KR20160063749A

KR20160063749A - 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조

Info

Publication number: KR20160063749A
Application number: KR1020140167430A
Authority: KR
Inventors: 김정수
Original assignee: 주식회사 포벨
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-07

Abstract

본 발명은 광통신용 광송신소자와 광수신소자가 하나의 패키지 하우징에 내장되어 광신호의 전송과 수신을 동시에 수행하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조는 이중코어광섬유(dual core fiber; DCF)를 중심으로 광송신 소자와 광수신 소자가 배치되되 , 이중코어광섬유의 한쪽 광섬유는 양방향 통신용 광모듈을 외부와 광학적으로 연결하는 용도로 사용하고 이중코어광섬유의 시준화렌즈쪽에는 수신되는 파장을 가변하여 선택할 수 있는 수광소자가 배치되며, 이중코어광섬유의 다른 쪽 광섬유의 끝단에는 파장 가변 발광소자가 배치되게 된다. 또한, 이중코어광섬유의 시준화 렌즈 쪽에는 발광소자의 파장과 수광소자의 파장의 빛을 분리하기 위한 필터가 더 장착되며, 시준화 렌즈와 포토다이오드 칩의 광경로상에 수신하는 여러 파장의 광신호 중에서 특정한 파장만을 통과시키는 파장 가변 선택형 필터가 더 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

양방향 통신용 광모듈 패키지 구조 {Optical modulator package for bi-directional data communication}

본 발명은 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조에 관한 것으로, 특히 이중코아광섬유(DCF)와 광송신소자 및 광수신소자가 일체형으로 제작되어 양방향 통신의 기능을 가지는 광모듈 패키지 구조에 관한 것이다.

근래에 들어 대용량의 정보 전송 및 고속의 정보 통신을 위하여 빛을 정보 전송의 매개로 하는 광통신이 일반화되어 있다. 근래에 있어서 가로 길이 및 세로 길이가 각각 0.3mm 정도인 반도체 레이저 다이오드 칩을 이용하여 손쉽게 10Gbps(giga bit per sec)의 전기 신호를 레이저 빛으로 변환할 수 있으며, 반도체 광 광수신소자를 이용하여 광섬유를 통해 전송되어오는 광신호를 전기신호로 손쉽게 변환할 수 있다. 빛은 매우 특이한 특성을 갖는 에너지파로서 어느 한 지역에 동시에 존재하는 여러 빛들이 서로 상호 작용을 하기 위해서는 상호 작용의 대상이 되는 빛들이 동일한 파장을 가지거나, 빛의 위상(phase)이 맞아야 하며, 또한 진행 방향이 일치하여야 한다. 그러므로 빛은 서로 간의 간섭성이 매우 떨어지며 이러한 빛의 특성을 이용하여 여러 가지 파장을 갖는 빛을 동시에 하나의 광섬유를 통하여 전송하는 파장분할(Wavelength division multiplexing: WDM) 방식의 광통신이 선호되고 있다. 이러한 WDM 방식의 광통신은 신호의 전송 매질인 광섬유를 공유할 수 있게 해줌으로써 광섬유 포설에 따른 비용을 줄여준다는 점에서 매우 경제적인 통신 방법이다.

