KR20030038023A - 광소자가 집적된 광섬유 어레이 블럭 - Google Patents

광소자가 집적된 광섬유 어레이 블럭 Download PDF

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Abstract

광소자가 집적된 광섬유 어레이 블럭이 개시된다. 이 광섬유 어레이 블럭은 블럭 기판에 적어도 하나의, 광섬유 구간을 포함한 광도파로가 구비되어 이루어지는 광섬유 어레이 블럭에 있어서, 광도파로에 광신호 누설창이 설치되고, 광신호 누설창에 대응되는 광소자가 구비되는 것을 특징으로 한다. 광신호 누설창을 광섬유에 형성할 경우, 코아와 이를 둘러싸는 클래딩층으로 이루어진 개별 광섬유의 클래딩층을 부분적으로 제거하거나, 마스크를 통한 이온주입으로 클래딩층 일부 영역이 코아와 연결되고 코아와 비슷한 굴절율을 가지게 하는 방법 등으로 형성할 수 있다.

Description

광소자가 집적된 광섬유 어레이 블럭{Optical fiber array block integrated with photo device}
본 발명은 광섬유 어레이 블럭에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모니터용 포토다이오드 같은 광소자가 내장되는 광섬유 어레이 블럭에 관한 것이다.
파장 다중 분할 방식(wavelength division multiplexing:WDM) 광통신 시스템에서는 수신단과 발신단에서 각기 다른 파장을 갖는 여러 채널의 광신호를 처리하기 위해 각 채널에 대응되는 여러 개의 광도파로를 병렬로 집적하여 구성하는, AWG(Arrayed Wavelength Grating) 소자, 어레이형 가변 광감쇄기(VOA) 등과 같은 광회로 소자 기타 기기를 많이 사용한다. 그런데, 광통신 시스템에서 실제로 파장 다중 분할 방식 광통신 기기를 사용할 때 광회로 소자 간에 전달되는 광신호는 각 채널의 광결합 특성에 의한 삽입손실, 광 파장별 증폭 특성, 광 전송 경로상의 차이 등으로 인하여 각 광섬유 채널 별로 광신호의 세기가 다른 것이 일반적이다. 다채널의 신호를 정확히 전달하기 위해 세기가 다른 각 채널의 광신호를 균일한 세기로 재조정하는 수단이 중요한 역할을 한다. 각 채널에 대한 광신호 세기의 재조정을 위해서는 일단 각 광도파로의 광신호의 세기를 정확히 측정할 필요가 있다.
채널별 광신호의 세기를 측정하기 위해 기존에는 도1과 같이 집적된 병렬 도파로를 가진 광회로 소자(10)와 광결합된 광섬유 어레이 블럭(11)에서 나온 각각의 광섬유(13)에 광신호를 일정 비율로 나눌 수 있는 분기 결합 소자(tap coupler:15) 등을 연결하고 분기 결합 소자(15)에 의해 분기된 광선로(17) 일 단에 광신호의 세기를 검출할 수 있는 수광소자인 모니터용 광다이오드(monitor photodiode: m-PD:19)를 광결합시키는 등의 여러 방법을 사용하고 있다. 광다이오드(19)에서 검출된 광신호는 세기와 함수관계를 가지는 광전류를 발생시키고 광전류는 전선(21)을 통해 조절 모듈(23)로 입력되고 모듈(23)에서 처리된 신호는 이미 광신호가 통과한 전 단계의 광회로 소자(10)의 조절부로 피이드백되어 광신호의 감쇄비를 조절하도록 한다.
