】2013年10月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515318186

【氏名又は名称】エレニオン・テクノロジーズ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100119781

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 彰吾

(72)【発明者】

【氏名】バエル−ジョーンズ，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】リウ，ヤーン

(72)【発明者】

【氏名】ディング，ラン

【審査官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１１４５７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０２７６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２７２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６６８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０８０２７５８７（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５，

１／２１−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

結合された変調された信号を出力するためのポートを含む光バスと、
第1の光学的波長で第1の光学的信号を生成するための第1のレーザと、
前記第1の光学的信号を、第1の変調信号によって搬送された情報で変調して、第1の変調された光信号を生成するようにされた第1の同調可能な変調器であって、第1の同調可能な変調器が、第１の同調可能な変調器の前の第１の光信号、又は、第１の同調可能な変調器の後の第１の変調された光信号、の少なくとも１つの強度に基づいて同調可能なように構成されるものと、
第１の変調された光信号を、前記光バスに加えるように構成された第１のフィルタ多重器と、
第２の光学的波長において第２の光学的信号を生成するための第２のレーザと、
第２の光信号を、第２の変調信号によって搬送された情報で変調して、第２の変調された光信号を生成するように構成される第２の同調可能な変調器であって、第２の同調可能な変調器が、第２の同調可能な変調器の前の第２の光信号、又は、第２の同調可能な変調器の後の第２の変調された光信号、の少なくとも１つの強度に基づいて同調可能なように構成されるものと、
前記第２の変調された光信号を、第１の変調された光信号と共に、光バスに加えて、結合された、変調された信号を生成するように構成される第２のフィルタ多重器と、
を備え、
第１の光信号の一部をタップオフするための、前記第１のレーザと前記第１の同調可能な変調器の間に配置される第１の信号スプリッタと、
第１の光電流を生成するために、第１の光信号の一部を受信するように構成される第１の光検知器と、
第１の変調された光信号の一部をタップするために、前記第１の同調可能な変調器と前記第１のフィルタ多重器の間に配置される第２の信号スプリッタと、
第２の光電流を生成するために、第１の変調された光信号の一部を受信するように構成される第２の光検知器と、
を更に備え、
第１の同調可能な変調器が、第１及び第２の光電流の少なくとも１つに基づいた第１の所望のロスが実現されるまで同調されるように構成され、
前記第１のフィルタ多重器を越えた位置において第１の変調された光信号の光照射を受信するように構成される第３の光検知器と、
第１のフィルタ多重器を同調して、第３の光検知器において受信された光照射に基づいて、第１の変調された光信号のロスを最小化するように構成されるチューナと、
を更に備える、
WDM送信器システム。

【請求項2】

第１と第２のフィルタ多重器の各々が、マイクロリングフィルタ多重器を備え、
第１及び第２の同調可能な変調器の各々が、マイクロリング変調器を備え、
第１及び第２のフィルタ多重器、及び、第１及び第２の同調可能な変調器が、単一のチップの上に配置される、
請求項１に記載のWDM送信器システム。

【請求項3】

第１の同調可能な変調器が、第１の所望の消光比を生成するための第１の光学的波長から、わずかにそらされた変調器共振を提供するために同調可能なように構成される、
請求項１または２に記載のWDM送信器システム。

【請求項4】

第２の同調可能な変調器が、第２の所望の消光比を生成するために、第２の光学的波長から、わずかにそらされた変調器共振を提供するために同調可能なように構成される、
請求項１から３のいずれかの請求項に記載のWDM送信器システム。

【請求項5】

第１の光学的波長が第１のフィルタ多重器のピークにあるまで、チューナが、第１のフィルタ多重器を同調するために構成される、
請求項１から４のいずれかの請求項に記載のWDM送信器システム。

【請求項6】

第３の光検知器が、前記フィルタ多重器を越えた位置における光照射から第３の光電流を生成し、
チューナが、第３の光電流が最小化されるまで第１のフィルタ多重器を同調するために構成される、
請求項１から５のいずれかの請求項に記載のWDM送信器システム。

【請求項7】

第１のフィルタ多重器が、第１のフィルタ要素のＦＳＲを増加させ、第１と第２の変調された光信号の間の干渉を減少させるための、複数のリングフィルタを備える、請求項１から６のいずれかの請求項に記載のWDM送信器システム。

【請求項8】

第３の光学的波長において第３の光信号を生成するための第３のレーザと、
前記第３の光信号を、第３の変調信号によって搬送される情報で変調して、第３の変調された光信号を生成するように構成される第３の同調可能な変調器であって、
第３の同調可能な変調器が、第３の所望の消光比を生成するための変調器共振波長を提供するために同調可能であるように構成される
ものと、
第３の変調された光信号を、第１の及び第２の変調された光信号と共に、光バスに加えて、結合された変調された信号を生成するように構成される第３のフィルタ多重器と、
を更に備える、請求項１から７のいずれかの請求項に記載のWDM送信器システム。

