KR20060037198A - 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역다중화기 - Google Patents

박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역다중화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 광도파로부가 형성되고, 광 송신부가 실장되는 PLC 플랫폼; 상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유; 상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부; 및 상기 박막필터부의 일측에 결합되고, 상기 광섬유로부터 입력되어 상기 박막필터부를 통과한 광을 수신하기 위한 광 수신부를 하이브리드 집적함으로써, 광 송수신 모듈을 저 가격으로 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기, PLC 플랫폼, 박막필터부, 광도파로, 광 송신부, 광 수신부, 포토 다이오드

Description

박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기{Multi-wavelength optical tranceiver modules, multiplexer and demultiplexer using thin film filter}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다파장 광 송수신 모듈을 설명하기 위한 사시도.
도 2는 도 1의 PLC 플랫폼에 광 송신부가 실장되는 부분을 설명하기 위한 확대 사시도.
도 3은 도 1의 PLC 플랫폼에 광 수신부가 결합되는 부분을 설명하기 위한 확대 사시도.
도 4는 도 1의 PLC 플랫폼에 광 수신부가 결합되는 부분을 설명하기 위해 일 부분이 분리된 확대 사시도.
도 5는 도 1의 PLC 플랫폼에 광 수신부가 결합되는 부분을 설명하기 위한 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다파장 광 수신 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다파장 광 송신 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 다파장 다중 및 역 다중화기를 설명하기 위한 개략적인 구성도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
100,600,700,800 : PLC 플랫폼, 110,601,701,801 : 실리콘 기판,
120 : 클래드부, 120a,120b : 상/하부 클래드층,
130,703 : 실장홈, 135 : Cr/Ni/Au 전극,
140 : 광도파로부, 150 : PLC 정렬마크,
200,610,710,815 : 광섬유,
300,620a∼620d,720a∼720d,820a∼820d : 박막필터부,
300a,330b : 1490/1550nm 투과형 박막필터,
400,730a∼730d : 광 송신부, 500,630 : 광 수신부,
510,631 : PD 캐리어, 511,635 : 경사면,
512,633,750 : 전극, 513 : 솔더,
520∼540 : 제1∼3 포토 다이오드, 550 : 반사경,
560,634 : PD 캐리어 정렬마크, 570 : 투명 겔,
580 : 전치증폭기, 590 : 칩 커패시터,
602a,702a,802a : 제1 광도파로, 602b,702b,802b : 전반사용 트랜치
602c,702c,802c : 제2 광도파로, 632 : 수신용 포토 다이오드,
740 : 모니터용 포토 다이오드, 810 : 광섬유블록
본 발명은 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박말필터, 광 송신부, 광 수신부 및 광섬유 등을 PLC 플랫폼에 하이브리드 집적함으로써, 광 모듈을 저 가격으로 대량 생산할 수 있는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기에 관한 것이다.
일반적으로, 백본망(Backbone Network)에서 주로 사용되었던 광통신 시스템이 가입자망으로 확대됨에 따라 가입자망 구성에 필요한 각종 광 모듈의 수요가 급증하고 있다.
특히, 양방향 광 송수신 모듈(Bi-directional Optical Transceiver Module)이나 삼파장 광 송수신 모듈(Optical Triplexer Transceiver Module) 및 사파장 광 송신 및 수신 모듈 등 가입자에 설치되는 광 송수신 모듈의 경우, 저 가격화 및 대량생산이 경쟁력을 결정하는 가장 중요한 요소이다.
따라서, 고기능 저가격의 광모듈 제작을 위하여 PLC 플랫폼, 박막필터, 레이저 다이오드(Laser Diode, LD) 및 포토 다이오드(Photo Diode, PD)와 같은 능동소자를 동시에 하이브리드 집적하는 광 집적 모듈 기술이 개발되고 있다.
종래의 하이브리드 광 집적 모듈 기술에서는, 삼파장 광 송수신 모듈을 제작하기 위한 방법으로 실리카 평판 광도파로(Planar Lightwave Circuit, 이하 'PLC'라 칭함) 광소자에 약 30㎛정도의 홈을 두 곳에 형성하여 박막필터를 삽입하는 방 법으로 1310/1490/1550nm 파장을 분리시키는 파장 다중화 소자를 구현하며, 레이저 다이오드(LD) 및 포토 다이오드(PD)와 같은 능동소자 들을 실리카 플랫폼에 정밀 플립칩 본딩(Flip-chip Bonding)하여 실장하는 방법을 제시하고 있다.
그러나, 상술한 종래 기술에서 반사되는 광의 손실은 상기 박막필터를 삽입하는 정도에 따라서 크게 변하는 문제점이 있다. 즉, 상기 박막필터를 삽입하는 홈을 정확한 위치에 폭이 좁으면서 깊이 방향으로 균일하게 형성하기 어렵고, 상기 박막필터를 홈에 삽입하고 굴절률 정합 에폭시로 고정할 때, 틀어짐 현상(Tilt)이 발생하여 반사되는 광도파로 측에 광이 정확하게 입사되지 않기 때문이다.
따라서, 상기 박막필터에서 반사되는 광손실을 1dB 내외로 감소시키기 어려우며, 이것은 대량 생산 시 수율을 저하시키는 요소로 저 가격화에 불리할 수밖에 없다.
또한, 종래의 기술에서 상기 레이저 다이오드(LD)나 포토 다이오드(PD) 등의 능동소자 실장 시 ~㎛ 이내의 정렬 정밀도를 확보하기 위하여 고가의 플립칩 본딩 장비를 사용해야 하며, 상기 PLC 광소자에 직접 V자 형상의 홈을 형성하여 소정의 광섬유를 피그테일링하는 것은 매우 힘든 공정으로 대량생산에 적합하지 않다.
또한, 종래의 기술에서 도파로형 포토 다이오드(PD)를 사용하기 때문에, 상용화 시 우수한 특성을 가진 포토 다이오드(PD) 수급에 어려움이 있고, 상기 도파로형 포토 다이오드(PD)는 이미 상용화된 pin-PD에 비하여 반응도(Responsivity) 및 IMD(Inter-Modulation Distortion) 특성이 좋지 않기 때문에, 수신부 구성에 문제점을 가지고 있으며, 패키징 할 때 이에 대한 부담을 가질 수 밖에 없다.
