KR20010041501A

KR20010041501A - 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트

Info

Publication number: KR20010041501A
Application number: KR1020007009669A
Authority: KR
Inventors: 로버트슨매츠
Original assignee: 클라스 노린, 쿨트 헬스트룀; 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2001-05-25
Also published as: AU2865199A; DE69918959D1; SE524892C2; SE9800755D0; SE9800755L; JP2002506317A; WO1999045663A1; TW411669B; US6259832B1; CN1292182A; EP1060581B1; CA2321682A1; EP1060581A1

Abstract

전기-광학 모듈(1)을 제작할 때, 적어도 하나의 광 송신 모듈과 적어도 하나의 광 수신 모듈이 동일한 기판에 제작된다. 광 도파관(9)은 한 모듈의 발광 부품(7)과 인접한 모듈의 광-검파 부품(15) 사이의 기판에 배열된다. 발광 부품 및 광-검파 부품이 전류가 흘러, 상기 부품 사이에서의 광 전송이 테스트된다. 다음으로, 기판은 경계선(3)을 따라 개별적인 모듈로 분할된다. 그러면, 모듈간의 광 접속이 단절되어, 도파관은 커넥터를 이용하여 광섬유에 접속될 수 있다. 전자 구동 회로(11, 17)는 모듈상에 장착될 수 있다. 또한, 모듈은 상기 구동 회로와 부품 간에 통합된 전기 접속을 이룰 수 있다. 실제로 모든 송신기 및 수신기 모듈이 동일한 테스트 장치에서 동시에 테스트받을 수 있으므로, 광 테스트는 최소의 수동 조작을 수반하여 상기와 같은 방법으로 간단하게 또한 자동으로 실행된다.

Description

광 송신기 및 수신기 모듈 테스트{TESTING OF OPTICAL TRANSMITTER AND RECEIVER MODULES}

오늘날, 상이한 도파관에서 전파되는 빛을 이용한 전기통신 시스템이 더욱더 확산되고 있다. 광 네트워크를 개인 주택 또는 지역 사업 단지(local business estate)로까지 확장시키는, 즉 "광 가입자망(Fiber To (In/From) the Home)", "상점 광 가입자망(Fiber To (In/From) the Customer(Business)" 등 이라고도 하는 소위 로컬 액세스 네트워크(local access network)가 커다란 관심이 되고 있다. 또한, 사업 단지 컴퓨터의 상호 접속과, 또한 컴퓨터 장치 내부에서의 통신 및 프린트 등과 같은 주변 장치와 컴퓨터 간의 통신을 위해 이용되는 LAN, 즉 로컬 정보 통신망(local area network)에서 광 네트워크 이용의 확대가 커다란 관심이되고 있다. 이와 같은 발전을 이루기 위해서는, 당연히 광 네트워크 부품의 비용이 가능한 많이 감소되어야 한다. 매우 중요한 비용은 레이저, LED 등을 포함하는 광 송신기 및 수신기 모듈과 그 밖의 능동 또는 수동 소자의 생산과 관련된다. 이와 같은 비용의 일부는 인쇄 회로 기판과 같은 곳에 장착되는 완성된 광전기 모듈(finished optoelectrical module)을 테스트하는 것과도 관련된다.

기판 표면에 제작된 광 모듈의 통상적인 테스트에 있어서, 모듈의 광 소자 각각에 전류가 통하여, 광 송신기의 경우에 빛이 발산되며, 수신기에 빛을 주입하면 광 수신기로부터의 전기 신호의 출력이 조사된다. 상기 방법은 미합중국 특허 제 5,631,571호에 개시되어 있다. 일반적인 전기 광학(electro-optic) 모듈의 테스트 방법은 미합중국 특허 제 5,631,759호 및 제 5,546,325호에 개시되어 있으며, 상기 테스트를 위해 빛을 주입하는 마이크로렌즈(microlens)는 1990년 12월, Optoelectronics, Devices and Technologies, Vol 5, No.2, pp. 317-324에, Tsai, Yand, 및 Le에 의해 "A novel scheme for efficient exciation of high-dinsity channel-waveguide array using ion-milled planar microlens array" 라는 명칭으로 개시되어 있다.

본 발명은 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트에 관한 것이다.

도 1은 전기적인 신호 경로 및 광 도파관을 형성하는 다층 구조로 덮여있는 기판 부분, 특히 송신기 모듈 및 수신기 모듈을 나타내는 부분의 평면도.

도 2는 격리판(division border)에 감쇠 수단(attenuation means)을 가진 광 도파관을 나타내는 작은 기판 부분 영역의 평면도.

도 3-6은 선택적인 감쇠 수단을 가진 광 도파관을 나타내는 기판 영역의 평면도.

본 발명의 목적은, 상기 모듈의 대량 제작 과정에 적합한 간단한 방법으로 광 모듈을 테스트하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의해 해결되는 문제점은, 광 모듈 테스트가 용이하도록, 특히 전력을 공급하여 적당한 세기의 빛을 주입함에 있어 별도 접속 장치를 최소로 요구하여 자동 실행될 수 있도록 광 모듈 제작시 상기 모듈을 배열하는 방법이다.

따라서, 일반적으로는 적어도 하나의 광 송신 모듈 및 적어도 하나의 광 수신 모듈이 동일한 기판에 제작된다. 광 접속, 즉 어떤 광 도파관은 한 모듈의 발광(light-emitting) 부품과 다른 모듈의 광-검파(light-detecting) 부품 사이의 기판에 설치된다. 발광 부품 및 광-검파 부품에 전류가 공급되어 송신이 테스트된다. 다음으로, 기판이 개별적인 모듈로 분리되면, 광 접속이 단절되어 도파관은 상기 모듈의 가장자리에서 끝난다. 여기서, 상기 도파관은 커넥터(connector)를 이용하여 광섬유(optical fiber)와 같은 또 다른 광 도파관에 접속될 수 있다.

각 모듈 상의 광 부품은 동일한 모듈에 장착된 전자 구동 회로(electronic driver circuit)가 추가될 수 있으며, 모듈 상에서 또한 상기 구동 회로와 광 부품 간에 전기 접속이 이루어질 수도 있다. 다음으로, 모든 송신기 및 수신기 모듈이 사실상 동일한 테스트 장치에서 동시에 테스트될 수 있으므로, 광 테스트는 최소의 수동 조작을 필요로하여 매우 합리적으로 이루어질 수 있다. 기판은 송신기 및 수신기와 기판의 크기에 따라, 송신기 및 수신기 모듈을 단지 한 쌍에서 수천 쌍 포함할 수 있다.

이제, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 비-제한적인 방법의 실시예에 의해 상세히 설명된다.

설명되는 멀티칩(multichip) 모듈은, 스웨덴의 노르쾨핑(Norrkoping)에서 1997년 10월 26-30일에 개최된 Polymeric Electrinics packaging의 First IEEE Int. Symp상에서 M. Robertsson, A. Dabek, G. Gustafsson, O.-J. Hagel, M. Popall등의 "New Patternable Dielectric and Optical Materials for MCM-L/D- and o/e-MCM-packaging"에 기재되어 있는 물질로 제작된다. 상기 저서에서, 광-모형 중합체(photo-patternable polymer) 물질인 ORMOCER는 광 전기적인 멀티칩 모듈에 적합하여 광 도파관을 형성하는 것으로 개시되어 있다. 특히, 상기 물질의 굴절률은 광 도파관 구조의 코어(core) 및 클래딩(cladding)을 제작함에 따라 변할 수 있다.

도 1에 있어서, 다양한 층으로 덮여있는 기판 부분에 대한 평면도가 도시되어 있는데, 이는 동시 제출된 스웨덴 특허 출원 "Optoelectric multichip module"에 개시되어 있는 바와 같이 그 위에 장착되어 제작된 광 부품 및 전기 부품을 가진다. 기판을 제작하여 그 위에 부품을 장착한 후, 상기 기판을 정사각형 모듈(square module)(1)로 분리하고자 하며, 경계선(division line)을 3으로 표시하고, 기판 절단 표시를 5로 나타낸다. 5개의 개별적인 레이저 유닛(unit)을 포함하는 표면-발산 레이저 칩은 7로 도시되어 있다. 이들은 경계선(3)에 수직으로 인접한 모듈(1)로 연장하는 광 도파관(9)으로 빛을 발산한다. 레이저 칩(7)의 모듈에 전자 구동 회로 칩(11)이 놓이며, 또한 상기 모듈(1)의 가장자리 영역에는 전기 접촉 패드(electric contact pad)(13)가 놓인다. 광 도파관(9)이 연장되는 인접 모듈상에는, 광 도파관(9)으로부터 빛을 수신하는 광 검파기 칩(photodetectro chip)(15)이 놓여있다. 또한, 상기 모듈에 세 개의 전자 구동 칩(17)이 놓이며, 더욱이 전기 접촉 패드가 구비된다.

도 1의 기판을 테스트하기 위해, 구동 회로(11, 17) 및 광 칩(7, 15)은, 예컨대 기판 내부의 전류 공급면(도시되지 않음)에 전류를 공급함으로써 전류가 흐르게된다. 적합한 신호는 접촉 패드(13) 중 적절한 것을 이용하여 기판상의 접촉 패드에 공급되거나 직접 각 모듈로 공급될 수 있다. 테스트 과정에서, 소위 "아이-오프닝(eye-opening)" 다이어그램이 조사 및 평가될 수 있다.

광 도파관(9)을 통한 레이저 유닛과 광 검파기 칩 간의 광 상호 결합은, 예컨대 경계선(3)을 지나는 도파관 영역에서 및 개별적인 모듈로 기판을 절단할 때 제거되는 도파관 영역에서 예상된 광 감쇠가 얻어질 수 있다. 이는 도 2에 나타나 있는데, 여기서는 경계선(3)에서의 도파관(9) 영역이 도시되어 있다. 도파관(9)은 클래딩 스트립(cladding strip)(21)에 의해 둘러싸인 코어(19)로 구성된다. 기판을 모듈(1)로 분리하면, 어떤 기판 물질은, 예컨대 23으로 도시된 라인 사이에서와 같이 톱니 모양으로 제거된다. 도파관 코어(19)에서 모듈 경계(3)의 "각이진 스코어(angular score)"(25)는, 클래딩 스트립(21)으로 하여금 상기에 상응하는 삼각형 돌출부를 경계(3)에 가지게 함으로써 생성된다. 상기 스코어(25)는 도파관 코어층에 리세스(recess)를 만들 때 사진 석판술로(photolithographically) 형성되는데, 이는 상기 상부 클래딩층 또한 도파관 코어(19)의 측면에 클래딩 스트립(29)을 형성하는 상기 리세스를 관통함으로써 상부 클래딩 층으로부터 물질을 받아들이게 된다(상기 인용되어 있는 동시 제출된 특허 출원 참조). 상기 각진 스코어(25)는, 화살표(27)로 나타나있는 바와 같이 도파관(9)에서 전파하는 빛을 감쇠시키는 작용을 한다. 각진 스코어가 상기 라인(23) 사이에 놓이기 때문에, 이들은 기판을 모듈로 분할할 때 제거되므로, 최종 모듈에는 영향을 미치지않게 된다.

다음으로, 상기 감쇠 장치에 의해 발생되는 추가 감쇠는, 광 송신기 및 수신기의 광 접속에 규정된 바와 같이 "일반적인 감쇠" 또는 "최대 허용 감쇠"에 적절히 상응할 수 있는데, 이것은 상기 절개(incision)(25)의 기하학적인 면적의 크기를 적당히 선택함으로써 이루어질 수 있다. 필요하다면, 도 3의 도시되어 있는 바와 같이 라인(23) 사이의 모듈 경계(3)에 다수의 절개(25)가 배열될 수도 있다. 선택적인 감쇠기의 기하학적인 설계가 도 4 및 5에 도시되어 있다. 여기서, 스트립(21)의 클래딩 물질은 각각, 도파관 코어(19)의 직선 컷-오프(cut-off)(29)와 비스듬한 컷-오프(31)를 형성하도록 제작된다. 따라서, 컷-오프(29 및 31)는 도파관 코어(19)를 통해 한 클래딩 스트립(21)에서 인접한 클래딩 스트립으로 연장하는 일정한 폭을 가진 영역 또는 스트립이다.

도 6에 있어서, 상기를 대신하는 리세스(33)는, 상기와 같이 모듈 경계(3)에서 도파관 코어(19)를 컷-오프하여 기판의 상부 표면으로부터 제작된다. 상기 리세스는, 테스트 과정동안 액체가 적절한 굴절률을 갖도록 어떠한 적합한 물질로 채워질 필요가 있을 수도 있다. 그러면, 상이한 굴절률을 가진 액체도 이용될 수 있다. 상기 리세스(33)는 또한, 기판 표면으로부터 물질을 제거하는 레이저 빔을 가짐으로써 테스트 과정 동안 상호 영향력있게 형성될 수 있다. 다음으로, 리세스는 점차 깊이가 증가하게 되어, 이에 상응하여 모듈 경계에서 감쇠 증가가 이루어지게 된다.

따라서, 일반적으로 부품의 정확한 테스트에 필요한 추가 감쇠는, 예컨대 기계적으로 도파관의 일부를 변형, 형성, 또는 제거하는 것과 같은 외부 작용에 의해 이루어질 수 있다. 추가 비용이 전혀 필요없이 생산될 수 있는 통합된 열전기 마하-젠더 변조기(thermoelectric Mach-Zehader modulator)(도시되지 않음)를 도파관(9)에 이용하면, 감쇠는 테스트 장치에 의해 전기적으로 제어될 수 잇다. 또한, 열-광학 무한소-필드 결합기(thermo-optical evanescent-field coupler)가 주로 동일한 기능을 제공할 수 있다. 그러나, 상기 해결방법은 약간의 모듈 표면 공간을 요구하므로, 항상 가능한 것은 아니다. 상기 방법에서 감쇠를 제어함으로써, 링크 손실 또는 동작 범위(dynamic range)(종종 링크의 길이를 말함)로의 비트 오류율(Bit Error Rate BER) 또는 "아이-오프닝"에 대한 추정은 비교적 간단한 방법으로하여 자동적으로 얻어질 수 있다.

물론, 단일 모듈상에 하나 이상의 발광 칩이 있을 수도 있고, 다른 모듈 상에 하나 이상의 광 검파 칩이 있을 수도 있다. 그러면, 복수의 광 도파관은 일반적으로 광 분할기 또는 결합기를 포함하여 제공되어, 모든 모듈의 장치가 테스트받을 수 있다.

Claims

광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법으로서,

기판을 구비하는 단계,

기판 표면으로 또는 기판 표면에 광 도파관을 부착하는(apply) 단계,

기판의 한 모듈 영역에는 광 송신기를, 기판의 다른 모듈 영역에는 광 수신기를 장착하는 단계,

광 송신기 또는 광 수신기에 전력을 공급하는 단계,

전력이 공급되는 광 송신기에 의해 발생된 빛을 검파하거나, 전력이 공급되는 수신기로 빛을 발산하여 수신기에 의해 발생된 신호를 검파하는 단계,

테스트되는 광 모듈을 형성하기 위해, 모듈 영역 사이의 경계선을 따라 기판을 절단하는 단계를 포함하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법에 있어서,

광 도파관 부착시, 상기 광 도파관은 경계선을 통해 제1모듈 영역으로부터 인접한 제2모듈 영역으로 통과하도록 부착되는 단계,

광 송신기는 제1모듈 영역에 장착되고, 광 수신기 장착시 광 수신기는 제2모듈 영역에 장착되어, 전류가 흐를 때 광 송신기에 의해 발생된 빛은 도파관에서 전송되어 광 수신기로까지 전파되는데, 상기 광 수신기가 전류가 흐를 때 빛이 수신되도록 상기 광 송신기/수신기를 장착하는 단계,

상기 광 송신기 및 광 수신기에 전류가 흘러 그 사이로 빛이 전파되는 단계, 및

수신기에 의해 발생된 신호를 검파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법.
제1항에 있어서, 상기 도파관 부착에서, 상기 도파관은 도파관이 지나는 경계선의 도파관 영역에 놓이는 광 감쇠기가 구비되는 것을 특징으로 하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법.
제2항에 있어서, 상기 광 감쇠기는 광 도파관의 광 도파관 코어에 절개 또는 스코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법.
제2항에 있어서, 상기 광 감쇠기는 인접한 광 도파관 코어에 비해 감소된 횡-단면 영역을 가진 광 도파관의 광 도파관 코어 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법.
제2항에 있어서, 상기 광 감쇠기는 광 도파관의 광 도파관 코어의 방해를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법.
제5항에 있어서, 상기 광 도파관 코어의 방해는, 도파관 코어를 통해 연장하는 스트립-형태의 리세스를 만듦으로써 발생되는 것을 특징으로 하는 광 송신기 및 수신기 모듈 테스트 방법.