KR20090101104A - Method of producing module for optical fiber alignment and optical transmission apparatus for the same - Google Patents

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KR20090101104A
KR20090101104A KR1020090023146A KR20090023146A KR20090101104A KR 20090101104 A KR20090101104 A KR 20090101104A KR 1020090023146 A KR1020090023146 A KR 1020090023146A KR 20090023146 A KR20090023146 A KR 20090023146A KR 20090101104 A KR20090101104 A KR 20090101104A
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차상준
문종하
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주식회사 휘라 포토닉스
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Abstract

PURPOSE: A module manufacturing method for arranging optical fiber and an optical transmission device for the same are provided to transmit image signal of multiple channels by one input by using multiple mode optical divider. CONSTITUTION: An optical transmission equipment includes an optical source unit(102), an image mode optical divider, an output port and a receiver(20). The optical source unit outputs and converts the inputted electric picture signal to the optical according to the image mode. An image for each mode optical splitter outputs and separates the optical signal outputted according to the image mode. The output port transmits the optical signal of each image mode through an optical fiber(30). The receiver is corresponded to lots of the output ports.

Description

광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법 및 그를 위한 광 전송 장치{METHOD OF PRODUCING MODULE FOR OPTICAL FIBER ALIGNMENT AND OPTICAL TRANSMISSION APPARATUS FOR THE SAME}METHOD OF PRODUCING MODULE FOR OPTICAL FIBER ALIGNMENT AND OPTICAL TRANSMISSION APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 광 전송 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 입력을 N개의 출력으로 분리하여 여러 대의 영상매체에 동시에 영상을 전달할 수 있는 광 전송 장치 및 그의 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical transmission device, and more particularly, to an optical transmission device capable of simultaneously transmitting an image to several video media by separating one input into N outputs and a method for manufacturing a module for aligning optical fibers thereof. .

영상 전송 장치는 DVI(Digital Visual Interface) 방식 및 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 방식에 의해 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 신호로 이루어진 디지털 영상신호를 전송한다. The image transmission device transmits a digital image signal consisting of red (R), green (G), blue (B), and clock (C) signals by a DVI (Digital Visual Interface) method and a HDMI (High Definition Multimedia Interface) method. .

HDMI(High Definition Multimedia Interface)는 비디오와 오디오 신호를 하나의 디지털 인터페이스로 통합한 포맷으로, DVD 플레이어, HDTV, 셋탑박스 등 A/V 기기에 사용된다. HDMI는 표준, 확장 혹은 HD 비디오는 물론 표준 ~ 멀티채널 오디오 신호를 지원하며, 하나의 단자로 최대 초당 5기가 대역의 비압축 디지털 비디오 신호를 소스기기로부터 영상매체(디스플레이 장치)로 전송이 가능하다.HDMI (High Definition Multimedia Interface) is a format that integrates video and audio signals into one digital interface, and is used in A / V devices such as DVD players, HDTVs, and set-top boxes. HDMI supports standard, extended or HD video as well as standard to multichannel audio signals, and a single terminal can transmit uncompressed digital video signals of up to 5 gigabytes per second from a source device to a video medium (display device). .

그런데, 디지털 영상신호는 주파수가 수백 MHz 내지 수 GHz의 고주파이므로, 전기적 전송 방식의 경우 신호 감쇠에 의해 정상적인 신호 전달 가능 거리(통상 5m)가 제한된다. 따라서, 디지털 영상신호를 원거리 전송시 광신호로 변환하여 전송할 수 있는 영상 전송 장치(광 HDMI)가 개발되었다. 광 HDMI는 크게 신호를 만드는 입력단의 광원과, 광원의 세기를 검출하는 출력단의 광원으로 이루어진다. 그러나, 광 HDMI는 단일 광케이블을 통해 송신부와 수신부가 일대일 접속하는 구조로 되어 있어 하나의 영상을 다수의 영상매체(디스플레이 장치)로 전송하기 위해서는 적용하고자 하는 영상매체의 수에 대응되는 광 HDMI가 요구되는 단점이 있다. However, since the digital video signal has a high frequency of several hundred MHz to several GHz, in the case of the electrical transmission method, a normal signal transmission distance (usually 5 m) is limited by signal attenuation. Therefore, an image transmission device (optical HDMI) capable of converting and transmitting a digital image signal into an optical signal during long distance transmission has been developed. The optical HDMI consists of a light source of an input terminal which largely generates a signal, and a light source of an output terminal which detects the intensity of the light source. However, since optical HDMI has a structure in which a transmitter and a receiver are connected one-to-one through a single optical cable, in order to transmit one image to a plurality of video media (display devices), optical HDMI corresponding to the number of video media to be applied is required. There is a disadvantage.

