KR100405289B1

KR100405289B1 - 광 모듈

Info

Publication number: KR100405289B1
Application number: KR10-2001-0053109A
Authority: KR
Inventors: 다또오노부요시; 이와모또히로미; 히로세다까아끼
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-11-12
Also published as: JP2002148492A; US6588948B2; JP3613200B2; US20020044748A1; KR20020018578A; CA2355159A1

Abstract

본 발명은, 창 구조를 갖는 것으로서, 제조가 용이하고 작은 편광 소광비를 가지며 전송 광의 직선 편광면이 일정하게 유지되는, 광 모듈을 제공한다. 본 발명의 광 모듈은 하우징과, 광 투사 창 구조를 가지며 사파이어 판을 사용하는 접합부를 포함한다. 사파이어 창은, 사파이어의 C축과 광의 직선 편광면이 이루는 각도 ψ와, 사파이어의 C축과 광축이 이루는 각도 θ 사이에 다음의 관계식 (1) 내지 (4)가 성립하도록 구성된다. 다음의 관계식에서, ω는 사파이어의 주 굴절률, ε은 부 굴절률, λ는 전송 광의 파장, 그리고 d는 사파이어 판의 두께이다.

(1)

(2)

(3)

(4) -30 ≥ + 20log(tanβ)

Description

광 모듈{OPTICAL MODULE}

본 발명은 광통신에 사용되는 광 모듈에 관한 것으로, 특히 기밀성이 높고 전송되는 광의 편광면이 일정한 광 모듈에 관한 것이다.

최근 경이적으로 발전되고 있는 광통신 분야에 있어서, 광신호를 확실하게 전송하기 위하여 광 모듈의 기밀성이 중요시 되고 있다. 이것은, 광 모듈의 내부가 고온, 고습 상태로 되면, 광 모듈의 내부에 배치된 광 반도체 소자의 전극부가 열화되고, 또한 내부로 침입한 습기의 응축으로 인하여 광 반도체 소자의 광학적 특성이 열화되어, 광 반도체 소자의 수명을 10년 이상 보장할 수 없기 때문이다.

그런데, 광 모듈은 렌즈를 사용하여 내부의 광 반도체 소자와 외부의 광섬유를 광학적으로 결합시키는 역할을 한다. 광 모듈의 기밀성을 확보한 채로 광 모듈의 광학계를 유지하기 위해, 광 반도체 기밀 하우징에는 광투과식의 창 구조를 채용하고 있다.

광 모듈용 하우징(기밀 하우징)의 창 재료로는, 투광성이 우수하고 강도가 높은 사파이어가 통상적으로 사용되고 있다. 일본 공개 특허 공보 평8-148594호는 사파이어를 광투과식의 창에 사용한 광 모듈용 하우징의 기본 구조 및 제조 방법에 대하여 개시하고 있다. 광 모듈 하우징의 창 구조와 관련하여, 상기 일본 공개 특허 공보 평8-148594호는 광축과 사파이어의 C축 사이의 관계에 대하여 언급하고 있다. 여기에서는, 스넬(Snell)의 법칙에 따라 굴절하는 광축과 창 판의 C축을 일치시킴으로써, 광의 복굴절을 발생시키지 않는, 즉 광의 편광면이 회전하지 않는 창 구조가 제안되어 있다.

일본 공개 특허 공보 평11-54642호에서는 붕규산 유리를 창 판으로 사용하는 광 모듈 창 구조가 제안되어 있다. 붕규산 유리는 저가이며, 투광성은 사파이어보다 뛰어나다. 또한, 붕규산 유리는 등방성 재료라서 광의 복굴절을 일으키지 않는다. 그러나, 붕규산 유리의 문제점은, 열 응력에 의한 탄성 변형으로 인해 투과 광의 직선 편광면이 변형된다는 점, 즉 그 직선 편광면이 그대로 유지되지 않고 어떤 경우에는 광이 타원형의 편광으로 변화된다는 점이다. 그러나, 상기 일본 공개 특허 공보 평11-54642호에 개시된 바와 같이, 붕규산 유리에 응력을 균일하게 인가하면 광의 편광면의 변형이 최소화되는데, 이 때 광의 편광면의 변형의 지표 역할을 하는 후술되는 편광 소광비가 약 -40dB까지 감소하여 실제 사용시 문제가 되지 않는다는 점이 밝혀졌다.

여기서, 광의 편광면의 변형은 다음과 같은 편광 소광비로 표현되는 것이 일반적이다. 크로스 니콜 프리즘 실험계(crossed Nicole prism experimental system)에서, 발광측의 편광자가 수광측의 편광자에 대해 90°회전하였을 때에, 수광측의 최대 광 강도를 I_max라 하고 최소 광 강도를 I_min이라 하면, 편광 소광비는 10 ×log₁₀(I_min/I_max)로 정의된다. 따라서, 이것은 편광 소광비가 작을수록 광의 편광면의 변형이 작아진다는 것을 나타낸다.

근래, 광통신에 있어서 전송 속도를 높이기 위한 기술과 고밀도 파장 다중 송신 기술이 진보함에 따라, 전송 광의 편광면을 일정하게 유지하고, 전송 광의 파장을 균일하게 하는 것이 중요한 과제로 되었다. 이들 과제 중 후자의 과제를 해결하기 위해서는, 기밀 하우징의 외부에 광섬유를 이용하여 광섬유 그레이팅 (grating)과 같은 외부 공진기 구조를 형성하는 것이 바람직한데, 이 경우에도 광의 편광면을 일정하게 유지하는 것이 필요하다. 이 때 요구되는 편광면 유지 수준은, 전술한 바와 같은 편광 소광비로 -30dB, 즉 I_max가 I_min보다 1,000배 큰 것인데, 이와 같은 엄격한 조건은 전술한 바와 같은 종래의 기술로는 달성할 수 없는 것이었다.

또한, 사파이어를 창 판으로 사용하는 상기의 종래 기술에 있어서는, 광축과 사파이어의 C축 사이의 바람직한 관계를 얻기 위해 다음과 같은 방법을 사용해야만 했다. 즉, C축에 대해 수직하게 절단된 사파이어 판을 사용하고 이 사파이어 판을 광축에 대해 수직하게 배치함으로써 C축을 광축과 일치시키거나, 아니면 C축에 대하여 특정 각도를 갖는 사파이어 판을 연마 및 제조하고 이 사파이어 판의 C축 위치를 광축과 정확하게 정렬시켜야 했다. 전자의 경우에는, 반사광이 입사측으로 바로 되돌아가게 되어 광 모듈로서는 적합하지 않았다. 후자의 경우에는, 정확한 정렬이 어렵고, 각도를 정확히 고정시켜서 창 부분을 제조하는 것이 곤란하였다.

또한, 붕규산 유리를 창 판으로 사용하는 경우라 해도, 붕규산 유리는 강도가 약한 단점이 있다. 따라서, 붕규산 유리의 창 판은 보다 가혹한 조건 하에서 사용하기에는 적절하지 않았으며, 실제 사용에 있어서도 만족스러운 재료가 아니었다. 실제로, 해저 케이블용의 매우 높은 신뢰성이 요구되는 분야에서는, 아직까지 붕규산 유리의 사용을 기피하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 제조가 용이하고, 기계적 강도를 가지며, 편광 소광비가 작고, 직선 편광면을 일정하게 유지하는 광 모듈을 제공하기 위한 것이다.

도1은 기밀 하우징의 창 부분의 간략 블록 선도.

도2a 및 도2b는 각도 ψ 및 θ의 예시도.

도3은 각도 ψ 및 θ와 편광 소광비(polarized light extinction ratio)의 관계를 나타내는 선도.

도4는 d가 1.0mm이고 λ가 1.48㎛(0.00148mm)일 때에 각도 ψ 및 θ와 편광 소광비의 관계를 나타내는 그래프.

도5는 d가 0.5mm이고 λ가 1.48㎛(0.00148mm)일 때에 각도 ψ 및 θ와 편광 소광비의 관계를 나타내는 그래프.

