(57)【要約】  光ファイバ及び少なくとも１つの能動光コンポーネントを用いる集積光デバイスを形成するためのチャネル付基板が開示される。チャネル付基板は１本以上の溝が形成されている上表面を有する基板部材及び透明シートを有する。薄ガラスでつくられていることが好ましい透明シートは、１本以上の溝と組み合わされて１本以上のチャネルを定めるように、基板部材の上表面に定結される。チャネルはそれぞれ、光ファイバを収めて透明シートを介する能動光コンポーネントと光ファイバの間の光通信を可能にするような大きさにつくられる。モールド成形により、及び延伸により、形成されるチャネル付基板も提示される。チャネル付基板を用いる集積光デバイスも開示される。
2013506870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本以上の光ファイバ及び少なくとも１つの能動光コンポーネントを用いる集積光デバイスを形成するためのチャネル付基板において、
１本以上の溝が形成されている上表面を有する基板部材、及び
前記１本以上の溝と組み合わされて、１本以上のチャネルを定める、前記基板部材の前記上表面に定結された透明シート、
を有し、
前記１本以上のチャネルのそれぞれが、前記１本以上の光ファイバの内の１本を収めて、前記透明シートを介する前記能動光コンポーネントと前記１本以上の光ファイバの間の光通信を可能にするような大きさにつくられる、
ことを特徴とするチャネル付基板。
【請求項２】
前記透明シートがガラスを含むことを特徴とする請求項１に記載のチャネル付基板。
【請求項３】
前記基板部材が、シリコン、ＩｎＰ及びその合金、ＧａＡｓ及びその合金、ＧａＮ及びその合金、ＧａＰ及びその合金、石英、サファイア、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化インジウムを含む導電性透明酸化物、ガラス、セラミック、プラスチック及び金属からなる材料の群から選ばれる少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項２に記載のチャネル付基板。
【請求項４】
前記透明シートがさらに、前記１本以上のチャネルを定めるための、前記１本以上の基板部材溝と位置合せされる１本以上の溝を有することを特徴とする請求項１に記載のチャネル付基板。
【請求項５】
集積光デバイスにおいて、
請求項１に記載の前記チャネル付基板、
前記透明シートの上表面上に形成された導電コンタクト、
前記導電コンタクトと電気的に接触するように動作可能な態様で配置された前記少なくとも１つの能動光コンポーネント、及び
前記１本以上のチャネルの対応するそれぞれに配された前記１本以上の光ファイバ、
を有し、
前記１本以上の光ファイバのそれぞれが、前記１本以上の光ファイバと前記少なくとも１つの能動光コンポーネントの間の光の伝導を可能にするように配置及び構成された、傾斜端面を有する、
ことを特徴とする集積光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００９年９月３０日に出願された、名称を「光ファイバを用いる集積光デバイスのためのチャネル付基板（Channeled Substrates For Integrated Optical Devices Employing Optical Fibers）」とする、米国非仮特許出願第１２/５７０５２３号の恩典を主張し、その優先権を主張する。本明細書は上記出願の明細書の内容に依存し、上記出願の明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は集積光デバイスに関し、特に、光ファイバを用いる集積光デバイスを形成するために用いられる基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
いくつかのタイプの集積光デバイスでは、能動光コンポーネント、能動電気コンポーネント及び、光ファイバの形態の、受動導波路が組み合わされている。そのような集積光デバイスの例には、光トランシーバ及び能動ケーブルアセンブリ（ＡＣＡ）がある。
【０００４】
光ファイバの能動光コンポーネントへの能動位置合せは集積光デバイスの最適性能を保証するが、位置合せは、コストを下げ、複雑さを減じるため、受動であることが好ましい。さらに、集積光デバイスを形成するためには技術上既知の標準パッケージング技術が用いられることが好ましい。
【０００５】
実用集積光デバイスはコストを最小限に抑えるために標準パッケージング技術を用いて作製される。一般に、能動光コンポーネントは基板上に能動面を上にしてマウントされ、ワイアボンディングを用いて電気的に相互接続される。この場合、能動光コンポーネントの光路は、いくつかの実施形態において、基板から離れるように上に向けられる。別の手法では、能動光コンポーネントは基板上にフリップチップ態様でマウントされ、よって、能動光コンポーネントの光路は、基板に入るように下方に向けられるかまたはガラス窓のような透明媒体を通して上方に向けられる。
【０００６】
これらの２つの選択肢の内、フリップチップマウント手法は、周囲環境から保護される能動光コンポーネントと光ファイバの間の界面のような、いくつかの利点を有する。また、光インターフェースが支持基板によって機械的に安定化され、他のデバイスへの電気的リンクが短く、高周波数動作が可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、フリップチップマウント手法の主要な課題には、能動光コンポーネントの下で光ファイバの受動位置合せを行い、光ファイバへの低損失結合を得なければならないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は１本以上の光ファイバ及び少なくとも１つの能動光コンポーネントを用いる集積光デバイスを形成するためのチャネル付基板である。チャネル付基板は１本以上の溝が形成されている上表面を有する基板部材を含む。基板は、基板部材の上表面に定結され、１本以上の溝と組み合わされて、１本以上のチャネルを定める、透明シートも含み、１本以上のチャネルはそれぞれ、１本以上の光ファイバの内の１本を収めて、透明シートを介する光通信を可能にする能動光コンポーネントと１本以上の光ファイバの間の光通信を可能にするような大きさにつくられる。
【０００９】
本開示の別の態様は１本以上の光ファイバ及び能動光コンポーネントを用いる集積光デバイスを形成するためのチャネル付基板である。チャネル付基板は平上表面を有する基板部材を含む。チャネル付基板は１本以上の溝が形成されている透明シートも含み、透明シートは、平基板上表面と組み合わされて、それぞれが１本以上の光ファイバの内の１本を収め、透明シートを介する能動光コンポーネントと１本以上の光ファイバの間の光通信を可能にするような大きさにつくられる、１本以上のチャネルを定めるために基板上表面に定結される。
【００１０】
本開示の別の態様は１本以上の光ファイバ及び能動光コンポーネントを用いる集積光デバイスを形成するためのチャネル付基板を形成する方法である。本方法は上表面を有する基板部材を提供する工程及び表裏をなす表面を有する透明シートを提供する工程を含む。本方法はさらに、透明シートの一方の表面に１本以上の溝を形成する工程も含む。本方法はさらに、それぞれが１本以上の光ファイバの内の１本を収める大きさにつくられて能動光コンポーネントと１本以上の光ファイバの間の透明シートを介する光通信を可能にする、１本以上のチャネルを定めるために、溝付透明シート表面を基板部材上表面と結合させる工程を含む。
【００１１】
本開示の別の態様は、光ファイバ及び能動光コンポーネントを用いる集積光デバイスのためのチャネル付基板を形成する方法である。本方法は、実質的に長方形につくられた断面を有し、複数本のチャネルが形成されている、柱状ガラスプリフォームを形成する工程を含む。本方法は、プリフォームより小さく、プリフォームと実質的に同じ相対寸法を有する、柱状ロッド部分を形成するためにプリフォームを延伸する工程も含み、ロッド部分のチャネルは光ファイバを収める大きさにつくられる。本方法はさらに、チャネル付基板を得るためにロッド部分を短尺品に割断する工程を含む。
【００１２】
本開示の上記及びその他の利点は、以下に記述される明細、特許請求の範囲及び添付図面を参照することで、当業者にはさらに深く理解され、認められるであろう。
【００１３】
