JP2001503153A - 並列光接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 並列光ファイバ(135)を光電子素子のアレイに接続する光接続装置を開示する。この接続装置は、並列光ファイバコネクタ(150)および光電子基板(100)からなる。並列光ファイバコネクタ(150)は光電子基板(100)に機械的に着脱可能にされている。

Description

【発明の詳細な説明】 並列光接続装置 発明の属する技術分野 本発明は光接続装置に関し、より詳しくは、マルチプル光ファイバ（以下、並 列光ファイバと称する）を一体型光電子素子のアレイに接続する光接続装置に関 するものである。 発明の背景 今日の通信ネットワークにおいて、光ファイバ技術が幅広く用いられている。 また光ファイバ技術は、人々が情報を得たり交換したりする方法に革命を起こす ことが予測されている次世代の通信技術の基礎である。 光ファイバ技術の重要な特徴の１つは、半導体レーザ、光検出器等の光電子素 子と光ファイバとの接続にあり、ここで、光電子素子が光ファイバからの光を受 信するか、または光電子素子が光を光ファイバに放出する。光ファイバおよび光 電子素子間の光接続が良好なものとなるためには、接続効率が良いこと（すなわ ち、接続による光の損失が少ないこと）、接続が容易であること、およびそのよ うな接続を行なう費用が安いことが必要とされる。 光ファイバを光電子素子に接続する従来の方法は、アクティブアライメント（ 以下、動的整合と称する）によるものである。例えば、動的整合により半導体レ ーザを光ファイバに接続するためには、最初にこのレーザをつけて光を放出させ る。次いで、光ファイバの接続端をレーザの光放出面の近くに配置して、光を受 信させ、光検出器を光ファイバの他方の端に配置して、この光ファイバに送られ る光の量を検出させる。次いで、光ファイバの接続端の位置を、光ファイバの他 方の端にある光検出器が最大の光を検出するまで、レーザの光放出面の周りに手 動で操作する。次いで、この接続を最適な状態に維持するために、光エポキシを レーザと光ファイバの接続端との両方に塗布する。 レーザ光を光ファイバの一方の端中に発光させ、光検出器の光に対する電気応 答が最大となるまで、光検出器に接続すべき光ファイバの他方の端の位置を手動 で調節することにより、光検出器を同様に光ファイバに接続することができる。 次いで、光エポキシを施して、光ファイバを光検出器に付着させる。 半導体レーザの光放出面および光ファイバの断面の寸法は非常に小さいので（ 例えば、単モードファイバでは約10μｍ）、半導体レーザの光ファイバへの接続 は、通常は時間がかかり、専門知識および経験を必要とする困難な仕事である。 光ファイバの光検出器への接続に関しては、光検出器の大きさを大きくして接続 を容易にしたとしても、このように大きくしたことにより、光検出器の寄生（pa rasitics）を増大させ、このようにして、光検出器の作動速度および周波数応答 を弱めてしまう。 上記光接続の問題の１つには、光ファイバと光電子素子との間の位置あわせ（ アラインメント、以下整合という）が熱歪下でずれてしまうかもしれないことが ある。このような熱歪は、光電子素子、この素子を駆動させる回路、または近く の電子構成要素のような様々な要因により生成される熱によって接続装置の温度 が上昇するときに生じる。 半導体チップ上に一体に形成されている光電子素子のアレイには通常、わずか しか間隔のおかれていない多数の素子が設けられているので、上述した動的整合 方法を行なって、このような光電子素子のアレイに並列光ファイバを接続するこ ともまた実際的ではない。しかしながら、信号を並列して接続する必要のあるロ ーカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）のような用途においては、並列光ファ イバにより上述した発光体を上述した光検出器に接続することは非常に有用であ る。 したがって、本発明の目的は、並列光ファイバを一体に形成された光電子素子 のアレイに機械的に接続する光接続装置を提供することにある。 発明の概要 本発明は並列光ファイバを光電子素子アレイに接続する光接続装置に関するも のである。 本発明の第１の実施の形態において、光接続装置は、光電子基板に接続された 並列光ファイバコネクタからなる。 この並列光ファイバコネクタは、少なくとも１つの平坦面を有するホルダと、 前記ホルダに取り付けられた複数の光ファイバであって、この光ファイバの各々 が、光を受信するかまたは送出するための接続端を露出させるように第１の面に 隣接する接続端を有し、この光ファイバの第１の端部がファイバアレイを形成す る、光ファイバと、該ファイバアレイに関して所定の位置で前記ホルダ内に配置 された案内手段とからなる。 上記光電子基板は、実質的にファイバアレイと同一パターンで半導体チップ上 に一体的に形成された光電子素子のアレイを備えている。この光電子基板はさら に、前記案内手段が前記ファイバアレイに対して位置するのと実質的に同様に光 電子素子のアレイに関して所定の位置で半導体チップ上に形成された整合手段を 備えている。 案内手段を整合手段に整合させて噛み合わせることによりファイバコネクタが 光電子基板に接続されている。これにより、光電子素子アレイが光ファイバアレ イに整合され、また、各々の光電子素子が光ファイバに接続される。好ましくは 、案内手段は案内ピンであり、整合手段はチップ内に形成された整合孔である。 光電子素子は、光をファイバアレイ中に放出する発光体またはファイバアレイ から送出される光を受信する光検出器であってもよい。 第２の実施の形態において、光接続装置は、並列光ファイバコネクタおよび光 電子基板からなる。このファイバコネクタは第１の実施の形態のものと同一であ る。 光電子基板は、第１の面および第１の整合手段を有する基板と、該基板の第１ の面に搭載された半導体チップと、該半導体チップ上に一体形成された光電子素 子のアレイとからなる。この光電子素子は、ファイバアレイと実質的に同一のパ ターンで半導体チップ上に配列されている。光電子基板にはさらに、光電子素子 アレイを第１の正誤手段に正誤する第２の整合手段が設けられている。第１の整 合手段は、案何手段がファイバアレイに対して位置するのと実質的に同様に光電 子素子アレイに関して所定の位置に配置されている。 案内手段を整合手段に整合させて噛み合わせることによりコネクタが光電子基 板に接続されている。これにより、光電子素子アレイが光ファイバアレイに整合 され、また、各々の光電子素子がファイバに接続される。好ましくは、案内手段 は案内ピンであり、整合手段は基板内に形成された整合孔である。ここでも、光 電子素子は、発光体または光検出器であってもよい。 本発明により、接続に用いられる異なる材料間の熱膨脹の不整合により生じる 熱歪によるミスアラインメントが減少する。このことは、光ファイバアッセンブ リを案内ピンの位置に固定することにより達成される。 本発明の第３の実施の形態において、光接続装置は、光ファイバと、この光フ ァイバの接続端に接続された垂直共振面発光レーザ（vertical cavity surface emitting laser：ＶＣＳＥＬ）とからなる。 光ファイバは、コアおよびこのコアを囲むクラッド層からなる。光ファイバの 接続端のコアは、縁構造を形成するように窪んでおり、この縁は実質的にクラッ ド層からなる。 ＶＣＳＥＬは、半導体基体と、該半導体基体上に形成され、該第１のミラーに 上方に平行に配置され、前記第１のミラーとともに前記半導体基体と垂直な光共 振器を形成する第２のミラーと、前記ミラーの間に配置された第１および第２の スペーサにより囲まれる活性領域とからなる。 第１および第２のミラーは、一方の上面に他方が配置されて形成された複数の 層からなる分散ブラッグ反射器である。第２のミラーの最上層は、縁の内径より も小さい直径を有するメサを形成する。このメサは、縁の中にこのメサの大部分 を配置するように縁構造と噛み合っている。その結果、レーザが自己整合され、 レーザから放出された光のほとんどが光ファイバ中に送られる。 レーザが光ファイバ内に埋め込まれているので、この接続装置により、熱歪に よるミスアラインメントが減少する。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの目的および他の目的、特徴並びに利点が、添付した図面に関 する以下の詳細な記載によって、より明らかとなる。 第１ａ図は、本発明の光接続装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。 第１ｂ図は、第１ａ図の面130を示す平面図である。 第２図は、本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。 第３図は、第２図の接続装置を組み立てた様子を示す斜視図である。 第４ａ−ｂ図は、本発明の光接続装置の用途を示す概略図である。 第５ａ−ｃ図は、本発明の光接続措置の第３の実施の形態を示す概略図である 。 第６ａ−ｂ図は、第５ａ−ｃ図の光接続装置のアレイを示す概略図である。 発明の詳細な説明 本発明によると、本発明の光接続装置の第１の実施の形態は、並列光ファイバ コネクタおよび光電子基板からなる。このコネクタは、ホルダ、該ホルダに取り 付けられた複数の光ファイバ、および案内手段からなる。光電子基板は、半導体 チップ上に一体形成された光電子素子アレイおよび該半導体チップ上に規定され た整合手段からなる。光ファイバは、コネクタの案内手段を光電子基板の整合手 段に機械的に噛み合わせることにより、光電子素子アレイに接続される。 第１ａ図は、光接続装置の好ましい実施の形態を示すものである。この好まし い実施の形態は、光ファイバコネクタ150および光電子基板100からなる。 光ファイバコネクタ150は、平坦面130を有するホルダ125、該ホルダ125中に埋 め込まれた複数の光ファイバ135、および２つの円筒状トンネル141内に摺動可能 に搭載された２つの案内ピン140からなる。 光ファイバには、面130に垂直に隣接する接続端131がある。この光ファイバの 接続端131は、光を受信するかまたは放出するように露出されている。第１ｂ図 の面130の末端図に示すように、接続端131は、一次元の光ファイバアレイ132を 形成している。このアレイのどの２つのファイバの間の距離も、どの他の２つの 隣接するファイバの間の距離と等しい。好ましくは、どの２つの隣接するファイ バの中心間の距離は、約0.25ｍｍである。 トンネル141およびピン140は、ファイバアレイに関して対称的に位置している 。ファイバアレイに関するトンネルおよびピンの位置は、予め決定されている。 光電子基板100は、半導体チップ105、該半導体チップ上に一体形成された一次 元の光電子素子アレイ110、および光電子素子と接触するための複数の導線115か らなる。この半導体チップには、案内ピンを収容するための、トンネル141とほ ぼ同一の直径を有する２つの整合孔120がある。好ましくは、基板の整合孔 120およびアレイ110には、ファイバコネクタのトンネル141および光ファイバア レイ120により形成されたパターンと実質的に同一のパターンが形成されている 。すなわち、どの２つの隣接する光電子素子の中心間の距離も、どの２つの隣接 するファイバの中心間の距離と同一である。このように、ファイバコネクタのト ンネル内の案内ピン140を、光電子基板の整合孔120に単に噛み合わせることによ り、光ファイバアレイを光電子素子アイレに軸方向に接合させる。各々の光ファ イバはまた、対応する光電子素子に整合されている。 第１ａ図に示したものと同様な光コネクタが、林等のヨーロッパ特許出願第0, 226,274号に開示されている。この文献をここに引用する。同一の種類の光コネ クタが、２つの隣接するファイバの中心間の距離が約10μｍの許容誤差として市 販されている。 半導体チップ上の光電子素子アレイおよび整合孔は、写真平板および化学エッ チングもしくは反応性イオンエッチングのような発達した半導体加工技術により 規定される。その結果、素子の特徴または整合孔の許容誤差を、約10μｍ内に制 御することができる。この許容誤差を市販のファイバコネクタの厳しい許容誤差 と組み合わせることにより、この接続装置の接続効率は良好なものとなる。この 接続装置はまた、容易に接続したり、外したりすることができる。 光ファイバは、単モードファイバでも、多モードファイバ（例えば、プラスチ ックファイバ）であってもよい。好ましくは、光ファイバは、コアの直径が50μ ｍから100μｍまでの範囲に亘る多モードファイバである。多モード光ファイバ のコアの直径は通常、単モード光ファイバよりも大きく、その結果、多モード光 ファイバの整合許容誤差は、単モード光ファイバよりも大きい。 光電子素子は、エッジ発光レーザ（edge-emitting laser）、スーパールミネ センスダイオード（ＳＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、他の 面放出装置または光検出器等の様々な種類の素子であってもよい。光電子素子は また、ＶＣＳＥＬおよびトランジスタの組合せ、または光検出器およびトランジ スタの組合せのような１つ以上の素子を組み合わせた集積素子であってもよい。 光電子素子がＶＣＳＥＬである場合には、光接続装置は、光信号を光ファイバ の送る送信器として機能する。一般的に、この接続装置の整合の許容誤差は２− 20μｍの範囲にある。例えば、各々のＶＣＳＥＬの直径が約20μｍであり、各々 のファイバが、コアの直径が約62.5μｍである多モードファイバである場合には 、整合の許容誤差は、約10μｍである。 光接続装置にはさらに、ＶＣＳＥＬを駆動し変調する、ＶＣＳＥＬアレイに接 続された電子回路手段を備えていてもよい。このような電子回路手段は、半導体 チップ上に一体に形成されていても、もしくは混成集積回路としてのＶＣＳＥＬ と一体となっていてもよい。 光電子素子が半導体チップ上に形成された光検出器である場合には、光接続装 置は、光ファイバからの光信号を受信する受信器として機能する。例えば、各々 の光検出器が約100μｍの直径を有するショットキー障壁光検出器であり、各々 のファイバが約62.5μｍのコア直径を有する多モードファイバである場合には、 ファイバと検出器との間の整合の許容誤差は約20μｍである。 上述した好ましい実施の形態において、一次元のアレイを実施例として用いて いる。しかしながら、同様に二次元のアレイを用いても二次元光接続装置を形成 することができる。 本発明の第２の実施の形態において、光接続装置は光コネクタおよび光電子基 板からなる。この光コネクタは、ホルダ、該ホルダに取り付けられた複数の光フ ァイバ、および案内手段からなる。この光電子基板は、基体、該基板上に配置さ れた半導体チップ、および該半導体チップ上に一体に形成された光電子素子アレ イからなる。光電子基板はさらに、前記基体内に形成された第１の整合手段、お よび該第１の整合手段に関して前記光電子素子アレイを適切に位置付けるように 前記半導体チップと前記基体との間に配置された第２の整合手段を備えている。 光コネクタの案内手段を前記光電子基板の第１の整合手段に機械的に整合させて 噛み合わせることにより、光ファイバは光電子素子アレイに接続される。 第２ａ図は、光コネクタ150および光電子基板101からなる光接続装置の好まし い実施の形態を示している。便宜上、第２ａ−ｂ図の第１図と同様の部材には、 第１図と同一の番号を付けている。この実施の形態における光ファイバコネクタ 150は、第１の実施の形態における光コネクタと同一であり、したがって、ここ では詳細に説明しない。 光電子基板101は、誘電基体90と、該基体上に配置された半導体チップ105と、 該半導体チップ上に一体に形成された直線光電子素子アレイ110と、該光電子素 子アレイに接続された電子回路手段117と、該回路手段に接触させるための、基 体の周囲に規定された接触パッド108とからなる。光電子基板にはさらに、案内 ピンを収容する第１の整合手段として、基体内に形成された２つの整合孔119が 設けられている。第２ｂ図に示しているように、この光電子基板はさらに、半導 体チップの第２の面95および基体の第１の面96の間に形成された第２の整合手段 91を備えている。この第２の整合手段は、光電子素子アレイを、基体内に京成さ れた第１の整合手段119に横方向に整合させる。 この光接続装置を形成する原理を以下に示す。 光電子素子を最初に半導体チップ上に形成する。これらの光電子素子を配列し て光ファイバアレイと同一のパターンを有するアレイを形成する。発達した半導 体技術を用いて、どの２つの隣接する光電子素子の中心間の距離も、どの２つの 隣接する光ファイバの中心間の距離と同一となるように、光電子素子の一を正確 に定義できる。 次に、基体中の整合孔119を精密レーザ孔あけのような技術を用いて定義する 。整合孔は、光ファイバコネクタのトンネル141とほとんど同一の直径を有し、 ２つの整合孔の中心間の距離は、トンネル間の距離とほとんど同一である。この ように、案内ピンを整合孔に整合させることができる。 次いで、フリップチップボンディング技術を用いて、光電子素子アレイを整合 孔に横方向に整合させる。第２ｂ図に示すように、フリップチップボンディング 技術は主に、基体の第１の面96上に第１の組の金属パッド93を形成する工程を含 み、その形成パターンは整合孔119に関して所定の位置関係にある。この後に、 基体上にはんだの層を溶着させる。次いではんだの層に、写真平板およびエッチ ングを用いて模様を付けて、第１の組の金属パターンの上面に第２の組のはんだ パターンを形成する。次いで、第１の組の金属パッドの鏡像である第３の組の金 属パッド92を半導体チップの第２の面95に定義する。第３の組を第１の組に垂直 に整合させる場合、光電子素子アレイもまた光ファイバアレイに垂直に整合され るような方法で、光電子素子アレイが整合孔に横方向に整合されるように、赤外 整合技術を用いることにより、第３の組のパターンを光電子素子アレイに整合さ せる。 好ましくは、第３の組のパターンを自己整合工程により第１の組に整合させる 。この自己整合工程において、第３の組を最初に大雑把に第２の組に整合させる 。次いで、熱を加えてはんだを溶融する。溶融したはんだは、第３と第１の組の 金属パターンの間に限定され、このパターンを横方向に越えて流動しない。はん だの表面張力により、第３の組のパターンは第１の組のパターンに自動的に自動 的に整合される。熱を除いたときには、はんだが冷めて、自己整合工程が完了す る。このフリップチップ技術は、ウェイル等の「Flip-Chip Bonding Optimize O pto-Ics」、IEEE Circuit and Devices、25-31頁、1992年11月に詳細に説明され ており、この文献をここに引用する。 その結果、はんだ流動自己整合工程が完了したときに、ファイバアレイが案内 ピンに整合されるのと同様な方法で、光電子素子アレイが横方向に整合孔に整合 される。このように、案内ピンを整合孔に垂直に整合し、噛み合わせることによ り、ファイバアレイを光電子素子アレイに整合させ、接続する。 第１ａ図の光接続装置の場合のように、光電子素子がＶＣＳＥＬであり、電子 回路手段117がＶＣＳＥＬを駆動し変調させる集積回路である場合には、光接続 装置は、光信号を光ファイバに送信する光送信器として機能する。光電子素子が 光検出器である場合には、光接続装置は、光ファイバを通して送信された光信号 を受信する光受信器として機能する。光検出器は、光信号に対応する電気信号を 、コンピュータまたはプロセッサのような他の回路に転送する前にこれらの電気 信号を処理する電子回路手段に送信する。光電子素子がＶＣＳＥＬおよび光検出 器の両方を備える場合には、この光接続装置は、効果的に送信器および受信器の 両方を役割を果たす。 はんだ流動自己整合工程を用いることにより、２つ以上の個別の半導体チップ を１つの光ファイバアレイに整合させてもよいことに注目すべきである。この場 合、半導体チップ上の光電子素子をファイバクネクタのいくつかの光ファイバに 接続し、一方、他のウェーハの光電子素子を他の光ファイバに接続する。このよ うにして、送信器および受信器を１つの光コネクタに接続してもよい。 第３図は、20のピンを有するパッケージ200内に搭載した第２図に示す光接続 装置を示すものである。このファイバコネクタは、光電子基板に容易に脱着でき る。 第４ａ図は、基板と基板を接続するための本発明の光接続装置を使用した状態 を示すものである。この用途において、基板400がコネクタ405および415を介し て基板410に接続されている。第４ｂ図は、コネクタ405または415の拡大図であ る。コネクタ405または415の各々は、第１ａ図または第３図に示した光接続装置 のような光接続装置から構成されている。コネクタ405が送信器である光接続装 置のみを備え、コネクタ415が受信器である光接続装置のみを備える場合には、 データは基板400から基板410へのみ送信される。しかしながら、コネクタ405お よび415の両方が送信器および受信器の両方の役割を果たす光接続装置を備えて いる場合には、光ファイバリボンを介して基板間で全二重式（full duplex fash ion）にデータを送受信することができる。 本発明の第３の実施の形態において、光接続装置は、接続端を有する光ファイ バおよびこの光ファイバの接続端に接続された垂直共振器面発光レーザを備えて いる。 光ファイバはコアおよびこのコアを囲むクラッド層からなる。接続端のコアは 、縁構造を形成するように窪んでおり、この縁はクラッド層からなる。 ＶＣＳＥＬには、一方の上面に他方が配置された形成された複数の層からなる 分散ブラッグ反射器である第２のミラーが設けられている。好ましくは、第２の ミラーの最上層は、縁の内径よりも小さい直径を有するメサを形成する。このメ サは、縁の中にこのメサの大部分を配置するように接続端と噛み合っている。Ｖ ＣＳＥＬは、光ファイバにほとんど送られる光を放出する。 第５ａ−ｃ図は本発明の好ましい実施の形態を示すものである。 具体的には、第５ａ図は、接続する前の光ファイバ500およびＶＣＳＥＬの斜 視図である。光ファイバ500は、コア505およびコアを囲むクラッド層510からな る。光ファイバの接続端515において、コアは、主にクラッド層から作られてい る縁516を形成するように窪んでいる。ＶＣＳＥＬには、第２のミラーの外側の 層、第５ｂ図に示した下側にあるいくつかの層、およびメサを囲む接触部565 がある。 第５ｂ図は、光接続装置の断面図である。ＶＣＳＥＬには、基体520上に形成 された第１のミラー525、第１のスペーサ530、活性領域535、第２のスペーサ540 第２のミラーの一部545、および第２のミラーのメサ部分555が設けられている。 ＶＣＳＥＬはさらに、メサを囲む接触部565および基体上に形成された接触部575 を備えている。さらに、雰囲気から面のほとんどを保護するパッシベーション層 560がある。好ましくは、このパッシベーション層はＳｉＯ₂層である。レーザは さらに、活性領域を囲む、環状に埋め込まれた電流閉込層（annular implanted current confinementlayer）550を備えている。 第１および第２のミラーの両方は分散ブラッグ反射器であり、各々は一方の上 面に他方が形成された複数の層からなる。さらに、各々の層は、四分の一波長の 厚さであり、この波長は層内の波長である。好ましくは、メサ555は誘電層から なり、層545は、接触部565と抵抗が小さい状態で接触するようにドーピング濃度 が大きい半導体層である。 光ファイバの接続端は、光エポキシ570によりＶＣＳＥＬの上側部分にしっか りと固定されている。 この光接続装置内の光ファイバは、単モードファイバ、多モードファイバ、ま たはプラスチックファイバであっても差支えない。 第５ｃ図はこのような接続装置の斜視図である。この接続装置において、全て の光が、追加の整合手段を必要とせずに光ファイバ中に実質的に送られる。 この接続装置を以下のように製造する。最初に、第５ｂ図に示すＶＣＳＥＬを 用意し、続いて、接続端でコアが窪んだ光ファイバを製造する。ガラス製光ファ イバのコアおよびクラッド層は通常、両者ともシリカから作られる。しかしなが ら、コアを通常ドープして、屈折率を増加させ、その後、緩衝フッ化水素酸（Ｂ ＨＦ）または他の酸によりコアをクラッド層から選択的にエッチングしても差支 えない。次に、エッチングしたファイバをＶＣＳＥＬに整合させて、ＶＣＳＥＬ のメサを縁にフィットさせる。次いで、光エポキシをファイバおよびレーザに施 す。 このような接続装置を一次元アレイまたは二次元アレイに作成しても差支えな く、ここでは、一体に形成されたＶＣＳＥＬのアレイは光ファイバのアレイに接 続されている。 第６ａ−ｂ図は、光ファイバの直線アレイを構成するファイバコネクタ650が ＶＣＳＥＬの直線アレイに接続されている光接続装置の実施の形態を示している 。具体的には、第６ａ図は、接続前のＶＣＳＥＬアレイおよびファイバアレイを 示しており、一方、第６ｂ図は、接続後の接続装置を示している。 この実施の形態において、各々のＶＣＳＥＬおよび各々の光ファイバは、第５ ｂ図に示したものと同一の構造をしているので、ここではそれらの詳細について は記載しない。さらに、第１−４図に示した実施の形態について記載したように 、ファイバコネクタ内の１組のトンネルと案内ピン、およびＶＣＳＥＬに隣接す る整合孔を用いることにより、ファイバコネクタ650をＶＣＳＥＬに整合させて 接続することができる。 当業者には明らかであるように、本発明の範囲内で様々な変更を行なってもよ く、本発明の範囲は、後の請求の範囲以外に制限されるものではない。 この明細書全体に亘り、光ファイバは単モードファイバ、多モードファイバ（ 例えば、プラスチックファイバ）、または他の種類の光ファイバであってもよく ；光電子素子のアレイは、一次元または二次元のものであってもよく；光電子素 子はエッジ発光レーザ、スーパールミネセンスダイオード、ＶＣＳＥＬ、光検出 器または他の種類の光電子素子であってもよい。これらはすべて本発明の範囲に 包含される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＫ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＵＡ， ＵＺ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１の平坦面を有するホルダと、 該ホルダに装着された複数の光ファイバであって、各々の光ファイバが光の送 受信ができるように露出した状態で前記第１の平坦面に隣接する第１の端を有し 、該光ファイバの第１の端が第１のパターンを有するファイバアレイを形成する 、複数の光ファイバと、 前記ホルダ内の、前記ファイバアレイに対応する位置に配置される案内手段と からなる並列光ファイバコネクタ；および 半導体チップ上に一体に形成され、前記ファイバアレイの前記第１のパターン と実質的に同一なパターンを有する光電子素子アレイと、 前記半導体チップ上に形成され、前記ファイバアレイに対する前記案内手段の 前記位置と実質的に同一な位置で、前記光電子素子のアレイに対応して定められ た位置に配置される整合手段とを有し、前記整合手段が前記光電子素子アレイを 前記光ファイバアレイに機械的に整合するように前記案内手段を受け入れ、これ により各々の光電子素子が光ファイバに整合され、前記光電子素子が前記ファイ バアレイの中へ光を送信したり、前記ファイバアレイから光を受信したりする光 電子基板からなることを特徴とする光接続装置。 ２． 前記案内手段が、前記ホルダの前記第１の平坦面を通り抜けて延び、前記 ホルダに取り付けられている２つの案内ピンを有し、 前記整合手段が、２つの整合用の孔と、前記整合用の孔に前記案内ピンを整合 してはめ込むことにより前記光電子素子アレイに整合された前記ファイバアレイ とを有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の接続装置。 ３． 前記ファイバアレイが前記２つの案内ピンの間に配置されていることを特 徴とする請求の範囲第２項記載の接続装置。 ４． 前記案内手段が、前記ホルダに取り付けられた２つのピンを有し、該ピン が前記ホルダの前記第１の面と垂直な方向に前記第１の面を通り抜けて延び、前 記ファイバアレイが、前記整合用の孔に前記案内ピンを整合してはめ込むことに より前記光電子素子アレイに整合されていることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の接続装置。 ５．前記ファイバアレイが前記２つの案内ピンの間に配置されていることを特徴 とする請求の範囲第４項記載の光接続装置。 ６． 前記ファイバが１次元アレイを形成することを特徴とする請求の範囲第１ 項記載の接続装置。 ７． 前記ファイバが２次元アレイを形成することを特徴とする請求の範囲第２ 項記載の接続装置。 ８． 前記光電子素子アレイが垂直共振器面発光レーザの１次元アレイを含み、 該各レーザが該レーザによる光照射を受信するファイバの軸方向に整合されてい ることを特徴とする請求の範囲第６項記載の接続装置。 ９． 前記レーザアレイに接続される該レーザ駆動、変調用の第１の電子回路手 段をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の接続装置。 １０． 前記各光ファイバがプラスチック光ファイバであることを特徴とする請 求の範囲第８項記載の接続装置。 １１． 前記各光ファイバが単モードの光ファイバであることを特徴とする請求 の範囲第８項記載の接続装置。 １２． 前記各光ファイバが多モードの光ファイバであることを特徴とする請求 の範囲第８項記載の接続装置。 １３． 前記各多モード光ファイバの直径がほぼ62.5μｍであることを特徴とす る請求の範囲第１２項記載の接続装置。 １４． 前記各垂直共振器面発光レーザの直径がほぼ20μｍであることを特徴と する請求の範囲第１３項記載の接続装置。 １５． 前記光電子素子アレイが、ファイバの一端に軸方向に整合され、前記レ ーザによる発光を受信する１次元の光検出器を含むことを特徴とする請求の範囲 第６項記載の接続装置。 １６． 前記光検出器がショットキーバリア光検出器であることを特徴とする請 求の範囲第１５項記載の接続装置。 １７． 前記光検出器からの電子信号を受信する第２の電子回路手段をさらに有 することを特徴とする請求の範囲第１５項記載の接続装置。 １８． 前記光ファイバが多モードの光ファイバであることを特徴とする請求の 範囲第１６項記載の接続装置。 １９． 前記各多モード光ファイバの直径がほぼ62.5μｍであることを特徴とす る請求の範囲第１８項記載の接続装置。 ２０． 前記各光検出器の直径がほぼ100μｍであることを特徴とする請求の範 囲第１９項記載の接続装置。 ２１． 少なくとも１つの平坦面を有するホルダと、 該ホルダに装着された複数の光ファイバであって、各々の光ファイバが光の送 受信ができるように露出した状態で前記第１の面に隣接する第１の端を有し、該 光ファイバの第１の端が第１のパターンを有するファイバアレイを形成する、複 数の光ファイバと、 前記ホルダ内の、前記ファイバアレイに対応する位置に配置される案内手段と からなる並列光ファイバコネクタ；および 第１の面と第１の整合手段を含む基板と、該基板上に配置される半導体チップ の第１の面上に一体に形成され、前記ファイバアレイの前記第１のパターンと実 質的に同一なパターンを有する光電子素子アレイと、 前記半導体チップ上に形成され、前記ファイバアレイに対する前記案内手段の前 記位置と実質的に同一な位置で、前記光電子素子のアレイに対応して定められた 位置に配置される第１の整合手段と、前記第１の整合手段に前記光電子素子アレ イを整合するための第２の整合手段を有し、前記第１の整合手段が前記光電子素 子アレイを前記光ファイバアレイに機械的に整合するように前記案内手段を受け 入れ、これにより各々の光電子素子が光ファイバに整合され、前記光電子素子ア レイが前記ファイバアレイの中へ光を送信したり、前記ファイバアレイから光を 受信したりする光電子基板とからなることを特徴とする光接続装置。 ２２． 前記第２の整合手段が２つの同一の金属パターンで、１つは前記半導体 ウエハーの第２の面上に形成され、もう１つは基板の第１の面に形成されるパタ ーンのセットの間に形成されることを特徴とする請求の範囲第２１項記載の接続 装置。 ２３． 前記案内手段が、前記ホルダの前記第１の平坦面を通り抜けて延びる、 前記ホルダに取り付けられている２つのピンを有し、 前記第１の整合手段が、２つの整合用の孔と、前記整合用の孔に前記案内ピン を整合してはめ込むことにより前記光電子素子アレイに整合された前記ファイバ アレイとを有することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の接続装置。 ２４． 前記ファイバアレイが前記２つの案内ピンの間に配置されていることを 特徴とする請求の範囲第２３項記載の接続装置。 ２５． 前記案内手段が、前記ホルダに取り付けられた２つのピンを有し、該ピ ンが前記ホルダの前記第１の面と垂直な方向に前記第１の平坦面を通り抜けて延 び、前記ファイバアレイが、前記孔に前記ピンを整合してはめ込むことにより前 記光電子素子アレイに整合されていることを特徴とする請求の範囲第２１項記載 の接続装置。 ２６．前記ファイバアレイが前記２つのピンの間に配置されていることを特徴と する請求の範囲第２５項記載の光接続装置。 ２７． 前記ファイバが２次元アレイを形成することを特徴とする請求の範囲第 ２１項記載の接続装置。 ２８． 前記ファイバが１次元アレイを形成することを特徴とする請求の範囲第 ２２項記載の接続装置。 ２９． 前記光ファイバがプラスチック光ファイバであることを特徴とする請求 の範囲第２８項記載の接続装置。 ３０． 前記光ファイバが単モードの光ファイバであることを特徴とする請求の 範囲第２８項記載の接続装置。 ３１． 前記光ファイバが多モードの光ファイバであることを特徴とする請求の 範囲第２８項記載の接続装置。 ３２． 前記各多モード光ファイバの直径がほぼ62.5μｍであることを特徴とす る請求の範囲第３１項記載の接続装置。 ３３． 前記光電子素子アレイが、１次元の垂直共振器面発光レーザからなり、 該各レーザが該レーザによる発光を受信するファイバの一端に軸方向に整合され ることを特徴とする請求の範囲第３２項記載の接続装置。 ３４． 前記レーザアレイに接続される該レーザ駆動、変調用の第１の電子回路 手段をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第３２項記載の接続装置。 ３５． 前記各垂直共振器面発光レーザの直径がほぼ20μｍであることを特徴と する請求の範囲第３４項記載の接続装置。 ３６． 前記光電子素子アレイが、ファイバの一端に軸方向に整合され、前記レ ーザによる発光を受信する１次元の光検出器を含むことを特徴とする請求の範囲 第３１項記載の接続装置。 ３７． 前記光検出器からの電子信号を受信する第２の電子手段をさらに有する ことを特徴とする請求の範囲第３６項記載の接続装置。 ３８． 前記光検出器がショットキーバリア光検出器であることを特徴とする請 求の範囲第３６項記載の接続装置。 ３９．前記光ファイバが多モードの光ファイバであることを特徴とする請求の範 囲第３６項記載の接続装置。 ４０． 前記各多モード光ファイバの直径がほぼ62.5μｍであることを特徴とす る請求の範囲第３９項記載の接続装置。 ４１． 前記各光検出器の直径がほぼ100μｍであることを特徴とする請求の範 囲第４０項記載の接続装置。 ４２． 光コネクタを光電子基板に接続する方法において、 少なくとも１つの平坦面を有するホルダと、 該ホルダに装着され、光の送受信ができるように露出した状態で前記第１の面 に隣接する前記第１の端を各々有する複数の光ファイバであって、該光ファイバ の第１の端が第１のパターンを有するファイバアレイを形成する複数の光ファイ バと、 前記ホルダの前記ファイバアレイに対応する位置に配置される案内手段とから なる並列光ファイバコネクタを提供し； 半導体チップ上に一体に形成され、前記ファイバアレイの前記第１のパターン と実質的に同一なパターンを有する光電子素子アレイと、 前記チップ上に形成され、前記ファイバアレイに対応する前記案内手段の前記 位置と実質的に同一な位置で、前記光電子素子のアレイに対応する位置に配置さ れる整合手段とを有する光電子基板を提供し； 前記基板上の前記整合手段を、前記光ファイバアレイが前記光電子素子アレイ に機械的に整合するように、前記コネクタを前記案内手段に整合してはめ込み、 これにより各光電子素子が光ファイバの一端に整合され、前記光電子素子アレイ は前記ファイバアレイの中へ光を送信したり、前記ファイバアレイから光を受信 したりすることを特徴とする接続方法。 ４３． 光コネクタを光電子基板に接続する方法において、 少なくとも１つの平坦面を有するホルダと、 該ホルダに装着され、光の送受信ができるように露出した状態で前記第１の面 に隣接する前記第１の端を各々有する複数の光ファイバであって、該光ファイバ の第１の端が第１のパターンを有するファイバアレイを形成する複数の光ファイ バと、 前記ホルダの前記ファイバアレイに対応する位置に配置される案内手段とから なる並列光ファイバコネクタを提供し； 第１の面と第１の整合手段を含む基板と、該基板上に配置される半導体チップ の第１の面上に一体に形成され、前記ファイバアレイの前記第１のパターンと実 質的に同一なパターンを有する光電子素子アレイと、 前記第１の整合手段に前記光電子素子アレイを整合するための第２の整合手段 とを有し、 前記第１の整合手段が、前記ファイバアレイに対応する前記案内手段の前記位 置と実質的に同一な位置で、前記光電子素子のアレイに対応する位置に配置され る光電子基板を提供し； 前記基板上の前記第１の整合手段を、前記光ファイバアレイが前記光電子素子 アレイに機械的に整合するように、前記コネクタを前記案内手段に整合してはめ 込み、これにより各光電子素子が光ファイバの一端に整合され、前記光電子素子 アレイは前記ファイバアレイの中へ光を送信したり、前記ファイバアレイから光 を受信したりすることを特徴とする接続方法。 ４４． 接続端を有する光ファイバであって、コアおよび該コアを覆うクラッド 層からなり、前記接続端における前記コアが、実質的に前記クラッド層からなる 縁を持つ構造となるように凹状にくぼんでいる光ファイバ；および 半導体基板と、該基板上に形成された第１のミラーおよび前記第１のミラーの 上に平行に配置され、該第１のミラーとの間に基板と垂直な方向の光共振器を形 成する第２のミラーであって、前記第１のミラーと前記第２のミラーが、一方の 上にもう一方が形成される複数の層からなる分散ブラッグ反射器である第１のミ ラー並びに第２のミラーと、前記ミラー間に位置する第１および第２のスペーサ により囲まれた活性領域とを有し、前記第２のミラーの最上位層が、直径が前記 縁の内径よりも小さいメサを形成し、該メサが前記縁を持つ構造に該メサの一部 が前記縁の内部に位置するようにはめ込まれ、前記レーザが前記光ファイバの中 にそのほとんどが送り込まれる光を放出する垂直共振器面発光レーザからなるこ とを特徴とする光接続装置。 ４５． 前記光ファイバの接続端と前記レーザの間の相対的な位置を維持するホ ールド手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第４４項記載の接続装置 。 ４６． 前記ホールド手段の前記接続端と前記レーザの外部にエポキシ樹脂が塗 られていることを特徴とする請求の範囲第４５項記載の接続装置。 ４７． 前記レーザが、メサを囲い、前記活性領域に近接する前記第２のミラー の前記層上に形成される接点を有することを特徴とする請求の範囲第４４項記載 の接続装置。 ４８． 前記ファイバが単モードのファイバであることを特徴とする請求の範囲 第４４項記載の接続装置。 ４９． 前記ファイバが多モードのファイバであることを特徴とする請求の範囲 第４４項記載の接続装置。 ５０． 前記メサが１μｍから３μｍの暑さを有することを特徴とする請求の範 囲第４４項記載の接続装置。 ５１． 前記レーザが、前記活性領域の周りに環状に埋め込まれた電流閉じこめ 領域をさらに有することを特徴とする請求の範囲第４４項記載の接続装置。 ５２． 並列光接続装置において、 第１の平坦面を有するホルダと、 該ホルダに装着され、光の送受信ができるように露出した状態で前記第１の面 に隣接する接続端を各々有する複数の光ファイバであって、該各光ファイバがコ アおよび該コアを覆うクラッド層からなり、前記接続端における前記コアが、実 質的に前記クラッド層からなる縁を持つ構造となるように凹状にくぼみ、かつ該 光ファイバの前記接続端が第１のパターンを有するファイバアレイを形成する光 ファイバとからなる光コネクタ；および 半導体チップ上に一体に形成され、前記ファイバアレイと実質的に同一なパタ ーンを有する垂直共振器面発光レーザのアレイであって、 前記チップ上に形成される第１のミラーおよび前記第１のミラーの上に平行に 配置され、該第１のミラーとの間に基板と垂直な方向の光共振器を形成する第２ のミラーであって、前記第１のミラーと前記第２のミラーが、一方の上にもう一 方が形成される複数の層からなる分散ブラッグ反射器である第１のミラー並びに 第２のミラーと、前記ミラー間に位置する第１および第２のスペーサにより囲ま れた活性領域とを有し、第２のミラーの最上位層が、直径が前記縁の内径よりも 小さいメサを形成し、該メサが前記縁を持つ構造に該メサの一部が前記縁の内部 に位置するようにはめ込まれ、前記レーザが前記光ファイバの中にそのほとんど が送り込まれる光を放出する垂直共振器面発光レーザアレイからなることを特徴 とする光接続装置。 ５３． 前記光ファイバアレイの接続端と前記レーザの間の相対的な位置を維持 するホールド手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第５２項記載の接 続装置。 ５４． 前記ホールド手段の前記接続端と前記レーザの外部にエポキシ樹脂が塗 られていることを特徴とする請求の範囲第５３項記載の接続装置。 ５５． 前記各レーザが、メサを囲い、前記活性領域に近接する前記第２のミラ ーの前記層上に形成される接点を有することを特徴とする請求の範囲第４４項記 載の接続装置。 ５６． 前記各ファイバが単モードのファイバであることを特徴とする請求の範 囲第５３項記載の接続装置。 ５７． 前記各ファイバが多モードのファイバであることを特徴とする請求の範 囲第５３項記載の接続装置。 ５８． 前記メサが１μｍから３μｍの暑さを有することを特徴とする請求の範 囲第５３項記載の接続装置。 ５９． 前記レーザが、前記活性領域の周りに環状に埋め込まれた電流閉じこめ 領域をさらに有することを特徴とする請求の範囲第５３項記載の接続装置。 ６０． 前記ホルダ内に配置される案内手段と、前記チップ上に形成される整合 手段とをさらに有し、該整合手段が、前記ファイバアレイに前記レーザアレイを 機械的に整合するように前記案内手段を受け入れることを特徴とする請求の範囲 第５３項記載の接続装置。 ６１． 前記案内手段が、前記ホルダの前記第１の平坦面を通り抜けて延びる、 前記ホルダに取り付けられている２つのピンを有し、 前記整合手段が、前記チップ上の２つの整合用の孔と、前記整合用の孔に前記 案内ピンを整合してはめ込むことにより前記レーザアレイに整合された前記ファ イバアレイとを有することを特徴とする請求の範囲第６０項記載の接続装置。 ６２． 前記ファイバアレイおよび前記レーザアレイが実質的に同一なパターン を有する２次元アレイであることを特徴とする請求の範囲第５３項記載の接続装 置。 ６３． 前記ファイバアレイおよび前記レーザアレイが実質的に同一なパターン を有する１次元アレイであることを特徴とする請求の範囲第５３項記載の接続装 置。 ６４． 前記光電子素子アレイが、スーパールミネセンスダイオードの１次元ア レイからなり、該各ダイオードが１本のファイバに軸方向に整合され、該ファイ バが前記ダイオードの光を受信することを特徴とする請求の範囲第６項記載の接 続装置。 ６５． 前記光電子素子アレイが、スーパールミネセンスダイオードの１次元ア レイからなり、該各ダイオードが１本のファイバの端に軸方向に整合され、該フ ァイバが前記ダイオードの光を受信することを特徴とする請求の範囲第３２項記 載の接続装置。 ６６． 前記各レーザが前記基板の下に位置する基板接点をさらに有することを 特徴とする請求の範囲第５５項記載の接続装置。