【請求項9】

光バスから入力光信号を受信するために構成される第１のフィルタ逆多重器と、
入力光信号上に符号化された情報を回復するために第１のフィルタ逆多重器に結合される検知器と、
を更に備える、請求項１から８のいずれかの請求項に記載のWDM送信器システム。

【請求項10】

第１のレーザを用いて第１の光学的波長において第１の光信号を生成するステップと、
前記第１の光信号を、第１の変調信号によって搬送される情報で変調して、第１の同調可能な変調器を用いて第１の変調された光信号を生成するステップと、
第１の同調可能な変調器の前の第１の光信号、又は、第１の同調可能な変調器の後の第１の変調された光信号の、少なくとも１つの強度に基づいて第１の同調可能な変調器を同調するステップと、
前記第１の変調された光信号を、第１のフィルタ多重器を用いて光バスに加えるステップと、
第２のレーザを用いて、第２の光学的波長において第２の光信号を生成するステップと、
前記第２の光信号を、第２の変調信号によって搬送される情報で変調して、第２の同調可能な変調器を用いて第２の変調された光信号を生成するステップと、
第２の同調可能な変調器の前の第２の光信号、又は、第２の同調可能な変調器の後の第２の変調された光信号の、少なくとも１つの強度に基づいて第２の同調可能な変調器を同調するステップと、
第２の変調された光信号を、第１の変調された光信号と共に光バスに加えて、第２のフィルタ多重器を用いて、結合された変調された信号を生成するステップと、
を含み、
前記第１のレーザと前記第１の同調可能な変調器の間に配置される第１の信号スプリッタを用いて第１の光信号の一部をタップオフするステップと、
第１の光信号の一部を受信するように構成される第１の光検知器において第１の光電流を生成するステップと、
前記第１の同調可能な変調器と前記第１のフィルタ多重器の間に配置される第２の信号スプリッタを用いて第１の変調された光信号の一部をタップオフするステップと、
第１の変調された光信号の一部を受信するように構成される第２の光電池器において第２の光電流を生成するステップと、
第１の及び第２の光電流の少なくとも１つに基づいて、第１の所望のロスが実現されるまで、第１の同調可能な変調器を同調するステップと、
を更に含み、
前記第１のフィルタ多重器を越えた位置における第３の光検知器を用いて第１の変調された光信号の光照射を受信するステップと、
第１のフィルタ多重器を同調して、第３の光検知器において受信された光照射に基づいて、第１の変調された光信号のロスを最小化するステップと、
を更に含む、
ＷＤＭ送信器システムを作動させる方法。

【請求項11】

第１の同調可能な変調器を同調するステップが、
第１の同調可能な変調器を同調して、第１の光学的波長からわずかにそれた、第１の変調器共振を提供して、第１の所望の消光比を生成するステップ、
を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

第２の同調可能な変調器を同調するステップが、
第２の同調可能な変調器を同調して、第２の光学的波長からわずかにそれた、第２の変調器共振を提供して、第２の所望の消光比を生成するステップを含む、
請求項１０又は１１に記載の方法。

【請求項13】

第１のフィルタ多重器を同調するステップが、第１の光学的波長が、第１のフィルタ多重器のピークにあるまで第１のフィルタ多重器を同調するステップを含む、
請求項１０から１２のいずれかの請求項に記載の方法。

【請求項14】

第３の光検知器において、前記フィルタ多重器を越えた位置における光照射から第３の光電流を生成するステップを更に含み、
第１のフィルタ多重器を同調するステップが、第３の光電流が最小化されるまで第１のフィルタ多重器を同調するステップを含む、
請求項１０から１３のいずれかの請求項に記載の方法。

【請求項15】

第１のフィルタ逆多重器において、光バスから入力光信号を受信するステップと、
第１のフィルタ逆多重器に結合された検知器を用いて、入力光信号上に符号化された情報を回復するステップと、
を更に含む、
請求項１０から１４のいずれかの請求項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001]本願は、２０１３年１０月１５日に出願された同時係属の米国特許仮出願第６１／８９１，０２５号に対する優先権および利益を主張するものであり、この出願は全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本発明は、一般に、光送信機に関し、特に、波長分割多重方式を採用する光送信機に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]相互接続が次世代コンピューティングシステムの障害として考えられていることを考慮すると、超高速集約データレート光ネットワークおよび光相互接続を構築するための波長分割多重（ＷＤＭ）システムは、過去数年でますます関心を集めている。マイクロリング共振器は、小フットプリント、小キャパシタンス、および、低電力消費によって、オンチップネットワークおよび光相互接続の重要なビルディングブロックを形成するために最も一般的な装置のうちの１つである。過去１０年で、マイクロリングベースの変調器、フィルタ、スイッチ、レーザ、および、他の構造物を設計および実証する上でのかなりの進展が見られる。

