JP2022535721A - 非対称な光学損失性能曲線および改善された最悪ケース光学損失性能を有する可撓性導波路 - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、ルーティング屈曲部と第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットとを有する第２の導波路セグメントと、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第３の導波路セグメントとを有する導波路を対象とする。導波路は、第１の軸上の第１、第２および第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、第１、第２および第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルとのプロットである、非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成される。第１、第２および第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは共同で、導波路製造公差の範囲内での非対称な光学損失性能曲線の所定の最悪ケース光学損失性能レベルを最大化するように構成される。

Description

本発明は、一般にデータ伝送システムに関する。より詳細には、本発明は、製造公差内での可撓性導波路の最悪ケース（worst-case）光学損失性能を改善するように構成された非対称な光学損失性能曲線と新規な閉じ込めパラメータとを有する、可撓性導波路の製造方法およびその結果の構造体に関する。

集積回路（ＩＣ）は、典型的には、半導体ウエハ上に形成された半導体ベースのデバイスの様々な回路構成から形成される。半導体ベースのデバイスは、半導体ウエハの上に多くの種類の材料の薄膜を付着させ、材料の薄膜をパターン形成し、半導体ウエハの選択的領域にドーピングするなどによって半導体ウエハ上に形成される。デバイス・レベルと相互接続レベルの製造プロセスの完了後、ウエハ上の半導体デバイスが分離され、最終製品がパッケージ化される。

「相互接続ボトルネック」という用語は、ＩＣ性能ではなく、相互接続の限界の結果として生じるデータ処理システムの性能の限界を表す。電子データを伝送する電子は低速であり、電子同士および電子が通過するＩＣ銅線と相互作用し、それによって電子ＩＣコンポーネントが伝送することができる情報の量が制限される。相互接続ボトルネックは、選択されたＩＯ電子データとＩＣ上の金属接続とを、光子ベースの光学データと、導波路伝送線と、光結合器とに置き換えることによって軽減され、多くの場合に克服される。電子データを搬送する電子とは異なり、光学データを搬送する光子は干渉なしに光の速度で移動し、したがって、一度に多くの個別情報の伝送を可能にする。

光学データを受信し、処理することができる電気光学コンポーネントを有するＩＣは一般にフォトニックＩＣと呼ばれる。フォトニックＩＣで受信された光学ＩＯデータは、宛先の下流光電子コンポーネントと、出力光ファイバとにルーティングされる。フォトニックＩＣは、電子ＩＣを製造するために使用される前述のプロセスと類似したプロセスを使用して製造可能であり、それによってフォトニックＩＣを効率的に大規模生産することを可能にしている。

一般に、光導波路は、光を閉じ込め、誘導する「光学管」として機能する任意の構造体とすることができる。光導波路は、様々な形態の放射または電磁波を導波路の伝搬軸に沿った方向に伝送する誘電構造体として実装することができる。光導波路は、光ファイバ通信リンク、高性能用途向けのファイバ・レーザおよび増幅器、および全光学フォトニックＩＣを含む、多くの光学システムの基本構成要素である。

したがって、当技術分野では上述の問題に対処する必要がある。

第１の観点から見ると、本発明は、製造公差の範囲内の導波路寸法を有する光導波路構造体であって、マルチセグメント光導波路を含み、上記マルチセグメント光導波路は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第３の導波路セグメントとを含み、上記マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成され、上記非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルと、のプロットを含み、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、上記製造公差の範囲内での上記非対称な光学損失性能曲線の所定の最悪ケース光学損失性能レベルを最大化するように構成される、光導波路構造体を提供する。

別の観点から見ると、本発明は、製造公差の範囲内の導波路寸法を有する光導波路構造体であって、マルチセグメント光導波路を含み、上記マルチセグメント光導波路は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第３の導波路セグメントとを含み、上記マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成され、上記非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルと、のプロットを含み、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、それぞれ、製造公差の範囲に少なくとも部分的に基づいて決定され、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、上記製造公差の範囲内で所定の最悪ケース光学損失性能レベルに関しての上記非対称な光学損失性能曲線をもたらす、光導波路構造体を提供する。

さらなる観点から見ると、本発明は、光結合システムであって、可撓性導波路構造体に通信可能に結合された光ファイバと、上記可撓性導波路構造体に通信可能に結合されたフォトニック集積回路とを含み、上記可撓性導波路は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第３の導波路セグメントとを含むマルチセグメント光導波路を含み、上記マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成され、上記非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルと、のプロットを含み、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、製造公差の範囲内での非対称な光学損失性能曲線の最悪ケース光学損失性能を最大化するように構成される、光結合システムを提供する。

さらなる観点から見ると、本発明は、製造公差の範囲内の導波路寸法を有する可撓性導波路を使用する方法であって、光ファイバからフォトニック集積回路への第１の方向に光信号を結合するために可撓性導波路を使用することと、上記フォトニック集積回路から上記光ファイバへの第２の方向に光信号を結合するために上記可撓性導波路を使用することとを含み、上記可撓性導波路は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第３の導波路セグメントとを含むマルチセグメント光導波路を含み、上記マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成され、上記非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルと、のプロットを含み、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、上記第２の導波路閉じ込めパラメータのセットと、上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットとが、共同で、製造公差の範囲内での非対称な光学損失性能曲線の所定の最悪ケース光学損失性能レベルを最大化するように構成される、方法を提供する。

さらなる観点から見ると、本発明は、可撓性導波路構造体に通信可能に結合された光ファイバと、上記可撓性導波路構造体に通信可能に結合されたフォトニック集積回路とを含み、上記可撓性導波路は本発明の光導波路を含む、光結合システムを提供する。

さらなる観点から見ると、本発明は、製造公差の範囲内の導波路寸法を有する可撓性導波路を使用する方法であって、光ファイバからフォトニック集積回路への第１の方向に光信号を結合するために上記可撓性導波路を使用することと、上記フォトニック集積回路から上記光ファイバへの第２の方向に光信号を結合するために上記可撓性導波路を使用することとを含み、上記可撓性導波路は本発明の光導波路を含む方法を提供する。

本発明の実施形態は、製造公差の範囲内の導波路寸法を有する光導波路構造体を対象とする。上記光導波路構造体の非限定的一実施例は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第３の導波路セグメントとを有する、マルチセグメント光導波路を含む。マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを閉じ込め、誘導するように構成される。非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルとのプロットである。上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、製造公差の範囲内での非対称な光学損失性能曲線の所定の最悪ケース光学損失性能レベルを最大化するように構成される。

本発明の実施形態は、製造公差の範囲内の導波路寸法を有する光導波路構造体を対象とする。光導波路構造体の非限定的一実施例は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第３の導波路セグメントとを有する、マルチセグメント光導波路を含む。マルチセグメント光導波路は、非対象光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを閉じ込め、誘導するように構成される。非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルと、のプロットである。上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、それぞれ、製造公差の範囲に少なくとも部分的に基づいて決定される。上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、製造公差の範囲内で所定の最悪ケース光学損失性能レベルを上記非対称な光学損失性能曲線に提供するようにさらに構成される。

本発明の実施形態は、光結合システムを対象とする。光結合システムの非限定的一実施例は、可撓性導波路構造体に通信可能に結合された光ファイバと、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第１の導波路セグメント、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第２の導波路セグメント、および上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第３の導波路セグメントを含むマルチセグメント光導波路を含む上記可撓性導波路構造体に通信可能に結合されたフォトニック集積回路とを含む。マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成される。非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルとのプロットである。上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、製造公差の範囲内での非対称な光学損失性能曲線の最悪ケース光学損失性能を最大化するように構成される。

本発明の実施形態は、製造公差の範囲内にある導波路寸法を有する可撓性導波路を使用する方法を対象とする。この方法の非限定的一実施例は、光ファイバからフォトニック集積回路への第１の方向に光信号を結合するために可撓性導波路を使用することと、上記フォトニック集積回路から上記光ファイバへの第２の方向に光信号を結合するために上記可撓性導波路を使用することとを含む。可撓性導波路は、第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第１の導波路セグメントと、上記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第２の導波路セグメントと、上記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを有する第３の導波路セグメントとを含む、マルチセグメント光導波路を含む。マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成される。非対称な光学損失性能曲線は、第１の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、第２の軸上の、上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルとのプロットである。上記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、上記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および上記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、製造公差の範囲内での非対称な光学損失性能曲線の所定の最悪ケース光学損失性能レベルを最大化するように構成される。

その他の特徴および利点も、本発明に記載の技術により実現される。その他の実施形態および態様についても本明細書で詳述する。よりよく理解することができるように、本説明および図面を参照されたい。

本発明とみなされる主題は、本明細書の末尾の特許請求の範囲で具体的に示され、明確に特許請求されている。上記およびその他の特徴および利点は、添付図面とともに以下の詳細な説明を読めば明らかである。

