JP2005525587A - 光信号を回折および減衰させる方法 - Google Patents
光信号を回折および減衰させる方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005525587A JP2005525587A JP2003560608A JP2003560608A JP2005525587A JP 2005525587 A JP2005525587 A JP 2005525587A JP 2003560608 A JP2003560608 A JP 2003560608A JP 2003560608 A JP2003560608 A JP 2003560608A JP 2005525587 A JP2005525587 A JP 2005525587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- substrate
- transmitting
- array
- communication signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4244—Mounting of the optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4245—Mounting of the opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4256—Details of housings
- G02B6/4257—Details of housings having a supporting carrier or a mounting substrate or a mounting plate
- G02B6/4259—Details of housings having a supporting carrier or a mounting substrate or a mounting plate of the transparent type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12107—Grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
- G02B2006/4297—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources having protection means, e.g. protecting humans against accidental exposure to harmful laser radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
- G02B6/4231—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment with intermediate elements, e.g. rods and balls, between the elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12036—PN diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12041—LED
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12042—LASER
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12043—Photo diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/30107—Inductance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
光通信信号を伝送するための方法および装置が提供される。この方法は、光学的に透明の基板の表面に複数の光学グレーティングを配置する工程、複数の光学ポートを有する光学的アレイを、光学的アレイの伝送の軸が基板を直接通り抜けるように光学的に透明の基板に隣接して配置する工程、および光学的アレイの複数の光信号を、基板内の複数の光学グレーティングを実質的に通して伝送する工程を含む。
Description
本発明は光通信デバイスに関し、さらに特定すると光電子カプラの構造に関する。
従来、VCSELダイは垂直方向でプリント回路基板もしくはPCBに実装され、電気的コンタクトと同じ表面から発光する。そのPCBは普通はFR4またはセラミックで作製される。図1の先行技術に示されるように、TOアセンブリ・キャン12はVCSELダイ14を電気的に接続するのに使用されるワイヤ・ボンド16を有する。ワイヤ・ボンド16はハンダ・バンプよりも傷つき易く、概して、可能であれば避けられる。付け加えると、ワイヤ・ボンディングは電気的特性の変動の観点からすると一貫性がない。ワイヤ長が変動し易いので、線に沿った抵抗値、インダクタンス、またはキャパシタンスにばらつきが存在する。
