KR20090078798A

KR20090078798A - 광학적 접속 구성요소

Info

Publication number: KR20090078798A
Application number: KR1020097007507A
Authority: KR
Inventors: 이용탁; 카말 알라메
Original assignee: 에디스 코완 유니버시티; 광주과학기술원
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2009-07-20
Also published as: EP2067070A4; KR101351882B1; US8197147B2; CN101535859B; CN101535859A; AU2006348293A1; WO2008031136A1; US20100014806A1; EP2067070A1; AU2006348293B2

Abstract

본 발명은 인가된 전기적 신호에 응답하여 변조된 광 빔을 방출시키는 고체 상태 레이저 구성요소를 포함하는 광학적 접속 구성요소를 제공한다. 또한, 광학적 접속 구성요소는 광학 렌즈가 방출된 광 빔의 발산을 감소시키는 사전설정된 위치에 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 위치된 광학 렌즈를 포함한다. 광학 렌즈는, 광학 렌즈가 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 움직일 수 없는 방식으로 사전설정된 위치에 형성된다. 또한, 광학적 접속 구성요소는 광을 안내하는 코어를 갖는 광 도파로를 포함한다. 광 도파로는 제 1 및 제 2 단부를 갖는다. 제 1 단부는 광학 렌즈로부터 코어로 변조된 광을 커플링하도록 위치된다. 또한, 광학적 접속 구성요소는 광 도파로의 제 2 단부로부터 변조된 광을 수신하고, 변조된 광을 대응하는 전기적 신호로 전환하도록 배치되는 수신기를 포함한다.

Description

광학적 접속 구성요소{AN OPTICAL CONNECTION COMPONENT}

본 발명은, 일반적으로 광학적 접속 구성요소에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수 Gb/s 이상의 용량으로 데이터를 전송하기 위한 광학적 접속 시스템에 관한 것으로, 이에 국한되지는 않는다.

오늘의 대규모 멀티프로세서 컴퓨터 시스템들은 테라바이트의 메모리를 갖는 수백 개의 CPU 및 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 프로세서들 간의 데이터 전송은 폭넓은 대역폭들을 필요로 향후 10 년까지 수 Tb/s의 데이터 전송 속도가 필요할 수 있다.

현재, 칩들 간의 접속을 확립하는데 전기적 링크들이 사용되고 있다. 전기적 접속들은 신뢰성이 높으며, 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 하지만, 전기적 접속들은 고속 데이터 전송에 대하여, 전력 요건들, 전송 대기 시간(transmission latency), 달성가능한 패키지 밀도 등에 관한 근본적인 물리적 제한들을 갖는다.

대안적으로, 칩들 간의 데이터 전송은 광학적 링크들을 이용하여 확립될 수 있으며, 이는 전기적 접속들에 비해 많은 장점들을 갖는다. 광학적 링크들은 컴퓨터 내의 고속 데이터 버스들에 대해, 또한 휴대 전화 내에서와 같은 신호 프로세서 들 사이에서 사용될 수 있다. 또한, 이러한 "광학적 상호접속"(OI's)의 사용은 데이터 전송이 전자파장애에 의해 영향을 받지 않는다는 추가 장점을 갖는다.

고속 데이터 통신에 대하여, 렌즈 및 거울을 이용하는 폴리머 도파로(polymer waveguide), 섬유 이미지 가이드(fibre image guide), 섬유 리본(fibre ribbon) 및 자유 공간 광학적 접속(free space optical connection)을 포함한 많은 OI 구조들이 제안되었다.

칩-대-칩(chip-to-chip) 또는 "칩 간(inter-chip)" 접속들을 확립하는 고속 광섬유 링크들의 사용은, 입력 및 출력 플랫폼 크기가 전기적 접속들에 필요한 것에 비해 1/500까지 감소될 수 있고, 스루풋 밀도는 1000 배까지 증가될 수 있으며, 전력 소모는 1/4까지 감소될 수 있고, 1 Tb/s를 넘는 데이터 전송 속도가 가능하다는 상당한 장점을 갖는다.

OI는 광 송신기, 광 도파로 및 광 수신기를 통합한다. 낮은 BER(Bit-Error Rate)을 갖는 OI들을 설계하는 주요 핵심은 전송 거리, 분산(dispersion)과 같은 광 도파로의 특성들, 커플링 손실들 및 광 소스 및 수신기의 특성들이다. 하지만, 짧은 광 링크들에 대하여 광 도파로의 칩들 사이의 광학적 손실들 및 안내된 광의 분산은 무시할 수 있으며, 그 결과로서 OI의 설계를 위한 남은 주요 핵심들은 소스의 특성들, 수신기의 특성들 및 그들 간의 커플링이다.

광 소스는, 전형적으로 측면 발광 레이저(edge-emitting laser) 또는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)과 같은 저가 반도체 레이저의 형태로 제공된다. 전형적으로, VCSEL은 비교적 조밀(compact)하고 1-차원 또는 2-차 원 공간들 내에 통합되기 쉬우며, 이는 고밀도 병렬 상호접속(high density parallel interconnect)을 위해 필요한 소규모 설계들에 유리하다.

VCSEL로부터 방출된 레이저 빔은, 전형적으로 원형 세기 프로파일을 가지며, 초기에 단지 수 ㎛의 직경을 갖는다. 발산 각도가 비교적 작더라도(전형적으로, 10 내지 15 도), 커플링 손실들을 감소시키기 위하여 방출된 레이저 광이 커플링될 수 있는 광섬유의 코어(core)가 VCSEL에 매우 가깝게 위치되어야 한다. 전형적으로, 62.5 ㎛(다중 모드) 또는 7 내지 9 ㎛(단일 모드)의 코어 직경을 갖는 광섬유들이 사용되며, 광섬유의 단부-면(end-face)은 커플링 손실을 최소화하기 위해 축방향을 따라 VCSEL의 100 ㎛ 내에, 또한 평면내(in-plane) 방향들로 수 미크론 내에 위치되어야 한다. 이러한 광섬유의 정밀한 위치설정은 번거로우며 고가이다.

10 Gb/s 이상의 속도로의 데이터 전송과 같은 고속 데이터 전송을 가능하게 하기 위하여, 보다 작은 코어 직경들을 갖는 광섬유들이 사용되어야 한다. 이러한 보다 작은 코어 직경들은 광섬유를 훨씬 더 멀리 위치시키는데 있어서 공차들을 감소시키며, 이는 상당한 기술적 과제를 유도한다.

제 1 실시형태에서, 본 발명은 광학적 접속 구성요소를 제공하며, 이는:

인가된 전기적 신호에 응답하여 변조된 광 빔을 방출시키는 고체 상태 레이저 구성요소;

광학 렌즈가 사용시 방출된 광 빔의 발산을 감소시키는 사전설정된 위치에 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 위치된 광학 렌즈- 상기 광학 렌즈는, 광학 렌즈가 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 움직일 수 없는 방식으로 사전설정된 위치에 형성됨 -;

광을 안내하는 코어를 갖는 광 도파로- 상기 광 도파로는 제 1 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 광학 렌즈로부터 코어로 변조된 광을 커플링하기 위해 위치됨 -; 및

광 도파로의 제 2 단부로부터 변조된 광을 수신하고, 변조된 광을 대응하는 전기적 신호로 전환하도록 배치된 수신기를 포함한다.

