KR100424629B1 - 열적 안정화된 광도파로열 격자 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따라 파장을 분할 또는 결합하는 기능의 광도파로열 격자칩과, 방열판 기능을 수행하는 상부 하우징과 하부 하우징을 구비하여 구성된 광도파로열 격자 모듈에 있어서, 상기 광도파로열 격자칩의 하부에 접합되어 상기 광도파로열 격자칩을 지지하며, 상기 광도파로열 격자칩의 고른 온도 분포를 유지하는 히터-스프레더와, 상기 히터-스프레더의 일측면에 위치하여 상기 광도파로열 격자칩의 온도를 감지하는 서미스터와, 상기 서미스터에 의해 측정된 온도와 허용 가능한 온도 편차 범위를 비교하여, 온도 보정 신호를 출력하는 제어부와, 상기 히터-스프레더와 상기 하부 하우징의 사이에 개재되어, 상기 제어부에서 인가된 온도 보정 신호에 따라 상기 광도파로열 격자의 온도를 허용 가능한 온도 편차 범위 내로 보정하는 제 1온도 조절기와, 상기 광도파로열 격자의 상면과 상기 상부 하우징의 사이에 개재되어, 상기 제어부에서 인가된 온도 보정 신호에 따라 상기 광도파로열 격자칩의 온도를 온도 편차 범위내로 보정하는 제 2 온도 조절기를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 광도파로열 격자 모듈에 관한 것으로서, 특히 온도 조절 소자를 구비한 광도파로열 격자 모듈에 관한 것이다.
광통신에 있어서, 광섬유는 넓은 파장 대역을 가지고 있음에도 불구하고 광신호의 지나친 분산 및 손실을 피하기 위하여 극히 좁은 대역만을 사용하고 있다. 파장 분할 다중화기(wavelength division multiplexer)는 상기 광통신 파장 대역에 가능한 많은 수의 광신호들을 전송하기 위하여 극히 작은 파장 간격을 가지는 광신호들을 다중화한다. 상기 파장 분할 다중화는 예를 들어, 하나의 광섬유에 서로 다른 파장을 가지는 다수의 광신호들을 동시에 전송하는 것을 말한다. 이에 따른 문제점은, 상기 광신호 파장들이 인접해 있기 때문에 작은 오류만으로도 서로 간섭을일으킬 수 있다는 것이다.
파장 분할 다중화 통신 시스템에 파장 분할 다중화 소자로는 박막형 필터를 사용한 소자와, 광도파로열 격자칩 등이 있으며, 특히 광도파로열 격자칩은 전송 용량이 늘어나게 될 경우 채널수를 증가시키는 방법으로 쉽게 처리 용량을 늘일 수 있으며, 이로 인하여 널리 사용되고 있다. 상기 광도파로열 격자칩을 구비한 광도파로열 격자 모듈에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 광도파로열 격자 모듈의 측면을 나타내는 측면도이며, 상기 광도파로열 격자 모듈은 광도파로열 격자칩(110)과, 히터 스프레더(120)와 상기 히터 스프레더(120)의 하부에 접합된 온도 조절기(130)와, 상기 온도 조절기(130)의 하부에 결합된 금속 하우징(150)과 상기 광도파로열 격자 모듈(110)의 외부에 위치하는 제어부(140)를 구비하여 구성된다.
상기 광도파로열 격자칩(110)은 파장 분할 다중화/역다중화 소자로서, 채널증가로 인한 상기 광도파로열 격자칩의 부피 증가로 인한 굴절률 분포의 불균일과 상기 광도파로열 격자칩의 온도 변화로 인한 출력 파장의 변화 등의 문제가 있다.
상기 히터 스프레더 (120)는 상기 광도파로열 격자칩(110)의 위치에 따른 온도 편차를 최소화하며, 상기 광도파로열 격자칩(110)을 지지하는 역할을 한다. 또한, 상기 히터 스프레더 (120)의 일측면에 온도 센서 (121)로서 서미스터 (Thermistor) 등을 장착하여 상기 광도파로열 격자칩(110)의 온도 변화를 감지한다. 상기 히터 스프레더(120)는 열전도도가 우수하며, 두께가 얇은 두랄류민 또는 구리 재질의 금속판이 널리 사용되고 있다.
상기 제어부(140)는 상기 광도파로열 격자 모듈의 외부에 위치하며, 상기 광도파로열 격자칩(110)이 허용 가능한 온도 편차 범위를 외부 입력받는다. 또한, 상기 히터 스프레더(120)의 일측에 위치한 온도 센서(121)로 부터 상기 광도파로열 격자칩의 온도 변화를 입력받아서 외부 입력된 허용 가능한 온도 편차 범위와 비교하여, 허용 범위를 초과할 경우에 보정 신호를 발신하는 기능을 한다.
