(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路基板と、
前記導波路基板上の光導波路層と、
前記光導波路層から形成された光導波路であって、対応する光導波モードを実質上閉じ込めるように配置される前記光導波路と、
前記導波路基板上の配線と、
前記導波路基板上又は前記光導波路層に配置され、前記配線から受けた電気入力信号に応じて前記光導波路に光信号を発する光源と、
前記導波路基板上又は前記光導波路層に配置され、前記光導波路から受けた光入力信号に応じて電気信号を生成して前記配線へ伝達する光検出器と、
少なくとも前記光源、前記光検出器及び前記配線を封止するように配置された保護封止材料と、
を有し、
前記保護封止材料は中空誘電微小球体及び光吸収体を含み、
前記保護封止材料中に存在する好ましくない電気信号から生ずるクロストークペナルティを、前記保護封止材料中に前記中空誘電微小球体を含まない場合のクロストークペナルティよりも低いレベルに低減するように、かつ、前記保護封止材料中に存在する好ましくない光信号から生ずるクロストークペナルティを、前記光吸収体を含まない場合のクロストークペナルティよりも低いレベルに低減するように、前記中空誘電微小球体及び前記光吸収体が前記保護封止材料中に分散された双方向光電子装置であって、
前記光導波路層から形成された集光器であって、前記光導波路層の側面及び当該側面上の実質上不透明なコーティングから構成される前記集光器と、
前記光導波路層から形成されたライトトラップであって、前記光導波路層の側面及び当該側面上の実質上不透明なコーティングから構成される前記ライトトラップと、
を有し、
前記ライトトラップの側面は前記光導波路層の対応する螺旋領域を規定するように配置され、前記螺旋領域は前記ライトトラップの開口部及び閉口端を含み、
前記集光器の側面は、前記開口部を通過して前記ライトトラップの中へと迷光信号を伝播するように配置され、
前記集光器及びライトトラップの少なくとも一部が前記保護封止材料によって封止されている双方向光電子装置。
【請求項２】
前記集光器は前記ライトトラップの開口部に設けられた少なくとも三つの集光器であり、第一集光器と第三集光器に挟まれるように第二集光器が設けられており、前記第三集光器は、前記第一集光器及び前記第二集光器よりも前記ライトトラップの閉口端の近くに配置されかつ前記ライトトラップと一体に形成されている一方、前記第一集光器及び前記第二集光器は前記ライトトラップと別体に形成されており、
前記光導波路は前記ライトトラップにおいて螺旋を巻く方向へと湾曲した湾曲部分を有し、前記光導波路は前記湾曲部分から見て前記光源側で前記第一集光器と前記第二集光器の間を通過し、かつ、前記光導波路は湾曲部分から見て前記光源から離れた側で前記第一集光器と前記ライトトラップの間を通過するように設けられており、
前記第一集光器の前記側面は、前記ライトトラップにおいて螺旋を巻く方向へと湾曲している請求項１に記載の双方向光電子装置。
【請求項３】
前記集光器及び前記ライトトラップの前記側面は、前記光導波路層のエッチング端から構成される請求項１又は２に記載の双方向光電子装置。
【請求項４】
前記集光器及び前記ライトトラップの前記側面の前記実質上不透明のコーティングは、反射性あるいは吸収性を有する金属層を含む請求項１〜３のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項５】
前記第一集光器の前記側面における湾曲形状を延長してなる楕円の一つの焦点に前記光源が配置され、前記楕円のもう一つの焦点に前記ライトトラップの開口部が配置される請求項２に記載の双方向光電子装置。
【請求項６】
前記光源及び前記光検出器は共通の導波路基板上に互いに２ｍｍ以内に配置された請求項１〜５のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項７】
前記光源及び前記光検出器は、端から端の寸法が１０ｍｍ未満の共通の導波路基板上に配置された請求項１〜６のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項８】
前記光検出器は３ｄＢより小さいクロストークペナルティを示す請求項１〜７のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項９】
前記中空誘電微小球体は、前記保護封止材料の誘電率が１．７から２．５の範囲となる量が存在する請求項１〜８のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１０】
前記中空誘電微小球体は、前記中空誘電微小球体を含む前記保護封止材料の平均誘電率が、前記中空誘電微小球体を含まない前記保護封止材料の誘電率よりも２５％から５０％低くなる量が存在する請求項１〜９のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１１】
前記光吸収体は前記保護封止材料中に分散された炭素粒子から構成され、前記保護封止材料は重量で０．１％から２％の炭素粒子を含み、
前記保護封止材料は体積で２５％から５０％の前記中空誘電微小球体を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１２】
前記中空誘電微小球体は４０μｍから７０μｍの範囲の中央径を有する請求項１〜１１のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１３】
前記中空誘電微小球体は中空シリカ微小球体から構成される請求項１〜１２のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１４】
前記保護封止材料はシリコーン、エポキシ、あるいはポリウレタンポリマーから構成される請求項１〜１３のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１５】
前記双方向光電子装置内における自由光路の一つ又は複数の区分を満たし、前記保護封止材料の下の前記光源及び前記光検出器の部分を封止するように配置された光封止材料を更に有する請求項１〜１４のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【請求項１６】
前記光吸収体は、前記保護封止材料の減衰係数κが前記光源及び前記光検出器の動作波長域に対して１ｃｍ−１から２００ｃｍ−１の範囲となる量が存在する請求項１〜１５のいずれかに記載の双方向光電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は（i）Peter C. Sercel, Araceli Ruiz及びJoel S. Paslaski名で２０１０年９月６日に出願された同時継続米国仮出願No.61/380,310（ii）Joel S. Paslaski, Araceli Ruiz, Peter C. Sercel及び Rolf A. Wyss名で２０１１年４月２８日に出願された同時継続国際出願No.PCT/US2011/034356及び（iii）Rolf A. Wyss, Joel S. Paslaski, Araceli Ruiz及びPeter C. Sercel名で２０１１年６月２５日に出願された同時継続国際出願No.PCT/US2011/041919に基づき優先権を主張する。これらの仮出願及び国際出願はそれぞれ参照することにより本願に全面的に取り入れられている。
【０００２】
本発明は、双方向光電子トランシーバを含む、双方向あるいは多チャンネルの光電子装置に関するものである。特に、ここでは双方向光電子装置におけるクロストーク低減のための（i）光源駆動回路、（ii）多機能封止、及び（iii）導波路基板上に形成されたライトトラップ構造が開示されている。
【背景技術】
【０００３】
双方向光電子トランシーバは（i）単一または複数の光入力信号を受信して、対応する電気出力信号を生成し、また（ii）単一または複数の電気入力信号を受信して、対応する光出力信号を生成することが同時に可能な装置である。より一般的には、多チャンネル光電子装置は、二つあるいはそれ以上の対応するこのような信号対（“チャンネル”を有するそれぞれの対）に対して電気信号と光信号間のこのような変換を同時に処理できる装置である。このような多チャンネル装置は“一方向性”（即ち、全ての入力信号は光であり、対応する全ての出力信号は電気である、あるいは、その逆）、あるいは“双方向性”（上記説明済み）とすることが可能である。
【０００４】
通常、入力及び出力信号（光学的及び電気的）は、例えば、自由空間伝播（光学的及び電気的）、導線やケーブル、配線（電気的）による電気伝導、あるいは光ファイバーまたは導波路（光学的）における導波モードでの伝播を含む、適切な方法によって送信あるいは受信することができる。通信用装置においては、光信号（入力及び出力）は光ファイバーや導波路を通じて受信あるいは送信され、また、電気信号は導線やケーブル、あるいは配線を通じて受信あるいは送信されることが一般的である。
【０００５】
このような中で、通常、それぞれの信号（光学的及び電気的）は、デジタルまたはアナログ情報（例えば、デジタルデータ流、アナログまたはデジタルビデオ信号、あるいはアナログまたはデジタルオーディオ信号）をエンコードする所定の方式によって変調された搬送波から構成される。上記の（i）光入力信号と電気出力信号、及び（ii）電気入力信号と光出力信号、の対応はそれぞれの変調方式によってエンコードされた情報の対応である。情報を電気的あるいは光学的な搬送信号へエンコードするには多くの変調方式がある。電気変調方式の良く知られた一例は、ベースバンドデジタル振幅変調であり；他の良く知られた例はＲＦ電気搬送波の振幅変調である。光変調方式の良く知られた一例は、可視あるいは近赤外光搬送波の振幅変調である。ある場合には、多重の電気あるいは光変調を一緒に、あるいは互いに重ね合わせて使うことができる。ある例においては、入力信号と出力信号（光学的及び電気的）に対して異なる搬送周波数を使うことによって、共通の伝送媒体（即ち、光入力信号及び光出力信号が共通の光ファイバーや導波路によって搬送され、あるいは電気入力信号及び電気出力信号が共通の導線やケーブル、配線を通じて搬送される）を通じて入力信号と出力信号の両方を搬送することができる。他の例においては、電気入力信号及び電気出力信号は別々の導線や配線によって搬送することができ、光入力信号及び光出力信号は別々の光ファイバーや導波路によって搬送することができる。
【０００６】
