(57)【要約】  少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバ、および少なくとも１つのファイバのいずれかの端部に結合された光電素子を有するファイバ集合体。光電素子は、電気−光（ＥＯ）および光−電気（ＯＥ）変換器としての機能を果たし、かつ各電子デバイスに業界標準の電気的インターフェースを提供する。フォトニックバンドギャップファイバは中空コアを有しているので、光がガラスではなく空気を移動し、それにより、電子デバイスを接続するために使用されるガラスベースの光ファイバ集合体に優るいくつもの利点をもたらす。ファイバ集合体に使用される曲がり光ファイバカプラも説明している。
2011522288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気装置と第２の電気装置を光学的に接続するためのファイバ集合体であって、
少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバ；
前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバの各端部においてそれぞれ結合され、かつ電気−光（ＥＯ）および／または光−電気（ＯＥ）変換を行うように構成された第１の光電素子および第２の光電素子；および
前記第１の光電素子および第２の光電素子に対して動作可能に配置され、かつ前記第１の電気装置および第２の電気装置に電気的な接続をそれぞれもたらすように構成された第１の電気的インターフェースおよび第２の電気的インターフェース
を含むことを特徴とする、ファイバ集合体。
【請求項２】
前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバが、リボンに配置された複数のフォトニックバンドギャップファイバを含み；および／またはファイバが中空コアを有することを特徴とする、請求項１に記載のファイバ集合体。
【請求項３】
前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバの少なくとも一方の端部が、曲がり部を有する光ファイバカプラを含むことを特徴とする、請求項１に記載のファイバ集合体。
【請求項４】
前記曲がり部が直角曲がり部であることを特徴とする、請求項３に記載のファイバ集合体。
【請求項５】
前記光ファイバカプラが：
凹面を有する上部ファイバ整列部材；
カプラ出力端部を画成する底面と、凸面とを有する下部ファイバ整列部材であって、前記下部ファイバ整列部材および上部ファイバ整列部材が、第１のカプラ入出力（Ｉ／Ｏ）端部と、チャネル端部と、前記凸面および凹面によって画成される中心曲面部とを画成する第１のファイバガイドチャネルを形成するように配置される、下部ファイバ整列部材；
を含み、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバが、近位端面を備える端部部分を有し、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバの少なくとも一部分が前記第１のファイバガイドチャネル内に保持されて、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバに、前記中心曲面部と対応する中心曲がり部を形成し、かつ前記ファイバ端面を、前記下部ファイバ整列部材の前記底面にまたはその付近に位置決めして第２のカプラ（Ｉ／Ｏ）端部を画成することを特徴とする、請求項３に記載のファイバ集合体。
【請求項６】
前記下部ファイバ整列部材が、前記第１のファイバガイドチャネルの端部に隣接しかつ前記底面に開口した第２のファイバガイドチャネルを含み、および前記ファイバ端部部分を保持するように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載のファイバ集合体。
【請求項７】
前記第１の光電素子および第２の光電素子の少なくとも一方が：（ｉ）垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を備え；または（ｉｉ）少なくとも１つの活性表面を含み、および、さらに：
前記光ファイバケーブルと前記少なくとも１つの活性表面との間に配置され、かつ前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバと前記少なくとも１つの活性表面との間に光学的整列をもたらすように構成された整列構造
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のファイバ集合体。
【請求項８】
凹面を有する上部ファイバ整列部材；
カプラ出力端部を画成する底面と、凸面とを有する下部ファイバ整列部材であって、前記下部ファイバ整列部材および上部ファイバ整列部材が、第１のカプラ入出力（Ｉ／Ｏ）端部と、チャネル端部と、前記凸面および凹面によって画成される中心曲面部とを画成する第１のファイバガイドチャネルを形成するように配置される、下部ファイバ整列部材；および
近位端面を備える端部部分を有する少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバであって、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバの少なくとも一部分が、前記第１のファイバガイドチャネル内に保持されて、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバに、前記中心曲面部に対応する曲がり部を形成し、かつ前記下部ファイバ整列部材の前記底面にまたはその付近に前記ファイバ端面を位置決めして第２のカプラＩ／Ｏ端部を画成する、少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバ
を含むことを特徴とする、曲がり光ファイバカプラ。
【請求項９】
前記下部ファイバ整列部材が、前記第１のファイバガイドチャネル端部に隣接しかつ前記底面に開口した第２のファイバガイドチャネルを含み、および前記ファイバ端部部分を保持するように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載のカプラ。
【請求項１０】
前記凸面および凹面の少なくとも一方が直角曲がり部を含むことを特徴とする、請求項８に記載のカプラ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバが外側被覆部によって取り囲まれており、前記カプラがさらに：
前記第１のカプラＩ／Ｏ端部に配置されて、前記外側被覆部を取り囲んで前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバの歪みを緩和させる歪み緩和部材
を含むことを特徴とする、請求項８に記載のカプラ。
【請求項１２】
（ｉ）前記上部ファイバ整列部材が、成形された基板、および硬化性接着剤の少なくとも一方を含む；および／または（ｉｉ）前記下部ファイバ整列部材が、成形された基板を含むことを特徴とする、請求項８に記載のカプラ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバが直径を有し、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバの前記曲がり部が、前記直径の４倍の最小中心曲げ半径を有することを特徴とする、請求項７に記載のファイバ集合体。
