JP2680206B2 - 電気光学式コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気光学式コネクタに
関するものである。特に、本発明は、新しい相互接続構
造体と、これらの相互接続構造体を製造する技術とに関
するものであり、その相互接続構造体は、電子データ通
信のため、幾つかの異なるエネルギー転送媒体の内の１
つを用いて、複数の光放出位置から複数の光検出位置へ
光を送るものである。そのエネルギー転送媒体の諸々の
代替実施例は、光源、検出器及びその媒体自体に関し異
なった位置合せ基準を有しており、従って異なる大きさ
のクロストーク・イミュニティや伝送ロス・イミュニテ
ィ等を与え、これによって応用に必要な条件に基づいて
特定の媒体を選択できるようにしている。

【０００２】

【従来の技術】増大傾向にある入出力総数についての要
求は、より少ない面積しか必要とせず、また与える電磁
気的干渉（ＥＭＩ）を低く、しかも信頼性があって低コ
ストのコネクタに対する需要を作り出してきている。こ
れらコネクタの種々の異なった応用方面では、各種の違
ったデータ速度、許容伝送ロス基準、クロストーク・イ
ミュニティレベル等をサポートすることが必要である。

【０００３】これらの要求を満たすことは、５０〜１０
０ミル程度以下の隣接コンタクト間間隔を実現すること
が難しい在来のピン−イン−ホール式のコネクタを用い
ては、徐々に困難となってきている。

【０００４】更に、電気機械式のコネクタは、コネクタ
表面上の金属酸化物を突き破るために、高い接触力を必
要とするものである。高密度の相互接続が必要なところ
では、そのような接触力要求は重大な問題となってきて
おり、そしてその解決には、コネクタピンの各々に所要
の力を伝達する機械装置又は油圧装置によって、その各
コネクタピンに圧力を印加することが必要である。こう
したことが、その相互接続体のサイズ、複雑さ及びコス
トを大きく増大させている。

【０００５】これら物理的制約に加えて、ピン−イン−
ホール式コネクタの電気的特性は、好ましくない副次的
効果を生じるものである。特に、コネクタ内の種々のピ
ンの自己インダクタンス並びにそれらピン間の寄生キャ
パシタンスが問題である。これらのコネクタに関連した
そのインダクタンスは、電磁波をまき散らしてしまっ
て、Ｌｄｉ／ｄｔとして大きさが変化することが知られ
ているＥＭＩを生じさせることになる（ただし、Ｌはコ
ネクタのインダクタンス、ｄｉ／ｄｔはそのコネクタを
通る電流の時間に対する変化率とする）。

【０００６】これらコネクタのそのインダクタンスに関
連するＥＭＩは、大規模集積デバイス（ＶＬＳＩ）のク
ロック速度（従って、ｄｉ／ｄｔ）の増加と共により一
層悪化するであろう、ということが長い間に知られてき
ている。ＥＭＩの電流レベルについてＦＣＣ規格を満た
すことはすでに困難となっているので、この問題は、在
来のピン−イン−ホール技術に対し負担が追加されるに
つれて、相当深刻なものとなるであろう。

【０００７】更には、典型的なコネクタの別々のピン間
にある上述のキャパシタンスは、電気的なクロストーク
（即ち、コネクタの１つのピンの信号がそのコネクタの
他のピンの信号と混信）を引き起こすことになる。この
容量性結合形のクロストークは、クロック速度が増大す
るにつれ一層激化し、従ってこれは、将来のＶＬＳＩ設
計の別のキーポイントとなるものである。

【０００８】それらの問題に対する電気光学的な解決法
は、相当により大きなコンタクト密度を、相対的に低コ
ストで提供することである。低ＥＭＩは光学的結合の固
有の特性であり、これがノイズを低減させることになろ
う。また、電気機械式コネクタに付随した接触力に関す
る要求を除くようにすることもできる。種々のレベルの
クロストーク・イミュニティは、光放出部所及び光検出
部所等への結合に使う特定のエネルギー転送媒体の関数
として実現するようにできる。

【０００９】従って、与えられたある応用分野における
位置合せ上の制約や、密度、クロストーク・イミュニテ
ィ、速度及び伝送効率等に対し最も適合したエネルギー
転送媒体（例えば、光イメージング素子）、を用いる電
気光学式コネクタを使用できる、ということが望ましい
であろう。

【００１０】更には、短い距離（例えば約１ｃｍのオー
ダー）での直接光接続と、比較的に長い距離（例えば約
数メートル又はそれ以上）の遠隔光接続と、の両方に対
して、上述のエネルギー転送媒体を採用した電気光学式
コネクタを使用できることが望ましい。

【００１１】また更に、互いに遠隔部所間で光学的信号
を搬送するための可撓性ファイバ束であって、一束の内
の個々のファイバを電気光学式コネクタに用いる如何な
る光イメージング素子に対しても容易に位置合せし取付
けることができるようなファイバ束、を構成して用いる
ことができることが望ましい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高密
度応用、即ち在来のピン−イン−ホール式コネクタ技術
を用いては容易に実現することができないような入出力
密度に対応できる電気光学式コネクタを提供することに
ある。

【００１３】本発明の他の目的は、上記電気光学式コネ
クタに用いる交換式のエネルギー転送媒体を提供し、こ
れによって、それらコネクタ（及び転送媒体）を用いる
ことになる応用方面での必要性に依存して、幅広い範囲
の位置合せ要求やクロストーク・イミュニティ要求等に
対応できるようにすることにある。

【００１４】本発明の更なる目的は、ここで教示する種
々のコネクタ／転送媒体タイプの組合せを用いる直接光
コネクタ及び遠隔光コネクタの両方を提供することであ
り、またこの意図したコネクタを製作する方法及びその
製作装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の好適実施例に従
えば、直接光コネクタ（ＤＯＣ）、即ち比較的に短い距
離（例えば、１ｃｍ以下の場合）の光学式接続を成すた
めの相互接続構造体は、第１及び第２の部材を備えてお
り、そしてこの各部材は、複数の光放出部所及び光検出
部所を有している。この各部材は、エネルギー転送媒
体、即ちその光放出部所から光検出部所へ光を送るチャ
ネル手段と組み合さって作動するようになっており、そ
してそれら第１及び第２の部材は相互に再閉成可能な接
続をなすようになっており、また一方の部材上の光放出
部所が他方の部材上の光検出部所に実質上位置整合する
ようになっている。この好適実施例に係る直接光コネク
タの上記第１及び第２部材は、モジュール式となってい
る。

【００１６】本発明の他の特徴に従えば、上に概略を述
べた相互接続構造体（ＤＯＣ）のモジュール式半部は、
比較的に長い距離、例えば数メートル以上に亙って光を
送ることができる他の構造体と組み合せて使うことがで
きる。これらの他の構造体の一例は、可撓性ファイバ束
と、この束をＤＯＣの一方のモジュール式半部に接続す
る手段と、を含んだものである。それらの他の構造体
は、以下、遠隔光コネクタ（ＲＯＣ）と呼ぶことにす
る。

【００１７】更に、以下に説明する本発明の代替の例示
的な実施例に従えば、ＤＯＣ（又はＤＯＣのモジュール
式半部）に用いるエネルギー転送媒体は、（１）小レン
ズアレイ（伝搬媒体として空気を伴う）、（２）細い
（約３〜１０ミクロン径の）光ファイバから成るイメー
ジング・ファイバプレート（ＩＦＰ）、又は（３）ＬＥ
Ｄ及び検出器のサイズと釣り合うサイズの横断面をもっ
た適切に離間させた導波路から成るエネルギー転送ファ
イバプレート（ＥＴＦＰ）（これは、中間のエネルギー
転送媒体との位置整合が必要ではあるが、より高い転送
効率を実現できまた確実にクロストークから逸れるよう
にする）、の内の何れかとなる。

【００１８】ＤＯＣ及び／又はＤＯＣ−ＲＯＣ組合せ体
に上記の媒体の各々を使用することの相対的価値につい
て以下に詳述する。当業者には容易に判るように、それ
らの媒体の各々には、異なる位置整合基準、異なったク
ロストーク・イミュニティ度、異なる度合の転送効率、
製作コスト差、等があり、これらにより、設計者は、特
定の応用方面の要求を満足するために最も合致したコネ
クタを製作及び／又は使用することができるようにな
る。

【００１９】また更に、本発明に従ったＲＯＣの製作プ
ロセスについて示す。その１つの製作プロセスは、束の
各端部を例えば末端プレートによって堅固に保持したフ
ァイバの可撓性アレイから、ＲＯＣを作り出すことを必
要としている。このプロセスは、ＲＯＣの各端部にかみ
合うコネクタ内の光放出部所及び光検出部所に対しその
ファイバアレイを位置整合させることを含んでいる。即
ち、この製作プロセスは、（１）ＲＯＣ用の末端プレー
トをパンチして、ファイバが挿入できるような位置決め
用穴を設ける工程、（２）各位置決め用穴にそれらファ
イバを挿入する工程、（３）それらファイバの位置を保
持して、そのＲＯＣを接続すべきデバイス内の光放出部
所及び光検出部所に対しそれらファイバが位置整合した
末端プレートを形成する工程、を含んでいる。

【００２０】このＲＯＣは、上記末端プレートの組立て
の後に、それら諸ファイバを適切に例えば重合体製スリ
ーブ内にパッケージすることによって、可撓性を持つよ
うにすることができる。

【００２１】本発明は、種々の応用方面に適切に対応で
きる電気光学式コネクタを特徴とするものであり、それ
には、例えば、実質上クロストークがないようにするた
めにイメージング素子を位置整合させなければならない
のを許容できる応用方面のコネクタ、またそれらイメー
ジング素子の位置整合を許容できないような応用方面の
コネクタ等がある。また本発明は、ここに記載したモジ
ュール式ＤＯＣの如何なるものとも共に使用するＲＯＣ
の製作について、その製作方法の使用が容易であること
も特徴とするものである。

【００２２】従来のピン−イン−ホール式電子コネクタ
の殆どのものは、電子的なデータ通信を支えることに加
えて、そのインターフェースを横切ってＤＣ電力を送る
必要があることが判る。以下に説明するＤＯＣ及びＲＯ
Ｃは、電力ではなく電子データを運ぶように設計したも
のであるが、当業者には明らかなように、それらＤＯＣ
及びＲＯＣに、それらの光学的通路に加えて、従来の金
属導体をも含めて、ＤＣ電力も伝送できるようにした
り、またその正常な接続及び接続解除操作を、これまで
のように行えるようにすることができる。

【００２３】本発明の上述の目的及びその他の目的や特
徴、更にはそれらを達成するやり方等については、添付
図面と共に以下の詳細な説明を参照することよって、当
業者には明らかになり、また発明を最も良く理解できる
であろう。

【００２４】

【実施例】上記したように、ＥＭＩ（電磁気的干渉）及
びクロストークの問題は、ピン−イン−ホール・コネク
タ及びエッジカード・コネクタの電気的特性、即ちコネ
クタ中の種々のピンの自己インダクタンス及びピン間の
寄生キャパシタンスから生じるものである。

【００２５】図１は、一連のピンに付随するインダクタ
ンス（Ｌ）及びキャパシタンス（Ｃ）を示しており、そ
してそれらピンにはそれぞれ１，２及び３の符号を付し
てある一方、これらピンの相片のピンには１’，２’及
び３’の符号を付してある。この図１にはある電気機械
式コネクタの等価回路を示してあり、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３
及びＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ図示した一連のピン
に関連したインダクタンス及びキャパシタンスである。

【００２６】図１に示したタイプの電気機械式コネクタ
に付随する各インダクタンスは、ＥＭＩを放出するが、
これは、先に説明したように、あるデバイス（即ち、Ｖ
ＬＳＩデバイス）のクロック速度が増大するにつれて強
くなるものである。一方、そのキャパシタンスは、電気
的なクロストークを生じさせるものである。

【００２７】先に説明した機械的な力の問題は、電気機
械式コネクタに関係した上記問題を増強することにな
る。

【００２８】本発明に従えば、これらの問題に対する１
つの解決法は、それらの機械式コネクタを光学式の送信
器−受信器対に置き換え、それによって上記のインダク
タンス、キャパシタンス及び機械的力の問題を取り除く
ようにすることである。

【００２９】図２は、本発明の１実施例のための一般化
したレイアウトを示す図であり、これには、２パーツ式
の光コネクタ（ＤＯＣ）を示し、これは並置した複数の
ＬＥＤ、複数の小レンズ（又はレンズレット）及び複数
の検出器から成っている。これらの構成要素は、そのコ
ネクタ内で位置合せして、これにより一組の関連するＬ
ＥＤ、小レンズ及び検出器が１つの光通信チャネルを形
成するようにしてある。各ＬＥＤからの光は、小レンズ
を介して対応する検出器上に効率的に結像させるように
なっており、そしてこの図示のＤＯＣでは、伝搬媒体は
単なる空気となっている。

【００３０】説明の都合上、本発明の意図するＤＯＣ
を、カード−ボード間の相互接続に関して説明すること
にする。尚、当業者であれば、ＤＯＣの他の応用例、即
ち、スマートカードに対する応用、モジュール−ボード
間相互接続に対する応用等があること、また、その例示
的説明が本発明の範囲又は精神をいささかも制限する意
味のものではないこと、は容易に理解されよう。

【００３１】再び図２に戻れば、この新規なコネクタの
下半部２０１は、本発明のこの例示的実施例に従い、あ
るボード上に搭載するようにすることができる。このコ
ネクタ半部２０１は、それぞれデータを送信及び受信す
るため、ＬＥＤチップ２０２及び検出器チップ２０３を
含むように図示してある。例えばあるカードに搭載する
ことができるコネクタ上半部は、チップ２０４及び２０
５を含んでおり、これらは上記のチップ２０２及び２０
３とそれぞれ同等のものである。しかし、これらチップ
は、その位置を交換して、図示の各受送信ペアを形成す
るようにしてある。

【００３２】それらＬＥＤ−検出器ペアの間には、小レ
ンズアレイ、即ちアレイ２１０を挿入し、これは、ＬＥ
Ｄから放出又は発せられた光を該当する検出器上に合焦
させるように設計してある。その小レンズアレイ２１０
は、光学的伝送効率を増すばかりではなく、各ＬＥＤの
大きなビーム拡散を制限して、チャネル間クロストーク
を抑制するようにも作用する。また、これより更に強力
にクロストーク、例えば逸脱光を抑制するように洗練さ
せた実施例においては、好都合に構成しそしてできれば
多数のアパチャーアレイ（開口アレイ）を、本構造のＬ
ＥＤと小レンズ間に設けるようにしてある。アパーチャ
アレイはさらにエネルギー転送媒体の一部として形成す
ることもできる。

【００３３】ＤＯＣをはずす時には、小レンズアレイ
を、コネクタの上半部或は下半部のいずれかが担持する
ようにすることができる。または、この代わりとして、
本発明のある好ましい実施例に従えば、そのイメージン
グ構成要素を２つの小レンズアレイから構成して、これ
の各小レンズアレイが各コネクタ半部によって担持され
るようにすることができる。この後者の構成は、モジュ
ール式コネクタ半部体の製作を促進することになる。更
に、それらの小レンズアレイは、繊細な送受信チップを
外力による損傷から保護するように作用すると共に、ま
たそれらチップを周囲の大気から保護するための密閉性
シールを完全にするよう作用するようになっている。

【００３４】図２に示した（チップ２０２及び２０４上
の）ＬＥＤアレイは、高出力パワーで高速度しかも信頼
性のある市販のＬＥＤを用いて製作することができる。
例えば、そのようなＬＥＤアレイは、典型的には電子写
真（ＥＰ）印刷用に設計されたプリントヘッドの方面で
使用されているものである。本発明の一実施例では、信
頼性がありしかも高価でないＧａＡｓＬＥＤアレイ・デ
バイスの使用を意図している。

【００３５】それらの小レンズ群自体は、ＬＥＤから検
出器への光の転送において最大限の効率を提供すべく設
計すべきである。そのＬＥＤが理想的なランバート光源
であると仮定すれば、その放出パワー内の小レンズが受
け入れそして検出器上に結像するものの割合ｎは、近似
式：ｎ＝（ＮＡ）²に従い、その小レンズの開口数によ
って決まる。

【００３６】こうして、本アレイ中の小レンズは、最も
高い実用的なＮＡ値を有することになる。加えて、それ
らは、可能な限り収差がなく、また互いにほぼ同等の特
性を有し、そして又精密に配置するようにすべきであ
る。また、小レンズ間の母体は不透明とすべきであり、
また境界面での反射は、チャネル間クロストークを低減
するために最少限にすべきである。

【００３７】このような小レンズアレイを製作するの
に、種々の異なった技術が知られている。例えば、ポリ
マーシートを浮き出し加工したりあるいはモールドした
りして、小レンズを形成している。ＥＰ分野応用のため
に設計された最も広範に使用されている小レンズアレイ
には、ガラスのグレーデッド・インデックス（ＧＲＩ
Ｎ）小レンズがある。また、これに代わる別のものは、
リソグラフィ法で画成した小さなホトレジスト円筒体の
アレイが加熱時に半球状体へ転移する（表面張力効果を
利用）、ということに基づいたものである。更に別の方
法としては、これもまたリソグラフィ法で画成する相反
転フレネルゾーンプレートの使用が挙げられる。

【００３８】最近開発された光分解技術を用いて作った
小レンズアレイは、ＤＯＣ応用においては良好な品質を
発揮することが判っている。この光分解技術は、「Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ」（１９８５），第２４巻，
２５２０〜２５２５頁、及び「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ」（１９８８），第２７巻，４７６〜４７９頁に
記載されている。これら出版物は、言及により本開示に
含めるものとする。

【００３９】小レンズアレイを製作するため、その光分
解技術に従い、感光性ガラスについて、その各小レンズ
に対応する領域以外の区域を露光する。そして次に、そ
のガラスを加熱し、これにより、その露光区域の物理的
収縮並びに未露光領域（小レンズ）の対応する膨張を生
じさせ、そして表面張力でその小レンズ形状を画成させ
るようにする。このプロセスはまた、その小レンズの外
側の母体領域を不透明にするので、チャネル間クロスト
ークの低減に役立つことになる。

【００４０】そのような小レンズの開口数（ＮＡ）は、
その製造プロセスによって実現可能な曲率半径により限
界が決まっている。この実効の開口数（ＮＡ）を改善す
るために、ダブレット（二重）アレイを使用するように
することができる。こうしたアレイは、Ｃｏｒｎｉｎｇ
Ｇｌａｓｓ Ｗｏｒｋｓ社が販売しており、平面側を
相互に接着した２つの平凸小レンズのアレイによって構
成されている。このような小レンズアレイが直接光コネ
クタ（ＤＯＣ）に特に有用であるが、その理由は、物体
（ＬＥＤ）と像（検出器）とがほぼ同一サイズとなって
１対１のイメージングが使用できるからである。そのよ
うな１：１の場合、ＬＥＤと検出器とは、小レンズアレ
イの互いに反対面からそれぞれある同じ焦点距離だけ隔
てて配置する。ＬＥＤに隣接する側のダブレット半部か
ら出て来る光は、それでコリメートされ、次に検出器に
隣接する側のダブレット半部に入り、そしてここで再び
集束されることになる。

【００４１】以上に提案した本発明のある１つの好適実
施例（直接光コネクタの各半部が１つずつ小レンズアレ
イを担持する実施例）では、そのようなダブレットは、
図３に示すようにその２つの小レンズアレイを接着せず
にしておく場合に、この直接光コネクタにうまく使うこ
とができる。それでは、直接光コネクタの上半部と下半
部（それぞれ３０１と３０２で図示）は、小レンズアレ
イ３０４及び３０５にそれぞれ接着し、これによってこ
の直接光コネクタを接続解除した場合のその分離面がそ
れら２つの小レンズアレイ間の境界面となるようにして
いる。この対称的な配置は、有利であるが、その理由
は、（１）密閉性シールを、その他の部材を必要とせず
に小レンズアレイ自体によって行える点、（２）コネク
タの再接続時におけるコネクタの２つの半部の不整合の
影響は、この不整合によってＬＥＤの像が変位すること
にはならなず単にケラレが生じるだけなので（図４を参
照してより詳細に説明する）、最少限となる点、（３）
直接光コネクタの上記分離面での光束の径が、その他の
構成によって与えられるものよりも大きいので、露出し
た直接光コネクタ面上に蓄積した塵による信号減衰効果
を最少限とすることができる点、そして（４）本対称配
置が２つの直接光コネクタ半部に完全なモジュール化性
を付与し、従ってこれにより全体のコストをより低くで
きる点、にある。

【００４２】図３に更に示すように、本発明のある好適
実施例に従えば、本直接光コネクタの各モジュール式半
部は、支持体（例えば、支持体３２０）、検出器チップ
（例えば、チップ２０３）、ＬＥＤチップ（例えば、チ
ップ２０２）、及び（アレイ３０５のような）ダブレッ
ト小レンズアレイの半部を備えている。この図３に示し
た半部間のギャップは、これらモジュール式ユニット間
の分離面を図示するために誇張して描いてある。

【００４３】図３の小レンズ３０４及び３０５は、本直
接光コネクタが適切に動作するようにするためには、そ
れら相互に位置合せし、またその光放出素子及び光検出
素子に対し位置合せしなければならない。図３に示した
タイプの直接光コネクタ（ＤＯＣ）は、実際上、３段階
の位置合せプロセスを必要としており、それは、小レン
ズを相互に整合させる位置合せと、小レンズを発光器に
整合させる位置合せと、そして小レンズを検出器に整合
させる位置合せとである。この手順は、以下に説明する
本発明のある代替の実施例においては、１段階のプロセ
スにまで削減することができる。この代替実施例（小レ
ンズアレイをＩＦＰに置換したもの）を参照すれば理解
されるように、エネルギー転送媒体（そのＩＦＰ）を
「機能するコネクタ」を得るために互いに整合させる、
という必要性はなくなっている。

【００４４】図３の直接光コネクタのパッキング密度を
向上させまたそのコストを低くするためには、上記の検
出器とプリアンプとを集積して受信器アレイを形成する
ことが望ましい。この集積化により加わる長所は、その
検出器−プリアンプ回路における高いノイズ・イミュニ
ティである。この集積化は、ＧａＡｓ−ＭＥＳＦＥＴ技
術を用いると共に、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ
Ｌｅｔｔｅｒｓ」（１９８６年）の第７巻，第６００
〜６０２頁、及び「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ ｔｈ
ｅ Ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ」（１９８７年），第１１６頁、に記載された基本的
なＭＥＳＦＥＴプロセスにほとんど変更を加えないプロ
セスで実現した。それらの出版物は、言及により本開示
に含めるものとする。

【００４５】次に、チャネル間隔について云えば、小レ
ンズアレイを用いて現在実現可能なコネクタピッチは、
約２５０ミクロンである。然しながら、このピッチが小
さくなるにつれて、クロストークの可能性が増すことに
もなる。０．２の開口数（ＮＡ）をもった小レンズを７
０ミクロン幅の検出器と共に用いれば、５００ミクロン
程度のピッチが、光学的クロストークを許容出来るレベ
ルまで低減するのに必要となる。また、クロストークの
可能性は、より高いスループットのレンズになるにつれ
増大する。明らかに、多くの異なるアレイを、特定の応
用分野のニーズに合致するように構成することができ
る。例えば、アレイ中に２００〜２５０ミクロン周期を
実現して遠隔コネクタ用の標準的な光ファイバとインタ
ーフェースできるようにすることは、多くの応用分野で
許容出来るクロストークレベルにて可能である。

【００４６】直接光コネクタの良好な整合は、十分な信
号を得るのにも必要である。こうした整合要求は、図３
を参照して説明した本発明の実施例を使用した場合に
は、直接光コネクタの製作及び動作の両方において満足
することができる。ＬＥＤが小レンズに対し２５ミクロ
ン平行移動した場合、５％の信号ロスしかこうむらず、
ＬＥＤ−小レンズアレイ間及び小レンズアレイ−受信器
間の±２５ミクロンの許容誤差内での整合は、今日の製
造技術をもってすれば実現可能である。それと同じ許容
誤差内でのユーザーによる整合（差し込み接続）は、適
切な挿入ガイドピンがあれば実行可能である。この場
合、±２５ミクロンの許容誤差内の不整合は、図４
（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明するケラレ概念に基づけ
ば、１０〜１５％以上の信号ロスにはならないことにな
っている。

【００４７】図４（Ａ）及び（Ｂ）は、各コネクタ半部
に小レンズダブレットの半部を接着した対称型直接光コ
ネクタの不整合許容誤差と、小レンズ全体を直接光コネ
クタの一方の半部（例えば下半部）に取付けた本発明の
諸実施例における不整合許容誤差と、を比較して示すも
のである。

【００４８】図４（Ａ）においては、小レンズダブレッ
ト４０１は図示の如く直接光コネクタの下半部に取付け
てある。検出器４０２も直接光コネクタの下半部上にあ
り、これも図４（Ａ）に示してある。この検出器４０２
は、直接光コネクタの上半部に位置するＬＥＤ４０３か
らの光を全く受け取ることはない。これは、直接光コネ
クタの上と下の半部相互が不整合となっているからであ
る。

【００４９】図４（Ｂ）においては、直接光コネクタの
２つの半部間に同様な不整合があるが、ケラレ効果が見
られる。この図４（Ｂ）のコネクタでは、ＬＥＤから検
出器へ光を送ることができる。これによる最終結果とし
て、図４（Ａ）に示した方法に比して、図４（Ｂ）に示
した方法（即ち、図４（Ｂ）で４０１Ａ及び４０１Ｂと
示した小レンズダブレットの半部を各コネクタ半部にそ
れぞれ接着したもの）を用いた場合には、不整合許容誤
差が増すことになる。

【００５０】図３に示した好適な直接光コネクタの各半
部は同等のものであるので、このモジュール性の長所
を、遠隔光コネクタ（ＲＯＣ）を作るのに生かすように
することができる。上述のように、この遠隔光コネクタ
は、ファイバによる光コネクタであり、そしてこれは、
もし望むならば、必要になった時に直接光コネクタ半部
内に挿入接続することにより、遠隔相互接続体を成すの
を容易にすることができる。これについては図５に示し
てある。

【００５１】この図５には、直接光コネクタの半部、即
ちユニット５０１を図示してあり、これは、ベース５０
４によって支持したＬＥＤチップ５０２及び検出器チッ
プ５０３を備えている。小レンズアレイ５０５は、直接
光コネクタ５０１の一部として担持されているように示
してある。遠隔光コネクタの一部分５０６は、末端プレ
ート５０７を含むように示してあり、この末端プレート
５０７は、マルチモード・ファイバ光ケーブルの図示の
ファイバ、即ちファイバ５５０，５５１等の各々を、直
接光コネクタ５０１内の小レンズ及び光放出素子（又は
検出素子）の上方の然るべき位置に配置し保持してい
る。

【００５２】この概念を用いれば、例えばカード又はボ
ード上にあるどの直接光コネクタ半部も、対応するボー
ド又はカード上のその相片に直接に、或はこの代わりに
遠隔相互接続のため遠隔光コネクタに差し込み接続する
ことができる。

【００５３】直接光コネクタ５０１における発光素子と
光検出素子との好ましい間隔は、遠隔光コネクタ５０６
に用いる光ファイバのタイプに基づいて選択可能であ
る。例えば、２５０ミクロン間隔あれば、上記標準的な
ファイバ光ケーブルと良好に働くことになる。

【００５４】当業者には明らかなように、上述した末端
プレートやファイバ等を含む遠隔光コネクタは、小レン
ズ以外にイメージング・デバイス（これらの例は以下に
詳細に説明する）を組み入れた直接光コネクタとは、本
遠隔光コネクタのファイバをその直接光コネクタの発光
位置及び光検出位置上の然るべき場所に配列・保持する
ことができる限り、共に使用することができる。

【００５５】低速度応用の面から説明した上述の直接光
コネクタ及び遠隔光コネクタはまた、その受信器及びＬ
ＥＤを超高データ速度用に設計すれば、超高速度（ギガ
ビット／秒のレンジ）応用に対しても使用することがで
きる。例えば、高周波変調を容易にするために、レーザ
アレイをＬＥＤアレイの代わりに使用するようにでき
る。ＩＭＳＭ−ＭＥＳＦＥＴ受信器は、高目標（ギガビ
ット／秒のレンジ）応用を受容するのに使うことができ
る。本発明は、低速応用について例示のために以上に記
述したが、それに限定する意図のものではない。

【００５６】図２〜図４を参照して以上に説明した、小
レンズをイメージング・デバイスとして含む直接光コネ
クタでは、電気機械式コネクタに関係した多くの問題が
解決している。然しながら、以下に、ある１つの代替的
なコネクタについて示すが、これは、位置合せの制約を
緩和しまた小レンズに基づくエネルギー転送媒体に関連
した幾つかの他の短所を改善するものである。これらの
短所の一例としては、小レンズが通常数百ミクロンの焦
点距離を有していることであり、またその結果としてそ
れら小レンズが互いに隣接する諸ＬＥＤからの光を集め
るので光学的クロストークが生じ得ることである。

【００５７】小レンズを用いず従って上記の短所を念頭
に置いた本発明の１つの代替実施例について、図６に示
す。この図６には、Ｇａｌｉｌｅｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−
ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製のＩＦＰに
代表されるイメージング・ファイバ光プレート（ＩＦ
Ｐ）６０１及び６０２を示してあり、これらは、この代
替的なコネクタ構造の本体の、ＬＥＤアレイ及び検出器
アレイの直ぐ上のところに取付けてある。

【００５８】これらＩＦＰは、例えば紫外線硬化エポキ
シによってそのコネクタ本体に取付けるようにすること
ができる。そのエポキシは、図６においては、位置６０
３及び６０４に付けるように示してある。こうした取付
の他の手段としては、“圧力ばめ”、ハンダ付け、熱硬
化エポキシ等を使用することができる。本コネクタの上
半部及び下半部には、それぞれ参照番号６０５及び６０
６を付してある。この上半部６０５の検出器チップアレ
イ及びＬＥＤチップアレイには、それぞれ６１１及び６
１２を付している。また、その下半部６０６のＬＥＤチ
ップアレイ及び検出器チップアレイには、それぞれ６１
３及び６１４を付している。

【００５９】プレート６０１及び６０２は、典型的には
そのプレートの軸に沿って光を伝達するがプレートの面
内では光が散乱するのを妨げるようになったステップ−
インデックス・ファイバの融合アセンブリから成ってい
る。それの各ファイバの径は、通常６ミクロン以下であ
り、他方、ＬＥＤは通常５０ミクロン大かそれ以上であ
る。そのプレートは、ＬＥＤ及び検出器に非常に近接し
た状態で付着させることができるので、約１の開口数
（ＮＡ）を有する２つのＩＦＰを用いる場合（そのよう
なＩＦＰは市販されている）には、放出光の５０％以上
が検出器に伝達されるようにすることができる。

【００６０】この方式のスループットは小レンズ方式の
ものよりも非常に大きいので、ＬＥＤ駆動電流を低くす
ることができ、それによってＬＥＤの寿命も延ばすこと
ができ、またチップ上での電気的なクロストークを低減
することができる。

【００６１】更に、このファイバ光プレート（ＩＦＰ）
は、発光器及び光検出器に対し任意に接近させて配置す
ることができ、しかもプレートの軸にだけ沿って光を伝
達するので、光学的クロストークは、小レンズ方式のも
のより大きく低減することができる。更に、相当重大な
ことは、このファイバ光プレートは、小さなファイバの
連続的アレイであるために、ＬＥＤ及び検出器に対して
位置合せする必要がないことである。即ち、ファイバの
各々を、発光器及び光検出器に位置合せする必要が全く
ない。諸々のＬＥＤの像は、それらファイバを介して対
応する検出器アレイに直接伝わることになる。従って、
ＬＥＤアレイが検出器アレイに位置合せするだけでよく
なり、これは、機械的許容誤差を軽減しまた光相互接続
パッケージの製造を非常に簡素化するものである。更に
注目すべきことは、上記のＩＦＰが、上述した繊細な送
信器チップや受信器チップを、上記の小レンズアレイの
場合のように、機械的な力や大気的な腐食性作用から保
護することである。

【００６２】上述の長所に加えて、このＩＦＰタイプの
コネクタは、図６に示したコネクタの２つの半部間に
“可撓性のイメージ導管”を挿入することによって、遠
隔光コネクタへ簡単に変換することができる。このタイ
プのファイバ光ケーブルもまた、Ｇａｌｉｌｅｏ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｒｐ．社によって製作
されており、それは、上記コネクタに用いたものと同様
なファイバプレートで両端を終端した可撓性のファイバ
光ケーブルで構成されている。この可撓性イメージ導管
の一端を、本コネクタの一方の半部を構成するファイバ
プレートに突き当て、そしてその可撓性イメージ導管の
他端を本遠隔光コネクタ半部のファイバプレートに突き
当てることによって、１つの可撓性平行ファイバ光リン
クと成すことができる。本コネクタの一方の半部上の諸
ＬＥＤが発した光は、各ＬＥＤにたまたま重なったいく
つかのファイバ（各ファイバは１つのＬＥＤよりかなり
小さい）により上記ケーブルに沿って伝達されることに
なる。そして次に、その光は、遠隔受信器に転送される
ことになり、これにより、あたかもその元の接続方式の
ファイバプレートが単に分厚くなったかのように、イメ
ージ及びＬＥＤと受信器との間の位置合せ状態を保つ。
ケーブルは、数メートル又はそれ以上の長さのものが可
能である。このファイバケーブルの挿入によるロスは、
概ね５０％程度にすぎず、またそれに要する位置合せ許
容誤差は、ファイバプレート・コネクタの半部間に要求
されるものと同じである。然しながら、注目すべきこと
は、ある応用分野においては、コスト面や他の要因を考
慮して、上述したＤＯＣの小レンズ実施例で説明したよ
うな標準的な通信用光ファイバを用いることが好ましく
なることがある。

【００６３】図６に示した本発明のこの代替実施例で
は、位置合せが容易になること（対向する検出器とＬＥ
Ｄとは依然として位置合せしなければならないが、ファ
イバ光プレートはどれに対しても位置合せする必要がな
い）や、小レンズ式のＤＯＣに比較して光学的クロスト
ークが低くまた収集効率が増す（より高い光学的スルー
プット）、という特徴を有しており、また本代替実施例
は、高度の平行性をもちしかも容易に位置合せできる遠
隔光コネクタへ簡単に変換することができる。

【００６４】ＩＦＰをエネルギー転送媒体としてＤＯＣ
内に使用すると、イメージング効率又はスループット
は、放出光の５０％以上が検出器上に結像するようなも
のとなることが予想できる。クロストークについては、
２つのファイバプレートを通って結像する逸脱光は、５
０ミクロンまでに５０％以下にまで落ち、従って、クロ
ストークは最少限になって、ほぼ７５ミクロンのピッチ
が可能となる。こうしたイメージング素子は位置合せの
必要がなく、何故ならば、上に示したようにそのファイ
バは、典型的には各々の径が６ミクロン以下（また３ミ
クロン径の細さともなる）であり、一方、ＬＥＤの径は
約５０ミクロンであるからである。加えて、ＩＦＰによ
る代替は、コスト的に低くて、安定性が高く（ガラスを
用いて製作）、密閉性がありしかも信頼性のあるもので
ある。

【００６５】上述した特徴によって、ＤＯＣの製作に対
するＩＦＰ使用によるアプローチが非常に魅力的なもの
となっているが、別の応用分野、即ち、ＩＦＰや小レン
ズを用いてＤＯＣを製作したときには容易に到達できな
い目標を達成することが重要な応用分野が、依然として
ある。例えば、クロストークの可能性を実質上取り除く
ことが重要な応用分野がある。また、ＩＦＰをより安価
なデバイスに置き換えてコストを削減することも重要と
なることがある。

【００６６】上記に示したように、ＩＦＰは約５０％の
光の透過を可能としている。しかし、このロスの高い割
合の元は、ファイバ間の隙間にあるガラスにあり、この
中に、ＬＥＤから光が直接入り込むかまたは光がそれら
ファイバ内の不完全部から散乱して入り込むことがあ
る。こうした光がそのＩＦＰの出口側から出るのを防止
するため、イメージング応用方面においては、各ファイ
バに薄い吸収体層（ＥＭＡ，郭外吸収体）をコートした
り、またその隙間領域の一部に特殊な光吸収ガラスを充
填したりすることが通常行われている。こうした処置
は、光学的クロストークを防止するために必要であり、
また、これは、本発明のある種の実施例を用いることが
できるような多くの応用方面においても、光学的クロス
トークを抑制するために必要となるものである。

【００６７】次に、本発明のもう１つの代替実施例は、
エネルギー転送ファイバプレート（ＥＴＦＰ）を用いる
ものであり、このプレートは、ＤＯＣのエネルギー転送
媒体として、ＬＥＤと同一（又は僅かに大きい）径を有
しまた検出器と同一（又は僅かに小さい）径を有する複
数のファイバから成る構成のものである。このＥＴＦＰ
を有するその代替的ＤＯＣ構成は図７に示してある。

【００６８】この図７は、ＤＯＣの上半部及び下半部を
示しており、その上半部用の支持体は番号７０１で、そ
してその下半部用の支持体は番号７０２で指示してあ
る。図７におけるＬＥＤチップアレイ及び検出器チップ
アレイ７０３〜７０６は、図６のアレイ６１１〜６１４
のそれぞれに対応したものである。

【００６９】各コネクタ半部に結合していたＩＦＰの代
わりに、例えば光ガイド７１５等の複数の光ガイド（又
は導波路）のアレイをＥＴＦＰ７２０及び７２５内に含
むように示してある。各光ガイドは、図７に示している
ように、１つのＬＥＤ又は検出器に対し位置合せしてあ
る。

【００７０】この図７に示したもののような構成を用い
れば、ＩＦＰを製作するのに用いるほぼ６ミクロンのフ
ァイバの代わりに、径が５０から１００ミクロン程度の
ファイバアレイが必要となることになる。このＥＴＦＰ
のある好適実施例に従えば、コアとクラッドとの屈折率
に大きな差があるステップ−インデックス・ファイバを
使用して、ほぼ１の開口数（ＮＡ）となるようにするこ
とができる。このほぼ１の開口数（ＮＡ）のためには、
約２０％の屈折率差のものを用い、これは、約１％の屈
折率差しかない約０．２の開口数の伝送ファイバとは対
照的である。

【００７１】上記ＩＦＰに比べてエネルギー転送効率が
より大きくなるのは、ＬＥＤからの光が隙間領域に直接
入り込むことができないからであり、また周囲部分から
隙間領域への不完全性に起因する散乱の割合が非常に少
なくなることになるからである。あるＥＴＦＰ内のこの
隙間領域は、非常に厚くすることができ、１ミクロン程
度の上記の薄いＥＭＡコーティングに比較して１００ミ
クロンまたはそれ以上のオーダーにすることができる。
これらの要因の結果、クロストークを相当低減すること
ができる。

【００７２】ＩＦＰに対してＥＴＦＰを使用する際のト
レードオフは、在来のＩＦＰを製作するのに使用されて
いる技術を、ＥＴＦＰの製作に対し容易に適合させるこ
とができないことである。これは、ファイバの精密な位
置決めの必要性に起因したものである。治具内にファイ
バを位置決めし、そして次にそれらを接合剤或はフリッ
トガラスでその位置にて固定する、ということは可能で
ある。然しながら、このＥＴＦＰは、ファイバガラスの
代替物としての特別に作った光導波路を用いて、より簡
単に製作（より低コストで）することもできる。この導
波路アレイは、当業界では公知の技術によって、適当な
平滑で硬い基板上にてポリマーから形成することができ
る（Ｆ．Ｚｅｒｎｉｋｅの“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎａ
ｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｐａｓｓｉｖｅ
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”，Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐ
ｔｉｃｓのＣｈａｐｔｅｒ ５，Ｔ．Ｔａｍｉｒ編集
（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ
１９７９）を参照のこと）。このＥＴＦＰに必要な導
波路アレイ製作のための非常に有効な方法は、感光性の
ポリマーの使用を含むものであり、このポリマーは、標
準的なリソグラフィ技術にて使用して、ステップ−イン
デックスのポリマー製光導波路（これは、本願が基礎と
する米国出願と同時係属中の１９９０年３月１６日出願
の米国特許出願第０７／４９５，２４１号（ＩＢＭ整理
番号Ｙ０９８９−０８６）に記載されており、この出願
内容はこの言及により本開示に含めることとする）を作
ることができる。この後者の製作方法は、高い縦横比が
実現可能であるために、この導波路の横断面が略々方形
という個性的な特性を与えるものである。 上記の導波
路の特性は、低損失（＜０．３ｄＢ／ｃｍ）、低クロス
トーク、高縦横比、及び高い対環境安定性（光学上２３
５℃までクリアしている）である。このような導波路
は、ガラス−ファイバ式のＥＴＦＰの長所を全部提供す
るものである。加えて、これらは、標準的なリソグラフ
ィ技術で得られる分解能及び位置合せ許容誤差にて、基
板とは独立の多層プレーナー構造を作るのに使用でき、
これによってファイバを治具内に位置決めしそして固定
するという問題を除いている。同時にこの光導波路（Ｅ
ＴＦＰ）は、敏感な受信器チップ及び送信器チップ並び
にそれらの電気的相互接続部材に対し耐久性のある保護
コーティングを与えるようになっている。

【００７３】幾つかの構成案が、そのような光導波路に
基づくＥＴＦＰを実現するために可能である。適当な高
さの開口数（ＮＡ）は、例えば光導波領域としてエポキ
シ（屈折率ｃａ．１．６）を使用しそしてメタクリレー
ト（屈折率ｃａ．１．４）を使用することによって得る
ことができる。そのポリマーは、適当な基板上に所望の
厚さまでコートし、そして次にパターン形成処理をなす
ようにすることができる。このパターン形成処理した構
造体は、次に適当な長さに割ることができる。これらパ
ターン形成処理した導波路区分は、次にコネクタの各上
半部へ“縁にて”置いてＥＴＦＰとして作用するように
することができる。

【００７４】ＤＯＣに導波路を用いることの長所は、そ
の導波路を先細りにすることができるということにあ
る。例えば、導波路の狭い方は、ＬＥＤ及び検出器との
境界面に設け、そしてコネクタの境界面で径がより大き
くなるようにテーパ状にすることができる。これは、コ
ネクタ半部とこれの相片のコネクタ半部との位置合せ許
容誤差が実質的に増すことを意味している。また、注目
されることは、これらＥＴＦＰが、その下にある送信器
チップ及び受信器チップを保護することであり、これは
ＥＴＦＰが機械的衝撃からのシールドとしてまた密閉シ
ールの１部材として作用することにより生ずる。

【００７５】また、本発明では、ＥＴＦＰを含んだＤＯ
Ｃと共にＲＯＣを使用することも意図している。上記の
ような通信用ファイバアレイを用いてＲＯＣを製作する
ことは、前述したように可能である。

【００７６】ＲＯＣ自体に焦点を置いた本発明のこの実
施例では、ファイバ光リボン等の標準ファイバ光伝送ケ
ーブルからＲＯＣを製作することを意図している。この
ようなＲＯＣは、他のデータ伝送応用方面で使用されて
いるケーブルと互換性がある、という長所をもつことに
なる。上記のリボンは、例えばＡＴ＆Ｔから市販されて
おり、２５０ミクロン中心の接続した可撓性ファイバの
線状アレイから構成されている（１リボンにつき２〜９
６ファイバということで購入することができる）。

【００７７】これらマルチモードファイバを用いること
は、ケーブルのクロストークの可能性を除くことにな
る。ＬＥＤに適切な電力供給をなすことにより、そのフ
ァイバリボンによって、数百メガビット／秒で数十メー
トルの距離の伝送が可能となる。ＤＯＣの各半部がＥＴ
ＦＰを備えた本発明の実施例においては、ＲＯＣコネク
タの端部をそのＥＴＦＰに対し特にかみ合うようにでき
る、と示唆しておく。

【００７８】光導波路は扇状構造として作用するように
容易に設計することができるので、この形態のＥＴＦＰ
では、光デバイスの間隔を近接させることができ（これ
によりコストを最小限にする）、またファイバとの適切
なインターフェースを可能にすることができる。それら
ファイバは、先に言及した標準的なガラス製リボンファ
イバ、又はプラスチック製リボンファイバ（比較的に安
いが高減衰率であるので短距離用としてだけ適当であ
る）とすることができる。

【００７９】当業者には容易に理解されるように、標準
的なＩＦＰに比べてこのＥＴＦＰの長所は、位置合せの
必要性を代償として得られるものである。然しながら、
その必要とする位置合せは、ＥＴＦＰ及び／又は伝送ケ
ーブルを使用する応用方面においては実現できるもので
ある。

【００８０】ＤＯＣの前述した実施例の何れに於ても、
機械的な位置合せガイド（例えば、ピン−イン−ホール
によって）を設けて、ＤＯＣの１方の半部内の諸ＬＥＤ
がそのＤＯＣの他方の半部内の諸検出器と並ぶようにす
ることが必要となる。よって、これらＬＥＤと検出器の
位置をそれらの機械的な位置合せガイドに合わせるよう
な位置合せ法を提供することが望ましい。

【００８１】このような位置合せの単純な方法について
は、以下に詳述するが、これは、ＥＴＦＰの位置合せに
まで容易に拡張できるものであって、基準マークの位置
合せの原理に基づいたものである（受動的なレーザーフ
ァイバ位置合せ用の基準マークの位置合せ原理は、同時
に係属中の米国出願第５４２，２７１号，１９９０年６
月２２日出願（ＩＢＭ整理番号Ｙ０９９０−００５に対
応）に詳述されており、これは、言及により本開示に含
める）。

【００８２】この位置合せ法は、ＤＯＣの各半部が、Ｌ
ＥＤ／検出器チップ（図７におけるチップ７０５及び７
０６等）を収容するベース（図７におけるベース７０２
等）と、例えばＥＴＦＰのようなエネルギー転送媒体を
収容するカバーと、を含むと仮定したものである。更
に、それらカバー及びベースにはそれぞれそれら２つの
パーツの精密な位置合せのための位置合せピンが嵌合で
きる２つの精密ボア孔が設けられることも仮定してい
る。

【００８３】それらのピンは位置合せ中にだけ一時的に
用い、そして位置合せ後取り除くようにしてもよい。位
置合せ手順がＤＯＣの各半部に対し完了すると、カバー
及びベースを相互に（ねじや接着剤等によって）接合で
きることになる。尚、接続（差し込み）及び接続解除
（抜き取り）の操作中において、（製作完了した）ＤＯ
Ｃの２つの半部の適切な位置合せ状態を確保するため
に、上記の同じ穴を引き続き使用するようにしてもよ
い。

【００８４】ＤＯＣの各半部に対する位置合せ手順の
間、ＬＥＤ及び受信器チップを先ずベース内に置きそし
てそれへの接着の準備をする。次に、特殊な基準マーク
をもったガラス製位置合せプレートを使う。そのような
基準マークは例えば、その位置合せプレートがＬＥＤチ
ップ又は検出チップに対し適切な並置状態になった時
に、１つの基準マークが各能動素子（即ち、各能動ＬＥ
Ｄ又はセンサ領域）を囲むことになるように、作ること
ができる。ある完全な位置合せ治具は、ベース及びカバ
ーにある上記の位置合せ穴に対応する２つの穴をもった
ハウジング内に載置した、位置合せプレートからなる構
成である。その位置合せ治具及びベースの互いに対応す
る穴内のピンを用いて、その位置合せ治具を、その基準
マークが基本的に対応するチップに接触するようになる
まで下げ、そして次に、それらチップを操ってその能動
領域が顕微鏡で見て互いに整列するようにする。整列し
た後、それらチップを、例えばエポキシ又ははんだによ
って、接合できることになる。当業者であれば、この手
順がどのようなエネルギー転送媒体を用いようとも問題
なく使用できることは、理解されよう。

【００８５】ＥＴＦＰ位置合せもそれと同様に実行する
ことができる。先ず、ＥＴＦＰを、所与のＤＯＣ半部の
カバー内に大まかに配置する。次に、位置合せ治具を、
そのカバーに近接した位置まで位置合せピンを用いて配
置し、そしてＥＴＦＰを操ることにより、これが、位置
合せプレート上の基準マークがそのＥＴＦＰの導波路
（又はファイバ）と整列するような位置となるようにす
る。次に、そのＥＴＦＰを適当な接着剤を用いてカバー
に接合する。

【００８６】この最終の操作では、そのカバーを、ＤＯ
Ｃの各半部のベースに対し位置合せピンを再度使って接
合する。各コネクタのＤＯＣの各半部を、これと同様に
して位置合せすることにより、ＩＦＰを使った時にはＬ
ＥＤ−検出器間、そしてＥＴＦＰを使った時にはＬＥＤ
−導波路−検出器間の完全な位置合せを保証することが
できる。

【００８７】これらの操作は、ロボット式制御の下、パ
ターン認識技術を用いて実行することができる。その場
合には、上記の基準マークは、コンピュータ・メモリ内
に“ソフト”基準マークとして記憶するようにでき、こ
れによって、物理的な位置合せ治具を操作することは不
要とすることができる。

【００８８】ＥＴＦＰを用いたＤＯＣの半部と組み合わ
せて使用するＲＯＣの場合には、ケーブル中のファイバ
がそのＥＴＦＰ中の導波路（又はファイバ）に対して正
確な位置となるように、そのＤＯＣ半部に機械的に位置
の合ったコネクタを構成する必要がある。ここでは、フ
ァイバから成る“リボン“ケーブルを使用すると仮定す
る。そのようなリボンは、市販されており（例えば、Ｃ
ｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ Ｗｏｒｋｓ社）、それは、
多数の個別のファイバを一列で横に束ねたものから構成
されている。その個々のファイバの外被径は厳しく管理
されているため、またそれらファイバは緊密に束ねられ
ているため、外被−外被間の間隔、中心−中心間の間隔
もまた、良好に制御されている（典型的には２５０ミク
ロン）。（Ｍ．Ｊ．Ｓａｕｎｄｅｒｓ及びＷ．Ｌ．Ｐａ
ｒｈａｍの「ＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｉｎｃａ
ｌ Ｊｏｕｒｎａｌ」，第５６巻，第１０１３頁〜第１
０１４頁，１９７７年，を参照のこと）。その製作は、
例えば、以下の通りに進める。即ち、ファイバケーブル
を成すいくつかの上記リボンのファイバの皮を剥した端
部を、ある特殊な治具内の穴に先ず挿入する。次に、そ
れら全てのファイバをある適当なプラスチックにびん詰
めにすることにより、位置を固定する。次に、位置合せ
ピンを予め取り付けてあるＲＯＣハウジングを、それら
のピンを位置決めするのにその同じ治具内の穴を用いな
がら、そのびん詰めしたファイバと接合するようにす
る。ここで必要となる位置合せ許容誤差は約１０ミクロ
ン大であり、これはレーザ−シングルモードファイバ間
の位置合せに要する１ミクロンの許容誤差とは対照的で
ある。

【００８９】このＲＯＣは、可撓性が必要とされるよう
な機器（例えばプリントヘッドや記録ヘッドをプリンタ
やディスク駆動アセンブリ内の駆動デバイスに接続する
ため）内で使用することができる。

【００９０】ここで、このＲＯＣに対し、ファイバ・リ
ボンではなく個別のファイバの集まりの使用が要望され
ていると仮定する。この目的のため、本発明のもう一つ
の実施例では、多数のファイバを平行に使用するような
応用（例えばＲＯＣやセンサ用）に対し、光ファイバの
取り付け及び位置合せのために位置決めプレートを使用
することを考えている。その一つの方法について、以下
に説明するが、これは、ファイバ・アレイを、長いバン
ドルの各端部に堅固（中間では可撓性）に保持するた
め、またそのアレイを各端部にあるデバイスまたはファ
イバプレートに位置合せするための方法である。

【００９１】本発明のこの代替実施例で意図しているこ
の方法は、可撓性のファイバアレイであってそのバンド
ルの各端部を例えば末端プレートによって堅固に保持し
たファイバアレイから、ＲＯＣを製作する、ということ
に関係したものである。そのプロセスは、そのファイバ
・アレイを、ＲＯＣ各端部とかみ合うコネクタ内の発光
位置及び検出位置に対し位置合せすることを含んでい
る。即ち、このプロセスは、（１）ＲＯＣ用の末端プレ
ートに、ファイバが挿入できるような位置決め用穴をパ
ンチする工程、（２）それらファイバをその位置決め用
穴に挿入する工程、そして（３）末端プレートを形成す
べくそれらファイバの位置を保持して、ＲＯＣを接続す
べきデバイス内の発光位置及び光検出位置にそれらファ
イバが位置整合した末端プレートを形成する工程、から
成っている。

【００９２】上記の挿入の後、ファイバは、速効硬化性
又はＵＶ硬化性のエポキシ接着剤によって位置を保持
し、そしてその後、より恒久的な固定を行う。組立は、
末端プレートを研磨した表面に対し保持して行って、フ
ァイバ（これらは、光学的インターフェースのために平
坦で滑らかな端部をもつように予めカットしてある）の
良好な垂直方向位置合せを与えるようにすることができ
る。センサやプリントヘッド又は記録ヘッドの相互接続
に対しては、それらファイバの総数は、中位の１６〜２
０程度であり、従ってマイクロマニピュレータを用いた
手による組立は、比較的早くできる。１００以上のファ
イバが必要なデバイスの相互接続に対しては、自動化式
の組立プロセスを考えることができる。

【００９３】上記末端プレートの組立の後、そのケーブ
ルの可撓性部分は適当に（例えば、重合体物質から成る
可撓性スリーブ内に）パッケージし、そしてその端部は
所望の通りに装着できることになる。それらは、末端プ
レート及びチップ上の基準マークによって配置した後、
検出器及び／又はＬＥＤが露出したチップに対しＵＶ硬
化性エポキシを用いて恒久的に接着するようにすること
ができる。ある種の応用方面では、それら末端プレート
の内面に光吸収表面層をコーティングして、逸脱光の散
乱を最少とすることが望ましい場合がある。ファイバプ
レートへの取り付けは、そのプレートの下にあるチップ
上の基準マーク（そのプレートの上部にて結像する）を
介して行うようにすることができる。その像は、下方に
あるチップに対する位置合せに使用することができる。
着脱自在な取付けのためには、末端プレートに対し、そ
の注入モールドプロセスの間に、冷凍コンテナー上のリ
ップに非常に似た精密なモールドリップを設けることが
できる。上記のパンチした穴は、このリップに関して位
置決めし、そしてそのリップにマッチするように研磨し
たファイバプレートは、チップ上に位置決めして取り付
け、これにより、末端プレートが食いついた時に適切な
位置整合状態となるようにする。これは、エリアアレイ
コネクタの組立や再加工に特に有効となるものである。

【００９４】図８は、本発明のその特徴を意図したアセ
ンブリを示したものである。詳細には、図８は、末端プ
レート８０１、位置決めリップ８０２、及び発光位置及
び光検出位置８１０及び８１１上にファイバ（ファイバ
８０５及び８０６等）を保持して位置合せするための複
数の開口部（例えば、開口部８０３及び８０４）につい
て示している。デバイス８１０及び８１１の像は、８１
２及び８１３にてそれぞれに示してあり、それらは、フ
ァイバプレート８２５の頂部に現れることになる。

【００９５】本発明の代替の実施例では、他の位置合せ
手段、例えば滑動機構又はピンを、位置決めリップ８０
２の代わりに或はこのリップ８０２に追加して用い、こ
れにより末端プレート８０１をセンサ又はエネルギー転
送デバイス（例えば、小レンズアレイやファイバプレー
ト等）の上方に適切に位置決めすることを意図してい
る。

【００９６】末端プレート８０１のような末端プレート
は、ポリイミド、シリコン、エポキシ、或は薄い金属シ
ートから製作することができる。即ち、原理的には、基
板のパラメータ（例：熱膨張係数）にマッチするよう選
択する限り、適切な特性を有する如何なるシート材料で
も使用可能である。

【００９７】上記の穴は、パンチ又はドリルであけるこ
とができる。生産ベースに必要な精度でこれをなす装置
は、市販されている。実際、その１つの代替方法は、適
当な穴をもった治具プレート内に全てのファイバを保持
し、それらファイバの底部を加熱し、そして、その熱い
ファイバをパンチとして使って重合体シートに穴をあけ
ることである。もしそれらファイバの外面に熱活性化接
着剤を塗布することができれば、これにより一工程で穴
をあけ、挿入、そして、保持を提供できることになる。
この工程の後、それらファイバの底部を磨いて光学材料
を露出させる。金属層に対しては、パンチングが、コス
ト、信頼性、及び操作の容易性のために、より好まし
い。数枚のプレートを積み重ね、そして同時にまとめて
パンチすることにより、コネクタアセンブリの整合を促
進することができる。ファイバの挿入を助けるために、
円錐状のパンチ、ドリル、又は化学エッチング等が用い
ることができる。実際、ある応用方面では、穴を標準的
なホトレジスト技術を用いてパターン形成し、そしてエ
ッチングするようにできる。また別の製造方法はモール
ドであり、マスターモールド内のコアによってそれらの
穴を形成するようにする。また、ある種の応用方面で
は、プラスチック注入モールドが十分な精度となること
がある。

【００９８】以上に説明したものは、上述の目的を全て
満たす方法、装置及び製造プロセスである。当業者には
判るように、以上の記述は、単に例示及び説明という目
的のために行ったものである。これは、全てを網羅した
ものでも、また本発明を上記の開示した形態そのものに
限定する意図のものでもなく、従って、明らかに多くの
変更／変形が上記の教示内容に照らして可能である。例
えば、空間的な光変調器等の光変調デバイスを、本発明
の精神又は範囲から逸脱せずに、上記の相互接続構造体
全ての中の発光デバイスの代わりに使用することが可能
である。

【００９９】以上の諸実施例及び諸々の例は、本発明の
原理やその実際的応用を最善の方法で説明するために示
したものであり、それによって、他の当業者が本発明を
種々の実施例においてまた種々の変更を伴って、最善の
方法で使用することができるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ＥＭＩ及びクロストークを引き起こす
ピン−イン−ホール・コネクタ及びエッジカード・コネ
クタ（電気機械式コネクタ）に付随するインダクタンス
（Ｌ）及びキャパシタンス（Ｃ）を示す図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例の一般化したレイア
ウトを示しており、これではエネルギー転送媒体として
小レンズアレイを用いた直接光コネクタ（ＤＯＣ）を示
してある。

【図３】図３は、図２のレイアウトのタイプのＤＯＣの
上半部及び下半部を示しており、このＤＯＣの各半部
は、小レンズダブレットの２つの平凸小レンズ・アレイ
の内の一方に接着してある。このＤＯＣの接続解除時の
分離平面は、それら小レンズアレイ間の接触面である。

【図４】図４（Ａ）及び（Ｂ）は、各コネクタ半部に接
着する小レンズダブレットの半部をもった対称型ＤＯＣ
の不整合の許容誤差について示している。

【図５】図５は、遠隔の相互接続を容易にすべくＤＯＣ
に差し込むことができる遠隔光コネクタ（ＲＯＣ）を示
す図である。

【図６】図６は、本発明の一実施例を示す図であり、そ
のＤＯＣの各半部は、エネルギー転送媒体としてイメー
ジング・ファイバプレート（ＩＦＰ）を採用している。

【図７】図７は、本発明の一実施例を示す図であり、そ
のＤＯＣの各半部は、エネルギー転送媒体としてエネル
ギー転送ファイバプレート（ＥＴＦＰ）を採用してい
る。

【図８】図８は、位置決めプレートを示す図であり、こ
のプレートは、本発明の１つの特徴に従って、小レン
ズ、ＩＦＰ又はＥＴＦＰ等の光学式イメージング素子に
位置合せした後の光ファイバを、本願教示に従って製作
したＤＯＣ内に取付けるために使用することができる。

【符号の説明】

１ ピン ２ ピン ３ ピン Ｌ インダクタンス Ｃ キャパシタンス ２０１ コネクタ上
半部 ２０２ ＬＥＤチツプ ２０３ 検出器チツ
プ ２０４ ＬＥＤチツプ ２０５ 検出器チツ
プ ２１０ 小レンズアレイ ３０１ 直接光コネクタ（ＤＯＣ）の上半部 ３０２ ＤＯＣの下半部 ３０４ 小レンズア
レイ ３０５ 小レンズアレイ ３２０ 支持体 ４０１ 小レンズダブレット ４０１Ａ 小レンズ
ダブレット半部 ４０１Ｂ 小レンズダブレット半部 ４０２ 検出器 ４０３ ＬＥＤ ５０１ ＤＯＣ半部ユニット ５０２ ＬＥＤチツ
プ ５０３ 検出器チツプ ５０４ ベース ５０５ 小レンズアレイ ５０６ 遠隔光コネ
クタＲＯＣ ５０７ 末端プレート ５５０ ファイバ ５５１ ファイバ ６０１ イメージング・ファイバ光プレート（ＩＦＰ） ６０２ ＩＦＰ ６０３ エポキシ ６０４ エポキシ ６０５ コネクタ上
半部 ６０６ コネクタ下半部 ６１１ 検出器チツ
プ ６１２ ＬＥＤチツプ ６１３ ＬＥＤチツ
プ ６１４ 検出器チツプ ７０１ ＤＯＣ上半
部の支持体 ７０２ ＤＯＣ下半部の支持体 ７０３ 検出器チツ
プ ７０４ ＬＥＤチツプ ７０５ ＬＥＤチツ
プ ７０６ 検出器チツプ ７１５ 光ガイド ７２０ エネルギー転送ファイバプレート（ＥＴＦＰ） ７２５ ＥＴＦＰ ８０１ 末端プレー
ト ８０２ 位置決めリップ ８０３ 開口部

フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ディーン・ブレワー ドイツ連邦共和国1000 ベルリン 30、 ノレンドルフシュトラーセ 26番地 (72)発明者 ミッチェル・シモンズ・コーヘン アメリカ合衆国10562、ニューヨーク州 オシニング、グレゴリー・レーン 23 番地 (72)発明者 グレン・ウォルデン・ジョンソン アメリカ合衆国10598、ニューヨーク州 ヨークタウン・ハイツ、バーチ・スト リート 2819番地 (72)発明者 イスマイル・セヴデット・ノヤン アメリカ合衆国10566、ニューヨーク州 ピークスキル、メイン・ストリート 1235番地 (72)発明者 モデスト・マイケル・オプリスコ アメリカ合衆国10541、ニューヨーク州 マホパック、センター・ロードアール アール 12 (72)発明者 マーク・ビー・リッター アメリカ合衆国06804、コネチカット州 ブルックフィールド、ビヴァリー・ド ライブ 16番地 (72)発明者 デニス・リー・ロジャーズ アメリカ合衆国10520、ニューヨーク州 コロトン−オン−ハドソン、アンバ ー・ドライブ 72番地 (72)発明者 ジーニン・マデリン・トレウェラ アメリカ合衆国10566、ニューヨーク州 ピークスキル、テイラー・アベニュー ４番地 (56)参考文献 特開 昭63−56612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5579（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−26052（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−101249（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的に伝送するデータを送受信するた
   めの直接光コネクタであって、 ａ） 単一チップ上に形成した光放出デバイス・アレイ
   を含む第１部材と、 ｂ） 前記第１部材と再接続可能に形成し、前記光放出
   デバイス・アレイの対応する光放出デバイスとそれぞれ
   位置整合しかつ単一チップ上に形成した光検出デバイス
   ・アレイを含み、前記第１部材と接続するときは前記第
   １部材の光放出デバイスと前記光検出デバイスにより第
   １の複数のデバイス対を形成する第２部材と、 ｃ） 前記第１の複数のデバイス対における各デバイス
   対のデバイス間に挿置し、前記各デバイス対の各デバイ
   ス間に光学的通信チャネルを形成し、空気を伝播媒体と
   して用いて前記各デバイス対のデバイス間で光のイメー
   ジングをなすのに使用する小レンズ・アレイを含むエネ
   ルギ-転送媒体とを有する直接光コネクタ。
2. 【請求項２】 前記第１部材は、さらに単一チップ上に
   形成した光検出デバイス・アレイを含み、 前記第２部材は、さらに単一チップ上に形成した光放出
   デバイス・アレイを含み、該光放出デバイス・アレイの
   各光放出デバイスは、前記第１部材に含まれる光検出デ
   バイス・アレイの対応する光検出デバイスとそれぞれ位
   置整合して、前記第１部材と前記第２部材を接続すると
   きは前記第２部材の光放出デバイスと前記第１部材の光
   検出デバイスにより第２の複数のデバイス対を形成し、 前記エネルギー転送媒体は、さらに前記第２の複数のデ
   バイス対の各デバイス対のデバイス間に挿置され、前記
   各デバイス対のデバイス間に光学的通信チャネルを形成
   する追加の小レンズ・アレイを含む請求項１に記載の直
   接光コネクタ。
3. 【請求項３】 前記小レンズ・アレイが、小レンズ・ダ
   ブレットを含む請求項１又は２記載の直接光コネクタ。
4. 【請求項４】 前記ダブレットの各半部を、前記第１及
   び第２部材のそれぞれに担持すると共に、前記各半部の
   分離平面を前記第１及び第２部材を接続した時に前記各
   半部の前記小レンズが位置整合するように配置した請求
   項３記載の直接光コネクタ。
5. 【請求項５】 電気的に伝送するデータを送受信するた
   めの直接光コネクタであって、 ａ） 単一チップ上に形成した光放出デバイス・アレイ
   を含む第１部材と、 ｂ） 前記第１部材と再接続可能に形成し、前記光放出
   デバイス・アレイの対応する光放出デバイスとそれぞれ
   位置整合しかつ単一チップ上に形成した光検出デバイス
   ・アレイを含み、前記第１部材と接続するときは前記第
   １部材の光放出デバイスと前記光検出デバイスにより第
   １の複数のデバイス対を形成する第２部材と、 ｃ） 前記第１の複数のデバイス対における各デバイス
   対のデバイス間に挿置し、前記各デバイス対の各デバイ
   ス間に光学的通信チャネルを形成し、前記デバイス間に
   直接的な光学式接続を形成する複数個の光イメージング
   ・ファイバを含み、該ファイバの径はその端部を前記デ
   バイスに対して位置整合せずに配置できる程に十分に小
   さくなっているエネルギー転送媒体とを有する直接光コ
   ネクタ。
6. 【請求項６】 電気的に伝送するデータを送受信するた
   めの直接光コネクタであって、 ａ） 単一チップ上に形成した光放出デバイス・アレイ
   を含む第１部材と、 ｂ） 前記第１部材と再接続可能に形成し、前記光放出
   デバイス・アレイの対応する光放出デバイスとそれぞれ
   位置整合しかつ単一チップ上に形成した光検出デバイス
   ・アレイを含み、前記第１部材と接続するときは前記第
   １部材の光放出デバイスと前記光検出デバイスにより第
   １の複数のデバイス対を形成する第２部材と、 ｃ） 前記第１の複数のデバイス対における各デバイス
   対のデバイス間に挿置し、前記各デバイス対の各デバイ
   ス間に光学的通信チャネルを形成し、前記デバイスに位
   置整合してそのデバイス間に直接的な光学式接続を形成
   する少なくとも１つの導波路を含むエネルギー転送媒体
   とを有する直接光コネクタ。