(57)【要約】      （修正有）【課題】より安価なトリプレクサおよび通信パッケージを提供することを目的とする。【解決手段】第１の波長を有する第１の光ビームおよび第２の波長を有する第２の光ビームを受光するように構成された第１のポート１１３、ならびに第３の波長を有する第３の光ビームを受光する第２のポート１１４を有する光学ブロックを有する。またトリプレクサ１０は、光学ブロックのそれぞれの表面に隣接した対向する反射部品により形成されたバウンス共振器を有する。さらにトリプレクサは、３つすべての光ビームを受光して、第１および第２の光ビームをバウンス共振器に案内するとともに第３の光ビームを第１のポートに案内する、第１のポートに対向する第１の回折格子１２１と、空間的に離間した部分において第１および第２の光ビームを受光し、第２のポートに隣接して案内する、第２のポートに対向する第２の回折格子１２２とを有する。【選択図】図１
2011107705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長を有する第１の光ビームおよび第２の波長を有する第２の光ビームを受光するように構成された第１のポート、ならびに第３の波長を有する第３の光ビームを受光するように構成された第２のポートを有する光学ブロックと、
光学ブロックのそれぞれの表面に隣接した対向する反射部品により形成された、第１および第２のポートの間にあるバウンス共振器と、
３つすべての光ビームを受光して、第１および第２の光ビームをバウンス共振器に案内するとともに第３の光ビームを第１のポートに案内する、第１のポートに対向する第１の回折格子と、
空間的に離間した部分において第１および第２の光ビームを受光し、第２のポートに隣接して案内する、第２のポートに対向する第２の回折格子とを備えたことを特徴とするトリプレクサ。
【請求項２】
平行な第１および第２の表面を含む別の光学ブロックと、
第１および第２の光ビームを受光するために別の光学ブロックに取り付けられた第１および第２の検出器と、
第１および第２の検出器のために別の光学ブロックに直接的に取り付けられたボンディングパッドとを有することを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項３】
別の光学ブロックの第１の表面は、第１および第２の部分を含み、
第１の部分は、第２の表面に対して実質的に平行であり、
第２の部分は、第１の部分に対して鋭角で傾斜していることを特徴とする請求項２に記載のトリプレクサ。
【請求項４】
第１および第２の検出器は、第１の表面の第１の部分の上にあり、
ボンディングパッドは、第１の表面の第１および第２の部分の上に延びていることを特徴とする請求項３に記載のトリプレクサ。
【請求項５】
光学ブロックは、第１および第２の光学ブロックを有し、
第１および第２の光学ブロックは、互いに積層されていることを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項６】
第１および第２の検出器は、第２の光学ブロックの第１の表面の直上にあり、
第２の光学ブロックの第１の表面は、第１の光学ブロックとは反対方向に面していることを特徴とする請求項５に記載のトリプレクサ。
【請求項７】
第１の回折格子は、第１および第２の光学ブロックの間にあり、
第２の回折格子は、第２の光学ブロックとは反対方向に面している第１の光学ブロックの第１の表面の上にあり、
トリプレクサは、第１の光学ブロックに面した第２の光学ブロック上であって、第２の回折格子と、第１および第２の検出器との間に第１および第２のレンズを有することを特徴とする請求項６に記載のトリプレクサ。
【請求項８】
第２の回折格子は、第１の表面に平行である、第１の光学ブロックの第２の表面上にあることを特徴とする請求項６に記載のトリプレクサ。
【請求項９】
第２の光学ブロックの第１の表面の直上に第１および第２のボンディングパッドを有し、
第１および第２のボンディングパッドは、第１および第２の検出器に隣接していることを特徴とする請求項６に記載のトリプレクサ。
【請求項１０】
第２の光学ブロックの第１の表面は、第１の部分と第２の部分とを有し、
第１の部分は、第２の光学ブロックの第２の表面に対して実質的に平行であり、
第２の部分は、第１の部分に対して鋭角で傾斜していることを特徴とする請求項９に記載のトリプレクサ。
【請求項１１】
第１および第２の検出器は、第１の光学ブロックの第１の表面の第１の部分の上にあり、
ボンディングパッドは、第２の光学ブロックの第１の表面の第１および第２の部分の上に延びていることを特徴とする請求項１０に記載のトリプレクサ。
【請求項１２】
第２の光学ブロックはシリコン製の光学ブロックであり、
第１の光学ブロックは酸化シリコン製の光学ブロックであることを特徴とする請求項６に記載のトリプレクサ。
【請求項１３】
第２の回折格子は、第２の光学ブロックから反対方向に面した第１の光学ブロックの第１の表面上にあり、
第２の回折格子は、空間的に分離された部分に対応した第１、第２および第３の領域を有し、
第１、第２および第３の領域のそれぞれは、異なるエッチング深さを有することを特徴とする請求項６に記載のトリプレクサ。
【請求項１４】
第２の回折格子は、第１および第２の光ビームから空間的に分離された部分において第３の光ビームを受光し、
第２の回折格子は、空間的に分離された部分に対応した第１、第２および第３の領域を有し、
