KR20140021762A - Optical module - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an optical module comprising; a silicon optical bench; a laser diode chip loaded on the top of the silicon optical bench; and an optical focusing unit which focuses a laser beam emitted from the laser diode chip and inserts it into a waveguide or an optical fiber. Provided is the optical module in which an incident angle of the laser beam which passes through the optical focusing unit and inserted into the waveguide or the optical fiber is tilted from a surface which forms the waveguide or a normal line of an incident of the optical fiber as a predetermined angle.

Description

광 모듈{OPTICAL MODULE}Optical module {OPTICAL MODULE}

본 발명은 광 통신 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광 통신 분야에 이용되는 광 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to the field of optical communications, and more particularly to an optical module used in the field of optical communications.

최근 인터넷, 유/무선 통신 등의 광범위한 사용 확대에 따라 보다 많은 데이터를 보다 빠르게 보내기 위해 대용량, 저손실 및 고속의 통신 시스템이 필요하게 되었고, 광통신이 이런 조건을 만족하는 시스템으로 부각되고 있다.Recently, due to the widespread use of the Internet and wired / wireless communication, a large-capacity, low-loss and high-speed communication system is required to send more data faster, and optical communication is emerging as a system that satisfies these conditions.

이러한 광통신에 적용되는 광 모듈은 전기적 신호를 광신호로 변환하고 변환된 광신호를 광파이버로 전송하거나 광파이버로 통해 전달되는 광신호를 전기적으로 변환하는 것으로, 광통신 네트워크를 구성하는데 필요한 핵심부품이다.
The optical module applied to such optical communication converts an electrical signal into an optical signal and transmits the converted optical signal to an optical fiber or electrically converts an optical signal transmitted through the optical fiber, which is a key component necessary for constructing an optical communication network.

본 발명은 광통신에 사용되는 광 모듈로서 보다 컴팩트한 구조를 갖는 광 모듈을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an optical module having a more compact structure as an optical module used for optical communication.

또한 본 발명은 보다 단순한 구성을 가져 모듈 제작의 비용 및 공정을 줄일 수 있는 광 모듈을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention has a simpler configuration to provide an optical module that can reduce the cost and process of module manufacturing.

또한 본 발명은 광 아이솔레이터(optical isolator)를 이용하지 않고도 광 궤환 문제를 해결할 수 있는 광 모듈을 제공하기 위한 것이다.
In addition, the present invention is to provide an optical module that can solve the optical feedback problem without using an optical isolator (optical isolator).

본 발명의 일 측면에 따르면, 실리콘 광학 벤치와, 상기 실리콘 광학 벤치의 상면에 탑재된 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩으로부터 출사된 레이저 빔을 집속하여 웨이브가이드 또는 광 파이버로 입사시키는 광 집속 수단을 포함하는 광 모듈로서,According to an aspect of the present invention, an optical focusing means for focusing a silicon optical bench, a laser diode chip mounted on an upper surface of the silicon optical bench, and a laser beam emitted from the laser diode chip to enter a waveguide or an optical fiber An optical module comprising:

상기 광 집속 수단을 통과한 레이저 빔의 상기 웨이브가이드 또는 상기 광 파이버로의 입사 각도는, 상기 웨이브가이드가 형성된 면 또는 상기 광 파이버의 입사면의 법선으로부터 소정 각도만큼 기울어지도록 설계되는, 광 모듈이 제공된다.
The angle of incidence of the laser beam passing through the light converging means into the waveguide or the optical fiber is designed to be inclined by a predetermined angle from the normal of the plane on which the waveguide is formed or the incident surface of the optical fiber. Is provided.

본 발명의 실시예에 의하면, 광통신에 사용되는 광 모듈로서 보다 컴팩트한 구조를 갖는 광 모듈을 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, an optical module having a more compact structure can be provided as an optical module used for optical communication.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 보다 단순한 구성을 가져 모듈 제작의 비용 및 공정을 줄일 수 있는 광 모듈을 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an optical module that can have a simpler configuration and can reduce the cost and process of module manufacturing.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 광 아이솔레이터(optical isolator)를 이용하지 않고도 광 궤환 문제를 해결할 수 있는 광 모듈을 제공할 수 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an optical module that can solve the optical feedback problem without using an optical isolator (optical isolator).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 설명하기 위한 보조 도면이다.1 is a perspective view showing an optical module according to an embodiment of the present invention.
2 is an auxiliary view illustrating a structure of an optical module according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광 모듈에 관하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, an optical module according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 설명하기 위한 보조 도면이다.1 is a perspective view showing an optical module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an auxiliary view for explaining the structure of the optical module according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광 모듈(100)은, 히트싱크(Heat sink, 110), 실리콘 광학 벤치(silicon optical bench, 120, 이하, 'SiOB'라 약칭함), 레이저 다이오드 칩(laser diode chip, 130, 이하 'LD 칩'이라 약침함), 볼 렌즈(Ball lens, 140), 실링 리드(Sealing lid, 150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an optical module 100 according to an embodiment of the present invention includes a heat sink 110, a silicon optical bench 120, hereinafter referred to as “SiOB”, and a laser. A diode chip 130 (hereinafter, referred to as LD chip), a ball lens 140, and a sealing lid 150 may be included.

