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Diese
Anmeldung basiert auf der früheren
japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-338415, eingereicht am 21.
November 2002, und beansprucht deren Priorität.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Repeater, der vorzugsweise
ein 1R-Repeater zur optischen Kommunikation ist.
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Zum
Verringern der Kosten von optischen Kommunikationsnetzen mit Metro
Access soll in den kommenden Jahren die WDM-(Wavelength Division Multiplexing)-Kommunikation
mit einem großen
Wellenlängenabstand
zwischen Kanälen
(Coarse WDM communication) verbreitet eingesetzt werden. Der Wellenlängenabstand
bei der Coarse-WDM-Kommunikation ist ungefähr gleich oder kleiner als
20 nm. In diesem System wird eine Kostenverringerung dadurch möglich, daß es nicht
erforderlich ist, Wellenlängen
einer Lichtquelle und eines Filters präzise zu steuern, und ein Kühler, der
zum Einhalten der Temperatur eines Halbleiterlasers einer Lichtquelle
verwendet wird, unnötig
ist, da ein gewisser Betrag der Wellenlängenabweichung toleriert wird.
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Bei
der optischen Kommunikation wird ein optischer Repeater zum Beispiel
zum Verstärken
eines abgeschwächten
optischen Signals verwendet. Als optischer Repeater steht ein Typ
zur Verfügung, bei
dem ein optischer Halbleiterverstärker und ein Gain-Entzerrungsfilter
verwendet werden. Was die optischen Halbleiterverstärker anbelangt,
gibt es einen Typ, bei dem eine Quantenmuldenstruktur oder eine
verzerrte Quantenmuldenstruktur für dessen aktive Schicht verwendet
wird.
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In
einem Metro-Kommunikationsnetz über eine
große
Entfernung ist ein 1R-Repeater unerläßlich, um den Verlust in jedem
Knoten des Metro-Kommunikationsnetzes zu kompensieren.
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EP 0305995 offenbart einen
optischen verstärkenden
Repeater, in dem ein Eingangssignal durch eine erste optische Übertragungsfaser
ausgebreitet wird und durch einen optischen Teiler in eine Vielzahl
von Lichtsignalen geteilt wird. Jedes der Lichtsignale wird in einem
entsprechenden optischen Verstärker
von einer Vielzahl von optischen Verstärkern verstärkt. Die so verstärkten Signallichte
werden in einem Optokoppler kombiniert.
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US 6421169 offenbart einen
optischen Faserverstärker
mit variabler Verstärkung,
der besonders in einem WDM-Netz zu verwenden ist.
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Der
Stand der Technik ist zum Beispiel offenbart in dem japanischen
offengelegten Patent Nr. 2000-40852 und in dem japanischen offengelegten Patent
Nr. 2001-57455.
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Jedoch
ist bei der Coarse-WDM-Kommunikation der zu verwendende Wellenlängenbereich (das
Band) immerhin 1,3 μm
bis 1,6 μm
breit, so daß es
unmöglich
ist, durch einen einzelnen zuvor vorgeschlagenen optischen Verstärker (mit
einem Band von ungefähr
0,05 μm)
verstärkt
zu werden, der die Kosten zum Verstärken des gesamten Wellenlängenbereiches
erhöht.
Demzufolge sind zuvor vorgeschlagene optische Repeater, die bei
der Coarse-WDM-Kommunikation verwendet werden, auch kostspielig,
so daß eine
Kostenreduzierung derselben gewünscht
worden ist.
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Es
ist wünschenswert,
die oben beschriebenen Probleme zu lösen und, im besonderen, einen preiswerten
optischen Repeater vorzusehen, der zur Verwendung bei der Coarse-WDM-Kommunikation, die
eine breite Bandbreite hat, geeignet ist.