図1に示したように、TOキャンの基台はヘッダ20および導電性スペーサ18を有する。キャンと称される金属の構造体22はVCSELアレイ14のためのハーメチック・シールを供給する。光信号26はレンズ24を通ってTOキャン12を出て、導波路(図示せず)に適切に結合させられることが可能である。レンズ・メカニズムはしばしば、光を所望通りに導波路もしくは光ファイバに結合させることを要求される。例えば、VCSELレーザ・ダイは同じ発光表面上に電気的コンタクトを含み、その表面へのワイヤ・ボンディングはレーザの活性表面から光ファイバまでの最短距離を大きくするであろう。結果として、信号は発散する光を集めるためのレンズを必要とする可能性がある。
付け加えると、PCB上のVCSEL群のような同じ基板上の多数の光デバイスはいくらかの光学的損失および/またはそれらに付随する干渉を有する可能性があり、それらの1つがクロストークである。光学ポートから出る発光は法線方向伝搬軸から発散し、他の光学ポートから出る光と干渉する可能性がある。基板上の光デバイスの密度が高くなることによって、光学ポートからそのそれぞれの導波路もしくは光ファイバへと光を正確に結合させる必要性が増大する。結合デバイスから光学ポートへの距離が増加すれば、集められる発散光はさらに少なくなるであろう。光ファイバの直径を変えることの実現可能性の限度を考えると、所望通りに適切に光を結合させるために複雑なレンズ・メカニズムが必要とされる。
図2は別の先行技術の光変換器アセンブリ30を示している。光ファイバ38を通して光信号を伝送するこの方法では、光は光ファイバ38の端部表面40に当たり、経線方向軸に沿って光ファイバ38内に反射する。図示したように、光伝送デバイス34を第1の基板32へと電気的に接続するためにワイヤ・ボンド42が使用される。ワイヤ・ボンド42の位置が理由で、光ファイバ38の位置はワイヤ・ボンド42よりも上に限定される。
付け加えると、光信号を結合させるこの方法は高精度の光学的アラインメント構造体36を必要とする。このアセンブリは光ファイバ38が相対的に光伝送デバイス34に密接して配置されることを許容せず、光学的完全性を下げる可能性がある。複雑なアラインメント構造体はしたがって所望通りに光を集めることを要求される。
ハンダ・バンプまたはスタッド・バンプといった金属対金属コンタクトを使用してVCSELダイを取り付ける方法はさらに密接した接続を作り出すことが可能であり、それはワイヤ・ボンドよりも電気的ばらつきの面で一貫性を有し、かつ大きな構造的安定性を提供する。この取り付けの方法は一般的にフリップ・チップ法と称される。図1および2に示したように、ワイヤ・ボンディングはパッケージの全高でフリップ・チップ法よりも多くを追加するであろう。フリップ・チップ法の結果として、さらに多くの光が光学ポートから導波路もしくは光ファイバへと集められることが可能であろう。光学的アレイを基板上にフリップ・チップ取り付けすることによって、光ファイバはレーザの活性表面にさらに密接して配置されることが可能となり、レンズ構造の必要性を取り除きながらその一方で信号の完全性を維持することが見込まれる。付け加えると、光学的アレイの表面にさらに密接した光ファイバは光の散乱に起因する光学的クロストークを減少させることが可能である。
導波路もしくは光ファイバを光学ポートにさらに密接するように移動させると、集められる光の合計量を増加させることが可能である。光源の全発光領域にわたって均一に集光することが望ましいので、可能な限り多くの光を集めることが必ずしも有利とは限らない。多すぎる光を捕捉することは2、3の問題を引き起こす可能性があり、そのうちの1つは眼の安全性である。レーザは人間の眼に永久的な損傷を生じさせる可能性があるので、レーザの出力が危険な様式で人間の眼と接触するに至らないことを確実化することは不可避である。これを為すために、眼に安全なデバイスを助長するために光出力の純量が削減または吸収される可能性がある。すなわち、信号の完全性を維持するがしかし眼の安全性を助長するために充分量の光出力が削減または吸収される可能性がある。
多過ぎる光を集めることで考えられる別の結果には、受信する光学装置が光エネルギーを処理することが不可能となることが含まれる。光検出装置は、送信装置から受けた光エネルギーの量に比例する電気的出力を供給することが可能である。もしも光検出器への入力信号が多過ぎる光エネルギーを含んでいれば、光検出器は飽和になる可能性がある。すなわち、入って来る光エネルギーと出て行く電気信号の間の直線的比例が消失する可能性があり、光検出器は多過ぎる光エネルギーに従って応答しない可能性がある。付け加えると、もしも光検出器が既に飽和した状態でない場合、光検出器から電気信号を受ける信号処理器が飽和になる可能性がある。すなわち、入力電気信号の値が高過ぎる可能性があるために信号処理器の限界に達しているであろう。多過ぎる光を集めることのこれら2つの結果が理由で、光検出装置によって受け取られる光エネルギーを適切に削減することが必要である。
本発明は、光デバイスから由来する光を導波路およびそれに続く光ファイバへと結合させる新しい方式を提供する。本発明は製造に容易さを提供し、かつ通常では光デバイスの製造に必要とされる高精度のアラインメント装置の使用を必要としない。同時にそれは光伝送デバイスのための空間領域ホモジナイザおよび光アッテネータとして機能することが可能である。それはまた、信号の完全性に悪影響を与えないで共通基板上のさらに高い光デバイス密度も可能にする。付け加えると、本発明は信号の完全性を維持する一方で眼の安全性を助長する。
