(57)【要約】光ファイバ（１１）をフォトニックデバイス（１７）に光学的に整合させる構造およびその作製方法。構造は、光ファイバとフォトニックデバイスとの間にあり、かつアクチュエータヘッド（２１）によって動かすことができるレンズ（１５）を使用して、光ファイバをフォトニックデバイスに光学的に整合させる。レンズは、アクチュエータヘッドに付随するそれぞれの動力源によって動かすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的アライメント構造であって、
発光デバイスから光信号を受け取り、前記光信号を受光デバイスに提供するレンズであって、前記発光デバイスおよび受光デバイスのうちの一方が、フォトニックデバイスを備え、前記発光デバイスと受光デバイスのうちの他方が、光ファイバを備える、レンズと、
レンズを動かすための少なくとも２つのアクチュエータヘッドと、
前記２つのアクチュエータヘッドに付随し、前記レンズに応答する動きを生じさせる動力源と、を備え、
前記レンズ、少なくとも２つのアクチュエータヘッド、フォトニックデバイス、および動力源が、集積フォトニックチップの一部である、光学的アライメント構造。
【請求項２】
前記集積フォトニックチップが、第１、第２、および第３のアクチュエータヘッドをさらに備え、各々がレンズを動かすための付随する動力源を有する、請求項１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項３】
前記集積フォトニックチップが、前記アクチュエータヘッドの各々に付随するそれぞれのカンチレバーアームをさらに備え、前記アクチュエータヘッドがそれぞれのカンチレバーアームの自由端に設けられる、請求項２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項４】
前記動力源が、それぞれのアクチュエータヘッドを動かすためのそれぞれの圧電構造を備える、請求項１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項５】
前記アクチュエータヘッドのうちの２つが、前記レンズを下から支持する下側アクチュエータヘッドであり、第３のアクチュエータヘッドが、前記レンズに上から接触する上側アクチュエータヘッドである、請求項３に記載の光学的アライメント構造。
【請求項６】
前記動力源が、各々のカンチレバーアームに付随するそれぞれの圧電構造を備える、請求項３に記載の光学的アライメント構造。
【請求項７】
各々の圧電構造が、それぞれのカンチレバーアームを屈曲動作させる、請求項６に記載の光学的アライメント構造。
【請求項８】
前記カンチレバーアームの前記屈曲動作が、アクチュエータヘッドを介してｘ、ｙ、およびｚ軸方向の動きをレンズに与える、請求項７に記載の光学的アライメント構造。
【請求項９】
前記２つの下側アクチュエータヘッドのための前記カンチレバーアームが固定され、前記２つの下側アクチュエータヘッドのための各々の圧電構造が、それぞれのカンチレバーアームとそれぞれのアクチュエータヘッドとの間に設けられた、請求項６に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１０】
前記アクチュエータヘッドのうちの２つが前記レンズを下から保持し、前記２つのアクチュエータヘッドのための前記動力源が、アクチュエータヘッドと固定支持体との間に設けられたそれぞれの圧電構造である、請求項２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１１】
前記アクチュエータヘッドのうちの２つが前記レンズを下から保持し、前記２つのアクチュエータヘッドのための前記動力源が、アクチュエータヘッドと前記レンズとの間に設けられたそれぞれの圧電構造である、請求項２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１２】
前記アクチュエータヘッドが、前記レンズの下側部分に係合する下向きの勾配の傾斜領域を各々備える、請求項１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１３】
前記それぞれの圧電構造を操作して、前記それぞれのアクチュエータヘッドを動かす制御システムをさらに備える、請求項４に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１４】
前記アクチュエータヘッドが、離間し、かつ前記レンズの底部の対向する側に配置されて、前記レンズが前記アクチュエータヘッドの前記傾斜領域に係合する、請求項１１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１５】
両方のアクチュエータヘッドが互いに向かう方向に動くとき、前記それぞれのアクチュエータヘッドがレンズを上向きの方向に動かし、両方のアクチュエータヘッドが互いに離れる方向に動くとき、レンズを下向きの方向に動かす、請求項１４に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１６】
前記それぞれのアクチュエータヘッドが、左向き方向に両方のヘッドが動くとき、レンズを左向き方向に動かし、右向き方向に両方のヘッドが動くとき、レンズを右向き方向に動かす、請求項１４に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１７】
前記ヘッドの一方が固定され、かつその他方が、前記固定されたアクチュエータヘッドに向かう方向に動くと、前記それぞれのアクチュエータヘッドが前記レンズを左上方向に動かし、また前記他方のアクチュエータヘッドが固定され、かつ前記一方のアクチュエータヘッドが、前記固定されたアクチュエータヘッドに向かう方向に動くと、前記レンズを右上方向に動かす、請求項１４に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１８】
前記傾斜領域が平坦領域を含む、請求項１２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項１９】
前記傾斜領域が湾曲領域を含む、請求項１２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２０】
前記傾斜領域が一連の階段を含む、請求項１２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２１】
前記制御システムが、前記受光デバイスによって受け取られた光の量を表す信号を受け取り、前記それぞれの圧電構造を操作して前記レンズを前記発光および受光デバイスの光学的アライメントが得られる位置に動かす、請求項１３に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２２】
前記制御システムが、前記受光デバイスによって受け取られた前記光を周期的に監視し、前記受け取った光が公差範囲内にない場合、前記それぞれの圧電構造を操作して前記レンズを前記受光デバイスによって受け取られた前記光の量が増加する位置に動かす、請求項２１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２３】
前記制御システムが、前記受光デバイスによって受け取られた前記光を周期的に監視する、請求項２２に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２４】
前記光伝送デバイスが前記光ファイバであり、前記受光デバイスが前記フォトニックデバイスである、請求項２１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２５】
前記フォトニックデバイスが導波路である、請求項２４に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２６】
前記光伝送デバイスが前記フォトニックデバイスであり、前記受光デバイスが前記光ファイバである、請求項２１に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２７】
前記フォトニックデバイスが導波路である、請求項２６に記載の光学的アライメント構造。
【請求項２８】
光学的アライメント構造であって
発光デバイスから光信号を受け取り、前記光信号を受光デバイスに提供するレンズであって、前記発光デバイスおよび受光デバイスのうちの一方が、フォトニックデバイスを備え、前記発光デバイスと受光デバイスのうちの他方が、光ファイバを備える、レンズと、
前記レンズの底面の対向する側面に設けられた一対のアクチュエータヘッドと、
前記レンズの上面に設けられたアクチュエータヘッドと、
前記アクチュエータヘッドを支持するための複数の屈曲可能なカンチレバーアームと、
各々のカンチレバーアームにそれぞれ付随する複数の圧電構造と、
前記圧電構造を制御し、前記アクチュエータヘッドを介して前記レンズの動きに影響を与える、制御システムと、を備える、光学的アライメント構造。
【請求項２９】
前記レンズ、フォトニックデバイス、アクチュエータヘッド、屈曲可能なカンチレバーアーム、および圧電構造が、共通の集積回路チップ上に作製される、請求項２８に記載の光学的アライメント構造。
【請求項３０】
前記制御システムが、共通の集積回路チップ上に作製される、請求項２９に記載の光学的アライメント構造。
【請求項３１】
前記受光デバイスから光信号を受け取る信号検出器をさらに備え、前記制御システムが前記光信号を受け取り、作用して前記圧電構造を制御する、請求項３０に記載の光学的アライメント構造。
【請求項３２】
光学的アライメント構造を作成する方法であって、
アライメントレンズと、
自由端にそれぞれのアクチュエータヘッドを各々が含む、３つのカンチレバーアームと、
前記それぞれのアクチュエータヘッドに付随し、前記レンズを動かすためのそれぞれの動力源と、
フォトニックデバイスと、
光ファイバ保持構造であって、前記光ファイバ保持構造に取り付けられた光ファイバと前記フォトニックデバイスとの間の光路内に前記レンズがあるように配設された、光ファイバ保持構造と、をフォトニック集積回路上に作製することを含む、方法。
【請求項３３】
前記動力源がそれぞれのアクチュエータヘッドを動かすそれぞれの圧電構造を備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
各々の圧電構造がそれぞれのカンチレバーアームの屈曲動作によってそれぞれのアクチュエータヘッドを動かす、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
各々の圧電構造がそれぞれのカンチレバーアームに設けられる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記アクチュエータヘッドのうちの２つが、前記レンズの対向する側面を下から支持するように作成され、かつ前記レンズに係合する下向きの勾配の傾斜領域を備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記傾斜領域が平坦領域を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記傾斜領域が湾曲領域を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記傾斜領域が一連の階段を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記フォトニックデバイスのうちの少なくとも１つによって受け取られる光を検出するための光検出器と、前記保持構造に取り付けられた光ファイバと、を前記フォトニック集積回路上に作製することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
前記光検出器から光を受け取り、前記動力源を制御して前記アクチュエータヘッドを動かす制御システムを前記フォトニック集積回路上に作製することをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[政府の権利]
本発明は、ＤＡＲＰＡによって授与された契約番号９９９９４０４−１２−０００４下の政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明においてある特定の権利を有する。
【０００２】
[技術分野]
本発明の実施形態は、フォトニック集積回路内のフォトニックデバイスに光ファイバを光学的に整合させるためのアライメント構造を提供する。
【背景技術】
【０００３】
光信号伝送は、チップ間接続を提供するために別々の集積回路チップ間で、またチップ間接続を提供するために同じ集積回路チップ上の構成要素内で、信号を通信するために使用することができる。多くの場合、集積回路フォトニクスチップのフォトニックデバイス、例えば導波路、に外部の光ファイバを接続することが必要となる。このようなカップリングは、光ファイバとフォトニックデバイスとの間の正確な光学的アライメントを必要とする。
【発明の概要】
【０００４】
正確な光学的アライメントを達成するために、集積回路チップ上に光ファイバとフォトニックデバイスとを光学的整合させるための複雑な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を構築することが提案された。しかしながら、複雑なＭＥＭＳ構造は、実装が高価であり、製造に時間がかかる。さらに、光ファイバをフォトニックデバイスに整合させる構造は、使用中に発生する可能性があるアライメント変動、例えば、温度変動、または発生する可能性がある他の外乱の影響、を考慮しなければならない。光ファイバを集積回路チップ上のフォトニックデバイスに光学的に整合させる、かつその光学的アライメントを維持する単純な構造が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】光学的アライメント構造の実施形態の斜視図である。
【図２】図１の実施形態の一部をより詳細に示す断面図である。
【図３】図１の実施形態の一部をより詳細に示す別の断面図である。
【図４】図１の一部の拡大図である。
【図５Ａ】図１に示すアクチュエータヘッドの動作の動きを断面図で示す。
【図５Ｂ】図１に示すアクチュエータヘッドの動作の動きを断面図で示す。
【図５Ｃ】図１に示すアクチュエータヘッドの動作の動きを断面図で示す。
【図５Ｄ】図１に示すアクチュエータヘッドの動作の動きを断面図で示す。
【図５Ｅ】図１に示すアクチュエータヘッドの動作の動きを断面図で示す。
【図５Ｆ】図１に示すアクチュエータヘッドの動作の動きを断面図で示す。
【図６】別の実施形態の断面図である。
【図７】別の実施形態の断面図である。
【図８】別の実施形態の断面図である。
【図９】別の実施形態の断面図である。
【図１０】別の実施形態の断面図である。
【図１１】信号検出器の斜視図である。
【図１２】別の信号検出器の上面図である。
【図１３】光ファイバをフォトニックデバイスに動的に、光学的に整合させるために使用することができる制御システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書に記載の実施形態は、光ファイバをフォトニックデバイスに光学的に整合させるための単純化された構造を提供し、後者は、光信号を伝搬し、また処理するための光学デバイスを含む集積回路フォトニクスチップに設けられている。構造は、既知のＭＥＭＳ技術を用いて、集積回路フォトニクスチップの半導体、例えばシリコン、の基板上に製造することができる。アライメントレンズは、光ファイバとフォトニックデバイスとの間に設けられる。レンズは、３つの方向（ｘ、ｙおよびｚ）で移動可能であり、光ファイバとフォトニックデバイスの光学的アライメントを生成し、維持する。下側アクチュエータヘッドの対は、下からレンズを保持し、一対のカンチレバーアームの自由端にそれぞれ設けられている。別の上側アクチュエータヘッドは、別のカンチレバーアームの自由端に設けられ、レンズを上から下側アクチュエータヘッドの対の上の適所に保持する。それぞれの動力源、例えば圧電構造、は、カンチレバーアームの各々に付随する。動力源は、アームを曲げてそれぞれのアクチュエータヘッド、したがってレンズを３つの方向に動かし、光ファイバとフォトニックデバイスとの間の光学的アライメントを獲得し、かつ維持するように配設される。あるいは、下側アクチュエータに接続されたカンチレバーアームは、屈曲不能であることができる、または別の固定構造を使用して、下側アクチュエータヘッドと固定構造との間に設けられるそれぞれの動力源で下側アクチュエータヘッドを支持し、それらの動きに影響を与えることができる。別の代替の例では、動力源は、レンズと固定されたアクチュエータヘッドとの間に設けることもできる。制御ループを使用して、受け取った光信号を獲得し、受け取った光信号に反応して動力源を適切に活性化し、アクチュエータヘッドを動かして光ファイバとフォトニックデバイスとを光学的に整合させる位置にレンズを保持することにより、光学的アライメントを確立し、かつ維持することができる。
【０００７】
図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態の斜視図を示し、図２および３は、図１の実施形態の要素の断面を詳細に示す。示された集積回路フォトニクスチップ９は、例えばシリコンなどの半導体基板から形成され、フォトニックデバイスを備え、さらに電気デバイスおよび回路を同じチップ上に備える。チップ９は、導波路コア１７ａおよび関連するクラッド１７ｂを有する作製された導波路１７を備える。導波路１７は、集積回路チップ９上に作成されて光ファイバ１１の湾曲した外面を受け入れる湾曲した上面を有するクレードル１３に、一方の端部が接着剤で接着された光ファイバ１１との間で、光信号の受信または送信ができる。光ファイバ１１と導波路１７との間で送信される光信号は、レンズ１５を通過する。
【０００８】
レンズ１５は、限定するものではないが、ボールレンズ、鏡筒レンズ、および球面レンズを含む様々な形態をとることができる。以下の説明では、ボールレンズがレンズ１５の例示として説明されている。レンズ１５は、レンズ１５の下側表面に係合する下向きの傾斜面２６ａ、２６ｂ（図２）を有する下側アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂによって、光ファイバ１１と導波路１７との間の光路内に、調整可能に保持される。下側アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂは、それぞれのカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂの自由端に設けられる。カンチレバーアーム２３ａ、２３ｂの支持端は、集積回路チップ９上に作製されたそれぞれの基部２０ａ、２０ｂに一体的に接続される。カンチレバーアーム２３ａ、２３ｂは、カンチレバーアーム２３ａ、２３ｂの各々の長さに沿って設けられたそれぞれの独立した圧電構造２５ａ、２５ｂの形式をとることができるそれぞれの動力源によって、図２および４に示されるようにｘ軸方向に独立して屈曲可能である。圧電構造２５１、２５ｂは、シリコンの第１の層と、ＰＺＴまたはＰＭＮなどの圧電材料の第２の層と、を含む公知のバイオモルフ構造の形態をとることができる。カンチレバーアーム２３ａ、２３ｂの独立した屈曲は、圧電構造２５ａ、２５ｂに印加される電圧に従って、ｘ軸方向にアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂの独立した動きをもたらす。
【０００９】
レンズ１５はまた、レンズ１５の上面の一部と係合するキャップまたは他の構造の形態を有する上側アクチュエータ２１ｃによって、その上面で保持される。上側アクチュエータ２１ｃは、カンチレバーアーム２３ｃの自由端に設けられる。動力源は、カンチレバーアーム２３ｃの側面に沿って設けられ、圧電構造２５ｃの形態を有することができる。図１および３に示すように、圧電構造２５ｃは、ｙ軸方向にカンチレバーアーム２３ｃを屈曲させて、レンズ１５を動かす。以下に詳細に説明するが、対応する圧電構造２５ａ、２５ｂ、および２５ｃによるカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂ、および２３ｃの独立した動きは、レンズ１５を図１〜４に示されるｘ、ｙ、およびｚ軸方向に動かすことを可能にする。
【００１０】
図２は、図１のライン２−２に沿う断面図を示す。図２の断面は、レンズ１５および下側アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂを通る。図３は、図１のライン３−３に沿って光ファイバ１１、レンズ１５、および導波路１７を通る断面図を示す。図２に示すように、各々の下側アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂは、レンズ１５が載置される傾斜面２６ａ、２６ｂを有する。図２は、平坦な下向きの傾斜面２６ａ、２６ｂを有するものとして下側アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂが示されているが、以下に説明するように、他の輪郭をアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂの面に使用することができる。
【００１１】
図５−Ａ〜５Ｆは、レンズ１５が、下側アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂがそれぞれの圧電構造２５ａ、２５ｂによって作動されるときの動きに従って、ｘ軸およびｚ軸で移動可能である様子を示す。ｚ軸の動きに対応するために、アクチュエータヘッド２１ｃをレンズ１５の上部に保持するカンチレバーアーム２３ｃは、上下に屈曲可能である。図５Ａは、圧電構造２５ａ、２５ｂが各々活性化されてそれぞれのカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂが屈曲し、両方のアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂが互いに向かう方へ動くときの、レンズ１５の上向きの動きを矢印Ａによって示し、図５Ｂは、圧電構造２５ａ、２５ｂが各々活性化されてそれぞれのカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂが屈曲し、両方のアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂが互いに離れる方へ動くときの、レンズ１５の下向きの動きを矢印Ｂによって示す。図５Ｃおよび５Ｄは、圧電構造２５ａ、２５ｂが各々活性化されて、それぞれのカンチレバーアーム２３ａおよび２３ｂが屈曲し、アクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂの両方が左方および右方へ動くときの、レンズ１５の左方および右方への動きを、それぞれの矢印ＣおよびＤによって示す。図５Ｅは、アクチュエータ２１ｂが、圧電構造２５ｂによって操作されないで、アクチュエータ２１ａが、圧電構造２５ａの操作およびカンチレバーアーム２３ａの屈曲によって左方に動くときの、レンズ１５の左上方向の動きを矢印Ｅによって示す。図５Ｆは、アクチュエータヘッド２１ａが固定したままで、圧電構造２５ｂがカンチレバーアーム２３ｂを屈曲させてアクチュエータヘッド２１ｂを右方へ動かすときの、レンズ１５の動きを矢印Ｆによって示す。
【００１２】
前述のように、カンチレバーアーム２３ｃは、アクチュエータ２１ｃがアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂによるレンズ１５の動きに応じて上下に移動するように、ｚ軸方向に屈曲可能である。また、カンチレバーアーム２３ｃに付随する圧電構造２５ｃは、アーム２３ｃをｙ軸方向に屈曲させ、アクチュエータ２１ｃおよびレンズ１５をｙ軸に沿って動かす。その結果、レンズ１５は、３つの軸ｘ、ｙ、およびｚの全てに沿って移動可能である。
【００１３】
図６は、変更された下側アクチュエータヘッド２１ａ’および２１ｂ’の断面を示し、各々がレンズ１５に接触するそれぞれ下向きに傾斜した階段状表面３０ａ、３０ｂを備える。階段状表面３０ｂ、３０ａは、図５Ａ、５Ｂ、５Ｅおよび５Ｆに示される方向に動くときのレンズ１５を階段状の増分によって調整する。図７は、それぞれの湾曲したアクチュエータ表面３０ａ’と３０ｂ’を有する他の変更された下側アクチュエータヘッド２１ａ’’および２１ｂ’’を示す。
【００１４】
上述の実施形態のアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂ、２１ｃの動きは、それぞれのカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃを屈曲させるそれぞれの圧電構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃの適切な電気的駆動によって生じる。別の実施形態では、下側アクチベータヘッド２１ａ、２１ｂのカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂは、屈曲不能であることもでき、圧電構造２５ａ、２５ｂはカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂから省略される。代わりに、図８に示すように、圧電構造３５ａ、３５ｂは、それぞれの屈曲不能なカンチレバーアーム２３ａ、２３ｂとそれらに付随するアクチュエータヘッド２１ａ、２１ｂとの間に位置することができる。この配設では、圧電構造３５ａ、３５ｂは、各々独立して操作されて矢印Ｈで示されるように拡張および圧縮し、それにより、図５Ａ〜５Ｆに示される様態で、それぞれのアクチュエータヘッド２１ａおよび２１ｂを動かしてレンズ１５を配置する。別の代替の実施形態では、図９に示すように、カンチレバーアーム２３ａ、２３ｂは省略することができ、圧電構造３５ａ、３５ｂは、直接に取り付けられて、チップ９上に作製された基部２０ａ’および２０ｂ’を支持する。図１０に示すさらに別の実施形態では、圧電構造３５ａ、３５ｂは、レンズ１５に直接に係合する下側アクチュエータ２１ａ、２１ｂの表面に直接に形成され、矢印Ｉの方向に圧縮して、または接触して、レンズ１５を動かすことができる。
【００１５】
圧電構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、または３５ａ、３５ｂ、２５ｃを操作するために、設けられたアライメント制御システムは、受け取った光信号の強度をサンプリングし、監視して、レンズ１５の位置を制御する。図１１は、導波路コア１７ａ上に作製された信号検出器２９を示し、信号検出器２９は、ゲルマニウムまたはゲルマニウムシリコンから形成することができ、光ファイバ１１から導波路１７に送信される光信号に対応する導波路コア１７ａからの光信号を受け取る。信号検出器２９は、受け取った光信号に対応する電気信号３１を出力する。図１２は、同じくゲルマニウムまたはゲルマニウムシリコンから形成することができ、導波路１７から光信号を受け取る光ファイバ１１に結合することができる信号検出器４１を示す。信号検出器４１は、導波路３９によって光ファイバ１１にエバネッセント結合され、同じく出力信号３１を提供できる。検出器２９および４１は、受け取った光信号の強度を表す出力信号を提供することができ、出力信号は、レンズ１５の位置を制御するために制御システムで使用される。
【００１６】
図１３は、検出器２９または検出器４１のいずれかから信号強度の出力信号を受け取り、圧電構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃ（または、３５ａ、３５ｂ、および２５ｃ）のための駆動信号を提供する制御システム５１の一例示を示す。制御システム５１は、集積回路チップ９上に集積化されたハードウェア回路構造として、またはチップ集積回路９に集積化されたプロセッサ構造上で実行されるソフトウェアとして、またはその２つの組合せとして、実現することができる。簡略化のため、制御システム５１は、回路構造、プログラミングされたプロセッサ構造、またはその２つの組合せによって、実行される動作ステップとして説明する。
【００１７】
ステップ１０１では、レンズ１５の最初の中心のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を設定し、圧電構造（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、または３５ａ、３５ｂ、２５ｃ）を駆動して、この中心レンズ１５の位置を取得する。ステップ１０３で、導波路１７が光信号を光ファイバ１１から受け取っているか、またはその逆であるか、に依存して、光信号の強度を検出器２９または４１のいずれかから取得する。ステップ１０５で、受け取った光信号の信号強度を基準の信号強度と比較し、それが許容可能な公差範囲内にあるか、例えば、事前設定された振幅レベルよりも上であるか、を確認する。確認結果が肯定的である場合、ステップ１０７で、レンズ１５の現在のｘ、ｙ、ｚの位置は、圧電構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、または３５ａ、３５ｂ、２５ｃの現在の駆動状態を維持することによって、保持される。その後、動作のフローは、所定の遅延１１９の有無を任意として、ステップ１０３に戻り、別の信号を検出器２９または４１のいずれかから取得する。所定の遅延は、点線のステップ１１９によってオプションとして示され、レンズ１５のｘ、ｙ、ｚの位置を設定後、検出器２９または４１からの信号を連続的ではなく周期的に取得することをもたらす。
【００１８】
ステップ１０５で、検出器２９または４１から取得された信号強度が許容可能な公差範囲内にないことが決定される場合、ステップ１０９で、制御システム５１は、圧電構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃ（または３５ａ、３５ｂ、２５ｃ）を駆動し、レンズ１５の新規のｘ、ｙ、ｚの位置を設定することによってｘ、ｙ、およびｚのレンズ位置を変える。次に、ステップ１１１で、信号を検出器２９または４１のいずれかから取得し、ステップ１１３で、新規のｘ、ｙ、ｚのレンズ位置での信号強度を測定し、記憶する。ステップ１１５で、レンズ１５の全ての可能なｘ、ｙ、ｚの位置が設定されて、対応する信号強度値が記憶されたかを判定する。判定結果が肯定的である場合、最高の記憶された信号強度を有するｘ、ｙ、ｚの位置をレンズ１５の位置として設定し、ステップ１１７で、圧電構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃ（または３５ａ、３５ｂ、２５ｃ）を相応に駆動し、レンズ１５をその位置に設定する。ステップ１１７に続いて、制御システム５１は、所定の遅延１１９の有無を任意として、ステップ１０３に戻る。
【００１９】
ステップ１１５で、全てのｘ、ｙ、ｚの位置がまだレンズ１５に設定されず、対応する信号強度が記憶されていない場合、制御システム５１はステップ１０９に戻り、ステップ１１５で肯定的な条件が検出されるまで、ステップ１０９〜１１５によって実現される動作を繰り返す。
【００２０】
したがって、制御システム５１は、レンズ１５の最初の中心のｘ、ｙ、ｚの位置から開始し、ステップ１０５で周期的にまたは連続的に確認することができる信号強度が許容可能な公差範囲内にないことが検出されると、信号強度が最大となるレンズ１５の新規のｘ、ｙ、ｚの位置を見出し、その位置をレンズ１５の新規のｘ、ｙ、ｚの位置として設定する。制御システム５１は、調整が必要とされる場合、動的に動作してレンズ１５を周期的に、または連続的にシフトさせ、それを最良の位置に設定し、光ファイバ１１と導波路１７とを任意選択的に整合させる。図１３は、制御システム５１によって実現され、レンズ１５を光ファイバ１１と導波路１７との間の光信号を最良に整合させる位置に調整するために使用することができる制御プロセスの一例示を表しているにすぎないことに留意されたい。他の制御プロセス５１もまた、使用することができる。
【００２１】
本明細書に示された構造は、チップ９の基板材料から構造を作成し、成形する公知のＭＥＭＳ技術を使用して、集積回路フォトニクスチップ９上に作製される。
【００２２】
例示の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、説明した実施形態に限定されないことを直ぐに理解されたい。むしろ、実施形態は、任意の数の変形、変更、置換、またはこれまで記載されていない同等の構成を、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲から逸脱することなく、組み込むように修正することができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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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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【国際調査報告】
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