본 발명의 실시예에서, 광 모듈(100)은, SiOB(120)의 탑면(top surface)에 LD 칩(130)과 볼 렌즈(140)가 탑재되며, 이때 LD 칩(130)은 실링 리드(150)에 의해 밀봉되어 보호될 수 있다. 여기서, SiOB(120)의 상기 탑면에는 도면에 도시된 바와 같이 LD 칩(130)의 구동과 전원 인가를 위한 전극(125) 패턴이 형성될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the optical module 100, the LD chip 130 and the ball lens 140 is mounted on the top surface of the SiOB 120, wherein the LD chip 130 is a sealing lead ( 150) to be sealed and protected. Here, an electrode 125 pattern for driving and powering the LD chip 130 may be formed on the top surface of the SiOB 120 as shown in the drawing.

본 발명의 실시예에 따를 때, LD 칩(130)으로부터 출사된 레이저 빔(도 2의 L 참조)은 볼 렌즈(140)에 의해 집속되어 웨이브가이드(wave guide, 210)로 입사된다. 또한, 도 2에 의할 때, 이러한 웨이브가이드(210)는 CMOS 칩(200)의 탑면에 형성된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the laser beam (see L in FIG. 2) emitted from the LD chip 130 is focused by the ball lens 140 and is incident to the wave guide 210. 2, the wave guide 210 may be formed on the top surface of the CMOS chip 200.

여기서, CMOS 칩(200)은, 도 1에 도시된 광 모듈(100)과 일체화됨으로써, 전체적으로 광송수신 모듈로서 기능할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위해, CMOS 칩(200)에는 적어도 하나의 광 모듈레이터(미도시), 광 파이버(미도시), 적어도 하나의 O/E 컨버터(미도시) 등이 포함되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 4 채널의 광 트랜시버를 구현하는 응용례에 있어서는, 상기 웨이브가이드(210)로 입사된 광을 4개의 채널로 분기시키기 위한 광 스플리터(optical spliter)(미도시)와, 4개의 광 모듈레이터(미도시), 그 각각의 광 모듈레이터와 연결되는 8채널 리본 파이버(ribbon fiber)(미도시), 상기 리본 파이버와 연결되는 4개의 디모듈레이터(미도시)와 이와 각각 연결되는 O/E 컨버터(optical to electric converter)(미도시) 등이 포함되도록 구현될 수 있다.Here, the CMOS chip 200 can be integrated with the optical module 100 shown in FIG. 1, so that the CMOS chip 200 can function as an optical transmission / reception module as a whole. To this end, the CMOS chip 200 may be implemented to include at least one optical modulator (not shown), an optical fiber (not shown), at least one O / E converter (not shown), and the like. For example, in an application for implementing a four-channel optical transceiver, an optical splitter (not shown) for splitting light incident on the waveguide 210 into four channels and four optical beams may be used. A modulator (not shown), an eight-channel ribbon fiber (not shown) connected to each optical modulator, four demodulators (not shown) connected to the ribbon fiber, and an O / E converter connected to each optical to electric converter (not shown) or the like.

본 발명의 실시예에 있어서, 웨이브가이드(210)로 입사되는 레이저 빔은, 도 2를 통해 도시된 바와 같이, 약 8도의 입사 각도를 가질 수 있다. 이와 같이 웨이브가이드(210) 측으로 입사되는 레이저 빔의 입사 각도가, 웨이브가이드(210)가 형성된 면의 법선으로부터 소정 각도를 갖도록 구현하는 경우, 궤환 광에 의한 신호 왜곡 문제(back reflection)를 구조적으로 해결할 수 있는 이점이 있다.In an embodiment of the present invention, the laser beam incident on the waveguide 210 may have an incident angle of about 8 degrees, as shown through FIG. 2. As such, when the incidence angle of the laser beam incident to the waveguide 210 is implemented to have a predetermined angle from the normal of the plane on which the waveguide 210 is formed, the signal reflection problem due to the feedback light is structurally solved. There is an advantage that can be solved.

