KR100504224B1 - 광송수신장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학소자의 수를 되도록 적게 할 수 있음과 동시에, 제 1 및 제 2 광모듈에서 많은 공통부품을 사용할 수 있어, 제조비용을 저감할 수 있는 광송수신장치를 제공하는 것이다.
제 1 및 제 2 광모듈(30, 60)은 제 1 또는 제 2 파장(λ1, λ2)의 광을 발하는 발광소자(52, 82)와, 광파이버(12)로부터의 광을 받는 수광소자(53, 83)와, 발광소자로부터의 광을 광파이버에 집광함과 동시에 광파이버로부터의 광을 집광하는 광학부재(40, 70)와, 발광소자로부터의 직진광을 광파이버측에 사출하여 광파이버로부터의 회절광을 상기 수광소자측에 사출하는 제 1 및 제 2 회절격자(42, 72)를 구비한 광송수신장치이고, 제 1 회절격자의 피치를 P1로서 형성하고, 제 2 회절격자의 피치(P2)를 P1×(λ1/λ2)로 하여 형성하였다.

Description

광송수신장치{OPTICAL TRANSCEIVER}
본 발명은 광송수신장치에 관한 것으로, 부품, 조립지그의 공용화를 도모하여 저렴하게 제조할 수 있는 광송수신장치에 관한 것이다.
광통신의 단말에 설치되는 2개의 광모듈(20) 사이를 광파이버(12)로 연결하여 장거리간에 큰 데이터량의 신호를 고속으로 수수함에 있어서, 광모듈(20)의 구성은 도 3과 같이 되어 있다. 이 예에서는 각 광모듈(20)은 발광소자인 레이저 다이오드(11)로부터 발한 제 1 파장(한쪽으로부터는 λ= 1310 nm, 다른쪽으로부터는 λ= 1550 nm)의 광을 광파이버(12)에 입사함과 동시에, 광파이버(12)로부터 사출되는 다른 파장(한쪽으로부터는 λ= 1550 nm, 다른쪽으로부터는 λ= 1310 nm)의 광을 수광소자인 포토 다이오드(13)에 의해 수광하는 것이다.
또 이 광송수신장치는 레이저 다이오드(11)에 근접하게 설치된 제 1 콜리메이션렌즈(21), 광파이버(12)에 근접하게 설치된 제 2 콜리메이션렌즈(22) 및 포토 다이오드(13)에 근접하게 설치된 제 3 콜리메이션렌즈(23)를 구비하고, 제 1 및 제 2 콜리메이션렌즈(21, 22) 사이에 광축에 대하여 45도 경사지게 배치된 광필터(24)를 구비하고 있다.
이 광송수신장치에 의하면, 레이저 다이오드(11)의 발광소자(15)로부터 방사된 제 1 파장(λ1)의 광은 제 1 콜리메이션렌즈(21)에 의해 평행광이 되어, 광필터(24)를 투과하여 제 2 콜리메이션렌즈(22)에 의해 집광되어 광파이버(12)에 입사한다.
또 광파이버(12)로부터 사출된 제 2 파장(λ2)의 광은, 제 2 콜리메이션렌즈(22)에 의해 평행광이 되어, 광필터(24)에 의해 반사되고, 제 3 콜리메이션렌즈(23)에 의해 집광되어 포토 다이오드(13)의 수광소자(14)에 입사한다.
그런데 상기한 종래의 광송수신장치에는 3개의 콜리메이션렌즈와 다층막을 적층하여 구성되는 광필터가 사용되고 있어, 부품수가 많다. 또 각각의 부품은 수수광(授受光)하는 광의 파장에 전용의 것으로 되어 있어, 각각의 배치위치를 바꾸지 않으면 안 되어, 부품의 종류가 많아져 버린다. 이 때문에 조립조정에 시간이 걸리고, 또한 비용이 많이 들게 된다.