도6은 d가 0.28mm이고 λ가 1.48㎛(0.00148mm)일 때에 각도 ψ 및 θ와 편광 소광비의 관계를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 기밀 하우징

2: 하우징 측벽

3: 원통부

4: 사파이어 창

5: 기부 판

본 발명에 따르면, 하우징과, 사파이어 판을 사용하는 광 전송 창 구조를 갖는 접합부(junction)를 포함하고, 상기 사파이어 판은 사파이어의 C축에 대해 수직을 이루도록 절단되며, 광축으로부터 보았을 때 사파이어의 C축과 직선 편광인 광의 편광면이 이루는 각도 ψ와, 사파이어의 C축과 광축이 이루는 각도 θ 사이에 다음의 [식 1] 내지 [식 4]가 성립하는 것을 특징으로 하는 광 모듈이 제공된다.

[식 1]

[식 2]

[식 3]

[식 4]

-30 ≥ + 20log(tanβ)

여기서, ω는 사파이어의 주 굴절률이고, ε은 사파이어의 부 굴절률이며, λ는 투과 광의 파장이고, d는 사파이어의 두께이다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기 광 모듈에 있어서, 상기 사파이어 판의 두께 d가 0.28mm이고, N이 정수일 때, 상기 각도 ψ와 상기 각도 θ 사이에는 다음의 [식 5] 내지 [식 7]이 성립하는 것을 특징으로 하는 광 모듈이 제공된다.

[식 5]

6°≤θ≤10° 및 (90N - 9)°≤ψ ≤(90N + 9)°

[식 6]

2°≤θ< 6° 및 (90N - 32)°≤ψ ≤(90N + 32)°

[식 7]

10°< θ≤14° 및 (90N - 5)°≤ψ ≤(90N + 5)°

우선, 사파이어의 C축과 광의 편광면이 이루는 각도 ψ와, 사파이어의 C축과 광축이 이루는 각도 θ에 대하여 도2a 및 도2b를 이용하여 설명한다. 도2a에서, 실선의 화살표는 광축을 나타내고, 그 화살표의 방향은 광의 진행 방향이다. 도2a의 중심에 있는 직사각형은 사파이어 판의 단면이고, 파선의 화살표는 사파이어 결정의 C축을 나타낸다. 사파이어 판은 C축에 대해 수직을 이루도록 절단 및 연마된다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 광축과 사파이어의 C축이 이루는 각도가 θ이다. 도2b는 도2a를 입사광 측으로부터 본 도면이다. 이 도면에는 원형의 사파이어 판이 도시되어 있고, 광축은 지면에 대해 수직하다. 도2b의 실선의 이중 화살표는 입사광의 편광 방향을 나타내는 것이다. 도2b의 파선의 화살표는 사파이어 결정의 C축이 지면(광축에 대해 수직인 면)에 투영된 것을 나타내는 것이고, 실제의 C축은 θ만큼 지면으로부터 비스듬하게 상방으로 향하고 있다. 도2b에 도시된 바와 같이, C축의 투영과 광의 편광 방향이 이루는 각도가 ψ이다.

사파이어와 같이 광학적으로 일축성의 결정에서는, 결정의 C축을 광축과 일치시키면 복굴절이 일어나지 않고, 입사광의 편광면이 회전하지 않고 유지된다. 그러나, 전술한 바와 같이 반사된 복귀 광의 영향이 있거나, 제조 상의 어려움이 있다. 한편, 본 발명자들은 실험을 통해서, 입사광이 직선 편광되는 경우, 입사광의 편광면과 C축이 이루는 각도를 0으로 하여 이들 두 요소를 동일한 평면에 설정함으로써, 입사광의 광축과 사파이어의 C축을 서로 일치시키지 않으면서도 복굴절을 방지할 수 있다는 사실을 확인했다. 또한, 광 통신 분야에서 요구되는 충분 조건인 -30dB의 편광 소광비를 얻기 위해서는, 결국은 광의 편광면과 C축을 동일 평면에 설정하는 것이 효과적이라는 사실도 발견했다. 그러나, 광의 편광면과 그 사파이어 C축을 정확히 동일 평면에 설정하는 것은 하우징의 제조 관점에서 매우 곤란하다.