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Als
Resultat ernsthafter Studien hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung
herausgefunden, daß in
optischen Halbleiterverstärkern,
die eine aktive Schicht mit einer Quantenmuldenstruktur oder dergleichen
enthalten, die Trägerdichte
in der aktiven Schicht sich bei einer kritischen Stromdichte durch das
Reduzieren der Dichte der aktiven Schicht verbessert, so daß ein Verstärkungsspektrum
breitbandig sein kann, andererseits aber eine Abhängigkeit von
einer polarisierten Welle der Verstärkung auf Grund einer Asymmetrie
des Materials der aktiven Schicht auftritt. Auf Grund des Auftretens
solch einer Abhängigkeit
von einer polarisierten Welle wird die Verstärkung eines breiten Wellenlängenbereiches durch
zuvor vorgeschlagene optische Verstärker schwierig. Unter dem Gesichtspunkt
hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung die folgenden Aspekte der
Erfindung erdacht.
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Gemäß eines
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Repeater
vorgesehen, der umfaßt:
einen Demultiplexer, der betriebsfähig ist, um ein eingegebenes
Lichtsignal in eine TE-Welle und eine TM-Welle zu teilen; einen
Konverter, der betriebsfähig
ist, um die TM-Welle in eine weitere TE-Welle zu konvertieren; einen
Multiplexer, der betriebsfähig
ist, um die TE-Welle, die durch den Demultiplexer von dem eingegebenen
Lichtsignal abgeteilt wurde, und die weitere TE-Welle zu koppeln,
um eine gekoppelte TE-Welle
zu bilden, und die gekoppelte TE-Welle auszugeben; und einen optischen Halbleiterverstärker, der
eine aktive Schicht enthält, die
eines hat von einer Quantenpunkt-, Quantendraht-, Quanten-Dash-
und Quantenmuldenstruktur, und betriebsfähig ist, um die gekoppelte
TE-Welle zu verstärken
und eine verstärkte
TE-Welle auszugeben.
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In
diesem optischen Repeater ist das optische Signal, das dem optischen
Halbleiterverstärker eingegeben
wird, nur eine TE-Welle, so daß die durch
den Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefundene Abhängigkeit
von einer polarisierten Welle gelöst ist, die der Nachteil von
zuvor vorgeschlagenen optischen Repeatern ist. Als Resultat wird
eine optische Verstärkung über einen
breiten Wellenlängenbereich
möglich.
Mit anderen Worten, der optische Repeater gemäß diesem Aspekt der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
das Verstärken des
gesamten Wellenlängenbereiches
unter Verwendung einer einzelnen Einheit, wodurch die Kosten drastisch
reduziert werden können.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Verstärkungsverfahren
zur Verwendung in einem optischen Repeater vorgesehen, welches Verfahren
umfaßt:
Teilen eines eingegebenen Lichtsignals in eine TE-Welle und eine TM-Welle;
Konvertieren der TM-Welle in eine weitere TE-Welle; Koppeln der
TE-Welle, die von dem eingegebenen Lichtsignal abgeteilt wurde,
und der weiteren TE-Welle,
um eine gekoppelte TE-Welle zu bilden, und Ausgeben der gekoppelten
TE-Welle; und Verstärken
der gekoppelten TE-Welle
unter Verwendung eines optischen Halbleiterverstärkers, der eine aktive Schicht
enthält,
die eines hat von einer Quantenpunkt-, Quantendraht-, Quanten-Dash-
und Quantenmuldenstruktur, und Ausgeben einer verstärkten TE-Welle.
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Beispielhaft
wird nun Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht ist, die die Struktur eines optischen Repeaters
zeigt, der die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert, aber
zum Verstehen von Ausführungsformen
derselben nützlich
ist;
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die die Struktur eines optischen Quantenpunktverstärkers 1 zeigt;
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3 eine
schematische Ansicht ist, die die Struktur eines optischen Repeaters
zeigt, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
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4 eine
graphische Darstellung ist, die ein ASE-(Amplitude Spontaneous Emission)-Spektrum zeigt,
das tatsächlich
erhalten wird; und
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5 eine
schematische Ansicht ist, die die Struktur eines weiteren optischen
Repeaters zeigt, der die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert, aber
zum Verstehen von Ausführungsformen
desselben nützlich
ist.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die die Struktur eines optischen Repeaters
zeigt, der die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert.
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Der
optische Repeater von 1 hat einen optischen Quantenpunktverstärker (optischen
Halbleiterverstärker) 1 mit
zwei Eingängen
und zwei Ausgängen.
Der optische Quantenpunktverstärker 1 verstärkt optische
Signale, die zwei Eingangssektionen unabhängig voneinander eingegeben
werden. Speziell verstärkt
der optische Quantenpunktverstärker 1 ein
optisches Signal, das einer Eingangssektion eingegeben wird, und
gibt es danach von einer Ausgangssektion aus, und verstärkt ein
optisches Signal, das der anderen Eingangssektion eingegeben wird, und
gibt es danach von der anderen Ausgangssektion aus.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die die Struktur des optischen Quantenpunktverstärkers 1 zeigt. 2 zeigt
nur einen Teil entsprechend dem einen Eingang und dem einen Ausgang.
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In
diesem optischen Quantenpunktverstärker 1 ist eine In0,52Al0,24Ga0,24As-Schicht (InAlGaAs-Schicht) 12 auf
einem n-Typ-InP-Substrat 11 gebildet.
Eine Oberfläche
des n-Typ-InP-Substrates
hat eine Ebenenrichtung von (311) B. Die InAlGaAs-Schicht 12 hat
eine Dicke von beispielsweise etwa 180 nm. Ferner ist auf der InAlGaAs-Schicht 12 eine
InAs-SK-Punktschicht 13 gebildet.
Auf der InAs-SK-Punktschicht 13 ist eine Vielzahl von hervorstehenden
Teilen gebildet, die eine dreieckige Pyramidenform haben und ungefähr zum Beispiel
1 bis 3 nm dick sind. Ferner ist auf der InAs-SK- Punktschicht 13 eine In0,52Al0,24Ga0,29As-Schicht (InAlGaAs-Schicht) 14 gebildet. Die InAlGaAs-Schicht 14 hat
an ihrem dicksten Teil zum Beispiel eine Dicke von etwa 30 nm. Auf
der InAlGaAs-Schicht 14 ist eine InAs-SK-Punktschicht 15 gebildet.
Auf der InAs-SK-Punktschicht 15 ist ähnlich wie auf der InAs-SK-Punktschicht 13 eine
Vielzahl von hervorstehenden Teilen mit einer dreieckigen Pyramidenform
gebildet, die zum Beispiel eine Dicke von etwa 1 bis 3 nm haben.
Auf der InAs-SK-Punktschicht 15 ist eine In0,52Al0,29Ga0,24As-Schicht (InAlGaAs-Schicht) 16 gebildet.
Die InAlGaAs-Schicht 16 hat an ihrem dicksten Teil zum
Beispiel eine Dicke von etwa 30 nm.
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Weiterhin
ist auf der InAlGaAs-Schicht 16 eine p-Typ-InP-Schicht 17 gebildet,
und darauf ist eine SiO2-Schicht 18 mit
einer Öffnung
gebildet. Auf der SiO2-Schicht 18 ist
eine Elektrode 19 gebildet, die über die Öffnung mit der p-Typ-InP-Schicht 17 verbunden
ist. Ferner ist auf der Rückseite
des n-Typ-InP-Substrates 11 eine Elektrode 20 gebildet.
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Der
optische Quantenpunktverstärker 1 mit solch
einer Konfiguration verstärkt
ein optisches Signal und gibt es aus, das in eine aktive Schicht
eingeführt
wird, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 19 und 20 angewendet
wird. Dieser optische Quantenpunktverstärker 1 hat jedoch,
wie oben beschrieben, eine Abhängigkeit
von einer polarisierten Welle und kann somit eine spezifische Komponente eines
elektrischen Feldes nur unter Verwendung der in 2 gezeigten
einzelnen Struktur nicht verstärken.
Daher hat der optische Quantenpunktverstärker 1 zwei solche
Strukturen wie in 2.
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Auf
der stromaufwärtigen
Seite des optischen Quantenpunktverstärkers 1 ist ein Polarisationsstrahlenteiler
(Demultiplexer) 2 mit einem Eingang und zwei Ausgängen vorgesehen.
Mit der Eingangssektion des Polarisationsstrah lenteilers 2 ist eine
optische Faser 10 verbunden, und mit den zwei Ausgangssektionen
des Polarisationsstrahlenteilers 2 sind optische Fasern 10,
die jeweilig mit den Eingangssektionen des optischen Quantenpunktverstärkers 1 verbunden
sind, eins zu eins verbunden. Der Polarisationsstrahlenteiler 2 teilt
ein eingegebenes optisches Signal in zwei Komponenten des elektrischen
Feldes, die orthogonal zueinander sind, und gibt sie von den zwei
Ausgangssektionen aus. Die zwei optischen Fasern 10, die
mit den Ausgangssektionen des Polarisationsstrahlenteilers 2 verbunden sind,
sind mit den Eingangssektionen des optischen Quantenpunktverstärkers 1 in
einem Zustand verbunden, daß beide
optische Fasern ein elektrisches Feld haben, dessen Richtung eingestellt
ist, um seine Verstärkung
(Verstärkungseffektivität) zu maximieren.
Speziell sind die zwei Komponenten des elektrischen Feldes, die
von dem Polarisationsstrahlenteiler 2 ausgegeben werden,
orthogonal zueinander, so daß eine
optische Faser 10 zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 2 und
dem optischen Quantenpunktverstärker 1 um
90° zu der
anderen optischen Faser verdreht ist.
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Auf
der stromabwärtigen
Seite des optischen Quantenpunktverstärkers 1 ist ein Polarisationsstrahlenteiler
(Multiplexer) 3 mit zwei Eingängen und einem Ausgang vorgesehen.
Der Polarisationsstrahlenteiler 3 ist vorgesehen, um Eingänge und
den Ausgang entgegengesetzt zu jenen des Polarisationsstrahlenteilers 2 zu
haben. Mit den zwei Eingangssektionen des Polarisationsstrahlenteilers 3 sind
optische Fasern 10, die jeweilig mit den Ausgangssektionen
des optischen Quantenpunktverstärkers 1 verbunden
sind, eins zu eins verbunden, und mit der Ausgangssektion des Polarisationsstrahlenteilers 3 ist
eine optische Faser 10 verbunden. Der Polarisationsstrahlenteiler 3 koppelt
eingegebene optische Signale von zwei Komponenten des elektrischen
Feldes, die orthogonal zueinander sind, und gibt das gekoppelte
Signal aus. Die elektrischen Felder von optischen Signalen, die
von den zwei Ausgangssektionen des optischen Quantenpunktverstärkers 1 ausgegeben
werden, haben jedoch Richtungen, die einander entsprechen. Damit
diese Komponenten des elektrischen Feldes orthogonal zueinander
werden, ähnlich
wie bei dem optischen Signal, das dem Polarisationsstrahlenteiler 2 eingegeben
wird, wird folglich die eine optische Faser 10 um 90° zu der anderen
optischen Faser 10 verdreht. Die Drehrichtung erfolgt umgekehrt
zu der Drehrichtung der zwei optischen Fasern 10, die mit
den Eingangssektionen des optischen Quantenpunktverstärkers 1 verbunden sind.
Deshalb ist ein optisches Signal, das von dem Polarisationsstrahlenteiler 3 ausgegeben
wird, ein Signal, bei dem alle Komponenten des elektrischen Feldes
des optischen Signals, das dem Polarisationsstrahlenteiler 2 eingegeben
wird, verstärkt
sind.