근래에는 광섬유를 통신 가입자의 집 내부까지 연결하는 FTTH(fiber to the home)가 일반화 되어가고 있는 추세이다. 광섬유를 통신 가입자의 집 내부까지 끌어들여 광통신을 하는 FTTH 방식에서는 통신 가입자의 집 내부에서 광신호를 생성하여 광통신의 기지국으로 보내는 상향 광통신과 광통신의 기지국에서 전송되어 오는 광신호를 전기신호로 바꾸어주는 하향 광통신이 필요하다. 이러한 상·하향 광통신을 수행하는 방법으로 상향 광신호를 처리하는 광섬유와 하향 광신호를 처리하는 광섬유를 별도로 포설하여 사용하는 방법이 있지만 이러한 방법은 광섬유의 낭비를 가져오게 된다. 그러므로 최근에는 한 가닥의 광섬유를 통하여 상향 광신호 및 하향 광신호를 전송하는 양방향(bidirectional) 광통신 방법이 널리 채택되고 있다. 광섬유를 통하여 하향 전송되어 오는 광신호를 수신하여 전기 신호로 바꾸어주는 광수신 소자와, 전기신호를 광신호로 바꾸어 광섬유를 통하여 전송하는 광 송신 소자를 일체화하여 하나의 광섬유와 광 결합이 일어나도록 제작된 모듈을 통칭하여 BiDi 모듈이라고 일컬어지고 있다.

특히 최근에는 하나의 광섬유에 4∼8종류의 광파장을 사용하여 전화국사와 가입자 사이의 광통신을 수행하는 TWDM(Time Wavelength Division Multiplexing) 방법을 이용하는 NG-PON2(Next Generation Passive Optical Networks 2)라는 규격이 ITU(International Telecommunication Union)의 산하분과에서 표준화 되어가고 있다.

NG-PON2의 통신방식에서는 각 가입자의 광소자로 여러 개의 광파장을 가지는 신호가 동시에 입력되게 되며, 각 가입자는 자신에게 할당된 파장만을 가변적으로 선택하여 수신하게 된다. 또한 각 가입자에서 전화국사로 보내는 광신호 또한 각 가입자에게 할당된 파장으로 가변하여 조절 한 후 광섬유를 통하여 전화국사로 전송되게 된다.

광송신소자의 경우 일반적으로 직접 레이저 빛을 만들어내는 반도체 레이저의 온도만을 조절하여 파장을 변화시킬수 있다. 그러므로 광송신소자는 자신에게 주어진 온도에 맞는 특정한 파장의 광신호를 생성하고, 다른 파장의 신호는 만들어내지 않는다. 그러나 광수신소자에는 여러 개의 파장이 동시에 입력되므로 이러한 여러 개의 파장 중에 자기에게 할당된 레이저 빛을 가변하여 선택하여야 한다.

NG-PON2의 규격에서는 송, 수신용으로 1520nm∼1540nm의 대역과 1596nm∼1604nm의 대역을 지정하고 있다. 그러므로 전화국사에서 가정으로 보내는 광파장은 1596nm∼1604nm의 파장대역에서 4채널 또는 8채널을 선정하여 송신하고, 각 가정에서 전화국사로 보내는 광신호는 1520nm∼1540nm 사이의 파장 대역에 미리 설정된 4채널 또는 8채널의 파장중 어느 하나를 선택하여 전송하게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 BiDi 모듈의 구조를 보이고 있다.

이하, 도 1을 설명하는데 있어 BiDi 하우징(1)에 설치되어 광섬유(2)로 광신호를 상향 전송하는 TO형 레이저 다이오드(4)에서 방출되는 빛의 파장이 1530nm, 1531nm, 1532nm, 1533nm의 4 채널중 어느 하나의 파장을 가지며, 광섬유(2)에서 하향 전송되어 TO형 광수신소자(5)로 입사하는 빛의 파장을 1596nm, 1597nm, 1598nm, 1599nm 중의 어느 한 채널인 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1에서 45°파장 선택성 필터(filter)(3)는 굴절률이 상대적으로 높고 낮은 유전체 박막을 복수의 층으로 교대로 증착함으로써 1531nm∼1533nm의 파장대역에 대해서는 투과를 하며, 1596nm∼1599nm의 파장대역은 반사를 하는 파장 선택성을 갖도록 제작할 수 있다. 이와 같이 각각 여러 파장에 걸친 복수 개의 채널에 해당하느 파장대역을 송신 또는 수신하기 위해서 입사광에 대해 45도 근처의 각도를 가지는 필터를 45°파장 선택성 필터라 명칭하기로 한다.

도 1의 파장 선택성 필터(3)는 대역 투과/반사필터에 해당한다. 그러므로 TO형 레이저 다이오드(4)에서 발산되는 1531nm∼1533nm의 파장을 가지는 레이저 빛은 45°파장 선택성 필터(3)를 그대로 투과하여 광섬유(2)로 광신호 빛이 집속하게 하며, 광섬유(2)에서 발산하는 1596nm∼1599nm의 파장의 하향 빛은 1596nm∼1599nm 파장의 빛을 반사하는 45°파장 선택성 필터(3)에서 진행 방향이 90°꺽여 TO형 광수신소자(5)로 진입하게 된다. 그러므로 BiDi 모듈을 사용함으로써 하나의 광섬유(2)를 이용하여 동시에 신호의 상·하향 전송이 이루어지게 된다. 그러나 송신의 경우에는 TO형 레이저 다이오드(4)에서는 1531nm∼1533nm의 파장 중의 어느 하나의 파장만이 생성되고 광섬유(2)로 전송된다. 그러나 광섬유(2)로부터 전송되어 오는 신호는 1596nm∼1599nm 파장의 4채널에서 모두 신호가 전송되어오며, 광 수광소자(5)는 이 4채널의 신호 파장 중에서 자기에게 할당된 신호만을 수신하여야 한다. 그러므로 광섬유(2)와 광수광소자(5)사이에는 1596nm∼1599nm 의 4채널 파장 중에서 자기에게 할당된 신호를 선택할 수 있는 파장 가변 선택성 필터가 더 필요하다.

종래의 BIDI 외형(1)은 통상적으로 스테인리스스틸(SUS)로 제작되어 빛을 흡수하거나 투과시킬 수 없다. 그러므로 종래의 BIDI모듈에서 광섬유(2)를 통하여 전송되어 오는 4채널의 신호 중에서 신호 수광에 사용되는 채널을 제외한 나머지 3개의 채널에 실려오는 광신호는 수광소자(5)에 의해 흡수되지도 못하고, 다시 광섬유(2)를 통하여 되돌아갈 수도 없이, BIDI 광모듈 내에서 떠돌게 되어 수신 채널에 대한 잡음으로 작용하게 된다. 즉, 도 1과 같이 기존의 양방향 통신용 광모듈에서는 광섬유(2)를 통하여 전송되어 온 4개의 신호 채널중에서 수광소자에 의해 선택되어 흡수되는 채널을 제외한 3채널의 광신호가 양방향 통신용 광모듈(1)내에서 떠돌게 되므로 수신 잡음이 발생한다.

이와 같이, 도 1과 같은 구조의 양방향 통신용 광소자에서는 광수신 채널중 특정 채널만 수신하고, 다른 채널의 광신호를 반사시키는 파장 가변 선택성 필터를 장치할 경우 파장 가변 선택성 필터에 의해 반사된 레이저 빛들이 금속으로 이루어진 양방향 통신용 모듈 내에 갇히게 되어 결국 수광소자로 일부 입사되게 되어 수광소자의 잡음이 커지는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0724820호 (2007.05.28)

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 여러 개의 채널로 입사되는 수신 광 중에서 특정한 파장의 채널을 가변하여 선택하여 수신하고, 수신하지 않는 광신호는 광모듈 외부로 효과적으로 배출함으로써 외부에서 광모듈로 입사되데 수신에 사용되지 않는 파장의 성분에 의한 잡음을 최소화할 수 있도록 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조는 이중코어광섬유와 이중코어광섬유에서 방출되는 레이저 빛을 평행광으로 전환시키는 렌즈와 대역 투과/반사 필터와 외부로부터 전송되어오는 광신호를 수신하는 포토다이오드와 광신호를 전송하기 위한 발광 반도체 레이저 다이오드를 포함하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조에 있어서, 상기 대역 투과/반사 필터와 포토다이오드 사이의 광 경로 상에 대역 투과/반사 필터를 투과한 다수의 광 채널 중 특정 채널의 광신호를 선택하여 투과시키고 다른 파장의 광신호는 반사시키는 파장 가변 선택성 필터가 더 배치되게 된다.

