KR100326048B1 - 광 수신 모듈 - Google Patents

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Abstract

광 수신모듈이 개시된다. 광 수신모듈은 광파이버를 안착 지지할 수 있도록 된 케이스와, 광파이버를 통해 전송된 광신호를 수광하는 광검출기 및 케이스에 대하여 고정설치되고, 몸체 전면에는 상기 광파이버로부터의 상기 광신호를 집속하기 위한 렌즈요소가 마련되어 있고, 몸체의 배면에는 상기 광검출기가 설치될 수 있도록 된 광집속요소를 갖는다. 이러한 광 수신모듈에 의하면 광의 집속효율이 향상시키기 위해 적용되는 광집속요소가 용이하게 제조될 수 있는 장점과, 광 집속효율 향상에 따른 각 부품의 정렬난이도 완화에 따른 정렬고정작업이 용이해지는 장점이 있다.

Description

광 수신모듈{Optical module for receving light signal}
본 발명은 광 수신모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 광파이버를 통해 전송된 광신호의 정확한 수신을 위한 부품의 정렬 조립이 용이하도록 된 광 수신모듈에 관한 것이다.
광대역통신망의 가입자 단말기 시스템 및 광케이블 TV시스템 등에 폭넓게 적용되는 광신호 수신모듈은 설정된 전송속도, 예컨데 2.5Gbps(giga byte per second) 또는 10Gbps의 초고속 전송속도에 대응하는 파장을 갖고 광파이버를 통해 전송되는 광신호를 받아서 전기적 신호로 변환하는 기능을 가지는 부품이다.
도 1은 종래의 광 수신모듈을 나타내보인 사시도이다.
도면을 참조하면, 광 수신모듈(10)은 광파이버(11)가 안착지지되는 U자형 홈(13)이 형성된 파이버 지지기판(12)과 상기 파이버 지지기판(12)의 U자형 홈(13) 단부의 측면 중앙부분에 설치된 광검출기(14)를 갖는다. 참조 부호 15, 16은 금속패드로 각각 전극 라인이되어 광검출기(14)에서 출력되는 전기적 신호의 출력단자가 된다.
상기 파이버 지지기판(12)은 통상 세라믹 소재가 적용되었다.
이와 같은 종래의 광 수신모듈(10)에서 광검출기(14)는 한 측 길이가 수백 마이크로 미터의 길이를 갖는 정방형의 칩형태로 직접 파이버 지지기판(12)에 다이본딩(die- bonding)에 의해 설치되고, 광파이버(11)는 그 단부와 광검출기(14)의 수광면과의 이격거리가 10 내지 30 마이크로 미터 정도내로 유지되는 위치의 파이버 지지기판(12)에 안착 고정된다.
그러나, 종래의 광 수신모듈(10)은 광검출기(14)의 수광면에 대한 광파이버(11)의 정렬 오차에 따라 소정 크기의 수광창내로 수광되는 광의 파우어가 심하게 변동한다. 수신되는 광량의 감소는 신호분별을 위한 감도에 직접적인 영향을 미치기 때문에 광파이버(11)의 단부로부터 출력되는 광신호의 광검출기(14)로의광커플링 효율이 일정 레벨 이상으로 유지되도록 요구되는데 이를 위해 파이버 지지기판(12)의 U자형 홈(13)내에 광파이버(11)를 설정된 정렬 허용오차 내로 정렬 고정시키기 위한 작업이 까다롭고, 정렬고정작업에 소요되는 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 광수신모듈을 구성하는 부품의 정렬 고정작업이 보다 손쉽게 수행될 수 있는 조립구조를 갖으면서도 수신하고자 하는 광신호의 광커플링효율이 떨어지지않는 광 수신모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 광 수신모듈을 나타내보인 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 광 수신모듈을 나타내 보인 사시도이고,
도 3은 도 2의 광 수신모듈의 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10. 20: 광 수신모듈 11, 21: 광파이버
13: U자형 홈 14, 28: 광검출기
15, 16: 금속패드 22: 케이스
23: 관 24: 광집속요소
25: 몸체 26: 렌즈요소
27: 패드 29: 주기판
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광 수신모듈은 광파이버를 통해 전송된 광신호를 수광하도록 된 광수신모듈에 있어서, 상기 광파이버를 안착 지지할 수 있도록 된 케이스; 상기 광파이버를 통해 전송된 상기 광신호를 수광하는 광검출기; 및 상기 케이스에 대하여 고정설치되는 몸체를 가지며, 상기 몸체의 전면에는 상기 광파이버로부터의 상기 광신호를 집속하기 위한 렌즈요소가 상기 몸체와 일체로 형성되어 있고, 상기 몸체의 배면에는 상기 광검출기를 부착하기 위해 금속성 소재로 된 결합용 패드가 적어도 하나 마련되어 있는 광집속요소;를 구비한다.
상기 렌즈요소 및 몸체를 포함한 광집속요소는 형상제조의 용이성에 맞게 광투과소재인 실리콘 소재 또는 인듐포스파이드(InP) 재료에 의해 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광 수신모듈을 보다 상세하게설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 광 수신모듈을 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 광 수신모듈의 측단면도이다.
도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이 광 수신모듈(20)은 광파이버(21)의 진입을 그 내부까지 가이드하여 안착 지지시키기 위한 것으로서 중공이 형성된 관(23)이 외부로 소정 길이 돌출된 케이스(22)를 갖는다.
케이스(22)에 고정 설치되는 주 기판(29)위에는 광투과성 실리콘 소재로 렌즈요소(26)와 몸통(25)이 일체로 된 광집속요소(24)가 장착되어 있다. 그리고 상기 광집속요소(24) 몸통(25)의 배면에 마련된 결합용 패드(27)에 의해 광집속요소(24)에 광검출기(24)가 부착되도록 되어 있다.
렌즈요소(26)는 광파이버(21)의 단부를 통해 입사되는 광신호를 광검출기(28)의 수광면에 집속시키기 위한 것으로서, 도시된 반구형 형상이외에도 광신호의 빔특성을 고려한 다양한 형태 예컨데 볼(ball)형, 비구면형 등의 집속렌즈형상이 가능하다. 그리고, 렌즈요소(26)의 표면에는 광신호 손실을 억제할 목적으로 입사광의 반사를 억제하는 소재로 형성된 AR(anti-reflection)코팅층(26a)이 더 구비된다.
본 발명의 특징에 의하면 실리콘 소재 또는 이와 유사한 밴드갭을 갖는 소재 예컨대 인듐포스파이드(InP)의 가공기술 발달에 힘입어 간단한 가공처리과정을 거쳐 광집속요소(24)의 렌즈요소(26) 및 플레이트상의 몸통(25)을 일체로 형성시킬 수 있도록 함으로써 부품제작을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 또한,렌즈요소(26)의 광집속능력에 의해 결정되는 스폿크기에 의해 요구되는 광검출기(28) 수광면의 크기를 줄일 수 있고, 그에 따라 광검출기(28)의 칩 사이즈 또한 줄일 수 있으며, 광검출기(28) 자체의 커패시턴스를 줄일수 있어 모듈성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 광검출기(28)의 칩사이즈 감소는 제품생산단가를 줄이는 효과가 있다.
광집속요소(24)의 몸통(25) 배면에 마련된 결합용 패드(27)는 금속소재 예컨데, Au-Sn 또는 Pb-Sn와 같은 유테틱 합금으로 형성시켜 납땜등에 의해 쉽게 광검출기(28)를 부착하기 위한 것으로서, 외부충격등에 안정적인 고정력을 제공하고 몸퉁(25)의 중앙에 수광면이 오도록 자동으로 정렬하기 위해서 대칭적으로 상호 이격된 복수개가 마련되는 것이 바람직하다. 또한 일정 거리를 두고 위치되는 상기 패드(27)는 납땜등에 의한 다이본딩시 광검출기(28)의 광집속요소(24)로의 자동정렬을 가이드 할 수 있어 광검출기(28)의 광집속요소(24)로의 고정 정렬작업을 용이하게 하는데도 기여한다.
이와 같이 구성된 광 수신모듈(20)은 광집속요소(24)에 의해 집속된 광스폿크기가 제조가 용이한 사이즈를 갖는 칩형태의 광검출기(28) 수광창 보다 작도록 결정되면 광파이버(21)로부터 출사된 광중 광검출기(28)로 수광되는 광에 대한 광결합효율 감소율이 광파이버(21) 및 기타 요소의 정렬 오차에 대해 보다 완화된다.
이러한 광 수신모듈(20)의 조립과정을 보면 광파이버(21)를 케이스(22)의 관(23)내에 밀어넣고 안착시킨 다음, 레이저 웰딩(laser welding)공정에 의해 상기 관(23)에 광파이버(21)의 일부를 고정시키고, 광검출기(28)가 결합된광집속요소(24)가 설정된 위치에 고정설치된 주기판(29) 조립품을 케이스(22)내에 장착하게 되면 조립이 완료된다. 여기서, 광검출기(28)는 그 결합면이 되는 광집속요소의 배면 부위에 형성시킨 패드(27)와의 납땜에 의해 광집속요소(28)에 미리 고정시킨다. 이러한 조립과정은 특별한 순서가 없고, 조립효율성이 좋은 순서에 따라 각 부품의 조립과정이 결정된다.
도시되지는 않았지만, 칩형태를 갖는 광검출기(28)로부터의 수광에 의한 전기적 신호를 출력하기 위한 출력단자용 금속패드가 광집속요소(24), 또는 주기판(29)에 마련되고, 연결이 필요한 상기 금속패드와 광검출기(28)의 해당영역사이가 와이어등에 의해 연결된다(도 1참조).
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 광 수신모듈에 의하면 광파이버를 통해 광검출기의 수광창내로 입사되는 광의 집속효율이 향상시키기 위해 적용되는 광집속요소가 용이하게 제조될 수 있는 장점과, 광 집속효율 향상에 따른 각 부품의 정렬난이도 완화에 따른 정렬고정작업이 용이해지는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 광파이버를 통해 전송된 광신호를 수광하도록 된 광수신모듈에 있어서,
    상기 광파이버를 안착 지지할 수 있도록 된 케이스;
    상기 광파이버를 통해 전송된 상기 광신호를 수광하는 광검출기; 및
    상기 케이스에 대하여 고정설치되는 몸체를 가지며, 상기 몸체의 전면에는 상기 광파이버로부터의 상기 광신호를 집속하기 위한 렌즈요소가 상기 몸체와 일체로 형성되어 있고, 상기 몸체의 배면에는 상기 광검출기를 부착하기 위해 금속성 소재로 된 결합용 패드가 적어도 하나 마련되어 있는 광집속요소;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 수신모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광집속요소는 광투과소재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광 수신모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 렌즈요소는 실리콘 소재 또는 인듐포스파이드 소재중 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 수신모듈.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 광집속요소는 주기판에 장착되어 있고, 상기 주기판이 상기 케이스 내의 바닥면에 고정설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 렌즈요소는 반구형 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 케이스에는 상기 광파이버가 소정길이 삽입될 수 있도록 중공이 형성된 관이 일측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광 수신모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 패드는 Au-Sn 또는 Pb-Sn중 어느 하나의 합금재료로 형성된 것을 특징으로 하는 광 수신모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 렌즈요소의 표면에는 광신호 손실을 억제할 목적으로 입사광의 반사를 억제하는 소재로 된 AR코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 수신모듈.
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