KR102566981B1 - 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치 - Google Patents

티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치 Download PDF

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Abstract

티오-캔 타입의 DFB-LD의 주위를 냉각하거나 가열하여 티오-캔 타입의 DFB-LD의 주위온도를 일정하게 조정하는 온도유지장치가 개시된다. 이를 위하여 티오-캔 타입의 DFB-LD의 말단이 내삽되게 조립되는 브라켓과, 상기 브라켓의 하면에 밀착되도록 설치되어 티오-캔 타입의 DFB-LD로부터 발생된 열을 전달받는 열전달판과, 상기 열전달판의 온도를 측정하여 온도정보를 생성하는 온도센서와, 상기 열전달판의 하면에 밀착되어 열전달판의 온도를 조정하는 열전소자와, 상기 열전소자의 하면에 밀착되어 열전소자를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 하부 케이스, 및 버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 제어회로기판에 설치될 수 있도록 복수개의 호환 핀이 구비되고, 상기 온도센서로부터 수집된 온도정보를 상기 호환 핀을 통해 상기 제어회로기판으로 전송하며, 상기 제어회로기판으로부터 제공된 제어신호에 따라 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 상기 열전소자의 동작을 제어하는 기판부를 포함하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 티오-캔 타입의 DFB-LD를 이용하여 버터플라이 타입의 광소자 패키지와 대응한 성능을 제공하면서 버터플라이 타입의 광소자 패키지보다 낮은 가격의 광소자 패키지를 제작할 수 있다.

Description

티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치{TEMPERATURE MAINTAINING DEVICE OF TO-CAN TYPE TO-CAN DISTRIBUTED FEED BACK TYPE LASER DIODE}
본 발명은 티오-캔(TO-CAN) 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드에 사용되어 분포귀환형 레이저 다이오드의 주위온도를 일정하게 조정하는 온도유지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 주위를 냉각하거나 가열하여 분포귀환형 레이저 다이오드의 주위온도를 일정하게 조정하는 온도유지장치에 관한 것이다.
근래에 들어 대용량의 정보를 고속으로 송수신하기 위하여 빛을 정보 전송의 매개로 이용하는 광통신이 일반화 되어 있다. 이러한 광통신은 광섬유를 전송 매질로 할 때, 수십 Gbps의 초고속의 정보를 수십 Tera bps의 대용량으로 중첩하여 수백 Km의 장거리 전송이 가능하므로 초고속, 대용량, 장거리 정보 전송에 필수적으로 사용되고 있다.
또한, 광통신에 적용되는 광원으로는 1260nm ~ 1620nm의 파장 대역 중 지정된 단일 광파장으로 발진하는 DFB-LD(Distributed Feed Back Laser Diode) 또는 EML(Electro-absorption Modulated Laser)이 사용되고 있다.
상기 광원의 변조 속도는 10Gbps 또는 25Gbps 등이며, 점점 더 고속화되는 추세이다. 따라서, DFB-LD 또는 EML과 같은 광원(발광소자)을 실장하는 광통신용 패키지는 광원을 외부 구동 회로와 연결하는 전기적 인터페이스 및 광원의 출력광을 외부 광섬유로 전달하는 광학적 인터페이스와 같은 기본 기능 외에도, 광원의 광파장을 안정화시키기 위한 온도 조정 기능 및 10Gbps 또는 25Gbps의 고속 변조 신호를 손실이나 왜곡 없이 발광 소자로 전달하는 기능 등을 추가적으로 구비해야 한다.
즉, 온도 조정용 열전소자(thermo-electric cooler: TEC)를 내장하고, 외부 구동 회로와 광원(발광 소자) 사이를 임피던스 매칭 시키는 전기적 인터페이스를 가지면서, 이와 동시에, 광학적 인터페이스로서 렌즈 부착과 기밀성 확보가 용이한 저가격의 양산성이 높은 새로운 광통신용 패키지가 요구된다.
통상 열전소자를 내장한 광소자 패키지는 크게 버터플라이형 패키지(또는 미니 플랫, 미니 딜형의 패키지)와 티오(Transistor Outline, TO)형 패키지가 주로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 제1 실시예에 따른 광소자 패키지를 나타내는 사시도로서, 버터플라이 타입의 광소자 패키지이다.
이러한 버터플라이 타입의 광소자 패키지는 금속 케이스 안에 LD(Laser Diode) 반도체 소자와, 모니터링 다이오드, 열전소자, 온도센서 등이 설치된 상태로 제작되고, 기밀을 유지하기 위해 베이스부(11) 내부에 광 반도체 소자를 정렬하고, 베이스부(11) 일측에 형성된 파이프(12)에 광섬유를 인입시킨 후 밀폐봉합을 수행하며, 소자 구동용 전극(Lead frame)의 개수가 많아 어레이형 광 반도체 소자나 다수의 소자를 필요로 하는 모듈에 많이 사용된다.
또한, 버터플라이 타입의 광소자 패키지는 표준화된 패키지로 일반화 되어 있고, 온도안정도가 좋으며, 안정적인 품질을 제공한다는 점에서 장점이 있지만, 제작공정이 복잡하고 양산성이 떨어지며 판매가격이 높다는 단점이 있다. 더욱이, 버터플라이 타입의 광소자 패키지는 유통되는 수량이 적어서 구입하기가 쉽지 않으며, 같은 파장대의 제품을 공급하는 제조사가 많지 않다는 단점도 있다.
도 2는 종래의 제2 실시예에 따른 광소자 패키지를 나타내는 사시도로서, 티오-캔(CAN) 타입의 광소자 패키지이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 티오-캔 타입의 광소자 패키지(100)는 일면에 히트 싱크 블록(heat sink block, 111)이 돌출된 스템(101)과, 다수의 리드(102)들은 구비한다.
또한, 상기 리드(102)들은 레이저 다이오드(laser diode : LD, 103)의 캐소드(cathode)에 연결되는 직류(direct current : DC) 바이어스 리드(bias lead) 및 고주파(radio frequency : RF) 리드, 모니터용 포토 다이오드(monitoring photo diode; m-PD, 104)의 애노드에 연결되는 애노드(anode) 리드, 레이저 다이오드(103)의 애노드와 상기 포토 다이오드(104)의 캐소드에 연결되는 공통(common) 리드로 구성된다.
상기 스템(101) 상에는 레이저 다이오드(103)와 상기 레이저 다이오드(103)의 출사 광을 검출하기 위한 포토 다이오드(104)가 각각 설치되며, 특히, 레이저 다이오드(103)는 히트 싱크 블록(111) 상에 장착된다.
상기 레이저 다이오드(103) 및 포토 다이오드(104)는 와이어 본딩(wire bonding) 등의 방법으로 각각의 리드(102)들과 연결된다.
그리고 각각의 리드(102)들은 스템(101)의 양면을 관통하는 관통홀(113)에 동축 정렬된 후 유리 재질의 밀봉제(105)로 상기 관통홀(113)을 충진시키고, 밀봉제(105)를 녹여 리드(102)들을 스템(101)에 고정시킴과 동시에 관통홀(113)을 밀봉시키게 된다.
그러나, 전술한 광소자 패키지는 외부로부터 입력되는 고주파 신호들이 각각의 리드들을 지나는 동안, 리드 자체의 인덕턴스(inductance), 리드와 스템 사이의 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance), 특성 임피던스 부정합 등의 원인에 의해 2.5 Gbps 이상의 고속 전송에는 부적합한 실정이다.
더욱이, 각각의 리드들을 스템의 관통홀에 정렬시키고, 다수의 관통홀을 각각 밀봉시켜야 하기 때문에 제작에 소요되는 시간과 비용이 상승하는 문제점이 있다.
도 3은 종래의 제3 실시예에 따른 광소자 패키지를 나타내는 사시도로서, 세라믹 피드스루(ceramic feedthrough)를 이용한 티오-캔 타입의 광소자 패키지이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 피드스루를 이용한 티오-캔 구조의 광소자 패키지(200)는 일면에 히트 싱크 블록(211)이 돌출된 스템(201)과, 상기 스템(201)에 삽입되는 세라믹 적층형 피드스루(203)를 구비한다.
상기 피드스루(203)는 히트 싱크 블록(211) 상에 위치되며, 일면에는 동일면 도파로(coplanar waveguide : CPW, 202)가 형성된다. 전술한 광소자 패키지는 리드(204)들을 통해 외부로부터 고주파 신호를 인가받게 된다.
또한, 피드스루(203)는 세라믹 적층형 구조를 가지는데, LTCC(Low Temperatuer Co-fired Ceramic) 공정을 사용하므로 800~1000℃의 공정온도로 인해 제작비용이 상승하는 문제점이 있다.
아울러, 피드스루(203)와 스템(201) 간의 기밀성(hermeticity)을 확보하기 어려울 뿐만 아니라, 리드(204)와 피드스루(203)의 접착력이 약하기 때문에 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
게다가, 전술한 티오형 패키지(100,200)는 모두 내부에서 발생된 열을 방출하기 위한 구성이 없으므로, 온도변화에 민감하여 주변 온도에 따라 출력파장이 내려가거나 올라가는 현상이 발생되는 단점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0526504호(2005.11.08 공고) 대한민국 등록특허 제10-0575969호(2006.05.02 공고) 대한민국 공개특허 제10-1335384호(2013.12.03 공고) 대한민국 등록특허 제10-0171374호(1999.05.01 공고)
따라서, 본 발명의 목적은 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드(DFB-LD)를 사용하더라도 사용 온도 범위를 넓힐 수 있으며, 주위 온도와 상관없이 안정적인 출력을 유지하도록 주위 온도를 미리 설정된 기준운도로 제어할 수 있는 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 말단이 내삽되게 조립되는 브라켓과, 상기 브라켓의 하면에 밀착되도록 설치되어 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드로부터 발생된 열을 전달받는 열전달판과, 상기 열전달판의 온도를 측정하여 온도정보를 생성하는 온도센서와, 상기 열전달판의 하면에 밀착되어 열전달판의 온도를 조정하는 열전소자와, 상기 열전소자의 하면에 밀착되어 열전소자를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 하부 케이스, 및 버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 제어회로기판에 설치될 수 있도록 복수개의 호환 핀이 구비되고, 상기 온도센서로부터 수집된 온도정보를 상기 호환 핀을 통해 상기 제어회로기판으로 전송하며, 상기 제어회로기판으로부터 제공된 제어신호에 따라 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 상기 열전소자의 동작을 제어하는 기판부를 포함하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에서는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 말단이 내삽되게 조립되는 브라켓과, 상기 브라켓의 하면에 밀착되도록 설치되어 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드로부터 발생된 열을 전달받는 열전달판과, 상기 열전달판의 온도를 측정하여 온도정보를 생성하는 온도센서와, 상기 열전달판의 하면에 밀착되어 열전달판의 온도를 조정하는 열전소자와, 상기 열전소자의 하면에 밀착되어 열전소자를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 하부 케이스, 및 버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 제어회로기판에 설치될 수 있도록 복수개의 호환 핀이 구비되고, 상기 온도센서로 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 온도센서로부터 제공된 온도정보에 따라 상기 열전소자의 동작을 제어하는 제어회로가 구비된 기판부를 포함하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드(DFB-LD)를 이용하여 버터플라이 타입의 광소자 패키지와 대응한 성능을 제공하면서 버터플라이 타입의 광소자 패키지보다 낮은 가격의 광소자 패키지를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명은 DFB-LD의 주위 온도가 일정하게 유지되도록 제어하여 DFB-LD의 출력파장의 파장대를 안정적으로 유지시킴으로써 광소자 패키지의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 DFB-LD를 쉽게 탈착시킬 수 있도록 형성되어 DFB-LD를 손쉽게 교체할 수 있다.