여기에서, 상기 파장 가변 선택성 필터와 포토다이오드 사이에는 파장 가변 선택성 필터를 통과한 빛을 포토다이오드칩의 활성 영역으로 집중시키기 위한 렌즈가 더 배치된다.

또한, 상기 파장 가변 선택성 필터와, 상기 파장 가변 선택성 필터를 통과한 빛을 포토다이오드드 칩의 활성영역으로 집중시키기 위한 렌즈와, 상기 포토다이오드는 평탄한 유리 윈도우(window)를 가지는 기밀성이 보장되는 패키지 내부에 배치되게 된다.

상기 파장 가변 선택성 필터는 Silicon, GaAs, InP 중 어느 하나를 포함하는 반도체 물질로 구성된 에탈론 필터인 것이 바람직하다.

한편, 상기 파장 가변 선택성 필터에는 파장 가변 선택성 필터의 온도를 바꿀 수 있는 히터 또는 열전소자가 더 부착될 수 있다.

또한, 상기 파장 가변 선택성 필터와 포토다이오드 및 렌즈는 열전소자 위에 배치되는 것이 바람직하다.

뿐만 아니라, 상기 이중코어광섬유의 렌즈 반대쪽 면이 광흡수제로 도포될 수 있다.

본 발명에 따른 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조는 다수의 수신 채널 중에서 수신하고자 하는 채널을 선택적으로 가변시킬 수 있으며, 광모듈로 들어오되 수신되지 않는 다른 채널의 광신호들은 광모듈 바깥으로 효과적으로 축출되어, 수신하고자 하는 채널에 잡음으로 작용하지 않도록 함으로써 수신 감도가 높아지는 효과가 있다.

도 1은 종래 일반적인 BiDi 모듈의 구조도,
도 2는 종래의 이중코어광섬유와 그린렌즈와 파장 선택성 필터를 이용한 광모듈의 구조도,
도 3은 종래의 이중코어광섬유와 그린렌즈와 파장 선택성 필터를 이용한 양방향 통신용 광모듈의 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 이중코어광섬유와 그린렌즈와 파장 선택성 필터를 이용한 양방향 통신용 광모듈의 일 실시예,
도 5는 본 발명에 따른 이중코어광섬유와 그린렌즈와 파장 선택성 필터를 이용한 양방향 통신용 광모듈의 일 실시예,
도 6은 본 발명에 따른 이중코어광섬유와 그린렌즈와 파장 선택성 필터를 이용한 양방향 통신용 광모듈의 또 다른 일 실시예,
도 7은 본 발명에 따른 이중코어광섬유와 그린렌즈와 파장 선택성 필터를 이용한 양방향 통신용 광모듈의 또 다른 일 실시예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 grin(graded index) lens(그린 렌즈)가 부착된 이중코어광섬유(dual core fiber: DCF)를 이용하여 수신되는 파장을 가변하여 선택할 수 있는 파장 가변형 양방향 통신용 광모듈의 개념이 제시된다.

도 2는 종래의 그린렌즈 및 파장 선택성 필터가 부착된 이중코어광섬유의 기본적인 개념을 보여주고 있는데, 그린렌즈가 부착된 이중코어광섬유는 미리 정해진 간격으로 배치된 2개의 광섬유와 하나의 그린렌즈로 구성된다.

도 2에서, 미리 정해진 2개의 광섬유 중 어느 하나의 광섬유에서 그린렌즈(8)를 향하여 방출된 레이저 빛은 그린렌즈(8)를 통과하여 시준화 된 빛으로 바뀌어 그린렌즈(8)에서 방출되게 된다. 그린렌즈(8)에서 방출된 빛은 시준화된 형태의 빛의 특성을 가진다. 그린렌즈(8)에서 방출되는 빛을 그린렌즈(8)에서 적절한 거리가 떨어져 있는 파장 선택성 필터(10)에서 반사시켜 다시 그린렌즈(8)로 입사시키면 반사된 빛은 이중코어광섬유의 다른 광섬유로 광 결합되게 된다. 이때 그린렌즈(8)에서 파장 선택성 필터(10)로 진행하는 빛은 시준화되어 있으며 파장 선택성 필터(10)에 입사하는 입사각이 90°+/- 3°이내의 수직에 가까운 입사각을 가진다.

도 2에서 두 개의 광섬유를 미리 정해진 간격으로 고정시키는 2개의 관통구멍이 뚫려있는 유리 재질의 이중코어캐필러리(dual core capillary)(7)는 재질이 유리로 이루어진다. 이중코어캐필러리(7)의 관통공 내부에는 광섬유(61,62)가 삽입되어 고정된다.

광섬유(61)에서 방출된 레이저 빛은 그린렌즈(8)에 의해 시준화된다. 그린렌즈(8)에 의해 시준화된 레이저 빛은 파장에 따라 그린렌즈 외부에 배치되는 파장 선택성 필터(10)를 투과 또는 반사하게 되는데 파장 선택성 필터(10)에서 반사된 레이저 빛은 그린렌즈(8)에 의해 집속되어 다른 광섬유(62)로 진행하게 된다. 이러한 과정은 광섬유(62)에서 방출된 레이저 빛에 대해서도 동일하게 작용되어, 광섬유(62)를 통하여 방출된 레이저 빛 중에서 파장 선택성 필터(10)에서 반사하는 파장의 성분은 그린렌즈(8)를 거쳐 광섬유(61)로 집속되게 된다.

본 발명에서 파장 선택성 필터(10)는 대역 투과/반사하는 필터가 되는 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어 파장 선택성 필터(10)가 레이저 빛 1520nm∼1540nm 대역에 대해서는 반사의 특성을 가지고 1596nm∼1604nm에 대해서는 투과의 특징을 가진다고 하면, 광섬유(61)을 통하여 전송되어 오는 1596nm∼1604nm는 파장 선택성 필터(10)를 투과하여 광수신에 사용할 수 있으며, 광섬유(62)를 통하여 전송되어 오는 1520nm∼1540nm 대역의 파장은 파장 선택성 필터(10)에 의해 반사되어 광섬유(61)로 집속되어 전송된다.

도 3은 도 2의 이중코어광섬유를 이용한 양방향 통신의 일례를 보여준다.

도 3에서 도면부호 5는 광수신소자이며, 도면부호 4는 발광소자이다. 도면번호 61의 광섬유는 양방향 통신용광소자를 외부와 광학적으로 연결하는 광섬유라 하고, 도면부호 62의 광섬유는 이중코어광섬유와 발광소자(4)를 연결하는 광소자라 하기로 하자. 이러한 도 3의 구조에서 발광소자(4)에서 발생된 레이저 빛은 광섬유(62)로 집속되어 그린렌즈(8)를 거친 후, 파장 선택성 필터(10)에 의해 반사된 후 다시 그린렌즈(8)를 거쳐 외부 연결 광섬유(61)로 집속된 후 외부로 전송된다. 외부연결 광섬유(61)를 통하여 외부에서 전송되어 오는 파장의 광신호는 그린렌즈(8)를 거쳐 파장 선택성 필터(10)을 투과하여 수광소자(5)로 집속되어 광신호를 전기신호로 변환하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예를 설명하는 양방향 통신용 광모듈 패키지의 전체적인 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 통신용 광모듈 패키지에는 그린렌즈(8) 일측면에 부착되는 대역 투과/반사 필터(110)와 수광소자(5) 사이에, 대역 투과/반사 필터(110)를 투과하는 레이저 빛 중에서 원하는 특정 파장을 가지는 채널의 신호를 선택하여 투과하고 나머지 채널의 파장을 가지는 광신호는 반사하는 파장 가변 선택성 필터(101)가 배치된다.

