JP2016534382A

JP2016534382A - フレキシブルガラス光導波路構造体

Info

Publication number: JP2016534382A
Application number: JP2016524580A
Authority: JP
Inventors: マシューガーナー，ショーン; リー，ミン−ジュン
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-11-04
Also published as: KR20160075599A; TWI647496B; US20160238786A1; EP3060950A1; CN105683797B; TW201518794A; EP3060950B1; WO2015061185A1; CN105683797A

Abstract

光導波路デバイスが、厚さが約０．３ｍｍ以下のフレキシブルガラス基板を備えた、フレキシブルガラス光導波路構造体を有している。フレキシブルガラス基板は、フレキシブルガラス基板を通じて光信号を伝送する、少なくとも１つの導波路機能を有している。少なくとも１つの導波路機能は、フレキシブルガラス基板を形成しているガラス材料から形成されている。電気デバイスが、フレキシブルガラス基板の表面上に位置している。

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年１０月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／８９４１３９号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。

本開示は、光導波路に関し、より具体的には、フレキシブルガラス光導波路構造体、およびこれから形成されたデバイスに関する。

マイクロプロセッサの性能が向上し続けるにつれ、プロセッサに出入りするデータの流れのための電気的相互接続は、システム全体の性能にとってますますボトルネックになり得る。電気的連結相互接続を光相互接続に置き換えると、より高い帯域幅と長さとの積および密度を実現することができる。

フレキシブル光導波路相互接続は、仲介システムを光学的に接続するための光相互接続技術において（例えば、ボード間またはチップ間の相互接続）重要な部品を提供することができる。ポリマーベースのフレキシブル光導波路が、短距離相互接続として提案された。

しかしながらポリマーは高温プロセスに適さない可能性がある。従って、光相互接続用途のためのフレキシブル導波路およびデバイスの必要性が残されている。

光導波路相互接続を向上させる１つの技術は、フレキシブルガラス光導波路を提供するものである。フレキシブルガラス光導波路は基板を含み、この基板は厚さが約０．３ｍｍ以下の極薄フレキシブルガラスから形成され、さらにプリント回路基板（ＰＣＢ）の処理に適した比較的高温（例えば、２５０℃超）に耐えることもできる。

さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度はその説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは書かれた説明および添付の図面で例示されるように本開示を実施することにより認識されるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本開示の例示であり、請求される本開示の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを意図したものであることを理解されたい。

添付の図面は、本開示の原理のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は１以上の実施形態を示し、そしてその説明とともに例として本開示の原理および動作を説明する役割を果たす。本明細書および図面において開示される本開示の種々の特徴は、任意の組合せで、また全て組み合わせて、使用し得ることを理解されたい。非限定的な例として、本開示の種々の特徴を、以下の態様に従って互いに組み合わせてもよい。

第１の態様によれば、光導波路デバイスが、
厚さが約０．３ｍｍ以下のフレキシブルガラス基板を備えた、フレキシブルガラス光導波路構造体であって、フレキシブルガラス基板が、フレキシブルガラス基板を形成しているガラス材料から形成された、このフレキシブルガラス基板を通じて光信号を伝送する少なくとも１つの導波路機能を有している、フレキシブルガラス光導波路構造体、および、
フレキシブルガラス基板の表面上に位置している、電気デバイス、
を備えている。

第２の態様によれば、中間基板が電気デバイスを、フレキシブルガラス基板の表面に接続させている、態様１の光導波路デバイスが提供される。

第３の態様によれば、電気デバイスがフレキシブルガラス基板の表面上に直接形成されている、態様１の光導波路デバイスが提供される。

第４の態様によれば、電気デバイスが第１のデバイスであり、フレキシブルガラス基板の表面上に位置している第２のデバイスをさらに備えている、態様１から３のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第５の態様によれば、第２のデバイスが光デバイスであり、光導波路デバイスが、第１のデバイスと第２のデバイスとの間で電気信号を送信する、フレキシブルガラス光導波路構造体が保持している電気的接続を含む、態様４の光導波路デバイスが提供される。

第６の態様によれば、電気デバイスが第１のデバイスであり、フレキシブルガラス基板の反対表面上に位置している第２のデバイスをさらに備えている、態様１から５のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第７の態様によれば、第２のデバイスが光デバイスであり、光導波路デバイスが、第１のデバイスと第２のデバイスとの間で電気信号を送信する、フレキシブルガラス光導波路構造体が保持している電気的接続を含む、態様６の光導波路デバイスが提供される。

