(57)【要約】光インターコネクト１００．３００、４００、５００、６００が、複数の光データ源１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５と、複数の光データ受信機１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５と、少なくとも１つのアラインメント光源１７０、３６０、４６０、６２５からの光学ビーム１７６、３３５、４３５、６５０を少なくとも１つのセンサ３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５に対して回折するように構成される回折光学素子１８６、３２０、４４０、６７０と、センサ３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５からの読み値に従って、光データ源１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５からの光学ビーム１２０、３４５、４４５、５７０、６５０を光データ受信機１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５と整列するように構成されるアラインメント素子とを有する。
2010531112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光データ源（１２５、１３０、１３５、２１０、２１０−１、２１０−２、５２５、５３０、５３５）と、
複数の光データ受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）と、
アラインメント光源（１７０、３６０、４６０、６２５）からの光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を少なくとも１つのセンサ（３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５）に対して回折するように構成される回折光学素子（１８６、３２０、４４０、６７０）と、
前記センサ（３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５）からの測定値に従って、前記光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）からの前記光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を前記光データ受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）と整列するように構成されるアラインメント素子とを備えることを特徴とする光インターコネクト（１００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項２】
前記複数の光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）のうちの隣接する光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）は、大きく異なる波長を有する光学ビーム（１２０、３４５、４４５、５７０、６５０）を放射するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光インターコネクト（１００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項３】
前記アラインメント光源（１７０、３６０、４６０、６２５）は、前記複数の光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）によって放射される波長とは大きく異なる波長において光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を放射するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光インターコネクト（１００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項４】
前記複数の光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）は第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）上に配置され、前記複数の光データ受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）は第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）上に配置され、