従来技術による、知られている導波路設計手法を示すプロットを示す図である。 本発明の態様による発見を示すプロットと図面とを示す図である。 本発明の態様による発見をさらに示す光学損失マップと図面とを示す図である。 図１Ｂに示す知られている導波路設計手法の結果を、本発明の態様による新規な導波路設計手法の結果と比較する光学損失プロットを示す図である。 図１Ｂに示す知られている導波路設計手法の結果を、本発明の態様による新規な導波路設計手法の結果とさらに比較する光学損失マップを示す図である。 本発明の実施形態による光結合システムの上面図を示す図である。 図４Ａに示す光結合システムの側面図を示す図である。 本発明の態様を実装するように構成された、コンピュータ・ベースの光学的シミュレーションおよび設計（ＯＳＤ）システムを示す図である。 図５Ａに示す（ＯＳＤ）システムのコンピュータ・システムをどのように実装することができるかを示す追加の詳細を示す図である。 本発明の実施形態による新規な導波路設計手法を使用した、図４Ａ、図４Ｂおよび図８に示すＦＰ－ＷＧの閉じ込めパラメータを決定する方法を示す図である。 図６に示す方法の態様を示す複合光学損失マップを示す図である。 図４Ａに示す線Ａ－Ａ、Ｂ－ＢまたはＣ－Ｃに沿って切り取られた、図４Ａおよび図４Ｂに示すＦＰ－ＷＧの断面図を示す図である。 閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲が図６に示す方法に従って決定されている、図４Ａに示すＦＰ－ＷＧの線Ａ－Ａに沿って切り取られた図８に示すＦＰ－ＷＧの断面図の閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲を示す表である。 閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲が図６に示す方法に従って決定されている、図４Ａに示すＦＰ－ＷＧの線Ｂ－Ｂに沿って切り取られた図８に示すＦＰ－ＷＧの断面図の閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲を示す表である。 閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲が図６に示す方法に従って決定されている、図４Ａに示すＦＰ－ＷＧの線Ｃ－Ｃに沿って切り取られた図８に示すＦＰ－ＷＧの断面図の閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲を示す表である。

本明細書に示す図面は例示である。本発明の範囲から逸脱することなく、図面または図面に記載の操作には多くの変形があり得る。例えば、動作は異なる順序で行うことができ、または動作を追加、削除または変更することが可能である。また、「結合される」という用語およびその変形は、２つの要素の間に通信経路を有することを表し、それらの要素間に介在要素／接続のない要素間の直接接続を意味しない。これらの変形はすべて、本明細書の一部とみなされる。

記載されている実施形態の添付図面および以下の詳細な説明では、図面に示されている様々な要素に２桁または３桁の参照番号が付されている。わずかな例外はあるが、各参照番号の左端の桁は、その要素が最初に示されている図面に対応する。

本明細書には、特定の可撓性導波路アーキテクチャの詳細な説明が含まれるが、本明細書に記載されている教示の実装は、必ずしも特定の可撓性導波路アーキテクチャには限定されないことを予め理解されたい。むしろ本発明の実施形態は、可撓性導波路アーキテクチャが本明細書に記載の新規な導波路製造操作と、その結果の導波路構造体と、使用の方法とを組み込むことができる限り、現在知られているかまたは今後開発される任意の他の種類の可撓性導波路アーキテクチャとともに実装可能である。

簡潔にするために、半導体デバイスおよび集積回路（ＩＣ）製造に関する従来の技術については、本明細書で詳細に記載する場合もしない場合もある。また、本明細書に記載の様々な作業およびプロセス・ステップは、本明細書で詳細に記載していない追加のステップまたは機能を有する、より包括的な手順またはプロセスに組み込むことができる。具体的には、半導体デバイスおよび半導体ベースのＩＣの製造における様々なステップがよく知られており、したがって、簡潔にするために、本明細書では、多くの従来のステップについては、周知のプロセスの詳細を示さずに簡単に言及するにとどめるかまたは完全に省略する。

次に、本発明の態様に関連する技術の概説に移ると、本明細書で前述したように、相互接続ボトルネックは、選択された電気データ伝送および金属接続を、光学データを宛先の下流フォトニックおよび光電子コンポーネントに搬送するための光学データ伝送および光学ベースの構造体に置き換えることによって軽減され、多くの場合に克服される。デジベル（ｄＢ）単位で測定可能な光学損失は、光学データ伝送システムおよび下流の光ルーティング・システムの効果的で効率的な実装における制限要因である。

図１Ａに、導波路の製造公差窓１０３Ａ内での設計中の導波路のピーク光学損失性能を最大化するようにして導波路閉じ込めパラメータを選択し、規定する、知られている導波路設計手法の結果である光学損失プロット１００Ａを示す。参照しやすいように、この一般的な種類の導波路設計手法を本明細書では「ピーク光学損失性能最大化」（ＭＰＯＬＰ）導波路設計手法と呼ぶこととする。光学損失プロット１００Ａは、ｙ軸に設計中の導波路の光学損失性能をプロットし、ｘ軸に様々な導波路閉じ込めパラメータに基づく設計中の導波路内の光閉じ込めのレベルをプロットする。一般に、より小さい光学損失性能値は相対的により大きな光学損失を表し、より大きい光学損失性能値は相対的により小さい光学損失を表す。光信号を誘導し、閉じ込める光導波路の能力は、様々ないわゆる「閉じ込めパラメータ」によって分類可能であり、これには、例えば導波路の幾何形状（例えば、平面、スラブ／ストリップ、ファイバ導波路など）、屈折率、屈折率分布（例えば、ステップ、勾配など）、誘導機構（例えば、全内部反射、アンチガイド、フォトニック・バンドギャップなど）、材料（例えば、ガラス、ポリマー、半導体など）などを含む、導波路の光信号を誘導し、閉じ込める能力に影響を与えるあらゆる導波路特徴／パラメータが含まれ得る。時間平均化したときに伝播につれて変化しない電磁界分布は、モードと呼ばれる。モードは、一般には光の電界の支配的な向きである付随する光の偏光を有し得る。高速データ伝送の場合、それぞれの偏光の１つのモードのみを伝播させることができる導波路である、いわゆるシングルモード導波路を使用することが好まれる場合と好まれない場合とがある。追加のモードを維持することができる導波路は、マルチモード導波路と呼ばれる。

図１Ａに示すＭＰＯＬＰ導波路設計手法では、最大ピーク光学損失性能のために閉じ込めパラメータが規定された後、規定された閉じ込めパラメータの公差損失（tolerance penalty）が計算される。したがって、ＭＰＯＬＰ導波路設計手法は、ピーク光学損失性能を最大化することはできるが、その結果の導波路設計は製造公差窓１０３Ａ内の有意な製造公差損失（図１Ａに示す最悪ケース光学損失性能レベル）の影響を受けやすい。

光学損失曲線１０２Ａの形状は、一般に、光学損失曲線１０２Ａのピーク光学損失性能を中心として対称であることが期待される。これは、閉じ込めパラメータの関数について一般的に当てはまるだけでなく、コンポーネントの位置合わせまたは共振器の共振周波数などの他のパラメータの関数にも当てはまる。光学損失曲線１０２Ａの対称形状は多くの構造体の場合に正確であるが、（本明細書の以下で詳述する）本発明の態様は、設計中の導波路が低閉じ込め導波路の閉じ込めパラメータの少なくとも一部が導波路の閉じ込めレベルと強い非線形関係を有する低閉じ込め導波路である場合に、光学損失曲線１０２Ａの対称形状は正確ではないという非自明の発見に基づき、利用する。そのような低閉じ込め導波路の一例は、図１Ｂの断面図に示す可撓性ポリマー導波路（ＦＰ－ＷＧ）１２０である。

図１Ｂに、光学損失プロット１０２ＢとＦＰ－ＷＧ１２０の断面図とを示す。光学損失プロット１００Ｂは、光学損失曲線１０２Ｂとそれに付随する最悪ケース光学損失性能とがＦＰ－ＷＧ１２０の製造公差窓１０３Ｂ内で非対称であるという本発明の態様による上述の発見を示している。図１Ｂに示すように、ＦＰ－ＷＧ１２０は、コア１２２と、下部クラッド領域１２４Ａおよび上部クラッド領域１２４Ｂを有するクラッド１２４とを含む。導波路閉じ込めに非線形的に影響を与えるＦＰ－ＷＧ設計パラメータの例には、導波路コア１２２の高さおよび幅と、コア１２２とクラッド１２４との屈折率コントラストと、下部クラッド１２４Ａと上部クラッド１２４Ｂとの屈折率コントラストとが含まれる。より詳細には、ＦＰ－ＷＧ１２０における幅／高さ／屈折率コントラスト値がより高いほど閉じ込めが高くなり、一方、下部クラッド領域１２４Ａの屈折率と上部クラッド領域１２４Ｂの屈折率との非対称性は閉じ込めを低下させる。

図１Ａに示す対称光学損失曲線１０２Ａと同様に、図１Ｂに示す非対称な光学損失曲線１０２Ｂに関連する導波路の閉じ込めパラメータを規定するためにＭＰＯＬＰ導波路設計手法が使用された。構造体の設計パラメータの関数として著しく非対称な光学損失性能を有する光学構造体においてＭＰＯＬＰ設計手法が使用される場合、その結果のＦＰ－ＷＧ設計は製造公差１０３Ｂの期待窓内で比較的大きな公差損失（図１Ｂに示す最悪ケース光学損失性能レベル）の影響を受けやすい。

図２に、すべてが、低閉じ込めＦＰ－ＷＧ１２０へのＭＰＯＬＰ設計手法の適用に起因する製造公差損失が重大であることを示している、ＦＰ－ＷＧ１２０の最適化マップ１０４Ａ～１０４Ｄと断面図とを示す。一般に、光学損失曲線１０２Ｂ上の点は最適化マップ１０４Ａ～１０４Ｄから得ることができる。より具体的には、光ファイバとＦＰ－ＷＧ（例えばＦＰ－ＷＧ１２０）との間の伝送を最大化するコア幅を特定するためにＭＰＯＬＰ設計手法が適用された。これは、コア高さと屈折率コントラストとのセットについて行われた。マップ１０４Ａ～１０４Ｄ上の各点は、様々な製造公差が適用された場合のそのような遷移における光学損失を示す。これは、コア高さと、屈折率コントラストと、ＭＰＯＬＰ取得幅とのフルセットのものである。マップ１０４Ａ～１０４Ｄは、知られている数学制御ソフトウェア（例えば図５Ａに示す数学計算および制御モジュール５１２）によって制御される知られている光学シミュレーション・ソフトウェア（例えば図５Ａに示す光学シミュレータ５１４）を使用して、（図１Ｂに示す）製造公差窓１０３Ｂ内の異なる位置における特定の閉じ込めパラメータの異なる値について、選択された基準に照らした期待光学損失性能をプロットすることによって作成することができる。図２に示す例の場合、基準はピーク光学損失性能を最大化することであり、閉じ込めパラメータはＦＰ－ＷＧ１２０のコア１２２の屈折率コントラストである。したがって、各マップ１０４Ａ～１０４Ｄは、コア１２２の異なる屈折率コントラスト値がピーク光学損失性能に与える影響を示す。光学損失曲線１０２Ｂの右側の点はマップ１０４Ａから取られ、光学損失曲線１０２Ｂの左側の点はマップ１０４Ｂ～１０４Ｄから取られることになる。したがって、マップ１０４Ａ～１０４Ｄは、低閉じ込めＦＰ－ＷＧ１２０が光学損失性能曲線１０２Ｂのピーク光学損失性能を最大化するように設計される場合の光ファイバからＦＰ－ＷＧ１２０への結合における最悪ケース光学損失の例を示している。

次に本発明の態様の概説に移ると、本発明の実施形態は、導波路の製造公差窓内での低閉じ込め可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能を最大化するように構成され、用意された閉じ込めパラメータを低閉じ込め可撓性導波路に提供することによって、従来技術の上述の短所に対処する。本発明の態様によると、低閉じ込め可撓性導波路閉じ込めパラメータが、選択され、規定された閉じ込めパラメータが低閉じ込め可撓性導波路のピーク光学損失性能に与える影響の最大化を試みず、考慮しないという点において、低閉じ込め導波路閉じ込めパラメータが光学損失性能と最悪ケース光学損失性能とに与える非対称な影響を低閉じ込め可撓性導波路閉じ込めパラメータが認識し、考慮に入れる。本発明の一部の態様では、低閉じ込め可撓性導波路閉じ込めパラメータは、可撓性導波路の製造公差に少なくとも部分的に基づき、製造公差が可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能に与える影響を最小化することに少なくとも部分的に基づいて規定される。したがって、本発明の態様による閉じ込めパラメータを有する可撓性導波路は、新規な閉じ込めパラメータが、可撓性導波路を製造公差の範囲にわたって可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能の変動の影響を受けにくくするという点において、製造公差の変動に対して堅牢である。

本発明の一部の態様では、新規な可撓性導波路閉じ込めパラメータは、知られている層ごとの平面製造技術を使用して低閉じ込め可撓性導波路が製造されることを可能にするようにさらに構成される。より具体的には、本発明の態様は、知られている層ごとの平面製造技術を使用して可撓性導波路を製造することを可能にするために、可撓性導波路閉じ込めパラメータのうちの選択されたパラメータに対して製造上の制約を加える。例えば、本発明の一部の実施形態では、可撓性導波路を製造するために、知られている層ごとの平面製造操作が使用され、これらの層ごとの平面製造操作は、可撓性導波路が、可撓性導波路の全長にわたって実質的に均一な高さ、クラッド屈折率、およびコア屈折率を有することを要求する。したがって、本発明の一部の態様では、可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能を最大化するとともに、可撓性導波路の層ごとの平面製造を可能にするように可撓性導波路の全長にわたって実質的に均一なままであるように、可撓性導波路の高さ、クラッド屈折率およびコア屈折率が規定される。さらに、本発明の態様によると、可撓性導波路閉じ込めパラメータに加えられる製造上の制約は、可撓性導波路閉じ込めパラメータを、例えば可撓性導波路の最小幅を設定し得る所定の最小フィーチャ・サイズに制限する製造能力を含み得る。したがって、本発明の一部の態様では、可撓性導波路の幅は、可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能を最大化するとともに、可撓性導波路を形成するために使用される関連する層ごとの平面製造プロセスの最小フィーチャ・サイズ制約によって要求される最小幅も維持するように規定される。

本発明の一部の態様では、本発明の実施形態による新規な可撓性導波路閉じ込めパラメータを有する低閉じ込め可撓性導波路がマルチセグメント可撓性導波路であり、各導波路セグメントが、導波路の製造公差窓内で可撓性導波路のすべてのセグメントの最悪ケース光学損失性能を「大域的に」最大化するとともに特定の導波路セグメントに固有の光学損失特性も考慮に入れた新規なセグメント閉じ込めパラメータを有する。例えば、本発明の一部の実施形態では、マルチセグメント導波路は、光ファイバに通信可能に結合するように構成された第１の導波路セグメントと、第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、所定の経路を通して第２の導波路セグメントをルーティングするための屈曲部を含むように構成された第２の導波路セグメントと、第２の導波路セグメントに通信可能に接続され、フォトニックＩＣに通信可能に結合するように構成された第３の導波路セグメントとを含む。第１の導波路セグメントでは、第１の導波路セグメントに固有な光学損失特性は、第１の導波路セグメントに比較的大きな光ファイバ・モード（例えば約１０マイクロメートル幅）を結合することに関連する光学損失特性を含む。第２の導波路セグメントでは、第２の導波路セグメントに固有の光学損失特性は、所定の経路を通して第２の導波路セグメントをルーティングすることに起因する第２の導波路セグメントの屈曲部に関連する光学損失特性を含む。第３の導波路セグメントでは、第３の導波路セグメントに固有の光学損失特性は、第３の導波路セグメントをフォトニックＩＣに結合することに関連する光学損失特性を含む。

本発明の態様によると、新規な導波路セグメント閉じ込めパラメータの各セットは、その新規な導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットがマルチセグメント可撓性導波路のピーク光学損失性能に与える影響を最大化することを試みず、考慮もしない。本発明の一部の態様では、新規な導波路セグメント閉じ込めパラメータの各セットは、マルチセグメント可撓性導波路の製造公差に少なくとも部分的に基づき、製造公差がマルチセグメント可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能に与える影響を最小化することに少なくとも部分的に基づいて規定される。したがって、本発明の態様による新規な導波路セグメント閉じ込めパラメータを有するマルチセグメント可撓性導波路は、導波路閉じ込めパラメータのセットがマルチセグメント可撓性導波路を、導波路の製造公差の範囲にわたってマルチセグメント可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能の変動の影響を受けにくくするという点において、製造公差の変動に対して堅牢である。

本発明の一部の態様では、新規な導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、マルチセグメント可撓性導波路を知られている層ごとの平面製造技術を使用して製造することを可能にするようにさらに構成される。より詳細には、本発明の態様は、マルチセグメント可撓性導波路を知られている層ごとの平面製造技術を使用して製造することを可能にするために導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットのうちの選択されたセットに製造上の制約を加える。例えば、本発明の一部の態様では、層ごとの平面製造操作により、マルチセグメント可撓性導波路が、マルチセグメント可撓性導波路の全長にわたって実質的に均一な高さ、クラッド屈折率、およびコア屈折率を有することが要求される。したがって、本発明の一部の態様では、マルチセグメント可撓性導波路の高さ、クラッド屈折率、およびコア屈折率は、マルチセグメント可撓性導波路の各セグメントの最悪ケース光学損失性能を最大化するとともに、マルチセグメント可撓性導波路を形成するために層ごとの平面製造技術を使用する能力を向上させるためにマルチセグメント可撓性導波路の全長にわたって実質的に均一のままであるように規定される。さらに、本発明の態様によると、導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに加えられる製造上の制約は、例えばマルチセグメント可撓性導波路の最小幅を設定可能な所定の最小フィーチャ・サイズに導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを制限する製造能力を含み得る。したがって、本発明の一部の態様では、マルチセグメント可撓性導波路の各セグメントの幅は、その導波路セグメントの最悪ケース光学損失性能を最大化するとともに、マルチセグメント可撓性導波路を形成するために使用される関連する層ごとの平面製造プロセスの最小フィーチャ・サイズ制約によって要求される最小幅も維持するように規定される。

次に本発明の態様のより詳細な説明に移ると、図３Ａは、光学損失性能プロット１００Ｂ（図１Ｂにも示す）を、（光学損失プロット１００Ｂによって表される）ＭＰＯＬＰ導波路設計手法の結果を（光学損失プロット３００によって表される）本発明の態様による新規な導波路設計手法の結果と比較するために光学損失性能プロット３００とともに示す。光学損失プロット３００に関連する設計中の構造体は、（図４Ａおよび図４Ｂに示す）ＦＰ－ＷＧ４２０である。光学損失プロット３００に関連する新規な導波路設計手法は、ＦＰ－ＷＧ４２０の光学損失性能曲線３０２が製造公差窓３０３内で非対称であること、より詳細には、光学損失性能曲線３０２のピーク光学損失性能レベルに関して非対称であるという本発明の態様による発見に基づき、利用している。本発明の態様では、この新規な導波路設計手法は、ＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差に少なくとも部分的に基づいてＦＰ－ＷＧ４２０の閉じ込めパラメータを規定する（図９、図１０および図１１に示す表９００、表１０００、表１１００）。本発明の態様では、新規な導波路設計手法は、製造公差窓３０３内でＦＰ－ＷＧ４２０の最大化された最悪ケース光学損失性能（または「最良の」最悪ケース光学損失レベル）を実現するように、ＦＰ－ＷＧ４２０の閉じ込めパラメータをさらに規定する。その結果、光学損失曲線３０２の最悪ケース光学損失性能は、光学損失曲線１０２Ｂの最悪ケース光学損失性能よりも実質的に向上する。参照しやすいように、本発明の態様による新規な導波路設計手法を本明細書では「最悪ケース光学損失性能の最大化」（ＭＷＣ－ＯＬＰ）導波路設計手法と呼ぶ。参照しやすいように、本発明の態様によるＭＷＣ－ＯＬＰ設計手法の結果による新規な導波路閉じ込めパラメータを本明細書ではＭＷＣ－ＯＬＰ導波路閉じ込めパラメータと呼ぶ。

図３Ｂに、設計中の構造体が、部分４１２（図４Ａおよび図４Ｂに示す）について示す性能を有するＦＰ－ＷＧ４２０であり、新規なＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法がＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差に少なくとも部分的に基づいてＦＰ－ＷＧ４２０のＭＷＣ－ＯＬＰ閉じ込めパラメータを規定し、新規なＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法が、ＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差窓３０３内で光学損失曲線３０２（図３Ａに示す）の最大化された最悪ケース光学損失性能レベル（または「最良の」最悪ケース光学損失レベル）を共同で実現するようにＭＷＣ－ＯＬＰ閉じ込めパラメータをさらに規定する、本発明の態様による新規なＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法の結果と、図１Ｂおよび図３Ａに示す知られているＭＰＯＬＰ導波路設計手法の結果とを比較する最適化プロット１０４Ｄ、３０４を示す。最適化プロット１０４Ｄでは、光学損失は、約１％のコア屈折率コントラストおよび約２．５マイクロメートルのコア高さで約５ｄＢ（一般に不良な光学損失）である。最適化プロット３０４では、光学損失は、約１％のコア屈折率コントラストおよび約２．５マイクロメートルのコア高さで約１．６ｄＢ（一般的に優れた光学損失性能）である。

ＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法を使用していかにＭＷＣ－ＯＬＰ閉じ込めパラメータを有するＦＰ－ＷＧ４２０を形成するかを示す実施例を、図４Ａから図１１を参照しながら以下に説明する。図４Ａは、本発明の実施形態による光結合システム４００の上面図を示し、図４Ｂは図４Ａに示す光結合システム４００の側面図を示す。図４Ａに示す上面図をより詳細に参照すると、光結合システム４００は、図のように構成され、配置された光ファイバ４１０と、ファイバ結合器４１２と、ＦＰ－ＷＧ４２０と、チップ結合器４４２と、集積フォトニック・チップ４４０とを含む。ＦＰ－ＷＧ４２０は、ＦＰ－ＷＧ４２０の一端におけるファイバ結合器領域４１２と、ＦＰ－ＷＧ４２０の他端におけるチップ結合器領域４４２とを含む。光ファイバ４１０は、ファイバ結合器領域４１２を介してＦＰ－ＷＧ４２０に通信可能に結合され、ＦＰ－ＷＧ４２０はチップ結合器領域４４２を介して集積フォトニック・チップ４４０に通信可能に結合されている。ＦＰ－ＷＧ４２０は、コア４２２と、クラッド４２４とを含む。本発明の態様によると、ＦＰ－ＷＧ４２０と、コア４２２とクラッド４２４とはそれぞれ複数セグメントからなる。マルチセグメントＦＰ－ＷＧ４２０は、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａ（ファイバ結合器領域４１２を含む）と、遷移セグメント４２０Ｄと、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂと、遷移セグメント４２０Ｅと、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃ（チップ結合器領域４４２を含む）とを含む。遷移セグメント４２０ＤはマルチセグメントＦＰ－ＷＧ４２０をＦＰ－ＷＧセグメント４２０ＡからＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂに遷移させる。遷移セグメント４２０Ｄを形成するために任意の適切な知られている技術を使用することができる。同様に、遷移セグメント４２０Ｅは、マルチセグメントＦＰ－ＷＧ４２０をＦＰ－ＷＧセグメント４２０ＢからＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃに遷移させる。遷移セグメント４２０Ｅを形成するために任意の適切な知られている技術を使用することができる。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａは、コア・セグメント４２２Ａとクラッド・セグメント４２４Ａとを含む。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂは、コア・セグメント４２２Ｂとクラッド・セグメント４２４Ｂとを含む。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃは、コア・セグメント４２２Ｃとクラッド・セグメント４２４Ｃとを含む。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａを通る線Ａ－Ａは、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａの断面図を表す。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂを通る線Ｂ－Ｂは、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂの断面図を表す。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃを通る線Ｃ－Ｃは、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃの断面図を表す。線Ａ－Ａ断面図、線Ｂ－Ｂ断面図、および線Ｃ－Ｃ断面図は、（本明細書で後述する）図８に示すＦＰ－ＷＧ４２０の代表な断面図でまとめて示されている。

本発明の例示の実施形態の光ファイバ４１０は、例えばドープ石英ガラスまたはポリマー材料あるいはその両方から形成することができる。光ファイバ４１０は、円筒形状とすることができ、シングルモード光信号を誘導するように設計される。本発明の例示の実施形態では、光ファイバ４１０のクラッド（図示せず）は、約４０マイクロメートル（μｍ）から１３０μｍの間、または８０μｍ、９０μｍまたは１２５μｍの直径を有する。光ファイバ４１０のコア（図示せず）は、約２μｍと１５μｍの間、または８μｍと１１μｍの間の直径を有する。光ファイバ４１０は、光ファイバ４１０を固定するように構成され、配置された複数の知られている構造体のうちのいずれかを使用して光ファイバ結合器領域４１２の近傍に保持され、ファイバ結合器領域４１２を介して光学的に位置合わせされたかみ合い機構においてＦＰ－ＷＧ４２０（詳細にはＦＰ－ＷＧセグメント４２２Ａ）に保持される。ファイバ結合器領域４１２は、光ファイバ４１０からＦＰ－ＷＧ４２０（詳細にはＦＰ－ＷＧセグメント４２２Ａ）の光ファイバ結合器４１２までの低損失な遷移をもたらすべく、光ファイバ４１０のモードと類似したモードを含むように本発明の態様により構成される。

ＦＰ－ＷＧ４２０は、図と説明を簡単にするために簡略化された形態で示されている。ＦＰ－ＷＧ４２０は、可撓性基板部（図示せず）を含み得る。可撓性基板部は、例えばポリイミド、ポリシラン、ポリノルボルネン、ポリエチレン、エポキシ、アクリル樹脂、または樹脂材料のフッ素化誘導体を含み得る。可撓性基板部は、約３５０ｎｍと４００ｎｍの間の波長に対して実質的に透過とすることができる。可撓性基板部は、約１５μｍから１０００μｍの厚さ、０．１ｍｍから５０ｍｍの幅、および０．１ｎｍから５００ｎｍの長さとし得る。可撓性基板部は、ＦＰ－ＷＧ４２０のクラッド４２４も画定し得る。

ＦＰ－ＷＧ４２０のコア４２２は、スピンオン付着法とフォトリソグラフィ法とを使用して形成可能である。コア４２２は、光信号に対して実質的に透過であり、ポリマー材料から形成することができ、以下で詳述するクラッド部４２４によって囲まれている。クラッド部４２４は、光信号に対して実質的に透過である。光結合システム４００を伝送される光信号の波長範囲は、例えば、９５０ナノメートル（ｎｍ）と１６５０ｎｍの間、または９５０ナノメートル（ｎｍ）と１６５０ｎｍとの間に位置する１００ｎｍまたは６５ｎｍ幅の波長スペクトルとすることができる。ＦＰ－ＷＧ４２０は、シングルモード導波路であり、コア４２２は、例えば、光信号の波長範囲（３５０ｎｍから２５００ｎｍ、または８００ｎｍから１６５０ｎｍ、または１２８０ｎｍから１６００ｎｍ、または９５０ｎｍと１６５０ナノメートル（ｎｍ）の間に位置する６０ｎｍ幅の波長スペクトル）で伝搬損失が１０ｄＢ／ｃｍ未満、または約２ｄＢ／ｃｍ未満のポリマー材料などの実質的に透明な材料から形成される。

本発明の例示の実施形態では、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａの光結合器領域４１２は光ファイバへの効率的な結合器として機能し、セグメント４２０Ｄは第１の光学モード変換器部として機能し、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂはルーティング部として機能し、セグメント４２０Ｅは第２の光学モード変換器部として機能し、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃは集積フォトニック・チップ４４０への断熱結合器として機能する。本発明の例示の実施形態では、ＦＰ－ＷＧセグメント４２２Ａは、光ファイバ４１０への突き合わせ結合のための十分なモード整合をもたらすようになされ、一方、ＦＰ－ＷＧセグメント４２２Ｃは集積フォトニック・チップ４４０への断熱結合をもたらすようになされる。

図５Ａに、本発明の態様による、ＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法を実装するように構成されたコンピュータ・ベースの光学シミュレーションおよび設計（ＯＳＤ）システムを示す。ＯＳＤシステム５００は、光学シミュレータ５１４に通信可能に結合された数学計算および制御（ＭＣＣ）モジュール（またはアルゴリズム）５１２を含む。光学シミュレータ５１４は、コンピュータ・システム５１０上で稼働する知られている市販のアルゴリズムとして実装可能である。光学シミュレータ５１４は、導波路の設計パラメータに基づいて導波路の期待光学性能をシミュレーションするように構成される。ＭＣＣモジュール５１２は、コンピュータ・システム５１０上で稼働する市販アルゴリズムとして実装可能である。ＭＣＣモジュール５１２を実装するための適切な知られているソフトウェア・プログラムの一例は、商業的にＭＡＴＬＡＢ（Ｒ）と呼ばれ、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ（Ｒ）から入手可能なソフトウェア・プログラムまたはＰｈｏｔｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ（Ｒ）によるｆｉｍｍＰＲＯＰ（Ｒ）である。ＭＣＣモジュール５１２は、パラメータ／制約／公差の組合せ５０２に基づいて最悪ケース光学損失性能を最適化するために使用される、（図２および図３Ｂに示す）様々な最適化マップ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄ、３０４および（図７に示す）複合損失最適化マップ７００を作成するための複数のシミュレーションを実行するようにシミュレータ５１４を制御するために使用することができる。ＭＣＣモジュール５１２で使用される最適化ルーチンは、解決する問題には左右されず、ＭＣＣモジュール５１２の最適化アルゴリズムが最適化する特性である「目的関数」、「誤差関数」または「性能指数」と呼ばれるものを規定するための該当技術分野のルーチン技術を使用してプログラムすることができる。本発明の態様によると、性能指数は導波路の製造公差窓内の最悪ケース光学損失性能である。

図５Ｂに、図５Ａに示すコンピュータ・ベースのＯＳＤシステム５００のコンピュータ・システム５１０が、いかにして本明細書に記載の本発明の様々な実施形態のコンピュータ・ベースのコンポーネントのいずれかを実装するために使用可能なコンピュータ・システム５１０Ａとなり得るかを示す追加の詳細を示す。コンピュータ・システム５１０Ａは、本発明の態様による、本明細書に記載のコンテンツ・ベースのセマンティック監視動作の様々な態様を実行するために構成された例示のコンピューティング・デバイス（「コンピュータ」）５２０を含む。コンピュータ５２０に加えて、例示のコンピュータ・システム５１０Ａは、コンピュータ５２０を追加のシステム（図示せず）に接続し、インターネット、イントラネット、または無線通信ネットワークあるいはこれらの組合せなどの１つまたは複数のワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）またはローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）あるいはその両方を含み得る、ネットワーク５３４を含む。コンピュータ５２０と追加のシステムとは、例えば両者間でデータを伝達するためにネットワーク５１４を介して通信する。

例示のコンピュータ５２０は、バス５３２を介して通信する、プロセッサ・コア５２２と、メイン・メモリ（「メモリ」）５２８と、入力／出力コンポーネント５３０とを含む。プロセッサ・コア５２２は、キャッシュ・メモリ（「キャッシュ」）５２４とコントロール５２６とを含む。キャッシュ５２４は、プロセッサ５２２の内蔵または外部キャッシュである複数のキャッシュ・レベル（図示せず）を含み得る。メモリ５２８は、例えばプロセッサ５２２による実行のためにコントロール５２６によってキャッシュ５２４との間で転送可能な、例えば命令、ソフトウェア、ルーチンなど、内部に記憶された様々なデータを含むことができる。入力／出力コンポーネント５３０は、ディスプレイ、キーボード、モデム、ネットワーク・アダプタなど（図示せず）、コンピュータ５２０との間のローカルまたはリモートあるいはその両方の入力／出力動作を容易にする、１つまたは複数のコンポーネントを含み得る。

図６に、本発明の実施形態による（図３Ａに示す光学損失プロット３００および非対称な光学損失曲線３０２によって表されている）新規なＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法を使用する（図４Ａおよび図４Ｂに示す）マルチセグメントＦＰ－ＷＧ４２０の閉じ込めパラメータを「大域的に」決定するために、（図５Ａに示す）ＯＳＤシステム５００を使用して実装可能な方法６００の一例であって、新規なＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法がＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差に少なくとも部分的に基づいてＦＰ－ＷＧ４２０の閉じ込めパラメータを規定し、新規なＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法が、製造公差内におけるＦＰ－ＷＧ４２０の「最大化された」最悪ケース光学損失性能レベル（または「最良の」最悪ケース光学損失レベル）を共同で実現するための閉じ込めパラメータをさらに規定する方法６００の一例を示す。次に方法６００の概説に移ると、ＦＰ－ＷＧ４２０の各導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃが、導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃのすべてに適用される「共通」要件を、その特定の導波路セグメントの固有の特徴または要件に適用される（または基づく）「固有」要件とともに組み込むように構成される。例えば、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａのファイバ結合器領域４１２は、光ファイバ４１０のエネルギー分布（またはモード）との整合という固有要件を有する。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂは、光ファイバ４１０のエネルギー分布（またはモード）と整合する必要はないが、その代わりに、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｂのルーティング経路にわたって存在する鋭い屈曲部に対応するために強力な光伝搬特性を有するという固有要件を有する。ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃは、光ファイバ４１０のエネルギー分布と整合する必要はなく、屈曲部に対応する必要もないが、その代わりに、フォトニック・チップ４４０に光エネルギーを有効かつ効率的に伝送する必要という固有要件を有する。本発明の実施形態では、導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃのすべてが、ＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差に起因する導波路パラメータの変化に対して堅牢であるという共通要件を有する。本発明の実施形態では、導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃのすべてが、例えばＦＰ－ＷＧ４２０全体を通して高さが実質的に同じである必要がある一方、ＦＰ－ＷＧ４２０全体を通して幅は変化可能であることを必要とすることがある層ごとの平面製造操作を可能にするパラメータ制約を有するという共通要件を有する。本発明の実施形態では、導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃのすべてが、ＦＰ－ＷＧ４２０の最悪ケース光学損失性能を最大化するという共通要件を有する。

方法６００は、（図５Ａに示す）ＯＳＤシステム５００を使用して各導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃの固有要件を考慮に入れた閉じ込めパラメータの初期セットを生成する。しかし、閉じ込めパラメータの初期セットは、１つの導波路セグメントには有効であり得るが別の導波路セグメントには有効ではないことがある導波路断面Ａ、Ｂ、Ｃを規定する。例えば、閉じ込めパラメータの初期セットは、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａには有効であるが、ＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ｃにはあまり有効ではない導波路断面ＡおよびＣを規定する可能性がある。したがって、方法６００は、ＯＳＤシステム５００を使用して、閉じ込めパラメータの初期セットのうちから光学損失性能を組み合わせ、広いパラメータ空間にわたって閉じ込めパラメータの初期セットをマッピングする「複合損失」最適化マップ（例えば図７に示すマップ７００）を生成することによって、導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃにわたる「大域的」最適化を行う。方法６００は、導波路材料の吸収と導波路コアおよびクラッドのパターン形成の欠陥とに起因する単位伝搬長当たりのデシベルで測定される光伝搬損失、導波路屈曲部における誘導光の放射である曲げ損失、および導波路コアまたはクラッド断面における変化（例えば急激な変化および断熱導波路テーパなどの緩やかな変化）によって生じる損失である遷移損失を含むがこれらには限定されない、光学損失の様々な原因を考慮に入れるように構成される。遷移損失は、大きな光ファイバモード（例えば約１０マイクロメートル）から小さなオンチップ導波路モード（例えば約１／２マイクロメートル）に移行する場合などにおける、ルーティング・コンポーネントにおける光学モードの速度およびサイズの変動が顕著な場合に、光学損失の重要な原因となり得る。方法６００は、ＯＳＤシステム５００を使用して、導波路セグメント４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃのすべてに有効な閉じ込めパラメータを特定するために複合損失最適化マップを評価する。一例として、閉じ込めパラメータの初期セットのために決定されるクラッド高さと屈折率コントラストについて、ＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差の範囲内でのＦＰ－ＷＧセグメント４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃの光学損失性能を最大化する幅の範囲を特定するために、複合損失最適化マップが生成され、使用される。より詳細には、方法６００は、各閉じ込めパラメータ空間点における代表的な総光学損失を得るために探索された組合せ閉じ込めパラメータの各セットのために幅を最適化する。

次に、図６に示す方法６００のより詳細な説明に移ると、方法６００はブロック６０２で、ブロック６２０、ブロック６２２、ブロック６２４、ブロック６２６に示す閉じ込めパラメータ、製造上の制約、および製造公差を考慮に入れた（図３に示す）製造公差３０３に対する堅牢さのために（図４に示す）光ファイバ結合器領域４１２を最適化することによって開始する。ブロック６０２は、ファイバ結合器領域４１２の屈折率コントラストおよび幅の想定値のマップのために行われる。最小導波路幅は多くの層ごとの平面導波路製造プロセスにおける制約であるため、本発明の実施形態は、幅を設定し、高さのために最適化し、それによって様々な製造能力に合わせた設計上の明確さを与え、断面Ａの可能な閉じ込めパラメータのマップを設定するように構成される。ブロック６０４は、ブロック６０２で生成された屈折率コントラストと導波路高さのマップから開始し、ブロック６２８の追加の閉じ込めパラメータ要件を考慮に入れて、製造公差のためのパディングによりシングルモード条件の縁端を見つける。これにより、屈折率と高さの想定値のために断面Ｂにおける導波路幅のマップが与えられることになる。ブロック６０６は、ルーティングのためにＦＰ－ＷＧ導波路セグメント４２０Ｂにおいて必要な屈曲部に起因する光学損失を考慮に入れるために、ブロック６０２において生成されたマップのすべての断面Ｂの曲げ損失を計算する。ブロック６０８で、屈折率コントラストと導波路高さのマップから開始して、製造公差のためのパディングにより、ブロック６３０の追加の閉じ込めパラメータを考慮に入れて、第４のモードの閉じ込めの縁端に対応する導波路幅を見つける（例えば、シングルモード動作の２つのモードに加えて１つの追加モードを許容するが、２つのモードは許容しないことによって、結果はわずかにマルチモードな導波路となる）。したがって、ブロック６０８は断面Ｃの対応するマップを設定する。ブロック６１０は、断面Ｃのマップの様々な急激な導波路遷移における最悪ケース光学損失（チップ縁端およびオンチップ・テーパ開始付近のクラッド変化における散乱）を計算する。ブロック６１２は、断面Ｃのマップの最悪ケース断熱交差損失を計算する。ブロック６１４は、すべての損失（ファイバ結合器損失（断面Ａ）、曲げ損失（断面Ｂ）、クラッド遷移部からの散乱損失（断面Ｃ）、断熱交差損失（断面Ｃ）および伝搬損失（すべての断面））を加えて、例示のサブセットのための（図７に示す）複合光学損失最適化マップ７００としてその一例を示す、総複合損失のマップを生成する。より詳細には、複合損失最適化マップ７００は、縦軸であるｙ軸に沿った最悪ケース損失を、ｘ軸上の屈折率コントラストの関数とともに示す３Ｄグラフである。マップ７００上の様々な曲線は導波路４２０の有効高さを表す。ファイバ結合器幅の選択により様々な設計が規定され、さらにそれによって全体の導波路高さが与えられる。厳密にシングルモードまたはわずかにマルチモードな断面４２０Ｃの選択の影響も示されている。モード閉じ込めの考慮により、設計の残りの部分が決定される。

図８に、図４Ａに示す線Ａ－Ａ、Ｂ－ＢまたはＣ－Ｃに沿って切り取られた図４Ａおよび図４Ｂに示すＦＰ－ＷＧ４２０の断面図を示す。ＦＰ－ＷＧ４２０は、図のように構成され、配置された、コア４２２と、下部クラッド４２５と、上部クラッド４２６とを含む。本発明の態様により、導波路の製造公差窓内でＦＰ－ＷＧ４２０の最悪ケース光学損失性能を最大化すべく、閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３を選択するためにＭＷＣ－ＯＬＰ導波路設計手法（例えば図６に示す方法６００）が使用された。本発明の態様により、閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３は、閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３が、選択され、規定された閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３がＦＰ－ＷＧ４２０のピーク光学損失性能に与える影響を最大化することを試みず、考慮しないという点で、閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３が光学損失性能と最悪ケース光学損失性能に与える非対称な影響を評価し、考慮に入れる。本発明の一部の態様では、閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３は、ＦＰ－ＷＧ４２０の製造公差に少なくとも部分的に基づき、製造公差がＦＰ－ＷＧ４２０の最悪ケース光学損失性能に与える影響を最小化することに少なくとも部分的に基づいて規定される。したがって、本発明の態様による閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３を有するＦＰ－ＷＧ４２０は、新規な閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３がＦＰ－ＷＧ４２０を導波路製造公差の範囲にわたるＦＰ－ＷＧ４２０の最悪ケース光学損失性能の変動の影響を受けにくくするという点で、製造公差の変動に対して堅牢である。

新規な可撓性導波路閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３は、ＦＰ－ＷＧ４２０を知られている層ごとの平面製造技術を使用して製造することができるようにするようにさらに構成される。より詳細には、ＦＰ－ＷＧ４２０を製造するために使用される知られている層ごとの平面製造操作は、ＦＰ－ＷＧ４２０が、ＦＰ－ＷＧ４２０の全長にわたって実質的に均一な高さ（ｈ１にｈ２を加えた値）と、クラッド屈折率（ｎ１、ｎ２）と、コア屈折率（ｎ３）とを有することを要件とする。したがって、本発明の態様によると、ＦＰ－ＷＧ４２０の高さと、クラッド屈折率と、コア屈折率とは、可撓性導波路の最悪ケース光学損失性能を最大化するとともに、層ごとの平面製造操作を可能にするようにＦＰ－ＷＧ４２０の全長にわたって実質的に均一のままとなるように規定される。さらに、本発明の態様によると、閉じ込めパラメータｈ１、ｎ１、ｈ２、ｎ２、ｈ３、ｗ３、θ３、ｎ３に加えられる製造上の制約は、ＦＰ－ＷＧ４２０の設定最小幅を制限する製造能力を含み得る。したがって、本発明の態様によると、コア４２２の幅ｗ３は、ＦＰ－ＷＧ４２０の最悪ケース光学損失性能を最大化するとともに、ＦＰ－ＷＧ４２０を形成するために使用される関連する層ごとの平面製造プロセスの最小フィーチャ・サイズ制約によって要求される最小幅ｗ３を維持するように規定される。

図９に、図４Ａに示すＦＰ－ＷＧ４２０の線Ａ－Ａに沿って切り取られた図８に示すＦＰ－ＷＧ４２０の断面図の閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲を示す表９００であって、閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲が図６に示す方法６００に従って決定されている表９００を示す。

図１０に、図４Ａに示すＦＰ－ＷＧ４２０の線Ｂ－Ｂに沿って切り取られた図８に示すＦＰ－ＷＧ４２０の断面図の閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲を示す表１０００であって、閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲が図６に示す方法６００に従って決定されている表１０００を示す。

図１１に、図４Ａに示すＦＰ－ＷＧ４２０の線Ｃ－Ｃに沿って切り取られた図８に示すＦＰ－ＷＧ４２０の断面図の閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲を示す表１１００であって、閉じ込めパラメータおよび閉じ込めパラメータの範囲が図６に示す方法６００に従って決定されている表１１００を示す。

本明細書では関連図面を参照しながら本発明の様々な実施形態について説明している。本発明の範囲から逸脱することなく本発明の他の実施形態も考案可能である。本明細書および図面では要素間の様々な接続および位置関係（例えば、上、下、隣接など）が記載されている。これらの接続または位置関係あるいはその両方は、別に明記されていない限り直接または間接的とすることができ、本発明はこの点に関して限定的であることを意図していない。したがって、実体の結合は直接または間接的結合を指すことがあり、実体間の位置関係は直接または間接的位置関係である場合がある。また、本明細書に記載の様々な作業およびプロセス・ステップは、本明細書では詳述されていない追加のステップまたは機能を有するより包括的な手順またはプロセスに組み込まれ得る。

本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態について説明することのみを目的としており、限定的であることを意図していない。本明細書で使用されている単数形の「ある（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に別の解釈を示していない限り複数形も含むことが意図されている。また、本明細書で使用する「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」、または「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語またはこれらの任意のその他の変形は、非排他的包含を含むものと意図されていることを理解されたい。例えば、列挙されている要素を含む組成物、混合物、プロセス、方法、物、または装置は、必ずしもそれらの要素のみには限定されず、明示的に記載されていないかまたはそのような組成物、混合物、プロセス、方法、物または装置に固有の他の要素を含み得る。

さらに、本明細書では「例示の」という用語を使用して、「例、事例または例示となる」ことを意味する。「例示の」として本明細書に記載されているいずれの実施形態または設計も、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましいかまたは有利であるものと解釈されるべきではない。「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」という用語は、１以上の任意の整数、すなわち１、２、３、４などを含むものと理解される。「複数」という用語は、２以上の任意の整数、すなわち、２、３、４、５などを含むものと理解される。「接続」という用語は、間接的な「接続」と直接的な「接続」との両方を含み得る。

「約」、「実質的に」、「ほぼ」という用語およびこれらの変形は、本出願の出願の時点で利用可能な装置に基づく特定の数量の測定に付随する誤差を含むことが意図されている。例えば、「約」は、記載されている値の±８％または５％、または２％の範囲を含み得る。

本発明は、システム、方法またはコンピュータ・プログラム製品あるいはこれらの組合せとすることができる。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実施させるためのコンピュータ可読プログラム命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体（または複数の媒体）を含み得る。

コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによって使用される命令を保持し、記憶することができる有形デバイスとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光学式ストレージ・デバイス、電磁ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイス、またはこれらの任意の適合する組合せであってよいが、これらには限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストには以下のものが含まれ得る。すなわち、可搬コンピュータ・ディスケット、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、可搬コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピィ・ディスク、パンチカードまたは命令が記録された溝内の隆起構造などの機械的に符号化されたデバイス、およびこれらの任意の適合する組合せが含まれる。本明細書で使用されるコンピュータ可読記憶媒体とは、電波またはその他の自由に伝播する電磁波、導波路またはその他の伝送媒体を伝播する電磁波（例えば光ファイバ・ケーブルを通る光パルス）、または電線を介して伝送される電気信号などの、一過性の信号自体であると解釈すべきではない。

本明細書に記載のコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスに、または、ネットワーク、例えばインターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、または無線ネットワークあるいはこれらの組合せを介して外部コンピュータまたは外部記憶デバイスにダウンロードすることができる。ネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、交換機、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバあるいはこれらの組合せを含み得る。各コンピューティング／処理デバイスにおけるネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェースが、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、それらのコンピュータ可読プログラム命令を、それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体への記憶のために転送する。

本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、インストラクション・セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、または、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語、または同様のプログラム言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれたソース・コードまたはオブジェクト・コードとすることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、スタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして全体がユーザのコンピュータ上でまたは一部がユーザのコンピュータ上で、または一部がユーザのコンピュータ上で一部がリモート・コンピュータ上で、または全体がリモート・コンピュータまたはサーバ上で実行されてもよい。後者の場合、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができ、または接続は（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行ってもよい。実施形態によっては、本発明の態様を実行するために、例えばプログラマブル・ロジック回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路が、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を使用して電子回路をパーソナライズすることにより、コンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。

本明細書では本発明の態様について、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品を示すフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照しながら説明している。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の図の各ブロックおよび、フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の図のブロックの組合せは、コンピュータ可読プログラム命令によって実装可能であることはわかるであろう。

これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサにより実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックで規定されている機能／動作を実装する手段を形成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、またはその他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに供給されてマシンを実現するものであってよい。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックで規定されている機能／動作の態様を実装する命令を含む製造品を含むように、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、コンピュータ、プログラマブル・データ処理装置、またはその他の装置あるいはこれらの組合せに対して特定の方式で機能するように指示することができるものであってもよい。

コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ、その他のプログラマブル装置またはその他のデバイス上で実行される命令がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックで規定されている機能／動作を実装するように、コンピュータ実装プロセスを実現すべく、コンピュータ、その他のプログラマブル・データ処理装置、またはその他のデバイスにロードされ、コンピュータ、その他のプログラマブル装置、またはその他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させるものであってもよい。

図面中のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能および動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、規定されている論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、命令のモジュール、セグメント、または部分を表すことがある。別の一部の実装形態では、ブロックに記載されている機能は、図に記載されている順序とは異なる順序で行われてもよい。例えば、連続して示されている２つのブロックは、関与する機能に応じて、実際には実質的に並行して実行されてよく、またはそれらのブロックは場合によっては逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の図の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の図のブロックの組合せは、規定されている機能または動作を実行する専用ハードウェア・ベースのシステムによって実装可能であるか、または専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せを実施することができることもわかるであろう。

本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態について説明することのみを目的としており、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用されている単数形の「ある（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に別の解釈を示していない限り複数形も含むことが意図されている。また、本明細書で使用されている場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）あるいはその両方の用語は、記載されている特徴、完全体、ステップ、操作、要素、またはコンポーネントあるいはこれらの組合せの存在を規定するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、操作、要素、またはコンポーネント、あるいはこれらのグループの存在または追加を排除しないことはわかるであろう。

特許請求の範囲における対応する構造体、材料、行為、およびすべてのミーンズまたはステップ・プラス・ファンクション要素の均等物は、具体的に特許請求されている他の特許請求要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造体、材料または行為を含むものと意図されている。本発明の説明は、例示と説明のために示したものであり、網羅的であることまたは記載されている形態の本発明に限定することは意図されていない。本発明の範囲から逸脱することなく当業者には多くの変更および変形が明らかであろう。実施形態は、本発明の原理および実際の適用を最もよく説明するため、および、当業者が企図された特定の用途に適するように様々な変更を加えた様々な実施形態のために本発明を理解することができるようにするために選択され、説明されている。

現在および将来の両方において、当業者は特許請求の範囲に含まれる様々な改良および強化を加えることができることはわかるであろう。

Claims (25)

1. 製造公差の範囲内の導波路寸法を有する光導波路構造体であって、
   マルチセグメント光導波路を含み、前記マルチセグメント光導波路は、
   第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第１の導波路セグメントと、
   前記第１の導波路セグメントに通信可能に結合され、屈曲部を有するルーティング経路を通して光学データをルーティングするように構成され、第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第２の導波路セグメントと、
   前記第２の導波路セグメントに通信可能に結合され、第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットを含む第３の導波路セグメントとを含み、
   前記マルチセグメント光導波路は、非対称な光学損失性能曲線のピーク光学損失性能レベルに関して実質的に非対称である前記非対称な光学損失性能曲線に従って光学データを誘導するように構成され、
   前記非対称な光学損失性能曲線は、
   第１の軸上の、前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと、
   第２の軸上の、前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットに起因する光学損失性能のレベルと、のプロットを含み、
   前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、共同で、前記製造公差の範囲内での前記非対称な光学損失性能曲線の所定の最悪ケース光学損失性能レベルを最大化するように構成される、
   光導波路構造体。
2. 前記マルチセグメント光導波路は、マルチセグメント・コアとマルチセグメント・クラッドとをさらに含む、請求項１に記載の構造体。
3. 前記第１の導波路セグメントは前記マルチセグメント・コアの第１のコア・セグメントを含み、
   前記第２の導波路セグメントは前記マルチセグメント・コアの第２のコア・セグメントを含み、
   前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは第１のコア・セグメント幅寸法の範囲を含み、
   前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは第２のコア・セグメント幅寸法の範囲を含み、
   前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、前記第２のコア・セグメント幅寸法の範囲が前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲と異なることを除いて、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと同じである、
   請求項２に記載の構造体。
4. 前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲は、１．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでを含み、
   前記第２のコア・セグメント幅寸法の範囲は、４．０マイクロメートルから５．１マイクロメートルまでを含む、
   請求項３に記載の構造体。
5. 前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲は、１．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでを含み、
   前記第２のコア・セグメント幅寸法の範囲は、４．２マイクロメートルから５．１マイクロメートルまでを含む、
   請求項３に記載の構造体。
6. 前記第１の導波路セグメントは、
   前記マルチセグメント・コアの第１のコア・セグメントと、
   前記マルチセグメント・クラッドの第１のクラッド・セグメントとを含み、
   前記第３の導波路セグメントは、
   前記マルチセグメント・コアの第３のコア・セグメントと、
   前記マルチセグメント・クラッドの第３のクラッド・セグメントとを含み、
   前記第１のクラッド・セグメントは、上部第１クラッド・セグメント領域と下部第１クラッド・セグメント領域とを含み、
   前記第３のクラッド・セグメントは、上部第３クラッド・セグメント領域と下部第３クラッド・セグメント領域とを含む、
   請求項２ないし５のいずれか１項に記載の構造体。
7. 前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、第１のコア・セグメント幅寸法の範囲と上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲とを含み、
   前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、第３のコア・セグメント幅寸法の範囲と上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲とを含み、
   前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、
   前記第３のコア・セグメント幅寸法の範囲が前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲と異なることと、
   前記上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲が前記上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲と異なることと、
   を除いて前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと同じである、
   請求項６に記載の構造体。
8. 前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲は、１．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでを含み、
   前記第３のコア・セグメント幅寸法の範囲は、５．７マイクロメートルから８．４マイクロメートルまでを含み、
   前記上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の最小屈折率±０．０００６から前記下部第１クラッド領域の最大屈折率±０．０００６までを含み、
   前記上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率から０．００１を引いた値から前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率に１．００８を乗じた値までを含む、
   請求項７に記載の構造体。
9. 前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率は１．４９を含み、
   前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率は１．５４を含む、
   請求項８に記載の構造体。
10. 前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲は、１．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでを含み、
    前記第３のコア・セグメント幅寸法の範囲は、６．６マイクロメートルから７．９マイクロメートルまでを含み、
    前記上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の最小屈折率±０．０００６から前記下部第１クラッド領域の最大屈折率±０．０００６までを含み、
    前記上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率から０．００１を引いた値から前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率に１．０１２を乗じた値までを含む、
    請求項７に記載の構造体。
11. 前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率は１．５０を含み、
    前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率は１．５２を含む、
    請求項１０に記載の構造体。
12. 前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット、および前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、それぞれ、前記製造公差の範囲に少なくとも部分的に基づいて決定され、共同で、前記製造公差の範囲内での所定の最悪ケース光学損失性能レベルを前記非対称な光学損失性能曲線に提供するように構成される、請求項１ないし１１のいずれかに記載の光導波路構造体。
13. 前記マルチセグメント光導波路はマルチセグメント・コアとマルチセグメント・クラッドとをさらに含み、
    前記第１の導波路セグメントは、
    前記マルチセグメント・コアの第１のコア・セグメントと、
    前記マルチセグメント・クラッドの第１のクラッド・セグメントとを含み、
    前記第２の導波路セグメントは、
    前記マルチセグメント・コアの第２のコア・セグメントと、
    前記マルチセグメント・クラッドの第２のクラッド・セグメントとを含み、
    前記第３の導波路セグメントは、
    前記マルチセグメント・コアの第３のコア・セグメントと、
    前記マルチセグメント・クラッドの第３のクラッド・セグメントとを含み、
    前記第１のクラッド・セグメントは、上部第１クラッド・セグメント領域と下部第１クラッド・セグメント領域とを含み、
    前記第２のクラッド・セグメントは、上部第２クラッド・セグメント領域と下部第２クラッド・セグメント領域とを含み、
    前記第３のクラッド・セグメントは、上部第３クラッド・セグメント領域と下部第３クラッド・セグメント領域とを含む、
    請求項１２に記載の構造体。
14. 前記第１のコア・セグメントは、第１のコア・セグメント底面と所定の第１のコア・セグメント角度をなす第１のコア・セグメント側壁を含み、
    前記第２のコア・セグメントは、第２のコア・セグメント底面と所定の第２のコア・セグメント角度をなす第２のコア・セグメント側壁を含み、
    前記第３のコア・セグメントは、第３のコア・セグメント底面と所定の第３のコア・セグメント角度をなす第３のコア・セグメント側壁を含む、
    請求項１３に記載の構造体。
15. 前記第１のコア・セグメント閉じ込めパラメータのセットは、
    １μｍ以上の前記第１の導波路セグメントの長さ寸法と、
    １．４９から１．５４までの範囲内の下部第１クラッド・セグメント屈折率と、
    前記下部第１クラッド・セグメント屈折率の１．００７倍から１．００８倍までの範囲内の第１のコア・セグメント屈折率と、
    前記下部第１クラッド・セグメント屈折率の±０．０００６である上部第１クラッド・セグメント屈折率と、
    ３０度から１５０度までの範囲内の前記所定の第１のコア・セグメント角度と、
    ２．４マイクロメートルから４．１マイクロメートルまでの範囲内の第１のコア・セグメント高さ寸法と、
    １．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでの範囲内の第１のコア・セグメント幅寸法と、
    ５マイクロメートルから５０００マイクロメートルまでの範囲内の下部第１クラッド・セグメント領域高さ寸法と、
    ５マイクロメートルから５０００マイクロメートルまでの範囲内の上部第１クラッド・セグメント領域高さ寸法とを含む、
    請求項１４に記載の構造体。
16. 前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット内の第２のコア・セグメント幅寸法の範囲が前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲と異なることを除いて、前記第２の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと同じである、請求項１５に記載の構造体。
17. 前記第２のコア・セグメント幅寸法の範囲は、４．０マイクロメートルから５．１マイクロメートルまでを含む、請求項１６に記載の構造体。
18. 前記第２のコア・セグメント幅寸法の範囲は、４．２マイクロメートルから５．１マイクロメートルまでを含む、請求項１６に記載の構造体。
19. 前記第１の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットは、
    前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット内の第３のコア・セグメント幅寸法の範囲が前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲と異なることと、
    前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセット内の上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲が前記上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲と異なることと、
    を除いて、前記第３の導波路セグメント閉じ込めパラメータのセットと同じである、請求項１５に記載の構造体。
20. 前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲は、１．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでを含み、
    前記第３のコア・セグメント幅寸法の範囲は、５．７マイクロメートルから８．４マイクロメートルまでを含み、
    前記上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の最小屈折率±０．０００６から前記下部第１クラッド領域の最大屈折率±０．０００６までを含み、
    前記上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率から０．００１を引いた値から前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率に１．００８を乗じた値までを含む、
    請求項１９に記載の構造体。
21. 前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率は１．４９を含み、
    前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率は１．５４を含む、
    請求項２０に記載の構造体。
22. 前記第１のコア・セグメント幅寸法の範囲は、１．７５マイクロメートルから２．２５マイクロメートルまでを含み、
    前記第３のコア・セグメント幅寸法の範囲は、６．６マイクロメートルから７．９マイクロメートルまでを含み、
    前記上部第１クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の最小屈折率±０．０００６から前記下部第１クラッド領域の最大屈折率±０．０００６までを含み、
    前記上部第３クラッド・セグメント領域屈折率の範囲は、前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率から０．００１を引いた値から第３のコア・セグメントの最大屈折率までを含む、
    請求項１９に記載の構造体。
23. 前記下部第１クラッド領域の前記最小屈折率は１．５０を含み、
    前記下部第１クラッド領域の前記最大屈折率は１．５２を含む、
    請求項２２に記載の構造体。
24. 光結合システムであって、
    可撓性導波路構造体に通信可能に結合された光ファイバと、
    前記可撓性導波路構造体に通信可能に結合されたフォトニック集積回路とを含み、
    前記可撓性導波路は請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の光導波路を含む、光結合システム。
25. 製造公差の範囲内の導波路寸法を有する可撓性導波路を使用する方法であって、
    光ファイバからフォトニック集積回路への第１の方向に光信号を結合するために前記可撓性導波路を使用することと、
    前記フォトニック集積回路から前記光ファイバへの第２の方向に光信号を結合するために前記可撓性導波路を使用することとを含み、
    前記可撓性導波路は請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の光導波路を含む、
    方法。

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