(57)【要約】  蓋とベースを含むマイクロハウジング（７０２）によって密閉される光電子コンポーネント、レンズ及びミラーを含む光学モジュールが開示される。光導波管を有する光学アセンブリの中に光ビームを整合させるために光学モジュールを可動ホルダ（７０１）上に組み立てることができる。
2008512713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子コンポーネントから発せられるビームを整合するビーム整合方法であって、中心点の周りでレンズから出るビームの位相面を回転させるステップと、
前記中心点の周りで回転する光学アセンブリを用いて前記ビームを光導波管の中に集束させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記光電子コンポーネントがエッジ発光レーザを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記中心点の周りでの回転を与えるために前記ビームを前記レンズから予め決められた角度で反射するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記レンズがコリメータレンズを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光導波管が光ファイバを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光導波管がコリメータレンズを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記光電子コンポーネント、前記レンズ及び前記ビームを集束させる反射面がマイクロハウジングの中で統合される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ビームを集束させるステップが前記光導波管を含む前記光学アセンブリに対して前記マイクロハウジングを回転させるステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ビームを集束させるステップが約９０度の角度で前記ビームを反射させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
光ビームを結合させるための光ビーム結合方法であり、
前記光ビームを発する光電子コンポーネントの前に配置されるレンズを光ビームの中心軸に受動的に整合させるステップと、
前記光ビームを平行にした後予め決められた角度で前記光ビームを前記光導波管の中へ反射させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記レンズがコリメータレンズ、平凸レンズ及び円柱グラディエントインデックス（ＧＲＩＮ）レンズのうちの１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光電子コンポーネントがエッジ発光レーザーを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記光ビームの位相面の歪みを最小限に抑えるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、前記中心軸の周りを回転する回転可能な光学アセンブリを用いて前記光導波管を回転させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記予め決められた角度が約９０度である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
光学アセンブリであり、
光ビームを発するための光電子コンポーネントと、
前記光ビームを受け取りかつこれを平行にするために前記光電子コンポーネントの出力に配置されるレンズと、
前記平行光ビームの方向を光導波管へ向けるミラーと、
を含み、
前記レンズから出る前記平行光ビームの位相面が中心点の周りで回転させられる、
光学アセンブリ。
【請求項１７】
動作中、前記平行光ビームは、前記中心点の周りを回転する回転可能な光学アセンブリに取り付けられる前記光導波管の中へ集束するようにされている、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項１８】
前記光電子コンポーネント、前記レンズ及び前記ミラーがベースのキャビティ内部に配置される、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項１９】
さらに、囲まれた領域内に光電子コンポーネントを密閉するために前記ベースに取り付けられる蓋を含む、請求項１８に記載の光学アセンブリ。
【請求項２０】
前記光電子コンポーネント、前記第一のレンズ及び前記ミラーが、蓋及びベースを含むマイクロハウジングの中に気密的に統合される、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項２１】