【0004】

[0004]通常使用されるリングベースのＷＤＭ送信機アーキテクチャは、図１に示される。本図において、一連のリング変調器は１つのバス導波路を共有する。このアーキテクチャは「コモンバス」アーキテクチャと言われる。この構成は、ＷＤＭシステムにおける特定の波長に関連付けるための各リング変調器を必要としない。その代わりに、リングを最も近い波長に割り当てることで、同調電力全体を最小限に抑える柔軟性をもたらす。しかしながら、コムレーザまたは予め多重化されたレーザ源は共通入力時に必要とされ、バス導波路における光が多重リング共振器変調器を通過するため、混変調が導入される場合がある。

【0005】

[0005]多波長はバス導波路に常に存在し、かつ、各リング変調器と相互作用するが、モニター用光検出器は必然的に波長に反応しないという事実によって、コモンバス設計における自動熱安定化は特に困難である。

【0006】

[0006]複数の波長を共通光ファイバ上に多重化するための改良された機器が必要とされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

[0007]一態様によると、本発明は光変調器システムを特徴とする。該システムは、複数の入力段を含み、該複数の入力段のそれぞれの入力段は、該複数の入力段の他のものの動作の光学波長と異なる光学波長で動作するように構成され、それぞれの入力段は、レーザから異なる光学波長を有する光を受けるように構成される光入力ポートと、異なる光学波長を有する光を、搬送波波長として該異なる光学波長上に調光信号を生じさせるために変調信号によって伝えられる情報で変調するように構成される第１の変調器と、搬送波波長として該異なる光学波長上の調光信号を、種々の搬送波波長を有する少なくとも２つの光信号を伝えるように構成される光バス上に付加するように構成されるフィルタ多重器と、を含む。

【課題を解決するための手段】

【0008】

[0008]一実施形態では、光変調器システムは、複数の入力段のうちの少なくとも１つにおいて、光入力ポートと第１の変調器との間に据えられる第１の信号スプリッタ、および、第１の信号スプリッタから光照射を受けるように構成される第１の光検出器、第１の変調器とフィルタ多重器との間に据えられる第２の信号スプリッタ、ならびに、第２の信号スプリッタから光照射を受けるように構成される第２の光検出器、および、フィルタ多重器を越える場所で光照射を受けるように構成される第３の光検出器をさらに含む。

【0009】

[0009]別の実施形態では、光変調器システムは、フィルタ多重器のそれぞれと光通信する出力ポートを有する光バスをさらに含む。当該光バスは、出力信号として、搬送波波長として異なる光学波長上に対応する調光信号を含む多重化光信号をもたらすように構成される。

【0010】

[0010]さらに別の実施形態では、光変調器は、ＯＯＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＦＳＫおよびＰｏｌＳＫから成るプロトコル群から選択されるプロトコルに従って動作するように構成される。

【0011】

[0011]また別の実施形態では、光変調器は、送信機として、および、受信機として動作するように構成される。
[0012]さらなる実施形態では、光変調器は波長のドリフトが可能とされ、通信光受信機を、ドリフトする波長を受信するために同調させる。

【0012】

[0013]別の態様によると、本発明は、光変調器システムにおける熱的状況を制御する方法に関する。該方法は、複数の入力段を含む光変調器システムを提供するステップであって、該光変調器システムは、複数の入力段であって、該複数の入力段のそれぞれの入力段は、該複数の入力段の他のものの動作の光学波長と異なる光学波長で動作するように構成され、それぞれの入力段は、レーザから異なる光学波長を有する光を受けるように構成される光入力ポート、異なる光学波長を有する光を、搬送波波長として該異なる光学波長上に調光信号を生じさせるために変調信号によって伝えられる情報で変調するように構成される第１の変調器、および、搬送波波長として該異なる光学波長上の該調光信号を、種々の搬送波波長を有する少なくとも２つの光信号を伝えるように構成される光バス上に付加するように構成されるフィルタ多重器、を含む、複数の入力段、該複数の入力段のうちの少なくとも１つにおいて、光入力ポートと第１の変調器との間に据えられる第１の信号スプリッタ、および、第１の信号スプリッタから光照射を受けるように構成される第１の光検出器、第１の変調器とフィルタ多重器との間に据えられる第２の信号スプリッタ、ならびに、第２の信号スプリッタから光照射を受けるように構成される第２の光検出器、および、フィルタ多重器を越える場所で光照射を受けるように構成される第３の光検出器、を含む、ステップと、該複数の入力段のうちの対応する１つにおいて、第１の光検出器および第２の光検出器上の光電流を観察するステップと、前記第１の光検出器および前記第２の光検出器における光電流の所望の比率を達成するために第１の変調器において熱同調器を同調するステップと、その後、第３の光検出器における光電流を最小限に抑えるためにフィルタ多重器において熱同調器を同調することによって、ある温度範囲にわたって光変調器システムの動作を維持するステップと、を含む。