第８の態様によれば、電気的接続がフレキシブルガラス基板を貫通して延在している態様７の光導波路デバイスが提供される。

第９の態様によれば、少なくとも１つの導波路機能が、周囲のフレキシブルガラス基板のガラス材料に少なくとも部分的に囲まれている、態様１から８のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第１０の態様によれば、フレキシブルガラス基板を通じて光信号を伝送する多数の導波路機能を備えている、態様１から９のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第１１の態様によれば、少なくとも１つの導波路機能が少なくとも部分的に、フレキシブルガラス基板の内部に埋め込まれている態様１から１０のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第１２の態様によれば、フレキシブルガラス基板が、対向する広い表面を有し、少なくとも１つの導波路機能が、この広い表面の少なくとも１つと交わっている態様１１の光導波路デバイスが提供される。

第１３の態様によれば、少なくとも１つの導波路機能の少なくとも一部分が広い表面の両方から間隔を空けて配置されるように、少なくとも１つの導波路機能がフレキシブルガラス基板の内部に埋め込まれている態様１１の光導波路デバイスが提供される。

第１４の態様によれば、フレキシブルガラス基板の広い表面を被覆するポリマー層をさらに備えている、態様１から１３のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第１５の態様によれば、少なくとも１つの導波路機能の幅が約１００μｍ以下である、態様１から１４のいずれか１つの光導波路デバイスが提供される。

第１６の態様によれば、デバイスアセンブリが、
基板、
基板に接続された、電気デバイスである第１のデバイス、
基板に接続された、第２のデバイス、および、
第１のデバイスと第２のデバイスとを光学的に接続し、厚さが約０．３ｍｍ以下のフレキシブルガラス基板を備えている、フレキシブルガラス光導波路構造体であって、フレキシブルガラス基板が、第１および第２の光デバイス間でフレキシブルガラス基板を通じて光信号を伝送する、少なくとも１つの導波路機能を有し、この少なくとも１つの導波路機能が、フレキシブルガラス基板を形成しているガラス材料から形成されている、フレキシブルガラス光導波路構造体、
を備えている。

第１７の態様によれば、第１のデバイスが基板の１つの広い表面上に位置し、かつ第２のデバイスが基板の反対表面上に位置している、態様１６のデバイスアセンブリが提供される。

第１８の態様によれば、基板が、この基板の厚さを貫通して延在している開口を有し、フレキシブルガラス光導波路構造体がこの開口を通って延在している態様１６または１７のデバイスアセンブリが提供される。

第１９の態様によれば、フレキシブルガラス光導波路構造体の一部分が基板に隣接して延在している、態様１６から１８のいずれか１つのデバイスアセンブリが提供される。

第２０の態様によれば、フレキシブルガラス光導波路構造体の一部分が基板から間隔を空けて配置されている、態様１６から１９のいずれか１つのデバイスアセンブリが提供される。

第２１の態様によれば、第２のデバイスが光デバイスである態様１６から２０のいずれか１つのデバイスアセンブリが提供される。

第２２の態様によれば、基板が多数の層から形成され、フレキシブルガラス光導波路構造体が、少なくとも部分的に、基板のこの多数の層の間に延在している態様１６から２１のいずれか１つのデバイスアセンブリが提供される。

第２３の態様によれば、光導波路デバイスが、
厚さが約０．３ｍｍ以下のフレキシブルガラス基板を備えた、フレキシブルガラス光導波路構造体であって、フレキシブルガラス基板が、フレキシブルガラス基板を形成しているガラス材料から形成された、このフレキシブルガラス基板を通じて光信号を伝送する少なくとも１つの導波路機能を有している、フレキシブルガラス光導波路構造体、および、
フレキシブルガラス基板内に少なくとも部分的に埋め込まれた、電気デバイスおよび／または光デバイス、
を備えている。

第２４の態様によれば、電気および／または光デバイスが第１のデバイスであり、電気および／または光デバイスが、フレキシブルガラス基板によって支持されている第２のデバイスを含む、態様２３の光導波路デバイスが提供される。

