JPH0815541A - 隣接導波管 - Google Patents

隣接導波管

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JPH0815541A
JPH0815541A JP7182199A JP18219995A JPH0815541A JP H0815541 A JPH0815541 A JP H0815541A JP 7182199 A JP7182199 A JP 7182199A JP 18219995 A JP18219995 A JP 18219995A JP H0815541 A JPH0815541 A JP H0815541A
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JP
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optical
face
waveguide
waveguides
adjacent
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JP7182199A
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Inventor
Michael S Lebby
マイケル・エス・レビイ
Christopher K Y Chun
クリストファー・ケー・ワイ・チャン
Davis H Hartman
デイビス・エッチ・ハートマン
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Original Assignee
Motorola Inc
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    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
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    • G02B6/3878—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules comprising a plurality of ferrules, branching and break-out means
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 隣接導波管１０４および光コネクタ１０２を
提供する。 【構成】 第１端面１２３，第２端面１２４および接合
表面１１８を含む導波管１０４が形成される。隣接導波
管１０４はさらに、第１端面１２３から段２端面１２４
に延在するコア領域１０８と、このコア領域１０８を取
り囲むクラッディング領域１０５とを含む。導波管１０
４の第１端面１２３および第２端面１２４は、光結合用
に用いられるコア領域１０８の一部を露出する。接合表
面１０８は、別の導波管１０６のための相互接続表面を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、光デバイスの
作製に関し、さらに詳しくは、光導波管の製造および作
製に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願は、１９９３年１１月２３日に発
行された米国特許第５，２６５，１８４号と、１９９３
年１月５日に出願された同時係属出願である米国特許出
願第０８／０００，８６５号 "Modular Optical Wavegu
ide and Method of Making" に関し、これらは参考とし
て含まれる。
【０００３】現在、光導波管は、フォトリソグラフィ(p
hotolithography)，拡散(diffusion) ，イオン注入(ion
implantation)またはそれらの組み合わせなど、さまざ
まな方法で作られる。一般に、従来の導波管の製造に用
いられるこれらの方法は柔軟性がなく、複雑・非効率的
で、一般に量産に適さない。光導波管および光相互接続
の利用が増加するにつれて、柔軟性，効率性およびコス
ト効率的な製造を可能にする作製方法および構造が必要
とされる。
【０００４】さらに、導波管および光相互接続を製造す
るこれらの方法を利用しても、複数の導波管またはモジ
ューラ導波管を製造するための十分な柔軟性が得られ
ず、そのため導波管を組み立て、標準的な電子回路およ
び電子部品に統合することが困難である。これらの非柔
軟的な従来の方法の結果、導波管は著しく制限され、標
準的な電子部品や、標準的な電子機器や、標準的な電子
回路への光集積を制限し、そのため量産用途での導波管
の導入・利用が制限される。
【０００５】さらに、導波管を製造する従来または現在
の方法は、一般に、手作業で行われる個別の処理を必要
とする。手作業の処理により、労働集約性およびコスト
など多くの問題が製造に入る。さらに、導波管の手作業
