KR20220015926A - 픽 앤 플레이스 머신을 이용한 광학 컴포넌트의 광학 기반 배치 - Google Patents

픽 앤 플레이스 머신을 이용한 광학 컴포넌트의 광학 기반 배치 Download PDF

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스티븐 윌리암 켁
로베르토 마르코치아
스티브 맥고완
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쥬니퍼 네트워크스, 인크.
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Abstract

능동 정렬을 이용하는 광학 컴포넌트들의 오류 피드백 기반 광학 배치를 위한 셀프-캘리브레이션 광학 제어기를 포함하는 광학 픽 앤 플레이스 머신이 설명된다. 광학 제어기는 광원에 의해 생성되고 광학 제어기 내의 광검출기에 의해 측정되는 광의 베이스라인 값을 생성하기 위한 루프백 모드를 포함할 수 있다. 광학 제어기는 광이 픽 앤 플레이스 머신으로부터 컴포넌트가 배치되는 광학 디바이스로 결합되는 능동 정렬 모드를 추가로 포함할 수 있다. 배치된 컴포넌트의 광학 결합은 광학 결합이 규격 내에 (예를 들어, 미리 특정된 범위 내에) 있다는 것을 보장하기 위해 베이스라인 값에 대해 평가될 수 있다.

Description

픽 앤 플레이스 머신을 이용한 광학 컴포넌트의 광학 기반 배치{OPTICAL BASED PLACEMENT OF AN OPTICAL COMPONENT USING A PICK AND PLACE MACHINE}
본 개시는 일반적으로 광학 회로들에 관한 것으로, 특히 광학 컴포넌트 배치들에 관한 것이다.
종래의 픽 앤 플레이스 머신(pick and place machine)들은 컴포넌트들을 신속하게 픽업하여 보드(예를 들어, 다이, 기판) 상에 배치할 수 있다. 종래의 픽 앤 플레이스 머신들은 회로 구조물들을 빠르게 제조하는 데 이용될 수 있지만, 광학 컴포넌트 배치들을 최적화하기 위한 메커니즘들이 부족하다.
다음의 설명은 본 개시의 실시예들의 구현들의 예로서 주어진 예시들을 갖는 도면들의 논의를 포함한다. 도면들은 제한으로서가 아니라, 예로서 이해되어야 한다. 본 개시에서 이용되는 바와 같이, 하나 이상의 "실시예"에 대한 참조는 본 발명의 주제의 적어도 하나의 구현에 포함되는 특정 특징, 구조물, 또는 특성을 설명하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 개시에서 보이는 "하나의 실시예에서" 또는 "대체 실시예에서"와 같은 문구들은 본 발명의 주제의 다양한 실시예들 및 구현들을 설명하고, 반드시 모두가 동일한 실시예를 참조하는 것은 아니다. 그러나, 그것들은 또한 반드시 상호 배타적이지는 않다. 임의의 특정 요소 또는 액트의 논의를 쉽게 식별하기 위해, 참조 번호에서의 최상위 숫자 또는 숫자들은 해당 요소 또는 액트가 처음 소개되는 도면("도") 번호를 참조한다.
도 1은 일부 예시 실시예들에 따른, 고 레벨 광학 픽 앤 플레이스 아키텍처를 도시한다.
도 2는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 신호들을 송신하고 수신하기 위한 예시 광학 트랜시버(optical transceiver)를 예시하는 블록도이다.
도 3a는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 상호연결 인터페이스의 투시도를 도시한다.
도 3b는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 상호연결 인터페이스의 하나 이상의 내부 컴포넌트를 예시하는 측면도로부터의 광학 상호연결 인터페이스를 도시한다.
도 4는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 제어기 박스의 예시 아키텍처를 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 하나 이상의 광학 디바이스를 포함하는 광학-전기 디바이스의 예시이다.
도 6은 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 픽 앤 플레이스 머신의 능동 정렬 캘리브레이션(calibration)을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 일부 예시 실시예들에 따른, 셀프-캘리브레이션된 광학 픽 앤 플레이스 머신을 이용한 광학 컴포넌트의 능동 정렬을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
이하에서 설명되는 실시예들의 일부 또는 전부를 묘사할 수 있는 도면들의 설명을 포함할 뿐만 아니라 본 개시에서 제시되는 발명의 개념들의 다른 잠재적 실시예들 또는 구현들을 논의하는 특정한 상세들 및 구현들의 설명들이 이어진다. 본 개시의 실시예들의 개요가 이하에 제공되고, 도면들을 참조하여 더 상세한 설명이 이어진다.
다음의 설명에서, 설명의 목적들로, 수많은 특정한 상세들이 본 발명의 주제의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 본 발명의 주제의 실시예들이 이러한 특정한 상세들 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 일반적으로, 널리 알려진 명령어 인스턴스들, 구조물들, 및 기술들이 반드시 상세히 도시되는 것은 아니다.
픽 앤 플레이스 머신들은 회로 구조물들을 제조하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 배치 표면(예를 들어, 웨이퍼, 기판, 다중-칩 모듈)은 픽 앤 플레이스 머신의 홀더에 배치되고, 픽 앤 플레이스 머신은 신속하게 전자 컴포넌트들을 픽업하거나 그것들을 보드 상에 배치하기 위해 작동 암들과 픽커(picker)들(예를 들어, 노즐)을 이용한다. 일단 배치되면, 보드 상의 컴포넌트들은 임시 또는 영구 페이스트들(예를 들어, 땜납, 임시 접착제, 접착제)을 이용하여 배치될 때 유지될 수 있다. 픽 앤 플레이스 머신들은 부품들을 신속하게 배치(예를 들어, 다이들 배치, 다중-칩 모듈 완성)할 수 있지만, 정확성이 중요하며 머신들은 컴포넌트들의 정확한 배치들을 위해 사전에 캘리브레이션될 수 있다. 추가적으로, 일부 머신들은 컴포넌트들의 정확한 배치를 보장하기 위해 이미지(예를 들어, CCD, CMOS 카메라) 시스템들을 이용한다. 이러한 접근법들은 정확도를 높이지만 광학 컴포넌트들(예를 들어, 렌즈, 섬유들, 격자들)의 배치를 위한 피드백-기반 최적화가 부족하여, 올바르게 기능하기 위해 고-정밀을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 일부 광학 컴포넌트들은 특정한 손실들과 함께 동작하도록 구성되어 있으며, 광학 컴포넌트들의 부정확한 배치는 광학 손실(예를 들어, 맞대기-결합 섬유들(butt-coupled fibers)의 부적절한 정렬)을 야기하여, 이는 광학 디바이스가 동작 시간에 올바르게 기능하지 않도록 야기할 수 있다. 추가적으로, 일부 광학 디바이스들은, 제조 단계 동안 광학 디바이스 상에 광학 컴포넌트를 정확하게 배치하는 것의 어려움을 추가로 악화시킬 수 있는 동작 특성들(예를 들어, 편광 민감성의 PIC들)을 갖는다. 따라서, 픽 앤 플레이스 머신들(예를 들어, 컴퓨터 비전 기반 픽 앤 플레이스 머신)은 광학 컴포넌트들의 오류-피드백 신호 기반 배치에 최적화되어 있지 않다.