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Auf
der stromabwärtigen
Seite des Polarisationsstrahlenteilers 3 sind ein variabler
optischer Abschwächer 4 und
ein Gain-Entzerrungsfilter 5 vorgesehen. Der Polarisationsstrahlenteiler 3,
der variable optische Abschwächer 4 und
das Gain-Entzerrungsfilter 5 sind über die optische Faser 10 miteinander verbunden.
Ein optisches Signal, das von dem Gain-Entzerrungsfilter 5 ausgegeben
wird, wird als Ausgangssignal des optischen Repeaters ausgegeben.
Ferner sind ein optischer Detektor 6, dem ein Eingangssignal
(optisches Signal) für
den optischen Repeater eingeben wird, ein optischer Detektor 7, dem
ein optisches Signal eingegeben wird, das von dem variablen optischen
Abschwächer 4 ausgegeben
wurde, und eine Automatik-Gain-Steuerschaltung 8, die eine
Steuerung des variablen optischen Abschwächers 4 auf der Basis
von Ausgangssignalen (elektrischen Signalen) der optischen Detektoren 6 und 7 ausführt, vorgesehen.
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Der
variable optische Abschwächer 4 schwächt auf
der Basis der Steuerung, die durch die Automatik-Gain-Steuerschaltung 8 ausgeführt wird, ein
optisches Signal, das von dem Polarisationsstrahlenteiler 3 ausgegeben
wird, ungeachtet seiner Wellenlänge
ab und gibt das abgeschwächte
Signal aus. Das Gain-Entzerrungsfilter 5 vereinheitlicht
im wesentlichen einen Gain-Betrag eines optischen Signals, das von
dem variablen optischen Abschwächer 4 ausgegeben
wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches und gibt das im wesentlichen
vereinheitlichte Signal aus. Die Automatik-Gain-Steuerschaltung 8 steuert
auf der Basis von Ausgangssignalen der optischen Detektoren 6 und 7 den
Abschwächungsgrad
in dem variablen optischen Abschwächer 4, damit ein
Gain-Betrag in dem optischen Repeater einen vorbestimmten Wert erreicht.
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Wenn
ein optisches Signal dem optischen Repeater von 1 mit
der oben beschriebenen Konfiguration eingegeben wird, wird dieses
optische Signal durch den Polarisationsstrahlenteiler 2 geteilt und
wird seine Intensität
durch den optischen Detektor 6 detektiert. Diese Intensität wird in
ein elektrisches Signal konvertiert und an die Automatik-Gain-Steuerschaltung 8 ausgegeben.
Danach werden optische Signale, die von dem Polarisationsstrahlenteiler 2 ausgegeben
werden, durch den optischen Quantenpunktverstärker 1 verstärkt und
durch den Polarisationsstrahlenteiler 3 gekoppelt. Ein Gain-Betrag
des optischen Signals wird dann durch den variabeln optischen Abschwächer 4 eingestellt, und
der Gain-Betrag wird zwischen seinen Wellenlängen durch das Gain-Entzerrungsfilter 5 entzerrt. Das
optische Signal, das von dem variablen optischen Abschwächer 4 ausgegeben
wird, wird auch dem optischen Detektor 7 eingegeben, und
seine Intensität
wird darin detektiert. Diese Intensität wird in ein elektrisches
Signal konvertiert, das an die Automatik- Gain-Steuerschaltung 8 ausgegeben
wird. Übrigens
wird die Gain-Einstellung durch den variablen optischen Abschwächer 4 durch
die Automatik-Gain-Steuerschaltung 8 gesteuert.
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Gemäß dem optischen
Repeater von 1 mit den Polarisationsstrahlenteilern 2 und 3 wird
die Abhängigkeit
von einer polarisierten Welle, die durch den Erfinder der vorliegenden
Erfindung herausgefunden wurde, und die ein Nachteil von früher vorgeschlagenen
optischen Repeatern ist, gelöst.
