知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-11-29
(45)【発行日】2024-12-09
(54)【発明の名称】光集積回路、光電子システム及び方法
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20241202BHJP
G02B 6/125 20060101ALI20241202BHJP
G02B 6/126 20060101ALI20241202BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20241202BHJP
【ＦＩ】
G02B6/12 351
G02B6/12 301
G02B6/125 301
G02B6/126
G02B6/42
【請求項の数】
11
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023031533
(22)【出願日】2023-03-02
(65)【公開番号】P2023129359
(43)【公開日】2023-09-14
【審査請求日】2023-03-02
(31)【優先権主張番号】22160033.1
(32)【優先日】2022-03-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】520052259
【氏名又は名称】エフェクト フォトニクス ベーハー
【氏名又は名称原語表記】ＥＦＦＥＣＴ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｂ．Ｖ．
(74)【代理人】
【識別番号】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100137903
【弁理士】
【氏名又は名称】菅野 亨
(72)【発明者】
【氏名】リー シアン チョン ジェフリー
(72)【発明者】
【氏名】コーエン ティム
(72)【発明者】
【氏名】ホークストラ ツェーリック ハンス
(72)【発明者】
【氏名】ケリー ニアル パトリック
(72)【発明者】
【氏名】クライン エミル
【審査官】吉田 英一
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第０３９３０２２２（ＥＰ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０３０３５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４０９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第０２９０５９１３（ＥＰ，Ａ２）
【文献】Weihua Guo, Pietro R. A. Binetti, Chad Althouse, Milan L. Massanovic, Huub P. M. M. Ambrosius, Leif A. Johansson, and Larry A. Coldren，Two-Dimensional Optical Beam Steering With InP-Based Photonic Integrated Circuits，IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，2013年07月，Vol. 19, No. 4
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／１２
Ｇ０２Ｂ ６／１２５
Ｇ０２Ｂ ６／１２６
Ｇ０２Ｂ ６／４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）と、再構成可能な光接続配置と、
を含む光集積回路（ＰＩＣ）（１）であって、
前記再構成可能な光接続配置は、
複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）と、
複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）と、
を含み、
前記制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つは、制御信号に応答して、
光伝送を可能にする第１の状態、又は
光伝送を阻止する第２の状態
にあるように構成され、
前記再構成可能な光接続配置は、前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の前記少なくとも１つの制御可能な光スイッチのそれぞれの前記第１の状態又は前記第２の状態に応じて、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、
前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続（５ａ、５ｂ）、及び／又は
前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を選択的に提供することを可能にするように構成され、
前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の第１の機能的フォトニックブロック（２ａ）は、光送信器又はコヒーレント光送信器の少なくとも一部を提供するように構成及び配置され、前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の第２の機能的フォトニックブロック（２ｂ）は、光受信器又はコヒーレント光受信器の少なくとも一部を提供するように構成及び配置され、
前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の前記第２の機能的フォトニックブロック（２ｂ）は９０度光ハイブリッドを含み、前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の第３の機能的フォトニックブロック（２ｃ）はレーザユニットを含み、
前記光集積回路（ＰＩＣ）（１）は、少なくとも３つの光スプリッタコンバイナユニット（６ｈ、６ｉ、６ｊ）の第１のセットと、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａａ～３ａｈ）の内の半導体ベースの光導波路の第３のセットとを含む前記再構成可能な光接続配置を介して、前記第２の機能的フォトニックブロック（２ｂ）の前記９０度光ハイブリッド及び前記第３の機能的フォトニックブロック（２ｃ）の前記レーザユニットと光学的に接続されたファイバ対チップ結合位置（９）を含み、
前記第１のセットの内の第１の光スプリッタコンバイナユニット（６ｈ）は、少なくとも第１の光インターフェース（１４ａ）を備えた第１の端部（１１ａ）と、少なくとも第２の光インターフェース（１４ｂ）及び第３の光インターフェース（１４ｃ）を備えた第２の端部（１１ｂ）とを有し、
前記第１のセットの内の第２の光スプリッタコンバイナユニット（６ｉ）は、少なくとも第４の光インターフェース（１５ａ）を備えた第３の端部（１２ａ）と、少なくとも第５の光インターフェース（１５ｂ）及び第６の光インターフェース（１５ｃ）を備えた第４の端部（１２ｂ）とを有し、
前記第１のセットの内の第３の光スプリッタコンバイナユニット（６ｊ）は、少なくとも第７の光インターフェース（１６ａ）を備えた第５の端部（１３ａ）と、少なくとも第８の光インターフェース（１６ｂ）及び第９の光インターフェース（１６ｃ）を備えた第６の端部（１３ｂ）とを有し、
前記第１の光スプリッタコンバイナユニット（６ｈ）の前記第１の光インターフェース（１４ａ）は、前記第３のセットの内の第１の半導体ベースの光導波路（３ａａ）を介して前記第２の機能的フォトニックブロック（２ｂ）の前記９０度光ハイブリッドと光学的に相互接続され、
前記第１の光スプリッタコンバイナユニット（６ｈ）の前記第２の光インターフェース（１４ｂ）は、前記第３のセットの内の第２の半導体ベースの光導波路（１３ａｂ）を介して前記第２の光スプリッタコンバイナユニット（６ｉ）の前記第５の光インターフェース（１５ｂ）と光学的に相互接続され、
前記第１の光スプリッタコンバイナユニット（６ｈ）の前記第３の光インターフェース（１４ｃ）は、前記第３のセットの内の第３の半導体ベースの光導波路（３ａｃ）を介して前記第３の光スプリッタコンバイナユニット（６ｊ）の前記第８の光インターフェース（１６ｂ）と光学的に相互接続され、
前記第２の光スプリッタコンバイナユニット（６ｉ）の前記第４の光インターフェース（１５ａ）は、前記第３のセットの内の第４の半導体ベースの光導波路（３ａｄ）を介して前記ファイバ対チップ結合位置（９）と光学的に相互接続され、
前記第２の光スプリッタコンバイナユニット（６ｉ）の前記第６の光インターフェース（１５ｃ）は、前記第３のセットの内の第５の半導体ベースの光導波路（３ａｅ）を介して前記第３の光スプリッタコンバイナユニット（６ｊ）の前記第９の光インターフェース（１６ｃ）と光学的に相互接続され、
前記第３の光スプリッタコンバイナユニット（６ｊ）の前記第７の光インターフェース（１６ａ）は、前記第３のセットの内の第６の半導体ベースの光導波路（３ａｆ）を介して前記第３の機能的フォトニックブロック（２ｃ）の前記レーザユニットと光学的に相互接続される、光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項2】
前記再構成可能な光接続配置は、前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の前記少なくとも１つの制御可能な光スイッチのそれぞれの前記第１の状態又は前記第２の状態に応じて、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）の内の半導体ベースの光導波路の第２のセットが、前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の機能的フォトニックブロックの少なくとも第１のセットの間の光接続であって、機能的フォトニックブロックの前記第１のセットが、少なくとも２つの機能的フォトニックブロックであって且つ前記複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む、前記光接続、及び／又は
機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の前記第１のセットの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第２の光アクセス経路
を選択的に提供することを可能にするように構成される、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項3】
前記再構成可能な光接続配置は、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）の内の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続して配置された少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニット（６ａ～６ｇ）を含み、前記少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニット（６ａ～６ｇ）は、マルチモード干渉ベース（ＭＭＩベース）の光スプリッタコンバイナユニットである、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項4】
前記再構成可能な光接続配置は、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）の内の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続して配置された少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニット（６ａ～６ｇ）を含み、前記少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニット（６ａ～６ｇ）は、マルチモード干渉ベース（ＭＭＩベース）の光スプリッタコンバイナユニットである、請求項２に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項5】
前記再構成可能な光接続配置は、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）の内の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路及び前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックと光学的に接続して配置された光検出器（７）
を含む、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項6】
前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチは、リン化インジウムベース（ＩｎＰベース）の半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含む、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項7】
