光通信サブアセンブリへのマルチファイバーインターフェイス
ファイバーアレイ（あるいは単体のファイバー）をシリコン製光通信サブアセンブリに合体させる複合部品アライメントおよびアタッチメント構造であって、漸次小さくなるアライメント誤差を用いて、ファイバーアレイを光通信サブアセンブリ内に形成された同様の導波路アレイ（あるいは他のデバイス）に整列させる。箱型ファイバーホルダーは底部内側面に複数の溝を具え、先ずファイバーアレイを支持するように形成されている。蓋の形をした個別部品は、シリコン製光通信サブアセンブリに合体されてそれに整列されている。この蓋は、下側に、取付時にシリコン製光通信サブアッセンブリの上側面に形成されているアラインメントデテントに合致する位置合わせ構造を具えるように形成されている。この蓋は更に、下側に形成された複数の溝を具えており、この溝が、ファイバーホルダーが蓋の上の所定位置にスライドするときにファイバーの上面を捕獲する。蓋に設けたこれらの溝は、ファイバーアレイのピッチを小さくして、最終的にファイバーアレイとサブアセンブリ間の横方向および縦方向のアライメントを制御するよう機能する。サブアセンブリは更に、ファイバーホルダーと合体する、端面に沿ってエッチングされたチャンネル（このチャンネルは基板内の導波路／デバイスと整列している）を具えるように形成されており、光ファイバーは最終的に、導波路／デバイスと整列するようにチャンネル内で位置決めされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互関係
この出願は２００８年１０月１６日付にて提出された米国仮出願第６１／１９６，２８６号に基づく利益の享受を求めるものである。
【０００２】
技術分野
本発明は、ファイバーアレイを光通信サブアセンブリに機械的に整列させるシステムに関し、より具体的には、ファイバーアレイが最終的に光通信サブアセンブリに至ってこれに整列するまで、アライメント誤差が連続的に厳しくなるようになっている複合部品アラインメント構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーは伝送帯域の広さと、減衰が比較的小さいと云う特性から、とりわけ電気通信分野でのアプリケーションに適している。しかし、電子的かつ光学的ネットワークへの光ファイバーインターフェイスは製造コストが高くなる傾向にあり、これは、光学的に受発信するデバイス類を基板上に実装して、これらの各デバイスを個別に光ファイバーと整列させることが通常難しいためである。このような理由から、光ファイバー技術はインターフェイスが比較的少ない長距離通信システムに広く実装されている。しかし、光ファイバーインターフェイスの製造コストが高いことが障壁となり、例えば地方都市エリア通信ネットワークといったその他の市場への光ファイバー技術の普及を遅らせていた。
【０００４】
マルチモードファイバーのコア径が約５０ミクロン又は６２．５ミクロンであるのに対して、典型的なシングルモードファイバーのコア径は約９ミクロンである。光ファイバーのコア径が小さいために、開口サイズが約２ミクロン乃至１０ミクロンの間である光通信デバイスに光ファイバーを整列させることは困難である。明らかに、光学デバイスをシングルモードファイバーに整列させる場合に、この問題がとりわけ重大である。
【０００５】
これまでにも、平面光通信サブアセンブリ上で、ファイバーアレイとこれに対応する導波路アレイとの間でのアライメントスキームを具体化する多くの試みがなされてきた。その一つは、１９９６年１月９日付でＯｔａ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第５，４８２，５８５号の“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｊｏｉｎｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ Ａｒｒａｙ ｔｏ ａｎ Ｏｐｐｏｎｅｎｔ Ｍｅｍｂｅｒ”に記載されている。Ｏｔａ ｅｔ ａｌ．の特許は、Ｖ字溝付のベースプレートと、同様にＶ字溝が付いたトッププレートとの間に光ファイバーを取り付けることによって、光ファイバーアレイを最初に形成する方法を記載している。光ファイバーアレイの光ファイバーは、光ファイバーを固定する固定用ベースプレートの第１の面と当該第１の面に対向する固定用ベースプレートの第２の面のいずれか一方を接合基準面として用いて、基板（すなわち「対向部材」）に光学的連結されている。
【０００６】
１９９４年８月１６日付でＫａｋｉｉ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第５，３３９，８７６号、“Ｇｒｏｏｖｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｇｕｉｄｅ Ｐｉｎ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｍｂｅｒｓ”において別の試みが記載されている。Ｋａｋｉｉ ｅｔ ａｌ．の特許は、光ファイバー位置決め用の溝を有するガイド溝付基板及びガイドピンと；ガイド溝付基板のガイド溝に配置したガイドピンをカバーする溝部分を有するアッパープレートと；ガイドピン溝がガイドピンと接触している部分の上方のアッパープレートの溝部分に各々が設けられた弾性ガイドピン押圧部材と；を具える光ファイバー接続用の光学コネクターについて記載している。
【０００７】
２００９年９月８日付でＢ．Ｓ．Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第７，５８７，１０８号は、カンチレバータイプのファイバーアレイを平面光波回路に取り付ける構成を開示している。特に、このカンチレバータイプのファイバーアレイは、上にカバーが付いたファイバーアレイを支持するベース部材を具えており、ファイバーアレイの終端がこのカバー又はベース部材の少なくとも一方の端部上に延在して、カンチレバー構造を形成している。ファイバーアレイの終端は、更に平面光波回路に形成されたアライメント溝に配置されて、ファイバーアレイと平面光波回路に形成された光学デバイスとの間に光結合を提供している。
【０００８】
これらの試みは、ファイバーアレイと導波路アレイとの間になんらかのアライメント手段を提供するものの、ファイバーアレイを平面光通信サブアッセンブリと相互連結する構成が必要である。この構成によれば、低コストのアラインメント技術を使用できる一方で、様々なコンポーネントの製造誤差を緩和すると共に、この構造体の少なくとも一部に廉価な材料（プラスチックなど）を使用することができる。
【発明の概要】
【０００９】
従来技術に残る要求が本発明によって取り組まれている。それはファイバーアレイのアライメントシステムとインターフェイス構造に関するものであり、より具体的には、光通信サブアセンブリに対するファイバーアレイの最終的な接合とインターフェイスがおこなわれるまで、アライメント誤差が連続してより厳しくなるようになっている複合部品アライメント構成に関する。
【００１０】
とりわけ本発明は、箱型ファイバーホルダーと、溝付蓋と、そしてシリコン光通信サブアセンブリと、の３つの個別コンポーネントから成る。箱型ファイバーホルダーコンポーネントは、箱底部の内側面に沿って形成された溝付アレイを具えており、これらの溝を用いて中に入ってくるファイバーアレイからの個々のファイバーを支持している。本発明によれば、ファイバーホルダーはおおよそのピッチ（Ｘ軸方向におけるファイバーからファイバーへの間隔）を設定しており、このピッチは概ね±１５μｍの範囲内のばらつき（一の例示的実施例で）に収まっている。ファイバーホルダーはまた、溝付蓋に定置される際のファイバーの上昇（例えば、Ｚ軸方向において約１００μｍ以内）を大まかに位置決めしている。更に、個々のファイバーの端面は、ファイバーホルダの溝終端に対して例えば±１０μｍのレベルの配置誤差で、Ｙ軸方向に沿って固定されている。
