KR20040110088A - Ｔｏ 패키지식 광섬유를 수용하는 인터페이스 및 그 방법 - Google Patents

Ｔｏ 패키지식 광섬유를 수용하는 인터페이스 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040110088A
KR20040110088A KR1020040036173A KR20040036173A KR20040110088A KR 20040110088 A KR20040110088 A KR 20040110088A KR 1020040036173 A KR1020040036173 A KR 1020040036173A KR 20040036173 A KR20040036173 A KR 20040036173A KR 20040110088 A KR20040110088 A KR 20040110088A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
photodiode
optical fiber
optical
header
Prior art date
Application number
KR1020040036173A
Other languages
English (en)
Inventor
루오진
캐스퍼브라이언
카니아
로우지아오밍
Original Assignee
엠코어 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엠코어 코포레이션 filed Critical 엠코어 코포레이션
Publication of KR20040110088A publication Critical patent/KR20040110088A/ko

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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/421—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical component consisting of a short length of fibre, e.g. fibre stub

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

광섬유와 광 다이오드 사이의 광 인터페이스가 제공된다. 광섬유는 단부를 구비한다. 광 인터페이스는 상기 단부에서 출력된 광 신호의 주 광선이 렌즈의 중심을 가로지르도록 위치된다. 렌즈는 볼 렌즈이거나, 주 광선이 렌즈의 중심에 실질적으로 수직으로 입사되는 배향을 갖는 렌즈일 수 있다.

Description

ＴＯ 패키지식 광섬유를 수용하는 인터페이스 및 그 방법 {A TO-PACKAGED OPTIC-FIBER RECEIVING INTERFACE AND METHOD}
수신기 광 서브 조립체 장치(receiver optical sub-assembly)(ROSA)에서, 트랜지스터 아웃라인(transistor outline)(TO) 캔(또는 패키지) 내에 패키지된 광 다이오드 칩은 일반적으로 광섬유를 통하여 수신되는 광 신호를 감지하는 데 사용된다. 10 Gbps(초당 기가 비트) 이상의 전송 속도로 광 신호를 수신하기 위한 종래의 TO 캔에 있어서 광 다이오드 칩은 TO 헤더의 중심에 위치된다. 이와 같이 광 다이오드 칩을 중심에 위치시킴으로써 광 다이오드 칩의 활성 영역이 광섬유와 동축 방향이 되도록 한다. 그러나 광 다이오드 칩의 위치를 TO 캔의 중심에 한정하는 것은 구성을 탄력적이지 못하게 한다. 이와 같이 광 다이오드 칩을 중심에 두는 구성을 취함으로써 다른 구성 요소들을, 예컨대, 구성 요소 사이의 거리를 단축시키는 지점 또는 배선을 접합시키기 위한 리드부에 위치시키는 것이 어렵게 된다.
또한, 광 다이오드 칩이 광섬유와 동축 방향에 있는 경우, 광섬유의 광 출력과 간섭하는 광 신호의 굴절에 의한 비교적 큰 반사 손실(return loss)이 생긴다. 흔히 광섬유의 에지부는 광섬유에로의 입사에 의한 굴절을 줄이기 위하여 소정의 각도를 이룬다. 그러나 일반적으로 에지부에 경사가 있는 경우, 광 결합 효율(optical coupling efficiency)이 낮아지며, 이는 예컨대, 광 신호의 주 광선(chief ray)이 렌즈의 주연을 통과함에 따라 굴절되어 생기는 광 수차에 의한 것이다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 단부를 구비한 광섬유와 광 다이오드 사이의 광 인터페이스가 제공된다. 광 인터페이스는 렌즈를 포함하며, 렌즈는 광 신호의 주 광선이 상기 단부에서 렌즈의 중심부를 가로질러 출력되도록 위치된다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 광학 조립체가 제공된다. 광학 조립체는 코어부 및 단부를 구비하는 광섬유와, 활성 영역을 갖는 광 다이오드와, 광섬유와 광 다이오드 사이에 배치된 렌즈를 포함하며, 렌즈는 광 신호의 주 광선이 상기 단부에서 렌즈의 중심을 가로질러 출력되도록 위치된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 광섬유의 단부에서 출력되는 광 신호의 주 광선을 감지하기 위한 활성 영역을 구비하는 광 다이오드를 사용하는 방법이 제공된다. 이 방법은 주 광선이 상기 단부의 표면에 대해 소정의 각도로 출력되도록 광섬유의 상기 단부를 경사지게 하는 단계와, 주 광선이 광 다이오드의 활성 영역에 실질적으로 굴절하지 않은 상태로 입사되도록 광 다이오드를 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 광섬유, 광전자 장치를 포함하는 광학 조립체에 있어서, 광섬유와 광전자 장치 사이의 결합 효율을 개선시키기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 광섬유의 에지부를 광전자 장치와 광 인터페이스로 접속하기 위해 경사지게 하는 단계와, 광 신호의 주 광선이 상기 경사진 광섬유의 에지부와 광전자 장치 사이를 실질적으로 굴절하지 않은 상태로 이동할 수 있도록 광전자 장치를 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 상술한 실시예 및 다른 실시예들은 본 명세서의 상세한 설명과 첨부되는 도면을 통하여 보다 쉽게 이해될 것이다.
