KR20100039839A - 광모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 경사면을 갖는 절취부를 구비하는 광도파로와, 상기 경사면에 형성되는 반사기층을 포함하되, 상기 광도파로를 통해 입사된 복수개의 파장을 갖는 광들 중 선택된 파장의 광은 상기 반사기층에 의해 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 파장의 광은 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달됨으로써, 기존의 단일 기판형 광모듈로는 얻을 수 없는 다양한 기능성을 갖으면서 광센서, 광통신소자, 디스플레이 등의 여러 광모듈의 제작에도 활용될 수 있는 효과가 있다.

Description

광모듈 및 그 제조방법 {OPTICAL MODULE AND FABRICATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 다파장 분리/결합 광모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학적 기능들을 보다 집적하는 형태로 만들도록 기판형 광모듈의 구조를 개선함으로써, 기존의 단일 기판형 광모듈로는 얻을 수 없는 다양한 기능성을 갖으면서 광센서, 광통신소자, 디스플레이 등의 여러 광모듈의 제작에도 활용될 수 있도록 한 광모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 양방향 광섬유 통신은 광섬유 한 가닥을 통하여 양방향으로 광을 주고받는 통신방식으로서, 광섬유의 각 방향으로 1개 이상의 서로 다른 광파장들을 사용한다.
따라서, 광섬유의 양 단말에서는, 광섬유에서 나오는 여러 파장들로 구성된 수신 광 신호를 파장별로 분리하고 검출하여 각 수신 전기신호들로 전환해야 하고, 또한 각 송신 전기신호들을 파장별 광 신호들로 바꾸고 이들의 광파장을 합성하여 하나의 송신 광 신호로 만든 다음, 수신광의 경로에 역방향으로 집어넣음으로서 송신과 수신광들을 하나의 광섬유에 광학적으로 연결해야 한다.
이러한 광소자가 적용되는 예로는 광 가입자망에서 디지털 데이터의 송신과 수신에 각각 1.31㎛ 및 1.55㎛의 파장을 사용하는 양방향 다이플렉서(BiDi-diplexer)를 예로 들 수 있다.
즉, 상기 양방향 다이플렉서에서 1.31㎛는 광 가입자가 전화국으로 신호를 송신하는 광파장이며, 1.55㎛는 전화국에서 광 가입자로 송신을 하는 광파장이다. 따라서, 광 가입자 또는 전화국의 광섬유 말단에서는 광섬유의 각 진행방향으로 1.31㎛ 및 1.55㎛ 파장의 송신 및 수신광을 하나의 광섬유에 연결해야 한다.
한편, 근래에는 상술한 2개의 파장에 추가하여 케이블티브이(CATV; cable TV) 신호를 가정으로 보내기 위하여 별도의 파장채널을 사용하는 양방향 트리플렉서(BiDi-triplexer) 즉, 총 3개의 파장을 사용하는 양방향 다파장 광송수신기가 사용되고 있다. 이 경우, 전화국에서 가정으로 가는 하향 디지털신호는 1.49㎛ 광파장, 가정에서 전화국으로 가는 상향 디지털신호는 1.31㎛ 광파장, 전화국에서 가정으로 가는 CATV 하향 아날로그 신호는 1.55㎛ 광파장을 사용한다. 더 나아가 통신용량의 확장을 위하여 추가로 제4 파장 1.61㎛의 사용까지 고려하고 있는 실정이다.
이처럼 사용 광파장의 개수가 증가하면서 여기에 사용되는 광부품의 개수가 증가하고 있고, 이들 부품간의 광학적 정렬이 매우 중요한 제조공정상의 문제로 대두되었다. 참고로, 광섬유의 코어는 10㎛로서, 광을 이 코어에 집어넣기 위해서는 통상 1㎛ 이상의 정밀도로 광섬유와 송수신 광모듈 부품들의 상대적 정렬 및 고정을 하는 과정이 필요하다.
종래 기술의 일반 광학적 방법을 사용하는 양방향 3파장 광송수신기의 경우, 하나의 광송수신기를 조립하는데 만 해도, 구성 부품의 정렬자유도가 최소 50개 이상에 이르며, 이들 간에 광학적인 정렬을 하는데 만 해도 1개의 소자당 10분 이상의 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광학적 기능들을 보다 집적하는 형태로 만들도록 기판형 광모듈의 구조를 개선함으로써, 기존의 단일 기판형 광모듈로는 얻을 수 없는 다양한 기능성을 갖으면서 광센서, 광통신소자, 디스플레이 등의 여러 광 모듈의 제작에도 활용될 수 있는 광모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 경사면을 갖는 절취부를 구비하는 광도파로; 및 상기 경사면에 형성되는 반사기층을 포함하되, 상기 광도파로를 통해 입사된 복수개의 파장을 갖는 광들 중 선택된 파장의 광은 상기 반사기층에 의해 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 파장의 광은 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되는 광모듈을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 경사면은 지면으로부터 40 내지 50도(더욱 바람직하게는, 실질적으로 45도)의 각도로 기울어짐이 바람직하다.
바람직하게, 상기 절취부는 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채워질 수 있다.
바람직하게, 상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시일 수도 있다.
바람직하게, 상기 기판의 상면에 상기 절취부와 대응되게 형성되는 마이크로렌즈가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 제1 경사면을 갖는 제1 절취부, 제2 경사면을 갖는 제2 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로; 상기 제1 경사면과 제2 경사면에 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및 상기 광도파로를 통해 입사된 복수개의 파장을 갖는 광들 중 일정 파장의 광은 상기 제1 반사기층에 의해 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 파장의 광은 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되어, 상기 제2 반사기층을 통해 다른 파장의 광이 상기 기판 상측으로 전달되는 광모듈을 제공한다.
