KR20120126003A

KR20120126003A - Ｖｃｓｅｌ을 이용한 다파장 광송신모듈 및 광송수신모듈

Info

Publication number: KR20120126003A
Application number: KR1020110043696A
Authority: KR
Inventors: 양계모; 손정권
Original assignee: 주식회사 옵토웰
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-20
Also published as: KR101336714B1

Abstract

본 발명은 저렴한 비용으로 제조할 수 있고 신호간의 상호 간섭을 완벽하게 통제 가능한 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈 및 광송수신모듈에 관한 것으로서, 다파장 광송신모듈은 다중모드 광섬유와 접속되는 접속부와, 상기 접속부를 통하여 상기 다중모드 광섬유에 서로 다른 파장의 광신호를 조사하는 제1 VCSEL 및 제2 VCSEL을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

ＶＣＳＥＬ을 이용한 다파장 광송신모듈 및 광송수신모듈{MULTI-WAVELENGTH OPTICAL TRANSMITTER AND RECEIVER MODULE USING VCSEL}

본 발명은 다중모드 광섬유 기반의 광통신에 사용가능한 저가의 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈 및 광송수신듈에 관한 것이다.

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

광통신으로 주고 받는 고속 대용량의 데이터 전송의 필요성이 점점 커짐에 따라 파장 간 상호 간섭성이 없는 광의 성질을 이용하여 서로 다른 여러 파장에 각각 독립된 정보를 실어 이를 모아 한 개의 광섬유로 보내는 파장분할 다중화 기술이 각광을 받고 있다.

파장 분할 다중화 기술의 일반적인 사용 예는 광 케이블로부터 전달되는 여러 파장의 광 신호를 개개의 파장으로 분리하여 각각의 채널에 맞는 광 케이블로 입력시키거나 다수 채널의 광 케이블로부터 전해오는 서로 다른 여러 파장의 광 신호를 하나로 통합하여 단일 광 케이블로 보내는 것이다.

본 발명은 저렴한 비용으로 제조할 수 있고 신호간의 상호 간섭을 완벽하게 통제 가능한 다파장 광송신모듈 및 광모듈을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

다중모드 광섬유와 접속되는 접속부와, 상기 접속부를 통하여 상기 다중모드 광섬유에 서로 다른 파장의 광신호를 조사하는 제1 VCSEL 및 제2 VCSEL을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈을 제공한다.

상기 제1 VCSEL의 광신호를 통과시키고 상기 제2 VCSEL의 광신호를 반사시켜 상기 제1 VCSEL 및 상기 제2 VCSEL의 광신호를 상기 다중모드 광섬유로 입사시키는 광필터가 구비되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 제1 VCSEL은 상기 접속부에 대향배치되고, 상기 광필터는 상기 제1 VCSEL과 상기 접속부 사이에 배치되는 것이 좋다.

상기 광필터는 상기 제1 VCSEL의 광신호의 진행방향에 대해 수직축이 일측으로 경사되도록 배치되고, 바람직하게는 상기 제1 VCSEL의 광신호의 진행방향에 대해 수직축이 43~47°로 경사되도록 배치되어 이루어지는 것이 좋다.

그리고, 상기 다중모드 광섬유가 접속되는 접속부가 형성되고, 상기 제1 VCSEL 및 상기 제2 VCSEL이 고정되는 하우징이 구비되고,

상기 제1 VCSEL은 상기 다중모드 광섬유의 광축방향에 배치되도록 상기 하우징에 고정되고, 상기 제2 VCSEL은 상기 다중모드 광섬유의 광축방향에 직교하도록 상기 하우징에 고정되는 것이 바람직하다.

상기 제1 VCSEL은 780~870nm 파장의 축광신호를 조사하고, 상기 제2 VCSEL은 910~1550nm 파장의 축광신호를 조사하는 것이 좋다. 필터의 수정을 통하여 두 VCSEL의 위치는 교체 가능하다.

상기 하우징은 금속 재질로 이루어질 수 있고, 특히, 제조비용을 줄이기 위해 합성수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하우징 내부에 공간이 형성되고, 상기 제1 VCSEL 및 상기 제2 VCSEL의 조사면이 상기 하우징의 공간에 노출되도록 상기 하우징에 고정되고, 상기 하우징의 공간 내에 상기 광학필터를 고정하기 위한 필터고정부가 구비되는 것이 좋다.

