JP4833599B2 - 複数のボード間で光相互接続を行う光装置 - Google Patents
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Description
概して、ドーターボードの送信機6で生成された光信号(光線)は、一群の光ファイバによってボードから各自の送信ポート120へルーティングされ、光ファイバはファイバアレイ20のように一緒に製造されることが望ましい。光ファイバ群中の光線の各々は宛先のドーターボードを有する。送信ポート120はこれらの光線を結合し、各々をスラブウエーブガイド110に結合し、各自の光経路に沿って宛先のドーターボード用の受信ポート130(即ち、宛先ドーターボードのための光ビームを受信するように割り当てられた受信ポート130)に伝搬するようにする。スラブウエーブガイド110内での光線の伝搬は、図1にて太い破線で示されている。各受信ポート130はそこに向けられた光線(光信号)を収集し、収集した光線を別のファイバアレイ20に搬送し、収集された光線を宛先のドーターボードに搬送する。ポート120,130の中で及びスラブウエーブガイド110の中で、光線の各々は典型的には四角形断面を有する(即ち、断面は円形又は楕円形である必要はない。)。光学の技術分野で知られているように、光線の断面はいかなる形状の断面でもよく、円形の断面に限定されない。ファイバアレイ20内の光コアは、好ましくは低損失性材料より成り、光損失を更に減らすように円形断面を備えてもよい。MTコネクタ及びフェルール(ferrule)を有するファイバアレイ20は、数百に及ぶチャネル数を商業的に利用可能である。ファイバコアのピッチ間隔50μm乃至100μmのオーダーで非常に小さくすることができる。送信機6の製造の一部として、VCSEL装置の配列はこれらのピッチ間隔に合わせて半導体基板上に容易に形成可能である。同様に、受信機7を形成する一部として、フォトダイオード装置の配列はそれらのピッチ間隔に合わせて半導体基板上に容易に形成可能である。
ポート220,230の各々は例示的なポート250で示されるように(僅かな相違はあっても)同じ基礎構造を有してもよい。ポート250はアダプタ252より成り、アダプタはファイバアレイ20のファイバ端部を受け、コア層14、複数のウエーブガイド160及び複数のマイクロレンズ170のレベルに合わせて関連するファイバコアをスラブウエーブガイド110のエッジに結合する。各ウエーブガイド160は、ファイバアレイ20の対応するファイバコアに直面するよう位置づけられる第1端部と、各自のマイクレンズ170の一面に結合される第2端部とを有する。ポート250が送信ポート220として機能する場合に、各自のマイクロレンズポート170は光ビームのビーム幅を広げ、スラブウエーブガイド110上で実質的に平行な又は交差する光ビームを宛先のドーターボードの受信ポート230への各自の光経路に沿って結合する。ウエーブガイド160及びマイクロレンズ170の双方は会クラッディング層として層112、それらのコア層として層114及びそれらの上位クラッディング層として層116を有する。更に、ウエーブガイド160はある量だけ長さに沿って曲げられており、その量は各自のマイクロレンズ170が宛先のドーターボードの受信ポートに直面することを可能にする量である。ポート250が受信ポート230として機能する場合には、各自のマイクロレンズ170は送信ポート220によりそこに仕向けられるようにスラブウエーブガイド110からの光ビームを結合し、その光をウエーブガイド160内に収束させる。各ウエーブガイド160は好ましくは受信するマイクロレンズ170に結合され、長さ方向に沿ってある量だけ曲げられており、その量は各自のマイクロレンズ170が光ビームを与える送信ポート220に直面することを可能にする量である。
少なくとも3個であるN個の複数の電子素子の間で光相互接続を行う光装置であって:
上表面及びコア層を有し、光ビームがコア層内を複数の方向に伝搬できるようにし、光ビームが実質的に互いに干渉せずに互いに交差できるようにするスラブウエーブガイド;
複数のN個の受信ポート;及び
複数のN個の送信ポート;
を有し、各受信ポートは各自の電子素子用に割り当てられ;
各送信ポートは各受信ポートに関連付けられ、関連付けられた受信ポートのものと同じ電子素子に割り当てられ、各送信ポートは関連する電子素子からの複数の光ビームを受信し、受信した光ビーム各々を光経路に沿ってスラブウエーブガイド上で受信ポートに送信し、送信ポートはスラブウエーブガイド内で複数の光経路を与え;
各受信ポートは、少なくとも2つの異なる送信ポートから送信された複数の光信号をスラブウエーブガイドから受信するように構築され;及び
少なくとも2つの光経路が互いに交差する;
ことを特徴とする光装置。
送信ポートが第1のラインに沿ってスラブウエーブガイドの第1側面に設けられ、受信ポートが第2のラインに沿ってスラブウエーブガイドの第2の側面に設けられる
ことを特徴とする付記1記載の光装置。
送信ポートが円又は楕円の第1の弓形部に沿ってスラブウエーブガイドの第1側面に設けられ、受信ポートが円又は楕円の第1の弓形部に沿ってスラブウエーブガイドの第2側面に設けられる
ことを特徴とする付記1記載の光装置。
スラブウエーブガイドがスラブウエーブガイドの第1側面に沿って設けられるミラー構造より成り、送信ポート及び受信ポートがスラブウエーブガイドの第2側面に沿って設けられる
ことを特徴とする付記1記載の光装置。
少なくとも1つのポートが:
第1光学面及び第2光学面を有するプレーナマイクロレンズ;及び
スラブウエーブガイド内に設けられ、自身とスラブウエーブガイドとの間で光を結合するように構成される光偏向子;
を有し、前記プレーナマイクロレンズ及び前記光偏向子はプレーナマイクロレンズの第2光学面及び光偏向子の間に光を結合可能にするように設けられる
ことを特徴とする付記1記載の光装置。
少なくとも1つのポートが光ウエーブガイドより成り、光ウエーブガイドは、第1端部、マイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第2端部、第1及び第2端部間に沿って光が伝搬する長さ部分、及び長さ部分に垂直な幅部分を有し、幅部分は長さ部分より小さい
ことを特徴とする付記5記載の光装置。
マイクロレンズが基板上に形成され、マイクロレンズの第2光学面がスラブウエーブガイドの上表面の地点の上に設けられ、少なくとも1つのポートが上表面の前記地点に設けられた反射面を有し、反射面はマイクロレンズの第2光学面及び光偏向子の間で光ビームを結合可能である
ことを特徴とする付記5記載の光装置。
反射面がマイクロレンズと同一基板上に形成される
ことを特徴とする付記7記載の光装置。
基板が少なくとも1つの端部を有し、反射面が前記少なくとも1つの端部に設けられ、スラブウエーブガイドが凹部を有し、該凹部は基板の前記少なくとも1つの端部及び前記反射面を受け入れるように構成される
ことを特徴とする付記8記載の光装置。
反射面がスラブウエーブガイド内に形成される
ことを特徴とする付記7記載の光装置。
基板が少なくとも1つの端部を有し、マイクロレンズが出力ビームを前記少なくとも1つの端部に仕向け、スラブウエーブガイドが凹部を有し、該凹部は基板の前記少なくとも1つの端部を受け入れるように構成される
ことを特徴とする付記10記載の光装置。
光偏向子が回折格子、ミラー及びプリズム偏向子の少なくとも1つから構成される
ことを特徴とする付記5記載の光装置。
光偏向子がスラブウエーブガイドの少なくともコア層に設けられたプリズム偏向子より成り、プリズム偏向子は、少なくとも3つの側面と、スラブウエーブガイドのコア層の屈折率とは異なる屈折率とを有する
ことを特徴とする付記5記載の光装置。
前記少なくとも1つのポートは送信ポートであり、
プレーナマイクロレンズは第1光学面で入力光線を受信し、第2光学面で視準された又はクロスコリメートされた光線を出力し、及び
光偏向子は第1の光経路に沿ってマイクロレンズからの出力光線を受信し、第2の光経路とは異なる第2の光経路に沿って光線をスラブウエーブガイドに偏向する
ことを特徴とする付記5記載の光装置。
前記少なくとも1つのポートが受信ポートであり、
光偏向子がスラブウエーブガイドのコア層からの光ビームを受信し、受信された光ビームは第1の光経路に沿って伝搬し、光偏向子は偏向した光ビームを出力し、偏向した光ビームは第1の光経路とは異なる第2の光経路に沿って伝搬し、
プレーナマイクロレンズは第2光学面で偏向した光ビームを受信し、及び
プレーナマイクロレンズは偏向した光の焦点を合わせ、第1光学面で出力光線を生成するよう構成され、該出力光線は第1のビーム幅より小さな第2のビーム幅を有する
ことを特徴とする付記5記載の光装置。
スラブウエーブガイド内に設けられ且つ第1光学面及び第2光学面を有する第1のプレーナマイクロレンズを少なくとも1つの送信ポートが有し、第1のプレーナマイクロレンズは第1光学面で入力光線を受信し、第2光学面で第1の光経路に沿って伝搬する諮詢された又はクロスコリメートされた光ビームを出力し、及び
