KR100279755B1 - 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법 - Google Patents

다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100279755B1
KR100279755B1 KR1019980022958A KR19980022958A KR100279755B1 KR 100279755 B1 KR100279755 B1 KR 100279755B1 KR 1019980022958 A KR1019980022958 A KR 1019980022958A KR 19980022958 A KR19980022958 A KR 19980022958A KR 100279755 B1 KR100279755 B1 KR 100279755B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
optical
optical fiber
module
displacement
Prior art date
Application number
KR1019980022958A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000002285A (ko
Inventor
강승구
송민규
이희태
Original Assignee
정선종
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정선종, 한국전자통신연구원 filed Critical 정선종
Priority to KR1019980022958A priority Critical patent/KR100279755B1/ko
Priority to US09/177,480 priority patent/US6087621A/en
Priority to JP10308895A priority patent/JP2987587B1/ja
Publication of KR20000002285A publication Critical patent/KR20000002285A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100279755B1 publication Critical patent/KR100279755B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4237—Welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/22—Spot welding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4226—Positioning means for moving the elements into alignment, e.g. alignment screws, deformation of the mount

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 레이저 용접을 이용하여 다채널 광소자 모듈 제작시 발생하는 정렬의 흐트러짐을 보정하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법에 관한 것이다.
광정렬 보정방법으로 종래의 기계적인 힘을 가해서 보정하는 방법은 서브미크론의 정렬도를 따지는 본 광모듈에 있어서 문제가 있을 뿐만 아니라, 보정 시에 용접부위에 기계적인 응력이 잔존하기 때문에 모듈의 사용 환경에 따라 잔류응력이 작용하여 모듈에 대한 신뢰성이 없어지게 되고, 더욱이 다채널 광소자 모듈 제작에 반드시 필요한 z축을 중심으로 하는 회전방향(Rz)으로는 보정이 불가능한 치명적인 문제점이 있었다. 본 발명은, 다채널 광소자 모듈 제작과정 중 부품 간의 조립고정을 위한 레이저 용접 후의 변위를 보정하는 보정방법에 있어서, 상기 광섬유 어레이를 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐 만 아니라 각 축에 대한 회전(Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직여 상기 모든 방향에 대한 광정렬을 보정하기 위하여, 용접부의 수축효과를 이용한 레이저 용접으로써 변위를 보정하도록 하는 레이저 보정(laser hammering)방법으로서, 지금까지의 선행기술에서는 불가능했던 다채널 광소자 모듈에 대한 레이저 용접 후의 변위를 모든 방향에 걸쳐 완벽하게 보정할 수 있도록 하고 어떠한 방향의 변위라도 보정할수 있어서, 초기 광결합 효율을 얻을 수 있도록 하는 정교하고 신뢰성 있는 다채널 광소자 모듈을 얻을 수 있도록 하는 기술이다.

Description

다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법
본 발명은 광소자 모듈 제작시 발생하는 정렬의 변위를 보정하는 광소자 모듈의 광정렬 보정방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 레이저 용접을 이용하여 다채널의 광신호 입/출력단을 갖는 모듈 제작시 발생하는 정렬의 흐트러짐을 보정하여 각 채널의 신호가 초기의 정렬상태를 최대한 유지하도록 하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법에 관한 고안이다.
일반적으로 다채널 광소자와 광섬유간의 정렬을 위해서는 집적도를 고려하여 렌즈를 사용할 수 없으므로 각각의 피복 직경이 250 마이크로미터인 테이퍼드 광섬유를 어레이로 제작하여 사용하며 광결합 효율을 증가시킬 수 있는 구조 설계가 요구되고, 이 경우 소자와 다채널 광섬유간의 허용 오차는 광축방향(z)으로 수 미크론 정도이나, 광축에 수직인 방향(x, y)으로는 1마이크로미터만 벗어나더라도 최적 정렬 광결합 효율에 비해 50% 이하로 떨어지게 되므로 매우 정교하고 안정된 광정렬 및 부품 고정기술이 요구된다. 특히 다채널 광소자 정렬을 위해서는 광섬유 어레이를 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐 만 아니라 각 축에 대한 회전 (Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직여 모든 방향에 대한 광정렬을 수행해야 한다.