以下の詳細な説明の参照が添付図面とともになされれば、本発明のさらに完全な理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、形成された精密溝を示す、基板部材の一例の斜視図である。
【図２】図２は、図１と同様であるが、チャネル付基板の一例を形成するために溝付基板部材の上に配される過程にある透明シートも示す。
【図３】図３は図２で形成されたチャネル付基板の斜視図である。
【図４】図４は、導電コンタクトが透明シートの上表面上に形成されていることを除き、図３と同じである。
【図５】図５は、ハンダボールが導電コンタクト上に形成されていて、能動光コンポーネント及び能動電気コンポーネントが導電コンタクト及びハンダボールの上に配される過程にあることを除き、図４と同じである。
【図６】図６は、能動光コンポーネント及び能動電気コンポーネントがチャネル付基板上にフリップチップマウントされていることを除き、図５と同様である。
【図７】図７は、裏返しにされ、プリント回路基板（ＰＣＢ基板）の形態のさらに大きな基板にマウントされる過程にある、図６のチャネル付基板を示し、ＰＣＢ基板上に動作可能な態様でマウントされる支援チップも示す。
【図８】図８は、図７と同様であるが、ＰＣＢ基板上の所定の位置にあるチャネル付基板及び支援チップを示す。
【図９】図９は、図８と同様であるが、チャネル付基板のチャネルに挿入される過程にある光ファイバアレイを示す。
【図１０】図１０は、ファイバアレイがチャネル付基板内の所定の位置にあることを除き、図９と同じである。
【図１１】図１１は、図１０と同じであるが、丸い定結材小塊によりチャネル付基板及びＰＣＢ基板に保持されているファイバアレイを示す。
【図１２】図１２は透明シートの両面上にある能動光コンポーネント及び光ファイバの拡大図であり、能動光コンポーネントからの光ビームが透明シートを通行する際の光ビームの発散を示す。
【図１３】図１３はウエハスケール基板部材の斜視図であり、鋸によって切り込まれている溝を示す。
【図１４】図１４は図１３の溝付基板部材の上に配される過程にあるウエハスケール透明シートを示す斜視図である。
【図１５】図１５は、図１３の溝付基板部材の上の所定の位置にあってウエハスケールチャネル付基板を形成している図１４の透明シートを示す、図１４と同様の斜視図である。
【図１６】図１６は、図１５と同様の斜視図であるが、透明シートの上表面上に形成された導電コンタクトを示す。
【図１７】図１７は、図１６と同様であるが、集積光デバイスの形成においてチャネル付基板にフリップチップマウントされた能動光コンポーネント及び能動電気コンポーネントを示す。
【図１８】図１８は、ウエハスケールチャネル付基板がダイシングされて個々の集積光デバイスに分割された後であることを除き、図１７と同様である。
【図１９】図１９は溝が形成されているモールド成形基板部材の斜視図であり、溝は端から端まで貫通せずに基板部材内で終端している。
【図２０】図２０は図１９のモールド成形基板部材を使用するチャネル付基板を採用している集積光デバイスの一例の断面図である。
【図２１】図２１は、図２０と同じであるが、傾斜ファイバ端の角度より小さい角度を有する傾斜チャネル端を示す。
【図２２】図２２は、図２１と同様であるが、傾斜ファイバ端の角度より大きい角度を有する傾斜チャネル端を示す。
【図２３】図２３は、図３に示されるチャネル付基板と同様であるが、一体構造を有するチャネル付基板を形成するために延伸されるガラスプリフォームの一例である。
【図２４】図２４は、チャネルの形状及びプリフォームの相対スケールを維持しながら小寸ロッドに延伸されている柱状プリフォームの加熱端を示す、円筒ヒーター内の図２３のプリフォームの斜視破断図である。
【図２５】図２５は、形成されたチャネルアレイを示す、延伸後のチャネル付基板の斜視図である。
【図２６】図２６は、図２５と同じであるが、チャネル付基板の下表面上の導電コンタクトを示す。
【図２７】図２７は、図２６と同様であり、基板チャネルに挿入される過程にあるファイバアレイを示す。
【図２８】図２８は、図２７と同様であるが、基板チャネル内の所定の位置にあるファイバアレイを示す。
【図２９】図２９は光ファイバ端が、能動光コンポーネントからの光の光ファイバ内への結合を容易にし、同時に光の一部の検出も可能にする、２つのファセット面を有する実施形態の一例の拡大図である。
【図３０】図３０は、図２８と同様の斜視図であるが、チャネル付基板の送信器能動光コンポーネントとは反対側の表面上の、受信器能動光コンポーネントを示す。
【図３１】図３１は溝付透明シートの一例の斜視図である。
【図３２】図３２は、図３１と同様であり、溝付表面上に配された支持材料を示す。
【図３３】図３３は、図３２と同様であり、プレーナ化後の支持材料を示し、支持材料を通過するダイシング線も示す。
【図３４】図３４は、図３３と同様であるが、支持材料を通過しないダイシング線を示す。
【図３５】図３５は鋸によって溝が形成されている薄透明シートの斜視図である。
【図３６】図３６は、形成された溝の湾曲形状を示す、図３５の透明シートの断面図である。
【図３７】図３７は図３６と同様の断面図であり、後にチャネルを定めるために透明シートの溝に嵌合する形状につくられたリッジを有する、モールド成形基板部材をさらに示す。
【図３８】図３８は、透明シートの溝に嵌合するリッジを示す、図３７のモールド成形基板の底面図である。
【図３９】図３９は透明シートに嵌め込まれたモールド成形基板を示し、それにより形成されたチャネルを示す。
【図４０】図４０は、図３９と同様であるが、モールド成形基板のリッジと透明シートの溝によって定められたチャネル内の光ファイバを示す。
【図４１】図４１はチャネル付基板のための溝の構成の別の例の断面図である。
【図４２】図４２はチャネル付基板のための溝の構成のまた別の例の断面図である。
【図４３】図４３はチャネル付基板のための溝の構成のまた別の例の断面図である。
【図４４】図４４はチャネル付基板のための溝の構成のまた別の例の断面図である。
【図４５】図４５は、図４４と同様であり、Ｖ溝の頂角の一例及び、この角度が送信器能動光コンポーネントとチャネル内の光ファイバの間の光結合にどのように影響するかを示す。
【図４６】図４６は、図４４と同様であり、Ｖ溝の頂角の別の例及び、この角度が送信器能動光コンポーネントとチャネル内の光ファイバの間の光結合にどのように影響するかを示す。
【図４７】図４７は、図４４及び図４６と同様であり、透明基板の溝の底における散乱が送信器能動光コンポーネントからの光をチャネル内の光ファイバに結合するために用いられる実施形態の一例を示す。
【図４８】図４８は、図４４及び図４６と同様であり、透明基板の溝の底における散乱が送信器能動光コンポーネントからの光をチャネル内の光ファイバに結合するために用いられる実施形態の別の例を示す。
【図４９】図４９は、送信器アセンブリの一部である送信器能動光コンポーネントと組み合わせて構成された集積光デバイススタックを有する、プリント回路基板（ＰＣＢ）アセンブリの一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示の現在好ましい実施形態をここで詳細に参照する。そのような実施形態の例が添付図面に示されている。可能であれば必ず、全図面にわたって同様の参照数字及び記号が同じかまたは同様の要素を指して用いられる。
【００１６】
本開示の例は様々な基板及び、光ファイバのアレイを低コスト光電子トランシーバ及びＡＣＡのような集積光デバイスと受動的に位置合せするために、そのような基板を用いる方法に向けられる。本開示の基板を用いる集積光デバイスの例も説明される。
【００１７】
能動光コンポーネントは光源の形態にあることができ、例えば、端面発光源（例えば、ファブリ-ペロ型レーザ、分布帰還型レーザ、リングレーザ、等）または、縦型キャビティ表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のような、表面発光源のような市販のアレイ型半導体レーザ源を含む。発光する能動光コンポーネントは「送信器能動光コンポーネント」と以下で称される。能動光コンポーネントは能動光変調器の形態にあることができ、例えば、空間光変調器、光位相変調器、電界吸収型変調器、注入同期光変調器、光トランジスタ、自由キャリア吸収変調器、液晶変調器及び半導体光増幅器を含み、一般に「光変調器」と以下で称される。能動光コンポーネントは検出器または受信器の形態にあることもでき、例えばＰＩＮフォトダイオードのような検出器アレイを含み、一般に「受信器能動光コンポーネント」と以下で称される。
