(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域通信システムに対するアクセスネットワーク用光モジュールであって、少なくとも、
−  該モジュール（ＭＯ）の予め決められた側から来る、第１および第２光帯域（λ１およびλ２）において割り当てられた信号を伝送する光サポート（１）を、入力部において収容するのに適した波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）であって、第１出力部において、この第１光帯域（λ１）において割り当てられた信号を利用可能にし、第２出力部において、この第２光帯域（λ２）において割り当てられた信号を利用可能にするのに好適な、当該波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）と、
−  一方の端を、該光モジュール（ＭＯ）のこの予め決められた側に対応するように適合された第２光サポート（３）と、
−  前記波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）の光ブランチの１つから下流に置かれた第２反射素子とを含む形式の光モジュールにおいて、
前記波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）の第２出力部を、前記反射素子（５）を組み込んだ伝播および対伝播形式の波長第２マルチプレクサに接続し、前記第２光サポートの他方の端を、前記波長第２マルチプレクサ（ＷＤＭ２）の出力部に接続したことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の光モジュールにおいて、前記波長第２マルチプレクサ（ＷＤＭ２）を、反射素子と称する伝播および対伝播形式のマッハ−ツェンダー干渉計によって構成したことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求の範囲１に記載の光モジュールにおいて、前記波長第２マルチプレクサを、前記反射素子を組み込んだ伝播および対伝播形式の双方向カプラ（ＡＤ）によって構成したことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
広帯域通信システムに対するアクセスネットワーク用光モジュールの製造方法であって、少なくとも、
−  該モジュール（ＭＯ）の予め決められた側から来る、第１および第２光帯域（λ１およびλ２）において割り当てられた信号を伝送する第１光サポートを入力部において収容するのに適した波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）であって、第１出力部において、前記第１光帯域（λ１）において割り当てられた信号を利用可能にし、第２出力部において、前記第２光帯域（λ２）において割り当てられた信号を利用可能にする、当該波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）と、
−  一方の端を、該光モジュール（ＭＯ）のこの予め決められた側に対応するように適合された第２光サポート（３）と、
−  前記波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）の光ブランチの１つから下流に置かれた反射素子とを含む形式の光モジュールの製造方法において、
前記波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）を形成するシリコン光サポートの単一ウェハ上に、前記光サポートと、伝播および対伝播形式の波長第２マルチプレクサ（ＷＤＭ２）とを設けるステップと、
前記波長第２マルチプレクサ（ＷＤＭ２）を形成する前記光サポートの端の侵食領域を規定する構造を、マスキングプロセスによってフォトリソグラフィ式に規定して、前もって形成するステップと、
前記マスキングに含まれない領域を、これらの光サポートを構成するのに使用されるガラスの侵食技術によって、これらの領域が、これらの前面が垂直化するように除去されるまで、化学的に侵食するステップと、
前記光サポートの前面に、光を反射する材料の層を設けるステップとを与えることを特徴とする光モジュール製造方法。
【請求項５】
請求の範囲４に記載の方法において、前記光を反射する材料の層を堆積するステップが、金の層を設ける処理を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求の範囲４に記載の方法において、前記波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）と、前記光サポートと、伝播および対伝播形式のマッハ−ツェンダー干渉計から成る波長第２マルチプレクサ（ＷＤＭ２）とを設けることを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求の範囲４に記載の方法において、前記波長第１マルチプレクサ（ＷＤＭ１）と、前記光サポートと、伝播および対伝播形式の双方向カプラから成る波長第２マルチプレクサ（ＷＤＭ２）とを設けることを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、
−  伝統的な電話サービスおよびデータ伝送サービスを意図した、広義での電話サービスや、
−  ＣＡＴＶの配信のような、より正確にはテレビジョン性質のサービスのような異なった形式のサービスに関係する、数字および／またはアナログ情報のフローの特に効率的な輸送を可能にする、受動光ネットワークＰＯＮから成る広帯域通信システムに対するアクセスネットワーク用光モジュールに関係する。
前記アクセスネットワークは、発電所における（タイプＶの）１つ以上の接続インタフェースと、ユーザの近くに置かれた装置に端と端をつないで通常配置されたユーザ端末用（タイプＳの）種々の形式のインタフェースとによって一般に確認される。前記アクセスネットワークにおいて上記目的に使用され、いわゆるＰＯＮアクセスシステムを形成する前記装置は、図１に示したようなレイアウトに従って、一般的に開閉所の近くに配置される線成端（光ライン成端、または短くＯＬＴ）と、代表的にユーザの近くに置かれ、受動光ネットワークを経て同じＯＬＴに接続された、複数のネットワークユニット（光ネットワークユニット、または短くＯＮＵ）とによって表わされる。
いわゆるアクセスネットワーク下部構造を形成する前記受動光ネットワークは、代表的に、ルートがＯＬＴと、各ＯＮＵに対する端末ブランチとに接続されたツリーまたは一点−多点構造を有し、パワー分割器／結合器と呼ばれる受動光構成要素によって相互リンクされた光ファイバの部分から成り、これらのパワー分割器／結合器は、光パワーを出力間に分割することができ、入力部において存在する光信号を再結合することができる。
上述した広帯域通信システムのオペレータは、単一住居ユーザをＰＯＮネットワークにリンクする複数の方法を仮定している。
これらの方法の内の１つは、例えば、前記受動光ネットワークが、道または建物に達し、前記光信号の電気信号への変換を行なった後、前記電気信号を単一ユーザに、例えば等しい数の同軸ケーブルを経て送るようにする。
第２の方法は、代わりに、前記受動光ネットワークを、単一住居ユーザに達する延長ユニットとすることであり、本発明は、この第２の方法を採用した場合に特に適合する。問題の前記光モジュールを図１においてＭＯで示し、これは、
−  第１成端ユニットＮＴ＿Ｔに、上述した電話サービスに関係するＰＯＮを通過する信号を送り、
−  第２成端ユニットＮＴ＿Ｖに、上述した電話サービスに関係するＰＯＮを通過する信号を送る機能を有する。
既知のように、光ファイバにおける伝送システムは、予め決められた光スペクトルの″窓″または帯域を使用し、この帯域を通じて、前記ファイバに沿った信号の伝送が最小の減衰で行なわれる。（一般に、ディジタルまたはアナログモードにおいて）強度において変調可能なこれらの特権窓または帯域の１つに含まれ、個々のレーザ発生器によって発生されるような、自分自身の正確に規定された波長を各々有する搬送信号または通信チャネルを、光ファイバに沿って、きわめて低い損失で伝送することができる。ある帯域または窓に属する種々の通信チャネル、あるいは同じファイバにおけるチャネルの同時伝送を、波長分割多重化（ＷＤＭ）によって行なうことができる。
したがって、この文脈において、言葉″チャネル″は、波長分割多重化（ＷＤＭ）光信号の伝送に使用される特定の帯域の光スペクトルすなわち″窓″を示す。
すなわち、光帯域という言葉は、種々の光チャネル、例えば、１つ以上のデータ伝送用チャネル、１つ以上の電話形式のチャネル、１つ以上の単純または高解像度のテレビジョン形式のチャネル等を収容できる、連続波長間隔を示す。上記に関係して、音声またはデータによる電話通信のようなある形式の通信を、１２６０ないし１３５０ｎｍの間で規定してもよい。同じ論理で、通過帯域が１４８０ないし１５８０程度の、いわゆる第３の有用な窓を、ケーブルを介したビデオ伝送用に確保してもよい。
したがって、中心または主波長がλ１（例えば、１３１０ｎｍ）の第１チャネルまたは窓の通過帯域に含まれる波長の搬送信号と協働する、光ファイバによるある伝送システムは、中心または主波長がλ２（例えば、１５５０ｎｍ）の第２チャネルまたは窓において行われる伝送もサポートできる。
各ユーザにおいて、１３１０ｎｍ帯域において伝送された信号を、１５５０ｎｍ帯域において伝送された信号から分離する問題が生じる。
オペレータが、１３３０ｎｍ帯域における（例えば、伝統的および／またはデータ電話通信用）電話形式のディジタル形式の割り当てを与える場合、図２において詳細に説明する上述した光モジュールＭＯの各ユーザの住居における設備が必要になる。
いくらかのオペレータによって要求されるように、このモジュールは、
−  光帯域１において割り当てられた信号と、光帯域λ２において割り当てられた信号との双方を伝送し、したがって、
ｉ）第１出力部において、１３１０ｎｍ帯域において割り当てられた光帯域λ１において割り当てられた光信号を利用可能にし、
ｉｉ）第２出力部において、１５５０ｎｍ帯域において割り当てられた光帯域λ２において割り当てられた光信号を利用可能にするのに好適な、入力部を光サポート１に接続された、ＷＤＭ（波長分割多重）と呼ばれる装置と、
−  前記入力信号に関係する光パワーを２つの出力ブランチにおいて実際的に等しいように分割するのに好適な光パワー分割器／結合器と、
−  前記光パワー分割器／結合器２の出力ブランチの一方に接続されたファイバを横切る光パワーに比例するレベル信号を供給するのに好適なＲＩＶ検出器と、
−  既知のように双方向伝送を必要とする電話形式のディジタル信号から得た光信号を分割器／結合器光信号の他方のブランチに送るのに好適な、１３１０ｎｍにおけるレーザダイオードＬＤ＿Ｄと、
−  このＷＤＭの第２出力部に接続され、すべての相互リンク器官の存在を前記光モジュールＭＯの前面において与えるために、出力方向が前記入力の方向に関して１８０°であるような角度を示す、他の光サポート３とを含む。
上述したように、各ユーザに対して１個の光モジュールが存在するため、その費用を、問題のマルチメディアサービスの普及に対する障害にならないようにするために、きわめて制限しなければならない。
前記費用を制限する目的に対して最も見込みがある技術は、″ガラスオンシリコン″技術であるが、この技術の使用は、ある程度長い実行時間を必要とする製造プロセスのいくつかのステップによって特徴付けられ、特に、これらのステップの１つは、導波管を形成するガラスの層の布設用シリコンのサブ層を特別な炉内にある程度長い時間とどめる必要があることを心に留めるべきである。
本発明において示される規則から得られる利点をより良く理解するために、これらの炉の費用が、この目的に必要な炉の各組毎に１００万ドル程度に換算できることを指摘する。
したがって、問題の光モジュールの製造費用の制限は、１つのシリコンウェハ上にきわめて多数の光モジュールを構成できるように、その大きさを制限できる場合にのみ達成される。
証拠として、このモジュールの通常の大きさは、今日、５÷３０ｍｍであり、したがって、一年当たり数１００万におよぶ製造量に関して、特に、これらの炉の費用に関係する大きい投資が必要であることを指摘する。
しかしながら、上述したように、上述した導波管が、１８０°回った半径を有し、通常、蛍光体をドープしたガラスを使用して上述した光サポートまたは導波管３を構成するため、この半径が予め決められた量より小さい場合、光損失が許容できなくなる。
例えば、上述した５５ｍｍ幅のコンプライアンスにより、前記半径が２ｍｍを越えず、通常の蛍光体をドープしたガラスを使用すると、最小の得られうる半径がほぼ１０ｍｍに等しくなる。この形式のガラスを使用すると、この値に対してカーブは減少し、前記損失は許容できなくなる。
背景技術
上述した大きさの制限を得るために、上述した半径の減少を目的とする手法を放棄し、この目的を、１５５０ｎｍにおけるλ２に関係して図３において示すように、内部の好適な位置に、ダイクロイック干渉フィルタ４、すなわち、反射素子を配置した個々のＷＤＭ*を使用することによって達成することが提案されている。
既知のように、この干渉フィルタは、光帯域λ１に対して透明で、光帯域λ２を反射する特性を与える、複数の酸化物層を重ねたガラスから成る。
このＷＤＭ*ユニットは、長さＬ／２の、入力部１の導波管に対して並列に動作する導波管の部分から成り、ここで、Ｌを、すべての前記光パワーの導波管１から導波管２への伝送を決定するために必要な結合の長さとする。
長さＬ／２のこの部分を構成する導波管は、実際には、光帯域λ２を、前記モジュールのコネクタを支持するように設けられた側に輸送する、前記導波路を構成し続ける。
実際には、ＷＤＭ*ユニットの出力部に対応する導波管を、通常、切断または切り込み、あるいは掘削の動作により、横断して切断し、次に、上述した干渉フィルタを、このようにして得られた溝に配置する。
既知の技術によって構成された光モジュールは、上述した大きさ制限の目的を完全に達成するが、関連した製造プロセスは、以下の問題を示す。
前記切断動作は、かなり控えめの公差（±１００÷５０μｍ）で行なうことができ、これは、上述したＷＤＭユニットの長さＬ／２のコンプライアンスに関係するかなりの加工屑を含む。
前記切断動作に、費用の多くかかるラッピング動作を続け、前記切断された導波管の端を磨かなければならない。
この干渉フィルタの位置決めは、モジュール毎に、自動的に位置決めする高価な装置を使用し、手動によって行なわなければならず、これは、縮小した大きさから得られる減少した費用と、結果として光ガイドの製造用装置における投資が低減することによる利点を無効にする
要するに、本発明によって構成されたモジュールは、集積光学の部分（導波管）および伝統的な微小光学（干渉フィルタ）の部分とから成るハイブリッド形式のモジュールである。
光を強力に導く固有のパワーを有する、ゲルマニウムをドープした特別なガラスの使用も、文献に記載されている。
しかしながら、この技術の使用は、ゲルマニウムをドーピング要素として使用するドーピングプロセスを受けさせるために確保されたガラスを置く炉の購入における高い投資を含む。
しかしながら、ゲルマニウムをドープしたガラスを製造する関連装置の購入に必要な投資は、蛍光体をドープしたガラスの製造のための投資と同様であり、１００万ＵＳドル程度と見積もられる。
発明の目的
本発明の目的は、上述した干渉フィルタのような、いかなる形式の微小光学構成要素の使用も必要としない、光モジュールを確認することである。
他の目的は、集積光学構成要素のみを使用して上述した大きさ制限を得ることができるようにする製造方法を確認することである。
さらに他の目的は、上述した光モジュールを、上述したゲルマニウムをドープしたガラスのような特別なガラスを使用しないで構成することである。
発明の開示
この目的は、広帯域通信システムに対するアクセスネットワーク用光モジュールであって、少なくとも、
−  該モジュールの予め決められた側から来る、第１および第２光帯域において割り当てられた信号を伝送する光サポートを入力部において受けるのに好適で、第１出力部において、この第１光帯域において割り当てられた信号を利用可能にし、第２出力部において、この第２光帯域において割り当てられた信号を利用可能にするのに好適な、波長における第１マルチプレクサと、
−  一方の端を、該光モジュールのこの予め決められた側に対応するように適合された第２光サポートと、
−  前記波長における第１マルチプレクサの光ブランチの１つから下流に置かれた第２反射素子とを含む形式の光モジュールにおいて、
前記波長における第１マルチプレクサの第２出力部を、前記反射素子を組み込んだ伝播および対伝播形式の波長における第２マルチプレクサに接続し、前記第２光サポートの他方の端を、前記波長における第２マルチプレクサの出力部に接続したことを特徴とする光モジュールによって達成される。
本発明の目的は、広帯域通信システムに対するアクセスネットワーク用光モジュールの製造方法であって、少なくとも、
−  該モジュールの予め決められた側から来る、第１および第２光帯域において割り当てられた信号を伝送する第１光サポートを入力部において受けるのに好適で、第１出力部において、前記第１光帯域において割り当てられた信号を利用可能にし、第２出力部において、前記第２光帯域において割り当てられた信号を利用可能にする、波長における第１マルチプレクサと、
−  一方の端を、該光モジュールのこの予め決められた側に対応するように適合された第２光サポートと、
−  前記波長における第１マルチプレクサの光ブランチの１つから下流に置かれた反射素子とを含む形式の光モジュール製造方法において、
前記波長における第１マルチプレクサを形成するシリコン光サポートの単一ウェハ上に、伝播および対伝播形式の波長における第２マルチプレクサを重ねるステップと、
前記波長における第２マルチプレクサを形成する前記光サポートの端の侵食領域を規定する構造を、マスキングプロセスによってフォトリソグラフィ式に規定して、前もって形成するステップと、
前記マスキングに含まれない領域を、これらの光サポートを構成するのに使用されるガラスの侵食技術によって、これらの領域が、これらの前面が垂直化するように除去されるまで、化学的に侵食するステップと、
前記光サポートの前面に、光を反射する材料の層を重ねるステップとを与えることを特徴とする光モジュール製造方法によって達成される。
新規であると思われる本発明の特徴を、添付した請求の範囲において詳細に記述した。
本発明を、その他の目的および利点と共に、添付した図面と関連して行なった以下の説明の参照によって理解することができ、これらのいくつかの図では、同様の参照符が同様の要素を示す。
本発明によって構成した光モジュールの第１実施形態の詳細な説明
図４において、優先的に、既知のように、ある波長の信号またはある光チャネルの、他の光信号または光チャネルを搬送する光ファイバにおける挿入または抽出を実現するのに好適な装置である、マッハ−ツェンダー干渉計によって構成された、ここではＷＤＭ１と印された第１ＷＤＭを含む、本発明において示される光モジュールの第１実施形態を示す。
図５における図を参照すると、マッハ−ツェンダー干渉計は、本質的に、互いにある″カップリング″長Ｌ１に近づけた２つの光路（例えば、２つの導波路）の構造である第１双方向入力カプラと、カップリング長Ｌ２の第２双方向出力カプラとから成る。″合併ファイバ″による製造技術とは異なり、集積製造の形態においては、前記入力および出力の２つの双方向カプラにおける２つの光路を合併せず、分離したある距離において互いに平行して展開するように規定する（図式的必要性に関しては図示せず）。
本装置の中間段は、本質的に、本装置の２つのブランチにおける光路の特定の差ΔＬを決定するのに好適な位相シフト段である。
一般のマッハ−ツェンダー干渉計の特徴減衰曲線は、実際的に周期的な形式のものであり、比較的分離のよいピークによって特徴付けられ、これらのピークを利用し、ファイバにおける特定の周波数（これらのピークの１つを中心とする波長）を挿入および／または抽出する。
図２の基本的なレイアウトの参照と共に説明したすべてと同様に、ＷＤＭ１ユニットの第１出力部に、前記光パワー分割器／結合器２を接続し、この分割器／結合器２において、光帯域λ１において割り当てられた光輻射を伝送し、したがってこの光輻射は検出器ＲＩＶに達し、レーザＬ＿Ｄは、図２の参照と共に説明したすべてと同様に、前記分割器／結合器の第２ブランチに光輻射を送る。光帯域λ２において割り当てられた光輻射は、ユニットＷＤＭ１の第２出力部に代わりに対応し、ここでは後に伝播および対伝播干渉計と呼ばれる個々のマッハ−ツェンダー干渉計に達する。
この干渉計は、実際に、予め決められた長さＡ／２の第１方向カプラと、この中間段ΔＬの、異なった長さの２つの導波管から成る部分とを含み、これらの差はΔＬ／２、すなわち、干渉計ＷＤＭ１の２つのガイドセクションの長さの差の半分である。
優先的に、干渉計ＷＤＭ２の端部分は、以下に示す理由のため、直線的である。この直線部分をマスクによって保護し、次に、前記２つの導波管の前面を垂直化するように、化学的侵食を受けさせる。
次に、これらの垂直面において、既知の方法において、図６の断面図に示すように、金の層のような金属層を重ね、この図６は、シリコンにおける前記サポートと、下部めっき、コアおよび上部めっきから成る導波管との存在を示すように断面が出るように切ったシリコンＳｉのウェハを示す。
前記金属層は、光帯域λ２において割り当てられた光輻射を、本モジュールの前面において端を形成した導波管３に向けて反射する反射素子として働く。
本発明の利点は明白である。本モジュールは、微小光学におけるどのような構成要素も組み込まずに、すべて集積光学において構成される。さらに、前記マスクを、前記切断動作によって得られうる明確により高い精度で位置決めできるため、どのような重大な状況も存在しない。
最終的に、前記化学的侵食を、ユニットＷＤＭ２の端において配置された直線部分に行なう場合、前記マスクの位置決めの精度は、あまり要求されない。
すなわち、本発明によって、きわめて制限された大きさで、上述したように微小光学における構成要素を使用するほぼ５÷３０に等しい大きさを示す既知の形式の同様なチップよりも小さい、ほぼ２÷２０ｍｍの受動チップを構成することができる。
本発明の第２実施形態の詳細な説明
図７において、本発明の第２実施形態を詳細に説明し、この第２実施形態は、ユニットＷＤＭ１を双方向カプラによって優先的に構成し、ユニットＷＤＭ２も特定の形式の双方向カプラによって構成することが、前記第１実施形態と異なる。
既知のように、双方向カプラを、互いにある″カップリング″長Ｌだけ近づけられた２つの光路（例えば、２つの導波管）によって構成することができる。特に、この長さを適切な寸法にすると、第１光路において伝送し、前記カプラが形成された波長に一致する波長を示す光輻射は、無視しうる損失で第２光路光輻射と″結合″する。
第１カプラＷＤＭ１は、伝統的な形式のものであり、したがって、カップリング長Ｌを有し、第２カプラＷＤＭ２は、特定の形式のものであり、カップリング長Ｌ／２を有する。
前記第１実施形態の参照と共に説明したすべてと同様に、このカプラの端部分をマスクで保護し、次に、前記２つの導波管の前面を垂直化するように化学的侵食を受けさせる。
次に、これらの垂直表面において、既知の方法において、図６の参照と共に上述したように、金属層を堆積させる。
前記金属層は、この場合においても、上述した同じ機能を有する反射素子として働く。
この第２実施形態は、前記第１実施形態と同じように、本モジュールの幅を抑制することができる。本モジュールの長さに関して、この第２実施形態は、２÷３ｍｍに等しい幅と、ほぼ１５ｍｍに等しい長さとを示すため、単位時間において製造可能な装置の数と、これらを製造するのに必要なシリコンウェハの数との利点に対して、さらなる大きさ制限を得ることができる。
本発明の特定の実施形態を示し、説明したが、他の実施形態を当業者によってその範囲から逸脱することなく形成することができるため、本発明はこれらに限定されないことを理解すべきである。
このように、本発明は、以下の請求の範囲によってカバーされるすべてのこのような実施形態を含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
図１は、上述した、広帯域通信システムに対するアクセスネットワークのアーキテクチャを示す。
図２は、上述した、問題の光モジュールの一般的なアーキテクチャを示す。
図３は、上述した、既知の技術によって構成した光モジュールを示す。
図４は、本発明によって構成した光モジュールの一実施形態を示す。
図５は、マッハ−ツェンダー干渉計の構造を示す。
図６は、図４におけるモジュールの面Ａ−Ａに従って形成した断面図を示す。
図７は、本発明によって構成した光モジュールの第２実施形態を示す。
【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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