광소자 모듈의 기본 구조는 광소자와 V-홈 기판 위에 조립된 광섬유 어레이로 구성되는 부모듈(submodule)과 완성된 부모듈을 내장하는 모듈 케이스로 구성되어 지는데, 부모듈 내의 광소자와 광섬유 어레이는 최대의 광결합 효율을 가지도록 정렬된 후 레이저 용접법을 사용하여 부품이 조립 고정되고 레이저 용접시에 일어난 변위로 인한 잃어버린 광신호를 최대한 다시 찾도록 보정 한 후 모듈 케이스내에 고정되어진다.
도 5는 이에 따른 종래의 단일채널 광모듈 내부의 광섬유 고정부위에 대한 확대 사시도이다.
단일채널 광모듈 구조는 크게 부모듈(submodule)과 패키지케이스로 구분된다. 부모듈의 구성으로는 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저다이오드(LD)등의 광소자(112)가 세라믹 기판(150) 위에 다이본딩 및 와이어본딩으로 고정되어 부모듈 기판(140)의 위에 위치하며, 광섬유 페룰(110)이 광섬유 지지대(120)를 매개로 하여 부모듈 기판(140) 위에 레이저 용접(161, 162)으로 고정되어 있다.
부모듈 기판(140)중 세라믹 기판(150)이 놓일 부위는 위로 돌출부로(141)되어 광섬유(101)와의 정렬이 용이하도록 설계되어 있으며, 레이저 용접에는 스테인레스 304L 이나 KOVAR가 가장 좋은 재질로 알려져 있으므로 이러한 재질로 용접용 부품이 가공되어 진다.
종래의 기술을 이용하여 단일채널 광모듈을 제작할 때 광소자와 광섬유를 정렬하는 방법 및 고정방법을 설명하면 다음과 같다.
광섬유(101)는 레이저 용접이 가능한 스테인레스 304L이나 KOVAR 재질로 가공된 광섬유 페룰(110)에 삽입되어 있다. 광섬유 페룰(110)을 부모듈 기판(140) 위에 견고하게 고정하기 위하여 광섬유 지지대(120) 사이에 올려놓고 광소자(112)와 수평(x), 수직(y), 축(z)방향에 대하여 능동 정렬을 수행한다. 정렬을 완료한 후 수직(y) 방향을 우선적으로 고정시키기 위하여 광섬유 페룰(110)과 광섬유 지지대(120) 사이에 레이저 용접(161)을 수행한 후, 이를 다시 수평(x) 및 z축 방향으로 능동정렬을 한 후 광섬유 지지대(120)와 부모듈기판(140) 사이를 2차로 레이저 용접(162)으로 고정하여 부모듈을 완성한다. 그러나 레이저 용접시에는 용접부위가 녹았다가 굳으면서 필연적으로 변위(post weld shift)가 발생하게 되어 광결합 효율이 낮아지게 되는데 기존의 통상적인 방법으로는 렌치등으로 광섬유 페룰(110)에 힘을 가하여 광결합 효율이 좋아지도록 변위를 보정한다.
이렇게 변위가 보정된 부모듈은 패키지 케이스 내부에 TEC(Thermo-Electric Cooler)를 비롯하여 각종 주변 부품과 함께 조립되어 진다.
패키지케이스 내부조립이 끝나면 케이스 뚜껑을 덮어 뚜껑의 가장자리를 밀봉(seam sealing)하여 패키지 내부를 외부의 환경으로부터 보호하여 광모듈을 완성한다.
상기한 과정 중에서 광정렬 보정방법으로 종래 사용하고 있는 렌치 등의 도구를 사용하여 기계적인 힘을 가해서 보정하는 방법은 서브미크론의 정렬도를 따지는 본 광모듈 제작방법을 만족시키기 어려울 뿐 아니라, 보정 시에 용접부위에 기계적인 응력이 잔존하기 때문에 완성된 모듈을 실제로 사용하게 될 때에도 모듈의 사용환경에 따라 잔류응력이 작용하여 보정해 놓은 광결합 효율이 천천히 변하게 되므로 모듈에 대한 신뢰성이 없어지게 된다. 더욱이 기존의 구조체를 사용할 경우 다채널 광소자 모듈 제작에 반드시 필요한 z축을 중심으로 하는 회전방향(Rz)으로는 보정이 불가능한 치명적인 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은,
다채널 광소자 모듈 제작과정 중, 광섬유를 정렬하고 고정하는 보정방법에 있어서,
부모듈(submodule)을 제작한 후에 외부에서 기계적인 힘을 가하는 것이 아닌, 레이저빔을 이용하는 레이저 보정공정(hammering 공정)을 통해 레이저 용접시에 부품이 x,y,z의 직선 방향 뿐만 아니라, 이들 축에 대한 회전방향(Rx,Ry,Rz)을 포함하여 어떠한 방향의 변위라도 보정할 수 있도록 하여 초기 광결합 효율을 손쉽게 얻을 수 있도록 하는 정교하고 신뢰성 있는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요부 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요부 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부모듈의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부모듈의 측면도.