본 발명의 제3 측면은 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 제1 경사면을 갖는 제1 절취부, 제2 경사면을 갖는 제2 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로; 상기 제1 경사면과 제2 경사면에 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및 일정 파장의 광은 기판 상부에서 상기 제1 반사기층에 의해 전달되고 반사되어 상기 광도파로를 통해 전달되고, 다른 파장의 광은 상기 제2 반사기층에 의해 전달되고 반사되어 상기 광도파로로 전달되어 다수의 파장의 광으로 결합되는 광모듈을 제공한다.
본 발명의 제4 측면은, 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 제1 경사면을 갖는 제1 절취부, 제2 경사면을 갖는 제2 절취부, 제3 및 제4 경사면을 갖는 제3 절취부, 제5 경사면을 갖는 제4 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로; 상기 제1 및 제2 경사면에 각각 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및 상기 기판의 상면에 상기 제3 절취부와 대응되게 구비되며, 특정 파장의 광을 방출하는 발광부를 포함하되, 상기 광도파로를 통해 입사된 제1 및 제2 파장을 갖는 광은 상기 제1 반사기층에 의해 상기 제1 파장의 광은 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달됨과 아울러 상기 제2 파장의 광은 통과되어 상기 제2 반사기층으로 전달되고, 상기 제2 반사기층에 의해 상기 제2 파장의 광은 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며, 상기 발광부로부터 방출된 제3 파장의 광은 상기 제3 및 제4 경사면에서 수직한 방향으로 각각 반사되어 일부의 광은 상기 광도파로를 통해 상기 제5 경사면으로 전달됨과 아울러 상기 제5 경사면에서 반사하여 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 일부의 광은 상기 제2 및 제1 반사기층을 순차적으로 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되는 광모듈을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 제1 내지 제5 경사면은 지면으로부터 40 내지 50도(더욱 바람직하게는, 실질적으로 45도)의 각도로 기울어짐이 바람직하다.
바람직하게, 상기 기판의 상면에 구비되며, 상기 제1 내지 제3 파장의 광을 각각 검출하는 제1 내지 제3 수광부가 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 절취부는 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채워질 수 있다.
바람직하게, 상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시일 수도 있다.
바람직하게, 상기 기판의 상면에 상기 제1 내지 제4 절취부와 대응되게 형성되는 제1 내지 제4 마이크로렌즈가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 제5 측면은, 광모듈의 제작방법에 있어서, (a) 기판의 하부에 광도파로를 형성하여 준비하는 단계; (b) 상기 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 광도파로를 경사면을 가지고 절취하는 절취부를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 경사면에 반사기층을 형성하는 단계를 포함하는 광모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 단계(b)에서, 상기 절취부의 경사는 40 내지 50도(더욱 바람직하게는, 실질적으로 45도)로 하여 형성함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 단계(c) 이후에, 상기 절취부의 내부를 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시를 이용하여 형성할 수 있다.
바람직하게, 상기 기판의 상면에 상기 절취부와 대응되게 형성되는 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광모듈 및 그 제조방법에 따르면, 광학적 기능들을 보다 집적하는 형태로 만들도록 기판형 광모듈의 구조를 개선함으로써, 기존의 단일 기판형 광모듈로는 얻을 수 없는 다양한 기능성을 갖으면서 광센서, 광통신소자, 디스플레이 등의 여러 광모듈의 제작에도 활용될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단위 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광모듈의 구조를 나타낸 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 다른 제2 실시예에 따른 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다파장 분리용 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다파장 분리용 광모듈의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다파장 분리용 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다파장 분리용 광모듈의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 단위 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 다파장 분리용 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
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 단위 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광모듈의 구조는 기판(100), 광도파로(110) 및 반사기층(120) 등을 포함한다.
여기서, 기판(100)은 예컨대, 실리콘 등의 반도체기판, 광학유리기판, 사파이어 등의 결정기판 또는 광학수지기판 중 적어도 하나 또는 이들의 적층 결합으로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한되지 않으며, 광도파로(110)가 형성될 수 있는 종류이면 특별히 한정되지 않고 다양한 종류가 가능하고, 바람직하게는 실리콘 기판을 이용하면 실리카 계열의 광도파로를 형성하게 된다.
광도파로(110)는 기판(100)의 하부에 소정 두께(약 10㎛∼50㎛ 정도)로 형성되어 있으며, 기본적으로 코어층(110a)을 기준으로 상/하측에 상/하부 클래드층(110b 및 110c)으로 적층된 구조를 갖는다.
특히, 본 발명의 실시예에 적용된 광도파로(110)의 광 전달 경로 상에는 경사면(115a) 및 수직면(115b)을 갖는 절취부(115)가 형성되어 있다. 즉, 기판(100)의 노출된 하면을 비롯한 광도파로(110)에는 지면으로부터 특정 각도(바람직하게는, 약 40∼50도 정도)로 기울어져 경사면(115a)과 수직면(115b)을 갖도록 브이(V)자 형태의 절취부(115)가 형성되어 있다.
이때, 상기 브이(V)자 형태의 절취부(115)는 기판(100)의 하면으로부터의 기계적 가공에 의해 용이하게 구현될 수 있다. 즉, 먼저 기판(100)의 하면으로부터 소정 두께(약 20㎛∼50㎛ 정도) 이격된 위치에 광도파로(110)를 제작한 다음에, 회전하는 원판형 톱과 같이 가장자리에 연삭면을 갖는 회전하는 연삭기구가 기판(100)의 하면을 따라 광도파로(110)측으로 진행하며 연삭 가공을 하는 것을 염두에 둔다.
