JP2000022643A

JP2000022643A - 光インタコネクトシステム

Info

Publication number: JP2000022643A
Application number: JP10201171A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Uchida; 護内田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的安価で構成できる高性能な光インタコネ
クトシステムである。【解決手段】光インタコネクトシステムでは、複数の通
信チャネルに対応して空間的に配置された複数の光源１
１からの光ビームに、通信チャネルの信号が重畳され、
ビーム全てが、実質的に導波モードを保って伝搬する１
本の光伝送路１３に結合される。光伝送路１３内を伝送
後、光伝送路端から複数の方向へ出射された光ビーム
は、空間的に配列された複数の受光器から成る受光手段
１５で受光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光インタコネクト
システム、そこで用いられる発光或は受光デバイスに関
する。

【０００２】

【従来の技術】光通信、光配線、光伝送（単なる光の配
線とは異なりプロトコルなどを取決めて種々の光信号を
伝送できるシステム）などを含む光インタコネクトは、
電気ケーブルに比べ、高速、大容量、長距離伝送が可能
で且つ電磁無誘導であることから、多方面で実用化され
ている。しかしながら、民生用光インタコネクト技術と
しては、これまでのメタルケーブルによる機器外及び機
器内配線（例えばＳＣＳＩ（Small Computer System In
terface）、ＰＣＩ（Peripheral Computer Interconnec
t）バス）やネットワーク（例えばEthernet）に置き換
わるところまでは至っていない。これは、光配線や光伝
送が、電気に比べ、１）接続が煩雑、２）コストが高
い、３）信頼性が劣る、などの問題点があるからであ
る。

【０００３】この様な状況の中で、現時点で実用になり
つつある光インタコネクトの一例としては、０．６μｍ
帯ＬＥＤと大口径ステップインデックス型プラスチック
光ファイバ（ＰＯＦ）を用いたものがある（例えば、Ya
mazaki; Proceedings of European Conference on Opti
cal Communication, Tu.L. 2.5, p.337, 1995）。この
場合、低コストではあるが、ＬＥＤを用いているため
に、伝送速度や伝送距離に制限があり、適用範囲は限ら
れる。

【０００４】一方、スーパーコンピュータの内外の接続
に使用するために、１．３μｍ帯半導体レーザアレイと
シングルモード石英ファイバアレイを用いて光パラレル
伝送をしたものが提案されている（例えば、高井；計
算機アーキテクチャ誌、１２２−３、９−１４頁）。こ
れは、電気ケーブルによるパラレル伝送を単に光ファイ
バアレイによるパラレル伝送に置き換えたものであり、
比較的短距離では１０Ｇｂｐｓを越えるような大容量伝
送が可能であるが、最終的にはファイバのスキュー（信
号の伝送途中におけるタイミングや位相のずれ）でシス
テムパフォーマンスが決まってしまう。したがって、フ
ァイバの選別や引き回しに大きな制約を受けるため、低
コスト化は到底おぼつかない。

【０００５】また、ロッドレンズを基板間に配置して、
ボード間伝送する例（特公平４−１３１８０１号公報）
があるが、柔軟な伝送路の使い方はなかった。

【０００６】つまり、現状では性能とコストの両方を満
足する光コネクトシステムは存在していないといってよ
い。

【０００７】よって、本発明の目的は、民生用などの比
較的安価で構成できる高性能な光インタコネクトシステ
ム及びそこで用いられるデバイスを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光インタコネクトシステムは、複数の通信チャネル
に対応して空間的に配置された複数の光源、該複数の光
源からの光ビームに通信チャネルの信号をそれぞれ重畳
する手段（例えば、Ｓｉデバイスで構成された電子回
路）、ビーム全てを実質的に導波モードを保って伝搬す
る１本の光伝送路、該光伝送路内を伝送後、光伝送路端
から複数の方向へ出射された光ビームを受光する空間的
に配列された複数の受光器から成る受光手段を有するこ
とを特徴とする。典型的には、光ビームの波長よりも桁
違いに大きいコア径を持つ１本の大口径プラスチック光
ファイバは、短距離であれば実質的に導波モードを保っ
て伝搬する。１本の光伝送路を用いるので、光の接続が
極めて容易になり、それでありながら空間多重と同等の
質の光インタコネクトが実現できる。

