フォトニック集積・高速光インターコネクション技術

現在、アクティブ光デバイス分野では、高速光通信（40G/100G）、ブロードバンドアクセスFTTH、3GおよびLTE無線通信、高速光インターコネクト、インテリジェント光ファイバーネットワークに応用されるチップ、デバイス、モジュール技術などが、開発のホットスポットを目指して競争を繰り広げています。また、光子集積、高速光信号変調技術、高速光デバイスパッケージング技術は、光デバイスプラットフォーム技術の代表として、多くのOCメーカーからますます高い評価を受けています。

 

 

増大する帯域幅需要に対応しつつ、資本コスト、運用コスト、保守コストを削減し続けることは、光通信技術の発展を促進する2つの主要な原動力であり続けるでしょう。システムニーズの進化に対応するため、アクティブ光通信デバイスの開発には多くの技術が関わっていますが、近年では特に注目すべき技術がいくつかあり、40G/100G高速伝送デバイスおよびモジュール技術、次世代光ファイバーアクセス技術、ROF（Radio Over Fiber）コンポーネントおよびモジュール技術、光統合技術、高速相互接続光電子部品およびモジュールなどが含まれます。

 

 

光集積デバイスは、低コスト、小型、大規模組み立てが容易、作業速度が速い、性能が安定しているなどの利点から、1970年代には早くも世界中の注目を集め、研究されました。その後の30年間で、光導波路製造技術とさまざまな微細加工技術が急速に発展したことにより、光集積デバイスはビジネスに大きく取り入れられ、特に平面光波回路スプリッター、アレイ導波路格子（AWG）など、平面光波回路（PLC）に基づく一部の光受動部品は、市場で光通信のホット製品となっています。光能動デバイスの分野では、能動集積製品はまだ大規模商用化にはほど遠いですが、分散ブリッジ格子などのいくつかの先進技術の開発に成功したことにより、PLCに基づく能動デバイスは最近大きく進歩しました。

 

光集積技術の開発方向は、モノリシック集積とハイブリッド集積の2つのカテゴリーに分けられます。モノリシック集積とは、PICやOEIC技術のように、半導体または光学結晶基板上に全てのコンポーネントを同一の製造プロセスで集積することを指します。ハイブリッド集積とは、異なる製造プロセスでコンポーネントの一部を製造し、それを半導体または光学結晶基板上に組み込むことを指します。

 

従来、Siベースのハイブリッド集積化の実際の製造プロセスは非常に複雑でしたが、近年、多くの研究機関が従来のフリップチップベースのハイブリッド集積化技術を改良し、大きな進歩を遂げています。その中でも、最も注目すべき成果は2つあります。1つ目は、カリフォルニア大学サンタバーバラ校がインテル社と共同でウェハレベルをベースとしたハイブリッド集積デバイスの研究を行ったことです。2つ目は、ゲント大学が開発したチップとウェハをベースとしたハイブリッド集積デバイスです。

 

近年、光集積技術の発展により、光通信において急速に非常に期待されるプラットフォーム技術となり、幅広く応用されることが期待されています。

 

 

高速光相互接続技術は、パラレルファイバートランシーバーとリボンケーブル、または光ファイバーケーブルによって実現されます。パラレル光モジュールは、VCSELアレイとPINアレイに基づいており、波長は850nmで、50 / 125μmと62.5 / 125μmのマルチモードファイバーに適しています。その電気インターフェースはパッケージ内の標準のMegArrayコネクタを使用し、光インターフェースは標準のMTP / MPOリボンケーブルを使用します。現在、より一般的なパラレル光トランシーバーモジュールは、4チャネルと12チャネルを備えています。現在の市場では、より一般的な高速パラレル光モジュールは次のとおりです。4×3.125Gb / s（12.5Gb / s）パラレル光モジュール、ハイエンドコンピュータシステム、ブレードサーバーの短距離相互接続などのアプリケーション。12×2.725Gb / s（32.7Gb / s）パラレル光モジュール、ハイエンドスイッチング機器やバックプレーン接続に使用されます。パラレル光モジュールのアプリケーションは徐々に成熟しつつあります。

 

現在、スーパーコンピュータ、クラウドコンピューティング、短距離高速データ通信などのアプリケーションの台頭が、高速光相互接続技術の急速な発展を直接促進しており、その市場規模と技術開発は人々の想像を超えています。