(57)【要約】【課題】外部光ファイバに対する統合された光カプラをもたらす光バックプレーン及びその製造方法を提供すること。【解決手段】一例の光バックプレーンは基板の上面上に設けられた第１のクラッディング層と、第１のクラッディング層上に設けられた少なくとも第１のコア部とを有し、第１のコア部は第１端部及び第２端部を有する。第１クラッディング層及び第１コア部の第１端部上に材料層が設けられ、材料層は上面及び底面を有する。材料層の上面に焦点調整要素が形成され、焦点調整要素は第１コア部の第１端部上に設けられる。【選択図】図１
2006259729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面及び底面を有する基板と、
前記基板の前記上面上に設けられた下位クラッディング層と、
第１端部及び第２端部を有し、少なくとも一部が前記下位クラッディング層に接する第１コア部と、
前記下位クラッディング層及び前記第１コア部の前記第１端部上に設けられ、上面及び底面を有する材料層と、
前記材料層の前記上面に形成され、前記第１コア部の前記第１端部上に設けられた焦点調整要素と、  
を有することを特徴とする光バックプレーン。
【請求項２】
前記焦点調整要素がレンズである
ことを特徴とする請求項１記載の光バックプレーン。
【請求項３】
前記材料層が初期屈折率を有する感光性材料より成り、前記レンズが前記初期屈折率より大きな屈折率を有する感光性材料の修正された形態より成る
ことを特徴とする請求項２記載の光バックプレーン。
【請求項４】
前記材料層が、第１の屈折率を有し、前記レンズの場所の上面に形成された凹部を有し、前記レンズは、前記凹部内に設けられ、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料より成る
ことを特徴とする請求項２記載の光バックプレーン。
【請求項５】
前記レンズが前記材料層の前記上面上のバンプより成る
ことを特徴とする請求項２記載の光バックプレーン。
【請求項６】
前記レンズが前記材料層の前記上面内の凹部より成る
ことを特徴とする請求項２記載の光バックプレーン。
【請求項７】
前記焦点調整要素が回折格子より成る
ことを特徴とする請求項１記載の光バックプレーン。
【請求項８】
前記材料層が初期屈折率を有する感光性材料より成り、前記回折格子が前記材料層の前記上面に設けられた複数の同心状のリングを有し、各同心状のリングは前記初期屈折率より大きい屈折率を有する感光性材料の修正された形態より成る
ことを特徴とする請求項１記載の光バックプレーン。
【請求項９】
前記回折格子が、前記材料層の前記上面から離れた複数の材料の同心状リングより成る
ことを特徴とする請求項１記載の光バックプレーン。
【請求項１０】
前記材料層上に設けられ且つリボンファイバコネクタを受け入れるスロットを有するレセプタクルを更に有し、前記レセプタクルは前記スロットが前記焦点調整要素上に位置するように設けられる
ことを特徴とする請求項１記載の光バックプレーン。
【請求項１１】
前記レセプタクルの調整を支援するためのアライメントマークを更に有し、前記アライメントマークは前記基板、前記材料層、前記材料層上の層又は前記基板と前記材料層との間の層の上に設けられ、前記アライメントマークは前記コア部の前記第１端部から所定の距離にある
ことを特徴とする請求項１０記載の光バックプレーン。
【請求項１２】
前記コア部の前記第１端部に設けられた光路を曲げる反射構造を更に有する
ことを特徴とする請求項１記載の光バックプレーン。
【請求項１３】
統合された光バックプレーンを製造する方法であって、
（ａ）少なくとも第１クラッディング層及び少なくとも第１コア部を有する少なくとも第１のウエーブガイド層を形成するステップであって、前記第１コア部は第１端部、第２端部、及び前記第１クラッディング層に接する少なくとも一部分を有するところのステップと、
（ｂ）前記第１ウエーブガイド層上に材料層を形成するステップであって、前記材料層は上面及び底面を有し、前記底面は前記ウエーブガイド層に面するところのステップと、
（ｃ）前記材料層の前記上面に焦点調整要素を形成するステップであって、前記焦点調整要素は前記第１コア部の前記第１端部上に設けられるところのステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記材料層が感光性材料より成り、前記（ｃ）のステップは、前記第１コア部の前記第１端部上に位置する場所で屈折率の空間的変化が前記材料層内で生じるように、前記材料層を或るパターンの化学線放射に晒すステップより成る
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）のステップが、凸型形状のバンプを規定するために材料層の一部を除去するステップを有する
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記材料層が第１の屈折率を有し、前記（ｃ）のステップが、
前記上面にて前記材料層中に凹部を形成するステップであって、前記凹部は前記第１コア部の前記第１端部上に設けられるところのステップと、
前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料で前記凹部を充填するステップと、
を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記（ｃ）のステップが、回折格子を規定するように前記材料層の一部を除去するステップを有する
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記（ｃ）のステップが、複数の同心状リングを規定するように前記材料層の一部を除去するステップを有する
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記材料層の前記上面にアライメントマークを形成するステップと、
