KR100357255B1 - 다중 채널 광전송장치 및 이에 채용되는 광통신모듈 - Google Patents

Abstract

다중 채널의 광신호를 단일 광파이버로 전송할 수 있도록 된 다중채널 광전송장치 및 단일 광모듈로 발광 및 수광을 수행할 수 있도록 된 광통신모듈이 개시되어 있다.

개시된 다중 채널 광전송장치는 서로 다른 파장영역의 광을 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자를 갖는 광송신모듈과; 입사광을 전달하는 일 광파이버와; 입사된 여러 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖도록 광코팅되어 복수의 발광소자에서 조사된 광을 구분하여 수광할 수 있도록 된 적어도 2개의 수광부를 갖는 광수신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 개시된 다중 채널 전송용 광통신모듈은, 기판과; 이 기판 상에 순차로 적층 형성되며 트렌치부에 의해 복수의 수광부로 구획되고, 구획된 각 수광부에 입사되는 서로 다른 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖는 필터층이 마련된 수광소자와; 수광소자 상에 형성되는 것으로, 서로 다른 파장영역의 광을 기판에 대해 수직한 방향으로 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자;를 포함하여 광신호를 생성 조사함과 아울러 입사된 광신호를 수광할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

다중 채널 광전송장치 및 이에 채용되는 광통신모듈{Apparatus for transmitting multi-channel and optical communication module}

본 발명은 다중채널 광전송장치 및 이에 채용되는 광통신모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 다중 채널의 광신호를 단일 광파이버로 전송할 수 있도록 된 다중채널 광전송장치 및 단일 광모듈로 발광 및 수광을 수행할 수 있도록 된 광통신모듈에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 다중 채널 광전송장치는 채널별로 각각의 광파이버를 채용하여 광신호를 송수신한다. 도 1은 2채널 광전송장치를 예로 들어 나타낸 것으로서, 이 광전송장치는 제1 및 제2발광소자(11)(13)를 갖는 발광모듈(10)과, 제1 및 제2발광소자(11)(13) 각각에서 조사된 광을 전송하는 제1 및 제2광파이버(21)(23) 및, 제1 및 제2광파이버(21)(23)를 통해 전송된 광신호를 각각 수광하는 제1 및 제2수광소자(31)(33)를 갖는 수광모듈(30)로 구성된다.

상기 발광모듈(10)은 상기 제1 및 제2발광소자(11)(13) 각각을 변조구동하는데 필요한 그라운드(GND)에 대한 전압 V_mod(I)과 V_mod(Ⅱ)가 입력된다. 이에 따라 상기 제1 및 제2발광소자(11)(13)는 독립적으로 구동되어 광신호를 조사한다. 이 조사된 광신호는 제1 및 제2광파이버(21)(23) 각각을 통해 상기 제1 및 제2수광소자(31)(33)에 전송된다. 상기 제1 및 제2수광소자(31)(33)는 입력된 광신호를 전기신호로 변환하여 전압 V_rev(I)과 V_rev(Ⅱ) 단자를 통해 전기신호를 출력한다.

상기한 바와 같이, 구성된 종래의 다중 채널 광전송장치는 각 채널 별로 광파이버를 마련함으로써, 코스트가 상승하고 광전송 케이블이 두꺼워진다는 단점이 있다. 또한, 종래의 다중 채널 광전송장치는 발광소자와 수광소자를 구분 채용함으로써 송수신을 동시에 수행하고자 하는 경우, 각각의 수발광소자와 별도의 광파이버를 사용하여야 하므로 광파이버 수가 증가하고, 발광소자와 수광소자를 별도로 설치하므로 구조가 복잡해진다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 다중 채널의 광신호를 단일 광파이버로 전송할 수 있도록 된 다중채널 광전송장치를 제공하는데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명은 단일 광모듈로 발광 및 수광을 수행할 수 있도록 된 다중채널 전송용 광통신모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래의 다중 채널 광전송장치를 보인 개략적인 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 광전송장치를 보인 개략적인 도면.

도 3은 도 2의 발광소자에서 조사되는 광의 광강도를 보인 그래프.

도 4는 도 2에 도시된 수광모듈의 요부를 보인 개략적인 단면도.

도 5는 도 2의 광검출기의 제1 및 제2필터층 각각의 파장에 따른 투과율 특성을 보인 그래프.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 전송용 광통신모듈을 보인 개략적인 평면도.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도.

