JP6231608B2 - Mounting method of optoelectronic integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、光トリガパルスに応じて動作する光トリガ型の光電子集積回路、より詳しくは分布定数的な回路構成を持つ光電子集積回路の基板への実装方法に関するものである。 The present invention relates to an optical trigger type optoelectronic integrated circuit that operates in response to an optical trigger pulse, and more particularly to a method for mounting an optoelectronic integrated circuit having a distributed constant circuit configuration on a substrate.
近年、インターネットを中心とするパケットベースのネットワークの隆盛により、光通信の大容量化と柔軟性・拡張性の向上が求められている。また、グローバルなIPネットワークとは別にデータセンター内ネットワークに関しても、低消費電力で大容量なパケットスイッチネットワークの実現が求められている。このため、帯域利用効率、柔軟性および拡張性の面に優れる、光パケットを用いたネットワーク(光パケットスイッチネットワーク)の実現が必要とされている。 In recent years, with the rise of packet-based networks centered on the Internet, there has been a demand for an increase in optical communication capacity and improvement in flexibility and expandability. In addition to a global IP network, a network within a data center is also required to realize a packet switch network with low power consumption and a large capacity. Therefore, it is necessary to realize a network (optical packet switch network) using optical packets that is excellent in terms of bandwidth utilization efficiency, flexibility, and expandability.
このような光パケットスイッチネットワークの実現のためには、非同期任意長のバースト光パケット信号の生成が不可欠である。そのためには、光パケットスイッチネットワークのノードである光パケットルータ内のランダムアクセスメモリ(RAM)から出力される低速な(<1Gbps)パラレル信号を光ファイバで用いられる高速な(>10Gbps)シリアル信号に変換するという動作をバースト信号に対して行わなければならない。一般的なパラレルシリアル変換回路では、内部で用いられるクロック再生のためにこのようなバースト信号に対応することが困難であるとともに、多くの場合、パラレルシリアル変換回路自体が大規模なものとなるため大きな消費電力が必要になるという問題がある。 In order to realize such an optical packet switch network, generation of an asynchronous arbitrary length burst optical packet signal is indispensable. For this purpose, a low-speed (<1 Gbps) parallel signal output from a random access memory (RAM) in an optical packet router that is a node of the optical packet switch network is converted into a high-speed (> 10 Gbps) serial signal used in an optical fiber. The operation of converting must be performed on the burst signal. In a general parallel-serial conversion circuit, it is difficult to cope with such a burst signal for clock recovery used internally, and in many cases, the parallel-serial conversion circuit itself is large-scale. There is a problem that large power consumption is required.
これらの問題を解決するため、充放電型MSM−PD(Metal-Semiconductor-Metal Photo Detector)(例えば、非特許文献1参照)を利用した光トリガ型サンプリング回路が提案されている(例えば、特許文献1、非特許文献2参照)。さらに、この光トリガ型サンプリング回路を発展させ、差動トリガを用いて光パワー変動耐性を高めることを実現した光トリガ型サンプリングを応用したOCTA(Optically Clocked Transistor Array:光クロックトランジスタアレイ)技術をベースとしたパラレルシリアル変換回路(例えば、特許文献2、非特許文献3参照)も提案されている。この差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路の回路図を図4に示す。 In order to solve these problems, an optical trigger sampling circuit using a charge / discharge MSM-PD (Metal-Semiconductor-Metal Photo Detector) (see, for example, Non-Patent Document 1) has been proposed (for example, Patent Document 1). 1, refer to Non-Patent Document 2). Furthermore, based on OCTA (Optically Clocked Transistor Array) technology that applies this optical trigger type sampling, which has developed this optical trigger type sampling circuit and realized the tolerance of optical power fluctuation using differential trigger. A parallel-serial conversion circuit (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 3) has also been proposed. A circuit diagram of this differential trigger type parallel-serial conversion circuit is shown in FIG.
図4に示した差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路では、光電変換器としてMSM−PD401−1,402−1を用い、またトランジスタとしてHEMT(High Electron Mobility Transistor)401−3,401−4,402−3,402−4を用いている。 In the differential trigger parallel / serial conversion circuit shown in FIG. 4, MSM-PDs 401-1, 402-1 are used as photoelectric converters, and HEMTs (High Electron Mobility Transistors) 401-3, 401-4, 402 are used as transistors. -3, 402-4 is used.
基本的な原理としては、第1チャンネルブロック401では、MSM−PD401−1で生成されるパルスが有する急峻な立ち上がりを利用して、第1チャンネル信号入力端子401−5から入力されるパラレル信号を矩形に切り出し、1ビット分のシリアル信号を生成した上で、このシリアル信号を信号出力ライン411に出力することで、第1チャンネル分のパラレルシリアル変換を実現している。 As a basic principle, in the first channel block 401, the parallel signal input from the first channel signal input terminal 401-5 is obtained by using the steep rise of the pulse generated by the MSM-PD 401-1. Cut out into a rectangle, generate a 1-bit serial signal, and output the serial signal to the signal output line 411, thereby realizing parallel-serial conversion for the first channel.
このような動作が1ユニットインターバル(ただし、シリアル信号出力のユニットインターバル。以降「ユニットインターバル」という表現は全てシリアル信号出力のデータレートを基準とする)ずつ時間的にずれて第2チャンネルブロック402、第3チャンネルブロック403と続いていき、第Nチャンネルブロック40Nまで同様の動作が行われ、最終的にまた第1チャンネルブロック401に動作が続いていくというループの動作で、連続的なパラレルシリアル変換動作が実現する。 Such an operation is shifted by one unit interval (however, the unit interval of serial signal output. Hereinafter, the expression “unit interval” is all based on the data rate of serial signal output). Continuous parallel-serial conversion is performed in a loop operation in which the same operation is performed up to the third channel block 403, the same operation is performed up to the N-th channel block 40N, and the operation is finally continued to the first channel block 401 again. Operation is realized.
以下、パラレルシリアル変換のより具体的な過程について第1チャンネルブロック401を中心に述べる。まず、差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路では、電位VNH,VMSMが正にバイアスされ、電位VNLが負にバイアスされている。したがって、MSM−PD401−1の一方の電極Aには抵抗401−8を介して正の電位が印加され、MSM−PD401−1の他方の電極BおよびHEMT401−3のゲートには抵抗401−9,401−10により負の電位が印加され、HEMT401−4のゲートには抵抗402−7により正の電位が印加されるので、光トリガパルスがない状態ではHEMT401−3はオフ状態、HEMT401−4はオン状態となっている。 Hereinafter, a more specific process of parallel-serial conversion will be described focusing on the first channel block 401. First, in the differential trigger type parallel-serial conversion circuit, the potentials V NH and V MSM are positively biased and the potential V NL is negatively biased. Therefore, a positive potential is applied to one electrode A of the MSM-PD 401-1 through the resistor 401-8, and the resistor 401-9 is applied to the other electrode B of the MSM-PD 401-1 and the gate of the HEMT 401-3. 401-10 and a negative potential is applied to the gate of the HEMT 401-4 by a resistor 402-7. Therefore, the HEMT 401-3 is turned off in the absence of an optical trigger pulse, and the HEMT 401-4 Is on.
ここで、MSM−PD401−1に光トリガパルス401−6が照射されると、MSM−PD401−1の一方の電極Aには負のパルスが発生し、他方の電極Bには正のパルスが発生する。HEMT401−3はオフ状態にあるが、このMSM−PD401−1の電極Bで生成される正のパルスによりHEMT401−3はオンとなる。HEMT401−4はオン状態のままである。したがって、HEMT401−3とHEMT401−4の両方がオンとなるため、第1チャンネル信号入力端子401−5の信号が信号出力ライン411に流れ始める。 Here, when the optical trigger pulse 401-6 is irradiated to the MSM-PD 401-1, a negative pulse is generated in one electrode A of the MSM-PD 401-1 and a positive pulse is applied to the other electrode B. Occur. Although the HEMT 401-3 is in an off state, the HEMT 401-3 is turned on by a positive pulse generated at the electrode B of the MSM-PD 401-1. The HEMT 401-4 remains on. Accordingly, since both the HEMT 401-3 and the HEMT 401-4 are turned on, the signal of the first channel signal input terminal 401-5 starts to flow through the signal output line 411.
光トリガパルス401−6の1ユニットインターバル後に、光トリガパルス402−6を第2チャンネルブロック402のMSM−PD402−1に照射する。これにより、MSM−PD401−1と同様、MSM−PD402−1の一方の電極Aには負のパルスが発生し、他方の電極Bには正のパルスが発生する。MSM−PD402−1の電極Aから生成された負のパルスはキャパシタ402−2を通ってレベル変換されるとともに、HEMT401−4をオフにする。このように1ユニットインターバルだけずれた光トリガパルス402−6の照射により、光トリガパルス401−6の照射から光トリガパルス402−6の照射までの1ユニットインターバルの間だけ、第1チャンネル信号入力端子401−5の信号を信号出力ライン411に切り出して出力することができる。 After one unit interval of the optical trigger pulse 401-6, the optical trigger pulse 402-6 is irradiated to the MSM-PD 402-1 of the second channel block 402. As a result, like MSM-PD 401-1, a negative pulse is generated at one electrode A of MSM-PD 402-1 and a positive pulse is generated at the other electrode B. The negative pulse generated from the electrode A of the MSM-PD 402-1 is level-converted through the capacitor 402-2 and turns off the HEMT 401-4. As a result of the irradiation of the optical trigger pulse 402-6 shifted by one unit interval in this way, the first channel signal input is performed only for one unit interval from the irradiation of the optical trigger pulse 401-6 to the irradiation of the optical trigger pulse 402-6. The signal of the terminal 401-5 can be cut out and output to the signal output line 411.
この光トリガパルス照射は次の第3チャンネルブロック403で1ユニットインターバルの時間分ずれて同じように起こり、1ユニットインターバルの間だけ、第2チャンネル信号入力端子402−5の信号が信号出力ライン411に出力される。このような動作が繰り返されて、各チャンネル信号入力端子の信号が1ユニットインターバルごとに切り出され、パラレルシリアル変換が実現される。 This light trigger pulse irradiation occurs in the same manner in the next third channel block 403 with a time offset of one unit interval, and the signal at the second channel signal input terminal 402-5 is sent to the signal output line 411 only for one unit interval. Is output. Such an operation is repeated, and the signal of each channel signal input terminal is cut out at every unit interval to realize parallel-serial conversion.
図4に示した差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路を差動入力型にした構成を図5に示す。第1チャンネルブロック501は、MSM−PD501−1と、キャパシタ501−2と、HEMT501−3,501−4,501−11と、抵抗501−7〜501−10,501−12〜501−14とを備えている。第2チャンネルブロック502は、MSM−PD502−1と、キャパシタ502−2と、HEMT502−3,502−4,502−11と、抵抗502−7〜502−10,502−12〜502−14とを備えている。他のチャンネルブロックについても同様である。 FIG. 5 shows a configuration in which the differential trigger type parallel-serial conversion circuit shown in FIG. 4 is a differential input type. The first channel block 501 includes an MSM-PD 501-1, a capacitor 501-2, HEMTs 501-3, 501-4, and 501-11, resistors 501-7 to 501-10, and 501-12 to 501-14. It has. The second channel block 502 includes an MSM-PD 502-1, a capacitor 502-2, HEMTs 502-3, 502-4, 502-11, resistors 502-7 to 502-10, 502-12 to 502-14. It has. The same applies to other channel blocks.
図5に示した構成では、HEMT501−11と抵抗501−12〜501−14とからなる回路が第1チャンネル差動信号入力端子501−5に入力される信号を単相信号に変換してHEMT501−4に入力する。同様に、HEMT502−11と抵抗502−12〜502−14とからなる回路が第2チャンネル差動信号入力端子502−5に入力される信号を単相信号に変換してHEMT502−4に入力する。その他の構成の動作は図4に示した差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路と同様である。 In the configuration shown in FIG. 5, the circuit composed of the HEMT 501-11 and the resistors 501-12 to 501-14 converts the signal input to the first channel differential signal input terminal 501-5 into a single-phase signal to convert the HEMT 501. -4. Similarly, a circuit including the HEMT 502-11 and the resistors 502-12 to 502-14 converts a signal input to the second channel differential signal input terminal 502-5 into a single-phase signal and inputs the signal to the HEMT 502-4. . The operation of the other configuration is the same as that of the differential trigger type parallel-serial conversion circuit shown in FIG.
図4、図5に示した差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路では、上記のとおり1ユニットインターバルだけずれた光トリガパルスの照射を第1チャンネルブロック、第2チャンネルブロック、第3チャンネルブロック、・・・・、第Nチャンネルブロックに対して順番に行い、第Nチャンネルブロックに光トリガパルスが与えられた後、1ユニットインターバル後に光トリガパルスが再び第1チャンネルブロックに与えられる、というループの動作が行われる。 In the differential trigger parallel / serial conversion circuit shown in FIG. 4 and FIG. 5, irradiation of the optical trigger pulse shifted by one unit interval as described above is performed in the first channel block, the second channel block, the third channel block,. .. The operation of a loop in which the Nth channel block is performed in order, the optical trigger pulse is given to the Nth channel block, and then the optical trigger pulse is given again to the first channel block after one unit interval. Done.
図4、図5に示したような差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路を1チップに集積したOEIC(Opto-Electronic Integrated Circuit:光電子集積回路)には、複数のMSM−PDと複数の光軸を持つ光学系との光学的接続が不可欠である。例えば図6の例では、多芯リボンファイバ302を伝搬する光トリガパルス301を光ヘッド303からOEIC306に向けて照射するようにしている。OEIC306と外部との電気的な接続は、セラミック基板305上の配線308とOEIC306上の電極パッド(不図示)とを接続するワイヤ304によって実現される。 An OEIC (Opto-Electronic Integrated Circuit) in which a differential trigger type parallel-serial conversion circuit as shown in FIGS. 4 and 5 is integrated on one chip includes a plurality of MSM-PDs and a plurality of optical axes. An optical connection with the optical system is essential. For example, in the example of FIG. 6, the optical trigger pulse 301 propagating through the multi-core ribbon fiber 302 is irradiated from the optical head 303 toward the OEIC 306. The electrical connection between the OEIC 306 and the outside is realized by a wire 304 that connects a wiring 308 on the ceramic substrate 305 and an electrode pad (not shown) on the OEIC 306.
OEIC306は、10Gbps以上の速度の信号を扱うと同時に複数の光トリガパルスを受光するためのチップサイズが必要となるため、必然的に分布定数回路として設計される。したがって、ほとんどの場合、OEIC306は、チップ上に伝送線路を備える必要があり、集積化・微細化が困難であった。 The OEIC 306 inevitably is designed as a distributed constant circuit because it requires a chip size for receiving a plurality of optical trigger pulses at the same time it handles a signal of 10 Gbps or higher. Therefore, in most cases, the OEIC 306 needs to have a transmission line on the chip, and it is difficult to integrate and miniaturize it.
特に図4、図5に示したような差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路を1チップに集積したOEIC306では、第1チャンネルブロックと第2チャンネルブロック間、第2チャンネルブロックと第3チャンネルブロック間で高速電気信号の受け渡しがあり、同様に第1チャンネルブロックと第Nチャンネルブロック間においても高速電気信号の受け渡しがあるため、信号の受け渡しがあるチャンネルブロック同士が集中定数的に取り扱えるほど近づく必要があり、このような近接配置を実現するためには、第1チャンネルブロックと第Nチャンネルブロックを近づけられるよう、各チャンネルブロックをループ状に配置する必要がある。 In particular, in the OEIC 306 in which the differential trigger parallel / serial conversion circuits as shown in FIGS. 4 and 5 are integrated on one chip, between the first channel block and the second channel block, and between the second channel block and the third channel block. There is high-speed electrical signal delivery, and similarly, there is also high-speed electrical signal delivery between the first channel block and the N-th channel block, so the channel blocks with signal delivery must be close enough to be handled in a lumped manner. In order to realize such a close arrangement, it is necessary to arrange each channel block in a loop shape so that the first channel block and the Nth channel block can be brought close to each other.
したがって、光ヘッド303側においても、OEIC306上の各チャンネルブロックへの光トリガパルスの出射端をループ状に配置する必要があり、例えば16チャンネル(N=16)の形態では小型で低廉な1×16の光ヘッドを使うことができず、2×8の比較的大きく高価な光ヘッドが必要であった。 Therefore, on the optical head 303 side, it is necessary to arrange the emission end of the optical trigger pulse to each channel block on the OEIC 306 in a loop shape. For example, in the case of 16 channels (N = 16), a small and inexpensive 1 × 16 optical heads could not be used, and a 2 × 8 relatively large and expensive optical head was required.
図6に示したように、光トリガ型トランジスタ回路(チャンネルブロック)が形成されたOEICのセラミック基板への実装方法では、OEICを基板上に搭載する機械的接続と、OEIC上に光ヘッドを配置する光学的接続と、OEICとセラミック基板の配線をワイヤを介して接続する電気的接続とをそれぞれ別々に行う必要があったため、実装工数、部品コストおよびサイズが増大するという問題があった。 As shown in FIG. 6, in the method of mounting an OEIC formed with an optical trigger transistor circuit (channel block) on a ceramic substrate, mechanical connection for mounting the OEIC on the substrate and an optical head on the OEIC are arranged. Therefore, there is a problem in that mounting man-hours, component costs, and size increase because it is necessary to separately perform optical connection and electrical connection for connecting the wiring of the OEIC and the ceramic substrate through wires.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、部品点数の削減、実装工数の削減およびサイズの縮小を実現することができるOEICの実装方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an OEIC mounting method capable of realizing a reduction in the number of components, a reduction in mounting man-hours, and a reduction in size.
本発明の光電子集積回路の実装方法は、光トリガパルスに応じて動作する複数の光トリガ型トランジスタ回路が配置された光電子集積回路を、平面光波回路上にフリップチップ実装する工程を含み、前記平面光波回路は、前記光トリガパルスが伝搬する多芯リボンファイバの出力端と結合された複数の光導波路と、各光導波路を伝搬する光トリガパルスを、前記光電子集積回路の対応する光トリガ型トランジスタ回路の受光素子の方向に出射させる光出射部と、前記光電子集積回路の各光トリガ型トランジスタ回路とバンプを介して電気的に接続される配線とを備え、前記平面光波回路の配線は、前記光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路の出力信号を伝播させる伝送線路を含み、前記光電子集積回路の前記複数の光トリガ型トランジスタ回路は、平面視2次元状に配置され、前記伝送線路の上に形成された前記バンプを介して前記伝送線路に並列に接続されて分布定数回路を構成することを特徴とするものである。 The method for mounting an optoelectronic integrated circuit according to the present invention includes a step of flip-chip mounting an optoelectronic integrated circuit in which a plurality of phototrigger type transistor circuits operating in response to an optical trigger pulse are arranged on a planar lightwave circuit, The lightwave circuit includes a plurality of optical waveguides coupled to an output end of a multi-core ribbon fiber through which the optical trigger pulse propagates, and an optical trigger transistor that propagates the optical trigger pulse through the optical waveguide, corresponding to the optoelectronic integrated circuit. comprising a light emitting portion for emitting in the direction of the light receiving elements of the circuit, and electrically connected to the wiring through the respective optical trigger type transistor circuit and the bump of the optoelectronic integrated circuit, the wiring of the planar lightwave circuit comprises comprises a transmission line for propagating the output signal of the plurality of light trigger type transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit, the plurality of light triggered the optoelectronic integrated circuit Transistor circuit is disposed in plan view two-dimensionally, and is characterized in configuring the distributed constant circuit is connected in parallel with the transmission line through the formed the bumps on the transmission line .
また、本発明の光電子集積回路の実装方法の1構成例において、前記光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路は、各々の受光素子に所定のユニットインターバルずつ時間的にずらして照射される前記光トリガパルスに応じて動作し、前記平面光波回路から入力されるパラレル信号をシリアル信号に変換して前記平面光波回路に出力するパラレルシリアル変換回路を構成することを特徴とするものである。
また、本発明の光電子集積回路の実装方法の1構成例において、前記光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路の各々の受光素子は、MSM−PDである。
また、本発明の光電子集積回路の実装方法の1構成例において、前記平面光波回路の光出射部は、前記光電子集積回路上に平面視2次元状に配置された複数の光トリガ型トランジスタ回路に対応して、前記平面光波回路上に平面視2次元状に配置された複数の全反射ミラーまたは複数のブラッグカプラーからなる。
Further, in one configuration example of the optoelectronic integrated circuit mounting method of the present invention, the plurality of phototrigger transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit are irradiated to each light receiving element with a predetermined unit interval shifted in time. A parallel-serial conversion circuit that operates in response to an optical trigger pulse, converts a parallel signal input from the planar lightwave circuit into a serial signal, and outputs the serial signal to the planar lightwave circuit is configured.
In one configuration example of the optoelectronic integrated circuit mounting method of the present invention, each light receiving element of the plurality of phototrigger type transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit is an MSM-PD.
In one configuration example of the mounting method of the optoelectronic integrated circuit according to the present invention, the light emitting portion of the planar lightwave circuit is formed of a plurality of phototrigger type transistor circuits arranged in a two-dimensional plan view on the optoelectronic integrated circuit. Correspondingly, it consists of a plurality of total reflection mirrors or a plurality of Bragg couplers arranged two-dimensionally in plan view on the planar lightwave circuit.
本発明によれば、平面光波回路上に光電子集積回路をフリップチップ実装することにより、平面光波回路と光電子集積回路との機械的接続、光学的接続および電気的接続を同時に実現することができる。その結果、本発明では、部品点数の削減、実装工数の削減、および光電子集積回路を搭載するモジュールのサイズの縮小を実現することができる。 According to the present invention, mechanical connection, optical connection, and electrical connection between a planar lightwave circuit and an optoelectronic integrated circuit can be realized simultaneously by flip-chip mounting the optoelectronic integrated circuit on the planar lightwave circuit. As a result, according to the present invention, it is possible to realize a reduction in the number of components, a reduction in mounting man-hours, and a reduction in the size of the module on which the optoelectronic integrated circuit is mounted.
また、本発明では、分布定数回路である光電子集積回路から伝送線路を排し、平面光波回路に伝送線路を形成することにより、光電子集積回路チップのサイズを縮小させることができる。 In the present invention, the size of the optoelectronic integrated circuit chip can be reduced by eliminating the transmission line from the optoelectronic integrated circuit which is a distributed constant circuit and forming the transmission line in the planar lightwave circuit.
また、本発明では、光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路の各々の受光素子としてMSM−PDを採用することにより、通常のpin−PD等よりも単位面積当たりの寄生容量の小さな受光素子を実現できるため、受光素子のサイズを大きくすることが可能となり、フリップチップ実装時の作製トレランスを大きくすることができる。 Further, in the present invention, by using the MSM-PD as the light receiving element of each of the plurality of photo-trigger type transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit, the light receiving element having a smaller parasitic capacitance per unit area than a normal pin-PD or the like. Therefore, it is possible to increase the size of the light receiving element, and to increase the manufacturing tolerance at the time of flip chip mounting.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に係るOEICの実装方法を説明する断面図、図2はOEICの実装方法を説明する分解斜視図である。本実施の形態の実装方法は、石英系平面光波回路103の上にバンプ107を介してOEIC108をフリップチップ実装することを特徴とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an OEIC mounting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an OEIC mounting method. The mounting method of the present embodiment is characterized in that the OEIC 108 is flip-chip mounted on the quartz-based planar lightwave circuit 103 via bumps 107.
本実施の形態では、OCTAの技術をベースとする、光トリガ型の分布定数回路であるOEIC108として、16チャンネルの光トリガ型トランジスタ回路を有する素子を用いている。光トリガ型トランジスタ回路の例としては、図4、図5で説明したチャンネルブロック401〜40N,501〜50Nがある(本実施の形態ではN=16)。光トリガパルス101に応じて動作するチャンネルブロック401〜40N(または501〜50N)は、OEIC108上に平面視2次元状に配置される。これらチャンネルブロックは、全体として差動トリガ方式パラレルシリアル変換回路を構成する。 In this embodiment, an element having a 16-channel photo-trigger transistor circuit is used as the OEIC 108 that is a photo-trigger distributed constant circuit based on the OCTA technology. Examples of the optical trigger transistor circuit include the channel blocks 401 to 40N and 501 to 50N described in FIGS. 4 and 5 (N = 16 in this embodiment). The channel blocks 401 to 40N (or 501 to 50N) that operate according to the optical trigger pulse 101 are arranged on the OEIC 108 in a two-dimensional shape in plan view. These channel blocks constitute a differential trigger parallel / serial conversion circuit as a whole.
石英系平面光波回路103の内部には、多芯リボンファイバ102(本実施の形態の例では16芯)の出力端と結合された複数(16個)の光導波路104と、これら光導波路104を伝搬する光トリガパルス101を、OEIC108の対応するチャンネルブロックの受光素子の方向に出射させる光出射部105とが形成されている。 Inside the quartz-based planar lightwave circuit 103, there are a plurality (16) of optical waveguides 104 coupled to the output end of the multi-core ribbon fiber 102 (16 cores in the present embodiment), and these optical waveguides 104. A light emitting section 105 is formed for emitting the propagating light trigger pulse 101 in the direction of the light receiving element of the corresponding channel block of the OEIC 108.
図3は光出射部105の構成の1例を示す断面図である。光出射部105は、OEIC108上に平面視2次元状に配置された複数のチャンネルブロックに対応して、石英系平面光波回路103上に平面視2次元状に配置された複数(16個)の全反射ミラー1050からなる。各全反射ミラー1050は、光導波路104からの光の出射方向(図3左右方向)に対して一定の角度で傾いた反射面を有するものである。この反射面には、Au等からなる反射膜が形成される。ただし、反射膜の形成は必須の構成要件ではない。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the light emitting unit 105. The light emitting unit 105 corresponds to a plurality of channel blocks arranged in a two-dimensional plan view on the OEIC 108, and a plurality of (16 pieces) arranged in a two-dimensional plan view on the quartz-based planar lightwave circuit 103. It consists of a total reflection mirror 1050. Each total reflection mirror 1050 has a reflection surface that is inclined at a certain angle with respect to the light emitting direction from the optical waveguide 104 (the left-right direction in FIG. 3). A reflective film made of Au or the like is formed on the reflective surface. However, the formation of the reflective film is not an essential constituent requirement.
図4、図5で説明したとおり、OEIC108に搭載された各チャンネルブロック401〜40N(または501〜50N)には、光トリガパルス101を1ユニットインターバルずつ時間的にずらして照射する必要があり、個々のチャンネルブロックに対しては16ユニットインターバル周期で光トリガパルス101を照射する必要がある。したがって、第16チャンネルブロックのMSM−PDに光トリガパルス101が照射されてから1ユニットインターバル後には第1チャンネルブロックのMSM−PDに光トリガパルス101が照射される構成となっている。 As described with reference to FIGS. 4 and 5, it is necessary to irradiate each channel block 401 to 40N (or 501 to 50N) mounted on the OEIC 108 with the optical trigger pulse 101 shifted by one unit interval in time, Each channel block needs to be irradiated with the optical trigger pulse 101 at a period of 16 unit intervals. Therefore, the optical trigger pulse 101 is irradiated to the MSM-PD of the first channel block one unit interval after the optical trigger pulse 101 is irradiated to the MSM-PD of the sixteenth channel block.
このように第1チャンネルブロックから第16チャンネルブロックまで順々に時間をずらして光トリガパルス101を照射するためには、1ユニットインターバルずつ順次増大する光遅延量を有する16本の光遅延線(不図示)を設けるようにすればよい。これらの光遅延線を多芯リボンファイバ102の対応する光ファイバ芯線の入力端に1本ずつ接続すれば、第2チャンネルブロックに照射される光トリガパルスは第1チャンネルブロックに照射される光トリガパルスに対して1ユニットインターバルの遅延があり、第3チャンネルブロックに照射される光トリガパルスは第1チャンネルブロックに照射される光トリガパルスに対して2ユニットインターバルの遅延があり、第16チャンネルブロックに照射される光トリガパルスは第1チャンネルブロックに照射される光トリガパルスに対して15ユニットインターバルの遅延がある、というように各チャンネルブロックに照射される光トリガパルスを時間的にずらすことができる。 In this way, in order to irradiate the optical trigger pulse 101 while shifting the time sequentially from the first channel block to the 16th channel block, 16 optical delay lines having optical delay amounts that sequentially increase by one unit interval ( (Not shown) may be provided. If these optical delay lines are connected one by one to the input ends of the corresponding optical fiber core lines of the multi-core ribbon fiber 102, the optical trigger pulse applied to the second channel block is applied to the optical trigger applied to the first channel block. There is a delay of 1 unit interval with respect to the pulse, and the optical trigger pulse irradiated to the third channel block has a delay of 2 unit interval with respect to the optical trigger pulse irradiated to the first channel block. The optical trigger pulse irradiated to each channel block has a delay of 15 unit intervals with respect to the optical trigger pulse irradiated to the first channel block. it can.
一方、石英系平面光波回路103の表面には、スピンコート等でポリマー層112が形成され、このポリマー層112の上に金属配線106が形成されている。また、金属配線の一部は上記の伝送線路111を構成している。 On the other hand, a polymer layer 112 is formed on the surface of the quartz-based planar lightwave circuit 103 by spin coating or the like, and a metal wiring 106 is formed on the polymer layer 112. A part of the metal wiring constitutes the transmission line 111 described above.
OEIC108を石英系平面光波回路103上に実装する際には、石英系平面光波回路103の表面(金属配線106および伝送線路111が形成された面であり、かつ光トリガパルス101の出射面)とOEIC108の光受光面とが向き合うようにして、石英系平面光波回路103上に、例えばAuからなるバンプ107を介してOEIC108をフリップチップ実装すればよい。 When the OEIC 108 is mounted on the quartz-based planar lightwave circuit 103, the surface of the quartz-based planar lightwave circuit 103 (the surface on which the metal wiring 106 and the transmission line 111 are formed and the emission surface of the optical trigger pulse 101) The OEIC 108 may be flip-chip mounted on the quartz-based planar lightwave circuit 103 with bumps 107 made of Au, for example, so that the light receiving surface of the OEIC 108 faces each other.
多芯リボンファイバ102を通じて16個の光導波路104に入射した光トリガパルス101の各々は、それぞれ光導波路104を伝搬し、これら光導波路104の出射端に形成された全反射ミラー1050に到達する。全反射ミラー1050に到達した光トリガパルス101は、90度進行方向を変えられ、出射光109としてOEIC108の対応するチャンネルブロックの受光部に照射される。各チャンネルブロック401〜40N(または501〜50N)の受光素子であるMSM−PD401−1,402−1(または501−1,502−1)には、1ユニットインターバルずつ時間をずらして光トリガパルス101が照射されることは上記で説明したとおりである。 Each of the optical trigger pulses 101 incident on the 16 optical waveguides 104 through the multi-core ribbon fiber 102 propagates through the optical waveguides 104 and reaches the total reflection mirror 1050 formed at the output end of the optical waveguides 104. The light trigger pulse 101 that has reached the total reflection mirror 1050 has its traveling direction changed by 90 degrees, and is emitted to the light receiving portion of the corresponding channel block of the OEIC 108 as emitted light 109. The optical trigger pulse is shifted by one unit interval for MSM-PD 401-1, 402-1 (or 501-1, 502-1) which is the light receiving element of each channel block 401-40N (or 501-50N). The irradiation with 101 is as described above.
また、本実施の形態では、石英系平面光波回路103上に形成された伝送線路111が、図4、図5の信号出力ライン411(または511)を構成する。石英系平面光波回路103上にOEIC108をフリップチップ実装することにより、各チャンネルブロック401〜40N(または501〜50N)の出力、すなわちHEMT401−3,402−3(またはHEMT501−3,502−3)のドレインがバンプ107を介して伝送線路111と接続されるようになっている。 In the present embodiment, the transmission line 111 formed on the quartz-based planar lightwave circuit 103 constitutes the signal output line 411 (or 511) of FIGS. By flip-chip mounting the OEIC 108 on the quartz-based planar lightwave circuit 103, the outputs of the channel blocks 401 to 40N (or 501 to 50N), that is, the HEMT 401-3, 402-3 (or HEMT 501-3, 502-3). These drains are connected to the transmission line 111 via bumps 107.
また、各チャンネルブロック401〜40N(または501〜50N)の信号入力端子401−5,402−5(または501−5,502−5)は、バンプ107を介して石英系平面光波回路103上の金属配線106と接続される。同様に、電位VNH,VMSM,VNLおよび接地電位もバンプ107を介して石英系平面光波回路103上の金属配線106から供給されるようになっている。 The signal input terminals 401-5 and 402-5 (or 501-5 and 502-5) of each channel block 401 to 40 N (or 501 to 50 N) are on the quartz-based planar lightwave circuit 103 via the bumps 107. Connected to the metal wiring 106. Similarly, the potentials V NH , V MSM , V NL and the ground potential are also supplied from the metal wiring 106 on the quartz-based planar lightwave circuit 103 via the bumps 107.
以上のように、本実施の形態では、石英系平面光波回路上にOEICをフリップチップ実装することにより、石英系平面光波回路とOEICとの機械的接続、光学的接続および電気的接続を同時に実現することができる。その結果、本実施の形態では、従来のようにOEICを基板上に搭載する機械的接続と、OEIC上に光ヘッドを配置する光学的接続と、OEICと基板の配線をワイヤを介して接続する電気的接続とを別々に行う必要がなくなるので、部品点数の削減、実装工数の削減、およびOEICを搭載するモジュールのサイズの縮小を実現することができる。 As described above, in the present embodiment, the mechanical connection, the optical connection, and the electrical connection between the quartz-based planar lightwave circuit and the OEIC are simultaneously realized by flip-chip mounting the OEIC on the quartz-based planar lightwave circuit. can do. As a result, in the present embodiment, the mechanical connection for mounting the OEIC on the substrate, the optical connection for disposing the optical head on the OEIC, and the wiring of the OEIC and the substrate are connected via wires as in the prior art. Since it is not necessary to perform electrical connection separately, it is possible to realize a reduction in the number of components, a reduction in mounting man-hours, and a reduction in the size of the module on which the OEIC is mounted.
なお、本実施の形態では、OEIC108に形成される光トリガ型トランジスタ回路が16チャンネル(16個)の例で説明したが、他のチャンネル数の構成でも本実施の形態と同じ効果が得られることは言うまでもない。
また、本実施の形態では、光出射部105として複数の全反射ミラーを用いる例で説明したが、全反射ミラーの代わりに、ブラッグカプラーを採用する構成でも本実施の形態と同じ効果を得ることができる。
In this embodiment, the example in which the optical trigger type transistor circuit formed in the OEIC 108 has 16 channels (16) is described. However, the same effects as those in this embodiment can be obtained even in configurations with other numbers of channels. Needless to say.
In this embodiment, an example in which a plurality of total reflection mirrors are used as the light emitting unit 105 has been described. However, the same effect as in this embodiment can be obtained even when a Bragg coupler is used instead of the total reflection mirror. Can do.
本発明は、光トリガ型の分布定数回路である光電子集積回路に適用することができる。 The present invention can be applied to an optoelectronic integrated circuit which is an optical trigger type distributed constant circuit.
101…光トリガパルス、102…多芯リボンファイバ、103…石英系平面光波回路、104…光導波路、105…光出射部、106…金属配線、107…バンプ、108…光電子集積回路、109…出射光、111…伝送線路、112…ポリマー層、401〜40N,501〜50N…チャンネルブロック、401−1,402−1,501−1,502−1…MSM−PD、1050…全反射ミラー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Optical trigger pulse, 102 ... Multi-core ribbon fiber, 103 ... Quartz system plane light wave circuit, 104 ... Optical waveguide, 105 ... Light-emitting part, 106 ... Metal wiring, 107 ... Bump, 108 ... Optoelectronic integrated circuit, 109 ... Output Illumination, 111 ... transmission line, 112 ... polymer layer, 401 to 40N, 501 to 50N ... channel block, 401-1, 402-1, 501-1, 502-1 ... MSM-PD, 1050 ... total reflection mirror.
Claims (4)
前記平面光波回路は、
前記光トリガパルスが伝搬する多芯リボンファイバの出力端と結合された複数の光導波路と、
各光導波路を伝搬する光トリガパルスを、前記光電子集積回路の対応する光トリガ型トランジスタ回路の受光素子の方向に出射させる光出射部と、
前記光電子集積回路の各光トリガ型トランジスタ回路とバンプを介して電気的に接続される配線とを備え、
前記平面光波回路の配線は、前記光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路の出力信号を伝播させる伝送線路を含み、
前記光電子集積回路の前記複数の光トリガ型トランジスタ回路は、平面視2次元状に配置され、前記伝送線路の上に形成された前記バンプを介して前記伝送線路に並列に接続されて分布定数回路を構成することを特徴とする光電子集積回路の実装方法。 Including flip-chip mounting an optoelectronic integrated circuit in which a plurality of phototrigger type transistor circuits operating in response to a phototrigger pulse are disposed on a planar lightwave circuit,
The planar lightwave circuit is:
A plurality of optical waveguides coupled to an output end of a multi-core ribbon fiber through which the optical trigger pulse propagates;
A light emitting section for emitting a light trigger pulse propagating through each optical waveguide in a direction of a light receiving element of a corresponding light trigger type transistor circuit of the optoelectronic integrated circuit;
Each optical trigger type transistor circuit of the optoelectronic integrated circuit and wiring electrically connected through bumps ,
The wiring of the planar lightwave circuit includes a transmission line for propagating output signals of a plurality of light trigger transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit,
The plurality of photo-trigger transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit are arranged in a two-dimensional plan view and are connected in parallel to the transmission line via the bumps formed on the transmission line. A method of mounting an optoelectronic integrated circuit, comprising:
前記光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路は、各々の受光素子に所定のユニットインターバルずつ時間的にずらして照射される前記光トリガパルスに応じて動作し、前記平面光波回路から入力されるパラレル信号をシリアル信号に変換して前記平面光波回路に出力するパラレルシリアル変換回路を構成することを特徴とする光電子集積回路の実装方法。 In the mounting method of the optoelectronic integrated circuit of Claim 1 ,
The plurality of photo-trigger type transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit operate in response to the photo-trigger pulse irradiated to each light receiving element by a predetermined unit interval and input from the planar lightwave circuit. An optoelectronic integrated circuit mounting method comprising: a parallel-serial conversion circuit configured to convert a parallel signal into a serial signal and output the parallel signal to the planar lightwave circuit.
前記光電子集積回路の複数の光トリガ型トランジスタ回路の各々の受光素子は、MSM−PDであることを特徴とする光電子集積回路の実装方法。 In the mounting method of the optoelectronic integrated circuit of Claim 1 or 2 ,
The method of mounting an optoelectronic integrated circuit, wherein each light receiving element of the plurality of phototrigger type transistor circuits of the optoelectronic integrated circuit is an MSM-PD.
前記平面光波回路の光出射部は、前記光電子集積回路上に平面視2次元状に配置された複数の光トリガ型トランジスタ回路に対応して、前記平面光波回路上に平面視2次元状に配置された複数の全反射ミラーまたは複数のブラッグカプラーからなることを特徴とする光電子集積回路の実装方法。 In the mounting method of the optoelectronic integrated circuit according to any one of claims 1 to 3 ,
The light emitting part of the planar lightwave circuit is arranged in a two-dimensional plan view on the planar lightwave circuit corresponding to a plurality of light trigger transistor circuits arranged in a two-dimensional plan view on the optoelectronic integrated circuit. A method for mounting an optoelectronic integrated circuit, comprising: a plurality of total reflection mirrors or a plurality of Bragg couplers.
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