KR100299123B1 - Packaging apparatus and arraying method of optical axis for semiconductor laser diode - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A packaging device of a semiconductor laser diode for optical communication and a method for aligning optical axis are provided to enhance optical coupling efficiency by aligning easily a laser diode and an optical axis. CONSTITUTION: A package housing(201) has an internal space formed on a table(215). A package housing loading portion(210) is adhered on a heating portion(213) in order to fix the package housing(201). A laser emission portion(208) is coupled with one side of the package housing(201). An adhesive material(211) is formed between a thermoelectric cooler(203) and a bottom face of the package housing(201). The thermoelectric cooler(203) is adhered to a bottom face of an inside of the package housing(201). A heat sink(204) is adhered on the thermoelectric cooler(203). A sub carrier(202b) is adhered on the heat sink(204). The laser diode(202) is adhered on the sub mount(202a). A lens(205) is located between the laser diode(202) and the laser emission portion(208). A sun module(207) is fixed to a location control portion(209). A probe(212) is connected with an anode and a cathode of the laser diode(202). An external alignment observation portion(214) has a lens portion(214a).

Description

광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치 및 광축 정렬방법{Packaging apparatus and arraying method of optical axis for semiconductor laser diode}Packaging apparatus and arraying method of optical axis for semiconductor laser diode

본 발명은 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치 및 그 정렬방법에 관한 것으로서, 상세하게는 고속의 광통신용 반도체 레이저 다이오드 모듈의 패키징시 레이저 다이오드 및 광축 정렬을 용이하게 하고, 광결합 효율을 높이는 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치 및 그 정렬방법에 관한 것이다.The present invention relates to a packaging device for a semiconductor laser diode for optical communication and an alignment method thereof, and more particularly, for optical communication that facilitates alignment of a laser diode and an optical axis when packaging a semiconductor laser diode module for high speed optical communication, and improves optical coupling efficiency. A packaging device for a semiconductor laser diode and an alignment method thereof.

일반적으로 광통신용 반도체 레이저 다이오드 모듈은 광신호가 발생되는 레이저 다이오드와 이 광신호를 외부로 전달하는 광섬유(optical fiber), 그리고 이 두 부재간의 광결합 효율을 크게 하기 위한 렌즈등으로 구성되어 패키징된다.In general, a semiconductor laser diode module for optical communication is packaged with a laser diode for generating an optical signal, an optical fiber for transmitting the optical signal to the outside, and a lens for increasing optical coupling efficiency between the two members.

종래에는 광축을 정렬하는 방법으로서, 레이저 다이오드와 렌즈와의 정렬은 기계적으로 수행되나, 렌즈를 제외한 레이저 다이오드 서브모듈(submodule) 부분 또는 렌즈를 포함한 서브모듈 부분의 광축 정렬은 수동으로 밖에 이루어지지 못하고 있다. 여기서, 광축이라 함은 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저광의 진행방향의 축을 말한다.Conventionally, as a method of aligning the optical axis, alignment between the laser diode and the lens is mechanically performed, but alignment of the optical axis of the laser diode submodule portion except the lens or the submodule portion including the lens is performed only manually. have. Here, the optical axis refers to the axis of the traveling direction of the laser light emitted from the laser diode.

도 1은 종래의 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치를 나타내는 개략적 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a packaging apparatus of a conventional semiconductor laser diode for optical communication.

도시된 바와 같이, 종래의 광통신용 반도체 레이저 다이오드 패키징 장치의 구조는 다음과 같다.As shown, the structure of a conventional semiconductor laser diode packaging device for optical communication is as follows.

패키지 하우징(101) 내부에, 레이저 다이오드 서브모듈(107)로서, 패키지 하우징(101)의 일측 상면에 열전냉각소자(thermolelectric cooler: 미도시)가 부착되고, 열전냉각소자의 상면에 히트싱크(heat sink: 104)가 부착된다. 히트싱크(104)의 상면에 서브 캐리어(subcarrier: 미도시)가 부착되고, 서브캐리어의 상면에는 레이저광을 방출하는 레이저 다이오드(102)가 부착된 서브마운트(submount: 102a)가 부착된다. 그리고, 패키지 하우징(101)의 일측면과 레이저 다이오드(102)의 사이에 레이저광이 통하도록 렌즈(105)가 구비된다. 또한, 렌즈(105)를 통해 출사되는 레이저광을 전달하도록 패키지 하우징(101)의 일측면에 마련된 레이저광 출사부(108)의 주위에 광섬유(optical fiber: 106)가 설치된다.Inside the package housing 101, as a laser diode submodule 107, a thermoelectric cooler (not shown) is attached to an upper surface of one side of the package housing 101, and a heat sink is disposed on the upper surface of the thermoelectric cooling element. sink 104 is attached. A subcarrier (not shown) is attached to an upper surface of the heat sink 104, and a submount 102a is attached to an upper surface of the subcarrier to which a laser diode 102 that emits laser light is attached. In addition, a lens 105 is provided to allow laser light to pass between the one side surface of the package housing 101 and the laser diode 102. In addition, an optical fiber 106 is installed around the laser light output unit 108 provided on one side of the package housing 101 to transmit the laser light emitted through the lens 105.