도1은 본 발명에 따른 실시예의 광섬유와 광 다이오드 칩 사이의 광 인터페이스를 개략적으로 도시한 도면.
도2는 본 발명에 따른 다른 실시예의 광섬유와 광 다이오드 칩 사이의 광 인터페이스를 개략적으로 도시한 도면.
도3은 본 발명에 따른 실시예의 TO 패키지의 평면도.
도4는 광 다이오드 칩의 위치와 광섬유의 단부의 경사각에 대한 광 결합 효율을 도시하는 그래프.
도5는 볼 렌즈가 사용된 경우의, 광 다이오드의 중심으로부터의 오프셋에 대한 광 반사 손실을 도시하는 그래프.
도6은 본 발명에 따른 실시예의 TO 패키지 리셉터클(receptacle) 내에 있는 광학 인터페이스의 단면도.
본 발명에 따르면, 중심에 위치되지 않는 광 다이오드 칩을 구비하는 광섬유수신기 TO 패키지(또는 TO 캔)가 제공된다. 광 다이오드 칩을 TO 패키지의 중심이 아닌 곳에 위치시킴으로써, TO 캔을 탄력적으로 제조하는 것이 실현된다. 광 다이오드 칩을 적합한 지점에 위치시킴으로써 높은 광 전력 결합 효율과 낮은 반사 손실을 갖는 TO 패키지 수신기 광 서브 시스템이 실현된다. 그 결과, 수신기의 전자적 성능이 개선된다.
도1은 본 발명에 따른 실시예의 광섬유(102)와 광 다이오드 칩(105) 사이의 광 인터페이스를 개략적으로 도시한 도면이다. 광섬유(102)는 광섬유 케이블의 단부일 수도 있고, 리셉터클(도시 않음)에 넣어진 섬유 스터브(stub) 일 수도 있다. 광섬유 케이블 또는 섬유 스터브는, 예컨대, XMF-28 또는 어느 적합한 광섬유일 수 있다. 광섬유(102)가 섬유 스터브라면, 섬유 스터브와 리셉터클은 함께 LC 리셉터클로 불릴 수 있다. 또 다른 실시예에서, 다른 형태의 리셉터클, 예컨대, SC, MU, FC 등이 또한 사용될 수 있다. 광섬유(102)의 단부는 경사지어질 단부(또는 에지부)에서 쪼개지거나 그리고/또는 연마될 수 있다. 예컨대, 단부의 각도는 8°일 수 있다. 물론, 후술되는 것과 같은 다른 실시예에서 에지부의 각도는 8°보다 크거나 작은 소정의 적합한 각도일 수 있다.
광 다이오드(105)는 예컨대 10 Gbps 이상의 높은 비트 속도의 광 신호를 감지할 수 있는 어느 적합한 광 다이오드일 수 있다. 광 다이오드는 파장이 850 nm인 광 신호를 발생시키는 VCSEL, 파장이 1310 및/또는 1550 nm인 광 신호를 발생시키는 단부 발광 레이저(edge emitting laser), DFB(분포궤환형, distributed feedback) 레이저 및/또는 FP(패브리 패로, Fabrey-Perot) 레이저와 호환될 수 있어야 한다. 예컨대, 광 다이오드(105)는 PIN 다이오드 또는 APD ("애벌란시 광 다이오드(avalanche photodiode)")일 수 있다.
광 인터페이스는 그것을 통과하는 광선을 초점에 모으는 양성(positive)(예컨대, 수렴) 렌즈를 포함한다. 실시예에서, 주 광선은 광섬유(102)에서 광 다이오드 칩(105)으로 이동함에 있어서, 광섬유의 단부에서 나와 렌즈(104)에서 실질적으로 굴절되지 않고 렌즈(104)의 중심을 통과한다. 주 광선이란, 광선 추적(ray tracing)시 물체로부터의 주요 지점을 통과하는 광선으로 정의될 수 있으며, 이는 당업자에게 알려져 있다.
실시예에서, 주 광선은 광학축에 있으며, 예컨대 주 광선은 광학축과 실질적으로 중첩된다(또는 실질적으로 대응된다). 이 방식으로, 주 광선이 렌즈(104)의 주연 가까이를(또는 중심으로부터 떨어진 곳을) 통과하는 경우(광섬유의 단부가 경사지고, 광 다이오드가 TO 헤더의 중심에 있는 경우에서와 같이) 발생될 수 있는 수차가 감소한다. 이와 같은 축 상에서의 작동은 높은 결합 효율을 가져오는데, 이는 예컨대, 축 상에 있지 않은 작동(예컨대, 주 광선이 렌즈의 주연을 통과하는 경우)에서 생길 수 있는 비점 수차(astigmatism)와 코마(coma)와 같은 수차가 감소되기 때문이다.
실시예에서, 광섬유와 활성 영역(예컨대, 감지 영역)은 동축 방향에 있지 않다. 사실, TO 헤더의 중심선(108)은 실질적으로 광섬유(102)(예컨대, 섬유 코어)와 정렬되나, 광 다이오드 칩(105)의 활성 영역(106)의 중심을 통과하는 광 다이오드의 중심선(112)은 TO 헤더의 중심선(108)으로부터 오프셋되어 있다. TO 헤더의중심선(108)과 광 다이오드 중심선(112) 사이에는 렌즈(104)의 중심을 가로질러 통과하는 렌즈의 중심선(110)이 있다.
광 다이오드(105)는 예컨대, TO 패키지의 TO 헤더 상에 장착되며, 렌즈(104)는 TO 패키지의 TO 렌즈 홀더(도시 않음) 상에 장착될 수 있다.
광섬유(102)는 그 출력 단부(또는 에지부)에서 세타(θ)의 각도로 경사진다(또는 쪼개어진다). 광섬유(102)의 단부의 경사는 광섬유의 단부의 표면으로부터 생성되는 반사 손실을 줄이는 데 사용된다. 경사는 연마 및/또는 쪼갬에 의하여 실행될 수 있다. 광섬유(102)에 의해 전송되는 광 신호는, 예컨대, 10 Gbps 이상의 비트 속도를 가질 수 있다. 스넬의 법칙에 따라, 광선의 주 광선은 광섬유의 출력부의 경사진 단부에서 α의 각도로 굴절되고 TO 렌즈 홀더(도시 않음) 상에 장착된 렌즈(104)로 보내어 진다. 스넬의 법칙에 따르면, 각도 α는 다음과 같이 결정된다. α= arcsin [sinθ/n_core]이고, n_core(굴절 지수)는 예컨대, 1310 nm에서 1.4677이고, 1550 nm에서 1.4682이다.
TO 헤더의 중심선(108)으로부터의 적절한 오프셋을 얻기 위해, 렌즈(104)가 TO 헤더의 중심선(108)으로부터 떨어져서 위치된다. 또한, 렌즈(104)는 렌즈의 중심선(110)에 수직인 선에 대해 α의 각도로 경사져 있어, 주 광선이 렌즈의 중심을 통과하도록 하고, 렌즈(104)와 관련된 수차로부터의 영향을 줄일 수 있다. 이 광학 시스템의 배율이 약 1:1이도록 선택된다면, 광 다이오드의 중심선(112)과 TO 헤더의 중심선(108)의 거리는, 렌즈의 중심선(110)과 TO 헤더의 중심선 사이의 거리의 두 배이다. 동일한 α의 각도로 입사된 주 광선은 광 다이오드의 활성영역(106)(직경의 크기 : ~20 ㎛ 내지 35 ㎛)에 방사된다. 다른 실시예에서, 배율은 약 0.8 내지 약 1.5일 수 있다. 실시예에서 활성 영역(106)에 입사된 광선의 광점 크기(spot size)는, 예컨대, 약 9 ㎛와 약 15 ㎛ 사이이다. 광선의 광점 크기는 다른 실시예에서 다른 크기일 수 있다.
도1에 도시된 실시예에서, 광섬유(102)의 코어부는 TO 헤더의 중심선(108)과 실질적으로 정렬되며, 렌즈의 중심선(110)은 TO 헤더의 중심선(108)으로부터 오프셋된다. 또 다른 실시예에서, 렌즈의 중심선이 TO 헤더의 중심선과 실질적으로 정렬될 수 있고, 광섬유의 코어부가 TO 헤더의 중심선으로부터 동일한 크기로, 반대 방향으로 (도1의 렌즈의 중심선(110)의 오프셋과 같이) 오프셋될 수 있다. 그와 같은 경우에, 광 다이오드 칩은 그 활성 영역에 주 광선이 수신되도록 또한 이동되어야 한다. 즉, 광섬유, 렌즈 및 광 다이오드 사이의 공간적 관계가 유지되는 한, TO 헤더의 중심선은 광섬유의 중심선 또는 렌즈의 중심선 중 어느 하나와 실질적으로 탄력적으로 정렬될 수 있다.
도1의 실시예에서, TO 헤더 상에 평평하게 장착되는 광 다이오드 칩(105)이 도시된다. 또 다른 실시예에서, 광 다이오드 칩은 광 다이오드 칩의 표면에서의 어느 굴절이 광섬유로부터 멀리 떨어져 지향되도록 TO 헤더의 표면에 대해 소정의 각도를 이루어 장착될 수 있다. 광 다이오드 칩이 TO 헤더의 표면에 대해 소정의 각도로 장착되는 경우에도, 광 신호의 주 광선은 광 다이오드의 활성 영역에 입사되어야 한다.