【0013】

[0014]別の態様によると、本発明は、光変調器システムを動作させる方法に関する。該方法は、複数の入力段を含む光変調器システムを提供するステップであって、該光変調器システムは、複数の入力段を含み、該複数の入力段のそれぞれの入力段は、該複数の入力段の他のものの動作の光学波長と異なる光学波長で動作するように構成され、それぞれの入力段は、レーザから異なる光学波長を有する光を受けるように構成される光入力ポート、異なる光学波長を有する光を、搬送波波長として該異なる光学波長上に調光信号を生じさせるための情報で変調するように構成される第１の変調器、および、搬送波波長として該異なる光学波長上の調光信号を、種々の搬送波波長を有する少なくとも２つの光信号を伝えるように構成される光バス上に付加するように構成されるフィルタ多重器を含む、ステップと、対応する搬送波として光入力信号を該複数の入力段のそれぞれにもたらすステップであって、対応する搬送波は対応する異なる光学波長を有する、ステップと、該搬送波上へ変調されるべき情報を伝える変調信号を該複数の入力段のそれぞれにもたらすステップと、光バスの出力において対応する異なる光学波長を有する対応する搬送波のうちの少なくとも１つを有する変調された信号を回復するステップと、を含む。

【0014】

[0015]一実施形態では、方法は、フィルタ多重器の対応する１つと光通信する特定の搬送波波長を有する光信号を受信するように構成される少なくとも１つの光検出器を提供するステップと、光バスからフィルタ多重器において特定の搬送波波長を有する変調された信号を受信するステップと、少なくとも１つの光検出器によって特定の搬送波波長を有する変調された信号を検出するステップと、特定の搬送波波長がない、変調された信号上の符号化された情報を含む信号であって、ユーザに対して表示され、不揮発性メモリにおいて記録され、および／または、さらなる操作のために別の装置に送信されるように構成される信号を、少なくとも１つの光検出器から受信するステップと、をさらに含む。

【0015】

[0016]本発明の前述のならびに他の目的、態様、特徴および利点は、以下の説明および特許請求の範囲からより明らかとなろう。
[0017]後述される図面および特許請求の範囲を参照して、本発明の目的および特徴はより良く理解できる。図面は、必ずしも一定の比例通りではなく、全般的に、本発明の原理を示すことに重点が置かれる。図面では、さまざまな図全体にわたって、同様の数字は同様の部分を示すために使用される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】[0018]これまでの先行技術のコモンバスアーキテクチャを示す図である。

【図2】[0019]ＣＷ源がリング変調器に送り込まれ、調光がリングフィルタによってバス導波路に対して多重化される、本発明の原理によるＭｏｄ−ＭＵＸ ＷＤＭ送信機アーキテクチャの機器および動作原理を示す概略図である。

【図3】[0020]自動熱安定化の便宜的方法を提供する、本発明の原理によるＭｏｄ−ＭＵＸ ＷＤＭ送信機の機器および動作原理を示す概略図である。

【図4】[0021]多重化部として複数のリングを有する、本発明の原理によるＭｏｄ−ＭＵＸ ＷＤＭ送信機アーキテクチャを示す概略図である。

【図5】[0022]本発明の原理によるＭｏｄ−ＭＵＸ送信機が製作されているチップの画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

[0023]リング変調器を使用するＷＤＭ送信機を実装するためのＭｏｄ−ＭＵＸアーキテクチャについて説明する。従来の「コモンバス」アーキテクチャと比較して、Ｍｏｄ−ＭＵＸアーキテクチャは多くの利点を示す。Ｍｏｄ−ＭＵＸ送信機を自動で熱的に安定化させるために使用可能な手順についても説明する。

【0018】

[0024]Ｍｏｄ−ＭＵＸアーキテクチャｏは、コモンバス設計の弱点を克服する。図２に示されるように、Ｍｏｄ−ＭＵＸアーキテクチャにおいて、それぞれのチャネルのレーザは、リング変調器（Ｍｏｄ）に送り込まれ、次いで、調光は、リングアドフィルタ多重器（ＭＵＸ）によってバス導波路上へ多重化される。図２において、第１のＭｏｄ−ＭＵＸは波長λ_１で動作し、第２のＭｏｄ−ＭＵＸは波長λ_２で動作し、ｎ番目のＭｏｄ−ＭＵＸは波長λ_ｎで動作する。ここで、ｎは、Ｍｏｄ−ＭＵＸが対応できる異なる波長の数を定義する１より大きい整数である。