前記材料層の前記上面にレセプタクルを搭載するステップと、
を更に有し、前記レセプタクルは光ファイバを有するコネクタを受け入れるように構成され、前記搭載するステップは前記レセプタクルを前記アライメントマークに合わせるステップを含む
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記基板上に又は前記材料層より下位の層上にアライメントマークを形成するステップであって、前記アライメントマークは前記材料層の形成前に形成されるところのステップと、
前記材料層の前記上面にレセプタクルを搭載するステップと、
を更に有し、前記レセプタクルは光ファイバを有するコネクタを受け入れるように構成され、前記搭載するステップは前記レセプタクルを前記アライメントマークに合わせるステップを含む
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にコンピューティング用及びネットワーキング用の光システムに関連し、特にそのようなシステムの光バックプレーン（光配線板）に関連する。
【背景技術】
【０００２】
今日、演算速度及び通信帯域を増やすため、コンピュータ及びネットワーキングシステムの電気的な相互接続を光相互接続に置換する動向がある。一般にこれらのシステムは複数のドーターボードを有し、ドーターボードは共通の光バックプレーンにより互いに相互接続される。各ドーターボードはその辺（エッジ）の１つに設けられた複数の電気的なピン又はタブを有し、それらは共通の光バックプレーン上の対応する電気的な受け入れ口（レセプタクル）に適合する。一般に光接続は光リボンコネクタによりなされ、光リボンコネクタはドーターボード及び光バックプレーンの間を走る。光リボンコネクタの一端は一般的にはドーターボードに固定され、他端は光バックプレーンに固定された光受け入れ口に連結する光コネクタを有する。ドーターボード各自に設けられた縦型空洞面発光レーザ（VCSEL）の１以上の配列によって光は光ファイバ内に発せられ、ドーターボード各自に設けられた通常のフォトディテクタの１以上の配列によって光ファイバからの光は受信される。光ファイバは典型的にはマルチモードファイバである（即ち、光を伝送するファイバは複数の空間モードを有する。）。
【０００３】
光リボン接続法に関する１つの問題はその接続での光の損失である。一般にこの損失は、リボンの光ファイバと受け入れ口の対応する光ファイバとの間の隙間を光が横切る場合に生じる。光は光ファイバの端部を出て複数の異なる方向に進み、いくらかの光は対向する光ファイバの端部に集められない、なぜならその隙間はウエーブガイドを行う構造を備えていないからである。光ファイバ端部間の不整合によっても光は失われる。この問題に関する１つの解決手段は、リボンファイバから放出された光を良好に収集するため及びそれを受け入れ口のファイバ端部に絞り込む（フォーカスする）ために、各ファイバに隣接する予め形成されたマイクロレンズを設けることである。これらのマイクロレンズはレセプタクルを出る光を絞り込み、光が隙間を通過する際に光がはみ出ないようにする。或いはこれらのレンズはリボンファイバの端部に設けられる。しかしながらこれら双方の手法は光損失を招く不整合（ミスアライメント）のおそれを有する。更にこれら双方の手法はマイクロレンズをそれらの最適な場所に設けるために高価で時間のかかるマイクロアライメント処理を必要とする。
【０００４】
従ってリボンの光ファイバからの光をレセプタクルの光ファイバに効果的に接続することは充分には達成されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は光コネクタ等の結合効率を高めることである。
【０００６】
本発明の別の課題は高価で時間のかかるマイクロ整合処理を必要とせずに結合効率のそのような向上を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概して本発明は光バックプレーンを包含し、光バックプレーンの上面に又はその近辺に形成されたフォーカシング要素を備え、フォーカシング要素はバックプレーンのウエーブガイドのコア部各自の端部に合わせられる。本発明は、光レセプタクル中に如何なる光ファイバを必要とすることも排除し、光レセプタクル又は光リボンコネクタ内にマイクロレンズを必要とすることも排除する（但し、マイクロレンズは本発明の或る実施例では光リボンコネクタで任意的に使用されてもよい。）。本発明は統合された光カプラを備えた光バックプレーンを製造する方法も包含する。
【０００８】
本発明による第１形態は、上面及び底面を有する基板と、前記基板の前記上面上に設けられた第１のクラッディング層と、第１端部及び第２端部を有し、少なくとも一部が前記第１のクラッディング層に接する第１コア部とを有する。該形態は更に第１クラッディング層及び第１コア部の第１端部上に設けられ、上面及び底面を有する材料層と、材料層の上面に形成され、第１コア部の第１端部上に設けられた焦点調整要素とを有する。
【０００９】
好適実施例では光路を曲げる反射構造がコア部の第１端部に形成され、第１の焦点調整要素により、材料層上に設けられた外部光ファイバのコア部内に光を差し向け、及びそこから光を出すようにし向ける。好適実施形態は更にリボンファイバコネクタ又は同様なものを受け入れるスロットを有し、少なくとも１つの光ファイバを有するレセプタクルを更に含む。レセプタクルは材料層上の基板に搭載され、スロットがフォーカシング要素上に設けられるようにする。リボンファイバコネクタ（又は同様なもの）の少なくとも１つの光ファイバは中心ファイバコアより成り、レセプタクルは中心ファイバコアがフォーカシング要素上の中心にあるように整合される。レセプタクルを搭載するのに使用するアライメントマークは好ましくは１以上の以下の要素上に形成される：基板、第１クラッディング層、材料層又は付加的な層。アライメントマークはコア部の第１端部から既知の距離に設定され、レセプタクルが中心ファイバコア及びフォーカシング要素間で所望の調整内容をもたらすように配置可能にする。
