KR100402828B1 - The optical coupling apparatus and method of photo diode housing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토 다이오드 하우징에 관한 것으로, 상세하게는 광통신 시스템의 단거리 통신용 수신모듈로서 직각 회전하는 지그(jig)를 이용하여 포토 다이오드 하우징을 광학 결합하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photodiode housing, and more particularly, to an apparatus and method for optically coupling a photodiode housing using a jig rotating at right angles as a receiving module for short-range communication of an optical communication system.

포토 다이오드 하우징의 광학 결합 방법은 고가의 레이져 용접기(laser welder)에서 고정시켜, 레이져 다이오드에서 발진시킨 빛을 검파(detection)한 후 최대의 광 결합(coupling) 효율을 나타내는 지점을 찾아서 레이져 용접하는 엑티브얼라인(Active align) 방법으로, 최대의 광결합 효율을 나타내는 지점을 찾는데는 많은 시간이 소요되어 제작비용이 증가하며, 대량으로 생산하는데 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.The optical coupling method of the photodiode housing is fixed in an expensive laser welder to detect the light emitted from the laser diode, and then find the point showing the maximum optical coupling efficiency and then laser weld. In the align method, it takes a lot of time to find the point that shows the maximum optical coupling efficiency, the manufacturing cost increases, there is a problem that a lot of restrictions in mass production.

본 발명은 포토 다이오드 하우징과 콘넥터를 레이져 용접시에 결합 허용한도의 범위 40㎛에서 광학 결합을 하기때문에 95%의 높은 결합 효율을 보장하며, 액티브 얼라인을 수행하는데 시간이 약 1/4로 줄어들며, 지그를 사용하여 광 얼라인 시에 최대 8번의 지그 회전 및 얼라인으로 결합 허용한도 범위 내의 광합 결합을 할 수 있으며, 허용한도 범위 내의 포토 다이오드 하우징을 대량으로 생산 할 수 있는 장점이 있다.The present invention guarantees a high coupling efficiency of 95% and reduces the time required to perform active alignment by performing optical alignment between the photodiode housing and the connector at 40 μm in the bonding tolerance range when laser welding. Using the jig, the optical jig can be combined up to eight times in the alignment of the jig, and the optical coupling can be performed within the coupling allowable range, and the photodiode housing within the allowable range can be mass produced.

Description

포토 다이오드 하우징의 광학결합 장치 및 방법{The optical coupling apparatus and method of photo diode housing}The optical coupling apparatus and method of photo diode housing

본 발명은 포토 다이오드 하우징에 관한 것으로, 상세하게는 광통신 시스템의 단거리 통신용 수신모듈로서 직각 회전하는 지그(jig)를 이용하여 포토 다이오드 하우징을 광학 결합하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photodiode housing, and more particularly, to an apparatus and method for optically coupling a photodiode housing using a jig rotating at right angles as a receiving module for short-range communication of an optical communication system.

일반적으로, 원거리 통신방식으로 빛을 반송파로 하여 공간전파, 광섬유 케이블, 광렌즈 가이드 및 광빔 가이드 등을 전송 매체로 하여 강도 변조 및 주파수 변조 등에 따라 광(wide)대역으로 전송할 수 있는 광통신 시스템이 실용화되어 있다. 이러한, 광통신 시스템에는 입력된 전기적 신호를 광신호로 전환하여 전송하기 위한 장치로 포토 다이오드가 사용된다.In general, an optical communication system capable of transmitting in a wide band according to intensity modulation and frequency modulation using space propagation, an optical fiber cable, an optical lens guide, and an optical beam guide as a transmission medium using light as a carrier in a telecommunication method It is. In such an optical communication system, a photodiode is used as a device for converting an input electrical signal into an optical signal and transmitting the optical signal.

포토 다이오드 하우징과 광섬유 또는 페룰(ferrule)과의 광학결합은 레이져 다이오드에서 빛을 발광시켜 콘넥터를 포토 다이오드 하우징에 꽃아서 최대의 결합 효율을 갖는 지점에서 결합한다. 포토 다이오드 하우징의 광합 결합을 위한 허용한도(tolerence)는 40㎛로, 이때의 효율은 95%로 정밀한 위치 편차를 요구하는 것은 아니다.Optical coupling of the photodiode housing to the optical fiber or ferrule emits light from the laser diode and couples the connector to the photodiode housing at the point with the highest coupling efficiency. Tolerence for the photosynthesis coupling of the photodiode housing is 40 μm, with an efficiency of 95%, which does not require precise position deviation.

도면 도1은 종래에 포토 다이오드 하우징의 광합결합 구조를 도시한 도면으로, 포토 다이오드 하우징(11), 페룰하우징(ferrule housing)(12), 페룰(13) 등으로 구성된다.1 is a view showing a conventional photosynthesis structure of a photodiode housing, and is composed of a photodiode housing 11, a ferrule housing 12, a ferrule 13, and the like.

포토 다이오드 하우징(11)은 TO-CAN 타입의 포토 다이오드의 위치를 고정시키는 하우징이며, 페룰하우징(12)은 페룰(13)을 광 정렬 위치에서 고정시키기 위한 하우징이며, 페룰(13)은 광섬유를 감싸고 있는 부품이다.The photodiode housing 11 is a housing for fixing the position of the TO-CAN type photodiode, the ferrule housing 12 is a housing for fixing the ferrule 13 in the optical alignment position, and the ferrule 13 is a fiber optic It's the part that's wrapping.

포토 다이오드 하우징(11)의 광학 결합 방법은 고가의 레이져 용접기(laser welder)에서 고정시켜, 레이져 다이오드에서 발진시킨 빛을 검파(detection)한 후 최대의 광 결합(coupling) 효율을 나타내는 지점을 찾아서 레이져 용접하는 엑티브얼라인(Active align) 방법이다.The optical coupling method of the photodiode housing 11 is fixed in an expensive laser welder to detect a point showing the maximum light coupling efficiency after detecting light emitted from the laser diode. Active align method of welding.

이러한 최대의 광결합 효율을 나타내는 지점을 찾는데는 많은 시간이 소요되어 제작비용이 증가하며, 대량으로 생산하는데 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.It takes a lot of time to find the point that shows the maximum optical coupling efficiency, the manufacturing cost increases, there is a problem that a lot of restrictions in mass production.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포토 다이오드 하우징과 콘넥터를 레이져 용접시에 결합 허용한도의 범위 내에서 광학 결합을 하도록 하여 높은 결합 효율을 얻을 수 있고, 액티브 얼라인을 수행하는 시간을 줄이며, 허용한도 범위 내의 포토 다이오드 하우징을 대량 생산하도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems as described above, to achieve high coupling efficiency by performing optical alignment within the range of the coupling allowance of the photodiode housing and the connector during laser welding, and to perform active alignment The aim is to reduce the time and mass production of photodiode housings within the permissible limits.

도1은 종래의 포토 다이오드 하우징의 광합 결합 구조를 도시한 도면.1 is a diagram showing a photosynthesis structure of a conventional photodiode housing.

도2는 본 발명에 따른 지그(jig)의 구조를 도시한 도면.Figure 2 illustrates the structure of a jig according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 지그의 평면도를 도시한 도면.3 is a plan view of a jig according to the present invention;

도4는 본 발명에 따른 어댑터에 페룰을 고정시킨 것을 도시한 도면.4 is a view showing the fixing of the ferrule to the adapter according to the present invention.

도5는 본 발명에 따른 플러그를 도시한 도면.5 shows a plug according to the invention;

도6은 본 발명에 따른 플러그 하우징의 구조를 도시한 도면.6 shows the structure of a plug housing according to the invention;

도7은 포토 다이오드 하우징의 광학결합 허용범위를 도시한 그래프.7 is a graph showing the optical coupling tolerance of the photodiode housing.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

11 : 포토 다이오드 하우징(Photo diode housing),11: photo diode housing,

12 : 페룰 하우징(ferrule housing), 13 : 페룰,12: ferrule housing, 13: ferrule,

14 : 어댑터(Adapter), 15 : 플러그(plug),14: Adapter, 15: Plug,

16 : 플러그 하우징(plug housing),16: plug housing (plug housing),

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,광섬유를 감싸고 있으며 소정의 세라믹으로 이루어진 페룰과, 상기 페룰을 실장하여 애폭시로 고정된 어댑터와, 상기 어댑터를 실장하는 플러그와, 상기 플러그를 중심으로 결합시키는 플러그 하우징을 포함한다.Features of the present invention for achieving the object as described above, the ferrule is wrapped around the optical fiber and made of a predetermined ceramic, an adapter fixed to the epoxy mounting the ferrule, a plug for mounting the adapter, the plug It includes a plug housing for coupling to the center.