도 1은 종래의 제1 실시예에 따른 광소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 제2 실시예에 따른 광소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래의 제3 실시예에 따른 광소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 TO-CAN형 DFB-LD의 온도유지장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 TO-CAN형 DFB-LD의 온도유지장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 TO-CAN형 DFB-LD의 온도유지장치를 나타내는 투과측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 TO-CAN형 DFB-LD의 온도유지장치를 나타내는 투과평면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 티오(Transistor Outline, TO)-캔(CAN) 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드(Distributed Feed Back type-Laser Diode, DFB-LD)의 온도유지장치(이하, 'DFB-LD의 온도유지장치'라고 약칭함)를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 DFB-LD의 온도유지장치를 설명하기 위한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 DFB-LD의 온도유지장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD의 온도유지장치는 TO-CAN형 DFB-LD에 설치되어 TO-CAN형 DFB-LD가 안정적인 성능을 제공하도록 TO-CAN형 DFB-LD의 온도를 미리 지정된 온도로 조절해 주는 장치이다.
이를 위해, 본 발명의 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 TO-CAN형 DFB-LD(100)는 빛을 방출하는 DFB-LD(100)의 말단이 조립되는 브라켓(10)과, 상기 DFB-LD(100)로부터 발생된 열을 전달받는 열전달판(20)과, 상기 열전달판(20)의 온도를 측정하여 온도정보를 생성하는 온도센서(30)와, 상기 열전달판(20)의 온도를 조정하는 열전소자(40)와, 상기 열전소자(40)를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 하부 케이스(50), 및 상기 온도센서(30)로부터 생성된 온도정보를 수집하며 상기 열전소자(40)의 동작을 제어하는 기판부(60)를 포함하며, 선택적으로 하부 케이스(50)의 상부에 설치된 상부 케이스(70)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 TO-CAN형 DFB-LD의 온도유지장치를 나타내는 투과측면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 TO-CAN형 DFB-LD의 온도유지장치를 나타내는 투과평면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 브라켓(10)을 포함한다.
상기 브라켓(10)은 DFB-LD(100)의 말단이 내삽되게 조립되는 것으로, DFB-LD(100)가 안정적으로 조립된 상태를 유지할 수 있도록 DFB-LD(100)의 외경에 대응되는 내경을 갖도록 형성된다.
보다 구체적으로, 상기 브라켓(10)은 중앙에 DFB-LD(100)의 말단이 내삽되는 내삽홀이 형성된 사각 기둥(12)과, 상기 사각 기둥(12)이 열전달판(20)에 안정적으로 밀착된 상태를 유지하도록 브라켓(10)과 열전달판(20)의 조립공간을 제공하는 제1,2 조립바(14,16)를 포함하여 구성된다.
상기 사각 기둥(12)의 내삽홀은 DFB-LD(100)의 말단이 사각 기둥(12)의 후면으로 내삽된 후 전면을 통과하도록 전후 방향으로 형성된다.
상기 제1 조립바(14)는 사각 기둥(12)의 좌측에 구비되고, 볼트 등의 체결수단(90)이 결합될 수 있는 제1 체결홀이 내부에 형성된다. 이러한 제1 체결홀은 체결수단(90)이 제1 조립바(14)의 상면으로 내삽된 후 제1 조립바(14)의 하면을 통과하도록 상하 방향으로 형성된다.
상기 제2 조립바(16)는 사각 기둥(12)의 우측에 구비되고, 볼트 등의 체결수단(90)이 결합될 수 있는 제2 체결홀이 내부에 형성된다. 이러한 제2 체결홀은 체결수단(90)이 제2 조립바(16)의 상면으로 내삽된 후 제2 조립바(16)의 하면을 통과하도록 상하 방향으로 형성된다.
다시 말해, 본 발명의 브라켓(10)은 사각 기둥(12)과 제1,2 조립바(14,16)가 일체형으로 형성될 수 있으며, 사각 기둥(12)을 중심으로 상기 사각 기둥(12)의 좌우 양측에 조립바(14,16)가 배치된다. 그리고 본 발명의 사각 기둥(12)과 제1,2 조립바(14,16)는 DFB-LD(100)로부터 방출된 열을 열전달판(20)으로 신속히 전달하도록 열전도율이 100 kcal/m·h·℃ 이상의 금속소재, 예컨대 알루미늄, 구리, 은, 금이나 이들의 합금으로 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 열전달판(20)을 포함한다.
상기 열전달판(20)은 브라켓(10)의 하면에 밀착되도록 설치되는 것으로, 브라켓(10)에 조립된 DFB-LD(100)가 미리 설정된 온도범위를 유지하도록 DFB-LD(100)로부터 발생된 열을 전달받아 방출한다. 이때, 미리 설정된 온도범위는 DFB-LD(100)의 파장대가 가장 출력이 세고 안정적이 되도록 24℃ 내지 26℃인 것이 바람직하다.
이러한 열전달판(20)은 DFB-LD(100)로부터 방출된 열을 신속히 열전소자(40)로 전달하도록 브라켓(10)의 하면을 커버하는 평판 구조로 형성될 수 있다. 다시 말해, 열전달판(20)은 사각 기둥(12)의 하면 및 제1,2 조립바(14,16)의 하면에 접촉되도록 형성된다.
또한, 열전달판(20)은 체결수단(90)을 통해 제1 조립바(14) 및 제2 조립바(16)와 결합되도록 제1 체결홀 및 제2 체결홀과 마주보는 제1 체결홀 및 제2 체결홀의 하부에 한 쌍의 제3 체결홀이 형성된다. 이러한 제3 체결홀은 체결수단(90)이 열전달판(20)의 상면으로 내삽된 후 열전달판(20)의 하면을 통과하도록 상하 방향으로 형성된다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 온도센서(30)를 포함한다.
상기 온도센서(30)는 열전달판(20)에 연결되어 열전달판(20)의 온도를 측정하는 것으로, 열전달판(20)의 온도에 대한 온도정보를 생성한다. 이러한 온도센서(30)는 생성된 온도정보를 제어회로가 구비된 기판부(60)로 제공한다. 이를 위해, 온도센서(30)는 기판부(60)에 연결된다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 열전소자(40)를 포함한다.
상기 열전소자(40)는 펠티에 효과(peltier effect)를 이용하여 전류의 방향에 따라 발열 또는 냉각을 하는 전기적 소자로서, 열전달판(20)의 하면에 밀착되어 열전달판(20)의 온도를 조정하며, 기판부(60)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 펠티에 효과란 열전소자(40) 내 폐회로의 n극에 직류 전기를 인가하면, 전류의 반대 방향으로 전도 전자가 이동하고, 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 금속 또는 반도체 접점에서 반도체 내부로 이동하여, (-)로 대전된 접점에서 흡열이 일어나고, (+)로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출이 일어나는 현상을 의미한다.
이와 같이, 열전소자(40)는 전기적으로 열을 가하고 낮추며, DFB-LD(100)의 인근에 배치되어 DFB-LD(100)를 일정 온도로 유지시키는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 열전소자(40)는 열전달판(20)이 미리 설정된 온도범위보다 높은 온도인 경우 열전달판(20)의 열을 흡수하여 열전달판(20)을 냉각시키고, 열전달판(20)으로부터 흡수한 열을 하부 케이스(50)를 통해 외부로 방출한다. 이를 위해, 열전소자(40)는 열전달판(20)과 하부 케이스(50)의 사이에 배치된다. 아울러, 열전소자(40)는 열전달판(20)이 미리 설정된 온도범위보다 낮은 온도인 경우 열전달판(20)을 가열한다.
또한, 열전소자(40)에서 DFB-LD(100)의 온도를 일정하게 유지하기 위해서는 열전소자(40)에 전류를 흘려주어 발생하는 열전효과를 이용하게 되는데, 이때 열전소자(40)에서는 대량의 열이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 열은 온도유지장치의 외부로 원활히 방출되어야 열전소자(40)의 상부에 배치된 DFB-LD(100)가 온도를 일정하게 유지하게 된다.
아울러, 열전소자(40)는 하부 케이스(50)의 상면에 유텍틱 본딩 또는 에폭시 본딩을 통해 결합시켜 열적 안정성을 확보할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 하부 케이스(50)를 포함한다.
상기 하부 케이스(50)는 열전소자(40)의 하면에 밀착되어 열전소자(40)를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 것으로, 브라켓(10), 열전달판(20), 온도센서(30), 열전소자(40)의 내장 공간을 제공한다.
예를 들면, 하부 케이스(50)는 도 4 및 도 5와 같이 기판부(60)가 열전소자(40)보다 낮은 곳에 위치하도록 기판부용 제1 안착면(51)이 형성되고, 상기 제1 안착면(51)보다 높은 위치에 열전소자용 제2 안착면(52)이 형성되며, 제2 안착면(52)보다 높은 위치에 상부 케이스용 상단 안착면(63,64)이 형성된다. 이때, 상단 안착면은 제1 안착면(51)에 연결된 단차를 통해 하부 케이스(50)의 선단에 구비된 제1 상단 안착면(53), 및 제2 안착면(52)에 연결된 단차를 통해 하부 케이스(50)의 후단에 구비된 제2 상단 안착면(54)이 포함될 수 있다.
상기 제1 안착면(51)은 기판부(60)의 설치공간을 독립적으로 마련하며, 기판부(60)가 레이저 다이오드가 내장된 설비의 제어회로기판에 원활히 연결될 수 있도록 하부 케이스(50)의 최하부에 형성된다. 이때, 레이저 다이오드가 내장된 설비로는 광통신장비, 광섬유 관성센서(FOG), 분포형 온도센서(DTS), 지진감지센서, 진동감지센서 등이 있다.
상기 제2 안착면(52)은 기판부(60)와 브라켓(10) 및 열전달판(20)이 서로 간섭하지 않도록 브라켓(10) 및 열전달판(02)의 설치공간을 독립적으로 마련하며, 하부 케이스(50)와의 충분한 접촉면을 열전달판(02)에 제공한다.
필요에 따라, 제1 상단 안착면(53) 및 제2 상단 안착면(54)에는 볼트 등의 조립수단이 상부 케이스(70)를 통해 내삽되는 복수개 제1 조립홀(55)이 구비될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 상부 케이스(70)를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 케이스(70)는 볼트 등의 조립수단을 통해 하부 케이스(50)의 상면에 밀착된 상태로 하부 케이스(50)와 결합되는 것으로, 브라켓(10), 열전달판(20), 온도센서(30), 열전소자(40)가 수용될 공간을 형성하고 외부의 충격으로부터 보호하며, 하부 케이스(50)와 함께 단일의 상품으로 유통될 수 있도록 상품의 외형을 제공한다.
필요에 따라, 상부 케이스(70)는 상기 제1 안착면(51)과 마주보는 위치에 기판부(60)가 설치될 수 있는 공간이 마련되도록 제1 바닥면(미도시)이 형성되고, 상기 제2 안착면(52)과 마주보는 위치에 브라켓(10)과 접촉되지 않도록 제2 바닥면(71)이 형성되며, 상기 제1 바닥면 및 제2 바닥면(71)보다 낮은 위치에서 하부 케이스(50)의 상단 안착면과 접촉되는 하단 바닥면이 형성된다.
상기 제1 바닥면의 좌우 양측에는 그 수직 방향으로 돌출된 보호판(72)이 구비될 수 있다. 이러한 보호판(72)은 말단이 기판부(60)와 접촉되지 않게 기판부(60)로부터 이격되도록 형성되며, 기판부(60)와 이에 연결된 케이블을 보호하는 기능을 제공한다.
다시 말해, 보호판(72)은 기판부(60)에 구비된 호환 핀(62)의 설치공간이 형성되도록 제1 안착면(51)의 상면으로부터 소정거리로 이격되게 형성된다.
상기 하단 바닥면은 제1 바닥면에 연결된 단차를 통해 상부 케이스(70)의 선단에 구비된 제1 하단 바닥면(73), 및 제2 바닥면(71)에 연결된 단차를 통해 상부 케이스(70)의 후단에 구비된 제2 하단 바닥면(74)을 포함할 수 있다.
필요에 따라, 제1 하단 바닥면(73) 및 제2 하단 바닥면(74)에는 제1 조립홀(55)과 마주보며, 볼트 등의 조립수단이 내삽되는 복수개의 제2 조립홀(75)이 구비될 수 있다.
전술한 하부 케이스(50)나 상부 케이스(70) 또는 이들 모두는 열전소자(40)로부터 전달된 열을 신속히 대기 중으로 방출하도록 열전도율이 100 kcal/m·h·℃ 이상의 금속소재, 예컨대 알루미늄, 구리, 은, 금이나 이들의 합금으로 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 DFB-LD(100)의 온도유지장치는 기판부(60)를 포함한다.
상기 기판부(60)는 온도센서(30)로 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 온도센서(30)로부터 수집된 온도정보에 따라 열전소자(40)의 동작을 제어하는 것으로, 온도센서(30) 및 열전소자(40)에 연결된다.
또한, 기판부(60)는 버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 제어회로기판에 설치될 수 있도록 복수개의 호환 핀이 구비된다. 이러한 호환 핀은 제어회로기판에 접촉되어 기판부(60)와 제어회로기판 사이에서 데이터를 송수신하는 통로를 제공한다.
일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 기판부(60)는 직접 제어회로를 구비하는 대신 제어회로기판을 사용하여 온도센서(30)로부터 수집된 온도정보를 분석하며, 제어회로기판의 제어에 따라 열전소자(40)의 동작을 제어한다. 이를 위해, 기판부(60)는 온도센서로부터 수집된 온도정보를 호환 핀을 통해 제어회로기판으로 전송하며, 상기 제어회로기판으로부터 제공된 제어신호에 따라 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 열전소자(40)의 동작을 제어한다.
필요에 따라, 기판부(60)는 열전달판(20)이 미리 설정된 온도범위보다 낮은 온도환경에 노출되면 모스 펫(MOS FET) 등의 트랜지스터가 구비된 제어회로기판의 제어에 따라 열전소자(40)로 전류를 공급하여 열전달판(20)을 가열한다.
다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 기판부(60)는 직접 제어회로를 구비하고, 제어회로를 통해 온도센서(30)로부터 수집된 온도정보를 분석하여 열전소자(40)의 동작을 제어한다. 이를 위해, 기판부(60)는 온도센서로 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 온도센서(30)로부터 제공된 온도정보에 따라 열전소자(40)의 동작을 제어한다. 이때, 제어회로는 온도센서(30)로부터 제공된 온도정보와 미리 설정된 온도범위를 비교 분석하여 열전소자(40)의 동작을 제어한다.
예를 들면, 기판부(60)의 제어회로는 온도정보로부터 수집된 열전달판(20)의 온도가 미리 설정된 온도범위보다 높은 온도로 분석되면, 열전달판(20)이 냉각될 수 있도록 열전소자(40)를 제어하여 열전달판(20)의 열을 흡열시킨다. 또한, 제어회로는 온도정보로부터 수집된 열전달판(20)의 온도가 미리 설정된 온도범위 내에 위치하면 열전소자(40)가 동작하지 않도록 제어한다. 아울러, 제어회로는 온도정보로부터 수집된 열전달판(20)의 온도가 미리 설정된 온도범위보다 낮은 온도로 분석되면, 열전달판(20)이 가열될 수 있도록 열전소자(40)를 제어하여 열전달판(20)에 열원을 공급한다.
이러한 기판부(60)는 볼트 등의 체결수단(90)을 통해 하부 케이스(50)의 상부에 고정되도록 설치될 수 있다.
필요에 따라, 상기 기판부(60)에는 복수개의 호환 핀이 포함된 핀부(80)가 일정 간격으로 용접 등을 통해 설치될 수 있다. 이러한 핀부(80)는 버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 인쇄회로기판에 버터플라이 타입의 광소자 패키지 대신 DFB-LD(100)가 사용될 수 있도록 본 발명의 온도유지장치에 호환성을 부여하는 기능을 제공한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 브라켓 12 : 사각 기둥
14 : 제1 조립바 16 : 제2 조립바
20 : 열전달판 30 : 온도센서
40 : 열전소자 50 : 하부 케이스
51 : 제1 안착면 52 : 제2 안착면
53 : 제1 상단 안착면 54 : 제2 상단 안착면
55 : 제1 조립홀 60 : 기판부
62 : 호환 핀 70 : 상부 케이스
71 : 제2 바닥면 72 : 보호판
73 : 제1 하단 바닥면 74 : 제2 하단 바닥면
75 : 제2 조립홀 90 : 체결수단
100 : DFB-LD

Claims (8)

  1. 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 말단이 내삽되게 조립되는 브라켓;
    상기 브라켓의 하면에 밀착되도록 설치되어 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드로부터 발생된 열을 전달받는 열전달판;
    상기 열전달판의 온도를 측정하여 온도정보를 생성하는 온도센서;
    상기 열전달판의 하면에 밀착되어 열전달판의 온도를 조정하는 열전소자;
    상기 열전소자의 하면에 밀착되어 열전소자를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 하부 케이스; 및
    버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 제어회로기판에 설치될 수 있도록 복수개의 호환 핀이 구비되고, 상기 온도센서로부터 수집된 온도정보를 상기 호환 핀을 통해 상기 제어회로기판으로 전송하며, 상기 제어회로기판으로부터 제공된 제어신호에 따라 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 상기 열전소자의 동작을 제어하는 기판부를 포함하며,
    상기 브라켓은 중앙에 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 말단이 내삽되는 내삽홀이 형성된 사각 기둥과, 상기 사각 기둥이 상기 열전달판에 안정적으로 밀착된 상태를 유지하도록 사각 기둥의 좌측에 구비되고, 체결수단이 결합될 수 있는 제1 체결홀이 내부에 형성된 제1 조립바, 및 상기 사각 기둥이 상기 열전달판에 안정적으로 밀착된 상태를 유지하도록 사각 기둥의 우측에 구비되고, 체결수단이 결합될 수 있는 제2 체결홀이 내부에 형성된 제2 조립바를 포함하는 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 케이스는 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 미리 설정된 온도범위는
    24℃ 내지 26℃인 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 브라켓, 열전달판, 온도센서, 열전소자가 수용될 공간이 형성되고, 조립수단을 통해 상기 하부 케이스의 상면에 밀착된 상태로 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 하부 케이스는
    상기 기판부가 열전소자보다 낮은 곳에 위치하도록 기판부용 제1 안착면이 형성되고, 상기 제1 안착면보다 높은 위치에 열전소자용 제2 안착면이 형성되며, 상기 제2 안착면보다 높은 위치에 상부 케이스용 상단 안착면이 형성된 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 상부 케이스는
    상기 제1 안착면과 마주보는 위치에 기판부가 설치될 수 있는 공간이 마련되도록 제1 바닥면이 형성되고, 상기 제2 안착면과 마주보는 위치에 브라켓과 접촉되지 않도록 제2 바닥면이 형성되며, 상기 제1 바닥면 및 제2 바닥면보다 낮은 위치에서 상기 상단 안착면과 접촉되는 하단 바닥면이 형성되는 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
  8. 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 말단이 내삽되게 조립되는 브라켓;
    상기 브라켓의 하면에 밀착되도록 설치되어 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드로부터 발생된 열을 전달받는 열전달판;
    상기 열전달판의 온도를 측정하여 온도정보를 생성하는 온도센서;
    상기 열전달판의 하면에 밀착되어 열전달판의 온도를 조정하는 열전소자;
    상기 열전소자의 하면에 밀착되어 열전소자를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 하부 케이스; 및
    버터플라이 타입의 광소자 패키지를 사용하는 제어회로기판에 설치될 수 있도록 복수개의 호환 핀이 구비되고, 상기 온도센서로 미리 설정된 온도범위가 검출되도록 온도센서로부터 제공된 온도정보에 따라 상기 열전소자의 동작을 제어하는 제어회로가 구비된 기판부를 포함하며,
    상기 브라켓은 중앙에 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 말단이 내삽되는 내삽홀이 형성된 사각 기둥과, 상기 사각 기둥이 상기 열전달판에 안정적으로 밀착된 상태를 유지하도록 사각 기둥의 좌측에 구비되고, 체결수단이 결합될 수 있는 제1 체결홀이 내부에 형성된 제1 조립바, 및 상기 사각 기둥이 상기 열전달판에 안정적으로 밀착된 상태를 유지하도록 사각 기둥의 우측에 구비되고, 체결수단이 결합될 수 있는 제2 체결홀이 내부에 형성된 제2 조립바를 포함하는 것을 특징으로 하는 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치.
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