【０００９】より具体的には以下の如き形態が可能であ
る。前記複数の光源からの光ビーム全ては、直接、光伝
送路に結合されてもよいし（光源に指向性の良い面発光
レーザなどを用いれば、こうした構成が可能である）、
フレネルレンズ、ボールレンズ、凸レンズ、凹レンズ、
プリズム、非球面レンズ或はこれらの組合せの光学系な
どの結合手段を用いて光伝送路に結合されてもよい。該
結合手段と光源の軸を調整するための光軸調整機構を設
ければ、光結合がより効率的になり、位置ずれが起きて
も再調整可能なため光インタコネクトの質が向上する。

【００１０】また、光伝送路内を伝送後、光伝送路端か
ら複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列され
た複数の受光器に導波するには、直接、導波してもよい
し、フレネルレンズ、ボールレンズ、凸レンズ、凹レン
ズ、プリズム、非球面レンズ或はこれらの組合せの光学
系などの手段を用いて行なってもよい。或は、光伝送路
端から出た光ビームを、直接、或はフレネルレンズやボ
ールレンズ等の光学系を介して、空間偏向素子アレイヘ
光接続したのち、所望の方向に偏向してもよい。更に、
前記導波手段と前記受光手段の軸を調整するための光軸
調整機構を設ければ、上記と同様、光結合がより効率的
になって光インタコネクトの質が向上する。

【００１１】また、前記受光手段で受光した光ビームに
重畳された信号に応じて信号をそれぞれ所望の通信チャ
ネルに接続することは、電気的に行なってもよいし、上
記の如き偏向器を制御して所望の通信チャネルに接続し
てもよい。

【００１２】更に、前記複数の光源は、例えば、同一平
面或は曲面に形成された面発光レーザアレイである。こ
の光源が１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡｓ系面発光レーザ
である場合、光ビーム全てはＳｉの光学部品（Ｓｉは１
μｍ程度以上の光に対して透明である）を介して光伝送
路に結合されうる。

【００１３】また、前記光伝送路は、例えば、１本の大
口径プラスチック光ファイバであり、プラスチック光フ
ァイバが屈折率分布型プラスチック光ファイバである場
合、パラレルデータを伝送できる。

【００１４】また、光インタコネクトシステムは、全体
の手段がモジュール化されうる。送信側で、前記結合手
段と前記複数の光源と前記複数の光源からの光ビームに
通信チャネルの信号をそれぞれ重畳する手段が密着して
接続されて集積化されてもよいし、受信側で、前記導波
手段と前記受光手段が密着して接続されて集積化されて
もよい。こうすれば軸の調整などが簡易になる。

【００１５】

【作用】一具体例を示す図１の模式図を用いて本発明の
原理を説明する。１０１は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）
アレイ、１０２は集光レンズ、１０３は大口径光プラス
チックファイバ、１０３ａは該ファイバ中のコア部、１
０３ｂは同クラッド部、１０４はビームイクスパンダ、
１０５は受光器アレイである。図１では１次元的に表現
してあるが、ＶＣＳＥＬアレイ１０１や受光器アレイ１
０５は全て２次元或は３次元的に配列されている（勿
論、１次元的でもよい）。

【００１６】放射角の小さい各面発光レーザから出射さ
れた光ビームは、集光レンズ１０２により、異なる入射
角でそれぞれ光ビームとして大口径光ファイバ１０３に
入射する。ファイバ１０３に結合できるビームの数やレ
ーザのピッチは、大口径ファイバ１０３のＮＡや集光レ
ンズ１０２のＮＡに依存する。プラスチック光ファイバ
（ＰＯＦ）は開口径が１ｍｍ程度と大きく、通常の光フ
ァイバの２０倍程度大きい。このため、ＮＡを通常のシ
リカファイバに比べ極めて大きくすることができ、多く
の入射角のビームを許容する。

【００１７】異なる入射角で入射したビームは、異なる
伝搬（導波）モード（例えば、ＴＥＭ₀₀及びＴＥＭ₀₁な
ど）として大口径ファイバ１０３内を伝搬する。通常の
石英マルチモードファイバではモード数が数十なのに対
し、大口径ＰＯＦでは数万から数十万であるため、伝送
距離が比較的短い場合（ｃｍオーダーから数十ｍ程度）
には、他のモードと結合することによって生じるモード
分散の影響は小さくなる（実質的に導波モードが保たれ
たまま伝送される）。いわば、空間伝送と単一モード伝
送の中間の伝送形態となる。

【００１８】ファイバ端では、それぞれのビームは、通
常、異なる位相で出力されるが、入射ビームはほぼビー
ム形状を保ちながら独立に出射される。よって、出射さ
れたビームは、後方に配置されたビームイクスパンダ１
０４（或は集光レンズなど）で拡大（或は縮小）され、
さらに後方に配置された受光器アレイ１０５に入射する
ことができる。すなわち、複数のビームが１本のファイ
バで同時に導波され、且つ個別に分離できることにな
る。したがって、複数のビームに独立に信号を重畳する
ことで複数のチャネルの情報通信ができる。

