ループバック装荷半導体モノリシック集積SOA-MZI型全光フリップ•フロップ回路の動作特性検討

摘要

ループバック装荷半導体モノリシック集積SOA-MZI型全光フリップ•フロップ回路は、高速•広波長帯域•低偏波依存性の特徴を持ち、全光パケツトスィツチの光パケツトの光ゲート制御信号生成や光ラベル識別動作への応用が期待される。しかしながら、従来はSOAと光導波路のハイブリッド集積回路に光ファイバ•ループを外部で接続した構成での動作実証のみであり、ループの伝搬遅延に制限される数10nsのパルスでの動作が報告されるに留まっていた。そこで数10psの入力光パルスでの動作を目的として半導体モノリシック集積回路について動作検討を行った。SOA利得の波長•注入キヤリァ密度依存性を考慮したモデルを用いたレート方程式を解析し、CWプローブ光パワーとループ減衰量に対してセット•リセット動作を同時に実現可能な動作条件について明らかにした。またFWHM 18psの光パルスに対してフリップ•フロップ動作を実証したので報告する。%A semiconductor monolithic integrated all-optical flip-flop circuit with a feedback loop is expected to have several superior characteristics such as high-speed, wide wavelength bandwidth, and low polarization dependence, and to be applied to optical gate control pulse generation and optical label recognition. The reported results so far, however, has been a structure with a fiber-based feedback loop integrated with a SOA-MZI, and thus the operation performance was obtained for several tens of nanosecond wide input pulses. Therefore, we investigated the improvement with a semiconductor monolithic integration structure for the purpose of achieving operation with several tens of picosecond input pulses. Firstly, operation performance was simulated by solving rate equations using the model taking wavelength and carrier density dependent gain into consideration, and operation conditions for achieving both set and reset was investigated. Secondly, flip-flop operation with 34 and 18ps wide input pulses were obtained experimentally.