JPH05508032A - 光学システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学系 本発明は光相互接続システム、特にハイブリッド光学マザーボード用の相互接続 システムに関する。

ハイブリッド光学マザーボードは、光相互接続子およびその他の光学素子を含む マザーボードであり、したがって印刷回路板（以下ｐｃｂという）の光学的等偽 物である。光学素子に対する電気相互接続もまた適切にマザーボード上に設けら れている。ハイブリッド光学マザーボード技術のフレキシビリティの一例は図１ ３に示されている。

光コネクタは、ハイブリッド光学マザーボードの光相互接続子およびその他の光 学素子（別のハイブリッド光学マザーボードの一部分を形成する）を相互接続す る必要がある。このような光コネクタはマザーボード上の光相互接続子と正確に 整列されなければならず、マザーボードの相補コネクタ領域と結合されなければ ならない。

このようなコネクタ／コネクタ領域組合せにおける整列のために超精密加工され たシリコンＶ溝を使用することが知られている。すなわち、欧州特許第３３１３ ３４号明細書は、基体の斜面を持つエツジ上に押付けられた２つの金属案内ロッ ドを使用して正確な整列で維持された２つの同一のシリコン基体から形成され、 斜面を持つエツジが超精密加工されたＶ溝の対の中央に沿って各基体を襞間また はのこぎりで切断することによって形成されたコネクタが示されている。このよ うな構造の欠点は、任意の１つの素子上に２つのコネクタ領域の最大のものを形 成することだけしかできず、コネクタ領域は素子の対向したエツジ上にあり、各 領域に対して整列手段を形成するために同じ対のＶ溝を使用することである。

ｐｃｂの電気相互接続から類推して、１つの光学素子上゛にいくつかの光コネク タ領域を形成することが有効な適用が存在することは容易に認識される。ハイブ リッド光学マザーボードはこのような一例である。

本発明は、光相互接続が形成されているハイブリッド光学マザーボードおよびコ ネクタを含み、コネクタ領域がハイブリッド光学マザーボードのエツジ部分に形 成されるが、それに沿って完全には延在しておらず、コネクタ領域が多数の光相 互接続子を含み、コネクタが光学装置を含み、コネクタ領域に含まれる光相互接 続子とコネクタの光学装置を整列するようにコネクタ領域に接続可能である光学 系を提供し、コネクタおよびコネクタ領域は結晶材料から形成され、エツチング によって限定されることができる交差平面を含んでいる第１および第２の基体を それぞれ含み、第１の基体はそれぞれエツチングされた整列溝手段を形成され、 第２の基体はそれぞれ関連した第１の基体の整列溝手段に対して相補的であるエ ツチングされた整列溝手段を形成され、それによってコネクタおよびコネクタ領 域のそれぞれの第１および第２の基体の整列溝手段は２つの基体が対面結合で配 置されたときに正確に整列されて隣接し、コネクタの整列された隣接整列溝手段 はコネクタ領域の整列された隣接整列溝手段と正確に整列されて隣接することが 可能であり、またコネクタは隣接している整列溝手段に関してその２つの基体間 に関連した光学装置を正確に位置する整列手段を設けられている。

好ましい実施例において、複数のコネクタおよび複数のコネクタ領域を備え、各 コネクタ領域がハイブリッド光学マザーボードの各エツジ部分に形成されるが、 それに沿って完全には延在しておらず、コネクタ領域が多数の光相互接続子を含 み、各コネクタが光学装置を含んでおり、各コネクタがそのコネクタ領域に含ま れる光相互接続子とそのコネクタの装置を整列するようにコネクタ領域の１つに 接続可能であり、各コネクタおよび各コネクタ領域は結晶材料から形成され、エ ツチングによって限定されることができる交差平面を含んでいる第１および第２ の基体を含み、各第１の基体はエツチングされた整列溝手段を形成され、各第２ の基体は関連した第１の基体の整列溝手段に対して相補的であるエツチングされ た整列溝手段を形成され、それによって各コネクタおよび各コネクタ領域のそれ ぞれの第１および第２の基体の整列溝手段は２つの基体が対面結合で配置された ときに正確に整列されて隣接し、所定のコネクタの整列された隣接整列溝手段は 各コネクタ領域の整列された隣接整列溝手段と正確に整列されて隣接することが 可能であり、また各コネクタは隣接している整列溝手段に関してその２つの基体 間に関連した光学装置を正確に位置する整列手段を設けられている。

ハイブリッド光学マザーボードは４つの直交するエツジ部分を有していることが 有効である。少なくとも３つのコネクタ領域が存在していることが好ましい。

コネクタ領域の第１のものは前記直交エツジ部分の１つに形成され、コネクタ領 域の第２のものは同じ直交エツジ部分またはそれに対して直角な直交エツジ部分 に形成されることが便利である。

ハイブリッド光学マザーボード手段の基体に対して使用される結晶材料の性質は 、コネクタ領域が交差平面に直交する基体のエツジ部分にのみ形成されることが 可能であることが理解されるであろう。実際に、これは長方形または長方形の一 部分を形成するエツジ部分を意味する。したがって、コネクタ領域の形成は従来 の構造のように多対の平行な対向エツジの１つに制限されない。したがって、コ ネクタ領域は直交したエツジ部分に隣接して形成されることが可能であり、′ま た１つ以上のコネクタ領域が同じエツジ部分に形成されることができる。さらに 、各コネクタ領域が関連したマザーボードエツジ部分の全長に沿って延在しない ため、マザーボードエツジ部分は電気接続子および光接続子用のかなりの空間を 有する。これは、光コネクタ領域がマザーボードの幅全体を取る従来技術の構造 と対照的である。

各コネクタは関連した光学装置を取付ける手段を形成され、前記取付は手段はそ のコネクタの整列手段を構成することが有効である。各整列溝手段は１対の平行 なＶ溝によって構成されることが好ましい。

少なくとも１つのコネクタの光学装置はほぼ平行な光学素子の１次元アレイによ って構成されることが好ましい。前記少なくとも１つのコネクタのアレイはその コネクタの基体のＶ溝の間に取付けられ、それらと正確に整列されることが有効 である。前記少なくとも１つのコネクタのアレイの素子は光ファイバであり、関 連した基体の取付は手段は基体にエツチングされた複数のＶ溝によって構成され 、光ファイバは前記Ｖ溝中に取付けられることが好ましい。

その代りとして、前記少なくとも１つのコネクタのアレイの光学素子は平面導波 体である。

別の実施例において、少なくとも１つのコネクタの光学素子はＥＬＥＤチップ、 レーザチップ、リチウムニオベイト導波体素子のような分離して形成された平面 導波体素子または検出器チップであってもよい。最後に述べられた場合において 、システムはさらに検出器チップを具備した前記少なくとも１つのコネクタにお いて第１の基体に形成された複数のエツチングされたＶ溝を有し、検出器チップ は前記Ｖ溝を覆って位置している。

システムはさらに各コネクタの２対の隣接したＶ溝内に位置された整列ピンを含 んでいることが好ましい。

ハイブリッド光学マザーボードは、結晶材料から形成され、エツチングによって 限定されることができる交差平面を含んでいる２つの基体によって構成され、前 記２つの基体は各コネクタ領域の第１および第２の基体を構成することが有効で ある。

各基体は　（１００）シリコン基体であると便利である。

好ましい実施例において、少なくとも１つのコネクタの少なくとも１つの基体お よびまたは少なくとも１つのコネクタ領域は整列溝手段に隣接したフレキシブル な部分を形成され、前記フレキシブルな部分は超精密加工された溝またはカンチ レバー部分によって限定される。

システムはさらにコネクタとコネクタ領域との間をインターフェイスする光イン ターフエイス素子を含み、このインターフェイス素子は結晶材料から形成され、 エツチングによって限定されることができる交差平面を含んでいる第１および第 ２の基体を含み、第１のインターフェイス素子基体はエツチングされた整列溝手 段を形成され、第２のインターフェイス素子基体は第１のインターフェイス素子 基体の整列溝手段に対して相補的であるエツチングされた整列溝手段を形成され 、それによって第１および第２のインターフェイス素子基体の整列溝手段は、２ つの基体が対面結合で配列されたときに正確に整列されて隣接し、インターフェ イス素子の整列した隣接溝手段は各コネクタおよび各コネクタ領域の整列され隣 接した整列溝手段と整列され隣接されることができる。光インターフエイス素子 は、少なくとも１つのレンズおよび、または少なくとも１つの光フィルタおよび 、または少なくとも１つの光学アイソレータを支持することが好ましい。

本発明にしたがって構成された光学系は、添付図面を参照して例示によって新た に詳細に説明される。

図１は、３つのハイブリッド光学マザーボードおよび光コネクタを示した斜視図 である。

図２は、光コネクタの第１の形態の展開された斜視図である。

図３は、ハイブリッド光学マザーボードの１つのコネクタ領域を概略的に示した 展開された斜視図である。

図４は、図２のコネクタと図３のコネクタ領域との間の相互接続を示した展開さ れた斜視図である。

図５は、コネクタの修正形態の上部斜視図である。

図６は、２つのハイブリッド光学マザーボード間の相互接続を概略的に示した展 開された斜視図である。

図７は、ハイブリッド光学マザーボードの１つの一部分の展開された斜視図であ る。

図８は、光コネクタの第２の形態の展開された斜視図である。

図９は、図８のコネクタとハイブリッド光学マザーボードの１つのコネクタ領域 との相互接続を示している側面図である。

図１０は、ハイブリッド光学マザーボードの１つの別の′部分の展開された斜視 図である。

図１１は、光コネクタの第３の形態の展開された斜視図である。

図１２は、インターフェイス素子を介して図２のコネクタと図３のコネクタ領域 との相互接続を示した展開された斜視図である。

図１３は、簡単なハイブリッド光学マザーボードの斜視図である。

図面を参照すると、図１は３つのハイブリッド光学マザーボードＭｌ、Ｍ２およ びＭ３、それぞれ（導波体および、または光ファイバ）がファイバリボンＲおよ び光コネクタＰＩによって光学的に接続された（別のハイブリッド光学マザー々 の光相互接続を示す。各光コネクタＰＩ　（そのうちの１つが図２において詳細 に示されている）は、図４に示されている方法で相補コネクタ領域Ｓｌ　（その うちの１つが図３に示されている）と結合する。

図２に示されているように、コネクタＰ１は　（１００）シリコンサブマウント １および（１００）シリコンカバープレート２を含む。サブマウント１は１対の 正確に位置されたＶ溝３を形成され、カバープレート２は１対の正確に位置され たＶ溝４を形成されている。■溝３および４は、それらがサブマウント１と整列 し、コネクタＰＩのカバープレート２が対面結合で配置されているように位置さ れる。

■溝３および４は超精密加工によって形成され、■溝３および４はエチレンジア ミンピロカテコールおよび水（ＥＤＰ）またはＫＯＨのようなエツチング剤を使 用して異方性エツチング処理によって　（１００）シリコンマウント１およびカ バープレート２中に形成される。このようなエツチング剤により、シリコン中の 結晶平面は他のものよりかなり緩慢にエツチングされる。結果的に、マスク窓が ２つのこのような平面の交差部分に沿ってシリコンの平面と正しく整列されたと き、エツチングはこれらの平面において終了し、■形状の溝が結果として生じる 。これらの平面は直接シリコンの結晶構造に関連されているため、■溝の角度お よび方向は非常に厳密に制御される。したがって、このようなＶ溝の幅は典型的 に０．２５μｍ乃至０．５μｍの公差範囲まで非常に正確に制御されることがで きる。したがって、■溝３および４は適切に位置され、寸法が規定されたマスク 窓を形成されたマスクを通してエツチング（ＦＤＰまたはＫＯＨを使用して）に よってサブマウント１およびカバープレート２の表面に関して正確に形成される ことができる。■溝３および４は、結果として予め定められたエツチング時間に 制限されたエツチングプロセス力ぐら生じた平坦なベースを有している。

サブマウント１およびカバープレート２はまた８つの平行なＶ溝５および６のア レイをそれぞれ形成されている。■溝５および６はＶ溝３および４に関して正確 に位置されている。

これらのＶ溝５および６はＶ溝３および４と同時に超精密加工することによって 形成される。■溝５および６は完全にＶ形状の溝であり、一方Ｖ溝３および４は 平坦なベースを有する。■溝３および４の平坦なベースを限定するようにエツチ ングプロセスを制限するエツチング時間は、完全なＶ溝５および６が形成される ことを保証するのに十分である。■溝３゜５および４．６は、サブマウント１お よびカバープレート２がコネクタＰ１を形成するために対面結合で配置されたと きに、整列しているように位置される。

このようにしてコネクタＰｉを完成する前に、各光ファイバ７は各Ｖ溝５内に位 置される。コネクタＰＩはそのサブマラント１において溝３中に正確な金属ビン ８を配置し、関連したカバープレート２を整列するためにピンを使用することに よって組立てられる。２つの部分１および２は、プラグＰｌを形成するように結 合される。それからピン８はコネクタＰＩを完成させるように除去される。ファ イバ７は、それらの端部面がコネクタＰ１の端部面と接触されることを保証する ように襞間および研磨される。プラグＰＩは、整列された溝３および４中にピン ８を再挿入することによって完成される。

図３はハイブリッド光学マザーボードＭｌ　、Ｍ２およびＭ３の１つのコネクタ 領域Ｓ１の概略図である。コネクタ領域Ｓ１は（１００）シリコンサブマウント １１および（１００）シリコンカバープレート１２を含む。正確に整列されたＶ 溝１３および１４はそれぞれサブマウント１１およびカバープレート１２中に形 成され、■溝は平坦なベースを有し、■溝３および４と同様に超精密加工によっ て形成されている。

サブマウント１１は８つの平行な平坦な導波体１５のアレイにより形成され、カ バープレート１２はサブマウントの上面を越えて突出した導波体の一部分を受け る凹部１６を形成されている。導波体１５は、サブマウント１１の中央部分に形 成された凹部１７中に位置されている。導波体１５はＶ溝１３に関して正確に位 置される。Ｖ溝１３および１４は、サブマウント１１およびカバープレート１２ がコネクタ領域Ｓ１を形成するために対面結合で配置されたときに整列している ように位置され、正確な金属ピン（示されていないが、ピン８と同じである）は この整列を保証するために使用される。導波体１５は、多重化、方向性結合、光 信号処理およびチャンネルスクランプリングのような任意の受動光学機能を実行 することが可能であり、示された簡単な平行な構造である必要はない。特に、各 コネクタは異なる数の入力および出力を有していることが可能であり、導波体は 湾曲、交差または同化するか、或はマザーボードにハイブリッド集積された任意 の別の光学装置と相互接続してもよい。

導波体１５は、サブマウント１１を形成するシリコン基体の中央部分に形成され た３つの酸化層１５ａ、　１５ｂおよび１５ｃによって限定される。第１の酸化 層１５ａは導波体コアとその下に位置する基体との間にバッファを形成し、第２ の（ドープされた）酸化層１５ｂは導波体コアを形成し、第３の酸化層１５ｃは 被覆を形成する。これらの層１５ａ、　１５ｂおよび１５ｃはそれらの全体が図 ３中に全て示されておらず、この図面はバッファ層１５ａ、導波体コアを形成す る層１５ｂの一部分および層１５Ｃを示す。バッファ層１５ａは凹部１７中に形 成され、その後コア層１５ｂがバッファ層上に形成される。導波体ストリップは 層１５ｂ中にエツチングされ、このエツチングステップはＶ溝１３を後に限定す る窓の開放と同時に実行される。これはＶ溝１３と導波体１５との間の最小の整 列エラーを保証し、このエラーはマスクの正確さと組合せられた処理中のライン 幅制御゛の変化によって基本的に決定される。結果的な位置制御は０．５μｍ乃 至１μｍの範囲内である。■溝に対して自己整列する導波体のこのプロセスは英 国特許第９０２１９４４．５号明細書にさらに詳細に示されている。

サブマウント１１およびカバープレート１２の整列に続いて、これらの部分は結 合され、ピンが除去される。その後、導波体１５の端部面はコネクタ領域Ｓｌの 端部面と接触することを保証するために研磨される。

コネクタＰ１およびコネクタ領域Ｓｌは、それらが図４に示されたように接続さ れ、それによって光ファイバ７および導波体２５の接続および正確な整列を提供 することができるように相補的な形態である。したがって、コネクタＰＩはコネ クタ領域の整列されたＶ溝１３／１４中にコネクタのピン８を挿入することによ ってコネクタ領域Ｓｌに接続されることができる。コネクタＰ１およびコネクタ 領域Ｓｌと関連された光学素子は関連したＶ溝３／４および１３／１４と正確に 整列されているので、これらの光学素子は互いに正確に整列される。

さらに、■溝３，４および１３．１４の大きさはピン８の軸がコネクタＰ１およ びコネクタ領域Ｓｌと関連した光学素子の光学平面に対して固定関係で存在する ことを保証するのに十分なように制御される。明らかに、コネクタＰ１は導波体 間の接続が達成可能であるように導波体を支持するように修正されることができ る。同様に、ファイバ間接続はコネクタＰ１およびコネクタ領域Ｓ１の両者に光 ファイバを設けることによって達成されることができる。

全てのコネクタ領域Ｓ１および各マザーボードＭｌ　、　Ｍ２およびＭ３が同時 に形成されることが明らかであり、また相互接続子自身と同じプロセスで形成さ れることが好ましい。

これはもちろん基体１１および１２が図３および図４に示されたものよりかなり 大きく、複雑であることを意味する。

コネクタＰ１またはコネクタ領域Ｓｌのいずれかに対する完成ステップの前の正 確な金属ビンの除去を容易にするために、関連したカバープレート２（または１ ２）は、カバープレート２（または１２）が形成された基体中に超精密加工され た溝２ｂによって限定されたフレキシブルなシリコンばね２ａを形成されてもよ い（図５参照）。関連したサブマウント１（または１１）はまたフレキシブルな シリコンばねを形成されることが可能であり、それによってさらにピンの除去（ および可能性のある後続的置換）を容易にする。フレキシブルなシリコンばね２ ａの適切な設計は金属ビン８にそうでない場合よりも低い公差仕様を可能にする 。

図６は２つのハイブリッド光学マザーボードがコネクタ領域Ｃ１（これらは図６ に示されたマザーボードの一部分に過ぎない）によってどのように接続されるこ とができるかを示した概略図である。コネクタ領域Ｃ１はコネクタ領域Ｓ１の修 正された形態である。したがって、各コネクタ領域ＣＩ、は各（１００）シリコ ンサブマウント２１および各（１００）シリコンカバープレート２２有している 。正確に整列されたＶ溝２３および２４の対はそれぞれサブマウント２１および カバープレート２２において形成され、■溝は平坦なベースを有し、上記と同じ 方法で超精密加工によって形成される。各サブマウント２１は８つの平行な導波 体２５のアレイにより形成され、これらは導波体１５と同じ方法で形成される。

導波体１５の場合のように、導波体２５は任意の受動光学機能を実行することが できる。正確な金属ビン２６は、各コネクタ領域がプラグおよびソケツトの両者 を形成するように各コネクタ領域Ｃ１の１対の整列溝２３／２４と関連している 。したがって、２つのコネクタ領域ＣＩはこれらの領域においてハイブリッド光 学マザーボードによって支持される導波体を相互接続するように図６に示された ように接続されることができる。

図７は分岐された光学背面を形成する別のｌ＼イブリッド光学マザーボードのコ ネクタ領域Ｃ２のサブマウント３１の概略図である。　（１００）シリコンサブ マウントであるサブマウント３１は、３対の正確に整列された平坦な底部を持つ Ｖ溝３３ａ。

３３ｂおよび３３ｃを形成され、■溝は上記の方法で超精密加工することによっ て形成される。■溝３３ｂはＶ溝３３ａと整列され、■満３３ｃはＶ溝３３ａお よび３３ｂの両方に対して直角である。サブマウント３１はまた８つの導波体３ ５および８つの夕・ノブ導波体３６を形成されている。導波体３５および３６は 全て導波体１５が形成されたのと同様にして形成される。導波体３５は平行であ り、■溝３３ａの領域において“バス人力”およびＶ溝３３ｂの領域において“ バス出力“を限定する。導波体３６はＶ溝３３ｃを含んでいるサブマウント３１ のエツジで終端する直線部分および導波体３５と同化する湾曲部分を有している 。したがって、導波体３６は溝３３ｃの領域中の“バス分岐”を限定する。コネ クタ領域Ｃ２は相補カーバープレート（示されていない）によって完成される。

コネクタ領域Ｃ２は、“ノくス分岐”および適切なコネクタＰＩ　（そのうちの 正確な金属ビン８だけが示されている）を介して導波体またはファイバのいずれ かに光（“バス入力”からの）を分岐するために使用され、′バス出力”および 適切なコネクタＰＩ　（そのうちの正確な金属ビン８だけが示されている）から 導波体またはファイバのいずれかに（“バス入力”から）直接光を供給すること ができる。

図８は、図１のマザーボードＭｌ、Ｍ２およびＭ３のようなハイブリッド光学マ ザーボードへの接続のための光コネクタＰ２の別の形態を示す。光コネクタＰ２ は（１００）シリコンサブマウント４１および（１００）シリコンカバープレー ト４２を有する。正確に整列された平坦な底部を持つＶ溝４３および４４はそれ ぞれサブマウント４１およびカバープレート４２中に形成され、■溝は上記と同 じ方法で超精密加工によって形成される。

簡単に説明すると、平坦な底部を持つＶ溝４３ａはＶ溝４３が形成されるのと同 時にサブマウント４１において超精密加工される。これは、■溝４３８がＶ溝４ ３と正確に整列されることを保証する。凹部４５はカバープレート４２中にエツ チングによって形成され、凹部はＶ溝４４と同時に都合良く形成される。検出器 チップ４６は、■溝４３ａの上に位置するように（図９参照）サブマウント４１ 上に位置される。チップ４６は凹部４５に関して整列され、これら２つの部分が 対面結合で配置され、結合されたときにサブマウント４１およびカバープレート ４２に結合され、正確な金属ビン４７はサブマウントおよびカバープレートの整 列を保証するためにＶ溝４３／４４中に挿入される。必要な場合には、ビン４７ は任意の本質的な完成動作を容易にするためにプラグＰ２から除去されてもよい 。それらはプラグＰ２を完成するために置換されることができる。

図９に示されたように、プラグＰ２はマザーボードＭｌ。

Ｍ２およびＭ３の１つのコネクタ領域Ｓ２　（１！Ｅ略的に示さ°れている）と 共に使用されることが可能であり、コネクタ領域Ｓ２は８つの光ファイバ４８を 有している。これらのファイバ４８は、■満４３の傾斜した端部壁４３ａ−によ って検出器チップ４６に向ってファイバからの光が上方に反射されるようにＶ溝 ４３８と正確に整列される。結果的に、超精密加工プロセスは（１００）シリコ ンにおける結晶平面の位置のために必ず傾斜した端部壁４３ａ−を形成すること に留意しなければならない。

さらに、シリコンの本質的特性のために、エツチングプロセスは必ずミラー表面 を限定する傾斜した端部壁４３ａ−を生じる。

図１０は、図１のマザーボードＭｌ　、Ｍ２およびＭ３のようなハイブリッド光 学マザーボードのコネクタ領域Ｓ３のサブマウント５１の概略図である。サブマ ウント５１は、正確に整列された平坦な底部を持つＶ溝５３を設けられた　（１ ００）シリコンサブマウントであり、■溝は上記の方法で超精密加工することに よって形成される。サブマウント５１はまた８つの導波体５５のアレイを形成さ れ、導波体は図３の実施例の導波体１５が形成された同じ方法で形成される。し かしながら、導波体５５は、それらの入力端部５５ａがそれらの出力端部５５ｂ よりかなり狭く間隔を隔てられるように湾曲されている。ＥＬＥＤ（またはレー ザ）アレイチップ５６は、サブマウント５１上に形成された１対の配置リッジ５ ７によって導波体入力端部５５ａと正確に整列された正確に位置されたエツチン グウェル（示されていない）に位置されている。湾曲された導波体５５は出力端 部５５ｂ（一致したコネクタ中のファイバの間隔に適応するように間隔を隔てら れた）および入力端部５５ａ（ソースアレイ５６中のＥＬＥＤの最小の都合良い 間隔を相補するように間隔を隔てられた）の間隔の整合を可能する。このように して、ウェハ生産量は最大化される。コネクタ領域Ｓ３は相補的カバープレート （示されていない）および精度金属ビン５８によって完成される。

図１１は図１のマザーボードＭｌ、Ｍ２およびＭ３のようなハイブリッド光学マ ザーボードに対する接続のための光コネクタＰ３の別の形態を示す。コネクタＰ ３は（１００）シリコンサブマウント６１および（１００）シリコンカバープレ ート６２を有する。正確に整列されたＶ溝６３および６４はそれぞれ前ブマウン ト６１およびカバープレート６２中に形成され、■溝は平坦なベースを有し、上 記と同じ方法で超精密加工によって形成される。凹部６９および７０はそれぞれ サブマウント６１およびカバープレート６２中に形成される。リチウムニオベイ ト導波体素子６８はサブマウント６１の凹部６９中に取付けられる。初めの実施 例のように、精度金属ピン６５は、これらの部品がコネクタＰ３を形成するよう に対面結合で配置されたときにサブマウント６１およびカバープレート６２の整 列を保証するために使用される。ピン６５は導波体素子６８の端部面の仕上げ（ 研磨）を可能にするように除去されることができる。それらは、コネフタＰ３を 完成するように置換されることができる。

導波体素子６８はフリップチップ結合によって四部６９内に都合良く固定されて おり、その場合四部は絶縁する誘電性の層および金属導体並びに接触パッド（示 されていない）を含んでいる。（フリップチップ結合は、１表面上に接触パッド を備えた素子がやはり接触パッドを備えた基体にはんだ付けされる良く知られた 技術である）。素子上の各接触パッドは基体上の素子上の各接触パッドに直接は んだ付けされる。十分に多数の接触パッドを設けることによって、溶融されたは んだの表面張力は素子６８を引張り、基体上に設けられた基準マークとサブミク ロンの精度で自動整列させる。この場合、■溝６３用のマスク窓は凹部６９内に おける接触パッドの金属パターン化中に限定され、それによってＶ溝と導波体素 子６８との間の最小の整列エラーを保証する。

光相互接続を形成する際に、粗さまたは埃が光を散乱させ、信号を減衰させるた め、境界面の光学特性を制御することが重要である。制御された波長透過性の窓 を持つフィルタを使用して光学特性を変化することが有効である。既知の光接続 技術とは異なり、本発明のシステムは境界面が制御されることを可能にする。コ ネクタおよびコネクタ領域の両表面は金属ピンの除去後に研磨されることが可能 であり、光学被覆はコネクタに所定の低反射率または波長依存性を与えるために 付加される。光学フィールドが２つの素子において異なる分布のものである場合 、レンズはモード整合を改良するために境界面において容易に付加される。これ らのレンズは任意のいくつかの既知の技術によって形成され、コネクタまたはコ ネクタ領域の面に直接結合される、或はコネクタおよびコネクタ領域のものに一 致したＶ溝を含む付加的なシリコン素子中に形成されてもよく、これは同じ金属 ピンを使用して取付けられ、整列される。このような素子は光アイソレータを付 加的に支持してもよい。

したがって、図１２は図１のマザーボードＭｌ　、Ｍ２およびＭ３のようなハイ ブリッド光学マザーボードのコネクタ領域Ｓ１に対するインターフェイス素子Ｉ を介したコネクタＰｌの相互接続を示す。インターフェイス素子上は　（１００ ）シリコンサブマウント７１および（１００）シリコンカバープレート７２から 形成されている。正確に整列されたＶ溝７３および７４はそれぞれサブマウント ハおよびカバープレート７２中に形成され、■溝は上記と同じ方法で超精密加工 によって形成される。■溝７３および７４は、素子が組立てられたときにコネク タＰ１のＶ溝７３．７４がコネクタ領域Ｓ１のＶ溝３，４と整列しているように 位置される。コネクタＰＩのピン８は整列されたＶ溝７３、７４を通ってコネク タ領域Ｓ１の整列された■溝１３．１４中に通過するような長さである。インタ ーフェイス素子Ｉはレンズ、光学フィルタ、光アイソレータ（示されていない） またはこれらの素子の任意の組合せを具備している。

上記の光コネクタに対して多数の修正が行われることが可能なことは明らかであ ろう。すなわち、整列のために使用されるＶ溝３，４等は、関連した基体１の厚 さ等が許容する完全な（平坦な底部にされるのではなく）溝であることができる 。さらに、本発明にしたがって構成された光コネクタと共に使用されることがで きる光学素子（光ファイバおよび導波体等）の数は重要ではなく、８個以外の個 数の光学素子を有する光コネクタが可能である。リチウムニオベイト導波体素子 の代わりに、別の形態の電気・光または受動導波体素子を使用することもまた可 能である。別の修正において、フレキシブルなシリコンばね２ａを限定する溝２ ｂはカンチレバーの溝である。

油Ｔｃ貴／７−１翻＝ｐ立坦、屯愈を杵肚辻竺ＩＱｌふの交）光学系は光相互接 続を形成されたハイブリッド光学マザーボード（Ｍｌ　）およびコネクタ（ＰＩ 　）を含んでいる。コネクタ領域（Ｓｌ）はハイブリッド光学マザーボード（Ｍ ｌ　）平成４年１２月羽田

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）光相互接続が形成されているハイブリッド光学マザーボードおよびコネク タを含み、コネクタ領域がハイブリッド光学マザーボードのエッジ部分に形成さ れるが、それに沿って完全には延在しておらず、コネクタ領域が多数の光相互接 続子を含み、コネクタが光学装置を含み、コネクタ領域に含まれる光相互接続子 とコネクタの光学装置を整列するようにコネクタがコネクタ領域に接続可能であ る光学系において、コネクタおよびコネクタ領域は結晶材料から形成され、エッ チングによって限定される交差平面を含んでいる第１および第２の基体をそれぞ れ具備し、第１の基体はそれぞれエッチングされた整列溝手段を形成され、第２ の基体はそれぞれ関連した第１の基体の整列溝手段に対して相補的であるエッチ ングされた整列溝手段を形成され、それによってコネクタおよびコネクタ領域の それぞれの第１および第２の基体の整列溝手段は２つの基体が対面結合で配置さ れたときに正確に整列されて隣接し、コネクタの整列された隣接整列溝手段はコ ネクタ領域の整列された隣接整列溝手段と正確に整列されて隣接することが可能 であり、またコネクタは隣接している整列溝手段に関してその２つの基体間に関 連した光学装置を正確に位置する整列手段を設けられている光学系。
2. （２）複数のコネクタおよび複数のコネクタ領域を備え、各コネクタ領域がハイ ブリッド光学マザーボードの各エッジ部分に形成されるが、それに沿って完全に は延在しておらず、コネクタ領域が多数の光相互接続子を含み、各コネクタが光 学装置を含んでおり、各コネクタがそのコネクタ領域に含まれる光相互接続子と そのコネクタの装置を整列するためにコネクタ領域の１つに接続可能であり、各 コネクタおよび各コネクタ領域は結晶材料から形成され、エッチングによって限 定されることができる交差平面を含んでいる第１および第２の基体を含み、各第 １の基体はエッチングされた整列溝手段を形成され、各第２の基体は関連した第 １の基体の整列溝手段に対して相補的であるエッチングされた整列溝手段を形成 され、それによって各コネクタおよび各コネクタ領域のそれぞれの第１および第 ２の基体の整列溝手段は２つの基体が対面結合で配置されたときに正確に整列さ れて隣接し、所定のコネクタの整列された隣接整列溝手段は各コネクタ領域の整 列された隣接整列溝手段と正確に整列されて隣接することが可能であり、また各 コネクタは隣接している整列溝手段に関してその２つの基体間に関連した光学装 置を正確に位置する整列手段を設けられている請求項１記載のシステム。
3. （３）ハイブリッド光学マザーボードは４つの直交したエッジ部分を有している 請求項２記載のシステム。
4. （４）少なくとも３つのコネクタ領域を有している請求項２または３記載のシス テム。
5. （５）コネクタ領域の第１のものは前記直交エッジ部分の１つに形成され、コネ クタ領域の第２のものは同じ直交エッジ部分またはそれに対して直角な直交エッ ジ部分に形成されている請求項３記載のシステム。
6. （６）各コネクタの各基体は関連した光学装置を取付ける手段を形成され、前記 取付け手段はそのコネクタの整列手段を構成している請求項２乃至５のいずれか １項記載のシステム。
7. （７）各整列溝手段は１対の平行なＶ溝によって構成されている請求項１乃至６ のいずれか１項記載のシステム。
8. （８）少なくとも１つのコネクタの光学装置はほぼ平行な光学素子の１次元アレ イによって構成されている請求項１乃至７のいずれか１項記載のシステム。
9. （９）前記少なくとも１つのコネクタのアレイはそのコネクタの基体のＶ溝の間 に取付けられ、それらと正確に整列されている請求項７による請求項８記載のシ ステム。
10. （１０）前記少なくとも１つのコネクタのアレイの光学素子は光ファイバであり 、関連した基体の取付け手段は基体にエッチングされた複数のＶ溝によって構成 され、光ファイバは前記Ｖ溝中に取付けられている請求項６による請求項９記載 のシステム。
11. （１１）前記少なくとも１つのコネクタのアレイの光学素子は平面導波体である 請求項８または９記載のシステム。
12. （１２）少なくとも１つのコネクタの光学素子はＥＬＥＤチツプである請求項１ 乃至７のいずれか１項記載のシステム。
13. （１３）少なくとも１つのコネクタの光学素子はレーザチツプである請求項１乃 至７のいずれか１項記載のシステム。
14. （１４）少なくとも１つのコネクタの光学素子は分離して形成された平面導波体 素子である請求項１乃至７のいずれか１項記載のシステム。
15. （１５）前記光学装置はリチウムニオベイト導波体素子である請求項１４記載の システム。
16. （１６）少なくとも１つのコネクタの光学装置は検出器チツプである請求項１乃 至７のいずれか１項記載のシステム。
17. （１７）さらに検出器チップを具備した前記少なくとも１つのコネクタの第１の 基体に形成された複数のエッチングされたＶ溝を有し、検出器チップは前記Ｖ溝 を覆って位置している請求項１６記載のシステム。
18. （１８）さらに各コネクタの２対の隣接したＶ溝内に位置された整列ピンを含ん でいる請求項７による請求項８乃至１７のいずれか１項記載のシステム。
19. （１９）ハイブリッド光学マザーボードは結晶材料から形成され、エッチングに よって限定されることができる交差平面を含んでいる２つの基体によって構成さ れ、それら２つの基体は各コネクタ領域の第１および第２の基体を構成している 請求項１乃至１８のいずれか１項記載のシステム。
20. （２０）各基体は（１００）シリコン基体である請求項１乃至１９のいずれか１ 項記載のシステム。
21. （２１）少なくとも１つのコネクタの少なくとも１つの基体およびまたは少なく とも１つのコネクタ領域は整列溝手段に隣接したフレキシブルな部分を形成され 、前記フレキシブルな部分は超精密加工化された溝またはカンチレバー部分によ って限定されている請求項１乃至２０のいずれか１項記載のシステム。
22. （２２）さらにコネクタとコネクタ領域との間をインターフェイスする光インタ ーフェイス素子を含み、このインターフェイス素子は結晶材料から形成され、エ ッチングによって限定されることができる交差平面を含んでいる第１および第２ の基体を含み、第１のインターフェイス素子基体はエッチングされた整列溝手段 を形成され、第２のインターフェイス素子基体は第１のインターフェイス素子基 体の整列溝手段に対して相補的であるエッチングされた整列溝手段を形成され、 それによって第１および第２のインターフェイス素子基体の整列溝手段は、２つ の基体が対面結合で配列されたときに正確に整列されて隣接し、インターフェイ ス素子の整列した隣接溝手段は各コネクタおよび各コネクタ領域の整列され隣接 した整列溝手段と整列され隣接されることができる請求項１乃至２１のいずれか １項記載のシステム。
23. （２３）光インターフェイス素子は少なくとも１つのレンズおよび、または少な くとも１つの光フィルタおよび、または少なくとも１つの光学アイソレータを支 持している請求項２２記載のシステム。