KR20010073962A - Monitoring method and light source module for wavelength locking - Google Patents
Monitoring method and light source module for wavelength locking Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010073962A KR20010073962A KR1020000003182A KR20000003182A KR20010073962A KR 20010073962 A KR20010073962 A KR 20010073962A KR 1020000003182 A KR1020000003182 A KR 1020000003182A KR 20000003182 A KR20000003182 A KR 20000003182A KR 20010073962 A KR20010073962 A KR 20010073962A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wavelength
- light source
- filter
- intensity
- stabilization
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
- G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
- G02B6/29358—Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator
- G02B6/29359—Cavity formed by light guide ends, e.g. fibre Fabry Pérot [FFP]
Abstract
Description
본 발명은 WDM 광통신 시스템과 아날로그 광통신 시스템을 포함하여 파장의 안정성을 요구하는 모든 광통신 시스템에서 사용될 수 있는 파장검출 및 안정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength detection and stabilization method that can be used in all optical communication systems requiring wavelength stability, including WDM optical communication systems and analog optical communication systems.
또한 본 발명은 상기 파장검출 및 안정화 방법을 이용한 소형의 파장안정화 광원모듈 및 그 제작방법에 관한 것이기도 하다.The present invention also relates to a small wavelength stabilized light source module using the wavelength detection and stabilization method and a method of manufacturing the same.
인터넷을 이용한 대용량의 정보 교류에서 예측되듯이 향후 21C 초에는 최소 단위 사용자급에서부터 대용량 멀티미디어(Multimedia) 정보의 실시간 송수신을 필요로 하게 될 것이며, 이러한 단위 사용자의 폭발적인 증가에 따른 수요를 충족하기 위하여 통신기술은 더욱 더 고속화, 대용량화를 필요로 할 것이다.As predicted by the large-scale exchange of information using the Internet, the next 21C will require real-time transmission and reception of large-capacity multimedia information from the minimum unit user level, and in order to meet the demand due to the explosive increase of such unit users. Technology will need more and more speed.
광통신 기술은 기가비트(Gbps) 시대를 거쳐 테라비트(Tbps) 시대로 발전하게 되며, 이에 따른 대용량, 초고속 광통신 기술로 파장분할다중(Wavelength Division Multiplexing, 이하 WDM이라 함) 방식을 이용한 전송장치가 연구되고 있다. WDM에 있어서 용량을 결정하는 요인중의 하나가 광신호의 파장간격(grid)을 작게 하는 것으로 현재 WDM용 파장분할 간격은 1.6nm(200GHz Grid)을 채택하고 있으나 앞으로 초대용량을 위해서는 0.8nm(100GHz Grid), 0.4nm(50GHz Grid)까지 줄어들 것으로 예상된다. 이렇게 파장분할 간격이 좁아짐에 따라 광송신 모듈의 파장을 일정하게 유지시켜야 하는 파장안정화(wavelength stabilization)가 가장 필수적인 요구사항이 된다. 또한 시분할다중(Time Division Multiplexing, 이하 TDM이라 함) 방식의 광통신이나 아날로그 광통신에서도 고속 광변조신호의 원할한 송수신을 위하여 파장의 안정성이 요구된다.Optical communication technology has developed from the gigabit (Gbps) era to the terabit (Tbps) era, and a transmission device using a wavelength division multiplexing (WDM) method is studied as a large-capacity, high-speed optical communication technology. have. One of the factors that determine the capacity in WDM is to reduce the wavelength grid of the optical signal. Currently, WDM wavelength division interval adopts 1.6nm (200GHz Grid), but 0.8nm (100GHz) is used for ultra-large capacity in the future. Grid) and 0.4nm (50GHz Grid) are expected to shrink. As the wavelength division interval becomes narrower, wavelength stabilization, in which the wavelength of the optical transmission module is kept constant, becomes the most essential requirement. In addition, even in time division multiplexing (hereinafter referred to as TDM) optical communication or analog optical communication, wavelength stability is required for smooth transmission and reception of a high speed optical modulation signal.
현재, 파장을 감시하기 위한 세부적인 기술로는 크게 크리스탈 회절격자(crystal grating), 광섬유 회절격자(fiber grating)과 같은 회절격자 구조를 이용하는 경우로써 브래그 회절각(Bragg diffraction angle)의 파장의존성을 이용하는 기술과, 협대역통과 필터(narrow bandpass filer), 에탈론(etalon)등의 패브리-페롯 간섭계(Fabry-Perot Interferometer)의 파장 선택성을 이용한 기술로 나뉘어 진다.At present, a detailed technique for monitoring the wavelength is to use a diffraction grating structure such as crystal grating and fiber grating to take advantage of the wavelength dependence of Bragg diffraction angle. Technology and wavelength selectivity of Fabry-Perot Interferometers such as narrow bandpass filers and etalons.
그리고, 파장안정화를 위한 모듈로는 Snatac사를 비롯한 일부 기업에서 제작하고 있는 외장형이 있다. WDM 시스템의 파장선택 및 안정화를 위하여 광원에서의 신호를 광섬유에서 분기하여 외장형 파장안정기(wavelength locker)에서 파장의 변화를 감시하고 다시 감시 신호를 이용하여 광원의 온도를 조절하여 파장을 일정하게 유지시키고 있다. 따라서 별개의 파장안정화 모듈과 광원모듈을 사용하기 때문에 시스템을 구성할 때 그 크기를 소형화 할 수 없을 뿐 아니라 더 많은 비용이 소요된다.In addition, the module for wavelength stabilization includes an external type manufactured by some companies including Snatac. For the wavelength selection and stabilization of the WDM system, the signal from the light source is diverged from the optical fiber to monitor the change of the wavelength in an external wavelength locker, and the wavelength is kept constant by adjusting the temperature of the light source using the monitoring signal again. have. Therefore, since separate wavelength stabilization module and light source module are used, the size of the system can not be miniaturized and more cost is required.
이와 다른 내장형의 파장안정화 기능을 포함한 광원 모듈이 Nortel사에 제작되고 있으며, 이는 레이저다이오드의 후면부에서 나오는 빔이 패브리-페롯 에탈론(Fabri-Perot) 을 투과하였을 때 나오는 파장의존성을 가지는 광을 어레이 핀 광검출기(array pin-Photo Detector)로 검출하여 파장 변화를 감시하는 방법을 사용한다. 이 광원 모듈은 투과특성만을 이용하여 파장 안정화를 수행하며, 다채널 파장안정화가 불가능하다.Another light source module with built-in wavelength stabilization is being manufactured at Nortel, which arrays light with wavelength dependence when the beam from the rear of the laser diode passes through Fabri-Perot. It uses a method of detecting wavelength changes by detecting it with an array pin-photo detector. This light source module performs wavelength stabilization using only transmission characteristics, and multi-channel wavelength stabilization is impossible.
한편, WDM 시스템에서 요구하는 0.8nm 혹은 0.4nm의 파장간격을 만족하기 위하여는 적어도 피코 미터(pico-meter) 단위의 파장 제어를 필요로 하며, 또한 1550nm를 중심으로 수십 나노미터(nm)의 파장영역을 만족할 수 있는 파장안정화 기술이 요구된다. 이를 위하여서는 파장선택 특성이 우수하고, 넓은 파장영역에서 사용이 가능하면서, 제작이 용이하고 경제적인 파장 선택 광학계를 사용하여야 한다.On the other hand, in order to satisfy the wavelength gap of 0.8 nm or 0.4 nm required in the WDM system, at least picometer wavelength control is required, and wavelengths of several tens of nanometers (nm) are centered around 1550 nm. There is a need for a wavelength stabilization technique that can satisfy the region. For this purpose, it is necessary to use a wavelength selection optical system that has excellent wavelength selection characteristics, can be used in a wide wavelength range, and is easy to manufacture and economical.
또한 시스템에서 요구하는 신뢰성을 충족하는 소형의 경제적인 파장안정화기를 제작하기 위하여는 파장안정화 기능을 내장한 광원모듈이 바람직하다.In addition, in order to manufacture a compact and economical wavelength stabilizer that satisfies the reliability required by the system, a light source module having a wavelength stabilizer function is desirable.