즉, 종래기술에 의할 때, 궤환 광 문제를 해결하기 위해 광 아이솔레이터(optical isolator)를 추가 구성하여야 하였지만, 본 발명의 실시예에서는 웨이브가이드(210)로 입사되는 레이저 빔의 각도가 소정 각도가 되게 구현함으로써, 광 아이솔레이터의 추가 구성이 없어도 궤환 광 문제를 매우 간편히 해결할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 의할 때, 광 아이솔레이터 등의 부품의 제거에 의해, 전체 광 모듈의 제작 비용, 공정을 줄일 수 있고, 크기/부피도 줄여 광 모듈을 보다 컴팩트하게 구현할 수 있다.That is, according to the related art, in order to solve the feedback light problem, an optical isolator should be additionally configured. However, in the exemplary embodiment of the present invention, the angle of the laser beam incident on the waveguide 210 is set to a predetermined angle. In this case, the feedback light problem can be solved very easily without additional configuration of the optical isolator. Therefore, according to the embodiment of the present invention, by removing the components such as the optical isolator, it is possible to reduce the manufacturing cost, the process of the entire optical module, and to reduce the size / volume it is possible to implement the optical module more compact.

상술한 바와 같이, 약 8도의 입사 각도를 형성하기 위해, 본 발명의 실시예에서는, 특정 기구적 블록을 이용한다. SiOB(120)가 마운팅될 기구 블록의 일면이 CMOS 칩(200)의 탑면(보다 정확하게는 웨이브가이드(210)가 형성된 면)의 법선으로부터 8도의 각도를 갖는 경사면으로 형성되도록 하는 방식을 이용하고 있다. 이때, SiOB(120)가 마운팅될 상기 기구적 블록은, 도 1 및 도 2에 의할 때, 히트 싱크(110)일 수 있다.As mentioned above, in order to form an angle of incidence of about 8 degrees, embodiments of the present invention utilize specific mechanical blocks. The surface of the instrument block on which the SiOB 120 is to be mounted is used to form an inclined surface having an angle of 8 degrees from the normal of the top surface of the CMOS chip 200 (more precisely, the surface on which the waveguide 210 is formed). . In this case, the mechanical block on which the SiOB 120 is to be mounted may be the heat sink 110 according to FIGS. 1 and 2.

LD 칩의 경우, 칩 구동 과정에서 발열 문제가 발생하며 이에 따라 광 파장 변화 및 광 파워 변동 등의 악영향을 초래할 수 있는 바, LD 칩 하부에는 히트 싱크를 보다 넓은 면적으로 두는 것이 일반적이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 기존의 히트 싱크를 도 1 또는/및 도 2에 예시된 형상(즉, 8도 각도를 갖는 경사면이 형성된 블록)과 유사한 형태로 제작함으로써, 별도의 특별한 기구적 블록을 추가하지 않고서도 상술한 효과를 달성하고 있다. 또한 이때의 히트 싱크(120)는 레이저 빔의 입사각도를 결정하는 역할까지도 담당하게 되는 것인 바, 빔 정렬(즉, 광 정렬)을 위한 얼라인(align) 블록의 역할도 수행하게 된다.
In the case of the LD chip, a heat generation problem occurs during the chip driving process, and thus may adversely affect the optical wavelength change and the optical power fluctuation. Therefore, it is common to place a heat sink in a lower area of the LD chip. Accordingly, in the embodiment of the present invention, a separate special mechanical block is manufactured by manufacturing an existing heat sink in a shape similar to the shape illustrated in FIG. 1 or / and 2 (that is, a block having an inclined surface having an 8 degree angle). The above-mentioned effect is achieved without adding. In this case, the heat sink 120 also plays a role of determining an angle of incidence of the laser beam. The heat sink 120 also serves as an alignment block for beam alignment (ie, light alignment).

이상에서는 레이저 빔의 입사 각도가 약 8도를 형성하도록 구현한 예를 중심으로 설명하였지만, 이때의 입사 각도는 광 모듈이 실제 적용될 응용 제품, 그 응용 제품의 설계 디자인, 그 디자인에 따른 광학 특성, 본 발명의 광 모듈과의 결합 구조 등에 따라 상이해질 수 있음은 물론이다. 즉, 레이저 빔의 입사 각도는 궤환 광 문제를 기구적으로 해소할 수 있는 범위 내에서 다양히 설정될 수 있는 것이다.In the above description, the angle of incidence of the laser beam is about 8 degrees. However, the angle of incidence at this time is based on the application of the optical module, the design design of the application, the optical characteristics according to the design, Of course, it may be different depending on the coupling structure and the like with the optical module of the present invention. That is, the angle of incidence of the laser beam can be variously set within a range capable of mechanically solving the feedback light problem.

또한 이상에서는 약 8도 각도의 경사면을 갖는 기구적 블록이 히트 싱크인 경우를 예로 들었지만, 다른 기구적 블록이 이용될 수 있음은 물론이며, SiOB 자체가 경사면을 갖도록 제작될 수도 있을 것이다.In addition, although the mechanical block having an inclined surface having an angle of about 8 degrees is an example of a heat sink, other mechanical blocks may be used, and the SiOB itself may be manufactured to have an inclined surface.

또한 이상에서는 LD 칩으로부터 출사되는 레이저 빔을 집속하는 기능을 수행하는 구성요소로서 볼 렌즈를 예시하고 있지만, 다양한 광 집속 수단(예를 들어, 다양한 형태의 광학 렌즈 등)이 대체적으로 이용될 수도 있음은 자명하다.In addition, although the above-described ball lens as a component that performs a function of focusing the laser beam emitted from the LD chip, various light converging means (for example, various types of optical lens, etc.) may be generally used. Is self explanatory.

또한 이상에서는 상기 광 집속 수단을 거친 레이저 빔이 웨이브가이드로입사되는 경우를 중심으로 설명하였지만, 상기 집속된 레이저 빔은 직접 광 파이버로 입사될 수도 있다. 이 경우, 상기 광 집속 수단을 통과한 레이저 빔의 상기 광 파이버로의 입사 각도는, 광 파이버의 입사면의 법선으로부터 소정 각도만큼 기울어지도록 설계될 수 있다.In the above description, the laser beam passing through the light focusing means is incident on the waveguide, but the focused laser beam may be directly incident to the optical fiber. In this case, the incident angle of the laser beam passing through the optical focusing means into the optical fiber may be designed to be inclined by a predetermined angle from the normal of the incident surface of the optical fiber.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (4)

실리콘 광학 벤치와, 상기 실리콘 광학 벤치의 상면에 탑재된 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩으로부터 출사된 레이저 빔을 집속하여 웨이브가이드 또는 광 파이버로 입사시키는 광 집속 수단을 포함하는 광 모듈로서,
상기 광 집속 수단을 통과한 레이저 빔의 상기 웨이브가이드 또는 광 파이버로의 입사 각도는, 상기 웨이브가이드가 형성된 면 또는 광 파이버의 입사면의 법선으로부터 소정 각도만큼 기울어지도록 설계되는, 광 모듈.
An optical module comprising a silicon optical bench, a laser diode chip mounted on an upper surface of the silicon optical bench, and an optical focusing means for focusing a laser beam emitted from the laser diode chip and entering a waveguide or an optical fiber,
The angle of incidence of the laser beam passing through the light converging means into the waveguide or the optical fiber is designed to be inclined by a predetermined angle from the normal of the plane on which the waveguide is formed or the incident surface of the optical fiber.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 광학 벤치를 탑재하는 기구 블록을 더 포함하고,
상기 기구 블록 중 상기 실리콘 광학 벤치가 탑재되는 면은, 상기 웨이브 가이드가 형성된 면 또는 상기 광 파이버의 입사면의 법선으로부터 상기 소정 각도만큼 기울어진 경사면으로 형성되는, 광 모듈.
The method of claim 1,
Further comprising an instrument block for mounting said silicon optical bench,
The surface of the said instrument block in which the said silicon optical bench is mounted is formed with the inclined surface inclined by the said predetermined angle from the normal of the surface where the wave guide was formed, or the incident surface of the optical fiber.
제2항에 있어서,
상기 기구 블록은 히트 싱크인, 광 모듈.
3. The method of claim 2,
And the instrument block is a heat sink.
제2항에 있어서,
상기 웨이브가이드는 CMOS 칩의 탑면에 형성되고,
상기 실리콘 광학 벤치를 탑재한 상기 기구 블록 중 상기 경사면과 선접(線接)하는 타면이 상기 CMOS 칩의 상기 탑면과 면접(面接)하는, 광 모듈.3. The method of claim 2,
The wave guide is formed on the top surface of the CMOS chip,
The optical module in which the other surface which is in contact with the inclined surface in the instrument block mounted with the silicon optical bench is in contact with the top surface of the CMOS chip.
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