이와 같은 구조에서 종래의 광통신용 반도체 레이저 다이오드 패키징 장치로 레이저 다이오드(102)와 렌즈(105)를 광축에 정렬시키는 방법은, 서브모듈(107)을 부착할 때, 현미경 등을 통해서 수동으로 레이저 다이오드 서브모듈(107)의 방향 및 위치를 결정하므로 패키지 하우징(101)의 종단면에서의 빛의 위치가 중앙이거나, 평행광으로 위치했는지는 결국, 렌즈(105), 광섬유(106)를 정렬하여 레이저 웰딩 등에 의한 정렬 이전에만 확인할 수 있다.In such a structure, a method of aligning the laser diode 102 and the lens 105 with the optical axis by a conventional semiconductor laser diode packaging device for optical communication is performed by manually attaching the laser diode through a microscope or the like when the submodule 107 is attached. Since the direction and position of the sub-module 107 are determined, whether the position of the light in the longitudinal cross section of the package housing 101 is centered or positioned in parallel light will eventually align the lens 105 and the optical fiber 106 to laser welding. You can only check before sorting by

또한, 레이저 다이오드 서브모듈(107)의 위치가 패키지 하우징(101) 상에 부착될 때, 실제 빛의 경로나 위치를 확인하지 않고 외형상의 위치만 확인하므로, 여기에 광섬유(106)를 정렬해 보면 광섬유(106)와 패키지 하우징(101) 종단면이 중앙에서 위치변위와 소정의 각도를 두고 고정된다. 이러한 방법으로 정렬되면 평행광에 의한 광축 정렬에 비해 광축 정렬의 시간이 상당히 소요되며, 광섬유(106)의 고정시, 레이저 다이오드 서브모듈(107)의 위치 및 각도 변위가 패키지 하우징(101) 종단에서 정렬이 불가능하게 될 경우, 분해하여 정렬함으로써, 이에 따른 고가의 부품들을 소모하는 문제점이 있다.In addition, when the position of the laser diode submodule 107 is attached to the package housing 101, since only the external position is checked without checking the path or position of the actual light, the optical fiber 106 is aligned here. The optical fiber 106 and the package housing 101 longitudinal section are fixed at a predetermined angle with the position displacement at the center. Alignment in this manner takes much time for the alignment of the optical axis compared to the alignment of the optical axis by parallel light, and when the optical fiber 106 is fixed, the position and angular displacement of the laser diode submodule 107 is at the end of the package housing 101. When the alignment is impossible, there is a problem of disassembling and aligning, thereby consuming expensive components.

상기와 같은 문제점을 개선하고자 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치 및 그 정렬방법은 고속의 광통신용 레이저 다이오드 모듈의 패키징시 레이저 다이오드 및 광축 정렬을 용이하게 하고, 광결합 효율을 높이는 점에 그 목적이 있다.The packaging device and the alignment method of the semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention to improve the problems as described above facilitates the alignment of the laser diode and the optical axis when packaging the laser diode module for high speed optical communication, and improves the optical coupling efficiency Has its purpose.

도 1은 종래의 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬을 나타내는 개략적 단면도,1 is a schematic cross-sectional view showing an optical axis alignment of a conventional semiconductor laser diode for optical communication;

도 2는 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치를 나타내는 개략적 단면도,2 is a schematic cross-sectional view showing a packaging device for a semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention;

도 3은 도 2의 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치에 의한 광축 정렬을 나타내는 개략적 단면도,3 is a schematic cross-sectional view showing the optical axis alignment by the packaging device of the semiconductor laser diode for optical communication of FIG.

