(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバー（３１）の端（３２）が嵌合面（３３）で終っているコネクタモジュール（２１、２３）と、
複数の導波管（４４）の端が嵌合面（４７）で終っている基板モジュール（２２）と、
一方のモジュール（２１、２３）の嵌合面（３３）のピン位置から突出する少なくとも２本の取付ピン（３５）と、
他方のモジュール（２２）の嵌合面（４７）のピン位置にあって上記嵌合面（４７）を通る少なくとも２つのピン通路であって、上記突出する取付ピン（３５）を各々遊びを回避しつつスライド挿入によって受け入れるサイズ、形状及び配置にされたピン通路（４１）とを備え、
上記光ファイバー（３１）の端（３２）は、所定の整列パターンに基づいて互いにそして上記コネクタモジュール（２１、２３）のピン位置から離間され、そして上記導波管（４４）の端は、上記所定の整列パターンに基づいて互いにそして上記基板モジュール（２２）のピン位置から離間され、これにより、上記両モジュール（２１、２２、２３）を互いに取り付けたとき上記導波管（４４）の各々が上記光ファイバー（３１）の各々と光学的に整列する受動的整列の光ファイバー接続装置において、
上記基板モジュール（２２）は、互いに組み立てられる上部のウエハ（３８）と下部のウエハ（３９）を有し、上記複数の導波管（４４）が上記下部のウエハ（３９）の上面に形成されて整列していると共に、上記ピン通路（４１）の下部（４６）が整列している複数の導波管（４４）の両側で、エッチング手順によって凹入形成されており、かつ、上記複数の導波管（４４）の端の各々のセンターが上記ピン通路（４１）のセンターに対して正確に離間する状態で整列しており、
上記上部のウエハ（３８）の下面には、上記複数の導波管（４４）の各々に対応させてチャンネル（４３）がエッチング手順によって複数形成されて、対応する導波管（４４）を一つずつ収容可能としていると共に、上記ピン通路（４１）の上部（４３）が上記複数のチャンネル（４３）の両側で、エッチング手順によって凹入形成されており、
上記上部のウエハ（３８）と下部のウエハ（３９）を組み立てて、上記導波管（４４）の各々が対応する上記チャンネル（４３）に一つずつ収容され、かつ、上記ピン通路（４１）の上部（４５）と下部（４６）が協働してピン通路（４１）を形成しており、
更に、上記基板モジュール（２２）は、入力端（２４）及び出力端（２５）を有し、１つのコネクタモジュール（２３）は、その入力端（２４）に取り付けられ、そして別のコネクタモジュール（２１）は、その出力端（２５）に取り付けられていることを特徴とする光ファイバー接続装置。
【請求項２】
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記導波管（４４）の各端とセンター／センター整列される請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項３】
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記コネクタモジュール（２１）の嵌合面（３３）と平らにされる請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項４】
上記導波管（４４）の各端は、上記基板モジュール（２２）の嵌合面（４７）と平らにされる請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項５】
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記導波管（４４）の各端から至近離間される請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項６】
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記導波管（４４）の各端に接触される請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項７】
上記コネクタモジュール（２１）の嵌合面（３３）は、上記光ファイバー（３１）の端（３２）を含む光ファイバー（３１）の長さに対してほぼ垂直である請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項８】
上記基板モジュール（２２）の嵌合面（４７）は、上記導波管（４４）の端を含む導波管（４４）の長さに対してほぼ垂直である請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項９】
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記導波管（４４）の各端から至近離間されそしてそれとセンター／センター整列される請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１０】
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記導波管（４４）の各端に接触されそしてそれとセンター／センター整列される請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１１】
上記コネクタモジュール（２２）の嵌合面（３３）は、上記光ファイバー（３１）の端（３２）を含む光ファイバー（３１）の長さに対してほぼ垂直であり、
上記基板モジュール（２２）の嵌合面（４７）は、上記導波管（４４）の端を含む導波管（４４）の長さに対してほぼ垂直であり、そして
上記光ファイバー（３１）の各端（３２）は、上記導波管（４４）の各端とセンター／センター整列される請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１２】
上記光ファイバー接続装置は、高密度波長分割マルチプレクス製品用のものである請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１３】
上記基板モジュール（２２）は、光ファイバーを含まない請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１４】
上記基板モジュール（２２）は、コネクタモジュール（２１）からの光ファイバー（３１）を受け入れる溝がない請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１５】
上記基板モジュール（２２）のチャンネル（４３）は、上記導波管（４４）を受け入れるフィラー（４８）を含む請求項１に記載の光ファイバー接続装置。
【請求項１６】
下部のウエハ（３９）と、
上記下部のウエハ（３９）に設けられ、下部のウエハ（３９）の端で終わる端を有する複数の導波管（４４）と、
少なくとも２つのピン位置とを備え、
上記導波管（４４）の端は、光ファイバー（３１）及び別の部品（２１、２２）のピン位置に一致する所定の整列パターンに基づき、互いに且つ上記ピン位置から離間されている受動的整列の光ファイバー基板モジュールにおいて、
上記下部のウエハ（３９）が上部のウエハ（３８）と互いに組み立てられ、上記下部のウエハ（３９）の上面に、上記複数の導波管（４４）が形成されて整列していると共に、上記ピン位置にはピン通路（４１）の下部（４６）がエッチング手順によって凹入形成されており、かつ、上記複数の導波管（４４）の端の各々のセンターが上記ピン通路（４１）のセンターに対して正確に離間する状態で整列しており、
上記上部のウエハ（３８）の下面に、上記複数の導波管（４４）の各々に対応させて、チャンネル（４３）が複数、エッチング手順によって凹入形成されて各チャンネル（４３）に対応する導波管（４４）を一つずつ収容可能としていると共に、上記ピン通路（４１）の下部（４６）に対応させてピン通路（４１）の上部（４５）がエッチング手順によって凹入形成されて、
上記上部のウエハ（３９）と下部のウエハ（３８）が組み立てられて、上記導波管（４４）の各々が上記チャンネル（４３）に一つずつ収容され、かつ、上記ピン通路（４１）の上部（４５）と下部（４６）が協働してピン通路（４１）を形成しており、
更に、複数の導波管の端が、上記上部及び下部のウエハ（３８、３９）の端面で入力端（２４）と出力端（２５）を形成していることを特徴とする光ファイバー基板モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、光ファイバー装置、特に、その接続技術及び装置に係る。より詳細には、本発明は、光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシングに使用するのに適した技術に係る。又、いわゆる高密度波長分割マルチプレクシング（ＤＷＤＭ）製品にも係る。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバー送信システムでは、発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニットやレーザー等のソースにより発生された光周波数の波（光）によって信号が光ファイバーに沿って送信される。光ファイバーは、通常、ガラス材料で製造され、光ファイバー回路が開発されるにつれて、ある光ファイバーを別の光ファイバーに接続できる接続装置を提供することが必要になった。この接続は、端−端整列関係であることが重要である。
【０００３】
光ファイバーの端と端を接続する従来の手順は、最初に、接合されるべき光ファイバーの端においてある長さの光ファイバーから保護ジャケットを除去することである。ジャケットを除去すると、２５０ミクロン（外径）の緩衝層が露出し、これを剥離して、１２５ミクロン（外径）のファイバーを露出させる。公知技術では、光ファイバー本体をフェルールの通路にねじ込み、接着剤及び／又は圧着により位置固定する。フェルールの前面を充分に越えて延びるように光ファイバーを挿入する。次いで、露出されたファイバー材料をへき開しそしてポリシングする。残留接着剤を除去する。次いで、フェルールをコネクタに組み付け、そのコネクタは、相手コネクタ又は他の適当な接続装置の光ファイバーに接続するために光学軸を整列して光ファイバーが配置される。
【０００４】
単一のケーブル構造で多数のチャンネルをもたせるために、光ファイバーリボンケーブルが益々普及してきている。光ファイバーリボンケーブルは、複数の光ファイバー又はチャンネルが一線に又はほぼ同一平面関係で配置されるという点までは、公知の電気的リボンケーブルと同様である。この解決策では、光ファイバーリボンケーブルの光ファイバーを終端する公知のやり方は、上述した手順とほぼ同様である。一般的に、光ファイバーを取り巻く一体的な保護ジャケットを除去して、緩衝層が被覆されたファイバーを露出させ、次いで、これを剥離し、未保護のファイバーがフラットケーブルから一線に突出するようにする。典型的に、公知技術では、これらの個々のファイバーを、予め形成されたコネクタフェルールの個々の穴又は通路に挿入しなければならない。これら通路は、相補的なコネクタフェルール又は他の接続装置におけるファイバーの端に接続するために所定の間隔でファイバーを整列させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
マルチファイバーケーブルの個々のファイバーをこのように終端するプロセスは、多数の問題を付随する。光ファイバーは非常に細いサイズであり且つ非常にもろい性質であるために、光ファイバーを１つの整列穴又は通路に挿入するのは冗長な作業である。単一ケーブルからの複数のこのような光ファイバーを複数の通路に挿入することが必要な場合には、問題が著しく大きなものとなる。例えば、マルチファイバーケーブルの１本のファイバーが折れた場合には、剥離したケーブル端及びフェルールのいずれか又は両方を破棄しなければならないか又は修理しなければならない。これらのプロセスは、通常、手作業で行われるので、非常に効率が悪く且つ不必要に経費がかかる。
【０００６】
公知技術では、マルチファイバーケーブルの個々のファイバーをコネクタフェルールの個々の穴又は通路へ入れる場合に、不合格の割合が高くなる。フェルールは、穴ごとに検査しなければならない。光ファイバーが折れるのに加えて、穴自体が大き過ぎたり小さ過ぎたり、又は円形でなかったり、或いは他の欠点を有していたりする。コネクタフェルールは、通常はセラミック材料の結晶性本体より成る。むしろ、それらは、プラスチック又はポリマー材料で成形することができる。マルチチャンネルフェルールの場合に、光ファイバーと光ファイバーとの間に適切な整列及び間隔を維持して、公差の問題で嵌合中に送信ロスが生じるのを防止するために、光ファイバー受け入れ穴又は通路を正確に形成しなければならない。
【０００７】
上述した整列の問題及び公差の問題は、一対の嵌合するコネクタフェルール自体が２本の整列ピンによって嵌合状態に入れられるコネクタ組立体では更に複雑なものとなる。これら整列ピンは、通常、各ピンの一端がコネクタフェルールの通路へと延び、そしてそのピンの反対端が相手コネクタフェルールの通路に挿入され、整列のためにピンには面取りされた導入部が形成される。整列ピン及びそれらの通路について正確な公差を維持するという問題が、光ファイバーケーブルの光ファイバーに対する個々の穴の正確な間隔及び整列を維持する上での公差の問題に加えられねばならない。公知コネクタ装置の用途では、なぜ不合格の数が多いか理解できよう。
【０００８】
ＤＷＤＭ製品について更に説明すると、マルチプレクシングを使用して、異なる波長のチャンネルを結合することができ、一方、受信端では、デマルチプレクシングにより、チャンネル間クロストークを最小にしてチャンネルを互いに分離することができる。ＤＷＤＭ製品では、装置の容量を増加するために、隣接装置間の分離が非常に狭く設計されている。典型的な分離は、２００ＧＨｚないし５０ＧＨｚであり、これは、各々、１．６ｎｍ及び０．４ｎｍの波長に対応する。現在入手できるＤＷＤＭ製品は、例えば、１ｘ８（１入力、８出力）、１ｘ１６、１ｘ３２及び１ｘ６４構成のアレー導波管（ＡＷＧ）形式のものである。出力導波管の長さの小さな差は、波長の流れを互いに分離する役目を果たすことが明らかである。
【０００９】
ＤＷＤＭ製品に関連した最も重要な機能の１つは、光ファイバーを最小のロスで装置に正しく結合するように取り付けることである。従来、これは、入力及び出力ファイバーを、最初に、接着剤、のり又は硬化性エポキシを用いて個別のプラットホームに適当な距離で取り付けることを必要とした。この公知解決策では、これらプラットホームが、次いで、マルチプレクシング及び／又はデマルチプレクシング装置のような装置に接近され、そして適当な導波管に能動的に整列された。公知解決策の一例が、ヤマネ氏等の米国特許第５，５５７，６９５号に見られ、この場合には、いわゆる一体的な導波管が設けられ、そして光ファイバーが接続手順の一部分として導波管の溝に敷設される。
【００１０】
公知の能動的な整列手順では、光が入力ファイバーへ放射され、そして出力ファイバーから放出される光が監視される。最適な結合位置を決定するには、装置及びプラットホームの、垂直及び水平軸における互いのｘ−ｙ−ｚ運動及び回転運動を使用することが必要となる。次いで、それらの部片が、接着剤、のり又は硬化性エポキシで位置固定される。以上のことから明らかなように、能動的な整列は、冗長な作業で、費用がかかり、低速である。
【００１１】
光ファイバーコネクタフェルールの使用は、１列の光ファイバーを正確に整列させ、相補的なフェルールと整列させるのに有用である。このような解決策及びそれらを組み立てるための取付具の形式が、例えば、参考としてここに取り上げるブニン氏等の米国特許第５，９０７，６５７号に開示されている。この形式のフェルールは、公知技術において重要な進歩を遂げているが、光ファイバーを照明したり光を監視したりする必要のない効果的な受動的整列を達成する本発明により更なる改善が実現される。本発明の受動的整列プロセスは、高速で、再現性が良く、容易で且つコスト効率が高い。従って、この解決策では、簡単な部品の除去及び交換により、本発明による正確な整列が現場で達成されるという進歩が得られる。これは、研究室の環境において整列を必要とし、通常、非常に高価な整列装置を必要とした公知の解決策に勝る顕著な改良である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、モジュラー解決策を使用して、受動的整列の光ファイバー接続が達成される。フェルールのようなコネクタリセプタクルを、複数の導波管を有するリセプター基板に結合する光ファイバー接続装置が提供される。これら導波管の各端は、コネクタリセプタクルの光ファイバーの各端の間隔及び位置と正確に整列されるように配置される。基板は、ＡＷＧ型のＤＷＤＭのようなチップである。本発明は、光ファイバーを、基板チップ上、或いは基板チップ又は他の部品の溝内に敷設する従来の解決策を回避するものである。光ファイバーの各端の整列が、本発明による受動的整列中に適切に配置されるよう確保され、突出するピン及びその相補的なピン通路が適切な整列状態に向きそして整列を確保する助けをする。本発明は、両部品が互いに接続されるときに、一方の部品の光ファイバーの各端と、他方の部品の導波管の各端との間にセンター／センター整列を与える。
【００１３】
従って、本発明の一般的な目的は、改良された光ファイバー受動的整列接続を提供することである。
本発明の別の目的は、現場で容易に設置されそして研究室の条件や高価な装置を必要としない改良された光ファイバー接続装置を提供することである。
本発明の更に別の目的は、装置全体の交換を必要とするのではなく、ダメージを受けた部品又は欠陥のある部品或いは欠陥の疑いのある部品を交換することのできる改良された装置及び方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、光ファイバー接続に対してモジュラー解決策を与える改良された装置及び方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、接続点に光ファイバーを使用せず、又、他の部品からの光ファイバーも受け入れない導波管基板である改良されたチップ基板構造体を提供することである。
【００１４】
より詳しく述べると、本発明は、複数の光ファイバーの端が嵌合面で終っているコネクタモジュールと、複数の導波管の端が嵌合面で終っている基板モジュールと、一方のモジュールの嵌合面のピン位置から突出する少なくとも２本の取付ピンと、他方のモジュールの嵌合面のピン位置にあって上記嵌合面を通る少なくとも２つのピン通路であって、上記突出する取付ピンを各々遊びを回避しつつスライド挿入によって受け入れるサイズ、形状及び配置にされたピン通路とを備え、上記光ファイバーの端は、所定の整列パターンに基づいて互いにそして上記コネクタモジュールのピン位置から離間され、そして上記導波管の端は、上記所定の整列パターンに基づいて互いにそして上記基板モジュールのピン位置から離間され、これにより、上記両モジュールを互いに取り付けたとき上記導波管の各々が上記光ファイバーの各々と光学的に整列する受動的整列の光ファイバー接続装置において、
上記基板モジュールは、互いに組み立てられる上部のウエハと下部のウエハを有し、上記複数の導波管が上記下部のウエハの上面に形成されて整列していると共に、上記ピン通路の下部が整列している複数の導波管の両側で、エッチング手順によって凹入形成されており、かつ、上記複数の導波管の端の各々のセンターが上記ピン通路のセンターに対して正確に離間する状態で整列しており、
上記上部のウエハの下面には、上記複数の導波管の各々に対応させてチャンネルがエッチング手順によって複数形成されて、対応する導波管を一つずつ収容可能としていると共に、上記ピン通路の上部が上記複数のチャンネルの両側で、エッチング手順によって凹入形成されており、
上記上部のウエハと下部のウエハを組み立てて、上記導波管の各々が対応する上記チャンネルに一つずつ収容され、かつ、上記ピン通路の上部と下部が協働してピン通路を形成しており、
更に、上記基板モジュールは、入力端及び出力端を有し、１つのコネクタモジュールは、その入力端に取り付けられ、そして別のコネクタモジュールは、その出力端に取り付けられていることを特徴とする光ファイバー接続装置である。
【００１５】
また、本発明は、下部のウエハと、上記下部のウエハに設けられ、下部のウエハの端で終わる端を有する複数の導波管と、少なくとも２つのピン位置とを備え、上記導波管の端は、光ファイバー及び別の部品のピン位置に一致する所定の整列パターンに基づき、互いに且つ上記ピン位置から離間されている受動的整列の光ファイバー基板モジュールにおいて、
上記下部のウエハが上部のウエハと互いに組み立てられ、上記下部のウエハの上面に、上記複数の導波管が形成されて整列していると共に、上記ピン位置にはピン通路の下部がエッチング手順によって凹入形成されており、かつ、上記複数の導波管の端の各々のセンターが上記ピン通路のセンターに対して正確に離間する状態で整列しており、
上記上部のウエハの下面に、上記複数の導波管の各々に対応させて、チャンネルが複数、エッチング手順によって凹入形成されて各チャンネルに対応する導波管を一つずつ収容可能としていると共に、上記ピン通路の下部に対応させてピン通路の上部がエッチング手順によって凹入形成されて、
上記上部のウエハと下部のウエハが組み立てられて、上記導波管の各々が上記チャンネルに一つずつ収容され、かつ、上記ピン通路の上部と下部が協働してピン通路を形成しており、
更に、複数の導波管の端が、上記上部及び下部のウエハの端面で入力端と出力端を形成していることを特徴とする光ファイバー基板モジュールである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１に示す実施形態において、コネクタリセプタクル即ちコネクタフェルール２１は、利用形態で示された基板２２の１つの取付位置と整列組み立てするための一般的な位置にある。別のコネクタリセプタクル２３も、同様に、基板２２の異なる取付位置との一般的嵌合整列状態で示されている。各取付位置は、以下に詳細に述べるように受動的整列が行われる接続位置である。
【００１７】
説明上、基板２２は、入力端２４及び出力端２５を有する。ここに示す入力端２４は、比較的少数の光学チャンネル２６を受け入れるように構成され、一方、ここに示す出力端２５は、多数の光学チャンネル２７を受け入れる。対応的に、コネクタリセプタクル２３は、比較的少数の光ファイバーを有する光ファイバーケーブル２８を備え、一方、光ファイバーケーブル２９は、多数の光ファイバーを有する。典型的な光ファイバーリボンは、例えば、１２本のファイバーを有する。図１の基板２２は、１ｘ１２のＡＷＧ型ＤＷＤＭ製品として示されている。明らかに、入力チャンネルと出力チャンネルの他の組合せも意図される。
【００１８】
コネクタリセプタクル即ちコネクタフェルール２１が図２に詳細に示されている。光ファイバーケーブル２９の光ファイバー３１が示されている。これら光ファイバー３１の端３２は、嵌合面３３に示されている。フェルール本体３４も示されている。コネクタ部品又は基板部品の取付ピンは、互いに他方の部品のピン通路に嵌合するために設けられている。ここに示す実施形態では、取付ピンがコネクタ部品にあり、そしてピン通路又はリセプターが基板部品にある。図示されたように、２本の取付ピン３５が嵌合面３３から突出している。典型的な組立体では、各取付ピン３５がピン通路３６内に固定される。
【００１９】
コネクタリセプタクル即ちコネクタフェルール２１のこれら種々の部品は、互いに動かないように組み立てられることが明らかである。従って、光ファイバー３１の端３２は、所定の整列パターンに基づき、取付ピン３５と同様に、位置固定される。取付ピン３５は、断面が丸い精密な円柱ピンであるのが好ましく、この点について典型的な標準ピンはその直径が７００μｍ±１μｍである。適当なコネクタリセプタクル２１は、参考としてここに取り上げるブニン氏等の米国特許第５，９０７，６５１号に基づいて形成することができる。図２は、空のコネクタ及びその部品の典型例を示す。
【００２０】
図３、４及び５は、図１の装置の一部分を示す。１つのコネクタリセプタクル２１しか示されておらず、そして基板２２は、本発明の重要な特徴を示すために簡単な形態で示されている。説明上、これらの図は、図１の基板２２の一部分と考えられるものを示している。又、説明上、これは、基板出力部分３７として識別される。この基板出力部分３７は、２つの主たる構造部分、即ち図面中で見て上部のウエハ３８及び下部のウエハ３９で構成される。
上部のウエハ３８及び下部のウエハ３９が一緒に組み立てられると、図３に示すように、ピン通路４１が形成される。更に、１つ以上の導波管位置４２が存在する。これら導波管位置４２は、図示されたように、ウエハ組立体に形成することができる。これらの導波管位置４２は、光ファイバーを敷設する必要なく形成され又は存在することに注意するのが重要である。
【００２１】
ウエハ組立体にチャンネルが形成される実施形態では、各導波管位置４２は、導波管４４を含む導波管チャンネル４３を備えている。図示されたこの実施形態では、各導波管チャンネル４３は、断面が三角形で、図で見て上部のウエハ３８に形成される。図示されたこの実施形態では、各導波管４４は、図で見て下部のウエハ３９に配置される。導波管の典型であるように、図示された導波管４４は、方形断面である。
上部のウエハ３８及び下部のウエハ３９の各々は、入手可能な適当な材料で形成され、そして一般に知られた技術及び材料を組み込むことによりそれらの各特徴部を形成し又は配置することができる。製造後に、これらのウエハ３８、３９を互いに固定して、導波管出力部分３７を形成する。
【００２２】
例えば、上部のウエハ３８に導波管チャンネル４３が形成されるときには、それらは、通常、水酸化カリウムの使用を含むエッチング手順によって形成される。導波管チャンネル４３及びピン通路４１の上部４５の正確な位置は、ホトレジスト及びマスキング技術や、既知のホトリソグラフィック型の手順を使用することにより得ることができる。この形式の解決策は、上部のウエハ３８の導波管チャンネル４３及びピン通路４１に対しここに述べる所定の整列パターンを達成する。
下部のウエハ３９におけるピン通路４１の下部４６及び導波管４４の位置は、導波管出力部分３７の所定の整列パターン特性を与えるために既知の技術で得ることができる。導波管出力部分３７の特徴部を形成するのに組み込むことのできる特定処理段階の例が、参考としてここに取り上げるヤマネ氏等の米国特許第５，５５７，６９５号に見られる。必要に応じて、適当な付着技術で通常形成される種々の屈折率をもつ多数の層を組み込むことができる。通常、基板本体は、シリコン基体である。正確な所定の整列パターン及び間隔を有するマスクパターンが、真空蒸着、スパッタリング又は他の適当な解決策により付着される。通常、これらは、エッチング手順に関連して使用される。導波管出力部分３７の所定の整列パターンを完全に形成するために、適当なエネルギーソースが使用され、そして多数の段階が組み込まれる。導波管４４は、通常、ゾル−ゲル材料、二酸化シリコン材料、又は他の適当な材料で形成される。
【００２３】
本発明の重要な特徴において、導波管出力部分３７の特性である所定の整列パターンは、各コネクタリセプタクル２１の光ファイバー３１の端３２及び取付ピン３５の整列パターンにより複製される。これは、図６、７及び８を参照して詳細に説明する。
図６は、導波管出力部分３７の典型的な所定の整列パターンを示す。導波管４４の端、特に、その各センターは、互いにそしてピン通路４１、特にその各センターに対して正確に離間されそして整列される。導波管４４のこれらの端は、導波管出力部分３７の嵌合面４７に対しても整列されるのが好ましい。導波管４４がこの嵌合面４７から突出する必要はない。重要な実施形態では、これら導波管４４の端は、この嵌合面４７と平らにされる。
【００２４】
導波管出力部分３７の導波管４４の端及びピン通路４１のこの整列パターンは、コネクタリセプタクル２１において複製される。より詳細には、光ファイバー３１の端３２、特に、その各センターは、導波管４４の端の同じ所定の整列パターンをたどる。好ましくは、光ファイバー３１の端３２は、コネクタリセプタクル２１の嵌合面３３に対しても整列される。光ファイバー３１がこの嵌合面３３を越えて突出する必要はない。重要な実施形態では、これら光ファイバー３１の端３２は、この嵌合面３３と平らにされる。
更に、導波管出力部分３７のピン通路４１の特性である正確な所定の整列パターンがコネクタリセプタクル２１の取付ピン３５に対して正確に繰り返され、特に、これらピン通路４１及び取付ピン３５の各センターについて、整列パターンが繰り返される。
【００２５】
要約すれば、取付ピン３５をピン通路４１に挿入した後に、各光学的導波管４４の端と各光ファイバー３１の端との正確なセンター／センター整列が受動的に達成される。これら各端の完全な整列は、各取付ピン３５とピン通路４１とのセンター／センター整列と、ピン通路４１内での取付ピン３５の遊び又は移動を回避しつつスライド挿入を許す取付ピン３５及びピン通路４１の正確なサイズとによって容易に達成し得る。
図７は、導波管４４を収容する導波管チャンネル４３を示す。必要に応じて、硬化性エポキシ、他の接着剤又は他の適当なフィラー材のようなフィラー４８を、図示されたように含むことができる。光ファイバー３１の端は、本発明により達成される受動的なセンター／センター整列を示すために、図７では破線で示されている。各端は、光ファイバー３１自体の本体５２で包囲されたファイバーコア５１を含む。この同じ関係が、図８において反対側からも示されている。光ファイバー３１と導波管４４との間の相対的なサイズは、図７及び８では正確なスケールでないことが明らかであろう。典型的な構造において、各導波管４４は、横幅が約７μｍであり、一方、各光ファイバー３１のファイバーコア５１は、直径が約９μｍである。典型的な光ファイバー３１の本体５２は、外径が約１２５μｍである。コネクタリセプタクル２１のこの位置において除去された典型的なクラッドは、外径が約２５０μｍである。
【００２６】
光ファイバー３１の端３２、ひいては、ファイバーコア５１及び本体５２は、各コネクタリセプタクル２１の嵌合面３３を越えて突出しないのが好ましい。これは、光ファイバー３１を保護すると共に、それらが嵌合面３３により完全にサポートされるので所定の整列パターンに保たれるよう確保する。通常、光ファイバー３１の端３２は、嵌合面３３と平らにされ、光ファイバー３１はコネクタリセプタクル２１内に埋め込まれる。
典型的な製造手順では、エポキシ又は他の硬化性フィラーが使用される。このような組み立て手順は、必要な整列を維持する上で助けとなる。又、このような組み立て手順は、光ファイバー３１の端３２及び嵌合面３３の少なくとも一部分をポリシングすることを含み、これは、嵌合面４７と整列嵌合する滑らかな平面を確保する上で助けとなる。
【００２７】
本発明によれば、導波管出力部分３７に関連したチャンネルのような何らかの種類のリセプターに光ファイバーを挿入する必要がない。同様に、光学的導波管をコネクタに挿入する必要もない。光ファイバーを整列又は接続するための溝付きリセプター等を設ける必要もない。
必要であれば、本発明の特徴である受動的整列接続は、嵌合面３３及び４７を互いに取り付けることにより、更に安定で且つ確実なものにすることができる。又、硬化性接着剤や他ののり状成分、特にエポキシ接着剤を含む適当な取付手段が考えられる。このような取り付けは、光ファイバーの端と導波管の端との間の光通信を妨げないように、係合面又はその付近で行われるのが好ましい。
【００２８】
本発明は、通常、研究室環境でしか成功裡に達成されない光ファイバー接続を行うために、労力を要し冗長で且つ潜在的に不正確な光ファイバーの敷設を回避する。本発明によれば、ダメージを受けたか又は欠陥の疑いのあるコネクタモジュール又はチップモジュールのような部品は、取付ピン３５をピン通路４１からスライドさせて外す間にそれら部品を引き離すことによって除去され、その後、適宜交換した後に取付ピン３５が再挿入される。これは、製造工場や研究室環境へ返送せずに現場で行うことができ、交換や修理が必要とされるとき必要な接続を行うことができる。更に、この現場作業は、欠陥部品が識別されて交換されるまでモジュールを交換できる「故障発見」の性質をもつものである。
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに多数の種々の変更がなされ得ることが当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  複数のコネクタ又はフェルールが本発明による構造をもつチップ基板と受動的に整列される実施形態を示す部分分解斜視図である。
【図２】  図１に示すコネクタリセプタクルの１つを示す拡大斜視図である。
【図３】  本発明によるチップ基板に接続するためにコネクタリセプタクルが整列された状態を示す斜視図である。
【図４】  図３と同様の図であるが、チップ基板を分解して示した斜視図である。
【図５】  図４の組立体の異なる斜視図である。
【図６】  図３の６−６線に沿った端面図である。
【図７】  組み立て後の図３の７−７線に沿った拡大断面図である。
【図８】  組み立て後に光ファイバーを通して図７と反対の方向から見た拡大断面図である。
【符号の説明】
２１        コネクタリセプタクル、コネクタフェルール
２２        基板
２３        コネクタリセプタクル
２４        入力端
２５        出力端
２６        光学チャンネル
２７        光学チャンネル
２８        光ファイバーケーブル
２９        光ファイバーケーブル
３１        光ファイバー
３２        光ファイバーの端
３３        嵌合面
３４        フェルール本体
３５        取付ピン
３６        ピン通路
３７        基板出力部分
３８        上部のウエハ
３９        下部のウエハ
４１        ピン通路
４２        導波管位置
４３        導波管チャンネル
４４        導波管
４５        ピン通路の上部
４６        ピン通路の下部
４７        嵌合面
４８        フィラー
５１        ファイバーコア
５２        本体
【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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