JP2835306B2 - Optical interconnection device - Google Patents

Optical interconnection device

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JP2835306B2
JP2835306B2 JP8004926A JP492696A JP2835306B2 JP 2835306 B2 JP2835306 B2 JP 2835306B2 JP 8004926 A JP8004926 A JP 8004926A JP 492696 A JP492696 A JP 492696A JP 2835306 B2 JP2835306 B2 JP 2835306B2
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真 大橋
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超並列計算機のボ
ード間配線などに用いられる空間並列光インターコネク
ション装置に係わり、特に面型光多機能素子の改良をは
かった光インターコネクション装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a space-parallel optical interconnection device used for wiring between boards of a massively parallel computer, and more particularly to an optical interconnection device in which a planar optical multifunctional element is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】多数のプロセッサを同時に並列動作させ
て計算能力を飛躍的に向上させる超並列計算機では、プ
ロセッサ数の増大に伴ってプロセッサ間を接続する通信
網が肥大化し期待されるほど性能が向上しないという、
いわゆる配線ボトルネックが問題となっている。この問
題を解決する手段として、光の高速性と空間多重性を生
かした並列光インターコネクション技術が注目されてい
る。
2. Description of the Related Art In a massively parallel computer in which a large number of processors are simultaneously operated in parallel to dramatically improve the computing capacity, a communication network connecting the processors is enlarged with the increase in the number of processors, and the performance is expected to increase. Not improve
The so-called wiring bottleneck is a problem. As means for solving this problem, attention has been paid to a parallel optical interconnection technology utilizing the high speed and spatial multiplexing of light.

【0003】面型光デバイスを利用して多数のボード間
を接続する並列光インターコネクションの構成として
は、前段のボードから送信されてきた光信号を各ボード
で一旦電気信号に戻して波形整形してから再び光信号と
して次段のボードに送り出す中継方法と、光信号を電気
信号に変換することなく光のまま中継する方法が考えら
れる。多段接続を行う場合、前者の方法では電気処理に
よる配線遅延が生じるので、光のまま中継する後者の方
式が有利と考えられる。
As a configuration of a parallel optical interconnection for connecting a number of boards by using a surface type optical device, an optical signal transmitted from a preceding board is temporarily converted into an electric signal by each board, and the waveform is shaped. After that, a relay method of sending the optical signal to the next board again as an optical signal or a method of relaying the optical signal as it is without converting the optical signal into an electric signal can be considered. In the case of performing multi-stage connection, the former method causes a wiring delay due to electric processing, and thus the latter method of relaying light as it is considered to be advantageous.

【0004】光のまま中継する方式の空間並列光インタ
ーコネクション装置の例を、図3に示す。この光インタ
ーコネクションでは、光インターコネクション・チップ
201、100個のプロセッサ2、メモリや周辺回路
3、これらをつなぐ電気配線4等が搭載された100枚
のボード5が、グレーティングレンズ6等を用いた光学
系7によりループ状に結合している。同一ボード内のチ
ップ201,2,3は電気配線4で電気的に結合してい
る。各ボード5は適切な冷却系が付属しており、温度上
昇の防止が計られている。ボード間間隔は平均約3cm
である。
[0004] Fig. 3 shows an example of a spatial parallel optical interconnection device of a system for relaying light as it is. In this optical interconnection, an optical interconnection chip 201, 100 processors 2, a memory and peripheral circuits 3, and 100 boards 5 on which electric wiring 4 and the like connecting these are mounted, use a grating lens 6 and the like. They are coupled in a loop by the optical system 7. Chips 201, 2, 3 in the same board are electrically connected by electric wiring 4. Each board 5 is provided with an appropriate cooling system to prevent a rise in temperature. Board spacing is about 3cm on average
It is.

【0005】各インターコネクション・チップ201に
は、図12に示すように、1000個の面発光素子20
9と10000個の面型光多機能素子210が搭載され
ている。これらの面型光素子の位置を、図のように
(X,Y)の座標(X=1〜110,Y=1〜100)
で指定することにする。X=1,12,23,34,4
5,56,67,78,89,100の位置には面発光
素子209が、それ以外の位置には面型光多機能素子2
10が配置されている。
As shown in FIG. 12, each of the interconnection chips 201 has 1,000 surface light emitting elements 20.
Nine and ten thousand surface-type multifunctional elements 210 are mounted. As shown in the figure, the positions of these surface-type optical elements are represented by coordinates (X, Y) (X = 1 to 110, Y = 1 to 100).
It will be specified by. X = 1,12,23,34,4
The surface light emitting element 209 is located at positions 5, 56, 67, 78, 89 and 100, and the surface optical multifunctional element 2 is located at other positions.
10 are arranged.

【0006】面型多機能素子210は、図4に示すよう
に、受光部11と光増幅部12が集積化された構造を有
している。信号光は光学系7により約半分が受光部11
に、残り半分が光増幅部12に入射するように設定され
ている。光増幅部12は、受光部11への分岐や境界部
や電極16の反射・吸収等で失われたエネルギーを補償
して、次段に光信号を中継する機能を有している。
As shown in FIG. 4, the surface type multifunctional element 210 has a structure in which a light receiving section 11 and an optical amplifying section 12 are integrated. About half of the signal light is received by the light receiving unit 11 by the optical system 7.
The other half is set so as to enter the optical amplification unit 12. The optical amplifying unit 12 has a function of compensating energy lost due to branching to the light receiving unit 11, a boundary portion, reflection / absorption of the electrode 16, and the like, and relaying an optical signal to the next stage.

【0007】光増幅部12は誘電体多層膜からなる反射
膜17と半導体分布ブラッグ反射(DBR)層からなる
反射膜18で活性領域13を挟んだファブリペロ共振型
の面型光増幅器からなる。共振型なので、10mA以下
の電流で3dBの利得が得られる。活性層13に効率良
くキャリアを注入、閉じ込めるために、活性層13より
禁制帯幅の広いpクラッド層14とnクラッド層15で
多層の活性層13を挟んだ構造をしており、各々のクラ
ッド層14,15には電極16が設けられている。
The optical amplifying unit 12 comprises a Fabry-Perot resonance type surface optical amplifier in which an active region 13 is sandwiched between a reflective film 17 made of a dielectric multilayer film and a reflective film 18 made of a distributed Bragg reflection (DBR) layer. Since it is a resonance type, a gain of 3 dB can be obtained with a current of 10 mA or less. In order to efficiently inject and confine carriers in the active layer 13, the p-cladding layer 14 and the n-cladding layer 15 having a wider bandgap than the active layer 13 have a structure in which the multi-layered active layer 13 is sandwiched. An electrode 16 is provided on the layers 14 and 15.

【0008】面型光増幅器はワンパスゲインが小さいの
で、動作電流を小さく、即ち消費電力を小さくするため
には、上記のような共振型の構成にする必要がある。し
かし、共振器のQ値を上げるほど動作電流を下げられる
一方で、波長帯域が狭くなるという問題がある。帯域の
狭い共振型光増幅器を多段接続するには共振波長を厳密
に揃える必要がある。素子作製プロセスの制御性や環境
による共振波長変動を考慮すると、その多段接続には極
めて厳しいものがある。
Since the surface-type optical amplifier has a small one-pass gain, it is necessary to adopt the above-described resonance type configuration in order to reduce the operating current, that is, to reduce the power consumption. However, there is a problem that the operating current can be reduced as the Q value of the resonator is increased, but the wavelength band is narrowed. In order to connect the resonant optical amplifiers having a narrow band in multiple stages, the resonance wavelengths must be strictly aligned. Considering the controllability of the device fabrication process and the fluctuation of the resonance wavelength due to the environment, the multistage connection is extremely severe.

【0009】面発光素子209のうちX=1の100個
は、ボード5に搭載された100個のプロセッサ2から
の出力に対応している。座標(1,Y)の面発光素子2
09の出力は、光学系7により次段のボードの座標
(2,Y)の面型光多機能素子210に接続され、同様
に座標(X,Y)の面型光多機能素子210の出力は次
段の(X+1,Y)に配置された面型光多機能素子21
0に接続されている。
[0010] Of the surface light emitting elements 209, 100 with X = 1 correspond to the outputs from the 100 processors 2 mounted on the board 5. Surface light emitting element 2 at coordinates (1, Y)
The output 09 is connected by the optical system 7 to the planar optical multifunctional element 210 at the coordinates (2, Y) of the next board, and similarly the output of the planar optical multifunctional element 210 at the coordinates (X, Y). Is a surface-type optical multifunctional device 21 arranged at the next stage (X + 1, Y).
Connected to 0.

【0010】但し、X=11,22,33,44,5
5,66,77,88,99の面型光多機能素子210
は光中継は行わず、受信のみ行う。即ち、9段の光増幅
中継に伴ってASE雑音等で劣化した信号波形を電気的
に整形した後、それぞれX=12,23,34,45,
56,67,78,89,100の面発光素子209か
ら再び光信号として次段のX=13,24,35,4
6,57,68,79,90,101の面型光多機能素
子210に送り出す。X=110の面型光多機能素子2
10は監視用であり、受信のみ行う。受信のみ行うX=
11,22,33,44,55,66,77,88,9
9,110の面型光多機能素子210は、受光素子で置
き換えてもよい。
However, X = 11,22,33,44,5
5, 66, 77, 88, 99 planar optical multifunctional element 210
Does not perform optical relaying, but only performs reception. That is, after electrically shaping the signal waveform deteriorated by ASE noise or the like due to the nine-stage optical amplification relay, X = 12, 23, 34, 45,
X = 13,24,35,4 of the next stage as optical signals again from the surface light emitting elements 209 of 56,67,78,89,100.
6, 57, 68, 79, 90, and 101 to the surface type multifunctional element 210. Surface optical multifunctional device 2 with X = 110
Numeral 10 is for monitoring and performs only reception. X = Receive only
11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 9
9 and 110 may be replaced with a light receiving element.

【0011】このように10段毎に電気的再生中継が必
要な第1の理由は、面型光増幅器のASE(Amplified
Spontaneous Emission) 雑音に加えて、隣接チャンネル
の信号光やASE光が漏れ込むためである。このような
ASE光やクロストーク光が雑音として累積すると、S
/N比劣化が起こったり、信号と雑音の合計入力パワー
が大きくなって利得飽和を生じやすくなったりする。信
号光パワーを上げればS/N比を高められるが、利得飽
和を生じやすくなるので、S/N比向上と利得飽和抑制
はトレードオフの関係にある。
The first reason that the electric regeneration relay is required every 10 stages is that the ASE (Amplified) of the surface type optical amplifier is used.
This is because, in addition to noise, signal light and ASE light of adjacent channels leak in addition to noise. When such ASE light or crosstalk light accumulates as noise, S
The signal / noise ratio deteriorates, and the total input power of the signal and the noise increases, so that gain saturation is likely to occur. If the signal light power is increased, the S / N ratio can be increased, but gain saturation tends to occur. Therefore, there is a trade-off between improving the S / N ratio and suppressing gain saturation.

【0012】電気的再生中継が必要な第2の理由は、反
射戻り光により光増幅器の動作が不安定になりやすいた
めである。反射戻り光があると、多段接続された光増幅
部は複合共振器を構成することになるので、戻り光の強
度や位相の重なり具合により増幅率や反射率が変動する
など、不安定な動作に陥る。特に、接続段数が増えると
相互の関係が複雑になるため、わずかな反射でも不安定
化が起こりやすい。
The second reason why electrical regeneration relay is required is that the operation of the optical amplifier tends to be unstable due to reflected return light. If there is reflected return light, the optical amplifiers connected in multiple stages form a composite resonator, and unstable operation such as fluctuations in amplification factor and reflectivity depending on the intensity of the return light and the degree of phase overlap. Fall into In particular, as the number of connection stages increases, the mutual relationship becomes complicated, so that even a slight reflection tends to cause instability.

【0013】不必要な反射を防止するために半導体チッ
プや光学部品の表面に低反射コーティングを施してあっ
たとしても、共振型光増幅器に反射利得があれば戻り光
を生じる。入射側の反射率をR1 、出射側の反射率をR
2 、活性層のワンパスゲインをGs とするとき、信号光
波長においてR1 =R2 Gs 2 の関係を満たすようにす
れば反射利得を零にできることが知られている。しか
し、波長を所定値に合わせ、かつこの関係を満たすよう
に各光増幅部のワンパスゲインと反射率を調整するの
は、非常に困難である。
Even if a low reflection coating is applied to the surface of a semiconductor chip or an optical component to prevent unnecessary reflection, return light is generated if the resonant optical amplifier has a reflection gain. The reflectance on the entrance side is R 1 , and the reflectance on the exit side is R
2. Assuming that the one-pass gain of the active layer is Gs, it is known that the reflection gain can be made zero by satisfying the relationship of R 1 = R 2 Gs 2 at the signal light wavelength. However, it is very difficult to adjust the wavelength to a predetermined value and adjust the one-pass gain and reflectivity of each optical amplifier so as to satisfy this relationship.

【0014】ボード間隔3cmを光が進む時間は約0.
1nsであり、100段で10nsの伝達時間が必要で
ある。発光駆動部と電気的再生中継で各10ns程度の
遅延があるとすると、10ns×10=100ns、即
ち全体の最大遅延時間を110ns程度となる。各段で
電気的に再生中継を行う方式では最大遅延時間は100
0nsになるので、本方式の方が同時性に優れている
が、それでも超並列プロセッサのボード間配線として十
分に速いとはいい難い。
The time for the light to travel through the board interval of 3 cm is about 0.
1 ns, and a transmission time of 10 ns is required for 100 stages. Assuming that there is a delay of about 10 ns between the light emission drive unit and the electric regeneration relay, 10 ns × 10 = 100 ns, that is, the total maximum delay time is about 110 ns. The maximum delay time is 100 in the method of electrically regenerative relay in each stage.
Since this time is 0 ns, this method is more excellent in synchronism, but it is still difficult to say that it is sufficiently fast as wiring between boards of a massively parallel processor.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、光の
まま中継する方式の空間並列光インターコネクション装
置では、規模を拡大していくとチャンネル間の光クロス
トークやASE光によって信号対雑音(S/N)比が劣
化したり、利得飽和レベルが低下するという問題があっ
た。ASE光は信号光より出射指向性が悪いので、隣接
チャンネルへ影響を及ぼしやすい。さらに、反射や光学
系の欠陥等により、遠く離れたチャンネルに漏れ込む迷
光や戻り光も、S/N比劣化や動作不安定の原因になり
やすい。これらの影響を除去するためには、数段〜10
段に1回の割合で電気的再生中継を行う必要があり、再
生増幅回路の負担が大きくなったり、配線遅延時間が長
くなるという問題もあった。さらに、再生増幅回路はア
レイチャンネル間の電気的なクロストークの原因にもな
る。
As described above, in the conventional spatial parallel optical interconnection apparatus of the type in which the light is relayed as it is, as the scale is increased, signal-to-noise (signal-to-noise) is generated by optical crosstalk between channels or ASE light. (S / N) ratio is degraded and the gain saturation level is lowered. Since the ASE light has lower emission directivity than the signal light, it easily affects adjacent channels. Furthermore, stray light or return light leaking into a distant channel due to reflection or a defect in an optical system or the like easily causes deterioration of the S / N ratio and unstable operation. To eliminate these effects, several steps to 10
It is necessary to carry out electrical regeneration relay once per stage, which causes a problem that the load on the regenerative amplifier circuit increases and the wiring delay time increases. Furthermore, the reproduction amplifier circuit causes electrical crosstalk between array channels.

【0016】この方式の光インターコネクション装置の
もう一つの課題は、1つの光源から出た光を中継する全
ての共振型光増幅器の波長帯域を合わせる必要があるこ
とである。実際問題として、温度変化などがあっても共
振波長を常に正確に合わせるのは困難であり、接続段数
が増えるほど波長合わせは困難になる。
Another problem with this type of optical interconnection device is that it is necessary to match the wavelength bands of all the resonant optical amplifiers that relay light emitted from one light source. As a practical matter, it is difficult to always adjust the resonance wavelength accurately even if there is a temperature change, and the wavelength adjustment becomes more difficult as the number of connection stages increases.

【0017】この他、光増幅部の外側に受光部を集積化
した構成では、受光部は一種のアパーチャとして働くた
め、多段接続した際にビーム内部のパワー分布を一定に
保てず、信号光品質が劣化するという問題も生じる。光
増幅部と受光部の間に存在する段差や電極などにより蹴
られた光は損失となるだけでなく、反射して別のチャン
ネルに漏れ込むという問題もあった。
In addition, in a configuration in which the light receiving unit is integrated outside the optical amplifying unit, the light receiving unit functions as a kind of aperture, so that the power distribution inside the beam cannot be kept constant when connected in multiple stages, and the signal light There is also a problem that quality is deteriorated. Light kicked by a step, an electrode, or the like existing between the light amplification unit and the light receiving unit not only causes a loss but also has a problem that it is reflected and leaks into another channel.

【0018】本発明は上記の課題を鑑みて考案されたも
ので、その目的とするところは、他のチャンネルからの
クロストーク、ASE雑音、反射戻り光等によるS/N
比劣化、飽和レベル低下、動作不安定を解消でき、かつ
電気的再生中継なしに伝送できる光増幅中継段数を増や
して配線遅延時間を小さくできる光インターコネクショ
ン装置を提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above problems, and has as its object the S / N caused by crosstalk from other channels, ASE noise, reflected return light, and the like.
It is an object of the present invention to provide an optical interconnection device that can eliminate the ratio deterioration, the saturation level decrease, and the operation instability, and can reduce the wiring delay time by increasing the number of optical amplification repeater stages that can be transmitted without electrical regeneration relay.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(構成)本発明の骨子は、送信されてきた光信号の一部
を受信する光受信機能と受信等により失われたパワーを
補償して次段に光信号を中継する光増幅機能とを併せ持
つ面型光多機能素子がアレイ状に並べられた光インター
コネクション・チップの間を光学系で結合することによ
り光信号を多段並列中継するボード間光インターコネク
ション装置において、隣接チャンネルから漏れ込む光や
後段からの反射戻り光の影響を小さくすることと、各段
の波長合わせを可能とすることにより、電気的再生中継
なしに接続可能な段数を増やすことにある。
(Constitution) The gist of the present invention has both an optical receiving function of receiving a part of a transmitted optical signal and an optical amplifying function of compensating for power lost due to reception or the like and relaying the optical signal to the next stage. In an optical interconnection device between boards, in which optical signals are connected in multiple stages by connecting optical interconnection chips in which an array of surface-type optical multifunctional elements are arranged in an array, light leaking from adjacent channels is An object of the present invention is to reduce the influence of the reflected return light from the subsequent stage and increase the number of stages that can be connected without electrical regeneration relay by enabling wavelength adjustment of each stage.

【0020】このための本発明の第1の発明の光インタ
ーコネクション装置は、各面型光多機能素子の光増幅部
の光増幅波長帯域が特定範囲に限定されており、それぞ
れ隣接する面型光多機能素子とはその光増幅波長帯域が
異なるように配置されていることを特徴とするものであ
る。これは、入出射面の反射特性、実効的キャビティ
長、活性領域の利得特性等を隣接素子と異なる値に設定
することで、実現することができる。ボード間の光学系
は、光増幅波長(および発光波長)が同一波長帯域に属
する所定の面型光素子(面発光素子と面型多機能素子)
を結合する。
For this purpose, in the optical interconnection device according to the first aspect of the present invention, the optical amplification wavelength band of the optical amplifying unit of each surface type optical multifunctional element is limited to a specific range, and the adjacent surface type The optical multifunctional element is characterized in that it is arranged so that its optical amplification wavelength band is different. This can be realized by setting the reflection characteristics of the input / output surface, the effective cavity length, the gain characteristics of the active region, and the like to values different from those of the adjacent elements. The optical system between the boards is a predetermined surface-type optical element (a surface light-emitting element and a surface-type multifunctional element) whose optical amplification wavelength (and emission wavelength) belong to the same wavelength band.
To join.