특히, 상기 필터고정부는 상기 제2 VCSEL과 대향되도록 상기 하우징에 고정되고, 상기 하우징의 내부에 노출된 선단면에 상기 광학필터가 고정되고, 선단부에 관통구가 상기 제1 VCSEL의 광축방향으로 형성되어 상기 제1 VCSEL로부터 조사된 광신호가 상기 광학필터로 입사되는 것이 바람직하다. 상기 필터고정부가 상기 하우징에 일체로 형성되는 것이 좋다.

아울러, 본 발명은,

상기의 다파장 광송신모듈과;

상기 다중모드 광섬유가 접속되는 접속부와, 상기 접속부를 통하여 출사되는 다파장 축광신호 중 어느 한 파장의 축광신호는 통과시키고 다른 파장의 축광신호는 반사시키는 광학필터와, 상기 광학필터를 통과한 축광신호를 수광하는 제1 수광소자와, 상기 광학필터에 반사된 축광신호를 수광하는 제2 수광소자를 포함하여 이루어진 광수신 모듈;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송수신모듈을 제공한다.

상기 광수신 모듈의 제1 수광소자는 GaAs 포토다이오드이고, 제2 수광소자는 InGaAs 포토다이오드인 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈은 VCSEL을 사용함에 따라 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 단일모드 광섬유에 비해 사용자의 취급이 용이하고, 500m 이내의 단거리 광통신에 널리 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 수광 파장 영역이 다른 두 종류의 수광소자를 사용하여 VCSEL에서 입사되는 광신호간의 상호간섭을 완벽히 제어가능하고, 특히, 낮은 문턱전류와 낮은 구동 전류로 구동되는 VCSEL은 적은 발열로 플라스틱 개열의 합성수지 제질의 광 모듈로 제작이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예인 VCSEL을 이용한 금속재질의 다파장 광송신모듈의 종단면 상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예인 VCSEL을 이용한 합성수지재질의 다파장 광송신모듈의 종단면 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 VCSEL을 이용한 다파장 광송수신모듈의 일예를 계략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈 및 광모듈에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예인 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈의 종단면 상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.

본 발명의 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 이용한 다파장 광송신모듈(10)은 하우징(110), 상기 하우징(110)에 형성되어 다중모드 광섬유와 접속되는 접속부(130), 상기 하우징(110)에 고정되어 상기 접속부(130)를 통하여 상기 다중모드 광섬유에 서로 다른 파장의 광신호를 조사하는 제1 VCSEL(150) 및 제2 VCSEL(170)을 포함하여 이루어진다.

다파장 광송신모듈(10)에 VCSEL을 사용함으로써, 원형 대칭적인 출력모드를 제공하여 발광다이오드와 달리 모드 잡음없이 저잡음, 안정적인 고속변조가 가능하고, 더 적은 구동전류와 내부 온도보상에 의해 구동회로의 가격 등 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.

종래의 기존 FP LD 및 DFB LD에 비교하여 VCSEL의 낮은 구동 전류로 인하여 열방출을 위해 금속재질의 하우징을 사용할 필요가 없으며, 저가형의 렌즈가 포함된 사출형 합성수지 재질의 사용이 가능하므로 대량 양산 구조에 적용이 가능하다.

그리고 상기 제1 VCSEL(150)은 780~870nm 파장의 광신호를 방출하는 VCSEL을 사용하고, 상기 제2 VCSEL(170)은 910~1550nm 파장의 광신호를 방출하는 VCSEL을 사용하는 것이 좋다.

방출하는 광신호의 파장이 다른 상기 제1 VCSEL(150) 및 제2 VCSEL(170)을 사용하고, 파장이 다른 광신호를 감지하는 수광소자로서 두가지의 수광 파장 영역이 다른 GaAs 포토다이오드 와 InGaAs 포토다이오드를 사용함으로써, 수광부에서 발생하는 광신호의 상호 간섭을 방지할 수 있다.

상기 제1 VCSEL(150) 및 상기 제2 VCSEL(170)의 각 상부에는 집광렌즈부가 일체로 형성된 캡(152)(172)이 각각 구비된다.