따라서 본 발명은 광학소자의 수를 되도록 적게 할 수 있음과 동시에, 제 1 및 제 2 광모듈에서 많은 공통부품을 사용할 수 있어, 제조비용을 저감할 수 있는 광송수신장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 광송수신장치를 이하와 같이 구성하였다. 본 발명에 관한 광송수신장치는 제 1 광모듈과 제 2 광모듈을 광파이버로 접속하고, 양 모듈 사이에서 신호의 송수신을 행하는 광송수신장치에 있어서, 제 1 광모듈은 제 1 파장(λ1)의 광을 발하는 제 1 발광소자와, 광파이버로부터의 제 2 파장(λ2)의 광을 받는 제 1 수광소자와, 상기 제 1 파장의 광을 광파이버에 집광함과 동시에, 상기 제 2 파장의 광을 상기 제 1 수광소자에 집광하는 광학부재와, 상기 제 1 파장의 광의 직진광을 광파이버측에 사출하여 광파이버로부터의 제 2 파장의 회절광을 상기 제 1 수광소자측에 사출하는 제 1 회절격자를 구비하고, 제 2 광모듈은 제 2 파장의 광을 발하는 제 2 발광소자와, 광파이버로부터의 제 1 파장의 광을 받는 제 2 수광소자와, 상기 제 2 파장의 광을 광파이버에 집광함과 동시에, 상기 제 1 파장의 광을 유도하는 광학부재와, 상기 제 2 파장의 광의 직진광을 광파이버측에 사출하고 광파이버로부터의 제 1 파장의 광의 회절광을 상기 제 2 수광소자측에 사출하는 제 2 회절격자를 구비한 광송수신장치를 구비하고, 상기제 1 회절격자의 피치를 P1로서 형성하고, 상기 제 2 회절격자의 피치(P2)를 P1×(λ1/λ2)로 형성하였다.
상기 발명에 의하면, 콜리메이터렌즈의 수를 감소할 수 있고, 또한 제 1 광모듈에 배치된 제 1 회절격자에 의한 제 2 파장(λ2)의 광의 회절각과, 제 2 광모듈에 배치된 제 2 회절격자에 의한 제 1 파장(λ1)의 광의 회절각을 동일하게 할 수 있으므로, 제 1 및 제 2 모듈을 구성하는 박스체나 다른 부재를 양 모듈에서 공통으로 사용할 수 있고, 또 조립조정에 편용(便用)하는 지그를 공통으로 하는 것이 가능하게 된다.
또 본 발명에 관한 광송수신장치는, 각 모듈에 구비한 광학부재는 각 발광소자로부터의 광을 회절격자를 거쳐 광파이버의 끝면에 집광하고, 광파이버로부터의 광을 회절격자를 거쳐 각 수광소자에 집광하는 볼록렌즈로 구성된다.
상기 광학부재가 볼록렌즈로 구성되는 광송수신장치에 의하면, 최소수의 광학소자에 의해 발광소자로부터의 광을 광파이버에, 또한 광파이버로부터의 광을 수광소자에 집광할 수 있다.
또한 본 발명에 관한 광송수신장치는, 회절격자는 상기 광학부재의 한쪽면에 일체적으로 형성되어 있는 것으로 한 것이다.
상기 회절격자를 광학부재의 한쪽면에 일체적으로 형성한 본 발명에 있어서는, 광학부재와 회절격자를 형(型)성형에 의해 1회의 가공으로 성형할 수 있으므로 가공의 시간이 적어지는 외에, 광학부재와 회절격자와의 조립이 필요없게 되어, 조립의 수고가 줄어듬과 동시에, 양 부재간의 위치조정을 행하는 일이 없어진다.
이하, 본 발명에 관한 실시형태를 첨부도면에 의거하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 관한 광송수신장치의 실시형태에 관한 각 광모듈(30, 60)을 나타내는 것이다.
본 예에 관한 광송수신장치를 구성하는 광모듈(30, 60)은 도 1에 나타낸 제 1 광모듈(30)과, 도 2에 나타낸 제 2 광모듈(60)을 싱글모드의 광파이버(12)로 결합한 것이다.
제 1 광모듈(30)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 싱글모드로 사용되는 광파이버(12)에 광학적으로 접속되는 광학소자(40)와, 송수신소자(50)로 구성되어 있다.
