JP5999955B2

JP5999955B2 - 光電子集積回路

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Publication number: JP5999955B2
Application number: JP2012080274A
Authority: JP
Inventors: 芳昭森野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013211677A

Description

この発明は、光電子集積回路に関し、特に送信信号を無線信号として出力し、また無線信号を受信する光電子集積回路に関する。

近年、ブロードバンドサービスの普及により、情報伝送量は増加の一途をたどっている。そのため、ネットワークの大容量化や情報通信装置の処理能力の大幅な向上が期待されている。ネットワークの大容量化や情報通信装置の処理能力を向上させるための方法の一つとして、電気配線を光配線に置き換える方法がある。ネットワークにおいては、既に通信伝送路の光ファイバ化が普及しており、伝送方式を工夫することで更なる大容量化の実現が試みられている。

情報通信装置においては、情報通信装置間、あるいは情報通信装置の内部にモジュール化された部品を利用することが普遍化されつつある。また、光回路と電子回路を集積するにあたり、情報通信装置の内部に光ファイバあるいは基板に形成された光導波路を利用することも行われている。

特に、シリコン基板上に光回路と電子回路とを集積する手法においては、一般的に、基板に光導波路を形成し、つづいてレーザダイオード(LD)及びフォトダイオード(PD)、あるいは電子回路等の部品を実装する手法が取られる。例えば、シリコン基板上にレーザダイオードを作製する方法及びこの方法で作製された半導体発光素子が開示されている（特許文献1参照）。また、半導体発光素子及び半導体受光素子を含む光電半導体素子がシリコン基板上に形成された光デバイスが開示されている(特許文献2参照)。更に、シリコン基板上に光回路と電子回路とを集積させた光電子集積回路等を形成するシリコンフォトニクス技術が開示されている(例えば、非特許文献1及び2を参照)。

特開２００７−２９４６２８号公報特開２０１１−１４８９６号公報

「光配線があらゆる機器へ光と電気をチップで結合」日経エレクトロニクス、２０１１年７月１１日号、ｐ．６５馬場俊彦、「シリコンフォトニクスによる新世代光集積とインタコネクション」電子情報通信学会誌、第９４巻、第１２号、ｐ．１０３７（２０１１）

一般的に、シリコン基板上の光電子集積回路から出力された信号は、伝送路を通じて他の電子回路モジュール等に接続される。特に、情報を送信する光電子集積回路と、情報を受信する光電子集積回路との距離が大きく離れている場合には、伝送路として光ファイバが用いられる。

また、将来は電子回路モジュールに無線送受信器が実装され、電子回路モジュールから出力された送信信号の通信には、ワイヤレス無線通信を用いる形態とすることも想定される。すなわち、この形態を実施するシステムとしては、光トランシーバと無線トランシーバとが電気配線で接続されたシステムが想定される。

そこで、光トランシーバと無線トランシーバとを電気配線で接続したシステムを構築するに当たり、システムの小型化及び実装の低コスト化が、当該システムを普及させるためには不可欠である。

しかしながら、光トランシーバと無線トランシーバとを電気配線で接続したシステムを小型化し、実装の低コスト化を図るための具体的構成については、明確に提示されたものが見当たらない。

そこで、本願の発明者は、光電子集積回路の光信号の入出力部の直近に無線信号送受信部を接続してシリコン基板上に集積化することに思い至った。また、光電子集積回路を形成するにあたり、送信信号処理部分と受信信号処理部分とを構成するそれぞれの部品間で共有可能である部品を精査し、共有可能な部品について共有した構成の光電子集積回路を検討した。

その結果、システムの小型化及び実装の低コスト化が有効に図られる、光トランシーバと無線トランシーバとを電気配線で接続した光電子集積回路の具体的構成に思い至った。

従って、この発明の目的は、システムの小型化及び実装の低コスト化が有効に図られる、送信信号を無線信号として出力し、あるいは無線信号を受信する光電子集積回路を提供することにある。