第２５の態様によれば、第１のデバイスと第２のデバイスとの間で電気信号を運ぶ、フレキシブルガラス光導波路構造体が保持している電気的接続を含む、態様２４の光導波路デバイスが提供される。

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、本開示の以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むと、よりよく理解される。

本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を形成するためのプロセスおよび装置の実施形態を示した概略図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含む光導波路デバイスの実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含む光導波路デバイスの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含む光導波路デバイスの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含む光導波路デバイスの別の実施形態の動作を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体を含むデバイスアセンブリの別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体のための導波路機能の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体のための導波路機能の別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体のための導波路機能の別の実施形態を示した図本開示の態様によるフレキシブルガラス光導波路構造体のための導波路機能の別の実施形態を示した図

以下の詳細な説明では、説明のためであって限定するものではないが、具体的詳細を開示する実施形態例を明記して本開示の種々の原理の完全な理解を提供する。しかしながら、本開示の利益を得たことのある通常の当業者には、本開示を本書で開示される具体的詳細とは異なる他の実施形態で実施し得ることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本開示の種々の原理の説明を不明瞭にしないよう省略することがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号は同様の要素を示す。

本書では範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。範囲がこのように表現されるとき、別の実施形態が、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表されるとき、その特定の値は別の実施形態を形成することを理解されたい。各範囲の端点は、他方の端点との関連で、また他方の端点とは無関係に、意味を持つものであることをさらに理解されたい。

本書で使用される、例えば、上、下、右、左、前、後、上部、下部などの方向を示す用語は、単に描かれた図に関連したものであって、絶対的な向きを意味することを意図したものではない。

他に明確に述べられていなければ、本書に明記されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実行する必要があると解釈されることを全く意図していない。従って、方法の請求項がそのステップが行われる順序を実際に説明していない場合、あるいはそれ以外に請求項または説明の中でそのステップが特定の順序に限定されるべきであると具体的に述べられていない場合には、順序が推測されることはどの点においても全く意図されていない。これは、ステップまたは動作フローの配置に関する論理の問題、文法構成または句読点から導かれる明白な意味、本明細書内で説明される実施形態の数または種類を含めた、あらゆる考えられる明示されていない解釈の原則として適用される。

本書では、文脈が明らかに他に指示していなければ、単数形は複数の指示対象を含む。すなわち、例えばある「構成要素」への言及は、文脈が明らかに他に指示していなければ、２以上のこの構成要素を有する態様を含む。

本書で説明される実施形態は、一般に、フレキシブルガラス光導波路構造体、およびフレキシブルガラス基板を用いて形成されるデバイスに関する。１以上の導波路機能をフレキシブルガラス基板は保持することができ、かつ導波路機能を、これもフレキシブルとなるように、フレキシブルガラス基板を形成するガラスから形成することができる。導波路機能はフレキシブルガラス基板の表面で露出された（すなわち、交わっている）ものでもよいし、またはフレキシブルガラス基板の表面付近に位置するものでもよく、あるいは導波路機能はフレキシブルガラス基板の内部に埋め込まれたものでもよく、またはこれらを組み合わせたものでもよい。いくつかの実施形態において、導波路機能はフレキシブルガラス基板の表面の一部を形成する。フレキシブルガラス基板は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の処理に適した比較的高温（例えば、２５０℃超）に耐えることができ、同時にフレキシブルガラス基板の柔軟性が、種々の電気部品および／または光学部品の接続を助ける。

図１を参照すると、フレキシブルガラス光導波路構造体１０は幅Ｗおよび長さＬを有し、かつフレキシブルガラス基板１２と、フレキシブルガラス基板１２の長さに沿って延在する、光信号をこれに通して伝送するための導波路機能１６のアレイ１４とを含んでいる。導波路機能１６は、その外縁の周りを周囲のフレキシブルガラス基板１２のガラス材料で少なくとも部分的にまたは完全に囲まれた、離散した形のものでもよい。フレキシブルガラス基板１２は薄いもの（約０．３ｍｍ未満など、例えば約０．５ｍｍ未満）でもよく、これはポリマー基板よりも、処理温度が高く、複屈折がほぼゼロであり（遅延が約１０ｎｍ未満）、さらにニュートラルカラーであるために有利になり得る。

フレキシブルガラス基板１２は、任意の適切な長さＬ（例えば、約１ｃｍから数メートルの間）と、幅Ｗ（例えば、約１ｍｍから１０ｃｍの間）と、約０．３ｍｍ以下の厚さとを有するものでもよく、限定するものではないがその厚さとして、例えば約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ、約０．１５〜０．３ｍｍ、０．３、０．２７５、０．２５、０．２２５、０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、０．１０、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２、または０．０１ｍｍが挙げられる。フレキシブルガラス基板１２は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック材料、またはこれらの複合体から形成され得る。いくつかの実施形態において、導波路機能を含むフレキシブルガラス基板は、少なくとも約１００ｍｍの曲げ半径を有し得る。様々なデバイスで、高品質のフレキシブルガラスシートを成形するフュージョンプロセス（例えば、ダウンドロープロセス）を用いることができ、その１つの用途はフラットパネルディスプレイである。フュージョンプロセスにおいて製造されたガラスシートの表面は、他の方法で製造されたガラスシートに比べて優れた平坦度および平滑度を有している。フュージョンプロセスは、米国特許第３，３３８，６９６号明細書、および同第３，６８２，６０９号明細書に記載されている。他の適切なガラスシート成形方法として、フロートプロセス、アップドロー法、およびスロットドロー法が挙げられる。

フレキシブルガラス光導波路構造体１０を製造する方法をここで説明する。図２は、他に記されていなければ図示のステップを異なる順に実行してもよいという理解の下、方法例のステップを表したものである。さらに、他に述べられていなければ、図示されていない追加のステップを提供してもよい。図２に示されているように、この方法は、その厚さが例えば約２００μｍ以下、約１００μｍ以下、約５０μｍ以下など、約３００μｍ以下であるフレキシブルガラス基板１０４を得るステップ１０２で、随意的に開始され得る。フレキシブルガラス基板１０４は、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、およびアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスなど、種々のガラス系統から選択されたガラスで提供され得るが、さらなる例では他のガラス組成物を使用してもよい。さらにフレキシブルガラス基板は、単一層または多層の、ガラスまたはガラスセラミック材料から形成され得る。

ステップ１０６では、フレキシブルガラス基板１０４に１以上の導波路機能（図１）が形成される導波路形成ステーション１０８に、フレキシブルガラス基板１０４が提供され得る。導波路形成ステーション１０８は、イオン交換、レーザ書込み、または任意の他の適切なプロセスまたはプロセスの組合せなど、任意の適切なプロセスを用いて、フレキシブルガラス基板に導波路機能を形成することができる。この機能は、ガラス基板が連続的なフレキシブルガラスウェブの一部である間に形成してもよいし、あるいは個別の部分に切断された後に形成してもよい。導波路機能はシングルモードまたはマルチモードで形成され得る（例えば、少なくとも一部は導波路機能のサイズに依存する）。相対屈折率の変化を用いて、導波路成形プロセスによる導波路機能（すなわち、導波路コア）と周囲のガラスクラッドとの間の屈折率の増加を説明する。

Δ＝（（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）／２ｎ₂ ²）
ここでｎ₁およびｎ₂は夫々、導波路コアおよびクラッドの屈折率である。導波路機能のΔ値は、約０．１から１０パーセントの間になり得る。導波路機能の屈折率のプロファイルは、階段状プロファイルまたは傾斜したプロファイルになり得る。いくつかの実施形態において、導波路の幅または直径は約２μｍから１００μｍの間でもよい。

例えば図２は、フレキシブルガラス基板１０４を得るための２つの例の供給源１２０を示しているが、他の供給源を提供してもよい。例えば供給源１２０は、ダウンドローガラス成形装置１２２を含み得る。概略的に図示されているように、ダウンドローガラス成形装置１２２はトラフ１２６の下部に成形ウェッジ１２４を含んでもよく、ガラスは成形ウェッジ１２４の両面１２８および１３０を流れ落ちる。この溶融ガラスの２つのシートは、続いて成形ウェッジ１２４の底部１３２から延伸されると融合される。従ってフレキシブルガラスリボンの形を成したフレキシブルガラス基板１０４は、フュージョンドローされて下向きの方向１３６に通過し、ダウンドローガラス成形装置の下流に位置付けられた下方ゾーン１３８内へと成形ウェッジ１２４の底部１３２から直接入ることができる。成形後フレキシブルガラス基板１０４を、切断、トリミングなどによってさらに処理してもよい。連続的なフレキシブルガラスリボンの形を成したフレキシブルガラス基板１０４を、次いで導波路形成ステーション１０８に提供してもよい。

図３を参照すると、導波路機能１１０をフレキシブルガラス基板１０４の広い表面１１２に形成してもよい。この実施形態において導波路機能１１０は、半円形または半楕円形の断面形状、または何らかの他の適切な形状を有し得る。図４を参照すると、導波路機能１１４を少なくとも部分的に、両方の広い表面１１２および１１６から間隔を空けてフレキシブルガラス基板１０４の内部に埋め込んでもよい。この実施形態において導波路機能１１４は、円形または楕円形の断面形状、または何らかの他の適切な形状を有し得る。さらに、導波路機能は平行であるように図示されているが、他の配置も可能であり、これを以下でより詳細に説明する（すなわち導波路機能は、縦方向、幅方向、および／または厚さ方向の、いずれかに、またはこれらを組合せて延在し得る）。平行な導波路機能では、導波路の幅方向の間隔またはピッチは、隣接する導波路機能間のクロストークを低減するために、例えば約２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、および５０μｍの間など、約１５μｍから１００μｍの間でもよい。円形の光ファイバとは異なり、平面的なフレキシブルガラス基板内の導波路機能の数は、幅寸法内で一定の基準で決めることができる。より多くの導波路機能を、単一のフレキシブルガラス基板で提供することができる（例えば、４以上、８以上、１０以上、１６以上、２０以上、２４以上、４８以上、９６以上、１００以上、１２４以上、１５０以上、２００以上、３００以上など）。導波路機能を保護するために、図３の表面１１２に示されているように、被覆材料１４０をステップ１４２で塗布してもよい。

フレキシブルガラス光導波路構造体は、単一層のフレキシブルガラス基板でもよいし、あるいは多数のフレキシブルガラス基板、および／または非ガラス材料などの異なる材料を含む、多層複合体でもよい。フレキシブルガラス光導波路構造体の個々の層は、光学的、機械的、および／または電気的機能を実行するために、特に選択され得る。例えばポリマー被覆を、光学的、機械的、および／または電気的層としての役割を果たすよう、表面１１２および１１６（図３および４）の一方または両方に塗布してもよい。

図５および６を参照すると、フレキシブルガラス光導波路構造体１４９および１５１を含んでいる光導波路デバイス１４４および１４６の概略的な簡略図が示されている。両方の光導波路デバイス１４４および１４６は、それ自体の電気デバイス、光デバイス、および／または光電気デバイス１４８、１５０、および１５２を、夫々のフレキシブル光導波路構造体１４９および１５１の表面１５４上に設置して含んでいる。本書では「光デバイス」という用語は、光デバイスと光電気デバイスとを含む。図５には、単一の導波路機能１５８がフレキシブルガラス基板１６０の内部に埋め込まれて図示されている。図６には、多数の導波路機能１５８がフレキシブルガラス基板１６２の内部に埋め込まれて図示されている。導波路機能１５８はフレキシブルガラス基板１６０内の様々な厚さ位置に示されているが、導波路機能１５８はフレキシブルガラス基板１６０内の様々な幅位置に配置され得る（図３および４参照）。

図７を参照すると、図示の光導波路デバイス１６１はフレキシブルガラス光導波路構造体１６３を備えている。フレキシブルガラス光導波路構造体１６３は、その表面１６６に位置するデバイス１４８、１５０、および１５２を備えたフレキシブルガラス基板１６４を含む。この実施形態において導波路機能１６８は、フレキシブルガラス基板１６４の内部に埋め込まれており、その導波路部分１７０は、導波路部分１７２から鉛直すなわち厚さ方向に分かれている。このような配置は、導波路機能１６８内部の光信号を分割する（または結合させる）ことを可能にすることができる。

デバイス１４８、１５０、および１５２は、例えば中間基板１７４を用いて表面１６６にデバイス１４８を接続するなど、任意の適切な形で表面１６６上に集積され得る。いくつかの実施形態では１以上のデバイス１４８、１５０、および１５２を、点線１６７で表されているように少なくとも部分的に、または完全に、フレキシブルガラス基板１６４内に埋め込んでもよい。いくつかの実施形態ではデバイス１５２を、表面１６６上に（例えば、堆積プロセスによって）直接形成してもよい。例えば、フレキシブルガラス光導波路構造体１６３の表面１６６上の能動デバイスの形成に、シリコンを用いてもよい。この配置によれば、フレキシブルガラス光導波路構造体１６３上でのレーザ、光検出器、および光変調器の形成を可能にすることができる。電気ビアまたは導体トレースなどの電気部品が、フレキシブルガラス光導波路構造体１６３上に存在していてもよい。例えば孔形成および金属充填を用いて、電気部品の配置および使用を助けることができる。導体トレースパターンおよびピックアンドプレース機能をさらに提供してもよい。

図８は例示的な光導波路デバイス１８０の動作を概略的に示したものであり、光導波路デバイス１８０は、内部を通って延在した導波路機能１８６を有するフレキシブルガラス基板１８４から形成された、フレキシブルガラス光導波路構造体１８２を含んでいる。この例では電気デバイスおよび／または光電気デバイス１８８および１９０が、フレキシブルガラス光導波路構造体１８２の両表面１９２および１９４上に図示されている。上で示したように、デバイス１８８および１９０を別々に形成してフレキシブルガラス光導波路構造体１８２に取り付けてもよいし、あるいは表面１９２および１９４上に直接形成してもよく、またはこれらのいくつかを組み合わせてもよい。フレキシブルガラス基板１８４を使用すると、この表面に位置している種々のデバイス間の相互作用を助けることができ、また他の場所（例えば、近接するＰＣＢ上）に位置している離れたデバイスとの相互作用を助けることさえ可能である。例えば電気的相互接続１９６は、デバイス１８８および１９０間に電気的接続を提供して、フレキシブルガラス光導波路構造体１８２の両表面１９２および１９４に位置するデバイス１８８および１９０とのその間の通信を可能にすることができる。電気的相互接続１９６は、表面１９２および１９４に概して垂直な方向にフレキシブルガラス基板１８４の厚さを通って延在するように図示されているが、電気的相互接続１９６は、厚さ方向、長さ方向、および／または幅方向のいずれに延在するものでもよい。さらに、フレキシブルガラス基板１８４の光学的および物理的性質を利用して、デバイス間の光学的相互作用を助けることができる。例えば、貫通孔２００または他の通路を、フレキシブルガラス基板１８４を貫通して形成してもよい。このような孔２００は、導体トレースの通過、または表面１９２および１９４間の他の電気的または光学的接続を可能にすることができる。この孔２００は、ピックアンドプレース動作を助けるためのアライメント機能としての役割も果たし得る。別の例として、フレキシブルガラス基板１８４の光学的性質により、デバイス２０４からの光ビーム２０２で表されているような、フレキシブルガラス基板１８４を通る光学的相互作用が可能になり得る。いくつかの実施形態において、デバイスは、導波路機能によって提供される光信号と相互作用し得る。

図９〜１５は、フレキシブルガラス光導波路構造体を１以上用いた並列光リンクのための、例示的な相互接続の選択肢を示している。最初に図９を参照すると、デバイスアセンブリ２１０は、基板２１６（例えば、ＰＣＢ）に取り付けられたデバイス２１２および２１４(例えば、光デバイスまたは電気光学デバイス)を含んでいる。光コネクタ２１８（例えば、フェルール）が、例えば光信号をデバイスアセンブリ２１０に送出する光ファイバケーブルから成る光ファイバアレイに、フレキシブルガラス光導波路構造体２２０を光学的に接続する。この例では光コネクタ２１８は基板２１６のエッジ２２２に接続され、フレキシブルガラス光導波路構造体２２０は基板２１６の表面２２４に沿って延在しており、さらにフレキシブルガラス光導波路構造体２２０は表面２２４に接続され表面２２４に隣接して延在し得る。フレキシブルガラス光導波路構造体２２０は、デバイス２１２にさらに光学的に接続されている。デバイス２１２および２１４を接続するために、別のフレキシブルガラス光導波路構造体２２６が基板２１６の表面２２４に沿って延在しており、さらにフレキシブルガラス光導波路構造体２２６は表面２２４に接続され表面２２４に隣接して延在し得る。図１０は、フレキシブルガラス光導波路構造体２３２および２３４が基板２３６の表面と基板２３６から離れた位置との両方にあり、デバイス２３８および２４０への光学的接続を基板２３６から間隔の空いた位置で助ける、代わりの実施形態のデバイスアセンブリ２３０を示している。図１１は、フレキシブルガラス光導波路構造体２４２が、基板に面しているデバイス２４８および２５０の表面２４４および２４６に接続されているが、フレキシブルガラス光導波路構造体２４２の中心部分２５２は基板２５４から間隔を空けて配置されている、別の実施形態を示している。図１２を参照すると、別の実施形態のデバイスアセンブリ２６０は、光コネクタ２６２とフレキシブルガラス光導波路構造体２６４および２６６が基板２６８から間隔を空けて配置されてデバイス２７０および２７２に光学的に接続されている、基板から離れた配置を含む。

上述したフレキシブルガラス光導波路構造体は、基板の片面で光学的接続を助けることができるだけでなく、基板の両面間の光学的接続も助けることができる。例えば図１３を参照すると、別の実施形態のデバイスアセンブリ２８０は、光信号をレンズアレイ２８４に送出するフレキシブルガラス光導波路構造体２８２を含み、このレンズアレイ２８４が光信号を、基板２８６を通じて光デバイス２８８に送出し、光デバイス２８８が光信号を受信してさらに別のフレキシブルガラス光導波路構造体２９０へと光信号を送出する。図から分かるように、フレキシブルガラス光導波路構造体２９０の柔軟性によってフレキシブルガラス光導波路構造体２９０を、基板２８６内の開口２９２を経由させることができる。フレキシブルガラス光導波路構造体２９０は、フレキシブルガラス光導波路構造体２９０から光信号を受信する光デバイス２９４にさらに光学的に接続されている。図１４は、少なくとも部分的に多層基板３０４内に密閉されたフレキシブルガラス光導波路構造体３０２を有する、代わりの実施形態のデバイスアセンブリ３００を示している。フレキシブルガラス光導波路構造体３０２は、光デバイス３０５および表面３０６から、層３１０のみを貫通して延在している開口３０８を経由する。フレキシブルガラス光導波路構造体３０２は次いで、層３１０と層３１２との間を経由し、層３１２のみを貫通して延在している別の開口３１４をさらに通り、基板３０４の反対面３１８に位置している光デバイス３１５と光学的に接続することができる。図１５に示されているように、フレキシブルガラス光導波路構造体３２０および３２２は、その配置が非平行である基板３２４および３２６間の接続も助けることができ、基板３２６（および／または基板３２４）の表面３２８および３２９のいずれかまたは両方への接近を実現することができる。

図１６を参照すると、上述したフレキシブルガラス光導波路構造体は、デバイス間のプラグ着脱可能な接続を助けることができる。例示的なプラグ着脱可能な光ボード相互接続システム３４０が図１６に示されている。光ボードアセンブリ３４８および３５０を解除可能に受け入れるように夫々構成された光アダプタ３４２および３４４が、バックプレーンボード３４６に接続され得る。バックプレーンボードの表面または内部に延在しているフレキシブルガラス光導波路構造体３５２が提供され、このフレキシブルガラス光導波路構造体３５２が光アダプタ３４２および３４４内に入って垂直に曲がり、光ボードアセンブリ３４８および３５０が保持している導波路３５４および３５６に光学的に結合してこれらの間の光通信を可能にする。

上述したフレキシブルガラス光導波路構造体の多くは平行な導波路機能（図１）を説明しているが、他の配置も可能である。例えば図１７は、１つの導波路部分から多数の導波路部分内へと光信号を分割するために使用することができる、または逆に使用した場合、多数の導波路部分から１つの導波路部分内へと光信号を結合することができる、Ｙ字状分岐の導波路機能３６０を示している。図１８は、分割／結合機能を実行するための星形結合器導波路配置３６２を示している。図１９は、１つの導波路機能３６６から別の導波路機能３６８へと光信号を結合するための方向性結合器配置３６４を示している。図２０は、信号処理のためのマッハツェンダー干渉計配置３７０を示している。