여기서, 상기 '연삭면'이라 함은 미세한 다이아몬드가루가 박힌 상기 연삭치구의 연마날을 말한다. 날의 단면 모양은 임의의 사이각을 갖는 2변으로 이루어진다. 상기의 연삭방법을 사용하면 기판(100) 및 광도파로(110) 면에 대하여 일정한 각을 갖는 경사면(115a) 및 수직면(115b)으로 구성된 브이(V)자 형태의 절취부(115)를 가공할 수 있다. 정밀한 기계가공에 의한 통상적인 가공 정밀도는 보통 1㎛ 정도로서 이 발명이 적용되는 광모듈의 제작에는 충분한 정밀도이다. 브이(V)자형 절취부(115)의 경사면(115a)을 약 45도 정도의 면으로 구현하는 것이 가능함은 물론이다.
그리고, 반사기층(120)은 입사하는 광의 파장에 따라 반사 또는 통과할 수 있도록 경사면(115a)에 코팅된 박막 형태로 형성되어 있다.
이러한 반사기층(120)은 분산된 브래그 거울(Distributed Bragg Reflector; DBR)로서, 알루미늄 조성비에 따라 서로 다른 굴절률을 갖는 두 반도체 물질층 즉, 고굴절율층과 저굴절율층이 예컨대, GaAs-Al0.9Ga0.12As층이 수십번 정도 교번되게 적층하여 형성됨이 바람직하다.
추가적으로, 절취부(115)의 공간에는 굴절률이 광도파로(110)의 모드 굴절률과 같은 광학용 유리재료나 폴리머 재료의 광학매질(130)을 채움으로써, 절취부(115) 내에서의 광손실을 효과적으로 줄일 수 있게 된다. 절취부(115)의 공간에 채워지는 광학매질(130)을 예시하면, 화학기상증착에 의한 실리카 유리막을 광도파로 전체 층의 두께만큼 채우고 나머지는 카본블랙을 함유한 폴리머 재료로 충진할 수 있다. 이때, 카본블랙은 각 광학면 및 광도파로 또는 광학매질로 부터의 산란광을 효과적으로 흡수하여 광수신기의 잡음을 제거하는 역할을 한다.
즉, 절취부(115) 내에는 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채워질 수 있으며, 상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시일 수도 있다.
더욱이, 기판(100)의 상면에는 절취부(115)와 대응되는 위치에 마이크로렌즈(140, 도 4 참조)가 더 포함될 수도 있다. 이러한 마이크로렌즈(140)는 소정의 곡률 반경을 갖도록 기판(100)의 상면을 식각하여 형성할 수 있으며, 약 45도 정도의 경사면에 형성된 반사기층(120)에서 반사되어 회절에 의해 퍼지면서 마이크로렌즈(140)에 입사되었다가 반사되는 광이 다시 수렴하게 되므로 회절에 의한 광손실을 줄일 수 있는 이점이 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 광모듈의 동작을 살펴보면, 먼저 광도파로(110)의 일단을 통해 입사된 제1 및 제2 파장(λ1 및 λ2)을 갖는 광들 중 선택된 어느 한 파장 예컨대, 제1 파장(λ1)을 갖는 광은 제1 경사면(115a)에 형성된 반사기층(120)에 의해 수직방향으로 반사되어 기판(100)을 통과하여 기판(100)의 상측으로 전달되며, 나머지 파장 즉, 제2 파장(λ2)을 갖는 광은 제1 경사면(115a)에 형성된 반사기층(120) 및 수직면(115b)을 통과하여 광도파로(110)의 타단으로 전달된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 두 개의 제1 및 제2 파장(λ1 및 λ2)을 갖는 광들에 대해서 설명하였지만, 이에 국한하지 않으며, 적어도 두 개 이상의 파장을 갖는 광들에 대해서도 구현가능하다. 이때, 반사기층(120)에서는 복수개의 파장을 갖는 광들 중 선택된 어느 한 파장의 광은 반사시키고, 나머지 파장의 광들은 통과시키게 된다.
(제2 실시예)
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광모듈의 구조를 나타낸 단면도로서, 단일 기판 상에 2개의 단위 광모듈을 장착한 구조를 나타낸 것이다. 제2 실시예는 설명의 편의를 위해 제1 실시예와 중복되는 설명 부분을 생략하고 설명한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광모듈의 구조는, 단일 기판(100) 상에 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 단위 광모듈(A 및 B)로 이루어진다.
여기서, 제1 및 제2 단위 광모듈(A 및 B)은 각각 기판(100), 광도파로(110), 제1 및 제2 반사기층(120 및 120'), 제1 및 제2 광소자(150 및 150'), 제1 및 제2 광학매질(130 및 130') 등을 포함한다.
도 2a에 의하면, 광도파로(110)의 일단을 통해 입사된 제1 및 제2 파장(λ1 및 λ2)을 갖는 광들 중 선택된 어느 한 파장 예컨대, 제1 파장(λ1)을 갖는 광은 제1 단위 광모듈(A)의 제1 경사면(115a)에 형성된 반사기층(120)에 의해 수직방향으로 반사되어 기판(100)을 통과하여 기판(100)의 상측으로 전달되며, 나머지 파장 즉, 제2 파장(λ2)을 갖는 광은 제1 경사면(115a)에 형성된 반사기층(120) 및 수직면(115b)을 통과하여 광도파로(110)의 타단으로 전달되어 다시 제2 단위 광모듈(B)의 제1 경사면(115a')에 형성된 반사기층(120)에 의해 수직방향으로 반사되어 상측으로 전달된다.
한편, 도 2a에서는 이러한 구조는 2개의 단위 광모듈을 장착한 구조를 도시하였지만 도 2b의 경우처럼 n개의 단위 광모듈의 경우로 확대하여 적용하는 것도 가능하다.
도 2b를 참조하면, 광도파로(110)의 일단을 통해 입사된 제1 내지 제n 파장(λ1 내지 λn)을 갖는 광들 중 선택된 어느 한 파장 예컨대, 제1 파장(λ1)을 갖는 광은 제1 단위 광모듈(A)의 상측으로, 제2 파장(λ2)을 갖는 광은 제2 단위 광모듈(B)의 상측으로 전달되며, 이러한 방식으로, n개의 파장으로 분리하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 제1 및 제2 광소자(150 및 150')는 기판(100)의 상부면에 예컨대, 플립칩 본딩에 의하여 간단히 장착될 수 있고, 예컨대, 비디오(Video) 또는 데이터(Data) 검출용 포토다이오드(Photo Diode, PD)로 이루어질 수 있으며, 제1 및 제2 반사기층(120 및 120')에 의해 반사된 특정 파장의 광을 검출하는 기능을 수행한다.
한편, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 다른 제2 실시예에 따른 다파장 결합용 광모듈의 구조를 나타낸 단면도로서, 단일 기판 상에 2개의 단위 광모듈을 장착한 구조를 나타낸 것이다.
여기서, 제1 및 제2 단위 광모듈(A 및 B)은 각각 기판(100), 광도파로(110), 제1 및 제2 반사기층(120 및 120'), 제1 및 제2 광소자(160 및 160'), 제1 및 제2 광학매질(130 및 130') 등을 포함한다.
도 2c를 참조하면, 제1 및 제2 광소자(160 및 160')로부터 각각 발광된 제1 및 제2 파장(λ1 및 λ2)을 갖는 광들이 광도파로(110)에서 서로 결합되는 상황을 도시하고 있다.
한편, 도 2c에서는 2개의 단위 광모듈을 장착한 구조를 도시하였지만 도 2d의 경우처럼 n개의 단위 광모듈의 경우로 확대하여 적용하는 것도 가능하다.
도 2d를 참조하면, 제1 내지 제n 광소자(160 내지 160n)에서 각각 발광된 제1 내지 제n 파장(λ1 내지 λn)을 갖는 광들이 광도파로(110)에서 서로 결합된다.
제1 및 제2 광소자(160 및 160')는 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)로 이루어지는 바, 예컨대, 수직공진기 표면방출 레이저(VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)나 수평공진기 표면방출 레이저(HCSEL; Horizontal Cavity Surface Emitting Laser) 등의 레이저 표면에서 수직으로 광을 방출하는 표면방출형의 레이저로 구현될 수 있다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다른 단위 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 적용된 광도파로(110)의 광 전달 경로 상에는 경사면들(115c 및 115d)을 갖는 절취부(115-1)가 기판(100)의 하면에 형성되어 있다.
또한, 광도파로(110)에 형성된 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')는 전술한 본 발명의 제1 실시예에와 동일한 구성으로 이루어지는 바, 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
절취부(115-1)는 광소자(160)로부터 출사된 광이 경사면들(115c 및 115d)에 의해 양측으로 분리 반사되어 광도파로(110) 양단에 입사될 수 있도록 한다. 한편, 경사면들(115c 및 115d)에는 광소자(160)로부터 출사되는 광의 파장에 따라 반사 또는 통과할 수 있도록 코팅된 박막(또는 반사층)(미도시)을 더 구비할 수도 있다. 또한, 경사면들(115c 및 115d)의 각(θ5 및 θ6)은 실질적으로 45도로 하는 것이 바람직하다. 한편, 양측으로 분리 반사되는 각각의 광량은 필요에 따라 10:90, 30:70, 50:50 등으로 조절할 수 있다. 또한, 양측 중 일측은 모니터링 목적으로 미량의 광만 입사시키는 구조를 취할 수도 있다.
한편, 경사면들(115c 및 115d)은 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 경사면(115a)과 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
제2 실시예에서 설명한, 도 2a 내지 도 2d와 도 3은 서로 적절한 결합에 의해 다양한 광모듈 구조를 형성하는 것이 가능하고 이러한 다양한 구조는 모두 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 예를 들어, 다음 제3 실시예에서 설명한다.
(제3 실시예)
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광모듈의 구조를 나타낸 단면도로서, 단일 기판 상에 특정 파장의 광을 송/수신하기 위한 복수개의 단위 광모듈을 장착한 구조를 나타낸 것이며, 설명의 편의상 본 발명의 제3 실시예에서는 네 개의 제1 내지 제4 단위 광모듈(A 내지 D)의 구조에 대해서 예를 들어 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광모듈의 구조는, 단일 기판(100) 상에 일정 간격으로 이격된 제1 내지 제4 단위 광모듈(A 내지 D)로 이루어진다.
본 발명의 제3 실시예에 적용된 광도파로(110)의 광 전달 경로 상에는 제1 경사면(115a) 및 제1 수직면(115b)을 갖는 제1 절취부(115), 제2 경사면(115a') 및 제2 수직면(115b')을 갖는 제2 절취부(115'), 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d)을 갖는 제3 절취부(115-1), 제5 경사면(115e) 및 제3 수직면(115f)을 갖는 제4 절취부(115-1')가 기판(100)의 하면에 일정간격 이격되게 각각 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 적용된 광도파로(110)에 형성된 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')는 전술한 본 발명의 제1 실시예에와 동일한 구성으로 이루어지는 바, 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
다만, 본 발명의 제2 실시예에 적용된 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d)을 갖는 제3 절취부(115-1)와 제5 경사면(115e) 및 제3 수직면(115f)을 갖는 제4 철취부(115-1')는 본 발명의 제1 실시예에 적용된 반사기층(120) 및 광학매질(130)을 제외한 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d)과 제5 경사면(115e) 및 제3 수직면(115f)만을 구비한다.
또한, 제3 절취부(115-1)는 제4 절취부(115-1')보다 그 깊이가 낮게 형성됨이 바람직하고, 그 목적은 제3 광소자(160)로부터 출사된 광이 제4 절취부(115-1')의 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d) 양측으로 분리 반사되어 광도파로(110) 양단에 입사될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d)에는 제3 광소자(160)로부터 출사되는 광의 파장에 따라 반사 또는 통과할 수 있도록 코팅된 박막(또는 반사층)(미도시)을 더 구비할 수도 있다.
또한, 제3 내지 제5 경사면(115c 내지 115e)의 각(θ5 내지 θ7)은 실질적으로 45도로 하는 것이 바람직하고, 그 목적은 제3 광소자(160)로부터 출사된 광이 광도파로(110)에 수직한 방향으로 입사할 수 있도록 하며, 광도파로(110)로부터 입사된 광이 제5 경사면(115e)에 의해 수직방향으로 반사하여 기판(100)의 상측에 위치한 제4 광소자(150")로 전달하기 위함이다.
한편, 제1 및 제2 경사면(115a 및 115a') 및 제3 내지 제5 경사면(115c 내지 115e)은 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 경사면(115a)과 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 적용된 광도파로(110)의 제1 및 제2 경사면(115a 및 115a)에는 본 발명의 제1 실시예에 적용된 반사기층(120)과 동일한 제1 및 제2 반사기층(120 및 120')이 각각 형성되어 있다.
추가적으로, 전술한 본 발명의 제1 실시예에서와 마찬가지로 제1 및 제2 절취부(115 및 115')의 공간에는 굴절률이 광도파로(110)의 모드 굴절률과 같은 광학용 유리재료나 폴리머 재료의 제1 및 제2 광학매질(130 및 130')을 채울 수도 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 적용된 제3 단위 광모듈(C)은, 크게 기판(100)의 하부에 형성된 광도파로(110) 및 기판(100)의 상면에 구비된 제3 광소자(160) 등을 포함한다.
여기서, 제3 광소자(160)는 기판(100)의 상부면에 예컨대, 플립칩 본딩에 의하여 간단히 장착되며, 적어도 하나의 특정 파장을 갖는 광을 방출하는 기능을 수행한다.
이러한 제3 광소자(160)는 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)로 이루어지는 바, 예컨대, 수직공진기 표면방출 레이저(VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)나 수평공진기 표면방출 레이저(HCSEL; Horizontal Cavity Surface Emitting Laser) 등의 레이저 표면에서 수직으로 광을 방출하는 표면방출형의 레이저로 구현될 수 있다.
그리고, 제4 광소자(150")는 기판(100)의 상부면에 예컨대, 플립칩 본딩에 의하여 간단히 장착될 수 있고, 예컨대, 모니터(Monitor) 검출용 포토다이오드(Photo Diode, PD)로 이루어질 수 있으며, 특정 파장을 갖는 광을 검출하는 기능을 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 광모듈의 동작을 살펴보면, 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 광도파로(110)의 일단을 통해 입사된 제1 및 제2 파장(λ1 및 λ2)을 갖는 광들 중 선택된 어느 한 파장 예컨대, 제1 파장(λ1)을 갖는 광은 제1 경사면(115a)에 형성된 제1 반사기층(120)에 의해 수직방향으로 반사되어 기판(100)을 통과하여 기판(100)의 상측에 구비된 제1 광소자(150)로 전달되도록 한다.
한편, 나머지 한 파장 즉, 제2 파장(λ2)을 갖는 광은 제1 경사면(115a)에 형성된 제1 반사기층(120), 제1 광학매질(130) 및 수직면(115b)을 통과하여 광도파로(110)의 타단으로 전달된다.
다음으로, 광도파로(110)의 타단을 통해 전달된 제2 파장(λ2)을 갖는 광은 제2 경사면(115a')에 형성된 제2 반사기층(120')에 의해 수직방향으로 반사되어 기판(100)을 통과하여 기판(100)의 상측에 구비된 제2 광소자(150')로 전달되도록 한다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제3 광소자(160)로부터 제3 파장(λ3)을 갖는 광을 기판(100)에 수직한 방향으로 제3 절취부(115-1)의 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d)에 방출하면, 제3 경사면(115c)은 제3 광소자(160)로부터 방출된 제3 파장(λ3)을 갖는 광의 일부분을 수직한 방향으로 반사시켜 광도파로(110)의 일단에 입사되도록 하고, 광도파로(110)를 통해 제2 절취부(115')의 제2 수직면(115b') 및 제2 경사면(115a')에 형성된 제2 반사기층(120')으로 전달되도록 한다.
이후에, 광도파로(110)를 통해 입사된 제3 파장(λ3)을 갖는 광은 제2 수직면(115b'), 제2 광학매질(130'), 제2 반사기층(120') 및 제2 경사면(115a')을 순차적으로 통과하여 광도파로(110)를 통해 제1 절취부(115)의 제1 수직면(115b) 및 제1 경사면(115a)에 형성된 제1 반사기층(120)으로 전달되도록 한다.
