JP2009151059A

JP2009151059A - 双方向光送受信モジュール

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Publication number: JP2009151059A
Application number: JP2007328415A
Authority: JP
Inventors: Hong-Man Kim; ホンマンキム; Wol Yon Hwang; ウォルヨンハン; Yoonkou Kwon; ヨーンコウクォン; Jin Soo Choi; ジンソウチェ; Jae Hyun Jin; ジャイヒュンジン; Young-Bok In; ヤンボクイン; Do-Hun Kim; ドフンキム; Namuhuun Park; ナムフーンパク
Original assignee: LIGHTRON FIBER OPTIC DEVICES I; Lightron Fiber Optic Devices Inc; LIGHTRON FIBER-OPTIC DEVICES Inc
Current assignee: LIGHTRON FIBER OPTIC DEVICES I; Lightron Fiber Optic Devices Inc; LIGHTRON FIBER-OPTIC DEVICES Inc
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】構造が簡単で製作費用を節約し、取り扱いを容易にする双方向光送受信モジュールを提供する。
【解決手段】アナログ光信号(1550nm)を４５度フィルターで反射させる従来のトリプレクサ(triplexer)光モジュールとは異なり、ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０とガラスキャピラリー３０及び内部全反射ガラス６０を採用し、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０がアナログ光信号を反射させると同時に、デジタル光信号(1310nm、1490nm)を透過させる作用をして、また、従来とは異なり、薄膜コーティングされたウェハーを使用せず、内部全反射ガラス６０の上面に別途の上面フィルター７０を付着することにより、内部全反射ガラス６０の製造を容易にする。
【選択図】図６

Description

本発明は、光繊維を通じて、インターネットなどの双方向デジタル光通信だけではなく、ＣＡＴＶなどのアナログ光信号分配まで可能であり、経済的で且つ加工の容易な双方向光送受信モジュールに関するものである。

一般に、双方向光送受信モジュールは、デジタルまたはアナログ光通信のためのダイプレクサ(diplexer)と、デジタル及びアナログ光通信のためのトリプレクサ(triplexer)がある。

ダイプレクサとは、上・下向き信号として二つの光波長を利用するＰＯＮ光加入者網のために、波長結合機、レーザーダイオード、デジタル受信機などを一体に集積したものをいう。

トリプレクサは、既存のダイプレクサ機能に加えて、アナログ/デジタルＣＡＴＶ信号分配を収容しなければならないため、アナログ光受信機部分が追加される。このようなトリプレクサは、二つのデジタル信号に割り当てられた光波長の外に、アナログ光信号に対する波長帯まで合わせて、３つの光波長帯を含む。

したがって、アナログ光信号分配を収容するシステムにおいては、全部して３種類の光信号帯域幅が存在するが、ＩＴＵ−ＴＧ．９８３．３で規定する主要光信号の帯域幅は、加入者から発送される上向きデジタル光信号(1260〜1360nm)、データ及びＩＰ信号を含む下向きデジタル光信号(1480〜1500nm)、ＣＡＴＶなどのビデオ信号を分配するための下向きアナログ光信号(1550〜1560nm)などである。

既存の双方向通信に適用されるダイプレクサが上向き信号のためのレーザーダイオード(LD)、下向きデジタル信号収容のためのデジタル受信機(PIN-TIA)から構成されるのに対し、トリプレクサは、既存のダイプレクサに分配された下向きアナログ光信号を収容しなければならないため、アナログ光信号をデジタル光信号から分離して受信可能な部分が追加される。

このようなトリプレクサは、集積程度によって、一般に、ＷＤＭカップラー外装型トリプレクサ、ＷＤＭカップラー内装型トリプレクサ、一体型トリプレクサ、の三つの段階に分けられる。