【００１８】
以下の議論において、「ウエハスケール」は、（半導体ウエハのような）単一の基板上に複数の部材、デバイスまたはアセンブリを作製し、次いでダイシングして、個々の部材、デバイスまたはアセンブリに戻すに十分な大きさを意味する。
【００１９】
図１は、上表面１２，下表面１４，前端面１６及び後端面１８を有する、一例の基板部材１０の斜視図である。Ｘ軸及びＹ軸が基板部材１０の平面にあり、Ｚ軸がその平面から外に向かう、直交座標が参考のために示されている。基板部材１０は、シリコン、ＩｎＰ及びその合金、ＧａＡｓ及びその合金、ＧａＮ及びその合金、ＧａＰ及びその合金、石英、サファイア、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化インジウムを含む導電性透明酸化物、ガラス、セラミック、プラスチック、金属及び、光電子デバイス用途及び集積光電子デバイス用途での使用に適する、その他の寸法的に安定な材料のような、多くの材料の内の少なくとも１つで作製することができる。
【００２０】
基板部材１０には、上表面１２に１本以上の溝３０が形成されている。溝３０は底３１及び側壁３２を有する。溝３０は光ファイバに対するガイドとしてはたらくことが目的とされ、よって光ファイバの直径に適合する（例えば光ファイバの直径より若干大きい）幅及び深さを有するように形成される。溝３０は、精密鋸引きプロセス、等方性または異方性のエッチング（例えば、反応性イオンエッチング、化学エッチングまたは光-化学エッチング）プロセスまたはモールド成形プロセスを含む、様々なプロセスによって形成することができる。溝３０（または以下で論じられる溝３０'）の断面プロファイルは、矩形、Ｖ字形、Ｕ字形またはこれらの組合せで形成される何か他のプロファファイル及び／または別のプロファイルとすることができる。溝３０は、図示されるように基板部材１０の全長に沿って延びるだけでなく、以下で論じられるように、基板部材内のどこかの場所で終端することもできる。
【００２１】
次いで図２及び図３を参照すれば、基板溝作製完了後、上表面５２，下表面５４，前端面５６，後端面５８及び厚さＴ５０を有する薄い透明シート５０が基板部材１０の溝付上表面１２上に配される。一実施形態例において、透明シート５０はガラスでつくられる。透明シート５０は定結材料６２，例えば、接合剤、接着剤またはエポキシ樹脂のような、様々な手法の１つを用いて上表面１２に定結される。例えば、定結材料６２は、スクリーン印刷プロセスを用いて透明シートの下表面５４の選ばれた領域に、あるいは基板部材の上表面の上に透明シート５０をおく前に基板部材の上表面の部分部分に、塗布することができる。基板部材１０がシリコンでつくられていれば、一実施形態例において、透明シート５０を基板部材の上表面１２に定結するために陽極接合が用いられる。
【００２２】
基板部材１０が透明シート５０の熱膨張係数（ＣＴＥ）にほぼ一致するＣＴＥを有しており、基板部材が高温（例えば＞８５０℃）に耐えることができる場合、別の例において、透明シートは基板部材に融着接合される。この例においてはさらに、融着接合は透明シート５０に印加される追加の下向き圧力の下で実施される。別の実施形態例において、透明シート５０は選ばれた場所において基板部材１０にレーザ融着される。
【００２３】
透明シート５０のための材料の一例は、広い波長範囲にわたって光学的に透明であり、導電コンタクトを、また導電性透明酸化物も、支持することができ、パッケージングプロセス及び組立プロセスに適合し、厚さが制御された薄いシートを低コストで作製できることから、ガラスである。さらに、ガラスは、シリコンまたは、ＧａＡＳ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＧａＰ及びこれらの合金のような、集積光デバイスに用いられるIII-Ｖ族光電半導体材料のＣＴＥに一致するように組成を工学処理できる低ＣＴＥ材料である。加えて、ガラスはガラス内のビーム伝搬の回折を制限するために比較的高くすることができる屈折率を有する。これにより、以下で説明されるように、能動光コンポーネントと光ファイバアレイの許容間隔が拡がる。屈折率は、ガラス光学インターフェースにおける後方反射を低減するため、比較的低くすることもできる。透明シート５０に適する別の材料には、様々な光学特性、熱特性、化学特性及び機械特性から、サファイア及び石英がある。
【００２４】
透明シート５０に対する厚さＴ５０の範囲の一例は、多モード光ファイバへの波長λ＝１.５５μｍの光の低損失結合に対して、約７５μｍと約１２５μｍの間である。一実施形態例において、透明シート５０は上表面５２及び下表面５４の一方または両方の上に少なくとも１層の無反射コーティング（図示せず）を有する。少なくとも１層の無反射コーティングは、透明シート５０が基板部材の上表面１２に結合される前またはされた後に施すことができる。
【００２５】
透明シート５０及び基板部材の上表面１２は溝３０及び透明シートがチャネル６６を定めるアセンブリを形成し、以降の処理を通して、単一の、チャネル付一体基板として扱うことができる。したがって透明シート５０と溝付基板部材１０の複合構造体は以降「チャネル付基板」７０と称される。溝付基板部材１０は、透明シート５０にかけられる後続のプロセス工程に耐えるには柔軟すぎ、及び／または脆弱すぎる、透明シート５０に対する頑健な機械的支持体としてはたらく。
【００２６】
図４を参照すれば、透明シート５０の上表面５２に導電コンタクト８０が付加されている。導電コンタクト８０は、例えばスクリーン印刷プロセス、電気化学メッキプロセス、光化学エッチングプロセスまたはその他の既知のプロセスを用いて、与えることができる。コンタクト形成プロセス中、導電コンタクト８０は、後にマウントされる能動光コンポーネントが溝３０の中心と位置合せされるように、基板部材の溝３０と位置合せされる。
【００２７】
導電コンタクト８０は能動コンポーネントへの電気コンタクトを提供する。導電コンタクト８０のタイプの一例はパターン化形状を有するが、別の例の導電コンタクトはコンタクトパッドであるかまたは導電パッドを有する。図４の導電コンタクト８０は比較的細いワイア区画によって接続された２つの広幅パッドを有するとして示される。一実施形態例において、導電パッド８０は、金、クロム、スズ、チタン、銀及びインジウムのような金属を、単独でまたは組み合わせて用いてつくられる。導電コンタクト８０を通して光ビームを伝搬させることが望ましい場合に有用な別の実施形態例において、導電コンタクトは酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化スズのような、導電性透明材料で作製される。いくつかの実施形態において、基板部材１０は導電性透明材料の厚膜またはシートでつくられ、この場合は基板部材と導電コンタクト８０の両者が一体として複合される。この構成は、例えば、能動コンポーネントの共通リードの全てを同じ電気接地面に終端させることが望ましい場合に有用である。
【００２８】
図５及び図６を次に参照すれば、ハンダボール８２が導電コンタクト８０を選択するために与えられる。次いで、能動光コンポーネント１００（例えば、ＶＣＳＥＬのような光源、広域アレイ検出器のような光検出器、自由キャリア光変調器のような光変調器、等）及び能動電子コンポーネント１０２（例えば、ドライバチップ、受信器チップ、等）がハンダボール８２上にフリップチップマウントされる。図５及び図６はチャネル６６のアレイに重ねてマウントされた１つの能動光コンポーネント１００を示すが、一般に、１つ以上の能動光コンポーネントを同じチャネル付基板７０上に配置することができる。一実施形態例において、ＶＣＳＥＬアレイの形態の送信器能動光コンポーネント１００がチャネル６６の１つのセットに重ねて配置され。検出器アレイの形態の受信器能動光コンポーネントがチャネルの別のセットに重ねて配置される。
【００２９】
能動光コンポーネント１００が光変調器の形態にあり、特に、自体が本質的に光反射性ではなく光透過性である種類の変調器である場合、光が能動光コンポーネントを通過し続けるための実質的に透明な経路を、光ビームのその部分をさらに用いることができるように、設けることが好ましい。さらに、一実施形態例において、電子ドライバチップまたは電子受信器チップの形態の能動電子コンポーネント１０２もチャネル付基板７０上に動作可能な態様で配置される。図６は能動光コンポーネント１００及び能動電子コンポーネント１０２のフリップチップマウント後のチャネル付基板７０を示す。図６の構成は「集積光デバイス」２０２とも称される。