【請求項１４】
さらに、前記第１のファイバガイドチャネル内に配置された仕切部材を含み、前記チャネルを、少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバをそれぞれ含む複数のチャネルに分割することを特徴とする、請求項８に記載のカプラ。
【請求項１５】
光カプラを形成する方法であって、
近位端面を備える端部部分を有する少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを提供するステップと；
上部ファイバ整列ガイドの凹面と下部ファイバ整列ガイドの凸面との間に前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを保持して、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバに曲がり部を形成するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１６】
前記曲がり部が、１ｄＢを超える減衰を発生させないことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
さらに：（ｉ）前記下部整列ガイドの前記凹面にわたって前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを曲げるステップと；前記凹面および前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバに硬化性接着剤層を塗布して、前記上部整列部材を形成するステップと；前記硬化性接着剤層を硬化するステップ、および／または（ｉｉ）前記ファイバ近位端面を第１の光電素子に光学的に結合するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバが遠位端面を有し、および、さらに、前記遠位端面を第２の光電素子に光学的に結合するステップを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１の電気装置と第２の電気装置を光学的に接続する方法であって、
中空コア、第１の端部および第２の端部を有する少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを提供するステップと；
第１の光電素子および第２の光電素子を、それぞれ前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバの前記第１の端部および第２の端部に接続するステップであって、前記第１の光電素子および第２の光電素子は、電気−光（ＥＯ）および／または光−電気（ＯＥ）変換を行うように構成されている、ステップ；および
前記第１の光電素子および第２の光電素子に対して第１の電気的インターフェースおよび第２の電気的インターフェースを動作可能に配置して、前記第１の光電素子および第２の光電素子と前記第１の電気装置および第２の電気装置との間にそれぞれ電気的な接続をもたらすステップ
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２０】
（ｉ）前記接続が、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバを保持するように構成された少なくとも１つのコネクタを提供して、前記少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバが曲がり部を有するようにすることを含む；および／または（ｉｉ）さらに、光ファイバケーブルに配置された、またはファイバリボンの１つ以上の列に配置された複数のフォトニックバンドギャップファイバを提供することを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【参照文献の説明】
【０００１】
本出願は、２００８年５月３０日出願の米国仮特許出願第６１／１３０，４８２号の優先権の利益を主張し、全体的に参照することによりその内容に依存し、かつ本願明細書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は一般的にファイバ集合体に関し、より詳細には、１つ以上のフォトニックバンドギャップ光ファイバを用いるファイバ集合体に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、電子デバイスは他の電子デバイスと電気的な接続を介して通信していた。電気的通信回線の速度を高速にしかつ帯域幅を増大させる必要があるため、異なるタイプの、高速で高帯域幅の電気ケーブル、例えば同軸ケーブルなどが開発された。
【０００４】
今や、１０Ｇｂ／秒のイーサネット（登録商標）、インフィニバンド、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）およびＵＳＢ３．０などのデータおよび映像伝送用の新たな高速標準と共に、電気装置間で通信するための光ファイバケーブルの使用に対する要求が高まっている。そのようなケーブルの使用には、電気−光（ＥＯ）／光−電気（ＯＥ）システムのいずれの端部におけるユーザに対しても純粋な電気的インターフェースを保持するために、ケーブルの各端部において電気−光（ＥＯ）および光−電気（ＯＥ）変換が必要である。
【０００５】
従来の光ファイバは電気ケーブルよりも大きな帯域幅を有するため、いくつもの欠点を有する。第１の欠点は、光ファイバは、固体ガラスのコアを有しており、この固体ガラスは、反射の原因となるガラス−空気境界面を１つ以上形成することである。そのような反射によって光損失がもたらされ、不要な光フィードバックも生じる。ガラス−空気境界面はまた、一般に、ファイバを、ＥＯまたはＯＥ変換の実施に使用される光電素子に結合させるときに、結合光学素子を必要とする。
【０００６】
第２の欠点は、光ファイバは特に曲げに対して耐性がないわけではない−すなわち、光ファイバは、２インチ（５．０８ｃｍ）以下の曲げ半径をかけられるなど、きついカーブで曲げられると、損傷を受け得るおよび／または光ファイバを行き交う光信号を著しく減衰させてしまうことである。これは、内部のスペースが高価なデバイスに配置された回路基板にまたはその上にＥＯおよびＯＥデバイスが形成されているときに、不都合である。従来の光ファイバおよびそれらのコネクタは、ほとんどの光学素子および光電素子に密集して収容された回路基板に容易にアクセスすることおよびそれと接続することをできなくしている。なぜなら、光ファイバに著しい曲げ損失をもたらす必要があるためである。これは、著しくきつい半径で接続を直角に形成する一方、低損失および高信頼性の双方を維持する場合には、特に必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の光ファイバに伴う上述の欠点を有しない、ＥＯデバイスとＯＥデバイスとの間のロバストな通信回線を提供するファイバ集合体が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、第１の電気装置と第２の電気装置を光学的に接続するためのファイバ集合体である。集合体は、少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを含む。第１の光電素子および第２の光電素子は、それぞれ少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバにその各端部で結合され、および電気−光（ＥＯ）および／または光−電気（ＯＥ）変換を行うように構成されている。第１の電気的インターフェースおよび第２の電気的インターフェースは、第１の光電素子および第２の光電素子に対して動作可能に配置され、かつ、第１の電気装置および第２の電気装置に対してそれぞれ業界標準の電気的な接続をもたらすように構成されている。
【０００９】
本発明の第２の態様は、上部整列部材および下部整列部材を含む曲がり光ファイバカプラである。上部ファイバ整列部材は凹面を有し、下部ファイバ整列部材は、カプラ出力端部を画成する底面と、凸面とを有する。下部ファイバ整列部材および上部ファイバ整列部材を、第１のカプラ入出力（Ｉ／Ｏ）端部と、チャネル端部と、前記凸面および凹面によって画成される中心曲面部とを画成する第１のファイバガイドチャネルを形成するように配置する。カプラはまた、近位端面を備える端部部分を有する少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを含む。少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバの少なくとも一部分は、第１のファイバガイドチャネル内に保持されて、少なくとも１つのフォトニックバンドギャップファイバに、中心曲面部と対応する曲がり部を形成し、かつ下部ファイバ整列部材の底面にまたはその付近にファイバ端面を位置決めして第２のカプラＩ／Ｏ端部を画成する。
【００１０】
本発明の第３の態様は、光カプラを形成する方法である。この方法は、近位端面を備える端部部分を有する少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを提供するステップと、上部ファイバ整列ガイドの凹面と下部ファイバ整列ガイドの凸面との間に少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを保持して、少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバに曲がり部を形成するステップとを含む。例示的な実施形態では、曲がり部は直角曲がり部である。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１の電気装置と第２の電気装置を光学的に接続する方法である。この方法は、中空コア、第１の端部および第２の端部を有する少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバを提供するステップを含む。この方法はまた、第１の光電素子および第２の光電素子を、それぞれ少なくとも１つのフォトニックバンドギャップ光ファイバの第１の端部および第２の端部に接続するステップであって、第１の光電素子および第２の光電素子が、電気−光（ＥＯ）および／または光−電気（ＯＥ）変換を行うように構成されているステップを含む。この方法はさらに、第１の光電素子および第２の光電素子に対して第１の電気的インターフェースおよび第２の電気的インターフェースを動作可能に配置して、第１の光電素子および第２の光電素子と第１の電気装置および第２の電気装置との間にそれぞれ電気的な接続をもたらすようにするステップを含む。
【００１２】
本発明の追加的な特徴および利点を以下詳細に説明し、および、一部においては、当業者にはその説明から容易に明らかである、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を含む本願明細書で説明するように本発明を実施することにより認識されるであろう。上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を提示し、かつ特許請求される本発明の性質および特徴を理解するために要旨または枠組みを提供するものであると理解されたい。添付の図面は、本発明をさらに理解するためのものであり、かつこの明細書の一部に組み込まれかつそれを構成するものである。図面は、本発明の種々の実施形態を示し、詳細な説明とともにその原理および動作を説明する働きをする。
【００１３】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照して以下の本発明の詳細な説明を読むことにより、より理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】フォトニックバンドギャップファイバの一部分の側面図である。
【図２】図１のフォトニックバンドギャップファイバの線２−２に沿った概略的な断面図である。
【図３】異なるピッチおよび孔のサイズを有する２つのフォトニックバンドギャップ構造の概略的な断面図である。
【図４】本発明で使用される例示的なフォトニックバンドギャップファイバを作製する例示的な方法の概略的な断面図である。
【図５】光ファイバの開口数（ＮＡ）が光源の開口数よりも大きい、光源に結合されたフォトニックバンドギャップファイバの端部の拡大図である。
【図６】１つ以上のフォトニックバンドギャップ光ファイバを用いる、本発明による例示的な曲がり光ファイバカプラの概略的な断面の分解図である。
【図７】同様であるが、分解されていない断面図であり、かつまた、入出力（Ｉ／Ｏ）端部の一方に歪み緩和要素を含み、かつまた他方のＩ／Ｏ端部に光電素子が配置されている。
【図８】ファイバの、四半円曲がり部の形態の直角曲がり部の概念を示す、フォトニックバンドギャップ光ファイバの概略的な側面図である。
【図９】本発明の光ファイバカプラを含む光電アセンブリの概略図である。
【図１０】図９と同様であるが、ＶＣＳＥＬアセンブリの形態の例示的な光電素子を示す。
【図１１】湾曲したファイバガイドチャネルを、フォトニックバンドギャップファイバの列をそれぞれ含む複数のチャネルに分割するために、凹面と凸面との間に配置された仕切部材を示す、上部整列部材および下部整列部材の拡大分解図である。
【図１２Ａ】下部整列部材、および下部整列部材の光ファイバガイドに端部部分が挿入されるように位置決めされた曲げられていないフォトニックバンドギャップファイバを示す作製プロセスにおけるカプラの例示的な実施形態を示す。
【図１２Ｂ】ファイバの端部部分が下部整列部材光ファイバガイドに差し込まれ、ファイバがそこから垂直に延出している、例示的な作製プロセスの次のステップを示す。
【図１２Ｃ】ファイバが曲げられて、下部整列部材の凸面部分と適合するようにされている、例示的な作製プロセスの次のステップを示す。
【図１２Ｄ】上部整列部材が、下部整列部材およびその上のフォトニックバンドギャップファイバに塗布された硬化性接着剤の形態であり、カプラ本体を形成する、例示的な作製プロセスの次のステップを示す。
