JP2019159075A - 光デバイス、およびこれを用いた光通信モジュール - Google Patents

光デバイス、およびこれを用いた光通信モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】光ＩＣを用いた小型の光デバイスで、スキュー調整と光損失低減を実現して、光デバイスの出力特性を向上する。【解決手段】光デバイスは、変調部と受光部を有し複数のチャネルで光信号を送受信する光集積回路と、前記光集積回路との間で電気信号を伝送する配線基板と、を有し、前記変調部の出力から前記光集積回路の出力ポートまでの第１光導波路と、前記光集積回路の入力ポートから前記受光部の入力までの第２光導波路において、前記複数のチャネルの各々で光導波路が最短で配置され、前記配線基板は前記複数のチャネルに対応する複数の電気配線を有し、前記複数の電気配線の長さは、前記複数のチャネル間の前記光導波路の長さの差を補償する長さに設定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、光通信で用いられる光デバイスとこれを用いた光通信モジュールに関する。
スマートフォンに代表される情報通信端末の普及、ＩｏＴ（Internet of Things）技術の進展などにより、大容量の光伝送技術への要求が高まっている。送信側では、光変調信号の多値化と波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division）により大容量の伝送を実現している。受信側では、受信光信号をコヒーレント検波してデジタル信号処理を施すデジタルコヒーレント技術により、高速の大容量通信に対処している。
一般的に、光送信器（Ｔｘ）は、光変調器と、光変調器を駆動するドライバを有し、光受信器（Ｒｘ）として、集積コヒーレント受信器（ＩＣＲ：Integrated Coherent Receiver）が用いられている。変調器パッケージは、多値度あるいは多重数が大きくなるほどサイズが大きくなる。受信側のＩＣＲのサイズも同様である。
ドライバ、変調器、ＩＣＲをそれぞれ個別のチップまたはパッケージにしてプリント基板上に実装すると、光送受信モジュールのサイズが大きくなる。変調器とＩＣＲを光集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）に集積し、電気回路であるドライバを光ＩＣと同じパッケージ内に配置することで、光送受信モジュールのサイズを低減することができる。
大容量化のために複数のチャネルで送受信を行う場合、光送信器に入力された高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号が、光信号の出力時にチャネル間で出力タイミングが合うように調整される。光受信器で受信された光信号も、ＲＦ電気信号として出力されるときにチャネル間で出力タイミングが合うように調整される。これにより、送信側と受信側の双方で、チャネル間のスキューが最小化されている。
光信号チャネル間のスキューを電気配線長の調整により補償する構成（たとえば特許文献１〜３参照）が知られている。
特開２０１５−７９０９２号公報 米国特許出願公開第２０１６／０２４８５２１Ａ１ 米国特許出願公開第２００７／０００３１８４Ａ１ 特開第２０１１−１９９６８７号公報
図１は、光ＩＣ１００２と、電気回路であるドライバ１００６及びトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Trans-Impedance Amplifier）１０２２を同じパッケージ１００１内に配置したときのスキュー調整を示す。ドライバ１００６への入力を中継する中継基板１００３で、ＲＦ電極１００７の長さをチャネル間で等しくする。ＴＩＡ１０２２の出力を中継する中継基板１００４で、ＲＦ電極１００８の長さをチャネル間で等しくする。さらに光ＩＣ１００２では、変調部１００５の出力から送信器Ｔｘの出力までの光導波路１０１１Ｔの長さをチャネル間で等しくし、光受信器Ｒｘの入力から受光部１０２１の入力までの光導波路１０１１Ｒの長さを、チャネル間で等しくする。ＲＦ電極１００７のそれぞれでチャネル間の電気信号のタイミングが揃い、光導波路１０１１Ｔのそれぞれでチャネル間の光信号のタイミングが揃う。同様に、光導波路１０１１Ｒのそれぞれでチャネル間の光信号のタイミングが揃い、ＲＦ電極１００８のそれぞれでチャネル間の電気信号のタイミングがそろう。これにより、スキューが最小になる。
光ＩＣ１００２上で、複数のチャネル間で光導波路長を同じにするために、光導波路１０１１Ｔと、光導波路１０１１Ｒのそれぞれで、最も長いチャネル長に他のチャネルの長さを合わせている。チャネルによっては、最短配置と比較して光導波路が長くなる場合がある。
従来の空間光学系やＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit：プレーナ光波回路）を用いた構成では、伝搬損失がほとんど生じないか、極めて小さく、光路長を長くしても過剰損失はほとんど発生しない。しかしシリコン導波路は伝搬損失が大きく、導波路長が長くなると過剰損失が生じ、光送信器の出力パワー（Ｔｘ出力）と光受信器からのＲＦ信号出力（Ｒｘ出力）が低下する。
本発明は、光ＩＣを用いた小型の光デバイスにおいて、スキューを調整し、かつ光損失を低減して光デバイスの出力特性を向上することを目的とする。
一つの態様では、光デバイスは、
変調部と受光部を有し複数のチャネルで光信号を送受信する光集積回路と、
前記光集積回路との間で電気信号を伝送する配線基板と、
を有し、
前記変調部の出力から前記光集積回路の出力ポートまでの第１光導波路と、前記光集積回路の入力ポートから前記受光部の入力までの第２光導波路において、前記複数のチャネルの各々で光導波路が最短で配置され、
前記配線基板は前記複数のチャネルに対応する複数の電気配線を有し、
前記複数の電気配線の長さは、前記複数のチャネル間の前記光導波路の長さの差を補償する長さに設定されている。
光ＩＣを用いた小型の光デバイスで、スキュー調整と光損失低減を実現して、光デバイスの出力特性を向上することができる。
従来の光デバイスでのスキュー調整の構成例を示す。 第１実施形態の光デバイスの構成例を示す図である。 分岐カプラに方向性結合器を用いたときの分岐比率の調整を説明する図である。 分岐カプラにＭＭＩカプラを用いたときの分岐比率の調整を説明する図である。 第２実施形態の光デバイスの構成例を示す図である。 第３実施形態の光デバイスの構成例を示す図である。 光デバイスの変形例を示す図である。 実施形態の光デバイスを用いた光通信モジュールの概略図である。
実施形態では、光ＩＣを用いた光デバイスで、変調部から出力ポートの間、及び／または入力ポートから受光部の間で、それぞれのチャネルを最短の光導波路でつなぐ。各チャネルの光導波路を最短配置にすることにより生じるチャネル間の光導波路長の差異は、光ＩＣとの間で電気信号を伝送する信号配線の長さを変えることで補償する。
ここで、「最短配置」とは、変調器の出力と出力ポートの間、あるいは入力ポートと受光部の入力の間を幾何学上の最短直線で結ぶという意味ではない。導波路レイアウト上で最短の、あるいは最も効率的な配置がなされており、チャネル間のタイミングを合わせるための光パスの延長、または遅延ラインの付加がなされていないことをいう。
光ＩＣ上で、光導波路が各チャネル（または各信号パス）で最短配置されると、チャネルによって光導波路の長さが異なることがあり得る。このチャネル間での光導波路長の差は、電気配線の長さを調整することで補償される。チャネル間の光導波路が長いチャネルは、配線基板で短い信号配線または電極に接続される。光導波路が短いチャネルは、配線基板で長い信号配線または電極に接続される。光導波路の実効長と、電気配線の実効長のトータルのチャネル長をチャネル間で同じにすることで、スキューを調整する。
光ＩＣの光導波路をそれぞれのチャネルで最短配置とすることで、光ＩＣを小型にすることができる。光ＩＣでは、光導波路の長さが短いほど伝搬損失が少ない。最短配置によりチャネル間で光導波路長が異なると、チャネルごとに光損失が異なることがあり得る。この場合、光導波路の合分波比率を調整することで、チャネル間で損失のばらつきを抑制し、かつ光デバイス全体としての光パワーを向上することができる。
＜第１実施形態＞
図２は、第１実施形態の光デバイス１Ａの概略構成図である。図２の例では、光デバイス１Ａは互いに直交する２つの偏波成分と、互いに直交する２つの位相成分を用いて４つの論理値を表わすＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying：偏波多重直交位相偏移）方式の光デバイスである。
光デバイス１Ａは、光通信のフロントエンドで用いられる光電気変換チップであり、光集積回路２（以下、「光ＩＣ２」と略称する）と、ドライバ回路６と、ＴＩＡ回路２２と、中継基板３及び４を有する。
光ＩＣ２は、集積基板上に形成された変調部５と受光部２１を有する。変調部５は、光変調器ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを有する。光変調器ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱは、ドライバ回路６の対応するドライバから出力される高速のＲＦ信号で駆動され、ＬＤ（レーザダイオード）等の光源から入力される光を変調する。
変調部５に入力される光は、分岐カプラ１２ｃで２つに分岐され、各分岐光は分岐カプラ１２ａと１２ｂによりさらに分岐されて、光変調器ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱに入力される。光変調器ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの各々は、たとえばマッハツェンダ干渉計で形成され、駆動信号の電圧レベルに応じた干渉光が光導波路１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに出力される。
光導波路１１１ａと１１１ｂは、合波カプラ１１２ａで合波される。光導波路１１１ｃと１１１ｄは、合波カプラ１１２ｂで合波される。合波カプラ１１２ａの出力と、合波カプラ１１２ｂの出力のいずれか一方は、偏波ローテータ１１３によって偏光方向が９０°回転されて、互いに直交する偏波となる。２つの偏波は偏波ビームコンバイナ１１４で合波されて、送信（Ｔｘ）光信号として光ＩＣ２の出力ポートＰoutから出力される。
受信（Ｒｘ）側で、光信号は光ＩＣ２の入力ポートＰinから入力され、偏波ビームスプリッタ１２１で２つの光成分に分離される。一方の光成分の偏波方向が、偏波ローテータ１２２によって９０°回転された後に、９０°ハイブリッド光ミキサ１２３ａと１２３ｂにそれぞれ入力される。
ＬＤからの光の一部が局発光（ＬＯ）として用いられ、９０°ハイブリッド光ミキサ１２３ａと１２３ｂに局発光が入力される。光ミキサ１２３ａ、１２３ｂは、信号光と局発光を干渉させて４つの光成分を出力する。これらの光成分は受光部２１で検出される。
受光部２１は、光検出器ＰＤＸＩ、ＰＤＸＱ、ＰＤＹＩ、及びＰＤＹＱを有する。光検出器ＰＤＸＩ、ＰＤＸＱ、ＰＤＹＩ、及びＰＤＹＱは、たとえばバランス型の光検出器であり、受光部２１から４対の差動電流が出力される。差動電流はＴＩＡ回路２２で電圧信号に変換されて差動電圧信号が出力される。
差動電圧信号は、中継基板４に形成された差動信号配線８ａ〜８ｂによって、光デバイス１Ａから出力される。
実施形態の特徴として、変調部５から出力ポートＰoutまでの光導波路１１１Ｔは、各チャネル（信号パス）で最短の配置となっている。また、入力ポートＰinから受光部２１までの光導波路１１１Ｒは、各チャネル（信号パス）で最短の配置となっている。受信側の光導波路１１１Ｒには、入力ポートＰinから延びる光導波路１３１、偏波ビームスプリッタ１２１から９０°ハイブリッド光ミキサ１２３ａ、１２３ｂまで延びる光導波路１３１ａと１３１ｂ、及び９０°ハイブリッド光ミキサ１２３ａ、１２３ｂから受光部２１まで延びる４対の光導波路１３２ａ〜１３２ｄが含まれている。
光導波路１１１Ｔと光導波路１１１Ｒを、各チャネルで最短配置としたことで、光ＩＣ２のレイアウトが簡単になり、かつサイズを低減することができる。シリコンフォトニクスで作製される光ＩＣ２では、チャネル間のスキューを解消するために各チャネルに遅延パスを設けると、遅延パスの分だけ光の損失が大きくなり、出力パワーが減少する。実施形態の光ＩＣ２は、最短の光導波路とすることで、各チャネルで光損失を最小にすることができる。
光導波路１１１Ｔと光導波路１１１Ｒで、各チャネルを最短構成にすると、チャネル間で伝送時間差（スキュー）が生じる。光ＩＣ２でのスキューを補償するために、電気の信号配線の長さを調整して、実効的なチャネル長を同じにする。
具体的には、ドライバ回路６の各入力に接続される中継基板３の信号配線（またはＲＦ電極）７ａ〜７ｄの長さは、光導波路１１１Ｔの長さに応じて調整されている。同様に、ＴＩＡ回路２２の各出力に接続される中継基板４の信号配線（またはＲＦ電極）８ａ〜８ｄの長さは、光導波路１１１Ｒの長さに応じて調整されている。
中継基板３では、最も長い光導波路１１１ａに対応する電気の信号配線７ａの長さを短くし、最も短い光導波路１１１ｄに対応する電気の信号配線７ｄを長くする。中継基板４では、入力ポートＰinから受光部２１までの長さが最も短いチャネルに接続される差動の信号配線８ｄを最も長くする。入力ポートＰinから受光部２１までの長さが最も長いチャネルに接続される差動の信号配線８ａを最も短くする。
図２の例では、中継基板３で信号配線７の配列の中心が中継基板３の中心にある。中継基板４で信号配線８の配列の中心は中継基板４の中心にある。中継基板３で、最も短い信号配線７ａを基準として、光導波路１１１Ｔの導波路長の差に応じて他の信号配線７ｂ〜７ｄの長さを伸ばしている。中継基板４でも、最も短い信号配線８ａを基準として、光導波路１１１Ｒの導波路長の差に応じて他の信号配線８ｂ〜８７ｄの長さを伸ばしている。
各チャネルで光導波路の実効長と電気の信号配線の実効長を足し合わせたトータルのチャネル長が、チャネル間で等しくなり、光デバイス１Ａでスキューを抑制することができる。
図２で、光導波路１１１Ｔと光導波路１１１Ｒを最短配置とする場合、チャネル間で導波路長が異なり得る。シリコンフォトニクスを用いた光ＩＣの場合、チャネル間で導波路長が異なると、長いチャネルで短いチャネルよりも光損失が大きくなり、Ｉ−Ｑ間（位相間）、またはＸ−Ｙ間（偏波間）で損失差が発生する。Ｉ−Ｑ間、及び／または偏波間に損失差があると、変調部５の各変調器の消光比、偏波依存損失、受信側のＸ−Ｙ間、Ｉ−Ｑ間の受光感度バランス等が劣化する場合がある。
そこで、光導波路の長いチャネルを通る光の損失を補うように、光導波路１１１Ｔまたは光導波路１１１Ｒに配置される合分波器の分岐比を等分（１：１）からシフトさせる。
たとえば、長さの異なる光導波路１１１ａと１１１ｂを光学的に結合する合波カプラ１１２ａと、長さの異なる光導波路１１１ｃと光導波路１１１ｄを光学的に結合する合波カプラ１１２ｂで結合比率を制御して、長いチャネルを通る光の損失を補償する。同様に、偏波ビームコンバイナ１１４の合波比率を、長い光導波路の合波比率が高くなるように設定して、偏波依存損失比を１：１からシフトさせる。
合波比率は、合波器を方向性結合器やＭＭＩ（Multi-Mode Interference：多モード干渉）カプラで形成して、作用長、カプラ長等を調整することで調整可能である。また、最も長い光導波路１１１ａの断面積（または幅）が最も大きく、最も短い光導波路１１１ｄの断面積（または幅）が最も小さくなるように導波路を設計にしてもよい。
受信側では、偏波ビームスプリッタ１２１の分岐比と、９０°ハイブリッド光ミキサ１２３ａ、１２３ｂの分岐比は、たとえば光導波路のＹ分岐部に方向性結合器、ＭＭＩカプラ等を接続して、作用長を制御することで調整可能である。
図３は、方向性結合器による作用長の調整を説明する図である。長い光導波路への分岐比が、短い光導波路への分岐比よりも大きくなるように、方向性結合器の作用長を調整して、長い光導波路を通る光の損失を補う。
図４は、分岐カプラにＭＭＩ（Multi-Mode Interference：多モード干渉）カプラを用いるときの調整例を示す。図４の（Ａ）に示すように、カプラ長を調整して、長い光導波路への分岐比率を大きくする。あるいは、図４の（Ｂ）に示すように、スラブ導波路の中心に対する入出力導波路の位置ｄ１、ｄ２を調整することで、分岐比率を調整することができる。図４の（Ｃ）のように、ＭＭＩカプラの入出力導波路の幅ｗ１、ｗ２を調整してもよい。
チャネル間での光導波路長の差を補償するように合分波の比率を調整することで、各光導波路からの出力をバランスさせ、消光比、偏波依存損失、Ｘ−Ｙ間及びＩ−Ｑ間の受光感度バランス等の劣化を防ぐ。
図２に戻って、図２の構成では、各チャネルで最短の導波路配置がとられているので、光デバイス１Ａの全体として、伝搬損失が最小になっている。たとえば、送信側のＹ偏波の光導波路１１１ｃと１１１ｄは、図１の構成と比較して短くなった分だけ、光の損失が低減されている。ここで得られた光パワーの半分をＸ偏波側に配分する。同様に、ＩチャネルとＱチャネルのうち、Ｑ側の光導波路１１１ｂと１１１ｄが図１の構成と比較して短くなった分、光の損失が抑制されている。ここで得られた光パワーの半分をＩ側に配分する。
Ｘ−Ｙ間、及びＩ−Ｑ間のトータルの光パワーは、光導波路長をチャネル間で等しくする図１の構成で得られる光パワーよりも大きい。光導波路の長さの差により発生するスキューは、電気の信号配線７及び８の長さを調整してチャネル間でトータルのチャネル長を等しくすることで、抑制されている。
これにより、光ＩＣを用いた小型の光デバイスにおいて、スキューを調整し、かつ光損失を低減して光デバイスの出力特性を向上することができる。
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の光デバイス１Ｂの概略構成図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付けて、重複する説明を省略する。
光ＩＣ２、ドライバ回路６、及びＴＩＡ回路２２の構成は第１実施形態と同じである。すなわち、光導波路１１１Ｔと光導波路１１１Ｒは、各チャネルで最短の経路配置となっており、光デバイス１Ｂ全体での伝搬損失が最小になっている。光導波路の長さの差によるチャネル間の光損失の差は、合分波の比率を調整することで補償されている。また、光導波路の長さの差によるタイミング差（スキュー）は、電気配線の長さを調整することで低減する。
第２実施形態では、中継基板３Ｂの信号配線７と、中継基板４Ｂの信号配線８の配置を工夫する。第１実施形態では、中継基板３と中継基板４で、信号配線の配列中心と基板中心を一致させていた。第２実施形態では、信号配線の配列中心（出力の中心）を、基板のチャネル配列方向の中心からオフセットさせることで、信号配線全体の長さを短縮する。
中継基板３Ｂに形成された信号配線７ａ〜７ｄの出力中心Ｃsigは、中継基板３Ｂの中心Ｃsubから配列方向にｄｘだけオフセットしている。オフセット量は、配線レイアウトの範囲内で、長い光導波路１１１ａに接続される信号配線７ａの長さ自体が最も短くなる量である。
信号配線７ａの長さ自体を配線レイアウトの範囲内で最短にしたうえで、信号配線７ａを基準として、その他のチャネルの信号配線の長さを、チャネル間の長さばらつきを補償するように調整する。したがって、残りの信号配線７ｂ〜７ｄの長さも従来構成と比較して短縮することができる。
同様に、中継基板４Ｂに形成された差動の信号配線８ａ〜８ｄの出力中心Ｃsigは、中継基板４Ｂの中心Ｃsubからｄｘ’だけ配列方向にオフセットしている。オフセット量は、配線レイアウトの範囲内で、長い光導波路（光導波路１３１→１３１ａ→１３２ａの経路）に接続される信号配線８ａの長さ自体が最も短くなる量である。
信号配線８ａの長さ自体を最短にしたうえで、この信号配線８ａを基準として、その他のチャネルの信号配線の長さを、チャネル間の長さばらつきを補償するように調整する。したがって、残りの信号配線８ｂ〜８ｄの長さも従来構成と比較して短縮することができる。
信号配線７ａ〜７ｄ、及び信号配線８ａ〜８ｄの配線長を短縮することで、高周波（ＲＦ）信号の損失を低減して帯域を改善することができる。光導波路と信号配線の双方で伝搬損失が低減され、デバイスの伝送特性が向上する。光ＩＣ２を用いた小型の光デバイス１Ｂで、スキューの調整と光損失の低減を実現して、光デバイスの出力特性を向上することができる。
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の光デバイス１Ｃの概略構成図である。第１実施形態及び第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付けて、重複する説明を省略する。
第３実施形態では、入力ポートＰinと出力ポートＰoutを含むファイバ接続部１０を光ＩＣ２の端面またはエッジの中央付近に配置する。ファイバ接続部１０には、外部光源（ＬＤ）から光ＩＣ２への入力光を導く入射ポートが含まれていてもよい。
図２及び図５の構成と比較して、ファイバ接続部１０を光ＩＣのエッジの中央部に配置することで、光導波路１１１Ｔの各チャネルの長さを最短配置し、かつ光導波路Ｔの全体で導波路長が短縮されている。また、チャネル間での導波路長の差が小さい。受信側の光導波路１１１Ｒの長さにほとんど影響せずに、送信側の光導波路１１１Ｔの長さを全体として短縮することができる。
ファイバ接続部１０の位置の変化にともなって、受信側では、光導波路１３１→１３１ａ→１３２ａを通る信号パスの長さが最も短くなり、光導波路１３１→１３１ｂ→１３２ｄを通る信号パスの長さが最も長くなる。図２及び図５の構成と比較して、入力ポートＰinから受光部２１への導波路レイアウトが反転されただけで、導波路長に影響はない。
光導波路１１１Ｔのチャネル間の導波路長の差は、中継基板３Ｃの信号配線７ａ〜７ｄの長さを調整することで補償される。光導波路１１１Ｒのチャネル間の導波路長の差は、中継基板４Ｃの信号配線８ａ〜８ｄの長さを調整することで補償される。このとき、第２実施形態のように、信号配線配列の出力中心Ｃsigを中継基板の信号配列方向の中心Ｃsubから所定量オフセットさせてもよい。これにより、電気の信号配線の長さを全体として低減して、光導波路と電気配線の双方で伝送損失を最小にして、光デバイス１Ｃの出力を大きくすることができる。
＜変形例＞
図７は、変形例の光デバイス１Ｄの概略構成図である。光デバイス１Ｄは、パッケージ１１のＲＦインタフェースに、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）４０を用いている。中継基板３Ｄの信号配線７ａ〜７ｄは、ＦＰＣ４０の信号配線４１ａ〜４１ｄに接続されている。中継基板４Ｄの差動の信号配線８ａ〜８ｄは、ＦＰＣ４０の差動の信号配線４２ａ〜４２ｄに接続されている。
この構成では、光導波路１１１Ｔのチャネル間の導波路長の相違と、光導波路１１１Ｒのチャネル間の導波路長お相違は、ＦＰＣ４０の信号配線（ＲＦ電極）の長さを調整することで、補償することができる。
中継基板３Ｄの信号配線７ａ〜７ｄの長さは同じであってもよい。中継基板４Ｄの信号配線８ａ〜８ｄの長さは同じであってもよい。中継基板３Ｄ及び／または４Ｄの信号配線の長さが固定であっても、ＦＰＣ４０で電気の配線長を調整することができるので、光導波路１１１Ｔと光導波路１１１Ｒを最短配置にした場合でも、トータルのチャネル長をチャネル間で同じにすることができる。
中継基板３ＤとＦＰＣ４０の少なくとも一方、あるいは中継基板４ＤとＦＰＣ４０の少なくとも一方で電気の配線長を、チャネル間の光導波路長のばらつきを補償するように調整してもよい。
＜光通信モジュールへの適用＞
図８は、光デバイス１を用いた光通信モジュール１００の概略図である。光通信モジュール１００は、光デバイス１、光源ユニット（ＬＤ）１０６、及び信号処理回路（ＤＳＰ）１０５を有し、これらの部品はパッケージ１０１内に収容されている。
光デバイス１は、実施形態の光デバイス１Ａ〜１Ｃと、変形例の光デバイス１Ｄのいずれを用いてもよい。光デバイス１はパッケージ１１内に光ＩＣ２、ドライバ回路６、ＴＩＡ回路２２、中継基板３，４が収容されており、小型化された光電気変換チップである。光デバイス１では、各チャネルで光導波路を最短配置にしてデバイス全体の光損失を抑制し、かつ電気の信号配線長を調整することで光ＩＣのスキューを補償しており、良好な出力特性を有する。
光デバイス１は、中継基板３及び４、またはＦＰＣ４０によって、パッケージ基板を介して信号処理回路１０５に接続されている。信号処理回路１０５は、送信データに基づいてデジタルデータ信号を生成してドライバ回路６に供給する。ドライバ回路６は、デジタルデータ信号から変調部５を駆動する高速のアナログ駆動信号を生成し、各光変調器を駆動する。信号処理回路１０５はまた、光デバイス１から出力されるアナログ電気信号をデジタル信号に変換して、データ信号を復調する。
光源ユニット１０６の出力光は、光デバイス１に入力される。入力光の一部は、光デバイス１の変調部５に導かれ、他の一部は、局発光として９０°ハイブリッド光ミキサ１２３ａと１２３ｂに導かれる。
光デバイス１は、光ＩＣ２を用いて全体として小型化されている。上述のようにスキューが調整され、かつ光損失が抑制されているので、光通信モジュール１００も小型化され良好な出力特性を有する。
上述した実施形態は一例であり、種々の変形が可能である。光デバイス１の変調部の構成は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光変調だけではなく、１６ＱＡＭ方式やＱＰＳＫ方式などで複数の光導波路で複数の信号パスまたはチャネルが形成される構成にも適用可能である。実施形態の光通信モジュール１００は、データセンター内のサーバ間等の近距離の光通信に好適に適用されるが、データセンター間の光通信や、メトロネットワークの光通信網にも適用可能である。
１Ａ〜１Ｃ 光デバイス
２ 光ＩＣ（光集積回路）
３、３Ａ〜３Ｃ、４、４Ａ〜４Ｃ 中継基板
５ 変調部
６ ドライバ回路
７、７ａ〜７ｄ 信号配線
８、８ａ〜８ｄ 差動配線
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 分岐カプラ
２１ 受光部
２２ ＴＩＡ回路
４０ フレキシブルプリント回路
４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｄ 信号配線
１００ 光通信モジュール
１０５ ＤＳＰ（信号処理回路）
１０６ ＬＤ（光源）
１１１、１１１Ｔ、１１１Ｒ 光導波路
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 合波カプラ
１１３、１２２ 偏波ローテータ
１１４ 偏波ビームコンバイナ
１２１ 偏波ビームスプリッタ
１２３ａ、１２３ｂ ９０°ハイブリッド光ミキサ
１３２ａ〜１３２ｄ 出力導波路

Claims (9)

  1. 変調部と受光部を有し複数のチャネルで光信号を送受信する光集積回路と、
    前記光集積回路との間で電気信号を伝送する配線基板と、
    を有し、
    前記変調部の出力から前記光集積回路の出力ポートまでの第１光導波路と、前記光集積回路の入力ポートから前記受光部の入力までの第２光導波路において、前記複数のチャネルの各々で光導波路が最短で配置され、
    前記配線基板は前記複数のチャネルに対応する複数の電気配線を有し、
    前記複数の電気配線の長さは、前記複数のチャネル間の前記光導波路の長さの差を補償する長さに設定されていることを特徴とする光デバイス。
  2. 前記第１光導波路または前記第２光導波路に配置される合分波器の合分波比率は、前記複数のチャネル間の前記光導波路の長さの差による光損失の差を補うように等分からシフトして設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  3. 前記合分波器は、前記第１光導波路に挿入される合波カプラであり、前記合波カプラの合波比率は、より長い前記光導波路を通る光の合波比率が大きくなるように１：１からずれていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  4. 前記合分波器は、前記第１光導波路に挿入される偏波合成カプラであり、前記偏波合成カプラの結合比率は、より長い前記光導波路を通る光の偏波依存損失を低減するように１：１からずれていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  5. 前記合分波器は、前記第２光導波路に挿入される偏波分離カプラであり、前記偏波分離カプラの結合比率は、より長い前記光導波路を通る光の偏波依存損失を低減するように１：１からずれていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  6. 前記合分波器は、前記第２光導波路に配置される９０°ハイブリッド光ミキサであり、前記９０°ハイブリッド光ミキサの入力導波路に依存する分岐比が、より長い前記光導波路を通る光の損失を低減するように１：１からずれていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  7. 前記配線基板は、前記光集積回路に入力され、または前記光集積回路から出力される前記電気信号を外部へ中継する中継基板であり、
    前記複数の電気配線の配列中心は、前記中継基板の信号配列方向の中心からオフセットしていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  8. 前記配線基板は、前記複数のチャネルに対応する前記電気配線が形成されたフレキシブルプリント回路基板を含み、前記中継基板と前記フレキシブルプリント回路基板の少なくとも一方で、前記複数のチャネル間での前記光導波路の長さの相違を補償するように、前記電気配線の長さが調整されていることを特徴とする請求項７に記載の光デバイス。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光デバイスと、
    前記光デバイスに光を入射する光源と、
    前記光デバイスに入力される、または前記光デバイスから出力される信号を処理する信号処理回路と、
    を有する光通信モジュール。
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