このうち、究極的には一体型トリプレクサが主流を占めると予測されるが、中間段階または特定システムにおいては、部分的には、ＷＤＭカップラーが外装または内装された分離型トリプレクサが使用されると予測される。分離型トリプレクサは、既に構築された加入者システムが、一体型トリプレクサを直ちに適用し難いか、アナログ信号とデジタル信号を分離された回路により処理しようとする場合に使用できる。

このようなトリプレクサは、全部して三つの光波長帯を含み、デジタル及びアナログの光及び電気的特性を全て満たさなければならないため、設計及び製作過程が一層多様で、難しい点がある。

図１は、従来の一体型トリプレクサを示した分解斜視図であって、要部構成をみると、光繊維１１９、光繊維コリメートレンズ１２０、アナログ受信機１０１、アナログ受信機コリメートレンズ１０２、４５度反射フィルター１０３、レーザーダイオード１０４、レーザーダイオードコリメートレンズ１０５、デジタル受信機１０６、及びデジタル受信機コリメートレンズ１０７で構成される。

アナログ受信機１０１は、アナログ光信号を受信し、光繊維コリメートレンズ１２０は、光繊維１１９から出射されたアナログ光信号を平行光にした後、アナログコリメートレンズ１０２は、この平行光を前記アナログ受信機１０１に伝達する。

４５度反射フィルター１０３は、上・下向き信号を４５度で分離するフィルターであって、デジタル信号間の光孤立度は略−２０ｄＢであり、レーザーダイオード１０４は、１３１０ｎｍＦＰレーザーダイオードやＤＦＢレーザーダイオードを採用する。

レーザーダイオードコリメートレンズ１０５は、前記レーザーダイオード１０４から放出された光を平行光に変換するためのもので、有効焦点距離が略１．５ｍｍのレンズであって、設計により変更される。

デジタル受信機１０６は、一般にＩｎＧａＡｓＰＩＮ−ＴＩＡが適用されて、デジタル受信機１０６は、デジタル光信号を受信し、光繊維コリメートレンズ１２０は、光繊維１１９から出射されたデジタル光信号を平行光にした後、デジタルコリメートレンズ１０７は、この平行光を前記デジタル受信機１０６に伝達する。デジタル受信機コリメートレンズ１０７は、非球面または球面レンズが適用される。

しかしながら、このように構成された従来の一体型トリプレクサ光モジュールは、数枚のコリメートレンズ及び機構物を使用しなければならないため、構造が複雑で製作費用が上昇し、コリメートレンズによる広いビーム幅により、フィルターサイズが大きくなり、外形が大きくなって、制作上の困難があるという問題点があった。

このような問題点を解決するために、本出願人が出願して登録を受けた大韓民国特許第６２６９８４号(発明の名称：一体型トリプレクサ光モジュール)が開示されて、これを図２に示した。

前記光モジュールによると、一体型トリプレクサ光モジュールにおいて、入射されるアナログ光信号を、アナログ受信機ボールレンズを通じて受信するアナログ受信機２１０；光繊維から入射光を入力されるガラスキャピラリー２１４；前記ガラスキャピラリー端部に備えられた所定の角度からなるガラスキャピラリー断面反射フィルター２１３；前記ガラスキャピラリー上端に配置されて、一端部に所定のフィルター研磨角を通じて入射光を前記アナログ受信機に伝達する内部全反射ガラス２１２；光信号を、レーザーダイオードボールレンズを通じて前記ガラスキャピラリーの端部に出力するレーザーダイオード２１５；前記ガラスキャピラリー下端に配置されて、ガラスキャピラリー断面反射フィルター２１３を透過して入射されるデジタル光信号を、デジタル受信機ボールレンズを通じて受信するデジタル受信機２１６を含むことを特徴とする。

