KR20010042888A - 피동 정렬된 광학전자 결합 어셈블리 - Google Patents

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KR20010042888A
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Abstract

기다란 광 가이드의 일단부에 놓인 단부면을 능동소자(12)의 광선 활성영역과 광학적으로 결합하여 하우징 윤곽을 형성하고 그 단부면을 포함하여 상기 광 가이드의 단부를 지지하도록 된 상기 광 가이드 단부 하우징(14)의 단부면과 상기 능동소자의 광선 활성영역 사이에서 광이 결합되도록 하는 광학전자 결합 어셈블리(10). 상기 광학전자 결합 어셈블리(10)는 능동소자(12)를 추가로 포함하고 적어도 부분적으로 지지 장치를 둘러싼다. 캡슐화 부재(34)결합된 광에 실질적으로 광학적으로 투명하고 상기 광 가이드 단부 하우징(14)이 능동 소자(12) 패키지에 조립될 때 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽에 상기 광 가이드를 피동적으로 위치시키는 방법으로 협조하는 소정의 구성으로 성형되어 있다.

Description

피동 정렬된 광학전자 결합 어셈블리 {PASSIVELY ALIGNED OPTO-ELECTRONIC COUPLING ASSEMBLY}
본 발명은 피동적으로 정렬할 수 있는 광학전자 결합 어셈블리에 관한 것이며, 특히 활성장치가 기다란 광선가이드의 단부면에 피동적으로 정렬되는 광학전자 결합 어셈블리에 관한 것이다. 또한 그 방법도 개시된다.
예컨대, 광섬유 케이블과 같은 광 전도성 부재를 이용한 광학 통신 시스템은 한정되는 것은 아니지만 매우 높은 대역폭 성능을 포함한다는 이유로 상당히 널리 보급되어 있다. 대부분의 경우, 광섬유 케이블에 의하여 전송된 광은, 광섬유 케이블의 단부면에 광학적으로 결합되는 발광 반도체에 의하여 생성된다.
종래 기술에서, 광섬유 케이블에 반도체 소자를 광학적으로 결합하는 광학전자 어셈블리에 의미 있는 주의가 기울여지고 있다. 물론, 그러한 광학전자 어셈블리는 반도체 소자를 위하여 적절한 지지를 제공해야 한다. 전기적 인터페이싱과 열 소산을 위한 다른 설비도 만들어져야 한다. 한 가지 중요한 필요조건은 반도체 소자의 출력과 광섬유 케이블의 입력면 사이에서 적절한 광학적 정렬(즉, 효율적인 광 결합)을 얻는데 있다. 이점에 있어서, 많은 종래기술에 따른 어셈블리는 숙련된 기술자 또는 자동화된 조립장치가 각 어셈블리 상에 하나 이상의 정렬 조정을 실질적으로 수행하는 "활성" 정렬 접근법을 쓴다. 활성 정렬 접근법은 생산 공정에 상당한 비용을 부가하는 것으로 알려지고 있다. 그러므로, "피동" 정렬 접근법이 정렬 조정이 요구되지 않아 일반적으로 바람직하다. 그러나, 이하에서 논의될 이유로, 종래 기술에서는 실용적이고 값싼 피동 정렬 접근법의 제공이 있다 해도 거의 없었다고 말할 수 있다.
정렬 곤란은 광섬유 케이블의 특징에 의하여 뿐만 아니라 어셈블리에 사용되는 여러가지 종류의 광 생성 반도체 소자의 특징에 의하여 기인된다.
광섬유 케이블에 관해서는, 일반적인 케이블의 "타깃"(즉, 입력면)이 매우 작다는 것을 알아야 할 것이다. 예를 들면, 멀티-모드 섬유의 입력면은 일반적으로 50 미크론의 직경을 가지지만, 유리 섬유에 대해서는 125 미크론 이상의 직경이 가능하다. 따라서, 피동 정렬의 곤란이 섬유 입력면 직경만 보아도 명백하게 나타난다.
광학전자 어셈블리에 유용한 반도체 소자는 발광 다이오드(LED’s), 에지 방출 레이저(일 그룹은 이를 CD 레이저로 언급한다), 및 수직 공동면 방출 레이저(이하에서 VCSEL’s 라 함)를 포함한다. 이러한 광 생성 소자의 관련된 특징은 이하에서 적절한 때에 논의될 것이다. 우선, 예컨대, 습기 저항과 같은 광 방출 특징 및 다른 특징이 이러한 여러 가지 소자 유형에 따라 상당히 변화한다고 할 수 있다. 이러한 소자들의 관련된 특징들은 이들 소자들 중 임의의 것과 광섬유 케이블을, 피동 정렬 방법을 포함하는 임의의 종류의 정렬 방법으로 결합하는데 있어 고려되어야 한다.
본 발명은 특히 플라스틱 캡슐화에 따르는 개별적 또는 배열된 발광 소자에 사용하기에 아주 적합한 많은 장점을 갖는 피동 정렬 광학 정렬 특징을 그 내에 병합한 광 결합 장치 및 그 방법을 제공한다.
[발명의개요]
이하에서 더 상세하게 설명될 것과 같이, 여기에 능동소자의 광 활성 영역을 기다란 광선가이드의 일단부에 배치된 단부면에 광학적으로 결합하여 광선이 상기 광선가이드의 단부면과 상기 능동소자의 광 활성영역 사이에서 결합되도록 하기 위한 광학전자 결합 어셈블리가 개시된다.
결합 어셈블리는 하우징 외곽선을 정의하고 상기 단부면을 포함하는 상기 광선가이드의 단부를 지지하도록 적용되는 광선가이드 하우징을 포함한다.
또한 광학전자 결합 어셈블리는 상기 능동소자의 지지 및 상기 능동소자에 외부 전기 접속을 제공하기 위한 능동소자 패키지를 포함한다.
상기 캡슐화 부재는 능동소자를 둘러싸고 상기 지지소자를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 상기 캡슐화 부재는 대체로 상기 결합된 광선에 대하여 광학적으로 투과성이고, 상기 광선가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립되었을 때 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 광선가이드의 단부면과 대체로 광학적으로 정렬되게 피동적으로 놓도록 상기 광선가이드 단부 하우징의 하우징 외곽선과 협동하는 소정의 형상으로 성형된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 성형된 캡슐화 부재는 캡슐화 부재의 부분을 형성하고 광선을 광선가이드의 단부면과 능동소자의 광선 활성영역 사이에 향하게 하는 렌즈를 포함하도록 성형될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 복수의 개별적 또는 정렬된 능동소자는 캡슐화 부재 내에서 능동소자 패키지에 수용될 수 있다.
캡슐화 부재의 소정의 형상은 능동소자의 광선 활성영역을 광선 가이드 단부 하우징에 의하여 지지되는 복수의 기다란 광선 가이드들중의 하나의 단부면과 피동적으로 정렬되도록 광선 가이드 단부 하우징의 하우징 외곽선과 협동한다.
본 발명은 아래에서 간단하게 설명된 도면과 관련하여 행해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 광학전자 결합 어셈블리의 제1 실시예의 개략적인 확대 사시도.
도 2는 도 1의 광학전자 어셈블리의 부분을 형성하고 기다란 광선가이드의 일단부를 지지하기 위하여 적용된 능동소자 패키지의 개략적인 확대 사시도.
도 3은 도 1의 광학전자 어셈블리의 부분을 형성하고 전체 캡슐화 부재 내에서 능동소자를 지지하는 능동소자 패키지의 개략적인 확대 사시도.
도 4는 상세한 구조를 설명하기 위하여 도시한 도 1의 광학전자 결합 어셈블리의 개략적인 확대 정면도.