다음으로, 제2 반사기층(120') 및 제2 경사면(115a')을 통과한 제3 파장(λ3)을 갖는 광은 제1 수직면(115b), 제1 광학매질(130), 제1 반사기층(120) 및 제1 경사면(115a)을 순차적으로 통과하여 광도파로(110)의 일단으로 출사되도록 한다.
한편, 제3 광소자(150)로부터 제3 파장(λ3)을 갖는 광을 기판(100)에 수직한 방향으로 제3 절취부(115-1)의 제3 및 제4 경사면(115c 및 115d)에 방출하면, 제4 경사면(115d)은 제3 광소자(150)로부터 방출된 제3 파장(λ3)을 갖는 광의 나머지 일부분을 수직한 방향으로 반사시켜 광도파로(110)의 타단에 입사되도록 하고, 광도파로(110)를 통해 제4 절취부(115-1')의 제5 경사면(115e)으로 전달되도록 한다.
이후에, 광도파로(110)를 통해 입사된 제3 파장(λ3)을 갖는 광은 제5 경사면(115e)에서 수직한 방향으로 반사하여 기판(100)을 통과하여 제4 광소자(150")로 전달되도록 한다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에서는 세 개의 제1 내지 제3 파장(λ1 내지 λ3)을 갖는 광들에 대해서 설명하였지만, 이에 국한하지 않으며, 파장 수에 따라 다수의 단일 광모듈을 단일 기판(100) 상에 일정 간격으로 이격되게 어레이(Array) 형태로 구성할 수도 있다.
이하에는 전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 광모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광모듈의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 먼저 기판(100)의 하면으로부터 소정 두께(약 20㎛∼50㎛ 정도) 이격된 위치에 광도파로(110)를 형성한 후, 기판(100)의 하면을 따라 광도파로(110)측으로 예컨대, 기계적 가공 또는 화학적 식각공정을 수행하여 일정 간격 이격된 브이(V)자 형태의 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')를 형성한다.
이를 구체적으로 설명하면, 기계적 가공을 수행할 경우, 먼저 기판(100)의 하부에 광도파로(110)를 제작한 다음에, 회전하는 원판형 톱과 같이 가장자리에 연삭면을 갖는 회전하는 연삭기구가 기판(100)의 하면을 따라 진행하며 연삭 가공을 하는 것을 염두에 둔다.
여기서, '연삭면'이라 함은 미세한 다이아몬드가루가 박힌 상기 연삭치구의 연마날을 말한다. 날의 단면 모양은 임의의 사이각을 갖는 2변으로 이루어진다. 상기의 연삭방법을 사용하면 기판 면에 대하여 각각의 일정 각을 갖는 두개의 마주보는 사면으로 구성된 브이(V)자 형태의 홈을 가공할 수 있다. 정밀한 기계가공에 의한 통상적인 가공 정밀도는 보통 1㎛ 정도로서 이 발명이 적용되는 광모듈의 제작에는 충분한 정밀도이다. 브이(V)자형 홈의 일면 또는 양면을 약 45도 정도의 면으로 구현하는 것이 가능함은 물론이다.
한편, 45도의 경사면을 구현하는 다른 방법으로는, 기판에 광회로를 제작한 다음에, 기판 하면에 다른 실리콘 기판을 붙여서 갈아내고(이와 같은 방식은 일반적인 에스오아이(SOI; silicon on insulator)의 제작방법임.), 기판표면의 실리콘을 비등방 식각하여 V자 형태로 가공하여, 이를 마스크로 다시 광도파로를 V자 형태로 건식 식각하는 방법을 사용할 수도 있다.
다른 한편, 45도의 경사면을 기판의 하부에서 구현하는 또 다른 방법으로는, 기판에 광회로를 제작한 다음에, 그레이스케일 마스크를(grey scale, 명암이 연속적으로 변함) 사용하여 포토레지스트 패턴을 V자 형태로 만들고 이를 식각마스크로 사용하여 기판에 건식식각으로 전사하는 방법을 사용할 수도 있다.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 제1 절취부(115)의 제1 경사면(115a)과 제2 절취부(115')의 제2 경사면(115a')에 광학 코팅된 박막 형태로 제1 및 제2 반사기층(120 및 120')을 각각 형성한다.
이후에, 도 5e를 참조하면, 제1 및 제2 절취부(115 및 115')의 공간부에 투명한 제1 및 제2 광학매질(130 및 130')로 채워 넣고, 그 표면을 평탄화하는 작업이 필요함은 물론이다. 제1 및 제2 절취부(115 및 115')를 채워 넣는 제1 및 제2 광학매질(130 및 130')로는 예컨대, 광학용 폴리머나 실리카계 광학유리 등을 사용할 수 있다.
마지막으로, 도 5f를 참조하면, 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')와 각각 대응되는 위치의 기판(100)의 상부면에 제1 내지 제4 광소자(150 내지 160)를 예컨대, 플립칩 본딩에 의하여 장착한다.
(제4 실시예)
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광모듈의 구조는, 전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 광모듈과 비교하여 기판(100)의 상면에 형성된 마이크로렌즈(140)를 더 구비하는 것이 차이점이다.
즉, 이를 구체적으로 설명하면, 마이크로렌즈(140)는 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')와 각각 대응되는 위치에 형성되는 바, 이러한 마이크로렌즈(140)는 소정의 곡률 반경을 갖도록 기판(100)의 상면을 식각하여 기판(100)의 상측으로 볼록하게 형성할 수 있으며, 제1 및 제2 절취부(115 및 115')의 45도 경사면에 형성된 제1 및 제2 반사기층(120 및 120')과 제3 및 제4 절취부(115-1 및 115-1')의 45도 경사면에서 반사되어 회절에 의해 퍼지면서 마이크로렌즈(140)에 입사되었다가 반사되는 광이 다시 수렴하게 되므로 회절에 의한 광손실을 줄일 수 있는 이점이 있게 된다.
