KR20210084516A - 정렬 커플러를 이용하는 연결기를 기초로 하는 광학 연결기와 광학 벤치의 장착해제 가능한 연결 - Google Patents
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Abstract
광학 연결기에 대한 광학 벤치의 능동적인 정렬을 촉진하기 위해 정렬 커플러가 제공된다. 광학 벤치 및 커플러는 광학 벤치 기반의 연결기를 함께 형성한다. 광학 연결기를 광학 벤치 기반의 연결기에 장착해제 가능하게 연결하는 방법은: 커플러를 제공하는 단계로서, 커플러는 정렬을 촉진하기 위해서 광학 벤치와 커플러 사이의 상대적인 이동을 위한 유극을 갖고서 광학 벤치를 수용하기 위한 크기의 개구부를 갖고, 커플러는 연결기에 장착해제 가능하게 커플링되도록 구조화된 피동적 정렬 구조물을 구비하는, 단계; 커플러를 연결기에 장착해제 가능하게 커플링시키는 단계; 광학 벤치를 커플러의 개구부 내에 배치하는 단계; 커플러의 개구부의 유극 내에서 광학 벤치의 위치를 조정하는 것에 의해서, 광학 벤치와 연결기 사이에서 희망 광학 정렬에 도달하도록, 광학 벤치와 연결기 사이의 광학 경로를 능동적으로 정렬시키는 단계; 커플러에 대한 광학 벤치의 위치를 희망 광학 정렬에서 고정하는 단계를 포함하고, 광학 벤치는 커플러를 이용하여 연결기에 대해서 광학적으로 정렬되고, 그에 의해서 후속하여 커플러의 장착해제 가능한 커플링에 의해서 광학 벤치가 연결기에 장착해제 가능하게 커플링될 수 있다.
Description
우선권 주장
본원은 (a) 2018년 10월 23일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/749,616호; 및 (b) 2018년 10월 23일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/749,618호의 우선권을 주장한다. 이러한 출원들은 그 전체가 본원에서 기술된 것과 같이 참조로 전부 포함된다. 후술되는 모든 공보는 그 전체가 본원에서 기술된 것과 같이 참조로 전부 포함된다.
본 발명은 장착해제 가능한 광학 연결, 그리고 보다 특히 연결기를 기초로 그리고 또한 광자 회로 기판을 위한 광학 연결과 관련하여, 광학 연결기를 광학 벤치에 광학 연결하는 것에 관한 것이다.
광자 집적 회로(PIC) 또는 집적 광학 회로는 동작의 기초로서, 전류와 대조적으로, 광을 이용하는 신흥 기술의 일부이다. PIC 디바이스는 다수(적어도 2개)의 광자 기능을 통합하고, 그에 따라 전자 집적 회로와 유사하다. 이들 둘의 주요 차이점은, 광자 집적 회로가 전형적으로 가시광선 스펙트럼 또는 근적외선 850 nm 내지 1650 nm 내의 광학 파장에 부과된 정보 신호를 위한 기능을 제공한다는 점이다.
PIC은 원격통신, 계측, 및 신호-프로세싱 분야의 다양한 적용예를 위해서 사용된다. (광자 칩 패키지의 형태의) PIC 디바이스는 전형적으로 광학 도파관을 이용하여, 도파관, 광학 스위치, 커플러, 라우터, 스플리터, 멀티플렉서/디멀티플렉서, 변조기, 증폭기, 파장 변환기, 광-대-전기(O/E) 및 전기-대-광(E/O) 신호 변환기(예를 들어, 포토 다이오드, 레이저) 등과 같은, 다양한 온-칩 요소를 구현 및/또는 상호 연결한다. PIC 디바이스 내의 도파관은 일반적으로, 도파관의 코어와 클래딩(cladding) 사이의 굴절률 대비로 인해 광을 안내하는 온-칩 중실형 광 도체(solid light conductor)이다.
PIC 디바이스는, 종종 광학 신호 통신의 조직화된 네트워크의 형태로, 다른 PIC 디바이스에 대한 광학 연결부를 갖는 것이 종종 필요하다. 연결 거리는 칩-대-칩 통신의 경우에 몇 밀리미터로부터 긴-범위 적용예의 경우에 수킬로미터까지의 범위를 가질 수 있다. 저-손실 광 섬유로 인해서 광이 긴 거리에 걸쳐 매우 큰 데이터율(25 Gbps 초과)로 광 섬유 내에서 유동할 수 있기 때문에, 광 섬유는 효과적인 연결 방법을 제공할 수 있다. 적절한 동작을 위해서, PIC 디바이스는 외부 광 섬유와 하나 이상의 온-칩 도파관 사이에서 광을 효율적으로 커플링시킬 필요가 있다. PIC 디바이스에서 회로 동작의 기초로서 광을 이용하는 것의 장점은, 고속 신호 전송을 위한 에너지 비용이 전자 칩의 에너지 비용보다 상당히 저렴하다는 것이다. 따라서, 이러한 장점을 유지하는, 광 섬유와 같은, PIC 디바이스와 다른 광학 디바이스 사이의 효율적인 커플링은 중요한 PIC의 양태이다.
엄격한 정렬 공차를 달성하기 위한 현재 기술 수준의 시도에서 중합체 연결기 구성요소를 이용하지만, 중합체는 몇몇 기본적인 단점을 갖는다. 첫 번째로, 이들은 탄성적으로 유연하고, 그에 따라 외부 인가 하중 하에서 쉽게 변형된다. 두 번째로, 이들은 치수적으로 안정적이지 못하고, 특히 컴퓨팅 및 네트워킹 하드웨어에서 나타나는 온도와 같은 높은 온도에 노출될 때, 크기 및 형상이 변화될 수 있다. 세 번째로, 중합체의 열팽창 계수(CTE)는, PIC 디바이스에서 일반적으로 이용되는 재료의 CTE보다 훨씬 크다. 그에 따라, 온도 사이클은 광 섬유와 PIC 디바이스 상의 광학 요소 사이에서 오정렬을 유발한다. 일부 경우에, 중합체는, PIC 디바이스를 인쇄 회로 기판에 납땜하는 동안 이용되는 프로세싱 온도를 견딜 수 없다.
