(57)【要約】  光学コネクタアダプタ(10)は光学信号伝送用の光導波路(20)を有する基板(12)を有する。光学コネクタアダプタ(10)はパッシブアライメント技術を行うことで、光学ポンプ源(74)を光導波路に接続するためのものである。基板(12)は、光伝送方向に垂直な端面(14)、光導波路(20)に対して整合する上部参照面(16)及び側部参照面(18)を有する。各キャリアブラケット(22)は基板(12)の各端面(14)で受け渡される。基板整合基準マーク(24)の各々は基板(12)に対してキャリアブラケット(22)を整合させる。基板キャリア(28)は基板(12)及びキャリアブラケット(22)を受け取る。光カプラ(64)は基板キャリア(28)で受け渡される。光カプラ(64)が光導波路(20)に対して整合するように、カプラ整合基準マーク(66)は基板(12)に対して光カプラ(64)を整合させる。
2007511917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を伝送するための少なくとも1つの光導波路を有し、対向する2つの終端部並びに、前記少なくとも1つの光導波路に対して整合する上部参照面及び側部参照面を有する基板；
前記基板の各終端部上で受容される対応するキャリアブラケット；
前記基板に対して前記キャリアブラケットを整合させる対応する基板整合基準マーク；
前記基板及びキャリアブラケットを受ける基板キャリア；
前記基板キャリア及び前記キャリアブラケットを整合させる対応する整合基準マーク；
前記基板キャリア上で受容される光カプラ；並びに、
前記光カプラが前記少なくとも1つの光導波路に対して整合するように前記光カプラを前記基板に対して整合させる、少なくとも1つのカプラ整合基準マーク；
を有する光コネクタアダプタ。
【請求項２】
請求項1に記載の光コネクタアダプタであって、
前記少なくとも1つの光導波路を通り抜けて伝送される信号光が増幅されるように前記光カプラは少なくとも1つのポンプ光源と接続する少なくとも1つの入力を有する、
ことを特徴とする光コネクタアダプタ。
【請求項３】
請求項2に記載の光コネクタアダプタであって、
前記少なくとも1つのポンプ光源は、前記少なくとも1つの光導波路について前進方向のポンプ光源及び後退方向のポンプ光源を含む；及び、
前記少なくとも1つの入力は前記前進方向のポンプ光源と接続する第1の入力及び、前記後退方向のポンプ光源と接続する第2の入力を有する；
ことを特徴とする光コネクタアダプタ。
【請求項４】
請求項1に記載の光コネクタアダプタであって、
各基板整合基準マークは前記上部参照面及び側部参照面によって画成された端部に整合ピンを有する；及び、
前記各基板整合基準マークは前記キャリアブラケット内の対応する案内孔内部に設置される；
ことを特徴とする光コネクタアダプタ。
【請求項５】
請求項1に記載の光コネクタアダプタであって、
各キャリア整合基準マークは前記キャリアブラケットから外側へ延びる整合ピンを有する；及び、
前記各キャリア整合基準マークは前記基板キャリア内の対応する案内孔内部に設置される；
ことを特徴とする光コネクタアダプタ。
【請求項６】
請求項1に記載の光コネクタアダプタであって、
前記少なくとも1つのカプラ整合基準マークは前記光カプラから延びる側面の延長である；及び、
前記少なくとも1つのカプラ整合基準マークは前記基板の前記側部参照面と接触する；
ことを特徴とする光コネクタアダプタ。
【請求項７】
光コネクタアダプタを形成する方法であって：
信号光を伝送する少なくとも1つの光導波路を有し、前記基板は対向する2つの終端部並びに、前記少なくとも1つの光導波路に対して整合する上部参照面及び側部参照面を有する基板を形成する工程；
前記基板の各終端部に各対応するキャリアブラケットを設置し、対応する基板整合基準マークを使用して前記基板に対して前記キャリアブラケットを整合させる工程；
基板キャリアに、上に前記キャリアブラケットを有する前記基板を挿入し、対応するキャリア整合基準マークを使用して前記基板キャリア及び前記キャリアブラケットを整合させる工程；並びに、
前記基板キャリア上に光カプラを設置し、前記光カプラが前記少なくとも1つの光導波路に対して整合するように少なくとも1つのカプラ整合基準マークを使用して前記基板に対して前記光カプラを整合させる工程；
を有する方法。
【請求項８】
請求項7に記載の方法であって、
前記少なくとも1つの光導波路を通り抜けて伝送される前記信号光が増幅されるように、前記光カプラは少なくとも1つのポンプ光源と接続する少なくとも1つの入力を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項7に記載の方法であって、
前記少なくとも1つのポンプ光源は、前記少なくとも1つの光導波路について前進方向のポンプ光源及び後退方向のポンプ光源を含む；及び、
前記少なくとも1つの入力は前記前進方向のポンプ光源と接続する第1の入力及び、前記後退方向のポンプ光源と接続する第2の入力を有する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項7に記載の方法であって、
各基板整合基準マークは前記上部参照面及び側部参照面によって画成された端部に整合ピンを有する；及び、
前記各基板整合基準マークは前記キャリアブラケット内の対応する案内孔内部に設置される；