광학적 접속 구성요소는 중요한 실용적인 장점들을 갖는다. 광학 렌즈로 인해, 레이저 광 빔의 발산이 감소되고, 그 결과 광섬유와 같은 광 도파로의 정확한 위치설정은 덜 임계적(critical)이다. 결과로서, 패키징 공차들이 증가되고, 제조 비용이 감소된다. 또한, 광학 렌즈가 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 움직일 수 없고, 사전설정된 위치에 위치되기 때문에, 생산 비용을 감소시키는 상기 렌즈의 조정이 회피된다.

광학적 접속 구성요소는 1 또는 5 Gb/s 이상의 속력으로의 데이터 전송을 위해 배치될 수 있으며, 전형적으로 10 또는 15 Gb/s 이상의 속력으로의 데이터 전송을 위해 배치된다.

광섬유는 10 ㎛ 내지 40 ㎛, 전형적으로는 약 30 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 광섬유는 다중 모드 또는 단일 모드 광섬유일 수 있다.

전형적으로, 광학 렌즈는 광섬유의 코어로의 방출된 레이저 광의 실질적인 저-손실 커플링이 가능한 방식으로 방출된 레이저 광의 발산을 감소시키도록 배치된다. 예를 들어, 10 ㎛, 20 ㎛ 및 30 ㎛의 코어 직경에 대하여, 빔 발산을 갖는 종래의 고체 상태 레이저가 사용되는 경우 최소 커플링 손실을 달성하기 위해 레이저와 광섬유의 제 1 단부 간의 거리는 각각 100 ㎛, 200 ㎛ 또는 300 ㎛보다 작을 수 있다.

전형적으로, 광학 렌즈는 사용시 방출된 레이저 광이 광학 렌즈에 의해 실질적으로 시준되도록 위치되고 배치된다.

광학 렌즈는 고체 상태 레이저 구성요소의 일부분 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 광학 렌즈 및 고체 상태 레이저 구성요소는 단일체로(monolithically) 통합되며, 이는 제조 비용을 더 감소시키고 크기 감소를 용이하게 한다.

고체 상태 레이저는 여하한의 적절한 형태로 제공될 수 있지만, 전형적으로는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)이다. 고체 상태 레이저는, 전형적으로 제 1 및 제 2 DBR(distributed Bragg reflector)들을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 렌즈는 DBR들 중 하나의 외표면 상에 형성된다.

전형적으로, VCSEL은 제 1 DBR과 제 2 DBR 사이에 끼어 있는 활성 구역(active region)을 포함한다. 전형적으로, VCSEL은 활성 구역에 여기 전류를 인가하는 제 1 및 제 2 전기적 접속을 갖는다. 전형적으로, VCSEL에는 사용시 활성 구역을 통하는 전류에 의해 발생되는 열을 소산시키도록 배치된 열 싱크(heat sink)가 제공된다.

전형적으로, 수신기는 RCE-PD(resonant cavity enhanced photodiode), PIN(positive-intrinsic-negative) 포토다이오드, 또는 애벌랜치 포토다이오드(avalanche photodiode)이다. 전형적으로, RCE-PD는 활성 구역 및 제 1 및 제 2 DBR들을 포함하며, 이는 반사기들로서 기능한다. 전형적으로, RCE-PD는 흡수된 광에 응답하여 활성 구역에 광전류를 수신하는 제 1 및 제 2 전기적 접속을 갖는 VCSEL과 유사한 구조를 갖는다. 전형적으로, RCE-PD에는 RCE-PD의 활성 구역을 통하는 전류에 의해 발생된 열을 소산시키도록 배치된 열 싱크가 제공된다.

당업자라면, 적절한 고체 상태 레이저 구성요소가 수신된 광학적 신호에 응답하여 전기적 신호를 발생시키는 수신기로서 기능할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 수신기는 VCSEL과 같은 고체 상태 레이저 구성요소의 형태로도 제공된다. 고체 상태 레이저 구성요소들 중 하나는 방출기로서 작동하도록 배치되고, 다른 고체 상태 레이저 구성요소는 전형적으로 감소된 수의 DBR 층들을 갖는 하나의 거울이 있는 수신기로서 작동하도록 배치된다.

본 발명의 특정한 일 실시예에서, 광학적 접속 구성요소는 고체 상태 레이저 구성요소 또는 수신기의 형태로 제공된 적어도 1 이상의 광학 요소가 위치되는 금속 기판 또는 층을 더 포함한다.

예를 들어, 각각의 광학 요소는 금속 기판 또는 층 바로 위에 위치될 수 있다. 대안적으로, 각각의 광학 요소는 금속 기판 또는 층 바로 위에 위치되는 부착재의 층과 같은 또 다른 층 상에 위치될 수 있다.

VCSEL과 같은 광학 요소는 작동 중에 열을 일으키며, 이는 광학 요소의 성능에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, VCSEL에서의 열 전개는 방출된 레이저 광의 파장을 열적으로 드리프트(thermal drifting)하게 한다. 앞서 설명된 특정 실시예에서 각각의 광학 요소가 금속 층 또는 기판 상에 위치되기 때문에, 금속재들과 연계된 전형적으로 매우 큰 열 전도율로 인해 광학 요소의 가열이 감소되거나 회피될 수 있다. 이는, 보다 긴 통신 거리들에 필요한 광 세기들을 가능하게 하기 위해 VCSEL과 광섬유 간의 가능한 커플링 손실들을 보상하도록 비교적 큰 전류가 요구되는 경우에 특히 유리하다.

전형적으로, 금속 층 또는 기판은 금속 기판이며, 약 230 W/mK의 열 전도율을 갖는 알루미늄으로 이루어질 수 있다.

또한, 전형적으로 광학적 접속 구성요소는 고체 상태 레이저 구성요소 또는 수신기의 형태로 제공되는 적어도 1 이상의 광학 요소의 1 이상의 측면부(side portion)에 인접한 절연 층을 포함한다. 또한, 전형적으로 광학적 접속 구성요소는 각각의 광학 요소에 전기적으로 접속된 전기적 전도 층 부분들을 포함하며, 상기 전기적 전도 층 부분들은 절연 층과 겹치고, 각각의 광학 요소로부터 연장되어 각각의 광학 요소로부터 멀리 떨어진 위치에서 전기적 전도 층에 접촉함으로써 각각의 광학 요소의 전기적 접속이 달성될 수 있다.

