JPH07117618B2 - 光接続器 - Google Patents
光接続器Info
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- JPH07117618B2 JPH07117618B2 JP63323199A JP32319988A JPH07117618B2 JP H07117618 B2 JPH07117618 B2 JP H07117618B2 JP 63323199 A JP63323199 A JP 63323199A JP 32319988 A JP32319988 A JP 32319988A JP H07117618 B2 JPH07117618 B2 JP H07117618B2
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- JP
- Japan
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- optical
- bragg
- path plate
- hologram
- optical path
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は光接続器に関し、特に大規模集積回路（VLS
I）マイクロエレクトロニクス素子ないしシステム間の
極高接続度の接続用ないしは結合用の光接続器に関す
る。
I）マイクロエレクトロニクス素子ないしシステム間の
極高接続度の接続用ないしは結合用の光接続器に関す
る。
従来の技術 VLSI技術において、素子の形状寸法の縮小とチップ規模
の増大とによって、VLSIチップとそれを搭載する基板の
相互接続能力に対する産業界の関心が急速に高まってい
る。その結果、産業界は光技術へ向いて来ている。この
部分に関してはグッドマン（Goodman et al.）のLSIシ
ステムの光相互接続、IEEE Proc.72,7（1984）、コスタ
ク等（Kostuk et al.）のマイクロエレクトロニクスチ
ップ接続への光、影像技術の応用、24,Applied Optics
17（1985）等にて概観できる。
の増大とによって、VLSIチップとそれを搭載する基板の
相互接続能力に対する産業界の関心が急速に高まってい
る。その結果、産業界は光技術へ向いて来ている。この
部分に関してはグッドマン（Goodman et al.）のLSIシ
ステムの光相互接続、IEEE Proc.72,7（1984）、コスタ
ク等（Kostuk et al.）のマイクロエレクトロニクスチ
ップ接続への光、影像技術の応用、24,Applied Optics
17（1985）等にて概観できる。
VLSI技術へのの光接続に関する技術水準についてのアセ
スメントはBergman et al.（VLSI用ホログラフ光接続、
Optical Eng′g 25,10、1109頁、１〜３図）によって
提供されている。
スメントはBergman et al.（VLSI用ホログラフ光接続、
Optical Eng′g 25,10、1109頁、１〜３図）によって
提供されている。
上述の著者による光接続器は、集積回路（IC）の充分な
数のオフ−チップ（off chip）接続をなす際の現在およ
び未来における困難を軽減することであり、伝送遅延を
低減すること、RC時定数、線間の誘導ノイズ、特に電子
回路結合における線容量などの問題を除くことである。
これらの著者によれば、同じ空間容量で、多数の異なる
光信号を干渉なしに伝送できることが認められている。
その結果、光接続技術の良さに注目し、特にホログラフ
ィー技術を用いることの良さに注目している。
数のオフ−チップ（off chip）接続をなす際の現在およ
び未来における困難を軽減することであり、伝送遅延を
低減すること、RC時定数、線間の誘導ノイズ、特に電子
回路結合における線容量などの問題を除くことである。
これらの著者によれば、同じ空間容量で、多数の異なる
光信号を干渉なしに伝送できることが認められている。
その結果、光接続技術の良さに注目し、特にホログラフ
ィー技術を用いることの良さに注目している。
上述の要求に応じるように開発されたホログラフィー接
続は、表面エッチグレイティングを含む従来のブラッグ
ホログラフィー伝送と反射を基礎にしたものであった。
続は、表面エッチグレイティングを含む従来のブラッグ
ホログラフィー伝送と反射を基礎にしたものであった。
これらの型のホログラム（一般にホログラフィー）はR.
Collier等による光ホログラフィー（1971年）やKogelni
kによるBell Syst.Tech.J.M.48,2909（1969）およびWe
ller等によるAnalysis of Waveguide Gratings:A compa
rison of the results of Roard′s method and couple
d−mode theory,J.Opt.Soc.Am.4,60（1987）に記載され
ている。従来のホログラフィック接続技術においては、
信号を搬送する導波器、レーザーダイオード等の入力
源、光ダイオード、光ファイバ、その他の検出器などの
出力受信器は、ホログラム面ではなくその反対面に設け
られていた。上述の文献に記載されている自由空間ホロ
グラフィック光接続器は重要な限界を有している。
Collier等による光ホログラフィー（1971年）やKogelni
kによるBell Syst.Tech.J.M.48,2909（1969）およびWe
ller等によるAnalysis of Waveguide Gratings:A compa
rison of the results of Roard′s method and couple
d−mode theory,J.Opt.Soc.Am.4,60（1987）に記載され
ている。従来のホログラフィック接続技術においては、
信号を搬送する導波器、レーザーダイオード等の入力
源、光ダイオード、光ファイバ、その他の検出器などの
出力受信器は、ホログラム面ではなくその反対面に設け
られていた。上述の文献に記載されている自由空間ホロ
グラフィック光接続器は重要な限界を有している。
先ず整合の問題が重要である。もし入力源と検出器と導
波器とが互いに対応しているホログラフィー機器間で正
確に整合していなければ、接続が作動しない程度にま
で、パーフォーマンスが阻害されることもある。第２に
は、より重要であるが、たとえ正常に機能したとして
も、従来のブラッグホログラフィー接続器は、理論的に
も、実際的にもVLSIシステムで要求されるような多数の
接続を用意することはできない。これらの重要な限界に
関する検討はT.Jannon等による“Real Time Signal Pro
cessing IX",S.P.I.E.Proc.698,157（1986）に記載され
ており、これに記載の技術もここに引用する。表面エッ
チドホログラフィックグレイティングは、特に多数の接
続を用意することができない。独立の表面エッチドグレ
イティング（ブラッグ（Bragg）面のセット）には表面
グレイティングによって回折した光波間のクロストーク
なしに同量のグレイティングを記録することができな
い。
波器とが互いに対応しているホログラフィー機器間で正
確に整合していなければ、接続が作動しない程度にま
で、パーフォーマンスが阻害されることもある。第２に
は、より重要であるが、たとえ正常に機能したとして
も、従来のブラッグホログラフィー接続器は、理論的に
も、実際的にもVLSIシステムで要求されるような多数の
接続を用意することはできない。これらの重要な限界に
関する検討はT.Jannon等による“Real Time Signal Pro
cessing IX",S.P.I.E.Proc.698,157（1986）に記載され
ており、これに記載の技術もここに引用する。表面エッ
チドホログラフィックグレイティングは、特に多数の接
続を用意することができない。独立の表面エッチドグレ
イティング（ブラッグ（Bragg）面のセット）には表面
グレイティングによって回折した光波間のクロストーク
なしに同量のグレイティングを記録することができな
い。
最後に、従来の接続方式はVLSI間の高度の接続化濃度の
要求にペースを合わせることができない。
要求にペースを合わせることができない。
問題点を解決する手段と作用 この発明によれば２次元平面体積ブラッグホログラムを
用いた光接続器を提供する。具体的には平面体積ブラッ
グホログラムが、VLSIチップやVLSIボードの約103個の
相互接続をするために１つの平面光通路板に配置され
る。平面光通路板は、LED（発光ダイオード）や発光ダ
イオードアレイなどの光通路板外におかれた光源から、
音声、映像、コンピュータデータなどの情報を担持した
光信号を得る手段を有し、光通路中に置かれた平面体積
ブラッグホログラムへ伝送するために、送信チップやボ
ードに接続される。平面体積ホログラムは、平面光通路
面上または面外におかれている受信チップまた受信ボー
ドに接続される検出器の方へ向けるべく、光通路板の他
端へ該光通路板を通って伝ぱんする光波を回折するブラ
ッグ面の多重化したセットを含んでいる。
用いた光接続器を提供する。具体的には平面体積ブラッ
グホログラムが、VLSIチップやVLSIボードの約103個の
相互接続をするために１つの平面光通路板に配置され
る。平面光通路板は、LED（発光ダイオード）や発光ダ
イオードアレイなどの光通路板外におかれた光源から、
音声、映像、コンピュータデータなどの情報を担持した
光信号を得る手段を有し、光通路中に置かれた平面体積
ブラッグホログラムへ伝送するために、送信チップやボ
ードに接続される。平面体積ホログラムは、平面光通路
面上または面外におかれている受信チップまた受信ボー
ドに接続される検出器の方へ向けるべく、光通路板の他
端へ該光通路板を通って伝ぱんする光波を回折するブラ
ッグ面の多重化したセットを含んでいる。
1000個に達する別々のブラッグ面を１つの平面ホログラ
ムに記録することが可能であり、各セットは単一のホロ
グラフィック露出で記録した。T.Jannson,Information
Capacity of Bragg Holograms in Planar Optics,Journ
al of Optical Soc.of Amer.71,342（1981）参照。この
ようにしてVLSI素子間で1000個の相互接続を得ることが
できた。
ムに記録することが可能であり、各セットは単一のホロ
グラフィック露出で記録した。T.Jannson,Information
Capacity of Bragg Holograms in Planar Optics,Journ
al of Optical Soc.of Amer.71,342（1981）参照。この
ようにしてVLSI素子間で1000個の相互接続を得ることが
できた。
一実施例においては、単一波長光波が平面光通路板外に
置かれた種々の光検出器の方向へ向かう異なる方向へ回
折される。他の実施例においては、多くの異なる波長の
信号（波長多重化信号）を含む１つの光波が回折され、
各信号は波長の関数として、平面光通路板上で異なる方
向で別の位置へ回折される。
置かれた種々の光検出器の方向へ向かう異なる方向へ回
折される。他の実施例においては、多くの異なる波長の
信号（波長多重化信号）を含む１つの光波が回折され、
各信号は波長の関数として、平面光通路板上で異なる方
向で別の位置へ回折される。
種々の回折された光信号が、必要に応じて受信するチッ
プやマイクロエレクトロニクス素子の方へ送られる。上
記の実施例は、たとえばVLSI素子へクロック信号を分配
するのに有効であり、また波長多重化（WDM）方式の２
番目の実施例は１つのチップから他の多くのチップへ１
つの光信号を分配するのに有効であり、あるいは単一の
マイクロエレクトロニクスチップ内での相互接続にも必
要なら用いられる。
プやマイクロエレクトロニクス素子の方へ送られる。上
記の実施例は、たとえばVLSI素子へクロック信号を分配
するのに有効であり、また波長多重化（WDM）方式の２
番目の実施例は１つのチップから他の多くのチップへ１
つの光信号を分配するのに有効であり、あるいは単一の
マイクロエレクトロニクスチップ内での相互接続にも必
要なら用いられる。
この発明の光接続器によれば、あらく見ても従来のこの
種のホログラフィック装置または非ホログラフィック装
置の約100倍オーダーの高接続密度を達成することがで
きる。さらに、従来の光接続器とは異なり、この発明の
光接続器はモノリシック構成によってマイクロエレクト
ロニクス集積回路装置のコンパクトさによく適合すると
ともに、ホログラフィック接続機器の製作時や使用時に
存在する整合（アライメント）問題をうまく解消でき
る。
種のホログラフィック装置または非ホログラフィック装
置の約100倍オーダーの高接続密度を達成することがで
きる。さらに、従来の光接続器とは異なり、この発明の
光接続器はモノリシック構成によってマイクロエレクト
ロニクス集積回路装置のコンパクトさによく適合すると
ともに、ホログラフィック接続機器の製作時や使用時に
存在する整合（アライメント）問題をうまく解消でき
る。
さらに他の実施例においては、この発明の光接続器は、
光通路板内の面内での光信号の回折には限られない。多
重で、平行な平面光通路に配置した連結手段は光を多重
光通路の相互の間で回折させ、光情報を平面光通路板の
面に直交する垂直面内を通過させることができる。これ
によって、ホログラフィック平面光接続器の能力を高
め、高密度で信頼度の高い光接続器を小スペースで実現
できる。
光通路板内の面内での光信号の回折には限られない。多
重で、平行な平面光通路に配置した連結手段は光を多重
光通路の相互の間で回折させ、光情報を平面光通路板の
面に直交する垂直面内を通過させることができる。これ
によって、ホログラフィック平面光接続器の能力を高
め、高密度で信頼度の高い光接続器を小スペースで実現
できる。
実施例 第１図と第２図において、10はVLSIシステムの構成を示
し、金属導体の冷却基板11は、４枚の光ジグザグ波を伝
送する光基板の形の平面光通路板12を支持する。この光
通路板12は、標準の複数のVLSIチップ13と、これらのVL
SIチップ13に対して中央に配置した平面状のホログラム
板14と、各VLSIチップと関連する光−電子伝送器15を含
む。光−電子伝送器15は、光−電子源と検出器とを含
む。第２図に示すように、ホログラム板14は、このホロ
グラム板14と各VLSIチップの光−電子伝送器15の間で光
波が抵抗なしに伝送されるように、光通路板12に配置さ
れる。
し、金属導体の冷却基板11は、４枚の光ジグザグ波を伝
送する光基板の形の平面光通路板12を支持する。この光
通路板12は、標準の複数のVLSIチップ13と、これらのVL
SIチップ13に対して中央に配置した平面状のホログラム
板14と、各VLSIチップと関連する光−電子伝送器15を含
む。光−電子伝送器15は、光−電子源と検出器とを含
む。第２図に示すように、ホログラム板14は、このホロ
グラム板14と各VLSIチップの光−電子伝送器15の間で光
波が抵抗なしに伝送されるように、光通路板12に配置さ
れる。
金属導体の冷却基板11は標準的なものである。基板11に
含まれた４枚の光通路板12は方形状であり、レーザー光
の連続照射にも耐えるガラスやポリマー樹脂等や半導体
あるいは光回折材料にてなる透明な光導波材料が用いら
れる。
含まれた４枚の光通路板12は方形状であり、レーザー光
の連続照射にも耐えるガラスやポリマー樹脂等や半導体
あるいは光回折材料にてなる透明な光導波材料が用いら
れる。
ホログラム板14は重クロム酸塩ゼラチン（DCG）のよう
な硬化性ゼラチンが用いられる。DCGは約1.55の回折率
を有し、ガラスの平面光通路板と組み合わせて用いるこ
とによって、両者の材料の回折率が非常に近似している
ことにより、簡単な構造のガラスを用いることができる
効果を得ることができる。光通路板とホログラム板とに
用いる他の材料の組み合わせは、ホログラム板が配置さ
れている部分で局部的にドープあるいは増感された光回
折可能なモノリシックポリマーであってもよい。以下に
述べるように、ホログラム板14は現在の技術水準でのホ
ログラフィック記録技術を用いて平面状の光通路板の中
に作られる。このホログラム板は上記光通路板と同形で
ある。DCG層の厚さは１ミクロンないし５ミクロンの間
であることが好ましく、さらに50ミクロン厚であっても
よい。
な硬化性ゼラチンが用いられる。DCGは約1.55の回折率
を有し、ガラスの平面光通路板と組み合わせて用いるこ
とによって、両者の材料の回折率が非常に近似している
ことにより、簡単な構造のガラスを用いることができる
効果を得ることができる。光通路板とホログラム板とに
用いる他の材料の組み合わせは、ホログラム板が配置さ
れている部分で局部的にドープあるいは増感された光回
折可能なモノリシックポリマーであってもよい。以下に
述べるように、ホログラム板14は現在の技術水準でのホ
ログラフィック記録技術を用いて平面状の光通路板の中
に作られる。このホログラム板は上記光通路板と同形で
ある。DCG層の厚さは１ミクロンないし５ミクロンの間
であることが好ましく、さらに50ミクロン厚であっても
よい。
さらに詳述するように、ブラッグホログラム板としての
DCG層の有効厚は、従来の回折伝送式ブラッグホログラ
ムでの堆積厚ではなく、単一モード導波器であるとした
場合の四角形の最短辺の長さより短い。この現象は平面
状ホログラム板の２次元構造による結果であり、ホログ
ラム板を伝ぱんする光波は、光通路板とホログラム板と
に直交する方向に波頭部の構造が固定されているので、
ホログラムによって限定される２次元空間に制限され
る。後述のようにこの発明の平面体積ブラッグホログラ
ムは、平面ホログラムの有効ブラッグ厚さはDCG層の何
倍にも増やしてあるので、公知の非平面ブラッグホログ
ラムを用いた場合に生じると予測された相互接続性の限
界をはるかに越える。この発明は接続度が低いものでも
よい場合にも勿論使用し得る。
DCG層の有効厚は、従来の回折伝送式ブラッグホログラ
ムでの堆積厚ではなく、単一モード導波器であるとした
場合の四角形の最短辺の長さより短い。この現象は平面
状ホログラム板の２次元構造による結果であり、ホログ
ラム板を伝ぱんする光波は、光通路板とホログラム板と
に直交する方向に波頭部の構造が固定されているので、
ホログラムによって限定される２次元空間に制限され
る。後述のようにこの発明の平面体積ブラッグホログラ
ムは、平面ホログラムの有効ブラッグ厚さはDCG層の何
倍にも増やしてあるので、公知の非平面ブラッグホログ
ラムを用いた場合に生じると予測された相互接続性の限
界をはるかに越える。この発明は接続度が低いものでも
よい場合にも勿論使用し得る。
VLSIチップ13は公知または周知の多数の接続ピンを周辺
に備えた集積回路装置である。各チップの電子回路伝送
装置15は光源と検出器との組み合わせである。光源は単
一のレーザーダイオードまたは複数の発光ダイオードで
ある。光源はもし光接続器に多数の非多重光信号を連結
する場合には、多数の光源を並べた光アレイとして編成
される。検出器は典型的には、単一高速光ダイオードが
用いられ、必要に応じて多数の検出器を並べた検出器ア
レイとして編成される。
に備えた集積回路装置である。各チップの電子回路伝送
装置15は光源と検出器との組み合わせである。光源は単
一のレーザーダイオードまたは複数の発光ダイオードで
ある。光源はもし光接続器に多数の非多重光信号を連結
する場合には、多数の光源を並べた光アレイとして編成
される。検出器は典型的には、単一高速光ダイオードが
用いられ、必要に応じて多数の検出器を並べた検出器ア
レイとして編成される。
第１図と第２図に示した接続器構造は、第３図に示すよ
うに、ファンイン、ファンアウト、接続システムとして
用いられる。ファンアウトシステムでは１つのVLSIチプ
17が信号情報源として用いられる。このVLSIチップ17か
らの電子信号は当該チップが関連している伝送器15（作
動は第２図のものと同じ）内の光電子源18によって光信
号に変換され、光通路板12へ連絡される。
うに、ファンイン、ファンアウト、接続システムとして
用いられる。ファンアウトシステムでは１つのVLSIチプ
17が信号情報源として用いられる。このVLSIチップ17か
らの電子信号は当該チップが関連している伝送器15（作
動は第２図のものと同じ）内の光電子源18によって光信
号に変換され、光通路板12へ連絡される。
光信号はジグザグ波として光通路板12を伝ぱんして、全
体的に光通路板12の上下内面を反射してホログラム板14
の方へ伝ぱんする。ホログラム板14に達すると、ホログ
ラム板14内に記録されているブラッグ面（焦点合わせ、
光集中、光平行化および他のレンズと同様の動作に用い
られるホログラフィック光素子（HOE）用の曲面状のブ
ラッグ表面を含む）によって受信VLSIチップの方へ信号
が回折される。受信VLSIチップ19へ伝ぱんする光信号波
は当該チップ19に関連している伝送器15内の検出器20に
入射する。検出器はこの光信号を受信VLSIチップあるい
はボードに用いる電子的な信号に変換する。
体的に光通路板12の上下内面を反射してホログラム板14
の方へ伝ぱんする。ホログラム板14に達すると、ホログ
ラム板14内に記録されているブラッグ面（焦点合わせ、
光集中、光平行化および他のレンズと同様の動作に用い
られるホログラフィック光素子（HOE）用の曲面状のブ
ラッグ表面を含む）によって受信VLSIチップの方へ信号
が回折される。受信VLSIチップ19へ伝ぱんする光信号波
は当該チップ19に関連している伝送器15内の検出器20に
入射する。検出器はこの光信号を受信VLSIチップあるい
はボードに用いる電子的な信号に変換する。
もし伝送器15が光信号を直接的にピックアップするよう
に同じ光通路板内で配置されているならば、どのような
連結手段も不要であり、あるいは、公知の平面連結板は
適用できない。伝送器15と光通路板12との間で光信号の
垂直接続が必要ならば、上記光通路板に接続された全内
部反射（TIR）ホログラム、連結プリズム、ホログラフ
ィックグレイティングのような連結手段を用いることに
よって得られる。上記連結手段は３次元空間の運動から
２次元空間の運動へ光波を変換する。第４（ａ）図は、
光通路板12の下面に取り付けられた連結器16および16′
によって光通路板12へ連結されるように光波の変換を特
別に示している。左側の光源から放射される３次元球面
波は連結手段16へ入射する。連結手段16に到達した後、
上記球面波は光通路板12に沿って伝送するに従って、該
光通路板12の上側あるいは下側内面に全体的に反射され
るジグザグ波に変換される。
に同じ光通路板内で配置されているならば、どのような
連結手段も不要であり、あるいは、公知の平面連結板は
適用できない。伝送器15と光通路板12との間で光信号の
垂直接続が必要ならば、上記光通路板に接続された全内
部反射（TIR）ホログラム、連結プリズム、ホログラフ
ィックグレイティングのような連結手段を用いることに
よって得られる。上記連結手段は３次元空間の運動から
２次元空間の運動へ光波を変換する。第４（ａ）図は、
光通路板12の下面に取り付けられた連結器16および16′
によって光通路板12へ連結されるように光波の変換を特
別に示している。左側の光源から放射される３次元球面
波は連結手段16へ入射する。連結手段16に到達した後、
上記球面波は光通路板12に沿って伝送するに従って、該
光通路板12の上側あるいは下側内面に全体的に反射され
るジグザグ波に変換される。
連結手段16′を有する光通路板にジグザグ波が伝わる
と、上記と反対の動作が生じる。これらの波は平面状の
２次元空間から３次元空間に変換されて連結手段16′を
出ていくからは拡散される。光通路板12内の伝送光信号
はホログラム板14内でとどまり、あるいは通過する平面
状の２次元波であることが、第４（ｂ）図に示される。
と、上記と反対の動作が生じる。これらの波は平面状の
２次元空間から３次元空間に変換されて連結手段16′を
出ていくからは拡散される。光通路板12内の伝送光信号
はホログラム板14内でとどまり、あるいは通過する平面
状の２次元波であることが、第４（ｂ）図に示される。
第５図に示されるように光接続器21は光通路板24内のほ
ぼ中央部に位置しているホログラム板22をも含んでい
る。レーザーダイオードアレイ26にてなる光源が光通路
板の下面に配置されている。TIRホログラムを用いた連
結手段28がレーザーダイオードアレイと光通路板との間
に設置され光通路板の下面に接着される。このレーザー
ダイオードアレイ26はVLSIタイプであり、VLSIチップ
（図示せず）からの電子信号を光信号に変換する。レー
ザーダイオードアレイ26から放射された光は該ダイオー
ドアレイから外側に放射する球状の波であり、連結手段
28へ入射する。この連結手段28は、球状の光波を波頭32
を有する平面状の２次元光波に変換して、２次元光波
は、光通路板を通って平面波ベクトル30と平面上の波頭
32の方向へホログラム板22の方へ伝ぱんする。波ベクト
ル30として示された光波はホログラム板22に遭遇すると
製造時あるいはホログラフィック記録時に記録されたブ
ラッグ面によって回折される。この回折された光波は、
光通路板24の下面に接着された他の連結手段38の方へ向
かう平面波ベクトル34の方向の波頭35としてホログラム
板から外側へ向けて伝ぱんする。連結手段38は波ベクト
ル34と波頭35とによって表される平面波信号から球面波
信号に変換し、この球面波信号は連結手段38を出て行
く。この出て行く球面波は光通路板24の下側の面の下側
に位置してレーザーダイオードアレイ26とは別の同じ面
内で存在している高速度の光検出器アレイ36によって検
出される。光検出器アレイ36は球面波を電子信号に変換
し、この電子信号はVLSIチップへ伝ぱんする。
ぼ中央部に位置しているホログラム板22をも含んでい
る。レーザーダイオードアレイ26にてなる光源が光通路
板の下面に配置されている。TIRホログラムを用いた連
結手段28がレーザーダイオードアレイと光通路板との間
に設置され光通路板の下面に接着される。このレーザー
ダイオードアレイ26はVLSIタイプであり、VLSIチップ
（図示せず）からの電子信号を光信号に変換する。レー
ザーダイオードアレイ26から放射された光は該ダイオー
ドアレイから外側に放射する球状の波であり、連結手段
28へ入射する。この連結手段28は、球状の光波を波頭32
を有する平面状の２次元光波に変換して、２次元光波
は、光通路板を通って平面波ベクトル30と平面上の波頭
32の方向へホログラム板22の方へ伝ぱんする。波ベクト
ル30として示された光波はホログラム板22に遭遇すると
製造時あるいはホログラフィック記録時に記録されたブ
ラッグ面によって回折される。この回折された光波は、
光通路板24の下面に接着された他の連結手段38の方へ向
かう平面波ベクトル34の方向の波頭35としてホログラム
板から外側へ向けて伝ぱんする。連結手段38は波ベクト
ル34と波頭35とによって表される平面波信号から球面波
信号に変換し、この球面波信号は連結手段38を出て行
く。この出て行く球面波は光通路板24の下側の面の下側
に位置してレーザーダイオードアレイ26とは別の同じ面
内で存在している高速度の光検出器アレイ36によって検
出される。光検出器アレイ36は球面波を電子信号に変換
し、この電子信号はVLSIチップへ伝ぱんする。
第５図に示す光接続器21は単一波長及び多重波長システ
ムのどちらにでも用いられる。単一波長システムではた
とえばレーザーダイオード26によって供給される単一波
長光波を含むクロック信号が連結手段28によって光通路
板24に連結されるあろう。ホログラム板22に遭遇するこ
とによって、この単一波長信号は製造時において記録さ
れたブラッグ面のセットに依存する1000個の別々の方向
へ回折される。回折された各光波はクロック信号を要求
している他の異なる1000個のチップや素子へ光信号を分
配する高速度光検出器アレイ36内の各検出器によって抽
出される。この非常に多数の相互接続は、以下に述べる
光相互接続器21の平面体積ホログラフィ構造によって得
られる高度のブラッグ角度選択性によって可能となる。
さらに電子時計の場合において1GHzよりも高い周波数に
おいてもクロック動作は低品質化しない。
ムのどちらにでも用いられる。単一波長システムではた
とえばレーザーダイオード26によって供給される単一波
長光波を含むクロック信号が連結手段28によって光通路
板24に連結されるあろう。ホログラム板22に遭遇するこ
とによって、この単一波長信号は製造時において記録さ
れたブラッグ面のセットに依存する1000個の別々の方向
へ回折される。回折された各光波はクロック信号を要求
している他の異なる1000個のチップや素子へ光信号を分
配する高速度光検出器アレイ36内の各検出器によって抽
出される。この非常に多数の相互接続は、以下に述べる
光相互接続器21の平面体積ホログラフィ構造によって得
られる高度のブラッグ角度選択性によって可能となる。
さらに電子時計の場合において1GHzよりも高い周波数に
おいてもクロック動作は低品質化しない。
多重波長応用の場合においては、たとえば第６図に示す
ような多重チャンネル波長分割マルチプレクサあるいは
デマルチプレクサとして光接続器21を利用できる。波長
λ１＋λ２＋λ３…λｎを有し、光通路板42を通って多
重ホログラム板44に達する光を含む複合多重波が第６図
に示されている。複合多重波の波長成分はそれぞれの連
結手段の方へ回折され、光通路板42から光ファイバー43
へ連結される。多重ホログラム板44はこの場合それぞれ
の波長成分に対応している複数のブラッグ面のセットを
含んでいる。このブラッグ面のセット45は周知の製造技
術によって多重ホログラム面44に別々に記録される。ホ
ログラム板においてそれぞれのセットのブラッグ面は単
一のブラッググレイティングを有し、複合多重波のうち
のただ１つの波長に応答可能であり、その波長の光信号
を光通路板42上にある位置へ回折させ、各光信号は連結
手段46の様な個々の受信素子によってピックアップさ
れ、光ファイバー43を通して受信VLSIの方へ送られる。
ような多重チャンネル波長分割マルチプレクサあるいは
デマルチプレクサとして光接続器21を利用できる。波長
λ１＋λ２＋λ３…λｎを有し、光通路板42を通って多
重ホログラム板44に達する光を含む複合多重波が第６図
に示されている。複合多重波の波長成分はそれぞれの連
結手段の方へ回折され、光通路板42から光ファイバー43
へ連結される。多重ホログラム板44はこの場合それぞれ
の波長成分に対応している複数のブラッグ面のセットを
含んでいる。このブラッグ面のセット45は周知の製造技
術によって多重ホログラム面44に別々に記録される。ホ
ログラム板においてそれぞれのセットのブラッグ面は単
一のブラッググレイティングを有し、複合多重波のうち
のただ１つの波長に応答可能であり、その波長の光信号
を光通路板42上にある位置へ回折させ、各光信号は連結
手段46の様な個々の受信素子によってピックアップさ
れ、光ファイバー43を通して受信VLSIの方へ送られる。
第７図に示した多重平面光接続器49は相互に離れてかつ
平行な光通路板50,52,54を含んでいる。それぞれは該当
するノード51,53,55,57,59に配置された公知のTIRや連
結素子を備えている。光波は連結手段による光通路板に
対して直交する方向の垂直面内での平面上の体積ブラッ
グホログラム板によって光通路板50,52,54,56の面内へ
回折される。たとえば信号波51′はホログラム板50′に
よる光通路板内で回折された後、最上の光通路板で右か
ら左へ伝ぱんし、ノード51に配置された連結手段に遭遇
する。この光波は、垂直に下方に向けられて二段目の光
通路板52を通って、第三段面の光通路板54に配置されて
いるノード55に配置されている連結手段に入る。ノード
55における連結手段は、光波51′を右方向へ水平方向に
回折して、光通路板54に沿って伝ぱんさせる。同時に、
光通路板52内を左から右へ伝ぱんする光波53′は、ノー
ド53にある連結手段に遭遇し、下方向に回折して、光通
路板54を通って、光通路板56内にあるノード57に設けた
連結手段に達する。光波53′は、その後、ノード57の連
結手段によって左方向へ回折して、光通路板56の最下段
に沿って光を伝ぱんする。さらに、レーザーダイオード
源58から上向きに発生した光波は、最下段の光通路板56
と54を通って、その直上で光通路板52にあるノード59に
配置された連結手段と遭遇し、その光通路板に沿って右
方向へ回折する。第７図に示すように、極度に高度で柔
軟性のある相互接続が非常に小さなスペース内で光接続
器49によって達成される。
平行な光通路板50,52,54を含んでいる。それぞれは該当
するノード51,53,55,57,59に配置された公知のTIRや連
結素子を備えている。光波は連結手段による光通路板に
対して直交する方向の垂直面内での平面上の体積ブラッ
グホログラム板によって光通路板50,52,54,56の面内へ
回折される。たとえば信号波51′はホログラム板50′に
よる光通路板内で回折された後、最上の光通路板で右か
ら左へ伝ぱんし、ノード51に配置された連結手段に遭遇
する。この光波は、垂直に下方に向けられて二段目の光
通路板52を通って、第三段面の光通路板54に配置されて
いるノード55に配置されている連結手段に入る。ノード
55における連結手段は、光波51′を右方向へ水平方向に
回折して、光通路板54に沿って伝ぱんさせる。同時に、
光通路板52内を左から右へ伝ぱんする光波53′は、ノー
ド53にある連結手段に遭遇し、下方向に回折して、光通
路板54を通って、光通路板56内にあるノード57に設けた
連結手段に達する。光波53′は、その後、ノード57の連
結手段によって左方向へ回折して、光通路板56の最下段
に沿って光を伝ぱんする。さらに、レーザーダイオード
源58から上向きに発生した光波は、最下段の光通路板56
と54を通って、その直上で光通路板52にあるノード59に
配置された連結手段と遭遇し、その光通路板に沿って右
方向へ回折する。第７図に示すように、極度に高度で柔
軟性のある相互接続が非常に小さなスペース内で光接続
器49によって達成される。
上述の各実施例は、既存の技術水準の光、ホログラム製
造技術を用いて作製できる。第８図において、光接続の
基礎的な場合が、この発明の光接続器の作用を述べるべ
く示されている。光接続器62は光通路板64内に配置され
るか、その底面に接着された信号源連結手段66を含む光
通路板64と、付随平面グレイティングベクトルを各ブラ
ッグ面に対して直角な方向で垂直上方に指向させたホロ
グラム板68と、２つの出力連結手段72と74とを備えてい
る。
造技術を用いて作製できる。第８図において、光接続の
基礎的な場合が、この発明の光接続器の作用を述べるべ
く示されている。光接続器62は光通路板64内に配置され
るか、その底面に接着された信号源連結手段66を含む光
通路板64と、付随平面グレイティングベクトルを各ブラ
ッグ面に対して直角な方向で垂直上方に指向させたホロ
グラム板68と、２つの出力連結手段72と74とを備えてい
る。
レーザーダイオード（図示せず）からの光信号波は連結
手段66を介して光通路板64に連結される。連結手段66を
出る平面波は波ベクトルと波頭67によって特徴づけられ
る。波ベクトルと波頭67によって特徴づけられた光波は
光ベクトルと波頭70に対応してホログラム板68によって
一方向へ回折される。第２の波ベクトルと波頭71は光波
67の非回折部に対応する。連結手段72の方へ伝ぱんする
回折波は平面波から球面波に変換され、連結手段72によ
って光通路板64外へ連結される。
手段66を介して光通路板64に連結される。連結手段66を
出る平面波は波ベクトルと波頭67によって特徴づけられ
る。波ベクトルと波頭67によって特徴づけられた光波は
光ベクトルと波頭70に対応してホログラム板68によって
一方向へ回折される。第２の波ベクトルと波頭71は光波
67の非回折部に対応する。連結手段72の方へ伝ぱんする
回折波は平面波から球面波に変換され、連結手段72によ
って光通路板64外へ連結される。
波ベクトルと波頭71で表される回折された光波は連結手
段74の方へ伝ぱんして、平面波から球面波に変換され、
連結手段74によって光通路板64外へ連結される。
段74の方へ伝ぱんして、平面波から球面波に変換され、
連結手段74によって光通路板64外へ連結される。
光通路板64は標準の透明な光学導波器であり、細長く方
形状の低次元プロファイル形式をもち、好ましくはガラ
ス製である。シングルモード形式のものにおいては、厚
さは10μｍである。ホログラム板68は体積ホログラムで
あり、好ましくは重クロム酸塩ゼラチン（DCG）にてな
る。光接続器が薄い、平面状構造であるために、光通路
板64を横切って通る波の伝ぱん構造は、シングルモード
であると仮定すると、固定されている。換言すれば、通
常の３次元波の動きは、T.Jannson,Information Capaci
ty of Bragg Holograms in Planar Optics,Journal of
Optical Soc.of Amer.71,342（1981）に記載されている
ように、２次元の動きに変えられる。光通路板64の厚さ
が10μｍ以上になると、マルチモードとなる。後者の場
合には多種の導波器モードが光通路板で受容される。も
し光通路板の厚さが100μｍ以上になれば連続モードと
なる。
形状の低次元プロファイル形式をもち、好ましくはガラ
ス製である。シングルモード形式のものにおいては、厚
さは10μｍである。ホログラム板68は体積ホログラムで
あり、好ましくは重クロム酸塩ゼラチン（DCG）にてな
る。光接続器が薄い、平面状構造であるために、光通路
板64を横切って通る波の伝ぱん構造は、シングルモード
であると仮定すると、固定されている。換言すれば、通
常の３次元波の動きは、T.Jannson,Information Capaci
ty of Bragg Holograms in Planar Optics,Journal of
Optical Soc.of Amer.71,342（1981）に記載されている
ように、２次元の動きに変えられる。光通路板64の厚さ
が10μｍ以上になると、マルチモードとなる。後者の場
合には多種の導波器モードが光通路板で受容される。も
し光通路板の厚さが100μｍ以上になれば連続モードと
なる。
Verber et al.,Ferroelectronics 10、253（1976）とVa
hey et al.,Signal Processing I.E.139、151（1976）
は、ホログラム板68の製作時に生じる導波された２つの
波の間での干渉による平面ホログラムの記録について記
述している。２次元平面波の場合におけるブラッグホロ
グラムの記録は、T.JannsonによりInformation Capacit
y of Bragg Holograms in Planar Opticsに記述されて
いる。DCGホログラムの記録の光化学と光学については
“Topics in Appl.Phys.,Vol.20,Holographic Recordin
g Materials"（H.Smith編集1977）に記述されている。
上述のようにこれらの記述は本明細書に引用する。
hey et al.,Signal Processing I.E.139、151（1976）
は、ホログラム板68の製作時に生じる導波された２つの
波の間での干渉による平面ホログラムの記録について記
述している。２次元平面波の場合におけるブラッグホロ
グラムの記録は、T.JannsonによりInformation Capacit
y of Bragg Holograms in Planar Opticsに記述されて
いる。DCGホログラムの記録の光化学と光学については
“Topics in Appl.Phys.,Vol.20,Holographic Recordin
g Materials"（H.Smith編集1977）に記述されている。
上述のようにこれらの記述は本明細書に引用する。
ブラッグ厚さＴβはホログラム板の光接続における重要
なパラメータである。ホログラム板68が、光通路板64を
充たして、ホログラム板の最短辺の長さが好ましくは1m
m〜1cmの範囲にあるとすると、ホログラムのブラッグ厚
さＴβであるとみなせる。重要なことは、従来のブラッ
グホログラムはホログラムの周辺寸法ではなく、ホログ
ラムの堆積厚さにより制御される。従来のブラッグホロ
グラフィーの堆積厚さは20μｍから30μｍであり、明ら
かにブラッグホログラフィー板の周縁寸法よりも小さ
い。それ故従来の場合には、より小さなブラッグ厚を生
じる。上述のInformation Capacity of Bragg Hologram
s in Planar Opticsに記載されているように、ブラッグ
厚さは２つのパラメータを決定するとともに、光接続器
62が用意できる接続数に直接影響する。上述の２つのパ
ラメータはホログラム板68のブラッグの角度選択性と、
波長選択性である。
なパラメータである。ホログラム板68が、光通路板64を
充たして、ホログラム板の最短辺の長さが好ましくは1m
m〜1cmの範囲にあるとすると、ホログラムのブラッグ厚
さＴβであるとみなせる。重要なことは、従来のブラッ
グホログラムはホログラムの周辺寸法ではなく、ホログ
ラムの堆積厚さにより制御される。従来のブラッグホロ
グラフィーの堆積厚さは20μｍから30μｍであり、明ら
かにブラッグホログラフィー板の周縁寸法よりも小さ
い。それ故従来の場合には、より小さなブラッグ厚を生
じる。上述のInformation Capacity of Bragg Hologram
s in Planar Opticsに記載されているように、ブラッグ
厚さは２つのパラメータを決定するとともに、光接続器
62が用意できる接続数に直接影響する。上述の２つのパ
ラメータはホログラム板68のブラッグの角度選択性と、
波長選択性である。
ブラッグ選択角によってブラッグ選択性が定められる。
このブラッグ選択角は、情報チャンネル間での不要のク
ロストークを起こす、隣接ブラック板間の相互接続を避
けるために、製造工程において、ホログラム板であるブ
ラッグ面の記録をする間に基準ビーム間に保たれなけれ
ばならない最小角度Δθβである。
このブラッグ選択角は、情報チャンネル間での不要のク
ロストークを起こす、隣接ブラック板間の相互接続を避
けるために、製造工程において、ホログラム板であるブ
ラッグ面の記録をする間に基準ビーム間に保たれなけれ
ばならない最小角度Δθβである。
最小ブラッグ選択角Δθβとホログラム板厚との 関係 からみて判るようにブラッグ厚TBが増加すると与えられ
た光の波長に対して最小ブラッグ選択角は減少する。た
とえばＴβ＝1cm,n＝1.55（DCG），λ＝１μｍとする
と、Δθβ＜10-4。単一波長の場合これはＴβが増すほ
どより独立したホログラフィックブラッグ面がホログラ
ム板68に記録できることを意味する。これによって、光
学的接続を最小クロストークでVLSI素子間で行うことが
できる接続機構を用意できる。多重波長の場合には接続
性は で決まる波長選択性により定まる。たとえばλ＝１μｍ
に対してｎ＝1.55,Δｎ＝0.001でΔλ＝0.6nmである。
た光の波長に対して最小ブラッグ選択角は減少する。た
とえばＴβ＝1cm,n＝1.55（DCG），λ＝１μｍとする
と、Δθβ＜10-4。単一波長の場合これはＴβが増すほ
どより独立したホログラフィックブラッグ面がホログラ
ム板68に記録できることを意味する。これによって、光
学的接続を最小クロストークでVLSI素子間で行うことが
できる接続機構を用意できる。多重波長の場合には接続
性は で決まる波長選択性により定まる。たとえばλ＝１μｍ
に対してｎ＝1.55,Δｎ＝0.001でΔλ＝0.6nmである。
特殊な場合であるリップマンブラッグ（Lippman Brag
g）ホログラムは式（１）と（２）に対して、本発明の
平面堆積ブラッグホログラムが提供できる接続の数を予
測する。リップマンブラッグホログラムは、ホログラム
の少なくとも１つの端縁に対して平行なブラッグ面を有
している。式（１）と（２）とは特にリップマンブラッ
グのホログラムに適応されるけれども、両式はともにTB
が増加すると角度と波長の選択性は増加するので、ブラ
ッグ反射ホログラムにも一般に適応される。最初にホロ
グラムの効率Ｄはホログラムに入った入射光の何％が回
折されるかで決まる。ブラッグの場合には結合係数γで
定まる。ここでコゲルニク（Kogelnik）の式では Ｄ＝tanh2γ （３） と である。99％のホログラフィック効率に対して、Ｄに0.
99を代入すると、式（３）はγ＝πとなる。
g）ホログラムは式（１）と（２）に対して、本発明の
平面堆積ブラッグホログラムが提供できる接続の数を予
測する。リップマンブラッグホログラムは、ホログラム
の少なくとも１つの端縁に対して平行なブラッグ面を有
している。式（１）と（２）とは特にリップマンブラッ
グのホログラムに適応されるけれども、両式はともにTB
が増加すると角度と波長の選択性は増加するので、ブラ
ッグ反射ホログラムにも一般に適応される。最初にホロ
グラムの効率Ｄはホログラムに入った入射光の何％が回
折されるかで決まる。ブラッグの場合には結合係数γで
定まる。ここでコゲルニク（Kogelnik）の式では Ｄ＝tanh2γ （３） と である。99％のホログラフィック効率に対して、Ｄに0.
99を代入すると、式（３）はγ＝πとなる。
（４）式のγにπを代入して を得る。この式はリップマンブラッグホログラムにおけ
る極度に高い効率を維持するために、屈折率変化分とブ
ラッグ厚さとの積を波長で割ったものは、１より大きく
なければならないことを意味している。与えられた波長
に対して、高い回折率を確保するにはΔｎが減少する
と、Ｔが増加しなければならないことが判る。２次元ブ
ラッグ厚さTBが従来のブラッグホログラムのTBよりも10
00倍大きいとすると、２次元における屈折率変化分は３
次元の自由空間の回折率変化よりも1000倍小さい。それ
故Δｎ変化すると（２）式で定まる波長選択性が変化す
る。（２）式におけるΔｎが減少すると、波長選択性が
増加し、多重波長における光接続部が提供できる接続数
が増加する。
る極度に高い効率を維持するために、屈折率変化分とブ
ラッグ厚さとの積を波長で割ったものは、１より大きく
なければならないことを意味している。与えられた波長
に対して、高い回折率を確保するにはΔｎが減少する
と、Ｔが増加しなければならないことが判る。２次元ブ
ラッグ厚さTBが従来のブラッグホログラムのTBよりも10
00倍大きいとすると、２次元における屈折率変化分は３
次元の自由空間の回折率変化よりも1000倍小さい。それ
故Δｎ変化すると（２）式で定まる波長選択性が変化す
る。（２）式におけるΔｎが減少すると、波長選択性が
増加し、多重波長における光接続部が提供できる接続数
が増加する。
接続可能性が単一波長の場合、（１）式で定まり、また
多重波長の場合には（２）式で定まりおよび効率が
（５）式で定まる。どの場合にも接続部62の光の接続可
能性を向上するにはTBを増加しなければならないことが
解る。
多重波長の場合には（２）式で定まりおよび効率が
（５）式で定まる。どの場合にも接続部62の光の接続可
能性を向上するにはTBを増加しなければならないことが
解る。
これらの式によれば、単一波長の場合の接続では約1000
個の接続が可能であり、ま多重波長の場合でも約1000個
の接続が可能である。
個の接続が可能であり、ま多重波長の場合でも約1000個
の接続が可能である。
ホログラム板62が光通路板に配置される数が少なくなる
と、接続可能数は少なくなる。
と、接続可能数は少なくなる。
第９図において、反射式光学接続器を示す。この光接続
器は、平面状の光通路板82と、平行なブラッグ板86を有
するブラッグリップマンホログラム板84とを有する。ブ
ラッグ板86の垂直突起部分を88で示している。DCGホロ
グラム板コーティング厚さは、光通路板82の厚さｄ（81
で示す）と同じである。換言すれば、ホログラム板は光
通路板の垂直部分を満たしている。
器は、平面状の光通路板82と、平行なブラッグ板86を有
するブラッグリップマンホログラム板84とを有する。ブ
ラッグ板86の垂直突起部分を88で示している。DCGホロ
グラム板コーティング厚さは、光通路板82の厚さｄ（81
で示す）と同じである。換言すれば、ホログラム板は光
通路板の垂直部分を満たしている。
ホログラム板84へ入射する平面波ベクトル90と波頭92は
ホログラム板で回折される。回折によって、波頭92は波
ベクトル94と98を有する波頭96と100に分けられる。波
ベクトル94で表される光波は波ベクトル90で表される光
波の回折部と反射部である。波ベクトル98によって表さ
れる光波は波ベクトル90で表される光波の伝送された部
分である。波ベクトル94と関連する波頭96の垂直部分
は、ホログラム板84から反射されるジグザグ波102であ
る。波ベクトル98と関連する波頭100の垂直突出部分は
ホログラム板84を通るか、伝送されるジグザグ波104で
ある。波ベクトル90と関連する原入射波頭92の垂直突出
部分はジグザグ波106である。第９図によればシングル
モードの場合においてのみもしホログラム板が、光通路
板厚ｄを満たすならば、式（５）に使われたホログラム
ブラッグ厚さＴβはホログラムの最短辺の長さＴと同じ
である。他の場合には、Ｔβ＜Ｔならば、角度選択性、
波長選択性は式５にしたがって減少する。
ホログラム板で回折される。回折によって、波頭92は波
ベクトル94と98を有する波頭96と100に分けられる。波
ベクトル94で表される光波は波ベクトル90で表される光
波の回折部と反射部である。波ベクトル98によって表さ
れる光波は波ベクトル90で表される光波の伝送された部
分である。波ベクトル94と関連する波頭96の垂直部分
は、ホログラム板84から反射されるジグザグ波102であ
る。波ベクトル98と関連する波頭100の垂直突出部分は
ホログラム板84を通るか、伝送されるジグザグ波104で
ある。波ベクトル90と関連する原入射波頭92の垂直突出
部分はジグザグ波106である。第９図によればシングル
モードの場合においてのみもしホログラム板が、光通路
板厚ｄを満たすならば、式（５）に使われたホログラム
ブラッグ厚さＴβはホログラムの最短辺の長さＴと同じ
である。他の場合には、Ｔβ＜Ｔならば、角度選択性、
波長選択性は式５にしたがって減少する。
第10図を参照すると、この発明の基本的なファンアウト
光接続ホログラフィック光素子（HOE）を示している。
平面光通路板112におかれたホログラム板110は、公知の
技術で記録された曲がったブラッグ表面114を有する。
ホログラム板110の曲がったブラッグ面は入射光116を回
折させ、焦点へむける。入射光116の回折部分118は曲が
ったブラッグ面114によって合焦される。ホログラフィ
ック光素子はファンアウトだけではなく、焦点合わせや
他のレンズと同様の機能を示す。
光接続ホログラフィック光素子（HOE）を示している。
平面光通路板112におかれたホログラム板110は、公知の
技術で記録された曲がったブラッグ表面114を有する。
ホログラム板110の曲がったブラッグ面は入射光116を回
折させ、焦点へむける。入射光116の回折部分118は曲が
ったブラッグ面114によって合焦される。ホログラフィ
ック光素子はファンアウトだけではなく、焦点合わせや
他のレンズと同様の機能を示す。
ここに記載されていない本発明の例も、特許請求の範囲
に入るものは本発明の範囲内に含まれるものである。
に入るものは本発明の範囲内に含まれるものである。
第１図はVLSIシステムに用いるチップ−チップ間接続に
用いる光接続器の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図に示した光接続器の内部を示す図、第３図はこの発明
の光接続器の内部を拡大して示した斜視図、第４図
（ａ）図および第４（ｂ）図はそれぞれ円形波と平面波
を示す図、第５図はこの発明の光接続器の他の実施例を
示す斜視図、第６図は第１図に示した光接続器を高チャ
ンネル密度波長多重装置に用いた例を示す図、第７図は
この発明の多層光接続器の一例を示す斜視図、第８図は
１対２のファンアウトの光接続器の例を示す斜視図、第
９図はこの発明の光接続器の一部を破断して示した図、
第10図はこの発明のホログラフ素子を示した図である。 10……VLSIシステム 11……冷却基板 12……光通路板 13……VLSIチップ 14……ホログラム板 15……光−電子伝送器
用いる光接続器の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図に示した光接続器の内部を示す図、第３図はこの発明
の光接続器の内部を拡大して示した斜視図、第４図
（ａ）図および第４（ｂ）図はそれぞれ円形波と平面波
を示す図、第５図はこの発明の光接続器の他の実施例を
示す斜視図、第６図は第１図に示した光接続器を高チャ
ンネル密度波長多重装置に用いた例を示す図、第７図は
この発明の多層光接続器の一例を示す斜視図、第８図は
１対２のファンアウトの光接続器の例を示す斜視図、第
９図はこの発明の光接続器の一部を破断して示した図、
第10図はこの発明のホログラフ素子を示した図である。 10……VLSIシステム 11……冷却基板 12……光通路板 13……VLSIチップ 14……ホログラム板 15……光−電子伝送器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョアンナ・レナール・ヤンソン アメリカ合衆国 90505 カリフォルニア、 トーランス、ヴィア・エル・セレーノ 4629番 (72)発明者 ピーター・チャンキット・ヨン アメリカ合衆国 90277 カリフォルニア、 レッドンド・ビーチ、サウス・プロスペク ト・アヴェニュ・ナンバー21 708番 (56)参考文献 特開 昭62−123411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−213802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−146648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−142608（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−264454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−121008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217024（ＪＰ，Ａ)
Claims (19)
- 【請求項１】入力部と出力部とを有し、平面光波を伝搬
する平面光通路板と、 この平面光通路板内に設けられ、上記の平面光波を上記
の入力部から上記の出力部へ回折するブラッグ面を有す
る平面体積ブラッグホログラムと を備えたことを特徴とする光接続器。 - 【請求項２】上記のブラッグホログラムが重クロム酸塩
ゼラチンからなる請求項１記載の光接続器。 - 【請求項３】上記の光通路板はガラスからなる請求項１
記載の光接続器。 - 【請求項４】上記の光通路板と上記のブラッグホログラ
ムは同じ種類の光学材料からなり、上記のブラッグホロ
グラムの光学材料は増感されている請求項１記載の光接
続器。 - 【請求項５】上記のブラッグホログラムは入力部からの
光波を出力部へ焦点合わせし、かつ回折する曲がったブ
ラッグ面を有する請求項１記載の光接続器。 - 【請求項６】上記のブラッグホログラムは出力部の別々
の位置へ単一波長のクロック信号を回折する複数セット
のブラッグ面を有する請求項１記載の光接続器。 - 【請求項７】上記のブラッグホログラムは出力部の別々
の位置へ多重波長の光信号の各波長成分の光を回折させ
る複数セットのブラッグ面を有する請求項１記載の光接
続器。 - 【請求項８】入力部と出力部とを有し、平面光波を伝搬
する平面光通路板と、 上記の入力部に入射する３次元光波を上記の光通路板内
に導入し平面光波に変換する連結変換手段と、 光通路板内において上記の入力部と上記の出力部との間
に配置され、入力部から出力部へ上記の平面光波を回折
するブラッグ面を有する平面体積ブラッグホログラム
と、 回折された平面光波を上記の出力部で３次元光波に変換
し、この３次元光波を上記の光通路板から外へ出す変換
連結手段と を備えたことを特徴とする光接続器。 - 【請求項９】上記の連結変換手段は全内部反射ホログラ
ムである請求項８記載の光接続器。 - 【請求項１０】上記の変換連絡手段は全内部反射ホログ
ラムである請求項８記載の光接続器。 - 【請求項１１】入力部と出力部とを有し、平面光波を伝
搬する平面光通路板と、 上記の入力部に接続された３次元光波の信号の光源と、 上記の光通路板内に配置され、上記の入力部から出力部
へ上記の平面光波を回折するブラッグ面を有する平面体
積ブラッグホログラムと、 出力部に接続され、回折された平面光波を検出する検出
手段と を備えたことを特徴とする光接続器。 - 【請求項１２】上記の光源は上記の光通路板の外に設置
されている請求項11項の光接続器。 - 【請求項１３】上記の検出手段はフォトダイオードであ
る請求項11項の光接続器。 - 【請求項１４】上記の検出器は光通路板の外に設置され
ている請求項11項の光接続器。 - 【請求項１５】上記の光源はレーザーダイオードである
請求項11項の光接続器。 - 【請求項１６】上記の光源はLEDである請求項11記載の
光接続器。 - 【請求項１７】それぞれ入力部と出力部とを有し、平面
光波を伝搬する、複数の互いに離れ平行に配置される複
数の平面光通路板と、 各光通路板内に設けられ、上記の平面光波を上記の光通
路板の入力部から出力部へ回折する複数の第１回折手段
と、 １つの光通信板内に設けられた第１回折手段から他の光
通路板内に設けられた第１回折手段へ回折する第２回折
手段と を備えたことを特徴とする光接続器。 - 【請求項１８】相互に結合される複数のVLSI素子からな
るシステムにおいて、 上記のVLSI素子を配置した平面状の光通路板と、 上記のVLSI素子により発生される電子信号を光信号に変
換する第１変換手段と、 この光信号を上記の光通路板に導入する入力手段と、 光信号を光通路板の外へ出す出力手段と、 入力手段からの光信号を回折し、出力手段へ送る平面体
積ブラッグホログラム手段と、 出力手段での光信号を、上記のVLSI素子において使用さ
れる電子信号に変換する第２変換手段と を備えたことを特徴とする光接続器。 - 【請求項１９】複数のVLSI素子により発生される信号を
接続する接続方法において、 上記のVLSI素子を配置した平面光通路板と、 電子信号を光信号に変換し、 この光信号を上記の光通路板に導入し、 光通路板の中で、複数のブラッグ面のセットで記録され
た平面体積ブラッグホログラムにおいて、導入された光
信号を回折し、 この回折された光信号を光通路板の外へ出し、 光通路板の外へ出た光信号を電子信号に変換し、 この電子信号をVLSI素子に伝送する ことを特徴とする接続方法。
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