による製造は、量産が不可能であり、そのため導波管を
量産用途で製造または利用できない。また、導波管の従
来の設計は自動生産に適していないため、導波管設計は
導波管の量産用途への導入をさらに制限し、そのため導
波管および電子製品の利用は制限される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】導波管の従来の設計・
製造方法には深刻な制限があることは明白である。ま
た、導波管の従来の製造方法は非効率的で、高価・複雑
だけでなく、量産に適していない。これらの方法で製造
される導波管は、設計における柔軟性を容易にするよう
にモジュール方式で設計されておらず、そのため量産お
よび標準電子部品のへの導入からさらに離れてしまう。
従って、設計上モジュール方式で、設計上柔軟性があ
り、量産に適した導波管を製造する製品および方法は極
めて望ましい。
【課題を解決するための手段】本発明により、隣接導波
管(adjoining waveguide) が提供される。第１表面と，
第２表面と、接合表面とを含む導波管が形成される。導
波管はさらに、コア領域を取り囲むクラッディング領域
において第１表面から第２表面に延在するコア領域を含
む。導波管の第１表面および第２表面は、光結合用に利
用されるコア領域の露出部分を有する。接合表面は、別
の隣接導波管に相互接続するために形成される。
【０００７】本発明の利点は、隣接導波管のモジュール
式結合を可能にし、それにより設計の柔軟性を向上させ
ることである。
【０００８】本発明の別の利点は、隣接導波管を量産設
定で製造でき、それにより隣接導波管を安価に製造でき
ることである。
【０００９】
【実施例】図１は、光コネクタ１０２，１０３を有する
光モジュール１０１の部分的に分解した拡大簡略斜視図
を示す。光モジュール１０１は、個別の隣接導波管１０
４，１０６と、相互接続基板１０７とを含む。隣接導波
管１０４，１０６は、いくつかの主要部品、例えば、複
数のコア領域１０８，１１０，複数のコンタクト１１
１，１１２，接地コンタクト１１３，１１４，光デバイ
ス(photonic device)１６，１１７，接合表面(joining
surface) １１８，１１９，受取表面１２１，１２２，
端面１２３，１２４，１２６，１２７および電気出力部
材１２８を有して作製される。また、相互接続基板１０
７はいくつかの主要部品、例えば、複数の電気トレース
１３１，複数のボンディング・パッド１３２および集積
回路（ＩＣ）１３３で作製される。
【００１０】光コネクタ１０２，１０３は、いくつかの
主要部品、例えば、ボディ１３４，１３５，光ケーブル
１３６，１３７，アラインメント・ピン１３９，１４
１，１４２，１４３を有するアラインメント・ガイド・
システム１３８，複数の光ファイバ１４９，１５１の露
出表面１４７，１４８を有する光インタフェース表面１
４４，１４６を有して作製される。
【００１１】一般に、光コネクタ１０２，１０３を作製
するため、成形，ミリング(milling) などの任意の適切
な方法が用いられる。光コネクタ１０２，１０３は、複
数の光ファイバ１４９，１５１の個別の光ファイバ間の
指定された距離を有して作られ、そのため、インタフェ
ース表面１４４，１４６および端面１２３，１２６をそ
れぞれ動作可能に結合または嵌合する際に、複数の光フ
ァイバ１４９，１５１の個別の光ファイバを複数のコア
領域１０８，１１０の個別のコア領域に位置決めまたは
整合させることができる。隣接導波管１０４，１０６に
対する光コネクタ１０２，１０３のアラインメントは、
任意の適切なアラインメント・システムによって達成さ
れる。
【００１２】例えば、図１に示すように、光コネクタ１
０２，１０３のそれぞれのアラインメント・ピン１３
９，１４１およびアラインメント・ピン１４２，１４３
は、光コネクタ１０２，１０３を隣接導波管１０４，１
０６に誘導するために用いられ、それにより適切な光結
合を保証する。
【００１３】それぞれ動作部分１８５，１８６をそれぞ
れ有する光デバイス１１６，１１７は、任意の適切な方
法によって作られる。さらに、光デバイス１１６，１１
７は、光トランスミッタ(phototransmitter)，光レシー
バ(photoreceiver) またはその組み合わせなど任意の適
切なデバイス・タイプを有して作られる。 光デバイス
１１６，１１７が光トランスミッタの場合、発光ダイオ
ードや、レーザ、すなわち、垂直キャビティ表面発光レ
ーザ(vertical cavity surface emitting laser)，リッ
ジ発光レーザ(ridge emitting laser)など、任意の適切
な光トランスミッタが用いられる。光デバイス１１６，
１１７が光レシーバの場合、フォトダイオード，ｐｉｐ
フォトダイオードなど、任意の適切な光レシーバが用い
られる。一般に、光デバイス１１６，１１７は、隣接導
波管１０４，１０６に動作可能に結合される。詳しく
は、光デバイス１１６，１１７の動作部分１８５，１８