그러나, 이러한 기존의 방법들을 사용할 경우, 각 채널별로 분기 결합소자, 수광소자를 설치하고, 수광 소자의 전기 신호를 처리하여 전 단계 광회로 소자로 보낼 조절 모듈을 설치해야 한다. 또한, 이들 소자를 연결하는 광선로을 위한 상당 공간이 요구된다. 따라서, 다수 채널에 걸쳐 광신호의 세기를 측정하기 위해 사용되는 부품 수가 많고, 부품 개개의 부피가 크며, 결합된 구성도 복잡해져서 이들 방법에 사용될 수 있는 장치를 통합하여 소형 모듈 형태로 제작하기 어렵다. 결국, 광신호 세기를 균일하게 하는 조절을 위한 광신호 처리를 위해 광통신 기기의 전체적 부피가 늘어나고, 구성이 복잡해지며, 제조 공정도 복잡해지는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같이 광회로 소자에서 광도파로의 광신호 세기를 측정하는 검출 모듈을 집적화, 소형화 함으로써 분기 결합 소자 등 별도의 장치 없이 관련 장치의 형성 공정을 용이하게 하고, 자동화된 작업에 의해 대량 생산이 가능하도록 하는 광섬유 어레이 블럭을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 광도파로 채널별 광신호 세기의 측정을 위한 종래의 부분적 광회로 구성을 나타내는 개략적 구성도,
도2는 본 발명의 광신호 누설창이 형성된 광섬유에 대한 일 단면을 나타낸 단면도,
도3은 본 발명의 광신호 누설창을 이온주입으로 형성하는 상태를 나타내는 설명도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 어레이 블럭의 외관을 개략적으로 나타내는 사시도,
도5는 도4와 같은 광섬유 어레이 블럭의 세부적 구성과 그 형성하는 방법을 설명하기 위한 조립 사시도,
도6은 도4에 도시된 광섬유 어레이 블럭 부분을 한 광섬유를 따라 절단한 측단면도,
도7은 와이어 본딩용 전극 패드가 광섬유 어레이 블럭의 기판에 형성된, 본 발명의 다른 실시예에 대한 조립 사시도,
도8은 본 발명의 제 3 실시예를 광신호 누설창이 형성된 위치에서 광섬유 어레이 블럭을 광섬유가 형성된 방향과 수직하게 절단한 단면도,
도9는 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 조립 사시도,
도10은 본 발명의 제 5 실시예를 나타내는 광섬유 어레이 블럭을 한 광섬유를 따라 절단한 측단면도이다.
본 발명의 광섬유 어레이 블럭은 블럭 기판에 적어도 하나의, 광섬유 구간을 포함한 광도파로가 구비되어 이루어지는 광섬유 어레이 블럭에 있어서, 상기 광도파로에 광신호 누설창이 설치되고, 상기 광신호 누설창에 대응되는 광소자가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 광신호 누설창을 광섬유에 형성할 경우, 코아와 이를 둘러싸는 클래딩층으로 이루어진 개별 광섬유의 클래딩층을 부분적으로 제거하거나, 마스크를 통한 이온주입으로 클래딩층 일부 영역이 코아와 연결되고 코아와 비슷한 굴절율을 가지게 하는 방법 등으로 형성할 수 있다.
본 발명에서 광소자는 대개 모니터용 포토다이오드 같은 수광소자가 되지만, 발광소자, 기타 광소자나 이들 광소자에 간단한 전기 회로가 결합된 형태도 가능하다.
본 발명에서 상기 광섬유는 적어도 한개 이상, 복수 개가 집약되어 광섬유 어레이를 형성하며, 각 광섬유는 블럭 기판에 홈을 형성하고, 상기 홈에 고정, 설치하게 된다. 광신호 누설창은 광섬유 어레이에서 개별 광섬유를 고정시키는 홈을 가로지르는 방향으로 나란히 배열되는 것이 바람직하다. 이때, 광소자도 한개 이상 복수 개의 개별 광소자가 상기 광신호 누설창들의 배열 방향과 같은 방향으로 상기광신호 누설창들 상호간의 간격과 동일한 간격으로 형성되어 이루어지는 광소자 판넬 형태를 이루는 것이 바람직하다. 단, 이때, 광소자 판넬은 자체에 설치된 개별 광소자와 블럭 기판에 설치된 광섬유 어레이의 개별 광신호 누설창이 일대일로 대응하도록 상기 블럭 기판에 정렬되어 설치되는 것이 필요하다.
본 발명에서 광소자 판넬은 둘 이상의 부분으로 나누어 형성될 수 있다. 가령, 광소자 기판과 매개 판넬의 두 부분으로 이루어질 수 있다. 이때, 광소자 기판은 각 광소자의 전기 접속단자들을 포함하여 적어도 하나의 광소자 혹은 광소자와 광소자에 결합된 처리 회로가 직접 형성되어 작은 모듈 형태를 이룰 수 있다. 매개 판넬에는 광소자 기판의 각 광소자와 블럭 기판에 설치된 광섬유 어레이 내에서 개별 광소자에 대응하는 광신호 누설창을 연결시키며 인접 광신호의 크로스 톡(cross talk)을 방지하기 위한 광신호 유도홀, 광소자의 전기 단자들과 접속되는 접속 패드들, 외부와 전기 접속을 위한 와이어 본딩용 전극 패드, 상기 접속 패드와 와이어 본딩용 전극 패드를 연결하는 전기선들이 구비될 수 있다. 광소자 기판과 매개 판넬은 형성된 매개 판넬이 정렬된 상태로 접합되어 이루어질 수 있다. 이때, 광소자 기판과 매개 판넬은 정확한 상대 위치로 결합되어야 하며, 정렬의 정확성을 위해 이들의 대응되는 위치에 정렬 부호가 형성되는 것이 바람직하다. 넓은 개념에서 이상에 언급된 광소자 판넬, 광소자 기판도 일종의 광소자로 생각될 수 있고, 광소자로 통칭될 수 있다.
광섬유 어레이 블럭은 광섬유 어레이가 설치된 블럭 기판 위에 블럭 캡이 덮이는 것이 통상적이나, 본 발명에서 광소자 기판이 설치되는 구간에는 블럭 캡이제거된 상태로 형성될 수 있다. 본 발명에서 광소자 기판이 설치된 구간 외의 구간에서 블럭 캡이 블럭 기판에 접착 방식으로 설치될 경우, 접착제가 광신호 누설창으로 번져 광신호 누설창을 막아버리는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이들 문제를 방지하기 위해 기판이 덮이는 블럭 기판 구역의 경계부에 접착제 번짐 방지 홈을 설치하는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도2는 광신호 누설창이 형성된 광섬유에 대한 일 단면을 나타낸다.
도2을 참조하여 먼저 본 발명의 원리를 설명하면, 광섬유는 통과하는 광신호의 대부분이 집약되는 코아(31) 부분과 코아(31) 주변을 둘러싸는 클래딩층(33) 부분으로 이루어진다. 광신호 세기가 코아(31)에 집약되는 것은 코아(31)를 통해 전달되는 광신호가 클래딩층(33)과의 계면에서 거의 전반사를 일으키기 때문이다. 특정 시간에서 광섬유의 특정 지점을 지나는 광신호는 코아(31) 부분에 집약되며, 광신호의 분포상태는 코아(31)의 축을 중심으로 하는 가우시안 분포(Gaussian distribution)로 나타낼 수 있다. 광신호 누설창(104) 부분에서는 광신호를 전달하는 매체인 광섬유 가운데 클래딩층(33)의 일부가 제거되어 이 부분을 지나는 광신호는 광섬유 밖으로 누출된다. 광신호 누설창(104)을 지난 부분에서는 광신호 누설창(104) 부분을 통과한 전체 광신호가 다시 가우시안 분포를 이루도록 재편된다. 따라서 재편된 분포의 피크 값은 광신호 누설창(104) 부분을 지나기 전의 광신호의 가우시안 분포가 가지는 피크 값에 비해 줄어든 형태로 나타난다.
광신호 누설창은 도3과 같이 광섬유에 누설창(104)을 형성할 부분을 노출시키는 마스크(35)를 이용하여 광섬유 클래딩층(33)에 이온주입을 실시하는 방법으로 형성될 수도 있다. 이때, 이온주입된 누설창(104) 부분이 코아(31) 부분과 외부를 연결시키는 형태가 되도록 하고, 누설창(104) 부분의 굴절율이 코아(31) 부분과 동일한 수준이 되도록 함으로써 누설창(104) 부분에서 광신호 전반사를 막음으로써 누설창(104)을 통한 광신호 누출이 이루어질 수 있다.
누설창과 대향하는 위치에 광다이오드 등 수광소자를 설치하면 누설창을 통해 누출된 작은 크기의 광신호를 검출하여 전체 광섬유를 지나는 광신호 세기를 측정할 수 있다. 따라서, 이를 바탕으로 채널들 사이의 광신호 세기 비교 및 각 채널의 광신호 세기 조절이 가능하게 된다.
이상의 설명과 역으로, 누설창과 대향하는 위치에 레이져 다이오드 같은 발광소자를 사용할 경우, 광소자에서 발생한 빛이 광섬유로 유입될 수 있다. 광소자에서 발생하는 광신호 패턴을 송신측과 수신측에서 더하고 감하는 방법으로 보안 통신을 시도하는 등의 이용 방법도 모색할 수 있다. 본 발명은 이런 다양한 이용 방법도 함께 고려하는 것임을 유의해야 한다.
