(57)【要約】光信号（１２）をルーティングするための光学装置（１０）は、材料からなる本体（１４）を含む。導波路（１６）が、材料のレーザ改質によって本体（１４）内に形成される。光学装置（１０）は、本体（１４）の材料よりも低い屈折率を有する領域（１８）をさらに含み、領域（１８）と導波路（１６）との間の界面（２４）を画定する。導波路（１６）と界面（２４）とは、それらの間で光信号（１２）をルーティングし、界面（２４）で光信号（１２）を反射させるために、互いに対して位置合わせされる。
2021508089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号をルーティングするための光学装置であって、
材料から成る本体と、
前記材料のレーザ改質によって前記本体内に形成された導波路と、
前記本体の材料よりも低い屈折率を有しかつ領域と前記導波路との間の界面を画定する領域と
を含み、
前記導波路及び前記界面は、前記導波路と前記界面との間で前記光信号をルーティングしかつ前記界面で前記光信号を反射するために互いに対して位置合わせされる、光学装置。
【請求項２】
前記導波路及び前記界面は、全内部反射を支援するために前記光信号が臨界角よりも大きい角度で前記界面に入射するように互いに対して位置合わせされる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記界面及び前記導波路の出口は、動作中に前記光信号が前記界面に到達する前に少なくともある程度まで発散するビームとして前記導波路の出口を出るように離されることができ、
前記界面は、
ａ）前記ビームが実質的に前記ビームの全幅にわたって前記臨界角よりも大きい角度で前記界面に入射する、
ｂ）実質的に前記ビームの全幅にわたって前記界面で全内部反射が得られる
のうちの少なくとも１つであるように前記導波路に対して成形及び配向される、請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記導波路の中心線は、前記本体を通って３つの直交方向に延び、かつ／又は前記導波路は、前記本体を通って湾曲した経路をたどる、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
少なくとも前記導波路の前記界面に近接する部分は、前記本体の少なくとも１つの表面に対して非平行である、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記本体は、少なくとも第１の表面と異なる第２の表面とを含み、
前記領域は、前記第１の表面から前記本体を通って延び、
前記界面は、前記光信号が前記第２の表面を通って前記本体に出入りするように配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第１の表面及び前記第２の表面は、対向する表面であり、任意選択で底面及び上面であるか又はその逆である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記領域は空洞を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記界面は、前記本体の材料又は前記本体の材料に取り付けられた層と前記空洞内の空気又は他のガス又は真空との間の界面を含む、請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記導波路は、前記光信号が前記界面で反射される前に低い屈折率の前記領域を通って伝播しないように前記本体内に配置される、請求項１から９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記領域は、レーザ加工システムで前記材料を改質し、その後、改質された前記材料をエッチングによって除去することによって形成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記領域は、材料を除去するための刃の付いた用具を使用することによって形成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記導波路及び前記界面は、前記光信号が前記本体の表面と前記導波路との間に画定されたビーム経路に沿っていずれかの方向又は両方の方向に伝播することを可能にするように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記界面は、前記表面と前記導波路との間で前記光信号を反射するように構成される、請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記界面は、前記本体の表面に対して鋭角に配向される、請求項１３又は１４に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記界面は、前記光信号の特性を変更するために成形される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１７】
前記特性は、前記光信号の発散、収束、ビーム形状、及び他の任意の特性のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記界面は、凹面、凸面、非平面、曲面、アキシコン、フレネルレンズ、収差補償器、位相パターン又は位相形状、回折素子、及び他のビーム整形デバイスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６又は１７に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記導波路及び前記界面は、前記光信号の特性が変更されるように構成される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２０】
前記導波路及び前記界面は、それらの相対的な位置合わせ及び位置合わせが前記光信号の特性を変更するように構成される、請求項１９に記載の光学装置。
【請求項２１】
前記界面及び前記導波路は、収束光信号、平行光信号又は発散光信号を形成するために前記光信号を変更するように構成される、請求項１９又は２０に記載の光学装置。
【請求項２２】
前記光信号をルーティングするための複数の界面を形成する少なくとも１つの領域を含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２３】
前記複数の界面は、前記本体内で前記光信号の伝播方向を変更するように構成され、任意選択で、前記複数の界面は、前記光信号の伝播方向に横方向の変化をもたらすように構成される、請求項２２に記載の光学装置。
【請求項２４】
前記導波路は、多モード導波路と単一モード導波路の少なくとも一方を含む、請求項１から２３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２５】
複数の導波路と、少なくとも１つの界面とを含み、
前記複数の導波路は、前記複数の導波路を通る複数の光信号の伝播を支援する、請求項１から２４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２６】
前記光信号を操作するために前記本体内又は前記本体上に配置された少なくとも１つの光学コンポーネントを含む、請求項１から２５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの光学コンポーネントはビーム整形デバイスを含み、任意選択で、前記ビーム整形デバイスはレンズを含む、請求項２６に記載の光学装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの光学コンポーネントはフィルタを含む、請求項２６又は２７に記載の光学装置。
【請求項２９】
前記界面の表面上にコーティングを含み、任意選択で、前記コーティングは金属コーティングを含む、請求項１から２８のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項３０】
前記本体に前記光信号を送信することと前記本体から前記光信号を受信することの少なくとも一方のために前記本体に結合された少なくとも１つのフォトニックコンポーネントを含み、
前記少なくとも１つのフォトニックコンポーネントは、検出器、レーザ、半導体デバイスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から２９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれか一項に記載の光学装置と、第１のデバイス及び第２のデバイスの少なくとも一方とを含み、前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスは、前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間で光信号を通信するように構成される、光学アセンブリ。
【請求項３２】
光信号をルーティングするための光学装置の製造方法であって、
材料から成る本体を提供することと、
前記材料のレーザ改質によって前記本体内に導波路を形成することと、
前記材料を改質して、前記本体の材料よりも低い屈折率を有する領域を形成することと
を含み、
前記領域は、前記領域と前記導波路との間の界面を画定し、
前記導波路及び前記界面は、前記導波路と前記界面との間で前記光信号をルーティングしかつ前記界面で前記光信号を反射するために互いに対して位置合わせされる、方法。
【請求項３３】
レーザ加工システムで前記本体を改質し、その後、改質された前記材料をエッチングによって除去することによって、前記領域を形成することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記導波路及び前記領域を同じレーザ加工ステップで形成することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
刃の付いた用具を用いて前記領域を形成することを含む、請求項３２から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
レーザアブレーション、レーザ加工、ウェットエッチング、ドライエッチング、イオンビームミリングのうちの少なくとも１つを行うように構成された材料除去システムを用いて前記領域を形成することを含む、請求項３２から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記材料のレーザ改質によって前記本体内に複数の導波路を形成することを含む、請求項３２から３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記本体内に複数の領域を形成することを含む、請求項３２から３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記導波路を形成することは、前記本体内に１次元導波路、２次元導波路、又は３次元導波路のうちの少なくとも１つを形成することを含む、請求項３２から３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記界面の少なくとも１つの特性を変更するために前記界面を処理することを含む、請求項３２から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記界面を処理することは前記界面を平滑化することを含み、任意選択で、平滑化は、火炎研磨、ＣＯ２レーザ研磨、エッチングのうちの少なくとも１つを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記界面を処理することは、前記界面を金属でコーティングすることを含む、請求項４０又は４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記光学装置を少なくとも１つのフォトニックコンポーネントに結合することを含み、任意選択で、前記少なくとも１つのフォトニックコンポーネントは、検出器、レーザ、半導体デバイスのうちの少なくとも１つを含む、請求項３２〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
光信号をルーティングするための光学装置であって、
本体と、
前記本体内に設けられ、前記光信号を案内するように構成された導波路と、
前記本体の空洞内に設けられた反射面であって、前記本体と前記空洞との間の界面を通して前記導波路と前記空洞との間で前記光信号をルーティングするように構成された反射面と
を含み、
前記導波路及び前記界面は、前記光信号が前記界面を通して送信されることを可能にするように互いに位置合わせされる、光学装置。
【請求項４５】
前記反射面は、前記空洞内で前記光信号を反射することによって前記光信号をルーティングするように構成される、請求項４４に記載の光学装置。
【請求項４６】
前記反射面は、前記導波路と前記空洞への開口部との間で前記光信号を案内するように構成される、請求項４４又は４５に記載の光学装置。
【請求項４７】
前記反射面は、前記導波路と、前記空洞を通して前記光信号を送信及び／又は受信するように動作可能な第１のデバイスとの間の前記光信号の通信を提供するために、前記空洞内の前記光信号の伝播方向を変更するように構成される、請求項４４、４５又は４６に記載の光学装置。
【請求項４８】
前記第１のデバイス及び第２のデバイスの少なくとも一方をさらに含み、前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスは、前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間で前記光信号を通信するように構成される、請求項４７に記載の光学装置。
【請求項４９】
前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスの少なくとも一方は、フォトニックコンポーネントを含む、請求項４８に記載の光学装置。
【請求項５０】
前記第１のデバイスは、前記本体と前記第１のデバイスとの間に設けられた接着剤によって前記光学装置に結合される、請求項４７、４８又は４９に記載の光学装置。
【請求項５１】
前記空洞は、少なくとも部分的に接着剤で満たされる、請求項４４から５０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５２】
前記導波路は、レーザ刻印によって形成される、請求項４４から５１のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５３】
前記空洞は、前記本体の一部分のレーザ改質及びその後のレーザ改質部分の除去によって形成される、請求項４４から５２のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５４】
前記反射面は曲面状部分を含む、請求項４４から５３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５５】
前記反射面は、前記空洞の表面に設けられた反射材料を含む、請求項４４から５４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５６】
前記空洞は、前記反射面の製造中に前記反射面の材料が前記界面に接触するのを防ぐためのバリアを前記本体の一部分が提供するように成形される、請求項４４から５５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５７】
前記空洞は、前記界面を含む前記空洞の側面が前記空洞への開口部を含む前記本体の表面に対してある角度をなすように成形される、請求項５６に記載の光学装置。
【請求項５８】
前記角度は９０度未満である、請求項５７に記載の光学装置。
【請求項５９】
前記本体の前記一部分は、前記界面の少なくとも一部が突出部の下の前記空洞内に位置するように、前記本体の表面の近位に前記突出部を画定する、請求項５６、５７又は５８に記載の光学装置。
【請求項６０】
光信号をルーティングするための光学装置の製造方法であって、
本体を提供することと、
前記光信号を案内するように構成される導波路を前記本体内に提供することと、
前記本体の空洞内に反射面を提供することと
を含み、
前記反射面は、前記本体と前記空洞との間の界面を通して前記導波路と前記空洞との間で前記光信号をルーティングするように構成され、
前記導波路及び界面は、前記光信号が前記界面を通して送信されることを可能にするために互いに対して位置合わせされる、方法。
【請求項６１】
第１のデバイスと第２のデバイスとの間でデータ搬送光信号を送信するために、請求項１から３１及び４４から５９のいずれか一項に記載の光学装置を使用すること又は請求項３２から４３及び６０のいずれか一項に従って製造された光学装置を使用することを含む、データ通信の方法。
【請求項６２】
前記光学装置内に設けられた導波路を通して前記データ搬送光信号を送信することを含み、前記第２のデバイスは、前記導波路を通して前記光信号を送信及び／又は受信するように動作する、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記光学装置の本体の空洞内の反射面における反射と前記光学装置の本体と前記本体の領域との間の界面における反射の少なくとも一方によって、前記導波路と前記第１のデバイスとの間で前記光信号をルーティングすることを含む、請求項６２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、限定されるものではないが、光通信システムなどのために光信号をルーティング又は操作するのに使用される光学装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトニックコンポーネントが、導波路又は光ファイバなどのルーティング構造又は光操作構造を用いて互いに光通信して提供されることができる。フォトニックコンポーネントは、このようなルーティング構造又は光操作構造を用いて他のフォトニックコンポーネントと光通信して提供される、ＶＣＳＥＬＳ、フォトダイオード、表面格子結合器などの送信コンポーネント及び／又は受信コンポーネントを含むことができる。ルーティング構造又は光操作構造は、例えば、光通信システムなどで使用されることができるように、フォトニックコンポーネント間の光信号の伝播を支援することができる。
【０００３】
一部のフォトニックコンポーネントは、所望の光路方向と直交する方向に光信号を送信又は受信することができる。一部の光学システムは、光信号が大きな角度、例えば９０度転向されるように、光信号のルーティングを必要とする場合がある。このルーティングは、光信号を導波路内に、又は任意の所望の方向に発射するために使用することができる。小さな設置面積（例えば、垂直に及び／又は水平に）で光信号のルーティングを提供し、標準的な光パッケージ内に統合することは、困難な場合がある。
【０００４】
従来の導波路プラットフォーム、例えば、リソグラフィにより画定されたガラス導波路又はポリマー導波路内でこれを達成するための多くのアプローチがある。これらのアプローチは、例えば、半導体式のウエハエッチング、又はバルク材料をダイシングする機械的ブレードを用いて、光信号を反射するためのマイクロミラー構造を製造することを含む。マイクロミラー構造は、例えば、９０度又は任意の所望の方向に光信号を反射するために使用することができる。
【０００５】
既知のアプローチは、それらが提供できる導波路及びミラー形状の配置において、及び／又は得られる反射の効率において制限される可能性があり、例えば、ビームの少なくとも一部がミラーに対して臨界角を下回り、それによって反射効率が制限される。リソグラフィにより形成された層状構造における導波路及び反射器の可能な配置に対する制限は、特により複雑な光通信又は電気光学回路に対する需要が高まるにつれて、重大な制約を表し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学装置、光学アセンブリ、及びそれらの製造方法が提供される。光学装置は、限定されるものではないが、光通信などのための光信号のルーティング又は操作に使用することができる。
【０００７】
光学装置、光学アセンブリ、及びそれらの製造方法は、比較的コンパクトな装置を提供しかつ／又は比較的コンパクトな装置と共に使用される、フォトニックコンポーネント（例えば、第１及び第２のデバイス）間の簡単な位置合わせを提供する、製造が比較的容易かつ／又は費用対効果が高い、光信号をルーティング又は操作するための柔軟性のある設計オプションを提供する、他のフォトニックコンポーネントとの統合及び／又は結合を可能にする、他のフォトニックコンポーネントと統合及び／又は結合するのに必要なコンポーネントの数を減らす、光損失を減少させる、更なる光学デバイスのためのスペースを提供するなどのうちの少なくとも１つであることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様によれば、光信号をルーティングするための光学装置が提供される。光学装置は、本体を含むことができる。本体は、材料から成ることができる。光学装置は、材料のレーザ改質によって本体内に形成された導波路を含むことができる。光学装置は、本体の材料よりも低い屈折率を有する領域を含むことができ、領域と導波路との間の界面を画定することができる。導波路及び界面は、導波路と界面との間で光信号をルーティングしかつ界面で光信号を反射するために互いに対して位置合わせされることができる。
【０００９】
導波路及び界面は、全内部反射を支援するために光信号が臨界角よりも大きい角度で界面に入射するように互いに対して位置合わせされることができる。
【００１０】
界面及び導波路の出口は、動作中に光信号が界面に到達する前に少なくともある程度まで発散するビームとして導波路の出口を出るように離されることができ、界面は、
ａ）ビームが実質的にビームの全幅にわたって臨界角よりも大きい角度で界面に入射する、
ｂ）実質的にビームの全幅にわたって界面で全内部反射が得られる
のうちの少なくとも１つであるように導波路に対して成形及び配向されることができる。
【００１１】
導波路の中心線は、本体を通って３つの直交方向に延びることができ、かつ／又は導波路は、本体を通る湾曲した経路をたどることができる。
【００１２】
少なくとも導波路の界面に近接する部分は、本体の少なくとも１つの表面に対して非平行であることができる。
【００１３】
本体は、少なくとも第１の表面と異なる第２の表面とを含むことができる。領域は、第１の表面から本体を通って延びることができる。界面は、光信号が第２の表面を通って本体に出入りするように配置されることができる。
【００１４】
第１の表面及び第２の表面は、対向する表面であることができ、任意選択で底面及び上面であるか又はその逆であることができる。
【００１５】
領域は空洞を含むことができる。空洞は、本体内に設けられることができる。
【００１６】
界面は、本体の材料又は本体の材料に取り付けられた層と空洞内の空気又は他のガス又は真空との間の界面を含むことができる。
【００１７】
導波路は、光信号が界面で反射される前に低い屈折率の領域を通って伝播しないように本体内に配置されることができる。
【００１８】
領域は、レーザ加工システムで材料を改質し、その後、改質された材料をエッチングによって除去することによって形成されることができる。
【００１９】
領域は、刃の付いた用具を使用して材料を除去することによって形成されることができる。
【００２０】
導波路及び界面は、光信号が本体の表面と導波路との間に画定されたビーム経路に沿っていずれかの方向又は両方の方向に伝播することを可能にするように構成されることができる。
【００２１】
界面は、表面と導波路との間の光信号を反射するように構成されることができる。
【００２２】
界面は、本体の表面に対して鋭角に配向されることができる。
【００２３】
界面は、光信号の特性を変更するために成形されることができる。特性は、光信号の発散、収束、ビーム形状、及び他の任意の特性のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２４】
界面は、凹面、凸面、非平面、曲面、アキシコン、フレネルレンズ、収差補正器、位相パターン又は位相形状、回折素子、及び他のビーム整形デバイスのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２５】
導波路及び界面は、光信号の特性が変更されるように構成されることができる。特性は、光信号の発散、収束、ビーム形状、及び他の任意の特性のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２６】
導波路及び界面は、それらの相対的な位置決め及び位置合わせが光信号の特性を変更するように構成されることができる。
【００２７】
界面及び導波路は、収束光信号、平行光信号又は発散光信号を形成するために光信号を変更するように構成されることができる。
【００２８】
光学装置は、光信号をルーティングするための複数の界面を形成する少なくとも１つの領域を含むことができる。
【００２９】
複数の界面は、本体内で光信号の伝播方向を変更するように構成されることができ、任意選択で、複数の界面は、光信号の伝播方向に横方向の変化をもたらすように構成されることができる。
【００３０】
導波路は、多モード導波路と単一モード導波路の少なくとも一方を含むことができる。
【００３１】
光学装置は、複数の導波路と少なくとも１つの界面とを含むことができる。複数の導波路は、複数の導波路を通る複数の光信号の伝播を支援することができる。
【００３２】
光学装置は、光信号を操作するために本体内又は本体上に配置された少なくとも１つの光学コンポーネントを含むことができる。
【００３３】
少なくとも１つの光学コンポーネントはビーム整形デバイスを含むことができ、任意選択で、ビーム整形デバイスはレンズを含むことができる。
【００３４】
少なくとも１つの光学コンポーネントは、フィルタを含むことができる。
【００３５】
光学装置は、界面の表面上にコーティングを含むことができ、任意選択で、コーティングは金属コーティングを含むことができる。
【００３６】
光学装置は、第１のデバイス及び第２のデバイスの少なくとも一方を含むことができる。第１のデバイスは、界面を通して光信号を送信及び／又は受信するように動作することができる。例えば、界面は、光信号を反射して、光信号が本体を通って導波路と第１のデバイスとの間を伝播することを可能にすることができる。第２のデバイスは、導波路を通して光信号を送信及び／又は受信するために、導波路に結合されることができる。したがって、界面は、第１のデバイスと第２のデバイスとの間で光信号を案内するように作用することができる。
【００３７】
光学装置は、本体に光信号を送信することと本体からの光信号を受信することの少なくとも一方のために本体に結合された少なくとも１つのフォトニックコンポーネントを含むことができ、任意選択で、少なくとも１つのフォトニックコンポーネントは、検出器、レーザ、半導体デバイスのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００３８】
一態様によれば、光学アセンブリが提供される。光学アセンブリは、本明細書に記載の任意の態様、実施例又は実施形態の光学装置と、第１のデバイス及び第２のデバイスの少なくとも一方とを含むことができ、第１のデバイス及び第２のデバイスは、第１のデバイスと第２のデバイスとの間で光信号を通信するように構成される。
【００３９】
第１及び第２のデバイスは、少なくとも１つのフォトニックコンポーネントを含むことができ、任意選択で、少なくとも１つのフォトニックコンポーネントは、検出器、レーザ、半導体デバイスのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４０】
一態様によれば、光信号をルーティングするための光学装置の製造方法が提供される。方法は、材料から成る本体を提供することを含むことができる。方法は、材料のレーザ改質によって本体内に導波路を形成することを含むことができる。方法は、本体の材料よりも低い屈折率を有する領域を形成するために材料を改質することを含むことができる。領域は、領域と導波路との間の界面を画定することができる。導波路及び界面は、導波路と界面との間で光信号をルーティングしかつ界面で光信号を反射するために互いに対して位置合わせされることができる。
【００４１】
方法は、レーザ加工システムで本体を改質し、その後、改質された材料をエッチングによって除去することによって、領域を形成することを含むことができる。
【００４２】
方法は、導波路及び領域を同じレーザ加工ステップで形成することを含むことができる。
【００４３】
方法は、刃の付いた用具を用いて領域を形成することを含むことができる。
【００４４】
方法は、レーザアブレーション、レーザ加工、ウェットエッチング、ドライエッチング、イオンビームミリングのうちの少なくとも１つを行うように構成された材料除去システムを用いて領域を形成することを含むことができる。
【００４５】
方法は、材料のレーザ改質によって本体内に複数の導波路を形成することを含むことができる。
【００４６】
方法は、本体内に複数の領域を形成することを含むことができる。導波路を形成することは、本体内に１次元導波路、２次元導波路、又は３次元導波路のうちの少なくとも１つを形成することを含むことができる。
【００４７】
方法は、界面の少なくとも１つの特性を変更するために界面を処理することを含むことができる。界面を処理することは、界面を平滑化することを含むことができ、任意選択で、平滑化は、火炎研磨、ＣＯ２レーザ研磨、エッチングのうちの少なくとも１つを含むことができる。界面を処理することは、界面を金属でコーティングすることを含むことができる。
【００４８】
方法は、光学装置を少なくとも１つのフォトニックコンポーネントに結合することを含むことができ、任意選択で、少なくとも１つのフォトニックコンポーネントは、検出器、レーザ、半導体デバイスのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４９】
一態様によれば、光信号をルーティングするための光学装置であって、
本体と、
本体内に設けられ、光信号を案内するように構成された導波路と、
本体の空洞内に設けられた反射面と
を含む光学装置が提供される。反射面は、本体と空洞との間の界面を通して導波路と空洞との間で光信号をルーティングするように構成されることができる。導波路及び界面は、光信号が界面を通して送信されることを可能にするために、互いに対して位置合わせされることができる。
【００５０】
反射面は、反射が（例えば、本体内ではなく）空洞内で生じるように、光信号を反射するように構成されることができる。反射面での光信号の反射は、光信号が、空洞を通して光信号を送信及び／又は受信するように動作するフォトニックコンポーネントなどのデバイスと導波路との間でルーティングされることを可能にする。言い換えると、反射面は、空洞を通して、任意選択で空洞への開口部を通して光信号を案内し、界面を通してデバイスと導波路との間の光通信を提供するように作用することができる。光信号の反射は、例えば、光信号が反射面で外部反射を受けることができるように、領域内に存在する接着剤などの任意の媒体から独立していることができる。
【００５１】
このような接着剤又は光学装置の製造に関与する他の任意の材料の存在は、接着剤が空気のような媒体よりも高い屈折率を有することがあるため、界面における反射特性の変化を引き起こす場合がある。光学装置の領域における接着剤の存在は、反射面の反射特性に大きな影響を与えない場合があり、反射面の反射特性は、（例えば、金属コーティングなどによる）外部反射に依存する場合がある。光信号のルーティングを提供するために外部反射を利用することは、フォトニックコンポーネントのようなデバイスと組み合わせた光学装置の構築に関連する製造時間、複雑さ及び／又はコストを低減することができ、かつ／又は光学装置の本体内の他のコンポーネントのための追加の空間を提供することができる。
【００５２】
反射面は、空洞内で光信号を反射することによって光信号をルーティングするように構成されることができる。
【００５３】
反射面は、導波路と空洞への開口部との間で光信号を案内するように構成されることができる。空洞への開口部は、本体の表面に形成されることができる。
【００５４】
反射面は、導波路と、例えば空洞への開口部を通して、光信号を送信及び／又は受信するように動作する第１のデバイスとの間の光信号の通信を提供するために、空洞内の光信号の伝播方向を変更するように構成されることができる。光学装置は、光信号を送信及び／又は受信するように動作する第１のデバイスをさらに含むことができる。
【００５５】
光学装置は、第１のデバイス及び第２のデバイスの少なくとも一方を含むことができる。第１のデバイス及び第２のデバイスは、それらの間で光信号を通信するように構成されることができる。第２のデバイスは、導波路を通して光信号を送信及び／又は受信するために、導波路に結合されることができる。反射面は、第１のデバイスと第２のデバイスとの間で光信号を案内するように作用することができる。第１のデバイス及び第２のデバイスの少なくとも一方は、フォトニックコンポーネントを含むことができる。
【００５６】
第１のデバイスは、第１のデバイスによって送信及び／又は受信される光信号が（例えば、反射面を通して第１のデバイスと界面との間で）空洞を通って伝播することができるように、少なくとも部分的に空洞の内部に配置されることができる。第１のデバイスは、第１のデバイスによって送信及び／又は受信される光信号が（例えば、反射面を通してかつ空洞への開口部を通して第１のデバイスと界面との間で）空洞を通って伝播することができるように、空洞の外側に配置されることができる。
【００５７】
反射面は、空洞の表面又は側面に設けられることができる。反射面は、界面に対して空洞の反対側にあるか、又は少なくとも部分的に界面に対して空洞の反対側を含むことができる。
【００５８】
第１のデバイスは、本体と第１のデバイスとの間に設けられた接着剤によって光学装置に結合されることができる。空洞への開口部を含む本体の表面は、光学装置を第１のデバイスに結合するために接着剤を受け入れることができる。
【００５９】
空洞は、少なくとも部分的に接着剤で満たされることができる。
【００６０】
導波路は、レーザ刻印によって形成されることができる。
【００６１】
空洞は、本体の一部分のレーザ改質及びその後の（例えば、選択エッチングなどによる）レーザ改質部分の除去によって形成されることができる。レーザ改質は、任意の形状の空洞を提供することができる。例えば、（レーザ改質部分の除去後に）結果として生じる空洞の表面は、曲面状部分などの任意の形状を含むことができる。
【００６２】
結果として生じる空洞の表面は、反射面を提供することができ、及び／又は反射面を提供するように適切に改質されることができる。結果として生じる表面の形状は、光信号の所望のビーム操作（例えば、フォーカス、デフォーカス、コリメート、ビーム整形など）を提供するように画定されることができる。
【００６３】
反射面は曲面状部分を含むことができる。曲面状部分は、例えば、光信号をフォーカス、デフォーカス、コリメート、ビーム整形するか又は他の方法で光信号の空間特性を変化させるための曲面鏡の機能を提供することができる。
【００６４】
反射面は、空洞の表面に設けられた反射材料を含むことができる。反射材料は、空洞の表面をコーティング（例えば、スピンコーティングなど）することによって提供されることができる。反射材料は、金、銀などの金属を含むことができる。
【００６５】
空洞は、本体の一部分が反射面の製造中に反射面の材料が界面に接触するのを防ぐためのバリアを提供するように成形されることができる。
【００６６】
空洞は、界面を含む空洞の側面が空洞への開口部を含む本体の表面に対してある角度をなす（傾斜する）ように成形されることができる。
【００６７】
空洞の側面の角度は、反射面が形成されるときにバリアの下の界面が反射面の材料によって直接コーティングされるのを防ぐ、表面のレベルのバリアを提供することができる。
【００６８】
空洞は、界面又は界面に平行な平面が、空洞への開口部を含む本体の表面と上記角度で交差するように成形されることができる。空洞は、側面又は側面に平行な平面が、空洞への開口部を含む本体の表面と上記角度で交差するように成形されることができる。側面と表面との交差の角度は、界面と表面との間に画定される角度と実質的に同じであるか又は異なることができる。例えば、角度が実質的に同じである場合、界面及び界面を含む側面は同じ平面内に位置することができ、又は、角度が異なる場合、界面及び側面の界面を含まない部分は同じ平面内に位置しないことができる。
【００６９】
角度は９０度未満であることができる。例えば、角度は、８５度、８０度、７５度、６５度、６０度、５５度、５０度、４５度、４０度、３５度、３０度のうちの少なくとも１つより小さいことができる。
【００７０】
本体の一部分は、界面の少なくとも一部が突出部の下の空洞内に位置するように、本体の表面の近位に突出部を画定することができる。
【００７１】
一態様によれば、光信号をルーティングするための光学装置の製造方法であって、
本体を提供することと、
光信号を案内するように構成される導波路を本体内に提供することと、
本体の空洞内に反射面を提供することと
を含む方法が提供される。反射面は、本体と空洞との間の界面を通して導波路と空洞との間で光信号をルーティングするように構成されることができる。導波路及び界面は、光信号が界面を通して送信されることを可能にするために、互いに対して位置合わせされることができる。
【００７２】
一態様によれば、本明細書に記載の任意の態様又は実施形態の光学装置を使用して、又は本明細書に記載の任意の態様又は実施形態に従って製造された光学装置を使用して、第１のデバイスと第２のデバイスとの間でデータ搬送光信号を伝送することを含むデータ通信方法が提供される。
【００７３】
方法は、光学装置内に設けられた導波路を通してデータ搬送光信号を送信することを含むことができる。第２のデバイスは、導波路を通して光信号を送信及び／又は受信するように動作することができる。
【００７４】
方法は、光学装置の本体の空洞内の反射面における反射と光学装置の本体と本体の領域との間の界面における反射の少なくとも一方によって、導波路と第１のデバイスとの間で光信号をルーティングすることを含むことができる。
【００７５】
光学装置及び／又は方法の少なくとも１つの特徴は、本明細書に記載された他の任意の光学装置及び／又は方法の任意の対応する特徴に取って代わることができる。光学装置及び／又は方法の少なくとも１つの特徴は、他の任意の光学装置及び／又は方法と組み合わせることができる。本明細書に記載された任意の光学装置及び／又は方法の任意の特徴への参照は、本明細書に記載された他の任意の光学装置及び／又は方法に関連して提供されることができる。本明細書に記載された任意の方法の任意の特徴は、本明細書に記載された任意の光学装置の一部として提供され、本明細書に記載された任意の光学装置に取って代わり、又は本明細書に記載された任意の光学装置と組み合わせることができ、かつ／又は本明細書に記載された任意の装置の任意の特徴は、本明細書に記載された任意の方法の一部として提供され、本明細書に記載された任意の方法に取って代わり、又は本明細書に記載された任意の方法と組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
添付の図面を参照して、例としてのみ説明が提供される。
【図１】一実施形態による光学装置の断面図である。
【図２】図１の光学装置を含む光学アセンブリの断面図である。
【図３】図１の光学装置の拡大断面図である。
【図４】更なる実施形態による光学装置の拡大断面図である。
【図５】別の実施形態による光学装置を含む光学アセンブリの断面図である。
【図６】更なる実施形態による光学装置を含む光学アセンブリの断面図である。
【図７】更なる実施形態による光学装置の断面図である。
【図８】別の実施形態による光学装置の断面図である。
【図９】更なる実施形態による光学装置の断面図である。
【図１０】別の実施形態による光学装置の断面図である。
【図１１】更なる実施形態による光学装置の断面図である。
【図１２】別の実施形態による光学装置の正面図である。
【図１３】更なる実施形態による光学装置の正面図である。
【図１４】一実施形態による光学アセンブリを製造するための様々なステップを示す。
【図１５】一実施形態による光学装置を製造するためのツールを概略的に示す。
【図１６】更なる実施形態による光学装置の断面図である。
【図１７】更なる実施形態による光学装置の断面図である。
【図１８】更なる実施形態による光学装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
図１は、光ビームの形態であり得る光信号１２をルーティングするための光学装置１０を示す。光学装置１０は、ガラスを含む本体１４を含むが、他の任意の適切な材料を使用することができる。導波路１６が、ガラスのレーザ改質によって本体１４内に形成される。導波路１６は、例えば、超高速レーザを用いてガラスにパターンを刻み込み、所望の導波路構造（例えば、１次元、２次元又は３次元導波路構造）を形成することにより形成されることができる。導波路１６は、任意の適切な形態、例えば、単一モード導波路、多モード導波路などで提供されることができる。
【００７８】
また、本体１４には、本体１４よりも低い屈折率を有する領域１８が形成される。本実施形態では、領域１８は、ガラスよりも低い屈折率を有するガス／空気で満たされる。領域１８は、本体１４の表面２２から領域１８の底部３４（例えば、領域１８の表面２２から最も遠い部分）まで本体１４を部分的に貫通して鋭角に延びる管状の空洞２０の形態である。しかし、当然のことながら、領域１８は、例えば、開口部、穴、溝のような空洞などの任意の形態を取ることができる。
【００７９】
領域１８は、ガラスを改質するために（すなわち、バルクガラスに対してその構造特性を変更するために）レーザ、例えば超高速レーザを使用することによって形成され、その後、改質されたガラスを除去するためにエッチングされる。改質されたガラスは、エッチングに対する耐性が低く、したがって、バルクの未改質ガラスよりも高速でエッチングされて領域１８を形成する。レーザを使用してエッチングされる領域１８の任意の所望の形状を画定することによって、領域１８は、要件に応じて任意の所望の形状とすることができる。
【００８０】
領域１８は、領域１８と導波路１６との間の界面２４を画定する。前述のように、導波路１６及び領域１８の両方は、任意の所望の方法で形成されることができる。本実施形態では、領域１８は、平面でありかつ表面２２に対して鋭角である界面２４を含む。本体１４を通って伝播し、界面２４に入射する光信号１２は、界面２４で（例えば、全内部反射によって）反射されることができる。導波路１６及び界面２４は、それらの相対的な位置合わせによって光信号１２が界面２４と導波路１６との間でルーティングされることが可能になるように形成されることができる。本実施形態では、少なくとも導波路１６の界面２４に近接する部分（この場合、導波路１６の出口／入口は界面２４に最も近く、したがって界面２４に近接する）は、表面２２に対して非平行である。一実施形態では、界面に最も近い導波路１６の出口／入口は、導波路１６から／への光信号１２の出力／入力を制御するように構成されたビーム整形素子を含むことができる。ビーム整形素子は、光信号１２を制御するためのテーパー状要素、周期的に分割された導波路、又は他の任意のビーム整形素子を含むことができる。ビーム整形素子は、光信号１２のビーム発散（例えば、導波路１６から出力又は導波路１６に結合されるビーム）を増加又は減少させるか、さもなければ、光信号１２が導波路１６から出力又は導波路１６に結合される方法を制御することができる。
【００８１】
要件に応じて、光信号１２は、（ｉ）表面２２を通して本体１４に入り、本体１４の一部を通って伝播し、導波路１６を通って伝播するために界面２４で導波路１６に向かって反射される、（ｉｉ）導波路１６を通して本体１４に入り、本体１４の一部を通って伝播し、表面２２を通って本体１４を出るために界面２４で表面２２に向かって反射される、のいずれか又は両方であることができる。したがって、光信号１２は、図１の破線矢印によって示されるように、光学装置１０を通っていずれかの方向又は両方の方向に伝播し得る。
【００８２】
図２に示されるように、光学装置１０は、フォトニックコンポーネント２６’（例えば、レーザ、半導体デバイスなど）が別のフォトニックコンポーネント２６（例えば、検出器、半導体デバイスなど）に結合されることを可能にし、導波路１６及び界面２４によって画定される光信号１２経路を通してそれらの間の光通信を提供することができる。フォトニックコンポーネント２６は第１のデバイスの一例であり、フォトニックコンポーネント２６’は第２のデバイスの一例である。光学装置１０は、フォトニックコンポーネント２６、２６’を互いに結合して、本体１４内に任意の所望の光信号１２経路を形成する能力により比較的コンパクトであり得る光学アセンブリ２８を形成することができる。光学装置１０は、フォトニックコンポーネント２６、２６’間に直接光結合を提供するように構成されることができる。このような配置は、フォトニックコンポーネント２６、２６’間の光信号１２経路の長さを最小化することができ、光学アセンブリ２８が比較的小さな設置面積を有することを可能にする。代わりに又は加えて、光学装置１０は、フォトニックコンポーネント２６、２６’の間の簡単な位置合わせを提供する、製造が比較的容易かつ／又は費用対効果が高い、光信号１２をルーティング又は操作するための柔軟性のある設計オプションを提供する、他のフォトニックコンポーネント２６との統合及び／又は結合を可能にする、他のフォトニックコンポーネント２６、２６’と統合及び／又は結合するのに必要な部品（例えば、光ファイバー、レンズなど）の数を減らす、光学的損失を減少させる、更なる光学デバイスのためのスペースを提供するなどのうちの少なくとも１つであることができる。
【００８３】
図３は、図１の光学装置１０の一部の拡大図を示す。導波路１６及び界面２４は、導波路１６の出口２９から送信される光信号１２が、ガラスの屈折率と領域１８内の空気の屈折率との比によって定められる臨界角θcよりも大きい入射角θiで界面２４に向けられるように、本体１４内に形成される。このような構成では、光信号１２は全内部反射される。大きな転向角（例えば、９０度又は他の大きな転向角）が必要とされる場合、光信号１２の全内部反射は、例えば、光信号１２の方向を（例えば、曲げ損失などにより）９０度だけ変化させる曲げを組み込んだ導波路に比べて、反射時の光損失を低くすることができる。当然のことながら、光信号１２が図３に示される方向とは反対方向に伝播する場合、出口２９は、導波路１６の入口を画定することができる。
【００８４】
図４は、図３の実施形態よりも導波路１６の出口２９が界面２４からさらに離れている実施形態による別の光学装置１０を示す。３つの破線は、光信号１２のための様々な可能なビーム経路を示す（それぞれの示されたビーム経路は同じ発散光ビームの一部を形成する）。光信号１２は、光信号１２のいくつかの部分が臨界角を超えて、臨界角で、又は臨界角未満で界面２４に入射するように発散する。光信号１２の１つの発散部分は、界面２４に入射せず、表面２２を通って出る。光信号１２の別の発散部分は、臨界角未満で界面２４に入射し、実質的に領域１８内に伝播する。したがって、光信号２４の発散部分は、電力損失を受けるか、又は界面２４に入射しない可能性がある。したがって、導波路１６の出口２９から送信される任意の光信号２４の発散は、導波路１６と界面２４との間の相対的な離間を設計する際の要因となり得る。光信号２４が界面２４に入射するときに発散又は収束する場合、界面２４に入射する角度の範囲が存在し得る。界面２４の臨界角によっては、光信号２４の一部は、界面２４から（例えば、全内部反射によって）反射されない場合がある。光学装置１０を設計する際に、導波路１６と界面２４との間の間隔、臨界角、光信号２４の発散／収束、導波路１４と界面２４との間の相対角度のうちの少なくとも１つを考慮する必要がある場合がある。
【００８５】
図５は、装置１０と同様の機能を有する一実施形態による別の光学装置１１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図１から図４の光学装置１０に比べて１００だけ増分される。更なる特徴については後述する。
【００８６】
図２の（フォトニックコンポーネント２６に結合される）表面２２から延びる領域１８の代わりに、本実施形態では、領域１１８が本体１１４の別の表面（本実施形態では、表面２２の反対側の非接触表面１２３）から本体１１４内の適切な位置まで延びている。領域１１８は、本体１１４を部分的に通って非接触表面１２３から垂直に延びる管部分１２０と、本体１１４を通って管部分１２０から鋭角に延びる更なる管部分１２１とを含む。更なる管部分１２１（鋭角の）は、装置１０に関して説明したのと同じ方法で、導波路１１６へ／から光信号１１２を反射／ルーティングするための界面１２４を含む。本実施形態では、少なくとも導波路１１６の界面１２４に近接する部分（この場合、導波路１６の出口／入口は界面１２４に最も近く、したがって界面１２４に近接する）は、表面１２２及び１２３に対して非平行である。フォトニックデバイス１２６’（第２のデバイスの一例）は、導波路１１６を通して光信号１１２を送信及び／又は受信するために導波路１１６に結合される。
【００８７】
当然のことながら、領域１１８は、例えば、開口部、穴、溝などの任意の形態を取ることができ、図５に示されるように異なる角度で延びる異なる部分１２０、１２１を含んでも含まなくてもよい。例えば、図６は、図５の装置１１０に類似する一実施形態による別の光学装置１１０ａを（図５と異なる構成要素を除いて同じ符号で）示す。図５とは対照的に、光学装置１１０ａは、１つの管部分１２０ａのみを有する領域１１８ａを含む（すなわち、図５とは異なり、領域１１８ａは、２つの管部分を有さない）。領域１１８ａは、領域１８が表面２２から鋭角に延びる図１から図４の実施形態と同様に、表面１２３から鋭角に延びる（ただし、表面１２３は非接触表面である）。領域１８、１１８、１１８ａは、例えば、コーティング又は研磨などの工程が領域１８、１１８、１１８ａの表面（例えば、内面など）で行われることを可能にするために、ミラー（すなわち、界面２４によって）及びアクセスチャネルを提供するとみなすことができる。当然のことながら、領域１８、１１８、１１８ａの対向する表面は、図１から図６に示されるように必ずしも互いに平行である必要はない。むしろ、例えば、図７から図１１に示され、本明細書に記載されるように、領域１８、１１８、１１８ａの表面間に任意の適切な関係を提供することができる。
【００８８】
非接触表面１２３から延びる領域１１８、１１８ａを設けることにより、光学アセンブリ１２８の組み立てに関わる接着剤又は他の物質（例えば、溶剤など）が領域１１８に入ることなく、フォトニックコンポーネント１２６（第１のデバイスの一例）を表面１２２に接着させるか又は表面１２２に近接して配置することが可能になる。このような材料を入れるように設計されていない限り、領域１８、１１８、１１８ａに入る任意の材料（例えば、気体、液体、固体）は、界面２４、１２４に悪影響を与え、界面２４、１２４の反射特性を変化させる可能性がある。特定の場合において、材料は、本体１４、１１４と領域１８、１１８、１１８ａとの間の屈折率比を臨界角が増加する程度まで減少させることがある（これは、光学装置１０、１１０を通る光信号１２、１１２の不適切な又は非効率なルーティングを引き起こす恐れがある）。当然のことながら、非接触表面１２３である表面１２３への言及は、必ずしも表面２２、１２２がフォトニックコンポーネントをそれに接着させるか又はそれに近接して配置することを可能にするように構成可能な接触表面であることを意味しない。表面１２２からではなく、いわゆる非接触表面１２３から延びる領域１１８、１１８ａの提供は、例えば、アセンブリ１２８の一部を形成する１つ又は複数のフォトニックコンポーネント１２６、１２６’がさもなければ悪影響を受けるか又は表面２２、１２２に近接して接着又は配置することが難しい恐れがある場合に、光学装置１１０、１１０ａの特定の構成の制約を低減することができる。
【００８９】
図７は、装置１０と同様の機能を有する一実施形態による別の光学装置２１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図１から図４の光学装置１０に比べて２００だけ増分される。更なる特徴については後述する。
【００９０】
装置２１０は、界面２２４が非平面であるように成形される領域２１８を含む。本実施形態では、界面２２４は、導波路２１６から界面２２４に入射する光信号２１２が本体２１４の表面２２２よりも上で本体２１４の外部に位置する焦点２３０に反射（及び集束）されるように成形される（本実施形態では凹面である）。図７に示されるように、導波路２１６の出口２２９は、光信号２１２の焦点２３０が界面２２４から距離ｄ２だけ離間するように、界面２２４から距離ｄ１だけ離間する。本実施形態では、距離ｄ２はｄ１未満である。このような構成は、ＶＣＳＥＬ、格子結合器などのような発散コンポーネントへの光結合を高めることができる。導波路２１６、界面２２４、及び表面２２２の間に所定の光学配置を提供することにより、（例えば、光信号２１２の収束、発散、ビームウエストサイズ、焦点スポットサイズなどを制御するべく）光学装置２１０の光信号出力又は光信号入力のための最適な結合のために光学装置２１０を調整することが可能であり得る。例えば、ＶＣＳＥＬのような発散光信号源を含むフォトニックコンポーネントは、光信号２１２を導波路２２９に結合するために出力光信号が最適に整列される（かつ収束する）ように、表面２２２に光学的に結合されることができる（出口２２９は、本実施形態では光入力を定めることができる）。当然のことながら、光学装置２１０は、光学装置２１０に結合されたフォトニックコンポーネントの特定の構成に応じて、光信号２１２が導波路２１６を通っていずれかの方向又は両方の方向に伝播できるように構成されることができる。
【００９１】
図８は、例えば、発散、平行又は収束の光信号ビーム特性を有するフォトニックコンポーネント間の光結合を可能にするために、装置２１０と同様の機能を有する一実施形態による別の光学装置３１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図７の光学装置２１０に比べて１００だけ増分される。更なる特徴については後述する。
【００９２】
図７とは対照的に、図８の導波路３１６及び界面３２４は、光信号３１２が界面３２４から表面３２２への反射の際にコリメートされる（又は、反対方向に伝播する場合、導波路３１６に向かって反射されると収束する）ように構成される。当然のことながら、光学装置３１０は、光学装置３１０に結合されたフォトニックコンポーネントの特定の構成に応じて、光信号３１２が導波路３１６を通っていずれかの方向又は両方の方向に伝播できるように構成されることができる。
【００９３】
図９は、界面３２４を使用して光信号３１２をコリメートすることができるという点で図８の光学装置３１０と同様の一実施形態による別の光学装置３１０ａを示す（ただし、当然のことながら、界面３２４は、光信号３１２をコリメートしてもしなくてもよい）。必要に応じて同じ符号を使用する。異なる／追加の特徴は、文字「ａ」を含む符号によって区別される。光学装置３１０ａは、光信号３１２ａを操作するために本体３１４上（すなわち、表面３２２上）に配置された光学コンポーネントを含む。本実施形態の光学コンポーネントは、表面３２２の真上の焦点３３０ａに光信号３１２を集束させるためのレンズ３３２ａの形態のビーム整形デバイスを含む。光学装置３１０ａは、図７の光学装置２１０と同様の機能を提供することができる。レンズ３３２ａは、自由空間光学コンポーネントであることができ、又は本体３１４の一部として提供されることができる。当然のことながら、レンズ３３２ａは、代替的に本体３１４内に配置される（例えば、本体３１４に埋め込まれるなど）か又は他の方法で本体３１４内又は本体３１４上に提供されることができる。さらに、当然のことながら、異なる機能（例えば、フィルタリングなど）を行うために（レンズ３３２ａに加えて又は代わりに）他の光学コンポーネントを提供することができる。光学コンポーネントは、自由空間光学コンポーネントとして定義されることができ、又は本体３１４の一部として提供されるか又は本体３１４と一体化されることができる。
【００９４】
図１０は、例えば、発散、平行又は収束の光信号ビーム特性を有するフォトニックコンポーネント間の光結合を可能にするために、装置３１０と同様の機能を有する一実施形態による別の光学装置４１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図８の光学装置３１０に比べて１００だけ増分される。更なる特徴については後述する。
【００９５】
図１０において、光学装置４１０は、横方向にずらされかつ横方向に間隔を置いて配置された２つの導波路４１６、４１７を含む本体４１４を含み、２つの導波路４１６、４１７は、光信号４１２を２つの導波路４１６、４１７の間に向けるように構成された２つの領域４１８、４１９によって光学的に結合される。領域４１８は、本体４１４の第１の表面４２２から本体４１４を部分的に貫通して延びる。領域４１９は、本体４１４の第２の表面４２３から本体４１４を部分的に貫通して延びる。第１及び第２の表面４２２は、本体４１４の反対の表面である。領域４１８、４１９は互いに対向し、向かい合っている。各領域４１８、４１９は、界面４２４、４２５からの反射の際に光信号４１２の発散特性を変化させるように動作可能な凹面を含む界面４２４を含む。界面４２４、４２５は、光信号４１２が界面４２４、４２５の間を伝播できるように互いに向かい合っている。本実施形態では、導波路４１６は、発散光信号４１２を界面４２４に向けて送信し、界面４２４は、光信号４１２を変化させて、光信号４１２の全体的な伝播方向に垂直に、他方の領域４１９の界面４２５に向かって伝播する平行光ビーム４１２’を形成する。本実施形態では界面４２４と形状が同一である界面４２５は、平行光信号４１２’を変化させて、導波路４１７を伝播させるために導波路４１７に向かって平行光信号４１２’に概ね垂直な方向に伝播する収束光信号４１２”を形成する。
【００９６】
光学装置４１０は、光信号４１２の横方向の移動（例えば、垂直、水平など）を提供することができ、それにより、さもなければ曲げ損失を誘発する恐れがある単一の導波路における鋭い曲げを提供する必要を回避することができる。加えて又は代わりに、光学装置４１０内に光学的特徴を提供することが不可能であるか、又は光学装置４１０内に光学的特徴を提供するための空間が限られている場合がある。２つの領域４１８、４１９を提供することは、本体４１４内に提供される他の光学的特徴又は光学デバイスのための空間を提供することができ、又は光学装置４１０内の光学レイアウトの設計に関して少なくとも柔軟性を提供することができる。当然のことながら、光学装置４１０は、光学装置４１０に結合されたフォトニックコンポーネントの特定のタイプ又は構成に応じて、光信号４１２が導波路４１６、４１７を通っていずれかの方向又は両方の方向に伝播できるように構成されることができる。
【００９７】
図１１は、図１０の光学装置４１０に類似する一実施形態による別の光学装置４１０ａを示す。必要に応じて同じ符号を使用する。異なる／追加の特徴は、文字「ａ」を含む符号によって区別される。光学装置４１０ａは、光信号４１２ａを操作するために本体４１４内に配置された光学コンポーネントを含む。本実施形態の光学コンポーネントは、フィルタ４３２ａ（例えば、光信号４１２を光学的にフィルタリングするための薄膜フィルタなど）を含む。フィルタ４３２ａは、その中にフィルタ４３２ａを受け入れるための空間が本体４１４内に形成された後に、本体内に配置されることができる。空間は、本明細書に記載されるように、領域４１８が形成される方法と同一又は類似の方法で形成されることができる。当然のことながら、フィルタ４３２ａは、代わりに本体３１４上に配置される（例えば、少なくとも１つの導波路４１６、４１７の入口／出口に設けられる）ことができ、又は他の方法で本体４１４内又は本体４１４上に設けられることができる。当然のことながら、フィルタ４３２ａは、所定の位置に（例えば、恒久的に）固定されることができるか、又は異なるフィルタ４３２ａ又は他の光学コンポーネントがフィルタ４３２ａのための空間内に配置されることを可能にするように変更可能であることができる。さらに、当然のことながら、異なる機能（例えば、ビーム整形、集束、デフォーカスなど）を実行するために、（フィルタ４３２ａに加えて又はその代わりに）他の光学コンポーネントを設けることができる。光学コンポーネントは、自由空間光学コンポーネントとして定義されることができ、又は本体４１４の一部として提供されるか又は一体化されることができる。
【００９８】
図１２は、一実施形態による別の光学装置５１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図１の光学装置１０に比べて５００だけ増分される。図１の断面図は、光学装置５１０の断面図（繰り返しを避けるためにここでは示されていない）と同一である。しかしながら、光学装置５１０の表面５２２の正面図が、光学装置５１０と光学装置１０との間のいくつかの違いを示す図１２によって提供される。更なる特徴については後述する。
【００９９】
光学装置５１０は、横方向に間隔を置いて配置された複数の導波路５１６（本実施形態では３つの導波路５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ）と、横方向に間隔を置いて配置された複数の領域５１８（本実施形態では３つの領域５１８ａ、５１８ｂ、５１８ｃ）とを含む。各導波路５１６ａ〜５１６ｃは、光信号５１２ａ〜５１２ｃがそれぞれ対応する領域５１８ａ〜５１８ｃのそれぞれの界面５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃによって表面５２２又はそれぞれの導波路５１６ａ〜５１６ｃに個別に反射されるように、それぞれの光信号５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃを送信及び／又は受信するように動作可能である。光学装置５１０の本体５１４内に設けられた部分は点線で表される。光信号５１２ａ〜５１２ｃの伝播方向は、それぞれの光信号５１２ａ〜５１２ｃを反射するそれぞれの界面５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ上の位置を指す破線の矢印で表される。それぞれの界面５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ上の各位置は、光信号５１２ａ〜５１２ｃが表面５２２から出る場所を表す点を含む。領域５１８ａ〜５１８ｃに関連する円形の実線は、表面５２２における領域５１８ａ〜５１８ｃの開口部を示す。光学装置５１０は、ここでは複数のフォトニックコンポーネント（図示せず）が少なくとも１つの他のフォトニックコンポーネント（図示せず）に結合されることを可能にすることができる。例えば、３つのフォトニックコンポーネントが、３つの光信号５１２ａ〜５１２ｃを送信及び／又は受信するように動作可能であり得る。光学装置５１０は、任意の望ましい方法で少なくとも１つの光信号をルーティングするという点で柔軟性を提供することができる。
【０１００】
図１３は、図１２の光学装置５１０に類似する一実施形態による別の光学装置５１０ａを示す。必要に応じて同じ符号を使用する。３つの別個の領域（５１８ａ、５１８ｂ、５１８ｃ）を示す図１２の実施形態とは対照的に、本体５１５の一方の側面５１５ａから他方の側面５１４ｂまで延びる１つの領域５１８のみが存在する。本実施形態では、領域５１８は、側面５１５ａ、５１５ｂの間の領域５１８が、図１３の高い位置から見たときに導波路５１６ａ〜５１６ｃに対して垂直になるように、本体５１４を横切って横方向に延びる。領域５１８は、本体５１４を貫通しかつその全長に沿って平面である単一の界面５２４を画定するスロット又は溝を画定することができる。なお、光学装置５１０ａの本体５１４内に設けられた部分は点線で表される（図１の底部３４と同様の領域５１８の底部５３４を含む）。光信号５１２ａ〜５１２ｃの伝播方向は、それぞれの光信号５１２ａ〜５１２ｃを反射する界面５２４上の位置を指す破線の矢印で表される。それぞれの界面５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ上の各位置は、光信号５１２ａ〜５１２ｃが表面５２２から出る場所を表す点を含む。当然のことながら、領域５１８は、界面５２４が界面５２４で反射される複数の光信号に対する共通の界面であるように、任意の適切な形態を取ることができる。例えば、領域５１８は、側面５１８ａから５１８ｂまで延びる溝の形態でなくてもよい。領域５１８は、領域５１８の界面５２４が複数の光信号に対する共通の界面であるように、任意の適切な形状を有しかつ／又は任意の適切な方法で本体５１４内に又は本体５１４を通って延びることができる。
【０１０１】
図１４は、光学装置１０及び光学アセンブリ２８を製造するための工程ステップを示す。第１のステップ４０において、本体１４を提供する。第２のステップ４２において、レーザ加工を用いて本体１４を改質し、少なくとも１つの導波路１６を提供する。第３のステップ４４において、レーザ加工を用いて本体１４を改質し、本体１４の少なくとも１つの領域１８を画定する。次いで、被エッチング材を提供して本体１４の改質された部分をエッチングし、少なくとも１つの領域１８を提供する（それにより少なくとも１つの界面２４を形成する）。第３のステップ４４に加えて又はその代わりに、ステップ４６は、刃の付いた用具を使用して本体１４の一部を除去し、本体１４の少なくとも１つの領域１８を提供することを含むことができる。ステップ４４、４６に加えて又はその代わりに、別のステップ４８の一部として、レーザアブレーション、レーザ加工、ウェットエッチング、ドライエッチング、イオンビームミリングなどのうちの少なくとも１つを用いて、本体１４の少なくとも１つの領域１８を形成することができる。ステップ４４、４６、４８のいずれかを単独で又は組み合わせて使用して、少なくとも１つの領域１８を提供することができる。
【０１０２】
更なるステップ５０において、少なくとも１つの導波路１６及び少なくとも１つの領域１８を含む光学装置１０を提供する。更なるステップ５２において、少なくとも１つのフォトニックコンポーネント２６、２６’を（例えば、取り付け、接着などによって）光学装置１０に結合し、光学アセンブリ２８を形成する。当然のことながら、これらの工程ステップは、本明細書に記載された任意の光学装置１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０の製造及び／又は任意の関連する光学アセンブリの製造に適用可能である。
【０１０３】
図１５は、本明細書に記載するように少なくとも１つの導波路１６がレーザ改質によって形成される光学装置１０を製造するためのツール６０を示す。図１５はまた、領域１８を形成するための方法／システムの３つの実施形態（図１５の右側の上部から下部へのオプション（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を参照）を示す。
【０１０４】
ツール６０は、本体１４を保持及び／又は移動するための支持体６２と、（例えば、少なくとも１つの導波路１６を形成しかつ／又は少なくとも１つの領域１８を画定するために）少なくとも１つのレーザ加工ステップを実行するためのレーザ加工ツール６４とを含む。レーザ加工ツール６４は、レーザビーム６６（動かされても動かされなくてもよい）を生成するための超高速及び／又は短パルス及び／又は超短パルスレーザ（又は本体１４の材料を改質するための他の任意の適切なレーザ）を含む。レーザビーム６６の焦点６８は、（例えば、レーザビーム６６及び／又は本体１４が互いに対して動かされるとき、又はレーザビーム６６及び／又は本体１４が静止している間に）本体１４を構造的及び／又は化学的に改質し、本体１４の改質された部分を形成することができる。
【０１０５】
導波路及び／又は領域を生成するために使用されることができるレーザ加工技術の例は、国際公開第２００８／１５５５４８号及び国際公開第２０１１／１５４７０１号に記載されており、それらの内容は、参照により本明細書に含まれるものとする。
【０１０６】
少なくとも１つの導波路１６及び少なくとも１つの領域１８の形成は、同じレーザ加工ステップで行うことができ、これは、少なくとも１つの導波路１６と少なくとも１つの領域１８との間の位置合わせにおける誤差を制御又は低減するのに役立ち得る。代わりに、少なくとも１つの導波路１６及び少なくとも１つの領域１８は、別々のステップで形成されることができる。本明細書に記載された実施形態では、領域１８は、本体１４の表面から延びる。しかし、当然のことながら、領域１８は、任意の適切な方法で提供されることができる。
【０１０７】
図１５の右上の実施形態（ｉ）では、示されたシステムは、レーザ加工ツール６４による画定された領域１８の改質後に領域１８を形成する。本実施形態では、本体１４の表面に設けられた被エッチング材７２（例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、フッ化水素（ＨＦ）など）を用いて、画定された領域１８をエッチングすることができる。レーザ加工に続くＫＯＨを用いたエッチングプロセスの例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２５５（２００９）、ｐｐ  ９７５８−９７６０、Ｍａｔｓｕｏらの「ＫＯＨの水溶液によるパイレックス（登録商標）ガラスのフェムト秒レーザ支援エッチング」に記載され、その内容は参照によりその全体が本明細書に含まれるものとする。レーザ加工された領域１８は、領域１８のみがエッチング除去されるか、又は少なくとも本体１４の未改質の材料が領域１８の改質された材料よりも遅い速度でエッチング除去されるように、本体１４のバルク材料よりもエッチングに対する耐性が低いことができる。
【０１０８】
図１５の右中央の実施形態（ｉｉ）では、示されたシステムは、レーザ改質によって導波路１６が形成される前、形成される間、又は形成された後に領域１８を形成することができる。本実施形態では、少なくとも１つの領域１８は、ドリルビット、ダイヤモンドドリル、ダイヤモンドダイシングブレード、ナイフ、鋸、又は他の任意の適切な切断デバイスなどの刃の付いた用具７０を使用して形成されることができる。
【０１０９】
図１５の右下の実施形態（ｉｉｉ）では、示されたシステムは、レーザ改質によって導波路１６が形成される前、形成される間、又は形成された後のいずれかで領域１８を形成することができる。少なくとも１つの領域１８は、少なくとも１つの領域１８を形成するために本体１４の材料にレーザアブレーション、レーザ加工、ウェットエッチング、ドライエッチング、イオンビームミリングなどのうちの少なくとも１つを行うように構成された材料除去システム７４を用いて形成されることができる。
【０１１０】
当然のことながら、図示された実施形態（ｉ）から（ｉｉｉ）のシステム及び／又は方法はいずれも、領域１８を形成又は提供するために組み合わせられかつ／又は変更されることができる。さらに、当然のことながら、レーザ加工ツール６４は、領域１８を形成又は画定するために使用されてもされなくてもよい。図１５の実施形態（ｉ）では、レーザ加工ツール６４を使用して、（例えば、領域１８の材料を改質することによって）最初に領域１８を画定し、次にエッチングを用いて、画定された領域１８内の改質された材料を除去する。図１５の実施形態（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）では、領域１８からの材料の一掃又は除去は、導波路１６の形成とは無関係に行われることができる。しかし、当然のことながら、（例えば、レーザ加工ツール６４を用いた）領域１８のレーザ加工は、図１５に示された実施形態のいずれかと組み合わせて行うことができる。さらに、当然のことながら、レーザ加工ツール６４を使用して導波路１６及び領域１８を提供する場合、様々なレーザビームパラメータ（例えば、パルスエネルギー、照射時間、光ビームの焦点特性など）を使用して、本体１４の材料を改質して導波路１６及び領域１８を提供することができる（導波路１６及び領域１８のそれぞれが異なる構造特性及び／又は化学特性を有することができる）。
【０１１１】
図１６に示されるように、界面２４は、その少なくとも１つの特性を変更するように処理されることができる。図示の実施形態では、界面２４は、界面２４を処理するように構成された表面処理ツール７８によって改質される。一実施形態では、表面処理ツール７８は、火炎研磨、ＣＯ２レーザ研磨、エッチングなどのうちの少なくとも１つを行うことによって界面２４を平滑化するように構成されることができる。加えて又は代わりに、表面処理ツール７８は、例えば、界面２４の反射特性を向上させるために、界面を金属７６でコーティングするように構成されることができる。
【０１１２】
図１７は、それぞれ図７及び図８の装置２１０、３１０と同様の機能を有する一実施形態による別の光学装置６１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図７の光学装置２１０に比べて４００だけ増分される。更なる特徴については後述する。
【０１１３】
装置６１０は、光学装置６１０の本体６１４に形成された空洞６１８内に位置する反射面６８０を含む。空洞６１８と本体６１４との間に界面６２４が画定される。本体６１４は、レーザで刻まれた導波路６１６を含む。しかしながら、先の実施形態とは対照的に、導波路６１６及び界面６２４は、光信号６１２が界面６２４を通して送信されることができるように互いに対して位置決めされる。反射面６８０は、光信号６１２が送信される界面６２４に反射面６８０が面するように、空洞６１８の界面６２４側とは反対側に配置される。言い換えれば、反射面６８０は、反射が本体６１４内ではなく空洞６１８内で生じるように光信号６１２を反射するように構成される。反射面６８０での光信号６１２の反射により、光信号６１２は、導波路６１６と、空洞６１８を通して光信号６１２を送信及び／又は受信するように動作可能なフォトニックコンポーネント６２６を含む第１のデバイスとの間でルーティングされることが可能になる。更なるフォトニックコンポーネント６２６’（第２のデバイスの一例）が、導波路６１６を通して光信号６１２を送信及び／又は受信するために導波路６１６に結合される。空洞６１８は、先に記載した方法と同様に、例えば、レーザ刻印及びその後のエッチング又は他の任意の適切な方法によって形成されることができる。反射面６８０は、高い反射率を提供するために金属のようなコーティングを含む。本実施形態では、空洞６１８の表面は、反射面６８０を形成するようにコーティングされたときに、それぞれ図７及び図８の光学装置２１０、３１０に関して記載されたものと同様の曲面鏡の機能を提供する曲面状部分を含む。
【０１１４】
有利には、反射面６８０は、光信号６１２が導波路６１６とフォトニックコンポーネント６２６との間でルーティングされることを可能にし、本体６１４とフォトニックコンポーネント６２６の組み立てを支援することができる。本実施形態では、フォトニックコンポーネント６２６は、空洞６１８への開口部６１９を含む本体６１４の表面６２２に接着剤６８２を用いて結合される。接着剤６８２はまた、空洞６１８を少なくとも部分的に充填し、界面６２４に接触する場合がある。図１から図４に示されるような実施形態では、光学装置６１０の製造に関与するそのような接着剤又は他の任意の材料の存在は、接着剤が空気などの空洞１１８を通常占有する媒体よりも高い屈折率を有するため、界面における反射特性の変化を引き起こす可能性がある。光学装置６１０の空洞６１８内の接着剤６８２の存在は、全内部反射ではなく（例えば、金属コーティングなどによる）外部反射に依存する反射面６８０の反射特性に有意に影響しないことができる。したがって、光学装置６１０は、例えば、接着剤６８２又は他の材料が空洞６１８内に存在するときに反射面６８０における光学的損失を回避又は低減することによって、導波路６１６とフォトニックコンポーネント６２６との間の光信号６１２のルーティングを容易にすることができる。図５及び図６の光学装置１１０、１１０ａでは、接着剤６８２又は界面１２４の全内部反射特性に影響を与える他の材料に関する問題は、フォトニックデバイスが本体に結合されるときに接着剤が空洞１１８に入らないように本体１１４の異なる表面を通して（すなわち、表面１２２とは反対側に）空洞１１８を形成することによって克服される。本実施形態では、光学装置６１０は、（例えば、図５及び図６のものに比べて）空洞６１８のサイズを減少させることによって、製造時間、複雑さ及び／又はコストを減少させることができ、かつ／又は本体６１４内の他の構成要素のための追加の空間を提供することができる。
【０１１５】
図１８は、図１７の装置６１０と同様の機能を有する一実施形態による別の光学装置７１０を示す。同一又は類似の特徴に対する符号は、図１７の光学装置６１０に比べて１００だけ増分される。簡略化のために、すべての機能に符号が付いているわけではない。更なる特徴については後述する。
【０１１６】
空洞７１８内に反射面７８０を形成するステップ中に、界面７２４が、例えば、界面７２４を通る光信号７１２の送信に影響を与える可能性がある金属粒子でコーティングされる恐れがある。したがって、空洞７１８は、反射コーティングが界面７２４に到達するリスクを減らすように形成される。本実施形態では、空洞７１８は、反射面７８０の製造中に反射面７８０の材料が界面に接触するのを防ぐためのバリア７８４を本体７１４の一部分が提供するように成形される。詳細には、空洞７１８は、界面７２４を含む空洞７１８の側面が、空洞７１８への開口部７１９を含む本体７１４の表面７２２に対して角度θ（例えば、９０度未満）になるように成形される。界面７２４を含む空洞７１８の側面の角度により、バリア７８４を提供する本体７１４の一部分は、界面７２４の少なくとも一部が突出部の下の空洞７１８内に位置するように、本体７１４の表面７２２の近位に突出部を画定する。
【０１１７】
本明細書に記載される光学装置及び／又は方法には、様々な変更を加えることができる。光学装置のうちの１つの少なくとも１つの特徴は、方法における任意の対応する特徴に取って代わることができる。光学装置及び／又は方法の少なくとも１つの特徴は、他の任意の光学装置及び／又は方法と組み合わせることができる。
【０１１８】
例えば、界面及び／又は反射面は、（例えば、非対称形状を含む曲面を界面に提供することによって）非点収差ビームのような非ガウスビーム形状を生成するための任意の表面又は形状部分を含むことができる。このような構成は、非対称導波路などとの最適な光通信を提供するために、非点収差集束などを提供するために有用であり得る。代わりに又は加えて、（例えば、楕円形、円筒形、放物線形などを含む曲面を界面に提供することによって）他の任意のタイプのビーム。界面及び／又は反射表面は、ベッセルビーム発生などのためのアキシコン形状の面を含むことができる。界面及び／又は反射面は、集束ビームなどを効率的に生成するためのフレネルレンズ形状の面を含むことができる。界面及び／又は反射面は、位相パターン又は位相形状、回折素子などを含むことができる。したがって、位相パターン又は位相形状、回折素子などは、（例えば、少なくとも１つの入力光信号の反射／回折後に）１つ以上の出力光信号を生成することができる。
【０１１９】
本明細書における領域へのあらゆる言及は、空洞を指すことができる。同様に、本明細書における空洞へのあらゆる言及は、領域を指すことができる。
【０１２０】
任意の数の導波路及び／又は領域及び／又は空洞を、任意の所望の構成で提供することができる。少なくとも１つの領域及び／又は空洞によって形成される界面及び／又は反射面は、任意の所望の方法で少なくとも１つの光信号を反射するための任意の特定の構成を有することができる。同じ領域及び／又は空洞は、（例えば、異なる導波路からの）複数の光信号を反射するための同じ界面及び／又は反射面を含むことができる。
【０１２１】
当業者は、少なくとも１つのフォトニックコンポーネントのための光通信及び／又は光結合を提供するために、光学装置内に様々な光学設計を提供するための様々な可能性があることを理解するであろう。当業者はさらに、レーザ加工（及び任意選択でエッチング又は切断と組み合わせて）を用いて、本明細書に記載された導波路及び領域及び／又は空洞以外の光学デバイス又は光学構造を作ることができることを理解するであろう。
【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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