６は、動作部分１８５，１８６によって示される動作部
分が適切なコア領域１０８，１１０にそれぞれ配置され
るように、整合・装着され、動作可能に結合される。相
互接続基板１０７に対する光デバイス１１６，１１７の
電気結合は、任意の適切な方法によって達成されるが、
図１に示すように、光デバイス１１６，１１７の電気結
合は、光デバイス１１６，１１７の少なくとも１つのコ
ンタクトを複数の電気コンタクト１１１，１１２のうち
１つの電気コンタクトにぞれぞれ電気的に接合すること
によって達成される。端面１２４，１２７上に示される
複数の電気コンタクトは、光デバイス１１６，１１７か
らのコンタクトを受けるように離間されることが理解さ
れる。さらに、複数の電気コンタクト１１１，１１２
は、光デバイス１１６，１１７に対して電気信号を送受
信し、ついでこの信号を相互接続基板１０７に送るよう
に、電気出力部材１２８に電気的に集積されることが理
解される。
【００１４】相互接続基板１０７は、プリント回路板
（ＰＣ），プリント配線板（ＰＷＢ），シリコン相互接
続基板など、任意の適切な基板からなる。簡単にするた
め、そして本発明を明確に示すため、相互接続基板１０
７は、複数の電気トレース１３１とともに複数のボンデ
ィング・パッド１３２を有して簡略的に示される。複数
の電気トレース１３１は、電気ピン、例えばピン・グリ
ッド・アレイ（ＰＧＡ）や、導電バンプ、例えば半田バ
ンプ，金バンプや、バンプ・ボンディング用の導電エポ
キシや、電気リード、例えばリード・フレームなど、任
意の適切な出力装置に電気結合できることが理解され
る。
【００１５】一般に、複数のコア領域１０８，１１０お
よびクラッディング領域１０５，１０９は硬質光透明ポ
リマからなり、ここで複数のコア領域１０８，１１０
は、クラッディング領域１０５，１０９よりも高い屈折
率を有し、そのため効率的な光封止(light confinemen
t) ，効率的な光伝送，および複数のコア領域１０８，
１１０を介する効率的な内部反射を可能にする。一般
に、複数のコア領域１０８，１１０とクラッディング領
域１０５，１０９との間には少なくとも０．０１の反射
率の差が存在する。さらに、クラッディング領域１０
５，１０９は、前述のように適切な屈折率を維持しつ
つ、半透明材料で作ることができる。
【００１６】半透明材料は、一般に、シリケート(silic
ate)，シリカ(silica)，長石(feldspar)などのフィラ(f
iller)を追加することによって作られ、硬度，強度，剛
性などの構造上のメリットを提供する。さらに、これら
のフィラは、膨張率を一致させ、温度サイクリングに対
する耐性を向上させるために利用され、それによりクラ
ッディング領域の透明材料を化学的かつ材料的に特定の
設計条件に適合させることができる。
【００１７】本発明では、隣接導波管１０４，１０６
は、成形，ミリングなど任意の適切な方法によって作製
され、それにより接合表面１１８，１１９および受取表
面１２１，１２２をそれぞれ設ける。本発明の好適な実
施例では、隣接導波管１０４，１０６は、前述の米国特
許第５，２６５，１８４号に従って成形によって作られ
る。接合表面１１８，１１９および受取表面１２１，１
２２は、接合表面１１９および受取表面１２１が着脱可
能にインタロックされるように作られ、それにより隣接
導波管１０４，１０６を互いに保持する。接合表面１１
９および受取表面１２１は、隣接導波管１０４，１０６
を互いに保持できる任意の適切な構成またはインタロッ
ク構造、例えば、あり継ぎ(dovetail)，ロックおよびキ
ー，インタロック・ウエッジ(interlocking wedge)，ス
ライド可能なウエッジなどで作られる。
【００１８】より詳しくは、一例として、光デバイスが
すでに隣接導波管１０４，１０６上に装着された状態
で、接合表面１１９および受取表面１２１のインタロッ
ク機能を説明するため、接合表面１１９および受取表面
１２１を分解図で示す。この特定の図では、表面１５２
〜１６４を有する接合表面１１９と、表面１７１〜１７
６を有する受取表面１２１とはあり継ぎ構成で示され、
これにより接合表面１１９および受取表面１２１とを圧
着できる。
【００１９】接合表面１１９、すなわち表面１５２，１
５３，１５４を受取表面１２１、すなわち表面１７１，
１７２，１７３とインタロックすることにより、隣接導
波管１０４，１０６は着脱可能に固定され、固定された
隣接導波管１０４，１０６を相互接続基板１０７上に装
着でき、それにより相互接続基板１０７を隣接導波管１
０４，１０６に電気的に結合する。
【００２０】一般に、電気結合は、複数の電気トレース
１３１の複数のボンディング・パッド１３２に装着され
る電気出力部材１８１，１８２，１８３，１８４によっ
て達成される。ただし、半田バンプ，ワイヤ・ボンディ
ングなど、電気結合を行う他の方法も利用できることが
理解される。図１に示すように、接合表面１１９の表面
１５２，表面１５３および表面１５４は、受取表面１２