この目的を達成するため、この発明の要旨によれば、以下の構成の光電子集積回路が提供される。

第１の発明の光電子集積回路は、１以上の無線信号送信チャンネルと、１以上の電気信号送信チャンネルと、光分岐器とを備えている。光分岐器は、光信号を１以上の無線信号送信チャンネルと、１以上の電気信号送信チャンネルに分岐する。無線信号送信チャンネルは、光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、光電気変換部に接続され、電気信号を無線信号に変換する無線信号送信回路と、無線信号を無線送信するアンテナとを備える。また、電気信号送信チャンネルは、光信号を電気信号に変換する光電気変換部を備え、電気信号を、電気配線を介して送信する。そして、無線信号送信回路、光電気変換部、及び光分岐器が同一基板に集積化されて形成されている。

第２の発明の光電子集積回路は、無線信号受信チャンネルと、電気信号受信チャンネルと、光合成器とを備えている。無線信号受信チャンネルは、無線信号を受信するアンテナと、無線信号を電気信号に変換する無線信号変換回路と、電気信号を光信号に変換する電気光変換部を備えている。電気信号受信チャンネルは、電気配線を介して電気信号を受信し、この電気信号を光信号に変換する電気光変換部を備える。光合成器は、無線信号受信チャンネル及び電気信号受信チャンネルが備える電気光変換部から出力される光信号を合成する。そして、光合成器、電気光変換部、及び無線信号変換回路が同一基板に集積化されて形成されている。

第１の発明の光電子集積回路は、無線信号送信回路、光電気変換部、及び光分岐器が同一基板に集積化されて形成されており、第２の発明の光電子集積回路は、光合成器、電気光変換部、及び無線信号変換回路が同一基板に集積化されて形成されている。このことによって第1〜第２の発明の光電子集積回路は、その回路全体のサイズを小型化することが可能である。また、低コストで実装が可能である。

従来の光トランシーバの概略的構成を示すブロック構成図である。高周波信号用配線基板に光電子集積回路と電子回路とが集積された光トランシーバを光ファイバケーブルで接続したシステムの概略的構成を示すブロック構成図である。従来の無線トランシーバの概略的構成を示すブロック構成図である。光トランシーバと無線トランシーバを電気配線で接続して構成される送受信装置の概略的構成を示すブロック構成図である。この発明の実施形態の第1の光電子集積回路の概略的構成を示すブロック構成図である。構成部品点数を減らした構成の、第1の光電子集積回路の概略的構成を示すブロック構成図である。この発明の実施形態の第2の光電子集積回路の概略的構成を示すブロック構成図である。この発明の実施形態の第3の光電子集積回路の概略的構成を示すブロック構成図である。

以下、図1〜図8を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、図5〜図8は、この発明に係る一構成例を図示するブロック構成図であり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。図1〜図8において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、図1〜図8において、光ファイバ、光導波路等の光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。

＜従来の光電子集積回路＞
この発明の光電子集積回路の特徴の理解に資するために、光トランシーバ、無線トランシーバの概略を、図1〜図4を参照して説明する。

図1を参照して、光トランシーバの概略的構成について説明する。この光トランシーバは、光電気変換部26と電気光変換部28を備えている。光電気変換部26は、光信号を電気信号に変換させこの電気信号をこの光トランシーバの後段に接続される装置(例えば、後述する図3に示す無線トランシーバ)が利用できる形態の信号に変換する。電気光変換部28は、この光トランシーバの後段に接続される無線トランシーバから入力される電気信号を光信号に変換する。これら光電気変換部26及び電気光変換部28はパッケージ30に実装され、後段に接続される無線トランシーバとの入出力のインターフェースとして機能する入出力端子20-1を備えている。

