KR100801519B1 - 광 모듈, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법 - Google Patents

광 모듈, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상에 실장된 면형 광 소자[예컨대 면 발광 레이저나 포토다이오드(포토디텍터) 등]와, 기판에 대하여 평행하게 부착되는 광 파이버와의 광학적인 접속을 간단하면서, 용이하게 실현할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
광 모듈을 기판(1)과, 기판(1) 상에 실장된 하나 또는 복수의 면형 광 소자(2, 3)와, 평면 상에 형성된 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로(4)를 구비하는 도파로 블록(5)을 구비하는 것으로 하고, 도파로 블록(5)을, 굴곡진 도파로(4)가 형성되어 있는 평면이 기판(1)에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 굴곡진 도파로(4)와 면형 광 소자(2, 3)의 입사면 또는 출사면이 대향하도록 기판(1) 상에 실장하고, 하나의 단면에 직교하는 다른 단면에 광 파이버가 접속되도록 구성한다.

Description

광 모듈, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법{OPTICAL MODULE, OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM, AND FABRICATION METHOD FOR OPTICAL MODULE}
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈의 구성을 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 구성을 도시한 모식도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 변형예를 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 구성을 도시하는 모식도로서, 도 1의 A부를 확대하여 도시한 확대 정면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 구성을 도시한 모식도로서, 도 4의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 구성을 도시한 모식도로서, 도 1의 B부를 확대하여 도시한 확대 정면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 구성을 도시한 모식도로서, 도 1의 B부를 확대하여 도시한 확대 우측면도.
도 8(a)∼도 8(d)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 도파로 블록의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 9(a)∼도 9(d)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈로서 광 송신기의 구성을 도시한 모식도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈로서 광 송신기에 구비되는 송신기용 필름 도파로의 구성을 도시한 모식도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈로서 광 송신기에 구비되는 송신기용 도파로 블록 및 면형 발광 소자 어레이의 구성을 도시한 모식도.
도 13(a)∼도 13(c)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 송신기용 필름 도파로(송신기용 도파로 블록)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 14(a)∼도 14(c)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈(광 송신기)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈로서 광 수신기의 구성을 도시한 모식도.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈로서 광 수신기에 구비되는 수신기용 필름 도파로의 구성을 도시한 모식도.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈로서 광 수신기에 구비되는 수신기용 도파로 블록 및 면형 수광 소자 어레이의 구성을 도시한 모식도.
도 18(a)∼도 18(E)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈에 구비되는 수신기용 필름 도파로(수신기용 도파로 블록)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 19(a)∼도 19(c)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈(광 수신기)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프린트 기판
2, 2A∼2D : 면형 발광 소자 어레이(VCSEL 어레이)
3, 3A∼3D : 면형 수광 소자 어레이(PD 어레이)
4 : 굴곡진 도파로
4A : 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로
4B : 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로
5 : 도파로 블록
5A : 도파로 블록의 하나의 단면 5B : 도파로 블록의 다른 단면
6 : 광 파이버 어레이 7 : 렌즈
8 : 위치 맞춤용 핀(기판측 위치 결정부)
9 : 위치 맞춤용 핀 삽입 구멍(위치 결정부)
10 : 광 커넥터
11 : 위치 맞춤용 핀(광 커넥터측 위치 결정부)
12 : 금형(몰드 금형)
13 : 올레핀 수지제의 평판 형상 성형체
14 : 자외선 경화형 에폭시 수지(도파로 코어)
15 : 올레핀 수지제의 필름(클래드 필름) 16 : 히트 스프레더
17 : 스페이서 20, 30 : 도파로 블록
20A, 30A : 도파로 블록의 하나의 단면
20B, 30B : 도파로 블록의 다른 단면
21, 31 : 필름 도파로 22 : 도파로형 합파기
24A∼24D, 34A∼34D : 굴곡진 도파로
24X : 굴곡진 도파로의 단면
25, 38 : 올레핀 수지제의 필름 형상 성형체
25A, 38A : 필름 형상 성형체의 홈
26, 39 : 자외선 경화형의 에폭시 수지
27, 40 : 올레핀 수지제의 필름(클래드 필름)
32 : 도파로형 분파기 35, 35A∼35D : 파장 필터
36 : 미러 37 : 채널 도파로
37X : 채널 도파로(37)의 입사측 단면
본 발명은 예컨대, 면 발광 레이저나 포토다이오드(포토디텍터) 등의 면형 광 소자를 구비하는 다채널 광 트랜시버(예컨대 파장 다중 다채널 광 트랜시버)에 이용하여 적합한 광 모듈, 광 트랜시버, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
예컨대 다채널 광 트랜시버 등의 광 모듈에 있어서, 면 발광 레이저나 포토다이오드 등의 면형 광 소자를 사용하는 경우, 면형 광 소자의 광 입사면 또는 광 출사면은 실장 기판에 대하여 평행해지기 때문에, 실장 기판에 대하여 수직으로 광을 입사 또는 출사시키게 된다.
한편, 이러한 광 모듈에 있어서는 소형화, 박형화를 도모하는 것이 필요하다.
소형화, 박형화를 도모하기 위해서는 광 파이버(광 파이버 어레이)를 실장 기판에 대하여 평행하게 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 광 파이버의 단면과 면형 광 소자의 광 입사면 또는 광 출사면과 대략 직각의 위치 관계가 된다. 여기서, 기판 상에 실장된 면형 광 소자의 광 입사면 또는 광 출사면에 대하여 수직으로 입사 또는 출사하는 광의 경로(광로)를 대략 90°로 구부려, 광 파이버와 면형 광 소자를 광학적으로 접속하기 때문에, 이하에 도시하는 바와 같은 여러 가지의 제안이 이루어져 있다.
예컨대, 특허 문헌 1에는 광의 진행 방향을 구부리기 위한 곡면 상에 광 도파로가 형성되어 있는 입체 형상의 광 도파로 구조체를 이용하여, 면형 광 소자에 대하여 입사 또는 출사하는 광을 곡면을 따라 유도하고, 광 파이버 어레이에 결합시키는 기술이 개시되어 있다(예컨대 도 27, 도 28 참조).
또한, 특허 문헌 2에는 실장면을 따라 설치되는 광 도파로와 면 발광 레이저 를 광 결합하기 위해 광의 방향을 90° 변환해야 하며, 그 방법으로서, 소자 사이를 연결하는 도파로 필름에 방향 변환기로서 45° 미러를 형성하는 것이 개시되어 있다.
그런데, 전송 밴드 폭의 확대를 가능하게 하는 방법의 하나로서, 파장 다중기술을 도입하여 채널 당 전송 용량을 늘리는 시도가 있으며, 면 발광 레이저나 포토 다이오드와 광 파이버 사이에, 광의 공간 전파와 반사 광학계를 이용한 합파기나 분파기를 설치하는 것이 개시되어 있다(예컨대 비특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-115346호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2003-322740호 공보
[비특허 문헌1] Brian E. Lemoff et al. "MAUI : Enabling Fiber-to-the-Processor With Parallel Multiwavelength Optical Interconnects", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 22, NO. 9, SEPTEMBER 2004
그런데, 전술한 바와 같이 다채널 광 트랜시버 등의 광 모듈에 있어서는, 면형 광 소자[면형 광 디바이스 어레이 ; 예컨대 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 어레이나 PD(Photo detector) 어레이]와 광 파이버(광 파이버 어레이)를 광학적으로 접속하는 부분(광 결합부)의 비용 삭감이 과제로 되어 있다.
이 때문에, 각각의 부품의 공통화도 서서히 진행되고 있다. 현재, 면형 광 디바이스 어레이를 구성하는 복수의 면형 광 디바이스 사이의 피치(어레이 피치) 및 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버 사이의 피치(어레이 피치)는 모 두 0.25 mm로 표준화되고 있다. 또한, 면형 광 디바이스 어레이를 구성하는 면형 광 디바이스의 수(어레이 수) 및 광 파이버 어레이를 구성하는 광 파이버의 수(어레이 수)는 모두 4, 8, 12, 24로 표준화되고 있다.
한편, 예컨대 다채널 광 트랜시버의 경우, 기판 상에 VCSEL 어레이와, PD 어레이를 배열하여 실장하게 되지만, 이들 어레이 사이에는 예컨대 1 mm 정도의 실장용 간극(칩 사이의 간극)이 불가결하다.
이 경우, VCSEL 어레이에 광학적으로 접속되는 광 파이버(VCSEL용 파이버)와, PD 어레이에 광학적으로 접속되는 광 파이버(PD용 파이버) 사이에도 이 실장용 간극에 대응한 간극이 필요해진다.
전술한 바와 같이, VCSEL 어레이나 PD 어레이와, 광 파이버 어레이 사이에서 피치가 0.25 mm로 표준화되고, 어레이 수도 4, 8, 12, 24로 표준화되면, 예컨대 8 ch(4 ch 입력＋4 ch 출력)의 다채널 광 트랜시버에서는 본래, 입출력에 필요한 8 ch에 칩 사이의 간극(예컨대 1 mm)에 대응하는 4 ch 분을 더한 12 ch의 표준화된 광 파이버 어레이를 채용하는 등으로 하여 대응하게 된다.
이 경우, 칩 사이의 간극에 대응하는 4 ch 분의 광 파이버는 입출력에는 사용되지 않으며, 불필요하다. 또한, 성능, 가격 등의 모든 면에서 12 ch의 광 파이버 어레이는 8 ch의 광 파이버 어레이보다도 뒤떨어지기 때문에, 8 ch의 광 파이버 어레이를 사용하는 것이 바람직하다.
이 때문에, 면형 발광 소자(VCSEL 어레이)에 광학적으로 접속되는 광 파이버와, 면형 수광 소자(PD 어레이)에 광학적으로 접속되는 광 파이버 사이에, 칩 사이 의 간극(실장용 간극)에 대응하는 간극을 설치하지 않고, 면형 발광 소자나 면형 수광 소자 등의 면형 광 소자(면형 광 디바이스 어레이)와 광 파이버(광 파이버 어레이)를 광학적으로 접속할 수 있는 간편한 구조를 실현하는 것이 요구되고 있다.
또한, 원리적으로는 면형 광 소자로부터 광 파이버에 이르는 도중에 도파로 간격을 좁혀, 8 ch의 광 파이버 어레이에 결합하는 부품을 제조할 수 있으면, 이 문제는 해결된다.
그러나, 예컨대 특허 문헌 1과 같이, 광의 진행 방향을 구부리기 위해 곡면 상에 광 도파로가 형성되어 있는 입체 형상의 광 도파로 구조체를 이용하는 경우, 광 디바이스와 광 파이버를 광학적으로 접속하기 위해 고정밀도인 광 도파로를 곡면 상에 형성해야 하며, 현재 시점에서 이와 같이 복잡하고 고정밀도인 3 차원 구조를 간편히 실현할 수 있는 수단은 없으며, 실용화되어 있지 않다. 또한, 피치 변환까지도 동시에 행할 수 있는 구조는 제법면에서의 제약으로부터 실현 곤란하다.
또한, 예컨대 특허 문헌 2와 같이, 칩 사이의 고밀도 광 접속과 피치 변환을 미러(90° 편향 미러)를 통해 행하는 것은 미러 부분에서의 손실(즉, 미러 표면에서의 흡수 손실)이 크고, 얼라이먼트 정밀도나 가공 정밀도에 의한 영향을 받기 쉽다는 결점이 있다. 또한, 도파로 교차부에서의 크로스토크를 피할 수 없으며, 광학 성능도 좋지 않다.
그런데, 상기한 비특허 문헌 1에는 파장 다중 기술을 도입하여, 광의 공간 전파와 반사 광학계를 이용한 고도한 모듈이 개시되어 있지만, 이하의 문제점이 있다.
우선, 공간 전파계를 이용하기 위해 빔 직경을 그다지 가늘게 할 수 없기(예컨대 직경 250 ㎛)때문에, 모듈의 소형화에 한계가 있다. 또한, 공간의 다중 반사광학계를 채용하기 때문에, 위치 맞춤이 어렵다. 또한, 제품의 내충격성을 확보하는 것이 곤란하다. 이 결과, 저비용화도 어렵다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 창안된 것으로, 기판 상에 실장된 면형 광 소자[예컨대 면 발광 레이저나 포토다이오드(포토디텍터) 등]와, 기판에 대하여 평행하게 부착되는 광 파이버의 광학적인 접속을 간단하면서, 또한, 용이하게 실현할 수 있도록 한 광 모듈, 광 트랜시버, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 때문에, 본 발명의 광 모듈은 기판과, 기판 상에 실장된 하나 또는 복수의 면형 광 소자와, 평면 상에 형성된 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로를 구비하는 도파로 블록을 구비하고, 도파로 블록은 굴곡진 도파로가 형성되어 있는 평면이 기판에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 굴곡진 도파로와 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록 기판 상에 실장되어 있으며, 하나의 단면에 직교하는 다른 단면에 광 파이버가 접속되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광 전송 시스템은 상기한 광 모듈을 2개 구비하고, 2개의 광 모듈을 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이에 의해 광학적으로 접속하여 이루어지는 광 전송 시스템으로서, 광 파이버 어레이가 한쪽 광 모듈의 가장 긴 굴 곡진 도파로와 다른쪽 광 모듈의 가장 짧은 굴곡진 도파로가 접속되도록 2개의 광 모듈 사이에서 180 ° 비틀어 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광 트랜시버는 상기한 광 모듈로서, 광 송신기(상기한 광 모듈에 있어서, 복수의 면형 광 소자가, 도파로 블록의 단면을 따라 직렬로 배열된 발광 파장이 상이한 복수의 면형 발광 소자이며, 도파로 블록이 복수의 굴곡진 도파로의 일단측을 중첩시킨 것으로 하여 구성되는 도파로형 합파기를 구비하는 것)와, 광 수신기(상기한 광 모듈에 있어서, 복수의 면형 광 소자가 도파로 블록의 단면을 따라 직렬인 복수의 면형 수광 소자이며, 도파로 블록이 복수의 굴곡진 도파로 각각에 접속되는 도파로형 분파기를 구비하고, 도파로형 분파기가 복수의 굴곡진 도파로에 접속되는 복수의 파장 필터와, 도파로 블록의 단면에 설치되는 미러와, 복수의 파장 필터와 미러 사이에 형성되는 채널 광 도파로를 구비하는 것)를 구비하며, 이들을 기판의 이면측에서 접합시켜 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광 모듈의 제조 방법은 평면 상에 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로를 구비하는 도파로 블록을 제작하고, 기판 상에 하나 또는 복수의 면형 광 소자를 실장하며, 도파로 블록을, 굴곡진 도파로가 형성되어 있는 평면이 기판에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 굴곡진 도파로와 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록 기판 상에 실장하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면에 의해, 본 발명의 실시의 형태에 관한 광 모듈, 광 트랜시버, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법에 대해서 설명한다.
[제1 실시 형태]
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 광 모듈, 광 트랜시버, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법에 대해서 도 1∼도 9를 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 광 모듈은 예컨대, 입력된 전기 신호를 광 신호로 변환하고, 어레이형 광 파이버를 통해 송신하는 기능(광 송신기)과, 광 파이버 어레이를 통해 입력된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 수신하는 기능(광 수신기)을 구비하는 다채널 광 트랜시버이다.
본 다채널 광 트랜시버는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이, 프린트 기판(회로 기판)(1)과, 표면에 입사면을 갖는 복수의 면형 수광 소자[여기서는 포토다이오드(포토디텍터 ; PD ; Photo detector)]로 이루어지는 면형 수광 소자 어레이(PD 어레이 칩)(3)와, 표면에 출사면을 갖는 복수의 면형 발광 소자[여기서는 면 발광 레이저 ; VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)]로 이루어지는 면형 발광 소자 어레이(VCSEL 어레이 칩)(2)와, 피치를 변환하는 기능을 갖는 복수의 굴곡진 도파로(4)를 구비하는 도파로 블록(도파로 어레이)(5)을 구비한다. 이하, 면형 수광 소자, 면형 발광 소자를 통합하여 면형 광 소자라고 하는 경우가 있다.
여기서, 면형 수광 소자 어레이(3) 및 면형 발광 소자 어레이(2)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수의 면형 발광 소자 및 복수의 면형 수광 소자가 일직선상에 배열되도록 프린트 기판(1) 상에 실장되어 있다.
여기서는 하나의 면형 수광 소자 어레이(3)와 하나의 면형 발광 소자 어레이(2)를 구비하기 위해, 복수의 면형 광 소자 어레이를 구비하게 된다. 또한, 하나의 면형 수광 소자 어레이(3)만을 구비하는 다채널 광 수신기로서 구성하여도 좋으며, 하나의 면형 발광 소자 어레이(2)만을 구비하는 다채널 광 송신기로서 구성하여도 좋다. 또한, 하나의 면형 수광 소자 및 하나의 면형 발광 소자를 구비하는 광 트랜시버로서 구성하여도 좋다. 또한, 하나의 면형 수광 소자만을 구비하는 광 수신기, 하나의 면형 발광 소자만을 구비하는 광 송신기 등과 같이, 하나의 면형 광 소자만을 구비하는 광 모듈로서 구성하여도 좋다. 이 경우, 도파로 블록(5)은 하나의 굴곡진 도파로가 평면 상에 형성된 것으로 하여 구성하면 좋다.
본 실시 형태에서는 도 2에 도시하는 바와 같이, 도파로 블록(5)에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(4)는 평면 상에 형성되어 있다. 이 때문에, 제법의 자유도가 높고, 예컨대 전주 레플리카(electroformed replica)로 제작한 평면형의 금형을 베이스로 하여 몰드법으로 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 굴곡진 도파로(4)의 구체적인 형성 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 굴곡진 도파로(4)로서, 복수의 면형 발광 소자의 각각에 광학적으로 접속되는 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로(4A)와, 복수의 면형 수광 소자의 각각에 광학적으로 접속되는 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로(4B)가 구비되어 있다.
이 중, 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로(4A)는 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도파로 블록(5)의 하나의 단면(5A)에 있어서 복수의 면형 발광 소자의 간격(피치)에 따른 간격(피치)이 되며, 도파로 블록(5) 외의 단면(5B)에 있어서 광 파이버 어레이(리본 파이버)(6)를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격(피치)에 따른 간격(피치)이 되도록 형성되어 있다.
한편, 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로(4B)는 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도파로 블록(5)의 하나의 단면(5A)에 있어서 복수의 면형 수광 소자의 간격(피치)에 따른 간격(피치)이 되며, 도파로 블록(5)의 다른 단면(5B)에 있어서 광 파이버 어레이(6)를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격(피치)에 따른 간격(피치)이 되도록 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발광 소자용 굴곡진 도파로(4A)와 수광 소자용 굴곡진 도파로(4B)의 간격은 하나의 단면(5A)에 있어서 면형 발광 소자 어레이(2)와 면형 수광 소자 어레이(3)의 간격(피치)에 따른 간격(피치)이 되며, 다른 단면(5B)에 있어서 광 파이버 어레이(6)를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격(피치)에 따른 간격(피치)이 되도록 형성되어 있다.
이와 같이, 광 파이버 어레이(6)의 어레이 피치에 정합(整合)시키도록 굴곡진 도파로(4)를 형성함으로써, 면형 발광 소자 어레이(2)와 면형 수광 소자 어레이(3) 사이의 실장용 간극(칩 간격)에 관계없이[면형 발광 소자 어레이(2)와 면형 수광 소자 어레이(3)를 임의의 간격으로 배치하였다고 하여도], 임의의 광 파이버 피치로 변환할 수 있고, 종래와 같이 면형 발광 소자 어레이(2)와 면형 수광 소자 어레이(3) 사이의 실장용 간극에 따라 광 파이버 어레이의 일부가 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 예컨대 8 ch의 광 트랜시버에 있어서, 12 ch의 광 파이버 어레이를 이용할 필요가 없어지며, 비용 삭감 효과도 크다.
본 실시 형태에서는 이들 굴곡진 도파로(4)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 도파로 블록(5)의 하나의 단면(5A)에 있어서 하나의 단면(5A)에 직교하는 다른 단 면(5B)까지 연장되어 있다. 즉, 이들 굴곡진 도파로(4)는 평면 내에서 대략 직각으로 구부러진 굴곡진 도파로로서 구성된다.
이와 같이 구성되는 도파로 블록(5)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 굴곡진 도파로(4)가 형성되어 있는 평면이 프린트 기판(1)에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면(5A)에 있어서 굴곡진 도파로(4)와 프린트 기판(1) 상에 실장된 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록 프린트 기판(1) 상에 실장되어 있다. 이것에 의해, 도파로 블록(5)에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(4)와 면형 광 소자 어레이(2, 3)를 구성하는 복수의 면형 광 소자가 각각 광학적으로 접속되게 된다. 또한, 프린트 기판(1)은 외부 장치와 전기적으로 접속되어 있으며, 전기 신호가 입력 또는 출력(전기 I/O)되도록 되어 있다.
여기서는, 도파로 블록(5)의 하나의 단면(5A)은 기판 표면에 대향하게 된다. 한편, 이 하나의 단면(5A)에 직교하는 다른 단면(5B)에는 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(6)가 광학적으로 접속되게 된다.
이 경우, 광 파이버 어레이(6)는 프린트 기판(1)에 대하여 평행하게 부착되고, 각 광 파이버의 단면과 각 면형 광 소자(2, 3)의 입사면 또는 출사면과는 대략 직각의 위치 관계가 되지만, 도파로 블록(5)[즉, 이것에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(4)]을 통해 복수의 면형 광 소자 어레이(2, 3)와 광 파이버 어레이(6)가 광학적으로 접속됨으로써, 프린트 기판(1) 상에 실장된 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면에 대하여 수직으로 입사 또는 출사하는 광의 경로(광로)가 대략 90° 구부러지게 된다.
그런데, 이러한 도파로 블록(5)을 실제로 제작하는 경우, 전술한 바와 같이 광로를 대략 직각으로 구부리는 구조 외에, 렌즈나 위치 결정부(예컨대 위치 결정 용 요철 등)를 일체화한 것으로 하여 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도파로 블록(5)의 재료로서는 몰드형을 사용할 수 있는 투명 폴리머 재료가 유효하다. 이것에 의해, 복잡한 평면 도파로 형상을 간편하게 제작할 수 있게 된다.
그래서, 본 실시 형태에서는 도파로 블록(5)의 하나의 단면(5A)에는 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 복수의 굴곡진 도파로(4)를 구성하는 도파로 코어(14)의 단면에 대응하는 위치에, 각각 렌즈(7)가 설치되어 있다. 또한, 도파로 블록(5)의 다른 단면(5B)에는 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 복수의 굴곡진 도파로(4)를 구성하는 도파로 코어(14)의 단면에 대응하는 위치에, 각각 렌즈(7)가 설치되어 있다. 또한, 도 5, 도 7 중 부호 15는 굴곡진 도파로(4)를 구성하는 클래드 필름을 도시하고 있다.
또한, 도파로 블록(5)은 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 하나의 단면(5A)측에 프린트 기판(1)에 대하여 위치 결정을 행하기 위한 기판측 위치 결정부[여기서는 위치 맞춤용 핀(8)]을 구비하는 동시에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 다른 단면(5B)측에 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(6)에 대한 위치 결정을 행하기 위한 광 파이버측(광 커넥터측) 위치 결정부[여기서는 위치 맞춤용 핀 삽입 구멍(9)]를 구비한다.
또한, 어셈블리를 용이하게 하기 위해서는 도 1에 도시하는 바와 같이, 광 파이버 어레이(리본 파이버)(6)의 단면은 예컨대 MT(mechanically transferable)형 등의 어레이 대응의 광 커넥터(10)로 종단되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 광 커넥터(10)에는 도 1에 도시하는 바와 같이, 광 파이버 어레이(6)의 연장선상 외측에 위치 맞춤용 핀(광 커넥터측 위치 결정부)(11)이 설치되게 된다. 광 파이버 어레이(6)와 복수의 굴곡진 도파로(4)는 동일 평면 내에 배치되기 때문에, 한쪽의 위치 맞춤용 핀(11)을 삽입하기 위한 위치 맞춤용 핀 삽입 구멍(9)은 굴곡진 도파로(4)의 상측에 설치되게 되며, 도파로 블록(5)의 높이가 높아지게 된다. 이 때문에, 가능한 한 박형화를 도모하고자 하는 경우에는 도 3에 도시하는 바와 같이, 굴곡진 도파로(4)를 일단, 대략 직각으로 구부린 후, 다시 펴서 도파로 블록(5)의 다른 단면(광 파이버 접속측 단면)(5B)에서 굴곡진 도파로(4)를 가능한 한 아래쪽으로 위치하도록 구성함으로써[즉, 굴곡진 도파로(4)를, 다른 단면(5B)에 있어서 프린트 기판(1)측으로 시프트(shift)시키도록 형성함으로써], 굴곡진 도파로(4)의 상측에 설치되는 위치 맞춤용 핀 삽입 구멍(9)의 위치를 내리도록 구성하면 좋다. 이것에 의해, 광 모듈의 박형화를 실현할 수 있게 된다. 또한, 광 파이버 어레이(6)도 가능한 한 하측의 위치에 부착되게 되기 때문에, 광 파이버 어레이를 포함하는 모듈 전체의 높이(모듈의 두께)도 낮게 할 수 있고, 박형화를 도모할 수 있다. 이러한 구성은 특히, 채널수가 많은 경우에 유효하다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 전술한 바와 같이 구성되는 광 모듈(동일한 구성의 것)을 2개 준비하고, 이들 광 모듈을 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(6)에 의해 광학적으로 접속하여, 광 전송 시스템을 구성할 수도 있다.
단, 본 광 모듈에서는 복수의 굴곡진 도파로(4)는 길이가 다르기 때문에(채널마다 광로 길이가 다르기 때문에), 광배선(광로)의 등장화(等長化)가 필요한 경우에는 광 파이버 어레이(6)를 한쪽 광 모듈의 가장 긴 굴곡진 도파로(4)와 다른 쪽 광 모듈의 가장 짧은 굴곡진 도파로(4)가 접속되도록 2개의 광 모듈 사이에서 180° 비틀어 접속하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 광 모듈(다채널 광 트랜시버)의 제조 방법에 대해 도 8, 도 9를 참조하면서 설명한다.
우선, 평면 상에 형성된 복수의 굴곡진 도파로(평면 내 굴곡진 도파로)(4)를 구비하는 도파로 블록(5)은, 예컨대 이하와 같이하여 제작할 수 있다.
도 8(a)에 도시하는 바와 같이, 볼록 형상의 도파로 패턴(여기서는 복수의 굴곡진 도파로를 형성하기 위한 패턴)을 갖는 금형(몰드 금형)(12)을 제작한다.
그리고, 이 금형(12)에 하부 클래드재가 되는 올레핀 수지(13)(예컨대, 경화 후 굴절률 n＝1.52)를 유입시켜 몰드 성형한다.
다음에, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 투명한 올레핀 수지제의 평판 형상 성형체(13)의 홈(도파로용 홈)(13A)에 도파로 코어가 되는 자외선 경화형 에폭시 수지(14)(예컨대, 경화 후 굴절률 n＝1.54)를 적하(도포)한 후, 도 8(c)에 도시하는 바와 같이, 따로 준비한 올레핀 수지제의 필름(15)(클래드 필름 ; 굴절률 n＝1.52 ; 예컨대 두께 0.1 mm)을 접착한다.
그리고, 도 8(d)에 도시하는 바와 같이, 하중을 가하면서 자외선을 조사하여 에폭시 수지(14)를 경화시킨다.
그 후, 단면을 경면 연마하여, 도 9(b)에 도시하는 바와 같이, 평면 상에 형성된 굴곡진 도파로(4)(여기서는 8개의 굴곡진 도파로)를 구비하는 도파로 블록(5)(평판 형상 성형체로 이루어지는 도파로 블록)이 제작된다.
여기서는, 도파로 블록(5)의 외형 치수는 10 mm×10 mm×5 mm이다. 굴곡진 도파로(4)를 구성하는 도파로 코어의 치수는 0.05 mm×0.05 mm이다. 8개의 굴곡진 도파로(4) 중 도 9(b) 중 좌측의 4개의 굴곡진 도파로는 면 발광 레이저 어레이(VCSEL 어레이)(2)에 광학적으로 접속되는 발광 소자용 굴곡진 도파로(송신용 굴곡진 도파로)(4A)이며, 이들 송신용 굴곡진 도파로(4A)를 구성하는 도파로 코어의 피치는 0.25 mm이다. 또한, 8개의 굴곡진 도파로 중 도 9(b) 중 우측의 4개의 굴곡진 도파로는 포토디텍터 어레이(PD 어레이)(3)에 광학적으로 접속되는 수광 소자용 굴곡진 도파로(수신용 굴곡진 도파로)(4B)이며, 이들 수신용 굴곡진 도파로(4B)를 구성하는 도파로 코어의 피치는 0.25 mm이다. 또한, 송신용 굴곡진 도파로(4A)를 구성하는 도파로 코어와, 수신용 굴곡진 도파로(4B)를 구성하는 도파로 코어 사이의 피치는 도파로 블록(5)의 하나의 단면(5A)[VCSEL 어레이(2)나 PD 어레이(3)에 광학적으로 접속되는 측의 단면]에서는 1.00 mm이고, 이 하나의 단면(5A)에 직교하는 다른 단면(5B)[광 파이버 어레이(6)에 광학적으로 접속되는 측의 단면]에서는 0.25 mm으로, 피치가 변환되어 있다.
한편, 도 9(a)에 도시하는 바와 같이, 프린트 기판(1)(디바이스 실장 기판) 상에는 미리, 면 발광 레이저 어레이(2)(VCSEL 어레이) 및 포토디텍터 어레이(PD 어레이)(3)를 실장해 둔다. 즉, 면 발광 레이저 어레이(2)를 구성하는 복수의 면 발광 레이저의 발광면(출사면) 및 포토디텍터 어레이(3)를 구성하는 복수의 포토디텍터의 수광면(입사면)을 프린트 기판(1)에 수직인 방향에서 상향으로 하고, 복수의 면 발광 레이저 및 복수의 포토디텍터가 일직선상에 배열되도록 면 발광 레이저 어레이(2) 및 포토디텍터 어레이(3)를, 예컨대 구리 텅스텐 합금의 방열 블록(히트 스프레더(heat spreader); 예컨대 두께 0.25 mm)(16)을 사이에 두고 프린트 기판(1) 상에 도전성 페이스트로 접착한다.
또한, 면 발광 레이저 어레이(2)와 포토디텍터 어레이(3) 사이의 간격(양 칩 사이의 간극)은 임의의 간격이면 좋지만, 여기서는 1 mm로 하고 있다. 또한, 도시하지 않지만, 칩 표면의 전극과 프린트 기판 상의 배선을 와이어 본딩으로 결합하여 급전선으로 하고 있다.
여기서는 면 발광 레이저 어레이(2)로서, 예컨대, 파장 850 nm, 멀티 모드의 4 ch 어레이를 이용하고 있다. 어레이 피치는 0.25 mm이며, 외형은 1.0 mm×0.25 mm×0.25 mm 이다.
또한, 포토디텍터 어레이(3)로서, 예컨대, 파장 850 nm의 4 ch 어레이를 이용하고 있다. 어레이 피치는 0.25 mm이며, 외형은 1.0 mm×0.25 mm×0.25 mm이다.
이와 같이 하여 제작된 칩이 실장된 프린트 기판(1) 상에, 스페이서(17)(예컨대 두께 0.6 mm)를 사이에 두고, 전술한 바와 같이 하여 제작한 도파로 블록(5)을 실장한다. 예컨대, 도파로 블록(5)은 프린트 기판(1) 상에 자외선 경화성 수지를 이용하여 고정하면 좋다.
이 때, 도파로 블록(5)에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(4)를 구성하는 도 파로 코어의 중심이, 각각 포토디텍터 수광면의 중심 및 면 발광 레이저 발광면의 중심에 일치하도록, 예컨대 상하 시야 카메라를 갖는 플립 칩 본더를 사용하여 위치 맞춤하면 좋다.
이와 같이 하여, 폴리머를 이용하여 평면 내에서 구부러져 있는 굴곡진 도파로(4)(평면 내 굴곡진 도파로)를 구비하는 도파로 블록(5)을 제작하고, 면 발광 레이저 어레이(2) 및 포토디텍터 어레이(3)와 함께 프린트 기판(1) 상에 실장하여 광 모듈로서의 다채널 광 트랜시버를 제작한 후, 도 9(c)에 도시하는 바와 같이, 광 파이버 어레이(6)를 어셈블리하여 송수신 성능을 평가하도록 도파로 블록(5)을 구성하는 각 굴곡진 도파로(4)의 삽입 손실을 측정한 바, 칩(2, 3)의 결합 손실도 포함하여 2.0±0.3 dB으로, 채널간의 불균일이 적고, 전술한 바와 같이 하여 제작된 도파로 블록(5)에 의한 피치 변환이 유효하다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 광 파이버 어레이(6)는 도 9(c)에 도시하는 바와 같이, 프린트 기판(1)상에 실장된 도파로 블록(5)의 단면에 광 커넥터(파이버 커넥터)(10)를 통해 접속하였다. 이 때, 면 발광 레이저에 전류를 흘려, 액티브 얼라이먼트에 의해 위치 맞춤을 행하였다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 광 모듈, 광 트랜시버, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법에 의하면, 프린트 기판(1) 상에 실장된 면형 광 소자[예컨대 면 발광 레이저나 포토 다이오드(포토디텍터) 등]과, 프린트 기판(1)에 대하여 평행하게 부착되는 광 파이버의 광학적인 접속을 간단하면서, 또한, 용이하게 실현할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 본 발명의 광 모듈을 다채널 광 트랜시버를 예로 설명하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 기판 상에 실장된 면형 광 소자[예컨대 면 발광 레이저나 포토 다이오드(포토디텍터) 등]와, 기판에 대하여 평행하게 부착되는 광 파이버와의 광학적인 접속을 행해야 하는 광 모듈이면, 본 발명을 널리 적용할 수 있다.
[제2 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광 모듈, 광 트랜시버, 광 모듈의 제조 방법에 대해서 도 10∼도 19를 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 광 모듈은 전술한 제1 실시 형태의 다채널 광 트랜시버에 대하여, 파장 다중 전송을 가능하게 하기 위한 구조인 점에서 다르다. 즉, 본 실시 형태에 따른 광 모듈은 박막 채널 도파로를 베이스로 하고, 그 분기(demultiplexing)·합파(multiplexing) 기술을 이용한 파장 다중 전송이 가능한 구조(CWDM 구조)를 갖는 파장 다중 다채널 광 트랜시버(광 송신기, 광 수신기)인 점에서 다르다.
이하, 파장 다중 다채널 광 트랜시버를 구성할 수 있는 광 송신기에 대해서 도 10∼도 14를 참조하면서 설명하고, 다음에, 파장 다중 다채널 광 트랜시버를 구성할 수 있는 광 수신기에 대해서 도 15∼도 19를 참조하면서 설명하며, 마지막으로, 파장 다중 다채널 광 트랜시버에 대해서 설명한다. 또한, 도 10∼도 19에서는 전술한 제1 실시 형태(도 1 참조)와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
[광 송신기]
우선, 본 실시 형태에 따른 광 송신기는, 예컨대 도 10에 도시하는 바와 같이, 표면에 출사면을 갖는 복수의 면형 발광 소자[여기서는 면 발광 레이저 ; VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)]로 이루어지는 면형 발광 소자 어레이(2A∼2D)(VCSEL 어레이 칩)와, 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)로 이루어지는 도파로형 합파기(22)를 구비하는 송신기용 필름 도파로(21)를 복수 적층시켜 이루어지는 송신기용 도파로 블록(20)(도파로 어레이)을 구비한다.
여기서, 도파로형 합파기(22)는 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)의 일단측을 중첩시킨 것으로서 구성되고, 이 일단측에서 각 굴곡진 도파로(24A∼24D)를 전파해 온 광이 합파되도록 이루어져 있다. 여기서는, 필름 도파로(21)를 복수 적층시킴으로써 다채널 합파기를 구성하고 있다.
또한, 송신기용 도파로 블록(20)은 도 10에 도시하는 바와 같이, 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)가 중첩되어 있는 측의 단면(24X)이 프린트 기판(1)의 표면을 따라 평행하게, 또한, 직렬로 배열되도록 필름 도파로(21)를 복수 적층시켜 구성된다. 이와 같이, 필름 도파로(21)를 다층화함으로써, 다채널 도파로 블록(20)을 구성하여 다채널 광 송신기를 실현하고 있다. 그리고, 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)가 중첩되어 있는 측의 단면(24X)에는 도 10에 도시하는 바와 같이, 광 커넥터(10)를 통해 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(리본 파이버)(6)가 접속되게 된다.
이 때문에, 각 필름 도파로(21)의 두께[즉, 각 필름 도파로(21)의 굴곡진 도파로를 구성하는 도파로 코어 사이의 간격]를 광 파이버 어레이(6)의 파이버 피치 에 따른 두께(간격)가 되도록 함으로써, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 면형 발광 소자 어레이 사이의 실장용 간극(칩 간격)에 관계없이(복수의 면형 발광 소자 어레이를 임의의 간격으로 배치하였다고 해도), 임의의 광 파이버 피치로 변환할 수 있게 된다. 이것에 의해, 설계 자유도가 커지며, 또한, 광 파이버 어레이의 일부가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 면형 발광 소자 어레이(2A∼2D)는 도 12에 도시하는 바와 같이, 각각 동일한 발광 파장을 갖는 복수의 면형 발광 소자를 구비한다. 이들 면형 발광 소자의 출사면이 프린트 기판(1)에 대하여 수직 상향이 되고, 또한, 이들 면형 발광 소자가 송신기용 필름 도파로(21)의 적층 방향을 따라 직렬로 배열되도록 면형 발광 소자 어레이(2A∼2D)가 프린트 기판(1) 상에 상호 평행하게 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는 도 11에 도시하는 바와 같이, 발광 파장이 다른 복수의 면형 발광 소자가 송신기용 도파로 블록(20)[적층된 송신기용 필름 도파로(21)]의 단면을 따라 직렬로 배열되도록 프린트 기판(1) 상에 실장되어 있다.
즉, 도 12에 도시하는 바와 같이, 발광 파장(λ1)의 복수의 제1 면형 발광 소자로 이루어지는 제1 면형 발광 소자 어레이(2A), 발광 파장(λ2)의 복수의 제2면형 발광 소자로 이루어지는 제2 면형 발광 소자 어레이(2B), 발광 파장(λ3)의 복수의 제3 면형 발광 소자로 이루어지는 제3 면형 발광 소자 어레이(2C), 발광 파장(λ4)의 복수의 제4 면형 발광 소자로 이루어지는 제4 면형 발광 소자 어레이(2D)가 송신기용 도파로 블록(20)[적층된 송신기용 필름 도파로(21)]의 단면을 따라 직렬로, 또한, 상호 평행하게 배열하여 프린트 기판(1) 상에 실장되어 있다.
본 실시 형태에서는, 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)는 송신기용 필름 도파로(21)로서 구성되어 있으며, 평면 상에 형성된 채널 도파로이다. 이 때문에, 제법의 자유도가 높고, 예컨대 전주 레플리카로 제작한 평면 금형을 베이스로 한 몰드법으로 용이하게 제작할 수 있게 된다. 또한, 채널 도파로의 채용에 의해, 빔을 예컨대 50 ㎛ 정도의 폭으로 한정할 수 있어, 모듈의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 광로를 최초에 2차원 평면 내에 만들기 때문에, 공간광의 경우에 비해서 위치 맞춤이나 신뢰성(내충격성)의 점에서 우수하다. 또한, 굴곡진 도파로(24A∼24D)를 평면 상에 형성하기 때문에, 단순한 엠보싱 기술로 성형할 수 있어, 저비용이다. 또한, 굴곡진 도파로(24A∼24D)의 구체적인 형성 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 10에 도시하는 바와 같이, 도파로형 합파기(22)를 구성하는 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)는 송신기용 도파로 블록(20)의 하나의 단면(20A)에 있어서 복수의 면형 발광 소자의 각각에 광학적으로 접속되어 있으며, 이 하나의 단면(20A)에 직교하는 다른 단면(20B)에 있어서 광 파이버에 광학적으로 접속되어 있다.
이것에 의해, 도 10에 도시하는 바와 같이, 발광 파장이 다른 복수의 면형 발광 소자의 출사면에서 출사된 파장이 다른 광이 각각 도파로 블록(20)에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)에 광 결합하고, 각각 평면 내에서 광로가 대략 직각으로 구부러지며, 합파되어 파장 다중광이 되고, 광 커넥터(10)를 통해 광 파이버에 광 결합하도록 되어 있다.
본 실시 형태에서는 동일한 발광 파장을 갖는 복수의 면형 발광 소자를 구비하고, 송신기용 도파로 블록(20)이 동일한 구성의 송신기용 필름 도파로(21)를 복수 적층한 구조로 이루어져 있으며, 이것에 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(6)가 접속되어 있기 때문에, 동일한 구성의 복수의 필름 도파로형 합파기(22)에 의해 합파된 각 파장 다중광(다채널 파장 다중광)이 복수의 광 파이버 각각을 향해서 출사되게 된다.
다음에, 본 실시 형태에 따른 파장 다중 다채널 광 트랜시버를 구성하는 광 송신기(광 모듈)의 제조 방법에 대해서 도 13, 도 14를 참조하면서 설명한다.
우선, 평면상에 형성된 굴곡진 도파로(24A∼24D)(평면 내 굴곡진 도파로)를 구비하는 송신기용 도파로 블록(20)은 예컨대, 이하와 동일하게 하여 제작할 수 있다. 또한, 도 13에서는 설명의 편의상 2개의 굴곡진 도파로만을 도시하고 있다.
볼록 형상의 송신기용 도파로 패턴(여기서는 복수의 굴곡진 도파로를 형성하기 위한 패턴)을 갖는 송신기용 금형(몰드 금형)을 제작한다.
그리고, 이 금형에 하부 클래드재가 되는 올레핀 수지(예컨대, 경화 후의 굴절률 n＝1.52)를 유입시켜 몰드 성형한다. 이것에 의해 도 13(a)에 도시하는 바와 같이, 투명한 올레핀 수지제의 필름형 성형체(25)가 형성된다.
다음에, 도 13(b)에 도시하는 바와 같이, 필름형 성형체(25)의 홈(도파로용 홈)(25A)에 도파로 코어가 되는 자외선 경화형의 에폭시 수지(26)(예컨대, 경화 후의 굴절률 n＝1.54)을 충전(도포)한 후, 도 13(c)에 도시하는 바와 같이, 따로 준비한 올레핀 수지제의 필름(27)(클래드 필름 ; 굴절률 n＝1.52 ; 두께 0.1 mm)을 접착한다.
그리고, 하중을 가하면서 자외선을 조사하여 에폭시 수지를 경화시킨다.
그 후, 단면을 경면 연마하여 도 11에 도시하는 바와 같이, 평면 상에 형성된 굴곡진 도파로(24A∼24D)를 구비하는 송신기용 필름 도파로(21)가 제작된다. 그리고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 이와 같이 하여 제작되는 동일한 구성의 송신기용 필름 도파로(21)를 복수 적층시켜 송신기용 도파로 블록(20)이 제작된다.
여기서는 송신기용 도파로 블록(20)의 외형 치수는 10 mm×5 mm×5 mm이다. 굴곡진 도파로(24A∼24D)를 구성하는 도파로 코어(26)의 치수는 0.05 mm×0.05 mm이다.
다음에, 전술한 바와 같이 하여 제작되는 송신기용 도파로 블록(20)을 구비하는 광 송신기(송신 모듈)는 예컨대, 이하와 같이하여 제작할 수 있다.
도 14(a)에 도시하는 바와 같이, 프린트 기판(1) 상에는 미리, 복수(여기서는 2개)의 면 발광 레이저 어레이(2A, 2B)를 실장해 둔다. 즉, 면 발광 레이저 어레이(2A, 2B)를 구성하는 복수의 면 발광 레이저의 발광면(출사면)을 프린트 기판(1)에 수직인 방향에서 상향으로 하고, 복수의 면 발광 레이저 어레이(2A, 2B)가 평행하도록 면 발광 레이저 어레이(2A, 2B)를, 예컨대 구리 텅스텐 합금의 방열 블록(16)(예컨대 두께 0.25 mm)을 사이에 두고 프린트 기판(1) 상에 도전성 페이스트로 접착한다.
또한, 면 발광 레이저 어레이(2A)와 면 발광 레이저 어레이(2B) 사이의 간격(양칩 사이의 간극)은 임의의 간격으로 좋으며, 예컨대 1 mm로 하면 하면 좋다. 또한, 여기서는 칩 표면의 전극과 프린트 기판 상의 배선을 와이어 본딩으로 결선하여 급전선으로 하고 있다.
여기서는 예컨대, 파장 850 nm와 파장 980 nm의 2 종류의 멀티 모드 면 발광 레이저 어레이(2A, 2B)를 이용하고 있다. 이들 면 발광 레이저 어레이(2A, 2B)의 외형 치수는 0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm이다.
이와 같이 하여 제작된 칩이 실장된 프린트 기판(1) 상에, 도 14(b)에 도시하는 바와 같이, 스페이서(17)(예컨대 두께 0.6 mm)를 사이에 두고 전술한 바와 같이 하여 제작한 송신기용 도파로 블록(송신측 도파로 블록)(20)을 실장한다. 예컨대, 송신기용 도파로 블록(20)은 프린트 기판(1) 상에 자외선 경화성 수지를 이용하여 고정하면 좋다.
이 때, 송신기용 도파로 블록(20)에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(24A∼24D)를 구성하는 도파로 코어의 중심이, 각각 면 발광 레이저 발광면의 중심에 일치하도록, 예컨대 상하 시야 카메라를 갖는 플립 칩 본더를 사용하여, 위치 맞춤하면 좋다.
[광 수신기]
다음에, 본 실시 형태에 관한 광 수신기는, 예컨대 도 15에 도시하는 바와 같이, 표면에 입사면을 갖는 복수(여기서는 4개)의 면형 수광 소자[여기서는 포토다이오드(포토디텍터 ; PD ; Photo detector)]로 이루어지는 면형 수광 소자 어레이(PD 어레이 칩)(3A∼3D)와, 복수(여기서는 4개)의 굴곡진 도파로(34A∼34D) 및 도파로형 분파기(32)를 구비하는 수신기용 필름 도파로(31)를 복수 적층시켜 이루 어지는 수신기용 도파로 블록(도파로 어레이)(30)을 구비한다.
여기서, 도파로형 분파기(32)는 도 16에 도시하는 바와 같이, 복수의 굴곡진 도파로(34A∼34D)에 접속되는 복수(여기서는 4개)의 파장 필터(35A∼35D)와, 수신기용 도파로 블록(30)[적층된 수신기용 필름 도파로(31)]의 단면에 설치되는 미러(36)와, 파장 필터(35A∼35D)와 미러(36) 사이에 형성되는 채널 도파로(37)를 구비한다. 그리고, 도파로형 분파기(32)는 채널 도파로(37)의 입사측 단면(37X)을 통해 입사된 파장 다중광을 파장마다 분파하여, 복수의 굴곡진 도파로(34A∼34D)의 각각에 출사하도록 되어 있다. 여기서는 필름 도파로(31)를 복수 적층시킴 으로써 다채널 분파기를 구성하고 있다.
본 실시 형태에서는 파장 필터(35A∼35D)는 가로 길이의 칩 부품으로서 형성되는 박막 필터를 이용하고 있다. 여기서, 파장 필터(35A∼35D)는 n 채널 공용칩을 이용하고 있으며, 적층된 복수의 수신기용 필름 도파로(31)를 관통하도록 실장함으로써, 다른 채널 사이에서 부품을 공유하도록 하고 있다. 또한, 파장 필터(35A∼35D)는 각각 하나의 파장 광만을 투과하고, 다른 파장의 광을 반사하도록 구성되어 있다. 여기서는 복수의 파장 필터(35A∼35D)는 각각 다른 파장의 광을 투과하도록 되어 있다.
이와 같이 구성되는 도파로형 분파기(32)에서는 이하와 같이하여 파장 다중광에 포함되는 각 파장의 광이 분파된다.
즉, 도 16에 도시하는 바와 같이, 채널 도파로(37)의 입사측 단면(37X)을 통해 입사된 파장 다중광에 포함되는 제1 파장(λ1)을 갖는 광만이 제1 파장 필 터(35D)를 투과하여 분파되고, 제1 굴곡진 도파로(34D)에 유도된다.
한편, 나머지의 파장 다중광은 제1 파장 필터(35D)에서 반사되고, 채널광 도파로(37)가 유도되며, 미러(36)에 의해 반사되고, 또한, 채널광 도파로(37)가 유도되어 제2 파장(λ2)을 갖는 광만이 제2 파장 필터(35C)를 투과하여 분파되고, 제2 굴곡진 도파로(34C)에 유도된다.
또한, 나머지의 파장 다중광은 제2 파장 필터(35C)에 의해 반사되고, 채널광 도파로(37)가 유도되며, 미러(36)에 의해 반사되고, 또한, 채널광 도파로(37)가 유도되며, 제3 파장(λ3)을 갖는 광만이 제3 파장 필터(35B)를 투과하여 분파되고, 제3 굴곡진 도파로(34B)에 유도된다.
그리고, 나머지 제4 파장(λ4)을 갖는 광은 제3 파장 필터(35B)에 의해 반사되어 채널광 도파로(37)가 유도되고, 미러(36)에 의해 반사되며, 또한, 채널광 도파로(37)가 유도되고, 제4 파장 필터(35A)를 투과하여 분파되며, 제4 굴곡진 도파로(34A)에 유도된다.
또한, 이와 같이 구성되는 도파로형 분파기(32)에서는 파장 사이에서 광로 길이 차가 발생하지만, 이 광로 길이 차는 굴곡진 도파로(34A∼34D)의 설계에 의해 해소될 수 있고, 파장마다 광로 길이의 등장화를 도모하는 것이 가능하다. 또한, 전술한 굴곡진 도파로(24A∼24D)를 구비하는 광 송신기와 접속되는 경우에는 광 송신기의 굴곡진 도파로(24A∼24D)의 설계에 의해서도 광로 길이 차를 해소할 수도 있다.
또한, 수신기용 도파로 블록(30)은 도 17에 도시하는 바와 같이, 수신기용 필름 도파로(31)의 단면에서 채널 도파로(37)의 입사측 단면(37X)이 프린트 기판(1)의 표면을 따라 평행하게, 또한, 직렬로 배열되도록 필름 도파로(31)를 복수 적층시켜 구성된다. 이와 같이, 필름 도파로(31)를 다층화함으로써, 다채널 도파로 블록(30)을 구성하여 다채널 광 수신기를 실현하고 있다. 그리고, 복수의 채널 도파로(37)의 입사측 단면(37X)에는 도 15에 도시하는 바와 같이, 광 커넥터(10)를 통해 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(리본 파이버)(6)가 접속되게 된다.
이 때문에, 각 필름 도파로(31)의 두께[즉, 각 필름 도파로(31)의 굴곡진 도파로를 구성하는 도파로 코어 사이의 간격]을 광 파이버 어레이(6)의 파이버 피치에 따른 두께(간격)가 되도록 함으로써, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 면형 발광 소자 어레이 사이의 실장용 간극(칩 간격)에 관계없이(복수의 면형 발광 소자 어레이를 임의의 간격에 배치하였다고 해도) 임의의 광 파이버 피치로 변환할 수 있게 된다. 이것에 의해, 설계 자유도가 커지며, 또한, 광 파이버 어레이의 일부가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 면형 수광 소자 어레이(3A∼3D)는 도 17에 도시하는 바와 같이, 각각 복수의 면형 수광 소자를 구비한다. 이들 면형 수광 소자의 입사면이 프린트 기판(1)에 대하여 수직 상향이 되고, 또한, 이들 면형 수광 소자가 수신기용 필름 도파로(31)의 적층 방향을 따라 직렬로 배열되도록 면형 수광 소자 어레이(3A∼3D)가 프린트 기판(1) 상에 상호 평행하게 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는 도 17에 도시하는 바와 같이, 다른 면형 수광 소자 어레 이(3A∼3D)를 구성하는 복수의 면형 수광 소자가 수신기용 도파로 블록(30)[적층된 수신기용 필름 도파로(31)]의 단면을 따라 직렬로 배열되도록 프린트 기판(1) 상에 실장되어 있다.
즉, 도 17에 도시하는 바와 같이, 복수의 제1 면형 수광 소자로 이루어지는 제1 면형 수광 소자 어레이(3A), 복수의 제2 면형 수광 소자로 이루어지는 제2 면형 수광 소자 어레이(3B), 복수의 제3 면형 수광 소자로 이루어지는 제3 면형 수광 소자 어레이(3C), 복수의 제4 면형 수광 소자로 이루어지는 제4 면형 수광 소자 어레이(3D)가 수신기용 도파로 블록(30)[적층된 수신기용 필름 도파로(31)]의 단면을 따라 직렬로, 또한, 상호 평행하게 배열하여 프린트 기판(1) 상에 실장되어 있다.
본 실시 형태에서는 복수의 굴곡진 도파로(34A∼34D)는 수신기용 필름 도파로(31)로서 구성되어 있으며, 평면 상에 형성된 채널 도파로이다. 이 때문에, 제법의 자유도가 높고, 예컨대 전주 레플리카로 제작한 평면 금형을 베이스로 한 몰드법으로 용이하게 제작할 수 있게 된다. 또한, 채널 도파로의 채용에 의해, 빔을 예컨대 50 ㎛ 정도의 폭으로 한정할 수 있어, 모듈의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 광로를 최초에 2 차원 평면 내에 만들기 때문에, 공간광의 경우에 비해서 위치 맞춤이나 신뢰성(내충격성)의 점에서 우수하다. 또한, 굴곡진 도파로(34A∼34D)를 평면 상에 형성하기 때문에, 단순한 엠보싱 기술로 성형할 수 있어, 저비용이다. 또한, 굴곡진 도파로(34A∼34D)의 구체적인 형성 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 15에 도시하는 바와 같이, 복수의 굴곡진 도파 로(34A∼34D)는 수신기용 도파로 블록(30)의 하나의 단면(30A)에 있어서 복수의 면형 수광 소자의 각각에 광학적으로 접속되어 있다. 한편, 이들 굴곡진 도파로(34A∼34D)의 타단은 모두 도파로형 분파기(32)에 접속되어 있다. 그리고, 수신기용 도파로 블록(30)의 하나의 단면(30A)에 직교하는 다른 단면(30B)에 있어서, 도파로형 분파기(32)를 구성하는 채널 도파로(37)의 입사측 단면(37X)에 광 파이버가 광학적으로 접속되어 있다.
이것에 의해, 도 15에 도시하는 바와 같이, 광 파이버가 유도된 파장 다중광이 도파로형 분파기(32)를 구성하는 채널 도파로(37)의 입사측 단면(37X)에 광 결합하고, 이 채널 도파로(37)가 유도될 때에, 박막 파장 필터(35A∼35D)에 의해 필터링되어 파장마다 분파되고, 각각 평면 내에서 광로를 대략 직각으로 구부리는 복수의 굴곡진 도파로(34A∼34D)가 유도되어 복수의 면형 수광 소자의 각각에 파장이 다른 광이 광 결합하도록 되어 있다.
본 실시 형태에서는 복수의 면형 수광 소자를 구비하고, 수신기용 도파로 블록(30)이 동일한 구성의 수신기용 필름 도파로(31)를 복수 적층한 구조로 이루어져 있으며, 이것에 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이(6)가 접속되어 있기 때문에, 복수의 광 파이버 각각으로부터 유도된 각 파장 다중광(다채널 파장 다중광)이 동일한 구성의 복수의 필름 도파로형 분파기(32)에 의해 분파되고, 복수의 굴곡진 도파로(34A∼34D)를 통해 복수의 면형 수광 소자의 각각을 향해서 출사되게 된다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 파장 다중 다채널 광 트랜시버를 구성하는 광 송신기(광 모듈)의 제조 방법에 대해서 도 18, 도 19를 참조하면서 설명한다.
우선, 평면 상에 형성된 굴곡진 도파로(평면 내 굴곡진 도파로)(34A∼34D)를 구비하는 수신기용 도파로 블록(30)은 예컨대, 이하와 같이하여 제작할 수 있다. 또한, 도 18에서는 설명의 편의상 2개의 굴곡진 도파로만을 도시하고 있다.
볼록 형상의 수신기용 도파로 패턴(여기서는 복수의 굴곡진 도파로를 형성하기 위한 패턴)을 갖는 수신기용 금형(몰드 금형)을 제작한다.
그리고, 이 금형에 하부 클래드재가 되는 올레핀 수지(예컨대, 경화 후의 굴절률 n＝1.52)를 유입시켜 몰드 성형한다. 이것에 의해, 도 18(a)에 도시하는 바와 같이, 투명한 올레핀 수지제의 필름형 성형체(38)가 형성된다.
다음에, 도 18(b)에 도시하는 바와 같이, 필름형 성형체(38)의 홈(도파로용 홈)(38A)에 도파로 코어가 되는 자외선 경화형 에폭시 수지(39)(예컨대, 경화 후의 굴절률 n＝1.54)를 충전(도포)한 후, 도 18(c)에 도시하는 바와 같이, 따로 준비한 올레핀 수지제의 필름(40)(클래드 필름 ; 굴절률 n＝1.52; 두께 0.1 mm)을 접착한다.
그리고, 하중을 가하면서 자외선을 조사하여 에폭시 수지를 경화시킨다.
그 후, 박막 필터 삽입용 홈을 형성한 후, 도 18(d)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 980 nm용의 협대역 파장 필터(35)(35A∼35D)를 삽입하고, 투명 접착제로 고정한다.
계속해서, 도 18(E)에 도시하는 바와 같이, 광 파이버를 접속하는 측의 단면에, 예컨대 투명 접착제를 사용하여 미러(36)를 접착한다.
마지막으로, 단면을 경면 연마하여 도 16에 도시하는 바와 같이, 평면 상에 형성된 굴곡진 도파로(34A∼34D)를 구비하는 수신기용 필름 도파로(31)가 제작된다. 그리고, 도 17에 도시하는 바와 같이, 이와 같이 하여 제작되는 동일한 구성의 수신기용 필름 도파로(31)를 복수 적층시켜 수신기용 도파로 블록(30)이 제작된다.
여기서는 수신기용 도파로 블록(30)의 외형 치수는 10 mm×5 mm×5 mm이다. 굴곡진 도파로(34A∼34D)를 구성하는 도파로 코어(39)의 치수는 0.05 mm×0.05 mm이다.
다음에, 전술한 바와 같이 하여 제작되는 수신기용 도파로 블록(30)을 구비하는 광 수신기(수신 모듈)는 예컨대, 이하와 같이 하여 제작할 수 있다.
도 19(a)에 도시하는 바와 같이, 프린트 기판(1) 상에는 미리, 복수(여기서는 2개)의 포토디텍터 어레이(3A, 3B)를 실장해 둔다. 즉, 포토디텍터 어레이(3A, 3B)를 구성하는 복수의 포토디텍터의 수광면(입사면)을 프린트 기판(1)에 수직인 방향에서 상향으로 하고, 복수의 포토디텍터 어레이(3A, 3B)가 평행하도록 포토디텍터 어레이(3A, 3B)를, 예컨대 구리 텅스텐 합금의 방열 블록(16)(예컨대 두께 0.25 mm)을 사이에 두고 프린트 기판(1) 상에 도전성 페이스트로 접착한다.
또한, 포토디텍터 어레이(3A)와 포토디텍터 어레이(3B) 사이의 간격(양 칩 사이의 간극)은 임의의 간격으로 좋으며, 예컨대 1 mm로 하면 좋다. 또한, 여기서는 칩 표면의 전극과 프린트 기판 상의 배선을 와이어 본딩으로 결선하여 급전선으로 하고 있다.
여기서는, 예컨대, 파장 850∼980 nm에 감도를 갖는 2개의 포토디텍터 어레 이(3A, 3B)를 이용하고 있다. 이들 포토디텍터 어레이(3A, 3B)의 외형 치수는 0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm이다.
이와 같이 하여 제작된 칩이 실장된 프린트 기판(1) 상에, 도 19(b)에 도시하는 바와 같이, 스페이서(17)(예컨대 두께 0.6 mm)를 사이에 두고, 전술한 바와 같이 제작한 수신기용 도파로 블록(수신측 도파로 블록)(30)을 실장한다. 예컨대, 수신기용 도파로 블록(30)은 프린트 기판(1) 상에 자외선 경화성 수지를 이용하여 고정하면 좋다.
이 때, 수신기용 도파로 블록(30)에 구비되는 복수의 굴곡진 도파로(34A∼34D)를 구성하는 도파로 코어의 중심이, 각각 포토디텍터의 수광면 중심에 일치하도록, 예컨대 상하 시야 카메라를 갖는 플립 칩 본더를 사용하여 위치 맞춤하면 좋다.
[평가]
전술한 바와 같이 하여, 폴리머를 이용하여 평면 내에서 구부러져 있는 굴곡진 도파로(평면 내 굴곡진 도파로)를 구비하는 송신기용 도파로 블록(20) 및 수신기용 도파로 블록(30)을 제작하고, 송신기용 도파로 블록(20)을 면 발광 레이저 어레이(2)와 함께 프린트 기판(1) 상에 실장하여 다채널 광 송신기를 제작하는 동시에, 수신기용 도파로 블록(30)을 포토디텍터 어레이(3)와 함께 프린트 기판(1) 상에 실장하여 다채널 광 수신기를 제작한 후, 도 14(c), 도 19(c)에 도시하는 바와 같이, 광 파이버 어레이(6)를 어셈블리하여 송수신 성능을 평가하도록 도파로 블록(20, 30)을 구성하는 각 굴곡진 도파로의 삽입 손실을 측정한 바, 칩의 결합 손 실도 포함하여 광 송신기(송신측 광 모듈)에서 5.0 dB(980 nm), 4.8 dB(850 nm), 광 수신기(수신측 광 모듈)에서 2.5 dB(980 nm), 3.2 dB(850 nm)이며, 전술한 바와 같이 하여 제작된 도파로 블록(20, 30)의 유효성을 확인할 수 있었다.
또한, 광 파이버 어레이(6)는 도 14(c), 도 19(c)에 도시하는 바와 같이, 프린트 기판(1) 상에 실장된 송신기용 도파로 블록(20)의 단면 및 프린트 기판(1) 상에 실장된 수신기용 도파로 블록(30) 단면의 각각에 광 커넥터(도시하지 않음)를 통해 접속하였다. 이 때, 면 발광 레이저에 전류를 흘려 액티브 얼라이먼트에 의해 위치 맞춤을 행하였다.
[광 트랜시버]
본 실시 형태에 따른 파장 다중 다채널 광 트랜시버는 전술한 바와 같이 구성되는 광 송신기와, 전술한 바와 같이 구성되는 광 수신기를 프린트 기판의 이면측에서 접합시켜 일체화함으로써 구성할 수 있다.
[작용·효과]
따라서, 본 실시 형태에 따른 광 모듈, 광 트랜시버, 광 모듈의 제조 방법에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 프린트 기판(1) 상에 실장된 면형 광 소자[예컨대 면 발광 레이저나 포토다이오드(포토디텍터) 등]와, 프린트 기판(1)에 대하여 평행하게 부착되는 광 파이버의 광학적인 접속을 간단하면서, 또한, 용이하게 실현할 수 있다는 이점이 있다.
특히, 전술한 바와 같이 구성을 채용함으로써, 소형의 파장 다중 다채널 광 트랜시버를 간편히 실현할 수 있고, 저비용으로 전송대 영역의 비약적인 향상을 달 성할 수 있게 된다.
[기타]
또한, 본 발명은 전술한 각 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형할 수 있다.
(부기 1)
기판과,
상기 기판 상에 실장된 하나 또는 복수의 면형 광 소자와,
평면 상에 형성된 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로를 구비하는 도파로 블록을 구비하고,
상기 도파로 블록은 상기 굴곡진 도파로가 형성되어 있는 평면이 상기 기판에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 상기 굴곡진 도파로와 상기 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록 상기 기판 상에 실장되어 있으며, 상기 하나의 단면에 직교하는 다른 단면에 광 파이버가 접속되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
(부기 2)
상기 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로가 상기 도파로 블록의 상기 하나의 단면에서 상기 다른 단면까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 광 모듈.
(부기 3)
상기 복수의 면형 광 소자가 복수의 면형 발광 소자 및 복수의 면형 수광 소 자이며,
상기 복수의 면형 발광 소자 및 상기 복수의 면형 수광 소자가 일직선상에 배열되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 부기 2에 기재한 광 모듈.
(부기 4)
상기 복수의 굴곡진 도파로가 상기 복수의 면형 발광 소자의 각각에 광학적으로 접속되는 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로를 구비하고,
상기 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로가 상기 하나의 단면에 있어서 상기 복수의 면형 발광 소자의 간격에 따른 간격이 되며, 상기 다른 단면에 있어서 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격에 따른 간격이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 3에 기재한 광 모듈.
(부기 5)
상기 복수의 굴곡진 도파로가 상기 복수의 면형 수광 소자의 각각에 광학적으로 접속되는 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로를 구비하고,
상기 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로가 상기 하나의 단면에 있어서 상기 복수의 면형 수광 소자의 간격에 따른 간격이 되며, 상기 다른 단면에 있어서 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격에 따른 간격이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 3 또는 부기 4에 기재한 광 모듈.
(부기 6)
상기 발광 소자용 굴곡진 도파로와 상기 수광 소자용 굴곡진 도파로의 간격 은 상기 하나의 단면에 있어서 상기 복수의 면형 발광 소자로 이루어지는 면형 발광 소자 어레이와 상기 복수의 면형 수광 소자로 이루어지는 면형 수광 소자 어레이의 간격에 따른 간격이 되며, 상기 다른 단면에 있어서 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격에 따른 간격이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 4 또는 부기 5에 기재한 광 모듈.
(부기 7)
상기 굴곡진 도파로를 대략 직각으로 구부린 후, 다시 펴서 상기 다른 단면에 있어서 상기 기판측에 시프트시켜 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 6 중 어느 하나에 기재한 광 모듈.
(부기 8)
상기 다른 단면에 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이가 광학적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재한 광 모듈.
(부기 9)
상기 도파로 블록이 상기 하나의 단면 및 상기 다른 단면의 상기 굴곡진 도파로의 도파로 코어에 대향하는 위치에 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 8 중 어느 하나에 기재한 광 모듈.
(부기 10)
상기 도파로 블록이 상기 하나의 단면에 상기 기판에 대하여 위치 결정을 행하기 위한 기판측 위치 결정부를 구비하는 동시에, 상기 다른 단면에 복수의 광 파 이버로 이루어지는 광 파이버 어레이에 대한 위치 결정을 행하기 위한 광 파이버측 위치 결정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 9 중 어느 하나에 기재한 광 모듈.
(부기 11)
부기 1 내지 부기 10 중 어느 하나에 기재한 광 모듈을 2개 구비하고, 상기 2개의 광 모듈을 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이에 의해 광학적으로 접속하여 이루어지는 광 전송 시스템으로서,
상기 광 파이버 어레이가 한쪽 광 모듈의 가장 긴 굴곡진 도파로와 다른 쪽 광 모듈의 가장 짧은 굴곡진 도파로가 접속되도록 상기 2개의 광 모듈 사이에서 180° 비틀어 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.
(부기 12)
상기 복수의 면형 광 소자가 상기 도파로 블록의 단면을 따라 직렬로 발광 파장이 다른 복수의 면형 발광 소자이며,
상기 도파로 블록이 상기 복수의 굴곡진 도파로의 일단측을 중첩시킨 것으로 하여 구성되는 도파로형 합파기를 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1, 부기 8 내지 부기 10 중 어느 하나에 기재한 광 모듈.
(부기 13)
상기 도파로 블록이 상기 도파로형 합파기를 구비하는 필름 도파로를 복수 적층시킨 것으로 하여 구성되고,
상기 복수의 필름 도파로가 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레 이를 접속할 수 있도록, 상기 복수의 굴곡진 도파로가 중첩되어 있는 측의 단면이 상기 기판의 표면을 따라 직렬로 배열되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 12에 기재한 광 모듈.
(부기 14)
상기 복수의 면형 광 소자가 상기 도파로 블록의 단면을 따라 직렬로 복수의 면형 수광 소자이며,
상기 도파로 블록이 상기 복수의 굴곡진 도파로 각각에 접속되는 도파로형 분파기를 구비하고,
상기 도파로형 분파기가 상기 복수의 굴곡진 도파로에 접속되는 복수의 파장필터와, 상기 도파로 블록의 단면에 설치되는 미러와, 상기 복수의 파장 필터와 상기 미러 사이에 형성되는 채널광 도파로를 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1, 부기 8 내지 부기 10 중 어느 하나에 기재한 광 모듈.
(부기 15)
상기 도파로 블록이 상기 도파로형 분파기를 구비하는 필름 도파로를 복수 적층시킨 것으로 하여 구성되고,
상기 복수의 필름 도파로가 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이를 접속할 수 있도록 상기 필름 도파로의 단면에서 상기 채널광 도파로의 입사측 단면이 상기 기판 표면을 따라 직렬로 배열되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 14에 기재한 광 모듈.
(부기 16)
동일한 발광 파장을 갖는 복수의 면형 발광 소자로 이루어지는 면형 발광 소자 어레이를 복수 구비하고,
상기 복수의 면형 발광 소자 어레이는 상호 다른 발광 파장을 갖고, 상기 동일한 발광 파장을 갖는 복수의 면형 발광 소자가 상기 필름 도파로의 적층 방향을 따라 직렬로 배열되며, 또한, 상기 다른 발광 파장을 갖는 복수의 면형 발광 소자가 상기 필름 도파로의 단면을 따라 직렬로 배열되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 12 또는 부기 13에 기재한 광 모듈.
(부기 17)
복수의 면형 수광 소자로 이루어지는 면형 수광 소자 어레이를 복수 구비하고,
상기 복수의 면형 수광 소자 어레이는 동일한 면형 수광 소자 어레이를 구성하는 복수의 면형 수광 소자가 상기 필름 도파로의 적층 방향을 따라 직렬로 배열되고, 또한, 다른 면형 수광 소자 어레이를 구성하는 복수의 면형 수광 소자가 상기 필름 도파로의 단면을 따라 직렬로 배열되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 14 또는 부기 15에 기재한 광 모듈.
(부기 18)
부기 12, 부기 13, 부기 16 중 어느 하나에 기재한 광 모듈과, 부기 14, 부기 15, 부기 17 중 어느 하나에 기재한 광 모듈을 상기 기판의 이면측에서 접합시켜 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버.
(부기 19)
평면 상에 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로를 구비하는 도파로 블록을 제작하고,
기판 상에 하나 또는 복수의 면형 광 소자를 실장하며,
상기 도파로 블록을 상기 굴곡진 도파로가 형성되어 있는 평면이 상기 기판에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 상기 굴곡진 도파로와 상기 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록 상기 기판 상에 실장하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조 방법.
따라서, 본 발명의 광 모듈, 광 트랜시버, 광 전송 시스템, 광 모듈의 제조 방법에 의하면, 기판 상에 실장된 면형 광 소자[예컨대 면 발광 레이저나 포토다이오드(포토디텍터) 등]와, 기판에 대하여 평행하게 부착되는 광 파이버의 광학적인 접속을 간단하면서, 또한, 용이하게 실현할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 실장된 하나 또는 복수의 면형 광 소자와,
    평면 상에 형성된 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로를 구비하는 도파로 블록을 구비하고,
    상기 도파로 블록은 상기 굴곡진 도파로가 형성되어 있는 평면이 상기 기판에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 상기 굴곡진 도파로와 상기 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록, 상기 기판 상에 실장되어 있으며, 상기 하나의 단면에 직교하는 다른 단면에 광 파이버가 접속되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로는 상기 도파로 블록의 상기 하나의 단면에서 상기 다른 단면까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 면형 광 소자는 복수의 면형 발광 소자이며,
    상기 복수의 굴곡진 도파로는 상기 복수의 면형 발광 소자의 각각에 광학적으로 접속되는 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로를 구비하고,
    상기 복수의 발광 소자용 굴곡진 도파로는 상기 하나의 단면에 있어서 상기 복수의 면형 발광 소자의 간격에 따른 간격이 되며, 상기 다른 단면에 있어서 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격에 따른 간격이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 면형 광 소자는 복수의 면형 수광 소자이며,
    상기 복수의 굴곡진 도파로는 상기 복수의 면형 수광 소자의 각각에 광학적으로 접속되는 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로를 구비하고,
    상기 복수의 수광 소자용 굴곡진 도파로는 상기 하나의 단면에 있어서 상기 복수의 면형 수광 소자의 간격에 따른 간격이 되며, 상기 다른 단면에 있어서 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격에 따른 간격이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 상기 발광 소자용 굴곡진 도파로와 상기 수광 소자용 굴곡진 도파로의 간격은 상기 하나의 단면에 있어서 상기 복수의 면형 발광 소자로 이루어지는 면형 발광 소자 어레이와 상기 복수의 면형 수광 소자로 이루어지는 면형 수광 소자 어레이의 간격에 따른 간격이 되며, 상기 다른 단면에 있어서 광 파이버 어레이를 구성하는 복수의 광 파이버의 간격에 따른 간격이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재한 광 모듈을 2개 구비하고, 상기 2개의 광 모듈을 복수의 광 파이버로 이루어지는 광 파이버 어레이에 의해 광학적으로 접속하여 이루어지는 광 전송 시스템으로서,
    상기 광 파이버 어레이는 한쪽 광 모듈의 가장 긴 굴곡진 도파로와 다른 쪽 광 모듈의 가장 짧은 굴곡진 도파로가 접속되도록 상기 2개의 광 모듈 사이에서 180° 비틀어 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 면형 광 소자는 상기 도파로 블록의 단면을 따라 직렬로 발광 파장이 다른 복수의 면형 발광 소자이며,
    상기 도파로 블록은 상기 복수의 굴곡진 도파로의 일단측을 중첩시킨 것으로 하여 구성되는 도파로형 합파기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 면형 광 소자는 상기 도파로 블록의 단면을 따라 직렬인 복수의 면형 수광 소자이며,
    상기 도파로 블록은 상기 복수의 굴곡진 도파로 각각에 접속되는 도파로형 분파기를 구비하고,
    상기 도파로형 분파기는 상기 복수의 굴곡진 도파로에 접속되는 복수의 파장필터와, 상기 도파로 블록의 단면에 설치되는 미러와, 상기 복수의 파장 필터와 상기 미러 사이에 형성되는 채널광 도파로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  9. 제7항에 기재한 광 모듈과, 제8항에 기재한 광 모듈을 상기 기판의 이면측에서 접합시켜 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버.
  10. 평면 상에 하나 또는 복수의 굴곡진 도파로를 구비하는 도파로 블록을 제작하고,
    기판 상에 하나 또는 복수의 면형 광 소자를 실장하며,
    상기 도파로 블록을, 상기 굴곡진 도파로가 형성되어 있는 평면이 상기 기판에 대하여 수직이 되며, 또한, 하나의 단면에 있어서 상기 굴곡진 도파로와 상기 면형 광 소자의 입사면 또는 출사면이 대향하도록, 상기 기판 상에 실장하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조 방법.
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