第１、第２および第３の領域のそれぞれは、異なるエッチング深さを有することを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項１５】
第１および第２の回折格子の少なくとも一方の上に高反射率のコーティングを有することを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項１６】
光学ブロックは、平行で対向する第１および第２の表面を有し、
第１のポート、第１の鏡、第２の回折格子が第１の表面上にあり、
第１の回折格子、第２の鏡、第２のポートが第２の表面上にあることを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項１７】
第１および第２の表面のうち少なくとも一方の上に複製材料を有し、
複製材料を含む表面上の回折格子は、複製材料の中にあることを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項１８】
第３の光ビームをコリメートするコリメートレンズを有することを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項１９】
第１のポートに隣接したレンズを有し、
レンズは、トリプレクサの外部からの第３の光ビームを集光し、第１および第２の光ビームをコリメートすることを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項２０】
第２のポートに隣接した半波長板を有することを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項２１】
対向する反射部品の一方は、第３の波長を有する光を透過させ、第１および第２の波長を有する光を反射する選択的に反射する部品であることを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項２２】
選択的に反射する部品は、第２のポートに隣接していることを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項２３】
第２のポートに隣接する第３の回折格子を有し、
第３の回折格子は、第３の光ビームをバウンス共振器に案内することを特徴とする請求項１に記載のトリプレクサ。
【請求項２４】
光ファイバと、
光ファイバに接続されたトリプレクサとを備え、
トリプレクサは、
第１の波長を有する第１の光ビームおよび第２の波長を有する第２の光ビームを出力する光ファイバと光学的に通信するように構成された第１のポート、ならびに第３の波長を有する第３の光ビームを受光するように構成された第２のポートを有する光学ブロックと、
光学ブロックのそれぞれの表面に隣接した対向する反射部品により形成された、第１および第２のポートの間にあるバウンス共振器と、
第１および第２の波長を有する光ビームをそれぞれ検出するように構成された、第２のポートに隣接した第１および第２の検出器と、
３つすべての光ビームを実質的に同一の位置で受光して、第１および第２の光ビームをバウンス共振器に案内するとともに第３の光ビームを光ファイバに案内する、第１のポートに対向する第１の回折格子と、
空間的に離間した部分において第１および第２の光ビームを受光し、第２のポートに対向する第２の回折格子とを有することを特徴とする通信パッケージ。
【請求項２５】
光学ブロックは、互いに積層された第１および第２の光学ブロックを有し、
第１および第２の検出器は、第２の光学ブロックの直上にあることを特徴とする請求項２４に記載の通信パッケージ。
【請求項２６】
光源は、光学ブロックの上に取り付けられていることを特徴とする請求項２４に記載の通信パッケージ。
【請求項２７】
光源の出力平面は、第２のポートに対して直交する方向に取り付けられていることを特徴とする請求項２４に記載の通信パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態はトリプレクサに関する。とりわけ例示的な実施形態は、ファイバー・トゥ・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）システムのためのトリプレクサおよびこれを含むパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力信号を受信し、出力信号を発信する双方向送受信機などのデバイスは、たとえばＦＴＴＨシステム等のパッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）の不可欠な構成部品である。送受信機は、エンドユーザと光ネットワークとの間のインターフェイスを構成するものである。たとえばＦＴＴＨシステムにおいて、送受信機は、情報をたとえば１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの２つの波長で受信し、たとえば１３１０ｎｍの単一の波長で送信する。すなわち各エンドユーザは、これらの３つの波長を分離するトリプレクサを必要とする。従来型のトリプレクサにおいて、３つの波長を処理する薄膜フィルタを有するものがある。しかし従来型の薄膜フィルタの製造コストが高いため、従来型のトリプレクサの製造コストが高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例示的な実施形態は、関連技術が有する制約や短所に起因する１つまたはそれ以上の問題点を実質的に解消できるトリプレクサおよびこれを含むパッケージを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって１つの実施形態は、製造コストを削減するため、トリプレクサに複数の回折格子を設けることを特徴とする。
【０００５】
したがって別の実施形態は、製造コストを削減するため、複数の回折格子を有するトリプレクサを提供することを特徴とする。
【０００６】
以下のトリプレクサを提供することにより、上述のおよび他の少なくとも１つの特徴ならびに利点を実現することができる。すなわち、このトリプレクサは、第１の波長を有する第１の光ビームおよび第２の波長を有する第２の光ビームを受光するように構成された第１のポート、ならびに第３の波長を有する第３の光ビームを受光するように構成された第２のポートを有する光学ブロックと、光学ブロックのそれぞれの表面に隣接した対向する反射部品により形成された、第１および第２のポートの間にあるバウンス共振器と、３つすべての光ビームを受光して、第１および第２の光ビームをバウンス共振器に案内するとともに第３の光ビームを第１のポートに案内する、第１のポートに対向する第１の回折格子と、空間的に離間した部分において第１および第２の光ビームを受光し、第２のポートに隣接して案内する、第２のポートに対向する第２の回折格子とを備える。
【０００７】
トリプレクサは、平行な第１および第２の表面を含む別の光学ブロックと、第１および第２の光ビームを受光するために別の光学ブロックに取り付けられた第１および第２の検出器と、第１および第２の検出器のために別の光学ブロックに直接的に取り付けられたボンディングパッドとを有する。
【０００８】
別の光学ブロックの第１の表面は、第１および第２の部分を含み、第１の部分は、第２の表面に対して実質的に平行であり、第２の部分は、第１の部分に対して鋭角で傾斜している。
【０００９】
第１および第２の検出器は、第１の表面の第１の部分の上にあり、ボンディングパッドは、第１の表面の第１および第２の部分の上に延びている。
【００１０】
光学ブロックは、第１および第２の光学ブロックを有し、第１および第２の光学ブロックは、互いに積層されている。
【００１１】
第１および第２の検出器は、第２の光学ブロックの第１の表面の直上にあり、第２の光学ブロックの第１の表面は、第１の光学ブロックとは反対方向に面している。
【００１２】
第１の回折格子は、第１および第２の光学ブロックの間にあり、第２の回折格子は、第２の光学ブロックとは反対方向に面している第１の光学ブロックの第１の表面の上にある。トリプレクサは、第１の光学ブロックに面した第２の光学ブロック上であって、第２の回折格子と、第１および第２の検出器との間に第１および第２のレンズを有する。
【００１３】
第２の回折格子は、第１の表面に平行である、第１の光学ブロックの第２の表面上にある。
【００１４】
トリプレクサは、第２の光学ブロックの第１の表面の直上に第１および第２のボンディングパッドを有し、第１および第２のボンディングパッドは、第１および第２の検出器に隣接している。
【００１５】
第２の光学ブロックの第１の表面は、第１の部分と第２の部分とを有し、第１の部分は、第２の光学ブロックの第２の表面に対して実質的に平行であり、第２の部分は、第１の部分に対して鋭角で傾斜している。
【００１６】
第１および第２の検出器は、第１の光学ブロックの第１の表面の第１の部分の上にある。ボンディングパッドは、第２の光学ブロックの第１の表面の第１および第２の部分の上に延びている。第２の光学ブロックはシリコン製の光学ブロックである。第１の光学ブロックは酸化シリコン製の光学ブロックである。第２の回折格子は、第２の光学ブロックから反対方向に面した第１の光学ブロックの第１の表面上にある。第２の回折格子は、空間的に分離された部分に対応した第１、第２および第３の領域を有する。第１、第２および第３の領域のそれぞれは、異なるエッチング深さを有する。
【００１７】
第２の回折格子は、第１および第２の光ビームから空間的に分離された部分において第３の光ビームを受光する。第２の回折格子は、空間的に分離された部分に対応した第１、第２および第３の領域を有する。第１、第２および第３の領域のそれぞれは、異なるエッチング深さを有する。
【００１８】
トリプレクサは、第１および第２の回折格子の少なくとも一方の上に高反射率のコーティングを有する。
【００１９】
光学ブロックは、平行で対向する第１および第２の表面を有し、第１のポート、第１の鏡、第２の回折格子が第１の表面上にあり、第１の回折格子、第２の鏡、第２のポートが第２の表面上にある。
【００２０】
トリプレクサは、第１および第２の表面のうち少なくとも一方の上に複製材料を有し、複製材料を含む表面上の回折格子は、複製材料の中にある。
【００２１】
トリプレクサは、第３の光ビームをコリメートするコリメートレンズを有する。
【００２２】
トリプレクサは、第１のポートに隣接したレンズを有し、レンズは、トリプレクサの外部からの第３の光ビームを集光し、第１および第２の光ビームをコリメートする。
【００２３】
トリプレクサは、第２のポートに隣接した半波長板を有する。
【００２４】
対向する反射部品の一方は、第３の波長を有する光を透過させ、第１および第２の波長を有する光を反射する選択的に反射する部品である。
【００２５】
選択的に反射する部品は、第２のポートに隣接している。
【００２６】
トリプレクサは、第２のポートに隣接する第３の回折格子を有し、第３の回折格子は、第３の光ビームをバウンス共振器に案内する。
【００２７】
光ファイバと、光ファイバに接続された上述の任意のトリプレクサとを備えた通信パッケージを提供することにより、上述のおよび他の少なくとも１つの特徴ならびに利点を実現することができる。
【００２８】
光学ブロックは、互いに積層された第１および第２の光学ブロックを有する。第１および第２の検出器は、第２の光学ブロックの直上にある。
【００２９】
光源は、光学ブロックの上に取り付けられている。
【００３０】
光源の出力平面は、第２のポートに対して直交する方向に取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るトリプレクサの断面図である。
【図２】図１のトリプレクサの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るパッケージ内にある図１のトリプレクサの平面図である。
【図４Ａ】図３のパッケージ内にあるトリプレクサの斜視図である。
【図４Ｂ】図３のパッケージ内にあるトリプレクサの別の斜視図である。
【図５】図１のトリプレクサの特定の具体的な回折格子パラメータを示す表である。
【図６】レーザ光源からの光が図１のトリプレクサ内を伝播する光路を示す。
【図７】光ファイバからの光が図１のトリプレクサ内を伝播する光路を示す。
【図８】１つの実施形態に係るトリプレクサの断面図である。
【図９】１つの実施形態に係るトリプレクサの斜視図である。
【図１０】異なる回折格子の効率に対する異なる偏光効果を示す。
【図１１】異なる回折格子の効率に対する異なる偏光効果を示す。
【図１２】異なる回折格子の効率に対する異なる偏光効果を示す。
【図１３】異なる回折格子の効率に対する異なる偏光効果を示す。
【図１４】異なる回折格子の効率に対する異なる偏光効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
当業者が添付図面を参照しながら詳細な説明を読めば、上記特徴および利点をより十分に理解することができる。
添付図面を参照して本発明に係る例示的な実施形態についてより詳細に説明するが、異なる態様で実現することができ、以下説明するものに限定されない。むしろこれらの実施形態は、その開示内容が十分であって完結したものであり、当業者が本発明の権利範囲を十分に理解できるようにしたものである。
【００３３】
添付図面において、分かりやすく図示するため、複数の構成部品および領域を誇張して示すことがある。１つの構成部品が別の構成部品の「上に」あると表現したとき、前者が後者の直ぐ上にあるか、あるいはこれらの間に介在する構成部品が存在することもある。さらに、１つの構成部品が別の２つの構成部品の「間に」あると表現したとき、２つの構成部品の間には、ただ１つの構成部品が存在することもあるが、１つまたはそれ以上の構成部品が存在することもある。さらに１つの構成部品が別の構成部品に光学的に結合（光結合）すると表現したとき、別の構成部品からの光路上に配置されるものが、単一の構成部品であることもあるが、１つまたはそれ以上の構成部品が存在することもある。本明細書で用いる用語「ウエハ」とは、複数の構成部品が平坦な表面上に形成された任意の基板であって、最終的に使用される前に平坦な表面を貫通するように分断される基板を意味するものである。同様の参照符号は同様の構成部品を示す。
【００３４】
図１で示すように、本発明の実施形態に係るトリプレクサ１０は、少なくとも１つの光学ブロック１１０と、分散部品１２１，１２２と、バウンス共振器（バウンスキャビティ）を構成する鏡１８１，１８２と、第１および第２の光検出器１５０ａ，１５０ｂとを有する。第１および第２の光検出器１５０ａ，１５０ｂは光学ブロック１１０の上に直接的に配設してもよい。分散部品１２１は、光学ブロック１１０を構成する第１および第２の光学ブロック１１１，１１２の間に設けた複数の回折部品であってもよい。したがって、たとえば複数の波長を有する光信号を同時に受信し、発信する場合、トリプレクサ１０の製造および処理を実質的に改善することができる。
【００３５】
特に、マイクロ光学（微小光学）を用いると、真に微小なビーム径を実現することができる。さらにトリプレクサで用いられる光波長は、通常たとえば数十ナノメータほど異なり、相当にかけ離れている。したがって、たとえば鏡間のバウンス共振器の光路長は十分に大きいため、回折部品により、異なる波長光を異なる角度で回折させ、異なる波長光のビームを確実に分離し、トリプレクサをあまりにも大型化させることなく、光波長フィルタとして機能させることができる。光学ブロック１１０すなわち第１および第２の光学ブロック１１１，１１２の寸法は、たとえばおよそ６．７×３．３×１．０ｍｍ３である。
【００３６】
第１の光学ブロック１１１は、たとえば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）ウエハである。第２の光学ブロック１１２は、たとえばシリコンウエハである。第１および第２の光学ブロック１１１，１１２は、その上の任意の位置に受動的な光学部品（たとえば鏡、レンズ、回折格子など）が配置されるように、接着ステップを用いて互いに対して積層される。必要ならば、別の光学ブロックを光学ブロック１１０に接着させてもよい。ここで用いられる接着ステップは、接着材料または表面張力の利用を含むもの、または当該光学ブロックに直接的に形成するなど、任意の形式による接着であってもよい。第１および第２の光学ブロック１１１，１１２は、透明材料などの任意の材料からなり、光学部品が光学ブロック１１０内に形成される場合には、光学部品の光学的な形成に適した材料であってもよい。