【００３０】
能動光コンポーネント１００には、チャネル付基板７０の平面に平行な方向の光を発するかまたは受け取る、端面発光レーザ、プレーナ型導波路及びファイバアレイのようなデバイスが含まれることに注意されたい。そのような能動光コンポーネント１００に対し、光直角方向変換構造または素子（図示せず）がそのようなデバイス内に、またはそのようなデバイスに隣接して、設けられる。例えば、プレーナ型光波回路（ＰＬＣ）の端面を、ＰＬＣ基板対して公称上垂直方向に光を向けるために、４５°またはその近くの角度に面取りすることができる。あるいは、個別の直角ミラー構造を、能動光コンポーネントに隣接させて付加するか、または鋸引きまたはその他の表面プロファイル形成法によって透明層のどこかの領域に形成することができる。
【００３１】
能動光コンポーネント１００は、ＶＣＳＥＬ光源と同様の態様で透明シートを通過する垂直方向光放射経路に光がしたがうように、チャネル付基板に対して垂直方向に（詳しくは、透明シート５０の上表面５２対して垂直方向に）配位することもできる。
【００３２】
図７を参照すれば、次のプロセス工程において、図６の集積光デバイス２０２が裏返しにされて、プリント回路基板（ＰＣＢ）のような、大寸基板１２０（以降、「ＰＣＢ基板」１２０）にマウントされる。ＰＣＢ基板１２０は、チャネル付基板がＰＣＢ基板内またはＰＣＢ基板上にマウントされるときの、フリップチップマウントされた能動光コンポーネント１００及び能動電子コンポーネント１０２との機械的干渉を防止する穴またはリセス１２６が必要に応じて形成されている、上表面１２２を有する。ＰＣＢ基板の上表面１２２は、穴またはリセス１２６の周縁を囲んで、ＰＣＢ基板と集積光デバイス２０２の間に必要な様々な電気接続を与える電気コンタクト８０及びハンダボール８２を有する。一実施形態例において、マウントプロセスはＰＣＢ基板１２０上への補助チップまたは支援チップ１５０のフリップチップマウントも含むことができる。この結果が図８に示されるようなＰＣＢアセンブリ２０４である。
【００３３】
図９を参照すれば、外装部２２１を有し、それぞれが外表面２２３，コア２２４及び劈開（例えばレーザ劈開）端２２６を有する光ファイバ２２２によって構成される、光ファイバアレイ２２０が提供され、チャネル付基板４０のチャネル６６に挿入される。一実施形態例において、光ファイバアレイ２２０は、リボンファイバケーブルのような、光ファイバケーブルを構成する。一実施形態例において、ファイバ端２２６は傾けられ、したがって傾斜端面２２８を有し、端面角は光ファイバ軸Ａ１に対して、４５°ないしその近くに、または向上した光性能（例えば、低減された後方反射、多モードファイバにおける拡張された帯域幅、等）を提供する他の角度に、形成することができる。傾斜ファイバ端２２６の尖端形状により、チャネル６６へのファイバ２２２の挿入が容易になる。一実施形態例において、チャネル６６の露出（開放）端は、チャネル６６へのファイバアレイ２２０の挿入及びチャネル６６内のファイバアレイ２２０の位置合せをさらに容易にするため、末広がりにつくられる。
【００３４】
図１０は、ファイバアレイ２２０がチャネル６６に挿入されることで組み込まれた後の、ＰＣＢアセンブリを示す。ファイバアレイ２２０は、傾斜ファイバ端２２６が能動光コンポーネント１００に位置合せされるまで、チャネル６６に挿入される。ＶＣＳＥＬまたはその他の光源の形態の送信器能動光コンポーネント１００に対しては、一例の方法において、ファイバアレイ２２０を位置合せするために能動光フィードバックが用いられる。この位置合せ方法は、能動光コンポーネント１００を作動させる工程及び光ファイバアレイ２２０の遠端におけるパワーが最大になるまで、チャネル６６内の光ファイバアレイの位置を調節する工程を含む。受信器能動光コンポーネント１００に対しては、光ファイバあれ離２２０の遠端に光を入射させ、チャネル６６内でファイバアレイの位置を調節しながら受信器パワーを能動的にモニタする。別の実施形態例において、チャネル付基板７０を通して見えるようなコンポーネントまたは基準を認識するように構成されたビジョンシステムにより、困難な能動光コンポーネント１００のパワー増大を要求せずに、光ファイバアレイ２２０を能動光コンポーネント１００と位置合せすることが可能になる。
【００３５】
光ファイバの外表面２２３と、チャネル６６を定める、側壁３２及び／または透明シートの下表面５４の間の界面において、後方反射またはエタロン効果がおこり得る。一実施形態例において、そのような効果は、光ファイバの外表面２２３，チャネル壁３２及び透明シートの下表面５４の内の少なくとも１つの上の無反射コーティングを用いて低減される。あるいは、屈折率整合エポキシ樹脂または屈折率整合液（図示せず）をこの界面に与えることができる。屈折率整合エポキシ樹脂は、界面領域におけるファイバ外直径の小さな変動を補償するためにもはたらく。後方反射は、与えられた動作波長における透明シート５０の屈折率の適切な選択によっても、低減することができる。
【００３６】
最終組立工程において、光ファイバ２２２がチャネル６６内で動かないように、ファイバアレイ２２０を機械的に拘束することが必要になり得る。図１１は図１０と同様の略図であるが、基板端１８に定結材料６２が（例えば接合材料の小塊として）ファイバアレイ２２０を覆って与えられている実施形態例を示す。解決策の他の例には、光ファイバ２２２がＰＣＢアセンブリ２０４に対して固定されるような、ＰＣＢ基板１２０へのファイバアレイ保護外装２２１のクランプ止めがある。
【００３７】
透明シートの上表面５２上にマウントされた送信器能動光コンポーネント１００からの光と透明シートの下表面５４の近くにマウントされた光ファイバ２２２の低損失結合のためには、透明シートの厚さＴ５０が厚すぎないことが最善である。例えば、図１２を参照すれば、送信器能動光コンポーネント１００から投射された光ビーム１００Ｌは透明シート５０を通過する。回折効果のため、光ビーム１００Ｌの直径は光ビーム１００Ｌが伝搬するにつれて大きくなる。透明シート５０が厚すぎると、光ビーム１００Ｌの直径が光ファイバコア２２４の直径より実質的に大きくなり、この結果、光ファイバ２２２への光の結合効率が低くなるであろう。アパーチャが約８μｍのＶＣＳＥＬ光源を用いて、直径が３０μｍのコア２２４を有する多モード光ファイバ２２に結合させるとしたときの、屈折率がｎ＝１.４５のガラスでつくられた透明シート５０内のビーム発散の評価から、厚さＴ５０はλ＝８５０ｎｍに対して約２５０μｍをこえるべきではなく、λ＝１.５５μｍに対して約１３０μｍをこえるべきではないことが示される。
【００３８】
さらに、ＶＣＳＥＬ送信器能動光コンポーネント１００とファイバ端面との間隔の関数としての、３００ｍより短い短多モード光ファイバリンクに対する帯域幅の測定により、空気中の離隔が約８０μｍと約１００μｍの間であるときに最適性能が最善になることが示される。この離隔は、λ＝１.５５μｍに対して約１５０μｍのガラス厚Ｔ５０に相当する。フージョンドロープロセスを用いる低コストガラス作製法によって、下は少なくとも１００μｍの厚さＴ５０までは厚さが精密な（例えば±１μｍの）透明ガラスシート５０を形成することができる。厚さＴ５０が少なくとも１００μｍの薄い透明ガラスシート５０は十分な剛性があり、比較的取り扱いやすい。したがって、透明ガラスシート５０についての厚さＴ５０に対する範囲の一例は、λ＝８５０ｎｍで動作しているＶＣＳＥＬの形態の能動光コンポーネントを用いる場合には約２００μｍと約２５０μｍの間であり、λ＝１.５５μｍで動作しているＶＣＳＥＬに対しては約１００μｍと約１５０μｍの間である。
【００３９】
チャネル付基板アセンブリのウエハスケール作製
チャネル付基板７０を作製するためのプロセスは大寸（例えば「ウエハスケール」）の基板部材１０及び透明シートまで拡張可能であり、よって、多数の個別のチャネル付基板７０及び集積光デバイス２０２の、同じ基板部材上への作製及び後の相互の分離（ダイシング）が可能になる。大寸基板部材１０の使用により、様々なプロセス工程（例えば、鋸引き、導電コンタクト形成、チップマウント及び個別基板のダイシング）を単一の構造体に並行して実施できるから、作製コストが低減される。チャネル付基板７０の形状及び厚さは既存の標準寸法のウエハ及び透明シートにしたがうように選ぶことができる。これにより、大寸基板部材１０に既存のプロセス装置を、基板特性（例えば、チャネル構造付ガラス）がそのプロセス装置で通常扱われる基板と非常に異なっているとしても、修正無しで利用することが可能になる。
