光ＡＮＤ素子
【課題】構造が比較的単純な光ＡＮＤ素子を実現する。
【解決手段】導波路上に電極分離された複数の可飽和吸収領域を有する半導体レーザの共振器内に複数の過飽和吸収領域を設け、可飽和吸収領域に光を入射することにより、その部分の透明化に応じてレーザダイオードの閾値が低くなる。過飽和吸収部分が損失になっているときと、透明化してときの敷居電流の中間の電流を流しておくと、複数の全ての過飽和吸収部分への入射光により過飽和吸収部分が損失時のわずから出力光から透明時のレーザ発振による大きな出力光に変化し、その状態が保たれるので、全ての過飽和吸収部分に入射光が存在するときのみに大出力光が得られ、光ＡＮＤ回路が構成される。
【解決手段】導波路上に電極分離された複数の可飽和吸収領域を有する半導体レーザの共振器内に複数の過飽和吸収領域を設け、可飽和吸収領域に光を入射することにより、その部分の透明化に応じてレーザダイオードの閾値が低くなる。過飽和吸収部分が損失になっているときと、透明化してときの敷居電流の中間の電流を流しておくと、複数の全ての過飽和吸収部分への入射光により過飽和吸収部分が損失時のわずから出力光から透明時のレーザ発振による大きな出力光に変化し、その状態が保たれるので、全ての過飽和吸収部分に入射光が存在するときのみに大出力光が得られ、光ＡＮＤ回路が構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、光バ-ストネットワークや光パケットネットワークに代表される次世代光通信ネットワークにおいて、光ラベル処理に必要な光ＡＮＤ素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されているＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、まだそのほとんどが電気信号を伝送媒体とするネットワークとなっている。光を伝送媒体として使用する通信は、大量にデータを伝送する基幹部分と、その他一部で使用されているのみである。
【０００３】
さらに、それはｐｏｉｎｔ ｔｏ ｐｏｉｎｔの通信であり、「フォトニックネットワーク」と言えるほどの通信網には成長していない。実際には、現在のネットワークのニーズからは、ネットワークの末端まで大量のデータを伝送する必要性がないこともある。
【０００４】
ただし、将来的には末端のＰＣ（フォトダイオード）までが、大量のデータを送受信し、さらにはそのデータの同時性が必要になっていくことが予想される。このような課題を解決する技術として、現在はまだ研究開発段階で実用化されていないが、光バーストネットワークや光パケットネットワークが提案されている。
【０００５】
その技術は、データ信号を光バーストデータまたは光パケットデータに変換し、末端に届くまで電気に変換することなく、光のままスイッチングするネットワークである。光バーストネットワークでは、現在の電気−光変換を多用していたネットワークと比較し、圧倒的にデータ転送遅延時間が短くでき、光パケットネットワークでは、さらにデータのリアルタイム性が維持できるネットワークである。
【０００６】
これらのネットワークでは、伝送するデータ単位は光バーストあるいは光パケット単位となるが、そのヘッダ部分あるいは光バーストの場合はシグナリングパケットに、光バーストあるいは光パケットの送信元や宛先などを記述した光ラベル部分を持たせている。
【０００７】
図３は電気的な論理処理を行う従来例を示すブロック構成図である。この例ではすべての光データをＰＤ２０で受信し光信号を電気に変換した後に電気ＡＮＤ回路でＡＮＤを取るようにしたものである。すなわち図示しない光信号がＰＤ２０により電気信号に変換されＡＭＰ２１で増幅されてＡＮＤラッチ回路３０で論理処理がおこなわれる。
【０００８】
図４は他の従来例を示す要部構成図でＰＤ２０とＲＴＤ４０を使用して光信号をＰＤの出力のＡＮＤを取るものである。
なお、光素子を用いた光排他的論理和アレイ回路の従来例としては下記の特許文献がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２４１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光バーストネットワークや光パケットネットワークで必要な光ラベルの判断では、光のシリアル−パラレル変換の後に、光ＡＮＤ回路を設けている。この光ＡＮＤ回路には、図３に示す従来例のように、すべての光データをＰＤで受信し光信号を電気に変換した後に電気ＡＮＤ回路でＡＮＤを取る電気的論理処理の光ＡＮＤ回路や、図４に示すようにＰＤとＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード）を使用して光信号をＰＤの出力のＡＮＤを取る光論理処理回路がある。
【００１１】
しかしながら、電気的論理処理の場合、必要素子点数が多く電気接続が多いためコストが非常に高くなってしまう。さらに、４０Ｇｂｐｓなどの高速処理は比較的難しく、従来の光論理処理回路での処理では、高速性には問題がないが、やはり素子点数が多くコストが高いという課題があった。
従って本発明は、構造が比較的単純な光ＡＮＤ素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明の光ＡＮＤ素子は、請求項１においては
導波路上に電極分離された複数の可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、
前記可飽和吸収領域のそれぞれに光を入射する光入射手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２においては、請求項１記載の光ＡＮＤ素子において、
前記可飽和吸収領域のそれぞれに独立して電流を供給する電流供給手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３においては、請求項1又は２に記載の光ＡＮＤ素子において、
前記可飽和吸収領域への光入射を光ファイバの直接結合で行なうことを特徴とする。
【００１５】
請求項４においては、請求項１または２に記載の光ＡＮＤ素子において、
前記可飽和吸収領域への光入射を光導波路を介して行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１乃至４の発明によれば、通常の半導体レーザの電流注入領域をいくつかに電極分離して構成しているため、製作が容易でコストもサイズも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の光ＡＮＤ素子の一実施例を示す要部拡大平面図である。
図において、１は可飽和吸収領域を持つ半導体レーザであり、光導波路２の長手方向に電極分離し可飽和吸収した領域３を設けた（図示では等距離に４箇所）ものである。
【００１８】
可飽和吸収領域３を持った半導体レーザ１では、この可飽和吸収による損失により、レーザのしきい値が高くなっている。この可飽和吸収領域に光をあて透明化した場合、レーザのしきい値が低くなる。このレーザに可飽和吸収が損失になっているときのしきい電流と透明化した場合のしきい電流の間の電流値を流しておくと、損失になっている場合はレーザ発振せずレーザ端面からは非常に弱い光しか出力されない。
【００１９】
しかし、可飽和吸収領域３に外部より光を入射し光導波路上のすべての過飽和領域が透明化するとレーザ発振を起こし、その後、可飽和吸収領域への光が入射されなくなっても、レーザ発振による光子密度の増加によって可飽和吸収領域は透明なまま保持され、レーザ発振も保持される。
【００２０】
図では、可飽和吸収領域３を４箇所設けているが、これらはシリアル−パラレル変換された光ラベル信号でほぼ同時に透明化されないとレーザ発振しない。しかし、それぞれの可飽和吸収領域に同時に光が入射されればレーザ発振し、いったんレーザ発振すれば光ラベル信号が入射されなくてもレーザ発振は維持される。つまり、光ラベル信号で、１度すべての可飽和吸収領域が透明化された場合、レーザ発振が行なわれ、その状態が維持される。このように、光入力のＡＮＤを光で出力することができる。
【００２１】
そして、１度レーザ発振が起こるとそれが維持されるが、レーザの電流をカットすると、初期状態に戻すことができる。
なお、光ラベル信号が可飽和吸収を透明化するに不足なパワーレベルしか得られない場合は、各可飽和吸収領域別に電流を供給し、この電流で透明化を補助するように動作させることも可能である。
【００２２】
可飽和吸収領域の数は、特に限定しない。ただし、そのサイズは応答できる光ラベル信号のビット長に影響するため、適応する光ラベル信号のビット長に十分応答できる小ささにする必要がある。
図２は他の実施例を示すものである。なお、図1と同一要素には同一番号が付してある。 図において５は光導波路２に直角方向で、かつ可飽和吸収領域３にそれぞれが接続する第２光導波路である。図に示すようにイで示す光導波路はイ'で示す可飽和吸収領域に接続し、ロ，ハ,ニはロ'，ハ',ニ'で示す可飽和吸収領域に接続されている。
【００２３】
このような構成において、イ〜ニで示す光導波路から光を導入すれば光ラベル信号を効率よく可飽和吸収領域に導くことができる。
この素子だけでは、光入力光出力であるが、従来例同様、この光出力をＰＤで受光しＡＭＰで増幅すれば、電気出力の光ＡＮＤ回路とすることができる。
このような可飽和吸収領域を持つレーザはファブリペロー型にすることが製作上最も簡単であるが、出力光に単色性が必要な場合は、ＤＦＢ型あるいはＤＢＲ型にすることも可能である。
また、光ラベル信号が結合していない過飽和吸収領域には電流で常に透明化させ、その領域の動作を無効にすることも可能である。
【００２４】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る光ＡＮＤ素子の要部拡大平面図である。
【図２】本発明に係る他の光ＡＮＤ素子の要部拡大平面図である。
【図３】従来の光ＡＮＤ素子をを示す構成図である。
【図４】従来の光ＡＮＤ素子の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 可飽和吸収領域を持つレーザ
２ 光導波路
３ 可飽和吸収領域４ 光ラベル信号
４ 光ラベル信号
５ 第２光導波路
２０ ＰＤ（フォトダイオード）
２１ ＡＭＰ
３０ ＡＮＤラッチ回路
４０ ＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、光バ-ストネットワークや光パケットネットワークに代表される次世代光通信ネットワークにおいて、光ラベル処理に必要な光ＡＮＤ素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されているＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、まだそのほとんどが電気信号を伝送媒体とするネットワークとなっている。光を伝送媒体として使用する通信は、大量にデータを伝送する基幹部分と、その他一部で使用されているのみである。
【０００３】
さらに、それはｐｏｉｎｔ ｔｏ ｐｏｉｎｔの通信であり、「フォトニックネットワーク」と言えるほどの通信網には成長していない。実際には、現在のネットワークのニーズからは、ネットワークの末端まで大量のデータを伝送する必要性がないこともある。
【０００４】
ただし、将来的には末端のＰＣ（フォトダイオード）までが、大量のデータを送受信し、さらにはそのデータの同時性が必要になっていくことが予想される。このような課題を解決する技術として、現在はまだ研究開発段階で実用化されていないが、光バーストネットワークや光パケットネットワークが提案されている。
【０００５】
その技術は、データ信号を光バーストデータまたは光パケットデータに変換し、末端に届くまで電気に変換することなく、光のままスイッチングするネットワークである。光バーストネットワークでは、現在の電気−光変換を多用していたネットワークと比較し、圧倒的にデータ転送遅延時間が短くでき、光パケットネットワークでは、さらにデータのリアルタイム性が維持できるネットワークである。
【０００６】
これらのネットワークでは、伝送するデータ単位は光バーストあるいは光パケット単位となるが、そのヘッダ部分あるいは光バーストの場合はシグナリングパケットに、光バーストあるいは光パケットの送信元や宛先などを記述した光ラベル部分を持たせている。
【０００７】
図３は電気的な論理処理を行う従来例を示すブロック構成図である。この例ではすべての光データをＰＤ２０で受信し光信号を電気に変換した後に電気ＡＮＤ回路でＡＮＤを取るようにしたものである。すなわち図示しない光信号がＰＤ２０により電気信号に変換されＡＭＰ２１で増幅されてＡＮＤラッチ回路３０で論理処理がおこなわれる。
【０００８】
図４は他の従来例を示す要部構成図でＰＤ２０とＲＴＤ４０を使用して光信号をＰＤの出力のＡＮＤを取るものである。
なお、光素子を用いた光排他的論理和アレイ回路の従来例としては下記の特許文献がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２４１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光バーストネットワークや光パケットネットワークで必要な光ラベルの判断では、光のシリアル−パラレル変換の後に、光ＡＮＤ回路を設けている。この光ＡＮＤ回路には、図３に示す従来例のように、すべての光データをＰＤで受信し光信号を電気に変換した後に電気ＡＮＤ回路でＡＮＤを取る電気的論理処理の光ＡＮＤ回路や、図４に示すようにＰＤとＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード）を使用して光信号をＰＤの出力のＡＮＤを取る光論理処理回路がある。
【００１１】
しかしながら、電気的論理処理の場合、必要素子点数が多く電気接続が多いためコストが非常に高くなってしまう。さらに、４０Ｇｂｐｓなどの高速処理は比較的難しく、従来の光論理処理回路での処理では、高速性には問題がないが、やはり素子点数が多くコストが高いという課題があった。
従って本発明は、構造が比較的単純な光ＡＮＤ素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明の光ＡＮＤ素子は、請求項１においては
導波路上に電極分離された複数の可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、
前記可飽和吸収領域のそれぞれに光を入射する光入射手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２においては、請求項１記載の光ＡＮＤ素子において、
前記可飽和吸収領域のそれぞれに独立して電流を供給する電流供給手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３においては、請求項1又は２に記載の光ＡＮＤ素子において、
前記可飽和吸収領域への光入射を光ファイバの直接結合で行なうことを特徴とする。
【００１５】
請求項４においては、請求項１または２に記載の光ＡＮＤ素子において、
前記可飽和吸収領域への光入射を光導波路を介して行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１乃至４の発明によれば、通常の半導体レーザの電流注入領域をいくつかに電極分離して構成しているため、製作が容易でコストもサイズも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の光ＡＮＤ素子の一実施例を示す要部拡大平面図である。
図において、１は可飽和吸収領域を持つ半導体レーザであり、光導波路２の長手方向に電極分離し可飽和吸収した領域３を設けた（図示では等距離に４箇所）ものである。
【００１８】
可飽和吸収領域３を持った半導体レーザ１では、この可飽和吸収による損失により、レーザのしきい値が高くなっている。この可飽和吸収領域に光をあて透明化した場合、レーザのしきい値が低くなる。このレーザに可飽和吸収が損失になっているときのしきい電流と透明化した場合のしきい電流の間の電流値を流しておくと、損失になっている場合はレーザ発振せずレーザ端面からは非常に弱い光しか出力されない。
【００１９】
しかし、可飽和吸収領域３に外部より光を入射し光導波路上のすべての過飽和領域が透明化するとレーザ発振を起こし、その後、可飽和吸収領域への光が入射されなくなっても、レーザ発振による光子密度の増加によって可飽和吸収領域は透明なまま保持され、レーザ発振も保持される。
【００２０】
図では、可飽和吸収領域３を４箇所設けているが、これらはシリアル−パラレル変換された光ラベル信号でほぼ同時に透明化されないとレーザ発振しない。しかし、それぞれの可飽和吸収領域に同時に光が入射されればレーザ発振し、いったんレーザ発振すれば光ラベル信号が入射されなくてもレーザ発振は維持される。つまり、光ラベル信号で、１度すべての可飽和吸収領域が透明化された場合、レーザ発振が行なわれ、その状態が維持される。このように、光入力のＡＮＤを光で出力することができる。
【００２１】
そして、１度レーザ発振が起こるとそれが維持されるが、レーザの電流をカットすると、初期状態に戻すことができる。
なお、光ラベル信号が可飽和吸収を透明化するに不足なパワーレベルしか得られない場合は、各可飽和吸収領域別に電流を供給し、この電流で透明化を補助するように動作させることも可能である。
【００２２】
可飽和吸収領域の数は、特に限定しない。ただし、そのサイズは応答できる光ラベル信号のビット長に影響するため、適応する光ラベル信号のビット長に十分応答できる小ささにする必要がある。
図２は他の実施例を示すものである。なお、図1と同一要素には同一番号が付してある。 図において５は光導波路２に直角方向で、かつ可飽和吸収領域３にそれぞれが接続する第２光導波路である。図に示すようにイで示す光導波路はイ'で示す可飽和吸収領域に接続し、ロ，ハ,ニはロ'，ハ',ニ'で示す可飽和吸収領域に接続されている。
【００２３】
このような構成において、イ〜ニで示す光導波路から光を導入すれば光ラベル信号を効率よく可飽和吸収領域に導くことができる。
この素子だけでは、光入力光出力であるが、従来例同様、この光出力をＰＤで受光しＡＭＰで増幅すれば、電気出力の光ＡＮＤ回路とすることができる。
このような可飽和吸収領域を持つレーザはファブリペロー型にすることが製作上最も簡単であるが、出力光に単色性が必要な場合は、ＤＦＢ型あるいはＤＢＲ型にすることも可能である。
また、光ラベル信号が結合していない過飽和吸収領域には電流で常に透明化させ、その領域の動作を無効にすることも可能である。
【００２４】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る光ＡＮＤ素子の要部拡大平面図である。
【図２】本発明に係る他の光ＡＮＤ素子の要部拡大平面図である。
【図３】従来の光ＡＮＤ素子をを示す構成図である。
【図４】従来の光ＡＮＤ素子の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 可飽和吸収領域を持つレーザ
２ 光導波路
３ 可飽和吸収領域４ 光ラベル信号
４ 光ラベル信号
５ 第２光導波路
２０ ＰＤ（フォトダイオード）
２１ ＡＭＰ
３０ ＡＮＤラッチ回路
４０ ＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路上に電極分離された複数の可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、
前記可飽和吸収領域のそれぞれに光を入射する光入射手段を備えたことを特徴とする光ＡＮＤ素子。
【請求項２】
前記可飽和吸収領域のそれぞれに独立して電流を供給する電流供給手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ＡＮＤ素子
【請求項３】
前記可飽和吸収領域への光入射を光ファイバの直接結合で行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の光ＡＮＤ素子
【請求項４】
前記可飽和吸収領域への光入射を光導波路を介して行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の光ＡＮＤ素子。
【請求項１】
導波路上に電極分離された複数の可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、
前記可飽和吸収領域のそれぞれに光を入射する光入射手段を備えたことを特徴とする光ＡＮＤ素子。
【請求項２】
前記可飽和吸収領域のそれぞれに独立して電流を供給する電流供給手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ＡＮＤ素子
【請求項３】
前記可飽和吸収領域への光入射を光ファイバの直接結合で行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の光ＡＮＤ素子
【請求項４】
前記可飽和吸収領域への光入射を光導波路を介して行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の光ＡＮＤ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２５３６８（Ｐ２００７−２５３６８Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０８８２４（Ｐ２００５−２０８８２４）
【出願日】平成１７年７月１９日（２００５．７．１９）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１９日（２００５．７．１９）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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