【００１１】
溝付蓋とシリコン製光通信サブアセンブリコンポーネントは、本発明によって、位置合わせ機構と整列デテントをそれぞれ具えるように形成されており、これら２つのコンポーネントを互いに接続する際に位置合わせ機構と整列デテントが合体して、両者間の機械的／光学的アライメントを提供している。位置合わせ機構と整列デテントの合体は、２つのコンポーネント間の３方向の軸線に沿ってアラインメント誤差を約±１０μｍ（例示的実施例で）としている。溝付蓋は、複数の下側溝を具えており、これが光ファイバーを捕捉して、ファイバーホルダーがスライドして溝付蓋の上に位置するときに、Ｚ軸方向の誤差が上述した約１００μｍから約±１０μｍになるようその高さを改善する。
【００１２】
これらのコンポーネントが合体すると、光ファイバーのＸ軸における位置は、シリコン製光通信サブアセンブリの端面にエッチングで成形された一連のチャンネルによって更に制約を受ける。このチャンネルは正確にエッチングされており、例えばＸ軸方向において±１μｍのレベルの位置的誤差を達成するようにサブアセンブリ上に形成された導波路に整列している。従って、ファイバーがファイバーホルダーから溝付蓋に沿って適所に案内されると、チャンネル間の明確に規定されたスペースに光ファイバーが入るまでアライメント誤差がどんどん厳しくなり、導波路と整列する。従って、最終的なアライメント誤差は、Ｙ軸方向とＺ軸方向で基本的に同じであり（例えば数ミクロン、例えば±１０μｍ）、Ｘ軸方向ではこれより小さい（例えば２〜３ミクロン、例えば±２μｍ）であることが期待される。しかしながら、より厳しい誤差は、本発明における複合部品構造によって、例えば溝付蓋コンポーネントについて求められる誤差を改善することで達成されものであると、理解すべきである。上述の例示的な値は単に例示であって、この技術に関連する現状を考慮すると、コストと機能間の満足できるバランスを提供していると考えられる。
【００１３】
本発明によるインターフェイス構造の利点は、ファイバーホルダーと溝付蓋を比較的安価な共通の素材（例えば、ポリマー、セラミックス、金属、その他同様なもの）で製造できることであり、ファイバーアレイとシリコン光通信サブアセンブリとの間に比較的安価なインターフェイスを提供している。
【００１４】
本発明の他の更なる利点と態様は、以下の考察と添付図面を参照して明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
ここで図面について言及するが、いくつかの図面においては同じ部材に同じ符号が付されている。
【図１】図１は、本発明の例示的なファイバーアレイインターフェイスとアライメント構造を示す斜視図であり、取り付けた蓋付溝とシリコン製光通信サブアッセンブリとは別に示すファイバーホルダーは部分的に分解図として示されている。
【図２】図２は、本発明によって形成された例示的ファイバーホルダー部品を示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示すファイバーホルダーとこれに付随するファイバーアレイの分解図であり、ファイバーアレイがファイバーホルダーに挿入される方向を示している。
【図４】図４は、図２に示すファイバーホルダーを、図３に示す矢印で示すように完全に挿入されたファイバーアレイと共に示す。
【図５】図５は、例示的な溝付蓋とシリコン製光通信サブアセンブリの分解斜視図であり、溝付蓋側の位置合わせ構造とサブアセンブリのアラインメントデテントを介して互いに合体させる部品のオリエンテーションと方向を示す。
【図６】図６は、溝付蓋の下側を示す斜視図であり、とりわけ、位置合わせ構造とファイバーを捕捉する複数の溝を示す。
【図７】図７は、溝付蓋とシリコン製光通信サブアセンブリを合体させた組み合わせを示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の完全に組み上げられたファイバーアレイインターフェイスとアライメント構造を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示すものと同じ構成を示すが、ファイバーホルダーの下にある溝付蓋の位置を示すために、ファイバーホルダーの一部がカットされている。
【図１０】図１０は、図８に示す組み上げたファイバーアレイインターフェイスとアライメント構造を一部を切り取った状態で示す図である。
【図１１】図１１は、結合損失を示すグラフであり、ｄＢで測定したときの、ファイバーアレイとシリコン製光通信サブアセンブリ間の横方向のオフセットの関数としての、様々な径のマルチモードファイバーについて測定したときのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に詳述するとおり、本発明は、ファイバーアレイと平面光通信サブアセンブリ間にアライメントを提供する複合部品アライメント構造に関する。とりわけ図１に示すとおり、本発明は３つの独立したコンポーネントからなる。すなわち、箱型ファイバーホルダー１０と、溝付蓋２０と、シリコン製光通信サブアセンブリ３０であり、図１にはＸ、Ｙ、Ｚ軸が示されている。使用時には、ファイバーアレイ４０がファイバーホルダー１０に挿入され、アレイを形成する個々のファイバーは、最終的にシリコン製光通信サブアセンブリ３０に形成された導波路（図示せず）に整列するまで、アライメント誤差が順次厳しくなるように、導入されている。Ｙ軸方向／Ｚ軸方向（長手方向／垂直方向）の±１０μｍのアライメントと共に、Ｘ軸方向に±２μｍレベルのアライメントが、本発明の構成の例示的実施例において実現されている。
【００１７】
このアライメント機能を提供する３つの独立したコンポーネントについて以下に詳細に述べる。光通信サブアセンブリ３０のみがシリコンで作る必要があることに留意されたい。このことは、様々な光導波路や、その他の光学デバイス（受光デバイス、伝送デバイス、パッシブ及び／又はアクティブデバイス）をこの材料内に形成するためにも必要である。箱型ファイバーホルダー１０と溝付蓋２０は両方とも従来の工業用ポリマー、セラミックスあるいは金属組成物など、より安価な材料で形成することができる。代替的に、所望する場合は、これらのコンポーネントのいずれか一方、あるいは両方を製造するのにシリコンを用いてもよい。
【００１８】
先ず、ファイバーアレイ４０がファイバーホルダー１０の開口側に向けられ、そこで個々の光ファイバー４２がボックス型ファイバーホルダー１０の内側底面１３に沿って形成された一連の溝１２の上に乗ってゆく。以下で考察するように、溝１２は、ファイバーアレイ４０用におよそのピッチ（すなわちファイバー間の隙間）を規定して、ファイバーアレイの相対的上昇（Ｚ軸に沿った縦方向の位置決め）を設定するように形成されている。これとは別に、溝付蓋２０は、これら２つの部品間に予め決められたアライメントを規定する機械的位置合わせ機構を用いて、シリコン製光通信サブアセンブリ３０に取り付けられる。一の実施例では、一対の機械的基準構造２２、２４が溝付蓋２０の下側に形成されており、光通信サブアセンブリ３０上面の一対のアラインメントデテント３２、３４と合体するよう配置されている。この機械的な位置合わせは、溝付蓋２０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０との間に所定のアライメントを作る。以降の図面でより明確になるように、溝付蓋２０は更に、図１に示すような領域において、その下側に形成した複数の溝２６を具えている。
【００１９】
ファイバーホルダー１０は溝付蓋２０の上の適所にスライドする（図１において矢印で示す）ので、ファイバーアレイ４０の個々の光ファイバー４２は、複数の溝２６で個別に捕捉される。本発明によれば、複数の溝２６は、ファイバーとサブアセンブリ３０上に形成された導波路間のＺ軸方向のアライメント精度（すなわち光通信サブアセンブリ３０に対するファイバーアレイ４０の上昇）を上げるように形成されている。溝付蓋２０も、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の端面３６に沿ってエッチングで形成された複数のチャンネル３８内へファイバーを方向づけるように作用する。チャンネル３８は正確にエッチングされたアライメント機構であり、サブアセンブリ３０の端面３６に沿って形成されており、ファイバーアレイ４０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０内に形成された複数の導波路（あるいは他の光学的な伝送／受光コンポーネント）の間のアラインメントに対して、最終的なＸ軸−Ｙ軸調整を行う。
【００２０】
本発明のアライメント構造を形成している様々な部品の詳細を、残りの図面を参照して以下に述べる。本発明の詳細についての以下の記載は、光ファイバーアレイのシリコン製光通信サブアセンブリとのアライメントに言及するものであるが、本発明の原理は、シリコン製光通信サブアセンブリと整列されてこれに取り付けるのに一本のファイバーのみが必要な場合にも同様に適用できると、理解すべきである。
【００２１】
図２は、本発明によって形成した例示的なファイバーホルダー１０を示す斜視図である。上述したとおり、ファイバーホルダー１０は、ポリマー、セラミックスあるいは金属組成物などの、標準的で比較的安価な材料で製造することができる。複数の溝１２はファイバーホルダー１０の底面部分に形成されており、予め決められたスペースを空けて分離されている。本発明のアライメント構造においては、ファイバーホルダー１０を用いて、隣接する溝１２同士の間のスペースで規定されているとおり、ファイバーアレイのおよそのピッチＰ（すなわち個々のファイバー間の間隔）を規定している。例えば、０．２５μｍレベルでピッチＰを提供する（他の様々な構造には、別の値のピッチを採用できるが）ことができる。以下に述べるように、残りのコンポーネントに連結する場合、ファイバーホルダー１０も光ファイバーを位置決めして、溝付蓋２０に提示する（例えば、Ｘ軸方向で約±１５μｍ、Ｚ軸方向で約±１００μｍの誤差で位置決めする）。また図２に示すように、ファイバーホルダー１０に形成した一対の観察窓１４及び１６によって、人がファイバーアレイ４０のファイバーホルダー１０に対する挿入及び配置状態を観察することができる。窓１４および１６はユーザーの便に供するためのものであり、本発明の構成に必須なものではない。
【００２２】
図３は、ファイバーアレイ４０をファイバーホルダー１０の端部開口１８に挿入するステップを示す図である。ここに示すように、ファイバーアレイ４０は複数の個別光ファイバー４２を具えており、これらのファイバーは全てこの位置で独立して動く。ファイバーアレイ４０は、「むき出し」の個別光ファイバー４２が先ず端部開口１８を通過して、次いで、複数の溝１２の上に位置するように、ファイバーホルダー１０に挿入される。窓１６は人が使用して、個別光ファイバー４２が関連する溝１２へ配置されるように補助するものである。
【００２３】
図４は、アライメントと取り付けプロセスのこの第１ステップの最終部分を、ファイバーホルダー１０に位置決めして取り付けたファイバーアレイ４０と共に示す図である。ここに示すように、光ファイバー４２は個別の溝１２内に配置され、従って隣接するファイバー同士間に所望のピッチＰができる。しかしながら、このプロセスにおけるこの時点では、光ファイバー４２の絶対的な位置決めは、Ｙ軸およびＺ軸の両方向において未だコントロールが不充分なままである。次いで、従来の開裂技法を用いて、光ファイバー４２の端面終端４３を開裂させて、ファイバーホルダー１０の側壁終端１９に対してファイバーアレイ４０のＹ軸方向の位置決めを所望の値（例えば、±１０μｍ）に規定することができる。その他の様々な技術を用いて、端面終端４３を準備し、ファイバーホルダー１０に対して端面終端４３の相対的に固定された位置決めを提供することができることに留意すべきである。
【００２４】
上述したとおり、溝付蓋２０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０は、これらの間に機械的取付と機械的位置合わせの双方を提供する態様で互いに連結するように構成されている。図５、図６及び図７は、本発明のアラインメント構造のこの態様を示す。図５は、溝付蓋２０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０の分解斜視図であり、これら２つのコンポーネントが互いに連結されるときのオリエンテーションを示している。ここでも、溝付蓋２０は、例えばポリマーやセラミックスあるいは金属組成物などといった好適な材料で作ることができると解される。最終の光通信システムの操作上の目的で、サブアセンブリ３０はシリコンで形成する必要があり、導波路と、そこに集積された様々なその他の光学及び／又は光電子デバイス（特に図示せず）を具えている。
【００２５】
上述し、また以下に詳述するように、溝付蓋２０は複数の機械的位置合わせ機構を具えるように形成されており、この場合、一対の位置合わせ機構２２と２４を具えている。図６を参照すると、位置合わせ機構２２と２４は、溝付蓋２０の下面２３に形成されている（高さが変わる陰影面で示す）。同様に複数のアラインメントデテントが、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の上面４１に形成されている。機構の数、並びにその位置はユーザーの設計事項に過ぎないと解するべきである。「一対」の位置合わせ機構と、これに対応する「対」のアラインメントデテントの特別な使用は例示的なものに過ぎず、本発明の意図を説明するためのものである。
【００２６】
図５に戻ると、この特定の実施例におけるアライメントデテントは、一対のアラインメントデテント３２と３４で構成されている。溝付蓋２０の位置合わせ機構と光通信サブアセンブリ３０のアラインメントデテントの関係は、溝付蓋２０が光通信サブアセンブリ３０に接触すると、位置合わせ機構とアラインメントデテントが合体してこれら２つの部品間の機械的取付を提供し、本発明のインターフェイスコンポーネントの光学アラインメントの度合いを上げるように、よく制御されている。実際に、本発明の構成によって、これらコンポーネント間の機械的位置合わせは、３軸方向全てにおいて±１０μｍレベルで達成されている。
【００２７】
図６に最も良く示すように、溝付蓋２０は更に裏面２３に形成された複数の溝２６を具えている。以下に図８乃至図１０を参照して詳細に述べるように、複数の光ファイバー４２は、ファイバーホルダー１０が、予め連結してある溝付蓋２０と光通信サブアセンブリ３０に合体するときに、これらの溝２６に入る。溝２６の深さを調節することによって、光ファイバー４２のシリコン製光通信サブアセンブリ３０に対するＺ軸方向のアライメントは、約±１０μｍレベルの精度で固定される。図７は、シリコン製光通信サブアセンブリ３０への溝付蓋２０の最終的な組み付けを示す図である。位置合わせ機構２２、２４とアラインメントデテント３２、３４を上述の配置とした結果、溝２６に対するチャンネル３８の相対位置が十分にコントロールされる。
