KR20090035860A

KR20090035860A - 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛과그 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20090035860A
Application number: KR1020070100873A
Authority: KR
Inventors: 노태영
Original assignee: (주)디나옵틱스
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-04-13
Also published as: KR100916961B1

Abstract

본 발명은 일면에 관통공이 형성된 캡과, 상기 캡의 관통공에 가열에 의해 융착되어 고정되는 저융점 글라스로 된 비구면 렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛과, 이 렌즈유닛을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치는, 받침판과; 상기 받침판에 결합되며 복수개의 캐비티가 상하방향으로 관통되게 형성된 가이드부쉬와; 상기 가이드부쉬의 각 캐비티에 삽입되며, 그의 상단면에 캐비티를 통해 삽입되는 캡이 안착되어 지지되는 하부금형과; 그 하부면에 성형하고자 하는 비구면 렌즈의 상부 형상과 대응하는 형상의 상부 성형홈이 형성되며, 상기 각 캐비티를 통해 삽입되어, 상기 하부금형에 안착된 캡과 이 캡의 관통공 상에 안착된 비구면 렌즈 형성용 저융점 글라스를 하측으로 가압하여 성형하는 상부금형과; 상기 각 캐비티 내의 저융점 글라스를 융점 온도 이상으로 가열하는 가열장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따르면, 비구면렌즈를 이용하여 렌즈유닛을 구현하기 때문에 구면수차가 발생하지 않아 광송신/수신 서브어셈블리의 정렬이 용이하며, 1세트의 금형으로 2개 이상의 렌즈유닛을 동시에 제작할 수 있는 이점이 있다.

광송수신 모듈, 트랜시버, 광수신 서브 어셈블리, 광송신 서브 어셈블리, 비구면 렌즈, 제조장치, 금형

Description

광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛과 그 제조장치 및 제조방법{Lans Unit for Transmitter/Receiver Optical Sub Assembly of Transceiver, and Apparatus and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 광송수신 모듈의 렌즈유닛과 이 렌즈유닛을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광통신 시스템의 광송수신 모듈(트랜시버; transceiver)을 구성하는 광송신 서브어셈블리(TOSA) 또는 광수신 서브어셈블리(ROSA)의 렌즈유닛과 이 렌즈유닛을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에 영상, 데이터, 음성 등의 정보 교환이 점차 대용량화되고, 인터넷 통신이 널리 보급됨에 따라 국가간, 지역간에 고속으로 정보를 송수신하기 위하여 광파이버(optical fiber)를 이용한 초고속 정보통신망이 급격하게 확산되고 있다.

이러한 광통신망의 구축에 기본을 이루는 구성부품으로서는 광신호를 전달하는 매개체인 광파이버, 광신호를 전기신호로 변환하고 역으로 전기신호를 광신호로 변환하는 광송수신 모듈(transceiver: TRx), 신호를 분배, 증폭, 변조하는 기능 소자 등이 있다. 이중 광통신 시스템 구축에 있어서 중요한 역할을 차지하는 것이 광송수신 모듈이다.

광송수신 모듈은 광신호를 생성하는 광송신 서브어셈블리(TOSA; Transmitter Optical Sub Assembly)와, 광신호를 받아서 전기신호로 변환하는 광수신 서브어셈블리(ROSA: Receiver Optical Sub Assembly), 전기신호를 생성하고 처리하는 전자회로 등으로 구성되며, 일반적으로 규약에 의해 크기 및 입출력단이 규격화된다.

상기 광송신 서브어셈블리(TOSA) 및 광수신 서브어셈블리(ROSA)는 TO-CAN 이라고 하는 패키지 위에 레이저 다이오드(LD: Laser Diode) 칩 또는 포토 다이오드(PD: Photo Diode)칩을 전기 또는 열전도성이 좋은 물질로 부착하고, 상기 TO-CAN 상에 볼렌즈(ball lens)가 부착된 캡(cap)을 부착한 후 광파이버를 정렬하여 부착함으로써 제작된다.

첨부된 도면을 참조하여 종래에 사용되고 있는 일반적인 광송수신 모듈용 광송신 서브어셈블리(TOSA)를 조립하는 과정에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 광송수신 모듈용 광송신 서브어셈블리(TOSA)를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 광송신 서브어셈블리는 다음과 같이 제작된다.

