JP2006515680A - 導波路及び／又はファイバーの間の自由空間光伝搬のための光学集成体 - Google Patents

Abstract

光学装置は、基板(921)と、基板上の第1及び第2の透過光学素子(920a,920b)と、光学的コンポーネント(300)と、透過素子間の基板上の集束光学素子(220a,b)とを含む。

Description

背景
本発明の分野は自由空間光学出力転送に関する。具体的には、導波路及び/又はファイバーの間の自由空間光伝搬のための光学集成体、及び光学集成体の組立方法が、本明細書中に開示される。

導波路又は光ファイバー内にまだ導入することのできない多くの光学的コンポーネントがあり、このような光学的コンポーネントは、成分中を通る光学出力のいわゆる「自由空間」伝搬を必要とする。このような成分の横方向寸法は典型的にはあまりにも大きいので、伝搬する光学出力の横方向の閉じ込め又は誘導を可能にすることはできない。光学出力は成分中を伝搬するにつれて収束又は発散することになる。このような成分が、1つ又は2つ以上のプレーナー型導波路及び/又は光ファイバーを含む光透過系内に組み込まれなければならない場合、付加的な集束光学素子及び/又は捕集光学素子が以下のことのために必要となる：1)光ファイバー又はプレーナー型導波路(典型的には直径約10μm未満であり、ファイバー又は導波路を出るときに発散する)の端部から射出する小さな導波モードを、光学的コンポーネントを透過することができる自由空間光学モードに変換すること；及び/又は、2)自由空間光学モードを捕集し、そしてこれを、別の光ファイバー又はプレーナー型導波路内に効率的にカップリングできる光学モード(典型的には収束型)に変換する。ファイバー/導波路の間の光学出力転送全効率は、付加的な集束光学素子及び/又は捕集光学素子によりファイバー/導波路光学モード間で達成された空間的モード整合度によって、大部分が決定される。

デュアル・レンズ光学集成体の従来技術例は図1及び図2に示されている。光学アイソレーター40(この例では、その面に入力偏光子及び出力偏光子が接合されているファラデー回転子を含む)が、2つのレンズ22及び72(図示のようにファイバー端部から所定の間隔を置いているか、或いはファイバー端部と接触している図1のボールレンズ；図2ではファイバー端部上に融合された勾配屈折率[GRIN]光ファイバー・カップリング・セグメント)の間に位置決めされている状態で示されている。光学モードは図1及び2において、概ね破線によって示されている。シングルモード光ファイバー20を通って伝搬する光学出力はファイバーを出て、次いでレンズ22によって集束されることにより、アイソレーター40を通って伝搬する(発散度が減小するとともに実質的に視準され、又は収束型となる)。一旦アイソレーター40を通ると、伝搬する光学出力(典型的にはこの時点で発散型となるが、これは必ずしも必要でない)が捕集され、そしてシングルモード・ファイバー70内にレンズ72によってカップリングされる。アイソレーター40を通るファイバー20とファイバー70との間の光透過は、ファイバー端部及びレンズの両方に対する厳しい長手方向、横方向及び角度の整列トレランス範囲内でのみ(典型的には数μm以下)、動作上許容可能なレベルを上回るように維持される(すなわち、レンズは2つのファイバー間に十分な空間モード整合を可能にする)。これらのトレランス内で整列を達成するには、典型的には効果で時間のかかる能動的な整列手順が必要となり、集成されるデバイスにかかるコストを押し上げる(「能動的整列」とは、整列手順をガイドするために、ファイバー/レンズを通る光学出力透過がモニタリングされるような手順を意味し；これに対して「受動的整列」手順は、整列手順中に光学出力透過を必要としない)。さらに、図1及び2に示された解決手段は、いくつかのインライン光ファイバー用途にとっては十分であるが、半導体に基づく能動的光学デバイス、例えばレーザー及びモジュレーターとの適合性を有する解決手段、及び/又はプレーナー型導波路光透過成分との適合性を有する解決手段も必要である。これらの事例における光学モード・サイズは、より小さく(場合によっては1〜2μm直径)、発散度はこれに応じてより大きく、動作上許容可能な光学出力転送レベルを達成するために、より厳しい整列トレランスが課される場合もある。

(上述のような)従来技術の欠点のうちの1つ又は2つ以上を克服できる、シングル及びデュアル・レンズ光学集成体の種々の実施態様、及びその組立方法を本明細書中に開示する。
概要

光学装置は、基板と、基板上に位置決めされた第1及び第2透過光学素子と、透過光学素子の近位端部間で基板上に載置された「自由空間」光学的コンポーネントと、透過光学素子の近位端部間で基板上に載置された1つ以上の集束光学素子とを含み、この集束光学素子が、光学的コンポーネントを通して透過光学素子の近位端部間で光学出力を透過するようになっている。透過光学素子は、基板上に形成されたプレーナー型導波路、及び/又は、基板上の溝内に載置された光ファイバーを含んでよい。集束素子は、基板上に載置されるか又はファイバーに接合された勾配屈折率(GRIN)セグメント、プレーナー型導波路の集束セグメント、ボールレンズ、非球面レンズ、及び/又はフレネル・レンズを含んでよい。透過光学素子、光学的コンポーネント、及び集束光学素子の間の1つ又は複数の光路には、透明な埋込用媒体を充填することができる。埋込用媒体は、光学装置をカプセル化又は気密シールするのに役立つ。光学装置内に組み込むことができる光学的コンポーネントの一例が光学アイソレーターである。この装置は、光学集成体又は光学部分集成体、例えばトランスミッター、レシーバー、トランスレシーバー、及びレーザーなどの一部を形成することができる。

デュアル・レンズ光学装置は、1つ又は2つ以上の溝内で基板に固定された一対のGRINセグメントを含む。GRINセグメントは互いに実質的に平行であり、基板上で長手方向に所定の間隔を置いて位置しており、基板に固定されたGRIN光学媒体の共通の長さから形成し、次いでGRINセグメントに分割することができる。対を成すGRINセグメント間に、「自由空間」光学的コンポーネントが位置決めされる。光学的コンポーネントを通して第1及び第2の透過光学素子(例えばプレーナー型導波路及び/又はファイバー)の間で光学出力を透過するために、デュアル・レンズ光学装置を採用する。光ファイバーは基板上の溝内に固定することができ、或いは、装置は第2基板上に、その溝内にGRINファイバー・セグメントが位置する状態で載置することができる。プレーナー型導波路及び/又は光ファイバーは、第2基板上に位置決めすることもできる。埋込用媒体は、光学的コンポーネント、GRINセグメント、導波路、及び/又はファイバーの間の1つ又は2つ以上の光路を充填することができ、デュアル・レンズ光学装置をカプセル化又は気密シールするのに役立つこともできる。デュアル・レンズ光学装置内に組み込むことができる光学的コンポーネントの一例が、光学アイソレーターであり、デュアル・レンズ装置は、光学集成体の一部又は部分集成体、例えばトランスミッター、レシーバー、トランシーバー、及びレーザーなどを形成することができる。

図面に示し下記の説明及び/又は特許請求の範囲に示した、開示された実施態様を参照すれば、導波路及び/又はファイバーの間の自由空間光伝搬に関連する対象及び利点が明らかになる。

なお、本発明をより明らかに説明するために、図示した種々の構造の相対比率を変えることがある。種々の光学デバイス、光導波路、光ファイバー、光学的コンポーネント、光学モード、整列/支持部材及び溝などの相対寸法を、互いに相対的に、また相対横方向比率及び/又は相対長手方向比率において変えることがある。図面のうちの多くの場合、1つ又は2つの要素の横方向寸法又は長手方向寸法は、判りやすさのために他の寸法に対して相対的に誇張されている。

図面に示した実施態様は一例であり、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

それぞれ一例としてのデュアル・レンズ光学集成体200を製造するための、組立/集成配列の例が図3A〜3Fに示されている。それぞれの配列において、空間的に選択的な材料加工を用いて、基板250に細長い溝252、典型的にはV字形溝を設ける。ウェハー・スケールで複数の集成体を同時に組み立てる場合、ほぼ平行な複数の溝252を基板250上に設けることができる(図3C及び3F)。第1の配列例(図3A〜3C)の場合、空間的に選択的な材料加工を用いて、基板250上に凹部領域251及び253a/253bを形成する。これらの凹部領域はV字形溝252を分割する。ウェハー・スケールで実施される組立/集成配列のために、複数の凹部領域251/253a/253bを形成することにより、複数のV字形溝252をそれぞれ図3Cに示すような複数のセグメントに分割することができる。別個の凹部領域を形成してよく(図示せず)、或いは(図3Cに示すように)、V字形溝252に対して実質的に垂直に基板250を横切って延びるスロット又は溝として、凹部領域群を一緒に形成してもよい。いずれの事例においても、(例えば凹部領域内及び/又は凹部領域の近くに整列構造を設けることにより)、必要な場合又は所望の場合には、光学的コンポーネントを後から位置決めし且つ/又は整列させるように、凹部領域251をさらに適合させることができる。同様に、必要な場合又は所望の場合には、導波路及びファイバーに対してデュアル・レンズ光学集成体を後から位置決めし且つ/又は整列させるように、凹部領域253a/253bをさらに適合させることができる。所定の長さの勾配屈折率マルチモード光ファイバー220を、それぞれの溝252内部で位置決めし、そして基板250に固定する。こうして位置決めされ開裂されたGRIN光ファイバー220は、凹部領域251/253a/253bに跨がる。GRINファイバー220を開裂することにより、凹部領域251/253a/253bに跨がる部分を除去し、これによりGRINファイバー・セグメント220a及び220bを形成する。それぞれのファイバー開裂位置は、凹部領域251/253a/253bの対応エッジと実質的に合致してよく、或いは、凹部領域のエッジを超えて延びるファイバー・セグメントの僅かな突出部(開裂プロセスの位置精度/トレランスに相応する、数μmオーダーの部分)を残してよく、或いは、凹部領域のエッジを超えて突出するかなりの長さのGRINファイバー・セグメントを残すこともできる。それぞれのGRINファイバーを開裂することにより、複数のGRINファイバー・セグメント220a/220b対を形成し、これにより、溝252の長さに沿って複数のデュアル・レンズ集成体を形成することができる(図3C)。いくつかの事例において、1つの光学集成体のための凹部領域253bは、溝252に沿って隣接する集成体のための凹部領域253aとして役立つこともできる。他の事例においては、それぞれの集成体に、固有の凹部領域253a/253bを形成する。GRIN光ファイバー・セグメント220a及び220bは、デュアル・レンズ光学集成体200のレンズとして役立つ。セグメント220a及び220b間の隔離距離、並びにセグメント220a及び220bの長さは、開裂プロセスの位置精度によって実質的に決定される。

デュアル・レンズ光学集成体200を製造するための組立/集成配列の第2の例が図3D〜3Fに示されている。空間的に選択的な材料加工を用いて、基板250に細長い溝252、典型的にはV字形溝を設ける。必要な場合又は所望の場合には、光学的コンポーネント(必要な場合又は所望の場合には、凹部領域内及び/又は凹部領域の近くの整列構造を含む)を後から位置決めし且つ/又は整列させるように適合された凹部領域255を、基板250にさらに設けることができる。ウェハー・スケールで複数の集成体を同時に組み立てる場合、ほぼ平行な複数のV字形溝252を基板250上に設けることができる(図3F)。所定の長さの勾配屈折率(GRIN)マルチモード光ファイバー220をそれぞれのV字形溝252内に位置決めし、そして基板250に固定する。V字形溝252に対してほぼ垂直に、ほぼ平行な一組の精密ソーカット254, 256a及び256bを形成する。多数組のソーカット254/256a/256bを形成することにより、V字形溝252の長さに沿って複数のデュアル・レンズ集成体を形成することができる(図3F;判りやすさのために凹部領域255を省いた)。いくつかの事例において、1つの光学集成体のためのソーカット256bは、溝252に沿って隣接する集成体のためのソーカット256aとして役立つこともできる。他の事例においては、それぞれの集成体に、固有のソーカット対256a/256bを形成する。ソーカット254及び256a/256bは典型的には、光ファイバー220を完全に分断するように十分に深く形成され、しばしば少なくともV字形溝252と同じ深さを有するか、或いは必要な場合又は所望の場合には、V字形溝よりも深く形成される。ソーカット254は典型的には凹部領域255(もし存在するならば)ほど深くはない。ソーカット254は、後で配置される光学的コンポーネント(図3A〜3Cには示されていない)を収容するように十分に広幅である。凹部領域255が存在しない場合には、ソーカット254は、後で配置される光学的コンポーネントを受容し、位置決めし、且つ/又は整列させるように役立つことができる。ソーカット254は、基板250の厚さ全体を貫通して延びることはない。

ソーカット254及び256a/256bは、GRIN光ファイバーをセグメント220a及び220bに分割する。これらのセグメントは、デュアル・レンズ光学集成体のレンズとして役立つ。(1つの光学集成体のソーカット256bと隣接集成体のソーカット256aとの間に位置する)いかなる残留GRINファイバー・セグメントも、必要な場合又は所望の場合には、除去又は廃棄することができる。セグメント220a及び220b間の隔離距離は、ソーカット254の幅によって実質的に決定される一方、セグメント220a及び220bの長さは、ソーカット256a/256bの位置及びソーカット254の幅によって実質的に決定される。なお、ソーカット254及び/又は256a/256bは、採用された刃の幅によって決定されたカット幅でのソーの一回パスによって、形成することができる。或いは、ソーカット254及び/又は256a/256bは、1つ又は2つ以上の刃を使用したソーの複数のパスによって、そして、最も外側のパス(残りよりも深く形成することができ、これにより、溝254内にその側方エッジに対してその他の構成部分を後から位置決めするのを容易にする)のために使用された刃の外側エッジの位置によって決定された最終ソーカットの幅によって形成することができる。或いはソーカット254及び/又は256a/256bは、主カットの側方エッジを形成するより薄い実質的に平行な2つのソーカットによって形成することもできる。この場合、ソーカット間に残された基板材料は、空間的に選択的な好適な材料加工技術によって除去される。

更なる加工が必要となる場合には、基板ウェハーを個々の基板チップ250に分割することができる(前記配列のいずれを採用するかとは無関係に、又は機能的に等価な別の配列を採用する場合)。それぞれの個々の基板チップには、デュアル・レンズ光学集成体200が載置されている。デュアル・レンズ光学集成体200は、ソーカット254の一部又は凹部領域251の一部によって分離された一対のGRINファイバー・セグメント220a及び220b(それぞれの溝セグメント252a及び252b)内に位置決めされる)を含む。ソーカットを採用する場合、ソーカット256a/256bは基板250を貫通して延びることにより、基板ウェハーを分割して複数のストリップ又はバーにすることができる。これらのストリップ又はバーを続いて個々の基板チップに分割することができる(基板ウェハーが本来複数の溝252を有している場合)。ソーカット256a/256bは基板250を貫通して延びない場合、又はソーカットを採用しない場合には、任意の好適な方法によって、基板ウェハーを分割してバー又はストリップにし、次いでバーを個々の基板チップに分割しなければならない(ここでもまた、複数のファイバー220を備えた複数の溝252が存在すると想定する)。凹部領域253a/253bの一部又はソーカット256a/256bの一部が、個々の基板チップ250上に残ってよい。

光学集成体200の更なる加工が必要となる場合、このような加工は、基板ウェハーのストリップへの分割(すなわちバー・レベル)後、又はバーの個々の基板チップへの分割(すなわちチップ・レベル)後に実施することができる。しかし、複数のデュアル・レンズ光学集成体のために、基板ウェハーの分割を行う前に、ウェハー・スケールで同時に更なる加工を行うことが有利な場合がある。デュアル・レンズ光学集成体のためのこのような付加的な加工工程は、例えば端面プロフィールの変更；端面光学品質の改善；1つ又は2つ以上の光学コーティングの塗布などのうちの1つ又は2つ以上を含んでよい。

図3A〜3Fに示された手順の例は、デュアル・レンズ光学集成体200(ウェハー・スケールで実施される場合には多くのデュアル・レンズ光学集成体200)をもたらす。デュアル・レンズ光学集成体は、チップ基板250上のそれぞれの溝セグメント252a及び252b内に位置決めされたGRINファイバー・セグメント220a及び220bを含む。共通の溝252内に位置決めされた共通の光ファイバー220から、GRIN光ファイバー・セグメント220a及び220bが生じるので、ファイバー・セグメント220a及び220bによって形成されたレンズは、実質的に同軸的に位置決めされる。GRINファイバー220のいかなる軸方向非対称性(すなわち中心を外れたGRINプロフィール)も自己相関される。それというのもGRINファイバー・セグメント220a及び220bは同じファイバーの隣接するセグメントから形成され、そしてGRINファイバー200がセグメント220a及び220bに分離される前に、それぞれの溝セグメント252a及び252b内に位置決めされるからである。デュアル・レンズ集成体のレンズの潜在的な横方向の誤整合のおそれは、これにより低減され、実質的に排除される。レンズの分離は、ファイバー開裂の位置(図3A〜3C)又はソーカット254の幅(図3D〜3F)によって決定される。そのいずれも、約10ミクロンの精度内で予め決定することがきる。レンズの潜在的な軸方向誤整合(相互の)のおそれは、これにより低減され、実質的に排除される。