スラブウエーブガイド内に設けられ且つ第1光学面及び第2光学面を有する第2のプレーナマイクロレンズを受信ポートが有し、第2のプレーナマイクロレンズは第1のマイクロレンズによる視準された又はクロスコリメートされた光ビーム出力を第2光学面で受信するよう位置づけられ、受信される光ビームは第1のビーム幅を有し、第2のプレーナマイクロレンズは受信される光ビームの焦点を合わせ、第1のビーム幅より狭い第2のビーム幅を有する出力光線を生成し、出力光線は第2のマイクロレンズの第1光学面から発信される
ことを特徴とする付記1記載の光装置。
第1のプレーナマイクロレンズはクロスコリメートされた光線を出力するよう構成される
ことを特徴とする付記16記載の光装置。
入力光線を受信する第1端部と、第1のマイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第2端部と、第1及び第2端部の間の長さ部分とを有する光ウエーブガイドを更に備え、光ウエーブガイドは該光ウエーブガイド内の光伝搬方向に垂直な幅部分を有し、該幅部分は光ウエーブガイドの長さ部分より短く、光ウエーブガイドの少なくとも一部は長さ部分に沿って湾曲している
ことを特徴とする付記16記載の光装置。
第2のマイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第1端部と、第2端部と、第1及び第2端部の間の長さ部分とを有する光ウエーブガイドを更に備え、光ウエーブガイドは該光ウエーブガイド内の光伝搬方向に垂直な幅部分を有し、該幅部分は光ウエーブガイドの長さ部分より短く、光ウエーブガイドの少なくとも一部は長さ部分に沿って湾曲している
ことを特徴とする付記16記載の光装置。
第1のマイクロレンズはスラブウエーブガイドの少なくともコア層に形成されたレンズギャップを有し、レンズギャップは第1のマイクロレンズの第2光学面を規定する少なくとも1つの湾曲面を有する
ことを特徴とする付記16記載の光装置。
第1のマイクロレンズのレンズギャップは、第1のマイクロレンズの第2光学面を規定する第1湾曲面と、第1のマイクロレンズアレイの追加的な光学面を規定する第2湾曲面とを有する
ことを特徴とする付記20記載の光装置。
第1のマイクロレンズのレンズギャップは、スラブウエーブガイドのコア層の屈折率とは異なる屈折率を有する材料で充填される
ことを特徴とする付記20記載の光装置。
第2のマイクロレンズはスラブウエーブガイドの少なくともコア層に形成されたレンズギャップを有し、該レンズギャップは第2のマイクロレンズの第2光学面を規定する少なくとも1つの湾曲面を有する
ことを特徴とする付記16記載の光装置。
第2のマイクロレンズのレンズギャップは、第2のマイクロレンズの第2光学面を規定する第1湾曲面と、第2のマイクロレンズのアレイの追加的な光学面ンを規定する第2湾曲メントを有する
ことを特徴とする付記23記載の光装置。
第2のマイクロレンズのレンズギャップは、スラブウエーブガイドのコア層の屈折率とは異なる屈折率を有する材料で充填される
ことを特徴とする付記23記載の光装置。
光相互接続を行う光装置であって、
上表面及びコア層を有し、コア層内の複数の方向に光ビームを伝搬可能にするスラブウエーブガイド;
スラブウエーブガイド内に設けられ、第1光学面及び第2光学面を有し、第1光学面で入力光線を受信し、第1の光経路に沿う視準された又はクロスコリメートされた光線を第2光学面で出力する第1のプレーナマイクロレンズ;
スラブウエーブガイド内に設けられ、第1光学面及び第2光学面を有し、第1のマイクロレンズで視準された又はクロスコリメートされた光線出力を第2光学面で受信するように位置づけられた第2のプレーナマイクロレンズ;
スラブウエーブガイド内に設けられ、第1光学面及び第2光学面を有し、第1光学面で入力光線を受信し、第2の光経路に沿う視準された又はクロスコリメートされた光線を第2光学面で出力する第3のプレーナマイクロレンズ;
スラブウエーブガイド内に設けられ、第1光学面及び第2光学面を有し、第3のマイクロレンズで視準された又はクロスコリメートされた光線出力を第2光学面で受信するように位置づけられた第4のプレーナマイクロレンズ;
を有することを特徴とする光装置。
電気的にアクティブな光電装置を通過せずに光線が第1のマイクロレンズから第2のマイクロレンズに伝搬し、電気的にアクティブな光電装置を通過せずに光線が第3のマイクロレンズから第4のマイクロレンズに伝搬するようにスラブウエーブガイドが構成される
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第1及び第3のプレーナマイクロレンズの少なくとも1つが、クロスコリメートされた光線を生成するよう構成される
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第1及び第3のプレーナマイクロレンズが、異なるレンズ構成を有する
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第1及び第2のマイクロレンズが第1の距離間隔だけ離間され、第3及び第4のマイクロレンズが第2の距離間隔だけ離間され、第1及び第2の距離間隔は異なる
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
入力光線を受信する第1端部と、第1のマイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第2端部と、第1及び第2端部の間の長さ部分とを光ウエーブガイドが有し、光ウエーブガイドは光ウエーブガイド内の光伝搬方向に垂直な幅部分を有し、幅部分は光ウエーブガイドの長さ部分より短く、光ウエーブガイドの少なくとも一部が長さ部分に沿って湾曲している
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第2のマイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第1端部と、第2端部と、第1及び第2端部の間の長さ部分とを有する光ウエーブガイドを更に備え、光ウエーブガイドは該光ウエーブガイド内の光伝搬方向に垂直な幅部分を有し、該幅部分は光ウエーブガイドの長さ部分より短く、光ウエーブガイドの少なくとも一部は長さ部分に沿って湾曲している
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第1のマイクロレンズはスラブウエーブガイドの少なくともコア層に形成されたレンズギャップを有し、レンズギャップは第1のマイクロレンズの第2光学面を規定する少なくとも1つの湾曲面を有する
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第1のマイクロレンズのレンズギャップは、スラブウエーブガイドのコア層の屈折率とは異なる屈折率を有する材料で充填される
ことを特徴とする付記33記載の光装置。
第2のマイクロレンズはスラブウエーブガイドの少なくともコア層に形成されたレンズギャップを有し、該レンズギャップは第2のマイクロレンズの第2光学面を規定する少なくとも1つの湾曲面を有する
ことを特徴とする付記26記載の光装置。
第2のマイクロレンズのレンズギャップは、スラブウエーブガイドのコア層の屈折率とは異なる屈折率を有する材料で充填される
ことを特徴とする付記35記載の光装置。
光相互接続を行う光装置であって、
上表面、上表面の周囲に設けられた少なくとも1つの端部、コア層内で複数の方向に光線を伝搬可能にするコア層を有するスラブウエーブガイド;
スラブウエーブガイドの前記少なくとも1つの端部に設けられ、第1の光ファイバ及び第2の光ファイバを少なくとも受け入れるアダプタであって、光ファイバの各々はファイバコアをそれぞれ有し、光ファイバのファイバコアをスラブウエーブガイドのコア層のレベルに実質的に整合させるように構成されるアダプタ;
スラブウエーブガイド内に設けられ、第1光学面及び第2光学面を有し、第1の光ファイバのファイバコアに光学的に結合され、スラブウエーブガイド内で第1の光経路に沿って伝搬する光を光学的に結合するように構成される第1のプレーナマイクロレンズ;及び
スラブウエーブガイド内に設けられ、第1光学面及び第2光学面を有し、第2の光ファイバのファイバコアに光学的に結合され、スラブウエーブガイド内で第2の光経路に沿って伝搬する光を光学的に結合するように構成される第2のプレーナマイクロレンズ;
を有し、第1及び第2の光経路は並行ではない
ことを特徴とする光装置。
第1のプレーナマイクロレンズが、第1の光経路に沿って伝搬する視準された又はクロスコリメートされた光線を第2光学面で出力するように構成される
ことを特徴とする付記37記載の光装置。
第1のプレーナマイクロレンズは、スラブウエーブガイドからの光線を第2光学面で受信する
ことを特徴とする付記37記載の光装置。
第1及び第2のプレーナマイクロレンズは、異なるレンズ構成を有する
ことを特徴とする付記37記載の光装置。
第1端部と、第1のマイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第2端部と、第1及び第2端部の間の長さ部分とを第1の光ウエーブガイドが有し、第1の光ウエーブガイドは第1の光ウエーブガイド内の光伝搬方向に垂直な幅部分を有し、幅部分は第1の光ウエーブガイドの長さ部分より短く、第1の光ウエーブガイドの少なくとも一部が長さ部分に沿って湾曲している
ことを特徴とする付記37記載の光装置。
第1端部と、第2のマイクロレンズの第1光学面に面するよう設けられた第2端部と、第1及び第2端部の間の長さ部分とを有する第2の光ウエーブガイドを更に備え、第2の光ウエーブガイドは該第2の光ウエーブガイド内の光伝搬方向に垂直な幅部分を有し、該幅部分は第2の光ウエーブガイドの長さ部分より短く、第2の光ウエーブガイドの少なくとも一部は長さ部分に沿って湾曲している
ことを特徴とする付記41記載の光装置。
第1のマイクロレンズは、スラブウエーブガイドの少なくともコア層に形成されたレンズギャップを有し、該レンズギャップは第1のマイクロレズの第2光学面を規定する少なくとも1つの湾曲面を有する
ことを特徴とする付記37記載の光装置。
第1のマイクロレンズのレンズギャップは、スラブウエーブガイドのコア層の屈折率とは異なる屈折率を有する材料で充填される
ことを特徴とする付記43記載の光装置。
光相互接続を行う光装置であって:
上表面と、コア層内の複数の方向に光ビームを伝搬させるコア層と、上表面に形成され少なくとも下位のコア層まで伸びる凹部とを有するスラブウエーブガイド;
基板上に形成され、第1光学面及び第2光学面を有するプレーナマイクロレンズであって、前記基板はスラブウエーブガイドの凹部に設けられた少なくとも1つの端部を有し、プレーナマイクロレンズの第2光学面は前記少なくとも1つの端部に面するプレーナマイクロレンズ;及び
プレーナマイクロレンズの第2光学面及びスラブウエーブガイドのコア層の間で光を反射させるよう設けられた反射面;
を有することを特徴とする光装置。
プレーナマイクロレンズが、第1光学面で入力光線を受信し、視準された又はクロスコリメートされた光線を第2光学面で出力する
ことを特徴とする付記45記載の光装置。
前記反射面が、プレーナマイクロレンズと同一基板上に形成され、スラブウエーブガイドの凹部に設けられる
ことを特徴とする付記45記載の光装置。
前記反射面が、スラブウエーブガイドに設けられる
ことを特徴とする付記45記載の光装置。
スラブウエーブガイドに設けられ、反射面に光を又は反射面からの光を結合するよう位置づけられた光偏向子を更に有する
ことを特徴とする付記45記載の光装置。
光偏向子が回折格子、ミラー及びプリズム偏向子の少なくとも1つから構成される
ことを特徴とする付記45記載の光装置。
第1端部と、マイクロレンズの第1光学面に面する第2端部と、第1及び第2端部の間に沿って光が伝搬する長さ部分と、該長さ部分より短く該長さ部分に垂直な幅部分とを有する光ウエーブガイドを更に備える
ことを特徴とする付記45記載の光装置。
5 ドーターボード
6 光信号送信部
7 光信号受信部
10 基板
20 ファイバアレイ
100 光装置
110 スラブウエーブガイド
112 下位クラッディング層
114 コア層
116 上位クラッディング層
118 ミラー構造
120 送信ポート
130 受信ポート
150 ポート
152 アダプタ
154 受信開口
158 マイクロレンズモジュール
159 剛直な基板
160 ウエーブガイド
170 プレーナレンズ
178 ギャップ
180 リフレクタ
181 面
182,183 チルトミラー
190 凹部
194 段差部
195 偏向素子
200 光装置
220 送信ポート
230 受信ポート
250 ポート
252 アダプタ
256 ギャップ
300 光装置
Claims (1)
- 光ファイバを通じて送信ポートに結合された光信号送信部と光ファイバを通じて受信ポートに結合された光信号受信部とをそれぞれが有する複数のボードと、
少なくともコア層を有するスラブウェーブガイドと
を有し、該スラブウェーブガイドは、
前記複数のボードのうちの何れかのボードに結合された送信ポートからの光信号が、前記コア層の中で、前記複数のボードのうちの他のボードに結合された受信ポートへ進むように、前記光信号を偏向させる送信側偏向子と、
該何れかのボードに結合された受信ポートが、前記他のボードに結合された送信ポートからの光信号を前記コア層を介して受信するように、該光信号を偏向させる受信側偏向子と
を有し、前記複数のボードに結合された複数の送信ポートは、前記スラブウェーブガイドの上部表面において、円又は楕円の一部をなすように弓状に設けられ、前記複数のボードに結合された複数の受信ポートは、前記上部表面において、前記円又は楕円の別の部分をなすように、前記複数の送信ポートに対向して弓状に設けられている、複数のボード間で光相互接続を行う光装置。
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