光通信信号を伝送するための方法と装置が提供される。本方法は光学的に透明の基板の表面上に複数の光学的グレーティングを配置する工程、光学的に透明の基板に隣接した複数の光学ポートを有する光学的アレイを、光学的アレイの伝送の軸が直接基板を通り抜けるように配置する工程、および実質的に基板内の複数の光学的グレーティングを通して光学的アレイの複数の光信号を伝送する工程を含む。
図3は、本発明により、かつ使用を背景とする電気−光学的通信アセンブリ140を示している。アセンブリ140は普通の基板142またはプリント回路基板(PCB)、PCB142に取り付けられた光学的に透明の基板152、基板152に取り付けられた能動性の光学的アレイ144、および光学的アレイ144と位置合わせして光ファイバ158を保持するための光コネクタ154を含むことが可能である。光コネクタ154の光ファイバ158を光学的アレイ144に位置合わせするために、ピン・ホルダ150によって定位置に保持されたアラインメント・ガイド148が使用される可能性がある。
PCB142はFR4、セラミックの相互接続などといったどのような適切な材料であることも可能である。PCB142は信号処理のための複数の電気的および光学的デバイス、ならびに電気的軌道と電気的パッド(図示せず)を有することが可能である。光学的に透明の基板152は所望の光学的および構造上の特性を有するL字形状のガラスもしくはガラス状の構造体を含むことが可能であり、約100ミクロンの厚さである可能性がある。基板152は接着剤、ハンダ/スタッド・バンプ、または類似した材料によってPCB142に取り付けられることが可能である。基板152とPCB142の間の電気的接続はハンダ、スタッド・バンプ、ワイヤ・ボンド、リボン・ボンド、または類似した技術を使用して為されることが可能である。基板152はまた、図に示したように、PCB142に関して光学的アレイ144の光信号146の平坦性を可能にするために適切な場所で直角の折り曲げ部168を有することも可能である。
図4は最初に図3に示したL字形状の基板152の垂直部分の上面図を具体的に示している(この図では、光学的アレイ144と基板152を詳細に例示するためにピン・ホルダ150が除外されている)。基板アセンブリは能動性の光学的アレイ144、従来式の電気的パッド/バンプ172、および導電性の軌道(図示せず)を含むことが可能であり、基板164の第1の表面上にすべてが配置される。基板152もまた、基板166の第2の表面上に配置された回折用グレーティング180を有することが可能である。回折用グレーティングの使用は、光学的に透明の基板152を通って伝搬する光信号を減衰させ、焦点を合わせ、かつ均質化するために使用されることが可能である。グレーティング180の物理的実施形態および使用法は下記でさらに詳細に説明されるであろう。
能動性の光学的アレイ144が光送信器、光受信器、またはそれらの組合せを含むどのような適切な光デバイスもしくは光デバイスのアレイであってもよいことは理解されるであろう。光送信器は端面放出型レーザ、垂直キャビティ面発光型レーザ(VCSEL)、発光ダイオード(LED)などといったどのような適切なデバイスであることも可能である。さらに、フォトダイオード、P−I−Nダイオード、PNダイオード、MSMダイオードなどといったどのような適切な受光デバイスが使用されることも可能である。このようにして、能動性の光学的アレイ144は送信および受信性能を備えた広範囲の光活性デバイスであることが可能である。光学的アレイ144はいくつかの光学ポート176を有することが可能であり、各光学ポート176は光送信器、受信器、または送信器/受信器の組合せであることが可能である(図4は6個の光学ポート176を示しているけれどもポート176の数は特定の値に限定されない)。光学ポート176の伝送経路146は、光デバイス144が取り付けられる光学的に透明の基板152を通って直接伝搬することが可能である。光信号は導波または非導波構造のいずれかで基板152を通過することが可能である。
アラインメント・ガイドのピン148を受けるための開口部174のセットが透明基板152に形成されることが可能である。開口部174は、図3に示されるように、光学的アレイ144の光学ポート176を光コネクタ154の光ファイバ158に位置合わせする。
その後、図3に示されるようにアラインメント・ピンのホルダ150によって定位置に保持されたアラインメント・ピン148が光コネクタ154の第1の表面160に形成された開口部156を同時に通って挿入されることが可能である。これは光学的アレイ144の光学ポート176の伝送軸を光コネクタ154のそれぞれの光ファイバ158に対して同一線上に位置合わせする。(本発明の好ましい実施形態では、光コネクタ154は標準的なMTコネクタまたはフェルールであることが可能であり、US ConecまたはNippon Telephone & Telegraphによって製造されている。US Conec部品番号MTF−12MM7。)
図4はまた、光学的アレイ144と基板152の間の空間に配置される可能性のある光学的に透明のアンダフィル162を示している。アンダフィル162は光学的アレイ144を基板152の第1の表面164に機械的に取り付けることが可能である。アンダフィル162の厚さは50〜60ミクロン、または従来のスタッド・バンプ172の厚さくらいであることが可能である。それは光学的アレイ144と基板152が接続される前に基板152に塗布される可能性がある(すなわち光学的アレイ144が基板152に取り付けられる前または後にアンダフィル162が塗布される可能性がある)。アンダフィル162は従来のシリンジ技術を使用して塗布されることが可能である。塗布の好ましい方法は従来のピン移送技術である。アンダフィル162を塗布すると、適切な時間量についてアンダフィルを硬化させる。ICについてはエポキシのアンダフィルを使用することが普通であり、組成、塗布法、または硬化法は詳細に考察しない。