따라서, 보다 쉽게 상기 박막필터를 상기 PLC 광소자에 고정하고, 특성이 우수하고 이미 상용화된 pin-PD를 이용하여 보다 쉽게 광 송수신 모듈의 성능을 구현하며, 전체의 제품 수율을 저하시키지 않는 방법으로 광섬유를 정렬 및 피그테일링하는 방법이 제시되어야만 대량 생산으로 이어질 수 있고 상용화가 가능하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 박말필터, 광 송신부, 광 수신부 및 광섬유 등을 PLC 플랫폼에 하이브리드 집적함으로써, 광 송수신 모듈을 저 가격으로 대량 생산할 수 있는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 소정의 광도파로부가 형성되고, 광 송신부가 실장되는 PLC 플랫폼; 상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유; 상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부; 및 상기 박막필터부의 일측에 결합되고, 상기 광섬유로부터 입력되어 상기 박막필터부를 통과한 광을 수신하기 위한 광 수신부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 측면은, 소정의 광도파로부가 형성되는 PLC 플랫폼; 상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유; 상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부; 및 상기 박막필터부의 일측에 결합되고, 상기 박막필터부를 통과한 광을 수신하기 위한 광 수신부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 측면은, 소정의 광도파로부가 형성되고, 복수개의 광 송신부가 실장되는 PLC 플랫폼; 상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유; 및 상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 측면은, 소정의 광도파로부가 형성되는 PLC 플랫폼; 상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되며, 소정의 광섬유가 고정되어 광을 전송하기 위한 광섬유블록; 및 상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 다중 및 역 다중화기를 제공하는 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다파장 광 송수신 모듈을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 PLC 플랫폼에 광 송신부가 실장되는 부분을 설명하기 위한 확대 사시도이고, 도 3은 도 1의 PLC 플랫폼에 광 수신부가 결합되는 부분을 설명하기 위한 확대 사시도이고, 도 4는 도 1의 PLC 플랫폼에 광 수신부가 결합되는 부분을 설명하기 위해 일 부분이 분리된 확대 사시도이고, 도 5는 도 1의 PLC 플랫폼에 광 수신부가 결합되는 부분을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다파장 광 송수신 모듈은 삼파장 광 송수신 모듈(Optical Triplexer Transceiver Module)을 일 예로 나타낸 것으로서, PLC 플랫폼(Platform)(100), 광섬유(200), 박막필터부(300), 광 송신부(400) 및 광 수신부(500)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 PLC 플랫폼(100)은 소정의 실리콘 기판(110) 및 상기 실리콘 기판(110)의 상면에 형성되는 클래드부(120)로 이루어지며, 상기 클래드부(120)는 소정 두께의 상/하부 클래드층(120a,120b)(도 5참조)으로 형성되어 있다.
또한, 상기 클래드부(120)의 상부 일측에는 상기 광 송신부(400)가 실장되도록 소정의 실장홈(130)이 형성되어 있으며, 상기 클래드부(120) 상에는 소정의 광도파로부(140)가 형성되어 있다.
또한, 상기 박막필터부(300)가 결합되는 상기 PLC 플랫폼(100)의 클래드부(120) 상에는 상기 광 수신부(500)와 상기 PLC 플랫폼(100)을 수동정렬하기 위하여 상기 박막필터부(300)와 수직방향으로 소정의 간격으로 이격된 복수개의 PLC 정렬마크(150)를 추가적으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 박막필터부(300)가 결합되는 상기 PLC 플랫폼(100)의 클래드부(120) 상에는 반사 삽입손실을 최소화되도록 정교하게 다이싱하기 위하여 상기 박막필터부(300)와 수평방향으로 적어도 하나의 다이싱 마크(160)를 추가적으로 형성할 수 있다.
상기 광도파로부(140)는 상기 PLC 플랫폼(100)의 클래드부(120) 상에 형성되어 있으며, 상기 광 송신부(400)의 일측 및 상기 광섬유(200)로부터 전송된 광을 적어도 하나의 방향으로 분기시켜 전달되도록 V자 형상의 단일모드 광도파로가 일렬로 나란히 배열됨과 아울러 상호 곡선으로 연결되어 있다.
이때, 상기 단일모드 광도파로는 곡률반경 및 소자의 크기를 줄이기 위하여 1.5%??의 굴절률 차이와 4.5㎛의 폭과 높이를 갖는 단일모드 광도파로 코어(core)를 이용함이 바람직하다.
상기 광섬유(200)는 상기 PLC 플랫폼(100)의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 송수신하기 위한 것으로서, 송수신되는 광의 파장은 1490nm 또는 1550nm 임이 바람직하다.
상기 박막필터부(300)는 상기 PLC 플랫폼(100)의 타 측면에 결합되어 있으며, 입력되는 광 예컨대, 1310/1490/1550nm의 파장을 분리하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 박막필터부(300)는 1310nm 또는 1550nm 파장의 광을 반사시키고, 1490nm 파장의 광을 투과시키는 1490nm 투과형 박막필터(300a) 및 1310nm 또는 1490nm 파장의 광을 반사시키고, 1550nm 파장의 광을 투과시키는 1550nm 투과형 박막필터(300b)로 이루어진다.
상기 광 송신부(400)는 상기 PLC 플랫폼(100)에 형성된 실장홈(130)에 실장되며, 약 1310nm 파장의 광을 출력하는 발광소자인 레이저 다이오드(LD) 예컨대, SCLD로 구현됨이 바람직하다. 또한, 상기 광 송신부(400)의 타측으로부터 출력된 광을 수신 받을 수 있도록 상기 광 송신부(400) 타측의 PLC 플랫폼(100) 상 즉 실장홈(130)에 제1 포토 다이오드(520) 예컨대, 모니터용 포토 다이오드(Monitoring Photo Diode)가 실장되어 있다.
상기 광 수신부(500)는 상기 광섬유(200)로부터 각각 입력된 광이 상기 광도파로부(140)를 통해 전달되어 수신 받을 수 있도록 상기 박막필터부(300)의 일측 및 상기 PLC 플랫폼(100) 상에 결합되어 있다.
즉, 상기 광 수신부(500)는 상기 박막필터부(300)의 일측에 부착되고, 전체적인 몸체를 이루는 PD 캐리어(Carrier)(510)와, 상기 박막필터부(300)를 통과한 광을 수신 받을 수 있도록 상기 PD 캐리어(500)의 상측에 실장되는 제2 및 제3 포토 다이오드 예컨대, 1490/1550nm 수신용 포토 다이오드(530 및 540)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 박막필터부(300)에 부착되는 PD 캐리어(510)의 상측 모서리 부분은 45°로 기울어진 경사면(511)으로 형성되어 있고, 상기 경사면(511) 상에는 입력되는 광을 반사시키기 위하여 예컨대, 금(Au)으로 코팅된 소정의 반사경(Mirror)(550)이 구비되어 있다.
또한, 상기 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)는 상기 반사경(550)에 의해 반사되는 광을 수신 받을 수 있도록 상기 PD 캐리어(510)의 상측에 실장됨이 바 람직하다.
또한, 상기 박막필터부(300)에 부착되는 PD 캐리어(510)의 상측에는 상기 PLC 플랫폼(100)과 수평방향으로 수동정렬하기 위하여 소정의 간격으로 이격된 복수개의 PD 캐리어 정렬마크(560)가 추가적으로 형성될 수 있다.
추가적으로, 상기 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)의 주변에는 상기 광 수신부(500)의 감도를 향상시키기 위하여 굴절률이 정합된 투명 겔(570)을 더 형성할 수 있다.
추가적으로, 상기 광 수신부(500)의 근처에 위치되도록 상기 PD 캐리어(510)의 상부에 설치되며, 상기 광 수신부(500)의 수신감도를 증가시키기 위한 전치증폭기(580)가 더 포함될 수 있다.
추가적으로, 상기 PD 캐리어(510)의 일측에 실장되며, 상기 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)에 역 전압 공급 시 전원 잡음을 제거하기 위한 칩 커패시터(590)가 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 적용된 상기 PD 캐리어(510)는 두 개로 분리하여 상기 박막필터부(300)의 일측에 각각 부착하였지만, 이에 국한하지 않으며, 하나로 일체화하여 상기 박막필터부(300)에 부착할 수도 있다.
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼파장 광 송수신 모듈의 동작원리 및 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼파장 광 송수신 모듈의 동작원리를 설명하면, 상기 광 송신부(400)에서 출력된 1310 nm의 광은 상 기 광도파로부(140)를 통해 전달되고, 상기 1490nm 투과형 박막필터(300a) 및 1550nm 투과형 박막필터(300b)에서 반사되어 출력된다.
또한, 상기 광섬유(200)로부터 입력된 1550nm 광은 상기 1550nm 투과형 박막필터(300b)를 투과하여 제3 포토 다이오드(540)가 부착된 PD 캐리어(510)로 수신되며, 상기 광섬유(200)로부터 입력된 1490nm의 광은 1550nm 투과형 박막필터(300b)에 의하여 반사되고 1490nm 투과형 박막필터(300a)를 투과하여 제2 포토 다이오드(530)가 부착된 PD 캐리어(510)로 수신된다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼파장 광 송수신 모듈의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 실리콘 기판(110)의 상면에 상기 광도파로부(140)가 형성된 소정 두께의 상/하부 클래드층(120a 및 120b)을 형성한 후, 상기 상/하부 클래드층(120a 및 120b) 상에 예컨대, 건식 식각법(Dry Etching)을 통해 소정의 실장홈(130)을 형성한다.
상기 광도파로부(140)는 곡률반경 및 소자의 크기를 줄이기 위하여 1.5%??의 굴절률 차이와 4.5㎛의 폭과 높이를 갖는 단일모드 광도파로 코어(core)를 이용함이 바람직하다.
한편, 상기 광도파로부(140)는 상기 박막필터부(300)를 투과한 광이 상기 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)로 직접 수신되도록 하여 상기 광 수신부(500)의 감도를 향상시킬 수 있는데, 이는 상기 박막필터부(300)를 상기 PLC 플랫폼(100)에 실장했을 때 투과측 손실이 적기 때문이다. 또한, 상기 광도파로부(140)는 한 번의 다이싱으로 두 개의 1490/1550nm 투과형 박막필터(300a 및 300b)를 부착할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 상기 실장홈(130)의 바닥면에는 전자빔 증착법(E-beam Evaporation Deposition) 또는 열증착법(Thermal Evaporation Deposition)을 통해 Cr/Ni/Au 전극(135) 및 솔더(Solder)(미도시)를 증착한 후, 예컨대, 리프트 오프(lift-off) 공정을 통하여 PLC 플랫폼(100)을 제작한다.
이때, 상기 Cr/Ni/Au 전극(135)을 형성할 때, 상기 PLC 플랫폼(100)과 상기 PD 캐리어(510)를 수동정렬하기 위한 PLC 정렬마크(150)를 형성하고, 상기 솔더(Solder)의 재료로는 Au-Sn, Pb-Sn 및 Pb-In 등의 다양한 재료를 사용할 수 있으며, 특히 통상적인 Pb-Sn 솔더 제팅법(Jetting Method)을 이용할 경우, 상기 전자빔 증착법에 의하여 다량의 Au(금)을 소모하지 않아도 되므로 저가형 광 모듈 제작에 유리하다.
다음으로, 상기 제작된 PLC 플랫폼(100)을 다이싱한 후, 상기 광 송신부(400) 예컨대, SCLD 및 제1 포토 다이오드(520)를 상기 PLC 플랫폼(100)에 형성된 상기 광도파로부(140)와 상기 광 송신부(400)의 결합손실이 최소가 되도록 능동소자 실장홈(130)에 플립칩 본딩하여 결합한다.
또한, 상기 PLC 플랫폼(100)에서 상기 광도파로부(140) 즉, V자형 광도파로가 일직선상 가장자리의 측면에 상기 박막필터부(300)인 1490nm 투과형 박막필터(300a) 및 1550nm 투과형 박막필터(300b)를 예컨대, 굴절률 정합 에폭시를 이용하여 부착한다.
상기와 같이 상기 1490nm 투과형 박막필터(300a) 및 상기 1550nm 투과형 박 막필터(300b)를 상기 PLC 플랫폼(100)에 부착하는 방법은 종래 기술에 의한 PLC 플랫폼에 트랜치를 형성한 후 박막필터를 삽입하는 방법에서 상기 트랜치의 폭과 상기 박막필터 두께 차 때문에 발생하는 기울어짐(Tilt) 현상이 없이 쉽게 그리고 재현성 있게 박막필터를 부착할 수 있기 때문에 반사 삽입손실 특성이 우수하다.
한편, 상기 1490nm 투과형 박막필터(300a) 및 상기 1550nm 투과형 박막필터(300b) 부착시 반사 삽입손실을 최소화하기 위하여 상기 PLC 플랫폼(100) 상에 형성된 다이싱 마크(160)를 참조하여 상기 PLC 플랫폼(100)의 가장자리를 정교하게 다이싱 해야 한다.
상기 1490nm 투과형 박막필터(300a)는 1550nm의 파장 또한 반사시키는 것이 바람직한데, 이는 상기 1550nm 투과형 박막필터(300b)에서 일부 반사된 1550nm 광이 상기 1490nm 투과형 박막필터(300a)를 투과하여 1490nm 수신용 포토 다이오드인 제2 포토 다이오드(530)에 입사되지 않게 하기 위함이다.
도 5를 참조하면, 상기 PD 캐리어(510) 경사면(511)의 중심과 상기 PLC 플랫폼(100)에 형성된 광도파로 코어(core)의 중심을 맞추어 수직방향으로 높이를 정렬할 수 있도록 예컨대, 쿼츠(Quartz) 기판을 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)한다.
상기 CMP 완료된 쿼츠 기판에 약 90°를 가진 블레이드(Blade)를 이용하여 V-홈을 약 100∼150㎛ 깊이로, 표면 거칠기는 0.2㎛ 이하가 되도록 하여 45°의 경사면(511)을 형성한다.
그리고, 전자빔 혹은 열증착법에 의하여 예컨대, Cr/Ni/Au 등을 증착하며 사 진 식각법(Photolithography)을 통해 패터닝하여 전극(512), 금(Au)으로 코팅된 반사경(550) 및 상기 PLC 플랫폼(100)과 수평방향으로 수동정렬을 위한 PD 캐리어 정렬마크(560)를 형성한다.
이때, 상기 금(Au)으로 코팅된 반사경(550)의 표면 거칠기는 약 0.1㎛로 입사된 광을 전반사 시킨다. 또한, 전자빔 혹은 열증착법과 리프트 오프(lift-off) 기법을 이용하여 상기 PD 캐리어(510) 상에 솔더(Solder)(513)를 형성한 후, V-홈 중간 부분을 정밀 다이싱하여 45°미러형 PD 캐리어(510)를 제작한다.
상기 PD 캐리어(510) 상에 형성된 전극(512) 및 솔더(513)는 상기 PLC 플랫폼(100) 제작 공정 시 동시에 형성하기 때문에 추가의 공정을 필요로 하지 않는다.
한편, 상기 PD 캐리어(510)의 재질은 상기 쿼츠 기판 이외에, 알루미나(Alumina), 실리카 혹은 폴리머 물질이 증착된 실리콘 기판, 열경화성 플라스틱 등 고주파 손실 및 유전률이 낮으며 가공성이 있으면 특별하게 물질에 제한을 두지 않는다. 특히, 동일한 기판에 상기 PD 캐리어(510)와 상기 PLC 플랫폼(100)을 동시에 공정하고 각각 다이싱하여 제작을 할 수도 있는데, 이러한 경우에는 상기 CMP 공정을 하지 않고 단일모드 광도파로 코어(core)의 중심과 상기 금(Au)으로 코팅된 45°반사경(550)의 중심과 자동으로 맞출 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제작된 두 개의 PD 캐리어(510)에 수광부분 직경이 약 80㎛ 정도인 1490nm 수신용 제2 포토 다이오드(530) 및 1550nm 수신용 제3 포토 다이오드(540)를 각각 수광면이 바닥을 향하게 하고, 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)의 애노드(Anode) 전극과 상기 PD 캐리어(510)에 형성된 솔더 (513)를 접촉시켜 다이본딩 한다.
특히, 상기 제2 포토 다이오드(530)가 부착된 PD 캐리어(510)의 근처에는 상기 제2 포토 다이오드(530)에 흐르는 낮은 광 전류(Photo-Current)를 증폭하기 위한 전치 증폭기(580)와 상기 제2 포토 다이오드(530)에 역 전압 공급 시 전원 잡음을 제거하기 위한 칩 커패시터(590)를 함께 다이본딩 한다.
이 후에, 상기 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)가 부착된 PD 캐리어(510)와 상기 PLC 플랫폼(100)을 굴절률 정합 에폭시(A)를 이용하여 수동정렬 및 부착하되, 상기 PD 캐리어(510)에 형성된 PD 캐리어 정렬마크(560)와 상기 PLC 플랫폼(100)에 형성된 PLC 정렬마크(150)를 이용하여 수평방향으로 정렬하고, 높이 방향은 자동으로 맞게 된다.
상기와 같은 방법으로 상기 PD 캐리어(510)를 상기 PLC 플랫폼(100)에 부착하는 것이 가능한 이유는 상용화된 포토 다이오드(PD)의 수광부분 직경이 약 80㎛ 정도로 충분히 커서 약 20㎛ 정도의 수평/수직 정렬 허용오차를 가지고 있기 때문이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)의 주변에 굴절률이 정합된 투명 겔(Transparent Gel)(570)을 도포하여 상기 광 수신부(500)의 감도를 향상시킨다.
더욱이, 두 개의 PD 캐리어(510)를 사용하지 않고 하나의 PD 캐리어(510)에 두 개의 제2 및 제3 포토 다이오드(530 및 540)를 동시에 실장하고 상기 하나의 PD 캐리어(510)를 상기 PLC 플랫폼(100)의 가장자리 측면에 부착하게 되면, PLC 플랫 폼(100), 1490/1550nm 투과형 박막필터(530 및 540) 및 PD 캐리어(510)를 동시에 일괄 패키징(Co-Packaging) 가능하여 패키징 비용을 줄일 수 있다.
마지막으로, 일반 단일모드 광섬유(SMF, Single Mode Fiber)와 고 개구수 광섬유(High Numerical Aperture Fiber)를 융착(Fusion Splicing)한 후, 고 개구수 광섬유 부분과 상기 PLC 플랫폼(100)에 형성된 1.5%?? 굴절률 차를 갖는 단일모드 광도파로 코어(core)와 능동정렬 및 피그테일링하여 삼파장 광 송수신 모듈 제작을 완료한다.
(제2 실시예)
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다파장 광 수신 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다파장 광 수신 모듈은 사파장 광 수신 모듈을 일 예로 나타낸 것으로서, PLC 플랫폼(600), 광섬유(610), 박막필터부(620a 내지 620d) 및 광 수신부(630)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 PLC 플랫폼(600)은 소정의 실리콘 기판(601) 및 상기 실리콘 기판(601)의 상면에 형성되는 클래드부(120, 도 1 및 도 2참조)로 이루어지며, 상기 클래드부(120) 상에는 소정의 광도파로부(602a 내지 602c)가 형성되어 있다. 한편, 상기 클래드부(120)는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 클래드부(120)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
또한, 상기 박막필터부(620a 내지 620d)가 결합되는 상기 PLC 플랫폼(600) 상에는 상기 광 수신부(630)와 상기 PLC 플랫폼(100)을 수동정렬하기 위하여 상기 박막필터부(620a 내지 620d)와 수직방향으로 소정의 간격으로 이격된 복수개의 PLC 정렬마크(603)를 추가적으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 박막필터부(620a 내지 620d)가 결합되는 상기 PLC 플랫폼(600) 상에는 반사 삽입손실을 최소화되도록 정교하게 다이싱하기 위하여 상기 박막필터부(620a 내지 620d)와 수평방향으로 적어도 하나의 다이싱 마크(160, 도 4참조)를 추가적으로 형성할 수 있다.
상기 광도파로부(602a 내지 602c)는 상기 PLC 플랫폼(600)의 클래드부 상에 직선방향으로 형성되는 제1 광도파로(602a)와, 상기 제1 광도파로(602a) 상에 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1 광도파로(602a)로부터 입력되는 광의 경로를 수직방향으로 변경하기 위한 복수개의 전반사용 트랜치(602b)와, 상기 제1 광도파로(602a)와 수직방향으로 형성되고, 그 일단이 상기 제1 광도파로(602a) 및 상기 전반사용 트랜치(602b)에 결합되며, 상기 전반사용 트랜치(602b) 및 상기 박막필터부(620a 내지 620d)로부터 입사된 광의 반사손실을 감소하기 위한 복수개의 제2 광도파로(602c)로 구성되어 있다.
이때, 상기 제1 광도파로(602a)는 단일모드 광도파로 형성되고, 상기 복수개의 제2 광도파로(602c) 중 하나는 상기 제1 광도파로(602a)의 말단에 형성된 경사형 광도파로로 형성되며, 나머지는 상기 제1 광도파로(602a)의 말단으로부터 일렬로 나란히 배열되어 형성된 V자형 광도파로로 형성됨이 바람직하다.
상기 광섬유(610)는 상기 PLC 플랫폼(600)의 일 측면에 결합되며, 복수의 파 장(λ1 내지 λ4)을 갖는 광을 수신하는 기능을 수행한다.
상기 박막필터부(620a 내지 620d)는 특정 파장(λ1 내지 λ4)만 투과시키고 나머지 파장은 모두 반사시키도록 이루어짐이 바람직하다.
상기 광 수신부(630)는 상기 박막필터부(620a 내지 620d)의 일측에 결합되며, 상기 박막필터부(620a 내지 620d)를 통과한 특정 파장(λ1 내지 λ4)을 갖는 광을 수신하기 위한 것으로서, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 광 수신부(500)와 거의 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
미설명부호 631 내지 635는 각각 PD 캐리어, 수신용 포토 다이오드(PD), 전극, PD 캐리어 정렬마크 및 45°경사면을 나타낸 것으로서, 전술한 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성요소로 이에 대한 상세한 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사파장 광 수신 모듈의 동작원리 및 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 삼파장 광 수신 모듈의 동작원리를 설명하면, 상기 광섬유(610)로부터 입력된 네 개의 다중화된 파장(λ1 내지 λ4)은 제1 광도파로(602a)를 통해 전달되고, 상기 전반사용 트랜치(602b)에서 광의 경로를 거의 수직으로 변경되며, λ1 내지 λ4의 파장 중에서 하나의 파장만 상기 박막필터부(620a 내지 620d)를 통과한다.
그리고, 상기 박막필터부(620a 내지 620d)를 통과한 광은 금(Au)으로 코팅된 반사경(550, 도 3 내지 도 5참조)에서 반사된 후, 수신용 포토 다이오드(632)로 입사되고 나머지 파장은 모두 반사시킴으로써, 파장 역 다중화를 통한 사파장 수신 모듈 기능을 수행한다.
도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 사파장 광 수신 모듈의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 즉, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼파장 광 송수신 모듈과 비교하여 광의 경로를 바꾸어 주는 전반사용 트랜치(602b)가 더 형성되고, 광 송신부(500) 없이 광 수신부 두 개가 첨가된 형태로 기본적인 구조 및 제작 방법은 동일하므로 이에 상세한 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
한편, 상기 전반사용 트랜치(602b)는 제1 광도파로(602a)를 형성한 후에 건식 식각법에 의하여 하부 클래드층(120b, 도 5참조)까지 식각하여 형성하며, 굴절률이 높은 매질에서 굴절률이 낮은 공기 중으로 광이 입력될 때 입사각이 임계각(Critical Angle)을 넘어서면 전반사되는 현상을 이용한 것이다.
만약, 광도파로의 굴절률이 1.444 정도인 매질에서 전반사를 위한 입사 각도가 약 43°이상만 되면, 손실 없이 광의 경로를 90°로 바꿀 수 있어 상기 PLC 플랫폼(600)의 크기를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 사파장 광 수신 모듈의 크기를 가로 및 세로의 크기를 7mm 이하로 줄이는 것이 가능하며, 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼파장 광 송수신 모듈에서도 이러한 방법을 적용하면 모듈의 크기를 현저하게 줄일 수 있어 대량 생산시 저 가격화에 유리하다.
또한, 상기 전반사용 트랜치(602b) 및 상기 박막필터부(620a 내지 620d)에서 입사된 광이 반사될 때 손실을 줄이기 위하여 경사 혹은 V자(테이퍼) 형상의 제2 광도파로(602c)를 형성한다.
그리고, 상기 전반사용 트랜치(602b), 테이퍼 형상의 제2 광도파로(602c)가 형성된 PLC 플랫폼(600), 복수개의 투과형 박막필터로 형성된 박막필터부(620a 내지 620d) 및 수신용 포토 다이오드(PD)(632)가 부착된 PD 캐리어(631)를 PLC 정렬마크(603)와 PD 캐리어 정렬마크(634)를 이용하여 수동정렬 방법으로 동시에 부착 가능하므로 패키징 비용을 줄일 수 있다.
한편, 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼파장 광 송수신 모듈에서 갖는 효과들은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사파장 광 수신 모듈에서도 동일하게 갖는다.
(제3 실시예)
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다파장 광 송신 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다파장 광 송신 모듈은 사파장 광 송신 모듈을 일 예로 나타낸 것으로서, PLC 플랫폼(700), 광섬유(710) 및 박막필터부(720a 내지 720d)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 PLC 플랫폼(700)은 소정의 실리콘 기판(701) 및 상기 실리콘 기판(701)의 상면에 형성되는 클래드부(120, 도 1 및 도 2참조)로 이루어지되, 상 기 클래드부(120) 상에는 소정의 광도파로부(702a 내지 702c)가 형성되어 있으며, 상기 클래드부(120)의 상부 일측에는 상기 광 송신부(730a 내지 730d)가 실장되도록 소정의 실장홈(703)이 형성되어 있다.
한편, 상기 클래드부(120)는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 클래드부(120)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
상기 광도파로부(702a 내지 702c)는 상기 PLC 플랫폼(700) 상에 ㄱ자형 형상으로 형성되는 제1 광도파로(702a)와, 상기 제1 광도파로(702a) 상에 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1 광도파로(702a)로부터 입력되는 광 경로를 수직방향으로 변경하기 위한 복수개의 전반사용 트랜치(702b)와, 상기 제1 광도파로(702a)와 수직방향으로 형성되고, 그 일단이 상기 제1 광도파로(702a) 및 상기 전반사용 트랜치(702b)에 결합되며, 상기 전반사용 트랜치(702b) 및 상기 박막필터부(720a 내지 720d)로부터 입사된 광의 반사손실을 감소하기 위한 복수개의 제2 광도파로(702c)로 구성되어 있다.
이때, 상기 제1 광도파로(702a)는 단일모드 광도파로로 형성되고, 상기 복수개의 제2 광도파로(702b) 중 하나는 상기 제1 광도파로(702a)의 말단에 형성된 경사형 광도파로로 형성되며, 나머지는 상기 제1 광도파로(702a)의 말단으로부터 일렬로 나란히 배열되어 형성된 Y자형 광도파로로 형성됨이 바람직하다.
상기 광 송신부(730a 내지 730d)는 특정 파장(λ1 내지 λ4)의 광을 출력하는 레이저 다이오드 예컨대, 모드 크기가 변환된 λ1∼λ4 방출 DFB-LD(Spot-Size Converted Distributed Feedback LD, SC DFB-LD)로 구현됨이 바람직하다.
상기 박막필터부(720a 내지 720d)는 특정 파장(λ1 내지 λ4)만 투과시키고 나머지 파장은 모두 반사시키는 복수개의 투과형 박막필터로 구현됨이 바람직하다.
추가적으로, 상기 광 송신부(730a 내지 730d)의 타측으로부터 출력된 광을 수신 받을 수 있도록 상기 광 송신부(730a 내지 730d) 타측의 PLC 플랫폼(700) 상에 즉, 실장홈(703)에 실장되는 모니터용 포토 다이오드(M-WGPD)(740)가 더 구비될 수 있다.
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 사파장 광 송신 모듈의 동작원리 및 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 사파장 광 송신 모듈의 동작원리를 설명하면, 상기 광 송신부(730a 내지 730d)로부터 출력된 각 파장(λ1 내지 λ4)의 광은 제2 광도파로(702c)를 통해 전달되고, 상기 박막필터부(720a 내지 720d) 및 상기 전반사용 트랜치(702b)를 통해 전달되며, 상기 제1 광도파로(702a)를 거쳐 상기 광섬유(710)로 파장 다중화되어 사파장 광 송신 모듈 기능을 수행한다. 한편, 상기 박막필터부(720a 내지 720d)는 특정 파장만 투과시키고 나머지 파장은 모두 반사시킨다.
도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 사파장 광 송신 모듈의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 실리콘 기판(701)에 상기 광도파로부(702a 내지 702c)를 형성한 후, 상기 광 송신부(730a 내지 730d) 및 상기 모니터용 포토 다 이오드(740)를 실장하기 위한 능동소자 실장홈(703)을 형성한다.
상기 실장홈(703)을 형성할 때 상기 전반사용 트랜치(702b)를 동시에 형성하며, 상기 실장홈(703)에 전극(750) 및 솔더(Solder)(미도시)를 전자빔 증착법 및 리프트 오프(lift-off) 기법을 이용하여 형성한다.
이 후에, 상기 PLC 플랫폼(700)에 형성된 제2 광도파로(702c)의 Y 분기 부분을 정교하게 다이싱하고 상기 실장홈(703)이 형성된 PLC 플랫폼(700)에 상기 광 송신부(730a 내지 730d) 및 상기 모니터용 포토 다이오드(740)를 정밀 플립칩 본딩한다.
다음으로, 상기 전반사용 트랜치(702b)가 형성된 PLC 플랫폼(700), 상기 박막필터부(720a 내지 720d) 및 능동소자 즉, 상기 광 송신부(730a 내지 730d) 및 상기 모니터용 포토 다이오드(740)가 실장된 PLC 플랫폼(700)을 동시에 부착하되, 상기 광 송신부(730a 내지 730d)를 동작시킨 상태에서 능동정렬하여 상기 광섬유(710)와도 피그테일링 한다.
즉, 상기 박막필터부(720a 내지 720d) 부착, 상기 PLC 플랫폼(700) 칩 본딩 및 피그테일링을 동시에 수행하여 크기가 작은 사파장 광 송신 모듈을 제작한다.
(제4 실시예)
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 다파장 다중 및 역 다중화기를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 다파장 다중 및 역 다중화기 는 사파장 다중 및 역 다중화기를 일 예로 나타낸 것으로서, PLC 플랫폼(800), 광섬유블록(810) 및 박막필터부(820a 내지 820d)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 PLC 플랫폼(800)은 소정의 실리콘 기판(801) 및 상기 실리콘 기판(801)의 상면에 형성되는 클래드부(120, 도 1 및 도 2참조)로 이루어지며, 상기 클래드부(120) 상에는 소정의 광도파로부(802a 내지 802c)가 형성되어 있다. 한편, 상기 클래드부(120)는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 클래드부(120)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
상기 광도파로부(802a 내지 802c)는 상기 PLC 플랫폼(800) 상에 적어도 하나의 수직방향으로 절곡된 형상으로 형성되는 제1 광도파로(802a)와, 상기 제1 광도파로(802a)의 절곡된 부분 및 그 이외의 부분에 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1 광도파로(802a)로부터 입력되는 광 경로를 수직방향으로 변경하기 위한 복수개의 전반사용 트랜치(802b)와, 상기 제1 광도파로(802a)와 수직방향으로 형성되고, 그 일단이 상기 제1 광도파로(802a) 및 상기 전반사용 트랜치(802b)에 결합되며, 상기 전반사용 트랜치(802b) 및 상기 박막필터부(820a 내지 820d)로부터 입사된 광의 반사손실을 감소하기 위한 복수개의 제2 광도파로(802c)로 구성되어 있다.
이때, 상기 제1 광도파로(802a)는 단일모드 광도파로로 형성되고, 상기 복수개의 제2 광도파로(802c) 중 두 개는 상기 제1 광도파로(802a)의 양단에 형성된 경사형 광도파로로 형성되며, 나머지는 상기 제1 광도파로(802a)의 양단으로부터 일렬로 나란히 배열되어 형성된 Y자형 광도파로로 형성됨이 바람직하다.
상기 광섬유블록(810)은 상기 PLC 플랫폼(800)의 일 측면에 결합되며, 소정의 광섬유(815)가 고정되어 복수의 파장(λ1 내지 λ4)을 갖는 광을 전송하는 기능을 수행한다.
상기 박막필터부(820a 내지 820d)는 특정 파장(λ1 내지 λ4)만 투과시키고 나머지 파장은 모두 반사시키는 복수개의 투과형 박막필터로 이루어짐이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 제4 실시예에 따른 사파장 다중 및 역 다중화기는 전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 사파장 광 송신 모듈과 대부분 유사한 구조이지만, 능동소자 즉, 상기 광 송신부(730a 내지 730d) 및 상기 모니터용 포토 다이오드(740) 대신에 상기 광섬유블록(810)이 대체되어 있으며, 상기 광섬유블록(810)에서 피치를 맞추기 위한 상기 전반사용 트랜치(802b)가 일부 추가되어 있는 구조로 광 송신기 혹은 광 수신기가 아닌 파장 다중화 및 역 다중화 할 수 있는 수동소자이다.
도 8을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 사파장 다중 및 역 다중화기의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 실리콘 기판(801)에 제1 및 제2 광도파로부(802a 및 802c)를 형성한 후, 상기 전반사용 트랜치(802b)를 형성하기 위하여 하부 클래드층(120b, 도 5참조)까지 건식 식각법을 이용하여 PLC 플랫폼(800)을 형성한다.
다음으로, 상기 PLC 플랫폼(800)에 형성된 제2 광도파로(802c)의 Y 분기 부 분을 정교하게 다이싱하고, 임의의 특정 파장(λ1 내지 λ4)을 투과시키는 박막필터부(820a 내지 820d), 상기 전반사용 트랜치(802b)가 형성된 두 개의 PLC 플랫폼(800) 및 5채널 광섬유블록(810)을 능동정렬 및 일괄 패키징하여 사파장 다중 및 역 다중화기를 제작한다.
상기와 같은 사파장 다중 및 역 다중화기의 구조는 입/출력 도파로가 한쪽 방향에 형성되어 한 개의 광섬유블록(810)을 사용함으로써 저 가격형에 유리하고, 상기 전반사용 트랜치(802b)를 이용하여 곡선도파로를 사용하지 않고 광 경로를 수직으로 바꿀 수 있어 소자의 크기를 현저하게 줄임으로써 대량생산 가능하기 때문에 광 모듈의 저 가격화가 가능하다.
전술한 본 발명에 따른 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈, 다중 및 역 다중화기에 따르면, 박말필터, 광 송신부, 광 수신부 및 광섬유 등을 PLC 플랫폼에 하이브리드 집적함으로써, 광 모듈을 저 가격으로 대량 생산할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 박막필터를 투과한 광이 포토 다이오드로 직접 수 신되도록 하여 수신부의 감도를 향상시킬 수 있으며, 한 번의 다이싱으로 두 개의 박막필터를 PLC 플랫폼에 부착함으로써, 상기 박막필터를 PLC 플랫폼에 부착하는 방법은 종래 기술에 의한 PLC 플랫폼에 트랜치를 형성한 후 박막필터를 삽입하는 방법에서 트랜치 폭과 박막필터 두께 차 때문에 발생하는 기울어짐 현상이 없어 쉽고 재현성 있게 박막필터를 부착할 수 있기 때문에 반사 삽입손실 특성이 우수한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 한 개의 PD 캐리어에 두 개의 포토 다이오드를 동시에 실장하며, 두 개의 박막필터와 PLC 플랫폼을 동시에 수동정렬하여 일괄 패키징 함으로써, 광 모듈의 제작비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 동일한 기판에 PD 캐리어와 PLC 플랫폼을 동시에 공정하고 각각 다이싱하게 되면, CMP 공정을 하지 않고 단일모드 광도파로 코어 중심과 금(Au)으로 코팅된 45°반사경의 중심과 자동으로 맞출 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, PLC 플랫폼과 다른 유리 재질의 쿼츠를 사용하여 PD 캐리어를 제작함으로써, 광 및 전자파가 PLC 플랫폼에 국한(Confinement)되는 효과가 있어 광 및 전기 크로스톡 억제 측면에서 유리한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 한 개의 PD 캐리어 대신 두 개의 PD 캐리어를 사용하여 PD 캐리어 사이에 공기층이 확보됨으로써, 광 및 전자파 국한 효과가 더욱 좋아져 광 및 전기 크로스톡을 억제할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도파로형 포토 다이오드(PD) 대신에 반응도 및 IMD 특성이 우수하고 이미 상용화 된 포토 다이오드(pin-PD)를 이용함으로써, 자재 수 급에 유리하며 보다 쉽게 광 모듈의 성능을 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전반사 트랜치 및 테이퍼형 광도파로가 형성된 PLC 플랫폼과 네 개의 투과형 박막필터 및 포토 다이오드(pin-PD)가 실장되어 있는 PD 캐리어를 PLC 정렬마크와 PD 캐리어 정렬마크를 이용하여 수동정렬 및 일괄 패키징 가능하여 패키징 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전반사용 트랜치를 이용하여 사파장 광 송신 및 수신 모듈의 크기를 현저하게 줄일 수 있어 저 가격화에 유리하며, 삼파장 광 송수신 모듈에도 전반사용 트랜치를 이용하면 광 모듈의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전반사용 트랜치, 테이퍼형 광도파로가 형성된 PLC 플랫폼, 네 개의 투과형 박막필터, 광 송신부(SC DFB-LD) 및 광 수신부(모니터링 WGPD)가 실장된 PLC 플랫폼 및 광섬유를 능동정렬하여 일괄 패키징 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사파장 다중 및 역 다중화기는 사파장 광 송신 모듈과 동일한 장점을 갖되 광 송신부(SC DFB-LD) 및 광 수신부(모니터링 WGPD)가 실장된 PLC 플랫폼 대신 5채널 광섬유블록이 대체된 구조로 입/출력 부분에 각각 광섬유블록을 사용하지 않고 한 곳에 입/출력을 형성함으로써, 단 한 개의 광섬유블록을 사용할 수 있기 때문에 패키징 자재 비용을 줄일 수 있어 저 가격화에 유리한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광 모듈 제작 시 소요되는 각 부품들에 대한 수율 을 높이면서 박막필터를 PLC 플랫폼 가장자리 측면에 쉽게 부착할 수 있으며 삼파장 광 송수신 모듈에서의 수신부 감도를 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (31)

  1. 소정의 광도파로부가 형성되고, 광 송신부가 실장되는 PLC 플랫폼;
    상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유;
    상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부; 및
    상기 박막필터부의 일측에 결합되고, 상기 광섬유로부터 입력되어 상기 박막필터부를 통과한 광을 수신하기 위한 광 수신부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광도파로부는,
    상기 광 송신부의 일측 및 상기 광섬유로부터 전송된 광을 적어도 하나의 방향으로 분기시켜 전달되도록 V자형의 광도파로가 일렬로 나란히 배열됨과 아울러 상호 곡선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 PLC 플랫폼은,
    기판 및 상기 기판의 상면에 형성되는 클래드부로 이루어지되,
    상기 클래드부의 상부 일측에 상기 광 송신부가 실장되도록 소정의 실장홈이 형성되며, 상기 클래드부 상에 상기 광도파로부가 형성되는 것을 특징으로 하는 박 막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 박막필터부가 결합되는 상기 PLC 플랫폼 상에 상기 광 수신부와 상기 PLC 플랫폼을 수동정렬하기 위하여 상기 박막필터부와 수직방향으로 소정의 간격으로 이격된 복수개의 PLC 정렬마크가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 박막필터부가 결합되는 상기 PLC 플랫폼 상에 반사 삽입손실을 최소화되도록 정교하게 다이싱하기 위하여 상기 박막필터부와 수평방향으로 적어도 하나의 다이싱 마크가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광 송신부의 타측으로부터 출력된 광을 수신 받도록 상기 광 송신부 타측의 PLC 플랫폼 상에 실장되는 모니터용 포토 다이오드를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 박막필터부는,
    1310nm 또는 1550nm 파장의 광을 반사시키고, 1490nm 파장의 광을 투과시키는 1490nm 투과형 박막필터; 및
    1310nm 또는 1490nm 파장의 광을 반사시키고, 1550nm 파장의 광을 투과시키 는 1550nm 투과형 박막필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광 수신부는,
    상기 박막필터부의 일측에 부착되고, 전체적인 몸체를 이루는 PD 캐리어; 및
    상기 박막필터부를 통과한 광을 수신 받도록 상기 PD 캐리어의 상측에 실장되는 제1 및 제2 포토 다이오드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 박막필터부에 부착되는 PD 캐리어의 상측 모서리 부분은 45°로 기울어진 경사면으로 형성되고, 상기 경사면 상에 입력되는 광을 반사시키는 소정의 반사경이 구비되며, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드는 상기 반사경에 의해 반사되는 광을 수신 받도록 상기 PD 캐리어의 상측에 실장되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 박막필터부에 부착되는 PD 캐리어의 상측에 상기 PLC 플랫폼과 수평방향으로 수동정렬하기 위하여 소정의 간격으로 이격된 복수개의 PD 캐리어 정렬마크가 더 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드의 주변에 구비되고, 상기 광 수신부의 감도를 향상시키기 위한 굴절률이 정합된 투명 겔이 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 광 수신부의 근처에 위치되도록 상기 PD 캐리어의 상부에 설치되고, 상기 광 수신부의 수신감도를 증가시키기 위한 전치증폭기가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 PD 캐리어의 일측에 실장되고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드에 역 전압 공급 시 전원 잡음을 제거하기 위한 칩 커패시터가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송수신 모듈.
  14. 소정의 광도파로부가 형성되는 PLC 플랫폼;
    상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유;
    상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부; 및
    상기 박막필터부의 일측에 결합되고, 상기 박막필터부를 통과한 광을 수신하기 위한 광 수신부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 광도파로부는,
    상기 PLC 플랫폼 상에 직선방향으로 형성되는 제1 광도파로;
    상기 제1 광도파로 상에 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1 광도파로로부터 입력되는 광 경로를 수직방향으로 변경하기 위한 복수개의 전반사용 트랜치; 및
    상기 제1 광도파로와 수직방향으로 형성되고, 그 일단이 상기 제1 광도파로 및 상기 전반사용 트랜치에 결합되며, 상기 전반사용 트랜치 및 상기 박막필터부로부터 입사된 광의 반사손실을 감소하기 위한 복수개의 제2 광도파로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 광도파로는 단일모드 광도파로이고, 상기 복수개의 제2 광도파로 중 하나는 상기 제1 광도파로의 말단에 형성된 경사형 광도파로이며, 나머지는 상기 제1 광도파로의 말단으로부터 일렬로 나란히 배열되어 형성된 V자형 광도파로인 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 PLC 플랫폼은,
    기판 및 상기 기판의 상면에 형성되는 클래드부로 이루어지되,
    상기 클래드부 상에 상기 광도파로부가 형성되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 박막필터부는 특정 파장만 투과시키고 나머지 파장 은 모두 반사시키는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 광 수신부는,
    상기 박막필터부의 일측에 부착되고, 전체적인 몸체를 이루는 PD 캐리어; 및
    상기 박막필터부를 통과한 광을 수신 받도록 상기 PD 캐리어의 상측에 실장되는 복수개의 포토 다이오드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 박막필터부에 부착되는 PD 캐리어의 상측 모서리 부분은 45°로 기울어진 경사면으로 형성되고, 상기 경사면 상에 입력되는 광을 반사시키는 소정의 반사경이 구비되며, 상기 포토 다이오드는 상기 반사경에 의해 반사되는 광을 수신 받도록 상기 PD 캐리어의 상측에 실장되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 수신 모듈.
  21. 소정의 광도파로부가 형성되고, 복수개의 광 송신부가 실장되는 PLC 플랫폼;
    상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되어 소정의 광을 전송하기 위한 광섬유; 및
    상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 광도파로부는,
    상기 PLC 플랫폼 상에 ㄱ자형 형상으로 형성되는 제1 광도파로;
    상기 제1 광도파로 상에 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1 광도파로로부터 입력되는 광 경로를 수직방향으로 변경하기 위한 복수개의 전반사용 트랜치; 및
    상기 제1 광도파로와 수직방향으로 형성되고, 그 일단이 상기 제1 광도파로 및 상기 전반사용 트랜치에 결합되며, 상기 전반사용 트랜치 및 상기 박막필터부로부터 입사된 광의 반사손실을 감소하기 위한 복수개의 제2 광도파로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제1 광도파로는 단일모드 광도파로이고, 상기 복수개의 제2 광도파로 중 하나는 상기 제1 광도파로의 말단에 형성된 경사형 광도파로이며, 나머지는 상기 제1 광도파로의 말단으로부터 일렬로 나란히 배열되어 형성된 Y자형 광도파로인 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 PLC 플랫폼은,
    기판 및 상기 기판의 상면에 형성되는 클래드부로 이루어지되,
    상기 클래드부의 상부 일측에 상기 광 송신부가 실장되도록 소정의 실장홈이 형성되며, 상기 클래드부 상에 상기 광도파로부가 형성되는 것을 특징으로 하는 박 막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 박막필터부는 특정 파장만 투과시키고 나머지 파장은 모두 반사시키는 복수개의 투과형 박막필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 광 송신부의 타측으로부터 출력된 광을 수신 받도록 상기 광 송신부 타측의 PLC 플랫폼 상에 실장되는 모니터용 포토 다이오드가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 광 송신 모듈.
  27. 소정의 광도파로부가 형성되는 PLC 플랫폼;
    상기 PLC 플랫폼의 일 측면에 결합되며, 소정의 광섬유가 고정되어 광을 전송하기 위한 광섬유블록; 및
    상기 PLC 플랫폼의 타 측면에 결합되어 입력되는 광 파장을 분리하기 위한 복수개의 박막필터부를 포함하여 이루어진 박막필터를 이용한 다파장 다중 및 역 다중화기.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 광도파로부는,
    상기 PLC 플랫폼 상에 적어도 하나의 수직방향으로 절곡된 형상으로 형성되는 제1 광도파로;
    상기 제1 광도파로의 절곡된 부분 및 그 이외의 부분에 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1 광도파로로부터 입력되는 광 경로를 수직방향으로 변경하기 위한 복수개의 전반사용 트랜치; 및
    상기 제1 광도파로와 수직방향으로 형성되고, 그 일단이 상기 제1 광도파로 및 상기 전반사용 트랜치에 결합되며, 상기 전반사용 트랜치 및 상기 박막필터부로부터 입사된 광의 반사손실을 감소하기 위한 복수개의 제2 광도파로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 다중 및 역 다중화기.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 제1 광도파로는 단일모드 광도파로이고, 상기 복수개의 제2 광도파로 중 두 개는 상기 제1 광도파로의 양단에 형성된 경사형 광도파로이며, 나머지는 상기 제1 광도파로의 양단으로부터 일렬로 나란히 배열되어 형성된 Y자형 광도파로인 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 다중 및 역 다중화기.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 PLC 플랫폼은,
    기판 및 상기 기판의 상면에 형성되는 클래드부로 이루어지되,
    상기 클래드부 상에 상기 광도파로부가 형성되는 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 다중 및 역 다중화기.
  31. 제 27 항에 있어서, 상기 박막필터부는 특정 파장만 투과시키고 나머지 파장 은 모두 반사시키는 복수개의 투과형 박막필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막필터를 이용한 다파장 다중 및 역 다중화기.
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