【0019】

[0025]図２では、それぞれのＭｏｄ−ＭＵＸは、他の搬送波信号波長と異なる波長を有する搬送波信号を受信する対応する光入力（２１０、２２０、２ｎ０）、変調された搬送波信号を生じさせるために変調器に与えられるデータ信号（例えば、変調信号によって伝えられる情報）に応答した信号による対応する搬送波信号を変調する対応する変調器（２１１、２２１、２ｎ１）、変調された搬送波信号をバス２３０上へ多重化することで組み合わせられた変調された信号が出力２４０でもたらされる対応する多重器（２１２、２２２、２ｎ２）を有する。出力信号は、場合により、所与の波長に対応するデジタル形式でまたはアクティブ／非アクティブインジケータの形式で、記録できる、別の装置へ送信できる、または、ユーザに対して表示できる。便宜上、説明されるような特定の波長を有する単一搬送波信号で動作する変調器および多重器（Ｍｏｄ−ＭＵＸ）は、Ｍｏｄ−ＭＵＸユニットと言われる場合もある。

【0020】

[0026]このアーキテクチャはいくつかの利点を与え、コム光源をもたらす必要性をなくし、各レーザ波長が１つのリング変調器のみを通過する事実によって、混変調を回避する。Ｍｏｄ−ＭＵＸは、それぞれのＭｏｄ−ＭＵＸ分岐が１つのレーザ波長のみで動作するため、コモンバスアーキテクチャと比較して熱安定化方式を簡素化するための互換性を与える。リング変調器およびリングフィルタそれぞれのための特定の設計が提供されて、（リング変調器における）最大許容品質係数による最良の同調性、および、（リングフィルタにおいて）損失が少なく、クロストークが少ない十分な帯域幅といった、それぞれの要素の性能を最適化することができる。

【0021】

[0027]適正な動作のために、好ましくは、図２に示されるように、同調可能なＣＷ光を各入力へ送信する際にバス出力で光強度を監視するべきである。まず、フィルタを同調して、目標のチャネル間隔を達成し、次いで、変調器共振を同調して、対応するフィルタとほぼ一致させる。原理として、レーザ波長は、データストリームの損失および光フィルタリングを最小限に抑えるために光フィルタのピークにあるものとすべきであることが好ましく、変調器共振は、好ましくは、所望の消光比を生成するために単一リング変調器にあるそのままの状態で、レーザ波長からわずかにそらすべきである。

【0022】

[0028]さまざまな実施形態では、それぞれの変調器要素は、単一リングまたはマルチリングであってよい。他の実施形態では、変調器要素は、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）、電界吸収（ＥＡ）光変調器、または、別のタイプの変調器といった種々のタイプの変調器であってよい。

【0023】

[0029]いくつかの実施形態では、変調器要素は、具体的には、（例えば、該変調器要素を適合させるために物理的に互いに近接して置くことによって）共に熱的にドリフトさせることで、制御システムの構成を簡略化するように設計されてよい。

【0024】

[0030]いくつかの実施形態では、Ｍｏｄ−ＭＵＸ送信機は、さらなるタップ、検出器、および、制御システムの作成に有用な同様の要素を含むことができる。
[0031]いくつかの実施形態では、「制御ノブ」を提供し、それによって動作温度、および、バイアス信号のような動作パラメータを制御するために、（要素を加熱するおよび／または冷却する）熱同調器、および、ＰＩＮ接合同調器など、リングに付加される要素があってもよい。

【0025】

[0032]いくつかの実施形態では、共振器は、リング、円板、または、さまざまな線形キャビティといった他の構造であってよい。
Ｍｏｄ−ＭＵＸ送信機の自動熱安定化
[0033]図３に移って、ここで、Ｍｏｄ−ＭＵＸ送信機の自動熱同調を達成するための機器および手順を提示する。波長λ_１で動作する第１のＭｏｄ−ＭＵＸは、波長λ_１の搬送波信号が導入される入力３００、変調器３０１、ＭＵＸ３０２、タップ３０３、光検出器３０４、タップ３０５、光検出器３０６、および、光検出器３０７を含む。波長λ_ｎで動作するｎ番目のＭｏｄ−ＭＵＸは、波長λ_ｎの搬送波信号が導入される入力３ｎ０、変調器３ｎ１、ＭＵＸ３ｎ２、タップ３ｎ３、光検出器３ｎ４、タップ３ｎ５、光検出器３ｎ６、および、光検出器３ｎ７を含む。バス３２０は、波長λ_１、λ_２、…、λ_ｎの搬送波信号上の対応する変調された信号を受信し、かつ、出力ポート３３０において多重化された結果をもたらす。図３において、２つの波長λ_１およびλ_ｎのみで動作するＭｏｄ−ＭＵＸユニットが示される。しかしながら、種々の異なる波長で動作する任意の便宜的な数のＭｏｄ−ＭＵＸユニットが提供可能であることは理解されるべきである。いくつかの実施形態では、タップは９５／５タップである。２つのタップが適合される限り他のタップ比を使用することができ、十分な照度がもたらされることで、該照度は測定可能であり、タップを通って変調器へ通過した照度は適切である。図３に見られるように、２つのタップ（３０３、３０５、および、３ｎ３、３ｎ５）は対応するリング変調器３０１、３ｎ１の前後に挿入される。分岐させた光度は、監視用ＰＤ（３０４、３０６、および、３ｎ４、３ｎ６）それぞれに送り込まれる。第３の監視用ＰＤ（３０７、３ｎ７）は、対応するリングフィルタ３０２、３ｎ２のスルー出力に接続される。各分岐において以下の手順を適用することは、リング変調器およびフィルタを同調することになるため、送信機は適正に作動することができる。

【0026】

[0034]選択されたＭｏｄ−ＭＵＸユニット（例えば、図３の最左ユニット）について：
１．リング変調器３０１上で熱同調器を同調し、モニター用ＰＤ３０４（ａ）およびＰＤ３０６（ｂ）上でそれぞれ光電流Ｉ_ａおよびＩ_ｂを監視する。

【0027】

２．Ｉ_ｂ／Ｉ_ａが所望のバイアス損失を達成する時、同調を停止する。
３．リングフィルタ上で熱同調器を同調することで、モニター用ＰＤ３０７（ｃ）上の光電流Ｉ_ｃは最低限に抑えられる。

【0028】

[0035]この技術は以下を可能にする：
１．独立したリング変調器の層を介して、図２に示されるような、波長分割変調（ＷＭＤ）および多重化（システム多重化（ｍｕｘｉｎｇ））（例えば、単一の光ファイバ上の種々の波長における光信号の組合せ）を達成し、その後、一組のリング変調器を使用して、コモン光バス上へ個々の信号をシステム多重化するための２レベルの一連のカスケード式リング変調器の使用。

【0029】

２．１つの層を変調用に、次の層を多重化用に使用する２層の組のリング変調器に基づいたＷＤＭ送信用のコム光源の必要性の回避。
３．種々のレーザ信号用の種々のリング変調器間の混変調を回避するための、本明細書に記載されるアーキテクチャの利用。

【0030】

４．２層の組のリング変調器を熱的に安定化させ、かつ、ある温度範囲にわたって効果的な変調およびＷＤＭ動作を達成するための、「Ｍｏｄ−ＭＵＸ送信機の自動熱安定化」の節において説明されたアルゴリズムの利用。

【0031】

[0036]図４は、多重化ユニットとして複数のリングを有する、本発明の原理によるＭｏｄ−ＭＵＸ ＷＤＭ送信機アーキテクチャを示す概略図である。
[0037]多重器における複数のリングを使用することによって２つの利点がもたらされる。第１に、２つの連結されたリングのフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）は、バーニア効果によって単一リングよりずっと大きくなり、これによって送信機の動作波長範囲は拡大する。第２に、２つの連結されたリングの波長選択能力は、２つのリングフィルタが高次フィルタであるため、単一リングより良好である。換言すれば、隣接したチャネル間の干渉は低減可能である。

【0032】

[0038]図５は、本発明の原理によるＭｏｄ−ＭＵＸ送信機が製作されているチップの画像である。
[0039]送信機は、ＣＭＯＳ互換のフォトニクス半導体製造工場において製作される。そのプロセスは、トップシリコンが２２０ｎｍ、底部酸化物厚が２μｍであるＳＯＩＴＥＣから２０．３２ｃｍ（８インチ）のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハで開始する。高抵抗性の取り扱いシリコン（７５０Ωｃｍ）はＲＦ性能を徹底するために使用された。格子結合器およびシリコン導波路は３つのドライエッチングによって形成された。ｐｎ接合および接触領域を形成するためにシリコンに対して６つの実装ステップが適用された。電気相互接続のために、アルミニウムの２つの層が沈着された。全ての場合において、２４８ｎｍのフォトリソグラフィが利用された。

【0033】

[0040]Ｌｉｕ、Ｙａｎｇらの「３０ＧＨｚ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ｓｙｓｔｅｍ」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２０１３年５月５日、ＩＥＥＥ、および、Ｌｉｕ、Ｙａｎｇらの「Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｍｏｄ−ＭＵＸ−Ｒｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗｉｔｈ ４ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｔ ４０ Ｇｂ／ｓ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ２２（２０１４）：１６４３１〜１６４３８、２０１４年６月２５日において、製作プロセスがさらに説明され、該文献のそれぞれは内容全体が参照により本明細書に組み込まれる
応用
[0041]本願は、光通信ネットワーク上で情報を送信する周知の方法で使用可能である。例えば、かかるシステムおよび方法は、Ｉ．Ｄｊｏｒｄｊｅｖｉｃら、Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌｓ、Ｃｈａｐｔｅｒ ２、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、２５〜７３頁、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２０１０年、ＩＳＢＮ９７８−１−４４１９−５５６９−２において論じられ、光学部品、直接的検出による種々の変調フォーマット、および、コヒーレント検出による種々の変調方式を説明するとされ、該文献は全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0034】

[0042]光ファイバシステムの莫大な帯域幅ポテンシャルを活用するために、種々の多重化技法（ＯＴＤＭＡ、ＷＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＳＣＭＡ）、変調フォーマット（ＯＯＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＦＳＫ、ＰｏｌＳＫ、ＣＰＦＳＫ、ＤＰＳＫなど）、復調方式（直接的検出またはコヒーレント）、および、技術が利用可能である。

【0035】

[0043]実際面では、２つのタイプの外部変調器：マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）および電界吸収変調器（ＥＡＭ）が一般的に使用される。ＭＺＭで使用可能な考えられる変調フォーマットは、ゼロ／非ゼロチャープによるオンオフ変調（ＯＯＫ）、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）、直角位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、差動ＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫ）、および、デューティサイクル３３％、５０％、または、６７％のゼロ復帰（ＲＺ）を含む。

【0036】

[0044]基本の光変調フォーマットは以下のように：（１）パルスが存在すると１で表され、パルスがないと０で表されるオンオフ変調（ＯＯＫ）、（２）正弦波パルスの振幅に情報が埋め込まれる振幅偏移変調（ＡＳＫ）、（３）情報が位相に埋め込まれる位相偏移変調（ＰＳＫ）、（４）情報が周波数に埋め込まれる周波数位相変調（ＦＳＫ）、および、（５）情報が偏光に埋め込まれる偏光偏移変調（ＰｏｌＳＫ）で分類可能である。さまざまな変調フォーマットは、直接的検出、すなわち、（１）非ゼロ復帰（ＮＲＺ）、（２）ゼロ復帰（ＲＺ）、（３）交番マーク反転（ＡＭＩ）、（４）デュオバイナリ変調、（５）搬送波抑圧ＲＺ、（６）ＮＲＺ差動位相偏移変調（ＮＲＺ−ＤＰＳＫ）、および、（７）ＲＺ差動位相偏移変調（ＲＺ−ＤＰＳＫ）で使用可能である。

【0037】

設計および製作
[0045]本明細書に記載されるのと同様の要素を有する装置を設計および製作する方法は、米国特許第７，２００，３０８号、第７，３３９，７２４号、第７，４２４，１９２号、第７，４８０，４３４号、第７，６４３，７１４号、第７，７６０，９７０号、第７，８９４，６９６号、第８，０３１，９８５号、第８，０６７，７２４号、第８，０９８，９６５号、第８，２０３，１１５号、第８，２３７，１０２号、第８，２５８，４７６号、第８，２７０，７７８号、第８，２８０，２１１号、第８，３１１，３７４号、第８，３４０，４８６号、第８，３８０，０１６号、第８，３９０，９２２号、第８，７９８，４０６号、および、第８，８１８，１４１号のうちの１つまたは複数において記載され、これら文献のそれぞれは全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0038】

動作
[0046]いくつかの実施形態では、本発明のＭｏｄ−ＭＵＸ送信機は、ＯＯＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＦＳＫ、および、ＰｏｌＳＫを含むさまざまな変調フォーマットで使用可能である。

【0039】

[0047]いくつかの実施形態では、本発明のＭｏｄ−ＭＵＸ送信機は、熱的に安定化されるのではなく、波長のドリフトを可能とされる。かかる実施形態では、入射波長へロックするために、通信受信機は自身を同調する。