【0021】上記の目的を達成するための本発明の第2
の発明の光インターコネクション装置は、面型光多機能
素子の光増幅部が、光信号と同期しかつ隣接する面型光
多機能素子と異なるタイミングでのみ利得が生じるよう
に構成されているもので、これは光増幅部への注入電流
を変調することで達成される。
The second object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The optical interconnection device according to the invention is characterized in that the optical amplification section of the surface-type optical multifunction element is configured to synchronize with an optical signal and to generate a gain only at a timing different from that of an adjacent surface-type optical multifunction element. This is achieved by modulating the injection current into the optical amplifier.

【0022】第1、第2、いずれの場合も、増幅波長帯
域として変調光信号が通過するのに十分な帯域幅が必要
であることはいうまでもない。隣接素子の定義として、
第1隣接素子のみを考えてもよいし、第2隣接、第3隣
接と範囲を広げてもよい。
In each of the first and second cases, it is needless to say that a sufficient bandwidth is required for the modulated optical signal to pass therethrough as an amplification wavelength band. As the definition of the adjacent element,
Only the first adjacent element may be considered, or the range may be extended to the second adjacent element and the third adjacent element.

【0023】[0023]

【0024】本発明の第3の発明の光インターコネクシ
ョン装置は、各面型光多機能素子に光増幅波長帯域を調
整するための発熱素子が集積化されて1つのセルを構成
しており、各セルは半導体基板の上に積層された三元以
上の混晶半導体層の上に他のセルと空気や絶縁物等で熱
的に分離して形成されていることを特徴とするものであ
る。
In the optical interconnection device according to a third aspect of the present invention, a heating element for adjusting an optical amplification wavelength band is integrated with each surface-type multifunctional element to constitute one cell. Each cell is characterized in that it is formed on a ternary or more mixed crystal semiconductor layer laminated on a semiconductor substrate and thermally separated from other cells by air, an insulator, or the like. .

【0025】なお、主として上部反射膜の温度を調整す
るための発熱素子と、主として下部反射膜の温度を調整
するための発熱素子とが、1つのセルに設けられていて
もよい。 (作用)第1の発明の光インターコネクション装置によ
れば、隣接チャンネルから漏れ込んだ信号光やASE雑
音光は、波長が当該チャンネルの面型光多機能素子の増
幅波長帯域外にあるので、これらが次段以降に中継、累
積されることはない。また、同一波長で動作する素子の
数が減るから、遠くのチャンネルから漏れ込む背景光や
迷光の影響も減る。
It is to be noted that a heating element for mainly adjusting the temperature of the upper reflection film and a heating element for mainly adjusting the temperature of the lower reflection film may be provided in one cell. (Operation) According to the optical interconnection device of the first invention, the signal light and the ASE noise light leaked from the adjacent channel have wavelengths outside the amplification wavelength band of the surface-type multifunctional element of the channel. These are not relayed and accumulated after the next stage. Further, since the number of elements operating at the same wavelength is reduced, the influence of background light and stray light leaking from a distant channel is also reduced.

【0026】第2の発明の光インターコネクション装置
によれば、隣接チャンネルから漏れ込んだ信号光やAS
E雑音光は、その到達タイミングが当該チャンネルの面
型光多機能素子の増幅時間外にあるので、これらが次段
以降に中継、累積されることはない。また、同一タイミ
ングで動作する素子の数が減るから、遠くのチャンネル
から漏れ込む背景光や迷光の影響も減る。
According to the optical interconnection apparatus of the second invention, the signal light leaked from the adjacent channel or the AS
Since the arrival timing of the E noise light is out of the amplification time of the surface-type optical multifunctional element of the channel, the E noise light is not relayed and accumulated from the next stage. Further, since the number of elements that operate at the same timing is reduced, the influence of background light and stray light leaking from a distant channel is also reduced.

【0027】[0027]

【0028】第3の発明の光インターコネクション装置
によれば、各セルは混晶半導体層や空気や絶縁物等の熱
抵抗率の高い物質で熱的に分離されているので、発熱素
子に流す電流により各セルの温度をほぼ独立に調整する
ことができる。セルの体積(したがって熱容量)を小さ
くすれば、比較的小さな電流変化で共振波長は大きく変
化させられるので、セル毎に増幅波長の調整が可能とな
る。この方法を利用すれば、各段の波長の整合を取れる
だけでなく、隣接セルと共振波長をずらす第1の発明も
容易に実現できる。
According to the optical interconnection device of the third invention, each cell is thermally separated by a material having a high thermal resistivity, such as a mixed crystal semiconductor layer, air, or an insulator, so that it flows to the heating element. The temperature of each cell can be adjusted almost independently by the current. If the volume of the cell (and thus the heat capacity) is reduced, the resonance wavelength can be largely changed by a relatively small change in current, so that the amplification wavelength can be adjusted for each cell. If this method is used, not only can the wavelength of each stage be matched, but also the first invention in which the resonance wavelength is shifted from the adjacent cell can be easily realized.

【0029】第3の発明において、上部反射膜の反射特
性と下部反射膜の反射特性を別々に制御できるようにし
ておけば、信号光波長に対してR1 =R2 Gs 2 の関係
を満たすように入射側と出射側の反射率を微調整できる
ので、動作不安定の原因となる反射利得を大幅に抑制可
能となる。
In the third aspect, if the reflection characteristics of the upper reflection film and the reflection characteristics of the lower reflection film can be controlled separately, the relationship of R 1 = R 2 Gs 2 with respect to the signal light wavelength is satisfied. As described above, the reflectance on the incident side and the reflectance on the emission side can be finely adjusted, so that the reflection gain which causes unstable operation can be largely suppressed.

【0030】以上のように本発明によれば、クロストー
ク光、ASE雑音、反射戻り光等の影響、及びその累積
効果が低減され、多段接続を行った場合のS/N比劣化
や利得飽和信号入力レベル低下を抑制でき、或いは動作
不安定性を解消できる。また、各段の波長の整合やビー
ム形状の整合も取りやすく、多段接続が容易になる。こ
の結果、電気的再生中継なしに接続可能な段数を増や
せ、電気的再生中継に伴う配線遅延時間の増大を大幅に
抑えることができる。
As described above, according to the present invention, the effects of crosstalk light, ASE noise, reflected return light, and the like, and the cumulative effect thereof are reduced, and the S / N ratio degradation and gain saturation in a multistage connection are reduced. A reduction in signal input level can be suppressed, or operation instability can be eliminated. In addition, it is easy to match the wavelength and the beam shape of each stage, and multi-stage connection is facilitated. As a result, the number of stages that can be connected without electrical regeneration relay can be increased, and an increase in wiring delay time due to electrical regeneration relay can be significantly suppressed.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 (第1の実施形態)図1は本発明の第1の実施形態に係
わる光インターコネクション装置のインターコネクショ
ン・チップにおける各波長の面型光多機能素子と面発光
レーザの空間配列を説明する図、図2はその光増幅帯域
と発振波長の配置を説明する図、図3は第1の実施形態
の光インターコネクション装置全体の基本的な構成を示
す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. (First Embodiment) FIG. 1 is a view for explaining a spatial arrangement of a surface-type optical multifunctional element and a surface-emitting laser of each wavelength in an interconnection chip of an optical interconnection apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of the optical amplification band and the oscillation wavelength, and FIG. 3 is a diagram illustrating a basic configuration of the entire optical interconnection device according to the first embodiment.

【0032】本実施形態の光インターコネクション装置
の全体の構成,機能は、従来例で説明した光インターコ
ネクション装置と基本的には同一である。即ち、光イン
ターコネクション・チップ1、100個のプロセッサ
2、メモリや周辺回路3、これらを繋ぐ電気配線4等が
搭載された100枚のボード5が、グレーティングレン
ズ6のアレイ等を用いた光学系7によりループ状に結合
している。同一ボード内のチップは電気配線4で電気的
に結合している。各ボード5には適切な冷却系が付属し
ており、温度上昇の防止がはかられている。ボード間間
隔は約3cmである。各チャンネルの信号レートは1G
b/sであり、空間多重による全体のスループットは1
0Tb/sである。
The overall configuration and functions of the optical interconnection device of this embodiment are basically the same as those of the optical interconnection device described in the conventional example. That is, 100 boards 5 on which an optical interconnection chip 1, 100 processors 2, memories and peripheral circuits 3, and electrical wirings 4 for connecting them are mounted, constitute an optical system using an array of grating lenses 6 and the like. 7 form a loop. Chips in the same board are electrically connected by electric wiring 4. Each board 5 is provided with an appropriate cooling system to prevent a rise in temperature. The spacing between the boards is about 3 cm. The signal rate of each channel is 1G
b / s, and the overall throughput by spatial multiplexing is 1
0 Tb / s.

【0033】各光インターコネクション・チップ1に
は、図1に示すように、500個の面発光素子9と10
000個の面型光多機能素子10が搭載されている。こ
れらの面型光素子9,10の位置を、図1のように
(X,Y)の座標(X=1〜105,Y=1〜100)
で指定することにする。X=1,22,43,64,8
5の位置には面発光素子9が、それ以外の位置には面型
光多機能素子10が配置されている。
As shown in FIG. 1, each of the optical interconnection chips 1 has 500 surface emitting elements 9 and 10.
000 surface-type multifunctional elements 10 are mounted. As shown in FIG. 1, the positions of these surface-type optical elements 9 and 10 are represented by coordinates (X, Y) (X = 1 to 105, Y = 1 to 100).
It will be specified by. X = 1,22,43,64,8
The surface light emitting element 9 is arranged at the position 5 and the surface optical multifunctional element 10 is arranged at other positions.

【0034】図1、図2に示すように、X+Yが奇数の
面型光素子9a,10aの発振波長や光増幅波長はλ1
=1.29μmを中心とする波長帯域内に、X+Yが偶
数の面型光素子9b,10bの発振波長や光増幅波長は
λ2 =1.31μmを中心とする波長帯域内に設定され
ている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the oscillation wavelength and the optical amplification wavelength of the surface-type optical elements 9a and 10a having odd numbers of X + Y are λ 1.
In the wavelength band centered at 1.29 μm, the oscillation wavelength and the optical amplification wavelength of the planar optical elements 9 b and 10 b having even X + Y are set in the wavelength band centered at λ 2 = 1.31 μm. .

【0035】面型光多機能素子10は、図4に示すよう
に、受光素子11と面型光増幅器12が集積化された構
造を有している。信号光平均パワーは約10μWであ
り、面型光多機能素子10は、前段からの光信号の一部
(約5μW)を受光素子11で受信するとともに、約5
μWに減った信号光パワーを面型光増幅器12で再び1
0μWに増幅して、次段に中継する。
As shown in FIG. 4, the surface type optical multifunctional device 10 has a structure in which a light receiving element 11 and a surface type optical amplifier 12 are integrated. The average power of the signal light is about 10 μW, and the surface-type optical multifunctional element 10 receives a part (about 5 μW) of the optical signal from the preceding stage by the light receiving element 11 and
The signal light power reduced to μW is again reduced to 1 by the surface type optical amplifier 12.
Amplify to 0 μW and relay to the next stage.

【0036】面型光増幅器12は、厚さ約1μmのIn
GsAsP活性層13が3層、活性層13より禁制帯幅
が広いpクラッド層14とnクラッド層15で挟まれた
構造をしている。電極16からクラッド層14,15を
介して活性層13に電流が注入され、誘導放出利得が生
じ、光増幅が行われる。上下に形成された誘電体多層膜
17と半導体DBRミラー18により実効キャビティ長
約10μmの共振器が形成されており、上記の特定波長
帯域の光のみが選択的に増幅されるように設定されてい
る。ここでは、DBRミラー18の厚さを微調整するこ
とで、ブラッグ波長と実効キャビティ長を変え、2種類
の波長を設定している。取り囲むマスク幅が異なるマス
ク開口部への選択成長や、異なる大きさのメサ上に成長
することで、1回のエピタキシャル成長で異なる厚さの
DBRミラー18を成長することが可能である。
The surface type optical amplifier 12 has a thickness of about 1 μm.
It has a structure in which three GsAsP active layers 13 are sandwiched between a p-cladding layer 14 and an n-cladding layer 15 having a wider bandgap than the active layer 13. A current is injected from the electrode 16 into the active layer 13 via the cladding layers 14 and 15, a stimulated emission gain is generated, and optical amplification is performed. A resonator having an effective cavity length of about 10 μm is formed by the dielectric multilayer film 17 formed above and below and the semiconductor DBR mirror 18, and is set so that only the light in the specific wavelength band is selectively amplified. I have. Here, two kinds of wavelengths are set by changing the Bragg wavelength and the effective cavity length by finely adjusting the thickness of the DBR mirror 18. It is possible to grow the DBR mirrors 18 having different thicknesses by a single epitaxial growth by selectively growing the mask openings having different mask widths or by growing the mesas having different sizes.

【0037】信号光波長(約1.3μm)における誘電
体多層膜17の反射率は約86%、DBRミラー18の
反射率は74%である。面型光増幅器12は、約10m
Aの電流注入で3dBの利得が得られる。このときのワ
ンパスゲインはおよそ0.33dBと推定され、R1
2 Gs 2 の関係を概ね満たしている。このため、反射
利得は−20dB以下に抑制されている。面型光増幅器
12の利得波長幅は1.5nm以下と狭く、20nm離
れた隣接チャンネルの光の透過率は殆ど0となる。従っ
て、λ1 のチャンネルとλ2 のチャンネルのクロストー
クは殆ど問題のないレベルに抑圧されている。
At the signal light wavelength (about 1.3 μm), the reflectivity of the dielectric multilayer film 17 is about 86%, and the reflectivity of the DBR mirror 18 is 74%. The surface type optical amplifier 12 is approximately 10 m
A gain of 3 dB is obtained by the current injection of A. The one-pass gain at this time is estimated to be about 0.33 dB, and R 1 =
The relationship of R 2 Gs 2 is almost satisfied. For this reason, the reflection gain is suppressed to -20 dB or less. The gain wavelength width of the surface-type optical amplifier 12 is as narrow as 1.5 nm or less, and the transmittance of light of an adjacent channel 20 nm away is almost zero. Therefore, crosstalk lambda 1 channel and lambda 2 channels is suppressed to a level almost no problem.

【0038】面発光素子9のうちX=1の100個は、
ボード5に搭載された100個のプロセッサ2からの出
力に対応している。座標(1,2Y1 −1),(1,2
1)の面発光素子9の出力は、それぞれ光学系7によ
り次段のボードの座標(2,2Y1 ),(2,2Y1
1)の面型光多機能素子10に接続され、同様に座標
(X1 ,2Y2 −1),(X1 ,2Y2 )の面型光素子
9,10の出力は、次段の(X1 +1,2Y2 ),(X
1 +1,2Y2 −1)に配置された面型光多機能素子1
0に接続されている。ここで、Y1 ,Y2 は1〜50の
整数、X1 は1〜20,22〜41,43〜62,64
〜83,85〜104の整数である。各面型光多機能素
子10は光信号の一部を受信し、そのボード内のプロセ
ッサ2に必要な情報を送る。
100 of the surface light emitting elements 9 where X = 1,
It corresponds to the output from 100 processors 2 mounted on the board 5. Coordinates ( 1, 2Y 1 -1), (1, 2
The output of the surface light emitting element 9 of Y 1 ) is output by the optical system 7 to the coordinates (2, 2Y 1 ), (2, 2Y 1
1), the outputs of the planar optical elements 9 and 10 at coordinates (X 1 , 2Y 2 -1) and (X 1 , 2Y 2 ) are similarly output to the next stage ( X 1 + 1,2Y 2), ( X
1 + 1, 2y 2 -1) to disposed the surface optical multifunction element 1
Connected to 0. Here, Y 1 and Y 2 are integers of 1 to 50, and X 1 is 1 to 20, 22 to 41, 43 to 62, 64.
8383,85-104. Each surface-type optical multifunctional device 10 receives a part of the optical signal and sends necessary information to the processor 2 in the board.

【0039】X=21,42,63,84,105の面
型光多機能素子10は光中継は行わず、受信のみ行う。
即ち、19段の光増幅中継に伴ってASE雑音で劣化し
た信号波形を電気的に整形した後、それぞれX=22,
43,64,85の同じY座標を有する面発光素子9か
ら再び光信号として次段のX=23,44,65,86
の面型光多機能素子10に送り出す。電気的再生中継の
前後と波長帯λ1 とλ2 の入れ替えが行われる。X=1
05の面型光多機能素子10は監視用であり、受信のみ
行う。受信のみ行うX=21,42,63,84,10
5の面型光多機能素子10は、受光素子で置き換えても
よい。
The surface-type optical multi-function device 10 with X = 21, 42, 63, 84, 105 does not perform optical relaying, but only performs reception.
That is, after electrically shaping the signal waveform deteriorated by the ASE noise due to the 19-stage optical amplification relay, X = 22 and X = 22, respectively.
From the surface light-emitting element 9 having the same Y coordinate of 43, 64, and 85, X = 23, 44, 65, and 86 in the next stage are again converted into optical signals.
To the surface type optical multifunctional element 10 of FIG. Before and after the electric regeneration relay, the wavelength bands λ 1 and λ 2 are interchanged. X = 1
The surface-type multifunctional element 10 of 05 is for monitoring and performs only reception. X = 21, 42, 63, 84, 10 for receiving only
5 may be replaced with a light receiving element.

【0040】例として、ボード(1) から送信される信号
のボード間の流れを図5に示す。各チップ1の素子配置
は波長帯も含めて全て同一になるよう標準化されてい
る。グレーティングレンズ6は、この信号の流れを実現
するように偏向方向や焦点が設定されている。ボード
(1) から送られた光は、ボード(21),(41),(61),(81)
で再生中継され、ボード(1) に戻る。ボード(1) から(2
1)までλ1 (或いはλ2 )で送られた信号は、ボード(2
1)から(41)までとボード(61)から(81)まではλ2 (λ
1 )、ボード(41)から(61)までとボード(81)から(1) ま
ではλ1 (λ2 )で送られる。
As an example, FIG. 5 shows the flow of signals transmitted from the board (1) between the boards. The element arrangement of each chip 1 is standardized so as to be all the same including the wavelength band. The deflection direction and focus of the grating lens 6 are set so as to realize this signal flow. board
The light sent from (1) is transmitted to the boards (21), (41), (61), (81)
, And return to the board (1). Board (1) to (2
The signal sent at λ 1 (or λ 2 ) until 1 ) is sent to the board (2
1) to (41) and boards (61) to (81) are λ 2
1 ), boards (41) to (61) and boards (81) to (1) are transmitted at λ 12 ).