上述したフレキシブルガラス光導波路構造体は、フレキシブルガラス基板の柔軟性により、異なる光学部品の様々な接続配置を助けることができる。多く（例えば数百）の導波路機能をフレキシブルガラス基板内に形成することができる。フレキシブルガラス光導波路構造体はセ氏数百度のデバイス形成温度に耐えることができ、これは高温のＰＣＢ処理に適している。フレキシブルガラス基板は、ビアホール処理および電子部品アセンブリに適合して、光学および電気部品間の完全集積化を可能にすることができる。フレキシブルガラス光導波路構造体は、効率的なファイバ端面結合を可能にすることができる。導波路機能は、フレキシブルガラス基板の表面の一方または両方に形成しても、フレキシブルガラス基板の内部に埋め込んでもよい。光学的および電子的能動部品を、フレキシブルガラス光導波路構造体を用いて集積化することができる。

任意の実施形態を含め、本開示の上述した実施形態は、単に考えられる実施例であり、本開示の種々の原理を明確に理解するための単なる説明であることを強調したい。本開示の精神および種々の原理から実質的に逸脱することなく、上述の本開示の実施形態の多くの変形および改変を作製することができる。全てのこのような改変および変形は、本書において本開示の範囲内に含まれ、かつ以下の請求項によって保護されると意図されている。

１０、１４９、１５１、１６３、１８２、２２０、２２６、２３２、２３４、２４２、２６４、２６６、２８２、２９０、３０２、３２０、３２２フレキシブルガラス光導波路構造体
１２、１０４、１６０、１６２、１６４、１８４フレキシブルガラス基板
１６、１１０、１１４、１５８、１６８、１８６導波路機能
１１２、１１６広い表面
１４４、１４６、１６１、１８０光導波路デバイス
１４８、１５０、１５２、１８８、１９０、２０４、２１２、２１４、２３８、２４０、２４８、２５０、２７０、２７２、２８８、２９４、３０５、３１５デバイス
１９６電気的相互接続
２１６、２３６、２６８、２８６、３０４、３２４、３２６基板

Claims

デバイスにおいて、
厚さが約０．３ｍｍ以下のフレキシブルガラス基板を備えた、フレキシブルガラス光導波路構造体であって、前記フレキシブルガラス基板が、該フレキシブルガラス基板を形成しているガラス材料から形成された、該フレキシブルガラス基板を通じて光信号を伝送する少なくとも１つの導波路機能を有している、フレキシブルガラス光導波路構造体、および、
（ｉ）前記フレキシブルガラス基板の表面上に位置している、電気デバイスと、
（ｉｉ）前記フレキシブルガラス光導波路構造体が光学的に接続させる、基板に接続された第１の電気デバイスおよび基板に接続された第２のデバイスと、
（ｉｉｉ）前記フレキシブルガラス基板内に少なくとも部分的に埋め込まれた、電気デバイスおよび／または光デバイスと、のうちの少なくとも１つ、
を備えていることを特徴とするデバイス。
前記電気デバイスが第１のデバイスであり、前記光導波路デバイスが、前記フレキシブルガラス基板の前記表面上に位置している、光デバイスである第２のデバイスをさらに備え、前記光導波路デバイスが、前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間で電気信号を送信する、前記フレキシブルガラス光導波路構造体が保持している電気的接続を含むものであることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
前記少なくとも１つの導波路機能が、周囲の前記フレキシブルガラス基板のガラス材料に少なくとも部分的に囲まれていることを特徴とする請求項１または２記載のデバイス。
前記少なくとも１つの導波路機能が少なくとも部分的に、前記フレキシブルガラス基板の内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のデバイス。
前記フレキシブルガラス基板が、対向する広い表面を有し、前記少なくとも１つの導波路機能が、前記広い表面の少なくとも１つと交わっていることを特徴とする請求項４記載のデバイス。
前記フレキシブルガラス基板の広い表面を被覆するポリマー層をさらに備えていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載のデバイス。
前記基板が、該基板の厚さを貫通して延在している開口を有し、前記フレキシブルガラス光導波路構造体が、該開口を通って延在していることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のデバイス。
前記フレキシブルガラス光導波路構造体の一部分が、前記基板に隣接して延在していることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載のデバイス。
前記フレキシブルガラス光導波路構造体の一部分が、前記基板から間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載のデバイス。
前記基板が多数の層から形成され、前記フレキシブルガラス光導波路構造体が、少なくとも部分的に、前記基板の前記多数の層の間に延在していることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載のデバイス。