JP2008505362A - ファイバ結合光学機器のパッケージ化 - Google Patents
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Abstract
Description
関連出願への優先権の主張
本出願は、2004年6月30日に出願された、先行出願同時係属米国暫定出願第60/584,654号に基づく優先権を主張するものであり、前記暫定出願は、その全体がここで記載されたかのごとく、参照によりその全体がここに組み込まれたものとする。
本発明の分野は、光学ファイバに結合された光学機器に関する。ファイバ結合された光学機器のパッケージ化をここに開示する。
概要
光学装置は、その上の少なくとも1つの光学構成要素と、その上のファイバ溝を有する機器基板を備える光学装置アセンブリと、その第1端部がファイバ溝に係合している光学ファイバのセグメントであって、ファイバ溝はそこに係合しているファイバセグメントの第1端部を、基板上の少なくとも1つの光学構成要素と光学結合するように位置決めする光学ファイバのセグメントと、ファイバセグメントの第1端部上に位置して、その第1端部の、ファイバ溝との係合を維持するファイバ保持器を備える。
実施形態の詳細な説明
図1Aと図1Bは、機器基板122上に光学構成要素126と128を備える光学機器アセンブリ120を模式的に例示している。光学構成要素は、それに制限されるわけではないが、1つまたは2以上の、平面状導波管、レーザー、増幅器、変調器、光検出器、合焦および/または偏光光学機器、光学格子、光学フィルタ、などを含んでもよい。構成要素126と128の間の光学結合は、適切な方法であればいずれにより達成してもよく、それに制限されるわけではないが、端部結合、自由空間結合、および横方向結合が含まれる。機器基板122は、その上面に形成されたファイバ溝124を有する。「上部」、「底部」、「上」、「下」などの用語は、ここでは機器基板に関して定義されるのであって、絶対的な方向に関してではないことに留意されたい。機器基板の「上部」とは、光学構成要素126/128が位置し、ファイバ溝124が形成される表面である。光学ファイバセグメント100は、ファイバ溝124と係合し、ファイバ溝は機器基板122上に位置して、構成要素126との光学結合のために、ファイバセグメント100の端部の位置決めをする。図に示される特別な例においては、構成要素126は、機器基板122上に形成され、ファイバ溝124に係合されたファイバセグメント100との光学的端部結合のために位置決めされている平面状導波管を備える。平面状導波管は、リッジ型導波管であっても、埋込み型導波管であっても、他の適切な平面状導波管であってもよい。しかし、ファイバセグメント100に、適切な方法のいずれかにより光学的に結合された他の光学構成要素のいずれも、本開示および/または付随する請求項の範囲に入れるものとする。
Henry A. Blauvelt,David W. Vernooy、およびJoel S. Paslaskiによる、「導波管および/またはファイバの間の自由空間光学伝播のための光学アセンブリ(Optical assembolies for free−space optical propagation between waveguide(s) and/or fiber(s))という題名の米国非暫定出願第10/652,955号。
Claims (39)
- その上の少なくとも1つの光学構成要素およびその上のファイバ溝を有する機器基板を備える光学機器アセンブリと、
前記ファイバ溝に係合された光学ファイバのセグメントであって、前記ファイバ溝は、そこに係合している前記ファイバセグメントの第1端部を、前記基板上の少なくとも1つの光学構成要素との光学結合のために位置決めするファイバセグメントと、
前記ファイバセグメントの上方に位置し、前記ファイバセグメントの前記ファイバ溝との係合を維持するファイバ保持器と、
前記ファイバ保持器を前記機器基板に固定するための接着手段と、を備え、
前記機器基板または前記ファイバ保持器には、その上に形成された少なくとも1つの凹部領域が設けられ、前記接着手段は、前記凹部領域を少なくとも部分的に充填し、その中に保持部材を形成する光学装置。 - 前記機器基板または前記ファイバ保持器はシリコンを備え、前記凹部領域は、前記シリコンのエッチングされた領域を備える請求項1に記載の装置。
- 前記保持部材の少なくとも一部は、前記凹部領域の開口部より、少なくとも1つの横方向の寸法において大きく、または前記凹部領域の前記開口部は、前記凹部領域のより深い部分よりも、少なくとも1つの横方向の寸法において小さい請求項1に記載の装置。
- 前記機器基板または前記ファイバ保持器は、シリカ層を有するシリコンを備え、前記凹部領域は、前記シリカ層を貫通する開口部の下方にアンダーカットされた前記シリコンのエッチングされた領域を備える請求項3に記載の装置。
