JP2011257660A - Photoelectric consolidation circuit packaging substrate, photoelectric conversion module, transmission device, and switch module - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来の平面配置型光導波路を用いた波長合分波器では、サイズが大きくなるため、波長多重伝送方式を用いた光配線構造において、高密度光配線が困難であった。
【解決手段】 波長多重伝送方式をベースにした光配線において、積層配置方向性結合光導波路を用いた波長合分波器を用いることで、高密度に集積可能な波長合分波器を用いた光配線構造を提供する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the size of a conventional wavelength multiplexer / demultiplexer using a planar arrangement type optical waveguide, it is difficult to achieve high density optical wiring in an optical wiring structure using a wavelength division multiplexing transmission system.
SOLUTION: In an optical wiring based on a wavelength division multiplexing transmission system, a wavelength multiplexer / demultiplexer that can be integrated at a high density is used by using a wavelength multiplexer / demultiplexer using a laminated arrangement directional coupling optical waveguide. An optical wiring structure is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、信号伝送装置及び信号処理装置内における大容量信号処理を可能にする光電気混載回路実装基板とそれを用いたモジュールや装置に関する。 The present invention relates to an opto-electric hybrid circuit mounting substrate that enables large-capacity signal processing in a signal transmission device and signal processing device, and a module and device using the same.
近年、サーバやルータ等の情報処理容量の飛躍的な増加に伴い、電気インターコネクトの高速化に限界が見え始めており、その打開策として、光インターコネクト技術の導入が検討されている。光インターコネクト技術に関しては、光回路実装技術の小型化、低コスト化技術の開発、光デバイス、部品の低コスト化が進み、実用化に近づいて来ている。 In recent years, with the dramatic increase in information processing capacity of servers, routers, etc., there has been a limit to the speedup of electrical interconnects, and the introduction of optical interconnect technology is being studied as a countermeasure. With regard to optical interconnect technology, optical circuit packaging technology has become smaller, development of cost reduction technology, and cost reduction of optical devices and components have advanced, and it is approaching practical use.
インターコネクトは接続(伝送)する距離によって筐体間、カード間(バックプレーン)、チップ間の3つに分けられる。いずれも従来は電気伝送が用いられてきたが、インターコネクトに要求される伝送速度が増すにつれて、伝送距離の長いノード間から光伝送技術が導入され始めてきた。電気伝送は速度が上がるほど伝送距離が短くなり、消費電力も増大する。電気インターコネクトは低誘電率基板の適用やプリエンファシスならびにイコライザーの付加回路によって、これまで伝送速度の適用範囲の拡大を図ってきたが、これら技術を用いても、バックプレーン伝送に相当する伝送速度:10 Gbps、 伝送距離:1 m辺りが電気伝送の限界となっており、電気と光の境界線が見えてきている(非特許文献1)。
基幹ルータや大規模サーバの装置内のボード間を接続するバックプレーンの伝送容量は2008年ころに1Tbpsを超え、今後大容量化(1.5倍/年)が予想される。2014年には、20Gbpsを超える伝送技術が必要であり、電気バックプレーンの帯域制約が深刻になる。このバックプレーンの帯域ボトルネックを解消する手段として、すでに述べたとおり、光伝送技術の導入が期待されている。光は非干渉性(一方、電気は干渉性)であるため、伝送線路間隔を狭ピッチ化しても線路間相互作用が原因として生ずる雑音ならびにクロストークは発生しない。さらに、光の反射、損失に関しても、周波数依存性がなく、制御が容易である。このように、高周波伝送路の光化は、従来の電気伝送路に比べて、大容量伝送の可能性を秘めており、光配線技術に関する開発が盛んになってきている。
Interconnects are classified into three types according to the distance to be connected (transmitted) between housings, between cards (backplane), and between chips. In both cases, electrical transmission has been used in the past, but as the transmission speed required for the interconnect increases, optical transmission technology has begun to be introduced between nodes having a long transmission distance. As the speed of electrical transmission increases, the transmission distance decreases and the power consumption increases. For electrical interconnects, the application range of transmission rates has been expanded by the application of low dielectric constant substrates, pre-emphasis, and the addition circuit of equalizers, but even with these technologies, transmission rates equivalent to backplane transmission: 10 Gbps, transmission distance: around 1 m is the limit of electric transmission, and the boundary between electricity and light is visible (Non-patent Document 1).