【００１０】
本発明による光バックプレーンを製造する方法例は、少なくとも第１クラッディング層及び少なくとも第１コア部を有する少なくとも第１のウエーブガイド層を形成するステップを有し、第１コア部は第１端部、第２端部、及び第１クラッディング層に接する少なくとも一部分を有する。方法例は更に第１ウエーブガイド層上に材料層を形成するステップを有し、材料層は上面及び底面を有し、底面はウエーブガイド層に面する。方法例は更に材料層の上面に焦点調整要素を形成するステップを更に有し、焦点調整要素は第１コア部の前記第１端部上に設けられる。第１の方法例の好ましい形態は更に基板上に、又は基板上に設けられた１以上の層上に、又は基板及び１以上の層の双方の上に少なくとも１つのアライメントマークを形成することを含む。第１の方法例の好ましい形態は更にバックプレーンにレセプタクルを搭載することを含み、レセプタクルは搭載プロセスの一部として１以上のアライメントマークの少なくとも１つに合わせられる。
【００１１】
このようにフォーカシング要素は第１コア部の端部に正確に合わせられ、第１コア部の端部及び外部光ファイバ間での良好な光結合をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に関する上記の及び他の課題は明細書、特許請求の範囲及び添付図面から当業者に更に明らかになるであろう。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明による光バックプレーンの第１実施例１００を示し、光バックプレーンは複数のドーターボードの中で光相互接続を行うために使用される。光バックプレーン１００は、上面１０３を有する基板１０２と、基板１０２の上面１０３上に設けられた低位クラッディング層１０５と、低位クラッディング層１０５上に形成された少なくとも第１コア部１１０と、第１のクラッディング層１０５及び第１のコア部１１０上に設けられた材料層１２０とを有する。材料層１２０は、上面１２２及び底面１２１を有し、典型的には第１コア部１１０の屈折率より小さい屈折率を有し、上位クラッディング層としても機能する。従ってウエーブガイド構造が形成され、光はコア部１１０に沿って案内され、層１０５，１２０の低屈折率によって閉じこめられる。第１コア部１１０及び材料層１２０の間に上位クラッディング層が設けられてもよく、その場合、材料層１２０の屈折率はコア部１１０のものより小さい必要ないことは理解されるであろう。
【００１４】
コア部１１０は、第１端部１１２及び第２端部１１４を有し、概して基板１０２の上面１０３に平行に設けられた延在部を有する。端部１１２，１１４の各々には光路を曲げる反射構造(angle-reflecting  structure)が形成され、外部光ファイバからコア部１１０内へ光を向ける及び／又はコア部１１０から外部光ファイバへ光を向ける。光路を曲げる反射構造は４５°ミラー（コア部１１０の光伝搬軸に対して４５度）、異なる屈折率の交互層を有する格子構造（各層はコア部１１０の光伝搬軸に対して４５度傾斜している）、他の既知の光路を曲げる構造等を有してよい。光路を曲げる反射構造の各々は、コア部１１０内を伝搬する光を受信し、その伝搬方向を（コア部１１０の光伝搬軸に対して）９０°だけ変えることができ、光が材料層１２０を伝搬し、伝搬方向に実質的に垂直な上面１２２を出るようにする。光路を曲げる反射構造の各々は、材料層１２０の上面に垂直に向けられた光を受信し、その伝搬方向を９０°だけ変えることができ、光が上面１０３に実質的に平行にコア部１１０内を伝搬するようにする。
【００１５】
光バックプレーン１００は、コア部１１０の端部１１２，１１４へ光が入る又はそこから光が出る場所で材料層１２０の上面１２２に形成されたフォーカシング要素（焦点調整要素）１２４Ａ，１２４Ｂを更に有する。フォーカシング要素１２４Ａ，１２４Ｂは端部１１２，１１４上に位置する。以下に詳細に説明されるように、フォーカシング要素の各々はレンズ、格子構造又は他の既知のフォーカシング構造を有してもよい。
【００１６】
光バックプレーン１００は材料層１２０に又はその上に基板１０２に搭載されるレセプタクル１３０Ａを更に有する。レセプタクル１３０Ａはドーターボードからのリボンファイバコネクタ１５Ａを受けるスロットを有し、リボンファイバコネクタ１５Ａは１以上の光ファイバ１６Ａを保持し、光ファイバ１６Ａの各々はクラッディング材料で包囲された中心ファイバコアを有する。レセプタクル１３０Ａは、そのスロットがフォーカシング要素１２４Ａ及びコア端部１１２上に位置するように及び光ウエーブガイド１６Ａの中心ファイバコアが要素１２４Ａ及びコア端部１１２上に設けられるように設けられる。
【００１７】
光バックプレーン１００はレセプタクル１３０Ａに類似する別のドーターボード用の更なるレセプタクルを更に有し、その１つは１３０Ｂとして示されている。レセプタクル１３０Ｂはドーターボードからのリボンファイバコネクタ１５Ｂを受けるスロットを有し、リボンファイバコネクタ１５Ｂは１以上の光ファイバ１６Ｂを保持し、その各々はクラッディング材料で包囲された中心ファイバコアを有する。レセプタクル１３０Ｂは、そのスロットがフォーカシング要素１２４Ｂ及びコア端部１１４上に位置するように及び光ウエーブガイド１６Ｂの中心ファイバコアが要素１２４Ｂ及びコア端部１１４上に設けられるように設けられる。
【００１８】