【0040】

[0048]いくつかの実施形態では、本発明のＭｏｄ−ＭＵＸ送信機は、送信機および受信機のどちらかまたは両方として使用可能である。送信機構造は説明されている。受信機としての使用について、ＷＤＭリングのうちの少なくとも１つは検出器をもたらし、この検出器によって、光バスから多重分離された信号を受信することができる。双方向動作について、例えば、送信機および受信機（トランシーバ）として、ＭＵＸリングの一部は変調器をもたらし、一部は検出器をもたらす。例えば、図３において、波長λ_１で動作する第１のＭｏｄ−ＭＵＸを考えると、入力３００への搬送波信号の光源を切ることが考えられる。ＭＵＸ３０２を使用してバス３２０から波長λ_１の搬送波を有する信号を回復することがあり得る。タップ３０３および光検出器３０４、タップ３０５および光検出器３０６、ならびに光検出器３０７のいずれかを使用して信号を検出できる場合がある。それによって、波長λ_１の搬送波上で符号化された情報を回復することができる。

【0041】

定義
[0049]動作またはデータ取得からの結果を記録すること、例えば、特定的な周波数または波長での結果を記録することは、非一時的に、記憶要素へ、機械可読記憶媒体へ、または、記憶装置への書き込み出力データとして意味するように理解され、かつ、本明細書では定義される。本発明において使用することができる非一時的機械可読記憶媒体は、磁気フロッピーディスクおよびハードディスクなどの電子、磁気および／または光記憶媒体、いくつかの実施形態では、ＤＶＤディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスクのいずれか（すなわち、読み取り専用光記憶ディスク）、ＣＤ−Ｒディスク（すなわち、追記型光記憶ディスク）およびＣＤ−ＲＷディスク（すなわち、書き換え可能光記憶ディスク）を採用できるＤＶＤドライブおよびＣＤドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ＰＣＭＣＩＡカード、または、代替的にはＳＤもしくはＳＤＩＯメモリなどの電子記憶媒体、ならびに、記憶媒体へ対応しかつ読み書きする電子部品（例えば、フロッピーディスクドライブ、ＤＶＤドライブ、ＣＤ／ＣＲ−Ｒ／ＣＤ−ＲＷドライブまたはコンパクトフラッシュ／ＰＣＭＣＩＡ／ＳＤアダプタ）を含む。別段明示的に記載されない限り、本明細書における「記録する」または「記録」へのいずれの言及も、非一時的に記録すること、または、非一時的な記録に言及すると理解される。

【0042】

[0050]機械可読記憶媒体の技術分野における当業者には既知であるように、データを記憶する新たな媒体およびフォーマットは絶えず考案されており、将来利用可能となる場合がある任意の便宜的な市販の記憶媒体および対応する読み取り／書き込み装置が、特に、より大きな記憶容量、より速いアクセス速度、より小さいサイズ、および記憶される情報１ビット当たりのより低いコストをもたらすのであれば、使用に適切であると考えられる。ある条件下では、穿孔紙テープまたは穿孔カード、テープまたはワイヤ上の磁気記録、印刷文字の光学記録または磁気記録（例えば、ＯＣＲおよび磁気により符号化された記号）、ならびに、一次元バーコードおよび二次元バーコードなどの機械可読記号といった周知の古くからある機械可読媒体も使用に利用可能である。後の使用のための画像データの記録（例えば、メモリへまたはデジタルメモリへの画像の書き込み）が行われて、出力として、ユーザへ表示するためのデータとして、または、後の使用に利用可能とされるデータとして、記録された情報の使用を可能にする。かかるデジタルメモリ要素またはチップは、スタンドアローンのメモリ装置とすることができる、または、対象の装置内に内蔵可能である。「出力データを書き込むこと」または「画像をメモリへ書き込むこと」は、本明細書では、マイクロコンピュータ内に登録するために変換データを書き込むことを含むとして定義される。

【0043】

理論的検討
[0051]本明細書に挙げられる理論的な記載は正しいと考えられるが、本明細書に記載および特許請求される装置の動作は、理論的な記載の精確さまたは妥当性に左右されるものではない。すなわち、本明細書に提示した理論と異なる基本原理で観測結果を説明することができる今後の理論的発展は、本明細書に記載の発明を損なうものとはならない。

【0044】

[0052]本明細書において確認される全ての特許、特許出願、特許出願公開、学術論文、書籍、公表論文、または、他の公的に入手可能な資料は、それら全体が参照により本明細書に組み込まれる。参照により本明細書に組み込まれるとしたが、現行の定義、言説、または本明細書に明示的に記載される他の開示資料と矛盾する、あらゆる資料またはその一部は、組み込まれる資料と、現行の開示資料との間に矛盾が生じない範囲で組み込まれるに過ぎない。矛盾が生じた場合、好ましい開示として本開示を優先して矛盾を解決するものとする。

【0045】

[0053]本発明は、図面に例示されるように、好ましい様式を参照して、特に示されかつ説明されているが、特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな細部の変更によって本発明に影響を与える場合があることは、当業者には理解されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】