KR100473580B1 - Array optical collimator using silicon block - Google Patents
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Abstract
실리콘 블록을 이용한 어레이 광 콜리메이터가 개시된다. 이 어레이 광 콜리메이터는 광섬유 어레이, 콜리메이터용 렌즈 어레이, 상기 어레이들을 고정하기 위한 실리콘 상부 및 하부 블록과 상기 어레이 블록들을 정렬하기 위한 베이스 기판으로 이루어진다. 또한, 동일한 실리콘 기판상에 렌즈와 광섬유를 동시에 정렬할 수도 있으며, 이 경우, 베이스 기판을 제거할 수도 있다. 렌즈 어레이 블록과 광섬유 어레이 블록 사이에는 굴절율 조절매체가 적용될 수 있다. An array optical collimator using a silicon block is disclosed. The array optical collimator consists of an optical fiber array, a lens array for collimators, upper and lower silicon blocks for fixing the arrays and a base substrate for aligning the array blocks. It is also possible to align the lens and the optical fiber simultaneously on the same silicon substrate, in which case the base substrate can be removed. A refractive index adjusting medium may be applied between the lens array block and the optical fiber array block.
Description
본 발명은 어레이 광 콜리메이터(Array Optical Collimator)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상면 혹은 하면에 정렬홈이 설치된 실리콘 블록을 이용하여 광섬유 및 렌즈 어레이를 고정하고, 베이스 기판상에 상기의 어레이 블록들을 수동정렬 방법에 의해 간단하게 정렬시키는 어레이 콜리메이터에 관한 것이다. The present invention relates to an array optical collimator, and more particularly, to fix an optical fiber and a lens array using a silicon block having an alignment groove installed on an upper surface or a lower surface thereof, and to manually fix the array blocks on a base substrate. An array collimator that is simply aligned by an alignment method.
광 콜리메이터는 광통신 분야에 사용되는 스위치(Switches), 감쇄기(Attenuator), 써큘레이터(Circulator)등 각종 광모듈제조나 광신호처리(Optical Signal Processing)시 필수적이며, 최근에는 WDM(Wavelength Divisional Multiplexing)통신 방식이나 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)의 응용분야가 확대됨에 따라 점차 어레이 형태의 콜리메이터가 요구되고 있다. Optical collimator is essential for manufacturing various optical modules such as switches, attenuators, circulators, or optical signal processing, and recently, WDM (Wavelength Divisional Multiplexing) communication. As the method and application fields of MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) are expanded, an array collimator is required.
도1에 통상적인 광 콜리메이터의 구조를 나타내었다. 일반적으로 콜리메이터는 광섬유로부터 출력된 빛이 렌즈에 입사되었을 때, 렌즈의 적절한 굴절율 조절에 의해 빛이 평행하게 진행하도록 하는 부품이다. 또한, 역으로 입사된 빛에 대해서는 렌즈 내에서 평행하게 진행되던 빛이 렌즈 밖으로 출력될 때는 렌즈의 중심 끝단면으로 부터 일정거리에 빛이 모아지게 되는데, 이 일정거리를 초점거리(Focal Length)라고 하며, 광섬유가 렌즈의 초점거리에 위치할 때 최상의 콜리메이터 기능을 할 수 있다. 1 shows the structure of a conventional optical collimator. In general, the collimator is a component that allows the light to travel in parallel by adjusting the proper refractive index of the lens when the light output from the optical fiber is incident on the lens. In addition, in the case of the light incident in reverse, when the light traveling in parallel in the lens is output out of the lens, the light is collected at a certain distance from the center end surface of the lens. This constant distance is called focal length. It can be the best collimator when the optical fiber is located at the focal length of the lens.
콜리메이터는 보통 일단면이 8o로 연마되고 다른 면은 곡률을 가지는 GRIN(Graded Index)렌즈와 일단이 페룰(ferrule)에 고정되어 있는 광섬유, 그리고 상기 렌즈의 8o 연마면과 광섬유를 x-y 방향으로 정렬하기 위한 금속 하우징으로 구성되어 있다. 이 때, 렌즈와 광결합되는 광섬유면은 렌즈의 연마면과 평행하도록 연마되어 있으며, 이는 광섬유 단면으로부터의 반사광 효과를 없애기 위함이다. 상술한 바와 같이, 최적의 광 콜리메이터를 제조하기 위해서는 광섬유를 렌즈의 초점거리에 위치시켜야 할 뿐만 아니라, 광섬유와 렌즈의 중심, 즉 x-y 방향으로의 정렬, 그리고 렌즈와 광섬유의 8o 연마면을 서로 대칭되도록 하는 것이 매우 중요하다.The collimator usually has a GRIN (Graded Index) lens with one end polished to 8 o and the other side curvature, an optical fiber fixed to a ferrule at one end, and an 8 o polished surface and the optical fiber of the lens in the xy direction. It consists of a metal housing for alignment. At this time, the optical fiber surface optically coupled to the lens is polished parallel to the polishing surface of the lens, in order to eliminate the reflected light effect from the optical fiber cross section. As described above, in order to manufacture an optimal optical collimator, not only the optical fiber should be positioned at the focal length of the lens, but also the optical fiber and the center of the lens, that is, the alignment in the xy direction, and the 8 o polishing surfaces of the lens and the optical fiber It is very important to be symmetrical.
어레이 광 콜리메이터도 기본 구조는 상기의 단심 광 콜리메이터와 동일하며, 이를 어레이로 만들었을 경우, 균일한 광특성을 얻기 위한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 어레이 광 콜리메이터의 일 예로, 광섬유 어레이에 대응되도록 일정한 간격을 갖도록 다수의 GRIN 렌즈로 어레이를 제조한 후 어레이 광 콜리메이터를 구현하는 방법 등이 있다. 그러나 상기의 방법은 GRIN 렌즈 어레이를 만들기가 어려워서 제조단가가 높다는 단점이 있다. 또한 단심 광 콜리메이터를 이용하여 어레이 형태로 콜리메이터를 제조하면 빔의 직경, 진행방향 및 광신호의 세기 등을 균일하게 맞추기가 매우 어렵다. The basic structure of the array optical collimator is the same as that of the above-mentioned single-core optical collimator, and when it is made into an array, studies are being actively conducted to obtain uniform optical characteristics. An example of an array optical collimator is a method of manufacturing an array with a plurality of GRIN lenses to have a predetermined interval to correspond to an optical fiber array, and then implementing an array optical collimator. However, the above method has a disadvantage in that manufacturing costs are high because it is difficult to produce a GRIN lens array. In addition, when the collimator is manufactured in an array form using a single-core optical collimator, it is very difficult to uniformly match the beam diameter, the traveling direction, and the intensity of the optical signal.
본 발명은 상술한 종래의 어레이 광 콜리메이터의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이미 표준공정으로 자리 잡은 반도체 실리콘 공정을 이용하여 정밀한 기판을 제조하고 이를 이용한 수동정렬(Passive Alignment)방법을 이용함으로써 저렴하면서도 간단하게 형성할 수 있는 어레이 광 콜리메이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional array optical collimator described above, by manufacturing a precise substrate using a semiconductor silicon process already established as a standard process and using a passive alignment method using the same, inexpensive and simple It is an object of the present invention to provide an array optical collimator that can be formed.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. For example, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 12를 참조하면서 본 발명의 실시예들을 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 to 12. In the drawings, the same reference numerals are given to components that perform the same function.
(실시예 1)(Example 1)
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어레이 광 콜리메이터의 분해 사시도를 나타내었다. 2 is an exploded perspective view of an array optical collimator according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명의 어레이 광 콜리메이터(100)는 광섬유 어레이를 고정하기 위한 정렬홈(112a)을 가진 광섬유 어레이 기판(112)과 이 기판(112)에 씌워지는 광섬유 어레이 뚜껑(114)으로 이루어지는 광섬유 어레이 블록(115)과, 렌즈 어레이를 고정하기 위한 정렬홈(116a)을 가진 렌즈 어레이 기판(116)과, 이 기판(116)에 씌워지는 렌즈 어레이 뚜껑(118)을 갖는 엔즈 어레이 블록(119)과, 상기 어레이 블록들(115,119)을 상면에 정렬함으로써 정확한 광정렬을 얻을 수 있는 베이스 기판(110)을 갖는다. 여기서, 상기 광섬유 어레이 블록(115)과 광결합 되는 상기 렌즈 어레이 기판(119)면에는 렌즈 멈춤턱(116b)이 설치될 수 있으며, 렌즈 어레이와 광섬유 어레이 사이에는 광결합 효율을 증가시키기 위하여 굴절율 조절매체(140)를 적용할 수 있다. Referring to FIG. 2, the array optical collimator 100 of the present invention includes an optical fiber array substrate 112 having an alignment groove 112a for fixing an optical fiber array, and an optical fiber array lid 114 covering the substrate 112. An end array block having an optical fiber array block 115, a lens array substrate 116 having an alignment groove 116a for fixing the lens array, and a lens array lid 118 covered by the substrate 116. 119 and a base substrate 110 to obtain accurate light alignment by aligning the array blocks 115 and 119 on the top surface. Here, a lens stop 116b may be installed on the surface of the lens array substrate 119 that is optically coupled to the optical fiber array block 115, and the refractive index is adjusted between the lens array and the optical fiber array to increase the optical coupling efficiency. Medium 140 may be applied.
도3과 도4는 도2에 대한 어레이 광 콜리메이터의 측단면도 및 부분 확대 측단면도를 나타내었으며, 도5a 및 도 5b는 렌즈 및 어레이 블록의 정렬을 베이스 기판을 이용하여 용이하게 할 수 있는 어레이 광 콜리메이터의 분해사시도이다. 3 and 4 show side cross-sectional and partial enlarged side cross-sectional views of the array optical collimator for FIG. 2, while FIGS. 5A and 5B show array light that can facilitate alignment of the lens and array block using a base substrate. An exploded perspective view of the collimator.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명에서 렌즈(120)는 일면이 8o로 연마된 일반적인 형태를 가지며, 상기 렌즈 어레이 기판(116)상에 설치되어 있는 정렬홈(116a)에 의해 렌즈(120)의 x-y방향의 정렬이 이루어지고 상기 렌즈 멈춤턱(116b)에는 상기 렌즈(120)의 둔각이 접촉됨으로써 광축(z 방향)에서의 상기 광섬유(130)와 상기 렌즈(120)의 거리, 즉 상기 렌즈(120)의 초점거리에 광섬유(130)와 렌즈(120)를 위치시킬 수 있다. 상기 렌즈 어레이 뚜껑(118)에는 상기 렌즈(120)의 x-y 방향의 정렬을 위한 정렬홈(116a) 만이 형성되어 있다. 또한 상기 광섬유 어레이를 위한 광섬유 어레이 기판(112)과 상기 광섬유 어레이 뚜껑(114)에는 상기 광섬유(130)의 x-y 방향으로 정렬해 주기 위한 정렬홈(112a)과 상기 광섬유(130)의 피복부분을 고정하기 위한 좀더 넓은 정렬홈(112b)이 형성되어 있으며, 상기 렌즈 어레이와 광정렬되는 광섬유 어레이 블록(115)의 일면(115a)은 상기 렌즈(120)의 연마면(120a)과 대응되도록 상기 렌즈(120)와 동일 각도로 연마되어 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, in the present invention, the lens 120 has a general shape in which one surface is polished to 8 o and is formed by the alignment groove 116a provided on the lens array substrate 116. 120 is aligned in the xy direction, and the obtuse angle of the lens 120 contacts the lens stop 116b, so that the distance between the optical fiber 130 and the lens 120 in the optical axis (z direction), that is, The optical fiber 130 and the lens 120 may be positioned at the focal length of the lens 120. Only the alignment groove 116a is formed in the lens array cap 118 to align the xy direction of the lens 120. In addition, the optical fiber array substrate 112 for the optical fiber array and the optical fiber array cap 114 fix the coating grooves of the alignment groove 112a and the optical fiber 130 to align in the xy direction of the optical fiber 130. A wider alignment groove 112b is formed, and one surface 115a of the optical fiber array block 115 that is optically aligned with the lens array corresponds to the polishing surface 120a of the lens 120. It is polished at the same angle as 120).
일반적으로 광섬유로부터 공기중으로 빛이 출력될 때, 광섬유와 공기중의 굴절율 (Refractive Index) 차이에 의해 출력광은 8 ~ 11o 정도로 퍼져 나가게 된다. 이와 같은 빛의 퍼짐은 Snell's law(n1 sin 1 = n2 sin 2)에 따르는 것으로, 굴절율 차이와 비례하는 관계를 가지며, 광결합 효율과는 반비례하는 관계를 가진다. 이에 따라, 본 발명에서는 광결합 효율을 향상시키기 위하여 렌즈 어레이와 광섬유 어레이 사이에 적당한 값을 갖는 굴절율 조절매체(140)를 적용할 수 있다.In general, when light is output from the optical fiber to the air, the output light spreads out in the range of 8 to 11 o due to the difference in the refractive index between the optical fiber and the air. This spread of light is Snell's law (n 1 sin 1 = n 2 sin 2 ), which has a relation proportional to the difference in refractive index and inversely proportional to the optical coupling efficiency. Accordingly, in the present invention, in order to improve the optical coupling efficiency, the refractive index adjusting medium 140 having an appropriate value between the lens array and the optical fiber array may be applied.
앞서 언급한 바와 같이, 우수한 성능을 갖는 콜리메이터를 제조하기 위해서는 렌즈와 광섬유간의 거리는 렌즈의 초점거리에 위치시켜야만 한다. 보통 콜리메이터용 렌즈는 200um 내외의 초점거리를 가지므로, 상기의 광섬유 어레이 블록(115)은 상기 렌즈 어레이 블록(119)에 접촉되어 상기 베이스 기판(110)상에 고정되고, 이 때, 렌즈 어레이 기판(116)상에 구비되어 있는 렌즈 멈춤턱(116b)에 의해 렌즈(120)의 초점거리에 상기 광섬유(130)가 위치될 수 있도록 구성되어 있다. 또한, x 및 y 방향의 정렬은 상기 베이스 기판(110)상의 정렬측벽(111)과 렌즈 및 광섬유 어레이 기판(112,116)의 두께에 의해 결정된다. 그러나, 경우에 따라서는 상기 렌즈(120)가 200um 이상의 큰 초점거리를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 도5에 나타낸 바와 같이, 상기 베이스 기판(110)상에 상기 광섬유 어레이 블록(115)과 상기 렌즈 어레이 블록(119)의 정렬을 위해 정렬턱 혹은 정렬홈을 둘 수 있다. 베이스 기판(110)상의 정렬턱(111a)은 상기 렌즈(120) 및 상기 광섬유(130)에 수직한 방향으로 설치되어 렌즈 및 광섬유 어레이 블록간의 z-방향으로의 정렬을 위한 것이며, 정렬홈(111b)은 x 및 z 방향에 대한 정렬을 위한 것이다. 또한, 상기 베이스 기판(110)에 의하여 조립된 어레이 광 콜리메이터의 신뢰성 확보를 위해 별도의 덮개를 씌울 수 있다. As mentioned above, in order to manufacture a collimator with good performance, the distance between the lens and the optical fiber must be located at the focal length of the lens. Since the collimator lens has a focal length of about 200 μm, the optical fiber array block 115 is fixed to the base substrate 110 by contacting the lens array block 119. The optical fiber 130 is positioned at the focal length of the lens 120 by the lens stop 116b provided on the 116. In addition, the alignment in the x and y directions is determined by the thickness of the alignment side wall 111 on the base substrate 110 and the lenses and the optical fiber array substrates 112 and 116. However, in some cases, the lens 120 may have a large focal length of 200 μm or more. Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 5, an alignment jaw or an alignment groove may be provided on the base substrate 110 to align the optical fiber array block 115 and the lens array block 119. The alignment jaw 111a on the base substrate 110 is installed in the direction perpendicular to the lens 120 and the optical fiber 130 to align the z-direction between the lens and the optical fiber array block, and the alignment groove 111b. ) Is for alignment in the x and z directions. In addition, a separate cover may be put on to secure the reliability of the array optical collimator assembled by the base substrate 110.
(실시예 2)(Example 2)
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 보여주는 도면이다.6 is a view showing a second embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 본 고안의 어레이 광 콜리메이터(100a)는 도 2에 도시된 첫 번째 실시예에 따른 어레이 광 콜리메이터(100)와 동일한 구성과 기능을 갖으며, 이들에 대한 설명은 첫 번째 실시예에서 상세하게 설명하였기에 본 실시예에서는 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에서는 렌즈(120)의 초점거리가 클 경우, 렌즈 어레이 기판(116)상의 멈춤턱(116b')을 광섬유(130)와 광결합되는 면으로부터 멀리 떨어지게 형성된 구조적인 특징을 갖는다. 예컨대, 렌즈(120)의 초점거리가 큰 경우, 본 발명의 실시예 1에서는 베이스 기판(110)상에 멈춤턱(116b)을 가깝게 설치하였다. 본 실시예 2에서는 렌즈 어레이 기판(116)상의 멈춤턱(116b')을 광섬유(130)와 광결합 되는 면에서 더욱 안쪽에 형성하였다. 이 때, 상기 렌즈 어레이 기판(116)상의 렌즈 멈춤턱(116b')에서 광섬유 방향 부분에는 렌즈(120) 혹은 광섬유(130)로부터 출력된 빛이 렌즈 어레이 기판(116)의 멈춤턱(116')에 의해 차단되지 않도록 상기 멈춤턱(116b')에는 홈(116e)이 형성되어 있다. 즉, 1단 이상의 정렬홈이 설치되어야 한다. The array optical collimator 100a of the present invention shown in FIG. 6 has the same configuration and function as the array optical collimator 100 according to the first embodiment shown in FIG. 2, and description thereof will be given in the first embodiment. Since it described in detail in the present embodiment will be omitted. However, in the present exemplary embodiment, when the focal length of the lens 120 is large, the stop 116b 'on the lens array substrate 116 is formed to be far from the surface that is optically coupled with the optical fiber 130. For example, when the focal length of the lens 120 is large, in the first embodiment of the present invention, the stopper 116b is disposed on the base substrate 110 in close proximity. In the second embodiment, the stop 116b 'on the lens array substrate 116 is further formed on the inner side of the optical coupling with the optical fiber 130. At this time, the light output from the lens 120 or the optical fiber 130 in the optical fiber direction portion of the lens stop 116b 'on the lens array substrate 116 stops 116' of the lens array substrate 116. A groove 116e is formed in the stop 116b 'so as not to be blocked by the stopper 116b'. That is, at least one alignment groove should be installed.
(실시예 3)(Example 3)
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예를 보여주는 도면이다.7 and 8 show a third embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8에 도시된 본 고안의 어레이 광 콜리메이터(100b)는 도 2에 도시된 첫 번째 실시예에 따른 어레이 광 콜리메이터(100)와 동일한 구성과 기능을 갖으며, 이들에 대한 설명은 첫 번째 실시예에서 상세하게 설명하였기에 본 실시예에서는 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에서는 실시예 1과 실시예 2에서 렌즈 어레이 블록(119)과 광섬유 어레이 블록(115)이 각각 별도로 제조되어 베이스 기판(110)상에서 광결합 되는 것이였지만, 본 발명의 실시예 3에서는 렌즈 어레이 블록과 광섬유 어레이 블록을 하나의 실리콘 어레이 기판(180)에서 구현할 수 있는 구조적인 특징을 갖는 것으로, 이러한 구조적인 특징에 의하면, 베이스 기판(110)상에서의 별도의 정렬이 필요치 않은 효과가 있다. The array optical collimator 100b of the present invention shown in FIGS. 7 and 8 has the same configuration and function as the array optical collimator 100 according to the first embodiment shown in FIG. Since it has been described in detail in the first embodiment, it will be omitted in the present embodiment. However, in the present exemplary embodiment, the lens array block 119 and the optical fiber array block 115 are separately manufactured in the first and second embodiments, and are optically coupled on the base substrate 110. However, in the third exemplary embodiment of the present invention, In this case, the lens array block and the optical fiber array block have a structural feature that can be implemented on one silicon array substrate 180. According to this structural feature, an effect that does not require separate alignment on the base substrate 110 is achieved. have.
도7은 렌즈의 초점거리가 짧은 경우로, 광섬유(130)를 실리콘 어레이 기판(180)상에 정렬하여 접착제로 고정한 후, 정밀 연삭기계로 광섬유 단면을 8o가 되도록 연삭 가공한다. 그리고 나서 동일 기판(180)상의 렌즈용 정렬홈(116a")에 렌즈(120)를 정렬한 후 고정함으로써 어레이 광 콜리메이터(100b)를 손쉽게 제조할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 정밀 연삭기계로는 글라스 기판에 광통신용으로 V-groove를 형성시킬 수 있는 것으로, 현재 다수 출시되고 있다.7 shows a case in which the focal length of the lens is short, the optical fiber 130 is aligned on the silicon array substrate 180 and fixed with an adhesive, and the optical fiber cross section is ground to 8 o using a precision grinding machine. Then, the array optical collimator 100b can be easily manufactured by aligning and fixing the lens 120 to the lens alignment groove 116a "on the same substrate 180. As a precision grinding machine that can be used in the present invention, It is possible to form V-grooves for optical communication on glass substrates.
도8은 렌즈의 초점거리가 긴 경우로, 공정은 상술한 바와 동일하나, 렌즈(120)와 광섬유(130)가 비교적 멀리 떨어져 있기 때문에 광섬유(130)와 렌즈(120)를 3단계 이상의 정렬홈(116a")이 설치되어 있는 실리콘 어레이 기판(180)상에 모두 정렬한 후, 8o 연마 가공이 가능하다.8 is a case in which the focal length of the lens is long, the process is the same as described above, but since the lens 120 and the optical fiber 130 are relatively far apart, the optical fiber 130 and the lens 120 have three or more alignment grooves. After all are aligned on the silicon array substrate 180 on which 116a "is provided, 8o polishing is possible.
본 발명의 실시예 3에서는 광결합 효율을 향상시키기 위하여 렌즈(120)와 광섬유(130) 사이에 굴절율 조절매체를 적용할 수 있다. In Embodiment 3 of the present invention, a refractive index adjusting medium may be applied between the lens 120 and the optical fiber 130 to improve optical coupling efficiency.
(실시예 4)(Example 4)
도 9 내지 도 11b는 본 발명의 제4 실시예를 보여주는 도면이다.9 to 11B show a fourth embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 어레이 광 콜리메이터(100c)는 도 2에 도시된 첫 번째 실시예에 따른 어레이 광 콜리메이터(100)와 동일한 구성과 기능을 갖으며, 이들에 대한 설명은 첫 번째 실시예에서 상세하게 설명하였기에 본 실시예에서는 생략하기로 한다. The array optical collimator 100c of the present invention shown in FIG. 9 and FIG. 10 has the same configuration and function as the array optical collimator 100 according to the first embodiment shown in FIG. Since it has been described in detail in the first embodiment, it will be omitted in the present embodiment.
다만, 앞서 설명한 실시예 1에서는 렌즈 어레이 블록(119)과 광섬유 어레이 블록(115)이 베이스 기판(110)상에 특별한 정밀 조립을 위한 구조 없이 광결합 되는 구조를 갖고 있다. 이러한 구조는 베이스 기판(110)상에 렌즈 어레이 블록(119)과 광섬유 어레이 블록(115)을 조립하는데 정밀한 정렬(조립)기술이 요구되며, 정렬(조립)의 정밀도가 떨어질 경우 최종 제품의 수율을 저하시킬 우려가 있다. However, in Embodiment 1 described above, the lens array block 119 and the optical fiber array block 115 are optically coupled on the base substrate 110 without any structure for special precision assembly. Such a structure requires precise alignment (assembly) technology for assembling the lens array block 119 and the optical fiber array block 115 on the base substrate 110. When the precision of the alignment (assembly) decreases, the yield of the final product is decreased. There is a risk of deterioration.
본 실시예에서는 이러한 단점을 보완하고자 한 것으로, 별도의 정밀 조립 수단(188)을 갖는다. 이 정밀 조립 수단(188)은 상기 베이스 기판(110)의 상면에 형성된 다수의 제1가이드홈(190)과, 상기 렌즈 어레이 기판(116)의 저면과 상기 광섬유 어레이 기판(112)의 저면에 상기 제1가이드홈(190)과 대응되는 위치에 형성되는 제2가이드홈(192) 그리고 상기 제1가이드홈(190)과 제2가이드홈(192)의 의해 형성된 공간에 장착되는 가이드용 구조물(194)을 갖는다. 상기 가이드용 구조물에는 도9에 도시된 예처럼, 광섬유나 강철심 등을 사용할 수 있다. In this embodiment, to solve this disadvantage, it has a separate precision assembly means 188. The precision assembly means 188 includes a plurality of first guide grooves 190 formed on the top surface of the base substrate 110, a bottom surface of the lens array substrate 116, and a bottom surface of the optical fiber array substrate 112. The second guide groove 192 formed at a position corresponding to the first guide groove 190 and the guide structure 194 mounted in the space formed by the first guide groove 190 and the second guide groove 192. Has In the guide structure, an optical fiber, a steel core, or the like may be used as shown in FIG. 9.
한편, 도 12는 상기 정밀 조립 수단의 변형예를 보여주는 도면으로, 도 12에 도시된 정밀 조립 수단은 제1가이드돌기(190a)와 제2가이드홈(192a)로 이루어진다. 상기 제1가이드돌기(190a)는 상기 베이스 기판(110)의 상면에 반도체 공정을 이용하여 형성시킨 요철구조물이며, 상기 제2가이드홈(192a)는 상기 렌즈 어레이 기판(116)의 저면과 상기 광섬유 어레이 기판(112)의 저면에 상기 제1가이드돌기(190a)가 끼워지는 부분이다. On the other hand, Figure 12 is a view showing a modified example of the precision assembly means, the precision assembly means shown in Figure 12 comprises a first guide protrusion 190a and the second guide groove (192a). The first guide protrusion 190a is a concave-convex structure formed on the upper surface of the base substrate 110 using a semiconductor process, and the second guide groove 192a is a bottom surface of the lens array substrate 116 and the optical fiber. The first guide protrusion 190a is inserted into the bottom surface of the array substrate 112.
도 11A 및 도 11b에는 상기 베이스 기판(110)의 상면에 가로방향의 가이드홈(190a)과 세로방향의 가이드홈(190b)이 가공된 변형예가 도시되어 있는 것으로, 이렇게 제1가이드홈(190)들을 가로/세로방향으로 형성하면, 상기 블록들(119,115)의 전후좌우(x,z방향)의 정렬이 보다 용이해진다. 11A and 11B illustrate a modified example in which a horizontal guide groove 190a and a vertical guide groove 190b are processed on an upper surface of the base substrate 110. Thus, the first guide groove 190 is illustrated. If they are formed in the horizontal / vertical direction, alignment of the front, rear, left, and right (x, z directions) of the blocks 119 and 115 becomes easier.
즉, 이들 블록들의 조립은 매우 손쉽게 이루어진다. 우선 상기 베이스 기판(110)의 제1가이드홈(190)에 가이드용 광섬유(194)를 장착하고, 상기 제2가이드홈(192)에 상기 가이드용 광섬유(194)가 위치되도록 상기 렌즈 어레이 블록(119)과 광섬유 어레이 블록(115)을 상기 베이스 기판(110)에 정렬하여 조립하면 된다. In other words, the assembly of these blocks is very easy. First, the guide optical fiber 194 is mounted in the first guide groove 190 of the base substrate 110, and the lens array block is disposed so that the guide optical fiber 194 is positioned in the second guide groove 192. 119 and the optical fiber array block 115 may be aligned with the base substrate 110 to be assembled.
이처럼, 본 실시예에 따른 조립 방법의 효과로는 가이드용 광섬유에 따른 자유도의 위치 결정에 의하여 기판 조립시 불필요한 자유도를 제거하고 생산성을 향상시킬 수 있다는 것이다. 또 다른 효과로는 반도체 실리콘 가공 공정의 정밀도를 블록 조립에도 그대로 적용할 수 있어 최종 제품의 성능이 향상된다는데 있다. As such, the effect of the assembly method according to the present embodiment is to remove unnecessary degrees of freedom and improve productivity by assembling the degree of freedom according to the guide optical fiber. Another effect is that the precision of the semiconductor silicon processing process can be applied to block assembly as it is, improving the performance of the final product.
이상에서는 바람직한 실시예들을 예시하고 그것을 통해서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 거기에 한정되는 것이 아님을 유의해야 하며, 본 발명의 사상과 기술적 범위를 벗어나지 않는 선에서 다양한 실시예들 및 변형예들이 있을 수 있다는 것을 잘 이해해야 한다.Although the above has illustrated preferred embodiments and described the present invention, it should be noted that the present invention is not limited thereto, and various embodiments and modifications may be made without departing from the spirit and technical scope of the present invention. It is important to understand that there may be.
본 발명에 따르면, 종래의 어레이 광 콜리메이터에 비해 수동정렬 방법에 의해 제조할 수 있어 간단하면서도 저렴하며, 균일한 광특성을 얻을 수 있는 어레이 광 콜리메이터를 구현할 수 있다. 또한, 어레이 광 콜리메이터 조립의 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, it is possible to implement an array optical collimator that can be manufactured by a manual alignment method compared to a conventional array optical collimator, which is simple and inexpensive and obtains uniform optical characteristics. In addition, there is an advantage that can improve the accuracy of the array optical collimator assembly.
도1은 일반적인 광 콜리메이터의 구조도,1 is a structural diagram of a general optical collimator,
도2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실리콘 블록을 이용한 어레이 광 콜리메이터의 개략적인 분해 사시도, 2 is a schematic exploded perspective view of an array optical collimator using a silicon block according to a first embodiment of the present invention;
도3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도2의 측단면도,3 is a side cross-sectional view of FIG. 2 according to the first embodiment of the present invention;
도4는 본 발명의 제 1 실시예에 대한 도3의 부분 확대 단면도,4 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 3 for the first embodiment of the present invention;
도5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 어레이 광 콜리메이터의 분해사시도,5A and 5B are exploded perspective views of an array optical collimator according to a first embodiment of the present invention;
도6은 본 발명의 제 2실시예에 대한 어레이 광 콜리메이터의 단면도;6 is a cross-sectional view of an array optical collimator for a second embodiment of the present invention;
도7은 본 발명의 제 3 실시예에 대한 어레이 광 콜리메이터의 단면도;Figure 7 is a cross sectional view of an array optical collimator for a third embodiment of the present invention;
도8은 본 발명의 제 3 실시예에 대한 변형예에 대한 어레이 광 콜리메이터의 단면도;Fig. 8 is a sectional view of an array optical collimator for a modification to the third embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 제4실시예에 대한 어레이 광 콜리메이터의 분해 사시도;9 is an exploded perspective view of an array optical collimator for a fourth embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제4실시예에 대한 어레이 광 콜리메이터의 정면도;10 is a front view of an array optical collimator for the fourth embodiment of the present invention;
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제4실시예에서 가이드용홈의 변형예를 보여주는 도면;11A and 11B show a modification of the guide groove in the fourth embodiment of the present invention;
도12는 정밀조립수단의 변형예를 보여주는 도면이다. 12 is a view showing a modification of the precision assembly means.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110 : 베이스 기판110: base substrate
112 : 광섬유 어레이 기판112: fiber array board
114 : 광섬유 어레이 뚜껑114: optical fiber array lid
115 : 광섬유 어레이 블록115: Fiber Array Block
116 : 렌즈 어레이 기판116: lens array substrate
118 : 렌즈 어레이 뚜껑118: Lens Array Lid
119 : 렌즈 어레이 블록119: Lens Array Block
190 : 제1가이드홈190: first guide groove
192 : 제2가이드홈192: second guide groove
194 : 가이드용 광섬유 194: optical fiber for guide
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