KR20180130519A - 광학 서브어셈블리의 광전자 디바이스로의 광학 정렬 - Google Patents

광학 서브어셈블리의 광전자 디바이스로의 광학 정렬 Download PDF

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KR20180130519A
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로버트 라이안 발란체
그레고리 엘. 클로츠
랜드 디. 단넨버그
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나노프리시젼 프로덕츠 인코포레이션
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Abstract

광학 서브어셈블리 및 광전자 디바이스의 광학 정렬은 외부 소스 및 외부 수신기를 사용하여, 광학 서브어셈블리 상에 제공되는 정렬 반사면 피처들을 경유해서 광전자 디바이스 내의 수동 도파관을 통해 광학 신호를 전달하여 달성된다. 광학 서브어셈블리에는, 정렬 신호를 소스로부터 도파관의 입력에 있는 격자 커플러까지 지향시키는 제1 정렬 반사면, 및 정렬 신호가 도파관을 통해 입력으로부터 출력으로 전송된 이후 도파관의 출력에 있는 격자 커플러로부터 지향된 정렬 신호를 수신기에 지향시키는 제2 정렬 반사면이 제공된다. 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 상대적 위치를 조정하고, 제2 정렬 반사면으로부터 반사되는 정렬 신호의 최대 광 출력을 검출함으로써, 광학 어셈블리와 광전자 디바이스의 최적의 광학 정렬의 위치가 결정될 수 있다.

Description

광전자 디바이스에 대한 광학 서브어셈블리의 광학 정렬
우선권 주장
이 출원은: (a) 2016년 3월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/308,817호; 및 (b) 2016년 3월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/308,818호를 우선권 주장한다. 이들 출원들은 본원에 완전히 설명된 것처럼 참조로 전체적으로 포함된다. 하기에 주지되는 모든 공보들은 본원에 완전히 설명된 것처럼 참조로 전체적으로 포함된다.
발명 분야
본 발명은 광전자 디바이스들(예를 들어, 포토닉 집적 회로(photonic integrated circuit)(PIC)들, 레이저 어레이들, 포토다이오드 어레이들 등) 내로 및 외부로의 광의 커플링에 관한 것이며, 특히 광전자 디바이스들에 대한 광학 서브어셈블리들(예를 들어, 광학 벤치들, 광섬유 서브어셈블리 등)의 광학 접속들에 관한 것이다.
광전자 디바이스들은 광을 소싱하고, 검출하고 그리고/또는 제어하여, 광 신호들과 전기 신호들 사이에서 전환시키는 광학 및 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜시버(Xcvr)는 하우징 내의 회로와 결합되는 송신기(Tx) 및 수신기(Rx) 둘 모두를 포함하는 광전자 모듈이다. 송신기는 광원(예를 들어, VCSEL 또는 DFB 레이저)를 포함하고, 수신기는 광 센서(예를 들어, 포토다이오드)를 포함한다. 지금까지, 트랜시버의 회로는 인쇄 회로 보드 상에 납땜된다. 이러한 트랜시버는 일반적으로 패키지(밀폐된 또는 밀폐되지 않은)의 하부를 형성하는 기판을 가지고, 이후 레이저 또는 포토다이오드와 같은 광전자 디바이스들이 기판 상에 납땜된다. 광섬유들은 패키지의 외부에 접속되거나 또는 피드스루(feedthrough)를 사용하여 패키지의 벽을 통해 공급된다(예를 들어, 본 출원의 양도인/양수인에게 공통적으로 양도되었으며, 본원에 완전히 설명된 것처럼 전체적으로 포함되는, US20130294732A1을 참조).
광전자 디바이스들은 실리콘 포토닉스(silicon photonics)의 형태로 구현될 수 있다. 실리콘 포토닉스들의 군사적 및 상업적 애플리케이션들이 급속하게 출현하고 있다: 디지털 네트워킹 및 슈퍼-컴퓨팅을 위한 광학 상호접속들; RADAR(섬유를 통한 RF); 레이저 레인징, 생체 감지, 환경 및 기체 감지와 같은 광학 이미징 및 감지, 및 다수의 다른 것. 이들 애플리케이션은 전자-포토닉 공동-패키징을 요구할 것이며, 이들은 광섬유 케이블에 대한 광학 접속들, 또는 렌즈, 필터, 아이솔레이터 등과 같은 다른 수동 광학 디바이스들의 포함을 종종 요구할 것이다.
실리콘 포토닉 집적 회로(SiPIC) 및 상보적 금속-산화물 반도체(CMOS) 회로들의 웨이퍼-스케일 제조 효율성에도 불구하고, 임의의 광학 엘리먼트들, 특히 광섬유 커넥터들의 어셈블링 및 패키징은 웨이퍼-스케일에서 수행되지 않으며 공정 실패들이 고가의 스크랩(scrap)들을 발생시키는 백 엔드-오브-라인(back end-of-line)에서 수행되는, 노동 강도가 높으며 신뢰할 수 없는 공정으로 남아 있다. 이는 광학 어셈블리들이 위치 및 정렬에 대한 엄격한 허용오차들을 요구하기 때문이며, 이들 정렬 허용오차들은 제조 공정 및 임의의 후속적인 환경 조건들을 통해 보전되어야 하는데, 이는 방어 관련 애플리케이션들에서 매우 중대할 수 있다.
규모의 경제는 전자-포토닉 패키징 산업을, 별도의 파운드리, 패키징, 및 제품 어셈블리 엔티티들을 포함하는 도 1에 예시된 공급 체인 모델로 이끌고 있다. 각각의 엔티티는 대량 생산 설비들을 전문화하고 제공한다. 파운드리들은 선행(leading-edge) CMOS 기술을 사용하여 전자 IC를 제조한다. 광학 디바이스들이 트랜지스터들보다 훨씬 더 크기 때문에, 별도의 파운드리들이 종종 후행(trailing-edge) 리소그래피 공정들을 사용하여 포토닉 IC를 제조한다. 파운드리들은 웨이퍼-대-웨이퍼 또는 칩-대-웨이퍼 기법들을 사용하여 이들을 어셈블링함으로써 IC들의 스택들을 생산할 수 있다. IC 어셈블리는 이후 IC들을 실리콘 또는 유리 인터포저 및/또는 전기 기판 상에 패키징하는 별도의 설비에 일반적으로 출하된다. 볼 그리드 어레이들을 갖는 유기 기판들은 상업적 애플리케이션에서는 공통이지만, 방어 관련 애플리케이션들은 밀폐형 패키지들에서 세라믹 기판들을 여전히 종종 사용한다. 전자 어셈블리는 이후 제품 어셈블리 동안 전자-포토닉 모듈을 또 다른 인쇄 회로 보드 상으로 집적시키는 또 다른 설비에 출하된다. 이 설비는 일반적으로 광섬유 케이블을 부착시키고 전자-광학 성능을 시험하는 역할을 한다. 임의의 결함들이 발견되는 경우, 이들은 고가의 포토닉 디바이스들 또는 광섬유 케이블들을 복원/재작업/대체할 의무가 있다.
이 공급 체인은 광섬유 커넥터들 및 케이블링을 요구하는 대용량, 저비용의 포토닉 제품들에 대해 문제가 된다. 파운드리들은 클린-룸 설비들 및 고-정밀의 자동화된 기계(machinery)를 잘 구비하고 있지만, 케이블들이 패키징 단계에서 인쇄 회로 보드들의 어셈블리를 방해할 것이기 때문에, 이는 광섬유 케이블링을 부착하기에는 공정에서 너무 이르다. 불행히도, 고-정밀의 전문 기술 및 장비는 패키징 설비에서는 가용성이 덜해지고 있으며 제품 어셈블리 설비에서는 훨씬 더 드물어지고 있다. 많은 경우에, 패키저 및 제품 어셈블러는 광학 정렬 및 광학 시험에 대한 경험(있다 하더라도)이 거의 없다. 이것은 중간-보드 전자-광학 트랜시버들을 사용하여 네트워크 스위치들을 구축한 네트워크 스위치 제조업자들에게 극한의 도전이었는데, 왜냐하면 그것이 클린룸 어셈블리 방법 및 매우 많은 전자-광학 진단들을 요구하며 광섬유 케이블들 및 커넥터들의 시험을 포함하기 때문이다. 결과적으로, 스위치 제조업자들은 제조 비용을 크게 증가시키는 광학 접속 문제들로 인해 낮은 수율을 겪는다.
