JPH0786555A - ３次元光・電子集積回路 - Google Patents
３次元光・電子集積回路Info
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- JPH0786555A JPH0786555A JP5229869A JP22986993A JPH0786555A JP H0786555 A JPH0786555 A JP H0786555A JP 5229869 A JP5229869 A JP 5229869A JP 22986993 A JP22986993 A JP 22986993A JP H0786555 A JPH0786555 A JP H0786555A
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- integrated circuit
- electronic integrated
- dimensional optical
- passive element
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-
- 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
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
-
- 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
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 自由空間結線を行うための、アライメント性
に優れ、かつ、量産性に優れた光・電子集積回路を提供
する。 【構成】 能動素子１０（ＬＤ、ＰＤ、ＳＬＭ、電子回
路等１６）が同一平面上に形成され、能動素子と各能動
素子を接続する受動素子２０（結像、分波・合波等の機
能を持った光学素子）が分離して構成され、受動素子２
０は、少なくとも、結像作用を行うレンズ手段２４と光
線がレンズを順次通過して各能動素子間を伝播していく
ことを可能とさせる光線の光路分離、及び、折り返し反
射を行う再帰反射手段２６とから構成され平板型に集積
される。 【効果】 隣り合う結像面上の共役関係にある２点の結
像特性が、常に、ｙ軸方向には倒立でｘ軸方向には正立
となる特長を持つため、アライメント性に優れ、かつ、
量産性に優れた光集積回路を構成できる。
に優れ、かつ、量産性に優れた光・電子集積回路を提供
する。 【構成】 能動素子１０（ＬＤ、ＰＤ、ＳＬＭ、電子回
路等１６）が同一平面上に形成され、能動素子と各能動
素子を接続する受動素子２０（結像、分波・合波等の機
能を持った光学素子）が分離して構成され、受動素子２
０は、少なくとも、結像作用を行うレンズ手段２４と光
線がレンズを順次通過して各能動素子間を伝播していく
ことを可能とさせる光線の光路分離、及び、折り返し反
射を行う再帰反射手段２６とから構成され平板型に集積
される。 【効果】 隣り合う結像面上の共役関係にある２点の結
像特性が、常に、ｙ軸方向には倒立でｘ軸方向には正立
となる特長を持つため、アライメント性に優れ、かつ、
量産性に優れた光集積回路を構成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】コンピュータ、交換器、ニューラ
ルネットワーク等の情報処理装置の光配線に係り、特
に、高速かつ、大容量な自由空間伝播による光配線を実
現する光・電子集積回路に関する。
ルネットワーク等の情報処理装置の光配線に係り、特
に、高速かつ、大容量な自由空間伝播による光配線を実
現する光・電子集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータ、ディジタル交換器
等をはじめとする様々な情報処理装置の処理能力の向上
はめざましいものがある。これを可能にしたのは、半導
体集積化技術の進歩による実装密度の向上によるものが
大きい。なぜなら、すべての信号は有限の速度で伝達す
るため、その伝送距離を短くすること、すなわち、実装
密度の向上が処理速度に大きく影響を及ぼすからであ
る。
等をはじめとする様々な情報処理装置の処理能力の向上
はめざましいものがある。これを可能にしたのは、半導
体集積化技術の進歩による実装密度の向上によるものが
大きい。なぜなら、すべての信号は有限の速度で伝達す
るため、その伝送距離を短くすること、すなわち、実装
密度の向上が処理速度に大きく影響を及ぼすからであ
る。
【０００３】こうした半導体集積化技術の成熟によって
もたらされた回路の大規模化はチップ内の配線数やチッ
プからの出力ピン数を増大させ、さらには、基板内の配
線数を増大させ、ひいては、基板間、装置間の配線数を
増大させており、各階層において、結線数の増大を引き
起こしている。また、実装の高密度化に伴う信号相互の
干渉によるクロストークの問題や装置の高速化にともな
い配線長の違いによるクロックスキュー、信号の伝播遅
延、線路のインピーダンス整合、線路の帯域不足等の問
題が深刻になっている。
もたらされた回路の大規模化はチップ内の配線数やチッ
プからの出力ピン数を増大させ、さらには、基板内の配
線数を増大させ、ひいては、基板間、装置間の配線数を
増大させており、各階層において、結線数の増大を引き
起こしている。また、実装の高密度化に伴う信号相互の
干渉によるクロストークの問題や装置の高速化にともな
い配線長の違いによるクロックスキュー、信号の伝播遅
延、線路のインピーダンス整合、線路の帯域不足等の問
題が深刻になっている。
【０００４】このようなコミュニケーション・ボトルネ
ックを解決する手段として、信号相互の無誘導性、対電
磁障害性、結線線路の広帯域性、信号伝達の高速性、ア
ース不要性等の特長を有する光配線技術がある。光配線
の方法は導波路型の結線と自由空間型の結線に大別され
る。導波路型の結線は、２次元平面内に導波路を形成
し、能動素子（半導体レーザ、フォトダイオード、空間
光変調素子等）を光接続するものである（詳しくは特開
昭57-15465、特開昭59-75656、特開昭６０−１６９１６
７、特開昭６１−１５６８７１、特開昭61-253862、特
開昭62-181467、「オプティカル インターコネクショ
ンズ フォー マシブリィ パラレル アーキテクト」
（アプライドオプティクス ボリューム29 ナンバー
8，第1077頁〜第1093頁，1990年3月10日／「Optical in
terconnections for massively parallel architec」 Ap
pled Optics, vol.29 No.8 pp.1077-1093(1990))、参
照）。
ックを解決する手段として、信号相互の無誘導性、対電
磁障害性、結線線路の広帯域性、信号伝達の高速性、ア
ース不要性等の特長を有する光配線技術がある。光配線
の方法は導波路型の結線と自由空間型の結線に大別され
る。導波路型の結線は、２次元平面内に導波路を形成
し、能動素子（半導体レーザ、フォトダイオード、空間
光変調素子等）を光接続するものである（詳しくは特開
昭57-15465、特開昭59-75656、特開昭６０−１６９１６
７、特開昭６１−１５６８７１、特開昭61-253862、特
開昭62-181467、「オプティカル インターコネクショ
ンズ フォー マシブリィ パラレル アーキテクト」
（アプライドオプティクス ボリューム29 ナンバー
8，第1077頁〜第1093頁，1990年3月10日／「Optical in
terconnections for massively parallel architec」 Ap
pled Optics, vol.29 No.8 pp.1077-1093(1990))、参
照）。
【０００５】一方、光は媒質のない自由空間中を伝搬可
能であり、この特徴を利用した大容量な自由空間光接続
法が提案されている。自由空間接続は３次元空間を利用
した立体的配線が可能で、線路が２次元面内に拘束され
る電気配線や導波路結線に比べ、格段の配線数の増加が
期待できる。自由空間接続は、２次元能動素子（半導体
レーザアレイ、フォトダイオードアレイ、空間光変調素
子アレイ、駆動回路等）を受動素子（結像、分波・合波
等の機能を持った光学素子）により光接続するものであ
る（詳しくは、「オプティカル インターコネクション
ズ フォー ＶＬＳＩ システム」（プロシーディング
ス オブ ザ アイイーイーイー ボリューム72 ナン
バー7、1984年7月／「Optical Interconnections for V
LSI System」PROCEEDINGS THE IEEE, VOL.72, NO.7, JU
LY (1984), pp.850-866(1984)),「面発光半導体レー
ザ」（応用物理, 第６０巻第１号, pp.361-367(198
7)）,「クロスオーバー ネットワークス アンド ゼ
ア オプティカル インプリメンテーション」（アプラ
イド オプティクス ボリューム27 ナンバー15 1988
年8月1日／「Crossover networks and their optical i
mplementation 」 AppliedOptics vol.27 No.15 1 Augus
t 1988 pp.3155-3160), 特開昭61-212059, 特表昭61-50
0941）。
能であり、この特徴を利用した大容量な自由空間光接続
法が提案されている。自由空間接続は３次元空間を利用
した立体的配線が可能で、線路が２次元面内に拘束され
る電気配線や導波路結線に比べ、格段の配線数の増加が
期待できる。自由空間接続は、２次元能動素子（半導体
レーザアレイ、フォトダイオードアレイ、空間光変調素
子アレイ、駆動回路等）を受動素子（結像、分波・合波
等の機能を持った光学素子）により光接続するものであ
る（詳しくは、「オプティカル インターコネクション
ズ フォー ＶＬＳＩ システム」（プロシーディング
ス オブ ザ アイイーイーイー ボリューム72 ナン
バー7、1984年7月／「Optical Interconnections for V
LSI System」PROCEEDINGS THE IEEE, VOL.72, NO.7, JU
LY (1984), pp.850-866(1984)),「面発光半導体レー
ザ」（応用物理, 第６０巻第１号, pp.361-367(198
7)）,「クロスオーバー ネットワークス アンド ゼ
ア オプティカル インプリメンテーション」（アプラ
イド オプティクス ボリューム27 ナンバー15 1988
年8月1日／「Crossover networks and their optical i
mplementation 」 AppliedOptics vol.27 No.15 1 Augus
t 1988 pp.3155-3160), 特開昭61-212059, 特表昭61-50
0941）。
【０００６】自由空間結線の最大の問題はアライメント
であり、３次元空間の結線の自由度は、アライメントに
も３次元の自由度を与えるため、従来の精密光学系に見
られるようなバルク素子のアセンブリ方式では安定した
アライメントを得ることが難しく、量産性が悪い。自由
空間接続では、能動素子と受動素子を高精度にアライメ
ントして一体化する必要があり、アライメント性の優れ
た集積化光学素子が必要になる。このような光学部品や
電子部品を集積化する従来技術には、図２２に示すよう
な２次元アレイ構造をもつ透過型平板光コンポーネント
（面発光レーザアレイ、平板マイクロレンズアレイ、セ
ルフォックレンズ、受光素子アレイ等）を積層して所望
の光回路を構成する積層光集積回路（Staced Planar Op
tics）や平板上にＬＳＩのパターンニング技術で光学素
子を形成する平板光集積回路（Planar Optics）等があ
る（例えば、特願昭59-196047, 「スタックト プラナ
ーオプティクス：アン アプリケーション オブ ザ
プラナー マイクロレンズ」（アプライドオプティクス
ボリューム21 ナンバー19 1982年10月1日／「Stack
ed planar optics : an application of the planar mi
crolens」Applied Optics vol.21 No.19 1 October (19
82) p.3456),「インテグレイティド オプティカル イ
メージングシステム」（アプライド オプティクス ボ
リューム29ナンバー14 1990年5月10日／「Integrated
optical imaging System」 AppledOptics, vol.29, No.
