KR100848313B1 - 광학 벤치를 구비하는 광통신 모듈 - Google Patents

광학 벤치를 구비하는 광통신 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광통신 모듈은 발광 모듈, 수광 모듈 및 발광 모듈과 수광 모듈을 연결하는 플랙시블(flexible) 광도파로 소자를 포함한다. 발광 모듈은 제1 기판 상에 제1 요부(凹部)를 포함하는 제1 광학 벤치 및 발광 소자와, 제1 요부 내부로 끼워지는(삽입되는) 제1 철부(凸部)를 갖고 발광 소자와 광 정렬되는 제1 광도파로를 구비하는 제1 광도파로 소자를 포함한다. 발광 소자와 제1 광도파로 소자가 자동적으로 광결합된다. 수광 모듈은 제2 기판 상에 제2 요부(凹部)를 포함하는 제2 광학 벤치 및 수광 소자와, 제2 요부 내부로 끼워지는(삽입되는) 제2 철부(凸部)를 갖고 수광 소자와 광 정렬되는 제2 광도파로를 구비하는 제2 광도파로 소자를 포함한다. 수광 소자와 제2 광도파로 소자가 자동적으로 광결합된다.

Description

광학 벤치를 구비하는 광통신 모듈{Optical module having optical bench}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고,
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 광학 벤치와 광도파로 소자의 분해 단면도 및 결합 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고,
도 5는 도 4의 광학 벤치와 광도파로 소자의 결합 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고,
도 7 및 도 8은 각각 광학 벤치와 광도파로 소자의 분해 단면도 및 결합 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고,
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고,
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이 고,
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고,
도 13은 본 발명의 광통신 모듈의 광학 벤치 및 광도파로 소자에 포함된 요철부의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 광통신 모듈의 광학 벤치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 19 내지 도 24는 본 발명의 광통신 모듈의 광도파로 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
117, 117a, 117b: 광학 벤치, 103, 107: 광통신 부품, 301, 301a, 301b: 광도파로 소자, 115: 제1 전극, 309, 310: 제2 전극, 113, 113a, 113b: 요부, 305, 305a, 305b, 305c: 광도파로, 307, 307a, 307b: 철부, 311: 반사경
본 발명은 광통신 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 벤치를 구비하는 광통신 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 전기배선에 의한 고속 신호의 처리는 신호의 전자기간섭(EMI), 임피던스 부조화, 신호왜곡(skew) 등으로 고속, 대용량 정보처리에 한계를 갖는다. 이에 따라, 최근에는 광을 이용한 데이터의 처리가 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 대안으로 떠오르고 있다.
광을 이용하여 데이터를 처리할 때, 수광 소자나 발광 소자와 같은 광통신 부품간의 광신호 전달을 위해서 광도파로 소자나 광섬유가 이용된다. 이중에서 광통신 부품과 광도파로 소자의 광신호 전달은 채널의 집적도를 향상시킬 수 있어 각광을 받고 있다. 광통신 부품과 광도파로 소자 사이는 능동 정렬 방법을 이용하여 정밀 정렬하거나, 광도파로 소자를 PCB(print circuit board) 기판 내에 삽입하여 설치한 후 광통신 부품과 광도파로 소자를 정밀 정렬한다.
그러나, 광통신 부품과 광도파로 소자와의 정밀 정렬을 위해 이용되는 능동 정렬 방법은 광 채널의 수가 증가할수록 비례적으로 광통신 부품과 광도파로 소자의 정밀 정렬에 많은 시간이 소요되고 기술적으로도 어려움이 많다. 그리고, 광도파로 소자를 PCB 내에 삽입한 후 광통신 부품과 광도파로 소자를 정밀 정렬하는 방법은 다층의 PCB 기판을 고온 압착하는 라미네이션(lamination) 공정을 수행할 때 광도파로 소자에 균열, 변형 또는 변성이 발생하는 단점이 있다.
더욱이, 광통신 부품과 광도파로 소자와의 정밀 정렬할 때, 능동 정렬 방법이나 광도파로 소자를 PCB 기판에 삽입한 후 정렬하는 방법 모두 광도파로 소자와 광통신 부품간의 광결합 효율이 낮다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 광학 벤치를 구비하여 광통신 부품과 광도파로 소자간을 정밀하게 자동적으로 정렬하고 광신호도 효율적으로 전달할 수 있는 광통신 모듈을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 광학 벤치를 구비하여 광통신 부품과 광섬유간을 정밀하게 자동적으로 정렬하고 광신호도 효율적으로 전달할 수 있는 광통신 모듈을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 광통신 모듈은 광통신 모듈은 발광 모듈, 수광 모듈 및 발광 모듈과 수광 모듈을 연결하는 플랙시블(flexible) 광도파로 소자를 포함한다. 발광 모듈은 제1 기판 상에 형성되고, 상기 제1 기판 내에 상기 제1 기판의 표면을 노출하는 제1 요부(凹部)를 포함하는 제1 광학 벤치와, 상기 제1 기판 상에 형성된 발광 소자와, 상기 제1 광학 벤치의 제1 요부와 대응되는 부위에 상기 제1 요부 내부로 끼워지는(삽입되는) 제1 철부(凸部)를 갖고, 상기 제1 광학 벤치와 물리적 결합시 상기 발광 소자와 광 정렬되는 제1 광도파로를 구비하는 제1 광도파로 소자를 포함하여 이루어져, 상기 발광 소자와 제1 광도파로 소자가 자동적으로 광결합된다.
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수광 모듈은 제2 기판 상에 형성되고, 상기 제2 기판 내에 상기 제2 기판의 표면을 노출하는 제2 요부(凹部)를 포함하는 제2 광학 벤치와, 상기 제2 기판 상에 형성된 수광 소자와, 상기 제2 광학 벤치의 제2 요부와 대응되는 부위에 상기 제2 요부 내부로 끼워지는(삽입되는) 제2 철부(凸部)를 갖고, 상기 제2 광학 벤치와 물리적 결합시 상기 수광 소자와 광 정렬되는 제2 광도파로를 구비하는 제2 광도파로 소자를 포함하여 이루어져, 상기 수광 소자와 제2 광도파로 소자가 자동적으로 광결합된다. 플랙시블 광도파로 소자는 상기 발광 모듈의 제1 광도파로와 상기 수광 모듈의 제2 광도파로를 연결하는 제3 광도파로를 구비한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
본 발명은 발광 소자, 수광 소자 또는 광섬유와 같은 광통신 부품들과 광도파로 소자와의 정밀 정렬을 위해 광학 벤치를 이용한다. 본 발명의 광학 벤치를 이용할 경우, 광통신 부품과 광도파로 소자의 정밀 정렬에 많은 시간이 소요되지 않고, 광도파로 소자와 광통신 부품간의 광결합 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 광학 벤치를 이용한 광통신 모듈의 실시예들을 설명한다. 이하 각 실시예들을 편의상 별도로 설명하지만 각 실시예들을 조합하더라도 본원 발명을 구성할 수 있고, 이에 따라 본원 발명의 범위 내에 포함된다. 도면에서 각 구성 요소들의 크기나 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다. 각 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 도 1은 광학 벤치(117)를 이용하여 광통신 부품(103, 107)과 광도파로 소자(301) 사이를 광연결할 수 있는 광통신 모듈을 도시한 것이다. 광통신 모듈은 기판(101) 상에 형성되고 내장형(embedded type)의 제1 전극(115)을 구비한 광학 벤치(117)와, 상기 광학 벤치(117)를 이용하여 광도파로 소자(301)가 광학적으로 광결합되는 광통신 부품(103, 107), 예컨대 발광소자(103)나 발광소자(107)를 포함한다.
상기 광학 벤치(117)는 내장형의 제1 전극(115)을 구비하고, 광도파로 소자는 제2 전극(309)을 구비한다. 이에 따라, 상기 광학 벤치(117)와 광도파로 소자(301)가 물리적으로 결합할 때, 광학 벤치(117)는 광통신 부품(103, 107) 사이의 광통신(결합)을 매개함과 아울러 제1 전극(115) 및 제2 전극(309)을 이용하여 광도파로 소자(301)의 동작에 필요한 전기 접속이 이루어지게 하는 역할을 수행한다.
보다 상세하게, 기판(101), 예컨대 PCB 기판, 실리콘 기판, 폴리머 기판 상에는 일측에 광통신 부품으로 발광소자(103), 발광소자 드라이버(105, 발광소자 구동부)가 형성되어 있다. 그리고, 기판(101)의 타측에 광통신 부품으로 수광소자(107), 수광소자 드라이버(109, 수광소자 구동부)가 형성되어 있다. 상기 발광 소자(103) 및 수광 소자(107) 사이의 기판(101) 상에는 내장형의 제1 전극(115)을 갖는 광학벤치(117)가 형성되어 있다. 발광소자 드라이버(105) 및 수광소자 드라이버(109)는 기판(101) 상에 형성되어 있지만 별도로 구성할 수 도 있다.
광학 벤치(117)는 기판(101) 내의 바디(111)에 역피라미드 형태의 요부(凹部, 113)가 형성되어 있다. 상기 요부(113)는 필요에 따라 복수개 형성되어 있을 수 있다. 상기 요부(113)는 기판(101)의 표면을 노출한다. 요부(113)의 바닥면에는 내장형의 제1 전극(115)이 형성되어 있다. 이에 따라, 내장형의 제1 전극(115)은 요부(113)로 인해 외부로 노출된다. 상기 내장형의 제1 전극(115)은 광도파로 소자(301)와 물리적으로 결합할 때 제2 전극(309)과 전기적으로 접속된다.
내장형의 제1 전극(115)은 기판(101) 상에 형성된 외부 전극(119)과 연결되어 있다. 제1 전극(115)과 외부 전극(119)은 한 몸체로 구성할 수 있다. 예컨대, 기판(101)이 PCB 기판일 경우, 제1 전극(115)과 외부 전극(119)은 PCB 기판에 형성된 배선층일 수 있다. 광학 벤치(117)는 실리콘 웨이퍼를 습식 식각한 실리콘 광학 벤치 또는 자외선 임프린트 방법에 의해 제작된 고분자 광학벤치로 구성할 수 있다. 광학 벤치(117)는 실리콘 웨이퍼의 습식 식각에 의해 제작된 실리콘 광학벤치를 기판(101) 상에 정밀하게 접착하여 형성하거나, 기판(101) 상에 자외선(UV) 임프린트 방법에 의해 고분자 광학 벤치를 직접 형성할 수 있다.
광통신 부품들(103, 107) 사이의 광통신(광결합)을 매개하는 광도파로 소자(301)는 바디(303), 광도파로(305), 철부((凸部, 307), 제2 전극(309), 반사경(311)을 포함한다. 광도파로 소자(301)는 자외선 임프린트 방법을 이용한 고분자 광도파로 소자를 이용할 수 있다. 광도파로 소자의 철부(307)는 광학 벤치(117)의 요부(113)와 대응되는 부위에서 상기 요부(113) 내부로 끼워진다(삽입된다). 상기 철부(307)는 필요에 따라 복수개로 형성할 수 있다. 상기 제2 전극(309)은 광도파로 소자(301)의 전기적 작동에 필요한 전극이다. 상기 철부들(307) 사이에는 제2 전극(309)으로 연결되어 있다. 도 1에서, 철부들(307) 사이를 연결하는 제2 전극(309)은 모식적으로 도시한 것이다.
상기 제2 전극(309)은 광도파로(305)에 열을 가하는 히터 역할을 수행하거나 광도파로(305)에 전계나 전기신호를 인가하여 임의의 광도파로(305i)를 통하는 광신호를 변경하여 임의의 광도파로(305j)로 이동시킬 수 있다. 즉, 제2 전극(309)으로 인하여 광도파로(305)의 경로를 변경할 수 있다.
상기 광학 벤치(117)와 광도파로 소자(301)는 요부(113)와 철부(307)를 이용하여 물리적 결합하여 상기 광통신 부품(103, 107)과 광도파로(305)는 광 정렬된다. 그리고, 상기 광통신 부품(103, 107)과 광도파로 소자(301)는 자동적으로 광결합되고, 상기 내장형의 제1 전극(115)과 제2 전극(309)이 전기적으로 접속된다. 물론, 상기 광학 벤치(117)의 요부(113) 내의 제1 전극(115)은 제2 전극(309)을 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 광학 벤치와 광도파로 소자의 분해 단면도 및 결합 단면도이다.
구체적으로, 도 2 및 도 3은 내장형의 제1 전극(115)을 갖는 광학 벤치(117)를 이용하여 광통신 부품간의 광통신 원리, 즉 광연결 원리를 모식적으로 설명하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이 광도파로 소자(301)에 전기 신호를 인가하는 제2 전극(309)은 철부(307)의 상부면에서부터 바디(303)의 배면까지 형성된다. 제1 전극(115)은 요부(113)의 바닥면에 내장된(embedded, 파묻힌) 형태로 형성되고 요부(113)에 의하여 개방된다.
도 3은 광도파로 소자(301)와 광학 벤치(117)가 접속된 후 광통신 부품(103, 107)간에 광통신이 이루어지는 과정을 도시한 것이다. 광도파로 소자(301)의 철부(311)가 광학 벤치(117)의 요부(113)에 단순하게 삽입됨으로써 광통신 부품(103, 107)과 광결합되고, 아울러 광도파로 소자(301)의 전기신호 인가를 위한 전기적인 접속이 동시에 자동적으로 완성된다. 특히, 본 발명의 광통신 모듈에서는 광도파로 소자와 광학 벤치가 기하학적인 구조에 의해 발광소자와 광도파로 사이 및 수광소자와 광도파로 사이의 광결합을 완성시킨다.
광통신 부품(103, 107), 예컨대 발광소자(103)로부터 발생된 광신호(313)는 광도파로 소자(301)의 반사경(311), 예컨대 45도 반사경을 통해 90도로 방향을 전환하여 광도파로(305)를 통해 진행한다. 이후 광도파로 소자(301)의 반대면에서 다시 반사경(311), 예컨대 45도 반사경을 통해 90도 방향 전환된 광신호(313)는 광통신 부품(103, 107), 예컨대 수광소자(107)에 수광된다. 상기와 같은 광신호(313)의 광도파 경로를 통해 광통신 부품들(103, 107), 즉 발광소자와 수광소자간의 광연결을 광도파로 소자(301)가 매개한다. 도 2 및 도 3에서, 참조번호 121은 광통신 부품(103, 107), 발광소자 드라이버(105), 수광소자 드라이버(109)를 접지하는 접지 전극을 나타낸다.
그리고, 외부 전극(119), 제1 전극(115) 및 제2 전극(309)을 통하여 광도파 로 소자(301)에 인가된 열이나 전계나 전기신호는 광도파로의 경로(채널)를 다른 채널로 변환시킬 수 있다. 예를 들면, 광도파로 소자(301)는 1번 채널의 광신호가 수광소자의 1번 채널 대신 2번 채널로 수광되는 것과 같이 채널 스위칭과 같은 개선된 광통신을 매개할 수도 있다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 광학 벤치와 광도파로 소자의 결합 단면도이다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117)의 요부(113) 내에 제1 전극(115) 및 기판(101) 상에 외부 전극(119)을 형성하지 않고, 광도파로 소자(301)에 제2 전극(309)을 형성하지 않은 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다.
다시 말하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광통신 모듈은 광도파로 소자(301)에 전기신호를 주지 않고 단순하게 광학 벤치(117)를 이용하여 광도파로 소자(301)와 광통신 부품(103, 107)을 광결합시켜 광통신 부품간의 광통신을 수행한다.
보다 상세하게, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광통신 모듈은 기판(101) 상에는 형성된 광통신 부품(103, 107) 및 광학벤치(117)와, 광학 벤치(117)와 물리적으로 결합되는 광도파로 소자를 구비한다. 상기 광학 벤치(117)는 기판(101) 상에 형성되고, 상기 기판 내에 상기 기판의 표면을 노출하는 요부(113)가 형성되어 있다. 광통신 부품들(103, 107) 사이의 광통신(광결합)을 매개하는 광도파로 소자(301)는 바디(303), 광도파로(305), 철부(307), 반사경(311)을 포함한다.
상기 철부(307)는 광학 벤치(117)의 요부(113)와 대응되는 부위에 상기 요부(113) 내부로 끼워진다(삽입된다). 상기 광학 벤치(117)와 광도파로 소자(301)는 요부(113)와 철부(307)를 이용하여 물리적 결합하여 상기 광통신 부품(103, 107)과 광도파로(305)는 광 정렬된다. 그리고, 상기 광통신 부품(103, 107)과 광도파로 소자(301)는 자동적으로 광결합된다. 도 5에서, 광통신 부품(103, 107), 예컨대 발광소자(103)로부터 발생된 광신호(313)가 광통신 부품(103, 107), 예컨대 수광소자(107)에 수광되는 과정은 도 3에서 설명한 바와 같다.
실시예 3
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 7 및 도 8은 각각 광학 벤치와 광도파로 소자의 분해 단면도 및 결합 단면도이다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117) 내에 U자형 홈(123, 127)을 형성하고, U자형 홈(123, 127) 내에 광통신 부품(103, 107)을 형성한 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 다시 말하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 광통신 모듈은 광통신 부품(103, 107)을 광학 벤치(117)의 바디(111) 내에 형성하여 광통신 부품과 광도파로 소자간의 광연결(결합) 정밀도를 향상시킬 수 있는 광결합 구조이다.
보다 상세하게, 본 발명의 제3 실시예에 의한 광통신 모듈은 기판(101)의 일 측에 U자형 홈(123)이 형성되어 있고, 상기 U자형 홈(123)에는 광통신 부품으로 발광소자(103)가 형성되어 있다. 그리고, 기판(101)의 타측에도 U자형 홈(123)이 형성되어 있고, 상기 U자형 홈(123)에는 광통신 부품으로 수광소자(107)가 형성되어 있다. 상기 U자형 홈(123, 127) 내에는 접지 전극(121)이 형성되어 있고, 접지 전극은 외부 전극(119)과 연결된다. 도 6 내지 도 8에서, 도 1의 발광소자 드라이버(105) 및 수광소자 드라이버(109)는 별도로 구성한다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117)와 광도파로 소자(301)를 포함한다. 광학 벤치(117)는 상기 발광 소자(103) 및 수광 소자(107) 사이의 기판(101) 상에 형성되어 있다. 상기 광학 벤치(117)는 요부(113)와 요부(113)의 바닥면에는 내장형의 제1 전극(115)을 포함한다.
광통신 부품들(103, 107) 사이의 광통신(광결합)을 매개하는 광도파로 소자(301)는 바디(303), 광도파로(305), 철부(307), 제2 전극(309), 반사경(311)을 포함한다. 상기 철부(307)는 광학 벤치(117)의 요부(113)와 대응되는 부위에서 상기 요부(113) 내부로 끼워진다(삽입된다). 상기 광학 벤치(117)와 광도파로 소자(301)는 요부(113)와 철부(307)를 이용하여 물리적 결합하여 상기 광통신 부품(103, 107)과 광도파로(305)는 광 정렬된다. 그리고, 상기 광통신 부품(103, 107)과 광도파로 소자(301)는 자동적으로 광결합되고, 상기 내장형의 제1 전극(115)과 제2 전극(309)이 전기적으로 접속된다.
도 8에서, 광통신 부품(103, 107), 예컨대 발광소자(103)로부터 발생된 광신호(313)가 광통신 부품(103, 107), 예컨대 수광소자(107)에 수광되는 과정은 도 3 에서 설명한 바와 같다.
실시예 4
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 발명의 제4 실시예에 의한 광통신 모듈은 제1 광학 벤치(117a)를 구비하는 발광 모듈(400), 제2 광학 벤치를 구비하는 수광 모듈(500), 및 발광 모듈(400) 및 수광 모듈(500)을 연결하는 플랙시블 광도파로 소자(600)를 포함한다. 본 발명의 제4 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학벤치(117a, 117b) 및 플렉시블 광도파로 소자(600)를 이용하여 광통신 부품, 즉 발광 소자 및 수광 소자 사이의 광통신을 수행한다.
발광 모듈(400)은 본 발명의 도 1 내지 도 3의 제1 실시예에 도시한 광통신 모듈과 비슷한 구성을 가진다. 즉, 발광 모듈(400)을 구성하는 제1 광학 벤치(117a), 제1 광도파로 소자(301a)가 각각 제1 실시예의 광학 벤치(117) 및 광도파로 소자(301)에 해당된다. 이에 따라, 제1 광학 벤치(117a)와 제1 광도파로 소자(301a)의 물리적 결합과, 발광 소자(103)와 제1 광도파로 소자(301a)의 광결합도 제1 실시예와 동일하게 구현할 수 있다.
보다 상세하게, 발광 모듈(400)은 제1 기판(101a) 상의 일측에 광통신 부품으로 발광소자(103), 발광소자 드라이버(105, 발광소자 구동부)가 형성되어 있다. 발광 소자(103) 앞단의 제1 기판(101a) 상에는 내장형의 제1 전극(115)을 갖는 제1 광학벤치(117a)가 형성되어 있다. 제1 광학 벤치(117a)는 제1 기판(101a) 내에 역 피라미드 형태의 제1 요부(113a)가 형성되어 있다. 상기 제1 요부(113a)는 제1 기판(101a)의 표면을 노출한다. 제1 요부(113a)의 바닥면에는 내장형의 제1 전극(115)이 형성되어 있다.
제1 광도파로 소자(301a)를 구성하는 제1 철부(307a)는 제1 광학 벤치(117a)의 제1 요부(113a)와 대응되는 부위에 상기 제1 요부(113a) 내부로 끼워진다(삽입된다). 제2 전극(309)은 제1 광도파로 소자(301)의 전기적 작동에 필요한 전극이다. 제1 광학 벤치(117a)와 제1 광도파로 소자(301a)는 제1 요부(113a)와 철부(307a)를 이용하여 물리적 결합하여 발광 소자(103)와 제1 광도파로(305a)는 광 정렬된다. 그리고, 발광 소자(103)와 제1 광도파로 소자(30a)는 자동적으로 광결합되고, 상기 내장형의 제1 전극(115)과 제2 전극(309)이 전기적으로 접속된다.
수광 모듈(500)은 본 발명의 도 1 내지 도 3의 제1 실시예에 도시한 광통신 모듈과 비슷한 구성을 가진다. 즉, 수광 모듈(500)을 구성하는 제2 광학 벤치(117b), 제2 광도파로 소자(301b)가 각각 제1 실시예의 광학 벤치(117) 및 광도파로 소자(301)에 해당된다. 이에 따라, 제2 광학 벤치(117b)와 제2 광도파로 소자(301b)의 물리적 결합과, 수광 소자(107)와 제2 광도파로 소자(301b)의 광결합도 제1 실시예와 동일하게 구현할 수 있다.
보다 상세하게, 수광 모듈(500)은 제2 기판(101b) 상의 일측에 광통신 부품으로 수광 소자(107), 수광 소자 드라이버(109, 발광소자 구동부)가 형성되어 있다. 수광 소자(107) 앞단의 제2 기판(101b) 상에는 내장형의 제1 전극(115)을 갖는 제2 광학벤치(117b)가 형성되어 있다. 제2 광학 벤치(117b)는 제2 기판(101b) 내에 역피라미드 형태의 제2 요부(113b)가 형성되어 있다. 상기 제2 요부(113b)는 제2 기판(101b)의 표면을 노출한다. 제2 요부(113b)의 바닥면에는 내장형의 제1 전극(115)이 형성되어 있다.
제2 광도파로 소자(301b)를 구성하는 제2 철부(307b)는 제2 광학 벤치(117b)의 제2 요부(113b)와 대응되는 부위에서 제2 요부(113b) 내부로 끼워진다(삽입된다). 제2 전극(309)은 제1 광도파로 소자(301)의 전기적 작동에 필요한 전극이다. 상기 제2 광학 벤치(117b)와 제2 광도파로 소자(301b)는 제2 요부(113b)와 제2 철부(307b)를 이용하여 물리적 결합하여 수광 소자(107)와 제2 광도파로(305b)는 광 정렬된다. 그리고, 수광 소자(107)와 제2 광도파로 소자(301b)는 자동적으로 광결합되고, 상기 내장형의 제1 전극(115)과 제2 전극(309)이 전기적으로 접속된다.
발광 모듈(400) 및 수광 모듈(500)을 연결하는 플랙시블 광도파로 소자(600)는 제3 광도파로(305c)를 포함한다. 발광 모듈(400)의 제1 광도파로(305a)와 수광 모듈(500)의 제2 광도파로(305b)는 제3 광도파로(305c)로 연결된다. 상기 제1 광도파로 소자(301a), 제2 광도파로 소자(301b) 및 플랙시블 광도파로 소자(301c)는 한 몸체로 구성될 수 도 있고, 별도로 구성될 수 도 있다. 도 9에서, 참조번호 310은 제2 전극(309)과 한 몸체를 이루는 전극으로 상기 제1 및 제2 광도파로(305a, 305b)에 열이나 전기 신호나 전계를 용이하게 가하기 위하여 좀 두껍게 형성한 부분이다.
본 발명의 제4 실시예에 의한 광통신 모듈은 발광 모듈과 수광 모듈 사이에 플렉시블 광도파로 소자를 적용함으로써, 앞서 실시예들에서 설명한 기판(101) 상 에만 한정된 광통신뿐만 아니라 3차원의 다양한 기하학적 구조로 배치된 발광 모듈(400) 및 수광 모듈(500)간의 광통신을 매개할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제4 실시예에 의한 광통신 모듈은 보다 복잡하고 다양한 형태의 광통신을 가능하게 할 수 있다.
실시예 5
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 발명의 제5 실시예에 의한 광통신 모듈은 제1 및 제2 광학 벤치(117a, 117b)의 제1 및 제2 요부(113a, 113b) 내에 제1 전극(115) 및 제1 및 제2 기판(101a, 101b) 상에 외부 전극(119)을 형성하지 않고, 제1 및 제2 광도파로 소자(301a, 301b)에 제2 전극(309)을 형성하지 않은 것을 제외하고는 제4 실시예와 동일하다.
본 발명의 제5 실시예에 의한 광통신 모듈은 제1 및 제2 광도파로 소자(301a, 301b)에 전기신호를 주지 않고 단순하게 제1 광학 벤치(117a, 117b)를 이용하여 제1 및 제2 광도파로 소자(301a 301b)와 발광 및 수광 소자(103, 107)를 광결합시켜 발광 및 수광 소자간의 광통신을 수행한다. 도 10에서, 도 9와 동일한 참조번호는 동일한 구성요소이고, 동일한 기능을 수행하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
실시예 6
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 발명의 제6 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117) 내에 V자형 홈(131)을 형성하고, 상기 V자형 홈(131) 내에 광통신 부품으로 광섬유(201)를 설치한 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 본 발명의 제6 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117)를 이용하여 발광 소자(103), 광도파로 소자(301) 및 광섬유(201) 사이의 광연결을 할 수 있다.
보다 상세하게, 기판(101) 상에 발광 소자(103), 발광 소자 드라이버(105), 광학 벤치(117)가 형성되어 있다. 광학 벤치(117)의 바디(111)에는 요부(113)가 형성되어 있고, 상기 요부(113)의 바닥에 제1 전극(115)이 형성되어 있다. 상기 광학 벤치(117)의 바디(111)에는 상기 발광 소자(103)와 대향하여 광섬유 정렬을 위한 V자형 홈(131)이 형성되어 있다. 상기 V자형 홈(131)에는 광통신을 위한 광섬유(201)가 형성되어 있다.
발광 소자(103)와 광섬유(201) 사이의 광통신(광결합)을 매개하는 광도파로 소자(301)를 포함한다. 상기 광도파로 소자(301)의 구조는 제1 실시예와 동일하다. 상기 광학 벤치(117)와 광도파로 소자(301)는 요부(113)와 철부(307)를 이용하여 물리적 결합하여 상기 발광 소자(103)와 광도파로(305)는 광 정렬된다. 그리고, 상기 발광 소자(103)와 광도파로 소자(301)는 자동적으로 광결합되고, 상기 내장형의 제1 전극(115)과 제2 전극(309)이 전기적으로 접속된다. 결과적으로, 본 발명의 제 6 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117)를 이용하여 발광 소자(103), 광도파로 소자(301) 및 광섬유(201) 사이의 광연결을 수행할 수 있다.
실시예 7
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 의한 광통신 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 발명의 제7 실시예에 의한 광통신 모듈은 광학 벤치(117)의 요부(113) 내에 제1 전극(115) 및 기판(101) 상에 외부 전극(119)을 형성하지 않고, 광도파로 소자(301)에 제2 전극(309)을 형성하지 않은 것을 제외하고는 제6 실시예와 동일하다.
본 발명의 제7 실시예에 의한 광통신 모듈은 광도파로 소자(301)에 전기신호를 주지 않고 단순하게 광학 벤치(117)를 이용하여 광도파로 소자(301)와, 발광 소자(103) 및 광섬유(20)를 광결합시켜 광통신을 수행한다. 도 12에서, 도 11과 동일한 참조번호는 동일한 구성요소이고, 동일한 기능을 수행하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
요철부의 구조에 관한 실시예
도 13은 본 발명의 광통신 모듈의 광학 벤치 및 광도파로 소자에 포함된 요철부의 구조를 나타낸 단면도이다.
구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이 제1 내지 제7 실시예의 광통신 모듈의 광학 벤치(117)의 바디(111) 내에 역피라미드형의 요부(113)가 설명되어 있고, 이에 대응하여 광도파로 소자(301)의 바디(303)에 철부(307)가 형성되어 있다. 이와 같은 요철부(113, 307)는 다양하게 변형하여 구성할 수 있다.
그 일 예를 도 13에 도시한다. 도 13에 도시한 요철부(113, 307)는 스냅 파스너(snap fastener; 일명 똑딱단추) 형태로 형성되어 있다. 요부(113)는 광학 벤치(117)의 바디(111) 내에 굴곡진 원통형의 홈을 포함하고, 철부(117)는 광도파로 소자의 바디(303)에 돌출되고 굴곡진 원통형의 홈에 낮추어 굴곡진 돌출부를 포함한다. 이에 따라, 광학 벤치(117)의 요부(113) 내에 광도파로 소자(301)의 철부(307)가 삽입된 후 견고한 고정을 할 수 있다. 도 13에 도시한 요철부(113, 307)는 앞서 제1 내지 제7 실시예에 이용될 수 있다.
광학 벤치의 제조방법에 관한 실시예
도 14 내지 도 18은 본 발명의 광통신 모듈의 광학 벤치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 도 14 내지 도 18은 제1 내지 제7 실시예의 광통신 모듈에 적용될 수 있는 자외선 임프린트 방법을 이용한 고분자 광학 벤치(117)의 제조방법을 모식적으로 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 기판(101), 예컨대 PCB 기판, 폴리머 기판 상에 전극(115)을 형성한다. 전극(115)은 금막(Au)을 이용할 수 있다. 전극(115)은 기판과의 접착력 향상을 위해 접착막, 예컨대 Ti막을 형성한 후, 그 위에 금막을 형성하여 마련할 수 있다. 전극(115)은 포토리소그래피 공정과 금속 증착 방법에 의해 형성할 수 있고, 필요에 따라 부분적으로 도금하여 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 전극(115) 및 기판(101) 위에 자외선 경화성의 고분자막(111)을 도포한다. 앞서 실시예들에서는 자외선 경화성의 고분자막(111)을 광학 벤치의 바디로 도시하였다. 이어서, 고분자막(111) 상에 몰드(150)를 준비한다. 몰드(150)는 자외선 투과도가 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 몰드(150)는 고분자막(111)에 요부(113)를 만들기 위해 철부(151)가 표면에 형성되어 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 몰드(15)로 고분자막(111)에 일정 압력으로 누르면서 자외선(152)을 조사하고, 일정 시간후 고분자막(111)이 경화되면 몰드(150)를 이격시킨다. 이렇게 되면, 고분자막(111)에 요부(113)가 형성되고, 요부(113) 하부에 전극(115)이 삽입된 광학 벤치(117)를 얻을 수 있다.
광도파로 소자의 제조방법에 관한 실시예
도 19 내지 도 24는 본 발명의 광통신 모듈의 광도파로 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 도 19 내지 도 24는 제1 내지 제7 실시예의 광통신 모듈에 적용될 수 있는 자외선 임프린트 방법을 이용한 고분자 광도파로 소자(301)의 제조방법을 모식적으로 도시한 것이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 기판(320) 위에 클래드로 사용되는 자외선 경화성의 제1 고분자막(322)을 도포하고, 자외선(324)을 조사하여 경화시킨다. 경화된 제1 고분자막(324)에 광도파로(광도파로 코어)로 이용되는 제2 고분자막(326)을 도포한다. 상기 제2 고분자막(326) 상에 임프린트 방법에 사용되는 몰드(328)를 준비한다. 상기 몰드(328)은 제2 고분자막(326)에 철부(307) 및 광도파로(305) 형성을 위해 오목부(330, 332)를 구비한다. 광도파로용 제2 고분자막(326)의 굴절률은 클래드용 제1 고분자막(322) 및 제3 고분자막(338)의 굴절률보다 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 일정 압력으로 제2 고분자막(326)을 몰드(328)로 누른 상태에서 자외선(334)을 조사하여 광도파로용 제2 고분자막(326)을 경화시킨다. 이어서, 광도파로용 제2 고분자막(326)의 경화가 완료되면 몰드(338)를 이격한다. 몰드(338) 이격 후 광도파로(305)와 광정렬에 사용되는 철부(307)가 제1 고분자막(322) 상에 형성된다. 상기 광도파로(305)의 크기는 제1 고분자막(322)의 굴절률과 제2 및 제3 고분자막(332, 338)의 굴절률 고려한 단일모드 또는 다중모드 광도파를 수행할 수 있게 다양하게 형성할 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 클래드용 제3 고분자막(338)을 도포하고 자외선으로 경화시킨다. 이어서, 광도파로(305)가 형성된 제3 고분자막(338) 상에 전극(309)을 형성하여 광도파를 위한 광도파로 소자(301)를 완성한다. 전극(115)은 금막(Au)을 이용할 수 있다. 전극(115)은 기판과의 접착력 향상을 위해 접착막, 예컨대 Ti막을 형성한 후, 그 위에 금막을 형성하여 마련할 수 있다. 전극(115)은 포토리소그래피 공정과 금속 증착 방법에 의해 형성할 수 있고, 필요에 따라 부분적으로 도금하여 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 광학 벤치를 이용하여 광통신 부품과 광도파로 소자간의 광통신 부품과 광도파로 소자간을 정밀하게 자동적으로 정렬하고 광신호 도 효율적으로 전달할 수 있다.
본 발명은 요부를 갖는 광학 벤치와 철부를 갖는 광도파로 소자를 자동적으로 물리적 결합을 수행하여 고집적화를 이룰 수 있고, 저가격의 패키징으로 광모듈을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 광학 벤치에 포함된 요부 바닥에 제1 전극을 형성하고, 광도파로 소자의 철부 표면에 제2 전극을 형성한다. 이에 따라, 요부를 갖는 광학 벤치와 철부를 갖는 광도파로 소자를 자동적으로 물리적 결합을 수행할 때, 제1 전극과 제2 전극이 전기적으로 접속할 수 있다.

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  12. 제1 기판 상에 형성되고, 상기 제1 기판 내에 상기 제1 기판의 표면을 노출하는 제1 요부(凹部)를 포함하는 제1 광학 벤치와, 상기 제1 기판 상에 형성된 발 광 소자와, 상기 제1 광학 벤치의 제1 요부와 대응되는 부위에 상기 제1 요부 내부로 끼워지는(삽입되는) 제1 철부(凸部)를 갖고, 상기 제1 광학 벤치와 물리적 결합시 상기 발광 소자와 광 정렬되는 제1 광도파로를 구비하는 제1 광도파로 소자를 포함하여 이루어져, 상기 발광 소자와 제1 광도파로 소자가 자동적으로 광결합되는 발광 모듈;
    제2 기판 상에 형성되고, 상기 제2 기판 내에 상기 제2 기판의 표면을 노출하는 제2 요부(凹部)를 포함하는 제2 광학 벤치와, 상기 제2 기판 상에 형성된 수광 소자와, 상기 제2 광학 벤치의 제2 요부와 대응되는 부위에 상기 제2 요부 내부로 끼워지는(삽입되는) 제2 철부(凸部)를 갖고, 상기 제2 광학 벤치와 물리적 결합시 상기 수광 소자와 광 정렬되는 제2 광도파로를 구비하는 제2 광도파로 소자를 포함하여 이루어져, 상기 수광 소자와 제2 광도파로 소자가 자동적으로 광결합되는 수광 모듈;
    상기 발광 모듈의 제1 광도파로와 상기 수광 모듈의 제2 광도파로를 연결하는 제3 광도파로를 구비하는 플랙시블 광도파로 소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 광도파로 소자, 제2 광도파로 소자 및 플랙시블 광도파로 소자는 한 몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 벤치의 요부들의 바닥면에 내장형의 제1 전극이 더 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2 광도파로 소자의 철부들의 상부면에 제2 전극이 더 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2 광학벤치와, 제1 및 제2 광도파로 소자가 각각 물리적 결합시 상기 내장형의 제1 전극과 제2 전극이 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
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