이를 위해, 셀프-캘리브레이션 광학 픽 앤 플레이스 머신은, 능동 정렬 프로세스를 이용하여 광학 컴포넌트들의 후속 배치들을 위해 광학 배치 시스템을 셀프-캘리브레이션하도록 구성되는 광학 배치 제어기 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서 광은 광학 컴포넌트 및 광학 컴포넌트가 배치되는 광학 디바이스 사이에 결합된다. 일부 예시 실시예들에서, 셀프-캘리브레이션 광학 픽 앤 플레이스 머신은, 능동 정렬을 위한 광을 생성하는 광원, 및 정확한 광학 배치들을 위한 베이스라인 값을 생성하는 데 이용될 수 있는 루프백 모드에서 디바이스 또는 광원으로부터의 광을 검출하기 위한 광검출기를 갖는다.
루프백 모드에서, 광학 스위치는 광원을 광검출기에 결합하고, 광학 배치 제어기 시스템은 검출된 광을 베이스라인 또는 벤치마크 데이터 값으로 측정한다. 능동 정렬 모드를 시작하기 위해, 광학 스위치는 광을 광학 디바이스(예를 들어, 컴포넌트가 배치되고 있는 보드 또는 디바이스)로 지향시키는 배치 헤드에 광원을 결합한다. 광학 스위치는 광학 디바이스로부터 광을 수신하고 측정을 위해 광을 광검출기에 입력하기 위해 배치 헤드를 추가로 구성한다. 능동 정렬 동작에 있어, 능동 정렬 루프로부터 수신되는 광학 전력 레벨을 표시하는 전압 제어 신호를 생성하기 위해, 광은 광학 디바이스에 주입되고, 광학 디바이스에 의해 수신되고, 광검출기에 의해 측정된다. 픽 앤 플레이스 머신은, 배치되는 컴포넌트 및 그 컴포넌트가 배치되는 광학 디바이스 사이의 광학 결합을 최대화하기 위해, 전압 제어 신호를 수신하고 그것을 제어 루프로 이용할 수 있다. 예를 들어, 픽 앤 플레이스 머신은 (예를 들어, 광다이오드로부터의 전압 신호에 의해 표시되는 바와 같이) 가장 높은 광학 전력 레벨이 도달될 때까지, 배치되는 광학 컴포넌트를 하나 이상의 차원으로 (예를 들어, 하나 이상의 회전을 통해, 측면으로) 이동시키기 위한 명령어들을 포함할 수 있다.
또한, 일부 예시 실시예들에서, 광학 배치 제어기는, 능동 정렬을 통해 배치되는 광학 컴포넌트가 미리 특정된 범위 내에 있다는 것을 보장하기 위해 베이스라인 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 픽 앤 플레이스 머신은 능동 정렬 프로세스를 이용하여 복수의 대응하는 광학 디바이스들 상에 복수의 광학 컴포넌트들을 배치하는 데 이용될 수 있다. 능동 정렬 프로세스는 주어진 컴포넌트가 배치되는 동안 광 값을 최적화할 수 있지만, 복귀된 광의 최대화는 주어진 광학 컴포넌트 및 디바이스 결합에 대한 광학 손실의 결정적인 측정을 보고하지 않을 수 있다. 추가적으로, 일부 예시 실시예들에서, 광원은 다양한 환경적 요인들 또는 프로세스 변동들로 인한 상이한 레벨들에서 광을 생성한다. 예를 들어, 주어진 광원은 어느 날에는 특정 전력 레벨에서 광을 생성하고 또 다른 날에는 또 다른 전력 레벨에서 광을 생성할 수 있으며, 이는 더 낮은 광이 수신되는 것이 배치되고 있는 컴포넌트로 인한 것이 아니라 사실은 광원으로 인한 것일 때, 디바이스 자체로부터의 광학 손실로 나타날 수 있다.
이를 위해, 베이스라인 값은, 광학적으로 배치된 디바이스가 정확하게 배치됨을 보장할 뿐만 아니라 광학 컴포넌트인 광학 결합 및 디바이스가 규격 내에 있음을 추가로 보장할 수 있다. 예를 들어, 배치 동작을 시작할 때 베이스라인 값이 생성되고 저장될 수 있다. 다음으로 광검출기에 의해 검출된 광을 최대화하는 능동 정렬을 통해 광학 컴포넌트가 배치될 수 있다. 또한, 측정되는 값이 규격 내에(예를 들어, 베이스라인 값의 20% 내에) 있다는 것을 보장하기 위해, 배치된 컴포넌트의 광학 전력 레벨은 저장된 베이스라인 값에 대해 이어서 검사된다. 이러한 방식으로, 픽 앤 플레이스 머신은 배치의 정확성을 보장하고 규격 내에 있는 최적화된 광학 결합을 추가로 보장하는 접근법에서 광학 컴포넌트들을 효율적으로 배치할 수 있다.
도 1은 일부 예시 실시예들에 따른, 고 레벨 광학 픽 앤 플레이스 아키텍처(100)를 도시한다. 예시된 예에서, 광학 픽 앤 플레이스 머신(105)은 광학 디바이스(130) 상에 광학 컴포넌트(125)를 배치하도록 구현된다. 일부 예시 실시예들에서, 픽 앤 플레이스 머신(105)은 전기 컴포넌트들(예를 들어, 다이들, 칩렛(chiplet)들)을 배치하도록 구성되는 다이 또는 칩 본더 픽 앤 플레이스 머신이지만, 광학 컴포넌트들(예를 들어, 광학 커넥터, 커플러, 격자, 렌즈, 광학 헤드/리셉터클)의 최적화된 피드백 기반 배치를 위해 본질적으로 구성되지는 않는다. 일부 예시 실시예들에서, 광학 박스(110)는 픽 앤 플레이스 머신(105)이 광학 컴포넌트들을 효율적으로 배치하는 것을 가능하게 하기 위해 픽 앤 플레이스 머신(105)과 통합된다. 광학 박스(110)는 광학 디바이스(130) 상에 광학 컴포넌트(125)를 정확하게 배치하기 위한 능동 정렬 광학 컴포넌트들을 포함하는 광학 배치 제어기 시스템이다. 일부 예시 실시예들에서, 광학 박스(110)는 픽 앤 플레이스 머신(105)에 물리적으로 부착되고, 또한 광학 커넥터(115)(예를 들어, 아래 도 4의 하나 이상의 섬유, 섬유들의 리본, 섬유 커넥터(FC)들, 출력 커넥터(455) 및 입력 커넥터(475))를 이용하여 배치될 광학 컴포넌트(125)에 결합된다.
픽 앤 플레이스 머신(105)은 조작기 헤드(127)(예를 들어, 배치될 광학 컴포넌트에 부착되도록 구성되거나 형상화될 수 있는 본드 헤드, 노즐, 플라스틱 어셈블리)를 이용하여 광학 컴포넌트를 해제가능하게 픽업할 수 있다. 광학 디바이스(130)는 픽 앤 플레이스 홀더(133) 내에 배치되고, 픽 앤 플레이스 머신(105)은 조작기 헤드(127)를 이동시켜 광학 결합을 가능하게 하기 위해 광학 컴포넌트(125)를 광학 디바이스(130) 가까이 위치시키고, 동적 능동 정렬 기반 배치를 이용하여 광학 컴포넌트(125)를 배치한다. 예를 들어, 픽 앤 플레이스 머신(105)은 (예를 들어, 광검출기에 의해 검출되는 바와 같이) 능동 정렬 프로세스의 광학 전력 레벨이 최대화될 때까지 조작기 헤드(127)를 작동시킬 수 있다.