광 섬유를 PIC 디바이스(또는 PIC 칩 패키지)에 커플링시키기 위한 하나의 접근방식은 광 섬유 어레이를 PIC 칩에 직접적으로 부착하는 것이다. 이제까지, 광 섬유 어레이는 능동적 정렬 접근방식을 이용하여 PIC의 광학 요소에 대해서 정렬되고, 광 섬유 어레이의 위치 및 배향은, 광 섬유와 PIC 사이에서 전달되는 광의 양이 최대화될 때까지, 기계류에 의해서 조정된다. 연결이 일단 이루어지면, 그러한 연결은 영구적이고, 연결 무결성(integrity)의 파괴가 없이 그리고 광 섬유를 PIC 칩에 다시 장착할 수 있다는 임의의 희망을 가지고 장착해제될 수 없고, 분리될 수 없고, 또는 떼어질 수 없을 것이다. 다시 말해서, 광 섬유는 PIC 디바이스에 제거 가능하게 부착될 수 없고, 섬유 연결 및 분리는 파괴적일 것이고 불가역적일 것이다(즉, 재연결될 수 없을 것이다).
저비용으로 공차, 제조성, 사용 용이성, 기능 및 신뢰성을 개선하는, 광학 연결기들을 정확하게 커플링시키기 위한 개선된 접근방식이 요구되고 있다.
본 발명은, 광학 연결기와 광학 벤치 사이에서 장착해제 가능한/분리 가능한 그리고 재연결 가능한 연결을 제공하는 것에 의해서 종래 기술의 단점을 극복한다. 정렬 커플러가 제공되어, 광학 연결기에 대한 광학 벤치의 능동적인 정렬을 촉진한다. 광학 벤치 및 커플러는 광학 벤치 기반의 연결기를 함께 형성한다. 광학 연결기는 광 섬유 어레이의 종단부(termination)에 위치될 수 있고, 그러한 광 섬유 어레이는 광자 장치에 커플링되는 다른 단부에 위치된 다른 종단부를 가지며, 광학 벤치를 위한 커플러는 다른 광 섬유 어레이의 종단부에 위치되고, 그러한 다른 광 섬유 어레이는 외부 연결 지점에 커플링된 다른 단부에 위치되는 다른 종단부를 가지나, 그러한 연결기와 커플러는 반대일 수 있다.
연결기는 (a) 광자 회로 기판의 연부, (b) 광자 회로 기판의 상단부, (c) 광자 회로 기판의 지지부의 연부, 및 (d) 광자 회로 기판의 지지부의 상단부 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 커플러를 갖는 광학 벤치는, 위치될 때, 연결기에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 커플러를 갖는 광학 벤치는 (a) 광자 회로 기판의 연부, (b) 광자 회로 기판의 상단부, (c) 광자 회로 기판의 지지부의 연부, 및 (d) 광자 회로 기판의 지지부의 상단부 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 연결기는, 위치될 때, 광학 벤치 및 커플러에 커플링될 수 있다.
본 발명의 일 양태는 (광학 벤치를 갖거나 가지지 않는) 광학 연결기 및 광학 벤치 기반의 연결기를 장착해제 가능하게 연결하는 방법을 제공하고, 그러한 방법은: 커플러를 제공하는 단계로서, 커플러는 정렬을 촉진하기 위해서 광학 벤치와 커플러 사이의 상대적인 이동을 위한 유극(clearance)을 갖고서 광학 벤치를 수용하기 위한 크기의 개구부를 갖고, 커플러는 연결기에 장착해제 가능하게 커플링되도록 구조화된 피동적 정렬 구조물을 구비하는, 단계; 커플러를 연결기에 장착해제 가능하게 커플링시키는 단계; 광학 벤치를 커플러의 개구부 내에 배치하는 단계; 커플러의 개구부의 유극 내에서 광학 벤치의 위치를 조정하는 것에 의해서, 광학 벤치와 연결기 사이에서 희망 광학 정렬에 도달하도록, 광학 벤치와 연결기 사이의 광학 경로를 능동적으로 정렬시키는 단계; 커플러에 대한 광학 벤치의 위치를 희망 광학 정렬에서 고정하는 단계를 포함하고, 광학 벤치는 커플러를 이용하여 연결기에 대해서 광학적으로 정렬되고, 그에 의해서 후속하여 커플러의 장착해제 가능한 커플링에 의해서 광학 벤치가 연결기에 장착해제 가능하게 커플링될 수 있다. 커플러에 대한 광학 벤치의 위치는, 예를 들어, 에폭시, 납땜 및 용접에 의해서 희망 광학 정렬에서 고정될 수 있다.
커플러 내의 개구부는, 희망 광학 정렬을 달성하기 위한 광학 벤치의 위치에 관한 예상되는 조정을 위한 충분한 유극을 갖고서, 광학 벤치의 적어도 일부를 수용하기 위한 크기 및 구성을 갖는다. 개구부는 트렌치(trench), 관통 홈, 부분적인 홀, 채널의 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 커플러는, 광학 벤치의 측면의 적어도 일부를 둘러싸기 위해서 편자(즉, U-형상)와 유사하게 성형될 수 있다.
일 실시예에서, 광학 벤치는: 기부; 기부 상에 형성된 거울의 어레이로서, 각각의 거울은 어레이 내의 광 섬유에 상응하고, 각각의 거울은, 광을, 기부의 상단 표면에 실질적으로 평행한 평면 내의 제1 방향을 따르는 제1 광 경로와, 평면 외측의 제2 방향을 따른 제2 광 경로 사이에서 전환(turn)하는 구조화된 반사 표면 프로파일을 포함하는, 거울의 어레이; 제1 광 경로를 따라 상응 거울과 광학적으로 정렬된 광 섬유의 섹션을 각각 수용하는 홈의 어레이를 포함한다. 일 실시예에서, 연결기는 광 섬유의 어레이의 단부 섹션을 유지하고, 광학 벤치와의 사이에서 광학 경로를 능동적으로 정렬시키는 단계는, 광학 벤치와 연결기 사이에서 희망 광학 정렬에 도달하도록, 제2 광 경로를 상응 거울과 광 섬유 사이에서 능동적으로 정렬시키는 단계를 포함한다.
광학 벤치의 기부는 금속으로 제조될 수 있고, 홈 및 거울의 제1 어레이는, 일 실시예에 따라, 가단성(malleable) 금속 재료를 스탬핑하는 것에 의해서 기부 상에 일체로 형성된다. 거울의 구조화된 반사 표면 프로파일은, 광학 벤치 내의 광 섬유의 모드 필드(mode field)를 연결기 내의 광 섬유에 매칭시키기 위해서 광을 재성형하도록 구성된다. 일 실시예에서, 구조화된 반사 표면 프로파일 또는 거울은 이하의 프로파일 중 하나를 포함한다: (a) 타원형, (b) 축-외 포물선형 또는 (c) 다른 자유-형태의 광학 표면.