14, p.1998 (10 May1990))）。
であり、３次元空間の結線の自由度は、アライメントに
も３次元の自由度を与えるため、従来の精密光学系に見
られるようなバルク素子のアセンブリ方式では安定した
アライメントを得ることが難しく、量産性が悪い。自由
空間接続では、能動素子と受動素子を高精度にアライメ
ントして一体化する必要があり、アライメント性の優れ
た集積化光学素子が必要になる。このような光学部品や
電子部品を集積化する従来技術には、図２２に示すよう
な２次元アレイ構造をもつ透過型平板光コンポーネント
（面発光レーザアレイ、平板マイクロレンズアレイ、セ
ルフォックレンズ、受光素子アレイ等）を積層して所望
の光回路を構成する積層光集積回路（Staced Planar Op
tics）や平板上にＬＳＩのパターンニング技術で光学素
子を形成する平板光集積回路（Planar Optics）等があ
る（例えば、特願昭59-196047, 「スタックト プラナ
ーオプティクス：アン アプリケーション オブ ザ
プラナー マイクロレンズ」（アプライドオプティクス
ボリューム21 ナンバー19 1982年10月1日／「Stack
ed planar optics : an application of the planar mi
crolens」Applied Optics vol.21 No.19 1 October (19
82) p.3456),「インテグレイティド オプティカル イ
メージングシステム」（アプライド オプティクス ボ
リューム29ナンバー14 1990年5月10日／「Integrated
optical imaging System」 AppledOptics, vol.29, No.
14, p.1998 (10 May1990))）。
【０００７】図２３に平板光集積回路の概念図を示す。
平板光集積回路は上下方向に導波構造を持ち水平方向に
自由空間構造を持つ光学系で、左端の入力面に置かれた
二次元パターンは上下方向の全反射を繰り返しながら、
平面上の２つの反射レンズにより、４ｆ配置で結像され
る。通常の４ｆ結像系を内部反射により厚い導波路内に
組み込んだものである。作製はゾーンプレート状の回折
光学素子を電子ビーム露光により書き込むことで行わ
れ、各素子のアライメントの位置決め制度をＬＳＩのパ
ターンニング制度で保証できる。
平板光集積回路は上下方向に導波構造を持ち水平方向に
自由空間構造を持つ光学系で、左端の入力面に置かれた
二次元パターンは上下方向の全反射を繰り返しながら、
平面上の２つの反射レンズにより、４ｆ配置で結像され
る。通常の４ｆ結像系を内部反射により厚い導波路内に
組み込んだものである。作製はゾーンプレート状の回折
光学素子を電子ビーム露光により書き込むことで行わ
れ、各素子のアライメントの位置決め制度をＬＳＩのパ
ターンニング制度で保証できる。
【０００８】また、図２４に示すように、平板基板をい
くつか重ね合わせて、反射型素子をコンパクトに集積化
する積層反射型集積回路等がある（第３９回応用物理学
会春季講演予稿集30, P-B-9, P844)。
くつか重ね合わせて、反射型素子をコンパクトに集積化
する積層反射型集積回路等がある（第３９回応用物理学
会春季講演予稿集30, P-B-9, P844)。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述の平板光集積回路
は能動素子、及び、光学素子を同一平面上にＬＳＩのパ
ターンニングで回折光学素子を形成するため、各素子の
アライメントの問題を解決できる。しかし、各光学素子
に光が斜に入射するため軸外結像の光学系であり、収差
の問題が生じる。したがって、軸外結像に関する収差を
考慮したレンズ設計が必要になる（「デフラクション−
リミテッド ブレイズド リフレクションデフラクティ
ブ マイクロレンズ フォー オブリーク インシデン
ス ファブリケィテッド バイ エレクトロンビーム
リソグラフィ」（アプライド オプティクス ボリュー
ム30 ナンバー25 1991年9月2日／「Diffraction-limi
ted blazed reflection diffractive microlenses for
oblique incidence fabricated by electron-beam lith
ography」Appled Optics, vol.30, No.25, p.3643(199
1))）。また、回折型の素子では波長により異なる角度
で回折するため、色収差があり単一波長の光しか使えな
い。最近では、色収差を除くため回折光学素子を反射型
光学素子に変える提案もなされている。（第３９回応用
物理学会春期講演予稿集,30p-B-8,p.844）また、通常の
回折素子の光の利用効率は低く、位相型にするなどの工
夫が必要となる。積層反射型集積回路も同様である。こ
の平板光集積回路は同一平面上に能動素子と光学素子を
形成するため、能動素子の実装密度を妨げることにな
る。
は能動素子、及び、光学素子を同一平面上にＬＳＩのパ
ターンニングで回折光学素子を形成するため、各素子の
アライメントの問題を解決できる。しかし、各光学素子
に光が斜に入射するため軸外結像の光学系であり、収差
の問題が生じる。したがって、軸外結像に関する収差を
考慮したレンズ設計が必要になる（「デフラクション−
リミテッド ブレイズド リフレクションデフラクティ
ブ マイクロレンズ フォー オブリーク インシデン
ス ファブリケィテッド バイ エレクトロンビーム
リソグラフィ」（アプライド オプティクス ボリュー
ム30 ナンバー25 1991年9月2日／「Diffraction-limi
ted blazed reflection diffractive microlenses for
oblique incidence fabricated by electron-beam lith
ography」Appled Optics, vol.30, No.25, p.3643(199
1))）。また、回折型の素子では波長により異なる角度
で回折するため、色収差があり単一波長の光しか使えな
い。最近では、色収差を除くため回折光学素子を反射型
光学素子に変える提案もなされている。（第３９回応用
物理学会春期講演予稿集,30p-B-8,p.844）また、通常の
回折素子の光の利用効率は低く、位相型にするなどの工
夫が必要となる。積層反射型集積回路も同様である。こ
の平板光集積回路は同一平面上に能動素子と光学素子を
形成するため、能動素子の実装密度を妨げることにな
る。
【００１０】本発明の一つの目的は、自由空間結線を行
うための、アライメント性に優れ、かつ、量産性に優れ
た光集積回路を提供することにある。
うための、アライメント性に優れ、かつ、量産性に優れ
た光集積回路を提供することにある。
【００１１】本発明の更に他の目的は、収差が少なく、
かつ、設計の容易な光集積回路を提供することにある。
かつ、設計の容易な光集積回路を提供することにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、アライメントの
容易性を保ったまま、能動素子の実装密度高い光集積回
路を提供することにある。
容易性を保ったまま、能動素子の実装密度高い光集積回
路を提供することにある。
【００１３】本発明の更に他の目的は、光の利用効率の
高い光集積回路を提供することにある。
高い光集積回路を提供することにある。
【００１４】本発明の更に他の目的は、すべての結線に
おいて、光路長が等しく信号のスキューのない光集積回
路を提供することにある。
おいて、光路長が等しく信号のスキューのない光集積回
路を提供することにある。
【００１５】本発明の更に他の目的は、量産性に優れた
光集積回路の製造方法を提供することにある。
光集積回路の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、能動素子と受動素子を分離した構成を取り、能動素
子は半導体技術により作製することで各素子の位置決め
をそのパターニング精度で保証し、受動素子は加工処理
により各素子の位置決めをその加工処理精度で保証し、
能動素子と受動素子のアライメントを反射による虚像の
上下、左右等の反転効果と結像関係の倒立等の効果を利
用した能動素子と受動素子の相対的位置ずれに強い光学
系を集積化することで容易にしたものである。
に、能動素子と受動素子を分離した構成を取り、能動素
子は半導体技術により作製することで各素子の位置決め
をそのパターニング精度で保証し、受動素子は加工処理
により各素子の位置決めをその加工処理精度で保証し、
能動素子と受動素子のアライメントを反射による虚像の
上下、左右等の反転効果と結像関係の倒立等の効果を利
用した能動素子と受動素子の相対的位置ずれに強い光学
系を集積化することで容易にしたものである。
【００１７】また、上記他の目的を達成するために、光
線の折り返し反射層にプリズム加工を施し結像素子に斜
入射することなく近軸結像の光学系を構成することで、
収差を少なくおさえ、また、光学素子に屈折率型の素子
を採用することで色収差にも容易に対応できるうにし
て、設計を容易にしたものである。また、屈折率型の素
子であるので光の利用効率も高い。
線の折り返し反射層にプリズム加工を施し結像素子に斜
入射することなく近軸結像の光学系を構成することで、
収差を少なくおさえ、また、光学素子に屈折率型の素子
を採用することで色収差にも容易に対応できるうにし
て、設計を容易にしたものである。また、屈折率型の素
子であるので光の利用効率も高い。
【００１８】また、上記他の目的を達成するために、能
動素子と受動素子を分離した構成を取り、能動素子の実
装密度を妨げることのないようにしたものである。
動素子と受動素子を分離した構成を取り、能動素子の実
装密度を妨げることのないようにしたものである。
【００１９】また、上記他の目的を達成するために、す
べての結線は共役の関係にすることで光路長を等しくさ
せ、信号のスキューなくしたものである。
べての結線は共役の関係にすることで光路長を等しくさ
せ、信号のスキューなくしたものである。
【００２０】また、上記他の目的を達成するために、能
動素子は、半導体集積化技術を用いて製造し、受動素子
もモールド、切削等の一括加工処理やリソグラフィ、イ
オン打ち込み、電子ビーム露光等の半導体製造技術を利
用して製造し、量産性、加工精度を高くしたものであ
る。
動素子は、半導体集積化技術を用いて製造し、受動素子
もモールド、切削等の一括加工処理やリソグラフィ、イ
オン打ち込み、電子ビーム露光等の半導体製造技術を利
用して製造し、量産性、加工精度を高くしたものであ
る。
【００２１】
【作用】本発明は、図１に示すように、２次元能動素子
１０（基板１２、半導体レーザアレイ、フォトダイオー
ドアレイ、空間光変調素子アレイ、駆動回路等１６）と
各能動素子を接続する受動素子２０（結像、分波・合波
等の機能を持った光学素子）から構成され、受動素子２
０は、少なくとも、結像作用を行うレンズ手段２４と、
光線の光路分離、及び、折り返し反射を行うプリズム等
により構成される再帰反射手段２６から構成される。
１０（基板１２、半導体レーザアレイ、フォトダイオー
ドアレイ、空間光変調素子アレイ、駆動回路等１６）と
各能動素子を接続する受動素子２０（結像、分波・合波
等の機能を持った光学素子）から構成され、受動素子２
０は、少なくとも、結像作用を行うレンズ手段２４と、
光線の光路分離、及び、折り返し反射を行うプリズム等
により構成される再帰反射手段２６から構成される。
【００２２】レンズは光源からの光をコリメート、及
び、集光の機能があり、複数個用いることにより結像作
用を持つ。また、プリズムはレンズを通過した光の光路
を分離するための機能と能動素子の置かれた面に光線を
折り返し、別のレンズへと入射させる機能を持つ。それ
によって、光線はレンズを順次通過して、各能動素子間
を伝播していくことが可能となる。さらに、レンズは像
の倒立作用を持ち、プリズムによる光線の反射は像の上
下、左右等の反転作用を持つので、これらを組合せて、
常に、正立像を得る光学配置を実現できる、したがっ
て、能動素子と受動素子が相対的に位置ずれをおこした
場合でも、所望の能動素子同志を結線することが可能と
なる。
び、集光の機能があり、複数個用いることにより結像作
用を持つ。また、プリズムはレンズを通過した光の光路
を分離するための機能と能動素子の置かれた面に光線を
折り返し、別のレンズへと入射させる機能を持つ。それ
によって、光線はレンズを順次通過して、各能動素子間
を伝播していくことが可能となる。さらに、レンズは像
の倒立作用を持ち、プリズムによる光線の反射は像の上
下、左右等の反転作用を持つので、これらを組合せて、
常に、正立像を得る光学配置を実現できる、したがっ
て、能動素子と受動素子が相対的に位置ずれをおこした
場合でも、所望の能動素子同志を結線することが可能と
なる。
【００２３】また、プリズムによる光線の折り返しによ
り、光線はレンズに対してほぼ垂直に入射する近軸結像
の関係になるので、収差が少なく設計が容易になる。ま
た、屈折率型のレンズを用いることで、屈折率の異なる
二つの媒体の組合せによる色収差補正も可能になる。さ
らに、回折型素子に比べ光の利用効率も高い。
り、光線はレンズに対してほぼ垂直に入射する近軸結像
の関係になるので、収差が少なく設計が容易になる。ま
た、屈折率型のレンズを用いることで、屈折率の異なる
二つの媒体の組合せによる色収差補正も可能になる。さ
らに、回折型素子に比べ光の利用効率も高い。
【００２４】また、同じ結像系内の能動素子は共役の関
係で結線されているので、その光路長が等しく、それに
よって、スキューのない伝送が可能となる。
係で結線されているので、その光路長が等しく、それに
よって、スキューのない伝送が可能となる。
【００２５】また、本発明では、能動素子がすべて、平
面上に形成されているので、熱の放熱性も高く、また、
能動素子の実装密度も上げることができる。
面上に形成されているので、熱の放熱性も高く、また、
能動素子の実装密度も上げることができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の概念図を表している。２次元能動素
子１０（半導体レーザアレイ、フォトダイオードアレ
イ、空間光変調素子アレイ、駆動回路等）と各能動素子
を接続する受動素子２０（結像、分波・合波等の機能を
持った光学素子）から構成され、受動素子２０は、少な
くとも、結像作用を行うレンズ手段２４と光線の光路分
離、及び、折り返し反射を行うプリズム手段２６から構
成される。
る。図１は本発明の概念図を表している。２次元能動素
子１０（半導体レーザアレイ、フォトダイオードアレ
イ、空間光変調素子アレイ、駆動回路等）と各能動素子
を接続する受動素子２０（結像、分波・合波等の機能を
持った光学素子）から構成され、受動素子２０は、少な
くとも、結像作用を行うレンズ手段２４と光線の光路分
離、及び、折り返し反射を行うプリズム手段２６から構
成される。
【００２７】まず、本発明で集積化される光学系の原理
を詳しく説明する。本発明の１実施例の光集積回路は同
一平面上に並ぶ能動素子間の結線が行えるように、図２
に示すレンズの４ｆ配置の光学系を光線の折り返し反射
を行う再帰反射手段を用いて集積化したものである。レ
ンズの４ｆ配置では二つのレンズの焦点距離が等しい場
合には、物体面にある物体Ｏ0Ｏ1を等倍率で像面上にそ
の等立像Ｏ0’Ｏ1’を結ぶ性質がある。また、物体面と
像面は共に共役の関係にあり、すべての光線の光路長は
等しいという特徴があり、共役の関係にある配線では信
号のスキューは起こらない。
を詳しく説明する。本発明の１実施例の光集積回路は同
一平面上に並ぶ能動素子間の結線が行えるように、図２
に示すレンズの４ｆ配置の光学系を光線の折り返し反射
を行う再帰反射手段を用いて集積化したものである。レ
ンズの４ｆ配置では二つのレンズの焦点距離が等しい場
合には、物体面にある物体Ｏ0Ｏ1を等倍率で像面上にそ
の等立像Ｏ0’Ｏ1’を結ぶ性質がある。また、物体面と
像面は共に共役の関係にあり、すべての光線の光路長は
等しいという特徴があり、共役の関係にある配線では信
号のスキューは起こらない。
【００２８】また、再帰反射手段はプリズム等により実
現される。プリズムはいくつかの平面鏡を組み合わせて
固定し、その相互関係が崩れないようにした素子であ
り、平面鏡は光線の向きを変え、像の向きを変える働き
を持つ。図３は代表的なプリズムである直角プリズムの
通過光線の経路、及び、像の向きの変化を示している。
図３（ａ）では入射実像６０より発せられる光線がプリ
ズム５０に入射し折り返され反射されると、射出側では
虚像７０が得られる。虚像７０は実像６０に対してｙ方
向には正立像で、ｘ方向には倒立像となる。また、図３
（ｂ）に示すように、射出側で実像を得るために結像系
を挿入すると、レンズの倒立作用により実像１００は実
像９０に対してｙ方向には倒立像で、ｘ方向には正立像
となる。このようにプリズムを用いることで、光学系を
コンパクトにまとめることができる。
現される。プリズムはいくつかの平面鏡を組み合わせて
固定し、その相互関係が崩れないようにした素子であ
り、平面鏡は光線の向きを変え、像の向きを変える働き
を持つ。図３は代表的なプリズムである直角プリズムの
通過光線の経路、及び、像の向きの変化を示している。
図３（ａ）では入射実像６０より発せられる光線がプリ
ズム５０に入射し折り返され反射されると、射出側では
虚像７０が得られる。虚像７０は実像６０に対してｙ方
向には正立像で、ｘ方向には倒立像となる。また、図３
（ｂ）に示すように、射出側で実像を得るために結像系
を挿入すると、レンズの倒立作用により実像１００は実
像９０に対してｙ方向には倒立像で、ｘ方向には正立像
となる。このようにプリズムを用いることで、光学系を
コンパクトにまとめることができる。
【００２９】つぎに、図３（ｂ）の光学系の光線の光路
の展開図を図４に示す。図４は図３（ｂ）の光学系をｘ
ｚ面で切った断面図である。光軸上にある物点Ｏ1より
出射した光線はレンズ１５０により光軸に平行な平行光
となり平面鏡１３０、１４０で反射され、光軸に対して
平行にレンズ１６０に入射し光軸上Ｏ1’に集光され
る。次に図４（ｂ）に示すように光軸から距離ｄだけ離
れた物点Ｏ2より出た光は、レンズ１５０により光軸に
対して角度θ傾いた平行光になり、さらに、光線は平面
鏡１３０、１４０で反射され、レンズ１６０に対して角
度θ傾いた平行光でレンズ１６０に入射し、レンズ１６
０の光軸から距離ｄだけ離れた物点Ｏ2’に集光され
る。したがって、物点Ｏ1とＯ1’間の距離と物点Ｏ2と
Ｏ2’間の距離は等しく、能動素子間の距離が保たれる
場合には能動素子が光学系に対してｘ方向にずれたとし
ても、その結像関係は保たれる。
の展開図を図４に示す。図４は図３（ｂ）の光学系をｘ
ｚ面で切った断面図である。光軸上にある物点Ｏ1より
出射した光線はレンズ１５０により光軸に平行な平行光
となり平面鏡１３０、１４０で反射され、光軸に対して
平行にレンズ１６０に入射し光軸上Ｏ1’に集光され
る。次に図４（ｂ）に示すように光軸から距離ｄだけ離
れた物点Ｏ2より出た光は、レンズ１５０により光軸に
対して角度θ傾いた平行光になり、さらに、光線は平面
鏡１３０、１４０で反射され、レンズ１６０に対して角
度θ傾いた平行光でレンズ１６０に入射し、レンズ１６
０の光軸から距離ｄだけ離れた物点Ｏ2’に集光され
る。したがって、物点Ｏ1とＯ1’間の距離と物点Ｏ2と
Ｏ2’間の距離は等しく、能動素子間の距離が保たれる
場合には能動素子が光学系に対してｘ方向にずれたとし
ても、その結像関係は保たれる。
【００３０】図５は像の結像関係を示している。図５
（ａ）では、出力像１８０は入力像１７０に対して、ｙ
方向には倒立像で、ｘ方向には正立像となる。図５
（ｂ）のように、この入力像１７０をｘ軸の負方向にシ
フトすると、出力像２００も同じ距離だけｘ軸の負方向
にシフトする。したがって、この光学系を能動素子同志
を結線する受動素子として用いる場合には、能動素子と
受動素子の合わせ精度はｘ軸方向に対しては、高精度を
要求されない。しかし、図５（ｃ）のように、この入力
像１７０をｙ軸の正方向にシフトすると出力像２００は
同じ距離だけ反対の負方向にシフトする。しだがって、
ｙ軸方向に対しては、合わせ精度は高精度を要求される
ことになる。
（ａ）では、出力像１８０は入力像１７０に対して、ｙ
方向には倒立像で、ｘ方向には正立像となる。図５
（ｂ）のように、この入力像１７０をｘ軸の負方向にシ
フトすると、出力像２００も同じ距離だけｘ軸の負方向
にシフトする。したがって、この光学系を能動素子同志
を結線する受動素子として用いる場合には、能動素子と
受動素子の合わせ精度はｘ軸方向に対しては、高精度を
要求されない。しかし、図５（ｃ）のように、この入力
像１７０をｙ軸の正方向にシフトすると出力像２００は
同じ距離だけ反対の負方向にシフトする。しだがって、
ｙ軸方向に対しては、合わせ精度は高精度を要求される
ことになる。
【００３１】また、図４に示す光学系では、物点Ｏ1、
Ｏ2から出た光線はＯ1’、Ｏ2’で反射され、またＯ1、
Ｏ2に戻り、これを繰り返す。したがって、レンズ１５
０と１６０の像面間の結線しか許されず、他の場所の結
線を行うことができない。そこで、光線がレンズを順次
通過して、各能動素子間を伝播するようにするため、本
発明の一実施例では図６に示すプリズムの配置を採用し
た。プリズムの頂角がレンズの瞳面上にくるように配置
し、レンズを通過した光の光路を分離させる。レンズ２
６０の像面上にある物点Ｏ1からの光はレンズ２６０に
より平行光になりプリズム２３０により光路が分離され
る。右側面２３６で反射された光は次に、プリズム２４
０の左側面で反射され、レンズ２６０から射出した角度
と同じ角度でレンズ２７０に入射する。したがって、レ
ンズ２７０の像面上にある物点Ｏ2に結像する。物点Ｏ2
で反射された光は、反射の法則に従い光軸に対して入射
角度と等角度で反射されるため、レンズ２７０を通りプ
リズム２４０の右側面で反射されることになる。以下同
様に、プリズム２５０、および、レンズ２８０により物
点Ｏ3に達し、レンズを順次通過して、各能動素子間を
伝播できる。
Ｏ2から出た光線はＯ1’、Ｏ2’で反射され、またＯ1、
Ｏ2に戻り、これを繰り返す。したがって、レンズ１５
０と１６０の像面間の結線しか許されず、他の場所の結
線を行うことができない。そこで、光線がレンズを順次
通過して、各能動素子間を伝播するようにするため、本
発明の一実施例では図６に示すプリズムの配置を採用し
た。プリズムの頂角がレンズの瞳面上にくるように配置
し、レンズを通過した光の光路を分離させる。レンズ２
６０の像面上にある物点Ｏ1からの光はレンズ２６０に
より平行光になりプリズム２３０により光路が分離され
る。右側面２３６で反射された光は次に、プリズム２４
０の左側面で反射され、レンズ２６０から射出した角度
と同じ角度でレンズ２７０に入射する。したがって、レ
ンズ２７０の像面上にある物点Ｏ2に結像する。物点Ｏ2
で反射された光は、反射の法則に従い光軸に対して入射
角度と等角度で反射されるため、レンズ２７０を通りプ
リズム２４０の右側面で反射されることになる。以下同
様に、プリズム２５０、および、レンズ２８０により物
点Ｏ3に達し、レンズを順次通過して、各能動素子間を
伝播できる。
【００３２】このような順次伝搬可能な光学素子の結像
関係を図７に示す。図７は図６の光学系を上方から見た
図である。入力面２９０に入力像３２０が入力される
と、図６に示したレンズ２６０、２７０、および、プリ
ズム２３０、２４０により、第１射出面３００にはｙ方
向には倒立像、ｘ方向には正立像となる像３２５が出力
される。また、像３２５はレンズ２７０、２８０、およ
び、プリズム２４０、２５０により、第２射出面３１０
ではｘ方向、ｙ方向ともに正立像となる像３３０が出力
される。さて、この入力像が図７（ｂ）の３３５に示す
ように、位置がずれた場合には第一射出面上３００の像
はｙ方向に位置ずれを起こすが、第２射出面上３１０で
は、入力像の位置ずれに同方向に同じだけシフトする。
したがって、入力面２９０と第２出力面３１０との結線
関係が常に一定に保たれることになる。よって、この光
学系おいて、一つ離れた結像面同志を利用する場合に
は、能動素子と受動素子の合わせ精度はｘ軸方向、ｙ軸
方向に対して、共に、高精度を要求されない。しかし、
像の回転に対しては、出力像の回転角は増強されてしま
うので、受動素子と能動素子の回転に対する合わせ精度
を保証する機構は必要となる。また、上記のような結像
特性を示す光学系を達成するためにはプリズムやレンズ
等が、高精度に一体化される必要がある。
関係を図７に示す。図７は図６の光学系を上方から見た
図である。入力面２９０に入力像３２０が入力される
と、図６に示したレンズ２６０、２７０、および、プリ
ズム２３０、２４０により、第１射出面３００にはｙ方
向には倒立像、ｘ方向には正立像となる像３２５が出力
される。また、像３２５はレンズ２７０、２８０、およ
び、プリズム２４０、２５０により、第２射出面３１０
ではｘ方向、ｙ方向ともに正立像となる像３３０が出力
される。さて、この入力像が図７（ｂ）の３３５に示す
ように、位置がずれた場合には第一射出面上３００の像
はｙ方向に位置ずれを起こすが、第２射出面上３１０で
は、入力像の位置ずれに同方向に同じだけシフトする。
したがって、入力面２９０と第２出力面３１０との結線
関係が常に一定に保たれることになる。よって、この光
学系おいて、一つ離れた結像面同志を利用する場合に
は、能動素子と受動素子の合わせ精度はｘ軸方向、ｙ軸
方向に対して、共に、高精度を要求されない。しかし、
像の回転に対しては、出力像の回転角は増強されてしま
うので、受動素子と能動素子の回転に対する合わせ精度
を保証する機構は必要となる。また、上記のような結像
特性を示す光学系を達成するためにはプリズムやレンズ
等が、高精度に一体化される必要がある。
【００３３】図８は本発明の１実施例を示し、また、そ
の製造方法を示す図である。３６０は能動素子群であ
り、この面上に面発光レーザ、空間光変調素子、フォト
ディテクタ、駆動回路、演算回路等が集積化される。こ
れは半導体プロセスを用いて実現される。光素子の多く
は化合物半導体で作られており、化合物半導体ですべて
の能動素子が構成される場合には、能動素子群３６０を
モノリシックに形成でき、半導体のプロセスルールの精
度で集積化できる。また、駆動回路、及び、演算回路等
の作製は、集積化性、信頼性等が高いシリコン半導体の
方が化合物半導体よりも優れている。したがって、シリ
コン基板状に電子回路はシリコンで、光素子は化合物半
導体でモノリシックに形成することが望ましい。シリコ
ン基板上に化合物半導体素子をモノリシックに形成する
ことが困難な場合は、電子回路と光素子をハイブリット
形成してもよい。また、この３６０は同一半導体基板状
に集積化されなくても、光素子の集積化された複数のチ
ップを、半導体実装技術を用いてハイブリット実装して
もよい。
の製造方法を示す図である。３６０は能動素子群であ
り、この面上に面発光レーザ、空間光変調素子、フォト
ディテクタ、駆動回路、演算回路等が集積化される。こ
れは半導体プロセスを用いて実現される。光素子の多く
は化合物半導体で作られており、化合物半導体ですべて
の能動素子が構成される場合には、能動素子群３６０を
モノリシックに形成でき、半導体のプロセスルールの精
度で集積化できる。また、駆動回路、及び、演算回路等
の作製は、集積化性、信頼性等が高いシリコン半導体の
方が化合物半導体よりも優れている。したがって、シリ
コン基板状に電子回路はシリコンで、光素子は化合物半
導体でモノリシックに形成することが望ましい。シリコ
ン基板上に化合物半導体素子をモノリシックに形成する
ことが困難な場合は、電子回路と光素子をハイブリット
形成してもよい。また、この３６０は同一半導体基板状
に集積化されなくても、光素子の集積化された複数のチ
ップを、半導体実装技術を用いてハイブリット実装して
もよい。
【００３４】３８０の受動素子群は、ガラス等の透明物
質により作製される。３８０中のレンズ３８２、３８
４、３８６、３８８、３９０はモールド加工、または、
切削加工で形成される。モールド加工では、レンズ形状
をした凹型の雄型を用いて透明物質の表面をプレス成型
する。モールド加工では雄型を正確に作れば、レンズ群
を一括して加工できレンズ同志の光軸整合が高精度で保
証でき、また、生産性も高い。
質により作製される。３８０中のレンズ３８２、３８
４、３８６、３８８、３９０はモールド加工、または、
切削加工で形成される。モールド加工では、レンズ形状
をした凹型の雄型を用いて透明物質の表面をプレス成型
する。モールド加工では雄型を正確に作れば、レンズ群
を一括して加工できレンズ同志の光軸整合が高精度で保
証でき、また、生産性も高い。
【００３５】３８０中のプリズム３９２、３９４、３９
６、３９８、４００は９０°の角度を持つＶ溝で構成さ
れており、歯を複数備えた並列Ｖカッタで一括切削さ
れ、その後、研磨し鏡面を作製し、表面に反射率の高い
物質、例えば、アルミニウム等を蒸着する。または、Ｖ
字溝列形状をした雄型を作製し、モールド加工によりＶ
字溝列形状、及び、鏡面を転写する。
６、３９８、４００は９０°の角度を持つＶ溝で構成さ
れており、歯を複数備えた並列Ｖカッタで一括切削さ
れ、その後、研磨し鏡面を作製し、表面に反射率の高い
物質、例えば、アルミニウム等を蒸着する。または、Ｖ
字溝列形状をした雄型を作製し、モールド加工によりＶ
字溝列形状、及び、鏡面を転写する。
【００３６】図９は本発明の他の実施例を示している。
本実施例では能動素子３６０とスペーサ３７０は図８と
同じであるが、受動素子４１０の製造方法が異なる。
本実施例では能動素子３６０とスペーサ３７０は図８と
同じであるが、受動素子４１０の製造方法が異なる。
【００３７】受動素子４１０におけるレンズ４１２、４
１４、４１６、４１８、４２０は、基板材料より高屈折
率な物質が充填されることによりレンズとして機能す
る。一つの作製方法としては、透明基板４１０の片側
に、レンズ形状を成す凹部を形成し、この凹部に基板と
は屈折率の異なる透明樹脂材を充填する。充填後、表面
を研磨するか、もしくは、スペーサ３７０を接合するこ
とにより平坦性を確保する。また、この凹部の形成は、
雄型によるモールド加工、または、エッチング、レーザ
加工、切削加工等で行う。
１４、４１６、４１８、４２０は、基板材料より高屈折
率な物質が充填されることによりレンズとして機能す
る。一つの作製方法としては、透明基板４１０の片側
に、レンズ形状を成す凹部を形成し、この凹部に基板と
は屈折率の異なる透明樹脂材を充填する。充填後、表面
を研磨するか、もしくは、スペーサ３７０を接合するこ
とにより平坦性を確保する。また、この凹部の形成は、
雄型によるモールド加工、または、エッチング、レーザ
加工、切削加工等で行う。
【００３８】また、高屈折率部の形成は、イオン拡散法
を用いてもよい。イオン拡散法ではガラス基板に金属膜
を付け、半導体のパターニング技術により円形窓を作製
する。その後、高い屈折率を持つＴＩ、Ａｇ、Ｐｂ等の
ドーパントイオンを含む溶誘塩に付け、ドーパントイオ
ンがマスク窓を通して基板中の低い屈折率のイオンと交
換され、マスク開口に近いほど屈折率が高い屈折率分布
が得られ、レンズを形成できる。
を用いてもよい。イオン拡散法ではガラス基板に金属膜
を付け、半導体のパターニング技術により円形窓を作製
する。その後、高い屈折率を持つＴＩ、Ａｇ、Ｐｂ等の
ドーパントイオンを含む溶誘塩に付け、ドーパントイオ
ンがマスク窓を通して基板中の低い屈折率のイオンと交
換され、マスク開口に近いほど屈折率が高い屈折率分布
が得られ、レンズを形成できる。
【００３９】図１０は本発明の他の実施例を示してい
る。本発明の集積回路の構成は能動素子３６０は同じで
あるが、受動素子４１０の製造方法が異なる。４３０に
おけるレンズ４３２、４３４、４３６、４３８、４４０
は、端面が平面であるためアライメント性に優れたロッ
ドレンズにより構成される。ロッドレンズは円柱形状の
レンズで、中心軸から離れるに従い屈折率が減少する。
ロッドレンズの入る円筒形状の中空部を、固定部材４３
０に開け、それらにロッドレンズを挿入してレンズアレ
イを形成する。または、これらの中空部を利用して、直
接、中空部内に中心ほど屈折率が高く、周辺ほど屈折率
の低い同心円筒状のロッドレンズを一括形成してもよ
い。このようにロッドレンズを一体化することで各レン
ズの光軸整合を行うことができる。
る。本発明の集積回路の構成は能動素子３６０は同じで
あるが、受動素子４１０の製造方法が異なる。４３０に
おけるレンズ４３２、４３４、４３６、４３８、４４０
は、端面が平面であるためアライメント性に優れたロッ
ドレンズにより構成される。ロッドレンズは円柱形状の
レンズで、中心軸から離れるに従い屈折率が減少する。
ロッドレンズの入る円筒形状の中空部を、固定部材４３
０に開け、それらにロッドレンズを挿入してレンズアレ
イを形成する。または、これらの中空部を利用して、直
接、中空部内に中心ほど屈折率が高く、周辺ほど屈折率
の低い同心円筒状のロッドレンズを一括形成してもよ
い。このようにロッドレンズを一体化することで各レン
ズの光軸整合を行うことができる。
【００４０】図１１は本発明の他の実施例を示してい
る。本発明の集積回路の構成は能動素子３６０とスペー
サ３７０は同じであるが、受動素子４１０の製造方法が
異なる。４１０におけるレンズ４６２、４６４、４６
６、４６８、４７０は、回折型のフレネルレンズにより
構成されている。このフレネルレンズは、フレネルレン
ズアレイの形状を持つ金型を作成し、受動素子４６０上
に一括して形状転写する。または、半導体のパターニン
グ技術を応用して、フォトリソグラフィや電子ビーム露
光、イオン打ち込み等により高精度に形成できる。
る。本発明の集積回路の構成は能動素子３６０とスペー
サ３７０は同じであるが、受動素子４１０の製造方法が
異なる。４１０におけるレンズ４６２、４６４、４６
６、４６８、４７０は、回折型のフレネルレンズにより
構成されている。このフレネルレンズは、フレネルレン
ズアレイの形状を持つ金型を作成し、受動素子４６０上
に一括して形状転写する。または、半導体のパターニン
グ技術を応用して、フォトリソグラフィや電子ビーム露
光、イオン打ち込み等により高精度に形成できる。
【００４１】図１２は本発明の受動素子４１０のその他
の実施例を示している。直角Ｖ字面を持つプリズム４７
３、４７４、４７５、４７６、４７７の側面を、張り合
わせることにより、プリズムアレイ４７２を形成でき
る。
の実施例を示している。直角Ｖ字面を持つプリズム４７
３、４７４、４７５、４７６、４７７の側面を、張り合
わせることにより、プリズムアレイ４７２を形成でき
る。
【００４２】図１３は本発明の再帰反射手段の他の実施
例を示している。光線がレンズを順次通過して各能動素
子間を伝播していくことを可能とさせる光線の光路分
離、及び、折り返し反射を行う再帰反射手段を、ダイク
ロイックプリズムアレイ５１０、５２０、５３０、によ
り実現している。ダイクロイックプリズムアレイは、受
動素子の裏面に、配列ピッチをレンズアレイのピッチと
等しく、また、プリズムの中心をレンズの中心に一致さ
せて配置する。ダイクロイックプリズムは異なる波長の
光を異なる方向に伝搬させる働きをする。ダイクロイッ
クプリズム５１０、５２０、５３０の面５１６、５２
３、５３６は、波長λ1の光を反射、波長λ2の光を透
過、面５１３、５２６、５３３は、波長λ1の光を透
過、波長λ2の光を反斜するように配置される。光源Ｏ1
から射出した波長λ1の光は、面５１３、５２６、を透
過し面５１６、５２３で反射され、Ｏ2に結像される。
ここで、Ｏ2に位置する能動素子で波長λ2の光に変換す
ると、Ｏ2から射出した波長λ2の光は面５２３、５３６
を透過し面５２６、５３３で反射されＯ３に結像され
る。したがって、ダイクロイックプリズムアレイと波長
変換手段を有する能動素子の採用することにより、光線
がレンズを順次通過して各能動素子間を伝播していくこ
とが可能となる。
例を示している。光線がレンズを順次通過して各能動素
子間を伝播していくことを可能とさせる光線の光路分
離、及び、折り返し反射を行う再帰反射手段を、ダイク
ロイックプリズムアレイ５１０、５２０、５３０、によ
り実現している。ダイクロイックプリズムアレイは、受
動素子の裏面に、配列ピッチをレンズアレイのピッチと
等しく、また、プリズムの中心をレンズの中心に一致さ
せて配置する。ダイクロイックプリズムは異なる波長の
光を異なる方向に伝搬させる働きをする。ダイクロイッ
クプリズム５１０、５２０、５３０の面５１６、５２
３、５３６は、波長λ1の光を反射、波長λ2の光を透
過、面５１３、５２６、５３３は、波長λ1の光を透
過、波長λ2の光を反斜するように配置される。光源Ｏ1
から射出した波長λ1の光は、面５１３、５２６、を透
過し面５１６、５２３で反射され、Ｏ2に結像される。
ここで、Ｏ2に位置する能動素子で波長λ2の光に変換す
ると、Ｏ2から射出した波長λ2の光は面５２３、５３６
を透過し面５２６、５３３で反射されＯ３に結像され
る。したがって、ダイクロイックプリズムアレイと波長
変換手段を有する能動素子の採用することにより、光線
がレンズを順次通過して各能動素子間を伝播していくこ
とが可能となる。
【００４３】図１４に、集積型ダイクロイックプリズム
アレイの製造方法を示す。断面形状が直角三角形のプリ
ズム５４２、５４４、５４６、５４８に異なる波長λ
1、λ2の光波に対して、図１３示したように分離させる
ダイクロイックフィルター層を形成し、正方形形状に噛
み合わせ、ダイクロイックプリズムを作成する。さら
に、その側面を張り合わせることによりプリズムアレイ
を固定し形成することができる。
アレイの製造方法を示す。断面形状が直角三角形のプリ
ズム５４２、５４４、５４６、５４８に異なる波長λ
1、λ2の光波に対して、図１３示したように分離させる
ダイクロイックフィルター層を形成し、正方形形状に噛
み合わせ、ダイクロイックプリズムを作成する。さら
に、その側面を張り合わせることによりプリズムアレイ
を固定し形成することができる。
【００４４】図１５に、集積型ダイクロイックプリズム
アレイの一括した製造方法を示す。断面形状が正方形の
ブロック材５５０（５５２、５５４、５５６、５５８）
に異なる波長λ1、λ2の光波に対して、図１３示したよ
うに分離させるダイクロイックフィルター層を形成す
る。そのブロック材を受動素子５６０の裏面に形成され
た直角のＶ字溝列上に噛み合うように配列し、最後に、
受動素子裏面に形成された直角のＶ字溝列と同形状の固
定部５６５を、さらに、噛み合わせることによりプリズ
ムアレイを固定し形成することができる。
アレイの一括した製造方法を示す。断面形状が正方形の
ブロック材５５０（５５２、５５４、５５６、５５８）
に異なる波長λ1、λ2の光波に対して、図１３示したよ
うに分離させるダイクロイックフィルター層を形成す
る。そのブロック材を受動素子５６０の裏面に形成され
た直角のＶ字溝列上に噛み合うように配列し、最後に、
受動素子裏面に形成された直角のＶ字溝列と同形状の固
定部５６５を、さらに、噛み合わせることによりプリズ
ムアレイを固定し形成することができる。
【００４５】図１６は本発明の再帰反射手段の他の実施
例を示している。光線がレンズを順次通過して各能動素
子間を伝播していくことを可能とさせる光線の光路分
離、及び、折り返し反射を行う再帰反射手段を、偏光ビ
ームスプリッタプリズムアレイ５７０、５８０、５９
０、により実現している。偏光ビームスプリッタプリズ
ムアレイは、受動素子の裏面に、配列ピッチをレンズア
レイのピッチと等しく、また、プリズムの中心をレンズ
の中心に一致させて配置する。偏光ビームスプリッタプ
リズムは直交した偏光の光を異なる方向に伝搬させる働
きをする。偏光ビームスプリッタプリズムアレイ５７
０、５８０、５９０、の面５７６、５８３、５９６は、
Ｐ偏光の光を反射、Ｓ偏光の光を透過、面５７３、５８
６、５９３は、波長Ｐ偏光の光を透過、Ｓ偏光の光を反
斜するようにさせる誘電体偏光膜コートを形成し配置さ
れる。光源Ｏ1から射出したＰ偏光の光は、面５７３、
５８６、を透過し面５７６、５８３で反射され、Ｏ2に
結像される。ここで、Ｏ2に位置する能動素子でＳ偏光
のに変換すると、Ｏ2から射出したＳ偏光の光は面５８
３、５９６を透過し面５８６、５９３で反射されＯ３に
結像される。したがって、偏光ビームスプリッタプリズ
ムアレイと偏光変換手段を有する能動素子の採用するこ
とにより、光線がレンズを順次通過して各能動素子間を
伝播していくことが可能となる。
例を示している。光線がレンズを順次通過して各能動素
子間を伝播していくことを可能とさせる光線の光路分
離、及び、折り返し反射を行う再帰反射手段を、偏光ビ
ームスプリッタプリズムアレイ５７０、５８０、５９
０、により実現している。偏光ビームスプリッタプリズ
ムアレイは、受動素子の裏面に、配列ピッチをレンズア
レイのピッチと等しく、また、プリズムの中心をレンズ
の中心に一致させて配置する。偏光ビームスプリッタプ
リズムは直交した偏光の光を異なる方向に伝搬させる働
きをする。偏光ビームスプリッタプリズムアレイ５７
０、５８０、５９０、の面５７６、５８３、５９６は、
Ｐ偏光の光を反射、Ｓ偏光の光を透過、面５７３、５８
６、５９３は、波長Ｐ偏光の光を透過、Ｓ偏光の光を反
斜するようにさせる誘電体偏光膜コートを形成し配置さ
れる。光源Ｏ1から射出したＰ偏光の光は、面５７３、
５８６、を透過し面５７６、５８３で反射され、Ｏ2に
結像される。ここで、Ｏ2に位置する能動素子でＳ偏光
のに変換すると、Ｏ2から射出したＳ偏光の光は面５８
３、５９６を透過し面５８６、５９３で反射されＯ３に
結像される。したがって、偏光ビームスプリッタプリズ
ムアレイと偏光変換手段を有する能動素子の採用するこ
とにより、光線がレンズを順次通過して各能動素子間を
伝播していくことが可能となる。
【００４６】偏光ビームスプリッタプリズムアレイは図
１４に示したダイクロイックプリズムアレイと同様の製
造方法で制作できる。図１３の断面形状が直角三角形の
プリズム５４２、５４４、５４６、５４８にＰ偏光、Ｓ
偏光の光波に対して、図１６示したように分離させる誘
電体偏光膜コートを形成する。以下、集積化方法は、ダ
イクロイックプリズムアレイと同様である。
１４に示したダイクロイックプリズムアレイと同様の製
造方法で制作できる。図１３の断面形状が直角三角形の
プリズム５４２、５４４、５４６、５４８にＰ偏光、Ｓ
偏光の光波に対して、図１６示したように分離させる誘
電体偏光膜コートを形成する。以下、集積化方法は、ダ
イクロイックプリズムアレイと同様である。
【００４７】偏光ビームスプリッタプリズムアレイは図
１５に示した集積型ダイクロイックプリズムアレイと同
様の製造方法で制作できる。図１５の断面形状が正方形
のブロック材５５０（５５２、５５４、５５６、５５
８）にＰ偏光、Ｓ偏光の光波に対して、図１６示したよ
うに分離させる誘電体偏光膜コートを形成する。以下、
集積化方法は、ダイクロイックプリズムアレイと同様で
ある。
１５に示した集積型ダイクロイックプリズムアレイと同
様の製造方法で制作できる。図１５の断面形状が正方形
のブロック材５５０（５５２、５５４、５５６、５５
８）にＰ偏光、Ｓ偏光の光波に対して、図１６示したよ
うに分離させる誘電体偏光膜コートを形成する。以下、
集積化方法は、ダイクロイックプリズムアレイと同様で
ある。
【００４８】本発明の集積回路では、能動素子の位置関
係は半導体プロセスの精度で保証しており、また、受動
素子は、上述したモールド加工、エッチング、形状転
写、フォトリソグラフィ、電子ビーム露光等の一括して
光軸整合を行えるような加工法で形成するので、受動素
子の位置関係も高精度に集積化される。
係は半導体プロセスの精度で保証しており、また、受動
素子は、上述したモールド加工、エッチング、形状転
写、フォトリソグラフィ、電子ビーム露光等の一括して
光軸整合を行えるような加工法で形成するので、受動素
子の位置関係も高精度に集積化される。
【００４９】また、本発明では、図５、図７を用いて詳
しく説明したように、結像作用を行うレンズ手段の像の
倒立作用と光線の光路分離、及び、折り返し反射を行う
再帰反射手段の像の左右反転作用とにより、隣り合う結
像面上の共役関係にある２点の結像特性が、常に、ｙ軸
方向には倒立でｘ軸方向には正立となる特長を持つ。し
たがって、ｘ軸方向の能動素子と受動素子の合わせ精度
が高精度を要求されない。また、ｘ軸方向にもｙ軸方向
にも正立結像となる１つ置きの結像面上に存在する共役
関係にある２点のみを光接続対象にした場合には、能動
素子と受動素子の合わせ精度がｘ軸方向にもｙ軸方向に
も高精度を要求されない特長を持つ。しかし、能動素子
と受動素子を合わせる際の回転に対しては、十分な配慮
を必要とする。
しく説明したように、結像作用を行うレンズ手段の像の
倒立作用と光線の光路分離、及び、折り返し反射を行う
再帰反射手段の像の左右反転作用とにより、隣り合う結
像面上の共役関係にある２点の結像特性が、常に、ｙ軸
方向には倒立でｘ軸方向には正立となる特長を持つ。し
たがって、ｘ軸方向の能動素子と受動素子の合わせ精度
が高精度を要求されない。また、ｘ軸方向にもｙ軸方向
にも正立結像となる１つ置きの結像面上に存在する共役
関係にある２点のみを光接続対象にした場合には、能動
素子と受動素子の合わせ精度がｘ軸方向にもｙ軸方向に
も高精度を要求されない特長を持つ。しかし、能動素子
と受動素子を合わせる際の回転に対しては、十分な配慮
を必要とする。
【００５０】したがって、ｙ軸方向が倒立となるため、
ｙ軸方向に対して高精度なアライメントを実現すれば、
十分である。また、一方向が決まれば、能動素子と受動
素子の合わせる際の回転も生じない。
ｙ軸方向に対して高精度なアライメントを実現すれば、
十分である。また、一方向が決まれば、能動素子と受動
素子の合わせる際の回転も生じない。
【００５１】本発明では、ｚ軸方向のアライメントは素
子の厚さで制御しているので、スペーサ等を挿入する場
合等がある。したがって、能動素子と受動素子の１方向
に対して精密な合わせ精度を得るためには、受動素子が
複数存在する場合の受動素子同志のアライメントが必要
となる。図１７に受動素子同志のアライメント法を示
す。ｙ軸方向に対して精密な合わせ精度を得るために
は、ｙ軸に垂直な、すなわち、ｘ軸に平行な基準面を作
ればよい。これは、図１７に示すように、受動素子６０
０、６１０をアライメントする場合には、ｘ軸方向に平
行な１つの側面６０５、６１５を基準とし、その面を高
精度にアライメントし接着すればよい。
子の厚さで制御しているので、スペーサ等を挿入する場
合等がある。したがって、能動素子と受動素子の１方向
に対して精密な合わせ精度を得るためには、受動素子が
複数存在する場合の受動素子同志のアライメントが必要
となる。図１７に受動素子同志のアライメント法を示
す。ｙ軸方向に対して精密な合わせ精度を得るために
は、ｙ軸に垂直な、すなわち、ｘ軸に平行な基準面を作
ればよい。これは、図１７に示すように、受動素子６０
０、６１０をアライメントする場合には、ｘ軸方向に平
行な１つの側面６０５、６１５を基準とし、その面を高
精度にアライメントし接着すればよい。
【００５２】図１８に示すように、正しく、アライメン
トできるように、ｘ軸方向に平行な１つの側面６０５、
６１５を基準とした溝を形成して、一体化してもよい。
トできるように、ｘ軸方向に平行な１つの側面６０５、
６１５を基準とした溝を形成して、一体化してもよい。
【００５３】次に、受動素子に対する能動素子のアライ
メント方法について示す。図１９では、受動素子と能動
素子の側面６３５、６４５を基準に、その面を平坦にな
るように重ねることでアライメントを行っている。
メント方法について示す。図１９では、受動素子と能動
素子の側面６３５、６４５を基準に、その面を平坦にな
るように重ねることでアライメントを行っている。
【００５４】また、図２０では、受動素子に１側面に高
精度に平行なストッパ６５０を形成し、能動素子の基準
側面６３５をこのストッパ６５０に接して、アライメン
トを実現する。
精度に平行なストッパ６５０を形成し、能動素子の基準
側面６３５をこのストッパ６５０に接して、アライメン
トを実現する。
【００５５】また、本発明では、高精度を要求されるの
は一方向だけであるが、もう一方の方向にも適当な精度
が必要なので、図２１に示すように、二つのストッパ６
５０、６７０を付けてもよい。、図２１では、基準面に
垂直な溝を形成しストッパを取付けている。このように
すれば、能動素子の周りをすべて囲むことができ、２方
向に対して高精度なアライメントを達成できる。
は一方向だけであるが、もう一方の方向にも適当な精度
が必要なので、図２１に示すように、二つのストッパ６
５０、６７０を付けてもよい。、図２１では、基準面に
垂直な溝を形成しストッパを取付けている。このように
すれば、能動素子の周りをすべて囲むことができ、２方
向に対して高精度なアライメントを達成できる。
【００５６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、アライメント性に優れ、かつ、量産性に優
れた光集積回路を構成できるという効果がある。また、
近軸結像の光学系を構成することで、収差を少なくおさ
え、また、光学素子に屈折率型の素子を採用すれば色収
差にも容易に対応できるという効果がある。また、能動
素子を同一平面内に分散して集積化することで、能動素
子により発生した熱の放熱性を高くする効果があり、さ
らに、能動素子と受動素子を分離した構成をとっている
ので、能動素子の実装密度の高い光集積回路構成できる
という効果がある。また、すべての結線は共役関係にあ
り光路長が等しく、信号のスキューない光集積回路構成
できるという効果がある。
ているので、アライメント性に優れ、かつ、量産性に優
れた光集積回路を構成できるという効果がある。また、
近軸結像の光学系を構成することで、収差を少なくおさ
え、また、光学素子に屈折率型の素子を採用すれば色収
差にも容易に対応できるという効果がある。また、能動
素子を同一平面内に分散して集積化することで、能動素
子により発生した熱の放熱性を高くする効果があり、さ
らに、能動素子と受動素子を分離した構成をとっている
ので、能動素子の実装密度の高い光集積回路構成できる
という効果がある。また、すべての結線は共役関係にあ
り光路長が等しく、信号のスキューない光集積回路構成
できるという効果がある。
【図１】本発明の概念図を示す図。
【図２】集積化される光学系を示す図。
【図３】直角プリズムを用いた４ｆ光学系の折り畳みと
その像を示す図。
その像を示す図。
【図４】直角プリズムを用いた４ｆ光学系で得られる像
のシフト特性を示す図。
のシフト特性を示す図。
【図５】直角プリズムを用いた４ｆ光学系の結像関係を
示す図。
示す図。
【図６】能動素子間の順次伝播を示す図。
【図７】順次伝播における結像関係を示す図。
【図８】本発明の一実施例を示す図。
【図９】本発明の一実施例を示す図。
【図１０】本発明の一実施例を示す図。
【図１１】本発明の一実施例を示す図。
【図１２】プリズムアレイの製造方法を示す図。
【図１３】ダイクロイックプリズムによる順次伝搬を示
す図。
す図。
【図１４】ダイクロイックプリズムアレイの製造方法を
示す図。
示す図。
【図１５】ダイクロイックプリズムアレイの一括製造方
法を示す図。
法を示す図。
【図１６】偏光ビームスプリッタプリズムによる順次伝
搬を示す図。
搬を示す図。
【図１７】受動素子のアライメントを示す図。
【図１８】受動素子のアライメントに溝による方法を示
す図。
す図。
【図１９】受動素子と能動素子とのアライメント方法を
示す図。
示す図。
【図２０】受動素子と能動素子とのアライメント方法を
示す図。
示す図。
【図２１】受動素子と能動素子とのアライメント方法を
示す図。
示す図。
【図２２】従来技術を示す図示す図。
【図２３】従来技術を示す図示す図。
【図２４】従来技術を示す図示す図。
１０…２次元能動素子群、１２…基板、１６…半導体レ
ーザアレイ，フォトダイオードアレイ，空間光変調素子
アレイ駆動回路等、２０…受動素子（結像、分波・合波
等の機能を持った光学素子）、２４…結像手段、２６…
再帰反射手段、３０，３５…レンズ、５０，８０…プリ
ズム、６０…入射実像、７０…出力虚像、９０…入射実
像、１００…出力実像、１００，１２０…レンズ、１５
０，１６０…レンズ、１３０，１４０…平面鏡、１７０
…入力像、１８０…出力像、２６０，２７０，２８０…
レンズ、２３０，２４０，２５０…プリズム、２３３，
２４３，２５３…プリズム左側面、２３６，２４６，２
５６…プリズム右側面、２６０，２７０，２８０…レン
ズ、２９０…入力面、３００…第１射出面、３１０…第
２射出面、３２０，３３５…入力像、３２５，３４０…
第１射出面上の像、３３０，３４５…第２射出面上の
像、３６０…能動素子群（面上に面発光レーザ，空間光
変調素子，フォトディテクタ，駆動回路、演算回路
等）、スペーサ…３７０、３８０…受動素子群、３８
２，３８４，３８６，３８８，３９０…凸形状レンズ、
３９２，３９４，３９６，３９８，４００…プリズム、
４１０…受動素子、４１２，４１４，４１６，４１８，
４２０…高屈折率物質充填レンズ、４３０…固定部材、
４３２，４３４，４３６，４３８，４４０…ロッドフレ
ネルレンズ、４６２，４６４，４６６，４６８，４７０
…フレネルレンズ、４７２…プリズムアレイ、４７３，
４７４，４７５，４７６，４７７…プリズム、４８０，
４９０，５００…レンズ、５１０，５２０，５３０…ダ
イクロイックプリズムアレイ、５１６，５２３，５３
６，５１３，５２６，５３３…ダイクロイックプリズム
の反射面、５４２，５４４，５４６，５４８…断面形状
が直角三角形のプリズム、５５２，５５４，５５６，５
５８…断面形状が正方形のブロック材、５６０…受動素
子、５６５…直角のＶ字溝列と同形状の固定部、５７
０，５８０，５９０…偏光ビームスプリッタプリズムア
レイ、５７０，５８０，５９０，５７６，５８３，５９
６…偏光ビームスプリッタプリズムアレイの反射面、６
００，６１０…受動素子、６０５，６１５…ｘ軸方向に
平行な側面、６３５…能動素子の基準側面、６４５…受
動素子の基準側面、６５０，６７０…ストッパ。
ーザアレイ，フォトダイオードアレイ，空間光変調素子
アレイ駆動回路等、２０…受動素子（結像、分波・合波
等の機能を持った光学素子）、２４…結像手段、２６…
再帰反射手段、３０，３５…レンズ、５０，８０…プリ
ズム、６０…入射実像、７０…出力虚像、９０…入射実
像、１００…出力実像、１００，１２０…レンズ、１５
０，１６０…レンズ、１３０，１４０…平面鏡、１７０
…入力像、１８０…出力像、２６０，２７０，２８０…
レンズ、２３０，２４０，２５０…プリズム、２３３，
２４３，２５３…プリズム左側面、２３６，２４６，２
５６…プリズム右側面、２６０，２７０，２８０…レン
ズ、２９０…入力面、３００…第１射出面、３１０…第
２射出面、３２０，３３５…入力像、３２５，３４０…
第１射出面上の像、３３０，３４５…第２射出面上の
像、３６０…能動素子群（面上に面発光レーザ，空間光
変調素子，フォトディテクタ，駆動回路、演算回路
等）、スペーサ…３７０、３８０…受動素子群、３８
２，３８４，３８６，３８８，３９０…凸形状レンズ、
３９２，３９４，３９６，３９８，４００…プリズム、
４１０…受動素子、４１２，４１４，４１６，４１８，
４２０…高屈折率物質充填レンズ、４３０…固定部材、
４３２，４３４，４３６，４３８，４４０…ロッドフレ
ネルレンズ、４６２，４６４，４６６，４６８，４７０
…フレネルレンズ、４７２…プリズムアレイ、４７３，
４７４，４７５，４７６，４７７…プリズム、４８０，
４９０，５００…レンズ、５１０，５２０，５３０…ダ
イクロイックプリズムアレイ、５１６，５２３，５３
６，５１３，５２６，５３３…ダイクロイックプリズム
の反射面、５４２，５４４，５４６，５４８…断面形状
が直角三角形のプリズム、５５２，５５４，５５６，５
５８…断面形状が正方形のブロック材、５６０…受動素
子、５６５…直角のＶ字溝列と同形状の固定部、５７
０，５８０，５９０…偏光ビームスプリッタプリズムア
レイ、５７０，５８０，５９０，５７６，５８３，５９
６…偏光ビームスプリッタプリズムアレイの反射面、６
００，６１０…受動素子、６０５，６１５…ｘ軸方向に
平行な側面、６３５…能動素子の基準側面、６４５…受
動素子の基準側面、６５０，６７０…ストッパ。
Claims (36)
- 【請求項１】複数の能動素子を光の自由空間伝播を利用
して光接続する３次元光・電子集積回路において、上記
複数の能動素子は同一平面上に形成され、上記複数の能
動素子どおしを接続する結像、分波又は合波等の機能を
有する受動素子が上記同平面と分離して構成され、上記
受動素子は、少なくとも、結像作用を行うレンズ手段と
光線がレンズを順次通過して各能動素子間を伝播してい
くことを可能とさせる光線の光路分離、及び、折り返し
反射を行う再帰反射手段とから構成され、平板型に集積
化されることを特徴とする、３次元光・電子集積回路。 - 【請求項２】請求項１記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、結像作用を行うレンズ手段の像の倒立作用と光
線の光路分離、及び、折り返し反射を行う再帰反射手段
の像の左右反転作用とにより、隣り合う結像面上の共役
関係にある２点の結像特性が、常に、ｙ軸方向には倒立
でｘ軸方向には正立となる光学配置を特徴とする、３次
元光・電子集積回路。 - 【請求項３】請求項２記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、結像作用を行うレンズ手段の像の倒立作用と光
線の光路分離、及び、折り返し反射を行う再帰反射手段
の像の左右反転作用とにより、常に、ｘ軸方向にもｙ軸
方向にも正立結像となる１つ置きの結像面上の共役関係
にある２点のみを光接続対象にすることを特徴とする３
次元光・電子集積回路。 - 【請求項４】請求項１記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、上記結像作用を行うレンズ手段が上記受動素子
表面への凸部形成により達成されることを特徴とする３
次元光・電子集積回路。 - 【請求項５】請求項４記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、上記受動素子表面への凸部形成方法がモールド
加工であることを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項６】請求項４記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、上記受動素子表面への凸部形成方法が切削加工
であることを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項７】請求項１記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、上記結像作用を行うレンズ手段が上記受動素子
基板の表面に、基板より屈折率の高い物質を充填するこ
とにより達成されることを特徴とする３次元光・電子集
積回路。 - 【請求項８】請求項７記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、上記受動素子の表面に対する高屈折率物質充填
の方法が、上記受動素子の表面に凹部を形成し、その内
部に高屈折率物質埋め込むことにより達成されることを
特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項９】請求項８記載の３次元光・電子集積回路に
おいて、上記受動素子の表面の凹部の形成方法が、モー
ルド加工であることを特徴とする３次元光・電子集積回
路。 - 【請求項１０】請求項８記載の３次元光・電子集積回路
において、上記受動素子の表面の凹部の形成方法が、エ
ッチング加工であることを特徴とする３次元光・電子集
積回路。 - 【請求項１１】請求項８記載の３次元光・電子集積回路
において、上記受動素子の表面の凹部の形成方法が、レ
ーザ加工であることを特徴とする３次元光・電子集積回
路。 - 【請求項１２】請求項８記載の３次元光・電子集積回路
において、上記受動素子の表面の凹部の形成方法が、切
削加工であることを特徴とする３次元光・電子集積回
路。 - 【請求項１３】請求項７記載の３次元光・電子集積回路
において、上記受動素子の表面に対する高屈折率物質充
填の方法が、イオン拡散法により達成されることを特徴
とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項１４】請求項１記載の３次元光・電子集積回路
において、上記結像作用を行うレンズ手段がロッドレン
ズアレイにより達成されることを特徴とする３次元光・
電子集積回路。 - 【請求項１５】請求項１４記載の３次元光・電子集積回
路において、上記ロッドレンズアレイは、ロッドレンズ
の入る円筒形状の中空部を固定部材に開け、それらにロ
ッドレンズを挿入されてなることを特徴とする３次元光
・電子集積回路。 - 【請求項１６】請求項１４記載の３次元光・電子集積回
路において、上記ロッドレンズアレイの形成方法が、ロ
ッドレンズの入る円筒形状の中空部を固定部材に開け、
中空部内に中心ほど屈折率が高く、周辺ほど屈折率の低
い物質を成長させ、同心円筒状のロッドレンズを一括形
成したことを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項１７】請求項１記載の３次元光・電子集積回路
において、結像作用を行うレンズ手段がフレネルレンズ
アレイにより達成されることを特徴とする３次元光・電
子集積回路。 - 【請求項１８】請求項１７記載の３次元光・電子集積回
路において、フレネルレンズアレイの形成方法が、フレ
ネルレンズ形状の形状転写により、受動素子表面に一括
形成することを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項１９】請求項１７記載の３次元光・電子集積回
路において、フレネルレンズアレイの形成方法が、フレ
ネルレンズ形状をフォトリソグラフィにより、受動素子
表面に一括形成することを特徴とする３次元光・電子集
積回路。 - 【請求項２０】請求項１７記載の３次元光・電子集積回
路において、フレネルレンズアレイの形成方法が、フレ
ネルレンズ形状を電子ビーム露光により、受動素子表面
に形成することを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項２１】請求項１７記載の３次元光・電子集積回
路において、フレネルレンズアレイの形成方法が、フレ
ネルレンズ形状をイオン打ち込みにより、受動素子表面
に形成することを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項２２】請求項１記載の３次元光・電子集積回路
において、光線がレンズを順次通過して各能動素子間を
伝播していくことを可能とさせる光線の光路分離、及
び、折り返し反射を行う再帰反射手段は、上記受動素子
の裏面に形成された、配列ピッチがレンズアレイのピッ
チと等しく、その頂角をレンズの中心に配置した直角プ
リズムアレイを有することを特徴とする３次元光・電子
集積回路。 - 【請求項２３】請求項２２記載の３次元光・電子集積回
路において、上記直角プリズムアレイは、上記受動素子
裏面に並列Ｖカッタによる一括切削、及び、並列鏡面研
磨、及び、反射コーティングにより形成されていること
を特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項２４】請求項２２記載の３次元光・電子集積回
路において、上記直角プリズムアレイは、上記受動素子
裏面にプリズムアレイの形状転写を行うモールド加工に
よるＶ字溝列形状形成、及び、雄型による鏡面転写をし
て形成されることを特徴とする３次元光・電子集積回
路。 - 【請求項２５】請求項２２記載の３次元光・電子集積回
路において、上記直角プリズムアレイは、プリズムの張
り合わせて形成されていることを特徴とする３次元光・
電子集積回路。 - 【請求項２６】請求項１記載の３次元光・電子集積回路
において、光線がレンズを順次通過して各能動素子間を
伝播していくことを可能とさせる光線の光路分離、及
び、折り返し反射を行う再帰反射手段は、上記受動素子
の裏面に配置された、配列ピッチがレンズアレイのピッ
チと等しく、プリズムの中心をレンズの中心に一致して
いるダイクロイックプリズムアレイ、及び、ダイクロイ
ックプリズムにより分離可能な異なる波長の光波、か
つ、波長変換手段を有する能動素子により構成されるこ
とを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項２７】請求項２６記載の３次元光・電子集積回
路において、上記ダイクロイックプリズムアレイは、異
なる波長の光波を分離させるダイクロイックフィルター
層を形成した直角プリズムを張り合わせて形成されたダ
イクロイックプリズムと、上記ダイクロイックプリズム
を張り合わせて形成されたプリズムアレイにより構成さ
れていることを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項２８】請求項２６記載の３次元光・電子集積回
路において、上記ダイクロイックプリズムアレイは、断
面形状が正方形のブロック材に異なる波長の光波を分離
させるよう形成されたダイクロイックフィルター層と、
上記受動素子裏面に形成された直角のＶ字溝列上に配列
された上記ブロック材と、上記受動素子裏面に形成され
た直角のＶ字溝列と同形状の固定部と上記ブロック材と
を、組み合わせて構成されていることを特徴とする３次
元光・電子集積回路。 - 【請求項２９】請求項１記載の３次元光・電子集積回路
において、光線がレンズを順次通過して各能動素子間を
伝播していくことを可能とさせる光線の光路分離、及
び、折り返し反射を行う再帰反射手段は、上記受動素子
の裏面に、配列ピッチがレンズアレイのピッチと等し
く、プリズムの中心をレンズの中心に一致させて配置し
た偏光ビームスプリッタプリズムアレイの形成、及び、
偏光ビームスプリッタプリズムにより分離可能な偏光が
直交した２つの光波の使用、かつ、偏光変換手段を有す
る能動素子により構成されることを特徴とする３次元光
・電子集積回路。 - 【請求項３０】請求項２９記載の３次元光・電子集積回
路において、上記偏光ビームスプリッタプリズムアレイ
は、異なる偏光の光波を分離させる誘電体偏光膜コート
を形成した直角プリズムを張り合わせて偏光ビームスプ
リッタプリズム形成し、さらに、その偏光ビームスプリ
ッタプリズムを張り合わせることにより構成されること
を特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項３１】請求項２９記載の３次元光・電子集積回
路において、上記偏光ビームスプリッタプリズムアレイ
は、断面形状が正方形のブロック材に形成された異なる
偏光の光波を分離させる誘電体偏光膜コートを有し、上
記ブロック材を上記受動素子裏面に形成された直角のＶ
字溝列上に配列し、上記Ｖ字溝列と同形状の固定部と、
上記Ｖ字溝列とを、組み合わせることにより構成されて
いることを特徴とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項３２】請求項２記載の３次元光・電子集積回路
において、上記受動素子が複数存在する場合に受動素子
のｘ軸方向に平行な１つの側面を基準としその側面をア
ライメントして、上記受動素子を一体化したことを特徴
とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項３３】請求項３２記載の３次元光・電子集積回
路において、上記受動素子同志の１つの側面をアライメ
ントするために、キー溝を用いて一体化したことを特徴
とする３次元光・電子集積回路。 - 【請求項３４】請求項２記載の３次元光・電子集積回路
において、上記受動素子、及び、上記能動素子のｘ軸方
向に平行な１つの側面を基準にして、上記受動素子及び
上記能動素子を一体化したことを特徴とする３次元光・
電子集積回路。 - 【請求項３５】請求項３４記載の３次元光・電子集積回
路において、上記受動素子に１側面に高精度に平行なス
トッパを形成し、これを用いて上記受動素子及び上記能
動素子を一体化したことを特徴とする３次元光・電子集
積回路。 - 【請求項３６】請求項３４記載の３次元光・電子集積回
路において、上記受動素子に１側面に形成された平行、
及び、垂直な２つのストッパを用いて上記受動素子及び
上記能動素子を一体化したことを特徴とする３次元光・
電子集積回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229869A JPH0786555A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | ３次元光・電子集積回路 |
| EP94114317A EP0644443A1 (en) | 1993-09-16 | 1994-09-12 | Three-dimensional opto-electric integrated circuit using optical wiring |
| US08/307,239 US5627923A (en) | 1993-09-16 | 1994-09-16 | Three-dimensional opto-electric integrated circuit using optical wiring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229869A JPH0786555A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | ３次元光・電子集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786555A true JPH0786555A (ja) | 1995-03-31 |
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ID=16898983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5229869A Pending JPH0786555A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | ３次元光・電子集積回路 |
Country Status (3)
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| EP (1) | EP0644443A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0786555A (ja) |
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