【００４０】
図１３から図１８は、大寸基板部材１０までスケールが拡張されたときの、チャネル付基板アセンブリ７０を、また集積光デバイス２０２及びＰＣＢアセンブリ２０４も、形成するためのプロセス工程の様々な例を示す。図１３は鋸刃３０２を有する鋸３００を用いて基板部材１０上に溝を形成する方法の一例の斜視図である。精密鋸引き作業により、形状寸法が十分に制御された溝３０が形成される。例えば、セラミック材料及びガラス材料における精密Ｖ溝鋸引き作業によって、ピッチ及び深さが約１μｍの範囲内で制御された溝３０を作製することができる。精度が低い他の鋸引き作業によっても、より緩いが許容できる（例えば約３μｍから５μｍの許容範囲内の）溝構造の形状寸法制御を、一層経済的なコストで得ることができる。そのような許容範囲は一般に多モード光ファイバ２２０への能動光コンポーネント１００の位置合せに対して受け入れることができる。
【００４１】
図１４は溝付基板部材の上表面１２上に配される過程にある透明シート５０の斜視図である、図１５は、所定の場所にあってチャネル付基板７０を形成している透明シートを示す、同様の斜視図である。この段階において、実施形態の一例では、チャネル付基板７０の全体の寸法及び形状が所望の形状に合わせてトリミングされる。
【００４２】
図１６は図１５のチャネル付基板７０の斜視図であるが、複数の場所に導電コンタクト８０が与えられている。導電コンタクト８０を形成するためのプロセス（例えばパッド金属膜形成）は、例えば、チャネル付基板７０の全体に対して１回のマスク及びパターン形成処理を用いるか、あるいはチャネル付基板の相異なる部分に複数の処理を用いることによって、実施される。パッド金属膜またはパターニングされた導電性透明酸化物（すなわちＰＴＣＯ）は、溝３０の形成前または形成後に与えることができる。いずれの場合にも、光ファイバ２２２がチャネル内に置かれたときに、導電コンタクト８０上にフリップチップマウントされた能動光デバイス１００と正しく位置合せされることを保証するため、マスクとその下のチャネル６６の間で精密位置合せがなされる。透明シート５０の透明性により、この位置合せプロセスが容易になる。透明シート５０により、ＰＣＢアセンブリ２０４の表面と埋込構造がμｍスケールの許容範囲内で位置合せされていることの保証も容易になる。導電コンタクト８０の形成後、ハンダボール８２が導電コンタクト上におかれる。次いで、図１７を参照すれば、能動光コンポーネント１００及び関連する能動電子コンポーネント１０２が異なるパッド金属膜（またはＰＴＣＯ）の場所の上でチャネル付基板７０上にフリップチップマウントされる。ハンダボール配置、フリップチップマウント及びハンダリフロープロセスはウエハスケールで実施されるから、この手法によりかなりのコスト低減が得られる。
【００４３】
フリップチップマウント工程後、図１８を参照すれば、個々の集積光ファイバデバイス２０２に分割するために大審議作業が実施される。集積光デバイス２０２は次いで、必要に応じて、ＰＣＢ基板のようなさらに大きい光サブアセンブリ（図示せず）内にマウントされる。次いで、上述したように（例えば図７を見よ）、集積光デバイス２０２またはＰＣＢアセンブリ２０４を完成させるため、ファイバアレイ２２０がそれぞれのチャネル付基板７０のチャネル６６に挿入される。
【００４４】
モールド成形チャネル付基板
精密溝３０は様々な基板材料にモールド成形作業を用いて形成することもできる。一実施形態例において、μｍスケールの位置精度を有する構造をもつＶ溝３０がモールド成形プラスチック基板部材１０に形成される。別の実施形態例において、許容範囲が約３μｍから約５μｍの間で寸法及び位置が変化する溝３０を形成するため、金型へのガラスのホットプレスが用いられる。これらの手法は溝付基板部材１０を形成するために用いることができる。
【００４５】
図１９は図１の基板部材１０と同様の基板部材１０の略図であるが、モールド成形作業によって形成された溝３０を示す。鋸引き溝３０とは異なり、モールド成形溝は、前端面１６から後端面１８にかけて延びるのではなく、基板部材内に端壁３４を有するように容易に作製することができる。一実施形態例において、端壁３４は溝３０を９０°で終端させる成形ストップによって確立される。したがって端壁３４はチャネル端壁としてはたらき、光ファイバがチャネル６６に挿入されたときのファイバ止めとして作用する。別の実施形態例において、基板部材の上表面１２上の様々な場所に成形基準３５０がモールド成形で形成され、基準はモールド成形溝３０に精密位置合せされる。基準３５０は、例えば、透明シート５０及び、引き続いて、導電コンタクト８０の溝３０への位置合せの補助に用いられる。
【００４６】
図２０は、モールド成形基板部材１０を有するチャネル付基板７０を用いる、集積光デバイス２０２の断面図である。光ファイバ２２２は、ファイバ軸Ａ１に対して概ね垂直な方向で、すなわち上方の能動光コンポーネント１００の方向で、光ファイバにまたは光ファイバから光を誘導する、傾斜ファイバ端２２６を有する。集積光デバイス２０２の形成中、上述したようにファイバアレイ２２０がチャネル６６に挿入される。しかし、テーパ付ファイバ端２２６が９０°端壁３４に接触し、傾斜ファイバ端が能動光コンポーネント１００と位置合せされる位置で停まる。９０°端壁３４が傾斜ファイバ端面２２８に接触することはなく、光ファイバ２２２で誘導されて傾斜ファイバ端面２２８に入射する光が全反射（ＴＩＲ）を受け、能動光コンポーネント１００に向けて上方に反射されることが保証される。最適位置合せは光コンポーネント１００と（１本または複数本の）光ファイバ２２２の間の最適光結合に対応する。
【００４７】
チャネル端壁３４の角度は、図２１に示されるような、９０°より小さい角度をサポートするために調節することができる。この点に関し、モールド成形傾斜端壁３４について２つの一般的構成が考えられる。第１の構成において、端壁３４の角度は、図２１に示されるように、ファイバ端２２６の傾斜ファセット面２２８より若干大きい。光ファイバ２２２がチャネル６６に完全に挿入されると、ファイバ端２２６の先端は端壁３４の上部で端壁３４に接触する。図２２に示される第２の構成において、端壁３４の角度はファイバ端２２６の傾斜ファセット面２２８より若干小さい。光ファイバ２２２がチャネル６６に完全に挿入されると、ファイバ端２２６の先端は端壁３４の下部で端壁３４に接触する。
【００４８】
いずれの場合にも、傾斜チャネル端壁３４は光ファイバ端２２６の傾斜面２２８に直接接触することなく、能動光コンポーネント１００の直下の光ファイバ端２２６を位置合せするためにはたらく。傾斜端面３４は光ファイバ端２２６を上方に向けさせて透明シート５０の下表面５４と堅く接触させるためにもはたらく。これにより、能動光コンポーネント１００と光ファイバ２２２の間に制御された距離が維持されることが保証される。傾斜チャネル端壁３４の上向きくさび止め機能により、溝３０の深さを溝３０内にある光ファイバ２２２の直径より若干大きくすることも可能になり、これにより光ファイバアレイ２２２をチャネル付基板７０に組み込むプロセスが簡易化される。別の実施形態において、端壁３４の面は、端壁３４がファイバ端面２２８にほぼ平行であるように、斜めにされる。この場合、端壁３４はファイバコア２２４に対応する場所に僅かなリセスを与える。このリセスにより、ファイバ端面２２８の一箇所に小さな空隙が設けられることでファイバ２２２内の光の全反射が可能になる。一実施形態例において、端壁３４の他の部分はファイバ端２２８に接触し、ファイバを上方に向けて透明シート５０に接触させるように構成される。
【００４９】
延伸によって形成されたチャネル付基板
一実施形態例において、チャネル付基板７０は適する形状につくられたプリフォームを延伸することによって形成される。図２３は、内部に多くのチャネル３８４が形成されている、矩形断面の柱状体３８２を有するガラスプリフォーム３８０の斜視図である。プリフォーム３８０は両側に端３８６及び３８８を有する。プリフォーム３８０は、例えば、ガラスブロックを選ばれた寸法に機械加工し、端３８６及び３８８の一方においてガラスブロックの精確な場所にドリルで穴を開けることによって、形成される。プリフォーム３８０は本質的にチャネル付基板７０の拡大版である。
【００５０】
代表的なガラスプリフォームは、最終品の形状にほとんど全く一致するが、何倍も（例えば１０倍から１０００倍）大きい、形状寸法に作製される。プリフォームは一般に一端で吊され、ガラスが軟化するまで加熱される。重力及び／またはプリフォームの自由端に印加される制御された張力により、ガラスは引き伸ばされて細いストランドまたは狭幅品にされる。この狭幅品の断面は一般に元のプリフォームの形状を維持するが、寸法はかなり小さい。この手法を用いれば、延伸品の最小寸法を下はサブミクロンの分解能まで制御することができる。
【００５１】
すなわち、図２４を参照すれば、ガラスプリフォーム３８０を用いるチャネル付基板７０の形成において、プリフォーム端３８６が保持され、自由端３８８においてガラスプリフォームの少なくとも一部分３９０が円筒ヒーター４００内に入れられて、部分３９０のガラスが軟化するまで加熱される。軟化したプリフォーム部分３９０のガラスは、プリフォーム形状及び前内部チャネル３８４が下方に向けてテーパが付けられて小寸形状になるように、下方に引かれる（延伸される）。延伸プロセス中にチャネル３８４の相対寸法及び位置並びにその他のプリフォーム形状は実質的に維持され、この結果、寸法が縮小されたチャネル付ロッド４１０が得られる。チャネル付ロッド４１０は次いで多くの、図２５に示されるような、チャネル６６を有するチャネル付基板７０に割断される。図２５のチャネル付基板７０はガラスでつくられているから、対象となる波長（例えば８８０ｎｍ及び１５５０ｎｍの遠距離通信波長）において透明であり、したがって基板表面と内部チャネルの間の光通信が可能になる。上述した基板部材１０と透明シート５０で形成されたチャネル付基板の実施形態と参照数字を合わせておくため、図２５の一体型チャネル付基板７０の上表面には参照数字５２が付され、下表面には参照数字１４が付される。
【００５２】
引き続いて図２５のチャネル付基板７０に施されるプロセス工程により、図２６に示されるように、チャネル付基板の下表面上に導電コンタクト８０が形成される。能動光コンポーネント１００及び能動電子コンポーネント１０２のフリップチップマウントが次いで実施され、この結果、図２７に示されている、対応する集積光デバイス２０２が形成される。上述したように、また図２８に示されるように、傾斜ファイバ端２３０を有するファイバ２２２をもつファイバアレイ２２０が次いでチャネル６６に挿入され、能動光コンポーネント１００と位置合せされる。
【００５３】
別の組立シーケンスにおいて、チャネル付ロッド４１０は、多くのチャネル付基板７０が１本の長いロッドからほぼ上で論じた「ウエハスケール」作製態様で作製され得るように、より長寸に割断される。上述した組立プロセスに続いて、チャネル付ロッド４１０を用いて複数の集積回路光デバイス２０２を形成するため、パッド金属膜形成、ハンダボール取付け及びコンポーネントのフリップチップマウントが、長寸「チャネル付基板」７０上の別々の場所に実施される。フリップチップマウントに続き、チャネル付ロッド４１０は次いで個々の集積光デバイス２０２を形成するためにダイシングされ、個々の集積光デバイス２０２は次いで、上述したように、必要に応じてより大きな光サブアセンブリに組み込むことができる。チャネル付ロッド４１０の１つ以上の表面の精密研磨のような、別の作業を実施することもできる。
【００５４】
両面に能動光コンポーネントがマウントされたチャネル付透明基板
いくつかの用途において、能動光コンポーネント１００及び能動電子コンポーネント１０２はチャネル付基板部材７０の表側及び裏側にマウントされる。例えば、ＶＣＳＥＬのような送信器能動光コンポーネント１００については、光出力パワーを送信器の寿命にわたり受信器能動光コンポーネントのよってモニタする必要があり得る。一実施形態例において、受信器能動光コンポーネント１００を送信機能動光コンポーネントに概ね対向させてフリップチップマウントするために光学的に透明なチャネル付基板７０が用いられる。
【００５５】
図２９は光ファイバ２２２及び、光ファイバコア２２４と近傍の光検出器能動光コンポーネント１００の間で光ビーム１００Ｌから光を分割するためにはたらく上部劈開ファセット面２２８Ｕ及び下部劈開ファセット面２２８Ｌを有する傾斜面２２８を有する、ファイバ端２２６の拡大図である。下部ファセット面２２８Ｌは、光ファイバ端２２６の下方に配置されたＶＣＳＥＬ能動光コンポーネント１００からの光１００Ｌが全反射されてファイバコア２２４に入るように、（図２９において水平線に対し）比較的急峻な角度に形成される。上部ファセット面２２８Ｕは、光１００Ｌの一部がこの面で屈折して光ファイバ端２２６の上方に配置された受信器能動光コンポーネント１００上に向かうように、比較的浅い角度に形成される。
【００５６】
図３０に示される一実施形態例において、二重ファセット面付ファイバ２２２のアレイ２２０がチャネル付基板７０のチャネル６６に挿入されている。光ファイバアレイ２２０内の光ファイバ２２２のファイバ端２２６は、送信器能動光コンポーネント１００の対応するアレイの直上で、受信器能動光コンポーネントの第２のアレイの下に、配置される。送信器能動光コンポーネント１００のアレイからの光１００Ｌはそれぞれのファイバ端２２６に向けられ、光１００Ｌの一部は反射されて光ファイバコア２２４に入り、一部は受信器能動光コンポーネント１００に向けて上方に屈折される。
【００５７】
本明細書では、能動光コンポーネント１００が全てチャネル付基板７０の一方の面上にフリップチップマウントされているような、チャネル付基板７０対する別の用途が考えられる。例えば、そのような用途の１つにおいて、送信器能動光コンポーネント１００から放射される光１００Ｌの一部がチャネル付基板７０の一部分を通って伝搬し、次いで１つ以上の内部または外部の表面（または機械加工されたファセット面）で反射されてから、送信器能動光コンポーネントでバイスに隣接してマウントされた受信器能動光コンポーネントに向けられる。
【００５８】
光減衰
ＶＣＳＥＬベース送信器の形態にある光源のような、いくつかの送信器能動光コンポーネント１００については、多くの場合、コンポーネントを高光出力パワーレベルで動作させることが望ましい。眼に対する安全要件が光リンク内を伝送される最大光パワーに制限を課すから、光ファイバ２２２に入射される光パワーの減衰が必要になることがある。光パワーの制御は、一例において、能動光コンポーネント１００と光ファイバ２２２の間に既知の光減衰を与えることによるか、あるいは能動光コンポーネントによって出力される光の一部だけを捕捉するように光ファイバの位置を定める（すなわち、選択的に位置合せする）ことによって、達成される。
【００５９】
基板部材１０，透明シート５０及びプリフォーム３８０は全て低損失光学ガラスで作製することができるが、これらの品々はドープトガラスで作製することもでき、ドーパントは、ガラスの光吸収特性は変えるが、ＣＴＥ、熱伝導度及び導電度のようなその他の関連ガラス特性は実質的に変えないことが好ましい量で、ガラスに添加される。一実施形態例において、基板部材１０，透明シート５０及び／またはプリフォーム３８０は、与えられた用途に望ましい光減衰を達成するため、様々なドープトガラスの内の１つを用いて作製される。
【００６０】
一実施形態例において、透明シート５０は、光ファイバ２２２と能動光コンポーネント１００の間の制御された挿入損失量の導入を可能にするに相当する所望の減衰を有する、選ばれた厚さＴ５０を有する。この手法にともなう問題の１つは、光ビーム１００Ｌは透明シート５０を通行している間に発散するから、隣接する光ファイバ２２２との間に実質的な光クロストークがあるか否かである。光ファイバ２２２のアレイ２２０は一般に１２７μｍまたは２５０μｍのピッチで配列されるから、１つの能動光コンポーネント１００からの発散する光ビーム１００Ｌが横方向にこのピッチの約１/２より大きくは拡がらないことが最善である。控えめな値として６２.５μｍの横方向拡がり（すなわち１２５μｍのビーム直径）をとれば、８μｍ径ＶＣＳＥＬによって発生される、波長λ＝８５０ｎｍの光ビーム１００Ｌに対して、約１.４ｍｍのガラスを通って伝搬した後にビームは１２５μｍまで拡がるであろう。３０μｍ径多モード光ファイバ２２２への結合にともなう推定挿入損失は１.４ｍｍ厚ガラスにおいて約１０ｄＢである。
【００６１】
波長λ＝１.５５μｍ及び８μｍ径ＶＣＳＥＬに対して、光ビーム１００Ｌは約０.７５μｍのガラスを通って伝搬した後に１２５μｍまで拡がるであろう。３０μｍ径多モード光ファイバ２２２への結合にともなう推定挿入損失は０.７５ｍｍ厚ガラスにおいて同じく１０ｄＢである。
【００６２】
したがって、一般に用いられるλ＝１.５５μｍ及びλ＝８５０ｎｍに対しては、光ファイバ２２２間に実質的な信号クロストークを生じさせずに、かなりの信号減衰を導入することが可能である。それでも信号クロストークが問題になれば、基板チャネル６６のピッチを、２５０μｍまたは５００μｍのような、さらに大きな値にすることができる。チャネル付基板７０内の余分な反射による不要なクロストークを消すかまたは減じるため、一実施形態例においては、無反射コーティング、吸光コーティングまたは散乱面処理が、（溝付基板が不透明である場合は）溝付基板、あるいは（溝付基板または延伸チャネル付基板が透明である場合は）チャネル付基板対向面に施される。
【００６３】
薄ガラスシート上のチャネル及びその他の構造
チャネル付基板７０を作製するための別の実施形態例において、プロセス中の透明シート５０も機械的安定性を高めるために若干厚い（例えば０.７ｍｍから約１.１ｍｍの）透明シート５０が用いられる。さらに、図３１に示されるように、上表面５２に平行溝３０'のアレイを形成するために、基板部材１０に関して上述した態様と同じかまたは同様の態様で透明機シート５０が処理される。一手法において、溝３０'は、上述したように基板１０への溝３０の形成に用いられたような、精密鋸引きによって透明シート５０に形成される。溝３０'の形成の結果、溝底３１'と下表面５４の間に薄化領域１７が形成される。本実施形態例において、基板部材１０には溝が形成されず、溝３０'と基板上表面１２がチャネル６６'を定める。基板部材１０にも溝が形成される実施形態例が以下に説明される。
【００６４】
チャネル付透明シート５０が無チャネル基板部材１０と組み合わされてチャネル付基板７０が形成された後、透明シートの下表面５４上にマウントされている能動光コンポーネント１００とチャネル６６'内に配置された光ファイバ端２２６の間には損失結合が必要である。薄化領域１７の厚さは、能動光コンポーネントの波長λ及びその他の光特性に、また（多モード）光ファイバコア２２４の直径にも、明示的に依存して、約１５０μｍないし２５０μｍをこえるべきではない。得られる透明シート５０は僅かな機械的変形の下であっても薄化領域１７において破断し易い。例えば、透明シートを破断させずにダイシングするに一般に用いられる粘着バッキングシート（図示せず）から溝付透明シート５０を取り外すことは一般に困難である。
【００６５】
透明シート５０が薄化領域１７において破断する傾向を軽減するため、一実施形態例において、図３２に示されるように、溝３０'の選ばれた部分に小量の、エポキシ樹脂、接合材または接着剤のような、支持材料１５０を与えることによって薄化領域が補強される。支持材料４５０は、透明シートの上表面から圧力が印加されたときに溝３０'内に流れ落ちるには十分に薄いが、溝に沿って流れるに逆らうには十分に厚いことが好ましい。一実施形態例において、支持材料４５０は、米国ニューヨーク州コーニング（Corning）のコーニング社（Corning, Inc.）から入手できるCorning MCA-xxファミリーにある充填ＣＴＥ整合熱硬化エポキシ樹脂を含む。
【００６６】
一実施形態例において、支持材料４５０は、粘着バッキングシート（図示せず）に貼り付けられたままの、透明シート５０の上（溝付）表面５２に与えられる。これにより、透明シート５０のバッキングシート除去及び以降のプロセス工程の間のハンドリングに耐え抜くに十分な補強が可能になる。支持材料４５０の流動は、スクリーン印刷、自動化注入器計量分配あるいはその他のマスク遮蔽法または計量分配法を用いることで、特定の溝場所に限定されることが好ましい。この手法により、同じ透明シート５０上に多くのパーツを形成することが可能になり、よって総パーツコストの低減が可能になる。一実施形態例において、支持材料４５０をプレーナ化するために砥粒研磨及び／またはラッピング工程がさらに用いられ、よって図３３に示されるように支持材料４５０が透明シートの上表面５２から上に盛り上がることはない。
【００６７】
大寸溝付透明シート５０がどのようにして個々の透明シートに分割されるかの一例を示すため、ダイシング線４６０も図３３に示されている。ダイシング作業は透明シート５０に直ちに実施することができ、あるいは基板部材１０が透明シートに貼り付けられてチャネル付基板７０が形成された後まで先送りすることができる。基板部材１０が透明シート５０に貼り付けられると、薄化領域１７への機械的補強が与えられる。したがってダイシング作業は、図３４に示されるダイシング線４６０に沿うように、ダイシング後にチャネルが露出される態様で実施することができる。これにより、以降、図７から図１１に示される工程と同様に処理して、集積光デバイス２０２の実施形態に至ることができる。
【００６８】
ダイシング前の溝付透明シート５０への基板部材１０の貼り付けによって十分な補強が得られれば、上述した溝補強工程を無くすことができる。しかし、以降のパッド金属膜形成及びフリップチップマウントの間、薄化領域７０に過剰な機械的荷重がかからないことを保証するため、薄化領域１７に注意を払う必要がある。
【００６９】
別の実施形態例において、溝３０'は透明シート５０の前端面５６と後端５８面の間に延びていない。むしろ、例えば、図３５に示されるように、透明シートの中心近傍のような、１つ以上の場所において透明シートの上表面５２に鋸を入れることにより短寸溝３０'が形成される。この手法は、透明シートの鋸で除去されない部分が以降のプロセス中の透明シートへの十分な機械的支持を与えるように、上述した、約０.７ｍｍから１.１ｍｍの厚さを有する厚い透明シート５０に実施されることが好ましい。
【００７０】
図３６は、直径５０ｍｍの鋸刃３０２を用いてプランジ鋸入れされた、幅が１０ｍｍで厚さが０.７ｍｍの透明シート５０の、簡略な、拡大断面図である。鋸歯３０２は薄化領域１７の厚さが約０.２ｍｍになるまで降ろされる。この深さにおいて、鋸歯３０２は前端面５６及び後端面５８において透明シート５０の上表面５２にちょうど触れる。
【００７１】
一実施形態例において、モールド成形基板部材１０は、図３７に示されるように、プランジ鋸入れ作業により形成された溝３０'に嵌り込む形状につくられ、さらに光ファイバアレイ２２０を適切な場所に誘導するためのチャネル６６を定めるためにはたらく、リッジ４７０を有する。リッジ４７０は、傾斜ファイバ止め４７２及び、チャネル６６への光ファイバアレイ２２０の挿入を簡易化するために拡張された（例えば末広がりにされた）、ファイバ入口４７４を有する。
【００７２】
図３８は、ガラス基板のプランジ鋸入れされた溝３０'に嵌め込まれる隆起リッジ４７０を示す、図３７のモールド成形基板部材１０の底面側の斜視図である。ファイバアレイ挿入前のモールド成形基板部材１０と透明シート５０の組立後断面図が図３９に示される。モールド成形基板部材１０と透明シート５０が（例えば接着剤を用いて）接合された後、図４０に示されるように、光ファイバアレイ２２０がチャネル６６に挿入される。傾斜ファイバ止め４７２により、傾斜ファイバ端２２６が正しい場所に配置されて、透明シート５０に接触させられる。
【００７３】
上に論じた作製法の多くは基板部材１０または透明シート５０からの材料の除去を含む。他の実施形態例においては、板部材１０及び透明シート５０のいずれからも材料が除去されて溝３０及び３０'の両者によってチャネル６６が形成される。
【００７４】
図４１から図４４は基板部材１０及び透明シート５０に対する形状の例を示す。図４１は基板部材１０だけから材料を除去することで形成されたチャネル６６を示す。図４２は、透明シート５０だけから材料が除去され、透明シートの溝内に嵌るリッジ１１を有するモールド成形基板部材１０と組み合わされて形成される、チャネル６６を示す。図４３は基板部材１０及び透明シート５０のいずれからも材料が除去されることで形成されるチャネル６６を示す。図４４は、溝３０'がＶ溝であることを除き、図４３と同様である。
【００７５】
Ｖ字形チャネル６６は、「Ｖ」字の頂点によって正確な位置決めが可能になるから、光ファイバの位置合せに対して魅力的な選択肢である。しかし、Ｖ字形チャネル６６は、光ファイバ２２０の傾斜端面２３６への、及び傾斜端２３６面からの、光の効率的結合にも関係する。図４５及び図４６はチャネル６６に対する２つの異なるＶ字形状の２つの異なる断面図を示し、Ｖ字形チャネル６６は、例として、Ｖ字形溝３０'と基板部材１０の平坦な上表面１２によって定められる。溝３０'の「Ｖ」字部分は頂角θを有する。送信器能動光コンポーネント１００は透明シート５０の下表面５４に隣接する光ファイバ２２２の直上に配置される（ここでは上表面に溝が形成されているから下表面５４がチャネル付基板７０の上になっていることに注意されたい）。送信器能動光コンポーネント１００からの光は薄化領域１７を通って下方に伝搬し、光ファイバ２２２の直上の傾斜Ｖ溝側壁３２に当たる。
【００７６】
Ｖ溝側壁３２の方位により、送信器能動光コンポーネント１００からの光はＶ溝を通過するにつれて発散される。この発散により光ビーム１００Ｌは横方向に拡がり、光ビームの一部が光ファイバコア２２４に入り損なう。光ビーム１００Ｌの発散の大きさは頂角θに依存する。図４５において、Ｖ溝３０'は比較的小さな頂角θを有し、よって光ビーム１００Ｌは比較的大きい入射角でＶ溝側壁３２に当たる。このため、スネルの法則によりさらに一層大きな入射角での屈折がおきる。Ｖ溝の頂角θは小さいから、光が入射するＶ溝側壁３２の部分と光ファイバ外表面２２３の間の距離は大きい。距離が長くなることは光ビーム１００Ｌが発散する機会が増えることを意味し、これは光ビームの少なくとも一部が光ファイバコア２２４に入らないであろう尤度を大きくする。
【００７７】
図４６において、Ｖ溝３０'は図４５に示されるθより大きな頂角θを有する。これによりＶ溝側壁３２を通過する光の入射角は小さくなり、よって図４５の形状と比較して光ビーム発散率が小さくなる。Ｖ溝頂角θは図４５に示されるθより大きいから、光ビーム１００Ｌが入射するＶ溝側壁３２の部分と光ファイバ外表面２２３の間の距離が減じる。距離が短くなることは光ビーム１００Ｌが発散する機会が減ることを意味し、これは光ビームの少なくとも一部が光ファイバコア２２４に入らないであろう尤度を小さくする。
【００７８】
光ビーム１００Ｌが傾斜ファイバ端２２６から透明シート５０の下表面５４に隣接してマウントされた受信器能動光コンポーネント１００に投射されたときに、同様の光ビーム発散状況がおこる。ビーム発散を修正するためにＶ溝の頂角θを用いることができ、この形状に対してビーム発散を最小限に抑えるためにはＶ溝の頂角θをより大きくすることが好ましい。
【００７９】
一実施形態例において、光ビーム１００Ｌの発散は、多モード光ファイバリンクにおけるリンク帯域幅を最大にするように制御される。多モード光ファイバにおけるモード分散は導波モードまたは導波モード群の限定されたセットを優先的に励起することによって低減することができる。特に、高次導波モードの励起は、光ファイバ軸Ａ１に対して大きい角度で多モード光ファイバコア２２４内に光を入射させることで達成することができる。入射角が光ファイバの遮断角より小さい限り、光は限定された数の高次モードで光ファイバ内を誘導され、この結果、長い（例えば＞２００ｍの）リンクに対して低減されたモード分散及び拡張されたリンク帯域幅が得られる。
【００８０】
一実施例において、光ビーム１００Ｌからの光は、図４４に示されるＶ溝３０'を用いて光ファイバコア２２４内に優先的に大角入射される。いくつかの場合、光ビーム１００Ｌの大分散部分は光ファイバコア２２４を外れることが多そうであるから、透明シート厚Ｔ５０を薄くする必要があり得る。
【００８１】
一実施形態例において、溝３０'のＶ字形状は、Ｖ溝３０'にともなう光ビーム１００Ｌの発散が角度フィルタとしてはたらいて、高次モード光だけの伝搬及びフォトダイオード（図示せず）への到達を可能にする、光リンクの受信器端において用いられる。傾斜面２２８に到達するまでは光ファイバ軸Ａ１に概ね平行に伝搬する低次モード光は、傾斜Ｖ溝側壁表面によって、フリップチップマウントされた受信器能動光コンポーネント１００以外の場所に向けられる傾向がある。
【００８２】
別の実施形態例において、光ビーム１００Ｌからの光は、送信器能動光コンポーネント１００と光ファイバ２２２の間に配された散乱面を用いて光ファイバ２２２の高次モードに送り込まれる。溝３０'が鋸を用いて形成される場合、溝３０'の底表面３１'は、鋸歯３０２の分散による、ある程度の粗さを有する。図４７及び図４８は、誇張された底粗面３１'を示す。光ビーム１００Ｌが送信器能動光コンポーネント１００によって送り込まれると、光ビーム１００Ｌは粗面３１'に当たり、初めの光ビーム伝搬方向に対してある範囲の散乱角ψにかけて散乱する。光ビーム１００Ｌの大部分が中庸の散乱角ψで散乱されれば、散乱部分は光ファイバ２２２の高次モードを励起する傾向を有し、向上したリンク帯域幅性能をもたらすであろう。
【００８３】
一実施形態例において、溝底表面３１'の粗さは、鋸歯３０２の材料を変える、及び、切込みの前に、刃表面を処理またはドレッシングすることによって、改変される。一実施形態例において、光入射条件及び散乱角ψをさらに強めるため、凸形または凹形のプロファイルのような、複雑な鋸刃プロファイルが用いられる。
【００８４】
上述した実施形態例は二次元チャネル付基板構成に拡張可能である。図４９は、送信器アセンブリ５１２の一部である、送信器能動光コンポーネント１００と組み合わされて構成された二次元（積重ね）集積光デバイス２０２を含むＰＣＢアセンブリ２０４の一例の断面図である。送信器アセンブリ５１２は隣接するチャネル付基板７０との電気接続を与える導電コンタクト８０及びハンダボール８２を有し、隣接チャネル付基板７０も導電コンタクトを有する。
【００８５】
一実施形態例において、複数の溝付透明シート５０（またはチャネル付基板７０）が積み重ねられて、１つ以上のフリップチップマウントされた基板アセンブリ上の能動光コンポーネント１００の二次元アレイに二次元光ファイバアレイ２２０を位置合せするために用いられる。溝付基板７０の一方または両方の側面に溝３０を形成し、積み重ねて、適切な場所で薄ガラスシート５０で覆うことができる。ファイバ-能動デバイス間相互接続において大きくなったビーム回折を補償するため、レンズ５２０のようなレンズが、必要に応じて、光路に沿って設けられる。図４９は、最上層のチャネル付基板７０に付帯するレンズ５２０を示す。レンズ５２０は、下層のチャネル付基板７０の光ファイバ２２２に光ビーム１００Ｌを結合するためにも用いることができる。レンズ５２０はマイクロモールド成形またはレーザ成形によって形成することができる。レンズ５２０には回折格子構造を含めることもできる。様々な積重ねファイバアレイ面におけるレンズ５２０の焦点距離は個々のファイバアレイに対する光結合性能を最適化するために合わせ込まれることが好ましい。
【００８６】
添付される特許請求の範囲に定められるような本開示の精神または範囲を逸脱することなく、本明細書に説明されるような本開示の好ましい実施形態に様々な改変がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本開示の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本開示はそのような改変及び変形を包含するとされる。
【符号の説明】
【００８７】
１０    基板部材
１２    基板部材上表面
１４    基板部材下表面
１６    基板部材前端面
１８    基板部材後端面
３０    溝
３１    溝底
３２    溝側壁
５０    透明シート
６６    チャネル
７０    チャネル付基板
８０    導電コンタクト
１００    能動光コンポーネント
１０２    能動電子コンポーネント
１２０    ＰＣＢ基板
１５０    支援チップ
２０２    集積光デバイス
２０４    ＰＣＢアセンブリ
２２０    光ファイバアレイ
【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１９】
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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２６】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図４５】
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【図４６】
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2013506870.tif 000049
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【国際調査報告】
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