일 실시예에서, 연결기는 시준된 광 빔을 수신하고 출력하도록 구성된 확대된 빔 연결기이고, 각각의 거울의 구조화된 반사 표면 프로파일은 광학 벤치 내의 상응 광 섬유로부터의 입사 광 빔을 확대 및 시준하도록, 그리고 역으로, 확대된 빔 연결기로부터 수신된 시준된 광 빔을 광학 벤치 내의 상응 광 섬유로 포커스하도록 성형된다.
일 실시예에서, 연결기가 커플러에 커플링되면, 연결기는 제2 광 경로를 따라 제2 방향으로 광을 입력/출력하도록 연결기의 광 섬유를 지지하는 구조물을 포함하고, 연결기의 광 섬유와 광학 벤치 사이의 광은, 광학 벤치 내의 거울의 제1 어레이를 통해서 제1 광 경로 및 제2 광 경로에 의해서 형성된 광 경로를 따른다. 그에 따라, 커플러 및 광학 벤치는 장착해제 가능한 직각 연결기를 형성할 수 있다.
연결기는, 커플러가 연결기에 커플링될 때, 커플러의 표면에 대면되는 표면을 갖는다. 연결기의 단부면을 각도(전형적으로 8도)로 폴리싱하여 후방-반사를 방지할 수 있고, 이어서 커플러의 표면을 유사하게 각도화하여 연결기의 단부면 상의 각도와 일치시킨다.
연결기는 커플러 상의 피동적 정렬 구조물에 대해서 상보적인 피동적 정렬 구조물을 포함하고, 연결기는, 연결기 및 커플러 상의 상보적인 피동 정렬 구조물들을 기초로 하는 피동적 정렬에 의해서, 커플러에 장착해제 가능하게 커플링되고, 그에 따라 연결기를 커플러를 통해서 광학 벤치와 광학적으로 커플링시킨다. 일 실시예에서, 커플러 상의 피동적 정렬 구조물은, 운동역학적 커플링, 준-운동역학적 커플링, 또는 탄성 평균 커플링(elastic averaging coupling)을 제공하기 위한 정렬 핀, 정렬 핀 홀 및 표면 특징부 중 적어도 하나를 포함하고, 연결기 상의 피동적 정렬 구조물은, 커플러의 상응하는 피동적 정렬 구조물에 상보적인, 운동역학적 커플링, 준-운동역학적 커플링, 및 탄성 평균 커플링을 제공하기 위한 정렬 핀 홀, 정렬 핀 및 표면 특징부 중 적어도 하나를 포함한다.
다른 양태에서, 장착해제 가능한 직각 연결기는 커플러를 통해서 광학 벤치를 연결기에 정렬시키는 것에 의해서 형성될 수 있고, 커플러에 대한 광학 벤치의 위치는 전술한 방법에 따라 고정된다.
본 발명의 특성 및 장점뿐만 아니라 그 바람직한 사용 모드의 보다 완전한 이해를 위해서, 첨부 도면과 함께 기술된 이하의 구체적인 설명을 참조할 것이다. 이하의 도면에서, 유사한 참조 문자 및/또는 번호는 도면 전체를 통해서 비슷하거나 유사한 부분을 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, PIC 칩을 지지하는 회로 기판의 연부에 위치되는 직각 연결기를 개략적으로 도시하고; 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, PIC 칩을 지지하는 회로 기판의 상단부 상의 직각 연결기를 개략적으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 커플러 및 광학 벤치를 포함하는 직각 연결기를 도시하고; 도 2c 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기 및 광학 연결기의 커플링을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 커플러 및 광학 벤치를 포함하는 직각 연결기를 도시하고; 도 3c 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기 및 광학 연결기의 커플링을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 광학 벤치를 지지하는 커플러를 갖는 직각 연결기를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 다수의 광학 벤치를 유지하는 직각 연결기 커플러를 도시하고; 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기 및 다수의 광학 연결기의 커플링을 도시한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, PIC 칩을 지지하는 회로 기판의 연부에 위치되는 직각 연결기를 개략적으로 도시하고; 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, PIC 칩을 지지하는 회로 기판의 상단부 상의 직각 연결기를 개략적으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 커플러 및 광학 벤치를 포함하는 직각 연결기를 도시하고; 도 2c 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기 및 광학 연결기의 커플링을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 커플러 및 광학 벤치를 포함하는 직각 연결기를 도시하고; 도 3c 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기 및 광학 연결기의 커플링을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 광학 벤치를 지지하는 커플러를 갖는 직각 연결기를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 다수의 광학 벤치를 유지하는 직각 연결기 커플러를 도시하고; 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기 및 다수의 광학 연결기의 커플링을 도시한다.
본 발명은 도면을 참조한 여러 실시예를 참조하여 이하에서 설명된다. 본 발명이 이러한 발명의 목적을 달성하기 위한 최적의 모드와 관련하여 설명되지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 이러한 교시 내용을 고려하여 변형을 달성할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은, 광학 연결기(C)에 대한 광학 벤치(OB)의 능동적인 정렬을 촉진하기 위한 정렬 커플러(A)를 이용하여 광학 연결기(C)와 광학 벤치(OB) 사이에서 장착해제 가능한/분리 가능한 그리고 재연결 가능한 연결을 제공하는 것에 의해서 종래 기술의 단점을 극복한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면 광학 벤치 및 커플러는 광학 벤치 기반의 연결기(BC)를 함께 형성한다. 도 1a에서, 연결기(C)는 광 섬유 어레이(FA1)의 종단부에 위치될 수 있고, 그러한 광 섬유 어레이는 광자 장치(PA)(예를 들어, 지지 광자 회로 기판(PCB) 및 백프레인 지지부(backplane support)(S) 상에서 지지되는, 인터포저(interposer)(I) 상에서 지지되는 광자 집적 회로(PIC)(P))에 커플링되는 다른 단부에 위치된 다른 종단부를 가지며, 연결기(BC)는 다른 광 섬유 어레이(FA2)의 종단부에 위치될 수 있고, 그러한 다른 광 섬유 어레이는 외부 연결 지점(도 1a에 미도시)에 커플링된 다른 단부에 위치되는 다른 종단부를 갖는다. 도 1b에서, 연결기(BC) 및 연결기(C)의 역할이 바뀐다. 도 1b에서, 연결기(BC)는 광 섬유 어레이(FA2)의 종단부에 위치될 수 있고, 그러한 광 섬유 어레이는 광자 장치(PA)(예를 들어, 광자 집적 회로(PIC))에 커플링되는 다른 단부에 위치된 다른 종단부를 갖고, 연결기(O)는 다른 광 섬유 어레이(FA1)의 종단부에 위치될 수 있고, 그러한 다른 광 섬유 어레이는 외부 연결 지점(도 1b에 미도시)에 커플링된 다른 단부에 위치되는 다른 종단부를 갖는다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 연결기(C) 및 연결기(BC)는 (a) 광자 회로 기판(PCB)의 연부(도 1a), (b) 광자 회로 기판(PCB)의 상단부(도 1b), (c) 광자 회로 기판(PCB)의 백플레인 지지부(S)의 연부(미도시), 및 (d) 광자 회로 기판의 백플레인 지지부(S)의 상단부 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 광학 벤치(OB)는, 위치될 때, 연결기(C)에 커플링될 수 있다.