예를 들어, 전형적으로 집적 회로 요소의 형태로 제공된 VCSEL일 수 있는 광학 요소의 종래 와이어 본딩은 VCSEL의 최상면 위로 약 50 내지 100 ㎛의 와이어 돌출을 유도한다. 그 결과, VCSEL의 최상면 가까이에서의(수 10 ㎛ 내에서의) 광섬유의 정확한 위치설정은 흔히 매우 어렵거나 불가능하다. 대안적으로 광학 요소들은 밑면으로부터 접촉될 수 있으며, 이 또한 상당한 문제들을 갖는다. 앞서 정의된 전기적 전도 층 부분이 각각의 광학 요소로부터 멀리 떨어진 위치로부터의 각각의 광학 요소의 전기적 접속을 허용하기 때문에, 이 어려움들은 회피될 수 있다.

전형적으로, 전기적 절연 층은 전기적 절연 층에 의해 정의된 평면 내에서 각각의 광학 요소를 둘러싸고, 전형적으로 광학 요소에 인접한 중합체 부분(polymeric portion) 또는 중합체 부분에 인접한 Al₂O₃을 포함한다. 전형적으로, Al₂O₃은 양극 처리된다.

또한, 전형적으로 각각의 광학적 접속 구성요소는 각각의 광학 요소의 전체 또는 일부분을 덮거나, 각각의 광학 요소의 외표면을 전부 덮는 광학적 투명 층(optically transparent layer)을 포함한다. 전형적으로, 광학적으로 투명한 층은 중합체 층이고 평탄화된다.

전형적으로, 각각의 광학 요소는 앞서 정의된 층들에 의해 전부 에워싸이며, 이는 패키징 장점들을 유도하고 각각의 광학 요소를 보호한다.

전형적으로, 앞서 설명된 특정한 실시예에 따른 광학적 접속 구성요소의 광학 요소는 복수의 광학 요소들 중 하나이다.

제 2 실시형태에서, 본 발명은 데이터의 병렬 전송을 위해 배치된 앞서 설명된 복수의 광학적 접속 구성요소들을 포함한 광학적 접속 시스템을 제공한다.

전형적으로, 제 1 고체 상태 레이저 구성요소들이 일 어레이 내에 배치된다. 또한, 전형적으로 제 2 고체 상태 레이저들의 형태로 제공될 수 있는 수신기들이 일 어레이 내에 배치된다. 또한, 전형적으로 상기 시스템은 고체 상태 레이저 구성요소들을 구동하는 전자 구성요소, 및 수신기들을 구동하는 적어도 1 이상의 전자 구성요소를 포함한다. 전형적으로, 고체 상태 레이저 구성요소들의 어레이 및 고체 상태 레이저 구성요소들의 어레이를 구동하는 드라이버(driver)는 통합된 구성요소들이며, 전형적으로 제 1 회로 기판 상에 위치된다. 또한, 전형적으로 수신기들의 어레이 및 수신기들의 어레이를 구동하는 전자 구성요소는 통합된 구성요소들이며, 제 1 회로 기판 또는 별도의 제 2 회로 기판 상에 위치될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 고체 상태 레이저 구성요소들은 고체 상태 레이저 구성요소들의 제 1 및 제 2 그룹들을 포함하며, 수신기들은 수신기들의 제 1 및 제 2 그룹들을 포함한다. 전형적으로 각각 단일체로 통합된 방식으로, 고체 상태 레이저 구성요소들의 제 1 그룹은 수신기들의 제 1 그룹에 인접하여 위치될 수 있으며, 고체 상태 레이저 구성요소들의 제 2 그룹은 수신기들의 제 2 그룹에 인접하여 위치될 수 있다. 전형적으로, 고체 상태 레이저 구성요소들의 제 1 그룹은 광섬유들에 의해 수신기들의 제 2 그룹에 커플링되고, 전형적으로 고체 상태 레이저 구성요소들의 제 2 그룹은 광섬유들에 의해 수신기들의 제 1 그룹에 커플링되어, 제 1 및 제 2 그룹들 간에 양방향 전송(bi-directional transmission)이 가능해진다.

전형적으로, 고체 상태 레이저들의 제 1 그룹 및 수신기들의 제 1 그룹은 제 1 어레이 내에서 단일체로 통합된다. 전형적으로, 고체 상태 레이저들의 제 2 그룹 및 수신기들의 제 2 그룹은 제 2 어레이 내에서 단일체로 통합된다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 앞서 설명된 시스템 및 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 광학적 접속 구성요소는, 전형적으로 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들을 포함한다. 전형적으로, 제 1 기계적 접속 요소는 제 1 기계적 접속 요소에 대한 적어도 1 이상의 제 1 사전설정된 위치에 각각의 광섬유의 제 1 단부를 유지하도록 배치되고, 전형적으로 제 2 기계적 접속 요소는 제 2 기계적 접속 요소에 대한 적어도 1 이상의 제 2 사전설정된 위치에 각각의 광섬유의 제 2 단부를 유지하도록 배치된다. 전형적으로, 각각의 제 1 사전설정된 위치는 실질적으로 커플링 손실들을 최소화하여 각각의 고체 상태 레이저 구성요소들로부터 각각의 광섬유의 코어로 광이 커플링될 수 있도록 선택된다. 전형적으로, 각각의 제 2 사전설정된 위치는 실질적으로 커플링 손실들을 최소화하여 광섬유들의 코어로부터 각각의 수신기로 광이 커플링될 수 있도록 선택된다.

전형적으로, 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들은 약 90°와 같은 여하한의 각도로 각각의 광섬유를 구부리도록 배치된다.

전형적으로, 각각의 고체 상태 레이저 및 각각의 수신기들은 적어도 1 이상의 회로 기판 상에 위치된다. 전형적으로 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들은 제 1 및 제 2 안내 핀(guiding pin)들을 가지며, 전형적으로 각각의 회로 기판은 각각의 안내 핀들을 수용하는 대응하는 제 1 및 제 2 어퍼처(aperture)들을 갖는다. 전형적으로, 제 1 안내 핀들 및 제 1 어퍼처들은 제 1 안내 핀들이 제 1 어퍼처들에 의해 수용되는 경우에 각각의 광섬유의 제 1 단부가 각각의 제 1 사전설정된 위치 내에 위치되도록 위치된다. 전형적으로, 제 2 안내 핀들 및 제 2 어퍼처들은 제 2 안내 핀들이 제 2 어퍼처들에 의해 수용되는 경우에 각각의 광섬유의 제 2 단부가 각각의 제 2 사전설정된 위치 내에 위치되도록 위치된다. 그 결과, 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들은 광섬유들의 단부들이 실질적으로 수동-정렬(passively-align)되도록 배치된다.

제 3 실시형태에서, 본 발명은 앞서 설명된 광학적 접속 구성요소 또는 광학적 접속 시스템에 의해 링크되는 전자 구성요소들을 포함한 전자 기판(electronic board)을 제공한다.

제 4 실시형태에서, 본 발명은 앞서 설명된 광학적 접속 시스템을 포함한 컴퓨터 버스를 제공한다.