본 발명의 목적은 하나의 HDMI의 입력 영상신호를 다채널로 분배하여 다수의 영상매체로 전송함으로써 영상을 동시에 재현할 수 있도록 하되, 송수신부 간에 전송손실을 줄이기 위해 사용되는 광섬유를 별도의 정렬 장치나 기구물없이 실장이 용이하고 낮은 전송손실로 정렬시킬 수 있는, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법 및 그를 위한 광 전송 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to divide the input video signal of one HDMI into multiple channels to transmit the image to a plurality of video media at the same time to reproduce the image, separate arrangement of the optical fiber used to reduce the transmission loss between the transceiver The present invention provides a module manufacturing method for optical fiber alignment and an optical transmission device for the same, which can be easily mounted without a device and can be aligned with low transmission loss.

본 발명의 일 특징에 따르면, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법 및 그를 위한 광 전송 장치가 제공된다. 이 장치에 의하면, 입력되는 전기적 영상신호를 서로 다른 파장의 광을 출사하는 복수 개의 광원에 의해 광신호로 변환하여 영상모드별로 출력하는 광원부; 영상모드별로 출력되는 광신호를 각각 동일하게 분리하여 출력하는 영상모드별 광분배기; 각 영상모드의 광신호를 광섬유를 통해 각각 전송하는 다수의 출력포트; 및 다수의 출력포트에 일대일 대응되어, 광섬유를 통해 수신되는 각 영상모드의 광신호를 전기적 영상신호로 복원하여 해당 영상매체로 제공하는 다수의 수신부를 포함한다. 이 방법에 의하면, 실리콘 기판에 광섬유를 실장하기 위해 실장될 광섬유의 지름에 해당하는 홈을 형성하고, 형성된 홈을 KOH 수용액에 의해 등방성 에칭하여 마름모 모양의 홈으로 가공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a module manufacturing method for optical fiber alignment and an optical transmission device therefor. According to this apparatus, a light source unit converts an input electrical image signal into an optical signal by a plurality of light sources emitting light of different wavelengths and outputs the image signal for each image mode; An optical splitter for each image mode for separating and outputting the same optical signals outputted for each image mode; A plurality of output ports each transmitting an optical signal in each image mode through an optical fiber; And a plurality of receivers corresponding to a plurality of output ports one-to-one, restoring an optical signal of each image mode received through an optical fiber to an electrical image signal and providing the image signal to a corresponding image medium. According to this method, a groove corresponding to the diameter of the optical fiber to be mounted is formed in order to mount the optical fiber on the silicon substrate, and the formed groove is isotropically etched with KOH aqueous solution to be processed into a rhombus groove.

본 발명에 의하면, 다중모드 광분배기를 이용하여 하나의 입력으로 여러 채 널의 영상신호를 고속으로 전송할 수 있는 이점이 있다. 또한, 별도의 정렬 장치나 기구물없이 마름모 모양의 홈에 광섬유를 용이하게 실장할 수 있고 낮은 전송손실로 정렬할 수 있으며 대량생산이 가능하다.According to the present invention, there is an advantage that a multi-mode optical splitter can transmit video signals of multiple channels at high speed with one input. In addition, it is possible to easily mount the optical fiber in the rhombus-shaped groove without a separate aligning device or mechanism, can be aligned with low transmission loss, and mass production is possible.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description, when there is a risk of unnecessarily obscuring the gist of the present invention, a detailed description of well-known functions and configurations will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 광 전송 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of an optical transmission device according to an embodiment of the present invention.

송신부(10)는 송신 커넥터(101), 광원부(102), 광분배기(103), 페룰(Ferrule)(104) 등을 구비하며, 입력되는 전기적 디지털 영상신호를 서로 다른 파장의 광을 출사하는 복수 개의 광원에 의해 광신호로 변환하여 다수의 출력포트, 즉 페룰(104)로 동시에 출력한다. 일실시예에 있어서, 송신부(10)는 전송속도 3.4Gbps로 영상 데이터를 전송할 수 있는 다채널 HDMI 분배기로서, 하나의 HDMI 입력단에 다중모드 광분배기(103)를 이용해서 여러 대의 영상매체(수신부(20)를 통해)에 동시에 영상신호를 전송할 수 있다. 이하의 설명에서 영상신호는 음성신호가 포함된 것을 의미하고, 적용방식에 따라 음성신호는 녹색 및 청색 신호에 포함될 수 있고, 설명의 복잡성을 피하기 위해 음성신호를 포함하는 영상신호에 대해, 적색(R: Red), 녹색(G: Green), 청색(B: Blue), 클럭(C: Clock) 신호의 4채널 방식으로 설명한다. The transmitting unit 10 includes a transmitting connector 101, a light source unit 102, an optical splitter 103, a ferrule 104, and the like, and emits light having different wavelengths from the input electrical digital image signal. The light source is converted into optical signals by two light sources and simultaneously output to a plurality of output ports, that is, ferrules 104. In one embodiment, the transmitter 10 is a multi-channel HDMI splitter capable of transmitting image data at a transmission rate of 3.4 Gbps, and multiple video media (receivers) using a multimode optical splitter 103 at one HDMI input. Video signal can be transmitted simultaneously. In the following description, the video signal means that the audio signal is included. The audio signal may be included in the green and blue signals, depending on the application method. It describes the four-channel method of R: Red), G (Green), Blue (B: Blue), and Clock (C: Clock) signals.

광원부(102)는 송신 커넥터(101)에서 출력되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 전기신호에 대응되는 적색 광신호, 녹색 광신호, 청색 광신호, 클럭 광신호를 각각 출력한다. 광원부(102)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 전기신호에 대응되는 파장(예컨대, 850~1550nm 중 어느 하나)의 광을 출사하는 4개의 광원(R 광원, G 광원, B 광원, C 광원)과, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 전기신호에 대응되게 해당 광원을 구동시키는 광원 구동부를 구비한다. 광원부(102)의 광원은 레이저 다이오드(LD: Laser Diode)가 적용되고, 일실시예에 있어서 빅셀(VCSEL: Vertical Cavity of Surface Emission Laser)이 적용될 수 있다. 일실시예에 있어서, 광원부(102)는 4채널 VCSEL 드라이버와 송신용 HDMI IC로 구성한다. The light source unit 102 includes a red light signal, a green light signal, a blue light signal, and a clock corresponding to the red (R), green (G), blue (B), and clock (C) electrical signals output from the transmission connector 101. Output optical signals respectively. The light source unit 102 includes four light sources R that emit light having a wavelength (for example, any one of 850 to 1550 nm) corresponding to the red (R), green (G), blue (B), and clock (C) electrical signals. A light source, a G light source, a B light source, a C light source), and a light source driving unit for driving the light source corresponding to the red (R), green (G), blue (B), and clock (C) electric signals. As a light source of the light source unit 102, a laser diode (LD) may be applied, and in one embodiment, a vertical cavity of surface emission laser (VCSEL) may be applied. In one embodiment, the light source unit 102 is composed of a four-channel VCSEL driver and a transmission HDMI IC.

광분배기(103)는 광원부(102)에서 출력되는 각각의 광신호를 수신받아, 광신호를 분리하여 각 출력포트, 즉 페룰(104)을 통해 출력한다. 일실시예에 있어서, 광분배기(103)는 영상모드별로 4개의 광분배기가 적용될 수 있으며(영상신호 R, G, B, C와 동일한 개수의 광분배기), 적색 광신호 분배기(103-1), 녹색 광신호 분배기(103-2), 청색 광신호 분배기(103-3), 클럭 광신호 분배기(103-4)를 포함한다. 적색 광신호 분배기(103-1)는 적색(R)에 해당하는 광신호를 복수 개의 페룰(104)로 각각 출력하고, 녹색 광신호 분배기(103-2)는 녹색(G)에 해당하는 광신호를 복수 개의 페룰(104)로 각각 출력하며, 청색 광신호 분배기(103-3)는 청색(B)에 해당하는 광신호를 복수 개의 페룰(104)로 각각 출력하고, 클럭 광신호 분배기(103-4)는 클럭(C)에 해당하는 광신호를 복수 개의 페룰(104)로 각각 출력한다. 여기서, 페룰(104)의 개수는 수신부(20)의 개수와 동일하게 설정된다. 일실시예에 있어서, 광 분배기 각각(103-1 ~ 103-4)은 1×8 스프리터(Splitter)일 수 있다. 이 경우 4개의 광분배기 각각(103-1 ~ 103-4)은 8개의 페룰(104)에 연결되어, 각 페룰(104)마다 적색 광신호, 녹색 광신호, 청색 광신호, 클럭 광신호를 출력한다. 즉 각 페룰(104)별로 적색, 녹색, 청색, 클럭 4개의 광신호가 출력된다. 여기서 8개의 페룰(104) 각각은 8개의 수신부(20)에 일대일 대응되고, 4개의 광분배기(103)는 영상모드 광신호(R 광신호, G 광신호, B 광신호, C 광신호)를 출력포트, 즉 페룰(104)의 개수만큼 동일하게 분리하여 각 출력포트로 출력한다.The optical splitter 103 receives each optical signal output from the light source unit 102, separates the optical signal and outputs the optical signal through each output port, that is, the ferrule 104. In an exemplary embodiment, the optical splitter 103 may have four optical splitters applied to each image mode (the same number of optical splitters as the image signals R, G, B, and C), and the red optical splitter 103-1. And a green optical signal splitter 103-2, a blue optical signal splitter 103-3, and a clock optical signal splitter 103-4. The red optical signal splitter 103-1 outputs an optical signal corresponding to red (R) to the plurality of ferrules 104, respectively, and the green optical signal splitter 103-2 outputs an optical signal corresponding to green (G). Are output to the plurality of ferrules 104, and the blue optical signal splitter 103-3 outputs the optical signals corresponding to blue (B) to the plurality of ferrules 104, respectively, and the clock optical signal splitter 103-. 4) outputs an optical signal corresponding to the clock C to the plurality of ferrules 104, respectively. Here, the number of ferrules 104 is set equal to the number of receivers 20. In one embodiment, each of the light splitters 103-1 to 103-4 may be a 1 × 8 splitter. In this case, each of the four optical splitters 103-1 to 103-4 is connected to eight ferrules 104, and outputs a red light signal, a green light signal, a blue light signal, and a clock light signal for each ferrule 104. do. That is, four optical signals of red, green, blue, and clock are output for each ferrule 104. Here, each of the eight ferrules 104 corresponds one-to-one to the eight receiving units 20, and the four optical splitters 103 are used to output image mode optical signals (R optical signals, G optical signals, B optical signals, and C optical signals). The output ports, that is, the same number as the number of ferrules 104 are separated and output to each output port.

다른 실시예에 있어서, 다중모드 광분배기(103)는 8개, 12개, 16개, 20개, ..., 32개...(4N개)의 광분배기가 적용될 수 있다. 8개(/12개/16개..., 4N개)의 광분배기를 구성하는 경우(영상신호 R, G, B, C에 대한 4N 개수의 광분배기), 적색 광신호 분배기, 녹색 광신호 분배기, 청색 광신호 분배기, 클럭 광신호 분배기가 각각 2개씩(/3개씩/4개씩/.../N개씩) 구성되며, 광원부(102)에서 출력되는 각각의 광신호(R,G,B,C의 광신호)를 2분기(/3분기/4분기/.../N분기)하는 디멀티플렉서가 광원부(102)와 광분배기(103) 사이에 구비된다. 여기서, 4N(N은 2 이상의 자연수임) 개의 광분배기(103)는 출력포트, 즉 페룰(104)의 전체 개수만큼 동일하게 분리하지 않고 전체 출력포트 수를 N으로 나눈 수 만큼 동일하게 분리하여 해당 출력포트로 출력한다.In another embodiment, the multimode optical splitter 103 may be applied with eight, twelve, sixteen, twenty, ..., thirty-two (4N) optical splitters. When configuring 8 (/ 12/16 ..., 4N) optical dividers (4N number of optical dividers for video signals R, G, B, and C), red optical signal divider, green optical signal The splitter, the blue optical signal splitter, and the clock optical signal splitter are each composed of two (3/3/4/4 /.../ N) each, and each of the optical signals R, G, and B output from the light source unit 102 is provided. A demultiplexer is provided between the light source unit 102 and the optical splitter 103 for dividing the optical signal of (C) into two quarters (third quarter quarter quarter ... / N quarter branches). Here, 4N (N is a natural number of 2 or more), the optical splitter 103 is separated by equally divided by the total number of output ports divided by N rather than equally divided by the total number of output ports, that is, the ferrule 104 Output to the output port.

상기에서, 페룰(104)의 개수가 16개인 경우, 1×16 스프리터를 갖는 광분배기 4개를 사용하여 구성할 수 있지만, 1×8 스프리터를 갖는 광분배기 8개를 사용하여 구성할 수도 있다. 이와 같이 광분배기(103)의 분기 수 또는 광분배기(103)의 개수를 늘려 보다 많은 영상매체(수신부(20)를 통해)를 연결할 수 있다. In the above, when the number of ferrules 104 is 16, four optical splitters having a 1 × 16 splitter may be used, but eight optical splitters having a 1 × 8 splitter may be used. In this way, the number of branches of the optical splitter 103 or the number of the optical splitters 103 may be increased to connect more image media (via the receiver 20).

페룰(104)은 광접속기를 사용한 접속에서 심선의 정렬(Alignment)을 위해 사용되는 광부품이다. 페룰(104)은 실린더 형태로 내부에 광섬유(30)를 수용할 수 있는 하나의 미세한 구멍(Hall)이 관통되어 있다. 좀더 상세하게 살펴보면 다음과 같다. Ferrule 104 is an optical component used for alignment of core wires in a connection using an optical connector. Ferrule 104 is a cylindrical hole through which one minute hole (Hall) that can accommodate the optical fiber 30 is penetrated. Looking in more detail as follows.

광 커넥터(Optical Connector)는 광통신망 구축에 필수적인 부품으로 광섬유를 접속한다는 점에서 광섬유 케이블 커넥터라고도 한다. 광 커넥터는 기본적으로 플러그와 어댑터로 구성된다. 플러그는 광섬유를 직접 접속시키는 부분으로 광섬유를 고정하고 단면을 광섬유와 함께 연마한 페룰(Ferrule)과 그 페룰을 정렬하는 슬리브, 그리고 이를 어댑터와 결합시켜주는 부분으로 구성된다. An optical connector is also called an optical fiber cable connector because it is an essential component for building an optical communication network. The optical connector basically consists of a plug and an adapter. The plug is a part that directly connects the optical fiber, and is composed of a ferrule in which the optical fiber is fixed and polished in cross section with the optical fiber, a sleeve for aligning the ferrule, and a part for coupling the adapter with the adapter.

광 커넥터는 접속 형태에 따라 단심 커넥터와 다심 커넥터로 대별된다. 또한 모듈을 구성하는 광섬유의 심선 수에 따라 단심형과 다심형으로 대분되며, 사용되는 광섬유의 형태와 종류에 따라 단일 모드와 다중 모드로 구분된다. 단심형에는 BICONIC형, SC(Single Coupling)형, ST형, FC형 등이 있다. 다심형에는 MT(Mechanically Transferable)형, MPO(MT Push On)형, MU(Miniature Unit-coupling)형, MAC(Multi-fiber Array Connector)형 등이 있다. Optical connectors are classified into single-core connectors and multi-core connectors according to the connection type. In addition, it is divided into single-core and multi-core types according to the number of cores of the optical fiber constituting the module, and divided into single mode and multi-mode according to the type and type of optical fiber used. Single core type includes BICONIC type, Single Coupling type, ST type and FC type. The multi-core type includes a mechanically transferable (MT) type, an MT push on (MPO) type, a miniature unit-coupling (MU) type, and a multi-fiber array connector (MAC) type.

일실시예에서는 MT형의 페룰(104)을 사용한다. MT형은 2개의 MT 커넥터 플러그와 2개의 가이드 핀, 클램프 스프링 등으로 구성된다. 플러그는 가이드 핀으로 위치를 맞추고 정렬하고 클램프 스프링으로 고정된다. 접속 단면에는 굴절률 정합체가 도포되어 있다. MT 형은 예컨대 12심까지 리본형 섬유를 일괄 접속할 수 있 다(본 발명에서는 4채널 리본형 섬유를 사용함). 페룰의 재질에는 세라믹과 스테인레스, 유리나 플라스틱, 탄성체 등이 사용된다. In one embodiment, an MT type ferrule 104 is used. The MT type consists of two MT connector plugs, two guide pins and a clamp spring. The plugs are aligned, aligned and clamped with guide pins. The refractive index matching body is apply | coated to the connection cross section. The MT type can collectively connect ribbon fibers to, for example, 12 cores (in the present invention, four-channel ribbon fibers are used). Ferrules include ceramics, stainless steel, glass, plastics, and elastomers.

일실시예에서는 어레이 타입의 MT 페룰(104)을 사용하였지만, 기타 다른 광 커넥터인 FC, SC, LC 타입 등의 커넥터도 사용 가능하다. In one embodiment, the MT type ferrule 104 is used, but other optical connectors such as FC, SC, and LC type connectors can be used.

수신부(20)는 페롤(201), 수광부(202), 수신 커넥터(203) 등을 구비하며, 광케이블(광섬유(30))을 통해 전송되는 광신호를 수신하여 전기적 디지털 영상신호로 복원하여 영상매체의 일예로 적용된 디스플레이 장치(LCD)로 출력할 수 있다. 수신부(20)의 페룰(201)은 송신부(10)의 페룰(104)과 일대일 접속되기 때문에, 수신부(20)의 개수는 송신부(10)의 출력포트, 즉 페룰(104)의 개수와 동일하다. 수신부(20)별로 하나의 영상매체가 수신 커넥터(203)를 통해 접속된다. The receiver 20 includes a ferrule 201, a light receiver 202, a receiver connector 203, and the like. The receiver 20 receives an optical signal transmitted through an optical cable (optical fiber 30) and restores the optical signal to an electrical digital video signal. As an example of the output may be output to the applied display device (LCD). Since the ferrule 201 of the receiver 20 is connected one-to-one with the ferrule 104 of the transmitter 10, the number of receivers 20 is equal to the number of output ports of the transmitter 10, that is, the number of ferrules 104. . One image medium for each receiver 20 is connected through the receiver connector 203.

수광부(202)는 광섬유(30)를 통해 입력되는 광신호(적색 광신호, 녹색 광신호, 청색 광신호, 클럭 광신호)를 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 수광부(202)의 수광소자로는 PIN PD(Photo Diode)가 주로 사용된다. 일실시예에 있어서, 수광부(202)는 4채널 PD 구동을 위한 증폭기와 수신용 HDMI IC가 사용된다. The light receiving unit 202 converts and outputs an optical signal (a red optical signal, a green optical signal, a blue optical signal, a clock optical signal) input through the optical fiber 30 to an electrical signal. PIN PD (Photo Diode) is mainly used as the light receiving element of the light receiving unit 202. In one embodiment, the light receiver 202 uses an amplifier for driving a four-channel PD and a receiving HDMI IC.

수신 커넥터(203)는 영상매체의 일예로 적용된 영상 디스플레이 장치(LCD)와 물리적으로 접속이 가능하게 형성되어 수광부(202)에서 출력되는 영상신호(R, G, B, C)를 영상 디스플레이 장치(LCD)로 출력한다. 즉, 각 수신 커넥터(203)별로 적색, 녹색, 청색, 클럭 4개의 전기적 영상신호가 영상 디스플레이 장치(LCD)로 출력된다.The receiving connector 203 is formed to be physically connected to an image display apparatus (LCD) applied as an example of an image medium, and outputs the image signals R, G, B, and C output from the light receiving unit 202 to the image display apparatus ( LCD). That is, four electrical video signals of red, green, blue, and clock are output to the image display device (LCD) for each of the receiving connectors 203.

이처럼 본 발명의 광 전송 장치는, 입력단의 광원부(102)와 출력단의 수광 부(202) 사이에 멀티모드 광분배기(103)를 구비하여 하나의 입력에 대해 N개의 출력으로 분리한 후 광섬유(30)를 통해 전송한다. 이때 광원부(102)의 광원은 저가의 VCSEL 뿐만 아니라 1310nm 대역의 FP LD 및 DFB LD의 버트-커플링(Butt-coupling) 타입도 사용 가능하지만, 고속 데이터 전송을 위해 주로 VCSEL을 사용한다. 추가로 Flip-chip 본딩을 위한 구조의 VCSEL이 사용되면 제작에 용이하다. As described above, the optical transmission device of the present invention includes a multi-mode optical splitter 103 between the light source unit 102 of the input terminal and the light receiving unit 202 of the output terminal, separated into N outputs for one input, and then the optical fiber 30 Send through). In this case, the light source of the light source unit 102 may be a butt-coupling type of FP LD and DFB LD of 1310 nm band as well as a low-cost VCSEL, but mainly uses a VCSEL for high-speed data transmission. In addition, VCSELs with flip-chip bonding structures are easy to fabricate.

상기 광섬유(30)의 실장이 용이하고 추가의 정렬 장치나 기구물없이 낮은 손실로 정렬시키고 전송속도를 개선할 수 있는 광 전송 모듈은 다음과 같이 제작한다. The optical transmission module which can be easily mounted on the optical fiber 30 and can be aligned at low loss without additional alignment device or mechanism and improves the transmission speed is manufactured as follows.

도 2에 도시된 바와 같이 광섬유(30)를 실장하기 위해 실리콘 기판(201)을 방향성 식각 특성을 이용하여 마름모 형태의 홈을 가공한다. 광섬유(30)를 실장하기 위한 홈의 최소 깊이 d는 다음의 [수학식1]에 의해 결정한다.As shown in FIG. 2, in order to mount the optical fiber 30, the silicon substrate 201 processes a groove having a rhombus shape using directional etching characteristics. The minimum depth d of the groove for mounting the optical fiber 30 is determined by the following [Equation 1].

Figure 112009016410128-PAT00001
Figure 112009016410128-PAT00001

여기서 d는 광섬유(30)가 실장될 홈의 깊이를 의미하고, w는 홈 위단의 개방(Open)되는 너비이다. 또한, α는 홈의 각도를 의미한다. 일실시예에 있어서, 홈의 각도 α는 54.74도이고, 개방 너비 w는 64.5μm이다. Where d is the depth of the groove in which the optical fiber 30 is to be mounted, w is the width of the groove (Open) above the groove. In addition, α means the angle of the groove. In one embodiment, the angle α of the groove is 54.74 degrees and the open width w is 64.5 μm.

마름모형 홈의 측벽 높이 및 경사도는 기계적 가공이나 식각 공정으로 조절한다. 예를 들어, 제조 원리는 먼저 마스크 레이어론 SiN이 증착된 기판을 Dicing Saw나 Silicon Deep Etching 장비를 이용하여 광섬유 지름인 125μm 정도를 홈을 낸 후에(2a) 20% KOH 수용액 60도에서 2시간 정도 에칭을 하면 마름모 모양의 홈이 가공된다(2b). 이 원리는 실리콘 웨이퍼의 경우 방향성을 갖는 결정 구조이기 때문에 수직면으로 가공된 홈에서도 특정 방향으로 등방성 에칭이 이루어지기 때문에 다이아몬드 구조(마름모 모양)의 에칭면을 가공할 수 있게 된다. 도 2의 '2b'와 가공된 마름모 모양의 홈에 도 3과 같이 광섬유(30)를 실장하면 추가 정렬장치나 기구물이 필요없게 된다. The height and slope of the sidewalls of the rhombus grooves are controlled by mechanical or etching processes. For example, the fabrication principle is that a mask layerron SiN-deposited substrate was first grooved about 125μm, the diameter of an optical fiber, using a dicing saw or silicon deep etching equipment (2a), followed by 2 hours at 60 ° C in a 20% KOH aqueous solution. After etching, a rhombic groove is processed (2b). Since this principle is a oriented crystal structure in a silicon wafer, isotropic etching is performed in a specific direction even in grooves processed in the vertical plane, so that an etching surface of a diamond structure (diamond shape) can be processed. Mounting the optical fiber 30 as shown in Figure 3 '2b' and the processed rhombus groove in Figure 2, there is no need for an additional alignment device or mechanism.

