(57)【要約】  本発明の実施例では、各々が他の層とは異なる屈折率を有する複数の材料の層で構成された光学レンズが提供される。材料の層は、屈折率を高めるために配置される。レンズ領域は、該レンズ領域に入る光ビームを、少なくとも一つの寸法がより小さな出力ビームに収束することができる。光学レンズには、導波管が光学的に結合され、該導波管には、光検出器が光学的に結合される。光学レンズは、半導体処理技術を用いて製造することができ、集積回路チップと一体化することができる。
2014520290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４つの材料の層で構成されるレンズ領域を収容する基板であって、
各材料の層は、他の層とは異なる屈折率を有し、前記材料の層は、屈折率を高めるために配置され、
前記レンズ領域は、該レンズ領域に入る光ビームを、少なくとも一つの寸法がより小さい出力ビームに収束させる基板と、
前記レンズ領域に光学的に結合された導波管であって、前記レンズ領域における前記層の少なくとも３つよりも大きな屈折率を有する導波管と、
前記導波管に光学的に結合され、前記導波管内の光ビームから光を検出できる光検出器と、
を有する装置。
【請求項２】
前記レンズ領域は、５乃至１０の材料の層で構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導波管は、追加で、逆多重化構造を有し、
該逆多重化構造は、光の異なる波長で構成された入力光ビームに対して、該入力光ビームを、異なる波長を搬送する別個の情報ストリームに分離可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
マルチモード入力ビームの場合、前記レンズ領域と前記導波管の間の結合効率は、少なくとも７０％であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記材料の層は、シリコンおよびゲルマニウムで構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記材料の層は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、またはＩＩ−ＶＩ族半導体材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記導波管は、シリコンおよびゲルマニウムで構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記基板は、集積回路装置を収容する半導体基板であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記レンズ領域に入る光ビームは、少なくとも一つの寸法が少なくとも７０％小さい出力ビームに収束されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記レンズ領域に入る光ビームは、少なくとも一つの寸法が少なくとも８５％小さい出力ビームに収束されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
プロセッサおよび光データ入力モジュールを有する装置であって、
前記プロセッサは、前記光データ入力モジュールに作動可能に結合され、前記光データ入力モジュールからデータを受信し、
前記光データ入力モジュールへの光信号入力は、前記光データ入力モジュールにより電気信号に変換され、
前記光データ入力モジュールは、
少なくとも４つの材料の層で構成されたレンズ領域を収容する基板であって、
各材料の層は、他の層とは異なる屈折率を有し、
前記材料の層は、屈折率を高めるために配置され、
前記レンズ領域は、該レンズ領域に入る光ビームを、少なくとも一つの寸法がより小さい出力ビームに収束させる、基板と、
前記レンズ領域に光学的に結合された導波管であって、前記レンズ領域における前記層の少なくとも３つよりも大きな屈折率を有する導波管と、
前記導波管に光学的に結合され、前記導波管内の光ビームから光を検出できる光検出器であって、受信された光信号を電気信号出力に変換することが可能な光検出器と、
を有する、装置。
【請求項１２】
前記レンズ領域は、５乃至１０の材料の層で構成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記材料の層は、シリコンおよびゲルマニウムで構成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記材料の層は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、またはＩＩ−ＶＩ族半導体材料で構成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記レンズ領域に入る光ビームは、少なくとも一つの寸法が少なくとも７０％小さい出力ビームに収束されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記レンズ領域に入る光ビームは、マルチモード源からの出力であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記光データ入力モジュールは、追加で、変換モジュールを有し、
該変換モジュールは、前記光検出器から受信した電気信号を、増幅された電圧信号出力に変換することができることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
当該装置は、コンピュータ、携帯型計算装置、プリンタ、ＨＤＴＶ、テレビジョン、遠隔メモリ装置、またはモニタであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施例は、全般に、光相互接続、光通信およびデータ転送、レーザ、光学マルチモードレンズ、光結合、ならびにシリコンフォトニクスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系技術を用いたデータ伝送および通信は、しばしば、データ伝送の高速化など、標準的な電気導体系システムを超える利点を提供する。レーザは、データをエンコードし伝送することが可能な光（電磁放射線）を形成することができる。レーザによって形成された光は、例えば、電磁スペクトルの赤外、可視、紫外、またはＸ線の領域における電磁放射線である。シリコン系光学機器は、通常、赤外領域の光を使用する。データ伝送速度の向上のため、データは、複数の波長の光を用いてエンコードされ、次に、これらは、相互に多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）され、入力装置に送られ、逆多重化（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）され、検出器で検出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光データ伝送は、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、およびデータセンタ、さらにはより広範囲のデータ伝送および通信アクティビティの内部および周囲で有用である。小型光学装置同士のデータ伝送を可能にするコスト効果のある結合への要望に関して、課題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、
少なくとも４つの材料の層で構成されるレンズ領域を収容する基板であって、
各材料の層は、他の層とは異なる屈折率を有し、前記材料の層は、屈折率を高めるために配置され、
前記レンズ領域は、該レンズ領域に入る光ビームを、少なくとも一つの寸法がより小さい出力ビームに収束させる基板と、
前記レンズ領域に光学的に結合された導波管であって、前記レンズ領域における前記層の少なくとも３つよりも大きな屈折率を有する導波管と、
前記導波管に光学的に結合され、前記導波管内の光ビームから光を検出できる光検出器と、
を有する装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】マルチモード光の光収束を可能にする傾斜屈折率レンズを示した図である。
【図２Ａ】傾斜屈折率マルチモード結合器用の計算された傾斜屈折率プロファイルを示した図である。
【図２Ｂ】傾斜屈折率マルチモード結合器用の計算された焦点距離を示した図である。
【図３】入力光信号を電気信号に変換するユニットを示す図である。
【図４】光学データ入力機能を有する計算システムを概略的に示す図である。
【図５】光学データ伝送システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の実施例では、１または２以上の実質的に小さな寸法の導波管に、マルチモード光源を結合することが可能な装置が提供される。本発明の実施例では、マルチモード導波管、ファイバ、および／またはレンズのようなマルチモード光源は、数十μｍの寸法を有し、マルチモード光源から出力される光が誘導される装置は、μｍまたはサブμｍの範囲の寸法を有する。異なる寸法を有する光源を結合することができる本発明の実施例による装置は、光学データ伝送用途に有用であり、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、およびデータセンタの内部または周辺、ならびに広範囲のデータ伝送に有用である。また、本発明の実施例による装置は、他の部材および装置を有する集積回路チップ上での製造がし易く、半導体プロセス技術による加工が容易である。
【０００７】
図１には、出力導波管の支持モード用の光収束が可能な傾斜屈折率レンズが示されている。図１の実施例では、傾斜屈折率レンズの光出力は、光検出器に結合された導波管に収束される。図１において、マルチモード光ファイバおよび／またはレンズのような、光導波管（図示されていない）からの光１０５は、基板１１５に収容された傾斜屈折率レンズ領域１１０に入射される。基板１１５は、半導体材料であり、例えば、シリコンまたはシリコンオンインシュレータであり、基板１１５は、必要な場合、他の電子部材を収容する集積回路（ＩＣ）チップ用の基板であっても良い。傾斜屈折率レンズ領域１１０は、ビームをより小さな寸法の導波管領域１２０に収束することができる。破線矢印１０６は、オンチップ傾斜屈折率レンズ１１０からのより収束されたビーム出力を表している。傾斜屈折率レンズ領域１１０に入射する光（例えばマルチモード光）は、導波管領域１２０に収束され、任意の光検出器１２５の方に進む。本発明の実施例では、傾斜屈折率レンズ１１０は、マルチモード光ビームのような入力光ビームを、出力導波管領域１２０に収束することができ、この領域は、少なくとも一つの寸法において、少なくとも７０％小さく、少なくとも一つの寸法において、少なくとも８５％小さく、または少なくとも一つの寸法において、少なくとも９０％小さい。傾斜屈折率レンズ領域１１０は、複数の材料の層で構成され、各層は、前の層に比べて連続的に屈折率が高くなり、屈折率は、導波管１２０の方に向かって上昇する。矢印１１１は、屈折率が増加する方向を表している。導波管領域１２０は、最大の屈折率を有する傾斜屈折率レンズ領域の層と同じ屈折率を有する。本発明の実施例では、傾斜屈折率レンズ１１０は、Ｓｉ（１−ｘ）Ｇｅｘで構成される。屈折率は、Ｓｉ（１−ｘ）Ｇｅｘ中のＧｅの百分率の上昇とともに増加する。本発明の実施例では、３．５から３．５６の屈折率変化は、０から１０ａｔｍ％のＧｅを有するＳｉＧｅ材料を表す。傾斜屈折率領域１１０は、少なくとも４層の材料、少なくとも５層の材料、または５から１０層の間の多数の層で構成される。
【０００８】
本発明の実施例では、導波管、ファイバ、またはレンズからの入射マルチモード光１０５は、２０乃至３０μｍの寸法×２０乃至３０μｍの高さｈ１を有し、傾斜屈折率レンズ領域１１０の幅（図示されていない）は、３０μｍである。出力光１０６の高さｈ２は、３乃至４μｍであり、幅（図示されていない）は、３０μｍである。ある実施例では、傾斜屈折率レンズ１５０の焦点距離ｆｄは、３００μｍである。入射光、光出力導波管、および焦点距離の他の寸法も可能である。また、例えば、光導波管として機能するマルチモードファイバは、５０μｍおよび６２．５μｍの直径のものが市販されている。一般に、本発明の実施例は、マルチモード結合および光ビームサイズの変換が必要となる、フォトニックリンクとして有用である。本発明の実施例では、マルチモード光源とより小型寸法の導波管の間に、少なくとも７０％の結合効率を提供することができる。
【０００９】
他の材料として、傾斜屈折率レンズ１１０は、例えば、誘電ＳｉＯＮ、高分子、およびＩＩＩ−Ｖ／ＩＩ−ＶＩ族半導体を含んでも良い。ＩＩＩ−Ｖ／ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料は、それぞれ、周期律表のＩＩＩ（３Ａ）族、Ｖ（５Ａ）族、ＩＩ（２Ａ）族、およびＶＩ（６Ａ）族からの元素で構成される。ＩＩＩ族からの元素は、例えば、アルミニウム、インジウム、およびガリウムを含み、Ｖ族からの元素は、例えば、リン、ヒ素、およびアンチモンを含む、ＩＩ族からの元素は、例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、およびストロンチウムを含み、ＶＩ族からの元素は、例えば、酸素、硫黄、セレン、およびテルルを含む。本発明の実施例では、傾斜屈折率レンズは、ＧａＡｓまたはＩｎＰである。傾斜屈折率レンズ１１０用の、他の材料および屈折率の値の範囲も可能である。
【００１０】
導波光検出器１２５と傾斜屈折率レンズ領域１１０の間には、任意で、エシェル（ｅｃｈｅｌｌｅ）格子１３０が配置される。エシェル格子１３０は、スリットで構成され、このスリットは、回折光の波長に近い幅を有する。スリットは、例えば、二酸化ケイ素で満たされる。エシェル格子１３０は、デマルチプレックサとして機能することができ、これは、異なる情報ストリームを搬送する光の波長により、光ビームを分離する。エシェル格子は、異なる波長を異なる角度で屈折することができる。次に、異なる波長は、異なる位置に誘導される。導波光検出器１２５は、導波管１２０に光学的に結合され、例えば、ＳｉＧｅ光検出器、ｐ−ｉ−ｎ光ダイオード、ｐ−ｎ光ダイオード、アバランシェ光ダイオード、および／またはエッジ検出器である。例えば、エバネッセント的に導波管に結合されるｐ−ｉ−ｎ光検出器は、Ｙｉｎ，Ｔａｏらの「シリコンオンインシュレータ基板上の３１  ＧＨｚ  ｎ−ｉ−ｐ導波光検出器」Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．１５，ＮＯ．１２，１３９６５（２００７）に記載されている。導波光検出器１２５は、導電領域１２７および１２８に結合され、これにより、導波光検出器１２５は、電子機器（図示されていない）によって駆動されるようになる。導波光検出器１２５を駆動させ、入射光に含まれるデータを電気信号として出力する電子機器は、必要な場合、ＩＣチップ上に傾斜屈折率レンズ１１０と共配置される。基板１１５は、データ出力変換のための電子機器を収容する基板であっても良く、これにより、入力光は、出力電気信号に変換される。導電領域１２７および１２８は、例えば、ｐ−またはｎ−ドープされた半導体で構成され、例えばｐ−またはｎ−ドープされたシリコンおよび／または金属で構成される。導電領域１２７および１２８は、必ずしも両方が同じ材料で構成される必要はない。領域１３５は、例えば、シリコンで構成されるが、他の材料も可能である。また、導波光検出器１２５は、任意で、領域１２６に配置されても良い。
【００１１】
一般に、導波管は、コアと、該コアを少なくとも部分的に取り囲むクラッドまたは基板で構成される。コア材料の屈折率は、取り囲む材料（クラッド）よりも大きい。導波管は、コア内部での全内部反射を介した光波用のルータとして機能する。導波管は、光通信が行われる波長、例えば赤外波長において透明である。通常、モードは、導波管に沿って一定の分布で伝播する、電場分布となるように考慮される。すなわち電場分布は、その伝播とともに変化しない。
【００１２】
図２Ａには、本発明の一実施例による傾斜屈折率マルチモードレンズに対して、ｙ方向において計算された傾斜屈折率プロファイルのグラフを示す。図２Ａにおけるグラフは、近軸近似を用いて計算されたものであり、すなわち光線軌跡がｚ軸とほぼ平行な場合、光線式は、式（１）に示すように簡略化される：
【００１３】
【数１】
2014520290.tif 000003
ｘおよびｚ方向において均一であり、ｙ方向において連続的に変化する、屈折率ｎ＝ｎ（ｙ）を有する傾斜屈折率マルチモード結合器の場合、ｙ−およびｚ−平面における近軸光線の軌跡は、式（２）で表される：
【００１４】
【数２】
2014520290.tif 000004
初期条件として、ｙ＝０に基づく微分により、式（３）が得られる：
【００１５】
【数３】
2014520290.tif 000005
図２Ａのグラフは、ｙ軸に沿った屈折率の変化を示しており、図２Ａは、ＳｉＧｅ傾斜屈折率マルチモードレンズに対して計算されたものである。図２Ａから、屈折率（ｎ）は、３．５から３．５６まで変化し、放物線プロファイルがビームの焦点化を提供することがわかる。図２Ｂには、図２Ａの傾斜屈折率レンズにおける焦点距離の計算結果を示す。ｙ＝０の条件におけるｚ位置の導出によって、ビーム焦点化として、２５０μｍの焦点距離が得られる。傾斜屈折率マルチモード結合器の屈折率の全変化、およびレンズ高さは、他の値も可能である。
【００１６】
３０μｍ×３０μｍの寸法を有する１０のデジタル化傾斜屈折率ＳｉＧｅ層は、「ビーム伝播法」を用いてモデル化された。基本モード入力寸法が直径３０μｍで、出力導波寸法が３μｍ×３０μｍの条件における基本モード結合の場合、８０％の結合効率が得られた。焦点距離は、２００μｍであり、これは、解析モデルを用いて計算された焦点距離に近い。ＳｉＧｅ傾斜屈折率構造に一緒に放射される最大２０モードまでのマルチモード結合の場合、結合効率は、７３％であり、２００μｍの焦点距離が得られる。通常、基本モードにおける損失を最小限に抑制することは、マルチモード結合状態において存在する追加モードに対する損失を最小限に抑制するよりも容易である。３０μｍ×３０μｍの寸法を有する６のデジタル化層ＳｉＧｅ傾斜屈折率構造に対して、同様の計算を実行することにより、１０のデジタル化傾斜ＳｉＧｅ層構造において認められる値よりも約１０％小さい結合効率が得られた。
【００１７】
図３には、入力光信号を電気信号に変換する光送受信器ユニットの実施例を示す。図３の光送受信器ユニットは、例えば、光学データ伝送システム、コンピュータシステム、計算装置、ならびに図４および図５のシステムの一部として、有用である。他の構成も可能である。図３において、変換ユニットは、ボード３０５に収容される。光信号は、マルチモードファイバ３１０を介して変換ユニットに入る。マルチモードファイバ３１０は、傾斜屈折率レンズ領域３１５に光学的に結合され、この領域は、少なくとも一つの寸法において、入射光ビームを収束する。傾斜屈折率レンズ領域３１５は、逆多重化領域３２０に光学的に結合され、この領域は、入射光ビームをデータ搬送成分波長に分割する。光ビームの成分は、光検出器３２５の方に誘導される。この実施例では、４つの光検出器３２５が示されているが、他の数も可能である。光検出器３２５は、ＳｉＧｅ光検出器、ｐ−ｉ−ｎ光ダイオード、ｐ−ｎ光ダイオード、アバランシェ光ダイオード、またはエッジ検出器である。４つの光検出器３２５からの出力は、変換モジュール３３０に入り、このモジュールは、光検出器３２５からの信号（電流信号）を、他の装置で使用可能な信号（増幅電圧信号）に変換する。本発明の実施例では、変換モジュール３３０は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）である。ＴＩＡは、各光検出器からの電流信号を電圧信号に変換し、これを増幅する。ゲインは、トランスインピーダンスゲインと呼ばれる。傾斜屈折率レンズ領域３１５、逆多重化領域３２０、光検出器３２５、および変換モジュール３３０は、任意で、半導体チップにビルドオンされ、このチップは、その後、結合器３４０を含むようにパッケージ化され（パッケージ化半導体チップ３３５）、この結合器は、変換モジュール３３０からの出力電気信号をボード３０５に結合する。変換モジュール３３０は、各光検出器３２５からの各電気信号を、それぞれ別個の信号に変換し、これらの信号は、結合器３４０を介して出力される。この実施例では、ボード３０５は、金属トレース３４５を有し、この金属トレースは、電気コネクタ３５０に電気的に結合される。金属トレース３４５は、ボード３０５に取り付けられた入力結合器（図示されていない）に結合される。入力結合器は、結合器３４０と結合され、変換モジュールからの（この例では）４つの電気信号を誘導する。その結果、各信号は、トレース３４５のそれぞれに誘導される。電気導体３５０は、例えば、プラグまたはソケットである。電気コネクタ３５０は、計算システムの他の素子と接続可能である。光信号を電気信号に変換する、ユニット用の他の構成も可能である。例えば、他の構成は、例えば、各種導波管、スプリッタ、格子、およびリングを有し、あるいは、光検出器の前のいかなる想定されるパッシブ装置を有しても良い。
【００１８】
図４には、計算システムにデータを入力するシステムを概略的に示す。図４において、計算システム４００は、光受信器プラグ容器４０５を有し、これは、基板４１０に取り付けられ、光導波管４１５を介して光送受信器（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）４２０に光学的に接続される。図４には、一つの光送受信器プラグ容器４０５が示されているが、他の数も可能である。光受信器プラグ容器４０５は、光プラグ（図示されていない）と結合することができ、また必要な場合、パワーおよび／または入力電気的データを伝達する機能を有する。光受信器プラグおよびプラグ容器４０５は、必要な場合、例えばＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）、ファイヤーワイヤ、ＨＤＭＩ（登録商標）（高精細度マルチメディアインターフェース）、ＳＣＳＩ（スモールコンピュータシステムインターフェース）、ＰＣｌｅ（周辺部材相互接続エクスプレス）、およびＳＰＩ（シリアル周辺インターフェースバス）のようなデータ転送標準に準拠しても良い。光送受信器４２０は、入力光信号を電気信号に変換することができる。光送受信器４２０は、少なくとも一つの傾斜屈折率レンズと光検出器（図示されていない）とを有する。必要な場合、光送受信器４２０は、さらに、光デマルチプレクサ（図示されていない）を有する。光信号は、光送受信器４２０に入り、傾斜屈折率レンズによって小さな寸法を有する導波管に収束され、光検出器により検出される。必要な場合、光信号は、光検出器で検出される前に、逆多重化される。光検出器からの電気信号は、必要な場合、増幅され、コンピュータサブシステム４２５に転送される。コンピュータサブシステム４２５は、例えば、ＣＩＯルータ（光信号および電気信号を一つの入力／出力に変換するための収束入力／出力）、プラットフォーム制御ハブ、チップセット、ＣＰＵ（中央処理ユニット）に流れる異なるタイプの情報を制御し誘導するチップセット、プロセッサ、および／またはメモリ装置である。光送受信器４２０を介したデータ入力は、１または２以上のプロセッサに誘導される。計算システムは、例えば、サーバ、コンピュータ、携帯型コンピュータ装置、電話、スキャナ、カメラ、モニタ、遠隔メモリ装置、ＨＤＴＶ（高解像度テレビジョン）、またはテレビジョンである。図４のシステムは、例えば図５のシステムとともに利用できる。
【００１９】
図５には、光データ伝送システムを概略的に示す。図５において、集積回路チップ５０５は、複数のレーザ５１０を有する。１０のレーザ５１０が示されているが、他の数のレーザも可能である。本発明の実施例では、レーザは、ハイブリッドシリコンレーザであり、これらは、寸法をコンパクトにし易く、これにより、単一のチップに多くのレーザを集積することが可能になる。チップ上には、一つのレーザなど、少ない数のレーザ５１０も可能である。必要な場合、レーザは、例えば、関連する導波管の特性の調整を通じて、またはレーザ材料の調整を通じて、異なる波長の光を出力する。図５のシステムの一部または全部は、任意で、半導体チップに集積されても良い。導波管５１５は、ハイブリッドレーザ５１０を、情報をエンコードする光モジュレータ５２０に光学的に接続する。次に、光出力は、任意のマルチプレクサ５２５を通り、ここで光モジュレータ５２０の出力が光導波管５３０に誘導される。必要な場合、光導波管５３０は、光ファイバである。本発明の実施例では、光導波管またはファイバは、マルチモードファイバである。マルチモードファイバは、低コストで、パッシブアライメントの結合ができる。光受信器５３５は、光導波管５３０からの光出力を受信することができ、集積回路チップに収容されても良い。光受信器５３５は、１または２以上の傾斜屈折率レンズ５３７、導波管４３０からの入力光信号を情報搬送する成分波長に分割できる１または２以上の光デマルチプレクサ（図示されていない）、ならびに受信器５３５に入る光入力を検出する複数の検出器（図示されていない）で構成される。検出器は、例えば、ＳｉＧｅ光検出器である。必要な場合、１または２以上の集積回路チップ５０５は、計算システムの一部であり、このシステムは、モジュレータに動作可能に接続されたプロセッサを有し、光伝送としてデータを出力することができる。光受信器５３５は、任意で、プロセッサを有する第２の計算システムの一部であり、光検出器からのデータは、プロセッサによって受信可能であっても良い。第２の計算システムは、追加で、１または２以上の集積回路チップ５０５を有しても良く、このチップは、データ伝送用の複数のレーザを有する。第１の計算システムは、任意で、１または２以上の光受信器５３５を有しても良い。計算システムは、例えば、サーバ、コンピュータ、携帯型コンピュータ装置、電話、スキャナ、カメラ、モニタ、またはテレビジョンである。
【００２０】
通常、コンピュータ、携帯型コンピュータ装置、またはプロセッサを有する他の装置は、プロセッサを含む処理システムを有し、このプロセッサは、１または２以上の揮発式または非揮発式のデータ記憶装置に、通信可能に結合される。これは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、シリアルアドバンストテクノロジーアタッチメント（ＳＡＴＡ）もしくは小型コンピュータシステムインターフェースハード装置のような大容量記憶装置、ならびに／または媒体とアクセス可能な装置、例えばフロッピーディスク（登録商標）、光学ストレージ、テープ、フラッシュメモリ、メモリスチック（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭ、および／もしくはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）である。ＲＯＭと言う用語は、消去可能なプログラム化ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム化ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、および／またはフラッシュメモリのような、非揮発式のメモリ装置を表す。また、プロセッサは、追加の部材、例えばビデオ制御器、ＳＣＳＩ制御器、ネットワーク制御器、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）制御器、および入力装置に、通信可能に結合されても良い。コンピュータシステム、追加のプロセッサ、および／または電気使用モニタの素子の間の通信は、各種ワイヤを用いて行われ、ならびに／またはＵＳＢ、ＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）、無線周波数（ＲＦ）、衛星、マイクロ波、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１、ブルートゥース（登録商標）、光、ファイバー光、赤外、ケーブルおよびレーザを含む、無線短範囲プロトコルを用いて行われる。
【００２１】
通常、集積回路チップは、マイクロチップ、シリコンチップ、またはチップとしても知られている。複数のＩＣチップは、通常、半導体ウェハ（例えば３００ｍｍの直径を有する薄いシリコンディスク）上に構築され、処理後、ウェハは、個々のチップを形成するためにダイカットされる。
【００２２】
本発明の一実施例による装置が配置される基板は、例えば、シリコンウェハまたはシリコンオンインシュレータ基板のような半導体ウェハである。シリコンウェハは、通常、半導体処理産業において使用される基板であるが、本発明の実施例は、使用基板の種類に依存しない。また、基板は、ゲルマニウム、インジウムアンチモン、鉛テルル、インジウムヒ素、インジウムリン、ガリウムヒ素、ガリウムアンチモン、および／または他のＩＩＩ−Ｖ族材料の単体、またはシリコンもしくは二酸化ケイ素もしくは他の絶縁材料との組み合わせで構成されても良い。基板表面には、１または２以上の傾斜屈折率レンズならびに関連する光学装置および電子機器が構築されても良い。また、必要な場合、基板は、電子機器を収容し、この電子機器は、データ入力、光形態から電気形態へのデータ変換、データ処理、データ出力、および／もしくはデータ記憶のような計算機能の特性を実施しまたは支援することができる。光送受信器は、通常の電気的相互接続により得られるものに比べて、高速および低電力で、プロセッサとメモリの間の通信ができる点で有意である。
【００２３】
本発明の実施例は、半導体製造の分野で知られた標準的な半導体処理技術を用いて構築することができる。本発明の実施例による装置は、シリコン系半導体装置と一体化でき、シリコン系半導体の製造技術で製造できる点で有意である。
【００２４】
開示内容、その組み合わせ、および示された各種部材に対する置換を通じて、変更および修正が可能であることは、当業者には明らかである。本願において、「一実施例」または「ある実施例」という用語は、実施例に関連して示された特定の特徴、構造、材料、または特性が、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれることを意味するが、各実施例において、これらが必ずしも存在することを意味するものではない。また、特定の特徴、構造、材料または特性は、いかなる好適な手段で、１または２以上の実施例と組み合わされても良い。各種追加の層および／もしくは構造が含まれても良く、ならびに／または記載された特徴は、他の実施例では削除されても良い。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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