KR200202484Y1 - 광신호 송수신장치 - Google Patents

Abstract

제1파장의 광을 생성하여 송신하고, 제2파장의 광을 수신하는 제1광송수신모듈과; 제2파장의 광을 생성하여 제1광송신모듈 쪽으로 송신하고, 제1광송수신모듈로부터 입력된 제1파장의 광을 수신하는 제2광송수신모듈과; 제1광송수신모듈과 제2광송수신모듈 사이의 광로 상에 마련되어 입사된 제1 및 제2파장의 광을 전송하는 광파이버;를 포함하는 광신호 송수신장치가 개시되어 있다.

이 개시된 장치의 제1광송수신모듈은, 반도체 물질층의 적층방향으로 제1파장의 광을 조사하는 제1표면광 레이저와; 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제1빔스프리터와; 제2광송수신모듈 쪽에서 입사된 광을 수광하는 제1광검출기;를 포함한다. 그리고, 제2광송수신모듈은 반도체 물질층의 적층방향으로 제1파장과 다른 제2파장의 광을 조사하는 제2표면광 레이저와; 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제2빔스프리터와; 입사된 제1파장의 광을 수광하는 제2광검출기;를 포함한다. 이와 같이 구성된 장치는 제조 공정이 쉽고 제품 수율이 높을 뿐만 아니라 파장이 다른 단일 모드의 광을 조사할 수 있도록 된 표면광 레이저를 광원으로 채용함으로써, 광신호 송수신장치의 비용을 낮출 수 있다. 그리고, 변조 가능 주파수가 수 GHz에서 수십 GHz로 장거리 송수신이 가능하다는 이점이 있다.

Description

광신호 송수신장치{Optical signal transmitting apparatus}

본 고안은 장거리 통신용 광신호 송수신장치에 관한 것으로서, 상세하게는 단일 광파이버로 송신 및 수신이 가능하도록 된 광신호 송수신장치에 관한 것이다.

종래의 양방향 광신호 송수신장치는 단일의 광섬유를 통하여 양방향으로 전송되는 신호을 구분하기 위하여, 1,310nm 파장의 광과 1,550nm 파장의 광을 출사하도록 설정된 한 쌍의 분포 피드백(Distributed Feedback, 이하 DFB 라함) 레이저를 사용한다.

도 1을 참조하면, DFB 레이저는 통상의 모서리 발광 레이저와 같이, n형 크래드층(1), 활성층(3) 및 p형 크래드층(5)을 포함하는 것으로, 상기 p형 크래드층(5)에는 레이징(lasing) 파장을 결정하는 소정 주기의 그레이팅 패턴(7)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 활성층(3)에서 생성된 광 중 상기 그레이팅 패턴(7)의 파장과 일치하는 광만이 보강 간섭하여 레이징된다. 그러므로, 여러 종모드가 발진할 수 있도록 된 통상의 모서리 발광 레이저와 대비하여 볼 때 단일 종모드의 광이 발진하는 이점이 있다.

한편, 상기한 바와 같은 DFB 레이저는 p형 크래드층(5) 공정시, 활성층(3) 상에 일차로 소정 두께의 크래드층을 성장(growth)한 후, 그레이팅 패턴(7) 공정 후 나머지 두께의 크래드층을 재성장(regrowth)하여야 하므로, 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 든다. 또한, 그레이팅 패턴의 공정에 따라 파장이 결정되므로 원하는 파장을 얻기가 어려워 수율이 낮다. 그러므로, 상기한 DFB 레이저를 이용한 광신호 송수신장치는 고비용이 든다는 단점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 제조공정이 간단하고 수율이 높은 표면광 레이저를 광원으로 채용한 양방향 송수신이 가능한 구조의 광신호 송수신장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 광신호 송수신장치에 사용되는 DFB 레이저를 보인 개략적인 단면도.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 양방향 광신호 송수신장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 표면광 레이저를 보인 개략적인 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...제1광송수신모듈 20...제1표면광 레이저

31...제1빔스프리터 33...제1광검출기

41...광파이버 50...제2광송수신모듈

60...제2표면광 레이저 71...제2빔스프리터

73...제2광검출기

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 제1파장의 광을 생성하여 송신하고, 제2파장의 광을 수신하는 제1광송수신모듈과; 제2파장의 광을 생성하여 상기 제1광송신모듈 쪽으로 송신하고, 상기 제1광송수신모듈로부터 입력된 제1파장의 광을 수신하는 제2광송수신모듈과; 상기 제1광송수신모듈과 상기 제2광송수신모듈 사이의 광로 상에 마련되어 입사된 제1 및 제2파장의 광을 전송하는 광파이버;를 포함하는 광신호 송수신장치에 있어서, 상기 제1광송수신모듈은, 반도체 물질층의 적층방향으로 제1파장의 광을 조사하는 제1표면광 레이저와; 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제1빔스프리터와; 상기 제2광송수신모듈 쪽에서 입사된 광을 수광하는 제1광검출기;를 포함하며, 상기 제2광송수신모듈은, 반도체 물질층의 적층방향으로 상기 제1파장과 다른 제2파장의 광을 조사하는 제2표면광 레이저와; 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제2빔스프리터와; 입사된 제1파장의 광을 수광하는 제2광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 광신호 송수신장치를 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 광신호 송수신장치는 제1 및 제2광송수신모듈(10)(50)과, 이 광송수신모듈(10)(50) 사이에 마련된 광파이버(41)를 포함하여 구성된다. 상기 제1광송수신모듈(10)은 제1파장의 광을 생성하여 송신하고, 상기 제2광송수신모듈(50)에서 조사되고 상기 광파이버(41)를 통하여 전송된 제2파장의 광을 수신한다. 상기 제2광송수신모듈(50)은 제2파장의 광을 생성하여 송신하고, 상기 제1광송수신모듈(10)에서 조사되고 상기 광파이버(41)를 통하여 전송된 제1파장의 광을 수신한다.

상기 제1광송수신모듈(10)은 제1파장의 광을 조사하는 제1표면광 레이저(20)와, 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제1빔스프리터(331)와, 상기 제2광송수신모듈(50) 쪽에서 입사된 광을 수광하는 제1광검출기(33)를 포함한다. 상기 제1표면광 레이저(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(22)과, 이 기판(23) 상에 순차로 적층 형성되는 것으로 반도체물질층들인 하부반사기층(23), 활성층(25) 및 상부반사기층(27)을 포함한다. 또한, 제1표면광 레이저(20)는 상기 기판(22)의 하면과 상기 상부반사기층(27) 상면 각각에 전극(21)(28)이 마련되어 있다.

이 제1표면광 레이저(20)는 상기한 반도체 물질층의 적층방향으로 광을 조사하는 것으로, 도 1을 참조하여 설명된 DFB 레이저와 비교하여 볼 때, 그레이팅 패턴이 배제되므로, 제조 공정이 쉽고 제품 수율을 높일 수 있다는 이점이 있다. 이 제1표면광 레이저(20)는 대략 980nm, 850nm, 780nm 파장영역 중에서 선택된 어느 한 파장영역의 광을 조사할 수 있도록, 상기 활성층(25)은 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 되어 있다. 또한, 상기 제1표면광 레이저(20)는 반도체 층의 적층방향으로 광을 조사하므로, 조사광의 단면 형상이 원형상이 된다. 따라서 이 제1표면광 레이저(20)에서 조사된 광을 집속하여 광파이버(41)에 전송시 광파이버 결합 손실을 낮출 수 있다.

이와 같은 구조의 표면광 레이저를 채용함으로써, 상기 제1 및 제2광송수신모듈(10)(50) 사이의 거리가 수 km 정도 떨어진 경우에도 충분히 광신호를 전송할 수 있다. 즉, 980nm 파장영역의 광을 이용하는 경우는 대략 0.9dB/km의 전송 손실을 가지고, 850nm 파장영역의 광을 이용하는 경우는 대략 1.8dB/km의 전송 손실을 가진다. 그러므로, 통상적인 RF 통신의 광중계기에서의 연결거리인 수 km 이내의 중거리 광통신에 적용시 광신호 전송이 가능하다.

상기 제1빔스프리터(31)는 상기 제1표면광 레이저(20), 상기 광파이버(41) 및 상기 제1광검출기(33) 사이에 마련되어, 파장에 따라 선택적으로 반사 또는 투과시킴으로써 광의 진행경로를 변환한다. 즉, 도시된 바와 같이 제1표면광 레이저(20), 광파이버(41) 및 제1광검출기(33)가 배치된 경우, 상기 제1빔스프리터(31)는 제1표면광 레이저(20)에서 조사된 제1파장의 광은 투과시켜 상기 광파이버(41) 쪽으로 향하도록 하고, 상기 광파이버(41) 쪽에서 입사된 제2파장의 광은 반사시켜 상기 제1광검출기(33)로 향하도록 한다. 상기 제1광검출기(33)는 상기 제2광송수신모듈(50)에서 조사되고 상기 광파이버(41) 및 제1빔스프리터(31)를 경유하여 전달 된 광을 수광하고, 이 수광된 광신호에 대응되는 전기신호를 출력한다. 또한, 상기 제1광송수신모듈(10)은 상기 제1빔스프리터(31)와 상기 광파이버(41) 사이에 입사광을 집속시키는 제1집속렌즈(35)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제2광송수신모듈(50)은 반도체 물질층의 적층방향으로 제2파장의 광을 조사하는 제2표면광 레이저(60)와, 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제2빔스프리터(71)와, 입사된 제1파장의 광을 수광하는 제2광검출기(73)를 포함한다. 또한, 바람직하게는 광파이버(41)와 제2빔스프리터(71) 사이에 제2집속렌즈(75)를 구비한다.

여기서, 상기 제2표면광 레이저(60)는 상기 제1표면광 레이저(20)에서 조사되는 제1파장의 광과 다른 파장을 갖는 제2파장의 광을 조사하는 점에서 제1표면광 레이저(20)와 구별될 뿐, 앞서 설명된 제1표면광 레이저(20)와 실질상 동일한 구조를 가진다. 그러므로, 이 제2표면광 레이저(60)에 대한 자세한 설명을 생략한다.

상기 제2빔스프리터(71)는 상기 제2표면광 레이저(60), 상기 광파이버(41) 및 상기 제2광검출기(73) 사이에 마련되어, 파장에 따라 선택적으로 반사 또는 투과시킴으로써 광의 진행경로를 변환한다. 즉, 도시된 바와 같이 제2표면광 레이저(60), 광파이버(41) 및 제2광검출기(73)가 배치된 경우, 상기 제2빔스프리터(71)는 제2표면광 레이저(60)에서 조사된 제2파장의 광은 투과시켜 상기 광파이버(41) 쪽으로 향하도록 하고, 상기 광파이버(41) 쪽에서 입사된 제1파장의 광은 반사시켜 상기 제2광검출기(73)로 향하도록 한다. 상기 제2광검출기(73)는 상기 제1광송수신모듈(10) 쪽에서 입력된 광신호를 수광하며, 이를 전기신호로 변환 출력한다.

여기서, 상기 광파이버(41)는 전송거리를 증가시키기 위하여 직경 10㎛ 이하의 코어 사이즈를 갖는 단일모드 광파이버인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 구성된 광신호 송수신장치는 제조 공정이 쉽고 제품 수율이 높을 뿐만 아니라 파장이 다른 단일 모드의 광을 조사할 수 있도록 된 표면광 레이저를 광원으로 채용함과 아울러 단일모드 광파이버를 채용함으로써, 광신호 송수신장치의 비용을 낮출 수 있다. 그리고, 변조 가능 주파수가 수 GHz에서 수십 GHz로 광중계기에 사용시 장거리 송수신이 가능하다는 이점이 있다. 또한, 표면광 레이저에서 조사되는 광은 그 단면 형상이 원형이고, 방사각이 작으므로, 광 파이버 결합 손실이 작다는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 제1파장의 광을 생성하여 송신하고, 제2파장의 광을 수신하는 제1광송수신모듈과; 제2파장의 광을 생성하여 상기 제1광송신모듈 쪽으로 송신하고, 상기 제1광송수신모듈로부터 입력된 제1파장의 광을 수신하는 제2광송수신모듈과; 상기 제1광송수신모듈과 상기 제2광송수신모듈 사이의 광로 상에 마련되어 입사된 제1 및 제2파장의 광을 전송하는 광파이버;를 포함하는 광신호 송수신장치에 있어서,

   상기 제1광송수신모듈은,

   반도체 물질층의 적층방향으로 제1파장의 광을 조사하는 제1표면광 레이저와; 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제1빔스프리터와; 상기 제2광송수신모듈 쪽에서 입사된 광을 수광하는 제1광검출기;를 포함하며,

   상기 제2광송수신모듈은,

   반도체 물질층의 적층방향으로 상기 제1파장과 다른 제2파장의 광을 조사하는 제2표면광 레이저와; 입사광의 파장에 따라 경로를 변환하는 제2빔스프리터와; 입사된 제1파장의 광을 수광하는 제2광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 송수신장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2표면광 레이저는,

   기판과,

   이 기판 상에 순차로 적층 형성된 하부반사기층, 활성층, 상부반사기층을 포함하며,

   상기 활성층은중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 것을 특징으로 하는 광신호 송수신장치.