도 5는 소정의 위치에서 능동소자를 지지하고 또 전기 접속을 제공하기 위하여 본 발명의 전체 광학전자 결합 어셈블리에 사용되는 리드 프레임의 일 실시예의 상세하게 예시하는 개략적인 확대 평면도.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 광학전자 결합 어셈블리의 제2 실시예의 개략적인 확대 사시도이다.
도 7은 도 6의 광학전자 결합 어셈블리의 부분을 형성하고 기다란 광선가이드의 일단부를 지지하기 위하여 적용된 광선 가이드 단부 하우징의 개략적인 확대 사시도.
도 8은 도 6의 광학전자 어셈블리의 부분을 형성하고 전체 캡슐화 부재 내에서 리드 프레임 상에 능동소자를 지지하는 능동소자 패키지의 개략적인 확대 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 능동소자 패키지의 구조의 상세를 설명하기 위하여 도시된 도 6의 광학전자 결합 어셈블리의 개략적인 확대 단면도.
도 10은 능동소자의 배열을 광선가이드의 배열 소자와 결합하기 위하여 본 발명에 따라 제조된 광학전자 결합 어셈블리의 제3 실시예의 개략적인 확대 사시도.
도 11은 도 10의 광학전자 결합 어셈블리의 부분을 형성하고 또 구조의 상세를 설명하기 위하여 도시된 광선 가이드 단부 하우징의 개략적인 확대 사시도이다.
도 12는 능동소자의 배열이 광선가이드의 배열과 피동적으로 정렬되도록 광선 가이드 단부 하우징과 능동소자 하우징과 조립되는 도 10의 광학전자 결합 어셈블리를 도시한 개략적인 확대 단면도.
도 13은 렌즈가 능동소자 패키지에 사용되는 캡슐화 부재의 일체로 성형되는 능동소자의 배열을 갖는 본 발명의 제4 실시예를 예시한 개략적인 확대 사시도.
도 14는 VCSEL 배열과 광선 가이드 배열과의 사이에 피동 정렬이라고 하는 렌즈의 배열에 관한 상세를 예시하기 위하여 도시한 도 13의 어셈블리의 개략적인 확대 단면도.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따라 제조된 광학전자 결합 어셈블리(10)를 예시한다. 어셈블리(10)는 능동소자 패키지(active device package)(12) 및 광섬유 케이블(16)의 일단부를 지지하는 광선 가이드 단부 하우징(light guide end housing)(14)을 포함한다. 광선 가이드 단부 하우징(14)은, 후술하는 바와 같이, 능동소자 패키지의 원뿔대 부분(20)을 소정의 방식으로 수용하도록 구성된 원뿔대 공동(18)을 형성한다.
도 1 내지 도 3과 관련시켜 도 4를 참조하면, 능동소자 패키지(12)는 복수의 전기적 전도성 리드(electrically conductive lead)(24)(본 명세서에서는 6개의 리드) 및 다이 부착패드(die attach pad)(26)를 가진 리드 프레임(lead frame)(22)을 포함한다. 리드 프레임(22)은 적당한 소재, 예를 들면, KOVAR, ALLOY 42, 및 ALLOY 52로 형성될 수 있다. VCSEL(28)이 스탠드-오프(stand-off)(30) 상에 장착된 다음 다이 부착패드(26) 상에 장착된다. VCSEL(28)은, 예를 들면, 적당한 열전도성 에폭시(도시되지 않음)에 의하여 스탠드-오프(30) 상에 장착될 수 있다. 또한, 광검파기(photodetector)(31)도 VCSEL(28)에 인접한 다이 부착패드(26) 상에 장착된다. 광검파기(31)는 필요하지 않지만, 예를 들면, VCSEL(28)의 광선 출력을 조절하는데 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 리드 프레임(22)은 자신의 상측에 위치될 소자의 상호연결 필요성에 따라 임의의 적당한 개수의 리드 프레임 리드(24)를 포함할 수 있다. 리드 프레임 리드와 VCSEL을 전기적으로 상호연결하기 위해 공지된 방접으로 접합 와이어가 사용되지만, 본 명세서의 도면에는 명료하게 하기 위하여 도시되어 있지 않다. 동작 중에, VCSEL(28)이 광선의 빔(32)을 방출한다. 일반적으로, 빔(32)의 반도체 레이저에 대한 파장의 범위는 700 내지 900 nm이다. 그러나, 본 발명에서는 발광 반도체 소자로 기능하는 VCSEL을 사용하는 것으로 제한된 것이 아니라는 점을 이해해야 한다. 현재 시판 중이거나 또는 개발 중인 임의의 적당한 발광 또는 수광 반도체 소자를 사용할 수 있다. 또한, 상기 소자는 가시광 또는 비가시광 어느 것이나 방출 또는 수신할 수 있다. 현재로서는, 후술하는 이유 때문에, VCSEL 및 광검파기형 반도체(도시되지 않음)가 본 발명의 용도에 가장 적합하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 능동소자 패키지(12)는 VCSEL(28)을 둘러싸는 캡슐화 부재(encapsulant material)(34), 다이 부착패드(26) 및 리드 프레임 리드(24) 일부를 추가로 포함한다. 캡슐화 부재가 빔(32)에 대하여 실질적으로 광학적으로 투과성이거나, 또는 광검파기의 경우, 캡슐화 부재가 광섬유 케이블(16)로부터 수신될 광선에 대하여 실질적으로 광학적으로 투과성이라면, 임의의 적당한 캡슐화 부재가 사용될 수 있다.
즉, 캡슐화 부재는 주요한 파장에서 실질적으로 투명하고, 사실, 중요하지 않은 파장대에서 상대적으로 불투명함으로써 여과 기능을 수행할 수도 있다. 본 발명에 따르면, 캡슐화 부재(34)는 전체 어셈블리를 지지하는 것을 넘어 몇 가지 기능을 수행하는 소정의 구성으로 성형된다. 특히, 캡슐화 부재(34)는 상술한 원뿔대 부분(20)을 형성한다. 원뿔대 부분은, 다음의 광 가이드 단부 하우징의 상세한 설명에서 기술될 본 발명의 전체 피동 정렬 특징의 맥락 내에서 많은 장점을 가지는 방법으로 광 가이드 단부 부재(14)의 원뿔대 공동(18)의 구성과 협동한다. 또한, 캡슐화 부재로 원뿔대 부분(20)이 형성될 수 있고, 일체형 성형 렌즈(36)는 주변 리프(40)에 의해 둘러싸인 결합면(38) 상에 위치된다. 이러한 특징들은 이하 적절한 시점에서 기술될 것이다.
도 2 내지 도 4로 돌아가서, 원뿔대 공동(18)을 형성하는 것과 더불어, 광 가이드 단부 하우징(14)은 설치용 플랜지(42) 및 광섬유 케이블 슬리브(44)를 구비한다. 광섬유 케이블 슬리브(44)는 광섬유 케이블(16)의 단부에 위치된 페룰(ferrule; 46)을 수용하도록 구성되어 있다. 광섬유 케이블은 섬유의 단부에 위치된 단부면(50)을 갖는 중심에 위치된 광 가이드 부재(48)를 구비한다. 광섬유 케이블 슬리브(44)는 슬리브가 정지면(52)에 인접되는 방법으로 케이블(16)을 수용하도록 구성된다. 이러한 방법으로, 케이블의 단부면(50)의 위치는 광 가이드 단부 하우징 내의 원뿔대 공동(18)을 형성하는 표면에 대해 상대적인 알려진 예상가능한 위치에 있게 된다. 다양한 유형의 광섬유 케이블은 다양한 유형의 페룰을 갖는다. 본 발명은 광 가이드 단부 부재가 이러한 케이블의 임의의 구조에 대해서도 용이하게 제공될 수 있기 때문에 많은 장점을 갖는다. 상술한 바와 같이, 광섬유 케이블의 단부면은 5 미크론 정도로 작다. 따라서, 광 가이드 단부 부재에 의해 제공되는 바와 같이, 원뿔대 공동에 대해 케이블의 단부면을 정확하게 위치시키는 것은 본 발명의 전체 피동 정렬 특징 내에서 중요한 것이다. 단부 부재(14)는 또한 소자 패키지(12)의 캡슐화 부재(34)에 의해 형성되는 키이 탭(58)(도 3참조)을 수용하도록 구성된 키이 웨이(56)(도 2참조)를 또한 포함한다. 광 가이드 단부 하우징은 한정되는 것은 아니지만 능동소자 패키지의 소재인 캡슐화 부재를 포함하는 임의의 적절한 소재로 형성될 수 있다. 또한, 첨가제 혹은 충전재가 예를 들면 강성, 색깔, 인장/압축 항복 강도와 같은 물질의 성질을 향상시키기 위해 함께 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 다수의 리드 프레임(22)이 소자 패키지(12)의 제조 공정에서 캡슐화를 하기 전 중간 단계에서 도시되어 있다. 예시의 목적상, 개별 리드 프레임은 참조 부호(22a, 22b, 22c)로 표시된다. VCSEL(28)은 각각의 리드 프레임 상에 위치되고, 접합 와이어(60)에 의해 리드 프레임 리드(24)에 전기적으로 연결된다는 것을 알 수 있다. 한 쌍의 타이 바(62)가 리드 프레임 리드의 단부를 지지하는 기능을 한다. 리드 프레임 리드의 각 단부에 인접하여 정렬 구멍(64)이 타이 바 내에 형성되어 있다. VCSEL(28)(혹은 사용되는 임의의 다른 소자)가 각각의 리드 프레임의 다이 부착패드 상에 정렬구멍(64)에 대해 정확한 관계로 위치된다. 이러한 방법으로, 능동소자의 광 활성 영역(광 방출 혹은 검출)의 위치가 소자 패키지(12) 내에서 정확하게 밝혀진다. 또한, 캡슐화 부재(34)(도 1 내지 도 3참조)를 사용하여 캡슐화가 정렬구멍(64)에 대해 정확하게 또한 수행된다. 따라서, 소자 패키지의 원뿔대 부분(20)과 VCSEL 혹은 다른 광 능동소자의 광 활성 영역(즉, 구멍) 사이에 정확한 관계가 세워진다. 정렬 구멍은 정확한 위치 결정을 위해 요구되는 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 일 변형예로서, 리드 프레임의 적절한 가장자리에 대해 참조사항을 취할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 광학전자 어셈블리(10)의 구조에 대해 거의 기술하였고, 어셈블리(10)가 사용될 때 나타나는 본 발명의 장점인 피동 정렬 특성에 대해 설명한다. 먼저, 능동소자 패키지(12) 및 광 가이드 단부 하우징(14)이 별도의 장치로서 제공된다. 본 발명은 먼저 광 가이드 단부 하우징을 광섬유 케이블 상에 조립하고, 그 후 능동소자 패키지에 광 가이드 단부 하우징을 조립하려고 한다는 것을 이해하여야 할 것이다. 이러한 방법으로, 광섬유 케이블 및 광 가이드 단부 장치가 제1 그룹에 의해 하위 어셈블리로서 제2 그룹에 제공되고, 제2 그룹은 그후 광 가이드 단부 하우징과 능동소자 패키지를 조립하는 최종 단계를 수행할 수 있다. 또 다른 변형예로서, 광 가이드 단부 하우징 및 능동소자 패키지가 먼저 조립되고, 그 후, 광섬유 케이블이 광 가이드 단부 하우징에 설치될 수 도 있다. 어셈블리(10)의 능동소자 패키지(12) 및 광 가이드 단부 하우징(14)은 키이 탭(58)을 능동소자 패키지 상에, 키이 웨이(56)를 광 가이드 단부 하우징 상에 정렬시켜 조립된다. 광 가이드 단부 하우징에 대해 능동소자 패키지의 고정된 회전방향상의 자세를 제공하기 위하여 서로 다르게 구성된 많은 정렬 방법들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 모든 이러한 특징은 본 발명의 범주내에 있는 것으로 생각된다. 상술한 "키이를 사용하는(keyed)" 정렬 특징 혹은 다른 적절한 정렬 특징이 어셈블리(10)를 설치할 때, 예를 들면, 배열 하우징(도시되지 않음)에 의해 지지되는 다수의 광학적 결합 어셈블리(도시되지 않음) 중 하나로서 리드 프레임 리드(24)의 적절한 인덱싱을 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 광 가이드 단부 하우징의 외부 아웃라인은 인덱싱 특징을 포함하거나, 혹은 각 광 결합 어셈블리의 광 가이드 단부 하우징이 단 하나의 알려진 자세에서 배열 하우징에 수용할 수 있도록 구성될 수 있다. 키이 탭(58) 및 키이 웨이(56)는 이때 리드 프레임 리드(24)가 또한 알려진 자세에 있기 때문에, 모든 광학적 하위 어셈블리의 리드 프레임 리드가 분명해질 이러한 키이 정렬의 또 다른 목적을 위해 예를 들면, 적절히 구성된 인쇄 회로에 의해 적절히 수용될 수 있는 것을 보다 확실하게 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따르면, 능동소자 패키지(12)의 원뿔대 부분(20)이 광 가이드 단부 하우징(14)의 원뿔대 공동(18)내에 위치되기 때문에, 원뿔대상의 중앙 집중 효과가 실질적이고, 허용가능한 광학적 정렬을 VCSEL(28)과 광섬유 케이블(16)의 단부면(50) 사이에 가져오고, 이 때 렌즈(36)가 그 사이에 적절히 위치된다. 일단, 원뿔대 부분(20)이 원뿔대 공동(18)에 수용되면, 광 가이드 단부 하우징은 예를 들면, 에폭시와 같은 적절한 수단을 사용하여 능동소자 하우징에 고정된다. 변형예로서, 에너지 디렉터 특징(도시되지 않음)이 예를 들면 능동소자 패키지(12)의 표면(68)에 부가되는 초음파 용접 기술이 사용될 수도 있다. 초음파 접합기술은 본 발명의 제2 실시예를 참조하여 이하에 보다 자세히 기술될 것이다. VCSEL(28) 과 광섬유 케이블(16) 사이에 얻어지는 광학 결합의 정도는 이러한 부품들이 관련 어셈블리내에 위치되는 정확성 및 이러한 어셈블리들이 생산될 때의 제조 공극에 의존된다는 것을 알아야 할 것이다. 본 발명은 매우 정교한 위치결정/몰딩 장치의 개발이라는 관점에서 적어도 60% 이상의 결합 효율을 달성할려고 한다. 또한 보다 높은 결합 효율은 보다 정교한 장치의 개발에 의해 달성될 수도 있다.
