JPH0821930A - ハイブリッド回路用光インターフェース装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバを介して伝導される光エネルギー
を、ハイブリッドケーシング内に配置されたエレクトロ
オプティックハイブリッド素子例えばフォトデテクタに
結合するための装置が提供される。 【構成】 ファイバの外被ははがされ、４５度に切断さ
れ、誘電体で被覆されて、クラッドの側面を通って光エ
ネルギーを導くためのミラーを形成する。予め決められ
た帯域幅の光エネルギーに対して透明な窓が、エレクト
ロオプティック素子の上にある容器の蓋体に備えられ
る。ファイバのミラー化された端部は前記窓及び素子の
上方に位置決めされ、ファイバはケーシングの蓋体の上
部に固定される。本配置は、フェルールを要せず、光フ
ァイバの取付け前にハイブリッドパッケージのベイクア
ウト及び試験を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１個のエレ
クトロオプティック素子を含むタイプのハイブリッド回
路にファイバからの光エネルギーを結合するための装置
に関する。特に、本発明は、光ファイバ導体のピグテー
ルの取付け前のこのようなハイブリッドパッケージの組
み立て完了と試験を促進する光インターフェース配置に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光ネッ
トワークはハイブリッドを含むことがある。ハイブリッ
ド集積回路は、２個以上の集積回路タイプもしくは１個
の集積回路タイプと別々の素子の組み合わせから構成さ
れている。オプトエレクトロニックハイブリッド回路
は、光ファイバネットワークで運ばれる光信号を対応す
る電気信号に変換するフォトデテクタを含むことがあ
る。フォトデテクタ素子は、シリコン、インジウム、ガ
リウム砒化物、カドミウム硫化物を伴うガリウム砒化物
を含む種々の構成物からなる。多くの精密用途では、ハ
イブリッド回路素子は密封容器に入れるすなわち封入す
る必要がある。前記回路の製作は、一般に、密封する前
に、炭化水素、エポキシ樹脂やハンダフラックスのよう
な汚染物を除去することにより容器内の密封環境をきれ
いにするベイクアウト工程を含む。

【０００３】エレクトロオプティカルハイブリッドを含
む従来の光ネットワークでは、光ファイバ導体は、ハイ
ブリッド容器の側面のフェルールを通してハイブリッド
パッケージに接続される。ハイブリッドへの光ファイバ
の接続は、装置の試験及びベイクアウトの前に行われ
る。ベイクアウトの仕様は、特に軍用においては厳しい
ものになり得る。相当な量の汚染物の除去は製造工程を
かなり延ばすことがある。

【０００４】光ファイバは、典型的には、限られた温度
許容誤差のアクリル性プラスチック材料の外被で被覆さ
れている。一般に、前記材料は、最も一般的なファイバ
外被として１０５度を越える温度にさらされるべきでは
ない。このことは、ファイバがハイブリッド容器に固着
されている従来の配置におけるベイクアウト温度にかな
り影響を与える（温度を下げる）。その結果、環境をき
れいにするのに要する時間が影響を受ける（長くな
る）。現今では、ファイバピグテールが取りつけられた
ハイブリッドのベイクアウトは、典型的には８時間の工
程を要する。さらに、回路試験はベイクアウトが終わる
まで前もって防がれるので、装置の生産は更にもっと相
当に制限される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の前
記問題に取り組み、ファイバ外被で覆われた光ファイバ
を伝搬する光エネルギーを、実質的に平らな蓋体を有す
る容器内に配置されたエレクトロオプティック素子に結
合するための装置を提供することによって克服する。本
発明では、前記蓋体は、エレクトロオプティック素子の
上にあって予め決められた帯域幅の光エネルギーに対す
る透明度で特徴づけられる限定領域を含む。ファイバの
末端部と関連して、予め決められた帯域幅の光エネルギ
ーを、ファイバ内の光エネルギーの伝播方向と実質的に
直角の方向に向けるための手段が提供される。最後に、
予め決められた帯域幅の光エネルギーが限定領域を介し
てエレクトロオプティック素子に向けられるように、前
記ファイバを前記蓋体に接して配置するための手段が提
供される。

【０００６】

【実施例】本発明の前記及び他の特徴は、以下の詳細な
説明からさらに明らかになるだろう。前記詳細な説明は
１組の図面を伴う。図面中の番号は、説明文中の番号に
対応し、本発明の特徴を示す。説明文及び図面の両方に
わたって、同じ番号は同じ特徴を表わす。図面を参照す
ると、図１は本発明の側断面図である。図示のように、
ファイバ１０は、ケーシング１４内に配置されたフォト
デテクタ１２を含むハイブリッド回路に光エネルギーを
伝送する。既述したように、従来技術においては、ケー
シング１４の側面にフェルールを備え、それによりファ
イバ１０が、ハイブリッド回路に光エネルギーを送るべ
く内部にアクセスできるのが一般的であった。必要とさ
れるフェルールは、ハイブリッドパッケージのデザイン
をかなり面倒にし、ついにはベイクアウト時間を増大さ
せて装置の生産を著しく減ずることになる。

