KR100481578B1 - 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈 및 그에사용되는 광도파로 거치대 - Google Patents

Abstract

단일 광케이블을 이용한 양방향 광송수신 모듈 및 그에 사용되는 광도파로 거치대가 개시된다. 광송수신 모듈 내의 광도파로, 광소자 실장모듈 및 광도파로 거치대는 삽입에 의해 상호 결합되는 구조로 형성된다. 이때, 결합되는 부분은 정확한 위치와 형상으로 가공되며, 이에 따라 이들을 결합시키는 것만으로도 광도파로, 광케이블, 발광소자 및 수광소자 등의 부품들간의 정확한 위치정렬이 이루어진다. 따라서, 정확한 위치 조절을 위한 능동적인 정렬 작업이 불필요하게 되고 낮은 비용으로 대량생산이 가능하게 된다.

Description

단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈 및 그에 사용되는 광도파로 거치대 {BIDIRECTIONAL OPTICAL TRANSCEIVER MODULE USING A SINGLE OPTICAL FIBER, AND AN OPTICAL WAVEGUIDE USED IN THE SAME}

본 발명은 광섬유를 이용한 광송수신 모듈 및 그에 사용되는 광도파로 거치대와 광도파로 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 서로 다른 파장의 광을 이용하여 단일의 광섬유를 통해 양방향 통신을 수행하기 위한 광송수신 모듈 및 그에 사용되는 광도파로 거치대와 광도파로 구조에 관한 것이다.

장거리로 대량의 데이터를 전송할 수 있다는 이점 때문에 광통신에 대한 요구가 늘어나고 있다. 광통신에서는 디지털 전기 신호를 발광소자를 이용하여 광신호로 바꾸는 전광변환(Electrical-to-Optical Converting)을 수행하여 얻어진 광신호를 광섬유 케이블을 따라 먼 거리로 전송한다. 그리고, 전송된 광신호를 수광소자가 받아서 다시 전기신호로 바꾸는 광전변환(Optical-to-Electrical Converting)을 수행하여 디지털 전기 신호를 얻는다.

한 지점에서 다른 지점으로 데이터의 송신과 수신을 동시에 수행하기 위해서는 데이터를 송신하는 광케이블과 데이터를 수신하는 광케이블을 모두 구비하여야 한다. 그러나, 광케이블 자체는 방향성이 없으므로 빛이 A 지점에서 B 지점으로 전달될 수 있다면 반대로 B 지점에서 A 지점으로도 전달될 수 있다. 따라서, 굳이 두 개의 광케이블을 사용하지 않고 하나의 광케이블만 가지고도 양방향으로 동시에 데이터를 전송할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에는 하나의 광송수신 모듈 내부의 발광소자에서 발광되는 빛과 수광소자로 수광되는 빛을 분리해 주어야 한다.

도 1은 송신 광신호와 수신 광신호를 분리하는 기능을 구비한 종래의 광송수신 모듈을 도시한 도면이다.

광송수신 모듈(50)은, 본체(51)의 일측에 설치되며 광케이블(59)을 본체(51)에 연결하기 위한 광커넥터(57), 본체(51) 내에 설치되어 있는 발광소자(53)와 수광소자(54), 및 광학필터(55)를 구비하고 있다. 발광소자(53)로는 통상적으로 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(LD : Laser Diode)가 사용되고, 수광소자(54)로는 통상적으로 포토다이오드(Photodiode)가 사용된다. 발광소자(53)와 수광소자(54)의 전면에는 각각 볼렌즈(58)가 설치되어 있다.

A 지점과 B 지점간의 양방향 광통신을 수행하기 위해서, A 지점에서는 파장이 λ1 인 광신호를 발생시키는 발광소자(53)를 사용하고, 반대 지점인 B 지점에서는 파장이 λ2 인 광신호를 발생시키는 발광소자(53)를 사용한다. 이때, A 지점의 광송수신 모듈(50) 내의 광학필터(55)는 파장이 λ1 인 빛을 투과시키고 파장이 λ2 인 빛을 차단하여 반사시킨다. 따라서, A 지점의 발광소자(53)가 생성한 파장이 λ1 인 광신호는 광학필터(55)를 투과하여 광케이블(59)에 전달된다. 광케이블(59)을 통해 A 지점의 광송수신 모듈(50)에 수신된 파장이 λ2 인 광신호는 광학필터(55)에 의해 반사되어 수광소자(54)에 조사된다. 마찬가지로, B 지점에서도 광학필터를 사용하여 발광소자에서 나오는 λ2 파장의 광신호가 수광소자에 들어가지 않고 광케이블로 들어가도록 하고, 광케이블을 통해 A 지점으로부터 전달된 λ1 파장의 빛이 수광소자로 들어가게 만들어 준다. 이와 같은 방식으로 하나의 광케이블을 통한 양방향 광송수신이 가능하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 양방향 광송수신 모듈은 고가의 금속으로 된 TO 캔 패키지(TO can package)를 사용하고 볼렌즈(58), 광학필터(55), 및 광케이블(59)간의 정밀한 광학적 정렬을 필요로 한다. 즉, 발광소자(53)에 의해 생성된 광신호가 광학필터(55)를 통해 광케이블(59)로 전달되고 또한 광케이블(59)을 통해 수신된 광신호가 광학필터(55)에 의해 수광소자(54)로 전달되도록 하기 위해서는, 광송수신 모듈(50) 내의 각 소자가 수 마이크로미터 이내의 오차 범위 내로 미세하게 정렬되어야 한다. 이와 같이 각 소자의 정밀한 정렬을 위해서 각 소자와 부품이 정확한 위치에 정렬되는지를 모니터링 하면서 광학 부품들을 정렬하는 방식을 능동정렬(Active alignment)이라 한다. 능동정렬 방식은 조립하는 데에 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 각 부품을 미세하게 능동정렬할 필요가 없고 각종 소자들과 광학부품들을 정해진 위치에 끼워 맞춤으로써 광학정렬이 완료되는 수동정렬(Passive alignment)이 가능한, 단일 광케이블을 이용한 양방향 광송수신 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 광도파로와 광소자 실장모듈을 정해진 위치에 끼워 맞춤으로써 광학정렬이 완료될 수 있는 구조를 가진, 광송수신 모듈용 광도파로와 광도파로 거치대를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광송수신 모듈은, 송신 및 수신되는 광의 유로를 제공하는 코어를 구비하는 광도파로; 상기 광도파로와 결합되며 광케이블이 연결되는 광도파로 거치대; 송신되는 빛을 생성하는 발광소자와 수신되는 빛을 수광하는 수광소자가 실장되는 광소자 실장모듈; 상기 코어와 상기 광케이블이 상호 빛의 송수신의 가능한 위치에 정렬되도록 상기 광도파로와 상기 광도파로 거치대를 소정의 위치에서 상호 결합시키는 제1결합부; 및 상기 코어가 상기 발광소자 및 상기 수광소자와 상호 빛의 송수신이 가능한 위치에 정렬되도록 상기 광도파로 거치대와 상기 광소자 실장모듈을 소정의 위치에서 상호 결합시키는 제2결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1결합부는 상기 광도파로 및 상기 광도파로 거치대 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 형성되어 있는 결합리브와 결합그루브로 구현할 수 있고, 상기 제 2 결합부는 상기 광도파로 거치대 및 상기 광소자 실장모듈 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 형성되어 있는 가이드핀과 가이드홀로 구현할 수 있다.

상기 광소자 실장모듈은, 상기 제1결합부에 의해 상기 광도파로 거치대에 결합된 상기 광도파로 내의 상기 코어의 위치에 대응되는 위치에 형성된 한 쌍의 홈을 가지며, 상기 발광소자 및 상기 수광소자는 상기 한 쌍의 홈 각각에 삽입 결합된다. 이에 따라, 상기 발광소자 및 상기 수광소자가 상기 코어의 위치에 대응되도록 광소자 실장모듈상에 정렬된다.

상기 광도파로는 포토리소그래피(Photolithography)에 의해 형성함으로써 정밀도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 광도파로 거치대는, 광케이블이 연결되는 광커넥터가 결합되는 리셉터클; 상기 광도파로의 코어 및 상기 리셉터클에 결합된 상기 광커넥터 내의 상기 광케이블이 상호 빛의 송수신의 가능한 위치에 정렬되도록 상기 광도파로와 소정의 위치에서 결합되는 제1결합부; 및 상기 코어가 상기 광소자 실장모듈 내의 발광소자 및 수광소자와 상호 빛의 송수신이 가능한 위치에 정렬되도록 상기 광소자 실장모듈과 소정의 위치에서 결합되는 제2결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1결합부와 제2결합부는 상기와 같이 구현할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 광도파로 거치대는 상기 광케이블과 상기 코어 사이에서 송수신되는 빛을 집속시키는 볼렌즈를 포함한다.

이때, 상기 볼렌즈는 투명한 재질에 의해 상기 광도파로 거치대와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 광도파로와 광소자 실장모듈 및 광도파로 거치대를 삽입에 의해 결합하는 것만으로도 부품 내부의 소자들의 정확한 정렬이 이루어지게 된다. 따라서, 능동정렬이 불필요하게 되고 낮은 비용으로 대량생산이 가능하게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

일반적으로 광송수신 모듈(optical transceiver module)은 입력된 전기 신호를 광신호로 변환하는 송신부(transmitter)와 입력된 광신호를 전기신호로 변환하는 수신부(receiver)를 구비하고 있다. 하나의 광섬유를 이용하여 양방향 통신을 하기 위해서는 전술한 바와 같이 송신되는 빛의 파장과 수신되는 빛의 파장을 다르게 해야 하며, 이와 같이 파장이 상이한 두 신호를 분리하기 위해서 광송수신 모듈은 광학필터(optical filter)를 구비하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 송신부의 발광소자로는 표면발광 레이저 다이오드(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode)를 사용한다. 사용하는 레이저의 파장은 780nm 와 850nm 두 가지로 한다. 또한, 수신부의 수광소자로는 갈륨아세나이드(GaAs) 포토다이오드(Photodiode)를 사용한다. 또한, 본 발명에서는 폴리머 광도파로를 이용하여 발광소자에서 나오는 빛이 광섬유 끝단에 정확하게 들어갈 수 있게 한다. 광섬유 끝단에서 나오는 빛은 폴리머 광도파로를 통해 수광소자로 들어간다.

도 2는 본 발명에 따른 양방향 광송수신 모듈이 양방향 광통신을 수행하는 상태를 도시하는 도면이다.

A 지점의 광송수신 모듈(100a)은, 발광소자인 VCSEL(181a), 수광소자인 포토다이오드(171a), 광도파로상에서 850nm 의 파장의 빛을 차단하는 광학필터인 850 차단필터(192a), 광도파로상에서 광신호를 반사시키는 미러(191a), 포토다이오드(171a)에 의해 광전변환된 신호를 증폭하는 프리앰프(172a), 프리앰프(172a)의 출력을 증폭하고 디지털 신호로 바꾸어주는 포스트앰프(173a), 및 입력되는 디지털 전기신호에 따라 VCSEL(181a)을 구동하는 VCSEL 드라이버(182a)를 가지고 있다.

광케이블을 통해 A 지점의 광수신 모듈(100a)에 수신된 파장이 780 nm인 광신호는 광도파로를 통해 850nm 차단필터(192a)에 도달하고, 850nm 차단필터(192a)를 투과하여 포토다이오드(171a)에 수신된다. 수신된 빛은 포토다이오드(171a)에 의해 전기신호로 변환되고 프리앰프(172a)와 포스트앰프를(173a) 거쳐 증폭된다.

VCSEL 드라이버(182a)는 입력된 디지털 전기신호에 따라 VCSEL(181a)을 구동하며, 이에 따라 VCSEL(181a)은 파장이 850nm인 광신호를 발생시킨다. 발생된 광신호는 광도파로를 따라 진행하다가 미러(191a)에 의해 반사되고, 다시 광도파로를 따라 진행하다가 850nm 차단필터(192a) 지점에서 꺾여서 광케이블로 향하게 된다.

B 지점의 광송수신 모듈(100b)은, VCSEL(181b), 포토다이오드(171b), 780 차단필터(192b), 미러(191b), 프리앰프(172b), 포스트앰프(173b), 및 VCSEL 드라이버(182b)를 가지고 있으며, 이들의 배치와 동작은 A 지점의 광송수신 모듈(100a)과 동일하다. 다만, B 지점의 광송수신 모듈(100b)은 광학필터로서 780nm 의 파장의 빛을 차단하는 780nm 차단필터(192b)를 채용하고 있으며, 이는 A 지점에서 송신하는 광신호가 파장이 850nm 인 광신호이고 B 지점에서 송신하는 광신호가 파장이 780nm 인 광신호이므로, 이에 부합되는 송수신 동작을 수행하도록 하기 위한 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 A 지점의 광송수신 모듈(100a)과 B 지점의 광송수신모듈(100b)에 의해 두 지점간의 단일 광케이블을 이용한 양방향 광통신이 가능하게 된다.

도 3 은 상기와 같은 구성을 갖는 광송수신 모듈의 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 4 내지 도 10는 도 3의 각 부분 또는 결합상태를 도시한 도면이다. 도 3에는 하나의 광송수신 모듈(100)의 구조를 도시하고 있으나, 다른 광송수신 모듈의 구조도 이와 동일하며, 다만 전술한 바와 같이 광학필터가 통과시키는 빛의 파장은 광송수신 모듈(100)이 사용되는 위치에 따라 상이할 수 있다.

본 발명에 따른 광송수신 모듈(100)은, PCB(130), 밑면하우징(120), 광소자 실장모듈(140), 광도파로 거치대(150), 광도파로(160) 및 상부하우징(110)의 6 부분으로 구성되어 있다.

도 4는 광도파로 거치대(150)에 결합되는 광도파로(160)의 구조를 도시하고 있다. 광도파로(160)는 광섬유와 같은 원리로 빛이 일정한 구조물 내에서만 전달되도록 한다. 빛이 갇혀서 전달되는 부분을 코어(core)라고 하고 코어 주변을 감싸고 있는 부분을 클래드(clad)라고 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 광도파로(160)는 기판(161), 기판(161)상에 N자형으로 형성되어 있는 코어(165), 코어(165)를 둘러싸는 클래드(clad)(166), 클래드(166)의 양 측방에 평행하게 형성되어 있는 한 쌍의 결합리브(163), 및 도파로(165)의 절곡 지점에 각각 설치되어 있는 광학필터(167)와 미러(168)로 구성되어 있다.

코어(165)의 굴절률은 클래드(166)의 굴절률보다 크다. 따라서, 빛이 코어(165)와 클래드(166)의 경계면에서 반사가 일어나게 되어 코어(165)에 입사된 빛은 클래드(166)쪽으로 빠져나가지 못하고 경계면에서 반사만 일으키므로 코어(165) 내부에만 갇혀있게 된다. 또한, 미러(168)는 코어(165)를 통해 전달되는 빛을 반사시켜 코어(165)를 통해 빛이 진행하도록 하고, 광학필터(167)는 소정의 파장의 빛을 투과시키고 다른 파장의 빛을 차단하는 기능을 한다.

도 5a 내지 도 5e 는 상기와 같은 구조의 광도파로(160)를 제작하는 공정을 도시하고 있다. 유리기판(161) 위에 일반적인 포토리소그래피 방법으로 원하는 광도파로 모양의 금속박막(161a)을 입히고, 그 위에 굴절률이 높은 폴리머(161b)를 코팅한다(도 5a). 그리고 나서, 유리기판(161)의 뒷면에서부터 자외선(UV)을 조사하면 폴리머(161b) 부분 중 금속박막(161a)에 의해 UV가 차단되지 않고 조사된 부분만 경화가 일어난다(도 5b). 아세톤 등을 이용하여 폴리머(161b) 중 경화되지 않은 나머지 부분을 씻어내면, 경화된 폴리머에 의해 원하는 모양의 코어(165)가 형성된다(도 5c). 그 위에 다시 낮은 굴절률을 가진 폴리머(161c)를 코팅하고(도 5d), 자외선(UV)을 조사하면 경화되어 클래드(166)가 형성된다(도 5e). 코어(165)의 폭과 두께는 각각 200㎛ 이고, 클래드(166)의 두께는 100~500㎛ 로 한다.

도 6은 광도파로 거치대(150)를 도시하고 있다.

광도파로 거치대(150)에는 광도파로(160)가 안착되는 가이드 그루브(153) 및 수용공간(154)이 형성되어 있다. 또한, 광도파로 거치대(150)에는 광케이블이 광도파로(160)와 접속될 수 있도록 광커넥터(도시되지 않음)의 페룰(ferrule)이 삽입되는 리셉터클(158)이 부착되어 있으며, 리셉터클(158)의 양 측면에는 광커넥터를 고정시키기 위한 랫치(latch)(159)가 형성되어 있다. 이 랫치(159)는 SC(square connector) 광커넥터(도시되지 않음)가 결합될 수 있는 구조를 가지고 있다.

광도파로 거치대(150)와 리셉터클(158) 사이에는 밑면하우징(120)과 결합되는 결합부(155)가 형성되어 있으며, 결합부(155)의 중앙 부위에는 볼렌즈(ball lens)(157)가 형성되어 있다. 광도파로(160)에서 나온 빛은 퍼지게 되어 있으며, 통상적으로 광도파로(160)의 크기보다 광섬유의 크기가 작으므로 광도파로(160)에서 나온 빛의 상당량은 광섬유로 들어가지 못한다. 그러나, 볼렌즈(157)를 거치면 광도파로(160)에서 나온 퍼진 빛이 작은 크기로 집속되므로, 작은 크기의 광섬유로도 많은 양의 빛이 들어갈 수 있다. 마찬가지로 광섬유에서 나온 빛도 볼렌즈(157)를 거치면서 집속되어 광도파로(160)의 단부를 통해 많은 양의 빛이 들어갈 수 있다.

이와 같은 리셉터클(158), 볼렌즈(157) 등은 하나의 플라스틱 사출 성형에 의해 광도파로 거치대(150)와 일체로 형성된다. 이에 따라 이들을 별도로 제작함에 따른 별도의 위치 정렬이 필요 없게 된다. 또한, 볼렌즈(157)는 빛을 투과하기 쉽게 제작하여야 하므로 투명재질로 제작되어야 한다. 따라서, 광도파로 거치대(150), 리셉터클(158), 및 볼렌즈(157) 전체가 투명재질로 제작되는 것이 바람직하다.

광도파로 거치대(150)의 일 측면에는 한 쌍의 가이드핀(151)이 형성되어 있다. 이 가이드핀(151)에 의해 후술되는 바와 같이 광도파로 거치대(150)와 광소자 실장모듈(140)의 위치 정렬이 이루어진다.

도 7 및 도 8은 광소자 실장모듈(140)을 도시하고 있다.

광소자 실장모듈(140)은 직육면체의 형상을 가지며, 그의 양 측부에는 가이드홀(141)이 형성되어 있다. 가이드홀(141)은 정해진 위치와 치수에 따라 고정밀도로 가공된다. 이 가이드홀(141)은 광도파로 거치대(150)의 가이드핀(151)과 삽입 결합되며, 이에 의해 광도파로 거치대(150)와 광소자 실장모듈(140)간의 위치 정렬이 행해진다. 이때, 가이드핀(151)의 삽입을 용이하게 하기 위하여 가이드홀(141)의 개방입구측은 그의 내측부의 내경보다 다소 넓게 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.

또한, 광소자 실장모듈(140)의 일 측면에는 프리앰프 IC(172), 포토다이오드(171), VCSEL(181) 및 커패시터(174)가 각각 삽입되는 홈들(178)이 형성되어 있다. 각 홈(178)(특히, VCSEL(181)과 포토다이오드(171)가 삽입되는 홈(178))은 이들 소자들이 정해진 위치에 정확하게 위치에 놓일 수 있도록 일정한 위치에 정밀하게 형성되어 있다. 이 홈(178) 밑에는 금속 리드프레임(143)이 있으며, 리드프레임(143)은 PCB(130)와 연결된다. 각 홈(178)에 소자들이 삽입되면, 미리 결정되어 있는 전기배선 구조에 따라 홈(178)에 결합된 프리앰프 IC(172), 포토다이오드(171), VCSEL(181) 및 커패시터(174) 등이 리드프레임들(143)과 각각 전기적으로 연결된다. 이때, 이 전기소자들과 리드프레임(143)은 도전성 접착제에 의해 접착된다.

또한, 광소자 실장모듈(140)에는 금속 와이어를 본딩하기 위한 복수의 본딩홀(179)들이 형성되어 있고, 이 본딩홀(179)은 또한 미리 결정되어 있는 전기배선구조에 따라 리드프레임들(143)과 접해있다. 따라서, 미세 금속 와이어(도시되지 않음)를 본딩함으로써 VCSEL(181)과 포토다이오드(171) 등이 소정의 리드프레임(143)에 연결되며, 이에 따라 전기소자들과 리드프레임(143)이 소정의 전기배선 구조에 따라 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 각 전기소자를 정해진 위치에 접착시키고 금속 와이어를 본딩함으로써, 광소자 실장모듈(140)의 제작이 완료된다.

도 9 및 도 10은 광도파로(160)와 광도파로 거치대(150) 및 광소자 실장모듈(140)의 결합관계를 도시한 도면이다.

전술한 바와 같이, 광도파로(160)와 광도파로 거치대(150)간의 위치 정렬을 위해서 광도파로(160)에는 한 쌍의 결합리브(163)가 형성되어 있고 광소자 실장모듈(140)에는 한 쌍의 결합그루브(153)가 형성되어 있다. 광도파로(160)를 결합리브(163)가 밑면으로 향하도록 배치한 상태에서 광도파로 거치대(150)상에 올려놓으면, 광도파로(160)의 결합리브(163)가 광도파로 거치대(150)의 결합그루브(153)와 결합된다. 이때, 광도파로(160)의 코어(165)와 클래드(166)는 광도파로 거치대(150)의 중앙 부분에 형성된 수용공간(154) 내에 수용된다.

이와 같이 결합리브(163)와 결합그루브(153)의 결합에 의해 광도파로(160)와 광도파로 거치대(150)의 위치 정렬이 이루어지게 되어, 볼렌즈(157)를 통한 광케이블과 코어(165)간의 빛의 전파가 정확하게 수행될 수 있게 된다. 이때, 정밀한 위치 정렬을 위해서, 광도파로(160)의 결합리브(163)와 광도파로 거치대(150)의 결합그루브(153)는 정밀하게 가공되어야 한다.

광도파로(160)가 광도파로 거치대(150)에 결합된 상태에서 광도파로(160)에는 소정의 접착제가 도포되며, 이에 따라 광도파로(160)가 광도파로 거치대(150)상에 고정된다. 이때, 접착제로는 자외선을 조사함에 따라 경화되는 UV 에폭시, 또는 열경화성 에폭시나 일반적인 접착제가 사용될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 광소자 실장모듈(140)과 광도파로 거치대(150)간의 위치 정렬을 위해서, 광소자 실장모듈(140)에는 가이드홀(141)이 형성되어 있고 광도파로 거치대(150)에는 가이드핀(151)이 형성되어 있다. 가이드핀(151)을 가이드홀(141)에 삽입함에 따라 광소자 실장모듈(140)과 광도파로 거치대(150)간의 위치 정렬이 이루어진다. 이에 따라, 광소자 실장모듈(140)에 결합되어 있는 VCSEL(181)과 포토다이오드(171)의 위치와 광도파로(160) 내의 코어(165)의 위치간의 정확한 위치 정렬이 이루어지게 된다.

이때, 정확한 위치 정렬을 위해서, 가이드핀(151) 및 가이드홀(141)은 모두 정확한 위치에 고정밀도의 크기와 형상으로 형성되어야 한다. 또한, 광소자 실장모듈(140) 내의 홈들(178), 특히 VCSEL(181)과 포토다이오드(171)가 삽입되는 홈들(178)은 정확한 위치와 형상으로 가공되어야 한다.

다시 도 3을 참조하면, 밑면하우징(120)에는 광도파로 거치대(150)의 삽입 장착을 용이하게 하기 위해 내부의 양 측면에 홈(121)이 마련되어 있다. 이 홈(121)에 광도파로 거치대(150)의 결합부(155)가 삽입됨에 따라 광도파로 거치대(150)가 밑면하우징(120) 내에 고정된다.

상부하우징(110)에는 복수의 걸림부(113)가 마련되어 있고 밑면하우징(120)의 내측면에는 이 걸림부(113)에 대응되는 걸림홈(123)이 마련되어 있다. 상부하우징(110)을 밑면하우징(120)의 상부에 결합시키면 이 걸림부(113)와 걸림홈(123)이 상호 결합되어 상부하우징(110)과 밑면하우징(120)이 상호 고정된다.

PCB(130) 상에는 VCSEL(181)을 구동하는 VCSEL 드라이버, 및 프리앰프(172)의 미약한 신호를 증폭하는 포스트앰프 IC 등이 설치되고, 그 외에 IC 들을 구동시키는 데 필요한 기타 저항이나 커패시터와 같은 능동소자들과 핀이 붙어 있다. 밑면하우징(120)의 하면의 일 부위는 PCB(130)가 결합될 수 있도록 개방되어 있으며, 밑면하우징(120)의 개방된 부위의 주변에는 PCB(130)의 측면과 맞물리는 고정부(125)가 형성되어 PCB(130)가 밑면하우징(120)에 고정된다.

상기의 모듈들(110, 120, 140, 150)은 PCB(130)를 제외하고는 모두 플라스틱 사출 성형에 의해 만들어진다.

PCB(130)를 밑면하우징(120)에 결합시키고, 광도파로(160)와 광도파로 거치대(150) 및 광소자 실장모듈(150)을 결합시킨 후 이들을 밑면하우징(120)에 결합시킨다. 그리고 나서, 밑면하우징(120)에 상부하우징(110)을 결합시키면 조립이 완료된다.

상기한 본 발명의 실시예에서는 광도파로(160)와 광도파로 거치대(150)를 상호 결합시키는 제1결합부가 결합리브(163)와 결합그루브(153)로 구성되고 광도파로 거치대(150)와 광소자 실장모듈(140)을 상호 결합시키는 제2결합부가 가이드핀(151)과 가이드홀(141)로 구성된 예를 설명하였으나, 이들의 형상, 구조 및 배치는 그 외에도 다양하게 변형될 수 있다. 예컨데, 가이드핀(151)과 가이드홀(141)을 서로 반대 위치에 형성할 수도 있고, 또한, 상호 끼워 맞춤에 의해 소자들의 위치 정렬이 되도록 결합되는 다른 형상으로 변형될 수도 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 광소자 실장모듈과 광도파로 거치대가 정밀하게 가공된 가이드홀과 가이드핀에 의해 결합되고, 또한 광도파로와 광도파로 거치대가 정밀하게 결합리브와 결합그루브에 의해 결합되므로, 이들 부품을 삽입에 의해 결합시키는 것만으로도 부품 내부의 소자들의 정확한 정렬이 이루어지게 된다. 특히, 광도파로는 미세 패턴 포토리소그래피 기술로 만들어지므로 정확한 광학적 정렬이 보장되며 대량 생산이 가능해 매우 저렴한 가격으로 제작할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 다양한 변형 실시가 가능함은 물론, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 특허청구범위에 속할 것이다.

도 1은 종래의 양방향 광송수신 모듈을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 양방향 광송수신 모듈이 양방향 광통신을 수행하는 상태를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 양방향 광송수신 모듈의 분해 사시도,

도 4는 도 3의 광도파로의 확대 사시도,

도 5a 내지 도 5e는 도 4의 광도파로의 제작 과정을 순차적으로 도시한 도면,

도 6은 도 3의 광도파로 거치대의 확대 평면도,

도 7은 도 3의 광소자 실장모듈의 확대 사시도,

도 8은 도 7의 측면도,

도 9는 도 3의 광소자 실장모듈과 광도파로 및 광도파로 거치대의 결합 관계를 도시한 도면, 그리고

도 10은 도 9의 결합 상태의 측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 상부하우징 120 : 밑면하우징

130 : PCB 140 : 광소자 실장모듈

141 : 가이드홀 150 : 광도파로 거치대

151 : 가이드핀 153 : 결합그루브

157 : 볼렌즈 158 : 리셉터클

159 : 랫치 160 : 광도파로

163 : 결합리브 165 : 코어

166 : 클래드 171 : 포토다이오드

181 : VCSEL 178 : 홈

Claims (7)

1. 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈에 있어서,

   송신 및 수신되는 광의 유로를 제공하는 N 자형 코어, 상기 N 자형 코어의 제 1 코너부에 위치되는 광학필터 및 상기 N 자형 코어의 제 2 코너부에 위치되는 미러를 구비하는 광도파로;

   상기 광도파로와 결합되며 광케이블이 연결되는 광도파로 거치대;

   송신되는 빛을 생성하는 발광소자와 수신되는 빛을 수광하는 수광소자가 실장되는 광소자 실장모듈;

   상기 코어와 상기 광케이블이 상호 빛의 송수신의 가능한 위치에 정렬되도록 상기 광도파로와 상기 광도파로 거치대를 소정의 위치에서 상호 결합시키는 제 1 결합부; 및

   상기 코어가 상기 발광소자 및 상기 수광소자와 상호 빛의 송수신이 가능한 위치에 정렬되도록 상기 광도파로 거치대와 상기 광소자 실장모듈을 소정의 위치에서 상호 결합시키는 제 2 결합부를 포함하며,

   상기 광도파로의 상기 코어 및 클래드는, 자외선의 조사에 의한 폴리머의 경화를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 결합부는,

   상기 광도파로 및 상기 광도파로 거치대 중 어느 하나에 형성되어 있는 결합리브; 및

   상기 광도파로 및 상기 광도파로 거치대 중 다른 하나에 형성되어 있는 결합그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 결합부는,

   상기 광도파로 거치대 및 상기 광소자 실장모듈 중 어느 하나에 형성되어 있는 가이드핀; 및

   상기 광도파로 거치대 및 상기 광소자 실장모듈 중 다른 하나에 형성되어 있는 가이드홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광소자 실장모듈은, 상기 제1결합부에 의해 상기 광도파로 거치대에 결합된 상기 광도파로 내의 상기 코어의 위치에 대응되는 위치에 형성된 한 쌍의 홈을 가지며,

   상기 발광소자 및 상기 수광소자는 상기 한 쌍의 홈 각각에 삽입 결합되고,

   이에 의해 상기 발광소자 및 상기 수광소자가 상기 코어의 위치에 대응되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 광도파로 거치대에는 상기 광케이블의 페룰이 삽입 결합되는 리셉터클이 부착되어 있고;

   상기 리셉터클과 상기 광도파로 거치대 사이에는 상기 광케이블과 상기 코어 사이에서 송수신되는 빛을 집속시키는 볼렌즈가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 광도파로 거치대, 상기 리셉터클 및 상기 볼렌즈는 투명한 재질에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 광도파로는 포토리소그래피에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 광섬유를 이용한 양방향 광송수신 모듈.