한편, 마이크로렌즈(140)를 제외한 모든 구성요소들은 본 발명의 제3 실시예에서의 구성요소들과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광모듈의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 전술한 본 발명의 제3 실시예에서 언급된 도 5a 내지 도 5e와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 제3 실시예를 참조하기로 한다. 다만, 도 7f에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')와 각각 대응되는 위치에 마이크로렌즈(140)가 형성되도록 기판(100)의 상부에 마이크로렌즈 형성용 식각마스크(미도시)를 배치한 후, 기판(100)의 상면을 예컨대, 건식식각 또는 습식식각법을 이용하여 기판(100)의 상측으로 볼록하게 마이크로렌즈(140)를 형성한다.
이후에, 도 7g를 참조하면, 제1 내지 제4 절취부(115 내지 115-1')와 각각 대응되는 위치에 형성된 마이크로렌즈(140)의 상측으로 기판(100)의 상부면에 제1 내지 제4 광소자(150 내지 160)를 예컨대, 플립칩 본딩에 의하여 장착한다.
(제5 실시예)
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 단위 광모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 광모듈의 구조는 기판(100), 광도파로(110) 및 반사기층(120) 등을 포함한다.
제5 실시예에 적용된 광도파로(110)의 광 전달 경로 상에는 제1 경사면(115a) 및 제2 경사면(115b)을 갖는 절취부(115)가 형성되어 있다. 설명의 편의를 위해 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.
제5 실시예의 제2 경사면(115b)은 해당 파장의 광을 관통하기 위하여 일정 경사각을 갖도록 구성하고, 제작의 용이성을 감안한다. 즉, 특정 파장들의 광을 관통하면서 제작도 용이한 각도를 갖도록 제2 경사면(115b)은 제1 경사면(115a)과 함께 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 경사면(115a)과 제2 경사면(115b)은 40 내지 50도(바람직하게는, 약 45도 정도)로 형성하는 것이 가능하다. 이러한 경사각이 제1 실시예와의 주된 차이점이다.
본 발명의 제3 실시예에 적용된 반사기층(120 및 120')과 동일한 반사기층(120)이 각각 형성되어 있다. 제2 경사면(115b) 상에는 반사기층이 형성되지 않도록 구성하는 것도 가능하나, 제조 공정상 형성되도록 해도 무방하다. 이 경우, 제2 경사면(115b) 상에 형성된 반사기층은 일정 파장에 대해 제2 경사면(115b)에 의해 반사가 일어나지 않도록 두께, 물질 등을 조절할 필요가 있다. 이 경우 반사기층(120)은 제1 경사면(115a)과 제3 경사면(115a')에 의해서는 일정 파장에 대해서 반사가 일어나도록 구현해야 함은 물론이다.
한편, 제1 실시예의 광모듈이 도 2a 내지 도 2d, 도 4a 및 도 4b, 도 5a 및 도 5b에 적용되는 것과 마찬가지로, 도 8의 단위 광모듈도 도 2a 내지 도 2d, 도 4a 및 도 4b, 도 5a 및 도 5b에 적용될 수 있다. 이하, 도 8의 단위 광모듈을 도 4a 및 도 4b의 광모듈에 적용한 경우를 예로 들어 실시예 6으로 설명한다.
(실시예 6)
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광모듈의 구조를 나타낸 단면도로서, 단일 기판 상에 특정 파장의 광을 송/수신하기 위한 복수개의 단위 광모듈을 장착한 구조를 나타낸 것이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광모듈의 구조는, 단일 기판(100) 상에 일정 간격으로 이격된 제1 내지 제4 단위 광모듈(A 내지 D)로 이루어진다.
본 발명의 제6 실시예에 적용된 광도파로(110)의 광 전달 경로 상에는 서로 대향된 제1 및 제2 경사면(115a 및 115b)을 갖는 제1 절취부(115), 제3 및 제4 경사면(115a' 및 115b')을 갖는 제2 절취부(115'), 제5 및 제6 경사면(115c 및 115d)을 갖는 제3 절취부(115-1), 제7 및 제8 경사면(115e 및 115f)을 갖는 제4 절취부(115-1')가 기판(100)의 하면에 일정간격 이격되게 각각 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 제6 실시예에 적용된 광도파로(110)의 제1 내지 제4 경사면(115a,115b)(115a',115b')에는 본 발명의 제3 실시예에 적용된 제1 및 제2 반사기층(120 및 120')과 동일한 제1 및 제2 반사기층(120 및 120')이 각각 형성되어 있다. 제2 경사면(115b)과 제4 경사면(115b') 상에는 반사기층이 형성되지 않도록 구성하는 것도 가능하나, 제조 공정상 형성되도록 해도 무방하다.
전술한 본 발명의 제3 실시예에서와 마찬가지로 제1 및 제2 절취부(115 및 115')의 공간에는 굴절률이 광도파로(110)의 모드 굴절률과 같은 광학용 유리재료나 폴리머 재료의 제1 및 제2 광학매질(130 및 130')을 채울 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제6 실시예에 따른 광모듈의 동작은 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에서와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
전술한 본 발명에 따른 광모듈 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 반드시 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 기판,
110 : 광도파로,
1230: 반사기층

Claims (20)

  1. 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 경사면을 갖는 절취부를 구비하는 광도파로; 및
    상기 경사면에 형성되는 반사기층을 포함하되,
    상기 광도파로를 통해 입사된 복수개의 파장을 갖는 광들 중 선택된 파장의 광은 상기 반사기층에 의해 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 파장의 광은 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되는 광모듈.