前記アラインメント光源（１７０、３６０、４６０、６２５）及び前記少なくとも１つのセンサ（３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５）は、前記第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）及び前記第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）のうちの一方の上に配置され、
前記回折光学素子（１８６、３２０、４４０、６７０）は、前記第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）及び前記第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）のうちの他方の上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光インターコネクト（１００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項５】
前記アラインメント素子はアクチュエータ（１０２、１０３、３６５、４６５、５０１、６１５）を含むことを特徴とする請求項１に記載の光インターコネクト（１００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項６】
複数の光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）を有する第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）と、
複数の光データ受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）を有する第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）と、
前記第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）と前記第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）との間に配置される第３の回路基板（４８０）であって、前記複数の光データ源（１２５、１３０、１３５、５２５、５３０、５３５）からの光学ビーム（１２０、３４５、４４５、５７０、６５０）を前記複数の光データ受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）に合焦するように構成されるレンズ（４８５）を有する第３の回路基板と、
少なくとも１つのアラインメント光源（１７０、３６０、４６０、６２５）からの光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を、少なくとも１つのセンサ（３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５）に対して回折するように構成される回折光学素子（１８６、３２０、４４０、６７０）と、
前記センサ（３７０、３７５、４７０、４７５、６４０、６４５）からの出力に従って、前記光データ源（１７０、３６０、４６０、６２５）からの前記光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を前記光データ受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）と整列するように構成されるアラインメント素子とを備えることを特徴とする、基板間通信システム。
【請求項７】
前記第３の回路基板（４８０）は、前記第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）及び前記第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）に対して前記レンズ（４８５）を実質的に静止した状態に維持するように構成されるデバイスを備えることを特徴とする請求項６に記載の基板間通信システム。
【請求項８】
前記デバイスは、加速度計、ジャイロスコープ、センサ及びそれらの組み合わせから成る群から選択されるフィードバック機構を含むことを特徴とする請求項６に記載の基板間通信システム。
【請求項９】
前記複数の光データ源（１７０、３６０、４６０、６２５）のうちの隣接する光データ源（１７０、３６０、４６０、６２５）は、大きく異なる波長を有する光学ビーム（１２０、３４５、４４５、５７０、６５０）を放射するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の基板間通信システム。
【請求項１０】
第１の回路基板（３０５、４０５、６０５）上に複数の光源（１７０、３６０、４６０、６２５）を設けること、
第２の回路基板（３１０、４１０、６１０）上に複数の光受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）を設けること、
光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を回折光学素子（１８６、３２０、４４０、６７０）に送信すること、
前記回折光学素子（１８６、３２０、４４０、６７０）によって回折される回折光エネルギーの測定値を得ること、及び
前記光源（１７０、３６０、４６０、６２５）からの前記光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を前記光受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）と整列するために、フィードバックループにおいて前記測定値を用いることを含むことを特徴とする光通信の方法。
【請求項１１】
前記光源（１７０、３６０、４６０、６２５）からの前記光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）はデータで符号化されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記フィードバックループにおいて前記測定値を用いるステップは、アラインメント誤差の度合いを求めるために、前記測定値を基準と比較することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィードバックループにおいて前記測定値を用いるステップは、前記光源（１７０、３６０、４６０、６２５）からの前記光学ビーム（１７６、３３５、４３５、６５０）を前記光受信機（１５５、１６０、１６５、５５５、５６０、５６５）と整列し、アクチュエータ（１０２、１０３、３６５、４６５、５０１、６１５）を起動することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
長距離にわたって、及び隣接する回路基板間の双方において、電子デバイス間でデジタルデータを伝送するために、光ビーム又は光信号が頻繁に使用される。データを搬送するために、光ビームが必要に応じて変調され得る。位置又は動作検知、距離測定等を含む他の目的を果たすためにも、光信号が用いられる場合がある。
【０００２】
したがって、最新の電子機器において、光学技術が重要な役割を果たし、多くの電子デバイスが光学構成要素を利用している。そのような光学構成要素の例は、発光ダイオード及びレーザのような光源又は発光源、導波路、光ファイバ、レンズ及び他の光学素子、光検出器及び他の光学センサ、感光性半導体等を含む。
【発明の概要】
【０００３】
光学構成要素を利用するシステムは多くの場合に、所望のタスクを成し遂げるために、光のビームのような光エネルギーを正確に操作することに頼る。これは、回路基板間の高速且つ低エネルギーの通信のために光を利用するシステムにおいて特に当てはまる。光信号を操作することは、光信号の光ビーム内に情報を選択的に符号化すること、及び光信号の光ビームを、符号化された光ビームを検出するセンサに対して方向付けることを含む場合がある。
【０００４】
添付の図面は、本明細書において記載される原理の種々の実施形態を例示し、本明細書の一部である。図示される実施形態は例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本明細書において記載される原理による、１つの例示的な光インターコネクトの図である。
【図２】本明細書において記載される原理による、光インターコネクトのための例示的な光源アレイ及び回折光学阻素子の図である。
【図３】本明細書において記載される原理による、１つの例示的な基板間通信システムの図である。
【図４】本明細書において記載される原理による、１つの例示的な基板間通信システムの図である。
【図５】本明細書において記載される原理による、１つの例示的な光インターコネクトの図である。
【図６】本明細書において記載される原理による、１つの例示的な基板間通信システムの図である。
【図７】本明細書において記載される原理による、光通信の１つの例示的な方法を示すフローチャートである。
【０００６】
図面全体を通じて、同一の参照符号は、必ずしも同一ではないが、類似の構成要素を示す。
【０００７】
上記で言及されたように、データ伝送を含む種々の目的を果たすために、光ビーム又は光学ビームを用いることができる。いくつかのそのようなシステムでは、データ信号で符号化された光学ビームは或る光路内に方向付けられるか又は方向を変更され、その光路中で、指定された構成要素が光学ビームを検出又は受信することができ、データが復号化される。しかしながら、光学ビームを用いて、別個の回路基板上のような、物理的に離れている電子構成要素間でデータを通信するとき、それらの構成要素同士を正確に整列することが不可欠である場合がある。さらに、回路基板上の大きな空間を占めることなく、帯域を広げ且つ／又は信頼性を高めるために、複数のチャネル上で光学的に通信することが望ましい場合がある。さらに、そのようなシステム内の光インピーダンス、干渉及び／又は歪みを最小限に抑えることが望ましい場合もある。
【０００８】
回路基板構成要素間のデータ伝送を提供することへの１つの従来の光学的な解決策は、プラスチック導波路を用いて、データで符号化された光ビームを回路基板の縁部に対して方向付け、そのビームを回路基板ラックのバックプレーン内の光導波路内に結合し、その後、データを保持する符号化された光ビームを、そのビームが検出及び復号化される別の回路基板上の別の導波路内に送信することを含む。導波路製造コスト、及び導波路接合部における光学的な損失に関連付けられる問題に加えて、この解決策は一般的に、自由空間を介して構成要素間で直に光データを伝送するよりも、物理的なデータ経路長が長い。
【０００９】
しかしながら、自由空間を介して光データを伝送する解決策は、導波路及び導電体による解決策よりもはるかに優れた利点を提供するものの、自由空間データ伝送は、多くの場合にそれに伴って、上記の構成要素アラインメントの制約が生じる。さらに、複数の光チャネルが実装されるときに、光学構成要素が、著しく広い回路基板面積を占めることがある。それゆえ、基板空間において占める広さを最小限に抑えながら、ミスアラインメントの問題に対して強く且つマルチチャネル通信を可能にする、回路基板間の構成要素間データ伝送のための自由空間光インターコネクトシステムを提供することがさらに望ましい場合がある。
【００１０】
これらの目的及び他の目的を果たすために、本明細書は、複数の光データ源と、対応する複数の光データ受信機と、アラインメント光源からの光学ビームを少なくとも１つのセンサに向けて回折するように構成される回折光学素子と、センサからの読み値に従って、光データ源からの光学ビームを光データ受信機に対して整列するように構成されるアラインメント素子とを有する光インターコネクトに関連する装置、システム及び方法を開示する。
【００１１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、用語「光エネルギー」は、実質的に１０ナノメートル〜５００マイクロメートルの波長を有する放射エネルギーを指している。このように規定される光エネルギーは、限定はしないが、紫外光、可視光及び赤外光を含む。光エネルギーのビームは、本明細書において、「光ビーム」又は「光学ビーム」と呼ばれる場合もある。
【００１２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、用語「光源」は、光エネルギーが発生するデバイスを指している。このように規定される光源の例は、限定はしないが、発光ダイオード、レーザ、白熱電球、及びランプを含む。さらに、「光データ源」とは、データで符号化された光エネルギーを放射する光源を指す。
【００１３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、用語「光インターコネクト」は、光路の、それに沿って光ビームが伝搬している部分を連結する構成要素を広く指している。光インターコネクトは、光ビームを受信するように構成される光学構成要素に該ビームが入射するか又は達するように、光ビームを誘導するか又はその方向を変更することができる。したがって、適切な光インターコネクトを用いて、特定の用途に適合するような任意の長さ又は形状で光経路を構成することができる。
【００１４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、用語「アクチュエータ」は、物体を機械的に作動させるか、又は動かす装置を指している。このように規定されるようなアクチュエータの例は、限定はしないが、電気モータ、圧電デバイス、液圧アーム及びばねを含む。
【００１５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、用語「回折光学素子」は、選択された光エネルギーの波長の方向を所定の１組の方向に変更するように構成される受動光学素子を指している。光エネルギーの方向が変更される所定の１組の方向は、その光エネルギーが回折光学素子の表面に突き当たる入射角によって、又は光エネルギーが突き当たる回折光学素子の表面上の相対的な位置によって異なる場合がある。
【００１６】
以下の説明において、本システム及び方法を十分に理解してもらうために、説明の目的上、多数の具体的な細部が記載される。しかしながら、本システム及び方法がこれらの具体的な細部を用いることなく実施されてもよいことは当業者には明らかになるであろう。本明細書において「一実施形態」、「一実施例」又は類似の語を参照することは、該実施形態又は実施例との関連で説明される或る特定の機構、構造又は特徴が、少なくとも、その１つの実施形態に含まれるが、必ずしも他の実施形態に含まれるとは限らないことを意味する。本明細書内の種々の場所における「一実施形態において」という言い回し、又は類似の言い回しの様々な事例は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らない。
【００１７】
ここで、本明細書において開示される原理を、例示的な光インターコネクト、例示的な基板間通信システム及び光通信の例示的な方法に関して説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［例示的な光インターコネクト］
ここで図１を参照すると、１つの例示的な光インターコネクト１００が示される。例示的な光インターコネクト１００は、光源アレイ１０５及び光受信機アレイ１１５を備える。光源アレイ１０５は、光エネルギーのビーム１２０を放射するように構成される複数の光データ源１２５、１３０、１３５を備える。光データ源１２５、１３０、１３５は、限定はしないが、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、ダイオードレーザ、他の半導体レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、それらの組み合わせ等を含むことができる。
【００１９】
データ源１２５、１３０、１３５から放射される光エネルギービーム１２０はデータで符号化される。既知の変調方式、及び特別に設計されるか、又は専用の光変調方式を含む、多数の光変調方式のうちのいずれかを用いて、データが光エネルギービームで変調されることは当業者には理解されよう。いくつかの実施形態では、１つの回路基板から、光源アレイ１０５において複数の異なるデータチャネルが受信され、各データチャネルからのデータが対応する光データ源によって送信される。
【００２０】
多数の光データ源１２５、１３０、１３５を用いて、複数のデータチャネルを送信することによって、光源アレイ１０５からデータ伝送することができる全帯域幅を最大にすることができる。他の実施形態では、単一のデータチャネルからの同じデータを、光データ源たとえば、１２５、１３０、１３５のうちの２つ以上によって並行して送信させることによって冗長性を与えることができる。こうして、光データ源（たとえば、１２５、１３０、１３５）は、より少ない数の各データチャネルからのデータを冗長に送信することができ、それにより光源アレイ１０５からのデータ伝送の精度を高めることができる。
【００２１】
各光データ源１２５、１３０、１３５は、実質的に光受信機アレイ１１５の方向において光エネルギービームを放射するように構成される。本実施例では、各光データ源１２５、１３０、１３５は、光受信機アレイ１１５内の対応する光データ受信機１５５、１６０、１６５に向かってビーム１２０を合焦するように構成される、個々のレンズ（それぞれ）１４０、１４５、１５０を備える。光源アレイ１０５と光受信機アレイ１１５との間に、平行移動可能なレンズ１１０が配置される。平行移動可能なレンズ１１０は、光データ源１２５、１３０、１３５からの光学ビーム１２０を光受信機アレイ１１５内の対応する光受信機１５５、１６０、１６５と整列するように構成される。
【００２２】
光データ受信機１５５、１６０、１６５は、光データ源１２５、１３０、１３５から放射される被変調光学ビーム１２０を受信すると共に、光学ビーム１２０上に符号化されている情報を復調するように構成される。
【００２３】
光データ受信機１５５、１６０、１６５は、光学ビーム１２０の１つ又は複数の態様を表す電気信号を出力するように構成することができる。たとえば、光データ受信機１５５、１６０、１６５は、受信した光ビーム内に符号化又は変調されているデータを保持するデータ信号を生成することができる。このようにして、光源アレイ１０５と通信している構成要素から送信されるデータを、光受信機アレイ１１５と通信している構成要素が受信及び利用することができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、光受信機１５５、１６０、１６５は１つ又は複数のフォトダイオードを含む。他の実施形態では、光受信機１５５、１６０、１６５は、限定はしないが、１つ又は複数の導波路、光ファイバ材料、光ケーブル、光学センサ、レンズ、半導体及びそれらの組み合わせを含むことができる。
【００２５】
本実施例の光受信機アレイ１１５は、光源アレイ１０５上の回折光学素子１８６に向かって光学ビーム１７６を放射するように構成されるアラインメント光源１７０をさらに備える。本実施例では、アラインメント光源１７０からの光学ビーム１７６は回折光学素子１８６によって回折して４つの別個の光学ビーム１７８、１８０、１８２、１８４になり、それらのビームは反射して、対応する光アラインメント受信機１７２、１７４、１８８、１９０に戻される。
【００２６】
光源アレイ１０５と光受信機アレイ１１５とのアラインメントに従って、回折した光学ビーム１７８、１８０、１８２、１８４は反射して、光受信機アレイ１１５に異なる角度で戻される。光アラインメント受信機１７２、１７４、１８８、１９０において光エネルギーの強度を測定することによって、光源アレイ１０５と光受信機アレイ１１５との間のアラインメントの近似的な度合いを求めることができる。
【００２７】
その後、光アラインメント受信機１７２、１７４、１８８、１９０からの光学的な測定値は、光受信機アレイ１１５を動かすように構成されるアクチュエータ１０２を有するフィードバックループにおいて用いることができ、このことによって、光データ源１２５、１３０、１３５からの光学ビーム１２０が、対応するデータ受信機１５５、１６０、１６５と最適にアラインされる。他の実施形態では、アクチュエータ１０２を用いて、光源アレイ１０５を同じように平行移動させることができる。これらの実施形態において、平行移動可能なレンズ１１０が光受信機アレイ１１５に対して相対的に固定されたままであるものとすると、アラインメント手順に起因する付加的な誤差は生じないと考えられる。さらに他の実施形態では、平行移動可能なレンズ１１０が光受信機アレイ１１５に対して適所に位置決めされるように、平行移動可能なレンズ１１０にアクチュエータ１０３を用いることができ、それにより、光データ源１２５、１３０、１３５からの光学ビーム１２０が対応する光データ受信機１５５、１６０、１６５と最適にアラインされる。
【００２８】
アラインメント受信機１７２、１７４、１８８、１９０の出力を解釈する構成要素、及び、種々の構成要素、すなわち光源アレイ１０５、光受信機アレイ１１５又は平行移動可能なレンズ１１０のうちのいずれかを位置決めし直す構成要素は、まとめてアラインメント素子と呼ばれることがある。したがって、データを保持する光学ビームを光源アレイ１０５と光受信機アレイ１１５との間で伝送するために、アラインメント素子は、それらの２つのアレイ間の適当なアラインメントを提供する。
【００２９】
本実施例では、アラインメント光源１７０及び光アラインメント受信機１７２、１７４、１８８、１９０は光受信機アレイ１１５と一体に構成され、回折光学素子は光源アレイ１０５と一体に構成される。しかしながら、他の実施形態では、アラインメント光源１７０、回折光学素子１８６及び光アラインメント受信機１７２、１７４、１８８、１９０のうちの１つ又は複数が、光源アレイ１０５又は光受信機アレイ１１５のいずれかを収容する回路基板上の他の場所に配置される場合がある。
【００３０】
ここで図２を参照すると、光インターコネクト１００（図１）の例示的な光源アレイ１０５が示される。上記のように、光源アレイ１０５は、複数の光データ源２１０を備える。図２の実施例では、隣接する光データチャネル間のクロストーク問題を最小限に抑えるために、光データ源２１０は、種々の異なる波長において動作することができる。たとえば、図２に示されるように、隣接する光データ源が、例示的な波長λ1及びλ2を交互に使用する。したがって、光データ源の一方のグループ２１０−１が第１の波長λ1において動作し、光データ源の第２のグループ２１０−２は第２の波長λ2において動作する。
【００３１】
それに応じて、光受信機アレイ１１５（図１）上の対応する光データ受信機が、それぞれアラインされることになる光源のそれぞれの波長λ1又はλ2に同調する。光データ受信機は、所望の波長にある光エネルギー又は実質的に所望の波長に近い光エネルギー以外の光エネルギーを減衰させる光学フィルタを用いて同調させることができる。
【００３２】
同様に、本発明の例示的な光インターコネクト１００（図１）において光源アレイ１０５に組み込まれる回折光学素子１８６は、アラインメント光源１７０（図１）から第３の波長λ3において光エネルギーを受信することができる。
【００３３】
ここで図３を参照すると、基板間通信のための１つの例示的なシステム３００が示される。例示的なシステム３００は、第１の回路基板３０５及び第２の回路基板３１０を含む。第１の回路基板３０５は第２の回路基板３１０にデータを送信するように構成される。
【００３４】
第１の回路基板３０５は、図１及び図２に関連して上記で説明された原理に従う光源アレイ３１５を含む。光源アレイ３１５は、第１の回路基板３０５上の構成要素からのデータで符号化された光学ビーム３４５を放射するように構成される複数の光データ源を有する。光源アレイ３１５は、上記で説明されたように、隣接する光学ビーム間でのクロストークを防ぐために、異なる波長の隣接する光学ビーム３４５を放射することができる。
【００３５】
第２の回路基板３１０は、図１及び図２に関連して上記で説明された原理に従う光受信機アレイ３５５を含む。光受信機アレイ３５５は、光源アレイ３１５によって放射される符号化された光学ビーム３４５を受信するように構成される複数の光データ受信機を有する。さらに、隣接する光学ビームのために異なる波長の光エネルギーを利用する実施形態では、光受信機アレイ３５５内の光受信機は、特定の指定された波長でない光信号を減衰させるように設計される光学フィルタ又は他の手段を備えることができる。
【００３６】
図３において示されるように、光源アレイ３１５によって放射される光学ビーム３４５は、光受信機アレイ３５５内の対応する光データ受信機に対して特定の度合いのミスアラインメントを呈する場合がある。そのようなミスアラインメント誤差は、回路基板３０５、３１０の配置不良、システム３００への振動、衝撃若しくはショック、又は種々の他の理由に起因して生じる場合がある。たとえば、冷却ファンからの振動によって、アレイ３１５、３５５間に或るミスアラインメントが生じる場合がある。
【００３７】
図示される実施例では、第２の回路基板３１０上に平行移動可能なレンズ３５０が取り付けられ、光源アレイ３１５と光受信機アレイ３５５との間に位置決めされる。平行移動可能なレンズ３５０は、光学ビーム３４５に対する平行移動可能なレンズ３５０の位置に応じて、光源アレイ３１５からの光学ビーム３４５の方向を異なる方向に変更することができる。
【００３８】
平行移動可能なレンズ３５０の位置は、アクチュエータ３６５によって選択的に変更することができる。したがって、ミスアラインメントの状態下で、平行移動可能なレンズ３５０をアクチュエータ３６５を用いて選択的に位置決めすることによって、光源アレイ３１５からの光学ビーム３４５を光受信機アレイ３５５に向けて操作することができる。
【００３９】
アラインメント光源３６０が第２の回路基板３１０上に配置され、第１の回路基板３０５上の回折光学素子３２０に向かって光学ビーム３３５を放射するように構成される。回折した光学ビーム３３０、３４０は反射して、回折光学素子３２０から第２の回路基板３１０上のセンサ３７０、３７５に戻される。結果として生成される回折した光学ビーム３３０、３４０を検出することによって、回折光学素子３２０に対するアラインメント光源３６０の位置、ひいては光受信機アレイ３５５に対する光源アレイ３１５の位置を確認することができる。図１に関して上記で説明されたように、フィードバックループを用いて回折光学素子３２０からセンサ３７０、３７５によって受信される光信号を最大にすることによって、１つ又は複数のアクチュエータが２つの基板３０５、３１０の相対的な配置を調整して、基板を整列することができる。
【００４０】
光源アレイ３１５と光受信機アレイ３５５との間の最適な通信をさらに提供するために、光源アレイ３１５からの光学ビーム３４５の方向を光受信機アレイ３５５内の対応する素子に向かって変更するように、平行移動可能なレンズ３５０を位置決めすることができる。たとえば、光源アレイ３１５からの光学ビーム３４５が平行移動可能なレンズ３５０を通って光受信機アレイ３５５内の対応する光受信機に対して方向付けられるように、アクチュエータ３６５を用いて、平行移動可能なレンズ３５０が選択的に位置決めされる。再び、フィードバックループを用いて、光受信機アレイ３５５内の対応する１つ又は複数の素子において、光源アレイ３１５からの１つ又は複数の光学ビーム３４５の強度を最大にすることができる。
【００４１】
ここで図４を参照すると、基板間通信のための別の例示的なシステム４００が示される。上記の実施形態と同様に、例示的なシステム４００は、第１の回路基板４０５及び第２の回路基板４１０をそれぞれ含む。第１の回路基板４０５は、本明細書の原理に従う光源アレイ４１５及び回折光学素子４２０を備える。第２の回路基板４１０は、本明細書の原理に従う、光受信機アレイ４５５、アラインメント光源４６０、センサ４７０、４７５、平行移動可能なレンズ４５０及びアクチュエータ４６５を備える。
【００４２】
例示的なシステム４００は、第１の回路基板４０５と第２の回路基板４１０との間に第３の回路基板４８０も含む。第１の回路基板４０５の光源アレイ４１５が第２の回路基板４１０の光受信機アレイ４５５に送信するように構成されるとき、介在する第３の回路基板４８０は、光源アレイ４１５からの光学ビーム４４５を第２の回路基板の平行移動可能なレンズ４５０上に合焦するように構成されるレンズ４８５を有する。さらに、そのレンズ４８５は、アラインメント光源４６０からの光学ビーム４３５を回折光学素子４２０に合焦すると共に、回折した光学ビーム４３０、４４０を第２の回路基板４１０上のフィードバックセンサ４７０、４７５に合焦するように構成される。
【００４３】
第３の回路基板４８０も、振動しやすく、第１の回路基板４０５及び第２の回路基板４１０とのミスアラインメントの影響を受けやすい場合があるので、本実施例の第３の回路基板４８０のレンズ４８５は、該レンズ４８５を比較的安定した位置に維持するように構成される安定化素子４９０を備える。安定化素子４９０は、レンズ４８５にかかる機械力を相殺するために、アクチュエータと共に、フィードバックループ内にジャイロスコープ、加速度計、センサ等のうちの１つ又は複数を備える場合がある。
【００４４】
ここで図５を参照すると、別の例示的な光インターコネクト５００が示される。この実施例では、光インターコネクト５００は、一対の平行移動可能なミラー５１０、５１５を利用して、光源アレイ５０５内の光データ源５２５、５３０、５３５からの光学ビーム５７０を、光受信機アレイ５２０内の光受信機５５５、５６０、５６５と整列する。光学ビーム５７０を光受信機５５５、５６０、５６５と整列するように、平行移動可能なミラー５１０、５１５をアクチュエータ５０１によって制御することができる。光学ビーム５７０をさらに合焦するか、又は再調整するために、光データ源５２５、５３０、５３５及び／又は光受信機５５５、５６０、５６５に、静電レンズ５４０、５４５、５５０を組み込むこともできる。
【００４５】
上記のように、フィードバックループを用いて、アクチュエータ５０１を制御して、ミラー５１０、５１５のうちの一方又は両方を位置決めし直すことができる。光源アレイ５０５からの１つ又は複数の光学ビームの強度が受信機アレイ５２０の対応する１つ又は複数の光受信機において最大にされるときに、完全な再位置決めを確認することができ、所望のアラインメントを達成することができる。
【００４６】
ここで図６を参照すると、基板間通信のための１つの例示的なシステム６００が示される。そのシステム６００は、本明細書において説明される原理による、平行移動可能なミラー６３０、６３５を有する光インターコネクトを組み込む。システム６００は、第１の回路基板６０５及び第２の回路基板６１０を含む。第１の回路基板６０５からのデータが、光源アレイ６２０によって光学ビーム６５０内に変調される。その後、光学ビーム６５０は、平行移動可能なミラー６３０、６３５によって曲げられ、第２の回路基板６１０上の光受信機アレイ６７５に向かって方向を変更され、光受信機アレイにおいて、データを保持する光学ビーム６５０が受信され、復調されて、データが第２の回路基板６１０上の受信構成要素にルーティングされる。
【００４７】
アクチュエータ６１５が、２つの回路基板６０５、６１０の相対的な配置に従って、平行移動可能なミラー６３０、６３５の配置を調整して、光受信機アレイ６７５に向けて光学ビーム６５０を操作する。また、平行移動可能なミラー６３０、６３５は、アラインメント光源６２５からの光学ビーム６６０を、第２の回路基板６１０上の回折光学素子６７０に向けて方向付ける。第１の回路基板６０５上のセンサ６４０、６４５において、回折光学素子６７０から回折した光学ビーム６５５、６６５の光学的な測定が行なわれ、その測定は回路基板６０５、６１０と平行移動可能なミラー６３０、６３５との相対的な配置に応じて変化する。他の実施形態では、センサ６４０、６４５からの測定値を、アクチュエータ６１５と共に用いて、光源アレイ６２０からの光学ビーム６５０と光受信機アレイ６７５内の光受信機との最適なアラインメントを提供する、平行移動可能なミラー６３０、６３５の位置決めを達成することができる。
【００４８】
［例示的な方法］
ここで図７を参照すると、光通信の１つの例示的な方法７００を示すフローチャートが示されている。該例示的な方法７００は、第１の回路基板上に複数の光源を設けること（ステップ７０５）を含む。いくつかの実施形態では、対応する受信機におけるクロストークを防ぐために、第１の回路基板上の隣接する光源は異なる波長を有する。
【００４９】
第２の回路基板上に複数の光受信機が設けられる（ステップ７１０）。それらの光受信機は、光源から生じる光学ビームを受信すると共に、該光学ビーム上に符号化されているデータを復号化するように構成される。隣接する光受信機は、異なる波長において光学ビームを受信及び復号化するように構成することができる。いくつかの実施形態では、第２の回路基板上の光受信機は、目的とする波長を有しない光信号を減衰させるように構成される光学フィルタを有する。
【００５０】
その方法７００はさらに、光源の波長とは別の波長を有する光学ビームを回折光学素子に送信すること（ステップ７１５）を含む。その後、回折光学素子から回折した光エネルギーが、回路基板のうちの少なくとも１つの上にあるセンサにおいて測定される（ステップ７２０）。測定された回折光エネルギーは、第１の回路基板内の光源からの光学ビームを第２の回路基板内の対応する光受信機と整列するためにフィードバックループにおいて用いられる（ステップ７２５）。
【００５１】
フィードバックループにおいて、測定された回折光エネルギーを基準と比較して、アラインメント誤差の度合いを求めることができる。アラインメント誤差の度合いが確認されると、アクチュエータを起動して、平行移動可能なレンズ、又は平行移動可能なミラーから成るシステムのようなアラインメント機構を動かして、光源からの光学ビームと対応する光受信機との最適なアラインメントを達成することができる。いくつかの実施形態では、複数の光源及び複数の光受信機のうちの一方又は両方を、フィードバックループに合わせて平行移動可能とすることができる。
【００５２】
記述される原理の実施形態及び実施例を例示し、説明するためだけに、これまでの説明が提示されてきた。この説明は、網羅的であること、又はこれらの原理を開示されている正確な形態に限定することは意図していない。上記の教示に鑑みて、多数の変更及び変形が可能である。
【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１】
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【国際調査報告】
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