JP4146211B2 - 光モジュール、およびそれを構成する光スイッチ、並びに光マトリクススイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに応用可能な、電気で出力特性を制御する光モジュール、その光モジュールを構成する光スイッチ、および光マトリクススイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の大容量化が進展し、伝送容量がＷＤＭ（波長分割多重）方式で増大する一方で、ノードにおける経路切替機能のスループットの増大が強く求められている。その経路切替は現在は伝送されてきた光信号を電気信号に変換した後に電気スイッチにより行われているが、高速で広帯域であるという光信号の特徴を生かすためには、光スイッチを用いて光信号のまま経路切替を行うことにより、ノードの装置を小型化・低消費電力化できるようにする必要がある。そのような光スイッチを用いた具体的なシステムとして、光クロスコネクトや光アド・ドロップ多重システムの実現が求められており、そのキーデバイスとして光スイッチが必要とされている。
【０００３】
そのような光スイッチの従来例を図９に示す。図９の図面上部の部分が石英系光波回路（Planar Lightwave Circuit；以下、ＰＬＣと称する）の熱光学効果を用いた１×１２８の光スイッチ９０１の基板であり、その図面下側の部分がその光スイッチを駆動するＩＣ（集積回路）９２５を実装した電気配線基板９２１であり、両者合わせて１×１２８光スイッチモジュールを構成している。
【０００４】
ＰＬＣ基板については、同図のように２入力２出力の単位光スイッチを１×２光スイッチ９０３として用い、その１×２光スイッチ９０３を複数個、７段ツリー状に用いることにより、１×１２８の光マトリクススイッチを同一基板上に構成している（非特許文献１を参照）。
【０００５】
図９の１×２光スイッチ９０３の構成方法は様々な構成方法があるが、石英系ＰＬＣでは、図１０に示すような熱光学位相シフター（薄膜ヒータ）１００７を持った２本のアーム導波路１００１の両端を２個の３ｄＢ結合器１００３、１００９で接続したマッハツェンダー干渉計型２×２光スイッチ（ＭＺＩ光スイッチ）を用いている。本発明で用いる１×２光スイッチでは、例えば６１ｂが未接続導波路となる。このＭＺＩ光スイッチで、２本のアーム導波路１００１の長さが等しいものを対称型ＭＺＩ光スイッチ、２本のアーム導波路１００１に半波長の光路長差を設けているものを非対称型ＭＺＩ光スイッチとここでは呼ぶことにする。
【０００６】
対称型ＭＺＩ光スイッチにおいては、熱光学位相シフター１００７を駆動（通電）しないときには、公知の干渉原理によりクロス経路（６１ａ→６２ｂ）で光が伝搬し、熱光学位相シフター１００７を駆動し、熱光学効果により半波長の光路長差をつけたときにはバー経路（６１ａ→６２ａ）で伝搬する。
【０００７】
また、熱光学ヒータ１００７への駆動量を調整して２本のアーム導波路１００１の光路長差をゼロから半波長に連続的に変化させると、光路がクロス経路からバー経路へと連続的に変化する。すなわち、ＯＮ／ＯＦＦスイッチとしてだけでなく、アナログスイッチとしても動作する。したがって、このＭＺＩ光スイッチは、クロス経路とバー経路の分配比を調整することで、減衰器として動作させたり、必要に応じマルチキャストやブロードキャストを行う分岐器等として動作させることができる。
【０００８】
図１０に示すこの基本光スイッチを図９に示すようにツリー状に構成することにより、１×１２８光スイッチ９０１が実現できる。なお、図９の８段目にはゲート光スイッチ９０５が消光比を高めるために加えられている。
【０００９】
ゲート光スイッチ９０５については、非対称型のＭＺＩ光スイッチを用いている。この非対称型のＭＺＩ光スイッチにおいては、熱光学位相シフター１００７を駆動（通電）しないときには、バー経路（６１ａ→６２ａ）で光が伝搬し、熱光学位相シフターを駆動し、熱光学効果により半波長の光路長差を打ち消したときにはクロス経路（６１ａ→６２ｂ）で伝搬する。この非対称型のＭＺＩ光スイッチはクロス経路の方がクロストークが小さいことが知られており、また通常はゲート光スイッチは、１ポートのみ光を透過させ、その他のポートは光を遮断することが多い。したがって、ゲート光スイッチ９０５には、この非対称型光スイッチを用いた方が高い消光比のクロスポートを用いることができ、消費電力を節約できる。
【００１０】
石英系導波路を用いた熱光学スイッチは、火炎堆積法（ＦＨＤ）や化学気相堆積法（ＣＶＤ）などのガラス膜堆積技術と反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）などの微細加工技術を組み合わせて作製される。具体的には、シリコンウェハー等の基板１０１５上に、先ず下部クラッド層となるガラス膜を、次に屈折率がクラッド層よりもやや高いコア層を堆積する。そして、光回路となるコアパターン１０１１を微細加工技術によりパターン化し、引き続き、上部クラッド層１０１３となるガラス膜を堆積し、最後に、熱光学位相シフターとなる薄膜ヒータ１００７とこれに給電を行う配線１００５を形成して光スイッチチップが作製される。この光スイッチチップに給電線及び光ファイバーを接続し、放熱フィン付きケースに収納して、光スイッチモジュールが完成する。
【００１１】
ヒータ１００７の電気駆動回路について図１１に示す。同図に示すように、個々の１×２光スイッチ９０３のＭＺＩの片側のアームのヒータに駆動アナログ電源回路１１０１が接続され、これによりＭＺＩを駆動する最適な電圧（電流）になるように個々に調整されており、そのヒータの逆側には電気デジタルスイッチ１１０３が接続されていて、光スイッチ９０３のオン／オフに対応して電気デジタルスイッチ１１０３をオン／オフする。この１×２光スイッチ９０３は２５５個存在するため、駆動電源回路１１０１も電気デジタルスイッチ１１０３も各々２５５個存在する。
【００１２】
実際に製作された１×１２８光スイッチにおいて、平均挿入損失０．４ｄＢ、平均ｏｎ／ｏｆｆ消光比４０ｄＢの優れた特性が得られた。
【００１３】
以上、光スイッチの例を示したが、同じＭＺＩ光スイッチを用い、位相の変化量をアナログ的に変化することにより、可変光減衰器も同様に構成可能であり、例えばＰＬＣにより可変光減衰器が実際に作製されている。可変光減衰器は波長多重化された信号光の各波長の光強度を等しくするために必須なデバイスであり近年需要が高くなっている。
【００１４】
その他の需要の高い光回路、例えば分散補償器、偏波分散補償回路、あるいは利得等化器等でも、上記と同様にＭＺＩ光スイッチを用いて、位相シフタや光導波路を組み合わせた回路で実現可能である。
【００１５】
【非特許文献１】
T.Watanabe et.Al., "Silica-based PLC 1×128 thermo-optic switch," Proc. 27ｔｈ ECOC' 01,Tu.L.1,2,Amsterdam, 2001
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図９に示した１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ（ＰＬＣ−ＴＯＳＷ）を例として、本願発明の課題を以下に説明する。この１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチにおいては次のような課題が存在した。
（１）ＰＬＣ基板内の電気配線部の面積が大規模化している。
（２）駆動用のアナログ電源回路が多数必要であり、上記の例では前述したように、２５５個もの電源回路が必要になる。
（３）ＰＬＣ基板と駆動用ＩＣ実装基板との間のワイヤボンディング本数の増加する。図９の例では電極パッド９１１、９１５が２５５個、さらに上部の駆動回路に接続するための配線用電極パッドが２５５個、計５１０個の電極パッドが必要となる。
（４）検査工程にかなり数の多いピン数のプローバが必要になり、それに伴い高精度なプローバ調心装置が必要となる。
【００１７】
以下、順に説明する。
（１）図９において駆動すべき熱光学位相シフター（ヒータ）は基板上に２５５個存在し、その両端は金配線９０７、９０９により基板端のワイヤ用電極パッド９１１に接続されている。そのため２５５本もの金配線９０７、９０９を基板上に交差なしでレイアウトする必要があり、その電気配線の面積は光回路の大規模化、多チャネル化に伴い大きく増大している。
【００１８】
この電気配線面積を定量的に見積もる。Ｔａ２Ｎ膜ヒータを駆動するための金配線は、反り等が存在する光導波路基板へパターン化することも考慮すると、金薄膜の１層配線にすることが望ましく、またヒータ駆動に必要な電流量を考慮すると幅５０μｍ程度であることが望ましい。配線間のギャップも５０μｍ程度あることが望ましい。この条件で電気配線の展開に必要な面積を見積もると、５１０本の配線では、配線幅が５１．２ｍｍとなる。図９の例では、基板サイズは６０ｍｍ×６０ｍｍであり、概算として基板端まで引き回した時の配線長は平均４ｃｍであるため、ヒータからデジタルスイッチ側の電気配線部の面積は、２０ｃｍ２となる。小型化するのに適した許容曲げ半径が小さいコアとクラッドの比屈折率差が１．５％のものを用い、光回路自体の面積は、２０ｍｍ×６０ｍｍ＝１２ｃｍ２まで小型化されている。光回路と電気配線自体は交差可能であるため、ＰＬＣ光スイッチ基板の小型化は、電気配線部の面積により制限されていることになる。
【００１９】
（２）図９の１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの例では、駆動する熱光学位相シフター（ヒータ）は基板上に２５５個存在する。そのため駆動用（電源）回路は２５５個も必要になる。
【００２０】
（３）（１）でＰＬＣ基板上の配線５１０本は別基板に実装された駆動回路９２５と個々に接続する必要がある。ここで基板間の接続は、通常ワイヤボンディングで行う。そのワイヤボンディング用電極９１１、９１５を１５０μｍ幅とし、ギャップが５０μｍとすると、２００μｍピッチとなり、ワイヤボンディングの本数が５１０本とすると１０４ｍｍもの長い幅になる。
【００２１】
ここで、ＰＬＣ基板と電子回路実装基板との固定方法としては、ＰＬＣ基板をより大きな電子回路を含む基板の上に張りつける方法や、第３の基板にＰＬＣ基板と電子回路基板を並べて配置する方法がある。いずれの方法を採用したとしても、ワイヤボンディングは、例えば２００℃で行われるため、各々の基板の熱膨張係数差による収縮の差により、ワイヤ９１３に応力が加わり信頼性が損なわれる可能性がある。
【００２２】
（４）さらに、実際にモジュールを作製する工程では、ＰＬＣ基板の段階で電極パッドに外部から電気プローバを接触してヒータを駆動して、光学特性、電気特性の評価を行う検査工程が必須である。この評価のために、従来例では５１０個の電極パッドに同時に電気プローバを接触する必要があり、特殊で高価な電気プローバと、それを高い精度で平行に電極パッドに接触できる調心装置を必要とした。
【００２３】
以上、１×１２８光スイッチを例として、駆動用電気回路と光回路とを電気的に接続した光モジュールの課題を列挙した。この課題は近年大規模化、多チャネル（多ポート）化した光回路、電気回路それぞれが全体で最適化されていないことによって生じている。例えば，上記の例では、光導波基板上に存在する、電気回路で駆動すべきヒータが光回路特有の事情により、広く分散した場所に多数配置しているにも関わらず、電気回路が最適化されていないことに起因する。似たような状況は、１×Ｎ光スイッチ以外の光回路においても存在し、電気で出力特性を制御する光モジュールに共通する課題である。例えば、Ｎ×Ｎマトリクス光スイッチ、可変光減衰器やそのアレイモジュール、分散補償回路、利得等化回路においても同様な課題が存在する。
【００２４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、駆動用電気回路と光導波路回路とを電気的に接続した光モジュールにおいて、基板上での電気配線部の面積を減少させ、ＰＬＣ基板から外部への接続ワイヤ数を減らし、アナログ駆動回路を減らすことで、光導波路基板を小型化し、信頼性が懸念される基板間の金ワイヤの本数を大幅に減少し、さらには光スイッチや光可変減衰器を駆動するためのＩＣ実装基板を不要にして、モジュールサイズを小型化し、かつプローバの電極端子を少なくして特性評価を簡略化できるようにすることにある。
【００２５】
本発明の更なる目的はかかる光モジュールに好適な光スイッチ、および光マトリックスを提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光スイッチは、光スイッチと該光スイッチに屈折率変化を与えて出力特性を変動させるための複数個の駆動用の電子回路とにより構成された光モジュールにおいて、前記駆動用の電子回路が前記光スイッチと共に前記光スイッチの基板上に作製される１本の入力導波路と、Ｎ本（ Ｎ は３以上の整数）の出力導波路と、該入力導波路と該出力導波路とを接続する複数の１×２光スイッチとから構成され、該出力導波路に、光を透過、遮断、あるいは光強度を可変可能なゲート光スイッチが設けられている１×Ｎ光スイッチであって、前記１×２光スイッチは前記駆動用の電子回路で制御される電気信号レベルにより連続的に経路が切り替わるアナログ光スイッチであり、該アナログ光スイッチは前記駆動用の電子回路からの前記電気信号レベルを遮断する電気デジタルスイッチを備え、前記駆動用の電子回路は、前記駆動用の電子回路の個数が前記１×２光スイッチの個数よりも少なくなるように前記駆動用の電子回路が複数の前記１×２光スイッチで共有され、前記１×Ｎ光スイッチがスイッチ動作を行う時に各段の内１つの前記１×２光スイッチのみを駆動し、アナログ駆動電源から前記１×Ｎ光スイッチに接続する配線は、前記光スイッチの基板上で前記１×Ｎ光スイッチの各段ごとにそれぞれ１本に集約されて共有されており、前記電気デジタルスイッチは電子集積回路製造工程により集積されていることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の光マトリックススイッチは、光スイッチと該光スイッチに屈折率変化を与えて出力特性を変動させるための複数個の駆動用の電子回路とにより構成された光モジュールにおいて、前記駆動用の電子回路が前記光スイッチと共に前記光スイッチの基板上に作製されるＭ本（ Ｍは２以上の整数）の入力導波路とＮ本（ Ｎは２以上の整数）の出力導波路とＭ × Ｎ 個の光クロスポイントスイッチからなり、（ ｍ ， ｎ ） 番の該光クロスポイントスイッチはｍ番目の前記入力導波路とｎ番目の前記出力導波路を接続する光クロスポイントスイッチ（ ここで、１ ≦ ｍ ≦ Ｍ ， １ ≦ ｎ ≦ Ｎ） であり、前記光クロスポイントスイッチは１×２光スイッチと２×１光スイッチと光クロスポイントスイッチユニット内導波路から構成される二重型光スイッチであり、前記１×２光スイッチおよび前記２×１光スイッチは前記駆動用の電子回路で制御される電気信号レベルにより連続的に経路が切り替わるアナログ光スイッチであり、該アナログ光スイッチは前記駆動用の電子回路からの電気信号レベルを遮断する電気デジタルスイッチを備え、前記駆前記駆動回路用の電子回路は、前記駆動回路用の電子回路の個数が前記二重型光スイッチの個数よりも少なくなるように前記駆動用の電子回路が複数の前記二重型光スイッチで共有され、前記光クロスポイントスイッチがスイッチ動作を行う時に前記入力導波路ごとにグループ化された前記二重型光スイッチの内の１つのみを駆動し、アナログ駆動電源から前記二重型光スイッチに接続する配線は、前記グループ化された二重型光スイッチを構成している１×２光スイッチ群と２×１光スイッチ群と２つに分けそれぞれ別々に前記光スイッチの基板上で１本に集約されて共有されていることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の個別の実施の形態を説明する前に、まず本発明の各実施の形態に共通の基本構成を図面を参照して以下に説明する。
【００３５】
（基本構成）
図９に示したヒータを駆動する電気回路について、本発明者らは、光スイッチが動作時にＯＮ状態になる基本光スイッチは、全くランダムに存在するわけではなく、ある制約条件に従うこと、そしてその制約条件を整理すると、駆動電源回路が幾つかの回路に集約して共通化しても、全く、あるいはほとんど自由度が損なわれないことを新たに見いだした。
【００３６】
ここでは、１×Ｎ光スイッチのツリー型の共有化された駆動電源の例を取り上げて説明する。１×Ｎ光スイッチが１×２光スイッチを基本スイッチとしてツリー型でｎ段で構成されているとして、任意のａ段目（１≦ａ≦ｎ）の基本スイッチ（例えば、３段目では３−１，３−２，３−３，３−４の４個の光スイッチが存在）の内で電流駆動状態（ＯＮ状態）となる基本光スイッチは１個だけであり、またある出力導波路上にあるＮ個のゲート光スイッチの内で電流駆動状態（ＯＮ状態）となるのは１個だけである。
【００３７】
ここで、上記の１×２光スイッチが、図１０に示すようなＭＺＩ光スイッチ回路の時には、その回路を駆動する電気回路例は図１１で示す通りとなる。図１１で示すように、ヒータ１００７の電気配線の一方の端にはアナログ出力が可能な駆動電源（駆動回路）１１０１が設けられ、もう一方の端には電気デジタルスイッチ１１０３が接続されている。アナログ電源回路１１０１は各々の光スイッチ９０３の最適な駆動電圧に予めセットしておく。他方、電気デジタルスイッチ１１０３は、トランジスタ回路が多数集積されたＩＣ（集積回路）を用いており、ＴＴＬレベルの入力により、導通／遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）動作をする。ここで図１２の１×８光スイッチの例に示すように、アナログ駆動回路１１０１は各段の光スイッチ９０３で共有化されている。
【００３８】
図１３に図１２のさらに詳細な回路構成を示す。同図に示すように、アナログ駆動回路１３０１を共有化しても、各段で同時にＯＮ状態になるものは１個のみであるため、アナログ駆動回路１３０１はそこの光スイッチ９０３に個別に調整した電圧を印加できる個別調整機能を損なうことはない。そして、この共有化をＰＬＣ基板上で行うことにより、基板上での電気配線部の面積を減少させ、ＰＬＣ基板から外部への接続ワイヤ数を減らし、アナログ駆動回路を減らすことができる。
【００３９】
しかし、近年の光スイッチの大規模化に伴い、基板上の電気配線をさらに減らして小型化を図る必要性が高くなっている。そこで、図９の１×１２８光スイッチの例に再び戻る。図９でアナログ給電側のアナログ駆動回路１１０１に接続されるのは図上側の駆動信号給電線９０７であり、電気デジタルスイッチ１１０３に接続されるのは、図下側のヒータ駆動用配線９２３である。アナログ給電側については、図１２、図１３を用いて上述した共有化に従い、各段で共有化することが可能である。
【００４０】
一方、電気デジタルスイッチ側は、従来では、個々に金配線９０９で基板端まで引き回した後に、金ワイヤ用電極パッド９１１、９１５において外部基板９２１とワイヤ９１３で接続され、駆動用ＩＣ９２５に接続されている。このＩＣ９２５を含めた電気回路を、本発明では、図１４に示すような構成にする。図９のツリー型１×１２８光スイッチ９０１では、単位光スイッチ９０３が２５５個存在する（図１４において＃１〜＃２５５で示す）。その単位光スイッチ９０３の各々のヒータ１１０７に対して４個の６４ｂｉｔの駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４を図１４に示すように接続する。これら駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４は、シフトレジスタ（図示しない）及びラッチ（図示しない）を内蔵したＣＭＯＳ ＬＳＩ（ＣＭＯＳ型大規模集積回路）であり、前述のデジタルスイッチ１１０３と、シグナル／パラレル変換回路（図示しない）の両方の機能を有する。そして、駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４は、図１４に示すようにカスケード接続（多段接続）することにより、互いに同期し、６４ｂｉｔ×４＝２５６ｂｉｔに拡大することができる。
【００４１】
その駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４に対して、図１５に示すように、１ＭＨｚのクロック信号を用い、各ヒータ１１０７への出力のオン／オフをクロック毎に各時間軸に割り当てることにより、ラッチパルス０．２６ｍｓ以内で各ゲート（図９の９０５）のオン／オフ動作を実現している。熱光学スイッチの切替速度は、例えば２ｍｓとクロック信号に比較して十分遅いため、入力、出力の関係では、３本の入力信号により、２５６個のヒータ１１０７のオン／オフを制御することが可能となる。
【００４２】
図１５の例では、クロック速度が１ＭＨｚの例を挙げたが、クロック速度を１０倍にすれば、２，５６０個のヒータを０．２６ｍｓ毎にラッチして切り替えることが容易に可能である。このように、クロック速度を適宜選択することにより数多くのヒータの制御が可能となる。
【００４３】
そしてさらに、本発明では、図１を用いて後述するように、上記の駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４を小型のベアチップ（その大きさは、例えば２ｍｍ×７ｍｍ）のまま、ＰＬＣ基板上に実装するので、ＰＬＣ基板上のヒータ〜ＩＣ間の配線を集約することができ、２５５本の配線をわずか３本の信号線に集約できる。このため、電気配線の面積が大幅に軽減し、ＰＬＣ基板の面積を低減することが可能となる。
【００４４】
さらに、本発明では、駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、ＰＬＣ基板から外部に取り出すべき配線数も２０個に大幅に減少する。その結果、ＰＬＣ基板と電気駆動回路が実装された電気回路基板との間のワイヤの本数も２０本となり、ワイヤボンディングの本数を５１０本から２０本に大幅に削減することができる。
【００４５】
また、本発明では、駆動用ＩＣ実装基板がなくなることにより、モジュールが大幅に小型化する。
【００４６】
さらに、本発明では、駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、製造工程で、モジュール作製前にＰＬＣ基板レベルで検査する際のブローバの電極数が５１０本から２０本に削減され、用いられる電気プローバやその調心に用いる装置を簡略化することが可能になる。
【００４７】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における光モジュールの構造を示す。本実施形態は、駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装した本発明による１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの一例である。なお、図面の簡略化のため、４段以降の基本光スイッチの配線は省略してある。ここで、１０１は１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ（１×１２８光スイッチ）、１０３は１×２光スイッチ、１０４は光導波路、１０５はゲート光スイッチ、１０７はヒータ駆動用金配線、１０９は基本スイッチ駆動用ＩＣ（ベアチップ）、１１１は制御信号金配線、１１３は電極パット、１１５は金ワイヤ、１１７は電極パット、および１１９は駆動信号給電線（駆動電源回路用の給電線）である。
【００４９】
本実施形態における１×２光スイッチ１０３や光導波路１０４の構成は前述した図１０の構成と同じである。１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ１０１では、Ｓｉ基板上に火炎堆積法により光導波路１０４が形成されており、１×２光スイッチ１０３のＭＺＩ回路は前述の図１０に示す構造で形成されている。そして、ヒータ１００７としてＴａ２Ｎ膜がパターン化して形成されており、またそれをＳｉ基板上で引き回すための電気配線１００５はパターン化した金薄膜を用いている。
【００５０】
本実施形態の構成が、従来例と異なるのは、以下の電気配線構造である。すなわち、図１に示すように、駆動電源回路用の給電線１１９をＰＬＣ基板上で共有化して電気配線面積を小型化しており、かつヒータ駆動用ＩＣ１０９はベアチップとしてＰＬＣ基板上に実装されている。
【００５１】
ヒータ駆動用ＩＣベアチップ１０９において、図２の拡大詳細図に示すように、電極パッド２０１、２０２を上向きにしてＰＬＣ基板上に固定する。一方の電極パッド２０１は基本光スイッチ１０３のヒータにつながる電極パッドである。他方の電極パッド２０２はゲート制御信号につながる電極パッドであり、図２の左から、ＧＮＤ端子，クロック端子、ラッチ端子、シグナル端子となっている。後者の電極パット２０２からは金薄膜配線１１１が引き出される。
【００５２】
そして、そのＰＬＣ基板上の電極パッド２０１，２０２とヒータ駆動用ＩＣ１０９上の電極パッド２０３、２０４とを金ワイヤ２０５、２０６で接続する。さらに、このＩＣ１０９と金ワイヤ２０５、２０６とをシリコーン樹脂（図示しない）で樹脂封止することで信頼性を高める。このようなＩＣベアチップの実装形態自体は電気配線基板で汎用的に行われているものであり、図９に示すような基板間のワイヤボンディングと異なり信頼性が確保されている。
【００５３】
ここで注意すべき点は、大規模の光スイッチの光導波路回路基板においては、数百個に及ぶ多数の位相シフタ（ヒータ）をその光導波路回路基板上の広い領域に分散して配置する必要があることである。しかし、光導波路回路基板はその基板上に微細な電気配線プロセスを作製するのが非常に困難であり、これらの位相シフタ（ヒータ）の駆動電気回路を上記同一基板（光導波路回路基板）上に作製することは、従来の電気回路、集積回路を作製することとは別の新たな問題であり、新たな課題である。
【００５４】
この新たな課題を、前述の図１４、図１５で示したように、駆動用ＩＣのゲートをＳｉ基板上に実装してグループ化（共有化）することで、解決しており、本発明は、単にＳｉ基板の上に駆動用ＩＣを実装したということではないということに注目されたい。参考ながらＰＬＣ基板上へ光スイッチの駆動用ＩＣあるいは制御用ＩＣが実装された例は従来報告されていない。
【００５５】
このＩＣを用いた駆動回路については、図１３〜図１５で既に説明した通りであり、クロック、ラッチ、シグナル（データ）の３個のヒータ制御信号により、２５６個のヒータ１１０７を同時に駆動することができる。
【００５６】
本実施形態では、以上説明したような構成にしたことにより、下記の効果が得られる。
（１）ＰＬＣ基板内の電気配線の面積の低減
（２）ＩＣ実装基板が不要になることによる、モジュールサイズの低減
（３）ＰＬＣ基板と電子回路基板との間のワイヤボンディング本数の低減
（４）検査工程の簡略化
【００５７】
以下、順に説明する。
（１）ＰＬＣ基板内の電気配線の面積の低減
図９に示したような従来例では、ヒータ駆動用金配線を全て基板端の電極パッドまで引き回す必要があったため、引き回す分だけ電気配線部の面積も大きくなり、基板全体が大型化した。それに対して、図１の本実施形態では、駆動用ＩＣゲートをＳｉ基板上に実装してグループ化するので、２５５本のヒータの配線は、その直近に配置された駆動用ＩＣまでの引き回し（短距離）で済むため、ＰＬＣ基板上の電気配線の面積が大幅に小型化する。
【００５８】
この配線面積の減少を定量的に見積もる。Ｔａ２Ｎ膜ヒータには例えば最大で６０ｍＡの電流を流す必要がある。そのための金配線は、反り率が存在したＳｉ基板よりも製造プロセスが困難な光導波路基板へパターン化することも考慮すると、１層配線で幅が５０μｍ程度あることが望ましい。配線間のギャップも５０μｍは必要である。この条件で電気配線展開に必要な面積を見積もると、２５６本の配線では、配線幅全体が２５．６ｍｍとなる。典型例として各ヒータからヒータ駆動用ＩＣへの配線長を平均１５ｍｍ、ヒータ駆動用ＩＣを用いずに基板端までヒータ駆動用金配線を引き回した時の配線長を平均６０ｍｍとすると、ヒータからデジタルスイッチ側の電気配線部の面積は、１／４となる。
【００５９】
この電気配線の面積の低減は、上記の（２）、（３）の効果と独立の話しであるから、ＩＣの配置は、電気配線部の面積が最少になるように、あるいは配線が最短になるようにヒータ駆動用ＩＣ１０９を光導波路基板上へ配置すればよい。
【００６０】
図１、図９は模式図であり、詳細な電気配線レイアウトは細かすぎで記載することができないが、図９に示す従来例の１×１２８光スイッチの光導波路基板の面積が、５７ｍｍ×６０ｍｍであり、前述のようにＰＬＣ基板の小型化は、電気配線部によって律速されていた。これに対し、本実施形態では電気配線部の面積を１／４まで減少させることができ、それによりＰＬＣ基板を３０ｍｍ×６０ｍｍに小型化することができる。
【００６１】
（２）ＩＣ実装基板部が不要になることによる、モジュールサイズの低減
当然のことであるが、ヒータ駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、ＩＣ実装基板部分だけモジュールサイズが小さくなる。
【００６２】
（３）ＰＬＣ基板と電子回路基板との間のワイヤボンディング本数の低減
また、本実施形態では、ヒータ駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、基板間のワイヤボンディングの本数を大幅に少なくできる。今回の例では、基板間のワイヤ本数は従来例で約５１０本であるのに対して、本実施形態では、信号線の３本と他給電線等１７本を加え全部で２０本へと激減する。この２０本程度の本数なら、従来例のように基板間のワイヤ接続が数十ｍｍ以上の幅に広がり、信頼性が懸念されるようなことは全くない。本実施形態では、ワイヤボンディングを行う領域が幅２．８ｍｍに減少し、あるいはワイヤを用いずに個々にケーブル等で接続することも可能であるので、ワイヤボンディングについての問題は全く生じない。
【００６３】
（４）検査工程の簡略化
さらに、本実施形態においても、実際にモジュールを作製する工程では、ＰＬＣ基板の段階で外部から電気プローバを接触してヒータを駆動することにより所望の特性のものができているかを検査する工程が必須である。従来例では５１０個の電極パッドに同時に電気プローバを接触する必要があり、そのため特殊で高価な電気プローバとその電気プローバを高い平行度で接触できる調心装置とを必要とした。それに対して、図１の本実施形態では、接触すべき電極パッド数が１４個と大幅に減少したため、廉価な電気プローバを電極パッドに容易に接触して検査することが可能となり、検査工程に必要な部材、装置のコストと作業時間を大幅に減少することができる。
【００６４】
以上の説明をまとめると、本実施形態では、光スイッチを駆動するＩＣをＰＬＣ基板上にベアチップで直接実装したことにより、電気配線部の引き回しが大幅に減少し、ＰＬＣ基板を小型化し、基板間の金ワイヤの本数を２５６本から１４本に大幅に減少し、歩留まり信頼性も向上させられる。また、本実施形態では、駆動用ＩＣ実装基板が不要となった分だけ、さらにモジュールサイズを大幅に小型化することができる。加えて、検査工程に必要なプローバと装置が簡略化され、コストダウンと作業時間の短縮が得られる。
【００６５】
また、図１に示したような１個の大規模スイッチのみならず、例えば光アド・ドロップ合分波器に用いられる、２×２光スイッチの８アレーを同一のＰＬＣ基板に集積したものに本発明を適用しても、上記と同様の効果が得られる。図３にその構成例を示す。なお、図３においては、図面の簡略化のため、基本光スイッチ１０３とＩＣ１０９との間の電気配線は省略した。
【００６６】
また、可変光減衰器やそのアレイモジュール、分散補償回路、利得等化回路においても、本発明を適用することで、上記と同様な効果が得られる。
【００６７】
また、ＰＬＣ基板以外の光回路を用いた光スイッチ等においても、本発明を同様に適用することができ、ＰＬＣ基板の場合と全く同様の効果があることは言うまでもない。例えば、ＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）光導波路を用いた光スイッチにおいても、本発明を適用することで、ＰＬＣ基板の場合と全く同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図４に本発明の第２の実施形態である４×４光マトリクススイッチの構成を示す。４×４光マトリクススイッチ４０１では、４本の入力導波路４０７と４本の出力導波路４０９が格子状に１６箇所で交差しており、それらの交差点にそれぞれ二重型の光クロスポイントスイッチ４１１が置かれている。
【００６９】
図５に二重型の光クロスポイントスイッチ４１１を拡大して示す。二重型光クロスポイントスイッチ４１１を構成する１×２光スイッチ４１５と２×１光スイッチ４１６間にはユニット内導波路４２１が接続されている。そして、図４に示すように、縦方向の４本の駆動信号給電線４０３がそれぞれ各ラインの１×２光スイッチ４１５と１×２光スイッチ用共有駆動（電源）回路間を接続している。また、横方向の４本の駆動信号給電線４０５が、それぞれ各ラインの２×１光スイッチ４１６と２×１光スイッチ用共有駆動（電源）回路間を接続している。
【００７０】
この二重型の光クロスポイントスイッチ４１１および電気制御回路などの具体的な構成を図６に示す。同図において、４０１は光マトリックスチップ、４１１は二重型光スイッチユニット、６０１は上記の１×２光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路、６０２は上記の２×１光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路、６０３は電気デジタルスイッチである。
【００７１】
二重型の光クロスポイントスイッチ４１１を構成する１×２光スイッチ４１５と２×１光スイッチ４１６には、それぞれ従来同様に半波長の光路長差が設けられているＭＺＩ光スイッチを用いている。各ＭＺＩ光スイッチにおいて光路長が短いアーム導波路上の熱光学ヒータ６１７、６１８に電気配線が接続されている。電気配線の一方には電気デジタルスイッチ６０３が接続され、もう一方にはアナログ出力可能な駆動電源（駆動回路）６０１、６０２が接続されている。この電気デジタルスイッチ６０３は、トランジスタ回路が多数集積されたＩＣを用いており、ＴＴＬレベルの入力により、導通／遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）動作をする。
【００７２】
従来の構成と大きく異なる点は、図４および図５に示すように、
（１）アナログ駆動回路を１×２光スイッチ用に出力導波路毎に共有化し、２×１光スイッチ用に入力導波路毎に共有化している点、及び
（２）ヒータ駆動用ＩＣはベアチップとしてＰＬＣ基板上に実装されている点である。
【００７３】
次に、これを説明する。
図４および図５を参照して、まず（１）のアナログ駆動回路の共有化から説明する。共有駆動回路１ａに４個の光クロスポイントスイッチＳＷｘ，１；ｘ＝１〜４の１×２光スイッチを並列接続し、同様に２ａ〜３ａにＳＷｘ，２〜ＳＷｘ，４を並列接続している。また、共有駆動回路１ｂに４個の光クロスポイントスイッチＳＷ１，ｙ；ｙ＝１〜４の２×１光スイッチを並列接続し、同様に２ｂ〜３ｂにＳＷ２，ｙ〜ＳＷ４，ｙを並列接続している。
【００７４】
これにより、駆動回路数を個別接続時の１６個から８個に削減することができる。また、駆動回路への配線も共有駆動回路毎に部分的に共有化しているので、配線面積が削減すると共に、スイッチチップからの電気接続端子も併せて削減されている。
【００７５】
また（２）ヒータ駆動用ＩＣ１０９を、ＰＬＣ基板上にベアチップで実装している点が従来例と異なる。その実装形態は図２で説明した通りである。図４においては、ＩＣベアチップ１０９とＭＺＩ回路各々３２個がヒータ駆動用配線により接続され、電気デジタルスイッチ６０３としてＭＺＩ回路のオン／オフ動作を行う。Ｎ×Ｎマトリクススイッチにおいても、第１の実施形態と同様に、第１の実施形態で（１）〜（４）の項で詳細に説明したと同様な効果が生じる。例えば、３２個の光クロスポイントに対応して、電気デジタルスイッチ６０３は３２個存在するが、ヒータ６１８〜ＩＣ１０９間の距離はＩＣで３本に集約されるため、電気配線部の面積は減少し、基板間のワイヤ本数も減少する。ここでは４×４マトリクススイッチで説明したが、このような削減効果は光マトリクススイッチチップの規模が大きいものほど、その効果が大きくなる。
【００７６】
今回のＭＺＩ光スイッチ中の２個の３ｄＢ結合器（図１０の１００３、１００７参照）には、２本の導波路を数μｍまで近接して構成される方向性結合器を用いた。これは方向性結合器が他の手段に比べて挿入損失が低いためである。しかしながら、３ｄＢ結合器はこの構成に限定されるものではなく、他の手段、例えばマルチモード導波路を用いたマルチモード干渉計（ＭＺＩ）カプラーや、これらカプラーを複数個従属接続して構成される波長無依存カプラー（ＷＩＮＣ）などであってももちろん良い。
【００７７】
（第３の実施形態）
図７には、本発明の第３の実施形態として、石英系ＰＬＣ基板上に形成したＭＺＩ回路を用いた可変光減衰器を備える送信モジュールを例示する。この送信モジュールにおいては、同図左側に、複数のＷＤＭ信号用のＬＤ素子７０１がλ１〜λＮの波長分並んでおり、そのＬＤ素子７０１の出力側に光ファイバ７０３を介して接続する、石英系ＰＬＣにより作製されたＭＺＩ回路を用いたマッハツェンダ型可変光減衰器７０７のアレイモジュールがＰＬＣ基板７０５上に形成されており、その可変光減衰器７０７の出力側に光ファイバ７１５を介して接続する、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）７１７を含むＰＬＣ基板がある（ＡＷＧ等の光導波路は略し、図示していない）。
【００７８】
そして、ＭＺＩ回路には可変光減衰器７０７を駆動するためのＩＣ７０９が同一基板上にベアチップで実装されている。ここで、７１１はヒータ駆動用の金配線であり、７１３はＩＣ駆動用の金配線である。この可変光減衰器７０７は、前述の図１０のＭＺＩ回路（マッハツェンダ干渉型光スイッチ）をアナログ的に連続的な電流で動作させたものである。但し、駆動用ＩＣ７０９は単なるゲートＳＷ（スイッチ）のみならず、可変光減衰器７０７に流す電流量も制御しており、そのアナログ的な電流量はその流すべき電流量をデジタイズした別途制御信号によって制御している。この制御に用いるＩＣは単独のものでも複数個を組み合わせたものであっても、結果として各可変光減衰器７０７をアナログ制御できるような構造になっていればよい。このような可変光減衰器７０７を含むＰＬＣ基板７０５においても、前述の第１の実施形態と同様に、基板上の電気配線が実装したＩＣに集約されており、第１の実施形態で（１）〜（４）に列挙したと同様な効果を奏する。
【００７９】
なお、本実施形態では、石英系ＰＬＣを用いた可変光減衰器を例を挙げたが、それ以外の材料の光導波路回路でも同様に本発明を適用できる。また、光回路の種類もＭＺＩではなくとも、例えばＹ分岐を用いたものでも勿論よい。
【００８０】
（第４の実施形態）
図８には、本発明の第４の実施形態として、ＰＬＣ基板とＬＮ光導波路基板とを端面結合することにより作製したＰＬＣ−ＬＮ型の光スイッチであって、多波長化された光信号から任意の波長を選択する波長セレクタを例示する。図８において、８０１はアレー導波路格子を含む第１のＰＬＣ基板、８０３は第２のＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）基板、８０５はアレー導波路格子を含む第３のＰＬＣ基板であって、この順にこれら３つの基板を接着剤等の結合手段により端面結合している。また、８０９は第２のＬＮ基板８０３上に実装した駆動用ＩＣ，８１１はそのＬＮ基板８０３上に形成したＬｉＮｂＯ３光導波路、８１３はヒータ駆動用金配線、８１５はＩＣ制御用金配線である。
【００８１】
本実施形態では、ＰＬＣ基板８０１、８０５にアレイ導波路格子（ＡＷＧ）が用いられ（ＡＷＧ等の光導波路は略し、図示していない）、またＭＺＩ回路８０７はＰＬＣ基板８０１上のカプラとＬＮ基板８０３上のＬＮ光導波路８１１とによって作製されている。そして、光スイッチ動作に必要な半波長分の位相変化は、ＬＮ光導波路８１１上のヒータに印加された電圧による電気光学効果によって与えられている。この例では、ＭＺＩ光スイッチはＯＮ／ＯＦＦ型の光ゲートスイッチとして用いられている。
【００８２】
図８の左側の光入力ポートから入力したＮ波長のＷＤＭ信号（波長；λ１，λ２，λ３，…λＮ）は、第１のＰＬＣ基板８０１上のＡＷＧにより各波長に各々分けられる。続いて、その各波長は、中央部の第２の基板８０３上のＭＺＩ回路８０７によるゲートスイッチにより所望の波長のみ選択される。続いて、選択されたその１以上の波長は第３のＰＬＣ基板８０５上の出力側のＡＷＧにより再び多重される。このように、本実施形態のＰＬＣ−ＬＮ型の光スイッチは、多波長化された光信号から任意の波長を選択する波長セレクタとして機能する。図８では一例として波長λ２の光信号のみ選択した例を掲げた。
【００８３】
本実施形態のように、石英系ＰＬＣ基板と他材料の光導波路回路との組合せをすることにより、ＰＬＣ基板で実現されているＡＷＧなどの豊富な光回路のメニューを用いることができ、また実績ある光導波路の曲率半径がＰＬＣの方が小さいことから、高機能な回路を小型に作製できる長所がある。光スイッチとしても、ＬＮを用いると高速な光スイッチングを低消費電力で実現できるという長所がある。
【００８４】
このようなＰＬＣ−ＬＮ基板を組み合わせた光スイッチを含む回路においても、ＩＣを光回路基板上に直接実装することにより、第１の実施形態の（１）〜（４）に記載したと同様の効果を奏する。
【００８５】
なお、本実施形態では、波長セレクタの例を掲げたが、その他の光回路であっても同様の効果が生じる。例えば、本実施形態の構造を利用して、図１と同様のツリー状光スイッチ、例えば１×８光スイッチを構成することも可能である。その場合の１×８光スイッチにおいても、第１の実施形態の（１）〜（４）に記載したと同様の効果を奏することができる。
【００８６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態をいくつか例示したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された範囲内であれば、それら実施形態の変形、同等の機能を有する他の素子等との置換、寸法、個数等の単なる設計変更等は、全て本発明の実施形態に含まれるものである。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光スイッチ等の光回路において、光導波路基板上の電気配線部を共有化により小型化することで、基板自体も小型化され、駆動用あるいは制御用のＩＣをベアチップで光導波路基板上に実装することで、信頼性が懸念される基板間の金ワイヤの本数を大幅に減少し、さらに光スイッチや光可変減衰器を駆動するためのＩＣ実装基板が不要となり、モジュールサイズを小型化できるという効果を奏する。
【００８８】
さらに、本発明によれば、光回路の作製における検査工程として光導波路基板の特性を評価するのに用いるプローバの電極端子（電極パッド）の数が大幅に少なくなり、評価作業が簡略化され、コストダウンが図れるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＩＣベアチップを実装した１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図２】図１のＩＣベアチップの実装部の詳細を示す拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例における２×２光スイッチの８アレイに、ＩＣベアチップを実装した構成を示す模式的平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における４×４マトリックス光スイッチのＰＬＣチップ上にＩＣベアチップを実装した構成を示す模式的平面図である。
【図５】少ない駆動回路数で完全個別駆動可能な光マトリックススイッチを構成する図４の二重型光スイッチの拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における具体的な回路構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における可変光減衰器を備える送信モジュールの構成を示す模式的平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態における波長セレクタの構成を示す模式的平面図である。
【図９】従来例の１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図１０】図９のマッハツェンダ干渉計型光スイッチの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ´断面線に沿う断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ´断面線に沿う断面図である。
【図１１】図９の電気駆動回路の回路構成を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施形態の基本構成である、駆動回路を格段で共有化した１×Ｎ光スイッチの構成例を示す模式的平面図である。
【図１３】図１２の１×Ｎ光スイッチのヒータ駆動回路の回路構成を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施形態の基本構成である、駆動用デジタルＩＣを含む電気回路の構成を示す回路図である。
【図１５】図１４のヒータアレイに印加されるヒータ制御信号のタイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０１ １×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ（１×１２８光スイッチ）
１０３ １×２基本光スイッチ
１０４ 光導波路
１０５ ゲート光スイッチ
１０７ ヒータ駆動用金配線
１０９ 基本スイッチ駆動用ＩＣ（ベアチップ）
１１１ 制御信号金配線（金薄膜配線）
１１３ 電極パット
１１５ 金ワイヤ
１１７ 電極パット
１１９ 駆動信号給電線（駆動電源回路用の給電線）
２０１、２０２ 電極パッド
２０３、２０４ 電極パッド
２０５、２０６ 金ワイヤ
４０１ ４×４光マトリクススイッチ（光マトリックスチップ）
４０３ 駆動信号給電線
４０５ 駆動信号給電線
４０７ 入力導波路
４０９ 出力導波路
４１１ 二重型の光クロスポイントスイッチ（二重型光スイッチユニット）
４１５ １×２光スイッチ
４１６ ２×１光スイッチ
４２１ ユニット内導波路
６０１ １×２光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路
６０２ ２×１光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路
６０３ 電気デジタルスイッチ
７０１ ＷＤＭ信号用のＬＤ素子
７０３ 光ファイバ
７０５ ＰＬＣ基板
７０７ 石英系ＰＬＣにより作製されたマッハツェンダ型可変光減衰器
７０９ 実装した可変光減衰器駆動用ＩＣ
７１１ ヒータ駆動用の金配線
７１３ ＩＣ駆動用の金配線
７１７ アレイ導波路格子（ＡＷＧ）
８０１ アレー導波路格子を含む第１のＰＬＣ基板
８０３ 第２のＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）基板
８０５ アレー導波路格子を含む第３のＰＬＣ基板
８０７ マッハツェンダ型回路
８０９ 第２のＬＮ基板８０３上に実装した駆動用ＩＣ
８１１ ＬＮ基板８０３上に形成したＬｉＮｂＯ３光導波路
８１３ ヒータ駆動用金配線
８１５ ＩＣ制御用金配線
９０１ １×１２８光スイッチ
９０３ １×２光スイッチ
９０５ ゲート光スイッチ
９０７ 駆動信号給電線
９０９、９２３ ヒータ駆動用金配線
９１１ 電極パット
９１３ 金ワイヤ
９１５ 電極パット
９２１ 光スイッチ駆動用ＩＣ実装基板
９２３ ＩＣ制御用金配線
９２５ 駆動用ＩＣモジュール（パッケージ）
１００１ アーム導波路
１００３、１００９ ３ｄＢ結合器
１００５ 配線
１００７ 熱光学位相シフター（薄膜ヒータ）
１０１１ コアパターン
１０１３ クラッド層
１０１５ シリコンウェハー等の基板
１１０１ 駆動アナログ電源回路（未共有）
１１０３ 電気デジタルスイッチ
１１０５ 電気接続端子
１１０７ ヒータ
１２０１ 駆動信号給電線
１３０１ 共有駆動アナログ電源回路
１４０３ ＰＬＣ基板上のヒータアレイ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに応用可能な、電気で出力特性を制御する光モジュール、その光モジュールを構成する光スイッチ、および光マトリクススイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の大容量化が進展し、伝送容量がＷＤＭ（波長分割多重）方式で増大する一方で、ノードにおける経路切替機能のスループットの増大が強く求められている。その経路切替は現在は伝送されてきた光信号を電気信号に変換した後に電気スイッチにより行われているが、高速で広帯域であるという光信号の特徴を生かすためには、光スイッチを用いて光信号のまま経路切替を行うことにより、ノードの装置を小型化・低消費電力化できるようにする必要がある。そのような光スイッチを用いた具体的なシステムとして、光クロスコネクトや光アド・ドロップ多重システムの実現が求められており、そのキーデバイスとして光スイッチが必要とされている。
【０００３】
そのような光スイッチの従来例を図９に示す。図９の図面上部の部分が石英系光波回路（Planar Lightwave Circuit；以下、ＰＬＣと称する）の熱光学効果を用いた１×１２８の光スイッチ９０１の基板であり、その図面下側の部分がその光スイッチを駆動するＩＣ（集積回路）９２５を実装した電気配線基板９２１であり、両者合わせて１×１２８光スイッチモジュールを構成している。
【０００４】
ＰＬＣ基板については、同図のように２入力２出力の単位光スイッチを１×２光スイッチ９０３として用い、その１×２光スイッチ９０３を複数個、７段ツリー状に用いることにより、１×１２８の光マトリクススイッチを同一基板上に構成している（非特許文献１を参照）。
【０００５】
図９の１×２光スイッチ９０３の構成方法は様々な構成方法があるが、石英系ＰＬＣでは、図１０に示すような熱光学位相シフター（薄膜ヒータ）１００７を持った２本のアーム導波路１００１の両端を２個の３ｄＢ結合器１００３、１００９で接続したマッハツェンダー干渉計型２×２光スイッチ（ＭＺＩ光スイッチ）を用いている。本発明で用いる１×２光スイッチでは、例えば６１ｂが未接続導波路となる。このＭＺＩ光スイッチで、２本のアーム導波路１００１の長さが等しいものを対称型ＭＺＩ光スイッチ、２本のアーム導波路１００１に半波長の光路長差を設けているものを非対称型ＭＺＩ光スイッチとここでは呼ぶことにする。
【０００６】
対称型ＭＺＩ光スイッチにおいては、熱光学位相シフター１００７を駆動（通電）しないときには、公知の干渉原理によりクロス経路（６１ａ→６２ｂ）で光が伝搬し、熱光学位相シフター１００７を駆動し、熱光学効果により半波長の光路長差をつけたときにはバー経路（６１ａ→６２ａ）で伝搬する。
【０００７】
また、熱光学ヒータ１００７への駆動量を調整して２本のアーム導波路１００１の光路長差をゼロから半波長に連続的に変化させると、光路がクロス経路からバー経路へと連続的に変化する。すなわち、ＯＮ／ＯＦＦスイッチとしてだけでなく、アナログスイッチとしても動作する。したがって、このＭＺＩ光スイッチは、クロス経路とバー経路の分配比を調整することで、減衰器として動作させたり、必要に応じマルチキャストやブロードキャストを行う分岐器等として動作させることができる。
【０００８】
図１０に示すこの基本光スイッチを図９に示すようにツリー状に構成することにより、１×１２８光スイッチ９０１が実現できる。なお、図９の８段目にはゲート光スイッチ９０５が消光比を高めるために加えられている。
【０００９】
ゲート光スイッチ９０５については、非対称型のＭＺＩ光スイッチを用いている。この非対称型のＭＺＩ光スイッチにおいては、熱光学位相シフター１００７を駆動（通電）しないときには、バー経路（６１ａ→６２ａ）で光が伝搬し、熱光学位相シフターを駆動し、熱光学効果により半波長の光路長差を打ち消したときにはクロス経路（６１ａ→６２ｂ）で伝搬する。この非対称型のＭＺＩ光スイッチはクロス経路の方がクロストークが小さいことが知られており、また通常はゲート光スイッチは、１ポートのみ光を透過させ、その他のポートは光を遮断することが多い。したがって、ゲート光スイッチ９０５には、この非対称型光スイッチを用いた方が高い消光比のクロスポートを用いることができ、消費電力を節約できる。
【００１０】
石英系導波路を用いた熱光学スイッチは、火炎堆積法（ＦＨＤ）や化学気相堆積法（ＣＶＤ）などのガラス膜堆積技術と反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）などの微細加工技術を組み合わせて作製される。具体的には、シリコンウェハー等の基板１０１５上に、先ず下部クラッド層となるガラス膜を、次に屈折率がクラッド層よりもやや高いコア層を堆積する。そして、光回路となるコアパターン１０１１を微細加工技術によりパターン化し、引き続き、上部クラッド層１０１３となるガラス膜を堆積し、最後に、熱光学位相シフターとなる薄膜ヒータ１００７とこれに給電を行う配線１００５を形成して光スイッチチップが作製される。この光スイッチチップに給電線及び光ファイバーを接続し、放熱フィン付きケースに収納して、光スイッチモジュールが完成する。
【００１１】
ヒータ１００７の電気駆動回路について図１１に示す。同図に示すように、個々の１×２光スイッチ９０３のＭＺＩの片側のアームのヒータに駆動アナログ電源回路１１０１が接続され、これによりＭＺＩを駆動する最適な電圧（電流）になるように個々に調整されており、そのヒータの逆側には電気デジタルスイッチ１１０３が接続されていて、光スイッチ９０３のオン／オフに対応して電気デジタルスイッチ１１０３をオン／オフする。この１×２光スイッチ９０３は２５５個存在するため、駆動電源回路１１０１も電気デジタルスイッチ１１０３も各々２５５個存在する。
【００１２】
実際に製作された１×１２８光スイッチにおいて、平均挿入損失０．４ｄＢ、平均ｏｎ／ｏｆｆ消光比４０ｄＢの優れた特性が得られた。
【００１３】
以上、光スイッチの例を示したが、同じＭＺＩ光スイッチを用い、位相の変化量をアナログ的に変化することにより、可変光減衰器も同様に構成可能であり、例えばＰＬＣにより可変光減衰器が実際に作製されている。可変光減衰器は波長多重化された信号光の各波長の光強度を等しくするために必須なデバイスであり近年需要が高くなっている。
【００１４】
その他の需要の高い光回路、例えば分散補償器、偏波分散補償回路、あるいは利得等化器等でも、上記と同様にＭＺＩ光スイッチを用いて、位相シフタや光導波路を組み合わせた回路で実現可能である。
【００１５】
【非特許文献１】
T.Watanabe et.Al., "Silica-based PLC 1×128 thermo-optic switch," Proc. 27ｔｈ ECOC' 01,Tu.L.1,2,Amsterdam, 2001
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図９に示した１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ（ＰＬＣ−ＴＯＳＷ）を例として、本願発明の課題を以下に説明する。この１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチにおいては次のような課題が存在した。
（１）ＰＬＣ基板内の電気配線部の面積が大規模化している。
（２）駆動用のアナログ電源回路が多数必要であり、上記の例では前述したように、２５５個もの電源回路が必要になる。
（３）ＰＬＣ基板と駆動用ＩＣ実装基板との間のワイヤボンディング本数の増加する。図９の例では電極パッド９１１、９１５が２５５個、さらに上部の駆動回路に接続するための配線用電極パッドが２５５個、計５１０個の電極パッドが必要となる。
（４）検査工程にかなり数の多いピン数のプローバが必要になり、それに伴い高精度なプローバ調心装置が必要となる。
【００１７】
以下、順に説明する。
（１）図９において駆動すべき熱光学位相シフター（ヒータ）は基板上に２５５個存在し、その両端は金配線９０７、９０９により基板端のワイヤ用電極パッド９１１に接続されている。そのため２５５本もの金配線９０７、９０９を基板上に交差なしでレイアウトする必要があり、その電気配線の面積は光回路の大規模化、多チャネル化に伴い大きく増大している。
【００１８】
この電気配線面積を定量的に見積もる。Ｔａ２Ｎ膜ヒータを駆動するための金配線は、反り等が存在する光導波路基板へパターン化することも考慮すると、金薄膜の１層配線にすることが望ましく、またヒータ駆動に必要な電流量を考慮すると幅５０μｍ程度であることが望ましい。配線間のギャップも５０μｍ程度あることが望ましい。この条件で電気配線の展開に必要な面積を見積もると、５１０本の配線では、配線幅が５１．２ｍｍとなる。図９の例では、基板サイズは６０ｍｍ×６０ｍｍであり、概算として基板端まで引き回した時の配線長は平均４ｃｍであるため、ヒータからデジタルスイッチ側の電気配線部の面積は、２０ｃｍ２となる。小型化するのに適した許容曲げ半径が小さいコアとクラッドの比屈折率差が１．５％のものを用い、光回路自体の面積は、２０ｍｍ×６０ｍｍ＝１２ｃｍ２まで小型化されている。光回路と電気配線自体は交差可能であるため、ＰＬＣ光スイッチ基板の小型化は、電気配線部の面積により制限されていることになる。
【００１９】
（２）図９の１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの例では、駆動する熱光学位相シフター（ヒータ）は基板上に２５５個存在する。そのため駆動用（電源）回路は２５５個も必要になる。
【００２０】
（３）（１）でＰＬＣ基板上の配線５１０本は別基板に実装された駆動回路９２５と個々に接続する必要がある。ここで基板間の接続は、通常ワイヤボンディングで行う。そのワイヤボンディング用電極９１１、９１５を１５０μｍ幅とし、ギャップが５０μｍとすると、２００μｍピッチとなり、ワイヤボンディングの本数が５１０本とすると１０４ｍｍもの長い幅になる。
【００２１】
ここで、ＰＬＣ基板と電子回路実装基板との固定方法としては、ＰＬＣ基板をより大きな電子回路を含む基板の上に張りつける方法や、第３の基板にＰＬＣ基板と電子回路基板を並べて配置する方法がある。いずれの方法を採用したとしても、ワイヤボンディングは、例えば２００℃で行われるため、各々の基板の熱膨張係数差による収縮の差により、ワイヤ９１３に応力が加わり信頼性が損なわれる可能性がある。
【００２２】
（４）さらに、実際にモジュールを作製する工程では、ＰＬＣ基板の段階で電極パッドに外部から電気プローバを接触してヒータを駆動して、光学特性、電気特性の評価を行う検査工程が必須である。この評価のために、従来例では５１０個の電極パッドに同時に電気プローバを接触する必要があり、特殊で高価な電気プローバと、それを高い精度で平行に電極パッドに接触できる調心装置を必要とした。
【００２３】
以上、１×１２８光スイッチを例として、駆動用電気回路と光回路とを電気的に接続した光モジュールの課題を列挙した。この課題は近年大規模化、多チャネル（多ポート）化した光回路、電気回路それぞれが全体で最適化されていないことによって生じている。例えば，上記の例では、光導波基板上に存在する、電気回路で駆動すべきヒータが光回路特有の事情により、広く分散した場所に多数配置しているにも関わらず、電気回路が最適化されていないことに起因する。似たような状況は、１×Ｎ光スイッチ以外の光回路においても存在し、電気で出力特性を制御する光モジュールに共通する課題である。例えば、Ｎ×Ｎマトリクス光スイッチ、可変光減衰器やそのアレイモジュール、分散補償回路、利得等化回路においても同様な課題が存在する。
【００２４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、駆動用電気回路と光導波路回路とを電気的に接続した光モジュールにおいて、基板上での電気配線部の面積を減少させ、ＰＬＣ基板から外部への接続ワイヤ数を減らし、アナログ駆動回路を減らすことで、光導波路基板を小型化し、信頼性が懸念される基板間の金ワイヤの本数を大幅に減少し、さらには光スイッチや光可変減衰器を駆動するためのＩＣ実装基板を不要にして、モジュールサイズを小型化し、かつプローバの電極端子を少なくして特性評価を簡略化できるようにすることにある。
【００２５】
本発明の更なる目的はかかる光モジュールに好適な光スイッチ、および光マトリックスを提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光スイッチは、光スイッチと該光スイッチに屈折率変化を与えて出力特性を変動させるための複数個の駆動用の電子回路とにより構成された光モジュールにおいて、前記駆動用の電子回路が前記光スイッチと共に前記光スイッチの基板上に作製される１本の入力導波路と、Ｎ本（ Ｎ は３以上の整数）の出力導波路と、該入力導波路と該出力導波路とを接続する複数の１×２光スイッチとから構成され、該出力導波路に、光を透過、遮断、あるいは光強度を可変可能なゲート光スイッチが設けられている１×Ｎ光スイッチであって、前記１×２光スイッチは前記駆動用の電子回路で制御される電気信号レベルにより連続的に経路が切り替わるアナログ光スイッチであり、該アナログ光スイッチは前記駆動用の電子回路からの前記電気信号レベルを遮断する電気デジタルスイッチを備え、前記駆動用の電子回路は、前記駆動用の電子回路の個数が前記１×２光スイッチの個数よりも少なくなるように前記駆動用の電子回路が複数の前記１×２光スイッチで共有され、前記１×Ｎ光スイッチがスイッチ動作を行う時に各段の内１つの前記１×２光スイッチのみを駆動し、アナログ駆動電源から前記１×Ｎ光スイッチに接続する配線は、前記光スイッチの基板上で前記１×Ｎ光スイッチの各段ごとにそれぞれ１本に集約されて共有されており、前記電気デジタルスイッチは電子集積回路製造工程により集積されていることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の光マトリックススイッチは、光スイッチと該光スイッチに屈折率変化を与えて出力特性を変動させるための複数個の駆動用の電子回路とにより構成された光モジュールにおいて、前記駆動用の電子回路が前記光スイッチと共に前記光スイッチの基板上に作製されるＭ本（ Ｍは２以上の整数）の入力導波路とＮ本（ Ｎは２以上の整数）の出力導波路とＭ × Ｎ 個の光クロスポイントスイッチからなり、（ ｍ ， ｎ ） 番の該光クロスポイントスイッチはｍ番目の前記入力導波路とｎ番目の前記出力導波路を接続する光クロスポイントスイッチ（ ここで、１ ≦ ｍ ≦ Ｍ ， １ ≦ ｎ ≦ Ｎ） であり、前記光クロスポイントスイッチは１×２光スイッチと２×１光スイッチと光クロスポイントスイッチユニット内導波路から構成される二重型光スイッチであり、前記１×２光スイッチおよび前記２×１光スイッチは前記駆動用の電子回路で制御される電気信号レベルにより連続的に経路が切り替わるアナログ光スイッチであり、該アナログ光スイッチは前記駆動用の電子回路からの電気信号レベルを遮断する電気デジタルスイッチを備え、前記駆前記駆動回路用の電子回路は、前記駆動回路用の電子回路の個数が前記二重型光スイッチの個数よりも少なくなるように前記駆動用の電子回路が複数の前記二重型光スイッチで共有され、前記光クロスポイントスイッチがスイッチ動作を行う時に前記入力導波路ごとにグループ化された前記二重型光スイッチの内の１つのみを駆動し、アナログ駆動電源から前記二重型光スイッチに接続する配線は、前記グループ化された二重型光スイッチを構成している１×２光スイッチ群と２×１光スイッチ群と２つに分けそれぞれ別々に前記光スイッチの基板上で１本に集約されて共有されていることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の個別の実施の形態を説明する前に、まず本発明の各実施の形態に共通の基本構成を図面を参照して以下に説明する。
【００３５】
（基本構成）
図９に示したヒータを駆動する電気回路について、本発明者らは、光スイッチが動作時にＯＮ状態になる基本光スイッチは、全くランダムに存在するわけではなく、ある制約条件に従うこと、そしてその制約条件を整理すると、駆動電源回路が幾つかの回路に集約して共通化しても、全く、あるいはほとんど自由度が損なわれないことを新たに見いだした。
【００３６】
ここでは、１×Ｎ光スイッチのツリー型の共有化された駆動電源の例を取り上げて説明する。１×Ｎ光スイッチが１×２光スイッチを基本スイッチとしてツリー型でｎ段で構成されているとして、任意のａ段目（１≦ａ≦ｎ）の基本スイッチ（例えば、３段目では３−１，３−２，３−３，３−４の４個の光スイッチが存在）の内で電流駆動状態（ＯＮ状態）となる基本光スイッチは１個だけであり、またある出力導波路上にあるＮ個のゲート光スイッチの内で電流駆動状態（ＯＮ状態）となるのは１個だけである。
【００３７】
ここで、上記の１×２光スイッチが、図１０に示すようなＭＺＩ光スイッチ回路の時には、その回路を駆動する電気回路例は図１１で示す通りとなる。図１１で示すように、ヒータ１００７の電気配線の一方の端にはアナログ出力が可能な駆動電源（駆動回路）１１０１が設けられ、もう一方の端には電気デジタルスイッチ１１０３が接続されている。アナログ電源回路１１０１は各々の光スイッチ９０３の最適な駆動電圧に予めセットしておく。他方、電気デジタルスイッチ１１０３は、トランジスタ回路が多数集積されたＩＣ（集積回路）を用いており、ＴＴＬレベルの入力により、導通／遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）動作をする。ここで図１２の１×８光スイッチの例に示すように、アナログ駆動回路１１０１は各段の光スイッチ９０３で共有化されている。
【００３８】
図１３に図１２のさらに詳細な回路構成を示す。同図に示すように、アナログ駆動回路１３０１を共有化しても、各段で同時にＯＮ状態になるものは１個のみであるため、アナログ駆動回路１３０１はそこの光スイッチ９０３に個別に調整した電圧を印加できる個別調整機能を損なうことはない。そして、この共有化をＰＬＣ基板上で行うことにより、基板上での電気配線部の面積を減少させ、ＰＬＣ基板から外部への接続ワイヤ数を減らし、アナログ駆動回路を減らすことができる。
【００３９】
しかし、近年の光スイッチの大規模化に伴い、基板上の電気配線をさらに減らして小型化を図る必要性が高くなっている。そこで、図９の１×１２８光スイッチの例に再び戻る。図９でアナログ給電側のアナログ駆動回路１１０１に接続されるのは図上側の駆動信号給電線９０７であり、電気デジタルスイッチ１１０３に接続されるのは、図下側のヒータ駆動用配線９２３である。アナログ給電側については、図１２、図１３を用いて上述した共有化に従い、各段で共有化することが可能である。
【００４０】
一方、電気デジタルスイッチ側は、従来では、個々に金配線９０９で基板端まで引き回した後に、金ワイヤ用電極パッド９１１、９１５において外部基板９２１とワイヤ９１３で接続され、駆動用ＩＣ９２５に接続されている。このＩＣ９２５を含めた電気回路を、本発明では、図１４に示すような構成にする。図９のツリー型１×１２８光スイッチ９０１では、単位光スイッチ９０３が２５５個存在する（図１４において＃１〜＃２５５で示す）。その単位光スイッチ９０３の各々のヒータ１１０７に対して４個の６４ｂｉｔの駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４を図１４に示すように接続する。これら駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４は、シフトレジスタ（図示しない）及びラッチ（図示しない）を内蔵したＣＭＯＳ ＬＳＩ（ＣＭＯＳ型大規模集積回路）であり、前述のデジタルスイッチ１１０３と、シグナル／パラレル変換回路（図示しない）の両方の機能を有する。そして、駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４は、図１４に示すようにカスケード接続（多段接続）することにより、互いに同期し、６４ｂｉｔ×４＝２５６ｂｉｔに拡大することができる。
【００４１】
その駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４に対して、図１５に示すように、１ＭＨｚのクロック信号を用い、各ヒータ１１０７への出力のオン／オフをクロック毎に各時間軸に割り当てることにより、ラッチパルス０．２６ｍｓ以内で各ゲート（図９の９０５）のオン／オフ動作を実現している。熱光学スイッチの切替速度は、例えば２ｍｓとクロック信号に比較して十分遅いため、入力、出力の関係では、３本の入力信号により、２５６個のヒータ１１０７のオン／オフを制御することが可能となる。
【００４２】
図１５の例では、クロック速度が１ＭＨｚの例を挙げたが、クロック速度を１０倍にすれば、２，５６０個のヒータを０．２６ｍｓ毎にラッチして切り替えることが容易に可能である。このように、クロック速度を適宜選択することにより数多くのヒータの制御が可能となる。
【００４３】
そしてさらに、本発明では、図１を用いて後述するように、上記の駆動用ＩＣ９２５−１〜９２５−４を小型のベアチップ（その大きさは、例えば２ｍｍ×７ｍｍ）のまま、ＰＬＣ基板上に実装するので、ＰＬＣ基板上のヒータ〜ＩＣ間の配線を集約することができ、２５５本の配線をわずか３本の信号線に集約できる。このため、電気配線の面積が大幅に軽減し、ＰＬＣ基板の面積を低減することが可能となる。
【００４４】
さらに、本発明では、駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、ＰＬＣ基板から外部に取り出すべき配線数も２０個に大幅に減少する。その結果、ＰＬＣ基板と電気駆動回路が実装された電気回路基板との間のワイヤの本数も２０本となり、ワイヤボンディングの本数を５１０本から２０本に大幅に削減することができる。
【００４５】
また、本発明では、駆動用ＩＣ実装基板がなくなることにより、モジュールが大幅に小型化する。
【００４６】
さらに、本発明では、駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、製造工程で、モジュール作製前にＰＬＣ基板レベルで検査する際のブローバの電極数が５１０本から２０本に削減され、用いられる電気プローバやその調心に用いる装置を簡略化することが可能になる。
【００４７】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における光モジュールの構造を示す。本実施形態は、駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装した本発明による１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの一例である。なお、図面の簡略化のため、４段以降の基本光スイッチの配線は省略してある。ここで、１０１は１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ（１×１２８光スイッチ）、１０３は１×２光スイッチ、１０４は光導波路、１０５はゲート光スイッチ、１０７はヒータ駆動用金配線、１０９は基本スイッチ駆動用ＩＣ（ベアチップ）、１１１は制御信号金配線、１１３は電極パット、１１５は金ワイヤ、１１７は電極パット、および１１９は駆動信号給電線（駆動電源回路用の給電線）である。
【００４９】
本実施形態における１×２光スイッチ１０３や光導波路１０４の構成は前述した図１０の構成と同じである。１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ１０１では、Ｓｉ基板上に火炎堆積法により光導波路１０４が形成されており、１×２光スイッチ１０３のＭＺＩ回路は前述の図１０に示す構造で形成されている。そして、ヒータ１００７としてＴａ２Ｎ膜がパターン化して形成されており、またそれをＳｉ基板上で引き回すための電気配線１００５はパターン化した金薄膜を用いている。
【００５０】
本実施形態の構成が、従来例と異なるのは、以下の電気配線構造である。すなわち、図１に示すように、駆動電源回路用の給電線１１９をＰＬＣ基板上で共有化して電気配線面積を小型化しており、かつヒータ駆動用ＩＣ１０９はベアチップとしてＰＬＣ基板上に実装されている。
【００５１】
ヒータ駆動用ＩＣベアチップ１０９において、図２の拡大詳細図に示すように、電極パッド２０１、２０２を上向きにしてＰＬＣ基板上に固定する。一方の電極パッド２０１は基本光スイッチ１０３のヒータにつながる電極パッドである。他方の電極パッド２０２はゲート制御信号につながる電極パッドであり、図２の左から、ＧＮＤ端子，クロック端子、ラッチ端子、シグナル端子となっている。後者の電極パット２０２からは金薄膜配線１１１が引き出される。
【００５２】
そして、そのＰＬＣ基板上の電極パッド２０１，２０２とヒータ駆動用ＩＣ１０９上の電極パッド２０３、２０４とを金ワイヤ２０５、２０６で接続する。さらに、このＩＣ１０９と金ワイヤ２０５、２０６とをシリコーン樹脂（図示しない）で樹脂封止することで信頼性を高める。このようなＩＣベアチップの実装形態自体は電気配線基板で汎用的に行われているものであり、図９に示すような基板間のワイヤボンディングと異なり信頼性が確保されている。
【００５３】
ここで注意すべき点は、大規模の光スイッチの光導波路回路基板においては、数百個に及ぶ多数の位相シフタ（ヒータ）をその光導波路回路基板上の広い領域に分散して配置する必要があることである。しかし、光導波路回路基板はその基板上に微細な電気配線プロセスを作製するのが非常に困難であり、これらの位相シフタ（ヒータ）の駆動電気回路を上記同一基板（光導波路回路基板）上に作製することは、従来の電気回路、集積回路を作製することとは別の新たな問題であり、新たな課題である。
【００５４】
この新たな課題を、前述の図１４、図１５で示したように、駆動用ＩＣのゲートをＳｉ基板上に実装してグループ化（共有化）することで、解決しており、本発明は、単にＳｉ基板の上に駆動用ＩＣを実装したということではないということに注目されたい。参考ながらＰＬＣ基板上へ光スイッチの駆動用ＩＣあるいは制御用ＩＣが実装された例は従来報告されていない。
【００５５】
このＩＣを用いた駆動回路については、図１３〜図１５で既に説明した通りであり、クロック、ラッチ、シグナル（データ）の３個のヒータ制御信号により、２５６個のヒータ１１０７を同時に駆動することができる。
【００５６】
本実施形態では、以上説明したような構成にしたことにより、下記の効果が得られる。
（１）ＰＬＣ基板内の電気配線の面積の低減
（２）ＩＣ実装基板が不要になることによる、モジュールサイズの低減
（３）ＰＬＣ基板と電子回路基板との間のワイヤボンディング本数の低減
（４）検査工程の簡略化
【００５７】
以下、順に説明する。
（１）ＰＬＣ基板内の電気配線の面積の低減
図９に示したような従来例では、ヒータ駆動用金配線を全て基板端の電極パッドまで引き回す必要があったため、引き回す分だけ電気配線部の面積も大きくなり、基板全体が大型化した。それに対して、図１の本実施形態では、駆動用ＩＣゲートをＳｉ基板上に実装してグループ化するので、２５５本のヒータの配線は、その直近に配置された駆動用ＩＣまでの引き回し（短距離）で済むため、ＰＬＣ基板上の電気配線の面積が大幅に小型化する。
【００５８】
この配線面積の減少を定量的に見積もる。Ｔａ２Ｎ膜ヒータには例えば最大で６０ｍＡの電流を流す必要がある。そのための金配線は、反り率が存在したＳｉ基板よりも製造プロセスが困難な光導波路基板へパターン化することも考慮すると、１層配線で幅が５０μｍ程度あることが望ましい。配線間のギャップも５０μｍは必要である。この条件で電気配線展開に必要な面積を見積もると、２５６本の配線では、配線幅全体が２５．６ｍｍとなる。典型例として各ヒータからヒータ駆動用ＩＣへの配線長を平均１５ｍｍ、ヒータ駆動用ＩＣを用いずに基板端までヒータ駆動用金配線を引き回した時の配線長を平均６０ｍｍとすると、ヒータからデジタルスイッチ側の電気配線部の面積は、１／４となる。
【００５９】
この電気配線の面積の低減は、上記の（２）、（３）の効果と独立の話しであるから、ＩＣの配置は、電気配線部の面積が最少になるように、あるいは配線が最短になるようにヒータ駆動用ＩＣ１０９を光導波路基板上へ配置すればよい。
【００６０】
図１、図９は模式図であり、詳細な電気配線レイアウトは細かすぎで記載することができないが、図９に示す従来例の１×１２８光スイッチの光導波路基板の面積が、５７ｍｍ×６０ｍｍであり、前述のようにＰＬＣ基板の小型化は、電気配線部によって律速されていた。これに対し、本実施形態では電気配線部の面積を１／４まで減少させることができ、それによりＰＬＣ基板を３０ｍｍ×６０ｍｍに小型化することができる。
【００６１】
（２）ＩＣ実装基板部が不要になることによる、モジュールサイズの低減
当然のことであるが、ヒータ駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、ＩＣ実装基板部分だけモジュールサイズが小さくなる。
【００６２】
（３）ＰＬＣ基板と電子回路基板との間のワイヤボンディング本数の低減
また、本実施形態では、ヒータ駆動用ＩＣをＰＬＣ基板上に実装したため、基板間のワイヤボンディングの本数を大幅に少なくできる。今回の例では、基板間のワイヤ本数は従来例で約５１０本であるのに対して、本実施形態では、信号線の３本と他給電線等１７本を加え全部で２０本へと激減する。この２０本程度の本数なら、従来例のように基板間のワイヤ接続が数十ｍｍ以上の幅に広がり、信頼性が懸念されるようなことは全くない。本実施形態では、ワイヤボンディングを行う領域が幅２．８ｍｍに減少し、あるいはワイヤを用いずに個々にケーブル等で接続することも可能であるので、ワイヤボンディングについての問題は全く生じない。
【００６３】
（４）検査工程の簡略化
さらに、本実施形態においても、実際にモジュールを作製する工程では、ＰＬＣ基板の段階で外部から電気プローバを接触してヒータを駆動することにより所望の特性のものができているかを検査する工程が必須である。従来例では５１０個の電極パッドに同時に電気プローバを接触する必要があり、そのため特殊で高価な電気プローバとその電気プローバを高い平行度で接触できる調心装置とを必要とした。それに対して、図１の本実施形態では、接触すべき電極パッド数が１４個と大幅に減少したため、廉価な電気プローバを電極パッドに容易に接触して検査することが可能となり、検査工程に必要な部材、装置のコストと作業時間を大幅に減少することができる。
【００６４】
以上の説明をまとめると、本実施形態では、光スイッチを駆動するＩＣをＰＬＣ基板上にベアチップで直接実装したことにより、電気配線部の引き回しが大幅に減少し、ＰＬＣ基板を小型化し、基板間の金ワイヤの本数を２５６本から１４本に大幅に減少し、歩留まり信頼性も向上させられる。また、本実施形態では、駆動用ＩＣ実装基板が不要となった分だけ、さらにモジュールサイズを大幅に小型化することができる。加えて、検査工程に必要なプローバと装置が簡略化され、コストダウンと作業時間の短縮が得られる。
【００６５】
また、図１に示したような１個の大規模スイッチのみならず、例えば光アド・ドロップ合分波器に用いられる、２×２光スイッチの８アレーを同一のＰＬＣ基板に集積したものに本発明を適用しても、上記と同様の効果が得られる。図３にその構成例を示す。なお、図３においては、図面の簡略化のため、基本光スイッチ１０３とＩＣ１０９との間の電気配線は省略した。
【００６６】
また、可変光減衰器やそのアレイモジュール、分散補償回路、利得等化回路においても、本発明を適用することで、上記と同様な効果が得られる。
【００６７】
また、ＰＬＣ基板以外の光回路を用いた光スイッチ等においても、本発明を同様に適用することができ、ＰＬＣ基板の場合と全く同様の効果があることは言うまでもない。例えば、ＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）光導波路を用いた光スイッチにおいても、本発明を適用することで、ＰＬＣ基板の場合と全く同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図４に本発明の第２の実施形態である４×４光マトリクススイッチの構成を示す。４×４光マトリクススイッチ４０１では、４本の入力導波路４０７と４本の出力導波路４０９が格子状に１６箇所で交差しており、それらの交差点にそれぞれ二重型の光クロスポイントスイッチ４１１が置かれている。
【００６９】
図５に二重型の光クロスポイントスイッチ４１１を拡大して示す。二重型光クロスポイントスイッチ４１１を構成する１×２光スイッチ４１５と２×１光スイッチ４１６間にはユニット内導波路４２１が接続されている。そして、図４に示すように、縦方向の４本の駆動信号給電線４０３がそれぞれ各ラインの１×２光スイッチ４１５と１×２光スイッチ用共有駆動（電源）回路間を接続している。また、横方向の４本の駆動信号給電線４０５が、それぞれ各ラインの２×１光スイッチ４１６と２×１光スイッチ用共有駆動（電源）回路間を接続している。
【００７０】
この二重型の光クロスポイントスイッチ４１１および電気制御回路などの具体的な構成を図６に示す。同図において、４０１は光マトリックスチップ、４１１は二重型光スイッチユニット、６０１は上記の１×２光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路、６０２は上記の２×１光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路、６０３は電気デジタルスイッチである。
【００７１】
二重型の光クロスポイントスイッチ４１１を構成する１×２光スイッチ４１５と２×１光スイッチ４１６には、それぞれ従来同様に半波長の光路長差が設けられているＭＺＩ光スイッチを用いている。各ＭＺＩ光スイッチにおいて光路長が短いアーム導波路上の熱光学ヒータ６１７、６１８に電気配線が接続されている。電気配線の一方には電気デジタルスイッチ６０３が接続され、もう一方にはアナログ出力可能な駆動電源（駆動回路）６０１、６０２が接続されている。この電気デジタルスイッチ６０３は、トランジスタ回路が多数集積されたＩＣを用いており、ＴＴＬレベルの入力により、導通／遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）動作をする。
【００７２】
従来の構成と大きく異なる点は、図４および図５に示すように、
（１）アナログ駆動回路を１×２光スイッチ用に出力導波路毎に共有化し、２×１光スイッチ用に入力導波路毎に共有化している点、及び
（２）ヒータ駆動用ＩＣはベアチップとしてＰＬＣ基板上に実装されている点である。
【００７３】
次に、これを説明する。
図４および図５を参照して、まず（１）のアナログ駆動回路の共有化から説明する。共有駆動回路１ａに４個の光クロスポイントスイッチＳＷｘ，１；ｘ＝１〜４の１×２光スイッチを並列接続し、同様に２ａ〜３ａにＳＷｘ，２〜ＳＷｘ，４を並列接続している。また、共有駆動回路１ｂに４個の光クロスポイントスイッチＳＷ１，ｙ；ｙ＝１〜４の２×１光スイッチを並列接続し、同様に２ｂ〜３ｂにＳＷ２，ｙ〜ＳＷ４，ｙを並列接続している。
【００７４】
これにより、駆動回路数を個別接続時の１６個から８個に削減することができる。また、駆動回路への配線も共有駆動回路毎に部分的に共有化しているので、配線面積が削減すると共に、スイッチチップからの電気接続端子も併せて削減されている。
【００７５】
また（２）ヒータ駆動用ＩＣ１０９を、ＰＬＣ基板上にベアチップで実装している点が従来例と異なる。その実装形態は図２で説明した通りである。図４においては、ＩＣベアチップ１０９とＭＺＩ回路各々３２個がヒータ駆動用配線により接続され、電気デジタルスイッチ６０３としてＭＺＩ回路のオン／オフ動作を行う。Ｎ×Ｎマトリクススイッチにおいても、第１の実施形態と同様に、第１の実施形態で（１）〜（４）の項で詳細に説明したと同様な効果が生じる。例えば、３２個の光クロスポイントに対応して、電気デジタルスイッチ６０３は３２個存在するが、ヒータ６１８〜ＩＣ１０９間の距離はＩＣで３本に集約されるため、電気配線部の面積は減少し、基板間のワイヤ本数も減少する。ここでは４×４マトリクススイッチで説明したが、このような削減効果は光マトリクススイッチチップの規模が大きいものほど、その効果が大きくなる。
【００７６】
今回のＭＺＩ光スイッチ中の２個の３ｄＢ結合器（図１０の１００３、１００７参照）には、２本の導波路を数μｍまで近接して構成される方向性結合器を用いた。これは方向性結合器が他の手段に比べて挿入損失が低いためである。しかしながら、３ｄＢ結合器はこの構成に限定されるものではなく、他の手段、例えばマルチモード導波路を用いたマルチモード干渉計（ＭＺＩ）カプラーや、これらカプラーを複数個従属接続して構成される波長無依存カプラー（ＷＩＮＣ）などであってももちろん良い。
【００７７】
（第３の実施形態）
図７には、本発明の第３の実施形態として、石英系ＰＬＣ基板上に形成したＭＺＩ回路を用いた可変光減衰器を備える送信モジュールを例示する。この送信モジュールにおいては、同図左側に、複数のＷＤＭ信号用のＬＤ素子７０１がλ１〜λＮの波長分並んでおり、そのＬＤ素子７０１の出力側に光ファイバ７０３を介して接続する、石英系ＰＬＣにより作製されたＭＺＩ回路を用いたマッハツェンダ型可変光減衰器７０７のアレイモジュールがＰＬＣ基板７０５上に形成されており、その可変光減衰器７０７の出力側に光ファイバ７１５を介して接続する、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）７１７を含むＰＬＣ基板がある（ＡＷＧ等の光導波路は略し、図示していない）。
【００７８】
そして、ＭＺＩ回路には可変光減衰器７０７を駆動するためのＩＣ７０９が同一基板上にベアチップで実装されている。ここで、７１１はヒータ駆動用の金配線であり、７１３はＩＣ駆動用の金配線である。この可変光減衰器７０７は、前述の図１０のＭＺＩ回路（マッハツェンダ干渉型光スイッチ）をアナログ的に連続的な電流で動作させたものである。但し、駆動用ＩＣ７０９は単なるゲートＳＷ（スイッチ）のみならず、可変光減衰器７０７に流す電流量も制御しており、そのアナログ的な電流量はその流すべき電流量をデジタイズした別途制御信号によって制御している。この制御に用いるＩＣは単独のものでも複数個を組み合わせたものであっても、結果として各可変光減衰器７０７をアナログ制御できるような構造になっていればよい。このような可変光減衰器７０７を含むＰＬＣ基板７０５においても、前述の第１の実施形態と同様に、基板上の電気配線が実装したＩＣに集約されており、第１の実施形態で（１）〜（４）に列挙したと同様な効果を奏する。
【００７９】
なお、本実施形態では、石英系ＰＬＣを用いた可変光減衰器を例を挙げたが、それ以外の材料の光導波路回路でも同様に本発明を適用できる。また、光回路の種類もＭＺＩではなくとも、例えばＹ分岐を用いたものでも勿論よい。
【００８０】
（第４の実施形態）
図８には、本発明の第４の実施形態として、ＰＬＣ基板とＬＮ光導波路基板とを端面結合することにより作製したＰＬＣ−ＬＮ型の光スイッチであって、多波長化された光信号から任意の波長を選択する波長セレクタを例示する。図８において、８０１はアレー導波路格子を含む第１のＰＬＣ基板、８０３は第２のＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）基板、８０５はアレー導波路格子を含む第３のＰＬＣ基板であって、この順にこれら３つの基板を接着剤等の結合手段により端面結合している。また、８０９は第２のＬＮ基板８０３上に実装した駆動用ＩＣ，８１１はそのＬＮ基板８０３上に形成したＬｉＮｂＯ３光導波路、８１３はヒータ駆動用金配線、８１５はＩＣ制御用金配線である。
【００８１】
本実施形態では、ＰＬＣ基板８０１、８０５にアレイ導波路格子（ＡＷＧ）が用いられ（ＡＷＧ等の光導波路は略し、図示していない）、またＭＺＩ回路８０７はＰＬＣ基板８０１上のカプラとＬＮ基板８０３上のＬＮ光導波路８１１とによって作製されている。そして、光スイッチ動作に必要な半波長分の位相変化は、ＬＮ光導波路８１１上のヒータに印加された電圧による電気光学効果によって与えられている。この例では、ＭＺＩ光スイッチはＯＮ／ＯＦＦ型の光ゲートスイッチとして用いられている。
【００８２】
図８の左側の光入力ポートから入力したＮ波長のＷＤＭ信号（波長；λ１，λ２，λ３，…λＮ）は、第１のＰＬＣ基板８０１上のＡＷＧにより各波長に各々分けられる。続いて、その各波長は、中央部の第２の基板８０３上のＭＺＩ回路８０７によるゲートスイッチにより所望の波長のみ選択される。続いて、選択されたその１以上の波長は第３のＰＬＣ基板８０５上の出力側のＡＷＧにより再び多重される。このように、本実施形態のＰＬＣ−ＬＮ型の光スイッチは、多波長化された光信号から任意の波長を選択する波長セレクタとして機能する。図８では一例として波長λ２の光信号のみ選択した例を掲げた。
【００８３】
本実施形態のように、石英系ＰＬＣ基板と他材料の光導波路回路との組合せをすることにより、ＰＬＣ基板で実現されているＡＷＧなどの豊富な光回路のメニューを用いることができ、また実績ある光導波路の曲率半径がＰＬＣの方が小さいことから、高機能な回路を小型に作製できる長所がある。光スイッチとしても、ＬＮを用いると高速な光スイッチングを低消費電力で実現できるという長所がある。
【００８４】
このようなＰＬＣ−ＬＮ基板を組み合わせた光スイッチを含む回路においても、ＩＣを光回路基板上に直接実装することにより、第１の実施形態の（１）〜（４）に記載したと同様の効果を奏する。
【００８５】
なお、本実施形態では、波長セレクタの例を掲げたが、その他の光回路であっても同様の効果が生じる。例えば、本実施形態の構造を利用して、図１と同様のツリー状光スイッチ、例えば１×８光スイッチを構成することも可能である。その場合の１×８光スイッチにおいても、第１の実施形態の（１）〜（４）に記載したと同様の効果を奏することができる。
【００８６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態をいくつか例示したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された範囲内であれば、それら実施形態の変形、同等の機能を有する他の素子等との置換、寸法、個数等の単なる設計変更等は、全て本発明の実施形態に含まれるものである。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光スイッチ等の光回路において、光導波路基板上の電気配線部を共有化により小型化することで、基板自体も小型化され、駆動用あるいは制御用のＩＣをベアチップで光導波路基板上に実装することで、信頼性が懸念される基板間の金ワイヤの本数を大幅に減少し、さらに光スイッチや光可変減衰器を駆動するためのＩＣ実装基板が不要となり、モジュールサイズを小型化できるという効果を奏する。
【００８８】
さらに、本発明によれば、光回路の作製における検査工程として光導波路基板の特性を評価するのに用いるプローバの電極端子（電極パッド）の数が大幅に少なくなり、評価作業が簡略化され、コストダウンが図れるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＩＣベアチップを実装した１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図２】図１のＩＣベアチップの実装部の詳細を示す拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例における２×２光スイッチの８アレイに、ＩＣベアチップを実装した構成を示す模式的平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における４×４マトリックス光スイッチのＰＬＣチップ上にＩＣベアチップを実装した構成を示す模式的平面図である。
【図５】少ない駆動回路数で完全個別駆動可能な光マトリックススイッチを構成する図４の二重型光スイッチの拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における具体的な回路構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における可変光減衰器を備える送信モジュールの構成を示す模式的平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態における波長セレクタの構成を示す模式的平面図である。
【図９】従来例の１×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図１０】図９のマッハツェンダ干渉計型光スイッチの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ´断面線に沿う断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ´断面線に沿う断面図である。
【図１１】図９の電気駆動回路の回路構成を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施形態の基本構成である、駆動回路を格段で共有化した１×Ｎ光スイッチの構成例を示す模式的平面図である。
【図１３】図１２の１×Ｎ光スイッチのヒータ駆動回路の回路構成を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施形態の基本構成である、駆動用デジタルＩＣを含む電気回路の構成を示す回路図である。
【図１５】図１４のヒータアレイに印加されるヒータ制御信号のタイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０１ １×１２８ＰＬＣ熱光学スイッチ（１×１２８光スイッチ）
１０３ １×２基本光スイッチ
１０４ 光導波路
１０５ ゲート光スイッチ
１０７ ヒータ駆動用金配線
１０９ 基本スイッチ駆動用ＩＣ（ベアチップ）
１１１ 制御信号金配線（金薄膜配線）
１１３ 電極パット
１１５ 金ワイヤ
１１７ 電極パット
１１９ 駆動信号給電線（駆動電源回路用の給電線）
２０１、２０２ 電極パッド
２０３、２０４ 電極パッド
２０５、２０６ 金ワイヤ
４０１ ４×４光マトリクススイッチ（光マトリックスチップ）
４０３ 駆動信号給電線
４０５ 駆動信号給電線
４０７ 入力導波路
４０９ 出力導波路
４１１ 二重型の光クロスポイントスイッチ（二重型光スイッチユニット）
４１５ １×２光スイッチ
４１６ ２×１光スイッチ
４２１ ユニット内導波路
６０１ １×２光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路
６０２ ２×１光スイッチ用共有駆動（アナログ電源）回路
６０３ 電気デジタルスイッチ
７０１ ＷＤＭ信号用のＬＤ素子
７０３ 光ファイバ
７０５ ＰＬＣ基板
７０７ 石英系ＰＬＣにより作製されたマッハツェンダ型可変光減衰器
７０９ 実装した可変光減衰器駆動用ＩＣ
７１１ ヒータ駆動用の金配線
７１３ ＩＣ駆動用の金配線
７１７ アレイ導波路格子（ＡＷＧ）
８０１ アレー導波路格子を含む第１のＰＬＣ基板
８０３ 第２のＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）基板
８０５ アレー導波路格子を含む第３のＰＬＣ基板
８０７ マッハツェンダ型回路
８０９ 第２のＬＮ基板８０３上に実装した駆動用ＩＣ
８１１ ＬＮ基板８０３上に形成したＬｉＮｂＯ３光導波路
８１３ ヒータ駆動用金配線
８１５ ＩＣ制御用金配線
９０１ １×１２８光スイッチ
９０３ １×２光スイッチ
９０５ ゲート光スイッチ
９０７ 駆動信号給電線
９０９、９２３ ヒータ駆動用金配線
９１１ 電極パット
９１３ 金ワイヤ
９１５ 電極パット
９２１ 光スイッチ駆動用ＩＣ実装基板
９２３ ＩＣ制御用金配線
９２５ 駆動用ＩＣモジュール（パッケージ）
１００１ アーム導波路
１００３、１００９ ３ｄＢ結合器
１００５ 配線
１００７ 熱光学位相シフター（薄膜ヒータ）
１０１１ コアパターン
１０１３ クラッド層
１０１５ シリコンウェハー等の基板
１１０１ 駆動アナログ電源回路（未共有）
１１０３ 電気デジタルスイッチ
１１０５ 電気接続端子
１１０７ ヒータ
１２０１ 駆動信号給電線
１３０１ 共有駆動アナログ電源回路
１４０３ ＰＬＣ基板上のヒータアレイ
Claims (2)
- 光スイッチと該光スイッチに屈折率変化を与えて出力特性を変動させるための複数個の駆動用の電子回路とにより構成された光モジュールにおいて、
前記駆動用の電子回路が前記光スイッチと共に前記光スイッチの基板上に実装され、
前記光スイッチは、前記光スイッチの基板上に作製される１本の入力導波路と、Ｎ本（ Ｎは３以上の整数）の出力導波路と、該入力導波路と該出力導波路とを接続する複数の１×２光スイッチとから構成され、光を透過、遮断、あるいは光強度を可変可能なゲート光スイッチが該出力導波路に設けられている１×Ｎ光スイッチであって、
前記１×２光スイッチは前記駆動用の電子回路で制御される電気信号レベルにより連続的に経路が切り替わるアナログ光スイッチであり、
該アナログ光スイッチは前記駆動用の電子回路からの前記電気信号レベルを遮断する電気デジタルスイッチを備え、
前記駆動用の電子回路は、前記駆動用の電子回路の個数が前記１×２光スイッチの個数よりも少なくなるように前記駆動用の電子回路が複数の前記１×２光スイッチで共有され、前記１×Ｎ光スイッチがスイッチ動作を行う時に各段の内１つの前記１×２光スイッチのみを駆動し、
アナログ駆動電源から前記１×Ｎ光スイッチに接続する配線は、前記光スイッチの基板上で前記１×Ｎ光スイッチの各段ごとにそれぞれ１本に集約されて共有されており、
前記電気デジタルスイッチは電子集積回路製造工程により集積されていることを特徴とする光モジュール。 - 光スイッチと該光スイッチに屈折率変化を与えて出力特性を変動させるための複数個の駆動用の電子回路とにより構成された光モジュールにおいて、
前記駆動用の電子回路が前記光スイッチと共に前記光スイッチの基板上に実装され、
前記光スイッチは、前記光スイッチの基板上に作製されるＭ本（ Ｍは２以上の整数）の入力導波路とＮ本（ Ｎは２以上の整数） の出力導波路とＭ × Ｎ 個の光クロスポイントスイッチからなり、（ ｍ ， ｎ ） 番の該光クロスポイントスイッチはｍ番目の前記入力導波路とｎ番目の前記出力導波路を接続する光クロスポイントスイッチ（ ここで、１ ≦ ｍ ≦ Ｍ ， １ ≦ ｎ ≦ Ｎ） であり、 前記光クロスポイントスイッチは１×２光スイッチと２×１光スイッチと光クロスポイントスイッチユニット内導波路から構成される二重型光スイッチであり、
前記１×２光スイッチおよび前記２×１光スイッチは前記駆動用の電子回路で制御される電気信号レベルにより連続的に経路が切り替わるアナログ光スイッチであり、
該アナログ光スイッチは前記駆動用の電子回路からの電気信号レベルを遮断する電気デジタルスイッチを備え、
前記駆動回路用の電子回路は、前記駆動回路用の電子回路の個数が前記二重型光スイッチの個数よりも少なくなるように前記駆動用の電子回路が複数の前記二重型光スイッチで共有され、前記光クロスポイントスイッチがスイッチ動作を行う時に前記入力導波路ごとにグループ化された前記二重型光スイッチの内の１つのみを駆動し、
アナログ駆動電源から前記二重型光スイッチに接続する配線は、前記グループ化された二重型光スイッチを構成している１×２光スイッチ群と２×１光スイッチ群と２つに分けそれぞれ別々に前記光スイッチの基板上で１本に集約されて共有されていることを特徴とする光モジュール。
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