【００２８】
シリコン製光通信サブアセンブリ３０は更に、その端面３６に沿って形成された複数のチャンネル３８を具えている。チャンネル３８は、公知のＣＭＯＳ製造技術を用いて端面３６をエッチング処理して形成され、ここでは光通信サブアセンブリ３０のベース材料にシリコンを使うことによって、チャンネル３８の寸法と間隔が十分に制御され、量産が可能である。図８乃至図１０に関連して以下に述べるように、チャンネル３８は光ファイバー４２の端面終端４３を受け、最終のピッチと位置決め精度にこれらを方向づけるよう機能する。実際、チャンネル３８は、最終的なインターフェイス構造におけるＸ軸およびＹ軸の両方向に沿って、±２μｍレベルの精度を提供することができる。しかしながら、ある実装例では、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の端面３６に沿って配置した傷付き易い光学部材に対するダメージを避けるために、Ｙ軸方向におけるアライメント誤差は幾分緩和してもよい（すなわち、光ファイバーの端面終端４３とサブアセンブリ３０との間で直接物理的接触が生じないように緩和する）ことに留意すべきである。
【００２９】
本発明によれば更に、ファイバーホルダー１０（ファイバーアレイ４０を含む）は溝付蓋２０に接触しており、溝付蓋２０自体はシリコン製光通信サブアセンブリ３０と合体し整列している。上述した通り、図１は、蓋２０／サブアセンブリ３０に対するファイバーホルダー１０のオリエンテーションを示すと共に、溝付蓋２０とサブアセンブリ３０の組み合わせの上にファイバーホルダー１０を適所に挿入する移動方向を示している。連結の際には、ファイバーホルダー１０の位置合わせ機構１７が溝付蓋２０の上面に形成されたアラインメントデテント２８に係合する（「ボールソケット」機械的アライメント機構という）。その他の様々なタイプの機械的な位置合わせ及び取付構成を用いてファイバーホルダー１０を溝付蓋２０に連結できることは明らかである。更に、個別部品を連結する順序は様々である。すなわち、まずファイバーホルダー１０を溝付蓋２０に合体させて、次いで、ホルダー１０／蓋２０の組み合わせをサブアセンブリ３０を取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
図８は、ファイバーアレイ４０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０間にアライメント構造を提供することができる、本発明による複合部品アラインメント構造の最終構成を示す。図８の構成の一部を切り取ったものが図９に示されており、合体時にファイバーホルダー１０に入った溝付蓋２０の位置を示す。
【００３１】
図１０は、本発明の複合部品アライメント構造の形成に用いる各種の溝、位置合わせ機構、アラインメントデテント、及びチャネルを示す、一部を切り取った斜視図である。要約すると、ファイバーホルダー１０は、ファイバーアレイ４０を構成している個別光ファイバー４２を支持する複数の溝１２を具えている。溝１２は、当初のピッチＰ（ファイバー間の間隔）を規定するようにスペースをあけて配置されている。溝付蓋２０もその下側２３に形成された複数の溝２６を具えており、ファイバーホルダー１０がスライドして溝付蓋２０の上にくると光ファイバー４２を捕捉する。この結果、個別光ファイバー４２は、溝１２（ファイバーの下側）と溝２６（ファイバーの上側）の間に入る。ボールソケット構成１７、２８は、ファイバーホルダー１０と溝付蓋２０と間の機械的な取付とアライメントを提供している。溝付蓋２０の位置合わせ構造２２、２４とシリコン製光通信サブアセンブリ３０のアラインメントデテント３２、３４間の機械的アラインメントは、サブアセンブリ３０に対するファイバーアレイ４０のＺ軸の位置決めを決定するように機能する。溝付蓋２０は、光ファイバー４２の位置を、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の約２０μｍの誤差に制限する。
【００３２】
図１１は、本発明による複合部品アライメント構造におけるアライメント精度と結合損失の関係を示すグラフである。結合損失（ｄＢで測定）は、マルチモードの光ファイバー４２とシリコン製光通信サブアセンブリ３０に形成された光導波路間の横方向のずれ（Ｘ軸）の関数としてＹ軸上にプロットされている。このオフセットはミクロンレベルで測定され、様々なプロットは、コア径が様々である（この場合は、３０μｍ、５０μｍ、及び６２．５μｍ）マルチモードファイバーに関連している。結合損失は径が小さいファイバーほど問題であり、６２．５μｍのファイバーでは横方向のずれに対する依存度が最小であることを示している。
【００３３】
上述した例示的実施例は本発明の代表例であって、本発明の本旨と範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されると解するべきである。
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互関係
この出願は２００８年１０月１６日付にて提出された米国仮出願第６１／１９６，２８６号に基づく利益の享受を求めるものである。
【０００２】
技術分野
本発明は、ファイバーアレイを光通信サブアセンブリに機械的に整列させるシステムに関し、より具体的には、ファイバーアレイが最終的に光通信サブアセンブリに至ってこれに整列するまで、アライメント誤差が連続的に厳しくなるようになっている複合部品アラインメント構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーは伝送帯域の広さと、減衰が比較的小さいと云う特性から、とりわけ電気通信分野でのアプリケーションに適している。しかし、電子的かつ光学的ネットワークへの光ファイバーインターフェイスは製造コストが高くなる傾向にあり、これは、光学的に受発信するデバイス類を基板上に実装して、これらの各デバイスを個別に光ファイバーと整列させることが通常難しいためである。このような理由から、光ファイバー技術はインターフェイスが比較的少ない長距離通信システムに広く実装されている。しかし、光ファイバーインターフェイスの製造コストが高いことが障壁となり、例えば地方都市エリア通信ネットワークといったその他の市場への光ファイバー技術の普及を遅らせていた。
【０００４】
マルチモードファイバーのコア径が約５０ミクロン又は６２．５ミクロンであるのに対して、典型的なシングルモードファイバーのコア径は約９ミクロンである。光ファイバーのコア径が小さいために、開口サイズが約２ミクロン乃至１０ミクロンの間である光通信デバイスに光ファイバーを整列させることは困難である。明らかに、光学デバイスをシングルモードファイバーに整列させる場合に、この問題がとりわけ重大である。
【０００５】
これまでにも、平面光通信サブアセンブリ上で、ファイバーアレイとこれに対応する導波路アレイとの間でのアライメントスキームを具体化する多くの試みがなされてきた。その一つは、１９９６年１月９日付でＯｔａ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第５，４８２，５８５号の“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｊｏｉｎｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ Ａｒｒａｙ ｔｏ ａｎ Ｏｐｐｏｎｅｎｔ Ｍｅｍｂｅｒ”に記載されている。Ｏｔａ ｅｔ ａｌ．の特許は、Ｖ字溝付のベースプレートと、同様にＶ字溝が付いたトッププレートとの間に光ファイバーを取り付けることによって、光ファイバーアレイを最初に形成する方法を記載している。光ファイバーアレイの光ファイバーは、光ファイバーを固定する固定用ベースプレートの第１の面と当該第１の面に対向する固定用ベースプレートの第２の面のいずれか一方を接合基準面として用いて、基板（すなわち「対向部材」）に光学的連結されている。
【０００６】
１９９４年８月１６日付でＫａｋｉｉ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第５，３３９，８７６号、“Ｇｒｏｏｖｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｇｕｉｄｅ Ｐｉｎ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｍｂｅｒｓ”において別の試みが記載されている。Ｋａｋｉｉ ｅｔ ａｌ．の特許は、光ファイバー位置決め用の溝を有するガイド溝付基板及びガイドピンと；ガイド溝付基板のガイド溝に配置したガイドピンをカバーする溝部分を有するアッパープレートと；ガイドピン溝がガイドピンと接触している部分の上方のアッパープレートの溝部分に各々が設けられた弾性ガイドピン押圧部材と；を具える光ファイバー接続用の光学コネクターについて記載している。
【０００７】
２００９年９月８日付でＢ．Ｓ．Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第７，５８７，１０８号は、カンチレバータイプのファイバーアレイを平面光波回路に取り付ける構成を開示している。特に、このカンチレバータイプのファイバーアレイは、上にカバーが付いたファイバーアレイを支持するベース部材を具えており、ファイバーアレイの終端がこのカバー又はベース部材の少なくとも一方の端部上に延在して、カンチレバー構造を形成している。ファイバーアレイの終端は、更に平面光波回路に形成されたアライメント溝に配置されて、ファイバーアレイと平面光波回路に形成された光学デバイスとの間に光結合を提供している。
【０００８】
これらの試みは、ファイバーアレイと導波路アレイとの間になんらかのアライメント手段を提供するものの、ファイバーアレイを平面光通信サブアッセンブリと相互連結する構成が必要である。この構成によれば、低コストのアラインメント技術を使用できる一方で、様々なコンポーネントの製造誤差を緩和すると共に、この構造体の少なくとも一部に廉価な材料（プラスチックなど）を使用することができる。
【発明の概要】
【０００９】
従来技術に残る要求が本発明によって取り組まれている。それはファイバーアレイのアライメントシステムとインターフェイス構造に関するものであり、より具体的には、光通信サブアセンブリに対するファイバーアレイの最終的な接合とインターフェイスがおこなわれるまで、アライメント誤差が連続してより厳しくなるようになっている複合部品アライメント構成に関する。
【００１０】
とりわけ本発明は、箱型ファイバーホルダーと、溝付蓋と、そしてシリコン光通信サブアセンブリと、の３つの個別コンポーネントから成る。箱型ファイバーホルダーコンポーネントは、箱底部の内側面に沿って形成された溝付アレイを具えており、これらの溝を用いて中に入ってくるファイバーアレイからの個々のファイバーを支持している。本発明によれば、ファイバーホルダーはおおよそのピッチ（Ｘ軸方向におけるファイバーからファイバーへの間隔）を設定しており、このピッチは概ね±１５μｍの範囲内のばらつき（一の例示的実施例で）に収まっている。ファイバーホルダーはまた、溝付蓋に定置される際のファイバーの上昇（例えば、Ｚ軸方向において約１００μｍ以内）を大まかに位置決めしている。更に、個々のファイバーの端面は、ファイバーホルダの溝終端に対して例えば±１０μｍのレベルの配置誤差で、Ｙ軸方向に沿って固定されている。
【００１１】
溝付蓋とシリコン製光通信サブアセンブリコンポーネントは、本発明によって、位置合わせ機構と整列デテントをそれぞれ具えるように形成されており、これら２つのコンポーネントを互いに接続する際に位置合わせ機構と整列デテントが合体して、両者間の機械的／光学的アライメントを提供している。位置合わせ機構と整列デテントの合体は、２つのコンポーネント間の３方向の軸線に沿ってアラインメント誤差を約±１０μｍ（例示的実施例で）としている。溝付蓋は、複数の下側溝を具えており、これが光ファイバーを捕捉して、ファイバーホルダーがスライドして溝付蓋の上に位置するときに、Ｚ軸方向の誤差が上述した約１００μｍから約±１０μｍになるようその高さを改善する。
【００１２】
これらのコンポーネントが合体すると、光ファイバーのＸ軸における位置は、シリコン製光通信サブアセンブリの端面にエッチングで成形された一連のチャンネルによって更に制約を受ける。このチャンネルは正確にエッチングされており、例えばＸ軸方向において±１μｍのレベルの位置的誤差を達成するようにサブアセンブリ上に形成された導波路に整列している。従って、ファイバーがファイバーホルダーから溝付蓋に沿って適所に案内されると、チャンネル間の明確に規定されたスペースに光ファイバーが入るまでアライメント誤差がどんどん厳しくなり、導波路と整列する。従って、最終的なアライメント誤差は、Ｙ軸方向とＺ軸方向で基本的に同じであり（例えば数ミクロン、例えば±１０μｍ）、Ｘ軸方向ではこれより小さい（例えば２〜３ミクロン、例えば±２μｍ）であることが期待される。しかしながら、より厳しい誤差は、本発明における複合部品構造によって、例えば溝付蓋コンポーネントについて求められる誤差を改善することで達成されものであると、理解すべきである。上述の例示的な値は単に例示であって、この技術に関連する現状を考慮すると、コストと機能間の満足できるバランスを提供していると考えられる。
【００１３】
本発明によるインターフェイス構造の利点は、ファイバーホルダーと溝付蓋を比較的安価な共通の素材（例えば、ポリマー、セラミックス、金属、その他同様なもの）で製造できることであり、ファイバーアレイとシリコン光通信サブアセンブリとの間に比較的安価なインターフェイスを提供している。
【００１４】
本発明の他の更なる利点と態様は、以下の考察と添付図面を参照して明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
ここで図面について言及するが、いくつかの図面においては同じ部材に同じ符号が付されている。
【図１】図１は、本発明の例示的なファイバーアレイインターフェイスとアライメント構造を示す斜視図であり、取り付けた蓋付溝とシリコン製光通信サブアッセンブリとは別に示すファイバーホルダーは部分的に分解図として示されている。
【図２】図２は、本発明によって形成された例示的ファイバーホルダー部品を示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示すファイバーホルダーとこれに付随するファイバーアレイの分解図であり、ファイバーアレイがファイバーホルダーに挿入される方向を示している。
【図４】図４は、図２に示すファイバーホルダーを、図３に示す矢印で示すように完全に挿入されたファイバーアレイと共に示す。
【図５】図５は、例示的な溝付蓋とシリコン製光通信サブアセンブリの分解斜視図であり、溝付蓋側の位置合わせ構造とサブアセンブリのアラインメントデテントを介して互いに合体させる部品のオリエンテーションと方向を示す。
【図６】図６は、溝付蓋の下側を示す斜視図であり、とりわけ、位置合わせ構造とファイバーを捕捉する複数の溝を示す。
【図７】図７は、溝付蓋とシリコン製光通信サブアセンブリを合体させた組み合わせを示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の完全に組み上げられたファイバーアレイインターフェイスとアライメント構造を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示すものと同じ構成を示すが、ファイバーホルダーの下にある溝付蓋の位置を示すために、ファイバーホルダーの一部がカットされている。
【図１０】図１０は、図８に示す組み上げたファイバーアレイインターフェイスとアライメント構造を一部を切り取った状態で示す図である。
【図１１】図１１は、結合損失を示すグラフであり、ｄＢで測定したときの、ファイバーアレイとシリコン製光通信サブアセンブリ間の横方向のオフセットの関数としての、様々な径のマルチモードファイバーについて測定したときのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に詳述するとおり、本発明は、ファイバーアレイと平面光通信サブアセンブリ間にアライメントを提供する複合部品アライメント構造に関する。とりわけ図１に示すとおり、本発明は３つの独立したコンポーネントからなる。すなわち、箱型ファイバーホルダー１０と、溝付蓋２０と、シリコン製光通信サブアセンブリ３０であり、図１にはＸ、Ｙ、Ｚ軸が示されている。使用時には、ファイバーアレイ４０がファイバーホルダー１０に挿入され、アレイを形成する個々のファイバーは、最終的にシリコン製光通信サブアセンブリ３０に形成された導波路（図示せず）に整列するまで、アライメント誤差が順次厳しくなるように、導入されている。Ｙ軸方向／Ｚ軸方向（長手方向／垂直方向）の±１０μｍのアライメントと共に、Ｘ軸方向に±２μｍレベルのアライメントが、本発明の構成の例示的実施例において実現されている。
【００１７】
このアライメント機能を提供する３つの独立したコンポーネントについて以下に詳細に述べる。光通信サブアセンブリ３０のみがシリコンで作る必要があることに留意されたい。このことは、様々な光導波路や、その他の光学デバイス（受光デバイス、伝送デバイス、パッシブ及び／又はアクティブデバイス）をこの材料内に形成するためにも必要である。箱型ファイバーホルダー１０と溝付蓋２０は両方とも従来の工業用ポリマー、セラミックスあるいは金属組成物など、より安価な材料で形成することができる。代替的に、所望する場合は、これらのコンポーネントのいずれか一方、あるいは両方を製造するのにシリコンを用いてもよい。
【００１８】
先ず、ファイバーアレイ４０がファイバーホルダー１０の開口側に向けられ、そこで個々の光ファイバー４２がボックス型ファイバーホルダー１０の内側底面１３に沿って形成された一連の溝１２の上に乗ってゆく。以下で考察するように、溝１２は、ファイバーアレイ４０用におよそのピッチ（すなわちファイバー間の隙間）を規定して、ファイバーアレイの相対的上昇（Ｚ軸に沿った縦方向の位置決め）を設定するように形成されている。これとは別に、溝付蓋２０は、これら２つの部品間に予め決められたアライメントを規定する機械的位置合わせ機構を用いて、シリコン製光通信サブアセンブリ３０に取り付けられる。一の実施例では、一対の機械的基準構造２２、２４が溝付蓋２０の下側に形成されており、光通信サブアセンブリ３０上面の一対のアラインメントデテント３２、３４と合体するよう配置されている。この機械的な位置合わせは、溝付蓋２０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０との間に所定のアライメントを作る。以降の図面でより明確になるように、溝付蓋２０は更に、図１に示すような領域において、その下側に形成した複数の溝２６を具えている。
【００１９】
ファイバーホルダー１０は溝付蓋２０の上の適所にスライドする（図１において矢印で示す）ので、ファイバーアレイ４０の個々の光ファイバー４２は、複数の溝２６で個別に捕捉される。本発明によれば、複数の溝２６は、ファイバーとサブアセンブリ３０上に形成された導波路間のＺ軸方向のアライメント精度（すなわち光通信サブアセンブリ３０に対するファイバーアレイ４０の上昇）を上げるように形成されている。溝付蓋２０も、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の端面３６に沿ってエッチングで形成された複数のチャンネル３８内へファイバーを方向づけるように作用する。チャンネル３８は正確にエッチングされたアライメント機構であり、サブアセンブリ３０の端面３６に沿って形成されており、ファイバーアレイ４０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０内に形成された複数の導波路（あるいは他の光学的な伝送／受光コンポーネント）の間のアラインメントに対して、最終的なＸ軸−Ｙ軸調整を行う。
【００２０】
本発明のアライメント構造を形成している様々な部品の詳細を、残りの図面を参照して以下に述べる。本発明の詳細についての以下の記載は、光ファイバーアレイのシリコン製光通信サブアセンブリとのアライメントに言及するものであるが、本発明の原理は、シリコン製光通信サブアセンブリと整列されてこれに取り付けるのに一本のファイバーのみが必要な場合にも同様に適用できると、理解すべきである。
【００２１】
図２は、本発明によって形成した例示的なファイバーホルダー１０を示す斜視図である。上述したとおり、ファイバーホルダー１０は、ポリマー、セラミックスあるいは金属組成物などの、標準的で比較的安価な材料で製造することができる。複数の溝１２はファイバーホルダー１０の底面部分に形成されており、予め決められたスペースを空けて分離されている。本発明のアライメント構造においては、ファイバーホルダー１０を用いて、隣接する溝１２同士の間のスペースで規定されているとおり、ファイバーアレイのおよそのピッチＰ（すなわち個々のファイバー間の間隔）を規定している。例えば、０．２５μｍレベルでピッチＰを提供する（他の様々な構造には、別の値のピッチを採用できるが）ことができる。以下に述べるように、残りのコンポーネントに連結する場合、ファイバーホルダー１０も光ファイバーを位置決めして、溝付蓋２０に提示する（例えば、Ｘ軸方向で約±１５μｍ、Ｚ軸方向で約±１００μｍの誤差で位置決めする）。また図２に示すように、ファイバーホルダー１０に形成した一対の観察窓１４及び１６によって、人がファイバーアレイ４０のファイバーホルダー１０に対する挿入及び配置状態を観察することができる。窓１４および１６はユーザーの便に供するためのものであり、本発明の構成に必須なものではない。
【００２２】
図３は、ファイバーアレイ４０をファイバーホルダー１０の端部開口１８に挿入するステップを示す図である。ここに示すように、ファイバーアレイ４０は複数の個別光ファイバー４２を具えており、これらのファイバーは全てこの位置で独立して動く。ファイバーアレイ４０は、「むき出し」の個別光ファイバー４２が先ず端部開口１８を通過して、次いで、複数の溝１２の上に位置するように、ファイバーホルダー１０に挿入される。窓１６は人が使用して、個別光ファイバー４２が関連する溝１２へ配置されるように補助するものである。
【００２３】
図４は、アライメントと取り付けプロセスのこの第１ステップの最終部分を、ファイバーホルダー１０に位置決めして取り付けたファイバーアレイ４０と共に示す図である。ここに示すように、光ファイバー４２は個別の溝１２内に配置され、従って隣接するファイバー同士間に所望のピッチＰができる。しかしながら、このプロセスにおけるこの時点では、光ファイバー４２の絶対的な位置決めは、Ｙ軸およびＺ軸の両方向において未だコントロールが不充分なままである。次いで、従来の開裂技法を用いて、光ファイバー４２の端面終端４３を開裂させて、ファイバーホルダー１０の側壁終端１９に対してファイバーアレイ４０のＹ軸方向の位置決めを所望の値（例えば、±１０μｍ）に規定することができる。その他の様々な技術を用いて、端面終端４３を準備し、ファイバーホルダー１０に対して端面終端４３の相対的に固定された位置決めを提供することができることに留意すべきである。
【００２４】
上述したとおり、溝付蓋２０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０は、これらの間に機械的取付と機械的位置合わせの双方を提供する態様で互いに連結するように構成されている。図５、図６及び図７は、本発明のアラインメント構造のこの態様を示す。図５は、溝付蓋２０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０の分解斜視図であり、これら２つのコンポーネントが互いに連結されるときのオリエンテーションを示している。ここでも、溝付蓋２０は、例えばポリマーやセラミックスあるいは金属組成物などといった好適な材料で作ることができると解される。最終の光通信システムの操作上の目的で、サブアセンブリ３０はシリコンで形成する必要があり、導波路と、そこに集積された様々なその他の光学及び／又は光電子デバイス（特に図示せず）を具えている。
【００２５】
上述し、また以下に詳述するように、溝付蓋２０は複数の機械的位置合わせ機構を具えるように形成されており、この場合、一対の位置合わせ機構２２と２４を具えている。図６を参照すると、位置合わせ機構２２と２４は、溝付蓋２０の下面２３に形成されている（高さが変わる陰影面で示す）。同様に複数のアラインメントデテントが、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の上面４１に形成されている。機構の数、並びにその位置はユーザーの設計事項に過ぎないと解するべきである。「一対」の位置合わせ機構と、これに対応する「対」のアラインメントデテントの特別な使用は例示的なものに過ぎず、本発明の意図を説明するためのものである。
【００２６】
図５に戻ると、この特定の実施例におけるアライメントデテントは、一対のアラインメントデテント３２と３４で構成されている。溝付蓋２０の位置合わせ機構と光通信サブアセンブリ３０のアラインメントデテントの関係は、溝付蓋２０が光通信サブアセンブリ３０に接触すると、位置合わせ機構とアラインメントデテントが合体してこれら２つの部品間の機械的取付を提供し、本発明のインターフェイスコンポーネントの光学アラインメントの度合いを上げるように、よく制御されている。実際に、本発明の構成によって、これらコンポーネント間の機械的位置合わせは、３軸方向全てにおいて±１０μｍレベルで達成されている。
【００２７】
図６に最も良く示すように、溝付蓋２０は更に裏面２３に形成された複数の溝２６を具えている。以下に図８乃至図１０を参照して詳細に述べるように、複数の光ファイバー４２は、ファイバーホルダー１０が、予め連結してある溝付蓋２０と光通信サブアセンブリ３０に合体するときに、これらの溝２６に入る。溝２６の深さを調節することによって、光ファイバー４２のシリコン製光通信サブアセンブリ３０に対するＺ軸方向のアライメントは、約±１０μｍレベルの精度で固定される。図７は、シリコン製光通信サブアセンブリ３０への溝付蓋２０の最終的な組み付けを示す図である。位置合わせ機構２２、２４とアラインメントデテント３２、３４を上述の配置とした結果、溝２６に対するチャンネル３８の相対位置が十分にコントロールされる。
【００２８】
シリコン製光通信サブアセンブリ３０は更に、その端面３６に沿って形成された複数のチャンネル３８を具えている。チャンネル３８は、公知のＣＭＯＳ製造技術を用いて端面３６をエッチング処理して形成され、ここでは光通信サブアセンブリ３０のベース材料にシリコンを使うことによって、チャンネル３８の寸法と間隔が十分に制御され、量産が可能である。図８乃至図１０に関連して以下に述べるように、チャンネル３８は光ファイバー４２の端面終端４３を受け、最終のピッチと位置決め精度にこれらを方向づけるよう機能する。実際、チャンネル３８は、最終的なインターフェイス構造におけるＸ軸およびＹ軸の両方向に沿って、±２μｍレベルの精度を提供することができる。しかしながら、ある実装例では、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の端面３６に沿って配置した傷付き易い光学部材に対するダメージを避けるために、Ｙ軸方向におけるアライメント誤差は幾分緩和してもよい（すなわち、光ファイバーの端面終端４３とサブアセンブリ３０との間で直接物理的接触が生じないように緩和する）ことに留意すべきである。
【００２９】
本発明によれば更に、ファイバーホルダー１０（ファイバーアレイ４０を含む）は溝付蓋２０に接触しており、溝付蓋２０自体はシリコン製光通信サブアセンブリ３０と合体し整列している。上述した通り、図１は、蓋２０／サブアセンブリ３０に対するファイバーホルダー１０のオリエンテーションを示すと共に、溝付蓋２０とサブアセンブリ３０の組み合わせの上にファイバーホルダー１０を適所に挿入する移動方向を示している。連結の際には、ファイバーホルダー１０の位置合わせ機構１７が溝付蓋２０の上面に形成されたアラインメントデテント２８に係合する（「ボールソケット」機械的アライメント機構という）。その他の様々なタイプの機械的な位置合わせ及び取付構成を用いてファイバーホルダー１０を溝付蓋２０に連結できることは明らかである。更に、個別部品を連結する順序は様々である。すなわち、まずファイバーホルダー１０を溝付蓋２０に合体させて、次いで、ホルダー１０／蓋２０の組み合わせをサブアセンブリ３０を取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
図８は、ファイバーアレイ４０とシリコン製光通信サブアセンブリ３０間にアライメント構造を提供することができる、本発明による複合部品アラインメント構造の最終構成を示す。図８の構成の一部を切り取ったものが図９に示されており、合体時にファイバーホルダー１０に入った溝付蓋２０の位置を示す。
【００３１】
図１０は、本発明の複合部品アライメント構造の形成に用いる各種の溝、位置合わせ機構、アラインメントデテント、及びチャネルを示す、一部を切り取った斜視図である。要約すると、ファイバーホルダー１０は、ファイバーアレイ４０を構成している個別光ファイバー４２を支持する複数の溝１２を具えている。溝１２は、当初のピッチＰ（ファイバー間の間隔）を規定するようにスペースをあけて配置されている。溝付蓋２０もその下側２３に形成された複数の溝２６を具えており、ファイバーホルダー１０がスライドして溝付蓋２０の上にくると光ファイバー４２を捕捉する。この結果、個別光ファイバー４２は、溝１２（ファイバーの下側）と溝２６（ファイバーの上側）の間に入る。ボールソケット構成１７、２８は、ファイバーホルダー１０と溝付蓋２０と間の機械的な取付とアライメントを提供している。溝付蓋２０の位置合わせ構造２２、２４とシリコン製光通信サブアセンブリ３０のアラインメントデテント３２、３４間の機械的アラインメントは、サブアセンブリ３０に対するファイバーアレイ４０のＺ軸の位置決めを決定するように機能する。溝付蓋２０は、光ファイバー４２の位置を、シリコン製光通信サブアセンブリ３０の約２０μｍの誤差に制限する。
【００３２】
図１１は、本発明による複合部品アライメント構造におけるアライメント精度と結合損失の関係を示すグラフである。結合損失（ｄＢで測定）は、マルチモードの光ファイバー４２とシリコン製光通信サブアセンブリ３０に形成された光導波路間の横方向のずれ（Ｘ軸）の関数としてＹ軸上にプロットされている。このオフセットはミクロンレベルで測定され、様々なプロットは、コア径が様々である（この場合は、３０μｍ、５０μｍ、及び６２．５μｍ）マルチモードファイバーに関連している。結合損失は径が小さいファイバーほど問題であり、６２．５μｍのファイバーでは横方向のずれに対する依存度が最小であることを示している。
【００３３】
上述した例示的実施例は本発明の代表例であって、本発明の本旨と範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されると解するべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一本の光ファイバーを複数の導波路を具えるシリコン製光通信サブアセンブリに合体させる複合部品アライメント構造において、当該複合部品アライメント構造が：
箱形ファイバーホルダーであって、当該箱形ファイバーホルダーの底部分の内側面に沿って形成された複数の溝を具えており、各溝が当該箱形ファイバーホルダーの側面開口への挿入時に少なくとも一の光ファイバーの個別光ファイバーを支持している箱型ファイバーホルダーと；
溝付蓋コンポーネントであって、当該蓋付溝の下側の第１の領域に形成された複数の機械的位置合わせ構造と、前記蓋付溝の下側の第２の領域に形成された複数の溝とを具え、前記複数の溝が前記箱型ファイバーホルダー内に配置された少なくとも一の光ファイバーの上にスライドし、このファイバーを中に入れる、溝付蓋コンポーネントと；
複数の光導波路を具えるシリコン製光通信サブアッセンブリであって、更に、前記溝付蓋の下側に形成した前記複数の機械的位置合わせ構造にサイズと位置が対応している複数のアラインメントデテントを具え、前記溝付蓋が前記シリコン製光通信サブアッセンブリの上に配置されると、前記複数の機械的位置合わせ構造が前記複数のアラインメントデテントに入り、両者の間にアラインメントと機械的取付を提供し、前記シリコン製光通信サブアッセンブリが更に、前記箱型のファイバーホルダーに隣接する端面に沿って形成された複数のチャンネルを具えており、当該複数のチャンネルが、前記シリコン製光通信サブアッセンブリ内に形成された前記複数の光導波路に整合して前記少なくとも一の整列した光ファイバの端面終端を支持している；
ことを特徴とする複合部品アライメント構造。
【請求項２】
請求項１に記載の複合部品アライメント構造において、前記少なくとも一の光ファイバーが、複数の個別光ファイバーからなる光ファイバーアレイを具えることを特徴とする複合部品アライメント構造。
【請求項３】
請求項１に記載の複合部品アライメント構造において、前記箱型のファイバーホルダーが更に、その上面を通って形成された少なくとも一の窓を具えることを特徴とする複合部品アライメント構造。
【請求項４】
請求項１に記載の複合部品アライメント構造において、前記シリコン製光通信サブアセンブリのチャンネルが、その端面に沿って前記シリコン製光通信サブアッセンブリの上面にエッチングした構造を具えることを特徴とする複合部品アラインメント構造。
【請求項１】
少なくとも一本の光ファイバーを複数の導波路を具えるシリコン製光通信サブアセンブリに合体させる複合部品アライメント構造において、当該複合部品アライメント構造が：
箱形ファイバーホルダーであって、当該箱形ファイバーホルダーの底部分の内側面に沿って形成された複数の溝を具えており、各溝が当該箱形ファイバーホルダーの側面開口への挿入時に少なくとも一の光ファイバーの個別光ファイバーを支持している箱型ファイバーホルダーと；
溝付蓋コンポーネントであって、当該蓋付溝の下側の第１の領域に形成された複数の機械的位置合わせ構造と、前記蓋付溝の下側の第２の領域に形成された複数の溝とを具え、前記複数の溝が前記箱型ファイバーホルダー内に配置された少なくとも一の光ファイバーの上にスライドし、このファイバーを中に入れる、溝付蓋コンポーネントと；
複数の光導波路を具えるシリコン製光通信サブアッセンブリであって、更に、前記溝付蓋の下側に形成した前記複数の機械的位置合わせ構造にサイズと位置が対応している複数のアラインメントデテントを具え、前記溝付蓋が前記シリコン製光通信サブアッセンブリの上に配置されると、前記複数の機械的位置合わせ構造が前記複数のアラインメントデテントに入り、両者の間にアラインメントと機械的取付を提供し、前記シリコン製光通信サブアッセンブリが更に、前記箱型のファイバーホルダーに隣接する端面に沿って形成された複数のチャンネルを具えており、当該複数のチャンネルが、前記シリコン製光通信サブアッセンブリ内に形成された前記複数の光導波路に整合して前記少なくとも一の整列した光ファイバの端面終端を支持している；
ことを特徴とする複合部品アライメント構造。
【請求項２】
請求項１に記載の複合部品アライメント構造において、前記少なくとも一の光ファイバーが、複数の個別光ファイバーからなる光ファイバーアレイを具えることを特徴とする複合部品アライメント構造。
【請求項３】
請求項１に記載の複合部品アライメント構造において、前記箱型のファイバーホルダーが更に、その上面を通って形成された少なくとも一の窓を具えることを特徴とする複合部品アライメント構造。
【請求項４】
請求項１に記載の複合部品アライメント構造において、前記シリコン製光通信サブアセンブリのチャンネルが、その端面に沿って前記シリコン製光通信サブアッセンブリの上面にエッチングした構造を具えることを特徴とする複合部品アラインメント構造。
【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】
【公表番号】特表２０１２−５０６０７１（Ｐ２０１２−５０６０７１Ａ）
【公表日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３２１９９（Ｐ２０１１−５３２１９９）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６０６１１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４５３０４
【国際公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５０９１７０６９３）ライトワイヤー，インク． (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６０６１１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４５３０４
【国際公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５０９１７０６９３）ライトワイヤー，インク． (6)
【Ｆターム（参考）】
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