JP2014531622A - マルチチャンネルトランシーバ - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明のトランシーバは、少なくとも第１アレーの長波長面発光レーザ及び少なくとも第２アレーの受信光デバイスを具備する少なくとも１個のチップと、面発光レーザ及び受信光デバイスに光結合されると共に光コネクタに光結合するよう構成された光インタフェースと、面発光レーザ及び受信光デバイスに電気接続されると共に電気コネクタに接続するよう構成された送信回路及び受信回路と、チップ、光インタフェース、送信回路及び受信回路を保持するフレームとを具備する。

Description

本発明はトランシーバに関し、特に生産可能性を促進するマルチチャンネルトランシーバの構成に関する。

光ファイバ部品は幅広い用途で使用されている。（音声、インタネット及びＩＰビデオデータを含む）デジタルデータの伝送用の媒体としての光ファイバの使用は、光伝送システムで利用できる高信頼性及び広い帯域幅のため、ますます一般化しつつある。これらのシステムに必須なものは、光信号を送受信するトランシーバである。

トランシーバの設計及び製造の双方を簡素化したいという一般的ニーズがある。具体的には、比較的少ない光整列で容易に製造されると共に、トランシーバの設置面積及び電力消費を低減するマルチチャンネルトランシーバ構成に対するニーズがある。本発明は、とりわけこのニーズを満たすものである。

以下は、本発明の態様の基本的理解を与えるために、本発明の簡単な要約を与える。この要約は、本発明の広範な概要ではない。また、本発明の重要な要素を特定したり、本発明の範囲を記述したりすることを意図していない。その唯一の目的は、以下に述べる詳細な説明の序章として簡単な形態で本発明の概念を提供することである。

本発明は、比較的少ない光整列工程、比較的小さい寸法及び比較的小さい消費電力のトランシーバを提供することである。具体的には、本発明に係るトランシーバは、多数の利点を提供する直接変調長波長面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いる。例えば、このような面発光レーザの使用により、電力、延いては放熱の必要性を低減する。これは、高密度の送信器及び駆動回路を有するマルチチャンネルトランシーバには特に有用である。電子回路はより効率的に作動することができるので、システムを冷却するために必要な空調ユニットの数が少ない。また、面発光レーザはアレー状に作製できるので、トランシーバあたりの作製コストかなり低減する。例えば、１２個の部品のバーを整列することにより、整列工程の数が減少する。また、小形アレーは、トランシーバの設置面積を実質的に減少させる。本開示を考慮すると、当業者にはより多くの利点が明白になるであろう。

このような面発光レーザの使用は自明ではなく、一般的には長波長用途に向いていない。このような波長での面発光レーザは、フリップチップ実装には役立たないからである。本明細書で使用されているように、長波長の面発光レーザは、1200〜1600nm（例えば、1270nm、1290nm、1310nm、1490nm）の作動波長を有する面発光レーザを指す。この結果、このとき、このような波長の面発光レーザを使用するために、ワイヤボンディング技術を使用しなければならない。ワイヤボンディングは周知であり、信頼性の高い技術であるが、光通信で遭遇する高速用途等の高速用途には一般的に推奨されない。しかし、ファイバ・ツー・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）用途では、高速作動がトランシーバの信頼性及び製造可能性ほど重要ではないことを発明者らは悟った。従って、面発光レーザは基板にワイヤボンディングされる必要がないがために作動周波数が制限されていても、このような制限よりも、面発光レーザが提供する面発光レーザアレー構成の上述した利点が上回る。

従って、本発明の一態様は、長波長面発光レーザのアレーを具備するトランシーバである。一実施形態において、このトランシーバは、（ａ）長波長面発光レーザのアレー及び受信光デバイスのアレーを具備する少なくとも１個のチップ、（ｂ）面発光レーザ及び受信光部品に光結合されると共に光コネクタに光結合するよう構成された光インタフェース、面発光レーザ及び受信光デバイスに電気接続されると共に電気コネクタに接続するよう構成された送受信回路、及び（ｄ）チップ、光インタフェース及び送受信回路を保持するためのフレームを具備する。

本発明の光インタフェースの一実施形態を示す図である。 図１の光インタフェースの分解図である。 本発明の波長フィルタの一実施形態を示す図である。 図３の波長フィルタ上の様々なコーティングを示す概略図である。 図１の光インタフェースの整列ピン穴の一実施形態を示す図である。 図１の光インタフェースを具備する光組立体の一実施形態を示す図である。 図６の光組立体の分解図である。 送信光デバイス及び受信光デバイスのアレーを保持するチップの一実施形態を示す図である。 図の光組立体を具備するトランシーバの一実施形態を示す図である。 図９のトランシーバの分解図である。 図９のトランシーバを示し、（ａ）断面図、（ｂ）トランシーバの光電インタフェースの拡大図である。 マルチプル送受信光デバイス用の第１及び第２の光路の概略を示す図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の光インタフェース１００の一実施形態が示される。本明細書に使用されているように、光インタフェースは、光伝導体及び１個以上の光デバイス間のインタフェースを指す。光デバイスは、必ずしもそうである必要はないが、典型的には光電デバイス（ＯＥＤ）である。

光インタフェース１００は第１部分１０１を具備し、第１部分１０１は、少なくとも１個の光コンジット（図示せず）に光結合するための第１軸１８０を有する少なくとも１個の光コンジットインタフェース１０４を有する。また、光インタフェース１００は第２部分１０２を具備し、第２部分１０２は、送信光デバイス（図示せず）に光結合するための第２軸１８１を有する少なくとも１個の送信器インタフェース１０５と、受信光デバイス（図示せず）に光結合するための第３軸１８２を有する少なくとも１個の受信器インタフェース１０６とを有する。第１軸、第２軸及び第３軸は基本的に平行である。第１部分１０１及び第２部分１０２間に配置されるのは波長フィルタ部材（ＷＦＥ）１０３である。ＷＦＥ１０３は、送信器インタフェース１０５及び光コンジットインタフェース１０４間の第１光路１１０と、光コンジットインタフェース１０４及び受信器インタフェース１０６間の第２光路１１１を画定する。これらの部材の各々は、以下に詳細に説明される。

第１部分及び第２部分は、光コンジットと、並びに送信光デバイス及び受信光デバイスと光インタフェースするよう機能する。必ずしもそうである必要はないが、光コンジットは、典型的には光インタフェース１００、又は光インタフェース１００を含む構造（例えば、トランシーバ９００（図９参照））と相互係合する光ファイバ、又は相手コネクタに固定された導波路である。光デバイスは、光を受信又は送信する任意のデバイスであってもよく、例えば（ａ）光を発し、検知し、制御する電気デバイスである光電デバイス（ＯＥＤ）（例えば、光信号を送受信し、その信号を処理し、応答信号を送信するためのＣＭＯＳフォトニックデバイス等のフォトニックプロセッサ、電光メモリ、電光ランダムアクセスメモリ（ＥＯ−ＲＡＭ）、電光ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＥＯ−ＤＲＡＭ）、光メモリを管理するための電光ロジックチップ（ＥＯロジックチップ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、ダブルチャンネルプレーナバリードヘテロストラクチャ（ＤＣ−ＰＢＨ）、バリードクレセント（ＢＣ）、分布帰還型（ＤＦＢ）、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）等のレーザ、面発光ＬＥＤ（ＳＬＥＤ）、縁発光ＬＥＤ（ＥＬＥＤ）、超発光ダイオード（ＳＬＤ）等のＬＥＤ、Ｐ真性Ｎフォトダイオード（ＰＩＮ）及びアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等のフォトダイオード、（ｂ）光エネルギーを他の形態に変換せず、状態も変えない受動部品（例えば、ファイバ、レンズ、アドフィルタ／ドロップフィルタ、アレー状導波路格子（ＡＷＧ）、ＧＲＩＮレンズ、スプリッタ／カプラ、平坦導波路又は減衰器）、又は（ｃ）光エネルギーを他の形態に変換しないが制御信号に応じて状態を変えるハイブリッドデバイス（例えば、スイッチ、ルータ、変調器、減衰器及び同調フィルタ）を含んでもよい。また、光デバイスは単一の個別デバイスであってもよいし、デバイスのアレーとして組み立てられ又は一体化されてもよいことを理解されたい。

第１部品１０１は光コンジットインタフェース１０４を具備する。この光インタフェース１０４は、光コンジット（図示せず）への及び光コンジットからの光を平行にしたり焦点を結ばせたりするための公知の任意のデバイスを具備してもよい。コリメータは、粒子又は波のビームを狭めるデバイスである。「狭める」ということは、移動の方向を特定の方向により整列すること（すなわち、平行にすること）や、ビームの空間断面をより小さくすることのいずれかを意味する。一般的には、必ずしもそうする必要はないが、光コンジットインタフェース１０４は、第１部品１０１の光学的に透明な材料と、図１（ａ）に示されるように第１部分１０１及び第２部分１０２間に画定されたキャビティ１４０内の空気とのインタフェースに関して画定されたレンズ１０４ａを具備する。同様に、送信器デバイス１０５及び受信器デバイス１０６も、送信光デバイス（図示せず）から送信された光を平行にするため、又は受信光デバイス（図示せず）に入る光に焦点を結ばせるために、それぞれレンズ１０５ａ，１０６ａと共に構成される。再度、これらのインタフェースの構成は変化し、一般的に必ずしも必要ではないが、構成は、第２部分１０２の光学的に透明な材料及び図示されるキャビティ１４０内の空気の間に画定されたレンズを含む。

一実施形態において、光コンジット、受信器及び送信器のインタフェースは、図１及び図２に示された第１部分及び第２部分と共に一体成形される。或いは、第１部分１０１及び第２部分１０２は、個別のコリメータがキャビティ内に配置されるように、各インタフェースの位置のキャビティ（又は他のタイプのリセプタクル）と共に成形されてもよい。インタフェースの他の実施形態も、本開示を考慮すると当業者には公知であろう。

一実施形態において、光インタフェース１００は、複数の光コンジットを収容するよう構成される。例えば、図１（ｂ）及び図２を参照すると、第１部分１０１は、複数の光コンジットインタフェース１０４を具備する。このような実施形態において、ＷＦＥ１０３は、各光コンジットインタフェース及び各送信器インタフェース間の第１光路、及び各光コンジットインタフェース及び各受信器インタフェース間の第２光路を画定することを理解されたい。このため、このような一実施形態では、ＷＦＥ１０３は、図１２（ｂ）に概略的に示された複数の平行な（すなわち並んだ）第１光路、及び図１２（ａ）に概略的に示された複数の平行な（すなわち並んだ）第２光路を画定する。

第２部分１０２に画定された送信器インタフェース１０５及び受信器インタフェース１０６の数は、第１部分１０１の光コンジットインタフェース１０４の数に対応する。本実施形態では、１個の送信器インタフェース及び１個の受信器インタフェースは、所定の光コンジットインタフェースに対応する。しかし、本発明の光インタフェースは、所定のチャンネルでの１送信信号及び１受信信号のみに限定されないことを理解されたい。例えば、ＷＦＥは、異なる波長の２以上の受信信号及び異なる波長の２以上の受信信号を所定のチャンネルで多重化や逆多重化するよう構成されてもよい。このような一実施形態において、ＷＦＥ１０３の領域は追加の光路を容易にするよう延長され、追加の列の送信器／受信器インタフェースは第２部分に画定される。

本特定実施形態において、第１部分１０１は、１２の異なる光コンジットインタフェース１０４を画定する。このとき、１２本のコンジット光ケーブルは、ＭＰＯ型及びＭＰＸ型コネクタシステムを含む所定のＭＴ型フェルールでは一般的である。本明細書では特に、１２チャンネルシステムが開示されているが、本発明は１２本の伝導体ケーブルに限定されず、任意の数の光コンジットと共に使用可能であることを理解されたい。

第１部分及び第２部分は、個別部品として図１及び図２に示される。このような実施形態は多数の利点を与える。例えば、このような構成は、各部分に画定されたインタフェースに対する容易なアクセスを与え、それぞれのレンズの精密成形を容易にする。さらに、個別部品の中でインタフェースを分岐することにより、インタフェース成形廃棄による歩留り損失は悪化しない。言い換えると、製品の所定量がインタフェース成形の不良により成形作業中に廃棄しなければならないのであれば、異なる部分の中でインタフェースを分岐することは、１個のインタフェースが検査を通らない場合に無駄を制限する。個別部品の別の利点は、以下の説明されるように、個別部品間にＷＦＥが挿入されることによる容易さである。個別部品を有することのさらに別の利点は、本開示を考慮すると当業者には自明であろう。しかし、本発明は、第１部分１０１及び第２部分１０２が個別である一実施形態に限定されず、代わりに第１部分及び第２部分が一体に形成されてもよいことを理解されたい。第１部分及び第２部分を一体に形成することは、以下に説明されるように、整列ピンや整列ピン穴を用いて第１部分及び第２部分を整列する必要がなく、光コンジットインタフェース及び送信器インタフェース／受信器インタフェースの間の固有整列を含む所定の利点を提供する。

上述したように、第１部分及び第２部分は、送信信号及び受信信号の予定波長で光学的に透明である材料を具備しなければならない。この観点では、一般的に、材料は、1310〜1490nmの波長で透明であるべきである。適当な材料には、例えばポリカーボネート、ポリエーテルイミド又はポリアリルスルフォンが挙げられる。このような材料は、例えばＧＥ社からＵＴＥＭ（商標）として市販されている。

第１部分及び第２部分は、射出成形、圧縮成形やトランスファー成形を含む任意の周知技術を用いて成形できるが、これらに限定されない。一実施形態では、射出成形が用いられる。

第１部分１０１及び第２部分１０２はまた、第１軸、第２軸及び第３軸に対して精確な角度でＷＦＥ１０３を保持するよう機能する。一般的には、第１軸、第２軸及び第３軸は互いに平行であるので、ＷＦＥは、光路上に著しい効果を伴うことなく軸方向及び放射方向に移動可能である。しかし、ＷＦＥは軸に対する角度のずれには極めて敏感である。若干の角度のずれの結果、第１光路及び第２光路は第１部分及び第２部分のインタフェースと結合しなくなる。従って、第１部分及び第２部分は、軸と角度が整列した状態でＷＦＥを精確に保持するよう構成されるべきである。この目的のために、図１に示される実施形態では、第１部分１０１は、ＷＦＥ１０３と接触するよう構成された１個以上の位置決め面１６０を画定し、様々な軸に対する適切な角度の整列を確保する。第１部分１０１及び第２部分１０２間にＷＦＥ１０３を整列させる他の手段は、本開示を考慮すると当業者には公知であることを理解されたい。

第１部分１０１及び第２部分１０２間の適切な整列を確保するために、様々な機械的整列手段が用いられる。整列機構の例には、互いに機械的に相互係合する、第１部分及び第２部分のキー部材、第１部分及び第２部分を共に保持する外部スリーブ又は他の構造、或いは、第１部分及び第２部分上の互いに係合する整列ピン及び整列ピン穴が挙げられる。図１ないし図３の実施形態において、整列ピン１１２は、第１部分１０１及び第２部分１０２を整列するために用いられる。また、一実施形態において、整列ピンはまた、図６ないし図８に関して以下に説明されるように、光インタフェース１００を光組立体６００の基板６０１に整列させるために用いられる。整列ピンの使用は当業界で周知であり、例えばＭＴ型コネクタで用いられている。

一実施形態において、第１部分及び第２部分は、接着剤を用いて整列ピンに固定される。この目的のために、一実施形態では、光インタフェースは、図５に示されるように毛管チャンネル５０１を有する整列ピン穴１１３を具備する。毛管チャンネル５０１は、第１部分１０１及び第２部分１０２の整列ピン穴１１３の長さに沿って接着剤の均等な分布を容易にすることが判明した。また、一実施形態において、光インタフェースの側面には、整列ピン穴１１３内に接着剤の導入を容易にする穴１３０（図１（ｂ）参照）が形成される。第１部分１０１及び第２部分１０２間に接着剤を導入することは、他の部分の整列ピン穴に届く前に一方の部分の整列ピン穴の全体長さにわたり接着剤を流す必要を無くすので、好適である。本開示を考慮すると、当業者には本発明の光インタフェースに接着剤を導入する他の手段は自明であろう。

整列ピンに第１部分及び第２部分を固定するために用いられる接着剤は、金属にプラスチック又はガラスを固定する任意の公知の接着剤であってもよい。一実施形態において、接着剤は、エポキシ等の熱硬化性接着剤である。一実施形態において、熱硬化性エポキシは、整列ピン１１２を通る低いレベルの電流を伝送することにより硬化する。発明者らは、このようなピンに典型的に用いられる金属（例えばステンレス鋼）の高い抵抗はピンの温度を著しく上昇させ、接着剤を硬化させることと発見した。第１部分及び第２部分はプラスチック等の熱絶縁材料を具備するのが典型的であるので、このようなやり方は光インタフェース１００全体を加熱しようとする場合を超えて利点がある。このため、整列ピン穴内で接着剤を硬化させるために光インタフェースを全体として加熱しようとすることは、第１部分及び第２部分の熱絶縁特性により頓挫する。逆に、ピンを通って電流を通す際に、第１部分及び第２部分の熱絶縁特性は、その絶縁特性が整列ピン１１２からの放熱を妨げる傾向があるので、硬化を促進する。

ＷＦＥ１０３は、光コンジットと、受信器インタフェース及び送信器インタフェースのいずれかとの間の光を結合するよう機能する。この目的のために、ＷＦＥは、受信信号及び送信信号の波長にフィルタをかけ、受信信号のみが光コンジットインタフェースから受信器インタフェースに結合し、送信信号のみが送信器インタフェースから光コンジットインタフェースに結合することを確保する。図３を参照すると、ＷＦＥ１０３の概略が図示の第１光路１１０及び第２光路１１１を伴って示される。ここで、送信信号及び受信信号は、選択的に送信され、屈折され、第１平行表面３０５及び第２平行表面３０６間で反射する。

第１光路１１０を考慮すると、送信信号は、送信器部品（図示せず）から図３に示されるＷＦＥ１０３の右に発せられ、第２平行表面３０６上の点３０２に入射する。この時点では、ＷＦＥ１０３の材料及び空気の屈折率の差は、光がＷＦＥを通って第１平行表面３０５に伝搬するので光を若干曲げる。送信信号は、点３０１で平行な第１平行表面３０５に入射する。この時点では、送信信号は、ＷＦＥ及び空気の屈折率の差のため若干の角度でＷＦＥ１０３を離れ、光コンジットインタフェース（図示せず）及び図３に示されたＷＦＥ１０３の左に結合される。第２光路１１１に関し、受信信号は、光コンジット（図示せず）から図３に示されたＷＦＥ１０３の左に発せられ、第１平行表面３０５上の点３０１に入射する。この時点では、ＷＦＥ１０３の材料及び空気の屈折率の差は、光がＷＦＥを通って第２平行表面３０６に伝搬するので光を若干曲げる。受信信号は、点３０２で平行な第２平行表面３０６に入射する。この時点では、信号は、反射して第１平行表面３０５に戻る。受信信号は、信号が第２平行表面３０６上の点３０４に再度反射する点３０３で第１平行表面３０５に入射する。この時点では、受信信号は、ＷＦＥ及び空気の屈折率の差のため若干の角度でＷＦＥ１０３を離れ、受信インタフェース（図示せず）及び図３に示されたＷＦＥ１０３の右に結合される。

この説明から、第１光路１１０は、送信器インタフェースから光ＷＦＥを通って光コンジットインタフェースまでの基本的に直接経路であることが自明である。ＷＦＥ１０３内では信号の反射はない。逆に、第２光路１１１は、受信器インタフェースまでの途中の点３０２，３０３で光が反射される複雑で長い経路である。第１光路及び第２光路は送信器インタフェース及び受信器インタフェース用に切り替えられるが、受信光デバイスが一般的に受信光に寛容なので、受信器インタフェースを長い光路に結合することが好ましい。例えば、成形分野の直径は、光ファイバ又は送信光デバイス（約９mm）についてよりもフォトダイオード（約70mm）についての方がずっと長い。従って、光は、光ファイバ又は送信光デバイスに結合するよりも受信光デバイスに結合する方が容易である。従って、光分散及び変化は長い光路１１１に沿ってより生じやすいので、より長い経路が受信器に結合されることが好ましい（しかし、必要ではない）。

図４を参照すると、ＷＦＥ１０３の一実施形態の概略は、光性能及び波長選択性を向上させるコーティングを伴って図示される。具体的には、他の波長は反射しないことを確保しながら所定の波長の反射を向上させるために、所定のコーティングが用いられる。具体的には、コーティング４０１は、図３に関して説明したように、点３０１の周囲の領域に対応する。これは、受信信号がＷＦＥ１０３に入り、送信信号がＷＦＥ１０３を出る点である。従って、一実施形態において、コーティング４０１は、送信信号及び受信信号の双方の波長（例えば、送信は1480〜1500nm、受信は1260〜1360nm）に対する反射防止コーティングである。コーティング４０２は、図３に関しては点３０２に対応する。これは、送信信号がＷＦＥ１０３に入り、受信信号が点３０３に反射される点である。従って、一実施形態において、コーティング４０２は、送信信号波長に対して透明であるが、受信信号波長に対して反射する。コーティング４０３は、図３の概略では点３０３に対応する。この点は、上述したように、受信信号が点３０４で反射することに対応する。この時点で、送信信号との重なりはないので、コーティング４０３は全波長を反射するのに適する鏡コーティングにすることができる。コーティング４０４は、受信信号がＷＦＥ３０３を出て図３に関して説明した受信器インタフェースに結合する点である点３０４に対応する。従って、一実施形態において、コーティング４０４は、受信信号波長に対する反射防止コーティングである。また、送信器インタフェース及び受信器インタフェース間のクロストークを低減するために、一実施形態では、コーティング３０４も、受信信号波長を除く他の全ての周波数に対して反射し、受信信号波長のみが送信され、又は受信器インタフェースに結合されることを確保する。

ＷＦＥ１０３は、個別部品であってもよいし、第１部分１０１及び第２部分１０２と一体成形されてもよい。一般的に、製造可能性が向上するようＷＦＥ１０３が第１部分及び第２部分と別体であることが好ましい。具体的には、一実施形態において、ＷＦＥ１０３は、上述した様々なコーティングを有する簡単な直線的形態を有する。このようなデバイスは、板又はウエハとして大量に経済的に作製でき、その後個々の部品に切断される。

光インタフェース１００は、高度の製造可能性を有する堅牢なパッケージングに役立つ。このパッケージングの一実施形態は、図６及び図７に示される光組立体６００である。光組立体６００は、上述したように基板６０１に実装される光インタフェース１００を具備する。基板は、第１軸、第２軸及び第３軸に基本的に直交する平坦面６０１ａを画定する。また、平坦面６０１ａに実装されるのは、少なくとも１個の送信光デバイス８０１及び少なくとも１個の受信光デバイス８０２（図８参照）を具備する少なくとも１個のチップ７０１である。送信光デバイスは対応する送信インタフェース１０５に光結合され、受信光デバイスは受信インタフェース１０６に光結合される（図１０（ａ）参照）。平坦面６０１ａに実装され、送信光デバイス及び受信光デバイスに隣接するのは、それぞれ送信器ドライバ６０２及び受信器ドライバ６０３である。平坦面６０１ａに対して基本的に直交するのは、送信器回路及び受信器回路を具備する少なくとも１枚の回路基板である。送信器ドライバ及び受信器ドライバは、ドライバとフレキシブル回路６０４を有する受信器回路に接続される。これらの部材は、以下に詳細に説明される。

基板６０１は、光インタフェース１００及びＯＥＤを支持するよう機能し、一実施形態では、ＯＥＤが光インタフェースに光結合するように光インタフェース及びＯＥＤを整列させるよう機能する。一実施形態において、基板はまた、ＯＥＤが発生する熱を放散するヒートシンクとして機能する。

図７に示される実施形態を参照すると、基板６０１は、光デバイス及び光インタフェースが実装される平坦面６０１ａを具備する。一実施形態において、平坦面６０１ａ上での光インタフェース１００の適切な配置を確保するために、上述した整列ピン１１２と協働する整列ピン穴７０３が用いられる。整列目的で整列ピン及び整列ピン穴を使用することは、例えばＭＴ型コネクタで周知である。このような整列技術は、平坦面６０１ａ上に光インタフェース１００を精確に配置させる。本実施形態では整列ピンが図示されているが、平坦面６０１ａ上に光デバイスに対して光インタフェース１００を整列させる他の手段も本発明の範囲内で可能であることを理解されたい。例えば、受動整列を容易にする基準を平坦面６０１ａ上に配置してもよい。これらの基準は、例えば光インタフェース１００が当接する突起、又は自動吸着工程用の目視マーキングの形態であってもよい。米国特許第５５７４５６１号明細書に開示されているように、他の整列技術を用いることができる。

上述したように、送信器光デバイス及び受信器光デバイスは、平坦面６０１ａ上に個々に実装された個別ＯＥＤであってもよい。一実施形態において、送信器光デバイス及び受信器光デバイスは、アレー状に結合されチップ上に実装される。ＯＥＤのアレーは、高度に正確となる傾向があるＯＥＤの所与のアレーの中での整列として一般に称されるので、アレーは整列することのみが要求され、個々のＯＥＤであることを要求されない。例えば、図８を参照すると、一実施形態において、チップ７０１は、平坦面６０１ａ上に配置するよう構成される。チップ７０１は、送信光デバイスアレー８０１及び受信光デバイスアレー８０２が実装される基板８１０を具備する。この特定実施形態では、送信器アレー８０１及び受信器アレー８０２がワイヤボンド８０３によりトレース８０４，８０５にそれぞれワイヤボンディングされる。

ＯＥＤ及び光インタフェース１００の整列を容易にするために、アレー８０１，８０２が基板８１０上に精確に配置されることが重要である。一般的に、ＯＥＤを整列させる２つの整列方法がある。すなわち、能動整列及び受動整列である。受動整列では、位置決め構造すなわち整列構造は、部品が実装される基板上と共に部品上に直接作製されるのが典型的である。次に、これらの部品は、整列構造を用いて基板上に配置され、所定位置に取り付けられる。能動整列では、ＯＥＤは基板上に配置されるが、基板に取り付けられる前に最適の光性能を提供するよう操作されつつ、光信号が部品を通って伝送される。最適性能が一旦達成されると、これらの部品は基板に取り付けられる。能動整列は受動整列より精確になる傾向があるが、受動整列は高速で大量の自動製造を容易にし、このため好ましい。しかし、特に並外れて良好な整列が要求される場合、受動整列を用いて３軸全てで光整列することは、甚だしく困難となる傾向がある。にもかかわらず、受動整列が２軸又は１軸に沿って容認可能な整列を達成するために用いることができ、その結果、能動整列が残りの軸用又は微調整用にのみ必要な場合、製造時間及び製造コストの著しい低減が実現できる。