製造中にフォーカシング要素１２４Ａ及び１２４Ｂを端部１１２，１１４にそれぞれ合わせることを支援するように及びレセプタクル１３０Ａ，１３０Ｂをフォーカシング要素１２４Ａ，１２０Ｂに（及び端部１１２，１１４）にそれぞれ合わせることを更に支援するように、アライメントマーク１０４は光バックプレーン１００の製造中に構成される。アライメントマークは、基板の上面１０３に好ましくは形成され、コア部１１０の端部１１２，１１４から既知の距離に設定され、中心ファイバコア及びフォーカシング要素１２４Ａ，１２４Ｂの調整を支援するようにレセプタクル１３０Ａ，１３０を設定可能にする。アライメントマークは、（金属のような）堆積された材料で又は上面１０３に刻まれた窪みで構成されてもよく、層１０５，１２０は実質的に透明なので材料１２０の上面１２２から可視的である。フォーカシング要素がコア部１１０の端部各々の上に直接的に形成されるように、アライメントマーク１０４は、コア部１１０及びフォーカシング要素１２４を形成するのに使用されるフォトリソグラフィックマークを合わせることにも使用されてよい。また、この目的で他のアライメントマークが使用されてもよい。アライメントマーク１０４は、低位クラッディング層１０５の上面にも形成可能であり、又は層１０５より下に位置する或いは層１０５，１２０間に位置する付加的な層にも形成可能である。アライメントマーク１０４は、（１以上の下地層に形成された他のアライメントマークで参照されるような）材料層１２０の上面１２２上にも形成可能であり、或いは層１２０上に設けられた付加的な層にも形成可能である。しかしながら材料層１２０の上面１２２に形成されるアライメントマークはフォーカシング要素１２４をコア部の各端部に合わせることには有用でないであろう。アライメントマーク１０４の可能な様々な位置は光バックプレーン１００の右側（図１）に示されている。アライメントマーク１０４は当然に様々な層で互いに重ねられてよい。
【００１９】
（ここで説明されるレンズ及び格子を含む）フォーカシング要素１２４Ａ，Ｂの各々は好ましくは或る直径を有し、その直径はその上に設けられる中心ファイバコアの直径以上であり且つその上に設けられる光ファイバ１６Ａ，Ｂの厚みの８０％以上である。こうてき実施例ではフォーカシング要素１２４Ａ，Ｂの各々は、その上に設けられる中心ファイバコアの直径の２倍以上の直径を有し、より好ましくはその上に設けられる中心ファイバコアの直径の３倍より大きい直径を有する。各フォーカシング要素１２４Ａ，Ｂ各々の直径は典型的にはその上に設けられる中心ファイバコアの直径の４倍より少ない。かくて１０μｍ以下の直径を有する中心ファイバコア（シングルモードファイバ）の場合には、フォーカシング要素の直径は、概して１０μｍ乃至４０μｍの範囲内にあり、好ましくは２０μｍ乃至４０μｍの範囲内にあり、更に好ましくは３０μｍ乃至４０μｍの範囲内にある。６２．５μｍの直径を有する中心ファイバコアの場合には、フォーカシング要素の直径は、概して６２μｍ乃至２５０μｍの範囲内にあり、好ましくは１２５μｍ乃至２５０μｍの範囲内にあり、更に好ましくは１８７μｍ乃至２５０μｍの範囲内にある。
【００２０】
図１に示される実施例では、フォーカシング要素は材料層１２０の上面１２２内に形成されたレンズを有する。そのレンズの材料は材料層１２０の屈折率とは異なる屈折率を有する。典型例ではフォーカシング要素１２４のレンズは、材料層１２０の屈折率より大きい屈折率を有し、平凸形状を有し、これはレンズの中心部分は周辺部分より厚いことを意味する。フォーカシング要素１２４のレンズは材料層１２２の屈折率より小さい屈折率を有してもよく、この場合にレンズは平凹形状を有してもよく、これはレンズの中心部分が周辺部分より薄いことを意味する。所与の屈折率の相違の大きさ及びレンズの所与の焦点距離の下で、当業者はレンズの曲率を良好に選択するであろう。
【００２１】
図１に示される例では光ファイバ１６Ａはコア部１１０の端部１１２内に光を差し向け、光ファイバ１６Ｂはコア部１１０の端部１１４から光を受ける。光ファイバ１６Ａからの光を結合することに関し、ファイバの端部から放出される光は実効的な物点(effective  object  point)を有し、その物点は図示されるように中心ファイバコアの端部から約２０μｍ乃至２００μｍ挿入されている。挿入量は光ファイバに関する周知の公式から計算可能である。要素１２４Ａのレンズ中心から物点までの距離はDoとして示され、それは（挿入量）プラス（レンズの最大厚みの半分）プラス（空気ギャップ距離）として計算可能である（空気及び材料層１２０の屈折率間の相違を補正する）。効果的な結合をもたらすため、レンズの反対側の対応する像点(image  point)は端部１１２での光路を曲げる反射構造の中央に位置するべきである。要素１２４Ａのレンズの中心から像点までの距離はDIとして示され、（材料層１２０の厚み）プラス（コア部１１０の厚みの半分）マイナス（レンズの最大厚みの半分）として計算可能である。実効的な物点を所望の像点に対応づけるのに必要な焦点距離(f)を近似するために、以下に示されるような周知のレンズメーカー方程式が使用されてもよい。
【００２２】
(1/f)=(1/Do)+(1/DI)
焦点距離の更に正確な選択は商業的に入手可能な光シミュレーションソフトウエアを利用して行うことができる。
【００２３】
光を光ファイバ１６Ｂに結合することに関し、コア部１１０の端部１１４から放出された光は実効的な物点を有し、その物点は図示されるように中心ファイバコアの端部から近似的に１０μｍ乃至５０μｍ挿入されている。挿入量は光ファイバに関する周知の公式から計算可能である。要素１２４Ｂのレンズ中心から物点までの距離はDoとして示され、それは（挿入量）プラス（材料層１２０の厚み）プラス（コア部１１０の厚みの半分）マイナス（レンズの最大厚みの半分）として計算可能である。効果的な結合をもたらすため、レンズの反対側の対応する像点は光ファイバ１６Ｂの中心ファイバの端面に位置するべきである。要素１２４Ｂのレンズの中心から像点までの距離はDIとして示され、（レンズの最大厚みの半分）プラス（エアギャップ距離）として計算可能である（空気及び材料層１２０の屈折率間の相違を補償する）。決定されたDO及びDIの所望の値により、適切な焦点距離が選択可能であり、上述した手法で支援されてもよい。
【００２４】
図１に示される実施例ではフォーカシング要素１２４はレンズより成る。概してフォーカシング要素１２４は既知の如何なる焦点調整構造で構成されてもよい。図２は本発明の第２実施例１００’を示し、フォーカシング要素は要素２２４Ａ，２２４Ｂで示されるようなフレネルレンズで使用されるような回折格子で構成される。要素２２４Ａ，２２４Ｂ以外の、図１に示されるものと同じ参照番号を有する図２に示される要素は同一物であり、上述したものと同じ使用目的、属性及び特性を有する。図３は格子２２４Ｂの斜視図を示す。
【００２５】
図４は光バックプレーン１００がシステム５０に組み込まれた様子の一例を示す。システム５０は主要な電気配線板６０を有し、電気配線板はその前面で複数のドーターボードを保持し、ドーターボード５の各々に対する電気接続を与える。各ドーターボード５は少なくとも１つのリボンファイバコネクタ１５を有する。光バックプレーン１００は配線板６０の背面に設けられる。配線板６０はレセプタクル１３０の位置に対応する複数の開口６８を有し、その構造は配線板６０の前面によりレセプタクルをアクセス可能にする。
【００２６】
図５−８は本発明による光バックプレーンを製造する第１の方法例を示す。図５を参照するに、アライメントマーク１０４が基板１０２の上面１０３に形成される。製造プロセスの間にフォーカシング要素１２４の配置をコア部１１０の端部に合わせるように且つレセプタクル１３０の組み立て中にレセプタクル１３０の配置をフォーカシング要素１２４に合わせるようにアライメントマーク１０４は機能する。アライメントマーク１０４は不透明な(opaque)材料で構成されてもよいし、基板の上面１０３中をエッチングすることで構成されてもよく、既存の如何なる手法のフォトリソグラフィックマスクで規定されてもよい。アライメントマーク１０４は（図示されるような）基板１０２上ではなく下位クラッディング層１０５上に形成することもできる。
【００２７】
次に下位クラッディング層１０５が基板１０２の上面１０３上に形成され、４５°傾斜した端部を有する溝がそこに形成される。溝は様々な手法で形成されてよい。１つの手法として下位クラッディング層の材料が感光性ポリメリック材料（ポジティブトーン）から構成されてもよく、その材料は化学線放射にさらされて現像される。この場合、下位クラッディング層はそこに形成される溝を傾斜した端部と共に規定するためにフォトリソグラフィックマスクを通じてパターニングされた化学線放射にさらされてもよい。そして溝の中の材料を除去するために、露出した層は現像される。傾斜した端部はグレースケールマスクを用いて規定されてもよく、グレースケールマスクは４５°の傾斜した端部各々の領域でグラデーションの付いた不透明さを有する。グレースケールマスクのデザイン法は当該技術分野で周知であり、層１０５の所与の材料に関して実験を行わずに傾斜した端部を形成するようにグレースケールマスクをデザインすることは当該技術分野の通常の知識の範疇にある。別の手法として溝はフォトリソグラフィックマスク法を利用して四角形端部と共に層１０５内に初期に規定され、その後に適切なアブレーションマスクを通じた傾斜したレーザアブレーションを使用して層１０５から材料を切断し、傾斜した端部を形成してもよい。この手法は基板１０２及び下位クラッディング層１０５の双方としてガラス板を利用可能にし、ガラス板はフォトレジストのパターニングされた層によりエッチングされる。
【００２８】
上記の何れの手法でも、フォトリソグラフィックマスク及びアブレーションマスクはアライメントマーク１０４の１以上のロケーションに対応するアライメントマークを有するようにデザインされ、プロセスオペレータがマスクの各々を所定の位置関係で基板１０２に合わせることができるようにする。更に図５の距離D1,D2に示されるように傾斜した端部がアライメントマーク１０４から所定の距離の地点に形成されるように各マスクは形成される。
【００２９】
次に図５を更に参照するに、コア材料の層１１０’はパターンの規定された下位クラッディング層１０５上に形成される。任意的に（ガラスクラッディング層用に）、傾斜した端部の各々は、層１１０’を形成するのに先立って金又はタングステンのような反射性材料で被膜されてもよい。クラッディング層１０５がポリメリック材料より成る場合に、反射性材料の形成プロセス中に傾斜した端部の寸法の整合性を維持するために、反射性材料の形成に先立ってクラッディング層の全部又は一部が硬化されてもよい。スネルの法則で規定されるように、層１０５，１１０’の屈折率の間に充分な相違があるならば、内部的な全反射が傾斜した端部で生じ、反射性材料の成膜は必要とされない。
【００３０】
コア材料の層１１０’はその後にコア部１１０を規定するためにパターンエッチされる。概してこれは以前に形成された溝内の部分以外の全てのコア材料を除去することを含む。その結果の構造は図６に示される。層１１０’はポジティブトーン感光性ポリメリック材料から構成されてもよい。この場合に、除去される層１１０’の部分は、フォトリソグラフィックマスク（アライメントマーク１０４の１以上のロケーションに対応するアライメントマークを有する）を介した化学線放射にさらされ、その後に現像液にさらすことで除去される。バイナリフォトレジストマスクが使用される場合には、傾斜端部及びコア部１１０の上面上に残る層１１０’の余剰部分があってもよい。その余剰部分は、バイナリマスクのパターンの寸法を短縮し且つ層を現像液に過剰に晒すことで最小にすることができる。余剰部分はグレースケールマスクを用いて最小化又は回避することもでき、不透明さの階調がコア部１１０の傾斜端部及び上面上に用意される。
【００３１】