따라서, 본 발명자들은 연구 결과, 입사광의 광축과 사파이어의 C축이 이루는 각도 θ와, 입사광의 편광면과 사파이어의 C축이 이루는 각도 ψ와, 사파이어의 주 굴절률 ω와, 사파이어의 부 굴절률 ε과, 투과 광의 파장 λ와, 사파이어 판의 두께 d를 이용하여, 직선 편광만을 취급하는 경우에 투과 광의 편광 소광비를 매우 정확하게 표현할 수 있는 근사식을 얻는데 성공하였다. 이 식이 전술한 [식 1] 내지 [식 3]과 [식 4]의 우변이다. 도4 내지 도6의 그래프 각각은 두께 d를 변화시켰을 때의 θ와 ψ의 실측치 및 계산치에 대한 편광 소광비의 의존성을 나타낸다. 이들 그래프로부터, 근사식을 이용한 계산치가 실측치와 거의 일치한다는 것을 알 수 있다.

또한, 시작 실험의 결과, 본 발명자들은 바람직한 편광 소광비를 얻을 수 있는 최적의 범위를 찾아내었다.

전술한 [식 4]의 부등식과, d가 0.28mm일 때의 [식 5] 내지 [식 7]의 관계식이 그 최적의 범위이다. 즉, 입사광의 광축과 사파이어의 C축이 일치하지 않더라도, 광의 편광면과 사파이어의 C축이 이루는 각도를 작게 설정함으로써, -30dB 이하의 편광 소광비 조건을 만족시킬 수 있다. 역으로, 입사광의 편광면과 사파이어의 C축의 각도를 크게 하여 제조를 용이하게 하더라도, 입사광의 광축과 C축이 이루는 각도를 작게 설정함으로써, 상기 -30dB 이하의 편광 소광비 조건을 만족시킬 수 있다. [식 4]가 성립될 때, 사파이어 판의 두께 d는 0.3mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이하에서 설명하게 되는 실시예에서는, 0.28mm 두께의 사파이어 판을 사용하였다.

또한, 반도체 레이저를 사용하여 본 발명의 광 모듈에 편광 유지 섬유(PANDA)를 접속시킴으로써, 직선 편광의 편광면을 보다 정확하게 높은 수준으로 유지하면서 광을 전송하는 것이 가능하다. 이 경우, 섬유 광 증폭기에 필요한 복수의 여기 광을 편파 합성함으로써 섬유 광 증폭기를 효율적으로 사용할 수 있다. 따라서, 전송되는 광신호의 효율적인 증폭이 가능하다. 또한, 본 발명의 광 모듈과 함께 광통신에서 사용되는 아이솔레이터(isolator)의 구조를 단순화시킬 수 있어 비용을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 광 모듈을 사용하며 이방성 광학 재료인 LN(LiNbO₃)을 사용하여 제조한 변조기에 있어서는, 창의 편광 소광비가 작기 때문에, LN 변조기 내부에서 발생하는 복굴절을 억제할 수 있어서 S/N 비(신호 대 잡음비)가 좋은 광신호를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 광 모듈 내부에 반도체 레이저를 장착하여 이용하면, 창의 외부에 접속된 아이솔레이터에서의 광 손실을 억제할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 광 모듈은 1/4 파장의 판(λ/4 판)을 포함할 수도 있다. 과거에는, 반도체 광 증폭기에 있어서, 증폭 특성에서 편파 의존성이 일어난다는 문제가 있었다. 그러나, 광 모듈로 입사하는 광을 λ/4 판에 의해 직선 편광으로 설정한 후에, 본 발명의 광 모듈을 이용하는 반도체 광 증폭기를 사용하면, 편파 의존성이 없이 증폭 특성이 향상될 수 있다. λ/4 판을 삽입함으로써 직선 편광을 얻은 후에, 편광면을 사파이어의 C축에 대해 정렬시키고, 이어서 λ/4 판을 YAG 용접하면, 반도체 광 증폭기의 증폭 특성은 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 반도체 광 증폭기를 이용하는 파장 변환 소자 또는 고속 작동 가능한 광-광 절환 소자의 삽입 손실(insertion loss)이 감소되어서, S/N 비가 좋은 광신호를 얻을 수 있다.

또한, 선택적으로 특정 파장을 반사하는 반사 기구를 구비하는 장치, 예컨대 광섬유 그레이팅(grating)을 본 발명의 광 모듈 외부에 설치함으로써, 상기 반사 장치를 광 모듈 내부의 광 소자와 함께 공진시킬 수 있다. 이 때, 창의 복굴절에 의해 발생하는 광신호의 발진 모드의 혼란을 억제시킬 수 있고, 또한 광신호의 손실도 감소시킬 수 있어, 광신호의 광 강도가 증가한다.

전술한 관계식 [식 5] 내지 [식 7]에서, N을 0 또는 짝수로 설정하면, 빛이 사파이어 판에 입사될 때 사파이어의 분극에 의한 흡수가 발생하지 않는다. 이에 따라, 사파이어 판의 투과율이 더 높아져서 광신호를 손실 없이 전송할 수 있다.

[바람직한 실시예]

1) 광 반도체 기밀 하우징의 제작

이 실시예에서, 사파이어의 C축과 광의 편광면이 이루는 각도 ψ와, 광축과 C축에 의해 형성된 각도 θ사이에 다음의 관계식이 성립하도록, 본 발명의 광 모듈 일 태양으로서, 광 반도체 기밀 하우징을 다음과 같이 제작하였다. N은 0이다.

6°≤θ ≤10° 및 (90N-9)°≤ψ≤(90N+9)°

제작된 광 반도체 기밀 하우징의 창 부분의 개략적인 구성이 도1에 도시되었다. 기밀 하우징(1) 전체는 기부 판(5)과 하우징 측벽(2)으로 구성된다. 하우징 측벽(2)에는 원통부(3)가 배치되고, 그 내부에 원형의 사파이어 판(4)이 끼워진다. 사파이어 판(4)에 대응하는 하우징 측벽(2)의 부분은 원형으로 절단되고, 원통부(3)와 사파이어 판(4)은 광투과식 창을 구성한다.

광 반도체 기밀 하우징(1)은 기부 판(5)에 코바(kovar), 하우징 측벽(2)에 코바, 및 광투과식 창의 원통부(3)의 파이프에도 코바를 사용하여 은 접합함으로써 제작된다. 단자부는 저융점 유리로 밀봉하고 니켈-금 도금된 코바 핀을 이용하였다. 사파이어 판(4)을 하우징 측벽(2) 내에 끼우기 위해, 원통부(3)로서 측벽에 대해 각도 θ만큼 경사진 평면을 갖는 파이프를, 각도 θ의 평면이 입사광의 편광면에 대하여 ψ만큼 경사지도록 하여 은 접합하였다. 실제로는, 하우징 측벽(2)에 원통형 구멍을 형성하고, 그 안에 원주형 파이프를 끼우고, 탄소 지그(jig)로 정렬시켰다. 사용된 사파이어 판의 두께는 0.28mm 였고, 이 사파이어의 굴절률은 C축을 따라서는 1.7679 였고, C축에 수직한 면에서는 1.7596 이었다. 사파이어 판(4)의 표면은 C축에 대해 수직하였다. 실제로는, C축이 편차를 갖기 때문에, 탄소 지그는 θ와 ψ를 작게 하도록 설계되었다. 사파이어에는 MgF의 AR(반사 방지: anti reflection) 코팅이 실시되었다. 이 코팅에 있어서, MgF 대신에 TiO와 SiO의 다층 막이 사용될 수도 있다. θ가 브루스터(Brewster) 각인 경우에는, ψ를 작게하여 0에 가깝게 하면, 사파이어 판에 AR 코팅을 실시하지 않아도 된다. 사파이어 판의 상면의 금속화는 사파이어 측으로부터 Ti/Pt/Au로 되었다. 사파이어 판은 AuSn 접합에 의해 기밀 하우징(1)에 기밀 접합되었다.

2) 편광 소광비의 측정

전술한 바와 같이 제작된 광 반도체 기밀 하우징에 대하여, θ와 ψ를 매개 변수로 하고, 광신호가 사파이어 판의 창을 통과한 후의 편광 소광비를 구했다. 여기서, LD(레이저 다이오드) 빔을 사용하였고, 그것의 λ는 1.48㎛(0.00148mm)였다. 이 결과를 도6의 그래프에 도시하였다. 도6의 그래프로부터, 근사식을 이용한 계산치가 실측치와 거의 일치한다는 것을 알 수 있다. 또한, ψ와 θ의 범위가 명확하게 나타나도록, 이들 범위를 도3의 그래프에 도시하였다. 도3에서, 수평 축은 ψ를, 수직 축은 θ를, 서로 상이한 회색 음영의 영역은 편광 소광비를 나타낸다. 편광 소광비는 ψ에 대해 90°의 주기성을 가지며, 최대점과 최소점은 매 90°마다 반복되었다. 회색 음영으로 나타낸 각 영역에서, ψ가 45°일 때에는 각도 θ가 어떤 값이더라도 편광 소광비는 최대값을 취하고, ψ가 0° 및 90°일 때에는 각도 θ가 어떤 값이더라도 편광 소광비는 최소값을 취하고 있음을 알 수 있다. ψ가 0°로부터 1/2 주기인 45°이동하면, 편광 소광비의 최대 및 최소는 서로 바뀐다. 편광 소광비가 최대가 되는 0° 및 90°근처에 ψ가 있을 때, θ가 증가해도 편광 소광비는 크게 변동하지 않는다. 그러나, 편광 소광비가 최소가 되는 45° 및 135°근처에 ψ가 있을 때, θ의 변동에 따라서 편광 소광비는 크게 변동한다. 편광 소광비가 광통신에서 요구되는 -30dB 이하로 되는 θ와 ψ의 범위는 다음과 같다.

6° ≤ θ ≤10° 및 (90N - 9)° ≤ ψ ≤(90N + 9)°

2° ≤ θ < 6° 및 (90N - 32)°≤ ψ ≤(90N + 32)°

10°< θ ≤14° 및 (90N - 5)° ≤ ψ ≤(90N + 5)°

여기서, N은 정수이다.

또한, ψ가 0°인 경우와 90°인 경우에 창을 두과하는 광의 강도를 비교해 보면, ψ가 0°일 때는 광 강도가 0.2dB까지 증가하였다. 따라서, 본 실시예로부터, 광 반도체 기밀 하우징을 제작할 때에 N을 0으로 설정하면 사파이어 창의 투과율이 향상된다는 것이 밝혀졌다.

3) PANDA를 접합시킨 광 모듈

전술한 바와 같이 제작된 광 반도체 기밀 하우징의 외부에, 편광 유지 섬유(PANDA)를 일체로 YAG 접합시켜 광 모듈을 제작하였다. 본 발명의 광 모듈을 사용함으로써, 직선 편광을 높은 수준으로 유지한 채로 광신호를 전송할 수 있었다. 또한, 섬유 광 증폭기에 필요한 복수의 여기 광을 편파 합성함으로써, 섬유 광 증폭기를 효율적으로 사용할 수 있었다. 동시에, 아이솔레이터의 구조를 보다 간단하게 할 수 있었다.

4) 반도체 레이저 소자를 장착한 광 모듈

전술한 바와 같이 제작된 광 반도체 기밀 하우징에, 반도체 레이저 소자를 하이브리드(hybrid) 집적시켰다. 본 발명의 광 반도체 기밀 하우징을 사용함으로써, 창의 외부에 접속된 아이솔레이터에서의 광 손실이 억제되었다.

5) 이방성 광학 재료를 사용하여 광 도파관 소자를 장착한 광 모듈

전술한 바와 같이 제작된 광 반도체 기밀 하우징을 사용하여, 마하 젠더(Mach-Zehnder)형의 소자를 장착하고, 이방성 광학 재료인 LN을 사용하는 변조기를 제작하였다. 본 발명의 광 반도체 기밀 하우징을 사용함으로써, LN 변조기의 내부에서 일어나는 복굴절이 억제되어, S/N 비가 좋은 광신호를 얻을 수 있었다.

6) 반도체 광 증폭 소자를 장착한 광 모듈

전술한 바와 같이 제작된 광 반도체 기밀 하우징에, 반도체 광 증폭 소자를 하이브리드 집적시켜서 반도체 광 증폭기를 제작하였다. 상기 반도체 광 증폭기의 사파이어 판의 창의 외측에 λ/4 판도 부착했다. 광섬유로부터 입사하는 광을 λ/4 판을 통과시켜 직선 편광시키고, 상기 반도체 광 증폭기를 사용하여 광신호를 증폭시키면, 편파 의존성을 일으키지 않으면서도 증폭 특성을 향상시킬 수 있었다. 반도체 광 증폭기를 이용한 파장 변환 소자나 고속 작동 가능한 광-광 절환 소자에서는, 삽입 손실이 감소되어서 S/N 비가 좋은 광신호를 얻을 수 있었다. 또한, λ/4 판을 통과시켜 직선 편광을 얻은 후에, 편광면을 정렬시키고 YAG 용접하여, 반도체 광 증폭기를 제작하였다. 따라서, 이 경우에는, 광 증폭 특성을 더욱 향상시킬 수 있었다.

7) 반사 기구를 구비한 광 모듈

전술한 바와 같이 제작된 광 모듈의 외측에, 특정 파장을 선택적으로 반사하는 반사 기구를 구비하는 장치인 광섬유 그레이팅을 배치하였다. 이 때, 입사광의 발진 모드의 혼란을 억제할 수 있었고, 이에 따라 파장 선택성이 우수한 광 모듈을 제작할 수 있었다. 또한, 광신호 손실도 줄어들고, 광 강도는 증가하였다.

본 발명의 광 모듈은, 제조가 용이하고, 기계적 강도를 가지며, 광신호의 편광면의 변형을 일으키지 않는다. 또한, 본 발명의 광 모듈은, -30dB 이하의 편광 소광비를 가지므로 광통신에 사용하기에 이상적이다. 또한, 본 발명의 광 모듈은, 사출되는 광 강도가 높고, 사출광의 모드 안정성이 우수하다.

Claims

하우징과,

사파이어 판을 사용하는 광투과식 창 구조를 갖는 접합부를 포함하고,

상기 사파이어 판은 사파이어의 C축에 대해 수직을 이루도록 절단되며,

광축으로부터 보았을 때 사파이어의 C축과 직선 편광인 광의 편광면이 이루는 각도 ψ와, 사파이어의 C축과 광축이 이루는 각도 θ사이에는 다음의 (1) 내지 (4)의 관계식들이 성립하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.

(1)

(2)

(3)

(4) -30 ≥ + 20log(tanβ)

여기서, ω는 사파이어의 주 굴절률

ε은 사파이어의 부 굴절률

λ는 투과 광의 파장

d는 사파이어 판의 두께
제1항에 있어서, 상기 사파이어 판의 두께 d가 0.28mm이고, N이 정수일 때, 상기 각도 ψ와 상기 각도 θ 사이에는 다음의 (5) 내지 (7) 중 어느 하나의 관계식이 성립하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.

(5) 6° ≤ θ ≤10° 및 (90N - 9)° ≤ ψ ≤(90N + 9)°

(6) 2° ≤ θ < 6° 및 (90N - 32)°≤ ψ ≤(90N + 32)°

(7) 10°< θ ≤14° 및 (90N - 5)° ≤ ψ ≤(90N + 5)°
제1항에 있어서, 적어도 하나의 편광 유지 섬유를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제1항에 있어서, 반도체 레이저 장치, 반도체 광 증폭 장치, 또는 이방성 광학 재료를 사용하는 광 도파관 장치 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제1항에 있어서, 1/4 파장 판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제1항에 있어서, 특정 파장의 광을 반사시키기 위하여 하우징의 외부에 반사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제2항에 있어서, 상기 N이 0 또는 짝수인 것을 특징으로 하는 광 모듈.