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コネクタアダプタに関する。本発明はまた、光コネクタアダプタの形成方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ、MTPコネクタ及び同様の素子の精密な接続における主要な問題は、光導波路の信号入出力及びポンプ源への厳密な整合を行うことである。これは、様々な光学部品を単一又はマルチチャネル導波路と接続して使用するときのマルチファイバリボンと結合させるときに特に重要である。現状の整合技術にはアクティブアライメント技術及びパッシブアライメント技術がある。
【０００３】
アクティブアライメント技術は、モーターが取り付けられた台を有する自動化された機械の視野能によって個々に短くねじれられたファイバを含む。たとえば、導波路基板は多数のチャネルを有することがある。そのチャネルは、光をファイバ及び/又はファイバと整合させるための素子に通過させることでファイバと整合する。ファイバの整合が正しいことを確かめるために、一般的には何%の光が接続する素子及びファイバを通過したのかをパワーメータによって測定する。一旦ファイバ及びコネクタの整合が正しいと決定されたら、ファイバを設定位置に接着及び処理するため、エポキシ樹脂が導波路基板及びファイバ上に使用される。このアクティブアライメントプロセスは非常に多大な労力を要するプロセスであり、高い技能と高精度光学系整合システムの使用が必要となる。
【０００４】
パッシブアライメント技術はアクティブアライメント技術に関する困難を克服し、MTPマルチファイバコネクタ及び、同様に設計された光コネクタの応用に使用される。MTPコネクタ集合体は精密なマルチファイバアレイ、フェルール及び2つの案内孔及びピンで形成されたパッシブアライメント技術機構を有する。そのようなパッシブアライメント技術MTPコネクタ集合体の例は非特許文献1に開示されている。この開示のすべては参考文献として本明細書に組み込まれている。
【特許文献１】「MTマルチファイバコネクタ及び新たな応用(MT Multifiber Connectors and New Applications)」、第44回電子部品及び技術会議(Electronic Componentsand Technology Conference)、1994年
【非特許文献１】米国特許公開第6594420号明細書（ランジ他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この技術を使用することで、2μmのパッシブアライメント技術の精度が得られた。MT（又はMTP）で終端されたマルチモード12心ファイバリボンコネクタと垂直共振器型面発光レーザー(VCSEL)アレイとの間のパッシブアライメント技術は、10μmの活性径を与え、高い結合効率を保持する。このことは前述の中間的コネクタの使用によって、マルチファイバリボンのマルチファイバリボン接続を可能にする。
【０００６】
たとえば長く引かれた非再生式中継器のようなファイバから伝送される信号光の増幅が必要となるような応用でマルチファイバリボンが使用されるとき、別な問題が発生する。信号光を増幅するため、マルチファイバリボンから個々のファイバを取り出す必要がある。これは非常に多大な労力を要するプロセスである。
【０００７】
このプロセスを回避する一の方法は特許文献1に開示されている。この方法は、本発明の現在の発明者が指名されており、この開示のすべてが参考文献として本明細書に組み込まれている。ランジ他の発明では、光導波路は光カプラを通じてポンプ光源と光学的に結合している。しかし彼らはどのようにして光カプラが光導波路と整合するのかの詳細について開示できなかった。その代わりに、彼らは単純に、光カプラが光導波路の上面に直に隣接するような配置にすると説明した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
先述の背景で述べた視点から、本発明の目的は、ポンプ光源を単一又はマルチチャネル光導波路に受動的に整合する光コネクタアダプタを提供することである。
【０００９】
本発明に従った上記及び他の目的、長所及び特徴は、信号光を伝送するための少なくとも1つの光導波路を有する基板を有する光コネクタアダプタによって提供される。当該基板は光伝送方向に垂直な端面、少なくとも1つの光導波路に対して整合する上部参照面及び側部参照面を有する。各キャリアブラケットは基板の各終端部で受け渡されて良く、各基板整合基準マークはキャリアブラケットを基板に対して整合させる。
【００１０】
光コネクタアダプタは基板及びキャリアブラケットを受け取る基板キャリアを有しても良い。各キャリア整合基準マークは基板キャリア及びキャリアブラケットを整合させるのに使用することが可能である。光カプラは基板キャリア上で受け渡されても良い。光カプラが少なくとも1つの光導波路に対して整合するように、少なくとも1つのカプラ整合基準マークは、光カプラを基板に対して整合させるのに使用することが可能である。
【００１１】
光コネクタアダプタは、データ点を生成する様々な整合基準マークに沿った基板の上部及び側部参照面を参照面として有利に使用する。参照面は光コネクタアダプタ内部の光導波路を導波路素子及び対応するポンプ光源からの入力/出力信号と受動的に整合させることを可能にする。
【００１２】
様々な整合基準マークはたとえば以下のようなものを有しても良い。各基板整合基準マークは上部及び側部参照面によって画成される端部での整合ピン及びキャリアブラケット内の対応する案内孔内部に設けられている整合ピンを有しても良い。各キャリア整合基準マークはキャリアブラケットから外部へ延長する整合ピンを有して良く、ピンは基板キャリア内の対応する案内孔内部に設けられている。前記少なくとも1つのカプラ整合基準マークは光カプラから延長する側面延長部であって良く、整合延長部は基板の側部参照面と接触して良い。
【００１３】
様々な整合基準マークに加えて、上部参照面及び側部参照面は高精度面として形成可能である。側部参照面は上部参照面と直交する。他の面、つまり反対側、底部及び終端部面、は面精度の低い面であって良い。これにより製造コストは抑えられる。
【００１４】
基板は前記少なくとも1つの光導波路を受け取る上部参照面内部に形成された少なくとも1つの溝を有する基板ホルダを有して良い。前記少なくとも1つの光導波路は光ファイバを有することが好ましい。光ファイバはクラッド層に囲まれたコアを有し、コアはEr,Yb添加の燐酸ガラスを有することが好ましい。基板ホルダはSi、ガラス、モールドされたシリカ樹脂複合体及びセラミックスのうちの少なくとも1つを有して良い。
【００１５】
他の実施例では、基板は導波路基板を有して良く、各光導波路は基板上部参照面内部に実装される。あるいはその代わりに、基板は半導体導波路基板を有して良く、前記少なくとも1つの光導波路は基板上部参照面上に堆積されるシリカを有する。
【００１６】
光カプラは、各光導波路に対して一般に横切るような方向からの（ポンプ光源からの）信号光受信のための少なくとも1つの入力を有して良い。一実施例では、光カプラは、信号光を各光導波路内部に集光させるためのプリズム及び回折光学素子(DOEs)のアレイをプリズム面上に有して良い。他の実施例では、光カプラは、信号光を各光導波路に集光させるために小型レンズのアレイを有して良い。さらに別な実施例では、光カプラは、信号光を各光導波路に集光させるためにGRIN（屈折率分布）レンズを有して良い。
【００１７】
本発明の別な特徴を先に定義された光コネクタアダプタを形成する方法に焦点をあてて説明することにする。特に、光コネクタアダプタを形成する方法は信号光を伝送するための少なくとも1つの光導波路を有する基板を形成する工程を有することが好ましい。基板は光伝送方向に垂直な端面、少なくとも1つの光導波路に対して整合する上部参照面及び側部参照面を有することを特徴とする。光コネクタアダプタを形成する方法はさらに基板各終端部にそれぞれキャリアブラケットを設置する工程及び、それぞれに対応する基板整合基準マークの使用によってキャリアブラケットを基板に対して整合させる工程を有する。光コネクタアダプタを形成する方法はさらに基板キャリア上に光カプラを設置する工程及び、光カプラが前記少なくとも1つの光導波路に対して整合するように、少なくとも1つの光カプラ整合基準マークの使用によって光カプラを基板に対して整合させる工程を有して良い。
【実施例】
【００１８】
ここで本発明の好適実施例を図示する添付の図を参照することで、本発明について詳しく説明する。しかし、本発明は多くの異なる形式での実施が可能であり、ここで説明される実施例に限定するように本発明を構成すべきではない。むしろ、本開示が完全でかつ、十分に本発明の範囲を当業者に伝えるように、これらの実施例を提供する。同じ数字は一貫して同様の要素を指し示すものであり、ダッシュ記号、2重ダッシュ記号及び3重ダッシュ記号は、実施例は異なるが同様な要素であるものに使用されている。
【００１９】
最初に図1について言及すると、本発明に従った光コネクタアダプタ10は信号光を伝送する光導波路を有する基板を有する基板キャリア28を有する。光コネクタアダプタ10は、パッシブアライメント技術によって光導波路をファイバ60に接続する。図1で図示されているように、導波路素子はMTPコネクタ62であって良く、ファイバ60はリボンファイバであって良い。
【００２０】
光コネクタアダプタ10は基板キャリア28上で受け渡される光カプラ64を有する。パッシブアライメント技術はまた、光導波路を通って伝送される信号光が増幅されるように、ポンプ光源74を光導波路に接続するのに使用される。ポンプ光源74はファイバ60及び別なMTPコネクタ62を介して光カプラ64へ信号光を提供する。さらなる詳細について以下で論じるように、光コネクタアダプタ10はデータ点を生成するために参照面として整合基準マークを使用する。参照面は、光コネクタアダプタ10内部の光導波路が導波路素子62からの光入力/出力信号及び対応するポンプ光源74と受動的に整合することを可能にするという利点がある。
【００２１】
ここで図2及び図3を参照すると、光コネクタアダプタ10の基本構成要素は対向する同様に形成された2つの端部14、高精度の上部参照面16及び上部参照面と直交する高精度側部参照面18を有する。本発明の好適な特徴では、1つだけ高精度側部参照面18が形成される。これにより製造コストは抑えられる。なぜなら2つのみ、高精度参照面が形成される（つまり上部参照面16及び側部参照面18）一方で、他の面（つまり参照面とは別の側部面、底部及び終端面）は面精度の低い面として形成可能であるからである。高精度参照面16及び18の両方は使用される基板の種類に応じて様々な技法によって形成可能である。
【００２２】
それぞれ異なる種類の基板について図4a-4cを参照して論じることにする。図4aで図示されているように、基板は信号光を伝送するために形成される。そして、上部参照面内部に半導体マスク技術で画成される複数の精密な溝13を有する基板ホルダ12として基板は形成可能である。基板ホルダ12はSi又はガラスのうちの1つから形成可能である。基板ホルダ12はまた、モールドされたシリカ樹脂複合体又はセラミックスからも形成可能である。
【００２３】
他の実施例では、図4bで図示されているように、基板は上部参照面内部で、精密な半導体マスク技術によって画成された導波路20'を有する導波路基板12'を有する。図4で図示されているように、基板は又、上部参照面上に堆積され、精密な半導体マスク技術によって画成されたシリカ導波路20''を有する半導体導波路基板12''として形成しても良い。
【００２４】
図4aに戻ると、基板12の光導波路20は溝13内部に設けられた光ファイバによって形成される。各ファイバは、上流のリボンファイバから信号光が伝搬する際に通り抜ける中心部コア61、及び部分的にコアを囲む隣接クラッド層63を有する。
【００２５】
コア61の断面積は通常、付随するリボンファイバ60の断面積と一致して良い。コア61は主要な信号伝送媒体としての役割と、光コネクタアダプタ10を通り抜ける増幅媒体としての役割を果たす。
【００２６】
コア61は任意に透過性材料を有して良い。その材料の光誘導及びエネルギー状態遷移特性は、関連する1つ以上の光増幅ポンプ源74（たとえば名目上980nmの光ビームを放出するポンプ光源のような）によって提供される光エネルギーを十分に吸収し、放出された誘導放射（名目上1550nmの）光ビームを増幅する。
【００２７】
適切な材料の非限定的例示として、コア61はEr,Ybドープ燐酸ガラス（たとえば22%のYb3+と2.2%のEr3+を含む燐酸ガラス)を有して良い。クラッド層63はコア61と同種又は同様のガラス材料であるが、ドープしておらず、やや小さい屈折率を有する材料であっても良い。クラッド層63は、コア61内を伝搬する信号光を増幅するために、1つ以上のポンピングされる光エネルギーが結像される集光許容窓を改良する役割及び、増幅コアのゲイン相互作用長に沿った、入射ポンプ源ビームの出力密度(W/cm2)の増大を可能にする役割の両方を果たす。
【００２８】
そのようなコアの構造は、金属のマスクが上に形成されたガラス面を通り抜ける制御されたAgイオン打ち込みによって形成可能であるし、又は燐酸ガラスの多数のクラッド中の先駆体からファイバに入り込むことも可能である。それは、コア内のYb/Erドーパント濃度によるステップインデックス型のクラッド層及びコア領域を形成するためである。ポンプ源を集光する光学系が、コア61の寸法パラメータ内部で閉じこめ可能な程度の非常に狭い結像面精度を許容する場合、クラッド層63は不要となるだろう、ということは明記したほうがいいだろう。
【００２９】
基板12は図8-11に詳細が図示されている。正確に整合し、基板12内の各光導波路20を設置するため、光導波路20の中心間距離がマルチファイバリボンの光ファイバ60の中心間距離と一致するように、複数の空間的に隣接する（たとえば平行に）溝13は要求される分離パターンと空間的に整合した状態で基板12の上部参照面16内でパターニング（たとえばエッチングで）可能である。溝13はクラッド層とコア領域の配置を有する、適切なエポキシ樹脂を溝内に添加することが可能な光ファイバ20のそれぞれ1つを受容できるようなサイズで設けられている。
【００３０】
基板12は実質的に長方形であり、お互い反対に位置する端部14を有する。たとえ当業者にとって既知の好適モールド技術、半導体マスク及びフォトリソグラフィ技術、又は他の技術であっても、上部参照面16及び側部参照面18は実質的にお互い直交するように形成される。本発明では、これらの参照面16及び18はただ2つの重要な参照面のみ必要となる。各参照面はお互いに対して非常に高い面精度を有する。
【００３１】
たとえ当業者にとって既知の技術であっても、チャネル13又は溝が受け取る複数の光ファイバは上部参照面16上に形成され、たとえば約9μm未満の光コアを有する単一モードファイバ又はマルチモードファイバのような光ファイバ20はチャネル13又は溝内で受け渡される。当然、いくつかの単一モードファイバを有するファイバについてはたとえば125μmと太くなる。マルチモードファイバは約50又は62.5μm径のコアを有して良い。よって、チャネル又は溝13は側部参照面18から精密な距離を有するように形成されるため、受け渡された光ファイバ20はいかなるものであっても側部参照面18からの所定の距離の間隔を有している。
【００３２】
基板12の終端部14は図11で図示されているように単一モードファイバと接続するために傾斜した面を有しても良いし、又は当業者には既知のように、マルチモードファイバと接続するために平坦な表面（図示していない）を有しても良い。たとえチャネル又は溝13が受け取る光ファイバが上部参照面16上にいくつ形成可能であろうとも、一般的には1,2,4,8,12,16又は24チャネルが産業上一般的な1,2,4,8,12,16又は24チャネル素子との接続用に形成される。すでに当業者に理解されているように、本発明に従った光コネクタアダプタ10はまた、単一導波路チャネルを有する基板にも適用可能である。