本発明の好ましい実施形態では、アンダフィル162はEpoxy Technology of Billerica,MA(普通はEpo−Tekと称される)によって供給されるエポキシである。例示した本発明の実施形態で使用された2種類のエポキシはEpo−TekのU300とOE121である。適切な光学的特性を示す追加的なエポキシが同様にこの用途に使用される可能性がある。光学ポート176から始まる光信号の伝送経路146はアンダフィル162と光学的に透明の基板152を順々に直接通過することが可能である。アンダフィル162は充填剤として機能することもやはり可能であり、その結果、光学的アレイ144の光学ポート176を好ましくない過酷な化学物質などから保護する。
アンダフィル162は、光学的アレイ144を基板152に機械的に取り付けるためにハンダ・ボールなどと連係して使用される可能性がある。アンダフィル162は一次もしくは二次的な機械的支持であることが可能であり、あるいはそれは上記でリストアップしたその他の理由で使用される可能性がある。
ここで図5を参照すると、基板152に開口部174を形成するために穿孔治具188が使用される可能性がある。治具188はパターン認識モジュール190およびレーザ192、194を含むことが可能である。パターン認識モジュール190は、光学的アレイ144上の目標の線(図示せず)を認識してそれ自体をその上に配置するように構成されたソフトウェアを含むことが可能である。
いったん目標の認識が生じると、パターン認識モジュール190は目標の線を通過する横軸の線ならびに目標のラインの中心点を識別するように機能する。その後、パターン認識モジュール190は、それ自体の横軸の線および中心点を、識別した横軸の線および中心点と位置合わせする。レーザ192、194はパターン認識モジュール190の横軸の線に沿って正確に位置合わせされることが可能である。レーザ192、194はまた、パターン認識モジュール190の中心点のいずれかの側で正確な距離で位置決めされる。
パターン認識モジュール190は、透明の基板152を通してアレイ144を視野に入れ、アラインメント目標のセット(例えば、アレイ144の対向する端部上のアラインメント目標)を識別するようにプログラムされることが可能である。いったんパターン認識モジュール190がそれ自体を認識目標と(また、目標のいずれかの側のレーザ192、194も)位置合わせすると、穿孔治具188がレーザ192、194を作動させてポート176と正確に位置合わせして穴174を切り取る。
図6に示されているものは、最初に図3に例示したような光学的に透明の基板152の正面図である。第2の表面166は、やはり図4に示したように、透明基板152を通過する光信号を変換するための回折用グレーティング180を含むことが可能である。グレーティング180は複数の光学素子の座184を含むことが可能であり、それらが基板152内で小さな溝もしくはエッチング跡を形成する。座184は図7に示したような直線182、あるいは同心円184で配置されたエッチング跡であることが可能である。回折用グレーティング180は従来式のレーザ切除技術によって加工されることが可能である。限定はされないが、他の加工技術には機械的罫書き、化学的エッチング、およびプラズマ・エッチングが含まれる。グレーティング180の加工の詳細については、それらが当業者にとって明白であろうから詳しく述べない。座184の詳細は下記でさらに詳細に述べられるであろう。
グレーティング180の寸法と形状はどのような特定の値にも限定されないが、好ましい構造は図7と8に示されている。溝は基板152の表面に形成されることが可能であり、数ミクロンの厚さであることが可能であるが、完全に基板を突き抜けることはない。各溝の幅、長さ、および間隔も数ミクロンとすることが可能である。図7に示した素子(すなわち正方形)196はレーザ切除処理法によって除去された基板の部分を表す。
図8に示されたものは円形に形成された溝182の座184の大きく拡大した断面図である。本発明の好ましい実施形態では、上述したように複数の従来式の溝の座184は、各光学ポート176の伝送軸がそれぞれの溝の座184を通り抜けるように基板152の第2の表面166に配置される。第2の表面166に回折用グレーティング180を備えて図が示されているけれども、代わりにグレーティング180が基板152の第1の表面164に配置され、各ポートの伝送軸がそれぞれの溝の座184を通り抜けることも可能である。付け加えると、光学的減衰、空間領域の均質化、または波面の変更を促進するためにグレーティング180が基板の両方の表面164、166に配置されることも可能である。
図9に示した本発明の別の選択肢の実施形態では、各光学ポート176に1つのグレーティング180ではなく、1つのさらに大きな溝の座186がすべてのポート176用に使用されることが可能である。この実施形態では、さらに大きな溝の座186は、各光学ポート176から出る光信号がさらに大きな溝の座186を実質的に通過するように基板152に配置されることが可能である。さらに大きな溝の座186は基板の第1または第2のいずれかの表面164、166、あるいは両面に配置されることが可能である。
本発明の好ましい実施形態では、各々の座184の理論的中心が各光学ポート176の中心に位置合わせされる可能性がある(すなわち、50〜100ミクロンの公差で位置合わせされる)。広い面積の溝の座184の理論的中心についての対称性はさらに低い配置公差を許容する。光学ポート176に対する溝の座184の正確なアラインメント(すなわち、正確なアラインメントは数ミクロンまたはサブミクロンの精度を意味する)の必要性は、光学ポート176よりも大きな座184の表面積を作製することによって削減されることが可能である。結果として、溝の座184は粗いアラインメントで基板152上に配置されることが可能となり、したがって製造の効率および生産高の収率を上げる。
光を適切に導波し、かつ回折させるために回折用グレーティング180を使用することは広く理解されているので、回折用グレーティングの作用の詳細については詳しく考察しない。
図6と同様に、光は紙面の中、または紙面から外へと伝搬する。回折用グレーティング180に当たる光は回折または反射されることが可能である。光学ポート176に戻って結合されるように反射された光は光学的アレイ144の性能を低下させる可能性があり、さらに、光学ノイズを増加させる。反射を削減し、かつ光信号の完全性を維持するために抗反射コーティングが基板の第1または第2の表面164と166に塗布されることが可能である。さらに、表面164と166から反射される光はグレーティング180を通過するときに回折させられ、光デバイスに戻って結合する光の量を削減し、さらに信号の完全性を助長するであろう。
そのとき、回折用グレーティング180は空間領域のホモジナイザとアッテネータの両方として作用し、ビームの均質性を変え、かつ光学的パワーのレベルを光通信に理想的な状態へと下げることが可能である。グレーティング180はビームのプロファイルを拡張させてファイバと光デバイスのアラインメント公差を最小化することが可能である。ビーム・アッテネータとして回折用グレーティング180を使用することはファイバに入る光の量を削減することを可能にし、さらに眼の安全を助長する。付け加えると、光ファイバに伝送される光を少なくすることは、光信号を受信する光学部品を飽和させないことを可能にする。
レーザから発射される横軸および縦軸モードの数は変化し、レーザの物理学的構造、動作パラメータおよび供給時間によって決まる。マルチモードの光ファイバで構築された通信システムはモード・ノイズに弱い。このノイズはレーザおよびファイバの多くの要因によって決まる。レーザの要因には、限定的ではないが、レーザのコヒーレンス長およびレーザから発されるエネルギー分布が含まれる。ファイバの要因には、2、3の名前を挙げると、ファイバに関するレーザの位置、ファイバの長さ、ファイバの構造的ばらつき、およびファイバの動きが含まれる。これらの要因は処理法、操作、熱および時間による変動要因を有し、それらは、レーザ・エネルギーがファイバ内に結合され、かつそれを通って伝搬する様式を変える。回折用グレーティング180に当たる光はこれらの影響を削減し、ファイバへの均一な注入を誘発することでモード・ノイズを削減し、かつマルチモード通信リンクの距離を増大させる。
本発明が為されて使用される方式を具体的に示す目的のために、光通信信号を伝送するための方法と装置の特定の実施形態が説明されてきた。本発明およびその様々な態様のその他の変形例および改造例の導入が当業者にとって明らかであろうということ、本発明が説明した特定の実施形態で限定されないことは理解されるはずである。したがって、本発明およびここに開示して権利主張する基礎的な背景の原理の真の精神と範囲に入るあらゆる改造例、変形例、または同等事例も網羅すると考えられる。
Claims (14)
- 光通信信号を伝送する方法であって、
光学的に透明の基板の表面に複数の光学グレーティングを配置する工程、
複数の光学ポートを有する光学的アレイを、光学的アレイの伝送の軸が基板を直接通り抜けるように光学的に透明の基板に隣接して配置する工程、および
光学的アレイの複数の光信号を、基板内の複数の光学グレーティングを実質的に通して伝送する工程を含む方法。 - 基板内で複数の光学グレーティングを機械的なエッチング跡として規定する工程をさらに含む、請求項1に記載の光通信信号を伝送する方法。
- 基板内で複数の光学グレーティングをレーザ・エッチング跡として規定する工程をさらに含む、請求項1に記載の光通信信号を伝送する方法。
- 基板内に配置されたレーザ・エッチング跡の少なくとも1つの座を複数の光学ポート用に供給する工程をさらに含む、請求項3に記載の光通信信号を伝送する方法。
- 光学的アレイの複数の光学ポートの複数の伝送経路が光学的に透明のアンダフィルを直接通り抜けるように基板と隣接する光学的アレイの間に光学的に透明のアンダフィルを挟み込む工程をさらに含む、請求項4に記載の光通信信号を伝送する方法。
- アンダフィル、基板およびレーザ・エッチング跡を通って複数の光ファイバ内にそれぞれ伝送される複数の光信号を受信する工程をさらに含む、請求項5に記載の光通信信号を伝送する方法。
- アンダフィル、基板および光学的アレイと光コネクタの間のグレーティングを通して複数の光信号を結合させる工程をさらに含む、請求項6に記載の光通信信号を伝送する方法。
- 複数の光信号が複数のレーザ・エッチング跡を通過するときに光学的アレイの複数の光学ポートの複数の光信号を回折させる工程をさらに含む、請求項7に記載の光通信信号を伝送する方法。
- 光通信信号を伝送するための装置であって、
光学的に透明の基板、
複数の光学ポートを有し、光学的アレイの複数の伝送経路が基板を直接通り抜けるように光学的に透明の基板の表面に配置された光学的アレイ、および
光学的アレイの伝送経路が複数の光学グレーティングを実質的に通り抜けるように基板の表面に配置された複数の光学グレーティングを含む装置。 - 基板に配置された複数の光学グレーティングが基板内の複数の機械的エッチング跡をさらに含む、請求項9に記載の光通信信号を伝送するための装置。
- 基板に配置された複数の光学グレーティングが基板内の複数のレーザ・エッチング跡をさらに含む、請求項9に記載の光通信信号を伝送するための装置。
- 複数の光学ポート用に基板内に配置されたレーザ・エッチング跡の少なくとも1つの座をさらに含む、請求項11に記載の光通信信号を伝送するための装置。
- 光学的アレイの複数の光学ポートの複数の伝送経路が光学的に透明のアンダフィルを直接通り抜けるように基板と光学的アレイの間に挟み込まれた光学的に透明のアンダフィルをさらに含む、請求項12に記載の光通信信号を伝送するための装置。
- 光学的アレイの複数の光学ポートからアンダフィル、基板および光学グレーティングを通して伝送される複数の光信号を受信するための手段をさらに含む、請求項13に記載の光通信信号を伝送するための装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/044,866 US6868207B2 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Method to diffract and attenuate an optical signal |
PCT/US2003/000272 WO2003060567A2 (en) | 2002-01-10 | 2003-01-07 | Method to diffract and attenuate an optical signal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005525587A true JP2005525587A (ja) | 2005-08-25 |
Family
ID=21934748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003560608A Pending JP2005525587A (ja) | 2002-01-10 | 2003-01-07 | 光信号を回折および減衰させる方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6868207B2 (ja) |
EP (1) | EP1472561A2 (ja) |
JP (1) | JP2005525587A (ja) |
AU (1) | AU2003209164A1 (ja) |
CA (1) | CA2473464A1 (ja) |
WO (1) | WO2003060567A2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012108294A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光素子アレイ部品及びその製造方法並びに光モジュールの製造方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6860650B2 (en) * | 2001-08-07 | 2005-03-01 | Corona Optical Systems, Inc. | Assembly for aligning an optical array with optical fibers |
US6970491B2 (en) * | 2002-10-30 | 2005-11-29 | Photodigm, Inc. | Planar and wafer level packaging of semiconductor lasers and photo detectors for transmitter optical sub-assemblies |
US7042106B2 (en) * | 2003-06-24 | 2006-05-09 | Intel Corporation | Underfill integration for optical packages |
KR100526505B1 (ko) * | 2003-06-24 | 2005-11-08 | 삼성전자주식회사 | 광도파로와 광학소자의 결합 구조 및 이를 이용한 광학정렬 방법 |
JP4704126B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2011-06-15 | 富士通株式会社 | 光モジュール |
US7869672B2 (en) * | 2006-06-30 | 2011-01-11 | Applied Materials, Inc. | Optical assemblies and methods for fabrication of optical assemblies |
DE112008003647B4 (de) * | 2008-01-30 | 2015-05-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optische Verbindungen |
TWI578050B (zh) * | 2012-10-22 | 2017-04-11 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 光電轉換模組 |
US9018108B2 (en) | 2013-01-25 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Low shrinkage dielectric films |
EP3196574B1 (en) | 2016-01-21 | 2021-05-05 | Linde GmbH | Process and apparatus for producing pressurized gaseous nitrogen by cryogenic separation of air |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5114513A (en) * | 1988-10-27 | 1992-05-19 | Omron Tateisi Electronics Co. | Optical device and manufacturing method thereof |
US5412506A (en) * | 1992-03-09 | 1995-05-02 | At&T Corp. | Free-space optical interconnection arrangement |
US5428704A (en) * | 1993-07-19 | 1995-06-27 | Motorola, Inc. | Optoelectronic interface and method of making |
US5790730A (en) * | 1994-11-10 | 1998-08-04 | Kravitz; Stanley H. | Package for integrated optic circuit and method |
US5568574A (en) * | 1995-06-12 | 1996-10-22 | University Of Southern California | Modulator-based photonic chip-to-chip interconnections for dense three-dimensional multichip module integration |
ATE202630T1 (de) * | 1996-08-16 | 2001-07-15 | Zeptosens Ag | Optische detektionsvorrichtung |
JPH11311721A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-11-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光結合モジュールおよびその製造方法 |
US6056448A (en) * | 1998-04-16 | 2000-05-02 | Lockheed Martin Corporation | Vertical cavity surface emitting laser array packaging |
US6434294B1 (en) * | 1998-09-02 | 2002-08-13 | Bae Systems Aerospace Electronics Inc. | Photonic local oscillator signal generator and method for generating a local oscillator signal |
US6567572B2 (en) * | 2000-06-28 | 2003-05-20 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical displacement sensor |
US6773166B2 (en) * | 2001-06-29 | 2004-08-10 | Xanoptix, Inc. | Multi-piece fiber optic component and manufacturing technique |
US6674948B2 (en) * | 2001-08-13 | 2004-01-06 | Optoic Technology, Inc. | Optoelectronic IC module |
-
2002
- 2002-01-10 US US10/044,866 patent/US6868207B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-01-07 WO PCT/US2003/000272 patent/WO2003060567A2/en not_active Application Discontinuation
- 2003-01-07 JP JP2003560608A patent/JP2005525587A/ja active Pending
- 2003-01-07 EP EP03707306A patent/EP1472561A2/en not_active Withdrawn
- 2003-01-07 AU AU2003209164A patent/AU2003209164A1/en not_active Abandoned
- 2003-01-07 CA CA002473464A patent/CA2473464A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012108294A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光素子アレイ部品及びその製造方法並びに光モジュールの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003060567A2 (en) | 2003-07-24 |
AU2003209164A1 (en) | 2003-07-30 |
WO2003060567A3 (en) | 2003-12-31 |
EP1472561A2 (en) | 2004-11-03 |
US20030128925A1 (en) | 2003-07-10 |
AU2003209164A8 (en) | 2003-07-30 |
CA2473464A1 (en) | 2003-07-24 |
US6868207B2 (en) | 2005-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6203212B1 (en) | Optical subassembly for use in fiber optic data transmission and reception | |
US7220065B2 (en) | Connection apparatus for parallel optical interconnect module and parallel optical interconnect module using the same | |
US6901221B1 (en) | Method and apparatus for improved optical elements for vertical PCB fiber optic modules | |
JP4704126B2 (ja) | 光モジュール | |
EP1990875A1 (en) | Single-core bilateral optical module | |
US20030138219A1 (en) | Optoelectric module for multi-fiber arrays | |
TW442678B (en) | Connector-type optical transceiver using SOI optical waveguide | |
KR20030094712A (ko) | 병렬 광접속 모듈 및 그 제조방법 | |
JP2003215371A (ja) | 光モジュール及び光モジュールの実装方法 | |
US6724015B2 (en) | Optical attenuating underchip encapsulant | |
JP2005525587A (ja) | 光信号を回折および減衰させる方法 | |
Karppinen et al. | Parallel optical interconnect between ceramic BGA packages on FR4 board using embedded waveguides and passive optical alignments | |
US20020136504A1 (en) | Opto-electronic interface module for high-speed communication systems and method of assembling thereof | |
JPH09186348A (ja) | 半導体モジュール | |
CA2359002C (en) | Optoelectric module for multi-fiber arrays | |
KR100816063B1 (ko) | 수동 정렬된 광결합 장치 및 그 제작방법 | |
JP2013057720A (ja) | 光モジュール | |
US6845211B2 (en) | Method of attenuating an optical signal | |
US7244068B2 (en) | Bi-directional optical modules package | |
Owen | Agilent Technologies' singlemode small form factor (SFF) module incorporates micromachined silicon, automated passive alignment, and non-hermetic packaging to enable the next generation of low-cost fiber optic transceivers | |
JPH04221912A (ja) | 並列伝送光モジュール | |
Nieweglowski et al. | Demonstration of board-level optical link with ceramic optoelectronic multi-chip module | |
TWI339029B (en) | Single bi-directional optical subassembly | |
JP2005227414A (ja) | 光接続デバイス | |
KR100523992B1 (ko) | 광연결을 가지는 다칩 모듈 구조 |