【００３７】
図１に示すように、第１の光学ブロック１１１は、互いに対向する第１および第２の表面１１１ａ，１１１ｂを有する。たとえば第１の光学ブロック１１１の第２の表面１１１ｂは、第２の光学ブロック１１２の底面１１２ａに平行である。第２の光学ブロック１１２の第２の表面１１２ｂはレンズ１７１，１７２を有し、レンズ１７１，１７２は、積層された第１および第２の光学ブロック１１１，１１２の間に配置されている。レンズ１７１，１７２は、リソグラフィ技術を用いて直接的に形成してもよいし、複製してもよい。複製する場合、レンズ１７１，１７２を第２の光学ブロック１１２に転写してもよいし、あるいは複写材料のままにしておいてもよい。
【００３８】
第１の光学ブロック１１１は、レンズ１７１，１７２を収容するための凹部１１１ｃを有する。第２の光学ブロック１１２の第２の表面１１２ｂは、第１および第２の光学ブロック１１１，１１２の間にあり、凹部１１１ｃの外側において第１の光学ブロック１１１の一部１１１ｄにおいて直接的に当接している。
【００３９】
第２の光学ブロック１１２の第１の表面１１２ａは、第１および第２の光学ブロック１１１，１１２が積層されたとき、第１の光学ブロック１１１とは反対の方向に面する。図２に示すように、第１の表面１１２ａの周辺部が第２の光学ブロック１１２の底面１１２ｂに対して傾斜するように処理され、除去される。すなわち第１の表面１１２ａは、第１の部分１１２ａａと第２の部分１１２ａｂとを有し、第１の部分１１２ａａはｘ軸に沿って延び、ｘ軸に沿って延びる２つの第２の部分１１２ａｂの間の中央に配置されている。第１の表面１１２ａの第１の部分１１２ａａは、第２の光学ブロック１１２の第２の表面１１２ｂに対して実質的に平行である。第１の表面１１２ａの第２の部分１１２ａｂは、第１の部分１１２ａａから傾斜して延びている。第１の部分１１２ａａと第２の部分１１２ａｂの間の角度αは、第２の光学ブロック１１２内で測定したとき、たとえば約６０度である。第１の表面１１２ａの両方の端部が傾斜するように図示されているが、第１および第２の検出器１５０ａ，１５０ｂをワイヤーボンドする端部のみが傾斜していてもよい。
【００４０】
図１に示すように、トリプレクサ１０の分散部品１２１，１２２は第２の光学ブロック１１２上にあってもよい。分散部品は、光ファイバ２００から出力される光を分離し、分離した光束、すなわち複数の異なる波長光を、レンズや鏡などの複数の光学部品を介して検出器１５０ａ，１５０ｂに伝播させるための第１および第２の回折部品１２１，１２２であってもよい。第１および第２の回折部品１２１，１２２は、光源３００から出力された異なる波長の入射光を案内するものであってもよい。第１および第２の回折部品１２１，１２２は、第２の光学ブロック１１２の頂面および底面に伝播するビームを分離するものである。回折格子などの第１の回折部品１２１は、第１および第２の光学ブロック１１１，１１２の間にあって、第１の光学ブロック１１１の第２の表面１１１ｂに面するものであり、回折格子などの第２の回折部品１２２は、第２の光学ブロック１１２の底面１１２ａにあって、第１の光学ブロック１１１の第２の表面１１１ｂとは反対方向に面するものである。
【００４１】
たとえば第１および第２の回折部品１２１，１２２は、トリプレクサ１０の長手方向、すなわちＸ軸方向において互いに離間し、トリプレクサ１０の対向する端部に隣接して配置されている。第１および第２の回折部品１２１，１２２は、異なる波長により光を分散するので、異なる波長光の分離精度が極めて高い。２つの回折格子を用いることにより、角度変化に起因する波長変化を補償することができる。さらに第１および第２の回折部品１２１，１２２は、従来の薄膜フィルタに比してより簡便にかつより安価に製造することができるので、トリプレクサ１０の全体的な製造コストを実質的に低減することができる。
【００４２】
たとえば第１の回折部品１２１は、第１および第２の光学ブロック１１１，１１２の間であって、光ファイバ２００とトリプレクサ１０との間の接続ポイントである第１のポート１１３に対向するように配置される。換言すると、第１の回折部品１２１は、第１のポート１１３に重畳するので、光ファイバ２００からの光である光信号は、第１の回折部品１２１に入射する。光ファイバ２００からの光は、光をコリメートするレンズ２１０を通過する。第２の回折部品１２２は、第１の光学ブロック１１１の底面１１１ｂであって、第１および第２の検出器１５０ａ，１５０ｂ、ならびに光源３００とトリプレクサ１０との間の接続ポイントである第２のポート１１４に対向するように配置される。第２の回折部品１２２は、検出器１５０ａ，１５０ｂに重畳するので、第２の回折部品１２２において第１の光学ブロック１１１の方へ反射する光は、通常、検出器１５０ａ，１５０ｂに入射する。同様に、第２の回折部品１２２は、光源３００の第２のポート１１４にも重畳するので、光源からの光は第２の回折部品１２２に垂直に入る。
【００４３】
第２の回折部品１２２は、１３１０ｎｍ，１４９０ｎｍ，１５５０ｎｍの３つの波長を有する光に対してそれぞれ３つの格子部分１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有する。この実施形態によれば、第１および第２の回折部品１２１，１２２は、同一の格子周期とエッチング深さを有する。第１および第２の回折部品１２１，１２２の特定の具体的なデザインを図５に示す。一般的には、この回折格子は、受光した波長光（すなわち１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長光）に対して最適化される。図示された特定の具体例では、格子周期が１．７μｍで、最小加工寸法（Minimum Feature Size: MSF）が０．４２５μｍで、エッチング深さが０．５６μｍである４−位相格子である。
【００４４】
光検出器などの第１および第２の検出器１５０ａ，１５０ｂは、たとえば視覚により位置合わせしてボンディングすることにより、第１の表面１１２ａの上に直接的に配置される。たとえば第１および第２の検出器１５０ａ，１５０ｂは、１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長光をそれぞれ検出し、トリプレクサ１０の一方の端部において互いに隣接するように、第１の表面１１２ａ上に直接的に配置される。
【００４５】
レンズ１７１は、各検出器１５０ａ，１５０ｂに位置合わせされ、第２の回折部品１２２から反射された所定の波長光が第１のレンズ１７１により集光され、それぞれの検出器１５０ａ，１５０ｂに入射するように構成されている。検出器１５０ａ，１５０ｂは、第２の光学ブロック１１２の上に直接的に、すなわち第１の表面１１２ａの上に直接的にあるので、コストおよび時間の点において、トリプレクサ１０の製造が実質的に簡便なものとなる。さらに図３、図４Ａおよび図４Ｂを参照しながらより詳細に後述するように、本発明に係るトリプレクサ１０の構造を最小化して、トリプレクサを含む光学的パッケージを簡素化し、小型化する。
【００４６】
トリプレクサ１０は、少なくとも１つのボンディングパッド１６０を有する。ボンディングパッド１６０は、第２の光学ブロック１１２の第１の表面１１２ａの上に直接的に配置される。たとえば、ボンディングパッド１６０は、傾斜した第１の表面１１２ａの上まで延びるように折り曲げられる。換言すると、ボンディングパッド１６０は、第２の光学ブロック１１２の第１の表面１１２ａの第１の部分１１２ａａおよび少なくとも一方の第２の部分１１２ａｂの上に配置される。たとえば、図２に示すように、検出器１５０ａ，１５０ｂが第１の表面１１２ａの第１の部分１１２ａａの上にのみあるのに対して、複数のボンディングパッド１６０は、第１および第２の部分１１２ａａ，１１２ａｂの両方の上に延びるように、検出器１５０ａ，１５０ｂに隣接して配置されている。ボンディングパッド１６０は、電気的な内部配線を折り曲げることにより、第２の光学ブロック１１２の上に形成される。ボンディングパッド１６０の第１の表面１１２ａへの形成方法の詳細については、米国特許第7,224,856号および第6,777,767号に記載され、これらの開示内容の全体は参考としてここに一体のものとして統合される。
【００４７】
トリプレクサ１０は、光ファイバ２００およびレーザなどの光源３００に接続され、ビデオ信号、音声信号、および／またはデータ信号などの複数の波長の光学的信号を送受信する。たとえば、トリプレクサ１０は、ＦＴＴＨ光ネットワークと受信契約者の家庭との間のゲートウェイとして機能する場合、光ファイバ２００を介し、ビデオ入力信号を１５５０ｎｍの波長光として、データ入力信号を１４９０ｎｍの波長光として受信するとともに、受光した複数の波長光を検出器１５０ａ，１５０ｂに案内する。トリプレクサ１０は、これと同時に、光ファイバ２００を介し、データ出力信号を１３１０ｎｍの波長光として送信することができる。
【００４８】
上記説明したように、光ファイバ２００は、第２の光学ブロック１１２の底面１１２ａ、すなわち第１のポート１１３においてトリプレクサ１０に接続される。したがって、第１および第２の回折部品１２１，１２２、および第１および第２の鏡１８１，１８２は、光ファイバ２００から検出器１５０ａ，１５０ｂへの光の伝播を支援するようにトリプレクサ１０内に配置されている。ファイバレンズ２１０は、光ファイバ２００とトリプレクサ１０との間に配置され、光ファイバ２００から出力された光をコリメートし、そして／または光源からの光を光ファイバ２００に集光させるものであり、あるいは第１の光学ブロック１１１の上に配置してもよい。換言すると、ファイバレンズ２１０は、光ファイバ２００と第１の回折部品１２１との間に配置してもよい。
【００４９】
光源３００は、１３１０ｎｍの波長光を出力し、第１の光学ブロック１１１、すなわち第１の光学ブロック１１１の第１の表面１１１ａに面するように配置されている。光源３００から出力された光は、第２のポート１１４を介して第１の光学ブロック１１１に入射し、第１の光学ブロック１１１を透過し、第２の光学ブロック１１２に入射し、第１および第２の回折格子１２１，１２２ならびに第１および第２の鏡１８１，１８２を介して、第２の光学ブロック１１２の内部を伝播し、光ファイバ２００に案内される。たとえば、光源３００は、レンズの第２のレンズ１７２に位置合わせされ、コリメートされた光を第２の回折格子１２２に仕向ける。
【００５０】