본 발명은 내장형 및 외장형에 모두 적용이 가능한 방법으로서, 단일모드 광원으로부터의 광 경로에 하나의 패브리-페롯 구조의 필터 소자(Fabry-Perot structure filter element)를 사용하여 반사 및 투과 특성의 파장의존성을 효율적으로 이용하여 단일 파장의 안정화기능뿐만 아니라 일정간격을 가지는 여러 개의 선택파장에 대하여도 파장안정화가 가능한 파장 검출 및 안정화 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is applicable to both internal and external types, using a single Fabry-Perot structure filter element in the optical path from a single mode light source. It is an object of the present invention to provide a wavelength detection and stabilization method capable of stabilizing wavelengths for a plurality of selected wavelengths having a predetermined interval as well as a stabilization function of a single wavelength.
본 발명의 다른 목적은 상기한 목적을 달성하는 파장 검출 및 안정화 방법을 이용한 파장안정화 광원모듈 및 그 제작방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a wavelength stabilizing light source module using the wavelength detection and stabilization method to achieve the above object and a manufacturing method thereof.
도 1은 본 발명에 따른 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 반사와 투과특성을 이용하여 일정 간격을 가진 세 가지 파장의 파장안정화를 위한 파장검출 시스템의 개략도1 is a schematic diagram of a wavelength detection system for wavelength stabilization of three wavelengths having a predetermined interval using reflection and transmission characteristics of an optical system having periodic wavelength sensitivity according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 반사특성만을 이용하여 단일 채널 파장안정화를 위한 파장검출 시스템의 개략도2 is a schematic diagram of a wavelength detection system for single channel wavelength stabilization using only reflection characteristics of an optical system having periodic wavelength sensitivity according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 반사와 투과특성을 이용하여 단일 채널 파장안정화를 위한 파장검출 시스템의 개략도3 is a schematic diagram of a wavelength detection system for single channel wavelength stabilization using reflection and transmission characteristics of an optical system having periodic wavelength sensitivity according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 투과특성만을 이용하여 단일 채널 파장안정화를 위한 파장검출 시스템의 개략도4 is a schematic diagram of a wavelength detection system for single channel wavelength stabilization using only transmission characteristics of an optical system having periodic wavelength sensitivity according to the present invention.
도 5는 도 1의 파장검출 시스템에서 네 개의 광검출기에 의해 측정되는 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 파장에 따른 반사특성과 투과특성에 의해 세 개의 각기 다른 파장에서 파장안정화가 이루어짐을 보이는 그래프FIG. 5 is a graph showing wavelength stabilization at three different wavelengths by reflection and transmission characteristics according to the wavelength of an optical system having periodic wavelength sensitivity measured by four photodetectors in the wavelength detection system of FIG. 1.
도 6은 도 2의 파장검출 시스템에서 어레이 광검출기의 두 PD에 의해 측정되는 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 파장에 따른 반사특성을 보여주는 그래프FIG. 6 is a graph showing reflection characteristics of wavelengths of an optical system having periodic wavelength sensitivity measured by two PDs of an array photodetector in the wavelength detection system of FIG.
도 7은 도 3의 파장검출 시스템에서 두 개의 광검출기에 의해 측정되는 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 파장에 따른 반사특성과 투과특성을 보여주는 그래프FIG. 7 is a graph showing reflection and transmission characteristics according to the wavelength of an optical system having periodic wavelength sensitivity measured by two photodetectors in the wavelength detection system of FIG.
도 8은 도 4의 파장검출 시스템에서 어레이 광검출기의 두 PD, 또는 개별 소자의 두 PD에 의해 측정되는 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 파장에 따른 투과특성을 보여주는 그래프FIG. 8 is a graph showing transmission characteristics according to wavelengths of an optical system having periodic wavelength sensitivity measured by two PDs of an array photodetector or two PDs of individual devices in the wavelength detection system of FIG. 4.
도 9는 본 발명이 적용된 다채널 파장안정화기능을 가지는 광원모듈의 구성도9 is a block diagram of a light source module having a multi-channel wavelength stabilization function to which the present invention is applied
도 10은 본 발명이 적용된 단일 채널 파장안정화기능을 가지는 광원모듈의 구성도10 is a block diagram of a light source module having a single channel wavelength stabilization function to which the present invention is applied
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 단일모드 광원10: single mode light source
11 : 주기적인 파장감도를 가지는 광학계/패브리-페롯 필터11: Optical / Fabric-Perot Filter with Periodic Wavelength Sensitivity
12 : 뒤쪽 렌즈(rear lens) 13 : 써미스터(thermistor)12 rear lens 13 thermistor
14 : 앞쪽 렌즈(front lens) 15 : 세라믹 기판14 front lens 15 ceramic substrate
16 : 열전냉각소자(TEC)16: thermoelectric cooling element (TEC)
17 : 파장분석기(wavelength meter)17: wavelength meter
20 : 어레이 광검출기(array Photo Detector)20: Array Photo Detector
21, 22 : 반사 빔 감지를 위한 어레이 광검출기의 PD1, 2(Photo Detector)21, 22: PD1, 2 (Photo Detector) of array photodetector for detecting reflected beam
23 : 반사 빔 감지를 위한 PD23 PD for reflected beam detection
24 : 투과 빔 감지를 위한 PD24: PD for transmission beam detection
31, 32 : 투과 빔 감지를 위한 PD31, 32: PD for transmission beam detection
51, 51a, 51b : PD(21)의 파장에 따른 반사빔에 대한 광검출 곡선51, 51a, 51b: light detection curves for the reflected beam according to the wavelength of the PD 21
52, 52a : PD(22)의 파장에 따른 반사빔에 대한 광검출 곡선52, 52a: light detection curve for the reflected beam according to the wavelength of the PD (22)
53, 53a, 53b: PD(31)의 파장에 따른 투과빔에 대한 광검출 곡선53, 53a, 53b: light detection curves for transmitted beams according to the wavelength of the PD 31
54, 54a : PD(32)의 파장에 따른 투과빔에 대한 광검출 곡선54, 54a: Photodetection curves for the transmitted beam according to the wavelength of the PD 32
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 주기적인 파장감도를 가지는 광학계의 반사와 투과특성을 이용하여 일정 간격을 가진 세 가지 파장의 파장안정화를 위한 파장검출 시스템의 개략도로서, 단일모드 광원(10), 상기 단일모드 광원(10)에서 발사되는 레이저 빔의 발산 각도를 적절하게 조절하기 위한 렌즈(12), 상기 렌즈(12)에 통해 입사되는 레이저 빔에 대해 파장선택특성을 갖는 패브리-페롯 필터(11, 이하 F-P 필터라 함), 상기 F-P 필터(11)에서 반사되는 빔을 검출하는 어레이 광검출기(20) 및 상기 F-P 필터(11)를 투과한 빔을 검출하는 두 개의 광검출기(이하, PD라 한다)(31, 32)로 구성된다.1 is a schematic diagram of a wavelength detection system for wavelength stabilization of three wavelengths having a predetermined interval by using reflection and transmission characteristics of an optical system having periodic wavelength sensitivity according to the present invention. Lens 12 for appropriately adjusting the divergence angle of the laser beam emitted from the mode light source 10, Fabry-Perot filter 11 having a wavelength selection characteristic for the laser beam incident through the lens 12 FP filter), an array photodetector 20 for detecting a beam reflected from the FP filter 11, and two photodetectors for detecting a beam transmitted through the FP filter 11 (hereinafter referred to as PD). It consists of (31, 32).
이와 같은 구성에서, 단일모드 광원(10)으로부터의 레이저 빔이 렌즈(12)에 의해 적절한 발산(divergence) 각도를 가지고 파장선택특성을 가지는 F-P 필터(11)에 입사 될 때 반사되는 빔은 어레이 광검출기(20)의 두 PD(21, 22)로 광전류(Photocurrent)의 형태로 광 검출하고, 투과되는 빔은 PD(31)과 PD(32)에 의해 광 검출한다.In such a configuration, the beam reflected when the laser beam from the single mode light source 10 is incident on the FP filter 11 having a wavelength divergence characteristic with an appropriate divergence angle by the lens 12 is array light. The two PDs 21 and 22 of the detector 20 detect light in the form of photocurrent, and the transmitted beams are detected by the PD 31 and the PD 32.
단일모드 광원(10)은 DFB(Distributed Feedback) 레이저 다이오드, DBR(Distributed Bragg Reflection) 레이저 다이오드, 단일모드 광섬유와 같이 단일모드 파장의 빔을 일정 각도로 발산하는 특성을 가진 것이다. 렌즈(12)는 단일모드 광원(10)으로부터의 빔의 발산각을 제어하는 기능을 하며, 이것은 광검출기의 크기 및 정렬거리, 광검출 출력과 관련되는 중요한 역할을 한다. 그러나 광원의 특성에 따라 렌즈(12)는 사용되지 않을 수도 있다.The single mode light source 10 emits a beam of a single mode wavelength at a predetermined angle, such as a distributed feedback (DFB) laser diode, a distributed bragg reflection (DBR) laser diode, and a single mode optical fiber. The lens 12 functions to control the divergence angle of the beam from the single mode light source 10, which plays an important role in relation to the size and alignment distance of the photodetector and the photodetection output. However, the lens 12 may not be used depending on the characteristics of the light source.
F-P 필터(11)는 고체 에탈론 필터(solid etalon filter)나 협대역통과 필터등과 같은 패브리-페롯 공진기(Fabry-Perot resonator)로서, 도 5와 같이 주기적인 파장 의존성을 가지고 투과율과 반사율이 변화하는 특성을 가지며, 입사빔의 입사각에 대하여도 같은 특성을 가진다. 예로 용융 실리카(fused silica)의 양면을 동일 반사율을 가지도록 코팅(coating)한 고체 에탈론 필터의 경우에 입사빔에 대한 투과특성에서 자유 스펙트럼 범위(free spectral range)와 피크(peak)의 FWHM(FullWidth Half Maximum)의 크기는 에탈론의 두께, 굴절율, 코팅반사율의 크기, 빔의 파장 및 입사각에 의존한다. 따라서 에탈론의 두께, 굴절율, 코팅반사율의 크기가 결정된 경우에 특정파장에서 입사빔의 투과 및 반사율은 입사각에 따라 변하고, 특정입사각에 대하여는 파장에 따라 변한다. 이것은 F-P 필터의 일반적인 특성으로서, 본 발명은 이러한 F-P 필터의 특성을 이용한다.The FP filter 11 is a Fabry-Perot resonator such as a solid etalon filter or a narrow bandpass filter. The transmittance and the reflectance of the FP filter have periodic wavelengths as shown in FIG. 5. It has the same characteristics with respect to the incident angle of the incident beam. For example, in the case of a solid etalon filter coated on both sides of fused silica with the same reflectivity, the free spectral range and peak FWHM ( The size of FullWidth Half Maximum depends on the thickness of the etalon, the refractive index, the size of the coating reflectivity, the wavelength of the beam and the angle of incidence. Therefore, when the thickness of the etalon, the refractive index, and the size of the coating reflectance are determined, the transmission and the reflectance of the incident beam at a specific wavelength vary depending on the incident angle, and the wavelength depends on the incident angle. This is a general characteristic of the F-P filter, and the present invention uses the characteristic of this F-P filter.
PD1, 2(21, 22)는 F-P 필터(11)의 반사출력의 파장의존성을 검출하기 위한 것이고, PD(31, 32)는 F-P 필터(11)의 투과출력을 검출하는 역할을 한다.PD1, 2 (21, 22) is for detecting the wavelength dependence of the reflection output of the F-P filter 11, PD (31, 32) serves to detect the transmission output of the F-P filter (11).
도 1의 파장검출 시스템은 열전 냉각소자(TEC) 위에 탑재되어 최소 세 가지의 파장에 대하여 안정화 기능을 할 수 있다.The wavelength detection system of FIG. 1 may be mounted on a thermoelectric cooling device (TEC) to stabilize at least three wavelengths.
도 1의 파장검출 시스템에 대한 보다 자세한 설명에 앞서 단일 파장 잠금(Locking)을 위한 도 2 내지 도 4의 세가지 파장검출 시스템에서의 파장검출과 이를 이용한 파장안정화 방법을 먼저 설명한다.Prior to the detailed description of the wavelength detection system of FIG. 1, wavelength detection and wavelength stabilization method using the three wavelength detection systems of FIGS. 2 to 4 for single wavelength locking are described first.
도 2는 F-P 필터에 의한 반사 빔의 파장의존 특성을 이용하는 파장검출 시스템의 개략도로서, 이 파장검출 시스템을 사용하는 경우에 있어서는 단일모드 광원(10)으로부터의 빔이 어레이 광검출기(20)의 PD1, 2(21, 22)에 입사하는 각도가 다르기 때문에, PD1, 2(21, 22)의 파장의존성의 차이에 의한 광검출 세기를 비교하는 방법으로 파장을 제어하여 파장안정화를 꾀한다.Fig. 2 is a schematic diagram of a wavelength detection system using the wavelength-dependent characteristics of the reflected beam by the FP filter. In the case of using this wavelength detection system, the beam from the single mode light source 10 is PD1 of the array photodetector 20. Since the angles incident on 2 (21, 22) are different, wavelength stabilization is achieved by controlling the wavelength by comparing the light detection intensity due to the difference in wavelength dependence of PD1, 2 (21, 22).
즉, F-P 필터(11)의 반사율이 입사빔의 파장과 반사각에 동시에 의존하는 특성을 이용한 방법으로서, 특정 파장의 입사빔에 대하여 반사각에 따라 반사율이 주기적으로 변한다. 광원(10)으로부터의 빔은 가우시안(Gaussian)빔으로 근사되므로, 도 2에서 F-P 필터(11)의 각도는 어레이 광검출기(20)의 배치가 가우시안 빔의 최대 입사빔의 세기를 차단하지 않을 정도보다는 커야 한다.That is, as a method using the characteristic that the reflectance of the F-P filter 11 depends on the wavelength and the reflection angle of an incident beam simultaneously, the reflectance changes periodically with respect to the incident angle of a specific wavelength. Since the beam from the light source 10 is approximated as a Gaussian beam, the angle of the FP filter 11 in FIG. 2 is such that the arrangement of the array photodetector 20 does not block the intensity of the maximum incident beam of the Gaussian beam. Should be greater than
F-P 필터(11)의 경사각이 고정되었을 때, 어레이 광검출기(20)의 PD 1(21)과 PD 2(22)를 광세기의 검출이 가능한 상태에서 위치이동을 시켜가면서 도 6의 파장의존성을 가지도록 정렬하고, 에폭시(epoxy)나 땜납으로 고정한다. 도 6에서 곡선 51a는 PD 1(21)에 의해 측정되는 광전류의 파장의존성을 보인 것이고, 곡선 52a는 PD 2(22)에 의해 감지되는 광전류의 파장의존성을 나타낸 것이다. 파장 λL에서 두 PD(21, 22)의 광전류가 같도록 정렬하여, 전류의 차이가 영이 되도록 한다. 이 때 두 전류의 등가점은 각 PD(21, 22)의 광전류 차이의 선형부분 중간에 오도록 하는 것이 이상적이며, 선형부분의 기울기는 파장안정성의 정밀도와 관계된다.When the inclination angle of the FP filter 11 is fixed, the wavelength dependence of FIG. 6 is shifted while the PD 1 21 and the PD 2 22 of the array photodetector 20 are moved in a state where light intensity can be detected. Align it with and fix it with epoxy or solder. In FIG. 6, curve 51a shows the wavelength dependence of the photocurrent measured by PD 1 (21), and curve 52a shows the wavelength dependence of the photocurrent sensed by PD 2 (22). The photocurrents of the two PDs 21 and 22 are aligned at the wavelength λ L so that the difference in the currents becomes zero. At this time, the equivalent point of the two currents should ideally be in the middle of the linear part of the photocurrent difference of each PD (21, 22), and the slope of the linear part is related to the precision of the wavelength stability.
도 6에서 파장이 단파장 λ1쪽으로 변할 때 PD1(21)의 광전류는 감소하고 PD2(22)의 광전류는 증가하며, 장파장 λ2쪽으로 변할 때는 반대가 되므로 이 값의 차이를 외부 제어회로에서 감지하고, 광원의 온도조절기를 제어하여 온도에 따른 광원의 파장을 변화시켜 두 PD(21, 22)의 광전류의 차이가 영이 되도록 함으로써 파장을 지속적으로 제어하여 안정시킨다.In FIG. 6, when the wavelength changes to the short wavelength λ 1 , the photocurrent of the PD1 21 decreases and the photocurrent of the PD2 22 increases, and when the wavelength changes to the long wavelength λ 2 , the opposite is detected. In addition, by controlling the temperature controller of the light source to change the wavelength of the light source according to the temperature so that the difference in the photo current of the two PD (21, 22) to zero by controlling the wavelength to stabilize.
도 3은 반사 빔과 투과 빔의 세기를 각각 PD(23)과 PD(24)로 감지하여 파장을 제어하는 파장검출 시스템의 개략도로서, 특정 각도로 F-P 필터(11)에 입사하는 빔은 도 7에서와 같은 파장의존성을 가진다. 이 경우에는 입사빔의 발산특성을 이용하지 않으므로, 단일모드 광원(10)으로부터의 빔은 렌즈(12)에 의해 평형광으로 변환하여 사용함으로써 도 2이나 후술할 도 4의 경우에 비해 상대적으로 PD의 크기 및 정렬거리에 대한 제약이 적으며, 충분한 세기의 입력광을 보장 받을 수 있다. 물론 평형광이 아닌 발산 빔의 경우에서도 특정 입사각에 PD(23), PD(24)를 정렬하여 같은 특성을 얻을 수 있다.FIG. 3 is a schematic diagram of a wavelength detection system in which the intensity of the reflected beam and the transmitted beam is sensed by the PD 23 and the PD 24 to control the wavelength, and the beam incident on the FP filter 11 at a specific angle is shown in FIG. 7. It has the same wavelength dependency as In this case, since the divergence characteristic of the incident beam is not used, the beam from the single-mode light source 10 is converted to the balanced light by the lens 12 and used as compared to the case of FIG. 2 or FIG. 4 to be described later. There is little restriction on the size and alignment distance of, and the input light of sufficient intensity can be guaranteed. Of course, even in the case of divergent beams other than balanced light, the same characteristics may be obtained by aligning the PD 23 and the PD 24 at specific incident angles.
도 7에서 곡선 51b는 PD(23)에 의해 측정된 F-P 필터(11)의 반사 빔의 세기이고, 곡선 53b는 PD(24)에 의해 측정된 F-P 필터(11)의 투과 빔의 세기이다.Curve 51b in FIG. 7 is the intensity of the reflected beam of F-P filter 11 measured by PD 23, and curve 53b is the intensity of the transmitted beam of F-P filter 11 measured by PD 24.
도 3에서의 정렬방법은 평형광의 경우에는 안정화 파장 λL에서 PD(24)를 광검출이 가능한 상태에서 위치를 이동시켜가면서 최대 세기 지점을 찾아 고정시키고, 다음으로 F-P 필터(11)를 삽입하여 각도를 조정하여 PD(24)의 광출력이 최대와 최소 사이의 선형영역의 중간에 오도록 하여 고정한다. 이러한 조건을 만족하는 F-P 필터(11)의 여러 각도 중에서 PD(23)의 배치를 고려하여 적절한 크기의 각도를 가지도록 한다. 다음으로 PD(23)를 광검출이 가능한 상태에서 이동하면서 PD(24)와 같은 광검출 세기를 가지는 지점을 찾아 PD(23)를 고정한다.In the alignment method of FIG. 3, in the case of balanced light, the position of the PD 24 in the state where photodetection is possible at the stabilization wavelength λ L is performed while finding and fixing the maximum intensity point, and then the FP filter 11 is inserted. The angle is adjusted and fixed so that the light output of the PD 24 is in the middle of the linear region between the maximum and minimum. In consideration of the arrangement of the PD 23 among various angles of the FP filter 11 satisfying such a condition, an angle having an appropriate size may be obtained. Next, the PD 23 is fixed while the PD 23 is moved in a state where photodetection is possible to find a point having the same light detection intensity as the PD 24.
도 7은 이 때 각 PD의 광검출 세기의 파장의존성을 보여준다. 정렬오차로 인해 약간의 벗어남이 있을 경우에도 각 곡선의 선형영역을 벗어나지만 않는다면 파장안정화 기능에는 변함이 없다. 이 방법에서 PD(23)과 PD(24)는파장응답(wavelength response)특성을 고려하여 동일한 기판에서 제작된 것을 사용하는 것을 원칙으로 한다.7 shows the wavelength dependence of the light detection intensity of each PD at this time. Even if there is a slight deviation due to the misalignment, the wavelength stabilization function remains unchanged unless it is outside the linear region of each curve. In this method, the PD 23 and the PD 24 should be made of the same substrate in consideration of the wavelength response characteristic.
도 4는 F-P 필터의 투과 특성을 이용한 파장검출 시스템의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a wavelength detection system using transmission characteristics of an F-P filter.
F-P 필터(11)를 투과한 빔을 검출하는 PD(31)과 PD(32)는 어레이 광검출기를 사용하는 것이 효율적이며, 이 경우에는 F-P 필터(11)를 PD 소자의 수광부 위에 오도록 PD와 함께 세라믹 마운트(Ceramic Mount)에 부착하고 동시에 각도와 위치를 제어하면서 광검출 특성이 도 8과 같이 되는 지점과 각도에서 에폭시 및 땜납으로 고정한다.PD 31 and PD 32 for detecting the beam passing through the FP filter 11 are efficient to use an array photodetector, in which case the FP filter 11 is placed together with the PD so as to be above the light receiving portion of the PD element. It is attached to a ceramic mount and is simultaneously fixed with epoxy and solder at the point and angle where the light detection characteristics are as shown in FIG. 8 while controlling the angle and position.
도 8에서 곡선 53a는 PD(31)에 의해 측정되는 광전류의 파장의존성을 보인 것이고, 곡선 54a는 PD(32)에 의해 감지되는 광전류의 파장의존성을 나타낸 것이다. 파장 λL에서 두 PD(31, 32)의 광전류가 같도록 정렬하여, 전류의 차이가 영이 되도록 한다. 이 때 두 전류의 등가점은 각 PD(31, 32)의 광전류 차이의 선형부분 중간에 오도록 하는 것이 이상적이며, 선형부분의 기울기는 파장안정성의 정밀도와 관계된다.In FIG. 8, curve 53a shows the wavelength dependence of the photocurrent measured by the PD 31, and curve 54a shows the wavelength dependence of the photocurrent detected by the PD 32. The photocurrents of the two PDs 31 and 32 are aligned at the wavelength λ L so that the difference in the currents becomes zero. At this time, the equivalent point of the two currents should ideally be in the middle of the linear portion of the photocurrent difference of each PD (31, 32), and the slope of the linear portion is related to the precision of the wavelength stability.
지금까지 설명한 도 2 내지 도 4의 파장검출 시스템을 이용한 파장검출은 단일 파장에서 파장안정화를 지원하는 매우 유용한 방법이다. 그러나 파장 안정화기가 하나의 파장에서만 고정되어 사용되는 것은 실제 WDM 시스템에서 유사시를 대비한 여분의 광원모듈 수를 각 파장별로 요구하게 될 뿐만 아니라, 값비싼 광원의 효율적인 이용면에서 불리하다. 따라서 하나의 파장안정화 모듈을 이용하여 2개 이상의 파장에서 안정화 기능이 가능하다면 이것은 매우 경제적인 모듈이 될 것이다.The wavelength detection using the wavelength detection system of FIGS. 2 to 4 described above is a very useful method of supporting wavelength stabilization at a single wavelength. However, the fixed use of the wavelength stabilizer at one wavelength not only requires an extra number of light source modules for each wavelength in actual WDM system, but also has a disadvantage in terms of efficient use of expensive light sources. Thus, if one wavelength stabilization module can be used to stabilize at more than two wavelengths, this would be a very economical module.
도 1은 바로 이러한 다채널 파장안정화를 가능하게 하는 파장검출 시스템의 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a wavelength detection system for enabling such multi-channel wavelength stabilization.
