JP7238340B2 - 光送受信器、これを用いた光トランシーバモジュール、及び光送受信器の試験方法 - Google Patents

光送受信器、これを用いた光トランシーバモジュール、及び光送受信器の試験方法 Download PDF

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Description

本発明は、光送受信器、これを用いた光トランシーバモジュール、及び光送受信器の試験方法に関する。
スマートフォンに代表される情報通信端末の普及、ＩｏＴ（Internet of Things）技術の進展などにより、大容量の光通信ネットワークへの要求が高まっている。光通信のフロントエンドデバイスとして、光信号を送受信する集積光回路チップ（フォトニックＩＣ）が用いられている。フォトニックＩＣはシリコンフォトニクス技術を用いて作製され、シリコンチップ上に、電気／光変換と光／電気変換を行う種々の光素子が集積されている。
シリコンフォトニクス技術で作製される個々のフォトニックＩＣのチップサイズは小さく、一般に３００ｍｍ径といった大きなウェハで量産される。個々のフォトニックＩＣをチップ状態で試験するのは効率が悪いので、ウェハ上でフォトニックＩＣの試験が行われる。ウェハ上で試験を行う場合、フォトニックＩＣの各チップ領域にグレーティングカプラを設け、光ファイバを用いて、ウェハと垂直な方向でテスト光をグレーティングカプラに入出力する。グレーティングカプラに入力されたテスト光は、方向性光結合器などで光回路の入力導波路にカップリングされ、光回路から出力されるテスト光は方向性光結合器などでグレーティングカプラにカップリングされる。
ウェハレベルでテストを行うフォトニックシステム（たとえば、特許文献１参照）や、ウェハ上の任意の箇所にグレーティングカプラを一時的に形成するグレーティングカプラ形成方法（たとえば、特許文献２参照）が提案されている。
米国特許出願公開第２０１６／０１６１３３号 特開２０１６－２４４２５号公報
方向性光結合器は特定の方向に導波する光の一部を別の導波路に結合するものである。方向性光結合器を用いてテスト光を導入または取り出す場合、光回路との間でテスト光の一部しか入出力できず、測定精度が落ちる。また、実際の動作時には、信号光の一部が方向性結合器によって試験用の空きポートに放射され、挿入損失が増える。
公知のフォトニックシステムでは、光入出力ポートとグレーティングカプラの間を、１入力２出力、または２入力１出力の光スイッチで切り換えて、試験時と動作時で光パスを切り替えている。しかし、このフォトニックシステムでは、試験時と動作時のそれぞれで光スイッチに制御信号を与えるため、フォトニックＩＣチップの電気出力と光出力を常時モニタして制御信号を決めなければならない。光スイッチを制御するための回路、光出力をモニタするためのタップ及びフォトダイオード（ＰＤ）などが必要になり、モジュールサイズと製造コストが増大する。また、タップが増えた分、光出力が減衰する。
本発明は、ウェハレベル試験時の測定精度の劣化と、動作時の挿入損失の増大を抑制することのできる光送受信器の構成と、試験方法を提供することを目的とする。
一つの態様では、光送受信器は、
信号光の入出力ポートに接続される第１の光導波路と、
テスト光を入出力する第２の光導波路と、
光電気変換または電気光変換を行う光回路と、
前記光回路と、前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路の間に配置されて、前記第１の光導波路と前記光回路を接続する第１パスと、前記第２の光導波路と前記光回路を接続する第２パスを切り替える光スイッチと、
を有し、
前記光スイッチは、前記光スイッチに電圧が印加されるオン状態で前記第２パスを選択し、前記光スイッチに電圧が印加されないオフ状態で前記第１パスを選択する。
光送受信器のウェハレベル試験時の測定精度の低下が抑制され、動作時の挿入損失の増大が抑制される。
実施形態の光送受信器の基本構成を示す図であり、試験時の状態を示す図である。 実施形態の光送受信器の基本構成を示す図であり、動作時の状態を示す図である。 実施形態で用いられる光スイッチの構成例を示す図である。 実施形態の光送受信器の変形例を示す図である。 実施形態の光送受信器の別の変形例を示す図である。 実施形態の光送受信器のさらに別の変形例を示す図である。 実施形態の光送受信器の試験方法のフローチャートである。 試験時と動作時の光パス切り替え用の光スイッチと、光回路内で用いられる光スイッチを比較して示す図である。 実施形態の光送受信器のさらに別の変形例を示す図である。 光スイッチの変形例を示す図である。 光送受信器を用いた光トランシーバモジュールの模式図である。
実施形態では、ウェハ上で光送受信器の試験を行う際に、テスト光の損失を抑制して測定精度を維持し、チップ化された光送受信器の動作時には挿入損失の増大を抑制する。これを実現するために、試験時にテスト光を入出力する光パスと、動作時に信号光を入出力する光パスとを切り替える光スイッチの構成を工夫する。
図１Ａは、実施形態の光送受信器１０のウェハレベルでの試験時の状態を示す図、図１Ｂは、チップ化された光送受信器１０の動作時の状態を示す図である。
光送受信器１０は、基板１０１上に、光回路１１と、光スイッチ１３と、複数の光導波路を有する。光回路１１には、合分波器、光変調器、９０°ハイブリッド光ミキサなど、基板１０１上に形成された種々の光素子が集積されており、光電気変換と電気光変換を行う。光回路１１が形成された基板１０１を、フォトニックＩＣと呼んでもよい。
基板１０１には、信号光の光入力ポートＰinと、信号光の光出力ポートＰoutと、テスト光の入力インタフェースであるグレーティングカプラ（以下、「ＧＣ」と称する）１４と、テスト光の出力インタフェースであるＧＣ１６が設けられている。光入力ポートＰinから受信側の第１の光導波路１２１が延び、ＧＣ１４から受信側の第２の光導波路１２２が延びている。光出力ポートＰoutから送信側の第１の光導波路１２３が延び、ＧＣ１６から送信側の第２の光導波路１２４が延びている。
光入力ポートＰinと光出力ポートＰoutの構成に限定はなく、基板１０１の端面に露出する第１の光導波路１２１、１２３の端面であってもよいし、第１の光導波路１２１、１２３に接続されるスポットサイズコンバータ（ＳＳＣ）が設けられていてもよい。
テスト光の入出力インタフェースの構成にも限定はなく、ＧＣ以外にも、ミラー、斜め導波路など、テスト光をウェハ状態で第２の光導波路１２２，１２４と外部の光ファイバの間で結合させることのできる任意の構成をとることができる。
光回路１１と、光入力ポートＰin及びＧＣ１４の間に、光スイッチ１３Ｒが配置されている。光回路１１と、光出力ポートＰout及びＧＣ１６の間に、光スイッチ１３Ｔが配置されている。この例では、光スイッチ１３Ｒと光スイッチ１３Ｔはマッハツェンダ干渉計型の構成をとっているが、後述するように光スイッチ１３の構成はこの例に限定されない。
光スイッチ１３Ｒは、光カプラ１３３ｒと１３４ｒの間に延びる２本の光導波路１３１ｒ、１３２ｒで形成される。光スイッチ１３Ｒの第１入力は、受信側の第１の光導波路１２１に接続され、第２入力は、ＧＣ１４から延びる第２の光導波路１２２に接続されている。光スイッチ１３Ｒの出力は光導波路１２６によって光回路１１に接続される。光カプラ１３３ｒから延びるもうひとつの光導波路１２７は、どこにも接続されない。
光スイッチ１３Ｔは、光カプラ１３３ｔと１３４ｔの間に延びる２本の光導波路１３１ｔ、１３２ｔで形成される。光スイッチ１３Ｔの第１出力は、送信側の第１の光導波路１２３に接続され、第２出力は、ＧＣ１６へと延びる第２の光導波路１２４に接続されている。光スイッチ１３Ｔの入力は、光導波路１２８によって光回路１１の出力に接続されている。光カプラ１３３ｔから延びるもうひとつの光導波路１２８は、どこにも接続されていない。
光スイッチ１３Ｒには電極パッド１８ｒと電極パッド１９ｒが設けられ、光スイッチ１３Ｒへの電圧の印加が可能である。実施形態の特徴として、光スイッチ１３Ｒに電圧が印加された状態（ＯＮ状態）で、ＧＣ１４から入力されるテスト光が光回路１１に入射し、光スイッチ１３Ｒに電圧が印加されない状態（ＯＦＦ状態）で、光入力ポートＰinから入力される受信光信号が光回路１１に入射する。
同様に、光スイッチ１３Ｔには電極パッド１８ｔと電極パッド１９ｔが設けられ、光スイッチ１３Ｔへの電圧の印加が可能である。光スイッチ１３Ｔに電圧が印加された状態（ＯＮ状態）で、光回路１１から出力されるテスト光はＧＣ１６に接続される。光スイッチ１３Ｔに電圧が印加されない状態（ＯＦＦ状態）で、光回路１１から出力される送信光信号が光出力ポートＰoutに接続される。
図１Ａは、チップに切断される前の状態を示しており、光送受信器１０はウェハ上の所定の領域に形成されている。ウェハ状態で試験を行うときに、光スイッチ１３Ｒと光スイッチ１３Ｔに電圧が印加される。
光源３１から出力されるテスト光は、光ファイバ２１によってＧＣ１４に入力される。光スイッチ１３Ｒには電圧が印加されており（ＯＮ状態）、ＧＣ１４から延びる第２の光導波路１２２で形成される光パスが、光回路１１に接続される。電圧ＯＮ時に光スイッチ１３Ｒによって接続されるテスト光の光パスを、第２の光パスとする。
テスト光は光回路１１に入力され、外部から光回路１１に供給される高速の駆動信号で変調されて、変調テスト光が光回路１１から出力される。光スイッチ１３Ｔに電圧が印加されており、変調テスト光は送信側の第２の光導波路１２４に導波する。光スイッチ１３Ｔにより接続されるテスト光の光パスを、第２の光パスとする。変調テスト光は、ＧＣ１６から出力され、光ファイバ２２を伝搬してパワーメータ３２で測定される。
光源３１からのテスト光として連続光を光回路１１に入力することの他に、所定のパターンのテスト用のデータ信号をＧＣ１４から光回路１１に入力してもよい。この場合も、光スイッチ１３Ｒには電圧が印加されてオン状態となっている。光回路１１で復調されて出力される電気信号をモニタして、光回路１１の受信動作を試験してもよい。
図１Ｂでは、光送受信器１０は、チップに切断された後の状態であり、実際に光信号の送受信が行われる。光スイッチ１３Ｒと光スイッチ１３Ｔには電圧が印加されておらず、ＯＦＦ状態となっている。光スイッチ１３Ｒ及び１３Ｔに電圧が印加されないＯＦＦ状態で光回路１１と光導波路１２１及び１２３の間に形成される光パスを、第１の光パスとする。光スイッチ１３Ｒに設けられた電極パッド１８ｒと１９ｒは、ボンディングワイヤ３５ｒによって短絡されている。光スイッチ１３Ｔに設けられた電極パッド１８ｔと１９ｔは、ボンディングワイヤ３５ｔによって短絡されている。
動作時に、電極パッド１８ｒ、１９ｒ、１８ｔ、及び１９ｔを解放状態にしておくと、光回路１１に入力される高周波の駆動信号の一部がクロストークとなって、光スイッチ１３Ｒの電極パッド１８ｒ、１９ｒ、あるいは光スイッチ１３Ｔの電極パッド１８ｔ、１９ｔに入り込んで、ノイズの原因となり得る。そこで、試験終了後に電極パッド１８r、１８t、１９ｒ、及び１９ｔをワイヤボンディングによって電気的に短絡する。
光スイッチ１３Ｒの電極パッド１８ｒ、１９ｒと、光スイッチ１３Ｔの電極パッド１８ｔ、１９ｔは、試験後にワイヤボンディングが可能になる程度に大きく形成しておくのが望ましい。電極パッド１８ｒ、１８ｔ、１９ｒ、１９ｔを大きくすることで、試験時に光スイッチ１３Ｒ、１３Ｔに電圧を印加するためのプローブピンの接触も容易になる。
ノイズ耐性を上げるために、光スイッチ１３Ｒ、１３Ｔの駆動電圧を、光回路１１に入力される入力電気信号の電圧よりも大きく設定してもよい。このように設定することで、たとえば、光回路１１に入力される高速駆動信号の光スイッチ１３へのクロストークが－４０ｄＢであった場合、光スイッチ１３の出力光に発生するノイズを－４０ｄＢ以下に抑えることができる。
図２は、光送受信器１０で用いられる光スイッチ１３の構成例を示す図である。光スイッチ１３は、長さの等しい２本の導波路１３１、１３２を有するマッハツェンダ型のスイッチである。導波路１３１と導波路１３２で形成される光スイッチ１３は、たとえば２入力２出力の光カプラ１３３と１３４によって、それぞれ２本の入力導波路と２本の出力導波路に接続されている。
導波路１３１には電極１４１が設けられ、導波路１３２には電極１４２が設けられている。電極１４１は配線１４３によって電極パッド１８に電気的に接続されている。電極１４２は配線１４４によって電極パッド１９に電気的に接続されている。
マッハツェンダ型の光スイッチ１３の２本の導波路１３１と１３２の長さと幅、及び屈折率が同じ場合、電圧印加のないＯＦＦ状態では、波長にかかわらずクロス出力が得られる。一方の入力導波路から２入力２出力の光カプラ１３４に入射した光は、ほぼ同じ強度の２つの光に分岐されて、光スイッチ１３の導波路１３１と導波路１３２を伝搬する。導波路１３１と導波路１３２を伝搬した光は、２入力２出力の光カプラ１３３で合波されてクロス出力側に結合する。
光スイッチ１３に電圧が印加されると、印加の仕方によって、導波路１３１と導波路１３２の少なくとも一方の屈折率が変化し、導波路１３１と導波路１３２の伝搬定数差が変化する。２つの光の干渉作用が変化して、光カプラ１３３で合波された光は、バー出力側に結合する。
この構成により、動作時は光スイッチ１３に電圧を印加せずにクロス出力を取得し、試験時には光スイッチ１３に電圧を印加してバー出力を得ることで、消光比の高い光スイッチが実現される。試験時は、光スイッチ１３のバー出力からテスト光のほとんどが光回路１１に入射するので、測定精度を高く維持することができる。動作時にも、光スイッチ１３のクロス出力から、受信信号光のほとんどが光回路１１に入射するので、挿入損失が抑制される。
＜変形例１＞
図３は、図１Ａと図１Ｂの変形例である光送受信器１０Ａの模式図である。図示の便宜上、光スイッチ１３Ｒと１３Ｔの光導波路１３１、１３２に設けられる電極１４１，１４２は省略されている。光送受信器１０Ａでは、光スイッチ１３Ｒへの電圧印加に用いられる電極パッド１８ｒ、１９ｒ、及び光スイッチ１３Ｔへの電圧印加に用いられる電極パッド１８ｔ、１９ｔが、互いに隣接して一列に配置され、試験後に電極パッド間が導電性接着剤４１で短絡されている。
試験時には、導電性接着剤４１は適用されておらず、電極パッド１８ｒと１９ｒから光スイッチ１３Ｒに電圧が印加され、電極パッド１８ｔと１９ｔから光スイッチ１３Ｔに電圧が印加される。電圧印加により、ＧＣ１４から入力されるテスト光が光回路１１に導かれ、光回路１１からの出力テスト光がＧＣ１６から取り出される。
導電性接着剤４１の層が形成された後は、光スイッチ１３Ｒと光スイッチ１３Ｔには電圧が印加されず、ＯＦＦ状態となる。光入力ポートＰinからの入力される受信信号光が光回路１１に入力され、光回路１１で生成された信号光が、光出力ポートＰoutから出力される。このとき、光回路１１に入力される高速の駆動信号がクロストークとなって電極パッド１８ｒ、１８ｔ、１９ｒ、１９ｔに入り込むことが抑制され、光信号の品質の劣化を防止することができる。
図３の構成は、ワイヤボンディングが不要になり、電極を配置するための面積を低減することができる。
＜変形例２＞
図４は、さらに別の変形例として、光送受信器１０Ｂを示す。光送受信器１０Ｂでは、光回路１１が形成された基板１０１は、グランド端子２０３とともにパッケージ２０１内に配置される。基板１０１上に一列に配置された電極パッド１８ｒ、１８ｔ、１９ｒ、１９ｔのそれぞれ、ボンディングワイヤ２３５によってグランド端子２０３に接続されている。
グランド端子２０３は、インタポーザ基板、パッケージ基板、キャリア等の基板２０２上に設けられている。光スイッチ１３Ｒと１３Ｔの動作は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明したとおりである。すなわち、光送受信器１０Ｂの動作時には光スイッチ１３Ｒと１３Ｔには電圧が印加されず、光入力ポートＰinと光出力ポートＰoutが光回路１１に接続され、ＧＣ１４とＧＣ１６は用いられない。図４の構成例でも、電圧印加がない状態で、光スイッチ１３Ｒと１３Ｔのクロス出力が光回路１１に接続されて、高い消光比で試験時の測定精度を維持し、動作時の挿入損失を低減している。グランド端子２０３を用いることで、光信号へのノイズの影響をより確実に防止することができる。
＜変形例３＞
図５は、さらに別の変形例として、光送受信器１０Ｃを示す。光送受信器１０Ｃでは、
光スイッチ１３Ｒの電極パッド１８ｒ、１９ｒと、光スイッチ１３Ｔの電極パッド１８ｔ、１９ｔは、グランドパッド１０８とともに、互いに隣接して一列に配置される。電極パッド１８ｒ、１８ｔ、１９ｒ、１９ｔは、導電性接着剤でグランドパッド１０８に電気的に接続されている。グランドパッド１０８は、基板２０２に設けられたグランド端子２０３にボンディングワイヤ２３５で接続されている。
電極パッド１８、１９の数が多い場合は、図５の構成が有利である。電極パッドを導電性接着剤４１でグランドパッド１０８に接続し、グランドパッド１０８をグランド端子２０３に接続することで、ボンディングワイヤの数を低減し、かつ、光スイッチ１３Ｒの電極パッド１８ｒ、１９ｒと、光スイッチ１３Ｔの電極パッド１８ｔ、１９ｔを確実に短絡することができる。
＜試験方法＞
図６は、光送受信器１０の試験方法のフローチャートである。試験は、図１Ａのようにウェハ状態で行われる。ウェハの所定の領域に、光回路１１、光スイッチ１３、光導波路１２１、１２２、１２３、１２４等を有する光送受信器１０が形成されている。
光スイッチ１３に電圧を印加して、テスト光をＧＣ１４から光回路１１に入力し、または光回路１１からの出力テスト光をＧＣ１６から取り出す（Ｓ１１）。光スイッチ１３への印加電圧は、光回路１１の駆動電圧よりも大きく設定されていてもよい。
電圧印加下で、テスト結果をモニタする（Ｓ１２）。より具体的には、ＧＣ１６から取り出された出力テスト光を、パワーメータ３２で測定する。あるいは、光回路１１から出力される復調電気信号を測定してもよい。
試験後に、光スイッチ１３への電圧印加をオフにする（Ｓ１３）。光送受信器１０の実際の動作時には光スイッチ１３への電圧の印加はないので、試験の終了後は、光スイッチ１３に設けられた電極パッド１８、１９を電気的に短絡するのが望ましい（Ｓ１４）。
この試験方法により、試験時にテスト光の損失を抑制して測定精度を維持することができる。また、動作時の挿入損失の増大を抑制し、光信号へのノイズの影響を防止することができる。
＜その他の変形例＞
図７は、光スイッチ１３の駆動電圧を光回路１１の駆動電圧よりも大きくするときの構成例を示す。上述のように、光回路１１に入力される高周波の電気駆動信号の光スイッチ１３へのクロストークを低減するために、光スイッチ１３の駆動電圧を、光回路１１の駆動電圧よりも大きく設定するのが望ましい。これを実現するために、たとえば、光スイッチ１３の電極長Ｌ１を、光回路１１内の光スイッチの電極長Ｌ２よりも小さくする。光回路１１内のスイッチは、たとえば、光変調器や光路を切り替えるスイッチ等を含む。
光スイッチの駆動電圧は電極長に反比例するので、たとえば、試験用の光パスを切り換える光スイッチ１３の電極長Ｌ１を、光回路１１内の光スイッチの電極長Ｌ２の半分にすることで、光スイッチ１３の駆動電圧を２倍にすることができる。
図８は、光送受信器１０のさらに別の変形例として光送受信器１０Ｄの構成を示す。図３～図５では、チップに切断された光送受信器１０の表面にＧＣ１４、１６が残されていたが、必ずしもチップ化された光送受信器１０にＧＣ１４，１６がなくてもよい。
図８のように、ウェハの状態でチップ領域を区画するスクライブラインの一部を拡張して、破線で示すスクライブライン領域にＧＣを形成してもよい。この場合、ウェハレベルの試験時には、光スイッチ１３Ｒと１３Ｔに電圧を印加してオン状態し、スクライブ領域に形成されたＧＣを用いて光ファイバでテスト光を入出力する。
試験終了後は、光スイッチ１３Ｒと１３Ｔに印加される電圧をオフにして、ウェハを各チップに切断する。このとき、スクライブ領域に形成されたＧＣは切り離される。切断後の状態で、光スイッチ１３Ｒの入力側に接続される光導波路１２１と１２２のうち、光導波路１２１は光入力ポートＰinに接続され、試験に用いられた光導波路１２２はチップの端面に露出する。
同様に、光スイッチ１３Ｔの出力側に接続される光導波路１２３と１２４のうち、光導波路１２３は光出力ポートＰoutに接続され、試験に用いられた光導波路１２４はチップの端面に露出する。
光スイッチ１３Ｒと１３Ｔは、一例としてマッハツェンダ型の光スイッチであり、電圧印加がオフのときは、光導波路１２１に入力された受信光信号のほとんどは光スイッチ１３Ｒのクロス出力側に結合し、送信光信号のほとんどはクロス出力側の光導波路１２３側に結合する。したがって、光導波路１２２と１２４のチップ端面での反射の影響はほとんどないか、無視できる程度である。
図９は、光スイッチ１３の変形例を示す。上述した構成例では、マッハツェンダ型の光スイッチを用いたが、その他のスイッチ構成を採用してもよい。
図９の（Ａ）は、ダブルリング型の光スイッチ１３Ａである。２本の光導波路ＷＧ１とＷＧ２の間に径の異なるリング１３５とリング１３６が直列に配置されている。リング１３５とリング１３６の周長と間隔、光導波路ＷＧ１とリング１３５の結合長と間隔、リング１３６と光導波路ＷＧ２の結合長と間隔等は、光スイッチ１３Ａに電圧が印加されない状態で、光導波路ＷＧ１に入力された光のほぼすべてが光導波路ＷＧ２に結合するように設計されている。
すなわち、光導波路ＷＧ１を伝搬する光のほぼすべてがリング１３５に結合して周回する。リング１３５を周回する光が別のモードでリング１３６の共振条件を満たすようになると、リング１３６に結合する。リング１３６を周回する光が光導波路ＷＧ２の共振条件に一致すると、光導波路ＷＧ２に結合し、光の入力方向と同じ方向に出力される（出力２）。
試験時に、光スイッチ１３Ａに電圧が印加されると、リング１３５とリング１３６の屈折率が変化して共振条件が変化し、ＷＧ１に入力された光は、リング１３５に結合しないで直進する(出力１)。
この構成によっても、試験時に、ほぼすべてのテスト光を光回路１１との間で入出力して測定精度を維持し、動作時には、ほぼすべての信号光を光入力ポートＰin及び光出力ポートＰoutと光回路１１との間で入出力して、挿入損失の増大を抑制することができる。光スイッチ１３Ａは、単一波長の光を用いる場合に好適に用いられる。
図９の（Ｂ）は、マルチモード干渉（ＭＭＩ：multimode interference）型の光スイッチ１３Ｂである。光スイッチ１３Ｂは、電圧が印加されていない状態で、入力導波路から入力された光がスラブ導波路１３７を多数の励振モードで反射しながら伝搬し、Ｌｓの位置でモード間の位相差がπとなって、反転したプロファイルで出力１の出力導波路に結像するように設計されている。
試験時に、光スイッチ１３Ｂに電圧が印加されると、屈折率が変化してスラブ導波路１３７の実効長Ｌｓがたとえば２倍に変化し、モード間の位相差が２πになって、入射プロファイルと同じプロファイルで、出力２の出力導波路に結像する。
この構成によっても、試験時に、ほぼすべてのテスト光を光回路１１との間で入出力して測定精度を維持し、動作時には、ほぼすべての信号光を光入力ポートＰin及び光出力ポートＰoutと光回路１１との間で入出力して、挿入損失の増大を抑制することができる。光スイッチ１３Ｂは、単一波長の光を用いる場合に好適に用いられる。
図９の（Ｃ）は、全反射型の光スイッチ１３Ｃである。光スイッチ１３Ｃに電圧が印加されていない状態で、入力光は交差部１３９をそのまま透過して、クロス側の出力１となる。光スイッチ１３Ｃの交差部１３９に電圧が印加されると、交差部１３９の屈折率が変化（低下）し、入射光が全反射してバー側の出力２となる。
この構成によっても、試験時に、ほぼすべてのテスト光を光回路１１との間で入出力して測定精度を維持し、動作時には、ほぼすべての信号光を光入力ポートＰin及び光出力ポートＰoutと光回路１１との間で入出力して、挿入損失の増大を抑制することができる。光スイッチ１３Ｃは、波長にかかわらず損失を抑制することができる。
＜光送受器の適用例＞
図１０は、実施形態の光送受信器１０の適用例である光トランシーバモジュール１００の模式図である。光トランシーバモジュール１００は、パッケージ１２０内に、光送受信フロントエンド回路チップである光送受信器１０と、光源（「ＬＤ」と表記）１５０と、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」と表記）１６０が配置されている。
光送受信器１０は、図３～図５のようにチップ用のパッケージ２０１に収容されて、光スイッチ１３の電極パッドがグランド端子に短絡されていてもよい。また、チップ用のパッケージ２０１内で、グランド端子が設けられる中継基板に、光回路１１を駆動するドライバ回路や、光回路１１から出力される光電流を電圧に変換するトランスインピーダンス増幅（ＴＩＡ）回路が形成された電子回路チップが搭載されていてもよい。
光トランシーバモジュール１００で用いられる光送受信器１０は、ウェハ状態で送受信の特性が検査されており、かつ光スイッチ１３を用いて試験時の光損失と、動作時の挿入損失が抑制されているので、低損失で高品質の光トランシーバが実現される。
上述した実施形態は一例であり、種々の変形が可能である。たとえば、テスト光の入出力インタフェースとしてのＧＣの数は２個に限定されず、テスト用のデータ信号を入力する第３のＧＣを形成してもよい。この場合は、第３のＧＣから入力されるテスト用のデータ信号はそのまま光回路１１に入力され、ＧＣ１４から入力されるテスト光を局発光として用いてテスト信号を検波してもよい。
この場合、第３のＧＣを含めた複数のＧＣを、基板１０１のエッジの近傍に一列に配置してもよい。このような配置をとることで、ファイバアレイを用いた試験・評価が容易になる。また、複数のＧＣのピッチを光入出力ポートの配列ピッチよりも狭くすることで、狭ピッチのファイバアレイを用いることができ、調芯が容易になる。
以上の説明に対し、以下の付記を呈示する。
（付記１）
信号光の入出力ポートに接続される第１の光導波路と、
テスト光を入出力する第２の光導波路と、
光電気変換または電気光変換を行う光回路と、
前記光回路と、前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路の間に配置されて、前記第１の光導波路と前記光回路を接続する第１パスと、前記第２の光導波路と前記光回路を接続する第２パスを切り替える光スイッチと、
を有し、
前記光スイッチは、前記光スイッチに電圧が印加されるオン状態で前記第２パスを選択し、前記光スイッチに電圧が印加されないオフ状態で前記第１パスを選択することを特徴とする光送受信器。
（付記２）
前記光スイッチはマッハツェンダ型、ダブルリング型、マルチモード干渉型、または全反射型の光スイッチであることを特徴とする付記１に記載の光送受信器。
（付記３）
前記光スイッチは、前記オフ状態でクロス出力が選択され、前記オン状態でバー出力が選択されることを特徴とする付記１または２に記載の光送受信器。
（付記４）
前記光スイッチには電極パッドが設けられており、前記電極パッドは電気的に短絡されていることを特徴とする付記１～３のいずれかに記載の光送受信器。
（付記５）
前記光スイッチの前記電極パッドはワイヤボンディングにより短絡されることを特徴とする付記４に記載の光送受信器。
（付記６）
前記光スイッチに複数の前記電極パッドが設けられ、複数の前記電極パッドは互いに隣接して配列され、導電性接着剤で短絡されていることを特徴とする付記４に記載の光送受信器。
（付記７）
グランド端子が設けられた基板、
をさらに有し、
前記光スイッチの前記電極パッドは前記グランド端子に接続されていることを特徴とする付記４に記載の光送受信器。
（付記８）
前記光スイッチの前記電極パッドに隣接して配置されるグランドパッドと、
グランド端子が形成された基板と、
をさらに有し、
前記電極パッドと前記グランドパッドは導電性接着剤で接続されており、前記グランドパッドと前記グランド端子はワイヤボンディングで接続されていることを特徴とする付記４に記載の光送受信器。
（付記９）
前記光スイッチのオン電圧は、前記光回路の駆動電圧よりも高く設定されていることを特徴とする付記１～８のいずれか記載の光送受信器。
（付記１０）
前記光スイッチの電極長は、前記光回路で用いられるスイッチの電極長よりも短いことを特徴とする付記９に記載の光送受信器。
（付記１１）
付記１～１０のいずれかに記載の光送受信器と、
前記光送受信器を収容するパッケージと、
前記パッケージ内に配置される光源と、
前記パッケージ内で前記光送受信器に接続されるデジタル信号プロセッサと、
を有することを特徴とする光トランシーバモジュール。
（付記１２）
ウェハ上の所定の領域に、光回路と、信号光の入出力ポートに接続される第１の光導波路と、テスト光を入出力する入出力インタフェースに接続される第２の光導波路と、前記光回路と前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路の間に配置される光スイッチとを有する光送受信器を形成し、
前記入出力インタフェースを用いて前記テスト光を入出力し、
前記光スイッチに電圧を印加してスイッチをオン状態にして、前記第２の光導波路を前記光回路に接続して前記テスト光を測定し、
前記測定の後に、前記光スイッチに印加される前記電圧をオフにする、
ことを特徴とする光送受信器の試験方法。
（付記１３）
前記電圧をオフにした後に、前記光スイッチに設けられている電極パッドを電気的に短絡することを特徴とする付記１２に記載の光送受信器の試験方法。
１０、１０Ａ～１０Ｄ 光送受信器
１１ 光回路
１３、１３Ａ～１３Ｃ 光スイッチ
１３Ｒ 受信側の光スイッチ
１３Ｔ 送信側の光スイッチ
１４、１６ グレーティングカプラ（入出力インタフェース）
１８、１８ｒ、１８ｔ、１９、１９ｒ、１９ｔ 電極パッド
３５、３５ｒ、３５ｔ、２３５ ボンディングワイヤ
４１ 導電性接着剤
１００ 光トランシーバモジュール
１０８ グランドパッド
１２１、１２２、１２３、１２４ 光導波路
１３１、１３１ｒ、１３１ｔ、１３２、１３２ｒ、１３２ｔ 光スイッチの光導波路
１３３、１３３ｒ、１３３ｔ、１３４、１３４ｒ、１３４ｔ 光カプラ
１４１、１４２ 電極
１４３、１４４ 配線
２０３ グランド端子

Claims (8)

  1. 受信信号光を入力する入力ポートに接続される第１導波路と、送信信号光を出力する出力ポートに接続される第２導波路とを含む第１の光導波路と、
    外部のテスト用光源で生成されたテスト光を入力する第３導波路と、前記テスト光を変調した変調テスト光を出力する第４導波路とを含む第２の光導波路と、
    光電気変換または電気光変換を行い、前記変調テスト光を生成する光回路と、
    前記光回路と前記第１導波路及び前記第３導波路の間に配置されて、前記第１導波路と前記光回路を接続する第１パスと、前記第３導波路と前記光回路を接続する第２パスを切り替える第１の光スイッチと、前記光回路と前記第２導波路及び前記第４導波路の間に配置されて、前記第２導波路と前記光回路を接続する第３パスと、前記第４導波路と前記光回路を接続する第４パスを切り替える第２の光スイッチと、
    を有し、
    前記第１の光スイッチは、前記第１の光スイッチに第１電圧が印加されるオン状態で前記第２パスを選択し、前記第１の光スイッチに前記第１電圧が印加されないオフ状態で前記第１パスを選択し、前記第２の光スイッチは、前記第２の光スイッチに第２電圧が印加されるオン状態で前記第４パスを選択し、前記第２の光スイッチに前記第２電圧が印加されないオフ状態で前記第３パスを選択することを特徴とする光送受信器。
  2. 前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチはマッハツェンダ型、ダブルリング型、マルチモード干渉型、または全反射型の光スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の光送受信器。
  3. 前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチは、前記オフ状態でクロス出力が選択され、前記オン状態でバー出力が選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の光送受信器。
  4. 前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチには電極パッドが設けられており、前記電極パッドは前記第２の光導波路を用いた試験後に電気的に短絡されて前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチへの電圧印加をオフにすることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光送受信器。
  5. 前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチのオン電圧は、前記光回路の駆動電圧よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光送受信器。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の光送受信器と、
    前記光送受信器を収容するパッケージと、
    前記パッケージ内に配置される光源と、
    前記パッケージ内で前記光送受信器に接続されるデジタル信号プロセッサと、
    を有することを特徴とする光トランシーバモジュール。
  7. ウェハ上の所定の領域に、光回路と、受信信号光を入力する入力ポートに接続される第１導波路と送信信号光を出力する出力ポートに接続される第２導波路とを含む第１の光導波路と、外部のテスト用光源で生成されたテスト光を入力する第３導波路と前記テスト光を変調した変調テスト光を出力する第４導波路とを含む第２の光導波路と、前記光回路と前記第１導波路及び前記第３導波路の間に配置されて前記第１導波路と前記光回路を接続する第１パスと前記第３導波路と前記光回路を接続する第２パスを切り替える第１の光スイッチと、前記光回路と前記第２導波路及び前記第４導波路の間に配置されて前記第２導波路と前記光回路を接続する第３パスと前記第４導波路と前記光回路を接続する第４パスを切り替える第２の光スイッチと、を有する光送受信器を形成し、
    前記第３導波路を用いて前記テスト光を入力し、前記第４導波路を用いて前記変調テスト光を出力し、
    前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチに電圧を印加してスイッチをオン状態にして、前記第２の光導波路を前記光回路に接続して前記テスト光及び前記変調テスト光を測定し、
    前記測定の後に、前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチに印加される前記電圧をオフにする、
    ことを特徴とする光送受信器の試験方法。
  8. 前記電圧をオフにした後に、前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチに設けられている電極を電気的に短絡することを特徴とする請求項７に記載の光送受信器の試験方法。
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