前記再構成可能な光接続配置は、第１の端面（１７ａ）及び第２の端面（１７ｂ）を有する、前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の第１の制御可能な光スイッチ（４ａ）、及び／又は
第３の端面（１８ａ）及び第４の端面（１８ｂ）を有する、前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の第２の制御可能な光スイッチ（４ｂ）
を含み、
前記第１の制御可能な光スイッチ（４ａ）の前記第１の端面（１７ａ）は、前記第３のセットの内の第７の半導体ベースの光導波路（３ａｇ）を介して前記光集積回路（ＰＩＣ）（１）の前記ファイバ対チップ結合位置（９）と光通信するように配置され、前記第１の制御可能な光スイッチ（４ａ）の前記第２の端面（１７ｂ）は、前記第３のセットの内の前記第４の半導体ベースの光導波路（３ａｄ）を介して前記第２の光スプリッタコンバイナユニット（６ｉ）の前記第４の光インターフェース（１５ａ）と光通信するように配置され、及び／又は
前記第２の制御可能な光スイッチ（４ｂ）の前記第３の端面（１８ａ）は、前記第３のセットの内の第８の半導体ベースの光導波路（３ａｈ）を介して前記第３の機能的フォトニックブロック（２ｃ）の前記レーザユニットと光通信するように配置され、前記第２の制御可能な光スイッチ（４ｂ）の前記第４の端面（１８ｂ）は、前記第３のセットの内の前記第６の半導体ベースの光導波路（３ａｆ）を介して前記第３の光スプリッタコンバイナユニット（６ｊ）の前記第７の光インターフェース（１６ａ）と光通信するように配置される、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項8】
前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）は、少なくとも３つの制御可能な光スイッチを含む、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項9】
前記光集積回路（ＰＩＣ）は、ハイブリッド光集積回路（ＰＩＣ）又はＩｎＰベースのモノリシック光集積回路（ＰＩＣ）である、請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）。
【請求項10】
請求項１に記載の光集積回路（ＰＩＣ）（１）を含む光電子システム（１００）。
【請求項11】
前記光集積回路（ＰＩＣ）（１）の前記再構成可能な光接続配置の前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の少なくとも１つの前記制御可能な光スイッチと動作可能に接続された制御ユニット（１０１）を含み、前記制御ユニット（１０１）は、オペレータによって提供された制御入力及び／又は事前定義の制御スキームに従って制御信号を生成するように構成され、前記制御信号は、前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチが前記第１の状態又は前記第２の状態に構成されることを可能にするように構成され、
前記再構成可能な光接続配置は、前記複数の制御可能な光スイッチ（４ａ～４ｃ）の内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチのそれぞれの前記第１の状態又は前記第２の状態に応じて、前記複数の半導体ベースの光導波路（３ａ～３ａｈ）の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも前記第１のセットが、
前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
前記複数の機能的フォトニックブロック（２ａ～２ｄ）の内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの前記第１の光アクセス経路
を選択的に提供することを可能にするように構成される、請求項１０に記載の光電子システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、限定的ではないが、電気通信用途、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）又はセンサ用途に使用され得る光集積回路（ＰＩＣ）に関する。本発明は更に、該ＰＩＣを含む光電子システムに関する。本発明は更に、該ＰＩＣの全体的な性能の改善された判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、限定的ではないが、光電気通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途の分野で適用され得るＰＩＣは、多様で特殊な機能的フォトニックブロックの高度な集積レベルにより、益々複雑になっている。例えば、電気通信用途の場合、当業者は、前述の益々複雑化するＰＩＣの周囲に一般的に配置されるモジュールが、これらのモジュールが通信リンクにコミットされ得る前にいわゆる光組み込みセルフテスト（ＢＩＳＴ）による詳細なヘルスチェックを必要とすることを理解するであろう。前述の益々複雑化するＰＩＣの全体的な性能は、複数の機能的フォトニックブロックのコンボリューションであるため、当業者は、それらの全体的な性能をデコンボリューションすることが益々困難になることが、そうしたＰＩＣに共通の問題であることを理解するであろう。それ故、設計の観点と運用の観点との両方から、益々複雑化するＰＩＣの全体的な性能を理解し、チェックし、最適化することの少なくとも１つのために、複数の機能的フォトニックブロックの個々の性能を判定する必要性が高まっている。
【発明の概要】
【0003】
本発明の目的は、例えば、限定的ではないが、当技術分野で知られている複数の機能的フォトニックブロックを含む複雑なＰＩＣに関連する前述の及び／又はその他の欠点を先取りし、又は少なくとも低減する、電気通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途に使用され得るＰＩＣを提供することである。
【0004】
また、例えば、限定的ではないが、発明に従ったＰＩＣを含む電気通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途に使用され得る光電子システムを提供することも本発明の目的である。
【0005】
本発明の別の目的は、発明に従ったＰＩＣの全体的な性能の改善された判定方法を提供することである。
【0006】
本発明の態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の機構は、特許請求項の範囲に明示的に記載されているだけでなく、必要に応じて独立請求項の機構と組み合わされ得る。更に、全ての機構は、技術的に同等の他の機構と置き換えられ得る。
【0007】
上述の目的の内の少なくとも１つは、
複数の光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロックと、
複数の半導体ベースの光導波路と、
複数の制御可能な光スイッチであって、制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つは、制御信号に応答して
光伝送を可能にする第１の状態、又は
光伝送を阻止する第２の状態
にあるように構成される、複数の制御可能な光スイッチと
を含む再構成可能な光接続配置であって、
複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を提供することを可能にするように構成される、再構成可能な光接続配置と
を含む光集積回路（ＰＩＣ）によって達成される。
複数の光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロックと、
複数の半導体ベースの光導波路と、
複数の制御可能な光スイッチであって、制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つは、制御信号に応答して
光伝送を可能にする第１の状態、又は
光伝送を阻止する第２の状態
にあるように構成される、複数の制御可能な光スイッチと
を含む再構成可能な光接続配置であって、
複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を提供することを可能にするように構成される、再構成可能な光接続配置と
を含む光集積回路（ＰＩＣ）によって達成される。
【0008】
本発明の文脈において、複数のフォトニックブロックのフォトニックブロックは、ＰＩＣに所望の機能、例えば、光送信器、光受信器、レーザユニット、又は光検出器の機能を提供し得るフォトニックコンポーネント又はフォトニックコンポーネントのグループと解釈されるべきである。更に、複数の機能的フォトニックブロックは、ＰＩＣを収容するダイの物理的境界内に収容され得る任意の適切な数の機能的フォトニックブロックを含み得る。
【0009】
複数の機能的フォトニックブロックは、個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、再構成可能な光接続配置の半導体ベースの光導波路を介して幾つかの異なる方法で光学的に相互接続され得、再構成可能な光接続配置の少なくとも１つの制御可能な光スイッチは、それにあるように構成される。このように、再構成可能な光接続配置は、複数の機能的フォトニックブロックの内の一部又は全ての機能的フォトニックブロックが光学的に相互接続される方法の再構成を可能にする。複数の機能的フォトニックブロックから特定の機能的フォトニックブロック又は機能的フォトニックブロックのセットを除外することも可能である。上記に基づいて、再構成可能な光接続配置は、構成可能なＰＩＣの異なる構成及び／又は機能を可能にする。
【0010】
構成可能なＰＩＣの例示的な実施形態に従えば、半導体ベースの光導波路の第１のセットが複数の半導体ベースの光導波路の内の１つの半導体ベースの光導波路、幾つかの半導体ベースの光導波路、又は全ての半導体ベースの光導波路を含むように、再構成可能な光接続配置を構成することが可能である。このようにして、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロックの幾つかの適切な構成が達成され得る。
【0011】
ＰＩＣの別の例示的な実施形態に従えば、半導体ベースの光導波路の第１のセット及び半導体ベースの光導波路の第２のセットの両方が提供されるように、再構成可能な接続構成を構成することが可能であり、半導体ベースの光導波路の第１のセット及び半導体ベースの光導波路の第２のセットは、ＰＩＣの機能的フォトニックブロックの異なるセットを光学的に相互接続し得る。機能的フォトニックブロックの異なるセットは、半導体ベースの光導波路の第１のセット又は半導体ベースの光導波路の第２のセットの一部であり得る半導体ベースの光導波路を介して、又は半導体ベースの光導波路の第１のセット及び半導体ベースの光導波路の第２のセットの何れにも属さない半導体ベースの光導波路を介して光学的に相互接続され得る。
【0012】
更に、再構成可能な光接続配置は、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路を可能にするように構成し得る。第１の光アクセス経路は、例えば、ＰＩＣの第１の光ファイバ対チップ結合位置と、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックとの間に配置され得る。このように、再構成可能な光接続配置は、オンチップ及びオフチップの両方で、個々の機能的フォトニックブロック、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能のフォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロック全体の内の少なくとも１つの性能の判定を可能にし得る。結果として、ＰＩＣの全体的な性能は、個々の機能的フォトニックブロック及び／又は複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセットのレベルまでデコンボリューションされ得る。また、ＰＩＣの全体的な性能の理解を深め、及び／又はＰＩＣの全体的な性能を最適化することが可能である。
【0013】
第１の光アクセス経路は、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの光入力経路を提供する半導体ベースの光導波路及び／又は光出力経路を提供する半導体ベースの光導波路を含み得る。例えば、機能的フォトニックブロックがその性能が判定されるレーザユニットであり得るＰＩＣの例示的な実施形態に従えば、光アクセス経路は、レーザユニットによって放出された光放射が例えば、光検出器であるＰＩＣの更なる機能的フォトニックブロックに、及び／又は光ファイバを介してＰＩＣと光学的に接続された外部光検出器にガイドされ得る光出力経路を提供する半導体ベースの光導波路であれば十分である。
【0014】
上述の更なる機能的フォトニックブロック、すなわち光検出器の性能が判定される場合、光アクセス経路は、例えば、上述の機能的フォトニックブロックのレーザユニット、又は光ファイバを介してＰＩＣと光学的に接続された外部レーザユニットによって放出された放射が光検出器、すなわち更なる機能的フォトニックブロックにガイドされ得る光入力経路を提供する半導体ベースの光導波路であれば十分である。
【0015】
ＰＩＣの更に別の例示的な実施形態に従えば、再構成可能な光接続配置は、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセットを光学的に相互接続し、機能的フォトニックブロックのセットの少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの光入力経路を提供する半導体ベースの光導波路と、光出力経路を提供する別の半導体ベースの光導波路とを含む光アクセス経路を機能的フォトニックブロックのセットに提供するように構成され得る。
【0016】
ＰＩＣの更なる例示的な実施形態に従えば、例えば、コヒーレント光送信器であるように構成された複数の機能的フォトニックブロックの内の１つ以上の機能的フォトニックブロックと、例えば、コヒーレント光受信器であるように構成された複数の機能的フォトニックブロックの内の１つ以上の他の機能的フォトニックブロックとの全体的な性能は、再構成可能な光接続配置の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路によって、コヒーレント光送信器を形成する１つ以上の機能的フォトニックブロックとコヒーレント光受信器を形成する１つ以上の他の機能的フォトニックブロックとの間に光ループバックを提供することによって判定され得る。コヒーレント光送信器とコヒーレント光受信器との組み合わせの性能がＰＩＣの機能的フォトニックブロックのみを使用して判定される場合、再構成可能な光接続配置は、上述の機能的フォトニックブロックのレーザユニットがループバックテストに含まれ得、オンチップの局部発振器として使用され得るように構成され得る。当業者は、オンチップレーザユニットを使用する代わりに、光ファイバを介してＰＩＣと光学的に接続された外部レーザユニットを使用できるように再構成可能な光接続配置を構成することもできることを理解するであろう。コヒーレント光送信器及びコヒーレント光受信器のループバックテストにおいて、オンチップレーザユニットと外部レーザユニットとの両方を使用できるように再構成可能な光接続配置を構成することも可能である。
【0017】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の第２のセットが、
複数の機能的フォトニックブロックの内の機能的フォトニックブロックの少なくとも第１のセットであって、少なくとも２つの機能的フォトニックブロックと、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックとを含む機能的フォトニックブロックの第１のセットとの間の光接続、及び／又は
機能的フォトニックブロックの第１のセットの少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第２の光アクセス経路
を提供することを可能にするように構成される。
複数の機能的フォトニックブロックの内の機能的フォトニックブロックの少なくとも第１のセットであって、少なくとも２つの機能的フォトニックブロックと、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックとを含む機能的フォトニックブロックの第１のセットとの間の光接続、及び／又は
機能的フォトニックブロックの第１のセットの少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第２の光アクセス経路
を提供することを可能にするように構成される。
【0018】
半導体ベースの光導波路の第２のセットによって提供される光接続を介して光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロックの第１のセットは、複数の機能的フォトニックブロックを構成する機能的フォトニックブロックの総数よりも少ない数の機能的フォトニックブロックを含むため、再構成可能な光接続配置によって提供される第２の光アクセス経路は、機能的フォトニックブロックの第１のセットの個々の機能的フォトニックブロック又は機能的フォトニックブロックの第１のセットの性能を判定することを可能にするが、複数の機能的フォトニックブロック全体の性能を判定することを可能にしない。上述のように、機能的フォトニックブロックの第１のセットの個々の機能的フォトニックブロックの性能及び／又は機能的フォトニックブロックの第１のセットの性能の判定を可能にすることによって、ＰＩＣの全体的な性能がデコンボリューションされ得る。その結果、ＰＩＣの全体的な性能の理解を深めること、及び／又はＰＩＣの全体的な性能を最適化することが可能になる。
【0019】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続して配置された少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニットを含み、少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニットは、マルチモード干渉ベース、ＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットである。ＰＩＣの例示的な実施形態に従えば、少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニットは、再構成可能な光接続配置の少なくとも２つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続された光入力インターフェースと、構成可能な光接続配置の１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続された光出力インターフェースとを含み得ることは理解されるであろう。光スプリッタコンバイナユニットのこの構成に従えば、少なくとも２つの半導体ベースの光導波路によってガイドされた光放射は、光入力インターフェースに入射すると、結合され得、半導体ベースの光出力導波路に供給され得る。光スプリッタコンバイナユニットを逆の動作で使用することによって、光放射の分割を達成できることは明らかであろう。更に、スプリッタコンバイナユニットの任意の適切な構成が想定され得ることが理解されるであろう。
【0020】
少なくとも１つの光スプリッタコンバイナユニットがＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットである場合、ＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットの光入力インターフェースと光出力インターフェースとの両方は、夫々任意の適切な数の光入力ポートと光出力ポートを有し得ることは理解されるであろう。それ故、ＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットは、任意の適切なｎ×ｍ ＭＭＩとして実装され得、ｎ及びｍは、夫々光入力ポート及び光出力ポートの数を表す自然数である。例えば、１×２ ＭＭＩ又は２×２ ＭＭＩである。
【0021】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路及び複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックと光学的に接続して配置された光検出器を含む。光検出器は、リン化インジウムベース（ＩｎＰベース）のフォトダイオード（ＰＤ）又はＩｎＰベースの半導体光増幅器（ＳＯＡ）であり得る。当業者は、ＰＤが入射光放射を検出するために電気的に逆バイアスされるべきであるのに対し、ＳＯＡは電気的に逆バイアスされる必要がないことを理解するであろう。しかしながら、ＳＯＡは必要に応じて電気的に逆バイアスされ得る。
【0022】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチはＩｎＰベースのＳＯＡを含む。当業者は、ＩｎＰベースの半導体材料が、光電気通信用途に適用され得るＳＯＡを製造するための最適な半導体材料であることを理解するであろう。ＩｎＰベースのＳＯＡは、ＩｎＰベースのＳＯＡが電気的に順方向バイアスされることを可能にする制御信号に応答して、第１の状態にあるように構成され得る。ＩｎＰベースのＳＯＡが第１の状態にある場合、光伝送が可能になる。ＩｎＰベースのＳＯＡは、ＩｎＰベースのＳＯＡが電気的に逆バイアスされることを可能にする制御信号に応答して、第２の状態にあるように構成され得る。ＩｎＰベースのＳＯＡが第２の状態にある場合、光伝送が阻止される。
【0023】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、複数の機能的フォトニックブロックの内の第１の機能的フォトニックブロックは、光送信器又はコヒーレント光送信器の少なくとも一部を提供するように構成及び配置され、複数の機能的フォトニックブロックの内の第２の機能的フォトニックブロックは、光受信器又はコヒーレント光受信器の少なくとも一部を提供するように構成及び配置される。ＰＩＣの再構成可能な光接続配置に起因して、ＰＩＣを光送信器、コヒーレント光送信器、光受信器、コヒーレント光受信器、光送受信器、コヒーレント光送受信器の内の少なくとも１つにすることを可能にするために、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも第１の機能的フォトニックブロックと第２の機能的フォトニックブロックとを光学的に相互接続することが可能である。更に、再構成可能な光接続配置は、光送信器、コヒーレント光送信器、光受信器、コヒーレント光受信器、光送受信器、及びコヒーレント光送受信器の内の少なくとも１つの性能を判定することを可能にするための適切な光アクセス経路を提供するように構成され得る。前述のように、光局部発振器が必要な場合、それは、別の機能的フォトニックブロックのオンチップレーザユニット、又は光ファイバを介してＰＩＣと光学的に接続されたオフチップ又は外部レーザユニットによって提供され得る。
【0024】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、複数の機能的フォトニックブロックの内の第２の機能的フォトニックブロックは９０度光ハイブリッドを含み、複数の機能的フォトニックブロックの内の第３の機能的フォトニックブロックはレーザユニットを含む。９０度光ハイブリッドは、受信したコヒーレント光信号の位相を、そうした場合に光局部発振器であるように構成されたレーザユニットの一定の位相と比較するために使用され得る。
【0025】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、ＰＩＣは、少なくとも３つの光スプリッタコンバイナユニットの第１のセットと、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の第３のセットとを含む再構成可能な光接続配置を介して第２の機能的フォトニックブロックの９０度光ハイブリッド及び第３の機能的フォトニックブロックのレーザユニットと光学的に接続されたファイバ対チップ結合位置を含み、
該第１のセットの第１の光スプリッタコンバイナユニットは、少なくとも第１の光インターフェースを備えた第１の端部と、少なくとも第２の光インターフェース及び第３の光インターフェースを備えた第２の端部とを有し、
該第１のセットの第２の光スプリッタコンバイナユニットは、少なくとも第４の光インターフェースを備えた第３の端部と、少なくとも第５の光インターフェース及び第６の光インターフェースを備えた第４の端部とを有し、
該第１のセットの第３の光スプリッタコンバイナユニットは、少なくとも第７の光インターフェースを備えた第５の端部と、少なくとも第８の光インターフェース及び第９の光インターフェースを備えた第６の端部とを有し、
第１の光スプリッタコンバイナユニットの第１の光インターフェースは、該第３のセットの第１の半導体ベースの光導波路を介して第２の機能的フォトニックブロックの９０度光ハイブリッドと光学的に相互接続され、
第１の光スプリッタコンバイナユニットの第２の光インターフェースは、該第３のセットの第２の半導体ベースの光導波路を介して第２の光スプリッタコンバイナユニットの第５の光インターフェースと光学的に相互接続され、
第１の光スプリッタコンバイナユニットの第３の光インターフェースは、該第３のセットの第３の半導体ベースの光導波路を介して第３の光スプリッタコンバイナユニットの第８の光インターフェースと光学的に相互接続され、
第２の光スプリッタコンバイナユニットの第４の光インターフェースは、該第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路を介してファイバ対チップ結合位置と光学的に相互接続され、
第２の光スプリッタコンバイナユニットの第６の光インターフェースは、該第３のセットの第５の半導体ベースの光導波路を介して第３の光スプリッタコンバイナユニットの第９の光インターフェースと光学的に相互接続され、