【図１３Ａ】光電アセンブリに光電素子を備えるカプラを整列させるために使用される整列構造の例示的な実施形態の概略的な分解側面図である。
【図１３Ｂ】ＶＣＳＥＬアセンブリの形態の光電素子の上方に配置された図１３Ａの整列構造を示す。
【図１４Ａ】本発明によるフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）ファイバ集合体を用いる通信システムの例示的な実施形態の概略図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａと同様であるが、図７の曲がり光ファイバカプラを含むシステムの例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明し、その例を添付の図面に示す。できる限り、同じまたは同様の部分を指すときには図面を通して同じ参照符号および記号を使用する。以下の説明では、用語「上部」、「下部」、「前」、「後」、「最上部」、「底部」、「垂直」、「水平」などは、説明のために使用され限定を意味しない相対語である。
【００１６】
フォトニックバンドギャップファイバ
本発明は、フォトニックバンドギャップファイバを使用してファイバ集合体を形成し、かつ曲がり光ファイバカプラを可能にする。フォトニックバンドギャップファイバは、一般に従来の光ファイバで使用される全内面反射メカニズムとは基本的に異なるメカニズムによって光を案内する。フォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）は、ファイバのクラッディング内にフォトニックバンドギャップ構造が形成されている。フォトニックバンドギャップ構造を、例えば、光の波長程度の間隔を有する周期的な孔のアレイとし得る。フォトニックバンドギャップ構造は、「バンドギャップ」として公知の様々な範囲の周波数および伝搬定数を有し、「バンドギャップ」のために、光はフォトニックバンドギャップ構造内を伝搬できない。ファイバのコア領域は、フォトニックバンドギャップ構造クラッディングにおける欠陥によって形成される。例えば、欠陥は、フォトニックバンドギャップ構造の孔とは実質的に異なるサイズおよび／または形状の孔とし得る。あるいは、欠陥は、フォトニックバンドギャップ構造に埋め込まれた固体構造とし得る。コアに取り込まれた光は、光の周波数およびコアの構造によって決定された伝搬定数を有する。フォトニックバンドギャップ構造のバンドギャップ内の周波数および伝搬定数を有する、ファイバのコアを伝搬する光は、フォトニックバンドギャップクラッディング内を伝搬せず、それゆえ、コアに閉じ込められる。フォトニックバンドギャップファイバは、周囲のフォトニックバンドギャップ構造のものよりも大きい孔から形成されるコア領域を有し得る；そのようなコア領域は「中空コア」領域と呼ばれる。そのような中空コアファイバでは、光は実質的に中空コア領域内を案内される。
【００１７】
本発明に使用して好適なフォトニックバンドギャップファイバの例は、米国特許第６，２４３，５２２号明細書、米国特許第６，８４７，７７１号明細書、米国特許第６，４４４，１３３号明細書、米国特許第６，７８８，８６２号明細書、米国特許第６，９１７，７４１号明細書、米国特許出願公開第２００４／０２５８３８１号明細書、米国特許出願公開第２００４／０２２８５９２号明細書および国際公開第０１／３７００８号パンフレットに説明されており、それら全てを本願明細書に援用する。
【００１８】
図１は、各端部１２および１４ならびに中心軸１６を有するフォトニックバンドギャップファイバ１０の一部分の例示的に示す実施形態の側面図である。図２は、図１の２−２に沿って切り取って見た、本発明で使用するのに好適なフォトニックバンドギャップファイバ１０の概略的な断面図である。フォトニックバンドギャップファイバ１０はフォトニックバンドギャップ構造２４を含む。図２に示す例示的な実施形態では、ファイバ１０は、マトリックス材２８に形成された周期的な孔のアレイ２６を含むフォトニックバンドギャップ構造２４を有する。図２の孔２６を、断面が円形であるように概略的に示しているが、当業者は、孔はいくつもの実質的に異なる断面形状のいずれかを有し得ることを理解されたい。
【００１９】
フォトニックバンドギャップファイバ２０はまたコア領域３０を含み、コア領域３０は、クラッディング領域２２のフォトニックバンドギャップ構造２４によって取り囲まれている。図２の例では、コア領域３０は、マトリックス材２８に孔として形成されている。孔を画成するコア領域３０は、フォトニックバンドギャップ構造の孔２６よりもはるかに大きい。そのようなものとして、コア領域３０はフォトニックバンドギャップ構造２４における欠陥として作用する。コア領域３０は、窒素またはアルゴンなどの不活性ガス、空気、または液体で満たされ得る。コア領域３０はまた、実質的に真空の領域とし得る（例えば、約２０ｍｍ  Ｈｇ未満）。下記で説明する本発明のファイバ集合体および曲がりファイバカプラの好ましい実施形態ではコア領域３０を固体とすることができるが、コア領域３０は中空である。
【００２０】
例示的な実施形態では、本発明で使用されるフォトニックバンドギャップファイバは、実質的にコア領域３０内で放射線を案内する。コア領域３０に入り込んだ放射線の伝搬定数は、放射線の周波数およびコアの構造によって決定される。コア３０中を伝搬し、かつフォトニックバンドギャップ構造のバンドギャップ以内の周波数および伝搬定数を有する放射線は、フォトニックバンドギャップ構造に伝搬せず、それゆえ、実質的にコアに閉じ込められている。そのようなものとして、フォトニックバンドギャップ構造は、コア領域のためのクラッディングとして作用する。本発明の例示的な実施形態では、本発明で使用されたフォトニックバンドギャップファイバ１０は、実質的にコア領域内でフォトニックバンドギャップ構造のバンドギャップ以内の周波数を有する放射線を案内する。
【００２１】
従来の光ファイバとは異なり、フォトニックバンドギャップファイバに放射線を案内することは、クラッディングの屈折率よりも高いコアの屈折率に依存しない。従って、コア領域３０は、光エネルギーの波長において、クラッディング領域の有効屈折率よりも低い有効屈折率を有し得る。本願明細書で使用されるように、領域の有効屈折率を：
【数１】
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【００２２】
（式中、ｎｅｆｆは有効屈折率であり、ｚは、フォトニックバンドギャップ構造における異なる屈折率ｎｉの総数であり、およびｆｉは、屈折率ｎｉの体積分率である）と規定する。クラッディング領域２２の有効屈折率は、マトリックス材２８があるためにコア領域３０の有効屈折率よりも高い。光の波長が構造体のスケールよりも遙かに大きいときに、有効屈折率は、。
【００２３】
当業者なら承知しているように、フォトニックバンドギャップ構造のバンドギャップの正確な周波数は、その構造の詳細に大きく依存する。当業者は、フォトニックバンドギャップ構造を適切に設計することによってバンドギャップを調整し得る。当業者によく知られている計算方法論をフォトニックバンドギャップ構造の設計に好都合に使用してもよい。フォトニックバンドギャップ構造を計算するためのフリーソフトウェアパッケージがマサチューセッツ工科大学から入手可能である（Ｔｈｅ  ＭＩＴ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ−Ｂａｎｄｓ  Ｐａｃｋａｇｅ，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｌｏｃａｔｏｒ  ｈｔｔｐ：／／ａｂ−ｉｎｉｔｉｏ．ｍｉｔ．ｅｄｕ／ｍｐｂ／）。所望の形状および屈折率プロファイルを有する誘電体構造を幾何学的に規定し得る。所与の誘電体構造における電磁モードの周波数、電界および磁界を、マクスウェル方程式のコンピュータ解法で計算する。試算的な解法は、任意の係数（乱数）を有する平面波の和として磁界を表すことによって構成される。マクスウェル方程式は、電磁エネルギーが最小となるまで平面波係数を変更することによって解かれる。これは、前提条件とされた共役勾配最小化アルゴリズムによって容易にされる。それにより、各モードに対するモード周波数、電界、および強度分布を計算する。この計算手法は、「Ｂｌｏｃｋ−Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｍａｉｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｘｗｅｌｌ’ｓ  ｅｑｕａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａ  ｐｌａｎｅｗａｖｅ  ｂａｓｉｓ」、Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｓ．Ｊ．およびＪｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｊ．Ｄ．，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，８（３），１７３−１９０（２００１）により詳細に説明されている。
【００２４】
当業者には、バンドギャップの波長範囲はフォトニックバンドギャップ構造のスケールに対応することを理解されたい。例えば、図３に示すように、三角形アレイの孔４０のピッチ４２が約４．７μｍであり、孔のサイズ４４が約４．６μｍであり、およびバンドギャップの波長範囲が約１４００ｎｍ〜約１８００ｎｍである場合には、ピッチ５２が約９．４μｍ、孔のサイズ４４が約９．２μｍの拡大された（ｓｃａｌｅｄ）三角形アレイの孔５０は、約２８００ｎｍ〜約３６００ｎｍのバンドギャップの波長範囲を有する。
【００２５】
以下詳細に説明する本発明のカプラで使用される例示的なフォトニックバンドギャップファイバ１０を、従来の光ファイバの作製に使用される方法と類似の方法を使用して作製し得る。所望のコアおよびクラッディング形体の配置を有するプレフォームを形成してから、熱および張力を使用してファイバに延伸する。
【００２６】
フォトニックバンドギャップファイバを作製するための好適な例示的な方法を図４に詳細な断面図で示す。熱および張力を使用して六面のガラス管６２を延伸することによって中空の六角形毛細管６０を作製する。これらの毛細管を積み重ねて、周期的な格子構造を有する集合体６４を形成する。集合体６４の中心において１つ以上の毛細管６０を取り除く。
【００２７】
中空コアファイバを作製するために、細い管６６を任意に、図４に示すように中心の毛細管を除去することによって形成された孔に差し込んでもよい。固体コアファイバを作製するために、孔に六角形の固体ロッドを差し込んでもよい。積み重ねた集合体６４を、集合体を適所に保持する固体ロッド７０を使用してスリーブ管６８の内部に位置決めする。スリーブ付き集合体７２を、熱および張力を使用して再延伸して、そのサイズを小さくし、実質的にモノリシックな本体７４を形成する。再延伸ステップ中に、積み重ねられた毛細管の間の空間を真空にして、毛細管の外部表面間にある格子間の空隙を全て閉鎖することが望ましいであろう。次いで、本体７４を、ＮＨ４Ｆ・ＨＦを用いてエッチングして、周期的なアレイ孔ならびにコア領域の孔のサイズを大きくする。例えば、上記で引用した米国特許第６，４４４，１３３号明細書において、再延伸およびエッチング手順が説明されている。エッチングステップでは、フォトニックバンドギャップ構造の最も内側にある孔からコア領域の孔７６を分離する壁が取り除かれ、コア領域の孔のサイズが非常に大きくなっている。再延伸され、エッチングされた本体７８は、当業者によく知られた方法を使用してフォトニックバンドギャップファイバ８０に延伸される。ファイバに延伸される前に、再延伸されエッチングされた本体７６には、上部クラッド管（ｏｖｅｒｃｌａｄ  ｔｕｂｅ）（図示せず）でスリーブが付けられ、外径が大きなファイバを提供し得る。光ファイバの技術分野では一般的であるように、フォトニックバンドギャップファイバ８０を一次および二次光ファイバコーティングで被覆し得る。
【００２８】
上記で引用した米国特許第６，８４７，７７１号明細書で説明されているように、プレフォームの内側部分の材料が、プレフォームの外側部分の材料よりも高い軟化点を有するように、プレフォームを形成することが望ましいであろう。例えば、軟化点の差を約５０℃以上、約１００℃以上、または約１５０℃以上ともし得る。そのような差を達成するための１つの方法は、毛細管にシリカガラスを使用し、かつ（例えばゲルマニウムでドープされた、フッ素でドープされた、ホウ素でドープされた）ドープトシリカ管をスリーブ管として使用することである。あるいは、プレフォームの内側部分および外側部分に、濃度の異なる共通のドーパントを有するガラスを使用することができる。特別に形成されたコア構造が使用される場合、さらに高い軟化点（例えばタンタル−ドープトシリカ）を有する材料からコア構造を形成することが望ましいであろう。そのように軟化点が異なることによって、プレフォームの内側部分が、延伸中に幾分粘度が高くなり、構造の内側部分の歪みが少なくなる。
【００２９】
延伸中の破損の発生を減少させ、かつ延伸ファイバの減衰レベルを低くしるために、不純物（例えば粒子状不純物、有機不純物、無機不純物）のレベルを低減されかつＯＨ含有量（すなわち表面吸着水）のレベルが低減されたプレフォームを提供することが望ましいであろう。そのようなものとして、塩素含有ガス（例えば塩素およびヘリウムの混合物）を用いて様々な製造段階でプレフォームを清浄することが望ましいであろう。当業者が認識するように、塩素ガスは、多くのタイプの不純物を除去するのに効果的である。例えば、塩素ガスは水（例えば表面ＯＨの形態）および多くの無機不純物と反応して、後のパージサイクルで除去される揮発性種を形成し得る。塩素はまた、様々な有機種を酸化させる働きをし得る。清浄レジメンに、酸素に暴露することを含めて、有機不純物をよりしっかりと除去することも望ましいであろう。清浄プロセスについては、上記で引用した米国特許第６，９１７，７４１号明細書に詳細に説明されている。
【００３０】
本発明の光ファイバの作製に使用されるプレフォームは、当業者によく知られた他の方法を使用して作製してもよい。例えば、再延伸技術を使用して、プレフォームの直径を小さくしてもよい。ＳＦ６、ＮＦ３または水性ＮＨ４Ｆ・ＨＦを用いたエッチングを使用して、孔のサイズを大きくしてもよい。再延伸およびエッチング手順は、例えば、上記で引用した米国特許第６，４４４，１３３号明細書において説明されている。
【００３１】
プレフォームを、当業者によく知られている方法を使用して微細構造光ファイバに延伸し得る。さらに、延伸中にプレフォームの孔に圧力を加えて、表面張力によってそれら孔が塞がれないようにし得る。あるいは、延伸端部の反対側のプレフォームの端部では、孔を塞いで、プレフォームの孔の内部を正圧に維持するようにし、それにより、表面張力によってそれら孔が塞がれないようにし得る。本願明細書に全体が援用される、共同所有された２００２年６月１２日出願の米国特許出願第１０／１７１，３３５号明細書（表題「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＰＲＥＦＯＲＭＳ  ＦＯＲ  ＤＲＡＷＩＮＧ  ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＦＩＢＥＲＳ」）で説明されているように、プレフォームの異なる組の孔に異なる圧力を加えることが望ましいであろう。例えば、フォトニックバンドギャップファイバの大きなコア孔が第１の圧力系に結合され、およびフォトニック結晶構造の孔が第２の圧力系に結合され得る。第１の圧力系を第２の圧力系よりも低い圧力に設定して、内側のコア孔がフォトニック結晶構造の孔に対して膨張しないようにする。
【００３２】
例示的な実施形態では、フォトニックバンドギャップファイバ１０の開口数（ＮＡ）をＮＡ１０＝ｎｓｉｎθ１０とし、それは好ましくは、図５に示すような、ナノ加工ファイバ１０の端部１２に光学的に結合された光源ＬＳの形態の光電素子の開口数ＮＡＬＳ＝ｎｓｉｎθＬＳよりも大きい。例えば、光ファイバのＮＡ１０は、好ましくは垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）光源のＮＡよりも大きい。
【００３３】
フォトニックバンドギャップファイバ１０の１つの重要な特性は、従来の光ファイバと比較して、またはナノ加工の曲げに反応しにくいファイバと比較しても、曲げに対して比較的反応しにくいことである。換言すると、フォトニックバンドギャップファイバ１０は、非常に小さい曲げ半径の曲げを有し、それを通る光の伝搬はあまり減衰されない。例えば、曲げ半径が５ｍｍおよび波長が１５５０ｎｍの場合、他のタイプのファイバよりも減衰が３０〜４０ｄＢ小さい。放射線に誘発された損失もまた、フォトニックバンドギャップファイバでは他のタイプのファイバよりも著しく小さい。
【００３４】
曲がり光ファイバカプラ
本発明の一態様は、１つ以上のフォトニックバンドギャップ光ファイバを用いる光ファイバカプラであって、ここでは、カプラは、狭い空間で接続を行うように、きついカーブで曲げられる。図６は、１つ以上のフォトニックバンドギャップ光ファイバ１０を用いる例示的な曲がり光ファイバカプラ（「カプラ」）１００の概略的な断面の分解図である。カプラ１００は、最上面１１２と、平坦部分１１６および凹曲面部分１１８を含む「内」面１１４とを有する上部整列部材１１０を含む。例示的な実施形態では、凹曲面１１８は、四半円の曲面を含む。上部整列部材１１０はまた、平坦な底面１２０、前端部１２６および後端部１２８を有する。例示的な実施形態では、上部整列部材１１０は、プレフォームされた基板を含む。
【００３５】
カプラ１００はまた、平坦部分１４６および凸曲面部分１４８を含む「内」面１４４を有する最上面１４２と、底面１５０と、前端部１５６と、後端部１５８とを有する下部整列部材１４０も含む。例示的な実施形態では、凸曲面１４８は四半円の曲面を含む。例示的な実施形態では、下部整列部材１４０は、プレフォームされた基板を含む。
【００３６】
下部整列部材１４０はまた光ファイバガイド１６０も含み、それは、平坦部分１４６と凸曲面部分１４８が接触する個所にあり、内面１４４と底面１５０を接続する。光ファイバガイド１６０は、１つ以上のフォトニックバンドギャップ光ファイバ１０を収容するように構成される。例示的な実施形態では、光ファイバガイド１６０は１つ以上の先細の貫通孔を含み、１つまたは複数のファイバ１０の挿入を容易にする。
【００３７】
ここで図７を参照すると、上部整列部材１１０および下部整列部材１４０を１つにまとめて、第１の入出力（Ｉ／Ｏ）端部１６８および第２の入出力（Ｉ／Ｏ）端部１７０を有するカプラ本体１６６を形成する。第１の入出力（Ｉ／Ｏ）端部と第２の入出力（Ｉ／Ｏ）端部は直交面にある。カプラ本体１６６を形成する場合、上部整列部材１１０の平坦面部分１１６と下部整列部材１４０の平坦面部分１４６が接触し、かつ各曲面部分１１８および１４８が隣接して配置されて湾曲光ファイバガイド２００を画成する。光ファイバガイド２００は、第１のＩ／Ｏ端部１６８に第１の端部２０２を有する。例示的な実施形態では、湾曲光ファイバガイド２００は、中心曲げ半径ＲＣを有する直角曲がり部（例えば、四半円曲がり部）を画成する。
【００３８】
一般的に、湾曲光ファイバガイド２００は、ファイバ１０に、４５°〜１３５°など、比較的強いカーブの曲げを画成する。図８は、ファイバの四半円曲がり部２１０の形態の「直角曲がり部」の概念を示す、フォトニックバンドギャップ光ファイバ１０の概略的な側面図である。一般的に、直角曲がり部は、曲線に対する２つの接線ＴＬ１およびＴＬ２が交差して直角の角度２１１を形成するあらゆる曲がり部である。本発明の好ましい実施形態では、凹曲面１１８および凸曲面１４８は、ファイバ１０に直角曲がり部２１０を形成するように構成され、および例示的な実施形態では、四半円の曲面、すなわち、円周の１／４を形成するように構成される。概して、曲面２１０の曲がり角度２１１は４５°〜１３５°の範囲とすることができ、例示的な直角曲がり部では８５°〜９５°の範囲である。説明を容易にするために、カプラ１００を、ファイバ１０に直角曲がり部を形成するように構成されているものとして示す。
【００３９】
カプラ１００はまた、湾曲光ファイバガイド２００内で上部整列部材１１０と下部整列部材１４０との間に配置された１つ以上のフォトニックバンドギャップ光ファイバ１０（以下、説明のために単に「ファイバ１０」と称す）も含む。これにより、ファイバ１０が、中心曲げ半径ＲＣに対応する曲がり部２１０を有することとなる。ファイバ１０は、ファイバ端面１２と関連する端部部分２１２を有する。ファイバ端部部分２１２は、光ファイバガイド１６０内に収容され、好ましくは接着剤２１６を用いてそこに保持される。例示的な実施形態では、ファイバ端面１２は、下部整列部材１４０の底面１５０と同一平面である。
【００４０】
例示的な一実施形態では、ファイバ曲がり部２１０を曲げジグ取付具にわたってファイバ１０をレーザアニールすることによって、カプラ１００の組み立て前に作製することができる（そのジグは、例示的な実施形態では下部整列部材１４０を含み得る）。この手法はファイバの応力を最小限にして、カプラ１００の寿命期間にわたって高信頼性を保証する。別の例示的な実施形態では、ファイバ曲がり部２１０は、例えば、下部整列部材１４０の曲面部分１４８にわたってファイバ１０を曲げてから下部整列部材の上に上部整列部材１１０を配置して固定することによって、カプラ１００の組み立て中に形成され、それにより、ファイバ１０は湾曲光ファイバガイド２００に保持される。例示的な実施形態では、溝または他の制御手段（図示せず）が、曲面部分１１８および１４８の一方または双方を形成して、光ファイバガイド１６０内のファイバ１０の曲がり部の整列および制御を容易にする。例示的な実施形態では、光ファイバガイド１６０に、ファイバ１０がぴったりとはまるので、ファイバはそこにしっかりと保持される。