次に図７に示されるように感光性材料層１２０が下位クラッディング層１０５及びコア部１１０上に形成される。感光性材料１２０は或る初期屈折率を有し、初期屈折率は紫外線のような化学線放射に晒すことで別の値に変化させる（典型的には増やす）ことができる。露出させられる材料は或る屈折率を有する感光性材料の修正された形態であり、その屈折率は初期値とは異なるが、同様な化学組成原子を有し、隣接する非隣接部分を有する長い鎖状ポリマ分子を典型的には共用する。光屈折性材料層１２０はその後に図７に示されるようにグレースケールマスク２００を通じてパターニングされた化学線放射にさらされる。グレースケールマスク２００は、フォーカシング要素１２４のレンズ各自の開口２２４を規定し、開口の周辺から開口の中心に移動する場合に、開口２２４を通過する化学線の量を変えるようにデザインされる。感光性材料１２０の屈折率が化学線放射に晒されるにつれて増える場合（これは典型的な場合である）に、グレースケールマスク２００は開口の周辺部よりも開口の中心部をより多くの化学線放射が通過するようにデザインされる。化学線放射量が増えるほど、層１２０内で屈折率の変化する深さが変えられ、図７に示されるように平凸レンズが結果的に生じる。グレースケールフォトリソグラフィックマスク２００はアライメントマーク１０４の１以上のロケーションに対応するアライメントマーク２０４を有するようにデザインされ、プロセスオペレータがマスクを所定の位置関係で基板１０２に合わせることができるようにし、コア部１１０の対応する傾斜端部１１２，１１４上に開口２２４が設けられる。
【００３２】
一般に重合化プロセス又は高密度化は露出した領域で行われ、重合化及び／又は高密度化の度合い及び深さは受ける化学線放射量と共に変化する。感光性材料の製造業者は放射線量チャートを用意し、そのチャートは所与の放射線レベルに対する予想される屈折率変化を示す。この情報を用いて、所望のレンズ曲率及び焦点特性を達成するようにグレースケールマスクを設計することは当業者の通常の知識の範疇にある。更に、グレースケールマスク各自のパターンが僅かに異なるテストパターンのアレイを構成すること及びそのグレースケールマスクを感光性材料のいくつかのテスト層に適用してテストパターン各自の結果の焦点特性を決定することも当業者の通常の知識の範疇にある。所望の焦点特性に最も近い結果を与えるテストパターンがその後に使用されるように選択される。
【００３３】
グレースケールマスクを用いてフォーカシング要素１２４用のレンズを形成する代わりに、それに応じて設計されたグレースケールマスクを利用して焦点特性を有する格子を形成することもできる。グレースケールマスクは層１２０の中で同心状の一連のリングを規定することができ、リングは図１１（原文では図３と同じ用紙に描かれている）に示されるように層１２０の初期の屈折率より大きな屈折率を有する。各リングはテーパーの付された表面を有し、中心のリングは実質的に台形の形状を有し、他のリングは実質的に三角形の形状を有する。回折格子を形成する別の手法として、図１２（原文では図３と同じ用紙に描かれている）に示されるように一部の材料が層１２０の上面１２２から除去されてもよい。この場合に層１２０は感光性材料で構成される必要はない。その代わりにそれはポジティブトーン感光性材料で構成され、適切なパターンを有するグレースケールマスクに対してパターン露出され、その後に現像液にさらされる。この場合に層１２０は非感光性材料で構成されてもよく、回折格子パターンはパターン転写マスクを通じたエッチングにより転写されてもよい。
【００３４】
次に図８に示されるように事前に形成されたレセプタクル１３０が通常の組み立てプロセスで光バックプレーンに搭載される。しかしながら通常の組み立てプロセスの間にレセプタクル１３０はアライメントマーク１０４に合わせられ、アライメントマークは層１０５，１２０を介して可視的である。アライメントマーク１０４は、レセプタクル１３０がそれらの角でマークに整列するように（図３参照）初期に設けられてもよい。典型的な組み立て工程では組み立て前にレセプタクル１３０各々の底面に接着剤が塗られ、人的なオペレータがレセプタクルを材料層１２０の上面に置き、そのコーナーをアライメントマーク１０４に合わせる。人的オペレータは好ましくはこのプロセスの間顕微鏡で眺め、顕微鏡は好ましくはデュアルビュー機能(dual-view  capability)を有する（オペレータが２つのコーナーで同時に眺めることを可能にする）。人的オペレータの代わりに自動化された組み立て機器が使用されてもよい。この場合に組み立て機器はコンピュータ映像認識機能を備えることができ、アライメントマーク１０４は組み立て機器による適切な認識がなされるように形成可能である。接着剤が準備されるとレセプタクルはネジ、クリップ等のような他の留め具により光バックプレーンに更に固定される。
【００３５】
上記の方法例ではフォーカシング要素１２０のレンズは感光性材料のパターン露光によって形成されていた。レンズは他の工程で形成されてもよい。例えば材料層１２０はポジティブトーン感光性材料で構成されてもよく、グレースケールフォトリソグラフィックマスクを介して化学線放射に露光し、その後に現像液に晒し、化学線放射に以前に露光した材料を除去することでレンズ構造を形成するように材料層はパターニング可能である。レンズ構造は図９に示されるように凸状のバンプで構成されてもよく；或るいは層１２０内の凸状の窪みで構成されてもよく、その窪みは図１０に示されるように材料層１２０の屈折率より高い屈折率を有する材料で以後満たされる。前者の場合（図９）、層１２０の屈折率より低い屈折率を有する材料層が、凸状バンプを保護するために層１２０上に形成されてもよい。何れの手法でもグレースケールフォトリソグラフィックマスクが基板上のアライメントマーク１０４の１以上の場所に対応して（マーク２０４のような）アライメントマークを有するように設計され、プロセスオペレータがそのマスクを所定の位置関係で基板１０２に合わせることができるようにし、コア部１１０の対応する傾斜端部１１２，１１４上に設けられるレンズ用の規定開口をもたらす。上記の構造も層１２０に非感光性材料を用いる構成法で達成されてもよい。これらの方法では材料層１２０が形成された後に感光性パターン転写層が層１２０上に形成される。パターン転写層はレンズ構造を規定するために上述のグレースケールマスクを用いてパターニングされる。その後に材料層１２０及びパターン転写層は双方の層をエッチングする異方性エッチングプロセスにさらされる。異方性エッチングプロセスはパターン転写層のパターンが材料層１２０に転写されることを引き起こす。
【００３６】
本発明は例示された実施例に関して具体的に説明されてきたが、様々な代替例、修正例及び適用例が本開示内容に基づいてなされてよいこと、及びそれらは本発明の範囲内であることは理解されるであろう。本発明は現在最も実用的且つ好ましい実施例であると考えられるものに関して説明されてきたが、本発明は説明された実施例に限定されず、そうではなく、様々な修正例及び均等な態様を特許請求の範囲内に含むように網羅することが理解されるべきである。
【００３７】
以下、本発明により教示される手段が例示的に列挙される。
【００３８】
（付記１）
上面及び底面を有する基板と、
前記基板の前記上面上に設けられた下位クラッディング層と、
第１端部及び第２端部を有し、少なくとも一部が前記下位クラッディング層に接する第１コア部と、
前記下位クラッディング層及び前記第１コア部の前記第１端部上に設けられ、上面及び底面を有する材料層と、
前記材料層の前記上面に形成され、前記第１コア部の前記第１端部上に設けられた焦点調整要素と、  
を有することを特徴とする光バックプレーン。
【００３９】
（付記２）
前記焦点調整要素がレンズである
ことを特徴とする付記１記載の光バックプレーン。
【００４０】
（付記３）
前記材料層が初期屈折率を有する感光性材料より成り、前記レンズが前記初期屈折率より大きな屈折率を有する感光性材料の修正された形態より成る
ことを特徴とする付記２記載の光バックプレーン。
【００４１】
（付記４）
前記材料層が、第１の屈折率を有し、前記レンズの場所の上面に形成された凹部を有し、前記レンズは、前記凹部内に設けられ、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料より成る
ことを特徴とする付記２記載の光バックプレーン。
【００４２】
（付記５）
前記レンズが前記材料層の前記上面上のバンプより成る
ことを特徴とする付記２記載の光バックプレーン。
【００４３】
（付記６）
前記レンズが第１の屈折率を有する材料より成り、当該光バックプレーンが前記バンプ上であって前記材料層上の少なくとも一部に設けられた被覆層を更に有し、前記被覆層は前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する
ことを特徴とする付記５記載の光バックプレーン。
【００４４】
（付記７）
前記レンズが前記材料層の前記上面内の凹部より成る
ことを特徴とする付記２記載の光バックプレーン。
【００４５】
（付記８）
前記材料層が第１の屈折率を有し、当該光バックプレーンが前記凹部上であって前記材料層上の少なくとも一部に設けられた被覆層を更に有し、前記被覆層は前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する
ことを特徴とする付記５記載の光バックプレーン。
【００４６】
（付記９）
前記焦点調整要素が回折格子より成る
ことを特徴とする付記１記載の光バックプレーン。
【００４７】
（付記１０）
前記材料層が初期屈折率を有する感光性材料より成り、前記回折格子が前記材料層の前記上面に設けられた複数の同心状のリングを有し、各同心状のリングは前記初期屈折率より大きい屈折率を有する感光性材料の修正された形態より成る
ことを特徴とする付記１記載の光バックプレーン。
【００４８】
（付記１１）
前記回折格子が、前記材料層の前記上面から離れた複数の材料の同心状リングより成る
ことを特徴とする付記１記載の光バックプレーン。
【００４９】
（付記１２）
前記材料層上に設けられ且つリボンファイバコネクタを受け入れるスロットを有するレセプタクルを更に有し、前記レセプタクルは前記スロットが前記焦点調整要素上に位置するように設けられる
ことを特徴とする付記１記載の光バックプレーン。
【００５０】
（付記１３）
前記スロットが或る幅を有し、前記焦点調整要素が２５０μｍ以下の直径を有する
ことを特徴とする付記２２記載の光バックプレーン。
【００５１】
（付記１４）
前記レセプタクルの調整を支援するためのアライメントマークを更に有し、前記アライメントマークは前記基板、前記材料層、前記材料層上の層又は前記基板と前記材料層との間の層の上に設けられ、前記アライメントマークは前記コア部の前記第１端部から所定の距離にある
ことを特徴とする付記１２記載の光バックプレーン。
【００５２】
（付記１５）
前記コア部の前記第１端部に設けられた光路を曲げる反射構造を更に有する
ことを特徴とする付記１記載の光バックプレーン。
【００５３】
（付記１６）
統合された光バックプレーンを製造する方法であって、
（ａ）少なくとも第１クラッディング層及び少なくとも第１コア部を有する少なくとも第１のウエーブガイド層を形成するステップであって、前記第１コア部は第１端部、第２端部、及び前記第１クラッディング層に接する少なくとも一部分を有するところのステップと、
（ｂ）前記第１ウエーブガイド層上に材料層を形成するステップであって、前記材料層は上面及び底面を有し、前記底面は前記ウエーブガイド層に面するところのステップと、
（ｃ）前記材料層の前記上面に焦点調整要素を形成するステップであって、前記焦点調整要素は前記第１コア部の前記第１端部上に設けられるところのステップと、
を有することを特徴とする方法。
【００５４】
（付記１７）
前記材料層が感光性材料より成り、前記（ｃ）のステップは、前記第１コア部の前記第１端部上に位置する場所で屈折率の空間的変化が前記材料層内で生じるように、前記材料層を或るパターンの化学線放射に晒すステップより成る
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【００５５】
（付記１８）
前記空間的変化が、平凸レンズの形状に変化することを含む
ことを特徴とする付記１７記載の方法。
【００５６】
（付記１９）
前記空間的変化が、回折格子を形成するように変化することを含む
ことを特徴とする付記１７記載の方法。
【００５７】
（付記２０）
前記空間的変化が、複数の同心状のリングを形成するように変化することを含む
ことを特徴とする付記１９記載の方法。
【００５８】
（付記２１）
前記材料層を或るパターンの化学線放射に晒すステップが、グレースケールマスクを通じて前記化学線放射を照射するステップを有する
ことを特徴とする付記１７記載の方法。
【００５９】
（付記２２）
前記（ｃ）のステップが、凸型形状のバンプを規定するために材料層の一部を除去するステップを有する
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【００６０】
（付記２３）
前記材料層が第１の屈折率を有し、前記（ｃ）のステップが、前記バンプ上に及び前記材料層の少なくとも一部分上にコア層を形成するステップより成り、前記コア層は前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する
ことを特徴とする付記２２記載の方法。
【００６１】
（付記２４）
前記材料層が第１の屈折率を有し、前記（ｃ）のステップが、
前記上面にて前記材料層中に凹部を形成するステップであって、前記凹部は前記第１コア部の前記第１端部上に設けられるところのステップと、
前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料で前記凹部を充填するステップと、
を有することを特徴とする付記１６記載の方法。
【００６２】
（付記２５）
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率より大きい
ことを特徴とする付記２４記載の方法。
【００６３】
（付記２６）
前記（ｃ）のステップが、回折格子を規定するように前記材料層の一部を除去するステップを有する
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【００６４】
（付記２７）
前記（ｃ）のステップが、複数の同心状リングを規定するように前記材料層の一部を除去するステップを有する
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【００６５】
（付記２８）
前記材料層の前記上面にアライメントマークを形成するステップと、
前記材料層の前記上面にレセプタクルを搭載するステップと、
を更に有し、前記レセプタクルは光ファイバを有するコネクタを受け入れるように構成され、前記搭載するステップは前記レセプタクルを前記アライメントマークに合わせるステップを含む
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【００６６】
（付記２９）
前記基板上に又は前記材料層より下位の層上にアライメントマークを形成するステップであって、前記アライメントマークは前記材料層の形成前に形成されるところのステップと、
前記材料層の前記上面にレセプタクルを搭載するステップと、
を更に有し、前記レセプタクルは光ファイバを有するコネクタを受け入れるように構成され、前記搭載するステップは前記レセプタクルを前記アライメントマークに合わせるステップを含む
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による光バックプレーンの第１実施例を示す図である。
【図２】本発明による光バックプレーンの第２実施例を示す図である。
【図３】本発明による図２の例に関する部分斜視図である。
【図４】本発明による光バックプレーンが組み込まれたアプリケーション例の側面図を示す。
【図５】本発明による光バックプレーンを形成する第１の方法例を示す図である。
【図６】本発明による光バックプレーンを形成する第１の方法例を示す図である。
【図７】本発明による光バックプレーンを形成する第１の方法例を示す図である。
【図８】本発明による光バックプレーンを形成する第１の方法例を示す図である。
【図９】図５，６，８及びその説明に関連する、本発明による光バックプレーンを形成する第２の方法例を示す図である。
【図１０】図５，６，８及びその説明に関連する、本発明による光バックプレーンを形成する第３の方法例を示す図である。
【図１１】本発明による焦点調整要素に使用される格子構造を示す図である。
【図１２】本発明による焦点調整要素に使用される格子構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１５  リボンファイバコネクタ
１６  中心ファイバコア
５０  システム
６０  配線板
６５  電気接続部
６８  開口
１００  光バックプレーン
１０２  基板
１０３  上面
１０４  アライメントマーク
１０５  クラッディング層
１１０  コア部
１１２，１１４  端部
１２０  材料層
１２１  底面
１２２  上面
１２４，２２４  フォーカシング要素
１３０  レセプタクル
【図１】
2006259729.tif 000003
【図２】
2006259729.tif 000004
【図３】
2006259729.tif 000005
【図４】
2006259729.tif 000006
【図５】
2006259729.tif 000007
【図６】
2006259729.tif 000008
【図７】
2006259729.tif 000009
【図８】
2006259729.tif 000010
【図９】
2006259729.tif 000011
【図１０】
2006259729.tif 000012
【図１１】
2006259729.tif 000013
【図１２】
2006259729.tif 000014