【００３３】
一般的には、単一モードファイバでは、導波路光コア61は約9μmで、中心間距離は約250μmであって良い。本発明の一特徴では、導波路基板12は注入によるモールド技術又は、当業者に既知である他の製造方法で形成可能である。
【００３４】
本発明に従った基板12の形成の詳細についてここで論じることにする。前述のように、基板12は対向する2つの端部及び、光導波路20に対して整合している上部参照面16及び側部参照面18を有する。基板12の上部参照面16は精密に研磨された面として形成可能であり、光学的に平坦な参照面及び側部参照面18はリソグラフィによる画成及び精密に形成された参照面として形成可能である。基板12は精密にモールドされた上部及び側部参照面を有するモールドされた基板であって良い。たとえば、上部参照面16は数ナノメートル範囲内の光学的平坦さを有するように研磨され、側部参照面18はそこでリソグラフィによって画成される。マスクは研磨された基板12の上部に設けることが可能であり、整合マーク又は、基準マークはマスクによって形成される。
【００３５】
基板12を製造する技術者は精密な側部参照面18を作製するためにその整合マーク又は基準マークを研磨することで消去してしまう。よって、マークは上部にリソグラフィで画成され、基準マークに到達するまで側面を研磨する。基板12がモールドされた部品であるときは、それが熱硬化性のプラスティック、シリカ樹脂又はセラミックスであろうとも、後述する整合ピンは使用可能である。
【００３６】
基板12が光導波路20を有するように形成された後、キャリアブラケット22は上部参照面16上のいずれかの端部14で受け渡され、キャリアブラケット22に対して導波路基板12の上部参照面16及び側部参照面18を整合させる表面整合基準マーク24を有する。導波路基板12及び付置されているキャリアブラケット22はキャリア副集合体26を形成する。後述するように、キャリア副集合体は基板キャリア28内部で受け渡され、基板キャリアに対して側部参照面18及び上部参照面16を整合させるためのキャリア整合基準マークを有し、よって溝に接続する導波路素子62と上部参照面16上の溝内部で受け渡される如何なる光ファイバ20との整合された接続をも可能にする。
【００３７】
図5及び図6の図示でより明らかになっているように、キャリアブラケット22は上部参照面16上のいずれかの端部で受け渡される。キャリアブラケット22は、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂又は、当業者に既知の他の熱硬化性樹脂のような熱硬化性の樹脂で形成可能である。キャリアブラケット22は当業者にとって既知のモールド技術を使用することで精密なモールドが施された部分として形成可能である。キャリアブラケットをモールドするのに要求される面精度が高いにもかかわらず、これらの面精度は、半導体マスク技術及びフォトリソグラフィ技術を使用して基板12上に上部参照部16及び側部参照部18を形成するときに要求されるほど高くない。
【００３８】
図7で最良の図が示されているように、キャリアブラケット22は水平に延長する上部横方向の支持構造32及び2つの短い足34を有する、"U"字の上部が切り取られた後にそれを反転させた構造で形成可能である。短い足34の長さはキャリアブラケット22からの終端部の位置に依存する。基板整合基準マーク24は、上部参照面16及び側部参照面18を整合させるデータ参照部を形成する。本発明の好適特徴では、基準マーク24は整合ピン36を有する。整合ピンは、横方向の支持構造32及び1つの足34の内部隅部を精密にモールド又はドリルで穴を開けることで形成され、精密に配列された内部案内孔で受け渡される。
【００３９】
わかりやすくするため、図2、図3、図6及び図7の背部での案内孔38を受け渡された整合ピンを除いて図示する。キャリアブラケット22が上部参照面16で受け渡される場合、整合ピン36は上部参照面16及び側部参照面18に接するように設けられる。これは図10-11に明確に図示されている。ここで、整合ピン36は、上部参照面16及び側部参照面18で画成される端部に付置されているのが示されている。それは、精密に側部及び上部参照面を整合するためであり、既知の案内孔38及び整合ピン36のモールド又はドリルで穴を開けた位置に対して光導波路20を整合させるためである。
【００４０】
図7は、参照面16及び18が接する、つまり整合ピンが2つの前記2つの面で画成された端部に位置する、ように、整合ピン36を受け取るために設けられる、形成された角部にある案内孔38の詳細な位置を図示する。他の内部案内孔40は、他方の足34での整合ピン36を有する初期の案内孔38からの所定かつ精密な大きさの空間が空いている。この案内孔40はまた、上部参照面と反対側の側部参照面との間で画成される端部でも形成可能だが、その必要はない。理由は、前述した通りただ1つの側部のみが精密参照面としての役割を果たすためである。図2で図示されたように、整合ピン41は案内孔40で受け渡される。図5で図示されているように、2つの内部案内孔38及び40は、後でマルチチャネル導波路素子62との接続に使用される整合ピンを受け取る。
【００４１】
図3は基板12から形成されるキャリア副集合体26、及びキャリアブラケット22がどのようにして基板キャリア28内部で受け取られるのかを図示する。図はまた、キャリア整合基準マーク30をも含む。このマーク30は導波路基板12の側部参照面18を所定の位置に整合させ、よって上部参照面16上のチャネル13内部で受け取られる光ファイバ20の如何なるものの接続点をそれと接続するマルチチャネル導波路素子62に整合させるためのものである。
【００４２】
基板キャリア28はまた、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂又は、他の同様な熱硬化性塑性樹脂のような熱硬化性塑性材料から形成可能である。基板キャリア28はまた、精密にモールドされた部分であり、2つの案内孔46を有する底面44を含む。案内孔46はキャリア整合基準マーク30として機能する整合ピン48を有する。整合基準マーク30は、導波路基板12の側部参照面18が一致する位置にある。
【００４３】
素子開口部42は長方形であり、案内孔52を有する接続タブ50を含む。案内孔52は案内孔46及び基板キャリア底面44内に設けられる整合ピン48と一直線に整合するように形成される。キャリアブラケットが基板キャリア28に対して整合するように、接続タブ50上の案内孔52はキャリアブラケット22上にも形成される外部案内孔56内部の整合ピン54を受け取る。
【００４４】
よって、導波路素子62は本発明の光コネクタアダプタ10に、上部参照面16及び側部参照面18を整合させるのに使用される内部の案内孔及び角部のブラケット基板キャリア28を介してはめ込むことが可能であることは明らかである。この独特の光コネクタアダプタ10はパッシブアライメント技術を補助し、外的な整合工程を行うことなく導波路素子と接続する。
【００４５】
図2及び図3で最良の図が示されているように、基板12及びキャリアブラケット22は実質的に共面の前端部を有する。様々なピンの整合は各ピンに対して構成部品が自分で中心を合わせることを可能にし、特に重要なのは上部参照面16及び側部参照面18に対しての整合である。バネクリップ又は当業者にとって既知の他の保持クリップは光コネクタアダプタをマルチチャネル導波路素子62に保持しておくのに用いることが可能である。
【００４６】
2つの面16及び18のために画成された面精度は当業者によって選択される半導体マスク技術及びフォトリソグラフィ技術によって、ファイバチャネルにかかわる面精度と同じ程度になるように設定される。これにより、構成部品の整合は上部参照面16及び側部参照面18とともにサブミクロンレベルで可能となる。
【００４７】
ここで図2を参照し、光カプラ64の詳細について論じることにする。光カプラ64は基板キャリア28で受け取られ、ポンプ光源74から供給される光エネルギーを集光し、そして基板12内の各光導波路20の方向に向ける。
【００４８】
光カプラと基板キャリアが合体するとき、基板キャリア28の上面79はただちに光カプラ64の下面82に接合する。光導波路20に対する光カプラ64の整合はカプラ整合基準マーク66によって実現される。図示された実施例において、カプラ整合基準マーク66は光カプラ64から延長している又は突き出ている端面であり、下面82から外へ延長している。
【００４９】
図示された光カプラ64及びカプラ整合基準マーク66は1つのユニットとして形成されるが、すでに当業者に理解されているように分離したユニットとして形成することも又可能である。これらはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、又は当業者によって示唆された他の熱硬化性樹脂のような熱硬化性樹脂から形成することが可能である。光カプラ64及びカプラ整合基準マーク66はまた、当業者にとって既知のモールド技術を用いることで精密なモールド部分として形成することも可能である。光カプラ64及びカプラ整合基準マーク66をモールドするのに要求される面精度が高いにもかかわらず、これらの面精度は、半導体マスク技術及びフォトリソグラフィ技術を使用して基板12上に上部参照部16及び側部参照部18を形成するときに要求されるほど高くない。
【００５０】
光カプラ64が基板キャリア28によって受け取られるとき、カプラ整合基準マーク66はただちに基板12の側部参照面18と隣接、つまり接する。さらに光導波路に対して光カプラ64を整合させるため、カプラ整合基準マーク66の長さは、突き出ている端面がキャリア整合ピン48によって押さえつけられるような長さにする。
【００５１】
キャリア整合ピン48を使用する代わりに、新たな組のピンを同様に加えることが可能である。もちろん、カプラ整合基準マーク66の長さは新たな組のピンに合うように調節される。カプラ整合基準マーク66が基板キャリア28の底面44と接触せずに側部参照面18と接触するように整合基準マーク66は光カプラ64から延長する。
【００５２】
一実施例では、図15で示されている最良の図のように、光カプラ64は、ポンプ光源74から供給される光エネルギーを集光し、そして基板12内の各光導波路20の方向に向けるためのプリズム素子80を有する。プリズム素子80は、すでに当業者によって理解されているように、ブラケット型の集合体（図示されていない）を使用することで光カプラ28内部の適切な位置に保持される。もちろん、プリズム素子80を適切な位置に保持する他の手段を使用しても良い。光カプラ28は長方形の開口部43を有し、案内孔を有する接続タブ51を含む。当該案内孔はMTPコネクタ62を介してポンプ光源74と接続するための整合ピン55を受ける。