【0041】本実施形態の光インターコネクション装置
においては、最近接チャンネルの波長が光増幅器12の
帯域外になるように配置されているため、隣接チャンネ
ルからの信号光やASE雑音の混入があっても、増幅さ
れて次段に中継されることがない。また、隣接チャンネ
ル以外についても、同一波長帯で動作する素子の数が従
来の半分に減っており、ASE雑音による背景雑音光
や、光学系の不完全性による迷光の影響も半減する。従
って、クロストークや雑音の累積によるS/N比の劣
化、及び利得飽和信号入力レベルの低下が抑制され、電
気的再生中継間隔を従来より広げることが可能となって
いる。
In the optical interconnection device of the present embodiment, since the wavelength of the closest channel is located outside the band of the optical amplifier 12, signal light or ASE noise from an adjacent channel is mixed. Is not amplified and relayed to the next stage. In addition, the number of elements operating in the same wavelength band other than the adjacent channels is reduced by half, and the influence of background noise light due to ASE noise and stray light due to imperfections in the optical system is also reduced to half. Therefore, deterioration of the S / N ratio due to crosstalk and accumulation of noise and reduction of the input level of the gain-saturated signal are suppressed, and it is possible to increase the electrical regeneration relay interval as compared with the related art.

【0042】平均のボード間光路長を3cmとすると、
100段で10nsの伝達時間が必要である。発光駆動
部と電気的再生中継による遅延時間を従来例と同様10
nsと仮定すると、合計10ns×5=50nsの遅延
が加わる。この結果、全体の最大遅延時間は60ns程
度になり、従来例の110nsと比較して約半分にな
る。このように本実施形態によれば、面型光多機能素子
を利用した光インターコネクション装置において、配線
遅延時間を大幅に減じることができる。また、再生中継
に必要な回路数も減らすことができる。
Assuming that the average optical path length between the boards is 3 cm,
A transmission time of 10 ns is required for 100 stages. The delay time due to the light emission drive unit and the electric regeneration relay is set to 10
Assuming ns, a total delay of 10 ns × 5 = 50 ns is added. As a result, the maximum delay time of the whole becomes about 60 ns, which is about a half compared with 110 ns of the conventional example. As described above, according to the present embodiment, in the optical interconnection device using the surface-type optical multifunctional element, the wiring delay time can be significantly reduced. Also, the number of circuits required for regenerative relay can be reduced.

【0043】図6は、第1の実施形態の変形例の光イン
ターコネクション装置におけるチップ波長配置とボード
間の情報の流れを説明する図である。この変形例では、
第2近接まで波長が異なるように設定されており、4つ
の波長帯が使われている。ボード間の光接続では、Y座
標は変化せず、X座標が2つ変化する。即ち、あるボー
ド(ボード(1) とする)のX=1の面発光素子9から送
信された光は、ボード(2),(3),(4),…(25)にあるX=
3,5,7…49の面型光多機能素子10で増幅中継さ
れ、ボード(26)にあるX=51の面型光多機能素子10
で受信される。受信された信号はボード(26)で波形整形
された後、X=53の面発光素子9から送信され、途中
のボードの面型光多機能素子10で光学的に増幅中継さ
れながらボード(51)のX=103の面型光多機能素子1
0まで伝送される。X=103で受光された信号は波形
整形された後、ボード(51)のX=104にある面発光素
子9から送信される。
FIG. 6 is a view for explaining the arrangement of chip wavelengths and the flow of information between boards in an optical interconnection device according to a modification of the first embodiment. In this variation,
The wavelengths are set to be different up to the second proximity, and four wavelength bands are used. In the optical connection between the boards, the Y coordinate does not change and the X coordinate changes by two. That is, the light transmitted from the surface light emitting element 9 of X = 1 on a certain board (referred to as a board (1)) is equal to the X = X on the board (2), (3), (4),.
Amplified and relayed by 3, 5, 7,... 49 surface-type optical multifunction elements 10 and X = 51 surface-type optical multifunction elements 10 on the board (26).
Received at. The received signal is waveform-shaped by the board (26), transmitted from the surface light emitting element 9 of X = 53, and optically amplified and relayed by the surface optical multifunctional element 10 of the board on the way, while the board (51). )) X = 103 area type optical multifunctional element 1
It is transmitted to 0. The signal received at X = 103 is subjected to waveform shaping, and then transmitted from the surface light emitting element 9 at X = 104 on the board (51).

【0044】同様に、この信号はボード(76)(X=5
4,X=52)で電気的に再生中継され、ボード(1) の
X=2にある面型光多機能素子10へと中継伝送され
る。X=1から103の間を波長λ1 (λ2 )で送られ
た信号は、X=104から2の間を波長λ3 (λ4 )で
伝搬する。
Similarly, this signal is output to the board (76) (X = 5
4, X = 52), and is relayed and transmitted to the surface-type multifunctional element 10 at X = 2 on the board (1). A signal transmitted at a wavelength λ 12 ) between X = 1 to 103 propagates at a wavelength λ 34 ) between X = 104 and 2.

【0045】この変形例では、第2近接の隣接チャンネ
ルからのクロストークの影響も除去される。また、同一
波長帯で動作する素子数は1/4に減っているため、背
景雑音や迷光の影響も小さく抑えられる。このため、再
生中継間隔をさらに広げることが可能となっている。
In this modification, the influence of crosstalk from the second adjacent channel is also eliminated. Further, since the number of elements operating in the same wavelength band is reduced to 1/4, the influence of background noise and stray light can be suppressed to a small level. For this reason, it is possible to further increase the reproduction relay interval.

【0046】本発明は、上記の実施形態、変形例に限ら
ず、様々な波長配置が可能である。波長配置の変形例
を、図7(a)(b)に示す。各面型光素子の波長を変
える他の方法を、図8に示す。例えば、マイクロヒータ
41などによる温度制御等で共振波長をアクティブに変
化させられるようにしてもよいし(図8(a))、DB
R層18の周期は一定にしておきDBR層18の間に挿
入された選択エッチング層42の有無で実効的な共振波
長を変化させてもよい(図8(b))。或いは、透過面
を傾けて共振器の光路長を変えてもよい。光励起や注入
電流により内部のキャリア密度を変化させて屈折率を変
えても、共振波長を変化させることができる。この他に
も、進行波型面型光増幅器と波長選択フィルタ膜の組み
合わせ等、様々な方法で動作波長を変化させることがで
きる。
The present invention is not limited to the above embodiments and modified examples, but various wavelength arrangements are possible. Modifications of the wavelength arrangement are shown in FIGS. FIG. 8 shows another method of changing the wavelength of each surface type optical element. For example, the resonance wavelength may be actively changed by temperature control or the like using a micro heater 41 or the like (FIG. 8A), or DB
The period of the R layer 18 may be fixed, and the effective resonance wavelength may be changed depending on the presence or absence of the selective etching layer 42 inserted between the DBR layers 18 (FIG. 8B). Alternatively, the transmission path may be inclined to change the optical path length of the resonator. Even if the refractive index is changed by changing the internal carrier density by light excitation or injection current, the resonance wavelength can be changed. In addition, the operating wavelength can be changed by various methods such as a combination of a traveling wave type surface optical amplifier and a wavelength selection filter film.

【0047】標準化や拡張性の観点からは面発光素子と
面型光多機能素子の波長配置は全チップとも同一である
ことが好ましいが、波長配置が反対の2つのパターンを
交互に使う方法も考えられる。 (第2の実施形態)次に、本発明の第2の実施形態の光
インターコネクション装置について、図9を用いて説明
する。装置全体の構成や面型光多機能素子の構造は、第
1の実施形態の光インターコネクション装置の場合(図
3、図4)とほぼ同じである。ボードは100枚あり、
計10000個のプロセッサ2が結合している。全ての
面型光素子は同一の波長帯域で動作する。1チャンネル
の動作レートは1Gb/sであり、空間多重によるトー
タルのスループットは10Tb/sである。
From the standpoint of standardization and expandability, it is preferable that the wavelength arrangement of the surface emitting element and the surface-type optical multifunctional element be the same for all chips, but a method of alternately using two patterns having the opposite wavelength arrangements is also available. Conceivable. (Second Embodiment) Next, an optical interconnection device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the entire device and the structure of the planar optical multifunctional element are almost the same as those of the optical interconnection device of the first embodiment (FIGS. 3 and 4). There are 100 boards,
A total of 10,000 processors 2 are connected. All surface type optical elements operate in the same wavelength band. The operation rate of one channel is 1 Gb / s, and the total throughput by spatial multiplexing is 10 Tb / s.

【0048】各インターコネクション・チップ21に
は、図9に示すように、500個の面発光素子29と1
0000個の面型光多機能素子30と500個の受光素
子31が搭載されている。これらの面型光素子29,3
0,31の位置を、図9のように(X,Y)の座標(X
=1〜21,Y=1〜500)で指定することにする。
X=1には面発光素子29が、X=2〜20には面型光
多機能素子30が、X=21には受光素子31が配置さ
れている。
As shown in FIG. 9, each of the interconnection chips 21 has 500 surface-emitting elements 29 and 1.
0000 surface-type optical multifunctional elements 30 and 500 light-receiving elements 31 are mounted. These planar optical elements 29, 3
The positions of 0 and 31 are represented by coordinates (X, Y) of (X, Y) as shown in FIG.
= 1 to 21, Y = 1 to 500).
The surface light emitting element 29 is arranged at X = 1, the surface optical multifunctional element 30 is arranged at X = 2 to 20, and the light receiving element 31 is arranged at X = 21.

【0049】面発光素子29のうちY=1〜100にあ
るものは、そのボードのプロセッサ2の出力信号により
駆動される。またY=101〜200,201〜30
0,301〜400,401〜500の面発光素子29
は、それぞれY=1〜100,101〜200,201
〜300,301〜400の受光素子31の出力を再生
した電気信号により駆動されるようになっている。Y=
401〜500の受光素子31は監視用である。
Those of the surface light emitting elements 29 where Y = 1 to 100 are driven by the output signal of the processor 2 of the board. Y = 101 to 200, 201 to 30
0,301 to 400,401 to 500 surface light emitting elements 29
Are Y = 1-100, 101-200, 201, respectively.
The light receiving elements 31 are driven by electric signals obtained by reproducing the outputs of the light receiving elements 31 to 300 and 301 to 400. Y =
The light receiving elements 31 of 401 to 500 are for monitoring.

【0050】ボード・ナンバーを接続されている順に1
から100までの整数で表すものとする。ボードZの座
標(X,Y)の面型光素子29,30の出力は、それぞ
れ光学系7によりボードZ+1(Z=100のときは
1)の座標(X+1,Y)の面型光素子30,31に接
続されている。面発光素子29は信号パワーの一部を受
信してそのボードのプロセッサへ信号を送ると同時に、
失われた光パワーを補償して次段のボードに信号を中継
する。
The board numbers are assigned in the order in which they are connected.
And an integer from 100 to 100. The outputs of the planar optical elements 29 and 30 at the coordinates (X, Y) of the board Z are respectively output by the optical system 7 to the planar optical element 30 at the coordinates (X + 1, Y) of the board Z + 1 (1 when Z = 100). , 31 are connected. The surface emitting element 29 receives a part of the signal power and sends a signal to the processor of the board,
Compensates for the lost optical power and relays the signal to the next board.

【0051】図10のように、伝送レートをBとすると
き、1周期T=1/B(この例では1ns)を動作タイ
ミングTa ,Tb の2つに時間帯(この例では各々50
0ps)に分割する。Y+Zが奇数の面型光素子29
a,30a,31aは動作タイミングTa の範囲のみで
アクティブになり、Y+Zが偶数の面型光素子29b,
30b,31bは動作タイミングTb の範囲のみでアク
ティブになるように、バイアスが制御されている。もち
ろん、Ta とTb の間に多少間を開けても構わない。こ
の結果、最近接素子は必ず異なるタイミングでのみアク
ティブになるので、最近接素子からのクロストークが抑
圧される。
As shown in FIG. 10, when the transmission rate is B, one cycle T = 1 / B (1 ns in this example) is set to two operation timings Ta and Tb in the time zone (in this example, 50 times each).
0 ps). Y + Z is an odd surface type optical element 29
a, 30a and 31a become active only in the range of the operation timing Ta, and the surface-type optical elements 29b and
The bias is controlled so that 30b and 31b become active only in the range of the operation timing Tb. Of course, a slight gap may be provided between Ta and Tb. As a result, since the nearest element always becomes active only at a different timing, crosstalk from the nearest element is suppressed.

【0052】また、全体を考えても同一タイミングで動
作する素子数は半減しているので、背景雑音光や迷光の
影響も低減される。この結果、S/N比の高い光増幅中
継伝送が実現され、光増幅中継の段数を増やすことが可
能となり、電気的再生中継回路の数の低減、配線遅延時
間の低減をはかることができる。
In addition, since the number of elements that operate at the same timing is reduced by half even when the whole is considered, the influence of background noise light and stray light is also reduced. As a result, optical amplification relay transmission with a high S / N ratio is realized, the number of optical amplification relay stages can be increased, and the number of electrical regenerative relay circuits can be reduced, and the wiring delay time can be reduced.

【0053】第2の実施形態においても、動作タイミン
グをさらに多分割する等、様々な変形が可能である。ビ
ット線とワード線を使って各素子の動作タイミングをず
らす駆動方法は、マトリクス型のデバイス(メモリ、C
CD撮像素子、液晶などのディスプレイなど)ではごく
一般的なものであり、簡単に実現することができる。駆
動回路の動作速度を上げる必要はあるが、ビット線で動
作タイミングを変えてワード線を複数の素子で共用すれ
ば、駆動回路の数を減らすことができる。また、パルス
駆動の結果として、消費電力を小さくしたり、発熱の影
響を低減する効果もある。
In the second embodiment, various modifications are possible, such as further dividing the operation timing. A driving method of shifting the operation timing of each element using a bit line and a word line is a matrix type device (memory, C
(For example, a CD imaging device and a display such as a liquid crystal display), which can be easily realized. Although it is necessary to increase the operation speed of the drive circuit, the number of drive circuits can be reduced by changing the operation timing of the bit line and sharing the word line with a plurality of elements. In addition, as a result of the pulse driving, there are effects of reducing power consumption and reducing the influence of heat generation.

【0054】また、第1の実施形態と第2の実施形態を
組み合わせて、周辺チャンネルからのASE雑音やクロ
ストークの影響を抑制することも可能である。この場
合、X方向の第1近接では動作タイミングが異なりY方
向の第1近接では波長帯域が異なるというような組み合
わせ方、或いは第1近接の波長と動作タイミングを同時
に変える組み合わせ方等、様々なバリエーションが可能
である。例えば、波長で4種類、動作タイミングで4種
類のかけ合わせを行えば、同時に同一波長で動作する素
子数を1/16に減らせ、背景雑音の影響を大幅に減ら
すことができる。ASE雑音の影響を最小に抑えられる
ような光学系を組めば、100段以上の電気的再生中継
なしの光接続も可能である。 (第3の実施形態)図11は、本発明の第3の実施形態
の光インターコネクション装置の要素である面型光多機
能素子の断面構造を模式的に示す図である。装置全体の
説明は、第1及び第2の実施形態と同様なので省略す
る。
Further, by combining the first embodiment and the second embodiment, it is also possible to suppress the influence of ASE noise and crosstalk from peripheral channels. In this case, there are various variations such as a combination in which the operation timing is different in the first proximity in the X direction and the wavelength band is different in the first proximity in the Y direction, or a combination in which the wavelength and the operation timing of the first proximity are simultaneously changed. Is possible. For example, if four kinds of wavelengths and four kinds of operation timings are used, the number of elements operating simultaneously at the same wavelength can be reduced to 1/16, and the influence of background noise can be greatly reduced. If an optical system capable of minimizing the influence of ASE noise is constructed, optical connection without electrical regeneration relay of 100 or more stages is possible. (Third Embodiment) FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a planar optical multifunctional element which is an element of an optical interconnection device according to a third embodiment of the present invention. The description of the entire apparatus is the same as that of the first and second embodiments, and thus will be omitted.

【0055】この面型光多機能素子は、半絶縁性InP
基板(半導体基板)60上に、n型InGaAs層(混
晶層)61を介して形成されたメサ多層構造のセル6
2、セル62の下部に形成されたInGaAs層61ま
で貫通するホール63などからなり、セル62の上部は
受光部64、セルの下部からInGaAs層61の一部
までは光増幅部65を構成している。
This surface type optical multifunctional element is made of semi-insulating InP.
Cell 6 having a mesa multilayer structure formed on a substrate (semiconductor substrate) 60 via an n-type InGaAs layer (mixed crystal layer) 61
2. Consisting of holes 63 penetrating to the InGaAs layer 61 formed under the cell 62, the upper part of the cell 62 constitutes a light receiving part 64, and the lower part of the cell constitutes an optical amplifying part 65 from the lower part of the cell to part of the InGaAs layer 61. ing.

【0056】受光部64は、上から順に、n型InP層
66、厚さ0.5μmのアンドープInGaAs光吸収
層67、p型InGaAsP層(フォトルミネッセンス
波長1.1μm)68の3層構造からなる。光吸収層6
7は、n型InP層66上に設けられた電極69とp型
InGaAsP層68上に設けられた電極70を介して
かけられた逆バイアスにより空乏化されている。n型I
nP層66と光吸収層67はメサ状に加工され、ポリイ
ミド71で埋め込まれており、光入射面には無反射コー
ト膜72が形成されている。入射光の約50%が光吸収
層67で吸収され、電極69,70から光電流として取
り出される。
The light receiving portion 64 has a three-layer structure of an n-type InP layer 66, an undoped InGaAs light absorbing layer 67 having a thickness of 0.5 μm, and a p-type InGaAsP layer (photoluminescence wavelength 1.1 μm) 68 in order from the top. . Light absorbing layer 6
7 is depleted by a reverse bias applied via an electrode 69 provided on the n-type InP layer 66 and an electrode 70 provided on the p-type InGaAsP layer 68. n-type I
The nP layer 66 and the light absorbing layer 67 are processed into a mesa shape and embedded with polyimide 71, and a non-reflective coating film 72 is formed on the light incident surface. About 50% of the incident light is absorbed by the light absorbing layer 67 and is extracted from the electrodes 69 and 70 as a photocurrent.

【0057】光増幅部65は、半導体DBR層73、p
型InGaAsP層(フォトルミネッセンス波長1.1
μm)74、アンドープInGaAsP活性層(フォト
ルミネッセンス波長1.3μm)75、n型InP層7
6、n型InGaAs層61、誘電体多層反射膜77、
絶縁膜78、p型InGaAsP層74上に形成された
オーミック電極79、及びn型InGaAs層61上に
形成されたオーミック電極80からなる。活性層75は
5μm角の領域に限定されており、厚さは約2μmであ
る。活性層75はp型InGaAsP層74で埋め込ま
れており、電極79,80から注入される電流が活性層
75に集まるように、絶縁膜78が活性層75のある領
域以外のp型InGaAsP層74とn型InP層76
を隔てている。
The optical amplifying section 65 includes a semiconductor DBR layer 73,
-Type InGaAsP layer (photoluminescence wavelength 1.1)
μm) 74, undoped InGaAsP active layer (photoluminescence wavelength 1.3 μm) 75, n-type InP layer 7
6, n-type InGaAs layer 61, dielectric multilayer reflective film 77,
It comprises an insulating film 78, an ohmic electrode 79 formed on the p-type InGaAsP layer 74, and an ohmic electrode 80 formed on the n-type InGaAs layer 61. The active layer 75 is limited to a 5 μm square area, and has a thickness of about 2 μm. The active layer 75 is buried with the p-type InGaAsP layer 74, and the insulating film 78 is formed on the p-type InGaAsP layer 74 other than the region where the active layer 75 is located so that the current injected from the electrodes 79 and 80 gathers in the active layer 75. And n-type InP layer 76
Is separated.

【0058】図にはないが、このメサ多層構造のセル6
2の上部と基板60の下部にはヒートシンクが設けられ
ている。上部のヒートシンクは、セル毎に分離して設け
られており、またセルと基板60の間は熱抵抗率が約2
1K・cm/W(InP基板の約14倍)と比較的高い
InGaAs層61で隔てられているため、セル間の温
度干渉は小さくなっている。セル間の熱的な分離のため
にはInGaAsに限らず、一般に三元以上の混晶半導
体層を用いれば、その熱抵抗が高いので有利である。
Although not shown in the figure, this mesa multilayer cell 6
A heat sink is provided on the upper part of the second and the lower part of the substrate 60. The upper heat sink is provided separately for each cell, and the thermal resistivity between the cell and the substrate 60 is about 2 mm.
Since the InGaAs layer 61 is separated by a relatively high 1 K · cm / W (about 14 times that of the InP substrate), the temperature interference between cells is small. For thermal isolation between cells, it is not limited to InGaAs. In general, it is advantageous to use a ternary or higher mixed crystal semiconductor layer because its thermal resistance is high.

【0059】誘電体多層反射膜77の上には、2つの低
抵抗電極81,82の間に挿入されるように、透明金属
抵抗膜83(マイクロヒータ)が形成されており、この
抵抗膜83に電流を流すと誘電体多層反射膜77の温度
が上昇する。また、電極79と電極70の間に電圧をか
けて半導体DBR層73に電流を流すと、半導体DBR
層73の抵抗により発熱が生じ、その周囲の温度が上が
る。これらは、この半導体光多機能素子に集積化された
発熱素子として働く。誘電体多層反射膜77と半導体D
BR層73の間の殆どの部分は熱抵抗の高い絶縁膜78
により分離されているので、両者の温度はほぼ独立に制
御することができる。
A transparent metal resistive film 83 (micro heater) is formed on the dielectric multilayer reflective film 77 so as to be inserted between the two low-resistance electrodes 81 and 82. , The temperature of the dielectric multilayer reflective film 77 rises. When a voltage is applied between the electrode 79 and the electrode 70 to flow a current through the semiconductor DBR layer 73, the semiconductor DBR
Heat is generated by the resistance of the layer 73, and the surrounding temperature increases. These function as heat generating elements integrated in the semiconductor optical multifunctional element. Dielectric multilayer reflective film 77 and semiconductor D
Most of the portion between the BR layers 73 is an insulating film 78 having a high thermal resistance.
, The two temperatures can be controlled almost independently.

【0060】共振波長は、この2つの発熱素子73,8
3の発熱と、活性層75への注入電流に起因する発熱、
及び上下のヒートシンクの温度により決定される。従っ
て、2つの反射膜73,77での発熱を調整することに
より、共振波長の制御と、上下反射膜の反射率バランス
の微調整を同時に実現することができる。ここでは、隣
接素子と10nm共振波長がずれるように、かつ1つの
ラインでは共振波長が一致するように共振波長制御が行
われ、またR1 =R2 Gs 2 の関係が概ね成立するよう
に、2つの発熱素子のバランスが調整されるものとす
る。この結果、第1の実施形態と同様に、隣接チャンネ
ルからのクロストーク光やASEバックグラウンド雑音
の低減がはかれ、S/N比が改善される。
The resonance wavelength is determined by the two heating elements 73 and 8.
3, heat generation due to the current injected into the active layer 75,
And the temperature of the upper and lower heat sinks. Therefore, by adjusting the heat generated by the two reflection films 73 and 77, it is possible to simultaneously control the resonance wavelength and finely adjust the reflectance balance between the upper and lower reflection films. Here, the resonance wavelength control is performed so that the resonance wavelength is shifted from the adjacent element by 10 nm, and the resonance wavelength is matched in one line, and the relationship of R 1 = R 2 Gs 2 is approximately established. It is assumed that the balance between the two heating elements is adjusted. As a result, similarly to the first embodiment, the crosstalk light from the adjacent channel and the ASE background noise are reduced, and the S / N ratio is improved.

【0061】電極79,80から約6mAの電流を注入
することにより、光増幅部65には約3dB利得が生
じ、このときのワンパスゲインは約0.2dBである。
1 =R2 Gs 2 の関係が概ね成立するように、例えば
DBR膜73の反射率は約89%、誘電体多層反射膜7
7の反射率は約81%となるように制御されている。こ
の結果、光吸収層71を2回通過することによる6dB
の減衰も加えて、反射利得は−30dB以下に抑圧さ
れ、多段接続を行っても反射戻り光に起因する動作不安
定性を抑制できる。隣接チャンネル波長に対する反射利
得は反射率の非対称化では抑圧できないが、光吸収層7
1により少なくとも6dBは低減される。
By injecting a current of about 6 mA from the electrodes 79 and 80, a gain of about 3 dB is generated in the optical amplifier 65, and the one-pass gain at this time is about 0.2 dB.
For example, the reflectivity of the DBR film 73 is about 89%, and the dielectric multilayer reflective film 7 has a relation of R 1 = R 2 Gs 2.
7 is controlled to be about 81%. As a result, 6 dB due to two passes through the light absorbing layer 71
In addition, the reflection gain is suppressed to -30 dB or less, and the operational instability due to the reflected return light can be suppressed even when multi-stage connection is performed. Although the reflection gain with respect to the adjacent channel wavelength cannot be suppressed by making the reflectivity asymmetric, the light absorption layer 7
One reduces at least 6 dB.

【0062】また、図11のような受光部64が光増幅
部65と基板垂直方向に集積化された構成によれば、図
4のような横方向の集積化と比べて、受光部や電極のア
パーチャー効果によるビームパワー分布の変化、蹴られ
による反射雑音光の発生やパワー損失も避けることがで
きる。
Further, according to the configuration in which the light receiving section 64 is integrated with the optical amplifying section 65 in the direction perpendicular to the substrate as shown in FIG. The change in beam power distribution due to the aperture effect, the generation of reflected noise light due to kicking, and the power loss can also be avoided.

【0063】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。いずれの実施形態においても、ボ
ード数,素子数など、仕様に応じて適宜変更可能であ
る。本発明は、ループ型の光インターコネクション装置
のみでなく、バス型,スター型の光インターコネクショ
ン装置にも応用できる。接続される電子素子もプロセッ
サに限定されるものでなく、様々な素子を搭載したボー
ド間,架間,マルチチップモジュール間の光インターコ
ネクションに応用できる。必ずしも電子素子と面型光素
子の対応が1:1である必要はなく、複数の電子素子を
1個の面型光素子に対応させても構わない。
The present invention is not limited to the above embodiments. In any of the embodiments, the number of boards, the number of elements, and the like can be appropriately changed according to specifications. The present invention can be applied not only to a loop type optical interconnection device but also to a bus type or star type optical interconnection device. The electronic elements to be connected are not limited to the processor, and can be applied to optical interconnection between boards, frames, and multichip modules on which various elements are mounted. It is not always necessary that the correspondence between the electronic element and the surface optical element is 1: 1. A plurality of electronic elements may correspond to one surface optical element.

【0064】ボード間の光結合も、グレーティング・レ
ンズ・アレイに限定されるものではなく、セルフォック
・レンズ,光ファイバ・アレイ,各種光ガイド,ホログ
ラフィ,これらの組み合わせ等、様々な方法が利用でき
る。光学系には、背景雑音や反射光・迷光を減らすため
の他の手段(アパーチャ等)が併設されていても構わな
い。面型光素子1個毎に1つのガイド系が対応している
必要はなく、複数の面型光素子と他のボードの対応する
複数の面型光素子を1個のレンズで結合するものであっ
ても構わない。ボード間の間隔も一定である必要はない
し、並列に並べられた素子の間隔も一定である必要はな
い。
The optical coupling between the boards is not limited to the grating lens array, and various methods such as a selfoc lens, an optical fiber array, various light guides, holography, and a combination thereof can be used. The optical system may be provided with another means (such as an aperture) for reducing background noise, reflected light, and stray light. It is not necessary for one guide system to correspond to each surface light element, and a plurality of surface light elements and a plurality of corresponding surface light elements of another board are connected by one lens. It does not matter. The intervals between the boards need not be constant, and the intervals between the elements arranged in parallel need not be constant.

【0065】半導体材料も、AlGaAs系,InGa
P系,InGaAlAsSb系,AlGaInN系,M
gZnCdSeS系など、様々なものが考えられ、それ
に伴って様々な波長帯に適用できる。活性層に量子井戸
構造を用いてもよい。さらに、光インターコネクション
・チップと電子素子が集積化されていたり、1枚のボー
ドに複数の光インターコネクション・チップが搭載され
ていても構わない。例えば、受光素子には異なる材料の
チップを使用し、電子デバイスと集積化するなどの変形
が可能である。発光素子としては、面発光レーザの代わ
りにエッジ・エミッタ型半導体レーザアレイを使用する
こともできる。もちろん、発光素子を別に準備しなくて
も、反射率が適切に設計された面型光多機能素子に大き
な電流を流して発振させるという使い方も可能である。
The semiconductor material is also made of AlGaAs, InGa
P-based, InGaAlAsSb-based, AlGaInN-based, M
Various types such as a gZnCdSeS type are conceivable and can be applied to various wavelength bands accordingly. A quantum well structure may be used for the active layer. Further, the optical interconnection chip and the electronic element may be integrated, or a plurality of optical interconnection chips may be mounted on one board. For example, it is possible to use a chip made of a different material for the light receiving element and make a modification such as integration with an electronic device. As the light emitting element, an edge-emitter type semiconductor laser array can be used instead of the surface emitting laser. Of course, even without separately preparing a light-emitting element, it is also possible to use a surface-type optical multifunctional element whose reflectivity is appropriately designed to oscillate by applying a large current.

【0066】面型光多機能素子は、受光素子と面型光増
幅器の集積化された素子ではなく、面型光増幅器自体が
端子電圧変化等で受光機能を有しているものであっても
構わない。また、受光機能と増幅中継機能以外に、光ゲ
ート・変調機能,光偏向・分岐機能等、他の機能を兼ね
備えるものであっても構わない。その他、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
The surface optical multifunctional device is not an integrated device of a light receiving device and a surface optical amplifier, but may be a device in which the surface optical amplifier itself has a light receiving function due to a change in terminal voltage or the like. I do not care. Further, in addition to the light receiving function and the amplifying and relaying function, other functions such as an optical gate / modulating function, an optical deflecting / branching function, etc. may be provided. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、多段
接続を行った場合にも、周辺チャンネルからのクロスト
ークやASE雑音の累積、及び反射戻り光の影響が抑制
されるので、電気的に再生中継することなしに光増幅中
継のみで接続できる段数が増えことになる。従って、電
気的再生中継に要する回路数の低減、配線遅延時間の縮
小がはかれ、ひいては低価格,高速,柔軟で信頼性の高
い光インターコネクション装置が実現される。
As described above, according to the present invention, even when multi-stage connection is performed, the effects of crosstalk and ASE noise from peripheral channels and the effects of reflected return light are suppressed, so The number of stages that can be connected only by optical amplification relay without regeneratively relaying increases. Therefore, the number of circuits required for the electrical regeneration relay is reduced, and the wiring delay time is reduced. As a result, a low-cost, high-speed, flexible and highly reliable optical interconnection device is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係わる光インターコネクショ
ン装置の光インターコネクション・チップにおける面型
光多機能素子と面発光レーザの空間配列を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a spatial arrangement of a surface-type multifunctional element and a surface-emitting laser in an optical interconnection chip of an optical interconnection device according to a first embodiment.

【図2】図1の光インターコネクション・チップにおけ
る光増幅帯域と発振波長の配置を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of an optical amplification band and an oscillation wavelength in the optical interconnection chip of FIG. 1;

【図3】光インターコネクション装置全体の基本的な構
成を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a basic configuration of the entire optical interconnection device.

【図4】図1の光インターコネクション・チップに搭載
された面型光多機能素子の断面構造を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional structure of a surface-type optical multifunctional element mounted on the optical interconnection chip of FIG. 1;

【図5】第1の実施形態における光信号のボード間の流
れを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a flow of an optical signal between boards in the first embodiment.

【図6】第1の実施形態における波長配置とボード間情
報の流れの変形例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the wavelength arrangement and the flow of information between boards in the first embodiment.

【図7】第1の実施形態における波長配置の別の変形例
を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing another modification of the wavelength arrangement in the first embodiment.

【図8】異なる共振波長の面型光素子を集積化する方法
の例を説明する図。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of integrating planar optical elements having different resonance wavelengths.

【図9】第2の実施形態に係わる光インターコネクショ
ン装置におけるチップの素子配置を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an element arrangement of a chip in the optical interconnection device according to the second embodiment.

【図10】第2の実施形態における素子の動作タイミン
グを示す図。
FIG. 10 is a diagram showing operation timings of elements according to the second embodiment.

【図11】第3の実施形態に係わる光インターコネクシ
ョン装置の光多機能素子の断面構造を示す図。
FIG. 11 is a view showing a cross-sectional structure of an optical multifunctional element of an optical interconnection device according to a third embodiment.

【図12】従来の光インターコネクション装置における
面型光多機能素子と面発光レーザの空間配列を示す図。
FIG. 12 is a view showing a spatial arrangement of a surface-type optical multifunctional element and a surface-emitting laser in a conventional optical interconnection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,201…光インターコネクション・チップ 2…プロセッサ 3…メモリ及び周辺回路 4…電気配線 5…ボード 6…グレーティングレンズ 7…光学系 9,29,209…面発光素子 10,30,210…面型光多機能素子 11,64…受光素子部 12,65…面型光増幅器部 13,75…活性層 14,15…クラッド層 17,18,73,77…共振器ミラー 31…受光素子 41,83…マイクロヒータ 42…半導体選択エッチング層 60…半絶縁性InP基板(半導体基板) 61…n型InGaAs層(混晶層) 62…メサ構造セル 78…絶縁膜 1, 2, 201 ... Optical interconnection chip 2 ... Processor 3 ... Memory and peripheral circuit 4 ... Electrical wiring 5 ... Board 6 ... Grating lens 7 ... Optical system 9, 29, 209 ... Surface light emitting device 10, 30, 210 ... Surface type optical multifunctional element 11, 64 ... Light receiving element part 12, 65 ... Surface type optical amplifier part 13, 75 ... Active layer 14, 15 ... Cladding layer 17, 18, 73, 77 ... Resonator mirror 31 ... Light receiving element 41 83, micro heater 42, semiconductor selective etching layer 60, semi-insulating InP substrate (semiconductor substrate) 61, n-type InGaAs layer (mixed crystal layer) 62, mesa structure cell 78, insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布上 真也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平5−152608(JP,A) 特開 平3−200228(JP,A) 特開 平6−37299(JP,A) 特開 平9−5580(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/14 - 27/15 H04B 10/00 - 10/28────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinya Nunoue 1 Toshiba R & D Center, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-5-152608 (JP, A) JP-A-3-200228 (JP, A) JP-A-6-37299 (JP, A) JP-A-9-5580 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 27/14-27/15 H04B 10/00-10/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】送信されてきた光信号の一部を受信する受
光部と受光等により失われたパワーを補償して次段に光
信号を中継する光増幅部を集積化してなる面型光多機能
素子を複数並べて光インターコネクション・チップを構
成し、このチップを多段に配列し、各々のチップ間を光
学系で結合することにより光信号を多段並列中継する光
インターコネクション装置において、 同一チップにおける各面型光多機能素子の光増幅部の光
増幅波長帯域が、隣接する面型光多機能素子の光増幅部
の光増幅波長帯域と重ならないように設定されているこ
とを特徴とする光インターコネクション装置。
1. A surface-type light comprising an integrated light receiving section for receiving a part of a transmitted optical signal and an optical amplifier for relaying the optical signal to the next stage by compensating for the power lost by receiving light and the like. An optical interconnection chip in which a plurality of multi-function elements are arranged to constitute an optical interconnection chip, the chips are arranged in multiple stages, and optical signals are coupled in a multi-stage parallel manner by connecting each chip with an optical system. Wherein the optical amplification wavelength band of the optical amplification unit of each surface type optical multifunctional element is set so as not to overlap with the optical amplification wavelength band of the optical amplification unit of the adjacent surface optical multifunction element. Optical interconnection device.
【請求項2】送信されてきた光信号の一部を受信する受
光部と受光等により失われたパワーを補償して次段に光
信号を中継する光増幅部を集積化してなる面型光多機能
素子を複数並べて光インターコネクション・チップを構
成し、このチップを多段に配列し、各々のチップ間を光
学系で結合することにより光信号を多段並列中継する光
インターコネクション装置において、 同一チップにおける各面型光多機能素子の光増幅部は、
入力される光信号と同期し、かつ隣接する面型光多機能
素子の光増幅部とは異なるタイミングで利得が生じるよ
うに変調されることを特徴とする光インターコネクショ
ン装置。
2. A planar light in which a light receiving portion for receiving a part of a transmitted optical signal and an optical amplifying portion for compensating power lost due to light reception and relaying the optical signal to the next stage are integrated. An optical interconnection chip in which a plurality of multi-function elements are arranged to constitute an optical interconnection chip, the chips are arranged in multiple stages, and optical signals are coupled in a multi-stage parallel manner by connecting each chip with an optical system. The optical amplifying part of each surface type optical multifunctional device in
An optical interconnection device, wherein the optical interconnection device is modulated so as to synchronize with an input optical signal and to generate a gain at a timing different from that of an optical amplifier of an adjacent surface-type optical multifunctional element.
【請求項3】送信されてきた光信号の一部を受信する受
光部と受光等により失われたパワーを補償して次段に光
信号を中継する光増幅部を集積化してなる面型光多機能
素子を複数並べて光インターコネクション・チップを構
成し、このチップを多段に配列し、各々のチップ間を光
学系で結合することにより光信号を多段並列中継する光
インターコネクション装置において、 各面型光多機能素子は、光増幅部の光増幅波長帯域を調
整するための発熱素子も集積化されて1つのセルを構成
しており、各セルは半導体基板の上に積層された三元以
上の混晶半導体層の上に他のセルと熱的に分離して形成
されていることを特徴とする光インターコネクション装
置。
3. A planar light in which a light receiving portion for receiving a part of a transmitted optical signal and an optical amplifying portion for compensating power lost due to light reception and relaying the optical signal to the next stage are integrated. An optical interconnection chip is configured by arranging a plurality of multi-functional elements, and the chips are arranged in multiple stages, and optical signals are coupled by an optical system to perform multi-stage parallel relay of optical signals. The multi-functional optical device has a heat generating element for adjusting the optical amplification wavelength band of the optical amplifying unit integrated therein to constitute one cell, and each cell is composed of three or more elements stacked on a semiconductor substrate. An optical interconnection device, which is formed on the mixed crystal semiconductor layer of (1) and thermally separated from other cells.
【請求項4】各面型光多機能素子の光増幅部は活性領域
の上下を反射膜で挟んだファブリペロ共振型の面型光増
幅器であり、前記発熱素子は、主として上部反射膜の温
度を調整するための発熱素子と、主として下部反射膜の
温度を調整するための発熱素子との少なくとも2個設け
られていることを特徴とする請求項記載の光インター
コネクション装置。
4. The optical amplification section of each surface-type optical multifunctional device is a Fabry-Perot resonance type surface-type optical amplifier in which the upper and lower sides of an active region are sandwiched between reflection films, and the heating element mainly controls the temperature of the upper reflection film. 4. The optical interconnection device according to claim 3 , wherein at least two heating elements for adjusting the temperature and at least two heating elements for adjusting the temperature of the lower reflective film are provided.
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