JP5582588B2

JP5582588B2 - 光ファイバ相互接続デバイス

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Publication number: JP5582588B2
Application number: JP2012522802A
Authority: JP
Inventors: ボーウェン、テリー、ピー．
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-07-19
Also published as: IL216900A; JP2013500507A; US20110026875A1; US8031993B2; IL216900A0; EP2460042A1; CN102472870A; CN102472870B; WO2011016833A1; AU2010281698A1; EP2460042B1; TW201129834A; KR20120037955A; KR101364291B1

Description

本発明は、総括的には光ファイバデバイスに関し、特に、コンパクトな直角型光源射光（launch）組立体を可能にする成形された光ファイバ端面鏡を有する相互接続デバイスに関する。

光ファイバは、多様な用途で使用されている。デジタルデータ（音声データを含む）伝送用媒体として光ファイバを使用することは、光伝送システムで利用可能な帯域が高信頼性を有し且つ広いので、より一般的になりつつある。これらのシステムに欠かせないのは、光信号を送受信するための光組立体である。

光信号を伝送するための従来のデバイスの一つに、光ファイバを固定するために内部に形成された溝を有するシリコン基板を具備するものがある。この基板は、光組立体用の主な基礎として作用すると共に、光ファイバを固定位置に固定するよう作用する。従来の溝は、好適には、基板が光ファイバをその長さに沿って保持する２個の側壁と鏡デバイスとして使用される端面とを有するように基板をエッチングすることにより、Ｖ字形状に形成される。従来のＶ溝は特定ピッチαを有する。このピッチαは、Ｖ溝の側壁と、Ｖ溝がエッチングされる上面すなわち基準面との間の角度である。側壁及び端面の各々は、シリコンの結晶構造のため、基準面から54.7°の精確な角度で形成されるのが代表的である。

動作中、従来のデバイスのＶ溝の端面は、光ファイバに射光するために鏡として使用されるように、金属化されている。具体的には、光源は、Ｖ溝端面鏡へ円錐状の光線を放出する。Ｖ溝端面鏡は、光ファイバの一端を通って光を反射する。上述したように、Ｖ溝端面の表面は、基準面から精確に54.7°の角度である。このように、光は、基準面から約-9.3°で光ファイバを通ってＶ溝端面鏡で反射する。しかし、光ファイバの一端を通って射光するためにＶ溝の端面鏡を使用する今日のデバイスは、多くの光を光ファイバの軸から外れて反射させてしまい、信号伝送性能が最適ではないという結果となる。

本発明に係る相互接続デバイスは、少なくとも１本の溝を有する基板を具備する。この溝は、第１及び第２の側壁と、これら側壁の一端に配置された第１端とを有する。相互接続デバイスはまた、溝に配置された光ファイバを有する。この光ファイバは、円柱状本体、この円柱状本体の一端に形成された端面、及びこの端面に形成された多面鏡を有する。相互接続デバイスは、光ファイバを通って射光するために多面鏡に光を伝送するよう構成された光源をさらに有する。

本発明の一実施形態に係る典型的な相互接続デバイスを上から見た斜視図である。本発明の一実施形態に係る、図１に示された典型的な相互接続デバイスを下から見た斜視図である。本発明の一実施形態に係る、図１及び図２に示された基板の平面図である。本発明の一実施形態に係る、図３に示された基板の断面図である。本発明の一実施形態に係る、図１に示された相互接続デバイスに取り付けられた光ファイバの側断面図である。本発明の一実施形態における光ファイバに形成された多面鏡の概略図である。図６に示された多面鏡の正面図である。図６に示された多面鏡を形成するために行われる複数の切断部を示す側面図である。最初の切断が行われた後の図８に示される光ファイバの正面図である。

以下、添付図面を参照して本発明を例示により説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る典型的な相互接続デバイス１０を上から見た斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る図１に示された典型的な相互接続デバイス１０を下から見た斜視図である。相互接続デバイス１０は、２個の部分２１，２３を有する基板２０を具備する。各部分２１，２３は少なくとも１本の溝２２を有する。相互接続デバイス１０はまた、各溝２２に配置された光ファイバ３０を有する。一実施形態において、光ファイバ３０は、多面端面鏡１１０（図５参照）を有するマルチモード光ファイバである。光ファイバ３０は約80μｍの外径を有する。任意であるが、光ファイバ３０はシングルモードファイバであってもよい。本明細書で説明される相互接続デバイス１０は、任意のタイプの光ファイバと共に作動するよう構成されてもよいことを理解されたい。

相互接続デバイス１０はまた、光ファイバ３０を通って各検出器３２に光線を送信するよう構成された光源４０を具備する。典型的な実施形態において、光源４０は面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。任意であるが、光源４０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は別の半導体発光デバイスとして具現化されてもよい。面発光レーザーは、その上面から直交する光線を放出するよう構成された半導体レーザーダイオードである。作動時に、面発光レーザーは、光ファイバ３０の側を通って（例えば、光ファイバのクラッド層を通って）光線を発する。次に、光は、多面端面鏡１１０で反射され、光ファイバ３０を通って検出器３２に伝送される。

図１を再度参照すると、一実施形態において、検出器３２は、光ファイバ３０から光信号を受容するよう構成される。例えば、検出器３２は、基板２０に上に構成され、コンタクト３４、コンタクト３６、基板バイア３８（図５参照）及びフレキシブル回路２７０を介して図２に示される受信回路２９２に電気接続される。コンタクト３４，３６を用いた光源４０及び検出器３２の接続については、さらに詳細に後述する。

典型的な実施形態において、相互接続デバイス１０は、基板２０に形成されたＮ本の溝２２を有する。また、相互接続デバイス１０はＮ本の光ファイバ３０を有し、各光ファイバ３０は各溝２２にそれぞれ配置される。さらに、相互接続デバイス１０はＮ個の光源４０を有し、各光源４０は、各溝２２に取り付けられた各光ファイバ３０を通って光を伝送する。一実施形態において、Ｎは１より大きい数である。任意であるが、Ｎは１であってもよい。本明細書に示された典型的な実施形態において、Ｎは６である。

図３は、本明細書の一実施形態に係る図１及び図２に示された基板の部分２１の平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る図３に示された基板の断面図である。基板の部分２１は基板の部分２３とほぼ同じであるので、以下では基板の部分２１のみを説明することを理解されたい。典型的な実施形態において、基板２０は、複数のＶ形状溝２２を形成するようエッチングされたシリコンウエハである。Ｖ形状溝２２を含む基板２０は、基板２０に結合された様々な部品を能動整合させる必要性を実質的に無くすか低減する光実装プラットフォームとして機能する。より具体的には、光学的に整合される部品は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って互いに対して精確な空間的関係で保持されねばならない。（ｚ軸は慣例により光軸である。）

光部品をプラットフォームに整合させるために、一般に二つの整合方法、すなわち能動整合及び受動整合がある。能動整合において、光部品は、プラットフォーム上に載置されるが、プラットフォームに固定される前に、光信号が部品を通って伝送されながら最適な光性能を与えるよう操作される。最適な性能が一旦得られると、部品はプラットフォームに取り付けられる。受動整合においては、位置決め構造すなわち整合構造が、部品に、及び部品が実装されるプラットフォームに直接形成される。次に、部品は、整合構造を用いてプラットフォームに配置され、所定位置に取り付けられる。典型的な実施形態において、相互接続デバイス１０は、光部品を基板２０に受動整合できる様々な整合構造を有する。このような整合構造の一つは、図３に示されたＺ軸すなわち光軸２４に沿って光ファイバ３０を整合することを可能にする溝２２である。他の整合構造については詳細に後述する。典型的な実施形態において、各Ｖ溝２２は、複数のＶ溝２２が平行な構成で配列されるように、Ｚ軸２４に沿って整合される。

典型的な実施形態において、基板２０は、基板２０に取り付けられる光部品のための基礎である。さらに、基板２０は、基板２０に取り付けられる光部品を支持し整合させるための基幹として作用する。基板２０は、Ｖ溝２２を形成するためにエッチング又は機械加工できる硬い材料で製作される。例えば、基板は、結晶形態、高分子材料、ガラス材料、セラミック材料、例えば、金属の酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物やケイ化物、又は半金属、及びこれらの組合せを有する基本材料から製作されてもよい。他の適当な材料には、水晶材料及び金属材料がある。典型的な実施形態において、基板２０は、シリコン材料、例えばシリコンウエハを用いて製作される。

図４を再度参照すると、各Ｖ溝２２は、第１側壁４２、第２側壁４４及び底面４６を有する。第１側壁４２、第２側壁４４及び底面４６の組合せは、平坦な底面４６を有するほぼＶ形状の溝を形成する。このＶ形状溝２２は、底面４６の反対側に形成された開口４８を有する。この開口４８は、基板２０の表面７６に溝幅５０を有する。溝幅５０は、光ファイバ３０が溝２２内に少なくとも部分的に配置できるように底面４６の幅５２より大きい。開口４８の溝幅５０は約125〜175μｍの範囲内である。典型的な実施形態において、溝幅５０は、約80μｍの直径を有する光ファイバが溝２２内に配置できるように、約150μｍである。

図３を再度参照すると、各溝２２はまた、第１端５４と、溝２２の末端５８に形成された開口５６とを有する。具体的には、側壁４２，４４、底面４６、第１端５４及び開口５６の組合せは、光ファイバが挿入できるように上面及び末端で開放するＶ形状溝を区画する。典型的な実施形態において、図３に示されるように、各溝２２は、所定距離６０だけ隣接する溝２２から離れている。この所定距離６０は、第１溝６４の中心線６２から隣接する溝６８の中心線６６までを計測される。所定距離６０は、溝２２の幅５０に基づく。例えば、典型的な実施形態において、光ファイバ３０の直径は約80μｍであり、所定距離６０は約250μｍである。また、光ファイバ３０が80μｍより大きな直径を有する場合、所定距離６０は250μｍより大きくてもよい。さらに、光ファイバ３０が80μｍより小さな直径を有する場合、所定距離６０は250μｍより小さくてもよい。

図４に示されるように、各Ｖ形状溝２２はまた、所定深さ７０を有して形成される。この所定深さ７０は、溝２２に設置される光ファイバの直径に基づく。例えば、典型的な実施形態において、光ファイバ３０は約80μｍの直径を有し、例えば、光コア及び光コアを取り囲むクラッド材料の直径は約80μｍである。この場合、所定深さ７０は80μｍより大きい。典型的な実施形態において、溝２２の深さ７０は、光ファイバが溝２２の底面４６に接触しないように、溝２２内に設置される光ファイバの直径より大きい。溝の幅５０は、光ファイバの一部が、溝２２が形成される基板２０の表面７６上に延びると共に、受動整合のために光ファイバが溝の側壁４２，４４のみに接触するように選択される。溝２２の幅５０及び深さ７０は、溝２２内に設置される光ファイバの直径に基づいて決定されることを理解されたい。

Ｖ溝２２は、エッチング工程で基板２０に形成される。典型的な実施形態において、Ｖ溝２２は、ウエットエッチング工程を用いて基板２０に区画される。極めて精確なウエットエッチング法がドライエッチングよりも容易に大規模に行なうことができるので、低コスト及び正確性の観点から、ウエットエッチングが好適である。従って、好適な一実施形態において、基板２０は結晶形態を有するので、予測通りの形状を有するＶ形状溝２２を形成するのにウエットエッチング法を使用できる。

図４に示されるように、溝の側壁４２，４４及び第１端５４は、所定角度７４に各々エッチングされる。一実施形態において、所定角度７４は、53〜56°の範囲である。典型的な実施形態において、所定角度は約54.7°である。この所定角度７４は、Ｖ溝がエッチングされる基板２０のＶ溝側壁４２，４４及び表面７６間の角度を指す。所定角度７４は、使用されるエッチング技法及びエッチングされる材料に依存する。例えば、シリコンの結晶構造のため、予測可能で極めて精確な54.7°の角度は、シリコンにウエットエッチングされたＶ溝で実現できる。

図５は、各溝２２内に設置された典型的な光ファイバ３０を示す側断面図である。光ファイバ３０は、コア１００と、コア１００を取り囲むクラッド層１０２とを有する。また、光ファイバは、クラッド層１０２を取り囲む保護被覆材料１０４を有してもよい。保護被覆材料１０４の一例は図１及び図２に示される。上述したように、典型的な実施形態において、光ファイバ３０は、約80μｍの外径１０６を有する。この外径１０６は、コア１００及びクラッド層１０２の両方を含む。

溝２２の第１端５４は、典型的な実施形態では約54.7°である所定角度７４にエッチングされている。上述したように、少なくとも一つの公知のデバイスは、光ファイバを通って射光するために溝の端部（例えば第１端５４）を利用する。しかし、この従来のデバイスは、多くの光を光ファイバから外れて反射させてしまい、信号伝送性能が最適ではないという結果となる。このように、本明細書で説明する典型的な実施形態において、光ファイバ３０は、多面鏡１１０を有するように形成される。

より具体的には、光ファイバ３０は円柱状本体１１２を有し、円柱状本体１１２はその一端に形成された端面１１４を有する。光ファイバ３０の端面１１４は、多面鏡１１０を形成するよう変更される。具体的には、製作の間、一実施形態では、多面鏡１１０を形成するよう端面１１４が切断（cleave）される。端面の切断は、レーザー切断デバイス（図示せず）を用いて行なうことができる。任意であるが、端面１１４は、光ファイバ端面１１４の一部を除去するのに適当な任意の他のデバイスを使用して切断してもよい。例えば、端面１１４は、エッチング技法を使用したり、端面１１４を研磨したり、ファイバ端面１１４に材料を付加又は除去するためにフォトリソグラフィー技法を使用したりして、多面鏡１１０に形成されてもよい。

典型的な実施形態において、端面１１４をレーザー切断することにより、特定の表面形状、すなわち多面鏡１１０を多モードファイバ端面１１４に加工することができる。さらに、コーティング１１６を端面１１４に施すことにより、一体の多面鏡１１０を含む光ファイバ３０を、光ファイバ３０の中心光軸に恒久的且つ安定的に整合させることができる。一体化された多面鏡１１０及び光ファイバ３０を光源（ＶＣＳＥＬ又はＬＥＤ）に対して位置決めすることにより、特定モードのパワー分布を多モードファイバ導波路に射光することができる。これにより、特定モードパワー分布射光条件用の光源仕様を、簡単で低コストの（環境的及び経時的に）安定したパッケージ法に合致させることができる。より具体的には、多面鏡１００及びウエットエッチングされたＶ溝２２を組み合わせることにより、多面鏡１１０を含む一体化された光ファイバ３０を、Ｖ溝２２を介して基板２０に、簡単な機械的組立体によって高精度に受動整合させることができる。

図６は、光ファイバ３０等の光ファイバにエッチングできる典型的な多面鏡１１０を示す概略図である。図７は、図６に示された多面鏡１１０を前から見た図である。この典型的な実施形態において、多面鏡１１０は、鏡区分（mirror segments）とも称される複数の平坦区分１２０を有する。平坦区分１２０は、光ファイバ３０の縦軸に最適な光反射を与えるようそれぞれ配置又は形成されている。具体的には、平坦区分１２０は、光源４０（図１参照）から放出される光線が最適な角度で各平坦区分１２０に当たり、光線が光ファイバ３０を通って伝送できるように、それぞれがエッチングされる。

図６及び図７に示されるように、各平坦区分１２０は、１対の角度識別子１２２に基づいて配置され又はエッチングされる。この角度識別子（α，β）の対は、Ｚ軸及びＺ軸の45°回転に対し、各平坦区分１２０の複合角度を定める。Ｚ軸は、光ファイバ３０を貫通する中心軸、例えば図３に示される中心線６２又は６６とほぼ平行である。

例えば、図６に示されるように、１個の典型的な平坦区分１３０は、１対の角度識別子（４５，０）を用いてエッチングされる。この場合、平坦区分１３０は、Ｚ軸に対して45°の角度で、且つ平坦区分１３０の面に垂直な軸を形成するＺ軸の45°回転に対して０°の角度で形成される。さらに、別の典型的な平坦区分１３４は、１対の角度識別子（４５，−５）でエッチングされる。具体的には、平坦区分１３４は、Ｚ軸に対して45°の角度で、且つ平坦区分１３４の面に対して−5°の角度でエッチングされる。図６及び図７に示されるように、各平坦区分１２０は、各対の角度識別子（α，β）に基づいて形成又はエッチングされる。典型的な実施形態において、角度識別子（α，β）は、光ファイバ３０を通る光伝送を最適化するよう選択される。

上述したように、各平坦区分１２０は、多面鏡１１０上の具体的な点での光伝送を最適化するよう選択される１対の角度識別子（α，β）を用いて形成される。より具体的には、光ファイバ３０は、平坦区分１２０を定める様々な角度で切断される。例えば、図８は、上述した角度αを形成するために、Ｚ軸に対して施される複数の切断部を示す側面図である。図９は、切断がＺ軸に沿って施された後の光ファイバ３０の正面図である。本明細書に記載された多面鏡１１０を形成する方法は、約80μｍの直径を有する光ファイバに関して記載されていることを理解されたい。しかし、角度識別子及び各平坦区分１２０をエッチングする方法は、光ファイバの直径に基づいて変更可能であることも理解されたい。例えば、光ファイバが125μｍの外径を有することを仮定すると、角度識別子は、125μｍの外径を有する光ファイバを通って光伝送を最適化するよう変更可能である。

図８を再度参照すると、典型的な実施形態において、切断部１の第１部分１５０は、多面鏡１１０を形成するために、光ファイバ３０の第１側１４０から光ファイバ３０の第２側１４２まで形成される。この実施形態において、第１側１４０は、光源４０に近接して配置され、光源４０からの光を受ける。さらに、第２側１４２は、第１側１４０とは反対側でＶ溝２２内に配置される。図７及び図８に示されるように、切断部１の第１部分１５０は、約54.7°の角度で光ファイバをレーザーエッチングすることにより形成される。この例において、角度識別子αは、第１切断部１５０がＺ軸に対して約54.7°の角度で形成されるように、約54.7°の角度である。さらに、生産時間を改善するために、第１接続段部１５０は、光ファイバ３０の全幅に沿って形成される。

切断部１の第２部分１５２は、例えばαが約50°の角度で光ファイバ３０の一部をレーザーエッチングすることにより形成される。図８に示されるように、レーザーエッチング装置は、切断部１の第２部分１５２が光ファイバ３０の第１側１４０から約30μｍの深さで始まり、光ファイバ３０の第１側１４０から約35μｍの深さで終わるように、再配置される。切断部１の第２部分１５２が形成された後、第１平坦区分１６０及び第２平坦区分１６２が形成されることは明らかである。第１平坦区分１６０及び第２平坦区分１６２は図９にも示される。

切断部１の第３部分１５４は、例えばαが約45°の角度で光ファイバ３０の一部をレーザーエッチングすることにより形成される。より具体的には、レーザーエッチング装置は、切断部１の第３部分１５４が第１側１４０から約35μｍの深さで始まり、第１側１４０から約45μｍの深さまで延びるように、再配置される。

切断部１の第４部分１５６は、例えばαが約40°の角度で光ファイバ３０の一部をレーザーエッチングすることにより形成される。より具体的には、レーザーエッチング装置は、切断部１の第４部分１５６が第１側１４０から約45μｍの深さで始まり、第２側１４２で終わるように、再配置される。切断部１の第４部分１５６が成形された後、第３平坦区分１６４及び第４平坦区分１６６が形成されることは明らかである。第３平坦区分１６４は、第２平坦区分１６２から約45μｍの深さまで約45°の角度αで延びる。第４平坦区分１６６は、第３平坦区分１６４から第２側１４２まで約40°の角度αで延びる。第３平坦区分１６４及び第４平坦区分１６６も図９に示される。

図６及び図８を再度参照すると、切断部１の４個の部分（１５０，１５２，１５４，１５６）が図８に示されるようにＺ軸に沿って形成された後、追加の切断部２（１５７）及び切断部３（１５９）は、切断部２及び切断部３が光ファイバ３０の中心光軸から約±５μｍである距離で始まり、光ファイバ３０の縁まで連続し、これにより光ファイバ３０に多面鏡１１０を形成する図６に示されるように、±βの角度でＺ軸の45°回転の周りに形成される。

上述したように、図７及び図８は、80μｍの直径を有する光ファイバに多面鏡の一部を形成するために実行される典型的な切断部を図示し、説明する。別の典型的な実施形態において、125μｍの直径を有する光ファイバは、多面鏡１１０を形成するよう切断できる。例えば、レーザー切断は、光ファイバにわたる切断部が形成されると調整される。より具体的には、最初の32.5μｍのｙ軸移動については、ｚ軸の移動は、Ｚ軸又は例えば光ファイバ３０の中心光軸６２，６４に対して54.7°傾斜した切断を与えるようにプログラムされている。ｙ軸の次の20μｍの移動については、ｚ軸移動は52°の角度がプログラムされている。この後、50°の角度を与える５μｍのｙ軸移動があり、次に、45°で10μｍ移動した後、40°で５μｍ移動し、最後に、38°で52.5μｍ移動する。垂直方向の輪郭角度が一旦切断されると、光ファイバはＹ−Ｚ平面内で45°だけ回転する。次に、レーザー切断は、ファイバ中心線の投影の周囲に横方向に傾斜する０°、±５°及び±７°の面を新たな面に追加で形成するために使用される。これらの追加の輪郭は、面発光レーザー又はＬＥＤからの光線の横方向の広がりを制限する。

図５を再度参照すると、端面平坦区分１２０がエッチングされた後、反射コーティング１１６が多面鏡１１０の外面に付けられる。動作中、反射コーティング１１６により、光ファイバを通って伝送される光が光ファイバ３０を通って鏡面で反射できるようにする。多面鏡のコーティングを容易にするために、光源４０に隣接する光ファイバの外面の少なくとも一部１１７は、金属化すなわちコーティングを防止するためにマスキングされる。このマスキングされた領域は、多面鏡１１０への及び多面鏡１１０からの光線経路を可能にする窓１１７として作用する。典型的な実施形態において、反射コーティング１１６は、多面鏡１１０、光ファイバ端面のコア及びコアを取り囲む領域の少なくとも一部に直接付けられる。一実施形態において、反射コーティング１１６は、約１μｍの厚さを有する反射性金属材料である。任意であるが、他の反射コーティングを用いてもよい。別の実施形態において、光源４０から放出される光パワーを監視するために、鏡コーティング１１６を通って放出されたパワーの一部が多面鏡１１０を通ること、及び基板２０を通って基板２０の背面に配置された大面積監視検出器（図示せず）に前進させることを可能にする小さな開口１２１を形成してもよい。モードパワー分布用の光源射光の要求事項を満足するために、最低次モードのコンテンツを、この監視機能として使用することができる。

図５に示されるように、相互接続デバイス１０に光ファイバ３０を取り付けるために、光ファイバ３０は、Ｖ溝２２に配置されると共に、光ファイバ３０の一端が溝の第１端５４に接触するまで前方へ押圧される。より具体的には、上述した典型的な実施形態において、平坦区分１２０の少なくとも１個は、光ファイバ３０が第１端５４に接触する際に物理的に表示をするためにエッチングされる。上述した典型的な実施形態において、平坦区分２１２は、約54.7°である角度αを有するようエッチングされる。さらに、第１端５４は、54.7°の角度で形成される。このように、平坦区分２１２は、光ファイバ３０がいつ溝２２に適正に配置されるかを取付け作業者が決定することができるように停止デバイスとしても機能する。光ファイバ３０が第１端５４と接触すると、光ファイバ３０は溝２２内に適正に位置決めされる。さらに、この点において、多面鏡１１０は、シリコンウエハの表面（図１、図３及び図５に示される端面データムＥ）を有するＶ溝の第１端５４の交差点により形成された公知の位置に対して正確に位置決めされる。

次に、光ファイバ３０は、例えば、紫外線接着剤を用いて溝内に固定される。さらに、光ファイバ３０が溝２２内に適正に位置決めされると、光ファイバ３０の少なくとも一部は、寸法Ｄ₁だけ溝２２上に延びる。典型的な実施形態において、Ｄ₁は約3.2μｍであるので、約3.2μｍの光ファイバ３０が溝２２上に延びる。さらに、光ファイバ３０の少なくとも一部は、寸法Ｄ₂だけ溝２２上に延びる。典型的な実施形態において、Ｄ₂は約3.2μｍであるので、約3.2μｍの光ファイバが溝２２の端面データムＥ上に延びる。この位置決めは、光源４０を多面鏡１１０に対して適性に整列させることを可能にする。具体的には、この位置決めにより、光源４０から伝送される光が、上述したように中心に配置された平坦区分１３０（図６参照）に当たることができる。一体の多面鏡１１０を有する光ファイバ３０は、光ファイバ３０の端面１１４が溝２２の第１端５４に接触する際に光源４０と適正に整列するので、鏡区分１３０の中心を光源４０の光開口の中心の下に直接位置決めする。

図５に示されるように、光ファイバ３０が溝２２内に適正に配置されると、光源４０及び光ファイバ３０間に間隙２６０が画定される。典型的な実施形態において、間隙２６０は、透孔性材料２６２で埋められる。典型的な実施形態において、材料２６２は、このインタフェースでの反射を最小にするために光源４０及び光ファイバ３０間の結合を強化するよう選択された屈折率を有する。材料２６２として、パリレン、エポキシ、シリコーン又は多数の透明ダイアンダーフィル材料がある。さらに、材料２６２はまた、光電ダイを環境から保護すると共に、光ファイバ３０の窓面１１７と光源４０間の光インタフェースに水分が入り込むのを防止する。

図１及び図５に示されるように、光源４０を光源ドライバ回路２９０に電気接続できるように、相互接続デバイス１０は、光源４０から、光源４０にパワーを供給する光源ドライバ回路２９０への接地−信号−接地の電気接続を提供するコンタクト３４を用いる。これらのコンタクト３４は、ウエハバイア３８を介してウエハ背面側導電コンタクト３６（図２及び図５参照）に電気接続される。フレキシブル電気回路２７０は、光源ドライバ回路２９０に相互接続デバイス１０を相互接続するのに使用される。こ。

図１を再度参照すると、典型的な実施形態において、各光源４０は、複数の実装パッド２５０を用いて基板２０に固定される。典型的な実施形態において、実装パッド２５０は、第１端５４の端面データムＥから所定距離２５２の位置で基板２０の表面に金属実装パッド２５０を配置させるために、高精度フォトリソグラフィー技法を用いて基板２０上に配置される。さらに、実装タブ２５０は、各溝２２の両側に位置する。典型的な実施形態において、実装パッド２５０のアレーは、光源４０上に形成された別の実装パッドのアレーと整列するよう配置される。このように、実装パッド２５０のアレーの配置は、使用される光源４０に基づいて決定される。別の実施形態において、実装パッド２５０は、めっき又は蒸着を用いて基板２０に取り付けられてもよい。さらに、実装パッド２５０は、金、錫、又は様々な混合比の金錫等の金属材料を用いて製作されてもよい。次に、光源４０を含む光電ダイを実装パッド２５０に整列させる。これは、（ダイの能動光開口に対して精確に配置された）光源上の同じ金属パッドアレーを用いて行われる。錫又は金等の半田は、光源４０上のこの第２金属パッドアレーに追加され、金属パッドアレーと粗い整列した位置に光源４０を基板２０に留めた後、半田はリフローされて所望の位置に光源４０を受動整合する。

光源４０は本明細書では単一で独立した光源として説明され、光源４０はさらにコスト削減するよう複数の光源４０を有する単一のデバイスとして製作されてもよいことを理解されたい。例えば、単一ダイは、各々の変調速度が毎秒10Ｇビットである６個の面発光レーザーのアレーを有するよう製作されてもよい。単一基板２０は、６個の溝のアレー、及び基板に光源を整列させる金属パッドのアレーを有する。よ。

上述したように、典型的な実施形態における相互接続デバイスは、６個の光源４０を有する。各光源４０は、コンタクト３４組を介してそれぞれのフレキシブル回路２７０に結合される。典型的な実施形態において、コンタクト３４は、３個のコンタクト２７２，２７４，２７６を有する組に配列される。コンタクト２７２，２７６は、光源４０を接地するグラウンドとして機能する。さらに、コンタクト２７４は、光源４０を作動させるために光源４０に電気信号を供給する。図５に示されるように、相互接続デバイスは、基板２０の下面２７８に取り付けられた複数の電気コンタクト３６をも有する。典型的な実施形態において、各コンタクト３４組は、基板２０に取り付けられたそれぞれのコンタクトの組、例えばコンタクト３６の組に結合される。例えば、典型的な実施形態において、相互接続デバイス１０は６個の光源４０を有する。各光源４０は３個のコンタクト３４を有し、例えば、コンタクト３４は合計で１８個である。このように、相互接続デバイス１０はまた、基板２０に取り付けられた１８個のコンタクト３４を有する。典型的な実施形態において、各コンタクト３４は、基板２０を通って形成されたバイア３８を用いてコンタクト３６にそれぞれ結合される。このように、典型的な実施形態において、相互接続デバイスは１８個のバイア３８をも有する。組立中、フレキシブル回路２７０は、バイア３８及びコンタクト３４を用いて光源４０に接地及び電力を供給するために、コンタクト３６に結合される。

１０相互接続デバイス
２０基板
２２溝
３０光ファイバ
４０光源
４２第１側壁
４４第２側壁
５４第１端
１１０多面鏡
１１２円柱状本体
１１４端面
１１６反射コーティング
１２０平坦区分
１５０第１部分
１５２第２部分
１５４第３部分
２６０間隙
２６２透孔性材料（封止材料）

Claims

少なくとも１本の溝（２２）を有する基板（２０）と、前記溝に配置された光ファイバ（３０）と、光源（４０）とを具備する相互接続デバイス（１０）であって、
前記溝は、第１及び第２の側壁（４２，４４）、並びに該側壁の一端に配置された第１端（５４）を有し、
前記光ファイバは、円柱状本体（１１２）、該円柱状本体の一端に形成された端面（１１４）、及び該端面に形成された多面鏡（１１０）を有し、
前記光源は、前記光ファイバを通って射光するために前記多面鏡に光を伝送するよう構成され、
前記多面鏡は、前記光ファイバの前記端面に形成された複数の平坦区分（１２０）を具備し、
前記溝の前記第１端は、前記基板の表面とのなす角度が鋭角の所定角度αで形成され、
前記多面鏡の少なくとも１個の前記平坦区分は、前記光ファイバの中心軸（Ｚ軸）とのなす角度が鋭角の前記所定角度αで形成され、
前記光ファイバの前記少なくとも１個の平坦区分は、前記溝の前記第１端に接触することを特徴とする相互接続デバイス。
前記光源は、前記光ファイバの一側に隣接して配置されると共に、前記光ファイバの一側を通って前記多面鏡に光を伝送するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。
前記多面鏡は、該多面鏡の外面に配置された反射コーティング（１１６）を具備することを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。
前記光ファイバは、コアを取り囲むクラッド層を具備し、
前記クラッド層の少なくとも一部の前記光ファイバの前記中心軸とのなす角度は前記角度αで形成されていることを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。
前記多面鏡の少なくとも一部の前記光ファイバの前記中心軸とのなす角度は、前記角度αとは異なる鋭角の角度βで形成されていることを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。
前記多面鏡の第１部分（１５０）は、前記光ファイバの前記中心軸とのなす角度が鋭角の第１角度で形成され、
前記多面鏡の第２部分（１５２）は、前記光ファイバの前記中心軸とのなす角度が前記第１角度とは異なる鋭角の第２角度で形成され、
前記多面鏡の第３部分（１５４）は、前記光ファイバの前記中心軸とのなす角度が前記第１角度及び前記第２角度とは異なる鋭角の第３角度で形成されていることを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。
前記光源は面発光レーザーからなることを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。
前記相互接続デバイスは、前記光源及び前記光ファイバの少なくとも一部の間に形成された間隙（２６０）と、該間隙に配置された封止材料（２６２）とをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の相互接続デバイス。