KR20030064517A - Bi-directional tranceiver module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광통신 부품에 관한 것으로서, 특히 광통신 시스템에 적용되는 양방향 광 전송 모듈에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to optical communication components, and more particularly, to a bidirectional optical transmission module applied to an optical communication system.
통상적으로, 광 전송 모듈(optical transceiver module)은 광섬유를 통해 광신호를 송수신하는 장치로서, 광신호의 송신과 수신이 각각 다른 광섬유를 통해 이루어지는 단방향(one-directional or duplex) 광 전송 모듈과, 광신호의 송신과 수신이 하나의 광섬유에서 이루어지는 양방향(bi-directional) 광 전송 모듈이 있다.In general, an optical transceiver module is an apparatus for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, and a one-directional or duplex optical transmission module in which transmission and reception of an optical signal are performed through different optical fibers, and an optical signal. There is a bi-directional optical transmission module in which the transmission and reception of signals is performed in one optical fiber.
상기 단방향 광 전송 모듈은 광신호의 송신과 수신이 각각 다른 광섬유를 통해 이루어지므로 별도의 파장 다중화 기능이 필요하지 않으나, 상기 양방향 광 전송 모듈은 하나의 광섬유를 통해 전달되는 서로 다른 파장의 광신호를 결합하거나 분기하기 위해 파장 다중화 기능이 필수적으로 요구된다.The unidirectional optical transmission module does not need a separate wavelength multiplexing function because transmission and reception of the optical signal are performed through different optical fibers, but the bidirectional optical transmission module receives optical signals of different wavelengths transmitted through one optical fiber. Wavelength multiplexing is essential for combining or branching.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도로서,Kimihiro Kikuchi 등에 의해 출원된 미국특허번호 제6,106,160호 "Optical transmitting and receiving module"에 개시된 바 있다.1 is a block diagram illustrating a bidirectional optical transmission module according to an exemplary embodiment of the present invention, which is disclosed in US Patent No. 6,106,160, "Optical transmitting and receiving module," filed by Kimihiro Kikuchi et al.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 일 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈은 레이저 다이오드(11), 제1렌즈(12), 제1 광 역다중 필터(13), 제2렌즈(14), 광섬유(21), 제2 광 역다중 필터(22), 제3렌즈(15), 제1 포토 다이오드(16), 제4렌즈(17) 및 제2 포토 다이오드(18)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the bidirectional optical transmission module according to an exemplary embodiment includes a laser diode 11, a first lens 12, a first optical demultiplexer 13, a second lens 14, and an optical fiber. 21, the second optical demultiplexer 22, the third lens 15, the first photodiode 16, the fourth lens 17 and the second photodiode 18. As shown in FIG.
상기 레이저 다이오드(11)에서 방사된 파장 λ1의 광은 제1렌즈(12)를 통과하면서 평행광 상태로 전환되어 제1 광 역다중 필터(13)를 통과한다. 이어, 상기 광은 제2렌즈(14)에 의해 광섬유(21)의 단부에 입사되고, 상기 광섬유(21)를 통해 전달된다. 한편, 상기 광섬유(21)를 통해 전달된 파장 λ1과 λ2의 광은 제2렌즈(14)에 의해 평행광 상태로 전환되어 제1 광 역다중 필터(13)에 반사된다. 이어, 상기 광 중 파장 λ2의 광은 제2 광 역다중 필터(22)에 반사되어 제3렌즈(15)를 통과한 후 제1 포토 다이오드(16)에 수광된다. 반면, 상기 광 중 파장 λ1의 광은 제4렌즈(17)를 통과하여 제2 포토 다이오드(18)에 수광된다.The light of wavelength λ 1 emitted from the laser diode 11 is converted into a parallel light state while passing through the first lens 12 and passes through the first optical demultiplex filter 13. Subsequently, the light is incident on the end of the optical fiber 21 by the second lens 14 and transmitted through the optical fiber 21. Meanwhile, the light having the wavelengths λ 1 and λ 2 transmitted through the optical fiber 21 is converted into a parallel light state by the second lens 14 and reflected by the first optical demultiplex filter 13. Subsequently, light having a wavelength λ 2 of the light is reflected by the second optical demultiplexer 22 and passes through the third lens 15, and then is received by the first photodiode 16. On the other hand, the light having the wavelength λ 1 of the light passes through the fourth lens 17 and is received by the second photodiode 18.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도로서, Kimihiro Kikuchi 등에 의해 미국특허번호 제6,282,000호 "Optical transmitting and receiving module"에 개시된 바 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a bidirectional optical transmission module according to another exemplary embodiment, and has been disclosed in US Patent No. 6,282,000, "Optical transmitting and receiving module" by Kimihiro Kikuchi et al.
도 2에 도시된 바와 같이 종래의 다른 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈은 레이저 다이오드(6), 제1렌즈(7), 역다중 필터(5), 제2렌즈(13), 광섬유(12), 반사미러(15), 제3렌즈(10) 및 포토 다이오드(9)로 구성되며, 도 1에 도시된 일 실시예와는 달리 레이저 다이오드(6)와 포토 다이오드(9)의 방향이 광섬유(12)의 방향과 평행하며, 이를 위해 상기 반사 미러(15)를 추가로 구비한데 그 특징이 있다.As shown in FIG. 2, the bidirectional optical transmission module according to another exemplary embodiment includes a laser diode 6, a first lens 7, an inverse multiple filter 5, a second lens 13, and an optical fiber 12. , A reflection mirror 15, a third lens 10, and a photodiode 9, and unlike the embodiment shown in FIG. 1, the direction of the laser diode 6 and the photodiode 9 is an optical fiber ( Parallel to the direction of 12, for this purpose is further provided with the reflection mirror 15 is characterized by.