광학 박스(110)는 광학 디바이스(130)의 포트(120)(예를 들어, 격자, 렌즈, 섬유 케이블 끝)에 광을 주입하기 위해 광원(예를 들어, 초발광 다이오드(super luminescent light emitting diode, SLED), 레이저)을 포함할 수 있고, 포트(120)로부터 광학 디바이스(130)에 의해 복귀된 광을 측정하기 위해 광검출기(광다이오드, 광셀, 광저항기)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 디바이스(130)는 광원을 포함하지 않는 광학 트랜시버일 수 있다(예를 들어, 광학 트랜시버는 통합 광원을 갖지 않거나, 하나 이상의 내장된 광원을 갖지만 제조의 컴포넌트 배치 단계 동안 전원이 꺼진 상태에 있다). 일부 예시 실시예들에서, 광학 디바이스(130)로 주입된 광은 광학 디바이스(130)의 수신기 컴포넌트들(예를 들어, 광학 수신기(214)(도 2), 수신기 광학 서브-어셈블리(receiver optical sub-assembly, ROSA))에 의해 수신되고, 광학 디바이스(130)를 통해 송신 컴포넌트들(예를 들어, 광학 송신기(212)(도 2), 송신기 광학 서브-어셈블리(transmitter optical sub-assembly, TOSA))에 전파하고, 광학 박스(110) 내의 광검출기로 (예를 들어, 광학 컴포넌트(125) 자체 및 광학 커넥터(115)를 통한 전파를 통해) 다시 전파한다. 다른 예시 실시예들에서, 광은 송신기 컴포넌트들에 의해 수신될 수 있고 수신기 컴포넌트들을 통해 전파하거나, 추가적으로, 도 2를 참조하여 추가로 상세히 논의된 바와 같이, 광 입력 포트로부터 전파하고 송신기 및 수신기 어셈블리들로부터 출력된다.
도 2는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 신호들을 송신하고 수신하기 위한 예시 광학 트랜시버(200)를 예시하는 블록도이다. 광학 트랜시버(200)는 광학 컴포넌트가 배치될 광학 디바이스(130)의 예이다. 도 2에 예시된 예에서, 광학 트랜시버(200)는 전기 하드웨어 디바이스(250)와 같은 전기 디바이스들로부터의 데이터를 처리하고, 전기 데이터를 광학 데이터로 변환하고, 광학 디바이스(275)와 같은 하나 이상의 광학 디바이스와 광학 데이터를 송신하고 수신한다. 예를 들어, 전기 하드웨어 디바이스(250)는 광학 스위치 네트워크로 데이터를 송신하고 수신하는 플러깅가능한 디바이스로서 광학 트랜시버(200)를 "호스팅"하는 호스트 보드일 수 있다; 여기서, 예를 들어, 광학 디바이스(275)는 광학 스위치 네트워크의 다른 컴포넌트들(예를 들어, 외부 송신기(277))일 수 있다. 그러나, 광학 트랜시버(200)는 다른 유형의 전기 디바이스들 및 광학 디바이스들과 인터페이스하도록 구현될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 광학 트랜시버(200)는, 일부 예시 실시예들에 따라, 광으로부터 이진 전기 데이터로 변환된 뒤에 데이터를 처리하는 온-보드 전기 칩들을 상호연결하기 위해, 광학 네트워크(예를 들어, 도파관들, 섬유들)를 광학 버스로 이용하는 하이브리드 "마더보드" 상에 단일 칩으로 구현될 수 있다.
일부 예시 실시예들에서, 하드웨어 디바이스(250)는 광학 트랜시버(200)의 전기 인터페이스를 수용하고 그와 결합하기 위한 전기 인터페이스를 포함한다. 광학 트랜시버(200)는, 통신 시스템 또는 디바이스 내에서 백엔드 모듈로 동작하는 하드웨어 디바이스(250)에 의해 물리적으로 수용될 수 있고 그로부터 제거될 수 있는, 제거가능한 프론트-엔드(front-end) 모듈일 수 있다. 광학 트랜시버(200) 및 하드웨어 디바이스(250)는, 예를 들어, 일부 예시 실시예들에 따라, 파장-분할 다중화(wavelength-division multiplexing, WDM) 시스템 또는 병렬 섬유 시스템(예를 들어, 병렬-단일 섬유(parallel-single fiber, PSM))과 같은 광학 통신 디바이스 또는 시스템(예를 들어, 네트워크 디바이스)의 컴포넌트들일 수 있다.
광학 트랜시버(200)의 데이터 송신기(205)는 전기 신호들을 수신할 수 있고, 이는 이어서 광자 집적 회로(photonic integrated circuit, PIC)(210)의 광학 송신기(212)(예를 들어, 변조기, 히터)를 통해 광학 신호들로 변환된다. 그런 다음, PIC(210)는 PIC(210)와 인터페이스하는 섬유 또는 도파관들과 같은 광학 링크들을 통해 광학 신호들을 출력할 수 있다. 그런 다음, 출력 광 데이터는 광역 네트워크(WAN), 광학 스위치 네트워크, 임베디드 시스템 내의 광학 도파관 네트워크 등과 같은 네트워크를 통해 다른 컴포넌트들(예를 들어, 스위치들, 엔드포인트 서버들, 단일 임베디드 시스템의 다른 내장된 칩들)에 의해 처리될 수 있다.
수신기 모드에서, 광학 수신기(214)(예를 들어, 광검출기)는 광학 디바이스(275)에 대한 하나 이상의 광학 링크를 통해 높은 데이터 속도의 광학 신호들을 수신할 수 있다. 광학 신호들은, 전기 하드웨어 디바이스(250)와 같은 다른 디바이스들로의 출력을 위해 데이터를 더 낮은 데이터 속도로 복조(demodulate)하는 것과 같이, 데이터 수신기(215)에 의한 추가 처리를 위해, 광학 수신기(214)에 의해 광으로부터 전기 신호들로 변환된다. 광학 트랜시버(200)에 의해 이용되는 변조는 펄스 진폭 변조(예를 들어, "PAM4"와 같은 4-레벨 PAM), QPSK(quadrature phase-shift keying), BPSK(binary phase-shift keying), 편광-다중 BPSK, M-QAM(M-ary quadrature amplitude modulation) 등을 포함할 수 있다.
일부 예시 실시예들에서, 광학 박스(110)로부터의 광은 PIC(210)의 내부 루프백 경로를 통해 주입되고 수신된다. 예를 들어, 광학 송신기(212) 및 광학 수신기(214)는 (예를 들어, PIC 내의 반도체 스위치를 통해) 활성화되거나 비활성화될 수 있는 통합 도파관 루프백 경로에 의해 결합될 수 있다. 활성화되는 동안, 광학 박스(110)로부터의 광은 광학 수신기(214)로 주입되고 광학 송신기(212)에 의해 출력되거나 그 반대가 되어, 광학 컴포넌트들의 능동 정렬 기반 배치들 및 베이스라인 광학 결합 동작들을 위한 광학 전력 레벨을 생성하기 위해 광학 박스(110) 내의 광검출기에 의해 검출된다.