第３の光スプリッタコンバイナユニットの第７の光インターフェースは、該第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路を介して第３の機能的フォトニックブロックのレーザユニットと光学的に相互接続される。
該第１のセットの第１の光スプリッタコンバイナユニットは、少なくとも第１の光インターフェースを備えた第１の端部と、少なくとも第２の光インターフェース及び第３の光インターフェースを備えた第２の端部とを有し、
該第１のセットの第２の光スプリッタコンバイナユニットは、少なくとも第４の光インターフェースを備えた第３の端部と、少なくとも第５の光インターフェース及び第６の光インターフェースを備えた第４の端部とを有し、
該第１のセットの第３の光スプリッタコンバイナユニットは、少なくとも第７の光インターフェースを備えた第５の端部と、少なくとも第８の光インターフェース及び第９の光インターフェースを備えた第６の端部とを有し、
第１の光スプリッタコンバイナユニットの第１の光インターフェースは、該第３のセットの第１の半導体ベースの光導波路を介して第２の機能的フォトニックブロックの９０度光ハイブリッドと光学的に相互接続され、
第１の光スプリッタコンバイナユニットの第２の光インターフェースは、該第３のセットの第２の半導体ベースの光導波路を介して第２の光スプリッタコンバイナユニットの第５の光インターフェースと光学的に相互接続され、
第１の光スプリッタコンバイナユニットの第３の光インターフェースは、該第３のセットの第３の半導体ベースの光導波路を介して第３の光スプリッタコンバイナユニットの第８の光インターフェースと光学的に相互接続され、
第２の光スプリッタコンバイナユニットの第４の光インターフェースは、該第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路を介してファイバ対チップ結合位置と光学的に相互接続され、
第２の光スプリッタコンバイナユニットの第６の光インターフェースは、該第３のセットの第５の半導体ベースの光導波路を介して第３の光スプリッタコンバイナユニットの第９の光インターフェースと光学的に相互接続され、
第３の光スプリッタコンバイナユニットの第７の光インターフェースは、該第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路を介して第３の機能的フォトニックブロックのレーザユニットと光学的に相互接続される。
【0026】
本発明に従ったＰＩＣの上で定義した集積されたコヒーレント光受信器の利点は、ＰＩＣのファイバ対チップ結合位置と光学的に接続されたオフチップ又は外部測定機器を使用して、オンチップ又は内部レーザユニットの光学的監視を可能にすることである。オンチップ又は内部レーザユニットの性能を光学的に監視する可能性の結果として、オンチップレーザユニットの較正及びインライン制御を改善し得る。
【0027】
上で定義した集積されたコヒーレント光受信器によって提供される別の利点は、オンチップレーザユニットが故障した場合に、ＰＩＣのファイバ対チップ結合位置と光学的に接続されたオフチップレーザユニットと交換できることである。オンチップレーザユニットをオフチップレーザユニットと交換できるため、高価なＰＩＣ全体を廃棄する必要がない。
【0028】
上述のように、該第１セットの光スプリッタコンバイナユニットの内の少なくとも１つは、任意の適切なｎ×ｍ ＭＭＩ、例えば１×２ ＭＭＩ又は２×２ ＭＭＩとして実装され得るＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットであり得る。
【0029】
発明に従ったＰＩＣの例示的な実施形態では、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路はテーパ部分を含む。当業者は、半導体ベースの光導波路とＰＩＣのファイバ対チップ結合位置にある光ファイバとの間の光インターフェースにおける結合損失を低減させるために、テーパ部分は光放射のスポットサイズ変換を可能にするように構成及び配置され得ることを理解するであろう。
【0030】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、再構成可能な光接続配置は、
第１の端面及び第２の端面を有する複数の制御可能な光スイッチの内の第１の制御可能な光スイッチ、及び／又は
第３の端面及び第４の端面を有する複数の制御可能な光スイッチの内の第２の制御可能な光スイッチ
を含み、
第１の制御可能な光スイッチの第１の端面は、該第３のセットの第７の半導体ベースの光導波路を介してＰＩＣのファイバ対チップ結合位置と光通信するように配置され、第１の制御可能な光スイッチの第２の面は、該第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路を介して第２の光スプリッタコンバイナユニットの第４の光インターフェースと光通信するように配置され、及び／又は
第２の制御可能な光スイッチの第３の端面は、該第３のセットの第８の半導体ベースの光導波路を介して第３の機能的フォトニックブロックのレーザユニットと光通信するように配置され、第２の制御可能な光スイッチの第４の面は、該第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路を介して第３の光スプリッタコンバイナユニットの第７の光インターフェースと光通信するように配置される。
第１の端面及び第２の端面を有する複数の制御可能な光スイッチの内の第１の制御可能な光スイッチ、及び／又は
第３の端面及び第４の端面を有する複数の制御可能な光スイッチの内の第２の制御可能な光スイッチ
を含み、
第１の制御可能な光スイッチの第１の端面は、該第３のセットの第７の半導体ベースの光導波路を介してＰＩＣのファイバ対チップ結合位置と光通信するように配置され、第１の制御可能な光スイッチの第２の面は、該第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路を介して第２の光スプリッタコンバイナユニットの第４の光インターフェースと光通信するように配置され、及び／又は
第２の制御可能な光スイッチの第３の端面は、該第３のセットの第８の半導体ベースの光導波路を介して第３の機能的フォトニックブロックのレーザユニットと光通信するように配置され、第２の制御可能な光スイッチの第４の面は、該第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路を介して第３の光スプリッタコンバイナユニットの第７の光インターフェースと光通信するように配置される。
【0031】
オフチップ又は外部測定機器によるオンチップ又は内部レーザユニットのアクティブな光学的監視が必要ない場合、第２の光スプリッタコンバイナユニットとファイバ対チップ結合位置との間に含まれる第１の制御可能な光スイッチは、ファイバ対チップ結合位置でオンチップ又は内部レーザユニットから放出される光放射の反射を最小限にし、最終的に防止するために逆バイアスされ得る。
【0032】
外部又はオフチップレーザユニットがファイバ対チップ結合位置と光学的に接続される場合、第１の制御可能な光スイッチは、ＰＩＣのコヒーレント光受信器用の外部局部発振器として使用され得るオフチップレーザユニットから放出された光放射を増強するために順方向バイアスされ得る。この場合、オンチップレーザユニットと第３の光スプリッタコンバイナユニットとの間に含まれ得る第２の制御可能な光スイッチは、不要な共振を防ぐために、オフチップレーザユニットによって放射された光放射が非アクティブなオンチップレーザユニットのレーザキャビティに入るのを防ぐために逆バイアスされ得る。
【0033】
第２の制御可能な光スイッチは、オンチップレーザユニットによって放出された光放射を増強する必要がある場合に順方向バイアスされ得る。
【0034】
上述のように、該第１のセットの光スプリッタコンバイナユニットの内の少なくとも１つは、任意の適切なｎ×ｍ ＭＭＩとして実装され得るＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットであり得る。例えば、第３の光スプリッタコンバイナユニットは、ＰＩＣのコヒーレント光受信器に２つ以上のオンチップレーザユニットを含めることを可能にするように構成され得る。例えば、２つのハーフバンド波長可変レーザユニットを含めることの利点は、個々のレーザユニットに対する要件を低くし得る、すなわち、より緩和できるため、コヒーレント光受信器の歩留まり、ひいてはＰＩＣ全体の歩留まりを改善できることである。
【0035】
再構成可能な光接続配置の複数の制御可能な光スイッチの内の第１の制御可能な光スイッチ及び第２の制御可能な光スイッチはＩｎＰベースのＳＯＡであり得る。
【0036】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、複数の制御可能な光スイッチは、少なくとも３つの制御可能な光スイッチを含む。少なくとも３つの制御可能な光スイッチの内の第１の制御可能な光スイッチは、ＰＩＣの少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの光入力経路を提供する再構成可能な光接続配置の半導体ベースの光導波路を介した光伝送を可能にする又は阻止するために使用され得る。少なくとも３つの制御可能な光スイッチの内の第２の制御可能な光スイッチは、ＰＩＣの少なくとも１つの機能的フォトニックブロックからの光出力経路を提供する再構成可能な光接続配置の半導体ベースの光導波路を介した光伝送を可能にする又は阻止するために使用され得る。少なくとも３つの制御可能な光スイッチの内の第３の制御可能な光スイッチは、ＰＩＣの機能的フォトニックブロック間の光接続を提供する再構成可能な光接続配置の半導体ベースの光導波路を介した光伝送を可能にする又は阻止するために使用され得る。
【0037】
発明に従ったＰＩＣの一実施形態では、ＰＩＣは、ハイブリッドＰＩＣ又はＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣである。ハイブリッドＰＩＣにより、本発明の利点を、シリコンフォトニクスの領域とＩＩＩ－Ｖ族フォトニクスの領域との両方に適用できることが理解されるであろう。ハイブリッドＰＩＣの利点は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、例えば、ＩｎＰベースの半導体材料を含む機能的フォトニックブロックが、ＩＶ族半導体材料、例えば、Ｓｉベースの半導体材料を含む機能性フォトニックブロックと単一のダイ上で一緒に使用できることである。発明に従ったＰＩＣのハイブリッド集積を可能にする別の利点は、例えば、機能的フォトニックブロックの誤動作又は故障の場合に、機能的フォトニックブロックを交換できることである。
【0038】
例えば、限定的ではないが、光電気通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途の分野で適用されるＰＩＣは、少なくとも、好ましくは可能な限り小さいフットプリントを有する単一のダイ上に集積される機能的フォトニックブロックの数が増加しているため、益々複雑になっている。当業者は、そうしたＰＩＣのための、特に上述の用途分野で使用するための最も用途の広い技術プラットフォームが、ＩｎＰベースの半導体材料を含むウェーハを使用することを理解するであろう。
【0039】
ＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣの利点は、例えば、光生成及び／又は光吸収光デバイス等の能動コンポーネントと、例えば、光ガイド及び／又は光スイッチング光デバイス等の受動コンポーネントとの両方が、単一のダイの同じ半導体基板上に集積されることである。その結果、ＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣの製造は、典型的には異なる基板上に各々製造される能動及び受動光電子デバイスのハイブリッド相互接続のためのアセンブリステップを必要とするハイブリッドＰＩＣのアセンブリよりも煩雑でないことがあり、それ故、コストも低くなり得る。また、ＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣでは、ハイブリッドＰＩＣの総フットプリントよりもＰＩＣの総フットプリントを小さくできる可能性がある。
【0040】
本発明の別の態様に従えば、発明に従ったＰＩＣを含む光電子システムが提供される。光電子システムは、例えば、限定的ではないが、電気通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途に使用され得る。
【0041】
発明に従った光電子システムの一実施形態では、光電子システムは、ＰＩＣの再構成可能な光接続配置の複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチと動作可能に接続された制御ユニットであって、制御ユニットは、オペレータによって提供された制御入力及び／又は事前定義の制御スキームに従って制御信号を生成するように構成され、制御信号は、複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチが該第１の状態又は該第２の状態に構成されることを可能にするように構成され、複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１の状態又は第２の状態に応じて再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を提供することを可能にするように構成される、制御ユニットを含む。