도2는 본 발명의 태양에 따른 또 다른 실시예의 광섬유(122)와 광 다이오드칩(125) 사이의 광 인터페이스를 개략적으로 도시하는 도면이다. 광섬유(122)는 광섬유 케이블의 단부일 수도 있고, 리셉터클(도시 않음)에 넣어진 섬유 스터브(stub) 일 수도 있다. 광섬유 케이블 또는 섬유 스터브는, 예컨대, XMF-28 또는 어느 적합한 광섬유일 수 있다. 광섬유(122)가 섬유 스터브라면, 이 섬유 스터브와 리셉터클 또한 함께 LC 리셉터클(또는 리셉터클의 형태에 따라, 예컨대 SC, MU 또는 FC)로 불릴 수 있다.
볼 렌즈가 도2에 사용된 것을 제외하고는, 도2의 광 인터페이스는 도1의 광 인터페이스와 유사하다. 또한 도2는 신호가 굴절됨으로써 생기는 광 신호의 반사 손실을 보다 줄이기 위해 TO 헤더(도시 않음) 상에 δ의 각도로 장착되는 광 다이오드 칩(125)을 도시한다.
광 인터페이스는 그것을 통과하는 광선을 초점에 모으는 볼 렌즈(124)("마이크로 볼 렌즈")를 포함한다. 주 광선은 광섬유(122)에서 광 다이오드 칩(125)으로 이동함에 따라 실질적으로 굴절되지 않은 상태로 볼 렌즈(124)의 중심을 통과한다. 이 방식으로, 주 광선이 볼 렌즈(124)의 주연 근처를 통과하는 경우 생기는 수차(예컨대, 코마 또는 비점 수차)가 감소될 수 있다.
이 실시예에서, 광섬유와 활성 영역(예컨대, 감지 영역)은 동축 방향에 있지 않다. 사실, TO 헤더의 중심선(128)은 실질적으로 광섬유(122)(예컨대, 섬유 코어)와 같은 축에 있으나, 광 다이오드 칩(105)의 활성 영역(126)의 중심을 통과하는 광 다이오드의 중심선(132)은 TO 헤더의 중심선(128)으로부터 오프셋되어 있다. TO 헤더의 중심선(128)과 광 다이오드 중심선(132) 사이에는 렌즈(124)의 중심을가로질러 통과하는 렌즈의 중심선(130)이 있다.
광 다이오드(125)는 예컨대, TO 패키지의 TO 헤더 상에 장착되며, 볼 렌즈(124)는 TO 패키지의 TO 렌즈 홀더(도시 않음) 상에 장착될 수 있다. 광 다이오드(125)는 도1의 광 다이오드(105)와 실질적으로 동일할 수 있고, PIN 다이오드이거나 APD일 수 있다.
광섬유(122)는 그 출력 단부에서 세타(θ)의 각도로 경사진다(또는 쪼개어진다). 광섬유(122)의 단부의 경사는 광섬유의 단부의 표면으로부터 생성되는 반사 손실을 줄이는 데에 사용된다. 경사는 연마 및/또는 쪼갬에 의하여 실행될 수 있다. 광섬유(122)에 의해 전송되는 광 신호는, 예컨대, 10 Gbps 이상의 데이터 속도를 가질 수 있다. 스넬의 법칙에 따라, 광선의 주 광선은 광섬유의 경사진 단부에서 α의 각도로 전송되고 TO 렌즈 홀더(도시 않음) 상에 장착된 볼 렌즈(124)로 보내어 진다. 스넬의 법칙에 따르면, 각도 α는 다음가 같이 결정된다. α= arcsin [sinθ/n_core]이고, n_core는 예컨대, 1310 nm에서 1.4677이고, 1550 nm에서 1.4682이다.
TO 헤더의 중심선(128)으로부터의 적절한 오프셋을 얻기 위해서는, 볼 렌즈(124)가 TO 헤더의 중심선(128)으로부터 떨어져서 위치된다. 볼 렌즈(124)는 구형이고 볼의 중심에 대해 대칭이므로 굴절된 주 광선이 렌즈의 중심을 통과하도록 하기 위해서 중심선에 대해 α의 각도로 볼 렌즈(124)가 경사지어질 필요는 없다. 이 광학 시스템의 배율이 약 1:1이도록 선택된다면, 광 다이오드(125)의 활성 영역(126)의 중심선(132)과 TO 헤드의 중심선(128) 사이의 거리는, 볼 렌즈(124)의중심을 통과하는 렌즈의 중심선(130)과 TO 헤드의 중심선 사이의 거리의 두 배이다. 동일한 α의 각도로 입사된 주 광선은 광 다이오드의 활성 영역(126)(직경의 크기 : ~20 ㎛ 내지 35 ㎛)에 방사된다. 다른 실시예에서, 배율은 약 0.8 내지 약 1.5일 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 광 다이오드 칩(125)은 결합 효율을 실질적으로 감소시키지 않으면서 반사 손실을 보다 낮추기 위해 경사각을 이룬다. 예컨대, 광 다이오드 칩(125)은 TO 헤더의 표면에 대해 δ의 각도로 경사각을 이룬다. 따라서, 광 다이오드의 입사각은 α보다 큰, (α+δ)일 수 있다. 광 다이오드 칩은 예컨대, TO 헤더의 표면을 스탬핑(stamping) 가공하여 TO 헤더 상에서 경사각을 이룰 수 있다.
도2에 도시된 실시예에서, 광섬유(122)의 코어부는 TO 헤더의 중심선(128)과 실질적으로 정렬되고, 렌즈의 중심선(130)은 TO 헤더의 중심선(128)으로부터 오프셋된다. 또 다른 실시예에서, 렌즈의 중심선이 TO 헤더의 중심선과 실질적으로 정렬될 수 있고, 광섬유의 코어부가 TO 헤더의 중심선으로부터 동일한 크기로, 반대 방향으로 (도2의 렌즈의 중심선(130)의 오프셋과 같이) 오프셋될 수 있다. 이와 같은 경우에, 광 다이오드 칩은 그 활성 영역에 주 광선이 수신되도록 또한 이동되어야 한다. 즉, 광섬유, 렌즈 및 광 다이오드 사이의 공간적 관계가 유지되는 한, TO 헤더의 중심선은 광섬유의 중심선 또는 렌즈의 중심선 중 어느 하나와 실질적으로 탄력적으로 정렬될 수 있다.
도3은 본 발명의 태양에 따른 실시예의 TO 패키지(140)의 평면도이다. TO패키지(140)는, 예컨대, 10 Gbps의 광섬유 수신기를 위한 TO-46 패키지일 수 있다. TO 패키지(140)는, 예컨대, 전치 증폭기(trans-impedance amplifier, TIA)를 포함할 수 있는 IC 다이(142)이다. IC 다이(142)는 이 실시예와 다른 실시예에서 다른 회로 소자를 포함할 수 있다.
도3에는 TO 패키지(140)의 중심 가까이에 위치된 IC 다이(142)가 도시된다. 이와 같이 중심 주위에 위치됨으로써, IC 다이(142)와 각각의 TO 헤드 리드(148a 내지 148d) 사이는 비교적 짧은 결합 와이어로 연결될 수 있다. 리드(148a)와 리드(148b)는 예컨대, TO 패키지(140)에서의 다른 출력부일 수 있다. 또한, 리드(148c)는 예컨대, TIA 에 DC 전력을 공급하도록 사용될 수 있다. 리드(148d)는 광 다이오드(144)를 모니터링하기 위해 광 다이오드(PD)의 치우침 전류(bias current)를 측정하기 위한 것일 수 있다.
광 다이오드(144)는 광 신호를 감지하기 위한 활성 영역(146)을 구비한다. 광 다이오드의 활성 영역(146)의 중심선(154)은 TO 패키지의 중심선(150)으로부터 광 다이오드 오프셋(158)만큼 오프셋됨을 알 수 있다. 또한, 도3으로부터 렌즈의 중심선(152)은 TO 패키지의 중심선(150)으로부터 렌즈 오프셋(156) 만큼 오프셋됨을 알 수 있다. 예컨대, 광 다이오드 오프셋(158)이 렌즈 오프셋(156)보다 약 두 배 크다면, TO 패키지는 약 1:1의 배율을 갖는다.
도4는 광 다이오드 칩의 위치 및 입력 섬유의 단부 경사각에 대한 광 결합 효율을 도시하는 그래프(160)이다. 그래프(160)는 반경 1.0 mm의 볼 렌즈가 있는 TO 패키지와 직경 25 ㎛의 활성 영역이 있는 광 다이오드를 갖는 고속 수신기에 의한 것이다. 광 결합 효율은 입력 섬유의 단부 경사각을 활용하여 실행될 수 있으며, 입력 광 신호의 주 광선을 볼 렌즈의 중심을 통과하도록 하여 렌즈에 의한 수차로부터의 영향을 줄인다. 그래프(160)는 다섯 개의 상이한 플롯을 가지며, 플롯(162)은 경사각이 14.5°인 경우, 플롯(164)은 경사각이 12°인 경우, 플롯(166)은 경사각이 10°인 경우, 플롯(168)은 경사각이 8°인 경우, 그리고 플롯(170)은 경사각이 6°인 경우를 나타낸다.
플롯(170)으로부터 알 수 있듯이, 경사각이 6°인 광섬유에서, 최적의 결합 효율(약 92%)은 광 다이오드의 활성 영역이 광섬유의 코어부의 축으로부터 약 0.28 ㎜ 오프셋된 경우에 실현된다. 경사각이 8°인 광섬유의 최적의 결합 효율(약 91%)은, 플롯(168)에 도시된 바와 같이 오프셋이 약 0.4 ㎜인 경우에 실현된다. 경사각이 10°인 광섬유의 최적의 결합 효율(약 90%)은, 플롯(166)에 도시된 바와 같이 오프셋이 약 0.5 ㎜인 경우에 실현된다. 경사각이 12°및 14.5°인 경우에, 최적의 결합 효율(약 90%)은, 플롯(164, 162)에 도시된 바와 같이 각각 0.6 ㎜ 및 0.7 ㎜ 에서 실현된다.
도5는 렌즈가 일반적인 볼 렌즈인 경우의 광 다이오드의 중심으로부터의 오프셋에 대한 일반적인 광 반사 손실을 도시하는 그래프(180)이다. 그래프(180)에서 알 수 있듯이, 광 다이오드의 중심의 오프셋이 0에서 250㎛로 증가함에 따라 광 반사 손실은 약 -24 dB에서 약 -55 dB로 감소함을 알 수 있다.
도6은 본 발명의 태양에 따른 실시예의, 리셉터클 TO 패키지(200)의 광 인터페이스의 단면도이다. 리셉터클 TO 패키지(200)는 수신기 광 서브 어셈블리장치("ROSA")라고도 불릴 수 있다. 리셉터클 TO 패키지(200)는 리셉터클(211)과 광섬유(예컨대, 섬유 스터브)(212)를 포함하는 LC 리셉터클(202)을 포함한다. 광섬유(212)의 단부는 경사져 있으며, 예컨대, SMF-28일 수 있다. LC 리셉터클(202)은 볼 렌즈(206)를 지지하는 렌즈 홀더(204)와 인터페이스로 접속된다. 다른 실시예에서, 볼 렌즈(206)는 광선을 초점에 모으는 어느 적합한 양성(예컨대, 수렴) 렌즈로 대용될 수 있다. 렌즈 홀더(204)는 TO 헤더(208) 상에 장착되며, 이는 3+1 리드 또는 다른 배열의 핀을 구비할 수 있다. 광 다이오드(210)는 TO 헤더(208) 상에 중심으로부터 오프셋되어 장착될 수 있다. 리셉터클 TO 패키지(200)는, 예컨대, 10 Gbps 또는 더 빠른 비트 속도로 작동될 수 있다. 도6에 도시된 실시예는 광섬유 수신기의 접속용 전선(pigtail)에 또한 적용될 수 있다.
도6은 볼 렌즈(206)의 중심이 TO 헤더(208)의 중심선으로부터 오프셋된 리셉터클 TO 패키지(200)를 도시한다. 또한 광섬유(212)가 TO 헤더(208)의 중심선과 실질적으로 정렬된 리셉터클 TO 패키지(200)를 도시한다. 그러나 반드시 이러한 것은 아니다. 다른 실시예에서, 볼 렌즈(206)의 중심은 TO 헤더(208)의 중심선과 실질적으로 정렬되는 반면, 섬유 스터브는 TO 헤더(208)의 중심으로부터 오프셋되어 위치될 수 있다. 따라서, 광섬유의 경사진 단부와 볼 렌즈 사이의 상대적인 위치관계가 유지되는 한 그들을 TO 헤더(208)에 대해 탄력적으로 위치시킬 수 있다.
본 발명의 당업자라면 본 발명의 기술 사상 또는 요지를 벗어나지 않고 본 발명을 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 모든 면에서 제한적이 아닌 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 본 발명의 범주는 후속의 청구범위에 의해 정해지며, 본 발명의 균등한 의미와 범위에 수반되는 모든 변경들은 이에 포함된다. 예컨대, 다른 실시예에서 광 인터페이스는 둘 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 나아가, 광 인터페이스는 광선을 필요한 지점으로 지향시키기 위해 하나 이상의 절첩 거울을 광 경로에 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 중심에 위치되지 않는 광 다이오드 칩을 구비하는 광섬유 수신기 TO 패키지(또는 TO 캔)가 제공된다. 광 다이오드 칩을 TO 패키지의 중심이 아닌 곳에 위치시킴으로써, TO 캔을 탄력적으로 제조하는 것이 실현된다. 광 다이오드 칩을 적합한 지점에 위치시킴으로써 높은 광 전력 결합 효율과 낮은 반사 손실을 갖는 TO 패키지 수신기 광 서브 시스템이 실현된다. 그 결과, 수신기의 전자적 성능이 개선된다.

Claims (10)

  1. 단부를 구비하는 광섬유와 광 다이오드 사이의 광 인터페이스이며,
    상기 단부에서 출력된 광 신호의 주 광선이 렌즈의 중심을 가로지르도록 위치된 렌즈를 포함하는 광 인터페이스.
  2. 제1항에 있어서, 렌즈는 주 광선이 렌즈의 광학축과 실질적으로 중첩되도록 배향되는 광 인터페이스.