【０００７】本発明では、上述の配置と関連した問題
は、光ファイバがケーシング１４に接続される前にベイ
クアウトが行なわれるのを許す光インターフェース配置
により回避される。従来技術では、ファイバ１０は、上
述のように内部アクセス用の側壁フェルールを含むケー
シング１４の密封を保証するために、必然的にベイクア
ウト時にフェルールを介してハイブリッド容器に取付け
られていた。本発明では、ファイバ１０はハイブリッド
ケーシング１４内には決して挿入されない。むしろ、窓
１６がケーシング１４の上部蓋体１８に備えられ、光エ
ネルギーの入場を許して、ハイブリッドパッケージ内に
ある光信号受信装置例えばフォトデテクタ１２に前記エ
ネルギーを結合させる。この窓１６は平らなものでも良
いし、または図示のような焦点レンズから構成されてい
ても良い。前記デザインの選択は、フォトデテクタ１２
の光活性面のサイズ、ファイバ内を伝播する光エネルギ
ーの強度等を含む要因によって決まる。用途のなかに
は、窓１６を、特定の帯域幅の光エネルギーに対して透
明になるように選択された材料で構成し、、それにより
濾波機能を提供するようにしても良い。

【０００８】ファイバ１０は、上述のようにケーシング
１４には決して挿入されず、したがてケーシング１４を
破らない。むしろ、クレードル２０が、ケーシング１４
の外面にファイバ１０を位置決めして嵌合するために上
部蓋体１８の上部に備えられる。このクレードル２０
は、図２Ａ及び２Ｂにもっと明確に示されるが、好適に
は、光ファイバ１０の端部を収容するための中央凹状領
域２２を含み、溝のような形状を形成する成形構造であ
る。クレードル２０及び蓋体１８が１つの一体的部材と
して形成される場合には、好適には適当なセラミックま
たは耐食性金属で構成すべきである。それは、例えば、
商標ＫＯＶＡＲで市販されている金属で作ることができ
る。フォトデテクタ１２がハンダ付けされるかまたは適
当なエポキシ樹脂で接合されるセラミック基部２４は、
ケーシング１４の温度膨張係数にほとんど匹敵する温度
膨張係数を持つべきである。構造的なエポキシは、それ
ぞれ図示の接着層２６及び２８で、ファイバ１０をクレ
ードル２０に固着すると共に、基部２４をハイブリッド
ケーシング１４の底部３０に固着するために用いること
ができる。

【０００９】ファイバ１０はハイブリッドケーシング１
４に直接アクセスしないので、ファイバ１０からフォト
デテクタ１２へ光エネルギーを向けるための手段を用意
しなければならない。そのため、前述の窓１６がフォト
デテクタ１２と一線上に合わせられる。ファイバ１０の
アクリル性プラスチック外被３２は、大部分の光エネル
ギーを伝搬するファイバクラッドすなわち中心コア３４
を露出するために末端部付近の領域からはがされる。フ
ァイバ３４の端部は、前方から見た場合に平らな楕円形
の平面を形づくる４５度面３６を形成するように切断さ
れる。ファイバの切断された端部は、反射性被覆物、例
えば銀、で被覆するか、または、ファイバの切断された
端部３６で１００パーセントの反射係数を生じるように
設計された誘電性被覆物で被覆しても良い。

【００１０】ファイバ３６の傾斜した平らな端部３６は
光エネルギーの向きを変える反射面となり、それによ
り、クラッド３４内を（長手方向に）伝播した光エネル
ギーは、窓１６を介して直角の下向き方向３８にフォト
デテクタ１２の上部光検知領域に入射する。平らな端部
３６は、銀メッキするかまたはダイクロイックミラーか
らなり、予め決められた帯域幅の入射光エネルギーを反
射することができる。窓１６を形成する金属の選択と同
様に、平らな端部３６の反射面のタイプはもくろまれた
用途によって決まるだろう。重要な帯域幅、信号雑音許
容誤差等の要件に一部依存する前記選択と、行なわれ得
る選択の評価は、技術上周知である。

【００１１】ファイバ１０の端部は、ＵＶ硬化可能で屈
折率が整合したエポキシ樹脂のカプセル４０に包まれ
る。前記樹脂４０は、さもなければクラッド３４の円筒
形状で引き起こされるだろう歪みを減ずるように作用す
る。したがって、フォトデテクタ１２の上部検知面に入
射する光信号は、ファイバ１０内を伝播している光信号
のそっくりそのままとなる。

【００１２】もちろん、フォトデテクタ１２、平らな端
部３６及び窓１６は正確に一線上になっていることが特
に重要である。ハイブリッド回路のベイクアウト後、フ
ァイバ１０の位置決めのために２段階の工程を用いるこ
とができる。まず、面３６をクレードル２０上に位置決
めし、フォトデテクタ１２の最大応答が観測されるまで
ファイバ１０を回転させることによって、粗調整を行な
うことができる。次に、フォトデテクタ１２が光信号の
減量を示すまでクレードル２０に沿ってファイバ１０を
スライドさせることにより、移動位置を決定することが
できる。その他の軸は、同じ手法を用いてある程度の移
動と回転とにより制御することができる。レンズ１６
は、彩度と傷の影響とを減らすために金型面積の約２５
パーセントにわたって焦点を合わせるように設計され
る。ファイバの切断された端部は、該ファイバ端部の光
学的エポキシのカプセル化４０によりアライメント後の
正しい位置に保持される。エポキシの屈折率はファイバ
及びレンズの屈折率に整合させる。重要な周波数帯にお
いて光学的に透明なエポキシは、ファイバの曲がった外
表面で生じる光の減量及び光学窓からの反射をなくすか
または激減させる。

【００１３】図３は本発明の一部の他の実施例であり、
光の向きを変えて、該光をファイバ１０を介してケーシ
ング内のオプトエレクトロニック回路網に進ませるため
のものである。前図に示されるように、向きを変えられ
た前記光エネルギーは、ケーシング１４の上面（すなわ
ち蓋体）１８に備えられた窓１６を通過する。この代替
装置は、適当な光学的エポキシにより（アクリル性外被
が端部３２からはがされた後の）クラッドに固着される
プリズム素子４２からなる。プリズム素子４２は、ファ
イバ１０の光軸に対して傾斜した反射性の平らな面４４
を含む。該面４４は、機能上、図１、２Ａ及び２Ｂに示
される実施例のクラッドの平らな端部３６に対応する。
前のように、面４４は、全体的にまたは選択的に反射特
性を有するものにすることができる。さらに、プリズム
素子４２は、前記寸法を有するものにすると共に、前図
の実施例で必要とした樹脂４０のカプセル化をなくすよ
うに設計することができる。前記の場合には、素子４２
を窓１６（図３には示されていない）の上面に固定する
ために、光学的エポキシの薄い層をそれの底部に備える
ことができ、また、素子とファイバ４５の端部の間に光
学的エポキシの薄い層を備えることもできる。

【００１４】したがって、本発明は改良されたハイブリ
ッド回路用光インターフェースを提供することがわか
る。ハイブリッドケーシングに対する光ファイバピグテ
ールの不侵入取付けを特徴とする本発明の教示を用いる
ことにより、ベイクアウト温度が増加し、その結果、装
置生産を増大させることができる。本発明は目下好適な
実施例に関して説明されたが、それに限らない。むし
ろ、本発明は、付随の特許請求の範囲で定義されるかぎ
りにおいてのみ制限され、それのすべての同等物をその
範囲内に含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハイブリッド回路と光ファイバのインターフェ
ースを行なう、本発明による配置の側断面図である。

【図２Ａ】本発明によるハイブリッド容器の蓋体の上部
に設けられたファイバ収容部の平面図である。

【図２Ｂ】本発明によるハイブリッド容器の蓋体の上部
に設けられたファイバ収容部の側面図である。

【図３】本発明に用いられる反射器を構成する他の実施
例の側面図である。

【符号の説明】

ファイバ １０ クレードル ２０ ケーシング底部 ３０ 樹脂 ４０

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファイバ外被で覆われた光ファイバ中を
   伝搬する光エネルギーを、実質的に平らな蓋体を有する
   ケース内に配置されたエレクトロオプティック素子へ結
   合する装置であって、 ａ）前記蓋体は、前記素子の上にありかつ予め決められ
   た帯域幅の前記光エネルギーに対する透明度で特徴づけ
   られる限定領域を含み、 ｂ）前記ファイバの末端部と関連して、予め決められた
   帯域幅の前記光エネルギーを、前記ファイバ内の光エネ
   ルギーの伝播方向と実質的に直角の方向に向けるための
   手段と、 ｃ）予め決められた帯域幅の前記光エネルギーが前記限
   定領域を介して前記素子に向けられるように、前記ファ
   イバを前記蓋体に接して配置するための手段とからなる
   ことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記位置
   決め手段は、前記蓋体の上部に形成されて前記ファイバ
   を収容するための凹状溝からなる装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、前記溝は
   前記蓋体と一体になっている装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記限定
   領域は予め決められた帯域幅で特徴づけられる窓からな
   る装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、前記窓は
   平坦になっている装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の装置において、前記窓は
   光学レンズからなる装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の装置において、前記ファ
   イバの末端部と関連した手段は、予め決められた反射特
   性を有する平らな面を含む装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、さらに、 ａ）前記平らな面は、前記ファイバの末端部に形成さ
   れ、 ｂ）前記平らな面は、前記ファイバの光軸に対して４５
   度の角度に傾斜していることを特徴とする装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の装置において、前記平ら
   な面と前記限定領域の間の領域は光学樹脂でカプセル化
   される装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の装置において、前記平
    らな面はさらに、 ａ）前記面はプリズム素子に形成され、 ｂ）前記プリズム素子は前記ファイバの末端部に取りつ
    けられることで特徴づけられる装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の装置において、前記
    プリズム素子の底部は光学樹脂により前記限定領域に固
    着される装置。