光学装置
【課題】
協同コネクタを構成する他のファイバ・フェルールを正確に位置決めしつつ受容することを可能にする。
【解決手段】
光学装置は、光ファイバと、基板上に設けられた光学デバイスと、このデバイス基板が取付けられた回路基盤と、光学デバイスと回路基盤との電気接続体と、デバイス基板に設けられた溝とを有し、光ファイバの基端又は基端の近傍の第１ファイバ・セグメントは溝内でデバイス基板に固定され、光ファイバの末端側の第２ファイバ・セグメントが回路基盤に固定されている。回路基盤にはフェルール・ホルダが固定され、このフェルール・ホルダ内に固定されたフェルール・スリーブ及びファイバ・フェルールとが設けられ、光ファイバの第２セグメントがファイバ・フェルールに受容・固定され、フェルール・スリーブは、外側スリーブと、この外側スリーブに嵌めこまれた内側スリーブとを具備する。
協同コネクタを構成する他のファイバ・フェルールを正確に位置決めしつつ受容することを可能にする。
【解決手段】
光学装置は、光ファイバと、基板上に設けられた光学デバイスと、このデバイス基板が取付けられた回路基盤と、光学デバイスと回路基盤との電気接続体と、デバイス基板に設けられた溝とを有し、光ファイバの基端又は基端の近傍の第１ファイバ・セグメントは溝内でデバイス基板に固定され、光ファイバの末端側の第２ファイバ・セグメントが回路基盤に固定されている。回路基盤にはフェルール・ホルダが固定され、このフェルール・ホルダ内に固定されたフェルール・スリーブ及びファイバ・フェルールとが設けられ、光ファイバの第２セグメントがファイバ・フェルールに受容・固定され、フェルール・スリーブは、外側スリーブと、この外側スリーブに嵌めこまれた内側スリーブとを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する優先権主張
本出願は、（i）２００６年３月３日に出願された米国仮出願第６０/７７８,７７７号、（ii）２００６年８月２日に出願された米国仮出願第６０/８２１,１８１号、及び、（iii）２００７年３月２日に出願された米国通常出願第１１/６８１,３５２号に基づく優先権を主張するものであり、上記出願の各々は参照することにより本明細書において完全に示されたものとして本明細書の一部を構成する。
【０００２】
本発明の分野は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバに結合する準備ができた光学的構成要素のパッケージ化は、電気通信用の光学デバイスの製造プロセスにおいて不経済で時間の掛かる部分である。光ファイバ間の迅速な接続を可能とするコネクタが利用可能であり、各ファイバの端部は、協働する一対のコネクタの片方を備えている。斯かるコネクタを備えてパッケージ化された光学デバイスを提供するために、多くの場合、パッケージ内には光ファイバの短寸セグメントが採用され、一端はそのデバイスに対して光学的に連結されると共に、コネクタ内へと終端する他端は、協働するコネクタを備えた別の光ファイバに結合するのに利用可能であるというのが実状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの典型的な用途において、光学デバイスは使用のためには電子的回路機構に結合される。斯かる状況においては、ファイバ結合された光学デバイスを回路基盤上に直接的に取付け、該デバイスと回路機構との間の結合を促進することが望まれる。本明細書中においては、斯かる回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及び、その作製方法及び使用法の種々の実施形態が開示される。
【０００５】
光学装置は、光ファイバと、デバイス基板上の光学デバイスと、回路基盤と、上記光学デバイスと上記回路基盤との間の少なくとも一つの電気接続体とを具備する。上記デバイス基板は、上記光ファイバを受容する溝であって上記光ファイバの基端を位置決めして該光ファイバと上記光学デバイスとを光学的に連結させる溝を有する。上記光ファイバの基端に若しくはその近傍にある第１セグメントは上記溝内において上記デバイス基板に固定される。上記デバイス基板は上記回路基盤上に取付けられ、且つ、（上記第１ファイバ・セグメントの末端側である）上記光ファイバの第２セグメントは上記回路基盤に固定される。
【０００６】
上記光学装置を作成する方法は、上記光学デバイスと共に上記デバイス基板を上記回路基盤上に取付ける段階と、上記少なくとも一つの電気接続体を構築する段階と、上記第１ファイバ・セグメントを上記溝内において上記基板に固定して光学的に連結させる段階と、上記第２ファイバ・セグメントを上記回路基盤に対して固定する段階とを具備する。単一片の回路基盤材料に対して複数のデバイス基板が固定されると共に、該回路基盤材料は、電気接続体を構築した後で且つ各光ファイバを対応デバイス基板及び回路基盤材料に固定した後に、個別的な回路基盤へと分割され得る。
【０００７】
回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスに関する目的及び利点は、図面中に示され且つ以下の記述説明に開示された例示的な実施形態又は特許請求の範囲を参照すれば明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及びハウジングの例示的な実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、ハウジング内の回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の平面図である。
【図３】図３は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス用のハウジングの例示的な実施形態の側面図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、回路基盤に対して固定された光ファイバの概略断面図である。
【図５】回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及びハウジングの例示的な実施形態の斜視図である。
【図６】図６は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の斜視図である。
【図７】図７は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の平面図である。
【図８】図８は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の側面図である。
【図９】図９は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及びレセプタクル・ハウジングの例示的な実施形態の斜視図である。
【図１０】図１０は、回路基盤上にファイバ結合式光学デバイスを取付けるプロセスの概略図である。
【図１１】図１１は、回路基盤上にファイバ結合式光学デバイスを取付けるプロセスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
各図中に示された実施形態は例示的なものであり、本発明の開示内容又は添付の特許請求の範囲を限定すると解釈されるべきでない。
【００１０】
図１〜図３には光学装置が示され、該光学装置は、光ファイバ１２０と、デバイス基板１１０上の一個以上の光学デバイス１１２と、回路基盤１０２と、光学デバイス１１２と回路基盤１０２との間の少なくとも一つの電気接続体１１８とを具備する。光学デバイス１１２は、任意の所望の光学的構成要素若しくはデバイス又は一群の光学的構成要素若しくはデバイスを具備し、該光学デバイスとしては（限定するものではないが）、一個以上のレーザ、他の光源、変調器、光検出器、他の光学的受信器、他の能動的な光学的構成要素若しくはデバイス、光学的導波路、光学的結合器、反射器、レンズ、格子、アイソレータ、フィルタ、他の受動的な光学的構成要素、又は、他の所望の光学的構成要素が挙げられる。電気接続体１１８は、（ａ）回路基盤１０２上の配線若しくは接点１０５又は回路基盤１０２上の電子的構成要素１０３と、（ｂ）デバイス１１２、又は、該光学デバイス１１２に結合されたデバイス基板１１０上の配線若しくは接点との間における一本以上のワイヤ結合線を具備する。電気接続体１１８としては、他の任意で適切な形式若しくは構成が採用され得る。デバイス基板１１０は溝１１６を有しており、該溝は、光ファイバ１２０の基端を受容して位置決めすることで、光ファイバ１２０の基端と光学デバイス１１２との間の光学的連結を確立する。光ファイバ１２０の基端又はその近傍の第１ファイバ・セグメントは、（各図中で殆ど目立たない）溝１１６においてデバイス基板１１０に固定される。光ファイバ１２０の基端の“近傍”とは、光ファイバ１２０の基端が、溝１１６を越えて延在することもあるが、該光ファイバ１２０と光学デバイス１１２との間の光学的連結に実質的に影響するほどのファイバ基端の移動を許容するほどには延在しないことを意味する。デバイス基板１１０は回路基盤１０２上に取付けられると共に、（上記第１ファイバ・セグメントの末端側の）光ファイバ１２０の第２セグメントは回路基盤１０２に固定される。上記第２ファイバ・セグメントは回路基盤１０２に直接的に固定されるか、又は、回路基盤１０２に対して固定されたファイバ緩衝体１２２を通過する。緩衝体１２２は典型的には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、Hytrel（登録商標）、ナイロン、Kevlar（登録商標）、又は、他の適切な材料の内の一つ以上を含んで成ると共に、任意の適切な緩衝体材料又は緩衝体材料の組み合わせは本開示内容又は添付の各請求項の有効範囲内に収まるものとする。緩衝体１２２は、本明細書において以下に開示される後続的な組立て、処理加工又は硬化段階に適合する単一種類若しくは複数種類の材料を含んで成るのが好ましい。
【００１１】
なお、本明細書中に開示される任意の実施形態において、単一のデバイス基板上には複数本の光ファイバを受容する複数本の溝が形成されてもよい。上記複数本の光ファイバは上記デバイス基板上の一個以上の光学デバイスに対して光学的に連結されると共に、上記デバイス基板は回路基盤上に取付けられる。本明細書中に開示される任意の実施形態において、複数本の光ファイバは、記述されたように、上記デバイス基板及び上記回路基盤に固定され得る。
【００１２】
上記光学装置は、上記第２ファイバ・セグメントを（直接的に若しくは緩衝体１２２を介して）回路基盤１０２に固定する接着剤１４０を更に具備する（図４Ａ〜図４Ｃ）。接着剤１４０は典型的に、その塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動されて硬化された材料を含んで成る。たとえば接着剤１４０は、硬化済みポリマ、再流動ポリマ、再流動半田、再流動ガラス、溶融ガラス・フリット、又は、他の同様に適切な材料を含んで成る。適切な硬化済みポリマの一例は硬化済みエポキシ樹脂であると共に、塗布操作の間において流動しない接着剤などの他の適切な接着剤又は接着手段も採用され得る。所望であれば、緩衝体１２２上には捲縮チューブ（crimp tube）１２４が捲縮され、該捲縮チューブが接着剤１４０により回路基盤１０２に対して固定され（図４Ａ〜図４Ｃ）、これにより緩衝体１２２が回路基盤１０２に固定される。捲縮チューブ１２４が存在すると、緩衝体１２２は接着剤１４０により回路基盤１０２により確実に取付けられるという結果が観察されている。接着剤１４０は、捲縮チューブ１２４の少なくとも一部分と、該捲縮チューブ１２４の一端若しくは両端を越える緩衝体１２２の部分とを覆ってもよい。
【００１３】
回路基盤１０２に対する緩衝体１２２の取付け（又は、光ファイバ１２０の上記第２セグメントの直接的取付け）をより確実にするために、上記装置は更に、回路基盤１０２内への凹所１３２又は該回路基盤上の突出部１３４（それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂ）を備え得る。凹所１３２又は突出部１３４は、固定された緩衝体１２２のセグメントの近傍に位置決めされると共に、少なくとも部分的に接着剤１４０により覆われる。凹所１３２は、回路基盤１０２を貫通する貫通孔であって接着剤１４０が少なくとも部分的に充填される貫通孔を具備する。各図において凹所１３２は緩衝体１２２の固定部分から側方に変位して示されるが、これらの箇所は例示的である。各凹所１３２は、緩衝体１２２から側方に変位されて、又は、緩衝体１２２の直下に、又は、他の任意で適切な位置に配置されることで、回路基盤１０２に対する緩衝体１２２（又は光ファイバ１２０又は捲縮チューブ１２４）の接着を増進し得る。突出部１３４は、任意の適切な態様で回路基盤１０２上に形成されるか又はそれに対して固定された部材であって、少なくとも部分的に接着剤１４０により覆われた部材を具備する。回路基盤１０２に対する緩衝体１２２（又は光ファイバ１２０又は捲縮チューブ１２４）の接着を増進するように、任意の適切な構成の突出部１３４が採用され得る。その様に固定される部材は回路基盤１０２上に取付けられた電気構成要素を具備してもよく、該電気構成要素は、半田又は（例えばエポキシ樹脂の如き）接着剤により回路基盤１０２に対して固定され得ると共に、回路基盤１０２上における電子回路の一部分の役割も果たし得る。
【００１４】
上記装置は、デバイス基板１１０に固定された上記第１の（すなわち基端側の）ファイバ・セグメントと、（直接的に、又は、緩衝体１２２を介し、又は、捲縮チューブ１２４を介して）回路基盤１０２に固定された上記第２ファイバ・セグメントとの間において、光ファイバ１２０の一部の下方にて回路基盤１０２上にファイバ支持部材１３０を更に具備する。光ファイバ１２０の少なくとも一部分は、ファイバ支持部材１３０に固定される。光ファイバ１２０の少なくとも一部分をファイバ支持部材１３０に固定するために、接着剤１４２が採用される（図４Ｃ）。本明細書において上述したように、接着剤１４２はその塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動されて硬化された材料を含んで成ると共に、硬化済みポリマ、再流動ポリマ、再流動半田、再流動ガラス、溶融ガラス・フリット、又は、他の同様に適切な接着剤若しくは接着手段を含んで成る。適切な材料の一例は硬化済みエポキシ樹脂であると共に、塗布操作の間において流動しない接着剤などの他の適切な接着剤又は接着手段が採用されてもよい。ファイバ支持部材１３０は、任意の適切な態様で回路基盤１０２上に形成され又はそれに対して固定された部材であって、接着剤１４２により少なくとも部分的に覆われた部材を具備する。ファイバ支持部材１３０は回路基盤１０２上に取付けられた電気構成要素を具備し、該電気構成要素は、半田若しくは（たとえばエポキシ樹脂の如き）接着剤により回路基盤１０２に固定されると共に、回路基盤１０２上における電子回路の一部分の役割も果たし得る。接着剤１４０及び１４２は、（図４Ｃのように）個別的な体積の材料から成り得るか、又は協働して、緩衝体１２２（又はファイバ１２０又は捲縮チューブ１２４）の固定部分、及びファイバ支持部材１３０に固定された光ファイバ１２０の部分を少なくとも部分的に覆う単一体積の材料から成り得る。
【００１５】
上記装置は更に、溝１１６の少なくとも一部分の上方に位置されたファイバ保持体１１４であって、デバイス基板１１０に対して固定されることで光ファイバ１２０の上記第１セグメントを溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定するファイバ保持体１１４を具備する。ファイバ保持体１１４をデバイス基板１１０に対して固定するために、米国特許公開第２００６/０００２６６４Ａ１号明細書に記載されたように（各図においては目立たない）接着剤が採用されてもよく、該明細書は参照することにより、本明細書において完全に示されたものとして本明細書の一部を構成する。ファイバ保持体に対して上記明細書中に開示された配置構成又は適合機構の任意のものは、本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に留まりながら採用され得る。上述したように、上記接着剤は、その塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動されて硬化された材料を含んで成ると共に、硬化済みポリマ、再流動ポリマ、再流動半田、再流動ガラス、溶融ガラス・フリット、又は、（たとえば硬化済みエポキシ樹脂の如き）他の同様に適切な接着剤若しくは接着手段を含んで成る。塗布操作の間において流動しない接着剤などの、他の適切な接着剤又は接着手段も採用され得る。
【００１６】
上記光学装置は、光学デバイス１１２と、上記光ファイバの端部との間に屈折率整合材料を更に具備する。斯かる屈折率整合材料は、塗布操作の間に所定位置へと流入してから固まり若しくは硬化せしめられるか、又は、他の任意で適切な手段により光学デバイス１１２と上記光ファイバの端部との間に載置される。適切な材料の一例は屈折率整合シリコーン・ポリマであり、他の任意で適切な材料が採用され得る。上記光学装置は更に、（図１０及び図１１に示されたように）光学デバイス１１２、デバイス基板１１０、及び、上記光ファイバの基端セグメント１２０を実質的に覆う封入材７０４を具備する。斯かる封入材は、使用環境から上記装置を保護する役割を果たすと共に、任意の適切な材料を含んで成る。適切な封入材材料の一例はシリコーン・エラストマであり、他の任意で適切な材料が採用され得る。必要とされ又は所望されるならば上記装置は、回路基盤１０２に固定されたハウジング１０４であって、光学デバイス１１２、デバイス基板１１０及び上記光ファイバの基端セグメント１２０を含む回路基盤１０２の領域を実質的に包囲する壁部を有するというハウジング１０４を更に具備しても良く、且つ、該装置は上記包囲領域を実質的に覆う蓋体を更に具備する。（採用されたならば）封入材は、ハウジング１０４により包囲された回路基盤１０２の領域の全て又は一定部分を実質的に覆う。必要とされ又は所望されるならば、ハウジング１０４若しくは回路基盤１０２に対しては応力除去又は屈曲制限構造１０６が取付けられ、回路基盤１０２の近傍における光ファイバの屈曲が制限される。
【００１７】
各図に示されたように、回路基盤１０２は実施可能な限り小寸に作成される一方、更に大寸のシステム回路板上に、該システム回路板上の複数の構成要素又はサブアセンブリの一つとして取付けられるのに適している。斯かるいわゆる「ボードレット（boardlet）」構成によれば、ファイバ結合式光学デバイス（送信器、受信器、双方向送受信機など）は電子的デバイスへと容易に一体化されることで、上記光ファイバを介した上記電子的デバイスに対する光学的データ伝送が可能とされる。斯かる構成において回路基盤１０２は、該回路基盤１０２と上記システム回路板との間の電気接続を可能とするのに適した任意の構造又は適合機構を具備する。たとえば図１〜図３において電気接続は、回路基盤１０２の縁部上に形成された接点１５０を介して確立される。或いは、回路基盤１０２を貫通してピンが予め挿入されて回路基盤１０２の下方へと突出し、上記システム回路板上に適切に構成されたレセプタクルと協働してもよい。これらの「ボードレット」配置のいずれにおいても、上記システム回路板上に該「ボードレット」を位置決めすべく機械的な整列ピンが配備される。斯かる整列ピンは、上記システム回路板上の協働孔に対して任意の適切な態様で係合すべく配置されると共に、回路基盤１０２上に、又は、該回路基盤１０２の全体に亘って延在するハウジング１０４上に配備され得る。（不図示の）別の代替実施形態において光学デバイス基板１１０及び光ファイバ緩衝体１２２は、電子的デバイス内への一体化のためにシステム回路板に対して直接的に固定されてもよい（従って、それは回路基盤１０２と称される）。斯かる構成は、「チップ・オン・ボード」と称されることもある。別の代替実施形態（図５）においては、協働する導電部材を有するレセプタクル・スロット内へと挿入される回路基盤１０２の縁部まで、導電配線１６０が延在する。斯かる配置構成はたとえば、回路基盤１０２を（該基盤上の光学デバイス１１０と共に）、いわゆる能動的な光ファイバケーブル内へと組み込むために適切である。
【００１８】
上記光学装置を作成する方法は、一個以上の光学デバイス１１２と一本の溝１１６とを備えたデバイス基板１１０を回路基盤１０２上に取付ける段階と、光学デバイス１１２と回路基盤１０２との間に単一若しくは複数の電気接続体１１８を確立する段階と、光ファイバ１２０の第１（基端）セグメントを溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定する段階と、（上記第１ファイバ・セグメントの末端側の）光ファイバ１２０の第２セグメントを回路基盤１０２に固定する段階とを具備する。上記第２ファイバ・セグメントは、回路基盤１０２に直接的に固定されるか、又は、ファイバ緩衝体１２２又は捲縮チューブ１２４を介して固定される。上記方法は、本明細書中において上記で多様に記載したように、緩衝体１２２又は光ファイバ１２０を回路基盤１０２に固定するために接着剤１４０を塗布する段階を更に具備する。上記方法は更に、本明細書中において上記で多様に記載したように、接着剤１４２の塗布操作を含め、ファイバ支持部材１３０を回路基盤１０２上に位置決めする段階と、光ファイバ１２０の少なくとも一部分をファイバ支持部材１３０に固定する段階とを更に具備する。上記方法は、本明細書中において上記で多様に記載したように、接着剤の塗布操作を含め、溝１１６の少なくとも一部分の上方にてデバイス基板１１０にファイバ保持体１１４を固定することで、上記第１ファイバ・セグメントを溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定する段階を更に具備する。上記方法は、光学デバイス１１２、デバイス基板１１０、光ファイバの基端セグメント１２０を封入材７０４により実質的に覆う段階、又は、光学デバイス１１２、デバイス基板１１０、光ファイバの基端セグメント１２０を含む該回路基盤１０２の領域を実質的に覆うハウジング１０４を回路基盤１０２に固定する段階を更に具備する。
【００１９】
図６〜図９には、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの代替実施形態が示され、この実施形態では光ファイバ１２０の第２セグメントは、回路基盤１０２に固定されたレセプタクル・コネクタ６００に接続される。レセプタクル・コネクタ６００は、ファイバ・フェルール６０２、フェルール・ホルダ６０４及びフェルール・スリーブ６０６を具備する。光ファイバ１２０はフェルール６０２に固定され、該ファイバの末端はフェルール６０２の末端と実質的に面一であり、該ファイバの基端はフェルール６０２の基端から突出し、且つ、該ファイバの第２セグメントはフェルール６０２内とされる（該第２セグメントは典型的にはエポキシ又は他の適切な接着剤により上記フェルールに固定され、或いは上記ファイバを上記フェルールに固定する任意の適切な手段が採用される）。本実施形態における光ファイバ１２０は（必須ではないが）典型的には、任意の緩衝体又は外側被覆が外されている。ファイバ・フェルール６０２は、セラミック又は他の適切な材料を備えて成る。フェルール・ホルダ６０４はプラスチック、金属、又は、他の適切な材料を備えて成ると共に、ファイバ・フェルール６０２は、圧力嵌め、接着剤、保持器、戻り止め、溶接などの任意の適切な態様でフェルール・ホルダ６０４に固定される。ファイバ・フェルール６０２及びフェルール・ホルダ６０４が組立てられたとき、光ファイバ１２０の基端はフェルール・ホルダ６０４の基端から突出する一方、光ファイバ１２０及びファイバ・フェルール６０２のそれぞれの末端はフェルール・ホルダ６０４内に配置される。フェルール・ホルダ６０４は接着剤又は他の適切な手段により回路基盤１０２に固定されることで、光ファイバ１２０の第２セグメントを（ファイバ・フェルール６０２及びフェルール・ホルダ６０４を介して）回路基盤１０２に固定する。フェルール・ホルダ６０４は、光ファイバ１２０の第１セグメントをデバイス基板１１０上の溝１１６内に位置決めすべく、回路基盤１０２上に位置決めされる。光ファイバ１２０の上記第１セグメントは、本明細書中で上述された態様を含む任意の適切な態様で、溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定される。デバイス基板１１０、及び、光ファイバ１２０の上記基端は、本明細書において上述したようにハウジング内に封入若しくは包囲される。
【００２０】
図６〜図９に示された例において、フェルール・ホルダ６０４は回路基盤１０２に係合するための部材６０４ａ及び６０４ｂを備える。本明細書中に開示された各例の内の任意の例を含め、自身の塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動する接着剤が採用され、他の適切な手段が採用されてもよい。部材６０４ａ若しくは６０４ｂ上又は回路基盤１０２上の溝、凹所、貫通孔又は突出部は、後時的に硬化して保持部材を形成する流動材料の一定部分を受容することで、流動接着剤の効力を増進させる。接着剤、半田、クランプ、クリップ、ピン、保持器、戻り止め、溶接（レーザ、超音波、抵抗など）又は他の適切な手段を用いてフェルール・ホルダ６０４が回路基盤１０２に固定されるのを可能とするために、該フェルール・ホルダ６０４の他の適切な配置機構が採用されてもよい。
【００２１】
フェルール・スリーブ６０６は、別の（不図示の）協働コネクタのファイバ・フェルールを受容することで、この別のファイバ・フェルール内の光ファイバを、光学的端部結合のために光ファイバ１２０の末端と整列させるべく配置される。斯かる整列を促進するために上記フェルール・スリーブは、内側スリーブ６０６ａ及び外側スリーブ６０６ｂを具備する。内側スリーブ６０６ａは、たとえば、ファイバ・フェルール６０２と協働コネクタの別のファイバ・フェルールとの実質的に同心的な整列を確実とするために配置されたセラミック分割スリーブを具備する。外側スリーブ６０６ｂは内側スリーブ６０６ａよりも大きな内径を有することで、該外側スリーブ６０６ｂ内への他方のファイバ・フェルールの挿入を更に容易に可能とすると共に、内側スリーブ６０６ａ内へと上記他方のファイバ・フェルールを案内する。スリーブ６０６の他の適切な配置構成が採用され得ると共に、本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に収まるものとする。
【００２２】
フェルール・ホルダ６０４は、その外側面上にて、（図９に示された）レセプタクル構造体６０８に係合し又はそれと協働するように設定若しくは適合化される。図６〜図９の好適な実施形態においてはフェルール・ホルダ６０４の外側面上に円周溝６０５が示され、該溝はレセプタクル構造体６０８の内方突出フランジ６０９を受容する。フェルール・ホルダ６０４をレセプタクル構造体６０８内に係合するために他の任意で適切な機械的配置構成が採用され得ると共に、斯かる任意の適切な配置構成は本開示内容又は添付の特許請求の範囲内であると考えられるものとする。レセプタクル構造体６０８は典型的には、システム回路板６１０に固定される。レセプタクル構造体６０８は、フェルール・ホルダ６０４が該レセプタクル構造体６０８に係合する結果として回路基盤１０２がシステム回路板６１０に対して（容認可能な許容範囲内で）適切に位置決めされるように、回路板６１０上に位置決めされる。フェルール・ホルダ６０４がレセプタクル構造体６０８に対して一旦係合されたなら、回路基盤１０２は半田、接着剤又は他の適切な手段によりシステム回路板６１０に固定される。もし半田付けされるなら、その半田は、（示された例のように）接点１５０、導電ピン、又は、他の適切な構造を利用して（本明細書中において上述されたように）回路基盤１０２とシステム回路板６１０との間の電気接続をも提供する。図９の例において、（回路板６１０に固定された）レセプタクル構造体６０８にフェルール・ホルダ６０４が係合する結果、回路基盤１０２上の接点１５０は回路板６１０上の接点６１２と整列する。或いは、回路基盤１０２とシステム回路板６１０との間には（たとえばワイヤ結合線などの）他の電気接続体が採用される。なお、システム回路板６１０は、必要とされ又は所望されるならばレセプタクル構造体６０８を越えて延在し得るが、図９において全体的集合体の種々の部品の相対位置を視認することができるようにレセプタクル構造体６０８よりも小寸として示される。
【００２３】
本明細書中に開示された任意の実施形態に対し、単一連続片の回路基盤材料上に複数のファイバ結合式光学デバイスが取付けられてもよい。これは、複数のファイバ結合式光学デバイスが取付けられたシステム回路板を構築するために行われる。或いは、単一片の回路基盤材料上に複数のファイバ結合式デバイスが取付けられることで、基盤取付け済みデバイスの製造が促進される。斯かる多重基盤組立てプロセスの例は、図１０及び図１１に概略的に示される。これらの例の各々において、複数の回路基盤１０２は全て、接続帯片７０２を含む単一片の回路基盤材料の一部である。必要とされ又は所望されるならば、上記回路基盤材料は罫書かれ、部分的に切断され、又は、別様に適合化されることで、帯片７０２からの各回路基盤１０２の後時的な分離が促進される。複数の回路基盤は帯片７０２に取付けられたままとされる一方、（組立てられた光学デバイスを備える）対応の光学デバイス基板１１０が各回路基盤１０２に固定され、且つ、対応する回路基盤１０２上のデバイス基板１１０と電気配線との間には一切の必要な電気接続がなされる。
【００２４】
複数の回路基盤１０２を依然として帯片７０２に取付けたままとしてから、対応する光ファイバ１２０が各回路基盤１０２上へと組み付けられる。図１０において各光ファイバ１２０は、（図６〜図９におけるのと同様に）レセプタクル・コネクタ６００と共に回路基盤に対してそれぞれ固定される。封入材７０４を適用した後、各回路基盤１０２は帯片７０２から分離されることで、複数の個別的な「ボードレット」取付け型のファイバ結合式光学デバイスをもたらす。図１１において、対応するファイバ１２０は回路基盤１０２に対し、（図１〜図３におけるのと同様に）接着剤、支持部材１３０及び捲縮チューブ１２４により固定される。ハウジング１０４を組み付け、封入材７０４を適用し、且つ、応力除去構造１０６を組み付けた後、各回路基盤１０２は帯片７０２から分離されることで複数の個別的な「ボードレット」取付け型のファイバ結合式光学デバイスがもたらされる。斯かる多重基盤組立てプロセスにおいては、ファイバ１２０をデバイス基板１１０及び回路基盤１０２に対して固定する任意の適切な方法が採用され得ると共に、斯かる全ての適切な方法は本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に収まるものとする。（図１０及び図１１の例におけるように）斯かる多重基盤組立て処置によれば、多数のボードレット取付け型のファイバ結合式光学デバイスの製造において相当の節約が実現され得る。
【００２５】
本開示内容又は添付の特許請求の範囲の目的に対し、（i）たとえば「…若しくは…のいずれか」、「…の内の一つのみ」、又は、同様の表現を使用して別様に明示的に述べられている、あるいは、（ii）列挙された選択肢の２つ以上が特定の前後関係において相互に排他的であって、その場合に「又は」という接続詞は相互に排他的でない選択肢を伴う組み合わせのみを包含している、ということがなければ、「又は」という接続詞は包括的に解釈されるものとする（たとえば、「犬又は猫」は「犬、若しくは、猫、若しくは、両方」と解釈され、たとえば、「犬、猫、又は、鼠」は、「犬、若しくは、猫、若しくは、鼠、若しくは、任意の２つ、若しくは、３つ全て」と解釈される）。本開示内容又は添付の特許請求の範囲の目的に対し、「具備する」、「備える」及び「有する」という表現は非限定的な用語であり、これらの用語のそれぞれの後に「少なくとも」という表現が追随したときと同じ意味である。
【００２６】
開示された好適な実施形態及び方法の均等物は、本開示内容及び／又は添付の特許請求の範囲内に収まるべきことが意図される。また、開示された好適な実施形態及び方法及びそれらの均等物は、本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に留まりながら改変され得ることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する優先権主張
本出願は、（i）２００６年３月３日に出願された米国仮出願第６０/７７８,７７７号、（ii）２００６年８月２日に出願された米国仮出願第６０/８２１,１８１号、及び、（iii）２００７年３月２日に出願された米国通常出願第１１/６８１,３５２号に基づく優先権を主張するものであり、上記出願の各々は参照することにより本明細書において完全に示されたものとして本明細書の一部を構成する。
【０００２】
本発明の分野は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバに結合する準備ができた光学的構成要素のパッケージ化は、電気通信用の光学デバイスの製造プロセスにおいて不経済で時間の掛かる部分である。光ファイバ間の迅速な接続を可能とするコネクタが利用可能であり、各ファイバの端部は、協働する一対のコネクタの片方を備えている。斯かるコネクタを備えてパッケージ化された光学デバイスを提供するために、多くの場合、パッケージ内には光ファイバの短寸セグメントが採用され、一端はそのデバイスに対して光学的に連結されると共に、コネクタ内へと終端する他端は、協働するコネクタを備えた別の光ファイバに結合するのに利用可能であるというのが実状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの典型的な用途において、光学デバイスは使用のためには電子的回路機構に結合される。斯かる状況においては、ファイバ結合された光学デバイスを回路基盤上に直接的に取付け、該デバイスと回路機構との間の結合を促進することが望まれる。本明細書中においては、斯かる回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及び、その作製方法及び使用法の種々の実施形態が開示される。
【０００５】
光学装置は、光ファイバと、デバイス基板上の光学デバイスと、回路基盤と、上記光学デバイスと上記回路基盤との間の少なくとも一つの電気接続体とを具備する。上記デバイス基板は、上記光ファイバを受容する溝であって上記光ファイバの基端を位置決めして該光ファイバと上記光学デバイスとを光学的に連結させる溝を有する。上記光ファイバの基端に若しくはその近傍にある第１セグメントは上記溝内において上記デバイス基板に固定される。上記デバイス基板は上記回路基盤上に取付けられ、且つ、（上記第１ファイバ・セグメントの末端側である）上記光ファイバの第２セグメントは上記回路基盤に固定される。
【０００６】
上記光学装置を作成する方法は、上記光学デバイスと共に上記デバイス基板を上記回路基盤上に取付ける段階と、上記少なくとも一つの電気接続体を構築する段階と、上記第１ファイバ・セグメントを上記溝内において上記基板に固定して光学的に連結させる段階と、上記第２ファイバ・セグメントを上記回路基盤に対して固定する段階とを具備する。単一片の回路基盤材料に対して複数のデバイス基板が固定されると共に、該回路基盤材料は、電気接続体を構築した後で且つ各光ファイバを対応デバイス基板及び回路基盤材料に固定した後に、個別的な回路基盤へと分割され得る。
【０００７】
回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスに関する目的及び利点は、図面中に示され且つ以下の記述説明に開示された例示的な実施形態又は特許請求の範囲を参照すれば明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及びハウジングの例示的な実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、ハウジング内の回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の平面図である。
【図３】図３は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス用のハウジングの例示的な実施形態の側面図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、回路基盤に対して固定された光ファイバの概略断面図である。
【図５】回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及びハウジングの例示的な実施形態の斜視図である。
【図６】図６は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の斜視図である。
【図７】図７は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の平面図である。
【図８】図８は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの例示的な実施形態の側面図である。
【図９】図９は、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイス、及びレセプタクル・ハウジングの例示的な実施形態の斜視図である。
【図１０】図１０は、回路基盤上にファイバ結合式光学デバイスを取付けるプロセスの概略図である。
【図１１】図１１は、回路基盤上にファイバ結合式光学デバイスを取付けるプロセスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
各図中に示された実施形態は例示的なものであり、本発明の開示内容又は添付の特許請求の範囲を限定すると解釈されるべきでない。
【００１０】
図１〜図３には光学装置が示され、該光学装置は、光ファイバ１２０と、デバイス基板１１０上の一個以上の光学デバイス１１２と、回路基盤１０２と、光学デバイス１１２と回路基盤１０２との間の少なくとも一つの電気接続体１１８とを具備する。光学デバイス１１２は、任意の所望の光学的構成要素若しくはデバイス又は一群の光学的構成要素若しくはデバイスを具備し、該光学デバイスとしては（限定するものではないが）、一個以上のレーザ、他の光源、変調器、光検出器、他の光学的受信器、他の能動的な光学的構成要素若しくはデバイス、光学的導波路、光学的結合器、反射器、レンズ、格子、アイソレータ、フィルタ、他の受動的な光学的構成要素、又は、他の所望の光学的構成要素が挙げられる。電気接続体１１８は、（ａ）回路基盤１０２上の配線若しくは接点１０５又は回路基盤１０２上の電子的構成要素１０３と、（ｂ）デバイス１１２、又は、該光学デバイス１１２に結合されたデバイス基板１１０上の配線若しくは接点との間における一本以上のワイヤ結合線を具備する。電気接続体１１８としては、他の任意で適切な形式若しくは構成が採用され得る。デバイス基板１１０は溝１１６を有しており、該溝は、光ファイバ１２０の基端を受容して位置決めすることで、光ファイバ１２０の基端と光学デバイス１１２との間の光学的連結を確立する。光ファイバ１２０の基端又はその近傍の第１ファイバ・セグメントは、（各図中で殆ど目立たない）溝１１６においてデバイス基板１１０に固定される。光ファイバ１２０の基端の“近傍”とは、光ファイバ１２０の基端が、溝１１６を越えて延在することもあるが、該光ファイバ１２０と光学デバイス１１２との間の光学的連結に実質的に影響するほどのファイバ基端の移動を許容するほどには延在しないことを意味する。デバイス基板１１０は回路基盤１０２上に取付けられると共に、（上記第１ファイバ・セグメントの末端側の）光ファイバ１２０の第２セグメントは回路基盤１０２に固定される。上記第２ファイバ・セグメントは回路基盤１０２に直接的に固定されるか、又は、回路基盤１０２に対して固定されたファイバ緩衝体１２２を通過する。緩衝体１２２は典型的には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、Hytrel（登録商標）、ナイロン、Kevlar（登録商標）、又は、他の適切な材料の内の一つ以上を含んで成ると共に、任意の適切な緩衝体材料又は緩衝体材料の組み合わせは本開示内容又は添付の各請求項の有効範囲内に収まるものとする。緩衝体１２２は、本明細書において以下に開示される後続的な組立て、処理加工又は硬化段階に適合する単一種類若しくは複数種類の材料を含んで成るのが好ましい。
【００１１】
なお、本明細書中に開示される任意の実施形態において、単一のデバイス基板上には複数本の光ファイバを受容する複数本の溝が形成されてもよい。上記複数本の光ファイバは上記デバイス基板上の一個以上の光学デバイスに対して光学的に連結されると共に、上記デバイス基板は回路基盤上に取付けられる。本明細書中に開示される任意の実施形態において、複数本の光ファイバは、記述されたように、上記デバイス基板及び上記回路基盤に固定され得る。
【００１２】
上記光学装置は、上記第２ファイバ・セグメントを（直接的に若しくは緩衝体１２２を介して）回路基盤１０２に固定する接着剤１４０を更に具備する（図４Ａ〜図４Ｃ）。接着剤１４０は典型的に、その塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動されて硬化された材料を含んで成る。たとえば接着剤１４０は、硬化済みポリマ、再流動ポリマ、再流動半田、再流動ガラス、溶融ガラス・フリット、又は、他の同様に適切な材料を含んで成る。適切な硬化済みポリマの一例は硬化済みエポキシ樹脂であると共に、塗布操作の間において流動しない接着剤などの他の適切な接着剤又は接着手段も採用され得る。所望であれば、緩衝体１２２上には捲縮チューブ（crimp tube）１２４が捲縮され、該捲縮チューブが接着剤１４０により回路基盤１０２に対して固定され（図４Ａ〜図４Ｃ）、これにより緩衝体１２２が回路基盤１０２に固定される。捲縮チューブ１２４が存在すると、緩衝体１２２は接着剤１４０により回路基盤１０２により確実に取付けられるという結果が観察されている。接着剤１４０は、捲縮チューブ１２４の少なくとも一部分と、該捲縮チューブ１２４の一端若しくは両端を越える緩衝体１２２の部分とを覆ってもよい。
【００１３】
回路基盤１０２に対する緩衝体１２２の取付け（又は、光ファイバ１２０の上記第２セグメントの直接的取付け）をより確実にするために、上記装置は更に、回路基盤１０２内への凹所１３２又は該回路基盤上の突出部１３４（それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂ）を備え得る。凹所１３２又は突出部１３４は、固定された緩衝体１２２のセグメントの近傍に位置決めされると共に、少なくとも部分的に接着剤１４０により覆われる。凹所１３２は、回路基盤１０２を貫通する貫通孔であって接着剤１４０が少なくとも部分的に充填される貫通孔を具備する。各図において凹所１３２は緩衝体１２２の固定部分から側方に変位して示されるが、これらの箇所は例示的である。各凹所１３２は、緩衝体１２２から側方に変位されて、又は、緩衝体１２２の直下に、又は、他の任意で適切な位置に配置されることで、回路基盤１０２に対する緩衝体１２２（又は光ファイバ１２０又は捲縮チューブ１２４）の接着を増進し得る。突出部１３４は、任意の適切な態様で回路基盤１０２上に形成されるか又はそれに対して固定された部材であって、少なくとも部分的に接着剤１４０により覆われた部材を具備する。回路基盤１０２に対する緩衝体１２２（又は光ファイバ１２０又は捲縮チューブ１２４）の接着を増進するように、任意の適切な構成の突出部１３４が採用され得る。その様に固定される部材は回路基盤１０２上に取付けられた電気構成要素を具備してもよく、該電気構成要素は、半田又は（例えばエポキシ樹脂の如き）接着剤により回路基盤１０２に対して固定され得ると共に、回路基盤１０２上における電子回路の一部分の役割も果たし得る。
【００１４】
上記装置は、デバイス基板１１０に固定された上記第１の（すなわち基端側の）ファイバ・セグメントと、（直接的に、又は、緩衝体１２２を介し、又は、捲縮チューブ１２４を介して）回路基盤１０２に固定された上記第２ファイバ・セグメントとの間において、光ファイバ１２０の一部の下方にて回路基盤１０２上にファイバ支持部材１３０を更に具備する。光ファイバ１２０の少なくとも一部分は、ファイバ支持部材１３０に固定される。光ファイバ１２０の少なくとも一部分をファイバ支持部材１３０に固定するために、接着剤１４２が採用される（図４Ｃ）。本明細書において上述したように、接着剤１４２はその塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動されて硬化された材料を含んで成ると共に、硬化済みポリマ、再流動ポリマ、再流動半田、再流動ガラス、溶融ガラス・フリット、又は、他の同様に適切な接着剤若しくは接着手段を含んで成る。適切な材料の一例は硬化済みエポキシ樹脂であると共に、塗布操作の間において流動しない接着剤などの他の適切な接着剤又は接着手段が採用されてもよい。ファイバ支持部材１３０は、任意の適切な態様で回路基盤１０２上に形成され又はそれに対して固定された部材であって、接着剤１４２により少なくとも部分的に覆われた部材を具備する。ファイバ支持部材１３０は回路基盤１０２上に取付けられた電気構成要素を具備し、該電気構成要素は、半田若しくは（たとえばエポキシ樹脂の如き）接着剤により回路基盤１０２に固定されると共に、回路基盤１０２上における電子回路の一部分の役割も果たし得る。接着剤１４０及び１４２は、（図４Ｃのように）個別的な体積の材料から成り得るか、又は協働して、緩衝体１２２（又はファイバ１２０又は捲縮チューブ１２４）の固定部分、及びファイバ支持部材１３０に固定された光ファイバ１２０の部分を少なくとも部分的に覆う単一体積の材料から成り得る。
【００１５】
上記装置は更に、溝１１６の少なくとも一部分の上方に位置されたファイバ保持体１１４であって、デバイス基板１１０に対して固定されることで光ファイバ１２０の上記第１セグメントを溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定するファイバ保持体１１４を具備する。ファイバ保持体１１４をデバイス基板１１０に対して固定するために、米国特許公開第２００６/０００２６６４Ａ１号明細書に記載されたように（各図においては目立たない）接着剤が採用されてもよく、該明細書は参照することにより、本明細書において完全に示されたものとして本明細書の一部を構成する。ファイバ保持体に対して上記明細書中に開示された配置構成又は適合機構の任意のものは、本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に留まりながら採用され得る。上述したように、上記接着剤は、その塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動されて硬化された材料を含んで成ると共に、硬化済みポリマ、再流動ポリマ、再流動半田、再流動ガラス、溶融ガラス・フリット、又は、（たとえば硬化済みエポキシ樹脂の如き）他の同様に適切な接着剤若しくは接着手段を含んで成る。塗布操作の間において流動しない接着剤などの、他の適切な接着剤又は接着手段も採用され得る。
【００１６】
上記光学装置は、光学デバイス１１２と、上記光ファイバの端部との間に屈折率整合材料を更に具備する。斯かる屈折率整合材料は、塗布操作の間に所定位置へと流入してから固まり若しくは硬化せしめられるか、又は、他の任意で適切な手段により光学デバイス１１２と上記光ファイバの端部との間に載置される。適切な材料の一例は屈折率整合シリコーン・ポリマであり、他の任意で適切な材料が採用され得る。上記光学装置は更に、（図１０及び図１１に示されたように）光学デバイス１１２、デバイス基板１１０、及び、上記光ファイバの基端セグメント１２０を実質的に覆う封入材７０４を具備する。斯かる封入材は、使用環境から上記装置を保護する役割を果たすと共に、任意の適切な材料を含んで成る。適切な封入材材料の一例はシリコーン・エラストマであり、他の任意で適切な材料が採用され得る。必要とされ又は所望されるならば上記装置は、回路基盤１０２に固定されたハウジング１０４であって、光学デバイス１１２、デバイス基板１１０及び上記光ファイバの基端セグメント１２０を含む回路基盤１０２の領域を実質的に包囲する壁部を有するというハウジング１０４を更に具備しても良く、且つ、該装置は上記包囲領域を実質的に覆う蓋体を更に具備する。（採用されたならば）封入材は、ハウジング１０４により包囲された回路基盤１０２の領域の全て又は一定部分を実質的に覆う。必要とされ又は所望されるならば、ハウジング１０４若しくは回路基盤１０２に対しては応力除去又は屈曲制限構造１０６が取付けられ、回路基盤１０２の近傍における光ファイバの屈曲が制限される。
【００１７】
各図に示されたように、回路基盤１０２は実施可能な限り小寸に作成される一方、更に大寸のシステム回路板上に、該システム回路板上の複数の構成要素又はサブアセンブリの一つとして取付けられるのに適している。斯かるいわゆる「ボードレット（boardlet）」構成によれば、ファイバ結合式光学デバイス（送信器、受信器、双方向送受信機など）は電子的デバイスへと容易に一体化されることで、上記光ファイバを介した上記電子的デバイスに対する光学的データ伝送が可能とされる。斯かる構成において回路基盤１０２は、該回路基盤１０２と上記システム回路板との間の電気接続を可能とするのに適した任意の構造又は適合機構を具備する。たとえば図１〜図３において電気接続は、回路基盤１０２の縁部上に形成された接点１５０を介して確立される。或いは、回路基盤１０２を貫通してピンが予め挿入されて回路基盤１０２の下方へと突出し、上記システム回路板上に適切に構成されたレセプタクルと協働してもよい。これらの「ボードレット」配置のいずれにおいても、上記システム回路板上に該「ボードレット」を位置決めすべく機械的な整列ピンが配備される。斯かる整列ピンは、上記システム回路板上の協働孔に対して任意の適切な態様で係合すべく配置されると共に、回路基盤１０２上に、又は、該回路基盤１０２の全体に亘って延在するハウジング１０４上に配備され得る。（不図示の）別の代替実施形態において光学デバイス基板１１０及び光ファイバ緩衝体１２２は、電子的デバイス内への一体化のためにシステム回路板に対して直接的に固定されてもよい（従って、それは回路基盤１０２と称される）。斯かる構成は、「チップ・オン・ボード」と称されることもある。別の代替実施形態（図５）においては、協働する導電部材を有するレセプタクル・スロット内へと挿入される回路基盤１０２の縁部まで、導電配線１６０が延在する。斯かる配置構成はたとえば、回路基盤１０２を（該基盤上の光学デバイス１１０と共に）、いわゆる能動的な光ファイバケーブル内へと組み込むために適切である。
【００１８】
上記光学装置を作成する方法は、一個以上の光学デバイス１１２と一本の溝１１６とを備えたデバイス基板１１０を回路基盤１０２上に取付ける段階と、光学デバイス１１２と回路基盤１０２との間に単一若しくは複数の電気接続体１１８を確立する段階と、光ファイバ１２０の第１（基端）セグメントを溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定する段階と、（上記第１ファイバ・セグメントの末端側の）光ファイバ１２０の第２セグメントを回路基盤１０２に固定する段階とを具備する。上記第２ファイバ・セグメントは、回路基盤１０２に直接的に固定されるか、又は、ファイバ緩衝体１２２又は捲縮チューブ１２４を介して固定される。上記方法は、本明細書中において上記で多様に記載したように、緩衝体１２２又は光ファイバ１２０を回路基盤１０２に固定するために接着剤１４０を塗布する段階を更に具備する。上記方法は更に、本明細書中において上記で多様に記載したように、接着剤１４２の塗布操作を含め、ファイバ支持部材１３０を回路基盤１０２上に位置決めする段階と、光ファイバ１２０の少なくとも一部分をファイバ支持部材１３０に固定する段階とを更に具備する。上記方法は、本明細書中において上記で多様に記載したように、接着剤の塗布操作を含め、溝１１６の少なくとも一部分の上方にてデバイス基板１１０にファイバ保持体１１４を固定することで、上記第１ファイバ・セグメントを溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定する段階を更に具備する。上記方法は、光学デバイス１１２、デバイス基板１１０、光ファイバの基端セグメント１２０を封入材７０４により実質的に覆う段階、又は、光学デバイス１１２、デバイス基板１１０、光ファイバの基端セグメント１２０を含む該回路基盤１０２の領域を実質的に覆うハウジング１０４を回路基盤１０２に固定する段階を更に具備する。
【００１９】
図６〜図９には、回路基盤に取付けられたファイバ結合式光学デバイスの代替実施形態が示され、この実施形態では光ファイバ１２０の第２セグメントは、回路基盤１０２に固定されたレセプタクル・コネクタ６００に接続される。レセプタクル・コネクタ６００は、ファイバ・フェルール６０２、フェルール・ホルダ６０４及びフェルール・スリーブ６０６を具備する。光ファイバ１２０はフェルール６０２に固定され、該ファイバの末端はフェルール６０２の末端と実質的に面一であり、該ファイバの基端はフェルール６０２の基端から突出し、且つ、該ファイバの第２セグメントはフェルール６０２内とされる（該第２セグメントは典型的にはエポキシ又は他の適切な接着剤により上記フェルールに固定され、或いは上記ファイバを上記フェルールに固定する任意の適切な手段が採用される）。本実施形態における光ファイバ１２０は（必須ではないが）典型的には、任意の緩衝体又は外側被覆が外されている。ファイバ・フェルール６０２は、セラミック又は他の適切な材料を備えて成る。フェルール・ホルダ６０４はプラスチック、金属、又は、他の適切な材料を備えて成ると共に、ファイバ・フェルール６０２は、圧力嵌め、接着剤、保持器、戻り止め、溶接などの任意の適切な態様でフェルール・ホルダ６０４に固定される。ファイバ・フェルール６０２及びフェルール・ホルダ６０４が組立てられたとき、光ファイバ１２０の基端はフェルール・ホルダ６０４の基端から突出する一方、光ファイバ１２０及びファイバ・フェルール６０２のそれぞれの末端はフェルール・ホルダ６０４内に配置される。フェルール・ホルダ６０４は接着剤又は他の適切な手段により回路基盤１０２に固定されることで、光ファイバ１２０の第２セグメントを（ファイバ・フェルール６０２及びフェルール・ホルダ６０４を介して）回路基盤１０２に固定する。フェルール・ホルダ６０４は、光ファイバ１２０の第１セグメントをデバイス基板１１０上の溝１１６内に位置決めすべく、回路基盤１０２上に位置決めされる。光ファイバ１２０の上記第１セグメントは、本明細書中で上述された態様を含む任意の適切な態様で、溝１１６内においてデバイス基板１１０に固定される。デバイス基板１１０、及び、光ファイバ１２０の上記基端は、本明細書において上述したようにハウジング内に封入若しくは包囲される。
【００２０】
図６〜図９に示された例において、フェルール・ホルダ６０４は回路基盤１０２に係合するための部材６０４ａ及び６０４ｂを備える。本明細書中に開示された各例の内の任意の例を含め、自身の塗布操作の少なくとも一部分の間において所定位置へと流動する接着剤が採用され、他の適切な手段が採用されてもよい。部材６０４ａ若しくは６０４ｂ上又は回路基盤１０２上の溝、凹所、貫通孔又は突出部は、後時的に硬化して保持部材を形成する流動材料の一定部分を受容することで、流動接着剤の効力を増進させる。接着剤、半田、クランプ、クリップ、ピン、保持器、戻り止め、溶接（レーザ、超音波、抵抗など）又は他の適切な手段を用いてフェルール・ホルダ６０４が回路基盤１０２に固定されるのを可能とするために、該フェルール・ホルダ６０４の他の適切な配置機構が採用されてもよい。
【００２１】
フェルール・スリーブ６０６は、別の（不図示の）協働コネクタのファイバ・フェルールを受容することで、この別のファイバ・フェルール内の光ファイバを、光学的端部結合のために光ファイバ１２０の末端と整列させるべく配置される。斯かる整列を促進するために上記フェルール・スリーブは、内側スリーブ６０６ａ及び外側スリーブ６０６ｂを具備する。内側スリーブ６０６ａは、たとえば、ファイバ・フェルール６０２と協働コネクタの別のファイバ・フェルールとの実質的に同心的な整列を確実とするために配置されたセラミック分割スリーブを具備する。外側スリーブ６０６ｂは内側スリーブ６０６ａよりも大きな内径を有することで、該外側スリーブ６０６ｂ内への他方のファイバ・フェルールの挿入を更に容易に可能とすると共に、内側スリーブ６０６ａ内へと上記他方のファイバ・フェルールを案内する。スリーブ６０６の他の適切な配置構成が採用され得ると共に、本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に収まるものとする。
【００２２】
フェルール・ホルダ６０４は、その外側面上にて、（図９に示された）レセプタクル構造体６０８に係合し又はそれと協働するように設定若しくは適合化される。図６〜図９の好適な実施形態においてはフェルール・ホルダ６０４の外側面上に円周溝６０５が示され、該溝はレセプタクル構造体６０８の内方突出フランジ６０９を受容する。フェルール・ホルダ６０４をレセプタクル構造体６０８内に係合するために他の任意で適切な機械的配置構成が採用され得ると共に、斯かる任意の適切な配置構成は本開示内容又は添付の特許請求の範囲内であると考えられるものとする。レセプタクル構造体６０８は典型的には、システム回路板６１０に固定される。レセプタクル構造体６０８は、フェルール・ホルダ６０４が該レセプタクル構造体６０８に係合する結果として回路基盤１０２がシステム回路板６１０に対して（容認可能な許容範囲内で）適切に位置決めされるように、回路板６１０上に位置決めされる。フェルール・ホルダ６０４がレセプタクル構造体６０８に対して一旦係合されたなら、回路基盤１０２は半田、接着剤又は他の適切な手段によりシステム回路板６１０に固定される。もし半田付けされるなら、その半田は、（示された例のように）接点１５０、導電ピン、又は、他の適切な構造を利用して（本明細書中において上述されたように）回路基盤１０２とシステム回路板６１０との間の電気接続をも提供する。図９の例において、（回路板６１０に固定された）レセプタクル構造体６０８にフェルール・ホルダ６０４が係合する結果、回路基盤１０２上の接点１５０は回路板６１０上の接点６１２と整列する。或いは、回路基盤１０２とシステム回路板６１０との間には（たとえばワイヤ結合線などの）他の電気接続体が採用される。なお、システム回路板６１０は、必要とされ又は所望されるならばレセプタクル構造体６０８を越えて延在し得るが、図９において全体的集合体の種々の部品の相対位置を視認することができるようにレセプタクル構造体６０８よりも小寸として示される。
【００２３】
本明細書中に開示された任意の実施形態に対し、単一連続片の回路基盤材料上に複数のファイバ結合式光学デバイスが取付けられてもよい。これは、複数のファイバ結合式光学デバイスが取付けられたシステム回路板を構築するために行われる。或いは、単一片の回路基盤材料上に複数のファイバ結合式デバイスが取付けられることで、基盤取付け済みデバイスの製造が促進される。斯かる多重基盤組立てプロセスの例は、図１０及び図１１に概略的に示される。これらの例の各々において、複数の回路基盤１０２は全て、接続帯片７０２を含む単一片の回路基盤材料の一部である。必要とされ又は所望されるならば、上記回路基盤材料は罫書かれ、部分的に切断され、又は、別様に適合化されることで、帯片７０２からの各回路基盤１０２の後時的な分離が促進される。複数の回路基盤は帯片７０２に取付けられたままとされる一方、（組立てられた光学デバイスを備える）対応の光学デバイス基板１１０が各回路基盤１０２に固定され、且つ、対応する回路基盤１０２上のデバイス基板１１０と電気配線との間には一切の必要な電気接続がなされる。
【００２４】
複数の回路基盤１０２を依然として帯片７０２に取付けたままとしてから、対応する光ファイバ１２０が各回路基盤１０２上へと組み付けられる。図１０において各光ファイバ１２０は、（図６〜図９におけるのと同様に）レセプタクル・コネクタ６００と共に回路基盤に対してそれぞれ固定される。封入材７０４を適用した後、各回路基盤１０２は帯片７０２から分離されることで、複数の個別的な「ボードレット」取付け型のファイバ結合式光学デバイスをもたらす。図１１において、対応するファイバ１２０は回路基盤１０２に対し、（図１〜図３におけるのと同様に）接着剤、支持部材１３０及び捲縮チューブ１２４により固定される。ハウジング１０４を組み付け、封入材７０４を適用し、且つ、応力除去構造１０６を組み付けた後、各回路基盤１０２は帯片７０２から分離されることで複数の個別的な「ボードレット」取付け型のファイバ結合式光学デバイスがもたらされる。斯かる多重基盤組立てプロセスにおいては、ファイバ１２０をデバイス基板１１０及び回路基盤１０２に対して固定する任意の適切な方法が採用され得ると共に、斯かる全ての適切な方法は本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に収まるものとする。（図１０及び図１１の例におけるように）斯かる多重基盤組立て処置によれば、多数のボードレット取付け型のファイバ結合式光学デバイスの製造において相当の節約が実現され得る。
【００２５】
本開示内容又は添付の特許請求の範囲の目的に対し、（i）たとえば「…若しくは…のいずれか」、「…の内の一つのみ」、又は、同様の表現を使用して別様に明示的に述べられている、あるいは、（ii）列挙された選択肢の２つ以上が特定の前後関係において相互に排他的であって、その場合に「又は」という接続詞は相互に排他的でない選択肢を伴う組み合わせのみを包含している、ということがなければ、「又は」という接続詞は包括的に解釈されるものとする（たとえば、「犬又は猫」は「犬、若しくは、猫、若しくは、両方」と解釈され、たとえば、「犬、猫、又は、鼠」は、「犬、若しくは、猫、若しくは、鼠、若しくは、任意の２つ、若しくは、３つ全て」と解釈される）。本開示内容又は添付の特許請求の範囲の目的に対し、「具備する」、「備える」及び「有する」という表現は非限定的な用語であり、これらの用語のそれぞれの後に「少なくとも」という表現が追随したときと同じ意味である。
【００２６】
開示された好適な実施形態及び方法の均等物は、本開示内容及び／又は添付の特許請求の範囲内に収まるべきことが意図される。また、開示された好適な実施形態及び方法及びそれらの均等物は、本開示内容又は添付の特許請求の範囲内に留まりながら改変され得ることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
デバイス基板上に設けられており、前記光ファイバと光学的に連結する光学デバイスと、
前記デバイス基板が取付けられ、実質的に平坦な上面を有する回路基盤と、
前記光学デバイスと前記回路基盤との間の少なくとも一つの電気接続体と、
を具備し、
前記デバイス基板には、前記光ファイバを受容する溝であって前記光ファイバの基端を位置決めして前記光ファイバと前記光学デバイスとの間の光学的連結を確立する溝が設けられており、
前記光ファイバにおける、基端、又は前記基端の近傍の第１ファイバ・セグメントが、前記溝内において前記デバイス基板に固定され、
前記光ファイバにおける末端側の第２ファイバ・セグメントが前記回路基盤に固定され、
前記回路基盤に固定されたフェルール・ホルダと、
前記フェルール・ホルダ内に受容されて前記フェルール・ホルダに固定されたフェルール・スリーブ及びファイバ・フェルールと、
を更に具備し、
前記光ファイバの第２セグメントが前記ファイバ・フェルールを貫通して前記ファイバ・フェルールに受容され且つ固定され、前記光ファイバの末端が前記ファイバ・フェルールの末端と実質的に面一であり、
前記ファイバ・フェルールの末端は、前記フェルール・スリーブ内に受容され、
前記フェルール・スリーブは、外側スリーブと、前記外側スリーブの内径よりも小さな外径を有し且つ前記外側スリーブに嵌めこまれた内側スリーブと、を具備し、
前記フェルール・ホルダには前記フェルール・スリーブが嵌めこまれ、
前記フェルール・ホルダ及び前記内側スリーブには前記ファイバ・フェルールが嵌めこまれ、
前記ファイバ・フェルール、前記フェルール・ホルダ、前記内側スリーブ及び前記外側スリーブは同心的に整列している、光学装置。
【請求項２】
前記光学装置は、前記回路基盤に固定されたハウジングであって、前記回路基盤における、前記光学デバイス、前記デバイス基板及び前記第１及び第２ファイバ・セグメントを含む領域を実質的に包囲する壁部を有するハウジングを具備し、
前記フェルール・ホルダ、前記フェルール・スリーブ及び前記ハウジングは、協働する光ファイバ・コネクタに係合して、前記光ファイバの末端と別の光ファイバとの間の光学的端部結合を確立するように配置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１】
光ファイバと、
デバイス基板上に設けられており、前記光ファイバと光学的に連結する光学デバイスと、
前記デバイス基板が取付けられ、実質的に平坦な上面を有する回路基盤と、
前記光学デバイスと前記回路基盤との間の少なくとも一つの電気接続体と、
を具備し、
前記デバイス基板には、前記光ファイバを受容する溝であって前記光ファイバの基端を位置決めして前記光ファイバと前記光学デバイスとの間の光学的連結を確立する溝が設けられており、
前記光ファイバにおける、基端、又は前記基端の近傍の第１ファイバ・セグメントが、前記溝内において前記デバイス基板に固定され、
前記光ファイバにおける末端側の第２ファイバ・セグメントが前記回路基盤に固定され、
前記回路基盤に固定されたフェルール・ホルダと、
前記フェルール・ホルダ内に受容されて前記フェルール・ホルダに固定されたフェルール・スリーブ及びファイバ・フェルールと、
を更に具備し、
前記光ファイバの第２セグメントが前記ファイバ・フェルールを貫通して前記ファイバ・フェルールに受容され且つ固定され、前記光ファイバの末端が前記ファイバ・フェルールの末端と実質的に面一であり、
前記ファイバ・フェルールの末端は、前記フェルール・スリーブ内に受容され、
前記フェルール・スリーブは、外側スリーブと、前記外側スリーブの内径よりも小さな外径を有し且つ前記外側スリーブに嵌めこまれた内側スリーブと、を具備し、
前記フェルール・ホルダには前記フェルール・スリーブが嵌めこまれ、
前記フェルール・ホルダ及び前記内側スリーブには前記ファイバ・フェルールが嵌めこまれ、
前記ファイバ・フェルール、前記フェルール・ホルダ、前記内側スリーブ及び前記外側スリーブは同心的に整列している、光学装置。
【請求項２】
前記光学装置は、前記回路基盤に固定されたハウジングであって、前記回路基盤における、前記光学デバイス、前記デバイス基板及び前記第１及び第２ファイバ・セグメントを含む領域を実質的に包囲する壁部を有するハウジングを具備し、
前記フェルール・ホルダ、前記フェルール・スリーブ及び前記ハウジングは、協働する光ファイバ・コネクタに係合して、前記光ファイバの末端と別の光ファイバとの間の光学的端部結合を確立するように配置される、請求項１に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６３９８５（Ｐ２０１２−１６３９８５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１７２１７（Ｐ２０１２−１１７２１７）
【出願日】平成２４年５月２３日（２０１２．５．２３）
【分割の表示】特願２００８−５５８４８５（Ｐ２００８−５５８４８５）の分割
【原出願日】平成１９年３月３日（２００７．３．３）
【出願人】（５９２２２８７５６）ホーヤ コーポレイション ユーエスエイ (12)
【氏名又は名称原語表記】ＨＯＹＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＵＳＡ
【住所又は居所原語表記】１０１ ＭＥＴＲＯ ＤＲＩＶＥ，ＳＵＩＴＥ ５００，ＳＡＮ ＪＯＳＥ，ＣＡ ９５１１０，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２３日（２０１２．５．２３）
【分割の表示】特願２００８−５５８４８５（Ｐ２００８−５５８４８５）の分割
【原出願日】平成１９年３月３日（２００７．３．３）
【出願人】（５９２２２８７５６）ホーヤ コーポレイション ユーエスエイ (12)
【氏名又は名称原語表記】ＨＯＹＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＵＳＡ
【住所又は居所原語表記】１０１ ＭＥＴＲＯ ＤＲＩＶＥ，ＳＵＩＴＥ ５００，ＳＡＮ ＪＯＳＥ，ＣＡ ９５１１０，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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