  3. 제1항에 있어서, 광 다이오드는, 광섬유의 코어부 및 렌즈의 중심과 실질적으로 정렬되는 TO 헤더의 중심선으로부터 오프셋되어 TO 헤더 상에 장착되고, 주 광선은 광 다이오드의 활성 영역으로 입사되는 광 인터페이스.
  4. 제3항에 있어서, TO 헤더의 중심선과 광 다이오드의 활성 영역의 중심 사이의 거리는, TO 헤더의 중심선과 렌즈의 중심 사이의 거리인 제2 거리의 두 배인 광 인터페이스.
  5. 제1항에 있어서, 광 다이오드는 광섬유의 경사진 단부로 다시 굴절되는 광 신호를 줄이기 위해 TO 헤더 상에 각도를 이루어 장착되는 광 인터페이스.
  6. 코어부 및 단부를 구비한 광섬유와,
    활성 영역을 구비한 광 다이오드와,
    상기 단부에서 출력된 광 신호의 주 광선이 렌즈의 중심을 가로지르도록, 광섬유와 광 다이오드 사이에 배치된 렌즈를 포함하는 광학 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 중심선이 광섬유의 코어부 및 렌즈의 중심선과 실질적으로 정렬되는 TO 헤더를 더 포함하며,
    광 다이오드는 TO 헤더의 중심선으로부터 오프셋되어 TO 헤더 상에 장착되고, 렌즈는 주 광선이 렌즈의 광학축과 실질적으로 중첩되도록 배향되고, 주 광선은 광 다이오드의 활성 영역으로 입사되는 광학 조립체.
  8. 제7항에 있어서, TO 헤더의 중심선과 광 다이오드의 활성 영역의 중심 사이의 거리는, TO 헤더의 중심선과 렌즈의 중심 사이의 거리인 제2 거리의 두 배인 광학 조립체.
  9. 광섬유의 단부로부터 출력된 광 신호의 주 광선을 감지하기 위한 활성 영역을 구비한 광 다이오드를 사용하는 방법이며,
    주 광선이 상기 단부의 표면에 대해 각도를 이루어 출력되도록 광섬유의 상기 단부를 경사지게 하는 단계와,
    주 광선이 광 다이오드의 활성 영역에 실질적으로 굴절되지 않은 상태로 입사될 수 있도록 광 다이오드를 위치시키는 단계와,
    주 광선이 렌즈의 광학축과 실질적으로 정렬되도록 광섬유와 광 다이오드 사이에 렌즈를 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 광섬유와 광전자 장치를 포함하는 광학 조립체에서, 광섬유와 광전자 장치 사이의 결합 효율을 향상시키기 위한 방법이며,
    광전자 장치와 광학적으로 인터페이스되는 광섬유의 에지부를 경사지게 하는 단계와,
    광 신호의 주 광선이 광섬유의 상기 경사진 에지부와 광전자 장치 사이를 실질적으로 굴절되지 않은 상태로 이동할 수 있도록 광전자 장치를 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
KR1020040036173A 2003-06-19 2004-05-21 Ｔｏ 패키지식 광섬유를 수용하는 인터페이스 및 그 방법 KR20040110088A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/465,300 US7136552B2 (en) 2003-06-19 2003-06-19 TO-packaged optic-fiber receiving interface and method
US10/465,300 2003-06-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040110088A true KR20040110088A (ko) 2004-12-29

Family

ID=33517486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040036173A KR20040110088A (ko) 2003-06-19 2004-05-21 Ｔｏ 패키지식 광섬유를 수용하는 인터페이스 및 그 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7136552B2 (ko)
JP (1) JP2005010748A (ko)
KR (1) KR20040110088A (ko)
CN (1) CN1573388A (ko)
TW (1) TW200517694A (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050196173A1 (en) * 2003-12-29 2005-09-08 Finisar Corporation Receive optical assembly with angled optical receiver
US7559705B2 (en) * 2004-01-26 2009-07-14 Opnext, Inc. Optical ROSA for long reach optical transceiver
JP4593315B2 (ja) * 2005-02-28 2010-12-08 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びに光学部品のストッパ
JP2007225673A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Hitachi Metals Ltd 光パワーモニターおよびその製造方法
US20090021816A1 (en) * 2006-09-27 2009-01-22 Xin Simon Luo Apparatus and method for laser and optical coupling
US7613372B2 (en) * 2006-10-20 2009-11-03 Agx Technologies, Inc. Low coupling loss photodetector/optical fiber apparatus and method for forming the same
TWI333207B (en) * 2007-05-30 2010-11-11 Ind Tech Res Inst Magnetic memory cell with multiple-bit in stacked structure and magnetic memory device
JP4583438B2 (ja) * 2007-12-28 2010-11-17 日本オプネクスト株式会社 光レセプタクル、光モジュール及び光モジュールの製造方法
US8045164B2 (en) * 2008-07-10 2011-10-25 Applied Optoelectronics, Inc. Position finding system and method for use in aligning laser device with an optical fiber
TWI411824B (zh) * 2008-07-17 2013-10-11 Chunghwa Telecom Co Ltd Optical lock mode light emitting module
US8714834B2 (en) 2011-11-30 2014-05-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multichannel optical data coupler
DE102013112882B4 (de) 2013-11-21 2019-05-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsempfängervorrichtung
CN114402242A (zh) * 2019-09-25 2022-04-26 三菱电机株式会社 受光元件模块

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE58908151D1 (de) * 1989-05-29 1994-09-08 Siemens Ag Anordnung zum optischen Koppeln eines elektrooptischen Wandlermoduls mit einem Lichtwellenleiter mittels zweier Linsen.