컴퓨터 버스들은 2 이상의 전자 요소들을 접속시키도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자 요소들 중 하나는 스위칭 허브일 수 있으며, 컴퓨터 버스는 각각의 다른 전자 구성요소들과 스위칭 허브를 접속시키도록 배치될 수 있다.

제 5 실시형태에서, 본 발명은 앞서 설명된 광학적 접속 구성요소 또는 광학적 접속 시스템에 의해 링크되는 전자 구성요소들을 포함한 컴퓨터 시스템을 제공한다.

제 6 실시형태에서, 본 발명은 전자 구성요소들 간의 데이터 전송을 가능하게 하도록 전자 구성요소들을 링크하는 방법을 제공하며, 상기 방법은:

제 1 전자 구성요소를 제공하는 단계;

제 2 전자 구성요소를 제공하는 단계; 및

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 앞서 설명된 상호접속 구성요소, 또는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 앞서 설명된 상호접속 시스템을 이용하여 제 1 및 제 2 전자 구성요소들을 상호접속하는 단계를 포함한다.

제 7 실시형태에서, 본 발명은 적어도 1 이상의 광학 요소를 포함한 전자 회로를 제공하고, 상기 각각의 광학 요소는 전기적 접촉부들을 가지며, 상기 전자 회로는:

각각의 광학 요소가 위치되는 금속 기판 또는 층;

금속 기판의 부분들 위에 위치되고, 각각의 광학 요소의 적어도 1 이상의 측면부에 인접한 절연 층; 및

각각의 광학 요소에 전기적으로 접속된 전기적 전도 층 부분들을 더 포함하고, 상기 전기적 전도 층 부분들은 절연 층에 겹치고, 각각의 광학 요소로부터 연장되어 각각의 광학 요소로부터 멀리 떨어진 위치에서 전기적 전도 층에 접촉함으로써 각각의 광학 요소의 전기적 접속이 달성될 수 있다.

각각의 광학 요소는 금속 기판 또는 층 바로 위에 위치될 수 있으며, 또는 각각의 광학 요소와 금속 기판 또는 층이 부착재의 층과 같은 또 다른 층에 의해 분리될 수 있다.

본 발명의 실시예들의 다음 설명으로부터 본 발명이 더 충분히 이해될 것이다. 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 제공된다.

도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 광학적 접속 구성요소를 나타내는 도면;

도 2a 내지 도 2c는 광학적 접속 구성요소의 요소들을 나타내는 도면;

도 3은 본 발명의 또 다른 특정한 실시예에 따른 광학적 접속 시스템을 나타 내는 도면;

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학적 접속 시스템들에 의해 링크된 컴퓨터 시스템 구성요소들을 개략적으로 나타내는 도면;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학적 접속 구성요소의 단면도; 및

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광학적 접속 구성요소의 평면도들이다.

먼저 도 1을 참조하여, 이제 본 발명의 특정한 실시예에 따른 광학적 접속 구성요소가 설명된다. 광학적 접속 구성요소(10)는 고체 상태 레이저 구성요소를 포함하며, 이는 이 실시예에서 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser: 12)의 형태로 제공된다. VCSEL(12)은 레이저 광(14)을 방출하며, 이는 광섬유(16)로 커플링된다. 광섬유(16)는 코어(18) 내에서 방출된 광을 안내한다. 안내된 광은 광섬유(16)의 단부(17)로부터 방출되고, 이 실시예에서 RCE-PD(resonant cavity enhanced photodiode: 20)의 형태로 제공되는 수신기로 지향된다.

광학적 접속 구성요소(10)는 전기적 신호가 인가되고, 전기적 신호에 의해 방출된 레이저 빔(14)이 변조되도록 VCSEL(12)에 접속되는 입력 단자들(도시되지 않음)을 포함한다. 고주파 전기적 신호는, 이 예시에서 10 Gb/s의 속력으로의 데이터 전송과 연계된다. 이 실시예의 변형들에서는, 더 낮은 속력들 또는 15 Gb/s 또는 심지어 40 Gb/s와 같은 더 높은 속력들로의 데이터 전송을 위해 광학적 접속 시스템이 배치될 수 있다.

RCE-PD(20)는 변조된 광을 수신하고, 변조된 광을 출력 단자들(도시되지 않음)에 인가되는 대응하는 전기적 신호로 전환하도록 배치된다.

예를 들어, 광학적 접속 구성요소(10)는 집적 회로 요소들과 같은 전자 구성요소들 사이에 고속 데이터 전송 링크를 제공할 수 있다. 이러한 광학적 "상호접속"은 고속 컴퓨터들 또는 고속의 데이터 전송으로부터 이익을 얻는 여하한의 다른 전자 시스템들에 대한 어플리케이션들을 갖는다.

전형적으로, VCSEL(12)은 레이저 빔이 방출되는 표면에 단지 수 ㎛의 프로브(probe) 직경을 갖는 레이저 빔(14)을 방출한다. 전형적으로, VCSEL 레이저 빔은 10 내지 15 °의 발산을 갖는다. 이 발산이 비교적 작더라도, 프로브 직경은 섬유 코어(18)의 직경보다 큰 직경으로 빠르게 증가한다. 하지만, 광학 접속 구성요소(10)는 렌즈(22)를 포함하며, 상기 렌즈(22)가 광 빔(14)의 발산을 감소시킴에 따라 그 문제를 감소시킨다. 이는 특히 VCSEL(12)의 레이저 방출 표면에 대한 광섬유 단부(23)의 정확한 위치설정이 덜 임계적이라는 장점을 갖는다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(22)는 방출된 레이저 광(14)이 실질적으로 시준되도록 위치된다. 시준이 완벽하지 않을 수 있더라도, 광학 렌즈(22)의 시준 기능은 실질적으로 패키징 공차들을 증가시켜 고속 광학적 접속 구성요소(10)의 산업 제작을 용이하게 한다.

이 실시예에서, 섬유 코어(18)는 약 20 ㎛의 직경을 가지며, 광섬유(16)는 VCSEL들의 본딩 와이어들을 건드리지 않도록 렌즈(22)로부터 약 200 ㎛의 거리에 위치된다. 이는 비교적 큰 거리이며, 증가된 허용가능한 패키징 공차들을 나타낸 다. 이 실시예에서, 렌즈(22)와 광섬유(16) 간의 거리는 0에서 200 ㎛ 이상까지의 범위일 수 있다.

광섬유(16)의 코어(18)로부터 방출된 광은 단지 약 25 ㎛의 직경으로 전환(divert)되며, RCE-PD(20)의 수신 표면에 의해 수신된다. 전형적으로, RCE-PD(20)의 수신 표면은 광섬유(16)의 단부-면으로부터 약 200 ㎛에 위치된다

복수의 광학적 접속 구성요소들(10)을 병렬로 커플링함으로써 고속의 병렬 전송이 가능하다. 예를 들어, 데이터의 병렬 전송을 위한 이러한 시스템은 VCSEL들(12)의 어레이, RCE-PD들(20)의 어레이, 및 고체 상태 레이저들(12)을 각각의 RCE-PD들(20)과 접속시키는 복수의 광섬유들(16)을 포함할 수 있다. 특정한 일 변형예에서, VCSEL들(12)의 제 1 그룹 및 RCE-PD들(20)의 제 1 그룹이 광섬유들의 제 1 단부들 각각에 위치된다. RCE-PD들(20)의 제 2 그룹 및 VCSEL들(12)의 제 2 그룹은 (제 1 방향으로 제 1 그룹의 VCSEL들과 제 2 그룹의 RCE-PD들 간에, 또한 역방향으로는 제 2 그룹의 VCSEL들과 제 1 그룹의 RCE-PD들 간에) 양방향 통신이 가능하도록 광섬유들(16)의 제 2 단부들 각각에 위치된다. 확립된 통신 링크의 어느 한 단부에서의 VCSEL들 및 REC-PD들의 그룹들은 단일체로 통합되며, 어레이들을 형성한다.

본 발명의 대안적인 실시예들에서, 광섬유 코어(18)는 25 또는 30 ㎛와 같은 다른 직경들을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 광학적 접속 시스템(10)은 반드시 VCSEL을 포함하는 것이 아니라, 대안적으로 측면 발광 레이저와 같은 또 다른 타입의 고체 상태 레이저를 포함할 수 있다. 또한, 수신기는 반드시 RCE-PD(20)의 형태로 제공되는 것이 아니라, PIN-PD(positive-intrinsic-negative photodiode) 또는 APD(avalanche photodiode)의 형태와 같은 여하한의 다른 적절한 형태로 제공될 수 있다.

또한 앞서 설명된 실시예의 특정한 일 변형예에서, 수신기는 RCE-PD의 형태로 제공된다. 이 경우, 수신 RCE-PD는 수신되는 변조된 광학적 신호에 응답하여 전기적 신호를 발생시킨다. 이 실시예에서, 수신 RCE-PD는 렌즈(22)와 같은 렌즈에 커플링되지 않는데, 이는 광섬유의 단부-면(17)으로부터 방출된 광 빔의 프로브 직경이 실질적으로 커플링 손실들을 최소화하여 수신 RCE-PD로 광을 커플링하기에 충분히 작기 때문이다.

이 실시예의 변형예에서, 각각의 광학적 접속 구성요소는 양방향 방식으로 통신하도록 배치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. VCSEL들 중 어느 하나는 인가된 순방향 전기적 신호에 응답하여 광학적 신호를 발생시키는데 사용될 수 있으며, 역 바이어스(reverse bias)를 갖는 다른 VCSEL은 수신기로서 기능할 수 있다. 특정한 일 변형예에서, 두 VCSEL들은 VCSEL들의 방출 또는 수신 면들에 위치되는 렌즈(22)와 같은 렌즈들을 갖는다.

도 2a는 VCSEL(12), 렌즈(22) 및 광섬유 코어(18)를 갖는 광섬유(16)를 더 상세하게 나타낸다. VCSEL(12)은 AlGaAs, InGaAs 및 GaAs 층들을 포함한 층 구조(layered structure)를 포함한다. 활성 중심 구역(24)은 DBR들(26 및 28) 사이에 끼인다. 하부 DBR(26)은 활성 구역(24)에서 발생된 광의 거의 100 %를 반사시키는 한편, 상부 DBR(28)은 발생된 레이저 광의 약 98 %만 반사시켜, VCSEL(12)의 최상단부-면에서 레이저 광을 약간 방출하게 한다. 점선들(29)은 방출된 레이저 빔이 렌즈(22)를 갖지 않은 경우의 발산을 개략적으로 나타낸다.

이제, VCSEL(12)의 최상면 상에 위치된 광학 렌즈(22)의 제작이 설명된다. VCSEL(12)과 연계된 층 구조("하부 층 구조") 상에 Al_xGa_1-xAs의 디지털 합금이 형성된다. 디지털 합금은 2 내지 90 단층(monolayer)들의 범위의 층 두께를 갖는 AlAs 및 GaAs 박층들을 포함한 또 다른 층 구조("상부 층 구조")를 포함한다. AlAs 및 GaAs 층들은 MBE(molecular beam epitaxy) 또는 MOCVD(metal organic chemical vapour deposition)을 이용하여 증착된다. 상부 층 구조는 약 100 nm의 두께를 갖는 GaAs 층으로 덮인다(cap). 상부 층 구조의 2 차원 확장을 형성하기 위해 종래의 에칭 기술들이 사용되며, 상부 층 구조 및 하부 층 구조를 함께 형성하기 위해 하나의 에칭 절차가 사용될 수 있다. 그 후, AlAs/GaAs 디지털 합금의 AlAs 층들 내에 포함된 알루미늄 일부가 산화하도록 상부 층 구조가 산소 환경에서 어닐링(anneal)된다. GaAs로 덮인 층은 수직 산소 확산 장벽(vertical oxygen diffusion barrier)으로서 작용하며, AlAs 내의 더 많은 알루미늄이 에칭된 상부 층 구조의 노출된 측면부들에서 산화하고, 이는 VCSEL(12)의 최상부-면 상에 주로 산화하지 않은 알루미늄을 포함한 볼록하게 형성된 구역을 유도한다. 그 구역 외부의 산화는 디지털 합금의 굴절률을 감소시키며, 그 결과 볼록하게 형성된 구역이 VCSEL(12)에 의해 방출되는 광에 대한 렌즈의 포커싱 기능을 갖는다. GaAs로 덮인 층 및 볼록하게 형성된 구역 위의 산화된 알루미늄은, 실질적으로 구형 외표면을 갖는 렌즈(22)가 형성되도록 적절한 에칭 절차들을 이용하여 제거될 수 있다.

도 2b 및 도 2c는 형성된 렌즈(22)의 스캐닝 전자 현미경 사진들을 나타낸다.

이제 도 3을 참조하여, 데이터의 병렬 전송을 위한 광학적 접속 시스템(30)이 설명된다. 상기 시스템(30)은, 이 실시예에서 광학 렌즈들을 갖는 4 개의 VCSEL들을 포함한 어레이(32)를 포함한다. 각각의 VCSEL은 도 1에 나타내고 앞서 설명된 VCSEL(12)의 형태로 제공된다. 각각의 렌즈는 VCSEL의 단부-면 상에 위치되며, 도 1에 나타내고 앞서 설명된 렌즈(22)의 형태로 구성된다. VCSEL 어레이(32)는 드라이버 제어부(37)에 의해 제어되는 VCSEL 드라이버 구성요소(34)에 의해 구동된다. VCSEL 드라이버 구성요소(34)는 이 실시예에서 접속부들(36)을 통해 CPU와 같은 데이터 소스에 접속하도록 배치되며, 이로부터 VCSEL 드라이버 구성요소(34)로 입력 신호들이 지향된다. 이 실시예에서 VCSEL 어레이(32)는 통합된 방식으로 형성되며, VCSEL 드라이버 구성요소(34)도 통합된 요소이다. VCSEL 어레이(32) 및 VCSEL 드라이버 구성요소(34)는 회로 기판(35) 상에 위치된다.

상기 접속 시스템(30)은 각각의 사전설정된 위치들에서 광섬유들(42, 44, 46 및 48)의 제 1 단부들을 유지하도록 배치되는 기계적 접속 요소(38)를 포함한다. 기계적 접속 요소(38)는, 기계적 접속 요소(38)가 회로 기판(35)과 결합(engage)되는 경우에 어레이(32)의 VCSEL들로부터 방출된 광이 실질적인 손실없이 광섬유들(42, 44, 46 및 48)로 지향되는 각각의 위치들 내에 위치되는 방식으로 광섬유들(42, 44, 46 및 48)의 제 1 단부들이 어퍼처들(41) 내에 삽입되도록 배치되는 핀 들(40)을 포함한다.

또한, 광학적 접속 시스템(30)은 사전설정된 위치 내에 광섬유들(42, 44, 46 및 48)의 제 2 단부들을 유지하는 기계적 접속 요소(39)를 포함한다. 이 실시예에서, 기계적 접속 요소들(38 및 39)은 90°의 각도만큼 광섬유들(42, 44, 46 및 48)을 구부린다.

또한, 광학적 접속 시스템(30)은 4 개의 RCE-PD들의 어레이(50)가 위치되는 제 2 회로 기판(49)을 포함한다. 상기 어레이(50)의 각각의 RCE-PD는 도 1에 나타내고 앞서 설명된 RCE-PD(20)와 동일한 형태로 구성된다. 또한, PD(photo diode) 드라이버 구성요소(52)는 RCE-PD 어레이(50)를 구동하는 제 2 회로 기판(49) 상에 위치된다. 또한, 상기 회로 기판(49)은 드라이버 제어 유닛(도시되지 않음)에 PD 드라이버(52)를 접속시키는 접속부들(56)을 포함한다.

예를 들어, PD 드라이버 구성요소(52)는 메모리 접속부들(54)을 통해 컴퓨터 메모리(도시되지 않음)에 접속하도록 배치될 수 있다. 핀들(40)이 어퍼처들(41)에 의해 수용되는 방식으로 회로 기판(49) 상에 접속 요소들(39)이 위치되는 경우, 광섬유들(42, 44, 46 및 48)의 제 2 단부들이 상기 어레이(50)의 RCE-PD들 위에 위치되어 실질적인 커플링 손실들 없이 광섬유들의 제 2 단부들로부터 상기 어레이(50)의 각 RCE-PD로 광이 커플링될 수 있다.

도 3에 나타내고 앞서 설명된 실시예의 변형예들에서, 드라이버들, VCSEL 어레이들 및 RCE-PD 어레이들은 동일한 기판 상에 위치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, VCSEL들은 광섬유들의 양쪽 단부들에 위치될 수 있으며, 이 경우에 양방향 광학적 접속이 확립될 수 있다.

대안적으로, 어레이들(32 및 50)은 모두 VCSEL들 및 RCE-PD들을 포함할 수 있으며, 이는 데이터의 양방향 전송을 가능하게 한다. 이 경우, 각각의 어레이는 전형적으로 동일한 수의 VCSEL들 및 RCE-PD들을 포함한다.

도 4는 컴퓨터 버스(95)를 포함한 컴퓨터 구성요소들의 다이어그램(80)의 일 예시를 나타낸다. 이 실시예에서는, 도 3에 나타내고 앞서 설명된 광학적 접속 시스템(30)과 동일한 형태로 구성되지만 12 개의 병렬 라인들을 포함하는 복수의 광학적 접속 시스템들(90)의 형태로, 컴퓨터 버스(95)에 의해 메모리 제어기 허브(82)가 CPU(84), 메모리(86), GPU(88) 및 I/O 제어기(87)와 링크된다. 인서트(insert: 94)는 기계적 접속 구성요소들의 단부-면 및 12 개의 광섬유들의 단부-면들을 나타낸다. 인서트(96)는 VCSEL 어레이(98) 및 RCE-PD 어레이(100)의 포토그래프들을 나타낸다. 인서트(102)는 광학 렌즈들(106) 및 전기적 접촉부들(104)을 갖는 VCSEL 어레이의 최상부를 나타낸다.

컴퓨터 버스(95)는 메모리 제어기 허브(82)를 통해 CPU(84), GPU(88), 메모리(86) 및 I/O 제어기 허브(87) 사이에서 데이터를 이송하며, 이는 각각의 소스와 목적지 사이에서 데이터 트래픽(data traffic)을 관리한다. 메모리 제어기 허브(82)는 (예를 들어, CPU(84)로부터) 다른 전자 구성요소들(예를 들어, 메모리(86), GPU(88) 및 I/O 제어기 허브(87))로 들어오는 신호를 반복하거나, 들어오는 신호들을 전송된 데이터 내의 어드레스 정보에 따라 적절한 전자 구성요소로 스위칭(switch)함으로써 작동한다. 각각의 광학적 접속 시스템(90)은, 12 개의 병렬 라인들의 각 광학적 접속이 10 Gb/s로 전달하고 있는 경우에 (체크섬(checksum)/오류 보정 비트들을 포함하여) 120 Gb/s의 속도로 이 구성요소들 간의 병렬 데이터 전달을 허용한다.

이제 도 5 내지 도 7을 참조하여, 특정한 실시예들에 따른 광학적 접속 구성요소들의 요소들이 설명된다. 도 5 내지 도 7에 나타낸 전자 회로(100)는 광학 요소들(102)을 포함하며, 이는 도 1 및 도 2에 나타낸 VCSEL들(12) 또는 RCE-PD들(20)의 형태로 제공될 수 있다. 설명된 특정한 실시예들에 대한 변형예들에서, 전자 회로(100)는 예를 들어 도 3에 나타내고 앞서 설명된 VCSEL 어레이(32) 또는 RCE-PD 어레이(50)를 형성할 수 있다.

광학 요소들(102)은 알루미늄 기판(104) 상에 위치되며, 이는 전개된 열의 전도를 용이하게 한다. 예를 들어, 광학 요소들(102)은 다이 본딩에 의해, 또는 유리하게는 비교적 높은 열 전도율도 갖는 적절한 부착재(106)를 이용하여 기판(104)에 부착될 수 있다.