【００５３】
プリズム素子80が光導波路20上で延長されるように、プリズム素子80は基板12上で延長される。プリズム素子80は光エネルギーの空間的に隣接する（たとえば平行な）ビームを、導波路に対して一般に横切るような方向から基板12内の各光導波路20に導く。光学的に横切る、という意味は、光導波路20に対して鋭角をなす方向で、一般には0°より大きくて90°以下である。
【００５４】
非限定的例示として、ポンプエネルギー源74は1×N（1次元）又はM×N（2次元）アレイのダイオード-レーザー放射体素子を有して良い。ダイオード-レーザー放出体素子には、たとえば以下に限定されるわけではないが端面発光レーザーダイオード、垂直共振器型面発光レーザー(VCSEL)又はそれと同様な素子がある。1×Nアレイのポンプエネルギー源で十分かもしれないが、M×Nアレイが好ましい。なぜなら2次元アレイは、各光導波路に余分なポンプ源を与えるが、低コスト構成部品の使用により付加的な出力を与えるからである。
【００５５】
本例のマルチチャネル光導波路増幅器の材料及びパラメータに関しては、各ポンプ源素子は名目上980nmの出力光ビームを発生させる操作が可能である。当該光ビームはすでに導波路20のYb/Erドープ材料によって吸収される。導波路を介して伝送される（名目上1550nmの）信号光を増幅するため、所望の誘導放出された（1550nmの）光子を生成するためである。
【００５６】
ポンプエネルギー放射体74アレイからの信号光は回折し、又は広がり、一般に光導波路20の軸と横切る方向に伝搬するので、各ポンプ素子の出力が各素子と関連する光導波路20とのみ最適な結合をするように、それぞれの放射ビームのポンプエネルギーを集光し、方向を与える必要がある。
【００５７】
さらに図15を参照すると、M×Nアレイマイクロレンズ又は回折光学素子(DOEs)がプリズム素子80の受光面上に配置されている（たとえば直接的にエッチングを行う、又は付置されている分離された光透過層上に与える）。各マイクロレンズ又はDOE81はプリズム素子80のバルク材料を通過して、直接的に基板12の上部参照面16と接するプリズムの一般には平坦な面上に到達する、所定の屈折経路に沿った関連するポンプエネルギービームを集光する。集光素子（たとえばマイクロレンズ、DOEs）のパラメータ及びプリズム素子80の幾何学的構造及び屈折率は、各集光されたポンプビームがプリズム表面から、光導波路20を通過して、有効に方向を変え、ポンプビームを導波路内に閉じこめるような方向に放出されるように画成される。
【００５８】
各チャネルに対応するポンプビームがプリズムと導波路との界面で屈折するので、ビームは界面から放出され、関連する光導波路内において、それぞれ異なる角度で結合する。ビームはクラッド層63と信号伝送コア61との間を繰り返し往復し、ポンプエネルギーはチャネルに沿って伝搬する間に吸収されるので（図4a）、プリズム素子80から光導波路20に入射する各ポンプエネルギービームの結合角は、ポンプエネルギーがチャネル内に閉じこめられ、多重反射を起こすような角度になる。
【００５９】
先に指摘したように、980nmのポンプビーム72のエネルギーがチャネルのYb/Erドープガラスによって吸収されるので、チャネル材料の光誘導されたエネルギー状態遷移特性は、チャネルコア61を介して伝搬する1550nmの信号ビームの放出された誘導放射の増幅を与える。本例のパラメータについては、パラメータは標準的な入力信号である波長1550nm及び、ポンプエネルギー波長980nmを含む、4〜8cmオーダーの基板の長さであれば、光コネクタアダプタ10の長さ方向の比較的小型のフォームファクタを与えるのみならず、関連するポンプビームに含まれるエネルギーによる信号光ビームの増幅が与えられることがわかった。
【００６０】
第2の、光カプラ64'の屈折率分布(GRIN)レンズが結合した実施例86'が図16に図示されている。第1実施例のように、ポンプエネルギー結合界面はポンプエネルギー源74のアレイによって発生する光ポンプエネルギーの空間的に隣接するビームを、チャネルを横切る方向から各増幅する光導波路20へ集光する。結合界面としてのプリズム及びそれと関連するマイクロレンズアレイの使用を除けば、第2実施例の構造の残りは第1実施例と同一である。
【００６１】
光カプラ64''の（球状の）小型レンズアレイが結合した第3実施例90''は図17に図示されている。第3実施例では、第1実施例のプリズム及び(DOE)集光レンズアレイが、たとえば球状小型レンズのような小型レンズのアレイ90''に置き換えられる。すでに当業者にとって理解されているように、小型レンズアレイ90''は設置固定具又は、他の同等な機能を有する設置手段（図示されていない）によって支持可能である。ポンプエネルギー放射体74によって発生する光ビームの光導波路20への1対1の集光が存在するように、アレイ90''の小型レンズの数はポンプ源素子74の数に対応することが好ましい。
【００６２】
第1実施例のプリズムと関連するマイクロレンズアレイ及び、第2実施例のGRINレンズアレイ同様に、小型レンズアレイ90''は、入射ポンプビームが繰り返しクラッド層63と信号伝送コア61との間を往復することで、ポンプビームのエネルギーは信号ビームに送られ、信号ビームを増幅するように、各ポンプビームを各対応する光導波路20に集光する。集光する方向は、導波路を介して伝搬する間、入射ポンプビームを光導波路内に有効に閉じこめるような方向である。
【００６３】
光コネクタアダプタの別な実施例を図18に図示する。参照番号100で示されている。ここでは、光コネクタアダプタは2つ以上の各光導波路に対するポンプ光源74a及び74bと接続する。光カプラ128は第1の組のポンプ光源74aと接続する第1の入力143及び、第2の組のポンプ光源74bと接続する第2の入力145を有する。前述のように、光エネルギーの光導波路への集光及び案内のため、各界面（入力-ポンプ光源）はそれぞれ対応するプリズム素子、GRINレンズアレイ又は小型レンズアレイに関連する。
【００６４】
ポンプ光源74a及び74bは基板の両終端部からの信号光をポンピングするのに使用される。これにより、光導波路を介した光吸収の良好な分布が可能となる。換言すれば、当業者はすでに理解しているように、光導波路が前進及び後退方向で信号光を受光するとき、良好なゲインが得られる。
【００６５】
本発明の別な特徴は光コネクタアダプタの形成方法についてである。当該方法は、信号光を伝送する少なくとも1つの光導波路を有する基板を形成する工程を有する。基板はお互い反対側に位置する終端部及び、前記少なくとも1つの光導波路に対して整合された上部参照面及び側部参照面を有する。
【００６６】
当該方法はさらに、基板の各終端部上に各対応するキャリアブラケットを設置する工程及び、基板整合基準マークを使用して、基板に対してキャリアブラケットを整合させる工程を有する。上にキャリアブラケットを有する基板は基板キャリアに挿入される。基板キャリア及びキャリアブラケットはキャリア整合基準マークの使用によって整合される。当該方法は基板キャリア上に光カプラを設置する工程及び、光カプラが前記少なくとも1つの光導波路に対して整合するように、少なくとも1つのカプラ整合基準マークの使用により、基板キャリアに対して光カプラを整合させる工程を有する。
【００６７】
前述の説明から明らかなように、従来の、個別的なファイバ専用の光増幅器の欠点は本発明のマルチファイバのリボン接続された光増幅器構造によって有効に取り除かれる。当該方法は、マルチファイバリボンの各光ファイバ60への1対1結合に複数の空間的に隣接する光ファイバ又は、小さくなったフォームファクタの集積集合体の導波路増幅器チャネル20が提供される。ポンプエネルギー源アレイ74からの光出力を、導波路チャネルを横切る方向から光導波路20に導く、物理的に小型の集光構造64は導波路チャネル20に関連する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に従った、光コネクタアダプタ及びそれと接続するポンプ光源と導波路素子の斜視図である。
【図２】図1で図示されているようにキャリア副集合体を内部に有する基板キャリアの斜視図である。
【図３】図2で図示された、キャリア副集合体が除外されている基板キャリアの等角図法による組み立て分解図である。
【図４ａ】本発明に従った基板及び光導波路のそれぞれ異なる実施例を図示した拡大等角図である。
【図４ｂ】本発明に従った基板及び光導波路のそれぞれ異なる実施例を図示した拡大等角図である。
【図４ｃ】本発明に従った基板及び光導波路のそれぞれ異なる実施例を図示した拡大等角図である。
【図５】図2で図示されているようなキャリア副集合体の等角図である。
【図６】図5で図示されているようなキャリア副集合体の別な等角図である。
【図７】図2で図示されているようなキャリアブラケットの1つを表す等角図である。
【図８】図2で図示されているような基板の上面図である。
【図９】図8で図示されている基板の端部正面図である。
【図１０】図8で図示されている基板の斜視図である。
【図１１】図8で図示されている基板の側部正面図である。
【図１２】図1で図示されていているような光コネクタアダプタの等角図法による組み立て分解図である。
【図１３】図12で図示されているような、基板キャリアから隔離された光カプラの等角図法による組み立て分解図の断面図である。
【図１４】図12で図示されているような、基板キャリアから隔離された光カプラの等角図法による組み立て分解図の別な断面図である。
【図１５】本発明に従った光カプラの第2の、GRINレンズと結合した実施例を図示する部分的断面図である。
【図１６】本発明に従った光カプラの第1の、プリズムと結合した実施例を図示する部分的断面図である。
【図１７】本発明に従った光カプラの第3の、（球状の）小型レンズのアレイと結合した実施例を図示する部分的断面図である。
【図１８】本発明に従った、光コネクタアダプタ及びそれと接続するポンプ光源と導波路素子の別な実施例の斜視図である。
【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４ｃ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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