본 발명에서는 광섬유 어레이가 다수의 광섬유로 이루어질 경우, 각 광섬유에 크기 및 형태, 굴절특성이 동일한 광신호 누설창을 형성하고, 광신호 누설창 및 대응되는 광다이오드 등 광소자의 거리, 상대 위치, 매개 공간의 매질을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 각 광소자가 측정한 광신호 세기를 비교하면 어레이를 이루는 광섬유들을 지나는 광신호들 사이의 상대적 세기를 비교하여 피드백을 통한 각 채널의 광신호 세기 증감, 기타 조작을 실시할 수 있다.
(실시예1)
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 어레이 블럭의 외관을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도4를 참조하면, 하부에는 블럭 기판(100)이 있고, 블럭 기판(100)의 상면에 일 방향으로 나란히 형성된 복수 개의 V자 홈이 형성되어 있다. 각각의 V자 홈에는 보호용 피복이 제거된 광섬유(101)가 설치된다. 광섬유(101) 위로 블럭 기판(100)에 대응되는 블럭 캡(200)이 위치한다. 블럭 캡(200)은 V자형 홈이 형성된 방향과 수직하게 일정 폭 제거되어 있다. 블럭 캡(200)이 제거된 영역에는 양 주변으로 블럭 기판(100) 상면에 홈이 형성된다. 양 주변의 접착제 번짐 방지홈(105) 사이에서 블럭 기판(100) 상면과 광섬유(101)는 매개 판넬(110)으로 덮여 있다. 매개 판넬(110)의 상면 중앙부에는 광소자 기판(120)이 위치한다. 광소자 기판(120) 외측으로 매개 판넬(110)의 상면에는 전선(118)과 각 전선 단부의 접합패드(117)가 형성된다.
도5는 도4와 같은 광섬유 어레이 블럭의 세부적 구성과 그 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시 조립도이다.
도5를 참조하여 설명하면, 블럭 기판(100)은 전체적으로 직육면체 블럭의 형태를 가진다. 블럭 기판(100)의 소재는 실리콘, 유리, 파이렉스 등을 사용할 수 있다. 블럭 기판(100)의 장변과 평행하게 블럭 기판 상면 중앙부에 복수개의 V자형 홈(103)이 형성되어 있다. V자형 홈(103)과 수직하게 기판 상면에 두 개의 접착제 번짐 방지홈(105)이 형성되어 두 접착제 번짐 방지홈(105)은 그 사이의 일 구역을정의한다. 정의된 구역의 네 모서리에는 정렬 부호(109)가 형성되고, 두 접착제 번짐 방지홈(105)과 나란히 광신호 누설창(104)의 위치를 나타내는 선형 부호(107)가 표시되어 있다.
V자형 홈(103)에는 광섬유 어레이를 구성하는 각 광섬유(101)가 보호 피복(102)이 벗겨진 상태로 설치된다. 블럭 기판(100)에 설치된 광섬유 어레이에는 선형 부호(107)가 표시된 위치에 보호 피복(102)이 벗겨진 광섬유(101) 위쪽으로 광신호 누설창(104)을 형성한다. 누설창(104) 형성에는 광섬유(101) 부분 컷팅이나 마스크된 상태에서의 이온주입을 이용할 수 있다. 따라서, 광신호 누설창(104)은 블럭 기판(100) 상면의 선형 부호(107) 위치에 광섬유 어레이 전체를 통해 나란히 배열된다.
블럭 기판(100)에 부착된 상태에서 광섬유 어레이에 형성된 개개의 광신호 누설창(104)과 대응되도록 매개 판넬(110)에는 광신호 유도홀(111)이 형성된다. 따라서 복수의 광신호 유도홀(111)들도 블럭 기판(100) 상면의 선형 부호(107) 방향과 나란하게 배열된다. 매개 판넬(110)의 상면에는 유도홀(111) 옆 위치에 광다이오드(121)을 구동하기 위해 각각 두 개씩의 플립칩 접합 패드(113)가 형성된다. 접합 패드(113)마다 전선(118)이 인출되어 있고, 인출된 전선(118)의 끝단은 매개 판넬(110)의 양측 주변부에 나란히 설치된 와이어 본딩용 전극 패드(117)와 연결된다.
광신호 유도홀(111)이 형성된 매개 판넬(110) 상면의 중앙부에는 광소자 기판(120)이 정렬, 부착된다. 광소자 기판(120) 하면에는 수광창을 가진 복수의 광다이오드(121)가 매개 판넬(110)에 형성된 광신호 유도홀(111)들을 커버하도록 나란히 형성되어 있다. 유도홀(111)이 없는 상태로 광다이오드(121)와 광신호 누설창(104)이 이격되고, 어레이를 이루는 광섬유(101) 사이의 거리가 인접될 경우, 광다이오드(121)로 유입되는 광신호의 세기가 약화되고, 인근 광섬유(101)에 형성된 광신호 누설창(104)에서 누출된 광신호가 다른 광신호 누설창(104)에 대응되는 광다이오드(121)에 영향을 미칠 수 있다. 광신호 유도홀(111)은 이런 문제를 방지하기 위해서 광신호 누설창(104)에서 누출된 광신호의 대부분을 이에 대응되는 광다이오드(121)로 유도하는 역할을 할 수 있다.
각 광다이오드(121)마다 양 옆에 두 전기 접속단자(123)가 노출되도록 설치된다. 따라서, 매개 판넬(110)은 광소자 기판(120)의 전기 접속단자(123)에 접속패드(113)를 솔더(solder)로 플립칩 접합하는 방식으로 부착될 수 있고, 매개 판넬(110)과 광소자 기판(120)이 부착되어 광소자 판넬을 이룬 상태에서 광신호 유도홀(111)은 대응되는 광다이오드(121)의 수광창에 의해 커버된다. 정렬을 위해 광소자 기판(120) 하면과 이에 대응되는 매개 판넬(110) 상면에 정렬 표시(125,115)가 각각 형성되어 있다.
블럭 기판(100) 상면에서 두 접착제 번짐 방지홈(105) 사이에 정의된 구역에 매개 판넬(110)과 광소자 기판(120)이 결합되어 이루는 광소자 판넬이 정렬된 상태로 부착된다. 정렬을 위해 매개 판넬(110)의 모서리에는 블럭 기판(100)의 정의된 구역에 형성된 정렬 표지(109)와 일치하는 정렬 표지(119)가 사전에 형성된다. 부착에는 접착제를 이용할 수 있다. 블럭 기판(100)의 정의된 구역 및 두 접착제 번짐 방지홈(105) 외측에는 상면에 블럭 캡(200)이 접착제를 이용하여 부착된다. 두 개의 접착제 번짐 방지홈(105)은 블럭 캡(200) 부착에 이용되는 접착제가 정의된 구역으로 번져 광신호 누설창(104)을 막는 등의 문제를 방지한다.
도6은 도4에 도시된 광섬유 어레이 블럭 부분을 한 광섬유를 따라 절단한 측단면도이다. 도6을 통해 본 실시예인 광섬유 어레이 블럭에서 광소자 기판(120)의 광다이오드(121), 매개 판넬(110)의 광신호 유도홀(111), 광신호 누설창(104)이 정렬 상태에서의 상호 대응적 관계를 알 수 있다. 광다이오드(121)와 매개 판넬(110) 사이의 공간 및 광신호 유도관(111), 광신호 누설창(104)에는 광신호 감지의 효율을 높이기 위해 굴절율을 조절하는 방법으로 액상 물질 혹은 액상으로 투입되어 고화된 물질 등이 채워질 수 있다. 매개 판넬(110)과 광소자 기판(120)은 솔더(143)를 사용한 플립칩 접합에 의해 부착된다.
(실시예 2)
도7은 와이어 본딩용 전극 패드가 광섬유 어레이 블럭의 기판에 형성된, 본 발명의 다른 실시예에 대한 조립 사시도이다.
도7을 참조하여 실시예 2를 설명하면, 실시예 2는 도5에 도시된 실시예 1의 광섬유 어레이 블럭과 대부분에서는 동일하다. 단, 매개 판넬(110) 상면의 플립칩 접합 패드(113)에서 인출된 전선(118)이 매개 판넬(110) 외곽에서 비아 단자(116) 위치의 비아 콘택(via contact:112)을 통해 매개 판넬(110) 하면의 외측 플립칩 접합 패드(114)와 연결된다. 블럭 기판(100) 상면에는 매개 판넬(110)이 정렬되어 부착될 때 매개 판넬(110) 하면의 외측 플립칩 접합 패드(114)와 접속되도록 접속용도전 패턴(106)이 형성된다. 도전 패턴(106) 각각은 다시 보다 외곽으로 인출된 전선에 의해 와이어 본딩용 전극 패드(108)와 연결된다. 따라서, 실시예 1에서는 매개 판넬(110) 상면의 와이어 본딩용 전극 패드(117)와 연결되던 외부 연결용 와이어가 실시예 2에서는 블럭 기판(100) 상면에 형성된 와이어 본딩용 전극 패드(108)와 연결된다.
와이어 본딩의 높이를 조절하기 위해 블럭 기판(100)에서 와이어 본딩용 전극 패드(108)가 형성되는 영역에는 여타의 블럭 기판(100) 상면과 단차를 갖는 높이 조절단을 둘 수 있다.
(실시예 3)
도8은 본 발명의 또 다른 실시예를 광신호 누설창이 형성된 위치에서 광섬유 어레이 블럭을 광섬유가 형성된 방향과 수직하게 절단한 단면이다.
도8을 참조하면, 본 실시예 3에서는 별도의 매개 판넬을 사용하지 않는다. 가령, 광소자 기판(120) 하면에 광다이오드(121)를 형성하고, 종래의 매개 판넬에 형성되던 인출 배선(128)과 플립칩 접합 패드(123)를 광소자 기판(120)에 하면에 직접 형성한다. 한편, 광섬유 어레이 블럭의 블럭 기판(100) 상면에는 실시예 2에서와 같이 광소자 기판(120)이 정렬되어 부착될 때 광소자 기판(120) 하면의 플립칩 접합 패드(123)와 접속되도록 접속용 도전 패턴(106)이 형성된다. 도전 패턴(106) 각각은 다시 보다 외곽으로 인출된 전선에 의해 와이어 본딩용 전극 패드(108)와 연결된다.
(실시예 4)
본 발명의 실시예 4를 나타내는 도9를 실시예 2를 참조하여 간단히 설명하면, 실시예 2와 같은 광섬유 어레이 블럭에서 매개 판넬에 광신호 유도홀과 비아 콘택을 없애고, 광소자 기판이 매개 판넬과 블럭 기판의 사이에 위치한다.
매개 판넬의 비아 콘택 위치에서 하면에 외측 플립칩 접합 패드를 형성한다. 외측 플립칩 접합 패드에는 높이 조절용 리드(212)를 형성하여 매개 판넬(110)과 블럭 기판(100) 사이에 공간을 둘 수 있고, 그 공간에 광소자 기판(120)이 수용될 수 있도록 한다. 광소자 기판(120)의 광다이오드(121)를 광소자 기판(120)의 하면에 다이본딩 방식으로 형성하고, 광다이오드(121) 접속 단자(123)를 콘택(222)을 통해 광소자 기판(120) 상면에 형성한다. 광소자 기판(120)의 상면 접속 단자와 매개 판넬(110)의 외측 플립칩 접합 패드의 높이 조절용 리드(212)를 정렬시켜 플립칩 방식으로 부착한다. 매개 판넬(110)과 광소자 기판(120)이 부착된 상태에서 광다이오드(121)와 광신호 누설창(104)이 대향되도록 하고, 매개 판넬(110)의 외측 플립칩 접합 패드가 높이 조절용 리드를 통해 블럭 기판(100)의 접속용 도전 패턴(106)과 플립칩 방식으로 접합되도록 부착한다.
(실시예 5)
상기의 실시예들은 광회로 모듈 구성 초기에 사용되는 광섬유 어레이 블럭을 나타낸 데 반해 실시예5는 누설창과 이에 결합된 광소자를 가지지 않고 형성된 광회로 모듈의 외부에서 사용될 수 있는 광섬유 어레이 블럭을 나타낸다.
이런 광섬유 어레이 블럭을 형성하는 방법예를 도10을 이용하여 설명하면, 기존의 광회로에서 개별 도파로를 형성하는 광섬유(101)의 일부 구간에서 광섬유피복(102)을 제거한다. 블럭 기판(100)을 준비하고, 블럭 기판의 중간 부분에 대응하는 부분이 제거된 블럭 캡(200)을 준비한다. 이때 바람직하게는 도시된 것과 같이 블럭 캡(200)이 제거된 부분에 대응하는 블럭 기판(100) 부분의 경계부에 접착제 번짐 방지 홈(105)이 형성되도록 한다. 블럭 기판(100)의 V자형 홈 혹은 정위치에 광섬유(101)를 고정 설치하되 광섬유 보호용 피복(102)이 제거된 광섬유 부분이 블럭 캡(200)이 제거된 부분에 해당하는 블럭 기판(100)에 위치하도록 한다. 컷팅이나 이온주입 등의 방법으로 하나의 혹은 복수로 나란히 설치된 광섬유의 클래딩층에 광신호 누설창(104)을 형성한다. 광신호 누설창(104)에 대응하는 위치에 광소자인 포토다이오드(121)가 누설창(104)을 커버하도록 개별 광소자나 광소자 기판 혹은 도시된 것과 같이 광소자 기판(120)과 매개 판넬(110)로 이루어진 광소자 판넬을 블럭 기판(100)에 정렬, 부착시킨다. 광소자의 각 전극은 광소자 판넬, 블럭 기판 등에 형성될 수 있는 외부 전기 접속 패드로 연결될 수 있다. 이때 연결은 접합 솔더, 도전선, 콘택 등을 통해 이루어질 수 있다. 접착제를 이용하여 블럭 캡(200)으로 블럭 기판(100)을 커버한다.
이밖에, 도시되지 않았지만, 도1의 조절 모듈(23)에 해당하는 부분을 광소자 기판, 매개 판넬 혹은 블럭 기판 상면에 일체적으로 형성하여 자동 조절 기능까지 집적된, 광다이오드 직접 광섬유 어레이 블록을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파장 다중분할 방식에 사용되는 광섬유 어레이형 광신호 소자에서 광신호 세기를 검출함에 있어서, 분기 결합 소자 등 별도의 장치 없이 광섬유 어레이 블럭에 고정된 광섬유 일부에 누설창을 형성하고, 이를 직접 검출하여 광신호 세기를 정확히 측정할 수 있다. 따라서, 광도파로의 광신호 세기를 측정하는 집적화, 소형화된 검출 모듈을 형성할 수 있고, 광회로의 수신단과 송신단의 많은 광소자의 설치공간을 줄이고 설치를 용이하게 할 수 있다.

Claims (24)

  1. 블럭 기판에 적어도 하나의 광도파로가 구비되며, 상기 광도파로에는 적어도 일부분의 광섬유 구간이 포함되어 이루어지는 광섬유 어레이 블럭에 있어서,
    상기 광도파로에 광신호 누설창이 설치되고,
    상기 광신호 누설창에 대응되는 광소자가 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 누설창이 형성된 부분에서 상기 광도파로는 코아 및 클래딩층으로 이루어진 광섬유이며,
    상기 광신호 누설창은 상기 클래딩층을 부분적으로 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광소자는 포토다이오드나 발광소자 가운데 하나인 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광도파로는 복수 개의 광섬유가 집약된 광섬유 어레이로 형성되고, 각각의 상기 광섬유는 상기 블럭 기판에 홈을 형성하고, 상기 홈에 고정, 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광신호 누설창은 일방으로 형성된 상기 홈을 가로지르는 방향으로 상기 광섬유 어레이에 나란히 배열되고,
    상기 광소자도 복수 개가 특정 기판 상에 상기 광신호 누설창들의 배열 방향과 같은 방향으로 상기 광신호 누설창들 상호간의 간격과 동일한 간격으로 형성되어 광소자 기판을 이루는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광소자는 특정 기판 내에 형성되어 광소자 기판을 이루는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광소자 기판과 상기 블럭 기판 사이에 매개 판넬이 구비되며,
    상기 광소자 기판에는 상기 광소자를 위한 전기 단자가 설치되고,
    상기 매개 판넬에는 상기 광신호 누설창에서 누출된 광신호를 상기 광신호 누설창에 대응되는 상기 수광소자로 유도하도록 상기 매개 판넬을 관통하는 광신호 유도홀,
    상기 광소자 기판에 위치하는 상기 전기 단자들과 접속되는 접합 패드들,
    상기 접합 패드들에서 각각 인출되는 전기선들,