또한, 본발명은, 페룰을 어댑터의 중심에서 소정의 거리 만큼 편심시켜 실장하는 과정과, 상기 어댑터를 플러그의 중심에서 소정의 거리만큼 편심시켜 실장하는 과정과, 상기 플러그를 플러그 하우징에 실장하는 과정과, 상기 플러그 하우징에 포토 다이오드의 중심과 일치시켜 본딩하는 과정을 포함한다.In addition, the present invention, the process of mounting the ferrule eccentrically by a predetermined distance from the center of the adapter, the process of mounting the adapter eccentrically by a predetermined distance from the center of the plug, and the process of mounting the plug in the plug housing And bonding the same to the center of the photodiode to the plug housing.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서 지그를 사용하여 포토 다이오드 하우징(11)을 광합 결합하는 것은 도면 도 2와 같다. 도3은 지그의 평면도를 도시한 도면이며, 도4는 어댑터의 구조를 도시한 것이다. 도5는 플러그(plug)의 구조를 도시한 도면이며, 도6은 플러그 하우징의 구조를 도시한 것이며, 도7은 포토 다이오드의 광학결합 허용범위를 도시한 그래프이다.In the present invention, the photosynthesis coupling of the photodiode housing 11 using a jig is illustrated in FIG. 2. 3 is a plan view of the jig, and FIG. 4 shows the structure of the adapter. FIG. 5 shows the structure of a plug, FIG. 6 shows the structure of a plug housing, and FIG. 7 is a graph showing the optical coupling tolerance of a photodiode.

지그(jig)는 기계적인 기능을 수월하게 하기 위한 보조물이며, 포토 다이오드 하우징(11)의 허용한도(최대 결합 지점에서 40㎛이내) 범위에서 광학 결합을 위해 직각으로 회전하는 어댑터(adaptor)(14)와 플러그 하우징(16)을 직각으로 회전하여 최대 광결합 점 근방에서 페룰(13)을 위치시킨 후에 어댑터(14)를 회전하여 40㎛ 근방의 지점에서 레이져 용접한다.The jig is an auxiliary to facilitate mechanical function, and the adapter 14 rotates at right angles for optical coupling within the allowable limit of the photodiode housing 11 (within 40 µm at the maximum coupling point). ) And the plug housing 16 at right angles to position the ferrule 13 near the maximum optical coupling point, and then rotate the adapter 14 to laser weld at a point near 40 μm.

어댑터(14)에는 페룰(13)이 어댑터(14)의 중심에서 x, y 방향으로 20㎛ 만큼 편심되어 실장되며, 어댑터의 외경은 도4와 같이 원통에 직각 간격으로 사각형의 돌출부가 있는 구조이며, 어댑터(14)에 페룰(13)이 실장될 홀(hole)의 직경은㎜이고, 홀 내경의 평면도 공차도 좋아야 한다.The adapter 14 is mounted with the ferrule 13 eccentrically 20 m in the x and y directions from the center of the adapter 14, and the outer diameter of the adapter is a structure having a rectangular protrusion at right angles to the cylinder as shown in FIG. The diameter of the hole in which the ferrule 13 is to be mounted in the adapter 14 is Mm and the planar tolerance of the hole inner diameter should be good.

도면 도5는 플러그(15)를 도시한 것으로 페룰(13)이 실장된 상태에서 어댑터(14)가 설치되며, 플러그(15)의 내부에는 어댑터(14)가 꽃혀질 수 있도록 어댑터 외경과 같은 모양의 홀이 플러그 중심에서 x, y로 40㎛만큼 편심되어 뚫려있으며, 플러그(15)와 어댑터(14)의 내경과 외경의 구조상 서로 정확히 직각 간격으로 회전을 한다.FIG. 5 illustrates the plug 15, in which the adapter 14 is installed in a state where the ferrule 13 is mounted, and the inside of the plug 15 is shaped like an adapter outer diameter so that the adapter 14 can be flowered. The hole of is eccentrically pierced by x, y by 40 ㎛ from the center of the plug, and rotates at exactly right intervals from each other due to the structure of the inner and outer diameters of the plug 15 and the adapter 14.

도면 도6은 플러그 하우징(16)의 구조를 도시한 것으로 플러그(15)에 어댑터(14)가 장착된 후에 플러그 하우징(16)의 중심에 플러그(15)가 꽂혀지게 된다. 플러그 하우징(16)의 내부에는 플러그(15)가 꽂혀질 수 있도록 플러그(15) 외경과 같은 모양과 크기의 홀이 있으며, 플러그 하우징(16)과 플러그(15) 내경과 외경의 구조상 직각 간격으로 회전할 수 있다.6 shows the structure of the plug housing 16. After the adapter 14 is mounted on the plug 15, the plug 15 is inserted into the center of the plug housing 16. As shown in FIG. The plug housing 16 has a hole having the same shape and size as the outer diameter of the plug 15 so that the plug 15 can be inserted therein, and the plug housing 16 and the plug 15 have an inner diameter and an outer diameter at right angles. Can rotate

도7은 포토 다이오드 하우징의 광학결합 허용범위를 도시한 그래프로 설명하며, x 축에서 40㎛ 이내의 광학 결합 허용한도가 이루어 지면 95% 이상의 효율을 보이고 있다. 따라서 광학 결합 허용한도인 40㎛ 를 유지할 수 있으면 95% 이상의 높은 결합 효율을 이룰 수 있게 된다.FIG. 7 is a graph illustrating the optical coupling tolerance of the photodiode housing. When the optical coupling tolerance within 40 μm is made on the x-axis, the efficiency is 95% or more. Therefore, if the optical coupling tolerance of 40㎛ can be maintained, a high coupling efficiency of 95% or more can be achieved.

한편, 지그를 사용한 포토 다이오드 하우징(11)의 광학 결합의 동작을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the operation of the optical coupling of the photodiode housing 11 using the jig will be described below.

포토 다이오드가 포토 다이오드 하우징(11)의 TO CAN 중심에서 ±5㎛의 범위에서 다이 본딩(die bonding) 되어 있을 때, 임의의 포토 다이오드 하우징(11)의 최대 결합 지점은 TO CAN 중심에서 반경 60㎛ 안에 위치하게 된다.When the photodiode is die bonding in the range of ± 5 μm at the center of the TO CAN of the photodiode housing 11, the maximum bonding point of any photodiode housing 11 is 60 μm at the center of the TO CAN It is located inside.

최초의 플러그 하우징(16)을 포토 다이오드 하우징(11)과 중심을 맞춰 본딩(bonding)한 상태에서 포토 다이오드 하우징(11)의 가상 격자에 나타난 4점 중에서 플러그(15)를 직각 간격으로 회전시키며 얼라인(align)하여 최대 결합 효율의 점에서 페룰(13)을 위치하게 된다.With the first plug housing 16 bonded and centered with the photodiode housing 11, the plug 15 is rotated at right angles from among the four points shown in the virtual grid of the photodiode housing 11. By aligning, the ferrule 13 is positioned at the point of maximum coupling efficiency.

어댑터(14)를 플러그(15)의 회전방향과 같이 직각 간격으로 회전시키며 얼라인하여 최초 결정된 플러그 하우징(16)의 격자점이 있는 사분면의 4개의 점 중에서 최대의 결합 지점에서 레이져 용접을 하는 것이다.즉, 플러그 하우징(16)의 사분면에 있는 4점 중에서, 먼저 하나의 점으로 플러그(15)가 직각 회전하여 이동하고 그 점의 주변으로 어댑터(14)가 직각으로 회전하면서 결합점을 찾는 것으로 플러그 하우징(16)의 한점당 4개의 주변 지점에 대하여 결합 효율을 확인하는 것으로, 총 16개의 점을 체크하여 최대의 결합 효율을 가지는 점에서 레이져 용접을 하는 것이다.The adapter 14 is rotated at right angles, such as in the rotational direction of the plug 15, and aligned to perform laser welding at the largest joining point of the four points of the quadrant with the grid point of the initially determined plug housing 16. Among the four points in the quadrant of the plug housing 16, first, the plug 15 rotates at a right angle to one point and the adapter 14 rotates at a right angle to the periphery of the plug housing. The coupling efficiency is checked at four peripheral points per point (16). A total of 16 points are checked to perform laser welding at the point having the maximum coupling efficiency.

상술한 바와 같이, 본 발명은 포토 다이오드 하우징(11)과 콘넥터를 레이져 용접시에 결합 허용한도의 범위 40㎛에서 광학 결합을 하기 때문에 95%의 높은 결합 효율을 보장하며, 액티브 얼라인을 수행하는데 시간이 약 1/4로 줄어들며, 지그를 사용하여 광 얼라인 시에 최대 8번의 지그 회전 및 얼라인으로 결합 허용한도 범위 내의 광학 결합을 할 수 있다.As described above, the present invention guarantees a high coupling efficiency of 95% and performs active alignment since optical coupling is performed in the range of the coupling allowance of 40 占 퐉 between the photodiode housing 11 and the connector during laser welding. The time is reduced to about one quarter, and the jig can be used for optical coupling within the tolerance range of up to eight jig rotations and alignments during optical alignment.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정하지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자라면 자명한 범위 내에서 본 발명을 여러가지로 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이와같은 수정 및 변경은 본 발명의 기술적범주에 해당함을 밝혀 둔다.In addition, embodiments according to the present invention is not limited to the above, and those skilled in the art will be able to carry out various modifications and changes to the present invention within the obvious scope, such modifications, And modifications correspond to the technical category of the present invention.

이상과 같이, 본 발명은 포토 다이오드 하우징과 콘넥터를 레이져 용접시에 결합 허용한도의 범위 40㎛에서 광학 결합을 하기때문에 95%의 높은 결합 효율을 보장하며, 액티브 얼라인을 수행하는데 시간이 약 1/4로 줄어들며, 지그를 사용하여 광 얼라인 시에 최대 8번의 지그 회전 및 얼라인으로 결합 허용한도 범위 내의 광합 결합을 할 수 있으며, 허용한도 범위 내의 포토 다이오드 하우징을 대량으로 생산 할 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention guarantees a high coupling efficiency of 95% because optical coupling of the photodiode housing and the connector is performed in the laser welding range of 40 占 퐉, and the time required to perform active alignment is about 1. It can be reduced to / 4, and the jig can be used to make up to 8 jig rotations and aligning for photosynthetic coupling within the allowable range for the optical alignment, and to mass produce photodiode housings within the allowable range. There is this.

Claims (7)

삭제delete 플러그하우징과;Plug housings; 상기 플러그하우징의 중심부에 실장되는 플러그;A plug mounted at the center of the plug housing; 상기 플러그의 내부에 실장됨은 물론 소정의 각으로 회전하며 얼라인하여 플러그하우징의 격자점이 있는 수 개의 점 중 최적의 광학 결합 지점에서 레이져 용접을 하는 어댑터;An adapter for mounting the inside of the plug as well as rotating and aligning at a predetermined angle to perform laser welding at an optimal optical coupling point among several points having a lattice point of the plug housing; 상기 어댑터의 홀에 실장됨은 물론 광섬유를 감싸고 있으며 세라믹으로 이루어진 페룰을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 하우징의 광학결합 장치.The optical coupling device of the photodiode housing, which is mounted in the hole of the adapter as well as surrounding the optical fiber and comprises a ferrule made of ceramic. 제 2항에 있어서, 상기 플러그는,The method of claim 2, wherein the plug, 소정의 각으로 회전하여 상기 플러그 하우징의 수개의 점에서 최적의 광학 결합 지점에서 레이져 용접을 하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 하우징의 광학결합 장치.An optical coupling device of a photodiode housing, wherein the laser welding is performed at an optimal optical coupling point at several points of the plug housing by rotating at a predetermined angle. 제 2항에 있어서, 상기 페룰은,The method of claim 2, wherein the ferrule, 어댑터의 중심에서 소정의 거리만큼 편심되어 고정되는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 하우징의 광학결합 장치.The optical coupling device of the photodiode housing, characterized in that the fixed eccentric distance from the center of the adapter. 제 2항에 있어서, 상기 어댑터는,The method of claim 2, wherein the adapter, 상기 플러그의 중심에서 소정의 거리만큼 편심되어 고정되는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 하우징의 광학결합 장치.Optical coupling device of the photodiode housing, characterized in that eccentrically fixed by a predetermined distance from the center of the plug. 페룰을 어댑터의 중심에서 소정의 거리 만큼 편심시켜 실장하는 과정과,Mounting the ferrule eccentrically a predetermined distance from the center of the adapter, 상기 어댑터를 플러그의 중심에서 소정의 거리만큼 편심시켜 실장하는 과정,Mounting the adapter eccentrically by a predetermined distance from the center of the plug, 상기 플러그를 플러그 하우징에 실장하는 과정 및,Mounting the plug in a plug housing; 상기 플러그 하우징에 포토 다이오드의 중심과 일치시켜 본딩하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 하우징의 광학결합 방법.And bonding the plug housing with the center of the photodiode to bond the plug housing. 제 6항에 있어서, 상기 플러그 하우징은,The method of claim 6, wherein the plug housing, 상기 플러그를 중심에 결합시키고, 상기 포토 다이오드하우징을 중심에 일치시켜 결합하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 하우징의 광학결합 방법.Coupling the plug to the center, and coupling the photodiode housing to the center.
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