어셈블리(10)는 대량생산을 의도할 때에 매우 유리하다. 상술한 피동 정렬 특징은 능동소자 패키지 및 그 방법과 같은 시간 소비적인 활성 정렬에 대한 필요성을 없앤다. 또한, 완성 어셈블리는 제한된 수의 개별 부품을 구비하여 부품관련 사항 및 어셈블리를 간단하게 만든다. 또한, 광 가이드 단부 하우징은 예를 들면 FC, ST, SMA, SC, MT, 소형 MT, MU, LC 와 같이 현재 사용가능하거나 혹은 개발될 실질적으로 가용한 임의의 광섬유 케이블/페룰 조합체를 수용하도록 생산되어질 수 있다. 광섬유 케이블에 광 가이드 단부 하우징을 조립하는 것은 케이블이 간단하게 하우징 내로 삽입되기 때문에 빠른 시간에 달성될 수 있다. 또한, 플라스틱 캡슐화와 관련하여 리드 프레임(22)을 사용하는 것은 공지의 캡슐화 방법에 따라 능동소자 패키지를 대량 생산하는 것과 잘 맞게 된다. 그러나, VCSEL 혹은 다른 광 능동소자는 리드 프레임 상에 정확하게 위치되어야만 한다. 이러한 관점에서, 광검파기(31)(단독으로 혹은 도시된 바와 같이, VCSEL과 조합되어)와 같은 특정 소자를 리드 프레임(22)상에 위치시키는 것은 예를 들면 VCSEL 에 대해 요구되는 위치결정처럼 그렇게 어려운 것이 아닌데, 그 것은 광검파기는 VCSEL의 발광구에 비해 큰 활성 표면을 가질 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이, VCSEL이 아닌 다른 소자가 어셈블리(10)에 사용될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 소자들의 관련 특성들에는 발광구 크기, 광선 발산정도 및 광선 형상이 포함된다. 예로서: LED는 크게 발산하는 상대적으로 확산된 원형 광선(람베르트 방출)에 대해 약 20 미크론 내지 50 미크론의 방출구를 갖고, 가장에지 방출기(edge emitter)는 중간정도의 발산을 하는 타원형 광선 패턴에 대해 약 3 미크론 내지 20 미크론의 방출구를 갖고, VCSEL은 상대적으로 좁은 발산을 하는 원형 광선 패턴에 대해 3 미크론 내지 20 미크론의 구멍을 갖는다. 이상적으로는, 최적의 결합을 위해, 목적 광섬유 케이블의 단부면에 일치하는 방출 장치의 광선 직경은 단면이 원형이고 목적 섬유의 단부면 직경보다 작은 직경이어야 한다. 최소의 광선 발산 정도가 또한 유리하다. 따라서, VCSEL이 에지 방출기 혹은 LED 보다는 이러한 필요조건을 보다 잘 충족하고 있는 것이 분명하다. 후자는 그 광선 패턴이 크게 확산되고 넓기 때문에, 간섭광학이 사용될 때, LED의 광 출력의 일 부분만이 섬유에 결합한다는 불합리한 점이 있다. 이와 비교하여 에지 방출기는 매우 작은 발산 광선을 제공하지만, 광선 형상에는 타원형 패턴이 포함되어진다. 비대칭 광학을 많이 유입시키지 않으면서 섬유에 가능한 한 많은 광선을 결합시키려는 시도에 있어 타원형 패턴은 중대한 어려움을 만든다. 전형적으로, 타원형 패턴의 긴 치수의 단부는 광학을 개재시키거나 혹은 섬유를 수용하여 절단할 수 있다. 한편, VCSEL은 원형 광선 패턴 및 낮은 발산정도의 힘에 의해 잘 맞게 된다. 이러한 특성들은 보다 최근의 광학전자 결합 어셈블리에서의 VCSEL 의 인기를 적어도 부분적으로는 설명할 수 있다.
발광 소자의 다른 특성들이 어셈블리(10) 내로의 병합 전에 고려되어야만 한다. 이러한 특성에는 한정되는 것은 아니지만, 전력 소비 및 습기 저항이 포함된다. 예로서, 에지 방출 CD 레이저는 상대적으로 높은 정도의 열을 소산시키기 위해 방열기를 필요로 하기 때문에 어셈블리(10)에 사용하기에 별로 적합하지 않다. 리드 프레임(22)은 소자 수명을 길게 하는데 필요한 방열 용량을 제공할 것으로 보이지 않는다. 또한, CD 레이저는 습기에 노출에 대해 안전한 것이 아니다. 능동소자 패키지(12)에 사용되는 캡슐화 부재가 습기에 대해 완전한 방습을 제공하는 것이 아니라는 것은 잘 알려져 있다. 이와 비교하여, VCSEL은 (1) 낮은 레벨의 전류를 사용하여 동작 중 거의 열을 생성하지 않고, (2) 습기에 대해 높은 내구성을 보인다는 사실에 의해 어셈블리(10)에 이상적으로 적합하다. 방열 및 습기 저항에 대한 염려는 부가적인 방열 특징을 갖는 어셈블리(10)용 리드 프레임(도시되지 않음)의 개발, 및 다른 몰딩 소재의 개발에 의해 극복할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러나, 지금까지, VCSEL과 비교하여 어셈블리(10)에 에지 발광 CD 레이저을 사용하는 경우 무조건적인 장점은 없다.
도 4를 참조하여, 어셈블리(10)에 의한 또 다른 많은 장점이 VCSEL(28) 및 광섬유 케이블(16)의 단부면(50) 사이의 결합광과 관련하여 제공된다. 특히, 광섬유 케이블의 단부면(50) 위에 빔(32)의 초점을 맞추는 방법으로 결합면(38)의 중앙에 렌즈(36)가 일체형으로 성형된다. 따라서, 렌즈(36)는 능동소자 패키지(12)내의 능동소자와 광섬유 케이블(16) 사이에 결합되는 광량을 증가시킨다. 광섬유 케이블(16)로부터 방출된 광을 예를 들면, 리드 프레임(22)에 위치되는 광검파기(도시되지 않음)와 같은 능동소자에 결합시키는 것, 혹은 예를 들면 VCSEL과 같은 능동소자로부터 방출된 광을 섬유에 결합시키는 것과 관련한 응용에 동일하게 적용할 수 있다는 것을 알아야만 할 것이다.
도 6 내지 도 8로 돌아가서, 본 발명에 따라 제조된 광학 전자 결합 어셈블리의 제2 실시예는 대부분 참조부호(100)로 표시된다. 어셈블리(100)는 어셈블리(10)에 의해 사용된 부품을 사용하기 때문에, 동일한 부품에는 동일한 부호가 적용되고 이 들에 대한 이 전의 기술사항이 참조된다. 어셈블리(100)는 능동소자 패키지(112) 및 광 가이드 단부 하우징(114)을 구비한다. 광 가이드 단부 하우징(114)은 광섬유 케이블(16)의 일단과 외측 하우징(114b)을 지지하는 케이블 지지체(11a)를 구비한다. 케이블 지지체(114a)는 능동소자 패키지의 원뿔대 부분(120)(도 8)을 수용하도록 구성된 원뿔대 공동(118)(도 7)을 형성하는데, 이는 어셈블리(10)와 관련하여 상술한 본 발명의 많은 장점을 갖는 피동 정렬 특징에 일치하는 것이다. 능동소자 패키지(112)는 다수의 전기 도전성 리드(124)(이 경우 7개의 리드)를 갖는 리드 프레임(122)과 다이 부착패드(26)를 구비한다. 어셈블리(10)의 리드 프레임(22)과 유사하게, 리드 프레임(122)는 예를 들면, KOVAR, ALLOY 42, ALLOY 52, 및 INVAR 와 같은 적절한 소재로 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8과 관련하여 도 9를 참조하면, VCSEL(28)은 알려진 방법으로 리드 프레임과 열적으로 및 전기적으로 둘다 통하도록 리드 프레임(122)에 설치된다. 결합 와이어가 리드 프레임 리드(124)을 VCSEL(28)에 연결시키기 위해 사용되지만, 간결성을 위해 도면에는 도시되어 있지 않다. 어셈블리(100)의 동작은 상술한 바와 같은 어셈블리(10)의 동작과 본질적으로 동일하다. 또한, 어셈블리(100)는 발광 반도체 소자로 기능하는 VCSEL의 사용으로 제한되는 것으로 고려되는 것이 아니라는 것을 알아야 할 것이다. 현재 가용한 혹은 개발될 임의의 적절한 발광 혹은 수광 반도체 소자가 사용될 수 있다. 어셈블리(10)의 능동소자 패키지(12)와 같이, 어셈블리(100)의 능동소자 패키지(112)는 VCSEL(28) 및 리드 프레임 리드(124)의 일부를 둘러싸는 캡슐화 부재(34)를 구비한다. 본 발명에 따르면, 캡슐화 부재(34)는 캡슐화 부재가 전체 어셈블리를 지지하고 원뿔대 부분(120)을 형성하기 때문에, 어셈블리(10)에서 사용된 것과 유사한 소정의 구성으로 성형된다. 또한, 캡슐화 부재는 도 6과 관련하여 기술한 바와 같은 동일한 방법으로 광을 VCSEL(28)로부터 성형 렌즈(136)으로 지향하는 것을 돕는 기능을 한다. VCSEL(28)(혹은 사용되는 임의의 다른 소자)를 리드 프레임(122) 상에 위치시키는 것은 예를 들면 상술한 바와 같이 정렬 구멍을 사용하여 달성될 수 있다. 또한, 캡슐화는 동일한 정렬 구멍을 참조하여 수행되어 능동소자의 광 활성 영역( 발광 혹은 검광 중 하나)의 위치가 소자 패키지(112)내에서 정확하게 파악되게 한다.
도 7을 참조하면, 원뿔대 공동(118)을 형성하는 것 외에, 케이블 지지체(114a)는 어셈블리(10)의 슬리브(44)와 동일한 방법으로 케이블(16)(도 4참조)의 페룰(46)을 수용하도록 구성된 광섬유 케이블 슬리브(144)를 구비한다. 하우징(114b)은 케이블 지지체(114a) 상의 잠금부재(115a)를 하우징(114b)에 일체로 형성된 노치(115b)에 결합시켜 케이블 지지체(114a)에 걸리게 된다. 어셈블리(10)의 경우처럼, 케이블(16)(도 4)의 단부면의 위치는 케이블 지지체 내의 원뿔대 공동(118)에 상대적인 알려진 예상가능한 위치에 있다. 광 가이드 단부 하아징에 의해 제공되는 것과 같이, 원뿔대 공동에 대한 케이블의 단부면의 이러한 정확한 위치결정은 본 발명의 전체 피동 정렬 수행 내에서 중요하다.
따라서, 능동소자 패키지(112) 및 광선 가이드 단부 하우징(114)이 도 6에서 도시되는 바와 같이 조립되는 경우, 어셈블리(10)에서 나타나는 바와 같이, 상기 능동소자는 광섬유 케이블 연결기의 단부면과 피동적으로 광학 정렬된다. 케이블 지지부는 이미, 기존 또는 앞으로 개발될 모든 유형의 광섬유 케이블을 위해 알맞게 되어 있다. 어셈블리(100)는, 본 발명의 많은 장점을 갖는 피동 정렬 특징 및 대량 생산 능력과 관련하여 상기 어셈블리(10)가 갖는 모든 이점들을 공유한다는 사실을 이해하여야 할 것이다.
도 8 및 도 9와 관련하여, 어셈블리(10)에 이미 구체화된 상기 어셈블리(100)의 또 다른 특징은 광선 가이드 단부 하우징(114)과 함께 초음파 용접 능동소자 패키지(112)를 제공하는데 있다. 이 때문에, 상기 능동소자 패키지(112)는, 전체의 캡슐화 외곽선 내에 에너지 디렉터 특징(152)이 형성되어 있는 설치면(15)을 포함한다. 상기 능동소자 패키지(112)를 예를 들어, 대략 10 내지 80 KHz에 이르는 적절한 주파수에서 진동하는 음향 플랫폼 상에 배치함으로써 접착이 이루어진다. 동시에, 광선 가이드 단부 하우징(114)은 상기 능동소자 패키지(112)에 대해 기울어짐으로써, 에너지 디렉터는 상기 능동소자 패키지 및 광선 가이드 단부 하우징 사이에 있는 단일의 접촉 지점을 포함하게 된다. 비교적 작은 에너지 디렉터 특징이 케이블 지지체(114a)의 전면(154)과 접촉함으로써, 집중화된 진동 에너지는 열을 생산하여, 에너지 디렉터는 용해되며 두 개의 부품들은 피동 정렬이 완성됨에 따라 상호 영구 접착된다. 물론, 초음파 접착이 실행되어야 할 경우, 상기 능동소자 패키지의 원뿔대 부분은, 접착을 완결하는데 있어서 케이블 지지부의 원뿔대 공동 내에 완전히 수용되는 형상을 가져야 한다. 이때 이해되어야 할 것은, 여기서 간주하는 초음파 접착 기술은 광학전자 결합 어셈블리의 대량 생산과 일맥 상통한다는데 있다. 한편, 접착제와 같은 기존 접근 방식 또한 사용할 수 있다.
도 10 및 도 11과 관련하여, 본 발명에 따라 만들어진 광학전자 결합 어셈블리의 제3 배열 실시 형태가 대 부분 참조 부호 200으로 표시되었다. 앞서 기술된 어셈블리(100)와 마찬가지로, 어셈블리(200) 또한 어셈블리(10)에서 사용된 특정 부품들을 사용한다. 따라서, 가능한 한 동일한 부품에 대해 동일한 참조 부호들이 적용되었으며, 독자는 상기 부품들의 관한 앞서의 설명을 참조하기로 한다. 어셈블리(200)는 능동소자 패키지(202) 및 광선 가이드 단부 하우징(204)을 포함한다. 상기 광선 가이드 단부 하우징은, 본 발명의 피동 정렬 규칙에 따라 능동소자 패키지의 원뿔대 부분(210)(도 10)을 수용하도록 구성된 원뿔대 공동(208)(도 11)을 형성하고 있다.
도 10 및 도 11과 관련하여, 도 12를 참조할 때, 어셈블리(200)는 복수의 전도성 리드(214)(상기 경우 7개의 리드)들 및 다이 부착패드(216)를 갖는 리드 프레임(212)을 포함한다. 앞서 기술되었던 리드 프레임들과 마찬가지로, 상기 리드 프레임(212)은 KOVAR, INVAR, Alloy 42, Alloy 52 및 CRS 18과 같은 적절한 소재들로 형성될 수 있다. 활성 다이(active die; 218)는 리드 프레임과의 열 전달에 의해 다이 부착패드(216) 상에 설치된다. 상기 경우, 다이(218)는 통합된 네 개의 VCSEL 선형 배열을 포함한다. 이들은 각각의 광선(222a, 222b, 222c, 222d)을 방출한다. 상기 다이(218)는 예를 들어 (도시되지 않은) 리드 프레임 내의 정렬 구멍과 관련하여, 도 5에서 기술된 것과 유사한 방식으로 부착패드(216) 상에 정확히 설치된다. 그러나, 상기 경우, 다이(218)의 정렬에 의해, 리드 프레임에 대하여 VCSEL 선형 배열의 정확한 회전방향상의 자세 또한 달성되어야 한다. 접착 와이어는 리드 프레임의 리드(214) 및 다이(218)를 상호 연결하기 위해 사용된다. 이는 보다 간결한 표현을 위해 도시되지 않았다.
앞서 기술된 실시예의 경우처럼, 캡슐화 부재(34)는 소정의 형상으로 성형되며, 이는 앞서 기술된 원뿔대 부분(210)을 형성하는 기능을 한다. 추가적으로, 상기 능동소자 패키지(202)의 캡슐화 부재(34)는 정렬 핀 쌍(224)을 규정한다. 여기서 상기 정렬 핀 쌍은 원뿔대 부분(210)과 정확한 관계를 이루고, VCSEL 배열을 갖는 다이(218)에 대해 배치된다. 이때 VCSEL 배열의 다이 부착패드(216) 상에서의 회전방향 상의 자세는 예를 들어 앞서 언급된 리드 프레임 정렬 구멍을 사용함으로써 제공된다. 본 발명의 실시예들과 관련하여 언급되어야 할 것은 다음과 같다. 즉, 회전방향 상의 자세를 제어하는데 있어서, 이는 어셈블리 중심 축으로부터 정렬 핀(224)과 같은 인덱싱 특징의 간격을 증가시킴으로써 높아진다는 것이다(이는 상기 경우 원뿔대 부분(210)에 의해서). 상기 정렬 핀(224)들이 어셈블리(200)의 원뿔대 부분(210)의 중심 축으로부터 상당히 이격되어 있어서, 상기 실시예에서는 VCSEL 배열을 사용한다는 예상 하에 정확한 회전 제어가 제공된다.
광 결합 효과와 관련하여, 광선(222)이 통과하는 소재(34)의 두께는 도 12에서 "t"로 표시되었다. 상기 결합 효과를 개선하기 위해서, t는 하기에 기술된 이유로 인해, 예를 들어 5 미크론 내지 1000 미크론으로 가능한 작아야 된다. 여기서 상기 활성 장치 패키지의 전체 플라스틱 부분(정렬 핀(224)을 포함함)이 집적회로(monolithic) 방식으로 앞서 기술된 성형 소재(34)로 형성됨을 이해되어야 한다. 그 결과, 제조는 정확하고 저렴하게 이루어질 수 있다.
계속해서 도 10 내지 도 12와 관련하여, 광선 가이드 단부 하우징(204)은 페롤(226)을 수용하는 배럴(225)을 포함한다. 여기서 페롤은 차례로, 네 개의 독립적인 피복된 광섬유 부재(228a, 228b, 228c, 228d)를 포함하는 광섬유 케이블 배열다발체(228)를 지지한다. 따라서, 상기 페롤(226) 및 하우징(204)은 섬유(228)의 단부면(230a, 230b, 230c, 230d)이 광선가이드 단부 하우징(204)에 의해 규정된 바와 같이, 원뿔대 공동(208)과 관련하여 정확한 위치에 놓이도록, 케이블(228)을 지지한다. 추가적으로, 상기 광선 가이드 단부 하우징(204)은 정렬 구멍(232)의 쌍 형태로 회전 정렬 특징을 포함한다. 여기서 상기 정렬 구멍 쌍은 원뿔대 공동(208)과 관련하여 정확한 위치, 및 이에 따라 섬유(228)의 단부면(230)과 관련하여 정확한 위치로 성형되어 있다. 이때 이해되어야 할 것은, 상기 섬유(228)들은 선형 배열된다는데 있으며, 이는 능동소자 패키지(202)의 VCSEL의 배열에 상응한다는 것이다. 본 실시예에서, 케이블(226)을 사용하는 공통의 연결기는 종래 기술상 소형 MT 연결기로 알려져 있다. 한편 이해되어야 할 사실은, 본 발명이 적절한 모든 페롤/섬유 배열 장치의 사용을 고려하고 있다는 것이다. 이는 하기에 적절한 부분에서 보다 구체적으로 기술하기로 한다.
능동소자 패키지(202)를 광 가이드 단부 하우징(204)에 영구 접착하기 위해, 상기 능동소자 패키지(204)는 앞서 기술된 에너지 디렉터 특징(152) 및 대응하는 전면(154)을 포함한다. 본질적으로, 앞서 기술되었던 실시예와 관련하여 원뿔대 부분(210)이 원뿔대 공동(208) 내에 위치하고 완전히 안착되는 한 피동 정렬이 달성된다. 동시에 정렬 핀(224)은, 섬유(228)의 단부면(230)과 관련하여 다이(218)의 VCSEL 회전 배열을 제공하도록 정렬 구멍(232) 내에 배치된다. 상기 배치가 완성되면, 에너지 디렉터 특징(152)을 전면(154)에 접착시키기 위해 초음파 용접이 실행될 수 있다. 이는 완성된 피동 정렬을 유지하기 위함이다.
도 12와 관련하여, 앞서 언급되었던 바와 같이, 소재(34)의 두께는, 효과적인 광 결합을 보장하기 위해 가능한 작아야 된다. 본질적으로, 도 12의 실시예는 t를 가능한 작게 유지함으로써 능동소자 및 섬유면 사이의 "맞대기 결합(butt coupling)"을 완성시킨다. 상기 접근 방식을 사용하는 이유 중의 하나는, VCSEL 빔이 섬유 단부면 쪽으로 이동할수록 발산한다는 사실에 있다. 따라서, 빔 직경은 t값을 한정함으로써 섬유 단부면에서 감소된다. 이러한 접근법의 또 다른 이유로는, 대부분의 제조자들이 서로 측면상 가능한 한 밀착된 섬유(228)를 제공한다는데 있다. 예를 들면, 상기 섬유 다발체의 중심간의 간격은 750m 이상에 이른다. 이와 같이 가깝게 배치된 섬유에 대해, 렌즈 곡률 제한 조건에 의해, 소재(34)로부터 도 4에 도시된 방식으로 성형된 렌즈의 사용이 배제된다. 그러나, 적절한 섬유 사이의 간격에 의해, 본 발명에서는 배열 실시예 내에서 소재(34)의 부분을 형성하는 성형 렌즈가 사용될 수 있음을 이해되어야 할 것이다.
도 13 및 도 14와 관련하여, 여기에는 또 다른 배열 또는 광섬유 다발체 전자 결합 어셈블리가 도시되어 있다. 여기서 상기 어셈블리는 본 발명에 따라 제조되었으며 일반적으로 참조 부호 260으로 표시된다. 본질적으로, 어셈블리(26)는 어셈블리(200)와 동일하며, 따라서 간결한 표현을 위해 보다 구체적으로 기술하지 않기로 한다. 앞서 기술된 실시예에서 나타나는 동일한 부품에 대한 참조 부호는 가능한 한 모두 적용되었으며, 상기 부품에 대한 상술은 간결한 표현을 위해 다시 반복하지 않기로 한다. 그러나, 주의할 것은, 상기 부품들은 어셈블리(260) 내에 사용하기 위해 적절한 방식으로 형성되어야 한다는 것이다. 상기 어셈블리는 능동소자 패키지(260a) 및 광 가이드 단부 하우징(260b)을 포함한다. 상기 어셈블리(260)가 어셈블리(200)의 이점들을 공유하지만, 상기 어셈블리(260)가 갖는 중요한 차이점으로는, 렌즈(262a, 262b, 262c, 262d)가 제공된다는데 있다. 여기서 상기 렌즈들은 상기 소재(34)로부터 각각 도 4 및 도 9의 렌즈(30, 130)와 관련하여 기술된 방식으로 성형된다. 캡슐화 부재(34)는 원뿔대 공동(264)(도 14)을 형성한다. 상기 원뿔대 공동은 본 발명의 피동 정렬 규정에 따라 능동소자 패키지의 원뿔대 부분(266)을 수용하도록 형성된다.