상기 온도 조절기(130)로는 열전모듈이 널리 사용되고 있으며, 상기 히터 스프레더(120)의 하부에 접착되어져 있어서, 상기 제어부(140)에서 입력된 보정 신호에 따라 냉각 또는 가열함으로써 상기 광도파로열 격자칩(110)의 온도를 보정한다. 상기 열전모듈은 P,N형 반도체 소자와 세라믹 재질의 흡열 기능의 냉각판과 상기 냉각판에 대칭 되는 위치에 상기 P,N 반도체 소자에 접합된 방열판으로 구성되며, 상기 열전모듈은 입력 전류의 방향에 따라서, 냉각기 또는 히터로서 사용 가능하다.
상기 금속 하우징(150)은 상기 온도 조절기(130)의 하부에 결합되어, 상기 온도 조절기(130)의 방열판에서 전도된 열을 외부로 방출하는 기능을 한다.
상술한 광도파로열 격자는 좁은 파장 간격을 갖는 광신호를 다수의 신호 파장으로 분할하는 광학 소자로서, 상기 광도파로열 격자칩의 채널 증가시 발생하는 굴절률 편차와 외부 온도 변화 등은 다중 채널에서 출력되는 파장의 이동 및 이로 인한 출력 파장간 중첩을 유발하는 요인으로 작용하고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 광도파로열 격자칩의 열적 안정성이 향상된 광도파로열 격자 모듈을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파장 분할 또는 결합하는 기능의 광도파로열 격자칩과, 방열판 기능을 수행하는 상부 하우징과 하부 하우징을 구비하여 구성된 광도파로열 격자 모듈은,
상기 광도파로열 격자칩의 하부에 접합되어 상기 광도파로열 격자칩을 지지하며, 상기 광도파로열 격자칩의 고른 온도 분포를 유지하는 히터-스프레더와;
상기 히터-스프레더의 일측면에 위치하여 상기 광도파로열 격자의 온도를 감지하는 서미스터와;
상기 서미스터에 의해 측정된 온도와 허용 가능한 온도 편차 범위를 비교하여, 온도 보정 신호를 출력하는 제어부와;
상기 히터-스프레더와 상기 하부 하우징의 사이에 개재되어, 상기 제어부에서 인가된 온도 보정 신호에 따라 상기 광도파로열 격자의 온도를 허용 가능한 온도 편차 범위 내로 보정하는 제 1온도 조절기와;
상기 광도파로열 격자의 상면과 상기 상부 하우징의 사이에 개재되어, 상기 제어부에서 인가된 온도 보정 신호에 따라 상기 광도파로열 격자의 온도를 온도 편차 범위 내로 보정하는 제 2 온도 조절기를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래 기술에 의한 광도파로열 격자 모듈을 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 광도파로열 격자 모듈을 나타내는 측면도.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 광도파로열 격자 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다. 상기 광도파로열 격자 모듈은 광도파로열 격자칩(210)과, 상기 광도파로열 격자칩(210)의 하부에 접합된 히터 스프레더(220)와 상기 히터 스프레더(220)의 하부에 접합된 제 1 온도 조절기(230)와, 상기 광도파로열 격자칩(210)의 상부에 접합된 제 2 온도 조절기(240)와 상기 광도파로열 격자 모듈의 외부를 둘러싸며, 방열판 역할을 하는 상, 하부 금속 하우징(270,260)과, 상기 광도파로열 격자 모듈의 외부에 위치하는 제어부(250)를 구비하여 구성된다.
상기 광도파로열 격자칩(210)은 파장 분할 다중화/역다중화 소자로서, 입력 광신호를 분할 또는 결합하여 출력한다.
상기 히터 스프레더(220)는 상기 광도파로열 격자칩(210)의 위치에 따른 온도 편차를 최소화하며, 상기 광도파로열 격자칩(210)을 지지하는 역할을 한다. 상기 히터 스프레더(220)는 열전도도가 우수하며, 두께가 얇은 두랄류민 또는 구리 재질의 금속판이 널리 사용되고 있다. 또한, 상기 히터 스프레더(220)의 일측면에 온도 센서(221)로서 서미스터(Thermistor) 등을 장착하여 상기 광도파로열 격자칩의 온도 변화를 감지한다.
상기 제어부(250)는 상기 광도파로열 격자 모듈의 외부에 위치하며, 상기 광도파로열 격자칩이 허용 가능한 온도 편차 범위를 상기 온도 센서(221)로부터 입력받는다. 또한, 상기 광도파로열 격자칩의 온도 변화를 입력받아서 외부 입력된 허용 가능한 온도 편차 범위와 비교하여, 허용 범위를 초과할 경우에 보정 신호를 발신하는 기능을 한다.
상기 제 1온도 조절기(230)는 열전모듈이 널리 사용되고 있다. 상기 히터 스프레더(220)의 하부에 접착되어져 있어서, 상기 제어부(250)에서 입력된 보정 신호에 따라 냉각 또는 가열함으로써, 상기 광도파로열 격자의 온도를 조절한다. 상기 열전모듈은 P,N형 반도체 소자와 세라믹 재질의 흡열 기능의 냉각판과 상기 냉각판에 대칭 되는 위치에 상기 P,N 반도체 소자에 접합된 방열판으로 구성되며, 상기 열전모듈은 입력 전류의 방향에 따라서, 냉각기 또는 히터로서 사용 가능하다.
상기 열전모듈은 직류 전류에 의해 작동되며, N-Type 소자에 양방향 직류전류가 흐르면, 전자들은 P-Type 쪽에서 N-Type 쪽으로 흐르고, 냉각판은 열을 흡수하면서 온도가 떨어지게 된다. 흡수한 열은 모듈의 방열판쪽으로 이동하게 되며, 외부로 방출되게 된다. 이 경우에, 열의 흡수 및 방출은 전류와 열전소자쌍의 개수에 비례하는 관계를 가진다.
상기 제 2 온도 조절기(240)는 상기 광도파로열 격자(210)의 상부에 직접 접합되어, 상기 광도파로열 격자칩(210)의 외부 노출면을 최소화하고, 상기 제어부 (250) 에서 입력된 보정 신호를 입력받아 상기 제 1 온도 조절기(230)와 동시에 허용된 온도 변화내로 보정함으로서, 외부 온도 변화에 의한 중심 파장 이동을 최소화한다.
상기 금속 하우징은 상기 제 1온도 조절기(230)와 접합된 하부 하우징(260)과 상기 제 2온도 조절기(240)와 접합된 상부 하우징(270)으로 구성되며, 상기 하우징은, 상기 온도 조절기의 방열판에서 전도된 열을 외부로 방출하는 기능을 한다.
그러나, 상술한 바와 같이, 상기 광도파로열 격자칩을 중심으로 제 1,2 온도 조절기를 구비한 구조는 외부 공기에 노출되는 면적이 최소화되고, 광도파로열 격자칩의 온도 안정성 향상으로 인하여 출력 파장의 변화 요인이 감소한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열적 안정화된 광도파로열 격자 모듈은 온도 조절기를 추가로 구비함으로써 외부 환경 요인으로 인한 과도한 온도 변화를 방지와 온도 조절이 용이하여, 광도파로열 격자칩에서 출력되는 다중 분할된 중심 파장의 이동과 출력 파장간의 중복과 같은 오차 요인을 최소화한다. 따라서, 출력 파장의 안정화로 인한 파장 분할 다중화 통신 시스템의 신뢰성 확보가 용이하다.
Claims (1)
- 파장을 분할 또는 결합하는 기능의 광도파로열 격자칩과, 방열판 기능을 수행하는 상부 하우징과 하부 하우징을 구비하여 구성된 광도파로열 격자 모듈에 있어서,상기 광도파로열 격자칩의 하부에 접합되어 상기 광도파로열 격자 칩을 지지하며, 상기 광도파로열 격자칩의 고른 온도 분포를 유지하는 히터-스프레더와;상기 히터-스프레더의 일측면에 위치하여 상기 광도파로열 격자칩의 온도를 감지하는 서미스터와;상기 서미스터에 의해 측정된 온도와 허용 가능한 온도 편차 범위를 비교하여, 온도 보정 신호를 출력하는 제어부와;상기 히터-스프레더와 상기 하부 하우징의 사이에 개재되어, 상기 제어부에서 인가된 온도 보정 신호에 따라 상기 광도파로열 격자칩의 온도를 허용 가능한 온도 편차 범위내로 보정하는 제 1온도 조절기와;상기 광도파로열 격자칩의 상면과 상기 상부 하우징의 사이에 개재되어, 상기 제어부에서 인가된 온도 보정 신호에 따라 상기 광도파로열 격자칩의 온도를 온도 편차 범위내로 보정하는 제 2 온도 조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열적 안정화된 광도파로열 격자 모듈.
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