ホーム > 特許ランキング > シンティル フォトニクス
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特表2024-536809少なくとも１つの出力放出光を放出することができるフォトニックチップ、及びそのようなチップを使用する光学部品
(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】2024-10-08
(54)【発明の名称】少なくとも１つの出力放出光を放出することができるフォトニックチップ、及びそのようなチップを使用する光学部品
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20241001BHJP
G02B 6/124 20060101ALI20241001BHJP
G02B 6/125 20060101ALI20241001BHJP
【ＦＩ】
G02B6/12 301
G02B6/124
G02B6/125 301
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518182
(86)(22)【出願日】2022-09-01
(85)【翻訳文提出日】2024-03-21
(86)【国際出願番号】 EP2022074313
(87)【国際公開番号】W WO2023046434
(87)【国際公開日】2023-03-30
(31)【優先権主張番号】2109956
(32)【優先日】2021-09-22
(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
(72)【発明者】
【氏名】トーリー ティエッセン
(72)【発明者】
【氏名】ジェイソン チー チュン マク
【テーマコード（参考）】
2H147
【Ｆターム（参考）】
2H147AB04
2H147AB06
2H147AB11
2H147BC05
2H147BD03
2H147BE03
2H147BE13
2H147BE22
(57)【要約】
本発明は、少なくとも１つの結合された放出光を生成するための集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）に関するものである。集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）は、異なる波長を有するレーザのバンク（ＬＢ）であって、第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）を放出する少なくとも２つのレーザ（Ｌ１、Ｌ２）から構成されている、バンク、レーザのバンク（ＬＢ）に光学的に関連付けられ、少なくとも１つの光出力部（ＯＯ）上で、その光入力部で受光された放出光を結合して、結合させた放出光（ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２；ｌ１＋ｌ２、ｌ’１＋ｌ’２）を発生させるように構成されている、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）を、備える。本発明はまた、そのようなフォトニックチップを備える光学部品に関するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの結合された放出光を生成するための集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）であって、－異なる波長を有する少なくとも２つのレーザ（Ｌ１、Ｌ２）から構成されるバンク（ＬＢ）であって、各レーザが、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、前記２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）を放出する、バンク（ＬＢ）、
－レーザの前記バンク（ＬＢ）に光学的に関連付けられた少なくとも２つのアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）であって、各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、前記第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び前記第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）の一部を受光するための少なくとも第１の光入力部（Ｏｌ１、Ｏｌ２）及び第２の光入力部（Ｏｌ１’、Ｏｌ２’）を有し、少なくとも１つの光出力部（optical output、ＯＯ）において、前記各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の光入力部（Ｏｌ１、Ｏｌ１’；Ｏｌ１、Ｏｌ２）において受光された前記放出光を結合して、結合された放出光（ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２；ｌ１＋ｌ２、ｌ’ｌ＋ｌ’２）を発生させるように構成され、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、前記光出力部（ＯＯ）で発生させた前記結合された放出光（ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２；ｌ１＋ｌ２、ｌ’１＋ｌ’２）を制御するための、制御要素及び測定要素（ＰＤ、ＰＳ１、ＰＳ１’；ＰＳ２）を更に備える、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス、
－レーザの前記バンク（ＬＢ）と前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）との間で前記第１の放出光及び前記第２の放出光を直接伝搬するための導波路格子（waveguide grating、ＷＧ）、を備える、集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項2】
前記２つのレーザ（Ｌ１、Ｌ２）は、位相シフトレーザであり、その前記両端部が、帰還格子によって分離されている、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項3】
各位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）の前記光学キャビティは、前記キャビティ内に四分の一波長シフトを誘導する格子を備える、請求項２に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項4】
レーザの前記バンクの前記レーザ（Ｌ１、Ｌ２）は、少なくとも部分的に前記導波路格子（ＷＧ）を備える第１の部分と組み立てられる、請求項１～３のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項5】
少なくとも１つの出力放出光の少なくとも１つの放出ゾーン（Ｚ１～Ｚ４）を備え、前記導波路格子（ＷＧ）はまた、前記チップの前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）と前記少なくとも１つの放出ゾーン（Ｚ１～Ｚ４）との間で前記結合された放出光を伝搬する、請求項１～４のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項6】
各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、レーザの前記バンク（ＬＢ）の位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）に関連付けられ、前記位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）の前記第１の放出物（ｌ１、ｌ２）及び前記第２の放出物（ｌ’１、ｌ’２）は、それぞれ、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の前記第１の光入力部（Ｏｌ１）及び前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）が前記第１の放出物（ｌ１、ｌ２）及び前記第２の放出物（ｌ’１、ｌ’２）をコヒーレント結合するように、前記制御要素及び前記測定要素（ＰＤ、ＰＳ１、ＰＳ１’）が使用されることが可能である、請求項１～５のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項7】
前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、コヒーレント結合を実施し、－前記第１の光入力部（Ｏｌ１）及び前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの光出力部と、を有し、前記出力部のうちの第１の出力部は前記光出力部（ＯＯ）に連結されている、コンバイナ（ＣＰ）を備え、
－前記制御要素が、前記コンバイナ（ＣＰ）の前記入力部のうちの少なくとも１つの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ（ＰＳ１、ＰＳ１’）を含み、
－前記測定要素が、前記コンバイナ（ＣＰ）の第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器（ＰＤ）を含む、請求項６に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項8】
各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、レーザの前記バンク（ＬＢ）の２つの位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）に関連付けられ、前記２つの位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）のうちの一方の放出物（ｌ１、ｌ’１、ｌ２、ｌ’２）は、前記第１の光入力部（Ｏｌ１）へ向かってガイドされ、前記２つの位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）のうちの他方の放出物（ｌ１、ｌ’１、ｌ２、ｌ’２）は、前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）が、前記２つのレーザから出射する前記放出物をスペクトル結合するように、前記制御要素及び測定要素（ＬＳ１、ＬＳ２、ＰＤ）が使用されることが可能である、請求項１～５のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項9】
前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、スペクトル結合を実施し、－第１のコンバイナ（ＣＰ１）及び第２のコンバイナ（ＣＰ２）であって、前記第１のコンバイナは、前記第１の光入力部（Ｏｌ１）及び前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へそれぞれ連結された２つの入力部を有し、前記第２のコンバイナは、２つの出力部を有し、前記２つの出力部のうちの第１の出力部が前記光出力部（ＯＯ）に連結され、前記２つのコンバイナは、２つのアームによって互いに光学的に連結されている、第１のコンバイナ（ＣＰ１）及び第２のコンバイナ（ＣＰ２）、
－前記２つのアームのうちの一方に配置された遅延線（delay line、ＤＬ）を備え、
－前記制御要素が、前記第２のコンバイナ（ＣＰ２）の光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ（ＰＳ１、ＰＳ２）を含み、
－前記測定要素が、前記第２のコンバイナ（ＣＰ２）の前記第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器（photodetector、ＰＤ）を含む、請求項８に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項10】
第１のフォトニックブロック（Ｂ１）のアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１）が、レーザの前記バンクの第１の側に配置され、第２のフォトニックブロック（Ｂ２）のアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ２）が、前記第１の側とは反対側の、レーザの前記バンクの第２の側に配置されている、請求項９に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項11】
レーザの前記バンクは、第１の結合段を形成する少なくとも２＾ｎ個のアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１～ＡＣＤＮ）に関連付けられた２＾ｎ個の位相シフトレーザ（Ｌ１～ＬＮ）を備え、ｎは１より大きい整数であり、前記集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）は、前記第１の結合段の下流に配置された少なくとも第２の結合段を備え、前記第２の結合段は、少なくとも１つの二次結合デバイスから形成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項12】
出力放出光の数は、前記位相シフトレーザ（Ｌ１～ＬＮ）の数以下である、請求項１１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項13】
前記少なくとも１つの二次結合デバイスは、アクティブコヒーレント結合デバイス、アクティブスペクトル結合デバイス、パッシブ電力分配器（Ｓ）から形成されたリストから選択される、請求項１１又は１２に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項14】
前記導波路格子（ＷＧ）は、少なくとも１つのカプラ、例えばエッジカプラに関連付けられる、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項15】
前記位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）は、段階的な放出波長を有する、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項16】
光学部品であって、請求項１～１５のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）と、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の前記制御要素及び測定要素（ＰＳ１、ＰＳ１’、ＰＳ２、ＰＤ）に電気的に接続された制御集積回路（ＣＴＲＬ＿ＩＣ）とを備え、前記集積制御回路（ＣＴＲＬ＿ＩＣ）が、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の前記光出力部（ＯＯ）上に発生させた前記出力放出光を制御するように構成されている、光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長分割多重方式を使用する通信の分野において非常に特殊な用途があるフォトニックチップに関するものである。本発明はまた、そのようなチップを使用する光学部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
データセンタのコンピューティングリソースとストレージリソース間の通信の必要性が増しており、４００Ｇｂｉｔ／ｓ又は８００Ｇｂｉｔ／ｓにもなり得る高ビットレートを扱う波長分割多重方式（wavelength division multiplexing、ＷＤＭ）において使用される通信チャネルの実装が必要とされている。
【0003】
この必要性に対処することを可能にする解決策の一部として、高出力のＷＤＭソースを実装することが挙げられる。文献「ＷＤＭ Ｓｏｕｒｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｈｉｇｈ－Ｐｏｗｅｒ，Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ １２８０－ｎｍ ＤＦＢ Ｌａｓｅｒｓ ｆｏｒ Ｔｅｒａｂｉｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」Ｂ．Ｂｕｃｋｌｅｙ，ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．３０，ＮＯ．２２，ＮＯＶＥＭＢＥＲ１５，２０１８に記載されているように、このような光源は、レーザキャビティに沿って分布されたブラッグ格子を備える分布型帰還レーザのバンクを備える。レーザは、通常１００ＧＨｚずつ間隔をあけた段階的な波長で放出光を放出する。
【0004】
各レーザは、２つのファセットの間に画定された光学キャビティから形成され、ファセットの一方は実質的に透明であり、反射防止コーティングで覆われ、他方のファセットは基本的に反射性である。実質的に透明なファセットの側でレーザによって放出光は、受動光ミキサの入力ポートに伝搬される。このミキサは、出力ポートにおいて、入力ポートに供給された放出光を各々結合して複数の放出光を発生させる。したがって、これらの出力ポートにおいて発生させた出力放出物は、多波長である（スペクトルコムにおいて、コムの各ラインは、バンクのレーザによって放出された放出物に対応する）。次に、それらはファイバ格子を介して光ファイバに連結される。
【0005】
このようなレーザの製造は、光学キャビティの反射ファセットを高い精度で形成する必要があるので、繊細である。実際、反射ファセットをレーザの帰還ブラッグ格子に対して非常に正確に、５０ｎｍ以内に、又はより適切に言えば２０ｎｍ以内に位置決めすることが必要であり、これは、一般に使用されるレーザ割断技術では系統的に行うことができない。したがって、この製造方法の効率は比較的低く、５０％程度であり、結果としてレーザの機能不全形成につながってしまう。この低い効率は、レーザのバンクの各レーザに適用されるので、なおさら問題であり、その結果、このバンクの製造効率は、Ｎ個のレーザを含む場合、１つのレーザのＮ乗の製造効率に相当し、これは、Ｎの高い値（典型的には８以上）に対して特に低くなり得る。
【0006】
また、このような反射ファセットを有する分布帰還型レーザによって放出される放出光の波長は、この反射ファセットの不正確な位置決めにより制御が不十分であることも既知である。この特徴は、出力放出物のスペクトル線間に存在する間隔の変動性をもたらすが、一般的には、この間隔が一定、例えば１００ＧＨｚであることが望ましい。
【0007】
最後に、出力放出光を形成するために使用される受動光ミキサの著しい損失（特に挿入損失）は、ミキサが連結される光ファイバ内の利用可能な電力量に影響を及ぼす。したがって、前述の文献は、各出力放出物が１０ｍＷの電力量を有するように、それぞれの電力量が数百ｍＷを有するレーザの形成を提案する。これらの損失は、光ミキサの入力／出力ポートの数とともに増す傾向があり、バンク内のレーザの数が多いときに問題となる。このようなミキサでは、入力放出物の電力量の全てを利用するために、入力ポート及び出力ポートの数は必然的に同じとなる。したがって、前述の文献において提案された解決策では、光ファイバの数をバンクのレーザの数と同じにする必要があり、これは、特定の用途において制限となり得る。
【0008】
発明の目的
本発明の目的は、これらの問題の少なくとも一部に対する解決策を提案することである。
本発明の目的は、これらの問題の少なくとも一部に対する解決策を提案することである。
【発明の概要】
【0009】
この目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの結合された放出光を生成するための集積フォトニックチップを提案する。集積フォトニックチップは、
－異なる波長を有する少なくとも２つのレーザから構成されるバンクであって、各レーザが、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する、バンク、
－レーザのバンクに光学的に関連付けられた少なくとも２つのアクティブ結合デバイスであって、各アクティブ結合デバイスは、第１の放出光及び第２の放出光の一部を受光するための少なくとも第１の光入力部及び第２の光入力部を有し、少なくとも１つの光出力部において、各アクティブ結合デバイスの光入力部において受光された放出光を結合して、結合された放出光を発生させるように構成され、アクティブ結合デバイスは、光出力部で発生させた結合された放出光を制御するための、制御要素及び測定要素を更に備え、制御要素及び測定要素は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器を備える、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス、
－レーザのバンクとアクティブ結合デバイスとの間で第１の放出光及び第２の放出光を直接伝搬するための導波路格子、を備える。
－異なる波長を有する少なくとも２つのレーザから構成されるバンクであって、各レーザが、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する、バンク、
－レーザのバンクに光学的に関連付けられた少なくとも２つのアクティブ結合デバイスであって、各アクティブ結合デバイスは、第１の放出光及び第２の放出光の一部を受光するための少なくとも第１の光入力部及び第２の光入力部を有し、少なくとも１つの光出力部において、各アクティブ結合デバイスの光入力部において受光された放出光を結合して、結合された放出光を発生させるように構成され、アクティブ結合デバイスは、光出力部で発生させた結合された放出光を制御するための、制御要素及び測定要素を更に備え、制御要素及び測定要素は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器を備える、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス、
－レーザのバンクとアクティブ結合デバイスとの間で第１の放出光及び第２の放出光を直接伝搬するための導波路格子、を備える。
【0010】
本発明のその他の有利な非限定的特徴によれば、単独で、又は技術的に実現可能な任意の組合せに従って、以下のようになる。
－２つのレーザは位相シフトレーザであり、その両端部が、帰還格子によって分離されており、
－各位相シフトレーザの光学キャビティは、キャビティ内に四分の一波長シフトを誘導する格子を備え、
－レーザのバンクのレーザは、少なくとも部分的に導波路格子を備える第１の部分と組み立てられ、
－集積フォトニックチップは、少なくとも１つの出力放出光の少なくとも１つの放出ゾーンを備え、導波路格子はまた、チップのアクティブ結合デバイスと少なくとも１つの放出ゾーンとの間で結合された放出光を伝搬し、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの位相シフトレーザに関連付けられ、位相シフトレーザの第１の放出物及び第２の放出物は、それぞれ、アクティブ結合デバイスの第１の光入力部及び第２の光入力部へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイスが第１の放出物及び第２の放出物をコヒーレント結合するように、制御要素及び測定要素が使用されることが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはコヒーレント結合を実施し、
・第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの光出力部と、を有し、出力部のうちの第１の出力部は光出力部に連結されている、コンバイナを備え、
・制御要素が、コンバイナの入力部のうちの少なくとも１つの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、コンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの２つの位相シフトレーザに関連付けられ、２つの位相シフトレーザのうちの一方の放出物は、第１の光入力部に向かってガイドされ、２つの位相シフトレーザのうちの他方の放出物は、第２の光入力部に向かってガイドされ、制御要素及び測定要素を使用して、各アクティブ結合デバイスが、２つのレーザから出射する放出物をスペクトル結合することが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはスペクトル結合を実施し、
・第１のコンバイナ及び第２のコンバイナであって、第１のコンバイナは、第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部を有し、第２のコンバイナは、２つの出力部を有し、２つの出力部のうちの第１の出力部が光出力部に連結され、２つのコンバイナは、２つのアームによって互いに光学的に連結されている、第１のコンバイナ及び第２のコンバイナ、
・２つのアームのうちの一方に配置された遅延線を備え、
・制御要素が、第２のコンバイナの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、第２のコンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－第１のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、レーザのバンクの第１の側に配置され、第２のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、第１の側とは反対側の、レーザのバンクの第２の側に配置されており、
－レーザのバンクは、第１の結合段を形成する少なくとも２＾ｎ個のアクティブ結合デバイスに関連付けられた２＾ｎ個の位相シフトレーザを備え、ｎは１より大きい整数であり、集積フォトニックチップは、第１の結合段の下流に配置された少なくとも第２の結合段を備え、第２の結合段は、少なくとも１つの二次結合デバイスから形成されており、
－出力放出光の数は、位相シフトレーザの数以下であり、
－少なくとも１つの二次結合デバイスは、アクティブコヒーレント結合デバイス、アクティブスペクトル結合デバイス、パッシブ電力分配器から形成されたリストから選択され、
－導波路格子は、出力放出物の放出ゾーンに配置された少なくとも１つのカプラ、例えばエッジカプラと関連付けられ、
－位相シフトレーザは、段階的な放射波長を有する。
－２つのレーザは位相シフトレーザであり、その両端部が、帰還格子によって分離されており、
－各位相シフトレーザの光学キャビティは、キャビティ内に四分の一波長シフトを誘導する格子を備え、
－レーザのバンクのレーザは、少なくとも部分的に導波路格子を備える第１の部分と組み立てられ、
－集積フォトニックチップは、少なくとも１つの出力放出光の少なくとも１つの放出ゾーンを備え、導波路格子はまた、チップのアクティブ結合デバイスと少なくとも１つの放出ゾーンとの間で結合された放出光を伝搬し、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの位相シフトレーザに関連付けられ、位相シフトレーザの第１の放出物及び第２の放出物は、それぞれ、アクティブ結合デバイスの第１の光入力部及び第２の光入力部へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイスが第１の放出物及び第２の放出物をコヒーレント結合するように、制御要素及び測定要素が使用されることが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはコヒーレント結合を実施し、
・第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの光出力部と、を有し、出力部のうちの第１の出力部は光出力部に連結されている、コンバイナを備え、
・制御要素が、コンバイナの入力部のうちの少なくとも１つの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、コンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの２つの位相シフトレーザに関連付けられ、２つの位相シフトレーザのうちの一方の放出物は、第１の光入力部に向かってガイドされ、２つの位相シフトレーザのうちの他方の放出物は、第２の光入力部に向かってガイドされ、制御要素及び測定要素を使用して、各アクティブ結合デバイスが、２つのレーザから出射する放出物をスペクトル結合することが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはスペクトル結合を実施し、
・第１のコンバイナ及び第２のコンバイナであって、第１のコンバイナは、第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部を有し、第２のコンバイナは、２つの出力部を有し、２つの出力部のうちの第１の出力部が光出力部に連結され、２つのコンバイナは、２つのアームによって互いに光学的に連結されている、第１のコンバイナ及び第２のコンバイナ、
・２つのアームのうちの一方に配置された遅延線を備え、
・制御要素が、第２のコンバイナの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、第２のコンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－第１のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、レーザのバンクの第１の側に配置され、第２のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、第１の側とは反対側の、レーザのバンクの第２の側に配置されており、
－レーザのバンクは、第１の結合段を形成する少なくとも２＾ｎ個のアクティブ結合デバイスに関連付けられた２＾ｎ個の位相シフトレーザを備え、ｎは１より大きい整数であり、集積フォトニックチップは、第１の結合段の下流に配置された少なくとも第２の結合段を備え、第２の結合段は、少なくとも１つの二次結合デバイスから形成されており、
－出力放出光の数は、位相シフトレーザの数以下であり、
－少なくとも１つの二次結合デバイスは、アクティブコヒーレント結合デバイス、アクティブスペクトル結合デバイス、パッシブ電力分配器から形成されたリストから選択され、
－導波路格子は、出力放出物の放出ゾーンに配置された少なくとも１つのカプラ、例えばエッジカプラと関連付けられ、
－位相シフトレーザは、段階的な放射波長を有する。
【0011】
別の態様によれば、本発明の目的は、上記で開示された集積フォトニックチップと、アクティブ結合デバイスの制御要素及び測定要素に電気的に接続された集積制御回路とを備え、集積制御回路が、アクティブ結合デバイスの光出力部上に発生させた出力放出光を制御するように構成されている、光学部品を提案する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
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】第１の実施形態のブロック図である。
【図3】第１の実施形態による集積型フォトニックチップ及び光学部品の第１の例を示す。
【図4】第２の実施形態のブロック図である。
【図6】第２の実施形態による集積型フォトニックチップの第２の例を示す。
【図7】第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップの第３の例を示す。
【図8】第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップの第４の例を示す。
【図9】第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップの第５の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下の説明の主題である様々な実施形態及び例は、位相シフトレーザのバンクを使用する。レーザのバンクにおいて、レーザは、全体的に、異なる波長、例えば、決定された周波数帯域において均一に分布された階段状の波長を有する。本出願の導入部で提示された波長分割方式（ＷＤＭ）を使用する通信の応用例では、例えば、本明細書の様々な実施形態及び例において、８個又は１６個の位相シフトレーザで形成されたバンクを提供することが可能であり、その放出光は、５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、又は４００ＧＨｚごとに互いに離された周波数を有する。
【0014】
レーザバンクを構成するレーザは、有利には、いわゆる「位相シフト」レーザである。これらは、分布帰還型レーザ、すなわち、ブラッグ格子を用いて放出される放出光の波長を選択するレーザである。この帰還格子は、光学キャビティに沿って分布しており、このキャビティは、格子の範囲によって画定される２つの端部を有する。したがって、本発明によれば、各位相シフトレーザは、光学キャビティの２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する。各レーザの光学キャビティは、このレーザが単一波長にわたってのみ放出することを保証するように、全体的にキャビティの中央に挿入された、四分の一波長シフトを誘導する格子を備える。
【0015】
集積フォトニックチップは、レーザバンクのレーザをチップの第１の部分と組み立てることによって得られ、この第１の部分は、その中に少なくともチップの導波路格子を形成するように予め処理されている。この組み立ては、例えば分子接着によって行うことができる。このような手法は、特に、文献Ｔ．Ｔｈｉｅｓｓｅｎ他「Ｂａｃｋ－Ｓｉｄｅ－ｏｎ－ＢＯＸ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＩＩＩ－Ｖ－ｏｎ－Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏ－Ｂａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒｓ」ｉｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．１１，ｐｐ．３０００－３００６，２０２０に記載されている。この手法は、光学キャビティを形成する材料を割断して最初にファセットを形成する必要がなく、バンクのレーザを形成し、その放出物をチップの導波路格子に連結することを可能にする。
【0016】
位相シフトレーザは、非常に良好に制御された波長を有する放出光を提供するという利点を有する。その製造は、特に上述した組立技術を実施する場合、比較的容易であり、本願の導入部で述べたように、ファセットの１つが反射コーティングを備えた分布帰還型レーザの効率制限を受けない。しかしながら、そのようなレーザ構成は、２つの放出光、すなわち光学キャビティの端部の各々において放出物を放出し、これらの放出物の各々の光パワーが低減される（反射ファセットを有する分布帰還型レーザによって発生させた単一放出物の光パワーの２分の１未満）。
【0017】
提示される様々な実施形態は、レーザのバンクから出射する放出光を一緒に結合する目的で集積フォトニックチップの異なるアーキテクチャを提案することによって、この状況を改善する。したがって、Ｎ個の位相シフトレーザ（２Ｎ個の放出光が発生する）を有する集積フォトニックチップをＭ本の光ファイバに結合することが可能であり、ＭはＮ以下である。各光ファイバは、向上した電力量を有するチップからの結合された放出光を受光する。
【0018】
電力量ＰのＮ個のレーザのバンクを備え、電力量Ｐ／２の２Ｎ個の放出光が発生したフォトニックチップに関連付けられた受動ミキサの使用は、このミキサの出力部において、各々がＰ／４Ｎの電力量を有する２Ｎ個の結合された放出光を供給することにつながることに留意されたい（２Ｎ＊２Ｎミキサは、１／２Ｎ程度の損失を誘発する）。このような電力レベルは、特にこのＮの数が比較的大きい場合には十分ではない。
【0019】
複数のレーザを備えたチップでは、光ルーティングの理由から、位相シフトレーザをチップ上に配置して、それらのそれぞれの端部を整列させることにより、第１の放出光が放出されるレーザバンクの第１の側と、第２の放出光が放出されるレーザバンクの第２の側とを画定することが有利である。様々な実施形態がこの有利な配置を繰り返すが、これは決して本発明を限定するものではない。一般に、レーザバンクを形成するレーザは、任意の適切な配置で配置され得る。
【0020】
図１は、集積フォトニックチップＰＩＣの第１の実施形態のブロック図を示す。チップＰＩＣは、ここでは説明を簡単にするために２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２から形成されるレーザのバンクＬＢを備える。この実施形態では、レーザＬ１、Ｌ２によって放出された２つの放出光は、増大した電力量の結合された放出物を形成するために互いにコヒーレント結合される。
【0021】
第１の位相シフトレーザＬ１は、その端部の各々から第１の放出物ｌ１及び第２の放出物ｌ’１を放出する。同様に、第２の位相シフトレーザＬ２は、その端部の各々から第１の放出物ｌ２及び第２の放出物ｌ’２を放出する。既に述べたように、第１のレーザＬ１及び第２のレーザＬ２によって発生した放出物は、有利には異なる波長を有する。
【0022】
図１のブロック図の集積フォトニックチップＰＩＣは、図２に詳細に示される２つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２を備える。各アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２は、レーザＬ１、Ｌ２に関連付けられ、第１の放出光ｌ１、ｌ２と第２の放出光ｌ’１、ｌ’２とのコヒーレント結合を実行する。したがって、２つの結合された放出光ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２がレーザＬ１、Ｌ２によって発生させられ、それらはチップの放出ゾーンＺ１、Ｚ２にガイドされ、これらの放出ゾーンＺ１、Ｚ２は、例えばエッジカプラによって形成され得る。
【0023】
集積フォトニックチップＰＩＣはまた、レーザのバンクＬＢとアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２との間で第１の放出光及び第２の放出光を伝搬し、これらのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２とチップＺ１、Ｚ２の放出ゾーンとの間で結合された放出光を伝搬するための導波路格子ＷＧを備える。有利には、導波路ＷＧは、レーザのバンクＬＢとアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２との間で第１の放出光及び第２の放出光を直接伝搬し、すなわち、これらの放出物は、この伝搬中に修正（例えば、変調）されない。
【0024】
本発明の全ての実施形態において、結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２は、位相シフトレーザＬ１、Ｌ２から出射する放出光を制御し、特にこれらの放出光の位相を制御することによって完全に制御された方式でそれらを結合することを可能にする制御要素及び測定要素を備えるので、「アクティブ」であると言われる。制御要素及び測定要素は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器を備える。これらのデバイスのアクティブな性質のために、結合は０．５ｄＢ程度の低減された損失で実現され得る。これらの制御要素及び測定要素、特にパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器は、集積フォトニックチップＰＩＣの電気コンタクトパッドに電気的に接続される。集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、集積フォトニックチップＰＩＣに関連付けることができ、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の制御要素及び測定要素に電気的に接続される。集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、制御要素（例えば、パイロット制御可能な位相シフタ）を較正し、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の光出力部において発生させた結合された放出光を、これらの放出物が選択された設定点に適合するために、特に、全ての光パワーがこれらの光出力部のうちの１つにおいて伝送されるために、統制するように構成されている。この目的のために、集積制御回路は、光検出器によって提供される測定値を受信し、この測定値は、光制御の実施を可能にする。
【0025】
図２は、第１の実施形態の第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１を示し、第２のアクティブ結合デバイスＡＣＤ２は同一のアーキテクチャを有することが理解される。第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、第１のレーザＬ１からの第１の放出光ｌ１及び第２の放出光ｌ’１をそれぞれ受光するための第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ１’を有する。第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１はまた、光入力部Ｏｌ１、Ｏｌ１’で受光された放出光をコヒーレント結合する、放出光ｌ１＋ｌ’１を発生させる光出力部ＯＯを有する。このような結合は、例えば、マルチモード干渉計又はＹ接合導波路によって実行されるコンバイナＣＰによって実施される。コンバイナＣＰは、第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ１’にそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの出力部とを有し、そのうちの第１の出力部は、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１の光出力部ＯＯに連結される。
【0026】
このコヒーレント結合を可能にするために、図２に示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、コンバイナＣＰの入力部の光学的に上流に配置された２つのパイロット制御可能な位相シフタＰＳ１、ＰＳ１’を備える。これらは、熱光学位相シフタであり得る。位相シフタＰＳ１、ＰＳ１’によって放出物に伝搬した位相遅延は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣによって発生させた電気信号ＰＳ＿ｃｔｒｌによって制御可能である。一般に、この第１の実施形態のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを備え、これはコヒーレント結合を可能にするのに十分であるが、この結合を可能にする条件を達成するためにかなりの量のエネルギーを必要とする場合がある。このため、有利には、アクティブ結合デバイスに２つのパイロット制御可能な位相シフタを装備することが提案される。
【0027】
図２に示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１はまた、コンバイナＣＰの第２の出力部の光学的に下流に光検出器ＰＤを備える。この光検出器は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣに供給される電気信号ＴＡＰを発生させる。
【0028】
動作中、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを使用して、位相シフタＰＳ１、ＰＳ１’によって導入される位相を調整して、信号の光パワーの最大値が、光出力部ＯＯに向かって伝搬するコンバイナＣＰの出力部において結合されるようにする。これを行うために、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、光検出器ＰＤによって供給される測定信号を使用して、コンバイナの他のチャネル上で利用可能な光パワーを測定し、それを最小化しようとする。換言すれば、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、光検出器ＰＤによって供給される測定信号ＴＡＰを最小化する目的で、コンバイナＣＰを使用して第１の放出物ｌ１及び第２の放出物ｌ’１を結合する前に第１の放出物ｌ１及び第２の放出物ｌ’１の位相を調整することによって統制を実施する。
【0029】
図３は、本発明のこの第１の実施形態による集積フォトニックチップＰＩＣ及び光学部品の第１の例を示す。チップＰＩＣのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮを制御するように意図された全ての制御及び測定信号ＰＳ＿ｃｔｒｌ、ＴＡＰを一緒にグループ化するバスＢＵＳを使用して集積フォトニックチップＰＩＣに電気的に接続された制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣが、ここでも見出される。
【0030】
この例では、集積フォトニックチップＰＩＣは、Ｎ個（例えば、８個、１６個、又はそれ以上）の位相シフトレーザを備える。各位相シフトレーザＬ１～ＬＮは、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮと関連付けられ、このデバイスは、レーザを形成する光学キャビティの端部の各々によって供給される２つの放出光をコヒーレント結合する。
【0031】
結合された放出光は、この例では、放出ゾーンＺ１～Ｚｎに向かってガイドされ、そこで、Ｎ本の光ファイバＦ１～ＦＮの格子に連結される。これらの放出ゾーンＺ１～ＺＮは、ファイバＦ１～ＦＮへ結合された放出物の注入を容易にするために、連結手段、例えばエッジカプラ又は表面連結格子を備えることができる。もちろん、結合された放出光への任意の所望の変換を実施するために、他の光学素子を、結合された放出物伝播経路上に、集積フォトニックチップ内に、又は集積フォトニックチップの外側に設けることが可能である。
【0032】
図４は、本発明による集積フォトニックチップＰＩＣの第２の実施形態のブロック図を示す。
【0033】
図４のブロック図のチップＰＩＣは、記載を簡単にするために、２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２から形成されるレーザのバンクＬＢを備える。レーザのバンクＬＢは、本発明を実施するための形態の最初の部分に示されたバンクの全ての特徴を有する。２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２は、とりわけ異なる波長を有する第１の放出光ｌ１、ｌ’１及び第２の放出光ｌ２、ｌ’２を放出する。この実施形態では、２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２によって放出された放出光は、増大した電力量の結合マルチスペクトル放射を形成するためにスペクトル結合される。
【0034】
したがって、図４において非常に明確に確認することができるように、第１の位相シフトレーザＬ１によって放出された第１の放出光ｌ１及び第２の位相シフトレーザＬ２によって放出された第１の放出光ｌ２は両方とも、第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１の光入力部０ｌ１、０ｌ２上にガイドされるので、この実施形態では、第１の結合された放出光ｌ１＋ｌ２を形成するために２つの第１の放出光ｌ１、ｌ２のスペクトル結合を生じさせる。同様に、第１の位相シフトレーザＬ１によって放出された第２の放出光ｌ’１及び第２の位相シフトレーザＬ２によって放出された第２の放出光ｌ’２は、両方とも、結合された放出光ｌ’１＋ｌ’２を形成するために、第２のアクティブ結合デバイスＡＣＤ２の光入力部Ｏｌ１、Ｏｌ２上にガイドされる。したがって、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２は、マルチプレクサ又はインターリーバを構成している。
【0035】