前記傾斜面が約４５度の角度で傾斜する、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項２２】
前記レンズがボールレンズ、平凸レンズまたは円柱グラディエントインデックス（ＧＲＩＮ）レンズを含む、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項２３】
前記マイクロハウジングがシリコンを含む、請求項２０に記載の光学アセンブリ。
【請求項２４】
該光学アセンブリにおいて、前記ミラーが前記ベースの一部として組み込まれる４５度の側壁を有する金属化溝を含む、請求項２０に記載の光学アセンブリ。
【請求項２５】
さらに、前記光電子コンポーネントと前記レンズとの間に配置される凹部を含む、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項２６】
前記ミラーが前記ベースの一部として組み込まれる、請求項１８に記載の光学アセンブリ。
【請求項２７】
さらに、囲まれた領域内に前記光電子コンポーネント、前記レンズ及び前記ミラーを密閉するためにベースに取り付けられる蓋を含む、請求項１６に記載の光学アセンブリ。
【請求項２８】
前記ミラーが前記蓋の一部として組み込まれる、請求項２７に記載の光学アセンブリ。
【請求項２９】
前記蓋が透明である、請求項２８に記載の光学アセンブリ。
【請求項３０】
前記光学アセンブリが回転可能なホルダに取り付けられる、請求項１７に記載の光学アセンブリ。
【請求項３１】
前記光学アセンブリと前記光導波管との間の光学的整合が前記可動ホルダの回転によって調整可能である、請求項３０に記載の光学アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積光電子コンポーネントを有する光学モジュール及びこの種のモジュールを組み込む光学アセンブリに関するものである。光学モジュールは、放射された光ビームを平行にするためのレンズまたはその焦点を合わせるためのレンズ及び放射された光ビームを別の光学モジュールに整合させるためのミラーを含んでいてもよい。光学モジュールは、１つまたはそれ以上の光学、光電子及び電子コンポーネントを含むことができる。
【０００２】
本発明は、光導波管を含む光学アセンブリへ光ビームを結合させるための方法に関するものでもある。
【背景技術】
【０００３】
半導体または集積電子回路と異なり光電子コンポーネントのパッケージは、水分がパッケージに入り込むのを防止するための気密性だけでなく、最大の光結合効率を得るための光学コンポーネントの正確な整合も必要とする。従来のＴＯ（トランジスタアウトライン）テクノロジーは、正確な整合及び気密性の両方を得る可能性を制限するので、光電子設計者にとって困難な問題があった。
【０００４】
本出願は、２００４年９月１３日に提出された米国仮特許出願第６０／６０９，２８５号からの優先権を主張する。前記仮出願の開示は参照により本出願に組み込まれる。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の１つの態様に従えば、光学モジュールは、光電子コンポーネント、レンズ及びミラーを含み、これら全てがマイクロハウジングの中に気密的に統合される。マイクロハウジングは、光学コンポーネントを格納するための蓋とベースを含む。蓋は光電子コンポーネントによって発せられる光の波長に対して透過性であり、ベースはシリコンまたはその他の適切な材料から作ることができる。
【０００６】
１つの実施形態において、出射光線の方向をミラーへ向けるために、レンズはベースに取り付けられる。別の実施形態において、レンズを蓋と統合するかまたはベースの内部として形成することができる。レンズは、ボールレンズ、平凸レンズ、円柱グラディエントレンズ、グレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）レンズ及びその他の回折光学要素（ＤＯＥ）を含むことができるが、これらに限定されない。
【０００７】
別の態様に従えば、光電子コンポーネント、レンズ及びミラーが取り付けられている光学モジュールを有するマイクロハウジングは、マイクロハウジングが適切な整合を容易にするためのカットアウト領域を有する球形ホルダに取り付けられる。マイクロハウジングをホルダに固定するために接着剤またはその他の取付け手段を用いることができる。球形ホルダの中心点と、位置決め公差のために生じる光学モジュール内における光学的不整合を補正するためにマイクロハウジングを回転させる際の軸となる点とは、一致することができる（誤差限界内で）。
【０００８】
別の態様において、光電子コンポーネントが光導波管を含む光学アセンブリに光学的に結合されている光学モジュールを提供するための方法が開示される。この方法は、光電子コンポーネントとレンズとの間の横オフセットがレンズの光軸上の固定点の周りでレンズから出る光ビームを傾斜させるように、光電子コンポーネントの前にレンズを位置づけるステップを含む。この方法は、固定点の周りで回転する光学アセンブリを用いて光導波管の中へビームを集束させるステップを含むことができる。
【０００９】
一部の実施形態において、以下の特徴のうちの１以上が存在する。コリメータまたは焦点ボールレンズまたは予め決められた屈折率を有するその他の光学要素を使用することができる。レンズの特性は、放射光線をほぼ平行のまたは集束されたビームに変換しながらレンズを光電子コンポーネント付近に配置できるようなものとすることができる。
【００１０】
ミラーは、光ビームの方向を予め決められた方向に向けるために傾斜面を持つことができ、出射光線の方向をレンズの出口で別の光学モジュールまたは光導波管へ定めるための反射面として作用するために、ミラーをシリコン、ガラス、誘電層スタックまたは金属層など反射材料でコーティングすることができる。傾斜面は、標準的なエッチング、成形または研磨技法を用いて形成することができる。
【００１１】
別の実施形態において、ミラーとして作用するために（１００）結晶面に対して例えば９．７４°の角度で、ベースを形成するウェハをカットすることによって、４５°の側壁を有する穴をベースにエッチングすることができる。同様に、他の平面角を有するミラーを得ることもできる。
【００１２】
さらに別の実施形態において、予め決められた角度で傾斜しかつミラーとして機能できる少なくとも１枚の金属化側壁を有する穴を持つように、ガラスウェハを成形することができる。
【００１３】
関連態様において、光学モジュールを納めるマイクロハウジングを保持するホルダを、光ファイバを含むアセンブリに機械的に挿入することができる。このアセンブリは、ハウジング及び光学コンポーネントの中でも特にフェルールスリーブによってハウジング内に配置される光ファイバ用のコネクタレセプタクルを含む。
【００１４】
一部の実施形態は、以下の特徴のうち１以上を含むことができる。光アイソレータ、波長ロッカーとして作用する波長フィルタ、光ビームに対して傾斜角度で取り付けられる狭帯域波長フィルタまたは光ビームを光電子コンポーネントへ反射して戻すためのパーシャルミラーを、光電子コンポーネントから出るビーム経路の中へ挿入することができる。オプションとして、光ビームのコリメートを精密化するためにビーム経路に第二のレンズを含めることができる。
【００１５】
様々な実施形態において、以下の利点の１以上を持つことができる。コリメータレンズの受動整合及び光学モジュールに関連する位置決め公差のため、光学モジュールから出る平行ビームをレセプタクル軸に対して相対的に傾斜させることができる。複雑さ、時間の消費及び能動ファイバ整合技法に関連するコストを小さくするために、ホルダを調整することによって透過中生じるビーム不整合を補正するようにホルダがハウジングに組み立てられる。
【００１６】
本発明の１つまたはそれ以上の実施態様の詳細は添付図面及び以下の説明に示されている。本発明のその他の特徴及び利点は、発明を実施するための最良の形態及び図面、及び特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の説明において、本発明の様々な実施形態が説明される。実施形態は本発明の一部の態様または全ての態様に関して実施することができることは、当業者には明らかであろう。説明のために、実施態様を十分に理解できるようにするために特定の数、材料及び形態が示される。しかし、特定の細部を含まずに実施形態を実施できることも当業者には明らかであろう。また、本発明の理解を容易にするために周知の特徴は省略または単純化される。
【００１８】
以下、気密的に実現される光電子コンポーネントに基づくコスト効率の良いトランスミッタ光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）モジュールを可能にする単純化された整合及び光結合技法について説明する。以下に説明するとおり、コリメータレンズの受動整合が、気密パッケージ及びレセプタクルの能動整合の両方と組み合わされて、光電子コンポーネントの出力と光導波管との間の光結合効率を改良する。
【００１９】
光電子コンポーネントの性能は、どの程度出力ビームを光導波管に結合できるかによって決まる。この結合効率は、通常、整合配置における僅かな変化にも耐性がなく、悪化する。
【００２０】
一般に、光導波管への光電子コンポーネントの出力の結合は、基本導波モードの変換への光電子コンポーネントの出力の結合に単純化することができる。両方のレンズの間の光軸に対して垂直の平面にあるレセプタクル内部のレンズを通じてこれを行うことができる。この点で、両方のビームは実質的に平行であり、大きな例えば１００ミクロンのウェストを有する。これは、また、単レンズ形態にも応用される。すなわち、低損失、整合耐性結合を得るために、光電子コンポーネントの出力を光導波管の変換基本モードにモード一致させなければならない。光ビーム経路に配置される光学コンポーネントの製造に関連する幾何公差によって、相互に対して対応するモードが傾斜し、その結果、結合効率が低くなる。これは図１Ｃ−１Ｄにおいて示されており、この図において、それぞれ４．６ミクロン（例えば単一モード光ファイバに対応する）及び５０ミクロン（例えば平行ビームを代表する）のビームウェストを有する２つのガウスモードの間の結合効率が示されている。図に示される通り、相対モードオフセット度は、結合効率に反比例する。言い換えると、マッチしているモードの傾斜度が増大すると、単一モード光ファイバと平行ビームの間の結合効率は低下する。グラフはモード重なり積分の解析解に基づいている。モード重なり積分は、傾斜またはオフセットに伴う二次元ガウスフィールド分布を用いて、任意（複素）フィールド間の干渉性結合を説明する数学関数である。
【００２１】
これに対して、本発明において開示される球形レセプタクル整合技術は、ファイバとレンズとの間の境界の湾曲面に沿ってファイバ−レンズ・アセンブリの位置を調整することによって、角度不整合を最小限に抑えるために最適の空間フィールド重なりを犠牲にできるようにする。
【００２２】
次に図１Ａを参照すると、この図は、光電子コンポーネント１０１、光電子コンポーネント１０１の出力に配置されるレンズ１０３、レンズ１０３の出口に配置される４５°ミラー１０５、出射光線の出力を監視する出力モニタ１０７、及びベース１１１に取り付けられる各種光学コンポーネントを電気的に接続するためのビア１１３を含む光学モジュール１００を示している。図１Ａの実施形態において、光電子コンポーネント１０１、レンズ１０３及び４５°ミラー１０５は、光学コンポーネントを密閉するための蓋１１５及びベース１１１を有するマイクロハウジングの中に気密的に統合される。マイクロハウジングは、シリコンなどの材料（ただし、これに限定されない）またはその他の適切な材料から作ることができる。出射光線を平行にするまたはその焦点を合わせるレンズ１０３の受動整合を機械的に支持するために、任意に、例えば標準的な乾式または湿式エッチング法を用いて、成形溝１０９をマイクロハウジングにエッチングすることができる。受動整合においては、光学モジュールを別の光学アセンブリに接続するためのガイドとして、Ｖ字形溝またはその他の成形溝を使用する方法を採用することもできる。レンズ１０３の位置を固定するために、成形溝１０９の代わりに、設計、製造及び性能基準を満たす適切な金属構造を採用することもできる。その代わりに、成形溝またはその他の機械的支持を必要とせずに、パターン認識システムを用いてレンズ１０３を位置決めすることができる。
【００２３】
図１Ｂは、図１Ａの光学モジュール内部の光学コンポーネントの全体的構成を示している。図１Ｂに示される通り、レンズ１０３は、光電子コンポーネント１０１の前で受動的に整合される。光電子コンポーネントは、光受容要素例えばフォトダイオードおよび／または発光要素例えばエッジ発光レーザーを含むことができる。１つの態様において、光学モジュールは、第一のシリコンダイを含み、第一のシリコンダイは、コプレーナ・マイクロビアを納めるためのエッチングされた溝及び接着剤を用いて予め決められた屈折率を有するボールレンズが中に接着されるＶ字形溝を有する。レンズ１０３及び蓋１１５を通る平行ビームの方向定めは、第二のマイクロマシン加工されたシリコンダイの４５°平面によって行うことができる。第二のシリコンダイは約９．７４°の角度にカットされ、第一のダイに接着される。その前面が主にレンズ１０３の直径によって決定される幅を有する平行ビームまたは集束ビームを生じるように、光電子コンポーネント１０１をベース１１１にはんだ付けすると有利である。
【００２４】
上記の形態においてはボールレンズが採用されるが、レンズの特性上、放射光線を実質的に平行なビームに変換するように光電子コンポーネント付近にレンズを配備できる限り、可能であればシリコンから作られる平凸レンズ、円柱グレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）レンズまたは回折光学要素を使用することもできる。
【００２５】
この実施形態において、ボールレンズ１０３はガラスまたはその他の透明基質から作ることができ、反射を最小限に抑えるために適切な材料で被覆することができる。一般に、ボールレンズの湾曲境界における光の入射は方向を変え、透過光の焦点長さはレンズの屈折率に依存する。この実施形態においてボールレンズを使用することの１つの利点は、収差に関連する平行光の位相面歪みの可能性を最小限に抑えながら、ボールレンズを出射光線の中心軸の周りに完全に配置することができることである。この種のレンズを使用することのもう１つの利点は、出射光線中心軸に対して相対的なレンズの不整合を、この中心軸に対して相対的に平行光を傾斜させることによって補正することができることである。従って、例えば１００ミクロンの範囲の幅を有する平行ビームが光学モジュールから出て光ファイバのコネクタレセプタクルの中へ入るとき、ボールレンズ（普通の石英ガラスまたはＢＫ７レンズであってよい）は平行ビームがその後最適の結合効率で光ファイバの中に集束することができるようにする。平凸レンズを採用するための方法は、Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｊｏｒｄａｃｈｅ他著の「直接変調及び電界吸収型レーザーと共存する高結合効率光学設計」（A Highly Coupling Efficiency Optical Design Compatible With Direct Modulated and Electroabsorptive Lasers）（2005 Electronic Components and Technology Conference）において開示されており、この開示は、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。
【００２６】
この実施形態に従えば、ミラー１０５は約４５°の角度で傾斜する傾斜面を有する別個のコンポーネントとしてシリコンベース１１１に配備される。図には４５°ミラーが示されているが、ボールレンズ１０３から出て別の光学モジュールまたは光導波管の中へ通常９０°（すなわち、通常レンズに垂直）の角度で入る出射光線の方向を定めるための反射面として作用するために、シリコン、ガラス、誘電層スタックまたはその他の金属層など反射材で被覆されている光学コンポーネントを使用することができる。傾斜面またはミラー１０５は全体として、標準的エッチング、成形または研磨方法を用いることによって形成することができる。
【００２７】
また、４５°ミラー１０５の代わりに、ベース１１１に４５°側壁を持つ穴をエッチングすることができる。水酸化カリウム（ＫＯＨ）などエッチング液を用いて、穴の側壁の一方の側面をその表面に対して４５°の角度を持つように形成することができる。蓋１１５を通り抜ける光ビームの方向定めを容易にするために、ミラーとして作用するように傾斜側壁を金属化することができる。もう１つ可能な方法は、４５°の角度で傾斜する少なくとも１つの金属化側壁を持つ穴を持つように、ガラスウェハーを成形することである。
【００２８】
マイクロハウジングの内外において、電気光学コンポーネントを取り付けるためのベースとして機能するまたはその上にワイヤボンドがパターン化されるダイパッドを、標準的成膜法及び露光法を用いて製造することができる。外部電気信号をマイクロハウジングへ送るための電送線路を形成することもできる。このような電気信号が高周波（ＲＦ）信号である場合、例えばコプレーナラインの形のＲＦ信号導波管を形成するように電送線路を配列することができる。１つの態様においては、異なる金属または合金を用いてダイパッドの各セクションを形成することによって、各セクションが様々な電気抵抗を持つことができるようにして、光電子コンポーネントへのＲＦ信号導波管の接続を抵抗に関して導波管のインピーダンスに合わせることができる。電送線路の抵抗セクションの上方であっても、コイルまたはキャパシタなど付加的な別個の電子コンポーネントをシリコンベースに取り付けることができる。また、パッケージの電線の適切なレイアウトによってコイルを形成することもできる。これによって、バイアス回路などの機能を組み込むことが可能になる。このようなコイルに関するさらなる詳細は２００３年１１月３日に提出された関連米国特許出願第１０／６９９，９８１号において開示されている。この開示は参照によってその全体が本出願に組み込まれる。
【００２９】
気密ビアを通じて電送線路をマイクロハウジングの中に通すことができる。微小穴をエッチングし、フィードスルー金属化プロセスを用いてこれを密閉することによって、これが可能になる。密閉されたスルーホール接続を形成するために各種の技法を用いることができる。この種の技法の１つは、第一の半導体層と第二の半導体層との間に挟まれる実質的なエッチング抵抗性層（etch-resistant layer）を含む多層構造を使用する。第一及び第二の半導体層は、例えば窒化珪素、酸化窒化珪素または二酸化珪素を含むグループから選択される材料を含むことができる。スルーホールは、両面エッチングプロセスを用いて形成することができる。両面エッチングプロセスでは、エッチング抵抗性層を露出させてスルーホールの場所を形成するまで第一及び第二の半導体層が連続的にエッチングされる。その後エッチング層の一部を取り除くことによってスルーホールを形成することができる。その後、例えばスルーホール接続のベースとして電気めっきフィードスルー金属化プロセスを用いて、スルーホールを密閉することができる。フィードスルー金属化は拡散障壁を含むこともでき、シーリング材は非貴金属を含むがこれに限定されない。この種のフィードスルー金属化法のさらなる詳細は関連米国特許第６，８１８，４６４号において開示されており、この開示は参照によりその全体が本出願に組み込まれる。
【００３０】
また、図２に示される通り、シリコンベース２１１の下部の表面に光学モジュール２００の電線２１３を形成することができ、シリコンベース２１１の上部の下方にこれを通して伸ばすことができる。この実施形態において、ボールレンズ２０３を保持するための溝２０９を除いてシリコンベース２１１の表面は実質的に平らなので、電線２１３用のパターンを構成することは簡単である。
【００３１】
シリコンベース２１１の上部と下部との間でガラスフリットを用いて、密閉を行うことができる。例えば、シリコンベース２１１の上部の裏側またはシリコンベース２１１の下部の前面にリング状にガラスフリット構造をデポジットさせることができる。１つの態様において、気密プロセスは、ガラスフリットをペーストとしてプリントするステップを含み、シリコンベースの上部と下部が相互に押し付けられて予め決められた温度に加熱されるとき、ガラスフリットが金属線間に形成されたギャップを密封することができる。ダイシングプロセスを用いて電送線路２１３の端部の上方のシリコンベースの上部部分を取り除くことによって、または電送線路の端を接触させるシリコンベース２１１の上部に追加の穴をエッチングすることによって、電送線路の端部へのアクセスを作ることができる。
【００３２】
図１Ａを再び参照すると、上述の通り光電子コンポーネント１０１、レンズ１０３、４５°ミラー及びその他の電気光学コンポーネントがシリコンベース１１１に取り付けられた後に、シリコンベース１１１の上面に蓋１１５を配置することによって光学モジュール１００は密閉される。図には示されていないが、蓋１１５は蓋の上面からスルーホールを通じて蓋１１５の底部まで通じる電流路となるフィードスルー金属化部を含むことができることが容易に判るだろう。フィードスルー金属化部は、ベース１１１の表面にはんだ付けされたビア１１３によってベース１１１に取り付けられる各種の電気光学コンポーネントを電気的に接続する機能を果たす。
【００３３】
図４の実施形態において、レンズを配置する前にベースに光電子コンポーネント４０１をはんだ付けすることができる。図４に示すように、シリコン平凸レンズが採用される場合、片面の中心にある深さを持つ凹部４０２を形成することができ、組み立て順序を逆にすることができる。すなわち、ベース４１１に光電子コンポーネント４０１を取り付ける前にレンズ４０３が接着される。この実施形態に凹部を組み込むことによって、レーザーをレンズにより近づけることができる。凹部４０２は光電子コンポーネント４０１の面がレンズと接触するのを防止する機能を果たすこともできる。これが接触すると両方の光学コンポーネントを損傷する可能性がある。
【００３４】
図１Ａに示す蓋１１５は、ベース１１１に取り付けられる電気光学コンポーネントを納めるためのキャビティを含む。図３に示すように、異なる態様において、４５°ミラー３０５がベース３１１の内部の一部として組み込まれる場合、４５°ミラーを納めるキャビティを有するウェハをベース３１１に取付け、その後蓋３１５で光学モジュール３００を密封することによって、電気光学コンポーネントをベース３１１に取り付けることができる。その代わりに、図４に示される通り、ベース４１１の上面に取り付けられる蓋４１５の一部として４５°ミラーを組み込むことができ、その後光学モジュール４００が密閉される。加工、製造または組み立てステップ中図１−４に示される蓋を取り付けることができるが、光学モジュールを納めるマイクロハウジングを完成させるための最後のステップとして蓋をベースにはんだ付けすると有利であり、こうして、各種の電気光学コンポーネントは適切に整合し、位置決められる。
【００３５】
一部の実施形態においては、図５に示される通り、適切な整合を容易にするように光学モジュールを納めるマイクロハウジングを固定するために、カットアウト領域５０１を有する球形ホルダ５０３上に、図１から４までに説明した光学モジュールを組み立てることができる。マイクロハウジングを球形ホルダ５０３に固定するために、接着剤またはその他の取付け手段を使用することができる。球形ホルダ５０３の中心点と、光学的不整合を補正するためにマイクロハウジングを回転させる際の軸となる点とは、許容誤差例えば約２０ミクロンの範囲内で一致する。図６Ａ−６Ｃは球形ホルダ５０３及び光学モジュールを納めるマイクロハウジングの上面図及び側面断面図を示している。
【００３６】
図７Ａ−７Ｃに示される通り、最終取付けステップにおいて、光ファイバ７０５を含むアセンブリ７０１に球形ホルダ７０２を機械的に挿入することができる。アセンブリ７０１は、ハウジング７０９と、フェルールスリーブ７０７によってハウジング７０９内に配置される光ファイバ７０５用のコネクタレセプタクルとを含む。上述の通り、ボールレンズまたはグレーデッドインデックスレンズを含む（ただし、これに限定されない）レンズ７０３は、ハウジング７０９内において光ファイバ７０５と受け取った光ビームを光ファイバ７０５の中へ集束させるための光学モジュールを納めるホルダとの間に配置することができる。
【００３７】
コリメータレンズの受動整合及び光学モジュールに関連する位置決め公差のため、光学モジュールから出る平行ビームは、レセプタクル軸に対して傾斜させることができる。能動ファイバ整合技法に関連する複雑さ、時間の消費及びコストを減少するために、球形ホルダ７０２は、球形ホルダ７０２を回転させることによって幾何公差のせいで生じるビームの不整合を補正できるように、ハウジング７０９に組み立てられる。例えば、レーザ軸対レンズ軸の横変位が５μｍとすると、２°の角度で球形ホルダに対して相対的にハウジングを回転させることによって不整合を補正することができる。
【００３８】
光学モジュール内部で平行レーザービームを操作することは、波長ロッカー、光アイソレータまたは位相変調器など他の光学コンポーネントをモジュール内でビーム経路に組み込むことができると言う利点を有する。これは、従来のＴＯパッケージテクノロジーを用いては可能ではない。本発明の光学モジュールは、表面実装テクノロジーに非常に適し、さらに、熱に関係する動作を改良するために、金属ヒートシンクを備えることもできる。
【００３９】
以上の実施形態においては、光電子コンポーネントの出力のファイバ結合のために光電子コンポーネント、レンズ及びミラーしかビーム経路に挿入されないが、一緒にパッケージされるまたは光学モジュールとは別個にパッケージされる他の中間電気光学コンポーネントを含むこともできることが判るだろう。例えば、図８に示すように、全体的構造が望みの用途及び設計と両立する限り、光アイソレータ、波長ロッカーとして作用する波長フィルタ、光ビームに対して斜めの角度で取り付けられる狭帯域波長フィルタまたは光電子コンポーネントへ光ビームを反射して戻すパーシャルミラーをｘで示される位置に配置することができる。
【００４０】
一般的に、本発明は説明された部によって限定されないことが当業者には判るだろう。本発明は、特許請求の範囲及びその精神の範囲内で修正及び変更を含むことができる。従って、説明は本発明を限定するものとしてではなく例示として見なされるべきである。他の実施形態も特許請求の範囲内に含まれる。
【００４１】
各種図面における同様の参照記号は同様の要素を指し示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】第一の実施形態に従ったマイクロハウジングによって包まれる光学コンポーネントのアセンブリを示している。
【図１Ｂ】図１Ａの光学モジュール内の光学コンポーネントの全体的構成を示している。
【図１Ｃ】２つのガウスモードの間の結合効率を示すグラフである。
【図１Ｄ】２つのガウスモードの間の結合効率を示すグラフである。
【図２】第二の実施形態に従ったマイクロハウジングによって包まれる光学モジュールのアセンブリを示している。
【図３】第三の実施形態に従ったマイクロハウジングによって包まれる光学モジュールのアセンブリを示している。
【図４】第四の実施形態に従ったマイクロハウジングによって包まれる光学モジュールのアセンブリを示している。
【図５】球形ホルダに取り付けられる図１のマイクロハウジングの上面及び側面を示している。
【図６Ａ】球形ホルダに取り付けられる光学モジュールの側面断面図を示している。
【図６Ｂ】球形ホルダに取り付けられる光学モジュールの上面図を示している。
【図６Ｃ】球形ホルダに取り付けられる光学モジュールの側面断面図を示している。
【図７Ａ】ビーム経路に配置される第二のレンズ及び付加的な光学コンポーネントを含むアセンブリに取り付けられる球形ホルダの側面断面図を示している。
【図７Ｂ】ビーム経路に配置される第二のレンズ及び付加的な光学コンポーネントを含むアセンブリに取り付けられる球形ホルダの側面断面図を示している。
【図７Ｃ】ビーム経路に配置される第二のレンズ及び付加的な光学コンポーネントを含むアセンブリに取り付けられる球形ホルダの側面断面図を示している。
【図８】ビーム経路に配置されるレンズ及び付加的な光学コンポーネントを含むアセンブリに取り付けられる球形ホルダの側面断面図を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008512713.tif 000010
【図６Ａ】
2008512713.tif 000011
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月1日(2007.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2008512713.tif 000021
【図２】
2008512713.tif 000022
【図３】
2008512713.tif 000023
【図４】
2008512713.tif 000024
【図５】
2008512713.tif 000025
【図６Ａ】
2008512713.tif 000026
【図６Ｂ】
2008512713.tif 000027
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2008512713.tif 000029
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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