【００４１】
例示的な実施形態では、中心曲げ半径ＲＣは、１ｍｍ≦ＲＣ≦１５ｍｍで規定される範囲にある一方、別の例示的な実施形態では、５ｍｍ≦ＲＣ≦１５ｍｍで規定される範囲にあり、および別の例示的な実施形態では、２ｍｍ≦ＲＣ≦３ｍｍで規定される範囲にある。例示的な実施形態では、ファイバの曲げ半径ＲＣは、１ｄＢ以下、一層好ましくは０．５ｄＢ以下、および最も好ましくは０．１ｄＢ以下の減衰をもたらす曲げ半径である。別の例示的な実施形態では、最小中心曲げ半径ＲＣは、ファイバ１０の直径の４倍（４Ｘ）である一方、さらに別の例示的な実施形態では、最小中心曲げ半径は、ファイバ１０が収容されるファイバ被覆部２６０の直径の４Ｘである。別の例示的な実施形態では、曲げ半径ＲＣを、製品の寿命期間にわたって高信頼性（例えば、１００ＦＩＴ未満）を保証するように選択する。
【００４２】
例示的な実施形態では、ファイバ１０の整列は、下部ファイバ整列部材内の追加的な要素（図示せず）をオーバーモールドすることによって達成される。そのような要素は、小さなＳｉ  Ｖ溝基板か、または精密なスロット、溝、孔などを有する他の部分を含む。
【００４３】
続けて図７を参照して、上部ファイバ整列部材１１０および下部ファイバ整列部材１４０を、光ファイバガイド２００に曲がりファイバ１０を収容するように結合させた後に、第１のＩ／Ｏ端部１６８においてカプラ本体１６６に歪み緩和要素２５０を取り付ける。これは、例示的な実施形態では、歪み緩和要素２５０内で終端するファイバ被覆部２６０に入れられるファイバ１０に、軸方向にまたは横から引っ張られて過剰な負荷が加えられる場合に、カプラの損傷を回避するものである。
【００４４】
光電アセンブリ
図９は、本発明のカプラ１００を含む光電アセンブリ３００の概略図である。光電アセンブリ３００の他の例示的な実施形態は、以下説明するような「直線」のカプラを有し、説明のためにカプラ１００を使用する。
【００４５】
光電アセンブリ３００は、光送信器（例えば、光送信器アレイ、広域エミッタなど）または光検出器（例えば、光検出器アレイ、広域検出器、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、ＬＥＤなど）などの光電素子３１０を含む。例示的な実施形態では、ファイバ１０は、中間に結合光学素子を有することなく、端面１２において光電素子３１０に直接、光学的に結合されている。これは、中空コアフォトニックバンドギャップファイバの利点の１つである。ファイバ端面１２を光ファイバガイド１６０内に位置決めするので、ファイバ端面１２は底面１５０と同一平面となる。あるいは、ファイバ端面１２は、ファイバガイド１６０から突き出るようにもできる。
【００４６】
例示的な実施形態では、下部整列部材１４０の底面１５０は、第２のＩ／Ｏ端部１７０に突出部１５１を含む（図６も参照）。例示的な実施形態では、突出部１５１は十分に狭いので、光電素子のワイヤボンドなどの他のアイテムまたは構成部品に干渉することなく、ファイバ端面１２を光電素子３１０に近接して位置決めすることができる。
【００４７】
上述した例示的な実施形態では、光電素子３１０は広域光検出器を含み、それは、ＶＣＳＥＬのように、プレーナ作製プロセスを使用して一般に実装される。同様にＶＣＳＥＬのように、低損失のファイバ−検出器結合ならびに高デバイスデータレートをもたらすように検出器の活性面積を最適にできる。プレーナプロセスによって、一次元または二次元のレイアウト、および高速のデバイス動作のための検出器増幅回路の共同配置が可能となる。
【００４８】
典型的な光電素子３１０は、既知のパッケージング技術を使用してパッケージされる。例えば、デバイスの基板が、パッケージ取付面（例えば、プリント回路基板）に対して平行に配置されて一般に使用される。この構成は、光電部品を効果的に熱管理するために望ましく、かつまた、標準の低コストの電気相互接続方法（例えば、ワイヤボンディング）を可能とする。光学素子の場合は、この構成によって、最終的な組み立て前に比較的単純に試験することも可能となる。そのようなパッキングの例を以下説明する。
【００４９】
図１０は、図９と同様のものであり、例えば、ＥＯ送信器として使用されるＶＣＳＥＬアセンブリ（３１０を付す）の形態の例示的な光電素子３１０を示す。ＶＣＳＥＬは、フォトニックバンドギャップファイバへの低損失結合によく適しており、およびＶＣＳＥＬの発光域は、結合効率を最大にする一方で最大のデータレートおよび電力損などの他の必要条件のバランスをとるように修正できる。プレーナ作製プロセスによって、一次元（１Ｄ）または二次元（２Ｄ）アレイおよび高性能な動作のためのレーザ駆動回路の共同配置において稠密なＶＣＳＥＬレイアウトが可能となる。
【００５０】
ＶＣＳＥＬアセンブリ３１０は、ＶＣＳＥＬデバイス３２０を動作可能に支持するＶＣＳＥＬ基板３１４を含む。ＶＣＳＥＬ基板３１４は、電気的構造を含むパッケージ基板３２４によって支持されており、その電気的構造は、ボンドワイヤ３２２を介してＶＣＳＥＬデバイス３２０に電気的に接続されている電気的なビア（図示せず）を含む。電気配線３３２を備えるプリント回路基板３３０を、ボールグリッドアレイ３４０を介してパッケージ基板および電気的なビア（図示せず）に接続する。例示的な実施形態では、整列構造４００を使用して、カプラ１００をＶＣＳＥＬアセンブリ３１０に対して整列させるかあるいは動作可能に結合する。
【００５１】
ここで、本願明細書で示すカプラ１００の断面図は、説明のために１つ以上のファイバ１０の一次元アレイを示すことに留意されたい。本発明によって二次元アレイを考慮することもできる。図１１を参照すると、そのような実施形態を、例えば、少なくとも１つの整列部材および／またはスペーサ（「仕切部材」）３４６を設けて、ファイバ１０の一次元の各列を、隣接する列からオフセットすることによって形成し得る。下部整列部材１４０は複数の光ファイバガイド１６０を含んで、複数列のファイバ１０を収容する。二次元アレイパターンは、不規則なファイバ導波路ピッチを含み得るか、または若干ねじれのある二次元パターンを含んで、光電素子３１０との光結合を最大にし得る。
【００５２】
カプラ作製方法
図１２Ａは、作製プロセスにおけるカプラ１００の例示的な実施形態を示し、下部整列部材１４０と、端部部分１２を光ファイバガイド１６０に挿入するように位置決めされた、まだ曲げられていないフォトニックバンドギャップファイバ１０とを示している。図１２Ｂでは、ファイバ１０はその端部部分１２が光ファイバガイド１６０に差し込まれており、かつファイバはそこから垂直に延出している。接着剤３７０（例えば、紫外線（ＵＶ）硬化性接着剤）を使用して、ファイバ１０を光ファイバガイド１６０内に固定する。
【００５３】
図１２Ｃは、下部整列部材１４０の曲面部分１４８に沿って位置決めするように曲げた後のファイバ１０を示す（図１２Ｂの矢印３７６参照）。図１２Ｄを参照すると、下部整列部材１４０に接着剤（例えば、ＵＶ硬化性接着剤）が塗布され、それによりファイバ１０が支持されて、上部整列部材１１０および湾曲光ファイバガイド２００を形成している。次いで、カプラ本体のＩ／Ｏ端部１６８に歪み緩和要素２５０を（例えば、接着剤を使用して）任意選択で取り付ける。
【００５４】
図１３Ａは、カプラ１００を光電素子３１０と整列させるために使用される整列構造４００の例示的な実施形態の概略的な分解側面図である。整列構造４００は、上面４１２、下面４１４および外周面４１６を有する基板４１０を含む。例示的な実施形態では、基板４１０は、透明な中心部分（あるいは、アパーチャ）４２０を含む。整列構造には、基板上面４１２の上に（例えば、接着剤４３４によって）少なくとも１つの整列部材（例えば、キャップ）４３０が配置されて、カプラＩ／Ｏ端部１７０を収容するようなサイズにされた開口部４４０を形成し、かつそこにおいてファイバ１０を光電素子３１０と整列させるようにしている。
【００５５】
図１３Ｂは、ＶＣＳＥＬアセンブリの形態の光電素子３１０の上方に配置された整列構造４００を示す。上述の図１０は、ＶＣＳＥＬアセンブリ３１０上の適所にあり、および整列構造にカプラ１００が係合している、整列構造４００を示す。例示的な実施形態では、整列構造４００は、光電素子３１０と整列されてそれに取り付けられている。整列プロセスは、整列の許容誤差に依存してアクティブでもパッシブでもよい。図１３Ｂでは、整列構造４００は、パッケージ基板３２４に接続された支持要素４５０によって光電アセンブリ３００に一体にされることに留意されたい。
【００５６】
例えば、プレフォームされた部材を基板４１０上に接合することによって、整列部材４３０を形成し得る。整列部材４３０を成形部品とすることもできるし、ウエハ貫通（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｗａｆｅｒ）ＫＯＨエッチングによって作製されたシリコン基板から形成することもできる。
【００５７】
整列構造４００を光電素子３１０に対して適切に配置したら（および必要であれば、それに取り付けたら）、カプラ１００を整列構造に対して整列させ、それに係合させる。カプラ１００を、ラッチ要素（図示せず）によって一時的に適所に保持しても、または接着剤４６０の薄層を使用して整列部材４３０におよび／またはその周囲に永久的に適所に保持してもよい。
【００５８】
フォトニックバンドギャップファイバ集合体による通信システム
図１４Ａは、本発明によるフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）ファイバ集合体６００を用いる通信システム５９０の例示的な実施形態の概略図であり、これは、２つの電気装置６６０間の光通信を可能にする。ＰＢＧファイバ集合体６００は、１つ以上の中空コアフォトニックバンドギャップファイバ１０を含み、それは、例示的な実施形態では、光ファイバケーブル６０６を構成する。例示的な実施形態では、複数のフォトニックバンドギャップファイバ１０がファイバリボンとして配置される。
【００５９】
ケーブル６０６は、その対向端部にそれぞれカプラ（コネクタ）６１２を含む。ＰＢＧファイバ集合体６００は、各ケーブル端部に配置されかつそれらの各端部においてＥＯ／ＯＥ変換器としての機能を果たすように構成された光電素子３１０を含む（すなわち、各光電素子３１０は、ＥＯおよびＯＥ変換を実行できる）。別の例示的な実施形態では、光電素子３１０の一方がＥＯ変換器としてのみ機能する一方、他方がＯＥ変換器として機能する。コネクタ６１２と光電素子３１０との組み合わせが、上述の光電アセンブリ３００を構成する。図１４Ｂに示す例示的な実施形態では、コネクタ６１２の一方が、上記で詳細に説明した曲がり光カプラ１００である。
【００６０】
例示的な実施形態では、一方または両方の光電アセンブリ３００が、ＰＢＧファイバ集合体６００の一方または両方の端部における電子デバイス６６０への業界標準の銅接続部（インターフェース）６５０（例えば、ＳＦＰ、ＭＴＦ、ＵＳＢなど）を提供する。例示的な実施形態では、インターフェース６５０は固定されていてもまたは取り外し可能でもよい。
【００６１】
通信システム５９０の動作では、光電素子３１０の一方が、初めにＥＯ変換器として機能し、電子デバイス６６０からの入力用電子信号を、インターフェース６５０を介して受信する。次いで、この光電素子３１０はこの電子信号を出力用光信号６２２に変換し、それが、コネクタ６１２を介して、１つ以上のファイバ１０の１つ以上の中空コア３０に結合されている。説明のために、コネクタ６１２および送信器３１０を別個に示す；それらを、圧縮嵌合、エポキシまたは他の固定手段によって接触させることもできる。光信号６２２は、光ファイバケーブル６０６の１つ以上のファイバ１０の１つ以上の中空コア３０によって他方のコネクタ６１２（例えば、図１４Ｂのカプラ１００）まで案内される。ここで、光信号は光電素子３１０によって受信される。次いでこの光電素子３１０は、検出した光信号を電気信号に変換するためのＯＥ変換器の機能を果たし、その後、それら電気信号は、インターフェース６５０を介して電子デバイス６６０にもたらされる。例示的な実施形態では、このプロセスが、それらのＥＯおよびＯＥ機能を切り替える光電素子３１０によって逆の順序で繰り返される。
【００６２】
ＰＢＧファイバ集合体６００は、従来の光ファイバを用いる集合体よりも優れたいくつもの利点をもたらす。第１に、中空コア領域での光伝搬は、レーザ出力を集光させて、自然な「空気中」の状態のビームパターンから固体ガラス光ファイバに適切なビームパターンへレーザ出力を変換するおよびその逆を行うために従来のケーブルアセンブリにおいて使用される光学的なサブコンポーネントを必要としなくする。従来のケーブルアセンブリのガラス−空気境界面における反射によって損失および光フィードバックの原因となるいくつものガラス−空気境界面をなくす。これはまた、アイソレータのない実装法の使用を可能にする。
【００６３】
さらに、フォトニックバンドギャップファイバ１０を使用するために、ケーブル６０６はより頑強であり、特に、損傷または光損失を発生させずにきつく曲げることができる。これは、外装を少なくかつ全体的な嵩を小さくしてケーブルを作製できることを意味する。加えて、フォトニックバンドギャップファイバ１０の使用により、従来のファイバと比較して光分離を高めるため、ファイバを稠密に束ねることができる。フォトニックバンドギャップファイバ１０の放射線抵抗特性は、ＰＢＧファイバ集合体６００を、宇宙および核反応器などのいくつもの苛酷な環境での使用に好適にする。
【００６４】
最後に、フォトニックバンドギャップファイバ１０が曲げに対して反応しにくいことは、曲がりカプラ１００がファイバを強く曲げることを可能にするため、ＰＢＧケーブル６０６を狭い空間で光電素子に接続できる。
【００６５】
本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに本発明に種々の修正および変形をなすことができることが当業者には明らかであろう。それゆえ、本発明は、添付の特許請求およびそれらの等価物の範囲内にあることを条件に、本発明の修正例および変形例を網羅するものとする。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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