일부 예시 실시예들에서, PIC(210)는 광학 송신기(212)에 의한 변조를 위한 광학 광을 수신하기 위한 포트(213)(예를 들어, 격자, 렌즈, 섬유)를 포함한다. 예를 들어, 광학 트랜시버(200)는 광원을 포함하지 않고, 동작 중에, 광은 포트(213) 내로 및 광학 송신기(212)로 주입되며, 광학 송신기는 다음으로 광을 출력한다. 일부 예시 실시예들에 따르면, 배치 동작 동안, 광학 박스(110)로부터의 광은 광학 송신기(212)에 포트(213)로 주입되고 광검출기에 의한 측정을 위해 광학 박스(110)에 다시 주입된다.
도 3a는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 상호연결 인터페이스(300)의 투시도를 도시한다. 광학 상호연결 인터페이스(300)는 광학 커넥터(115)로부터의 광을 이용하여 광학 디바이스(130) 내로 광을 입력하고 출력하도록 동작가능하다. 일부 예시 실시예들에서, 광학 상호연결 인터페이스(300)는 광학 상호연결 리셉터클(125B)에 부착되는 광학 상호연결 헤드(125A)(예를 들어, 플러그, 페룰(ferrule))를 포함한다. 일부 예시 실시예들에서, 배치될 광학 컴포넌트(125)는 광학 상호연결 헤드(125A) 및 광학 상호연결 리셉터클(125B)을 포함하고, 여기서 광학 상호연결 리셉터클(125B)은 능동 정렬 프로세스를 이용하여 배치된 다음, 나중의 이용(예를 들어, 동작 이용, 캘리브레이션, 테스트, 또는 제조 프로세스들 동안 광학 디바이스(130)에 광을 수신하거나 송신하기 위한 광학 상호연결 헤드(125A)와의 나중의 연결들)을 위해 광학 디바이스(130)에 에폭시로 접착된다(epoxied). 예시된 예에서, 광학 상호연결 헤드(125A) 및 광학 상호연결 리셉터클(125B)은 서로 맞물리는 대응하는 정렬 특징부들(305)을 갖는다. 예를 들어, 광학 상호연결 헤드(125A) 및 광학 상호연결 리셉터클(125B)는 광학 디바이스 상의 광학 상호연결 리셉터클(125B)의 부착 동안 서로 맞물려진 다음, 광학 상호연결 헤드(125A)로부터 분리될 수 있다. 나중에(예를 들어, 광학 디바이스의 테스트, 캘리브레이션, 또는 재-캘리브레이션 동안), 광학 상호연결 헤드(125B)는 광학 디바이스에 광을 입력하고 출력하기 위해 광학 상호연결 리셉터클(125B)과 서로 맞물릴 수 있다.
도 3b는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 상호연결 인터페이스(300)의 하나 이상의 내부 컴포넌트를 예시하는 측면도로부터의 광학 상호연결 인터페이스(300)를 도시한다. 도 3b의 예에서, 광학 상호연결 헤드(125A)는 광학 디바이스(130)의 포트(120)에 제공되는 광을 이용한 광학 디바이스(130) 상의 배치를 위해 광학 상호연결 리셉터클(125B)과 서로 맞물려졌다. 예시된 예에서, 광학 상호연결 헤드(125A) 내의 광학 연결들은 렌즈(340)로부터 반사되는 광을 빔 경로(325)(예를 들어, 내부 도파관, 섬유)를 향해 송신하는 단일 모드 섬유들(320)을 포함한다. 빔 경로(325)는, 광을 광학 디바이스(130)의 포트(120)(예를 들어, 격자, 렌즈)로 지향시키는 하나 이상의 렌즈(335)(예를 들어, 마이크로-렌즈 어레이)를 향해 광을 송신한다. 광학 상호연결 헤드(125A) 및 광학 상호연결 리셉터클(125B)의 추가 상세들 및 테스트 동작들은, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되는 4213.129US1 및 4213.118US1에서 논의된다. 비록 도 3a 및 도 3b는 광학 픽 앤 플레이스 시스템을 이용하여 배치될 광학 컴포넌트(125)의 예를 보여주더라도, 다른 유형의 광학 컴포넌트들도 마찬가지로 선택되고 광학적으로 배치될 수 있다는 것이 이해된다. 배치될 광학 컴포넌트(125)는, 일부 예시 실시예들에 따라, 능동 정렬 및 베이스라인 검사 동작들을 이용하여 제1 광학 컴포넌트가 배치될 또 다른 제2 광학 컴포넌트로 광을 전파하고 그로부터 광을 수신할 수 있는 임의의 제1 광학 컴포넌트(예를 들어, 섬유, 렌즈, 광학 상호연결 헤드)를 포함할 수 있다.
도 4는 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 박스(110)의 예시 아키텍처(400)를 도시한다. 도 4의 예에서, 광학 박스(110)는 광학 컴포넌트들의 캘리브레이션된 능동 정렬 기반 배치를 위해 픽 앤 플레이스 머신(105)과 전기적으로 인터페이스하는 제어기 인터페이스(415)를 포함한다.
파워 서플라이(420)는 예를 들어 광원(405)(예를 들어, 초발광 다이오드(SLED)), 스위치(440), 열전 냉각기(thermoelectric cooler, TEC)(410), 및 광원 드라이버(435)를 포함하는 광학 박스 컴포넌트들에 전력을 제공한다. 일부 예시 실시예들에서, 광원(405)으로부터의 광은 베이스라인 값을 생성하기 위해 루프백 경로(445)를 따라 광검출기(430)로 안내되고, 광원(405)으로부터의 광은 광학 컴포넌트의 능동 정렬 기반 배치 및 베이스라인 값 검사 동작들을 위해 능동 정렬 광학 경로(450)로 추가로 안내된다.
특히, 일부 예시 실시예들에 따르면, 광학 스위치(440)는 광원(405)으로부터 광검출기(430)(예를 들어, 광다이오드, 광트랜지스터)로 광학 경로를 연결하도록 구성된다. 루프백 모드를 인에이블하기 위해, 제어기 인터페이스(415)는 루프백 경로(445)를 활성화하도록 루프백 제어 신호를 스위치(440)에 발행한다. 그런 다음, 광원(405)은, 광학 디바이스(130)가 편광 민감성인 일부 예시 실시예들에 따라 탈편광기 루프(465)에 의해 탈편광되는 광을 생성한다. 예를 들어, 광학 디바이스(130)는 광이 광검출기(430)에 의해 얼마나 많이 복귀되고 측정되는지에 영향을 미칠 수 있는 상이한 편광들에 대해 상이하게 반응할 수 있다. 부적절한 배치들 및 결합을 야기할 수 있는 편광 효과들을 피하기 위해, 탈편광기 루프(465)는 광이 광학 디바이스(130)에 도달할 때 광학 전력이 편광들에 걸쳐 균일하게 분배된다는 것을 보장하기 위해 광원(405)으로부터의 광을 탈편광한다.
그런 다음, 탈편광된 광은 전력 분배기(460)에 의해 루프백 경로(445) 및 능동 정렬 광학 경로(450)를 향해 분배된다. 루프백 모드에서, 전력 분배기(460)로부터의 광의 일부는 스위치(440)를 통한 루프백 경로(445)를 통해 광검출기(430)로 전파한다. 광검출기(430)는, 트랜스임피던스 증폭기(425)에 의해 증폭되고 컴포넌트들의 후속 능동 정렬 기반 배치들에서 참조를 위해 제어기 인터페이스(415) 내로 전기적으로 입력되는, 베이스라인 값을 생성한다. 일부 예시 실시예들에서, 베이스라인 값은 참조를 위해 데이터베이스, 픽 앤 플레이스 머신(105)의 메모리, 및/또는 광학 디바이스(130)의 메모리에 데이터 파일 또는 값으로 저장된다.