전자 회로(100)는 광학 요소들(102)을 둘러싸는 중합체 부분들(108)을 포함한다. 중합체 부분들(108)은 절연 층(110)에 의해 둘러싸이며, 이는 이 실시예에서 양극 처리된 Al₂O₃의 형태로 제공된다. 알루미늄의 접촉 부분들(112)은 광학 요소들(102)의 전기적 접촉부들(107) 상에, 또한 중합체 재료(108) 및 절연 층(110)의 부분들 상에 증착된다. 그 후, 투명한 중합체 층(114)이 광학 요소(102), 절연 층(110), 중합체 재료(108) 및 접촉부들(112)의 부분들 상에 증착되어, 접촉부 들(112)의 먼 영역들만이 노출되게 된다. 도 6은 중합체 층(114)의 증착 이전의 전자 회로(100)를 나타내며, 도 7은 중합체 층(114)의 증착 이후의 전자 회로(100)를 나타낸다.

전자 회로(100)는, 전기적 접속의 와이어들이 광학 요소들(102)로부터 멀리 위치될 수 있어, 그 결과 광학 요소들(102) 위로의 광섬유들의 정확한 위치설정을 복잡하게 하거나 금하지 않기 때문에, 상당한 실질적인 장점들을 갖는다. 또한, 전개된 열이 광학 요소들(102)로부터 알루미늄 기판 내에 전도될 수 있으며, 패키징도 용이하게 된다.

전자 회로(100)의 제작은 반도체 산업에서 알려져 있는 에칭, 패터닝 및 증착 기술들을 포함한다.

본 발명은 특정 예시들을 참조하여 설명되었지만, 당업자라면 본 발명이 다수의 다른 형태들로 구현될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 동일한 전자 기판 또는 상이한 기판들 상에 위치된 컴퓨터 구성요소들 간의 링크들 중 어느 하나가 광학적 접속 구성요소 또는 시스템의 형태로 제공될 수 있다.

Claims

고속 광학적 접속 구성요소에 있어서:

인가된 전기적 신호에 응답하여 변조된 광 빔을 방출시키는 고체 상태 레이저 구성요소(solid state laser component);

광학 렌즈가 사용시 상기 방출된 광 빔의 발산을 감소시키는 사전설정된 위치에서 상기 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 위치된 상기 광학 렌즈- 상기 광학 렌즈는, 상기 광학 렌즈가 상기 고체 상태 레이저 구성요소에 대해 움직일 수 없는 방식으로 상기 사전설정된 위치에 형성됨 -;

상기 광을 안내하는 코어를 갖는 광 도파로(optical waveguide)- 상기 광 도파로는 제 1 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 상기 광학 렌즈로부터 상기 코어로 상기 변조된 광을 커플링하도록 위치됨 -; 및

상기 광 도파로의 제 2 단부로부터 상기 변조된 광을 수신하고, 상기 변조된 광을 대응하는 전기적 신호로 전환하도록 배치된 수신기를 포함하는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항에 있어서,

5 Gb/s 이상의 속력으로 데이터를 전송하도록 배치되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

10 Gb/s 이상의 속력으로 데이터를 전송하도록 배치되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광 도파로는 광섬유인 고속 광학적 접속 구성요소.
제 4 항에 있어서,

상기 광섬유는 10 ㎛ 내지 40 ㎛의 직경을 갖는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 4 항에 있어서,

상기 광섬유는 30 ㎛의 직경을 갖는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광섬유의 제 1 단부가 상기 코어의 직경보다 적어도 2 배 이상 큰 거리 내에 위치되는 경우에, 상기 방출된 레이저 광의 상기 광섬유의 코어로의 실질적인 저-손실 커플링이 가능한 방식으로 상기 광학 렌즈는 상기 방출된 레이저 광의 발산을 감소시키도록 배치되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광섬유의 제 1 단부가 상기 코어의 직경보다 적어도 3 배 이상 큰 거리 내에 위치되는 경우에, 상기 방출된 레이저 광의 상기 광섬유의 코어로의 실질적인 저-손실 커플링이 가능한 방식으로 상기 광학 렌즈는 상기 방출된 레이저 광의 발산을 감소시키도록 배치되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 코어 직경은 30 ㎛ 이하이고, 상기 거리는 적어도 100 ㎛ 이상인 고속 광학적 접속 구성요소.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 코어 직경은 30 ㎛ 이하이고, 상기 거리는 적어도 200 ㎛ 이상인 고속 광학적 접속 구성요소.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 코어 직경은 30 ㎛ 이하이고, 상기 거리는 적어도 300 ㎛ 이상인 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

사용시 상기 광학 렌즈가 상기 방출된 레이저 광이 상기 광학 렌즈에 의해 실질적으로 시준되도록 위치되고 배치되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학 렌즈는 상기 고체 상태 레이저 구성요소의 일부분 상에 형성되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학 렌즈 및 상기 고체 상태 레이저 구성요소는 단일체로(monolithically) 통합되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)인 고속 광학적 접속 구성요소.
제 15 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저는 DBR(distributed Bragg reflector)을 포함하며, 상기 광학 렌즈는 상기 DBR의 외표면 상에 형성되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수신기는 RCE-PD(resonant cavity enhanced photodiode)인 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저 구성요소는 제 1 고체 상태 레이저 구성요소이고, 상기 수신기는 광을 수신하도록 배치된 제 2 고체 상태 레이저 구성요소의 형태로 제공되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광 도파로는 광섬유이고, 상기 광학적 접속 구성요소는 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들을 포함하며, 상기 제 1 기계적 접속 요소들은 상기 제 1 기계적 접속 요소에 대한 제 1 사전설정된 위치에 상기 광섬유의 상기 제 1 단부를 유지하도록 배치되고, 상기 제 2 기계적 접속 요소들은 상기 제 2 기계적 접속 요소에 대한 제 2 사전설정된 위치에 상기 광섬유의 상기 제 2 단부를 유지하도록 배치되며,

상기 제 1 사전설정된 위치는 실질적인 커플링 손실들 없이 상기 고체 상태 레이저 구성요소들로부터 상기 광섬유의 상기 코어로 광이 커플링될 수 있도록 선택되고, 상기 제 2 사전설정된 위치는 실질적인 커플링 손실들 없이 상기 광섬유들의 상기 코어로부터 상기 수신기들로 광이 커플링될 수 있도록 선택되는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저 구성요소 또는 상기 수신기의 형태로 제공된 적어도 1 이상의 광학 요소가 위치되는 금속 기판 또는 층을 더 포함하는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 20 항에 있어서,

상기 금속 층 또는 기판은 금속 기판이며, 알루미늄으로 이루어지는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저 구성요소 또는 상기 수신기의 형태로 제공되는 적어도 1 이상의 광학 요소의 1 이상의 측면부에 인접한 절연 층; 및

상기 각각의 광학 요소에 전기적으로 접속된 전기적 전도 층 부분들을 더 포함하며, 상기 전기적 전도 층 부분들은 상기 절연 층과 겹치고(overlapping), 상기 각각의 광학 요소로부터 연장되어(extending), 상기 각각의 광학 요소로부터 멀리 떨어진 위치에서 상기 전기적 전도 층 부분들과 접촉함으로써 상기 각각의 광학 요소의 전기적 접속이 달성될 수 있는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 22 항에 있어서,

상기 전기적 절연 층은 상기 전기적 절연 층에 의해 정의된 평면 내에서 상기 각각의 광학 요소를 둘러싸고, 상기 각각의 광학 요소에 인접한 중합체 부 분(polymeric portion) 및 상기 중합체 부분에 인접한 Al₂O₃을 포함하는 고속 광학적 접속 구성요소.
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

상기 각각의 광학 요소의 전체 또는 일부분을 덮는 광학적 투명 층(optically transparent layer)을 더 포함하는 고속 광학적 접속 구성요소.
광학적 접속 시스템에 있어서,

제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 광학적 접속 구성요소들을 포함하고, 데이터의 병렬 전송을 위해 배치되는 광학적 접속 시스템.
제 25 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저 구성요소들은 단일 어레이 내에 배치되는 광학적 접속 시스템.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,

상기 수신기들은 단일 어레이 내에 배치되는 광학적 접속 시스템.
제 25 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저 구성요소들은 고체 상태 레이저 구성요소들의 제 1 및 제 2 그룹들을 포함하고, 상기 수신기들은 수신기들의 제 1 및 제 2 그룹들을 포함하며, 상기 고체 상태 레이저 구성요소들의 상기 제 1 그룹은 상기 수신기들의 상기 제 1 그룹에 인접하여 위치되고, 상기 고체 상태 레이저 구성요소들의 상기 제 2 그룹은 상기 수신기들의 상기 제 2 그룹에 인접하여 위치되는 광학적 접속 시스템.
제 28 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저 구성요소들의 상기 제 1 그룹은 광섬유들에 의해 상기 수신기들의 상기 제 2 그룹에 커플링되고, 상기 고체 상태 레이저 구성요소들의 상기 제 2 그룹은 광섬유들에 의해 상기 수신기들의 상기 제 1 그룹에 커플링되어, 상기 제 1 및 제 2 그룹들 간에 양방향 전송(bi-directional transmission)이 가능한 광학적 접속 시스템.
제 29 항에 있어서,

상기 고체 상태 레이저들의 상기 제 1 그룹 및 상기 수신기들의 상기 제 1 그룹은 제 1 어레이 내에 배치되고, 상기 고체 상태 레이저들의 상기 제 2 그룹 및 상기 수신기들의 상기 제 2 그룹은 제 2 어레이 내에 배치되며, 상기 어레이들은 각각 단일체로 통합되는 광학적 접속 시스템.
제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광 도파로는 광섬유들이고, 상기 시스템은 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들을 포함하며, 상기 제 1 기계적 접속 요소들은 상기 제 1 기계적 접속 요소들에 대한 제 1 사전설정된 위치들에서 상기 광섬유들의 제 1 단부들을 유지하도록 배치되고, 상기 제 2 기계적 접속 요소들은 상기 제 2 기계적 접속 요소들에 대한 제 2 사전설정된 위치들에서 상기 광섬유들의 제 2 단부들을 유지하도록 배치되며,

상기 제 1 사전설정된 위치들은 실질적인 커플링 손실들 없이 상기 고체 상태 레이저 구성요소들로부터 상기 광섬유들의 상기 코어들로 광이 커플링될 수 있도록 선택되고, 상기 제 2 사전설정된 위치들은 실질적인 커플링 손실들 없이 상기 광섬유들의 상기 코어들로부터 상기 수신기들로 광이 커플링될 수 있도록 선택되는 광학적 접속 시스템.
제 31 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 기계적 접속 요소들은 제 1 및 제 2 안내 핀(guiding pin)들을 가지며, 상기 각각의 회로 기판은 상기 각각의 안내 핀들을 수용하는 대응하는 제 1 및 제 2 어퍼처(aperture)들을 갖는 광학적 접속 시스템.
제 32 항에 있어서,

상기 제 1 안내 핀들 및 상기 제 1 어퍼처들은 상기 제 1 안내 핀들이 상기 제 1 어퍼처들에 의해 수용되는 경우에 상기 광섬유들의 상기 제 1 단부들이 상기 제 1 사전설정된 위치들에 위치되도록 위치되고, 상기 제 2 안내 핀들 및 상기 제 2 어퍼처들은 상기 제 2 안내 핀들이 상기 제 2 어퍼처들에 의해 수용되는 경우에 상기 광섬유들의 상기 제 2 단부들이 상기 제 2 사전설정된 위치들에 위치되도록 위치되는 광학적 접속 시스템.
전자 기판(electronic board)에 있어서,

제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 상기 광학적 접속 구성요소에 의해 링크되는 전자 구성요소들을 포함하는 전자 기판.
전자 기판에 있어서,

제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 상기 시스템에 의해 링크되는 전자 구성요소들을 포함하는 전자 기판.
컴퓨터 시스템에 있어서,

제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 상기 광학적 접속 구성요소에 의해 링크되는 전자 구성요소들을 포함하는 컴퓨터 시스템.
컴퓨터 시스템에 있어서,

제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 상기 시스템에 의해 링크되는 전자 구성요소들을 포함하는 컴퓨터 시스템.
컴퓨터 버스에 있어서,

제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 상기 시스템을 포함하는 컴퓨터 버스.
전자 구성요소들 간의 데이터 전송을 가능하게 하도록 상기 전자 구성요소들을 링크하는 방법에 있어서:

제 1 전자 구성요소를 제공하는 단계;

제 2 전자 구성요소를 제공하는 단계; 및

제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 상기 상호접속 구성요소를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 전자 구성요소들을 상기 상호접속하는 단계를 포함하는 전자 구성요소 링크 방법.
전자 구성요소들 간의 데이터 전송을 가능하게 하도록 상기 전자 구성요소들을 링크하는 방법에 있어서:

제 1 전자 구성요소를 제공하는 단계;

제 2 전자 구성요소를 제공하는 단계; 및

제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 상호접속 시스템을 이용하여 상기 제 1 및 제 2 전자 구성요소들을 상호접속하는 단계를 포함하는 전자 구성요소 링크 방법.
적어도 1 이상의 광학 요소를 포함한 전자 회로에 있어서,

상기 각각의 광학 요소는 전기적 접촉부들을 가지며, 상기 전자 회로는:

상기 각각의 광학 요소가 위치되는 금속 기판 또는 층;

상기 금속 기판의 부분들 위에 위치되고, 상기 각각의 광학 요소의 적어도 1 이상의 측면부에 인접한 절연 층; 및

상기 각각의 광학 요소에 전기적으로 접속된 전기적 전도 층 부분들을 더 포함하고, 상기 전기적 전도 층 부분들은 상기 절연 층과 겹치고, 상기 각각의 광학 요소로부터 연장되어, 상기 각각의 광학 요소로부터 멀리 떨어진 위치에서 상기 전기적 전도 층 부분들에 접촉함으로써 상기 각각의 광학 요소의 전기적 접속이 달성될 수 있는 전자 회로.