상기 레이저 다이오드(6)에서 방출된 파장 λ1의 광은 제1렌즈(7)를 통과하면서 평행광으로 전환되어 역다중 필터(5)를 통과한 후 제2렌즈(13)에 의해 광섬유(12)의 단부에 입사되고, 상기 광섬유(12)를 통해 전달된다. 반면, 상기 광섬유(12)를 통해 전달된 파장 λ2의 광은 제2렌즈(13)에 의해 평행광 상태로 전환되어 역다중 필터(5)에 반사된다. 이어, 상기 파장 λ2의 광은 반사 미러(15)에 반사되어 제3렌즈(10)를 통과한 후 포토 다이오드(9)에 수광된다.The light of wavelength λ 1 emitted from the laser diode 6 is converted into parallel light while passing through the first lens 7, passes through the demultiplex filter 5, and then the optical fiber 12 by the second lens 13. And is transmitted through the optical fiber 12. On the other hand, the light having the wavelength λ 2 transmitted through the optical fiber 12 is converted into a parallel light state by the second lens 13 and reflected by the demultiplex filter 5. Subsequently, the light having the wavelength λ 2 is reflected by the reflection mirror 15, passes through the third lens 10, and is then received by the photodiode 9.
그러나, 상술한 종래의 양방향 광 전송 모듈들은 레이저 다이오드에서 방출된 광과 역다중 필터에 입사되는 각인 입사각이 45도이므로, TE 편광의 반사 및 투과율과 TM 편광의 반사 및 투과율 차이가 현저하여 λ1의 파장을 갖는 레이저 다이오드로부터 방출된 광이 광섬유로 입력되는 양이 적을 뿐만 아니라 다른 노드로부터 입력된 파장 λ2의 광이 레이저 다이오드 측으로 입력되어 레이저 다이오드의 수명을 단축시키거나 전송 특성을 저하시키는 문제점이 있었다.However, since the above-described conventional bidirectional light transmission modules have an angle of incidence of 45 degrees, which is incident on the light emitted from the laser diode and the demultiplex filter, the difference between the reflection and transmittance of the TE polarized light and the reflection and transmission of the TM polarized light is λ 1. Not only is the amount of light emitted from the laser diode having a wavelength of less than the optical fiber being input to the optical fiber, but also the light of the wavelength λ 2 input from another node is input to the laser diode to shorten the lifetime of the laser diode or reduce the transmission characteristics. There was this.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 필터와 입사광이이루는 각도를 최소화함으로써 특정 파장에 대해 편광 방향과 무관하게 전량 투과 혹은 전량 반사가 가능케 하여 광신호 전달 특성이 향상된 양방향 광 전송 모듈을 제공하는데 있다.In order to solve the problems described above, an object of the present invention is to minimize the angle between the filter and the incident light, thereby allowing a total amount of transmission or reflection of the entire wavelength regardless of the polarization direction, thereby improving the optical signal transmission characteristic. To provide.
본 발명의 다른 목적은 필터에 입력되는 광의 편광 방향에 따른 누화 손실을 최소화할 수 있는 양방향 광 전송 모듈을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a bidirectional optical transmission module capable of minimizing crosstalk loss along the polarization direction of light input to a filter.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 발산광을 평행광으로 만들거나 광섬유로 광을 입사시키는데 필요한 광축 정렬이 용이한 양방향 광 전송 모듈을 제공하는데 있다.Further, another object of the present invention is to provide a bidirectional optical transmission module that is easy to align the optical axis required to make divergent light into parallel light or to incident light into an optical fiber.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 Small Form Fact 형태의 양방향 광 전송 모듈을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a bidirectional optical transmission module of the Small Form Fact form.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광 전송 모듈에 있어서, 미리 설정된 파장의 광을 방출하는 광 방출기와; 상기 광 방출기에서 방출된 파장의 광을 전달하는 제1광섬유와; 상기 제1광섬유의 출력단이 접합되어 입력된 광을 평행광으로 출력하는 GRIN 렌즈를 구비한 듀얼 광 콜리메이터와; 상기 듀얼 광 콜리메이터의 GRIN 렌즈를 통과한 평행광 중 미리 설정된 파장의 광은 전반사하고 다른 파장의 광은 투과하는 필터가 코팅된 평면을 가진 반구형 렌즈로 이루어진 평면-볼록 렌즈와; 상기 평면-볼록 렌즈를 통과한 파장의 광을 수광하는 광 수광기와; 입력단이 상기 GRIN 렌즈에 접합되어 상기 평면-볼록 렌즈에서 반사된 파장의 광을 수광하여 다른 노드로 전달하고 다른 노드로부터 전달된 파장의 광을 상기 듀얼 광 콜리메이터로 출사하는 제2광섬유를 포함함을 특징으로 하는 양방향 광 전송 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light transmission module comprising: a light emitter for emitting light of a predetermined wavelength; A first optical fiber for transmitting light of a wavelength emitted from the light emitter; A dual optical collimator having a GRIN lens to which the output terminal of the first optical fiber is bonded to output the input light as parallel light; A planar-convex lens composed of a hemispherical lens having a filter-coated plane which totally reflects light of a predetermined wavelength among the parallel light passing through the GRIN lens of the dual optical collimator and transmits light of another wavelength; A light receiver for receiving light having a wavelength passing through the plane-convex lens; And an input end coupled to the GRIN lens, the second optical fiber receiving light of a wavelength reflected from the planar-convex lens and transmitting the light to another node and outputting the light of the wavelength transmitted from another node to the dual optical collimator. A bidirectional optical transmission module is provided.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a bidirectional optical transmission module according to a conventional embodiment;
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도,2 is a block diagram showing a bidirectional optical transmission module according to another conventional embodiment;