    상기 전기선들의 일 단부를 이루는 전극 패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광소자 기판과 상기 매개 판넬에는 정렬을 위해서는 정렬 부호가 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 매개 판넬 하면과 상기 블럭 기판의 상면에는 정렬을 위한 정렬 표지가 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 광신호 유도홀은 광의 굴절율을 조절하기 위한 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 광소자 기판은 상기 전기 단자들과 상기 접합 패드들 사이의 플립칩 접합에 의해 상기 매개 판넬과 부착되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극 패드는 상기 매개 판넬의 상면에 형성되어 외부 전기선과 연결되기 위한 와이어 본딩용 전극 패드인 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극 패드는 상기 전기선과 연결되며 상기 매개 판넬을 관통하는 비아 콘택에 의해 상기 매개 판넬 하면에 형성되며,
    상기 블럭 기판에는 상기 매개 판넬이 부착된 상태에서 상기 전극 패드와 전기 접속되는 도전 패턴,
    상기 도전 패턴에서 인출되는 기판 전기선,
    상기 기판 전기선에 의해 상기 도전 패턴과 연결되며, 상기 매개 판넬으로 덮이지 않는 상기 블럭 기판 상면의 외곽에 형성되어 외부 전기선과 연결되기 위한 와이어 본딩용 전극 패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도전 패턴과 상기 전극 패드는 솔더 볼에 의한 플립칩 접합 방법으로 접속되어 상기 블럭 기판과 상기 매개 판넬을 부착시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 광소자 기판은 상기 광소자와 상기 광소자에 결합된 처리 회로가 직접 형성된 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  16. 제 6 항에 있어서,
    상기 광소자 기판과 상기 블럭 기판 사이의 전기 접속을 위한 매개 판넬이 상기 광소자 기판 위에 설치되며,
    상기 광소자 기판 상면에는 상기 광소자를 위한 전기 단자가 설치되고,
    상기 매개 판넬 하면에는 상기 광소자 기판 상면에 위치하는 상기 전기 단자들과 접속되는 접합 패드들,
    상기 접합 패드들에서 각각 인출되는 전기선들,
    상기 전기선들의 일 단부를 이루는 전극 패드가 구비되고,
    상기 블럭 기판에는 상기 매개 판넬이 부착된 상태에서 상기 전극 패드와 전기 접속되는 도전 패턴,
    상기 도전 패턴에서 인출되는 기판 전기선,
    상기 기판 전기선에 의해 상기 도전 패턴과 연결되며, 상기 매개 판넬으로 덮이지 않는 상기 블럭 기판 상면의 외곽에 형성되어 외부 전기선과 연결되기 위한 와이어 본딩용 전극 패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 광소자는 상기 광소자 기판 하면에 형성되고,
    상기 광소자의 전기 단자는 상기 광소자 기판에 형성된 콘택을 통해 상기 광소자와 전기 접속됨을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 광신호 누설창은 상기 클래딩층에 대한 컷팅 방식으로 일부 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  19. 제 2 항에 있어서,
    상기 광신호 누설창은 마스크를 통한 이온주입으로 상기 클래딩층 일부 영역이 상기 코아와 상기 클래딩층의 표면을 연결하고 상기 코아와 동일한 수준의 굴절율을 가지게 하는 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 광도파로가 설치된 블럭 기판 위에 상기 광도파로를 커버할 수 있는 블럭 캡이 설치되며,
    상기 블럭 캡은 상기 광신호 누설창이 형성된 부분에서 제거된 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 블럭 기판 상면에서 상기 블럭 캡으로 커버된 영역과의 경계부에 접착제 차단 홈이 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  22. 제 2 항에 있어서,
    상기 광도파로는 광섬유로 되어 있고,
    일 단부는 상기 광섬유가 절단된 상태로 다른 일 단부는 상기 광섬유가 연결되는 상태로 광회로의 다른 부분과 연결됨을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  23. 제 2 항에 있어서,
    상기 광도파로는 광섬유로 되어 있고,
    양 단부가 상기 광섬유가 연결되는 상태로 광회로의 다른 부분과 연결됨을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 광소자에서 발생한 신호를 자체 처리할 수 있는 조절 모듈이 함께 집적된 것을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블럭.
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