먼저, 출력단자(1b)가 형성된 스템(1a) 상에 광신호를 생성하는 레이저다이오드칩(1c)이 부착된 TO-CAN 패키지(1)와, 상기 레이저다이오드칩(1c)으로부터 전해지는 광신호를 모으기 위한 볼렌즈(2b)와 이 볼렌즈(2b)가 부착된 캡(2a)으로 구성된 볼렌즈유닛(2)을 부착한다.

이어서, 조립된 TO-CAN 패키지(1)를 광파이버(5d)와 정렬하고 조립하기 위해 캡(2a)을 가이드슬리브(4)의 내측에 고정시킨다. 그리고, 홀더(5a)와, 슬리 브(5b)(sleeve), 스터브(5c)(stub) 및 광파이버(5d)로 구성된 리셉터클(5)을 상기 가이드슬리브(4) 상에서 능동 정렬(active alignmnet) 방식으로 정렬하고 레이저 용접기로 용접하여 고정시킨다. 여기서, 능동 정렬 방식이라 함은 상기 스템(1a)에 부착되어 있는 레이저다이오드칩(1c)에 전류를 인가하여 광신호를 방출시키면, 방출되는 신호가 볼렌즈(2b)를 통하여 일정한 거리에서 상이 맺히게 되고, 상기 광파이버(5d)가 중앙에 삽입된 스터브(5c)를 상기 상이 맺히는 위치에 정렬되도록 하면, 정렬도에 따라 페룰(9)로부터 광파이버(5d)로 전달되는 광신호의 양이 달리 검출되는데, 이 때 검출된 광신호의 출력값이 가장 클 때를 찾아내어 정렬하는 방법을 말한다. 이러한 능동 정렬 방식은 통상적인 광파이버와 광소자 간의 정렬 및 패키징에 사용하는 방식이다.

광수신 서브어셈블리(ROSA)의 경우에는 광파이버가 삽입된 리셉터클과 포토다이오드를 정렬하여 조립하게 되며, 조립 공정은 광송신 서브어셈블리의 조립 공정과 대동소이하다.

그런데, 상기와 같은 종래의 광송신/수신 서브어셈블리(ROSA)는 구형(求刑)의 볼렌즈(2a)을 이용하여 정렬할 때 볼렌즈의 구면수차로 인하여 정렬이 어렵고, 이로 인해 광 결합 효율이 저하되는 문제가 있으므로 장거리 전송에는 부적합한 단점이 있다.

또한, 종래의 볼렌즈유닛은 1세트의 금형에서 1개의 볼렌즈가 제작되고, 이렇게 제작된 볼렌즈가 접착제에 의해 캡(2a)에 결합됨으로써 하나의 볼렌즈유닛이 제작되었다. 따라서, 볼렌즈유닛을 제작하는 과정에서 볼렌즈 표면에 접착제가 뭍 어 볼렌즈의 표면조도를 악화시키는 등의 문제가 있을 뿐만 아니라, 제작시간이 오래걸려 생산성이 저하되고, 제조단가가 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 정렬이 용이하고, 장거리 전송을 위한 광송신 모듈에 적합한 구조를 갖는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 렌즈를 캡에 고정시키는 과정에서 렌즈 표면이 오염되는 현상이 일어나지 않도록 함과 더불어, 하나의 금형에서 다수의 렌즈유닛을 제작할 수 있도록 하여 제작시간을 단축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 볼렌즈유닛의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 광원과, 상기 광원으로부터 전해지는 광신호를 모으기 위한 렌즈유닛을 구비한 광송신/수신 패키지와, 상기 광송신/수신 패키지와 정렬되어 결합되는 리셉터클로 구성된 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리에 있어서, 상기 렌즈유닛은, 일면에 관통공이 형성된 캡과; 상기 캡의 관통공에 가열에 의해 융착되어 고정되는 저융점 글라스로 만들어지며 비구면(非球面) 형태를 갖는 비구면 렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛을 제공한다.

본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 받침판과; 상기 받침판에 결합되며 복수개의 캐비티가 상하방향으로 관통되게 형성된 가이드부쉬와; 상기 가이드부쉬의 각 캐비티에 삽입되며, 그의 상단면에 캐비티를 통해 삽입되는 캡이 안착되어 지지되는 하부금형과; 그 하부면에 성형하고자 하는 비구면 렌즈의 상부 형상과 대응하는 형상의 상부 성형홈이 형성되며, 상기 각 캐비티를 통해 삽입되어, 상기 하부금형에 안착된 캡과 이 캡의 관통공 상에 안착된 비구면 렌즈 형성용 저융점 글라스를 하측으로 가압하여 성형하는 상부금형과; 상기 각 캐비티 내의 저융점 글라스를 융점 온도 이상으로 가열하는 가열장치를 포함하여 구성된, 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 한 형태에 따르면, 받침판과 가이드부쉬가 결합된 상태에서 가이드부쉬의 각 캐비티를 통해 하부금형을 삽입하는 단계; 상기 각 캐비티에 캡을 삽입하여 각 하부금형의 상부에 안착시키는 단계; 상기 각 캐비티에 비구면 렌즈 형성을 위한 저융점 글라스를 삽입하여 캡의 관통공 상에 안착시키는 단계; 상기 각 캐비티에 상부금형을 삽입하는 단계; 상기 받침판-가이드부쉬-하부금형-상부금형으로 이루어진 조립체를 가열장치 내로 투입하고, 가열장치 내에서 저융점 글라스를 융점 온도 이상으로 가열하는 단계; 상기 상부금형을 하측으로 가압하여 용융된 저융점 글라스를 비구면 렌즈 형상으로 성형하는 단계; 상기 조립체를 가열장치에서 인출하여 냉각시키는 단계; 상기 상부금형을 가이드부쉬의 각 캐비티로부터 분리하고, 각 캐비티의 하부금형에 안착된 캡과 비구면렌즈의 결합체를 분리시키는 단계를 포함하여 구성된, 상기 렌즈유닛 제조장치를 이용하여 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛을 제조하는 방법이 제공된다.

이러한 본 발명에 따르면, 비구면렌즈를 이용하여 렌즈유닛을 구현하기 때문에 구면수차가 발생하지 않아 광송신/수신 서브어셈블리의 정렬이 용이하며, 장거리 전송을 위한 광송신 모듈에 적합한 이점을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치 및 제조방법에 따르면, 하나의 제조장치를 이용하여 한번에 2개 이상의 렌즈유닛을 동시에 제작할 수 있으며, 접착제를 사용하지 않고 비구면 렌즈와 캡을 일체화시킬 수 있으므로 제작과정에서 렌즈 표면의 오염을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛과 이 렌즈유닛을 제조하는 장치 및 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

이해를 명확히 할 수 있도록 하기 위하여, 이하에서는 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛에 대한 실시예로서 광송신 서브어셈블리(TOSA)에 적용되는 렌즈유닛을 예시하지만, 본 발명은 광수신 서브어셈블리(ROSA)의 렌즈유닛에도 동일 또는 유사하게 적용할 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 모듈의 광송신 서브어셈블리를 나타낸 것으로, 본 발명의 광송신 서브어셈블리(TOSA)는, 출력단자(12)가 형성된 스템(11) 상에 광신호를 생성하는 레이저다이오드칩(13)이 부착되어 구성된 TO-CAN 패키지(10)와, 상기 레이저다이오드칩(13)으로부터 전해지는 광신호를 모으기 위한 비구면(非球面; Aspherical) 렌즈(22)와 이 비구면 렌즈(22)가 고정되어 지지되는 캡(21)으로 구성된 렌즈유닛(20)과, 상기 렌즈유닛(20)이 삽입되어 고정되는 가이드슬리브(40)와, 상기 가이드슬리브(40)의 타측에 정렬되어 고정되는 리셉터클(50)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 TO-CAN 패키지(10)와 렌즈유닛(20)을 통칭하여 광송신 패키지로 명한다.

상기 리셉터클(50)은 양단이 관통되게 형성된 중공의 원통형 형상의 홀더(51)와, 상기 홀더(51)의 내측에 결합되며 양단이 관통되게 형성된 중공의 슬리브(52)와, 상기 슬리브(52)의 내측에 고정되며 그 중앙에 광파이버(54)가 설치된 스터브(53)로 구성된다.

상기 스터브(53)는 상기 레이저다이오드칩(13)에서 발생한 광신호가 볼렌즈(22)를 통하여 상이 맺히는 지점에 능동 정렬 방식으로 정렬된다.

여기서, 상기 리셉터클(50)의 스터브(53)를 능동 정렬하는 방식은 다음과 같다.