これにより、前記光モジュールは、数枚のコリメートレンズ及び機構物を使用しなければならないという問題点が改善された。しかしながら、前記光モジュールは、内部全反射ガラス２１２加工時に、薄膜コーティング処理されたウェハーをダイシングして、一側面を研磨する過程を経るようになるが、ウェハー生産過程で薄膜コーティング部位が不良の場合が発生し、ダイシング及び研磨過程で薄膜コーティング部位が損傷される虞が高く、これにより、研磨された内部全反射ガラス２１２の全反射面２１２ａにより内部全反射ガラス２１２の上面に全反射されず、損失をもたらすようになるという問題点がある。また、薄膜コーティング処理されたウェハーを使用しなければならないため、高価であり、薄膜コーティング部位が損傷されないようにウェハーを加工する必要があるため、取り扱いが容易ではないという問題点がある。

また、光繊維から入射光を入力されたガラスキャピラリー２１４は、円筒状となって、これの上面は、内部全反射ガラス２１２が安着されるように研磨される。この時、ガラスキャピラリー２１４の上面全体を研磨するようになり、研磨されたガラスキャピラリー２１４を挿入装着するための固定部２１７に固定するようになる。

前記固定部２１７は、上面が研磨されたガラスキャピラリー２１４を固定するために、上面を固定する半月形キーを備えなければならないが、半月形キーの製作が容易ではなく、このような固定部２１７の機械加工も容易ではない問題点がある。このため、この半月形キー溝(図8-(a)のe)を満たすために、比較的多い量のエポキシが使用されて、またこのエポキシが固まりながら、塗布面積の不均一から生じる応力偏りが発生し、ガラスキャピラリー２１４が破損される問題がある。

なお、上面の研磨されたガラスキャピラリー２１４は、厚さが薄いため脆弱である。したがって、ガラスキャピラリー２１４に内部全反射ガラス２１２の付着、内部全反射ガラス２１２が付着されたガラスキャピラリー２１４を固定部２１７に装着するなどの工程を行う時、注意を要するため、取り扱いが容易ではない問題点がある。

本発明は、上記の従来の問題点を解決するためになされたもので、その構造を簡単にし製作費用を節減して、ガラスキャピラリー３０の装着及び取り扱いを容易にする双方向光送受信モジュールを提供することに目的がある。

上記の目的を達成するための本発明による双方向光送受信モジュールは、双方向光送受信モジュールにおいて、レーザーダイオード１１から出射された上向き光信号を入力されて、光繊維２０から入力された下向き光信号の一部で、デジタル信号を入射光の入射方向と垂直に反射させる４５度断面フィルター１０と、前記４５度断面フィルター１０を通過した上向き光信号を光繊維２０に伝達して、入射光の入射する端部が所定の角度で研磨されて、入射光の入射方向と平行に上面が研磨されたと、前記ガラスキャピラリー３０の研磨された端部に、研磨された角度と同一に備えられて、前記光繊維２０からガラスキャピラリー３０を通過した光信号(下向き)の一部で、アナログ信号を、前記ガラスキャピラリー３０の入射光の入射する端部が研磨された角度で反射させるガラスキャピラリー断面反射フィルター４０と、前記４５度断面フィルター１０から反射されたデジタル光信号を、デジタル受信機ボールレンズ５１を通じて受信するデジタル受信機５０と、前記ガラスキャピラリー３０の研磨された上面に付着されて、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０から反射された光を入射光の入力方向と垂直に反射させて伝達できるように、一側が所定角度で研磨された内部全反射ガラス６０と、前記内部全反射ガラス６０の上部に付着されて、入射光の入力方向と垂直に反射された光信号からデジタル光信号を除去し、アナログ光信号を透過させる上面フィルター７０と、前記上面フィルター７０を透過したアナログ光信号をアナログ受信機ボールレンズ８１を通じて受信するアナログ受信機８０と、を含んでなることを特徴とする。

また、前記上面フィルター７０は、前記内部全反射ガラス６０の上部の一部分である光信号通過部位に付着されることを特徴とする。

また、前記端部研磨されたガラスキャピラリー３０の他側の端部部位が収容されて固定されるように、焼結により形成される固定部９０をさらに含んでなることを特徴とする。

また、前記ガラスキャピラリー３０の端部研磨角度(図６のａ角度)は、６〜１５度であり、前記内部全反射ガラス６０の一側の研磨角度(図６のｂ角度)は、５０〜６０度であることを特徴とする。

[実施例]
本発明による双方向光送受信モジュールは、アナログ光信号(1550nm)を４５度フィルターで反射させる従来のトリプレクサ(triplexer)光モジュールとは異なり、ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０とガラスキャピラリー３０及び内部全反射ガラス６０を採用し、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０がアナログ光信号(下向き)を反射させると同時に、デジタル光信号(1310nm−上向き、1490nm−下向き)を透過させる作用をして、また、従来とは異なり、薄膜コーティングされたウェハーを使用せず、内部全反射ガラス６０の上面に上面フィルター７０を付着することにより、内部全反射ガラス６０の製造を容易にするという長所がある。

以下、図面を参照し、本発明の好ましい実施例について説明する。

図３は、本発明による双方向光送受信モジュールを示した分解斜視図である。

図示したように、本発明は、４５度断面フィルター１０と、ガラスキャピラリー３０と、ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０と、デジタル受信機５０と、内部全反射ガラス６０と、上面フィルター７０と、アナログ受信機８０と、を含んでなる。

前記４５度断面フィルター１０は、レーザーダイオード１１から出射された光信号(上向き)を入力されて、光繊維２０に透過させる一方、光繊維２０から入力された光信号の中でデジタル信号(下向き)を、入射光の入射方向と垂直に反射させてデジタル受信機５０に送る。

この時、レーザーダイオード１１は、上向き光信号を前記ガラスキャピラリー３０に伝達するようになる。

前記ガラスキャピラリー３０は、前記４５度断面フィルター１０を通過した光信号を光繊維２０に伝達する役割をする。この時、前記ガラスキャピラリー３０の入射光が入射される端部は、所定の角度で研磨されて、前記ガラスキャピラリー３０の上面は、入射光の入射方向と平行に(図６のｃ)研磨される。前記ガラスキャピラリー３０に入射光が入射される端部の研磨角度(図６のａ角度)は、６〜１５度であることが好ましい。また、前記ガラスキャピラリー３０の直径は、略１．８ｍｍ程度であり、上面の研磨深さは、０．３〜０．８ｍｍにすることが好ましい。ガラスキャピラリー３０の研磨深さが大きすぎると、ガラスキャピラリー３０の強度が低下し脆弱であり、研磨深さが小さすぎると、内部全反射ガラス６０により反射される光信号の経路が長くなり、損失をもたらすため、適した深さに研磨することが好ましい。

前記ガラスキャピラリー３０の端部の前方には、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０が接して設けられる。前記ガラスキャピラリー３０の上面には、ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０により内部反射されたアナログ光信号(下向き)をアナログ受信機側に再反射させる前記内部全反射ガラス６０が備えられる。

前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０は、前記ガラスキャピラリー３０の端部の前方に接して設けられて、前記ガラスキャピラリー３０の研磨された端部に、研磨された角度と同一に設けられる。この時、ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０は、光繊維２０から出た光信号(下向き)からアナログ光信号だけを分離して、前記ガラスキャピラリー３０の入射光の入射する端部が研磨された角度で反射させる役割をする。ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０を通過した残りの光(デジタル光信号)は、４５度断面フィルター１０から反射され、前記デジタル受信機５０でボールレンズ５１を通じて受信される。

レーザーダイオード１１の上向き光信号は、４５度断面フィルター１０及びガラスキャピラリー断面反射フィルター４０を通過して、ガラスキャピラリー３０、光繊維２０に入射される。

前記内部全反射ガラス６０は、前記ガラスキャピラリー３０の研磨された上面に付着されて、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０から反射されたアナログ光信号(下向き)を、入射光の入力方向と垂直に反射させて伝達できるように、一側が所定角度で研磨される。この時、前記内部全反射ガラス６０の一側の研磨角度は、５０〜６０度(図６のｂ角度)であることが好ましい。上述の構成により、光繊維２０からガラスキャピラリー３０を経て出たアナログ光信号(下向き)が、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０により、ガラスキャピラリー３０の研磨された端部の角度と同一に反射されて、前記内部全反射ガラス６０の研磨された一側により、入射光の方向と垂直に再反射されるようになる。

このように、本発明は、アナログ光信号とデジタル光信号とを分離して受信するようにして、反対方向に対しても同様の働きをして、双方向送受信が可能になる。

前記上面フィルター７０は、前記内部全反射ガラス６０の上部に付着されて、入射光の入力方向と垂直に反射された光信号から、無駄に混入されたデジタル光信号を除去し、アナログ光信号のみを透過させる役割をする。

この時、内部全反射ガラス６０は、上部に上面フィルター７０を付着して使用するため、薄膜コーティング処理されたウェハーをダイシングする従来の方法とは異なり、薄膜コーティングされていない、安価の一般的な光学ガラスを使用してもよいため、製造的な面と経済的な面で著しい効果がある。

また、前記上面フィルター７０は、前記内部全反射ガラス６０の上部の一部分である光信号通過部位に付着することが好ましい。これにより、内部全反射ガラス６０の上部全体に相応する上面フィルターを使用しなくてもよいため、上面フィルター７０のサイズが大きくなくてもよく、付着が容易で、効率的な側面でも有利である。

前記アナログ受信機８０は、前記上面フィルター７０を透過したアナログ光信号を、アナログ受信機ボールレンズ８１を通じて受信する役割をする。

図４及び図５は、図３の要部切開及び拡大斜視図であって、図示したように、ガラスキャピラリー３０は、レーザーダイオード１１から上向き入射光を入力されて、ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０は、前記ガラスキャピラリー３０端部に形成されて、内部全反射ガラス６０は、前記ガラスキャピラリー３０上端に配置され、一端部の所定の研磨角を通じて、入射光を前記アナログ受信機８０に伝達する。

また、図６は、図３の側断面図であり、図７は、本発明の結合斜視図であって、本発明の作用は、以下の通りである。

図示されたように、ガラスキャピラリー３０は、レーザーダイオード１１から上向き入射光を入力されて、前記光繊維２０から出た下向き光信号は、ガラスキャピラリー３０端部に形成されたガラスキャピラリー断面反射フィルター４０に反射され、内部全反射ガラス６０に入射される。

内部全反射ガラス６０は、前記下向き入射光を垂直に反射させるために、特定研磨角で形成された全反射面を通じて、前記アナログ受信機８０に伝達する。アナログ受信機８０は、入射されるアナログ光信号をアナログ受信機ボールレンズ８１を通じて受信する。

また、デジタル受信機５０は、前記ガラスキャピラリー３０下端に配置されて、４５度断面フィルター１０により反射されるデジタル光信号(下向き)をデジタル受信機ボールレンズ５１を通じて受信する。

さらに、前記ガラスキャピラリー３０の他側の端部部位が収容されるように、ガラスキャピラリー３０端部の形通りに一体に焼結され、前記ガラスキャピラリー３０を固定する固定部９０を備えることが好ましい。このように、ガラスキャピラリー３０の他側の端部部位が挿入されて固定されるように、焼結により形成される固定部９０を備えることにより、ガラスキャピラリーを固定部に収容時、図８の(a)のように、既存のエポキシ塗布面積の不均一による応力偏り現象に起因するガラスキャピラリーの破損可能性を低めて、上面が研磨され脆弱になったガラスキャピラリー３０の取り扱いが容易になる。また、本発明は、図８の(b)のように、固定部９０が焼結により形成されるため、従来のように、半月形キー部分(図８−(a)のｅ)を満たすためにエポキシを多量投入する工程が省けるため、製作が容易な長所がある。

以上、本発明を詳細に且つ特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

以上説明したように、本発明による双方向光送受信モジュールは、一般の光学用ガラスからなる内部全反射ガラスの上面に別途のフィルターを付着して使用することにより、薄膜コーティング処理されたウェハーをダイシングする従来に比べ、製造が容易で且つ製造コストが節減でき、また、焼結を通じてガラスキャピラリー端部の形通りに完成した固定部を利用するため、既存のエポキシ塗布面積の不均一による応力偏り現象に起因するガラスキャピラリーの破損可能性を低減し、ガラスキャピラリーの取り扱いを容易にすると共に、不良発生率を減らすことができる。

従来の一体型トリプレクサを示した分解斜視図である。従来の一体型トリプレクサを示した分解斜視図である。本発明による双方向光送受信モジュールを示した分解斜視図である。図３の要部切開図である。図３の拡大斜視図である。図３の側断面図である。本発明の結合斜視図である。従来と本発明による双方向光送受信モジュールの断面図である。

符号の説明

１１レーザーダイオード
１０４５度断面フィルター
２０光繊維
３０ガラスキャピラリー
４０ガラスキャピラリー断面反射フィルター
５１デジタル受信機ボールレンズ
５０デジタル受信機
６０内部全反射ガラス
７０上面フィルター
８１アナログ受信機ボールレンズ８１
８０アナログ受信機
９０固定部

Claims

双方向光送受信モジュールにおいて、
レーザーダイオード１１から出射された上向き光信号を入力されて、光繊維２０から入力された下向き光信号の一部で、デジタル信号を入射光の入射方向と垂直に反射させる４５度断面フィルター１０と、
前記４５度断面フィルター１０を通過した上向き光信号を光繊維２０に伝達して、入射光の入射する端部が所定の角度で研磨されて、入射光の入射方向と平行に上面が研磨されたガラスキャピラリー３０と、
前記ガラスキャピラリー３０の研磨された端部に、研磨された角度と同一に備えられて、前記光繊維２０からガラスキャピラリー３０を通過した光信号(下向き)の一部で、アナログ信号を、前記ガラスキャピラリー３０の入射光の入射する端部が研磨された角度で反射させるガラスキャピラリー断面反射フィルター４０と、
前記４５度断面フィルター１０から反射されたデジタル光信号を、デジタル受信機ボールレンズ５１を通じて受信するデジタル受信機５０と、
前記ガラスキャピラリー３０の研磨された上面に付着されて、前記ガラスキャピラリー断面反射フィルター４０から反射された光を入射光の入力方向と垂直に反射させて伝達できるように、一側が所定角度で研磨された内部全反射ガラス６０と、
前記内部全反射ガラス６０の上部に付着されて、入射光の入力方向と垂直に反射された光信号からデジタル光信号を除去し、アナログ光信号を透過させる上面フィルター７０と、
前記上面フィルター７０を透過したアナログ光信号をアナログ受信機ボールレンズ８１を通じて受信するアナログ受信機８０と、を含んでなることを特徴とする、双方向光送受信モジュール。
前記上面フィルター７０は、前記内部全反射ガラス６０の上部の一部分である光信号通過部位に付着されることを特徴とする、請求項１に記載の双方向光送受信モジュール。
前記ガラスキャピラリー３０の他側の端部部位が収容されて固定されるように、焼結により形成される固定部９０をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１または２に記載の双方向光送受信モジュール。
前記ガラスキャピラリー３０の入射光が入射される端部の研磨角度ａは、６〜１５度であり、
前記内部全反射ガラス６０の一側の研磨角度ｂは、５０〜６０度であることを特徴とする、請求項３に記載の双方向光送受信モジュール。