通常、多チャンネル、あるいは双方向光電子装置におけるクロストークの影響を抑えるには注意を要する。電気的クロストークでは、他の電気信号の受信や生成に悪影響を及ぼす電気信号（入力または出力）について述べ、光学的クロストークでは、他の光信号の受信や生成と干渉する光信号（入力または出力）について述べる。原理的に、クロストークの問題は双方向あるいは両方向（即ち、出力に影響する入力、入力に影響する出力、あるいは両方）に発生し、両方向のクロストークの抑制が有益である。実際には、双方向装置では、電気入力信号（光出力信号を生成するように光源を駆動する）の方が、通常、電気出力信号（通常、弱い光入力信号の光検出によって生成される）より絶対値が大きい。その結果、電気入力信号は、通常、電気出力信号（あるいは、光入力信号によるその生成）に対して、電気出力信号が電気入力信号（あるいは、それからの光出力信号の生成）に与える影響よりも大きい影響を与える。同様に、双方向装置においては、光出力信号は、通常、光入力信号より絶対値が大きい。その結果、光出力信号は、通常、光入力信号（あるいは、それからの電気出力信号の生成）に対して、光入力信号が光出力信号（あるいは、電気入力信号によるその生成）に与える影響よりも大きい影響を与える。
【０００７】
多チャンネルあるいは双方向光電子装置のクロストークは、さまざまな形で現れる。一例として、電気的クロストークは、電気入力信号が存在する場合、光入力信号の受信及び光検出器による対応する電気出力信号の生成に対して、感度の低下をもたらす。他の例では、光学的クロストークは、光出力信号が存在する場合、光入力信号の受信及び光検出器による対応する電気出力信号の生成に対して感度の低下をもたらす。これら及びその他の例において、このような感度低下は、例えば、ＳＮ比の低下、デジタル信号のビットエラーの増加、あるいはノイズレベルの増加として現れる。感度は、単純には、光入力信号にエンコードされた情報の、電気出力信号への充分に信頼できるエンコーディングに必要な最小限の光パワーである（即ち、デジタルデータ信号に対して指定限界以下のビットエラーレートを保証すること；様々なタイプの信号に対して、様々な適切な基準が設定できる）。光検出器の感度は、通常、電気入力信号あるいは光出力信号が存在しないときと比べて、光源に加えられる電気入力信号、あるいはその結果としての光出力信号が存在するときは劣化する。この様な劣化は、光源に加えられる電気入力信号がある場合と無い場合の光検出器の感度の比として、一般に、“クロストークペナルティ”（cross-talk penalty）と呼ばれ、定量化されている（あるいは、例えば、ｄＢｍによる感度間の差として表される）。光学的あるいは電気的クロストークの低減は、双方向光電子装置の光検出性能を改善する方法であり、場合によっては、装置の光検出性能要求に合致するためには不可欠である。同様に、クロストークペナルティは、光入力信号あるいは電気出力信号の存在下で、電気入力信号にエンコードされた情報の光出力信号への信頼できるエンコードを行うために定量化が可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
多チャンネル光電子装置は、二つまたはそれ以上の光電子部品及び前記光電子部品を封止するように配置された保護封止材料を含み；それぞれの光電子部品は光検出器あるいは光源を有する。それぞれの光検出器は（i）対応する送信情報をエンコードするように変調された対応の光入力信号を受信するように、また（ii）対応する前記光入力信号に応じて、対応する前記送信情報をエンコードするように変調された対応の電気出力信号を生成するように配置される。それぞれの光源は（i）対応する送信情報をエンコードするように変調された対応の電気入力信号を受信するように、また（ii）対応する前記電気入力信号に応じて、対応する前記送信情報をエンコードするように変調された対応の光出力信号を生成するように配置される。
【０００９】
前記保護封止材料は中空誘電微小球体を含み、該中空誘電微小球体は、前記保護封止材料中に存在する好ましくない電気信号から生ずるクロストークペナルティを、前記保護封止材料中に前記中空誘電微小球体を含まない前記多チャンネル装置によって示されるクロストークペナルティよりも低いレベルに低減するように、前記保護封止材料の体積中に分散される。前記保護封止材料は更に光吸収体を含み、該光吸収体は、前記保護封止材料中に存在する好ましくない光信号から生ずるクロストークペナルティを、前記保護封止材料中に前記光吸収体を含まない前記光電子装置によって示されるクロストークペナルティよりも低いレベルに低減するように、前記保護封止材料の体積中に分散される。
【００１０】
前記多チャンネル光電子装置は双方向光電子装置から構成され、少なくとも一つの光電子部品は光検出器であり、また、少なくとも一つの光電子部品は光源である。前記双方向光電子装置は（i）前記光源に加えられた前記電気入力信号に対する前記光検出器の感度が前記光源に加えられる電気入力信号がない場合の前記光検出器の感度の約３ｄＢｍ以内であり、あるいは（ii）前記光検出器は約３ｄＢｍより小さいクロストークペナルティを示すように配置することが出来る。前記双方向光電子装置は、更に、前記導波路基板上の前記光源と前記光検出器を互いに約２ｍｍ以内に、あるいは端から端の寸法が約１０ｍｍ以下の基板上に配置することが出来る。
【００１１】
多チャンネルあるいは双方向光電子装置に関する目的や利点は、図に示され、また、以下の記載や添付の請求項に開示された典型的な実施例を参照することによって明らかになるであろう。
【００１２】
この概要は、以下の詳細な説明で更に説明される概念の中心部分を単純化した形で紹介するためのものである。この概要には請求項の主題の重要な構成や不可欠な構成を明らかにする意図はなく、また、請求項の主題の範囲を決める手助けとして使われることを意図するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、典型的な双方向光電子装置における電気的及び光学的信号を模式的に示す。
【図２】図２は、図１の典型的な双方向光電子装置における、好ましくない電気的及び光学的信号を模式的に示す。
【図３】図３は、他の典型的な双方向光電子装置における電気的及び光学的信号を模式的に示す。
【図４】図４は、図３の典型的な双方向光電子装置における、好ましくない電気的及び光学的信号を模式的に示す。
【図５】図５は、他の典型的な双方向光電子装置における電気的及び光学的信号を模式的に示す。
【図６】図６は、双方向光電子装置用の従来の光源駆動回路を模式的に示す。
【図７】図７は、双方向光電子装置用の典型的な光源駆動回路を模式的に示す。
【図８】図８は、電気入力信号と図７の駆動回路で生成された電気入力信号の第一部分と第二部分を模式的に示す。
【図９】図９は、双方向光電子装置用の他の典型的駆動回路の一部を模式的に示す。
【図１０】図１０は、図９の駆動回路用のクロストークペナルティ対レーザーダイオードカソード電圧振幅のプロットである。
【図１１】図１１は、双方向光電子装置用の他の典型的駆動回路の一部を模式的に示す。
【図１２】図１２は、図１１の駆動回路用のクロストークペナルティ対レーザーダイオードカソード電圧振幅のプロットである。
【図１３】図１３は、双方向光電子装置用の他の典型的駆動回路の一部を模式的に示す。
【図１４】図１４は、双方向光電子装置用の他の典型的駆動回路の一部を模式的に示す。
【図１５】図１５は、導波路基板上の光源、導波路、及び典型的なライトトラップ構造の模式的な平面図である。
【図１６】図１６は、誘導光信号及び迷光信号の経路を示す、導波路基板上の光源、導波路、及び典型的なライトトラップ構造の模式的な平面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、光導波路層の各種の典型的な側面と光導波路近くに形成された実質上不透明なコーティングの模式的断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、光導波路層の各種の典型的な側面と光導波路から離れて形成された実質上不透明なコーティングの模式的断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、光導波路層の各種の典型的な側面と光導波路近くに形成された実質上不透明なコーティングの模式的断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、光導波路層の各種の典型的な側面と光導波路から離れて形成された実質上不透明なコーティングの模式的断面図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、光導波路層の各種の典型的な側面と光導波路近くに形成された実質上不透明なコーティングの模式的断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、光導波路層の各種の典型的な側面と光導波路から離れて形成された実質上不透明なコーティングの模式的断面図である。
【図２０】図２０は、典型的なライトトラップ構造を有する典型的な双方向光電子装置の模式的平面図である。
【図２１】図２１は、他の典型的な双方向光電子装置上の保護封止材料を模式的に示す。
【図２２】図２２は、封止材料に分散された光吸収体の粒子を模式的に示す。
【図２３】図２３は、封止材料に分散された中空誘電微小球を模式的に示す。
【図２４】図２４は、封止材料に分散された光吸収体の粒子と中空誘電微小球を模式的に示す。
【図２５】図２５は、他の典型的な双方向光電子装置上の光封止材料と保護封止材料を模式的に示す。
【００１４】
ここに開示された実施例は模式的にのみ示されており、全ての構成が詳細、あるいは正確な所に示されているのではないことに注意すべきである。ある構成や構造は、解り易くするため、他に対して誇張されている場合もある。図面は正確な縮尺であると見なしてはならない。更に、示された実施例は典型的なものだけであって、記載の範囲や添付の請求項を制限するものと理解してはならない。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
多チャンネルあるいは双方向光電子装置における電気的クロストークは、光検出器や、光源、光源の駆動回路、あるいは光検出器の増幅あるいはフィルター回路を含む、どのような数やメカニズム、あるいは経路によっても発生する。この様な電気的クロストークは、しばしば、これら二つのあるいは多数の要素間の容量結合あるいは誘導結合に起因するとされている。多チャンネルあるいは双方向光電子装置における光学的クロストークは光検出器や、光源、導波路、フィルター、光学スプリッターや光結合器、光タップ、あるいは他の光学的要素を含む、どのような数やメカニズム、あるいは経路によっても発生する。この様な光学的クロストークは、しばしば、これら二つのあるいは多数の要素間における、光の好ましくない散乱や、反射、あるいは伝送に起因するとされている。多チャンネルあるいは双方向光電子装置のサイズが小さくなるにつれて、電気的あるいは光学的クロストークは、通常、ますます深刻なものとなる。クロストーク（光学的あるいは電気的）を発生させる特定のメカニズムやメカニズムの結合とは無関係に、多チャンネルあるいは双方向光電子装置の適切な配置や適合によってクロストークを低減することは好ましいことである。
【００１６】
双方向光電子装置の一例が図１及び図２に模式的に示され、信号光検出器１１４（必ずしもそうではないが、通常、フォトダイオード）と光源１１６（必ずしもそうではないが、通常、レーザーダイオード）から構成される。典型的な装置は更にモニター光検出器１１８を有するが、このようなモニター光検出器を有しない装置も本開示や添付の請求項の範囲に属する。図１は好ましい電気的及び光学的信号を図示し、図２はクロストークをもたらす、好ましくない電気的及び光学的信号を図示する。図１では、光入力信号１４が光導波路１０４に沿って伝播し、信号光検出器１１４で受信される。信号光検出器１１４は光入力信号１４から電気出力信号２４を生成し、電気出力信号２４は導体配線１２４及び導線リード１３４によって信号光検出器１１４から送信される。光入力信号１４や電気出力信号２４を送信するために、適切な光学的あるいは電気的素子が採用される。電気入力信号２６は導線リード１３６及び導体配線１２６によって光源１１６へ送信される。光源１１６は電気入力信号２６から、光導波路１０６に沿って伝播する光出力信号１６を生成する。電気入力信号２６あるいは光出力信号１６を送信するために、適切な光学的あるいは電気的素子が採用される。モニター光検出器１１８を備えた装置においては、光出力信号１６の一部がモニター光信号１８（図１及び図２の例では、光導波路１０８に沿って伝播する；他の適切な光学的素子を採用することができる；モニター光信号１８を分離する適切な光学的配置については後記する）を形成するため分離される。そのモニター光信号はモニター光検出器１１８で受信され、モニター光検出器１１８は、今度は、導体配線１２８及び導線リード１３８（図１及び図２の例において；他の適切な導電要素を採用することができる）に送信されるモニター電気信号２８を生成する。モニター電気信号２８は、通常、電気入力信号２６を生成、修正、調整、あるいは制御する光源制御回路（表示せず）の入力の役目を果たす。通常、モニター電気信号２８は、光出力信号１６の望ましい出力レベルを維持するために適切なフィードバック配置をしたこのような制御回路と結合している。光検出器、光源、導波路、及び配線は、通常、基板１０の上に配置される。基板１０の上にはない追加的回路素子と電気的接続をするために、導線リードが使われる。ある例では、このような追加的回路素子は基板１０に沿った回路基板上に配置される。多くの他の配置も採用可能である。
【００１７】
図２においては、光源１１６あるいは導体配線/導線１２６/１３６から信号光検出器１１４あるいは導体配線/導線１２４/１３４へ伝播する、好ましくない電気入力信号４６（即ち、光源１１６へは届かず、代りに異なった好ましくない場所へ到着する電気入力信号２６のある部分；“好ましくない”の言葉は、同じように、意図した目標へは届かず、代りに異なった好ましくない場所へ到着する電気的あるいは光学的信号のあらゆる部分を言う）が示されている。モニター光検出器１１８（存在する場合）あるいは配線/導線１２８/１３８から信号光検出器１１４あるいは配線/導線１２４/１３４へ伝播する、好ましくないモニター電気信号４８が同様に示されている。これらの好ましくない信号４６あるいは４８はどちらも、信号光検出器１１４による信号２４の生成と干渉しあるいは配線/導線１２４/１３４による信号２４の伝送と干渉して、電気出力信号２４を歪める。更に、信号光検出器１１４あるいは配線/導線１２４/１３４から、光源１１６、配線/導線１２６/１３６、モニター光検出器１１８、あるいは配線/導線１２８/１３８へ伝播する、好ましくない電気出力信号４４が示されている。これらの好ましくない信号４４は、対応する配線/導線による入力あるいはモニター電気信号２６/２８の伝送と干渉し、モニター光検出器１１８によるモニター電気信号２８の生成と干渉し、あるいは光源１１６による電気入力信号２６の受信と干渉する。信号光検出器１１４、光源１１６、モニター光検出器１１８、及び対応する配線/導線は、電気的に互いに直接に接続されるようには意図されていないので、上記の伝播は、通常、本来的に放射的であり、信号光検出器１１４、光源１１６、モニター光検出器１１８、対応する配線/導線、光源１１６の駆動回路、あるいは信号光検出器１１４の増幅またはフィルター回路の、二つあるいは多数間の種々の電気的な容量結合あるいは誘導結合によって発生する。従って、好ましくない電気信号４４/４６/４８の伝播は基板１０の上方、下方、及び基板中を通して発生する。図２は典型的なものであり、好ましくない電気信号の全ての可能な発生源や、このような信号の好ましくない全ての可能な到着場所を必ずしも示してはいない。
【００１８】
図２には、また、光源１１６から信号光検出器１１４に向って伝播する、好ましくない光出力信号３６が示されている。同様に、モニター光検出器１１８（存在する場合）から信号光検出器１１４へ伝播する、好ましくないモニター光信号３８が示されている。これらの好ましくない信号３６あるいは３８はどちらも、信号光検出器１１４による光入力信号１４の受信と干渉する（即ち、それら自身が信号光検出器１１４によって受信され、好ましくない背景ノイズとして振舞うことによって）。また、信号光検出器１１４から光源１１６及びモニター光検出器１１８へ伝播する、好ましくない光入力信号３４が示されている。これらの好ましくない信号３４は光出力信号１１６の生成（即ち、光源１１６への好ましくない光フィードバックによって）と、あるいはモニター光検出器１１８によるモニター光信号１８の受信と干渉する。図１及び図２では光導波路１０４と１０６は分離されているので（即ち、光学的結合は意図されていない）、上記の伝播は、通常、いかなる光導波モードでもなく、様々な散乱や反射要素、構造、あるいは信号光検出器１１４近くの媒体、光源１１６、あるいはモニター光検出器１１８、または導波路１０４、１０６または１０８と信号光検出器１１４の間の不完全な光結合、光源１１６、あるいはモニター光検出器１１８の、それぞれから発生する。従って、好ましくない光信号３４/３６/３８の伝播は基板１０の上方、下方、及び基板中を通して発生する。図２は典型的なものであり、好ましくない光信号の全ての可能な発生源や、このような信号の好ましくない全ての可能な到着場所を必ずしも示してはいない。
【００１９】
光入力信号及び光出力信号の両方が共通の光導波路１０２に沿って伝播することを除いて、図１及び図２の装置と同様の双方向光電子装置の他の例を図３と図４に示す。光スプリッター/結合器１１０は光導波路１０２からの光入力信号１４を光導波路１０４に沿って伝播するように仕向け、光導波路１０６からの光出力信号１６を光導波路１０２に沿って伝播するように仕向ける（光入力信号１４の方向の逆の方向へ）。
【００２０】
光スプリッター/結合器１１０は、光入力及び光出力信号１４/１６を仕向けるのに適した要素あるいは要素の組み合わせを有する。光スプリッター/結合器１１０は、光導波路１０２、１０４、及び１０６（即ち、共有米国特許No.7,031,575、米国特許No.7,142,772、米国特許No.7,366,379、米国特許No.7,622,708、あるいは米国特許公報No.2010/0078547に開示されているように；それぞれは参照により本明細書に取り入れられている）の端面間に位置する自由空間光ビームのビームスプリッターから構成され、また、光信号のいかなる自由空間伝播の間隙もない連結した光導波路１０２、１０４、及び１０６の中で実行される（即ち、共有米国特許No.7,330,619、米国特許No.7,813,604、あるいは米国特許公報No.2010/0272395に開示されているように；それぞれは参照により本明細書に取り入れられている）。光出力信号１６を分離し、モニター光信号１８を形成するために同じような要素や配置を採用することが出来る。光スプリッター/結合器１１０は、光信号のスペクトル分離（即ち、二色ビームスプリッターや他のフィルター、あるいは回接格子）または光信号の微分偏光に基づき、あるいは光信号を分離するための他の適切な原理に基づいて機能する。
【００２１】
図４では、図２で既に説明した好ましくない信号に加えて、いくつかの追加的な好ましくない光信号がクロストークをもたらす。追加的な好ましくない光信号３４及び３６は、導波路外の信号として光スプリッター/結合器１１０から発し、信号フォトダイオード１１４、光源１１６、あるいはモニターフォトダイオード１１８に向かって伝播する（直接に、あるいは散乱または反射の結果として）。更に、光導波路１０４及び１０６は両方とも光学的に光導波路１０２と結合しているので、サポート光モードとして導波路へ沿って伝播する、好ましくない光信号が発生する。好ましくない光入力信号５４は導波路１０６に沿って光源１１６へ伝播する、あるいは光導波路１０８に沿ってモニターフォトダイオード１１８へ伝播する。同様に、好ましくない光出力信号５６は導波路１０４に沿って信号フォトダイオード１１４へ伝播する。
【００２２】
図２及び図４は典型的なものであり、そこでは、好ましくない光あるいは電気信号の可能な全ての源、あるいはそのような信号の可能な全ての到着場所を、必ずしも示していない。特に、レーザー源１１６とモニターフォトダイオード１１８の間の好ましくない光あるいは電気信号は示されていない。その様な好ましくない信号はしばしば発生するが、好ましくない光信号３４/３６/３８や好ましくない電気信号４４/４６/４８よりも問題は少ない（クロストークの観点からは）。何故なら、光源１１６とモニターフォトダイオード１１８は、光学的には導波路１０８を通じて結合され、また電気的には光源制御回路（図示せず）を通じて結合されるからである。しかしながら、存在してクロストークを惹き起こす恐れのあるあらゆる好ましくない光あるいは電気信号の影響を軽減するために、以下に記載する方法や装置は、明確に示され、または記載されたものだけでなく採用することが出来る。
【００２３】
図１乃至図４は単一の光源１１６及び単一の信号光検出器１１４のみを示していると言う点で、また典型的なものであり、即ち、典型的な双方向光電子装置は、いわゆるダイプレクサーとして機能する。より一般的には、双方向光電子装置は希望する数の光源あるいは信号光検出器を有し、そしてそのような装置は本開示あるいは添付の請求項の範囲に属する。好ましくない光あるいは電気信号は、これらの多数の光源あるいは光検出器から発し、他の光源や光検出器に到達することによってクロストークをもたらす。例えば、いわゆるトリプレクサーが図５に模式的に図示されており（詳細及び好ましくない信号は、解り易くするために省略）、そこでは二つの独立の光入力信号１４a/１４bが対応する信号光検出器１１４a/１１４bによって受信され、対応する電気出力信号２６a/２６bが生成される。更により一般的には、通常の多チャンネル光電子装置においては、他の入力や出力信号（電気的あるいは光学的）の好ましくない部分によって、クロストークペナルティはあらゆる入力や出力信号（電気的あるいは光学的）に対して発生する。
【００２４】
上記の光学的クロストーク及び電気的クロストークは、多チャンネルあるいは双方向装置の全体のサイズが縮小するにつれて、より顕著になる傾向がある。特に、端から端の寸法が１０ｍｍ以下の共通基板に、光検出器、光源、導波路、及び配線が配置された多チャンネルあるいは双方向装置においては、そのクロストークは装置の性能を大幅に劣化させるのに十分な大きさになる。例えば、５ｍｍの基板１０（即ち、そこでは光源や光検出器は互いに２ないし３ｍｍ以内である）の上に組み立てられた双方向装置においては、３ｄＢより大きい電気的クロストークペナルティが観測され、及び３ｄＢより大きい光学的クロストークペナルティが観測された。
【００２５】
電気的あるいは光学的クロストークをもたらす特定のメカニズムやメカニズムの組合せとは無関係に、光電子装置の適切な配置や適応によって、電気的あるいは光学的クロストークを低減することは望ましいことである。
【００２６】
光源駆動回路
【００２７】
本開示は（i）Joel S. Paslaski名で２０１０年４月２８日に出願された米国仮出願No.61/328,675 及び（ii）Joel S. Paslaski, Araceli Ruiz, Peter C. Sercel 及び Rolf A. Wyss名で２０１１年４月２８日に出願された米国非仮出願No.13/096,648 に開示された主題に関連している。これらの両出願はそれぞれ参照することにより本願に全面的に取り入れられている。
【００２８】
従来の双方向光電子装置が図６の機能ブロック図に示されており、光検出器１１４、光源１１６、及び光源１１６の駆動回路１５０を有する。光検出器１１４が配置されて、第一送信情報をエンコードするように変調された光入力信号１４を受信し、それに応じて第一送信情報をエンコードするように変調された電気出力信号２４を生成する。光検出器１１４はp-i-nフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、あるいは他の適切な光検出器から構成される。p-i-nフォトダイオード１１４は図６の例に示され、回路１１５と接続されてＶＰＤに逆バイアスされている。電気出力信号２４は、フォトダイオード１１４と直列の単一抵抗、あるいは適切なフィルタリング、インピーダンス整合、増幅器、あるいは他の能動または受動回路（即ち、トランスインピーダンス増幅器及び関連部品や電圧源）から構成される回路１１５を通るように示されている。
【００２９】
従来の双方向光電子装置の光源１１６は、第二送信情報をエンコードするように変調された電気入力信号２６をユニポーラ信号源２３から受信し、それに応じて、第二送信情報をエンコードするように変調された光出力信号１６を生成するように配置される。光源１１６は第一及び第二の電気入力リード１２６a/１２６bを有し、そして図６の例では、レーザーダイオード１１６から構成される。光源１１６は駆動回路１５０によって加えられる電気入力信号２６を電気入力リード１２６aで受信し、駆動回路１５０による印加電圧ＶＬＳに電気入力リード１２６bを通じて接続されている。電気入力信号２６はＤＣオフセットを含む場合や含まない場合があり、また、回路１５２及び１５４を通じて光源１１６とＡＣ結合あるいはＤＣ結合することが出来る。回路１５２及び１５４は、それぞれ、電気入力信号２６のＤＣ結合のために配置された単純接続またはダイオード、電気入力信号２６のＡＣ結合のために配置された単一コンデンサから構成され、あるいは適切なフィルタリング、インピーダンス整合、増幅、または電気入力信号２６を光源１１６へ加えるための他の能動または受動回路から構成される。オペアンプＡＭＰLS、フィードバックインピーダンスＺＬＳ、トランジスタＴＬＳ、及び抵抗ＲＬＳが図６の例に示されており、レーザーダイオード１１６によって放射される平均光パワーを調節するための制御回路から構成される。制御及びモニター電圧であるＶｃｏｎ及びＶｍｏｎは、それぞれオペアンプＡＭＰLSへ印加され、トランジスタＴＬＳを通し、従ってレーザーダイオード１１６を通して、平均電流を調節する。制御及びモニター電圧は適切な方法（即ち、光出力信号１６の平均パワーをモニターすることによって、あるいは電気入力信号２６の平均パワーをモニターすることによって）によって生成される。多くの適切な配置が知られており、レーザーダイオード１１６を通して流れる平均電流を調節するために、これらを採用することが出来る、あるいはそのような調節は、望むなら、全く省略することができる（従って、次の図面からは省かれている）。
【００３０】
本開示による典型的な双方向光電子装置は図７の機能ブロック図に示されており、光検出器１１４、光源１１６、及び光源１１６の駆動回路２５０から構成される。光検出器１１４は（i）第一送信情報をエンコードするように変調された光入力信号１４を受信するように、及び（ii）第一送信情報をエンコードするように変調された電気出力信号２４を生成するように配置される。電気出力信号２４はベースバンド振幅変調デジタル信号から構成され；他の適切な変調方式や周波数を採用できる。光検出器１１４はp-i-nフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、あるいは他の適切な光検出器から構成される。光検出器１１４は図７の例に示され、回路１１５に接続されてＶＰＤに逆バイアスされる。電気出力信号２４は回路１１５を通り、回路１１５はフォトダイオード１１４と直列の単一抵抗を含む、あるいは適切なフィルタリング、インピーダンス整合、増幅、あるいは他の能動または受動回路（即ち、トランスインピーダンス増幅器及び関連部品や電圧源）を含む。
【００３１】
双方向光電子装置の光源１１６は（i）第二送信情報をエンコードするように変調された電気入力信号を反転レプリカ信号２６a/２６bとしてバイポーラ信号源２５から受信するように、及び（ii）これに応じて、第二送信情報をエンコードするように変調された光出力信号１６を生成するように、配置される。バイポーラ電気入力信号２６a/２６bは総称して電気入力信号２６と呼ばれる。電気入力信号２６はベースバンド振幅変調デジタル信号から構成され；他の適切な変調方式や搬送周波数を採用することができる。光源１１６は第一及び第二電気入力リード１２６a/１２６bを有し、図７の例ではレーザーダイオード１１６から構成される。光源１１６は、駆動回路２５０によってそれぞれ第一及び第二電気入力リード１２６a/１２６bの各々へ加えられた第一および第二部分２７a/２７bとして電気入力信号２６を受信し、また、供給電圧ＶＬＳは駆動回路２５０を経由して第二電気入力リード１２６bへ印加される。電気入力信号２６はＤＣオフセットを含む場合や含まない場合があり、駆動回路２５０を通じて光源１１６とＡＣ結合あるいはＤＣ結合することができる（第一および第二電気入力信号部分２７a/２７bとして）。駆動回路２５０は、以下に説明するように、電気入力信号２６を受信し、これに応じて第一および第二部分２７a/２７bを電気入力リード１２６a/１２６bのそれぞれへ加えるために、電気あるいは電子技術の専門家によって考案された数えきれない配置を含み、本開示及び添付の請求項は、ここに開示されたように動作するあらゆる回路配置を包含するものと解釈される。回路２５０は、電気入力信号２６を受信し、これに応じて、第一および第二部分２７a/２７bを電気入力リード１２６a/１２６bへ加えるための、あらゆる適切な受動素子、能動素子、電圧あるいは電流源、フィルター回路、インピーダンス整合回路、増幅回路、あるいは他の能動または受動回路を含む。駆動回路２５０は、更に、光源１１６（図６のように）を通して流れる平均電流（従って、そこからの平均光出力パワー）を制御する追加的制御または調節回路を含むことが出来る。しかしながら、そのような回路は理解し易くするため図面から省かれている。
【００３２】
光源１１６は電気入力信号２６の第一および第二部分２７a/２７bを受信する第一および第二電気入力リード１２６a/１２６bを有している。図面の典型的実施例は電気入力信号２６をバイポーラ信号２６a/２６bとして示しているが、駆動回路２５０はユニポーラの電気入力信号２６でも受信の実施、及び電気あるいは電子技術で知られた方法によって第一および第二部分２７a/２７bを生成することが可能であり、ユニポーラ入力信号を用いたそのような実施は本開示あるいは添付の請求項の範囲内にある。上記のように、駆動回路２５０は電気入力信号２６の第一部分２７aを光源１１６の第一電気入力リード１２６aへ加え、電気入力信号２６の第二部分２７bを光源１１６の第二電気入力リード１２６bへ加えるように配置される。駆動回路２５０は、図８に模式的に図示されるように、電気入力信号の第二部分２７bが第一部分２７aの伸縮、反転された実質的レプリカとなるように構成される。電気入力信号２６はＤＣオフセット（図８の例には示されていない）を含む場合や含まない場合がある。電気入力リード１２６a/１２６bへ加えられる電気入力信号２６の部分２７a/２７bは、それぞれ、電気入力信号２６a/２６bのＤＣオフセット（そこに存在する場合は）から導くことのできるＤＣオフセットを有し、駆動回路２５０によって追加または変更（適切なレベルに）、あるいは互いに異なるようにすることができる。
【００３３】
典型的な実施例においては、光源１１６は半導体光源、通常、レーザーダイオードから構成される。そのような実施例では、第一電気入力リード１２６aはレーザーダイオード１１６の陰極から構成され、第二電気入力リード１２６bはレーザーダイオード１１６の陽極から構成される。従来のレーザー駆動回路（図６に示されているような）では、通常、ユニポーラ電気入力信号２６がレーザーダイオード１１６の陰極にのみ加えられる（入力リード１２６aを通じて）。レーザーダイオード陰極の電圧は入力信号の時間的変動に従い、一方、レーザーダイオード陽極（入力リード１２６b）における電圧は、通常、はるかに小さな振幅で変動する。多くの従来のレーザー駆動回路においては、レーザーダイオード陽極は、実際に、比較的大きな容量でＲＦ接地されてＶＬＳと並列に且つＶＬＳへの接続の近くに接地される（例えば、図６では、回路１５４は単一のコンデンサから構成される）。対照的に、駆動回路２５０は電気入力信号２６の反転、伸縮されたレプリカ２７a/２７bをレーザーダイオード１１６の電気入力リード１２６a/１２６bへ配信するように構成される。図７の装置では、レーザーダイオードの陽極及び陰極の両電圧は電気入力信号２６に従って、より小さい逆の振幅で（信号２７a/２７bとして）変動する；駆動回路２５０によって駆動されるレーザーダイオード１１６全体の電圧低下は従来の駆動回路１５０のものと似通っている。駆動回路２５０を備えた、本開示によって構成された双方向光電子装置は、駆動回路１５０を備えた従来の双方向光電子装置より低い電気的クロストークを示すことが観測された（他の全ての要因は同じ、即ち、電気入力信号の振幅、光検出器及び光源のタイプ及び相対位置、その他；例えば、レーザーダイオード１１６のバイポーラ変調対ユニポーラ変調に関してのみ異なる）。
【００３４】
上で述べた電気的クロストークの低減は、ある条件下でのみ典型的に観測され、あるいは操作上重要であり、典型的には、レーザーダイオード１１６及び光検出器１１４が互いに十分接近して配置されたときである。例えば、光検出器１１４（p-i-nフォトダイオード）と光源１１６（レーザーダイオード）が共通の基板上に４から５ｍｍ離れて配置された双方向光電子装置（図６のように配置）においては、レーザーダイオードの動作による約０．５ｄＢｍのみのクロストークペナルティが観測され、これは多くの一般的な動作計画では、通常、許容範囲である。しかしながら、光検出器１１４（p-i-nフォトダイオード）と光源１１６（レーザーダイオード）が共通の基板上に２ｍｍ離れて配置された双方向光電子装置（図６のように配置）の他の例においては、レーザーダイオードの動作による光検出器性能の、より深刻な劣化が観測された。典型的には、約４−５ｄＢｍのクロストークペナルティが観測された。
【００３５】
図９は典型的な駆動回路２５０の単純化した部分を示し、そこではＲ１９、Ｒ７７、Ｒ７８、及びＲ８８から構成される抵抗ネットワークが採用され、電気入力信号２６から電気信号部分２７a/２７bが生み出される。Ｒ７７及びＲ７８はその抵抗間に接地された分圧器を形成し、信号部分２７a/２７bはそれぞれ抵抗Ｒ１９とＲ８８を通過する。抵抗Ｒ１９とＲ８８の値が変動するとき（Ｒ１９+Ｒ８８≒２２Ωを維持して）、信号部分２７a/２７bは、変動し且つ１（Ｒ１９＝Ｒ８８＝１１Ωの場合）に近い最小倍率となる、相対的な絶対倍率を有する互いに反転された実質的レプリカである。この対称的配置では、電気入力信号が駆動回路２５０及び光源１１６に加えられたとき、クロストークペナルティは約３ｄＢｍ以下となり、駆動回路１５０及び光源１１６が動作中の光検出器１１４について、４−５ｄＢｍクロストークペナルティからの改善が観測された。
【００３６】
しかしながら、図９の対称的配置では図６の配置に対して大幅な改善は得られない。Ｒ１９＝１２Ω及びＲ８８＝９Ωを有する駆動回路２５０の配置では、クロストークペナルティは約２．５ｄＢｍのみとなり、これは図９の典型的な配置に対して実現可能な最小クロストークペナルティと思われる。この様な配置では、レーザー陽極（リード１２６b）の電圧変調の振幅は、レーザー陰極（リード１２６a、変調は陽極の変調に対して反転される）の電圧変調よりも幾分大きいと思われる。所定のレーザーダイオードや他のレーザーダイオード１１６、フォトダイオードや他の光検出器１１４、光源や光検出器の空間的配置、及び駆動回路２５０の特定の配置に対して、信号部分２７a/２７bの相対的振幅（即ち、倍率）は、電気入力信号が駆動回路２５０（図１０の図表に表示）を通して光源１１６に加えられる時、最小クロストークペナルティを達成するように最適化される。
【００３７】
図１１は他の典型的駆動回路２５０の単純化した部分を示し、図９と似てはいるが、レーザーダイオード１１６用のバイアス回路のＲＦ等価物（Ｒ３４/３５、Ｃ３０/３１、Ｌ１０/１１）を含む追加的詳細が示されている。図９の例のように、Ｒ１３、Ｒ１６、Ｒ３２、及びＲ３３から構成される抵抗ネットワークが採用され、電気入力信号２６から電気信号部分２７a/２７bが得られる。Ｒ３２及びＲ３３はその抵抗間に接地された分圧器を形成し、信号部分２７a/２７bはそれぞれ抵抗Ｒ１３とＲ１６を通過する。抵抗Ｒ１３とＲ１６の値が変動するとき（Ｒ１３+Ｒ１６≒１８Ωを維持して）、信号部分２７a/２７bは、変動し且つ１（Ｒ１３＝Ｒ１６＝９Ωの場合）に近い最小倍率となる、相対的な絶対倍率を有する互いに反転された実質的レプリカである。この対称的配置では、電気入力信号が駆動回路２５０及び光源１１６に加えられたとき、約０．３ｄＢ以下のクロストークペナルティとなり、駆動回路１５０及び光源１１６（光源１１６のユニポーラ駆動を除いて、実質的に図１１のように配置）が動作中の光検出器１１４について、約０．８−１．０ｄＢクロストークペナルティからの改善が観測された。
【００３８】
この場合もまた、図１１の対称的配置では図６の配置に対して大幅な改善は得られない。Ｒ１３＝１１Ω及びＲ１６＝６．８Ωを有する駆動回路２５０の配置では、クロストークペナルティは約０．１−０．２ｄＢのみとなり、これは図１１の典型的な配置（図１２のプロットに表示）に対して実現可能な最小“クロストークペナルティ”と思われる。この様な配置では、レーザー陽極（リード１２６b）の電圧変調の振幅は、レーザー陰極（リード１２６a、変調は陽極の変調に対して反転される）の電圧変調よりも幾分大きいと思われる。所定のレーザーダイオードや他のレーザーダイオード１１６、フォトダイオードや他の光検出器１１４、光源や光検出器の空間的配置、及び駆動回路２５０の特定の配置に対して、信号部分２７a/２７bの相対的振幅（即ち、倍率）は、電気入力信号が駆動回路２５０を通して光源１１６に加えられる時、光検出器感度の低下が最小となるように最適化される。
【００３９】
図１３及び１４は典型的駆動回路２５０及びレーザーダイオード１１６を、より詳細に示す。図１３の典型的駆動回路２５０は、レーザーダイオード１１６への電気入力信号２６のＡＣ結合を含んでおり、値を変動、即ち、抵抗Ｒ３及びＲ４を変動させることによって最小クロストークペナルティ（例えば、レーザーダイオード１１６へ電気入力信号２６を加えている間の最大フォトダイオード感度）に最適化することが出来る。別の方法としては、Ｒ７及びＲ８、Ｒ１及びＲ２、あるいは上記三つの抵抗対の様々な組合せを、最小クロストークペナルティが達成されるように変えることが出来る。仮にＲ１/Ｒ２、またはＲ７/Ｒ８を変えると、当該周波数レンジに対して、レーザー陽極及び陰極電圧の適切な位相整合を維持するために、関連するリアクタンス素子もまた変えなければならなくなる。図１４の典型的駆動回路２５０は、レーザーダイオード１１６への電気入力信号２６のＤＣ結合を含んでおり、値、例えば、抵抗Ｒ１及びＲ２を変化させることによって最小クロストークペナルティに最適化することが出来る。この場合、当該周波数レンジに対してレーザー陽極及び陰極電圧の適切な位相整合を維持するため、リアクタンス素子（例えば、Ｃ１/Ｃ２またはＬ１/Ｌ２）もまた変えなければならなくなる。
【００４０】
繰り返し言うが、図７、９、１１、１３、及び１４の実施例は典型的なものであり、より多くの、あるいはより少ない素子からなる回路、あるいは素子の配置が異なる回路であって、なおかつ、本開示あるいは添付の請求項の範囲に属する多くの回路が作製可能である。特に、典型的な実施例のある要素は選択が自由であり、それらは必ずしも必要ではない（例えば、図８のダイオードＤ２やインダクターＬ４及びＬ５；図９のダイオードＤ２及びＤ３）。
【００４１】
ライトトラップ構造
【００４２】
本開示は（i）Rolf A. Wyss名で２０１０年６月２５日に出願された米国仮出願No.61/358,877 及び（ii）Rolf A. Wyss, Joel S. Paslaski, Araceli Ruiz及びPeter C. Sercel名で２０１１年６月２５日に出願された米国非仮出願No.13/168,936 に開示された主題に関連している。両出願はそれぞれ参照することにより本願に全面的に取り入れられている。
【００４３】
光電子装置の一般的な構成は基板１０を有し、その上には一つまたは複数の光導波路が形成され、少なくとも一つの光源が基板上に実装、配置されて、少なくとも光出力信号のある部分が基板上の光導波路の中へ出射される。この様に出射された光信号は、二つの左右面に実質上閉じ込められた、対応する光導波モードの光導波路に沿って伝播する。
【００４４】
光導波路は、通常、基板１０の上に成長、堆積、あるいは他の方法で形成された適切なコアあるいはクラッド材料の一層または多層中に形成される；これらの層は、総称して、光導波路層２０と呼ばれる。基板１０は光導波路層２０の構造的支持体としての役割をする。一層または複数の光導波路層２０の空間的選択処理（堆積、除去、あるいは材料の変更による）は光導波路を規定する；これらの処理された層（あるいはこれらの層の処理された領域）は、しばしば、導波路クラッデングとしての役割を果たす周囲の層よりも幾分高い屈折率を有する導波路コアの役割を果たす。典型的な導波路基板はクラッド層のみを有する領域と、クラッド層に加えて一層または複数のコア層を有する領域を含んでいる。マルチコア導波路を有する基板のある例では、違う領域は存在するコア層が異なった数を有し、導波路は、通常、全てのコア層が存在するこれらの領域によって規定されている。本開示の範囲内で、多くの他のコア/クラッデング構成を採用することができる。
【００４５】
光源１１６と光導波路１０６の間の光結合が不完全な場合がしばしばあり、光源から放射された光信号の一部が光出力信号１６として光導波モードで伝播せず、代りに、好ましくない光信号３６として周辺に逃げてしまう。逃げた一部である迷光信号は、対応する光モードのいかなる光導波路による閉じ込めも無く、一層または複数の光導波路層２０の中を伝播する。光導波路層中を伝播する迷光信号は、光検出器や他の光源を含む導波路基板上の他の光学的部品の性能に対して干渉、あるいは妨害する恐れがある。特に、上で述べたように、多チャンネルあるいは双方向光電子装置（例えば、双方向光電子トランシーバ）においては、光源から放射されて光導波路層中を伝播する迷光信号は光検出器１１４による入射光信号１４の受信と干渉し、迷光信号３６（しばしば、いわゆる“クロストークペナルティ”として記載され、あるいは定量化される）の存在下では入射光信号１４に対する光検出器１１４の感度を低下させる。
【００４６】
光電子装置の性能への、迷光信号の負の影響を減らす一つの方法はライトブロッキング、あるいはライトトラッピング構造を導波路基板１０の上に、あるいは導波路層２０の中に備えることである。この様な構造のいくつかの例をここに開示する。
【００４７】
Gamppの２００２年７月９日発行の“Lateral trenching for cross coupling suppression in integrated optical chips”と名付けられた米国特許No.6,418,246
【００４８】
Steenblik et alの２００５年１０月２５日発行の“Planar optical waveguide”と名付けられた米国特許No.6,959,138
【００４９】
Steenblik et alの２００７年５月２２日発行の“Planar optical waveguide” と名付けられた米国特許No.7,221,845
【００５０】
Goushcha et alの２００７年１０月２日発行の“Fast Si diodes and arrays with high quantum efficiency built on dielectrically isolated wafers”と名付けられた米国特許No.7,276,770
【００５１】
Mihalakisの２００９年５月１２日発行の“Single MEMS imager optical engine”と名付けられた米国特許No.7,530,693
【００５２】
Weckstrom名の２００２年９月２６日発行の“Chemiluminescent gas analyzer”と名付けられた米国出願No.2002/0137227
【００５３】
Kitcher et al名の２００４年８月５日発行の“Deep trenches for optical and electrical isolation”と名付けられた米国出願No.2004/0151460
【００５４】
Vonsovici et al名の２００５年５月１９日発行の“Integrated optical arrangement”と名付けられた米国出願No.2005/0105842
【００５５】
Steenblik et al名の２００８年１月２４日発行の“Planar optical waveguide”と名付けられた米国出願No.2008/0019652
【００５６】
Pang et al名の２００９年３月２６日発行の“Beam dump for a very-high-intensity laser beam”と名付けられた米国出願No.2009/0080084
【００５７】
図１５乃至図２０は、導波路基板１０の上、あるいはその上の光導波路層２０に形成された改良ライトトラッピング構造（即ち、一つあるいは複数の集光器と一つあるいは複数のライトトラップ）を模式的に示す。
【００５８】
図１５及び１６では、適切なタイプあるいは構成の光導波路１０６が導波路基板１０の上の光導波路層２０に形成されている。光導波路層２０及び導波路基板１０は、本開示あるいは添付の請求項の範囲内にある数多くの適切な材料から構成される。一般的には、基板１０はシリコンから構成され、光導波路層２０は一つあるいは複数のシリカ、ドープシリカ、窒化シリコン、またはシリコン酸窒化物を含む。光導波路のいくつかの適切な例が、共有米国特許No.6,975,798; 7,136,564; 7,164,838; 7,184,643; 7,373,067; 7,394,954; 7,397,995; または7,646,957に、あるいは共有出願No.2010/0092144に開示されており、それらは参照によりここに取り入れられている。
【００５９】
光源１１６は基板１０の上に、あるいは導波路層２０の一層または複数の層上に配置され、また、光信号（または、少なくとも光信号の第一部分１６、これ以降、出射光信号１６と呼ぶ）が、実質的に導波路１０６によって二つの左右面に閉じ込められる光導波モードとして、光導波路１０６に沿って伝播するように出射されるよう配置される。光信号の第二の、迷光部分３６（これ以降、迷光信号３６と呼ぶ）は、光導波モードの導波路１０６によって閉じ込められることなく、光源１１６から光導波路層２０の中を伝播する。光源１１６は光信号１６あるいは３６の源となり；基板１０または光導波路層２０の上に形成あるいは実装される、レーザーダイオードまたは発光ダイオード、光ファイバー、別の基板上の他の導波路、あるいはビームスプリッターまたはトラップを含み、且つ、これらには限定されない。
【００６０】
ライトトラップ構造なしでは、光信号の迷光部分３６は光導波路層２０を通して伝播することが可能であって、基板２０の上の他の光学部品の性能と干渉、あるいは妨害する恐れがある。図１５及び１６は集光器３１０a/３１０b/３１０c（一般的に、集光器３１０ｘ、あるいは総称的に集光器３１０と呼ぶ）とライトトラップ３２０を含むライトトラップ構造を模式的に示している。図の典型例には、三つの集光器３１０と一つのライトトラップ３２０が示されているが、一つまたは複数の集光器、あるいは一つまたは複数のライトトラップのうち適切な数を、本開示あるいは添付の請求項の範囲内で採用することが出来る。それぞれの集光器３１０ｘは、光導波路層２０の一つまたは複数の側面３１２及び側面３１２（図１７Ａ/１８Ａ/１９Ａ）の上の実質上不透明なコーティング３３０から構成される。それぞれのライトトラップ３２０は光導波路層２０の一つまたは複数の側面３２２及び側面３２２（図１７Ｂ/１８Ｂ/１９Ｂ）の上の実質上不透明なコーティング３３０から構成される。側面３１２/３２２は、通常、基板１０及び光導波路層２０に垂直であり、即ち、それらは水平な基板１０に対してほぼ垂直である。水平及び垂直の表示は相対的なものであり、空間の絶対的な方向を指定することを意図するものではない。図１７Ａ/１８Ａ/１９Ａは導波路１０６の近くに形成された側面３１２を示しているが（例えば、集光器３１０aの場合のように）、集光器３１０ｘは、導波路から離れた位置（従って、図１７Ｂ/１８Ｂ/１９Ｂに類似している）を含む、基板１０の上の適切な場所に形成することが出来る。同様に、図１７Ｂ/１８Ｂ/１９Ｂは導波路から離れて形成された側面３２２を示しているが、ライトトラップ３２０は、導波路１０６近くの位置（従って、図１７Ａ/１８Ａ/１９Ａに類似している）を含む、基板１０上の適切な場所に形成することが出来る。
【００６１】
迷光信号３６は光源１１６から光導波路層２０の中を伝播し、側面３１２及びその実質上不透明なコーティング３３０に行き当たり、その方向への更なる伝播が阻止される。コーティング３３０は、通常、入射光の一部を吸収し、残りを反射する。それぞれの集光器３１０ｘの側面３１２は、迷光信号の反射された部分をライトトラップ３２０に仕向ける（直接に、あるいは他の集光器３１０ｘによる方向変更の後に）ように配置されている。
【００６２】
ライトトラップ３２０の側面３２２及び実質上不透明のコーティング３３０は、光導波路層２０の対応する螺旋領域を規定する。その螺旋領域は開口部３２４及び閉口端３２６を有する。光導波路層２０の中を開口部３２４へと伝播する迷光信号３６の各部分は、面３２２とコーティング３３０によって、閉口端３２６に到達するまで更に螺旋領域へと繰り返し反射される（図１６に示すように）。通常、それぞれの反射で、迷光信号３６の一部は吸収され、残りが反射される。螺旋領域はいかなる適切な方法でも配置することが出来、通常、約１８０°より大きい孤である。いくつかの実施例では、螺旋領域は角状螺旋領域である（即ち、閉口端３２６へ向かって先の細ったテーパーの角状螺旋）。
【００６３】
実質上不透明なコーティング３３０は、通常、光源３３０の動作波長域に対して光を吸収するように配置され、側面３１２/３２２で繰り返し反射されるときに迷光信号３６が減衰するように配置される。金属コーティングは、充分な不透明性と適度の光吸収のために、しばしば採用される。一例では、クロムまたはチタンが、約１２００−１７００ｎｍの動作波長域に対して使われており；他の適切な波長域に対して使用可能な他の適切な金属は、本開示あるいは添付の請求項の範囲に属する。約１５０ｎｍを越えるコーティング３３０の厚みでは十分な不透明性が得られ、適正な不透明性を確実にするために更に厚い膜が採用される。クロムまたはチタン層が、例えばシリカ、窒化シリコン、あるいは同じような屈折率の誘電材料から構成される光導波路層２０の側面３１２/３２２の上に堆積された一例では、入射迷光信号３６の約４５％が吸収され、入射迷光信号３６の５５％が反射される。迷光信号３６を示すそれぞれの光線は、ライトトラップ３２０の閉口端３２６へ到達する前に、４から６回あるいはそれ以上の反射を受け、その結果、ライトトラップ３２０の閉口端３２６へ到達したときには、当初の光パワーの約３％（６回の反射後）から約９％（４回の反射後）のみが迷光信号３６へ残る。この様な低いレベルでは、迷光信号３６が基板上の他の光デバイスの動作と干渉し、あるいは妨害する可能性は少ない。仮に、追加的な反射時に、迷光信号３６の一部が開口部３２４を通してライトトラップから再出現した場合、通常、それは実質的に無視できるレベルに減衰する（例えば、約１％以下、あるいは更に約０．１％以下に）。
【００６４】
反射抑制層（即ち、反射防止コーティング）を、側面３１２/３２２と金属吸収層の間に、コーティング３３０の一部として採用することが出来る。面３１２/３２２へ衝突する毎に反射される光の量の減少（及び、付随する吸収量の増加）は、面３１２/３２２へ繰り返し衝突する時の迷光信号３６の減衰を増進する。どのような適切な反射抑制層あるいは反射防止コーティングも採用可能である。いくつかの例が、参照によって本明細書に取り入れられている共有米国出願No.2006/0251849に開示されている。
【００６５】
図１７Ａ/１８Ｂ、１８Ａ/１８Ｂ、及び１９Ａ/１９Ｂの例における側面３１２/３２２は、光導波路層２０の全体にわたって延在しているが、導波路基板１０の中へは延びていない。他の適切な深さも、本開示と添付の請求項の範囲で採用可能である。通常、側面３１２/３２２は光導波路層２０の全体にわたって延在することが望ましい。側面３１２/３２２は導波路基板１０の中へ延びることも可能である。光導波路層２０、導波路１０６、面３１２/３２２、及びコーティング３３０は、集光器及びトラップを数多くの導波路基板上へ同時に作るため、ウェーハ規模で形成、あるいは堆積されることがしばしば起こる。側面３１２/３２２は、そのようなウェーハ規模の製作中、例えば、適切なドライまたはウエットエッチ工程によって、典型的には光導波路層２０中への一つあるいは複数のトレンチ（上記のように、たぶん基板１０中へ延びている）のエッチングによって形成される。
【００６６】
図１７Ａ/１７Ｂ、１８Ａ/１８Ｂ、及び１９Ａ/１９Ｂの典型的な配置に示したように、層３３０に対して異なった配置を採用することが可能である。図１７Ａ/１７Ｂの配置では、コーティング３３０は側面３１２/３２２のみを覆う。実用的には、これが必要な全てであるが、同時に実際には、この配置の実現は難しい、特に標準的なフォトリソの堆積技術を使って数多くの導波路基板上に集光器とトラップを同時に形成することは難しい。一様な堆積技術（即ち、方向性の無い）は特定方向の面のみの選択的被覆には適さず、方向性堆積技術は垂直面のみの選択的被覆には適さない。図１８Ａ/１８Ｂの配置は、導波路基板１０や光導波路層２０の露出面の全てを、あるいはほぼ全てを単純にコーティングすることによって実現が最も容易である。もし、導波路１０６、導波路基板１０の他の場所、または光導波路層２０上にコーティング３３０が存在しても問題がなく、少なくともある程度一様な堆積ができれば、この方法が採用できる。中間的な方法が図１９Ａ/１９Ｂの典型的な配置によって示されており、そこでは、コーティング３３０は導波路基板１０の水平面あるいは光導波路層２０に渡って部分的に延在している。基板１０あるいは光導波路層２０の部分は、望ましくない領域へのコーティング３３０の堆積を防止するためマスクすることが出来る。
【００６７】
光導波路１０６及び光導波路層２０の異なる配置が、図１７Ａ/１７Ｂ、１８Ａ/１８Ｂ、または１９Ａ/１９Ｂの典型的な配置に示されている。これらの例の導波路配置は、これらの配置においてコーティング３３０に対して示されたあらゆる配置の組合せに使うことが出来る。図１７Ａ/１７Ｂの例では、光導波路１０６は、上下の低屈折率クラッディング層間の、単一且つ高屈折率のコアより構成される。側面３１２は、図１７Ａの導波路１０６の近くに示され、一方、図１７Ｂに示される側面３２２の近くには、二層のクラッディング層のみが存在する。図１８Ａ/１８Ｂに示された例では、光導波路１０６は、高屈折率のコアの対と上部、中部、下部の低屈折率クラッディング層より構成される。側面３１２は、図１８Ａの導波路１０６の近くに示され、一方、図１８Ｂに示される側面３２２の近くには、三層のクラッディング層のみが存在する。図１９Ａ/１９Ｂに示された例では、光導波路１０６は、一つの高屈折率コアと二つの高屈折率コア層より構成され、クラッディングは上部、中部の上、中部の下、及び下部の低屈折率クラッディング層より構成される。側面３１２は、図１９Ａの導波路１０６の近くに示され、一方、図１９Ｂに示される側面３２２の近くには、四層のクラッディング層と二層のコア層（コア無し）が存在する。クラッディング層に挟まれたコアやコア層の堆積やパターニングをするためにクラッディングの堆積が中断された箇所を示すため、種々のクラッディング層の間に境界が示されている、しかしながら、特に、異なるクラッディング層に対して同じ材料が使われる場合には、このような境界は完成品では容易に分る場合もあるし、分からない場合もある。
【００６８】
図１５及び１６の典型的な実施例では、第一集光器３１０aは、光源１１６から発散する迷光信号３６のある部分を反射あるいは方向を変えて、ライトトラップ３２０の開口部３２４に向けて収束させるように、湾曲している。集光器３１０aは、例えば、楕円の一つの焦点近くに配置された光源１１６、及びその楕円の他の焦点近くに配置されたライトトラップ３２０の開口部３２４を有する楕円の一部で近似される。集光器３１０aの配置は典型的なものであり；湾曲した集光器面の他の配置を採ることが可能である。
【００６９】
また、図１５及び１６の典型的な例では、集光器３１０b及び３１０cは迷光信号３６の方向を変えるために配置された一つまたは複数の平面３１２を有している（集光器３１０bには、一つのそのような面３１２；集光器３１０cには、三つの異なった平坦部分）。これらの種々の平面３１２は、迷光信号３６の各部分を二回あるいはそれ以上の連続した反射により、ライトトラップ３２０の開口部３２４へ方向を変えるように配置される。集光器３１０b及び３１０cの配置は典型的なものであり；集光器平面の他の配置を採ることが出来る。
【００７０】
集光器やライトトラップを逃れる迷光信号３６の量を更に減らすために、光導波路１０６は湾曲部分を有することが出来る。光導波路は、湾曲部分より手前で、集光器３１０aと３１０bの間を通過する。光導波路は、その湾曲部分の後で、集光器３１０aとライトトラップ３２０の開口部３２４の間を通過する。集光器３１０bは、集光器３１０aとライトトラップ３２０の開口部３２４の間に位置する光導波路層２０を経由する、光源１１６からのほぼ全ての直線伝播経路を実質的に遮断するように配置される。
【００７１】
ここに開示された集光器及びライトトラップは、導波路基板上の光導波路を使って実現される多種多様の光電子装置に広く使うことが出来る。そのような例の一つが図２０に模式的に示されており、ビームスプリッター１１０と１１１、及び光検出器１１４と１１８を有している。光源１１６は光導波路１０６に沿って伝播する出射光信号１６を発する。部分１８はビームスプリッター１１１によって分離され、光検出器１１８へ向けられる。光検出器１１８からの電気信号は、例えば、光源１１６のフィードバック制御に使うことが出来る。出射光信号１６の残りの部分は、装置から離れるまで光導波路１０６に沿って伝播する。装置へ入ってくる入射光信号１４は、ビームスプリッター１１０によって光検出器１１４へ向けられるまで光導波路１０６に沿って伝播する。光検出器１１４/１１８のどちらの性能も、光導波路層２０を伝播する迷光信号３６によって影響され；これらの影響は集光器３１０やライトトラップ３２０の存在によって低減あるいは除去することが出来る。ビームスプリッター１１０/１１１は、本開示及び添付の請求項の範囲で、様々な適切な方法で実施することが出来る。導波路ビームスプリッターあるいは導波路トラップを採用することが可能である（例えば、すでに参照によって取り入れられている共有特許及び共有出願に開示）。あるいは、光導波路１０６は、光信号１４、１６、あるいは１８が自由空間光ビーム（即ち、導波モードでなく）として伝播することのできる間隙を含むことが出来る。ビームスプリッターは、種々の自由空間光信号が他の導波路に沿って伝播するように仕向けるために、導波路の区分の間に挿入することが可能である（例えば、すでに参照により取り入れられている共有特許及び共有出願に開示）。ビームスプリッター１１０/１１１は、実用に供されているが、それ自身が光源１１６として及び迷光信号３６の源として作用することに注意すべきである。光導波路のビームスプリッターから生ずる迷光信号の伝播を低減するために、一つあるいは複数の集光器３１０あるいはライトトラップ３２０を備えることが望ましく、その実施は本開示及び添付の請求項の範囲に属する。
【００７２】
多機能封止
【００７３】
本開示による多チャンネルまたは双方向光電子装置の典型的な実施例では、多目的封止材料５００は、一つあるいは複数の信号光検出器１１４、一つあるいは複数の光源１１６、一つあるいは複数のモニター光検出器１１８（存在する場合）、光導波路１０２（存在する場合）、１０４、１０６、及び１０８（存在する場合）、導体配線１２４、１２６、及び１２８（存在する場合）、及び導線リード１３４、１３６、及び１３８（存在する場合）を含む多チャンネルまたは双方向光電子装置を封止するのに使われる。もし、これらのリストアップされたものに代えてあるいは加えて、他の光学的あるいは電気的素子を使う場合には、これらも同様に（あるいは代りに）封入される。
【００７４】
封止材料５００の一つの目的は、光検出器、光源、導波路、及び双方向装置の電気的接続に対して化学的及び機械的保護をすることであり；従って、封止材料５００は保護封止材料と呼ばれる。装置の部品は比較的デリケートであり、比較的厳しい環境（大きな温度変動、高い湿度、等々）に配備されることもあり、あるいは、据え付けまたは配備の際の乱暴な取り扱いや処置にも耐えることができる。これらの一つまたは複数の理由により、このような装置の脆弱な部分を伝統的に封止していた。通常、保護封止材料は適切なポリマー（例えば、シリコーン、エポキシ、あるいはポリウレタンポリマー；ある場合には、光透過ポリマーが望まれる）から構成され、それは未硬化状態（通常、液体または半液体）で双方向装置の部品が配置された基板１０の上に塗布される（例えば、図２１に模式的に示された双方向装置の側面図のように；理解し易くするため、構造の詳細及び全ての信号は省かれている）。仮に、基板１０が、更に大きい他の基板またはサーキットボードに実装される場合は、封止材料は基板１０を越えて他の基板またはボード上に延在する。封止材料５００は、双方向装置の特質や予定された配備環境に従って、その性質の多様性に基づき選択される。未硬化の封止材料は、望ましくは、双方向装置の構造を完全に埋めるのに充分に液状であり（例えば、部品間の空間を埋めるために、リード線、その他の周囲に完全に流れるように）、塗布や硬化時に所定の位置に留まるのに充分な粘性があり、硬化後は適正な機械的支持と保護を供するに充分硬く、硬化後に熱膨張あるいは熱収縮が装置やそれらの部品（例えば、配線等の相互接続を含めて）を過度に圧迫、あるいは破壊さえもしたりしないように充分にソフトであり、そして、使用環境下で遭遇し易い一連の物質に対して化学的に安定である（例えば、湿った環境下での水蒸気）。適切な封止材料の例として、シリコーンゴム、ジェル、エポキシ、あるいはポリウレタンがあるが、これらに限定されない。
【００７５】
封止材料５００は更に光吸収体を含むことが出来る。光吸収体は、物理化学的性質の適合性を大きく妨害することなく（硬化の前後において）カプセル剤に混ぜることのできる物質であれば何でもよい。吸収体は未硬化の封止材料中へ溶解され、懸濁され、あるいは分散され（そして、塗布あるいは硬化後はそこにとどまる）、そして光信号１４及び１６の一つあるいは複数の波長の光を吸収する。封止材料５００中へのそのような吸収体の混合の結果、基板１０の上方を伝播する（即ち、封止材料５００中）好ましくない光信号３４/３６/３８の部分は減衰される。従って、光吸収体を含む保護封止材料５００は、これらの好ましくない光信号からから生ずる光学的クロストークを低減する役割を果たすことが出来る。
【００７６】
適切に選ばれた染料は封止材料５００中に溶解され、光吸収体としての役割を果たす。代りに、あるいは加えて、光吸収体として不溶性粒子５１０を封止材料に懸濁させることが出来る（図２２及び２４）。適切な粒子の例として、望ましくは、約０．０１μｍから約５０μｍの平均粒子サイズを有する炭素粒子（例えば、カーボンブラック、ランプブラック、あるいはアセチレンブラック）、無機顔料（例えば、ブラックフェライトまたはヘマタイト、ブラックスピネル、コバルトブラック、マンガンブラック、ミネラルブラック、あるいは黒土）、金属粒子、あるいは半導体粒子がある。望ましい例としては、約２０μｍから約３０μｍの平均粒子サイズを有し、重量パーセントで封止材料組成の約０．１％から約２％の範囲のカーボンブラック粒子を含む。吸収体（そのタイプあるいは組成が何であろうと）は、約１−５ｃｍ−１から２００ｃｍ−１の範囲の吸光係数κ（当該動作波長域に対して）を生ずる量である（ここで、吸光係数κは透過光パワーをｅ−κＬに等しい入射光パワーで割ったもので定義される、ここでＬは封止材料中の光路長である）。光吸収体が封止材料５００に取り込まれた場合、約１ｄＢから約５ｄＢの光学的クロストークの減少が観測された（光吸収体無しの同じ封止材料を備えた同じ装置で観測された光学的クロストークペナルティとの比較で）。
【００７７】
保護封止材料５００の実効誘電率の平均を低減することによって、基板１０の上方を伝播する好ましくない電気信号４４/４６/４８の部分から生ずる双方向装置における電気的クロストークの程度を、より高い誘電率を有する封止材料の電気的クロストークと比較して低減できる。封止材料５００の平均誘電率を低減するために、懸濁された、中空の、誘電微小球体５２０（図２３及び２４）を含有することが出来る。この様な微小球体は、様々なサイズの市販品を得ることが出来、しばしば、シリカガラスから構成される。典型的な実施例においては、中央径が約６０μｍで直径の範囲が約３０μｍから約１０５μｍ（１０パーセンタイルから９０パーセンタイル）、または約１０μｍから１２０μｍ（全ての範囲）の中空シリカ微小球体が採用され；他の適切な材料やサイズも採用することができる（例えば、中央径が約４０μｍから約７０μｍ）。微小球体は未硬化封止材料中に懸濁され、そして塗布中及び硬化後にはそこにとどまる。双方向装置中の電気的クロストークを適切に低減するために、微小球体は、体積で、封止材料組成の約２５％から約７５％を含むことが出来、これは封止材料実効誘電率の約２５％から約５０％の低減に相当する（微小球体の無い封止材料との比較で）。この様な体積分率範囲の微小球体を有するシリコーン封止材料５００は、微小球体無しの実効誘電率約２．８と比較して、それぞれ実効誘電率約２．５から１．７を示す。中空微小球体が封止材料５００に取り込まれた場合、約０．１ｄＢから約３ｄＢの電気的クロストークペナルティの減少が観測された（微小球体無しの同じ封止材料を有する同じ装置で観測された電気的クロストークペナルティとの比較で）。中空微小球体に起因する電気的クロストークペナルティ減少の量は、様々な要因によって変化する。例えば、基板上への光電子部品及び導電要素の特定の配置；電気信号の光電子装置との結合の仕方や光電子装置からの送信方法、例えば、ユニポーラ、バイポーラ、あるいは微分結合など；あるいは電気的クロストークの低減のために、中空微小球体に加えて取られた他の方策、等の要因によって変化する。
【００７８】
保護封止材料５００の多くの例では、装置への塗布を容易にするため、未硬化ポリマーの粘性を上げるのにフィラーが必要となる。充分な粘性なしでは、未硬化ポリマーは塗布中に、予定の封止領域を超えて流れがちである（例えば、約４００−６００ｃｐｓの粘性を有する未硬化カプセル製剤の場合のように）。フィラーは、塗布における適切なレベルに未硬化ポリマーの粘性を上げるためにしばしば使われ、硬化後フィラーは封止材料に取り込まれてそこにとどまる。固体シリカ粒子がフィラーとして一般的に使われるが、比較的大きな誘電率を示す傾向がある（特定の組成に応じて、約３から８）。封止材料５００中へのそのような高誘電率フィラー粒子の取込みは、実効誘電率を高める傾向があり、従って、また、封止された装置の電気的クロストークを高めることにもなる（フィラーを含まない場合の封止材料５００が示す電気的クロストーク値を超えて）。しかしながら、中空微小球体５２０はフィラーとしての役割を果たし、未硬化ポリマーの粘性を塗布に好ましい程度まで増加させ、また、一方で、その実効誘電率（及び封止装置の電気的クロストーク）を減少させる。
【００７９】
約２５％から約５０％の中空微小球体の体積分率は、装置への塗布に適切な範囲の未硬化シリコーン封止材料混合物の粘度をもたらすことが観測された（例えば、数千ｃｐｓから数万ｃｐｓまで；より粘性のある製剤を使うことが出来るが、遅い流れのため塗布には扱い難いかも知れない）。そのような体積分率の範囲は、また、微小球体が低粘度カプセル製剤中に分散して留まることを可能にするように思われ；低粘度カプセル製剤中の、より低い体積分率では、微小球体は封止材料から分離する傾向がある。しかしながら、もし、結果として得られる混合物が、微小球体の望ましい体積分率で望ましい所を流れるようにすることが出来れば、異なった粘性（より高いまたはより低い粘性）を有する他の未硬化カプセル製剤と共に、別の体積分率（より高い、またはより低い体積分率）を使うことが出来る。低粘度封止材料が、好ましくない領域に流れるのを低減、あるいは避けるため、高速硬化の封止材料を採用することが出来る。
【００８０】
ここに開示されあるいは請求項となった、中空誘電微小球体を含む封止材料の実効誘電率あるいは電気的クロストークの低減は、微小球体や他のいかなるフィラーをも含まない同じ封止材料と比較して表現したものである。クロストークのこの様な低減は、動作上重要であり価値がある。しかしながら、おそらく、より実際的な比較は、同様の粘性（装置への塗布に対して適切な範囲の）が得られるそれぞれの体積分率における、微小球体を含む封止材料と固体フィラー粒子を含む、同じ封止材料での比較であると思われる。このような観点から見ると、中空微小球体を用いて達成された実効誘電率と電気的クロストークの相対的低減は、ここに開示されたものよりもさらに大きい。固体フィラー粒子の中空微小球体による置換えは、微小球体の存在によって生ずる実効誘電率の低減に加えて、フィラー粒子から生ずる実効誘電率の増加を無くす。
【００８１】
中空微小球体の体積分率が高すぎると、装置上に正常に流れるには粘性が高すぎる未硬化封止材料混合物を生むこととなり、微小球体の取込みによって実効誘電率が低減される程度が限定されることになる。約４００ｃｐｓから約６００ｃｐｓの粘性を有する未硬化ポリマーは、約５０％に至る微小球体の体積分率を有し、装置の塗布に対して充分に流動性を維持する。より高い体積分率やより高い初期粘性では、装置の封入に際して充分良好には流れない封止材料混合物となり易い。装置の塗布においてはなお充分に流れつつ、より高い微小球体体積分率（従って、より低い実効誘電率）とするために、初期粘性の低い未硬化封止材料製剤を採用することが可能である。未硬化封止材料粘性と微小球体体積分率の組合せの範囲は、封止材料混合体の流れと封止材料実効誘電率の低減の望ましい組合せとなるように定められる。
【００８２】
望ましい実施例では、光吸収体粒子５１０と中空誘電微小球体５２０の両方が、保護封止材料５００の中へ取り込まれる（図２４）。この様に、単一の封止材料５００は、双方向光電子装置における電気的及び光学的クロストークの両方の低減効果がある。微小球体５２０の存在は、ある場合には、光散乱体として作用することによって光吸収体粒子５１０の効果を増進する。微小球体５２０から散乱された光は封止材料５００を通ってより遠くまで伝播し、光吸収体粒子５１０と遭遇する公算が大きくなる。もし、中空微小球体と組合される場合、高誘電率あるいは導電吸収体粒子（例えば、金属あるいは炭素粒子）を避けることが望ましい。その理由は、これらは封止材料誘電率を増加させる傾向があるからである。一方、中空誘電微小球体は、そのような吸収体粒子から生ずる封止材料実効誘電率の増加を、少なくとも部分的に相殺するため（あるいは完全に相殺、あるいは相殺を超えて）に使われる。もし、導電吸収体が採用された場合は、封止材料の完全な硬化を確実にし、好ましくない凝集や導電体粒子の偏り及び付随する封止材料の実効誘電率の増加を低減、あるいは避けることが望ましい。
【００８３】
保護封止材料５００（光封止材料６００と組合せて使うときは“第二層”封止材料と呼ぶ）に加えて、光封止材料６００（ここでは、“第一層封止材料”と呼ぶ；図２５）を使うことが出来る。もし、双方向装置が、光信号１４、１６、あるいは１８の通る光路の自由空間部分を含むならば、少なくともこれらの空間から保護封止材料を排除するために、通常、光封止材料６００が必要となる。例えば、もし、導波路１０２、１０４、及び１０６の端面間に配置されたビームスプリッターから構成される光スプリッター/結合器１１０が使われる場合、光封止材料は導波路とビームスプリッター間の光路を満たす。同様に、導波路端面と光検出器あるいは光源の間の間隙も光封止材料で満たされる。この様な封止材料６００の使用によって、封止材料５００や異物による光伝送面の汚染や光路の遮断を防ぐことが出来る。また、光封止材料６００は、装置の好ましくない反射を低減するために、導波路、光検出器、光源、あるいは他の要素と適合する屈折率が選択される。そのような反射は、求められる光信号の光損失源となり、また、追加的光学的クロストークをもたらす好ましくない光信号源となる。また、第一層封止材料６００は装置の環境による劣化、例えば、湿気による腐食から保護する。適切な材料の例としては、シリコーンやエポキシポリマーがあるが、これらに限定されない。
【００８４】
光封止材料６００を採用する場合、封止材料５００の塗布及び硬化前に、双方向装置に塗布して硬化する。あるいは、光封止材料６００を塗布し、硬化する前に封止材料５００を塗布して、硬化前は封止材料５００と６００は所定の位置にとどまって実質的に混じることはないことを想定して、両方の封止材料は通常の硬化工程で一緒に硬化される。
【００８５】
組合せ
【００８６】
ここには、多チャンネルあるいは双方向光電子装置におけるクロストークを低減する三つの技術が開示される：光源のバイポーラ駆動のための駆動回路、導波路基板上の集光器及びライトトラップ、及び低減された誘電率を有する、または光吸収体として作用する封止材料。これらの技術はそれぞれ単独で使うことが出来る。しかしながら、単一の光電子装置において、どれか二つあるいは三つ全ての技術の組合せによる使用もまた、本開示あるいは添付の請求項の範囲に属する。一例として、光吸収封止材料の使用と組合せた集光器及びライトトラップの使用は、これらの技術の単独使用の場合より、更に大きく光学的クロストークを低減することが出来る。そのため、このような態様では、必要に応じて、その封止材料は実質的に集光器あるいはライトトラップの側面を覆うことができる。他の例では、バイポーラレーザー駆動回路と中空微小球体を含む封止材料の使用は、これらの技術の単独使用の場合より、更に大きく電気的クロストークを低減することが出来る。集光器やトラップ、バイポーラレーザー駆動回路、及び光吸収体と中空微小球体の両方を取り込んだ封止材料の使用は、幾つかの例において、更に低い電気的あるいは光学的クロストークを示している。
【００８７】
開示された典型的な実施例や方法と同等のものは、本開示あるいは添付の請求項の範囲に属する。開示された典型的な実施例や方法及びその同等物は、本開示あるいは添付の請求項の範囲内で修正が可能である。
【００８８】
上記の詳細説明において、種々の構成は、開示を整理するためいくつかの典型的な実施例にまとめることが可能である。開示のこの方法は、請求項となった実施例が、対応する請求項の記載よりも多くの構成を必要とするとの意図を反映すると解釈してはならない。むしろ、添付の請求項が反映するように、発明の主題は、開示された一つの典型的な実施例の全構成よりも少ない構成にある。このように、添付の請求項は、開示された別々の実施例として自立しているそれぞれの請求項と共に、詳細説明に取り込まれている。しかしながら本開示は、ここに明確には開示されていない一つまたは複数の構成のセットを含めて、本開示あるいは添付の請求項に現れる一つまたは複数の開示または請求項の構成（即ち、互いに両立しない、あるいは互いに排他的な構成のセット）の適切なセットを有する実施例を、暗に開示していると理解すべきである。ここに明確に開示された、あるいは請求項となった方法に加えて：（i）明確にあるいは暗に開示されたデバイスまたは装置の使用について；あるいは（ii）明確にあるいは暗に開示されたデバイスまたは装置の製作について、本開示は、明確にあるいは暗に開示されたデバイスまたは装置の使用、あるいは製作の一般的な方法を暗に開示していると理解すべきである。更に、添付の請求項の範囲は、ここに開示された主題の全体を必ずしも網羅していないことに注意すべきである。
【００８９】
本開示及び添付の請求項では、接続詞“あるいは”及び“または”は、下記の（i）、（ii）の場合ではない限り包含的（例えば、“犬あるいは猫”は“犬、または猫、または両方”と解釈される；例えば、“犬、猫、あるいは鼠”は“犬、または猫、または鼠、またはその内の二つ、または三つ全て”と解釈される）に解釈されるべきものである：（i）明確に述べる、さもなければ、例えば“いずれか一方”、“の内の一つのみ”、あるいは同様の言葉を使う場合；あるいは（ii）特定の文脈の中で二つあるいはそれ以上のリストアップされた選択肢が互いに排他的である場合。この場合“あるいは”及び“または”は、互いに排他的ではない選択肢の組合せのみを包含する。本開示及び添付の請求項では、用語“から構成される”、“含めた”、“有する”、及びこれらの変化形は特に断らない限りどんな場合も、あたかも語句“少なくとも”がそれぞれの場合毎の後に添付されるのと同じ意味で、非制限的用語と理解すべきである。
【００９０】
添付の請求項において、もし、３５ＵＳＣ§１１２¶６の規定の装置請求項への適用を希望する場合、用語“手段”がその装置請求項に出現する。もし、これらの規定の方法請求項へ適用を希望する場合、用語の“工程”がその方法請求項に出現することになる。反対に、もし、用語“手段”や“工程”が請求項に出現しなければ、そのときは、その請求項に対して３５ＵＳＣ§１１２¶６の規定の適用は想定されていない。
【００９１】
特許文献中の特定の主題を探す手助けをするため、規定に従って要約を提出する。しかしながら、要約は、そこに記載された要素、構成、あるいは限定が必然的に特定の請求項に包含されていることを意味するものではない。それぞれの請求項に包含される主題の範囲は、その請求項のみの記載によって決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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