기본 원리를 실제 예를 들어 설명하면, 0.8nm의 파장간격을 요구하는 WDM 시스템을 위한 파장안정화기에서 도 1의 PD(21)과 PD(22)가 도 2의 방법에 의해 1552.52nm의 파장 안정화를 위한 광검출기 역할을 한다면, PD(21)과 PD(31)은 도 3의 방법에 의해 1551.72nm의 파장안정화를 위한 광검출이 가능하도록 정렬하고, PD(22)와 PD(32)도 역시 도 3의 방법에 의해 1553.32nm의 파장안정화를 위한 광검출이 가능하도록 정렬한다.To illustrate the basic principle with practical examples, in the wavelength stabilizer for a WDM system requiring a wavelength interval of 0.8 nm, the PD 21 and PD 22 of FIG. 1 stabilize the wavelength of 1552.52 nm by the method of FIG. If acting as a photodetector for, the PD 21 and PD 31 are aligned to enable photodetection for wavelength stabilization of 1551.72 nm by the method of FIG. 3, and the PD 22 and PD 32 are also By the method of FIG. 3, alignment is made to enable photodetection for wavelength stabilization of 1553.32 nm.
즉, 도 1에서 어레이 광검출기(20)의 두 PD(21, 22)는 중심파장을 안정화하기 위한 광검출을 수행하고, PD(21)과 PD(31), PD(22)와 PD(32)는 각각 중심 파장에서 일정간격을 가지는 이웃한 파장들을 안정화하기 위한 광검출을 수행한다.That is, in FIG. 1, the two PDs 21 and 22 of the array photodetector 20 perform photodetection to stabilize the center wavelength, and the PD 21 and PD 31, the PD 22, and the PD 32. ) Performs photodetection for stabilizing neighboring wavelengths each having a predetermined distance from the center wavelength.
도 5는 이 모든 파장 특성을 설명하는 도면으로서, 세 가지의 파장 λL1, λL2, λL3에서 파장안정화가 가능함을 보인다.FIG. 5 is a diagram illustrating all these wavelength characteristics, showing that wavelength stabilization is possible at three wavelengths λ L1 , λ L2 , and λ L3 .
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 파장안정화 광원모듈의 구성도로서, 버터플라이 패키지를 제외하고 도시한 것이다.9 is a block diagram of a multi-channel wavelength stabilized light source module according to an embodiment of the present invention, except for a butterfly package.
본 실시예의 다채널 파장안정화 광원모듈은 도 1의 다채널 파장검출 시스템이 열전냉각소자(TEC) 위에 탑재되는 것을 특징으로 하며, 도면에서 보듯이광원(10)의 온도를 제어하기 위한 열전냉각소자(16); 상기 열전냉각소자(16) 위에 탑재되고, 후기의 파장검출 시스템 및 써미스터(13)가 실장되며, 모듈 구동에 필요한 금속 패드(metal pad) 패턴이 형성된 세라믹 기판(15); 광원(10), 상기 광원(10)에서 발사되는 레이저 빔의 발산 각도를 적절하게 조절하기 위한 렌즈(12), 상기 렌즈(12)에 통해 입사되는 레이저 빔에 대해 파장선택특성을 갖는 F-P 필터(11), 상기 F-P 필터(11)에서 반사되는 빔을 검출하는 두 개의 PD(21, 22)를 갖는 어레이 광검출기(20) 및 상기 F-P 필터(11)를 투과한 빔을 검출하는 두 개의 PD(31, 32)로 이루어져 파장안정화를 위한 파장지는 파장검출 시스템; 상기 세라믹 기판(15)의 온도를 지속적으로 감지하는 써미스터(13); 및 상기 광원(10)에서 방출되는 빔의 모드크기(Spot Size)를 제어하는 렌즈(14)로 구성된다.The multi-channel wavelength stabilizing light source module of the present embodiment is characterized in that the multi-channel wavelength detection system of FIG. 1 is mounted on a thermoelectric cooling element (TEC), and as shown in the drawing, a thermoelectric cooling element for controlling the temperature of the light source 10 ( 16); A ceramic substrate 15 mounted on the thermoelectric cooling element 16, mounted with a later wavelength detection system and thermistor 13, and having a metal pad pattern required for driving a module; A light source 10, a lens 12 for appropriately adjusting the divergence angle of the laser beam emitted from the light source 10, the FP filter having a wavelength selection characteristic for the laser beam incident through the lens 12 ( 11), an array photodetector 20 having two PDs 21 and 22 for detecting a beam reflected by the FP filter 11 and two PDs for detecting a beam transmitted through the FP filter 11 31, 32) wavelength detection for wavelength stabilization wavelength detection system; A thermistor 13 which continuously senses the temperature of the ceramic substrate 15; And a lens 14 for controlling a spot size of the beam emitted from the light source 10.
상기 렌즈(14)는 광원(10)이 레이저다이오드인 경우에는 요구되나 광원(10)이 광섬유나 외부로부터 자유공간으로 전달되는 레이저빔의 경우에는 사용되지 않을 수 있다.The lens 14 is required when the light source 10 is a laser diode, but may not be used in the case of a laser beam in which the light source 10 is transferred to an optical space or free space from the outside.
이와 같은 구성의 다채널 파장안정화 광원모듈의 제작방법을 설명하기 앞서, 상기 파장검출 시스템을 구성하는 F-P 필터(11), 어레이 광검출기(20)의 두 PD(21, 22) 및 PD(31, 32)의 위치 설정 및 정렬 방법을 설명한다.Before describing a method of manufacturing a multi-channel wavelength stabilized light source module having such a configuration, the two PDs 21 and 22 and the PD 31 of the FP filter 11 and the array photodetector 20 constituting the wavelength detection system 20 may be described. The method of setting and aligning 32 will be described.
먼저, 광원(10)이 단일모드 파장에서 발진하는 레이저다이오드인 경우에 특정온도(예로 25℃)에서 중심 제어 파장이 λL2(예로 1552.52nm)에서 동작할 경우에파장안정화를 위하여 도 2의 방법과 동일한 방법으로 F-P 필터(11)와 PD (21)과 PD(22)를 정렬하고, 이 때의 광검출 세기를 측정함으로써 외부제어 회로에 의해 파장변화를 감지하여 열전냉각소자에 의해 광원(10)인 레이저다이오드의 온도를 변화시킴으로써 파장변화를 보정하여 λL2의 파장을 지속적으로 유지하도록 한다. 이 때 PD(21)과 PD(22)의 광전류의 파장의존성은 도 5에서 곡선 51과 곡선 52에 의해 표현된다.First, in the case where the light source 10 is a laser diode oscillating at a single mode wavelength, when the center control wavelength is operated at λ L2 (for example, 1552.52 nm) at a specific temperature (for example, 25 ° C.), the method of FIG. By aligning the FP filter 11, PD 21 and PD 22 in the same way as, and measuring the light detection intensity at this time by detecting the wavelength change by the external control circuit to the light source 10 by the thermoelectric cooling element By changing the temperature of the laser diode (), the wavelength change is corrected to maintain the wavelength of λ L2 continuously. At this time, the wavelength dependence of the photocurrent of PD 21 and PD 22 is represented by curve 51 and curve 52 in FIG.
이제 이웃한 λL1(예로 1551.72nm)파장에서 안정화 기능을 수행하도록 하기 위하여 열전냉각소자(16)의 온도를 인위적으로 조절하여, 레이저다이오드의 파장을 λL1이 되도록 한다. 일반적으로 DFB 레이저다이오드인 경우 파장의 온도의존성이 0.1nm/℃정도이므로 0.8nm의 파장변화를 위하여 약 8℃의 온도변화를 요구한다. 즉 한 예로 17℃ 부근의 온도 영역에서 레이저다이오드의 파장을 정확하게 λL1(예로 1551.72nm)가 되도록 할 때, PD(21)과 PD(31)에 의해 광전류의 파장 특성이 도 5의 곡선 51과 같이 λL1(예로 1551.72nm)과 반대쪽 경사면의 선형 영역에 오도록 한다.Now, the temperature of the thermoelectric cooling element 16 is artificially adjusted to perform stabilization at a neighboring wavelength of λ L1 (for example, 1551.72 nm) so that the wavelength of the laser diode is λ L1 . In general, in case of DFB laser diode, temperature dependence of wavelength is about 0.1nm / ℃, so temperature change of about 8 ℃ is required for wavelength change of 0.8nm. For example, when the wavelength of the laser diode is exactly λ L1 (for example, 1551.72 nm) in the temperature region around 17 ° C., the wavelength characteristics of the photocurrent by the PD 21 and the PD 31 are compared with the curve 51 of FIG. 5. Likewise, λ L1 (eg 1551.72 nm) is in the linear region on the opposite slope.
이것은 F-P 필터(11)의 제작시 코팅반사율이나 공진거리등에 의해 제어 될 수 있는 데, 여러 가지 파장에서 모두 적용할 수 있는 손쉬운 방법은 F-P 필터(11)의 각도를 제어하여 공진 거리(resonated distance)를 변화하는 방법이다. 따라서 PD(21)과 PD(22)의 정렬시에 F-P 필터(11)의 경사각을 동시에 제어하면서PD(21)의 파장의존특성에서 FWHM의 폭이 (λL2- λL1)와 거의 같도록 F-P 필터(11)의 경사각을 결정하는 것이 중요하다. 이 각도에서 PD(22)의 FWHM 폭은 PD(21)의 FWHM 폭과 차이가 있겠지만 두 PD(21, 22)의 각도차이가 크지 않으므로 거의 (λL2- λL1)에 가까운 값이 되며, λL2에 이웃한 λL3(예로 1553.32nm)의 파장 또한 도 5에서와 같이 PD(22)의 파장특성곡선의 오른쪽 경사면에 위치하게 된다.This can be controlled by coating reflectance or resonance distance when the FP filter 11 is manufactured. An easy method that can be applied at various wavelengths is to control the angle of the FP filter 11 to reduce the resonated distance. How to change. Accordingly, FP is controlled so that the width of the FWHM is approximately equal to (λ L2 -λ L1 ) in the wavelength dependent characteristic of the PD 21 while simultaneously controlling the inclination angle of the FP filter 11 when the PD 21 and the PD 22 are aligned. It is important to determine the inclination angle of the filter 11. At this angle, the FWHM width of the PD 22 may be different from the FWHM width of the PD 21, but since the angle difference between the two PDs 21 and 22 is not large, the value is almost close to (λ L2 -λ L1 ). The wavelength of λ L3 (eg, 1553.32 nm) adjacent to L2 is also located on the right inclined plane of the wavelength characteristic curve of the PD 22 as shown in FIG.
따라서 이러한 조건들이 만족되도록 F-P 필터(11)의 경사각과 PD(21), PD(22)의 위치가 고정된 상태에서 한 예로 17℃와 λL1(1551.72nm)의 파장에서 PD(31)을 광검출이 가능한 상태에서 정렬하여 그림 2의 곡선53과 같은 파장의존성을 가지도록 정렬하여 고정한다. 이 때 곡선 51과 53의 교차점이 λL1의 안정화 파장이 되는데 이 지점은 정렬오차를 감안할 때, λL2의 경우와 같이 선형곡선의 중심에 오지 않을 경우에도 선형영역 내에서 교차 한다면 파장 안정화가 가능하게 된다.Therefore, the PD 31 is lighted at a wavelength of 17 ° C. and λ L1 (1551.72 nm) as an example in which the inclination angle of the FP filter 11 and the positions of the PD 21 and the PD 22 are fixed so that these conditions are satisfied. Align in a state where it can be detected and fix it so that it has wavelength dependency as shown in curve 53 in Fig. 2. At this time, the intersection point of curves 51 and 53 becomes the stabilization wavelength of λ L1 . In view of the alignment error, the wavelength stabilization is possible if the intersection occurs within the linear region even when not in the center of the linear curve as in the case of λ L2 . Done.
λL3(1553.32nm)의 파장을 위하여 다시 열전냉각소자를 제어하여 33.9℃부근의 온도에서 정확한 발진파장을 유도하고, PD(32)를 PD(31) 부근에 정렬하여 도 5의 곡선 54와 같은 파장특성을 보이는 지점에 고정함으로써 일정 간격을 가지고 이웃한 세가지 파장에 대하여 안정화가 가능하도록 한다. 최종적으로 완성된 모듈에서 각각의 파장에 맞추어 PD(21, 22, 31, 32)를 선별하여 사용함으로써 세 개의 파장에서 안정화가 가능하게 된다.The thermoelectric cooling element is again controlled for the wavelength of λ L3 (1553.32 nm) to induce an accurate oscillation wavelength at a temperature near 33.9 ° C., and the PD 32 is aligned near the PD 31 to obtain a curve 54 as shown in FIG. 5. By fixing the wavelength characteristics at visible points, it is possible to stabilize the three wavelengths adjacent to each other at regular intervals. Finally, in the completed module, PD (21, 22, 31, 32) is selected and used for each wavelength to be stabilized at three wavelengths.
또한 광원(10)이 레이저다이오드가 아닌 광섬유와 같이 외부로부터 입력되는 광원이라면, 파장검출 시스템의 온도는 특정온도만을 유지하도록 하면 되고, 입력광의 파장변화에 대한 신호만 제어회로를 통하여 원래의 광원에 피드백(feedback)하여 광원의 온도를 제어하여 파장을 회복하도록 한다. 이 경우에도 파장안정화기를 탑재한 열전냉각소자(16)의 온도가 일정하게 유지되는 것을 제외하고, 광 정렬 방법은 앞에서와 같다.In addition, if the light source 10 is a light source that is input from the outside, such as an optical fiber, not a laser diode, the temperature of the wavelength detection system only needs to maintain a specific temperature, and only a signal for the wavelength change of the input light is transmitted to the original light source through a control circuit. The feedback is controlled to restore the wavelength by controlling the temperature of the light source. Also in this case, the optical alignment method is the same as before except that the temperature of the thermoelectric cooling element 16 equipped with the wavelength stabilizer is kept constant.
이하에서 다채널 파장안정화 광원모듈의 제작 공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the multi-channel wavelength stabilized light source module will be described.
본 실시예에서는 핵심이 되는 부분모듈을 별도로 제작한 후에 이를 버터플라이 패키지(Butterfly Package) 내에 조립하여 제작하며, 광원으로는 단일파장의 레이저다이오드를 사용하였다.In this embodiment, after the core module is manufactured separately, it is assembled into a butterfly package, and a single wavelength laser diode is used.
먼저, 금속 패드 패턴이 형성된 세라믹 기판(15)에 히트 싱크(Heat Sink)가 부착된 단일모드 광원(10)과 다이오드와 써미스터(13)를 부착하고 그 앞쪽에 렌즈(14)를 부착한 후, 세라믹 기판(15)을 열전냉각소자(16) 위에 탑재 부착한다.First, a single mode light source 10 having a heat sink, a diode, and a thermistor 13 are attached to a ceramic substrate 15 having a metal pad pattern, and then a lens 14 is attached to the front of the ceramic substrate 15. The ceramic substrate 15 is mounted on and attached to the thermoelectric cooling element 16.
다음으로 단일모드 광원(10)을 전류 구동하고, 레이저 빔의 발산각을 제어하기 위하여 렌즈(12)를 정렬하면서 뒤쪽에서 PD등을 이용하여 파 필드 각(Far field angle)을 측정하여 렌즈(12)의 정렬 위치를 최적화한 상태에서 에폭시등을 이용하여 부착한다. 단일모드 광원(10) 후면부의 출력세기가 충분히 큰 경우에는 렌즈(12)의 조립은 생략할 수 있다.Next, the current is driven by the single mode light source 10, and the lens 12 is measured by aligning the lens 12 to control the divergence angle of the laser beam, and measuring the far field angle using a PD lamp from the rear. ) Use the epoxy etc to attach in the optimized position. When the output intensity of the rear portion of the single mode light source 10 is sufficiently large, the assembly of the lens 12 may be omitted.
그리고, 단일모드 광원(10)을 구동한 상태에서 외부 정렬방법에 의해 파장분석기(17)를 통하여 파장을 모니터하면서 열전냉각소자(16)를 제어하여 안정화(Locking)하고자 하는 특정 파장에 정확하게 고정하고, F-P 필터(11)와 어레이 광검출기(21, 22) 및 PD(31), PD(32)를 앞에서 설명한 요구조건에 따라 위치에 고정한다.In addition, the thermoelectric cooling device 16 is controlled and fixed to a specific wavelength to be locked by monitoring the wavelength through the wavelength analyzer 17 by an external alignment method while driving the single mode light source 10. , FP filter 11 and array photodetectors 21, 22 and PD 31, PD 32 are fixed in position according to the requirements described above.
최종적인 각각의 파장에서 부분모듈의 특성 확인 검사를 거친 후 버터플라이 패키지(Butterfly Package)에 부분 모듈을 부착하고 레이저 웰딩을 이용하여 파장안정화 광원모듈을 완성한다.After checking the characteristics of the partial module at each wavelength, the partial module is attached to a butterfly package and the wavelength stabilizing light source module is completed by laser welding.
이와 같이 부분모듈의 선 조립 공정은 각 부품의 제어를 보다 용이하게 하므로 정확한 위치에 부품을 정렬할 수 있는 공간적 여유를 준다.In this way, the pre-assembly process of the partial module makes it easier to control each part, thereby providing space for aligning the parts in the correct position.
도 10은 본 발명의 일실시예 따른 단일채널 파장안정화 광원모듈의 구성도로서, 버터플라이 패키지를 제외하고 도시한 것이다.FIG. 10 is a schematic diagram of a single channel wavelength stabilized light source module according to an embodiment of the present invention, except for a butterfly package.
본 실시예에서는 본 발명의 파장검출 및 안정화 방법들 중에서 광원의 출력이 약하거나 수신 출력이 높을 필요가 있는 경우에 가장 효율적인 방법으로 도 3의 파장검출 시스템을 이용한 것이 특징이다.In the present embodiment, the wavelength detection system of FIG. 3 is used as the most efficient method in the case where the output of the light source is weak or the reception output needs to be high among the wavelength detection and stabilization methods of the present invention.
본 실시예의 단일채널 파장안정화 광원모듈은 도면에서 보듯이 광원(10)의 온도를 제어하기 위한 열전냉각소자(16); 상기 열전냉각소자(16) 위에 탑재되고, 후기의 파장검출 시스템 및 써미스터(13)가 실장되며, 모듈 구동에 필요한 금속 패드(metal pad) 패턴이 형성된 세라믹 기판(15); 광원(10), 상기 광원(10)에서 입사되는 빔을 평형광으로 변환하는 렌즈(12), 상기 렌즈(12)에 통해 입사되는 레이저 빔에 대해 파장선택특성을 갖는 F-P 필터(11), 상기 F-P 필터(11)에서 반사되는 빔을 검출하는 PD(23) 및 상기 F-P 필터(11)를 투과한 빔을 검출하는 PD(24)로 이루어지는 파장검출 시스템; 상기 세라믹 기판(15)의 온도를 지속적으로 감지하는 써미스터(13); 및 상기 광원(10)에서 방출되는 빔의 모드크기(Spot Size)를 제어하는 렌즈(14)로 구성된다.The single channel wavelength stabilized light source module of the present embodiment includes a thermoelectric cooling element 16 for controlling the temperature of the light source 10 as shown in the drawing; A ceramic substrate 15 mounted on the thermoelectric cooling element 16, mounted with a later wavelength detection system and thermistor 13, and having a metal pad pattern required for driving a module; A light source 10, a lens 12 for converting a beam incident from the light source 10 into balanced light, an FP filter 11 having a wavelength selection characteristic with respect to a laser beam incident through the lens 12, and A wavelength detection system comprising a PD (23) for detecting a beam reflected by the FP filter (11) and a PD (24) for detecting a beam transmitted through the FP filter (11); A thermistor 13 which continuously senses the temperature of the ceramic substrate 15; And a lens 14 for controlling a spot size of the beam emitted from the light source 10.
앞서 설명한 다채널 파장안정화 광원모듈과 마찬가지로 상기 렌즈(14)는 광원(10)이 레이저다이오드인 경우에는 요구되나 광원(10)이 광섬유나 외부로부터 자유공간으로 전달되는 레이저빔의 경우에는 사용되지 않을 수 있다.Like the multi-channel wavelength stabilized light source module described above, the lens 14 is required when the light source 10 is a laser diode, but may not be used when the light source 10 is an optical fiber or a laser beam transmitted from outside to free space. Can be.
실제 예로 광원(10)으로 레이저다이오드를 사용하는 경우 출력 특성을 높이기 위하여 전면 거울은 AR(Anti Reflection) 코팅하고, 후면 거울면(rear facet)은 90%이상의 HR(Hard Reflection) 코팅을 한다. 이 경우에 파장안정화 광원모듈에서는 레이저 다이오드의 후면 거울로부터의 출력을 이용하므로 세기가 약한 발산 빔을 도 10에서와 같이 렌즈(12)를 사용하여 하나의 스폿으로 모으고, 그 지점에 F-P 필터(11)를 위치시키고 PD(23), PD(24)를 앞 뒤로 정렬하여 각각 반사 및 투과 빔의 세기를 측정하도록 한다.As a practical example, in the case of using a laser diode as the light source 10, the front mirror is coated with AR (Anti Reflection) and the rear face is coated with at least 90% of HR (Hard Reflection) to increase the output characteristics. In this case, since the wavelength stabilized light source module uses the output from the rear mirror of the laser diode, the weakly diverging beams are collected into one spot using the lens 12 as shown in FIG. 10, and the FP filter 11 at that point. ) And align the PD 23 and PD 24 back and forth to measure the intensity of the reflected and transmitted beams, respectively.
이 때 F-P 필터(11)의 각도는 안정화 파장 λL에 대하여 반사 및 투과 빔의 세기가 도 7에서 설명한 파장의존성을 가지도록 하고, 두 PD(23, 24)가 동일한 응답 특성을 갖도록 동일 기판의 PD(23, 24)를 사용한다.At this time, the angle of the FP filter 11 is such that the intensity of the reflected and transmitted beams with respect to the stabilization wavelength λ L has the wavelength dependency described in FIG. 7, and the two PDs 23 and 24 have the same response characteristics. PDs 23 and 24 are used.
이하에서 단일채널 파장안정화 광원모듈의 제작 공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the single channel wavelength stabilized light source module will be described.
본 실시예는 앞서 설명한 다채널 파장안정화 광원모듈의 제작 공정에서과 같이 도 10에 도시한 부분모듈을 별도로 제작한 후에 이를 버터플라이 패키지(Butterfly Package) 내에 조립하여 제작하며, 광원으로는 단일모드의 레이저다이오드를 사용하였다.In this embodiment, as in the manufacturing process of the multi-channel wavelength stabilized light source module described above, after separately manufacturing the partial module shown in FIG. 10, it is assembled into a butterfly package, and manufactured as a light source. Diodes were used.
먼저, 금속 패드 패턴이 형성된 세라믹 기판(15)에 히트 싱크(Heat Sink)가 부착된 단일모드 광원(10)과 다이오드와 써미스터(13)를 부착하고 그 앞쪽에 렌즈(14)를 부착한 후, 세라믹 기판(15)을 열전냉각소자(16) 위에 탑재 부착한다.First, a single mode light source 10 having a heat sink, a diode, and a thermistor 13 are attached to a ceramic substrate 15 having a metal pad pattern, and then a lens 14 is attached to the front of the ceramic substrate 15. The ceramic substrate 15 is mounted on and attached to the thermoelectric cooling element 16.
다음으로 단일모드 광원(10)을 전류 구동하고, 입사되는 레이저 빔을 평형광으로 변화시키는 렌즈(12)의 정렬 위치를 최적화한 상태에서 에폭시등을 이용하여 부착한다.Next, the single mode light source 10 is driven by current and attached using an epoxy lamp while optimizing the alignment position of the lens 12 that changes the incident laser beam into balanced light.