본 발명의 일 양태는 (광학 벤치를 갖거나 가지지 않는) 광학 연결기(C) 및 광학 벤치 기반의 연결기(BC)를 장착해제 가능하게 연결하는 방법을 제공한다. 도 2 및 도 3의 실시예를 참조하면, 연결기(BC)는 광학 벤치(OB) 및 정렬 커플러(A)를 포함한다. (2개의 실시예가 중요한 공통 특징부를 공유하는 경우에, 도 2의 커플러(A1) 및 연결기(C1) 및 도 3의 커플러(A2) 및 연결기(C2)는, 이러한 실시예에 공통되는 특징부를 참조할 때, 본원에서 커플러(A) 및 연결기(C)로 집합적으로 지칭될 수 있다.)
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 커플러(A1)는, 정렬을 촉진하기 위한 광학 벤치(OB)와 커플러(A1) 사이의 상대적인 이동(예를 들어, 개구부(O) 내의 3개의 병진운동 및 3개의 회전의 이동)을 위한 유극을 갖고서, 광학 벤치(OB)를 수용하기 위한 크기의 개구부(O)를 갖는 본체(D)를 포함한다. 이와 관련하여, 커플러(A1) 내의 개구부는, 희망 광학 정렬을 달성하기 위한 광학 벤치(OB)의 위치에 관한 예상되는 조정을 위한 충분한 유극을 갖고서, 광학 벤치(OB)의 적어도 일부를 수용하기 위한 크기 및 구성을 갖는다. 개구부(O) 내의 유극은, 광학 벤치(OB) 및 커플러(C)의 치수 변동을 고려하여 충분히 커야 한다. 예를 들어, 개구부(O)는 커플러(C)의 최대 재료 조건, 광학 벤치(OB)의 최대 재료 조건, 및 광학 벤치(OB)와 커플러(C) 내의 섬유의 위치 공차를 고려하여 충분한 공간을 허용할 것이다. 개구부(O)는 트렌치, 관통 홈, 부분적인 홀, 채널의 형태일 수 있다. 도시된 실시예에서, 커플러(A1)의 본체(D)는, 광학 벤치(OB)의 측방향 측면 및 후방 측면의 일부를 둘러싸기 위해서 편자(즉, U-형상)와 유사하게 성형될 수 있다. 연결기(C)는, 커플러(A)가 연결기(C)에 커플링될 때, 커플러(A)의 표면에 대면되는 표면을 갖는다. 이러한 실시예(도 2)에서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 커플러(A1)의 상단 표면(T)은, 커플링될 때 연결기(C1)의 상보적인 경사진/각도화된 대면 표면과 매칭되도록, 각도(예를 들어, 8도)로 경사진다.
도 3의 실시예에서, 연결기(C2)는 시준된 광 빔을 수신하고 출력하도록 구성된 확대된 빔 연결기이다. 이러한 연결기(C2)를 수용하기 위해서, 각각의 거울(M)의 구조화된 반사 표면 프로파일은 광학 벤치(OB) 내의 상응 광 섬유(OF)로부터의 입사 광 빔을 확대하고 시준하도록, 그리고 역으로, 확대된 빔 연결기(C2)로부터 수신된 시준된 광 빔을 광학 벤치(OB) 내의 상응 광 섬유(OF)로 포커스하도록 성형된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 커플러(A2)의 상단 표면(T2)은 경사/각도화되지 않는다. 확대된 빔 유형의 페룰 연결기(ferrule connector)에서는 경사/각도가 필요하지 않다.
도시된 실시예에서, 광학 벤치(OB)는 (예를 들어, 규소, 유리, 가단성 금속, 예를 들어 Kovar, Invar, 알루미늄, 스테인리스 강으로 제조된) 벤치 또는 기부(B), 및 기부 상에 형성된 거울(M)의 어레이를 포함한다. 또한, 홈(V)의 어레이가 기부(B)에 형성된다. 각각의 홈(V)은, 제1 광 경로(L1)를 따라서 상응 거울과 광학적으로 정렬되도록, 광 섬유(OF)의 단부 섹션을 수용한다. 투명한 유리, 석영, 또는 사파이어 판(G)이 기부(B)의 노출 표면을 덮는다. 일 실시예에서, 광학 벤치(OB)는 거울 표면(M)과 유리 판(G) 사이에서 인덱스-매칭 에폭시로 충진될 수 있다. 각각의 거울(M)은, 광을, 기부(B)의 상단 표면에 실질적으로 평행한 평면 내의 제1 (수평) 방향(또는 광 섬유(OF)의 광학 축을 따르는 방향)을 따르는 제1 광 경로(L1)와, 평면 외측의 제2 (수직) 방향을 따른 제2 광 경로(L2) 사이에서 (예를 들어, 90도만큼) 전환하는 구조화된 반사 표면 프로파일을 포함한다.
