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JP2022053241A - Optical module - Google Patents

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JP2022053241A JP2020159954A JP2020159954A JP2022053241A JP 2022053241 A JP2022053241 A JP 2022053241A JP 2020159954 A JP2020159954 A JP 2020159954A JP 2020159954 A JP2020159954 A JP 2020159954A JP 2022053241 A JP2022053241 A JP 2022053241A
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麻衣子 有賀
Maiko Ariga
敦 伊澤
Atsushi Izawa
陽三 石川
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

To provide an optical module that is suitable for high-speed modulation, and achieves low cost and suppression of optical loss.SOLUTION: An optical module comprises: a modulator that is provided with a modulation signal imparting part containing an InP-based semiconductor material and performing modulation of inputted light; and an optical integrated circuit that is optically coupled to the modulator and formed by integration of a plurality of waveguides and a plurality of optical elements which contain a silicon-based semiconductor material. The optical integrated circuit outputs to the modulator the light which is passed through any one of the waveguides or any one of the optical elements, receives modulated light which is generated such that the modulator modulates the light, and outputs the modulated light which is passed through any other one of the waveguides or any other one of the optical elements.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光モジュールに関するものである。 The present invention relates to an optical module.

光通信に使用される光モジュールとして、複数の要素が集積された構成が知られている(特許文献1、2)。また、シリコンフォトニクスと呼ばれる技術を利用して、シリコン基板に導波路や光学素子を集積した光モジュールが知られている。当該光モジュールはシリコンプロセスを利用して高精度かつ低コストかつ大量生産が可能であると考えられている。当該光モジュールは、光学素子として変調器を含む場合がある。 As an optical module used for optical communication, a configuration in which a plurality of elements are integrated is known (Patent Documents 1 and 2). Further, an optical module in which a waveguide and an optical element are integrated on a silicon substrate by utilizing a technique called silicon photonics is known. It is considered that the optical module can be mass-produced with high accuracy, low cost, and using a silicon process. The optical module may include a modulator as an optical element.

米国特許公開第2019/0103938号明細書U.S. Patent Publication No. 2019/0103938 国際公開第2016/166971号International Publication No. 2016/166971

光通信ではさらなる高速化が求められている。しかしながら、シリコンフォトニクスによる変調器では、変調速度の制限から、高速化が制限される可能性がある。これに対して、InP系半導体材料を用いた変調器は、たとえば96Gbdを超える変調速度を実現可能と考えられるが、シリコンフォトニクスとの組み合わせる場合は、構成材料の相違などによって、光学的な位置ずれによる光損失が発生するおそれがある。 Further speeding up is required in optical communication. However, in a modulator using silicon photonics, the speedup may be limited due to the limitation of the modulation speed. On the other hand, a modulator using an InP-based semiconductor material is considered to be able to realize a modulation rate exceeding 96 Gbd, for example, but when combined with silicon photonics, an optical misalignment due to a difference in constituent materials or the like is considered. There is a risk of optical loss due to.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速変調に適するとともに、低コストで光損失が抑制された光モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical module suitable for high-speed modulation and having suppressed optical loss at low cost.

本発明の一態様は、InP系半導体材料を含み、入力された光を変調する変調信号付与部を備えた変調器と、前記変調器と光学結合をし、シリコン系半導体材料を含む複数の導波路および複数の光学素子が集積された光集積回路と、を備え、前記光集積回路は、前記導波路のいずれかまたは前記光学素子のいずれかを通過した光を前記変調器に出力し、前記変調器が前記光を変調して生成した変調光を受付け、前記導波路の他のいずれかまたは前記光学素子の他のいずれかを通過した前記変調光を出力する光モジュールである。 One aspect of the present invention includes a modulator including an InP-based semiconductor material and having a modulation signal addition unit that modulates the input light, and a plurality of guides including a silicon-based semiconductor material which is optically coupled to the modulator. The optical integrated circuit includes a waveguide and an optical integrated circuit in which a plurality of optical elements are integrated, and the optical integrated circuit outputs light that has passed through any of the waveguides or any of the optical elements to the modulator, and the optical integrated circuit outputs the light to the modulator. An optical module in which a modulator receives modulated light generated by modulating the light and outputs the modulated light that has passed through any other of the waveguides or other of the optical elements.

前記光学結合はバットジョイントまたは光学結合素子によってなされているものでもよい。 The optical coupling may be made by a butt joint or an optical coupling element.

前記光学結合素子は、レンズ、GRINレンズ、光ファイバ、導波路、またはフォトニックワイヤを含むものでもよい。 The optical coupling element may include a lens, a GRIN lens, an optical fiber, a waveguide, or a photonic wire.

前記変調器は、前記変調信号付与部に入力される光または前記変調光を増幅する光増幅器を備えるものでもよい。 The modulator may include an optical amplifier that amplifies the light input to the modulation signal addition unit or the modulation light.

前記光集積回路は、前記光学素子としてレンズ、受光素子、偏波合成素子、または可変光減衰素子を備えるものでもよい。 The optical integrated circuit may include a lens, a light receiving element, a polarization synthesis element, or a variable light attenuation element as the optical element.

前記光集積回路は、前記光学素子として、受光素子と、通過する光の一部を分岐して前記受光素子に出力する光分岐素子とを備えるものでもよい。 The optical integrated circuit may include, as the optical element, a light receiving element and an optical branching element that branches a part of the passing light and outputs the light to the light receiving element.

前記変調器は、前記変調信号付与部として、2つの変調信号付与部を備え、前記光集積回路は、前記光学素子として偏波合成素子と2つの可変光減衰素子とを備え、前記2つの可変光減衰素子は、それぞれ、前記2つの変調信号付与部で生成された2つの変調光を減衰し、前記偏波合成素子は、減衰した前記2つの変調光を偏波合成するものでもよい。 The modulator includes two modulation signal addition units as the modulation signal addition unit, and the optical integrated circuit includes a polarization synthesis element and two variable light attenuation elements as the optical elements, and the two variable light elements. The light attenuation element may attenuate the two modulated lights generated by the two modulation signal addition units, respectively, and the polarization synthesis element may perform polarization synthesis of the attenuated two modulated lights.

前記光集積回路は、光フィルタならびに光イコライザを備えるものでもよい。 The optical integrated circuit may include an optical filter and an optical equalizer.

前記光集積回路と光学結合をする光ファイバを備えるものでもよい。 It may be provided with an optical fiber that optically couples with the optical integrated circuit.

前記光集積回路は、シリコン系半導体材料を含み、前記変調器を実装する変調器実装部を備えるベースと一体に構成されているものでもよい。 The optical integrated circuit may include a silicon-based semiconductor material and may be integrally configured with a base including a modulator mounting unit for mounting the modulator.

前記ベースは、光ファイバを実装する光ファイバ実装部を備えるものでもよい。 The base may include an optical fiber mounting unit for mounting an optical fiber.

前記光集積回路に入力され前記変調器に出力される光を出力する光源を備えるものでもよい。 It may be provided with a light source that outputs light that is input to the optical integrated circuit and output to the modulator.

前記光源から出力された光の波長を検出するための波長検出器を備えるものでもよい。 It may be provided with a wavelength detector for detecting the wavelength of the light output from the light source.

前記波長検出器は前記光集積回路に集積されているものでもよい。 The wavelength detector may be integrated in the optical integrated circuit.

前記光集積回路は、前記光学素子として、コヒーレントミキサを備えるものでもよい。 The optical integrated circuit may include a coherent mixer as the optical element.

前記光集積回路は、前記光学素子として、前記コヒーレントミキサから出力された光を受光する受光素子を備えるものでもよい。 The optical integrated circuit may include, as the optical element, a light receiving element that receives light output from the coherent mixer.

前記変調器と、前記光集積回路の前記変調器と光学結合をしている部分の周辺とに熱的に接触している温度調節素子を備えるものでもよい。 The modulator may be provided with a temperature control element that is in thermal contact with the periphery of the portion of the optical integrated circuit that is optically coupled to the modulator.

本発明によれば、高速変調に適するとともに、低コストで光損失が抑制された光モジュールを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an optical module which is suitable for high-speed modulation and whose optical loss is suppressed at low cost.

図1は、実施形態1に係る光モジュールの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the first embodiment. 図2は、実施形態2に係る光モジュールの構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the second embodiment. 図3は、実施形態3に係る光モジュールの構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the third embodiment. 図4は、実施形態4に係る光モジュールの構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the fourth embodiment. 図5は、実施形態5に係る光モジュールの構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the fifth embodiment. 図6は、実施形態6に係る光モジュールの構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the sixth embodiment. 図7は、図6に示す光モジュールの一部の側面図である。FIG. 7 is a side view of a part of the optical module shown in FIG. 図8は、シリコンプラットフォームの構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the silicon platform. 図9は、図8に示すシリコンプラットフォームの実装状態を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing the mounting state of the silicon platform shown in FIG.

以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. Further, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately designated by the same reference numerals. In addition, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the dimensions of each element, the ratio of each element, etc. may differ from the reality. Even between the drawings, there may be parts where the relationship and ratio of the dimensions are different from each other.

(実施形態1)
実施形態1に係る光モジュールの構成を示す模式図である。光モジュール100は、波長可変光源1と、変調器2と、光集積回路3と、波長ロッカ4と、光ファイバ5、6と、光学結合素子11、12、13、14、15とを備えている。
(Embodiment 1)
It is a schematic diagram which shows the structure of the optical module which concerns on Embodiment 1. FIG. The optical module 100 includes a wavelength variable light source 1, a modulator 2, an optical integrated circuit 3, a wavelength rocker 4, optical fibers 5, 6, and optical coupling elements 11, 12, 13, 14, and 15. There is.

波長可変光源1は、たとえば半導体レーザ素子を含んでおり、出力するレーザ光の波長をたとえば1530nm~1625nmの波長帯域内の所定の範囲で変更できるように構成されている。波長可変光源1は、光集積回路3に入力され、変調器2に出力されるレーザ光を出力する。 The wavelength variable light source 1 includes, for example, a semiconductor laser element, and is configured so that the wavelength of the output laser light can be changed within a predetermined range within a wavelength band of, for example, 1530 nm to 1625 nm. The tunable light source 1 outputs a laser beam that is input to the optical integrated circuit 3 and output to the modulator 2.

変調器2は、たとえばMZ(マッハツェンダ)型の位相変調器であり、外部から変調信号を付与されてIQ変調器として機能する公知のものである。変調器2は、光分岐部2aと、変調信号付与部2b、2cと、変調器2の内部の光接続を実現する複数の導波路とを備えている。光分岐部2aは、変調器2に入力された光を2つに分岐する。変調信号付与部2b、2cは、光分岐部2aで分岐された2つの光がそれぞれ入力され、入力された光を変調して変調光を生成し、出力する。2つの変調光は互いに直交する直線偏波状態を有する。変調器2は、InP系変調器とも呼ばれるものであって、少なくとも変調信号付与部2b、2cがInP系半導体材料を含む。 The modulator 2 is, for example, an MZ (Machzenda) type phase modulator, and is a known one to which a modulation signal is applied from the outside and functions as an IQ modulator. The modulator 2 includes an optical branching section 2a, a modulation signal addition section 2b, 2c, and a plurality of waveguides that realize an optical connection inside the modulator 2. The optical branching unit 2a splits the light input to the modulator 2 into two. The modulated signal addition units 2b and 2c receive input of two lights branched by the optical branching unit 2a, modulate the input light to generate modulated light, and output the modulated light. The two modulated lights have linearly polarized states that are orthogonal to each other. The modulator 2 is also called an InP-based modulator, and at least the modulation signal addition units 2b and 2c include an InP-based semiconductor material.

光集積回路3は、シリコン系半導体材料を含む複数の導波路および複数の光学素子が集積された光集積回路であって、SiPh(Silicon Photonics)回路とも呼ばれるものである。シリコン系半導体材料には、たとえばSiGe系半導体材料も含まれる。また、光集積回路3は、酸化シリコンからなる絶縁層が含まれてもよい。複数の導波路は、光集積回路3の内部の光接続を実現する。また、光集積回路3は、光学素子として、光分岐素子3aと、ビームスプリッタ(Beam Splitter:BS)3b、3cと、可変光減衰素子(Variable Optical Attenuator:VOA)3d、3eと、光分岐素子3f、3gと、偏波合成素子(Polarization Beam Combiner:PBC)3hと、光分岐素子3iと、光イコライザ3jと、コヒーレントミキサ3kと、光分岐素子3lと、受光素子である高速PD(Photo Diode)3mと、受光素子であるモニタPD3n、3o、3p、3q、3rと、光フィルタ3s、3tとを含む。これらの光学素子の機能については後に詳述する。 The optical integrated circuit 3 is an optical integrated circuit in which a plurality of waveguides including a silicon-based semiconductor material and a plurality of optical elements are integrated, and is also called a SiPh (Silicon Photonics) circuit. The silicon-based semiconductor material also includes, for example, a SiGe-based semiconductor material. Further, the optical integrated circuit 3 may include an insulating layer made of silicon oxide. The plurality of waveguides realize the optical connection inside the optical integrated circuit 3. Further, the optical integrated circuit 3 includes an optical splitting element 3a, a beam splitter (BS) 3b, 3c, a variable optical Attenuator (VOA) 3d, 3e, and an optical splitting element as optical elements. 3f, 3g, Polarization Beam Combiner (PBC) 3h, optical branching element 3i, optical equalizer 3j, coherent mixer 3k, optical branching element 3l, and high-speed PD (Photo Diode) which is a light receiving element. ) 3m, a monitor PD3n, 3o, 3p, 3q, 3r which is a light receiving element, and an optical filter 3s, 3t. The functions of these optical elements will be described in detail later.

波長ロッカ4は、波長可変光源1から出力された光の波長を検出するための波長検出器の一例である。波長ロッカ4は、たとえば平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)とPDアレイとからなる公知のものである。PLCは、入力された光を3つに分岐し、その一つをPDアレイに出力し、他の二つのそれぞれを、波長に対して透過特性が略周期的に変化し、波長弁別特性を有する2つのフィルタのそれぞれを通過させてからPDアレイに出力する。2つのフィルタはたとえばリング共振器やMZ干渉計からなり、互いに異なる透過波長特性を有する。PDアレイは、3つのPDがアレイ状に配列されて構成されている。PDアレイの3つのPDのそれぞれは、PLCが出力する3つの光のそれぞれを受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。各電流信号は、配線パターンを通じて外部の制御器に送信され、光の波長の検出と制御のために使用される。 The wavelength rocker 4 is an example of a wavelength detector for detecting the wavelength of the light output from the tunable light source 1. The wavelength rocker 4 is a known one including, for example, a planar lightwave circuit (PLC) and a PD array. The PLC branches the input light into three, outputs one of them to the PD array, and has the wavelength discrimination characteristic of each of the other two, in which the transmission characteristics change substantially periodically with respect to the wavelength. After passing through each of the two filters, it is output to the PD array. The two filters consist of, for example, a ring resonator or an MZ interferometer and have different transmission wavelength characteristics from each other. The PD array is composed of three PDs arranged in an array. Each of the three PDs in the PD array receives each of the three lights output by the PLC and outputs a current signal according to the light receiving intensity. Each current signal is transmitted through a wiring pattern to an external controller and is used to detect and control the wavelength of light.

光ファイバ5は、光集積回路3と光学結合しており、光集積回路3から出力された光を外部に出力する。光ファイバ6は、光集積回路3と光学結合しており、外部からの光を光集積回路3に入力する。光ファイバ5、6はたとえば公知の通信用シングルモード光ファイバである。 The optical fiber 5 is optically coupled to the optical integrated circuit 3 and outputs the light output from the optical integrated circuit 3 to the outside. The optical fiber 6 is optically coupled to the optical integrated circuit 3 and inputs light from the outside to the optical integrated circuit 3. The optical fibers 5 and 6 are, for example, known single-mode optical fibers for communication.

光学結合素子11は、波長可変光源1と光集積回路3とを光学結合させている。光学結合素子12は、変調器2と光集積回路3とを光学結合させている。光学結合素子13は、波長ロッカ4と光集積回路3とを光学結合させている。光学結合素子14は、光ファイバ5と光集積回路3とを光学結合させている。光学結合素子15は、光ファイバ6と光集積回路3とを光学結合させている。光学結合素子11~15は、レンズ、GRIN(Gradient INdex)レンズ、光ファイバ、導波路、またはフォトニックワイヤを含む。フォトニックワイヤは、樹脂などからなり光を導光するワイヤである。レンズは、単レンズや単レンズの組み合わせなどで構成される。レンズ、GRINレンズおよび導波路は、それぞれアレイ状に配列され、アレイ素子として構成されていてもよい。 The optical coupling element 11 optically couples the wavelength tunable light source 1 and the optical integrated circuit 3. The optical coupling element 12 optically couples the modulator 2 and the optical integrated circuit 3. The optical coupling element 13 optically couples the wavelength rocker 4 and the optical integrated circuit 3. The optical coupling element 14 optically couples the optical fiber 5 and the optical integrated circuit 3. The optical coupling element 15 optically couples the optical fiber 6 and the optical integrated circuit 3. Optical coupling elements 11 to 15 include a lens, a GRIN (Gradient INdex) lens, an optical fiber, a waveguide, or a photonic wire. The photonic wire is a wire made of resin or the like to guide light. The lens is composed of a single lens or a combination of single lenses. The lens, the GRIN lens, and the waveguide may be arranged in an array, respectively, and may be configured as an array element.

つぎに、光モジュール100の機能の一例を説明する。図1には、光モジュール100における光の光路を概略的に矢印で示している。波長可変光源1や変調器2や光集積回路3が備える導波路は、これらの光を許容できる範囲の光損失で導波するように構成されており、たとえば曲げ半径が許容曲げ損失以下に設計されている。 Next, an example of the function of the optical module 100 will be described. In FIG. 1, the optical path of light in the optical module 100 is schematically indicated by an arrow. The waveguide provided in the wavelength variable light source 1, the modulator 2, and the optical integrated circuit 3 is configured to guide these lights with an allowable light loss, for example, the bending radius is designed to be equal to or less than the allowable bending loss. Has been done.

波長可変光源1は直線偏波のレーザ光を出力する。光学結合素子11は、波長可変光源1からのレーザ光を光集積回路3の導波路に結合させる。 The tunable light source 1 outputs a linearly polarized laser beam. The optical coupling element 11 couples the laser beam from the tunable light source 1 to the waveguide of the optical integrated circuit 3.

光集積回路3において、光分岐素子3aは、光集積回路3の導波路を導波されたレーザ光のほとんどを通過させてビームスプリッタ3bに出力するとともに、一部を分岐してモニタPD3nに出力する。モニタPD3nは受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、配線パターンを通じて外部の制御器に送信され、波長可変光源1の出力のモニタのために使用される。 In the optical integrated circuit 3, the optical branching element 3a passes most of the guided laser light through the waveguide of the optical integrated circuit 3 and outputs it to the beam splitter 3b, and at the same time, partially branches and outputs it to the monitor PD3n. do. The monitor PD3n outputs a current signal according to the light receiving intensity. The current signal is transmitted to an external controller through a wiring pattern and is used to monitor the output of the tunable light source 1.

ビームスプリッタ3bは、光分岐素子3aからのレーザ光のほとんどを通過させて、導波路を介してビームスプリッタ3cに出力するとともに、一部を分岐して、導波路を介してコヒーレントミキサ3kに出力する。 The beam splitter 3b passes most of the laser light from the optical branching element 3a and outputs it to the beam splitter 3c via a waveguide, and at the same time, partially branches and outputs to a coherent mixer 3k via a waveguide. do.

ビームスプリッタ3cは、ビームスプリッタ3bからのレーザ光のほとんどを通過させて、導波路を介して光学結合素子12に出力するとともに、一部を分岐して、導波路を介して波長ロッカ4に出力する。 The beam splitter 3c passes most of the laser light from the beam splitter 3b and outputs it to the optical coupling element 12 via the waveguide, and at the same time, partially branches and outputs to the wavelength rocker 4 via the waveguide. do.

光学結合素子12は、ビームスプリッタ3cからのレーザ光を変調器2の導波路に結合させる。 The optical coupling element 12 couples the laser beam from the beam splitter 3c to the waveguide of the modulator 2.

変調器2において、光分岐部2aは、光学結合素子12からのレーザ光を2つに分岐する。変調信号付与部2b、2cは、光分岐部2aで分岐された2つのレーザ光がそれぞれ入力され、入力されたレーザ光をそれぞれIQ変調して、互いに直交する直線偏波状態の変調光を生成し、導波路を介して光学結合素子12に出力する。 In the modulator 2, the optical branching portion 2a splits the laser beam from the optical coupling element 12 into two. The modulation signal addition units 2b and 2c receive input of two laser beams branched by the optical branching unit 2a, and IQ-modulate the input laser light to generate modulated light in a linearly polarized state orthogonal to each other. Then, it is output to the optical coupling element 12 via the waveguide.

光学結合素子12は、変調器2からの2つの変調光を、導波路を介して可変光減衰素子3d、3eのそれぞれに出力する。可変光減衰素子3d、3eは、入力された変調光をそれぞれ減衰して、導波路を介して光分岐素子3f、3gにそれぞれ出力する。可変光減衰素子3d、3eの減衰量は、配線パターンを通じて外部の制御器から送信された電気信号によって制御される。 The optical coupling element 12 outputs two modulated lights from the modulator 2 to each of the variable light attenuation elements 3d and 3e via a waveguide. The variable light attenuation elements 3d and 3e attenuate the input modulated light and output them to the optical branching elements 3f and 3g via the waveguide. The amount of attenuation of the variable light attenuation elements 3d and 3e is controlled by an electric signal transmitted from an external controller through a wiring pattern.

光分岐素子3f、3gは、それぞれ、可変光減衰素子3d、3eからの変調光のほとんどを通過させて、導波路を介して偏波合成素子3hに出力するとともに、一部を分岐してモニタPD3o、3pにそれぞれ出力する。モニタPD3o、3pは受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、配線パターンを通じて外部の制御器に送信され、可変光減衰素子3d、3eの出力のモニタおよび減衰量の制御のために使用される。 The optical branching elements 3f and 3g pass most of the modulated light from the variable light attenuation elements 3d and 3e, respectively, and output to the polarization combining element 3h via a waveguide, and a part of the optical branching elements 3f and 3g is branched and monitored. Output to PD3o and 3p respectively. The monitors PD3o and 3p output a current signal according to the light receiving intensity. The current signal is transmitted to an external controller through the wiring pattern and is used to monitor the output of the variable light attenuation elements 3d and 3e and to control the amount of attenuation.

偏波合成素子3hは、光分岐素子3f、3gからの変調光を偏波合成して、導波路を介して光分岐素子3iに出力する。 The polarization synthesizing element 3h polarization-synthesizes the modulated light from the optical branching elements 3f and 3g, and outputs the modulated light to the optical branching element 3i via a waveguide.

光分岐素子3iは、偏波合成素子3hからの変調光のほとんどを通過させて、導波路を介して光イコライザ3jに出力するとともに、一部を分岐してモニタPD3qに出力する。モニタPD3qは受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、配線パターンを通じて外部の制御器に送信され、偏波合成素子3hの出力のモニタのために使用される。 The optical branching element 3i passes most of the modulated light from the polarization synthesizing element 3h and outputs it to the optical equalizer 3j via a waveguide, and at the same time, partially branches and outputs it to the monitor PD3q. The monitor PD3q outputs a current signal according to the light receiving intensity. The current signal is transmitted to an external controller through the wiring pattern and is used for monitoring the output of the polarization synthesizing element 3h.

光イコライザ(Optical Equalizer)3jは、光分岐素子3iからの変調光がスペクトル的に平坦などの所望の形状になるように所定のスペクトル特性の減衰を与えて、導波路、光フィルタ3sを介して光学結合素子14に出力するものであり、ラティス型光回路などにより導波路上に容易に構成する事ができる。光イコライザ3jは、たとえば、非特許文献であるECOC2019、Dublin、IrelandのTu2.D.2や、Tu3.B.1に開示されたものである。また、光イコライザ3jは、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)と回折格子とを含んで構成された公知のものでもよいが、本構成のように導波路上に形成する事で経済的に小型な光モジュールを実現する上で高い効果を有する。 The optical equalizer 3j provides attenuation of predetermined spectral characteristics so that the modulated light from the optical branching element 3i has a desired shape such as spectral flatness, and is passed through a waveguide and an optical filter 3s. It is output to the optical coupling element 14, and can be easily configured on the waveguide by a lattice type optical circuit or the like. The optical equalizer 3j is described, for example, in the non-patent documents ECOC2019, Dublin, Ireland's Tu2. D. 2 and Tu3. B. It is the one disclosed in 1. Further, the optical equalizer 3j may be a known one including an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) and a diffraction grating, but it is economically compact by forming it on a waveguide as in this configuration. It has a high effect in realizing a module.

光学結合素子14は、光フィルタ3sを透過した変調光を光ファイバ5に結合させる。光ファイバ5は、変調光を外部に伝搬する。 The optical coupling element 14 couples the modulated light transmitted through the optical filter 3s to the optical fiber 5. The optical fiber 5 propagates the modulated light to the outside.

一方、光ファイバ6は、外部からの信号光を伝搬し、光学結合素子15に出力する。光学結合素子15は、光ファイバ6からの信号光を、光フィルタ3tを介して光集積回路3の導波路に結合させる。 On the other hand, the optical fiber 6 propagates the signal light from the outside and outputs it to the optical coupling element 15. The optical coupling element 15 couples the signal light from the optical fiber 6 to the waveguide of the optical integrated circuit 3 via the optical filter 3t.

光集積回路3において、光分岐素子3lは、光集積回路3の導波路を導波された信号光のほとんどを通過させてコヒーレントミキサ3kに出力するとともに、一部を分岐してモニタPD3rに出力する。モニタPD3rは受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、配線パターンを通じて外部の制御器に送信され、信号光のパワーをモニタするために使用される。 In the optical integrated circuit 3, the optical branching element 3l passes most of the signal light guided through the waveguide of the optical integrated circuit 3 and outputs it to the coherent mixer 3k, and at the same time, partially branches and outputs it to the monitor PD3r. do. The monitor PD3r outputs a current signal according to the light receiving intensity. The current signal is transmitted through a wiring pattern to an external controller and is used to monitor the power of the signal light.

コヒーレントミキサ3kは、90°光ハイブリッド回路を含んでおり、光分岐素子3lから導波路を介して入力された信号光と、ビームスプリッタ3bから導波路を介して入力されたレーザ光(局発光)とを干渉させて処理し、処理信号光を生成し、高速PD3mに出力する。処理信号光は、X偏波のI成分に対応するIx信号光、X偏波のQ成分に対応するQx信号光、Y偏波のI成分に対応するIy信号光、およびY偏波のQ成分に対応するQy信号光、の4つである。 The coherent mixer 3k includes a 90 ° optical hybrid circuit, and the signal light input from the optical branching element 3l via the waveguide and the laser beam (local emission) input from the beam splitter 3b via the waveguide. Is processed by interfering with, a processing signal light is generated, and it is output to a high-speed PD3m. The processed signal light includes Ix signal light corresponding to the I component of X polarization, Qx signal light corresponding to the Q component of X polarization, Iy signal light corresponding to the I component of Y polarization, and Q of Y polarization. There are four Qy signal lights corresponding to the components.

高速PD3mは、4つのバランスドPDを有しており、4つの処理信号光のそれぞれを受光して、電流信号に変換して出力する。電流信号は、配線パターンを通じて制御器またはさらに上位の制御装置に送信され、信号光の復調のために使用される。 The high-speed PD3m has four balanced PDs, receives each of the four processed signal lights, converts them into a current signal, and outputs the light. The current signal is transmitted through the wiring pattern to the controller or a higher level controller and used for demodulation of the signal light.

なお、光フィルタ3s、3tは、信号光や変調光が含まれる波長帯の光を主に透過し、当該波長帯の範囲外の波長を有するノイズ光をカットする特性を有する。ノイズ光は、たとえば光伝送路や光源などで生じ得る。光フィルタ3s、3tは、ラティス型、AWG(Arrayed Waveguide Gratings)型、グレーティングなどの多様な構成により簡単に形成できる(たとえば、非特許文献であるOptics Express Vol. 24, Issue 26, pp. 29577-29582(2016))。 The optical filters 3s and 3t have a characteristic of mainly transmitting light in a wavelength band including signal light and modulated light and cutting noise light having a wavelength outside the range of the wavelength band. Noise light can be generated, for example, in an optical transmission line or a light source. The optical filters 3s and 3t can be easily formed by various configurations such as lattice type, AWG (Arrayed Waveguide Gratings) type, and grating (for example, Optics Express Vol. 24, Issue 26, pp. 29577-, which is a non-patent document. 29582 (2016)).

以上のように構成された光モジュール100では、SiPh回路である光集積回路3が、集積された複数の導波路および複数の光学素子を通過したレーザ光をInP系の変調器2に出力し、変調器2が変調光を生成し、光集積回路3が変調光を受付け、集積された複数の導波路および複数の光学素子を通過した変調光を出力する。したがって、InP系の変調器2によって高速変調に適するとともに、SiPh回路である光集積回路3によって空間伝搬する箇所を可能な限り削減し、内部の導波路伝搬を活用することで、組み立て時や経時的な光学的位置ずれを抑制し、結合損失などの光損失を抑制できる。特に、異なる材料系で構成された変調器2と光集積回路3とが最小限の光学結合箇所で結合されるので、光損失の抑制効果は顕著である。さらには、光モジュール100では、部品点数および部品コストが削減され、低コスト化が実現される。 In the optical module 100 configured as described above, the optical integrated circuit 3 which is a SiPh circuit outputs laser light that has passed through a plurality of integrated waveguides and a plurality of optical elements to the InP system modulator 2. The modulator 2 generates the modulated light, the optical integrated circuit 3 receives the modulated light, and outputs the modulated light that has passed through the integrated plurality of waveguides and the plurality of optical elements. Therefore, the InP-based modulator 2 is suitable for high-speed modulation, and the space propagation location is reduced as much as possible by the optical integrated circuit 3 which is a SiPh circuit, and the internal waveguide propagation is utilized to enable assembly and aging. Optical misalignment can be suppressed, and optical loss such as coupling loss can be suppressed. In particular, since the modulator 2 composed of different material systems and the optical integrated circuit 3 are coupled at the minimum optical coupling points, the effect of suppressing optical loss is remarkable. Further, in the optical module 100, the number of parts and the cost of parts are reduced, and the cost can be reduced.

この光モジュール100は、波長可変光源1と変調器2とを含む部分が光送信部を構成し、コヒーレントミキサ3kを含む部分が光受信部を構成している。このような光モジュール100は、たとえばOIF(Optical Internetworking Forum)によるIC-TROSA(integrated coherent transmitter-receiver optical sub-assembly)のType-IIに適用できる。 In the optical module 100, a portion including a tunable light source 1 and a modulator 2 constitutes an optical transmission unit, and a portion including a coherent mixer 3k constitutes an optical reception unit. Such an optical module 100 can be applied to Type-II of IC-TROSA (integrated coherent transmitter-receiver optical sub-assembly) by, for example, OIF (Optical Internetworking Forum).

(実施形態2)
図2は、実施形態2に係る光モジュールの構成を示す模式図である。光モジュール100Aは、図1に示す光モジュール100の構成において、光集積回路3を光集積回路3Aに置き換え、ビームスプリッタ7Aと光学結合素子16Aとを追加した構成を有する。光集積回路3Aは、光集積回路3の構成において、ビームスプリッタ3b、光イコライザ3jおよび光フィルタ3s、3tを削除した構成を有する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the second embodiment. The optical module 100A has a configuration in which the optical integrated circuit 3 is replaced with the optical integrated circuit 3A and the beam splitter 7A and the optical coupling element 16A are added in the configuration of the optical module 100 shown in FIG. The optical integrated circuit 3A has a configuration in which the beam splitter 3b, the optical equalizer 3j, and the optical filters 3s and 3t are deleted in the configuration of the optical integrated circuit 3.

光モジュール100Aの機能の一例を説明する。
光学結合素子16Aは、波長可変光源1からのレーザ光を、空間結合によってビームスプリッタ7Aに結合させる。ビームスプリッタ7Aは、集積されていない光学素子であって、光学結合素子11と空間結合している。ビームスプリッタ7Aは、レーザ光のほとんどを通過させて、光学結合素子11と光集積回路3Aの導波路とを介してビームスプリッタ3cに出力するとともに、一部を分岐して、光学結合素子11と光集積回路3Aの導波路とを介して光分岐素子3aに出力する。光分岐素子3aは、光集積回路3の導波路を導波されたレーザ光のほとんどを通過させて、導波路を介してコヒーレントミキサ3kに出力するとともに、一部を分岐してモニタPD3nに出力する。
An example of the function of the optical module 100A will be described.
The optical coupling element 16A couples the laser beam from the tunable light source 1 to the beam splitter 7A by spatial coupling. The beam splitter 7A is an optical element that is not integrated and is spatially coupled to the optical coupling element 11. The beam splitter 7A passes most of the laser light and outputs it to the beam splitter 3c via the optical coupling element 11 and the waveguide of the optical integrated circuit 3A, and at the same time, a part of the beam splitter 7A is branched to the optical coupling element 11 and the optical coupling element 11. It is output to the optical branching element 3a via the waveguide of the optical integrated circuit 3A. The optical branching element 3a passes most of the guided laser light through the waveguide of the optical integrated circuit 3 and outputs it to the coherent mixer 3k via the waveguide, and at the same time, partially branches and outputs it to the monitor PD3n. do.

光モジュール100Aのその他の機能は、光モジュール100の機能と同様なので、説明を省略する。 Since the other functions of the optical module 100A are the same as the functions of the optical module 100, the description thereof will be omitted.

以上のように構成された光モジュール100Aにおいても、光損失を抑制でき、部品点数および部品コストが削減され、低コスト化が実現される。また、このような光モジュール100Aは、たとえばIC-TROSAのType-IIに適用できる。 Even in the optical module 100A configured as described above, optical loss can be suppressed, the number of parts and the cost of parts can be reduced, and cost reduction can be realized. Further, such an optical module 100A can be applied to, for example, a Type-II of IC-TROSA.

(実施形態3)
図3は、実施形態3に係る光モジュールの構成を示す模式図である。光モジュール100Bは、図1に示す光モジュール100の構成において、光集積回路3を光集積回路3Bに置き換え、波長ロッカ4と光学結合素子13とを削除した構成を有する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the third embodiment. The optical module 100B has a configuration in which the optical integrated circuit 3 is replaced with the optical integrated circuit 3B and the wavelength rocker 4 and the optical coupling element 13 are deleted in the configuration of the optical module 100 shown in FIG.

光集積回路3Bは、光集積回路3の構成において、波長ロッカ3uを追加し、光イコライザ3jを削除した構成を有する。波長ロッカ3uは、波長ロッカ4と同様の構成、機能を有するが、シリコン系半導体材料を含んで構成されており、光集積回路3Bに集積されている点で異なる。 The optical integrated circuit 3B has a configuration in which the wavelength rocker 3u is added and the optical equalizer 3j is deleted in the configuration of the optical integrated circuit 3. The wavelength rocker 3u has the same configuration and function as the wavelength rocker 4, but is different in that it is configured to include a silicon-based semiconductor material and is integrated in the optical integrated circuit 3B.

光モジュール100Bの機能の一例は、光モジュール100の機能と同様であるが、ビームスプリッタ3cが、ビームスプリッタ3bからのレーザ光の一部を分岐して、導波路を介して波長ロッカ3uに出力する点が異なる。 An example of the function of the optical module 100B is the same as the function of the optical module 100, but the beam splitter 3c branches a part of the laser beam from the beam splitter 3b and outputs it to the wavelength rocker 3u via the waveguide. The point to do is different.

以上のように構成された光モジュール100Bにおいても、光損失を抑制でき、部品点数および部品コストが削減され、低コスト化が実現される。また、このような光モジュール100Bは、たとえばIC-TROSAのType-IIに適用できる。 Even in the optical module 100B configured as described above, optical loss can be suppressed, the number of parts and the cost of parts can be reduced, and cost reduction can be realized. Further, such an optical module 100B can be applied to, for example, an IC-TROSA Type-II.

(実施形態4)
図4は、実施形態4に係る光モジュールの構成を示す模式図である。光モジュール100Cは、図1に示す光モジュール100の構成において、光集積回路3を光集積回路3Cに置き換え、波長可変光源1と波長ロッカ4と光学結合素子11、13とを削除し、光学結合素子17Cと光ファイバ8Cとを追加した構成を有する。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the fourth embodiment. In the configuration of the optical module 100 shown in FIG. 1, the optical module 100C replaces the optical integrated circuit 3 with the optical integrated circuit 3C, deletes the wavelength variable light source 1, the wavelength rocker 4, and the optical coupling elements 11 and 13, and optically couples them. It has a configuration in which an element 17C and an optical fiber 8C are added.

光集積回路3Cは、光集積回路3の構成において、ビームスプリッタ3Cbを追加し、ビームスプリッタ3b、3cと光イコライザ3jとモニタPD3nと光フィルタ3s、3tとを削除した構成を有する。 The optical integrated circuit 3C has a configuration in which the beam splitter 3Cb is added, the beam splitter 3b and 3c, the optical equalizer 3j, the monitor PD3n, and the optical filters 3s and 3t are deleted in the configuration of the optical integrated circuit 3.

光モジュール100Cの機能の一例を説明する。
光ファイバ8Cは、外部からのレーザ光を伝搬し、光学結合素子15に出力する。レーザ光は、波長可変光源1が出力するレーザ光と同様の特性を有する。光学結合素子17Cは、光ファイバ8Cからのレーザ光を光集積回路3Cの導波路に結合させる。
An example of the function of the optical module 100C will be described.
The optical fiber 8C propagates the laser light from the outside and outputs it to the optical coupling element 15. The laser light has the same characteristics as the laser light output by the tunable light source 1. The optical coupling element 17C couples the laser beam from the optical fiber 8C to the waveguide of the optical integrated circuit 3C.

光集積回路3Cにおいて、ビームスプリッタ3Cbは、光集積回路3Cの導波路を導波されたレーザ光のほとんどを通過させて光学結合素子12に出力するとともに、一部を分岐してコヒーレントミキサ3kに出力する。 In the optical integrated circuit 3C, the beam splitter 3Cb passes most of the guided laser light through the waveguide of the optical integrated circuit 3C and outputs it to the optical coupling element 12, and at the same time, a part of the beam splitter 3C is branched into the coherent mixer 3k. Output.

すなわち、光ファイバ8Cから入力される光は、一部が変調器2によって変調されて変調光になるとともに、一部がコヒーレントミキサ3kにおいて局発光として使用される。 That is, a part of the light input from the optical fiber 8C is modulated by the modulator 2 to become the modulated light, and a part of the light is used as local emission in the coherent mixer 3k.

光モジュール100Cのその他の機能は、光モジュール100の機能と同様なので、説明を省略する。 Since the other functions of the optical module 100C are the same as the functions of the optical module 100, the description thereof will be omitted.

以上のように構成された光モジュール100Cにおいても、光損失を抑制でき、部品点数および部品コストが削減され、低コスト化が実現される。また、このような光モジュール100Bは、たとえばIC-TROSAのType-Iに適用できる。 Even in the optical module 100C configured as described above, optical loss can be suppressed, the number of parts and the cost of parts can be reduced, and cost reduction can be realized. Further, such an optical module 100B can be applied to, for example, a Type-I of an IC-TROSA.

(実施形態5)
図5は、実施形態5に係る光モジュールの構成を示す模式図である。光モジュール100Dは、図4に示す光モジュール100Cの構成において、光集積回路3Cを光集積回路3Dに置き換え、光学結合素子15と光ファイバ6とを削除した構成を有する。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the fifth embodiment. The optical module 100D has a configuration in which the optical integrated circuit 3C is replaced with the optical integrated circuit 3D and the optical coupling element 15 and the optical fiber 6 are deleted in the configuration of the optical module 100C shown in FIG.

光集積回路3Dは、光集積回路3Cの構成において、ビームスプリッタ3Cbとコヒーレントミキサ3kと光分岐素子3lと高速PD3mとモニタPD3rを削除した構成を有する。 The optical integrated circuit 3D has a configuration in which the beam splitter 3Cb, the coherent mixer 3k, the optical branching element 3l, the high-speed PD3m, and the monitor PD3r are deleted in the configuration of the optical integrated circuit 3C.

光モジュール100Dの機能の一例を説明する。
光ファイバ8Cは、外部からのレーザ光を伝搬し、光学結合素子15に出力する。レーザ光は、波長可変光源1が出力するレーザ光と同様の特性を有する。光学結合素子17Cは、光ファイバ8Cからのレーザ光を光集積回路3Cの導波路に結合させる。
An example of the function of the optical module 100D will be described.
The optical fiber 8C propagates the laser light from the outside and outputs it to the optical coupling element 15. The laser light has the same characteristics as the laser light output by the tunable light source 1. The optical coupling element 17C couples the laser beam from the optical fiber 8C to the waveguide of the optical integrated circuit 3C.

光集積回路3Cにおいて、導波路は、導波したレーザ光を光学結合素子12に出力する。 In the optical integrated circuit 3C, the waveguide outputs the guided laser beam to the optical coupling element 12.

すなわち、光ファイバ8Cから入力される光は、変調器2によって変調されて変調光になる。また、光モジュール100Dはコヒーレントミキサに関わる機能は無い。 That is, the light input from the optical fiber 8C is modulated by the modulator 2 to become modulated light. Further, the optical module 100D has no function related to the coherent mixer.

光モジュール100Dのその他の機能は、光モジュール100Cの機能と同様なので、説明を省略する。 Since the other functions of the optical module 100D are the same as the functions of the optical module 100C, the description thereof will be omitted.

以上のように構成された光モジュール100Dにおいても、光損失を抑制でき、部品点数および部品コストが削減され、低コスト化が実現される。また、このような光モジュール100Bは、たとえばOIFによるHB-CDM(High Bandwidth Coherent Driver Modulator)に適用できる。 Even in the optical module 100D configured as described above, optical loss can be suppressed, the number of parts and the cost of parts can be reduced, and cost reduction can be realized. Further, such an optical module 100B can be applied to, for example, an HB-CDM (High Bandwidth Coherent Driver Modulator) by OIF.

(実施形態6)
図6は、実施形態6に係る光モジュールの構成を示す模式図である。図7は、図6に示す光モジュールの一部の側面図である。光モジュール100Eは、図1に示す光モジュール100の構成において、温度調節素子21とスペーサ22とを追加した構成を有する。
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the optical module according to the sixth embodiment. FIG. 7 is a side view of a part of the optical module shown in FIG. The optical module 100E has a configuration in which a temperature control element 21 and a spacer 22 are added in the configuration of the optical module 100 shown in FIG.

温度調節素子21は、波長可変光源1と波長ロッカ4と変調器2とを搭載している。また、温度調節素子21は、光集積回路3の一部を搭載している。具体的には、温度調節素子21は、光集積回路3の、波長可変光源1、変調器2、および波長ロッカ4と光学結合をしている部分の周辺の部分を搭載している。ここで搭載は熱的な接触を実現する態様の一例である。 The temperature control element 21 includes a tunable light source 1, a wavelength rocker 4, and a modulator 2. Further, the temperature control element 21 is equipped with a part of the optical integrated circuit 3. Specifically, the temperature control element 21 mounts a portion of the optical integrated circuit 3 around a portion that is optically coupled to the wavelength tunable light source 1, the modulator 2, and the wavelength rocker 4. Here, mounting is an example of an embodiment that realizes thermal contact.

スペーサ22は、光集積回路3を搭載している。スペーサ22の高さは、光集積回路3の一部が温度調節素子21に搭載できるように調節されている。 The spacer 22 is equipped with an optical integrated circuit 3. The height of the spacer 22 is adjusted so that a part of the optical integrated circuit 3 can be mounted on the temperature control element 21.

光モジュール100Eの機能は、光モジュール100Cの機能と同様なので、説明を省略する。 Since the function of the optical module 100E is the same as the function of the optical module 100C, the description thereof will be omitted.

以上のように構成された光モジュール100Eにおいても、光損失を抑制でき、部品点数および部品コストが削減され、低コスト化が実現される。また、光モジュール100Eでは、温度調節素子21が、変調器2と熱的に接触しているので、変調器2の温度を略一定の温度に維持することができ、変調器2の変調特性を安定にすることができる。また、温度調節素子21が、光集積回路3の、変調器2と光学結合をしている部分の周辺とに熱的に接触しているので、光学結合をしている部分が変調器2と略同じ温度に保たれる。その結果、温度調節素子21と光集積回路3との熱膨張係数の違いにより位置ずれが生じて光損失が増加してしまう、という事態の発生が抑制される。また、波長可変光源1や波長ロッカ4についても同様に、温度調節素子21が熱的に接触しているので、波長可変光源1や波長ロッカ4の特性を安定にすることができるとともに、光損失が増加してしまうという事態の発生が抑制される。 Even in the optical module 100E configured as described above, optical loss can be suppressed, the number of parts and the cost of parts can be reduced, and cost reduction can be realized. Further, in the optical module 100E, since the temperature control element 21 is in thermal contact with the modulator 2, the temperature of the modulator 2 can be maintained at a substantially constant temperature, and the modulation characteristics of the modulator 2 can be improved. Can be stable. Further, since the temperature control element 21 is in thermal contact with the periphery of the portion of the optical integrated circuit 3 that is optically coupled to the modulator 2, the portion of the optical integrated circuit 3 that is optically coupled is in contact with the modulator 2. It is kept at about the same temperature. As a result, the occurrence of a situation in which the position shift occurs due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the temperature control element 21 and the optical integrated circuit 3 and the optical loss increases is suppressed. Similarly, since the temperature control element 21 is thermally in contact with the tunable light source 1 and the wavelength rocker 4, the characteristics of the tunable light source 1 and the wavelength rocker 4 can be stabilized and the light loss can be achieved. The occurrence of the situation that the number increases is suppressed.

光集積回路3のうち温度調節素子21と熱的に接触している部分は、光集積回路3の導波路のうち、波長可変光源1と光学結合している光学結合素子11、変調器2と光学結合している光学結合素子12、および波長ロッカ4と光学結合している光学結合素子13のそれぞれと光学結合している各導波路の端面を含む。また、光集積回路3のうち温度調節素子21と熱的に接触している部分の大きさは、許容される位置ずれなどによって適宜設定されるが、たとえば、光学結合素子11、12、13と光学結合している端面から0.5mm程度の領域である。また、光集積回路3の全てが温度調節素子21と熱的に接触していると、温度調節素子21の消費電力が過度に大きくなるため、温度調節素子21に搭載される光集積回路3の面の面積の50%以下とすることが好ましい。 The portion of the optical integrated circuit 3 that is in thermal contact with the temperature control element 21 is the optical coupling element 11 and the modulator 2 that are optically coupled to the wavelength variable light source 1 in the waveguide of the optical integrated circuit 3. Includes the end face of each waveguide that is optically coupled to each of the optically coupled optical coupling element 12 and the optically coupled optical coupling element 13 to the wavelength rocker 4. Further, the size of the portion of the optical integrated circuit 3 that is in thermal contact with the temperature control element 21 is appropriately set depending on the allowable positional deviation or the like, and is, for example, the optical coupling elements 11, 12, and 13. It is a region of about 0.5 mm from the end face of optical coupling. Further, if all of the optical integrated circuits 3 are in thermal contact with the temperature control element 21, the power consumption of the temperature control element 21 becomes excessively large, so that the optical integrated circuit 3 mounted on the temperature control element 21 It is preferably 50% or less of the surface area.

(シリコンプラットフォーム)
上記各実施形態に記載の光集積回路は、シリコン系半導体材料を含むベースと一体に構成されていてもよい。図8は、一例として、光集積回路3とベース31とが一体に構成された部分を含むシリコンプラットフォーム30の構成を示す模式図である。このシリコンプラットフォーム30は、平板状のベース31の主表面の一部に光集積回路3が設けられた構成を有する。また、シリコンプラットフォーム30は、主表面の一部に、座繰り部31a、31bおよび光ファイバ実装部31c、31dを備える。光ファイバ実装部31c、31dはベース31の主表面から突出しており、その上面には溝31ca、31daがそれぞれ設けられている。本実施形態では溝31ca、31daはV溝であるが、U溝でもよい。
(Silicon platform)
The optical integrated circuit described in each of the above embodiments may be integrally configured with a base including a silicon-based semiconductor material. FIG. 8 is a schematic diagram showing, as an example, the configuration of a silicon platform 30 including a portion in which an optical integrated circuit 3 and a base 31 are integrally configured. The silicon platform 30 has a configuration in which an optical integrated circuit 3 is provided on a part of the main surface of a flat plate-shaped base 31. Further, the silicon platform 30 includes countersunk portions 31a and 31b and optical fiber mounting portions 31c and 31d on a part of the main surface. The optical fiber mounting portions 31c and 31d project from the main surface of the base 31, and grooves 31ca and 31da are provided on the upper surface thereof, respectively. In the present embodiment, the grooves 31ca and 31da are V grooves, but may be U grooves.

図9は、シリコンプラットフォーム30の実装状態を示す模式図である。図9では、一例として、座繰り部31aに変調器2が実装され、座繰り部31bに波長可変光源1が実装されている。座繰り部31aは変調器実装部の一例であり、座繰り部31bは波長可変光源実装部の一例である。また、光ファイバ実装部31cには、溝31caに一部が収容されるように光ファイバ5が実装されている。光ファイバ実装部31dには、溝31daに一部が収容されるように光ファイバ6が実装されている。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a mounting state of the silicon platform 30. In FIG. 9, as an example, the modulator 2 is mounted on the countersunk portion 31a, and the tunable light source 1 is mounted on the countersunk portion 31b. The counterbore portion 31a is an example of a modulator mounting unit, and the counterbore portion 31b is an example of a tunable light source mounting unit. Further, the optical fiber 5 is mounted on the optical fiber mounting portion 31c so that a part of the optical fiber is accommodated in the groove 31ca. The optical fiber 6 is mounted on the optical fiber mounting portion 31d so that a part of the optical fiber is accommodated in the groove 31da.

光集積回路3、座繰り部31a、31bおよび光ファイバ実装部31c、31dは、シリコンプロセスによって相対位置が高精度になるように形成されたものである。このようなシリコンプラットフォーム30を用いた光モジュールであれば、変調器2、光集積回路3、および光ファイバ5、6の相対位置の精度が高く、光損失がさらに抑制される。 The optical integrated circuit 3, the counterbore portions 31a and 31b, and the optical fiber mounting portions 31c and 31d are formed by a silicon process so that their relative positions are highly accurate. In an optical module using such a silicon platform 30, the accuracy of the relative positions of the modulator 2, the optical integrated circuit 3, and the optical fibers 5 and 6 is high, and the optical loss is further suppressed.

なお、上記実施形態では、波長可変光源1や変調器2や波長ロッカ4が、光学結合素子によって光集積回路と光学結合しているが、バットジョイント(butt joint)接合によって光学結合がなされていてもよい。この場合は、光学結合素子の使用数をさらに削減できる。たとえば、変調器2と光集積回路とは、互いに光を入出力させる導波路同士がバットジョイント接合とによって光学結合がされる。 In the above embodiment, the wavelength variable light source 1, the modulator 2, and the wavelength rocker 4 are optically coupled to the optical integrated circuit by an optical coupling element, but are optically coupled by a butt joint junction. It is also good. In this case, the number of optical coupling elements used can be further reduced. For example, in the modulator 2 and the optical integrated circuit, the waveguides that input and output light to each other are optically coupled by a butt joint junction.

また、上記実施形態において、変調器2は、変調信号付与部2b、2cに入力される光または変調光を増幅する光増幅器を備えていてもよい。光増幅器は、たとえばInP系半導体材料を含んで構成された半導体光増幅器である。このような半導体光増幅器は変調信号付与部2b、2cとともに集積することも可能である。 Further, in the above embodiment, the modulator 2 may include an optical amplifier that amplifies the light input to the modulation signal addition units 2b and 2c or the modulated light. The optical amplifier is, for example, a semiconductor optical amplifier configured to include an InP-based semiconductor material. Such a semiconductor optical amplifier can also be integrated together with the modulation signal addition units 2b and 2c.

また、上記実施形態において、光集積回路に光学素子としてシリコンレンズを集積させてもよい。また、上記光集積回路またはプラットフォームに、高速PD3mから出力される電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ(TIA)や、変調器2を駆動するDRV(Digital Modulator Driver)や、制御器としての制御ICなどが集積されていてもよい。また、光集積回路に光アイソレータやDCブロッキングや終端器が集積されてもよい。また、光イコライザは、光集積回路の外部に設けられていてもよい。 Further, in the above embodiment, a silicon lens may be integrated as an optical element in the optical integrated circuit. Further, in the optical integrated circuit or platform, a transimpedance amplifier (TIA) that converts a current signal output from a high-speed PD3m into a voltage signal, a DRV (Digital Modulator Driver) that drives a modulator 2, and a controller are used. Control ICs and the like may be integrated. Further, an optical isolator, a DC blocking, or a terminator may be integrated in the optical integrated circuit. Further, the optical equalizer may be provided outside the optical integrated circuit.

また、上記実施形態では、光集積回路を単一のチップで構成しているが、コヒーレントミキサとその他の部分とを別々のチップに構成し、これらをバットジョイントまたは光学結合素子によって光学接合してもよい。 Further, in the above embodiment, the optical integrated circuit is configured by a single chip, but the coherent mixer and other parts are configured by separate chips, and these are optically bonded by a butt joint or an optical coupling element. It is also good.

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Further, the present invention is not limited to the above embodiments. The present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

1 :波長可変光源
2 :変調器
2a :光分岐部
2b、2c :変調信号付与部
3、3A、3B、3C :光集積回路
3b、3c、3Cb、7A :ビームスプリッタ
3D :光集積回路
3a :光分岐素子
3d、3e :可変光減衰素子
3f、3g、3i :光分岐素子
3h :偏波合成素子
3j :光イコライザ
3k :コヒーレントミキサ
3l :光分岐素子
3m :高速PD
3n、3o、3p、3q、3r :モニタPD
3s、3t :光フィルタ
3u、4 :波長ロッカ
5、6、8C :光ファイバ
11、12、13、14、15、16A、17C :光学結合素子
21 :温度調節素子
22 :スペーサ
30 :シリコンプラットフォーム
31 :ベース
31a、31b :座繰り部
31c、31d :光ファイバ実装部
31ca、31da :溝
100、100A、100B、100C、100D、100E :光モジュール
1: Variable wavelength light source 2: Modulator 2a: Optical branch 2b, 2c: Modulation signal addition unit 3, 3A, 3B, 3C: Optical integrated circuit 3b, 3c, 3Cb, 7A: Beam splitter 3D: Optical integrated circuit 3a: Optical branching element 3d, 3e: Variable optical attenuation element 3f, 3g, 3i: Optical branching element 3h: Polarization synthesis element 3j: Optical equalizer 3k: Coherent mixer 3l: Optical branching element 3m: High-speed PD
3n, 3o, 3p, 3q, 3r: Monitor PD
3s, 3t: Optical filter 3u, 4: Wavelength rocker 5, 6, 8C: Optical fiber 11, 12, 13, 14, 15, 16A, 17C: Optical coupling element 21: Temperature control element 22: Spacer 30: Silicon platform 31 : Base 31a, 31b: Counterbore 31c, 31d: Optical fiber mounting part 31ca, 31da: Groove 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E: Optical module

Claims (17)

InP系半導体材料を含み、入力された光を変調する変調信号付与部を備えた変調器と、
前記変調器と光学結合をし、シリコン系半導体材料を含む複数の導波路および複数の光学素子が集積された光集積回路と、
を備え、
前記光集積回路は、前記導波路のいずれかまたは前記光学素子のいずれかを通過した光を前記変調器に出力し、前記変調器が前記光を変調して生成した変調光を受付け、前記導波路の他のいずれかまたは前記光学素子の他のいずれかを通過した前記変調光を出力する
光モジュール。
A modulator containing an InP-based semiconductor material and having a modulation signal addition unit that modulates the input light, and
An optical integrated circuit that is optically coupled to the modulator and has a plurality of waveguides including a silicon-based semiconductor material and a plurality of optical elements integrated.
Equipped with
The optical integrated circuit outputs light that has passed through either of the waveguides or any of the optical elements to the modulator, receives the modulated light generated by the modulator modulating the light, and guides the light. An optical module that outputs the modulated light that has passed through any other waveguide or other optical element.
前記光学結合はバットジョイントまたは光学結合素子によってなされている
請求項1に記載の光モジュール。
The optical module according to claim 1, wherein the optical coupling is made by a butt joint or an optical coupling element.
前記光学結合素子は、レンズ、GRINレンズ、光ファイバ、導波路、またはフォトニックワイヤを含む
請求項2に記載の光モジュール。
The optical module according to claim 2, wherein the optical coupling element includes a lens, a GRIN lens, an optical fiber, a waveguide, or a photonic wire.
前記変調器は、前記変調信号付与部に入力される光または前記変調光を増幅する光増幅器を備える
請求項1~3のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 3, wherein the modulator includes light input to the modulation signal addition unit or an optical amplifier for amplifying the modulation light.
前記光集積回路は、前記光学素子としてレンズ、受光素子、偏波合成素子、または可変光減衰素子を備える
請求項1~4のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical integrated circuit includes a lens, a light receiving element, a polarization synthesis element, or a variable light attenuation element as the optical element.
前記光集積回路は、前記光学素子として、受光素子と、通過する光の一部を分岐して前記受光素子に出力する光分岐素子とを備える
請求項1~4のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical integrated circuit includes a light receiving element and an optical branching element that branches a part of the passing light and outputs the light to the light receiving element. Optical module.
前記変調器は、前記変調信号付与部として、2つの変調信号付与部を備え、
前記光集積回路は、前記光学素子として偏波合成素子と2つの可変光減衰素子とを備え、
前記2つの可変光減衰素子は、それぞれ、前記2つの変調信号付与部で生成された2つの変調光を減衰し、
前記偏波合成素子は、減衰した前記2つの変調光を偏波合成する
請求項1~4のいずれか一つに記載の光モジュール。
The modulator includes two modulation signal addition units as the modulation signal addition unit.
The optical integrated circuit includes a polarization synthesis element and two variable light attenuation elements as the optical element.
The two variable light attenuation elements attenuate the two modulated lights generated by the two modulated signal addition units, respectively.
The optical module according to any one of claims 1 to 4, wherein the polarization synthesizing element is a polarization synthesizing of the two attenuated modulated lights.
前記光集積回路は、光フィルタならびに光イコライザを備える
請求項1~7のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical integrated circuit includes an optical filter and an optical equalizer.
前記光集積回路と光学結合をする光ファイバを備える
請求項1~8のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 8, further comprising an optical fiber that optically couples with the optical integrated circuit.
前記光集積回路は、シリコン系半導体材料を含み、前記変調器を実装する変調器実装部を備えるベースと一体に構成されている
請求項1~8のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 8, wherein the optical integrated circuit includes a silicon-based semiconductor material and is integrally configured with a base including a modulator mounting unit for mounting the modulator.
前記ベースは、光ファイバを実装する光ファイバ実装部を備える
請求項10に記載の光モジュール。
The optical module according to claim 10, wherein the base includes an optical fiber mounting unit for mounting an optical fiber.
前記光集積回路に入力され前記変調器に出力される光を出力する光源を備える
請求項1~11のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 11, further comprising a light source that outputs light that is input to the optical integrated circuit and output to the modulator.
前記光源から出力された光の波長を検出するための波長検出器を備える
請求項12に記載の光モジュール。
The optical module according to claim 12, further comprising a wavelength detector for detecting the wavelength of the light output from the light source.
前記波長検出器は前記光集積回路に集積されている
請求項13に記載の光モジュール。
The optical module according to claim 13, wherein the wavelength detector is integrated in the optical integrated circuit.
前記光集積回路は、前記光学素子として、コヒーレントミキサを備える
請求項1~14のいずれか一つに記載の光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 14, wherein the optical integrated circuit includes a coherent mixer as the optical element.
前記光集積回路は、前記光学素子として、前記コヒーレントミキサから出力された光を受光する受光素子を備える
請求項15に記載の光モジュール。
The optical module according to claim 15, wherein the optical integrated circuit includes, as the optical element, a light receiving element that receives light output from the coherent mixer.
前記変調器と、前記光集積回路の前記変調器と光学結合をしている部分の周辺とに熱的に接触している温度調節素子を備える
請求項1~16のいずれか一つに記載の光モジュール。
The invention according to any one of claims 1 to 16, further comprising a temperature control element that is in thermal contact with the modulator and the periphery of the portion of the optical integrated circuit that is optically coupled to the modulator. Optical module.
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