レンズの焦点特性は、GRIN光ファイバー220の勾配屈折率横方向プロフィール及びファイバ・セグメント220a及び220bの長さによって決定される。商業的に入手可能な種々のGRINマルチモード光ファイバーの屈折率プロフィールは十分に特徴付けされる。所与のGRIN(所与のGRIN横方向プロフィールを有する)の場合、ファイバー・セグメントの正しい長さは、(標準的な光学設計技術を用いて)デュアル・レンズ光学集成体によって対処される特定の空間モード整合問題に基づいて計算することができ、また典型的には約100μm〜数mmの長さであってよい。カップリングされるべき導波路及び/又はファイバーのモードサイズ及び回折特性、並びに、動作波長、光学的コンポーネントの屈折率及びその他の光学特性、及び周囲の媒体の屈折率を全て用いることにより、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの焦点特性を計算する。これらの焦点特性は、1つの導波路/ファイバーから、デュアル・レンズ光学集成体及び光学的コンポーネントを通って、他の導波路/ファイバー内に入る光学出力転送の動作上許容可能なレベル(すなわち、十分な空間モード整合度)を達成するのに必要とされる。GRINレンズ・セグメントの所望の焦点特性を達成するために必要となる長さトレランスは、典型的には約10ミクロンのオーダーにある。このことはファイバー開裂部(図3A〜3C)又はソーカット254及び256a/256b(図3D〜3F)の位置決めのために達成可能な精度と一致する。

図4A及び4Bにおいて、凹部領域251内にはGRINファイバー・セグメント220a及び220b間で、いわゆる自由空間光学的コンポーネント300が位置決めされている。GRINファイバー・セグメントは、凹部領域251内又は凹部領域251の近くに設けられた任意の整列構造(整列構造は図示せず)によって、位置決め及び/又は整列されている。下記の説明/論議は、ソーカット254又は凹部領域255内に配置された光学的コンポーネント300に等しく当てはまる。光学的コンポーネント300の第1及び第2の端面は、それぞれ第1及び第2のGRINファイバー・セグメント220a及び220bの近位端面に面する。一例としての光学的コンポーネント300は光学アイソレーターであってよい。光学アイソレーターは、透過軸が45°だけオフセットした一対の直線偏光子の間に配置された、非相反45°回転用に構成されたファラデー回転子結晶を含む。これらの偏光子はPolarcor(登録商標)、又はファラデー回転子の面に接合又はその他の方法で固定されたその他のバルク偏光子であってよく、或いは、ファラデー回転子の面上の薄膜コーティングとして提供することもできる。その代わりにレンズ相互間に、他の自由空間光学的コンポーネントを配置することができる。デュアル・レンズ光学集成体200及び/又は光学的コンポーネント300は、レンズ・セグメント220a及び220bの間に光学的コンポーネント300を位置決めして固定するように適合することができる。光学的コンポーネント300の「自由空間」特性に基づき、レンズ・セグメントに対する光学的コンポーネントの横方向整列は典型的にはさほど重要ではない。典型的には、凹部領域251(又は場合によってはソーカット254又はその凹部領域255)の底部上に成分を位置決めし、次いでこの成分を(採用された位置決め装置のトレランス範囲内で)センタリングすることにより、光学的コンポーネントを通るレンズ・セグメント間の透過が実質的に妨げられないほど十分に光学的コンポーネントの横方向寸法を大きくすれば十分である。基板ウェハーの分割前(ウェハー・スケール、製造上の有意な利益を実現)、基板ウェハーのストリップへの分断後(バー・レベル)、又は個々の集成体チップへの分割(チップ・レベル)への分割後に、レンズ・セグメント220a及び220bの間に光学的コンポーネント300を位置決めして固定することができる。

光学的コンポーネント300の屈折率は実質的に十分に特徴付けされなければならず、レンズ・セグメント220a及び220bの焦点特性を構成するための入力として役立つ。光学的コンポーネント300の厚さ、長手方向位置、及び角度整列は、互いに、そして凹部領域251(又は場合によってはソーカット254又はその凹部領域255)の幅に関連する。光学的コンポーネント300の全厚は、レンズ・セグメント220a及び220bの最小隔離距離を決定し、そしてレンズ・セグメントの所望の焦点特性を計算するための別の入力として役立つ。凹部領域251は、光学的コンポーネント300の厚さよりも幅広であってよく、そして基板250、凹部領域251及び/又は光学的コンポーネント300は、十分に正確な角度整列及び長手方向位置決めを可能にするように適合することができる(図4A〜4C；位置決め/整列の適合は図示せず)。好適な適合は、整列エッジ及び/又は他のレジスター面；インターロッキング面；整列マーク又は標的；運動学的整列構造(例えば溝、凹部及び突起など);などを含んでよいが、これに限定されるものではない。或いは、凹部領域251内でその側方エッジに対して、光学的コンポーネント300を位置決めし、これにより角度誤整列及び長手方向位置の変動を低減するか、又は実質的に排除することができる。或いは、凹部領域251は、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの間に光学的コンポーネント300を収容するのにかろうじて十分なだけの幅を有していてよく、これにより、角度誤整列及び長手方向位置の変動を低減するか、又は実質的に排除することができる。正しく位置決めされてしまうと、任意の好適な手段によって、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの間の凹部領域251内で、光学的コンポーネント300を固定することができる。これらの手段の一例としては、接着剤；埋込用媒体(カプセル化材料、及びポリマーなどを含む)；1つ又は2つ以上のクランプ、保持器、カバー又は蓋、又はその他の構造部材；はんだ；静電的相互作用；及び熱/圧力ボンディングなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

GRINレンズ・セグメント220a及び220bの透過面(すなわち端面)上に設けることができる上述の被膜と同様に、光学的コンポーネント300の一方又は両方の表面に反射防止被膜及び/又はその他の光学被膜を設けることが有利な場合がある。或いは、GRINレンズ・セグメントと光学的コンポーネント300の隣接面との間の光路に、屈折率整合用埋込み媒体(例えばポリマー)を充填することができる。このような媒体は典型的には、GRINレンズ・セグメント及び光学的コンポーネントの屈折率に近い、又はこれらの屈折率の間の屈折率を有するように選択することができ、しかし真空又は周囲空気に対して表面における不所望な反射を低減するのに役立つ任意の屈折率を有するように選択することもできる。屈折率整合媒体は、当該光学面(端面)を埋込むように選択的に適用することができ、或いはその代わりに、光学的コンポーネント300全体及びGRINレンズ220a及び220bの隣接部分のためのカプセル化材料として採用することができる(図4C；カプセル化材料は気密シーラントとして役立つ)。カプセル化材料として使用する場合、屈折率整合用埋込用媒体は、凹部領域251内で光学的コンポーネント300を適正な位置に固定する機能を発揮することもでき、またさらに、機械的バリア、湿分バリア、化学的バリア、及び/又は気密保護バリアとして役立つこともできる。

どのような方法でデュアル・レンズ光学集成体200内に光学的コンポーネント300を組み込もうと、その結果として、実質的に内部が整列した光学集成体が形成される。このような光学集成体200及び光学的コンポーネント300は、特定の一対の光透過導波路及び/又はファイバーのために上述のように構成することができる。このような集成体は、第1光学モードで第1光透過導波路/ファイバーから入射光学出力を受容し、その光学出力を光学的コンポーネントを通して透過させ、そして透過された光学出力を、第2光透過導波路/ファイバーの光学モードと整合する(動作上許容可能な限度内で)空間モードに実質的に供給するように位置決めすることができる。具体例を以下に説明するが、これは一例にすぎず、本開示の範囲を限定するものではない。

図5A〜5Cは、シングルモード光ファイバー520a及び520b間で光学出力を転送するように適合されたデュアル・レンズ光学集成体の例を示す。光ファイバー520a及び520bは典型的には実質的に同一であるが、しかしこのことは必ずしも必要ではない。GRINファイバー・セグメント220a及び220bの長さは、シングルモード・ファイバー520aの近位端面を透過する光学モード、及びシングルモード・ファイバー520bの近位端面を透過する光学モードと実質的にモード整合する(動作上許容可能なレベル)のに適している(GRINファイバー・セグメント220a及び220bの隔離距離、光学的コンポーネント300の厚さ及び屈折率、及びGRINファイバー・セグメントと光学的コンポーネント300との間の任意の媒体の厚さ及び屈折率を考える)。凹部領域251/253a/253bが図5A〜図5Cに示されている。ソーカット254/256a/256(及びもし存在するならば凹部領域255)を等しく採用することもできる。隣接する凹部領域253a/253bの間の余剰のGRINファイバー・セグメントを除去し、空の溝セグメント252を残す。基板ウェハー250の分割が行われるので、溝252の空セグメント552a及び552bを有する基板250の領域が、GRINファイバー・セグメント対220a及び220bのいずれかの側に残される。基板ウェハーの分割前(ウェハー・スケール)、基板ウェハーのストリップへの分断後(バー・レベル)、又は個々の集成体チップへの分割後(チップ・レベル)に、GRINファイバー・セグメント対220a及び220bの間に光学的コンポーネント300を位置決めして固定することができる。

シングルモード光ファイバー520a及び520bを、それぞれ空の溝セグメント552a及び552b内に位置決めし、それぞれの溝セグメントに沿って所望の長手方向位置に向かって押す。シングルモード光ファイバー520a及び520bは、接着剤；埋込用媒体(カプセル化材料、及びポリマーなどを含む)；1つ又は2つ以上のクランプ、保持器、カバー又は蓋、又はその他の構造部材；はんだ；静電的相互作用；及び熱/圧力ボンディングを使用して、溝セグメント552a及び552b内に固定することができる。シングルモード・ファイバー520a及び520bの近位端面とそれぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bの遠位端面との間には、屈折率整合用埋込用媒体(例えばポリマー)を採用することにより、不所望な反射を低減又は実質的に排除し、そして光学スループットを増大させることができる。このような屈折率整合用埋込用媒体は、GRINレンズ・セグメント及び光学的コンポーネントの屈折率に近い、又はこれらの屈折率の間の屈折率を有するように選択することができるが、種々の光学面における反射率を低減する任意の媒体を採用することもできる。屈折率整合用埋込用媒体は、GRINファイバー・セグメントの近位端面と、光学的コンポーネント33の端面との間に採用される(もし存在するならば)ものと同じであってよく、或いは、異なる屈折率整合用媒体であってよい。屈折率整合用埋込用媒体は、当該光学面(すなわち端面)を埋めるために選択的に適用することができ、或いは、光学的コンポーネント300、GRINレンズ220a及び220b、及びシングルモード・ファイバー520a及び520bの隣接部分のためのカプセル化材料554として採用することができる(図5C；カプセル化材料は気密シーラントとして役立つこともできる)。屈折率整合用埋込用媒体又はカプセル化材料は、それぞれの溝セグメント内にシングルモード・ファイバーを固定し、且つ/又は、GRINセグメント220a及び220bの間で成分300を固定/屈折率整合することもできる(図5C)。

この組立スキームの例は、シングルモード光ファイバー520a及び520bと、それぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bとの間に、十分に正確な、そして実質的に再生可能/反復可能な横方向整列を可能にする。光学モードは、図5A及び5Bにおいて破線によって概ね示されている。光ファイバーであるシングルモード及びGRINマルチモードの両方は、極めて十分に特徴付けされた商品であり、ファイバーの外径を極めて正確に知ることができる。外径が実質的に等しいシングルモード・ファイバー520a及び520bとGRINファイバー220とを採用し、そして空間的に選択的な材料加工によって形成された共通の基板V字形溝内にこれらのファイバーを配置することにより、シングルモード・ファイバー端部とGRINファイバー・セグメントとを実質的に同軸的に(機械的且つ光学的に)することができ、従って、動作上許容可能な光学出力転送度を可能にするのに十分に正確に横方向に位置決めすることができる。シングルモード・ファイバー520a及び520bの長手方向の位置決めのために、溝セグメント552a及び552b内又はこれらの近くで、又は凹部領域253a/253bの隣接部分内に、整列ストッパ及び/又は整列マーク(図示せず)を形成することができる。シングルモード・ファイバー520a及び520bの近位端部は、対応する整列ストッパに当接することができ、且つ/又は、それぞれのGRINファイバー・セグメントに対する十分に正確な長手方向位置決めに際して、対応する整列マークと、これらと接触することなしに整列することができる。或いは、シングルモード・ファイバー520a及び520bのそれぞれの近位端面は、長手方向位置決めのために、対応するGRINファイバー・セグメントの遠位端面に当接することもできる。

図5A〜図5Cに示されたものと同様の実施態様(すなわち2つの光ファイバーの間に光学集成体を有する)を実施することが望ましい場合がある。この実施態様の場合、デュアル・レンズ光学集成体200と光ファイバー520a及び520bとは全て、溝を備えた第2基板上に載置される。光学的コンポーネント300は基板250上又は第2基板上に載置することができる。GRIN光ファイバー・セグメント220a及び220bと、光ファイバー520a及び520bとを共通の溝内に固定する結果、上述のような実質的に同軸的な整列が得られる。このような実施態様は、本開示の範囲及び/又は特許請求の範囲の中に含まれるものとする。

図6A〜6Cは、第1プレーナー型光導波路720aと(導波路720aと実質的に同一直線上にあり、導波路720aから長手方向に隔たった空間を有している)第2プレーナー型光導波路720bとの間でプレーナー型導波路基板721上に載置されたデュアル・レンズ光学集成体の例を示す。プレーナー型光導波路720a及び720bは任意の好適なタイプであってよく、任意の好適な方法で構成することができ、以下にさらに説明する。デュアル・レンズ集成体は、光学出力を光学的コンポーネント300を通してプレーナー型導波路間で転送するように適合される。GRINファイバー・セグメント220a及び220bの長さは、プレーナー型導波路720aの近位端面を透過する光学モード、及びプレーナー型導波路720bの近位端面を透過する光学モードと実質的にモード整合する(動作上許容可能なレベル)のに適している(プレーナー型導波路720a及び720bの隔離距離、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの隔離距離、光学的コンポーネント300の厚さ及び屈折率、及びGRINファイバー・セグメントと光学的コンポーネント300との間の任意の媒体の厚さ及び屈折率を考える)。基板721上でのプレーナー型導波路720a及び720bの組立前、組立中及び/又は組立後に、V字形溝を導波路の間の基板721上に設ける。基板721の空間的に選択的な材料加工によって(ウェハー・スケール、バー・レベル又は個々のチップ・レベル)、(それぞれの光学モードに対して同軸的な)導波路720a及び720bの実質的に同軸的な整列と、導波路720a及び720bに対するV字形溝の整列とが可能になる。V字形溝及び導波路のこの相対的な整列は、プレーナー型導波路720a及び720bと、V字形溝内に位置決めされたGRINファイバー・セグメント220a及び220bとの実質的に同軸的な光整列を可能にする。導波路720a及び720bの近位端部の近くに存在することがあるV字形溝の任意のスロープ状端部を除去するために、スロット又は溝723a及び723bを形成することができ、これらのスロット又は溝は、導波路720a及び720bの近位端部の近くに存在してよく、また、空間的に選択的な任意の好適な材料加工工程によって形成することができる。空間的に選択的な任意の好適な材料加工によって、導波路720a及び720bの間で基板721上に凹部724を形成することにより、V字形溝の中央部分を排除し、これをV字形溝セグメント722a及び722bに分割する。

こうしてプレーナー型導波路720a及び720bとV字形溝セグメント722a及び722bと凹部724とが設けられたプレーナー型導波路基板721を、光学的コンポーネント300を含むデュアル・レンズ光学集成体200を受容するように調製する。光学集成体基板250を反転させ、プレーナー型導波路基板721上に配置し(すなわち「フリップチップ」を載置する)、これにより、対応するV字形溝セグメント722a及び722b内にGRINファイバー・セグメント220a及び220bが受容され、そして凹部724内には光学的コンポーネント300が受容されるようにする。光学集成体のこのフリップチップ載置は、ウェハー・スケール、バー・レベル又は個々のチップ・レベルで基板721上で実施することができる。GRINファイバー・セグメント220a及び220b、V字形溝セグメント722a及び722b、光学的コンポーネント300、及び凹部724のサイズは、光学的コンポーネントが凹部の底面又は側面と接触する前に、V字形溝セグメントがGRINファイバー・セグメントと機械的に係合するように形成される。このような係合の結果として、GRINファイバー・セグメント220a及び220bと、対応するプレーナー型導波路720a及び720bとが実質的に同軸的に光整列する(動作上許容可能なトレランス内で)。

スロット723a及び723bの外側エッジ相互間の距離は、GRINファイバー・セグメントの外端面相互間の隔離距離よりも広くてよく、そして、導波路基板721、光学集成体基板250、V字形溝セグメント722a及び/又は722b、凹部724、及び/又は光学的コンポーネント300は、導波路720a及び720b間における光学集成体200及び光学的コンポーネント300の十分に正確な長手方向位置決めを可能にするように好適に適合することができる。好適な適合の一例としては、整列エッジ及び/又は他のレジスター面；インターロッキング面；整列マーク又は標的；運動学的整列構造(例えば溝、凹部及び突起など);などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。或いは、V字形溝セグメントのうちの一方のセグメントの外端面を、スロット723a及び723bのうちの1つのスロットの隣接する外側エッジに対して位置決めし、これにより、導波路720a及び720bの間の光学集成体200及び光学的コンポーネント300の長手方向位置の変動を低減又は実質的に排除することもできる。或いは、スロット723a及び723bの外側エッジ相互間の距離を、光学集成体200のGRINファイバー・セグメントの外端面相互間の距離を収容するのにかろうじて十分なだけの幅(組立トレランス範囲内で)を有し、これにより、導波路720a及び720bの間の光学集成体200及び光学的コンポーネント300の長手方向位置の変動を低減又は実質的に排除することもできる。

一旦適正に位置決めしたら、光学集成体200と光学的コンポーネント300とを、好適な手段によって、プレーナー型導波路720a及び720bの間のプレーナー型導波路基板721に固定することができる。これらの手段の一例としては、接着剤；埋込用媒体(カプセル化材料、及びポリマーなどを含む)；1つ又は2つ以上のクランプ、保持器、カバー又は蓋、又はその他の構造部材；はんだ；静電的相互作用；及び熱/圧力ボンディングなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。プレーナー型導波路720a及び720bの近位端面とそれぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bの遠位端面との間の光路を実質的に充填するために、屈折率整合用埋込み用媒体(例えばポリマー)を採用することにより、不所望な反射を低減又は実質的に排除し、そして光学スループットを増大させることができる。このような屈折率整合用埋込用媒体は、GRINレンズ・セグメント及びプレーナー型導波路の屈折率に近い、又はこれらの屈折率の間の屈折率を有するように選択することができるが、種々の光学面における反射率を低減する任意の媒体を採用することもできる。屈折率整合用埋込用媒体は、GRINファイバー・セグメントの近位端面と、光学的コンポーネント300の端面との間に採用される(もし存在するならば)ものと同じであってよく、或いは、異なる屈折率整合用媒体であってよい。屈折率整合用埋込用媒体は、それぞれのV字形溝セグメント722a及び722b内にGRINファイバー・セグメントを固定するのに役立つこともできる。屈折率整合用埋込用媒体は、端面及び/又はV字形溝で選択的に適用することができ、或いは、光学的コンポーネント300、GRINレンズ220a及び220b、及びプレーナー型導波路720a及び720bの隣接部分のためのカプセル化材料754として採用することができる(図6C；カプセル化材料は気密シーラントとして役立つ)。屈折率整合用埋込用媒体又はカプセル化材料は、機械的バリア、湿分バリア、化学的バリア、及び/又は気密保護バリアとして機能することもできる。

導波路720a及び720b、及びV字形溝722a及び722bを形成するために採用された空間的に選択的な材料加工は、プレーナー型導波路720a及び720bと、それぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bとの間の十分に正確な、そして実質的に再生可能/反復可能な横方向及び長手方向の整列(すなわち実質的に同軸的な光整列)を可能にする。光学モードは、図6A及び6Bにおいて破線によって概ね示されている。GRINマルチモード光ファイバーは、極めて十分に特徴付けされた商品であり、ファイバーの外径を極めて正確に知ることができる。種々の基板、具体的には半導体基板、例えばシリコン、ガリウムヒ素、リン化インジウム及びその他の基板に対して空間的に選択的な材料加工を施すことにより、サブミクロン寸法のトレランスが容易に得られる。プレーナー型導波路720a及び720bに沿って空間的に選択的な材料加工を施すことにより形成された共通の基板溝内にGRINファイバー・セグメント220a及び220bを配置することにより、動作上許容可能な光学出力転送度を可能にするのに十分に正確に、プレーナー型導波路及びGRINファイバー・セグメントを横方向に位置決めすることができる。GRINファイバー・セグメントの一方又は両方の端部をスロット・エッジに対して整列させることにより、或いはその他の整列構成要件を採用することにより、動作上許容可能な光学出力転送度を可能にするのに十分に正確に、GRINファイバー・セグメントを長手方向に位置決めすることができる。

図7A及び7Bは、(基板921上に形成された)第1プレーナー型光導波路920aと(基板921上のV字形溝922内に位置決めされ、そして導波路920aと実質的に同軸的に光整列されている)シングルモード光ファイバー920bとの間のプレーナー型導波路基板721上に載置されたデュアル・レンズ光学集成体の例を示す。デュアル・レンズ集成体は、光学的コンポーネント300を通してプレーナー型導波路と光ファイバーとの間で光学出力を転送するように適合される。GRINファイバー・セグメント220a及び220bの長さは、プレーナー型導波路920aの近位端面を透過する光学モード、及びシングルモード光ファイバー920bの近位端面を透過する光学モードと実質的にモード整合する(動作上許容可能なレベル)のに適している(導波路920a及び920bの隔離距離、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの隔離距離、光学的コンポーネント300の厚さ及び屈折率、及びGRINファイバー・セグメントと光学的コンポーネント300との間の任意の媒体の厚さ及び屈折率を考える)。基板921上でのプレーナー型導波路920aの組立前、組立中及び/又は組立後に、V字形溝922を基板921上に設ける。基板921の空間的に選択的な材料加工によって(ウェハー・スケール、バー・レベル又は個々のチップ・レベル)、導波路920aに対するV字形溝922の整列とが可能になる。V字形溝及び導波路のこの相対的な整列は、導波路920aと、V字形溝922内に位置決めされたシングルモード光ファイバー920bと、V字形溝内に位置決めされたGRINセグメント220a及び220bとの実質的に同軸的な光整列を可能にする。導波路920aの近位端部の近くに存在する、V字形溝922の任意のスロープ状端部を、スロット溝923を形成することにより、除去することができる。空間的に選択的な任意の好適な材料加工によって、導波路920aの近位端部の近くの基板921上に凹部924を形成し、これによりV字形溝922を排除し、そしてV字形溝セグメント922aを形成する。

こうしてプレーナー型導波路920aとV字形溝922とV字形溝セグメント922aと凹部724とが設けられたプレーナー型導波路基板721を、光学的コンポーネント300を含むデュアル・レンズ光学集成体200を受容するように調製する。光学集成体基板250を反転させ、プレーナー型導波路基板921上に配置し(すなわち「フリップチップ」を載置する)、これにより、対応するV字形溝セグメント922a及びV字形溝922内にセグメント220a及び220bが受容され、そして凹部924内には光学的コンポーネント300が受容されるようにする。光学集成体のこのフリップチップ載置は、ウェハー・スケール、バー・レベル又は個々のチップ・レベルで基板921上で実施することができる。GRINファイバーファイバー・セグメント220a及び220b、V字形溝922及びV字形溝セグメント922a、光学的コンポーネント300、及び凹部924のサイズは、光学的コンポーネントが凹部の底面又は側面と接触する前に、V字形溝セグメントがGRINファイバー・セグメントと機械的に係合するように形成される。このような係合の結果として、GRINファイバー・セグメント220aと、プレーナー型導波路920aとが実質的に同軸的に光整列する(動作上許容可能なトレランス内で)。V字形溝922内にシングルモード・ファイバー920bを位置決めすることにより、GRINファイバー・セグメント220bとの実質的に同軸的な光学的(且つ機械的)整列が生じる(動作上許容可能なトレランス内で)。

導波路基板921、光学集成体基板250、V字形溝922、V字形溝セグメント922a、凹部924、及び/又は光学的コンポーネント300は、導波路920aの端部に対する光学集成体200及び光学的コンポーネント300の十分に正確な長手方向位置決めを可能にするように好適に適合することができる。好適な適合の一例としては、整列エッジ及び/又は他のレジスター面；インターロッキング面；整列マーク又は標的；運動学的整列構造(例えば溝、凹部及び突起など);などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。或いは、光学集成体200(及び光学的コンポーネント300)をV字形溝922及びV字形溝セグメント922aに沿って押すことにより、スロット923のエッジに当接させ、これにより、導波路920aの端部に対する光学集成体200及び光学的コンポーネント300の長手方向の位置の変動を低減又は実質的に排除することができる。シングルモード・ファイバー920bの長手方向の位置決めのために、V字形溝922内又はこれらの近くに、整列ストッパ及び/又は整列マーク(図示せず)を形成することができる。シングルモード・ファイバー920bの近位端面は、対応する整列ストッパに当接することができ、且つ/又は、それぞれのGRINファイバー・セグメントに対する十分に正確な長手方向位置決めのために、対応する整列マークと、これらと接触することなしに整列することができる。或いは、シングルモード・ファイバー920bのそれぞれの近位端面は、長手方向位置決めのために、対応するGRINファイバー・セグメント220bの遠位端面に当接することもできる。

一旦適正に位置決めしたら、光学集成体200(光学的コンポーネント300を有する)とシングルモード・ファイバー920bとを、好適な手段によってプレーナー型導波路基板921に固定することができる。これらの手段の一例としては、接着剤；埋込用媒体(カプセル化材料、及びポリマーなどを含む)；1つ又は2つ以上のクランプ、保持器、カバー又は蓋、又はその他の構造部材；はんだ；静電的相互作用；及び熱/圧力ボンディングなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。プレーナー型導波路920a及び/又はシングルモード・ファイバー920bの近位端面とそれぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bの遠位端面との間に、屈折率整合用埋込用媒体(例えばポリマー)を採用することにより、不所望な反射を低減又は実質的に排除し、そして光学スループットを増大させることができる。このような屈折率整合用埋込用媒体は、GRINレンズ・セグメント、シングルモード・ファイバー及び/又はプレーナー型導波路の屈折率に近い、又はこれらの屈折率の間の屈折率を有するように選択することができるが、種々の光学面における反射率を低減する任意の媒体を採用することもできる。屈折率整合用埋込用媒体は、GRINファイバー・セグメントの近位端面と、光学的コンポーネント300の端面との間に採用される(もし存在するならば)ものと同じであってよく、或いは、異なる屈折率整合用媒体であってよい。屈折率整合用埋込用媒体は、V字形溝及び/又はV字形溝セグメント内にGRINファイバー・セグメント及び/又はシングルモード・ファイバーを固定するのに役立つこともできる。屈折率整合用埋込用媒体は、端面及び/又はV字形溝で選択的に適用することができ、或いは、光学的コンポーネント300、GRINレンズ220a及び220b、及びプレーナー型導波路920a及びシングルモード・ファイバー920bの隣接部分のためのカプセル化材料954として採用することができる(図7C；カプセル化材料は気密シーラントとして役立つ)。屈折率整合用埋込用媒体又はカプセル化材料は、機械的バリア、湿分バリア、化学的バリア、及び/又は気密保護バリアとして機能することもできる。

導波路920a、V字形溝922及びV字形溝セグメント922aを形成するために採用された空間的に選択的な材料加工は、既に上述のように、プレーナー型導波路920aと、シングルモード光ファイバー920bと、それぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bとの間の十分に正確な、そして実質的に再生可能/反復可能な横方向及び長手方向の整列を可能にする。光学モードは、図7A及び7Bにおいて破線によって概ね示されている。

このように説明したデュアル・レンズ光学集成体はさらに、導波路、V字形溝内のファイバー、V字形溝内のファイバー・セグメントの実質的に同軸的な整列を有している。このような構造は、光学的コンポーネント300上での実質的に垂直な入射が好適且つ/又は許容可能であるような環境内に適していることがある。しかし多くの場合、光学的コンポーネント300上での実質的に垂直な入射は、不所望な後方反射を招くおそれがあり、許容できないほど高レベルの光フィードバックを介して光学系の性能を場合によっては劣化させることがある。このことは、反射防止コーティング及び/又は屈折率整合用媒体を塗布することによって、且つ/又は、垂直入射からいくらか離反して(典型的には約10°、しばしば約5°、多くの場合約2°だけ；幾何学的形状、モード特性、及び上流側の光学的コンポーネントの後方反射に対する感度などに依存する)光学的コンポーネントを整列させることによって低減することができる。しかし、非垂直の入射角はまた、光学的コンポーネントを通って伝搬する光ビームを側方に変位させる(数100ミクロン〜数ミリメーター長の光学的コンポーネントの場合、最大数10ミクロン)。このような側方変位により、GRINファイバー・セグメントが実質的に同一直線上にある場合に、本明細書中に記載したようなデュアル・レンズ光学集成体を通る透過量が低減することになる。従って、本明細書中に開示された光学集成体の付加的な実施態様を構成することができる。この実施態様の場合、GRINファイバー・セグメント220a及び220bを側方に変位され、そして係合したファイバー/導波路基板又は導波路基板上の対応V字形溝セグメント及び/又は導波路も同様に変位される。光学集成体基板250(場合によっては凹部領域251、ソーカット254及び/又は凹部領域250を含む)は、十分に特徴付けされた非垂直入射角で光学的コンポーネント300を整列させるように適合させることができ、これにより透過される光ビームの側方変位を正確に計算することが可能になる。

上記に開示された実質的に同一直線上の実施態様と同様の、側方変位されたデュアル・レンズ光学集成体を形成するために、計算された距離だけ互いに側方変位された複数の長手方向セグメントを含むように、V字形溝252を基板250上に形成することができる(図10)。計算された距離は、採用された空間的に選択的な材料加工の精度特性によって実現することができる。GRINファイバーをセグメントに分割するために開裂が採用されるか又はソーカットが採用されるかにかかわらず、V字形溝252の側方変位されたセグメントの間には、凹部領域(場合に応じて251又は255)が形成されている。V字形溝252内に、所定の長さのGRINファイバー220を位置決めしそして固定することにより、凹部領域の上方で湾曲させ、これにより、V字形溝252のセグメントの側方変位を受け入れる。(開裂、ソーカット、又はその他の方法によって)GRINファイバー220をセグメント220a及び220bに分割すると、これらのセグメントは、側方変位されたV字形溝セグメント252a及び252bの間隔と同じ間隔だけ、側方変位される。GRINファイバー・セグメントのうちの一方によって捕集され、そしてGRINファイバー・セグメント間に位置決めされた非垂直光学的コンポーネント300を透過する光学出力は、従って他方のGRINセグメント上で実質的にセンタリングされる。単一のGRIN光ファイバー220で凹部領域251を跨ぐ代わりに、個別のGRIN光ファイバー・セグメントを、側方変位されたV字形溝内に位置決めして固定し、次いで開裂又は分断により所望の長さにすることができる。

図11は、光学出力を2つの光ファイバー520a及び520bの間で転送するように適合された図5A〜5Cに示されたものと同様のデュアル・レンズ光学集成体を示す。光学モードを示す破線は省かれている。図11の実施態様は、V字形溝セグメント252a/252b及び552a/552bが側方変位されていて、これにより非垂直光学的コンポーネント300を収容している点でだけ図5A〜5Cの実施態様と異なっている。種々の溝/セグメントを基板250上に適正な位置で形成するために、空間的に選択的な材料加工を採用することができる。図12及び図13は、それぞれ図6A〜6C(2つのプレーナー型導波路間で光学出力を転送するように適合)及び図7A〜7C(プレーナー型導波路と光ファイバーとの間で光学出力を転送するように適合)に示されたものと同様の光学集成体の例を示す。光学モードを示す破線は省かれている。図12及び図13の実施態様は、導波路720a/720b及びV字形溝セグメント722a/722b(図12)、また導波路/ファイバー920a/920b及びV字形溝/セグメント922a/922b(図13)を側方変位することにより、実質的に同様に変位されたGRINセグメント220a/220b及び非垂直光学的コンポーネント300を備えた光学集成体100を収容する点でのみ、同一直線上のそれぞれの類似実施態様と異なっている。種々の導波路、溝、溝セグメントを基板721(図12)又は921(図13)上に適正な位置で形成するために、空間的に選択的な材料加工を採用することができる。

なお、GRINファイバー・セグメントの変位が鉛直方向次元で行われることを除いて図10〜13の実施態様と類似した実施態様を形成することができる。このような実施態様は本開示の範囲内に含まれる。このような鉛直方向の変位は、好適な種々の方法で達成することができる。これらの方法としては、下記の例が挙げられるが、これらに限定されるものではない。V字形溝252の部分を種々異なる深さで形成して、その結果生じるV字形溝セグメント252a/252b及びGRINファイバー・セグメント220a/220bが種々異なる深さを有するようにする。対応するV字形溝セグメント552a/552b(もし存在するならば)も種々異なる深さで形成されることになる。導波路基板721上のV字形溝セグメント722a/722b、並びに導波路720a/720bも種々異なる高さで形成されることになる。V字形溝セグメント922a/922b、V字形溝922、及び導波路920aが、導波路基板921上に、種々異なる高さで形成されることになる。鉛直方向で傾倒された、非垂直面を提供するために、光学的コンポーネント300、基板250及び/又は基板721又は921が適合されることになる。

図6A〜6C、7A〜7C、12及び13の実施態様と類似した実施態様のいくつかの事例において、(GRINセグメント220a及び220bを有する)基板250の代わりに、プレーナー型導波路基板(721又は921)上に光学的コンポーネント300を位置決めして整列させることが望ましい場合がある。光学的コンポーネント300の横方向の位置決めは典型的には高い精度を必要としないので、GRINファイバー・セグメントを有する光学集成体内に光学的コンポーネント300を含むことが必要でない場合がある。集成手順の例が、図14及び15に示されている。この手順において、光学的コンポーネント300を導波路基板721又は921上で位置決めして整列させ(そのように導波路基板は適合されており、適合状態は図示していない)、次いで、上記に種々に説明した光学集成体(光学的コンポーネント300を除くが、V字形溝に載置されたGRINセグメント220a/220bを含む)を、導波路基板721又は921上で位置決めして整列させる。光学モードを示す破線は省かれている。

開示された種々の実施態様において、GRINセグメント220a/220bのそれぞれを個別に導波路基板721又は921上に、又は光ファイバー520a及び520bを有する第2基板上に位置決めすることが望ましい場合がある。デュアル・レンズ光学集成体を形成する代わりに、基板ウェハー250を個別のレンズ基板250a又は250bに分割し、それぞれのレンズ基板は対応V字形溝セグメント252a/252b内にただ1つのGRINセグメント220a又は220bを有する(図16)。こうして形成されたGRINセグメント220a及び220bは実質的に同一に形成されてよく、或いは、長さが異なっていてもよい。これらのシングルGRINレンズのうちの1つ又は2つ以上を、図17及び18に示された光学的コンポーネント300と共に、導波路基板721又は921(上述の種々の方法のいずれかで適合されている)上に集成することができる。光学モードを示す破線は省かれている。2つのGRINレンズ・セグメントを個別に載置することにより、本明細書に示された又は本開示の範囲に含まれる任意のデュアル・レンズの実施態様を実施することができる。上述のように、埋込み及び/又は屈折率整合用媒体又はカプセル化材料を採用することができる。基板に対するGRINファイバー・セグメントの整列及び固定は上述のように達成することができる。共通のGRINファイバーの隣接部分から生じるGRINセグメントを使用する場合、上述のデュアル・レンズ集成体と同様に、GRINファイバーの軸方向非対称性が自己相関される。或いは、個別のGRINセグメントを使用することにより、2レンズ型光学デバイスにおいて、種々異なるGRINプロフィールを使用して、このような2レンズ型光学デバイスを実施するために別の設計パラメーターを加えることができる。

例えば、シングル・レンズがファイバー及び/又は導波路の間の十分な(すなわち動作上許容可能な)光学出力転送レベルを提供できる事例もあり得る。このような場合には、固有の基板上（図16〜18）に載置されたシングルGRINセグメントを、既に上述のような態様で、他の光学的コンポーネントと一緒に集成することができる。シングル・レンズの実施態様は図27〜29に示され、これらは本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲の中に含まれる。

意図された整列形態に応じて、本明細書中に開示された種々の構造的な適合が必要とされる場合がある。同様に、組立及び/又は集成手順は、採用されるべき整列形態に応じて改変を必要とする場合がある。具体的には、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの形成中及び形成後に、GRIN光ファイバー220が基板250に固定される態様は、後続の集成及び/又は光学集成体の使用に応じて、種々様々であってよい。GRINファイバー220をV字形溝252内に位置決めした時にGRINファイバー220を固定するために、また、開裂、ソーカット、及び/又はその他の好適な技術によって、ファイバーをGRINファイバー・セグメント220a及び220bに分割するのに伴ってファイバーを所定の位置に保持するために、任意の好適な方法を採用することができる。好適な方法の一例としては、接着剤；埋込用媒体(カプセル化材料、及びポリマーなどを含む)；1つ又は2つ以上のクランプ、保持器、カバー又は蓋、又はその他の構造部材；はんだ；静電的相互作用；及び熱/圧力ボンディングなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような方法は、(例えば図6A〜6C及び図7A〜7Cに示すように)光学集成体のGRINファイバー・セグメントをプレーナー型導波路基板上でV字形溝セグメント内に固定するために、又は(例えば図5A〜5Cに示すように)GRINセグメントと共に基板上に光ファイバーを固定するために同様に採用することができる。

GRIN光ファイバー220をV字形溝252内に固定するためのこれらの技術のうちのいくつかは、金属の存在に依存することがある。金属被覆されたGRIN光ファイバーは、例えばはんだを用いてV字形溝内に固定することができる。このようなはんだは、基板250及び/又はV字形溝252に空間的に選択的に適用することができ、またGRIN光ファイバーの金属被膜に接合することができる。はんだのリフローは、V字形溝と係合されたGRIN光ファイバーの十分に正確な位置決めを可能にすることができる。金属の存在に依存する別の技術は、アルミニウム(又はおそらくはその酸化物皮膜；正確なメカニズムは知られていない)を有するガラス及び/又はガラスの加熱/加圧接合である。一方の表面がシリカ又はシリコンであり、他方の表面がアルミニウムであるような、凸面と平らな面との機械的な接合が、米国特許第5,178,319号明細書(Coucoulas)及び米国特許第5,389,193号明細書(Coucoulas他)において以前に開示されている。正確に知られた厚さを有する基板及び/又は光ファイバーに、アルミニウム被膜を塗布することができ、そして加熱/加圧接合の結果、基板、ファイバー又は被膜が実質的に変形することはない。従って、例えばV字形溝内にファイバー/セグメントの十分に正確な位置決めを維持しつつ、加熱/加圧接合を採用することができる。基板250, 721及び/又は921はシリコン基板を含んでよく、これに対してGRINファイバー220はシリカ又はシリカ系であってよい。

1つの加熱/加圧接合技術の場合、GRIN光ファイバーは、数ミクロン〜数10ミクロン、典型的には約10ミクロンの厚さのアルミニウム被膜を備えてよい。V字形溝内(シリコン基板250内)のアルミニウム処理されたGRINファイバーに圧力及び熱(又は音響エネルギー)を加えることにより、ファイバーとV字形溝との間に、頑丈な機械的な接合が形成される。圧力、熱及び/又は音響エネルギーは、V字形溝252内のGRINファイバー220の実質的に全長に沿って、或いは、GRINファイバー・セグメントが最終的に所望されるファイバー/V字形溝セグメントにだけ局所的に加えることができる。光学集成体が形成されたあと(図3A〜3C、図3D〜3F、図10又は図16の手順例、シリコン/アルミニウム接合によってGRINセグメントが所定の場所に保持されている；アルミニウム被膜は図示されていない)、加熱/加圧接合をさらに採用することにより、GRINセグメントをシリコン・プレーナー型導波路基板と一緒に集成することができる(図6A〜6C、図7A〜7C、図12〜15、図17〜18又は図27〜29の手順例；アルミニウム被膜は図示されていない)。圧力及び熱(又は音響エネルギー)を付加的に加えることにより、アルミニウム処理されたGRINセグメントを導波路基板のV字形溝に接合することができる。V字形溝は側方並びに(GRINファイバーの直径を含む)鉛直方向双方の整列を可能にするので、アルミニウム被膜の存在によって加えられたGRINファイバーの付加的なサイズを、導波路基板(721又は921)上のV字形溝及び導波路を構成する上で考慮しなければならない。同様に、図5A〜5C及び図11の例と同様の実施態様を組み立てるのに際して、ファイバー520a/520b並びにGRINセグメントのために、アルミ処理光ファイバー(実質的に同じ直径を有する)を使用することができる。或いは非金属処理光ファイバーをファイバー520a及び/又は520bのために使用する場合には、好適に種々異なる深さからV字形溝セグメント252a/252b及び552a/552bを形成して、GRINセグメントと光ファイバーとの間の鉛直方向整列度を許容可能なものにしなければならない。

別の加熱/加圧接合技術の場合、非金属化光ファイバーを採用して、アルミニウム被膜をV字形溝252の少なくとも一部に適用することができる。このようなアルミ化V字形溝内に押し込まれたシリカ又はシリカ系GRIN光ファイバー220は、熱又は音響エネルギーを加えると、頑丈な機械的接合を形成することになる。GRINファイバー・セグメントが最終的に所望されるV字形溝252の部分だけにアルミニウム被膜を提供することが望ましい場合がある。或いは、GRINファイバー・セグメントが最終的に所望されるファイバー/V字形溝セグメントにだけ局在化された状態で、圧力、熱及び/又は音響エネルギーを加えることもできる。或いは、GRIN光ファイバー200の加熱/加圧接合のために、実質的にV字形溝全体をアルミニウム処理することもできる。図3A〜3Cに示されているような凹部領域251/253a/253bを形成すること、又は(場合によっては)図3D〜3Fに示されているようなソーカット254/256a/256bを形成してV字形溝252をV字形溝セグメント252a/252bに分割することはまた、必要とされない又は望まれない領域からアルミニウム被膜及びV字形溝を除去するのに役立つ。光学集成体が形成されたあと(図3A〜3C、図3D〜3F、図10又は図16の手順例；シリコン/アルミニウム接合によってGRINセグメントが所定の場所に保持された状態；アルミニウム被膜は図示されていない)、加熱/加圧接合をさらに採用することにより、GRINセグメントをシリコン・プレーナー型導波路基板と一緒に集成することができる(図6A〜6C、図7A〜7C、図12〜15、図17〜18又は図27〜29の手順例；アルミニウム被膜は図示されていない)。GRINセグメントに係合する導波路基板上のV字形溝セグメントをアルミニウム処理することができ、そして圧力及び熱(又は音響エネルギー)を付加的に加えることにより、光学集成体のGRINファイバー・セグメントを導波路基板のV字形溝に接合することができる。V字形溝は側方並びに(GRINファイバーの直径を含む)鉛直方向双方の整列を可能にするので、アルミ被膜の厚さを、導波路基板(721又は921)上のV字形溝及び導波路を構成する上で考慮しなければならない。同様に、図5A〜5C及び図11の例と同様の実施態様を組み立てるのに際して、V字形溝セグメント220a/220bにおけるアルミニウム被膜の厚さを考慮しなければならない。このことは、V字形溝セグメント552a/552b内の実質的に同じ厚さから成るアルミニウム被膜を提供すること、GRINファイバー・セグメント直径とは好適に異なる直径を有する光ファイバー520a/520bを使用すること、又は好適に異なる深さでV字形溝セグメント252a/252b及び552a/552bを形成することによって達成することにより、GRINセグメントと光ファイバーとの間の鉛直方向整列度を許容可能なものにすることができる。

光学集成体及びこれらの組立の他の実施態様の場合、GRINファイバー・セグメント220a/220bの形成中及び形成後に、V字形溝252内にGRINファイバー220を固定するために、接着剤又はポリマーを採用することができる。このような接着剤又はポリマーは(これらの用語は以下で相互交換可能に使用されるものとする)、基板ウェハー上に実質的に均一に塗布することができる。その代わりに、このような接着剤又はポリマーを：空間的に選択的に塗布し；実質的に均一に塗布し、そして空間的に選択的に除去し(硬化前又は後)；又は実質的に均一に塗布し、そして空間的に選択的に硬化させることにより、後続の加工、及び光学的コンポーネント300の光学集成体200との集成を容易にし、そして他のプラーナー型導波路及び/又は光ファイバーに対する光学集成体200の位置決め、整列及び固定を容易にすることができる。例えば、切断中にGRINファイバー220を保持し、且つ/又は、V字形溝セグメント252a及び252b内で適正に整列されたGRNファイバー・セグメント220a及び220bを保持するために、接着剤又はポリマーが必要となる場合がある。しかし、基板250上のV字形溝セグメント552a及び552bには、硬化したいかなる接着剤又はポリマーも実質的に存在しないことが望ましく、これにより、V字形溝セグメント内に位置決めされたシングルモード・ファイバー520a及び520bの正確な整列が可能になる(図5A〜5C又は図11)。別の例の場合、GRINファイバー・セグメント220a及び220bのそれぞれのセグメントの少なくとも一部では、硬化したいかなる接着剤又はポリマーも実質的に存在しないことが望ましく、これにより、光学集成体220と、導波路基板V字形溝又はそのセグメントと係合されたGRINセグメント220a及び220bとの正確な整列が可能になる(図6A〜6C、図7A〜7C、図12〜15、図17〜18又は図27〜29)。

図5A〜5C又は図11に示したように使用するのに適した光学集成体200を、図8A〜8Bに示した手順例に従って組み立てることができる。ウェハー・スケールで集成体をバー・レベルで組み立てるために、又は、個別の光学集成体を組み立てるために、実質的に同様の手順を実施することができる。V字形溝252及びこの溝内に位置決めされたGRINファイバー220に対して実質的に垂直に、ポリマー層をストリップ560として塗布し、これにより、V字形溝252の中間セグメントを実質的にポリマー非含有のままにする。ポリマー・ストリップ560の中央部分を通してソーカット254を形成する一方、ポリマー・ストリップ560のエッジに沿ってソーカット256a及び256bを形成する。こうして位置決めされたソーカット256a及び256bは、V字形溝252の中間部分(ポリマー被覆が実質的に欠けている部分)内のGRINファイバー・セグメントが、この部分から除去されるのを可能にする。基板ウェハーを、隣接するソーカット256a及び256の間で分割することにより、個別の光学集成体200を形成し、これによりそれぞれのGRINファイバー・セグメント220a及び220bに隣接するそれぞれの集成体基板250上に空のV字形溝セグメント552a及び552bを残す。これにより、こうして形成された光学集成体は、図5A〜図5Cに示すように、シングルモード・ファイバー520a及び520bを受容するように調製される。ポリマー560がGRINファイバー・セグメント220a及び220bの側面を実質的に完全にカバーし、そしてV字形溝セグメント252a及び252b内にGRINファイバー・セグメントを保持する。光学集成体の付加的な加工が必要となるか又は望まれる場合、ポリマー560は、GRINファイバー・セグメント220及び220bの側面をこのような加工工程から保護するマスクとして役立つことができる。例えば、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの透過端面の光学品質を改善(ソーカット・プロセスによって残される透過端面に対して光学品質を改善)するために、ウェット・エッチングを採用する場合があり、ポリマー560は、GRINファイバー・セグメントの側面をウェット・エッチングから保護する。このような場合、GRINファイバー200を配置する前にポリマー(前駆体)の少なくともいくらかを塗布して、GRINファイバー・セグメント(V字形溝セグメント内の)の下側も同様に保護されるのを保証することが望ましい場合がある。光学的コンポーネント300及び/又はシングルモード・ファイバー520a及び520bと共に採用される埋込用媒体及び/又は屈折率整合用媒体又はカプセル化材料(図5)はポリマー560を取り囲むこともできる。

図9A〜9Bに示された手順例に従って、図6A〜6C、図7A〜7C、図12〜15、図17〜18、又は図27〜29に示されたような用途に適した光学集成体200を組み立てることができる。集成体をウェハー・スケールで、バー・レベルで組み立てるために、又は個別の光学集成体を組み立てるために、実質的に同様の手順を実施することができる。V字形溝252及び溝内のGRINファイバー220に対して実質的に垂直な3つのストリップ754/746a/756bから成るセットとして、ポリマー層を設ける。ソーカット254/256a/256bの位置にほぼ対応するようにポリマー・ストリップ754/756a/756bが位置決めされ、GRIN光ファイバー252の中間セグメントはポリマーを実質的に含有しない。ポリマー・ストリップ754はソーカット254よりも幅広であり、ソーカット254はポリマー・ストリップ754をポリマー・ストリップ・セグメント754a及び754bに分割する。ポリマー・ストリップ756a/756bは、これらのそれぞれの外側エッジの部分がソーカット256a及び256bによって除去されるように位置決めする。その結果、GRINファイバー・セグメント220aがV字形溝セグメント252a内に、内側(近位)端部ではポリマー・ストリップ754aによって、また外側(遠位)端部ではポリマー・ストリップ756aによって固定され、GRINファイバー・セグメントの中央部分を実質的にポリマー非含有のままにする。GRINファイバー・セグメント220bが同様にV字形溝セグメント252b内に、内側(近位)端部ではポリマー・ストリップ754bによって、また外側(遠位)端部ではポリマー・ストリップ756bによって固定され、GRINファイバー・セグメントの中央部分を実質的にポリマー非含有のままにする。基板ウェハーを、隣接するソーカット256a及び256bの間で分割することにより、個別の光学集成体200を形成する。付加的な加工が必要とされるか又は望まれる場合(例えば上述のように、GRINファイバー・セグメント透過端面の光学品質を改善するためのウェット・エッチング)、必要に応じて一時的なマスク(図示せず)を採用することにより、GRINファイバー・セグメントの露出された側面を保護する。このような一時的なマスクは典型的には、GRINファイバー・セグメントから選択的に除去可能であり、これに対して、ポリマー・ストリップ254/256a/256bは無傷のまま残す。

GRINファイバー・セグメントの実質的にポリマー非含有の中央部分は、導波路基板上のV字形溝及び/又はV字形溝セグメント内のGRINファイバー・セグメントの正確な鉛直方向整列を容易にする。ポリマー・ストリップ756a/756bは導波路基板に設けられたスロット内に受容することができる(これにより、GRINファイバー・セグメントと導波路基板のV字形溝；図6A〜6Cのスロット723a/723b；図示していない付加的なスロットと共に図7A〜7Cのスロット923との係合を可能にする)。ポリマー・ストリップ754a/754bは、光学的コンポーネント300と共に導波路基板の凹部内に同様に受容することができる(図6A〜6Cの凹部724；図7A〜7Cの凹部924)。ポリマー・ストリップ754a/754b/756a/756bのうちの1つ又は2つ以上は、GRINセグメントの長手方向の整列を容易にするために、基板と係合することができる。こうして形成された光学集成体は、2つのプレーナー型光導波路間(図6A〜6B、図12、図14、図17、又は図27)に、又はプレーナー型光導波路とシングルモード光ファイバーとの間(図7A〜7C、図13、図15、図18、図28又は図29)との間に採用することができる。光学的コンポーネント300、プレーナー型導波路、及び/又はシングルモード・ファイバーと共に採用された埋込用媒体及び/又は屈折率整合媒体、又はカプセル化材料は、ポリマー・ストリップ754a/754b/756a/756bを取り囲むこともできる。

GRINファイバー・セグメントの一部を実質的に硬化ポリマー非含有のままにすることになる光学集成体200を形成するための別の手順の例が、図19に示されている。V字形溝252を含む基板ウェハー250上に、事実上均一なポリマー又は接着層999をデポジットする。GRIN光ファイバー220をV字形溝252内に位置決めし、そしてポリマー又は接着剤を硬化させる。ポリマー層999は十分に薄いので、GRIN光ファイバーがポリマー層内に配置され、V字形溝内に位置決めされると、ポリマーはGRINファイバーの周面の有意な部分を被覆しないままにする。被覆されていない周面部分は、集成時にこれが導波路基板上の対応V字形溝に係合するのを可能にするほどに十分に大きい。ソーカット254(図19に示す)及び256a/256b(図19には示さず)を上述のように形成し、光学的コンポーネント300を位置決めし、そして基板ウェハーを分割して個々の集成体基板にし、そしてその結果光学集成体を、対応導波路基板のV字形溝上に集成する(図6A〜6C及び7A〜7C)。この技術が成功するか否かは、硬化前のポリマーの粘度及び/又は湿潤特性にかかっている。ポリマーの粘度及び/又は湿潤特性は、実質的にポリマー非含有のGRINファイバー周面部分を維持しつつ、GRINファイバーの配置を容易にするか、或いは厄介にする。

なお、デュアルGRINレンズ集成体を形成するために本明細書中に記載した技術のいずれかを、シングルGRINレンズ集成体を形成するように好適に適合することができ(すなわち、図16〜18及び27〜29のように、GRINセグメントをその固有の基板上に載置する)、また、このような適合形態は、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれる。

なお、本明細書中に開示された光学集成体のいずれかを通る光伝搬は、一方又は両方の方向で生じることができる。具体的には、図7A〜7C、図13、図15、図18及び図28〜29の実施態様の場合、光出力は、プレーナー型導波路920aから、光学集成体200及び光学的コンポーネント300を通って、そしてシングルモード光ファイバー920b内に伝搬し、また、シングルモード光ファイバー920bから、光学集成体200及び光学的コンポーネント300を通って、そしてプレーナー型導波路920a内に伝搬することができる。なお、シングルモード光ファイバーと共に使用される光学集成体を含む実施態様が開示されているが、本明細書中に開示された光学集成体は、マルチモード光ファイバー、拡張モード光ファイバー、及び他のタイプの光ファイバーと共に使用されるように適合することもできる。同様に、開示された光学集成体と共に使用されるプレーナー型導波路は、シングルモード、マルチモード、及び拡張モードなどであってよい。種々のタイプの光ファイバー及び/又はプレーナー型導波路と共に、開示された光学集成体をこのように使用することもやはり、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

光学的コンポーネント300としての光アイソレーターの例に加えて、本明細書中に開示されたデュアル・レンズ光学集成体200は、GRINファイバー・セグメント220a及び220bの間に任意の1つ又は2つ以上の好適な「自由空間」光学的コンポーネント300を配置して整列させるために導入することができる。このような成分の一例としては、偏光依存性及び/又は偏光非依存性の光学アイソレーター；薄膜フィルター；バルク偏光子；偏光回転子；ウェイブプレート；複屈折楔；アナライザー；及び/又はその他の偏光成分；マイクロミラー及び/又はマイクロ・ビームスプリッター；光学タップ；及び回折光学的コンポーネントなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。(本開示に従って光学集成体内に組み込まれた)任意の自由空間光学的コンポーネント300の機能性の一部は、プレーナー型導波路720a及び/又は720b(図6A〜6C、図12、図14、図17、図27)内又は導波路920a(図7A〜7C、図13、図15、図18及び図28〜29)に存在してよい。このような導波路に基づく機能性は、ウェハー・スケールで多くの導波路に対して並行して発揮することができ、そして成分300のサイズ及び/又はコスト、及び/又は、プレーナー型導波路及び/又は光ファイバーの間に必要となるギャップのサイズを潜在的に低減し、また、完成された光学集成体の製造コスト全体を潜在的に低減することができる。導波路内に機能性をこのように包含する1つの例において、コンベンショナルな光学アイソレーターから1つの直線偏光子を省くことができる(光学アイソレーターの長さを潜在的に低減する)。必要となる線形偏光選択性は、その代わりに、基板上のプレーナー導波路内に(任意の好適な手段によって)組み込むことができる。

GRINファイバー・セグメント220a/220bを形成するためのGRIN光ファイバーに加えて、その他の勾配屈折率光学媒体、例えばGRINロッドは、機能的に等価のレンズ様成分を、本明細書中に開示された光学集成体の部分として形成するために採用することができる。このように別のGRIN光学媒体を使用することもやはり、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

図20A及び20Bは別の光学集成体を示す。導波路基板1102上にプレーナー型導波路1120を設ける。導波路1120にはその近位端部に、モード・エキスパンダー・セグメント1122を設けることができる。モード・エキスパンダーは好ましくは、実質的に断熱モード拡張を可能にするように配置される。すなわち、導波路の寸法及び/又は特性の長手方向の変化が十分に緩やかであることにより、不所望なモード内への転送によって、動作上許容できる範囲のわずかな伝搬光学出力しか失われない。導波路1120及びモード・エキスパンダー1222を通って伝搬する光学出力は、導波路/モード・エキスパンダーの端面を通って出て、いわゆる自由空間回折によって発散する。この自由空間回折は主として、導波路の端面における波長及びモード特性によって決定される。光学出力は次いで、光学的コンポーネント1140(例えば光アイソレーター)の入口面に入り、そしてこれを通って伝搬する。光アイソレーターの横方向寸法は典型的には極めて大きいので、伝搬光学出力を実質的に側方で閉じ込めることはなく、従って伝搬光学出力はアイソレーターを通して発散し続ける。アイソレーターを出た後、まだ発散している光学出力は光ファイバー1170の近位端面に入る。光ファイバー1170は好ましくはシングルモード光ファイバーを含む。シングルモード光ファイバーの近位端部には、マルチモードGRIN光ファイバーの短いセグメントを設ける。このセグメントは集束エレメント1172として(拡張モード・カップリング・セグメントとしても等しく)作用し、そして、光学的コンポーネント1140を出る発散光学出力を「捕集」し、そして光学出力のほとんどの部分をシングルモード・ファイバー1170内にカップリングする。セグメント1172の長さは好ましくは、セグメント1172に入る発散光学出力と、シングルモード光ファイバー1170によって支持されるモードとに、実質的に空間的にモード整合するように選択される(以下にさらに説明する)。

図20A及び20Bの光学集成体は、種々の性能要件を達成し、且つ/又は種々の性能特性を最適化するための種々の方法で改変することができる。導波路1120の出口面から射出する光学モードの発散は、モード・エキスパンダー1122の好適な構成によって選択することができる。例えば光学的コンポーネント1140が比較的長い(約0.5mm超；Polarcor(登録商標)又はその他のバルク偏光子が接合されたアイソレーターは典型的にはこの長さを上回る)場合、導波路出口面でより大きなモード・サイズ(従ってこれに相応してより小さなモード発散度)を提供するように、モード・エキスパンダー1122を構成することが望ましい場合がある。約10μm超〜数10μm直径のモード・サイズが望ましいことがある。他方において、拡張モード・カップリング・ファイバー・セグメントなしに、且つ/又は、中間光学的コンポーネントなしに、導波路/モード・エキスパンダー1120/1122とシングルモード光ファイバーとの間の光学出力の直接的な端転送(突合わせカップリング又は端カップリング)を可能にするために、約10μm未満の出口側のモード・サイズが望ましい場合がある。これは、共通のプレーナー型導波路基板1102が製造されるようになっている(1つ又は2つ以上の導波路を有する)場合に当てはまる。この基板は、光学的コンポーネント1140を含む(図21A)か又は含まない(図21B)光学集成体のために使用することができる(シングルモード光ファイバーが溝1107内に位置しており、成分1140が存在しない場合には導波路1120の近くで前方に向かって押され、拡張モード・カップリング・セグメント1172は設けられているか又は設けられておらず、図21Bにはセグメント1172のない状態で示されている)。出口側モード・サイズが小さくなり、これに相応して発散度が大きくなると、使用できるアイソレーターの長さが制限されることがあり(おそらく約0.5mm未満；薄膜偏光子コーティングが塗布されたアイソレーターはこの長さ範囲内に含まれることがある)、その結果、光ファイバー1170の入力面の過剰充填が生じることがあり、且つ/又は、シングルモード・ファイバー内への光学出力転送を最適化するために、光学ファイバー1170に対して、好適に適合された集束素子又は拡張モード・カップリング・セグメント1172が必要とされることがある(さらに以下に論じる)。他方において、光学集成体を通る光学出力透過量の減小(より大きい発散度及びファイバー入力面の生じ得る過剰充填に起因する)は、このような「二重用途」基板の動作上許容可能な結果であることがある(図21A)。

導波路1120及びビーム・エキスパンダー1122を種々の方法で実施することができる。導波路1120は典型的には、コアとより低い屈折率のクラッディングとを含むことができる。コアは導波路の全長に沿って(一方又は他方の横方向寸法において)徐々にテーパすることができ、このテーパは、コアがエア誘導型リッジ導波路として機能するクラッディングだけを残して最終的に終わるまで形成される。或いは、コアは、所望の拡張モードサイズをもたらすために、終わることなくテーパすることもできる(一方又は両方の横方向寸法が減小又は増大する)。別の好適な構造の場合、クラッディングよりも屈折率が低い別の媒体又はカプセル化材料内に、コア/クラッディング導波路を埋め込むことができる。コアが徐々にテーパするのに伴って、クラッディングは導波路コアとして作用し始め、これに対して埋込用媒体又はカプセル化材料はクラッディングとして作用する。無数の他の好適な構成が考えられ、これらは本発明の範囲内に含まれる。これらの構成のうちのいくつかは、上記出願第60/466,799号明細書に開示されている。コアのテーパ及び/又は終端が実質的に断熱的である場合には、コア誘導型モデルは、導波路(例えばリッジ導波路内のエア誘導型モード)によって支持されたより大きなモードにスムーズに変化する。コア誘導型モードの空間モード特性(ひいては、コア/クラッディングの構成、パラメーター、及び寸法)は典型的には、導波路1120内にカップリング及び/又は組み込まれた上流側の光学デバイス/成分によって決定される。拡張光学モードの空間モード特性(ひいては、モード・エキスパンダの構成、パラメーター、及び寸法)は、上記段落で論じた考察によって決定される。本発明の考えられ得る実施例のうちの1つにおいて、シリカ系導波路1120は、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素コアを含んでよく、コアの幅は数μmであり、厚さは数100nm以下にすぎない。このような薄型コア導波路は、米国特許出願第60/334,705号明細書、同第60/360,261号明細書、及び10/187,030号明細書に記載されているような、光学出力の横方向転送に適することがある。この横方向転送は、上流側の光学出力を、これを伝搬するために導波路1120内に転送するのに有用である場合がある。或いは、このタイプの薄型コア導波路は、種々の他の導波路及び/又はデバイスと共に、光学出力の空間モード整合された端転送を可能にする。薄型コアの幅は、モード・エキスパンダー・セグメント1122に沿って減少することができ、コアは最終的には終わるか、クラッディング内により大きなドープ型シリカ・コアを残すか、或いはエア誘導型リッジ導波路として、又はより低い屈折率の埋込用媒体又はカプセル化材料として作用するためのシリカ系クラッディング材料だけを残す。薄型コアの十分に緩やかなテーパ及び終端は結果として、コア誘導型光学モードを拡張光学モードに実質的に断熱変化させる。なお、本発明のいくつかの実施例の場合、モード・エキスパンダー1122を完全に省くことができ、この場合、導波路1120によって支持された光学モードは導波路を単に出て、そしてそこから伝搬する。

多くの他のタイプ及び/又は構成のプレーナー型導波路を、本明細書中で前述した実施態様及び/又はこれらの等価物を実施するために等しく採用することができる。これらは、リッジ導波路、埋込型導波路、半導体導波路、その他の高屈折率導波路、シリカ系導波路、ポリマー導波路、その他の低屈折率導波路、コア/クラッド型導波路、多層リフレクター導波路、金属クラッド導波路、エア誘導型導波路、フォトニック結晶系又はフォトニック・バンドギャップ系導波路、及び本明細書中には明示していない無数のその他の例を含むことができる。これらもやはり、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。これらの例のうちのいずれかにおいて、所望の発散特性を有するモード・エキスパンダーを出る拡張光学モードを生成するために、導波路の材料、構成、パラメーター及び/又は寸法の実質的に断熱的な変化を採用することができる。なお、本明細書内に記載されたようなプレーナー型導波路モード・エクスパンダーは、プレーナー型導波路720a及び/又は720bの近位端部(図6A〜6C、図12、図14、図17又は図27の実施態様例)、又はプレーナー型導波路920aの近位端部(図7A〜7C、図13、図15、図18、図28又は図29の実施態様例)で形成することができる。

拡張モード・カップリング・セグメント1172(同等に、捕集セグメント又は集束セグメント)を備えた光ファイバー1170は、その端部にカップリングされたシングルモード光ファイバー、及びマルチモード光ファイバーの短いセグメントとを含み、これにより集束素子又は捕集素子(例えば、図5A〜5C又は図11のGRINセグメント220a及び/又は220b、又は図7A〜図7C、図13、図15又は図18のGRINセグメント220bに機能的に類似する)として役立つ。マルチモード・ファイバーの屈折率プロフィール及びセグメント1172の長さは、自由伝搬性光学モードと、セグメント1172に融合されたシングルモード・ファイバー1170のモードとを最適にカップリングするように調節することができる。マルチモード・ファイバー・セグメントは、種々の手段によって、又は好ましくはマルチモードGRINファイバー・セグメントとシングルモード・ファイバーとの融合によって、又は接合によって、又はフェルール又は同様の機械的デバイスによって、光学出力の端転送のためにシングルモード・ファイバーに固定することができる(すなわち突合わせカップリング又は端カップリング)。マルチモード・ファイバー・セグメントとシングルモード・ファイバーとの相対同心性が望ましく、そしてこの相対同心性は、実質的に同様の外径を有するファイバーの融合によって容易に達成することができる。種々のコア直径、クラッディング直径、及び/又は屈折率勾配を有する勾配屈折率マルチモード・ファイバーは商業的に入手可能であり、そしてモード拡張されたカップリング・セグメント1172に対する特定の性能要件を満たすように選択することができる。具体的には、クラッディング外径約125μmのGRIN光ファイバーが、標準的なシングルモード光ファイバー(これも典型的にクラッディング外径約125μmである)に対する実質的に同軸的な融合に適している。入手可能なGRIN光ファイバーの4分の1ピッチ長は、0.2mm〜2mmオーダーであり、そしてセグメントを数ミクロンの精度で設計長さに開裂又は研磨することにより、所望の集束特性を達成することができる。

拡張モード・カップリング・セグメント1172を有するシングルモード光ファイバー1170は、導波路1120及びそのモード・エキスパンダー1122に対して実質的に同軸的に位置決めし、光学的コンポーネント1140(例えば光学アイソレーター)を収容するように、これらの間にギャップを残すことができる。モード・エキスパンダー1122及び拡張モード・カップリング・セグメント1172は、これらの間の光学出力転送の光学レベルを具体的な長手方向スペースのために達成するように、(前記段落において記載されているように)好適に適合することができる。或いは、モード・エキスパンダー1122及び拡張モード・カップリング・セグメント1172は、所定の長手方向スペース全体にわたって(ギャップを含まなくてもよい、すなわち、導波路1120とファイバー1170とを突合わせカップリングしてもよい)、これらの間の動作上許容可能な光学出力転送レベルを達成するように、好適に適合させることができる。長手方向スペース(又はその範囲)は、導波路1120とファイバー1170との間に配置することができる成分のサイズ(又はサイズ範囲)によって決定することができる。

セグメント1172と同様の性能(すなわち集束特性)を有する拡張モード・カップリング・セグメント1122を導波路1120に設けることが望ましい場合がある。図22A及び22Bに示すように、導波路1120は、拡大されたコアを備えたセグメント1122(屈折率勾配；アイソレーターを通って光ファイバー内に伝搬するための要件によって決定されるパラメーターを含む)で終わることができる。このコアは、シングルモード・ファイバー1170にカップリングされたGRINファイバー・セグメント1172と同様に機能することになる。導波路セグメント1122は、対応する4分の1ピッチ長よりも僅かに長く構成されてよく、これにより、アイソレーター1140を通る伝搬のために、視準された又は僅かに収束型の光学モードを提供する。このことは、より長い光学的コンポーネント1140の使用を可能にする。それというのは、セグメント1172に入る光学モードの発散部分は、セグメント1122の出口面から大きくシフトすることになるからである。

導波路1120及びファイバー1170の横方向整列及び/又は角度整列は、これらの間で達成し得る光学出力転送度に著しく影響を与える。基板上でプレーナー型導波路を使用することは、横方向整列を容易にすることができ、そして導波路とアイソレーターと光ファイバーとの受動的な集成を可能にする一方、光学集成体を通る光学出力転送レベルを動作上許容可能にすることができる。具体的には、空間的に選択的な組立技術を用いて、導波路1120及びモード・エキスパンダー1122(もし存在するならば)の組立と実質的に並行して、(光学的コンポーネント及び光ファイバーを後で位置決めするために)導波路支持体上に整列構造を組み立てることは、導波路/モード・エキスパンダーに対する整列構造の正確な相対位置決めを保証する。これらの整列構造(例えば標準的なリソグラフィ技術を用いて、シリコンPLC基板上に極めて正確に形成することができる溝、V字形溝、ポケット、エッジ、ライザー及びポストなど)は、導波路/モード・エキスパンダー1120/1122に対して、基板1102上に光学的コンポーネント1140及び光ファイバー/拡張モード・カップリング・セグメント1170/1172を正確に配置するのを可能にする。例えば、シリコン基板上で標準的なリソグラフ技術を用いて、サブミクロン精度が容易に達成される。図20A/20B、21A/21B、及び22A/22Bは、光学的コンポーネント1140を受容して位置決めするための溝1104と、光ファイバー/集束セグメント1170/1172を受容するためのV字形溝1107とを示している。溝1104は僅かに過剰のサイズを有していてよく(トレランスの目的)、そして1つのエッジは、成分1140の所要の長手方向整列及び/又は角度整列を提供するように組み立てることができる。アイソレーター1140の端面は典型的には、導波路1120及びファイバー1170/溝1107によって画定された伝搬軸に対して実質的に垂直に配向することができ、或いは、種々の理由から、成分1140上の非垂直入射角が望ましい場合があり、いずれの事例においても、溝1104の少なくとも1つのエッジの配向が所要の整列ガイドを提供する。

多成分光学デバイス及び/又は集成体を形成するために、導波路/モード・エキスパンダー及び整列構造と実質的に並行して、その他の構造、導波路、及びデバイスなどを基板1102上に組み立てることもできる。さらに、これらの空間的に選択的な組立技術は、典型的には、同時に多くのデバイスのために(単一のウェハー上に数百又は数千個のデバイス)実施することができる。受動的な集成/整列及びウェハー・スケール加工はそれぞれ、完成された光学集成体及び/又はデバイスの組立及び集成に際して、実質的な規模の経済が実現されるのを可能にするように、有意に貢献する。

光ファイバーのための「インライン」光学アイソレーターを提供するために、本発明による光学集成体を採用することができる(図23A及び23B)。導波路基板1102上のPCL又はその他のプレーナー型導波路1120には、実質的に空間モード整合された光学出力端転送に適合されたシングルモード光ファイバー1110の遠位端部を設けることができる。導波路1120に対して光ファイバー1110を受容して整列させるために、導波路基板1102内にV字形溝1101を設けることができる。導波路を通して伝搬する光学出力はその近位端面から発散する。導波路1120の近位端部は、出口側光学出力のための所望の発散特性を達成するように好適に適合することができる(例えばモード・エキスパンダー1122によって)。次いで光学出力は、光学的コンポーネント1140に入り、この中を通って伝搬する(まだ発散している)。光学的コンポーネント1140は、導波路基板1102内に設けられた整列溝1104によって受容し、そして位置決めすることができる。光ファイバー1170を受容してこれを導波路1120と整列させるために、導波路基板1102内にV字形溝1107を設ける。光ファイバー1170の近位端部は上述のように、拡張モード・カップリング・セグメント1172(すなわち、シングルモード光ファイバー1170に融合又はその他の形式で接合されたGRIN光ファイバー・セグメントを含む集束セグメント)を含むことができる。この拡張モード・カップリング・セグメント1172は、成分1140を通って透過する光学出力を捕集し、そしてこれを、光ファイバー1170によって支持されたモード内にカップリングする。溝、V字形溝及び任意のその他の所要の整列構造と実質的に並行して、多くの導波路のウェハー・スケール組立を行うことによって、受動的に集成され整列されたデバイスの動作上許容可能な光学出力を保証することができる(また、製造コストを低減する)。高性能アイソレーター、例えば光学タップ、出力を監視するための光学検出器、熱-光学補償器素子、及び電気-光学素子などを製造するために、(ウェハー・スケールで)導波路基板上に付加的な成分を設けることができる。波長、温度及び/又はその他の変数を含むアイソレーター性能の変動を安定化するために、フィードバック及び/又は制御回路を採用することができる。

光学集成体内に組み込まれたその他のモード拡張光学的コンポーネント及び/又は集束光学的コンポーネントを整列させるために、プレーナー型導波路基板上の整列構造を採用することができる。例えば、図24A/24B及び26A/26Bに示されているように、導波路1120のために一体的に設けられたモード・エキスパンダー1122の代わりに、ボールレンズ又は非球面レンズ1124を、モード・エキスパンダー及び集束素子として採用することにより、光学的コンポーネント1140を通る発散度を低減するか、又は実質的に視準された又は収束型の光学モードさえも生成することができる。導波路1120に対してレンズ1124を正確に位置決めするために、(ここでもやはり導波路1120と実質的に並行して)基板1102内に整列ポケット1103を加工することができる。同様に図24A/24B及び図25A/25Bに示すように、ファイバー・セグメント1172の代わりに拡張モード・ファイバー・カプラーとして、ボールレンズ又は非球面レンズ1174を採用することもできる。導波路1120、ポケット/レンズ1103/1124(もし存在するならば)、溝1104及びV字形溝1107と整列されるレンズ1174を受容して位置決めするために、基板1102内に整列ポケット1108を加工することができる。

別の例の場合、図30A/30B及び32A/32Bに示されているように、導波路1120のために一体的に設けられたモード・エキスパンダー1122の代わりに、回折レンズ又はフレネル・レンズ1126（例えばシリコン・マイクロ・フレネル・レンズ)を、モード・エキスパンダー及び集束素子として採用することにより、光学的コンポーネント1140を通る発散度を低減するか、又は実質的に視準された又は収束する光学モードさえも生成することができる。導波路1120に対してフレネル・レンズ1126を正確に位置決めするために、基板1102(ここでもやはり導波路1120と実質的に並行して)基板1102内に整列溝1105を加工することができる。同様に図30A/30B及び図31A/31Bに示すように、ファイバー・セグメント1172の代わりに拡張モード・ファイバー・カプラーとして、フレネル・レンズ1176を採用することもできる。導波路1120、ポケット/レンズ1105/1126(もし存在するならば)、溝1104及びV字形溝1107と整列されるフレネル・レンズ1174を受容して位置決めするために、基板1102内に整列溝1109を加工することができる。

なお、デュアルGRINセグメント集成体200、シングルGRINセグメント220a/220b、球面/非球面レンズ1124/1174、導波路モード・エキスパンダー(例えばモード・エキスパンダー1122)、フレネル・レンズ1126/1176、及び/又は接合されたGRINセグメント(例えばセグメント1172)の所望の任意の「混合及び整合」を採用して、光学的コンポーネントを通るファイバー及び/又は導波路の間の所望又は所要の光学出力レベルを達成することができる。このように混合/整合された光学集成体は、本開示及び/又は添付の特許請求の範囲に含まれるものとする。これらの実施態様のいずれか及び/又は混合/整合されたこれらの変更形において、光路を実質的に充填するために、且つ/又は、既に上述の形態でこれらの実施態様をカプセル化するために、好適な屈折率整合用埋込用媒体を採用することができる。

なお、光学出力の伝搬は、導波路から1つ又は2つ以上の自由空間光学的コンポーネントを通って、光ファイバー内に進むものとして本明細書中に記載してきたが、両方向のうちのいずれかの光学出力伝搬は、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

なお、本明細書中に開示されたシングル及びデュアルGRINレンズ集成体、導波路モード・エキスパンダー、及びファイバー又は導波路に基づく集束素子(すなわち拡張モード・カプラー)は、ボールレンズに基づく従来の構成よりも、周囲の光学媒体による影響を受けないですむ。ボールレンズの光学性能は、ボールと周りの媒体との間の屈折率コントラストに明白に依存し、これに対して、本明細書中に開示されたGRINレンズ、モード・エキスパンダー、及び集束素子は、周囲の媒体の屈折率による影響を実質的に受けないように構成することができる。この理由から、GRINレンズ、導波路又はファイバーに基づく集束素子、及び/又は導波路モード・エキスパンダーだけを含む、本明細書中に開示された光学集成体は、光学性能特性を実質的に変更することなしに、別の媒体中に埋め込み又はカプセル化するのに適している。好適な埋込用媒体又はカプセル化材料は、誘電体、屈折率整合用媒体、ポリマー(エポキシを含む)、及び/又はその他の好適な「ポッティング」媒体を含むことができる。ポッティング媒体は、その屈折率、出力処理能力、気密シール特性(例えば、低い気体放出率及び/又は疎水性)、流れ特性、表面張力、及び光学均質性などのうちの1つ又は2つ以上に関して選択することができる。光学集成体内の透過端面間のギャップには、これが意図的なものであっても(トレランスの目的又は種々の成分長さを収容する目的)、意図的ではなくても、埋込用媒体又はカプセル化材料を充填することができる。この材料は、埋め込まれた成分の整列を維持し、そして鋭敏な光学面を保護することに加えて、対応光学界面におけるフレネル損失を実質的に低減するのに役立つことができ、また、導波路と光ファイバーとの間の伝搬光学出力の発散度を低減するのに役立つことができ、そして、導波路1120、成分1140、及び/又は光ファイバー1170の入口/出口面の意図しない角度偏差に対する、光学集成体の透過全体の依存を低減するのに役立つことができる。

成分1140としての光学アイソレーターは典型的には、透過軸が45°だけオフセットした一対の直線偏光子の間に配置された、非相反45°回転用に構成されたファラデー回転子結晶を含む。これらの偏光子はPolarcor(登録商標)、又はファラデー回転子の面に接合又はその他の方法で固定されたその他のバルク偏光子であってよく、或いは、ファラデー回転子の面上の薄膜コーティングとして提供することもできる。或いは、アイソレーターの機能性を導波路1120内に組み込むこともできる(導波路720a/720b/920aに関して既に上述の通りであり；下記論議は、これらの実施態様にも適用されるものとする)。具体的には、導波路1120の内在的な特性を活用することにより、又は偏光子の選択的な構造、例えば導波路における屈曲又は導波路上の被膜を設けることによって、導波路1120の一部が偏光子の選択的な素子として機能することが望ましい場合がある。別の例において、光学出力が上流側の光学デバイスから導波路1120内に、ひいてはファイバー1170内に横方向に転送されるように(例えば米国特許出願60/334,705号明細書、同第60/360,261号明細書、及び同第10/187,030号明細書に開示されているようなモード干渉カップリング型横方向転送、又は実質的に断熱的な横方向転送)、導波路1120を適合することができる。導波路1120内への光学出力の横方向転送は、偏光選択的であってよく、これにより導波路1120の横方向転送セグメント1120(すなわち光学接合セグメント)は、アイソレーター1140の第1の偏光子の場所を占めることができる。唯一の直線偏光の実質的な透過のために構成された導波路1120のこのようなセグメントはいずれも、アイソレーター1140の第1の偏光子の場所を占めることができる。このような実施態様の場合(アイソレーター機能性の一部、すなわち第1偏光子が導波路1120内に組み込まれている)、導波路1120とファイバー1170との間のギャップを減小させ、これらの間の効率的な光学出力転送の要件を簡単にすることができる。導波路1120内への第1のアイソレーター偏光子の組み込みは、光学集成体のコスト全体を下げるのに役立つこともできる。それというのも、偏光選択性を導波路内に、その組立に用いられる同じウエハースケール組立シーケンス中に組み込むことができ、偏光選択性は、完成された光学集成体の製造コスト全体をほとんど引き上げることはないからである。アイソレーター1140のコストは、第1偏光子を省くことにより低減されることにもなり、これに対して、入力偏光に対する第1偏光子の潜在的な誤整列は、光学損失源として実質的に低減されることになる。

本明細書中に開示されているような光学集成体は、より高いレベルの集積光学デバイス内に容易に組み込むことができる。図33の概略図において、光学素子3320aを、光学集成体3300(光学的コンポーネント、例えば光学アイソレーターを含む)を通して透過光学素子3320b内に透過することにより、(任意の好適なタイプの)レーザー源3301の光学出力が透過される。透過光学素子3320a及び3320bは、本明細書中に開示されたプレーナー型導波路及び/又は光ファイバーの任意の組み合わせを含むことができる。光学集成体3300は1つ又は2つ以上の集束光学素子を含み、そして、本明細書に開示された実施態様のいずれかと同様に、又はこれと実質的に等価に、透過素子3320a及び3320bと一緒に集成される。図34の概略図において、光トランシーバー3401は、透過光学素子3420a及び光学集成体3400(光学的コンポーネント、例えば光学アイソレーターを含む)を通して、透過光学素子3420bに光カップリングされる。トランシーバー3401は、1つ以上のレーザー源(任意の好適なタイプ)と、1つ以上の光検出器(任意の好適なタイプ)とを含む。透過光学素子3420a及び3420bは、本明細書に開示されたプレーナー型導波路及び/又は光ファイバーの任意の組み合わせを含んでよい。本明細書に開示された実施態様のいずれかと同様に、又はこれと実質的に等価に、光学集成体3400は1つ又は2つ以上の集束光学素子を含み、透過素子3420a及び3420bと一緒に集成される。図35の概略図において、光検出3501(任意の好適なタイプ)は、透過光学素子3520a及び光学集成体3500(光学的コンポーネント、例えば光学アイソレーター又は光学フィルターを含む)を通して、透過光学素子3420bに光カップリングされる。透過光学素子3520a及び3520bは、本明細書に開示されたプレーナー型導波路及び/又は光ファイバーの任意の組み合わせを含んでよい。本明細書に開示された実施態様のいずれかと同様に、又はこれと実質的に等価に、光学集成体3500は1つ又は2つ以上の集束光学素子を含み、透過素子3520a及び3520bと一緒に集成される。

光学アイソレーター1140に加えて、本発明は、プレーナー型導波路112と光ファイバー1170との間に任意の1つ又は2つ以上の好適な「自由空間」光学的コンポーネント1140を配置して整列させるために実施することができる。このような成分の一例としては、薄膜フィルター；バルク偏光子、偏光回転子、ウェイブプレート、及び/又はその他の偏光成分；マイクロミラー及び/又はマイクロ・ビームスプリッター；光学タップ；及び回折光学的コンポーネントなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。アイソレーターと同様に、(本発明により光学集成体内に組み込まれた)任意の自由空間光学素子1140の機能性の一部も導波路1120内に存在し、この機能をウェハー・スケールでは導波路内に組み込むことができ、成分のサイズ及び/又はコスト、及び/又は、導波路1120とファイバー170との間に必要とされるギャップのサイズを潜在的に低減し、また、完成された光学集成体の製造コスト全体を潜在的に低減することができる。

本明細書中に使用される「自由空間」光伝搬という用語は、光学フィールドの横方向の閉じ込め又は誘導を提供しない媒体を通る光学フィールドの伝搬を意味するものとする。このような媒体を通る光学フィールドの伝搬は、大部分が回折によって決定される。自由空間伝搬は真空又は空気中で発生することができ、或いは任意の実質的に透明な媒体中、又は実質的に透明な材料から組み立てられた透過光学的コンポーネント内で発生することができる。「実質的に透明」とは、具体的な動作波長範囲を意味する。

前記の説明及び/又は添付の特許請求の範囲の目的上、「屈折率」とは、特定材料のバルク屈折率を意味する(本明細書中では「材料屈折率」とも呼ぶ)か、又は、特定の光学素子における特定の光学モードの伝搬定数β(β=2πn_eff/λ)に関連して、「有効屈折率」n_effを意味することもある。有効屈折率は本明細書中では「モード屈折率」と呼ぶこともある。本明細書に使用された「低屈折率」という用語は、屈折率が約2.5未満の任意の材料及び/又は光学構造を意味するのに対して、「高屈折率」という用語は、屈折率が約2.5を上回る任意の材料及び/又は光学構造を意味する。これらの範囲内で、「低屈折率」とはシリカ(SiO_x)、ゲルマノ-ケイ酸塩、ボロ-ケイ酸塩、その他のドープ型シリカ、及び/又はその他のシリカ系材料；窒化ケイ素(Si_xN_y)及び/又は酸素窒化ケイ素(SiO_xN_y)；その他のガラス；その他の酸化物；種々のポリマー；及び/又は屈折率が約2.5未満の任意のその他の好適な光学材料を意味することができる。「低屈折率」は、光ファイバー、光導波路、プレーナー型光導波路、及び/又は、このような材料を組み込み且つ/又はモード屈折率約2.5未満を示す任意のその他の光学的コンポーネントを含むこともできる。同様に、「高屈折率」は、半導体、IR材料、及び/又は屈折率が約2.5を上回る任意のその他の好適な光学材料のような材料、及び/又は、このような材料を組み込み且つ/又はモード屈折率が約2.5を上回る任意の好適なタイプの光導波路を含むこともできる。「低屈折率」及び「高屈折率」は、やはり本明細書において採用した「より低い屈折率」及び「より高い屈折率」と区別されるべきである。「低屈折率」及び「高屈折率」は屈折率の絶対数値(約2.5よりも大きいか、又は約2.5未満)を意味しているのに対し、「より低い屈折率」及び「より高い屈折率」は、相対的な用語であって、絶対屈折率値とは無関係に、2つの特定材料のどちらの屈折率が高いかを示すものである。

前述の説明及び/又は添付の特許請求の範囲の目的上、本明細書において採用された「光導波路」(又は同等に「導波路」)は、1つ又は2つ以上の光学モードを支持するように適合された構造を意味するものとする。このような導波路は典型的には、2つの横方向次元内に、支持された光学モードを閉じ込めるのを可能にするものとする。横方向及び長手方向の次元/方向は、湾曲した導波路に関しては局所的に定義されるものとする。横方向及び長手方向の次元の絶対配向は、従って例えば曲線導波路の長さに沿って変化する場合がある。光導波路の一例としては、種々のタイプの光ファイバー、及び種々のタイプのプレーナー型導波路が挙げられる。本明細書において採用される「プレーナー型光導波路」(又は同等に「プレーナー型導波路」)という用語は、実質的にプレーナー型の基板上に形成された任意の光導波路を意味するものとする。長手方向次元(すなわち伝搬次元)は、基板に対して実質的に平行であると考えるものとする。基板に対して実質的に平行な横方向次元は、側方次元又は水平次元と呼ばれることがあり、これに対して、基板に対して実質的に垂直な横方向次元は、鉛直次元と呼ばれることがある。このような導波路の例は、リッジ導波路、埋込型導波路、半導体導波路、その他の高屈折率導波路(「高屈折率」は約2.5を上回る)、シリカ系導波路、ポリマー導波路、その他の低屈折率導波路(「低屈折率」は約2.5未満)、コア/クラッド型導波路、多層リフレクター(MLR)導波路、金属クラッド導波路、エア誘導型導波路、真空誘導型導波路、フォトニック結晶系又はフォトニック・バンドギャップ系導波路、電気-光学(EO)材料及び/又は電気-吸収性(EA)材料を組み込んだ導波路、非線形-光学(NLO)材料を組み込んだ導波路、及び本明細書中には明示していない無数のその他の例を含むことができる。これらもやはり、本開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。半導体、結晶、シリカ又はシリカ系、その他のガラス、セラミック、金属、及び本明細書中には明示していない無数のその他の例を含む多くの好適な基板材料を採用することができる。

本明細書中に使用される「透過光学素子」(同等に「透過素子」)という用語は主として、光学出力を1つの点から他の点まで搬送するのに役立つ光導波路を意味するものとする。透過光学素子は、これを透過する光学出力を変化させるのに役立つことができ、このような変化は受動的(すなわち制御信号入力を必要としない)且つ/又は能動的(すなわち、印加された制御信号に対して応答する)であってよい。透過光学素子は、透過光学素子が光学出力を生成せず、他の場所で生成された光学出力を透過させるのに役立つ点で、光源(例えばLED又はレーザー)とは区別されるものとする。

本明細書中に開示された光学的コンポーネントと一緒に使用するのに適したプレーナー型光導波路のタイプの一例は、いわゆるPLC導波路(プレーナー型光波回路Planar Lightwave Circuit)である。このような導波路は典型的には、実質的にプレーナー型のシリコン基板(しばしば、シリカ又はシリカ系光学緩衝層が間挿されている)上に支持されたシリカ又はシリカ系導波路(しばしばリッジ導波路又は埋込型導波路；他の導波路構造を採用することもできる)を含む。1つ又は2つ以上のこのような導波路のセットは、プレーナー型導波路回路、光集積回路、又は光電子集積回路と呼ばれることがある。1つ又は2つ以上の光源、レーザー、モジュレーター、及び/又は、光学出力の端転送に合わせて適合されたその他の光学デバイスを、好適に適合されたPLC導波路と一緒に載置するように、1つ又は2つ以上のPLC導波路を有するPLC基板を容易に適合することができる。1つ又は2つ以上の光源、レーザー、モジュレーター、光検出器、及び/又は、光学出力の横方向転送に合わせて適合されたその他の光学デバイスを、好適に適合されたPLC導波路(モード干渉カップリング型横方向転送、又は実質的に断熱的な横方向転送；横方向カップリングとも呼ばれる)と一緒に載置するように、(米国特許出願公開第2003/0081902号明細書及び/又は米国特許出願第60/466,799号明細書の教示内容に従って)1つ又は2つ以上のPLC導波路を有するPLC基板を容易に適合することができる。

前述の説明及び/又は添付の特許請求の範囲の目的上、「空間的に選択的な材料処理技術」は、エピタキシー、層成長、リソグラフィー、フォトリソグラフィー、蒸発デポジション、スパッタリング、蒸着、化学蒸着、ビーム・デポジション、ビーム支援デポジション、イオンビーム蒸着、イオンビーム支援蒸着、プラズマ支援デポジション、湿式エッチング、乾式エッチング(反応性イオン・エッチング)、イオン・ミリング、レーザー・マッチング、スピン・デポジション、スプレー・デポジション、電気化学メッキ、電気化学デポジション、無電解メッキ、フォトレジスト、UV硬化及び/又は高密度化、高精度ソー及び/又はその他の機械切断/成形工具を使用したミクロ機械加工、選択的な金属処理及び/又ははんだ付け、平坦化のための化学機械研磨、任意のその他の好適な空間的に選択的な材料加工技術、これらの組み合わせ、及び/又はこれらの機能的等価技術を包含するものとする。具体的には、層又は構造を「空間的に選択的に提供する」のに関与する任意の工程が、空間的に選択的なデポジション及び/又は成長、又は実質的に均一なデポジション及び/又は(所与の領域全体にわたる)成長及びこれに続く空間的に選択的な除去、のうちのいずれか又は両方に関与することができる。空間的に選択的な任意のデポジション、除去又はその他のプロセスは、いわゆる直接書刻プロセス、又はマスキング・プロセスであってよい。なお、本明細書中で言及される任意の「層」は、実質的に均質な材料層を含んでよく、或いは、1つ又は2つ以上の材料サブ層から成る不均質なセットを含んでよい。空間的に選択的な材料加工技術は、共通の基板ウェハー上で複数の構造の同時の組立/加工を行う際に、ウェハー・スケールで実施することができる。

なお、本明細書中に「固定される」、「結合される」、「載置される」、「デポジットされる」、「形成される」、「位置決めされる」などと説明された種々の成分、素子、構造及び/又は層は、基板材料と直接的に接触することができ、或いは、1つ又は2つ以上の層及び/又は基板上に既に存在する他の中間構造と接触することができ、従って基板には例えば間接的に「固定され」てもよい。

「動作上許容可能な」という字句は、光学的コンポーネント及び/又は光学デバイスの種々の性能パラメーターのレベル、例えば光学出力転送効率(同等に、光カップリング効率)、光学損失、光学ゲイン、レージング閾値、及び不所望な光学モード・カップリングなどのレベルを記述する際に出現する。性能、組立、デバイス収率、集成、試験、利用可能性、コスト、供給、需要、及び/又は、特定の光学デバイスの製造、配備、及び/又は使用を取り巻くその他のファクターから生じる適用可能な制約及び/又は要件から成る任意の当該集合又は部分集合によって、動作上許容可能なレベルを決定することができる。従ってこのようなパラメーターのこのような「動作上許容可能な」レベルは、このような制約及び/又は要件に応じて、所与のデバイス・クラス内で変化することがある。例えば、いくつかの事例において、より低い光学集成体組立コストを達成するために、光カップリング効率が低くなることは許容可能な交換条件となることがある。これに対して他の事例においては、組立コストが高くなっても、光カップリング効率をより高くすることが必要となる場合がある。従って「動作上許容可能な」カップリング効率は、これらの事例間で変化する。別の例の場合、いくつかの事例において、より低いデバイス組立コスト又はより小さなデバイス・サイズを達成するために、光学損失(散乱、吸収、及び不所望な光カップリングなどに起因する)から生じるレージング閾値が高くなることは許容可能な交換条件となる場合がある。これに対して他の事例においては、組立コストが高くなっても、レージング閾値をより高くすることが必要となる場合がある。従って「動作上許容可能な」レージング閾値効率は、これらの事例間で変化する。このような交換条件の他の例は数多く想像することができる。従って、このような「動作上許容可能な」制約及び/又は要件に応じて、変動する精度のトレランス範囲内で、本明細書中に開示された光学集成体及びその組立方法、及びこれと同等のものを実施することができる。本明細書中に使用される「実質的に断熱的な」「実質的に空間モード整合された」「実質的にモード屈折率整合された」及び「不所望な光カップリングを実質的に回避するように」などは、「動作上許容可能な」性能の概念に照らして解釈されるものとする。

特定の材料及び/又は材料複合体を採用して具体的な寸法及び構成を有する具体例を本明細書に開示してきたが、言うまでもなく、多くの材料及び/又は材料複合体を、本明細書中に開示且つ/又は主張された本発明の概念の範囲内にとどめながら、種々の寸法及び/又は構成のうちのいずれかにおいて採用することができる。

開示された実施態様及び方法と同等のものは、本発明の開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。開示された実施態様及び方法、及びこれらと同等のものには、これらを本発明の開示の範囲及び/又は添付の特許請求の範囲内にとどめながら、変更を加えることができるものとする。

図1は、光ファイバー間の光学的コンポーネントを通る光出力の自由空間伝搬のための従来技術の配置を示す図である。 図2は、光ファイバー間の光学的コンポーネントを通る光出力の自由空間伝搬のための従来技術の配置を示す図である。 図3Aは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す側面図である。 図3Bは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す頂面図である。 図3Cは、ウェハー・スケールで実施される同じ配列例を示す頂面図である。 図3Dは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す側面図である。 図3Eは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す頂面図である。 図3Fは、ウェハー・スケールで実施される同じ配列例を示す頂面図である。 図4Aは、光学集成体及び光学的コンポーネントの例を示す側面図である。 図4Bは、光学集成体及び光学的コンポーネントの例を示す頂面図である。図4Cは、光学集成体及び光学的コンポーネントの例を示す側面図である。 図5Aは、光学集成体、光学的コンポーネント、及び光ファイバーの例を示す側面図である。 図5Bは、光学集成体、光学的コンポーネント、及び光ファイバーの例を示す頂面図である。 図5Cは、光学集成体、光学的コンポーネント、及び光ファイバーの例を示す側面図である。 図6Aは、光学集成体、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図6Bは、光学集成体、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す頂面図である。 図6Cは、光学集成体、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図7Aは、光学集成体、光学的コンポーネント、光ファイバー及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図7Bは、光学集成体、光学的コンポーネント、光ファイバー及びプレーナー型導波路の例を示す頂面図である。 図7Cは、光学集成体、光学的コンポーネント、光ファイバー及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図8Aは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す側面図である。 図8Bは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す頂面図である。 図9Aは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す側面図である。 図9Bは、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す頂面図である。 図10は、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す頂面図である。 図11は、光学集成体、光学的コンポーネント、及び光ファイバーの例を示す頂面図である。 図12は、光学集成体、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す頂面図である。 図13は、光学集成体、光学的コンポーネント、光ファイバー、及びプレーナー型導波路の例を示す頂面図である。 図14は、光学集成体、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図15は、光学集成体、光学的コンポーネント、光ファイバー及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図16は、GRINレンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す頂面図である。 図17は、GRINレンズ、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図18は、GRINレンズ、光学的コンポーネント、光ファイバー、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図19は、デュアル・レンズ光学集成体のための組立/集成配列の例を示す端部断面図である。 図20Aは、光学的コンポーネントと光ファイバーとプレーナー型導波路とから成る集成体の例を示す頂面図である。 図20Bは、光学的コンポーネントと光ファイバーとプレーナー型導波路とから成る集成体の例を示す側面図である。 図21Aは、光学的コンポーネントを有する、プレーナー型導波路と光ファイバーとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図21Bは、光学的コンポーネントを有さない、プレーナー型導波路と光ファイバーとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図22Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図22Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとから成る集成体の例を示す側面図である。 図23Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図23Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとから成る集成体の例を示す側面図である。 図24Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図24bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す側面図である。 図25Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図25Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す側面図である。 図26Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図26Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す側面図である。 図27は、GRINレンズ、光学的コンポーネント、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図28は、GRINレンズ、光学的コンポーネント、光ファイバー、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図29は、GRINレンズ、光学的コンポーネント、光ファイバー、及びプレーナー型導波路の例を示す側面図である。 図30Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す頂面図である。 図30Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す側面図である。 図31Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す頂面図である。図31Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す側面図である。 図32Aは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す頂面図である。図32Bは、光学的コンポーネントとプレーナー型導波路と光ファイバーとレンズとから成る集成体の例を示す側面図である。 図33は、光学集成体を備えたレーザー源を示す概略図である。 図34は、光学集成体を備えた光トランシーバーを示す概略図である。 図35は、光学集成体を備えた光検出器を示す概略図である。

Claims (95)

1. 光学装置を製造する方法であって：
   基板上に1つ以上の溝を形成する段階と；
   該基板上にGRIN光学媒体を、該GRIN光学媒体が該溝のうちの1つ以上の溝内に位置決めされた状態で載置する段階と；
   該GRIN光学媒体を分割して第1及び第2のGRINセグメントを形成する段階であって、該第1及び第2のGRINセグメントは、該溝のうちの1つ以上の溝内で該基板上に設けられたままにされ、該第1及び第2のGRINセグメントは、実質的に平行であり、該基板上で長手方向に互いに所定の間隔を置いて位置しており、そしてそれぞれの近位端面及び遠位端面を有している段階と；
   を含む、光学装置を製造する方法。
2. 該第1及び第2のGRINセグメントの近位端部間で、該基板上に光学的コンポーネントを載置する段階であって、該光学的コンポーネントが、該第1GRINセグメントの近位端面に面する第1端面と、該第2GRINセグメントの近位端面に面する第2端面とを有する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
3. 該第1GRINセグメントと光学的に実質的に同軸的に、該溝のうちの1つの溝内で該基板上に第1光ファイバーを載置する段階と；
   該第2GRINセグメントと光学的に実質的に同軸的に、該溝のうちの1つの溝内で該基板上に第2光ファイバーを載置する段階と；
   をさらに含む、請求項2に記載の方法。
4. 該第1GRINセグメントの遠位端面と該第1光ファイバーの近位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
   該第2GRINセグメントの遠位端面と該第2光ファイバーの近位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体をほぼ充填する段階と；
   をさらに含む、請求項3に記載の方法。
5. 該光学的コンポーネントの第1端面と第1GRINセグメントの近位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
   該光学的コンポーネントの第2端面と第2GRINセグメントの近位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
   をさらに含む、請求項2に記載の方法。
6. 該第1及び第2のGRINセグメントが光学的にほぼ同軸的であり、さらに、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端部間で、該基板上に光学的コンポーネントを載置する段階を含み、該光学的コンポーネントが、該第1GRINセグメントの近位端面に面する第1端面と、該第2GRINセグメントの近位端面に面する第2端面とを有し、該第1端面及び第2端面がそれぞれ、該第1及び第2のGRINセグメントによって画定される伝搬方向に対してほぼ垂直である、請求項1に記載の方法。
7. 該第1及び第2のGRINセグメントが光学的に側方に互いに変位されており、さらに、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端部間で、該基板上に光学的コンポーネントを載置する段階を含み、該光学的コンポーネントが、該第1GRINセグメントの近位端面に面する第1端面と、該第2GRINセグメントの近位端面に面する第2端面とを有し、該第1端面及び第2端面がそれぞれ、該それぞれの第1及び第2のGRINセグメントによって画定される伝搬方向に対して非垂直であり、該光学的コンポーネントの第1及び第2端面における屈折が、該第1及び第2のGRINセグメントの間で該光学的コンポーネントを通る光路を画定する、請求項1に記載の方法。
8. 第2基板上に1つ以上の溝を形成する段階と；
   該第1の基板と該第1及び第2のGRINセグメントとを該第2基板上に、該第1及び第2のGRINセグメントが該第2基板の1つ以上の溝内に位置する状態で載置する段階と；
   該第1及び第2のGRINセグメントの近位端面にそれぞれ面する第1及び第2の端面を有する光学的コンポーネントを、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端面の間に位置決めする段階と；
   該第1GRINセグメントの遠位端面に面する近位端面を有する第1透過光学素子を、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的に、該第2基板上に位置決めする段階と；
   該第2GRINセグメントの遠位端面に面する近位端面を有する第2透過光学素子を、該第2GRINセグメントと光学的に実質的に同軸的に、該第2基板上に位置決めする段階と；
   をさらに含む、請求項1に記載の方法。
9. 該第1透過光学素子が、該第2基板の溝のうちの1つに載置された、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な光ファイバーを含み；そして
   該第2透過光学素子が、該第2基板の溝のうちの1つに載置された、該第2GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な光ファイバーを含む、
   請求項8に記載の方法。
10. 該第1透過光学素子が、該第2基板上に形成された、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な第1プレーナー型光導波路を含み；そして
    該第2透過光学素子が、該第2基板上に形成された、該第2GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な第2プレーナー型光導波路を含む、
    請求項8に記載の方法。
11. 該第1透過光学素子が、該第2基板上に形成された、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的なプレーナー型光導波路を含み；そして
    該第2透過光学素子が、該第2基板の溝のうちの1つに固定された、該第2GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な光ファイバーを含む、
    請求項8に記載の方法。
12. 該光学的コンポーネントの第1の端面と該第1GRINセグメントの近位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
    該光学的コンポーネントの第2の端面と該第2GRINセグメントの近位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
    をさらに含む、請求項8に記載の方法。
13. 該第1透過光学素子の近位端面と該第1GRINセグメントの遠位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
    該2透過光学素子の近位端面と該第2GRINセグメントの遠位端面との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
    をさらに含む、請求項8に記載の方法。
14. さらに、該光学的コンポーネントと、該第1及び第2のGRINセグメントと、該第1及び第2の透過光学素子の近位部分とをカプセル化する段階を含み、
    該光学的コンポーネントが該第1基板上に載置される、請求項8に記載の方法。
15. 該光学的コンポーネントが該第1基板上に載置される、請求項8に記載の方法。
16. 該光学的コンポーネントが該第2基板上に載置される、請求項8に記載の方法。
17. 該光学的コンポーネントが光学アイソレーターを含む、請求項8に記載の方法。
18. 該光学的コンポーネントがファラデー回転子及び直線偏光子を含み；
    該透過光学素子のうちの1つ以上が、該第2基板上に形成された偏光選択的なプレーナー型導波路を含み；そして、
    該ファラデー回転子、偏光子、及び偏光選択的なプレーナー型導波路が一緒に、光アイソレーターとして機能する、
    請求項8に記載の方法。
19. 該第1透過光学素子に遠位端部でレーザー源を光カップリングする段階であって、該レーザー源からの光学出力が、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って該第2透過光学素子内に透過されるようになっている、段階を、さらに含んでいる、請求項8に記載の方法。
20. 該第1透過光学素子に遠位端部で光トランシーバーを光カップリングする段階であって、光学出力が該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って、該光トランシーバーと該第2透過光学素子との間で透過されるようになっている、段階を、さらに含んでいる、請求項8に記載の方法。
21. 該第1透過光学素子に遠位端部で光検出器を光カップリングする段階であって、光学出力が、該第2透過光学素子から該光検出器に、該光学的コンポーネント及び該第1透過光学素子を通して透過されるようになっている、段階を、さらに含んでいる、請求項8に記載の方法。
22. 該GRIN光学媒体がGRIN光ファイバーである、請求項1に記載の方法。
23. 光学装置であって、
    1つ以上の溝を有する基板と；
    該溝のうちの1つ以上の溝内で該基板に固定されたGRIN光学媒体の第1及び第2のセグメントであって、該第1及び第2のセグメントがほぼ平行であり、該基板上で長手方向に互いに所定の間隔を置いて位置しており、そしてそれぞれの近位端面及び遠位端面を有している第1及び第2セグメントと；
    を具備する光学装置。
24. さらに、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端部間で、該基板上に載置された光学的コンポーネントを含み、該光学的コンポーネントが、該第1GRINセグメントの近位端面に面する第1端面と、該第2GRINセグメントの近位端面に面する第2端面とを有する、請求項23に記載の装置。
25. 該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な、該溝のうちの1つの溝内で該基板上に載置された第1光ファイバーと；
    該第2GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な、該溝のうちの1つの溝内で該基板上に載置された第2光ファイバーと；
    をさらに具備する、請求項24に記載の装置。
26. 該第1GRINセグメントの遠位端面と該第1光ファイバーの近位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    該第2GRINセグメントの遠位端面と該第2光ファイバーの近位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    をさらに具備する、請求項25に記載の装置。
27. 該光学的コンポーネントの第1端面と第1GRINセグメントの近位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    該光学的コンポーネントの第2端面と第2GRINセグメントの近位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    をさらに具備する、請求項24に記載の装置。
28. 該第1及び第2のGRINセグメントが光学的にほぼ同軸的であり、さらに、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端部間で、該基板上に載置された光学的コンポーネントを含み、該光学的コンポーネントが、該第1GRINセグメントの近位端面に面する第1端面と、該第2GRINセグメントの近位端面に面する第2端面とを有し、該第1端面及び第2端面がそれぞれ、該第1及び第2のGRINセグメントによって画定される伝搬方向に対してほぼ垂直である、請求項23に記載の装置。
29. 該第1及び第2のGRINセグメントが光学的に側方に互いに変位されており、さらに、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端部間で、該基板上に載置された光学的コンポーネントを含み、該光学的コンポーネントが、該第1GRINセグメントの近位端面に面する第1端面と、該第2GRINセグメントの近位端面に面する第2端面とを有し、該第1端面及び第2端面がそれぞれ、該それぞれの第1及び第2のGRINセグメントによって画定される伝搬方向に対して非垂直であり、該光学的コンポーネントの第1及び第2端面における屈折が、該第1及び第2のGRINセグメントの間で該光学的コンポーネントを通る光路を画定する、請求項23に記載の装置。
30. 第2基板と、光学的コンポーネントと、第1透過光学素子と、第2透過光学素子とをさらに具備していて：
    該第2基板は1つ以上の溝を有していて、
    該第2基板上には、該第1の基板と該第1及び第2のGRINセグメントとが、該第1及び第2のGRINセグメントが該第2基板の1つ以上の溝内に位置する状態で載置されており；
    該光学的コンポーネントは、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端面の間に位置決めされ、
    該光学的コンポーネントが、該第1及び第2のGRINセグメントの近位端面にそれぞれ面する第1及び第2の端面を有しており；
    該第1透過光学素子は、該第2基板上に位置決めされ、該第1GRINセグメントと光学的に実質的に同軸的であり、該第1GRINセグメントの遠位端面に面する近位端面を有しており；
    該第2透過光学素子は、該第2基板上に位置決めされ、該第2GRINセグメントと光学的に実質的に同軸的であり、該第2GRINセグメントの遠位端面に面する近位端面を有している；
    請求項23に記載の装置。
31. 該第1透過光学素子が、該第2基板の溝のうちの1つに載置された、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な光ファイバーを含み；
    該第2透過光学素子が、該第2基板の溝のうちの1つに載置された、該第2GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な光ファイバーを含んでいる；
    請求項30に記載の装置。
32. 該第1透過光学素子が、該第2基板上に形成された、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な第1プレーナー型光導波路を含み；
    該第2透過光学素子が、該第2基板上に形成された、該第2GRINセグメントとほぼ光学的に同軸的な第2プレーナー型光導波路を含んでいる；
    請求項30に記載の装置。
33. 該第1透過光学素子が、該第2基板上に形成された、該第1GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的なプレーナー型光導波路を含み；
    該第2透過光学素子が、該第2基板の溝のうちの1つに固定された、該第2GRINセグメントと光学的にほぼ同軸的な光ファイバーを含んでいる；
    請求項30に記載の装置。
34. 該光学的コンポーネントの第1の端面と該第1GRINセグメントの近位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    該光学的コンポーネントの第2の端面と該第2GRINセグメントの近位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    を具備する、請求項30に記載の装置。
35. 該第1透過光学素子の近位端面と該第1GRINセグメントの遠位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    該第2透過光学素子の近位端面と該第2GRINセグメントの遠位端面との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    を具備する、請求項30に記載の装置。
36. 該光学的コンポーネントと、該第1及び第2のGRINセグメントと、該第1及び第2の透過光学素子の近位部分とがカプセル化されている、請求項30に記載の装置。
37. 該光学的コンポーネントが該第1基板上に載置されている、請求項30に記載の装置。
38. 該光学的コンポーネントが該第2基板上に載置されている、請求項30に記載の装置。
39. 該光学的コンポーネントが光学アイソレーターを含む、請求項30に記載の装置。
40. 該光学的コンポーネントがファラデー回転子及び直線偏光子を含み；
    該透過光学素子のうちの1つ以上が、該第2基板上に形成された偏光選択的なプレーナー型導波路を含み；そして、
    該ファラデー回転子、偏光子、及び偏光選択的なプレーナー型導波路が一緒に、光アイソレーターとして機能する、
    請求項30に記載の装置。
41. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光カップリングされたレーザー源を含むことにより、該レーザー源からの光学出力が、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って該第2透過光学素子内に透過されるようになっている、請求項30に記載の装置。
42. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光カップリングされた光トランシーバーを含むことにより、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って、該光トランシーバーと該第2透過光学素子との間で光学出力が透過されるようになっている、請求項30に記載の装置。
43. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光カップリングされた光検出器を含むことにより、光学出力が、該第2透過光学素子から該光検出器に、該光学的コンポーネント及び該第1透過光学素子を通して透過されるようになっている、請求項30に記載の装置。
44. 該GRIN光学媒体がGRIN光ファイバーである、請求項23に記載の装置。
45. 該第1及び第2のGRINセグメントが、共通のGRIN光学媒体のセグメントを含む、請求項23に記載の装置。
46. 光学装置を製造する方法であって：
    基板上に第1透過光学素子を位置決めする段階と；
    該基板上に第2透過光学素子を位置決めする段階と；
    該第1及び第2の透過光学素子の各近位端部間で、該基板上に光学的コンポーネントを載置する段階と；
    該第1及び第2の透過光学素子の間で該光学的コンポーネントを通して光学出力を透過するために、該透過光学素子のそれぞれの近位端部間で該基板上に1つ以上の集束光学素子を載置する段階と；
    を含む光学装置を製造する方法。
47. 該第1及び第2の透過光学素子の少なくとも一方が、光ファイバーを含み、該光ファイバーは該基板上に、その近位端部が該基板上の溝内に位置する状態で載置されている、請求項46に記載の方法。
48. 該集束素子が、該光ファイバー上に接合されて該光ファイバーの近位端部を形成するGRIN光ファイバー・セグメントを含む、請求項47に記載の方法。
49. さらに、該光学的コンポーネントと該光ファイバーの近位端部との間の光路に、実質的に透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階を含む、請求項48に記載の方法。
50. 該第1及び第2の透過光学素子の少なくとも一方が、該基板上に形成されたプレーナー型光導波路を含む、請求項46に記載の方法。
51. 該集束素子がその近位端部に、プレーナー型光導波路の集束セグメントを含む、請求項50に記載の方法。
52. 該プレーナー型光導波路の近位セグメントが、光学モード・エキスパンダーを含む、請求項50に記載の方法。
53. さらに、該光学的コンポーネントと該プレーナー型光導波路の近位端部との間の光路に、実質的に透明な埋込用媒体を実質的に充填することを含む、請求項52に記載の方法。
54. 該集束素子がGRIN光学媒体のセグメントを含み、該セグメントが、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上の溝内に、該第1透過光学素子と光学的に実質的に同軸的に載置されている、請求項46に記載の方法。
55. さらに、該光学的コンポーネントと該第2透過光学素子の近位端部との間で、該基板上の溝内に、該第2透過光学素子と光学的に実質的に同軸的に、第2GRINセグメントを載置する段階を含む、請求項54に記載の方法。
56. さらに、該基板上にGRINセグメントを載置する段階の前に：
    所定の長さのGRIN光学媒体をGRIN基板上に固定する段階と；
    該GRIN光学媒体を分割してGRINセグメントを形成する段階であって、
    該GRINセグメントは、該基板上に該GRINセグメントを載置した後にGRIN基板に固定されたままである段階と；
    を含む、請求項54に記載の方法。
57. 該GRIN光学媒体はGRIN光ファイバーを含む、請求項54に記載の方法。
58. 該光学的コンポーネントと該GRINセグメントとの間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
    該GRINセグメントと該第1透過光学素子の近位端部との間の光路に、ほぼ透明な埋込用媒体を実質的に充填する段階と；
    を含む、請求項54に記載の方法。
59. 該集束素子がほぼ球面状のボールレンズを含み、該ボールレンズは、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上に形成されたポケット内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項46に記載の方法。
60. 該集束素子が非球面レンズを含み、該非球面レンズは、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上に形成されたポケット内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項46に記載の方法。
61. 該集束素子がフレネル・レンズを含み、該フレネル・レンズは、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上に形成された溝内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項46に記載の方法。
62. 該第1及び第2の透過光学素子が光学的にほぼ同軸的であり、該光学的コンポーネントは、その端面が該第1及び第2の透過光学素子によって画定される伝搬方向に対してほぼ垂直な状態で載置されている、請求項46に記載の方法。
63. 該第1及び第2の透過光学素子が光学的に側方に互いに変位されており、該光学的コンポーネントが、その端面が該第1及び第2の透過光学素子によって画定される伝搬方向に対して非垂直な状態で載置されており、該光学的コンポーネントの端面における屈折が、該第1及び第2の透過光学素子の間で該光学的コンポーネントを通る光路を画定する、請求項46に記載の方法。
64. 該透過光学素子のそれぞれの近位端部の間で、該基板上に第2集束光学素子を載置する段階であって、該光学的コンポーネントが該集束光学素子間に位置するようになっている段階をさらに含んでいて、該第2集束光学素子は、該第1集束光学素子及び該光学的コンポーネントを通して、該第1及び第2の透過光学素子の間で光学出力を透過する、請求項46に記載の方法。
65. 該光学的コンポーネントが光学アイソレーターを含む、請求項46に記載の方法。
66. 該光学的コンポーネントがファラデー回転子及び直線偏光子を含み；
    該透過光学素子のうちの1つ以上が、該基板上に形成された偏光選択的なプレーナー型導波路を含み；そして、
    該ファラデー回転子、偏光子、及び偏光選択的なプレーナー型導波路が一緒に、光アイソレーターとして機能する、
    請求項46に記載の方法。
67. 該第1透過光学素子に遠位端部でレーザー源を光カップリングする段階であって、該レーザー源からの光学出力が、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って該第2透過光学素子内に透過されるようになっている段階を含む、請求項46に記載の方法。
68. 該第1透過光学素子に遠位端部で光トランシーバーを光カップリングする段階であって、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って、該光トランシーバーと該第2透過光学素子との間で光学出力が透過される段階を含む、請求項46に記載の方法。
69. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光検出器を光カップリングすることにより、光学出力が、該第2透過光学素子から該光検出器に、該光学的コンポーネント及び該第1透過光学素子を通して透過されるようになっている、請求項46に記載の方法。
70. さらに、該光学的コンポーネントと、該集束素子と、該第1及び第2の透過光学素子の近位部分とをカプセル化する段階を含む、請求項46に記載の方法。
71. 光学装置であって：
    基板と；
    該基板上に位置決めされた第1透過光学素子と；
    該基板上に位置決めされた第2透過光学素子と；
    該第1及び第2の透過光学素子のそれぞれの近位端部の間で該基板上に載置された光学的コンポーネントと；
    該第1及び第2の透過光学素子の間で該光学的コンポーネントを通して光学出力を透過するために、該透過光学素子のそれぞれの近位端部間で該基板上に載置された1つ以上の集束光学素子と；
    を含む光学装置。
72. 該第1及び第2の透過光学素子の少なくとも一方が、光ファイバーを含み、該光ファイバーは該基板上に、その近位端部が該基板上の溝内に位置する状態で載置されている、請求項71に記載の装置。
73. 該集束素子が、該光ファイバー上に接合されて該光ファイバーの近位端部を形成するGRIN光ファイバー・セグメントを含む、請求項72に記載の装置。
74. さらに、該光学的コンポーネントと該光ファイバーの近位端部との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体を含む、請求項73に記載の装置。
75. 該第1及び第2の透過光学素子の少なくとも一方が、該基板上に形成されたプレーナー型光導波路を含む、請求項71に記載の装置。
76. 該集束素子がその近位端部に、プレーナー型光導波路の集束セグメントを含む、請求項75に記載の装置。
77. 該プレーナー型光導波路の近位セグメントが、光学モード・エキスパンダーを含む、請求項75に記載の装置。
78. さらに、該光学的コンポーネントと該プレーナー型光導波路の近位端部との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体を含む、請求項77に記載の装置。
79. 該集束素子がGRIN光学媒体のセグメントを含み、該セグメントが、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上の溝内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項71に記載の装置。
80. さらに、該光学的コンポーネントと該第2透過光学素子の近位端部との間で、該基板上の溝内に、該第2透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置された第2GRINセグメントを含む、請求項79に記載の装置。
81. 所定の長さのGRIN光学媒体をGRIN基板上に固定し、次いで該GRIN光学媒体を分割してGRINセグメントを形成することにより、該GRINセグメントが形成され、該GRINセグメントは、該基板上に該GRINセグメントを載置した後にGRIN基板に固定されたままである、請求項79に記載の装置。
82. 該GRIN光学媒体はGRIN光ファイバーを含む、請求項79に記載の装置。
83. 該光学的コンポーネントと該GRINセグメントとの間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    該GRINセグメントと該第1透過光学素子の近位端部との間の光路に実質的に充填された、ほぼ透明な埋込用媒体と；
    を含む、請求項79に記載の装置。
84. 該集束素子がほぼ球面状のボールレンズを含み、該ボールレンズは、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上に形成されたポケット内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項71に記載の装置。
85. 該集束素子が非球面レンズを含み、該非球面レンズは、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上に形成されたポケット内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項71に記載の装置。
86. 該集束素子がフレネル・レンズを含み、該フレネル・レンズは、該光学的コンポーネントと該第1透過光学素子の近位端部との間で、該基板上に形成された溝内に、該第1透過光学素子と光学的にほぼ同軸的に載置されている、請求項71に記載の装置。
87. 該第1及び第2の透過光学素子が光学的にほぼ同軸的であり、該光学的コンポーネントは、その端面が該第1及び第2の透過光学素子によって画定される伝搬方向に対してほぼ垂直な状態で載置されている、請求項71に記載の装置。
88. 該第1及び第2の透過光学素子が光学的に側方に互いに変位されており、該光学的コンポーネントが、その端面が該第1及び第2の透過光学素子によって画定される伝搬方向に対して非垂直な状態で載置されており、該光学的コンポーネントの端面における屈折が、該第1及び第2の透過光学素子の間で該光学的コンポーネントを通る光路を画定する、請求項71に記載の装置。
89. さらに、該透過光学素子のそれぞれの近位端部の間で、該基板上に載置された第2集束光学素子を含み、これにより該光学的コンポーネントが該集束光学素子間に位置するようになっており、該第2集束光学素子は、該第1集束光学素子及び該光学的コンポーネントを通して、該第1及び第2の透過光学素子の間で光学出力を透過する、請求項71に記載の装置。
90. 該光学的コンポーネントが光学アイソレーターを含む、請求項71に記載の装置。
91. 該光学的コンポーネントがファラデー回転子及び直線偏光子を含み；
    該透過光学素子のうちの1つ以上が、該基板上に形成された偏光選択的なプレーナー型導波路を含み；そして、
    該ファラデー回転子、偏光子、及び偏光選択的なプレーナー型導波路が一緒に、光アイソレーターとして機能する；
    請求項71に記載の装置。
92. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光カップリングされたレーザー源を含み、これにより、該レーザー源からの光学出力が、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って該第2透過光学素子内に透過されるようになっている、請求項71に記載の装置。
93. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光カップリングされた光トランシーバーを含み、これにより、該第1透過光学素子及び該光学的コンポーネントを通って、該光トランシーバーと該第2透過光学素子との間で光学出力が透過されるようになっている、請求項71に記載の装置。
94. さらに、該第1透過光学素子に遠位端部で光カップリングされた光検出器を含み、これにより、光学出力が、該第2透過光学素子から該光検出器に、該光学的コンポーネント及び該第1透過光学素子を通して透過されるようになっている、請求項71に記載の装置。
95. 該光学的コンポーネントと、該集束素子と、該第1及び第2の透過光学素子の近位部分とがカプセル化されている、請求項71に記載の装置。

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