１の表面１７１，１７２，１７３とインタロック可能に
嵌合する。さらに、受取表面１２１の表面１７２，１７
３と、接合表面１１９の表面１５３，１５４とは、角度
を付けることで、隣接導波管１０４，１０６の保持装置
または手段となる。さらに、表面１５６，１５７は、隣
接導波管１０４が隣接導波管１０６に規定以上に近づか
ないように、表面１７４，１７６が接する移動止め(sto
pping detent) となる。さらに、隣接導波管１０６の表
面１６６，１６７も同様な機能を果たす。また、表面１
５８，１６２，１６６、ならびに表面１５９，１６１，
１６３は、表面１５２のいずれかの側に２つの凹部を形
成し、それにより導波管１０４の電気出力部材１２８を
隣接導波管１０６に近接して装着できる。
【００２１】機能的には、隣接導波管１０４，１０６な
どの個別の隣接導波管と、隣接導波管１０４，１０６に
動作可能に結合された光デバイス１０６，１０７とがそ
れぞれ選択される。光導波管１０４，１０６は、接合表
面１１９と受取表面１２１とをスライドさせることによ
って互いに着脱可能に固定され、それにより隣接導波管
１０４，１０６を互いにインタロックまたは連結(gang)
する。次に、連結またはインタロックされた隣接導波管
１０４，１０６は、相互接続基板１０７上に装着され
る。
【００２２】一般に、相互接続基板１０７に対する隣接
光導波管１０４，１０６の製造，配置および装着は、ロ
ボット・アームなどの自動システムによって行われるた
め、コストが節減され、製造精度が向上する。さらに、
導波管１０４，１０６が相互接続基板１０７上に装着さ
れると、相互接続基板１０７および導波管１０４，１０
６は、オーバモールディングして、光電子パッケージを
形成できる。
【００２３】図２は、隣接導波管２０２，２０３，２０
４を含む光モジュール２０１の部分的に分解した拡大簡
略斜視図である。図１で特定した同様な形状または要素
は元の識別番号のままであることが理解される図２に示
すように、隣接導波管２０２，２０３，２０４は、異な
る数のコア領域を有して示され、すなわち、隣接導波管
２０２は４つのコア領域２０６，２０７，２０８，２０
９を有し、隣接導波管２０３は１つのコア領域２１１を
有し、隣接導波管２０４は３つのコア領域２１２，２１
３，２１４を有し、それにより隣接導波管が異なる数の
コア領域を具備できる設計上の柔軟性を示す。さらに、
光デバイス２１６は、各隣接導波管２０２，２０３，２
０４のコア領域の数に応じて製造され、そのため隣接導
波管２０２，２０３，２０４のコア領域の数と、光デバ
イス２１６の動作部分の数とを一致させる。さらに、隣
接導波管２０２，２０３，２０４は、任意の適切な数の
コア領域を有して製造でき、そのためユーザはユーザの
設計条件を満たすように異なる数のコア領域を有する隣
接導波管２０２，２０３，２０４を選択・接合できる。
さらに、本発明を利用することにより、コア領域または
個別の隣接導波管２０２，２０３，２０４の数は、光コ
ネクタ（図示せず）における光ファイバ（図示せず）の
数と一致するように変更できる。
【００２４】図３は、垂直に集積された光コネクタ３０
６，３０７を有する光電子モジュール３０１を示す。光
電子モジュール３０１は、表面３２１，３２２にそれぞ
れ配置される接合表面１１９と受取表面１２１とを有す
る隣接導波管３０２，３０３を含み、それにより隣接導
波管３０２，３０３の垂直集積を可能にする。さらに、
接合表面１１９および受取表面１２１は光コネクタ３０
６，３０７内に配置され、それにより光コネクタ３０
６，３０７の垂直集積を可能にする。ただし、隣接導波
管３０２，３０３が垂直に集積されると、光コネクタ３
０６，３０７は垂直に集積する必要がないことが理解さ
れる。隣接導波管３０２，３０３を垂直に集積すること
により、相互接続基板１０７の横スペースが節約され
る。従って、この横スペースを他の目的に利用すること
が可能になる。
【００２５】図３に示すように、タブまたはブロック３
２０は表面３２１（そのうち１つを詳しく表示）内に成
形される。さらに、凹部（図示せず）は、インタロック
方式でタブ３２０を受けるために表面３２２に成形され
ることが理解される。従って、受取表面１２１上で接合
表面１１９をスライドさせたとき、接合表面１１９およ
び受取表面１２１が互いの上を通過すると、バンプ３２
０および凹部は嵌合して、それにより隣接導波管３０
２，３０３のアラインメントを行い、また導波管３０
２，３０３をさらに固定する。また、光コネクタ３０
６，３０７は同様に作ることができることが理解され
る。また、ある場合には、バンプ３２０および凹部は、
接合表面１１９および受取表面１２１が移動させたとき
に、隣接導波管をインタロックできることが理解され
る。
【００２６】以上、隣接導波管を作る改善された製品お
よび方法が提供されたことが理解される。この方法およ
び製品は、隣接導波管およびコネクタの平行および垂直
集積が可能である。さらに、この方法は、光導波管を接
合することによりさまざまな光デバイスの柔軟性および
設計を提供し、光電子素子を標準的な電子部品，回路な
どに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】相互接続基板上の隣接導波管の部分的に分解し
た拡大簡略斜視図である。
【図２】導波管のコア領域を有する、相互接続基板上の
隣接導波管の部分的に分解した拡大簡略斜視図である。
【図３】垂直に集積された隣接導波管と光コネクタの部
分的に分解した拡大簡略斜視図である。
【符号の説明】
１０１ 光モジュール １０２，１０３ 光コネクタ １０４，１０６ 隣接導波管 １０５，１０９ クラッディング領域 １０７ 相互接続基板 １０８，１１０ コア領域 １１１，１１２ コンタクト １１３，１１４ 接地コンタクト １１６，１１７ 光デバイス １１８，１１９ 接合表面 １２１，１２２ 受取表面 １２３，１２４，１２６，１２７ 端面 １２８ 電気出力部材 １３１ 電気トレース １３２ ボンディング・パッド １３３ 集積回路（ＩＣ） １３４，１３５ ボディ １３６，１３７ 光ケーブル １３８ アラインメント・ガイド・システム １３９，１４１，１４２，１４３ アラインメント・ピ
ン １４４，１４６ 光インタフェース表面 １４７，１４８ 露出表面 １４９，１５１ 光ファイバ １５２〜１６７，１７１〜１７６ 表面 １８１，１８２，１８３，１８４ 電気出力部材 １８５，１８６ 動作部分２０１ 光モジュール ２０２，２０３，２０４ 隣接導波管 ２０６，２０７，２０８，２０９，２１１，２１２，２
１３，２１４ コア領域 ２１６ 光デバイス ３０１ 光電子モジュール ３０２，３０３ 隣接導波管 ３０６，３０７ 光コネクタ ３２０ タブまたはブロック ３２１，３２２ 表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/42 (72)発明者 クリストファー・ケー・ワイ・チャン アメリカ合衆国アリゾナ州ギルバート、サ ウス・オーク・ストリート425 (72)発明者 デイビス・エッチ・ハートマン アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、 サウス・17ス・ストリート16435

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１端面（１２３），第２端面（１２
    ４），接合表面（１１８），前記第１端面（１２３）か
    ら前記第２端面（１２４）に延在するコア領域（１０
    ８）および前記コア領域（１０８）を取り囲むクラッデ
    ィング領域（１０５）を含む光導波管（１０４）であっ
    て、前記導波管（１０４）の前記第１端面（１２３）お
    よび前記第２端面（１２４）は、それぞれ光結合のため
    前記コア領域（１０８）の一部を露出する、光導波管
    （１０４）；によって構成されることを特徴とする隣接
    導波管。
  2. 【請求項２】 第１端面（１２３），第２端面（１２
    ４），接合表面（１１８），コア領域（１０８）および
    前記コア領域（１０８）を取り囲むクラッディング領域
    （１０５）を有する光導波管（１０４）であって、前記
    コア領域（１０８）は、前記光導波管（１０４）の前記
    第１端面（１２３）から前記第２端面（１２４）に延在
    し、かつ前記第１端面（１２３）および前記第２端面
    （１２４）において前記コア領域（１０８）の部分を露
    出し、前記接合表面（１１８）は、別の光導波管（１０
    ４）を連結するため着脱可能に固定された形状を有する
    光導波管（１０４）；信号を電気的に導通するため前記
    光導波管（１０４）に集積された導電部材（１２８）；
    および動作部分（１８５）およびコンタクト（１１２）
    を具備する光デバイス（１１６）であって、前記光デバ
    イス（１１６）の動作部分（１８５）は、前記第１端面
    （１２３）の前記露出部分に動作可能に結合され、前記
    光デバイス（１１６）の前記コンタクト（１１２）は、
    前記導電部材（１２８）に動作可能に結合される、光デ
    バイス（１１６）；によって構成されることを特徴とす
    るインタロック式導波管。
  3. 【請求項３】 隣接導波管を製造する方法であって：第
    １端面（１２３），第２端面（１２４），接合表面（１
    １８），前記第１端面（１２３）から前記第２端面（１
    ２４）に延在するコア領域（１０８）および前記コア領
    域（１０８）を取り囲むクラッディング領域（１０５）
    を含む光導波管（１０４）を形成する段階であって、前
    記導波管（１０４）の前記第１端面（１２３）および前
    記第２端面（１２４）は、それぞれ光結合のため前記コ
    ア領域（１０８）の一部を露出する、段階；によって構
    成されることを特徴とする方法。
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