The transmission capacity of the backplane that connects the boards in the backbone router and large-scale server devices exceeds 1 Tbps around 2008, and is expected to increase in capacity (1.5 times / year) in the future. In 2014, transmission technology exceeding 20 Gbps is required, and the bandwidth limitation of the electric backplane becomes serious. As described above, the introduction of optical transmission technology is expected as a means for resolving the bandwidth bottleneck of the backplane. Since light is incoherent (while electricity is coherent), noise and crosstalk caused by line-to-line interaction do not occur even when the transmission line interval is narrowed. Furthermore, the reflection and loss of light have no frequency dependence and can be controlled easily. As described above, opticalization of a high-frequency transmission line has a possibility of large-capacity transmission as compared with a conventional electric transmission line, and development related to optical wiring technology has been actively performed.
これまで、開発が進められている光配線方式として、大きく分けて、光信号の送受信器を別々にする方式と一体にする方式に分けられる。送受信器を別々にする方式では、発光素子とその駆動電子回路が別々に搭載された送信器と受光素子と信号増幅電子回路が別々に搭載された受信器からなり、その間を光ファイバで接続されている。送受信器一体方式では、発光素子と受光素子、駆動電子回路と信号増幅電子回路が積層構造で同一基板上に搭載されており、光信号の入出力は、光ファイバのみまたは光ファイバと光導波路を組合せた光配線で行われる。送受信器一体方式は、小型化が図れるため、高密度搭載が可能で、大容量信号処理に適している。さらに、送受信器一体方式では、光入出力を光ファイバのみで行う方法と、光ファイバと光導波路を組合せた光配線で行う方法がある。送受信器一体方式で、光ファイバと光導波路を組合せた光配線を用いた場合は、光電子変換部分における光配線密度を上げることが可能で、大容量信号処理に適している。 Up to now, the optical wiring systems that have been developed can be broadly divided into systems that separate optical signal transmitters and receivers and systems that are integrated. The method of separating the transmitter and receiver consists of a transmitter in which the light emitting element and its driving electronic circuit are separately mounted, a receiver in which the light receiving element and the signal amplification electronic circuit are separately mounted, and an optical fiber is connected between them. ing. In the transmitter / receiver integrated system, a light emitting element and a light receiving element, a driving electronic circuit and a signal amplifying electronic circuit are mounted on the same substrate in a laminated structure, and an optical signal is input / output only by an optical fiber or an optical fiber and an optical waveguide This is done with combined optical wiring. Since the transmitter / receiver integrated system can be miniaturized, high-density mounting is possible and it is suitable for large-capacity signal processing. Furthermore, in the transmitter / receiver integrated system, there are a method in which optical input / output is performed using only an optical fiber, and a method in which optical input / output is combined with an optical fiber and an optical waveguide. When an optical wiring that combines an optical fiber and an optical waveguide is used in an integrated transmitter / receiver system, the optical wiring density in the photoelectric conversion part can be increased, which is suitable for large-capacity signal processing.
これまで述べた光配線方式では一本の光ファイバ、一本の光導波路に一波長の信号を伝送し、光ファイバと光導波路の伝送路を複数用いることで伝送容量を増加させる、いわゆる並列信号伝送方式を基本としている。そこで、高密度配線を実現し、伝送容量の増大を図るため、送信器と受信器との一体化、光素子と電子回路の同一基板上搭載、光導波路を用いることによる高密度配線などが採用されている(特許文献1参照)。しかし、本方式のように、空間的な高密度化を基本とした伝送容量の増大には物理的な限界がある。たとえば、光電子変換部分の光導波路の高密度化が図れても、実際は光ファイバと光導波路との接続のための光コネクターのサイズ(または光ファイバの太さ)で伝送線路の本数が制限される。そこで、一本の光ファイバに複数の波長の信号を伝送する多重伝送方式を採用することで、光ファイバの本数を増やすことなく、伝送容量をさらに増大する方式が考えられる(波長多重伝送方式)。この方式では、光ファイバを伝送してきた複数の波長の光信号を、光電子変換部へ入力前に、波長合分波フィルタで分波し、光信号から電気信号への変換を行う。また、電気信号から光信号へ変換された信号を、光ファイバへ入力する前に、波長合分波フィルタで合波する。ここで用いる波長合分波器として、基板への集積化に適している光導波路を用いた方向性結合器型波長合分波器(非特許文献2参照)、またはアレイ光導波路グレーティング型波長合分波器(特許文献2参照)がある。 In the optical wiring system described so far, a single wavelength signal is transmitted to one optical fiber and one optical waveguide, and so-called parallel signal is used to increase transmission capacity by using multiple transmission paths of optical fiber and optical waveguide. Based on the transmission method. Therefore, in order to realize high-density wiring and increase transmission capacity, integration of transmitter and receiver, mounting of optical elements and electronic circuits on the same substrate, high-density wiring by using optical waveguide, etc. are adopted. (See Patent Document 1). However, as in this method, there is a physical limit to the increase in transmission capacity based on spatial density increase. For example, even if the optical waveguide density of the photoelectric conversion portion can be increased, the number of transmission lines is actually limited by the size of the optical connector (or the thickness of the optical fiber) for connecting the optical fiber and the optical waveguide. . Therefore, a method of further increasing the transmission capacity without increasing the number of optical fibers by adopting a multiplex transmission method that transmits signals of a plurality of wavelengths to one optical fiber can be considered (wavelength multiplex transmission method). . In this method, optical signals having a plurality of wavelengths transmitted through an optical fiber are demultiplexed by a wavelength multiplexing / demultiplexing filter before being input to the photoelectric conversion unit, and conversion from the optical signal to the electrical signal is performed. Further, the signal converted from the electrical signal to the optical signal is multiplexed by the wavelength multiplexing / demultiplexing filter before being input to the optical fiber. As the wavelength multiplexer / demultiplexer used here, a directional coupler type wavelength multiplexer / demultiplexer using an optical waveguide suitable for integration on a substrate (see Non-Patent Document 2), or an array optical waveguide grating type wavelength multiplexer. There exists a duplexer (refer patent document 2).
波長多重伝送方式をベースにした光配線において用いる波長合分波器として、基板への集積化に適している光導波路を用いた方向性結合器型波長合分波器、またはアレイ光導波路グレーティング型波長合分波器が考えられる。従来の方向性結合器型波長合分波器は、基本的に面内に水平方向に並んだ光導波路間の光モード結合を利用することで、波長合分波を行う。このため、合分波する波長数が増えるにつれ、光導波路の数が増え、従って合分波器の面積は増大する。一方、アレイ光導波路グレーティング型波長合分波器は、合分波する波長数によって、そのサイズの増加は少ないが、合分波する波長の分解能を上げるため、面内に水平方向に配置された複数の光導波路からなるグレーティング導波路部と光を空間的に拡げるまたは集光するために必要な比較的大きなスラブ導波路から構成されるため、大型となる。以上より、これら従来の平面配置型方向性結合光導波路を用いた波長合分波器では、サイズが大きくなるため、面内の高密度配線が困難となる。 A directional coupler type wavelength multiplexer / demultiplexer using an optical waveguide suitable for integration on a substrate, or an array optical waveguide grating type, as a wavelength multiplexer / demultiplexer used in optical wiring based on wavelength division multiplexing transmission systems A wavelength multiplexer / demultiplexer can be considered. A conventional directional coupler type wavelength multiplexer / demultiplexer performs wavelength multiplexing / demultiplexing basically by utilizing optical mode coupling between optical waveguides arranged in a plane in the horizontal direction. For this reason, as the number of wavelengths to be multiplexed / demultiplexed increases, the number of optical waveguides increases, and thus the area of the multiplexer / demultiplexer increases. On the other hand, the arrayed optical waveguide grating type wavelength multiplexer / demultiplexer has a small increase in size depending on the number of wavelengths to be multiplexed / demultiplexed, but is arranged horizontally in the plane to increase the resolution of the wavelengths to be multiplexed / demultiplexed. Since it is composed of a grating waveguide portion composed of a plurality of optical waveguides and a relatively large slab waveguide necessary for spatially expanding or condensing light, the size is increased. As described above, the wavelength multiplexer / demultiplexer using these conventional planar arrangement type directional coupling optical waveguides is large in size, and it is difficult to achieve high-density wiring in the plane.
本発明の目的は、高密度に集積可能な波長合分波器を用いた光配線構造を提案することである。 An object of the present invention is to propose an optical wiring structure using a wavelength multiplexer / demultiplexer that can be integrated with high density.
本発明は、波長多重伝送方式をベースにした光配線において、積層配置方向性結合光導波路を用いた波長合分波器を用いる。 The present invention uses a wavelength multiplexer / demultiplexer using a laminated arrangement directional coupling optical waveguide in an optical wiring based on a wavelength division multiplexing transmission system.
本発明によれば、高密度配線を有する波長多重光配線構造を提供できる。 According to the present invention, a wavelength division multiplexing optical wiring structure having high density wiring can be provided.
これまで述べたように、波長多重伝送方式をベースにした光配線において用いる波長合分波器として、基板への集積化に適している光導波路を用いた方向性結合器型波長合分波器、またはアレイ光導波路グレーティング型波長合分波器が考えられる。しかし、これら従来型波長合分波器は、複数の光導波路を面内に水平に配置した構造を用いているため、面積が大きくなり、高密度配線が困難になる可能性がある。そこで、本発明では、波長合分波器として、積層配置方向性結合光導波路を用いた波長合分波器を提案する。本波長合分波器では、上下(積層)に配置した光導波路間の光モード結合を利用する。有機材料を用いた光導波路では、層に平行な方向に対して、積層された光導波路間の距離を空間的に変化させることが比較的容易にできる。この積層配置方向性結合光導波路を用いた波長合分波器を用いることにより、高密度な波長多重伝送方式を用いた光配線構造を提供できる。
以下実施例により詳細に説明する。
As described above, a directional coupler type wavelength multiplexer / demultiplexer using an optical waveguide suitable for integration on a substrate as a wavelength multiplexer / demultiplexer used in an optical wiring based on a wavelength division multiplexing transmission system Alternatively, an arrayed optical waveguide grating type wavelength multiplexer / demultiplexer is conceivable. However, since these conventional wavelength multiplexers / demultiplexers use a structure in which a plurality of optical waveguides are horizontally arranged in the plane, the area becomes large and high-density wiring may be difficult. Therefore, the present invention proposes a wavelength multiplexer / demultiplexer using a laminated arrangement directional coupling optical waveguide as the wavelength multiplexer / demultiplexer. In this wavelength multiplexer / demultiplexer, optical mode coupling between optical waveguides arranged above and below (stacked) is used. In an optical waveguide using an organic material, it is relatively easy to spatially change the distance between the stacked optical waveguides in a direction parallel to the layer. By using a wavelength multiplexer / demultiplexer using this laminated arrangement directional coupling optical waveguide, an optical wiring structure using a high-density wavelength division multiplexing transmission system can be provided.
Examples will be described in detail below.
本実施例では、基板と、該基板上に積層された、クラッド層に囲まれて該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなるコアから形成された光導波路層が複数積層して構成される積層配置方向性結合器型波長合分波器と、該各光導波路の出力端に設けられた光導波方向に対して垂直方向に光路変換するミラーと、前記複数積層された光導波路層の最上層の上面の前記ミラーに対応する位置に搭載された発光素子ならびに受光素子と、前記複数積層された光導波路層の最上層の上面に形成された電気配線パターンとより構成されることを特徴とする光電気混載回路実装基板の実施例について、図1を用いて説明する。 In this embodiment, a substrate and a plurality of optical waveguide layers formed on the substrate and formed of a core made of a material having a higher refractive index than the cladding layer and surrounded by the cladding layer are configured. A stacked arrangement directional coupler type wavelength multiplexer / demultiplexer, a mirror provided at the output end of each optical waveguide for optical path conversion in a direction perpendicular to the optical waveguide direction, and an outermost of the plurality of stacked optical waveguide layers. A light emitting device and a light receiving device mounted at positions corresponding to the mirror on the upper surface of the upper layer, and an electric wiring pattern formed on the upper surface of the uppermost layer of the plurality of laminated optical waveguide layers, An example of the opto-electric hybrid circuit mounting board will be described with reference to FIG.
本実施例における光電気混載回路実装基板は、電気配線パターン10、11を有するプリント基板1、低屈折率材料で形成された光導波路のクラッド層2と高屈折率材料で形成された光導波路のコア層3と各光導波路端に形成されたミラー8とからなる積層配置方向性結合光導波路を用いた送信部側に配置された波長合波器4、低屈折率材料で形成された光導波路のクラッド層5と高屈折率材料で形成された光導波路のコア層6と各光導波路端に形成されたミラー9とからなる積層配置方向性結合光導波路を用いた受信部側に配置された波長分波器7、電気コネクター12、13、積層基板間の電気配線のための配線ビア14、15、光素子アレイと光導波路間距離の調整のためのスペーサー層16、17、波長λ1の光信号を出力する発光素子アレイ18、波長λ2の光信号を出力する発光素子アレイ19、波長λ1の光信号を受光する受光素子アレイ20、波長λ2の光信号を受光する受光素子アレイ21、インターポーザ層22、インターポーザ層上に配置された駆動電子回路とインターポーザ層下に配置された発光素子アレイを電気的に接続するための配線ビア23、インターポーザ層上に配置された信号増幅電子回路とインターポーザ層下に配置された受光素子アレイを電気的に接続するための配線ビア24、インターポーザ上に形成された電気配線パターン25、26、半田27で配線パターン28に接続することでインターポーザ上に搭載された、駆動電子回路、信号増幅電子回路とその他信号処理用電子回路を含む電子回路29から構成される。本実施例では、2波長(λ1、λ2)の波長合波器を用いたが、方向性結合光導波路を増やすことで、3波長以上の波長合波器も実現可能である。
The opto-electric hybrid circuit mounting board in this embodiment includes a printed
次に、波長合分波器の基本的な作製方法について2波長合分波器を例にとり、図2を用いて説明する。初めに、基板30上に、低屈折率有機材料を用いて光導波路のクラッド層31を形成する(図2(a))。次に、さらにクラッド層31と同じ低屈折率有機材料を用いて光導波路のクラッド層32を形成し、レジスト33をパターニングする(図2(b))。その後、クラッド層32をテーパ状にエッチングし、レジストを除去し(図2(c))、高屈折率有機材料を用いて光導波路の第1コア層34を形成する(図2(d);以降、クラッド層31、32をまとめて33と表示)。さらに、第1コア層34上に、低屈折率有機材料を用いてクラッド層35を形成し、表面の平坦化を行う(図2(e))。最後に、高屈折率有機材料を用いて第2コア層36、さらに低屈折率有機材料を用いてクラッド層37を形成する。
Next, a basic method of manufacturing the wavelength multiplexer / demultiplexer will be described with reference to FIG. First, a
上記方法で作製された波長合分波器の基本動作について図3を用いて説明する。上部光導波路である光導波路1に波長λ1と波長λ2の光信号を入力する。光導波路1と光導波路2は、各々の光導波路の光伝搬定数が波長λ2で一致するよう設計されているため(図3(b))、波長λ2の光信号は光導波路2に結合し伝搬する。波長λ2の信号が光導波路1から光導波路2へ100%結合するために必要な光の伝搬距離は、光導波路1と光導波路2間の距離に比例する。従って、光導波路1と光導波路2間の距離を近くすればするほど、波長λ2の光信号が光導波路2へ100%結合するために必要な伝搬距離は短くなる。光導波路2へ100%結合した後、光導波路1と光導波路2間の距離を広げることで、波長λ2の光信号が光導波路1へ戻るに必要な伝搬距離を長くし、波長λ2の光信号が光素子と結合するまで、光導波路1へ戻らないようにする。波長λ1での光導波路1、2の伝搬定数が異なることから、波長λ1の光信号は、光導波路2に結合することはない(図3(b))。
The basic operation of the wavelength multiplexer / demultiplexer manufactured by the above method will be described with reference to FIG. Optical signals having wavelengths λ1 and λ2 are input to the
本実施例で用いた波長合分波器を構成する光導波路は、単一光導波路モードのみが存在するシングルモード光導波路または、複数の光導波路モードが存在するマルチモード光導波路のどちらでもよい。発光素子に関しては、面発光素子または、面発光素子と同様に、素子層構造に対して垂直方向に光出射可能なミラーとレンズが集積化された端面発光素子のどちらでもよい。 The optical waveguide constituting the wavelength multiplexer / demultiplexer used in the present embodiment may be either a single mode optical waveguide having only a single optical waveguide mode or a multimode optical waveguide having a plurality of optical waveguide modes. The light emitting element may be either a surface light emitting element or an end face light emitting element in which a mirror and a lens capable of emitting light in a direction perpendicular to the element layer structure are integrated, like the surface light emitting element.
方向性結合光導波路からなる波長合分波器が、積層配置光導波路ならびに平面配置光導波路から構成されることを特徴とする光電気混載回路実装基板の実施例について、図4を用いて説明する。実施例1では、光電気混載回路実装基板において、積層配置方向性結合光導波路を用いた波長合波器について説明した。この場合、波長数が増加するにつれ、積層された光導波路の数も増え、作製工程が増えるなどの懸念がある。そこで、積層光導波路に加えて、平面配置された光導波路も利用した波長合分波器を提案する。図4に、積層光導波路に加えて、平面配置された光導波路も利用した3波長の波長合分波器を示す。本波長合分波器は、基板38上に形成されたクラッド層39、第1コア層40からなる光導波路1、第2コア層41からなる光導波路2、第3コア層42からなる光導波路3から構成される。光導波路2に入力された波長λ1、λ2、λ3は、本波長合分波器出力端で、光導波路1から波長λ1、光導波路2から波長λ2、光導波路3から波長λ3が出力される(波長合波器として使う場合は、この逆の過程)。実施例1で説明した光電気混載回路実装基板に本波長合分波器を用いることで、より多くの波長数を多重した伝送が可能となる。
An embodiment of an opto-electric hybrid circuit mounting board in which a wavelength multiplexer / demultiplexer composed of a directional coupling optical waveguide is composed of a laminated optical waveguide and a planar optical waveguide will be described with reference to FIG. . In the first embodiment, the wavelength multiplexer using the laminated arrangement directional coupling optical waveguide in the opto-electric hybrid circuit mounting substrate has been described. In this case, there is a concern that as the number of wavelengths increases, the number of laminated optical waveguides also increases and the number of manufacturing steps increases. In view of this, a wavelength multiplexer / demultiplexer using a planarly arranged optical waveguide in addition to the laminated optical waveguide is proposed. FIG. 4 shows a three-wavelength wavelength multiplexer / demultiplexer using a planar optical waveguide in addition to the laminated optical waveguide. This wavelength multiplexer / demultiplexer includes a clad
複数の光ファイバからなるリボン光ファイバと、光導波方向に対して垂直方向に光路変換するミラーと、該光路変換した光を前記基板に形成された光導波路に集光するレンズアレイから構成される光コネクターと、実施例1記載の光電気混載回路実装基板と、前記光発光素子駆動電子回路と、前記光受光素子からの電気信号を増幅する電子回路から構成されることを特徴とする光電気変換モジュールの実施例について、図5を用いて説明する。本電気変換モジュールは、実施例1記載の光電気混載回路実装基板と、波長合分波器4で合波された光信号の光路を光導波方向に対して垂直方向に変換するミラー43、レンズアレイ44、ミラー45と複数の光ファイバからなるリボン光ファイバ46から構成される光コネクター47、複数の光ファイバからなるリボン光ファイバ51とミラー50から構成される光コネクター52、レンズアレイ49、光コネクター52を通して入力された光信号を波長合分波器7の上部の光導波路に結合させるために必要な光路変換のためのミラー48から構成される。ここで、光ファイバ47、51は、マルチモードファイバでもシングルモードファイバでもよい。また、波長合分波器は、実施例2で述べた積層配置ならびに平面配置を併用した方向性結合光導波路を用いた波長合分波器でもよい。
It is composed of a ribbon optical fiber composed of a plurality of optical fibers, a mirror that changes the optical path in a direction perpendicular to the optical waveguide direction, and a lens array that condenses the optical path converted light on the optical waveguide formed on the substrate. An opto-electricity comprising an optical connector, an opto-electric hybrid circuit mounting board described in Example 1, the light-emitting element driving electronic circuit, and an electronic circuit for amplifying an electric signal from the light-receiving element. An embodiment of the conversion module will be described with reference to FIG. The electrical conversion module includes an opto-electric hybrid circuit mounting substrate described in the first embodiment, a mirror 43 that converts the optical path of the optical signal combined by the wavelength multiplexer /
光コネクター内で90度に曲げられた複数の光ファイバからなるリボン光ファイバと該光路変換した光を前記基板に形成された光導波路に集光するレンズアレイから構成される光コネクターと、実施例1記載の光電気混載回路実装基板と、前記光発光素子駆動電子回路と、前記光受光素子からの電気信号を増幅する電子回路から構成されることを特徴とする光電気変換モジュールの実施例について、図6を用いて説明する。本光電気変換モジュールは、実施例1記載の光電気混載回路実装基板と、波長合分波器4で合波された光信号の光路を光導波方向に対して垂直方向に変換するミラー53、レンズアレイ54、90度に曲げられた複数の光ファイバからなるリボン光ファイバ55を含む光コネクター56、90度に曲げられた複数の光ファイバからなるリボン光ファイバ59を含む光コネクター60、レンズアレイ58、光コネクター60を通して入力された光信号を波長合分波器7の上部の光導波路に結合させるために必要な光路変換のためのミラー57から構成される。ここで、光ファイバ55、59は、マルチモードファイバでもシングルモードファイバでもよい。また、波長合分波器は、実施例2で述べた積層配置ならびに平面配置を併用した方向性結合光導波路を用いた波長合分波器でもよい。
An optical connector comprising a ribbon optical fiber composed of a plurality of optical fibers bent at 90 degrees in an optical connector, and a lens array for condensing the optical path-converted light on an optical waveguide formed on the substrate, and an
外部から入力された光信号を処理する第1の光信号処理部を搭載したラインカードと、前記ラインカードから光配線を介して伝送された光信号を処理する第2の光信号処理部を有するスイッチカードと、前記ラインカードと前記スイッチカードとを光学的に接続する光配線で構成されたバックプレーンとを有する伝送装置であって、実施例3,4で記載した光電気変換モジュールを用いて構成されることを特徴とする波長多重光伝送方式を用いた伝送装置の実施例について、図7を用いて説明する。本伝送装置は、複数のラインカード66とスイッチカード73とそれらカード間を接続するバックプレーン光ファイバ68、バックプレーン67から構成される。ラインカード66には、バックプレーンコネクター61、電源コネクター62、実施例3,4で記載した光電気変換モジュール63、電子回路64、インターフェースカード65が搭載されている。スイッチカード73には、バックプレーンコネクター69、電源コネクター70、実施例3,4で記載した光電気変換モジュール71、電子回路72が搭載されている。
A line card having a first optical signal processing unit for processing an optical signal input from the outside; and a second optical signal processing unit for processing an optical signal transmitted from the line card via an optical wiring. A transmission device having a switch card, and a backplane composed of optical wiring for optically connecting the line card and the switch card, using the photoelectric conversion module described in the third and fourth embodiments. An embodiment of a transmission apparatus using a wavelength division multiplexing optical transmission system characterized by being configured will be described with reference to FIG. The transmission apparatus includes a plurality of
電気信号を空間スイッチするための電子集積回路と、電気信号を光信号へ、または光信号を電気信号へ変換する実施例3、4記載で記載した光電気変換モジュールと、光電気変換モジュールからの光信号を光コネクターに接続するための光導波路と、伝送装置間の光配線用光ファイバを接続する該光コネクターと、より構成されるスイッチモジュールの実施例について、図8を用いて説明する。本スイッチ素子は、光ファイバ74、光コネクター75、光導波路76、実施例3,4記載で記載した光電気変換モジュール77、スイッチLSI78から構成される。
An electronic integrated circuit for spatially switching an electrical signal, the photoelectric conversion module described in Examples 3 and 4 for converting an electrical signal into an optical signal, or converting an optical signal into an electrical signal, and from the photoelectric conversion module An embodiment of a switch module including an optical waveguide for connecting an optical signal to an optical connector, an optical connector for connecting an optical fiber for optical wiring between transmission devices, and a switch module will be described with reference to FIG. The switch element includes an
1…プリント基板
2…クラッド層
3…コア層
4…波長合波器
5…クラッド層
6…コア層
7…波長分波器
8…ミラー
9…ミラー
10…電気配線パターン
11…電気配線パターン
12…電気コネクター
13…電気コネクター
14…配線ビア
15…配線ビア
16…スペーサー層
17…スペーサー層
18…発光素子アレイ
19…発光素子アレイ
20…受光素子アレイ
21…受光素子アレイ
22…インターポーザ層
23…配線ビア
24…配線ビア
25…電気配線パターン
26…電気配線パターン
27…半田バンプ
28…配線パターン
29…電子回路
30…基板
31…クラッド層
32…クラッド層
33…レジスト
34…第1コア層
35…クラッド層
36…第2コア層
37…クラッド層
38…基板
39…第1コア層
41…第2コア層
42…第3コア層
43…ミラー
44…レンズアレイ
45…ミラー
46…リボン光ファイバ
47…光コネクター
48…ミラー
49…レンズアレイ
50…ミラー
51…リボン光ファイバ
52…光コネクター
53…ミラー
54…レンズアレイ
55…90度曲げリボン光ファイバ
56…光コネクター
57…ミラー
58…レンズアレイ
59…90度曲リボン光ファイバ
60…光コネクター
61…バックプレーンコネクター
62…電源コネクター
63…光電気変換モジュール
64…電子回路
65…インターフェースカード
66…ラインカード
67…バックプレーン
68…バックプレーン光ファイバ
69…バックプレーンコネクター
70…電源コネクター
71…光電気変換モジュール
72…電子回路
73…スイッチカード
74…光ファイバ
75…光コネクター
76…光導波路
77…光電気変換モジュール
78…スイッチLSI
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該基板上にクラッド層に囲まれて該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなるコアから形成された光導波路層が複数積層して構成される積層導波路で構成された方向性結合光導波路からなる波長合分波器と、
該各光導波路の出力端に設けられた光導波方向に対して垂直方向に光路変換するミラーと、
前記複数積層された光導波路層の最上層の上面の前記ミラーに対応する位置に搭載された複数の発光素子及び複数受光素子と、
前記複数積層された光導波路層の最上層の上面に形成された電気配線パターンとを有することを特徴とする光電気混載回路実装基板。 A substrate,
A directional coupled optical waveguide composed of a laminated waveguide formed by laminating a plurality of optical waveguide layers surrounded by a cladding layer on the substrate and formed of a core made of a material having a higher refractive index than the cladding layer. A wavelength multiplexer / demultiplexer comprising:
A mirror that changes the optical path in a direction perpendicular to the optical waveguide direction provided at the output end of each optical waveguide;
A plurality of light emitting elements and a plurality of light receiving elements mounted at positions corresponding to the mirror on the upper surface of the uppermost layer of the plurality of laminated optical waveguide layers;
An opto-electric hybrid circuit mounting board comprising: an electric wiring pattern formed on an upper surface of an uppermost layer of the plurality of laminated optical waveguide layers.
光導波方向に対して垂直方向に光路変換するミラーと、
該光路変換した光を前記基板に形成された光導波路に集光するレンズアレイから構成される光コネクターと、
請求項1記載の光電気混載回路実装基板と、
前記光発光素子を駆動する前記光発光素子駆動電子回路と、
前記光受光素子からの電気信号を増幅する電子回路から構成されることを特徴とする光電気変換モジュール。 A ribbon optical fiber composed of a plurality of optical fibers;
A mirror that changes the optical path in a direction perpendicular to the optical waveguide direction;
An optical connector composed of a lens array for condensing the optical path-converted light on an optical waveguide formed on the substrate;
The opto-electric hybrid circuit mounting board according to claim 1,
The light emitting element driving electronic circuit for driving the light emitting element;
A photoelectric conversion module comprising an electronic circuit for amplifying an electric signal from the light receiving element.
該光路変換した光を前記基板に形成された光導波路に集光するレンズアレイから構成される光コネクターと、
請求項1記載の光電気混載回路実装基板と、
前記発光素子を駆動する前記発光素子駆動電子回路と、
前記受光素子からの電気信号を増幅する電子回路から構成されることを特徴とする光電気変換モジュール。 A ribbon optical fiber composed of a plurality of optical fibers bent at 90 degrees in an optical connector;
An optical connector composed of a lens array for condensing the optical path-converted light on an optical waveguide formed on the substrate;
The opto-electric hybrid circuit mounting board according to claim 1,
The light emitting element driving electronic circuit for driving the light emitting element;
A photoelectric conversion module comprising an electronic circuit for amplifying an electric signal from the light receiving element.
前記ラインカードから光配線を介して伝送された光信号を処理する第2の光信号処理部を有するスイッチカードと、
前記ラインカードと前記スイッチカードとを光学的に接続する光配線で構成されたバックプレーンとを有する伝送装置であって、
請求項5記載の光電気変換モジュール又は請求項6記載の光電気変換モジュールを用いて構成されることを特徴とする波長多重光伝送方式を用いた伝送装置。 A line card equipped with a first optical signal processing unit for processing an optical signal input from the outside;
A switch card having a second optical signal processing unit for processing an optical signal transmitted from the line card via an optical wiring;
A transmission device having a backplane composed of optical wiring that optically connects the line card and the switch card,
A transmission apparatus using a wavelength division multiplexing optical transmission system, comprising the photoelectric conversion module according to claim 5 or the photoelectric conversion module according to claim 6.
電気信号を光信号へ、または光信号を電気信号へ変換する請求項5記載の光電気変換モジュール又は請求項6記載の光電気変換モジュールと、
光電気変換モジュールからの光信号を光コネクターに接続するための光導波路と、
伝送装置間の光配線用光ファイバを接続する該光コネクターと、を有するスイッチモジュール。 An electronic integrated circuit for spatially switching electrical signals;
The photoelectric conversion module according to claim 5 or the photoelectric conversion module according to claim 6, which converts an electrical signal into an optical signal or an optical signal into an electrical signal;
An optical waveguide for connecting an optical signal from the photoelectric conversion module to the optical connector;
And an optical connector for connecting an optical fiber for optical wiring between transmission devices.
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| JP2010133492A JP2011257660A (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Photoelectric consolidation circuit packaging substrate, photoelectric conversion module, transmission device, and switch module |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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