광학 벤치(OB)의 기부(B)는 금속으로 제조될 수 있고, 표면 특징부(거울(M) 및 홈(V))는, 일 실시예에 따라, 가단성 금속 재료의 하나의 단일체 블록(예를 들어, 스톡 금속 재료 또는 금속 블랭크)을 스탬핑하는 것에 의해서 기부(B) 상에 일체로 형성될 수 있다. 거울(M)의 구조화된 반사 표면 프로파일은, 광학 벤치(OB) 내의 광 섬유의 모드 필드를 연결기(C) 내의 광 섬유(F)에 매칭시키기 위해서 광을 재성형하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 거울(M)은, 광학 벤치(OB)의 기부(B) 상의 상응 광 섬유(OF)에 대면되는 노출된 반사 자유 측면을 가지는 기부(B)의 노출된 자유 표면(즉, 공기에 노출된, 또는 광학 벤치의 기부의 본체 내부가 아닌 표면)이다. 노출된 반사 자유 표면은, 광이 광학 벤치 내의 상응 광 섬유(OF)로 그리고 그로부터 지향되는, 구조화된 반사 표면 프로파일을 포함한다. 각각의 거울(M)은 입사 광을 굽히고, 반사시키고, 및/또는 재성형한다. 구조화된 반사 표면 프로파일의 기하형태 및 형상(예를 들어, 곡률)에 따라, 거울(M)은 입사 광 빔을 시준, 확대 또는 포커스할 수 있다. 예를 들어, 구조화된 반사 표면 프로파일은 이하의 기하형태적 형상/프로파일 중 하나를 포함할 수 있다: (a) 타원형, (b) 축-외 포물선형 또는 (c) 다른 자유-형태의 광학 표면. 예를 들어, 광학 파워(optical power)를 제공하기 위한 거울 표면은 이하 중 임의의 것의 표면 기하형태적 곡률 기능을 개별적으로 또는 중첩되게 가질 수 있다: 타원형 또는 쌍곡선 원추형 포커스, 다양한 수의 짝수 또는 홀수 비구면 항을 갖는 토로이달(toroidal) 비구면 표면, 다양한 수의 짝수 또는 오프 항을 갖는 X-Y 비구면 곡선, 다양한 오더(order)에 대한 Zernike 다항식, 이러한 함수에 포함된 다양한 더 단순한 표면의 계열. 표면은 또한 임의의 평면 또는 벡터를 따라 대칭성을 가지지 않는 자유-형태 표면일 수 있다.
본원에서 설명된 모든 실시예에서, 구조화된 반사 표면은 복합 반사 표면을 구조화하기 위해서 편평하도록, 오목하도록 또는 볼록하도록, 또는 이들의 조합이 되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 구조화된 반사 표면은 (폴리싱된 마감과 유사한 마감을 가지는) 매끄러운 거울 표면을 갖는다. 그 대신, 이는, 반사적인 텍스처링된(textured) 표면일 수 있다. 구조화된 반사 표면은 균일한 표면 특성, 또는 표면에 걸쳐 평활도 및/또는 텍스처의 정도가 달라지는 것과 같은 변동되는 표면 특성, 또는 구조화된 반사 표면을 구성하는 매끄럽고 텍스처링된 표면의 여러 영역의 조합을 가질 수 있다. 구조화된 반사 표면은 이하의 동등한 광학 요소 중 적어도 하나에 상응하는 표면 프로파일 및/또는 광학 특성을 가질 수 있다: 거울, 포커싱 렌즈, 발산 렌즈, 회절 격자, 또는 이들의 조합. 구조 반사 표면은, 상이한 동등한 광학 요소에 상응하는 하나 초과의 영역(예를 들어, 발산되는 환형 영역에 의해서 둘러싸인, 포커스되는 중앙 영역)을 형성하는 복합 프로파일을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 구조화된 반사 표면은, 표면을 통해서 광을 전달하지 않는 불투명한 재료 상에 형성된다.
거울(M)은, 가단성 금속 재료를 스탬핑하는 것에 의해서 기부(B) 상에 형성될 수 있다. 임의의 300 또는 400 계열 스테인리스 강, Kovar의 임의의 조성물, 임의의 석출 또는 용해 강화 금속(solution hardened metal), 그리고 Ag, Al, Au, Cu의 임의의 합금을 포함하는, 공구 강 또는 텅스텐 탄화물 공구로 스탬핑될 수 있는 다양한 가단성 금속이 거울의 본체를 구성할 수 있다. 1310 nm 초과의 긴 파장에서, 알루미늄은 매우 반사적이고(98% 초과) 스탬핑에 의해서 경제적으로 성형된다. 거울을 포함하는 금속의 부분의 반사 표면은 전술한 금속 중 임의의 금속, 또는 스퍼터링, 증발, 또는 도금 프로세스에 의해서 도포된 고반사 금속의 임의의 코팅일 수 있다.
본 발명의 양수인에게 공통 양도된, 미국 특허 제7,343,770호는 작은 공차의 부품을 제조하기 위한 신규한 정밀 스탬핑 시스템을 개시한다. 그러한 창의적인 스탬핑 시스템을 실시하여 (이하에서 설명되는 구조물뿐만아니라, 전술한 광학 벤치(B)를 위한 구조물을 포함하는) 본원에서 개시된 연부 커플러의 구조물을 생산할 수 있다. 이러한 스탬핑 프로세스는, 다른 형성된 표면 특징부와 정확하게 정렬된 희망 기하형태를 가지는 반사 표면을 포함하는, 엄격한(즉, 작은) 공차의 최종적인 표면 특징부를 형성하기 위해서, 가단성 벌크 금속 재료(예를 들어, 금속 블랭크 또는 스톡)를 스탬핑하는 것을 포함한다. 본 발명의 양수인에게 공통 양도된, 미국 특허출원 공개 제US2016/0016218A1는 상이한 금속 재료들로 이루어진 주요 부분 및 보조 부분을 가지는 기부를 포함하는 복합 구조물을 더 개시한다. 기부 및 보조 부분은 스탬핑에 의해서 성형된다. 보조 부분이 스탬핑됨에 따라, 보조 부분은 기부와 서로 맞물리고, 동시에, 구조화된 반사 표면, 광 섬유 정렬 특징부 등과 같은, 보조 부분 상의 희망하는 구조화된 특징부를 형성한다. 이러한 접근방식으로, 비교적 덜 중요한 구조화된 특징부는 비교적 큰 공차를 유지하기 위한 적은 노력으로 기부의 벌크 상에서 성형될 수 있는 한편, 보조 부분 상의 비교적 더 중요한 구조화된 특징부는, 비교적 더 작은 공차로 치수, 기하형태, 및/또는 마무리를 규정하기 위한 추가적인 사항을 고려하여, 더 정밀하게 성형된다. 보조 부분은 상이한 구조화된 특징부들을 스탬핑하기 위한 2개의 상이한 성질들과 연관된 상이한 금속 재료들로 이루어진 추가적인 복합 구조물을 포함할 수 있다. 이러한 스탬핑 접근방식은 미국 특허 제7,343,770호의 이전의 스탬핑 프로세스를 개선하고, 여기에서 스탬핑되는 벌크 재료는 균질한 재료(예를 들어, Kovar, 알루미늄, 등과 같은 금속의 스트립)이다. 스탬핑 프로세스는 하나의 균질한 재료로부터 구조적 특징부를 생산한다. 그에 따라, 상이한 특징부들은 하나 이상의 특징부에 대해서 최적화되지 않을 수 있는 재료의 성질을 공유할 수 있다. 예를 들어, 정렬 특징부를 스탬핑하기에 적합한 성질을 가지는 재료는, 광학 신호 손실을 감소시키기 위한 최적의 광 반사 효율을 가지는 반사 표면 특징부를 스탬핑하기에 적합한 성질을 가지지 않을 수 있다. 개시된 복합 구조물은 본원에서 개시된 바와 같은 광학 벤치(OB) 및/또는 커플러(A)(예를 들어, 도 2 및 도 3) 그리고 광학 벤치(OB)를 가지는 광 섬유 연결기(BC)를 생산하기 위해서 채택될 수 있다.
커플러(A)의 본체(D)는, 전술한 광학 벤치(OB) 내의 기부(B)의 표면 특징부(홈(V) 및 거울(M))를 형성하는 것과 함께 설명된 것과 유사한 방식으로, 스탬핑에 의해서 형성될 수 있다.
거울(M)의 구조화된 반사 표면 프로파일은, 광학 벤치(OB) 내의 광 섬유(OF)로부터의 광 빔을 재성형하여, 광 섬유 연결기(C)(예를 들어, MT 페룰) 내의 광 섬유(F)의 모드 필드와 더 밀접하게 매칭되는 모드 필드를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 연결기(C)가 확대된 빔 유형인 경우에, 광학 벤치(OB) 내의 거울(M)은, 예를 들어 광 빔을 연결기(C) 내에서 유지되는 광 섬유(F)의 선단부/단부 면의 코어 상에 포커스하는 것에 의해서, 광 섬유(OF)로부터의 광 빔을 확대 또는 시준하도록 그리고 연결기(C) 내의 섬유(F)로 출력하도록, 반사 표면 프로파일로 구성될 수 있다. 이러한 확대된 빔 커플링 구성은, 확대된-빔 광 섬유 연결기(C) 내에서 유지되는 광 섬유와 거울(M) 사이의 광학 정렬 공차 요건을 경감할 수 있다.
도 2f 및 도 3f에 도시된 바와 같이, 광학 벤치(미도시; 예를 들어, MTP 및 MPO 섬유-광학 연결기 내에서 이용되는 것과 같은 MT 페룰)를 갖지 않는 페룰 연결기(FC)를 갖는 광 섬유 어레이(FA1)를 이용하여 광학 벤치를 갖는 광학 연결기(BC)에 커플링하기 위한 노출된 드러난(bare) 단부 표면을 갖는 광 섬유를 유지한다. 이러한 실시예에서, 거울(M)의 구조화된 반사 표면 프로파일은 광 섬유(OF)로부터의 광 빔을 재성형하도록, 그에 따라 광학 벤치로부터의 광 빔을 광 섬유 페룰 연결기(C) 내에서 유지되는 광 섬유의 노출된 선단부/단부 면의 코어에 직접적으로 포커스하도록 구성될 수 있다. 광 섬유 연결기(C)는 (광학 벤치(OB) 내의 광 섬유(OF)에 대해서 실질적으로 수직인) 제2 광 경로(L2)를 따라서 제2 방향으로 광을 입력/출력하기 위한 광 섬유(F)를 지지하기 위한 구조물을 포함하고, 광 섬유 연결기(C)는 커플러(A)에 장착해제 가능하게 커플링되고, 광 섬유 어레이(FA1)와 광학 벤치(OB)의 광 섬유(OF) 사이의 광은, 커플러(A)에 의해서 지지되는 광학 벤치(OB) 내의 거울(M)의 제1 어레이를 통해서, 제1 광 경로(L1) 및 제2 광 경로(L2)에 의해서 형성된 광 경로를 따른다.
페룰 연결기(FC)가 광학 벤치를 가지지 않는 확대된-빔 유형인 경우에, 거울(M)의 구조화된 반사 표면 프로파일은 PIC 칩(P)으로부터의 광 빔을 재성형하도록, 그에 따라 광 빔을 확대하여 확대된-빔 광 섬유 연결기(FC) 내에서 유지되는 광 섬유와 거울(M) 사이의 광학 정렬 공차 요건을 경감하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 페룰 연결기(FC) 내의 광 섬유(OF)의 선단부는 연부 커플러(E)의 유리 판(G)과 물리적으로 접촉될 필요는 없으나, 접촉될 수는 있다. 이러한 실시예에서, 연부 커플러(E)의 기부(B)는, 정렬 핀(A) 대신, 정렬 홀(AA)을 구비하고, 그에 따라 페룰 연결기(FC) 상의 상보적인 정렬 핀(A)을 수용한다.
희망하는 광학 효과를 위한 희망하는 빔 형상/기하형태를 획득하기 위해서, 광학 벤치(OB) 내의 거울(M)의 반사 표면 프로파일의 다양한 설계 또는 변경이 이루어질 수 있다.
연결기(C)는 커플러(A) 상의 피동적 정렬 구조물에 대해서 상보적인 피동적 정렬 구조물을 포함하고, 연결기(C)는, 연결기 및 커플러 상의 상보적인 피동 정렬 구조물들(H 및 HH)의 각각을 기초로 하는 피동적 정렬에 의해서, 커플러(A)에 장착해제 가능하게 커플링되고, 그에 따라 연결기(C)를 커플러(A)를 통해서 광학 벤치(OB)와 광학적으로 커플링시킨다. 일 실시예에서, 커플러(A) 상의 피동적 정렬 구조물은, 운동역학적 커플링, 준-운동역학적 커플링, 또는 탄성 평균 커플링을 제공하기 위한 정렬 핀(H), 정렬 핀 홀(HH) 및 표면 특징부(미도시) 중 적어도 하나를 포함하고, 연결기 상의 피동적 정렬 구조물은, 커플러의 상응하는 피동적 정렬 구조물에 상보적인, 운동역학적 커플링, 준-운동역학적 커플링, 및 탄성 평균 커플링을 제공하기 위한 정렬 핀 홀, 정렬 핀 및 표면 특징부 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 연결기(C)는 광 섬유(F)의 어레이의 단부 섹션을 유지하고(도 2f 참조), 광학 벤치(OB)와 연결기(C) 사이의 광학 경로를 능동적으로 정렬시키는 것은, 광학 벤치(OB)와 연결기(C) 사이에서 희망 광학 정렬에 도달하도록 제2 광 경로를 연결기(C) 내의 상응 거울(M)과 광 섬유(F) 사이에서 능동적으로 정렬시키는 것을 포함한다.
본 발명에 따라, (광학 벤치를 갖거나 가지지 않는) 광학 연결기 및 광학 벤치 기반의 연결기를 장착해제 가능하게 연결하는 방법은: 커플러(A)를 제공하는 단계로서, 커플러(A)는 정렬을 촉진하기 위해서 광학 벤치(OB)와 커플러(A) 사이의 상대적인 이동을 위한 유극을 갖고서 광학 벤치(OB)를 수용하기 위한 크기의 개구부(O)를 갖고, 커플러(A)는 연결기(C)에 장착해제 가능하게 커플링되도록 구조화된 피동적 정렬 구조물(H 또는 HH)을 구비하는, 단계; 커플러(A)를 연결기(C)에 장착해제 가능하게 커플링시키는 단계; 광학 벤치(OB)를 커플러(A)의 개구부 내에 배치하는 단계; 커플러(A)의 개구부(O)의 유극 내에서 광학 벤치(OB)의 위치를 조정하는 것에 의해서, 광학 벤치(OB)와 연결기(C) 사이에서 희망 광학 정렬에 도달하도록, 광학 벤치(OB)와 연결기(C) 사이의 광학 경로(L1 + L2)를 능동적으로 정렬시키는 단계; 커플러(A)에 대한 광학 벤치(OB)의 위치를 희망 광학 정렬에서 고정하는 단계를 포함하고, 광학 벤치(OB)는 커플러(A)를 이용하여 연결기(C)에 대해서 광학적으로 정렬되고, 그에 의해서 후속하여 커플러(A)의 장착해제 가능한 커플링에 의해서 광학 벤치(OB)가 연결기(C)에 장착해제 가능하게 커플링될 수 있다. 커플러(A)에 대한 광학 벤치(OB)의 위치는, 예를 들어, 에폭시, 납땜 및 레이저 용접에 의해서 희망 광학 정렬에서 고정될 수 있다.
연결기(C)가 커플러(A)에 장착해제 가능하게 커플링되면, 연결기(C)는 제2 광 경로(L2)를 따라 제2 방향으로 광을 입력/출력하도록 연결기(C)의 광 섬유(F)를 지지하는 구조물을 포함하고, 연결기(C)의 광 섬유(F)와 광학 벤치(OB) 사이의 광은, 광학 벤치 내의 거울(M)의 제1 어레이를 통해서 제1 광 경로 및 제2 광 경로에 의해서 형성된 광 경로를 따르며, 그에 따라 커플러 및 광학 벤치는 장착해제 가능한 직각 광학 벤치 기반의 연결기(BC)를 형성할 수 있다.
다른 양태에서, 장착해제 가능한 직각 연결기는 커플러를 통해서 광학 벤치를 연결기에 정렬시키는 것에 의해서 형성될 수 있고, 커플러에 대한 광학 벤치의 위치는 전술한 방법에 따라 고정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 광학 벤치(OB)를 지지하는 커플러(A3)를 갖는 직각 연결기(BC3)의 실시예를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 다수의 광학 벤치(OB)를 유지하는 커플러(A4)를 갖는 직각 연결기(BC4)의 다른 실시예를 도시하고; 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직각 연결기(BC4) 및 다수의 광학 연결기(C)의 커플링을 도시한다.
전술한 모든 실시예에서 제1 광 경로(L1) 및 제2 광 경로(L2)는 양-방향적이다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 특히 도시하고 설명하였지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 사상, 범위, 및 교시 내용으로부터 벗어나지 않고도, 형태 및 상세 부분의 여러 가지 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 발명은 단지 예시적인 것으로 간주될 것이고, 첨부된 청구항에서 구체화된 것과 같은 것으로만 범위가 제한된다.
Claims (20)
- 광학 연결기 및 광학 벤치를 장착해제 가능하게 연결하는 방법이며:
커플러를 제공하는 단계로서, 상기 커플러는 정렬을 촉진하기 위해서 상기 광학 벤치와 상기 커플러 사이의 상대적인 이동을 위한 유극을 갖고서 상기 광학 벤치를 수용하기 위한 크기의 개구부를 갖고, 상기 커플러는 상기 연결기에 장착해제 가능하게 커플링되도록 구조화된 피동적 정렬 구조물을 구비하는, 단계;
상기 커플러를 상기 연결기에 장착해제 가능하게 커플링시키는 단계;
상기 광학 벤치를 상기 커플러의 개구부 내에 배치하는 단계;
상기 커플러의 개구부의 유극 내에서 상기 광학 벤치의 위치를 조정하는 것에 의해서, 상기 광학 벤치와 상기 연결기 사이에서 희망 광학 정렬에 도달하도록, 상기 광학 벤치와 상기 연결기 사이의 광학 경로를 능동적으로 정렬시키는 단계;
상기 커플러에 대한 상기 광학 벤치의 위치를 상기 희망 광학 정렬에서 고정하는 단계를 포함하고,
상기 광학 벤치는 상기 커플러를 이용하여 상기 연결기에 대해서 광학적으로 정렬되고, 그에 의해서 후속하여 상기 커플러의 장착해제 가능한 커플링에 의해서 상기 광학 벤치가 상기 연결기에 장착해제 가능하게 커플링될 수 있는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 커플러 내의 개구부는, 상기 희망 광학 정렬을 달성하기 위한 상기 광학 벤치의 위치에 관한 예상되는 조정을 위한 충분한 유극을 갖고서, 상기 광학 벤치의 적어도 일부를 수용하기 위한 크기 및 구성을 갖는, 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학적 벤치는:
기부;
상기 기부 상에 형성된 거울의 어레이로서, 각각의 거울은 상기 어레이 내의 광 섬유에 상응하고, 각각의 거울은, 광을, 상기 기부의 상단 표면에 실질적으로 평행한 평면 내의 제1 방향을 따르는 제1 광 경로와, 평면 외측의 제2 방향을 따른 제2 광 경로 사이에서 전환하는 구조화된 반사 표면 프로파일을 포함하는, 거울의 어레이;
상기 제1 광 경로를 따라 상응 거울과 광학적으로 정렬된 광 섬유의 섹션을 각각 수용하는 홈의 어레이를 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 연결기는 광 섬유의 어레이의 단부 섹션을 유지하고, 상기 광학 벤치와의 사이에서 상기 광학 경로를 능동적으로 정렬시키는 단계는, 상기 광학 벤치와 상기 연결기 사이에서 상기 희망 광학 정렬에 도달하도록, 제2 광 경로를 상응 거울과 광 섬유 사이에서 능동적으로 정렬시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 기부는 금속으로 제조되고, 상기 홈 및 상기 거울의 제1 어레이는 가단성 금속 재료를 스탬핑하는 것에 의해서 상기 기부 상에 일체로 형성되는, 방법. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 거울의 구조화된 반사 표면 프로파일은, 상기 광학 벤치 내의 광 섬유의 모드 필드를 상기 연결기 내의 광 섬유에 매칭시키기 위해서 광을 재성형하도록 구성되는, 방법. - 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조화된 반사 표면 프로파일은: (a) 타원형, (b) 축-외 포물선형 또는 (c) 다른 자유-형태의 광학 표면의 프로파일 중 하나를 포함하는, 방법. - 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결기는 시준된 광 빔을 수신하고 출력하도록 구성된 확대된 빔 연결기이고, 각각의 거울의 구조화된 반사 표면 프로파일은 상기 광학 벤치 내의 상응 광 섬유로부터의 입사 광 빔을 확대 및 시준하도록, 그리고 역으로, 확대된 빔 연결기로부터 수신된 시준된 광 빔을 상기 광학 벤치 내의 상응 광 섬유로 포커스하도록 성형되는, 방법. - 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결기가 상기 커플러에 커플링되면, 상기 연결기는 상기 제2 광 경로를 따라 상기 제2 방향으로 광을 입력/출력하도록 상기 연결기의 광 섬유를 지지하는 구조물을 포함하고, 상기 연결기의 광 섬유와 상기 광학 벤치 사이의 광은, 상기 광학 벤치 내의 상기 거울의 제1 어레이를 통해서 상기 제1 광 경로 및 상기 제2 광 경로에 의해서 형성된 광 경로를 따르는, 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결기는 상기 커플러 상의 상기 피동적 정렬 구조물에 대해서 상보적인 피동적 정렬 구조물을 포함하고, 상기 연결기는, 상기 연결기를 상기 커플러를 통해서 상기 광학 벤치와 광학적으로 커플링시키기 위해서, 상기 연결기 및 상기 커플러 상의 상보적인 피동 정렬 구조물들을 기초로 하는 피동적 정렬에 의해 상기 커플러에 장착해제 가능하게 커플링되는, 방법. - 제10항에 있어서,
상기 커플러 상의 상기 피동적 정렬 구조물은, 운동역학적 커플링, 준-운동역학적 커플링, 또는 탄성 평균 커플링을 제공하기 위한 정렬 핀, 정렬 핀 홀 및 표면 특징부 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 연결기 상의 상기 피동적 정렬 구조물은, 상기 커플러의 상응하는 피동적 정렬 구조물에 상보적인, 운동역학적 커플링, 준-운동역학적 커플링, 및 탄성 평균 커플링을 제공하기 위한 정렬 핀 홀, 정렬 핀 및 표면 특징부 중 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결기는 (a) 광자 회로 기판의 연부, (b) 상기 광자 회로 기판의 상단부, (c) 상기 광자 회로 기판의 지지부의 연부, 및 (d) 상기 광자 회로 기판의 지지부의 상단부 중 적어도 하나를 구비하고, 상기 커플러를 갖는 상기 광학 벤치는, 위치될 때, 상기 연결기에 커플링될 수 있는, 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플러를 갖는 상기 광학 벤치는 (a) 광자 회로 기판의 연부, (b) 상기 광자 회로 기판의 상단부, (c) 상기 광자 회로 기판의 지지부의 연부, 및 (d) 상기 광자 회로 기판의 지지부의 상단부 중 적어도 하나를 구비하고, 상기 연결기는, 위치될 때, 상기 광학 벤치 및 상기 커플러에 커플링될 수 있는, 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결기는, 상기 커플러가 상기 연결기에 커플링될 때, 상기 커플러의 표면에 대면되는 표면을 갖고, 상기 연결기의 표면은 각도화되고, 상기 커플러의 표면은 상기 연결기의 표면의 각도에 일치되게 각도화되는, 방법. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결기는 광 섬유 어레이의 종단부에 위치되고, 상기 광 섬유 어레이는 광자 장치에 커플링되는 다른 종단부를 가지며, 상기 커플러는 다른 광 섬유 어레이의 종단부에 위치되고, 상기 다른 광 섬유 어레이는 외부 연결 지점에 커플링된 다른 종단부를 갖고, 또는 상기 연결기와 상기 커플러는 반대가 되는, 방법. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플러 및 상기 광학 벤치는 장착해제 가능한 직각 연결기를 함께 형성하는, 방법. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플러에 대한 상기 광학 벤치의 위치는, 에폭시 작업, 납땜 및 용접 중 적어도 하나에 의해서 상기 희망 광학 정렬에서 고정되는, 방법. - 장착해제 가능한 직각 연결기이며:
커플러 및 광학 벤치를 포함하고, 상기 커플러에 대한 상기 광학 벤치의 위치가 제1항의 방법에 따라 고정되는, 직각 연결기. - 제18항에 있어서,
상기 광학적 벤치는:
기부;
상기 기부 상에 형성된 거울의 어레이로서, 각각의 거울은 상기 어레이 내의 광 섬유에 상응하고, 각각의 거울은, 광을, 상기 기부의 상단 표면에 실질적으로 평행한 평면 내의 제1 방향을 따르는 제1 광 경로와, 평면 외측의 제2 방향을 따른 제2 광 경로 사이에서 전환하는 구조화된 반사 표면 프로파일을 포함하는, 거울의 어레이;
상기 제1 광 경로를 따라 상응 거울과 광학적으로 정렬된 광 섬유의 섹션을 각각 수용하는 홈의 어레이를 포함하는, 직각 연결기. - 제19항에 있어서,
각각의 거울의 상기 구조화된 반사 표면 프로파일은 상기 광학 벤치 내의 상응 광 섬유로부터의 입사 광 빔을 확대하고 시준하도록, 그리고 역으로, 시준된 광 빔을 상기 광학 벤치 내의 상응 광 섬유로 포커스하도록 성형되는, 직각 연결기.
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