도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40...광송신모듈 41,121...제1발광소자

45,125...제2발광소자 51...제1기판

53,83...본딩패드 55,81...와이어

57,85...리드 61...광파이버

70...광수신모듈 71,131...제1수광부

72,76...진성층 73,77...상부 불순물 반도체층

74,134...제1필터층 75,135...제2수광부

78,139...제2필터층 91...제2기판

93...하부 불순물 반도체층 95...트렌치부

100...광통신모듈 111...베이스

상기한 일 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 채널 광전송장치는, 제1기판과, 이 제1기판 상에 설치되며 서로 다른 파장영역의 광을 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자를 갖는 광송신모듈과; 상기 광송신모듈에서 조사된 광을 전달하는 일 광파이버와; 제2기판과, 이 제2기판 상에 설치되며 상기 복수의 발광소자 각각의 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖도록 광코팅되어 상기 복수의 발광소자에서 조사된 광을 구분하여 수광할 수 있도록 된 적어도 2개의 수광부를 갖는 광수신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 채널 전송용 광통신모듈은, 기판과; 이 기판 상에 순차로 적층 형성된 하부 불순물 반도체층, 진성층, 상부 불순물 반도체층을 포함하며, 상기 상부 불순물 반도체층, 진성층을 관통하고 상기 하부 불순물 반도체층의 소정 깊이로 인입 형성된 트렌치부에 의해 복수의 수광부로 구획되고, 구획된 각 수광부의 상부 불순물 반도체층 상에 상기 복수의 발광소자 각각의 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖는 필터층이 마련되어 입사광을 수광하는 수광소자와; 상기 수광소자 상에 형성되는 것으로, 서로 다른 파장영역의 광을 상기 기판에 대해 수직한 방향으로 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자;를 포함하여 광신호를 생성 조사함과 아울러 입사된 광신호를 수광할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중채널 광전송장치 및 이에 채용되는 광통신모듈을 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 광전송장치는 복수의 광신호를 생성 조사하는 광송신모듈(40)과, 이 광송신모듈(40)에서 조사된 광을 하나의 경로로 전송하는 일 광파이버(61)와, 상기 광송신모듈(40)에서 조사되고 상기 광파이버(61)를 통해 전송된 광신호를 수광하는 광수신모듈(70)을 포함하여 구성된다.

상기 광송신모듈(40)은 제1기판(51)과, 이 제1기판(51) 상에 설치되며 서로 다른 파장영역의 광을 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자를 포함한다. 본 실시예에서는 상기한 발광소자로서 제1 및 제2발광소자(41)(45)를 구비한 경우를 예로 들어 설명한다.

상기 제1 및 제2발광소자(41)(45) 각각은 상기 제1기판(51)의 일 면에 설치되는 것으로, 상기 제1기판(51)의 일 면에 대해 수직한 방향으로 광을 조사할 수 있도록 된 공진 공동 발광 다이오드(Resonant Cavity Light Emitting Diode : RCLED) 또는 표면광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser : VCSEL) 등으로 구성된다.

여기서, 상기 제1 및 제2발광소자(41)(45) 각각에서 조사된 광 각각의 중심 파장는 서로 상당한 차이 예컨대 대략 15㎚ 이상의 차이를 갖도록 설계된 것이 바람직하다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1발광소자(41)에서 조사된 광의 광강도 그래프(I)와 상기 제2발광소자(45)에서 조사된 광의 광강도 그래프(Ⅱ)를 가진다. 따라서, 상기 광수신모듈(70)에서 제1 및제2발광소자(41)(45) 각각에서 변조 조사되는 광을 파장에 따라 용이하게 구분하여 수광할 수 있다.

상기 제1 및 제2발광소자(41)(45) 각각을 변조 구동하는데 전압 즉, 그라운드(GND)에 대한 전압 V_mod(I)과 V_mod(Ⅱ)은 복수의 리드(57)를 통해 상기 제1기판(51)에 설치된 복수의 본딩패드(53)에 각각 전달된다. 제1 및 제2발광소자(41)(45)는 와이어(55)에 의해 상기 본딩패드(53)와 연결되어 상기 리드(57)를 통해 인가된 변조 구동전압을 입력받아 구동된다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 광수신모듈(70)은 제2기판(91)과, 이 제2기판(91) 상에 설치되며 상기 복수의 발광소자 각각의 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖도록 광코팅되어 상기 복수의 발광소자에서 조사된 광을 구분하여 수광할 수 있도록 된 적어도 2개의 수광부를 가진다. 본 실시예에서는 상기한 수광부로서 상기한 제1 및 제2발광소자(41)(45) 각각에 대응되게 마련된 제1 및 제2수광부(71)(75)를 구비한 경우를 예로 들어 설명한다.

여기서, 상기 제1 및 제2수광부(71)(75)의 제조에 있어서, 파장 선택성 코팅층(74)(78)을 제외한 부분 즉, 입사광을 수광하여 광전변환하는 부분은 동일한 반도체 공정에 의해 상기 제2기판(91) 상에 마련된다. 이와 같이 마련된 광전변환 부분은 트렌치(trench)부(95)에 의해 구획되어 독립적으로 수광된 광을 광전변환한다.

즉, 상기 광수신모듈(70)의 광전변환부분은 상기 제2기판(91) 상에 순차로적층 형성된, 하부 불순물 반도체층(93), 진성층(72)(76), 상부 불순물 반도체층(73)(77)을 포함한다. 그리고, 상기 트렌치부(95)는 제1 및 제2수광부(71)(75)를 경계 짖는 부분에 있어서 상기 상부 불순물 반도체층(73)(77), 진성층(72)(76)을 관통하고 상기 하부 불순물 반도체층(93)의 소정 깊이로 인입 형성된다. 이에 따라 상기 진성층은 상기 제1 및 제2수광부(71)(75)에 따라 제1 및 제2진성층(72)(76)으로 구분되고, 상기 상부 불순물 반도체층은 제1 및 제2상부 불순물 반도체층(73)(77)으로 구분된다. 이와 같이 형성된 상기 제1 및 제2수광부(71)(75)의 광전변환부분 상부 각각에는 상기 제1 및 제2발광소자(41)(45) 각각의 파장영역에 대응되는 광투과영역을 갖는 제1 및 제2필터층(74)(78)이 마련된다.

도 5를 참조하면, 상기 제1필터층(74)은 상기 제1발광부(41)에서 조사된 광의 중심파장을 중심으로 소정 대역의 광에 대해서는 투과율이 높으며, 그 외의 파장 예컨대 제2발광부(45)에서 조사된 광의 중심파장에 대해서는 투과율이 낮다. 그리고, 제2필터층(78)은 상기 제2발광부(45)에서 조사된 광의 중심파장을 중심으로 소정 대역의 광에 대해서만 투과율이 높다.

이에 따라서, 상기 광송신모듈(40)에서 조사된 파장이 서로 다른 광은 일 광섬유(61)를 통하여 전송된 후, 상기 제1 및 제2필터층(74)(78)에서 필터링되어 상기 제1 및 제2수광부(71)(75) 각각에 맺히게 된다.

상기 제1 및 제2수광부(71)(75) 각각에 수광된 광은 광전변환된 후,와이어(81), 본딩패드(83) 및 리드(85)를 통하여 수신된 전기신호 즉, 그라운드(GND)에 대한 전압 V_rev(I)과 V_rev(Ⅱ)로 출력된다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 전송용 광통신모듈(100)은 기판(111)과, 이 기판(111) 상에 마련되어 외부로부터의 입사광을 수광하여 광전변환하는 복수의 수광소자와, 이 수광소자 상에 설치되어 서로 다른 영역의 광을 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자를 포함한다. 도 6 내지 도 8은 상기한 발광부로서 서로 인접되게 배치된 제1 및 제2발광소자(121)(125)와, 제1 및 제2수광소자(131)(135)를 예로 들어 나타내었다.

상기 제1 및 제2수광소자(131)(135)는 기판(111) 상에 순차로 적층 형성된 하부 불순물 반도체층, 진성층, 상부 불순물 반도체층 및, 제1 및 제2코팅층(134, 139) 각각을 포함한다. 여기서, 상기 제1 및 제2수광소자(131)(135)는 상기 상부 불순물 반도체층, 진성층을 관통하고 상기 하부 불순물 반도체층의 소정 깊이로 인입 형성된 트렌치부(141)에 의해 구분되어 독립적으로 입사광을 광전변환시킨다. 상기 제1 및 제2코팅층(134, 139)은 파장 선택성 코팅층으로 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 실시예 상의 제1 및 제2필터층(74, 78)과 실질적으로 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.

이 제1 및 제2수광소자(131)(135)는 다른 광통신모듈로부터 전송된 적어도 두 파장의 광(L₁'+L₂')을 수광하는 것으로, 상기 제1 및 제2코팅층(134, 139)에 의해 두 파장의 광(L₁')(L₂')을 구분하여 수광한다.

상기 제1 및 제2발광소자(121)(125) 각각은 상기 제1 및제2수광소자(131)(135) 상의 일부 영역에 소정 간격만큼 이격되게 설치되며, 서로 다른 파장영역의 광(L₁)(L₂)을 상기 기판(111)에 대해 수직한 방향으로 조사한다. 이 제1 및 제2발광소자(121)(125)는 공진 공동 발광 다이오드(RCLED) 또는 표면광 레이저(VCSEL)로 구성되는 것으로, 상기 제1 및 제2발광소자(121)(125)에서 조사되는 광의 중심 파장이 대략 15nm 이상 차이를 갖는다.

상기한 바와 같이, 다중 채널의 광신호를 단일 광파이버로 전송함으로써 광전송용 케이블의 구성이 간단해지고, 광파이버 수를 줄일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 적어도 2개의 발광소자와 수광소자를 일 기판 상에 집적한 구조의 다중 채널 전송용 광통신모듈을 이용함으로써, 다중 채널을 갖는 광신호를 하나의 광파이버를 통하여 전송할 수 있을 뿐만 아니라 하나의 광통신모듈로 송신과 수신을 겸할 수 있어서 구성을 단순화 할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 제1 기판과, 이 제1기판 상에 설치되며 서로 다른 파장영역의 광을 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자를 갖는 광송신모듈과;

   상기 광송신모듈에서 조사된 광을 전달하는 일 광파이버와;

   제2 기판과, 상기 제2 기판 상에 설치되며 상기 복수의 발광소자 각각의 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖도록 광코팅되어 상기 복수의 발광소자에서 조사된 광을 구분하여 수광할 수 있도록 된 적어도 2개의 수광부를 갖는 광수신모듈을 포함하되,

   상기 광수신모듈은,

   상기 제2 기판 상에 순차로 적층 형성된, 하부 불순물 반도체층, 진성층, 상부 불순물 반도체층을 포함하며,

   상기 복수의 수광부는 상기 상부 불순물 반도체층, 진성층을 관통하고 상기 하부 불순물 반도체층의 소정 깊이로 인입 형성된 트렌치부에 의해 구획되고,

   상기 각각의 수광부 상에는 상기 복수의 발광소자 각각의 파장영역에 대응되는 광투과대역을 갖는 필터층이 마련된 것을 특징으로 하는 다중 채널 광전송장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 발광소자는,

   상기 발광소자가 설치된 상기 제1기판의 일 면에 대해 수직한 방향으로 광을 조사할 수 있도록 된 공진 공동 발광 다이오드(RCLED) 또는 표면광 레이저(VCSEL)로 구성되고,

   상기 각각의 발광소자에서 조사되는 광의 중심 파장이 대략 15nm 이상 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 채널 광전송장치.
3. 삭제
4. 기판과;

   이 기판 상에 순차로 적층 형성된 하부 불순물 반도체층, 진성층, 상부 불순물 반도체층을 포함하며,

   상기 상부 불순물 반도체층, 진성층을 관통하고 상기 하부 불순물 반도체층의 소정 깊이로 인입 형성된 트렌치부에 의해 구획된 복수의 수광소자;

   상기 구획된 각 수광 소자의 상부 불순물 반도체층 상에 마련되어 서로 다른 파장의 입사광 중에서 특정 파장의 광만을 투과시키는 필터층; 및

   상기 수광소자 상에 형성되는 것으로, 서로 다른 파장영역의 광을 상기 기판에 대해 수직한 방향으로 각각 조사하는 적어도 2개의 발광소자;를 포함하여 광신호를 생성 조사함과 아울러 입사된 광신호를 수광할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광통신모듈.
5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 발광소자는,

   상기 발광소자가 설치된 상기 기판의 일 면에 대해 수직한 방향으로 광을 조사할 수 있도록 된 공진 공동 발광 다이오드(RCLED) 또는 표면광 레이저(VCSEL)로 구성되고,

   상기 각각의 발광소자에서 조사되는 광의 중심 파장이 대략 15nm 이상 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 광통신모듈.