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特表2024-531514１つ又は２つのマッハツェンダ変調器が設けられたフォトニックチップ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-29

(54)【発明の名称】１つ又は２つのマッハツェンダ変調器が設けられたフォトニックチップ

(51)【国際特許分類】

G02F 1/025 20060101AFI20240822BHJP

【ＦＩ】

G02F1/025

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513485

(86)(22)【出願日】2022-07-18

(85)【翻訳文提出日】2024-02-28

(86)【国際出願番号】 FR2022051427

(87)【国際公開番号】W WO2023031530

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】2109069

(32)【優先日】2021-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522392508

【氏名又は名称】シンティルフォトニクス

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シルヴィメネゾ

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA17

2K102BA03

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC05

2K102DB05

2K102DD03

2K102EA02

2K102EA16

2K102EB11

2K102EB20

(57)【要約】

本発明は、フォトニックチップ（１０）であって、－導波路層と、－第１の分岐（１０１）及び第２の分岐（１０２）を備える、導波路層の上及び／又は中に形成された１つ又は２つのマッハツェンダ変調器（１００）であって、分岐は、光入力（１１２）で注入された光放射線が第１の放射線と第２の放射線とに分割され、その後光出力（１１３）で再結合されるように、光入力（１１２）と光出力（１１３）との間に配設され、各変調分岐は、光放射線の位相を変調するように構成されている、マッハツェンダ変調器（１００）と、を備える、フォトニックチップ（１０）に関し、フォトニックチップは、第１の放射線及び第２の放射線を、それらが光出力（１１３）において再結合される前に、別々に増幅するように配設された少なくとも２つの半導体光増幅器（１１４、１１５）を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォトニックチップ（１０）であって、
－主面（３１０）が設けられた支持基板（３００）と、
－前面上にある導波路層（２００）と、
－２つの単一マッハツェンダ変調器（１００ａ、１００ｂ）、であって、それぞれ変調器Ｉ（１００ａ）及び変調器Ｑ（１００ｂ）が、前記フォトニックチップがＩＱ変調器を形成するように形成され、前記２つのマッハツェンダ変調器が、前記導波路層の上及び／又は中に形成され、各々が、光入力（１１２）と光出力（１１３）との間に配設された、第１の分岐（１０１ａ、１０１ｂ）及び第２の分岐（１０２ａ、１０２ｂ）と呼ばれる２つの変調分岐を備え、その結果、前記光入力（１１２）で注入された光放射線が、それぞれ前記変調器Ｉ（１１０ａ）及び前記変調器Ｑ（１００ｂ）によって変調されることを意図した第１の放射線と第２の放射線とに分割され、次に前記光出力（１１３）で再結合され、マッハツェンダ変調器の前記変調分岐の両方が、変調導波路と呼ばれる導波路と、変調素子とによって形成される変調セクション（１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂ）を備え、前記変調素子は、前記変調導波路によって導かれることができる放射線の位相を変調するように構成され、前記第２の分岐（１０２ａ、１０２ｂ）が、前記第２の分岐（１０２ａ、１０２ｂ）によって導かれることができる光放射線上に固定位相シフトを課すように構成された位相シフトモジュール（１０７ａ、１０７ｂ）を更に備え、前記変調器Ｉ（１００ａ）の前記第１の分岐（１０１ａ）及び前記第２の分岐（１０２ａ）が、それらの端部の一方において入力Ｉ（１０３ａ）と呼ばれる中間光入力によって接続され、かつ、それらの端部の他方において、出力Ｉ（１０４ａ）と呼ばれる中間光出力によって接続され、前記変調器Ｑ（１００ｂ）の前記第１の分岐（１０１ｂ）及び前記第２の分岐（１０２ｂ）が、それらの端部の一方において入力Ｑ（１０３ｂ）と呼ばれる別の中間光入力に接続され、かつ、それらの端部の他方において、出力Ｑ（１０４ｂ）と呼ばれる別の中間光出力に接続されている、マッハツェンダ変調器（１００ａ、１００ｂ）と、を備え、
前記フォトニックチップがまた、放射線スプリッタ（１１６）及び放射線結合器（１１７）を備え、前記放射線スプリッタが、それぞれ入力ガイドＩ（１１６ａ）及び入力ガイドＱ（１１６ｂ）と呼ばれる２つの導波路を備え、前記入力ガイドＩ及び前記入力ガイドＱが、前記光入力（１１２）をそれぞれ前記入力Ｉ及び前記入力Ｑに接続して、その結果、前記第１の放射線及び第２の放射線がそれぞれ前記入力Ｉ及び前記入力Ｑに注入され、前記放射線結合器が、それぞれ出力ガイドＩ及び出力ガイドＱと呼ばれる２つの導波路を備え、前記出力ガイドＩ（１１７ａ）及び前記出力ガイドＱ（１１７ｂ）が、前記光出力（１１３）をそれぞれ前記出力Ｉ及び前記出力Ｑに接続し、
前記フォトニックチップが、それぞれ前記出力ガイドＩ及び前記出力ガイドＱによって担持される、それぞれ増幅器Ｉ及び増幅器Ｑと呼ばれる２つの単一半導体光増幅器（１１４ｃ、１１５ｃ）を備える、フォトニックチップ。

【請求項2】

前記フォトニックチップが、前記出力Ｑと前記光出力（１１３）との間の光放射線に別の固定位相シフトを課すように構成された別の位相シフトモジュールを更に備える、請求項１に記載のフォトニックチップ。

【請求項3】

前記変調導波路が、シリコン、有利にはドープされたシリコン、更により有利にはシリコン製の前記導波路に沿ったＰＮ接合を含む、請求項１又は２に記載のフォトニックチップ。

【請求項4】

前記少なくとも２つの半導体光増幅器が、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料から作製された導波路を含む、請求項３に記載のフォトニックチップ。

【請求項5】

前記フォトニックチップが、光放射線の光源（４００）と前記光入力（１１２）との間に介在する中間モジュール（５００）を更に備え、前記中間モジュール（５００）が、第１の放射線スプリッタ（５０１）と、第２の放射線スプリッタ（５０２）と、局部発振器（５０３）と、ＴＭ変調器（５０４）と、を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のフォトニックチップ。

【請求項6】

前記第１の放射線スプリッタが、前記光源（４００）によって放射された光放射線を２つの第１の中間放射線に分割するように構成され、これら２つの放射線のうちの一方が、前記局部発振器５０３に注入され、前記第２の放射線スプリッタが、これら２つの第１の中間放射線のうちの他方を受け取る、請求項５に記載のフォトニックチップ。

【請求項7】

前記第２の放射線スプリッタが、これらの第１の中間放射線の他方を、前記ＴＭ変調器（５０４）に注入される放射線と、前記光入力１１２において注入される放射線と、に分割するように構成されている、請求項６に記載のフォトニックチップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フォトニクスの分野に関し、より具体的には集積フォトニックチップに関する。

【0002】

特に、本発明は、マッハツェンダ変調器が設けられ、挿入損失が２つの半導体光増幅器によって補償されるフォトニックチップに関する。

【0003】

本発明によれば、半導体光増幅器は、強度変調された光信号の増幅に関する悪影響を制限するように配設される。

【背景技術】

【0004】

図１は、従来技術のマッハツェンダデバイス１を示す。マッハツェンダデバイス１は、特に、第１の分岐２及び第２の分岐３と呼ばれる２つの変調分岐を備え、これらの一方の端部は光入力４によって接続され、他方の端部は光出力５によって接続されている。

【0005】

特に、２つの変調分岐２及び３は、光入力４で注入された光放射線が第１の分岐２及び第２の分岐３によってそれぞれ第１の放射線及び導かれた第２の放射線に分割され、当該第１の放射線及び当該第２の放射線が光出力で再結合されるように配設される。

【0006】

また、このデバイスには、それぞれ第１の放射線及び第２の放射線に、それらが光出力５で再結合される前に、位相シフトを課すように意図された第１の変調器６及び第２の変調器７と呼ばれる２つの位相変調器が設けられている。第１の放射線及び第２の放射線の一方及び／又は他方の位相の修正は、特に、マッハツェンダデバイスの出力における再結合放射線の強度を変調することを可能にする。

【0007】

しかしながら、そのようなマッハツェンダデバイス１は損失を受けやすく、より具体的には、位相変調器６及び７の損失に関連する損失を受けやすく、それはその性能を低下させる。

【0008】

また、この問題を克服するために、マッハツェンダデバイスに、再結合放射線を増幅するための半導体光増幅器（「semiconductor optical amplifier、ＳＯＡ」）を追加することが検討されている。この点に関して、本説明の最後に引用した文献［１］は、マッハツェンダデバイスであって、当該デバイスの光出力５の下流に配設された半導体光増幅器を設けた、マッハツェンダデバイスを開示している。

【0009】

しかしながら、この構成は満足できるものではない。これは、説明の最後に引用した文献［２］に指し示されているように、半導体光増幅器の光利得Ｇが線形でないためである。より具体的には、光利得Ｇは、当該増幅器の入力において注入される光パワーが増加するときに減少し、その結果、半導体光増幅器の出力において送達されるパワーは、飽和パワーを超えることができない。したがって、この非線形挙動は、ＳＯＡによって増幅された強度変調信号の歪みを引き起こす。更に、ＩＩＩ－Ｖ族ＳＯＡ又はレーザ構成要素における「ヘンリー係数」によって当業者に知られ、定量化される「振幅／相」結合効果によって、大きな光強度変動は、相変動を生じさせ、その結果、位相変調を歪ませることによって、強度－変調信号及び位相－変調信号も変化させる。

【0010】

したがって、本発明の１つの目的は、変調された信号の歪みを課すことなく光信号を増幅することができる少なくとも１つのマッハツェンダ変調器が設けられたフォトニックチップを提案することである。

【発明の概要】

【0011】

本発明の目的は、フォトニックチップであって、
－前面が設けられた基板と、
－前面上ある導波路層と、
－導波路層の上及び／又は中に形成された１つ又は２つのマッハツェンダ変調器であって、各々は、第１の分岐及び第２の分岐と呼ばれる２つの変調分岐を備え、変調分岐は、光入力と光出力との間に配設され、その結果、光入力で注入された光放射線が、マッハツェンダ変調器によって導かれることを意図とした第１の放射線と第２の放射線とに分割され、光出力で再結合され、各変調分岐は、当該変調分岐が導くことができる光放射線の位相を変調するように構成されている、１つ又は２つのマッハツェンダ変調器と、を備える、フォトニックチップによって達成され、
フォトニックチップは、第１の放射線及び第２の放射線を、それらが光出力において再結合される前に、別々に増幅するように配設された少なくとも２つの半導体光増幅器を備える点で注目すべきである。

【0012】

一実施形態によれば、２つの変調分岐の各々は、変調導波路と呼ばれる導波路と、変調素子とによって形成された変調セクションを備え、有利には、変調素子は、少なくとも１つの電極を備え、変調素子は、変調導波路によって導かれることが可能な放射線の位相を変調するように構成され、第２の分岐は、当該第２の分岐によって導かれることできる光放射線に固定位相シフトを課すように構成された位相シフトモジュールも備える。

【0013】

一実施形態によれば、マッハツェンダ変調器は単一マッハツェンダ変調器を備え、単一マッハツェンダ変調器の第１の分岐及び第２の分岐は、それらの端部の一方において光入力によって接続され、それらの端部の他方において光出力によって接続され、その結果、第１の放射線及び第２の放射線がそれぞれ第１の分岐及び第２の分岐によって導かれる。

【0014】

一実施形態によれば、少なくとも２つの半導体光増幅器は、第１の分岐及び第２の分岐にそれぞれ配設された第１の増幅器及び第２の増幅器を備え、第１の増幅器及び第２の増幅器は、第１の放射線及び第２の放射線をそれぞれ増幅するように構成されている。

【0015】

一実施形態によれば、変調分岐の半導体増幅器は、その変調分岐の変調セクションの下流に配設される。

【0016】

一実施形態によれば、変調分岐の半導体増幅器は、その変調分岐の変調セクションの上流に配設される。

【0017】

一実施形態によれば、マッハツェンダ変調器は、フォトニックチップがＩＱ変調器を形成するように、それぞれ変調器Ｉ及び変調器Ｑの２つのマッハツェンダ変調器を備え、変調器Ｉの第１の分岐及び第２の分岐は、その一方の端部が入力Ｉと呼ばれる中間光入力によって接続され、他方の端部が出力Ｉと呼ばれる中間光出力によって接続され、変調器Ｑの第１の分岐及び第２の分岐は、その一方の端部で入力Ｑと呼ばれる別の中間光入力に接続され、他方の端部で出力Ｑと呼ばれる別の中間光出力に接続される。

【0018】

一実施形態によれば、当該フォトニックチップは、放射線スプリッタであって、放射線スプリッタが、それぞれ入力ガイドＩ及び入力ガイドＱと呼ばれる２つの導波路を備え、入力ガイドＩ及び入力ガイドＱが、光入力をそれぞれ入力Ｉ及び入力Ｑに接続して、その結果、第１の放射線及び第２の放射線がそれぞれ入力Ｉ及び入力Ｑに注入される、放射線スプリッタと、放射線結合器であって、放射線結合器が、それぞれ出力ガイドＩ及び出力ガイドＱと呼ばれる２つの導波路を備え、出力ガイドＩ及び出力ガイドＱが、光出力をそれぞれ出力Ｉ及び出力Ｑに接続する。

【0019】

一実施形態によれば、少なくとも２つの半導体光増幅器は、第１の増幅器Ｉ、第２の増幅器Ｉ、第１の増幅器Ｑ、及び第２の増幅器Ｑを備え、第１の増幅器Ｉ、第２の増幅器Ｉは、変調器Ｉの第１の分岐及び第２の分岐上にそれぞれ配設され、第１の増幅器Ｑ及び第２の増幅器Ｑは、変調器Ｑの第１の分岐及び第２の分岐上にそれぞれ配設される。

【0020】

一実施形態によれば、マッハツェンダ変調器の変調分岐の半導体光増幅器は、その変調分岐の変調セクションと当該マッハツェンダ変調器の中間光出力との間に配設される。

【0021】

一実施形態によれば、マッハツェンダ変調器の変調分岐の半導体光増幅器は、その変調分岐の変調セクションと当該マッハツェンダ変調器の中間光入力との間に配設される。

【0022】

一実施形態によれば、少なくとも２つの半導体光増幅器は、出力ガイドＩ及び出力ガイドＱによってそれぞれ担持される増幅器Ｉ及び増幅器Ｑを備える。

【0023】

一実施形態によれば、当該フォトニックチップは、出力Ｑと光出力との間の光放射線に別の固定位相シフトを課すように構成された別の位相シフトモジュールを更に備える。

【0024】

一実施形態によれば、変調導波路は、シリコン、有利にはドープされたシリコン、更に有利にはシリコン導波路に沿ったＰＮ接合を含む。

【0025】

一実施形態によれば、少なくとも２つの半導体光増幅器は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料で作製された導波路を備える。

【図面の簡単な説明】

【0026】

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照した本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図1】従来技術から知られているマッハツェンダデバイス１の概略表現である。

【図2】本発明の範囲内で実装することができるマッハツェンダデバイスの概略表現である。

【図3】導波路層が支持される面上の支持基板の、前面に垂直な断面に沿った概略表現である。

【図4】本発明の第１の実施形態の第１の変形例によるフォトニックチップの概略表現であり、この第１の実施形態によるフォトニックチップは、特に、単一マッハツェンダ変調器及び２つの半導体光増幅器を備える。

【図5】本発明の第１の実施形態の第２の変形例によるフォトニックチップの概略表現であり、この第１の実施形態によるフォトニックチップは、特に、単一マッハツェンダ変調器及び２つの半導体光増幅器を備える。

【図6】本発明の第２の実施形態の第１の変形例によるフォトニックチップの概略表現であり、この第２の実施形態によるフォトニックチップは、特に、２つのマッハツェンダ変調器及び４つの半導体光増幅器を備える。

【図7】本発明の第２の実施形態の第２の変形例によるフォトニックチップの概略表現であり、この第２の実施形態によるフォトニックチップは、特に、２つのマッハツェンダ変調器と４つの半導体光増幅器とを備える。

【図8】中間モジュールに関連付けられた図７のフォトニックチップを示す。

【図9】本発明の第３の実施形態によるフォトニックチップの概略表現であり、この第３の実施形態によるフォトニックチップは、特に、２つのマッハツェンダ変調器及び２つの半導体光増幅器を備える。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明は、フォトニックチップに関し、より具体的には、支持基板の前面上にある導波路層と呼ばれる層の上及び／又は中に形成された１つ又は２つのマッハツェンダ変調器が設けられたフォトニックチップに関する。

【0028】

本発明によれば、マッハツェンダ変調器は、光入力と光出力との間に配設され、その結果、光入力で注入された光放射線は、マッハツェンダ変調器によって導かれるように意図された第１の放射線と第２の放射線とに分割され、その後、光出力において再結合される。

【0029】

フォトニックチップは、第１の放射線及び第２の放射線を、それらが光出力において再結合される前に、別々に増幅するように配設された少なくとも２つの半導体光増幅器を備える。

【0030】

図２は、本発明の範囲内で実装することができるマッハツェンダ変調器１００の概略表現である。

【0031】

特に、マッハツェンダ変調器１００は、支持基板３００（図３）の前面３１０上にある導波路層２００と呼ばれる層の上又は中に形成することができる。

【0032】

支持基板３００は、任意のタイプの材料、より具体的には半導体材料を含み得る。特に、半導体材料は、シリコン又はＩＩＩ－Ｖ族半導体を含むことができる。代替的に、支持基板３００は、圧電材料、特にニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ_３を含み得る。

【0033】

導波路層２００は、誘電体材料、例えば二酸化ケイ素を含み得る。

【0034】

本発明の用語によれば、マッハツェンダ変調器は、それぞれ第１の分岐１０１及び第２の分岐１０２と呼ばれる２つの変調分岐を備える。

【0035】

第１の分岐１０１及び第２の分岐１０２は、それらの端部の一方において、中間光入力１０３によって接続され、それらの端部の他方において、中間光出力１０４によって接続される。

【0036】

より具体的には、第１の分岐１０１及び第２の分岐１０２は各々、それぞれ第１の導波路１０１ａ及び第２の導波路１０２ａと呼ばれる導波路を備える。第１の分岐１０１及び第２の分岐１０２は各々、それぞれ第１の変調セクション１０５及び第２の変調セクション１０６と呼ばれる変調セクションを備える。

【0037】

所与の変調分岐の変調セクションは、その変調分岐によって導かれ得る光放射線の位相を変調するように構成される。

【0038】

変調分岐の変調セクションは、特に、変調導波路と呼ばれる当該分岐の導波路のセクションと、当該変調導波路に電位を課するように意図された電極と、を備え得る。

【0039】

変調セクションは、特に、電極によって変調導波路上に課される電位が、その変調導波路の屈折率を修正するように構成される。この屈折率修正は、その変調セクションによって導かれる可能性がある光放射線に位相シフトを課すことを可能にする。この点において、変調導波路は、ドープされたシリコンガイド、より具体的には、ＰＮ接合を収容するシリコン導波路を含み得る。そのような導波路は、その上に課される電位の関数として変調され得る屈折率を有する。本説明の最後に引用された文献［３］は、当業者が本発明の範囲内で実装することができる例を提供する。しかしながら、本発明はこれらの態様のみに限定されるものではなく、当業者は他の解決策を検討することができる。具体的には、例として、第１の変調導波路１０８及び第２の変調導波路１１０は、例えば、基板に接合することによって転写されたＩＩＩ－Ｖ族半導体又はＬｉＮｂＯ_３でさえ含み得る。

【0040】

したがって、それぞれ第１の変調ガイド１０８及び第１の電極１０９と呼ばれる第１の変調セクション１０５の変調導波路及び電極は、第１の分岐１０１によって導かれる光放射線に第１の位相シフトと呼ばれる位相変調を課すことを可能にする。この第１の位相シフトは、特に、第１の電極１０９によって課される第１の電位と呼ばれる電位によって変調される。

【0041】

同様の方式で、それぞれ第２の変調ガイド１１０及び第２の電極１１１と呼ばれる第２の変調セクション１０６の変調導波路及び電極は、第２分岐１０２によって導かれる光放射線に第２の位相シフトと呼ばれる位相変調を課すことを可能にする。この第２の位相シフトは、特に、第２の電極１１１によって課される第２の電位と呼ばれる電位によって変調される。

【0042】

本発明において、第１の電位及び第２の電位は、それぞれ、ｕ（ｔ）／２及び－ｕ（ｔ）／２に等しくてもよい。これらの条件において、第１の変調セクション１０５によって及び第２の変調セクション１０６によって課される位相シフトは、それぞれ、Ｍｕ（ｔ）／２及び－Ｍｕ（ｔ）／２に等しい（Ｍは変調器の効率係数である）。

【0043】

第２の分岐１０２はまた、位相シフト－Ｍｕ（ｔ）／２に加えられる当該第２の分岐１０２によって導かれることができる光放射線に固定位相シフトΦを課すように構成された位相シフトモジュール１０７を備え得る。

【0044】

したがって、中間光入力１０３に注入された強度Ｐｉｎを有する光放射線は、第１の分岐１０１及び第２の分岐１０２によってそれぞれ導かれるように意図された２つの放射線に分割される。第１の分岐１０１によって導かれる放射線は、Ｍｕ（ｔ）／２に等しい位相シフトを受けるが、第２の分岐１０２によって導かれる放射線は、－Ｍｕ（ｔ）／２＋Φに等しい位相シフトを受ける。第１の分岐１０１及び第２の分岐１０２によってそれぞれ導かれるこれら２つの放射線は、次に、中間光出力１０４において再結合されて、強度Ｐｏｕｔの出力放射線を形成する。

【0045】

π／２に等しい固定位相シフトΦの場合、Ｐｏｕｔは以下の法則に従う：

【0046】

【数1】

【0047】

特定する必要はないが、本発明の用語によるマッハツェンダ変調器の分岐変調は、分岐のない光路を形成することが理解される。換言すれば、マッハツェンダ変調器の中間光入力で注入された光放射線は、単一の分割のみを受ける。

【0048】

上記で説明したマッハツェンダ変調器１００は、本発明の主題であるフォトニックチップ１０に組み込まれる。より具体的は、本発明によるフォトニックチップ１０は、１つ又は２つのマッハツェンダ変調器１００を備え、その変調分岐は、光入力１１２と光出力１１３との間に配設され、その結果光入力で注入された光放射線は、マッハツェンダ変調器１００によって導かれるように意図された第１の放射線及び第２の放射線に分割され、それらは、光出力において再結合される。

【0049】

フォトニックチップ１０は、第１の放射線及び第２の放射線を、それらが光出力において再結合される前に、別々に増幅するように配設された少なくとも２つの半導体光増幅器を備える。

【0050】

図４は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例によるフォトニックチップ１０の概略表現であり、上記で説明したようなマッハツェンダ変調器１００を実装している。

【0051】

特に、この第１の実施形態によるフォトニックチップ１０は、単一マッハツェンダ変調器１００を備え、固定位相シフトΦはπ／２に等しい。特に、光入力１１２及び光出力１１３は、それぞれ、中間光入力１０３及び中間光出力１０４と合成される。したがって、例えばレーザ光源４００によって光入力１１２で注入された放射線は、第１の放射線と第２の放射線とに分割される。次に、第１の放射線は、Ｍｕ（ｔ）／２に等しい位相シフトが課されるように第１の分岐１０１内を導かれる。同様の方式で、第２の放射線は第２の分岐１０２内を導かれ、－Ｍｕ（ｔ）／２＋π／２に等しい位相シフトが課される。

【0052】

フォトニックチップ１０は更に、それぞれ第１の増幅器１１４及び第２の増幅器１１５と呼ばれる２つの半導体光増幅器を備え、これらは実質的に同一である。

【0053】

第１の増幅器１１４は、第１の分岐１０１上に配設され、第２の増幅器１１５は、第２の分岐１０２上に配設される。したがって、第１の増幅器１１４及び第２の増幅器１１５は、それぞれ利得Ｇに従って、第１の放射線及び第２の放射線を増幅するように配設される。

【0054】

半導体光増幅器と導波路との集積は、本説明の最後に引用した文献［１］に説明されている。特に、そのような半導体光増幅器は、ＩｎＧａＡｓＰの層から形成された量子マルチウェルを含み得る。より具体的には、この半導体光増幅器は、変調分岐の導波路と結合されたハイブリッド導波路を形成することができる。この結合は、遷移セクション、特にテーパ状導波路を伴い得る。より具体的には、結合は、本説明の最後に引用した文献［４］に記載されているように、断熱的であってもよい。

【0055】

更に、半導体光増幅器は、導波路、特にシリコンの導波路上にエピタキシによって接合又は形成することができる。

【0056】

第１の変形例によれば、変調分岐の半導体光増幅器は、その変調分岐の変調セクションの下流に配設される。すなわち、第１の増幅器１１４は、第１の変調セクション１０５と中間光出力１０３との間に配設され、第２の増幅器１１５は、第２の変調セクション１０６と中間光出力１０４との間に配設される。

【0057】

図５は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例を示す。この第２の変形例によれば、変調分岐の半導体光増幅器は、その変調分岐の変調セクションの下流に配設される。すなわち、第１の増幅器１１４は、中間光入力１０３と第１の変調セクション１０５との間に配設され、第２の増幅器は、中間光入力１０３と第２の変調セクション１０６との間に配設される。

【0058】

この第１の実施形態による半導体光増幅器の構成は、位相変調された光放射線のみを増幅することが可能となり、本説明の最後に引用した文献［１］に説明載されているような強度変調されたものは増幅されない。換言すれば、この構成は、半導体光増幅器の非線形性の影響を制限する、又は防止することさえ可能にする。

【0059】

本発明はまた、第２の実施形態に関する。そのために、図６は、第２の実施形態の第１の変形例を示す。

【0060】

この第２の実施形態によるフォトニックチップは、フォトニックチップ１０がＩＱ変調器を形成するように、２つの同一のマッハツェンダ変調器１００、それぞれ同一の変調器Ｉ１００ａ及び変調器Ｑ１００ｂを備える。

【0061】

変調器Ｉ１００ａ及び変調Ｑ１００ｂは、本質的に、第１の実施形態の第１の変形例のマッハツェンダ変調器１００のアーキテクチャを採用する。

【0062】

特に、変調器Ｉ１００ａの第１の分岐１０１ａ及び第２の分岐１０２ａは、それらの端部の一方において、入力Ｉ１０３ａと呼ばれる中間光入力によって接続され、それらの端部の他方において、出力Ｉ１０４ａと呼ばれる中間光出力によって接続される。同様の方式で、変調器Ｑ１００ｂの第１の分岐１０１ｂ及び第２の分岐１０２ｂは、それらの端部の一方において、入力「Ｑ」１０３ｂと呼ばれる中間光入力によって接続され、それらの端部の他方において、出力Ｑ１０４ｂと呼ばれる中間光出力によって接続される。

【0063】

変調器Ｉの第１の分岐１０１ａ及び第２の分岐１０２ａはまた、それぞれ、第１の変調セクション１０５ａ及び第２の変調セクション１０６ａを備える。

【0064】

同様の方式で、変調器Ｑの第１の分岐１０１ｂ及び第２の分岐１０２ｂも、それぞれ、第１の変調セクション１０５ｂ及び第２の変調セクション１０６ｂを備える。

【0065】

第２の分岐１０２ａ及び第２の分岐１０２ｂはそれぞれ、各々モジュールＩ１０７ａ及びモジュールＱ１０７ｂと呼ばれる位相シフトモジュールを備える。特に、モジュールＩ１０７ａ及びモジュールＱ１０７ｂは、πに等しい位相シフトΦを課すように構成される。

【0066】

フォトニックチップ１０は更に、第１の増幅器Ｉ１１４ａ、第２の増幅器Ｉ１１５ａ、第１の増幅器Ｑ１１４ｂ、及び第２の増幅器Ｑ１１５ｂと呼ばれる４つの半導体光増幅器を備える。特に、第１の増幅器Ｉ１１４ａ、第２の増幅器Ｉ１１５ａは、それぞれ、変調器Ｉ１００ａの第１の分岐１０１ａ及び第２の分岐１０２ａに配設される。同様の方式で、第１の増幅器Ｑ１１４ｂ及び第２の増幅器Ｑ１１５ｂは、それぞれ、変調器Ｑ１００ｂの第１の分岐１０１ｂ及び第２の分岐１０２ｂ上に配設される。

【0067】

より具体的には、第２の実施形態の第１の変形例によれば、マッハツェンダ変調器の変調分岐の半導体光増幅器は、その変調分岐の変調セクションと当該マッハツェンダ変調器の中間光出力との間に配設される。

【0068】

したがって、第１の増幅器Ｉ１１４ａは、第１の変調セクション１０５ａと出力Ｉ１０４ａとの間に配設されている。

【0069】

第２の増幅器Ｉ１１５ａは、第２の変調セクション１０６ａと出力Ｉ１０４ａとの間に配設される。

【0070】

第１の増幅器Ｑ１１４ｂは、第１の変調セクション１０５ｂと出力Ｑ１０４ｂとの間に配設される。

【0071】

第２の増幅器Ｑ１１５ｂは、第２の変調セクション１０６ｂと出力Ｑ１０４ｂとの間に配設される。

【0072】

フォトニックチップ１０は、放射線スプリッタ１１６及び放射線結合器１１７を備える。

【0073】

特に、放射線スプリッタ１１６は、それぞれ入力ガイドＩ１１６ａ及び入力ガイドＱ１１６ｂと呼ばれる２つの導波路を備える。入力ガイドＩ１１６ａは、光入力１１２を変調器Ｉ１１０ａの入力Ｉ１０３ａに接続する。同様の方式で、入力ガイドＱ１１６ｂは、光入力１１２を変調器Ｉ１１０ｂの入力Ｑ１０３ｂに接続する。

【0074】

放射線結合器１１７は、それぞれ出力ガイドＩ１１７ａ及び出力ガイドＱ１１７ｂと呼ばれる２つの導波路を備える。出力ガイドＩ１１７ａは、光出力１１３を出力Ｉ１０４ａに接続する。出力ガイドＱ１１７ｂは、光出力１１３を変調器Ｑ１００ｂの出力Ｑ１０４ｂに接続する。

【0075】

フォトニックチップは、出力Ｑ１０４ｂと光出力１１３との間の光放射線にπ／２に等しい別の固定位相シフトΦ’を課すように構成された別の位相シフトモジュール１１８を備え得る。

【0076】

したがって、例えばレーザ４００によって光入力１１２に注入された光放射線は、それぞれ入力Ｉ及び入力Ｑにおいて注入される、第１の放射線及び第２の放射線と呼ばれる２つの放射線に分割される。第１の放射線は変調器Ｉによって変調されて第１の変調された放射線を形成し、第２の放射線は変調器Ｑによって変調されて第２の変調された放射線を形成する。

【0077】

次に、放射線結合器１１７は、第１の変調された放射線と第２の変調された放射線とを結合して出力放射線にする。

【0078】

第２の実施形態のこの第１の変形例による半導体光増幅器の構成は、本説明の最後に引用された文献［１］に説明されているような強度変調されたものではなく、位相変調された光放射線のみを増幅することを可能にする。換言すれば、この構成は、半導体光増幅器の非線形性の影響を制限する、又は防止することさえ可能にする。

【0079】

第２の実施形態はまた、マッハツェンダ変調器の変調分岐の半導体光増幅器がその変調分岐の変調セクションと当該マッハツェンダ変調器の中間光入力との間に配設されるという点で第１の変形例とは異なる、図７に示される第２の変形例を含む。

【0080】

したがって、第１の増幅器Ｉ１１４ａは、入力Ｉ１０３ａと第１の変調セクション１０５ａとの間に配設される。

【0081】

第２の増幅器Ｉ１１５ａは、入力Ｉ１０３ａと第２の変調セクション１０６ａとの間に配設される。

【0082】

第１の増幅器Ｑ１１４ｂは、入力Ｑ１０３ｂと第１の変調セクション１０５ｂとの間に配設される。

【0083】

第２の増幅器Ｑ１１５ｂは、入力Ｑ１０３ｂと第２の変調セクション１０６ｂとの間に配設される。

【0084】

この第２の変形例に関する構成は、光入力１１２に注入されることができる光放射線が低減された強度を有するときに特に有利である。

【0085】

特に、中間モジュール５００（図８）を光源４００と光入力１１２との間に介在させることができる。特に、中間モジュール５００は、第１の放射線スプリッタ５０１と、第２の放射線スプリッタ５０２と、局部発振器５０３と、ＴＭ変調器５０４と、を備える。

【0086】

第１の放射線スプリッタ５０１は、レーザによって放射された光放射線を２つの第１の中間放射線に分割するように構成される。これらの２つの放射線のうちの１つは、局部発振器５０３に注入され、第２の発振器は、これらの第１の２つの中間放射線のうちの他方を受け取る。後者は、次に、第２の放射線スプリッタ５０２によって２つの第２の中間放射線に分割される。これら２つの第２の中間放射線の一方は、ＴＭ変調器５０４に注入され、光入力１１２は、これら２つの第２の中間放射線の他方を受け取る。

【0087】

この構成によれば、放射線スプリッタにおける損失が大きい。したがって、４つの半導体光増幅器の実装形態は特に有利である。

【0088】

第２の実施形態のこの第２の変形例による半導体光増幅器の構成は、本説明の最後に引用された文献［１］に説明されているような強度変調されたものではなく、位相変調された光放射線のみを増幅することを可能にする。換言すれば、この構成は、半導体光増幅器の非線形性の影響を制限する、又は防止することさえ可能にする。

【0089】

図９は、本発明の第３の実施形態によるフォトニックチップ１０を示す。

【0090】

この第３の実施形態は、当該チップが、それぞれ増幅器Ｉ１１４ｃ及び増幅器Ｑ１１５ｃと呼ばれ、それぞれ出力ガイドＩ１１７ａ及び出力ガイドＱ１１７ｂによって担持される２つの半導体光増幅器のみを備える点で、第２の実施形態の第１の変形形態とは異なる。

【0091】

この第３の実施形態は、変調器Ｉ及び変調器Ｑが「位相シフトキーイング」と呼ばれるコンステレーションを生成するために位相変調器においてのみ使用される場合に有利である。この構成によれば、出力Ｉ１０４ａ及び出力Ｑ１０４ｂにおける光放射線は強度変調されない。それぞれ増幅器Ｉ１１４ｃ及び増幅器Ｑ１１５ｃと呼ばれ、それぞれ出力ガイドＩ１１７ａ及び出力ガイドＱ１１７ｂによって担持される２つの半導体光増幅器の各々は、位相変調された放射線のみを増幅する。

【0092】

当然ながら、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変形実施形態をそれに追加することができる。
参考文献
［１］Ｔ．Ｈｉｒａｋｉｅｔａｌ．，“ＭｅｍｂｒａｎｅＩｎＧａＡｓＰＭａｃｈ－ＺｅｈｎｄｅｒＭｏｄｕｌａｔｏｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＷｉｔｈＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒｏｎＳｉＰｌａｔｆｏｒｍ”Ｊ．ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌ．３８，３０３０－３０３６（２０２０）、
［２］Ｒ．Ｂｏｎｋｅｔａｌ．，“Ｌｉｎｅａｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｏｐｔｉｃａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒｓｆｏｒａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔｓ”Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ２０，９６５７－９６７２（２０１２）、
［３］Ｒｅｅｄ，Ｇｅｔａｌ．，“Ｓｉｌｉｃｏｎｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ”ＮａｔｕｒｅＰｈｏｔｏｎ４，５１８－５２６（２０１０）、
［４］Ｓ．Ｍｅｎｅｚｏｅｔａｌ．，“Ｂａｃｋ－Ｓｉｄｅ－Ｏｎ－ＢＯＸｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｌａｓｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｌｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｈｏｔｏｎｉｃｃｉｒｃｕｉｔｓｏｎｓｉｌｉｃｏｎ”４５ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＥＣＯＣ２０１９），２０１９，ｐｐ．１－３．

【図1】