JP2002258079A5

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Publication number: JP2002258079A5
Application number: JP2001053866A
Authority: JP
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2021-02-28

Description

【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＣＭ間の光配線の例には、図７に示したものがある。
図７（Ａ）は、ＭＣＭ間の相互の接続をプリズムを介して光結合する例を示している。この例では、光の進行方向を９０°曲げるためにバルク型のプリズムを使用しているが、個別部品を後付するため、製造工程が複雑化し、また振動によって脱落しやすく、信頼性も低い。
また、図７（Ｂ）は、光導波路を形成したボードの表面にＭＣＭを搭載し、これらのＭＣＭのＥ／Ｏ及びＯ／Ｅ間をボード表面に形成した光導波路を介して光結合する例を示している。この例では、光の進行方向を９０°曲げるために、曲がり光導波路を使用しているが、光導波路の曲がり部分の放射損失が大きく、また、光配線用ボード上に、深さ方向で曲がる光導波路を形成することは、プロセス上、容易ではない。

また、図７（Ｃ）は、ボードに搭載したＭＣＭの表面を平坦な透明光学媒質で覆い、光学媒質上に導波路を形成し、導波路の端面を斜めに形成したミラーによって、光の進行方向を９０°曲げてＭＣＭ間の光配線を行う例を示している。
この例では、光導波路端面を斜めに形成しなければならず、十分制御された角度で、再現性良く形成することは難しい。
これらの従来技術においては、光の進行方向を９０°曲げるために、すなわち、光アド及び光ドロップを行うために、プリズム等の個別部品を搭載したり、曲がり光導波路を形成したり、光導波路端面を斜めに形成したりするので、製造工程が複雑化し、製造歩留りが低く、また、信頼性に欠けるといった課題がある。また、これらの従来例においては、比較的容易にかつ歩止まり良く作製するために、多モード光導波路を用いている。このため光導波路の幅が大きく、光導波路の集積度を上げることができない。
また、従来の光導波路を用いる光インターコネクション技術においては、任意の波長の光を選択してアド及びドロップする機能を有していない。このため光の超並列性を活用した波長多重ができず、従って高容量の光配線は不可能である。

また、特定の波長の光のみを、アド及びドロップするために、入出力のグレーティング及び反射グレーティングの周期Λは、以下に示すように形成する。
スーパーモード光１２の伝搬定数をβ（＝２πＮ／λ、Ｎはスーパーモード光１２の実効屈折率、λは真空中での光波長）、グレーティングベクトルの大きさをＫ（＝２π／Λ）とすると、導波光と空間光（放射モード）との結合は、次式で表される。
ｎ_iｋ₀ｓｉｎθ_i＝β−Ｋ（ｉ＝u ，d ）（１）
ここで、ｎ_u及びｎ_dは、それぞれ導波路層を挟む上下の層の屈折率であり、ｋ₀は真空波数であり、θ_iは導波路層面に垂直な方向からの回折角度である。

この構成による光インターコネクションの動作について説明する。
特定の波長を有する光源からの空間光１０を、第１のグレーティング層５の入力グレーティング７により複合光導波路を伝搬するスーパーモード光１２に結合させ、第２のグレーティング層９に設けた反射グレーティング４により反射させると共に主光導波路である第２の導波コア層６を伝搬する基本モード導波光１３に結合させる。
このようにして、Ｅ／Ｏ（光源）からの光信号は、導波コア６の基本モード導波光１３として他のＭＣＭに伝送する。
また、主光導波路である第２の導波コア層６を伝搬する複数の波長の基本モード導波光１３の内、特定の波長を有する基本モード導波光１３を、第２のグレーティング層９に設けた反射グレーティング４により反射させると共に複合光導波路を伝搬するスーパーモード光１２に結合させ、第１のグレーティング層５に設けた出力グレーティング８により空間光１１に結合し光検出器に入射させる。
このようにして、他のＭＣＭから伝送されてきた複数の光信号の内の特定の光信号を選択して、Ｏ／Ｅ（光検出器）に入力させる。
このことは、基本モード導波光１３として、波長間隔の狭い光を多重することを可能にするものであり、光の超並列性をさらに有効にし、さらに光配線の容量を大きくしている。

次に、本発明の光インターコネクション方法を用いたＭＣＭの実装例を示す。図６は、本発明の光インターコネクション方法を用いたＭＣＭの実装例を示す図である。
図６（Ａ）に示すように、ＭＣＭ２０は、Ｅ／ＯであるＶＣＳＥＬ（面発光ダイオード）アレイとＯ／Ｅであるフォトダイオードアレイを集積したＥ／Ｏ・Ｏ／Ｅ部２１と、電子デバイスであるＣＰＵとメモリーを集積したＣＰＵ・メモリー部２２と、ＣＰＵとメモリー間を接続する配線２３とを基板２４上に集積して構成される。
図６（Ｂ）に示すように、本発明の光インターコネクションボード３０は、Ｓｉ基板３１と、Ｓｉ基板３１表面上に設けた光導波路配線部３２からなり、光インターコネクション窓部３３には、本発明の複合導波路とグレーティングからなるＥ／Ｏ及びＯ／Ｅとの結合部を有している。