本発明の光インタフェースは、ＯＥＤの受動整列を容易にする多数の構造を有してもよい。一実施形態において、基板は、各光軸が反射インタフェースと整列するように、ＯＥＤの受動整列を容易にする上述した基準を有する。

一実施形態において、リフロー作業の間、ＯＥＤを受動整列するパターンのコンタクトパッドが用いられる。具体的には、ＯＥＤは、その実装側に所定パターンのコンタクトパッドを具備し、基板はその第１平坦面に同じパターンのパッドを有する。次に、ＯＥＤは、公知の吸着技術を用いて粗い整列で基板パッドに配置される。次に、コンタクトパッドの表面張力によりＯＥＤのパターンが基板のパターン上に整列するように組立体がリフローされると、基板パッド及びＯＥＤパッドの整列が達成される。これにより、反射面及び基板の溝に対してＯＥＤを精確に配置する。このような機構は周知であり、例えば米国特許第７５１１２５８号明細書に開示されている。

別の実施形態において、コンタクトパッドの代わりに又はコンタクトパッドに加えて、受動整列を容易にする基板上の他の基準が用いられる。例えば、これらの基準は、ＯＥＤの縁が基板上に正確に配置されるよう接触する位置決め面を提供する平坦面から突出する物理的構造であってもよい。或いは、基準は、例えばサスマイクロテック装置（例えば米国特許第７５１１２５８号明細書参照）のような市販の超高精度ダイボンディング装置を用いて基板上にＯＥＤの目視整列を可能にするマーキングであってもよい。

加えて、基準及びコンタクトパッドの組合せを用いてもよい。例えば、パッドは、基板の隆起した基準と接触した状態でＯＥＤを引っ張ることに用いられてもよい。本開示を考慮すると、当業者には他の整列技術も明白であろう。

図８に示された実施形態において、基板８１０は、その上に画定された多数の基準８０６を具備する。公知技術を用いると、アレー８０１，８０２は、上述した基準８０６を用いて基板８１０上に精確に配置することができる。

基板８１０上にアレー８０１，８０２を精確に配置することにより、関連するＯＥＤを光インタフェース１００に整列させることは、平坦面６０１ａに基板８１０を精確に実装することにより達成することができる。この目的のために、基板８１０上にアレー８０１，８０２を配置することに関して上述した異なる整列技術を、平坦面６０１ａ上に基板８１０を配置するために用いることができる。一般的に、基板８０１及び平坦面６０１ａ間に電気接続部がないので、目視基準又は構造的基準の使用は半田パターンを超えて好適である。

一実施形態において、整列ピン穴（図示せず）及び平坦面６０１ａ上の基準（図示せず）の組合せは、チップ７０１に対する光インタフェース１００の適切な整列を容易にする。すなわち、整列ピン穴に対してチップ７０１を配置するための基準を位置決めすることにより、又はその逆にすることにより、チップ及び光インタフェースの相対位置が保証される。一実施形態において、整列ピン穴の位置及び基準は、単一のリソグラフィ工程で平坦面６０１ａ上に画定される。

周知であるように、ドライバ回路は、送信光デバイス及び受信光デバイスを作動するために必要である。図６及び図７に示されるように、一実施形態において、送信器ドライバ回路６０２は、チップ７０１上の送信器ドライバアレー８０１に隣接して配置される。具体的には、ドライバ回路６０２は、図８に示されるコンタクト８０４に隣接し、それらコンタクト８０４に電気接続される。同様に、ドライバ回路６０３は、図８に示されるコンタクト８０５に隣接し、それらコンタクト８０５に電気接続される。このような構成は、ドライバ回路及びＯＥＤ間の電気接続部の距離を最小にし、性能を向上させる傾向がある。加えて、図７の実施形態において、平坦面６０１ａは、共通平面上にチップ７０１及びドライバ回路６０２，６０３全ての配置を容易にする。

一実施形態において、送信光デバイスは、ビームエクスプレス／バーティラス（Beamexpress/Vertilas）社から市販されているような長波長面発光レーザである。面発光レーザは光軸に直交して実装され、これにより面発光レーザが個別ユニットに対向してアレー状に準備することができる。図８の実施形態において、面発光レーザは、４つのアレーに切断され、４個のＰＩＮダイオードと共に整列基準に対してキャリア（例えば、セラミック製又はケイ素、ガリウムヒ素製）上に配置される。

面発光レーザは、一般的には長波長用途と考えられていない。というのは、このような波長での面発光レーザは、フリップチップ実装には役立たないからである。本明細書で用いられているように、長波長面発光レーザは、1200〜1600nmの作動波長を有する面発光レーザと称される。この結果、この時点では、このような波長面発光レーザを使用するために、図８に示されるワイヤボンディング技術を用いなければならない。

各ドライブを作動させる送信器回路及び受信器回路は周知である。同様に、このような回路を支持する回路基板も周知である。図７に示された実施形態では、２枚回路基板構成が用いられている。本実施形態において、下側回路基板６０５は送信器回路専用であるのに対し、上側回路基板６０６は送信器回路専用である。本実施形態では２枚の異なる回路基板が示されているが、他の構成も可能であることを理解されたい。例えば、単一の回路基板が、その基板上に画定された受信回路及び送信回路の双方と共に用いられてもよい。同様に、単一の基板は、上面が受信回路を具備し、下面が送信回路を具備する単一基板を用いてもよい。本開示を考慮すると、当業者には他の実施形態も自明である。

図７の実施形態において、回路基板６０５，６０６は、当業界では周知であるように、親基板上の対応するリセプタクルに差し込むよう構成されたカードエッジコネクタ７０５，７０６を具備する。

図７に示される本実施形態では、光組立体６００もまた、基板６０１及び１枚以上の回路基板６０５，６０６を支持するフレーム６０７を具備する。具体的には、フレームは、基板６０１を受容する前面７０２と、１枚以上の回路基板が実装される後部とを具備する。前面７０２は、光インタフェース１００に関して上述したように整列ビン１１２を受容する整列ピン穴７０３を画定する。従って、完全に組み立てられると、整列ピンは、基板６０１を通り、最終的にはフレーム６０７の前面７０２を通って第１部分及び第２部分を通過する。これにより、光インタフェースの固く精確な実装が提供される。

フレーム７０２は、互いに接続され固定された様々な個別部品を具備するか、又は一体成形された単一部品を具備する。図７に示される実施形態において、フレーム７０２は一体成形された部品である。しかし、本実施形態では、基板６０１はフレーム６０７とは別体である。このような構成は多数の利点を有する。第一に、回路の重要な整列及び基板６０１上の整列ピン穴のため、必ずしもそうである必要はないが、基板６０１は、基準や上述した他の整列構造を伴って作製されることが一般的に好適である。このような整列技術は、図７に示されたフレーム６０７としての大きな非平坦構造には一般に適当ではない。しかし、整列技術が発達すると、基板６０１をフレーム６０７と一体にすることが好ましい。

一実施形態において、光組立体６００はまた、光インタフェース及びＯＥＤを保護するよう機能するカバー７０４を具備する。具体的には、カバー７０４は、光インタフェース１００の前方保護部を受容するよう構成された開口７０４ａを具備する。カバー７０４は、所定位置に位置すると、光インタフェース１００を固定し、平坦面６０１に対して光インタフェース１００が移動することを防止する。さらに、カバー７０４によっては、ドライバ回路６０２，６０３又はその部分を覆ってもよい。

図９及び図１０を参照すると、本発明のトランシーバ９００の一実施形態が示される。具体的には、トランシーバは、上述した光組立体６００を具備する。光組立体６００を取り囲むのは、本実施形態では下ハウジング９０１及び上ハウジング９０２からなるハウジングである。これらのハウジングは、例えば、上ハウジング９０２及び光組立体６００を通過して下ハウジング９０１内に入るよう構成されたピンを含む公知の手段を用いて固定される。これにより、下ハウジング９０１及び上ハウジング９０２の双方を同時に固定しながら、ハウジングにサブ組立体を固定する。

一実施形態において、トランシーバ９００の設置面積は、電気的ＣＸＰ相互接続（10Gbの上流12チャンネル及び10Gbの下流12チャンネル）に基づく。

本実施形態において、トランシーバはまた、図１０に示されたアダプタ１００４を具備する。このようなアダプタは、当業界で周知であり、相手コネクタ又は他の公知デバイスを受容するために用いられる。図９に示されるように、アダプタ１００４は、相手コネクタ９２０を受容するよう構成される。一実施形態において、相手コネクタ９２０は、整列ピン１１２を受容するよう構成された整列ピン穴と共に１本以上のファイバをアレー状にするフェルールを具備する。このようなコネクタ構成は周知であり、例えばＭＰＯコネクタ、ＭＰＸコネクタ及びＭＴＲＪコネクタ等のＭＴ型コネクタで用いられている。本実施形態において、アダプタ１００４は、下ハウジング９０１及び上ハウジング９０２の双方の溝１００６（上ハウジングには図示されていない）に受容される突条１００５を有して構成される。このように、アダプタ１００４は、下ハウジング９０１及び上ハウジング９０２間に挟まれると、所定位置にしっかりと保持される。

図９ないし図１１に示される実施形態において、トランシーバ９００はまた、この特定実施形態ではトランシーバ９００の上側部分に配置された導電部９０９を具備する。導電部９０９等の導電部は、トランシーバがリセプタクル（図示せず）に差し込まれる際に、静電気放電を回避するよう接地経路を形成するよう構成される。

リセプタクルからのトランシーバの取り外しを容易にするために、ハンドル９０８が設けられる。このハンドル９０８は、ユーザがトランシーバ９００を把持し、リセプタクルからトランシーバ９００を引き出す手段を提供する。このようなハンドルは当業界で周知である。

図１１を参照すると、トランシーバ９００の断面が示されている。図１１（ｂ）は、光インタフェース１００及び基板６０１上のＯＥＤとのインタフェースの拡大図である。

典型的な実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更を加え、構成要素を等価物に置換することを理解すべきである。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況又は材料を適用して多くの変形をなしてもよい。また、図面及び詳細な説明において、典型的な実施形態が開示され、特定の用語が用いられているが、特に明記しない限り、それらは総称的、記述的意味で用いられ、限定を意図したものではなおい。従って、特許請求の範囲は限定的ではない。よ。また、当業者は、本明細書に記載された方法の複数の工程が別の順序になってもよいし、これらの工程が組み合わせられてもよいことを理解されたい。従って、特許請求の範囲は、本明細書に開示された特定実施形態に限定されないことを意図している。

１００ 光インタフェース
１０１ 第１部分
１０２ 第２部分
１０３ 波長フィルタ部材
１０４ 光コンジットインタフェース
１０５ 送信器インタフェース
１０６ 受信器インタフェース
１１０ 第１光路
１１１ 第２光路
１８０ 第１軸
１８１ 第２軸
６０２ フレーム
７０１ チップ
７０２ フレーム
８０１ 送信光デバイス
８０２ 受信光デバイス
９００ トランシーバ

Claims (20)

1. 少なくとも第１アレーの長波長面発光レーザ及び少なくとも第２アレーの受信光デバイスを具備する少なくとも１個のチップと、
   前記面発光レーザ及び前記受信光デバイスに光結合されると共に光コネクタに光結合するよう構成された光インタフェースと、
   前記面発光レーザ及び前記受信光デバイスに電気接続されると共に電気コネクタに接続するよう構成された送信回路及び受信回路と、
   前記チップ、前記光インタフェース、前記送信回路及び前記受信回路を保持するフレームと
   を具備するトランシーバ。
2. 前記第１アレーは前記チップにワイヤボンディングされていることを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
3. 前記光インタフェースは、
   前記コネクタ内の少なくとも１個の光コンジットに光結合するための、第１軸を有する少なくとも１個の光コンジットインタフェースを有する第１部分と、
   平行な第２軸を有する複数の送信器インタフェース及び平行な第３軸を有する複数の受信器インタフェースを有する第２部分であって、前記送信器インタフェースの各々が前記第１アレー上の面発光レーザに光結合され、前記受信器インタフェースの各々が前記第２アレー上の受信光デバイスに光結合され、前記第１軸、前記第２軸及び前記第３軸は基本的に平行である第２部分と、
   前記第１部分及び前記第２部分間に配置された波長フィルタ部材であって、前記波長フィルタ部材は、各前記送信器インタフェース及び各前記光コンジットインタフェース間に第１光路を、各前記光コンジットインタフェース及び各前記受信器インタフェース間に第２光路を画定する波長フィルタ部材と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
4. 前記第１部分及び前記第２部分は成形されていることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
5. 前記光コンジットインタフェース、前記送信器インタフェース及び前記受信器インタフェースの各々はコリメータであることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
6. 前記コリメータは、前記第１部分及び前記第２部分と一体成形されていることを特徴とする請求項５記載のトランシーバ。
7. 前記第１部分及び前記第２部分内の整列ピン穴と、前記フレーム内の、前記整列ピン穴に配置される整列ピンとをさらに具備し、これにより前記第１部分、前記第２部分及び前記フレームを整列させることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
8. 前記波長フィルタ部材は、前記第１部分及び前記第２部分と別体であることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
9. 前記第１光路は、前記送信器インタフェースから前記光コンジットインタフェースに向けられることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
10. 前記第２光路は、前記光コンジットインタフェース及び前記受信器インタフェース間に少なくとも１個の反射面を含むことを特徴とする請求項９記載のトランシーバ。
11. 前記波長フィルタ部材は複数の平行面を有し、
    前記平行面は、前記第１部分及び前記第２部分により前記第１軸に対して所定角度で保持されることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
12. 前記波長フィルタ部材は、前記平行面に沿って異なるコーティングを具備し、
    第１コーティングは、第１信号の反射防止コーティングとして構成され、
    第２コーティングは、第２信号を反射するが前記第１信号を伝送する選択的フィルタとして構成され、
    第３コーティングは、前記第２信号の反射防止コーティングとして構成され、
    第４コーティングは、前記第１信号を反射するが前記第２信号を伝送する選択的フィルタとして構成されることを特徴とする請求項１１記載のトランシーバ。
13. 前記フレームに接続されると共に前記第１軸、前記第２軸及び前記第３軸に基本的に直交する平坦面を画定する基板をさらに具備し、
    前記光インタフェース及び前記チップは、前記平坦面上に配置されることを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
14. 前記送信回路及び前記受信回路は、送信光デバイスに隣接して前記基板上に実装された送信器ドライバと、受信光デバイスに隣接して前記基板上に実装された受信器ドライバとを具備することを特徴とする請求項１３記載のトランシーバ。
15. 前記送信回路及び前記受信回路は、送信器回路及び受信器回路を有する少なくとも１枚の回路基板からなり、
    前記回路基板は複数の前記軸と基本的に平行であり、
    少なくとも１枚のフレキシブル回路が、前記送信器ドライバを前記送信器回路に電気接続するとともに、前記受信器ドライバを前記受信器回路に電気接続することを特徴とする請求項１４記載のトランシーバ。
16. 前記フレキシブル回路は単一部品であることを特徴とする請求項１５記載のトランシーバ。
17. 前記少なくとも１枚の回路基板は、前記送信器回路を有する送信器回路基板と、前記受信器回路を有する受信器回路基板とを具備することを特徴とする請求項１５記載のトランシーバ。
18. 前記少なくとも１枚の回路基板はカードエッジコネクタを具備することを特徴とする請求項１７記載のトランシーバ。
19. 前記第１部分及び前記第２部分は整列ピン穴を画定し、
    前記基板は整列ピン穴を画定し、
    前記整列ピン穴には整列ピンが配置されることにより、前記第１部分及び前記第２部分を前記基板に整列させることを特徴とする請求項１３記載のトランシーバ。
20. 前記フレームは整列ピン穴を具備し、
    前記整列ピンは、前記整列ピン穴に配置されていることを特徴とする請求項１９記載のトランシーバ。

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