- 前記機器基板または前記ファイバ保持器はシリコンを備え、前記凹部領域は、その表面における開口部の下方にアンダーカットされた前記シリコンのエッチングされた領域を備える請求項3に記載の装置。
- 前記機器基板と前記ファイバ保持器の両者にはそれぞれ、その上に形成された少なくとも1つの凹部領域が設けられ、
前記接着手段は、少なくとも部分的には前記凹部領域を充填し、その中に対応する保持部材を形成する前記請求項1に記載の装置。 - 前記凹部領域は、少なくとも1つの外接する空洞を備える請求項1に記載の装置。
- 前記凹部領域は、少なくとも1つの細長いスロットを備える請求項1に記載の装置。
- 前記機器基板または前記ファイバ保持器は、スロットと、少なくとも2つのお互いに交差するスロットを備える複数の凹部領域を有する請求項8に記載の装置。
- 前記スロットは、前記機器基板または前記ファイバ保持器のエッジ部まで延伸し、それにより流動する接着手段が前記スロット内を流動することを可能にする請求項8に記載の装置。
- 前記接着手段は、その適用中の少なくとも一部の間は流動し、前記凹部領域に流入後に硬化する請求項1に記載の装置。
- 前記凹部領域は、流動する接着手段が、前記機器基板または前記ファイバ保持器を通して流動することを可能にする開口部を含む請求項11に記載の装置。
- 前記接着手段は、硬化ポリマー、リフローポリマー、リフロー半田、リフローガラス、または溶融ガラスフリットを備える請求項11に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は、その上の第2ファイバ溝を含み、前記ファイバセグメントの前記第1端部は、前記第2ファイバ溝に係合している請求項1に記載の装置。
- 前記ファイバセグメントと、前記ファイバ保持器の間の前記第2ファイバ溝における弾力性材料を更に備え、前記弾力性材料は、(1)前記接着手段と、前記ファイバセグメントの異なる熱膨張を吸収し、実質的に前記ファイバセグメントの、前記ファイバ溝からの分離を、約−40℃と、約95℃の間の動作温度範囲において防止し、(2)前記接着手段の収縮により誘発される変形を吸収するように十分に弾力性がある請求項14に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は、1)前記接着手段と、前記ファイバセグメントの異なる熱膨張を吸収し、実質的に前記ファイバセグメントの、前記ファイバ溝からの分離を、約−40℃と、約95℃の間の動作温度範囲において防止し、(2)前記接着手段の収縮により誘発される変形を吸収するように十分に弾力性がある請求項1に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器の熱膨張係数は、約10-5/℃未満である請求項16に記載の装置。
- その上の少なくとも1つの光学構成要素およびその上のファイバ溝を有する機器基板を備える光学機器アセンブリと、
前記ファイバ溝に係合された光学ファイバのセグメントであって、前記ファイバ溝は、そこに係合している前記ファイバセグメントの第1端部を、前記基板上の少なくとも1つの光学構成要素との光学結合のために位置決めするファイバセグメントと、
前記ファイバセグメントの上方に位置し、前記ファイバセグメントの前記ファイバ溝との係合を維持するファイバ保持器と、を備え、
前記ファイバ保持器は、前記機器基板に係合され、前記ファイバセグメントを前記ファイバ溝に押し込むように付勢された弾力性部材を備える光学装置。 - 前記ファイバ保持器は、前記ファイバ溝が交差する前記機器基板のエッジ部を係合し、前記ファイバ保持器は、前記機器基板の上方および下方であって、前記ファイバセグメントの前記第1端部と、前記機器基板をその間に介してお互いに対向するように弾力的に付勢され、それにより前記ファイバセグメントの前記第1端部を前記ファイバ溝に押し込む対向部材を備える請求項18に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は、前記ファイバセグメントが通過する穴を含む請求項19に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は、前記機器基板の対向する横方向のエッジ部を、その間にファイバ溝を介して係合し、前記保持器は、2つの横方向の弾力性部材と、中心保持部材を備え、前記横方向の弾力性部材は、下方向に力を加えられて、前記機器基板の前記横方向のエッジ部と係合し、それにより、前記中心保持部材は、前記ファイバセグメントの前記第1端部を、前記ファイバ溝に押し込む請求項18に記載の装置。
- 前記機器基板の前記横方向エッジ部は、前記横方向弾力性部材を係合するように適合されており、横方向エッジ部の適合には、くぼみ、デテント、溝、スロット、リブ、タブ、またはアンダーカット面が含まれる請求項21に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は、弾力性金属材料を備える請求項18に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は、弾力性ポリマー材料を備える請求項18に記載の装置。
- 前記ファイバ保持器は第2ファイバ溝を含み、前記ファイバセグメントは、前記第2ファイバ溝と係合する請求項18に記載の装置。
- その上の少なくとも1つの光学構成要素およびその上のファイバ溝を有する機器基板を備える光学機器アセンブリと、
前記ファイバ溝に係合された光学ファイバのセグメントであって、前記ファイバ溝は、そこに係合している前記ファイバセグメントの第1端部を、前記基板上の少なくとも1つの光学構成要素との光学結合のために位置決めするファイバセグメントと、
前記ファイバセグメントの上方に位置し、前記ファイバセグメントの前記ファイバ溝との係合を維持するファイバ保持器と、
ハウジングであって、前記機器基板がその中に固定され、前記ハウジングが少なくとも部分的には前記ファイバセグメントと前記機器アセンブリを取り囲むハウジングと、を備え、
(i)前記装置は更に、前記ファイバ保持器を前記機器基板に固定する接着手段を備え、前記機器基板または前記ファイバ保持器には、その上に形成された少なくとも1つの凹部領域が設けられ、前記接着手段は、少なくとも部分的には前記凹部領域を充填し、その中に保持部材を形成するか、または
(ii)前記ファイバ保持器は、前記機器基板に係合された弾力性部材を備え、前記ファイバセグメントを前記ファイバ溝に押し込むように付勢されている装置。 - ファイバフェルールを更に備え、前記ファイバセグメントは、前記ファイバフェルール内に、前記ファイバセグメントの前記第1端部が、前記ファイバフェルールの第1端部から突出するようにして収容されており、前記ファイバフェルールは、ハウジングに搭載される請求項26に記載の装置。
- 前記ファイバセグメントの前記第2端部は、前記ファイバフェルール内で終端しており、前記ファイバフェルールの第2端部は、前記ファイバセグメントの前記第2端部との光学結合のために、そこ中に第2光学ファイバを収容するためのレセプタクルを形成する請求項27に記載の装置。
- その中に前記ファイバフェルールが収容されたファイバスリーブを更に備え、
前記ファイバスリーブは、前記ハウジングに搭載され、それにより前記ファイバフェルールを前記ハウジング上に搭載し、
前記ファイバセグメントの第2端部は、実質的に前記ファイバフェルールの第2端部と同じ高さであり、
前記ファイバフェルールの前記第1端部は、前記ファイバスリーブの第1端部から突出しており、前記ファイバフェルールの第2端部は前記ファイバスリーブ内で終端しており、
前記ファイバスリーブは、前記ファイバスリーブの第2端部内において、嵌め合わせファイバ光学コネクタを前記第2光学ファイバ上に係合することによる、その間の光学端部結合のために、前記ファイバセグメントの前記第2端部を第2光学ファイバに揃える請求項27に記載の装置。 - 前記ファイバセグメントの第2端部は前記ハウジングから突出する請求項26に記載の装置。
- 前記ファイバセグメントの前記第2端部上のファイバ光学コネクタを更に備える請求項30に記載の装置。
- 前記整列ハウジングは、前記第2光学ファイバ上の嵌め合わせファイバ光学コネクタを係合することによる、その間の光学端部結合のために、前記ファイバセグメントの第2端部を第2光学ファイバに整列するように構成される請求項26に記載の装置。
- 前記機器サブアセンブリの少なくとも1つの光学構成要素への電気接続を更に備える請求項26に記載の装置。
- 前記電気接続は、フレキシブル回路を備える請求項33に記載の装置。
- 前記装置に固定され、それにより少なくとも部分的にはその少なくとも1つの構成要素を取り囲む電磁シールドを更に備える請求項33に記載の装置。
- 前記装置アセンブリの少なくとも1つの光学構成要素は、レーザー、光学変調器、光検出器、または光学フィルタを備える請求項26に記載の装置。
- 複数の光学構成要素と、
複数のファイバ溝と、
光学ファイバの複数のセグメントであって、各ファイバセグメントは対応するファイバ溝に係合している複数のセグメントと、を更に備え、
前記ファイバ保持器は、前記ファイバセグメントの、前記対応するファイバ溝との係合を維持し、
前記複数のファイバ溝のそれぞれは、前記光学構成要素の少なくとも1つとの光学結合のために、そこに係合している前記対応ファイバセグメントの第1端部の位置決めをする請求項26に記載の装置。 - 前記ハウジングは、前記複数の光学ファイバ上の嵌め合わせ複数ファイバコネクタを係合することによる、その間の光学端部結合のために、前記複数ファイバセグメントのそれぞれの第2端部を、前記複数の他の光学ファイバの対応する1つに整列するように構成される請求項37に記載の装置。
- 前記複数の光学構成要素と複数のファイバ溝は、共通の機器基板上にある請求項37に記載の装置。
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