Als Resultat wird eine optische Verstärkung eines breiten Wellenlängenbereiches
möglich.
Mit anderen Worten, es wird möglich,
ein optisches Signal mit einem breiten Wellenlängenbereich zu verstärken, wodurch eine
drastische Kostenreduzierung ermöglicht
wird.
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Übrigens
sind in der in 2 gezeigten Struktur zwei Schichten,
nämlich
die InAs-SK-Punktschichten 13 und 15, als aktive
Schicht gebildet. Jedoch ist die Anzahl von aktiven Schichten nicht
besonders begrenzt, und sie kann eine Schicht, drei Schichten oder
mehr betragen.
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Als
nächstes
wird eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
In dieser Ausführungsform
sind Elemente auf einem Halbleitersubstrat monolithisch integriert. 3 ist
eine schematische Ansicht, die die Struktur eines optischen Repeaters
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In
dieser Ausführungsform
sind auf einem Halbleitersubstrat, das zum Beispiel ein InP-Substrat 33 ist,
ein optischer Detektor 26, ein TE/TM-Demultiplexer 22,
ein TE/TM-Konverter 31,
ein Phasencontroller 32, ein Multiplexer 23, ein
optischer Quantenpunktverstärker 21,
ein Intensitätsmodulator
(variabler optischer Abschwächer) 24 und
ein optischer Detektor 27 monolithisch integriert. Der
TE/TM-Konverter 31 und
der Phasencontroller 32 sind angeordnet, um ein Licht eines
TM-Modus bzw. ein Licht eines TE-Modus aufzunehmen, die von dem
TE/TM-Demultiplexer 22 ausgegeben werden. Der Multiplexer 23 ist
angeordnet, um Lichte, die von dem TE/TM-Konverter 31 und
dem Phasencontroller 32 ausgegeben werden, zu koppeln,
um das gekoppelte Licht auszugeben.
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Ferner
sind eine Automatik-Gain-/Pegelsteuerschaltung 28, die
eine Steuerung des Intensitätsmodulators 24 auf
der Basis von Intensitäten
von Lichten ausführt,
die durch die optischen Detektoren 26 und 27 detektiert
werden, und ein Gain-Entzerrungsfilter (nicht gezeigt) separat von
dem InP-Substrat 33 vorgesehen.
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Übrigens
sind ein Eingangsanschluß und
ein Ausgangsanschluß eines
Wellenleiters 30 um etwa 10° von einer vertikalen Richtung
von Endflächen des
InP-Substrates 33 geneigt. Ferner sind auf die Endflächen des
InP-Substrates 33 Breitband-Antireflexionsschichten aufgebracht.
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Wenn
ein optisches Signal dem optischen Repeater gemäß der ersten Ausführungsform
mit der oben beschriebenen Konfiguration eingegeben wird, wird eine
Intensität
des optischen Signals durch den optischen Detektor 26 detektiert,
und dieses optische Signal wird danach durch den TE/TM-Demultiplexer 22 in
eine TE-Welle und eine TM-Welle geteilt. Die durch den optischen
Detektor 26 detektierte Intensität wird in ein elektrisches
Signal konvertiert und an die Automatik-Gain-/Pegelsteuerschaltung 28 ausgegeben.
Die TM-Welle wird dem TE/TM-Konverter 31 eingegeben, in
eine TE-Welle konvertiert und danach ausgegeben. Andererseits wird
die TE-Welle, die von dem TE/TM-Demultiplexer 22 ausgegeben
wird, durch den Phasencontroller 32 einer Phasensteuerung
auf solch eine Weise unterzogen, daß die TE-Welle, die von dem
TE/TM-Konverter 31 ausgegeben wird, und die TE-Welle, die
von dem Phasencontroller 32 ausgegeben wird, in dem Multiplexer 23 einander
intensivieren, und danach ausgegeben.
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Anschließend werden
die von dem TE/TM-Konverter 31 ausgegebene TE-Welle und
die von dem Phasencontroller 32 ausgegebene TE-Welle durch
den Multiplexer 23 miteinander intensiviert und gekoppelt
und in einem TE-Modus von dem Multiplexer 23 ausgegeben.
Dieses ausgegebene Signal wird durch den optischen Quantenpunktverstärker 21 verstärkt. Dieses
ausgegebene Signal wird dann in seiner Intensität durch den Intensitätsmodulator 24 moduliert
und danach dem optischen Detektor 27 eingegeben, worin
seine Intensität
detektiert wird. Diese Intensität
wird in ein elektrisches Signal konvertiert und an die Automatik-Gain-/Pegelsteuerschaltung 28 ausgegeben.
Die Modulation der Intensität
durch den Intensitätsmodulator 24 wird
durch die Automatik-Gain-/Pegelsteuerschaltung 28 gesteuert. Ein
optisches Signal, das von dem optischen Detektor 27 ausgegeben
wird, wird von dem InP-Substrat 33 ausgegeben, und sein
Gain-Betrag wird zwischen seinen Wellenlängen durch ein Gain-Entzerrungsfilter
(nicht gezeigt) entzerrt, das zum Beispiel mit einer optischen Faser
mit dem InP-Substrat 33 verbunden ist.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird mit dem TE/TM-Demultiplexer 22 und dem Multiplexer 23 die
Abhängigkeit
von einer polarisierten Welle, die durch den Erfinder der vorliegenden
Erfindung herausgefunden wurde und ein Nachteil von früher vorgeschlagenen
optischen Repeatern ist, gelöst.
Als Resultat wird es ähnlich
wie in dem optischen Repeater von 1 möglich, ein
optisches Signal mit einem breiten Wellenlängenbereich zu verstärken, wodurch eine
drastische Kostenreduzierung ermöglicht
wird.
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Wenn
der Erfinder der vorliegenden Erfindung den optischen Repeater (die
erste Ausführungsform),
der in 3 gezeigt ist, tatsächlich herstellen und dessen
Gain-Spektrum messen würde, würde das
in 4 gezeigte Resultat erhalten werden. Eine hohe
Lichtemissionsintensität
würde für eine Breitbandwellenlänge in dem
Bereich zwischen 1300 nm und 1600 nm erreicht werden, wie in 4 gezeigt.
Mit dem früher
vorgeschlagenen optischen Repeater wird eine effektive Lichtemissionsintensität, selbst
nach großzügigerem
Ermessen, nur in einem Bereich von 70 nm bis 80 nm etwa zwischen
1500 nm und 1600 nm erhalten.
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Zusätzlich wäre in diesem
hergestellten optischen Repeater die Abhängigkeit seines Gain-Betrages
von einer polarisierten Welle ziemlich niedrig, und der Gain-Betrag
wäre über eine
Breitbandwellenlänge
hinweg annähernd
gleichförmig.
Ferner wäre
auch eine automatische Gain-Steuerung möglich.
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Als
nächstes
wird ein optischer Repeater erläutert,
der die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert. Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform sind
Elemente auf einem Halbleitersubstrat monolithisch integriert. 5 ist
eine schematische Ansicht, die die Struktur dieses weiteren optischen
Repeaters zeigt, der die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert.
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In
dem optischen Repeater von 5 sind auf
einem Halbleitersubstrat, das zum Beispiel ein InP-Substrat 33 ist,
ein optischer Detektor 26, ein TE/TM-Demultiplexer 22,
ein TE/TM-Konverter 31, optische Quantenpunktverstärker 21a und 21b,
ein TE/TM-Konverter 34, ein TE/TM-Demultiplexer 35, ein
Intensitätsmodulator 24 und
ein optischer Detektor 27 monolithisch integriert.
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Der
TE/TM-Konverter 31 ist so angeordnet, um ein Licht eines
TM-Modus aufzunehmen, das von einem TE/TM-Demultiplexer 22 ausgegeben
wird. Der optische Quantenpunktverstärker 21a ist angeordnet,
um eine TE-Welle aufzunehmen, die von dem TE/TM-Konverter 31 ausgegeben
wird, und der optische Quantenpunktverstärker 31b ist angeordnet, um
eine TE-Welle aufzunehmen, die von dem TE/TM-Demultiplexer 22 ausgegeben wird.
Der TE/TM-Konverter 34 ist entgegengesetzt von dem TE/TM-Konverter 31 angeordnet,
und eine TE-Welle, die von dem optischen Quantenpunktverstärker 21a ausgegeben
wird, wird durch den TE/TM-Konverter 34 in eine TM-Welle
konvertiert. Ferner ist der TE/TM-Demultiplexer 35 entgegengesetzt
von dem TE/TM-Demultiplexer 22 angeordnet, und eine TE-Welle, die von dem
optischen Quantenpunktverstärker 21b ausgegeben
wird, und eine TM-Welle, die von dem TE/TM-Konverter 34 ausgegeben
wird, werden durch den TE/TM-Demultiplexer 35 gekoppelt.
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Durch
den optischen Repeater von 5, der so
wie oben konfiguriert ist, können
die ähnlichen Effekte
wie jene der ersten Ausführungsform
erhalten werden.
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der zweiten Ausführungsform
sind Elemente als sogenannte planare Lichtwellenschaltung oder PLC
(Planar Lightwave Circuit) auf einem Quarzsubstrat integriert. Speziell
sind Wellenleiter auf dem Quarzsubstrat gebildet, und auf diesem
Quarzsubstrat sind von den in 1 gezeigten
Komponenten der optische Quantenpunktverstärker 1, die Polarisationsstrahlenteiler 2 und 3,
der variable optische Abschwächer 4 und
die Lichtdetektoren 6 und 7 als PLC integriert.
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Durch
die zweite Ausführungsform,
die wie oben konfiguriert ist, können
die ähnlichen
Effekte wie jene des optischen Repeaters von 1 erhalten werden.
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Wenn
die optischen Detektoren 26 und 27, der TE/TM-Demultiplexer 22,
der TE/TM-Konverter 31, der Phasencontroller 32,
der Multiplexer 23, der optische Quantenpunktverstärker 21 und
der Intensitätsmodulator 24 von
den Komponenten der ersten Ausführungsform,
die in 3 gezeigt ist, als PLC auf einem Quarzsubstrat
integriert sind, können
die ähnlichen
Effekte erreicht werden.
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Übrigens
wird in den hierin offenbarten optischen Repeatern der optische
Quantenpunktverstärker
als optischer Verstärker
verwendet, aber es können
genausogut ein optischer Quantendrahtverstärker, ein optischer Quanten-Dash-Verstärker oder
ein optischer Quantenmuldenverstärker
verwendet werden.
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Zum
Steuern des variablen optischen Abschwächers und des Intensitätsmodulators
kann ferner eine Ausgangsenergie lediglich auf der Basis einer Intensität gesteuert
werden, die durch den optischen Detektor auf der Ausgangsseite detektiert wird.
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Weiterhin
kann das Gain-Entzerrungsfilter als Halbleiter mit dem optischen
Halbleiterverstärker integriert
sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein optisches Breitbandsignal, wie oben eingehend
beschrieben, reproduziert werden, das zur Verwendung zum Beispiel
bei der Coarse-WDM-Kommunikation geeignet ist.
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Die
vorliegenden Ausführungsformen
sollen in jeder Hinsicht als erläuternd
und nicht als einschränkend
angesehen werden, und deshalb sollen alle Veränderungen, die der Bedeutung
nach in den Äquivalenzbereich
der Ansprüche
fallen, darin eingeschlossen sein.