【００１９】大口径ファイバが屈折率分布型である場合
には、ファイバ内の全ての伝搬モードの群速度は一定に
なるため、任意の端面で位相は全てのモードで一定とな
る。したがって、複数のビームをパラレル伝送キャリア
として用いることが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４を用いて本発
明の実施の形態を説明する。

【００２１】［第１実施例］図１は本発明の目的を簡便
に実現する光インタコネクトシステムの第１実施例を説
明する模式図である。本実施例では、０．６μｍ帯面発
光レーザ（ＶＣＳＥＬ）とボールレンズとプラスチック
光ファイバ（ＰＯＦ）が用いられる。

【００２２】まず、デバイス構成について説明する。図
１（ａ）に示す構成図において、光源１０１は、０．６
μｍ帯面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイであり、例え
ば２×２＝４個を１００μｍピッチで並べ且つその中心
にもう一つ配置して計５個のＶＣＳＥＬ１０１ａを配置
している（図１（ａ）ではその様に描いてないが、図１
（ｂ）参照）。この間隔は後述するＰＯＦのコア径に対
し十分小さいものである（図では大差ない様に描いてあ
るが、桁違いにＰＯＦのコア径の方が大きい）。個々の
ＶＣＳＥＬ１０１ａの構造は、例えば、ＧａＩｎＰ／Ａ
ｌＧａＩｎＰＭＱＷ活性層、１波長共振器を形成するク
ラッド層、及びＡｌＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰＤＢＲミラ
ー（活性層の両側にある）がＧａＡｓ基板上にＭＯＣＶ
Ｄ等の結晶成長方法を用いて形成されているものである
（図示せず）。個々のＶＣＳＥＬ１０１ａの特性は、開
口径１０μｍφで、駆動電流１．０ｍＡ、光出力１ｍＷ
となっている。

【００２３】次に、１０７は、５個のＶＣＳＥＬ１０１
ａを、それぞれ独立に、信号を重畳した駆動電流で駆動
するためのＳｉデバイス（ＣＭＯＳ、ＦＥＴ、バイポー
ラトランジスタなど）で構成された電子回路基板であ
る。１０２はガラス等で形成されたボールレンズであ
る。本実施例では、ボールレンズ１０２を加熱してＰＯ
Ｆ１０３の端面に溶融圧着することでボールレンズ１０
２を固定している。ＰＯＦ１０３としては、例えば、コ
ア径９００μｍφ、ファイバ外形１０００μｍφ、ＮＡ
０．５０のものを用いることで、該ボールレンズ１０２
の径を介して容易に光結合することができる。

【００２４】上の記載から分かる様にＰＯＦ１０３のコ
ア径は９００μｍφ、ＶＣＳＥＬ１０１ａの開口径は１
０μｍφ、その配置ピッチは１００μｍ程度であってＰ
ＯＦ１０３のコア径が桁違いに大きいのに加えて、ＶＣ
ＳＥＬ１０１ａのビームの指向性が良い（放射角が小さ
い）ので、ＶＣＳＥＬアレイ１０１からのそれぞれのビ
ームは、単一モードでＰＯＦ１０３内を独立に伝搬し、
ファイバ出力端面では、端面での位相によって４つの任
意の方向にランダムに出力される。ファイバ出力端面
に、入力端面同様の方法でボールレンズ１０４を配置す
ることで、対向して段置された受光器アレイ１０５にそ
れぞれのビームを導波することができる。受光器アレイ
１０５は、ＶＣＳＥＬアレイ１０１に対応して必ずしも
（２×２＋１）構成である必要はなく、５つのビームが
いずれかの受光器１０５ａに入射すれば、例えば図１
（ｃ）に示したように３×３構成でも、それ以上でもよ
い。個々の受光器１０５ａの構造は、アレイ化可能な構
造であれば、ＳｉＰＩＮフォトダイオード（ＰＤ）ア
レイ或はＭＳＭ構造のＰＤアレイなどでよい。