상기 레이저다이오드칩(13)으로부터 발생된 광신호는 비구면 렌즈(22)를 통해 스터브(53)가 위치될 지점에 상이 맺히게 된다. 이 때, 페룰(9)을 통해 상기 스터브(53) 쪽으로 광신호가 전달되고, 스터브(53)의 위치를 미세하게 조정하면서 상기 페룰(9)에서 전달되는 광신호를 측정하여 광출력값이 최대가 되는 위치에서 스터브(53)의 위치를 정렬한다. 상기 비구면 렌즈(22)는 구면수차를 최소화할 수 있는 비구면(非球面) 형태로 설계된다. 따라서, 본 발명의 비구면 렌즈(22)는 종래의 구면 렌즈인 볼렌즈(2b)(도 1참조)에 비하여 광송신/수신 서브어셈블리의 정렬이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

한편, 상기 렌즈유닛(20)의 비구면 렌즈(22)는 대략 250~600℃ 의 융점 온도를 갖는 저융점 글라스로 이루어지며, 상기 캡(21)의 관통공(21a)에 가열, 융착되어 고정된다. 상기 캡(21)은 SUS 와 같은 금속 재질로 이루어지며, 상부에 관통공(21a)이 형성되고 하부면이 개방되게 형성된 원통형으로 이루어지나, 그 형태와 재질은 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있을 것이다.

도 3과 도 4는 상기 렌즈유닛(20)을 제조하기 위한 제조장치의 구성을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 렌즈유닛 제조장치는, 받침판(110)과, 상기 받침판(110) 상에 결합되며 복수개의 캐비티(121)가 일정 간격으로 형성된 가이드부쉬(120)와, 상기 가이드부쉬(120)의 각 캐비티(121) 내부에 삽입되는 하부금형(130)과, 상기 각 캐비티(121) 내에 삽입되어 하부금형(130)의 상부에 위치하는 상부금형(140)과, 가열장치(160) 내부에 상하로 이동 가능하게 구성되어 상기 가이드부쉬(120)의 상측에서 상기 각 상부금형(140)을 동시에 가압하는 푸셔(170)와, 상기 푸셔(170)에 의한 가압 위치를 제한하는 가이드링(150)으로 이루어진다.

상기 받침판(110)은 대략 원반형으로 이루어지며, 상기 가이드부쉬(120)의 각 캐비티(121)와 대응하는 위치에 취출용 핀삽입홀(112)들이 관통되게 형성된다. 그리고, 받침판(110)의 중앙부에는 가이드부쉬(120)의 중앙에 형성되는 받침판결합홀(122)에 삽입되어 결합되는 회전방지돌기(111)가 일체로 형성된다. 상기 회전방지돌기(111)는 사각형 등의 다각형이나 타원, 트랙 형태 등의 비원형 형태로 이루 어져, 상기 받침판(110)에 대해 가이드부쉬(120)가 회전하는 것을 방지하며, 받침판(110)에 대한 가이드부쉬(120)의 결합 위치를 안내하는 작용을 한다. 물론, 이 실시예에서는 받침판(110)에 회전방지돌기(111)가 형성되고, 가이드부쉬(120)에 받침판결합홀(122)이 형성되지만, 이와 반대로 가이드부쉬(120)에 회전방지돌기를 형성하고, 받침판(110)에 회전방지돌기와 대응하는 형태의 받침판결합홀을 형성할 수도 있을 것이다.

상기 가이드부쉬(120)의 각 캐비티(121)는 상하방향으로 관통되게 형성된다. 그리고, 가이드부쉬(120)의 중앙부에는 전술한 것처럼 상기 받침판(110)의 회전방지돌기(111)가 삽입되는 받침판결합홀(122)이 형성되어 있다. 상기 받침판결합홀(122)은 회전방지돌기(111)와 대응하는 형태로 이루어진다. 또한, 상기 가이드부쉬(120)의 각 캐비티(121)에는 성형 과정에서 발생하는 가스를 외부로 배출시키기 위한 배기공(123)이 외측의 가이드링(150) 쪽으로 연통되게 형성된다. 상기 배기공(123)은 0.1㎜ ~1.0㎜의 크기로 형성됨이 바람직하나 그 크기와 갯수에 제한을 두지는 않는다. 상기 가이드링(150)에도 상기 배기공(123)과 대응하여 연통되는 외측 배기공(152)이 외부와 연통되게 형성된다.

또한, 상기 하부금형(130)의 상단부는 렌즈유닛(20)의 캡(21)이 안착되어 지지되도록 캡(21)과 대응하는 형태로 이루어지며, 상부면 중앙에는 비구면 렌즈(22)의 하부와 대응하는 형태의 하부 성형홈(132)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 가이드부쉬(120)와 하부금형(130)은 개별체로 형성되는 것이 바람직하지만, 이와 다르게 양자가 일체로 형성될 수도 있을 것이다.

상기 상부금형(140)은 상기 푸셔(170)에 의해 캐비티(121) 내에서 하측으로 이동하면서 비구면 렌즈(22)를 성형하는 작용을 수행하는 구성요소로서, 그의 하부면 중앙에는 비구면 렌즈(22)의 상부 형상과 대응하는 형상의 상부 성형홈(142)이 형성된다.

상기 가이드링(150)은 상기 가이드부쉬(120)의 외주면을 둘러싸면서 가이드부쉬(120) 또는 받침판(110)에 고정되게 결합된다. 그리고, 상기 가이드링(150)은 그 상단부가 상기 가이드부쉬(120)보다 어느 정도 높은 위치에 형성되어, 상기 푸셔(170)가 상부금형(140)을 가압할 때, 푸셔(170)와 접촉하면서 푸셔(170)의 하강 위치를 제한하고, 이로써 각 상부금형(140)의 가압 위치를 제한하여 모든 캐비티(121) 내부에서 성형되는 비구면 렌즈(22)들의 두께가 일정하게 제작될 수 있도록 하는 기능을 한다.

상기와 같이 구성된 렌즈유닛 제조장치를 이용하여 렌즈유닛을 제조하는 과정에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 받침판(110)의 회전방지돌기(111)가 가이드부쉬(120)의 받침판결합홀(122)에 삽입되도록 받침판(110) 상에 가이드부쉬(120)를 결합시킨다. 그리고, 가이드부쉬(120)의 각 캐비티(121) 상측을 통해 하부금형(130)들을 삽입하고, 각 캐비티(121)에 캡(21)을 삽입하여 하부금형(130) 상단부에 안착시킨다.

이어서, 상기 각 캐비티(121)에 구형상 또는 기타 다른 형상의 저융점 글라스(G)를 투입하여 상기 저융점 글라스(G)가 캡(21)의 관통공(21a) 상측에 위치하도록 한다.

그 다음, 각 캐비티(121)에 상부금형(140)을 삽입하고, 가이드부쉬(120)의 외측에 가이드링(150)을 결합한다. 물론, 이 실시예에서는 상부금형(140)을 가이드부쉬(120)에 조립한 다음 가이드부쉬(120) 외측에 가이드링(150)을 결합시키고 있지만, 이와 다르게 받침판(110)과 가이드부쉬(120)를 결합한 직후에 가이드링(150)을 결합시킬 수도 있는 등 임의의 단계에서 가이드링(150)을 가이드부쉬(120) 외측에 조립할 수 있을 것이다.

이와 같이 받침판(110)과, 가이드부쉬(120), 하부금형(130), 캡(21)과 저융점 글라스(G), 상부금형(140), 가이드링(150)이 조립되면, 이 조립체를 가열장치(160) 내부로 투입한다.

상기 가열장치(160) 내부로 투입된 조립체의 받침판(110)은 가열장치(160) 내부의 히트플레이트(161) 상에 안착되고, 이 히트플레이트(161)를 통해서 받침판(110)과 하부금형(130)으로 고온의 열이 전달된다. 상기와 같이 하부금형(130)으로 열이 전달되어 하부금형(130) 상의 저융점 글라스(G)가 융점 온도 이상으로 가열되면 용융되기 시작한다. 이 때, 가이드부쉬(120)의 상측에서 푸셔(170)가 하강하여 상기 각각의 상부금형(140)들을 동시에 아래쪽으로 가압하게 되면, 용용된 저융점 글라스(G)가 가압되면서 각 상부금형(140)의 상부 성형홈(142)에 수용됨과 동시에 하부금형(130)의 하부 성형홈(132)에 수용되며 비구면 렌즈(22) 형상을 이루게 된다. 그리고, 상기 저융점 글라스(G)는 용융된 상태이므로 중간 부분이 캡(21)의 관통공(21a) 외주부로 흘러들어가게 된다.

이와 같이 상기 푸셔(170)가 상부금형(140)들을 가압하여 용융된 저융점 글 라스(G)를 비구면 렌즈(22) 형상으로 성형할 때, 푸셔(170)는 가이드링(150)의 상단부에 접촉되면서 더 이상 하강하지 못하고 그 위치에서 정지한다. 따라서, 상기 상부금형(140)들의 하강 운동이 모두 동일한 지점에서 종료되므로 각 캐비티(121)에서 성형되는 비구면 렌즈(22)는 모두 동일한 두께를 가질 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 저융점 글라스(G)를 가열하여 성형하는 과정에서 연소가스가 발생할 수 있는데, 발생된 연소가스는 가이드부쉬(120)의 배기공(123)과 가이드링(150)의 외측 배기공(152)을 통해서 외부로 배출되면서 금형의 수명 저하를 방지하고, 비구면 렌즈(22) 면이 균일하게 유지되도록 한다.

성형이 완료되면, 푸셔(170)가 원래 위치로 상승하고, 받침판(110),가이드부쉬(120), 하부금형(130), 상부금형(140)으로 이루어진 조립체는 가열장치(160)에서 인출된 다음 냉각장치에서 냉각된다. 상기 각 캐비티(121)의 하부금형(130)과 상부금형(140) 사이에서 성형된 비구면 렌즈(22)는 냉각되면서 상기 성형된 비구면 형태를 유지함과 동시에 그의 외주부가 캡(21)의 관통공(21a)에 견고하게 융착되어 고정된다.

냉각이 완료되면, 받침판(110)의 하측에서 취출용 핀삽입홀(112)들을 통해 밀핀(미도시)을 삽입하여 하부금형(130)과 상부금형(140)을 상측으로 밀어내면, 상부금형(140)이 각 캐비티(121)의 상측 개구부를 통해 외부로 인출되어 분리되고, 작업자는 비구면 렌즈(22)가 일체화된 캡(21)을 하부금형(130) 상측에서 분리시키면 간단히 본 발명의 렌즈유닛(20)을 얻을 수 있다.

한편, 상기와 같이 저융점 글라스(G)를 가열, 압착하는 과정에서 저융점 글 라스(G)가 상부금형(140)과 하부금형(130)의 표면에 융착되는 것을 방지하고, 금형의 수명을 연장하기 위하여, 하부금형(130)의 하부 성형홈(132)과 상부금형(140)의 상부 성형홈(142) 표면은 특수코팅 처리됨이 바람직하다.

상술한 것과 같이, 본 발명의 렌즈유닛 제조장치는, 저융점 글라스(G)를 접착제를 사용하지 않고 가열, 융착에 의해 캡(21)에 일체로 고정시키므로 성형후 렌즈(22) 표면이 접착제 등에 의해 오염되는 현상이 없어지게 되고, 따라서 오염에 의한 표면조도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 렌즈유닛 제조장치에 따르면, 하나의 제조장치에서 한번에 다수의 렌즈유닛(20)을 동시에 제조할 수 있으므로, 제조 시간이 단축되고 생산성을 향상시킬 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 광송수신 모듈의 광송신 서브어셈블리(TOSA)의 구조를 개략적으로 나타낸 요부 단면도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈유닛이 적용된 광송신 서브어셈블리(TOSA)의 구조를 개략적으로 나타낸 요부 단면도

도 3은 도 2의 렌즈유닛을 제조하기 위한 제조장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도

도 4는 도 3의 렌즈유닛의 제조장치의 요부 단면도로, 도면의 왼편은 성형전 상태이고, 도면의 오른편은 성형후 상태를 나타낸다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : TO-CAN 패키지 11 : 스템

12 : 출력단자 13 : 레이저다이오드칩

20 : 렌즈 유닛 21 : 캡

22 : 비구면 렌즈 40 : 가이드슬리브

50 : 리셉터클 51 : 홀더

52 : 슬리브 53 : 스터브

54 : 광파이버 110 : 받침대

111 : 회전방지돌기 112 : 취출용 핀삽입홀

120 : 가이드부쉬 121 : 캐비티

122 : 받침판결합홀 123 : 배기공

130 : 하부금형 132 : 하부 성형홈

140 : 상부금형 142 : 상부 성형홈

150 : 가이드링 152 : 외측 배기공

160 : 가열장치 161 : 히트플레이트

170 : 푸셔

Claims

광원과, 상기 광원으로부터 전해지는 광신호를 모으기 위한 렌즈유닛을 구비한 광송신/수신 패키지와, 상기 광송신/수신 패키지와 정렬되어 결합되는 리셉터클로 구성된 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리에 있어서,

상기 렌즈유닛은,

일면에 관통공이 형성된 캡과;

상기 캡의 관통공에 가열에 의해 융착되어 고정되는 저융점 글라스로 만들어지며 비구면(非球面) 형태를 갖는 비구면 렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛.
받침판과;

상기 받침판에 결합되며 복수개의 캐비티가 상하방향으로 관통되게 형성된 가이드부쉬와;

상기 가이드부쉬의 각 캐비티에 삽입되며, 그의 상단면에 캐비티를 통해 삽입되는 캡이 안착되어 지지되는 하부금형과;

그 하부면에 성형하고자 하는 비구면 렌즈의 상부 형상과 대응하는 형상의 상부 성형홈이 형성되며, 상기 각 캐비티를 통해 삽입되어, 상기 하부금형에 안착된 캡과 이 캡의 관통공 상에 안착된 비구면 렌즈 형성용 저융점 글라스를 하측으로 가압하여 성형하는 상부금형과;

상기 각 캐비티 내의 저융점 글라스를 융점 온도 이상으로 가열하는 가열장치를 포함하여 구성된, 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 하부금형의 상부면에는 상기 캡의 관통공과 대응하는 위치에 용융된 비구면 렌즈의 하측 부분이 수용되면서 성형되는 하부 성형홈이 형성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 가열장치 내에 상하로 이동 가능하게 설치되어, 상기 상부금형을 아래쪽으로 가압하도록 된 푸셔를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 4항에 있어서, 상기 가이드부쉬의 외측에 결합되어, 상기 푸셔와 접촉하여 푸셔의 하강 위치를 제한함으로써 상부금형의 가압 위치를 제한하는 가이드링을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 가이드부쉬의 각 캐비티에는 성형시 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위한 배기공이 내외측으로 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 5항에 있어서, 상기 가이드부쉬의 각 캐비티에 성형시 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위한 배기공이 내외측으로 연통되게 형성되며, 상기 가이드링에는 상기 배기공과 대응하는 외치에 배기공을 통해 배출되는 공기를 가이드링 외부로 유도하여 배출하기 위한 외측 배기공이 외부로 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 받침판에는 상기 각 캐비티와 대응하는 위치에 상부금형을 캐비티 외부로 취출하기 위한 밀핀이 삽입되는 취출용 핀삽입홀이 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 받침판 또는 가이드부쉬에는 상기 가이드부쉬의 회전을 방지하기 위한 다각형 형상의 회전방지돌기가 돌출되게 형성되고, 상기 가이드부쉬 또는 받침판에는 상기 회전방지돌기와 대응하는 형태로 이루어져 회전방지돌기가 삽입되어 결합되는 받침판결합홀이 선택적으로 형성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조장치.
받침판과 가이드부쉬가 결합된 상태에서 가이드부쉬의 각 캐비티를 통해 하 부금형을 삽입하는 단계;

상기 각 캐비티에 캡을 삽입하여 각 하부금형의 상부에 안착시키는 단계;

상기 각 캐비티에 비구면 렌즈 형성을 위한 저융점 글라스를 삽입하여 캡의 관통공 상에 안착시키는 단계;

상기 각 캐비티에 상부금형을 삽입하는 단계;

상기 받침판-가이드부쉬-하부금형-상부금형으로 이루어진 조립체를 가열장치 내로 투입하고, 가열장치 내에서 저융점 글라스를 융점 온도 이상으로 가열하는 단계;

상기 상부금형을 하측으로 가압하여 용융된 저융점 글라스를 비구면 렌즈 형상으로 성형하는 단계;

상기 조립체를 가열장치에서 인출하여 냉각시키는 단계;

상기 상부금형을 가이드부쉬의 각 캐비티로부터 분리하고, 각 캐비티의 하부금형에 안착된 캡과 비구면렌즈의 결합체를 분리시키는 단계를 포함하여 구성된, 제 2항의 제조장치를 이용하여 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛을 제조하는 방법.
제 10항에 있어서, 상기 조립체를 가열장치에 투입하기 전의 임의의 단계에 가이드부쉬의 외측에 상부금형의 가압 위치를 제한하기 위한 가이드링을 결합시키는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 광송신/수신 서브어셈블리용 렌즈유닛의 제조방법.