JP2019507374A - 光コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】光コネクタを提供する。【解決手段】光コネクタは、基底面と、基底面から第１レベルの高さに形成され、互いに離隔された第１及び第２支持面とを含み、一体的に形成されたＯＳＡ基板と、第１支持面上に配置された発光素子と、発光素子からの第１光路上で、第２支持面上に配置された光ファイバと、発光素子と光ファイバとの間に介在され、発光素子からの第１光路と、光ファイバからの第２光路とを分離するための光フィルタと、第２光路上に配置された受光素子と、を含み、これによれば、一つのプラットホームを含むので、構造が単純化され、小型化に有利であり、かつ光学部品間の整列が自動的に行われる光コネクタが提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、光コネクタに関する。
従来、発光素子と、通信線としての光ファイバとを含む光コネクタは、二つ以上の異なるプラットホーム(Optical Sub Assembly: OSA)を含む。このように異なる別個のプラットホームに基づいて製作された光コネクタは、光学部品間の整列において異なる支持基盤を統合するか、またはそれぞれの光学部品を光学的に整列する過程でミスアライメントが生じる可能性が高い。
特に、一本の通信線を利用して双方向に送信及び受信を行う双方向通信では、異なる多数のプラットホームを備えた光コネクタの光学整列が容易でないという問題がある。
本発明の一実施形態は、一つのプラットホームを含むので、構造が単純化され、小型化に有利な光コネクタを含む。
本発明の他の実施形態は、光学部品間の整列が自動的に行われる光コネクタを含む。
前記のような課題及びその他の課題を解決するための本発明の一実施形態による光コネクタは、
基底面と、前記基底面から第１レベルの高さに形成され、互いに離隔された第１及び第２支持面とを含み、一体的に形成されたＯＳＡ基板と、
前記第１支持面上に配置された発光素子と、
前記発光素子からの第１光路上で、前記第２支持面上に配置された光ファイバと、
前記発光素子と光ファイバとの間に介在され、前記発光素子からの第１光路と、前記光ファイバからの第２光路とを空間的に互いに分離するための光フィルタと、
前記第２光路上に配置された受光素子と、を含む。
本発明によれば、光コネクタのプラットホーム(Optical Sub Assembly: OSA)が一つの一体的な構造で形成されるので、構造が単純化され、小型化に有利になる。例えば、発光素子の取付と、光ファイバの取付とが共にＯＳＡ基板上で行われることにより、発光素子、光ファイバ及びこれら間の他の光学部品の位置整列が、一つのＯＳＡ基板に基づいて自動的に行われる。また、本発明によれば、一つのＯＳＡ基板上に形成されたガイド壁を通じて、発光素子と、光ファイバと、受光素子と、検出素子とが全て自動的に整列される。
本発明の一実施形態による光コネクタを示す図面である。 本発明の一実施形態による光コネクタを示す図面である。 本発明に適用可能な反射板の構造を説明するための図面である。 図１に示した光コネクタの光学部品間の整列を見せるための図面である。 図１に示した光コネクタの製造段階別工程を概略的に示す図面である。 図１に示した光コネクタの製造段階別工程を概略的に示す図面である。 図１に示した光コネクタの製造段階別工程を概略的に示す図面である。 図１に示した光コネクタの製造段階別工程を概略的に示す図面である。 図１に示した光コネクタの製造段階別工程を概略的に示す図面である。 本発明の他の実施形態に適用可能なＯＳＡ基板を示す図面である。 本発明の他の実施形態による光コネクタを示す図面である。
本発明の一実施形態による光コネクタは、
基底面と、前記基底面から第１レベルの高さに形成され、互いに離隔された第１及び第２支持面とを含み、一体的に形成されたＯＳＡ基板と、
前記第１支持面上に配置された発光素子と、
前記発光素子からの第１光路上で、前記第２支持面上に配置された光ファイバと、
前記発光素子と光ファイバとの間に介在され、前記発光素子からの第１光路と、前記光ファイバからの第２光路とを空間的に互いに分離するための光フィルタと、
前記第２光路上に配置された受光素子と、を含む。
例えば、前記第１及び第２支持面上には、それぞれ第１及び第２ポリマー層が形成されるが、前記第１及び第２ポリマー層は、前記発光素子及び光ファイバを互いに整列させるために、異なる厚さに形成される。
例えば、前記第１ポリマー層よりも、前記第２ポリマー層がさらに厚く形成される。
例えば、前記第１及び第２ポリマー層は、同じ素材で形成される。
例えば、前記受光素子は、前記基底面上に配置される。
例えば、前記第１及び第２支持面上には、それぞれ発光素子と光ファイバの端部とを自動的に整列させるための第１及び第２ガイド壁が形成される。
例えば、前記第１及び第２ガイド壁は、前記ＯＳＡ基板に一体的に形成される。
例えば、前記第１及び第２ガイド壁は、前記第１及び第２支持面上に形成された第１及び第２ポリマー層上に形成され、
前記第１及び第２ガイド壁は、前記第１及び第２ポリマー層と異なるポリマー素材で形成される。
例えば、前記基底面上には、前記受光素子を自動的に整列させるための第３ガイド壁が形成される。
例えば、前記発光素子及び光ファイバは、前記光フィルタを透過する第１光路に沿って、前記光フィルタの異なる側に配置され、
前記光ファイバ及び受光素子は、前記光フィルタに反射する第２光路に沿って、前記光フィルタの同じ側に配置される。
例えば、前記光ファイバ及び受光素子は、前記光フィルタの下部に共に配置され、異なるレベルで離隔される。
例えば、前記第２支持面上には、前記光ファイバを第１レベルよりも高いレベルで支持するための第２ポリマー層が形成される。
例えば、前記光フィルタは、前記光ファイバと受光素子とにわたって斜めに配置される。
例えば、前記光フィルタは、前記光ファイバの端部に支持される第１支持ポイントと、前記基底面上に支持される第２支持ポイントとを有する。
例えば、前記光コネクタは、前記発光素子からの第３光路上に配置される検出素子と、
前記発光素子と検出素子との間に配置された反射板と、をさらに含む。
例えば、前記検出素子は、前記受光素子と共に前記基底面上に配置される。
例えば、前記基底面上には、前記検出素子を自動的に整列させるための第４ガイド壁が形成される。
例えば、前記発光素子及び検出素子は、反射板の下部に共に配置され、異なるレベルで離隔される。
例えば、前記第１支持面上には、前記発光素子を第１レベルよりも高いレベルで支持するための第１ポリマー層が形成される。
例えば、前記反射板は、前記発光素子と検出素子とにわたって斜めに配置される。
例えば、前記ＯＳＡ基板には、前記反射板の端部を位置固定するための係止突起ブロックが形成される。
例えば、前記係止突起ブロックの上面は、前記第１レベルの高さに形成される。
例えば、前記反射板は、前記発光素子に支持される第１支持ポイントと、前記基底面上に支持される第２支持ポイントと、前記係止突起ブロックに支持される第３支持ポイントとを有する。
例えば、前記ＯＳＡ基板は、前記基底面と第１及び第２支持面とを連結する第１及び第２側面を含み、
前記第２側面は、前記基底面上で、前記基底面と対向するように急傾斜したオーバーハング構造を形成する。
例えば、前記光コネクタは、
前記発光素子からの第３光路上に配置される検出素子と、
前記発光素子と検出素子との間に配置された反射板と、をさらに含み、
前記基底面上には、前記受光素子及び検出素子を自動的に整列させるための第３及び第４ガイド壁が、前記ＯＳＡ基板に一体的に形成される。
以下、添付された図面を参照して、本発明の一実施形態による光コネクタについて説明する。
図１及び図２には、本発明の一実施形態による光コネクタを示している。前記光コネクタは、異なる第１及び第２波長帯λ１，λ２の光信号を、一つの光ファイバ１５０を通じて伝送及び受信可能な双方向性を支援することができる。例えば、前記光コネクタは、第１波長帯λ１の光信号の伝送端を形成すると共に、前記第１波長帯λ１と異なる第２波長帯λ２の光信号の受信端を形成する。後述するように、異なる第１及び第２波長帯λ１，λ２の光信号は、光フィルタ１３０を通じて空間的に分離された第１及び第２光路Ｌ１，Ｌ２に沿って進む。
図面を参照すれば、前記光コネクタは、第１及び第３光路Ｌ１，Ｌ３に沿って光を出射する発光素子１１０と、前記第１光路Ｌ１上に配置されたレンズブロック１２０、光フィルタ１３０及び光ファイバ１５０とを含み、前記第３光路Ｌ３上に配置された反射板１６０と、発光素子１１０の出力を検出するための検出素子１８０とを含む。また、前記光コネクタは、前記光ファイバ１５０及び光フィルタ１３０を経由する第２光路Ｌ２上に配置され、光を入力されて電気的な信号に変換する受光素子１４０を含む。
前記光コネクタは、光学部品の取付位置を提供し、これらを自動的に整列させるためのＯＳＡ基板１００をさらに含む。前記ＯＳＡ基板１００は、一体的に形成され、これによって、光学部品は、一つのＯＳＡ基板１００上に設定された位置に取り付けられることにより、光学部品間の整列が自動的に行われる。前記ＯＳＡ基板１００は、基底面Ｓ０と、前記基底面Ｓ０から第１レベルｈ１の高さに形成され、互いに離隔された第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２とを含む。この時、前記発光素子１１０は、第１支持面Ｓ１上に配置され、前記光ファイバ１５０は、第２支持面Ｓ２上に配置される。前記発光素子１１０と光ファイバ１５０とを連結する第１光路Ｌ１上には、光フィルタ１５０が配置され、発光素子１１０からの第１光路Ｌ１と、光ファイバ１５０からの第２光路Ｌ２とを空間的に分離することができる。
前記発光素子１１０は、第１波長帯λ１で動作するレーザダイオードであり、例えば、エッジ発光レーザダイオードまたは垂直共振表面発光レーザダイオード(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode: VCSEL)である。
前記発光素子１１０は、対向する第１及び第２発光面１１０ａ，１１０ｂを有する。前記第１発光面１１０ａから出射された光は、第１光路Ｌ１に沿って、レンズブロック１２０と光フィルタ１３０とを順次に通過して、光ファイバ１５０に入射される。すなわち、前記発光素子１１０の第１光路Ｌ１上には、レンズブロック１２０と、光フィルタ１３０と、光ファイバ１５０とが配置される。
前記レンズブロック１２０は、発光素子１１０が提供する光を集束して、光ファイバ１５０に提供する。前記レンズブロック１２０の一面は、球面または非球面であり、他面は平面である。
前記光フィルタ１３０は、ガラス基板またはプラスチック基板上に多重積層された誘電体薄膜を含む。前記光フィルタ１３０は、高周波数透過または低周波数透過のエッジフィルタであってもよい。例えば、前記光フィルタ１３０は、第１波長帯λ１の光は透過させ、第２波長帯λ２の光は反射させる。但し、前記光フィルタ１３０は、前述した例示に限定されず、様々な構造に変形可能であり、異なる波長帯の光信号を分離するように、選択的に反射／透過が可能ないかなる形態の反射透過膜で形成されてもよい。また、前記光フィルタは、名称や形態に関わらず、ビームスプリッタまたはダイクロイックミラーのような他の名称と呼ばれることもある。
但し、前記光フィルタ１３０は、異なる光源としての発光素子１１０及び光ファイバ１５０からの第１及び第２光路Ｌ１，Ｌ２を空間的に分離するためのものであり、同じ光源からの光を異なる波長帯または偏光成分によって分離する素子とは区別される。ここで、前記光フィルタ１５０が、発光素子１１０からの第１光路Ｌ１と、光ファイバ１５０からの第２光路Ｌ２とを空間的に分離させることは、発光素子１１０と光ファイバ１５０とを連結する第１光路Ｌ１と、光ファイバ１５０と受光素子１４０とを連結する第２光路Ｌ２とが空間的に異なるパスに沿うように分離することを意味しており、同じ光源からの光を波長帯または偏光成分によって異なるパスに分離させるものではない。
前記光フィルタ１３０は、第１光路Ｌ１上に配置され、発光素子１１０から入射される第１波長帯λ１の光を透過させて、光ファイバ１５０に提供し、第２光路Ｌ２上に配置され、光ファイバ１５０から入射される第２波長帯λ２の光を反射させて、受光素子１４０に提供する。
前記受光素子１４０は、光フィルタ１３０により反射された光ファイバ１５０の出力光を感知し、光信号を電気的な信号として出力する。例えば、前記光フィルタ１３０は、異なる第１及び第２波長帯λ１，λ２の光信号を分離して、異なる第１及び第２光路Ｌ１，Ｌ２に提供することにより、双方向通信を支援することができる。
前記光フィルタ１３０との関係において、前記発光素子１１０及び光ファイバ１５０は、前記光フィルタ１３０を透過する第１光路Ｌ１に沿って、光フィルタ１３０の異なる側に配置され、前記光ファイバ１５０及び受光素子１４０は、前記光フィルタ１３０に反射する第２光路Ｌ２に沿って、前記光フィルタ１３０の同じ側に配置される。例えば、前記光ファイバ１５０及び受光素子１４０は、前記光フィルタ１３０の下部に共に配置される。前記光ファイバ１５０及び受光素子１４０は、前記光フィルタ１３０の下部に共に配置されるが、基底面Ｓ０から異なるレベルに配置され、互いに離隔される。
前記光フィルタ１３０は、光ファイバ１５０と受光素子１４０とにわたって配置される。すなわち、前記光フィルタ１３０は、光ファイバ１５０の一端と受光素子１４０とにわたって斜めに配置される。前記光ファイバ１５０及び受光素子１４０は、斜めに傾斜した光フィルタ１３０の下部で互いに近い位置に配置される。
前記光ファイバ１５０と受光素子１４０との物理的な干渉を避けるために、前記光ファイバ１５０及び受光素子１４０は、基底面Ｓ０から異なるレベルで離隔されて配置される。例えば、前記光ファイバ１５０は、基底面Ｓ０から第１レベルｈ１の高さに形成された第２支持面Ｓ２上に配置され、前記受光素子１４０は、基底面Ｓ０上に配置される。この時、前記第２支持面Ｓ２上には、前記光ファイバ１５０を第１レベルｈ１よりも高いレベルで支持するための第２ポリマー層１０２が介在される。
前記受光素子１４０を相対的に低い基底面Ｓ０上に配置し、光ファイバ１５０の端部を相対的に高い第２支持面Ｓ２（または第２支持面Ｓ２上の第２ポリマー層１０２）に配置することにより、受光素子１４０と光ファイバ１５０の端部との物理的な干渉を避けることができる。本発明の他の実施形態において、基底面Ｓ０上に支持された受光素子１４０と、第２支持面Ｓ２（またはその上の第２ポリマー層１０２）上に支持された光ファイバ１５０の端部との十分な離隔を確保するために、前記受光素子１４０の位置には、基底面Ｓ０よりも低いレベルのトレンチ溝（図示せず）が形成されてもよい。
前記光フィルタ１３０は、全体的に三つの支持ポイント１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを有する。具体的には、前記光フィルタ１３０は、光ファイバ１５０のエッジと接する第１支持ポイント１３０ａと、前記基底面Ｓ０と接する第２支持ポイント１３０ｂと、レンズブロック１２０と接する第３支持ポイント１３０ｃとを有する。この時、前記レンズブロック１２０との関係において、前記第３支持ポイント１３０ｃは、前記レンズブロック１２０の第１光路Ｌ１を外れたレンズブロック１２０の外郭位置に形成される。
本発明の他の実施形態において、前記光フィルタ１３０は、全体的に四つの支持ポイント１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄを有してもよい。具体的には、前記光フィルタ１３０は、光ファイバ１５０のエッジと接する第１支持ポイント１３０ａと、基底面Ｓ０と接する第２支持ポイント１３０ｂと、レンズブロック１２０と接する第３支持ポイント１３０ｃと、受光素子１４０のエッジと接する第４支持ポイント１３０ｄとを有する。前記光フィルタ１３０は、四つの支持ポイント１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄにわたって支持され、前記ＯＳＡ基板１００に対して斜めに傾斜した状態で安定して支持される。
前記第２ポリマー層１０２は、第１光路Ｌ１の光軸に沿って、前記発光素子１１０と光ファイバ１５０とを互いに整列させる。このために、前記光ファイバ１５０側の第２ポリマー層１０２は、発光素子１１０側の第１ポリマー層１０１よりも厚く形成される。例えば、前記発光素子１１０側の第１ポリマー層１０１と、光ファイバ１５０側の第２ポリマー層１０２は、基底面Ｓ０から同じ第１レベルｈ１（第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２）に形成される。この時、発光素子１１０の光出口と、光ファイバ１５０の光入口とを互いに整列させるために、発光素子１１０側の第１ポリマー層１０１と、光ファイバ１５０側の第２ポリマー層１０２は、異なる厚さｔ１，ｔ２に形成される。例えば、発光素子１１０としてのエッジ発光レーザダイオードの場合は、前記発光素子１１０の上端エッジから出射された光が、光ファイバ１５０のセンター位置に入射されるように、異なる厚さｔ１，ｔ２の第１及び第２ポリマー層１０１，１０２は、発光素子１１０の上端エッジと、光ファイバ１５０のセンター位置とを互いに整列させる。
例えば、前記発光素子１１０の厚さが１５０μｍであり、前記光ファイバ１５０の厚さが１２５μｍであれば、前記光ファイバ１５０側の第２ポリマー層１０２の厚さｔ２は８７．５μｍであり、発光素子１１０側の第１ポリマー層１０１の厚さｔ１は０μｍである。すなわち、発光素子１１０の上端エッジと、光ファイバ１５０のセンター位置とを互いに整列させるために、発光素子１１０側の第１ポリマー層１０１の厚さｔ１よりも、光ファイバ１５０側の第２ポリマー層１０２の厚さｔ２がさらに厚く形成される。ここで、発光素子１１０側の第１ポリマー層１０１の厚さｔ１は０μｍであり、この場合、発光素子１１０側には第１ポリマー層１０１が形成されていないことを意味する。但し、後述するように、検出素子１８０との干渉を避けるために、発光素子１１０側にも第１ポリマー層１０１が形成される。
前記第１及び第２ポリマー層１０１，１０２上には、それぞれ発光素子１１０と光ファイバ１５０とを自動的に整列させるための第１及び第２ガイド壁ｇ１，ｇ２が形成される。この時、前記第１及び第２ポリマー層１０１，１０２は、同じ素材で形成され、前記第１及び第２ガイド壁ｇ１，ｇ２を形成するガイド用ポリマー素材とは異なるポリマー素材で形成されるので、第１及び第２ガイド壁ｇ１，ｇ２を形成するためのエッチングのストッパの役割を行う。
前記光ファイバ１５０は、単一の光ファイバ１５０を通じて、異なる第１及び第２波長帯λ１，λ２の光信号を伝送することにより、双方向通信を支援することができる。例えば、本発明の一実施形態において、前記光ファイバ１５０の端部は、第１波長帯λ１の光信号の送信端を形成すると共に、第２波長帯λ２の光信号の受信端を形成する。図示していないが、前記光ファイバ１５０は、光が進むコアと、前記コアを取り囲むクラッド層とを含む。
前記発光素子１１０は、対向する第１及び第２発光面１１０ａ，１１０ｂを有する。前記第２発光面１１０ｂから出射された光は、第３光路Ｌ３に沿って反射板１６０に入射され、検出素子１８０に反射する。前記反射板１６０は、発光素子１１０の光出口と、検出素子１８０の光入口とが第３光路Ｌ３上に置かれるようにする。
前記発光素子１１０及び検出素子１８０は、前記反射板１６０に反射する第３光路Ｌ３に沿って、前記反射板１６０の同じ側に配置される。例えば、前記発光素子１１０及び検出素子１８０は、反射板１６０の下部に共に配置されるが、基底面Ｓ０から異なるレベルに配置され、互いに離隔される。
前記反射板１６０は、発光素子１１０と検出素子１８０とにわたって配置される。すなわち、前記反射板１６０は、発光素子１１０と検出素子１８０とを横切って斜めに傾斜して配置される。前記発光素子１１０及び検出素子１８０は、斜めに傾斜した反射板１６０の下部で、互いに近い位置に配置される。
前記発光素子１１０と検出素子１８０との物理的な干渉を避けるために、前記発光素子１１０及び検出素子１８０は、基底面Ｓ０から異なるレベルで離隔されて配置される。例えば、前記発光素子１１０は、基底面Ｓ０から第１レベルｈ１の高さに形成された第１支持面Ｓ１上に形成され、前記検出素子１８０は、基底面Ｓ０上に形成される。この時、前記第１支持面Ｓ１上には、前記発光素子１１０を第１レベルｈ１よりも高いレベルで支持するための第１ポリマー層１０１が形成される。
前記検出素子１８０を相対的に低い基底面Ｓ０上に配置し、発光素子１１０を相対的に高い第１支持面Ｓ１（または、第１支持面Ｓ１上の第１ポリマー層１０１）に配置することにより、検出素子１８０と発光素子１１０との物理的な干渉を避けることができる。本発明の他の実施形態において、検出素子１８０の厚さが十分に薄く形成されれば、前記第１ポリマー層１０１は省略してもよい。また、本発明の他の実施形態において、基底面Ｓ０上に支持された検出素子１８０と、第１支持面Ｓ１（または、その上の第１ポリマー層１０１）上に支持された発光素子１１０との間の十分な離隔を確保するために、前記検出素子１８０の位置には、基底面Ｓ０よりも低いレベルのトレンチ溝（図示せず）が形成されてもよい。
前記反射板１６０の支持のために、前記反射板１６０の一側は、発光素子１１０のエッジにわたって支持され、前記反射板１６０の反対側は、係止突起ブロックＢにより支持される。具体的には、前記ＯＳＡ基板１００には、前記反射板１６０の端部を位置固定するための係止突起ブロックＢが形成される。この時、前記係止突起ブロックＢの上面は、第１レベルｈ１の高さに形成される。
前記係止突起ブロックＢの上面は、第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２と同じレベルに形成され、このような構造によって、ＯＳＡ基板１００は、１回のエッチングにより異なる二つのレベルの面、すなわち、基底面Ｓ０と、第１レベルｈ１の面Ｓ１，Ｓ２，Ｂとを有する。このようにＯＳＡ基板１００を１回のエッチングにより形成することにより、製造工程を単純化させることができる。
前記反射板１６０は、全体的に三つの支持ポイント１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃを有する。具体的には、前記反射板１６０は、発光素子１１０のエッジと接する第１支持ポイント１６０ａと、ＯＳＡ基板１００の基底面Ｓ０と接する第２支持ポイント１６０ｂと、係止突起ブロックＢと接する第３支持ポイント１６０ｃとを有する。
本発明の他の実施形態において、前記反射板１６０は、全体的に四つの支持ポイント１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄを有する。具体的には、前記反射板１６０は、発光素子１１０のエッジと接する第１支持ポイント１６０ａと、ＯＳＡ基板１００の基底面Ｓ０と接する第２支持ポイント１６０ｂとを有する。また、前記反射板１６０は、係止突起ブロックＢと接する第３支持ポイント１６０ｃと、検出素子１８０のエッジと接する第４支持ポイント１６０ｄとを有する。
図３は、本発明に適用可能な反射板の構造を説明するための図面である。
図面を参照すれば、前記反射板１６０は、透明板１６１上にコーティングされた反射層１６５を含む。この時、前記反射層１６５は、前記発光素子１１０と接する透明板１６１の前面と対向する背面に形成される。前記透明板１６１の背面に形成された反射層１６５は、反射光の位置を発光素子１１０から遠くなる後方に移動させ、発光素子１１０から十分に離れた個所ｄに検出素子１８０の取付位置を確保することができる。このように反射光の位置を後方に移動させることにより、発光素子１１０の光出口と、検出素子１８０の光入口とが光軸上に整列されるように、検出素子１８０の取付位置を確保することができる。検出素子１８０の取付位置が十分に確保されなければ、発光素子１１０の光出口と、検出素子１８０の光入口とが互いにずれて、光損失が生じ、発光素子１１０の光量を正確に捕捉することができない。
透明板１６１の背面に形成された反射層１６５は、透明板１６１の厚さによって、形成位置が変化し、これによって、反射光の位置は、透明板１６１の厚さによって、前後方に変化する。例えば、前記反射層１６５は、高反射率の金属層として形成され、Ａｕ，Ａｇ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｎｄ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｌｉ，ＹｂまたはＣａなどを含んで形成される。
前記検出素子１８０は、発光素子１１０の光量を捕捉するためのものであり、前記検出素子１８０から捕捉された光量に基づいて、発光素子１１０の駆動電圧を制御し、発光素子１１０の光量が一定に維持されるように、発光素子１１０の駆動電圧を制御することにより、発光素子１１０への注入電流及び光量を一定のレベルに維持することができる。
前記ＯＳＡ基板１００は、シリコン基板として形成され、一体的に形成される。前記ＯＳＡ基板１００は、基底面Ｓ０と、前記基底面Ｓ０から第１レベルｈ１に形成されている第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２とを含む。また、前記ＯＳＡ基板１００は、レンズブロック１２０の挿入のための溝１００′を含む。
前記基底面Ｓ０には、受光素子１４０と検出素子１８０とが配置される。前記基底面Ｓ０は、受光素子１４０が配置される基底面Ｓ０と、検出素子１８０が配置される基底面Ｓ０とを含む。前記基底面Ｓ０は、斜めに傾斜して配置された光フィルタ１３０及び反射板１６０により反射された光を捕捉するための受光素子１４０及び検出素子１８０を、反射光の位置によって相対的に低い高さで支持することができる。
前記第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２は、基底面Ｓ０から第１レベルｈ１に形成されるが、例えば、１３７．５μｍの高さに形成される。前記第１支持面Ｓ１は、発光素子１１０を支持し、前記第２支持面Ｓ２は、光ファイバ１５０を支持する。前記発光素子１１０及び光ファイバ１５０は、相対的に高い第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２上に配置されるので、斜めに傾斜して配置された反射板１６０及び光フィルタ１３０により反射された光が、相対的に低い基底面Ｓ０上に配置された検出素子１８０及び受光素子１４０に入射される。
反射板１６０が配置される係止突起ブロックＢの上面は、基底面Ｓ０から第１レベルｈ１に形成される。すなわち、前記係止突起ブロックＢの上面は、第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２と同じレベルに形成され、このような構造によって、ＯＳＡ基板１００は、１回のエッチングにより異なる二つのレベルの面、すなわち、基底面Ｓ０と、第１レベルｈ１の面Ｓ１，Ｓ２，Ｂとを有する。このようにＯＳＡ基板１００を１回のエッチングにより形成することにより、製造工程を単純化させることができる。さらに、レンズブロック１２０の挿入のための溝１００′を形成するためのエッチングを含めば、光コネクタのプラットホーム(Optical Sub Assembly: OSA)を形成するＯＳＡ基板１００は、全体的に２回のエッチングにより形成される。
前述したように、前記発光素子１１０側の第１支持面Ｓ１と、光ファイバ１５０側の第２支持面Ｓ２上には、それぞれ異なる厚さｔ１，ｔ２に第１及び第２ポリマー層１０１，１０２が形成され、前記第１及び第２ポリマー層１０１，１０２は、異なる厚さｔ１，ｔ２に形成され、前記発光素子１１０と光ファイバ１５０との光軸を互いに整列させる。例えば、前記発光素子１１０の上端エッジから出射された光が、光ファイバ１５０のセンター位置に入射されるように、異なる厚さｔ１，ｔ２の第１及び第２ポリマー層１０１，１０２は、発光素子１１０の上端エッジと、光ファイバ１５０のセンター位置とを互いに整列させる。そして、前記第１及び第２ポリマー層１０１，１０２は、発光素子１１０と検出素子１８０との物理的な干渉や、光ファイバ１５０と受光素子１４０との物理的な干渉を回避させることができる。
図４は、図１に示した光コネクタの光学部品間の整列を見せるための図面である。
以下、図４を参照して、ＯＳＡ基板１００上に配置される、発光素子１１０、検出素子１８０、光ファイバ１５０の端部及び受光素子１４０間の整列について説明する。
前記発光素子１１０の第１光路Ｌ１に沿って、発光素子１１０と光ファイバ１５０の端部とは一直線上に整列されることが望ましい。また、前記光ファイバ１５０から第２光路Ｌ２に沿って、光ファイバ１５０の端部と受光素子１４０とは一直線上に整列されることが望ましい。そして、前記発光素子１１０の第３光路Ｌ３に沿って、発光素子１１０と検出素子１８０とは一直線上に整列されることが望ましい。本発明の一実施形態において、前記発光素子１１０、検出素子１８０、光ファイバ１５０の端部及び受光素子１４０は、自己整列により自動的に整列される。
前記発光素子１１０は、第１ガイド壁ｇ１により定位置に整列される。例えば、前記発光素子１１０は、第１支持面Ｓ１またはその上の第１ポリマー層１０１上に形成された一対の第１ガイド壁ｇ１の間と定義される定位置に組み立てられる。
前記光ファイバ１５０の端部は、第２ガイド壁ｇ２により定位置に整列される。例えば、前記光ファイバ１５０の端部は、第２支持面Ｓ２またはその上の第２ポリマー層１０２上に形成された一対の第２ガイド壁ｇ２の間と定義される定位置に組み立てられる。
前記受光素子１４０は、第３ガイド壁ｇ３により定位置に整列される。例えば、前記受光素子１４０は、基底面Ｓ０上に形成された一対の第３ガイド壁ｇ３の間と定義される定位置に組み立てられる。
前記検出素子１８０は、第４ガイド壁ｇ４により定位置に整列される。例えば、前記検出素子１８０は、基底面Ｓ０上に形成された一対の第４ガイド壁ｇ４の間と定義される定位置に組み立てられる。
図面に示したように、前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、発光素子１１０の整列のための一対の第１ガイド壁ｇ１と、光ファイバ１５０の端部の整列のための一対の第２ガイド壁ｇ２と、受光素子１４０の整列のための一対の第３ガイド壁ｇ３と、検出素子１８０の整列のための一対の第４ガイド壁ｇ４とを含む。この時、前記第１ないし第４ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の中心線Ｃは、一つの一直線上に整列される。すなわち、一対の第１ガイド壁ｇ１間の中心線Ｃと、一対の第２ガイド壁ｇ２間の中心線Ｃと、一対の第３ガイド壁ｇ３間の中心線Ｃと、一対の第４ガイド壁ｇ４間の中心線Ｃとは、全て一つの一直線上に整列される。これにより、前記第１ないし第４ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の間に組み立てられるそれぞれの光学部品が、第１ないし第３光路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光軸上で整列される。
前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の高さは、整列の対象となる光学部品を位置固定させるのに十分な高さに形成される。例えば、前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、４０μｍ以上の高さに形成される。
前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、エッチング工程により形成される。例えば、前記ＯＳＡ基板１００上にガイド用ポリマー層を塗布した後、フォトリソグラフィ工程を適用して、所定のパターンのマスクから露出された一部をエッチング除去することにより、ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４のパターンを形成することができる。この時、前記ガイド用ポリマー層は、第１及び第２ポリマー層１０１，１０２と異なる素材で形成されることが望ましいが、ガイド用ポリマー層に対して、選択的なエッチング特性を有するエッチャントを利用して、ガイド用ポリマー層をパターニングしてもよい。
本発明の他の実施形態において、前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、ＯＳＡ基板１００に一体的に形成されてもよい。すなわち、前記第１ないし第４ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の全部または一部は、ＯＳＡ基板１００のエッチングにより形成され、別途のガイド用ポリマー層のパターニングによらず、ＯＳＡ基板１００自体のエッチングにより形成される。例えば、前記第１及び第２ガイド壁ｇ１，ｇ２は、ＯＳＡ基板１００の第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２上に一体的に形成される。そして、前記第３及び第４ガイド壁ｇ３，ｇ４は、ＯＳＡ基板１００の基底面Ｓ０上に一体的に形成される。前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４がＯＳＡ基板１００に一体的に形成されることにより、ガイド用ポリマー層の積層やパターニング工程が省略する。
第１及び第２ガイド壁ｇ１，ｇ２上に、別途の第１及び第２ポリマー層１０１，１０２が形成される場合、前記第１及び第２ガイド壁ｇ１，ｇ２は、ガイド用ポリマー層のパターニングにより形成され、前記第３及び第４ガイド壁ｇ３，ｇ４は、ＯＳＡ基板１００の基底面Ｓ０上に、ＯＳＡ基板１００と共に一体的に形成される。
図５Ａないし図５Ｅには、図１に示した光コネクタの製造段階別工程を概略的に示している。図面を参照して、光コネクタの形成について説明すれば、以下の通りである。
図５Ａを参照すれば、シリコン基板を用意しており、シリコン基板に、第１エッチングにより第１レベルｈ１の面Ｓ１，Ｓ２，Ｂを除いた残りの部分をエッチングして、基底面Ｓ０を形成する。すなわち、前記第１エッチングでは、発光素子１１０と光ファイバ１５０の端部とを支持するための第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２と、係止突起ブロックＢとを形成する。そして、シリコン基板の第２エッチングにより、レンズブロック１２０が挿入されるための溝１００′を形成する。このように、シリコン基板に、第１及び第２エッチングにより発光素子１１０の取付位置、光ファイバ１５０の端部の取付位置、及び係止突起ブロックＢを形成し、レンズブロック１２０が挿入されるための溝１００′を形成することにより、ＯＳＡ基板１００を形成することができる。
次いで、図５Ｂに示したように、前記ＯＳＡ基板１００の第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２上に、第１及び第２ポリマー層１０１，１０２を形成する。前記第１及び第２ポリマー層１０１，１０２は、発光素子１１０の取付位置と、光ファイバ１５０の端部の取付位置とに形成され、発光素子１１０の光出口と、光ファイバ１５０の光入口とを互いに整列させるために、異なる厚さｔ１，ｔ２に形成される。この時、前記第１及び第２ポリマー層１０１，１０２の厚さｔ１，ｔ２について、前記発光素子１１０と検出素子１８０との間の干渉と、前記光ファイバ１５０の端部と受光素子１４０との間の干渉とを考慮して、適正な厚さに形成する。
次いで、前記ＯＳＡ基板１００の発光素子１１０の取付位置、光ファイバ１５０の端部の取付位置、受光素子１４０の取付位置、及び検出素子１８０の取付位置それぞれに、ガイド用ポリマー層を形成する。そして、フォトリソグラフィのようなパターニングにより、それぞれの光学部品を定位置に整列させるためのガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を形成する。すなわち、前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、それぞれの光学部品を挟んで、互いに対向する一対のガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を含む。具体的には、前記発光素子１１０の整列のための第１ガイド壁ｇ１と、光ファイバ１５０の端部の整列のための第２ガイド壁ｇ２と、受光素子１４０の整列のための第３ガイド壁ｇ３と、検出素子１８０の整列のための第４ガイド壁ｇ４とを一括的に形成する。例えば、それぞれの該当する位置に一定の厚さにガイド用ポリマー層を形成し、ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を除いた残りの部分をパターニングにより除去することにより、ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を形成する。例えば、前記第１ないし第４ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の中心線Ｃが一直線になるように、第１ないし第４ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を形成することにより、前記発光素子１１０、光ファイバ１５０の端部、受光素子１４０及び検出素子１８０が全て一直線上で光学的に整列される。
次いで、図５Ｃに示したように、前記ガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の間に当該光学部品を取り付ける。すなわち、一対の第３及び第４ガイド壁ｇ３，ｇ４の間に、受光素子１４０及び検出素子１８０を取り付ける。そして、一対の第１ガイド壁ｇ１の間に、発光素子１１０を取り付け、発光素子１１０と隣接して形成された溝１００′内に、レンズブロック１２０を挿入する。次いで、一対の第２ガイド壁ｇ２の間に、光ファイバ１５０の端部を取り付ける。このように、多数の光学部品が一つのＯＳＡ基板１００上に形成されたガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４により定位置に案内されることにより、光学部品間の位置整列が自己整列方式により自動的に行われる。
次いで、図５Ｄに示したように、前記発光素子１１０及び係止突起ブロックＢにわたるように、反射板１６０を取り付ける。例えば、前記反射板１６０は、ＯＳＡ基板１００に対して斜めに傾斜した姿勢で配置される。例えば、前記反射板１６０は、発光素子１１０と係止突起ブロックＢとにより定義された空間内に配置される。
次いで、図５Ｅに示したように、前記光ファイバ１５０の端部及び基底面Ｓ０上にわたるように、光フィルタ１３０を取り付ける。例えば、前記光フィルタ１３０は、ＯＳＡ基板１００に対して斜めに傾斜した姿勢で配置される。例えば、前記光フィルタ１３０は、光ファイバ１５０の端部、受光素子１４０及びレンズブロック１２０により定義された空間内に配置される。
本発明によれば、光コネクタのプラットホーム(Optical Sub Assembly: OSA)を形成するＯＳＡ基板１００が一つの一体的な構造で形成されるので、構造が単純化され、小型化に有利になる。例えば、発光素子１１０の取付と、光ファイバ１５０の取付とが共に前記ＯＳＡ基板１００上で行われることにより、発光素子１１０、光ファイバ１５０及びこれら間の他の光学部品の位置整列が、一つのＯＳＡ基板１００に基づいて自動的に行われる。例えば、一つのＯＳＡ基板１００上に形成されたガイド壁ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を通じて、発光素子１１０と、光ファイバ１５０と、受光素子１４０と、検出素子１８０とが全て自動的に整列される。
図６には、本発明の他の実施形態に適用可能なＯＳＡ基板１００′を示している。
図面を参照すれば、前記ＯＳＡ基板１００′は、基底面Ｓ０と第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２とを連結する第１及び第２側面Ａ１，Ａ２を含み、前記第２側面Ａ２は、前記基底面Ｓ０上で、前記基底面Ｓ０と対向するように急傾斜したオーバーハング構造を含む。前記オーバーハング構造は、受光素子１４０の取付位置を十分に確保し、第２光路Ｌ２に沿って光ファイバ１５０との光学整列がスムーズに行われるようにする。例えば、前記第２側面Ａ２が垂直面として形成されれば、第２側面Ａ２に形成されるラウンドしたアンダーカットにより、第２側面Ａ２の側に配置される受光素子１４０の取付位置が確保されることが困難である。前記オーバーハング構造は、エッチング時に表れるアンダーカットの問題を事前に防止し、アンダーカットにもかかわらず、受光素子１４０の取付位置を十分に確保することができる。
前記第２側面Ａ２のチップ部分は、第２ポリマー層１０２よりも突出するように形成されることが望ましい。このように第２側面Ａ２のチップ部分が相対的に突出することにより、その上に形成される第２ポリマー層１０２及び光ファイバ１５０の端部が十分に支持される。
前記オーバーハング構造は、シリコン基板の異方性エッチングにより形成される。例えば、（１１１）方向のシリコン基板を利用して異方性エッチングを適用することにより、基底面Ｓ０に向かって傾斜した第２側面Ａ２を形成することができる。前記異方性エッチングにおいて、（１１１）面は（１００）面よりも間隔が狭く密集されているので、（１１１）面のエッチング速度は、（１００）面のものよりも遅くなる。このような異方性エッチングは、ウェットエッチングとして行われ、例えば、異方性エッチングのエッチング溶液は、ＫＯＨを水とイソプロピルアルコールに混ぜて作られる。
前記オーバーハング構造は、図６に示したように、受光素子１４０と隣接した第２側面Ａ２だけでなく、検出素子１８０と隣接した第１側面Ａ１にも形成され、アンダーカットにもかかわらず、検出素子１８０の取付位置を十分に確保することができる。
図７には、本発明の他の実施形態による光コネクタを示している。図面を参照すれば、前記ＯＳＡ基板１００には、反射板１６０を位置固定するための第１係止突起ブロックＢ１と、光フィルタ１３０の端部を位置固定するための第２係止突起ブロックＢ２とが形成される。例えば、前記第１及び第２係止突起ブロックＢ１，Ｂ２の上面は、同じレベルに形成され、第１及び第２支持面Ｓ１，Ｓ２と同じ第１レベルｈ１に形成される。このような構造によって、ＯＳＡ基板１００は、１回のエッチングにより異なる二つのレベルの面、すなわち、基底面Ｓ０と、第１レベルｈ１の面Ｓ１，Ｓ２，Ｂ１，Ｂ２とを有する。このようにＯＳＡ基板１００を１回のエッチングにより形成することにより、製造工程を単純化させることができる。
前記光フィルタ１３０は、全体的に三つの支持ポイント１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを有する。例えば、前記光フィルタ１３０は、光ファイバ１５０のエッジと接する第１支持ポイント１３０ａと、前記基底面Ｓ０と接する第２支持ポイント１３０ｂと、第２係止突起ブロックＢ２と接する第３支持ポイント１３０ｃとを有する。この時、前記光フィルタ１３０が、レンズブロック１２０と別個の第２係止突起ブロックＢ２により支持されることにより、レンズブロック１２０と光フィルタ１３０の支持が互いに独立して行われ、不要な干渉を避けることができる。
本発明は、添付された図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、それから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲により決まらなければならない。
産業上利用可能性
本発明は、例えば、光通信関連の技術分野に適用可能である。

Claims (25)

  1. 基底面と、前記基底面から第１レベルの高さに形成され、互いに離隔された第１及び第２支持面とを含み、一体的に形成されたＯＳＡ基板と、
    前記第１支持面上に配置された発光素子と、
    前記発光素子からの第１光路上で、前記第２支持面上に配置された光ファイバと、
    前記発光素子と光ファイバとの間に介在され、前記発光素子からの第１光路と、前記光ファイバからの第２光路とを空間的に分離するための光フィルタと、
    前記第２光路上に配置された受光素子と、を含むことを特徴とする光コネクタ。
  2. 前記第１及び第２支持面上には、それぞれ第１及び第２ポリマー層が形成されるが、前記第１及び第２ポリマー層は、前記発光素子及び光ファイバを互いに整列させるために、異なる厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  3. 前記第１ポリマー層よりも、前記第２ポリマー層がさらに厚く形成されることを特徴とする請求項２に記載の光コネクタ。
  4. 前記第１及び第２ポリマー層は、同じ素材で形成されることを特徴とする請求項２に記載の光コネクタ。
  5. 前記受光素子は、前記基底面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  6. 前記第１及び第２支持面上には、それぞれ発光素子と光ファイバの端部とを自動的に整列させるための第１及び第２ガイド壁が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  7. 前記第１及び第２ガイド壁は、前記ＯＳＡ基板に一体的に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光コネクタ。
  8. 前記第１及び第２ガイド壁は、前記第１及び第２支持面上に形成された第１及び第２ポリマー層上に形成され、
    前記第１及び第２ガイド壁は、前記第１及び第２ポリマー層と異なるポリマー素材で形成されることを特徴とする請求項６に記載の光コネクタ。
  9. 前記基底面上には、前記受光素子を自動的に整列させるための第３ガイド壁が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光コネクタ。
  10. 前記発光素子及び光ファイバは、前記光フィルタを透過する第１光路に沿って、前記光フィルタの異なる側に配置され、
    前記光ファイバ及び受光素子は、前記光フィルタに反射する第２光路に沿って、前記光フィルタの同じ側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  11. 前記光ファイバ及び受光素子は、前記光フィルタの下部に共に配置され、異なるレベルで離隔されることを特徴とする請求項１０に記載の光コネクタ。
  12. 前記第２支持面上には、前記光ファイバを第１レベルよりも高いレベルで支持するための第２ポリマー層が形成されることを特徴とする請求項１１に記載の光コネクタ。
  13. 前記光フィルタは、前記光ファイバと受光素子とにわたって斜めに配置されることを特徴とする請求項１１に記載の光コネクタ。
  14. 前記光フィルタは、前記光ファイバの端部に支持される第１支持ポイントと、前記基底面上に支持される第２支持ポイントとを有することを特徴とする請求項１３に記載の光コネクタ。
  15. 前記発光素子からの第３光路上に配置される検出素子と、
    前記発光素子と検出素子との間に配置された反射板と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  16. 前記検出素子は、前記受光素子と共に前記基底面上に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の光コネクタ。
  17. 前記基底面上には、前記検出素子を自動的に整列させるための第４ガイド壁が形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の光コネクタ。
  18. 前記発光素子及び検出素子は、反射板の下部に共に配置され、異なるレベルで離隔されることを特徴とする請求項１５に記載の光コネクタ。
  19. 前記第１支持面上には、前記発光素子を第１レベルよりも高いレベルで支持するための第１ポリマー層が形成されることを特徴とする請求項１８に記載の光コネクタ。
  20. 前記反射板は、前記発光素子と検出素子とにわたって斜めに配置されることを特徴とする請求項１９に記載の光コネクタ。
  21. 前記ＯＳＡ基板には、前記反射板の端部を位置固定するための係止突起ブロックが形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の光コネクタ。
  22. 前記係止突起ブロックの上面は、前記第１レベルの高さに形成されることを特徴とする請求項２１に記載の光コネクタ。
  23. 前記反射板は、前記発光素子に支持される第１支持ポイントと、前記基底面上に支持される第２支持ポイントと、前記係止突起ブロックに支持される第３支持ポイントとを有することを特徴とする請求項２１に記載の光コネクタ。
  24. 前記ＯＳＡ基板は、前記基底面と第１及び第２支持面とを連結する第１及び第２側面を含み、
    前記第２側面は、前記基底面上で、前記基底面と対向するように急傾斜したオーバーハング構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  25. 前記発光素子からの第３光路上に配置される検出素子と、
    前記発光素子と検出素子との間に配置された反射板と、をさらに含み、
    前記基底面上には、前記受光素子及び検出素子を自動的に整列させるための第３及び第４ガイド壁が、前記ＯＳＡ基板に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
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