KR100637850B1

KR100637850B1 - Apparatus of Uncooled LD Optical Module having Thermal compensation Function

Info

Publication number: KR100637850B1
Application number: KR1020040093728A
Authority: KR
Inventors: 이리홍; 이준구; 김영진; 신종갑; 문재식
Original assignee: 주식회사 이트로닉스
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-10-24
Also published as: KR20060054885A

Abstract

본 발명은 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치에 관한 것이다. 본 발명의 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치는 전기 신호를 받아 소정의 광을 출력하는 LD와 LD의 광출력을 검출하는 모니터 PD를 포함하는 언쿨드 LD 모듈에 있어서, 언쿨드 LD 모듈의 온도를 검출하는 써미스터와, 언쿨드 LD 모듈의 온도를 조절시키는 TEC 소자, 및 써미스터로부터 검출된 온도값에 따라 TEC 소자의 동작상태를 제어하는 TEC 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 언쿨드 LD를 이용한 광모듈에 채용되어 환경 특성을 개선한다. 즉, 언쿨드 LD 모듈 외부에 TEC 소자를 장착함으로써, 저가의 언쿨드 LD를 사용하면서도, 고가의 TEC가 내장된 쿨드 LD 모듈 특성에 근접한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 성능은 환경 특성이 민감한 언쿨드 LD를 환경 특성에서 둔감한 LD 로 동작할 수 있다. 또한 고가의 TEC 채용한 쿨드 LD 보다 저렴한 가격으로 언쿨드 LD를 이용한 광모듈을 제작할 수 있는 다양한 효과가 있다.The present invention relates to an uncooled LED optical module device having a temperature compensation function. In the uncooled LD optical module device having a temperature compensation function of the present invention, an uncooled LD module comprising an LD for receiving an electrical signal and outputting a predetermined light, and a monitor PD for detecting an optical output of the LD. And a thermistor for detecting the temperature of the TEC, a TEC element for adjusting the temperature of the uncooled LD module, and a TEC control circuit for controlling the operation state of the TEC element according to the temperature value detected from the thermistor. According to the present invention, it is employed in the optical module using the uncooled LD to improve the environmental characteristics. In other words, by mounting the TEC element outside the uncooled LD module, it is possible to obtain an effect that is close to the characteristics of the cool LD module incorporating the expensive TEC while using inexpensive uncooled LD. In addition, performance can operate as uncooled LD, which is sensitive to environmental characteristics, as LD insensitive to environmental characteristics. In addition, there is a variety of effects that can produce an optical module using an uncooled LD at a lower price than the cooled LD employing an expensive TEC.

온도보상, uncooled, LD, 광모듈, PD, APC, 써미스터, TECTemperature Compensated, Uncooled, LD, Optical Module, PD, APC, Thermistor, TEC

Description

Apparatus of Uncooled LD Optical Module having Thermal compensation Function

도 1은 종래의 언쿨드 엘디 광모듈 장치를 나타낸 블록 구성도.1 is a block diagram showing a conventional uncooled LED optical module device.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치를 나타낸 블록도.Figure 2 is a block diagram showing an uncooled LED optical module device having a temperature compensation function according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치에서 엘디 광모듈의 구조를 상세히 나타낸 도면.3 is a view showing in detail the structure of the LED optical module in the uncooled LED optical module device having a temperature compensation function of the present invention shown in FIG.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치의 특성을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the characteristics of the uncooled LED optical module device having a temperature compensation function according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

20 : 온도보상 LD 모듈 21 : LD 모듈20: LD module for temperature compensation 21: LD module

22 : LD 23 : 모니터 PD22: LD 23: Monitor PD

24 : APC 회로부 25 : 바이어스 회로부24: APC circuit portion 25: bias circuit portion

26 : 시스널 공급부 27 : LD 출력26: signal supply 27: LD output

28 : TEC 소자 29 : 써미스터28: TEC element 29: thermistor

30 : TEC 제어 회로부30: TEC control circuit

본 발명은 언쿨드 LD(Uncooled Laser Diode) 광모듈 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광중계기 및 광모듈을 적용하는 시스템에 사용되는 언쿨드 LD가 채용된 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an uncooled laser diode (LD) optical module device, and more particularly, to an uncooled LD optical module having a temperature compensation function using an uncooled LD used in an optical repeater and a system to which the optical module is applied. Relates to a device.

무선통신 시스템에서 서비스 커버리지 확정 또는 음영 지역의 통화 품질을 높이기 위하여 광중계기를 설치하면 기지국을 설치하는 것보다 경제적인 효율을 높일 수 있다. 한편, 이와 같은 광중계기 시스템에는 언쿨드 LD가 채용된다.In the wireless communication system, if an optical repeater is installed in order to determine service coverage or improve call quality in a shaded area, it may be more economically efficient than installing a base station. On the other hand, uncooled LD is employed in such an optical repeater system.

도 1은 종래의 언쿨드 엘디 광모듈 장치를 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a conventional uncooled LED optical module device.

도 1에서, 통상의 언쿨드 LD 모듈(10)은 LD(11)와, 내장된 모니터 PD(12)로 구성되고, APC(Auto Power Control) 회로부(13)에 의하여 제어된다. 또한, 바이어스 회로부(14)를 이용하여 LD 모듈(10)을 구동한다. LD 출력(16)은 바이어스 회로부(14)의 바이어스 회로의 전류 조절로 결정된다. In Fig. 1, the normal uncooled LD module 10 is composed of the LD 11 and the built-in monitor PD 12, and is controlled by the APC (Auto Power Control) circuit section 13. In addition, the LD module 10 is driven using the bias circuit unit 14. The LD output 16 is determined by the current regulation of the bias circuit of the bias circuit portion 14.

도시된 바와 같이, 언쿨드 LD가 채용된 광모듈을 시스템에 적용할 경우, 여러 가지 환경 특성이 발생한다. 기존의 언쿨드 LD를 채용한 광모듈의 경우, 환경 특성 중 일부의 특성(광출력의 변화 등)만을 개선하여 적용하였다.As shown in the drawing, when the optical module employing the uncooled LD is applied to a system, various environmental characteristics occur. In the case of the conventional optical module using the uncooled LD, only some of the environmental characteristics (such as a change in the light output) are improved and applied.

즉, 언쿨드 LD가 채용된 광모듈은 APC(Auto Power Control)회로를 채용하여 광출력을 환경 시험하에서도 일정한 광출력을 내도록 하였다. APC 회로부(13)는 언쿨드 LD 모듈(10) 내부에 있는 모니터 PD(12)를 이용하여 광출력을 검출하고, 바이어스 회로부(14)에서는 이를 이용하여 바이어스 전류를 조절하여 일정한 광출력을 내도록 하였다.In other words, the uncooled LD optical module adopts an APC (Auto Power Control) circuit so that the light output is constant even under environmental tests. The APC circuit unit 13 detects the light output using the monitor PD 12 inside the uncooled LD module 10, and the bias circuit unit 14 uses the same to adjust the bias current to produce a constant light output. .

그러나, 이와 같은 종래의 언쿨드 LD 광모듈 장치는, 광중계기 전체 시스템 에서 환경 특성중 보상 가능한 부분만을 보상하였으므로, 언쿨드 LD가 적용된 광모듈은 환경 시험하에서 광적인 특성(광출력 파장, 효율 등)의 변화에 대해서는 문제점으로 남아 있었다. 즉, 언쿨드 LD로 구성된 광모듈은 APC 회로만을 적용하여 환경 시험시 광출력의 전력값만을 보상하도록 구성되어있다. 환경 특성 중에 출력 광파장과 같은 광적인 특성에 대해서는 LD 소자가 같은 환경 특성에 대한 개선안이 없었다. 또한 이를 해결하기 위하여 고가의 TEC(Thermal Electronic Cooler)가 내장된 쿨드(Cooled) LD 모듈을 사용하여야 하는 문제점도 있었다.However, since the conventional uncooled LD optical module device compensates only the compensable portion of the environmental characteristics in the entire optical repeater system, the optical module to which the uncooled LD is applied has optical characteristics (light output wavelength, efficiency, etc.) under environmental testing. The change remained a problem. That is, the optical module composed of the uncooled LD is configured to apply only the APC circuit to compensate only the power value of the optical output during the environmental test. Among the environmental characteristics, the LD device has no improvement for the same environmental characteristics with respect to optical characteristics such as the output light wavelength. In addition, to solve this problem, there is a problem in that an expensive Cooled LD module with a built-in Thermal Electronic Cooler (TEC) is used.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 언쿨드 LD 모듈을 채용하면서 TEC 소자를 외부에 장착하여 언쿨드 LD 모듈의 특성을 개선한 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and employs an uncooled LD module while mounting an TEC element externally to improve the characteristics of the uncooled LD module. The purpose is to provide a modular device.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치는 전기 신호를 받아 소정의 광을 출력하는 LD와, 상기 LD의 광출력을 검출하는 모니터 PD를 포함하는 언쿨드 LD 모듈에 있어서, 상기 언쿨드 LD 모듈의 온도를 검출하는 써미스터와; 상기 언쿨드 LD 모듈의 온도를 조절시키는 TEC 소자; 및 상기 써미스터로부터 검출된 온도값에 따라 TEC 소자의 동작상태를 제어하는 TEC 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.An uncooled LED optical module device having a temperature compensation function of the present invention for achieving the above object includes an uncooled LD that receives an electrical signal and outputs a predetermined light, and a monitor PD that detects the light output of the LD. An LD module, comprising: a thermistor for detecting a temperature of the uncooled LD module; A TEC element for controlling the temperature of the uncooled LD module; And a TEC control circuit for controlling an operation state of the TEC element according to the temperature value detected from the thermistor.

상기 언쿨드 LD 모듈과, 상기 써미스터 및, 상기 TEC 소자가 일체로 온도 보상 LD 모듈을 구성하는 것을 특징으로 한다.The uncooled LD module, the thermistor, and the TEC element are integrally configured as a temperature compensation LD module.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치를 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치에서 엘디 광모듈의 구조를 상세히 나타낸 도면이다.2 is a block diagram showing an uncooled LED optical module device having a temperature compensation function according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an uncooled LED optical module device having a temperature compensation function of the present invention shown in FIG. The structure of the LED optical module is shown in detail.

도시된 바와 같이 본 발명은, 온도보상 LD 모듈(20), LD(22)와 모니터 PD(23)로 구성된 언쿨드 LD 모듈(21), APC 회로부(24), 바이어스 회로부(25), 시스널 공급부(26), LD 출력(27), TEC(Thermal Electronic Cooler) 디바이스(28), 써미스터(29) 및 TEC 제어 회로부(30)로 구성된다.As shown, the present invention provides the temperature compensation LD module 20, the uncooled LD module 21 composed of the LD 22 and the monitor PD 23, the APC circuit section 24, the bias circuit section 25, and the signal. It consists of a supply section 26, an LD output 27, a Thermal Electronic Cooler (TEC) device 28, a thermistor 29 and a TEC control circuit section 30.

상기 LD(22)는 시그널공급부(26)의 신호를 받아 소정의 광을 출력한다. The LD 22 receives a signal from the signal supply unit 26 and outputs predetermined light.

언쿨드 LD 모듈(21)에 내장된 모니터 PD(23)는 상기 LD(22)의 광출력을 검출하고, APC(Auto Power Control) 회로부(24)는 이 광출력값에 따른 제어신호를 출력한다. The monitor PD 23 incorporated in the uncooled LD module 21 detects the light output of the LD 22, and the APC (Auto Power Control) circuit section 24 outputs a control signal according to this light output value.

바이어스 회로부(25)는 상기 APC 회로부(24)의 제어신호에 따라 LD 모듈(21)을 구동한다. The bias circuit unit 25 drives the LD module 21 according to the control signal of the APC circuit unit 24.

따라서, LD 출력(27)은 바이어스 회로부(25)의 바이어스 회로의 전류 조절로 결정된다.Therefore, the LD output 27 is determined by current regulation of the bias circuit of the bias circuit section 25.

한편, TEC 소자(28)는 TEC 제어 회로부(30)에 의해 구동되어 LD 모듈(21)의 온도를 조절시킨다. 그리고, 써미스터(29)는 LD 모듈(21)의 온도를 검출한다.On the other hand, the TEC element 28 is driven by the TEC control circuitry 30 to adjust the temperature of the LD module 21. The thermistor 29 detects the temperature of the LD module 21.

TEC 제어 회로부(30)는 써미스터(29)로부터 검출된 온도값에 따라 TEC 소자(28)의 동작상태를 제어한다.The TEC control circuit unit 30 controls the operation state of the TEC element 28 according to the temperature value detected from the thermistor 29.

이와 같이 구성된 본 발명은, 언쿨드 LD(22)로 구성된 광모듈의 환경 특성을 모두 개선하기 위해서 언쿨드 LD(22)로 구성된 광모듈에 TEC 소자(28)를 추가 구성하여 환경 특성을 개선하였다. According to the present invention configured as described above, in order to improve all the environmental characteristics of the optical module composed of the uncooled LD 22, the TEC element 28 is further configured to improve the environmental characteristics of the optical module composed of the uncooled LD 22. .

즉, 본 발명은, 도 3에 도시된 바와 같이 TEC 소자(28)를 구동하여 환경 특성을 개선한다. 바이어스 회로부(25)에서 상기 APC 회로부(24)의 제어신호에 따라 LD 모듈(21)을 구동하는 상태에서, 써미스터(29)는 LD 모듈(21)의 온도를 검출한다.That is, the present invention improves environmental characteristics by driving the TEC element 28 as shown in FIG. In the state where the bias circuit unit 25 drives the LD module 21 according to the control signal of the APC circuit unit 24, the thermistor 29 detects the temperature of the LD module 21.

TEC 제어 회로부(30)는 써미스터(29)로부터 검출된 온도값에 따라 TEC 소자(28)의 동작상태를 제어하고, 이에 따라 TEC 소자(28)는 LD 모듈(21)의 온도를 조절시킨다. The TEC control circuit unit 30 controls the operation state of the TEC element 28 according to the temperature value detected from the thermistor 29, and accordingly the TEC element 28 adjusts the temperature of the LD module 21.

이와 같은 동작은 언쿨드 LD(22)를 채용한 광모듈 APC 회로부(24)의 동작을 그대로 둔 채, 상기 써미스터(29)를 사용하여 LD(22) 주위 온도를 검출하고, TEC 제어 회로부(30)를 이용하여 원하는 온도로 세팅한 후 TEC 소자(28)를 구동하여 세팅 온도에서 언쿨드 LD(22)가 구동되도록 한다. In this operation, the ambient temperature of the LD 22 is detected using the thermistor 29 while the operation of the optical module APC circuit portion 24 employing the uncooled LD 22 remains unchanged. The TEC control circuit portion 30 After setting to the desired temperature using the drive TEC element 28 to drive the uncooled LD (22) at the set temperature.

따라서, 외부 환경의 온도에 관계없이 LD 모듈(21)의 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.Therefore, the internal temperature of the LD module 21 can be kept constant regardless of the temperature of the external environment.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, TEC 소자(28)와 하단면의 기구부(33)와는 고온 열접착이 되어 있다. 그리고, LD(21) 전면의 기구물은 TEC 소자(28)와 밀착되어 있다. 이와 같은 온도 보상 LD 모듈(20)의 내부에는 열전도성이 적은 물질(예컨대 실리콘)로 채워져 있다. In addition, as shown in FIG. 3, the TEC element 28 and the mechanism part 33 of the lower surface are high temperature heat-bonded. The mechanism on the front of the LD 21 is in close contact with the TEC element 28. The temperature compensation LD module 20 is filled with a material having low thermal conductivity (for example, silicon).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 엘디 광모듈 장치의 특성을 나타낸 도면이다.
여기서, 가격은 Uncooled LD 모듈의 가격을 기준으로 하였고, 환경 특성은 상온 특성이 고온 및 저온에서 동일하게 나타나는 것이 가장 이상적이며, 환경 특성은 상온 대비 특성으로써 효율은 상온 특성을 100 % 로 기준으로 한다.4 is a view showing the characteristics of the uncooled LED optical module device having a temperature compensation function according to an embodiment of the present invention.
In this case, the price is based on the price of the Uncooled LD module, and the environmental characteristics are ideally the same at room temperature and high temperature. The environmental characteristics are at room temperature and the efficiency is at 100%. .

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 온도보상 기능을 갖는 언쿨드 LD 광모듈 장치에 의하면, 언쿨드 LD를 이용한 광모듈에 채용되어 환경 특성을 개선한다. 즉, 언쿨드 LD 모듈 외부에 TEC 소자를 장착함으로써, 저가의 언쿨드 LD를 사용하면서도, 고가의 TEC가 내장된 쿨드 LD 모듈 특성에 근접한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 성능은 환경 특성이 민감한 언쿨드 LD를 환경 특성에서 둔감한 LD 로 동 작할 수 있다. 또한 고가의 TEC 채용한 쿨드 LD 보다 저렴한 가격으로 언쿨드 LD를 이용한 광모듈을 제작할 수 있는 다양한 효과가 있다.As described above, according to the uncooled LD optical module device having the temperature compensation function according to the present invention, it is employed in the optical module using the uncooled LD to improve environmental characteristics. In other words, by mounting the TEC element outside the uncooled LD module, it is possible to obtain an effect that is close to the characteristics of the cool LD module incorporating the expensive TEC while using inexpensive uncooled LD. In addition, performance can operate as uncooled LD, which is sensitive to environmental characteristics, as LD insensitive to environmental characteristics. In addition, there is a variety of effects that can produce an optical module using an uncooled LD at a lower price than the cooled LD employing an expensive TEC.

Claims

An uncooled LD module comprising: an LD receiving an electrical signal and outputting predetermined light; and a monitor PD detecting the light output of the LD.

A thermistor for detecting a temperature of the uncooled LD module;

A TEC element for controlling the temperature of the uncooled LD module; And

And a TEC control circuit for controlling the operation state of the TEC element according to the temperature value detected from the thermistor.

The method of claim 1,

The uncooled LD optical module device having a temperature compensation function, wherein the uncooled LD module, the thermistor, and the TEC element form a temperature compensation LD module.