뿐만 아니라, 도 4와 같이 실리콘 방향성 에칭을 이용하면 광원(VCSEL)과 광섬유(30)의 광 접속의 경우, 45도 경사면에 금(Au)을 코팅하여 반사면(Mirror Surface)으로 사용 가능하다. 또한, SiOB(Silicon Optical Bench) 구조에서 실리콘 기반의 Orientation이 기판(201)을 사용한 경우, 즉 마름모 모양의 홈에 광섬유(30)를 실장한 후 도 4와 같이 광원(VCSEL)을 함께 실장하는 경우, 등방성 에칭이 된 52.4도 면에 금을 코팅하여 반사면으로 사용하는 방법도 가능하다. 이와 같이 코팅을 통해 반사면을 형성하면, 광섬유(30)의 코아로 입사되는 광량을 조절할 수 있다. In addition, when the silicon directional etching is used as shown in FIG. 4, in the case of the optical connection between the light source VCSEL and the optical fiber 30, gold (Au) may be coated on a 45 degree inclined surface to be used as a reflective surface. In addition, when the silicon-based orientation using the substrate 201 in the SiOB (Silicon Optical Bench) structure, that is, when the light source (VCSEL) is also mounted as shown in FIG. 4 after mounting the optical fiber 30 in a rhombic groove It is also possible to use gold as a reflective surface by coating a 52.4-degree isotropically etched surface. As such, when the reflective surface is formed through the coating, the amount of light incident on the core of the optical fiber 30 can be adjusted.

일실시예에 있어서, 4채널 리본형 광섬유(30)의 종류로는 코어 지름이 50μm이고 굴절률 분포가 언덕형(Graded Index) 구조를 갖는 다중모드(Multi-mode) 광섬유를 사용한다. 그리고 4채널 리본형 광섬유(30)의 전송 길이는 300m 이내로 제한된다. In one embodiment, a multi-mode optical fiber having a core diameter of 50 μm and a refractive index distribution having a curved index structure is used as the type of the four-channel ribbon optical fiber 30. And the transmission length of the four-channel ribbon optical fiber 30 is limited to within 300m.

상기에서 설명한 마름모 모양의 홈에 광섬유(30)를 실장한 후 광원(VCSEL)을 함께 실장하는 것 외에도, 광섬유(30)와 광원(PIN PD) 사이의 광접속 역시 VCSEL의 경우와 마찬가지로 SiOB에 형성된 경사면을 이용하거나 직접 레이저 방출된 면에 광섬유(30)를 정렬시키는 버트-커플링(Butt-coupling)도 가능하다. 버트-커플링은 광섬유(30)의 끝단을 광소자에 가능한한 근접하게 접합시키는 가장 간단하며, 높은 효율을 가진 광결합 방법 중 하나이다. In addition to mounting the light source VCSEL after mounting the optical fiber 30 in the rhombic groove described above, the optical connection between the optical fiber 30 and the light source PIN PD is also formed in SiOB as in the case of the VCSEL. Butt-coupling is also possible to align the optical fiber 30 to the inclined surface or directly to the laser emitted surface. Butt-coupling is one of the simplest and most efficient optical coupling methods for joining the ends of the optical fiber 30 as closely as possible to the optical device.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다. While the invention has been described in connection with some embodiments herein, it should be understood that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as would be understood by those skilled in the art. something to do. Also, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 광 전송 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical transmission device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 광섬유 실장을 위한 마름모 모양의 홈 가공 과정을 도시한 도면. Figure 2 is a view showing a rhombic groove processing for mounting the optical fiber according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 광섬유가 실장된 마름모 모양의 광배열을 보여주는 예시도. Figure 3 is an exemplary view showing a rhombus-shaped optical array in which the optical fiber is mounted according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 광배열에 광원을 함께 실장한 구성을 도시한 도면. 4 is a diagram illustrating a configuration in which a light source is mounted together in the light array of FIG. 3.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10: 송신부 20: 수신부10: transmitter 20: receiver

30: 광섬유 101: 송신 커넥터30: optical fiber 101: transmission connector

102: 광원부 103: 분배기102: light source unit 103: distributor

104,201: 페룰(Ferrule) 202: 수광부104,201: Ferrule 202: Light-receiving part

203: 수신 커넥터203: Receive connector

Claims (13)

광 전송 장치로서, As an optical transmission device, 입력되는 전기적 영상신호를 서로 다른 파장의 광을 출사하는 복수 개의 광원에 의해 광신호로 변환하여 영상모드별로 출력하는 광원부; A light source unit converting the input electrical image signal into an optical signal by a plurality of light sources emitting light having different wavelengths and outputting the image signal for each image mode; 상기 영상모드별로 출력되는 광신호를 각각 동일하게 분리하여 출력하는 영상모드별 광분배기; An optical splitter for each image mode for splitting and outputting the same optical signals outputted for each image mode; 각 영상모드의 광신호를 광섬유를 통해 각각 전송하는 다수의 출력포트; 및A plurality of output ports each transmitting an optical signal in each image mode through an optical fiber; And 상기 다수의 출력포트에 일대일 대응되어, 상기 광섬유를 통해 수신되는 각 영상모드의 광신호를 전기적 영상신호로 복원하여 해당 영상매체로 제공하는 다수의 수신부를 포함하는 광 전송 장치. And a plurality of receivers corresponding to the plurality of output ports one-to-one, and configured to restore an optical signal of each image mode received through the optical fiber to an electrical image signal and provide the image signal to a corresponding image medium. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광섬유는, 멀티모드 광섬유로서, 마름모 모양의 홈에 정렬되는, 광 전송 장치. The optical fiber is a multimode optical fiber, arranged in a rhombus groove. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 각 영상모드는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 신호 모드인, 광 전송 장치. Each of the video modes is a red (R), green (G), blue (B), clock (C) signal mode. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 광섬유는, 4채널 리본형 광섬유인, 광 전송 장치. The optical fiber is a four-channel ribbon optical fiber. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 영상모드별 광분배기는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 광신호 각각을 담당하는 4 개의 광분배기로서, The optical splitters for each video mode are four optical splitters each responsible for a red (R), green (G), blue (B), and clock (C) optical signal. 4개의 광분배기는 상기 영상모드별로 출력되는 광신호를 각각 상기 출력포트의 개수만큼 동일하게 분리하여 출력하는, 광 전송 장치. Four optical splitters divide and output the optical signals output for each of the image modes equally by the number of the output ports, respectively. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 영상모드별 광분배기는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 클럭(C) 광신호 각각을 담당하는 4N(N은 2이상의 자연수임) 개의 광분배기로서, The optical splitters for each video mode are 4N optical splitters (N is a natural number of two or more) that are responsible for each of the red (R), green (G), blue (B), and clock (C) optical signals. 4N 개의 광분배기는 상기 영상모드별로 출력되는 광신호를 각각 상기 출력포트의 전체 개수를 N으로 나눈 수 만큼 동일하게 분리하여 출력하는, 광 전송 장치. 4N optical splitters respectively output an optical signal output for each image mode by dividing the total number of the output ports equally by the number divided by N. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 다수의 수신부 각각은, 상기 영상매체와 일대일 대응되는, 광 전송 장치. Each of the plurality of receivers corresponds one-to-one with the image medium. 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법으로서, Module manufacturing method for optical fiber alignment, a) 실리콘 기판에 광섬유를 실장하기 위해 실장될 광섬유의 지름에 해당하는 홈을 형성하는 단계; 및a) forming a groove corresponding to the diameter of the optical fiber to be mounted to mount the optical fiber on the silicon substrate; And b) 상기 홈을 KOH 수용액에 의해 등방성 에칭하여 마름모 모양의 홈으로 가공하는 단계를 포함하는 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법. b) isotropic etching the grooves with an aqueous KOH solution to process the rhombus-shaped grooves. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 에칭은, 20% KOH 수용액 60도에서 2시간 에칭하는, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법. Wherein said etching is etched for 2 hours at 60 degrees of 20% KOH aqueous solution. 제8항 또는 제9항에 있어서, The method according to claim 8 or 9, 상기 a) 단계에서, 상기 홈의 최소 깊이(d)를 하기의 수학식에 의해 결정하는, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법. In step a), the minimum depth (d) of the groove is determined by the following equation, the module manufacturing method for optical fiber alignment.
Figure 112009016410128-PAT00002
Figure 112009016410128-PAT00002
(d는 광섬유가 실장될 홈의 깊이, w는 홈 위단의 개방(Open)되는 너비, α는 홈의 각도임)(d is the depth of the groove where the optical fiber is to be mounted, w is the width of the groove above the groove, α is the angle of the groove)
제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 홈의 각도 α는 54.74도이고, 상기 개방되는 너비 w는 64.5μm인, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법. Wherein the angle α of the groove is 54.74 degrees and the opening width w is 64.5 μm. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 홈의 각도(α) 54.74도 경사면에 금(Au)을 코팅하여 반사면으로 사용하는, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법. 54.74 degrees of the angle (α) of the groove coated with gold (Au) is used as a reflecting surface, module manufacturing method for optical fiber alignment. 제12항에 있어서, The method of claim 12, VCSEL 혹은 PD를 상기 광섬유와 정렬시키는, 광섬유 정렬을 위한 모듈 제작 방법. And aligning the VCSEL or PD with the optical fiber.
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WO2019017587A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-24 주식회사 루멘스 Active optical cable

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