JP2016502154A - 光集積回路内の光ファイバの単純化されたアライメントを提供する装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DARPAによって授与された契約番号9999404−12−0004下の政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明においてある特定の権利を有する。
本発明の実施形態は、フォトニック集積回路内のフォトニックデバイスに光ファイバを光学的に整合させるためのアライメント構造を提供する。
Claims (41)
- 光学的アライメント構造であって、
発光デバイスから光信号を受け取り、前記光信号を受光デバイスに提供するレンズであって、前記発光デバイスおよび受光デバイスのうちの一方が、フォトニックデバイスを備え、前記発光デバイスと受光デバイスのうちの他方が、光ファイバを備える、レンズと、
レンズを動かすための少なくとも2つのアクチュエータヘッドと、
前記2つのアクチュエータヘッドに付随し、前記レンズに応答する動きを生じさせる動力源と、を備え、
前記レンズ、少なくとも2つのアクチュエータヘッド、フォトニックデバイス、および動力源が、集積フォトニックチップの一部である、光学的アライメント構造。 - 前記集積フォトニックチップが、第1、第2、および第3のアクチュエータヘッドをさらに備え、各々がレンズを動かすための付随する動力源を有する、請求項1に記載の光学的アライメント構造。
- 前記集積フォトニックチップが、前記アクチュエータヘッドの各々に付随するそれぞれのカンチレバーアームをさらに備え、前記アクチュエータヘッドがそれぞれのカンチレバーアームの自由端に設けられる、請求項2に記載の光学的アライメント構造。
- 前記動力源が、それぞれのアクチュエータヘッドを動かすためのそれぞれの圧電構造を備える、請求項1に記載の光学的アライメント構造。
- 前記アクチュエータヘッドのうちの2つが、前記レンズを下から支持する下側アクチュエータヘッドであり、第3のアクチュエータヘッドが、前記レンズに上から接触する上側アクチュエータヘッドである、請求項3に記載の光学的アライメント構造。
- 前記動力源が、各々のカンチレバーアームに付随するそれぞれの圧電構造を備える、請求項3に記載の光学的アライメント構造。
- 各々の圧電構造が、それぞれのカンチレバーアームを屈曲動作させる、請求項6に記載の光学的アライメント構造。
- 前記カンチレバーアームの前記屈曲動作が、アクチュエータヘッドを介してx、y、およびz軸方向の動きをレンズに与える、請求項7に記載の光学的アライメント構造。
- 前記2つの下側アクチュエータヘッドのための前記カンチレバーアームが固定され、前記2つの下側アクチュエータヘッドのための各々の圧電構造が、それぞれのカンチレバーアームとそれぞれのアクチュエータヘッドとの間に設けられた、請求項6に記載の光学的アライメント構造。
- 前記アクチュエータヘッドのうちの2つが前記レンズを下から保持し、前記2つのアクチュエータヘッドのための前記動力源が、アクチュエータヘッドと固定支持体との間に設けられたそれぞれの圧電構造である、請求項2に記載の光学的アライメント構造。
- 前記アクチュエータヘッドのうちの2つが前記レンズを下から保持し、前記2つのアクチュエータヘッドのための前記動力源が、アクチュエータヘッドと前記レンズとの間に設けられたそれぞれの圧電構造である、請求項2に記載の光学的アライメント構造。
- 前記アクチュエータヘッドが、前記レンズの下側部分に係合する下向きの勾配の傾斜領域を各々備える、請求項1に記載の光学的アライメント構造。
- 前記それぞれの圧電構造を操作して、前記それぞれのアクチュエータヘッドを動かす制御システムをさらに備える、請求項4に記載の光学的アライメント構造。
- 前記アクチュエータヘッドが、離間し、かつ前記レンズの底部の対向する側に配置されて、前記レンズが前記アクチュエータヘッドの前記傾斜領域に係合する、請求項11に記載の光学的アライメント構造。
- 両方のアクチュエータヘッドが互いに向かう方向に動くとき、前記それぞれのアクチュエータヘッドがレンズを上向きの方向に動かし、両方のアクチュエータヘッドが互いに離れる方向に動くとき、レンズを下向きの方向に動かす、請求項14に記載の光学的アライメント構造。
- 前記それぞれのアクチュエータヘッドが、左向き方向に両方のヘッドが動くとき、レンズを左向き方向に動かし、右向き方向に両方のヘッドが動くとき、レンズを右向き方向に動かす、請求項14に記載の光学的アライメント構造。
- 前記ヘッドの一方が固定され、かつその他方が、前記固定されたアクチュエータヘッドに向かう方向に動くと、前記それぞれのアクチュエータヘッドが前記レンズを左上方向に動かし、また前記他方のアクチュエータヘッドが固定され、かつ前記一方のアクチュエータヘッドが、前記固定されたアクチュエータヘッドに向かう方向に動くと、前記レンズを右上方向に動かす、請求項14に記載の光学的アライメント構造。
- 前記傾斜領域が平坦領域を含む、請求項12に記載の光学的アライメント構造。
- 前記傾斜領域が湾曲領域を含む、請求項12に記載の光学的アライメント構造。
- 前記傾斜領域が一連の階段を含む、請求項12に記載の光学的アライメント構造。
- 前記制御システムが、前記受光デバイスによって受け取られた光の量を表す信号を受け取り、前記それぞれの圧電構造を操作して前記レンズを前記発光および受光デバイスの光学的アライメントが得られる位置に動かす、請求項13に記載の光学的アライメント構造。
- 前記制御システムが、前記受光デバイスによって受け取られた前記光を周期的に監視し、前記受け取った光が公差範囲内にない場合、前記それぞれの圧電構造を操作して前記レンズを前記受光デバイスによって受け取られた前記光の量が増加する位置に動かす、請求項21に記載の光学的アライメント構造。
- 前記制御システムが、前記受光デバイスによって受け取られた前記光を周期的に監視する、請求項22に記載の光学的アライメント構造。
- 前記光伝送デバイスが前記光ファイバであり、前記受光デバイスが前記フォトニックデバイスである、請求項21に記載の光学的アライメント構造。
- 前記フォトニックデバイスが導波路である、請求項24に記載の光学的アライメント構造。
- 前記光伝送デバイスが前記フォトニックデバイスであり、前記受光デバイスが前記光ファイバである、請求項21に記載の光学的アライメント構造。
- 前記フォトニックデバイスが導波路である、請求項26に記載の光学的アライメント構造。
- 光学的アライメント構造であって
発光デバイスから光信号を受け取り、前記光信号を受光デバイスに提供するレンズであって、前記発光デバイスおよび受光デバイスのうちの一方が、フォトニックデバイスを備え、前記発光デバイスと受光デバイスのうちの他方が、光ファイバを備える、レンズと、
前記レンズの底面の対向する側面に設けられた一対のアクチュエータヘッドと、
前記レンズの上面に設けられたアクチュエータヘッドと、
前記アクチュエータヘッドを支持するための複数の屈曲可能なカンチレバーアームと、
各々のカンチレバーアームにそれぞれ付随する複数の圧電構造と、
前記圧電構造を制御し、前記アクチュエータヘッドを介して前記レンズの動きに影響を与える、制御システムと、を備える、光学的アライメント構造。 - 前記レンズ、フォトニックデバイス、アクチュエータヘッド、屈曲可能なカンチレバーアーム、および圧電構造が、共通の集積回路チップ上に作製される、請求項28に記載の光学的アライメント構造。
- 前記制御システムが、共通の集積回路チップ上に作製される、請求項29に記載の光学的アライメント構造。
- 前記受光デバイスから光信号を受け取る信号検出器をさらに備え、前記制御システムが前記光信号を受け取り、作用して前記圧電構造を制御する、請求項30に記載の光学的アライメント構造。
- 光学的アライメント構造を作成する方法であって、
アライメントレンズと、
自由端にそれぞれのアクチュエータヘッドを各々が含む、3つのカンチレバーアームと、
前記それぞれのアクチュエータヘッドに付随し、前記レンズを動かすためのそれぞれの動力源と、
フォトニックデバイスと、
光ファイバ保持構造であって、前記光ファイバ保持構造に取り付けられた光ファイバと前記フォトニックデバイスとの間の光路内に前記レンズがあるように配設された、光ファイバ保持構造と、をフォトニック集積回路上に作製することを含む、方法。 - 前記動力源がそれぞれのアクチュエータヘッドを動かすそれぞれの圧電構造を備える、請求項32に記載の方法。
- 各々の圧電構造がそれぞれのカンチレバーアームの屈曲動作によってそれぞれのアクチュエータヘッドを動かす、請求項33に記載の方法。
- 各々の圧電構造がそれぞれのカンチレバーアームに設けられる、請求項34に記載の方法。
- 前記アクチュエータヘッドのうちの2つが、前記レンズの対向する側面を下から支持するように作成され、かつ前記レンズに係合する下向きの勾配の傾斜領域を備える、請求項32に記載の方法。
- 前記傾斜領域が平坦領域を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記傾斜領域が湾曲領域を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記傾斜領域が一連の階段を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記フォトニックデバイスのうちの少なくとも1つによって受け取られる光を検出するための光検出器と、前記保持構造に取り付けられた光ファイバと、を前記フォトニック集積回路上に作製することをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記光検出器から光を受け取り、前記動力源を制御して前記アクチュエータヘッドを動かす制御システムを前記フォトニック集積回路上に作製することをさらに含む、請求項40に記載の方法。
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