KR20110044048A - 표면실장형 다파장 필터 모듈 - Google Patents

표면실장형 다파장 필터 모듈 Download PDF

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Abstract

도파로 중간에 필터를 삽입할 때 발생되는 광정렬 오차로 인한 광결합 손실을 최소화하는 동시에, 평행광 렌즈 등을 사용하지 않고 도파로를 통해 광을 전달함으로써 광 발산에 의한 광결합 손실을 최소화할 수 있는 표면실장형 다파장 필터 모듈이 개시된다. 표면실장형 다파장 필터 모듈은 적어도 하나의 채널에 광의 경로를 진행 방향의 수직 방향으로 변환시키는 광경로 변환부를 구비하는 광도파로, 및 광경로 변환부가 위치된 광도파로의 상부에 실장되며 특정 파장의 광을 투과시키고 다른 대역의 파장을 반사시켜 광도파로에 재입사시키는 필터 블록을 포함한다. 따라서, 필터 모듈을 소형화하기 유리하며, 필터블록이 표면 실장되어 입사광과 반사광의 경로를 일정하게 유지할 수 있기 때문에 광정렬에 의한 오차를 최소화하는 동시에, 광결합 효율의 재현성을 확보할 수 있다.
실장, 다파장, 필터

Description

표면실장형 다파장 필터 모듈{Surface mounting type multi-wavelength filter module}
이 기술은 광필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 광섬유를 이용하여 다수의 파장으로 데이터를 송수신할 수 있는 파장분할다중화(WDM : Wavelength Division Multiplexing)에 사용되는 표면실장형 다파장 필터 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, WDM에 사용되는 광필터는 파장 간격이 수십 ㎚로 매우 좁은 고밀도파장분할다중화(DWDM : Densed Wavelength Division Multiplexing) 또는 저밀도파장분할다중화(CWDM : Coarse Wavelength Division Multiplexing) 등으로 분류된다. 이와 같은 광필터는 다파장 광을 다중화/역다중화(Mux/Demux)하는 것으로, 광도파로를 이용한 배열형 광도파로 격자(AWG : Array Waveguide Grating)나 박막 필터가 주로 사용된다.
AWG를 이용한 필터는 칩의 소형화가 어려우며 이로 인해 단일 웨이퍼에서 생산되는 수량이 작기 때문에 가격이 비싸다. 또한, 박막 필터는 필터 층이 수십 마이크로 미터로 매우 얇게 제작 가능하여 소형화에 유리한 장점이 있다. 하지만, 박막 필터는 반사막을 필요로 하며 파장간격이 작을 경우 필터의 경사각도를 크게 할 수 없고, 이로 인해 채녈간격을 크게 하기 위해서는 반사 경로상의 플레이트의 두께가 두꺼워져 소형화가 어렵다. 이와 더불어, 박막 필터는 광의 전파 경로가 길어져 빔이 방사되기 때문에 평행광을 만들기 위한 렌즈가 필요하다.
이에 대한 해결책으로, 빔의 방사를 막기 위해 도파로를 통해 광을 진행시키고 중간에 박막 필터를 삽입하는 필터 모듈의 형태가 사용되기도 한다. 하지만, 이 경우, 도파로 상에서 필터 삽입 각도가 약간만 틀어져도 투과광 및 반사광의 경로가 변하여 광결합 손실이 심하게 발생할 수 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 도파로 중간에 필터를 삽입할 때 발생되는 광정렬 오차로 인한 광결합 손실을 최소화하는 동시에, 평행광 렌즈 등을 사용하지 않고 도파로를 통해 광을 전달함으로써 광 발산에 의한 광결합 손실을 최소화할 수 있는 표면실장형 다파장 필터 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 필터 구조를 소형화할 수 있으며, 광 경로의 변환이 자유로운 적층형 3차원 광필터 구조의 구현이 가능한 표면실장형 다파장 필터 모듈을 제공한다.
표면실장형 다파장 필터 모듈은 적어도 하나의 채널에 광의 경로를 진행 방향의 수직 방향으로 변환시키는 광경로 변환부를 구비하는 광도파로, 및 광경로 변환부가 위치된 광도파로의 상부에 실장되며 특정 파장의 광을 투과시키고 다른 대역의 파장을 반사시켜 광도파로에 재입사시키는 필터 블록을 포함한다.
또한, 광도파로는 지그재그 형상으로 이루어지며, 광경로 변환부는 광도파로의 각 꼭지점 부위에 형성된다.
또한, 광경로 변환부는 광도파로 내의 광의 진행 방향에 대해 상부로 경사지게 형성된다.
이 경우, 반사막의 경사각은 45˚로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 필터 블록은 반사막의 직상부에 배치된다.
또한, 표면실장형 다파장 필터 모듈은 기판 상면에 배치되며 광도파로가 형성되는 코어층을 더 구비하며, 반사막은 코어층을 연마하여 이루어질 수 있다.
이 경우, 필터 블록은 코어층의 상면에 부착된다.
또한, 필터 블록의 상부에 다른 기판 및 코어층이 적층되어, 광도파로의 3차원 광경로 변환이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈은 도파로를 이용한 다파장 광필터를 제작함으로써 필터 모듈을 소형화하기 유리하며, 필터블록이 표면 실장되어 입사광과 반사광의 경로를 일정하게 유지할 수 있기 때문에 광정렬에 의한 오차를 최소화하는 동시에, 광결합 효율의 재현성을 확보할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 다파장 필터 모듈의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 다파장 필터 모듈(9)은 광 입력단의 입사광(91)을 통해 다수의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4)을 갖는 광이 평행광렌즈(92)를 통과하여 평행광으로 진행되며 광투과성 블록(93) 내부로 입사된다. 광투과성 블록(93) 일단에는 모든 광을 반사시키는 반사막(94)이 코팅되며, 입사광(91)과 소정의 각도(θ)를 이룬다.
입사광(91)은 반사막(94)에 의해 입사각(θ)만큼 반사되어 필터(95)에 도달 된다. 필터(95)는 특정 파장의 광만 통과시키고 다른 파장의 광은 입사각(θ)만큼 다시 되반사한다. 이와 같은 지속적인 투과 및 반사과정을 거쳐, 제1채널(96)에서는 λ1, 제2채널(97)에서는 λ2, 제3채널(98)에서는 λ3, 제4채널(99)에서는 λ4가 각각 필터링되어 외부로 방출된다.
하지만, 필터의 특성상 필터 입사각(θ)이 작을 경우 필터링 파장 대역이 넓어져 필터 특성이 저하되기 때문에, 필터 특성을 유지하기 위해서는 입사각(θ)을 크게 유지해야 한다. 또한, 채널별로 출력광을 간섭 없이 이격시키기 위해서는 채널별로 소정의 간격을 유지해야 하며, 이 간격을 확보하기 위해서는 광투과성 블록(93)의 두께가 두꺼워져야 한다. 결국, 평행광렌즈(92)를 사용할 경우 광의 빔직경은 렌즈의 크기에 따라 결정 되므로 소형화가 어려운 문제점이 있다.
만약, 평행광렌즈(92)를 사용하지 않을 경우 입력단에서의 빔직경은 최종 출력단인 제4채널(99)에서는 매우 커지므로 광결합시 크기가 큰 렌즈를 사용해야 하며, 소형화를 위해 작은 렌즈를 사용할 경우 렌즈 크기보다 크게 발산하는 광은 모두 손실되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈은 광도파로, 및 필터 블록을 포함한다.
광도파로는 적어도 하나의 채널에 광경로 변환부를 구비한다. 광경로 변환부는 광의 경로를 진행 방향의 수직 방향으로 변환시킨다. 최초 입력된 광은 광도파 로를 통해 진행되어 소정의 위치로 출력된다.
필터 블록은 광경로 변환부가 위치된 광도파로의 상부에 실장된다. 필터 블록은 특정 파장의 광을 투과시키고, 다른 대역의 파장을 갖는 광을 반사시킨다. 필터 블록에 의해 반사된 다른 대역의 파장을 갖는 광은 광도파로에 재입사된다. 필터 블록은 박막 형태로 구현될 수 있다.
즉, 다양한 파장 대역의 광은 광도파로로 입력되어 진행되고, 이후에 광은 하나의 채널에 형성된 광경로 변환부에 의해 수직으로 경로가 변환된다. 수직으로 경로 변환된 광은 광도파로의 상부에 실장된 필터 블록에 의해 특정 파장의 광만이 투과되며, 다른 대역의 파장을 갖는 광은 반사된다. 반사된 광은 광경로 변환부에 의해 다시 수직으로 경로 변환되어 광도파로에서 진행된다.
이와 같이 광도파로로 재입사되어 진행되는 광은 인접한 다른 채널에 형성된 또 하나의 광경로 변환부 및 필터 블록에 의해 전술한 과정을 반복하고, 다수의 각 채널에서도 동일한 과정을 거쳐 최종 출력단 채널로 빠져 나간다.
결국, 표면실장형 다파장 필터 모듈은 광을 평행광으로 만들기 위한 평행광렌즈 등을 사용하지 않고 광도파로를 통해 광이 진행됨에 따라, 광 발산에 의한 광결합 손실을 최소화할 수 있고 필터 모듈의 소형화에 유리하다.
또한, 표면실장형 다파장 필터 모듈은 박막 형태의 필터 블록이 광도파로의 기판 상에 표면 실장됨에 따라, 표면 실장된 필터 블록이 광도파로와 항상 일정한 거리를 유지할 수 있어 광정렬에 의한 오차를 최소화하며 광결합 효율의 재현성을 확보할 수 있게 된다.
결국, 광의 반사 거리가 일정해짐에 따라, 입사광과 반사광의 경로를 일정하게 유지할 수 있다. 이와 더불어, 필터가 광도파로에 삽입되는 구조와 비교하여 필터 삽입 시 발생되는 광정렬 오차로 인한 광결합 손실을 최소화할 수 있고, 필터가 광도파로와 나란한 면에 부착되는 구조와 비교하여도 필터와 광도파로 사이의 각도 오차를 현저히 줄일 수 있으며 부착되는 접촉면이 넓어 강도가 우수하다.
이하 첨부된 도면에 따라서 일 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈의 기술적 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈의 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 광도파로 및 필터 블록의 작용을 도시한 사시도이며, 도 4는 일 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈의 평면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 광도파로(11)는 각 단부가 "V"자 형상으로 이어진 지그재그 형상으로 이루어진다. 이 경우, 광경로 변환부는 광도파로(11)의 각 꼭지점 부위에 형성되며, 이와 같은 광도파로(11)의 각 꼭지점 부위가 각각의 채널이 된다.
광경로 변환부는 반사막(141)을 포함한다. 반사막(141)은 광도파로(11) 내의 광의 진행 방향에 대해 소정 기울기로 경사지게 형성된다. 이 경우, 반사막(141)의 경사각은 45˚로 형성되는 것이 바람직하다.
필터 블록(12a)은 45˚로 형성된 반사막(141)의 직상부에 배치된다. 따라서, 반사막(141)으로 입사된 광은 수직으로 경로 변환되어 반사되어 필터 블록(12a)에 도달될 수 있다. 이와 같이 45˚로 형성된 반사막(141) 및 반사막(141)의 직상부에 실장된 필터 블록(12a)에 의한 간단한 구조를 통해 광의 입사각, 반사각 및 투과각이 항시 일정하게 유지되며 용이한 설정을 달성할 수 있게 된다.
기판(13)의 상면에 적층되는 코어층(14)에 광도파로(11)가 형성되고, 이는 클래드 및 코어의 적층 등을 통해 이루어질 수 있으며, 그 밖에 실시 가능한 다양한 구현 예를 통해 제작될 수 있다.
반사막(141)은 기판(13) 또는 코어층(14)을 45˚로 연마하여 광도파로(11) 내에 형성될 수 있다. 필터 블록(12a)은 코어층(14)의 상면에 부착된다.
이와 같이 구성되는 일 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈(1)의 작동 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
광도파로(11)의 입구 측으로 입사된 다수의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4)을 갖는 입사광(15)은 광도파로(11)를 통해 진행된다. 먼저, 제1채널(A)에 도달된 광은 반사막(141)에 의해 수직으로 반사되어 필터 블록(12a)에 도달된다. 필터 블록(12a)에 도달된 광 중에서 특정 파장(λ1)의 대역을 갖는 광은 필터 블록(12a)을 통과하고 나머지 파장(λ2, λ3, λ4) 대역의 광은 필터 블록(12a)에 반사된다.
필터 블록(12a)에 의해 반사된 광은 다시 반사막(141)에 의해 수직으로 반사되어 "V"자 형상의 광도파로(11)의 다른 경로로 진행을 계속한다. 이와 같이 진행되는 광은 제2채널(B), 제3채널(C), 제4채널(D)을 통과하면서 특정 대역의 파장만 각각 필터 블록(12b)(12c)(12d)을 통과하므로, 각 채널별로 파장을 선택 투과시킬 수 있게 된다.
한편, 다른 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈은, 전술한 실시 예와 필터 모듈의 구성은 동일하되 45˚로 연마된 반사막(141)이 형성된 기판(13) 및 코어층(14)을 필터 블록(12a,12b,12c,12d) 상면에 적층하는 구조로 구현된다.
따라서, 평면뿐만 아니라 수직 방향으로 광의 경로 변환이 가능하여, 광도파로에 필터를 삽입하는 구조에 비해 필터가 차지하는 공간을 줄일 수 있어 필터 모듈의 소형화가 가능해지며, 3차원 공간상에서 광경로 변환이 보다 자유롭다.
지금까지, 표면실장형 다파장 필터 모듈은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 다파장 필터 모듈의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광도파로 및 필터 블록의 작용을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면실장형 다파장 필터 모듈의 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 다파장 필터 모듈 11 : 광도파로
12a,12b,12c,13d : 필터 블록 13 : 기판
14 : 코어층 141 : 반사막

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 채널에 광의 경로를 진행 방향의 수직 방향으로 변환시키는 광경로 변환부를 구비하는 광도파로; 및
    상기 광경로 변환부가 위치된 광도파로의 상부에 실장되며, 특정 파장의 광을 투과시키고, 다른 대역의 파장을 반사시켜 상기 광도파로에 재입사시키는 필터 블록을 포함하는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광도파로는 지그재그 형상으로 이루어지며, 상기 광경로 변환부는 상기 광도파로의 각 꼭지점 부위에 형성되는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광경로 변환부는,
    상기 광도파로 내의 광의 진행 방향에 대해 상부로 경사지게 형성된 반사막을 포함하는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사막의 경사각은 45˚로 형성된 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 필터 블록은 상기 반사막의 직상부에 배치되는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    기판 상면에 배치되며 상기 광도파로가 형성되는 코어층을 더 구비하며,
    상기 반사막은 상기 코어층을 연마하여 이루어지는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필터 블록은 상기 코어층의 상면에 부착되는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 필터 블록의 상부에 다른 기판 및 코어층이 적층되어, 상기 광도파로의 3차원 광경로 변환이 이루어지는 표면실장형 다파장 필터 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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