KR20040009924A

KR20040009924A - 영상 장치를 구비한 광축 정렬 장치

Info

Publication number: KR20040009924A
Application number: KR1020020044299A
Authority: KR
Inventors: 방성욱; 이영섭
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-01-31

Abstract

본 발명은 광섬유 블록과 평면 광도파로 소자를 광축 정렬시키기 위한 광축 정렬 장치에 있어서, 소정 거리로 이격된 상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자가 형성하는 결합 영역에 광을 조사하는 광원과, 상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자를 중심으로 상기 광원과 대칭되게 위치하며, 결합 영역을 통과한 광을 검출함으로써 상기 결합 영역의 이미지를 형성하는 CCD 카메라와, 상기 결합 영역의 이미지로부터 상기 광섬유 블록과 평면 광도파로 소자의 정렬 상태를 파악하고, 상기 CCD 카메라의 초점 거리를 조정하기 위한 포커스 제어 신호와 상기 광섬유 블록의 광축을 조정하기 위한 광축 정렬 제어 신호를 송신하는 제어부와, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 CCD 카메라의 초점거리를 조정하는 제 1 미세 조정부와, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 광섬유 블록의 광축을 조정하는 제 2미세 조정부를 구비하여 구성된다.

Description

영상 장치를 구비한 광축 정렬 장치{OPTICAL AXIS ALIGNMENT EQUIPMENT WITH VISION DEVICE}

본 발명은 평면 광도파로 소자에 관한 것으로서, 특히 평면 광도파로 소자간의 광축 정렬을 위한 장치에 관한 것이다.

통상적으로 평면 광도파로 소자(PLC:Plannar Lightwave Circuit)는 기판과, 코어와 클래드로 구성되며, 상기 평면 광도파로 소자에는 광의 세기를 분할하는 광분할기(Optical Splitter)와 광신호를 결합하는 커플러(Coupler)와 입력 광신호를 다수의 파장이나 주파수로 분할하는 평면 광도파로 격자(Arrayed Waveguide grating) 등이 있다. 특히, 평면 광도파로 소자와 광섬유 블럭간의 광축 및 각도 정렬은 평면 광도파로 소자로 구성된 시스템 성능의 한 요인으로 작용하고 있다.

상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자의 광축 정렬은 접촉식 광축 정렬 장치또는 비접촉식 광축 정렬 장치 등이 사용 가능하다. 상기 접촉식 광축 정렬 장치는 접촉 센서를 구비하여 구성되며, 접합하고자하는 평면 광도파로 소자와 광섬유 블록의 최초 위치를 접촉하여 인식한 후, 순차적으로 최적의 위치로 이동시키는 장치이다. 그러나, 접촉 센서를 사용한 광축 정렬 장치는 상기 평면 광도파로 소자와 상기 광섬유 블록의 접합면이 손상되는 문제가 있다.

도 1은 종래 기술의 영상 장치를 구비한 광축 정렬 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여, 동축배열된 광원과 CCD 카메라를 나타내는 측면도이다.

상기 광축 정렬 장치는 상기 광섬유 블록(130)과 상기 평면 광도파로 소자(140)의 배열 상태를 이미지화시키는 광원(120), CCD 카메라(100)와, 상기 광섬유 블록(130)의 광축을 조정하기 위한 광축 정렬 제어 신호를 송신하는 제어부(120)와, 상기 제어부(120)의 제어 신호에 따라 상기 광섬유 블록(130)의 광축을 조정하는 광축 조정부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 광섬유 블록(130)은 브이 홈이 형성된 하부 기판(131)과 상기 브이 홈에 실장된 광섬유(133)와, 상기 광섬유(133)를 보호하며, 상기 하부 기판(131)의 상부에 접합된 상부 기판(132)을 구비하여 구성된다.

상기 평면 광도파로 소자(140)는 실리카 재질의 기판위에 식각 공정을 거쳐서 코어(141)를 형성시켜서 제작된 평면형 광학 소자이다.

도 2를 참조하면, 상기 광원(120)은 상기 평면 광도파로 소자(140)와 상기광섬유 블록(130)에 조사광(231)을 출력하고, 상기 평면 광도파로 소자(140)와 상기 광섬유 블록(130)에서 반사된 검출광(232)은 상기 CCD 카메라(100)에 입력되어 광축 정렬 상태를 명확하게 이미지화한다.

상기 광원(120)은 상기 CCD 카메라(100)의 개구가 향하는 방향과 수직하게 배열된 동축 구조이다. 또한, 비젼 장치를 구비한 비접촉식 광축정렬 장치는 접촉식 광축 정렬 장치에 비해, 결합부분의 손실 및 훼손 위험이 없다. 그러나, 동축 구조의 비젼 장치는 셋팅에 소요되는 시간이 길고, 측정 대상의 표면 상태 측정은 용이하나, 경계면을 정밀하게 측정하는데는 어려움이 따른다.

상기 CCD 카메라(100)는 상기 검출광(132)을 입력 받아, 상기 광섬유 블록(130)과 상기 평면 광도파로 소자(140)의 정렬 상태를 이미지화하여, 상기 제어부(120)에 이미지를 송출한다.

상기 CCD 카메라(100)에는 상기 광원(120)의 상기 조사광(231)의 진행 경로에 측면 개구(112)와, 상기 광원(120)에서 출력된 광의 진행 경로를 변형시키는 빔 분할기(111)를 구비하는 경통(110)이 설치된다. 상기 빔 분할기(111)는 상기 조사광(231)을 상기 평면 광도파로 소자(140)와 상기 광섬유 블록(130)의 결합 영역으로 반사시키고, 상기 평면 광도파로 소자(140)와 상기 광섬유 블록(130)에서 반사된 검출광(332)은 투과시킨다.

그러나, 상기 CCD 카메라(100)와 수직 방향에 상기 광원(120)이 위치한 동축 구조는 상기 광섬유 블록(130)의 표면 상태를 조사하기에는 적합한 반면, 상기 광섬유 블록(130)과 상기 평면 광도파로 소자(140)의 결합 부분을 측정하기에는 초점이 잘 맞지 않아 사용자가 수동으로 상기 CCD 카메라(100)의 초점 거리를 조정하여야 한다.

상기 제어부(120)는 통상적으로 마이크로 컴퓨터가 사용 가능하며, 상기 CCD 카메라(100)에서 입력되는 상기 평면 광도파로 소자(140)와 상기 광섬유 블록(130)의 결합 영역의 이미지를 분석하여, 상기 광섬유 블록(130)의 광축을 조정하기 위한 제어신호를 발송시킨다.

상기 광축 조정부(150)는 상기 제어부(120)에서 입력되는 제어신호를 전송 받아서, 상기 광섬유 블록(130)의 하부에 위치하는 광축 조정부(150)에서 상기 광섬유 블록(130)의 정렬 상태를 조정한다.

그러나, 상술한 바와 같은 접촉 방식에 의한 광축 정렬 장치는 평면 광도파로 소자와 광섬유 블록의 파손 또는 훼손될 위험이 크다. 또한 동축 구조의 비젼장치를 이용한 광축정렬 장치는 조사된 광의 반사광을 측정에 사용하므로, CCD 카메라의 초점 조절이 용이하지 않으며, 정밀도 및 재현성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 평면 광도파로 소자와 광섬유 블록의 접합면 파손을 방지하고, 비젼 장치의 광원 구조를 조정하여 광축 정렬 시간이 단축되고, 광축 정렬의 정밀도와 재현성이 향상된 평면 광도파로 소자와 광섬유 블록의 광축 정렬 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 블록과 평면 광도파로 소자를 광축 정렬시키기 위한 광축 정렬 장치에 있어서,

소정 거리로 이격된 상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자가 형성하는 결합 영역에 광을 조사하는 광원과;

상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자를 중심으로 상기 광원과 대칭되게 위치하며, 결합 영역을 통과한 광을 검출함으로써 상기 결합 영역의 이미지를 형성하는 CCD 카메라와;

상기 결합 영역의 이미지로부터 상기 광섬유 블록과 평면 광도파로 소자의 정렬 상태를 파악하고, 상기 CCD 카메라의 초점 거리를 조정하기 위한 포커스 제어 신호와 상기 광섬유 블록의 광축을 조정하기 위한 광축 정렬 제어 신호를 송신하는 제어부와;

상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 CCD 카메라의 초점거리를 조정하는 제 1 미세 조정부와;

상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 광섬유 블록의 광축을 조정하는 제 2미세 조정부를 구비하여 구성된다.

도 1은 종래 기술에 의한 광축 정렬 장치의 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 측면을 나타내는 측면도,

도 3은 본 발명의 광축 정렬 장치의 구성을 나타내는 사시도.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 광섬유 블록과 평면 광도파로 소자의 광축 정렬 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

상기 광축 정렬 장치는 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340) 배열 상태를 조사하는 광원(310), 상기 평면 광도파로 소자(340)와 상기 광섬유 블록(330)을 이미지화하는 CCD 카메라(300)와, 제어부(320)와, 상기 제어부(320)의 포커스 제어 신호(381)에 따라 상기 CCD 카메라(300)의 초점 거리를 조정하는 제 1 미세 조정부(370)와, 상기 제어부(320)의 광축 정렬 제어 신호(382)에 따라 상기 광섬유 블록(330)의 광축을 조정하는 제 2 미세 조정부(350)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(310)은 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 하부에서 상방향으로 광을 조사하며, 조사된 광은 상기 광섬유 블록과 상기 광도파로 소자의 결합 영역을 통과하여 상기 CCD 카메라(300)로 입력된다.

상기 CCD 카메라(300)는 상기 평면 광도파로 소자(340)와 상기 광섬유 블록(330)을 통과한 광을 입력 받아, 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 정렬 상태를 이미지화하여, 상기 제어부(320)에 이미지를 송출한다.

광축 정렬은 상기 광섬유 블록(330)으로 입력되는 광신호의 진행 방향을 광축 Z축으로 정의하고, 상기 광섬유 블록(330)의 폭방향으로 Z축과 수직한 축을 X축, 상기 광섬유 블록(330)의 높이 방향으로 상기 Z축과 수직한 축을 Y축으로 정의한, X,Y,Z 좌표계를 기준으로 하여 이루어진다.

예를 들어, 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 X축정렬 상태, 즉, θY 정렬의 경우는 Y축과 수평 하게 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 결합 영역을 중심으로 대칭되도록 상기 광원(310)과 상기 CCD 카메라(300)를 위치시킨다. 또한, Y축 정렬 상태, 즉 θX축 정렬의 경우에는, X 축과 수평방향으로 상기 광원(310)과 상기 CCD 카메라(300)를 직선 배열한다.

즉, 배열하고자 하는 정렬축과 수직한 축방향과 수평 하게 배열된 상기 광원(310)은 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 결합 영역으로 광을 조사하여 통과시킨다. 또한, 상기 광원(310)과 상기 CCD 카메라(300)는 동일축상에 수직하게 배열되며, 상기 CCD 카메라(300)는 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 결합 영역을 통과한 광으로부터 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 결합 영역을 이미지화시킨다.

상기 제어부(320)는 통상적으로 모니터(322)와 본체(321)로 구성된 마이크로 컴퓨터가 사용 가능하며, 상기 CCD 카메라(300)로부터 입력된 상기 광섬유 블록(330)과 상기 평면 광도파로 소자(340)의 결합 부분의 이미지를 분석하여, 상기 CCD 카메라(300)의 화각(Field Of View)이내로 조정하기 위한 포커스 제어 신호(381)를 상기 CCD 카메라(300)의 측면에 부착된 제 1 미세 조정부(370)로 전송한다. 또한, 상기 제어부(320)는 상기 CCD 카메라(300)로부터 입력되는 이미지를 분석하여, 상기 광섬유 블록(330)의 하부에 위치하는 제 2 미세 조정부(350)로 광축 정렬 제어 신호(382)를 전송하여, 상기 평면 광도파로 소자(340)에대한 상기 광섬유 블록(330)의 정렬 상태를 조정시킨다.

상기 제 1미세 조정부(370)는 상기 제어부(320)로 부터 입력받은 포커스 제어신호(381)에 의해 상기 평면 광도파로 소자(340)와 상기 광섬유 블록(330)의 이미지가 상기 CCD 카메라(300)의 초점 거리 이내로 입력되도록 조절한다.

상기 제 2미세 조정부(350)는 상기 제어부(320)로부터 입력받은 광축 정렬 제어 신호(382)에 따라서, 상기 평면 광도파로 소자(340)의 정렬 상태를 기준으로 하여 상기 광섬유 블록(330)의 광축 정렬 상태를 조정한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자와 광섬유 블록을 중심으로 수평 배열된 광원과 CCD 카메라를 구비한 광축 정렬 장치를 사용함으로써, 결합 과정에서 평면 광도파로 소자와 광섬유 블록의 접합면 손상을 방지하며, 광축 정렬 시간 단축 및 정밀도 향상과 초점거리 조정의 재현성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

광섬유 블록과 평면 광도파로 소자를 광축 정렬시키기 위한 광축 정렬 장치에 있어서,

소정 거리로 이격된 상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자가 형성하는 결합 영역에 광을 조사하는 광원과;

상기 광섬유 블록과 상기 평면 광도파로 소자를 중심으로 상기 광원과 대칭되게 위치하며, 결합 영역을 통과한 광을 검출함으로써 상기 결합 영역의 이미지를 형성하는 CCD 카메라와;

상기 결합 영역의 이미지로부터 상기 광섬유 블록과 평면 광도파로 소자의 정렬 상태를 파악하고, 상기 CCD 카메라의 초점 거리를 조정하기 위한 포커스 제어 신호와 상기 광섬유 블록의 광축을 조정하기 위한 광축 정렬 제어 신호를 송신하는 제어부와;

상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 CCD 카메라의 초점거리를 조정하는 제 1 미세 조정부와;

상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 광섬유 블록의 광축을 조정하는 제 2미세 조정부를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 영상 장치를 구비한 광축 정렬 장치.