要約すると、光学ブロックは、第１の波長を有する第１の光ビームおよび第２の波長を有する第２の光ビームを出力する光ファイバと光学的に通信するように構成された第１のポートと、第３の波長を有する第３の光ビームを光源から受光するように構成された第２のポートとを有する。第１のポートと第２のポートとの間にあるバウンス共振器は、光学ブロックのそれぞれの表面に隣接した対向する鏡により構成される。第１および第２の波長を有する光を検出するように構成された第１および第２の検出器は、第２のポートに隣接している。第１のポートに対向する第１の回折格子は、実質的に同一の位置で３つすべての光ビームを受光する。第２のポートに対向する第２の回折格子は、実質的に離間した位置で３つの光ビームを受光する。したがって、第１および第２の回折格子は、トリプレクサ１０の波長フィルタとして機能する。
【００５１】
トリプレクサ１０を光源３００および光ファイバ２００とともに通信パッケージ内に配置する。たとえば図３、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、トリプレクサ１０および光源３００をケース４００内に配設し、光ファイバ２００をケース４００内でトリプレクサ１０に接続する。とりわけ、ケース４００の側壁に別のレンズ（図示せず）を設け、光源３００をケース４００内に配置する。次に、第１の表面１１２ａが光源３００に面するように、トリプレクサ１０を位置合わせする。コリメートされたレーザビームは、たとえば約４００μｍの直径を有するので、光源３００とトリプレクサ１０との位置合わせは受動的なものである。そして、ファイバレンズを照明して、４０〜５０μｍのビーム径を有するコリメートされたビームを第１の回折格子１２２に案内するように、光ファイバ２００をケース４００から延びるように取り付ける。
【００５２】
トリプレクサ１０のボンディングパッド１６０は、ケース４００内の電気配線に接続される。第１および第２の検出器１５０ａ，１５０ｂ、ならびに少なくとも１つのボンディングパッド１６０は、第１の光学ブロック１１１の上に直接的に設けられているため、トリプレクサ１０をパッケージ内に形成することは、実質的により安価で簡便である。たとえばボンディングパッド１６０は、傾斜した表面、すなわち第１および第２の部分１１１ａａ，１１１ａｂの上に設けられているため、トリプレクサ１０をケース４００内に配置した後、すなわちトリプレクサ１０を９０度回転させてトリプレクサ１０をケース４００内に配置した後、ボンディングパッド１６０に対して電気配線を接続しやすい。
【００５３】
図６は、光源からの１３１０ｎｍの波長光の光路を図示し、図７は、光ファイバ２００からの１５５０ｎｍの波長光の光路を図示するものである。図６および図７から明らかなように、光が鏡１８１，１８２により形成されるバウンス共振器を伝播し、光が第２の基板１１２を透過して、波長によりフィルタ処理されるとき、各波長光に固有の１次オーダの回折角度が十分である。たとえば、受光されたビームは、鏡に入射したときには明確に分離されていないが、第２の回折格子１２２に達するときには分離されている。第２の回折格子１２２は、入射する特定の波長光のそれぞれに対して効率を最適化するさまざまなエッチング深さを有するように説明された３つの固有の領域を有する。
【００５４】
別の実施形態に係るトリプレクサ７０を図８に示す。図１の構成部品と同様ものについては、同様の参照符号を付し、詳細な説明は繰り返さない。さらに、トリプレクサ７０の光路および機能はトリプレクサ１０のものと類似し、詳細な説明は繰り返さない。ここで、第１の回折格子１２１は、図１のものと同様であるが、第２の回折格子１２２’は、受光ビームを、図１の第２の回折格子１２２と同様に偏向させるものではなく、光は検出器１５ａ，１５０ｂに対して垂直方向に入射しない。偏向の度合いを小さくしたことにより、第２の回折格子１２２’の効率を改善することができる。
【００５５】
詳細には、第２の回折格子１２２’は、１３１０ｎｍ，１４９０ｎｍ，１５５０ｎｍの３つの異なる波長光に対してそれぞれ３つの格子部分１２２ａ’，１２２ｂ’，１２２ｃ’を有する。この実施形態によれば、第１の回折部品１２１および第２の回折部分１２２ａ’は同一の格子周期（たとえば１．７μｍ）を有し、第２の回折部分１２２ｂ’，１２２ｃ’は同一の格子周期（たとえば５μｍ）を有する。図１３および図１４を参照しながら、特定の回折格子に関する詳細な具体例について、さらに詳細に説明する。
【００５６】
トリプレクサ７０において、複製材料１１４が基板１１２の上側表面および下側表面に設けられている。複製材料は任意の適当な材料であってもよい。たとえば、複製材料は変形可能であるが、硬化可能な材料、熱硬化性または光（紫外線）硬化性であってもよい。硬化プロセスは、たとえば紫外線照射プロセス、嫌気性プロセス、化学的プロセス、または熱的プロセスを含む異なるプロセスにより実現される。複製材料の具体例として、紫外線硬化性ポリマ、紫外線硬化性モノマ、熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、およびゾルゲルまたはFROM 128などの合成材料が含まれる。適当な複製技術として、紫外線エンボス技術、高温エンボス技術、ナノ・インプリント技術などが含まれる。第１および第２の回折格子１２１，１２２ａは複製材料１１４で形成されている。そしてアルミニウムなどの反射率の高い材料を、第１および第２の回折格子１２１，１２２ａのそれぞれの上に積層してコーティング１２５，１２６を形成することにより、トリプレクサ７０の効率を改善する。当然に、第１および第２の回折格子１２１，１２２’の一方にのみ、複製材料１１４および／またはコーティング１２５，１２６を用いてもよい。
【００５７】
別の実施形態に係るトリプレクサ９０を図９に示す。図１および図８の構成部品と同様ものについては、同様の参照符号を付し、詳細な説明は繰り返さない。さらに、トリプレクサ７０の光路および機能はトリプレクサ１０のものと類似し、詳細な説明は繰り返さない。トリプレクサ９０において、図１および図８に示す光源３００の位置に比して、光源を９０度回転させることにより、光源から出力される光の偏向を回転させる。実施に際して、検出器とレーザ３００との間のギャップは、図１のものより図８のものの方がより大きくなる。
【００５８】
回折格子の効率に対する偏光効果を図１０〜図１３に示す。特に、図１０〜図１２はそれぞれ、同一のエッチング深さを有する回折格子、回折格子１２１のエッチング深さと回折格子１２２の異なるエッチング深さである２倍のエッチング深さを有する回折格子、および回折格子１２１のエッチング深さと回折格子１２２の対応する３つの部分における３つの異なるエッチング深さである４倍のエッチング深さを有する回折格子を用いて、異なる波長光に対するトリプレクサの効率に対する偏光効果を示す。これらの図から明らかなように、異なる格子／領域のエッチング深さを調整することにより、すべての波長光に対する効率を改善し、２つの直交偏光の効率の差異を低減することができる。レーザから出力された光は、単偏光を有するように制御されるが、検出器に入射する光は、両方の偏光成分を有する。したがって、回折格子は、全体の効率だけでなく、１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍに対する効率の間の差異についても最適化する必要がある。
【００５９】
図１３に示すように、光源３００の偏光は、たとえば図９に示すようにレーザを物理的に回転させることにより、回転させたとき、１３１０ｎｍの光の効率は劇的に向上する。このとき回折格子１２１は、格子周期が１．７μｍでエッチング深さが０．５８μｍである８位相格子である。
【００６０】
第２の回折格子１２２の効率に対する偏光効果を図１４に示し、第２の回折格子１２２’の異なる領域１２２ａ’，１２２ｂ’，１２２ｃ’は、５μｍの格子周期を有する８位相格子であるが、異なるエッチング深さを有する。たとえば１３１０ｎｍの波長光が入射する第２の回折格子１２２ａ’は、１．７μｍの格子周期において０．３５μｍのエッチング深さを有し、この格子周期は図１３を参照して説明した回折格子１２１と同じものである。１４９０ｎｍの波長光が入射する第２の回折格子１２２ｂ’は、０．４４μｍのエッチング深さを有し、１５５０ｎｍの波長光が入射する第２の回折格子１２２ｃ’は、０．４６５μｍのエッチング深さを有する。図８に示す特定の構成、すなわち１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光が回折格子から所定の角度で傾斜して出力され、１４９０ｎｍの光が回折格子１２２’に対して垂直に入射するような構成において、このように設計された回折格子１２２を用いることができる。たとえば図１に示すように、すべてのビームが回折格子１２２に対して同じ角度を有する場合、すべての領域は、３つの異なる全体的な格子深さに対して、同一の周期（たとえば１．７μｍ）を有する。
【００６１】
本発明に係る例示的な実施形態によるトリプレクサを含む光学的パッケージは、検出器と、光学ブロックの上に直接的に設けられたボンディングパッドと、従来の薄膜フィルタの代わりに光学ブロック上の２つの回折格子とを有する。検出器およびボンディングパッドを構成することにより、コストを低減し、配線を容易にする。薄膜フィルタの代わりに回折格子を用いることにより、波長による光の分離精度を高く維持しつつ、実質的にコストを低減することができる。回折格子には多少の挿入損失が生じるが、こうした損失は上述のように補償される。
【００６２】
以上のように、本発明の例示的な実施形態について、特定の用語を用いて説明したが、これらの用語は一般的で記述的な意味を有するものとして解釈されるべきであり、限定する意図はない。したがって、以下のクレームで定義される本発明の精神と範疇から逸脱することなく、当業者ならばさまざまな変形例および詳細例が理解されるであろう。
【符号の説明】
【００６３】
１０…トリプレクサ、１１０…光学ブロック、１１１…第１の光学ブロック、１１１ａ…第１の表面、１１１ｂ…第２の表面、１１２ａａ…第１の表面の第１の部分、１１２ａｂ…第１の表面の第２の部分、１１２…第２の光学ブロック、１１２ａ…第１の表面、１１２ｂ…第２の表面、１１４…第２のポート、１２１…第１の回折格子、１２２…第２の回折格子、１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ…格子部分、１５０…光検出器、１６０…ボンディングパッド、１７１，１７２…レンズ、１８１，１８２…鏡、２００…光ファイバ、２１０…コリメートレンズ、３００…光源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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