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を提供することを可能にするように構成される、制御ユニットを含む。
【0042】
事前定義の制御スキームに従って再構成可能な光接続配置の制御可能な光スイッチを制御するための制御信号を生成できるように制御ユニットを構成することによって、再構成可能な光接続配置は、ＰＩＣの個々の機能的フォトニックブロック、個々の機能ブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロックの全ての機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの性能を判定するために、自動化されたテストシーケンスが実行されることを可能にするように構成され得る。
【0043】
制御ユニットは、オペレータの制御入力に従って制御信号を生成することも可能である。このようにして、再構成可能な光接続配置の制御可能な光スイッチの手動制御を可能にし得る。当業者は、構成可能な光接続配置の制御可能な光スイッチを制御するための事前定義の制御スキームに従って提供されたであろう制御入力を調整又はキャンセルするために手動制御を使用することもできることを理解するであろう。
【0044】
更に、制御ユニットは、任意の適切な方法で構成及び配置され得、すなわち、それはＰＩＣと同じダイ上に集積され得、又はＰＩＣと有線及び／又は無線で動作可能に接続された外部制御ユニットであり得ることに留意すべきである。
【0045】
本発明の更に別の態様に従えば、発明に従ったＰＩＣの全体的な性能の改善された判定方法が提供され、ＰＩＣは、
複数の光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロックと、
複数の半導体ベースの光導波路と、
複数の制御可能な光スイッチであって、制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つは制御信号に応答して、
光伝送を可能する第１の状態、又は
光伝送を阻止する第２の状態
にあるように構成可能である、複数の制御可能な光スイッチと
を含む、再構成可能な光接続配置と
を含み、
複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を提供することを可能にし、
方法は、
複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続及び／又は複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路を提供することを可能にするように再構成可能な光接続配置を構成するために、オペレータによって提供された制御入力、及び／又は少なくとも１つの制御可能な光スイッチを光伝送を可能にする第１の状態若しくは光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成するための事前定義の制御スキームに従って制御信号を生成することと、
オペレータ及び／又は事前定義のテストスキームに従ってテスト信号を生成することと、
生成されたテスト信号を、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックに提供することと、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの性能を判定すること
を含む。
複数の光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロックと、
複数の半導体ベースの光導波路と、
複数の制御可能な光スイッチであって、制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つは制御信号に応答して、
光伝送を可能する第１の状態、又は
光伝送を阻止する第２の状態
にあるように構成可能である、複数の制御可能な光スイッチと
を含む、再構成可能な光接続配置と
を含み、
複数の制御可能な光スイッチの内の少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路
を提供することを可能にし、
方法は、
複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続及び／又は複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路を提供することを可能にするように再構成可能な光接続配置を構成するために、オペレータによって提供された制御入力、及び／又は少なくとも１つの制御可能な光スイッチを光伝送を可能にする第１の状態若しくは光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成するための事前定義の制御スキームに従って制御信号を生成することと、
オペレータ及び／又は事前定義のテストスキームに従ってテスト信号を生成することと、
生成されたテスト信号を、複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックに提供することと、
複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの性能を判定すること
を含む。
【0046】
発明に従った方法は、個々の機能的フォトニックブロック、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロック全体の内の少なくとも１つの性能を判定することを可能にする。当業者は、機能的フォトニックブロックの前述の異なる構成の性能が、例えば、ＰＩＣと動作可能に接続されたレーザユニット及び／又は光検出器等の外部に配置されたテスト機器を使用して判定され得ることを理解するであろう。しかしながら、例えば、性能が判定される機能的フォトニックブロックのセットに含まれないＰＩＣの機能的フォトニックブロックの一部であるレーザユニット及び／又は光検出器等のオンチップコンポーネントを使用して、機能的フォトニックブロックの前述の異なる構成の性能を判定することも可能である。その場合、発明に従った方法は、いわゆる光組み込みセルフテスト（ＢＩＳＴ）を実施することを可能にする。
【0047】
少なくとも１つの制御可能な光スイッチを構成するための制御信号は、オペレータによって提供された制御入力に従って生成できるだけでなく、事前定義の制御スキームに従っても生成できるので、発明に従った方法は、個々の機能的フォトニックブロック、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロック全体の内の少なくとも１つの性能を判定するために再構成可能な光接続配置の構成又は再構成の自動化されたシーケンスを実施することを可能にする。上述のように、オペレータによって提供された手動制御入力は、事前定義の自動制御スキームに従って提供されたであろう制御入力を調整又はキャンセルするために使用され得る。
【0048】
機能的フォトニックブロックの前述の異なる構成の性能を判定するために、オペレータによって提供されたテスト入力及び／又は事前定義のテストスキームに従ってテスト信号が生成され得、ＰＩＣの機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つに提供され得る。当業者は、手動テスト入力及び／又は自動化された事前定義のテストスキームが提供され得、自動化された事前定義のテストスキームの少なくとも１つの個々のテスト入力が、オペレータによって提供された手動テスト入力によって調整及び／又はキャンセルされ得ることを理解するであろう。自動化された事前定義のテストスキームは、データシーケンス、シングルトーン、及びマルチトーンの内の少なくとも１つを含むがこれらに限定されない一連のテストパターンを含み得る。好ましくはないが、前述の一連のテストパターンはまた、オペレータによって手動で提供され得る。
【0049】
当業者は、本発明に従った方法が、例えば、光ＢＩＳＴの形式で、個々の機能的フォトニックブロック、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロック全体の内の少なくとも１つの初期のテスト及びライフタイム中のテストに関連し得ることを理解するであろう。発明に従った方法が実施される場合、ＰＩＣはいわゆる測定状態にあるが、方法の完了後、ＰＩＣはいわゆる通常動作状態にある。
【0050】
発明に従った方法の結果として、ＰＩＣの全体的な性能は、個々の機能的フォトニックブロック、及び／又は複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセットのレベルまでデコンボリューションされ得る。その結果、ＰＩＣの全体的な性能についての理解を深めることができ、及び／又はＰＩＣの全体的な性能を改善し得る。
【0051】
発明に従った方法の一実施形態では、方法は、
少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの判定された性能を、少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの事前定義の性能と比較することと、
少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの判定された性能と事前定義の性能との間のオフセットを判定することと、
判定されたオフセットを少なくとも低減させるために、判定されたオフセットに従って較正信号を生成することと、
較正信号を複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックに提供すること
を更に含む。
少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの判定された性能を、少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの事前定義の性能と比較することと、
少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの判定された性能と事前定義の性能との間のオフセットを判定することと、
判定されたオフセットを少なくとも低減させるために、判定されたオフセットに従って較正信号を生成することと、
較正信号を複数の機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックに提供すること
を更に含む。
【0052】
このようにして、発明の方法は、個々の機能的フォトニックブロック、複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロック全体の内の少なくとも１つの較正を実施することによって、ＰＩＣの全体的な性能を改善し得る。
【図面の簡単な説明】
【0053】
発明の更なる機構及び利点は、本発明に従ったＰＩＣ、そうしたＰＩＣを含む光電子システム、及び本発明に従ったＰＩＣの全体的な性能の改善された判定方法の例示的で非限定的な実施形態の説明から明らかになるであろう。
【0054】
当業者は、ＰＩＣ、方法、及び光電子システムの説明する実施形態は本質的に単なる例示であり、いかなる形であれ保護の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解するであろう。当業者は、本発明の保護範囲から逸脱することなく、ＰＩＣ、方法、及び光電子システムの代替及び同等の実施形態を考え、実践に移すことができることを理解するであろう。
【0055】
添付の図面シートの図が参照されるであろう。図は本質的に概略的であり、それ故、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。更に、同一の参照番号は、同一又は類似の部品を示す。
【0056】
添付の図面シートにおいて、
【0057】
【図1】構成可能な光接続配置を介して光学的に相互接続可能な３つの機能的フォトニックブロックを含む、本発明に従ったＰＩＣの第１の例示的で非限定的な実施形態の概略上面図を示す。
【図7】本発明に従ったＰＩＣの第２の例示的で非限定的な実施形態の第１の構成の概略上面図を示す。
【図8】本発明に従ったＰＩＣの第３の例示的で非限定的な実施形態の第１の構成の概略上面図を示す。
【図9】本発明に従ったＰＩＣの第３の例示的で非限定的な実施形態の第２の構成の概略上面図を示す。
【図10】本発明に従ったＰＩＣの第３の例示的で非限定的な実施形態の第３の構成の概略上面図を示す。
【図11】例えば、限定的ではないが、電気通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途に使用され得る光電子システムであって、本発明に従ったＰＩＣを含む光電子システムの第１の例示的で非限定的な実施形態の概略上面図を示す。
【図12】発明に従った方法の第１の例示的で非限定的な実施形態のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0058】
図１は、３つの機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃを含む、本発明に従ったＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の概略上面図を示す。わかりやすくするために、これらの機能的フォトニックブロックの内の１つを構成する個々のコンポーネントは、破線のボックスで囲まれている。当業者は、機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃの各々が、ＰＩＣ１に任意の適切なタイプの機能、例えば、光送信器、光受信器、レーザユニット、又は光検出器の機能を提供し得ることを理解するであろう。図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態に従えば、第１の機能的フォトニックブロック２ａはコヒーレント光送信器の機能を提供し、第２の機能的フォトニックブロック２ｂはコヒーレント光受信器の機能を提供し、第３の機能的フォトニックブロック２ｃは、オンチップ光源の機能を提供する。オンチップ光源は、集積された波長可変レーザユニットであり得る。
【0059】
ＰＩＣ１の３つの機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃは、複数の半導体ベースの光導波路３ａ～３ａｈの内の半導体ベースの光導波路３ａ～３ｚと、３つの制御可能な光スイッチ４ａ、４ｂ、４ｃとを含む再構成可能な光接続配置を介して光学的に相互接続可能である。図１１に概略的に示されている制御ユニット１０１によって提供され得る制御信号に応答して、３つの制御可能な光スイッチ４ａ、４ｂ、４ｃの内の少なくとも１つは、光伝送を可能にする第１の状態に、又は光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成可能である。
【0060】
限定的ではないが、特に図２～図７に関して説明するように、個別の第１の状態又は第２の状態に応じて、３つの制御可能な光スイッチ４ａ、４ｂ、４ｃがそれにあるように構成され、再構成可能な光接続配置は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、３つの機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続５ａ、５ｂ及び／又は３つの機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路を提供することを可能にするように構成され得る。このように、再構成可能な光接続配置は、機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃの一部又は全部が光学的に相互接続される方法の構成及び／又は再構成を可能にする。図示されるように、３つの機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃから特定の機能的フォトニックブロック又は機能的フォトニックブロックのセットを除外することも可能である。上記に基づいて、再構成可能な光接続配置は、再構成可能なＰＩＣ１の異なる構成及び／又は機能を可能にする。
【0061】
限定的ではないが、特に図２～図５に関して説明するように、ＰＩＣ１の再構成可能な光接続配置は、機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの性能を可能にするための適切な光アクセス経路を提供するように構成され得る。第３の機能的フォトニックブロック２ｃの光学的光源は、例えば、光局部発振器として使用され得る。当業者は、光ファイバを介してＰＩＣ１と光学的に接続された外部レーザユニットによって光局部発振器が提供され得ることを理解するであろう。このことは、特に図８～図１０に関して説明されるであろう。
【0062】
図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態に従えば、３つの制御可能な光スイッチ４ａ、４ｂ、４ｃはＩｎＰベースのＳＯＡを含むことに留意すべきである。上述のように、当業者は、ＩｎＰベースの半導体材料が、光電気通信用途に適用され得るＳＯＡを製造するための最適な半導体材料であることを理解するであろう。ＩｎＰベースのＳＯＡは、ＩｎＰベースのＳＯＡが電気的に順方向バイアスされることを可能にする制御信号に応答して第１の状態にあるように構成され得る。ＩｎＰベースのＳＯＡが第１の状態にある場合、光伝送を可能にする。ＩｎＰベースのＳＯＡは、ＩｎＰベースのＳＯＡが電気的に逆バイアスされることを可能にする制御信号に応答して第２の状態にあるように構成され得る。ＩｎＰベースのＳＯＡが第２の状態にある場合、光伝送を阻止する。
【0063】
ＰＩＣ１は、ハイブリッドＰＩＣ又はＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣであり得る。上述のように、ハイブリッドＰＩＣは、本発明の利点を、シリコンフォトニクスの領域とＩＩＩ－Ｖ族フォトニクスの領域との両方に適用することを可能にする。ハイブリッドＰＩＣの利点は、第３の機能的フォトニックブロック２ｃのオンチップ光源が、ＩＶ族半導体材料、例えば、Ｓｉベースのフォトニックデバイスを含む機能的フォトニックブロックと単一のダイ上で集積され得るＩＩＩ－Ｖ族、例えば、ＩｎＰベースの波長可変レーザユニットであり得ることである。発明に従ったＰＩＣ１のハイブリッド集積を可能にする別の利点は、例えば、機能的フォトニックブロックの誤動作又は故障の場合に、機能的フォトニックブロックを交換できることである。
【0064】
モノリシックＰＩＣに関して、特に上述の用途分野で使用するための、そうしたＰＩＣの最も用途の広い技術プラットフォームは、ＩｎＰベースの半導体材料を含むウェーハを使用することに留意すべきである。ＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣの利点は、例えば、光生成及び／又は光吸収光デバイス等の能動コンポーネントと、例えば、光ガイド及び／又は光スイッチング光デバイス等の受動コンポーネントとの両方が単一のダイの同じ半導体基板上に集積されることである。その結果、ＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣの製造は、典型的には異なる基板上に各々製造される能動及び受動光電子デバイスのハイブリッド相互接続のためのアセンブリステップを必要とするハイブリッドＰＩＣのアセンブリよりも煩雑でないことがあり、それ故、コストが低くなり得る。また、ＩｎＰベースのモノリシックＰＩＣは、ハイブリッドＰＩＣの総フットプリントよりも小さい総フットプリントを有し得る。
【0065】
図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態に従えば、再構成可能な光接続配置は、光スプリッタコンバイナユニット６ａ～６ｇを含み、それらの各々は、複数の半導体ベースの光導波路の内の少なくとも１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続して配置される。図１に示すように、光スプリッタコンバイナユニット６ｂ、６ｃ、６ｄの各々は、２つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続された光入力インターフェースと、１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続された光出力インターフェースとを含む。光スプリッタコンバイナユニットのこの構成に従えば、少なくとも２つの半導体ベースの光導波路によってガイドされた光放射は、光入力インターフェースに入射すると、結合され得、半導体ベースの光出力導波路に供給され得る。光スプリッタコンバイナユニット６ａ、６ｅ、６ｆ、６ｇの各々は、１つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続された光入力インターフェースと、２つの半導体ベースの光導波路と光学的に接続された光出力インターフェースとを含む。このようにして、光入力インターフェースに入射した光放射は、２つの半導体ベースの光出力導波路に分割及び分配され得る。光スプリッタコンバイナユニット６ａ～６ｇは、例えば、図１に示したような１×２ ＭＭＩ等、任意の適切な数の光入力ポート及び光出力ポートを夫々有するＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットであり得る。
【0066】
図２は、図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の第１の構成の概略上面図を示し、第１の制御可能な光スイッチ４ａ及び第２の制御可能な光スイッチ４ｂは、光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成され、第３の制御可能な光スイッチ４ｃは、光伝送を可能する第１の状態にあるように構成される。その結果、再構成可能な光接続配置は、ＰＩＣにコヒーレント光受信器の機能を提供する第２の機能的フォトニックブロック２ｂへの複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ａ、３ｂ、３ｌ、３ｔ、３ｕ、３ｘ、３ｙの第１のセットを含む光アクセス経路を可能にするように構成される。このように、再構成可能な光接続配置は、コヒーレント光受信器の性能をスタンドアロン方式で、すなわちＰＩＣ１全体から分離して判定することを可能にする。第１の機能的フォトニックブロック２ａ、第３の機能的フォトニックブロック２ｃ、第１の制御可能な光スイッチ４ａ、第２の制御可能な光スイッチ４ｂ、及び複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ｃ～３ｋ、３ｍ～３ｓ、３ｖ、３ｗ、３ｚは、性能が判定され得るＰＩＣ１の光学的にアクセス可能な部分を強調するために明確には示されていないことに留意すべきである。
【0067】
図３は、図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の第２の構成の概略上面図を示し、第１の制御可能な光スイッチ４ａ及び第３の制御可能な光スイッチ４ｃは、光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成され、第２の制御可能な光スイッチ４ｂは、光伝送を可能にする第１の状態にあるように構成される。その結果、再構成可能な光接続配置は、ＰＩＣにコヒーレント光送信器の機能を提供する第１の機能的フォトニックブロック２ａへの複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ｇ、３ｍ、３ｐ、３ｑ、３ｒ、３ｓの第２のセットを含む光アクセス経路を可能にするように構成される。このように、再構成可能な光接続配置は、コヒーレント光送信器の性能をスタンドアロン方式で、すなわちＰＩＣ１全体から分離して判定することを可能にする。第２の機能的フォトニックブロック２ｂ、第３の機能的フォトニックブロック２ｃ、第１の制御可能な光スイッチ４ａ、第３の制御可能な光スイッチ４ｂ、及び複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ａ～３ｅ、３ｈ～３ｌ、３ｎ、３ｏ、３ｔ、３ｕ、３ｘ、３ｙは、性能が判定され得るＰＩＣ１の光学的にアクセス可能な部分を強調するために明確には示されていないことに留意すべきである。
【0068】
図４は、図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の第３の構成の概略上面図を示し、第３の制御可能な光スイッチ４ｃは、光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成され、第１の制御可能な光スイッチ４ａ及び第２の制御可能な光スイッチ４ｂは、光伝送を可能にする第１の状態にあるように構成される。その結果、再構成可能な光接続配置は、光ファイバ対チップ結合位置９ａ、９ｂと、ＰＩＣにコヒーレント光送信器の機能を提供する第１の機能的フォトニックブロック２ａ及びＰＩＣにコヒーレント光受信器の機能を提供する第２の機能的フォトニックブロック２ｂの両方との間の光アクセス経路を提供するための複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ａ、３ｂ、３ｆ、３ｇ、３ｌ、３ｍの別のセットを含むように構成される。再構成可能な光接続配置は、半導体ベースの光導波路３ｈ、３ｉ、３ｒ、３ｓの更に別のセットが、第１の機能的フォトニックブロック２ａと第２の機能的フォトニックブロック２ｂとの間の光接続を提供できるように構成される。このように、再構成可能な光接続配置は、コヒーレント光送信器の機能とコヒーレント光受信器の機能との両方の全体的な性能を、いわゆるループバックテストで判定できるようにする。
【0069】
図４は、図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の第３の構成に従って、再構成可能な光接続配置が、レーザユニット（図示せず）等の少なくとも１つの外部又はオフチップ光源を、ファイバ対チップ結合位置９ａ、９ｂに配置された光ファイバ（図示せず）を介してＰＩＣ１の半導体ベースの光導波路３ｌ、３ｍと光学的に接続できるように構成されることを示す。このことは、図８～図１０に関してより詳細に説明されるであろう。
【0070】
図５は、図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の第４の構成の概略上面図を示し、再構成可能な光接続配置は、第１の機能的フォトニックブロック２ａによって提供されるコヒーレント光送信器の機能と、第２の機能的フォトニックブロック２ｂによって提供されるコヒーレント光受信器の機能との両方の全体的な性能を判定するためのループバックテストを可能にするように再び構成されている。しかしながら、この場合、再構成可能な光接続配置は、ループバックテストで第３の機能的フォトニックブロック２ｃのオンチップ光源、例えば、集積されたレーザユニットを含むように構成され、ＰＩＣ１の３つの機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃのみを使用してコヒーレント光送信器とコヒーレント光受信器との組み合わせの性能を判定するためのオンチップ光局部発振器としてオンチップ光源を使用するように構成される。
【0071】
図２～図５に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の異なる構成に基づいて、当業者は、本発明に従ったＰＩＣ１が、個々の機能的フォトニックブロック（図２及び図３）及びＰＩＣ１の複数の機能的フォトニックブロックよりも少ない機能的フォトニックブロックを含む機能的フォトニックブロックのセット（図４及び図５）のレベルまでＰＩＣの全体的な性能をデコンボリューションすることを可能にすることを理解するであろう。また、ＰＩＣ１の全体的な性能の理解を深め、及び／又はＰＩＣ１の全体的な性能を最適化することができる。
【0072】
図６は、図１に示したＰＩＣ１の第１の例示的で非限定的な実施形態の第５の構成の概略上面図を示し、第１の制御可能な光スイッチ４ａは、光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成され、第２の制御可能な光スイッチ４ｂ及び第３の制御可能な光スイッチ４ｃは、光伝送を可能にする第１の状態にあるように構成される。その結果、再構成可能な光接続配置は、ＰＩＣにコヒーレント光送信器の機能を提供する第１の機能的フォトニックブロック２ａ及びＰＩＣにコヒーレント光受信器の機能を提供する第２の機能的フォトニックブロック２ｂへの複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ｐ～３ｕ、３ｘ、３ｙの更なるセットを含む光アクセス経路を可能にするように構成される。再構成可能な光接続配置はまた、半導体ベースの光導波路３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｋの更に別のセットが、第３の機能的フォトニックブロック２ｃと第２の機能的フォトニックブロック２ｂとの間の光接続５ａを提供することを可能にするように構成され、半導体ベースの光導波路３ｇ、３ｊの更に別のセットが、第３の機能的フォトニックブロック２ｃと第１の機能的フォトニックブロック２ａとの間の光接続５ｂを提供するように構成される。このように、再構成可能な光接続配置は、ＰＩＣ１をいわゆる通常動作状態にあることを可能にする。
【0073】
図７は、本発明に従ったＰＩＣ１の第２の例示的で非限定的な実施形態の第１の構成の概略上面図を示し、３つの制御可能な光スイッチ４ａ～４ｃは、光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成される。その結果、再構成可能な光接続配置は、第３の機能的フォトニックブロック２ｃ、すなわち、集積された波長可変レーザユニットへの複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路３ｎ、３ｏのセットを含む光アクセス経路を可能にするように構成される。このように、再構成可能な光接続配置は、集積された波長可変レーザユニットの性能をスタンドアロン方式で、すなわち、ＰＩＣ１全体から分離して判定することを可能にする。
【0074】
半導体ベースの光導波路３ｎはテーパ部分８を含む。当業者は、テーパ部分８が、半導体ベースの光導波路３ｎと、それが光学的に接続され得る光ファイバ（図示せず）との間の光インターフェースにおける結合損失を低減するために光放射のスポットサイズ変換を可能にするように構成及び配置されることを理解するであろう。光ファイバは、集積された波長可変レーザユニットの性能を判定するために、外部光検出器（図示せず）と光学的に接続され得る。外部光検出器の代わりに、集積された波長可変レーザユニットの性能を判定するために、ＰＩＣ１の構成可能な接続配置の半導体ベースの光導波路３ｏを介して、集積されたレーザユニットと光学的に接続された集積された光検出器７を使用することもできる。光検出器７は、ＩｎＰベースのＰＤ又はＩｎＰベースのＳＯＡであり得る。当業者は、ＰＤが入射光放射を検出するために電気的に逆バイアスされるべきであるのに対し、ＳＯＡは電気的に逆バイアスされる必要がないことを理解するであろう。しかしながら、ＳＯＡは、必要に応じて電気的に逆バイアスされ得る。
【0075】
図８は、本発明に従ったＰＩＣ１の第３の例示的で非限定的な実施形態の第１の構成の概略上面図を示す。第２の機能的フォトニックブロック２ｂは、ＰＩＣ１に、９０度光ハイブリッドを含むコヒーレント光受信器の機能を提供する。９０度光ハイブリッドは簡略化された形で表されており、簡単にするために９０度光ハイブリッドへの信号経路を示すことを省略している。第３の機能的フォトニックブロック２ｃは、ＰＩＣ１にオンチップ光源の機能を提供する。上述のように、オンチップ光源は、例えば、集積された波長可変レーザを含むレーザユニットであり得る。
【0076】
図８は、ＰＩＣ１が、本発明に従った再構成可能な光接続配置を介して第２の機能的フォトニックブロック２ｂの９０度光ハイブリッドと、第３の機能的フォトニックブロック２ｃのオンチップレーザユニットとに光学的に接続されたファイバ対チップ結合位置９ｉを含むことを示す。再構成可能な光接続配置は、３つの光スプリッタコンバイナユニット６ｈ、６ｉ、６ｊの第１のセットと、複数の半導体ベースの光導波路３ａ～３ａｈの内の半導体ベースの光導波路３ａａ～３ａｈの第３のセットの半導体ベースの光導波路３ａａ～３ａｈとを含む。該第１のセットの第１の光スプリッタコンバイナユニット６ｈは、第１の光インターフェース１４ａを備えた第１の端部１１ａと、第２の光インターフェース１４ｂ及び第３の光インターフェース１４ｃを備えた第２の端部１１ｂとを有する。該第１のセットの第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉは、第４の光インターフェース１５ａを備えた第３の端部１２ａと、第５の光インターフェース１５ｂ及び第６の光インターフェース１５ｃを備えた第４の端部１２ｂとを有する。該第１のセットの第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊは、第７の光インターフェース１６ａを備えた第５の端部１３ａと、第８の光インターフェース１６ｂ及び第９の光インターフェース１６ｃを備えた第６の端部１３ｂとを有する。
【0077】
第１の光スプリッタコンバイナユニット６ｈの第１の光インターフェース１４ａは、該第３のセットの第１の半導体ベースの光導波路３ａａを介して、第２の機能的フォトニックブロック２ｂの９０度光ハイブリッドと光学的に相互接続される。第１の光スプリッタコンバイナユニット６ｈの第２の光インターフェース１４ｂは、該第３のセットの第２の半導体ベースの光導波路３ａｂを介して、第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉの第５の光インターフェース１５ｂと光学的に相互接続される。第１の光スプリッタコンバイナユニット６ｈの第３の光インターフェース１４ｃは、該第３のセットの第３の半導体ベースの光導波路３ａｃを介して、第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊの第８の光インターフェース１６ｂと光学的に相互接続される。第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉの第４の光インターフェース１５ａは、該第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路３ａｄを介して、ファイバ対チップ結合位置９と光学的に相互接続される。第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉの第６の光インターフェース１５ｃは、該第３のセットの第５の半導体ベースの光導波路３ａｅを介して、第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊの第９の光インターフェース１６ｃと光学的に相互接続される。第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊの第７の光インターフェース１６ａは、該第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路３ａｆを介して、第３の機能的フォトニックブロック２ｃのレーザユニットと光学的に相互接続される。
【0078】
図８に示したＰＩＣ１の集積されたコヒーレント光受信器の実施形態の利点は、光ファイバ１０を介してＰＩＣ１のファイバ対チップ結合位置９ｉと光学的に結合されたオフチップ又は外部測定機器を使用して、第２の機能的フォトニックブロック２ｂのオンチップ又は内部レーザユニットの光学的監視を可能にすることである。第２の機能的フォトニックブロック２ｂのオンチップ又は内部レーザユニットの性能を光学的に監視する可能性の結果として、オンチップレーザユニットの較正及びインライン制御が改善され得る。
【0079】
図８に示したＰＩＣ１の集積されたコヒーレント光受信器の実施形態の別の利点は、オンチップレーザユニットが故障した場合に、光ファイバ１０を介してＰＩＣ１のファイバ対チップ結合位置９ｉと光学的に接続されたオフチップレーザユニットと交換できることである。オンチップレーザユニットをオフチップレーザユニットと交換する可能性の結果として、高価であるＰＩＣ１全体を廃棄する必要はない。
【0080】
ＰＩＣ１の第３の例示的な非限定的実施形態の第１の構成に従えば、該第１のセットの光スプリッタコンバイナユニット６ｈ、６ｉ、６ｊは、１×２ ＭＭＩとして実装されたＭＭＩベースの光スプリッタコンバイナユニットである。当業者は、ＰＩＣの別の例示的な実施形態に従って、第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊが例えば２×２ ＭＭＩに交換された場合、第２のオンチップ光局部発振器として使用され得る別のレーザユニットが含まれ得ることを理解するであろう。例えば、２つのハーフバンド波長可変レーザユニットを含めることの利点は、個々のレーザユニットの要件を低くし得る、すなわち、より緩和できるため、ＰＩＣの歩留まりを改善できることである。
【0081】
図９は、本発明に従ったＰＩＣ１の第３の例示的で非限定的な実施形態の第２の構成の概略上面図を示す。再構成可能な光接続配置は、第１の端面１７ａ及び第２の端面１７ｂを有する第１の制御可能な光スイッチ４ａを含む。第１の制御可能な光スイッチ４ａの第１の端面１７ａは、該第３のセットの第７の半導体ベースの光導波路３ａｇを介してＰＩＣ１のファイバ対チップ結合位置９ｉと光通信するように配置され、第１の制御可能な光スイッチ４ａの第２の面１７ｂは、該第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路３ａｄを介して第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉの第４の光インターフェース１５ａと光通信するように配置される。
【0082】
第１の制御可能な光スイッチ４ａを順方向バイアスすることによって、第３の機能的フォトニックブロック２ｃのオンチップレーザユニットによって放出された光放射は、第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路３ａｆ、第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊ、第３のセットの第５の半導体ベースの光導波路３ａｅ、第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉ、第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路３ａｄ、第１の制御可能な光スイッチ４ａ、及び第３のセットの第７の半導体ベースの光導波路３ａｇを含む光路を介してファイバ対チップ結合位置９ｉでＰＩＣ１と接続する光ファイバ１０に供給され得る、前述の光路は、白抜きのブロック矢印で図９に示されている。光ファイバ１０は、外部又はオフチップの光学測定機器（図示せず）と光学的に接続され得る。このようにして、オンチップレーザユニットの性能が判定され得る。
【0083】
上述のように、第３の機能的フォトニックブロック２ｃのオンチップレーザユニットは、第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路３ａｆ、第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊ、第３のセットの第３の半導体ベースの光導波路３ａｃ、第１の光スプリッタコンバイナユニット６ｈ、及び第３のセットの第１の半導体ベースの光導波路３ａａを含む光路を介して第２の機能的フォトニックブロック２ｂの９０度光ハイブリッドと光学的に接続された光局部発振器として使用され得る。後者の光路も、白抜きのブロック矢印で図９に示されている。
【0084】
図１０は、本発明に従ったＰＩＣ１の第３の例示的で非限定的な実施形態の第３の構成の概略上面図を示す。ＰＩＣ１の第３の例示的実施形態の第３の構成は、図１０に示した再構成可能な光接続配置が、図９に関して説明したような第１の制御可能な光スイッチ４ａに加えて第２の制御可能な光スイッチ４ｂを含むという点で、ＰＩＣ１の第３の例示的な実施形態の上に説明した第２の構成とは異なる。第２の制御可能な光スイッチ４ｂは、第３の端面１８ａ及び第４の端面１８ｂを有する。第３の端面１８ａは、該第３のセットの第８の半導体ベースの光導波路３ａｈを介して、第３の機能的フォトニックブロック２ｃのレーザユニットと光通信するように配置される。第４の面１８ｂは、該第３のセットの第６の半導体ベースの光導波路３ａｆを介して、第３の光スプリッタコンバイナユニット６ｊの第７の光インターフェース１６ａと光通信するように配置される。
【0085】
外部又はオフチップレーザユニット（図示せず）が、第２の機能的フォトニックブロック２ｂの９０度光ハイブリッド用の光局部発信機として使用される場合、オフチップレーザユニットは、ファイバ対チップ結合位置９ｉでＰＩＣ１と接続された光ファイバ１０と光学的に接続され得る。第１の制御可能な光スイッチ４ａを順方向バイアスすると、オフチップレーザユニットによって放出された光放射は、第３のセットの第７の半導体ベースの光導波路３ａｇ、第１の制御可能な光スイッチ４ａ、第３のセットの第４の半導体ベースの光導波路３ａｄ、第２の光スプリッタコンバイナユニット６ｉ、第３のセットの第２の半導体ベースの光導波路３ａｂ、第１の光スプリッタコンバイナユニット６ｈ、及び第３のセットの第１の半導体ベースの光導波路３ａａを含む光路を介して、第２の機能的フォトニックブロック２ｂの９０度光ハイブリッドに向かってガイドされ得る。後者の光路は、白抜きのブロック矢印で図１０に示されている。また、第１の制御可能な光スイッチ４ａは、オフチップレーザユニットによって放出された光放射を増強し得る。
【0086】
当業者は、外部又はオフチップレーザユニットがＰＩＣ１と光学的に接続される場合、第２の制御可能な光スイッチ４ｂを逆バイアスすることが有利であることを理解するであろう。このようにして、オフチップレーザユニットによって放出された光放射が、非アクティブなオンチップレーザユニットのレーザキャビティに入り得ることが防止され得る。その結果、望ましくない共振が防止され得る。
【0087】
第３の機能的フォトニックブロック２ｃのオンチップレーザユニットが光局部発振器として使用される場合、第２の制御可能な光スイッチ４ｂは、オンチップレーザユニットによって放出された光放射を増強するために順方向バイアスされ得る。オンチップレーザユニットによって放出された放射のオフチップ監視が望まれる場合、第１の制御可能な光スイッチ４ａも順方向バイアスされ得る。これが望ましくない場合、第１の制御可能な光スイッチ４ａは、ファイバ対チップ結合位置９ｉでオンチップ又は内部レーザユニットによって放出された光放射の反射を低減し、最終的に排除するために逆バイアスされ得る。
【0088】
図１１は、本発明に従ったＰＩＣ１を含む光電子システム１００の第１の例示的で非限定的な実施形態の概略上面図を示す。光電子システム１００は、例えば、限定的ではないが、通信用途、ＬＩＤＡＲ、又はセンサ用途に使用され得る。光電子システム１００が電気通信用途に使用される場合、それは、例えば、送信器、受信器、送受信器、コヒーレント送信器、コヒーレント受信器、及びコヒーレント送受信器の内の１つであり得る。
【0089】
図１１に示した光電子システム１００の第１の例示的で非限定的な実施形態に従えば、光電子システム１００は、ＰＩＣ１と動作可能に接続された制御ユニット１０１を更に含む。制御ユニット１０１は、複数の半導体ベースの光導波路の内の半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、複数の機能的フォトニックブロック２ａ～２ｄの内の少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続５ａ、５ｂ、及び／又は複数の機能的フォトニックブロック２ａ～２ｄの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路を提供することを可能にするために、再構成可能な光接続配置を構成するための制御信号を生成するように構成及び配置され得る。
【0090】
事前定義の制御スキームに従って再構成可能な光接続配置の制御可能な光スイッチを制御するための制御信号を生成できるように制御ユニットを構成することによって、再構成可能な光接続配置は、ＰＩＣ１の個々の機能的フォトニックブロック、個々の機能ブロックのセット、及び複数の機能的フォトニックブロック２ａ～２ｄの全ての機能的フォトニックブロックの内の少なくとも１つの性能を判定するために自動テストシーケンスを実行できるように構成され得る。
【0091】
制御ユニット１０１がオペレータの制御入力に従って制御信号を生成することもできる。このようにして、再構成可能な光接続配置の制御可能な光スイッチ４ａ～４ｃの手動制御を可能にし得る。当業者は、構成可能な光接続配置の制御可能な光スイッチ４ａ～４ｃを制御するための事前定義の制御スキームに従って提供されたであろう制御入力を調整又はキャンセルするために手動制御を使用することもできることを理解するであろう。
【0092】
更に、制御ユニット１０１は、任意の適切な方法で構成及び配置され得、すなわち、図１１に示すようにＰＩＣ１と同じダイ上に集積され得、又はＰＩＣと有線及び／又は無線の方法で動作可能に接続された外部制御ユニットであり得ることに留意すべきである。
【0093】
図１２は、発明に従ったＰＩＣ１の全体的な性能の改善された判定方法である、発明に従った方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態のフローチャートを示す。当業者は、図１２に示したような方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態のステップ２０１～２０８がＰＩＣ１に、更に言えば、本明細書に開示した機構の内の何れか１つ又は機構の組み合わせを有するＰＩＣ１を含む光電子システム１００に関連し得ることを理解するであろう。したがって、図１～図８の開示、及びＰＩＣ１及び光電子システム１００に関する以前の論考の態様は、方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態の現在の論考にこれにより組み込まれる。
【0094】
図１２は、方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態が、構成可能な光接続配置を構成するために事前定義の制御スキームに従って制御信号を生成する第１のステップ２０１と、事前定義のテストスキームに従ってテスト信号を生成する第２のステップ２０２とを含むことを示している。事前定義のテストスキームは、データシーケンス、シングルトーン、及びマルチトーンの内の少なくとも１つを含むがこれらに限定されない一連のテストパターンを含み得る。
【0095】
方法２００はまた、生成されたテスト信号を複数の機能的フォトニックブロック２ａ～２ｄの内の機能的フォトニックブロックに提供する第３のステップ２０３と、機能的フォトニックブロックの性能を判定する第４のステップ２０４とを含む。
【0096】
当業者は、方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態の上述の４つのステップ２０１～２０４に従って、ＰＩＣ１の複数の機能的フォトニックブロック２ａ～２ｄの内の少なくとも個々の機能的フォトニックブロックの性能を判定することが可能であることを理解するであろう。また、方法２００は、例えば、性能が判定されない機能的フォトニックブロックの一部であるレーザユニット及び／又は光検出器等、ＰＩＣ１のオンチップコンポーネントのみを使用して、少なくとも個々の機能的フォトニックブロックの性能を判定することを可能にすることに留意すべきである。その場合、発明に従った方法２００は、いわゆる光組み込みセルフテスト（ＢＩＳＴ）を実施することを可能にする。
【0097】
方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態は、少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの判定された性能を少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの事前定義の性能と比較する第５のステップ２０５と、少なくとも１つの機能的フォトニックブロックの判定された性能と事前定義の性能との間のオフセットを判定する第６のステップ２０６と、判定されたオフセットを少なくとも低減するために、判定されたオフセットに従って較正信号を生成する第７のステップ２０７と、較正信号を複数の機能的フォトニックブロック２ａ～２ｄの内の少なくとも１つの機能的フォトニックブロックに提供する第８のステップ２０８とを更に含む。
【0098】
当業者は、方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態の最後に述べた４つのステップ２０５～２０８に従って、ＰＩＣ１の少なくとも個々の機能的フォトニックブロックの較正を実施することによってＰＩＣ１の全体的な性能を改善することが可能であることを理解するであろう。また、当業者は、方法２００の第１の例示的で非限定的な実施形態が、例えば光ＢＩＳＴの形式で、ＰＩＣ１の少なくとも１つの個々の機能的フォトニックブロックの初期のテスト及びライフタイム中のテストの両方に関連し得ることを理解するであろう。発明に従った方法２００が実施される場合、ＰＩＣ１はいわゆる測定状態にあるが、方法２００の完了後、ＰＩＣ１はいわゆる通常動作状態にある。
【0099】
上記に基づいて、発明に従った方法２００が、ＰＩＣ１の全体的な性能を少なくとも個々の機能的フォトニックブロックのレベルまでデコンボリューションできることは理解されるであろう。その結果、ＰＩＣ１の全体的な性能についての理解を深めることができ、及び／又はＰＩＣ１の全体的な性能を改善し得る。
【0100】
本発明は、複数の光学的に相互接続可能な機能的フォトニックブロック２ａ、２ｂ、２ｃと、複数の半導体ベースの光導波路と複数の制御可能な光スイッチ４ａ、４ｂ、４ｃとを含む再構成可能な光接続配置とを含むＰＩＣ１に関連するものとして要約され得、少なくとも１つの制御可能な光スイッチは、光伝送を可能にする第１の状態又は光伝送を阻止する第２の状態にあるように構成可能である。少なくとも１つの制御可能な光スイッチの個別の第１又は第２の状態に応じて、該光接続配置は、半導体ベースの光導波路の少なくとも第１のセットが、少なくとも２つの機能的フォトニックブロック間の少なくとも１つの光接続、及び／又は少なくとも１つの機能的フォトニックブロックへの第１の光アクセス経路を提供できるように構成される。発明は、該ＰＩＣを含む光電子システム１００、及び該ＰＩＣの全体的な性能の改善された判定方法２００にも関する。
【0101】
当業者には、本発明の範囲が前述の例に限定されず、添付の特許請求の範囲により定義されるような本発明の範囲から逸脱することなくその幾つかの修正及び変更が可能であることは明らかであろう。特に、発明の様々な態様の特定の機構の組み合わせがなされ得る。発明の一態様は、発明の別の態様に関連して説明した機構を追加することによって、更に有利に強化され得る。本発明は、図及び説明において詳細に例証及び説明されてきたが、そうした例証及び説明は、例証又は例示のみを目的とし、限定的ではないとみなされるべきである。
【0102】
本発明は、開示した実施形態に限定されない。開示した実施形態に対する変形は、図面、説明、及び添付の特許請求の範囲を研究することにより、請求された発明を実践する当業者によって理解され得、実行され得る。特許請求の範囲において、“含む”という言葉は他のステップ又は要素を除外せず、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数を除外しない。幾つかの手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲の参照番号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