US5457557A (en) * 1994-01-21 1995-10-10 Ortel Corporation Low cost optical fiber RF signal distribution system
JPH1096839A (ja) * 1996-09-20 1998-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザモジュールの製造方法
CA2227804C (en) * 1997-02-03 2002-10-01 Yasushi Fujimura Photodiode module and method of making same
JPH1168164A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Rohm Co Ltd 双方向光通信用モジュール
JPH11231177A (ja) * 1997-12-12 1999-08-27 Oki Electric Ind Co Ltd 光素子モジュール及び光素子モジュールの製造方法
DE19947889C2 (de) * 1999-10-05 2003-03-06 Infineon Technologies Ag Optoelektronisches, bidirektionales Sende- und Empfangsmodul in Leadframe-Technik
DE10002329A1 (de) * 2000-01-20 2001-08-02 Infineon Technologies Ag Herstellungsverfahren für eine optische Sende-Baugruppe
JP2001284716A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Ando Electric Co Ltd 外部共振器型レーザ光源
DE10112833C1 (de) * 2001-03-16 2003-03-13 Hilti Ag Verfahren und Einrichtung zur elektrooptischen Distanzmessung
EP1246326A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-02 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Electronic packages
US20030020998A1 (en) * 2001-07-26 2003-01-30 International Business Machines Corporation Optical subassembly (OSA) for optoelectronic modules, and method of making same
US7002137B2 (en) * 2001-08-30 2006-02-21 Gsi Lumonics Corporation Reference point talbot encoder
US20030147601A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 Meir Bartur Hybrid optical module employing integration of electronic circuitry with active optical devices
US6954580B2 (en) * 2002-03-01 2005-10-11 Jds Uniphase Corporation Optical receiver with high dynamic range
WO2003077001A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 The Hong Kong Applied Science Technology Research Instituted Co., Ltd. Integrated platform for passive optical alignment of semiconductor device with optical fiber
AU2003278951A1 (en) * 2002-09-23 2004-04-08 Jay Hoge Bench assembly and bi-directional optical transceiver constructed therewith

Also Published As

Publication number Publication date
US7136552B2 (en) 2006-11-14
US20040258369A1 (en) 2004-12-23
TW200517694A (en) 2005-06-01
JP2005010748A (ja) 2005-01-13
CN1573388A (zh) 2005-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106646773B (zh) 光电转换组件
US9341828B2 (en) Multi-core fiber optical coupling elements
US6668113B2 (en) Compact optical assembly for optoelectronic transceivers
US6748143B2 (en) Optical transceiver module and optical communications system using the same
JP5536523B2 (ja) 集積された光学レンズ回転ブロックを含むファイバー用コネクタモジュール及びトランシーバモジュールと光ファイバーとの間の光信号を結合する方法
US7654750B2 (en) Bidirectional optical fiber link systems component couplers
US7008120B2 (en) High frequency emmitter and detector packaging scheme for 10GB/S transceiver
US6040934A (en) Receptacle-type optical transmission/reception apparatus
EP3165953B1 (en) Photoelectric conversion module
EP0982610A2 (en) Optical subassembly for use in fiber optic data transmission and reception
KR20040110088A (ko) Ｔｏ 패키지식 광섬유를 수용하는 인터페이스 및 그 방법
US10345542B2 (en) Opto-mechanical coupler
US7057158B2 (en) Optical subassembly for high speed optoelectronic devices
US6307197B1 (en) Optoelectronic component and method for calibrating an optoelectronic component
GB2416941A (en) Passive alignment and coupling of an optical fibre with an optoelectonic device using a dual lens arrangement
US20200174207A1 (en) Electro-optical device
US7559705B2 (en) Optical ROSA for long reach optical transceiver
US20040258368A1 (en) Opto-electronic TO-package and method for laser
US6396981B1 (en) Optical device module
US20090016683A1 (en) Angled fiber ferrule having off-axis fiber through-hole and method of coupling an optical fiber at an off-axis angle
JP2001242346A (ja) マルチファイバー配列コネクタシステム
US10656349B2 (en) Optical coupler and optical fiber passive alignment
US6493077B1 (en) Optical test probe for silicon optical bench
US6493485B1 (en) Systems and methods for aligning a laser beam with an optical fiber
Masuko et al. A low cost PON transceiver using single TO-CAN type micro-BOSA

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid