導波路共振器型光バッファ
【課題】本願発明は、狭いチップ面積でも、大きな遅延時間−帯域幅積を得ることのできる光バッファ機能を実現する導波路共振器型光バッファを提供することを目的とする。
【解決手段】本願発明の導波路共振器型光バッファは、両端に光入出力端を備え、光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路と、光を伝搬させる導波路からなり、それぞれ固有の光周波数で共振する複数のリングで構成される１以上の多重リング共振器と、を備える導波路共振器型光バッファであって、前記多重リング共振器を構成する複数のそれぞれのリングの導波路は、少なくとも他の一つのリングの導波路との間でエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、前記多重リング共振器を構成する複数のリングのうち少なくとも一つのリングの導波路は、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする。
【解決手段】本願発明の導波路共振器型光バッファは、両端に光入出力端を備え、光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路と、光を伝搬させる導波路からなり、それぞれ固有の光周波数で共振する複数のリングで構成される１以上の多重リング共振器と、を備える導波路共振器型光バッファであって、前記多重リング共振器を構成する複数のそれぞれのリングの導波路は、少なくとも他の一つのリングの導波路との間でエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、前記多重リング共振器を構成する複数のリングのうち少なくとも一つのリングの導波路は、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路からなるリング共振器を利用して光信号を遅延させる導波路共振器型光バッファに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のコンピュータでは、多くのデータ処理回路によって構成されている。特に、高速処理を要求される回路では光信号で信号を送受し、回路内部でも光信号を処理する例が増えている。このような光信号処理回路では、光バッファ機能が必須となる。光バッファ機能で重要視されるのは、遅延時間−帯域幅積である。帯域は光信号処理回路のビットレートを制限し、遅延時間は光信号処理回路のバッファ容量を決定することになる。
【０００３】
このような光信号処理回路の光バッファはシリコン半導体をベースとして多くの研究がなされている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ４６３０８８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１の構成で遅延時間−帯域幅積の大きい光バッファ機能を実現するためには、リング共振器を縦続に接続する必要がある。このような縦続接続構成は大きな遅延時間−帯域幅積を得るには有効であるが、多くのリング共振器を必要とするため、リング共振器を形成するチップ面積が広くなる欠点がある。
【０００５】
そこで、導波路共振器型光バッファにおいて、狭いチップ面積でも、大きな遅延時間−帯域幅積を得ることのできる光バッファ機能を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、光バス導波路と複数のリングからなる多重リング共振器とで光バッファを構成し、リング同士で共振させることとした。
【０００７】
具体的には、本願発明は、両端に光入出力端を備え、光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路と、光を伝搬させる導波路からなり、それぞれ固有の光周波数で共振する複数のリングで構成される１以上の多重リング共振器と、を備える導波路共振器型光バッファであって、前記多重リング共振器を構成する複数のそれぞれのリングの導波路は、少なくとも他の一つのリングの導波路との間でエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、前記多重リング共振器を構成する複数のリングのうち少なくとも一つのリングの導波路は、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファである。
【０００８】
多重リング共振器とすることにより、狭いチップ面積での実装を可能にすることができる。また、多重リング共振器のリング同士を共振させることにより、複数の単一リング共振器を縦続に接続するよりも大きな遅延時間−帯域幅積を得ることができる。さらに、多重リング共振器とすることにより、単一リング共振器では不可能な３次以上の分散を除去することもできる。
【０００９】
本願発明には、光を伝搬させる導波路からなり、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換して固有の光周波数で共振する一つのリングで構成される１以上の単一リング共振器をさらに備えることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
共振周波数を任意に選定して、設計の自由度を大きくすることができる。
【００１０】
本願発明には、前記多重リング共振器は、同じ平面内で複数のリングが入れ子構造で形成され、入れ子構造の隣接する内側のリングの導波路と外側のリングの導波路とは、エバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、入れ子構造のリングのうちいずれかのリングの導波路が、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
入れ子構造とすることにより、狭いチップ面積での実装を可能にすることができる。また、リング同士の共振をより容易にすることができる。
【００１１】
本願発明には、前記多重リング共振器は、複数のリングがそれぞれ異なる平面内で形成され、異なる平面に形成されたリング同士の導波路がエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、複数のリングのうちいずれかのリングの導波路が前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
スタック構造とすることにより、狭いチップ面積での実装を可能にすることができる。また、リング同士の共振をより容易にすることができる。
【００１２】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換するリングの導波路の一部は、前記光バス導波路の一部と一定の間隙をもって配置されていることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
一定の間隙をもって配置することにより結合長が長くとれ、光バス導波路とリングとのエバネッセント結合を大きくすることができる。
【００１３】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、その周囲より屈折率の高いコア材料で形成されていることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
導波路のコア材料とクラッド材料を任意に選択することにより、エバネッセント結合の大きさを自由に設定することができる。
【００１４】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、フォトニッククリスタル中のライン状の格子欠陥であることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
フォトニッククリスタルの格子分布を変えることにより、部位ごとにエバネッセント結合の大きさを変えることができる。
【００１５】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、ＡＲＲＯＷ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型の光導波路であることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
導波路のコア材料とクラッド材料を任意に選択することにより、エバネッセント結合の大きさを自由に設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の導波路共振器型光バッファは、狭いチップ面積でも、大きな遅延時間−帯域幅積を得ることのできる光バッファ機能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、具体的に実施形態を示して本願発明を詳細に説明するが、本願の発明は以下の記載に限定して解釈されない。また、以下の図では、光バス導波路を１０、光バス導波路の入力端を１１、出力端を１２で表す。
【００１８】
本願発明の導波路共振器型光バッファの例を図１に示す。図１の多重リング共振器は、同じ平面内で複数のリングが入れ子構造で形成されている。図１（ａ）は２重リング共振器を備える導波路共振器型光バッファである。光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路１０は、両端に入力端１１と出力端１２を備える。２重リング共振器２１は、光を伝搬させる導波路からなる２個のリングが入れ子構造で構成され、各リングは固有の光周波数で共振し、リング同士はエバネッセント結合して電磁エネルギーを交換する。２重リング共振器２１のリングの導波路と光バス導波路１０の導波路とがエバネッセント結合して電磁エネルギーを交換する。
【００１９】
入力端１１から入力された光信号は光バス導波路１０の導波路を伝搬する。光バス導波路１０のうち２重リング共振器２１に近接する導波路では、主に２重リング共振器２１の外側のリングの導波路とエバネッセント結合する。２重リング共振器の各リングが光バス導波路１０に近接していれば、光バス導波路１０の導波路から２重リング共振器２１の内側のリングの導波路にもエバネッセント結合する。２重リング共振器２１の各リングの導波路にエバネッセント結合した光信号は、外側のリングの導波路と内側のリングの導波路同士もエバネッセント結合する。２重リング共振器２１の各リングはそれぞれ固有の光周波数で共振するため、光信号は遅延させられる。遅延された光信号は、２重リング共振器２１のリングの導波路から光バス導波路１０の導波路にエバネッセント結合し、出力端１２から出力される。各リングの共振する固有の光周波数は、各リングの導波路の光路長によって決定される。各リングの共振する固有の光周波数は同じであってもよいし、異なってもよい。
【００２０】
リングの導波路は物理的に連続していなくてもよく、電磁エネルギーが伝搬して周回路を形成していればよい。例えば、所定の幅の溝が導波路を横断していても、光信号が溝を通り抜ければよい。また、結合回路を介していたり、他の導波路と交差したりして周回路を形成していてもよい。以下の実施形態でも同様である。
【００２１】
多重リング共振器は、３重のリングで構成する３重リング共振器２２としてもよい。図１（ｂ）に示すように、３重リングの場合も同様に、光バス導波路１０のうち３重リング共振器に近接する導波路では、主に３重リング共振器２２の外側のリングの導波路とエバネッセント結合する。３重リング共振器２２の各リングが光バス導波路１０に近接していれば、光バス導波路１０の導波路から３重リング共振器２２の真ん中や内側のリングの導波路にもエバネッセント結合する。３重リング共振器２２の各リングの導波路にエバネッセント結合した光信号は、外側のリングの導波路、真ん中のリングの導波路、内側のリングの導波路同士もエバネッセント結合し、３重リング共振器２２の固有の光周波数で共振するため、光信号は遅延させられる。さらに、多重リング共振器を４重以上のリングで構成してもよい。
【００２２】
リングに例えば、全反射やミラーによる反射端を形成することができれば、反射端を持つ多角形の辺の形をしたリングとしてもよい。図１（ｃ）に示すように、直角反射端を利用して四角形の辺の形とすれば、リングの導波路を効率的に配置できるため、狭いチップ面積に導波路共振器型光バッファを形成することができる。リングの形状は四角形の辺の形に限らず、五角形以上の多角形の辺の形でもよい。
【００２３】
導波路共振器型光バッファは、複数の多重リング共振器を備えてもよい。図２（ａ）に示すように、２つの２重リング共振器を備えると、より大きな遅延時間−帯域幅積を得ることができる。入力端１１から入力した光信号は、２重リング共振器３１−１及び３１−２でそれぞれ遅延させられ、出力端１２から出力される。単純には、同じ特性の２重リング共振器をｎ個（ｎは正整数）備えると、導波路共振器型光バッファにおける遅延量はｎ倍となる。異なる特性の複数の多重リング共振器を多段に縦続接続に備えると、導波路共振器型光バッファにおける遅延量はそれぞれの遅延量の加算となる。
【００２４】
導波路共振器型光バッファは、光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換して固有の光周波数で共振する一つのリングで構成される単一リング共振器を備えてもよい。図２（ｂ）は、多重リング共振器と単一リング共振器を備える例である。ここでは、各種の多重リング共振器と単一リング共振器が混在する例を示している。例えば、３重リング共振器３２−１、単一リング共振器３２−２、２重リング共振器３２−３が混在してもよい。単純には、多重リング共振器又は単一リング共振器を多段に縦続接続すると、導波路共振器型光バッファにおける遅延量は、各多重リング共振器又は単一リング共振器における遅延量の加算となる。このように、各種のリング共振器を混在させることにより、設計に自由度を持たせることができる。
【００２５】
導波路共振器型光バッファは、多重リング共振器の各リングがスタック構造で形成されてもよい。図３の多重リング共振器は、複数のリングが異なる平面内に形成されている。図３（ａ）は、多重リング共振器４１−１及び４１−２が、スタック構造の複数のリングで構成されている例である。光バス導波路１０及び多重リング共振器４１−１の各リング又は光バス導波路１０及び多重リング共振器４１−２の各リングがそれぞれ異なる平面内で形成され、異なる平面に形成されたリング同士の導波路がエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、複数のリングのうちいずれかのリングの導波路又は全てのリングの導波路が光バス導波路１０の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換する。各リングの導波路の光路長を自由に設計できるため、設計に自由度を大きくすることができる。
【００２６】
また、図３（ｂ）は、多重リング共振器４２−１又は４２−２のそれぞれのリングが異なる平面内に形成され、光バス導波路１０が、多重リング共振器４２−１及び４２−２のいずれかのリングと同じ平面内で形成された例である。このような構造であれば、導波路共振器型光バッファを積層して形成する際に、積層する面を減らすことができる。
【００２７】
これまで説明した導波路共振器型光バッファにおいて、光バス導波路の導波路又は多重リング共振器若しくは単一リング共振器のリングの導波路は、その周囲よりも屈折率の高いコア材料で形成されていてもよい。光は屈折率の高いコア内を導波路として閉じ込められて伝搬する。適切な屈折率差の生じるようにコア材料とクラッド材料を選択することができる。また、屈折率差をコア材料とクラッド材料で決定できるため、エバネッセント結合の大きさを自由に設定できる。
【００２８】
光バス導波路の導波路又は多重リング共振器若しくは単一リング共振器のリングの導波路は、フォトニッククリスタル構造で形成してもよい。即ち、光信号の波長に対して、進行方向を一定方向となるようにライン状の格子欠陥を設けることによって、導波路として機能させることができる。フォトニッククリスタル構造であれば、格子欠陥の程度を任意に設計できるため、光バス導波路やリングの任意の部位ごとに、光信号の閉じ込め効果やエバネッセント結合の大きさを変えることができる。
【００２９】
光バス導波路の導波路又は多重リング共振器若しくは単一リング共振器のリングの導波路は、ＡＲＲＯＷ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型の光導波路としてもよい。ＡＲＲＯＷ型の光導波路では、リングの導波路はその周囲よりも屈折率の低いコア材料で形成されていてもよい。光は屈折率の低いコア内を導波路として閉じ込められて伝搬する。適切な屈折率差の生じるようにコア材料とクラッド材料を選択することができる。また、屈折率差をコア材料とクラッド材料で決定できるため、エバネッセント結合の大きさを自由に設定できる。
【００３０】
これまで説明した導波路共振器型光バッファにおいて、光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換するリングの導波路の一部は、光バス導波路の一部と一定の間隙をもって配置されていることが望ましい。例えば、図１（ａ）において、光バス導波路１０の導波路と２重リング共振器の外側のリングの導波路は、それぞれ直線部分を持ち、直線部分では導波路が一定の間隙をもって形成されている。所定の距離に亘って、一定の間隙で近接して導波路を配置することにより、エバネッセント結合の大きさを大きくとることができる。また、一定の間隙とする距離をパラメータとして導波路共振器型光バッファを設計することができる。このような構造は、図１及び図２の例に限定されない。図１及び図２では、直線部分で導波路が一定の間隙をもって形成されているが、曲線部分で導波路が一定の間隙となるように形成されていてもよい。
【００３１】
次に、導波路共振器型光バッファの設計について説明する。ここで、以後の設計に必要なパラメータを図４に示す。図４において、直線状の光バス導波路と２重リング共振器を記載している。光バス導波路の導波路と２重リング共振器の外側のリングの導波路との間隙をＧｂｕｓ、２重リング共振器の２つのリングの導波路の間隙をＧｌｏｏｐ、２重リング共振器のリングのうち、光バス導波路に平行な直線部分の長さをＬｗｉｄｔｈ、２重リング共振器のリングのうち、延長すると光バス導波路に直交する直線上の直線部分の長さをＬｓｉｄｅ、２重リング共振器のうち外側のリングの曲線部分の半径をＲｏｕｔｅｒ、２重リング共振器のうち内側のリングの曲線部分の半径をＲｉｎｎｅｒとする。
【００３２】
２つの近接する導波路に対しては、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ＭｏｄｅとＡｎｔｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅの２つのモードが存在する。２つのモードのＴＥフィールドプロファイルを図５に示す。図５（ａ）がＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅ、図５（ｂ）がＡｎｔｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅである。ＳｉＯ２上に横幅３３０ｎｍ、厚さ２２０ｎｍのＳｉの導波路を形成している。図５（ａ）と図５（ｂ）では、ＳｉＯ２、Ｓｉの配置は同じである。また、図５では、いずれも左半分は対称形となるため、左半分を省略している。
【００３３】
２つのモードに対して、２つの導波路の間隙（Ｔｒａｃｋ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）及び導波路を伝搬する光信号の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）に対する伝搬定数（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）を計算したものを図６に示す。２つの導波路の間隙及び導波路を伝搬する光信号の波長によって、２つのモードの伝搬定数が異なる。２つの導波路の間隙とは、図４におけるＧｌｏｏｐ又はＧｂｕｓをいう。
【００３４】
２つのモードに対して、共振周波数（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）、透過係数（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、遅延時間（Ｄｅｌａｙ）の比較計算を図７、図８、図９に示す。また、光信号の波長λ＝１．５５μｍ、内側のリングの半径Ｒｉｎｎｎｅｒ＝４．７２７５μｍ、外側のリングの半径Ｒｏｕｔｅｒ＝５．２７２５μｍ、２つのリングの導波路の間隙Ｇｌｏｏｐ＝２２０ｎｍ、光バス導波路の導波路と外側のリングの導波路との間隙Ｇｂｕｓ＝０．６μｍ、導波路の光損失α＝５ｄｂ／ｃｍとしている。図７において、共振周波数にＬｗｉｄｔｈへの依存性があることが分かる。また、図８において、それぞれの透過係数がゼロとなるクリティカルなＬｗｉｄｔｈのあることが分かる。図９に示すように、遅延時間がプラスからマイナスへ、又はマイナスからプラスへの変化点で、図８における透過係数がゼロとなっている。光バッファ機能を効率的に実現するためには、遅延時間がプラスで大きく、損失が小さくなるＬｗｉｄｔｈが望ましい。図９において２つのモードによるほぼ同じ遅延となるあたりでは、図８において２つの透過係数が交差している。これは、物理的には妥当と思われる。何故なら、損失は光路長に関係しているからである。
【００３５】
導波路共振器型光バッファとしての遅延時間が平坦となる光周波数幅を最大にするためには、２つのモードの遅延時間が略等しいことが重要である。導波路共振器型光バッファとしての遅延時間が平坦となる光周波数幅を最大にするため、導波路共振器型光バッファとしての遅延時間のピーク点において２次、３次の分散をゼロにすることを目標とした。Ｇｌｏｏｐの大きさに対して、２つのモードの共振周波数の分離度と最適なＬｗｉｄｔｈを図１０に示す。図１０より、導波路共振器型光バッファとしての遅延時間を最大にするために、遅延特性のピークを平坦にする共振周波数の分離度が最小近辺となるＧｌｏｏｐ＝２１５ｎｍとし、このときの最適なＬｗｉｄｔｈ＝４．９６３μｍを選定した。
【００３６】
最適なＧｂｕｓを得るために、図１１にＧｂｕｓをパラメータとし、中心周波数からのオフセットに対する導波路共振器型光バッファとしての遅延時間を求めた。図１１において、Ｇｌｏｏｐ＝２１５ｎｍ、Ｌｗｉｄｔｈ＝４．９６３μｍである。図１１より、Ｇｂｕｓ＝３６８ｎｍとすると、導波路共振器型光バッファとしての遅延時間が平坦になる領域が得られる。最大遅延時間として３１．６ｐｓ、半値帯域幅として４２．３ＧＨｚ、最小透過係数として０．９が得られた。
【００３７】
本願発明の導波路共振器型光バッファでは、半値帯域幅として４２．３ＧＨｚがえられた。これは、遅延時間−帯域幅積では２．０４となり、単一リング共振器で構成される導波路共振器型光バッファの２倍を超える値である。つまり、本願発明の導波路共振器型光バッファによると、従来のチップ面積を広くすることなく、２倍超の効率を得たことになる。また、本願発明の２重リング共振器で構成される導波路共振型光バッファでは、単一リング共振器で構成される導波路共振型光バッファでは不可能な３次までの分散を除去することができた。つまり、多重リング共振器は２次以上のフィルタ特性を持つため、３次以上の分散を補償することができる。
【００３８】
以上の計算結果から、Ｎ個（Ｎは正整数）のリングからなる多重リング共振器を備える導波路共振器型光バッファでは、単一リング共振器をＮ個縦続に備える導波路共振器型光バッファよりも大きい遅延時間−帯域幅積を期待することができることが分かる。
【００３９】
リング共振器の導波路には、シングルモードで伝搬する導波路ばかりでなくマルチモードで伝搬する導波路も含まれる。例えば、２モードや３モードの導波路でもよい。このようなマルチモードで伝搬する導波路は、シングルモードで伝搬する導波路よりも導波路幅を広くするため、伝搬損失の低減が可能になり、また、加工精度の許容値を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の導波路共振器型光バッファは、光信号を遅延させることができるため、光信号処理の分野で光遅延回路として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの概略構成図である。
【図４】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの設計に必要なパラメータを説明する図である。
【図５】２つのモードのＴＥフィールドプロファイルを示す図である。
【図６】２つのモードに対する２つの導波路の間隙及び導波路を伝搬する光信号の波長に対する伝搬定数を説明する図である。
【図７】２つのモードに対する共振周波数の比較計算結果である。
【図８】２つのモードに対する透過係数の比較計算結果である。
【図９】２つのモードに対する遅延時間の比較計算結果である。
【図１０】２つのモードの共振周波数の分離度と最適なＬｗｉｄｔｈを説明する図である。
【図１１】Ｇｂｕｓをパラメータとし、中心周波数からのオフセットに対する導波路共振器型光バッファとしての遅延時間を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 光バス導波路
１１ 入力端
１２ 出力端
２１、２３、３１−１、３１−２、３２−３ ２重リング共振器
２２、３２−１ ３重リング共振器
３２−２ 単一リング共振器
４１−１ ４１−２、４２−１、４２−２ 多重リング共振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路からなるリング共振器を利用して光信号を遅延させる導波路共振器型光バッファに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のコンピュータでは、多くのデータ処理回路によって構成されている。特に、高速処理を要求される回路では光信号で信号を送受し、回路内部でも光信号を処理する例が増えている。このような光信号処理回路では、光バッファ機能が必須となる。光バッファ機能で重要視されるのは、遅延時間−帯域幅積である。帯域は光信号処理回路のビットレートを制限し、遅延時間は光信号処理回路のバッファ容量を決定することになる。
【０００３】
このような光信号処理回路の光バッファはシリコン半導体をベースとして多くの研究がなされている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ４６３０８８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１の構成で遅延時間−帯域幅積の大きい光バッファ機能を実現するためには、リング共振器を縦続に接続する必要がある。このような縦続接続構成は大きな遅延時間−帯域幅積を得るには有効であるが、多くのリング共振器を必要とするため、リング共振器を形成するチップ面積が広くなる欠点がある。
【０００５】
そこで、導波路共振器型光バッファにおいて、狭いチップ面積でも、大きな遅延時間−帯域幅積を得ることのできる光バッファ機能を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、光バス導波路と複数のリングからなる多重リング共振器とで光バッファを構成し、リング同士で共振させることとした。
【０００７】
具体的には、本願発明は、両端に光入出力端を備え、光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路と、光を伝搬させる導波路からなり、それぞれ固有の光周波数で共振する複数のリングで構成される１以上の多重リング共振器と、を備える導波路共振器型光バッファであって、前記多重リング共振器を構成する複数のそれぞれのリングの導波路は、少なくとも他の一つのリングの導波路との間でエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、前記多重リング共振器を構成する複数のリングのうち少なくとも一つのリングの導波路は、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファである。
【０００８】
多重リング共振器とすることにより、狭いチップ面積での実装を可能にすることができる。また、多重リング共振器のリング同士を共振させることにより、複数の単一リング共振器を縦続に接続するよりも大きな遅延時間−帯域幅積を得ることができる。さらに、多重リング共振器とすることにより、単一リング共振器では不可能な３次以上の分散を除去することもできる。
【０００９】
本願発明には、光を伝搬させる導波路からなり、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換して固有の光周波数で共振する一つのリングで構成される１以上の単一リング共振器をさらに備えることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
共振周波数を任意に選定して、設計の自由度を大きくすることができる。
【００１０】
本願発明には、前記多重リング共振器は、同じ平面内で複数のリングが入れ子構造で形成され、入れ子構造の隣接する内側のリングの導波路と外側のリングの導波路とは、エバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、入れ子構造のリングのうちいずれかのリングの導波路が、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
入れ子構造とすることにより、狭いチップ面積での実装を可能にすることができる。また、リング同士の共振をより容易にすることができる。
【００１１】
本願発明には、前記多重リング共振器は、複数のリングがそれぞれ異なる平面内で形成され、異なる平面に形成されたリング同士の導波路がエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、複数のリングのうちいずれかのリングの導波路が前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
スタック構造とすることにより、狭いチップ面積での実装を可能にすることができる。また、リング同士の共振をより容易にすることができる。
【００１２】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換するリングの導波路の一部は、前記光バス導波路の一部と一定の間隙をもって配置されていることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
一定の間隙をもって配置することにより結合長が長くとれ、光バス導波路とリングとのエバネッセント結合を大きくすることができる。
【００１３】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、その周囲より屈折率の高いコア材料で形成されていることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
導波路のコア材料とクラッド材料を任意に選択することにより、エバネッセント結合の大きさを自由に設定することができる。
【００１４】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、フォトニッククリスタル中のライン状の格子欠陥であることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
フォトニッククリスタルの格子分布を変えることにより、部位ごとにエバネッセント結合の大きさを変えることができる。
【００１５】
本願発明には、前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、ＡＲＲＯＷ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型の光導波路であることを特徴とする導波路共振器型光バッファも含まれる。
導波路のコア材料とクラッド材料を任意に選択することにより、エバネッセント結合の大きさを自由に設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の導波路共振器型光バッファは、狭いチップ面積でも、大きな遅延時間−帯域幅積を得ることのできる光バッファ機能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、具体的に実施形態を示して本願発明を詳細に説明するが、本願の発明は以下の記載に限定して解釈されない。また、以下の図では、光バス導波路を１０、光バス導波路の入力端を１１、出力端を１２で表す。
【００１８】
本願発明の導波路共振器型光バッファの例を図１に示す。図１の多重リング共振器は、同じ平面内で複数のリングが入れ子構造で形成されている。図１（ａ）は２重リング共振器を備える導波路共振器型光バッファである。光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路１０は、両端に入力端１１と出力端１２を備える。２重リング共振器２１は、光を伝搬させる導波路からなる２個のリングが入れ子構造で構成され、各リングは固有の光周波数で共振し、リング同士はエバネッセント結合して電磁エネルギーを交換する。２重リング共振器２１のリングの導波路と光バス導波路１０の導波路とがエバネッセント結合して電磁エネルギーを交換する。
【００１９】
入力端１１から入力された光信号は光バス導波路１０の導波路を伝搬する。光バス導波路１０のうち２重リング共振器２１に近接する導波路では、主に２重リング共振器２１の外側のリングの導波路とエバネッセント結合する。２重リング共振器の各リングが光バス導波路１０に近接していれば、光バス導波路１０の導波路から２重リング共振器２１の内側のリングの導波路にもエバネッセント結合する。２重リング共振器２１の各リングの導波路にエバネッセント結合した光信号は、外側のリングの導波路と内側のリングの導波路同士もエバネッセント結合する。２重リング共振器２１の各リングはそれぞれ固有の光周波数で共振するため、光信号は遅延させられる。遅延された光信号は、２重リング共振器２１のリングの導波路から光バス導波路１０の導波路にエバネッセント結合し、出力端１２から出力される。各リングの共振する固有の光周波数は、各リングの導波路の光路長によって決定される。各リングの共振する固有の光周波数は同じであってもよいし、異なってもよい。
【００２０】
リングの導波路は物理的に連続していなくてもよく、電磁エネルギーが伝搬して周回路を形成していればよい。例えば、所定の幅の溝が導波路を横断していても、光信号が溝を通り抜ければよい。また、結合回路を介していたり、他の導波路と交差したりして周回路を形成していてもよい。以下の実施形態でも同様である。
【００２１】
多重リング共振器は、３重のリングで構成する３重リング共振器２２としてもよい。図１（ｂ）に示すように、３重リングの場合も同様に、光バス導波路１０のうち３重リング共振器に近接する導波路では、主に３重リング共振器２２の外側のリングの導波路とエバネッセント結合する。３重リング共振器２２の各リングが光バス導波路１０に近接していれば、光バス導波路１０の導波路から３重リング共振器２２の真ん中や内側のリングの導波路にもエバネッセント結合する。３重リング共振器２２の各リングの導波路にエバネッセント結合した光信号は、外側のリングの導波路、真ん中のリングの導波路、内側のリングの導波路同士もエバネッセント結合し、３重リング共振器２２の固有の光周波数で共振するため、光信号は遅延させられる。さらに、多重リング共振器を４重以上のリングで構成してもよい。
【００２２】
リングに例えば、全反射やミラーによる反射端を形成することができれば、反射端を持つ多角形の辺の形をしたリングとしてもよい。図１（ｃ）に示すように、直角反射端を利用して四角形の辺の形とすれば、リングの導波路を効率的に配置できるため、狭いチップ面積に導波路共振器型光バッファを形成することができる。リングの形状は四角形の辺の形に限らず、五角形以上の多角形の辺の形でもよい。
【００２３】
導波路共振器型光バッファは、複数の多重リング共振器を備えてもよい。図２（ａ）に示すように、２つの２重リング共振器を備えると、より大きな遅延時間−帯域幅積を得ることができる。入力端１１から入力した光信号は、２重リング共振器３１−１及び３１−２でそれぞれ遅延させられ、出力端１２から出力される。単純には、同じ特性の２重リング共振器をｎ個（ｎは正整数）備えると、導波路共振器型光バッファにおける遅延量はｎ倍となる。異なる特性の複数の多重リング共振器を多段に縦続接続に備えると、導波路共振器型光バッファにおける遅延量はそれぞれの遅延量の加算となる。
【００２４】
導波路共振器型光バッファは、光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換して固有の光周波数で共振する一つのリングで構成される単一リング共振器を備えてもよい。図２（ｂ）は、多重リング共振器と単一リング共振器を備える例である。ここでは、各種の多重リング共振器と単一リング共振器が混在する例を示している。例えば、３重リング共振器３２−１、単一リング共振器３２−２、２重リング共振器３２−３が混在してもよい。単純には、多重リング共振器又は単一リング共振器を多段に縦続接続すると、導波路共振器型光バッファにおける遅延量は、各多重リング共振器又は単一リング共振器における遅延量の加算となる。このように、各種のリング共振器を混在させることにより、設計に自由度を持たせることができる。
【００２５】
導波路共振器型光バッファは、多重リング共振器の各リングがスタック構造で形成されてもよい。図３の多重リング共振器は、複数のリングが異なる平面内に形成されている。図３（ａ）は、多重リング共振器４１−１及び４１−２が、スタック構造の複数のリングで構成されている例である。光バス導波路１０及び多重リング共振器４１−１の各リング又は光バス導波路１０及び多重リング共振器４１−２の各リングがそれぞれ異なる平面内で形成され、異なる平面に形成されたリング同士の導波路がエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、複数のリングのうちいずれかのリングの導波路又は全てのリングの導波路が光バス導波路１０の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換する。各リングの導波路の光路長を自由に設計できるため、設計に自由度を大きくすることができる。
【００２６】
また、図３（ｂ）は、多重リング共振器４２−１又は４２−２のそれぞれのリングが異なる平面内に形成され、光バス導波路１０が、多重リング共振器４２−１及び４２−２のいずれかのリングと同じ平面内で形成された例である。このような構造であれば、導波路共振器型光バッファを積層して形成する際に、積層する面を減らすことができる。
【００２７】
これまで説明した導波路共振器型光バッファにおいて、光バス導波路の導波路又は多重リング共振器若しくは単一リング共振器のリングの導波路は、その周囲よりも屈折率の高いコア材料で形成されていてもよい。光は屈折率の高いコア内を導波路として閉じ込められて伝搬する。適切な屈折率差の生じるようにコア材料とクラッド材料を選択することができる。また、屈折率差をコア材料とクラッド材料で決定できるため、エバネッセント結合の大きさを自由に設定できる。
【００２８】
光バス導波路の導波路又は多重リング共振器若しくは単一リング共振器のリングの導波路は、フォトニッククリスタル構造で形成してもよい。即ち、光信号の波長に対して、進行方向を一定方向となるようにライン状の格子欠陥を設けることによって、導波路として機能させることができる。フォトニッククリスタル構造であれば、格子欠陥の程度を任意に設計できるため、光バス導波路やリングの任意の部位ごとに、光信号の閉じ込め効果やエバネッセント結合の大きさを変えることができる。
【００２９】
光バス導波路の導波路又は多重リング共振器若しくは単一リング共振器のリングの導波路は、ＡＲＲＯＷ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型の光導波路としてもよい。ＡＲＲＯＷ型の光導波路では、リングの導波路はその周囲よりも屈折率の低いコア材料で形成されていてもよい。光は屈折率の低いコア内を導波路として閉じ込められて伝搬する。適切な屈折率差の生じるようにコア材料とクラッド材料を選択することができる。また、屈折率差をコア材料とクラッド材料で決定できるため、エバネッセント結合の大きさを自由に設定できる。
【００３０】
これまで説明した導波路共振器型光バッファにおいて、光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換するリングの導波路の一部は、光バス導波路の一部と一定の間隙をもって配置されていることが望ましい。例えば、図１（ａ）において、光バス導波路１０の導波路と２重リング共振器の外側のリングの導波路は、それぞれ直線部分を持ち、直線部分では導波路が一定の間隙をもって形成されている。所定の距離に亘って、一定の間隙で近接して導波路を配置することにより、エバネッセント結合の大きさを大きくとることができる。また、一定の間隙とする距離をパラメータとして導波路共振器型光バッファを設計することができる。このような構造は、図１及び図２の例に限定されない。図１及び図２では、直線部分で導波路が一定の間隙をもって形成されているが、曲線部分で導波路が一定の間隙となるように形成されていてもよい。
【００３１】
次に、導波路共振器型光バッファの設計について説明する。ここで、以後の設計に必要なパラメータを図４に示す。図４において、直線状の光バス導波路と２重リング共振器を記載している。光バス導波路の導波路と２重リング共振器の外側のリングの導波路との間隙をＧｂｕｓ、２重リング共振器の２つのリングの導波路の間隙をＧｌｏｏｐ、２重リング共振器のリングのうち、光バス導波路に平行な直線部分の長さをＬｗｉｄｔｈ、２重リング共振器のリングのうち、延長すると光バス導波路に直交する直線上の直線部分の長さをＬｓｉｄｅ、２重リング共振器のうち外側のリングの曲線部分の半径をＲｏｕｔｅｒ、２重リング共振器のうち内側のリングの曲線部分の半径をＲｉｎｎｅｒとする。
【００３２】
２つの近接する導波路に対しては、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ＭｏｄｅとＡｎｔｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅの２つのモードが存在する。２つのモードのＴＥフィールドプロファイルを図５に示す。図５（ａ）がＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅ、図５（ｂ）がＡｎｔｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅである。ＳｉＯ２上に横幅３３０ｎｍ、厚さ２２０ｎｍのＳｉの導波路を形成している。図５（ａ）と図５（ｂ）では、ＳｉＯ２、Ｓｉの配置は同じである。また、図５では、いずれも左半分は対称形となるため、左半分を省略している。
【００３３】
２つのモードに対して、２つの導波路の間隙（Ｔｒａｃｋ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）及び導波路を伝搬する光信号の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）に対する伝搬定数（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）を計算したものを図６に示す。２つの導波路の間隙及び導波路を伝搬する光信号の波長によって、２つのモードの伝搬定数が異なる。２つの導波路の間隙とは、図４におけるＧｌｏｏｐ又はＧｂｕｓをいう。
【００３４】
２つのモードに対して、共振周波数（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）、透過係数（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、遅延時間（Ｄｅｌａｙ）の比較計算を図７、図８、図９に示す。また、光信号の波長λ＝１．５５μｍ、内側のリングの半径Ｒｉｎｎｎｅｒ＝４．７２７５μｍ、外側のリングの半径Ｒｏｕｔｅｒ＝５．２７２５μｍ、２つのリングの導波路の間隙Ｇｌｏｏｐ＝２２０ｎｍ、光バス導波路の導波路と外側のリングの導波路との間隙Ｇｂｕｓ＝０．６μｍ、導波路の光損失α＝５ｄｂ／ｃｍとしている。図７において、共振周波数にＬｗｉｄｔｈへの依存性があることが分かる。また、図８において、それぞれの透過係数がゼロとなるクリティカルなＬｗｉｄｔｈのあることが分かる。図９に示すように、遅延時間がプラスからマイナスへ、又はマイナスからプラスへの変化点で、図８における透過係数がゼロとなっている。光バッファ機能を効率的に実現するためには、遅延時間がプラスで大きく、損失が小さくなるＬｗｉｄｔｈが望ましい。図９において２つのモードによるほぼ同じ遅延となるあたりでは、図８において２つの透過係数が交差している。これは、物理的には妥当と思われる。何故なら、損失は光路長に関係しているからである。
【００３５】
導波路共振器型光バッファとしての遅延時間が平坦となる光周波数幅を最大にするためには、２つのモードの遅延時間が略等しいことが重要である。導波路共振器型光バッファとしての遅延時間が平坦となる光周波数幅を最大にするため、導波路共振器型光バッファとしての遅延時間のピーク点において２次、３次の分散をゼロにすることを目標とした。Ｇｌｏｏｐの大きさに対して、２つのモードの共振周波数の分離度と最適なＬｗｉｄｔｈを図１０に示す。図１０より、導波路共振器型光バッファとしての遅延時間を最大にするために、遅延特性のピークを平坦にする共振周波数の分離度が最小近辺となるＧｌｏｏｐ＝２１５ｎｍとし、このときの最適なＬｗｉｄｔｈ＝４．９６３μｍを選定した。
【００３６】
最適なＧｂｕｓを得るために、図１１にＧｂｕｓをパラメータとし、中心周波数からのオフセットに対する導波路共振器型光バッファとしての遅延時間を求めた。図１１において、Ｇｌｏｏｐ＝２１５ｎｍ、Ｌｗｉｄｔｈ＝４．９６３μｍである。図１１より、Ｇｂｕｓ＝３６８ｎｍとすると、導波路共振器型光バッファとしての遅延時間が平坦になる領域が得られる。最大遅延時間として３１．６ｐｓ、半値帯域幅として４２．３ＧＨｚ、最小透過係数として０．９が得られた。
【００３７】
本願発明の導波路共振器型光バッファでは、半値帯域幅として４２．３ＧＨｚがえられた。これは、遅延時間−帯域幅積では２．０４となり、単一リング共振器で構成される導波路共振器型光バッファの２倍を超える値である。つまり、本願発明の導波路共振器型光バッファによると、従来のチップ面積を広くすることなく、２倍超の効率を得たことになる。また、本願発明の２重リング共振器で構成される導波路共振型光バッファでは、単一リング共振器で構成される導波路共振型光バッファでは不可能な３次までの分散を除去することができた。つまり、多重リング共振器は２次以上のフィルタ特性を持つため、３次以上の分散を補償することができる。
【００３８】
以上の計算結果から、Ｎ個（Ｎは正整数）のリングからなる多重リング共振器を備える導波路共振器型光バッファでは、単一リング共振器をＮ個縦続に備える導波路共振器型光バッファよりも大きい遅延時間−帯域幅積を期待することができることが分かる。
【００３９】
リング共振器の導波路には、シングルモードで伝搬する導波路ばかりでなくマルチモードで伝搬する導波路も含まれる。例えば、２モードや３モードの導波路でもよい。このようなマルチモードで伝搬する導波路は、シングルモードで伝搬する導波路よりも導波路幅を広くするため、伝搬損失の低減が可能になり、また、加工精度の許容値を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の導波路共振器型光バッファは、光信号を遅延させることができるため、光信号処理の分野で光遅延回路として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの概略構成図である。
【図４】本実施形態に係る導波路共振器型光バッファの設計に必要なパラメータを説明する図である。
【図５】２つのモードのＴＥフィールドプロファイルを示す図である。
【図６】２つのモードに対する２つの導波路の間隙及び導波路を伝搬する光信号の波長に対する伝搬定数を説明する図である。
【図７】２つのモードに対する共振周波数の比較計算結果である。
【図８】２つのモードに対する透過係数の比較計算結果である。
【図９】２つのモードに対する遅延時間の比較計算結果である。
【図１０】２つのモードの共振周波数の分離度と最適なＬｗｉｄｔｈを説明する図である。
【図１１】Ｇｂｕｓをパラメータとし、中心周波数からのオフセットに対する導波路共振器型光バッファとしての遅延時間を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 光バス導波路
１１ 入力端
１２ 出力端
２１、２３、３１−１、３１−２、３２−３ ２重リング共振器
２２、３２−１ ３重リング共振器
３２−２ 単一リング共振器
４１−１ ４１−２、４２−１、４２−２ 多重リング共振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に光入出力端を備え、光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路と、
光を伝搬させる導波路からなり、それぞれ固有の光周波数で共振する複数のリングで構成される１以上の多重リング共振器と、を備える導波路共振器型光バッファであって、
前記多重リング共振器を構成する複数のそれぞれのリングの導波路は、少なくとも他の一つのリングの導波路との間でエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、
前記多重リング共振器を構成する複数のリングのうち少なくとも一つのリングの導波路は、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファ。
【請求項２】
光を伝搬させる導波路からなり、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換して固有の光周波数で共振する一つのリングで構成される１以上の単一リング共振器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項３】
前記多重リング共振器は、同じ平面内で複数のリングが入れ子構造で形成され、入れ子構造の隣接する内側のリングの導波路と外側のリングの導波路とは、エバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、入れ子構造のリングのうちいずれかのリングの導波路が、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項４】
前記多重リング共振器は、複数のリングがそれぞれ異なる平面内で形成され、異なる平面に形成されたリング同士の導波路がエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、複数のリングのうちいずれかのリングの導波路が前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項５】
前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換するリングの導波路の一部は、前記光バス導波路の一部と一定の間隙をもって配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項６】
前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、その周囲より屈折率の高いコア材料で形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項７】
前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、フォトニッククリスタル中のライン状の格子欠陥であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項８】
前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、ＡＲＲＯＷ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型の光導波路であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項１】
両端に光入出力端を備え、光を伝搬させる導波路からなる光バス導波路と、
光を伝搬させる導波路からなり、それぞれ固有の光周波数で共振する複数のリングで構成される１以上の多重リング共振器と、を備える導波路共振器型光バッファであって、
前記多重リング共振器を構成する複数のそれぞれのリングの導波路は、少なくとも他の一つのリングの導波路との間でエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、
前記多重リング共振器を構成する複数のリングのうち少なくとも一つのリングの導波路は、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする導波路共振器型光バッファ。
【請求項２】
光を伝搬させる導波路からなり、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換して固有の光周波数で共振する一つのリングで構成される１以上の単一リング共振器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項３】
前記多重リング共振器は、同じ平面内で複数のリングが入れ子構造で形成され、入れ子構造の隣接する内側のリングの導波路と外側のリングの導波路とは、エバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、入れ子構造のリングのうちいずれかのリングの導波路が、前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項４】
前記多重リング共振器は、複数のリングがそれぞれ異なる平面内で形成され、異なる平面に形成されたリング同士の導波路がエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換し、複数のリングのうちいずれかのリングの導波路が前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項５】
前記光バス導波路の導波路とエバネッセント結合により電磁エネルギーを交換するリングの導波路の一部は、前記光バス導波路の一部と一定の間隙をもって配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項６】
前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、その周囲より屈折率の高いコア材料で形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項７】
前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、フォトニッククリスタル中のライン状の格子欠陥であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【請求項８】
前記光バス導波路の導波路又は前記リングの導波路は、ＡＲＲＯＷ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型の光導波路であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の導波路共振器型光バッファ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−６３６７３（Ｐ２００９−６３６７３Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２９４３５（Ｐ２００７−２２９４３５）
【出願日】平成１９年９月４日（２００７．９．４）
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月４日（２００７．９．４）
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]