이러한 파장 가변 필터(101)는 여러 가지 형태로 제작될 수 있으며, Si 등의 반도체 기판을 이용한 에탈론 필터의 형태를 가지는 필터를 사용할 수 있고, 비정질 silicon을 이용하는 얇은 박막 형태의 필터를 사용할 수 있으며, 또한 liquid crystal과 같이 온도 또는 전압에 따라 굴절률이 변하는 liquid crystal etalon filter를 사용할 수도 있다. Silicon etalon filter의 경우 별도로 부착되는 heater 또는 온도를 조절할 수 있는 열전소자 (thermo electric cooler)를 이용하여 선택하는 파장을 조절할 수 있다.

상기 파장 가변 필터(101)에서 반사되는 레이저 빛의 파장은 대역 투과/반사 필터(110)를 통과한 파장이므로 다시 대역 투과/반사 필터(110)를 투과하여 그린렌즈(8)로 진입한다. 상기 파장 가변필터(101)를 파장 가변필터로 진입하는 광축에 대해 0.1도 이상의 각으로 틀어놓으면, 파장 가변 필터(101)에서 반사하여 그린렌즈(8)를 통과하는 빛은 광섬유(61)(62)로 되돌아가지 못하고 유리재질의 이중코어캐필러리(7)로 진입하게 된다. 이러한 과정을 도 5에 표시하였다.

도 5에서는 광섬유(61)을 통하여 외부에서 전송되어 온 수신 파장 대역의 채널 중에서 파장 가변 필터(101)를 투과하는 파장 채널 성분과 파장 가변 필터(101)에서 선택되어지지 않고 반사되는 파장 채널 성분에 대한 개략적인 광 경로를 표시되었다. 도 5에서는 간략한 설명을 위해 대역 투과/반사 필터(10)는 생략하기로 한다.

도 5에서 파장 가변 필터(101)를 통과하는 빛은 도면에 미도시된 광 수광소자로 진입하여 광신호를 전기신호로 변환시키게 된다. 상기 파장 가변 필터(101)에 의해 반사된 빛은 파장 가변 필터(101)가 광축에 수직하게 놓여 있지 않으면 다른 경로를 가지게 되므로 광섬유(61)로 되돌아가지 못한다. 파장 가변 필터(101)를 파장 가변 필터(101)에 진입하는 광축과 미리 정해진 각도로 방향을 틀어놓으면, 파장 가변 필터(101)에 의해 반사된 빛은 광섬유(61) 또는 광섬유(62)가 아닌 유리 재질의 캐필러리(7)의 임의의 지점으로 입사하게 되고, 캐필러리(7)가 유리 재질이므로 이 지점에 도달하는 파장 가변 필터(101)에서 반사된 빛은 캐필러리(7)를 투과하여 광모듈 바깥의 외부로 방출되게 된다.

그러므로 도 5의 구조에서는 도 1의 구조에서와 달리 파장 가변 필터(101)에 의해 반사된 빛이 금속 재질의 광모듈 내부에 갇히지 않고 광모듈 외부로 용이하게 방출됨으로써, 여러 개의 수신 파장 채널 중에서 하나만 수신하고 나머지 수신 파장 대역의 채널은 수신을 하지 않는 파장 가변 양방향 통신용 광모듈에서 수신에 참여하지 않는 수신 대역의 채널들이 광모듈 내에 붙잡히지 않음으로써, 수신에 참여하지 않는 수신 파장 대역의 신호가 잡음으로 작용하게 될 가능성을 차단하게 되어 수신 채널에 대한 광 수신 감도가 높아지는 장점이 있다.