도 3은 Thin Film Multi Coating 구조를 나타낸 개략도,3 is a schematic view showing a structure of a thin film multi coating,
도 4는 코팅이 안된 단일 매질과 고반사 코팅된 단일 매질에 대한 TE 편광과 TM 편광의 반사 정도를 나타낸 그래프,4 is a graph showing the degree of reflection of TE polarized light and TM polarized light for the uncoated single medium and the highly reflective coated single medium,
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도,5 is a block diagram showing a bidirectional optical transmission module according to a first embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 특징에 따른 평면-볼록 렌즈와 평면 필터의 특정 파장에 대한 투과 특성을 나타낸 그래프,6 is a graph showing transmission characteristics for a specific wavelength of a planar-convex lens and a planar filter according to an aspect of the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도,7 is a block diagram showing a bidirectional optical transmission module according to a second embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따라 제작된 양방향 광 전송 모듈의 단면도,8 is a cross-sectional view of a bidirectional optical transmission module manufactured according to the first embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따라 제작된 양방향 광 전송 모듈의 단면도.9 is a cross-sectional view of a bidirectional optical transmission module fabricated in accordance with a second preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 광 방출기 120 : 제1광섬유110: light emitter 120: first optical fiber
130 : 듀얼 광 콜리메이터 140 : 평면-볼록 렌즈130: dual optical collimator 140: flat-convex lens
150 : 광 수광기 160 : 제2광섬유150: light receiver 160: second optical fiber
170 : 평면 필터170: flat filter
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 구체적인 기술적 구성을 개시하기에 앞서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 기술적 요지를 뒷받침할 수 있는 이론적 배경을 살펴보기로 한다.Prior to describing a specific technical configuration of the present invention, a theoretical background that can support the technical gist of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3은 Thin Film Multi Coating 구조를 나타낸 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 Thin Film Multi Coating은 굴절률이 높은 매질과 굴절률이 낮은 물질을 교대로 적층하는 것으로서, <수학식 1> 및 <수학식 2>에 나타난 바와 같이 TE 편광된 광의 반사율과 TM 편광된 광의 반사율이 서로 다른 특성을 가지는데, 특히 코팅 매질의 굴절률과 입사각에 크게 의존한다.3 is a schematic view showing a structure of a thin film multi coating. As shown in FIG. 3, the Thin Film Multi Coating alternately laminates a medium having a high refractive index and a material having a low refractive index. As shown in <Equation 1> and <Equation 2>, the reflectance and TM of TE polarized light are shown. The reflectance of the polarized light has different properties, especially depending on the refractive index and the angle of incidence of the coating medium.
(RTE는 TE 편광파의 반사율, nA는 입사부의 굴절률, θA는 입사부로부터 필름 매질로 입사하는 각, nH는 코팅된 층 중 굴절률이 높은 매질의 굴절률, θH는 코팅된 층 중 굴절률이 높은 매질로부터 굴절률이 낮은 매질로 입사하는 각, θL는 코팅된 층 중 굴절률이 낮은 매질로부터 굴절률이 높은 매질로 입사하는 각, nL은 코팅된 층 중 굴절률이 낮은 매질의 굴절률)Where R TE is the reflectance of the TE polarized wave, n A is the refractive index of the incident portion, θ A is the angle of incidence from the incident portion into the film medium, n H is the refractive index of the higher refractive index of the coated layer, and θ H is the coated layer Θ L is the angle of incidence from the medium with high refractive index to the medium with low refractive index, θ L is the angle of incidence from the low refractive medium with high refractive index in the coated layer, n L is the refractive index of the low refractive index medium in the coated layer)
(RTM는 TM 편광파의 반사율, nA는 입사부의 굴절률, θA는 입사부로부터 필름 매질로 입사하는 각, nH는 코팅된 층 중 굴절률이 높은 매질의 굴절률, θH는 코팅된 층 중 굴절률이 높은 매질로부터 굴절률이 낮은 매질로 입사하는 각, θL는 코팅된 층 중 굴절률이 낮은 매질로부터 굴절률이 높은 매질로 입사하는 각, nL은 코팅된 층 중 굴절률이 낮은 매질의 굴절률)(R TM is the reflectance of the TM polarized wave, n A is the refractive index of the incident part, θ A is the angle of incidence from the incident part into the film medium, n H is the refractive index of the high refractive index medium in the coated layer, θ H is the coated layer Θ L is the angle of incidence from the medium with high refractive index to the medium with low refractive index, θ L is the angle of incidence from the low refractive medium with high refractive index in the coated layer, n L is the refractive index of the low refractive index medium in the coated layer)
이러한 비편광 투과나 반사 필터를 Thin Film Coating에 의해 제작함에 있어서 TE 편광과 TM 편광에 무관한 코팅 기술이 연구되고 있으나, 근본적인 문제인 각층에서의 위상두께 변화와 광학적 어드미턴스는 완전히 제거되지 못하고 있다. 이로인해, 편광 방향에 무의존적인 반사나 투과 특성을 달성하는데에는 어려움이 있으며, 이러한 문제점은 입사각이 크거나 입력광 파장의 범위가 넓을수록 더욱 두드러진다.Although the coating technology irrelevant to TE polarization and TM polarization has been studied in manufacturing such a non-polarization transmission or reflection filter by Thin Film Coating, the phase thickness change and optical admittance in each layer, which are fundamental problems, have not been completely eliminated. As a result, it is difficult to achieve reflection or transmission characteristics that are independent of the polarization direction, and this problem becomes more pronounced as the angle of incidence is large or the range of the input light wavelength is wide.
또한, 단일 매질에 있어서의 편광을 고려한 반사율은 하기 <수학식 3> 및 <수학식 4>에 기재된 프레넬의 등식(Fresnel's Equation)에서 알 수 있는 바와 같이, 매질과 입력광이 이루는 입사각에 따라 TE 편광된 광의 반사율과 TM 편광된 광의 반사율은 상이해지며, 이와 같은 현상은 반사체의 반사면에 유전체 박막 코팅을 한 경우에도 동일하게 발생한다.In addition, reflectance considering polarization in a single medium is determined by Fresnel's Equation described in Equations 3 and 4 according to the angle of incidence between the medium and the input light. The reflectance of the TE polarized light and the reflectance of the TM polarized light are different, and the same phenomenon occurs even when the dielectric thin film is coated on the reflecting surface of the reflector.
(여기서, Rs는 TE 편광에 대한 반사율, n은 반사체의 굴절율, θ는 반사체의 법선과 입사광이 이루는 각도)Where R s is the reflectance for TE polarized light, n is the refractive index of the reflector, and θ is the angle between the normal of the reflector and the incident light)
(여기서, Rp는 TM 편광에 대한 반사율, n은 반사체의 굴절율, θ는 반사체의 법선과 입사광이 이루는 각도)Where R p is the reflectance for TM polarization, n is the refractive index of the reflector, and θ is the angle between the normal of the reflector and the incident light)
도 4는 코팅이 안된 단일 매질과 고반사 코팅된 단일 매질에 대한 TE 편광과 TM 편광의 반사 정도를 나타낸 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이 코팅이 안된 단일 매질과 고반사 코팅된 단일 매질에 있어서, 입사광의 입사각 변화에 따른 TE 편광과 TM 편광의 반사율 분포는 각각 그 분포 형태만 상이할 뿐 TE 편광과 TM 편광의 반사율 차이는 줄어들지 않음을 알 수 있다.FIG. 4 is a graph showing the degree of reflection of TE polarized light and TM polarized light for uncoated single medium and highly reflective coated single medium. As shown in FIG. 4, in the uncoated single medium and the highly reflective coated single medium, the reflectance distributions of the TE polarized light and the TM polarized light according to the incident angle change of the incident light differ only in their distribution forms, respectively. It can be seen that the difference in reflectance does not decrease.
결론적으로, 고반사 코팅 등 코팅 방법에 의해 TE 편광과 TM 편광의 반사율 차이를 줄이는데에는 한계가 있으며, TE 편광과 TM 편광의 반사율 차이를 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 입사광의 필터에 대한 입사각을 0도에 가깝게 안정적으로 유지하는 것이다.In conclusion, there is a limit to reducing the reflectance difference between TE polarized light and TM polarized light by coating method such as high reflection coating. The most effective method for reducing the reflectance difference between TE polarized light and TM polarized light is 0 degree To stay close to stable.
그에 따라, 본 발명에서 제공하는 양방향 광 전송 모듈은 입사광의 입사각을 0도 가까이로 유지하기 위해 광 방출기, 평면-볼록 렌즈 및 광 수광기를 동일축상에 배열하고, 상기 평면-볼록 렌즈에 반사되지 않고 통과한 잔류광이 광 수광기로입사되는 것을 방지하기 위해 상기 평면-볼록 렌즈와 광 수광기 사이에 평면 필터를 추가를 설치하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the bidirectional light transmission module provided by the present invention arranges the light emitter, the planar-convex lens, and the light receiver on the same axis to keep the incident angle of the incident light near 0 degrees, and is not reflected by the planar-convex lens. An additional planar filter is provided between the planar-convex lens and the light receiver to prevent the residual light passing through without entering the light receiver.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈(100)은 광 방출기(110), 제1광섬유(120), 듀얼 광 콜리메이터(130), 평면-볼록 렌즈(140), 광 수광기(150) 및 제2광섬유(160)를 구비하고, 평면 필터(170)를 추가로 구비한다.5 is a block diagram showing a bidirectional optical transmission module according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the bidirectional optical transmission module 100 according to the first preferred embodiment of the present invention includes a light emitter 110, a first optical fiber 120, a dual optical collimator 130, and a planar-convex lens ( 140, a light receiver 150, and a second optical fiber 160, and a flat filter 170 is further provided.
상기 광 방출기(110)는 미리 설정된 특정 파장(λ1)의 광을 방출하는 수단이다. 상기 광 방출기(110)로는 볼 렌즈(112)를 구비한 레이저 다이오드(114)를 사용하는 것이 바람직하다.The light emitter 110 is a means for emitting light having a predetermined wavelength λ 1 . It is preferable to use the laser diode 114 having the ball lens 112 as the light emitter 110.
상기 제1광섬유(120)는 광 방출기(110)에서 방출된 파장의 광을 듀얼 광 콜리메이터(130)로 전달하는 신호 매개 수단이다. 상기 제1광섬유(120)의 입력단은 광 방출기(110)인 레이저 다이오드(114)의 볼 렌즈(112)를 통해 출사된 광의 촛점에 위치하며, 상기 제1광섬유(120)의 출력단은 듀얼 광 콜리메이터(130)의 GRIN 렌즈(132)에 접합된다.The first optical fiber 120 is a signal medium means for transmitting the light of the wavelength emitted from the light emitter 110 to the dual optical collimator (130). The input end of the first optical fiber 120 is located at the focus of the light emitted through the ball lens 112 of the laser diode 114, which is the light emitter 110, and the output end of the first optical fiber 120 is a dual optical collimator. It is bonded to the GRIN lens 132 of 130.
상기 듀얼 광 콜리메이터(130)는 제1광섬유(120) 및 제2광섬유(160)를 통해 전달된 파장의 광(λ1, λ2)을 평행광으로 전환하여 출사시키는 수단이다. 상기 듀얼 광 콜리메이터(130)는 내부에 GRIN 렌즈(132)를 구비하며, 상기 GRIN 렌즈(132)에는 제1광섬유(120)의 출력단과 제2광섬유(160)의 입력단이 각각 접합된다. 상기 제1광섬유(120)의 출력단을 통해 출사된 파장의 광은 GRIN 렌즈(132)에 의해 평행광으로 전환되며, 상기 파장의 광(λ1)은 평면-볼록 렌즈(140)에 의해 반사되어 제2광섬유(160)의 입력단을 통해 입사된다. 상기 듀얼 광 콜리메이터(130)는 광축 정렬을 용이하게 한다.The dual optical collimator 130 is a means for converting and outputting the light (λ 1 , λ 2 ) of the wavelength transmitted through the first optical fiber 120 and the second optical fiber 160 to parallel light. The dual optical collimator 130 is provided with a GRIN lens 132 therein, the output terminal of the first optical fiber 120 and the input terminal of the second optical fiber 160 are bonded to the GRIN lens 132, respectively. The light of the wavelength emitted through the output end of the first optical fiber 120 is converted into parallel light by the GRIN lens 132, the light of the wavelength (λ 1 ) is reflected by the planar-convex lens 140 It is incident through the input terminal of the second optical fiber 160. The dual optical collimator 130 facilitates optical axis alignment.
상기 평면-볼록 렌즈(140)는 듀얼 광 콜리메이터(130)의 GRIN 렌즈(132)를 통과한 평행광(λ1, λ2) 중 미리 설정된 파장의 광(λ1)은 전반사하고 나머지 파장의 광(λ2)은 투과시키는 수단이다. 상기 평면-볼록 렌즈(140)는 필터 코팅된 평면(142)을 가진 반구형 렌즈로 이루어진다. 즉, 상기 평면-볼록 렌즈(140)는 특정 파장의 광을 필터링하는 기능을 가진 평면과 집광 기능을 가진 볼록면을 구비한다. 상기 평면-볼록 렌즈(140)의 평면(142)에 입사되는 입사광의 입사각을 0도 가까이로 유지하면, TE 편광과 TM 편광의 반사율 차이가 줄어들어 전체적인 반사율을 높일 수 있다.The planar-convex lens 140 totally reflects the light λ 1 having a predetermined wavelength among the parallel lights λ 1 and λ 2 passing through the GRIN lens 132 of the dual optical collimator 130, and the light having the remaining wavelength. (λ 2 ) is a means for transmitting. The planar-convex lens 140 consists of a hemispherical lens with a filter coated plane 142. That is, the planar-convex lens 140 includes a plane having a function of filtering light of a specific wavelength and a convex surface having a condensing function. If the incident angle of the incident light incident on the plane 142 of the planar-convex lens 140 is maintained at near 0 degrees, the difference in reflectance between the TE polarized light and the TM polarized light may be reduced, thereby increasing the overall reflectance.
상기 광 수광기(150)는 평면-볼록 렌즈(140)를 통과한 파장의 광(λ2)을 수광하는 수단이다. 상기 광 수광기(150)로는 평면 윈도우(152)를 구비한 포토 다이오드(154)를 사용할 수 있다. 상기 포토 다이오드(154)의 설치 위치는 포토 다이오드(154)의 능동 영역(156, Active area)에 평면-볼록 렌즈(140)의 촛점이 위치하도록 조절한다.The light receiver 150 is a means for receiving light λ 2 of a wavelength passing through the planar-convex lens 140. As the light receiver 150, a photodiode 154 having a planar window 152 may be used. The installation position of the photodiode 154 is adjusted so that the focus of the planar-convex lens 140 is located in the active area 156 of the photodiode 154.
상기 제2광섬유(160)는 입력단이 상기 GRIN 렌즈(132)에 접합되어 상기평면-볼록 렌즈(140)에서 반사된 광(λ1)을 수광하여 다른 노드로 전달하고, 다른 노드로부터 전달된 파장의 광(λ2)을 상기 듀얼 광 콜리메이터(130)로 출사한다.The second optical fiber 160 has an input terminal bonded to the GRIN lens 132 and receives light λ 1 reflected from the planar-convex lens 140 to transmit to another node, and a wavelength transmitted from another node. Λ 2 is emitted to the dual optical collimator 130.
상기 평면 필터(170)는 평면-볼록 렌즈(140)를 통과한 파장의 광(λ2)은 그대로 통과시키고, 상기 평면-볼록 렌즈(140)에 의해 반사되어야 하나 그렇지 않고 그대로 통과한 파장의 잔류광(λ1)이 광 수광기(150)로 입사하는 것을 방지하는 수단이다. 즉, 상기 평면 필터(170)는 평면-볼록 렌즈(140)에 의해 반사되어야 하나 그렇지 않고 그대로 통과한 파장의 광(λ1)이 광 수광기(150)인 포토 다이오드(154)로 입사되어 광 신호 특성을 저해하는 것을 방지하고, 광 수광기(150)인 포토 다이오드(154)가 파장 λ2의 광만을 수광하도록 한다. 상기 평면 필터(170)는 평면-볼록 렌즈(140)와 광 수광기(150) 사이에 미리 설정된 각도만큼 경사지게 설치한다. 상기 경사 각도(β)로는 8도가 바람직하다.The planar filter 170 passes light λ 2 at the wavelength passed through the planar-convex lens 140 as it is, and must be reflected by the planar-convex lens 140, but otherwise remains of the wavelength passed as it is. It is a means for preventing the light λ 1 from entering the light receiver 150. That is, the planar filter 170 should be reflected by the planar-convex lens 140, but the light λ 1 having the wavelength passed as it is is incident to the photodiode 154 which is the light receiver 150. The signal characteristic is prevented from being impaired, and the photodiode 154, which is the light receiver 150, receives only the light having the wavelength λ 2 . The planar filter 170 is installed to be inclined at a predetermined angle between the planar-convex lens 140 and the light receiver 150. As the inclination angle β, 8 degrees is preferable.
한편, 도 6은 본 발명의 특징에 따른 평면-볼록 렌즈와 평면 필터의 특정 파장에 대한 투과 특성을 나타낸 그래프로서, 제1노드에 설치된 양방향 광 전송 모듈의 평면-볼록 렌즈 필터 및 평면 필터의 경우 파장 λ1의 광은 차단하고 파장 λ2의 광은 그대로 통과시키는 반면, 제2노드에 설치된 양방향 광 전송 모듈의 평면-볼록 렌즈 필터 및 평면 필터의 경우에 있어서는 반대로 파장 λ2의 광은 차단하고 파장 λ1의 광은 그대로 통과시키도록 필터 처리한다.Meanwhile, FIG. 6 is a graph showing transmission characteristics for a specific wavelength of a planar-convex lens and a planar filter according to an aspect of the present invention. In the case of the planar-convex lens filter and planar filter of the bidirectional optical transmission module installed in the first node, FIG. blocking light having a wavelength λ 1 and wavelength λ 2 of the light as it is, while passing, the two-way optical transmission module installed in the second node plane of the in the case of the positive lens filter and a flat filter contrary wavelength λ 2 light to block and The light of wavelength lambda 1 is filtered so as to pass as it is.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 양방향 광 전송모듈의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.In addition, referring to Figures 5 and 6 look at the operation of the bidirectional optical transmission module according to a first embodiment of the present invention.
광 방출기(110)인 레이저 다이오드(114)로부터 출사된 파장 λ1의 광(예를 들면, 1310 nm의 광)은 제1광섬유(120)를 통해 듀얼 광 콜리메이터(130)로 전달된다. 이어, 상기 파장 λ1의 광은 듀얼 광 콜리메이터(130)의 GRIN 렌즈(132)를 통과하면서 평행광으로 전환되고, 평면-볼록 렌즈(140)의 평면(142)에 전반사되어 제2광섬유(160)에 입사된다. 이때, 상기 평면-볼록 렌즈(140)의 평면(142)에 반사되지 않고 그대로 통과한 파장 λ1의 잔류광은 경사지게 설치된 평면 필터(170)에 의해 재차 반사된다.Light having a wavelength λ 1 emitted from the laser diode 114 that is the light emitter 110 (eg, light of 1310 nm) is transmitted to the dual optical collimator 130 through the first optical fiber 120. Subsequently, the light having the wavelength λ 1 is converted into parallel light while passing through the GRIN lens 132 of the dual optical collimator 130, and is totally reflected on the plane 142 of the planar-convex lens 140 to be second optical fiber 160. ) Is incident. In this case, the residual light having the wavelength λ 1 that passes through the plane 142 of the planar-convex lens 140 without being reflected is reflected again by the planar filter 170 that is inclined.
반면, 다른 노드로부터 제2광섬유(160)를 통해 전달된 파장 λ2의 광(예를 들면, 1550 nm의 광)은 듀얼 광 콜리메이터(130)의 GRIN 렌즈(132)를 통과하면서 평행광으로 전환되고, 상기 평면-볼록 렌즈(140) 및 평면 필터(170)를 통과하여 광 수광기(150)인 포토 다이오드(154)에 수광된다.On the other hand, light having a wavelength λ 2 (for example, light of 1550 nm) transmitted from another node through the second optical fiber 160 is converted into parallel light while passing through the GRIN lens 132 of the dual optical collimator 130. And a photodiode 154, which is an optical receiver 150, is passed through the planar-convex lens 140 and the planar filter 170.
한편, 도 7은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈을 나타낸 구성도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈(200)은 제1실시예와 마찬가지로 광 방출기(210), 제1광섬유(220), 듀얼 광 콜리메이터(230), 평면-볼록 렌즈(240), 광 수광기(250), 제2광섬유(260) 및 평면 필터(270)로 이루어지며, 제1실시예와는 달리 상기 광수광기(250)로 볼 렌즈(252)를 구비한 포토 다이오드(254)를 사용한다.On the other hand, Figure 7 is a block diagram showing a bidirectional optical transmission module according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the bidirectional optical transmission module 200 according to the second exemplary embodiment of the present invention has a light emitter 210, a first optical fiber 220, and a dual optical collimator 230 like the first embodiment. , The planar-convex lens 240, the light receiver 250, the second optical fiber 260, and the planar filter 270, and unlike the first embodiment, the ball lens 252 is used as the light receiver 250. Is used a photodiode 254.
본 발명의 제2실시예와 같이 광 수광기(250)로 볼 렌즈(252)를 구비한 포토 다이오드(254)를 사용할 경우 제1실시예와 같이 평면 윈도우를 구비한 포토 다이오드에 비해 수광각이 크므로, 광 신호 전달 손실을 줄일 수 있다. 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 양방향 광 전송모듈의 작동 과정은 제1실시예와 같다.When the photodiode 254 having the ball lens 252 is used as the light receiver 250 as the second embodiment of the present invention, the light receiving angle is lower than that of the photodiode having the flat window as in the first embodiment. As a result, the optical signal transmission loss can be reduced. Operation of the bidirectional optical transmission module according to a second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment.
도 8은 본 발명의 제1응용예에 따라 제작된 양방향 광 전송 모듈의 단면도이고, 도 9는 본 발명의 제2응용예에 따라 제작된 양방향 광 전송 모듈의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a bidirectional optical transmission module manufactured according to the first application of the present invention, Figure 9 is a cross-sectional view of a bidirectional optical transmission module manufactured according to the second application of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1응용예에 따라 제작된 양방향 광 전송 모듈(1000)은 하우징(1100)과, 상기 하우징(1100) 내에 삽입된 4개의 블록들인 레이저 다이오드 블록(1200), 페룰 홀더(1300), 광 콜리메이터-필터 홀더(1400) 및 포토 다이오드 블록(1500)을 포함한다.As shown in FIG. 8, the bidirectional optical transmission module 1000 manufactured according to the first application of the present invention includes a housing 1100 and four blocks inserted into the housing 1100. , Ferrule holder 1300, optical collimator-filter holder 1400, and photodiode block 1500.
상기 하우징(1100)은 양방향 광 전송 모듈(1000)의 외장 부분으로서, 파이프 모양의 부재이다. 상기 하우징(1100)의 재질은 외력으로부터 내장된 부품을 보호할 수 있을 정도의 강도를 가진 것이면 합성 수지 혹은 금속 재질 어느 것이나 가능하나, 바람직하게는 습기나 온도 변화에 강한 재질을 사용하여 제조한다. 상기 하우징(1100)은 제2광섬유(160)가 관통하는 광섬유 홀(1110)을 구비한다. 상기 레이저 다이오드 블록(1200)은 하우징(1100)의 일단에 고정되며, 광 방출기인 레이저 다이오드(114)를 내장한다. 상기 페룰 홀더(1300)는 제1광섬유(120)가 삽입된페룰(1310)을 내장한다. 상기 페룰 홀더(1300)는 제1광섬유(120)가 레이저 다이오드 블록(1200)의 레이저 다이오드(114)와 광축 정렬을 이루도록 레이저 다이오드 블록(1200)에 고정 설치된다. 상기 광 콜리메이터-필터 홀더(1400)는 듀얼 광 콜리메이터(130)와 평면-볼록 렌즈(140)를 내장한다. 상기 포토 다이오드 블록(1500)은 하우징(1100)의 타단에 고정되며, 평면 필터(170)와 포토 다이오드(154)를 내장한다.The housing 1100 is an exterior portion of the bidirectional optical transmission module 1000 and is a pipe-shaped member. The material of the housing 1100 may be any synthetic resin or metal material as long as the material of the housing 1100 is strong enough to protect the built-in component from external force. Preferably, the housing 1100 is manufactured using a material resistant to moisture or temperature change. The housing 1100 includes an optical fiber hole 1110 through which the second optical fiber 160 passes. The laser diode block 1200 is fixed to one end of the housing 1100 and includes a laser diode 114 that is a light emitter. The ferrule holder 1300 includes a ferrule 1310 into which the first optical fiber 120 is inserted. The ferrule holder 1300 is fixed to the laser diode block 1200 such that the first optical fiber 120 is aligned with the laser diode 114 of the laser diode block 1200. The optical collimator-filter holder 1400 includes a dual optical collimator 130 and a planar-convex lens 140. The photodiode block 1500 is fixed to the other end of the housing 1100 and includes a planar filter 170 and a photodiode 154.
반면, 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2응용예에 따라 제작된 양방향 광 전송 모듈(2000)은 제1응용예와 마찬가지로 하우징(2100)과, 상기 하우징(2100) 내에 삽입된 4개의 블록들인 레이저 다이오드 블록(2200), 페룰 홀더(2300), 광콜리메이터-필터 홀더(2400) 및 포토 다이오드 블록(2500)을 포함하며, 다만 상기 포토 다이오드 블록(2500) 내에 내장되는 광 수광기로서 볼 렌즈(252)를 구비한 포토 다이오드(254)를 사용한다.On the other hand, as shown in FIG. 9, the bidirectional optical transmission module 2000 manufactured according to the second application of the present invention has the housing 2100 and the four inserted into the housing 2100 like the first application. Blocks include a laser diode block 2200, a ferrule holder 2300, an optical collimator-filter holder 2400, and a photodiode block 2500, but are viewed as an optical receiver incorporated within the photodiode block 2500. A photodiode 254 with a lens 252 is used.
즉, 상기 하우징(2100)은 양방향 광 전송 모듈(2000)의 외장 부분으로서, 파이프 모양의 부재이다. 상기 하우징(2100)은 제2광섬유(260)가 관통하는 광섬유 홀(2110)을 구비한다. 상기 레이저 다이오드 블록(2200)은 하우징(2100)의 일단에 고정되며, 광 방출기인 레이저 다이오드(214)를 내장한다. 상기 페룰 홀더(2300)는 제1광섬유(220)가 삽입된 페룰(2310)을 내장한다. 상기 페룰 홀더(2300)는 제1광섬유(220)가 레이저 다이오드 블록(2200)의 레이저 다이오드(214)와 광축 정렬을 이루도록 레이저 다이오드 블록(2200)에 고정 설치된다. 상기 광 콜리메이터-필터 홀더(2400)는 듀얼 광 콜리메이터(230)와 평면-볼록 렌즈(240)를 내장한다. 상기 포토 다이오드 블록(2500)은 하우징(2100)의 타단에 고정되며, 평면 필터(270)와 볼 렌즈(252)를 가진 포토 다이오드(254)를 내장한다.That is, the housing 2100 is an exterior portion of the bidirectional optical transmission module 2000 and is a pipe-shaped member. The housing 2100 includes an optical fiber hole 2110 through which the second optical fiber 260 passes. The laser diode block 2200 is fixed to one end of the housing 2100 and includes a laser diode 214 which is a light emitter. The ferrule holder 2300 includes a ferrule 2310 into which the first optical fiber 220 is inserted. The ferrule holder 2300 is fixed to the laser diode block 2200 such that the first optical fiber 220 is aligned with the laser diode 214 of the laser diode block 2200. The optical collimator-filter holder 2400 incorporates a dual optical collimator 230 and a planar-convex lens 240. The photodiode block 2500 is fixed to the other end of the housing 2100 and includes a photodiode 254 having a planar filter 270 and a ball lens 252.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈은 평면-볼록 렌즈의 필터 코팅된 평면과 입사광이 이루는 각도를 0도 혹은 0도 가까이로 유지함으로써 특정 파장에 대한 전량 투과 혹은 전량 반사가 가능케 하여 광신호 전달 특성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the bidirectional optical transmission module according to the embodiment of the present invention maintains the angle between the filter-coated plane of the planar-convex lens and the incident light at about 0 degrees or near 0 degrees, so that the total transmission or total reflection of the specific wavelength is reduced. It is possible to improve the optical signal transmission characteristics.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈은 입력광의 편광에 따른 누화 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the bidirectional optical transmission module according to an embodiment of the present invention has an effect of minimizing crosstalk loss due to polarization of input light.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈은 듀얼 광 콜리메이터를 적용하기 때문에 발산광을 평행광으로 만들거나 광섬유로 광을 입사시키는데 필수적인 광축 정렬 작업을 매우 용이하게 하는 효과가 있다.In addition, since the bidirectional optical transmission module according to the embodiment of the present invention applies a dual optical collimator, there is an effect of facilitating the optical axis alignment operation required to make divergent light into parallel light or to inject light into the optical fiber.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광 전송 모듈은 광 방출기, 듀얼 광 콜리메이터, 평면-볼록 렌즈, 평면 필터 및 광 수광기를 일렬로 배열할 수 있어 Small Form Fact 형태의 양방향 광 전송 모듈을 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the bidirectional optical transmission module according to an embodiment of the present invention can arrange a light emitter, a dual optical collimator, a planar-convex lens, a planar filter, and a light receiver in a line to manufacture a bidirectional optical transmission module in the form of Small Form Fact. It can work.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
NORF | Unpaid initial registration fee |