JP6810596B2 - 波長分割多重デバイス、波長分割多重システム、および波長分割多重デバイスを形成する方法 - Google Patents

波長分割多重デバイス、波長分割多重システム、および波長分割多重デバイスを形成する方法 Download PDF

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Description

本発明は、波長分割多重、詳細には、良好なミスアライメント公差を有する低光損失構造を実現するためにマイクロミラーと共に使用されるレンズ・アレイに関する。
光学システムにおいて総合データ転送速度（aggregate data rate）を向上させるための１つの選択肢は、波長分割多重（ＷＤＭ）を使用して単一の導波路コア内で複数の信号チャネルを送信することである。これによって、チャネル密度を向上させ、同じ数のファイバ・コアを使用して実質的により多くの情報を送ることができる。
近年の取り組みは、ポリマー導波路を光電子チップ・アレイ（ＶＣＳＥＬおよびフォトダイオード）と共に集積化して光伝送システムの帯域幅密度を向上させることに焦点があてられている。量産用の低コスト製造技法が開発されつつある。
しかしながら、従来の製造方法によってＷＤＭを実施する際に、難題がある。典型的には、全反射メカニズムまたは金の金属皮膜を使用するマイクロミラーを使用して、光をＶＣＳＥＬから導波路コア内へ、および導波路コアからフォトダイオードに結合する。しかしながら、これらのマイクロミラーは、関連するスペクトル範囲において波長選択性を有せず、複数の波長を有する光信号に関してはフィルタとして使用することができない。したがって、低コストで容易に製造され、光損失が低く、ポリマー導波路の高いコア密度、および多重化スキームに適合する新しい光学レイアウトが必要である。これは、同一のコア内に異なる波長を有するいくつかの光チャネルを効率的に逆多重化する必要がある受信器にとって特に重要である。光学ミスアライメントに結びつく製造誤差および不規則性は、損失およびビット誤り率を実質的に増加させることがあり、このことは、光リンクにおいて有害である。さらに、高帯域幅に達するためには、小さな活性領域および低いキャパシタンスを有するフォトダイオード・アレイが必要である。
波長分割多重（ＷＤＭ）デバイスは、導波路、および導波路の送信経路に形成されたミラーの上方に配置された結合レンズを含む。ミラーは、送信経路から出る入射光信号を、レンズを通るように反射し、レンズから来る光信号を送信経路内へとさらに反射する。光学チップは、レンズの焦点距離の近くに配置される。光学チップは、第１の波長の光信号を透過させ、第１の波長以外の波長の受信光信号を反射するように構成された光学フィルタを有する。
ＷＤＭシステムは、複数のＷＤＭデバイスを含む。各デバイスは、導波路、および導波路の送信経路に形成されたミラーの上方に配置された結合レンズを含む。ミラーは、送信経路から出る入射信号をレンズを通るように反射し、レンズから来る信号を送信経路内へとさらに反射する。レンズの焦点距離の近くに光学チップが配置される。光学チップは、それぞれの波長の光信号を透過させ、それぞれの波長以外の波長の受信光信号を反射するように構成された光学フィルタを有する。
波長分割多重デバイスを形成する方法は、導波路の送信経路にミラーを形成するステップを含む。ミラー上方の導波路にレンズが取り付けられる。光学チップ・アレイ上にフィルタが形成される。フィルタは、複数の交互する誘電体層を含む。フィルタは、第１の波長を有する受信信号を透過させ、第１の波長以外の波長を有する受信信号を反射するように構成される。光学チップ・アレイは、レンズの焦点距離に配置される。
これらおよび他の特徴ならびに利点は、それらの例示的な実施形態に関する、添付図面と関連して読まれるべき以下の詳細な説明から明らかとなる。
本開示は、以下の図を参照して好ましい実施形態に関する以下の説明において詳細を提供する。
本原理による波長分割多重（ＷＤＭ）システムの図である。 本原理によるレンズおよびミラーを介して光導波路にリンクされた光学チップおよびフィルタの図である。 本原理によるレンズおよびミラーを介して光導波路にリンクされた光学チップおよびフィルタの図である。 本原理によるレンズおよびミラーを介して光導波路にリンクされた光学チップの図である。 本原理によるそれぞれのレンズおよびミラーによって光導波路にリンクされた一続きの光学チップの図である。 本原理によるレンズおよびミラーによって光導波路にリンクされた光学チップおよびフィルタの図である。 本原理によるポリマー導波路層構造の図である。 本原理によるチップ・キャリア層の図である。 本原理による組み立てられたＷＤＭシステムの図である。 本原理によるＷＤＭシステムを製造する方法のブロック／流れ図である。
本発明の実施形態は、導波路コア・アレイの経路にある二重マイクロミラー上方に複光路レンズ・アレイ（double pass lens array）を配置する。逆多重化能力を有する受信器の場合、レンズ・アレイを使用して、マイクロミラーの一方の面によって反射された、導波路面から出て来る光ビームにわずかな傾きを与え、このビームをフォトダイオードチップ・アレイに堆積させたブラッグ誘電体フィルタ上にほぼ垂直の角度で集束させる。波長の１つは、フィルタを通り抜け、フォトダイオード・アレイの活性領域へ伝搬するが、他の波長は、反射されてレンズ・アレイに戻り、このレンズ・アレイを使用して、入射信号をマイクロミラーの第２の面によって反射させた後に、導波路コア内へと戻す。
同じ原理が、光が反対方向に進み、いくつかの波長が各コアに追加された、異なる波長の光を放出するＶＣＳＥＬアレイを使用する、マルチプレクサ機能を有する送信器に適用される。各チャネルに対して、複光路レンズ・アレイを使用して、光を平行にして、誘電体フィルタ上に集束させ、反射光を再集束させることによって導波路コア内へと戻し、全体的なミスアライメント公差を向上させる。
ここで同様の数字が同一のまたは同様の要素を表す図面を参照し、まず図１を参照すると、ＷＤＭデバイス１００が示されている。ＷＤＭデバイス１００は、有機キャリア基板上に構築されてもよく、電気信号を送受信するプロセッサ１０１を含む。デバイス１００の外と通信するために、プロセッサ１０１は、プロセッサ１０１からの電気信号をチップの外に送る光信号に変換する送信経路１１０および受信経路１１２を使用する。送信経路１１０および受信経路１１２に対して、例えば、光信号をそれらの発信元からそれらの送信先へ伝えるためにポリマー導波路が使用されることがある。それぞれの経路は、複数の導波路コアを含んでもよく、各導波路コアが異なる波長の複数の信号を運ぶ。
この特定の例において、送信経路１１０は、それぞれが異なる波長の光を放出する４つのそれぞれの垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical-cavity surface-emitting laser）アレイ１０４と対になった、１組の４つのレーザ・ダイオード・ドライバ・アレイ１０２を含む。レーザ・ダイオード・ドライバ・アレイ１０２の各ドライバは、プロセッサ１０１から電気信号を受信し、ＶＣＳＥＬアレイ１０４のＶＣＳＥＬを駆動して、電気信号を光信号に変換し、この光信号が送信経路１１０の導波路コア内へと結合される。受信経路１１２では、光検出器アレイ１０８およびトランスインピーダンス増幅器アレイ１０６は、受信した光信号をプロセッサ１０１が受信する電気信号に変換する。送信経路１１０および受信経路１１２はそれぞれ、別のボードに信号を運ぶために、光ファイバ・アレイに結合されてもよい。
この設計の実施は、ある種の波長選択性を必要とする。特に、送信経路１１０に沿って、ＶＣＳＥＬアレイ１０４２、１０４３、および１０４４からの光を導波路コアに結合する必要があり、一方で、アレイ１０４１、１０４２、および１０４３からの光を透過させる。同様に、受信経路１１２では、光検出器アレイ１０８は、導波路からの単一波長を検出すべきであり、一方で、他の波長の光を導波路コアの内部に透過させる。
これを達成するために、本実施形態は、ＶＣＳＥＬアレイ１０４、および光検出器アレイ１０８の活性領域に置かれたブラッグ・フィルタを使用する。ブラッグ・フィルタは、単一波長を透過させ、他の波長は反射する。しかしながら、導波路コアからの光ビームは、拡がり角（diverging angle）を有するため、光損失を少なくするように、フィルタおよび導波路コア上に光を集束させるためにいくつかの光学素子が必要である。また、設計は、光路中の構成部品の起こり得るミスアライメントに耐性がある必要がある。特にアレイ１０８で使用されるフォトダイオードの場合、帯域幅を最大化するためにダイオードの活性領域の直径が小さく、信号損失を回避するために光を正しい位置にしっかりと集束させることが重要である。
ここで図２を参照すると、波長分割多重（ＷＤＭ）受信器２００の一部が示されている。導波路コア２０２およびクラッド２０４は、例えば、異なる屈折率を有するポリマー材料から作られている。光ビーム２０６は、導波路コア２０２中を伝播し、いくつかの波長λ１、λ２、λ３、およびλ４を含む。光ビーム２０６は、マイクロミラー２１６の一方の面に投射し、このマイクロミラー２１６が導波路コア２０２の経路から出る光ビーム２０６の方向を変える。マイクロミラー２１６は、例えば、全反射メカニズムによって動作する４５度のエアギャップであってもよい。本実施形態では、ミラーは、ダイシングソーを使用して、またはレーザ溶発によって形成されてもよい。ミラー２１６は、全反射以外のメカニズムが使用されるように金属または他の反射層で被膜されてもよい。
反射光ビームは、導波路クラッド２０４を通り抜けて、ミラー２１６の上方に配置されたレンズ２１４を通過する。レンズ２１４は、例えば、導波路クラッド２０４と同様であってもよいガラスまたはポリマーを含む任意の適切な材料から作られてもよい。レンズ２１４は、光ビーム２１６を光電子デバイス２１２上に集束させる。図示される受信器の場合、光電子デバイス２１２は、フォトダイオードなどの検出器である。光ビーム２０６は、検出器２００の活性領域２１０をカバーするフィルタ層２０８に投射する。フィルタ層２０８は、例えば、光ビーム２０６の単一波長（例えば、λ１）を通過させることができ、他の波長を反射するブラッグ・フィルタであってもよい。レンズ２１４は、光ビーム２０６を垂直に近い角度でフィルタ層２０８に導くように構成されている。ほぼ垂直な角度によって、ブラッグ・フィルタを使用する場合のフィルタ層２０８の偏光依存性が減少し、フィルタ層２０８の効率が向上する。マイクロレンズ・アレイは、例えば、３Ｄ印刷、または例えば、モールドを使用する他の商用技法を使用して製造されてもよい。マイクロレンズ・アレイは、適切な透明な接着剤を用いて導波路クラッド２０４に取り付けられてもよい。レンズ２１４は、専用のピンセットおよび電動化が可能な位置決めメカニズムを使用して導波路クラッド２０４に配置されてもよい。精密な位置合わせを容易にするために、位置合わせマークが構造表面上に存在してもよい。
波長λ２、λ３、およびλ４を有する反射光信号は、レンズ２１４および導波路クラッド２０４を２度通過し、次いで、導波路コア２０２に再び入る前にマイクロミラー２１６のもう一方の半面によって反射される。
レンズ２１４の上部とフィルタ層２０８との間の距離は、本明細書ではｈとして表示され、光ビーム２０６の垂直からの角変位は、θとして表示される。光ビーム２０６は、レンズ２１４を通過する前に、導波路コア２０２内部でｗの当初の幅を有する。
特定の一実施形態では、ミラー２１６は、例えば、５０μｍの高さ、および例えば、１００μｍの幅を有してもよく、各側面が光ビーム２０６の伝搬方向に対して４５度の角度で位置する面を有する。本実施形態では、レンズ２１４は、１２０．７μｍの半径および２１７μｍの焦点距離を有する。レンズ２１４は、光ビーム２０６の２倍の大きさを有してもよいことが特に想定されている。導波路クラッド２０４およびレンズ２１４は両方とも、１．５３７の屈折率を有するが、導波路コア２０２は、１．５５５の屈折率を有する。一般に、レンズ２１４は、球面または非球面であってもよく、約１５０μｍ〜約２００μｍの底部直径、中心でおよそ４０〜５０μｍの厚さ、および約１００μｍ〜約２００μｍの焦点距離を有してもよい。導波路コア２０２は、約３０μｍ〜約５０μｍの厚さを有してもよいが、導波路クラッドは、約２０μｍ〜約５０μｍの上部および底部の厚さを有していてもよい。
特定の一実施形態では、フィルタ層２０８は、９つの周期を有する層状の周期構造から形成されている。本実施形態のフィルタ層２０８は交互する誘電体層の構造を有し、第１の誘電体層が（１．４６の例示的な屈折率を有する）二酸化シリコンであり、第２の誘電体層が（２．４の例示的な屈折率を有する）二酸化チタンである。
ここで図３を参照すると、潜在的に収差および光損失を減少させることができるデマルチプレクサ３００の代替の実施形態が示されている。本実施形態では、軸方向に対称なレンズを用いるのではなく、平面対称性を有するレンズ３０２が使用される。図示されるように、平面対称レンズ３０２は、２つの重なり合う、より小さなレンズから生じる形状として形成されてもよいが、損失を減少させるために任意の適切な形状が使用されてもよいことを認識されたい。
また、図３は、４５度未満の勾配を有するミラー３０４を示す。この場合、ミラー３０４は、光ビーム２０６をブラッグ・フィルタ２０８の方へ導き、レンズ３０２は、光ビーム２０６を集束させる。次いで、反射光ビーム２０６は、平面対称レンズ３０２の反対側の半分を通過し、ミラー３０４から反射されて導波路コア２０２に戻る。導波路の屈折率プロファイルならびに光の空間的および角度パワー・プロファイルに応じて、この構成によって、検出器の活性領域上のより小さなスポットサイズおよびより高いミスアライメント公差を得ることもできる。
ここで図４を参照すると、ＷＤＭ送信器４００の一部が示されている。放出器４０８は、レンズ２１４およびミラー２１６上方に配置される。１つまたは複数の波長（この場合、λ１、λ２、およびλ３）を含む光ビーム４０６は、ミラー２１６によって反射され、レンズ２１４を通過し、波長λ４を透過させるフィルタ４０４によって再び反射される。放出器４０８は、フィルタ４０４と重なっても、または重ならなくてもよい活性領域４０２を含む。放出器は、波長λ４の光ビーム４１０を放出する活性領域４０２を有する高速ＶＣＳＥＬであることが特に想定されている。光ビーム４１０は、垂直投射で放出され、ミラー２１６の第２の側面によってのみ反射されるように配置されている。光ビーム４１０は、レンズ２１４を通過し、導波路コア２０２の経路内へと反射される。レンズ２１４は、新しい光ビーム４１０が導波路面に垂直に放出されるため、この光ビーム４１０の経路に最小限の影響しか与えない。
ここで図５を参照すると、一続きの４つの検出器構造２００を含む完全なデマルチプレクサ・システムが、単一の導波路５００上に示されている。特定の一実施形態では、導波路コアは、ランダム偏光および４つの波長８５０ｎｍ、９４０ｎｍ、１０１０ｎｍ、および１０６０ｎｍを有する光ビームを伝搬させることができる。本例に従うと、第１の検出器２００１は、８５０ｎｍ〜１０１０ｎｍの範囲に対する高い反射率、および１０６０ｎｍでの高い透過率を有することができ、光はフィルタ２０８上におよそ１０度の角度で投射する。次いで、第２の受信器２００２は、８５０ｎｍ〜９８０ｎｍでの高い反射率、および１０１０ｎｍでの高い透過率を有することができ、１０６０ｎｍの波長の光は、もはや導波路コア２０２にはない。次いで、第３のフィルタ２００３は、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍでの高い反射率、および９８０ｎｍでの高い透過率を有するが、第４の受信器５０２は、フィルタを全く有しなくてもよい。第４の受信器５０２は、コアに残っている波長は１つのみのため、波長選択性を必要としない。一実施形態において、８５０、９８０、１０１０および１０６０ｎｍでそれぞれ動作する４つの放出器４００を使用して、同様の構造がマルチプレクサ・システムに使用される。
ここで図６を参照すると、構造の製造および組立中に、一部のミスアライメント誤差が生じることは避けられない。特に、レンズからフィルタまでの距離は、誤差Δｈを有し、フォトダイオード・フィルタ組立体６０２は、角度ミスアライメント誤差αを有する。複光路レンズ２１４の１つの役割は、すべての波長で全体的に低い損失が実現されるように、このミスアライメントに対する公差を増大させることである。検出光スポットの全領域は、フォトダイオードの活性領域よりも小さく、フォトダイオードの活性領域内部に完全に包含されるべきである。さらに、導波路出力の像は、フィルタによって反射された後に導波路の入力で再現されるべきである。図２および図５で上記された特定の実施形態において、ビーム伝搬計算によると、＋／−０．５度以下の角度誤差αおよび＋／−５μｍの位置誤差Δｈが、結果として受信器２００１、２００２および２００３のフィルタの複数の反射光路を通り抜けた後に、受信器５０２の最後のフォトダイオードに達する基本モード励起入力に対して１〜４ｄＢの範囲のパワー損失ペナルティを生じさせることが示され、これは、典型的なトータルのパワー・バジェットが１０〜１２ｄＢである光リンクとって許容可能である。
本発明は、有機キャリア基板を有する所与の例示的なアーキテクチャの点から記載されることを理解されたい。しかしながら、他のアーキテクチャ、構造、基板材料、およびプロセス・フィーチャおよびステップは、本発明の範囲内で変えられてもよい。
また、層、領域または基板などの要素が別の要素の「上に」または「上方に」あるいう場合、その要素は、他の要素のすぐ上にあってもよく、あるいは介在する要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、要素が別の要素の「すぐ上に」または「すぐ上方に」あるという場合は、介在する要素は存在しない。また、要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」という場合、その要素は、他の要素に直接接続されても、または結合されてもよく、あるいは介在する要素が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接結合されている」という場合は、介在する要素は存在しない。
集積回路チップの設計は、グラフィカル・コンピュータ・プログラミング言語で生成され、コンピュータ記憶媒体（例えば、ディスク、テープ、物理的なハード・ドライブまたは記憶装置アクセス・ネットワークなどの仮想ハード・ドライブ）に記憶されてもよい。設計者がチップまたはチップを製造するために使用されるフォトリソグラフ・マスクを製造しない場合、設計者は、結果として得られる設計を物理的手段によって（例えば、設計を記憶する記憶媒体のコピーを提供することによって）、または電子的に（例えば、インターネットによって）そのようなエンティティに直接または間接的に送ってもよい。次いで、記憶された設計は、フォトリソグラフ・マスクを製造するために適切なフォーマット（例えば、ＧＤＳＩＩ）に変換され、このマスクが、典型的にはウェーハ上に形成されることになる問題となっているチップ設計の複数のコピーを含む。フォトリソグラフ・マスクを利用して、エッチングされる、さもなければ別のやり方で処理されるウェーハ（またはその上の層あるいはその両方）の領域を画定する。
本明細書に記載されるような方法は、集積回路チップの製造において使用されてもよい。結果として得られる集積回路チップは、製造者によって、ベア・ダイとして未加工のウェーハの形態で（すなわち、複数のパッケージされていないチップを有する単一のウェーハとして）、またはパッケージされた形態で分配されてもよい。後者の場合、チップは、シングル・チップ・パッケージ（マザーボードまたは他のより高レベルのキャリアに取り付けられるリードを有するプラスチック・キャリアなど）、あるいはマルチチップ・パッケージ（表面配線もしくは埋込み配線のいずれかまたは両方を有するセラミック・キャリアなど）に実装される。次いで、いずれの場合も、チップは、（ａ）マザーボードなどの中間製品もしくは（ｂ）最終製品のいずれかの一部として、他のチップ、ディスクリート回路素子、または他の信号処理デバイス、あるいはそれらの組合せと共に集積化される。最終製品は、玩具および他のローエンドの用途からディスプレイ、キーボードまたは他の入力装置を有する高度なコンピュータ製品および中央処理装置に至るまでの、集積回路チップを含むあらゆる製品になり得る。
本原理の「一実施形態」または「ある実施形態」ならびにそれらの他の変形形態の明細書における言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、特性などが本原理の少なくとも一実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所に現われる、熟語「一実施形態において」または「ある実施形態において」、およびその他の変形形態は、必ずしもすべて同一の実施形態を指すとは限らない。
例えば、「Ａ／Ｂ」、「ＡまたはＢあるいはその両方」、ならびに「ＡおよびＢの少なくとも１つ」の場合の、以下の「／」、「〜または・・あるいはその両方」、ならびに「の少なくとも１つ」のいずれかの使用は、最初に列記された選択肢（Ａ）のみの選択、または２番目に列記された選択肢（Ｂ）のみの選択、あるいは両方の選択肢（ＡおよびＢ）の選択を包含することが意図されていることを理解されたい。さらなる例として、「Ａ、Ｂ、またはＣあるいはそれらの組合せ」ならびに「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」の場合は、そのような熟語は、最初に列記された選択肢（Ａ）のみの選択、または２番目に列記された選択肢（Ｂ）のみの選択、または３番目に列記された選択肢（Ｃ）のみの選択、または最初および２番目に列記された選択肢（ＡおよびＢ）のみの選択、または最初および３番目に列記された選択肢（ＡおよびＣ）のみの選択、または２番目および３番目に列記された選択肢（ＢおよびＣ）のみの選択、または３つの選択肢すべて（ＡおよびＢおよびＣ）の選択を包含することが意図されている。このことは、当業者には容易に明らかなように、列記される項目の数すべてに対して拡張されてもよい。
ここで図７を参照すると、送信器部および受信器部に対する２つのマルチ・チャネル・コア・アレイ７０４１および７０４２をそれぞれ有する数平方センチメートルの例示的な領域を有するポリマー導波路構造７０２が示されている。溝７０６は、二面マイクロミラー２００を形成するために、構造の背面から作られる。レンズ７０８は、各溝７０６が導波路７０４と交差する各溝７０６の上方に配置される。ポリマー導波路構造７０２は、例えば、約１０ｍｍ×約２５ｍｍの例示的な寸法を有する。
ここで図８を参照すると、チップ・キャリア８０２が示されている。チップ・キャリア８０２は、約１０ｍｍ×約２０ｍｍの例示的な寸法を有し、例えば、ほぼレンズ７０８の焦点距離の例示的な厚さを有するシリコンまたは他の適切な回路板材料から形成されてもよい。レンズ７０８よりもわずかに大きな直径を有する孔８０４が形成され、バイア８０８が電気接点のために形成される。表面接点８０６は、例えば、導電性パッドを形成するために金または他の導体を蒸着することによってチップ・キャリア８０２上に形成される。
ここで図９を参照すると、チップ・キャリア８０２がポリマー導波路構造７０２上に取り付けられている。フリップ・チップ・ボンディングを使用して、チップ９０２および９０４を適切な電気接点と接触させてチップ・キャリア８０２上に電気的につなぐ。次いで、全体構造を基板に取り付けることができ、バイア８０８を使用してチップ９０２／９０４を他の電気的な構造に接続することができる。
ここで図１０を参照すると、完全なＷＤＭシステム１００を形成するための方法が示されている。ブロック１００２は、フィルタ２０８を光学チップ・アレイ２１２の活性領域の上方に形成する。フィルタ２０８の形成は、使用時における特定の一波長での高い透過率および他の波長での高い反射率を有するフィルタを生成するために、例えば、二酸化チタンおよび二酸化シリコンの交互する層を蒸着することによって行われてもよい。ブロック１００４は、ポリマー導波路７０２中に導波路コア２０６を形成することを含む任意の適切な技法を使用して、ポリマー導波路７０２を製造する。ブロック１００６は、導波路７０４の長さに垂直なポリマー導波路構造７０２中にミラー７０６を形成する。これは、全反射によって動作するミラーを生成するために、例えば、４５度のダイシング・ブレードを使用して行われてもよい。ブロック１００８は、レンズ・アレイ７０８をミラー７０６の上方に取り付ける。
ブロック１０１０は、レンズ・アレイ７０８を収容するように位置合わせされサイズが調整された孔８０４および電気接点８０６ならびにバイア８０８を有する、上記のようなチップ・キャリア８０２を製造する。ブロック１０１２は、チップ・キャリア８０２を導波路層７０２に取り付ける。次いで、ブロック１０１４は、光学チップ９０２／９０４を電気的な接続性を提供する適切な接点８０６およびバイア８０８によってチップ・キャリア８０２に取り付ける。
（例示であって限定することは意図されていない）高密度光配線モジュール（opticalinterconnect module）を有する波長分割多重用光学部品の好ましい実施形態について記載したが、当業者は上記の教示に照らして変更および変形を行うことができることが注記される。したがって、添付の特許請求の範囲によって概説されるような本発明の範囲内にある開示された特定の実施形態において、変更を行うことができることを理解されたい。したがって、本発明の態様について記載したが、特許法によって求められる詳細および特殊性に関し、特許証によって特許請求され保護されることが望まれるものについて添付の特許請求の範囲において述べる。
１００ ＷＤＭデバイス
１０１ プロセッサ
１０２ レーザ・ダイオード・ドライバ・アレイ
１０４ ＶＣＳＥＬアレイ
１０６ トランスインピーダンス増幅器アレイ
１０８ 光検出器アレイ
１１０ 送信経路
１１２ 受信経路
２００ ＷＤＭ受信器
２０２ 導波路コア
２０４ 導波路クラッド
２０６ 光ビーム
２０８ フィルタ層
２１０ 活性領域
２１２ 光電子デバイス
２１４ 光ビーム
２１６ マイクロミラー
３００ デマルチプレクサ
３０２ レンズ
３０４ ミラー
４００ ＷＤＭ送信器
４０２ 活性領域
４０４ フィルタ
４０６ 光ビーム
４０８ 放出器
４１０ 光ビーム
５００ 導波路
６０２ フォトダイオード・フィルタ組立体
７０２ ポリマー導波路構造
７０４ 導波路
７０６ 溝
７０８ レンズ
８０２ チップ・キャリア
８０４ 孔
８０６ 電気接点
８０８ バイア
９０２ 光学チップ
９０４ 光学チップ

Claims (20)

  1. 波長分割多重（ＷＤＭ）デバイスであって、
    導波路と、
    前記導波路の送信経路に形成されたミラーの上方に配置された結合レンズであって、前記ミラーは、前記送信経路から出る入射信号を前記レンズを通るように反射し、前記レンズから来る信号を前記送信経路内へとさらに反射する、前記結合レンズと、
    第１の波長の光信号を透過させ、前記第１の波長以外の波長の受信光信号を反射するように構成された光学フィルタを備える、前記レンズの焦点距離の近くに配置された光学チップと、
    を備え、
    前記ミラーが、前記導波路の背面から前記導波路内に作られた二面を有する溝であり、前記二面の一方が前記送信経路から出る入射信号を前記レンズを通るように反射する反射面をなし、前記二面の他方が前記レンズから来る信号を前記送信経路内へとさらに反射する反射面をなす、
    波長分割多重（ＷＤＭ）デバイス。
  2. 前記光学フィルタが、交互する誘電体層を備えるブラッグ・フィルタである、請求項１に記載のＷＤＭデバイス。
  3. 前記ブラッグ・フィルタが、二酸化シリコンおよび二酸化チタンの交互する層を備える、請求項２に記載のＷＤＭデバイス。
  4. 前記ブラッグ・フィルタが、９つの周期の前記交互する層を有する、請求項２に記載のＷＤＭデバイス。
  5. 前記溝の面が、全反射によって入射および出射信号を反射する、請求項１に記載のＷＤＭデバイス。
  6. 前記レンズが、前記入射信号の方向を前記光学フィルタの方に向くように変える、請求項１に記載のＷＤＭデバイス。
  7. 前記レンズが、分散を最小化し、前記光学チップの配置における位置および角度の許容誤差を最大化する、軸方向に非対称的なレンズである、請求項１に記載のＷＤＭデバイス。
  8. 前記溝の面が４５度以外の角度を有する、請求項１に記載のＷＤＭデバイス。
  9. 波長分割多重（ＷＤＭ）システムであって、
    複数のＷＤＭデバイスを備え、各デバイスが、
    導波路と、
    前記導波路の送信経路に形成されたミラーの上方に配置された結合レンズであって、前記ミラーは、前記送信経路から出る入射信号を前記レンズを通るように反射し、前記レンズから来る光信号を前記送信経路内へとさらに反射する、前記結合レンズと、
    それぞれの波長の光信号を透過させ、前記それぞれの波長以外の波長の受信光信号を反射するように構成された光学フィルタを備える、前記レンズの焦点距離の近くに配置された光学チップと、
    を備え、
    前記ミラーが、前記導波路の背面から前記導波路内に作られた二面を有する溝であり、前記二面の一方が前記送信経路から出る入射信号を前記レンズを通るように反射する反射面をなし、前記二面の他方が前記レンズから来る光信号を前記送信経路内へとさらに反射する反射面をなす、
    波長分割多重（ＷＤＭ）システム。
  10. 各光学フィルタが、交互する誘電体層を備えるブラッグ・フィルタである、請求項９に記載のＷＤＭシステム。
  11. 各ブラッグ・フィルタが、二酸化シリコンおよび二酸化チタンの交互する層を備える、請求項１０に記載のＷＤＭシステム。
  12. 各ブラッグ・フィルタが、９つの周期の前記交互する層を有する、請求項１０に記載のＷＤＭシステム。
  13. 各溝の面が、全反射によって入射および出射信号を反射する、請求項９に記載のＷＤＭシステム。
  14. 各レンズが、前記入射信号の方向を前記光学フィルタの方に向くように変える、請求項９に記載のＷＤＭシステム。
  15. 前記レンズが、分散を最小化し、前記光学チップの配置における位置および角度の許容誤差を最大化する、軸方向に非対称なレンズである、請求項９に記載のＷＤＭシステム。
  16. 前記溝の面が、４５度以外の角度を有する、請求項９に記載のＷＤＭシステム。
  17. 波長分割多重デバイスを形成する方法であって、
    導波路の送信経路にミラーを形成するステップと、
    前記ミラー上方の前記導波路にレンズを取り付けるステップと、
    光学チップ・アレイ上にフィルタを形成するステップであって、前記フィルタが、複数の交互する誘電体層を備え、前記フィルタは、第１の波長を有する受信信号を透過させ、前記第１の波長以外の波長を有する受信信号を反射するように構成されている、前記ステップと、
    前記光学チップ・アレイを前記レンズの焦点距離に配置するステップと、
    を含み、
    前記ミラーを形成するステップが、前記導波路の背面から前記導波路内に二面を有する溝を作るステップであって、前記二面の一方が前記送信経路から出る入射信号を前記レンズを通るように反射する反射面をなし、前記二面の他方が前記レンズから来る信号を前記送信経路内へとさらに反射する反射面をなす、前記溝を作るステップを含む、
    方法。
  18. 前記溝を作るステップが、信号の全反射を行うように構成された表面角度を有する前記溝を前記導波路内に作るステップを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記フィルタを形成するステップが、前記光学チップ・アレイの活性領域上に二酸化シリコンおよび二酸化チタンの交互する層を蒸着するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記レンズに対応する孔を有するチップ・キャリアを前記導波路上に配置するステップをさらに含み、前記光学チップ・アレイを配置するステップが、前記光学チップ・アレイを前記レンズの上方の前記チップ・キャリアにフリップ・チップ・ボンディングするステップを含む、請求項１７に記載の方法。
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