그리고, 단일모드 광원(10)을 구동한 상태에서 외부 정렬방법에 의해 파장분석기(17)를 통하여 파장을 모니터하면서 열전냉각소자(16)를 제어하여 안정화(Locking)하고자 하는 특정 파장에 정확하게 고정하고, F-P 필터(11)와 PD(23) 및 PD(24)를 앞서 도 3에서 설명한 바에 따라 정렬한다.In addition, the thermoelectric cooling device 16 is controlled and fixed to a specific wavelength to be locked by monitoring the wavelength through the wavelength analyzer 17 by an external alignment method while driving the single mode light source 10. The FP filter 11 and the PD 23 and the PD 24 are aligned as described above with reference to FIG. 3.
최종적인 부분모듈의 특성 확인 검사를 거친 후 버터플라이 패키지에 부분 모듈을 부착하고 레이저 웰딩을 이용하여 파장안정화 광원모듈을 완성한다.After checking the characteristics of the final partial module, attach the partial module to the butterfly package and complete the wavelength stabilization light source module using laser welding.
본 실시예는 광원의 세기가 약할 경우에 효율적인 것 외에 어레이 광검출기를 사용하지 않기 때문에 PD간의 간격을 고려할 필요가 없고, PD의 크기를 비교적 크게 하여 충분한 수신 출력을 보장 받을 수 있는 장점이 있다.This embodiment does not need to consider the interval between PDs because it is efficient when the intensity of the light source is weak and does not use an array photodetector, and has a merit that a sufficient reception output can be ensured by relatively increasing the size of PDs.
상술한 바와 같은 본 발명은 한 쌍으로 제작되는 어레이 광검출기나 동일 특성의 개별 PD를 사용하고, 하나의 F-P 필터에 의해 다양한 방법으로 단일 파장에서 동작하는 파장안정화모듈을 제작하는 방법을 제공함으로써 소형의 신뢰성이 높은 파장안정화 광원모듈의 제작이 가능하다. 게다가 광원의 출력 세기가 약하거나 수신 출력이 높을 필요가 있는 경우에도 신뢰성 있는 단일 채널 파장안정화 광원모듈을 제작할 수 있다.The present invention as described above uses a pair of array photodetectors or individual PDs having the same characteristics, and provides a method for fabricating a wavelength stabilization module that operates at a single wavelength in various ways by one FP filter. It is possible to manufacture wavelength stabilized light source module with high reliability. In addition, reliable single-channel wavelength stabilized light source modules can be manufactured even when the light intensity of the light source is weak or the reception output needs to be high.
또한 하나의 F-P 필터를 통한 반사 및 투과빔을 네 개의 PD를 이용하여 검출하는 방법으로 하나의 모듈로 WDM 파장간격을 만족하는 세 개의 파장에서 파장안정화가 가능한 방법을 사용하여 매우 경제적이고 신뢰성이 높은 다채널 파장안정화 광원모듈의 제작이 가능하다.In addition, it detects the reflected and transmitted beams through one FP filter using four PDs. It is possible to stabilize the wavelength at three wavelengths that satisfy the WDM wavelength gap with one module. Multi-channel wavelength stabilized light source module can be manufactured.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example only and not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000003182A KR20010073962A (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Monitoring method and light source module for wavelength locking |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000003182A KR20010073962A (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Monitoring method and light source module for wavelength locking |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20010073962A true KR20010073962A (en) | 2001-08-03 |
Family
ID=19640838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020000003182A KR20010073962A (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Monitoring method and light source module for wavelength locking |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20010073962A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100476319B1 (en) * | 2002-11-26 | 2005-03-16 | 한국전자통신연구원 | Internal wavelength locker module with photo diode array and method of manufacturing the same |
KR100583649B1 (en) * | 2003-12-24 | 2006-05-26 | 한국전자통신연구원 | Collimating Apparatus And Optical Module Packaging Using The Same |
KR100675746B1 (en) * | 2004-11-16 | 2007-02-02 | 인하대학교 산학협력단 | Wavelength stabilizer having cube beam splitter and method for driving thereof |
KR100703397B1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-04-03 | 삼성전자주식회사 | Optical transmitter with wavelength division multiplexing filter |
KR101140493B1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-30 | 주식회사 포벨 | Wavelength stabilization device for optical communication |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1079723A (en) * | 1996-07-11 | 1998-03-24 | Northern Telecom Ltd | Wavelength monitor controller for wavelength division multiplex optical transmission system |
US5786915A (en) * | 1995-06-15 | 1998-07-28 | Corning Oca Corporation | Optical multiplexing device |
KR19990015722A (en) * | 1997-08-08 | 1999-03-05 | 이계철 | Transmission apparatus and implementation method with wavelength stabilization in wavelength division multiplex (WDM) |
KR19990027838A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-15 | 윤종용 | Wavelength Division Multiplexing Optical Transmission System |
KR19990080584A (en) * | 1998-04-18 | 1999-11-15 | 윤종용 | Multi-wavelength error detection device in wavelength division multiplexing optical transmission system |
-
2000
- 2000-01-24 KR KR1020000003182A patent/KR20010073962A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5786915A (en) * | 1995-06-15 | 1998-07-28 | Corning Oca Corporation | Optical multiplexing device |
JPH1079723A (en) * | 1996-07-11 | 1998-03-24 | Northern Telecom Ltd | Wavelength monitor controller for wavelength division multiplex optical transmission system |
KR19990015722A (en) * | 1997-08-08 | 1999-03-05 | 이계철 | Transmission apparatus and implementation method with wavelength stabilization in wavelength division multiplex (WDM) |
KR19990027838A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-15 | 윤종용 | Wavelength Division Multiplexing Optical Transmission System |
KR19990080584A (en) * | 1998-04-18 | 1999-11-15 | 윤종용 | Multi-wavelength error detection device in wavelength division multiplexing optical transmission system |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100476319B1 (en) * | 2002-11-26 | 2005-03-16 | 한국전자통신연구원 | Internal wavelength locker module with photo diode array and method of manufacturing the same |
KR100583649B1 (en) * | 2003-12-24 | 2006-05-26 | 한국전자통신연구원 | Collimating Apparatus And Optical Module Packaging Using The Same |
KR100675746B1 (en) * | 2004-11-16 | 2007-02-02 | 인하대학교 산학협력단 | Wavelength stabilizer having cube beam splitter and method for driving thereof |
KR100703397B1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-04-03 | 삼성전자주식회사 | Optical transmitter with wavelength division multiplexing filter |
KR101140493B1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-30 | 주식회사 포벨 | Wavelength stabilization device for optical communication |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3979703B2 (en) | Wavelength monitoring controller for wavelength division multiplexing optical transmission system | |
US6526079B1 (en) | Single etalon optical wavelength reference device | |
US7164865B2 (en) | Optical fiber communication equipment and its applied optical systems | |
US6788717B2 (en) | Wavelength stabilized laser module | |
JP2001339118A (en) | Light emitting module | |
JP2002237651A (en) | Wavelength monitor device and semiconductor laser | |
EP1215777B1 (en) | Wavelength stabilized laser module | |
US20030072336A1 (en) | Miniaturized internal laser stabilizing apparatus with inline output for fiber optic applications | |
WO2015016468A1 (en) | External-cavity type laser with built-in wavemeter | |
US20070096042A1 (en) | Wavelength stabilized light source | |
JP2003124566A (en) | Semiconductor laser control module and optical system | |
JP3848220B2 (en) | Wavelength-fixed integrated light source structure using micro multi-resonator | |
US20030173505A1 (en) | Multiple phase wavelength locker | |
KR20010073962A (en) | Monitoring method and light source module for wavelength locking | |
KR100343310B1 (en) | Wavelength-stabilized Laser Diode | |
US7085448B2 (en) | Optical wavelength control system | |
JP2003258374A (en) | Wavelength-stabilized semiconductor laser module | |
US20060062259A1 (en) | Optical wavelength control system and related method of assembly | |
JP4780694B2 (en) | Wavelength stabilization laser module and laser light wavelength stabilization method | |
CN1989666A (en) | Wavelength stabilized laser module | |
JP2010212700A (en) | Optical transmission device | |
KR100521138B1 (en) | Wavelength detection and stabilization apparatus, and method thereof | |
KR100349661B1 (en) | structure of microcavity filter integrated laser diodes for wavelength locking | |
JP2004247585A (en) | Wavelength stabilization unit and wavelength stabilization light transmitting module | |
JP2003101135A (en) | Light emitting module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |