KR20120053582A

KR20120053582A - 광통신 모듈

Info

Publication number: KR20120053582A
Application number: KR1020100114765A
Authority: KR
Inventors: 신현의
Original assignee: 옵티시스 주식회사
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2012-05-29
Also published as: KR101191323B1; WO2012067366A1; EP2642671A1; EP2642671B1; JP5563167B2; US20130230327A1; JP2013544374A; EP2642671A4; US9020352B2

Abstract

본 발명 광통신 모듈을 제공한다. 이 광통신 모듈은 제1 양방향성 다중화기, 제2 양방향성 다중화기, 제1 양방향성 다중화기와 제2 양방향성 다중화기를 연결하는 광섬유, 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들, 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들, 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들, 및 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들을 포함한다. 제1 수광 파장 대역은 제2 발광 파장 대역에 포함되고, 제2 수광 파장 대역은 제1 발광 파장 대역에 포함된다. 제1 수광 파장 대역은 제2 수광 파장 대역과 서로 다르다.

Description

광통신 모듈{Opical Communication Module}

본 발명은 광통신모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 파장 대역의 광신호들을 하나의 광섬유로 송신하고 수신하는 광통신모듈에 관한 것이다.

파장이 서로 다른 여러 광신호를 하나의 광섬유를 통해 전송하는데 파장분할다중방식(wavelength division multiplexing;WDM)이 광통신모듈에 사용된다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 수광 소자와 발광 소자의 크로스톡을 감소시킨 광 통신 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 모듈은 제1 양방향성 다중화기, 제2 양방향성 다중화기, 상기 제1 양방향성 다중화기와 상기 제2 양방향성 다중화기를 연결하는 광섬유, 상기 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들, 상기 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들, 상기 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 상기 제1 발광 파장 대역과 다른 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들, 및 상기 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들을 포함한다. 상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역에 포함된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 모듈은 서로 다른 수광 파장 대역을 가지는 적어도 2 그룹의 수광 소자들을 포함한다. 또한, 서로 다른 발광 파장 대역을 가지는 적어도 2 그룹의 발광 소자들을 포함한다. 제1 발광 소자들은 제1 발광 파장 대역에서 동작하고, 제2 발광 소자들은 제2 발광 파장 대역에서 동작한다. 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 제2 수광 파장 대역에 포함된다. 이에 따라, 상기 제1 발광 소자들과 상기 제2 수광 소자들의 크로스 토크(cross-talk)가 감소되고, 상기 제2 발광 소자들과 상기 제1 수광 소자들의 크로스 토크가 감소된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 모듈을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 광통신 모듈의 파장 대역을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광모듈을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3의 광통신 모듈의 파장 대역을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광모듈을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 5의 광통신 모듈의 파장 대역을 설명하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시에 따른 광모듈을 구성하는 양방향 다중화기를 설명하는 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 광모듈을 구성하는 양방향 다중화기를 설명하는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 모듈을 설명하는 도면이다.

도 2는 도 1의 광통신 모듈의 파장 대역을 설명하는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광통신 모듈은 제1 양방향성 다중화기(16), 제2 양방향성 다중화기(17), 상기 제1 양방향성 다중화기(16)와 상기 제2 양방향성 다중화기(17)를 연결하는 광섬유, 상기 제1 양방향성 다중화기(15)에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들(11), 상기 제2 양방향성 다중화기(17)에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들(13), 상기 제2 양방향성 다중화기(17)에 연결되고 상기 제1 발광 파장 대역과 다른 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들(14), 및 상기 제1 양방향성 다중화기(16)에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들(12)을 포함한다.

파장분할 다중화 방식 광통신은 여러 채널의 신호를 여러 파장의 광신호로 바꿔 한 개의 광섬유를 통해 전송하는 것이다. 따라서 여러 개의 광신호를 한 개의 광섬유로 연결하는 다중화기와 한 개의 광섬유에서 여러 개의 광신호를 파장별로 분리하는 역다중화기가 필요하다. 다중화와 역다중화는 여러 방식이 있는데 파장선택필터를 포함하는 방식이 간단한 구조를 갖는다. 양방향은 구조에 따라 다중화와 역다중화가 구별되지 않을 수 있으며 수광소자 앞에 파장선택필터로 역다중화 기능을 얻을 수 있다.

상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역에 포함된다. 상기 제1 수광 파장 대역과 상기 제2 수광 파장 대역은 서로 중첩되지 않고 분리될 수 있다.

상기 제1 양방향성 다중화기(16) 및 상기 제2 양방향성 다중화기(17)는 파장 분할 다중화기(wavelength divisional multiplexer)이다. 양방향성 다중화기(16,17)는 광필터 형태(optical filter type)일 수 있다. 상기 양방향성 다중화기(16,17)는 16 개 이하의 채널을 가지고 그 채널의 파장 간격이 10 nm 이상인 성긴 파장 분할 다중화기(coarse wavelength divisional multiplexer;CWDM)일 수 있다.

상기 제1 발광소자들(11)은 상기 제1 양방향성 다중화기(16)의 채널들에 연결될 수 있다. 상기 제1 발광 소자들(11) 각각은 특정한 파장으로 동작하는 레이저 다이오드일 수 있다. 상기 제1 발광 소자들(11)의 발광 파장은 서로 다르고, 서로 인접한 파장을 갖도록 만들어 제1 발광 파장 대역(Emitting Wavelegnth Band)을 형성할 수 있다.

상기 제2 발광 소자들(14)는 상기 제2 양방향성 다중화기(17)의 채널들에 연결될 수 있다. 상기 제2 발광 소자들(14) 각각은 특정한 파장으로 동작하는 레이저 다이오드일 수 있다. 상기 제2 발광 소자들(14)의 발광 파장은 서로 다르고, 서로 인접한 파장을 갖도록 만들어 제2 발광 파장 대역을 형성할 수 있다.

상기 제1 수광소자들(13) 및 상기 제2 수광소자들(12)은 반도체 다이오드, PIN 광다이오드, 또는 에벌린치 광다이오드일 수 있다. 상기 제1 수광 소자들(13)은 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제2 수광 소자들(12)은 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 수광 소자들(13)은 제1 수광 파장 대역의 광에 대하여 스펙트럴 반응도(spectral responsibility; R)를 가질 수 있다. 스펙트럴 반응도는 수광소자에 입력된 광출력에 대해 얼마나 많은 양의 전류로 바꿔주는 지를 나타낸다. 상기 제2 수광 소자들(12)은 제2 수광 파장 대역의 광에 대하여 스펙트럴 반응도(spectral responsibility; R)를 가질 수 있다. 상기 제1 수광 파장 대역은 사용되는 발광 파장들에 대한 상기 스펙트럴 반응도의 최대값에 대하여 30 퍼센트 이상의 영역이다. 상기 제2 수광 파장 대역은 사용되는 발광 파장들의 상기 스펙트럴 반응도의 최대값에 대하여 30 퍼센트 이상의 영역이다.

상기 수광 소자들은 InGaAs의 PIN 구조를 사용하는 경우, 900 nm 내지 1680 nm에서 스펙트럴 반응도를 가질 수 있다. 상기 수광 소자들은 GaAs PIN 구조를 사용하는 경우 620nm 내지 870nm에서 스펙트럴 반응도를 가질 수 있다.

발광 소자들(11,14)은 광신호를 양방향 다중화기(16,17) 및 광섬유(18)를 통하여 전송한다. 그러나, 상기 양방향 다중화기(16,17)는 일정한 손실을 가진다. 또한, 상기 제1 발광 소자(11)의 출력광(λ1)은 상기 제1 양방향성 다중화기(16)와 상기 광섬유(18)의 일단이 접촉하는 지점에서 반사되어 되돌아올 수 있다. 또한 광섬유(18)의 타단과 제2 양방향성 다중화기(17), 제1 수광 소자(13), 제2 발광 소자(14), 등의 면에서도 반사될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 수광 소자들(12)이 반사된 출력광(λ1)을 감지하여 오동작할 수 있다. 이러한, 오동작을 줄이려면, 상기 제1 양방향성 다중화기(16)는 높은 파장 선택성을 제공하여야한다.

구체적으로, 상기 제1 양방향성 다중화기(16)가 광필터 형태인 경우, 파장 선택성은 필터의 성능에 의존하고, 상기 필터의 성능 향상은 제조단가를 증가시킨다. 따라서, 상기 제1 발광 파장 대역에서 상기 제2 수광소자들(12)이 동작하지 않도록 설계되면, 상기 제1 양방향성 다중화기(16)의 파장 선택성은 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 광모듈은 낮은 필터 성능을 가진 상기 제1 양방향성 다중화기(16)로 동작할 수 있다.

상기 제1 발광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm 일 수 있다. 상기 제2 수광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm일 수 있다. 이 경우, 상기 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 제2 수광 소자들(12)은 상기 제1 양방향성 다중화기(16)의 내부 반사 또는 상기 광섬유(18)의 일단에서 반사에 의한 제1 발광 파장 대역의 반사광에 영향을 거의 받지 않을 수 있다.

상기 제1 발광 소자(11)는 활성층으로 AlGaAs 또는 GaAs를 포함하는 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)일 수 있다. 또한, 상기 제2 수광 소자(12)는 InP 기판에 성장된 InGaAs 흡수층을 포함하는 PIN 광다이오드일 수 있다.

상기 제2 발광 소자들(14)의 출력광(λ2,...,λn)은 상기 제2 양방향성 다중화기(17)와 상기 광섬유(18)의 타단이 접촉하는 지점에서 반사되어 되돌아올 수 있다. 이 경우, 상기 제1 수광 소자들(13)이 반사된 출력광(λ2,...,λn)을 감지하여 오동작할 수 있다. 이러한, 오동작을 줄이려면, 상기 제2 양방향성 다중화기(17)는 높은 파장 선택성을 제공하여야한다.

상기 제2 양방향성 다중화기(17)가 광필터 형태인 경우, 파장 선택성은 필터의 성능에 의존하고, 상기 필터의 성능 향상은 제조단가를 증가시킨다. 따라서, 상기 제2 발광 파장 대역에서 상기 제1 수광소자들(13)이 동작하지 않도록 설계되면, 상기 제2 양방향성 다중화기(17)의 파장 선택성은 감소될 수 있다. 따라서, 상기 광모듈은 낮은 필터 성능을 가진 상기 제2 양방향성 다중화기(17)를 가지고 동작할 수 있다.

상기 제2 발광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm이고, 상기 제1 수광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 제1 수광 소자들(13)은 상기 제2 양방향성 다중화기(17)의 내부 반사 또는 상기 광섬유(18)의 타단에서 반사에 의한 제2 발광 파장 대역의 반사광에 영향을 받지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 발광 소자들(14)는 활성층으로 InGaAs를 포함하는 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)일 수 있다. 상기 제1 수광 소자(13)는 GaAs 기판에 성장된 GaAs 흡수층을 포함하는 PIN 광다이오드일 수 있다.

발광소자들(11,14)의 출력(OUT)은 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 광을 방출하는 물질로 GaAs 양자 우물(quantum well)을 사용하면, 850~870nm 의 파장을 갖는 반도체 레이저를 얻을 수 있다. 또한, GaAs에 Al을 혼합해주면, Al의 혼합 비율에 따라 850nm보다 짧은 파장을 갖는 반도체 레이저를 만들 수 있고, GaAs에 In을 혼합하면 900nm보다 긴 파장을 갖는 반도체 레이저를 얻을 수 있다.

상기 수광 소자들(12,13)은 파장에 의존하는 스펙트럴 반응도(spectral responsibity;R) 및 수광 파장 대역을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 수광 소자들(12,13)은 GaAs, InGaAs, 또는 AlGaAs을 이용하여 파장 선택성을 가질 수 있다. 구체적으로, InP기판에 성장된 InGaAs 흡수층을 이용하면, 상기 수광 소자들(12,13)은 900 nm 내지 1680 nm의 수광 파장 대역을 가질 수 있다. GaAs기판에 성장된 GaAs 흡수층을 이용하면, 상기 수광 소자들(12)은 620 nm 내지 870 nm 의 수광 파장 대역을 가질 수 있다. 상기 수광 파장 대역은 사용되는 발광 파장들의 최대값의 30 퍼센트 이상의 스펙트럴 반응도을 가지는 영역이다.

예를 들어, 상기 제1 발광 소자들(11)은 GaAs 또는 AlGaAs 계열을 사용하여, 620nm 내지 870 nm의 제1 발광 파장 대역에서 동작할 수 있다. 상기 제2 수광 소자들(12)은 InGaAs 계열을 사용하여 900 nm 내지 1680 nm의 제2 수광 파장 대역을 가질 수 있다. 상기 제2 발광 소자들(14)은 InGaAs 계열을 사용하여, 900nm 내지 1680nm의 제1 발광 파장 대역에서 동작하고, 상기 제1 수광 소자들(13)은 GaAs를 이용하여 620 nm 내지 870 nm 의 제1 수광 파장 대역을 가질 수 있다. 상기 제1 수광 파장 대역과 상기 제2 수광 파장 대역은 서로 중첩되지 않고 분리된다. 이 경우, 상기 제1 발광 소자들(11)과 상기 제2 수광 소자들(12) 사이의 크로스 토크(cross-talk)가 감소한다. 또한, 상기 제2 발광 소자들(14)과 상기 제1 수광 소자들(13) 사이의 서로 크로스 토크(cross-talk)가 감소한다. 이에 따라, 상기 필터들은 성능이 감소하여도 동작할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광통신 모듈을 설명하는 도면이다.

도 4는 도 3의 광통신 모듈의 파장 대역을 설명하는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 광통신 모듈은 제1 양방향성 다중화기(16), 제2 양방향성 다중화기(17), 상기 제1 양방향성 다중화기(16)와 상기 제2 양방향성 다중화기(17)를 연결하는 광섬유, 상기 제1 양방향성 다중화기(15)에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들(11), 상기 제2 양방향성 다중화기(17)에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들(13), 상기 제2 양방향성 다중화기(17)에 연결되고 상기 제1 발광 파장 대역과 다른 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들(14), 및 상기 제1 양방향성 다중화기(16)에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들(12)을 포함한다.

통상적으로, 하나의 광섬유 및 다중화기를 통하여 복수의 파장의 광신호들을 전송하는 경우, 수광소자들은 동일한 구조를 사용한다. 이 경우, 원래의 광신호들을 복원하는 것은 파장을 선택하는 필터에 전적으로 의존한다. 따라서, 상기 필터의 성능을 감소시키어 상기 필터의 가격을 감소시킬 수 있는 방법이 필요하다.

상기 제1 발광 소자들(11)에 연결되는 상기 제1 양방향성 다중화기(16)의 채널은 광필터(19a)를 포함하지 않을 수 있다. 상기 제2 발광 소자들(14)에 연결되는 상기 제2 양방향성 다중화기(17)의 채널은 광필터(19b)를 포함하지 않을 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 발광 소자(11)는 하나이고, 상기 제1 발광 소자(11)의 출력(OUT)의 파장은 850 nm이다. 또한, 제2 수광 소자들(12)은 5개이고, 제2 수광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm 일 수 있다. 상기 제2 수광 소자들(12a~12e)는 동일한 구조를 채용한다. 상기 제2 수광 소자들(12)의 스펙트럴 반응도(spectral responsibility;R)는 900 nm 이하에서 급격한 감소를 보인다. 따라서, 상기 제2 수광 소자들(12)은 900 nm 이하에서 사용하기 어렵다.

상기 제2 발광 소자(14a~14e)는 5 개이고, 상기 제2 발광 소자(14a~14e)의 출력(OUT)의 중심 파장은 각각 930 nm, 960 nm, 990nm, 1020 nm, 1050 nm이다. 상기 제1 수광 소자(13)는 하나이고, 상기 제1 수광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm일 수 있다. 상기 제1 수광 소자(13)의 스펙트럴 반응도(spectral responsibility;R)는 870 nm 이상에서 급격한 감소를 보인다. 따라서, 870 nm 이상의 파장에서 상기 제1 수광 소자(13)는 사용하기 어렵다. 또한, 930 nm를 가진 상기 제2 발광 소자(14a)의 반사광이 상기 제1 수광 소자(13)에 입사되더라도, 상기 제2 수광 소자(13)의 스펙트럴 반응도는 작다. 따라서 파장 선택 필터(19b)는 파장 선택 성능이 낮은 것을 쓰거나 없애는 방법이 가능하다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제2 발광 소자(14a~14e)는 5 개이고, 상기 제2 발광 소자(14a~14e)의 출력(OUT)의 중심 파장은 각각 1000nm, 1030 nm, 1060 nm, 1090nm, 1120 nm 등으로 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 양방향성 다중화기에 포함된 필터는 상기 수광소자의 앞에 위치한 광학계에 포함되도록 변형될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제1 발광 파장 대역에서 1개 내지 5개의 채널을 가질 수 있으며, 상기 제2 발광 파장 대역에서도 5개 내지 1개의 채널을 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 모듈을 설명하는 도면들이다.

도 6은 도 5의 광통신 모듈의 파장 대역을 설명하는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 광통신 모듈은 다중화기(317), 역다중화기(316), 상기 다중화기(317)와 상기 역다중화기(316)를 연결하는 광섬유(318), 상기 다중화기(317)에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들(314x), 상기 다중화기(317)에 연결되고 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들(314y), 상기 역다중화기(316)에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들(312x),및 상기 역다중화기(316)에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들(312y)을 포함한다.

상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제1 수광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역과 서로 다르다.

상기 제1 발광 소자들(314x)에 연결되는 상기 다중화기(317)의 채널은 광필터를 포함하지 않을 수 있다. 상기 제2 발광 소자들(314y)에 연결되는 상기 다중화기(316)의 채널은 광필터를 포함하지 않을 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 발광 소자(314a,314b,314c, 314d)는 4개이고, 상기 제1 발광 소자(314x)의 출력(OUT)의 파장은 990nm, 1020 nm, 1050 nm, 1080 nm이다. 제1 발광 파장 대역은 990 nm 내지 1080 nm일 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 발광 소자(314e,314f)는 2개이고, 상기 제2 발광 소자(314y)의 출력(OUT)의 파장은 820nm, 850 nm이다. 제2 발광 파장 대역은 820 nm 내지 850 nm일 수 있다.

제1 수광 소자들(312x)은 4개이고, 제1 수광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm 일 수 있다. 상기 제1 수광 소자들(312a~312d)는 동일한 구조를 채용한다.

제2 수광 소자들(312y)은 2개이고, 제2 수광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm 일 수 있다. 상기 제2 수광 소자들(312e~12f)는 동일한 구조를 채용한다.

따라서, 820 nm를 가진 상기 제2 발광 소자(314f)는 상기 제1 수광 소자(312x)에 입사되더라도, 상기 제1 수광 소자(312x)의 스펙트럴 반응도는 작다. 따라서, 역다중화기(316)의 채널에 연결된 필터(319a)의 성능이 감소되어도, 상기 광 모듈은 동작할 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 제1 발광 소자들이 5 개이고, 상기 제2발광 소자가 1 개일 수 있다. 제1 발광 소자들의 출력 파장은 각각 990nm, 1020 nm, 1050 nm, 1080 nm, 1110nm 이고, 상기 제2 발광 소자의 출력 파장이 800 nm일 수 있다. 제1 수광 소자들의 제1 수광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm 일 수 있다. 또한, 제2 수광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm 일 수 있다. 이 경우, 제2 수광 소자에 연결된 채널의 역다중화기는 필터없이 동작할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시에 따른 광모듈을 구성하는 다중화기를 설명하는 사시도 및 단면도이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 다중화기(100)는 일측에 렌즈 어레이(149)를 포함하는 제1 렌즈 블록(140), 상기 렌즈 어레이들(149)에 대응하는 렌즈 면을 포함하고 상기 제1 렌즈 블록(140)의 타측에 결합하는 제2 렌즈 블록(160), 중심에 광섬유 페럴을 고정하고 상기 제2 렌즈 블록(160)에 적층되는 리셉터클(170), 및 상기 제1 렌즈 블록(140)의 일측에 결합하는 베이스(130)를 포함한다. 상기 제1 렌즈 블록(140)은 상기 베이스(130) 상에 적층된다. 상기 베이스(130)와 상기 제1 렌즈 블록(140)은 끼움 결합할 수 있다.

상기 제1 렌즈 블럭(130)은 디스크와 유사한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈 블럭(140)의 제1 면에 렌즈 에레이(149)가 배치될 수 있다. 상기 제1 렌즈 블록(140)의 일측에 소정 깊이의 렌즈를 보호하는 할로우(hollow,148)가 배치될 수 있다. 상기 할로우(148)는 제1 렌즈 블록(140)의 중심축을 기준으로 실린더 형상으로 형성될 수 있다. 상기 할로우(148)의 바닥면은 상기 제1 면을 형성하고, 상기 제1 면에 상기 렌즈 어레이(149)가 형성될 수 있다. 제1 렌즈 블럭(140)은 일체형으로 투명한 플라스틱 또는 아크릴 재질일 수 있다.

상기 렌즈 어레이(149)는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 중심축의 주위에 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈 어레이(149)는 제1 내지 제4 보조 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는 각각 기준점을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는 각각 초점에서 출발한 광을 평행광으로 제공할 수 있고, 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈에 평행하게 입사한 광을 초점에 제공할 수 있다.

상기 제1 내지 제4 보조 렌즈가 서로 인접한 부분은 렌즈와 다른 곡률을 갖거나 광신호가 투과할 수 없도록 불투명한 분리 영역(142)을 형성할 수 있다. 상기 분리 영역(142)을 통과한 광은 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈의 초점에 집속되지 않을 수 있다. 상기 분리 영역(142)은 상기 렌즈 어레이(149)의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 분리 영역(142)을 통과한 광이 렌즈 어레이(149)의 초점에 집속되지 않는 한, 상기 분리 영역은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 분리 영역은 상기 제1 렌즈 블록(140)의 타측에 형성되도록 변형될 수 있다.

상기 렌즈 어레이(149)의 외부 형태를 설명한다. 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 중심축에 대하여 대칭적으로 배치되고, 서로 중첩되는 영역에서 일정한 폭을 갖는 직선 모양으로 분리 영역이 형성될 수 있다. 파장을 선택하는 필터들 사이의 영역은 빈 공간으로 입사된 모든 파장의 광신호가 투과하게 된다. 여러 파장의 신호들이 광다이오드(PD)로 입사하는 것을 막기 위해 필터 사이의 빈 공간보다 크게 분리영역을 만들어야 한다. 상기 분리영역은 불투명하게 만들어 광신호가 투과할 수 없게 하거나, 렌즈와 다른 곡률을 갖도록 만들어 상기 광다이오드(PD)로 입사할 수 없게 만들 수 있다. 상기 분리 영역이 존재하지 않는 경우, 상기 보조 렌즈들의 경계에 입사한 광신호들은 복수의 초점에 집속될 수 있다. 따라서, 각 보조 렌즈는 하나의 광신호만 초점에 제공하기 위하기, 상기 보조 렌즈들이 접촉하는 영역 또는 상기 보조 렌즈들이 접촉하는 영역 상에 분리 영역이 배치될 수 있다. 상기 분리 영역은 제1 내지 제4 보조 렌즈를 서로 공간적으로 분리하는 영역과 일치할 수 있다. 상기 분리 영역이 배치되는 평면은 상기 제1 면과 일치하지 않을 수 있다. 상기 분리 영역은 위치에 따라 상기 제1 면에서 다른 높이를 가질 수 있다. 상기 분리 영역을 통과한 광은 상기 렌즈 어레이의 초점들에 집속되지 않는 한 다양하게 변형될 수 있다.

상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는 각각의 기준점을 중심으로 일정한 곡률을 가진 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈일 수 있다. 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는 동일한 초점 거리(focal length)를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 광신호들의 파장 차이가 클 경우, 상기 초점 거리는 파장에 맞게 조절될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈의 표면은 무반사 코팅될 수 있다.

상기 제1 렌즈 블록(140)은 제2 면(145b)에 제1 홈(144) 및 상기 제1 홈(144)의 내부에 배치된 제2 홈(146)을 포함할 수 있다. 상기 제1 홈(144)에 박막 필터들(150)이 배치될 수 있다. 상기 제1 홈(144)은 상기 제1 렌즈 블록(140)의 중심축을 기준으로 형성된 사각형 형태의 홈일 수 있다. 상기 제2 홈(146)의 중심축은 상기 제1 홈(144)의 중심축과 일치할 수 있다. 상기 제1 홈(144)의 깊이는 박막 필터들(150)의 두께보다 클 수 있다. 즉, 상기 제1 홈(144)의 바닥면에서 상기 제2 면(145b) 사이의 수직 거리는 상기 박막 필터들(150)의 두께보다 클 수 있다. 상기 제2 홈(146)은 원형이고, 상기 제2 홈(146)의 깊이는 수 내지 수십 마이크로 미터 이상일 수 있다. 상기 제2 홈(146)의 깊이는 상기 박막 필터들(150)과 상기 제2 홈(146)의 바닥면 사이에 페브리 페롯 간섭계(Fabry-Perot Interferometer) 효과가 작아지도록 충분히 클 수 있다.

상기 제1 홈(144)의 한 변의 길이는 상기 제2 홈(146)의 직경 이상일 수 있다. 상기 제1 홈(144)의 모서리부에 맞게 바닥면 상에 박막 필터들(150)이 장착될 수 있다. 상기 박막 필터들(150)은 상기 제1 홈(144)의 모서리부에 접착제로 접합될 수 있다. 상기 제2 홈(146)의 직경은 제2 렌즈의 직경보다 큰 것이 바람직할 수 있다.

상기 박막 필터들(150)의 일면은 파장 선택 필터를 형성하도록 코팅될 수 있다. 상기 박막 필터들의 타면은 무반사 코팅될 수 있다. 상기 박막 필터들(150)은 밴드 패스 필터 또는 에지 필터일 수 있다. 상기 밴드 패스 필터의 경우, 반치폭(Full width half Maximum, FWHM)은 4nm 내지 30 nm 정도일 수 있다. 상기 박막 필터들(150)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판 상에 다중 적층된 유전체 박막들을 포함할 수 있다. 상기 박막 필터들(150)의 중심 파장은 서로 다르다. 예를 들어, 4 채널의 경우, 상기 박막 필터들(150)의 중심 파장은 900 nm, 930 nm, 및 960 nm일 수 있다. 제1 내지 제3 채널은 수광 소자들(124b)에 연결될 수 있다. 마지막 4 번째 채널에는 상기 박막 필터(150)가 배치되지 않을 수 있다. 상기 4번째 채널은 발광 소자(124a)에 연결될 수 있다.

상기 박막 필터들(150)은 사각형 형태일 수 있다. 상기 박막 필터들(150)은 상기 제1 홈에 삽입되어 접착제로 고정된다.

상기 제1 렌즈 블록(140)은 돌출부(141)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(141)는 상기 제1 렌즈 블록(140)이 배치되는 평면에서 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 돌출부(141)는 상기 베이스(130)의 오목부(135)에 삽입되어 정렬될 수 있다. 상기 제1 렌즈 블록(140)은 일체형으로 제작되고, 투명한 재질일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 렌즈 블록은 투명한 플라스틱 또는 아크릴 계열의 수지일 수 있다.

상기 제1 렌즈 블록(140)은 제1 정렬부(246)를 포함할 수 있다. 상기 제1 정렬부(246)는 상기 제2 면(145b)에서 함몰되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 정렬부(246)는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 중심축에 대하여 가장 자리 부분이 함몰되어 두께가 감소될 수 있다. 상기 제1 정렬부(246)에 상기 제2 렌즈 블록(160)이 끼워져 결합할 수 있다.

상기 제1 렌즈 블록(140)은 제1 측면(147)을 포함할 수 있다. 상기 제1 측면(147)은 상기 돌출부(141)의 대각선 방향에 형성될 수 있다. 상기 제1 측면은 상기 제1 렌즈 블록(140)의 일측이 직선 형상으로 절단되어 형성될 수 있다. 상기 제1 측면(147)은 2개의 파장 분할 다중화 및 역다중화 장치를 가깝게 실장하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 2개의 파장 분할 다중화 및 역다중화 장치는 서로 상기 제1 측면(147)을 서로 마주보도록 결합할 수 있다.

상기 제1 렌즈 블록(140)은 제1 보조 정렬부(143)를 포함할 수 있다. 상기 제1 보조 정렬부(143)는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 외측면에서 대칭적으로 홈을 형성하여 제공될 수 있다. 상기 홈은 상기 원통 형상일 수 있고, 상기 원통 형상은 상기 제1 렌즈 블록(140)의 중심축 방향으로 정렬될 수 있다.

상기 제2 렌즈 블록(160)은 제2 렌즈 몸체부(162), 연결부(164), 및 렌즈부(166)를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 몸체부(162)는 상기 렌즈부(164)의 둘레에 배치된다. 상기 제2 렌즈 몸체부(162)는 원통각(cylndrical shell) 형태일 수 있다. 상기 연결부(164)는 와셔 형태이고, 상기 제2 렌즈 몸체부(162)의 내부에 삽입되고, 상기 렌즈 몸체부(162)와 상기 렌즈부(166)를 서로 연결시킨다. 상기 제2 렌즈 몸체부(162)는 상기 렌즈부(164)를 지지하고, 마찰 등에 의한 상기 렌즈부(164)의 손상을 방지할 수 있다.상기 제2 렌즈 블록(160)은 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 제2 렌즈 블록(160)은 투명한 플라스틱 또는 아크릴 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2 렌즈 몸체부(162)는 상기 제1 정렬부(246)에 삽입되어 끼움 결합할 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈 몸체부(162)는 상기 제1 정렬부(246)에 삽입되고 접합제에 의하여 고정될 수 있다.

상기 렌즈부(166)의 일면은 구면 또는 비구면이고, 타면은 평면일 수 있다. 또는 상기 렌즈부(166)의 양면이 모두 구면, 비구면일 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈부(166)는 평행광을 상기 렌즈 어레이(149)에 제공하거나, 상기 렌즈 어레이(149)가 제공하는 평행광을 집속하여 상기 광섬유 페럴에 제공할 수 있다. 상기 렌즈부(164)의 외경은 상기 제2 홈(146)의 외경과 같거나 작을 수 있다. 상기 제2 렌즈 블록(160)은 초점에서 출발한 광을 평행광으로 만드는 한 다양하게 변형될 수 있다.

상기 제2 렌즈 몸체부(162)의 내경은 공차범위 내에서 상기 제1 정렬부(246)의 내경과 동일할 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈 몸체부(162)의 외경은 상기 제1 렌지 블록(140)의 외경과 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈 블록(140) 및 상기 제2 렌즈 블록(160)은 상기 베이스(130)에 삽입될 수 있다.

상기 제2 렌즈 블록(160)은 제2 측면(167)을 포함할 수 있다. 상기 제2 측면(167)은 상기 제2 렌즈 블록(160)의 일측이 직선 형상으로 절단되어 형성될 수 있다. 상기 제2 측면(167)은 복수의 다중화기를 실장하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 2개의 다중화기는 서로 상기 제2 측면(167)을 서로 마주보도록 결합할 수 있다.

상기 제2 렌즈 블록(160)은 제2 보조 정렬부(163)를 포함할 수 있다. 상기 제2 보조 정렬부(163)는 상기 제2 렌즈 블록(160)의 외측면에서 대칭적으로 홈을 형성하여 제공될 수 있다. 상기 홈은 상기 원통 형상일 수 있고, 상기 원통 형상은 상기 제2 렌즈 블록(160)의 중심축 방향으로 정렬될 수 있다.

리셉터클(170)은 원통형 형상일 수 있다. 상기 리셉터클(170)의 중심축 상에 광섬유 페럴이 삽입될 수 있다. 상기 광섬유 페럴의 일단은 상기 제2 렌즈 블록(160)의 초점 거리에 배치될 수 있다. 상기 리셉터클(170)의 일단은 일단 방향으로 진행함에 따라 직경이 증가하는 홀을 포함할 수 있다. 상기 홀은 상기 광섬유 페럴에서 출발한 광이 상기 렌즈부(166)에 조사될 수 있는 광 진행 공간을 제공할 수 있다. 또한, 상기 렌즈부(166)에서 출발한 광이 상기 광섬유 페럴에 조사될 수 있는 광 진행 공간을 제공할 수 있다.

상기 리셉터클(170)의 타단은 일정한 직경의 홀을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 페럴은 상기 리셉터클(170)의 타단 측에 삽입될 수 있다. 상기 리셉터클(170)의 일단은 상기 제2 렌즈 몸체부(162)의 내측에 삽입되어 끼임 결합할 수 있다. 또한, 상기 리셉터클(170)과 상기 제2 렌즈 블록(160)은 접착제에 의하여 고정 결합할 수 있다. 상기 리셉터클(170)의 외형은 외부 실장 장치가 상기 리셉터클(170)을 고정하기 위하여 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

예를 들어, 상기 리셉터클(170)은 원통형 몸체에서 측면에 배치된 제1 와셔부(174)와 제2 와셔부(176)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 와셔부(174)와 상기 제2 와셔부(176) 사이에 고정부(미도시)가 삽입되어 상기 리셉터클(170)을 고정할 수 있다.

광섬유 페럴은 중심에 배치된 광섬유와 상기 광섬유를 지지하는 연결부를 포함할 수 있다. 상기 광섬유는 단일 모드 광섬유 또는 다중 모드 광섬유일 수 있다.

베이스(130)는 중심에 관통홀(131)을 가지는 중심판(132), 원통 형상을 가지고 상기 관통홀(131)의 직경 보다 큰 직경을 가지고 상기 중심판(132)의 일면에 배치된 제1 가드부(133), 및 원통 형상을 가지고 상기 관통홀(131)의 직경 보다 큰 직경을 가지고 상기 중심판(132)의 타측에 배치된 제2 가드부(134)를 포함한다. 상기 제1 렌즈 블록(140) 및 상기 제2 렌즈 블록(140)은 상기 제1 가드부(133)에 차례로 적층되어 끼워진다.

상기 베이스(130)는 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 베이스(130)는 유리를 포함하는 고강도 플라스틱 재질일 수 있다. 특히 상기 베이스(130)은 유리가 30 퍼센트 포함된 울템(ultem_이나 폴리카보네이트(polycarbonate)일 수 있다. 상기 베이스(130)의 열팽창 계수는 보강판(110)의 열팽창 계수의 거의 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스와 상기 보강판을 사이의 열 팽창에 의한 변형을 억제하는 수단이 생략될 수 있다. 상기 보강판(110)은 스테인레스 재질일 수 있다. 이에 따라, 상기 보강판(110)은 열전도율과 강도가 우수하여 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.

상기 중심판(132)의 관통홀(131)은 광이 진행하는 공간을 제공할 수 있다. 상기 관통홀(131)의 직경은 상기 렌즈 어레이(149)의 최외곽을 정의하는 영역의 외경 이상일 수 있다. 상기 중심판(132) 상에 상지 제1 렌즈 블록(140)이 장착된다. 상기 제1 렌즈 블록(140)의 외경은 상기 제1 가드부(133)의 내경과 실질적으로 동일할 수 있다.

상기 제1 가드부(133)는 원통 형상일 수 있다. 상기 제1 가드부(133)의 높이는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 두께 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 가드부(133)의 안쪽에 상기 제1 렌즈 블록(140) 및 상기 제2 렌즈 블록(160)이 차례로 적층될 수 있다.

상기 제1 가드부(133)는 일측에 오목부(135)를 포함하고, 타측에 보조 홈(139)을 포함할 수 있다. 상기 오목부(135)는 상기 제1 가드부(133)의 일부가 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 오목부(135)의 하부면은 상기 중심판(131)의 상부면과 일치할 수 있다. 상기 보조 홈(139)의 하부면은 상기 중심판(132)의 상부면과 일치할 수 있다. 상기 돌출부(141)는 상기 오목부(135)에 삽입되어 상기 제1 렌즈 블록(140)을 정렬시킨다. 상기 보조 홈(139)은 상기 제1 가드부의 타측면을 수직으로 절단하여 형성될 수 있다. 상기 절단된 면은 제3 측면(137)을 제공할 수 있다. 상기 제3 측면(137)은 상기 제1 측면(147) 및 제2 측면(167)과 정렬될 수 있다. 상기 제3 측면(137)은 복수의 다중화기를 서로 인접하여 실장하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 2개의 다중화기는 서로 상기 제3 측면(137)을 서로 마주보도록 결합할 수 있다.

보조 몸통부(138)는 상기 제2 가드부(134) 및 상기 중심판(132)과 결합할 수 있다. 상기 보조 몸통부(138)는 밑면과 일 측면이 개방된 상자 형태일 수 있다. 상기 보조 몸통부(138)는 인쇄회로 기판(120) 상에 배치된 회로들이 들어갈 공간을 제공할 수 있다. 또한, 상기 보조 몸통부(138)는 타 측면에 관통홀(233)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(233)은 상기 보조 몸통부(128)의 공기 순환을 제공할 수 있다. 상기 보조 몸통부(138)와 상기 제2 가드부(134)가 결합 영역에서 상기 제2 가드부(134)의 일부는 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 몸통부(128)와 상기 제2 가드부(134)는 소자 배치 공간(136)을 제공할 수 있다. 즉, 제2 가드부(234)는 상기 보조 몸통부(138)와 결합하여 광전소자들(124a,124b) 및 광전소자들을 구동하는 구동회로들(126)이 장착될 수 있는 소자 배치 공간(136)을 제공할 수 있다.

기판(123)은 광전 소자들(124)을 정렬하기 위한 제1 문턱(125)을 포함할 수 있다. 상기 제1 문턱(125)은 광전 소자들(124)을 정렬할 수 있는 한 사각형 형상 또는 스트립 형상 등으로 다양하게 변형될 수 있다. 상기 제1 문턱(125)은 상기 기판(123)을 제작하는 과정에서 포토 리소그라피 및 식각 공정을 형성될 수 있다. 상기 기판(123)은 열전도율이 우수한 세라믹 기판 또는 GaAs 기판 등일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 광전 소자(124)는 사각형으로 돌출된 제1 문턱(125)의 모서리부에 정렬될 수 있다. 또한, 상기 기판(123)은 도전 패드(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 도전 패드와 상기 광전 소자들(124)은 와이어링될 수 있다. 제1 문턱(125)의 형상은 광전 소자들(124)을 정렬하는 한 다양하게 변형될 수 있다.

상기 광전 소자들(124a,124b)은 상기 기판(123)에 장착되고, 접착제에 의하여 고정될 수 있다. 상기 광전 소자들(124)은 수광 소자(124b) 및 발광 소자(124a)를 포함할 수 있다. 상기 수광 소자(124b)는 광다이오드일 수 있다. 상기 발광 소자(124a)는 레이저 다이오드일 수 있다. 구체적으로, 상기 레이저 다이오드는 수직 공진형 표면 발공 반도체 레이저(Vetical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)일 수 있다.

상기 발광 소자(124a)는 GaAs 또는 AlGaAs 계열을 사용하여, 700~850 nm 에서 동작하고, 상기 수광 소자들(124b)은 InGaAs 계열을 사용하여 900 nm 내지 1600 nm의 수광 파장 대역에서 동작할 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 필터들(150)의 중심 파장은 900 nm, 930 nm, 및 960 nm 인 경우, 상기 수광 소자들(124b)의 수광 파장 대역은 InGaAs 계열을 사용하여 900 nm 내지 1600 nm 대역에서 동작할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(124a)의 중심 파장은 GaAs 계열을 이용하여 850 nm일 수 있다. 이 경우, 상기 발광 소자(124a)과 상기 수광 소자들(124b) 사의 서로 크로스 토크(cross-talk)가 감소한다. 이에 따라, 상기 박막 필터들(150)은 성능이 감소하여도 동작할 수 있다.

상기 기판(123)은 인쇄회로 기판(120)에 장착될 수 있다. 상기 인쇄회로 기판(120)의 도전 패드는 상기 기판(123)의 도전 패드와 와이어링에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 인쇄회로 기판(120)은 플렉서블 기판일 수 있다. 상기 인쇄회로 기판(120) 상에 정렬선(121)이 패터닝될 수 있다. 상기 정렬선(121)은 상기 인쇄회로 기판(120)과 상기 베이스(130)를 정렬하기 위하여 사용될 수 있다.

상기 인쇄회로 기판(120)의 일측에는 외부 연결 전극 패드(122)가 형성되어 있고, 상기 외부 연결 전극 패드(122)는 외부 회로와 전기적 접촉에 의하여 연결된다. 상기 인쇄회로 기판(120)의 일면 상에 기판(123), 광전 소자들(124) 및 광전 소자 구동회로(127)가 장착될 수 있다.

상기 인쇄회로 기판(120)의 타면은 보강판(110)과 접촉한다. 상기 보강판(110)은 열전도도 및 강도가 높은 물질일 수 있다. 구체적으로 상기 보강판(110)은 스테인레스 스틸일 수 있다. 상기 보강판(110)의 크기는 상기 인쇄회로 기판(120)의 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 보강판(110)과 상기 인쇄회로 기판(120)의 타면은 열전도도가 우수한 접착제로 접착될 수 있다. 상기 접착제는 에폭시 수지(epoxy resin)일 수 있다.

상기 보강판(110)의 열팽창계수는 상기 베이스(130)의 열팽창계수와 비슷한 값을 갖는 물질로 선택될 수 있다. 이에 따라, 상기 보강판(110)이 가열되어 팽창하더라도, 상기 광전 소자(124)와 상기 렌즈 어레이(149)의 정렬이 유지될 수 있다. 구체적으로, 상기 보강판(110)이 스테인레스 재질인 경우, 상기 베이스(130)는 유리를 포함하는 고강도 플라스틱일 수 있다. 이에 따라, 상기 보강판(110)과 상기 베이스(140) 사이에 열팽창이나 수축을 억제하는 열 변형 억제 수단을 제거할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 광모듈을 구성하는 다중화기를 설명하는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 상기 다중화기(400)는 평탄한 하부면 및 평탄한 상부면을 가지는 광학 블록(440), 상기 광학 블록(440)의 상기 하부면에 장착되는 반사 코팅(450), 파장에 따라 서로 분리되어 배치되고 상기 광학 블록(440)의 상기 상부면에 장착되는 복수의 광학 필터들(460), 상기 광학 블록(440)의 상기 상부면에 대응하여 배치되는 하부면을 가지고, 상기 하부면에 반대면에 배치되는 상부면에 형성된 복수 개의 비구면 렌즈(432)를 포함하고 상기 비구면 렌즈(432)를 둘러싸는 몸체부(437)를 포함하는 광결합 블록(480), 광섬유(492)의 일단을 수용하는 리셉터클(490), 상기 리셉터클(490)과 정렬하는 집속 렌즈(482), 및 상기 집속 렌즈(482)와 상기 광결합 블록(480)의 하부면 사이에 배치되고, 상기 집속 렌즈(482)와 상기 광학 블록(440)의 상부면에 사이에 광 경로를 제공하는 빔 반사부(433)를 포함한다.

상기 다중화기는 상기 보강판(510)과 상기 광전 소자들(524) 사이에 개재된 플렉서블 인쇄회로 기판(520), 및 상기 인쇄 회로 기판(520)과 상기 광전 소자들(524a,524b) 사이에 개재된 기판(522)을 포함할 수 있다. 상기 보강판(510)과 상기 플렉서블 인쇄회로 기판(520)은 접착제로 고정되고, 상기 플렉서블 인쇄회로 기판(520)과 상기 기판(522)은 접착제로 고정된다. 상기 접착제는 에폭시 계열 수지일 수 있다.

상기 기판(522)은 세라믹 또는 GaAs로 형성될 수 있다. 상기 기판(522)의 표면에는 정렬 마크(525)가 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 상기 광전 소자들(524a,524b)은 용이하게 정렬될 수 있다.

상기 광전 소자들(524a,524b)은 발광 소자(524a) 및 수광 소자(524b)를 포함할 수 있다. 상기 광전 소자들(524a,524b)은 상기 기판(123)에 장착되고, 접착제에 의하여 고정될 수 있다. 상기 수광 소자(524b)는 광다이오드일 수 있다. 상기 발광 소자(524a)는 레이저 다이오드일 수 있다. 구체적으로, 상기 레이저 다이오드는 수직 공진형 표면 발공 반도체 레이저(Vetical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)일 수 있다.

상기 발광 소자(524a)는 GaAs 또는 AlGaAs 계열을 사용하여, 700~850 nm 에서 동작하고, 상기 수광 소자들(524b)은 InGaAs 계열을 사용하여 900 nm 내지 1600 nm 대역에서 동작할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 소자(524a)과 상기 수광 소자들(524b) 사의 서로 크로스 토크(cross-talk)가 감소한다. 이에 따라, 상기 광학 필터들(460)은 성능이 감소하여도 동작할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다중화기는 하나의 광섬유를 통하여 여러 파장의 광신호(복수 채널의 광신호)를 송신 및 수신할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광통신 모듈은 여러 채널의 사용을 필요로 하는 DVI(digital video interactive), HDMI(high definition multimedia interface), 및 display port 등의 신호 전송에 응용시, 시스템 구성을 크게 간략화할 수 있다. 또한 발광소자와 수광소자들을 섞어서 배치하면 양방향 전송이 가능해져 DDC(direct digital control), RS232, audio, USB, Display port 등의 신호를 전송하도록 확장될 수 있다. 이러한 여러 가지 방식의 신호를 전송하기 위해 예를 들어, 2,3,4,5,6개의 채널이 가능하며 각기 광전 소자의 조합에 따라 보내고 받는 채널의 숫자를 조정할 수 있다.

여러 채널의 신호를 하나의 광섬유를 통하여 전송하기 위해서는 각각 다른 파장의 광을 방출하는 여러 개의 발광소자가 필요하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학적 파장분할다중방식 광통신 모듈에 복수의 발광소자가 적용될 때, 복수의 발광소자는 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 형성될 수 있다.

DVI/HDMI분야에서는 보통 4채널 방식이 널리 시도되고 있으며 DDC(direct digital control), RS232, 오디오(audio), USB 등 각종 부가적인 신호를 처리하기 위해 양방향 채널을 넣어 6채널도 시도될 수 있다. 기판에 탑재되는 광전소자의 수를 요구되는 채널 수에 맞게 설계하면, 본 발명의 실시예에 따른 광통신모듈은, DVI/HDMI분야, DDC(direct digital control), RS232, 오디오(audio), USB, Display port 등의 다채널을 요구하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.

16: 제1 양방향성 다중화기
17: 제2 양방향성 다중화기
18: 광섬유
11: 제1 발광소자들
12: 제2 수광소자들
13: 제1 수광소자들
14: 제2 발광소자들

Claims

제1 양방향성 다중화기;
제2 양방향성 다중화기;
상기 제1 양방향성 다중화기와 상기 제2 양방향성 다중화기를 연결하는 광섬유;
상기 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들;
상기 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들;
상기 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 상기 제1 발광 파장 대역과 다른 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들;및
상기 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들을 포함하고,
상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역에 포함되는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 발광 파장 대역과 제1 수광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm 이고,
상기 제2 발광 파장 대역과 제2 수광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm인 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 발광 소자는 활성층으로 AlGaAs 또는 GaAs를 포함하는 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)이고,
상기 제2 발광 소자는 활성층으로 InGaAs를 포함하는 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)이고,
상기 제2 수광 소자는 InP 기판에 성장된 InGaAs 흡수층을 포함하고,
상기 제1 수광 소자는 GaAs 기판에 성장된 GaAs 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 양방향성 다중화기 및 상기 제2 양방향성 다중화기 중에서 적어도 하는 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 발광 소자들에 연결되는 상기 제1 양방향성 다중화기의 채널은 광필터를 포함하지 않고,
상기 제2 발광 소자들에 연결되는 상기 제2 양방향성 다중화기의 채널은 광필터를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 양방향성 다중화기 및 상기 제2 양방향성 다중화기는:
일측에 렌즈 어레이를 포함하는 제1 렌즈 블록;
상기 렌즈 어레이들에 대응하는 렌즈 면을 포함하고 상기 제1 렌즈 블록의 타측에 결합하는 제2 렌즈 블록;
중심에 광섬유 페럴을 고정하고 상기 제2 렌즈 블록에 적층되는 리셉터클; 및
상기 제1 렌즈 블록의 일측에 결합하는 베이스를 포함하고,
상기 제1 렌즈 블록은 상기 베이스 상에 적층되는 것을 특징으로 광통신 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 양방향성 다중화기 및 상기 제2 양방향성 다중화기는:
평탄한 하부면 및 평탄한 상부면을 가지는 광학 블록;
상기 광학 블록의 상기 하부면에 장착되는 반사 코팅;
파장에 따라 서로 분리되어 배치되고, 상기 광학 블록의 상기 상부면에 장착되는 복수의 광학 필터들;
상기 광학 블록의 상기 상부면에 대응하여 배치되는 하부면을 가지고, 상기하부면에 반대면에 배치되는 상부면에 형성된 복수 개의 비구면 렌즈를 포함하고 상기 비구면 렌즈를 둘러싸는 몸체부를 포함하는 광결합 블록;
광섬유의 일단을 수용하는 리셉터클;
상기 리셉터클과 정렬하는 집속 렌즈;
상기 집속 렌즈와 상기 광 결합 블록의 하부면 사이에 배치되고, 상기 집속 렌즈와 상기 광학 블록의 상부면에 사이에 광 경로를 제공하는 빔 반사부; 및
적어도 상기 몸체부의 상부면과 결합하는 접착 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
다중화기;
역다중화기;
상기 다중화기와 상기 역다중화기를 연결하는 광섬유;
상기 다중화기에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들;
상기 다중화기에 연결되고 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들;
상기 역다중화기에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들,및
상기 역다중화기에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들을 포함하고,
상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제1 수광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역과 서로 다른 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제8 항에 있어서,
상기 제1 발광 파장 대역과 제1 수광 파장 대역은 620 nm 내지 870 nm 이고,
상기 제2 발광 파장 대역과 제2 수광 파장 대역은 900 nm 내지 1680 nm인 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제8 항에 있어서,
상기 제1 발광 소자는 활성층으로 AlGaAs 또는 GaAs를 포함하는 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)이고,
상기 제2 발광 소자는 활성층으로 InGaAs를 포함하는 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)이고,
상기 제2 수광 소자는 InP 기판에 성장된 InGaAs 흡수층을 포함하고,
상기 제1 수광 소자는 GaAs 기판에 성장된 GaAs 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제8 항에 있어서,
상기 다중화기 및 상기 역다중화기는:
일측에 렌즈 어레이를 포함하는 제1 렌즈 블록;
상기 렌즈 어레이들에 대응하는 렌즈 면을 포함하고 상기 제1 렌즈 블록의 타측에 결합하는 제2 렌즈 블록;
중심에 광섬유 페럴을 고정하고 상기 제2 렌즈 블록에 적층되는 리셉터클; 및
상기 제1 렌즈 블록의 일측에 결합하는 베이스를 포함하고,
상기 제1 렌즈 블록은 상기 베이스 상에 적층되는 것을 특징으로 광통신 모듈.
제8 항에 있어서,
상기 다중화기 및 상기 역다중화기는:
평탄한 하부면 및 평탄한 상부면을 가지는 광학 블록;
상기 광학 블록의 상기 하부면에 장착되는 반사 코팅;
파장에 따라 서로 분리되어 배치되고, 상기 광학 블록의 상기 상부면에 장착되는 복수의 광학 필터들;
상기 광학 블록의 상기 상부면에 대응하여 배치되는 하부면을 가지고, 상기하부면에 반대면에 배치되는 상부면에 형성된 복수 개의 비구면 렌즈를 포함하고 상기 비구면 렌즈를 둘러싸는 몸체부를 포함하는 광결합 블록;
광섬유의 일단을 수용하는 리셉터클;
상기 리셉터클과 정렬하는 집속 렌즈;
상기 집속 렌즈와 상기 광 결합 블록의 하부면 사이에 배치되고, 상기 집속 렌즈와 상기 광학 블록의 상부면에 사이에 광 경로를 제공하는 빔 반사부; 및
적어도 상기 몸체부의 상부면과 결합하는 접착 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제1 양방향성 다중화기;
제2 양방향성 다중화기;
상기 제1 양방향성 다중화기와 상기 제2 양방향성 다중화기를 연결하는 광섬유;
상기 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들;
상기 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들;
상기 제2 양방향성 다중화기에 연결되고 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들;및
상기 제1 양방향성 다중화기에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들을 포함하고,
상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 대역에 포함되고, 상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제2 발광 파장 대역과 서로 다른 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.
다중화기;
역다중화기;
상기 다중화기와 상기 역다중화기를 연결하는 광섬유;
상기 다중화기에 연결되고 제1 발광 파장 대역에 동작하는 적어도 하나의 제1 발광소자들;
상기 다중화기에 연결되고 제2 발광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 발광소자들;
상기 역다중화기에 연결되고 제1 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제1 수광소자들,및
상기 역다중화기에 연결되고 제2 수광 파장 대역에서 동작하는 적어도 하나의 제2 수광소자들을 포함하고,
상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제1 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제2 발광 파장 대역은 상기 제2 수광 파장 대역에 포함되고, 상기 제1 발광 파장 대역은 상기 제2 발광 파장 대역과 서로 다른 것을 특징으로 하는 광통신 모듈.