상기 하우징(110)은 내부에 공간(112)이 형성된다. 상기 접속부(130)는 상기 하우징(110)의 상부에 형성되고, 상기 제1 VCSEL(150)은 상기 접속부(130)와 대향배치되도록 상기 하우징(110)의 하부에 고정된다. 상기 제1 VCSEL(150)은 상기 접속부(130)의 광축과 일치하도록 상기 하우징(110)에 고정된다.

그리고 상기 제2 VCSEL(170)은 상기 제2 VCSEL(170)의 광신호가 상기 제1 VCSEL(150)의 광신호의 진행방향과 직교되도록 상기 하우징(110)에 고정되는 것이 바람직하나, 상기 제1 VCSEL(150)의 광신호의 진행방향과 사선방향으로 상기 하우징(110)에 고정될 수도 있다.

상기 하우징(110)은 스테인레스 등의 금속재질로 이루어질 수 있고, 제조비용을 줄이고 조립공정을 단순화하기 위해 합성수지로 사출성형에 의해 제조되는 것이 좋다.

상기 제1 VCSEL(150)의 광신호는 통과시키고, 상기 제2 VCSEL(170)의 광신호를 반사시켜 상기 제1 VCSEL(150)의 광신호 및 상기 제2 VCSEL(170)의 광신호를 상기 다중모드 광섬유에 입사시키는 광필터(190)가 구비된다.

상기 광필터(190)는 상기 하우징(110)의 내부에 형성된 공간(112)에 구비된다. 특히, 상기 제1 VCSEL(150)의 광신호와 상기 제2 VCSEL(170)의 광신호가 서로 마주치는 상기 하우징(110)의 내부 공간(112)에 고정되고, 수직축이 상기 제1 VCSEL(150)의 광신호의 진행방향에 대해 43~47°로 경사지도록 배치된다.

이때 상기 광필터(190)의 경사각도는 상기 제2 VCSEL(170)의 위치에 따라 결정된다. 즉, 상기 광필터(190)의 경사각도는 상기 제2 VCSEL(170)의 광신호가 상기 광필터(190)에 반사되어 상기 접속부(130)에 입사되는 각도로 결정된다.

그리고 상기 광필터(190)를 상기 하우징(110)의 내부에 고정하기 위한 필터고정부(115)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 하우징(110)이 금속재질인 경우 상기 필터고정부(115)를 별도로 구성하여 선단부가 상기 하우징(110) 내부에 위치하도록 상기 하우징(110)에 고정한다. 이때 상기 필터고정부(115)의 선단부의 경사도는 상기 광필터(190)의 경사각도에 대응된다.

그리고 상기 필터고정부(115)의 선단부에 관통구(115a)가 형성되고, 상기 관통구(115a)는 상기 제1 VCSEL(150)의 광신호가 상기 관통구(115a) 통해 상기 광필터(190)를 통과하여 상기 접속부(130)에 입사할 수 있도록 상기 제1 VCSEL(150)의 광축방향으로 형성된다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예인 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈의 종단면 상태를 나타내는 종단면도이다.

상기 필터고정부(115)는 제조원가를 낮추기 위해 도 2와 같이 상기 하우징(110)의 내부에 일체로 돌출형성되도록 합성수지로 사출성형하고, 상기 광필터(110)는 상기 필터고정부(115)에 고정되는 것이 좋다.

도 3은 본 발명의 VCSEL을 이용한 다파장 광모듈의 일예를 계략적으로 나타내는 도면이다.

그리고 본 발명의 VCSEL을 이용한 다파장 광모듈은 상기 광송신모듈(10)과, 광수신모듈(30)로 이루어진다. 상기 광수신모듈(30)은 도 3과 같이 하우징(310), 접속부(330), 광학필터, 제1 수광소자(350) 및 제2 수광소자(370)를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(110)에는 다중모드 광섬유가 접속되는 접속부(130)가 형성되고, 상기 제1 수광소자(350) 및 상기 제2 수광소자(370)가 고정된다.

상기 제1 수광소자(350)는 상기 접속부(330)의 광축과 일치하도록 상기 접속부(130)와 대향배치되고, 상기 제2 수광소자(370)는 상기 제1 수광소자(350)의 광축과 직교되도록 상기 하우징(310)에 고정된다. 이때 상기 제2 수광소자(370)는 상기 제1 수광소자(350)의 광축과 직교되도록 배치되는 것이 바람직하나, 상기 제1 수광소자(350)의 광축에 사선방향으로 고정될 수 있음은 물론이다.

그리고 상기 광학필터는 상기 접속부(330)를 통하여 출사되는 다파장의 광신호 중 어느 한 파장의 광신호가 상기 제1 수광소자(350)에 수광되도록 통과시키고, 다른 파장의 광신호가 상기 제2 수광소자(370)에 수광되도록 반사시킨다.

상기 제1 수광소자(350)는 수광 파장이 780~890nm인 GaAs 포토다이오드를 사용하여 상기 광송신모듈(10)의 제1 VCSEL(150)의 780~870nm의 광신호를 수신하고, 상기 제2 수광소자(370)는 수광 파장이 900~1550nm인 InGaAs 포토다이오드를 사용하여 상기 광송신모듈(10)의 제2 VCSEL(170)의 910~1550nm의 광신호를 수신하도록 하여, 두파장의 광신호간의 상호 간섭을 완벽하게 통제하는 것이 바람직하다.

10: 광송신모듈, 110: 하우징,
115: 필터고정부, 130: 접속부,
150: 제1 VCSEL, 170: 제2 VCSEL,
190: 광필터 30: 광수신모듈,
350: 제1 수광부, 370: 제2 수광부

Claims

다중모드 광섬유와 접속되는 접속부와, 상기 접속부를 통하여 상기 다중모드 광섬유에 서로 다른 파장의 광신호를 조사하는 제1 VCSEL 및 제2 VCSEL을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 VCSEL의 광신호를 통과시키고 상기 제2 VCSEL의 광신호를 반사시켜 상기 제1 VCSEL 및 상기 제2 VCSEL의 광신호를 상기 다중모드 광섬유로 입사시키는 광필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 VCSEL은 상기 접속부에 대향배치되고,
상기 광필터는 상기 제1 VCSEL과 상기 접속부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈.
제3항에 있어서,
상기 광필터는 상기 제1 VCSEL의 광신호의 진행방향에 대해 수직축이 일측으로 경사되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다중모드 광섬유가 접속되는 접속부가 형성되고, 상기 제1 VCSEL 및 상기 제2 VCSEL이 고정되는 하우징이 구비되고,
상기 제1 VCSEL은 상기 다중모드 광섬유의 광축방향에 배치되도록 상기 하우징에 고정되고, 상기 제2 VCSEL은 상기 다중모드 광섬유의 광축방향에 직교하도록 상기 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 VCSEL은 780~870nm 파장의 축광신호를 조사하고, 상기 제2 VCSEL은 910~1550nm 파장의 축광신호를 조사하는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신모듈.
제5항에 있어서,
상기 하우징은 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신 모듈.
제5항에 있어서,
상기 하우징은 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신 모듈.
제5항에 있어서,
상기 하우징 내부에 공간이 형성되고,
상기 하우징의 공간 내에 상기 광학필터를 고정하기 위한 필터고정부가 구비되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신 모듈.
제9항에 있어서,
상기 필터고정부는 상기 제2 VCSEL과 대향되도록 상기 하우징에 고정되고, 상기 하우징의 내부에 노출된 선단면에 상기 광학필터가 고정되고, 선단부에 관통구가 상기 제1 VCSEL의 광축방향으로 형성되어 상기 제1 VCSEL로부터 조사된 광신호가 상기 광학필터로 입사되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신 모듈.
제9항에 있어서,
상기 필터고정부가 상기 하우징에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송신 모듈.
제1항 내지 제4항의 다파장 광송신 모듈과;
상기 다중모드 광섬유가 접속되는 접속부와, 상기 접속부를 통하여 출사되는 다파장 축광신호 중 어느 한 파장의 축광신호는 통과시키고 다른 파장의 축광신호는 반사시키는 광학필터와, 상기 광학필터를 통과한 축광신호를 수광하는 제1 수광소자와, 상기 광학필터에 반사된 축광신호를 수광하는 제2 수광소자를 포함하여 이루어진 광수신 모듈;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송수신모듈.
제12항에 있어서,
상기 광수신 모듈의 제1 수광소자는 GaAs 포토다이오드이고, 제2 수광소자는 InGaAs 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 다파장 광송수신모듈.