도 5는 종래 기술의 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1; 테이퍼드 광섬유 어레이 10; 광섬유 페룰
12; 다채널 광소자 13; V-홈 기판
20; 광섬유 지지대 21; 입설판
22; 바닥판 30; 베이스 플레이트
40; 부모듈기판 41; 돌출부
50; 세라믹기판
61,62,63; 부품 사이의 조립고정 용접부위
71,72,73,74,75,76; 수평(x) 및 축(z)방향 보정용 용접부위
81,82,; 수직(y)방향 보정용 용접부위
91,92,93,94; 축의 회전방향(Rz) 보정용 용접부위
104: 용접 레이저 빔의 출사방향
상기한 목적을 달성하는 본 발명은,
다채널 광소자 모듈 제작과정 중 부품을 레이저 용접방법을 이용하여 고정하였을 때, 레이저 용접 후의 변위로 인하여 잃어버린 광신호를 다시 찾도록 광섬유 어레이의 변위를 보정하는 보정방법에 있어서,
상기 레이저 용접으로 고정된 광섬유 어레이를 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐 만 아니라 각 축에 대한 회전(Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직여 상기 모든 방향에 대한 광정렬을 보정하기 위하여, 레이저 용접부위의 수축효과를 이용하여 변위를 보정하도록 하는 레이저 보정(laser hammering)방법을 특징으로 하는 것이다.
이하 본 발명의 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법에 대한 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 광소자 모듈의 광섬유 정렬부위의 요부 사시도이며, 도 2는 본 발명이 적용된 광소자 모듈의 광섬유 정렬부위의 정면도로서, 광섬유어레이덮개(14)를 무시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이
본 발명의 실시예에 따른 다채널 광소자 모듈은,
다채널 광소자(12)와 다채널용 V-홈 기판(13) 위에 조립된 테이퍼드 광섬유 어레이(1)로 구성되는 부모듈(submodule)과 완성된 부모듈을 내장하는 모듈 케이스로 구성되고, 상기 부모듈의 구성은 레이저다이오드 등의 광소자(12)가 세라믹 기판(50) 위에 다이본딩 및 와이어본딩으로 고정되어 부모듈 기판(40) 위에 위치하며 부모듈 기판에는 베이스 플레이트(30)가 레이저 용접(61)에 의해 고정되고, 상기 베이스 플레이트(30) 위에 광섬유 페룰(10)이 광섬유 지지대(20)를 매개로 하여 테이퍼드 광섬유 어레이(1)가 최대의 광결합 효율을 가지도록 정렬된 후 레이저 용접(62,63)을 사용하여 조립 고정된다.
이때 이미 최적으로 정열되었던 상기 부품들이 용접 후의 변위에 의해 광정렬이 흐트러져 광신호를 잃어버리게 되므로, 잃어버린 광신호를 최대한 다시 찾도록 변위를 보정한 후 모듈 케이스내에 고정된다.
본 발명은, 상기한 다채널 광소자 모듈의 제작과정 중, 레이저 용접시에 잃어버린 광신호를 다시 찾도록 변위를 보정하는 방법에 있어서,
상기 광섬유 어레이를 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐 만 아니라 각 축에 대한 회전(Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직여 상기 모든 방향에 대한 광정렬을 보정하기 위하여, 용접부위의 수축효과를 이용하여 변위를 보정하도록 하는 레이저 보정(laser hammering)방법이다.
이러한 레이저 보정(laser hammering)을 효과적으로 수행하기 위하여,
상기 광섬유 지지대(20)는 바닥판(22)에 광섬유 페룰을 지지하기 위한 소정간격을 두고 양측으로 세워지는 입설판(21)을 구비하되, 상기 입설판(21)의 두께(21a)가 300∼400 마이크로미터 정도로 얇게 형성되어 레이저빔의 조사에 의하여 용이하게 수축되어 변위를 조정할 수 있도록 한다.
본 발명이 적용된 다채널 광소자 모듈을 제작하는 과정을 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
공정 1;
세라믹 기판(50)을 부모듈 기판(40)의 돌출부(41) 상면에 솔더링(soldering)한 후 그 위에 반도체 다채널 광소자(12)를 다이본딩 및 와이어본딩으로 고정시킨다.
공정 2;
레이저 용접기의 하부홀더를 사용하여 부모듈 기판(40)을 잡고, 부모듈 기판 위에 베이스 플레이트(30)를 올려놓은 후 빔당 약 5∼7 Joule되는 YAG 레이저를 사용하여 여섯 곳(61)을 용접한다. 이때 베이스 플레이트(30)를 사용하는 이유는 광소자에서 발생하는 열을 용이하게 외부로 방출하기 위하여 부모듈 기판(40)을 열전도도가 좋은 CuW 재질로 제작하였기 때문으로 CuW가 레이저 용접이 용이하지 않은 재질이어서 그 위에 레이저 용접이 용이한 SUS304L 재질로 제작된 베이스 플레이트(30)를 덧댄 후 테이퍼드 광섬유 어레이(1)가 부착되어진 SUS304L의 광섬유 페룰(10) 및 광섬유 지지대(20)를 용이하게 용접하기 위함이다.
공정 3;
용접(61)이 끝난 베이스 플레이트(30) 위에 광섬유 지지대(20)를 올려놓고, 광섬유어레이(1)가 V-홈 기판(13) 위에 조립된 후 고정되어 있는 스테인레스 304L재질의 광섬유 페룰(10)을 수평(x), 수직(y), 축(z)방향 및 각축에 대한 회전 (Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직일 수 있는 홀더로 잡은 후 모든 방향에 대한 광정렬을 수행한다.
공정 4;
정렬이 끝난 광섬유 어레이(1)를 수직(y) 방향으로 우선적으로 고정시키기 위하여 광섬유 페룰(10)과 광섬유 지지대(20) 사이를 빔당 약 3∼5Joule되는 에너지로 4 곳(62)을 동시에 1차 레이저 용접하여 고정시킨 후, 이를 다시 수평(x) 및 z축 방향으로 미세한 능동정렬을 하여 보정한 후 광섬유 지지대(20)와 베이스 플레이트(30) 사이 4 곳(63)을 동시에 2차로 레이저 용접하여 부모듈을 구성하는 모든 부품의 정렬 및 고정 공정을 마친다.
그러나 상기 레이저 용접시 용접부위가 녹았다가 굳으면서 수축하는 과정 때문에 필연적으로 용접부품 간의 정렬이 초기 정렬상태로부터 어떠한 방향으로든 수 마이크로미터 벗어나게 되므로 부품간의 광결합 효율이 매우 줄어들게 된다. 따라서 이러한 변위에 대한 보정방법으로서 본 발명에서는 레이저빔이 조사된 부위에 부분적으로 물질의 상이 변화하면서 수축되는 성질을 이용한 레이저 보정공정(laser hammering)을 통하여 변위를 보정하게 된다.
이러한 레이저 보정공정에 대한 실시예에 따른 변위 보정방법을 상세히 설명하기로 한다.
1). 수평(x) 방향의 변위에 대한 보정방법
수평(x) 방향은 변위를 보정하기에 가장 쉬운 방향이다. 도 3에서와 같이 광섬유 지지대의 바닥판(22)의 71, 72부위에 추가의 레이저 용접을 수행하면 이 부분이 녹았다가 굳으면서 재질의 상변화에 의해 부피가 수축하면서 커다란 힘으로 부품을 당기게 되므로 수평(x)방향으로의 보정을 가능케 한다. 이때 충분한 보정이 이루어지지 않았을 경우 바로 인접부위에 추가로 용접을 수행하면 원하는 만큼의 보정이 가능하다. 또한 레이저의 세기를 키울 경우 녹았다가 수축하는 부위가 커지므로 보정효과를 더욱 증가시킬 수 있고, 최종적으로 미세한 보정을 할 경우에는 레이저의 세기를 줄일 수 도 있다. 다만 수평(x) 방향으로 평행하게 부품을 움직이려면 부품의 앞부분(72)과 뒷부분(71)을 동시에 레이저 보정(laser hammering)하여야 하며 앞부분이나 뒷부분중 어느 한 곳만 보정할 경우에는 수직(y)축에 대한 회전(Ry)효과를 발생시키게 된다. 따라서 레이저 용접 후에 광소자(12)의 전면과 광섬유 어레이(1)의 전면이 평행하지 않을 경우에는 상기 앞부분(72), 혹은 뒷부분(72) 두 곳 중 어느 한 곳만을 레이저 보정하여 Ry방향의 보정을 수행하면 평행을 되찾을 수 있다.
2). 축(z) 방향의 변위에 대한 보정방법
수평(x) 방향의 변위를 보정하는 방법과 동일하다. 즉 z축의 변위에 대하여 앞 쪽(광소자쪽)으로 광섬유를 움직이려면 도 3에서와 같이 광섬유 지지대의 바닥판(22)의 양측 앞단(73, 74)의 두 곳에 레이저 보정을 수행하면 되고, 반대 방향으로 움직이려면 뒷단(75,76)의 두 곳에 레이저 보정을 수행하면 된다.
이 경우 특히 주의해야할 사항은 테이퍼드 광섬유 어레이(1)를 사용하여 모듈을 제작할 경우 광소자(12)와 광섬유간의 간격이 약 10∼15마이크로미터 정도밖에 되지 않으므로 레이저의 세기를 약하게(약 3Joule/beam)하여 광섬유 어레이(1)가 지나치게 당겨져서 광소자(12)를 건드리는 상황을 방지해야 한다. 이 경우에도 수평(x)방향 보정에서와 마찬가지로 광섬유 지지대의 바닥판의 양측 앞단(73, 74) 중 어느 한 곳만 보정 할 경우에는 y축에 대한 회전(Ry)효과를 발생시키게 된다.
3). 수직(y) 방향의 변위에 대한 보정방법
도 4에 도시된 바와 같이 매우 까다로운 보정방향에 해당된다. 광섬유 지지대(20)의 구조상 x나 z방향에서와 같은 평행이동식 보정(hammering)이 불가능하다. 도 4의 점선 모양은 레이저 용접 후의 변위에 의해서 광소자(12) 보다 광섬유 어레이(1)가 윗 쪽에 위치하게 된 경우를 보여주고 있다. 따라서 실선으로 표시한 바와 같이 광섬유의 앞 부분을 밑으로 내려 광소자(12)와 높이를 일치시키고자 하는 경우에는 광섬유 지지대(20) 입설판(21)의 앞단 중심부위(81)에 보정(hammering)을 수행한다. 이 경우의 효과를 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 얇게 형성된 입설판(21)의 일전(91)에 레이저를 출사시키면 레이저 빔이 맞은 부위가 녹았다가 수축하면서 물질의 부분적인 상변화로 인하여 초기에는 도 2의 점선 부분과 같이 곧은 면이었으나 입설판(21)의 상기 일점(91)에 보정(hammering)을 한 후에는 실선처럼 판이 구부러지기 때문에 수축의 효과를 발생시킨다. 이러한 수축의 효과를 생각하면 도 4에서와 같이 광섬유 지지대 입설판(21)의 앞단 중심부위(81)에 수행한 보정(hammering)으로 인하여 광섬유의 앞부분이 내려오게 된다. 물론 보정(hammering)하는 레이저빔의 세기를 조절하면 수축하는 정도를 조절할 수 있기 때문에 정교하게는 0.1∼0.2 마이크로미터 정도의 미세한 보정이 가능하며, 높이 조절이 충분치 않았을 경우에는 인접부위(82)에 추가의 보정(hammering)을 수행하면 된다. 반대로 광섬유 어레이(1)의 앞부분을 위로 올려서 보정하고자 하는 경우에는 광섬유 지지대(20) 입설판(21) 뒷부분 중간 부위(83)를 보정(hammering)하여 뒷부분을 수축시켜서 상대적으로 앞부분이 위로 올라가도록 보정한다. 이때 반드시 주의해야 할 점은 높이 조절을 위한 보정(hammering)시 도 4의 광섬유 지지대 입설판(21)의 앞단 중심부위(81) 한 점만 보정하는 것이 아니고, 반드시 반대쪽 측면에도 같은 위치에 동시에 보정(hammering)을 하여야 후술하는 z축 방향의 회전 효과 없이 단순히 높이만을 조절할 수 있다.
이 경우에 앞부분을 위로 혹은 아래로 보정하므로 해서 수평(x)축에 대한 회전(Rx)효과가 발생하므로 광섬유 어레이가 광소자와 일직선(평행)으로 위치하지 않게 될 수 있는데 이로 인한 광결합 효율의 변화는 극히 미미하므로 전혀 문제가 되지 않는다.
4). z축에 대한 회전(Rz) 방향으로의 보정 방법
다채널 광섬유 제작시 가장 어렵고, 중요한 공정에 해당된다. 통상 광섬유(1) 고정을 위해서 광섬유 지지대(20)를 레이저 용접한 경우에는 도 2의 점선모양과 같이 필연적으로 z축에 대한 회전방향(Rz)으로의 변위가 발생하게 된다. 다채널 광소자 모듈의 경우에는 각 채널마다 비슷하고 균일한 광결합 효율을 유지하여야 하는데 Rz방향에 대한 변위때문에 광소자와 광섬유쌍이 평행상태에서 벗어나 있으므로 모든 채널이 최적의 정렬상태를 유지할 수 없게 된다. 이러한 Rz방향의 변위는 매우 정밀한 보정을 필요로 하므로 기존의 기계적인 보정 방법으로는 불가능하다. 따라서 이제까지 근본적으로 레이저 용접에 의한 다채널 광모듈 제작에 한계를 유발하는 요인이었다. 도 1 및 도 2에서와 같은 Rz방향에 대한 보정을 위해서 광섬유 지지대(20)의 입설판(21) 중간부위를 91 및 92 두 곳에서 동시에 보정(hammering)을 수행한다. 이 경우에도 전술한 3)항에서 설명한 바와 같이 91 및 92를 동시에 보정(hammering)하여야 광섬유 끝면에 대한 높이 변화 없이 순수한 Rz 방향의 회전 효과를 낼 수 있다. 회전이 불충분할 경우에는 인접한 곳(93 및 94)에 추가의 보정(hammering)을 수행할 수도 있다.
적절한 회전이 이루어진 후 추가로 상기한 1)항 및 3)항에서와 같은 x, y축에 대한 보정을 수행하면 모든 방향에 대한 보정이 수행된 부모듈이 완성된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 다채널 광소자 모듈의 광정렬을 위해서, 광섬유 어레이를 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐 만 아니라 각 축에 대한 회전 (Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직여 모든 방향에 대한 광정렬을 수행할 수 있도록 할 뿐 아니라, 지금까지의 선행기술에서는 불가능했던 다채널 광소자 모듈에 대한 레이저 용접 후의 변위를 모든 방향에 걸쳐 완벽하게 보정할 수 있도록 한다.
특히 종래의 방법에서와 같이 기계적인 힘을 가해서 보정하는 경우, 용접부위에 기계적인 응력이 잔존하기 때문에 완성된 모듈을 실제로 사용하게 될 때에도 모듈의 사용 환경에 따라 잔류응력이 작용하므로 보정해 놓은 광결합 효율에 대한 신뢰성이 없어지게 되고, 더욱이 기존의 구조체를 사용할 경우 x, y, z 방향으로 기계적인 보정은 가능할 수 도 있으나, z축을 중심으로 한 회전방향(Rz)으로는 보정이 불가능한 치명적인 문제점이 있는데 반하여,
본 발명에서는 다채널 광소자 부모듈을 제작한 후에 외부에서 기계적인 힘을 가하는 것이 아니고, 단지 레이저빔을 이용하는 레이저 보정(laser hammering)공정을 통해 어떠한 방향의 변위라도 보정할 수 있어서, 초기 광결합 효율을 얻을 수 있도록 하는 정교하고 신뢰성 있는 다채널 광소자 모듈을 얻을 수 있도록 한다.
따라서 지금까지의 레이저 용접 기술로는 구현이 어려웠던 다채널 광모듈을 균일한 양질의 제품으로 제작할 수 있을 뿐 아니라 레이저 보정을 통하여 다채널 광소자 광모듈의 불량률을 최소화하도록 하는 경제적이고 유용한 기술이다.

Claims (5)

  1. 다채널 광소자 모듈 제작과정 중 부품을 레이저 용접법을 이용하여 고정하였을 때 레이저 용접 후의 변위로 인하여 잃어버린 광신호를 다시 찾도록 광섬유 어레이의 변위를 보정하는 보정방법에 있어서,
    상기 레이저 용접으로 고정된 광섬유 어레이를 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐만 아니라 각 축에 대한 회전(Rx, Ry, Rz) 방향으로 움직여 상기 모든 방향에 대한 광정렬을 수행할 수 있고, 레이저 용접부위의 수축효과를 이용하여 상기 모든 방향에 대한 변위를 자유로이 보정하도록 하는 레이저 보정(laser hammering)방법을 특징으로 하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 보정공정이 효과적으로 이루어지도록 하기 위하여, 바닥판(22)에 소정간격을 두고 양측으로 세워지는 입설판(21)을 구비하되, 상기 입설판(21)의 두께가 300∼400 마이크로미터 정도로 얇게 형성되는 광섬유 지지대(20)에 광섬유 페룰(10)이 레이저 용접으로 지지/고정되도록 함을 특징으로 하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    광섬유 어레이에 대한 레이저 용접 후의 수평(x), 수직(y), 축(z) 방향 뿐 만 아니라 각 축에 대한 회전(Rx, Ry, Rz) 방향의 변위를 보정하기 위하여 부품간의 결합 부위에 추가의 레이저빔을 조사하여 부품을 수축시켜 변위를 보정하도록 하는 레이저 보정(laser hammering)공정을 포함함을 특징으로 하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법.
  4. 제 1항 및 제 2항에 있어서,
    상기 광섬유 지지대에 양측으로 형성된 입설판의 중간부위에 레이저를 조사시키면 레이저빔이 맞은 부위가 녹았다가 수축하면서 물질의 부분적인 상 변화로 인하여 상기 입설판이 구부러지기 때문에 수축의 효과를 발생시키는 현상을 이용하여,
    광섬유의 앞부분을 하향시키고자 하는 경우에는, 상기 양측 입설판의 앞단 중심부위에서 레이저 보정(laser hammering)을 수행하고,
    광섬유의 앞부분을 상향시키고자 하는 경우에는, 상기 양측 입설판의 후단 중심부위를 레이저 보정(laser hammering)하여 뒷부분을 수축시켜서 상대적으로 앞부분이 올라가도록 보정하는 높이(y) 방향으로의 비평행 이동식 레이저 보정(laser hammering)공정이 포함됨을 특징으로 하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유 지지대에 양측으로 형성된 입설판중 어느 일측의 입설판 중간부위의 전후 양단 두곳에 동시에 레이저 보정(laser hammering)을 수행하여 수축효과에 의해서 광섬유쌍이 평행으로 회전하게 하는 Rz 방향에 대한 평행 이동식 레이저 보정(laser hammering)공정을 포함함을 특징으로 하는 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법.
KR1019980022958A 1998-06-18 1998-06-18 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법 KR100279755B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980022958A KR100279755B1 (ko) 1998-06-18 1998-06-18 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법
US09/177,480 US6087621A (en) 1998-06-18 1998-10-23 Method for laser hammering a multi-channel optoelectronic device module
JP10308895A JP2987587B1 (ja) 1998-06-18 1998-10-29 多チャンネル光素子モジュールの光整列補正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980022958A KR100279755B1 (ko) 1998-06-18 1998-06-18 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000002285A KR20000002285A (ko) 2000-01-15
KR100279755B1 true KR100279755B1 (ko) 2001-02-01

Family

ID=19539945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980022958A KR100279755B1 (ko) 1998-06-18 1998-06-18 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6087621A (ko)
JP (1) JP2987587B1 (ko)
KR (1) KR100279755B1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218641B1 (en) * 1998-04-22 2001-04-17 Lucent Technologies, Inc. Method for compensating stress induced in an optical component
US6516130B1 (en) * 1998-12-30 2003-02-04 Newport Corporation Clip that aligns a fiber optic cable with a laser diode within a fiber optic module
US6511035B1 (en) 1999-08-03 2003-01-28 Newport Corporation Active vibration isolation systems with nonlinear compensation to account for actuator saturation
AU2001255004A1 (en) * 2000-05-13 2001-11-26 Tyco Electronics Amp Gmbh Locating apparatus for laser welding an optical waveguide to a ferrule of synthetic material
JP2002107586A (ja) * 2000-07-25 2002-04-10 Furukawa Electric Co Ltd:The フェルール固定モジュール
JP3650591B2 (ja) * 2000-08-21 2005-05-18 古河電気工業株式会社 光結合モジュールの光軸修正方法
US20020119332A1 (en) * 2000-10-13 2002-08-29 Navrit Singh Alignment and packaging methods and apparatus for optoelectronic, micro-electro mechanical systems, and optical devices
US20040264870A1 (en) * 2002-08-20 2004-12-30 Skunes Timothy A. Optical alignment mount with height adjustment
US20040066514A1 (en) * 2002-10-08 2004-04-08 Kardos Victor J. Upper compliant tooling
US7044648B1 (en) * 2003-01-10 2006-05-16 Avanex Corporation Method and apparatus for a fiber optic housing and aligning device
US8231098B2 (en) 2004-12-07 2012-07-31 Newport Corporation Methods and devices for active vibration damping of an optical structure
KR100813353B1 (ko) * 2006-03-14 2008-03-12 엘에스전선 주식회사 광폭 방향의 중량편차 저감을 위한 금속박막 제박기
KR100827609B1 (ko) * 2007-02-27 2008-05-07 주식회사 피엔씨 인쇄용 침전식 알루미늄판 연마방법
JP2009075343A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Anritsu Corp 光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュール
DE102012212718B3 (de) * 2012-06-28 2013-08-29 Rofin-Baasel Lasertech Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Auftrennen eines in Längsrichtung ausgedehnten zylindrischen Werkstückes
US9477036B2 (en) * 2014-05-21 2016-10-25 Teraxion Inc. Post-assembly wavelength-tuning method for an optical fiber filter

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4714315A (en) * 1984-10-24 1987-12-22 Siemens Aktiengesellschaft Method for connecting elements of optical communication technology to one another or to elements of releasable plug connections
JPS63208008A (ja) * 1987-02-25 1988-08-29 Toshiba Corp 光通信用フアイバモジユ−ルの組立方法及びその装置
US5222170A (en) * 1987-04-03 1993-06-22 Bt&D Technologies Ltd. Optical fiber device fabrication
US4747657A (en) * 1987-06-15 1988-05-31 American Telephone And Telegraph Company Achieving improved radial alignment in an optical package
US4838639A (en) * 1987-11-02 1989-06-13 Dukane Corporation Method and apparatus for orienting a fiber optic member
JPH0560950A (ja) * 1991-09-02 1993-03-12 Hitachi Cable Ltd 光源装置
DE4494299C1 (de) * 1993-06-17 2001-07-05 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Kontaktierung eines Kontaktelements
US5367140A (en) * 1993-12-27 1994-11-22 At&T Bell Laboratories Method for laser welding of optical packages
JP3256918B2 (ja) * 1994-01-28 2002-02-18 古河電気工業株式会社 光学部品の溶接固定装置
KR0171374B1 (ko) * 1995-11-17 1999-05-01 양승택 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법
US5619609A (en) * 1996-02-02 1997-04-08 E-Tek Dynamics, Inc. Fiberoptic support clip

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000019363A (ja) 2000-01-21
KR20000002285A (ko) 2000-01-15
US6087621A (en) 2000-07-11
JP2987587B1 (ja) 1999-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100279755B1 (ko) 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법
US6709169B2 (en) Thermally and mechanically stable low-cost high thermal conductivity structure for single-mode fiber coupling to laser diode
US7614801B2 (en) Optical axis adjusting method, optical module producing method, optical axis adjusting apparatus, and optical module
CN103364895B (zh) 光学装置及其制造方法
US5033052A (en) Optical semiconductor device and production method thereof
US20170371113A1 (en) Optical axis alignment method, optical axis alignment apparatus and method for manufacturing optical device
US6181855B1 (en) Optical and/or electro-optical connection having electromagnetic radiation-produced welds
US20020126965A1 (en) Semiconductor laser module and method for optically coupling laser light and optical fiber
US6603093B2 (en) Method for alignment of optical components using laser welding
WO1988007692A1 (en) Optical fibre device fabrication
JP2008233706A (ja) レーザモジュールの組立方法および装置
JP4676101B2 (ja) 半導体レーザモジュールの製造方法
JP2005515621A (ja) レーザ光源の前に光学部品を配置するための保持装置、およびそのようなシステム、ならびに、このようなシステムを製造するための方法
JP4223491B2 (ja) 光ファイバ固定部材及びその製造方法並びに光モジュール及びその製造方法
US6996313B1 (en) Laser component system assembly
JP2003057496A (ja) 調芯固定方法および調芯固定装置
JP2571588Y2 (ja) 半導体レーザモジュール
KR100466378B1 (ko) 광통신 모듈 제조과정에서의 광학소자와 광섬유 정렬 방법
JPH02161406A (ja) 半導体レーザ・光ファイバ結合装置
JPS63161408A (ja) 光通信用フアイバモジユ−ルの製造方法
JPS63161410A (ja) 光通信用フアイバモジユ−ルの組立て治具装置
JP2003004989A (ja) 半導体レーザモジュール
JP2003066267A (ja) ファイバコリメータ、その製法、その製造装置、その製作用の制御プログラム、及びコリメータアレイ
JP2003124887A (ja) 光トランシーバ用送受信モジュール
JPH08153929A (ja) 半導体レーザ装置とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071024

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee