РЕГУЛИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОМ И РЕГУЛИРУЕМЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОМ Российский патент 2009 года по МПК G02B6/12 

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

Устройства и способы согласно настоящему изобретению относятся к устройствам волоконно-оптической связи, а более конкретно - к регулируемым устройствам управления светом и регулируемым способам управления светом, предназначенным для управления оптическими характеристиками, которые изменяются на основе термооптических эффектов.

2. Описание уровня техники

При оптической связи с мультиплексированием по длинам волн необходимость в способе настройки на длину волны световых сигналов становится все более важной по мере того, как совершенствуются динамическое мультиплексирование и другие функции. В настоящее время для реализации этого способа используют устройства с регулируемой длиной волны. Примером одного из таких устройств является перестраиваемый по длине волны фильтр, предназначенный для передачи или блокирования оптических сигналов, имеющих определенную длину волны. В предшествующем уровне техники были предложены фильтры на основе термооптического эффекта, раскрытые в выложенной заявке №1988-281104 на патент Японии и в выложенной заявке №1987-100706 на патент Японии. Эти фильтры на основе термооптического эффекта включают в себя резонаторы, образованные на подложке путем использования технологии кремниевых волноводов. Кроме того, в предшествующем уровне техники имеется еще одно устройство, раскрытое в международной публикации WO 2005/096462, которое представляет собой перестраиваемый по длине волны лазер, предназначенный для вывода оптических сигналов, имеющих определенную длину волны. В международной публикации WO 2005/096462 раскрыто устройство, в котором внешний резонатор образован в виде резонатора по типу фильтра на основе термооптического эффекта и полупроводниковым оптическим усилителем (SOA).

В случае устройств с регулируемой длиной волны из предшествующего уровня техники, описанных выше, многочисленные элементы, а также резонаторы могут быть изготовлены совместно по технологии кремниевых волноводов. Поэтому характеристики таких устройств из предшествующего уровня техники определяются точностью используемых фотошаблонов и технологий. Характеристики устройств, которые изготавливаются по технологии оптических волноводов с использованием точных фотошаблонов и точной обработки, являются стабильными, и заданные характеристики могут быть легко получены. Поскольку такие устройства имеют хорошие характеристики, ожидается, что все больше таких устройств будет разрабатываться в будущем.

Во всех упомянутых выше устройствах из предшествующего уровня техники настройка длины волны осуществляется путем нагревания волновода, который обладает термооптическим эффектом, нагревателем, предназначенным для изменения температуры волновода. Однако при нагревании волновода возникают следующие проблемы. Например, когда нагреватель снабжают электрической энергией для нагревания волновода, одновременно также изменяется температура подложки. Обычно температуру подложки регулируют так, чтобы она была постоянной, используя термистор и элемент Пельтье для стабилизации температуры других элементов. Поэтому, когда температура подложки изменяется благодаря нагревателю, который используют для изменения температуры волновода, посредством термистора обнаруживается изменение температуры, а элемент Пельтье подключается для стабилизации температуры подложки. Эта последовательность операций с помощью термистора и элемента Пельтье обычно занимает около 10 с. Кроме того, длина волны не будет стабильной до тех пор, пока не стабилизируется температура подложки. Поэтому для устройств из предшествующего уровня техники, рассмотренных выше, необходимо дополнительное время для изменения и стабилизации длины волны. Таким образом, для всех устройств из предшествующего уровня техники, рассмотренных выше, характерна проблема, заключающаяся в том, что в них нельзя осуществлять операцию быстрой перестройки длины волны (получать быстрое реагирование на перестройку длины волны) в пределах интервала времени от 0,1 с до 1 с, который необходим для осуществления функций динамического мультиплексирования (ADM) и т.д.

Сущность изобретения

В примерах осуществлений настоящего изобретения исключены указанные выше недостатки и другие недостатки, не описанные выше. Кроме того, в настоящем изобретении не требуется исключать недостатки, описанные выше, а в примерах осуществлений настоящего изобретения нет необходимости исключать какие-либо проблемы из описанных выше.

Объекты настоящего изобретения относятся к созданию регулируемого устройства управления светом и регулируемого способа управления светом, предназначенных для осуществления операции быстрой настройки на длину волны. Объекты настоящего изобретения реализуются в течение более короткого промежутка времени, в продолжение которого оптические характеристики стабилизируются в то время, как длину волны изменяют на основе термооптических эффектов.

В соответствии с настоящим изобретением регулируемое устройство управления светом содержит подложку, оптический волновод, расположенный на подложке, первый нагреватель, расположенный вблизи оптического волновода, и второй нагреватель, расположенный отдельно от первого нагревателя. При этом суммарное количество электрической энергии, подводимой к первому и второму нагревателям, поддерживается по существу постоянным.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения регулируемое устройство управления светом содержит подложку, оптический волновод, расположенный на подложке, первый нагреватель вблизи оптического волновода и второй нагреватель, расположенный отдельно от первого нагревателя. При этом суммарное количество теплоты, выделяемой из первого и второго нагревателей, поддерживается по существу постоянным.

Регулируемый способ управления светом согласно настоящему изобретению, который используют для регулируемого устройства управления светом, снабженного подложкой и оптическим волноводом, расположенным на подложке, включает в себя первый этап нагревания, при выполнении которого нагревают оптический волновод, и второй этап нагревания, при выполнении которого нагревают подложку. При этом суммарное количество электрической энергии, подводимой на первом и втором этапах нагревания, поддерживают по существу постоянным. В регулируемом устройстве управления светом и регулируемом способе управления светом согласно настоящему изобретению может иметься второй нагреватель для нагревания подложки, отдельно от первого нагревателя для нагревания оптического волновода, обладающего термооптическим эффектом. При этом увеличение/уменьшение электрической энергии или теплоты в первом нагревателе компенсируется вторым нагревателем, в результате чего суммарное количество электрической энергии, подводимой к первому и второму нагревателю, или теплоты, выделяемой из них, поддерживается по существу постоянным. Следовательно, даже в случае, если электрическая энергия, подводимая к первому нагревателю, значительно изменяется во время операции настройки, температура всей подложки не изменяется значительно. Поэтому объекты настоящего изобретения являются эффективными для сокращения времени, в течение которого оптические характеристики стабилизируются, когда длину волны изменяют на основе термооптических эффектов, в результате чего реализуется операция быстрой настройки на длину волны.