송수신소자(50)는 기판(51) 상에 제 1 파장(이 예에서는, λ= 1310 nm)의 레이저광을 발하는 발광소자인 레이저 다이오드(LD)(52)와, 제 2 파장(이 예에서는, λ2= 1550 nm)의 광을 효율좋게 받는 포토 다이오드(PD)(53)를 간격(d)을 두고 배치하고, 광학소자(40)와의 광축거리(D)를 두고 배치되어 있다. 또한 도 1에 있어서, 부호(54)는 사출광 및 입사광 중 필요 이외의 광을 차단하는 필터를 나타내고 있다.
광학소자(40)는 기판(43)의 광파이버(12)측에 볼록하게 형성된 비구면의 볼록렌즈면(41)을 구비하고 있다. 또 이 광학소자(40)는 기판(43)의 송수신소자측 측면에 상기 레이저 다이오드(52)로부터의 제 1 파장(이 예에서는, λ= 1310 nm)의 광을 광파이버(12)에 입사함과 동시에, 광파이버(12)로부터 사출된 제 2 파장(이 예에서는, λ= 1550 nm)의 광을 수광소자인 포토 다이오드(53)에 입사하는 격자면(42)을 구비하고 있다.
이 격자면(42)은 격자의 피치(p1)를,
① 1310 nm의 광을 0차 투과광으로 하여 높은 효율로 투과시킨다.
② 1550 nm의 광을 1차 회절광으로 하여 높은 효율로 투과시킨다.
고 하는 조건으로 선택하여, 예를 들면 p1= 20 ㎛으로 선택된다.
이에 의하여 상기의 조건이 만족된다.
또 볼록렌즈면 및 격자면은 필요에 따라 그 특성을 선택하고, 또 그 형상을 선택할 수 있다.
제 2 광모듈은 도 2에 나타내는 바와 같이 싱글모드로 사용되고, 제 1 광모듈(30)과 접속되는 광파이버(12)에 광학적으로 접속되는 광학소자(70)와, 송수신소자(80)로 구성되어 있다.
송수신소자(80)는 기판(81)상에 제 1 파장(이 예에서는, λ= 1550 nm)의 레이저광을 발하는 발광소자인 레이저 다이오드(LD)(82)와, 제 2 파장(이 예에서는, λ2= 1310 nm)의 광을 효율 좋게 받는 포토 다이오드(PD)(83)를 간격(d)(도 2: 제 1 광모듈과 동일치수)를 두고 배치하고, 광학소자(70)와의 광축거리(D)(도 2: 제 1 광모듈과 동일치수)를 두고 배치되어 있다. 또한 도 2에 있어서 부호(84)는 사출광 및 입사광 중 필요 이외의 광을 차단하는 필터를 나타내고 있다.
광학소자(70)는 광파이버(12)측에 볼록하게 형성된 비구면의 볼록렌즈면(81)을 구비하고 있다. 또 이 광학소자(70)는 기판(73)의 송수신소자측 측면에 상기 레이저 다이오드(82)로부터의 제 1 파장(이 예에서는, λ= 1310 nm)의 광을 광파이버(12)에 입사함과 동시에, 광파이버(12)로부터 사출된 제 2 파장(이 예에서는, λ= 1550 nm)의 광을 수광소자인 포토 다이오드(83)에 입사하는 격자면(42)을 구비하고 있다.
이 격자면(42)은 격자의 피치(p2)를,
① 1550 nm의 광을 0차 투과광으로 하여 높은 효율로 투과시킨다.
② 1310 nm의 광을 1차 회절광으로 하여 높은 효율로 투과시킨다.
고 하는 조건으로 선택하여, 예를 들면 p2= p1(1310/1550)≒ 17 ㎛로 선택된다.
이와 같이 선택함으로써, 또 볼록렌즈면 및 격자면은 필요에 따라 그 특성을 선택하고, 또 그 형상을 선택할 수 있다. 또 제 1 광모듈과 동일 치수로 작성할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태예에 한정되는 것은 아니고, 그 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 변경할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 광송수신장치에 의하면, 이하의 뛰어난 효과를 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 콜리메이터렌즈의 수를 감소할 수 있고, 또한 제 1 광모듈에 배치된 제 1 회절격자에 의한 제 2 파장(λ2)의 광의 회절각과, 제 2 광모듈에 배치된 제 2 회절격자에 의한 제 1 파장(λ1)의 광의 회절각을 동일하게 할 수 있기 때문에, 제 1 및 제 2 모듈을 구성하는 박스체나 다른 부재를 양 모듈에서 공통으로 사용할 수 있고, 또 조립조정에 편용하는 지그를 공통으로 하는 것이 가능하게 된다.
또 광학부재가 볼록렌즈로 구성되는 광송수신장치에 의하면, 최소수의 광학소자에 의해 발광소자로부터의 광을 광파이버에, 또 광파이버로부터의 광을 수광소자에 집광할 수 있다.
또한 회절격자를 광학부재의 한쪽면에 일체적으로 형성한 본 발명에 있어서는, 광학부재와 회절격자를 형 성형에 의해 1회의 가공으로 성형할 수 있으므로 가공의 시간이 적어지는 외에, 광학부재와 회절격자와의 조립이 필요없게 되어, 조립의 수고가 줄어듬과 동시에 양 부재간의 위치조정을 행하는 일이 없게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 광송수신장치의 한쪽측의 광모듈의 구성을 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 광송수신장치의 다른쪽측의 광모듈의 구성을 나타내는 도,
도 3은 종래의 광송수신장치를 나타내는 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명
11 : 레이저 다이오드 12 : 광파이버
13 : 포토 다이오드 14 : 수광소자
15 : 발광소자 20 : 광모듈
21 : 콜리메이션렌즈 22 : 콜리메이션렌즈
23 : 콜리메이션렌즈 24 : 광필터
30 : 광모듈 40 : 광학소자
41 : 볼록렌즈면 42 : 격자면
43 : 기판 50 : 송수신소자
51 : 기판 52 : 레이저 다이오드
53 : 포토 다이오드 54 : 필터
60 : 광모듈 70 : 광학소자
73 : 기판 80 : 송수신소자
81 : 볼록렌즈면 81 : 기판
82 : 상기 레이저 다이오드 83 : 포토 다이오드
84 : 필터

Claims (3)

  1. 제 1 광모듈과 제 2 광모듈을 광파이버로 접속하고, 양 모듈 사이에서 신호의 송수신을 행하는 광송수신장치에 있어서,
    상기 제 1 광모듈은 제 1 파장(λ1)의 광을 발하는 제 1 발광소자와, 상기 광파이버로부터의 제 2 파장(λ2)의 광을 받는 제 1 수광소자와, 상기 제 1 파장의 광을 상기 광파이버에 집광함과 동시에, 상기 제 2 파장의 광을 상기 제 1 수광소자에 집광하는 광학부재와, 상기 제 1 파장의 광의 직진광을 상기 광파이버측에 사출하여 상기 광파이버로부터의 제 2 파장의 회절광을 상기 제 1 수광소자측에 사출하는 제 1 회절격자를 구비하고,
    제 2 광모듈은 제 2 파장의 광을 발하는 제 2 발광소자와, 상기 광파이버로부터의 제 1 파장의 광을 받는 제 2 수광소자와, 상기 제 2 파장의 광을 상기 광파이버에 집광함과 동시에, 상기 제 1 파장의 광을 유도하는 광학부재와, 상기 제 2 파장의 광의 직진광을 상기 광파이버측에 사출하여 상기 광파이버로부터의 제 1 파장의 광의 회절광을 상기 제 2 수광소자측에 사출하는 제 2 회절격자를 구비하고,
    상기 제 1 회절격자의 피치를 P1로서 형성하고, 상기 제 2 회절격자의 피치(P2)를 P1×(λ1/λ2)로 형성하며,
    상기 제 1 광모듈에 배치된 상기 제 1 회절격자에 의한 제 2 파장의 광의 회절각과, 상기 제 2 광모듈에 배치된 상기 제 2 회절격자에 의한 제 1 파장의 광의 회절각을 동일하게 한 것을 특징으로 하는 광송수신장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    각 모듈에 구비한 광학부재는,
    각 발광소자로부터의 광을 회절격자를 거쳐 광파이버의 끝면에 집광하고,
    광파이버로부터의 광을 회절격자를 거쳐 각 수광소자에 집광하는 볼록렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광송수신장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    회절격자는 상기 광학부재의 한쪽면에 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신장치.
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