KR100875913B1 - Optical transmission / reception module using flat bidirectional light emitting and light receiving device - Google Patents

Optical transmission / reception module using flat bidirectional light emitting and light receiving device Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 광섬유만으로 양방향 통신이 가능한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈에 관한 것으로, 광전 및 전광 변환 기능을 갖는 발광 및 수광 소자가 단일 기판 위에 집적된 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 일측부와 광섬유 사이에서 수동 정렬되는 광학적 인터페이스를 제공해주는 광섬유 종단처리부 및 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 타측부와 전기적으로 접속되고 신호의 처리 기능을 가지는 PCB 기판으로 구성되어, 본 발명에 따른 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈은 경제적인 광송수신 모듈의 제작이 가능하며, 평판형 광소자를 이용하기 때문에 수동 정렬 방식을 적용하여 광섬유와 접속을 용이하게 할 수 있어 제작 공정이 단순하고 제조 시간이 절약해 준다.The present invention relates to a light transmitting / receiving module using a flat bidirectional light emitting and receiving element capable of bidirectional communication using only a single optical fiber, wherein the light emitting and receiving element having photoelectric and alloconversion functions are integrated on a single substrate. And an optical fiber termination unit providing an optical interface that is manually aligned between one side of the flat panel bidirectional light-emitting and light-receiving element and an optical fiber, and electrically connected to the other side of the flat panel bidirectional light-emitting and light-receiving device, and having a signal processing function. The optical transmission module using a flat panel bidirectional light emitting and receiving element according to the present invention, which is composed of a PCB substrate, is capable of manufacturing an economical optical transmission and reception module. To facilitate the production process This makes it time-saving.

Description

평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈{Optical transceiver module using PLC type Bi-directional optical component}Optical transceiver module using PLC type Bi-directional optical component

도 1는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of an optical transmission / reception module using a flat panel bidirectional light emitting and receiving element according to an embodiment of the present invention.

도 2은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 종단처리부의 측면도이다.2 is a side view of an optical fiber termination unit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유와 V-홈이 내장된 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 수동 정렬 단면 및 측면 구조를 나타내는 도면이다.3 is a view illustrating a passive alignment cross section and a side structure of a flat bidirectional light emitting and receiving element with a built-in optical fiber and V-groove according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 광섬유만으로 양방향 통신이 가능한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용해 제작이 용이하고 경제적이며 다양한 응용 분야에 적용이 가능한 광송수신 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a light transmitting / receiving module using a flat bidirectional light emitting and receiving element, and more particularly, easy to manufacture using a flat bidirectional light emitting and receiving element capable of bidirectional communication using only a single optical fiber, and is applicable to various application fields. This relates to a possible optical transmission module.

TO-CAN형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈은 기본적으로 TO-CAN 형태로 패키징된 양방향 발광 및 수광 소자와, 상기 발광 및 수광 소자를 구동하고 상기 발광 및 수광 소자를 통해 전기 신호의 입출력이 가능하도록 만들어주는 PCB 기판과 상기 발광 TO-CAN 형태로 패키징된 양방향 발광 및 수광 소자와 PCB 기판을 고정시켜 주는 케이스 및 전기 신호 접속용 2열 핀 등을 포함하여 구성된다.The optical transmission / reception module using a TO-CAN type bidirectional light emitting and receiving element is basically a bidirectional light emitting and receiving element packaged in a TO-CAN form, and drives the light emitting and receiving element and inputs and outputs electrical signals through the light emitting and receiving element. It includes a PCB substrate and a bidirectional light emitting and receiving element packaged in the form of the light emitting TO-CAN, a case fixing the PCB substrate, and two-row pins for connecting an electrical signal.

이처럼 기존에 사용하던 TO-CAN 형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈은 발광 및 수광 소자가 TO-CAN 이라는 금속 재질의 하우징 내부에 들어 있다. 상기의 TO-CAN형 양방향 발광 및 수광 소자는 TO-CAN 형태로 패키징되므로 캡 웰더라는 고가의 장비가 필요할 뿐 아니라, 광섬유와의 접속을 위해서는 추가적으로 고가의 레이저 용접(레이저 웰더) 장비가 요구된다. 이처럼 고가의 장비를 사용하여 광송수신 모듈을 제작할 경우 공정 진행 비용이 많이 들고 그로 인한 완제품의 가격 또한 비싸지는 단점이 있다. 또한 레이저 용접 장비를 이용해 광섬유와의 접속을 할 경우 능동 정렬 방식을 채택하므로 공정이 어렵고 제작 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.As described above, in the optical transmission / reception module using the TO-CAN bidirectional light emitting and receiving element, the light emitting and receiving element is contained in a metal housing called TO-CAN. Since the TO-CAN type bidirectional light emitting and receiving elements are packaged in the form of TO-CAN, not only expensive equipment called a cap welder is required, but also expensive laser welding (laser welder) equipment is required for connection with an optical fiber. As such, when the optical transmission module is manufactured using expensive equipment, the process cost is high and the finished product is expensive. In addition, when the laser welding equipment is connected to the optical fiber, the active alignment method is adopted, which makes the process difficult and requires a lot of manufacturing time.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 TO-CAN 형태로 패키징된 양방향 발광 및 수광 소자를 이용하는 대신에 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용하여 크기가 작고 제작 공정이 단순하며 구현비용이 저렴한 광송수신 모듈을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention, instead of using the conventional bi-directional light-emitting and light-receiving device packaged in the form of TO-CAN using a flat bidirectional light-emitting and light-receiving device, the size is small, the manufacturing process is simple, and the implementation cost is low To provide a transmission and reception module.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, z-축 광섬유 고정홀더를 이용하여 광섬유와 양방향 발광 및 수광 소자간의 광학적 접속이 안정적으로 유지될 수 있도 록 하는 광송수신 모듈을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an optical transmission / reception module that can stably maintain an optical connection between an optical fiber and a bidirectional light emitting and receiving element using a z-axis optical fiber fixing holder.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈은, 광전 및 전광 변환 기능을 갖는 발광 및 수광 소자가 단일 기판 위에 집적된 평판형 양방향 발광 및 수광 소자;와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 일측부와 광섬유 사이에서 수동 정렬되는 광학적 인터페이스를 제공해주는 광섬유 종단처리부; 및 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 타측부와 전기적으로 접속되고 신호의 처리 기능을 가지는 PCB 기판을을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light transmitting / receiving module using a flat bidirectional light emitting and receiving element, the flat panel bidirectional light emitting and receiving element having a photoelectric and all-optical conversion function integrated on a single substrate; And an optical fiber termination unit providing an optical interface that is manually aligned between one side of the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving element and the optical fiber. And a PCB substrate electrically connected to the other side of the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving element and having a signal processing function.

상기 광송수신 모듈의 광섬유 종단 처리부는 지지대, 지지대에 안착되며 광신호를 송신 또는 수신하기 위한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자, 광섬유, z-축 광섬유 고정 홀더, 굴절률 정합층, 광섬유 지지재 및 스터브 등으로 구성됨을 그 특징으로 한다.The optical fiber termination processing unit of the optical transmitting and receiving module is mounted on a support, a support, a flat bidirectional light emitting and receiving element for transmitting or receiving an optical signal, an optical fiber, a z-axis optical fiber fixing holder, a refractive index matching layer, an optical fiber support material and a stub, etc. It is characterized by consisting of.

상기 z-축 광섬유 고정홀더는 상기 광섬유와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와의 광학적 결합을 형성하기 위하여 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 일측부에 V-홈을 형성하여 상기 광섬유를 V-홈의 상부에 위치시키고 상기 광섬유와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 외측부쪽에서 고정되도록 하는 것을 그 특징으로 한다.The z-axis optical fiber holder is formed with a V-groove at one side of the flat bidirectional light-emitting and light-receiving element to form an optical coupling between the optical fiber and the flat bidirectional light-receiving element. Located in the upper portion of the groove and characterized in that the optical fiber and the plate-type bidirectional light emitting and receiving element is fixed on the outer side.

상기 PCB 기판은 발광 및 수광 소자와 전기적으로 접속되고 신호의 구동, 증폭 또는 식별 기능을 가지며 기능적으로는 광송신부와 광수신부로 나뉘어져 구성되 며, 광송신부와 광수신부는 전기적 분리를 위해 전원과 접지가 명확히 분리되어 있음을 그 특징으로 한다.The PCB substrate is electrically connected to a light emitting and receiving element, and has a function of driving, amplifying or identifying a signal, and functionally divided into an optical transmitter and an optical receiver, and the optical transmitter and the optical receiver are electrically connected to a power source and a ground for electrical separation. Is characterized by its distinct separation.

상기 지지대는 ⊥ 형태를 가지며 단일 부자재로서, 광송수신 모듈의 케이스 내 기저면 상에 안착되며, 그 상면에는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 안착시켜 주고 금속 재질로 이루어져서 전자기적 간섭에 따른 광소자의 특성 저하를 방지할 수 있고 일부 방열 기능도 담당하여 광소자 동작시 발생하는 열에 따른 성능 저하를 막을 수 있으며, 또한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자 자체가 갖는 기계적 강도에 대한 결함을 보완해 주는 것을 그 특징으로 한다.The support has a ⊥ shape and is a single subsidiary material, which is seated on the base surface of the case of the optical transmission / reception module. It is also possible to prevent the heat dissipation function and prevent the performance degradation caused by the heat generated during the operation of the optical device, and also to compensate for the defects in mechanical strength of the flat bidirectional light emitting device itself. do.

PCB 기판 제작시 전자기적 간섭을 해결하기 위해서 금속 재질의 케이스와도 접지를 공유하고 특정 주파수 대역에서의 동작 성능의 보장을 위해서 추가적으로 적절한 값을 갖는 전기적 수동 소자들을 직렬로 연결하여 트랜스 임피던스 증폭기와 제한 증폭기 사이에 추가적으로 배치해 주는 것을 그 특징으로 한다.In order to solve the electromagnetic interference in PCB board fabrication, the grounding is also shared with the metal case and additionally appropriately connected electrical passive elements in series to ensure operation performance in a specific frequency band are limited to the transimpedance amplifier. It is characterized by the additional arrangement between the amplifiers.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 광송수신 모듈은 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(110), 광섬유 종단처리부(120), PCB 기판(130), 와이어(140), 핀 인터페이스(150) 및 케이스(160)를 포함하여 구성된다.1 is a view showing a schematic configuration of an optical transmission / reception module using a flat panel bidirectional light emitting and receiving element according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the optical transmission / reception module according to the present invention includes a flat bidirectional light emitting and receiving element 110, an optical fiber termination unit 120, a PCB substrate 130, a wire 140, a pin interface 150, and a case. And 160.

평판형 양방향 발광 및 수광 소자(110)는 전기 신호와 광신호의 변환 기능을 가지는 광전 혹은 전광 변환 기능을 갖는 발광 및 수광 소자가 단일 기판 위에 집적된다. 실리콘 재질 등의 기판 상에 반도체 제조 공정 등을 통해 형성된 발광 또는 수광 기능을 수행하기 위한 능동 광소자 등이 형성되며 능동 광소자 등에 접하도록 다분기된 평면 광도파로 등이 형성됨으로써 양방향 광송수신을 위한 구조로 적용이 가능하다.In the flat bidirectional light emitting and receiving element 110, a light emitting and receiving element having a photoelectric or all-optical conversion function having a function of converting an electrical signal and an optical signal is integrated on a single substrate. An active optical element is formed on a substrate such as a silicon material to perform a light emitting or light receiving function formed through a semiconductor manufacturing process, and a planar optical waveguide is formed in contact with the active optical element. Applicable as a structure.

상술한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈에서 광송신부를 구성하는 발광 소자는 레이저 다이오드와 파워 모니터링용 포토 다이오드를 솔더 범프를 사용하여 플립 칩 본딩방식으로 단일 평판 위에서 본딩된다.The light emitting device constituting the light transmitting unit in the above-described light transmitting / receiving module using the flat panel bidirectional light emitting and receiving elements is bonded on a single plate by flip chip bonding using a laser bump and a photodiode for power monitoring using solder bumps.

광수신부를 구성하는 수광 소자는 광신호를 전기 신호로 변환시켜 주는 광신호 수신용 포토 다이오드를, 광송신부와 마찬가지로 솔더 범프를 사용하여 플립칩 본딩 방식으로 단일 평판 위에서 본딩된다.The light receiving element constituting the light receiving unit is bonded on a single plate by a flip chip bonding method using a solder bump like an optical signal receiving photodiode for converting an optical signal into an electrical signal.

광섬유 종단처리부(120)는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 광섬유 사이에서 수동 정렬되는 광학적 인터페이스를 제공해 준다.The optical fiber termination unit 120 provides an optical interface that is manually aligned between the flat bidirectional light emitting and receiving elements and the optical fiber.

PCB 기판(130)은 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 전기적으로 접속되고 신호의 처리(구동, 증폭 또는 식별) 기능을 가진다. PCB 기판(130)은 기존에 사용되던 광송수신 모듈의 PCB 기판과 동일하게 광송신부와 광수신부로 나뉘어져 구성되며, 광송신부와 광수신부는 전기적 분리를 위해 전원과 접지가 명확히 분리되어 있다.The PCB substrate 130 is electrically connected to a flat bidirectional light emitting and receiving element and has a function of processing (driving, amplifying or identifying) a signal. The PCB substrate 130 is configured to be divided into an optical transmitter and an optical receiver similarly to the PCB substrate of a conventional optical transmitter module, and the optical transmitter and the optical receiver are clearly separated from the power source and the ground for electrical separation.

광송신부의 경우 일반적인 레이저 다이오드 드라이버 IC로 이루어진다. 레이저 다이오드 드라이버는 전기적 데이터 신호와 레이저 다이오드의 바이어스 신호를 결합하여 발광 소자인 레이저 다이오드를 구동하는 역할을 수행한다.In the optical transmitter, a general laser diode driver IC is used. The laser diode driver combines an electrical data signal and a bias signal of the laser diode to drive the laser diode, which is a light emitting device.

광수신부도 광송신부와 마찬가지로 기존의 광수신기와 동일한 기능을 수행하는 증폭기 IC류들로 구성되며 보다 상세하게는 트랜스임피던스 증폭기(TIA: Trans Impedence Amplifier))와 제한 증폭기(LA: Limiting Amplifier)로 이루어진다.Like the optical transmitter, the optical receiver is composed of amplifier ICs that perform the same functions as the conventional optical receiver. More specifically, the optical receiver includes a transimpedance amplifier (TIA) and a limiting amplifier (LA).

하지만 대부분의 광수신기와는 달리 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(포토다이오드)는 수광 소자가 트랜스임피던스 증폭기와는 분리되어 존재하고 상기 두 소자(수광 소자와 트랜스임피던스 증폭기)들은 외부로부터의 전자기적 간섭에 매우 민감하게 반응하므로 PCB 기판 구성시에 보다 세심한 주의를 기울일 필요가 있다.Unlike most photoreceivers, however, flat-panel bidirectional light-emitting and light-receiving elements (photodiodes) have a light-receiving element separate from the transimpedance amplifier, and the two elements (receiving element and transimpedance amplifier) are electromagnetic interference from the outside. It is very sensitive to the need for more careful care when constructing a PCB board.

TO-CAN 형태의 금속 하우징을 사용하는 종래의 광수신기의 경우, 금속 하우징 자체가 내부에 있는 소자들(PD : Photo Diode 및 TIA)을 전자기적 간섭으로부터 효과적으로 보호할 수 있었으나, 평판형 광소자들은 이 같은 금속 하우징을 이용할 수 없으므로 외부로부터의 전자기적 간섭에 심각하게 노출되어있다.In the conventional optical receiver using the TO-CAN type metal housing, the metal housing itself can effectively protect the elements (PD: Photo Diode and TIA) in the interior from electromagnetic interference. Such metal housings are not available and are seriously exposed to electromagnetic interference from the outside.

일반적으로, 전자기적 간섭은 특별히 광수신기의 수신 감도에 큰 영향을 미치는데, 이를 해결하기 위해서는 PCB 기판 제작시 PCB 기판의 접지 처리를 확실하게 해주어야 하며, 금속 재질의 케이스와도 접지를 확실하게 공유하여야 한다.In general, electromagnetic interference has a great influence on the reception sensitivity of the optical receiver. To solve this problem, it is necessary to ensure the grounding of the PCB board when manufacturing the PCB board, and to share the ground with the metal case. shall.

또한 수신기 구동에 사용되는 전원 잡음을 최소화 시켜야하며, 특정 주파수 대역에서의 동작 성능의 보장을 위해서 추가적으로 적절한 값을 갖는 전기적 수동 소자(인더터와 캐패시터)들을 직렬로 연결하여 증폭기 IC류들 사이(트랜스 임피던스 증폭기와 제한 증폭기 사이)에 추가적으로 배치해야 한다.In addition, power supply noise used to drive the receiver should be minimized, and in order to guarantee operation performance in a specific frequency band, additionally suitable electrical passive elements (inverter and capacitor) in series are connected in series (transimpedance impedance). Between the amplifier and the limiting amplifier).

와이어(140)는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 PCB 기판을 연결해 준다. 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(110)와 PCB 기판(130)을 연결해 주는 와이어(140)는 전자기적 간섭 현상에 의한 성능 저하를 방지하기 위해 인덕턴스를 줄 일 수 있도록 다중 연결되어야 한다.The wire 140 connects a flat bidirectional light emitting and receiving element with a PCB substrate. The wire 140 connecting the flat bidirectional light-emitting and light-receiving element 110 and the PCB substrate 130 should be multi-connected to reduce inductance in order to prevent performance degradation due to electromagnetic interference.

전기커넥터 인터페이스(150)는 상기 광송수신 모듈 외부와 전기적으로 연결하는 신호선의 접속한다. 전기커넥터 인터페이스(150)는 PCB 기판(130)과 전기적으로 결합되며, 전자기적 간섭의 억제를 위해, 결합시 다수개의 핀들 중 접지 핀들은 PCB 기판 상의 접지 단자 및 케이스(160)와 결합되어야 한다.The electrical connector interface 150 connects a signal line electrically connected to the outside of the optical transmission / reception module. The electrical connector interface 150 is electrically coupled with the PCB substrate 130, and in order to suppress electromagnetic interference, the ground pins of the plurality of pins should be coupled with the ground terminal and the case 160 on the PCB substrate.

케이스(160)는 금속 재질로 이루어지며 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 PCB 기판을 전자기적 간섭으로부터 격리시켜 줄 뿐 아니라 완성된 광송수신 모듈의 물리적/기계적 강도를 준다.The case 160 is made of a metal material and not only isolates the flat bidirectional light-emitting and light-receiving elements and the PCB substrate from electromagnetic interference, but also gives the physical / mechanical strength of the completed optical transmission / reception module.

본 발명에 따른 평판형 양방향 광소자를 이용한 광송수신 모듈이 전자기적 간섭 현상에 관계없이 넓은 온도 범위에서 일전한 성능을 발휘하며 동작하기 위해서는 광송수신 모듈 내부를 둘러싸고 있는 외부 케이스의 용접 밀폐가 필요하므로 금속 재질의 케이스와 케이스 덮개는 확실하게 용접 밀착되어야 한다.In order to operate the optical transmission / reception module using the flat panel bidirectional optical device according to the present invention at a wide range of temperatures regardless of electromagnetic interference, it is necessary to seal the welding of the outer case surrounding the optical transmission / reception module. The case and cover of the material shall be welded tightly.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 종단처리부의 측면도이다. 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 광섬유 종단 처리부는 지지대(210), 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220), 광섬유(230), z-축 광섬유 고정 홀더(240), 굴절률 정합층(250), 광섬유 지지재(260), V-홈(270) 및 스터브(280) 등을 포함하여 구성된다.2 is a side view of an optical fiber termination unit according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the optical fiber termination processing unit of the optical transmission and reception module according to the present invention support 210, flat bidirectional light emitting and receiving element 220, optical fiber 230, z-axis optical fiber fixing holder 240, refractive index matching Layer 250, optical fiber support 260, V-groove 270, stub 280, and the like.

지지대(210)는 ⊥ 형태를 가지는 단일 부자재로서, 광송수신 모듈의 케이 스(160) 내 기저면 상에 안착되며, 그 일측면은 상기 광섬유의 실장 위치를 유도하고 그 타측상면은 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220)를 안착시켜 준다.The support 210 is a single subsidiary material having a ⊥ shape, and is mounted on the base surface in the case 160 of the optical transmission / reception module, one side of which guides the mounting position of the optical fiber and the other side of which is a flat bidirectional light emission and The light receiving element 220 is seated.

금속 재질로 이루어져서 전자기적 간섭에 따른 광소자의 특성 저하를 방지 할 수 있고 일부 방열 기능도 담당하여 광소자 동작시 발생하는 열에 따른 성능 저하를 막을 수 있으며, 또한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220) 자체가 갖는 기계적 강도에 대한 결함을 보완해 주는 역할도 수행한다.It is made of a metal material to prevent the deterioration of the characteristics of the optical device due to electromagnetic interference, and also responsible for some heat dissipation function to prevent the performance degradation due to the heat generated during the operation of the optical device, and also the flat-panel bidirectional light emitting and receiving device 220 It also serves to compensate for defects in mechanical strength.

광섬유(230)는 광신호를 상기 광송수신 모듈 내부에 위치한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220)의 외부로 입출력시켜주는 기능을 수행하며, 상기 지지대(210)의 상면에서 평판형 광소자(220)의 일단에 인접하게 위치된다.The optical fiber 230 performs a function of inputting and outputting an optical signal to the outside of the flat panel bidirectional light emitting and receiving device 220 located inside the optical transmitting and receiving module, and the flat optical device 220 on the upper surface of the support 210. Is located adjacent one end.

상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220)와 광섬유(230)와의 광학적 결합은 평판형 양방향 발광 및 수광소자(220)에 이미 위치한 V-홈(270)을 이용한 수동 정렬 방식을 사용하므로 상기의 광섬유의 공간적인 위치가 매우 중요하다.The optical coupling between the flat bidirectional light-emitting and light-receiving device 220 and the optical fiber 230 uses a manual alignment method using a V-groove 270 that is already disposed on the flat panel bidirectional light-emitting and light-receiving device 220, thus providing the optical fiber. The spatial position of the is very important.

상기 광섬유(230)가 지지대(210) 위에서 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220)와 얼마나 정확한 위치에서 결합되는지 여부에 따라 광송수신 모듈의 성능이 크게 좌우된다.The performance of the optical transmission / reception module greatly depends on how accurately the optical fiber 230 is coupled to the flat bidirectional light-emitting and light-receiving elements 220 on the support 210.

z-축 광섬유 고정 홀더(240)는 지지대(210)의 일측면에 존재하는 광섬유(230)를 z-축(높이 방향)상에서 정확하게 고정해주는 역할을 수행한다.The z-axis optical fiber holder 240 serves to accurately fix the optical fiber 230 present on one side of the support 210 on the z-axis (height direction).

굴절률 정합층(250)은 자외선 경화 에폭시 수지 또는 실리콘 등의 물질을 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자(220)의 V홈(270) 위에서 광섬유(230)와 광소자(220)의 사이에 도포함으로써, 상기 V-홈(270) 내부에 실장된 광섬유(230)와 상 기 평판형 광소자(220) 사이의 굴절률 차를 최소화시켜주는 역할 외에 물리적/기계적 강도를 갖고 광섬유(230)가 V-홈(270) 내에 고정되도록 하기 위한 역할을 수행한다.The refractive index matching layer 250 is formed by applying a material such as an ultraviolet curable epoxy resin or silicon between the optical fiber 230 and the optical device 220 on the V groove 270 of the flat bidirectional light-emitting and light-receiving device 220. In addition to minimizing the difference in refractive index between the optical fiber 230 mounted in the V-groove 270 and the planar optical device 220, the optical fiber 230 has a physical / mechanical strength and the optical fiber 230 has a V-groove. 270 to be fixed within.

광섬유 지지재(260)는 2차원-광섬유 지지요 열경화 에폭시 수지로 형성될 수 있으며 광섬유가 지지대(210)의 상면에 임의의 기계적 강도를 갖고 고정되도록 하기 위한 역할을 수행한다.The optical fiber support member 260 may be formed of a two-dimensional optical fiber support yoke thermosetting epoxy resin and serves to fix the optical fiber with an arbitrary mechanical strength on the upper surface of the support 210.

V-홈(270)은 광섬유(230)가 평판형 광소자(220)와 굴절률 정합층(250)으로 임의의 강도를 가지고 고정되도록 한다. 상기의 광섬유 지지재(260)는 V-홈의 강도 보강용으로 사용된다.The V-groove 270 allows the optical fiber 230 to be fixed to the flat optical device 220 and the refractive index matching layer 250 to have a certain strength. The optical fiber support material 260 is used to reinforce the strength of the V-groove.

스터브(280)는 고무 재질로 이루어졌으며, 돌출부가 원추 형태로서 그 중심부에 상기 광섬유(230)등이 실장된다. 스터브(280)는 본 발명에 따른 광송수신기의 외부 광학적 인터페이스인 광섬유가 휘거나 절단되는 것을 막아 주는 역할을 수행한다.The stub 280 is made of a rubber material, and the optical fiber 230 and the like are mounted at the center of the protrusion as a cone. The stub 280 serves to prevent the optical fiber, which is an external optical interface of the optical transceiver according to the present invention, to bend or cut.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유와 V-홈이 내장된 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 수동 정렬 단면 및 측면 구조를 나타내는 도면이다. 도 3를 참조하면, 평판형 양방향 발광 및 수광소자의 V-홈 상에 광섬유가 적절게 정렬된 구조(310, 350)와 부적절하게 정렬된 구조(320, 330, 340)의 일 예를 나타내고 있다.3 is a view illustrating a passive alignment cross section and a side structure of a flat bidirectional light emitting and receiving element with a built-in optical fiber and V-groove according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an example of structures 320, 330, and 340 that are inadequately aligned with structures 310 and 350 that are optically aligned on the V-grooves of a planar bidirectional light emitting and receiving element is shown. .

310, 350의 정렬 단면 구조를 보면 평판형 광소자(220)에 형성된 V홈(270)에 의해서 광섬유가 xy-축으로는 이격될 확률이 적으나 길이 방향인 z-축으로는 이격 될 확률이 매우 크다. 이를 보정해 주는 것이 z-축 광섬유 고정 홀더(240)이다. 광섬유가 z축 방향으로 이격되는 것을 z축 광섬유 고정 홀더(240)를 이용해 방지시켜준 실 예를 정면 단면(310), 측면 단면(350) 구조를 나타내고 있다.In the alignment cross-sectional structure of 310 and 350, it is less likely that the optical fiber is spaced apart on the xy-axis by the V groove 270 formed in the flat optical device 220, but it is more likely to be spaced apart on the z-axis in the longitudinal direction. very big. Correcting this is the z-axis optical fiber holder (240). An example in which the optical fiber is prevented from being spaced apart in the z-axis direction using the z-axis optical fiber fixing holder 240 is illustrated in a front end surface 310 and a side end surface 350.

320, 330 및 340의 정렬 단면 구조를 보면 320, 330의 경우 광섬유가 평판형 광소자에 접속되는 면이 xy-축 방향으로 이격된 구조를 나타내고 있으며 340의 경우 광섬유가 편판형 광소자에 접속되는 면이 밀착되지 못하여 z-축 방향으로 이격된 구조를 나타내고 있다.In the alignment cross-sectional structure of 320, 330, and 340, the surface where the optical fiber is connected to the flat optical device is spaced apart in the xy-axis direction, and in the case of the 340, the optical fiber is connected to the flat optical device. The surfaces are not in close contact with each other and thus the structure is spaced apart in the z-axis direction.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명은 기존의 TO-CAN 형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용하는 대신에 단일 광섬유만으로 양방향 통신이 가능한 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용하므로 TO-CAN 패키징을 위한 고가의 능동 정렬 장비를 사용하지 않아 경제적으로 광송수신 모듈의 제작이 가능하며, 평판형 광소자를 이용하기 때문에 수동 정렬 방식을 적용하여 광섬유와 접속을 용이하게 할 수 있어 제작 공정이 단순하고 제조 시간이 절약할 수 있다.The present invention does not use expensive active alignment equipment for TO-CAN packaging because it uses a flat bidirectional light emitting and receiving element capable of bidirectional communication using only a single optical fiber instead of using a conventional TO-CAN type bidirectional light emitting and receiving element. It is possible to manufacture optical transmission module economically, and because it uses flat optical device, it is easy to connect with optical fiber by applying manual alignment method, so the manufacturing process is simple and manufacturing time can be saved.

Claims (11)

광전 및 전광 변환 기능을 갖는 발광 및 수광 소자가 단일 기판 위에 집적된 평판형 양방향 발광 및 수광 소자;A flat panel bidirectional light emitting and receiving element in which light emitting and light receiving elements having photoelectric and alloelectric conversion functions are integrated on a single substrate; 케이스내 기저면 상에 안착되며, 그 일측면은 광섬유의 실장 위치를 유도하고 그 타측상면은 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 안착하는 지지대, 상기 지지대의 일측면에 결합되어 그 중심부에 상기 광섬유가 실장되는 스터브, 상기 스터브에서 실장되어 상기 지지대를 통해 유도된 상기 광섬유가 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 임의의 각도로 고정되도록 하여 광학적 결합을 형성하는 광섬유 지지재, 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 위에서 상기 광섬유와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 사이에 도포된 굴절률 정합층으로 구성된, 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 일측부와 광섬유 사이에서 수동 정렬되는 광학적 인터페이스를 제공해주는 광섬유 종단 처리부; 및It is mounted on the base surface in the case, one side of which guides the mounting position of the optical fiber, and the other side of which is coupled to one side of the support for mounting the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving elements. A stub to be mounted, an optical fiber support member mounted at the stub to guide the optical fiber guided through the support to be fixed at an angle with the flat panel bidirectional light-emitting and light-receiving elements to form an optical coupling, the flat panel bidirectional light-emitting and light-receiving An optical fiber termination providing a passively aligned optical interface between one side of the flat bidirectional light-emitting and light-receiving element and the optical fiber, consisting of a refractive index matching layer applied between the optical fiber and the flat bidirectional light-emitting and light-receiving elements above the device; Processing unit; And 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 타측부와 전기적으로 접속되고 신호의 처리 기능을 가지는 PCB 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈.And a PCB substrate electrically connected to the other side of the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving element and having a signal processing function. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광송수신 모듈 외부와 전기적으로 연결하는 신호선을 접속하는 상기 PCB 기판의 내부에 형성된 전기커넥터 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈.And an electrical connector interface formed inside the PCB substrate for connecting a signal line electrically connected to the outside of the optical transmission / reception module. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 물리적, 기계적 강도를 갖으며 전자기적 간섭을 차폐하는 금속 재질의 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈.An optical transmission / reception module using a flat panel bidirectional light emitting and receiving element further comprising a metal case having physical and mechanical strength and shielding electromagnetic interference. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 상기 PCB 기판을 와이어를 이용하여 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈.And a plate type bidirectional light emitting and receiving element, wherein the plate type bidirectional light emitting and receiving element is electrically connected to each other using a wire. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 굴절률 정합층은The method of claim 1, wherein the refractive index matching layer 자외선 경화 에폭시 수지 또는 실리콘 물질로 된 것을 특징으로 하는 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 이용한 광송수신 모듈.Optical transmission module using a flat-panel bidirectional light emitting and receiving element, characterized in that made of UV-curable epoxy resin or silicone material. 광송수신 모듈의 케이스내 기저면 상에 안착되며, 그 일측면은 광섬유의 실장 위치를 유도하고 그 타측상면은 평판형 양방향 발광 및 수광 소자를 안착하는 지지대;It is mounted on the base surface in the case of the optical transmitting and receiving module, one side of which guides the mounting position of the optical fiber and the other side is a support for mounting the flat-panel bidirectional light-emitting and light-receiving element; 상기 지지대의 일측면에 결합되어 그 중심부에 상기 광섬유가 실장되는 스터브;A stub coupled to one side of the support to mount the optical fiber at a central portion thereof; 상기 스터브에서 실장되어 상기 지지대를 통해 유도된 상기 광섬유가 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자와 임의의 각도로 고정되도록 하여 광학적 결합을 형성하는 광섬유 지지재;An optical fiber support member mounted on the stub to fix the optical fiber guided through the support to the flat bidirectional light emitting and receiving element at an angle; 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 위에서 상기 광섬유와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 사이에 도포된 굴절률 정합층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈에 이용되는 광섬유 종단 처리부.And a refractive index matching layer applied between the optical fiber and the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving elements on the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving elements. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 지지대는 "⊥"형태를 가지는 단일 부자재인 것을 특징으로 하는 광섬유 종단 처리부.The support is an optical fiber termination processing unit, characterized in that the single subsidiary material having a "⊥" shape. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광섬유와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 광학적 결합을 형성하기 위하여 상기 평판형 양방향 발광 및 수광 소자의 일측부에 V-홈을 형성하여 상기 광섬유를 V-홈의 상부에 위치시키고 상기 광섬유와 상기 평판형 양방향 발광 및 수광발광 및 수광측부쪽에서 고정되도록 하는 z-축 광섬유 고정홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 종단 처리부.In order to form an optical coupling between the optical fiber and the plate-type bidirectional light-emitting and light-receiving elements, a V-groove is formed on one side of the plate-shaped bidirectional light-emitting and light-receiving element, thereby placing the optical fiber on the V-groove and And a z-axis optical fiber fixing holder configured to be fixed at the plate-type bidirectional light emission and light reception light emission side. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 PCB 기판은 광송신부와 광수신부로 구성되고 상기 광송신부와 상기 광수신부는 전기적 분리를 위해 전원과 접지를 분리하고 상기 PCB 기판과 상기 금속 재질의 케이스는 공유된 접지를 갖는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.The PCB substrate includes an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter and the optical receiver separate power and ground for electrical separation, and the PCB substrate and the metal case have a shared ground. Transceiver module. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 PCB 기판에 배치된 트랜스 임피던스 증폭기와 제한 증폭기 사이에 특정 주파수 대역에서 동작되는 전기적 수동 소자들을 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.And a series of electrically passive elements operating in a specific frequency band in series between a transimpedance amplifier and a limiting amplifier disposed on the PCB substrate.
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