Краткое описание чертежей

Объекты настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания примерных вариантов осуществления его, сделанного со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 - вид сверху перестраиваемого по длине волны фильтра согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - увеличенный вид кольцевого резонатора согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - увеличенный вид участка А, показанного на фиг.1;

фиг.4 - разрез участка А по линии В-В, показанной на фиг.3;

фиг.5 - вид сверху, иллюстрирующий, как образованы сердцевины в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - вид сверху, иллюстрирующий, как образованы нагреватели в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - вид сверху, иллюстрирующий, как образованы изолирующие канавки в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - увеличенный вид, иллюстрирующий, как образован нагреватель в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - график, описывающий резонансный режим, обусловленный резонансным спектром, имеющим области свободной дисперсии (FSR) трех видов, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - график, описывающий принципы настройки на длину волны с помощью множества кольцевых резонаторов в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения; в соответствии с показанным на фиг.10, позицией (1) обозначен спектр кольцевого резонатора небольшого диаметра, позицией (2) обозначен спектр кольцевого резонатора большого диаметра и позицией (3) обозначен спектр, синтезированный из спектра кольцевого резонатора небольшого диаметра, показанного позицией (1), и спектра кольцевого резонатора большого диаметра, показанного позицией (2);

фиг.11 - вид сверху перестраиваемого по длине волны фильтра согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - вид сверху источника света с регулируемой длиной волны согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.13 - перспективный вид источника света с регулируемой длиной волны согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.14 - вид сверху источника света с регулируемой длиной волны согласно третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.15 - перспективный вид источника света с регулируемой длиной волны согласно третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.16 - вид сверху источника света с регулируемой длиной волны согласно четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.17 - вид сверху источника света с регулируемой длиной волны согласно пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.18 - структурная схема управляющей схемы согласно шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.19 - вид сверху регулируемого компенсатора дисперсии согласно седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание примеров осуществлений настоящего изобретения

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения регулируемое устройство управления светом содержит подложку, оптический волновод, обладающий термооптическим эффектом, который расположен на подложке, первый нагреватель, расположенный вблизи оптического волновода, и второй нагреватель, расположенный отдельно от первого нагревателя. Согласно рассматриваемому примерному варианту осуществления суммарное количество электрической энергии, подводимой к первому и второму нагревателям, поддерживается по существу постоянным.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения регулируемое устройство управления светом содержит подложку, оптический волновод, обладающий термооптическим эффектом, который расположен на подложке, первый нагреватель, расположенный вблизи оптического волновода, и второй нагреватель, расположенный отдельно от первого нагревателя. Согласно рассматриваемому примерному варианту осуществления суммарное количество теплоты, выделяемой из первого и второго нагревателей, поддерживается по существу постоянным. Поэтому даже если электрическая мощность, подводимая к первому нагревателю, значительно изменяется во время операции настройки, температура всей подложки не изменяется значительно.

Вследствие этого примерные варианты осуществления настоящего изобретения являются эффективными для сокращения времени, в течение которого оптические характеристики стабилизируются в то время, как длину волны изменяют на основе термооптических эффектов, в результате чего реализуются операции быстрой настройки на длину волны.

Ниже со ссылками на сопровождающие чертежи подробно поясняются различные примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Хотя ниже упоминаются примерные варианты осуществлений, объем настоящего изобретения не ограничивается этими примерами, а определяется только прилагаемой формулой изобретения.

[Первый примерный вариант осуществления]

Структура перестраиваемого по длине волны фильтра согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения описывается ниже. На фиг.1 показан вид сверху перестраиваемого по длине волны фильтра согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Этот перестраиваемый по длине волны фильтр 10 содержит кольцевые резонаторы 12-1, 12-2 и 12-3 на подложке 11. Кольцевые резонаторы 12-1, 12-2 и 12-3 содержат кольцевые волноводы 13-1, 13-2 и 13-3, соответственно. Кроме того, перестраиваемый по длине волны фильтр 10 также содержит входные/выходные волноводы 14-1, 14-2 и 14-3, расположенные так, что каждый кольцевой волновод находится между ними. Оптический ответвитель образован на каждом участке, где один из кольцевых волноводов и один из входных/выходных волноводов находятся ближе всего друг к другу, и эти оптические ответвители оптически соединены друг с другом. На фиг.2 показан увеличенный вид кольцевого резонатора 12-1, показанного на фиг.1. В соответствии с этим примерным вариантом осуществления каждый оптический ответвитель состоит из направленных ответвителей 25-1 и 25-2. Вместо таких направленных ответвителей каждый оптический ответвитель может состоять из многомодового интерферометра, интерферометра Маха-Цендера и т.п.

Кольцевые волноводы 13-1, 13-2 и 13-3 настроены на различные области свободной дисперсии (FSR) и соответственно имеют кольца различной длины (то есть, различной окружной длины). Связь между областью свободной дисперсии (FSR) и длиной кольца для кольцевых волноводов описывается следующим выражением (1):

где с - скорость света, n - эквивалентный показатель преломления, и L - длина кольца (окружная длина).

Кольцевой волновод 13-1 согласно этому примерному варианту осуществления рассчитывают в соответствии с заданной длиной волны сети линии связи, например длиной волны линии связи в объектной оптической системе передачи с мультиплицированием по длинам волн, рекомендованной Комитетом по телекоммуникациям Международного союза электросвязи (ITU-T). Кольцевой волновод 13-2 предусмотрен для грубой настройки при операциях настройки на длину волны. А кольцевой волновод 13-3 предусмотрен для точной настройки при операциях настройки на длину волны. Для примера, длина L1 кольца кольцевого волновода 13-1 составляет 4000 мкм (микрометров), длина L2 кольца кольцевого волновода 13-2 составляет 4400 мкм и длина L3 кольца кольцевого волновода 13-3 составляет 4040 мкм. Так что путем изменения контурной длины кольца получают кольцевые резонаторы, соответственно имеющие различные области свободной дисперсии (FSR). Компоновка из трех резонаторов может быть видоизменена в требуемом порядке. Хотя на фиг.1. имеются три резонатора, для повышения точности настройки могут быть предусмотрены четыре или больше резонаторов. Более того, перестраиваемый по длине волны фильтр может быть реализован посредством только двух резонаторов путем уменьшения числа резонаторов для настройки. Кроме того, в еще одном примере перестраиваемый по длине волны фильтр может быть реализован посредством только одного резонатора. Другими словами, в соответствии с настоящим изобретением перестраиваемый по длине волны фильтр может быть реализован посредством любого числа резонаторов.

На верхних частях кольцевых волноводов 13-2 и 13-3 предусмотрены тонкопленочные нагреватели 15-1 и 15-2, соответственно. А тонкопленочные вспомогательные нагреватели 16-1 и 16-2 предусмотрены вокруг тонкопленочных нагревателей 15-1 и 15-2, соответственно. Пример кольцевого волновода 13-3 описывается ниже. Кольцевой волновод 13-2 является таким же по структуре, что и кольцевой волновод 13-3. На фиг.3 показан увеличенный вид участка А кольцевого волновода 13-3, показанного на фиг.1. Нагреватель 15-2 и вспомогательный нагреватель 16-2 кольцевого волновода 13-3 расположены с оставлением промежутка между ними, а в промежутке образована изолирующая канавка 19. Нагреватель 15-2 снабжен контактными площадками 17-1 и 17-2 нагревателя, а вспомогательный нагреватель 16-2 снабжен контактными площадками 18-1 и 18-2 вспомогательного нагревателя. Контактные площадки нагревателя и вспомогательного нагревателя используют для подвода электрической энергии к нагревателям и вспомогательным нагревателям, соответственно. Суммарное количество электрической энергии, подводимой к нагревателю 15-2 и вспомогательному нагревателю 16-2, поддерживается по существу постоянным. Аналогичным образом кольцевой волновод 13-2 из фиг.1 также снабжен нагревателем 15-1 и вспомогательным нагревателем 16-1. Кроме того, изолирующая канавка 19 образована между нагревателем 15-1 и вспомогательным нагревателем 16-1.

Далее со ссылками на сопровождающие чертежи будет подробно описано взаимное расположение каждого нагревателя и каждого вспомогательного нагревателя. На фиг.4 показан разрез по линии В-В, показанной на фиг.3. На подложке 11 образованы оболочка 22 и вспомогательная оболочка 23. Кроме того, изолирующая канавка 19 образована между оболочкой 22 и вспомогательной оболочкой 23. Внутри оболочки 22 образованы сердцевины кольцевого волновода 13-3 и входных/выходных волноводов 14-3 и 14-4. Кроме того, на верхних частях оболочки 22 образован нагреватель 15-2. Как показано на фиг.4, оболочка 22 образована наподобие полоски, то есть, относительно подложки 11 в виде оболочки так называемого меза-типа. С другой стороны, на верхних частях вспомогательной оболочки 23 образован вспомогательный нагреватель 16-2, а внутри вспомогательной оболочки 23 сердцевина волновода не образована. Как описывалось выше, нагреватель 15-2 расположен так, чтобы сердцевины волноводов эффективно нагревались. Вспомогательный нагреватель 16-2 расположен отдельно от сердцевин волноводов с тем, чтобы он не нагревал сердцевины волноводов. Ширина изолирующих канавок 19 составляет, например, около 100 мкм (микрометров). Даже если ширина изолирующих канавок 19 составляет несколько микрометров или больше, изолирующие канавки 19 являются эффективными. Глубина изолирующих канавок 19 может достигать верхней поверхности подложки 11. Например, высота оболочек и вспомогательных оболочек составляет около 10 мкм, а ширина оболочек и вспомогательных оболочек составляет около 10 мкм. Ширина нагревателей и вспомогательных нагревателей приближенно равна нескольким микрометрам. Другие нагреватели и вспомогательные нагреватели структурированы аналогичным образом.

Как показано на фиг.3, вспомогательный нагреватель 16-2 расположен с внешней стороны нагревателя 15-2. В такой структуре обеспечивается возможность покрытия нагревателем 15-2 большой окружности кольцевого волновода 13-3. Поэтому снижается потребление электрической энергии нагревателем 15-2. Однако вспомогательный нагреватель также может быть расположен на внутренней стороне нагревателя 15-2. Как показано на фиг.3, вспомогательный нагреватель 16-2 расположен близко к и параллельно нагревателю 15-2. Однако в соответствии с настоящим изобретением нет необходимости располагать вспомогательный нагреватель 16-2 столь близко к нагревателю 15-2. Формы вспомогательного нагревателя 16-2 и нагревателя 15-2 подобны друг другу. Однако формы вспомогательного нагревателя 16-2 и нагревателя 15-2 могут быть отличными друг от друга. Если, как показано на фиг.3, вспомогательный нагреватель 16-2 и нагреватель 15-2 расположены близко друг к другу, то такая компоновка будет эффективной для исключения различия в подводе теплоты к подложке 11 от нагревателей 16-2 и 15-2. Следовательно, распределение теплоты, подводимой к подложке 11 от нагревателей 15-2 и 16-2, может быть сделано почти равномерным независимо от того, какое количество электрической энергии подводится к нагревателю 15-2 и вспомогательному нагревателю 16-2, соответственно. Поэтому распределение температур подложки 11 поддерживается по существу постоянным. Кроме того, в соответствии с этим тепловой расчет может быть выполнен более просто. Если вспомогательный нагреватель 16-2 и нагреватель 15-2 расположены симметрично по отношению к подложке 11, может поддерживаться симметрия подвода теплоты к подложке 11. Этим обеспечивается возможность эффективной защиты подложки 11 от влияния операций, связанных с перепадом тепла. Кроме того, если формы вспомогательного нагревателя 16-2 и нагревателя 15-2 являются подобными друг другу, перепады температур, которые могут возникать в подложке 11, могут быть снижены. Поэтому изменения количества теплоты от нагревателя 15-2 могут быть скомпенсированы более легко, и, тем самым, процесс нагревания волновода может протекать более устойчиво. Взаимосвязь между другими нагревателями и вспомогательными нагревателями, показанными на фиг.1, такая же, как взаимосвязь между нагревателем 15-2 и вспомогательным нагревателем 16-2, соответственно.

В качестве материала подложки 11 могут быть использованы кремний, стекла различных видов, такие как кварцевое стекло, боросиликатное стекло и т.д., а также полимерные смолы различных видов, такие как полиимид и т.д. Предпочтительными материалами являются такие материалы, в которых почти не возникает градиент температуры, в которых теплота от нагревателей и от вспомогательных нагревателей может эффективно рассеиваться по всей подложке 11 и которые имеют высокую удельную теплопроводность, но такие материалы не являются обязательно необходимыми. Кремний является одним иллюстративным, но не создающим ограничения примером таких предпочтительных материалов. Как описывалось выше, кольцевые волноводы 13-1, 13-2 и 13-3 и входные/выходные волноводы 14-1, 14-2, 14-3 и 14-4 формируют на подложке 11 в соответствии с технологией кремниевых оптических волноводов. Сердцевины кольцевых волноводов и входных/выходных волноводов изготавливают с присоединением добавки, такой как германий (Ge), к кремниевому стеклу, чтобы сделать показатель преломления выше показателя преломления оболочек. Нагреватели и вспомогательные нагреватели формируют, используя процесс напыления для получения металлических тонких пленок из платины, хрома, золота и т.п. или для получения тонких пленок химических соединений из нитрида, такого как нитрид тантала (TaN), оксида и т.п.

Далее со ссылками на фиг.5, фиг.6 и фиг.7 ниже кратко описываются процессы изготовления перестраиваемого по длине волны фильтра 10. Сначала на подложку 11 методом химического осаждения из паровой фазы осаждают пленку кварцевого стекла и затем на ней формируют нижний участок оболочки. Затем пленку кварцевого стекла с добавлением Ge и т.д. осаждают на нижний участок оболочки, например, методом химического осаждения из паровой фазы и формируют сердцевины (13-1, 13-2 и 13-3 и 14-1, 14-2, 14-3 и 14-4), показанные на фиг.5, которые передают свет. Затем, как показано на фиг.6, поверх сердцевин формируют нагреватели 15-1 и 15-2 и вспомогательные нагреватели 16-1 и 16-2, используя, например, процесс напыления. В заключение удаляют слои оболочек, используя маски в процессе травления, для образования изолирующих канавок 19, показанных на фиг.7. Затем, как показано на фиг.8 (виде сверху кольцевого резонатора 12-2), нагреватель 15-1 располагают так, чтобы почти полностью покрыть окружность кольцевого волновода 13-2. Кроме того, аналогичным образом располагают нагреватель 15-2. Согласно настоящему изобретению процесс травления, описанный выше, может быть процессом сухого травления, например, процессом реактивного ионного травления (RIE).

Далее со ссылками на фиг.1 и фиг.5 ниже описывается работа перестраиваемого по длине волны фильтра согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Что касается фиг.1 и фиг.5, то сначала оптический сигнал, имеющий определенную длину волны, вводят во входной/выходной волновод 14-1 на нижней левой стороне (Вход) подложки 11, то есть, как показано на фиг.1 и фиг.5, оптический сигнал вводят по направлению вправо. Введенный оптический сигнал последовательно передается во входной/выходной волновод 14-1, далее в кольцевой волновод 13-1, далее во входной/выходной волновод 14-2, далее в кольцевой волновод 13-2, далее во входной/выходной волновод 14-3 и далее в кольцевой волновод 13-3 через оптические ответвители. Далее оптический сигнал выходит из кольцевого волновода 13-3 во входной/выходной волновод 14-4, то есть, как показано на фиг.1 и фиг.5, оптический сигнал выходит по направлению влево. Выходной оптический сигнал передается к верхней правой стороне подложки 11 по криволинейному участку входного/выходного волновода 14-4. Наконец, оптический сигнал выходит из правой боковой поверхности (Выход) подложки 11. Как описывалось выше, длины колец (то есть, окружные длины) кольцевых волноводов 13-1, 13-2 и 13-3, соответственно, являются различными. Поэтому резонансные спектры кольцевых резонаторов 12-1, 12-2 и 12-3 отличаются друг от друга в области свободной дисперсии (FSR) (то есть, интервалом в длинах волн между резонансными пиками). На фиг.9 показаны резонансные процессы, обусловленные резонансным спектром в областях свободной дисперсии трех видов. Путем использования множества резонаторов, имеющих соответственно различные области свободной дисперсии, получают длину (λ1) волны, на которой длины волн резонансных пиков согласуются друг с другом. При этом оптические сигналы, имеющие такую длину (λ1) волны, взаимно усиливаются посредством этих резонаторов. В соответствии с этим оптические сигналы, имеющие длину (λ1) волны, селективно взаимно усиливаются, и в таком случае такие усиленные сигналы являются выходными. Таким образом, это устройство работает как фильтр длин волн.

Далее ниже описывается операция настройки на длину волны. Как показано на фиг.1, когда нагреватели 15-1 и 15-2, которые предусмотрены поверх кольцевого волновода 13-2 или кольцевого волновода 13-3, снабжаются электрической энергией, температура каждого волновода изменяется. В кремниевом оптическом волноводе, обладающем термооптическим эффектом, при изменении температуры волновода также изменяется показатель преломления волновода. В результате изменяется длина оптического пути кольцевого волновода. В соответствии с этим изменяется длина волны резонансного пика кольцевого резонатора. Таким образом, если температура кольцевого волновода возрастает, эквивалентный показатель преломления волновода также возрастает, а резонансный спектр сдвигается по направлению большей длины волны. Следовательно, длина волны резонансного пика также сдвигается по направлению большей длины волны. С другой стороны, если температура кольцевого волновода уменьшается, эквивалентный показатель преломления волновода также уменьшается, а резонансный спектр сдвигается по направлению меньшей длины волны. Следовательно, длина волны резонансного пика сдвигается по направлению меньшей длины волны. Этот термооптический эффект может быть использован для сдвига длины волны резонансного пика каждого из других кольцевых резонаторов 12-2 и 12-3 по направлению большей длины волны или по направлению меньшей длины волны соответственно длине волны резонансного пика кольцевого резонатора 12-1. В результате изменяется каждая согласуемая длина волны резонансного пика.

На фиг.10 показаны принципы операций по настройке на длину волны с помощью множества кольцевых резонаторов. Ниже для упрощения рассмотрения описываются операции по настройке на длину волны только двух типовых кольцевых резонаторов. На фиг.10 позицией (1) обозначен спектр кольцевого резонатора небольшого диаметра. Кроме того, на фиг.10 позицией (2) обозначен спектр кольцевого резонатора большого диаметра. Сплошная линия при позиции (2) относится к моменту времени до изменения длины волны, а пунктирная линия относится к моменту времени после изменения длины волны. Кроме того, позицией (3) на фиг.10 обозначен спектр, синтезированный из спектров упомянутого выше кольцевого резонатора небольшого диаметра и упомянутого выше кольцевого резонатора большого диаметра, показанных позициями (1) и (2), соответственно. Как показано позициями (1) и (2), интервалы между длинами волн многочисленных резонансных пиков, которые возникают периодически, несколько отличаются друг от друга. Как показано сплошной линией при позиции (3), в установившемся состоянии длина λ1 волны является резонансной. Если электрическую энергию, подводимую к нагревателю, расположенному на кольцевом резонаторе большого диаметра, уменьшают, для снижения температуры, эквивалентный показатель преломления волновода уменьшается. Следовательно, как показано пунктирной линией, спектр (2) кольцевого резонатора сдвигается целиком по направлению меньшей длины волны. В результате, как показано при позиции (3), согласование длин волн пиков между (1) и (2) изменяется от λ1 до λ2. Соответственно, длина волны λ2, которая показана пунктирной линией при позиции (3), становится резонансной. Таким образом, резонансная длина волны может быть изменена от λ1 до λ2. Операция настройки на длину волны является реализуемой, поскольку интервал между длинами волн изменяют для каждого кольцевого резонатора. В такую операцию настройки на длину волны заложены те же самые принципы, в соответствии с которыми действуют ползунок и верньер. Соответственно настройка на длину волны может быть осуществлена в более широком динамическом диапазоне, чем в случае использования только одного кольцевого резонатора. Кроме того, в соответствии с примером осуществления предусматривается добавление к кольцевому резонатору 12-2, который используют для грубой настройки, кольцевого резонатора 12-3, который используют для точной настройки, в результате чего обеспечивается возможность настройки на длину волны с более высокой точностью.

Перестраиваемый по длине волны фильтр 10 согласно первому примерному варианту осуществления, показанный на фиг.3, снабжен не только нагревателем 15-1, но также и вспомогательным нагревателем 16-1. Поэтому, если электрическая энергия, подводимая к нагревателю 15-1, возрастает (то есть, когда количество теплоты от нагревателя 15-1 возрастает), то вследствие операции настройки на длину волны подача электрической энергии к вспомогательному нагревателю 16-1 уменьшается (то есть, количество теплоты уменьшается). С другой стороны, если электрическая энергия, подводимая к нагревателю 15-1, уменьшается (то есть, если количество теплоты от нагревателя 15-1 уменьшается), подача электрической энергии к вспомогательному нагревателю возрастает (то есть, количество теплоты возрастает). В этом случае нагреватель 15-1 и вспомогательный нагреватель 16-1 действуют дифференциальным способом в соответствии с выражением (2) ниже:

где Ph представляет собой мощность, прикладываемую к нагревателю, а Pd представляет собой мощность, прикладываемую к вспомогательному нагревателю.

Даже если мощность, прикладываемая к нагревателю 15-1, изменяется значительно, суммарное количество электрической энергии, подводимой к подложке 11, или суммарное количество теплоты поддерживается по существу постоянным. Поэтому температура подложки 11 поддерживается по существу постоянной.

Далее со ссылкой на фиг.4 описывается процесс, посредством которого теплота передается от нагревателя 15-2 и вспомогательного нагревателя 16-2. Нагреватель 15-2 расположен поверх оболочки 22, в которой образованы сердцевины 13-3, 14-3 и 14-4. Поэтому теплота от нагревателя 15-2 может эффективно передаваться сердцевинам 13-3, 14-3 и 14-4. С другой стороны, вспомогательный нагреватель 16-2 расположен поверх вспомогательной оболочки 23, в которой сердцевина не образована. Кроме того, между оболочкой 22 и вспомогательной оболочкой 23 образована изолирующая канавка 19. Тем самым, изолирующая канавка 19 образует воздушный слой, создающий хорошую теплоизоляцию между оболочкой 22 и вспомогательной оболочкой 23. Поэтому теплота, выделяемая от вспомогательного нагревателя 16-2, почти не передается сердцевинам. По существу теплота, выделяемая от нагревателя 15-2 после нагревания оболочки 22 и сердцевин 13-3, 14-3 и 14-4, передается подложке 11. Подложка 11 образована из материала с высокой удельной теплопроводностью. Поэтому теплота быстро рассеивается по всей подложке 11. Кроме того, теплота от вспомогательного нагревателя 16-1 после нагревания оболочки 23 передается подложке 11 тем же способом. Но поскольку подложка 11 образована из материала с высокой удельной теплопроводностью, теплота быстро рассеивается по всей подложке 11 и почти не передается соседней оболочке 22. Если подложка 11 образована из кремния, а оболочки образованы из кварцевого стекла, то удельная теплопроводность оболочек отличается в 1×10^-2 раз. То есть, удельная теплопроводность кремниевых подложек составляет около 150 Вт/(м·К), а удельная теплопроводность подложек из кварцевого стекла составляет около 1,5 Вт/(м·К). По этой причине теплота передается подложке 11 и почти не передается оболочкам. Поскольку подложка 11 действует подобно радиатору, теплота от вспомогательного нагревателя 16-1 почти не передается сердцевинам.

Если перестраиваемый по длине волны фильтр структурирован так, как описано выше, то кольцевые волноводы 13-2 и 13-3 снабжены соответственно нагревателем и вспомогательным нагревателем, тогда как кольцевой волновод 13-1, длину волны которого подстраивают до эталонной длины волны, не снабжен никаким нагревателем. Однако согласно настоящему изобретению все кольцевые волноводы, включая кольцевой волновод 13-1, могут быть снабжены нагревателем и вспомогательным нагревателем, соответственно. В этом случае, если длина волны кольцевого волновода 13-1 отклоняется от эталонной длины волны, то такое отклонение может быть скомпенсировано путем регулирования температуры кольцевого волновода 13-1.

Далее ниже описывается первый примерный вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг.11 показан вид сверху первого примерного варианта осуществления настоящего изобретения. В отличие от примерного варианта осуществления, показанного на фиг.1, в этом примерном варианте осуществления изолирующие канавки 19 образованы только между нагревателем 15-1 и вспомогательным нагревателем 16-1 и между нагревателем 15-2 и вспомогательным нагревателем 16-2. Поэтому перестраиваемый по длине волны фильтр 26 структурирован так, что другие плоские участки покрыты оболочками. Поэтому, в этом случае, изолирующие канавки 19 могут быть образованы только на нужных участках. С другой стороны, изолирующие канавки могут быть образованы не только между нагревателями и вспомогательными нагревателями, соответственно, но также могут быть образованы на крайних периферийных местах нагревателей и вспомогательных нагревателей. Поэтому потребление электрической энергии каждым нагревателем может быть снижено, поскольку крайние периферийные канавки предотвращают рассеяние теплоты к не нуждающимся в этом частям устройства.

Далее описываются полезные эффекты перестраиваемого по длине волны фильтра согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Как описывалось выше, в перестраиваемом по длине волны фильтре согласно этому первому примерному варианту осуществления даже в случае, если электрическая энергия, подводимая к нагревателю, или теплота, выделяемая нагревателем, изменяется, то такое изменение компенсируется соответствующим вспомогательным нагревателем, и поэтому на подложку эти изменения нисколько не влияют. Следовательно, подложка защищена от изменений температуры, и в результате этого реализуется устойчивый процесс настройки на длину волны.

Кроме того, поскольку изолирующая канавка (воздушный слой) предусмотрена между каждым нагревателем и каждым вспомогательным нагревателем, теплота от вспомогательного нагревателя почти не передается сердцевинам.

Кроме того, если оболочка, в которой образованы сердцевины, сформирована наподобие полоски, то есть в виде оболочки так называемого меза-типа, то теплота от вспомогательного нагревателя почти не передается сердцевинам.

Кроме того, если подложка образована из материала с высокой удельной теплопроводностью, то теплота, выделяемая из вспомогательного нагревателя, быстро рассеивается по всей подложке, и поэтому такая теплота почти не передается оболочке, в которой образованы сердцевины. Таким образом, подложка действует подобно радиатору, так что теплота от вспомогательного нагревателя почти не передается сердцевинам.

При этом если нагреватель полностью покрывает окружность кольцевого волновода, эффективно снижается потребление электрической энергии нагревателем, поскольку теплота из нагревателя эффективно достигает кольцевого волновода.

Кроме того, если вспомогательный нагреватель расположен вблизи соответствующего ему нагревателя, различие в распределении теплоты в подложке между моментом времени до и моментом времени после подвода теплоты от этих нагревателей становится меньшим. Поэтому тепловой расчет может быть более простым.

Более того, если нагреватель и вспомогательный нагреватель расположены симметрично относительно подложки, то есть так, что вспомогательный нагреватель расположен на обратной стороне подложки, поддерживается симметрия подвода теплоты к подложке. Кроме того, по этой причине перепады тепла существенно не влияют на подложку. Кроме того, если вспомогательный нагреватель и нагреватель образованы подобными по форме, различие в количествах теплоты, подводимой к подложке, дополнительно снижается. Если вспомогательный нагреватель структурирован так, как описано выше, тепловые изменения нагревателя компенсируются более легко, и, тем самым, режим работы подложки становится более стабильным.

При этом если перестраиваемый по длине волны фильтр снабжен первым кольцевым волноводом для грубой настройки и вторым кольцевым волноводом для выполнения операций точной настройки на рабочую длину волны, настройка на длину волны может быть более точной.

Кроме того, если каждый кольцевой волновод снабжен нагревателем и вспомогательным нагревателем, тепловые изменения могут быть скомпенсированы даже в случае, когда длина волны самого устройства отклоняется от эталонной длины волны.

[Второй примерный вариант осуществления]

Ниже описывается конструкция источника света с регулируемой длиной волны согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.12 показан вид сверху перестраиваемого по длине волны источника 30 света согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Чтобы исключить избыточность, на фиг.12 те же самые позиции использованы для обозначения таких же компонентов, как в первом примерном варианте осуществления. Перестраиваемый по длине волны источник 30 света согласно этому второму примерному варианту осуществления снабжен перестраиваемым по длине волны фильтром 10, использованным в первом примерном варианте осуществления и расположенным на подложке 34. Кроме того, на нижней левой стороне подложки 34 расположен полупроводниковый оптический усилитель 31. На левой боковой поверхности полупроводникового оптического усилителя 31 образовано слабоотражающее покрытие 33. На правой боковой поверхности подложки 11 образовано высокоотражающее покрытие 32. Полупроводниковый оптический усилитель 31 и выходной/входной волновод 14-1 подложки 11 непосредственно соединены друг с другом (то есть, соединены встык). При необходимости на соединяемые участки наносится неотражающее покрытие. Подложка 34 функционирует как общая платформа подложки 11 и полупроводникового оптического усилителя 31. Места расположения высокоотражающего покрытия 32 и слабоотражающего покрытия 33 могут быть взаимозаменяемыми. Например, слабоотражающее покрытие может быть образовано на правой боковой поверхности подложки 11, а высокоотражающее покрытие может быть образовано на левой боковой поверхности полупроводникового оптического усилителя 31. Как показано на фиг.12, свет выходит из торцевой поверхности входного/выходного волновода 14-4, образованного на верхней правой стороне подложки 11. В качестве примера, отражательную способность слабоотражающего покрытия задают равной нескольким процентам, а отражательную способность высокоотражающего покрытия задают равной 90% или выше.

На фиг.13 показан перспективный вид источника 30 света с регулируемой длиной волны согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На задней поверхности подложки 34 предусмотрен элемент 35 Пельтье, используемый для регулирования температуры. На передней поверхности подложки 11 расположен термистор 36. Температура подложки 34 регулируется термистором 36 и элементом 35 Пельтье так, чтобы она была около комнатной температуры.

Материал и структура источника 30 света с регулируемой длиной волны согласно этому второму примерному варианту осуществления являются такими же, как и в первом примерном варианте осуществления. Поэтому описание компонентов, для которых используются те же самые позиции, что и в первом примерном варианте осуществления, здесь будет опущено. Для примера, подложка 34 выполнена из кремния. Полупроводниковый оптический усилитель 31 представляет собой, например, полупроводниковый лазерный диод или аналогичный элемент. Высокоотражающее покрытие 32 образовано, например, методом термовакуумного напыления золота или аналогичным методом. Слабоотражающее покрытие 33 представляет собой, например, диэлектрическую многослойную пленку.

Далее описывается работа источника 30 света с регулируемой длиной волны согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения. В соответствии с этим примерным вариантом осуществления перестраиваемый по длине волны фильтр использован для образования резонатора, внешнего по отношению к полупроводниковому оптическому усилителю 31. Свет, испускаемый из полупроводникового оптического усилителя 31, имеет много длин волн. Свет полупроводникового оптического усилителя 31 вводится в волновод из входного/выходного волновода 14-1, и после этого свет проходит через каждый из кольцевых резонаторов 12-1, 12-2 и 12-3 точно так же, как и в первом примерном варианте осуществления, описанном выше. Каждый раз, когда свет проходит кольцевой резонатор, происходит выбор резонансной длины волны, и свет достигает верхней правой боковой поверхности подложки 11, пройдя через входной/выходной волновод 14-4. Согласно этому второму примерному варианту осуществления свет отражается высокоотражающим покрытием 32 и возвращается по тому же самому пути в полупроводниковый оптический усилитель 31 из входного/выходного волновода 14-1. Свет частично отражается слабоотражающим покрытием 33 полупроводникового оптического усилителя 31, и такой отраженный свет снова возвращается в волновод. Вследствие такого выполнения внешнего резонатора интенсивность света при резонансе возрастает, после чего свет выходит из левой торцевой поверхности полупроводникового оптического усилителя 31. Поскольку такой резонанс является таким же, как описанный относительно первого примерного варианта осуществления, описание его здесь опускается. В этом перестраиваемом по длине волны источнике 30 света эффект резонанса усиливается, поскольку свет отражается и проходит через множество кольцевых резонаторов. В соответствии с этим вторым примерным вариантом осуществления кольцевой резонатор 12-2 снабжен нагревателем 15-1 и вспомогательным нагревателем 16-1, которые действуют дифференциальным способом, а второй кольцевой резонатор 12-3 снабжен нагревателем 15-2 и вспомогательным нагревателем 16-2, которые действуют дифференциальным способом. Процессы нагревания нагревателями 15-1 и 15-2 и вспомогательными нагревателями 16-1 и 16-2 такие же, как и в первом примерном варианте осуществления, и поэтому описание их здесь опускается.

Элемент 35 Пельтье и термистор 36 действуют совместно для сохранения постоянной температуры подложки, и в результате этого температуры полупроводникового оптического усилителя 31 и подложки 11 поддерживаются по существу постоянными. Согласно этому примерному варианту осуществления предусмотрены вспомогательные нагреватели 16-1 и 16-2, соответственно, описанные относительно первого примерного варианта осуществления, которые совместно с соответствующими им нагревателями работают разностным способом, так что температура подложки 11 поддерживается по существу постоянной даже в случае, если подвод электрической энергии к каждому нагревателю изменяется вследствие осуществления операции по настройке на длину волны. Следовательно, состояние возбуждения элемента 35 Пельтье, который предусмотрен для поддержания температуры подложки 11, не изменяется. Вследствие этого продолжительность настройки на длину волны может быть снижена, например, снижена до порядка 0,1 с (самое большее, она будет 1 с), что обеспечивает возможность быстрой настройки на длину волны.

Изолирующая канавка 19 может быть образована между нагревателем 15-1 и вспомогательным нагревателем 16-1 и может быть образована между нагревателем 15-2 и вспомогательным нагревателем 16-2. Однако изолирующая канавка 19 также может быть образована вокруг нагревателей 15-1 и 15-2 и вспомогательных нагревателей 16-1 и 16-2, соответственно. Кроме того, изолирующая канавка 19 также может быть образована где угодно на подложке, за исключением мест, где образованы волноводы, нагреватели и вспомогательные нагреватели.

Далее описываются полезные эффекты источника 30 света с регулируемой длиной волны согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Как описывалось выше, в перестраиваемом по длине волны источнике 30 света согласно этому второму примерному варианту осуществления состояние возбуждения элемента 35 Пельтье не изменяется даже во время настройки на длину волны. Следовательно, источнику 30 света с регулируемой длиной волны согласно этому второму примерному варианту осуществления присущи не только полезные эффекты первого примерного варианта осуществления, описанные выше, но ему также присущ еще один полезный эффект, заключающийся в сокращении промежутка времени, необходимого до стабилизации элемента Пельтье, в результате чего обеспечивается возможность быстрой настройки на длину волны.

[Третий примерный вариант осуществления]

Ниже описывается структура перестраиваемого по длине волны источника света согласно третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.14 показан вид сверху перестраиваемого по длине волны источника 40 света согласно третьему примерному варианту осуществления. На фиг.14 те же самые позиции использованы для обозначения таких же компонентов, как во втором примерном варианте осуществления, в результате чего исключается избыточность. Перестраиваемый по длине волны источник 40 света согласно этому третьему примерному варианту осуществления снабжен подложкой 41; никакая другая подложка не предусмотрена. Полупроводниковый оптический усилитель 42 размещен на подложке 41, и в этом заключается отличие от структуры согласно второму примерному варианту осуществления. На левой торцевой поверхности полупроводникового оптического усилителя 42 образовано слабоотражающее покрытие 44, точно такое же, как и во втором примерном варианте осуществления. Полупроводниковый оптический усилитель 42 и входной/выходной волновод 14-1 непосредственно соединены друг с другом (то есть, соединены встык). Высокоотражающее покрытие 43 и слабоотражающее покрытие 44 расположены точно так же, как и во втором примерном варианте осуществления, рассмотренном выше, места их расположения могут быть взаимозаменяемыми.

На фиг.15 показан перспективный вид перестраиваемого по длине волны источника 40 света согласно третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На задней поверхности подложки 41 предусмотрен элемент 45 Пельтье. Термистором 46 и элементом 45 Пельтье температура подложки 41 регулируется около комнатной температуры.

Материалы, резонансные процессы и операции по настройке на длину волны перестраиваемого по длине волны источника 40 света такие же, как описанные выше относительно второго примерного варианта осуществления, так что описание их здесь опускается. В отличие от второго примерного варианта осуществления в третьем примерном варианте осуществления полупроводниковый оптический усилитель 42 размещен на поверхности подложки 41. Поэтому поверхности подложки 41 и полупроводникового оптического усилителя 42, соответственно, могут быть предварительно промаркированы, и полупроводниковый оптический усилитель 42 может быть размещен на подложке с использованием процесса пассивного совмещения. Если подложка 41 выполнена из материала с высокой удельной теплопроводностью, например из кремния, подложка 41 также может функционировать как радиатор полупроводникового оптического усилителя 42.

Далее описываются полезные эффекты перестраиваемого по длине волны источника 40 света согласно третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения. В перестраиваемом по длине волны источнике света согласно этому третьему примерному варианту осуществления полупроводниковый оптический усилитель 42 размещен на подложке 41. Тем самым уменьшается число элементов и экономится пространство. Полупроводниковый оптический усилитель 42 также может быть размещен на подложке 41 с использованием способа пассивного совмещения. Если подложка выполнена из материала с высокой удельной теплопроводностью, подложка 41 также может функционировать как радиатор. Поэтому перестраиваемый по длине волны источник 40 света согласно этому третьему примерному варианту осуществления может обеспечивать полезные эффекты, не только рассмотренные выше для второго примерного варианта осуществления, но также обеспечивать другие полезные эффекты в виде реализации малогабаритных модулей, повышения производительности и более низкой стоимости.

[Четвертый примерный вариант осуществления]

Ниже описывается структура перестраиваемого по длине волны источника света согласно четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.16 показан вид сверху источника 50 света с регулируемой длиной волны согласно четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.16 те же самые позиции использованы для обозначения таких же компонентов, как в третьем примерном варианте осуществления, в результате чего исключается избыточность. В перестраиваемом по длине волны источнике 50 света согласно этому четвертому примерному варианту осуществления соответствующий вспомогательный нагреватель не предусмотрен для каждого из нагревателей 55-1 и 55-2. Точнее, вспомогательный нагреватель 56 предусмотрен для группы нагревателей 55-1 и 55-2. Согласно этому примерному варианту осуществления вспомогательный нагреватель 56 образован так, что он окружает каждый из кольцевых резонаторов.

В соответствии с этим производится управление одним вспомогательным нагревателем для осуществления разностных режимов работы, описываемых выражением (5), вместо способа управления, описываемого выражениями (3) и (4), когда управление каждым кольцевым нагревателем производится независимо.

где Ph1 является мощностью, подводимой к нагревателю 1, Ph является мощностью, подводимой к нагревателю 2, Pd1 является мощностью, подводимой к вспомогательному нагревателю 1, Pd2 является мощностью, подводимой к вспомогательному нагревателю 2, и Pd является мощностью, подводимой к вспомогательному нагревателю, который, как показано на фиг.16, образован так, что окружает нагреватель 1 и нагреватель 2.

В перестраиваемом по длине волны источнике 50 света согласно этому четвертому примерному варианту осуществления для упрощения управления вспомогательные нагреватели сгруппированы в один вспомогательный нагреватель. Такое упрощенное управление будет более эффективным при условии, что нагреватель предусмотрен для каждого кольцевого резонатора, или что многочисленные кольцевые резонаторы снабжены ими индивидуально. Согласно этому примерному варианту осуществления вспомогательный нагреватель образован так, что он окружает кольцевые нагреватели, и в результате этого градиент температуры подложки 51 может быть более постоянным.

[Пятый примерный вариант осуществления]

Ниже описывается структура перестраиваемого по длине волны источника света согласно пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.17 показан вид сверху перестраиваемого по длине волны источника света согласно этому пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.17 те же самые позиции использованы для обозначения таких же компонентов, как в третьем примерном варианте осуществления, в результате чего исключается избыточность. Перестраиваемый по длине волны источник 60 света согласно этому пятому примерному варианту осуществления отличается от источника согласно четвертому примерному варианту осуществления тем, что вспомогательный нагреватель 66 предусмотрен на свободной площади подложки 61.

Кроме того, в перестраиваемом по длине волны источнике 60 света согласно этому пятому примерному варианту осуществления для упрощения управления вспомогательные нагреватели сгруппированы в один. Такое упрощенное управление является более эффективным при условии, что нагреватель предусмотрен для каждого кольцевого резонатора, или что многочисленные кольцевые резонаторы снабжены ими индивидуально. Если градиент температуры подложки 61 не имеет значения, вспомогательный нагреватель может быть образован на свободной площади подложки с тем, чтобы получить хорошее использование площади.

[Шестой примерный вариант осуществления]

Далее описывается управляющая схема для регулируемого устройства управления светом согласно шестому примерному варианту осуществления. На фиг.18 показана структурная схема управляющей схемы для перестраиваемого устройства управления светом согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения. В этом примерном варианте осуществления в качестве образца показан источник света с регулируемой длиной волны согласно третьему примерному варианту осуществления. Однако любой другой источник света из любых других примерных вариантов осуществления, описанных в настоящей заявке (то есть, из первого, второго, третьего, четвертого, пятого и седьмого примерных вариантов осуществления), может быть выбран в качестве объекта, подлежащего управлению. Для каждого резонатора предусмотрена независимая управляющая схема 70, и при этом управляющая схема 70 снабжена схемами 71-1 и 71-2 возбуждения, цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП) 72-1 и 72-2, аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) 73-1 и 73-2 и цифровым процессором 74 сигналов (ЦПС).

Управление управляющей схемой 70 осуществляется цифровым процессором 74 сигналов. Каждым из цифроаналоговых преобразователей 72-1 и 72-2 цифровые сигналы, принимаемые с цифрового процессора 74 сигналов, преобразуются в аналоговые сигналы, и затем преобразованные аналоговые сигналы передаются на каждую их схем 71-1 и 71-2 возбуждения. Каждым из аналого-цифровых преобразователей 73-1 и 73-2 аналоговые сигналы, принимаемые со схем 71-1 и 71-2 возбуждения, преобразуются в цифровые сигналы, и затем преобразованные цифровые сигналы передаются в цифровой процессор 74 сигналов. Схемой 71-1 возбуждения возбуждаются нагреватели, а схемой 71-2 возбуждения возбуждаются вспомогательные нагреватели.

Как показано на фиг.18, управляющая схема предусмотрена для каждого резонатора. Однако в соответствии с настоящим изобретением всего лишь одним цифровым процессором сигналов можно управлять множеством резонаторов. Как в четвертом или пятом примерном варианте осуществления, рассмотренном выше, может быть предусмотрен общий вспомогательный нагреватель, и этот общий вспомогательный нагреватель может управляться одной управляющей схемой (то есть, вспомогательный нагреватель не предусматривается для каждого резонатора).

[Седьмой примерный вариант осуществления]

Ниже описывается еще один примерный вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг.19 показан вид сверху регулируемого компенсатора дисперсии согласно настоящему изобретению. Этот регулируемый компенсатор дисперсии структурирован так, что резонаторы 80-1, 80-2 и 80-3 соединены последовательно вдоль общего линейного волновода 81. Оптический ответвитель образован на каждом месте, где линейный волновод 81 оказывается вблизи одного из кольцевых волноводов 82-1, 82-2 и 82-3. Как показано на фиг.19, каждый из оптических ответвителей функционирует как направленный ответвитель. Помимо направленного ответвителя оптическим ответвителем может быть, например, многомодовый интерферометр, интерферометр Маха-Цендера или аналогичный. Задержанные во времени спектры от каждого резонатора объединяются путем последовательного ответвления, так что образуется синтезированный спектр. Величина компенсации дисперсии определяется в соответствии с наклоном этого синтезированного спектра. При подаче электропитания на нагреватели 83-1, 83-2 и 83-3 в каждом резонаторе сдвигается центральная длина волны задержанного во времени спектра. Следовательно, степень наклона синтезированного спектра изменяется. При этом величина компенсации дисперсии изменяется в соответствии со степенью наклона. Вследствие этого величиной компенсации дисперсии можно управлять путем регулирования мощности, подводимой к определенным нагревателям. Каждый из вспомогательных нагревателей 84-1, 84-2 и 84-3 получает разностную электрическую энергию с тем, чтобы компенсировать изменение электрической энергии, подводимой к соответствующим нагревателям (83-1, 83-2 или 83-3). По существу подложка полностью защищена от температурных изменений. Расположение и структура нагревателей и вспомогательных нагревателей, а также способ управления указанными нагревателями и вспомогательными нагревателями согласно этому примерному варианту осуществления те же самые, как рассмотренные выше относительно вышеописанных примерных вариантов осуществления. Каждый нагреватель расположен на кольцевом волноводе, а каждый вспомогательный нагреватель расположен отдельно от соответствующего нагревателя. Кроме того, изолирующая канавка (любая из 85-1, 85-2 и 85-3) предусмотрена между каждым нагревателем и соответствующим ему вспомогательным нагревателем. Поэтому настоящее изобретение может быть применено в любых других оптических устройствах, в которых используются термооптические эффекты.

Хотя выше были описаны примеры осуществлений настоящего изобретения, должно быть понятно, что многочисленные модификации примеров осуществлений изобретения будут очевидными для специалистов в данной области техники без отступления от сущности и объема вариантов осуществления настоящего изобретения, определенных в нижеследующей формуле изобретения.

Устройство содержит подложку, оптический волновод, расположенный на подложке и содержащий первую оболочку, в которой сформирована его сердцевина. Первый нагреватель расположен поверх первой оболочки. Второй нагреватель расположен отдельно от первого нагревателя и размещен поверх второй, расположенной на подложке, оболочки, внутри которой сердцевина не образована. В первом варианте суммарное количество электрической энергии, подводимой к обоим нагревателям, поддерживается по существу постоянным. Во втором варианте для теплоизоляции между нагревателями введен изолятор, образующий канавку между первым и вторым нагревателями. В способе осуществляют первое нагревание первой оболочки с помощью первого нагревателя, затем второе нагревание подложки с помощью второго нагревателя и, частично, с помощью первого нагревателя посредством переноса тепла от оптического волновода на подложку. Материал подложки имеет высокую теплопроводность, отличающуюся от теплопроводности материала первой и второй оболочек, для обеспечения рассеивания тепла по всей подложке. Суммарное количество электрической энергии, подводимой в течение обоих этапов нагревания, поддерживают по существу постоянным. Технический результат - уменьшение времени стабилизации оптических характеристик при изменении длины волны. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Регулируемое устройство управления светом, содержащее подложку, оптический волновод, расположенный на упомянутой подложке и содержащий первую оболочку, в которой сформирована его сердцевина, первый нагреватель, расположенный поверх первой оболочки, и второй нагреватель, расположенный отдельно от упомянутого первого нагревателя и размещенный поверх второй, расположенной на подложке оболочки, внутри которой сердцевина не образована, при этом суммарное количество электрической энергии, подводимой к обоим упомянутым первому и второму нагревателям, поддерживается по существу постоянным.

2. Регулируемое устройство управления светом по п.1, дополнительно содержащее изолятор, выполненный с возможностью теплоизоляции упомянутого первого нагревателя и упомянутого второго нагревателя.

3. Регулируемое устройство управления светом по п.2, в котором указанный изолятор содержит канавку между упомянутым первым нагревателем и упомянутым вторым нагревателем.

4. Регулируемое устройство управления светом по п.1, в котором указанная подложка содержит кремний.

5. Регулируемое устройство управления светом по п.1, в котором упомянутый второй нагреватель является подобным по форме упомянутому первому нагревателю.

6. Регулируемое устройство управления светом по п.1, дополнительно содержащее регулирующий температуру элемент, который выполнен с возможностью регулирования температуры упомянутой подложки.

7. Регулируемое устройство управления светом по п.6, дополнительно содержащее термочувствительный элемент, который выполнен с возможностью измерения температуры упомянутой подложки.

8. Регулируемое устройство управления светом по п.1, в котором упомянутый оптический волновод выполнен с возможностью образования по меньшей мере одного резонатора.

9. Регулируемое устройство управления светом по п.8, в котором упомянутый по меньшей мере один резонатор содержит кольцевой резонатор.

10. Регулируемое устройство управления светом по п.9, в котором упомянутый первый нагреватель расположен так, что по существу покрывает окружность упомянутого кольцевого резонатора.

11. Регулируемое устройство управления светом по п.9, дополнительно содержащее светоизлучающее средство, в котором совместно упомянутое светоизлучающее средство и упомянутый резонатор образуют внешний резонатор.

12. Регулируемое устройство управления светом, содержащее подложку, оптический волновод, расположенный на упомянутой подложке и содержащий первую оболочку, в которой сформирована его сердцевина, первый нагреватель, расположенный поверх первой оболочки, и второй нагреватель, расположенный отдельно от упомянутого первого нагревателя и размещенный поверх второй, расположенной на подложке оболочки, внутри которой сердцевина не образована, и изолятор, выполненный с возможностью образования канавки между первым нагревателем и вторым нагревателем для теплоизоляции между указанными нагревателями.

13. Регулируемое устройство управления светом по п.12, в котором упомянутая подложка содержит кремний.

14. Регулируемое устройство управления светом по п.12, в котором упомянутый второй нагреватель является подобным по форме упомянутому первому нагревателю.

15. Регулируемое устройство управления светом по п.12, дополнительно содержащее регулирующий температуру элемент, который выполнен с возможностью регулирования температуры упомянутой подложки.

16. Регулируемое устройство управления светом по п.15, дополнительно содержащее термочувствительный элемент, который выполнен с возможностью измерения температуры упомянутой подложки.

17. Регулируемое устройство управления светом по п.12, в котором упомянутый оптический волновод выполнен с возможностью образования по меньшей мере одного резонатора.

18. Регулируемое устройство управления светом по п.17, в котором упомянутый по меньшей мере один резонатор содержит кольцевой резонатор.

19. Регулируемое устройство управления светом по п.18, в котором упомянутый первый нагреватель расположен так, что по существу покрывает окружность упомянутого кольцевого резонатора.

20. Регулируемое устройство управления светом по п.17, дополнительно содержащее светоизлучающее средство, в котором совместно упомянутое светоизлучающее средство и упомянутый резонатор образуют внешний резонатор.

21. Способ регулируемого управления светом, содержащий этапы, при которых осуществляют первое нагревание оптического волновода, расположенного на подложке и содержащего первую оболочку, в которой сформирована его сердцевина, с помощью первого нагревателя, расположенного поверх первой оболочки волновода, осуществляют второе нагревание подложки с помощью второго нагревателя, расположенного отдельно от первого нагревателя, поверх второй, расположенной на подложке оболочки, внутри которой сердцевина не образована, и частично, с помощью первого нагревателя посредством переноса тепла от оптического волновода на подложку, при этом изготавливают подложку из материала с высокой теплопроводностью, которая отличается от теплопроводности материала первой оболочки и второй оболочки для обеспечения рассеивания тепла по всей подложке, при этом суммарное количество электрической энергии, подводимой в течение обоих упомянутых первого и второго этапов нагревания, поддерживают по существу постоянным.