KR100641050B1 - Electro-optical circuit board with a optical connector - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나의 광도파로가 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판의 광도파로 양단에 광 접속기가 삽입된 광 어댑터를 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호를 수직으로 반사함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있고, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화가 가능하며, 연결부품의 개수를 감소시켜 접속수에 따른 손실을 절감하여 광통신 시스템의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an optical backplane device having an optical connector, and more particularly, a backplane substrate and a system substrate in which at least one optical waveguide is embedded are vertically coupled to each other, and an optical connector is inserted at both ends of the optical waveguide of the backplane substrate. By inserting the fixed optical adapter and reflecting the optical signal emitted from the optical waveguide of the system board vertically, the connection between the backplane substrate and the optical waveguide embedded in each board can be more efficiently realized when the system board is connected. The cost reduction can be achieved by greatly reducing the packaging process, and the number of connecting parts can be reduced, thereby reducing the loss due to the number of connections, thereby improving the characteristics of the optical communication system.

광백플레인 장치, 광 접속기, 광 경로변경부재, 수직 밴딩형 광도파로, 백플레인 기판, 시스템 기판Optical backplane device, optical connector, optical path changing member, vertical bending optical waveguide, backplane substrate, system substrate

Description

광 접속기가 구비된 광백플레인 장치{Electro-optical circuit board with a optical connector}Optical backplane device with optical connector {Electro-optical circuit board with a optical connector}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치를 설명하기 위한 분리 단면도.1 is an exploded cross-sectional view illustrating an optical backplane device having an optical connector according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치를 설명하기 위한 결합 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating an optical backplane device having an optical connector according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 적용된 광 접속기를 설명하기 위한 분리 사시도.Figure 3 is an exploded perspective view for explaining the optical connector applied to the present invention.

도 4는 본 발명에 적용된 광 경로변경부재의 수직 벤딩형 광도파로의 손실에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the simulation results for the loss of the vertical bending optical waveguide of the optical path changing member applied to the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ****** Explanation of symbols on main parts of drawing ***

100 : 백플레인 기판, 110,310a,310b : 광도파로,100: backplane substrate, 110,310a, 310b: optical waveguide,

120a,120b : 구멍, 200a,200b : 광 접속기,120a, 120b: hole, 200a, 200b: optical connector,

210a,210b : 광 경로변경부재, 211a,211b : 상부 클래드층,210a, 210b: optical path changing member, 211a, 211b: upper clad layer,

212a,212b : 하부 클래드층, 213a,213b : 수직 벤딩형 광도파로,212a, 212b: lower cladding layer, 213a, 213b: vertical bending optical waveguide,

220a,220b : 하우징, 221a,221b : 결합홈,220a, 220b: housing, 221a, 221b: coupling groove,

222a,222b : 가이드 홀, 300a,300b : 시스템 기판,222a, 222b: guide hole, 300a, 300b: system board,

320 : 표면방출레이저, 330 : 수광소자,320: surface emitting laser, 330: light receiving element,

400a,400b : 광 어댑터, 410a,410b : 몸체부,400a, 400b: optical adapter, 410a, 410b: body,

420a,420b : 안착홈, 430a,430b : 상/하 조절부재,420a, 420b: seating groove, 430a, 430b: up / down adjustment member,

431a,431b : 상/하 조절나사부, 432a,432b : 완충부재,431a, 431b: upper and lower adjustment screw, 432a, 432b: buffer member,

433a,433b : 고정나사부433a, 433b: Fixing screw part

본 발명은 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나의 광도파로가 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판의 광도파로 양단에 광 접속기가 삽입된 광 어댑터를 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호를 수직으로 반사함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical backplane device having an optical connector, and more particularly, a backplane substrate and a system substrate in which at least one optical waveguide is embedded are vertically coupled to each other, and an optical connector is inserted at both ends of the optical waveguide of the backplane substrate. By inserting the fixed optical adapter and reflecting the optical signal emitted from the optical waveguide of the system board vertically, the optical connector which can implement the connection between the backplane substrate and the optical waveguide embedded in each board more efficiently when the system board is connected An optical backplane device provided.

최근에는 광통신 시스템의 고속, 대용량화 요구에 따라 시스템 내에서 고속 대용량의 신호전송을 위하여 기존의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하, 'PCB'라 칭함) 상의 동박을 식각하여 구현된 마이크로 스트립 선로가 사용되었다.Recently, in order to transmit high-speed and high-capacity signals in the system according to the demand for high-speed and large-capacity of the optical communication system, a micro strip line implemented by etching copper foil on a conventional printed circuit board (hereinafter referred to as 'PCB') has been developed. Was used.

그러나, 이러한 마이크로 스트립 선로는 고속에서 신호 병목현상의 해결이 용이하지 않아 상기 PCB 상에 광도파로(optical waveguide)를 실장하여 광 신호를 전송하는 방식인 광 PCB 기술 즉, 광백플레인(Electro-optical Circuit Board; EOCB) 장치의 개발이 이루어지고 있다.However, such a microstrip line is not easy to solve the signal bottleneck at high speed, so the optical PCB technology, that is, the optical backplane (Electro-optical Circuit) is a method of transmitting an optical signal by mounting an optical waveguide on the PCB EOCB) is being developed.

상기 광백플레인(EOCB) 장치에서 광 PCB 간의 광선로 접속은 주로 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array), 볼 렌즈(Ball Lens) 또는 미러(Mirror) 등 다양한 광학계를 조합하여 구현하고 있다. 또한, 자유공간 상의 공간을 이용하거나 광섬유가 조립된 광커넥터가 이용되고 있다.In the optical backplane (EOCB) device, the optical path connection between the optical PCBs is mainly implemented by combining various optical systems such as a micro lens array, a ball lens, or a mirror. In addition, an optical connector using a space on a free space or an optical fiber is assembled.

이때, 상기 마이크로 렌즈 어레이, 볼 렌즈 또는 미러 등의 광학계를 조합하여 사용하는 것은 현재 가장 일반적으로 광 PCB 간의 광선로 접속에 이용되고 있지만, 광학부품의 개수가 많아지면서 광 손실이 많아지고, 렌즈 등 광학부품의 광축을 유지하기 위한 정밀한 정렬이 요구되어 패키징에 가장 큰 어려움이 있어 저가격화가 곤란한 문제점이 있다.In this case, the combination of the optical system such as the micro lens array, the ball lens, or the mirror is most commonly used for the optical path connection between the optical PCB, but the number of optical components increases, the light loss increases, the lens, etc. Precise alignment is required to maintain the optical axis of the optical component, which is the biggest difficulty in packaging, making it difficult to reduce the price.

또한, 상기 자유공간을 이용한 광선로 접속은 기판간의 일정한 자유공간 거리에 따른 광의 퍼짐 현상에 의한 손실과 광학축의 정렬이 어렵고, 사용 중 진동과 같은 외부환경에 기판간의 정밀한 간격 유지가 어려움에 따라 민감하게 특성이 변화될 수 있는 문제점이 있다.In addition, the optical path connection using the free space is sensitive to the loss due to the spread of light and the alignment of the optical axis due to the constant free space distance between the substrates, and sensitive to the difficulty of maintaining the precise spacing between the substrates in an external environment such as vibration during use. There is a problem that the characteristics can be changed.

또한, 상기 광커넥터를 이용한 광 PCB 간의 광선로 접속은 광도파로를 내장하는 광 PCB 간의 광선로 접속이 아닌 광섬유를 포일(Foil)형태로 광 PCB와 별개로 만들어서 광 PCB의 배면 등에 부착하여 연결하는 것 즉, 기존의 상용화되어 있는 광커넥터 기술을 이용하는 것으로서 기존의 광통신 시스템에 적용되고 있는 기술과 크게 차별화 되어 있지 않으며, 광 PCB의 접속 후에 다시 광커넥터를 접속해야 하는 사용상의 문제점이 있다. 또한, 광 PCB의 배면에 포일형태의 광학회로기판을 직 접 적층하여 형성하기 때문에, 다층 광 PCB 공정에 적용하기 어려운 문제점이 있어 공정단계가 늘어나고, 복잡해지는 문제점이 있다.In addition, the optical path connection between the optical PCB using the optical connector is to connect the optical fiber to the back of the optical PCB by making the optical fiber separately from the optical PCB in the form of a foil (Foil), not the optical fiber connection between the optical PCB containing the optical waveguide. That is, by using the conventional commercially available optical connector technology is not significantly different from the technology applied to the existing optical communication system, there is a problem in the use of the optical connector to be connected again after the connection of the optical PCB. In addition, since the optical circuit board in the form of a foil is directly stacked on the rear surface of the optical PCB, there is a problem that it is difficult to apply to a multilayer optical PCB process, thereby increasing the process steps and complexity.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 광도파로가 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판의 광도파로 양단에 광 접속기가 삽입된 광 어댑터를 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호를 수직으로 반사함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있고, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화가 가능하며, 연결부품의 개수를 감소시켜 접속수에 따른 손실을 절감하여 광통신 시스템의 특성을 향상시킬 수 있는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, an object of the present invention is a backplane substrate and a system substrate in which at least one optical waveguide is embedded are vertically coupled to each other, the optical connector is inserted at both ends of the optical waveguide of the backplane substrate By inserting the fixed optical adapter and reflecting the optical signal emitted from the optical waveguide of the system board vertically, the connection between the backplane substrate and the optical waveguide embedded in each board can be more efficiently realized when the system board is connected. It is possible to reduce the cost by greatly reducing the packaging process, and to provide an optical backplane device equipped with an optical connector that can improve the characteristics of the optical communication system by reducing the number of connecting parts to reduce the number of connections. It is.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 적어도 하나의 광도파로가 내장되고, 상기 광도파로의 양단에 일정 크기의 구멍을 갖는 백플레인 기판; 적어도 하나의 광도파로가 내장되고, 상기 구멍의 상측에 각각 수직으로 결합되는 시스템 기판; 상기 백플레인 기판의 구멍에 각각 삽입되고, 입사되는 광 신호를 수직으로 경로를 변경하여 상기 백플레인 기판의 광도파로와 상기 시스템 기판의 광도파로 간의 광선로 접속을 위한 광 접속기; 및 상기 백플레인 기판의 구멍에 삽입 고정되고, 상기 구멍에 삽입되는 상기 시스템 기판의 일단 및 상기 광 접속기의 좌/우 고정 및 상/하 조절하기 위한 광 어댑터를 포함하여 이루어진 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치를 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, an aspect of the present invention, the at least one optical waveguide is embedded, the backplane substrate having a predetermined size of holes at both ends of the optical waveguide; A system substrate having at least one optical waveguide embedded therein and vertically coupled to an upper side of the hole; An optical connector inserted into holes of the backplane substrate, the optical connector for vertically changing an incident optical signal to connect an optical waveguide between the optical waveguide of the backplane substrate and the optical waveguide of the system substrate; And an optical adapter inserted into and fixed to a hole of the backplane substrate, and including an optical adapter for fixing one end of the system substrate inserted into the hole and the left / right fixing and up / down adjustment of the optical connector. To provide a device.

여기서, 상기 광 접속기는, 그 내측에 입사되는 광 신호를 수직으로 경로 변경하기 위해 소정의 곡률 반경을 갖는 수직 밴딩형 광도파로가 구비된 적어도 하나의 광 경로변경부재; 및 상기 광 경로변경부재를 일정 간격으로 이격되도록 삽입 안착시키기 위한 하우징을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.The optical connector may include at least one optical path changing member having a vertical banding optical waveguide having a predetermined radius of curvature to vertically change an optical signal incident therein; And a housing for inserting and seating the optical path changing member to be spaced apart at a predetermined interval.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치를 설명하기 위한 분리 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치를 설명하기 위한 결합 단면도이며, 도 3은 본 발명에 적용된 광 접속기를 설명하기 위한 분리 사시도이다.1 is an exploded cross-sectional view illustrating an optical backplane device having an optical connector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating an optical backplane device provided with an optical connector according to an embodiment of the present invention. 3 is an exploded perspective view illustrating the optical connector applied to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광백플레인 장치는, 크게 백플레인 기판(100), 광 접속기(200a,200b), 시스템 기판(300a,300b) 및 광 어댑터(400a,400b)를 포함하여 이루어진다.1 to 3, an optical backplane device according to an embodiment of the present invention includes a backplane substrate 100, optical connectors 200a and 200b, system substrates 300a and 300b, and an optical adapter 400a, 400b).

전술한 구성에서, 상기 백플레인 기판(100)은 다층으로 적층된 인쇄회로기판(PCB)으로 이루어지고, 적어도 하나의 광도파로(110)가 내장되어 있으며, 상기 광도파로(110)의 양 끝단에는 상기 광 접속기(200a,200b)를 삽입 고정시키기 위한 구 멍(120a,120b)이 형성되어 있다. 이러한 구멍(120a,120b)은 상기 광 접속기(200a,200b)를 보다 안정적으로 삽입 고정시키기 위하여 사각형상으로 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 광 접속기(200a,200b)가 삽입 고정될 수 있도록 원 형상, 삼각형상 또는 다각형상 등으로 구현될 수도 있다. 또한, 상기 백플레인 기판(100)에는 다수의 광배선과 전기배선이 구비됨이 바람직하다.In the above-described configuration, the backplane substrate 100 is made of a printed circuit board (PCB) stacked in a multi-layer, at least one optical waveguide 110 is embedded, the both ends of the optical waveguide 110 Holes 120a and 120b for inserting and fixing the optical connectors 200a and 200b are formed. The holes 120a and 120b may be implemented in a quadrangular shape to more stably insert and fix the optical connectors 200a and 200b. However, the holes 120a and 120b are not limited thereto, and the optical connectors 200a and 200b may be inserted and fixed. It may be implemented in a circular shape, a triangular shape or a polygonal shape to be able to. In addition, the backplane substrate 100 is preferably provided with a plurality of optical wiring and electrical wiring.

이러한 백플레인 기판(100)은 통상의 다층 PCB 제조방법을 이용하여 미리 제조된 전기회로층을 포함하는 양면의 패널 사이에 광도파로(110) 층을 삽입하고, 고온에서 가압 및 접착하여 제작한다. 상기 제작된 백플레인 기판(100)의 광도파로(110)의 양 끝단에는 상기 광 접속기(200a,200b)가 삽입 고정될 수 있도록 사각형상의 구멍(120a,120b)을 예컨대, 드릴링 또는 레이저 가공과 같은 방법으로 형성한다.The backplane substrate 100 is manufactured by inserting an optical waveguide 110 layer between two-sided panels including an electric circuit layer prepared in advance using a conventional multilayer PCB manufacturing method, and pressing and bonding at a high temperature. At both ends of the optical waveguide 110 of the fabricated backplane substrate 100, rectangular holes 120a and 120b may be inserted into and fixed to the optical connectors 200a and 200b, for example, by drilling or laser processing. To form.

그리고, 상기 광 접속기(200a,200b)는 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 백플레인 기판(100)의 구멍(120a,120b)에 각각 삽입되어 입사되는 광 신호를 수직으로 경로를 변경하기 위한 것으로서, 그 내측에 입사되는 광 신호를 수직으로 경로 변경하기 위해 소정의 곡률 반경을 갖는 수직 밴딩형 광도파로(213a,213b)가 구비된 적어도 하나의 광 경로변경부재(210a,210b) 및 상기 광 경로변경부재(210a,210b)를 일정 간격으로 이격되도록 삽입 안착시키기 위한 하우징(220a,220b)을 포함하여 이루어진다.When the optical connectors 200a and 200b are described with reference to FIG. 3, the optical connectors 200a and 200b are used to vertically change the paths of the optical signals that are inserted into the holes 120a and 120b of the backplane substrate 100, respectively. At least one optical path changing member (210a, 210b) and the optical path changing member provided with vertical banding optical waveguides (213a, 213b) having a predetermined radius of curvature to vertically change the optical signal incident therein; And housings 220a and 220b for inserting and seating the members 210a and 210b to be spaced apart at regular intervals.

여기서, 상기 광 경로변경부재(210a,210b)는 소정 두께를 갖는 시트 형태의 상/하부 클래드층(211a,211b)(212a,212b)으로 이루어지며, 상기 상부 클래드층 (211a,211b)의 일 측면에는 상기 수직 밴딩형 광도파로(213a,213b)가 형성되어 있으며, 상기 상부 클래드층(211a,211b)과 동일한 크기로 형성되어 일정 두께를 가진 하부 클래드층(212a,212b)을 소정의 접착제를 통해 일정한 압력으로 밀착하여 부착시킨다.Here, the optical path changing members 210a and 210b may be formed of upper and lower cladding layers 211a and 211b and 212a and 212b in a sheet form having a predetermined thickness, and one of the upper cladding layers 211a and 211b. The vertical banding optical waveguides 213a and 213b are formed on the side surfaces, and the lower clad layers 212a and 212b having the same thickness as the upper cladding layers 211a and 211b have a predetermined adhesive. Adheres at a constant pressure.

상기 하우징(220a,220b)은 상기 백플레인 기판(100)의 구멍(120a,120b)에 각각 삽입되도록 사각 기둥형상으로 이루어지고, 그 중앙부에는 복수개의 수직 밴딩형 광도파로(213a,213b)가 일정한 간격으로 삽입 결합되도록 빗살 모양의 결합홈(221a,221b)이 형성되어 있다.The housings 220a and 220b are formed in a rectangular column shape so as to be inserted into the holes 120a and 120b of the backplane substrate 100, respectively, and a plurality of vertical banding optical waveguides 213a and 213b are formed at regular intervals in the center thereof. Comb-shaped coupling grooves 221a and 221b are formed to be inserted into the coupling.

또한, 상기 하우징(220a,220b)의 양단에는 상기 수직 밴딩형 광도파로(213a,213b)와 상기 시스템 기판(300a,300b)에 형성된 광도파로(310a,310b)간에 정밀한 접속을 위해 소정의 가이드 핀(미도시)이 삽입되도록 가이드 홀(222a,222b)이 더 형성됨이 바람직하다.In addition, a predetermined guide pin is formed at both ends of the housings 220a and 220b for precise connection between the vertical banding optical waveguides 213a and 213b and the optical waveguides 310a and 310b formed on the system substrates 300a and 300b. It is preferable that the guide holes 222a and 222b are further formed to insert (not shown).

한편, 상기 백플레인 기판(100) 및 상기 시스템 기판(300a,300b)에 형성된 광도파로(110)(310a,310b)간의 간격은 상기 하우징(220a,220b)과 상기 하부 클래드층(212a,212b)의 두께에 의해 일정한 간격이 유지된다.On the other hand, the distance between the optical waveguide 110 (310a, 310b) formed in the backplane substrate 100 and the system substrate (300a, 300b) of the housing (220a, 220b) and the lower clad layer (212a, 212b) Constant thickness is maintained by the thickness.

이러한 광 경로변경부재(210a,210b)는 예컨대, 엠보싱(Embossing)과 같은 고분자 성형기법으로 제작할 수 있으며, 상기 수직 밴딩형 광도파로(213a,213b)의 형상은 벤딩 손실이 적고, 기판간의 간격 등에 의해 광 결합이 효율적으로 이루어질 수 있도록 적절한 곡률반경(Radius) 예컨대, 약 5mm이상으로 설계됨이 바람직하다.The optical path changing members 210a and 210b may be manufactured by, for example, a polymer molding technique such as embossing, and the shape of the vertical banding optical waveguides 213a and 213b has a small bending loss, and the gap between the substrates. It is desirable to design a suitable radius of curvature (Radius), for example about 5mm or more so that the light coupling can be made efficiently.

상기와 같이 구성된 각각의 광 접속기(200a,200b)는 상기 시스템 기판(300a) 의 광도파로(310a)로부터 출사되는 광 신호를 상기 광 경로변경부재(210a)의 수직 밴딩형 광도파로(213a)에 의해 수직으로 경로를 변경하여 상기 백플레인 기판(100)의 광도파로(110) 일측에 입사되도록 하고, 상기 입사된 광 신호는 광도파로(110)의 타측으로 출사되어 다시 상기 광 경로변경부재(210b)의 수직 밴딩형 광도파로(213b)에 의해 수직으로 경로를 변경하여 다른 시스템 기판(300b)의 광도파로(310b)에 입사되도록 서로 대향되게 설치됨이 바람직하다.Each of the optical connectors 200a and 200b configured as described above transmits the optical signal emitted from the optical waveguide 310a of the system board 300a to the vertical banding type optical waveguide 213a of the optical path changing member 210a. Change the path vertically so that the optical path 110 is incident on one side of the optical waveguide 110 of the backplane substrate 100, and the incident optical signal is emitted to the other side of the optical waveguide 110 to allow the optical path changing member 210b to return. It is preferable that the vertical banding optical waveguide 213b of the vertically changed path so as to be opposed to each other so as to be incident on the optical waveguide 310b of the other system substrate (300b).

즉, 상기 광 접속기(200a,200b)에 형성된 광 경로변경부재(210a,210b)의 수직 밴딩형 광도파로(213a,213b)가 서로 마주보도록 대향되게 설치됨으로써, 상기 백플레인 기판(100) 및 상기 시스템 기판(300a,300b)에 내장된 각각의 광도파로(110)(310a,310b) 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있으며, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화를 실현할 수 있다.That is, the vertical banding optical waveguides 213a and 213b of the optical path changing members 210a and 210b formed in the optical connectors 200a and 200b face each other so that the backplane substrate 100 and the system are opposite to each other. The connection between the optical waveguides 110 (310a, 310b) embedded in the substrate (300a, 300b) can be implemented more efficiently, and the packaging process can be simplified by greatly reducing the optical components, thereby realizing low cost. .

그리고, 상기 시스템 기판(300a,300b)은 상기 백플레인 기판(100)에 형성된 구멍(120a,120b)의 상측 즉, 광 어댑터(400a,400b)의 안착홈(420a,420b)에 그 일단이 각각 수직으로 결합되며, 적어도 하나의 광도파로(310a,310b)가 내장되어 있다.In addition, one end of each of the system boards 300a and 300b is perpendicular to the upper sides of the holes 120a and 120b formed in the backplane substrate 100, that is, the mounting grooves 420a and 420b of the optical adapters 400a and 400b, respectively. Are coupled to each other, and at least one optical waveguide 310a or 310b is embedded therein.

이러한 시스템 기판(300a)은 임의의 파장을 갖는 광 신호를 발산하여 광도파로(310a)에 전송하기 위한 표면방출레이저(VCSEL)(320)가 실장되어 있으며, 다른 시스템 기판(300b)은 입사된 광 신호를 전기신호로 처리하기 위한 수광소자(330)가 실장되어 있다.The system substrate 300a is mounted with a surface emission laser (VCSEL) 320 for emitting an optical signal having an arbitrary wavelength and transmitting it to the optical waveguide 310a. A light receiving element 330 for processing a signal as an electric signal is mounted.

한편, 상기 백플레인 기판(100) 및 상기 시스템 기판(300a,300b)의 광도파로(110)(310a,310b)는 예컨대, 실리콘 기판 또는 니켈도금을 이용하여 제조되는 정밀 한 금형으로 약 850nm 정도의 통신용 파장 대에서 광투과성 및 성형성이 우수한 고분자를 이용하여 엠보싱 공정에 의해 제조될 수 있다.Meanwhile, the optical waveguides 110 and 310a and 310b of the backplane substrate 100 and the system substrates 300a and 300b are, for example, precision molds manufactured by using a silicon substrate or nickel plating, for communication of about 850 nm. It can be produced by the embossing process using a polymer having excellent light transmittance and formability in the wavelength band.

그리고, 상기 광 어댑터(400a,400b)는 상기 백플레인 기판(100)의 구멍(120a,120b)에 각각 삽입 고정되며, 상기 시스템 기판(300a,300b)의 일단 및 상기 광 접속기(200a,200b)가 삽입되어 좌/우 고정 및 상/하 조절하는 기능을 수행한다.The optical adapters 400a and 400b are inserted into and fixed to the holes 120a and 120b of the backplane substrate 100, respectively, and one end of the system boards 300a and 300b and the optical connectors 200a and 200b are fixed. Inserted to perform left / right fixing and up / down adjustment.

이러한 광 어댑터(400a,400b)는 상기 백플레인 기판(100)의 구멍(120a,120b)에 일부가 삽입되고, 그 상측에 상기 시스템 기판(300a,300b)의 일단 및 상기 광 접속기(200a,200b)를 삽입 안착시키기 위한 안착홈(420a,420b)이 형성된 몸체부(410a,410b) 및 상기 몸체부(410a,410b)의 하측에 설치되고, 상기 시스템 기판(300a,300b) 및 상기 광 접속기(200a,200b)를 상/하 조절하기 위한 상/하 조절부재(430a,430b)를 포함하여 이루어진다.The optical adapters 400a and 400b are partially inserted into the holes 120a and 120b of the backplane substrate 100, and one end of the system substrates 300a and 300b and the optical connectors 200a and 200b are disposed thereon. Body parts 410a and 410b having seating grooves 420a and 420b for inserting and seating the grooves and installed below the body parts 410a and 410b, and the system boards 300a and 300b and the optical connector 200a. It comprises a top / bottom adjustment member (430a, 430b) for adjusting the up / down, 200b.

여기서, 상기 상/하 조절부재(430a,430b)는 상기 몸체부(410a,410b)의 하측에 상기 안착홈(420a,420b)을 관통하도록 나사결합되는 상/하 조절나사부(431a,431b) 및 상기 상/하 조절나사부(431a,431b)의 끝단에 결합되고, 상기 시스템 기판(300a,300b) 및 상기 광 접속기(200a,200b)를 완충시키기 위한 완충부재(432a,432b)로 구성된다.Here, the upper and lower adjustment members 430a and 430b are upper and lower adjustment screw parts 431a and 431b which are screwed to penetrate the mounting grooves 420a and 420b to the lower sides of the body parts 410a and 410b. It is coupled to the ends of the upper and lower adjustment screw portion (431a, 431b), it is composed of a buffer member (432a, 432b) for buffering the system board (300a, 300b) and the optical connector (200a, 200b).

더욱이, 상기 몸체부(410a,410b)를 상기 백플레인 기판(100)에 안정적으로 고정시키기 위해 상기 몸체부(410a,410b)를 통해 상기 백플레인 기판(100)의 일측에 나사결합되는 고정나사부(433a,433b)가 더 포함됨이 바람직하다.Furthermore, fixing screw parts 433a screwed to one side of the backplane substrate 100 through the body portions 410a and 410b to stably fix the body portions 410a and 410b to the backplane substrate 100. 433b) is further included.

한편, 상기 광 어댑터(400a,400b)의 안착홈(420a,420b)과 상기 광 접속기 (200a,200b)의 하우징(220a,220b) 간의 가공은 ±2㎛이하로 유지함이 바람직하다. 이러한 오차 가공은 광 경로의 수평간 결합을 가능케 한다.On the other hand, the processing between the mounting grooves (420a, 420b) of the optical adapter (400a, 400b) and the housing (220a, 220b) of the optical connector (200a, 200b) is preferably maintained to within ± 2㎛. This error processing allows for horizontal coupling of the optical paths.

도 4는 본 발명에 적용된 광 경로변경부재의 수직 벤딩형 광도파로의 손실에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing a simulation result of the loss of the vertical bending optical waveguide of the optical path changing member applied to the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 수직 벤딩형 광도파로(213a,213b)를 갖는 광 경로변경부재(210a,210b)의 광벤딩 손실에 관한 시뮬레이션 결과로서, 상기 시뮬레이션의 조건은 코어(core)의 굴절률이 1.5534이고, 클래드(clad)의 굴절률이 1.535이며, 광도파로의 코어 크기는 60×60㎛2이다. 상기 시뮬레이션 결과 약 5mm이상의 곡률 반경에서는 전혀 손실이 없는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 약 5mm에서 10mm 정도까지의 수직 벤딩형 광도파로를 제작함이 바람직하다.Referring to FIG. 4, as a simulation result of optical bending loss of the optical path changing members 210a and 210b having the vertical bending optical waveguides 213a and 213b, the condition of the simulation is that the refractive index of the core is 1.5534, the clad refractive index is 1.535, and the core size of the optical waveguide is 60 x 60 mu m 2 . As a result of the simulation, it can be seen that there is no loss in the radius of curvature of about 5 mm or more. Therefore, it is desirable to fabricate a vertical bending optical waveguide from about 5 mm to about 10 mm.

이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the optical backplane device with the optical connector of the present invention having the above-described configuration will be described in detail.

먼저, 상기 시스템 기판(300a)의 표면방출레이저(320)에 의해 생성되는 광 신호가 상기 광 도파로(310a)를 거쳐 상기 광 접속기(200a)에 전달되고, 상기 전달된 광 신호는 상기 광 접속기(200a)의 수직 밴딩형 광도파로(213a)에 의해 수직으로 경로가 변경되어 상기 백플레인 기판(100)의 광도파로(110) 일측에 입사된다.First, an optical signal generated by the surface emission laser 320 of the system substrate 300a is transmitted to the optical connector 200a via the optical waveguide 310a, and the transmitted optical signal is transmitted to the optical connector (a). The path is vertically changed by the vertical bending optical waveguide 213a of 200a to be incident on one side of the optical waveguide 110 of the backplane substrate 100.

그리고, 상기 입사된 광 신호는 광도파로(110)의 타측으로 출사되어 다시 상기 광 접속기(200b)의 수직 밴딩형 광도파로(213b)에 의해 수직으로 경로가 변경되고, 다른 시스템 기판(300b)의 광도파로(310b)에 입사되어 상기 수광소자(330)로 전달되어 전기신호로 처리된다.Then, the incident optical signal is emitted to the other side of the optical waveguide 110, and the path is vertically changed by the vertical banding optical waveguide 213b of the optical connector 200b, and the other system substrate 300b The light incident on the optical waveguide 310b is transmitted to the light receiving element 330 and processed as an electric signal.

전술한 본 발명에 따른 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of the optical backplane device provided with the optical connector according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, but the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings are various. It is possible to carry out modifications and this also belongs to the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치에 따르면, 적어도 하나의 광도파로가 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판의 광도파로 양단에 광 접속기가 삽입된 광 어댑터를 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호를 수직으로 반사함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있고, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화가 가능하며, 연결부품의 개수를 감소시켜 접속수에 따른 손실을 절감하여 광통신 시스템의 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the optical backplane device having the optical connector of the present invention as described above, the backplane substrate and the system substrate in which at least one optical waveguide is embedded are vertically coupled to each other, and the optical connector is inserted at both ends of the optical waveguide of the backplane substrate. By inserting the fixed optical adapter and reflecting the optical signal emitted from the optical waveguide of the system board vertically, the connection between the backplane substrate and the optical waveguide embedded in each board can be more efficiently realized when the system board is connected. The cost reduction can be achieved by greatly reducing the packaging process, and the advantage of improving the characteristics of the optical communication system by reducing the number of connecting parts is reduced by reducing the number of connecting parts.

또한, 본 발명에 따르면, 광 접속기에 형성된 광 경로변경부재의 수직 밴딩형 광도파로가 서로 마주보도록 대향되게 설치됨으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판에 내장된 각각의 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있으며, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화를 실현할 수 있는 이점이 있다. In addition, according to the present invention, since the vertical banding optical waveguides of the optical path changing member formed in the optical connector face each other to face each other, it is possible to more efficiently implement the connection between the optical waveguides embedded in the backplane substrate and the system substrate. In addition, the optical component can be greatly reduced, thereby simplifying the packaging process, thereby achieving a lower cost.                     

또한, 본 발명에 따르면, 광 접속기의 하우징 양단에 소정의 가이드 핀이 삽입될 수 있도록 한 쌍의 가이드 홀이 형성됨으로써, 광 접속기의 수직 밴딩형 광도파로와 시스템 기판의 광도파로 간에 보다 정밀하게 접속할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, a pair of guide holes are formed at both ends of the housing of the optical connector, so that a more precise connection can be made between the vertical banding optical waveguide of the optical connector and the optical waveguide of the system substrate. There is an advantage to this.

또한, 본 발명에 따르면, 백플레인 기판에 형성된 구멍에 삽입 고정되고, 시스템 기판의 일단 및 광 접속기가 삽입되도록 광 어댑터를 구비함으로써, 광 접속기를 효과적으로 좌/우 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 시스템 기판 및 광 접속기를 효과적으로 상/하 조절할 수 있는 이점이 있다.Further, according to the present invention, the optical adapter is inserted into and fixed in a hole formed in the backplane substrate and the optical adapter is inserted so that one end and the optical connector of the system substrate can be inserted, thereby effectively fixing the optical connector left and right as well as the system substrate and the optical. There is an advantage that the connector can be effectively adjusted up and down.

Claims (9)

적어도 하나의 광도파로가 내장되고, 상기 광도파로의 양단에 일정 크기의 구멍을 갖는 백플레인 기판;A backplane substrate having at least one optical waveguide embedded therein and having a predetermined size of holes at both ends of the optical waveguide; 적어도 하나의 광도파로가 내장되고, 상기 구멍의 상측에 각각 수직으로 결합되는 시스템 기판;A system substrate having at least one optical waveguide embedded therein and vertically coupled to an upper side of the hole; 상기 백플레인 기판의 구멍에 각각 삽입되고, 입사되는 광 신호를 수직으로 경로를 변경하여 상기 백플레인 기판의 광도파로와 상기 시스템 기판의 광도파로 간의 광선로 접속을 위한 광 접속기; 및An optical connector inserted into holes of the backplane substrate, the optical connector for vertically changing an incident optical signal to connect an optical waveguide between the optical waveguide of the backplane substrate and the optical waveguide of the system substrate; And 상기 백플레인 기판의 구멍에 삽입 고정되고, 상기 구멍에 삽입되는 상기 시스템 기판의 일단 및 상기 광 접속기의 좌/우 고정 및 상/하 조절하기 위한 광 어댑터를 포함하여 이루어진 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.An optical backplane device having an optical connector, which is inserted into and fixed in a hole of the backplane substrate, and includes an optical adapter for fixing one end of the system substrate and the left / right fixing and up / down of the optical connector inserted into the hole. . 제 1 항에 있어서, 상기 백플레인 기판의 구멍은 사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.The optical backplane apparatus of claim 1, wherein the holes of the backplane substrate are formed in a quadrangular shape. 제 1 항에 있어서, 상기 광 접속기는 상기 시스템 기판 중 어느 하나의 광도파로로부터 출사되는 광 신호를 수직으로 경로 변경하여 상기 백플레인 기판의 광도파로 일측에 입사되도록 하고, 상기 입사된 광 신호는 상기 백플레인 기판의 광도파로의 타측으로 출사되어 다시 수직으로 경로가 변경되어 다른 하나의 시스템 기판의 광도파로에 입사되도록 서로 대향되게 설치되는 것을 특징으로 하는 광 접 속기가 구비된 광백플레인 장치.The optical connector of claim 1, wherein the optical connector vertically changes an optical signal emitted from the optical waveguide of any one of the system substrates so as to be incident on one side of the optical waveguide of the backplane substrate, and the incident optical signal is the backplane. The optical backplane device having an optical connector, characterized in that it is installed to face each other so as to be emitted to the other side of the optical waveguide of the substrate and the path is vertically changed again to enter the optical waveguide of the other system substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 광 접속기는,The optical connector of claim 1, wherein 그 내측에 입사되는 광 신호를 수직으로 경로 변경하기 위해 소정의 곡률 반경을 갖는 수직 밴딩형 광도파로가 구비된 적어도 하나의 광 경로변경부재; 및At least one optical path changing member having a vertical banding optical waveguide having a predetermined radius of curvature for vertically changing an optical signal incident therein; And 상기 광 경로변경부재를 일정 간격으로 이격되도록 삽입 안착시키기 위한 하우징을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.And a housing for inserting and seating the optical path changing member to be spaced apart at a predetermined interval. 제 4 항에 있어서, 상기 수직 밴딩형 광도파로의 곡률 반경은 5mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.The optical backplane device of claim 4, wherein a radius of curvature of the vertical banding optical waveguide is 5 mm to 10 mm. 제 4 항에 있어서, 상기 하우징의 양단에는 상기 광도파로 간에 정밀한 접속을 위해 소정의 가이드 핀이 삽입되도록 가이드 홀이 더 형성된 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.The optical backplane device of claim 4, wherein guide holes are further formed at both ends of the housing to insert predetermined guide pins for precise connection between the optical waveguides. 제 1 항에 있어서, 상기 광 어댑터는,The method of claim 1, wherein the optical adapter, 상기 백플레인 기판의 구멍에 일부가 삽입되고, 그 상측에 상기 시스템 기판의 일단 및 상기 광 접속기를 삽입 안착시키기 위한 안착홈이 형성된 몸체부; 및A body portion having a portion inserted into a hole of the backplane substrate and having a mounting groove formed thereon for inserting and seating one end of the system substrate and the optical connector; And 상기 몸체부의 하측에 설치되고, 상기 시스템 기판 및 상기 광 접속기를 상/ 하 조절하기 위한 상/하 조절부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.The optical backplane device is provided on the lower side of the body portion, and comprises an up / down adjustment member for adjusting the system board and the optical connector up / down. 제 7 항에 있어서, 상기 상/하 조절부재는,The method of claim 7, wherein the up / down adjustment member, 상기 몸체부의 하측에 상기 안착홈을 관통하도록 나사결합되는 상/하 조절나사부; 및An upper / lower adjustment screw part which is screwed to penetrate the seating groove to the lower side of the body part; And 상기 상/하 조절나사부의 끝단에 결합되고, 상기 시스템 기판 및 상기 광 접속기를 완충시키기 위한 완충부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.An optical backplane device having an optical connector coupled to an end of the upper / lower adjustment screw part and including a buffer member for buffering the system substrate and the optical connector. 제 7 항에 있어서, 상기 몸체부를 상기 백플레인 기판에 안정적으로 고정시키기 위해 상기 몸체부를 통해 상기 백플레인 기판의 일측에 나사결합되는 고정나사부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광 접속기가 구비된 광백플레인 장치.The optical backplane device of claim 7, further comprising a fixing screw part screwed to one side of the backplane substrate through the body part to stably fix the body part to the backplane substrate.
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