그리고 도 4는 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an optical axis alignment method of the semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

101,201,301... 패키지 하우징 102,202,302... 레이저 다이오드101,201,301 ... Package Housing 102,202,302 ... Laser Diode

102a,202a,302a... 서브마운트(submount)102a, 202a, 302a ... submount

202b... 서브캐리어(subcarrier)202b ... subcarrier

203... 열전냉각소자(thermolelectric cooler)203 ... thermoelectric cooler

104,204,304... 히트싱크(heat sink)104,204,304 ... heat sink

105,205,305... 렌즈 106,306... 광섬유(optical fiber)105,205,305 ... Lens 106,306 ... optical fiber

107,207,307... 서브모듈 108,208,308... 레이저광 출사부107,207,307 ... Submodule 108,208,308 ... Laser light exit part

209... 위치조정부 210... 패키지 하우징 정착부209 ... positioning unit 210 ... package housing fixing unit

211... 접착물 212... 탐침211 ... Adhesives 212 ... Probes

213... 가열장치 214... 외부정렬관찰부213 ... Heater 214 ... External alignment observation

214a... 렌즈부 215... 테이블214a ... Lens section 215 ... Table

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치는, 레이저광 출사부를 갖는 패키지 하우징의 내부에 설치된 레이저 다이오드 및 렌즈를 구비하는 서브모듈을 상기 레이저광 출사부의 광축에 정렬하기 위한 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치에 있어서, 광 테이블; 상기 테이블 상의 일측에 마련되는 가열장치; 상기 가열장치 위에 설치되는 것으로 고정 대상인 상기 서브모듈을 구비하는 상기 패키지 하우징을 고정하는패키지 하우징 장착부; 상기 패키지 하우징 정착부의 상방에 마련되어 상기 패키지 하우징 내에 위치한 상기 서브모듈의 위치 및 각도를 보정할 수 있도록 적어도 하나의 구동부와 그 구동부를 제어할 수 있는 제어기를 구비하여 된 위치조정부; 상기 테이블의 타측 상에 일정 높이로 마련되며, 상기 패키지 하우징의 레이저광 출사부에 대향되게 설치되는 렌즈부를 갖는 외부정렬관찰부; 및 상기 레이저다이오드에서 레이저광이 출사되도록 그 레이저다이오드의 음.양극에 연결되어 전류를 인가하는 탐침;을 포함하며, 상기 레이저 다이오드로부터 출사되어 상기 서브모듈의 렌즈와 레이저광 출사부를 투과한 레이저광을 상기 외부정렬관찰부로 관찰하고, 서브모듈의 렌즈 종단면과 레이저광 출사부에서 방출되는 레이저광의 동심도가 일치되도록 상기 위치조정부를 구동시켜 서브모듈의 위치 및 각도를 보정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a packaging device for a semiconductor laser diode for an optical communication according to the present invention includes a sub-module having a laser diode and a lens installed in a package housing having a laser light output unit, on the optical axis of the laser light output unit. A packaging device for a semiconductor laser diode for optical communication for alignment, comprising: an optical table; A heating device provided on one side of the table; A package housing mounting part which is installed on the heating device to fix the package housing including the sub module to be fixed; A position adjusting unit provided above the package housing fixing unit, the position adjusting unit including at least one driving unit and a controller for controlling the driving unit so as to correct the position and angle of the sub-module located in the package housing; An external alignment observation unit provided at a predetermined height on the other side of the table and having a lens unit disposed to face the laser light output unit of the package housing; And a probe connected to a negative electrode and a positive electrode of the laser diode to apply a current so that the laser light is emitted from the laser diode. The laser light emitted from the laser diode and transmitted through the lens and the laser light output part of the submodule. It is observed by the external alignment observation unit, by driving the position adjuster so that the concentricity of the lens longitudinal section of the sub-module and the laser light emitted from the laser light emitting unit is characterized in that for correcting the position and angle of the sub-module.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축정렬방법은 레이저광 출사부를 갖는 패키지 하우징의 내부에 설치된 레이저 다이오드 및 렌즈를 구비하는 서브모듈을 상기 레이저광 출사부의 광축에 정렬하기 위한 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬방법에 있어서, 탐침에 의해 전류가 인가되어 상기 레이저 다이오드로부터 상기 레이저광 출사부를 통과하여 출사되는 레이저광을 관찰하는 광 관찰단계; 상기 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저광의 광축에 서브모듈을 정렬시키는 구동단계; 및 상기 광축에 정렬된 상기 서브모듈을 상기 패키지 하우징의 바닥면에 고착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, an optical axis alignment method of a semiconductor laser diode for an optical communication according to the present invention includes a sub-module having a laser diode and a lens installed in a package housing having a laser light emitting unit. An optical axis alignment method of a semiconductor laser diode for optical communication for aligning with an optical axis, comprising: a light observation step of observing a laser beam that is applied by a probe and passes through the laser light emitting portion from the laser diode; A driving step of aligning the submodules with an optical axis of the laser light emitted from the laser diode; And fixing the sub module aligned with the optical axis to the bottom surface of the package housing.

이하, 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치를 나타내는 개략적 단면도이고, 도 3은 도 2의 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치에 의한 광축 정렬을 나타내는 개략적 단면도이다.Hereinafter, a packaging device for a semiconductor laser diode for an optical communication according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a schematic cross-sectional view showing a packaging device of a semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention, Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing the alignment of the optical axis by the packaging device of the semiconductor laser diode for optical communication of FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치는, 테이블(215) 위에 내부 공간이 형성되어진 패키지 하우징(201)을 고정시키기 위한 패키지 하우징 정착부(210)가 가열장치(213) 상부에 부착되고, 레이저광의 출사방향에 수직한 면인 패키지 하우징(201)의 일측면에 레이저광 출사부(208)가 결합되어 있다.As shown in FIG. 2, in the packaging apparatus of the semiconductor laser diode for optical communication of the present invention, the package housing fixing unit 210 for fixing the package housing 201 having an internal space formed on the table 215 is heated. The laser light emitting portion 208 is attached to one side of the package housing 201, which is attached to the upper portion and is a surface perpendicular to the emission direction of the laser light.

그리고, 열전냉각소자(thermolelectric cooler: 203)와 패키지 하우징(201) 바닥면의 사이에는 접착물(211)이 마련된다.The adhesive 211 is provided between the thermoelectric cooler 203 and the bottom surface of the package housing 201.

여기서, 열전냉각소자(203)는 패키지 하우징(201)의 내부 바닥면에 부착되고, 히트싱크(heat sink: 204)는 열전냉각소자(203) 위에 부착되며, 서브캐리어(subcarrier: 202b)는 히트싱크(204) 상면에 부착된다. 또한, 레이저 다이오드(202)는 서브캐리어(202b) 위의 서브마운트(submount: 202a) 상부에 부착되고, 렌즈(205)는 레이저 다이오드(202)에서 레이저광이 출사되는 방향으로 레이저 다이오드(202)와 레이저광 출사부(208) 사이에 위치하여 히트싱크(204) 상면에 부착된다.Here, the thermoelectric cooling element 203 is attached to the inner bottom surface of the package housing 201, a heat sink 204 is attached to the thermoelectric cooling element 203, the subcarrier (202b) is a heat It is attached to the top surface of the sink 204. In addition, the laser diode 202 is attached to the upper portion of the submount (202a) on the subcarrier (202b), the lens 205 is the laser diode 202 in the direction in which the laser light is emitted from the laser diode (202) And the laser beam output unit 208 are attached to the upper surface of the heat sink 204.

그리고, 전술한 바와 같은 히트싱크(204), 열전냉각소자(203),서브캐리어(202b), 서브마운트(202a)), 레이저 다이오드(202) 및 렌즈(205)를 포함하는 서브모듈(207)은 위치조정부(209)와 고정되고, 참조부호 212의 탐침은 레이저 다이오드(202)에서 레이저광이 출사되도록 전류를 인가하기 위해 레이저 다이오드(202)의 음·양극에 연결된다. 외부정렬관찰부(214)는 레이저 다이오드(202)에서 출사되는 레이저광이 레이저광 출사부(208)를 통과하여 감시되도록 패키지 하우징(201) 외부에서 상기 레이저광 출사부(208)에 대향되게 설치되는 렌즈부(214a)를 구비하여 마련된다.The submodule 207 includes the heat sink 204, the thermoelectric cooling element 203, the subcarrier 202b, the submount 202a, the laser diode 202, and the lens 205 as described above. Is fixed to the positioning unit 209, and the probe 212 is connected to the negative and positive poles of the laser diode 202 to apply a current so that the laser light is emitted from the laser diode 202. The external alignment observation unit 214 is installed to face the laser light output unit 208 outside the package housing 201 so that the laser light emitted from the laser diode 202 is monitored through the laser light output unit 208. It is provided with the lens part 214a.

이러한 구조에 있어서, 본 발명의 광통신용 반도체 레이저 다이오드 패키징 장치의 동작은 다음과 같다.In this structure, the operation of the semiconductor laser diode packaging device for optical communication of the present invention is as follows.

패키지 하우징 정착부(210)에 의해 고정된 패키지 하우징(201) 내부의 서브모듈(207)은 레이저 다이오드(202)의 음·양극에 연결된 탐침(212)에 의해 전류가 인가되어 레이저 다이오드(202)에서 레이저광이 출사된다. 이렇게 출사된 레이저광은 렌즈(205)에 투과되며, 투과된 레이저광은 패키지 하우징(201)의 일측면에 마련된 레이저광 출사부(208)를 통과한다. 이 때 레이저광 출사부(208)를 통과한 레이저광은 패키지 하우징(201)의 외부에 마련되어 상기 레이저광 출사부(208)에 대향되게 설치되는 렌즈부(214a)를 통해 외부정렬관찰부(214)에 의해 관찰된다. 여기서, 외부정렬관찰부(214)는 레이저광을 정확히 관찰 가능하도록 줌(zoom) 및 포커스(focus)의 렌즈부(214a)를 가지는 적외선 카메라가 바람직하다.The sub-module 207 inside the package housing 201 fixed by the package housing fixing unit 210 is applied with a current by the probe 212 connected to the negative and positive poles of the laser diode 202 so that the laser diode 202 is provided. The laser light is emitted. The laser light thus emitted is transmitted to the lens 205, and the transmitted laser light passes through the laser light output part 208 provided on one side of the package housing 201. At this time, the laser beam passing through the laser beam output unit 208 is provided on the outside of the package housing 201 through the lens unit 214a which is installed to face the laser beam output unit 208. Is observed by. Here, the external alignment observation unit 214 is preferably an infrared camera having a lens unit 214a of zoom and focus to accurately observe the laser light.

이 때, 외부정렬관찰부(214)는 서브모듈(207)의 렌즈(205) 종단면 및 레이저광 출사부(208)에서 방출되는 광으로 동심도를 확인하게 되는데, 이러한 동심도를일치시켜 광축정렬을 용이하게 하기 위해서는 서브모듈(207)에 고정된 위치조정부(209)의 구동으로 인한 서브모듈(207)의 위치 및 각도 보정으로 서브모듈(207)의 위치를 소정 각도로 움직여 렌즈(205) 및 레이저광 출사부(208)의 일치된 동심도를 통해 레이저광이 광축 방향에 직진하는 평행광을 이루도록 함으로써, 평행광의 시작점인 렌즈(205)의 종단면으로부터 투과되어 레이저광 출사부(208)로 방출되는 레이저광이 광축 상에 서로 정렬되어 일치되도록 한다.At this time, the external alignment observation unit 214 checks the concentricity with the light emitted from the lens 205 longitudinal section and the laser light output unit 208 of the sub-module 207, and the alignment is easily matched by matching the concentricity In order to correct the position and angle of the submodule 207 due to the driving of the positioning unit 209 fixed to the submodule 207, the position of the submodule 207 is moved at a predetermined angle to emit the lens 205 and the laser beam. The laser light is transmitted through the longitudinal concentricity of the part 208 to form parallel light which goes straight in the direction of the optical axis. Thus, the laser light transmitted from the longitudinal section of the lens 205 which is the starting point of the parallel light is emitted to the laser light output part 208. Aligned and aligned with each other on the optical axis.

그리고, 레이저광이 레이저광 출사부(208)의 중앙에서 소정 각도로 기울어지지 않는 평행광으로 외부정렬관찰부(214)에 확인되면, 그 서브모듈(207)의 위치 및 각도가 광축 정렬의 최적 정렬상태이므로 그 위치를 고정시킨다. 이를 고정시키기 위하여 패키지 하우징(201) 내부의 바닥면과, 서브모듈(207)의 열전냉각소자(203) 사이에 형성된 접착물(211)을 패키지 하우징 정착부(210) 하부에 설치된 가열장치(213)로 소정 온도로 가열시켜 접착물(211)을 용융시키고, 용융된 접착물(211)을 저온으로 고착시키면, 서브모듈(207)이 패키지 하우징(201)의 바닥면에 부착된다. 여기서, 접착물(211)은 결합 및 접착력이 우수한 솔더(solder)로 형성된 것이 바람직하다. 또한, 상기 위치조정부(209)는 서브모듈(207)을 움직여 위치 및 각도를 보정할 수 있도록 적어도 하나의 구동부(미도시)와 상기 구동부를 제어할 수 있는 제어기(미도시)가 구비된다.When the laser beam is identified to the external alignment observation unit 214 as parallel light which does not incline at a predetermined angle in the center of the laser beam output unit 208, the position and angle of the submodule 207 are optimally aligned for optical axis alignment. As it is state, fix the position. In order to fix this, an adhesive 211 formed between the bottom surface of the package housing 201 and the thermoelectric cooling element 203 of the sub module 207 is installed under the package housing fixing unit 210. When the adhesive 211 is melted by heating to a predetermined temperature and the molten adhesive 211 is fixed at a low temperature, the submodule 207 is attached to the bottom surface of the package housing 201. Here, the adhesive 211 is preferably formed of a solder (bond) excellent in bonding and adhesion. In addition, the position adjusting unit 209 is provided with at least one driving unit (not shown) and a controller (not shown) for controlling the driving unit to move the submodule 207 to correct the position and angle.

상술한 바와 같은 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 패키지 하우징(301) 내부 서브모듈(307)의 위치 및 각도의 보정으로 레이저광 출사부(308)의 중앙에서 렌즈(305) 종단면의 동심도를 통해직진하는 평행광이 방출됨을 외부정렬관찰부(미도시)로 확인함으로써, 평행광의 광축과 일치하도록 광섬유(optical fiber: 306)를 설치할 수 있기 때문에, 효율적인 광결합을 높일 수 있음과 동시에 용이한 광축정렬을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 3 by the packaging device of the semiconductor laser diode for optical communication as described above, at the center of the laser light output unit 308 by correcting the position and angle of the sub-module 307 inside the package housing 301. By confirming by the external alignment observation unit (not shown) that the parallel light is emitted through the concentricity of the end face of the lens 305, an optical fiber 306 can be installed so as to coincide with the optical axis of the parallel light. In addition, the optical axis can be easily aligned.

상기와 같은 구성요소들은 테이블(215) 위에 구비되어 평형유지 및 안정된 고정을 하게 된다.Such components are provided on the table 215 to maintain equilibrium and stable fixing.

이와 같이 하면, 서브모듈(207)이 광축에 정렬될 때 발생되는 서브모듈(207)과 광축과의 틀어짐을 최소화 할 수 있고, 서브모듈(207)을 정렬시키는데 따르는 공정의 용이성이 개선된다.By doing so, the misalignment between the submodule 207 and the optical axis generated when the submodule 207 is aligned with the optical axis can be minimized, and the ease of the process of aligning the submodule 207 is improved.

이하, 본 발명에 의한 단계별 정렬방법에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬방법을 나타내는 순서도이다. 여기서, 도 4는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the optical axis alignment method of the semiconductor laser diode for optical communication according to the step-by-step alignment method according to the present invention will be described in detail. 4 is a flowchart illustrating an optical axis alignment method of the semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention. 4 will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 패키지 하우징 정착부(210) 위에 열전소자(203), 히트싱크(204), 서브 캐리어(202b), 서브 마운트(202a), 레이저 다이오드(202) 및 렌즈(205)를 구비하는 서브모듈(207)을 패키지 하우징(201)의 내부에 설치한다. 그리고, 패키지 하우징(201)의 일측면에 설치된 레이저광 출사부(208)와, 레이저광 출사부(208)를 통과한 레이저광을 관찰하여 광축 정렬을 확인하기 위한 외부정렬관찰부(214)를 서로 광축 상에 일치하도록 이격되게 설치한다.First, as shown in FIG. 2, the thermoelectric element 203, the heat sink 204, the subcarrier 202b, the submount 202a, the laser diode 202, and the lens may be disposed on the package housing fixing unit 210. The sub module 207 having the 205 is installed in the package housing 201. The laser beam output unit 208 provided on one side of the package housing 201 and the external alignment observation unit 214 for observing the laser beam passing through the laser beam output unit 208 to confirm the optical axis alignment are mutually different. Place them spaced apart to coincide on the optical axis.

다음, 패키지 하우징(201) 내부의 서브모듈(207)을 위치조정부(209)에 고정하고, 레이저 다이오드의 음·양극에 탐침(212)을 연결한다.Next, the submodule 207 inside the package housing 201 is fixed to the position adjusting unit 209, and the probe 212 is connected to the negative and positive poles of the laser diode.

다음으로, 레이저 다이오드(202)의 음·양극과 연결된 탐침(212)에 의해 전류가 인가되어 레이저 다이오드(202)에서 출사되는 레이저광이 렌즈(205)를 투과하게 하고, 투과된 레이저광은 레이저광 출사부(208)를 통과하여 외부정렬관찰부(214)의 렌즈부(214a)에 의해 관찰되도록 한다.Next, a current is applied by the probe 212 connected to the negative and positive poles of the laser diode 202 so that the laser light emitted from the laser diode 202 passes through the lens 205, and the transmitted laser light is a laser. It passes through the light exit portion 208 to be observed by the lens portion 214a of the external alignment observation portion 214.

그리고 나서, 관찰된 레이저광이 렌즈(205)의 종단면과, 레이저광 출사부(208)의 동심도에 서로 일치하지 않고 정렬된 경우, 서브모듈(207)에 고정된 위치조정부(209)를 구동시켜 평행광의 시작점인 렌즈(205)의 종단면 및 레이저광 출사부(208)의 동심도가 일치되도록 서브모듈(207)을 움직여 서브모듈(207)의 위치 및 각도를 보정한 후, 이것을 외부정렬관찰부(214)로 확인한다. 이렇게 동심도의 일치에 의해 서브모듈(207)의 위치를 보정하여 광축을 정렬함으로써, 레이저광이 레이저광 출사부(208)의 중앙에서 광축상에 직진으로 평행광이 방출되면, 그 서브모듈(207)의 위치 및 각도가 광축 상에 최적의 정렬상태이므로 그 위치를 고정한다.Then, when the observed laser light is not aligned with the longitudinal section of the lens 205 and the concentricity of the laser light output unit 208, the positioning unit 209 fixed to the submodule 207 is driven to After adjusting the position and angle of the submodule 207 by moving the submodule 207 so that the longitudinal section of the lens 205 which is the starting point of the parallel light and the concentricity of the laser light emitting unit 208 are corrected, the external alignment observation unit 214 Check with). Thus, by correcting the position of the sub-module 207 in accordance with the concentricity and aligning the optical axis, when the laser light is emitted parallel light straight on the optical axis in the center of the laser light output unit 208, the sub-module 207 The position and angle of) are optimally aligned on the optical axis, so fix the position.

그런 다음, 테이블(215) 위에 마련된 가열장치(213)로 소정 온도로 가열하여 패키지 하우징(201) 내부의 바닥면과 서브모듈(207)의 열전냉각소자(203) 사이에 형성된 접착물(211)인 솔더(solder)를 녹인 후, 저온으로 고착시키면 패키지 하우징(201)의 바닥면에 서브모듈(207)을 최적의 광축 정렬상태로 부착한다.Then, the adhesive 211 formed between the bottom surface of the inside of the package housing 201 and the thermoelectric cooling element 203 of the sub module 207 by heating to a predetermined temperature by the heating device 213 provided on the table 215. After the in-solder is melted and fixed at low temperature, the sub module 207 is attached to the bottom surface of the package housing 201 in an optimal optical axis alignment state.

마지막으로, 위치조정부(209)와 탐침(212)을 제거함으로써, 광통신용 레이저 다이오드의 패키징 장치에 의한 광축 정렬을 완료한다.Finally, by removing the position adjusting unit 209 and the probe 212, the optical axis alignment by the packaging device of the laser diode for optical communication is completed.

이와 같이 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치 및 그 정렬방법을 적용함으로써, 종래 웰딩 전의 정렬 광파우어의 평균이 2.21㎽이었으나, 본 발명의 적용 후 광파우어의 평균이 2.73㎽로 나타나 레이저 다이오드의 위치가 하우징 종단면과 각도나 위치변위를 갖고 정렬되는 방법과 차이를 보이고 있다. 또한, 열전냉각소자의 정렬 직후 광섬유를 정렬했을 때, 광파우어를 비교하면 종래와는 달리 2.16㎽에서 2.66㎽로 증가하여 기준이 되는 5㎽에서 비교한다면 10% 정도의 광결합 효율 증가를 도모할 수 있다. 그리고, 본 발명을 적용하여 웰딩할 경우, 레이저 빔이 중앙에 위치해 있으므로 웰딩 후 레이저 빔의 손실이 종래와는 달리 2.06%에서 1.26%로 0.8%의 손실을 줄일 수 있다.Thus, by applying the packaging device and the alignment method of the semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention, the average of the conventional optical power before welding was 2.21 ㎽, the average of the optical power after application of the present invention is 2.73 ㎽ laser The location of the diodes differs from how they are aligned with the housing longitudinal section at an angle or position displacement. In addition, when the optical fibers are aligned immediately after the thermoelectric cooling element is aligned, the optical power is increased from 2.16 2. to 2.66 달리 unlike the conventional art, and the optical coupling efficiency may be increased by about 10% when compared to 5 되는 as the reference. Can be. In addition, in the case of welding by applying the present invention, since the laser beam is located at the center, the loss of the laser beam after welding can be reduced by 0.8% from 2.06% to 1.26%, unlike the related art.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치 및 그 정렬방법은 고속의 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징시, 레이저 다이오드 및 광축 정렬을 용이하게 하고, 광결합 효율을 높이며, 고가 부품의 소모를 방지하는 점에 그 장점이 있다.As described above, the packaging device and the alignment method of the semiconductor laser diode for optical communication according to the present invention facilitates the alignment of the laser diode and the optical axis during packaging of the high speed optical communication semiconductor laser diode, and improves the optical coupling efficiency There is an advantage in that it prevents the consumption of expensive parts.

Claims (2)

레이저광 출사부를 갖는 패키지 하우징의 내부에 설치된 레이저 다이오드 및 렌즈를 구비하는 서브모듈을 상기 레이저광 출사부의 광축에 정렬하기 위한 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치에 있어서,A packaging apparatus for a semiconductor laser diode for an optical communication for aligning a submodule having a laser diode and a lens installed in a package housing having a laser light emitting portion with an optical axis of the laser light emitting portion, 테이블;table; 상기 테이블 상의 일측에 마련되는 가열장치;A heating device provided on one side of the table; 상기 가열장치 위에 설치되는 것으로 고정 대상인 상기 서브모듈을 구비하는 상기 패키지 하우징을 고정하는 패키지 하우징 장착부;A package housing mounting part which is installed on the heating device and fixes the package housing including the sub module to be fixed; 상기 패키지 하우징 정착부의 상방에 마련되어 상기 패키지 하우징 내에 위치한 상기 서브모듈의 위치 및 각도를 보정할 수 있도록 적어도 하나의 구동부와 그 구동부를 제어할 수 있는 제어기를 구비하여 된 위치조정부;A position adjusting unit provided above the package housing fixing unit, the position adjusting unit including at least one driving unit and a controller for controlling the driving unit so as to correct the position and angle of the sub-module located in the package housing; 상기 테이블의 타측 상에 일정 높이로 마련되며, 상기 패키지 하우징의 레이저광 출사부에 대향되게 설치되는 렌즈부를 갖는 외부정렬관찰부; 및An external alignment observation unit provided at a predetermined height on the other side of the table and having a lens unit disposed to face the laser light output unit of the package housing; And 상기 레이저다이오드에서 레이저광이 출사되도록 그 레이저다이오드의 음.양극에 연결되어 전류를 인가하는 탐침;을 포함하며,And a probe connected to the negative and positive poles of the laser diode to apply a current so that the laser light is emitted from the laser diode. 상기 레이저 다이오드로부터 출사되어 상기 서브모듈의 렌즈와 레이저광 출사부를 투과한 레이저광을 상기 외부정렬관찰부로 관찰하고, 서브모듈의 렌즈 종단면과 레이저광 출사부에서 방출되는 레이저광의 동심도가 일치되도록 상기 위치조정부를 구동시켜 서브모듈의 위치 및 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 패키징 장치.The laser beam emitted from the laser diode and transmitted through the lens of the submodule and the laser light output unit is observed by the external alignment observation unit, and the position is such that the concentricity of the lens longitudinal section of the submodule and the laser light emitted from the laser light output unit are coincident. A packaging device for a semiconductor laser diode for optical communication, comprising adjusting a position and an angle of a submodule by driving an adjusting unit. 레이저광 출사부를 갖는 패키지 하우징의 내부에 설치된 레이저 다이오드 및 렌즈를 구비하는 서브모듈을 상기 레이저광 출사부의 광축에 정렬하기 위한 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬방법에 있어서,A method of aligning an optical axis of a semiconductor laser diode for an optical communication for aligning a submodule having a laser diode and a lens installed inside a package housing having a laser light emitting part with an optical axis of the laser light emitting part, 탐침에 의해 전류가 인가되어 상기 레이저 다이오드로부터 상기 레이저광 출사부를 통과하여 출사되는 레이저광을 관찰하는 광 관찰단계;A light observation step in which a current is applied by a probe and observes the laser light emitted from the laser diode through the laser light output unit; 상기 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저광의 광축에 서브모듈을 정렬시키는 구동단계; 및A driving step of aligning the submodules with an optical axis of the laser light emitted from the laser diode; And 상기 광축에 정렬된 상기 서브모듈을 상기 패키지 하우징의 바닥면에 고착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신용 반도체 레이저 다이오드의 광축 정렬방법.And fixing the sub-module aligned with the optical axis to the bottom surface of the package housing.
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