光電気変換部26は、フォトダイオード(PD) 14、トランスインピーダンスアンプ(TIA) 16、及びリミッティングアンプ(LA) 18を備えている。光ファイバ10-1によって伝送された光信号が光ファイバコネクタ12-1を介してフォトダイオード14に入力され電流信号に変換される。フォトダイオード14から出力された電流信号は、トランスインピーダンスアンプ16に入力される。トランスインピーダンスアンプ16では、電流信号が電圧信号に変換される。トランスインピーダンスアンプ16から出力された電圧信号はリミッティングアンプ18に入力される。リミッティングアンプ18では入力された電圧信号が、設定された電圧値に上限値が制限されて出力される。リミッティングアンプ18から出力された電圧信号である電気信号は、入出力端子20-1を介してこの光トランシーバの後段に接続される無線トランシーバに送られる。

電気光変換部28は、レーザダイオード(LD) 24及びレーザダイオードドライバ(LDD) 22を備えている。

この光トランシーバの後段に接続される無線トランシーバから入出力端子20-1を介して入力される電気信号は、レーザダイオードドライバ22に入力される。このレーザダイオードドライバ22から出力された電気信号によってレーザダイオード24が駆動され光信号を生成する。すなわち、レーザダイオード24は、電気信号を光信号に変換する。この光信号は、光ファイバコネクタ12-2を介して光ファイバ10-2に入力されて外部に出力される。

図1に示す光トランシーバが、後述するこの発明の光電子集積回路の構成部分である光信号送受信部72に相当する。

上述の非特許文献1及び2では、電気信号をLDで光信号に変換し光導波路を介してPDで再び電気信号に変換するという信号の伝送システムが記載されている。しかしながら、一般的にはシリコン基板上に実装された電子回路から出力された電気信号は、高周波信号用の配線基板に形成された電気配線を通じて他の電子回路モジュール等に接続される。または、シリコン基板上に実装された電子回路と他の電子回路モジュール等との距離が離れている場合は両者を光ファイバケーブルで接続することが行われる。

一般に、送受信信号を光信号と電気信号とに相互に変換する通信のインターフェースとして機能する光トランシーバは、無線トランシーバに一体化して動作させることによって、光信号あるいは無線信号によって外部の通信装置との通信が図られる。

電気信号はLDで光信号に変換され、光信号は光導波路を介してPDで再び電気信号に変換されて伝送システムが形成されるが、距離が離れている複数のトランシーバ間での通信には無線信号が使われる。この場合は電気信号と無線信号とを相互に変換できる電子回路が使われる。また、距離が離れている複数のトランシーバ間での通信には無線信号に代えて光信号が利用されることもある。この場合は、通信の伝送路として光ファイバケーブルが使われる。

図2に高周波信号用配線基板に光電子集積回路と電子回路とが集積された光トランシーバを光ファイバケーブルで接続したシステムの一例を示す。一方の光トランシーバ32-1は、高周波信号用配線基板34-1に光電子集積回路36-1と電子回路38-1とが集積されて構成されている。他方の光トランシーバ32-2は、高周波信号用配線基板34-2に光電子集積回路36-2と電子回路38-2とが集積されて構成されている。図2に示すシステムにおいては、光トランシーバ32-1と光トランシーバ32-2が光ファイバケーブル40によって接続される。

図3を参照して、無線送受信装置である無線トランシーバについて説明する。この無線トランシーバは、第1回路部52-1及び第2回路部52-2を備えている。第1回路部52-1は、電気信号を無線信号に変換する。第2回路部52-2は無線信号を受信して電気信号を生成する。これら第1回路部52-1及び第2回路部52-2はパッケージ50に実装され、後段に接続される装置(例えば、図1に示した光トランシーバ)との入出力のインターフェースとして機能する入出力端子20-2を備えている。

第1回路部52-1は、第1増幅器(AMP-1)54-1、第1-1バンドパスフィルタ(BPF-1-1) 56-1、第1ミキサ(MIX-1 )58-1、第1-2バンドパスフィルタ(BPF-1-2) 60-1、及びパワーアンプ(PA) 62が電気的に接続されている。パワーアンプ62から出力された信号は第1アンテナ66-1を介して外部に送信される。

第2回路部52-2は、ローノイズアンプ(LNA) 64、第2-2バンドパスフィルタ(BPF-2-2) 60-2、第2ミキサ(MIX-2) 58-2、第2-1バンドパスフィルタ(BPF-2-1) 56-2、及び第2増幅器(AMP-2) 54-2が電気的に接続されている。

そして、第1ミキサ58-1と第2ミキサ58-2はシンセサイザ(SYN) 68を介して接続されている。ローノイズアンプ64は第2アンテナ(ANT-2) 66-2に接続されている。外部から送信された無線信号は第2アンテナ66-2によって受信されローノイズアンプ64に入力される。

図3に示す、従来の無線トランシーバが、後述するこの発明の光電子集積回路の構成部分である無線信号送受信部74に相当する。

図1に示す光トランシーバと図3に示す無線トランシーバとを接続すれば、外部との情報のやり取りが無線信号を介して通信される。すなわち、光トランシーバと無線トランシーバを電気配線70で接続して送受信装置が形成される。この送受信装置の概略的構成を図4に示す。図4に示す送受信装置によれば、この送受信装置から無線信号で送信が行なえ、また無線信号を受信することができる。このように、無線信号を利用して送受信可能な送受信装置が実現される。

＜この発明の光電子集積回路の実施形態＞
しかしながら、上述したように、電子回路モジュールに無線送受信器が実装され、電子回路モジュールに入出力される信号の通信にワイヤレス無線通信を用いる形態の送受信装置を実用化するにあたっては、従来の技術に加えてシステムの小型化及び実装の低コスト化を実現する技術が要請されている。そこで、光トランシーバと無線トランシーバとを接続して小型化し、実装の低コスト化を実現させたシステムである第1の光電子集積回路について説明する。

また、光受信機として機能する光電気変換部と無線トランシーバとして機能する無線信号送信部とを接続して小型化し実装の低コスト化を実現させたシステムである第2の光電子集積回路、及び無線トランシーバとして機能する無線信号受信部と光送信機として機能する電気光変換部と接続して小型化し実装の低コスト化を実現させたシステムである第3の光電子集積回路について、順次説明する。

≪第1の光電子集積回路の実施形態≫
図5を参照して、光・無線トランシーバとして機能するこの発明の実施形態の第1の光電子集積回路の構成について説明する。第1の光電子集積回路は、図1に示した光トランシーバと図3に示した無線トランシーバの機能とを融合して構成した光電子集積回路である。すなわち、第1の光電子集積回路は、送信信号を無線信号として出力しかつ無線信号を受信する機能を実現する。

第1の光電子集積回路は、光電気変換部76-1と電気光変換部76-2とから成る光信号送受信部72、及び第1回路部52-1と第2回路部52-2とから成る無線信号送受信部74を備えている。そして、光信号送受信部72と無線信号送受信部74とが同一基板であるシリコン基板80に集積化されて形成されている。光電気変換部76-1は光信号を電気信号に変換し、電気光変換部76-2は電気信号を光信号に変換する。第1回路部52-1は電気信号を無線信号に変換し、第2回路部52-2は無線信号を電気信号に変換する。

光電気変換部76-1は、フォトダイオード14、トランスインピーダンスアンプ16、及びリミッティングアンプ18を備えており、電気光変換部76-2は、レーザダイオード24及びレーザダイオードドライバ22を備えている。

第1回路部52-1は、第1増幅器54-1、第1-1バンドパスフィルタ56-1、第1ミキサ58-1、第1-2バンドパスフィルタ60-1、及びパワーアンプ62を備えている。また、第2回路部52-2は、ローノイズアンプ64、第2-2バンドパスフィルタ60-2、第2ミキサ58-2、第2-1バンドパスフィルタ56-2、及び第2増幅器54-2を備えている。

第1ミキサ58-1と第2ミキサ58-2はシンセサイザ68を介して接続されている。ローノイズアンプ64は第2アンテナ66-2に接続されている。外部から送信された無線信号はローノイズアンプ64によって受信される。

受信される光信号は光電気変換部76-1に入力される。すなわち、光信号は、光電気変換部76-1が備えるフォトダイオード14に入力され電流信号に変換される。フォトダイオード14から出力された電流信号は、トランスインピーダンスアンプ16に入力され、電流信号が電圧信号に変換される。トランスインピーダンスアンプ16から出力された電圧信号はリミッティングアンプ18に入力される。リミッティングアンプ18では入力された電圧信号が、設定された電圧値に上限値が制限されて出力される。

リミッティングアンプ18から出力された電圧信号である電気信号は、第1回路部52-1に入力される。すなわち、第1回路部52-1が備える第1増幅器54-1で増幅され、第1-1バンドパスフィルタ56-1で雑音成分が取り除かれる。

第1-1バンドパスフィルタ56-1から出力された電気信号は、第1ミキサ58-1及びシンセサイザ68において、トランシーバで送信可能な周波数帯の信号にアップコンバージョンされる。このアップコンバージョンされた電気信号は第1-2バンドパスフィルタ60-1で再び雑音成分が取り除かれパワーアンプ62に入力される。そして、パワーアンプ62で増幅された電気信号は、第1アンテナ66-1から外部に無線送信される。第1-1バンドパスフィルタ56-1から出力された電気信号の周波数帯とトランシーバで送信可能な周波数帯とは異なるので、第1ミキサ58-1及びシンセサイザ68におけるアップコンバージョンが必要とされる。

一方、第2アンテナ66-2で受信された無線信号は、第2回路部52-2に入力される。そして、ローノイズアンプ64に入力されて増幅された後、第2-2バンドパスフィルタ60-2に入力されて雑音成分が取り除かれる。第2-2バンドパスフィルタ60-2から出力された電気信号は、第2ミキサ58-2及びシンセサイザ68において、トランシーバで送信可能な周波数帯からトランシーバで処理可能な周波数帯の信号にダウンコンバージョンされる。このダウンコンバージョンされた電気信号は第2-1バンドパスフィルタ56-2で再び雑音成分が取り除かれ、第2増幅器54-2に入力される。

第2増幅器54-2から出力された電気信号は、電気光変換部76-2が備えるレーザダイオードドライバ22に入力される。このとき、電気信号は、第2増幅器54-2及びレーザダイオードドライバ22で、増幅及びインピーダンス整合され、レーザダイオード24に入力されて光信号に変換される。

図6を参照して、図5に示した第1の光電子集積回路の構成部品の点数を減らした構成について説明する。電気信号強度を最適化することによってリミッティングアンプ48及びレーザダイオードドライバ42にそれぞれ統合することができる。

すなわち、図5に示す第1の光電子集積回路において、リミッティングアンプ18と第1増幅器54-1を、電気信号強度を最適化することによってリミッティングアンプ48に統合することが可能である。また、レーザダイオードドライバ22と第2増幅器54-2を、電気信号強度を最適化することによってレーザダイオードドライバ42に統合することが可能である。これによって、第1及び第2増幅器を配置する箇所を節約することができ、一層のシステムの小型化及び実装の低コスト化が図られる。

≪第2の光電子集積回路の実施形態≫
図7を参照して、光信号を受信し無線信号を送信する光・無線トランシーバとして機能する、この発明の実施形態の第2の光電子集積回路の構成について説明する。第2の光電子集積回路は、複数チャンネルの光信号をそれぞれのチャンネルにおいて無線信号に変換して、あるいは電気信号に変換して外部に送信する機能を実現する。

この第2の光電子集積回路は、光分岐器86と、光電気変換手段82と、無線信号送信手段84を備えている。光分岐器86は、光信号を複数チャンネルに分岐する。光電気変換手段82は、分岐された複数チャンネルのそれぞれの光信号を各チャンネルの光電気変換部76-1でそれぞれ電気信号に変換する。また、無線信号送信手段84は、これら複数チャンネルのそれぞれの電気信号を各チャンネルの無線信号送信回路85でそれぞれ無線信号に変換する。そして、無線信号送信手段84、光電気変換手段82、及び光分岐器86が同一基板であるシリコン基板120に集積化されて形成されている。

図7に示す第2の光電子集積回路では、第1チャンネル88-1及び第2チャンネル88-2が、光信号を受信して無線信号に変換して外部に無線送信する形態に形成されている。一方、第3チャンネル88-3及び第4チャンネル88-4は、光信号を受信してこの光信号を電気信号に変換して外部に送信する形態として形成されているので、無線信号送信回路85に相当する構成部分は、単なる電気配線とされている。第3チャンネル88-3及び第4チャンネル88-4は、第2の光電子集積回路以外の通信装置との送受信を無線信号で行うのではなく、電気信号によって電気配線を利用して行う形態とされている。

チャンネル数及び各チャンネルの形態はこれに限定されるものではないが、少なくとも光信号を受信して無線信号に変換して外部に無線送信する形態のチャンネルを含んで形成されている。

光ファイバ10を伝播してきた光信号は、複数チャンネル分の光信号の光多重信号であり、光信号の波長はチャンネルごとに異なる値に設定されている。この光多重信号が光分岐器86によって、各チャンネルの光信号に分岐される。光分岐器86は波長選択性の光分岐器であるAWG (Arrayed waveguide gratings)型のWDM (Wavelength Division Multiplexing)光合分岐器等が使われる。

ここで、第1チャンネル88-1を取り上げてその構成及びその動作について説明する。第1チャンネル88-1の光電気変換手段82は、光電気変換部76-1として、フォトダイオード14、トランスインピーダンスアンプ16、及びリミッティングアンプ48を備えている。また、無線信号送信手段84は、無線信号送信回路85として、第1バンドパスフィルタ160-1、ミキサ90-1、第2バンドパスフィルタ160-2、及びパワーアンプ62を備えている。そして、ミキサ90-1がシンセサイザ92を介して隣接する第２チャンネル88-2のミキサ90-2と接続されている。

光ファイバ10によって伝送された光信号が光ファイバコネクタ12を介してフォトダイオード14に入力され電流信号に変換される。フォトダイオード14から出力された電流信号は、トランスインピーダンスアンプ16に入力され電流信号が電圧信号に変換される。トランスインピーダンスアンプ16から出力された電圧信号はリミッティングアンプ48に入力される。リミッティングアンプ48では入力された電圧信号が、設定された電圧値に上限値が制限されて出力される。

リミッティングアンプ48から出力された電圧信号である電気信号は第1バンドパスフィルタ160-1に入力され、雑音成分が取り除かれる。第1バンドパスフィルタ160-1から出力された電気信号は、ミキサ90及びシンセサイザ92において、トランシーバで送信可能な周波数帯の信号にアップコンバージョンされる。このアップコンバージョンされた電気信号は再び第2バンドパスフィルタ160-2で雑音成分が取り除かれパワーアンプ62に入力される。そして、パワーアンプ62で増幅されて第1チャンネルのアンテナ96-1から外部に無線送信される。

第2チャンネル88-2においても同様に、第2チャンネルのアンテナ96-2から第2チャンネルの情報が外部に無線送信される。

≪第3の光電子集積回路の実施形態≫
図8を参照して、無線信号を受信し光信号を送信する光・無線トランシーバとして機能するこの発明の実施形態の第3の光電子集積回路の構成について説明する。第3の光電子集積回路は、複数チャンネルの無線信号を受信して、それぞれのチャンネルにおいて無線信号を光信号に変換し、これら複数チャンネルの光信号を合成して取り込む機能を実現する。

この第3の光電子集積回路は、無線信号受信手段104と、電気光変換手段102と、光合成器98を備えている。無線信号受信手段104は、それぞれのチャンネルの無線信号を受信してチャンネルごとの無線信号変換回路105でそれぞれ電気信号に変換する。電気光変換手段102は、チャンネルごとの電気光変換部76-2でそれぞれ電気信号を光信号に変換する。光合成器98は、複数チャンネルの光信号を合成する。そして、光合成器98、電気光変換手段102、及び無線信号受信手段104が同一基板であるシリコン基板122に集積化されて形成されている。

図8に示す第3の光電子集積回路では、第1チャンネル98-1及び第2チャンネル98-2が、無線信号を受信して光信号に変換する形態として形成されている。一方、第3チャンネル98-3及び第4チャンネル98-4は、電気信号を光信号に変換してする形態として形成されているので、無線信号変換回路105に相当する構成部分は、単なる電気配線とされている。第3チャンネル98-3及び第4チャンネル98-4は、第3の光電子集積回路以外の通信装置との送受信を無線信号で行うのではなく、電気信号によって電気配線を利用して行う形態とされている。

チャンネル数及び各チャンネルの形態はこれに限定されるものではないが、少なくとも無線信号を受信して光信号に変換する形態のチャンネルを含んで形成されている。

電気光変換手段102から出力される各チャンネルの光信号は、その波長がチャンネルごとに異なる値に設定されている。これら各チャンネルの光信号が光合成器98によって光多重信号に合成される。そして、この光合成器98から出力される光多重信号が光ファイバ10に入力されて他の光トランシーバ等に向けて送信される。光合成器98は、波長選択性の光合成器であるAWG型のWDM光合分岐器等が使われる。

ここで、第1チャンネル98-1を取り上げてその構成及びその動作について説明する。第1チャンネル98-1の無線信号受信手段104は、無線信号変換回路105として、ローノイズアンプ64、第1バンドパスフィルタ162-1、ミキサ94-1、及び第2バンドパスフィルタ162-2を備えている。また、電気光変換手段102は、電気光変換部76-2として、レーザダイオード24及びレーザダイオードドライバ42を備えている。そして、ミキサ94-1がシンセサイザ100を介して隣接する第2チャンネル98-2のミキサ94-2と接続されている。

外部から送信された無線信号は、第1チャンネルのアンテナ96-1によって受信され、第1チャンネル98-1のローノイズアンプ64に入力される。一方、第2チャンネルのアンテナ96-2によって受信された無線信号は、第2チャンネルのローノイズアンプ64に入力される。

第1チャンネルのアンテナ96-1で受信された無線信号は、第1チャンネル98-1のローノイズアンプ64に入力されて増幅された後、第1バンドパスフィルタ162-1に入力されて雑音成分が取り除かれる。第1バンドパスフィルタ162-1から出力された電気信号は、ミキサ94-1及びシンセサイザ100において、トランシーバで送信可能な周波数帯からトランシーバで処理可能な周波数帯の信号にダウンコンバージョンされる。このダウンコンバージョンされた電気信号は再び第2バンドパスフィルタ162-2で雑音成分が取り除かれ、レーザダイオードドライバ42で増幅及びインピーダンス整合され、レーザダイオード24に入力されて光信号に変換される。

第2チャンネル98-2においても同様に、第2チャンネルのアンテナ96-2によって無線送信されてきた第2チャンネルの情報が受信され、この無線信号を光信号に変換する機能が実現される。

10、10-1、10-2：光ファイバ
12、12-1、12-2：光ファイバコネクタ
14：フォトダイオード(PD)
16：トランスインピーダンスアンプ(TIA)
18、48：リミッティングアンプ(LA)
20-1、20-2：入出力端子
22、42：レーザダイオードドライバ(LDD)
24：レーザダイオード(LD)
26、76-1：光電気変換部
28、76-2：電気光変換部
30、50：パッケージ
32-1、32-2：光トランシーバ
34-1、34-2：高周波信号用配線基板
36-1、36-2：光電子集積回路
38-1、38-2：電子回路
40：光ファイバケーブル
80、120、122：シリコン基板
52-1：第1回路部
52-2：第2回路部
54-1：第1増幅器(AMP-1)
54-2：第2増幅器(AMP-2)
56-1：第1-1バンドパスフィルタ(BPF-1-1)
56-2：第2-1バンドパスフィルタ(BPF-2-1)
58-1：第1ミキサ(MIX-1)
58-2：第2ミキサ(MIX-2)
60-1：第1-2バンドパスフィルタ(BPF-1-2)
60-2：第2-2バンドパスフィルタ(BPF-2-2)
62：パワーアンプ(PA)
64：ローノイズアンプ(LNA)
66-1：第1アンテナ(ANT-1)
66-2：第2アンテナ(ANT-2)
68、92、100：シンセサイザ(SYN)
70：電気配線
72：光信号送受信部
74：無線信号送受信部
82：光電気変換手段
84：無線信号送信手段
85：無線信号送信回路
86：光分岐器
88-1、98-1：第1チャンネル
88-2、98-2：第2チャンネル
90-1、90-2、94-1、94-2：ミキサ
96-1：第1チャンネルのアンテナ
96-2：第2チャンネルのアンテナ
98：光合成器
102：電気光変換手段
104：無線信号受信手段
105：無線信号変換回路
160-1、162-1：第1バンドパスフィルタ
160-2、162-2：第2バンドパスフィルタ

Claims

１以上の無線信号送信チャンネルと、
１以上の電気信号送信チャンネルと、
チャンネルごとに異なる波長に設定された複数チャンネル分の光信号の光多重信号を１以上の前記無線信号送信チャンネルと、１以上の前記電気信号送信チャンネルに分岐する光分岐器と
を備え、
前記無線信号送信チャンネルは、
分岐された前記光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
前記光電気変換部に接続され、前記電気信号を無線信号に変換する無線信号送信回路と、
前記無線信号を無線送信するアンテナと
を備え、
前記電気信号送信チャンネルは、分岐された前記光信号を電気信号に変換する光電気変換部を備え、該電気信号を、電気配線を介して送信し、
前記無線信号送信回路、前記光電気変換部、及び前記光分岐器が同一基板に集積化されて形成されていることを特徴とする光電子集積回路。
前記無線信号送信チャンネル及び前記電気信号送信チャンネルの前記光電気変換部は、それぞれ、フォトダイオード、トランスインピーダンスアンプ、及びリミッティングアンプを備え、
前記無線信号送信チャンネルの前記無線信号送信回路は、それぞれ、第1バンドパスフィルタ、ミキサ、第2バンドパスフィルタ、及びパワーアンプを備え、
前記ミキサがシンセサイザを介して隣接するチャンネルのミキサと接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光電子集積回路。
無線信号を受信するアンテナと、
前記無線信号を電気信号に変換する無線信号変換回路と、
前記電気信号を光信号に変換する電気光変換部と
を備える無線信号受信チャンネルと、
電気配線を介して電気信号を受信し、該電気信号を光信号に変換する電気光変換部を備える電気信号受信チャンネルと、
前記無線信号受信チャンネル及び前記電気信号受信チャンネルが備える前記電気光変換部から出力される光信号を合成する光合成器と
を備え、
前記光信号の波長は、チャンネルごとに異なる値に設定され、
前記光合成器、前記無線信号変換回路、及び前記電気光変換部が同一基板に集積化されて形成されていることを特徴とする光電子集積回路。
前記無線信号受信チャンネルの前記無線信号変換回路は、それぞれ、ローノイズアンプ、第1バンドパスフィルタ、ミキサ、及び第2バンドパスフィルタを備え、
前記無線信号受信チャンネル及び前記電気信号受信チャンネルの前記電気光変換部は、それぞれ、レーザダイオードドライバ及びレーザダイオードを備え、
前記ミキサがシンセサイザを介して隣接するチャンネルのミキサと接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光電子集積回路。