베이스라인 값이 생성된 후, 제어기 인터페이스(415)는 능동 정렬 광학 경로(450)(예를 들어, 광원(405)으로부터 출력 커넥터(455)로의 및 입력 커넥터(475)로부터 스위치(440) 및 광검출기(430)로의 섬유 또는 실리콘 도파관 경로 포함)를 활성화하기 위해 스위치(440)를 제어한다. 능동 정렬 모드에 있는 동안, 광원(405)으로부터의 광이 생성되고 탈편광기 루프(465)를 통해 및 전력 분배기(460)내로 전파된다. 전력 분배기(460)로부터의 광의 일부는 출력 커넥터(455)(예를 들어, 섬유 커넥터)에 결합된다. 그런 다음, 출력 커넥터(455)에서의 광은 광학 컴포넌트(125) 내로 결합되고, 광학 컴포넌트(125)로부터 (예를 들어, 광학 디바이스(130)를 통해) 복귀된 광은 입력 커넥터(475)에 의해 수신된다.
입력 커넥터(475)에서의 광은 능동 정렬 구성에서 스위치(440)를 통해 광검출기(430)로 전파하고, 그런 다음, 증폭기(425)에 의해 증폭되고 제어기 인터페이스(415)에 제공된다. 픽 앤 플레이스 머신(105)은 신호를 수신하고, 결합의 광학 전력 레벨을 최대화하기 위해 조작기 헤드(127)를 작동시킨다(예를 들어, 광검출기(430)에 의해 검출된 광을 최대화한다).
일부 예시 실시예들에서, 연결된 컴포넌트 및 디바이스의 광학 전력 레벨이 베이스라인 값의 규격 내에 있다는 것을 보장하기 위해 베이스라인 결합 평가가 수행된다. 예를 들어, 저장된 명령어들(예를 들어, 제어기 인터페이스(415)의 마이크로제어기에 있는 광학 베이스라인 평가 알고리즘, 픽 앤 플레이스 머신(105)에 있는 광학 베이스라인 평가 알고리즘, 외부 컴퓨터에 있는 광학 베이스라인 평가 알고리즘)은 현재의 광학 전력 레벨이 베이스라인 값의 규격 또는 범위 내(예를 들어, 10% 이내, 20% 이내)에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 컴포넌트는 주어진 배치 시간 주기 동안(예를 들어, 하루마다), 광학 결합이 주어진 광원에 대해 미리 특정된 파라미터 내에 있다는 것을 보장하는 방식으로 능동 정렬을 통해 배치된다. 예를 들어, 일부 예시 실시예들에서, 각각의 데이터의 시작에서, 픽 앤 플레이스 머신(105)을 통한 능동 정렬 기반 배치를 이용한 광학 컴포넌트 및 광학 디바이스의 각각의 배치 동안, 새로운 베이스라인 값이 생성되고 참조될 수 있다. 일부 예시 실시예들에서, 베이스라인 값은 각각의 능동 정렬 기반 컴포넌트가 배치되기 전에, 매번 등으로(예를 들어, 매시간, 매주, 매월) 생성된다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 하나 이상의 광학 디바이스를 포함하는 광학-전기 디바이스(500)(예를 들어, 광학 디바이스(130))의 예시이다. 이러한 실시예에서, 광학-전기 디바이스(500)는 PCB(printed circuit board) 기판(505), 유기 기판(560), 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC)(515), 및 광자 집적 회로(photonic integrated circuit, PIC)(520)를 포함하는 다중-구조물 칩 패키지이다. 이러한 실시예에서, PIC(520)는 위에서 설명된 하나 이상의 광학 구조물(예를 들어, 도 2의 PIC(210))을 포함할 수 있다.
일부 예시 실시예들에서, PIC(520)는 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator, SOI) 또는 실리콘-기반(예를 들어, 실리콘 질화물(SiN)) 디바이스들을 포함하거나, 실리콘 및 비-실리콘 재료 모두로부터 형성된 디바이스들을 포함할 수 있다. 상기 비-실리콘 재료(대안적으로 "이종 재료"라고 참조됨)는 III-V 재료, 자기-광학(magneto-optic) 재료, 또는 결정 기판 재료 중 하나를 포함할 수 있다. III-V 반도체들은 주기율표의 III족 및 V족에서 발견되는 원소들(예를 들어, InGaAsP(Indium Gallium Arsenide Phosphide), GainAsN(Gallium Indium Arsenide Nitride))을 갖는다. III-V-기반 재료들의 캐리어 분산 효과들은, III-V 반도체들에서의 전자 속도가 실리콘에서의 속도보다 훨씬 빠르기 때문에 실리콘-기반 재료들보다 상당히 높을 수 있다. 게다가, III-V 재료들은 전기 펌핑으로부터의 광의 효율적인 생성을 가능하게 하는 직접 대역폭을 갖는다. 따라서, III-V 반도체 재료들은 광을 생성하는 것 및 광의 굴절률을 변조하는 것 모두를 위해 실리콘에 비해 향상된 효율로 광자 동작들을 가능하게 한다. 따라서, III-V 반도체 재료들은 전기로부터 광을 생성하고 광을 다시 전기로 변환하는 것에 대한 증가된 효율로 광자 동작을 가능하게 한다.
따라서, 실리콘의 낮은 광학 손실 및 고품질 산화물들은 아래에서 설명되는 이종 광학 디바이스들에서 III-V 반도체들의 전기-광학 효율과 결합된다; 본 개시의 실시예들에서, 상기 이종 디바이스들은 디바이스들의 이종 및 실리콘 전용 도파관들 사이의 저손실 이종 광학 도파관 전이들을 이용한다.
자기-광학 재료들은 이종 PIC들이 자기-광학(MO) 효과에 기반하여 동작할 수 있도록 허용한다. 이러한 디바이스들은, 전기 신호와 연관된 자기장이 광학 빔을 변조하여 고 대역폭 변조를 제공하고 광학 절연체들을 가능하게 하는 광학 모드의 전기장을 회전시키는, 패러데이 효과(Faraday Effect)를 이용할 수 있다. 상기 자기-광학 재료들은, 예를 들어, 철, 코발트, 또는 YIG(yttrium iron garnet)와 같은 재료들을 포함할 수 있다. 또한, 일부 예시 실시예들에서, 결정 기판 물질들은 높은 전기-기계 결합, 선형 전기 광학 계수, 낮은 송신 손실, 및 안정된 물리적 및 화학적 속성들을 이종 PIC들에 제공한다. 상기 결정 기판 재료들은, 예를 들어, LiNbO3(lithium niobate) 또는 LiTaO3(lithium tantalate)를 포함할 수 있다. 예시된 예에서, PIC(520)는 프리즘(525)을 통해 섬유(530)와 광을 교환한다; 일부 예시 실시예들에 따라, 상기 프리즘(525)은 광학 모드를 (예를 들어, 광학 네트워크로 및 그로부터 광을 송신하기 위해) 하나 이상의 단일-모드 광학 섬유에 결합하는 데 이용되는 오정렬-허용 디바이스이다.
일부 예시 실시예들에서, PIC(520)의 광학 디바이스들은 ASIC(515)에 포함된 제어 회로에 의해 적어도 부분적으로 제어된다. ASIC(515) 및 PIC(520) 모두는 구리 기둥들(514) 상에 배치되는 것으로 도시되며, 이들은 유기 기판(560)을 통해 IC들을 통신가능하게 결합하는 데 이용된다. PCB(505)는 볼 그리드 어레이(ball grid array, BGA) 상호연결(516)을 통해 유기 기판(560)에 결합되고, 유기 기판(560)(따라서, ASIC(515) 및 PIC(520))을 상호연결 모듈들, 파워 서플라이들 등과 같은, 도시되지 않은 광학-전기 디바이스(500)의 다른 컴포넌트들에 상호연결하는 데 이용될 수 있다.
도 6은 일부 예시 실시예들에 따른, 광학 컴포넌트 배치를 위한 광학 베이스라인 값을 생성하기 위한 방법(600)의 흐름도를 도시한다. 동작(605)에서, 루프백 모드가 광학 박스 상에 인에이블된다. 예를 들어, 제어기 인터페이스(415)는 광을 루프백 경로(445)를 따라 지향시키도록 스위치(440)를 제어한다.
동작(610)에서, 광원이 광학 배치 박스 상에서 활성화된다. 예를 들어, 제어기 인터페이스(415)는 광원(405)(예를 들어, SLED)을 활성화하는데, 이는 광 출력을 안정화하기 위해 드라이버(435), 및 TEC(410)에 의해 관리되는 온도에 의해 제어된다. 그런 다음, 광원(405)에 의해 생성되는 광은 루프백 모드에 있는 동안 루프백 경로(445)를 통해 광검출기(430)로 전파한다.
동작(615)에서, 광학 박스는 광학 베이스라인 값을 저장한다. 예를 들어, 광검출기(430)는 일부 예시 실시예들에 따라, 루프백 경로(445)를 통해 수신된 광원(405)으로부터의 광을 측정하며, 이는 (예를 들어, 증폭기(425)를 통해) 증폭되어 베이스라인 값으로 저장된다.
동작(620)에서, 루프백 모드는 광학 박스 상에서 디스에이블된다. 예를 들어, 제어기 인터페이스(415)는 광학 컴포넌트의 능동 정렬 기반 배치를 위해 루프백 경로(445)로부터 능동 정렬 광학 경로(450)로 전환하기 위해 스위치(440)를 제어한다. 일부 예시 실시예들에서, 방법(600)은 최신 베이스라인 값들 및 배치들을 보장하기 위해 주기적으로(예를 들어, 매일) 또는 배치된 컴포넌트들의 매 세트 수마다(예를 들어, 100 배치들마다) 수행된다. 예를 들어, 방법(600)은 광학 컴포넌트들이 배치되기 전에, 매일 또는 매시간 구현될 수 있다. 광학 컴포넌트들의 배치 동안, 능동 정렬 배치 컴포넌트의 광학 전력 레벨은 광학 손실이 규격 내에 있다는 것을 보장하기 위해 최근 베이스라인 값에 대해 평가될 수 있다.
도 7은 일부 예시 실시예들에 따라, 셀프 캘리브레이션 픽 앤 플레이스 머신을 이용한 광학 컴포넌트의 능동 정렬 기반 배치들을 위한 방법(700)의 흐름도를 도시한다. 방법(700)은 광학 박스에 대한 베이스라인 또는 임계값 데이터가 루프백 경로를 통해 생성되고 참조를 위해 저장되는 방법(600)의 완료 후에 수행될 수 있다. 능동 정렬 모드의 높은 레벨에서, 광학 박스는 광학 컴포넌트를 통해 광학 디바이스로부터 지속적으로 광을 주입 및 수신하고, 광학 전력 레벨 신호를 생성하기 위해 광검출기를 통해 광을 측정하며, 그런 다음, 광검출기가 최고 또는 최대 값을 생성할 때까지 조작기 헤드를 작동시켜(예를 들어, 상이한 차원들에서의 방향, 거리, 회전) 최대화한다.
동작(705)에서, 베이스라인 값이 액세스된다. 예를 들어, 방법(600)으로부터 생성된 베이스라인 값이 액세스된다(예를 들어, 광학 박스(110), 픽 앤 플레이스 머신(105), 또는 외부 컴퓨터 또는 데이터베이스의 메모리에서). 동작(710)에서, 광학 배치 박스 상에서 능동 정렬 모드가 인에이블된다. 예를 들어, 제어기 인터페이스(415)는 광을 능동 정렬 광학 경로(450)를 따라 지향시키기 위해 스위치(440)를 제어한다. 일부 예시 실시예들에서, 광학 박스는 능동 정렬을 위해 이미 구성되고 동작(710)은 생략된다.
동작(715)에서, 광학 컴포넌트는 광학 컴포넌트를 통한 광의 능동 정렬을 통해 배치된다. 예를 들어, 광원(405)으로부터의 광은 광학 컴포넌트(125)를 통해 광학 디바이스(130)에 결합되고 그로부터 수신된다. 그런 다음, 수신된 광은 상기 논의된 바와 같이, 다음으로 픽 앤 플레이스 머신(125)에 의해 최적화되는 광학 전력 레벨 신호를 생성하기 위해 광검출기(430)에 의해 측정된다.
일부 예시 실시예들에서, 광학 컴포넌트(125)는 광학 디바이스(130) 상에 추가로 고정된다. 예를 들어, 동작(715)에서 광학 컴포넌트는 배치되고 임시 접착제를 이용하여 광학 디바이스(130)에 부착되며, 추가적인 영구 고정 수단들(예를 들어, 솔더, 열/압력, 에폭시 및 UV 경화)은 광학 디바이스(130) 상에 광학 컴포넌트를 영구적으로 고정하기 위해 본드 인터페이스에 적용된다.
동작(720)에서, 광학 전력 레벨은 베이스라인 값에 대해 평가된다. 예를 들어, 광학 컴포넌트(125)가 능동 정렬을 통해 광학 디바이스(130) 상에 배치된 후, 광검출기(430)로부터의 현재의 광학 전력 레벨은 그것이 규격 내에(예를 들어, 미리 특정된 범위, 10%, 20% 내에) 있다는 것을 보장하기 위해, 저장된 광학 베이스라인 값에 대해 평가된다. 일부 예시 실시예들에서, 광학 전력 레벨이 규격 내에 있지 않을 때, 하나 이상의 조정이 수행되고 방법(700)은 720으로 루프백한다. 예를 들어, 광학 전력 레벨이 규격 내에 있지 않으면, 광학 박스(110) 내의 컴포넌트들(예를 들어, 광원(405)) 또는 광학 디바이스(130)에 대한 하나 이상의 조정이 이루어진 다음, 베이스라인 값에 대한 광학 전력 레벨의 재평가가 이어진다.
동작(725)에서, 배치 데이터가 저장된다. 예를 들어, 배치된 컴포넌트를 통해 수신된 바와 같은 광학 전력 레벨, 및 베이스라인 값은 나중의 참조를 위해 (예를 들어, 광학 디바이스(130)의 인증/분석을 위한 외부 시스템에) 저장된다. 일부 예시 실시예들에서, 배치 데이터는 저장되지 않고, 대신 최적의 배치가 달성되면 광학 컴포넌트가 광학 디바이스 상에 (예를 들어, 에폭시 및 UV 경화, 납땜, 열/압력을 통해) 제자리에 본딩된다.
일부 예시 실시예들에서, 방법(700)은 추가적인 광학 컴포넌트 배치들을 위해 710으로 루프한다. 예를 들어, 주어진 날에 베이스라인 값이 생성될 수 있고, 그런 다음, 동일한 베이스라인 값이 광학 컴포넌트(125) 및 광학 디바이스(130)를 통한 능동 정렬을 이용하는 픽 앤 플레이스 머신(105) 및 광학 박스(110)를 이용하여 배치될 광학 컴포넌트들의 다음 세트를 위해 참조로 이용된다.
하나 이상의 컴퓨터의 시스템은, 동작 시에 시스템으로 하여금 액션들을 수행하도록 야기하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합이 시스템 상에 설치되도록 함으로써 특정 동작들 또는 액션들을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 애플리케이션은 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때 장치로 하여금 액션들을 수행하도록 야기하는 명령어들을 포함함으로써 특정 동작들 또는 액션들을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나의 일반적인 양상은 픽 앤 플레이스 머신을 이용하여 광학 컴포넌트를 배치하기 위한 방법을 포함한다. 방법은 또한, 픽 앤 플레이스 머신에 전기적으로 연결되는 광학 배치 제어 회로 구조물의 광검출기를 이용하여, 광학 배치 제어 회로 구조물이 광학 배치 제어 회로 구조물의 광원이 광학 배치 제어 회로 구조물 내의 루프백 광학 경로를 통해 광을 광검출기에 결합하는 루프백 모드에 있는 동안, 베이스라인 광 값을 생성하는 단계; 광학 배치 제어 회로 구조물이 액세스할 수 있는 메모리에 베이스라인 광 값을 저장하는 단계, 광원에 의해 생성된 광을 이용하여 광학 디바이스 상의 광학 컴포넌트를 배치하기 위해 능동 정렬 모드에서 광학 배치 제어 회로 구조물을 구성하는 단계, 광원으로부터의 광이 광학 컴포넌트에 의해 광학 디바이스 내로 입력되고 광학 디바이스에 의해 복귀된 광이 광학 컴포넌트에 의해 수신되고 광학 배치 제어 회로 구조물의 광검출기에 의해 광학 전력 레벨로서 측정되도록, 광학 컴포넌트를 광학 디바이스에 광학적으로 결합하기 위해 광학 컴포넌트에 해제가능하게 부착되는 조작기 헤드를 작동시키는 단계, 광검출기에 의해 생성된 광학 전력 레벨을 최적화하기 위해 조작기 헤드를 작동시킴으로써 광학 컴포넌트의 배치를 조정하는 단계, 광학 전력 레벨이 베이스라인 광 값의 미리 특정된 범위 내에 있다는 것을 결정하는 단계, 및 광학 디바이스 상에 광학 컴포넌트를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 양상의 다른 실시예들은 방법들의 액션들을 수행하도록 각각 구성된 대응하는 컴퓨터 시스템들, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스 상에 기록되는 컴퓨터 프로그램들을 포함한다.
구현들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 광학 디바이스 상에 광학 컴포넌트를 배치하는 방법은 접착제를 이용하여 광학 디바이스 상에 광학 컴포넌트를 부착한다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 루프백 모드 또는 능동 정렬 모드에서 광학 배치 제어 회로 구조물을 구성하는 광학 스위치를 포함할 수 있다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 능동 정렬 광학 경로를 포함할 수 있으며, 이는 광학 디바이스 및 광학 컴포넌트에 결합하기 위한 입력 경로 및 출력 경로를 포함할 수 있다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 광학 스위치를 이용하여 능동 정렬 광학 경로로부터 루프백 광학 경로로 전환함으로써 루프백 모드에서 구성된다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 루프백 광학 경로를 통해 광을 광검출기에 결합하기 위해 광원을 활성화함으로써 루프백 모드에서 추가로 구성된다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 광학 스위치를 이용하여 루프백 광학 경로로부터 능동 정렬 광학 경로로 전환함으로써 능동 정렬 모드에서 구성된다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 광학 디바이스에 광을 결합하고 능동 정렬 광학 경로를 이용하여 광학 디바이스로부터 광을 수신하기 위해 광원을 활성화함으로써 능동 정렬 모드에서 추가로 구성된다. 방법은 조작기 헤드를 이용하여 광학 컴포넌트를 해제하는 단계를 포함할 수 있다. 조작기 헤드는 광학 컴포넌트를 해제가능하게 픽업하기 위해 노즐을 포함한다. 픽 앤 플레이스 머신은 능동 정렬 모드에 있는 동안 광검출기에 의해 생성되는 광학 전력 레벨을 최대화하기 위해 조작기 헤드를 작동시킴으로써 광학 출력 레벨을 최적화한다. 픽 앤 플레이스 머신은 하나 이상의 방향으로 조작기 헤드를 작동시키기 위한 하나 이상의 로봇 암을 포함할 수 있다. 설명된 기술들의 구현들은 하드웨어, 방법 또는 프로세스, 또는 컴퓨터-액세스가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.
하나의 일반적인 양상은 광학 컴포넌트를 배치하기 위한 광학 픽 앤 플레이스 머신을 포함한다. 광학 픽은 또한 능동 정렬 기반 배치를 이용하여 광학 컴포넌트를 픽업하고 광학 디바이스 상에 배치하기 위해 광학 컴포넌트에 해제가능하게 부착되는 조작기 헤드를 포함하고; 광학 배치 제어 회로 구조물은 광원, 광검출기, 및 광학 스위치를 포함할 수 있고, 광학 스위치는 베이스라인 광 값을 생성하기 위해 광이 광원으로부터 광검출기로 전파하는 루프백 모드에서 광학 배치 제어 회로 구조물을 구성하고, 광학 스위치는 광원으로부터의 광을 광학 디바이스 내로 결합하고 광검출기를 이용하여 광학 전력 레벨을 생성하기 위해 광학 디바이스에 의해 복귀된 광을 수신하는 능동 정렬 모드에서 광학 배치 제어 회로 구조물을 추가로 구성한다. 이러한 양상의 다른 실시예들은 방법들의 액션들을 수행하도록 각각 구성되는 대응하는 컴퓨터 시스템들, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스에 기록되는 컴퓨터 프로그램들을 포함한다.
구현들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광학 컴포넌트가 광학 디바이스 상에 배치되고 접착제를 이용하여 광학 디바이스에 부착되는 광학 픽 앤 플레이스 머신이다. 광학 컴포넌트가 광학 디바이스 상에 배치된 후에 광검출기에 의해 생성되는 광학 전력 레벨은 베이스라인 광 값에 대해 평가되고 베이스라인 광 값의 미리 특정된 범위 내에 있는 것으로 결정된다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 루프백 광학 경로를 통해 광을 광검출기에 결합하기 위해 광원을 활성화함으로써 루프백 모드에서 추가로 구성된다. 광학 배치 제어 회로 구조물은 광학 스위치를 이용하여 루프백 광학 경로로부터 능동 정렬 광학 경로로 전환함으로써 능동 정렬 모드에서 구성된다. 광학 배치 제어 회로 구조물은, 광학 디바이스에 광을 결합하고 능동 정렬 광학 경로를 이용하여 광학 디바이스로부터 광을 수신하기 위해 광원을 활성화함으로써 능동 정렬 모드에서 추가로 구성된다. 조작기 헤드는 광학 컴포넌트를 해제가능하게 픽업하기 위해 노즐을 포함한다. 광학 디바이스는 광을 입력 및 출력하는 광학 포트가 있는 광학 트랜시버이다. 설명된 기술들의 구현들은 하드웨어, 방법 또는 프로세스, 또는 컴퓨터-액세스가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.
전술한 상세한 설명에서, 본 발명의 주제의 방법 및 장치는 특정 예시 실시예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 다양한 수정들 및 변경들이 본 발명의 주제의 더 넓은 정신 및 범위로부터 벗어나는 것 없이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 본 명세서 및 도면들은 그에 따라 제한적이라기보다는 예시적인 것으로서 간주되어야 한다.

Claims (20)

  1. 픽 앤 플레이스 머신(pick and place machine)을 이용하여 광학 컴포넌트를 배치하는 것을 포함하는 방법으로서,
    상기 픽 앤 플레이스 머신에 전기적으로 연결되는 광학 배치 제어 회로 구조물의 광검출기를 이용하여, 상기 광학 배치 제어 회로 구조물이 상기 광학 배치 제어 회로 구조물의 광원이 상기 광학 배치 제어 회로 구조물 내의 루프백 광학 경로를 통해 광을 상기 광검출기에 결합하는 루프백 모드에 있는 동안, 베이스라인 광 값을 생성하는 단계;
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물이 액세스할 수 있는 메모리에 상기 베이스라인 광 값을 저장하는 단계;
    상기 광원에 의해 생성된 광을 이용하여 광학 디바이스 상에 상기 광학 컴포넌트를 배치하기 위해 능동 정렬 모드에서 상기 광학 배치 제어 회로 구조물을 구성하는 단계;
    상기 광원으로부터의 광이 상기 광학 컴포넌트에 의해 상기 광학 디바이스 내로 입력되고, 상기 광학 디바이스에 의해 복귀된 광은 상기 광학 컴포넌트에 의해 수신되고 상기 광학 배치 제어 회로 구조물의 광검출기에 의해 광학 전력 레벨로 측정되도록, 상기 광학 컴포넌트를 상기 광학 디바이스에 광학적으로 결합하기 위해, 상기 광학 컴포넌트에 해제가능하게 부착된 조작기 헤드를 작동시키는 단계;
    상기 광검출기에 의해 생성된 상기 광학 전력 레벨을 최적화하기 위해 상기 조작기 헤드를 작동시킴으로써 상기 광학 컴포넌트의 배치를 조정하는 단계;
    상기 광학 전력 레벨이 상기 베이스라인 광 값의 미리 특정된 범위 내에 있다는 것을 결정하는 단계; 및
    상기 광학 디바이스 상에 상기 광학 컴포넌트를 배치하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 컴포넌트를 상기 광학 디바이스 상에 배치하는 것은 접착제를 이용하여 상기 광학 컴포넌트를 상기 광학 디바이스 상에 부착하는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 상기 루프백 모드 또는 상기 능동 정렬 모드에서 상기 광학 배치 제어 회로 구조물을 구성하는 광학 스위치를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 상기 광학 디바이스 및 광학 컴포넌트에 결합하기 위한 입력 경로 및 출력 경로를 포함하는 능동 정렬 광학 경로를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 상기 광학 스위치를 이용하여 상기 능동 정렬 광학 경로로부터 상기 루프백 광학 경로로 전환함으로써 상기 루프백 모드에서 구성되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 상기 루프백 광학 경로를 통해 광을 상기 광검출기에 결합하기 위해 상기 광원을 활성화함으로써 상기 루프백 모드에서 추가로 구성되는, 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 상기 광학 스위치를 이용하여 상기 루프백 광학 경로로부터 상기 능동 정렬 광학 경로로 전환함으로써 상기 능동 정렬 모드에서 구성되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 광을 상기 광학 디바이스에 결합하고 상기 능동 정렬 광학 경로를 이용하여 상기 광학 디바이스로부터 상기 광을 수신하기 위해 상기 광원을 활성화함으로써 상기 능동 정렬 모드에서 추가로 구성되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조작기 헤드를 이용하여 상기 광학 컴포넌트를 해제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조작기 헤드는 상기 광학 컴포넌트를 해제가능하게 픽업하기 위해 노즐을 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 픽 앤 플레이스 머신은 능동 정렬 모드에 있는 동안 상기 광검출기에 의해 생성되는 상기 광학 전력 레벨을 최대화하기 위해 상기 조작기 헤드를 작동시킴으로써 상기 광학 전력 레벨을 최적화하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 픽 앤 플레이스 머신은 상기 조작기 헤드를 하나 이상의 방향으로 작동시키기 위한 하나 이상의 로봇 암을 포함하는, 방법.
  13. 광학 컴포넌트를 배치하기 위한 광학 픽 앤 플레이스 머신으로서,
    능동 정렬 기반 배치를 이용하여 상기 광학 컴포넌트를 픽업하고 광학 디바이스 상에 배치하기 위해 상기 광학 컴포넌트에 해제가능하게 부착되는 조작기 헤드; 및
    광원, 광검출기, 및 광학 스위치를 포함하는 광학 배치 제어 회로 구조물 - 상기 광학 스위치는 베이스라인 광 값을 생성하기 위해 광이 상기 광원으로부터 상기 광검출기로 전파하는 루프백 모드에서 상기 광학 배치 제어 회로 구조물을 구성하고, 상기 광학 스위치는 상기 광원으로부터의 광을 상기 광학 디바이스 내로 결합하고 상기 광검출기를 이용하여 광학 전력 레벨을 생성하기 위해 상기 광학 디바이스에 의해 복귀된 광을 수신하는 능동 정렬 모드에서 상기 광학 배치 제어 회로 구조물을 추가로 구성함 -
    을 포함하는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학 컴포넌트는 상기 광학 디바이스 상에 배치되고 접착제를 이용하여 상기 광학 디바이스에 부착되는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광학 디바이스가 상기 광학 디바이스 상에 배치된 후에 상기 광검출기에 의해 생성되는 상기 광학 전력 레벨은 상기 베이스라인 광 값에 대해 평가되고 상기 베이스라인 광 값의 미리 특정된 범위 내에 있는 것으로 결정되는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 루프백 광학 경로를 통해 광을 상기 광검출기에 결합하기 위해 상기 광원을 활성화함으로써 상기 루프백 모드에서 추가로 구성되는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  17. 제13항에 있어서, 상기 광학 배치 제어 회로 구조물은 상기 광학 스위치를 이용하여 루프백 광학 경로로부터 능동 정렬 광학 경로로 전환함으로써 상기 능동 정렬 모드에서 구성되는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광학 배치 제어 회로 구조물은, 광을 상기 광학 디바이스에 결합하고 상기 능동 정렬 광학 경로를 이용하여 상기 광학 디바이스로부터 상기 광을 수신하기 위해 상기 광원을 활성화함으로써 상기 능동 정렬 모드에서 추가로 구성되는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 조작기 헤드는 상기 광학 컴포넌트를 해제가능하게 픽업하기 위해 노즐을 포함하는, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 광학 디바이스는 광을 입력 및 출력하기 위한 광학 포트를 갖는 광학 트랜시버(optical transceiver)인, 광학 픽 앤 플레이스 머신.
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