  2. 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 제1 경사면을 갖는 제1 절취부, 제2 경사면을 갖는 제2 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로;
    상기 제1 경사면과 제2 경사면에 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및
    상기 광도파로를 통해 입사된 복수개의 파장을 갖는 광들 중 일정 파장의 광은 상기 제1 반사기층에 의해 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 파장의 광은 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되어, 상기 제2 반사기층을 통해 다른 파장의 광이 상기 기판 상측으로 전달되는 광모듈.
  3. 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 제1 경사면을 갖는 제1 절취부, 제2 경사면을 갖는 제2 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로;
    상기 제1 경사면과 제2 경사면에 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및
    일정 파장의 광은 기판 상부에서 상기 제1 반사기층에 의해 전달되고 반사되어 상기 광도파로를 통해 전달되고, 다른 파장의 광은 상기 제2 반사기층에 의해 전달되고 반사되어 상기 광도파로로 전달되어 다수의 파장의 광으로 결합되는 광모듈.
  4. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사면은 지면으로부터 40 내지 50도의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 광모듈.
  5. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절취부는 상기 경사면과 서로 대향되는 방향에 수직면 또는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  6. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절취부는 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채워진 것을 특징으로 하는 광모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  8. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 상기 절취부와 대응되게 형성되는 마이크로렌즈가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  9. 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 제1 경사면을 갖는 제1 절취부, 제2 경사면을 갖는 제2 절취부, 제3 및 제4 경사면을 갖는 제3 절취부, 제5 경사면을 갖는 제4 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로;
    상기 제1 및 제2 경사면에 각각 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및
    상기 기판의 상면에 상기 제3 절취부와 대응되게 구비되며, 특정 파장의 광을 방출하는 발광부를 포함하되,
    상기 광도파로를 통해 입사된 제1 및 제2 파장을 갖는 광은 상기 제1 반사기층에 의해 상기 제1 파장의 광은 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달됨과 아울러 상기 제2 파장의 광은 통과되어 상기 제2 반사기층으로 전달되고, 상기 제2 반사기층에 의해 상기 제2 파장의 광은 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며,
    상기 발광부로부터 방출된 제3 파장의 광은 상기 제3 및 제4 경사면에서 수직한 방향으로 각각 반사되어 일부의 광은 상기 광도파로를 통해 상기 제5 경사면으로 전달됨과 아울러 상기 제5 경사면에서 반사하여 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 일부의 광은 상기 제2 및 제1 반사기층을 순차적으로 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되는 광모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 경사면은 지면으로부터 40 내지 50도의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 광모듈.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 구비되며, 상기 제1 내지 제3 파장의 광을 각각 검출하는 제1 내지 제3 수광부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절취부는 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채워진 것을 특징으로 하는 광모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 상기 제1 내지 제4 절취부와 대응되게 형성되는 제1 내지 제4 마이크로렌즈가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  15. 기판의 하부에 형성되는 광도파로로서, 광 전달 경로 상에 서로 대향된 제1 및 제2 경사면을 갖는 제1 절취부, 제3 및 제4 경사면을 갖는 제2 절취부, 제5 및 제6 경사면을 갖는 제3 절취부, 제7 및 제8 경사면을 갖는 제4 절취부가 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 광도파로;
    상기 제1 및 제2 경사면과 상기 제3 및 제4 경사면에 각각 형성되는 제1 및 제2 반사기층; 및
    상기 기판의 상면에 상기 제3 절취부와 대응되게 구비되며, 특정 파장의 광을 방출하는 발광부를 포함하되,
    상기 광도파로를 통해 입사된 제1 및 제2 파장을 갖는 광은 상기 제1 반사기층에 의해 상기 제1 파장의 광은 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달됨과 아울러 상기 제2 파장의 광은 통과되어 상기 제2 반사기층으로 전달되고, 상기 제2 반사기층에 의해 상기 제2 파장의 광은 반사되어 상기 기판의 상측으로 전달되며,
    상기 발광부로부터 방출된 제3 파장의 광은 상기 제5 및 제6 경사면에서 수직한 방향으로 각각 반사되어 일부의 광은 상기 광도파로를 통해 상기 제7 경사면으로 전달됨과 아울러 상기 제7 경사면에서 반사하여 상기 기판의 상측으로 전달되며, 나머지 일부의 광은 상기 제2 및 제1 반사기층을 순차적으로 통과하여 상기 광도파로를 통해 전달되는 광모듈.
  16. 광모듈의 제조방법에 있어서,
    (a) 기판의 하부에 광도파로를 형성하여 준비하는 단계;
    (b) 상기 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 광도파로를 경사면을 가지고 절취하는 절취부를 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 경사면에 반사기층을 형성하는 단계를 포함하는 광모듈의 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 절취부의 경사는 40 내지 50도로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광모듈의 제조방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 단계(c) 이후에, 상기 절취부의 내부를 투명 광학매질, 또는 투명 광학매질층과 광흡수 광학매질층으로 형성된 복층 구조의 후방 광학매질로 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광모듈의 제조방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 투명 광학매질 또는 광흡수 광학매질은 유리, 폴리머 또는 에폭시 중 선택된 어느 하나이거나, 카본블랙의 흡수체를 포함하는 폴리머 또는 에폭시를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광모듈의 제조방법.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 상기 절취부와 대응되게 형성되는 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광모듈의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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