계속해서 도 13 및 도 14와 관련하여, 광 가이드 단부 하우징은 독립적인 섬유(268a, 268b, 268c, 268d)들을 포함하는 광섬유 케이블 어셈블리(266)를 지지하기 위해 알맞게 되어있다. 각 섬유는 케이블 어셈블리(266)의 단부에 배치된 단부면(270a, 270b, 270c, 270d)을 포함한다. 렌즈(262)의 곡률은 각 광선(264a, 264b, 264c, 264d)들을 이에 대면하는 섬유 단부면(270a, 270b, 270c, 270d) 내로 각각 연결하기 위해 적절하다. 상기 섬유(268)는 예를 들면 분리된 섬유 또는 도시되는 바와 같이 섬유 케이블 다발체의 일부분으로 제공될 수 있으며, 적절한 섬유 대 섬유 간격을 갖는다. 또한 주의할 점은, (여기에 도시되지 않은) 두께(t)는 도 12에 도시되는 것과 관련하여 증가될 수 있다는 것이다. 그 이유는 본 어셈블리는 맞대기 결합 접근 방식을 요구하지 않기 때문이다. 예를 들어, 어셈블리(260)의 경우, 두께(t)는 대략 5μ 내지 3000μ이다.
상기 섬유 다발체 및 정렬된 능동소자와 관련하여, 무한한 실시예들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개 내지 64개 또는 그 이상에 이르는 능동소자 배열이 제공될 수 있다. 상기 장치들은 분리형 또는 일체형일 수 있다. 추가적으로, 상기 능동소자 배열 형상들은 각기 다른 유형의 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광검파기 및 레이저 장치 쌍으로 이루어진 배열 장치가 제공될 수 있다. 또 다른 실례로서, 장치 배열은 어느 한 소자 유형의 뱅크 및 또 다른 소형 유형의 뱅크를 포함할 수 있다.
또한, 배열 장치는 일직선을 이룰 필요가 없으나, 기존에 있는 또는 개발될 한 가지 종류의 매트릭스 장치를 포함해야 된다. 주의할 것은, 피동 정렬을 가능하게 하는 형상과 함께 본 발명의 능동소자 패키지의 물리적 크기를 단지 축소하는 것만으로, 사실상 상기 능동소자는 그 수 및 형태에 있어서 제한을 받지 않게 된다. 앞서 언급된 MT 연결기 형상에 추가적으로, 본 발명의 기술사항은 기존에 있는 또는 개발될 모든 섬유 다발체 형상을 위해 유용하다.
본 발명의 광학전자 결합 어셈블리가 여러 개의 다양한 형상들로 제공될 수 있고 여러 방법에 의해 생산될 수 있기 때문에, 본 발명은, 본 발명의 본질 및 범위에서 벗어나지 않으면서 기타 다른 많은 특정 형태들로 구체화될 수 있음을 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 실시예 및 방법들은 제한적인 것이 아닌 실례가 될 수 있는 것으로 간주해야 되며, 본 발명은 여기에 주어진 사항에 의해 제한되지 않으며 추가된 청구항의 범위 내에 변형될 수 있다.

Claims (25)

  1. 기다란 광 가이드의 일단부에서 능동소자의 광선 활성영역을 단부면에 광학적으로 결합하여 광선이 상기 광 가이드의 단부면과 상기 능동소자의 광선 활성영역 사이에서 결합되도록 하기 위한 광학전자 결합 어셈블리에 있어서,
    a) 하우징 윤곽을 정의하고 상기 단부면을 포함하는 상기 광 가이드의 단부를 지지하도록 된 광 가이드 단부 하우징;
    b) ⅰ) 상기 능동소자의 지지 및 상기 능동소자에 외부의 전기적 접속의 제공을 위한 장치, 및 ⅱ) 상기 능동소자를 둘러싸고 상기 지지장치를 적어도 부분적으로 둘러싸는 캡슐화 부재―여기서 캡슐화 부재는 대체로 상기 결합된 광선에 대하여 광학적으로 투과성이고, 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립되었을 때 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 광 가이드의 단부면과 대체로 광학적으로 정렬되게 피동적으로 놓도록 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽과 협동하는 소정의 형상으로 성형됨―를 포함하는 능동소자 패키지
    로 구성되는 광학전자 결합 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재의 소정의 형상이 상기 능동소자의 광선 활성영역과 대면하는 관계로 결합면을 형성하여, 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립되었을 때, 상기 캡슐화 부재의 소정의 형상은 상기 능동소자에 의해 상기 결합면을 통해 방출되는 광선이 상기 기다란 광 가이드의 단부면을 향하도록 하거나, 상기 광 가이드의 단부면에 의해 방출되고 상기 결합면에 투사되는 광선이 상기 능동소자의 광선 활성영역을 향하도록 하는 광학전자 결합 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재의 소정의 형상은 상기 능동소자의 광선 활성영역과 대면하는 관계로 결합면을 형성하고, 상기 능동소자로부터 멀어지는 방향으로 직경이 감소하는 원뿔대 부분을 정의하여 상기 결합면이 상기 능동소자로부터 이격된 상기 원뿔대 부분을 형성하도록 하며, 상기 광 가이드 단부 하우징은 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 결합하는 경우에 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 기다란 광 가이드의 단부면과 광학적으로 정렬하는 방식으로 상기 원뿔대 부분을 수용하도록 하는 형상을 가진 원뿔대 공동을 정의하는 광학전자 결합 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 능동소자 패키지의 원뿔대 부분 및 상기 광 가이드 단부 하우징의 원뿔대 공동은 상기 원뿔대 공동이 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 기다란 광 가이드의 단부면과 광학적으로 자동정렬 하도록 상기 원뿔대 부분을 위치시키는 형태로 구성되는 광학전자 결합 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재는 상기 능동소자에 의해 방출되는 광선을 상기 기다란 광 가이드의 단부면 상에 집중시키거나 상기 광 가이드의 단부면에 의해 방출되고 상기 렌즈에 투사되는 광선을 상기 능동소자의 활성영역에 집중시키기 위해 상기 결합면 상에 일체형으로 렌즈를 형성하는 광학전자 결합 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 능동소자를 지지하고 상기 능동소자에 외부의 전기접속을 제공하는 소자는 상기 능동소자가 장착되는 다이 부착패드를 갖는 리드 프레임을 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재가 상기 능동소자 하우징을 상기 광 가이드 단부 하우징에 부착하기 위한 수단을 정의하는 광학전자 결합 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재에 의해 형성되는 부착수단은, 상기 능동소자 패키지의 원뿔대 부분이 상기 광 가이드 단부 하우징의 원뿔대 공동에 의해 수용되는 경우, 상기 능동소자의 광선 활성영역이 상기 기다란 광 가이드의 단부면과 광학적으로 정렬되도록 상기 광 가이드 단부 하우징과 초음파 용접 되어 형성되는 직립 융기부를 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 능동소자가 상기 기다란 광 가이드의 단부면에 결합될 광선의 방출을 위한 VCSEL을 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 능동소자가 상기 기다란 광 가이드의 단부면으로부터 방출되는 광선을 검출하기 위한 광검파기를 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기다란 광 가이드는 축을 정의하며, 상기 능동소자 패키지의 캡슐화 부재의 소정의 형상은 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립될 때 상기 축에 대하여 상기 능동소자 패키지와 상기 광 가이드 단부 하우징 사이에 대체로 고정된 회전방향 상의 자세를 제공하기 위해 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽과 추가로 협동하는 광학전자 결합 어셈블리.
  12. 각각의 활성영역이 하나의 기다란 광 가이드 단부면과 정렬되도록 복수의 기다란 광 가이드를 갖는 능동소자에 의해 정의되는 광선 활성영역의 배열을 광학적으로 결합하기 위한 광학전자 결합 어셈블리에 있어서,
    a) 하우징 윤곽을 정의하고 각 단부면과 연관된 각 광 가이드 부재의 일단부를 지지하도록 알맞게 적용되는 광 가이드 단부 하우징;
    b) ⅰ) 상기 능동소자의 지지 및 상기 능동소자에 외부 전기 접속의 제공을 위한 장치, 및 ⅱ) 상기 능동소자를 둘러싸고 상기 지지수단을 적어도 부분적으로 둘러싸는 캡슐화 부재―여기서 캡슐화 부재는 대체로 상기 결합된 광선에 대하여 광학적으로 투과성이고, 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립되었을 때 각 광선 활성영역을 하나의 광 가이드 단부면과 대체로 광학적으로 정렬되게 피동적으로 놓도록 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽과 협동하는 소정의 형상으로 성형됨―를 포함하는 능동소자 패키지
    로 구성되는 광학전자 결합 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재의 소정의 형상은 결합면을 상기 능동소자의 광선 활성영역들과 대면하는 관계를 형성하고, 상기 능동소자로부터 멀어지는 방향으로 직경이 감소하는 원뿔대 부분을 정의하여 상기 결합면이 상기 능동소자로부터 이격된 상기 원뿔대 부분을 형성하도록 하며, 상기 광 가이드 단부 하우징은 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 결합하는 경우에 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 기다란 광 가이드 중 하나의 일단부면과 광학적으로 정렬하는 방식으로 상기 원뿔대 부분을 수용하도록 하는 형상을 가진 원뿔대 공동을 정의하는 광학전자 결합 어셈블리.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재는 상기 광선 활성영역에 의해 방출되는 광선을 상기 기다란 광 가이드 중 하나의 일단부면 상에 집중시키거나 상기 광 가이드 중 하나의 단부면에 의해 방출되고 상기 렌즈중 하나에 투사되는 광선을 상기 능동소자의 연관된 광선 활성영역에 집중시키기 위해 상기 결합면 상에 일체형으로 복수의 렌즈를 형성하는 광학전자 결합 어셈블리.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 능동소자를 지지하고 상기 능동소자에 외부의 전기접속을 제공하는 장치는 상기 능동소자가 장착되는 리드 프레임을 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재가 상기 능동소자 하우징을 상기 광 가이드 단부 하우징에 부착하기 위한 수단을 정의하는 광학전자 결합 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재에 의해 정의되는 부착수단은, 상기 능동소자 패키지의 원뿔대 부분이 상기 광 가이드 단부 하우징의 원뿔대 공동에 의해 수용되는 경우, 상기 직립 융기부를 사용하여 형성되는 상기 초음파 용접이 상기 광 가이드 단부 하우징과 상기 능동소자 하우징 사이에서 단독 부착물이고 상기 능동소자의 각 광선 활성영역이 상기 기다란 광 가이드 중 하나의 단부면과 광학적으로 정렬되도록 상기 광 가이드 단부 하우징과 초음파 용접 되어 형성되는 직립 융기부를 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 능동소자가 상기 광선 활성영역을 정의하기 위해 복수의 VCSEL을 구비하는 싱글 다이를 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 능동소자가 상기 기다란 광 가이드 중 하나의 단부면으로부터 방출되는 광선을 검출하기 위해 각각 배열되는 복수의 광검파기를 구비하는 싱글 다이를 포함하는 광학전자 결합 어셈블리.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 능동소자 패키지의 캡슐화 부재의 소정의 형상은 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립될 때 상기 광 가이드 단부 하우징에 대하여 상기 능동소자 패키지의 대체로 고정된 회전방향 상의 자세를 제공하기 위해 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽과 추가로 협동하는 광학전자 결합 어셈블리.
  21. 기다란 광 가이드의 일단부에서 능동소자의 광선 활성영역을 단부면에 광학적으로 결합하여 광선이 상기 광 가이드의 단부면과 상기 능동소자의 광선 활성영역 사이에서 결합되도록 하기 위한 광학전자 결합 어셈블리에서 상기 단부면과 상기 광선 활성영역을 정렬하기 위한 제공 방법에 있어서,
    a) 하우징 윤곽을 정의하는 광 가이드 단부 하우징 내에서 상기 단부면을 포함하는 상기 광 가이드의 단부를 지지하는 단계;
    b) 지지부재 상에 상기 능동소자를 배열하고 상기 능동소자에 외부의 전기적 접속을 제공하는 단계; 및
    c) 상기 능동소자를 캡슐화하고 상기 지지수단을 대체로 상기 결합된 광선에 대하여 광학적으로 투과성인 캡슐화 부재로 적어도 부분적으로 캡슐화하는 단계―여기서 캡슐화 부재는 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립되었을 때 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 광 가이드의 단부면과 대체로 광학적으로 정렬되게 피동적으로 놓도록 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽과 협동하는 소정의 형상으로 성형됨―
    를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재의 소정의 형상이 결합면을 상기 능동소자의 광선 활성영역과 대면하는 관계를 정의하여, 상기 광 가이드 단부 하우징이 상기 능동소자 패키지와 조립되었을 때, 상기 캡슐화 부재의 소정의 형상은 상기 능동소자에 의해 상기 결합면을 통해 방출되는 광선이 상기 기다란 광 가이드의 단부면을 향하도록 하거나, 상기 광 가이드의 단부면에 의해 방출되고 상기 결합면에 투사되는 광선이 상기 능동소자의 광선 활성영역을 향하도록 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 캡슐화 부재의 소정의 형상이 결합면을 상기 능동소자의 광선 활성영역과 대면하는 관계를 정의하고, 상기 캡슐화 단계는 상기 캡슐화 부재의 소정의 형상이 1차로 확인된 상기 능동소자의 광선 활성영역과 위치적 관계를 갖고 상기 능동소자로부터 멀어지는 방향으로 직경이 감소하는 원뿔대 부분을 정의하여 상기 결합면이 상기 능동소자로부터 이격된 상기 원뿔대 부분을 형성하도록 하는 단계를 포함하며, 상기 기다란 광 가이드의 단부를 지지하는 단계는 2차로 확인된 상기 기다란 광 가이드의 단부면에 대하여 위치적 관계를 갖고 상기 원뿔대 공동은 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 기다란 광 가이드의 단부면과 피동적으로 광학적 정렬하여 그 결과 상기 1차 및 2차 확인된 위치적 관계를 갖는 방식으로 상기 원뿔대 부분을 수용하도록 원뿔대 공동을 정의하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    d) 상기 능동소자 패키지의 소정의 형상과 상기 광 가이드 단부 하우징의 하우징 윤곽의 협동을 통해 상기 능동소자의 광선 활성영역을 상기 광 가이드의 단부면과 초기 광학적 정렬하도록 상기 광 가이드 단부 하우징을 상기 능동소자 패키지와 조립하는 단계; 및
    e) 영구적인 정렬이 유지되도록 초음파 접착에 의해 상기 능동소자를 상기 광 가이드 단부 하우징에 초음파 접착하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 캡슐화 단계는 상기 능동소자 패키지 상에 초음파접착 수단을 형성하는 단계를 포함하여 상기 초기 광학적 정렬이 이루어졌을 때 상기 초음파접착 수단만이 상기 광 가이드 단부 하우징과 접촉하도록 하며, 상기 초음파접착 단계는 상기 초음파접착 수단이 적어도 부분적으로 융해되어 상기 초음파용접을 형성하도록 하는 방법.
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