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▶ オープンライト フォトニクス インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-22
(45)【発行日】2024-01-05
(54)【発明の名称】内蔵自己試験を有する高レーン総数光学トランシーバ
(51)【国際特許分類】
H04B 10/073 20130101AFI20231225BHJP
H04B 10/40 20130101ALI20231225BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20231225BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20231225BHJP
【ＦＩ】
H04B10/073
H04B10/40
G02B6/42
G02B6/12 301
【請求項の数】
20
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020150943
(22)【出願日】2020-09-09
(65)【公開番号】P2022021287
(43)【公開日】2022-02-02
【審査請求日】2023-09-08
(31)【優先権主張番号】16/934,525
(32)【優先日】2020-07-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】522446306
【氏名又は名称】オープンライト フォトニクス インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＯｐｅｎＬｉｇｈｔ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】６８６８ Ｃｏｒｔｏｎａ Ｄｒｉｖｅ， Ｓｕｉｔｅ Ｃ， Ｇｏｌｅｔａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９３１１７ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・パーカー
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・ガルシア
(72)【発明者】
【氏名】ブランドン・ゴメス
(72)【発明者】
【氏名】モリー・ピールス
(72)【発明者】
【氏名】アナンド・ラマスワミー
【審査官】後澤 瑞征
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第１０６３７５８４（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特表２０１５－５３３２５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００４１２８２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２２９６８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／０７３
Ｈ０４Ｂ １０／４０
Ｇ０２Ｂ ６／４２
Ｇ０２Ｂ ６／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信機及び受信機を備える光学トランシーバを試験するための方法であって、ループバックモード中に、前記光学トランシーバにおけるループバック経路に沿って、前記送信機から前記受信機に光を送信することと、前記ループバックモードは、前記ループバック経路に沿って光を提供するために非アクティブ電力モードからアクティブ電力モードにスイッチする１つ又は複数のフィルタを備える統合されたループバックスイッチによってイネーブルされ、前記１つ又は複数のフィルタの各々は、前記非アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、前記アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路に向けて能動的に方向付ける電力分割器を備え、
ループバックモード中に前記ループバック経路に沿って伝播する光を使用して、前記光学トランシーバ中の１つ又は複数の光学コンポーネントを試験することと、
前記統合されたループバックスイッチを前記アクティブ電力モードから前記非アクティブ電力モードに設定することによって、前記光学トランシーバをミッションモードに設定することと、前記統合されたループバックスイッチの前記１つ又は複数のフィルタは、前記非アクティブ電力モードの間、光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付けるように構成され、
前記光学トランシーバが前記ミッションモードにあり、前記統合されたループバックスイッチの前記１つ又は複数のフィルタが前記非アクティブ電力モードにある間に、前記送信機によって出力光を送信することと、
を備える、方法。
【請求項2】
前記光学トランシーバが、複数の送信機及び受信機ペアを備えるマルチレーン光学トランシーバである、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
各送信機及び受信機ペアが、個別のループバック経路によって結合され、その個別のループバック経路の下方に、前記アクティブ電力モードにおいて動作している個別の統合されたループバックスイッチを使用して前記ループバックモードにおいて光が方向付けられることができる、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
各個別の統合されたループバックスイッチが、前記非アクティブ電力モードにおいて光を前記個別のループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、前記アクティブ電力モードにおいて光を前記個別のループバック経路に沿って能動的に方向付けるための１つ又は複数の電力分割器を備える、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記電力分割器が、マルチモード結合器である、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記電力分割器が、ダイレクト結合器である、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記電力分割器が、前記電力分割器の送信ポートへと光を方向付けるために光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記電力分割器のドロップポートが、前記ループバック経路から逸らすように光を送信し、前記送信ポートが、前記ループバック経路に向けて光を送信する、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記１つ又は複数のフィルタが、光を前記ループバック経路から逸らして複数のフィルタの各々のドロップポートへと受動的に方向付けることによって、前記非アクティブ電力モードにおいて光を次第に減衰させるためのシーケンスになっている前記複数のフィルタを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
光源を使用して前記光を生成することと、前記統合されたループバックスイッチ中のウェハエミッタを使用して、前記光源を事前構成された波長に調整することと、
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記光源を前記事前構成された波長に調整した後に前記ループバックモードにおいて試験される、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記光源が調整可能なレーザであり、前記ループバックモードにおいて試験される前記１つ又は複数の光学コンポーネントが前記光源を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
光学スペクトル分析器が前記ウェハエミッタに結合され、前記統合されたループバックスイッチの前記ウェハエミッタから前記光学スペクトル分析器によって受信された前記光に従って、前記光源が前記事前構成された波長に調整される、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記光学トランシーバがウェハに含まれ、前記１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記ウェハエミッタから放出された光を使用するウェハレベル試験を使用して試験される、請求項１０に記載の方法。
【請求項15】
光学トランシーバであって、変調された光を生成するように構成された光学送信機と、
光を受信するための光学受信機と、
ループバック経路に沿って前記光学送信機から前記光学受信機に光を結合するための、前記光学送信機及び前記光学受信機に結合された統合されたループバックスイッチと、前記統合されたループバックスイッチは、１つ又は複数のフィルタを備え、前記１つ又は複数のフィルタの各々は、非アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路に向けて能動的に方向付ける電力分割器を備える、
を備える、光学トランシーバ。
【請求項16】
前記非アクティブ電力モードにおいて、前記１つ又は複数のフィルタがオフ状態であり、動作電力を受け取らない、請求項１５に記載の光学トランシーバ。
【請求項17】
前記電力分割器が、ドロップポートから前記電力分割器の送信ポートへと光を方向付けるために光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、請求項１５に記載の光学トランシーバ。
【請求項18】
前記電力分割器が均等な分割比を有し、前記非アクティブ電力モードにおいて前記電力分割器中で非建設的干渉が生じる、請求項１５に記載の光学トランシーバ。
【請求項19】
前記光を生成するための光源をさらに備え、前記光源は、前記統合されたループバックスイッチ中のウェハエミッタを使用して事前構成された波長に調整可能である、請求項１５に記載の光学トランシーバ。
【請求項20】
前記光学トランシーバがウェハ内にあり、前記光学トランシーバにおける１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記ウェハエミッタから放出された光を使用するウェハレベル試験を使用して試験される、請求項１９に記載の光学トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本開示は、一般に光学デバイスに関し、より具体的には、光学電気デバイスを試験することに関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] 現代の高速集積回路（ＩＣ）は、現代の通信ネットワークに必要とされるマルチギガビットデータレートにおいてデータを送信するために一斉に動作しなければならないトランジスタ等の何百万のコンポーネントを有する、複雑なアーキテクチャを有する。そのようなデバイスの製造の重要なステップのうちの１つは、例えば、製品へ統合した後等に、デバイスが後々障害を起こさないことを保証するための高速デバイスの試験及び較正である。現在の試験システムは、一般に、電子又は半導体デバイスのために構成されており、例えば、より高いデータレートを達成するために電気と光との両方を処理する光学トランシーバのようないくつか現代のハイブリッド高速デバイスの高速試験及び較正を提供するようには構成されていない。
【0003】
[0003] 以下の説明は、本開示の実施形態のインプリメンテーションの例として与えられたイラストレーションを有する図の説明を含む。図面は、例として理解されるべきであり、限定として理解されるべきでない。ここで使用される場合、１つ又は複数の「実施形態」への言及は、本発明の主題事項の少なくとも１つのインプリメンテーションに含まれる特定の特徴、構造、又は特性を説明するものとして理解されるものとする。したがって、本明細書に見られる「１つの実施形態では」又は「代替の実施形態では」のような表現は、本発明の主題事項の様々な実施形態及びインプリメンテーションを説明するものであり、必ずしも、全てが同じ実施形態を指すわけではない。しかしながら、それらはまた必ずしも相互に排他的でもない。任意の特定の要素又は動作の説明を容易に識別するために、参照番号の最上位桁（１つ又は複数）は、要素又は動作が初めて紹介される図の番号を指す。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【0005】
[0013] ある特定の詳細及びインプリメンテーションの説明が以下に続き、それは、以下に説明される実施形態のうちのいくつか又は全てを示し得る図の説明を含み、並びにここに提示される発明の概念の他の潜在的な実施形態又はインプリメンテーションを説明する。本開示の実施形態の概観が以下で提供され、図面を参照してより詳細な説明がそれに続く。
【詳細な説明】
【0006】
[0014] 以下の説明では、説明を目的として、非常に多くの特定の詳細が本発明の主題事項の様々な実施形態の理解を提供するために記載される。しかしながら、本発明の主題事項の実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることは当業者には明らかであろう。一般に、周知の命令、インスタンス、構造及び技法は、必ずしも詳細に示されない。
【0007】
[0015] 説明したように、光学トランシーバのような現代の高速ネットワークデバイスは、従来の試験装置を使用しての試験が難しい可能性がある。この目的のために、製造段階におけるウェハレベル試験を可能にし、さらに、デバイスがウェハから分離され最終製品へと統合された後に、後の試験及び較正を可能にする内蔵自己試験光学構造が、光学電気デバイスに統合されることができる。いくつかの例示的な実施形態では、光学デバイスは、（例えば、外部の光学ネットワークを通じて）デバイスからの光学データの１つ又は複数のレーンを送る及び受信するための光学送信機及び受信機を含む。送信機及び受信機は、ループバック試験のためにイネーブルされ、ミッションモード（例えば、デバイスが、光学ネットワークのような光学デバイスを用いて光を受信する及び／又は送信するミッションモード又はトランシーバモード）のためにディセーブルされることができる統合されたループバック経路を介して接続されることができる。光学デバイスは、光をループバック経路から逸らして（例えば、無誘導モード又は光学吸収体に結合された）ドロップポートへと方向付けることによって次第に減衰させる、カスケード式フィルタのシーケンスを備えるスイッチを含むことができる。いくつかの例示的な実施形態では、フィルタの各々は、フィルタによって受信された光をループバック経路から（例えば、ドロップポートに向けて）逸らすように受動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える。フィルタの各々は、フィルタ中の光を光学ループバック経路に向けて方向付けるように修正して、それにより製造中に、及び（例えば、最終製品における）実地の動作後にループバックベースの試験を可能にすることができる調整器を含むことができる。いくつかの例示的な実施形態では、ループバック経路上のフィルタのうちの１つ又は複数は、光学デバイス（例えば、光学トランシーバ）の初期設定におけるレーザ波長を正確に設定するために利用される。
【0008】
[0016] いくつかの例示的な実施形態では、トランシーバは、（例えば、並列単一モード等の）別々のファイバを通じて異なるチャネル上でデータの異なるレーンを送信するマルチレーン光学デバイスである。レーンの数が増加すると、各レーンは、光を導波管から逸らすように方向付ける低又はゼロ電力モードで動作することができ、各フィルタ中の調整器に電力を提供することを通じてアクティブモードに構成されることができる統合されたスイッチを含むことができる。このような方法で、光学トランシーバ設計のレーンの数は、レーンのそれぞれのループバック経路から光を逸らすように方向付けるスイッチ又はアクティブ制御を必要とすることなく、増加されることができる。
【0009】
[0017] いくつかの例示的な実施形態では、統合されたループバックスイッチは、製造段階中のウェハレベル試験及び較正を可能にするためにレーンから光を出力することができるウェハトップエミッタ（例えば、回折格子）を含む。例えば、レーザは、光を生成することができ、波長計又は光学スペクトル分析器のような光学試験デバイスへとウェハトップエミッタから光を出力することによって調整されることができる。いくつかの例示的な実施形態では、所与のレーンのためのレーザは、ある特定の波長へと調整され、その後、高光学レーン量に合わせて調整されることができる手法で光学デバイスの正確な内蔵自己試験を可能にするためのループバックスイッチ中の調整器のアクティベーションが続く。
【0010】
[0018] 図１Ａは、いくつかの例示的な実施形態による、光学信号を送信及び受信するための光学トランシーバ１００を例示するブロック図である。光学トランシーバ１００は、効率的な内蔵自己試験ループバック経路がインプリメントされることができる例示的な高レーン総数光学トランシーバである。光学トランシーバ１００は、電気的なハードウェアデバイス１５０のような電気デバイスから電気的データをインタフェースし、その電気的データを光学データへと変換し、光学デバイス１７５のような１つ又は複数の光学デバイスを用いて光学データを送る及び受信するように構成される。解説の目的のために、以下の説明では電気ハードウェアデバイス１５０は、光学スイッチネットワークへのデータを送る及び受信するプラグ着脱可能なデバイスとして光学トランシーバ１００を「ホストする」ホスト基板であり、ここで、例えば、光学デバイス１７５は、（例えば、外部の送信機１７７等の）光学スイッチネットワークの他のコンポーネントであることができる。しかしながら、光学トランシーバ１００は、他のタイプの電気デバイス及び光学デバイスとインタフェースするようにインプリメントされることができることは認識される。例えば、光学トランシーバ１００は、いくつかの例示的な実施形態に従って、それが光からバイナリ電気的データへと変換された後にデータを処理するオンボード電気チップを相互接続するための光学バスとして光学ネットワーク（例えば、導波管、ファイバ）を使用するハイブリッド「マザーボード」上の単一のチップとしてインプリメントされることができる。
【0011】
[0019] いくつかの例示的な実施形態では、ハードウェアデバイス１５０は、光学トランシーバ１００の電気的インタフェースを受ける及びそれと結合する電気的インタフェースを含む。光学トランシーバ１００は、通信システム又はデバイス内でバックエンドモジュールとして動作するハードウェアデバイス１５０によって物理的に受けられ得る（physically received by）及びそこから取り外され得る取り外し可能なフロントエンドモジュールであり得る。
【0012】
[0020] 光学トランシーバ１００のデータ送信機１０５は、電気的信号を受信することができ、それらは次いでＰＩＣ１１０を介して光学信号へと変換される。ＰＩＣ１１０は次いで、ＰＩＣ１１０とインタフェースするファイバ又は導波管のような光学リンクを介して、光学信号を出力することができる。出力光データは次いで、埋め込みシステム中の光学導波管ネットワーク、光学スイッチネットワーク、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、及び他のもののようなネットワークを介して、他のコンポーネント（例えば、スイッチ、エンドポイントサーバ、単一の埋め込みシステム上の他の埋め込みチップ）によって処理されることができる。単一のデータ送信機１０５が例示されているが、追加的なデータ送信機が光学トランシーバ１００の設計の一部として含まれることは認識される（例えば、以下で説明するように、ＰＳＭ４システムのレーンごとに１つの、４つの個別のデータ送信機）。
【0013】
[0021] 受信機モードでは、光学トランシーバ１００は、光学デバイス１７５への１つ又は複数の光学リンクを介して高データレート光学信号を受信することができる。光学信号は、電気ハードウェアデバイス１５０のような他のデバイスへの出力のためにデータをより低いデータレートへと復調することのような、データ受信機１１５によるさらなる処理のために、ＰＩＣ１１０によって光から電気的信号へと変換される。単一のデータ受信機１１５が例示されているが、追加的なデータ受信機が光学トランシーバ１００の設計の一部として含まれることは認識される（例えば、以下で説明するようにＰＳＭ４システムのレーンごとに１つの、４つの個別のデータ受信機）。
【0014】
[0022] 光学トランシーバ１００及びハードウェアデバイス１５０は、例えば、波長分割多重（ＷＤＭ）システム又は並列単一モード（ＰＳＭ）システムのような光学通信デバイス又はシステム（例えば、ネットワークデバイス）のコンポーネントであることができる。一般に、ＷＤＭシステムは、個別のファイバ上で異なる波長において（例えば、異なる搬送波長において）複数のデータストリームを送信する。ＷＤＭの実施形態では、個別のファイバはＰＩＣ１１０から複数のレーンを出力し、ここで各レーンは、波長の１つのチャネル（範囲）に対応する。例えば、図１Ａでは、光学トランシーバ１００は、各レーンが異なる波長にあることに起因して混合しない異なる複数の波長を有する光の４つの異なるＷＤＭレーンを含むことができる単一モードファイバを介して光学デバイス１７５に結合される。さらに、光学トランシーバ１００は、分離及び処理（例えば、光学データから電気的データへの変換、フィルタ、及び、ハードウェアデバイス１５０のような１つ又は複数のハードウェアデバイスへの出力）のために光の４つの異なるＷＤＭレーンを受信する単一モードファイバからＷＤＭ光を受信する。
【0015】
[0023] 並列単一モードでは、各レーンは、各レーンを分離した状態に保つ異なる複数の光経路又はファイバ上へと分割される。例えば、図１Ｂを参照すると、光学トランシーバ１００は、４つの異なるレーンを有するＰＳＭ４トランシーバである。いくつかの例示的な実施形態では、単一のレーザは、搬送波長で光を生成し、それはレーンごとに４つの異なる受信機によって分割及び変調される。４つの変調されたビームは次いで、４つの送信光ファイバ上で光学トランシーバから出力される。同様に、４つのＰＳＭ受信ファイバは光学トランシーバ１００に結合され、ここで各受信ファイバが光学データの個別のレーンを搬送し、各ファイバ上のそれらレーンは同じ搬送波長を使用する。追加的なＰＳＭレーンは、追加的な変調経路を有するＰＩＣ１１０を設計することによってインプリメントされることができる。例えば、光学トランシーバ１００は、６４レーンのＰＳＭ光学トランシーバとして設計されることができ、ここで１つの光源が６４個の異なる光学変調器のための搬送波を生成する。６４個の変調器の各々は、データ送信機１０５（例えば、リーチレーンについて１つの、６４個の変調器ドライバを有するデータ送信機）からのデータを使用して光を変調することによってデータを与える（impart）。６４レーンの光は次いで（例えば、６４個の異なるリモート受信機又はデバイスへとルーティングされる）出力ファイバとしてまとめてグループ化される６４個の異なるファイバ上で出力される。同様に、６４入力レーンのＰＳＭ光は、６４個の入力ファイバを介して光を光学トランシーバ１００へと入力することができ、それは次いで処理され、さらなるルーティングのためにイーサネット（登録商標）スイッチのような１つ又は複数のハードウェアデバイスへと出力されることができる。
【0016】
[0024] 図２は、いくつかの例示的な実施形態による、ループバックモードを有する光学トランシーバ１００の例示的な機能コンポーネントを示す。説明したように、トランシーバ１００は、ＷＤＭ又はＰＳＭシステムとしてインプリメントされることができ、ここで、簡潔さのために単一のレーンのみが図２に例示されている。追加的なループバック経路を有する追加的なレーンが光学トランシーバ設計に含まれることができ、ここで各ループバック構造は、効率的な高レーン総数、例えば、６４レーンを可能にするために、Ｎ回繰り返され得る。
【0017】
[0025] 図２の例では、データ送信機１０５は、電気的データを受信することと、送信機（ＴＸ）コントローラ２０３に記憶された命令を使用してＰＩＣ１１０のコンポーネントを制御することとを管理する。ＴＸコントローラ２０３の例は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニット、汎用マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、それらの組合せ、又は実行のための制御命令を記憶するためのメモリを伴う他の同等の統合された又はディスクリート論理回路構成を含むが、それらに限定されるわけではない。
【0018】
[0026] いくつかの例示的な実施形態では、データ送信機１０５は、外部のホストデバイス又はホスト基板のような外部のデバイスから電気的データ入力を受信する。送信機コントローラ２０３は次いで、電気的データを、変調器ドライバ２０５がＰＩＣ１１０中の光学変調器２２０（例えば、移相器、電界吸収変調器（ＥＡＭ）、マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）変調器）を制御するために使用する光学変調データへと変換する命令を実行することができる。変調器２２０は、レーザ２１３のような光源から光を受信し、それは次いで（例えば、バイナリ電気的データをＰＡＭ４変調又はＱＰＳＫ変調シンボルデータへと変換する）変調命令に従って、受信された光を変調し、それは次いで出力光（例えば、光学スイッチネットワークを通じて送信される出力光）としてＰＩＣ１１０から出力される。いくつかの例示的な実施形態では、光学変調器２２０の変調特性に影響を与え得る環境又はデバイス温度を補償するために、送信機コントローラ２０３は、変調器２２０を動的に所望の動作範囲に保つためにヒーター２１０を制御する。図２の例は、簡潔さのために様々なコンポーネントを含まずに単純化されたバージョンの送信機１０５を例示しているが、送信機１０５は、以下でさらに説明され、いくつかの例示的な実施形態に従った追加的な様々なコンポーネントを含むことができることは認識される。
【0019】
[0027] ＰＩＣ１１０は、光学検出器２３０によって検出される光学入力光（例えば、単一モードファイバからの）を受信することができ、それは、受信された光中の光子を検出し、以下にさらに詳細に説明されるように、データ受信機１１５による復調処理のために光を電気へと変換するためのフォトダイオード及び／又は他の素子のような光学素子を使用することができる。
【0020】
[0028] いくつかの例示的な実施形態では、ＰＩＣ１１０は、設計、試験、及び製造段階、並びに実地（例えば、最終製品への統合後の内蔵自己試験（ＢＩＳＴ）プロシージャの一部としての）の間にトランシーバ１００を分析及び較正するために、送信コンポーネント（例えば、変調器２２０及びデータ送信機１０５を備える送信機光学サブアセンブリ）から受信コンポーネント（例えば、検出器２３０、データ受信機１１５）へと出力光を直接方向付ける光学ループバック経路２２５（例えば、統合された導波管）を含む。
【0021】
[0029] ループバック経路２２５は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）のような試験特徴、受信電力及び感度特徴、及びトランシーバ１００内に存在する（例えば、マルチプレクサ、デマルチプレクサ等の）フィルタの較正に限定されるわけではないがそれらを含む、光学トランシーバ１００のオンチップ又はモジュール内特徴を可能にする。
【0022】
[0030] いくつかの例示的な実施形態では、ＰＩＣ１１０は、送信コンポーネント（例えば、変調器２２０）の出力を受信コンポーネント（例えば、検出器２３０）に向けて方向付けるための制御信号を受信することができる高レーン総数ＢＩＳＴ光学スイッチアーキテクチャ２２２を含む。いくつかの例示的な実施形態では、素子をスイッチするループバック経路２２５は、次の光学コンポーネント、すなわちＳＯＡ、熱光学スイッチ、ｐ－ｉ－ｎダイオードスイッチ又は１つ又は複数のマルチモード干渉（ＭＭＩ）結合器及びマッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）から成るスイッチネットワークの全て又はサブセットを備え得る（が、それらに限定されない）。スイッチング素子の追加は、送信機からの光学信号のルーティングを決定するための電気的制御信号を課すこと（imposition）を可能にする。特定の制御条件については、スイッチは、ＰＩＣ（又はモジュール）内で、内蔵試験モードの一部として、送信機から受信機への光学信号のルーティングを可能にし得る。
【0023】
[0031] 異なる制御条件については、同じスイッチング素子が、光学信号が送信機から外部の光学リンクへとルーティングされることを保証し得る。いくつかの例示的な実施形態では、ＰＩＣは、受信コンポーネント（例えば、変調器２２０、スイッチアーキテクチャ２２２）からループバック経路２２５上で光を受信するために制御信号を受信するさらなるスイッチアーキテクチャ２２２を含む。このような方法で、光学トランシーバ１００は、トランシーバの送信経路と受信経路との間の光学リンクを形成するためのモジュールへの外部の光学リンクの必要性を無くし、それにより外部の結合較正動作、結合損失、外部のファイバ－スイッチ接続等を無くす。さらに、トランシーバの個別の送信及び受信セクションの較正及び機能検証は、ユニットの外部に物理光学接続が作られることを必要とする解決策に限定されない。また、トランシーバが「通常」動作モードに設定される必要があるとき、統合されたループバック経路が単純にディセーブルされ得るので、送信機と受信機との間の何れの外部接続も切断される必要はない。
【0024】
[0032] 図２の例は、簡潔さのために様々なコンポーネントを含まずに単純化されたバージョンのＰＩＣ１１０を例示するが、ＰＩＣ１１０は、光を送る及び受信するための追加的な様々なコンポーネント（例えば、ＭＺＩ、電界吸収変調（ＥＡＭ）、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、フィルタ）を含むことができることは認識される。
【0025】
[0033] データ受信機１１５は、受信機（ＲＸ）コントローラ２５０内で実行される及び／又はそこに記憶される命令を使用して受信機１１５のコンポーネントを制御することによって、ＰＩＣ１１０から電気的データを受信することと、電気的データを処理すること（例えば、増幅することフィルタすること、復調すること）を管理する。ＲＸコントローラ２５０の例は、ＤＳＰユニット、汎用マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、それらの組合せ、又は実行のための制御命令を記憶するためのメモリを伴う他の同等の統合された又はディスクリート論理回路構成を含むが、それらに限定されるわけではない。
【0026】
[0034] 検出器２３０によって生成された電気（例えば、電気的信号、電流）は、ＴＩＡ２３５によって増幅された電圧へと変換されることができ、それは次いでフィードフォワード等化器（ＦＦＥ）２４０によって処理される。ＦＦＥ２４０は、信号をフィルタ及び強調するために遅延されたバージョンの信号を作り出す及び組み合わせるために、１つ又は複数の遅延をインプリメントする。いくつかの例示的な実施形態では、ＦＦＥ２４０は、フィルタされた電気的信号を、（例えば、１つ又は複数のアイダイヤグラムを生成することによって）受信信号を分析するためにＲＸコントローラ２５０によってインプリメントされることができる受信機アイスキャン分析器２５３へと入力する。さらに、及びいくつかの例示的な実施形態に従って、フィルタされた信号は次いで、データのタイミング／クロック特性を処理及び回復する（例えば、クロック信号を抽出し、データ信号を再度時間決めする（ｒｅｔｉｍｅ））ためにクロック及びデータ回復（ＣＤＲ）モジュール２５５によって処理され、それは次いで、さらに処理される又は（例えば、ハードウェアデバイス１５０のような外部のデバイスによるさらなる処理のために）データとして出力される。
【0027】
[0035] 図３は、いくつかの例示的な実施形態による、内蔵自己試験スイッチアーキテクチャ３００を示す。高レーン総数ＢＩＳＴループバック構造３０５は、いくつかの例示的な実施形態による、図２の光学スイッチアーキテクチャ２２２の例示的な構成である。レーザ３０３（例えば、レーザ２１３、図２）は、ＷＤＭトランシーバ（図１Ａ）又はＰＳＭトランシーバ（図１Ｂ）のための内部の又は外部のレーザとして構成されることができ、ループバック構造３０５は、追加的な変調経路ごとに複数回インプリメントされることができる。例えば、構造３０５は、ループバック構造３０５の単一のインスタンスを使用して４つのレーンが送信機から受信機へとループされる単一のＷＤＭトランシーバ設計のために、ＰＩＣ設計で一回インプリメントされることができる。代替的に、トランシーバは、６４レーンＰＳＭトランシーバのような多数のレーンを含むことができ、及びループバック構造３０５の６４個のインスタンスは、６４個の送信機からそれぞれの６４個のＰＳＭレーンの６４個の対応する受信機へのＢＩＳＴループバック機能性を提供するように構成されることができる。構造３０５の１つの利益は、ＢＩＳＴモードにあるとき、それがＢＩＳＴスイッチ電力を消費し、ＢＩＳＴモードにないとき（例えば、光学トランシーバがミッションモードにあるとき）、各ループバック構造が、効率的なゼロ電力スイッチ構成を使用しながらループバック経路を強力に減衰させることができることである。さらに、ＢＩＳＴイネーブルモードでは、ループバック損失は、ミッションモード使用法又は外部の光ファイバベースのループバックより小さく、ＢＩＳＴディセーブルモードでは、ループバック損失は、受信機パフォーマンスに対して影響を及ぼさない程十分に高い（例えば、ＴｘからＲｘへの光学クロストークに起因する＜０．１ｄＢの電力ペナルティ）。
【0028】
[0036] レーザ３０３は、搬送波光を生成する調整可能なレーザであることができ、それは次いで光学変調器３１０（例えば、変調器２２０、図２）によって変調される。光学変調器３１０は次いで、搬送波光を調整可能なフィルタ３１５に入力し、それは次いで（例えば、図１Ａ又は図１Ｂにあるような光学デバイス１７５への送信のための）送信機出力として出力される。調整可能なフィルタ３１５は、光子集積回路のための参照波長を提供することができる。いくつかの例示的な実施形態では、ループバック構造３０５は、複数の調整可能なフィルタを含み、それらの各々は、異なる自由スペクトル領域を有する。複数の調整可能なフィルタは、所望の出力波長のための一意の組み合わせられた送信ピークを提供するために一斉に動作することができる。いくつかの例示的な実施形態では、調整可能なフィルタの抵抗は時間にわたって変化するので、所与のフィルタに繰り返し可能なポジションを提供するために電力検知回路が各調整可能なフィルタに埋め込まれている。
【0029】
[0037] 調整可能なフィルタ３１５は、電力分割器３２０（例えば、方向性結合器、マルチモード干渉（ＭＭＩ）結合器）に結合され、それは、受信された光を、タップ３２５を介してウェーブトップエミッタ３３５及びモニタフォトダイオード（ＭＰＤ）３３０に結合する。電力分割器３２０はさらに、光を、ＢＩＳＴスイッチ３４５及びモニタフォトダイオード（ＭＰＤ）３５０に結合された別の調整可能なフィルタ３２３に入力する。
【0030】
[0038] いくつかの例示的な実施形態では、製造時間の間に、光学トランシーバは、ウェハトップエミッタ３３５を使用してウェハレベルで試験されることができる。いくつかの例示的な実施形態では、ウェハトップエミッタ３３５は、窒化ケイ素又はシリコンにおけるエッチングされた回折格子として形成される。ウェハトップエミッタ３３５が窒化ケイ素回折格子であるいくつかの例示的な実施形態では、ウェハトップエミッタ３３５の窒化ケイ素回折格子実施形態へと入力される前に、シリコン導波管から窒化ケイ素導波管へと光学モードを遷移させるためにテーパが使用される。
【0031】
[0039] 所与のレーンに関しウェハトップエミッタ３３５を使用してウェハレベル試験をインプリメントすることができる１つの光学試験及び較正プロシージャは、そのレーンのためのレーザ波長測定を含む。多くの光学ウェハスケール測定はレーザに基づいているので、波長を調整するためにウェハトップエミッタ３３５に結合された外部の光学スペクトル分析器（ＯＳＡ）を使用して、調整可能なレーザを所望の波長に設定することは極めて有益である。例として、レーザ３０３は、ウェハトップエミッタ３３５に結合された外部のＯＳＡが１３００ｎｍの値を表示するまで調整されることができ、その後に、ポイント追加的測定がＢＩＳＴイネーブルモードにおいて実施されることができる。例えば、及びいくつかの例示的な実施形態に従って、送信チェーン（例えば、ＭＰＤ３６５）上の最後のＭＰＤ上の送信電力が事前設定された最小値を上回り、ＢＩＳＴループバックモードにおける受信機応答力が事前設定された最小値を上回る場合には、光学トランシーバ（又はトランシーバの特定のレーン）は、較正されており機能していると考えられる。異なるレーザ波長に従って強く変化する送信電力及び受信機応答力に起因して、エミッタ３３５を介したレーザ３０３のターゲット試験波長への設定は、デバイスの正確な試験を保証することができる。
【0032】
[0040] さらに、外部の光学スペクトル分析器もまた、レーザ調整パフォーマンスの何らかの予期しない偏りを識別することによってレーザ３０３の品質を測定するために使用されることができる。例えば、レーザ３０３が１３００ｎｍに達することができず、１２９８ｎｍにのみ達することができる場合には、トランシーバデバイスは、悪いレーザに起因して不良であると考えることができるが、レーザ３０３が１３００ｎｍに到達するが１２９０ｎｍから１３００ｎｍに急速に跳ね上がる場合、レーザ３０３は、調整の不安定性について失敗である可能性がある。
【0033】
[0041] いくつかの例示的な実施形態では、高スループット試験に関して、外部の光学スペクトル分析器は、これが追加的な試験時間を招くので、レーザ３０３を直接的に制御するためにインプリメントされず、むしろレーザ３０３は、ターゲットレーザ波長に近い事前に定義された較正設定値に設定されることになる。さらに、及びいくつかの例示的な実施形態に従って、１つ又は複数のＭＺＩ及びＭＰＤが、レーザ３０３の波長をターゲットとするためにインプリメントされる。これらの例示的な実施形態では、外部の光学スペクトル分析器が依然としてレーザ波長を記録するためにインプリメントされることができ、波長がターゲットから程遠い場合には光学トランシーバは失敗として捨てられる（binned）ことになる。特に、このアプローチは、エミッタ３３５を使用してレーザを制御ループにアラインするための複数の読み出しではなく、それが光学スペクトル分析器から１つの波長読み出しのみを要求するので、ＯＳＡを介してレーザを制御するよりも効率的である。
【0034】
[0042] ウェハトップエミッタ３３５を使用して追加的な有益な試験パラメータが測定されることができ、いくつかの例示的な実施形態によれば、それらは光学スペクトル分析器を使用してのレーザサイドモード抑制比（ＳＭＳＲ）、外部のフォトダイオード及び電気的なスペクトル分析器を使用してのレーザ相対強度ノイズ（ＲＩＮ）、及びフォトダイオード及び電気的なスペクトル分析器を有する外部の光学遅延線干渉計を使用してのレーザ光学線幅を含む。
【0035】
[0043] 電力分割器３２０はさらに、光をＢＩＳＴスイッチ３４５へと結合し、それは、図４及び図５を参照して以下でさらに詳述される。ＢＩＳＴスイッチ３４５は、受信機スイッチ３５５に結合され、それはループバックモードにおいて光を受信機から変調器へとループするためにアクティベートされることができる。ＢＩＳＴスイッチ３４５は、ＢＩＳＴスイッチ３４５中の各フィルタについて電力を使用することなく、ミッションモードの間に（例えば、光学デバイス１７５のような外部の／リモートデバイスへの送信の間に）光が受信機スイッチ３５５へと結合されるのを妨げる高い減衰を有するように構成される。さらに、モニタフォトダイオード（ＭＰＤ）３６０は、ＢＩＳＴスイッチ３４５の出力をモニタすることができ、及びモニタフォトダイオード３６５は、ミッション及びループバックモードの間に受信機スイッチ３５５の出力をモニタし、及び上述したようにレーザ３０３のような光学コンポーネントを試験するために使用されることができる。
【0036】
[0044] いくつかの例示的な実施形態では、ミッションモードからループバックモードにスイッチするために、受信機スイッチ３５５は、ＢＩＳＴスイッチ３４５の出力を受信機経路（例えば、ループバック経路２２５、図２）に結合するためにアクティブ調整器を再構成する。さらに、ＢＩＳＴスイッチ３４５は、電力分割器３２０から受信機スイッチ３５５に光を方向付けるために１つ又は複数の調整器をアクティベートし、それにより光を光学受信機に結合する。
【0037】
[0045] 図４は、いくつかの例示的な実施形態による、ＢＩＳＴスイッチのための例示的なスイッチアーキテクチャ４００を示す。アーキテクチャ４００は、ＢＩＳＴフィルタ４０３、ＢＩＳＴフィルタ４２３、及びＢＩＳＴフィルタ４３７を含む複数のカスケード式受動スイッチ又はフィルタを含む。ここで説明したように、各ＢＩＳＴフィルタは、２つの光学経路又は導波管によって接続されている入力結合器（例えば、２ｘ２分割器４０５、２ｘ２分割器４２０、２ｘ２分割器４３５）、及び出力結合器（例えば、２ｘ２分割器４１５、２ｘ２分割器４３０、及び２ｘ２分割器４４５）を備え、ここで入力結合器と出力結合器とを接続する経路のうちの１つは、ＢＩＳＴディセーブルモードにおいてゼロ電力で動作し、試験及び較正のためにＢＩＳＴモードにおいて光を通過させるように電気的に制御された調整器を有する。いくつかの例示的な実施形態では、分割器４０５は、（１ｘ２スイッチを分割器４０５としてインプリメントすることは、スイッチをオフにするためのｐｉ／２電力設定をもたらすので）１つのポートのみが利用されるゼロバイアスオフ状態を提供するための２ｘ２スイッチ（分割器）である。
【0038】
[0046] 例示された例では、ＢＩＳＴフィルタ４０３は、光学電力分割器４０５を含み、それは、光学調整器４１０、並びに、次のフィルタ（例えば、フィルタ４２３）に送信する送信ポート及びそのポートに結合された光を廃棄する（例えば、光を光学吸収体又は無誘導モードへのドロップポートに結合する）ドロップポートを有する光学分割器４１５に結合される。ＢＩＳＴフィルタ４２３は、光学電力分割器４２０を含み、それは、光学調整器４２５、並びに、次のフィルタ（例えば、フィルタ４３７）に送信する送信ポート及びそのポートに結合された光を廃棄する（例えば、ドロップポートにおける光をＳＯＡのような光学吸収体に結合する）ドロップポートを有する光学分割器４３０に結合される。ＢＩＳＴフィルタ４３７は、光学電力分割器４３５を含み、それは、光学調整器４４０、並びにスイッチアーキテクチャ４００から送信する送信ポート及び光をモニタフォトダイオードに結合する別の出力ポートを有する光学分割器４４５に結合される。いくつかの例示的な実施形態では、追加的なＢＩＳＴステージが含まれ、例えば、ＢＩＳＴフィルタ４３７は、いくつかの例示的な実施形態によれば、ゼロ電力ＢＩＳＴモードの間により高い減衰を提供するために追加的なフィルタ（図示なし）へ出力することができる。
【0039】
[0047] いくつかの例示的な実施形態では、ＢＩＳＴスイッチの各々は、制御回路によって電気的に制御された調整器を含み、調整器４１０は、制御４１３によって電気的に制御され、調整器４２５は、制御４２７によって電気的に制御され、及び調整器４４０は、制御４４３によって電気的に制御される。調整器の各々は、熱光学影響を用いて光位相を修正する導波管の近くに配置された抵抗ヒーターのような電気的に制御された光位相調整器としてインプリメントされることができる。代替的に、いくつかの例示的な実施形態では、各調整器は、活物質の屈折率又は光学吸収の変化のような電気光学影響を用いて伝播光の光位相を修正する導波管領域に形成されたダイオードである。
【0040】
[0048] 分割器４０５、４１５、４２０、４３０、４３５、及び４４５は、当業者に知られているように、結合モード理論に従って設定された事前構成された電力分割比を有するマルチモード干渉（ＭＭＩ）又はダイレクト結合器のような電力分割結合器として作られることができる。例えば、分割器４０５、４２０、及び４３５は、受信された光の量の半分を各出力ポートに結合する（例えば、それらの各々は、所与のフィルタの出力結合器又は調整器に向かう）５０／５０分割器として構成されることができる。ＢＩＳＴディセーブルモードでは、いくつかの例示的な実施形態に従って、各フィルタは、位相の不一致を組み合わせるＭＺＩ経路のセットを含み、非建設的インタフェースが、光がループバック経路に沿って方向付けられるのを受動的に妨げるために生じる。
【0041】
[0049] 例えば、ＢＩＳＴディセーブルモードの間、分割器４３０は、（分割器４２０からの）トップアーム及び（調整器４２５を介した）ボトムアームから光を受信し、及び非建設的干渉が分割器４３０で生じ、それによりフィルタ４２３における光を減衰させる（例えば、非建設的干渉によって減衰させる。
【0042】
[0050] ＢＩＳＴイネーブルモードでは、光が各フィルタを通過することを可能にするために、フィルタ４０３、４２３、４３７は電力を提供される（例えば、そこでは完全でない非建設的干渉が各フィルタの出力分割器において生じる）。例えば、フィルタ４２３を参照すると、調整器４２５は、下方アーム上の光に位相変化を生じさせるために電力を受け取り、それは次いで、光を分割器４３０のトップポートを介して次のフィルタ４３７に渡す分割器４３０において結合される。
【0043】
[0051] このような方法で、カスケード式フィルタ４０３、４２３、４３７は、ループバック経路のための単一の能動的に制御されたスイッチに取って代わるための受動スイッチとして機能する。光学アーキテクチャは、細かなアクティブ制御の必要なしに複数のステージをカスケードすることによってより高いスイッチ減衰を提供する。いくつかの例示的な実施形態では、スイッチは、スイッチ電力がＢＩＳＴモードの間、すなわち較正及び試験（例えば、光源、ヒーターバイアスを較正すること、レーンのための送信機の変調器を較正すること等）のためのループバックモードの間にのみ必要とされるように、ゼロ電力における最大減衰のためにアラインされる。
【0044】
[0052] 図５は、いくつかの例示的な実施形態による、ＢＩＳＴスイッチのための例示的なスイッチアーキテクチャ５００を示す。図５の例では、調整器４１０、４２５、及び４４０の各々は、単一の電気的な制御回路５０５によって電気的に制御される。調整処理では、電気的な制御回路５０５は、次のステージに（例えば、次のフィルタに、又は分割器４４５のケースではアーキテクチャ５００から）送信される光を最大化するために調整器４１０、４２５、及び４４０の各々を同時に調整する。アーキテクチャ５００の１つの利益は、いくつかの例示的な実施形態によれば、電気的な制御回路の数が低減され、それにより全体的な電力消費を低減することである。
【0045】
[0053] 図６は、いくつかの例示的な実施形態による、ＢＩＳＴスイッチを調整するための方法６００のフローダイアグラムを示す。動作６０５において、光源がアクティベートされる。例えば、動作６０５において、４つのＰＳＭ光学トランシーバの１つのレーンのためのレーザ（例えば、レーザ２１３）が、変調のための搬送波光を生成するためにアクティベートされる。いくつかの例示的な実施形態では、搬送波光は、フィルタの各々（例えば、フィルタ４０３、フィルタ４２３、及びフィルタ４３７）を調整するために変調されていない形態で使用され、一方いくつかの他の実施形態では、光は、方法６００の調整動作の間に光学変調器を介して変調される。いくつかの例示的な実施形態では、搬送波光は、アクティベートされ、及びウェハトップエミッタ３３５を使用してターゲット波長に調整される。
【0046】
[0054] 動作６１０において、第１のフィルタは、次のステージに最大送信を提供するために調整される。例えば、動作６１０において、調整器４１０は、分割器４１５中の光が、分割器４１５の出力ポートにおける非建設的干渉から、フィルタ４０３の上方波長アームにおける光との位相結合によって送信ポートに向けて方向付けられる９５％～１００％の光に変化するように、下方アーム上の光の位相を変化させる。いくつかの例示的な実施形態では、調整器４１０は、分割器４１５のドロップポートにおけるモニタフォトダイオード（上記の図には示されていないドロップポートにおけるモニタダイオード）上の電力を最小化することによって調整される。他の例示的な実施形態では、調整器４１０は、電力分割器４１５の送信ポート（例えば、電力分割器４１５のトップポート）に接続されたタップ及びモニタフォトダイオード上の電力を最大化することによって調整される。
【0047】
[0055] 動作６１５において、１つ又は複数の追加的なフィルタは、送信ポート上で最大光を送信するために調整される。例えば、調整器４２５は、分割器４３０の送信ポートに向けて方向付けられる光の量を最大化するために調整され、それは次いで分割器４３５を介して次のステージフィルタに結合される。さらに、及びいくつかの例示的な実施形態に従って、動作６１５において、調整器４４０は、分割器４４５の出力ポート（トップポート）からの光の量を最大化するように電気的に制御され、ここで（調整なしの）分割器４４５のデフォルトの構成は、光を受動的に減衰させる（例えば、非建設的干渉、及び／又は、光を吸収／減衰させるためにそれのオフモードにあるＳＯＡのような光学吸収体又は無誘導モードへのボトムポートに向けて光の大部分を方向付けること）。各フィルタステージが送信ポートへの最大電力のために最適化された後に、フィルタ設定は、動作６１７においてＢＩＳＴイネーブルモードとして保存される。
【0048】
[0056] 動作６２０において、ＢＩＳＴディセーブルモードとしてフィルタの電気的な制御にゼロ電力が保存される。ディセーブルモードの間、分割器４１５、４３０、及び４４５の各々は、非建設的干渉及び／又は受信された光をボトムポートに方向付けることによって光を減衰させ、それは光をループバック経路（例えば、アラインされたトップポート）に向けずに光学吸収体又は無誘導モードへと結合する。
【0049】
[0057] 動作６２５において、光学トランシーバは、スイッチの各々にゼロ電力が提供され光が減衰される及び／又はドロップポートへと逸らされるディセーブル構成のＢＩＳＴスイッチを用いてミッションモードで動作する。
【0050】
[0058] いくつかの例示的な実施形態では、フィルタを設定するための１つ又は複数の動作は省略される。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、動作６１５は省略され、単一の電気的な制御回路５０５がそれらのそれぞれの送信ポートからの光の量を最大化する調整器４１０、４２５、及び４４０の各々を調整するために使用される。これらの例示的な実施形態では、電気的な制御回路５０５は、ドロップポートにおけるＭＰＤに従って、分割器４４５の下方ドロップポートにおける電力が最小化されるまで、調整器を同時に変えることができ、そのポイントの後に、制御回路５０５は、ＢＩＳＴイネーブルモードのための調整された設定を記憶し、受動的な高い減衰のために全ての調整器を同時にゼロ電力に設定することによってＢＩＳＴディセーブルモードに戻る。
【0051】
[0059] いくつかの例示的な実施形態では、方法６００は、各々が上述したようなゼロ電力ＢＩＳＴループバック構造３０５を備えるＮ量のレーンにつきＮ回実施される。複数のＢＩＳＴ構造が調整された後に、レーンの各々は、レーンの各々中の全てのスイッチにおけるゼロ電力設定でＢＩＳＴディセーブルモードにおいてループバックモードを効率的に減衰させることができる。
【0052】
[0060] 図７は、いくつかの例示的な実施形態による、高レーン総数ＢＩＳＴスイッチを使用してＢＩＳＴモードをイネーブルするための方法７００のフローダイアグラムを示す。動作７０５において、光源が光学トランシーバのためにアクティベートされる。動作７１０において、受信機スイッチは、ループバックモードで構成される。例えば、図３を参照すると、受信機スイッチ３５５は、ＢＩＳＴスイッチ３４５から光を受信するために、（例えば、外部のソース、送信機から受信する）受信機入力ポートからＢＩＳＴ入力ポートにスイッチする。
【0053】
[0061] 動作７１５において、ＢＩＳＴスイッチのフィルタは、図６の動作６１０及び６１５おいて記憶されたそれらの調整されたフィルタ電圧に設定される。動作７１５及び７２０の間、スイッチは、ＢＩＳＴイネーブルモードにあり、光をフィルタ４０３、４２３、及び４３７の送信ポートの各々へと結合するために電力を受け取る。
【0054】
[0062] 動作７２０において、ＢＩＳＴスイッチ電力がアクティブな状態で、ループバックモードの間、トランシーバの１つ又は複数の光学コンポーネントは、試験及び較正されることができる。いくつかの例示的な実施形態では、方法７００は、光学トランシーバの各レーン（例えば、６４ＰＳＭ光学トランシーバの各レーン）について繰り返される。レーンの各々がＢＩＳＴモードにおいて較正された後、全てのスイッチはゼロ電力に設定され、それにより不必要な電力を消費することなくレーンごとにループバック経路を効率的にスケルチする。
【0055】
[0063] 図８は、いくつかの例示的な実施形態による、１つ又は複数の光学デバイスを含む光電気デバイス８００（例えば、光学トランシーバ１００）のイラストレーションである。この実施形態では、光電気デバイス８００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）基板８０５、有機基板８１０、ＡＳＩＣ８１５、及び光子集積回路（ＰＩＣ）８２０を含むように示される。この実施形態では、ＰＩＣ８２０は、上述した１つ又は複数の光学構造（例えば、ＰＩＣ１１０、６４個のレーンを有するマルチレーンＰＳＭ ＰＩＣ）を含み得る。
【0056】
[0064] いくつかの例示的な実施形態では、ＰＩＣ８２０は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）若しくはシリコンベースの（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ））デバイスを含むか、又はシリコン及び非シリコン材料の両方から形成されたデバイスを備え得る。上述の非シリコン材料（代替的に、「異種の材料」と呼ばれる）は、ＩＩＩ－Ｖ族材料、磁気光学材料、又は結晶基板材料のうちの１つを備え得る。ＩＩＩ－Ｖ族半導体は、周期表のグループＩＩＩ及びグループＶに見られる元素（例えば、ＩｎＧａＡｓＰ（Indium Gallium Arsenide Phosphide）、ＧａｉｎＡｓＮ（Gallium Indium Arsenide Nitride））を有する。ＩＩＩ－Ｖ族半導体における電子速度はシリコンにおける電子速度に比べて格段により速いので、ＩＩＩ－Ｖベースの材料の搬送波分散効果は、シリコンベースの材料におけるよりも著しくより高い可能性がある。加えて、ＩＩＩ－Ｖ材料は、電気的なポンピングからの光の効率的な生成を可能にする直接的なバンドギャップを有する。したがって、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料は、光を生成することと光の屈折率を変調することとの両方のためのシリコンにわたる増加された効率での光子動作を可能にする。したがって、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料は、電気からの光の生成と電気への光の再度の変換において増加された効率を有する光子動作を可能にする。
【0057】
[0065] シリコンの高品質酸化物及び低光学損失は、このように、以下に説明される異種の光学デバイス中のＩＩＩ－Ｖ族半導体の電気光学効率と組み合わせられ、本開示の実施形態では、上述の異種のデバイスは、デバイスの異種の導波管とシリコンのみの導波管との間での低損失異種光学導波管遷移を利用する。
【0058】
[0066] 磁気光学材料は、異種のＰＩＣが磁気光学（ＭＯ）効果に基づいて動作することを可能にする。そのようなデバイスは、高い帯域幅変調を提供する、電気的信号に関連する磁場が光学ビームを変調するファラデー効果を利用し得、光学アイソレータをイネーブルする光学モードの電場を回転させる。前述の磁気光学材料は、例えば、鉄、コバルト、又はイットリウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ）のような材料を備え得る。さらに、いくつかの例示的な実施形態では、結晶基板材料は、異種のＰＩＣに、高電気機械的結合、線形電気光学係数、低送信損失、及び安定した物理及び化学的特性を提供する。上述の結晶基板材料は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）を備え得る。
【0059】
[0067] 例示された例では、ＰＩＣ８２０は、プリズム８２５を介してファイバ８３０と光を交換し、前述のプリズム８２５は、いくつかの例示的な実施形態に従って、光学モードを単一モード光ファイバへと結合するために使用される不整合耐性デバイス（a misalignment-tolerant device）である。他の例示的な実施形態では、複数のファイバは、様々な光学変調フォーマット（例えば、４つのレーン（ＰＳＭ４）を有する並列単一モード）のためにプリズム８２５から光を受信するためにインプリメントされる。
【0060】
[0068] いくつかの例示的な実施形態では、ＰＩＣ８２０の光学デバイスは、少なくとも部分的に、ＡＳＩＣ８１５に含まれる制御回路構成によって、制御される。ＡＳＩＣ８１５及びＰＩＣ８２０の両方が、銅ピラー８１４上に配置されているように示されており、それらは有機基板８１０を介してＩＣを通信可能に結合するために使用される。ＰＣＢ基板８０５は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）相互接続８１６を介して有機基板８１０に結合され、示されていないシステムの他のコンポーネント、例えば、相互接続モジュール、電源等に有機基板８１０を（したがって、ＡＳＩＣ８１５及びＰＩＣ８２０を）相互接続するために使用され得る。
【0061】
[0069] 以下は、例示的な実施形態である。
【0062】
[0070] 例１。送信機及び受信機を備える光学トランシーバを試験するための方法であって、ループバックモード中に、光学トランシーバにおけるループバック経路に沿って、送信機から受信機に光を送信することと、ループバックモードは、ループバック経路に沿って光を提供するために非アクティブ電力モードからアクティブ電力モードにスイッチするフィルタを備える統合されたループバックスイッチによってイネーブルされ、ループバックモード中にループバック経路に沿って伝播する光を使用して、光学トランシーバ中の１つ又は複数の光学コンポーネントを試験することと、統合されたループバックスイッチをアクティブ電力モードから非アクティブ電力モードに設定することによって、光学トランシーバをミッションモードに設定することと、統合されたループバックスイッチのフィルタは、非アクティブ電力モードの間、光をループバック経路から逸らすように受動的に方向付けるように構成され、光学トランシーバがミッションモードにあり、統合されたループバックスイッチのフィルタが非アクティブ電力モードにある間に、送信機によって出力光を送信することと、を備える、方法。
【0063】
[0071] 例２。光学トランシーバが、複数の送信機及び受信機ペアを備えるマルチレーン光学トランシーバである、例１の方法。
【0064】
[0072] 例３。各送信機及び受信機ペアが、個別のループバック経路によって結合され、その個別のループバック経路の下方に、アクティブ電力モードにおいて動作している個別の統合されたループバックスイッチを使用してループバックモードにおいて光が方向付けられることができる、例１又は２の何れかの方法。
【0065】
[0073] 例４。各個別の統合されたループバックスイッチが、光を個別のループバック経路から逸らすように受動的に方向付ける非アクティブ電力モードから、光を個別のループバック経路に沿って能動的に方向付けるアクティブ電力モードにスイッチするフィルタを備える、例１～３の何れかの方法。
【0066】
[0074] 例５。統合されたループバックスイッチ中の各フィルタは、非アクティブ電力モードにおいて光をループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、アクティブ電力モードにおいて光をループバック経路に向けて能動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える、例１～４の何れかの方法。
【0067】
[0075] 例６。電力分割器が、マルチモード結合器である、例１～５の何れかの方法。
【0068】
[0076] 例７。電力分割器が、ダイレクト結合器である、例１～６の何れかの方法。
【0069】
[0077] 例８。各フィルタ中の各電力分割器が、各フィルタのドロップポートからフィルタの送信ポートへと光を方向付けるためにフィルタ中で光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、例１～７の何れかの方法。
【0070】
[0078] 例９。各フィルタのドロップポートが、ループバック経路から逸らすように光を送信し、各フィルタの送信ポートが、ループバック経路に向けて光を送信する、例１～８の何れかの方法。
【0071】
[0079] 例１０。フィルタが、各フィルタによって受信された光をループバック経路から逸らしてフィルタのドロップポートへと受動的に方向付けることによって、非アクティブ電力モードにおいて光を次第に減衰させるためのシーケンスになっている、例１～９の何れかの方法。
【0072】
[0080] 例１１。光源を使用して光を生成することと、統合されたループバックスイッチ中のウェハエミッタを使用して、光源を事前構成された波長に調整することと、をさらに備える、例１～１０の何れかの方法。
【0073】
[0081] 例１２。１つ又は複数の光学コンポーネントが、光源を事前構成された波長に調整した後にループバックモードにおいて試験される、例１～１１の何れかの方法。
【0074】
[0082] 例１３。光源が調整可能なレーザであり、ループバックモードにおいて試験される１つ又は複数の光学コンポーネントが光源を含む、例１～１２の何れかの方法。
【0075】
[0083] 例１４。光学スペクトル分析器がウェハエミッタに結合され、統合されたループバックスイッチのウェハエミッタから光学スペクトル分析器によって受信された光に従って、光源が事前構成された波長に調整される、例１～１３の何れかの方法。
【0076】
[0084] 例１５。光学トランシーバがウェハに含まれ、１つ又は複数の光学コンポーネントが、ウェハエミッタから放出された光を使用するウェハレベル試験を使用して試験される、例１～１４の何れかの方法。
【0077】
[0085] 例１６。変調された光を生成するように構成された光学送信機と、光を受信するための光学受信機と、ループバック経路に沿って光学トランシーバから光学受信機に光を結合するための、光学送信機及び光学受信機に結合された統合されたループバックスイッチと、を備え、統合されたループバックスイッチは、アクティブ電力モードの間、ループバック経路に沿って光学送信機から光学受信機に光を方向付け、非アクティブ電力モードの間、光をループバック経路から逸らすように受動的に方向付ける１つ又は複数のフィルタを備える、光学トランシーバ。
【0078】
[0086] 例１７。統合されたループバックスイッチ中の各フィルタは、非アクティブ電力モードにおいて光をループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、アクティブ電力モードにおいて光をループバック経路に向けて能動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える、例１６の光学トランシーバ。
【0079】
[0087] 例１８。非アクティブ電力モードにおいて、フィルタがオフ状態であり、動作電力を受け取らない、例１６又は１７の何れかの光学トランシーバ。
【0080】
[0088] 例１９。各フィルタ中の各電力分割器が、ループバックモードをイネーブルするためにドロップポートからフィルタの送信ポートへと光を方向付けるためにフィルタ中で光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、例１６～１８の何れかの光学トランシーバ。
【0081】
[0089] 例２０。電力分割器が、不均等な電力分割比を有する光学結合器である、例１６～１９の何れかの光学トランシーバ。
【0082】
[0090] 前述の詳細な説明では、本発明の主題事項の方法及び装置がその特定の例示的な実施形態を参照して説明された。しかしながら、本発明の主題事項の広い精神及び適用範囲から逸脱することなく、それらに対して様々な修正及び変更が成され得ることは明らかとなる。したがって、本明細書及び図は、限定的なものではなく例示的なものと見なされるべきである。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［Ｃ１］
送信機及び受信機を備える光学トランシーバを試験するための方法であって、
ループバックモード中に、前記光学トランシーバにおけるループバック経路に沿って、前記送信機から前記受信機に光を送信することと、前記ループバックモードは、前記ループバック経路に沿って光を提供するために非アクティブ電力モードからアクティブ電力モードにスイッチするフィルタを備える統合されたループバックスイッチによってイネーブルされ、
ループバックモード中に前記ループバック経路に沿って伝播する光を使用して、前記光学トランシーバ中の１つ又は複数の光学コンポーネントを試験することと、
前記統合されたループバックスイッチを前記アクティブ電力モードから前記非アクティブ電力モードに設定することによって、前記光学トランシーバをミッションモードに設定することと、前記統合されたループバックスイッチの前記フィルタは、前記非アクティブ電力モードの間、光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付けるように構成され、
前記光学トランシーバが前記ミッションモードにあり、前記統合されたループバックスイッチの前記フィルタが前記非アクティブ電力モードにある間に、前記送信機によって出力光を送信することと、
を備える、方法。
［Ｃ２］
前記光学トランシーバが、複数の送信機及び受信機ペアを備えるマルチレーン光学トランシーバである、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
各送信機及び受信機ペアが、個別のループバック経路によって結合され、その個別のループバック経路の下方に、前記アクティブ電力モードにおいて動作している個別の統合されたループバックスイッチを使用して前記ループバックモードにおいて光が方向付けられることができる、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ４］
各個別の統合されたループバックスイッチが、光を前記個別のループバック経路から逸らすように受動的に方向付ける前記非アクティブ電力モードから、光を前記個別のループバック経路に沿って能動的に方向付ける前記アクティブ電力モードにスイッチするフィルタを備える、Ｃ３に記載の方法。
［Ｃ５］
前記統合されたループバックスイッチ中の各フィルタは、前記非アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、前記アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路に向けて能動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ６］
前記電力分割器が、マルチモード結合器である、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ７］
前記電力分割器が、ダイレクト結合器である、Ｃ６に記載の方法。
［Ｃ８］
各フィルタ中の各電力分割器が、前記フィルタの送信ポートへと光を方向付けるために前記フィルタ中で光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ９］
各フィルタのドロップポートが、前記ループバック経路から逸らすように光を送信し、各フィルタの前記送信ポートが、前記ループバック経路に向けて光を送信する、Ｃ８に記載の方法。
［Ｃ１０］
前記フィルタが、各フィルタによって受信された光を前記ループバック経路から逸らして前記フィルタのドロップポートへと受動的に方向付けることによって、前記非アクティブ電力モードにおいて光を次第に減衰させるためのシーケンスになっている、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１１］
光源を使用して前記光を生成することと、
前記統合されたループバックスイッチ中のウェハエミッタを使用して、前記光源を事前構成された波長に調整することと、
をさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記光源を前記事前構成された波長に調整した後に前記ループバックモードにおいて試験される、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記光源が調整可能なレーザであり、前記ループバックモードにおいて試験される前記１つ又は複数の光学コンポーネントが前記光源を含む、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１４］
光学スペクトル分析器が前記ウェハエミッタに結合され、前記統合されたループバックスイッチの前記ウェハエミッタから前記光学スペクトル分析器によって受信された前記光に従って、前記光源が前記事前構成された波長に調整される、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１５］
前記光学トランシーバがウェハに含まれ、前記１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記ウェハエミッタから放出された光を使用するウェハレベル試験を使用して試験される、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１６］
光学トランシーバであって、
変調された光を生成するように構成された光学送信機と、
光を受信するための光学受信機と、
ループバック経路に沿って前記光学トランシーバから前記光学受信機に光を結合するための、前記光学送信機及び前記光学受信機に結合された統合されたループバックスイッチと、前記統合されたループバックスイッチは、アクティブ電力モードの間、前記ループバック経路に沿って前記光学送信機から前記光学受信機に光を方向付け、非アクティブ電力モードの間、光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付ける１つ又は複数のフィルタを備える、
を備える、光学トランシーバ。
［Ｃ１７］
前記統合されたループバックスイッチ中の各フィルタは、前記非アクティブ電力モードにおいて前記光を受動的に減衰させ、前記アクティブ電力モードにおいて前記光を前記ループバック経路に向けて能動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える、Ｃ１６に記載の光学トランシーバ。
［Ｃ１８］
前記非アクティブ電力モードにおいて、前記フィルタがオフ状態であり、動作電力を受け取らない、Ｃ１７に記載の光学トランシーバ。
［Ｃ１９］
各フィルタ中の各電力分割器が、前記ループバックモードをイネーブルするためにドロップポートから前記フィルタの送信ポートへと光を方向付けるために前記フィルタ中で光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、Ｃ１７に記載の光学トランシーバ。
［Ｃ２０］
前記電力分割器が均等な分割比を有し、前記非アクティブ電力モードにおいて前記電力分割器中で非建設的干渉が生じる、Ｃ１７に記載の光学トランシーバ。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［Ｃ１］
送信機及び受信機を備える光学トランシーバを試験するための方法であって、
ループバックモード中に、前記光学トランシーバにおけるループバック経路に沿って、前記送信機から前記受信機に光を送信することと、前記ループバックモードは、前記ループバック経路に沿って光を提供するために非アクティブ電力モードからアクティブ電力モードにスイッチするフィルタを備える統合されたループバックスイッチによってイネーブルされ、
ループバックモード中に前記ループバック経路に沿って伝播する光を使用して、前記光学トランシーバ中の１つ又は複数の光学コンポーネントを試験することと、
前記統合されたループバックスイッチを前記アクティブ電力モードから前記非アクティブ電力モードに設定することによって、前記光学トランシーバをミッションモードに設定することと、前記統合されたループバックスイッチの前記フィルタは、前記非アクティブ電力モードの間、光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付けるように構成され、
前記光学トランシーバが前記ミッションモードにあり、前記統合されたループバックスイッチの前記フィルタが前記非アクティブ電力モードにある間に、前記送信機によって出力光を送信することと、
を備える、方法。
［Ｃ２］
前記光学トランシーバが、複数の送信機及び受信機ペアを備えるマルチレーン光学トランシーバである、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
各送信機及び受信機ペアが、個別のループバック経路によって結合され、その個別のループバック経路の下方に、前記アクティブ電力モードにおいて動作している個別の統合されたループバックスイッチを使用して前記ループバックモードにおいて光が方向付けられることができる、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ４］
各個別の統合されたループバックスイッチが、光を前記個別のループバック経路から逸らすように受動的に方向付ける前記非アクティブ電力モードから、光を前記個別のループバック経路に沿って能動的に方向付ける前記アクティブ電力モードにスイッチするフィルタを備える、Ｃ３に記載の方法。
［Ｃ５］
前記統合されたループバックスイッチ中の各フィルタは、前記非アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付け、前記アクティブ電力モードにおいて光を前記ループバック経路に向けて能動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ６］
前記電力分割器が、マルチモード結合器である、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ７］
前記電力分割器が、ダイレクト結合器である、Ｃ６に記載の方法。
［Ｃ８］
各フィルタ中の各電力分割器が、前記フィルタの送信ポートへと光を方向付けるために前記フィルタ中で光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ９］
各フィルタのドロップポートが、前記ループバック経路から逸らすように光を送信し、各フィルタの前記送信ポートが、前記ループバック経路に向けて光を送信する、Ｃ８に記載の方法。
［Ｃ１０］
前記フィルタが、各フィルタによって受信された光を前記ループバック経路から逸らして前記フィルタのドロップポートへと受動的に方向付けることによって、前記非アクティブ電力モードにおいて光を次第に減衰させるためのシーケンスになっている、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１１］
光源を使用して前記光を生成することと、
前記統合されたループバックスイッチ中のウェハエミッタを使用して、前記光源を事前構成された波長に調整することと、
をさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記光源を前記事前構成された波長に調整した後に前記ループバックモードにおいて試験される、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記光源が調整可能なレーザであり、前記ループバックモードにおいて試験される前記１つ又は複数の光学コンポーネントが前記光源を含む、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１４］
光学スペクトル分析器が前記ウェハエミッタに結合され、前記統合されたループバックスイッチの前記ウェハエミッタから前記光学スペクトル分析器によって受信された前記光に従って、前記光源が前記事前構成された波長に調整される、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１５］
前記光学トランシーバがウェハに含まれ、前記１つ又は複数の光学コンポーネントが、前記ウェハエミッタから放出された光を使用するウェハレベル試験を使用して試験される、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１６］
光学トランシーバであって、
変調された光を生成するように構成された光学送信機と、
光を受信するための光学受信機と、
ループバック経路に沿って前記光学トランシーバから前記光学受信機に光を結合するための、前記光学送信機及び前記光学受信機に結合された統合されたループバックスイッチと、前記統合されたループバックスイッチは、アクティブ電力モードの間、前記ループバック経路に沿って前記光学送信機から前記光学受信機に光を方向付け、非アクティブ電力モードの間、光を前記ループバック経路から逸らすように受動的に方向付ける１つ又は複数のフィルタを備える、
を備える、光学トランシーバ。
［Ｃ１７］
前記統合されたループバックスイッチ中の各フィルタは、前記非アクティブ電力モードにおいて前記光を受動的に減衰させ、前記アクティブ電力モードにおいて前記光を前記ループバック経路に向けて能動的に方向付けるように構成された電力分割器を備える、Ｃ１６に記載の光学トランシーバ。
［Ｃ１８］
前記非アクティブ電力モードにおいて、前記フィルタがオフ状態であり、動作電力を受け取らない、Ｃ１７に記載の光学トランシーバ。
［Ｃ１９］
各フィルタ中の各電力分割器が、前記ループバックモードをイネーブルするためにドロップポートから前記フィルタの送信ポートへと光を方向付けるために前記フィルタ中で光の位相を変化させる電気的に制御された調整器を備える、Ｃ１７に記載の光学トランシーバ。
［Ｃ２０］
前記電力分割器が均等な分割比を有し、前記非アクティブ電力モードにおいて前記電力分割器中で非建設的干渉が生じる、Ｃ１７に記載の光学トランシーバ。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】