도 6은 도 5의 캐필러리(7) 상단에 파장 가변 선택성 필터(101)에 의해 반사되어 캐필러리 몸체를 통하여 전달되어 온, 수신에 미 참여하는 수신 파장 대역의 광신호를 흡수하는 물질을 도포하는 경우의 예를 보이고 있다. 이러한 구조에서는 수신에 미참여하는 수신 파장의 대역을 광 경로에서 멀리 떨어진 부분에서 흡수를 하게 되므로, 도 1의 구조와 달리 수신에 참여하지 못하는 수신 파장 대역의 채널이 수신 채널에 대한 잡음으로 작용하지 못하며, 광모듈의 내부를 외부와 광학적으로 차단하기 때문에 외부 빛이 수신에 잡음으로 작용하는 것을 차단함으로써 광 수신 감도를 개선할 수 있다. 원하는 파장 대역의 광흡수제로는 광흡수 젤, 광흡수 에폭시 등 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 광섬유(61)와 광섬유(62) 내부를 진행하는 광신호들은 광섬유에 의해 광섬유의 코어로 국한되어 전송되기 때문에 광흡수제의 유무에 영향을 받지 않는다.

파장 가변 선택성 필터(101)는 광신호를 수신하여 전기신호로 바꾸어주는 도면에 미 도시된 포토다이오드와 대역 투과/반사필터(110) 사이의 광경로에 배치되기만 하면 된다. 외부의 광신호가 전송되어오는 광섬유(61)에서 발산되어 그린렌즈(9)를 거친 레이저 빛은 통상적으로 400um 정도의 직경을 가지는 평행광 형태를 가진다. 대역 투과/반사필터(110) 및 파장 가변 선택성 필터(101)에 도달하는 빛은 평행광인 것이 파장 선택성을 좋게 하는 방법이나, 이러한 큰 직경의 레이저 빛은 통상적으로 광 수광 영역의 크기가 100um 이하인 포토 다이오드에는 적절하지 못하게 크다. 그러므로 수광을 위한 포토다이오드와 파장 가변 선택성 필터(101) 사이에는 평행광을 집광시키는 렌즈가 더 추가되어야 한다.

도 4에서 수광소자(5)는 렌즈를 구비하고 있으며, 파장 가변 선택성 필터(101)는 렌즈를 구비하고 있는 수광소자(5)와 대역 투과/반사필터(101) 사이에 배치되는 것으로 표현하였으나, 이는 발명의 설명을 위한 예시일 뿐으로 다른 형태의 변형도 가능하다.

즉, 도 7에서와 같이 수광소자를 평판형의 window(120)를 가지는 TO-can형으로 제작하고, TO-can형 패키지 내에 파장 가변 선택성 필터(101)와 평행광을 포토다이오드로 집속하기 위한 렌즈(55)와 포토다이오드칩을 배치하는 방법도 본 발명의 일례가 될 수 있다. 도 7과 같은 경우에는 TO-can형 패키지 내에 파장 가변 선택성 필터(101)의 투과 대역 파장을 조절하기 위한 수단이 더 구비되어야 한다. 특히, TO-can 내에 파장 가변 선택성 필터(101)를 내장하는 방법은 파장 가변 선택성 필터의 파장 가변을 위해서 필요한 소자인 습도에 민감한 발열소자 또는 온도조절소자(57)를 기밀성이 보장되는 TO-can형 패키지에 장착함으로써 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 4의 설명에서 수광소자가 TO-can형을 제시하였으나 이를 다른 형태의 패키지인 mini-flat형 또는 버터플라이형 패키지로 대치할 수 있음은 자명하다.

본 발명의 실시예 설명에서 그린렌즈를 지칭한 것은 이중코어광섬유에서 현재 그린렌즈를 사용하는 것이 일반적이므로 설명을 간단하게 하기 위해 그린렌즈로 설명하였지만, 본 발명의 구성에서 그린렌즈는 광섬유에서 방출되는 레이저 빛을 평행광으로 전환하는 어떤 구조의 렌즈도 가능함은 자명하다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예 설명에서 파장 가변 선택성 필터(101)는 Silicon etalon filter인 것을 예로 들었는데, 이는 Silicon이 온도 1도 변화에 따라 1x10E-4 정도의 굴절률 변화를 보임으로써, 온도 1도 변화에 따라 에탈론 필터의 투과 파장대역이 약 0,1nm 정도 바뀌는 특성을 이용하기 때문이다. 이러한 온도에 따른 높은 굴절률 변화는 반도체 물질의 대표적인 특징이며, 이러한 특성을 가지는 다른 재료로는 InP, GaAs 등의 이원조성화합물 반도체도 해당한다.

이와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 종래의 양방향 통신용 광모듈의 패키지 케이스
2 : 광섬유
3 : 45°파장 선택성 필터
4 : 광송신소자
5 : 광수신소자
7 : 이중코어광섬유에서 2개의 광섬유를 감싸고 있는 이중코어캐필러리
8 : 그린렌즈
9 : 이중코어광섬유와 그린렌즈의 결합시 광진행 경로
10 : 파장 선택성 필터
20 : 광섬유의 광축에 대해 45°경사각을 가지는 반사거울
55 : 평행광을 포토다이오드 활성층으로 집속 시키기 위한 렌즈
57 : 열전소자
61 : 양방향통신용 광모듈과 외부를 연결시키는 광섬유
62 : 양방향통신용 광모듈내부에서 광신호를 연결시키는 광섬유
71 : 수신 파장 대역의 신호중에서 파장 가변선택성 필터에 의해 반사된 신호를 흡수하기 위한 광흡수제
101 : 파장 가변 선택성 필터
110 : 대역 투과/반사 필터
120 : 평판형 윈도우

Claims

이중코어광섬유와 이중코어광섬유에서 방출되는 레이저 빛을 평행광으로 전환시키는 렌즈와 대역 투과/반사 필터와 외부로부터 전송되어오는 광신호를 수신하는 포토다이오드와 광신호를 전송하기 위한 발광 반도체 레이저 다이오드를 포함하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조에 있어서,
상기 대역 투과/반사 필터(110)와 포토다이오드 사이의 광 경로 상에 대역 투과/반사 필터(110)를 투과한 다수의 광 채널 중 특정 채널의 광신호를 선택하여 투과시키고 다른 파장의 광신호는 반사시키는 파장 가변 선택성 필터(101)가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.
제 1항에 있어서,
상기 파장 가변 선택성 필터(101)와 포토다이오드 사이에는 파장 가변 선택성 필터(101)를 통과한 빛을 포토다이오드칩의 활성 영역으로 집중시키기 위한 렌즈(55)가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.
제 2항에 있어서,
상기 파장 가변 선택성 필터(101)와, 상기 파장 가변 선택성 필터(101)를 통과한 빛을 포토다이오드드 칩의 활성영역으로 집중시키기 위한 렌즈(55)와, 상기 포토다이오드는 평탄한 유리 윈도우(window)를 가지는 기밀성이 보장되는 패키지 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.
제 1항에 있어서,
상기 파장 가변 선택성 필터(101)는 Silicon, GaAs, InP 중 어느 하나를 포함하는 반도체 물질로 구성된 에탈론 필터인 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.
제 1항에 있어서,
상기 파장 가변 선택성 필터(101)에는 파장 가변 선택성 필터의 온도를 바꿀 수 있는 히터 또는 열전소자(57)가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.
제 2항에 있어서,
상기 파장 가변 선택성 필터(101)와 포토다이오드 및 렌즈(55)는 열전소자(57) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.
제 1항에 있어서,
상기 이중코어광섬유의 렌즈 반대쪽 면이 광흡수제(71)로 도포되는 것을 특징으로 하는 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조.