KR101295177B1 - 양방향 광 서브어셈블리 - Google Patents

양방향 광 서브어셈블리 Download PDF

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KR101295177B1
KR101295177B1 KR1020130024093A KR20130024093A KR101295177B1 KR 101295177 B1 KR101295177 B1 KR 101295177B1 KR 1020130024093 A KR1020130024093 A KR 1020130024093A KR 20130024093 A KR20130024093 A KR 20130024093A KR 101295177 B1 KR101295177 B1 KR 101295177B1
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이연희
황성일
김홍근
민종옥
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(주)에이알텍
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Abstract

본 발명은 양방향 광 서브어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세히는 각종의 렌즈 등의 부품들이 내부에 설치되고 포토다이오드와 레이저다이오드가 연결되는 구조를 갖는 하우징에 광섬유와 연결시키기 위한 스템 접합 조립시 스템이 회전되지 않도록 하는 구조와 접합을 위한 돌출부가 하우징에 형성되도록 구성함으로써 스템이 정확한 위치에 조립이 이루어질 수 있는 광송수신 모듈인 양방향 광 서브어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은, 광신호를 전달받아 전기신호로 변환시키는 포토 다이오드와, 전기신호를 전달받아 광신호로 변환 증폭시키는 레이저 다이오드와, 상기 포토 다이오드 및 상기 레이저 다이오드가 패키지로 조립되는 구멍들이 형성된 하우징과 상기 하우징에 형성된 구멍 중 상기 포토 다이오드와 레이저 다이오드가 조립되지 않은 구멍에 광섬유를 연결하기 위하여 조립된 물리적인 프레임 구조를 제공하는 스템을 포함하고, 상기 스템은 환형으로 이루지고 외면 중 일부분에 평면부가 형성되며, 상기 하우징의 구멍에 상기 스템의 평면부에 대응하는 평면부가 형성되어 조립시 상기 스템이 상기 하우징에 대하여 회전되지 않도록 구성된다.

Description

양방향 광 서브어셈블리 {Bi-directional optical subassembly}
본 발명은 양방향 광 서브어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세히는 각종의 렌즈 등의 부품들이 내부에 설치되고 포토다이오드와 레이저다이오드가 연결되는 구조를 갖는 하우징에 광섬유와 연결시키기 위한 스템 접합 조립시 스템이 회전되지 않도록 하는 구조와 접합을 위한 돌출부가 하우징에 형성되도록 구성함으로써 스템이 정확한 위치에 조립이 이루어질 수 있는 광송수신 모듈인 양방향 광 서브어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 고속, 대용량 통신이라는 시장 요구에 부응하기 위해 가입자계 통신망의 광섬유화가 급가속화되고, 그 통신 방식으로서, 하나의 싱글 모드 광섬유에 1310nm대와 1490nm대의 2파장으로 송신 및 수신을 하는 파장 분할 다중방식(WDM: Wavelength Division Multiplexing)이 각광을 받고 있다. 특히, 중계국 대 가정이 1 대 n인 수동 광 네트워크(PON: Passive Optical Network) 시스템이 주목되며, 중계국 측을 위한 1490nm 송신/1310nm 수신(OLT: Optical Line Terminal)용 일심 양방향 광 모듈과, 가정 측을 위한 1310nm 송신/1490nm 수신(광 가입자선종단 장치(ONU: Optical Network Unit))용 일심 양방향 광 모듈의 개발이 활발하고, 방대한 수량이 예상되는ONU용 모듈의 소형화, 저비용화가 추구되고 있다. 일심 양방향 광 모듈의 주요부를 구성하는 양방향 광 서브 어셈블리(bi- directional optical subassembly)(이하, BOSA)는 통상 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)용과 포토 다이오드(Photodiode, PD)용의 2개의 패키지(즉, TO-CAN이라고 불리는 캔 캡으로 각각 패키징된 것)와, 화이버 피그테일과, 파장 분할 다중(WDM) 필터와, 그들을 보유지지하기 위한 하우징으로 구성된다. LD용 캔 캡과 PD용 캔 캡은 직각으로 배치되고, LD용 및 PD용 접속 핀도 직각을 이룬다. 그 핀 사이의 거리 치수는 송신측과 수신측 사이의 전기 크로스토크를 저감하기 위해 상대적으로 길게 해야 한다. 이와 같은 2개의 TO-CAN으로 구성되는 타입의 BOSA의 경우, 설계 자유도가 저해되고, 구조가 복잡해지기 쉬우며, 다수의 제조 공정이 필요하기 때문에 제조비용의 절감이 어렵다.
종래기술의 일례가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참고하면, 양방향 광 서브어셈블리는 중앙에 사각틀 모양의 하우징(10) 일측에 광섬유(22)가 연결되고, 그 반대쪽에는 레이저 다이오드(40)가 연결된다. 또한 그 사이에 직각방향으로 포토 다이오드(30)가 연결되도록 구성된다. 물론 하우징(10) 내부에는 광통신을 위한, 즉 광신호를 전기신호로 또는 그 반대로 바꾸기 위한, 렌즈 등의 상술한 부품들이 설치되도록 구성되어 있다. 따라서 하우징(10)은 세 곳에 구멍(10a,10b,10c)이 형성되도록 구성되어 있고, 그 중에 광섬유(22)가 연결되는 곳에는 캡(21)과 광섬유(20) 등의 부품을 정렬하기 위한 하우징 부품인 스템(20)이 전기저항 용접 또는 에폭시 접착 공정에 의해 접합된다. 특히 하우징(10)과 스템(20)은 스테인리스 스틸 재질로 통상 제조되는 바, 선반 가공으로 제조한다. 따라서 하우징(10)에 형성되는 구멍(10a,10b,10c)은 원형으로 형성해야 하고, 단턱(11a)을 형성하면서 전기저항용접을 위한 돌기 등은 형성하기 어렵다.
따라서, 종래기술에 의한 양방향 광 서브어셈블리는 CNC선반가공을 통해 부품을 생산해야 하기 때문에 부품단가가 비싸다.
또, 선반가공의 형상 구현의 한계로 인한 설계에 한계성이 존재하여 양산 작업 공정에서 품질 편차가 심하게 나타나게 된다. 즉 도 2를 참고하면, 스템은 원형으로 제작하면서 일부분을 다시 깎아 수직 평면을 갖도록 할 수는 있으나 하우징(10)에 형성되는 구멍(10a)이나 홈은 선반가공의 한계에 의해 원형으로 밖에 생산이 될 수 없기 때문에 조립시 미세한 회전(약 1도 내외)각도의 오차에 의해 광 모듈의 특성상 성능이 70-80%까지 벌어질 수 있는 문제점이 있다.
선행기술문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0012634호가 공지되어 있다. 선행기술은 파장분할소자(WDM-Coupler, Wavelength Division Multiplexing Coupler)와 양방향 광송수신모듈(BOSA)을 결합한 파장분할소자와 양방향 광송수신 소자가 집적화된 광송수신 모듈에 관한 것으로, 특히 dual core fiber와 GRIN rod lens 앞단에 WDM filter를 설치한 구조물을 기존의 BOSA 광 모듈에 내장하여 구조를 단순화 하고 외부크기도 기존에 사용되는 SFP(Small Form Factor Pluggable) 기구물에 장착할 수 있으며 광수신부와 광송신부의 광고립도(Optical isolation)와 레이저 다이오드 출력 및 WDM coupler 특성의 저하 없이 저가격화를 이루는 것을 특징으로 하는 파장분할소자와 양방향 광송수신 소자가 집적화된 광송수신 모듈에 관한 것이다.
그러나 이러한 선생기술문헌도 도 1 내지 도 3에 도시된 종래기술에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 문제점을 그대로 답습하고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광 모듈 하우징을 분말야금공법이나 금속사출공법을 적용하여 전기용접을 위한 돌출부가 형성되도록 구성하고 하우징에 결합되는 광섬유를 연결 조립하기 위한 스템을 끼워 전기용접함으로써 정확한 접합을 통하여 조립 정밀도를 향상시킴으로서 성능을 보장할 수 있는 양방향 광 서브어셈블리를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 광신호를 전달받아 전기신호로 변환시키는 포토 다이오드와, 전기신호를 전달받아 광신호로 변환 증폭시키는 레이저 다이오드와, 상기 포토 다이오드 및 상기 레이저 다이오드가 패키지로 조립되는 구멍들이 형성된 하우징과 상기 하우징에 형성된 구멍 중 상기 포토 다이오드와 레이저 다이오드가 조립되지 않은 구멍에 광섬유를 연결하기 위하여 조립된 물리적인 프레임 구조를 제공하는 스템을 포함하고, 상기 스템은 환형으로 이루지고 외면 중 일부분에 평면부가 형성되며, 상기 하우징의 구멍에 상기 스템의 평면부에 대응하는 평면부가 형성되어 조립시 상기 스템이 상기 하우징에 대하여 회전되지 않도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 하우징에는 상기 스템의 하단부가 걸리는 단턱이 형성되며 그 단턱에 일정각도마다 돌출부가 형성된다.
바람직하게는, 상기 단턱의 돌출부는 전기용접시 상기 스템과 상기 하우징에 녹아 접착된다.
바람직하게는, 상기 스템은 상기 하우징에 에폭시 수지에 의해 접착 조립된다.
바람직하게는, 상기 하우징은 분말야금공법에 의해 제조될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 금속사출공법에 의해 제조될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스템의 평면부에는 조립돌기가 형성되고, 상기 하우징의 평면부에는 조립돌기가 삽입되는 조립 홈이 형성된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 하우징을 분말야금공법이나 금속사출공법을 사용하여 제작하게 되기 때문에 구멍에 일부분을 원형 아닌 모양으로 설계가 가능하여 스템이 들어가 조립되는 구멍에 스템이 들어가 끼워진 다음 조립 고정시 각이 틀어지는 것이 미연에 방지되어 일정수준 이상의 품질을 계속하여 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
(2) 하우징을 분말야금공법이나 금속사출공법을 사용하여 제작하되 스템의 하단부가 걸리는 단턱에 스템과 전기용접을 위한 미세한 높이의 돌기를 형성함으로써 전기용접을 용이하고 정확하게 진행할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래기술에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 사시도이다.
도 2는 종래기술에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 일부구성요소인 스템과 하우징의 분해사시도이다.
도 3은 종래기술에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 일부구성요소인 스템과 하우징이 조립된 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 일부구성요소인 스템과 하우징의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 일부구성요소인 스템과 하우징이 조립된 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 양방향 광 서브어셈블리의 다른 실시예에 의한 스템과 하우징의 분해 사도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 양방향 광 서브어셈블리가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 양방향 광 서브어셈블리는 종래기술과 같은 구조를 갖는다. 즉, 수직한 방향을 따라 일직선으로 하우징(110)에 광섬유(122)와 레이저 다이오드(140)가 연결되고, 직각방향으로 포토 다이오드(130)가 연결된다. 포토 다이오드(130)는 광신호를 전달받아 전기신호로 변환시킨다. 레이저 다이오드(140)는 전기신호를 전달받아 광신호로 변환 증폭시킨다. 하우징(110)에는 상기 포토 다이오드(130) 및 상기 레이저 다이오드(140)가 패키지로 조립되는 구멍들(110a,110b,110c)이 형성된다. 스템(120)은 상기 하우징(110)에 형성된 구멍(110a,110b,110c) 중 상기 포토 다이오드(130)와 레이저 다이오드(140)가 조립되지 않은 구멍(110a)에 광섬유(122)를 연결하기 위하여 조립된 물리적인 프레임 구조를 제공한다. 특히 상기 스템(120)은 원통 환형으로 이루어지고 외면 중 일부분에 평면부(120b)가 형성되며, 상기 하우징(110)의 구멍(110a)에 상기 스템(120)의 평면부(120b)에 대응하는 평면부(111b)가 형성되어 조립시 상기 스템(120)이 상기 하우징(110)에 대하여 회전되지 않도록 구성된다.
도 4와 도 5를 참고하면, 상기 하우징(110)에는 상기 스템(120)의 하단부(120a)가 걸리는 단턱(111a)이 형성되며 그 단턱(111a)에 일정각도마다 돌출부(111d)가 형성된다. 상기 단턱(111a)의 돌출부(111d)는 전기용접시 상기 스템(120)과 상기 하우징(110)에 녹아 접착된다. 상기 스템(120)은 상기 하우징(110)에 에폭시 수지에 의해 접착 조립될 수도 있음은 물론이다. 물론 이때에는 하우징(110)의 단턱(111a)에는 전기용접을 위한 돌출부를 형성할 필요는 없다.
하우징(110)은 분말야금공법이나 금속사출공법에 의해 제조될 수 있다. 그에 따라 상술한 구조의 평면부(111b)와 돌출부(111d)가 형성된 하우징(110)을 제조할 수 있는 것이다.
광섬유(122)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부로부터 하우징(110) 내부까지 연결되어 광신호가 양방향으로 전달되도록 지나가는 길을 제공한다. 광섬유(122)는 캡(121)에 의해 보호받도록 되어 있다.
스템(120)은, 도 5를 참고하면, 하우징(110)에 형성된 구멍 중에 하나의 구멍(110a)에 조립 접착되어 완전히 고정된다. 스템(120)은 가운데 광섬유(122)가 지나갈 수 있도록 관통된 모양으로 형성되어 있고, 외면은 원통형으로 이루어져 있으나 일부분이 깎여 평면부(120b)가 180도 각도로 형성되어 있다. 이 평면부(120b)는 하우징(110)의 평면부(111b)와 대응하여 조립된다. 스템(120)은 원통형으로 연장되고 중앙에는 발이 내려와 있는 구조이다. 스템(120)이 설치되어 그에 따라 스템(120)을 기준으로 다른 부품들이 하우징(110) 내부에 고정되기 때문에 스템(120)의 고정된 위치는 매우 중요하다. 특히 종래기술의 문제점으로 설명한 바와 같이 스템(120)이 회전되어 접합 고정되면 다른 부품들도 모두 그 각도만큼 틀어져 조립되기 때문에 성능 저하의 원인이 된다. 스템(120)의 원통 하단부는 하우징(110)의 구멍(110a)에 형성된 단턱(111a)에 걸리도록 되어 있다. 따라서 스템(120)은 단턱(111a)에 걸려 더 이상 삽입될 수 없다. 최대한 스템(120)이 삽입된 상태, 즉 스템(120) 원통 하단부(120a)가 하우징 구멍 단턱(111a)에 접촉한 상태에서 스템(120) 삽입이 멈추게 된다. 물론 단턱(111a)에는 약 1mm 정도보다 작은 돌출부(111d)가 일정각도마다 돌출되어 있기 때문에 그 부분에 하단부(120a)가 접촉하게 된다. 이 돌출부(111d)는 전기용접시 녹아서 스템(120)과 하우징(110)을 접합시키게 된다. 물론 에폭시 수지 등의 접착제를 사용하여 스템(120)과 하우징(110)을 접합 고정시킬 경우에는 하우징(110) 제작 시 돌출부(111d)를 형성할 필요가 없다. 중요한 점은 스템(120) 평면부(120b)와 하우징의 평면부(111b)가 서로 맞대여 대응하여 조립되는 구조이기 때문에 정밀도에 따라 약간씩 편차가 있을 수는 있으나 종래에 스템(120)과 하우징(110) 접착 시 발생하게 되는 스템(120) 회전보다는 훨씬 편차가 적다는 점이다. 그에 따라 어느 정도 이상의 품질 성능을 유지할 수 있게 되는 발판이 된다.
하우징(110)은 사각틀, 즉 정육면체 모양으로 이루어져 있고, 스템(120), 레이저 다이오드(140), 포토 다이오드(130)가 결합되는 구멍(110a,110b,110c) 세 개가 형성되어 있다. 각 구멍(110a,110b,110c)에는 상술한 부품들이 결합 연결되고 내부에는 그 외에 필요한 부품들이 설치되어 자리 잡게 된다. 하우징(110)의 구멍(110a,110b,110c) 중에 상술한 스템(120)과 결합하는 구멍(110a)에는 단턱(111a)과 평면부(111b)가 형성되어 있어서 스템(120)과 정확한 위치에서 접합될 수 있다. 이러한 하우징(110)의 평면부(111b)와 돌출부(111d)는 선반가공으로는 형성할 수 없다. 따라서 근래 들어 많은 발전을 보이고 있는 분말야금공법이나 금속사출공법에 의해 생산할 수 있게 되었다.
이렇게 구성됨으로써 스템(120)을 그냥 하우징(110)의 구멍(110a)에 삽입하여 돌출부(111d)가 스템(120) 원통 하단부(120a)에 접촉한 상태에서 스템(120)과 하우징(110)에 전기를 걸어 전기용접을 진행하게 되면 그 돌출부(111d)가 녹아 붙으면서 스템(120)과 하우징(110)이 접합되어 스템(120)이 결국 하우징(110)에 정확한 위치에서 고정된다. 물론 스템(120)은 평면부들(111b,120b)이 서로 맞대어진 상태에서 작업이 진행되기 때문에 회전될 염려는 전혀 없다. 따라서 스템(120)이 정확한 위치에서 고정되어 일정 성능 이상을 발휘한다.
한편, 본 발명에 의한 다른 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 스템(120)의 평면부(120b)에는 조립돌기(120c)가 형성되고, 상기 하우징(110)의 평면부(111b)에는 조립돌기(120c)가 삽입되는 조립 홈(111c)이 형성된다. 이렇게 구성함으로써 더욱 정밀하게 스템(120)을 하우징(110)에 접합하여 고정할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110 : 하우징
111a : 단턱 111b : 평면부
111d : 돌출부 120 : 스템
121 : 캡 122 : 광섬유
130 : 포토 다이오드 140 : 레이저 다이오드

Claims (7)

  1. 광신호를 전달받아 전기신호로 변환시키는 포토 다이오드;
    전기신호를 전달받아 광신호로 변환 증폭시키는 레이저 다이오드;
    상기 포토 다이오드 및 상기 레이저 다이오드가 패키지로 조립되는 구멍들이 형성된 하우징;
    상기 하우징에 형성된 구멍 중 상기 포토 다이오드와 레이저 다이오드가 조립되지 않은 구멍에 광섬유를 연결하기 위하여 조립된 물리적인 프레임 구조를 제공하는 스템;
    을 포함하고,
    상기 스템은 환형으로 이루지고 외면 중 일부분에 평면부가 형성되며, 상기 하우징의 구멍에 상기 스템의 평면부에 대응하는 평면부가 형성되어 조립시 상기 스템이 상기 하우징에 대하여 회전되지 않도록 구성되며,
    상기 하우징에는 상기 스템의 하단부가 걸리는 단턱이 형성되며 그 단턱에 일정각도마다 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 광 서브어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단턱의 돌출부는 전기용접시 상기 스템과 상기 하우징에 녹아 접착되는 것을 특징으로 하는 양방향 광 서브어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스템은 상기 하우징에 에폭시 수지에 의해 접착 조립된 것을 특징으로 하는 양방향 광 서브어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 분말야금공법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 양방향 광 서브어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 금속사출공법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 양방향 광 서브어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스템의 평면부에는 조립돌기가 형성되고, 상기 하우징의 평면부에는 조립돌기가 삽입되는 조립 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 광 서브어셈블리.
KR1020130024093A 2013-03-06 2013-03-06 양방향 광 서브어셈블리 KR101295177B1 (ko)

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