본 발명의 양수인인, nanoPrecision Products, Inc.(nPP)은 광학 데이터 전송과 관련하여 사용되는 광학 벤치들을 갖는 다양한 전용(proprietary) 광학 커플링/접속 디바이스들을 개발하였다. nPP는 초-고정밀 스탬핑 공정을 사용하여 금속 광학 벤치(metallic optical benche)(MOB)들을 제조하는 능력을 시연하였다. 이 제조 기술은 +/- 250 nm까지 낮아진 치수 허용오차들을 가지는 마이크로스케일 피처들로 소량(매월 수백 개) 내지 대량(주당 수백만 개)의 MOB들을 생산한다. 이는 단일-모드 광섬유 케이블링 또는 포토닉 칩들에 대한 광섬유들의 접속에서의 높은 커플링 효율성을 위해 서브-마이크로미터 허용오차들을 요구하는 광섬유 커넥터 컴포넌트들을 스탬핑하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, US2013/0322818A1은, 광학 데이터 신호들을 라우팅하기 위한 스탬핑 구조화된 표면을 가지는 MOB를 포함하는 광학 커플링 디바이스, 특히, 베이스, 베이스 상에 정의된 구조화된 표면 - 구조화된 표면은 입사광을 재성형하고, 접고 그리고/또는 반사시키는 하나 이상의 표면 프로파일(예를 들어, 비구면 마이크로-미러들)을 가짐 - 을 포함하는, 광학 신호들을 라우팅하기 위한 광학 커플링 디바이스; 및 구조화된 표면과의 광학 정렬에서 베이스 상에 하나 이상의 광학 컴포넌트의 포지셔닝을 용이하게 하여 광이 구조화된 표면과 하나 이상의 광학 컴포넌트 사이의 하나 이상의 정의된 경로를 따라 전송되도록 하는 표면 피처로 구성되는, 베이스 상에 정의되는 정렬 구조체를 개시하며, 여기서 구조화된 표면 및 정렬 구조체는 베이스의 가단성 재료를 스탬핑함으로써 베이스 상에서 일체로 정의된다.
적절한 동작을 위해, 인쇄 회로 보드 상에 지지되는 광전자 디바이스는 외부 광섬유에 광을 효율적으로 커플링시킬 필요가 있다. 대부분의 광전자 디바이스(예를 들어, PIC)들은 광섬유들과 디바이스들 사이의 엄격한 정렬 허용오차들, 통상적으로 1 마이크로미터 미만을 요구하는 단일-모드 광학 접속들을 요구한다. 이것은 커넥터 내의 섬유들과 PIC 사이에 전송되는 광 출력(optical power)을 모니터링하는 동안 광섬유 커넥터를 움직임으로써 통상적으로 이루어진다. 이러한 능동 광학 정렬 절차는 상대적으로 복잡하고 낮은 스루풋의 작업을 수반한다. 최신 능동 광학 정렬 절차들은 이들이 공통 전자기기 및 어셈블리 공정들의 사용을 배제함에 따라 고가의 작업이며, 그리고/또는 종종 많은 PIC에 의해 요구되는 단일-모드 애플리케이션들에 적합하지 않게 된다. 이 문제들은, 많은 광섬유가 능동 광학 정렬 절차를 사용하여 PIC들 상의 엘리먼트들에 대해 광학적으로 정렬되도록 요구될 때 훨씬 더 어려워지면서 악화되는데, 이 경우 별도의 광섬유들의 위치들 및 배향들은 광섬유들과 PIC 사이에 전달되는 광 출력의 양이 최대화될 때까지 기계에 의해 조정된다.
또한 이러한 견지에서, PIC는 능동 정렬 공정 동안 에너지 공급(energize)되어야 한다. 레이저가 PIC에 부착되는 경우, 레이저는 능동 광학 정렬을 위해 에너지 공급되어야 한다. 이는 레이저가 먼저 PIC에 어셈블리되고, 광섬유 커넥터가 정렬될 수 있기 이전에 전기 전력이 레이저에 제공되는 것을 요구한다. 대신에 광학 신호들이 커넥터 내의 광섬유들을 통해 송신되는 경우, PIC는 여전히, 전력 공급되거나 아니면 에너지 공급되고 그리고/또는 활성화되어 광학 정렬이 달성될 때 최댓값을 결정하기 위해 광학 신호들로부터의 광 출력의 판독을 제공할 필요가 있다. 따라서 지금까지는, PIC에 대한 전기 접속들이 능동 광학 정렬 공정들에 대해 요구된다.
광전자 디바이스에 대한 전기 접속들을 제공할 필요 없이, 광학 서브어셈블리(예를 들어, MOB)를 광전자 디바이스(PIC)에 대해 광학적으로 정렬하기 위한 개선된 접근법이 필요하며, 이는 스루풋, 허용오차, 제조가능성, 사용의 용이함, 기능성 및 신뢰성을 감소된 비용으로 개선할 것이다.
본 발명은 광전자 디바이스에 대한 전기 접속을 요구하지 않고 광전자 디바이스(예를 들어, PIC)에 광학 서브어셈블리(예를 들어, MOB를 포함하는 광학 서브어셈블리)를 광학적으로 정렬하기 위한 정렬 피처들을 제공함으로써, 종래 기술의 결점들을 극복한다. 본 발명의 광학 정렬 방식은 스루풋, 허용오차, 제조가능성, 사용의 용이함, 기능성 및 신뢰성을 감소된 비용으로 개선한다.
본 발명의 상황에서, 광학 정렬은, 광전자 디바이스와 광학 서브어셈블리 사이의 광학 신호 감쇠를 수용가능한 허용오차 내로 최소화시키기 위해, 광학 서브어셈블리의 각자의 광학 엘리먼트들 또는 컴포넌트들의 광학 축을 광전자 디바이스의 대응하는 광학 엘리먼트들 또는 컴포넌트들의 광학 축에 대해 정렬하기 위한, 광전자 디바이스들에 대한 광학 서브어셈블리의 포지셔닝을 포함한다.
본 발명에 따르면, 광전자 디바이스에는 광학 정렬을 위한 능동 컴포넌트(예를 들어, 레이저, 포토다이오드 등)가 제공되지 않는다. 광학 서브어셈블리 및 광전자 디바이스의 광학 정렬은 광전자 디바이스의 외부에 있는 광학 수신기 및 광원을 사용하여 달성된다. 본 발명의 광학 정렬 피처들 및 방법은, 광학 서브어셈블리 상에 제공되는 광학 정렬 피처들과 광전자 디바이스 사이에 전송되는, 광원에 의해 제공되는 광학 정렬 신호의 광 출력의 피드백을 측정하기 위해 광학 수신기를 사용함으로써, 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 서브-마이크로미터 광학 정렬을 달성한다.
일 실시예에서, 수동 도파관의 형태인 정렬 피처가 광전자 디바이스 내에 제공되고, 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 광학 정렬을 결정하는 것은 광학 서브어셈블리 상의 정렬 피처들에 대한 도파관의 위치에 의존한다.
일 실시예에서, 수동 도파관은 광전자 디바이스의 활성 영역 밖에 배치된다. 본 발명의 상황에서, 광전자 디바이스의 활성 영역은 광학 경로들이 광전자 디바이스의 정상 활성 동작들 동안 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 광학 데이터 신호들의 전송들을 위해 정의되는 영역이다.
일 실시예에서, 광학 서브어셈블리에는, 광원으로부터 광전자 디바이스 상의 도파관의 입력으로 광학 정렬 신호를 지향시키는(즉, 폴딩, 재성형 및/또는 포커싱하는) 제1 정렬 반사면, 및 정렬 신호가 도파관을 통해 입력으로부터 출력으로 전송된 이후 도파관의 출력으로부터 지향되는 정렬 신호를 광학 수신기에 지향시키는(즉, 폴딩, 재성형 및/또는 포커싱하는) 제2 정렬 반사면을 포함하는 정렬 피처들이 제공된다. 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 상대적 위치를 조정하고, 제2 정렬 반사면으로부터 반사되는 정렬 신호의 광 출력을 검출함으로써, 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스의 최적의 광학 정렬의 위치가 (예를 들어, 검출된 최대 광 출력에서; 즉, 최저 광학 신호 감쇠에서) 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 도파관의 입력 및 출력 각각은 격자 커플러를 포함하고, 제1 격자 커플러는 광학 서브어셈블리의 제1 정렬 반사면으로부터 정렬 신호를 수신하고, 제2 격자 커플러는 정렬 신호를 광학 서브어셈블리의 제2 정렬 반사면에 출력한다.
일 실시예에서, 광원 및 광학 수신기는 광학 서브어셈블리의 외부에 제공된다.
일 실시예에서, 광학 서브어셈블리는 광전자 디바이스의 정상 활성 동작들 동안 광학 벤치 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이에 동작 데이터 신호들을 지향시키기 위해 그 위에 정의되는 광학 데이터 반사면들을 가지는 광학 벤치 서브어셈블리를 포함한다. 일 실시예에서, 광학 벤치 서브어셈블리는 데이터 반사면들(즉, 대응하는 데이터 반사면의 광학 축과 정렬되는 각자의 광섬유들의 광학 축)과의 광학 정렬에서 하나 이상의 광섬유를 지지하는 광섬유 서브어셈블리(OFSA)의 형태로 되어 있다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 반사면들은 각각 가단성 금속을 스탬핑함으로써 형성된다.
일 실시예에서, 광학 서브어셈블리는 광학 정렬 피처들을 갖는 별도의 정렬 구조체를 더 포함한다. 정렬 구조체는 파운데이션에 대한 물리적 정렬에서 광학 벤치 서브어셈블리를 지지하는 정렬 파운데이션을 포함한다. 파운데이션은 본 발명의 정렬 방식에 따라 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬되고, 이에 의해 파운데이션 상에서 지지되는 광학 벤치 서브어셈블리를 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬시킨다. 일 실시예에서, 파운데이션에는 이전 실시예와 유사한 정렬 반사면들을 포함하는 정렬 피처들이 제공된다. 또 다른 실시예에서, 파운데이션에는 광전자 디바이스 상에서 광원으로부터 도파관의 입력으로 광학 정렬 신호를 지향시키는 제1 쌍의 정렬 반사면들, 및 정렬 신호가 도파관을 통해 입력으로부터 출력으로 전송된 이후 도파관의 출력으로부터 지향되는 정렬 신호를 광학 수신기에 반사시키는 제2 쌍의 정렬 반사면들을 포함하는 정렬 피처들이 제공된다. 파운데이션과 광전자 디바이스 사이의 상대적 위치를 조정하고, 제2 쌍의 정렬 반사면들로부터 반사되는 정렬 신호의 광 출력을 검출함으로써, 파운데이션와 광전자 디바이스의 최적의 광학 정렬이 (예를 들어, 검출된 최대 광 출력에서) 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 광학 벤치 서브어셈블리 및 파운데이션은 재접속가능한 또는 분리가능한 접속에 의해 커플링될 수 있는데, 재접속가능한 또는 분리가능한 접속은 파운데이션이 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬된 이후, 광학 벤치 어셈블리가 파운데이션과의 정렬 시에 파운데이션에 대한 재접속을 위해 제거가능하게 부착가능할 수 있도록 구성되고 구조화된다. 파운데이션은 광전자 디바이스에 대해 영구적으로 부착될 수 있다. 파운데이션과 광학 벤치 서브어셈블리 사이의 정렬은 수동적, 운동학적 커플링(kinematic coupling), 준-운동학적 커플링, 또는 탄성-평균화 커플링(elastic-averaging coupling)에 의해 달성될 수 있다. 수동 정렬 커플링은 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬된 파운데이션을 통해, 광학 벤치 서브어셈블리가 광전자 디바이스에 분리가능하게 커플링되도록 한다. 커넥터는 광학 정렬을 손상시키지 않고도 파운데이션으로부터 분리되고 파운데이션에 재부착될 수 있다. 따라서, 파운데이션은 본 발명에 따른 광학 정렬에 의해 회로 보드에 부착될 수 있고, 회로 보드가 완전히 실장된 이후, 광섬유 케이블들을 가지는 광학 벤치 서브어셈블리가 회로 보드에 접속될 수 있다. 결과적으로, 광섬유 케이블들은 회로 보드의 어셈블리 동안 방해되지 않는다.
본 발명은 약 1 마이크로 포지셔닝 정밀도를 가지는 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 기계를 이용하여 구현될 수 있는 광전자 디바이스에 대한 광학 서브어셈블리의 광학 정렬을 위한 방법을 제공하다. 이것은 단일-모드 광학 접속들에 대해 적합하다.
본 발명의 속성 및 장점 뿐만 아니라 바람직한 사용 모드의 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들과 함께 판독되는 후속하는 상세한 설명에 대한 참조가 이루어져야 한다. 후속하는 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 도면들 전반에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부분들을 표기한다.
도 1은 전자-포토닉 패키징 산업에서의 공급 체인 모델을 묘사하는 개략적 흐름도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 벤치 서브어셈블리를 포함하는 광학 서브어셈블리의 사시도이고; 도 2b는 그것의 분해도이다.
도 3a는 도 2a의 광학 서브어셈블리의 사시도이고; 도 3b는 도 2a의 광학 서브어셈블리의 최상부 도면이고; 도 3c는 데이터 광학 신호들과 정렬 광학 신호들의 신호 경로들을 도시하는, 도 2a의 광학 서브어셈블리의 사시도이다.
도 4a는 광전자 디바이스 상의 광학 서브어셈블리의 배치를 예시하는 측면도이고; 도 4b는 도 4a 내의 도 4B-4B를 따라 절취된 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도파관들과 격자 커플러들의 레이아웃을 개략적으로 예시하는, 도 4a에서의 광전자 디바이스의 최상부 도면이고; 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도파관들과 전자-광학 컴포넌트들의 레이아웃을 개략적으로 예시하는 VCSEL 칩의 최상부 도면이다.
도 6a는 회로 보드 상에 지지되는 광전자 디바이스 상에 부착되는, 본 발명의 실시예에 따른 광학 서브어셈블리의 사시도이고; 도 6b는 그것의 분해도이다.
도 7a는 고정 클립이 제거된 광전자 디바이스에 부착되는 광학 서브어셈블리의 사시도이고; 도 7b는 그것의 단부 도면이고; 도 7c는 그것의 최상부 도면이고; 도 7d는 그것의 측면도이고, 도 7e는 도 7c 내의 라인 7E-7E을 따라 절취된 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도파관들 및 정렬 격자 커플러들을 포함하는, 도파관들과 격자 커플러들의 배치들을 개략적으로 예시하는, 도 7a에서의 광전자 디바이스의 최상부 도면이다.
도 9a는 광학 정렬을 위해 광전자 디바이스 상에 배치되는, 본 발명이 실시예에 따른 도 6a에서의 광학 서브어셈블리의 정렬 파운데이션의 사시도이고; 도 9b는 그것의 분해도이고; 도 9c는 그것의 최상부 도면이고; 도 9d는 도 9c에서의 라인 9D-9D를 따라 절취된 단면도이다.
도 10은 도 6a의 광학 서브어셈블리의 광학 벤치 서브어셈블리의 사시도이다.
도 11a는 광학 서브어셈블리 및 광전자 디바이스의 정렬 파운데이션을 수용하도록 준비되는 회로 보드를 예시하고; 도 11b는 광학 서브어셈블리 및 광전자 디바이스가 광학적으로 정렬된 이후 이들의 정렬 파운데이션의 배치를 예시한다.
이 발명은 도면들에 대한 다양한 실시예를 참조하여 하기에 기술된다. 이 발명이 이 발명의 목적들을 달성하기 위한 최상의 모드의 견지에서 기술되지만, 변형들이 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이들 교시들의 견지에서 달성될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 인지될 것이다.
본 발명은 광전자 디바이스에 대한 전기 접속을 요구함이 없이 광학 서브어셈블리(예를 들어, MOB를 포함하는 광학 서브어셈블리)를 광전자 디바이스(예를 들어, PIC)에 광학 정렬하기 위한 정렬 피처들 및 방법을 제공함으로써, 종래 기술의 결점들을 극복한다. 본 발명의 광학 정렬 구조체 및 방법은 스루풋, 허용오차, 제조가능성, 사용의 용이함, 기능성 및 신뢰성을 감소한 비용으로 개선한다.
본 발명의 상황에서, 광학 정렬은 광전자 디바이스와 광학 서브어셈블리 사이의 광학 신호 감쇠를 수용가능한 허용오차 내로 최소화시키기 위해, 광학 서브어셈블리의 각자의 광학 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 광학 축을 광전자 디바이스의 대응하는 광학 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 광학 축에 정렬하기 위한, 광전자 디바이스들에 대한 광학 서브어셈블리의 포지셔닝을 수반한다.
본 발명에 따르면, 광전자 디바이스에는 광학 정렬을 위한 능동 컴포넌트(예를 들어, 레이저, 포토다이오드 등)가 제공되지 않는다. 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스의 광학 정렬은 광전자 디바이스의 외부에 있는 광원 및 광학 수신기를 사용하여 달성된다. 본 발명의 광학 정렬 방식은, 광학 서브어셈블리 상에 제공되는 광학 정렬 피처들과 광전자 디바이스 사이에 전송되는, 광원에 의해 제공되는 광학 정렬 신호의 광 출력의 피드백을 측정하기 위해 광학 수신기를 사용함으로써, 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 서브-마이크로미터 광학 정렬을 달성한다.
제한이 아닌 예로써, 본 발명은 포토닉 집적 회로(PIC), 예를 들어, 실리콘 PIC(SiPIC)의 형태인 광전자 디바이스, 및 광섬유 서브어셈블리(OFSA)의 형태인 광학 서브어셈블리(OSA)에 관하여 하기에 기술될 것이다. 그러나, 다른 타입들의 광전자 디바이스들(예를 들어, PIC 내에 구현되지 않을 수도 있는, 레이저, 포토다이오드, 송신기, 수신기 및/또는 트랜시버와 같은 이산 디바이스들) 및 광학 서브어셈블리들(예를 들어, 광섬유들을 가지는 또는 광섬유들이 없는, 렌즈, 필터, 레이저, 포토다이오드 등과 같은 다른 광학 엘리먼트들 또는 컴포넌트들을 가짐)은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 본원에 개시되는 광학 정렬 구조체 및 방법을 구현할 수 있다.
일 실시예에서, 광학 서브어셈블리는 광전자 디바이스의 정상 활성 동작들 동안 광학 벤치 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이에 동작 데이터 신호들을 지향시키기 위해 그 위에 정의되는 광학 데이터 반사면들을 가지는 광학 벤치 서브어셈블리를 포함한다. 예시된 실시예에서, OSA는 데이터 반사면들을 가지는(즉, 대응하는 데이터 반사면의 광학 축에 정렬되는 각자의 광섬유들의 광학 축을 가지는) 광학 정렬에서 하나 이상의 광섬유를 지지하는 OFSA의 형태이다.
도 2a 내지 3c에 의해 예시된 실시예를 참조하면, OSA(20)는 광학 벤치 서브어셈블리를 포함하고, 보다 구체적으로는 OFSA의 형태로 되어 있다. OSA(20)는 베이스(21) 및 베이스(21) 내의 공간(29)에서 지지되는 코어(22)를 포함한다. 코어(22)는 광섬유 케이블(33)에 광섬유들(30)의 단부 섹션들(31)(즉, 보호 버퍼 및 재킷층들(32) 없이, 클래딩이 노출된 베어 섹션들)을 고정적으로 유지시키기 위한 복수의 홈(23)을 정의한다. 코어(22)는 또한, 각각이 대응하는 홈(23)에 대해 정렬되는, 행으로 배열되는 복수의 데이터 반사면(26)(예를 들어, 오목한 비구면 마이크로-미러면들)을 정의하며, 따라서 홈들(23) 내에 유지되는 광섬유들(30)의 단부 섹션들(31)은 데이터 반사면들(26)과 광학 정렬된다. 베이스(21) 및 코어(22)와 유사한 구조체들 및 그것의 형성 공정이 US20160016218A1(본 발명의 양수인에게 공통으로 양도되고, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에 상세하게 개시되는데, 여기서는 개방 홈들을 형성하여 비구면 마이크로-미러들의 스탬핑된 어레이와의 광학 정렬시에 광섬유들을 유지하기 위해, 코어를 위한 가단성이 더 큰 재료(예를 들어, 알루미늄) 내로 스탬핑되는 마이크로스케일의 피처를 포함하는, 구조화된 피처들을 가지는 상이한 재료들의 복합 구조체를 형성하기 위한 스탬핑이 개시된다. 코어를 위한 재료가 베이스 내의 제자리에 있는 동안 코어의 피처들을 스탬핑한 결과로서, 코어는 리벳처럼 베이스에 부착된다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
홈들(23)은 섬유 섹션들(31)을 클램핑하는 것에 의해, 예를 들어, 기계적 또는 억지 끼워맞춤(interference fit)(또는 압입)에 의해 섬유 섹션들(31)(보호 버퍼 및 재킷층들 없이, 클래딩이 노출된 베어 섹션)을 고정적으로 유지하도록 구조화된다. 억지 끼워맞춤은 섬유 섹션들(31)이 제자리에서 클램핑되고 결과적으로 데이터 반사면들(26)에 대한 섬유 섹션(31)의 위치 및 배향이 홈들(23)의 위치 및 길이 축에 의해 설정되는 것을 보장한다. 클램핑 개방 홈 구조의 추가적인 상세는 미국 특허 제8,961,034 B2호(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되고, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에서 찾을 수 있다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 케이블 스트레인 릴리프(cable strain relief)(27)가 OSA(20) 상에 제공되어 광섬유 케이블(33)에 대한 보호를 제공한다. 추가로, 커버(28)가 홈들(23) 위에 제공되어 섬유 섹션(31)이 홈들(23)로부터 풀리면서 오는 위험들을 감소시킨다. 커버(28)는 또한, 도 4a 및 4b에 더 명료하게 도시되는 바와 같이, 스페이서로서 기능한다.
OSA(20)에는 코어(22) 상에 제1 정렬 반사면(24) 및 제2 정렬 반사면(25)을 포함하는 정렬 피처들이 제공된다. 예시된 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 반사면들(24 및 25)은 코어(22)의 각 측면에서의 노치(34', 35) 내에, 데이터 반사면들(26)의 행의 2개 단부를 지나 위치된다. 일반적으로, 제1 정렬 반사면(24)은 광학 정렬 신호(10)를 외부 광원(예를 들어, 레이저, 미도시됨)으로부터 PIC(100)로 지향시키고(즉, 폴딩, 재성형 및/또는 포커싱에 의함)(이는 도 4a, 4b 및 5에서 격자 커플러들에 관해 추후 하기에 더 논의될 것임), 제2 정렬 반사면(25)은 PIC(100)로부터 동일한 정렬 신호(10)를 외부 광학 수신기(예를 들어, 포토다이오드, 미도시됨)에 지향시킨다(즉, 폴딩, 재성형 및/또는 시준에 의함)(이는 도 4a, 4b 및 5에서 격자 커플러들에 관해 하기에 더 논의될 것임). 제1 및 제2 정렬 반사면들(24 및 25)은 임의의 광섬유 홈에는 정렬되지 않는다. 이들 반사면들(24 및 25)은 본 발명에 따른 광학 정렬의 목적으로만 사용되며, 이들은 PIC(100)의 정상 활성 동작들 동안 데이터 광학 신호들을 지향시키기 위해 사용되지 않는다. 하기에 추가로 논의되는 바와 같이, OSA(20)와 PIC(100) 사이의 상대적 위치를 조정하고, 제2 정렬 반사면(25)으로부터 반사되는 정렬 신호(20)의 광 출력을 검출함으로써, OSA와 광전자 디바이스 사이의 최적의 광학 정렬의 위치가 (예를 들어, 검출된 최대 광 출력에서; 즉, 최저의 광학 신호 감쇠에서) 결정될 수 있다.
예시된 실시예에서, 정렬을 위한 광원 및 광학 수신기가 OSA(20)의 외부에 제공된다. 외부 소스로부터의 정렬 광학 신호(10)가 코어(22) 상의 반사면(24)에서 베이스(21)를 통해 입사되도록 하기 위해, 그리고 정렬 광학 신호(10)가 정렬 반사면(25)으로부터 베이스(21)를 통해 외부 수신기에 재지향되도록 하기 위해, 베이스(21) 내에는 클리어런스(clearance)들이 제공되어야 한다. 예시된 실시예에서, 개구, 노치 또는 컷아웃(34)은 입사 정렬 광학 신호(10)를 위한, 코어(22)의 측면 상의 노치(34')에 매칭하는 베이스(21)의 측면 상에 제공되고, 개구, 노치 또는 컷아웃(35)은 정렬 반사면(25)으로부터 재지향되는 정렬 광학 신호(10)를 위한, 코어(22)의 측면 상의 노치(35')에 매칭하는 베이스(21)의 측면 상에 제공된다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 반사면들(24 및 25), 및 데이터 반사면들(26)은, 단일 스탬핑 동작에서 데이터 반사면들(26)에 대해 정렬 반사면들(24 및 25)의 상대적 위치들을 정확하게 정의하여 엄격한 허용오차들을 달성하기 위해, 코어(22)의 가단성 금속을 스탬핑함으로써 함께 형성된다.
미국 특허 제7,343,770호(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되고, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)는 작은 허용오차 부품들을 제조하기 위한 신규한 정밀도의 스탬핑 시스템을 개시한다. 이러한 본 발명의 스탬핑 시스템은 본원에 개시된 구조체를 생산하기 위해 다양한 스탬핑 공정들에서 구현될 수 있다. 개시된 스탬핑 공정들은 벌크 재료(예를 들어, 금속 블랭크)를 스탬핑하여, 다른 정의된 표면 피처들과의 정확한 정렬시 바람직한 지오메트리(geometry)를 가지는 반사면들을 포함하는, 엄격한(즉, 작은) 허용오차들에서의 최종 표면 피처들을 형성하는 것을 수반한다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
본 발명에 따르면, 반사면들 및 홈들은 +/- 500 nm보다 더 양호하게 치수적으로 정확한데, 이는 단일-모드 광섬유 접속들에 대해 바람직한 광학 정렬 허용오차 및 0.5 dB 미만(>89% 커플링 효율성)의 낮은 삽입 손실을 달성하고, 심지어 0.35 dB 만큼 낮은(93% 커플링 효율성) 삽입 손실을 달성하는데 충분하다.
일 실시예에서, 수동 도파관의 형태인 정렬 피처가 광전자 디바이스 내에 제공되고, 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 광학 정렬을 결정하는 것은 광학 서브어셈블리 상의 정렬 피처에 대한 도파관의 위치에 의존한다. 예시된 실시예에서, 도파관의 입력 및 출력 각각은 격자 커플러를 포함하고, 제1 격자 커플러(104)는 OSA(20)의 제1 정렬 반사면(24)으로부터 정렬 신호(10)를 수신하고, 제2 격자 커플러(105)는 정렬 신호(10)를 OSA(20)의 제2 정렬 반사면(25)에 출력한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른, PIC(100)의 최상부 표면에서 도파관들과 격자 커플러들의 레이아웃을 개략적으로 예시하는 최상부 도면이다. 구체적으로, 정렬 도파관(102)에는, 정렬 도파관(102)의 입력 포트에 정렬 격자 커플러(104), 및 정렬 도파관(102)의 출력 포트에 정렬 격자 커플러(105)가 제공된다. 정렬 격자 커플러들(104 및 105)은 PIC(100) 및 OSA(20)의 광학 정렬을 위한 정렬 광학 신호(10)를 커플링시키는데, 이는 하기에 더 상세히 논의될 것이다(도 4b를 또한 참조하라). 정렬 도파관(102)은 입력 포트에 있는 격자 커플러(104)와 출력 포트에 있는 격자 커플러 사이에 광학 신호를 전송한다. 추가로, PIC(100) 상에는 광학 엘리먼트들, 광학 컴포넌트들 및/또는 포토닉 회로들(108)(예를 들어, 도 5에 총체적이고 개략적으로 예시되는, 레이저들, 포토다이오드들 등)로 이어지는 데이터 격자 커플러들(110) 및 대응하는 데이터 도파관들(112)이 존재한다. 도파관들(102 및 112)은 자신을 통해 광학 신호들을 라우팅하는 수동 광학 도파관들이다. 데이터 격자 커플러들(110)은 PIC(100)의 정상 활성 동작 동안 PIC와 OSA 사이에서 광학 데이터 신호들을 커플링시키고, 이에 의해 격자 커플러들(110) 각각은 OSA(20) 내의 데이터 반사면(26)/광섬유 섹션(31)에 대응한다. 정렬 격자 커플러들(104 및 105), 데이터 격자 커플러들(110), 정렬 도파관(102) 및 데이터 도파관(112)은, 예를 들어, 이들 피처를 PIC(100)의 표면 상에 리소그래피방식으로 패터닝함으로써, PIC(100) 상에 형성될 수 있다.
일반적으로, PIC와 OSA(특히, OFSA를 포함하는 OSA) 사이의 광학적 커플링은 US2016/0377821A1(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되고, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에서 논의된다. 거기에 개시된 바와 같이, OFSA 내의 비구면 오목 미러들은, 광섬유의 축이 PIC의 표면에 대해 작은 각도로 또는 평행하게 배향되도록 하고, PIC의 표면에 근접하게 낮아지도록 하기 위해, 광섬유들의 어레이에 들어오거나 나가는 광을 PIC의 표면 상의 회절 격자 커플러들 내로 폴딩, 재성형 및/또는 포키싱한다. 미러는 평탄하게 연마된 광섬유로부터의 광을 재성형하여 경사지게 연마된 광섬유의 모드 필드를 닮은 모드 필드를 생성하여, 경사지게 연마된 광섬유들과 함께 작용하도록 설계된 기존 격자 커플러들의 설계 각도와 매칭시키도록 추가로 구성된다. 광학 커넥터 내의 미러 및 광섬유 정렬 구조체는 정밀 스탬핑에 의해 일체로/동시에 형성된다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
일 실시예에서, 정렬 도파관(102)은 PIC(100)의 활성 영역(106) 밖에 배치된다. 본 발명의 상황에서, 광전자 디바이스의 활성 영역(106)은 PIC의 정상 활성 동작들 동안 광학 서브어셈블리와 PIC 사이의 광학 데이터 신호들의 전송들을 위해 광학 경로들이 정의되는 영역이다. 도 5에 예시된 실시예에서, 입력 격자 커플러(104) 및 출력 격자 커플러(105)는 데이터 격자 커플러들(110)의 행의 한 측면을 따라 확장되는 정렬 도파관(102)의 2개 단부에 위치된다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 광학 정렬을 위한 PIC(100) 상의 OSA(20)의 배치를 예시한다. 도 3c는 데이터 광학 신호들과 정렬 광학 신호들의 신호 경로들을 도시하는, 도 2a에서의 OSA(20)의 사시도이다. 도 4b를 참조하면, 정렬 광학 신호(10)의 광학 경로(11)가 도시된다. 외부 소스로부터의 정렬 광학 신호(10)는 비구면 오목 정렬 반사면(24) 상에 입사되는데, 이는 정렬 도파관(102)의 입력 포트에 있는 격자 커플러(104)에 입사되도록, 광학 신호(10)를 폴딩, 재성형 및/또는 포커싱한다. 이 실시예에서, 정렬 광학 신호(10)는 베이스(21)를 통해 그 측면으로부터 들어간다. 정렬 광학 신호(10)는 정렬 도파관(102)을 통해 전송하여, 정렬 도파관(102)의 출력 포트에 있는 격자 커플러(105)를 통해 나온다. 비구면 오목 정렬 반사면(25)은 외부 수신기에 전송되도록 정렬 광학 신호(10)를 폴딩, 재성형 및/또는 시준한다. 이 실시예에서, 정렬 신호(10)는 베이스(21)를 통해 그 반대 측면으로부터 빠져나온다. 정렬 반사면(25)으로부터의 정렬 광학 신호(10)의 전력 레벨을 모니터링함으로써, 최상의 광학 정렬은 전력 미터에서 최대 전력 레벨 판독치의 포인트에 있게 된다. 광학 정렬을 달성한 이후, OSA(20)는 에폭시 또는 납땜을 사용하여 PIC(100)에 부착되어, OSA(20) 및 PIC의 상대적 위치들을 고정시킨다. 광학 정렬 다음에, PIC(100) 상의 데이터 격자 커플러들(110)은 또한 OSA(20) 내의 대응하는 데이터 반사 미러들(26)에 광학적으로 정렬된다. 본 발명에 따르면, 섬유 섹션들(31), 데이터 반사면들(26) 및 격자 커플러들(110)을 통하는 광학 신호들을 사용하는 능동 정렬은 OSA(20)과 PIC(100)의 광학 정렬을 달성하기 위해 요구되지 않는다.
이해될 수 있는 바와 같이, 정렬 광학 신호(10)는 OSA(20)와 PIC(100)의 광학 정렬을 위한 전용 신호이다. 이러한 정렬 광학 신호(10)는 광학 정렬 공정 이후, 그리고 PIC(100)의 정상 액션 동작들 동안에는 존재하지 않는다.
실제로, 픽-앤-플레이스 그리퍼 메커니즘은 PIC(100)에 대해 OSA(20)를 병진이동시키고(translate) 배향시킬 수 있는 스테이지 상에 OSA(20)를 유지한다. 광섬유 케이블은 외부 소스(예를 들어, 레이저)로부터 그리퍼의 바디까지 확장된다. 그리퍼는 광섬유 케이블의 팁과 정렬 반사면(24) 사이에 광학 정렬을 제공한다. 제2 광섬유 케이블은 그리퍼로부터 수신기(예를 들어, 전력 미터에 접속되는 포토다이오드)까지 이어지고, 그리퍼는 이런 광섬유 케이블과 정렬 반사면(25) 사이의 정렬을 보장한다. 이들 2개의 광섬유 케이블이 그리퍼 내에 부착되어, 그리퍼가 새로운 OSA를 픽업할 때마다, 그것은 광섬유 케이블들의 입력 및 출력 단부면들에 자동으로 정렬되게 된다. 렌즈들이 그리퍼에 추가되어 광섬유 케이블들의 단부면들을 빠져나가는/들어가는 광을 포커싱할 수 있다. 픽-앤드-플레이스 그리퍼의 구성은 본 발명에 따라 동작하도록 수정된 최신 그리퍼 메커니즘을 사용하여 그리퍼가 구성될 수 있으므로 본 명세서에서는 추가로 논의되지 않을 것이다. 따라서, 본 발명은 약 1 마이크로미터 포지셔닝 정밀도를 갖는 픽-앤-플레이스 기계를 이용하여 구현될 수 있는 광전자 디바이스에 대한 광학 서브어셈블리의 광학 정렬을 위한 방법을 제공한다. 이는 단일-모드 광학 접속들에 적합하다.
본 발명에 따르면, 적어도 후속하는 장점들이 달성될 수 있다:
a. 정렬 공정 동안 사용되는 레이저 및 전력 미터가 픽-앤-플레이스 그리퍼 내에 통합될 수 있기 때문에 정렬 프로세스 동안 포토닉 회로에 에너지 공급할 필요가 없다.
b. 데이터 광섬유 케이블 내의 광섬유들(전술된 실시예에서는 33)이 정렬 공정에 대해 요구되지 않으며, 그래서 케이블 내의 모든 섬유는 광학 데이터 입력/출력에 사용될 수 있다.
c. 광학 데이터 입력/출력을 위한 데이터 반사면들(26) 및 광학 정렬을 위한 정렬 반사면들(24, 25)은 스탬핑 공정에서 동시에 형성되어 단일-모드 허용오차들을 달성할 수 있는 표면 피처들이다.
d. OSA의 광학 벤치 서브어셈블리로의 부착에 의해 추가적인 별도의 컴포넌트들이 추가되지 않는다.
e. 광섬유 케이블 종단처리(termination) 동안 추가적인 어셈블리 공정들이 요구되지 않는다.
PIC 상의 데이터 격자 커플러들(110) 대신에, 본 발명은 또한, 수직 공동 표면 방출 레이저들 및 포토다이오드들을 포함하는, 다른 표면-방출 또는 표면-수용 포토닉 디바이스들과 함께 사용될 수 있다. 이것은 1x4 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 어레이(130)의 경우에 대해 도 5b에 예로써 예시된다. 유사한 정렬 격자 커플러들(104' 및 105') 및 정렬 도파관(102')은 또한 VCSEL 칩의 표면 상에 리소그래피 방식으로 패터닝될 수 있고, 이후 광학 서브어셈블리가 VCSEL 어레이(130)의 방출 영역들에 광학적으로 정렬될 수 있다. 유사한 접근법은 또한 포토다이오드 어레이(예시되지 않음)와 함께 사용될 수 있다.
도 8-11은 본 발명의 추가적인 실시예를 예시한다. 본 발명의 광학 정렬의 개념은 이전 실시예, 즉, 광학 서브어셈블리 및 광전자 상에 제공되는 광학 정렬 피처들 사이에 전송되는, 외부 광원에 의해 제공되는 광학 정렬 신호의 광 출력의 피드백을 측정하는 것에 의한 광학 서브어셈블리와 광전자 디바이스 사이의 광학 정렬과 유사하다. 이 실시예에서, 광학 서브어셈블리는 광학 벤치 어셈블리와 결합한 광학 정렬 피처들을 가지는 별도의 정렬 구조체를 더 포함한다. 정렬 구조체는 파운데이션에 대한 물리적 정렬시 광학 벤치 서브어셈블리를 지지하는 정렬 파운데이션을 포함한다. 파운데이션은 본 발명의 정렬 방식에 따라 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬되어, 이에 의해 파운데이션 상에 지지되는 광학 벤치 서브어셈블리를 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬시킨다. 일 실시예에서, 파운데이션에는 이전 실시예와 유사한 정렬 반사면들을 포함하는 정렬 피처들이 제공된다. 또 다른 실시예에서, 파운데이션에는 광전자 디바이스 상에서 광원으로부터 도파관의 입력에 광학 정렬 신호를 지향시키는 제1 쌍의 정렬 반사면들, 및 정렬 신호가 도파관의 입력으로부터 출력으로 전송된 이후 도파관의 출력으로부터 지향되는 정렬 신호를 광학 수신기에 반사시키는 제2 쌍의 정렬 반사면들을 포함하는 정렬 피처들이 제공된다. 파운데이션과 광전자 디바이스 사이의 상대적 위치를 조정하고, 제2 쌍의 정렬 반사면들로부터 반사되는 정렬 신호의 광 출력을 검출함으로써, 파운데이션과 광전자 디바이스의 최적의 광학 정렬이 (예를 들어, 검출된 최대 광 출력에서) 결정될 수 있다.
도 6a 내지 7e를 참조하면, 도 6a 내지 6b는 볼-그리드 어레이(BGA)를 가지는 회로 보드(333) 상에 지지되는 PIC(101) 상에 장착되는, 본 발명의 실시예에 따른 OSA(320)를 도시하며; 도 6b는 그 분해도이다. 도 7a 내지 7e는 고정 클립(334)이 제거되어 101에 부착되는 OSA(320)의 다양한 도면들이다. 도시된 바와 같이, 전자-광학 모듈(335)이 회로 보드(333) 상에 장착된다. 회로 보드(333)는 클립(334)을 고정하기(anchor) 위한 앵커(336)를 지지한다.
이 예시된 실시예에서, OSA(320)는 OFSA(520), 및 OFSA(520)가 장착될 정렬 파운데이션(420)의 형태인 광학 벤치 서브어셈블리를 포함한다. 이 실시예에서 OSA(320)의 파운데이션(420)은 PIC(101)에 대한 파운데이션(420)(및 따라서 OSA(320))의 광학 정렬을 위한 정렬 피처들(소위, 정렬 반사면들)을 제공한다. 하기에 추후 추가로 설명될 바와 같이, 파운데이션(420)과 PIC(101)의 광학 정렬이 달성되고 고정된 이후, OFSA(520)가 파운데이션(420) 상에 장착될 수 있다.
도 10에 의해 예시되는 실시예를 참조하면, OFSA(520)는 이전 실시예에서의 OSA(20)와 유사한 "리벳(rivet)" 구조를 가지며, 베이스(321), 및 베이스(321) 내의 공간(329)에서 지지되는 코어(322)를 포함한다. 코어(322)는 광섬유 케이블(33)에 광섬유들(30)의 단부 섹션들(31)(즉, 보호 버퍼 및 재킷층들(32) 없이, 클래딩이 노출된 베어 섹션들)을 고정적으로 유지하기 위한 복수의 홈(323)을 정의한다. 간략함을 위해, 광섬유 컴포넌트들은 도 10에 도시되지 않지만, 앞서 기술된 실시예에 관한 다른 도면들에서 참조될 수 있다. 코어(322)는 각각이 대응하는 홈(323)에 정렬되는, 행으로 배열되는 복수의 데이터 반사면들(326)(예를 들어, 오목 비구면 마이크로-미러 표면들)을 또한 정의하며, 따라서 홈들(323) 내에 유지되는 광섬유들(30)의 단부 섹션들(31)은 데이터 반사면들(326)과 광학 정렬된다. 베이스(321) 및 코어(322)에 대한 유사한 구조체들 및 그 형성 공정은 US20160016218A1(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되고, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에 상세히 개시되며, 여기서는 개방 홈들을 형성하여 비구면 마이크로-미러들의 스탬핑된 어레이에 광학 정렬하여 광섬유들을 유지하기 위해, 코어를 위한 가단성이 더 큰 재료(예를 들어, 알루미늄) 내에 스탬핑되는 마이크로스케일 피처들을 포함하는, 구조화된 피처들을 가지는 상이한 재료들의 복합 구조체를 형성하기 위한 스탬핑이 개시된다. 코어를 위한 재료가 베이스 내의 제자리에 있는 동안 코어의 피처들을 스탬핑한 결과로서, 코어는 리벳처럼 베이스에 부착된다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
홈들(323)은 섬유 섹션(31)을 클램핑하는 것에 의해, 예를 들어, 기계적 또는 억지 끼워맞춤(또는 압입)에 의해 섬유 섹션들(31)(보호 버퍼 및 재킷층들 없이, 클래딩이 노출된 베어 섹션)을 고정적으로 유지하도록 구조화된다. 억지 끼워맞춤은 섬유 섹션들(31)이 제자리에서 클램핑되고, 결과적으로 데이터 반사면들(326)에 대한 섬유 섹션(31)의 위치 및 배향이 홈들(323)의 위치 및 길이 축에 의해 설정됨을 보장한다. 클램핑 개방 홈 구조의 추가적인 상세는 미국 특허 제8,961,034 B2호(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되고, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에서 찾을 수 있다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 데이터 반사면들(326)과 동일한 측면 상의 표면(399)에 (하기에 추후 논의될) 분리가능한 수동 정렬 커플링을 위한 표면 텍스처들이 제공된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, PIC(101)의 최상부 표면에 있는 도파관들과 격자 커플러들의 레이아웃을 개략적으로 예시하는 최상부 도면이다. 이전 실시예에서와 같이, 정렬 도파관(1102)에는, 정렬 도파관(1102)의 입력 포트에 정렬 격자 커플러(1104), 및 정렬 도파관(1102)의 출력 포트에 정렬 격자 커플러(1105)가 제공된다. 정렬 격자 커플러들(1104 및 1105)은 (파운데이션(420)을 통해) PIC(101)과 OSA(320)의 광학 정렬을 위한 정렬 광학 신호(10)를 커플링시킨다. 정렬 도파관(1102)은 입력 포트에서의 격자 커플러(1104)와 출력 포트에서의 격자 커플러 사이에 광학 신호를 전송한다. 추가로, PIC(101) 상에는 광학 엘리먼트들, 광학 컴포넌트들 및/또는 포토닉 회로들(108)(예를 들어, 도 5에 총체적이고 개략적으로 도시되는 레이저들, 포토다이오드들 등)로 이어지는 데이터 격자 커플러들(110) 및 대응하는 데이터 도파관들(112)이 존재한다. 도파관들(1102 및 112)은 자신을 통해 광학 신호들을 라우팅하는 수동 광학 도파관들이다. 데이터 격자 커플러들(110)은 PIC(101)의 정상 활성 동작 동안 PIC(101)와 OSA(320) 사이에 광학 데이터 신호들을 커플링시키고, 이에 의해 격자 커플러들(110) 각각은 OSA(320) 내의 데이터 반사면(326)/광섬유 섹션(31)에 대응한다. 정렬 격자 커플러들(1104 및 1105), 데이터 격자 커플러들(110), 정렬 도파관(1102) 및 데이터 도파관(112)은, 예를 들어, 이들 피처들을 PIC(101)의 표면 상에 리소그래피방식으로 패터닝함으로써, PIC 상에 형성될 수 있다.
예시된 실시예에서, 정렬 도파관(1102)은 PIC(100)의 활성 영역(106) 밖에 배치된다. 이 실시예에서, 입력 정렬 격자 커플러(1104) 및 출력 정렬 격자 커플러(1105)는 일반적으로 데이터 격자 커플러들(110)의 행의 한 측면을 따라 확장되는 정렬 도파관(1102)의 2개 단부에 위치된다. 이전 실시예와는 달리, 정렬 도파관(1102)의 단부들은 격자 커플러(110)의 행 쪽으로 구부러지고, 따라서 정렬 격자 커플러들(1104 및 1105)은 일반적으로 격자 커플러들(110)의 라인과 일치하게 된다. 정렬 격자 커플러들(1104 및 1105)은 그럼에도 활성 영역(106)의 외부에 있다. 이 수정된 레이아웃 지오메트리는 OFSA(520) 상의 데이터 반사면들에 대한 파운데이션(420) 상의 정렬 반사면들의 상대적 위치에 대응하는데, 이는 본 발명의 개념에 영향을 미치지 않는다.
도면들에 도시된 바와 같이, 파운데이션(420)은 OFSA(520)을 수용하기 위한 공간(422)을 정의하는, 2개의 더 두꺼운 섹션(324)에 의해 각각의 측면 상에 플랭크되는(flanked) 더 얇은 중간 섹션(421)을 가지는, 단일의(unitary), 모놀리식 U-형상 블록으로서 구성된다(도 7a에 도시된 바와 같음). 개구가 OFSA(520)와 PIC(101) 사이에서 데이터 광학 신호들의 통과를 허용하기 위해 중간 섹션(421)에 제공된다. 섹션(421)의 최상부 표면에는 (하기에 추후 논의될) OFSA(520)에 대한 분리가능한 수동 정렬 커플링을 위한 표면 텍스처들이 제공된다.
도면들에 예시되지 않았지만, OSA(320)의 파운데이션(420)에는 이전 실시예에서 코어(22) 상에 제공되는 유사한 정렬 반사면들을 포함하는 정렬 피처들이 제공될 수 있다(즉, (OFSA의 코어 대신에) 파운데이션(420) 상에 제1 및 제2 정렬 반사면들을 제공하고, 파운데이션(420)의 측면에 들어가서 제1 정렬 반사면 상에 입사하여 PIC(101) 상의 정렬 격자 커플러(1104)에 재지향되는 외부 정렬 신호(10)를 제공하고, 격자 커플러(1105)로부터 출력되는 동일한 정렬 신호는 제2 정렬 반사면에 의해 재지향되어 파운데이션(420)의 반대 측을 빠져나간다).
도 9a 내지 9d는 OSA(320)에 대해 수직으로 입사하는 정렬 광학 신호(10)를 수용하는 수정된 광학 정렬 피처들을 예시한다. 이 실시예에서 구체적으로, 파운데이션(420)에는 광전자 디바이스 상에서 광원으로부터의 광학 정렬 신호를 도파관의 입력으로 지향시키는 제1 상보적 쌍의 정렬 반사면들, 및 정렬 신호가 도파관을 통해 입력으로부터 출력으로 전송된 이후 도파관의 출력으로부터 지향되는 정렬 신호를 광학 수신기에 반사시키는 제2 쌍의 상보적 정렬 반사면들을 포함하는, 정렬 피처들이 제공된다. 파운데이션과 광전자 디바이스 사이의 상대적 위치를 조정하고, 제2 쌍의 정렬 반사면들로부터 반사되는 정렬 신호의 광 출력을 검출함으로써, 파운데이션와 광전자 디바이스의 최적의 광학 정렬이 (예를 들어, 검출된 최대 광 출력에서) 결정될 수 있다. 제1 및 제2 쌍들의 정렬 반사면은 도 9b 및 9d에 보다 명료하게 도시된다.
제1 쌍의 정렬 반사면들(324)은 파운데이션(420)의 부분(424)에 제공되고, 제2 쌍의 정렬 반사면들(325)은 파운데이션(420)의 부분(425)에 제공된다. 제1 쌍(324)은 정렬 반사면들(1324a 및 1324b)을 포함하고; 제2 쌍(325)은 정렬 반사면들(1325a 및 1325b)을 포함한다. 정렬 반사면들(1324a 및 1325a)은 평탄한 반사면들일 수 있고, 정렬 반사면들(1324b 및 1325b)은 오목한 비구면 반사면들일 수 있다. 여하튼, 각각의 쌍 내의 정렬 반사면들의 지오메트리는 매칭되고, 따라서 입사하는 외부 정렬 광학 신호(10)는 수직 광학 경로를 가지고 대응하는 격자 커플러(1104) 상에 성형, 폴딩 및/또는 포커싱되고, 격자 커플러(1105)로부터의 정렬 광학 신호(10)는 수직 광학 경로를 이용하여 외부 전력 미터에 지향되도록 성형, 폴딩 및/또는 시준된다.
예시된 바와 같이, 각각의 쌍에서의 정렬 반사면들은 정렬 광학 신호를 두번 폴딩하여 지그-재그 광학 경로(411)를 따르도록 구성되고(도 7e 및 9d), 따라서 각각의 쌍에 대한 입사 광학 경로 및 출력 광학 경로는 일반적으로 평행하게 된다. 도 7e 및 9d에 도시된 바와 같이, 정렬 반사면(1324a)는 입사 정렬 광학 신호(10)를 폴딩하고, 정렬 광학 신호(10)를 정렬 반사면(1324b)으로 재지향시키는데, 이는 정렬 광학 신호(10)를 폴딩하여 PIC(101) 상의 격자 커플러(1104)에 재지향시킨다. 정렬 반사면들(1324a, 1324b, 1325a, 1325b)은 US20160016218A1(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되며, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에 상세하게 개시된 스탬핑에 대한 "리벳" 접근법을 사용하여, 부분들(424 및 425) 내의 상이한 코어 재료들을 스탬핑함으로써 형성될 수 있다. 이것은 이전의 실시예에서 OSA(20)의 베이스(21)에 코어(22)를 형성하는 스탬트와 유사하다. 적절한 다이 및 천공 세트를 사용함으로써, 쌍들 모두에 대한 2개의 정렬 반사면(즉, 모두 4개의 정렬 반사면들)은, 파운데이션(420)을 가지는 2개의 정렬 반사면들의 상대적 위치를 정확하게 정의하기 위해 최종 스탬핑 동작에서 동시에 스탬핑될 수 있다. 예시된 바와 같이, 리벳(1424a)은 정렬 반사면(1324a)을 정의하고, 리벳(1424b)은 정렬 반사면(1324b)을 정의하고, 리벳(1425a)은 정렬 반사면(1325a)을 정의하고, 리벳(1425b)은 정렬 반사면(1325b)을 정의한다.
도 7e 및 9d는 본 발명에 따른 광학 정렬을 위한 PIC(101) 상의 파운데이션(420)의 배치를 예시한다. 정렬 광학 신호(10)의 광학 경로(411)가 도시된다. 도 7e 및 9d에 도시된 바와 같이, 정렬 반사면(1324a)은 수직 입사 정렬 광학 신호(10)를 폴딩하고, 정렬 광학 신호(10)를 정렬 반사면(1324b)에 재지향시키는데, 이는 정렬 광학 신호(10)를 폴딩하고 PIC(101) 상의 격자 커플러(1104)에 재지향시킨다. 이 실시예에서, 정렬 광학 신호(10)는 그 최상부 측면으로부터 파운데이션(420)을 통해 진입한다. 또한 도 7b 및 7c를 참조하면, 정렬 광학 신호(10)는 PIC(101) 상의 정렬 도파관(1102)을 통해 전송하여, 정렬 도파관(102)의 출력 포트에 있는 격자 커플러(1105)를 통해 빠져나간다. 정렬 반사면(1325b)은 정렬 광학 신호(10)를, 정렬 반사면(1325a)에 재지향되어 파운데이션에 수직으로 외부 수신기로 재지향되도록 폴딩, 재성형 및/또는 시준한다. 이 실시예에서, 정렬 신호(10)는 파운데이션(420)을 통해 수직으로, 파운데이션(420)에 대한 입사 정렬 광학 신호(10)에 평행하게 빠져나간다. 광학 정렬 신호(10)의 광학 경로(411)의 3차원 사시도에 대해서는 또한 도 7a를 참조한다. 정렬 반사면(1325a)로부터의 정렬 광학 신호(10)의 전력 레벨을 모니터링함으로써, 최상의 광학 정렬은 전력 미터에서 최대 전력 레벨 판독치의 포인트에 있게 된다. 일단 광학 정렬이 달성되면, 파운데이션(420)은 에폭시 또는 납땜을 사용하여 PIC(101)에 부착되어, 파운데이션(420) 및 PIC(101)의 상대적 위치들을 고정시킨다.
일 실시예에서, OFSA(520) 및 파운데이션(420)은, 파운데이션(420)이 PIC(101)에 광학적으로 정렬된 이후, OFSA(520)가 파운데이션(420)과의 정렬시 파운데이션(420)에 대한 재접속을 위해 제거가능하게 부착가능한 것을 허용하도록 구성되고 구조화되는 재접속가능한 또는 분리가능한 접속에 의해 커플링될 수 있다. 파운데이션(420)은 PIC(101)에 대해 영구적으로 부착될 수 있지만, OFSA(520)는 여전히 분리가능할 것이다. 파운데이션(420)과 OFSA(즉, 광학 벤치 서브어셈블리) 사이의 정렬은 수동적, 운동학적 커플링, 준-운동학적 커플링, 또는 탄성-평균화 커플링에 의해 달성될 수 있다. 도 9b 및 9d에 예시된 실시예에서, 분리가능한 수동 정렬 커플링은 OFSA(520) 및 파운데이션(420)의 섹션(421)의 대향하는 표면들 상에 제공되는 표면 텍스처들(399 및 499)에 의해 달성된다. 수동 정렬 커플링은 OFSA(520)가 광전자 디바이스에 광학적으로 정렬되는 파운데이션(420)을 통해, 광전자 디바이스에 분리가능하게 커플링되도록 한다. OFSA(520)는 광학 정렬을 손상시키기 않고도 파운데이션(420)으로부터 분리되고 파운데이션(420)에 재부착될 수 있다. 따라서, 파운데이션(420)은 본 발명에 따른 광학 정렬에 의해 회로 보드(333) 상의 PIC(101)에 부착될 수 있고, 회로 보드(333)가 완전히 실장된 이후, 광섬유 케이블(33)을 가지는 광학 벤치 서브어셈블리(예를 들어, OFSA(520))는 회로 보드(333)에 동작 가능하게 접속될 수 있다. 결과적으로, 광섬유 케이블(333)은 회로 보드(333)의 어셈블리 동안 방해되지 않는다. 위에서 논의된 수동 정렬과의 분리가능한 접속 및 그 이점들은 US2016/0161686A1(본 발명의 양수인에게 공통적으로 양도되며, 본원에 참조로 전체적으로 포함됨)에 상세히 논의된다. 본 발명은 거기에 개시된 개념들을 활용한다.
클립(334)은 파운데이션(420) 상에 분리가능한 OFSA(420)를 고정시키지만, 회로 보드(333)에 부착되는 앵커(336) 상에 클램핑하는 수단을 제공한다.
광학 정렬 이후, PIC(101) 상의 데이터 격자 커플러(110)는 OFSA(520) 내의 대응하는 데이터 반사 미러(326)에 광학적으로 정렬된다. 본 발명에 따르면, 이전 실시예에서와 같이, 파운데이션(420)(따라서 OSA(320))과 PIC(101)의 광학 정렬을 달성하기 위해 섬유 섹션들(31), 데이터 반사면들(326) 및 격자 커플러들(110)을 통한 광학 신호들을 사용하는 능동 정렬이 요구되지 않는다.
이해될 수 있는 바와 같이, 정렬 광학 신호(10)는 OSA(320) 및 PIC(101)의 파운데이션(420)의 광학 정렬을 위한 전용 신호이다. 이러한 정렬 광학 신호(10)는 광학 정렬 공정 이후, 그리고 PIC(101)의 정상 액션 동작들 동안 존재하지 않는다.
이전 실시예에서와 같이, 실제로, 픽-앤-플레이스 그리퍼 메커니즘은 PIC(101)에 대해 파운데이션(420)을 병진이동시키고 배향시킬 수 있는 스테이지 상에 파운데이션(420)을 유지한다. 광섬유 케이블은 외부 소스(예를 들어, 레이저)로부터 그리퍼의 바디까지 확장된다. 그리퍼는 광섬유 케이블의 팁과 정렬 반사면(1324a) 사이에 광학 정렬을 제공한다. 제2 광섬유 케이블은 그리퍼로부터 수신기(예를 들어, 전력 미터에 접속되는 포토다이오드)까지 이어지며, 그리퍼는 이 광섬유 케이블과 정렬 반사면(1325a) 사이의 정렬을 보장한다. 이들 2개의 광섬유 케이블은 그리퍼에 부착되고, 따라서 그리퍼가 새로운 파운데이션(420)을 픽업할 때마다, 그것은 광섬유 케이블들의 입력 및 출력 단부면들에 자동으로 정렬되게 된다. 렌즈들이 그리퍼 내에 추가되어 광섬유 케이블들의 단부면들을 빠져나오는/들어가는 광을 포커싱할 수 있다. 픽-앤드-플레이스 그리퍼의 구성은 본 발명에 따라 동작하도록 수정된 최신 그리퍼 메커니즘을 사용하여 그리퍼가 구성될 수 있으므로 본 명세서에서는 추가로 논의되지 않을 것이다.
도 11a 및 11b를 참조하면, 광학적으로 정렬되고 부착되는 파운데이션(420) 및 PIC(101)는, 예를 들어, 전자-광학 모듈(335)(도 11a에 도시됨)과 함께 실장되는 회로 보드(333) 상에 위치되어, OFSA(520)를 장착시킬 준비가 된, 도 11b에 도시된 구조체를 획득한다. 더 구체적으로, 도 1에 도시된 공급 체인 모델의 흐름을 참조하면, 파운드리 설비에서, 픽-앤-플레이스 메커니즘은 파운데이션(420)을 PIC(101)에 정렬시킨다. 파운데이션(420)은, 예를 들어, PIC(101)에 납땜된다. 이는 이후 패키징 설비에 출하되는데, 여기서는 더 낮은 정밀도의 픽-앤-플레이스 메커니즘이 위치되어 PIC(101)를 그 위에 부착된 파운데이션(420)과 함께 회로 보드(333) 상에 부착한다. 회로 보드 상에는 미리 실장된 또는 실장될 추가적인 컴포넌트들이 존재할 수 있다. PIC(101) 및 파운데이션(420)을 가지는 회로 보드(333)는 이후 제품 어셈블리 설비에 출하되는데, 여기서 OFSA(520)는 위에서 논의된 수동-정렬 피처들을 사용하여 제품 어셈블리 동안 파운데이션에 부착된다. 따라서 본 발명은 약 1 마이크로미터 포지셔닝 정밀도를 갖는 픽-앤-플레이스 기계를 이용하여 구현될 수 있는 광전자 디바이스에 대한 광학 서브어셈블리의 광학 정렬을 위한 방법을 제공한다. 이것은 단일-모드 광학 접속들에 대해 적합하다.
본 실시예는 이전 실시예의 장점들의 대부분을 공유한다. 특히, 본 발명은 적어도 후속하는 장점들을 달성한다:
a. 정렬 공정 동안 사용되는 레이저 및 전력 미터가 픽-앤-플레이스 그리퍼 내에 통합될 수 있기 때문에 정렬 공정 동안 포토닉 회로에 에너지 공급할 필요가 없다.
b. 데이터 광섬유 케이블(33) 내의 광섬유들이 정렬 공정을 위해 요구되지 않고 그래서 케이블 내의 모든 섬유가 광학 데이터 입력/출력을 위해 사용될 수 있다.
c. 광학 데이터 입력/출력을 위한 데이터 반사면들(326) 및 광학 정렬을 위한 정렬 반사면들(1324a, 1324b, 1325a 및 1325b)의 쌍들은 단일-모드 허용오차들을 달성하기 위한 스탬핑 공정에서 동시에 형성될 수 있는 표면 피처들이다.
d. 파운데이션(420)을 PIC(101)에 광학적으로 정렬시킴으로써, 전체 OSA(320)는 파운데이션(420)에 대한 OFSA(520)의 분리가능한 커플링의 사용과 광학적으로 정렬된 채로 유지될 수 있다.
e. 광섬유 케이블 종단처리 동안 추가적인 어셈블리 공정들이 요구되지 않는다.
이전 실시예에 대해서와 같이, PIC(101)는, 도 5b의 예에 의해 예시된 바와 같이, 수직 공동 표면 방출 레이저들 및 포토다이오드들을 포함하는, 다른 표면-방출 또는 표면-수신 포토닉 디바이스들로 대체될 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예들에 대해 특별히 도시되고 기술되었지만, 형태 및 상세에서의 다양한 변경들이 발명의 사상, 범위 및 교시에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 개시된 발명은 단지 예시적인 것으로 간주되며 오직 첨부되는 청구항들에서 특정되는 바와 같이 범위가 제한된다.

Claims (6)

  1. 광전자 구조체로서,
    광전자 디바이스 - 상기 광전자 디바이스는 상기 광전자 디바이스의 활성 영역 외부의 광학 정렬 도파관을 포함하고, 상기 정렬 도파관은 입력 정렬 격자 커플러(input alignment grating coupler) 및 출력 정렬 격자 커플러를 포함함 -; 및
    제1 정렬 반사면 및 제2 정렬 반사면을 갖는 바디를 포함하는 광학 서브어셈블리
    를 포함하고, 상기 제1 정렬 반사면은 정렬 광학 신호의 외부 광원에 액세스가능하도록 구성되고, 상기 제1 정렬 반사면은 상기 입력 정렬 격자 커플러에 상기 정렬 광학 신호를 반사시키고, 상기 출력 정렬 격자 커플러는 상기 제2 정렬 반사면에 동일한 정렬 광학 신호를 지향시키고, 상기 제2 정렬 반사면은 상기 정렬 광학 신호의 외부 광학 수신기에 액세스가능한, 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 반사면들은 상기 바디를 위한 가단성 금속(malleable metal)을 스탬핑함으로써 각각 형성되는, 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 서브어셈블리는 광학 벤치 서브어셈블리 및 파운데이션(foundation)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 정렬 반사면들은 상기 파운데이션 상에 정의되는, 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파운데이션은 상기 광전자 디바이스 상에서 상기 광원으로부터 상기 도파관의 입력으로 광학 정렬 신호를 지향시키는 제1 쌍의 정렬 반사면들, 및 상기 정렬 신호가 상기 도파관을 통해 상기 입력으로부터 상기 출력에 전송된 이후 상기 도파관의 출력으로부터 지향되는 상기 정렬 신호를 상기 광학 수신기에 반사시키는 제2 쌍의 정렬 반사면들을 포함하는, 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파운데이션 및 상기 광학 벤치 서브어셈블리는 수동 정렬에 의해 분리가능하게 커플링되는, 구조체.
  6. 광전자 디바이스에 광학 서브어셈블리를 광학적으로 정렬하는 방법으로서 - 상기 광전자 디바이스는 상기 광전자 디바이스의 활성 영역 외부의 광학 정렬 도파관을 포함하고, 상기 정렬 도파관은 입력 정렬 격자 커플러 및 출력 정렬 격자 커플러를 포함하고; 상기 광학 서브어셈블리는 제1 정렬 반사면 및 제2 정렬 반사면을 갖는 바디를 포함하고, 상기 제1 정렬 반사면은 정렬 광학 신호의 외부 광원에 액세스가능하도록 구성되고, 상기 제1 정렬 반사면은 상기 입력 정렬 격자 커플러에 상기 정렬 광학 신호를 반사시키고, 상기 출력 정렬 격자 커플러는 상기 제2 정렬 반사면에 동일한 정렬 광학 신호를 지향시키고, 상기 제2 정렬 반사면은 상기 정렬 광학 신호의 외부 광학 수신기에 액세스가능함 -;
    상기 광학 서브어셈블리와 상기 광전자 디바이스 사이의 상대적 위치를 조정하고;
    상기 제2 정렬 반사면으로부터 반사되는 상기 정렬 신호의 광 출력을 검출하여, 최상의 광학 정렬의 위치를 결정하는, 방법.
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