【００２５】更に、１０８は、受光した光に重畳された
信号に応じて処理を行う電子回路基板である。また、本
実施例では、入力側及び出力側に、ボールレンズ１０
２、１０４と光デバイス（ＶＣＳＥＬ１０１ａ及び受光
器１０５ａ）の軸を調整するための光軸調整機構１０６
を設け、これを介してモジュール化した例を示した。こ
の光軸調整機構１０６は圧電素子に回転機構を組み込ん
だものを用いたが（例えば、矩形の圧電素子の各辺の圧
電素子が独立に制御できる構造にし、全ての圧電素子を
同じに制御すれば並行移動調整でき、非対称に制御すれ
ば回転調整（あおり）ができる）、これに限るものでは
ない。尚、１１１はモジュールカバーであり、１１２は
電気信号を伝送する電気ケーブルである。

【００２６】次に、本実施例の光送受信方法について説
明する。個々のＶＣＳＥＬ１０１ａには、電子回路１０
７により、それぞれ独立の信号が重畳された駆動電流が
供給される。通信プロトコルとしては、例えば、ＩＥＥ
Ｅ１３９４、ＩＥＥＥ１３５５やＦｉｂｅｒＣｈａｎ
ｎｅｌ等のシリアルインタフェースを考える。こうし
て、各ビームにはパケット信号が載せられ、各パケット
のヘッダ部には送信元や受信先のアドレス信号が記載さ
れている。ボールレンズ１０２を介してＰＯＦ１０３に
結合したあと、５つのビームは実質的に干渉することな
く独立にＰＯＦ１０３中を伝搬する。ファイバ端に出力
され、受光器アレイ１０５で受信された信号は、ここで
電気信号に変換される。この信号を読むことでチャネル
を決定することができる。例えば、パケットのヘッダ部
にアドレス信号を記載しておけば、転送チャネルが設定
され固定化される。この固定化の方法は、電気的に行っ
てもよいし、前記光軸調整機構１０６を用いて機械的に
行ってもよい。

【００２７】本実施例は、複数の独立した情報が複数の
ビームに載せられ、あたかも５本のファイバで伝送して
いるかのように１本のファイバ１０３で光通信できる点
が大きな特徴となっている。つまり、多重伝送が極めて
単純な構成（波長多重などを使う必要もなく、また光源
或は受光器と光伝送路の光結合が容易にできる）で可能
になっていることが大きな効果である。

【００２８】本実施例では、フレキシブルな配線ができ
るＰＯＦを用いて任意の２点間で大容量のデータを伝送
したが、ロッドレンズ（セルフォックレンズ等）などを
使用することもできる。また、ここでは光学系にボール
レンズを用いたが、これに限るものではない。例えば、
通常の凸レンズ、凹レンズ、プリズム、非球面レンズ或
はこれらの組合せなどでもよい。

【００２９】［第２実施例］図３は本発明の第２の実施
例を説明する模式図である。本実施例は、０．８μｍ帯
ＶＣＳＥＬとフレネルレンズと電気的チャネル切換え法
を用いている。まず、デバイス構成について説明する。

【００３０】図３において、光源２０１は、０．８５μ
ｍ帯面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイであり、例えば
２×２＝４個が１００μｍピッチでならんでいる（２次
元配列であるが図３では１次元的に描いてある）。ＶＣ
ＳＥＬ２０１ａの構造は、例えば、ＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
ＡｓＭＱＷ活性層、クラッド層、及びＡｌＡｓ／Ｇａ
ＡｓＤＢＲミラーが１波長共振器を形成する様にＧａ
Ａｓ基板上に形成されているものである（図示せず）。
個々のＶＣＳＥＬ２０１ａの特性は、開口径１０μｍφ
で、駆動電流１．０ｍＡ、光出力１ｍＷとなっている。

【００３１】次に、２０７は２×２のＶＣＳＥＬ２０１
ａを、それぞれ独立に信号を重畳して駆動するためのＳ
ｉデバイスで構成された電子回路基板である。２０２は
ガラス基板などに形成されたフレネルレンズであり、Ｖ
ＣＳＥＬ２０１ａからの各ビームをＰＯＦ１０３に光結
合するためのものである。ＰＯＦ１０３としては、例え
ば、コア径９５０μｍφ、ファィバ外形１０００μｍ
φ、ＮＡ０．５０のものを用いることで、上記ＶＣＳＥ
Ｌアレイ２０１及びフレネルレンズ２０２の組み合わせ
で容易に光結合することができる。ＶＣＳＥＬ２０１ａ
の放射角は通常のファプリペロ型半導体レーザに比べ十
分小さい（５度以下）が、さらにコリメートするため
に、ＶＣＳＥＬアレイ２０１とフレネルレンズ２０２の
間に平板マイクロレンズアレイ（屈折率の分布により集
光作用を持つ集光レンズ部を平板内に複数持つ光学部
材）等を挿入してもよい。

【００３２】本実施例では、入力部の電子回路基板２０
７、ＶＣＳＥＬアレイ２０１及びフレネルレンズ２０２
は密着して接着することで、光軸の安定性、電気配線の
短距離化による高速化、熱放散性の向上及び低コスト化
を図っている。それぞれのビーム（ほぼガウスビーム）
は、ＰＯＦ２０３内を独立に伝搬し、ファイバ出力端面
では、端面での位相によって４つの任意の方向にランダ
ムに出力されるが、直接出力するか、或は、ビームイク
スパンダまたはコリメータのようなビームの拡大或は縮
小機能を有する光学系を配置することで、対向して設置
された受光器アレイ２０５に導波することができる。こ
こでは、光学系としてガラス基板などに形成したフレネ
ルレンズ２０４を用いている。

【００３３】受光器アレイ２０５は必ずしも２×２構成
である必要はなく、４つのビームがいずれかの受光器に
入射すれば、例えば３×３でも、それ以上でもよい。ま
た、個々の受光器の構造は、アレイ化可能な構造であれ
ば、ＩｎＧａＡｓＰＩＮフォトダイオード（ＰＤ）ア
レイ或はＭＳＭ構造のＰＤアレイなどでもよい。２０８
は、受光した光に重畳された信号に応じて処理を行う電
子回路基板である。本実施例では、フレネルレンズ２０
４、受光器アレイ２０５及び電子回路基板２０８を圧電
素子２０６を介して集積化している。この結果、各光ビ
ームの結像位置の制御が容易になっている。ただし、こ
の調整が必要なのはシステム使用開始時のみなので、こ
の調整機構は省いてもよい。さらに、ビームと受光面の
光軸を合わせるために、回転機構（図示せず）を設けて
もよい。

【００３４】次に送受信方法について説明する。２×２
のＶＣＳＥＬアレイ２０１には、電子回路２０７によ
り、それぞれ独立の信号（入力信号ＣＨ１〜ＣＨ４）が
重畳された駆動電流が供給される。通信プロトコルとし
ては、第１実施例と同様に、ＩＥＥＥ１３９４、ＩＥＥ
Ｅ１３５５やＦｉｂｅｒＣｈａｎｎｅｌ等のシリアル
インタフェースを考える。各ビームにはパケット信号が
載せられ、各パケットのヘッダ部には送信元や受信先の
アドレス信号が記載されている。ＶＣＳＥＬアレイ２０
１からの光は、ＰＯＦ２０３に結合したあと、４つのビ
ームは干渉することなく独立に伝搬し、ファイバ端に出
力される。そして、受光器アレイ２０５で受信された信
号は電気信号に変換される。例えば、パケットのヘッダ
部にアドレス信号を記載しておけば、転送チャネルが設
定され固定化される。この後、ボディ部（主データ部）
を所望のチャネルに電気的に転送することで、４チャネ
ル独立の送受信が可能となる。

【００３５】このチャネルの設定はシステム起動時のみ
必要でそれ以降は必要ないため、高速大容量伝送を妨げ
るものではない。ここでは、パケットのヘッダ部の情報
を読むことで、アドレスを読む例を示したが、他の方法
を用いても勿論よい。例えば、予め変調周波数をチャネ
ル毎に設定しておけば、周波数を検出することでチャネ
ル設定を行うこともできる。

【００３６】本実施例では、ビームのファイバ２０３か
らの出力後は４つのビームに分離できるものの、ファイ
バ出力端ではチャネルの区別はできないが、載せてある
情報によってチャネル設定でき（この状況が図３の受信
側のチャネルの変化で示されている）、一度チャネル設
定したあとは、あたかも４本のファイバで伝送している
かのように光通信できる点が大きな特徴となっている。
つまり、多重伝送が極めて単純な構成で可能になってい
ることが大きな効果である。

【００３７】［第３実施例］上記実施例ではシリアル伝
送であったが、次にパラレル伝送について述べる。第１
実施例或は第２実施例において、ＰＯＦ１０３、２０３
を屈折率分布型（ＧＲＩＮ−ＰＯＦ）としたとき、ファ
イバに入射したビームは、全て等しい群速度でファイバ
内を伝搬し、ファイバ出力端では全てのビーム（モー
ド）の伝搬時間が等しい。すなわち、スキューがゼロと
なる。したがって、システム立ち上げ時にチャネル番号
を揃える調整だけを行っておけば、パラレル伝送が可能
になる。

【００３８】この場合の特徴は、１本の伝送路でパラレ
ル伝送ができるため、ファイバ特性のばらつきや引き回
し方法の影響を受けないこと及び低コストで実現できる
ことである。パラレル通信インタフェースとしては例え
ば、ＳＣＳＩやＨＩＰＰＩなどを用いればよい。また、
本発明にとっての長距離伝送の場合（例えば、数十ｍ程
度）には、モード分散効果により、誤り率が上昇する。
これを防ぐには、ＶＣＳＥＬアレイの後にマイクロレン
ズアレイ或はプリズムアレイ等を設置すればよい。これ
によって空間的コヒーレンスが上げられ、この問題点を
解決することができる。

【００３９】［第４実施例］図４は第４の実施例を説明
する模式図である。本実施例の特徴は、ファイバ出力端
でのチャネル振り分けを電気的ではなく光で直接行うも
のである。本発明を用いて光ＬＡＮなど複雑なネットワ
ークを組む場合には、チャネルの再指定を頻繁に行なう
可能性がある。本実施例はこれを考慮したものである。

【００４０】送信側のＶＣＳＥＬアレイ３０１、フレネ
ルレンズ３０２、入力用電子回路３０７は第２の実施例
と同じである。ファイバ３０３の受信側端面において、
コリメート機能を有するレンズ、例えばフレネルレンズ
３０４を用いて各ビームは平行光にされ、光偏向器アレ
イ３０９にほぼ垂直に入射させられる。２元アレイ化可
能な光偏向器の例としては、例えば、本出願人の特願平
９−３３１３２４に記載の光偏向装置（透光性材料から
成る半球体を回転制御することで、ここに入力する光ビ
ームを屈折、偏向する光偏向器である）などの透過型が
望ましい。

【００４１】フレネルレンズ３０４と光偏向器アレイ３
０９は圧電素子３０６等を介して結合しており（この機
構については第１実施例参照）、ファイバ端とフレネル
レンズ間距離を調節できるようになっている。これによ
り、全ての出射ビームをいずれかの光偏向器に入射でき
る。光偏向器に入射した光は、受光器アレイ３０５の何
れかの受光器に偏向され（光偏向器アレイ３０９と受光
器アレイ３０５も圧電素子３０６等を介して結合してい
てもよい）、受光器に繋がった出力用電子回路３０８が
その情報を読むことでアドレスを変更するよう光偏向器
に偏向制御信号を送ることによって、光によるアドレス
制御ができる。本実施例の特徴は、リアルタイムでチャ
ネルの変更が可能である、すなわち交換機能を有するこ
とである。

【００４２】［第５実施例］本実施例は１．３μｍ帯の
応用例であり、１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡｓ系ＶＣＳ
ＥＬとＳｉ−レンズとシリコンデバイスを用いている。

【００４３】長波帯のＶＣＳＥＬはこれまで短波帯ＶＣ
ＳＥＬに比べ、消費電力が高く且つ温度特性が悪かった
ので、熱クロストークのために高密度に２次元配置する
ことが困難であった。しかし、最近提案されているＧａ
ＩｎＮＡｓ系ＶＣＳＥＬを用いることにより、大幅に特
性が改善される。また、１．３μｍ帯のＰＯＦも近年急
速に伝送損失が下がっており、十分実用レベルにあると
いえる。また、この波長帯ではＳｉは完全に透明である
ため、０．６μｍ帯や０．８μｍ帯ではできなかったデ
バイス構成を採ることができる。

【００４４】図３を、再度、用いて本実施例を説明す
る。２０１は、ＧａＡｓ基板上に作製された１．３μｍ
帯ＶＣＳＥＬアレイであり、各ＶＣＳＥＬ２０１ａは、
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓからなるＭＱＷ活性層、１波
長共振器構造とするＡｌＧａＡｓクラッド層、及びＧａ
ＩｎＮＡｓ／ＡｌＡｓ多層膜から成るＤＢＲミラーから
成っている。個々のＶＣＳＥＬ２０１ａの特性は、開口
径１０μｍφで、駆動電流１．０ｍＡ、光出力１ｍＷと
なっている。２０２はＳｉ基板に形成されたフレネルレ
ンズで、ＰＯＦ２０３に光結合するためのものである。
このフレネルレンズ２０２は、通常のＳｉ電子デバイス
作製時のプロセスを用いることで高精度且つ簡便に作製
することができる。

【００４５】本実施例では、Ｓｉからなる電子デバイス
ないし電子回路基板２０７と光学基板２０２でＶＣＳＥ
Ｌ基板２０１が両面から密着して挟まれているため、放
熱効果が高く、そしてＧａＩｎＮＡｓの大きなバンドオ
フセットの効果と相俟ってＡｌＧａＡｓ系ＶＣＳＥＬ以
上の温度特性が得られる。また、電子回路基板２０７に
は、低電圧（２Ｖ）駆動のＣＭＯＳロジック回路が集積
され、ＡｌＧａＡｓ系に比べ狭いバンドギャッブを有す
る１．３μｍ帯ＶＣＳＥＬをダイレクトに駆動及び変調
できる。

【００４６】ＰＯＦ１０３としては、例えば、１．３μ
ｍフッ素系ポリマからなるコア径６００μｍ、ファイバ
外形９００ｎｍ、ＮＡ０．３６のものを用いる。これに
より、簡単な光学系、例えば前記フレネルレンズ２０２
を用いることで、上記ＶＣＳＥＬアレイ及びフレネルレ
ンズの組み合わせで容易にＰＯＦ１０３へ光結合するこ
とができる。他の動作原理は上記実施例と同様である。

【００４７】本実施例特有の効果は以下の通りである。
（１）低電圧化が進むＣＭＯＳロジックで１．３μｍ帯
ＶＣＳＥＬをダイレクトに駆動できる。（２）光学部品
としてＳｉを用いることができるので安価で高精度の光
学系を使用できる。（３）電子回路、光半導体デバイス
及び光部品全てを半導体プロセスで作製できる。（４）
ＶＣＳＥＬの両面がＳｉで挟まれるため熱源であるＶＣ
ＳＥＬの放熱効果が高い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の光インタコ
ネクトシステムにより以下の様な効果が奏される。（１）１本の光伝送路ないしプラスチック光ファイバ
で、空間多重と同等の伝送容量が比較的簡単な構成で達
成できる。（２）比較的簡単な構成なので安価である。（３）大口径のＰＯＦなどを使用しているため光の接続
が容易である。（４）屈折率分布型ＰＯＦを用いる場合には、パラレル
伝送を１本のファイバで実現できる。（５）１．３μｍ帯ではＳｉ電子デバイス及びＳｉ光部
品が使えることにより、飛躍的に特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の作用原理を説明する模式図であ
る。

【図２】図２は本発明の第１の実施例を説明する模式図
である。

【図３】図３は本発明の第２の実施例と第５の実施例を
説明する模式図である。

【図４】図４は本発明の第４の実施例を説明する模式図
である。

【符号の説明】

１１、１０１、２０１、３０１ＶＣＳＥＬアレイ１２集光レンズ１３、１０３、２０３、３０３大口径プラスチック
光ファイバ（ＰＯＦ）１３ａコア１３ｂクラッド１４ビームイクスパンダ１５、１０５、２０５、３０５受光器アレイ１０１ａ、２０１ａＶＣＳＥＬ１０２、１０４ボールレンズ１０５ａ受光器１０６光軸調整機構１０７、２０７、３０７入力用電子回路１０８、２０８、３０８出力用電子回路１１１モジュールカバー１１２電気ケーブル２０２、２０４、３０２、３０４フレネルレンズ２０６、３０６圧電素子３０９光偏向器アレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の通信チャネルに対応して空間的に配
置された複数の光源、該複数の光源からの光ビームに該
通信チャネルの信号をそれぞれ重畳する手段、該ビーム
全てを実質的に導波モードを保って伝搬する１本の光伝
送路、該光伝送路内を伝送後、光伝送路端から複数の方
向へ出射された光ビームを受光する空間的に配列された
複数の受光器から成る受光手段を有することを特徴とす
る光インタコネクトシステム。
【請求項２】前記複数の光源からの光ビーム全てを前記
光伝送路に結合する手段を更に有することを特徴とする
請求項１記載の光インタコネクトシステム。
【請求項３】前記複数の光源からの光ビーム全てを前記
光伝送路に結合する手段は、フレネルレンズ、ボールレ
ンズ、凸レンズ、凹レンズ、プリズム、非球面レンズ或
はこれらの組合せの光学系であることを特徴とする請求
項２記載の光インタコネクトシステム。
【請求項４】前記複数の光源からの光ビーム全てを前記
光伝送路に結合する手段と前記光源の軸を調整するため
の光軸調整機構を更に有することを特徴とする請求項２
または３記載の光インタコネクトシステム。
【請求項５】前記複数の光源からの光ビーム全てを、直
接、前記光伝送路に結合することを特徴とする請求項１
記載の光インタコネクトシステム。
【請求項６】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端から
複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列された
複数の受光器に導波する手段を更に有することを特徴と
する請求項１乃至５の何れかに記載の光インタコネクト
システム。
【請求項７】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端から
複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列された
複数の受光器に導波する手段は、フレネルレンズ、ボー
ルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、プリズム、非球面レン
ズ或はこれらの組合せの光学系であることを特徴とする
請求項６記載の光インタコネクトシステム。
【請求項８】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端から
複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列された
複数の受光器に導波する手段は、該光伝送路端から出た
光ビームを、直接、或はフレネルレンズやボールレンズ
等の光学系を介して、空間偏向素子アレイヘ光接続した
のち、所望の方向に偏向することを特徴とする請求項６
記載の光インタコネクトシステム。
【請求項９】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端から
複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列された
複数の受光器に導波する手段と前記受光手段の軸を調整
するための光軸調整機構を更に有することを特徴とする
請求項６、７または８記載の光インタコネクトシステ
ム。
【請求項１０】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端か
ら複数の方向へ出射された光ビームを、直接、空間的に
配列された複数の受光器に導波することを特徴とする請
求項１乃至５の何れかに記載の光インタコネクトシステ
ム。
【請求項１１】前記受光手段で受光した光ビームに重畳
された前記信号に応じて該信号をそれぞれ所望の通信チ
ャネルに接続する手段を更に有することを特徴とする請
求項１乃至１０の何れかに記載の光インタコネクトシス
テム。
【請求項１２】前記受光手段で受光した光ビームに重畳
された前記信号に応じて該信号をそれぞれ所望の通信チ
ャネルに接続する手段は、偏向器を制御して所望の通信
チャネルに接続することを特徴とする請求項１１記載の
光インタコネクトシステム。
【請求項１３】前記複数の光源は、同一平面或は曲面に
形成された面発光レーザアレイであることを特徴とする
請求項１乃至１２の何れかに記載の光インタコネクトシ
ステム。
【請求項１４】前記光源は１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡ
ｓ系面発光レーザであり、該複数の光源からの光ビーム
全てはＳｉの光学部品を介して前記光伝送路に結合され
ることを特徴とする請求項１３記載の光インタコネクト
システム。
【請求項１５】前記光伝送路は、１本の大口径プラスチ
ック光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至１
４の何れかに記載の光インタコネクトシステム。
【請求項１６】前記プラスチック光ファイバが屈折率分
布型プラスチック光ファイバであることを特徴とする請
求項１５記載の光インタコネクトシステム。
【請求項１７】全体の手段がモジュール化されているこ
とを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の光イ
ンタコネクトシステム。
【請求項１８】前記複数の光源からの光ビーム全てを前
記光伝送路に結合する手段を有し、該結合する手段と前
記複数の光源と該複数の光源からの光ビームに該通信チ
ャネルの信号をそれぞれ重畳する手段が密着して接続さ
れて集積化されていることを特徴とする請求項１乃至１
６の何れかに記載の光インタコネクトシステム。
【請求項１９】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端か
ら複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列され
た複数の受光器に導波する手段を有し、該導波する手段
と前記受光手段が密着して接続されて集積化されている
ことを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の光
インタコネクトシステム。
【請求項２０】前記複数の光源に重畳された信号が、互
いに独立なシリアルデータ或はパラレルデータであるこ
とを特徴とする請求項１乃至１９の何れかに記載の光イ
ンタコネクトシステム。
【請求項２１】複数の通信チャネルに対応して空間的に
配置された複数の光源、該複数の光源からの光ビームに
該通信チャネルの信号をそれぞれ重畳する手段、前記複
数の光源からの光ビーム全てを光伝送路に結合する手段
を有し、これら全てが密着して接続されて集積化されて
いることを特徴とする光インタコネクトシステムに用い
られる発光デバイス。
【請求項２２】光伝送路内を伝送後、光伝送路端から複
数の方向へ出射された光ビームを受光する空間的に配列
された複数の受光器から成る受光手段、光伝送路端から
複数の方向へ出射された光ビームを該空間的に配列され
た複数の受光器に導波する手段を有し、これら全てが密
着して接続されて集積化されていることを特徴とする光
インタコネクトシステムに用いられる受光デバイス。
【請求項２３】前記光伝送路内を伝送後、光伝送路端か
ら複数の方向へ出射された光ビームを空間的に配列され
た複数の受光器に導波する手段は、光伝送路端から出た
光ビームを、直接、或はフレネルレンズやボールレンズ
等の光学系を介して、空間偏向素子アレイヘ光接続した
のち、所望の方向に偏向することを特徴とする請求項２
２記載の光インタコネクトシステムに用いられる受光デ
バイス。