第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態の集積フォトニックチップＰＩＣは、レーザのバンクＬＢとアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２との間で第１の放出光及び第２の放出光を伝搬し、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２とチップの放出ゾーンＺ１、Ｚ２との間で結合された放出光を伝搬するための導波路格子ＷＧを備える。もちろん、第１の実施形態と同様に、結合された放出光への任意の所望の変換を実施するために、他の光学素子を、結合された放出物伝播経路上に、集積フォトニックチップＰＩＣ内に、又は集積フォトニックチップの外側に設けることが可能である。
【0036】
集積フォトニックチップＰＩＣはまた、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の制御要素に電気的に接続され、第１の実施形態で提示されたものと同様の制御集積回路ＣＴＲＬ＿ＩＣに関連付けることができる。したがって、集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２が所望のスペクトル結合を実行するためにアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の動作を制御するように構成されている。この目的のために、集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２から測定信号ＴＡＰを受信し、これらのデバイスに向けられた制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを発生させる。
【0037】
図５ａは、図４の第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤのブロック図であり、第２のアクティブ結合デバイスＡＣＤ２が同一のアーキテクチャを有することが理解される。一般に、第２の実施形態のこのアクティブ結合デバイスＡＣＤは、マッハツェンダ干渉計とすることができる。より正確には、この第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、２つのレーザＬ１、Ｌ２の第１の放出光ｌ１、ｌ２をそれぞれ受光するための第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ２を有する。これはまた、光入力部Ｏｌ１、Ｏｌ２で受光された放出光をスペクトル結合して、結合された放出光ｌ１＋ｌ２が発生した光出力部ＯＯを有する。このような結合は、例えば、マルチモード干渉計又はＹ接合導波路によって形成される２つのコンバイナＣＰ１、ＣＰ２によって実施される。第１のコンバイナＣＰ１は、第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ２にそれぞれ連結された２つの入力部と、第２のコンバイナＣＰ２の２つの入力部にそれぞれ連結された２つの出力部とを有する。この第２のコンバイナＣＰ２自体は、２つの出力部を有し、この第１の出力部は、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１の光出力部ＯＯに連結される。
【0038】
著しい光損失することなくスペクトル結合を可能にするために、図５ａに示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、２つのコンバイナＣＰ１、ＣＰ２の間に光学的に配置された２つのパイロット制御可能な位相シフタＰＳ１、ＰＳ２を備える。第１の実施形態と同様に、デバイスに単一のパイロット制御可能な位相シフタを設けることができる。位相シフタＰＳ１、ＰＳ２によって放出光に伝搬した位相偏移は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣによって発生させた制御電気信号ＰＳ＿ｃｔｒｌによって制御可能である。コンバイナＣＰ１、ＣＰ２を接続する２つのアームのうちの１つは、遅延線を形成する追加の導波路部分ＤＬを備える。周知のように、追加の導波路部分ＤＬの長さは、アクティブ結合デバイスの透過関数、すなわち、第１の放出光が出力部において結合されることを可能にするために、デバイスの入力部において第１の放出光が有さなくてはならないスペクトル偏差を決定する。このデバイスの詳細な説明は、特に、文献「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｆｉｂｒｅ Ｏｐｔｉｃｓ」Ｈ．Ｖｅｎｇｈａｕｓ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ．１２３，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，ｐｐ．３８１－４３２に記載されている。
【0039】
図５ａに示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１はまた、第２のコンバイナＣＰ２の第２の出力部の光学的に下流に光検出器ＰＤを備える。この光検出器は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣに供給される電気測定信号ＴＡＰを発生させる。
【0040】
動作中、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを使用して、位相シフタＰＳ１、ＰＳ２によって導入される位相を調整して、放出物の光パワーの最大値が、光出力部ＯＯに向かって伝搬するカプラの出力部において結合されるようにする。これを行うために、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、光検出器ＰＤによって供給される測定信号を使用して、カプラの他のチャネル上で利用可能な光パワーを測定し、この結果、光パワーを最小化しようとする。
【0041】
図５ｂは、図５ａに示されたものに対する代替のブロック図を示し、第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤは、この場合、共振リングによって実装される。共振リングＲＲは、アクティブ結合デバイスＡＣＤの光入力部と光出力部との間に配置された２つのアームの間に配置される。共振リングＲＲ上には位相シフタＰＳが配置されている。出力部の１つにはまた、光検出器ＰＤが装備されている。
【0042】
図６は、本発明の第２の実施形態による集積フォトニックチップＰＩＣの第２の例を示す。図の読みやすさのために、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣの図示は省略されているが、このようなデバイスは、機能的光学部品を形成するために、図３の例１において提示されたように、集積フォトニックチップＰＩＣに電気的に接続されて提供され得る。
【0043】
レーザのバンクＬＢは、集積フォトニックチップＰＩＣの中心に、第１のフォトニックブロックＢ１と第２のフォトニックブロックＢ２との間に配置される。これら２つのブロックＢ１、Ｂ２は、この例では同一の構成を有するので、第１のブロックＢ１のアーキテクチャのみが詳細に示されている。当然ながら、これらの２つのブロックが完全に同一である必要はない。各ブロックは、２つの放出ゾーンＺ１、Ｚ２において、レーザのバンクＬＢの位相シフトレーザの放出光をスペクトル結合する２つの出力放出光を提供するために、第２の実施形態の基本方式を実施することによって、８つの位相シフトレーザから出射している放出物をそれらの間で結合する。
【0044】
レーザのバンクＬＢの位相シフトレーザＬ１～Ｌ８は、段階状の波長を有し、連続するインデックスＬｉ、Ｌｉ＋１を有する２つのレーザは、この例では１００ＧＨｚのスペクトル分離帯域によって分離されている。もちろん、応用分野によるこのスペクトル分離帯域の値、全ての放出に対応するために利用可能なスペクトル帯域幅、及びレーザのバンクＬＢ内の位相シフトレーザの数は、自由に選択することができる。
【0045】
図６及び第１のフォトニックブロックＢ１の説明を続けると、後者は、２つの異なる位相シフトレーザの２つの第１の放出光にそれぞれ関連付けられた４つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤ４を備える。４つの結合された放出光がこのように形成され、したがって、これらの結合された放出光の各々は、元の位相シフトレーザの各々の放射波長に対応する２つのスペクトル線を有する。これら４つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤ４は類似しており、第１のブロックの第１の結合段を形成する。
【0046】
図６の例では、２つのアクティブな二次結合デバイスＡＣＤａ～ＡＣＤｂから構成される第２の結合段が提供される。結合された放出光は、これらの２つのデバイスの入力部へ対でガイドされ、デバイスが、２つの結合された放出光を供給するために、これらの放出物を次々に対で結合させる。したがって、各放出物が、元の位相シフトレーザの各々の放出波長に対応する４つのスペクトル線を有する。より正確には、第１の二次デバイスＡＣＤａは、それが光学的に連結される第１の４つのレーザＬ１～Ｌ４のスペクトル成分を有する放出光ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＋ｌ４を供給する。同様に、第２の二次デバイスＡＣＤｂは、それが光学的に連結されるバンクの他方の４つのレーザＬ５～Ｌ８のスペクトル成分を有する放出光ｌ５＋ｌ６＋ｌ７＋ｌ８を供給する。この２段結合を容易にするために、位相シフトレーザＬ１～ＬＮは、インターリーブ方式で第１段のアクティブ結合デバイスに関連付けられ、同じアクティブ結合デバイスに関連付けられた２つの位相シフトレーザは、２００ＧＨｚだけシフトされることに留意されたい。このようにして、第１のブロックＢ１の第２の段のスペクトル結合が、互いに１００ＧＨｚ分離されたスペクトル線を有する２つの放出光に対して行われることが保証される。
【0047】
最後に、図６の例の第１のフォトニックブロックは、第３の段において、第２の段から出射する結合された放出光を受動的に結合するためのデバイスを構成するパワーディバイダＳを備える。このパッシブ結合デバイスは第３の結合段を構成する。このようなパッシブデバイスは、３．５ｄＢ程度の比較的大きな光損失にはなるが、第１のフォトニックブロックＢ１の第２の段から出る２つの結合された放出光を容易に（アクティブ制御手段なしで）結合することを可能にする。この第１のブロックは、最終的に、２つの放出ゾーンＺ１、Ｚ２において、レーザのバンクＬＢの８つの位相シフトレーザＬ１～Ｌ８から出射する放出物をスペクトル結合する２つの出力放出物を発生させる。複数の結合から生じる各出力放出物は、比較的高いパワーを有することが理解されるであろう。既に述べたように、集積フォトニックチップの第２のフォトニックブロックＢ２は、第１のフォトニックブロックＢ１のアーキテクチャと同一のアーキテクチャを有することができ、その結果、最終的に集積フォトニックチップＰＩＣは、４つの出力放出光を生成し、これらの出力放出光は、図示されていない４つの光ファイバの格子に連結することができる。
【0048】
より一般的には、各フォトニックブロックＢ１、Ｂ２は、複数の結合段を備えることができ、各段は、少なくとも１つのアクティブ又はパッシブ結合デバイスから構成されることが理解される。２以上の次数の段に存在する結合デバイスは、本出願では二次結合デバイスと呼ばれる。したがって、（アクティブ結合デバイスを優先することによって）特に効果的なフォトニックチップを形成し、チップの出力ポートの数を制限することが可能であり、すなわち、出力放出光に対して、位相シフトレーザの数とは無関係に、各出力放出光が比較的高い光パワーを有する。したがって、各々が２つの出力光ビームを発生させるＮ個の位相シフトレーザを有する集積フォトニックチップを提案し、このチップＰＩＣをＭ本の光ファイバに効果的に連結することが可能であり、（複数の結合段の場合）Ｍは、Ｎ未満又は（単一の結合段を有するチップＰＩＣの場合）Ｎに等しい。
【0049】
図７は第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップＰＩＣの第３の例を示す。図を簡略化するために、全てのアクティブ結合デバイスについて、制御要素及び測定要素並びに関連する信号は図示されていない。しかしながら、それらはもちろん存在する。
【0050】
この例では、８つの位相シフトレーザＬ１～Ｌ８が、第１の実施形態による８つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤ８から形成された第１の結合段に関連付けられている。したがって、各アクティブ結合デバイスは、この関連付けられた位相シフトレーザから出射する２つの放出物のコヒーレント結合を実施する。
【0051】
この第１の段は、第２の実施形態に従って、すなわちスペクトル結合を実施する二次アクティブ結合デバイスの３つの他の連続する段に導波路格子によって光学的に接続される。第２の段は４個の二次アクティブ結合デバイスＡＣＤ１’～ＡＣＤ４’から構成され、第３の段は２つの二次アクティブ結合デバイスＡＣＤａ、ＡＣＤｂから構成され、第４の段は単一の二次アクティブ結合デバイスＡＣＤｃから構成されている。
【0052】
この第３の例の集積フォトニックチップは、アクティブ結合デバイスのみを使用し、これは、（統制の複雑さの程度がわずかに高くなるという犠牲を払って）光損失を低減する傾向がある。レーザのバンクによって生成される全ての光パワーは、損失を除いて、単一の放出ゾーンＺ１において、チップＰＩＣの単一の出力放出物で利用可能になる。この出力放出物は、バンクＬＢの８つの位相シフトレーザＬＳ１～ＬＳ８のスペクトル成分を伝達する。
【0053】
図８は、第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップＰＩＣの第４の例を示す。これは、図７の第３の例のフォトニックチップの変形例であり、第４の段の二次アクティブ結合デバイスがパッシブ結合デバイスＳに置き換えられている。Ｓは、電力分配器であり得る。レーザのバンクによって生成される光パワーは、２つの放出ゾーンＺ１、Ｚ２において、チップＰＩＣの２つの出力放出物で利用可能になる。
【0054】
図９は、第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した光集積チップＰＩＣの第５の例を示す。これは、図７及び図８の第３の例及び第４の例のフォトニックチップＰＩＣの変形例であり、第４及び第３の段の二次アクティブ結合デバイスＡＣＤａ、ＡＣＤｂ、ＡＣＤｃは、電力分配器などのパッシブ結合デバイスＳに置き換えられている。レーザのバンクによって生成される光パワーは、４つの放出ゾーンＺ１～Ｚ４において、チップＰＩＣの４つの出力放出物で利用可能になる。このアーキテクチャは、この図においてＸで示されたゾーンにおいて２つの導波路の交差を必要とし、この交差は０．５ｄＢ程度の損失を引き起こすことに留意されたい。
【0055】
当然ながら、本発明は、説明された実施形態に限定されず、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。
【0056】
本出願の前の段落で述べた利点のために多くの用途において好ましいタイプのレーザを形成する分布帰還型位相シフトレーザのバンクの使用が示されたが、本発明はこのタイプのレーザに決して限定されない。本発明は、より一般的には、レーザによって形成される任意のバンクに適用され、各レーザは、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、かつ２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する。
【0057】
集積フォトニックチップＰＩＣ上のコンタクトパッドの数を低減し、測定信号のルーティングを容易にするために、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮの測定信号ＴＡＰを伝達する全ての導電線を互いに接続することができる。したがって、単一の電気測定信号がチップＰＩＣの単一のパッドで利用可能となり、この測定信号は、チップＰＩＣのアクティブ結合デバイスの全ての光検出器で利用可能な光パワーを表す。この測定信号を制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣの単一の入力部に送信するために、バスＢＵＳの単一の線がこの測定信号を伝達する。後者は、各アクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮの位相シフタの制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを較正及び／又は統制するためのプログラムを実施する。この較正及び／又は統制プログラムの目的は、例えばチップの始動段階中に、単一の測定信号によって伝達される値を最小化することである。
【0058】
そのようなプログラムの代替品として、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣによって制御可能であり、選択されたアクティブ結合デバイスの光検出器を集積フォトニックチップの単一のコンタクトパッドに接続することを可能にするマルチウェイスイッチを集積フォトニックチップに装備することが提案され得る。
【0059】
更に、様々な実施形態及び実施例において、結合された放出物が集積フォトニックチップの放出ゾーンに向かって直接ガイドされることが説明及び図示されているが、この特徴は必須ではない。したがって、これらの結合された放出光の伝搬を遮断する他のデバイス、例えば、変調格子が、導波路格子によってチップの放出ゾーンに向かって伝搬される前に挿入されることを提供することが可能である。
【0060】
更に一般的には、集積フォトニックチップが放出ゾーンを有する必要はない。集積フォトニックチップは、例えばコンピューティングデバイスとメモリデバイスとの間に集積通信デバイスを構成することができ、チップを光ファイバに連結したり、自由伝搬によって出力放出光を伝搬させたりする必要がなく、これら２つのデバイス間でデータを通信することを可能にする。この場合、結合された放出物を調製するための上述の手段に加えて、この放出物を変調及び受光するための手段を備える。したがって、一般的に、本発明の目的は、バンクのレーザから少なくとも１つの結合された放出光を生成することである。このレーザは、ＤＦＢ、ＤＢＲ（分布反射型レーザ）、又はＤＭＬ（直接変調レーザ）タイプであってもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの結合された放出光を生成するための集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）であって、－異なる波長を有する少なくとも２つのレーザ（Ｌ１、Ｌ２）から構成されるバンク（ＬＢ）であって、各レーザが、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、前記２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）を放出する、バンク（ＬＢ）、
－レーザの前記バンク（ＬＢ）に光学的に関連付けられた少なくとも２つのアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）であって、各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、前記第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び前記第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）の一部を受光するための少なくとも第１の光入力部（Ｏｌ１、Ｏｌ２）及び第２の光入力部（Ｏｌ１’、Ｏｌ２’）を有し、少なくとも１つの光出力部（optical output、ＯＯ）において、前記各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の光入力部（Ｏｌ１、Ｏｌ１’；Ｏｌ１、Ｏｌ２）において受光された前記放出光を結合して、結合された放出光（ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２；ｌ１＋ｌ２、ｌ’ｌ＋ｌ’２）を発生させるように構成され、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、前記光出力部（ＯＯ）で発生させた前記結合された放出光（ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２；ｌ１＋ｌ２、ｌ’１＋ｌ’２）を制御するための、制御要素及び測定要素（ＰＤ、ＰＳ１、ＰＳ１’；ＰＳ２）を更に備える、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス、
－レーザの前記バンク（ＬＢ）と前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）との間で前記第１の放出光及び前記第２の放出光を直接伝搬するための導波路格子（waveguide grating、ＷＧ）、を備える、集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項2】
前記２つのレーザ（Ｌ１、Ｌ２）は、位相シフトレーザであり、その前記両端部が、帰還格子によって分離されている、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項3】
各位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）の前記光学キャビティは、前記キャビティ内に四分の一波長シフトを誘導する格子を備える、請求項２に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項4】
レーザの前記バンクの前記レーザ（Ｌ１、Ｌ２）は、少なくとも部分的に前記導波路格子（ＷＧ）を備える第１の部分と組み立てられる、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項5】
少なくとも１つの出力放出光の少なくとも１つの放出ゾーン（Ｚ１～Ｚ４）を備え、前記導波路格子（ＷＧ）はまた、前記チップの前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）と前記少なくとも１つの放出ゾーン（Ｚ１～Ｚ４）との間で前記結合された放出光を伝搬する、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項6】
各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、レーザの前記バンク（ＬＢ）の位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）に関連付けられ、前記位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）の前記第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び前記第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）は、それぞれ、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の前記第１の光入力部（Ｏｌ１）及び前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）が前記第１の放出光（ｌ１、ｌ２）及び前記第２の放出光（ｌ’１、ｌ’２）をコヒーレント結合するように、前記制御要素及び前記測定要素（ＰＤ、ＰＳ１、ＰＳ１’）が使用されることが可能である、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項7】
前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、コヒーレント結合を実施し、－前記第１の光入力部（Ｏｌ１）及び前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの光出力部と、を有し、前記出力部のうちの第１の出力部は前記光出力部（ＯＯ）に連結されている、コンバイナ（ＣＰ）を備え、
－前記制御要素が、前記コンバイナ（ＣＰ）の前記入力部のうちの少なくとも１つの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ（ＰＳ１、ＰＳ１’）を含み、
－前記測定要素が、前記コンバイナ（ＣＰ）の第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器（ＰＤ）を含む、請求項６に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項8】
各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、レーザの前記バンク（ＬＢ）の２つの位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）に関連付けられ、前記２つの位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）のうちの一方の放出光（ｌ１、ｌ’１、ｌ２、ｌ’２）は、前記第１の光入力部（Ｏｌ１）へ向かってガイドされ、前記２つの位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）のうちの他方の放出光（ｌ１、ｌ’１、ｌ２、ｌ’２）は、前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）が、前記２つのレーザから出射する前記放出光をスペクトル結合するように、前記制御要素及び測定要素（ＬＳ１、ＬＳ２、ＰＤ）が使用されることが可能である、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項9】
前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）は、スペクトル結合を実施し、－第１のコンバイナ（ＣＰ１）及び第２のコンバイナ（ＣＰ２）であって、前記第１のコンバイナは、前記第１の光入力部（Ｏｌ１）及び前記第２の光入力部（Ｏｌ２）へそれぞれ連結された２つの入力部を有し、前記第２のコンバイナは、２つの出力部を有し、前記２つの出力部のうちの第１の出力部が前記光出力部（ＯＯ）に連結され、前記２つのコンバイナは、２つのアームによって互いに光学的に連結されている、第１のコンバイナ（ＣＰ１）及び第２のコンバイナ（ＣＰ２）、
－前記２つのアームのうちの一方に配置された遅延線（delay line、ＤＬ）を備え、
－前記制御要素が、前記第２のコンバイナ（ＣＰ２）の光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ（ＰＳ１、ＰＳ２）を含み、
－前記測定要素が、前記第２のコンバイナ（ＣＰ２）の前記第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器（photodetector、ＰＤ）を含む、請求項８に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項10】
第１のフォトニックブロック（Ｂ１）のアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１）が、レーザの前記バンクの第１の側に配置され、第２のフォトニックブロック（Ｂ２）のアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ２）が、前記第１の側とは反対側の、レーザの前記バンクの第２の側に配置されている、請求項９に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項11】
レーザの前記バンクは、第１の結合段を形成する少なくとも２＾ｎ個のアクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１～ＡＣＤＮ）に関連付けられた２＾ｎ個の位相シフトレーザ（Ｌ１～ＬＮ）を備え、ｎは１より大きい整数であり、前記集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）は、前記第１の結合段の下流に配置された少なくとも第２の結合段を備え、前記第２の結合段は、少なくとも１つの二次結合デバイスから形成されている、請求項１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項12】
出力放出光の数は、前記位相シフトレーザ（Ｌ１～ＬＮ）の数以下である、請求項１１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項13】
前記少なくとも１つの二次結合デバイスは、アクティブコヒーレント結合デバイス、アクティブスペクトル結合デバイス、パッシブ電力分配器（Ｓ）から形成されたリストから選択される、請求項１１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項14】
前記導波路格子（ＷＧ）は、少なくとも１つのカプラ、例えばエッジカプラに関連付けられる、請求項１１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項15】
前記位相シフトレーザ（Ｌ１、Ｌ２）は、段階的な放出波長を有する、請求項１１に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）。
【請求項16】
光学部品であって、請求項１～１５のいずれか一項に記載の集積フォトニックチップ（ＰＩＣ）と、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の前記制御要素及び測定要素（ＰＳ１、ＰＳ１’、ＰＳ２、ＰＤ）に電気的に接続された制御集積回路（ＣＴＲＬ＿ＩＣ）とを備え、前記集積制御回路（ＣＴＲＬ＿ＩＣ）が、前記アクティブ結合デバイス（ＡＣＤ１、ＡＣＤ２）の前記光出力部（ＯＯ）上に発生させた前記出力放出光を制御するように構成されている、光学部品。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長分割多重方式を使用する通信の分野において非常に特殊な用途があるフォトニックチップに関するものである。本発明はまた、そのようなチップを使用する光学部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
データセンタのコンピューティングリソースとストレージリソース間の通信の必要性が増しており、４００Ｇｂｉｔ／ｓ又は８００Ｇｂｉｔ／ｓにもなり得る高ビットレートを扱う波長分割多重方式（wavelength division multiplexing、ＷＤＭ）において使用される通信チャネルの実装が必要とされている。
【0003】
この必要性に対処することを可能にする解決策の一部として、高出力のＷＤＭソースを実装することが挙げられる。文献「ＷＤＭ Ｓｏｕｒｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｈｉｇｈ－Ｐｏｗｅｒ，Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ １２８０－ｎｍ ＤＦＢ Ｌａｓｅｒｓ ｆｏｒ Ｔｅｒａｂｉｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」Ｂ．Ｂｕｃｋｌｅｙ，ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．３０，ＮＯ．２２，ＮＯＶＥＭＢＥＲ１５，２０１８に記載されているように、このような光源は、レーザキャビティに沿って分布されたブラッグ格子を備える分布型帰還レーザのバンクを備える。レーザは、通常１００ＧＨｚずつ間隔をあけた段階的な波長で放出光を放出する。
【0004】
各レーザは、２つのファセットの間に画定された光学キャビティから形成され、ファセットの一方は実質的に透明であり、反射防止コーティングで覆われ、他方のファセットは基本的に反射性である。実質的に透明なファセットの側でレーザによって放出光は、受動光ミキサの入力ポートに伝搬される。このミキサは、出力ポートにおいて、入力ポートに供給された放出光を各々結合して複数の放出光を発生させる。したがって、これらの出力ポートにおいて発生させた出力放出光は、多波長である（スペクトルコムにおいて、コムの各ラインは、バンクのレーザによって放出された放出光に対応する）。次に、それらはファイバ格子を介して光ファイバに連結される。
【0005】
このようなレーザの製造は、光学キャビティの反射ファセットを高い精度で形成する必要があるので、繊細である。実際、反射ファセットをレーザの帰還ブラッグ格子に対して非常に正確に、５０ｎｍ以内に、又はより適切に言えば２０ｎｍ以内に位置決めすることが必要であり、これは、一般に使用されるレーザ割断技術では系統的に行うことができない。したがって、この製造方法の効率は比較的低く、５０％程度であり、結果としてレーザの機能不全形成につながってしまう。この低い効率は、レーザのバンクの各レーザに適用されるので、なおさら問題であり、その結果、このバンクの製造効率は、Ｎ個のレーザを含む場合、１つのレーザのＮ乗の製造効率に相当し、これは、Ｎの高い値（典型的には８以上）に対して特に低くなり得る。
【0006】
また、このような反射ファセットを有する分布帰還型レーザによって放出される放出光の波長は、この反射ファセットの不正確な位置決めにより制御が不十分であることも既知である。この特徴は、出力放出光のスペクトル線間に存在する間隔の変動性をもたらすが、一般的には、この間隔が一定、例えば１００ＧＨｚであることが望ましい。
【0007】
最後に、出力放出光を形成するために使用される受動光ミキサの著しい損失（特に挿入損失）は、ミキサが連結される光ファイバ内の利用可能な電力量に影響を及ぼす。したがって、前述の文献は、各出力放出光が１０ｍＷの電力量を有するように、それぞれの電力量が数百ｍＷを有するレーザの形成を提案する。これらの損失は、光ミキサの入力／出力ポートの数とともに増す傾向があり、バンク内のレーザの数が多いときに問題となる。このようなミキサでは、入力放出光の電力量の全てを利用するために、入力ポート及び出力ポートの数は必然的に同じとなる。したがって、前述の文献において提案された解決策では、光ファイバの数をバンクのレーザの数と同じにする必要があり、これは、特定の用途において制限となり得る。
【0008】
発明の目的
本発明の目的は、これらの問題の少なくとも一部に対する解決策を提案することである。
本発明の目的は、これらの問題の少なくとも一部に対する解決策を提案することである。
【発明の概要】
【0009】
この目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの結合された放出光を生成するための集積フォトニックチップを提案する。集積フォトニックチップは、
－異なる波長を有する少なくとも２つのレーザから構成されるバンクであって、各レーザが、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する、バンク、
－レーザのバンクに光学的に関連付けられた少なくとも２つのアクティブ結合デバイスであって、各アクティブ結合デバイスは、第１の放出光及び第２の放出光の一部を受光するための少なくとも第１の光入力部及び第２の光入力部を有し、少なくとも１つの光出力部において、各アクティブ結合デバイスの光入力部において受光された放出光を結合して、結合された放出光を発生させるように構成され、アクティブ結合デバイスは、光出力部で発生させた結合された放出光を制御するための、制御要素及び測定要素を更に備え、制御要素及び測定要素は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器を備える、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス、
－レーザのバンクとアクティブ結合デバイスとの間で第１の放出光及び第２の放出光を直接伝搬するための導波路格子、を備える。
－異なる波長を有する少なくとも２つのレーザから構成されるバンクであって、各レーザが、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する、バンク、
－レーザのバンクに光学的に関連付けられた少なくとも２つのアクティブ結合デバイスであって、各アクティブ結合デバイスは、第１の放出光及び第２の放出光の一部を受光するための少なくとも第１の光入力部及び第２の光入力部を有し、少なくとも１つの光出力部において、各アクティブ結合デバイスの光入力部において受光された放出光を結合して、結合された放出光を発生させるように構成され、アクティブ結合デバイスは、光出力部で発生させた結合された放出光を制御するための、制御要素及び測定要素を更に備え、制御要素及び測定要素は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器を備える、少なくとも２つのアクティブ結合デバイス、
－レーザのバンクとアクティブ結合デバイスとの間で第１の放出光及び第２の放出光を直接伝搬するための導波路格子、を備える。
【0010】
本発明のその他の有利な非限定的特徴によれば、単独で、又は技術的に実現可能な任意の組合せに従って、以下のようになる。
－２つのレーザは位相シフトレーザであり、その両端部が、帰還格子によって分離されており、
－各位相シフトレーザの光学キャビティは、キャビティ内に四分の一波長シフトを誘導する格子を備え、
－レーザのバンクのレーザは、少なくとも部分的に導波路格子を備える第１の部分と組み立てられ、
－集積フォトニックチップは、少なくとも１つの出力放出光の少なくとも１つの放出ゾーンを備え、導波路格子はまた、チップのアクティブ結合デバイスと少なくとも１つの放出ゾーンとの間で結合された放出光を伝搬し、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの位相シフトレーザに関連付けられ、位相シフトレーザの第１の放出光及び第２の放出光は、それぞれ、アクティブ結合デバイスの第１の光入力部及び第２の光入力部へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイスが第１の放出光及び第２の放出光をコヒーレント結合するように、制御要素及び測定要素が使用されることが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはコヒーレント結合を実施し、
・第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの光出力部と、を有し、出力部のうちの第１の出力部は光出力部に連結されている、コンバイナを備え、
・制御要素が、コンバイナの入力部のうちの少なくとも１つの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、コンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの２つの位相シフトレーザに関連付けられ、２つの位相シフトレーザのうちの一方の放出光は、第１の光入力部に向かってガイドされ、２つの位相シフトレーザのうちの他方の放出光は、第２の光入力部に向かってガイドされ、制御要素及び測定要素を使用して、各アクティブ結合デバイスが、２つのレーザから出射する放出光をスペクトル結合することが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはスペクトル結合を実施し、
・第１のコンバイナ及び第２のコンバイナであって、第１のコンバイナは、第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部を有し、第２のコンバイナは、２つの出力部を有し、２つの出力部のうちの第１の出力部が光出力部に連結され、２つのコンバイナは、２つのアームによって互いに光学的に連結されている、第１のコンバイナ及び第２のコンバイナ、
・２つのアームのうちの一方に配置された遅延線を備え、
・制御要素が、第２のコンバイナの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、第２のコンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－第１のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、レーザのバンクの第１の側に配置され、第２のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、第１の側とは反対側の、レーザのバンクの第２の側に配置されており、
－レーザのバンクは、第１の結合段を形成する少なくとも２＾ｎ個のアクティブ結合デバイスに関連付けられた２＾ｎ個の位相シフトレーザを備え、ｎは１より大きい整数であり、集積フォトニックチップは、第１の結合段の下流に配置された少なくとも第２の結合段を備え、第２の結合段は、少なくとも１つの二次結合デバイスから形成されており、
－出力放出光の数は、位相シフトレーザの数以下であり、
－少なくとも１つの二次結合デバイスは、アクティブコヒーレント結合デバイス、アクティブスペクトル結合デバイス、パッシブ電力分配器から形成されたリストから選択され、
－導波路格子は、出力放出光の放出ゾーンに配置された少なくとも１つのカプラ、例えばエッジカプラと関連付けられ、
－位相シフトレーザは、段階的な放射波長を有する。
－２つのレーザは位相シフトレーザであり、その両端部が、帰還格子によって分離されており、
－各位相シフトレーザの光学キャビティは、キャビティ内に四分の一波長シフトを誘導する格子を備え、
－レーザのバンクのレーザは、少なくとも部分的に導波路格子を備える第１の部分と組み立てられ、
－集積フォトニックチップは、少なくとも１つの出力放出光の少なくとも１つの放出ゾーンを備え、導波路格子はまた、チップのアクティブ結合デバイスと少なくとも１つの放出ゾーンとの間で結合された放出光を伝搬し、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの位相シフトレーザに関連付けられ、位相シフトレーザの第１の放出光及び第２の放出光は、それぞれ、アクティブ結合デバイスの第１の光入力部及び第２の光入力部へ向かってガイドされ、各アクティブ結合デバイスが第１の放出光及び第２の放出光をコヒーレント結合するように、制御要素及び測定要素が使用されることが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはコヒーレント結合を実施し、
・第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの光出力部と、を有し、出力部のうちの第１の出力部は光出力部に連結されている、コンバイナを備え、
・制御要素が、コンバイナの入力部のうちの少なくとも１つの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、コンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－各アクティブ結合デバイスは、レーザのバンクの２つの位相シフトレーザに関連付けられ、２つの位相シフトレーザのうちの一方の放出光は、第１の光入力部に向かってガイドされ、２つの位相シフトレーザのうちの他方の放出光は、第２の光入力部に向かってガイドされ、制御要素及び測定要素を使用して、各アクティブ結合デバイスが、２つのレーザから出射する放出光をスペクトル結合することが可能であり、
－アクティブ結合デバイスはスペクトル結合を実施し、
・第１のコンバイナ及び第２のコンバイナであって、第１のコンバイナは、第１の光入力部及び第２の光入力部へそれぞれ連結された２つの入力部を有し、第２のコンバイナは、２つの出力部を有し、２つの出力部のうちの第１の出力部が光出力部に連結され、２つのコンバイナは、２つのアームによって互いに光学的に連結されている、第１のコンバイナ及び第２のコンバイナ、
・２つのアームのうちの一方に配置された遅延線を備え、
・制御要素が、第２のコンバイナの光学的に上流に配置された少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを含み、
・測定要素が、第２のコンバイナの第２の出力部の光学的に下流に配置された光検出器を含み、
－第１のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、レーザのバンクの第１の側に配置され、第２のフォトニックブロックのアクティブ結合デバイスが、第１の側とは反対側の、レーザのバンクの第２の側に配置されており、
－レーザのバンクは、第１の結合段を形成する少なくとも２＾ｎ個のアクティブ結合デバイスに関連付けられた２＾ｎ個の位相シフトレーザを備え、ｎは１より大きい整数であり、集積フォトニックチップは、第１の結合段の下流に配置された少なくとも第２の結合段を備え、第２の結合段は、少なくとも１つの二次結合デバイスから形成されており、
－出力放出光の数は、位相シフトレーザの数以下であり、
－少なくとも１つの二次結合デバイスは、アクティブコヒーレント結合デバイス、アクティブスペクトル結合デバイス、パッシブ電力分配器から形成されたリストから選択され、
－導波路格子は、出力放出光の放出ゾーンに配置された少なくとも１つのカプラ、例えばエッジカプラと関連付けられ、
－位相シフトレーザは、段階的な放射波長を有する。
【0011】
別の態様によれば、本発明の目的は、上記で開示された集積フォトニックチップと、アクティブ結合デバイスの制御要素及び測定要素に電気的に接続された集積制御回路とを備え、集積制御回路が、アクティブ結合デバイスの光出力部上に発生させた出力放出光を制御するように構成されている、光学部品を提案する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
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】第１の実施形態のブロック図である。
【図3】第１の実施形態による集積型フォトニックチップ及び光学部品の第１の例を示す。
【図4】第２の実施形態のブロック図である。
【図6】第２の実施形態による集積型フォトニックチップの第２の例を示す。
【図7】第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップの第３の例を示す。
【図8】第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップの第４の例を示す。
【図9】第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップの第５の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下の説明の主題である様々な実施形態及び例は、位相シフトレーザのバンクを使用する。レーザのバンクにおいて、レーザは、全体的に、異なる波長、例えば、決定された周波数帯域において均一に分布された階段状の波長を有する。本出願の導入部で提示された波長分割方式（ＷＤＭ）を使用する通信の応用例では、例えば、本明細書の様々な実施形態及び例において、８個又は１６個の位相シフトレーザで形成されたバンクを提供することが可能であり、その放出光は、５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、又は４００ＧＨｚごとに互いに離された周波数を有する。
【0014】
レーザバンクを構成するレーザは、有利には、いわゆる「位相シフト」レーザである。これらは、分布帰還型レーザ、すなわち、ブラッグ格子を用いて放出される放出光の波長を選択するレーザである。この帰還格子は、光学キャビティに沿って分布しており、このキャビティは、格子の範囲によって画定される２つの端部を有する。したがって、本発明によれば、各位相シフトレーザは、光学キャビティの２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する。各レーザの光学キャビティは、このレーザが単一波長にわたってのみ放出することを保証するように、全体的にキャビティの中央に挿入された、四分の一波長シフトを誘導する格子を備える。
【0015】
集積フォトニックチップは、レーザバンクのレーザをチップの第１の部分と組み立てることによって得られ、この第１の部分は、その中に少なくともチップの導波路格子を形成するように予め処理されている。この組み立ては、例えば分子接着によって行うことができる。このような手法は、特に、文献Ｔ．Ｔｈｉｅｓｓｅｎ他「Ｂａｃｋ－Ｓｉｄｅ－ｏｎ－ＢＯＸ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＩＩＩ－Ｖ－ｏｎ－Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏ－Ｂａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒｓ」ｉｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．１１，ｐｐ．３０００－３００６，２０２０に記載されている。この手法は、光学キャビティを形成する材料を割断して最初にファセットを形成する必要がなく、バンクのレーザを形成し、その放出光をチップの導波路格子に連結することを可能にする。
【0016】
位相シフトレーザは、非常に良好に制御された波長を有する放出光を提供するという利点を有する。その製造は、特に上述した組立技術を実施する場合、比較的容易であり、本願の導入部で述べたように、ファセットの１つが反射コーティングを備えた分布帰還型レーザの効率制限を受けない。しかしながら、そのようなレーザ構成は、２つの放出光、すなわち光学キャビティの端部の各々において放出光を放出し、これらの放出光の各々の光パワーが低減される（反射ファセットを有する分布帰還型レーザによって発生させた単一放出光の光パワーの２分の１未満）。
【0017】
提示される様々な実施形態は、レーザのバンクから出射する放出光を一緒に結合する目的で集積フォトニックチップの異なるアーキテクチャを提案することによって、この状況を改善する。したがって、Ｎ個の位相シフトレーザ（２Ｎ個の放出光が発生する）を有する集積フォトニックチップをＭ本の光ファイバに結合することが可能であり、ＭはＮ以下である。各光ファイバは、向上した電力量を有するチップからの結合された放出光を受光する。
【0018】
電力量ＰのＮ個のレーザのバンクを備え、電力量Ｐ／２の２Ｎ個の放出光が発生したフォトニックチップに関連付けられた受動ミキサの使用は、このミキサの出力部において、各々がＰ／４Ｎの電力量を有する２Ｎ個の結合された放出光を供給することにつながることに留意されたい（２Ｎ＊２Ｎミキサは、１／２Ｎ程度の損失を誘発する）。このような電力レベルは、特にこのＮの数が比較的大きい場合には十分ではない。
【0019】
複数のレーザを備えたチップでは、光ルーティングの理由から、位相シフトレーザをチップ上に配置して、それらのそれぞれの端部を整列させることにより、第１の放出光が放出されるレーザバンクの第１の側と、第２の放出光が放出されるレーザバンクの第２の側とを画定することが有利である。様々な実施形態がこの有利な配置を繰り返すが、これは決して本発明を限定するものではない。一般に、レーザバンクを形成するレーザは、任意の適切な配置で配置され得る。
【0020】
図１は、集積フォトニックチップＰＩＣの第１の実施形態のブロック図を示す。チップＰＩＣは、ここでは説明を簡単にするために２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２から形成されるレーザのバンクＬＢを備える。この実施形態では、レーザＬ１、Ｌ２によって放出された２つの放出光は、増大した電力量の結合された放出光を形成するために互いにコヒーレント結合される。
【0021】
第１の位相シフトレーザＬ１は、その端部の各々から第１の放出光ｌ１及び第２の放出光ｌ’１を放出する。同様に、第２の位相シフトレーザＬ２は、その端部の各々から第１の放出光ｌ２及び第２の放出光ｌ’２を放出する。既に述べたように、第１のレーザＬ１及び第２のレーザＬ２によって発生した放出光は、有利には異なる波長を有する。
【0022】
図１のブロック図の集積フォトニックチップＰＩＣは、図２に詳細に示される２つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２を備える。各アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２は、レーザＬ１、Ｌ２に関連付けられ、第１の放出光ｌ１、ｌ２と第２の放出光ｌ’１、ｌ’２とのコヒーレント結合を実行する。したがって、２つの結合された放出光ｌ１＋ｌ’１、ｌ２＋ｌ’２がレーザＬ１、Ｌ２によって発生させられ、それらはチップの放出ゾーンＺ１、Ｚ２にガイドされ、これらの放出ゾーンＺ１、Ｚ２は、例えばエッジカプラによって形成され得る。
【0023】
集積フォトニックチップＰＩＣはまた、レーザのバンクＬＢとアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２との間で第１の放出光及び第２の放出光を伝搬し、これらのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２とチップＺ１、Ｚ２の放出ゾーンとの間で結合された放出光を伝搬するための導波路格子ＷＧを備える。有利には、導波路ＷＧは、レーザのバンクＬＢとアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２との間で第１の放出光及び第２の放出光を直接伝搬し、すなわち、これらの放出光は、この伝搬中に修正（例えば、変調）されない。
【0024】
本発明の全ての実施形態において、結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２は、位相シフトレーザＬ１、Ｌ２から出射する放出光を制御し、特にこれらの放出光の位相を制御することによって完全に制御された方式でそれらを結合することを可能にする制御要素及び測定要素を備えるので、「アクティブ」であると言われる。制御要素及び測定要素は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器を備える。これらのデバイスのアクティブな性質のために、結合は０．５ｄＢ程度の低減された損失で実現され得る。これらの制御要素及び測定要素、特にパイロット制御可能な位相シフタ及び光検出器は、集積フォトニックチップＰＩＣの電気コンタクトパッドに電気的に接続される。集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、集積フォトニックチップＰＩＣに関連付けることができ、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の制御要素及び測定要素に電気的に接続される。集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、制御要素（例えば、パイロット制御可能な位相シフタ）を較正し、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の光出力部において発生させた結合された放出光を、これらの放出光が選択された設定点に適合するために、特に、全ての光パワーがこれらの光出力部のうちの１つにおいて伝送されるために、統制するように構成されている。この目的のために、集積制御回路は、光検出器によって提供される測定値を受信し、この測定値は、光制御の実施を可能にする。
【0025】
図２は、第１の実施形態の第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１を示し、第２のアクティブ結合デバイスＡＣＤ２は同一のアーキテクチャを有することが理解される。第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、第１のレーザＬ１からの第１の放出光ｌ１及び第２の放出光ｌ’１をそれぞれ受光するための第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ１’を有する。第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１はまた、光入力部Ｏｌ１、Ｏｌ１’で受光された放出光をコヒーレント結合する、放出光ｌ１＋ｌ’１を発生させる光出力部ＯＯを有する。このような結合は、例えば、マルチモード干渉計又はＹ接合導波路によって実行されるコンバイナＣＰによって実施される。コンバイナＣＰは、第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ１’にそれぞれ連結された２つの入力部と、２つの出力部とを有し、そのうちの第１の出力部は、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１の光出力部ＯＯに連結される。
【0026】
このコヒーレント結合を可能にするために、図２に示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、コンバイナＣＰの入力部の光学的に上流に配置された２つのパイロット制御可能な位相シフタＰＳ１、ＰＳ１’を備える。これらは、熱光学位相シフタであり得る。位相シフタＰＳ１、ＰＳ１’によって放出光に伝搬した位相遅延は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣによって発生させた電気信号ＰＳ＿ｃｔｒｌによって制御可能である。一般に、この第１の実施形態のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、少なくとも１つのパイロット制御可能な位相シフタを備え、これはコヒーレント結合を可能にするのに十分であるが、この結合を可能にする条件を達成するためにかなりの量のエネルギーを必要とする場合がある。このため、有利には、アクティブ結合デバイスに２つのパイロット制御可能な位相シフタを装備することが提案される。
【0027】
図２に示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１はまた、コンバイナＣＰの第２の出力部の光学的に下流に光検出器ＰＤを備える。この光検出器は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣに供給される電気信号ＴＡＰを発生させる。
【0028】
動作中、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを使用して、位相シフタＰＳ１、ＰＳ１’によって導入される位相を調整して、信号の光パワーの最大値が、光出力部ＯＯに向かって伝搬するコンバイナＣＰの出力部において結合されるようにする。これを行うために、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、光検出器ＰＤによって供給される測定信号を使用して、コンバイナの他のチャネル上で利用可能な光パワーを測定し、それを最小化しようとする。換言すれば、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、光検出器ＰＤによって供給される測定信号ＴＡＰを最小化する目的で、コンバイナＣＰを使用して第１の放出光ｌ１及び第２の放出光ｌ’１を結合する前に第１の放出光ｌ１及び第２の放出光ｌ’１の位相を調整することによって統制を実施する。
【0029】
図３は、本発明のこの第１の実施形態による集積フォトニックチップＰＩＣ及び光学部品の第１の例を示す。チップＰＩＣのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮを制御するように意図された全ての制御及び測定信号ＰＳ＿ｃｔｒｌ、ＴＡＰを一緒にグループ化するバスＢＵＳを使用して集積フォトニックチップＰＩＣに電気的に接続された制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣが、ここでも見出される。
【0030】
この例では、集積フォトニックチップＰＩＣは、Ｎ個（例えば、８個、１６個、又はそれ以上）の位相シフトレーザを備える。各位相シフトレーザＬ１～ＬＮは、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮと関連付けられ、このデバイスは、レーザを形成する光学キャビティの端部の各々によって供給される２つの放出光をコヒーレント結合する。
【0031】
結合された放出光は、この例では、放出ゾーンＺ１～Ｚｎに向かってガイドされ、そこで、Ｎ本の光ファイバＦ１～ＦＮの格子に連結される。これらの放出ゾーンＺ１～ＺＮは、ファイバＦ１～ＦＮへ結合された放出光の注入を容易にするために、連結手段、例えばエッジカプラ又は表面連結格子を備えることができる。もちろん、結合された放出光への任意の所望の変換を実施するために、他の光学素子を、結合された放出光伝播経路上に、集積フォトニックチップ内に、又は集積フォトニックチップの外側に設けることが可能である。
【0032】
図４は、本発明による集積フォトニックチップＰＩＣの第２の実施形態のブロック図を示す。
【0033】
図４のブロック図のチップＰＩＣは、記載を簡単にするために、２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２から形成されるレーザのバンクＬＢを備える。レーザのバンクＬＢは、本発明を実施するための形態の最初の部分に示されたバンクの全ての特徴を有する。２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２は、とりわけ異なる波長を有する第１の放出光ｌ１、ｌ’１及び第２の放出光ｌ２、ｌ’２を放出する。この実施形態では、２つの位相シフトレーザＬ１、Ｌ２によって放出された放出光は、増大した電力量の結合マルチスペクトル放射を形成するためにスペクトル結合される。
【0034】
したがって、図４において非常に明確に確認することができるように、第１の位相シフトレーザＬ１によって放出された第１の放出光ｌ１及び第２の位相シフトレーザＬ２によって放出された第１の放出光ｌ２は両方とも、第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１の光入力部０ｌ１、０ｌ２上にガイドされるので、この実施形態では、第１の結合された放出光ｌ１＋ｌ２を形成するために２つの第１の放出光ｌ１、ｌ２のスペクトル結合を生じさせる。同様に、第１の位相シフトレーザＬ１によって放出された第２の放出光ｌ’１及び第２の位相シフトレーザＬ２によって放出された第２の放出光ｌ’２は、両方とも、結合された放出光ｌ’１＋ｌ’２を形成するために、第２のアクティブ結合デバイスＡＣＤ２の光入力部Ｏｌ１、Ｏｌ２上にガイドされる。したがって、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２は、マルチプレクサ又はインターリーバを構成している。
【0035】
第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態の集積フォトニックチップＰＩＣは、レーザのバンクＬＢとアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２との間で第１の放出光及び第２の放出光を伝搬し、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２とチップの放出ゾーンＺ１、Ｚ２との間で結合された放出光を伝搬するための導波路格子ＷＧを備える。もちろん、第１の実施形態と同様に、結合された放出光への任意の所望の変換を実施するために、他の光学素子を、結合された放出光伝播経路上に、集積フォトニックチップＰＩＣ内に、又は集積フォトニックチップの外側に設けることが可能である。
【0036】
集積フォトニックチップＰＩＣはまた、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の制御要素に電気的に接続され、第１の実施形態で提示されたものと同様の制御集積回路ＣＴＲＬ＿ＩＣに関連付けることができる。したがって、集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２が所望のスペクトル結合を実行するためにアクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２の動作を制御するように構成されている。この目的のために、集積制御回路ＣＴＲＬ＿ＩＣは、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１、ＡＣＤ２から測定信号ＴＡＰを受信し、これらのデバイスに向けられた制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを発生させる。
【0037】
図５ａは、図４の第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤのブロック図であり、第２のアクティブ結合デバイスＡＣＤ２が同一のアーキテクチャを有することが理解される。一般に、第２の実施形態のこのアクティブ結合デバイスＡＣＤは、マッハツェンダ干渉計とすることができる。より正確には、この第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、２つのレーザＬ１、Ｌ２の第１の放出光ｌ１、ｌ２をそれぞれ受光するための第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ２を有する。これはまた、光入力部Ｏｌ１、Ｏｌ２で受光された放出光をスペクトル結合して、結合された放出光ｌ１＋ｌ２が発生した光出力部ＯＯを有する。このような結合は、例えば、マルチモード干渉計又はＹ接合導波路によって形成される２つのコンバイナＣＰ１、ＣＰ２によって実施される。第１のコンバイナＣＰ１は、第１の光入力部Ｏｌ１及び第２の光入力部Ｏｌ２にそれぞれ連結された２つの入力部と、第２のコンバイナＣＰ２の２つの入力部にそれぞれ連結された２つの出力部とを有する。この第２のコンバイナＣＰ２自体は、２つの出力部を有し、この第１の出力部は、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１の光出力部ＯＯに連結される。
【0038】
著しい光損失することなくスペクトル結合を可能にするために、図５ａに示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１は、２つのコンバイナＣＰ１、ＣＰ２の間に光学的に配置された２つのパイロット制御可能な位相シフタＰＳ１、ＰＳ２を備える。第１の実施形態と同様に、デバイスに単一のパイロット制御可能な位相シフタを設けることができる。位相シフタＰＳ１、ＰＳ２によって放出光に伝搬した位相偏移は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣによって発生させた制御電気信号ＰＳ＿ｃｔｒｌによって制御可能である。コンバイナＣＰ１、ＣＰ２を接続する２つのアームのうちの１つは、遅延線を形成する追加の導波路部分ＤＬを備える。周知のように、追加の導波路部分ＤＬの長さは、アクティブ結合デバイスの透過関数、すなわち、第１の放出光が出力部において結合されることを可能にするために、デバイスの入力部において第１の放出光が有さなくてはならないスペクトル偏差を決定する。このデバイスの詳細な説明は、特に、文献「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｆｉｂｒｅ Ｏｐｔｉｃｓ」Ｈ．Ｖｅｎｇｈａｕｓ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ．１２３，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，ｐｐ．３８１－４３２に記載されている。
【0039】
図５ａに示される第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤ１はまた、第２のコンバイナＣＰ２の第２の出力部の光学的に下流に光検出器ＰＤを備える。この光検出器は、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣに供給される電気測定信号ＴＡＰを発生させる。
【0040】
動作中、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを使用して、位相シフタＰＳ１、ＰＳ２によって導入される位相を調整して、放出光の光パワーの最大値が、光出力部ＯＯに向かって伝搬するカプラの出力部において結合されるようにする。これを行うために、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣは、光検出器ＰＤによって供給される測定信号を使用して、カプラの他のチャネル上で利用可能な光パワーを測定し、この結果、光パワーを最小化しようとする。
【0041】
図５ｂは、図５ａに示されたものに対する代替のブロック図を示し、第１のアクティブ結合デバイスＡＣＤは、この場合、共振リングによって実装される。共振リングＲＲは、アクティブ結合デバイスＡＣＤの光入力部と光出力部との間に配置された２つのアームの間に配置される。共振リングＲＲ上には位相シフタＰＳが配置されている。出力部の１つにはまた、光検出器ＰＤが装備されている。
【0042】
図６は、本発明の第２の実施形態による集積フォトニックチップＰＩＣの第２の例を示す。図の読みやすさのために、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣの図示は省略されているが、このようなデバイスは、機能的光学部品を形成するために、図３の例１において提示されたように、集積フォトニックチップＰＩＣに電気的に接続されて提供され得る。
【0043】
レーザのバンクＬＢは、集積フォトニックチップＰＩＣの中心に、第１のフォトニックブロックＢ１と第２のフォトニックブロックＢ２との間に配置される。これら２つのブロックＢ１、Ｂ２は、この例では同一の構成を有するので、第１のブロックＢ１のアーキテクチャのみが詳細に示されている。当然ながら、これらの２つのブロックが完全に同一である必要はない。各ブロックは、２つの放出ゾーンＺ１、Ｚ２において、レーザのバンクＬＢの位相シフトレーザの放出光をスペクトル結合する２つの出力放出光を提供するために、第２の実施形態の基本方式を実施することによって、８つの位相シフトレーザから出射している放出光をそれらの間で結合する。
【0044】
レーザのバンクＬＢの位相シフトレーザＬ１～Ｌ８は、段階状の波長を有し、連続するインデックスＬｉ、Ｌｉ＋１を有する２つのレーザは、この例では１００ＧＨｚのスペクトル分離帯域によって分離されている。もちろん、応用分野によるこのスペクトル分離帯域の値、全ての放出光に対応するために利用可能なスペクトル帯域幅、及びレーザのバンクＬＢ内の位相シフトレーザの数は、自由に選択することができる。
【0045】
図６及び第１のフォトニックブロックＢ１の説明を続けると、後者は、２つの異なる位相シフトレーザの２つの第１の放出光にそれぞれ関連付けられた４つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤ４を備える。４つの結合された放出光がこのように形成され、したがって、これらの結合された放出光の各々は、元の位相シフトレーザの各々の放射波長に対応する２つのスペクトル線を有する。これら４つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤ４は類似しており、第１のブロックの第１の結合段を形成する。
【0046】
図６の例では、２つのアクティブな二次結合デバイスＡＣＤａ～ＡＣＤｂから構成される第２の結合段が提供される。結合された放出光は、これらの２つのデバイスの入力部へ対でガイドされ、デバイスが、２つの結合された放出光を供給するために、これらの放出光を次々に対で結合させる。したがって、各放出光が、元の位相シフトレーザの各々の放出波長に対応する４つのスペクトル線を有する。より正確には、第１の二次デバイスＡＣＤａは、それが光学的に連結される第１の４つのレーザＬ１～Ｌ４のスペクトル成分を有する放出光ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＋ｌ４を供給する。同様に、第２の二次デバイスＡＣＤｂは、それが光学的に連結されるバンクの他方の４つのレーザＬ５～Ｌ８のスペクトル成分を有する放出光ｌ５＋ｌ６＋ｌ７＋ｌ８を供給する。この２段結合を容易にするために、位相シフトレーザＬ１～ＬＮは、インターリーブ方式で第１段のアクティブ結合デバイスに関連付けられ、同じアクティブ結合デバイスに関連付けられた２つの位相シフトレーザは、２００ＧＨｚだけシフトされることに留意されたい。このようにして、第１のブロックＢ１の第２の段のスペクトル結合が、互いに１００ＧＨｚ分離されたスペクトル線を有する２つの放出光に対して行われることが保証される。
【0047】
最後に、図６の例の第１のフォトニックブロックは、第３の段において、第２の段から出射する結合された放出光を受動的に結合するためのデバイスを構成するパワーディバイダＳを備える。このパッシブ結合デバイスは第３の結合段を構成する。このようなパッシブデバイスは、３．５ｄＢ程度の比較的大きな光損失にはなるが、第１のフォトニックブロックＢ１の第２の段から出る２つの結合された放出光を容易に（アクティブ制御手段なしで）結合することを可能にする。この第１のブロックは、最終的に、２つの放出ゾーンＺ１、Ｚ２において、レーザのバンクＬＢの８つの位相シフトレーザＬ１～Ｌ８から出射する放出光をスペクトル結合する２つの出力放出光を発生させる。複数の結合から生じる各出力放出光は、比較的高いパワーを有することが理解されるであろう。既に述べたように、集積フォトニックチップの第２のフォトニックブロックＢ２は、第１のフォトニックブロックＢ１のアーキテクチャと同一のアーキテクチャを有することができ、その結果、最終的に集積フォトニックチップＰＩＣは、４つの出力放出光を生成し、これらの出力放出光は、図示されていない４つの光ファイバの格子に連結することができる。
【0048】
より一般的には、各フォトニックブロックＢ１、Ｂ２は、複数の結合段を備えることができ、各段は、少なくとも１つのアクティブ又はパッシブ結合デバイスから構成されることが理解される。２以上の次数の段に存在する結合デバイスは、本出願では二次結合デバイスと呼ばれる。したがって、（アクティブ結合デバイスを優先することによって）特に効果的なフォトニックチップを形成し、チップの出力ポートの数を制限することが可能であり、すなわち、出力放出光に対して、位相シフトレーザの数とは無関係に、各出力放出光が比較的高い光パワーを有する。したがって、各々が２つの出力光ビームを発生させるＮ個の位相シフトレーザを有する集積フォトニックチップを提案し、このチップＰＩＣをＭ本の光ファイバに効果的に連結することが可能であり、（複数の結合段の場合）Ｍは、Ｎ未満又は（単一の結合段を有するチップＰＩＣの場合）Ｎに等しい。
【0049】
図７は第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップＰＩＣの第３の例を示す。図を簡略化するために、全てのアクティブ結合デバイスについて、制御要素及び測定要素並びに関連する信号は図示されていない。しかしながら、それらはもちろん存在する。
【0050】
この例では、８つの位相シフトレーザＬ１～Ｌ８が、第１の実施形態による８つのアクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤ８から形成された第１の結合段に関連付けられている。したがって、各アクティブ結合デバイスは、この関連付けられた位相シフトレーザから出射する２つの放出光のコヒーレント結合を実施する。
【0051】
この第１の段は、第２の実施形態に従って、すなわちスペクトル結合を実施する二次アクティブ結合デバイスの３つの他の連続する段に導波路格子によって光学的に接続される。第２の段は４個の二次アクティブ結合デバイスＡＣＤ１’～ＡＣＤ４’から構成され、第３の段は２つの二次アクティブ結合デバイスＡＣＤａ、ＡＣＤｂから構成され、第４の段は単一の二次アクティブ結合デバイスＡＣＤｃから構成されている。
【0052】
この第３の例の集積フォトニックチップは、アクティブ結合デバイスのみを使用し、これは、（統制の複雑さの程度がわずかに高くなるという犠牲を払って）光損失を低減する傾向がある。レーザのバンクによって生成される全ての光パワーは、損失を除いて、単一の放出ゾーンＺ１において、チップＰＩＣの単一の出力放出光で利用可能になる。この出力放出光は、バンクＬＢの８つの位相シフトレーザＬＳ１～ＬＳ８のスペクトル成分を伝達する。
【0053】
図８は、第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した集積フォトニックチップＰＩＣの第４の例を示す。これは、図７の第３の例のフォトニックチップの変形例であり、第４の段の二次アクティブ結合デバイスがパッシブ結合デバイスＳに置き換えられている。Ｓは、電力分配器であり得る。レーザのバンクによって生成される光パワーは、２つの放出ゾーンＺ１、Ｚ２において、チップＰＩＣの２つの出力放出光で利用可能になる。
【0054】
図９は、第１及び第２の実施形態をハイブリッド化した光集積チップＰＩＣの第５の例を示す。これは、図７及び図８の第３の例及び第４の例のフォトニックチップＰＩＣの変形例であり、第４及び第３の段の二次アクティブ結合デバイスＡＣＤａ、ＡＣＤｂ、ＡＣＤｃは、電力分配器などのパッシブ結合デバイスＳに置き換えられている。レーザのバンクによって生成される光パワーは、４つの放出ゾーンＺ１～Ｚ４において、チップＰＩＣの４つの出力放出光で利用可能になる。このアーキテクチャは、この図においてＸで示されたゾーンにおいて２つの導波路の交差を必要とし、この交差は０．５ｄＢ程度の損失を引き起こすことに留意されたい。
【0055】
当然ながら、本発明は、説明された実施形態に限定されず、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。
【0056】
本出願の前の段落で述べた利点のために多くの用途において好ましいタイプのレーザを形成する分布帰還型位相シフトレーザのバンクの使用が示されたが、本発明はこのタイプのレーザに決して限定されない。本発明は、より一般的には、レーザによって形成される任意のバンクに適用され、各レーザは、２つの端部によって画定される光学キャビティを備え、かつ２つの端部からそれぞれ出射する第１の放出光及び第２の放出光を放出する。
【0057】
集積フォトニックチップＰＩＣ上のコンタクトパッドの数を低減し、測定信号のルーティングを容易にするために、アクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮの測定信号ＴＡＰを伝達する全ての導電線を互いに接続することができる。したがって、単一の電気測定信号がチップＰＩＣの単一のパッドで利用可能となり、この測定信号は、チップＰＩＣのアクティブ結合デバイスの全ての光検出器で利用可能な光パワーを表す。この測定信号を制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣの単一の入力部に送信するために、バスＢＵＳの単一の線がこの測定信号を伝達する。後者は、各アクティブ結合デバイスＡＣＤ１～ＡＣＤＮの位相シフタの制御信号ＰＳ＿ｃｔｒｌを較正及び／又は統制するためのプログラムを実施する。この較正及び／又は統制プログラムの目的は、例えばチップの始動段階中に、単一の測定信号によって伝達される値を最小化することである。
【0058】
そのようなプログラムの代替品として、制御デバイスＣＴＲＬ＿ＩＣによって制御可能であり、選択されたアクティブ結合デバイスの光検出器を集積フォトニックチップの単一のコンタクトパッドに接続することを可能にするマルチウェイスイッチを集積フォトニックチップに装備することが提案され得る。
【0059】
更に、様々な実施形態及び実施例において、結合された放出光が集積フォトニックチップの放出ゾーンに向かって直接ガイドされることが説明及び図示されているが、この特徴は必須ではない。したがって、これらの結合された放出光の伝搬を遮断する他のデバイス、例えば、変調格子が、導波路格子によってチップの放出ゾーンに向かって伝搬される前に挿入されることを提供することが可能である。
【0060】
更に一般的には、集積フォトニックチップが放出ゾーンを有する必要はない。集積フォトニックチップは、例えばコンピューティングデバイスとメモリデバイスとの間に集積通信デバイスを構成することができ、チップを光ファイバに連結したり、自由伝搬によって出力放出光を伝搬させたりする必要がなく、これら２つのデバイス間でデータを通信することを可能にする。この場合、結合された放出光を調製するための上述の手段に加えて、この放出光を変調及び受光するための手段を備える。したがって、一般的に、本発明の目的は、バンクのレーザから少なくとも１つの結合された放出光を生成することである。このレーザは、ＤＦＢ、ＤＢＲ（分布反射型レーザ）、又はＤＭＬ（直接変調レーザ）タイプであってもよい。
【国際調査報告】