KR20210015274A

KR20210015274A - Awg 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치

Info

Publication number: KR20210015274A
Application number: KR1020190093876A
Authority: KR
Inventors: 최기선; 정동훈; 김선용
Original assignee: 주식회사 휘라포토닉스
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2021-02-10
Also published as: KR102229065B1

Abstract

본 발명은 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치에 관한 것으로서, 광전송수단으로부터 전송되는 광신호의 크기가 상대적으로 줄어들면서 포토다이오드의 수광부로 출력됨으로써, 광 퍼짐 현상으로 인해 발생하는 커플링 손실(coupling loss)을 최소화할 수 있고, 반사층에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 하여 반사 손실(return loss)을 줄일 수 있으며, 고굴절률 UV 경화물질을 주입하여 광도파로의 광경로부를 제작할 수 있는 성형금형부를 구비함으로써, 광도파로를 제작하는 데 비용절감을 가져올 뿐만 아니라 불량률을 낮춰 생산성 향상을 도모할 수 있는 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치에 관한 것이다.

Description

AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치{AWG device module with the reflection block assembled focusing lens and mold device for manufacturing the same}

본 발명은 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광전송수단으로부터 광수신수단에 광신호를 집속하여 출력함으로써, 광 크기를 줄일 수 있는 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치에 관한 것이다.

스마트폰과 스마트 패드 등을 비롯한 모바일 기기 들이 보편화됨에 따라 인터넷 트래픽은 지속적으로 증가하고 있으며, 인터넷 트래픽을 효율적으로 전달하기 위하여 라우터, 스위치, 전송장치 등이 고속화 대용량화 되고 있다. 단위 시간 당 전송용량을 높이기 위해서 기간전송 망에서는 하나의 광섬유에 서로 다른 파장의 광신호를 파장분할(WDM) 다중화하여 보내는 방식이 2000년 이후로 주로 사용되고 있고, 가입자 망의 경우도 하나의 광섬유에 서로 다른 파장으로 양방향 전송하는 기술이 상용화되어 있다.

이더넷(Ethernet) 분야에 있어서도 파장분할 다중화 방식이나 리본 광섬유(Ribbon fiber)를 통해 병렬 (parallel) 전송하는 방식이 표준화 되고 있다. 40G 이더넷의 경우에는 단일모드 광섬유(Single mode fiber) 10km 전송을 위해서 10G × 4 채널 CWDM 방식을 표준으로 채택했으며, 100G 이더넷의 경우에는 단일모드 광섬유 10km, 40km 전송을 위해서 25G × 4채널 LAN-WDM 방식을 표준으로 채택했다.

광 트랜시버는 광전변환을 수행하는 모듈이며, 상기 광 트랜시버의 수신부에서는 입사된 광신호를 전기 신호로 변환하여 출력하는 역할을 수행한다. 이때, 광신호를 입력받아 전류 신호로 변환하는 소자가 포토다이오드(Photo Diode)이며, 신호를 증폭하는 역할을 하는 소자가 트랜스임피던스증폭기(TIA: Transimpedance Amflifier)이다.

10Gbps급 이상의 전송 속도를 가진 초고속 광 트랜시버는 그 수신부에서 광 파장의 MUX/DeMUX(다중화/분리) 기능을 수행하기 위해 광도파로가 이용되기도 한다. 이 경우 광도파로를 통해 전달된 광신호를 포토다이오드에 입사시키고 트랜스임피던스증폭기(TIA)로 증폭하게 된다.

일반적으로 코어의 직경이 3 내지 10미크론 정도이며, 포토다이오드의 수광부 직경은 20 내지 40미크론 범위이다. 따라서, 광도파로에서 출력된 광신호를 포토다이오드의 수광부에 입사시키기 위해서는 정밀하게 계산되고 제어된 구조를 설계해야 한다.

이 경우 광학렌즈 등을 이용해서 광을 집속시키는 구조를 사용하게 되는데, 보통 광도파로, 렌즈, 포토다이오드, TIA 등의 부품들을 효과적으로 배치하는 구조를 설계하게 된다.

그런데 종래에는 광도파로의 표면에 반사면을 형성한 후 코어로 진행된 광이 반사면에서 반사되어 코어와 수직한 방향으로 출력될 수 있도록 하는 구조로 이루어진다. 이때, 광도파로로부터 출력된 광신호는 일정한 각도로 퍼져 나가게 되는데, 출력된 광을 렌즈를 이용하여 집속시키지 않고, 직접 포토다이오드로 광을 입사시키기도 한다.

일반적으로 10Gbps 이상의 전송 속도를 만족하는 포토다이오드는 광신호를 입력받는 수광부의 직경이 전술한 바와 같이, 20 내지 40미크론 수준이므로, 코어에서 출력되어 퍼져 나가는 광신호가 포토다이오드의 수광부에 입사되기 위해서는 반사면과 코어가 만나는 지점으로부터 포토다이오드까지의 거리가 짧을수록 유리하다. 만약 일정 거리 이상 커지게 되면 포토다이오드의 수광부에 모든 광신호가 입사되지 아니하여 광손실이 발생하게 되고 커플링 손실이 증가하는 원인이 되며, 이는 광트랜시버의 성능을 저하시키는 결과를 가져오게 된다.

또한, AWG 디바이스 모듈의 양산 과정에서 광도파로에 형성된 반사층의 경사면을 연마하여 가공하는 현재의 방식은 가공 정도가 크기 때문에, 핸들링 또는 이후 부주의로 인한 깨짐 현상이 발생하고 광트랜시버 장착시에도 파손의 위험이 매우 높은 문제점을 가지고 있다.

대한민국 등록특허공보 제1711691호(2017.02.23)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 광전송수단의 광도파로로부터 광신호를 집속하여 광수신수단의 포토다이오드로 출력하며, 반사면에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 하는 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 고굴절률 UV 경화물질을 주입하여 광도파로의 광경로부를 제작할 수 있는 성형금형부를 구비함으로써, 광도파로를 제작하는 데 원가를 절감하고 불량률을 낮춰 생산성 향상을 도모할 수 있는 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예는, 광신호가 전송되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 클래드층을 포함하는 평판형 광도파로로 이루어진 광전송수단; 및, 상기 광전송수단으로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 광수신수단을 포함하되, 상기 클래드층의 표면에는 굴절률이 높은 UV 경화 물질이 충전된 V 형상의 광경로변환부; 및 상기 광경로변환부의 상부에는 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 열 리플로우(thermal reflow)되어 일체화된 볼록렌즈부;가 형성된 광경로부를 포함하는 AWG 디바이스 모듈을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 광경로변환부는, 상기 광도파로의 외측 홈면의 경사면에 광신호를 수직으로 반사시키는 반사층이 형성되고, 상기 광도파로의 내측 홈면의 경사면에 상기 광신호의 출력 시, 상기 반사층에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 하는 반사제한층이 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 반사층은 40 ~ 45도의 각도로 형성되고, 상기 반사제한층은 5 ~ 10도의 각도로 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 반사층과 상기 반사제한층은 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 공정을 통해 형성된다.

본 발명의 제2실시예는, 광신호가 전송되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 클래드층을 포함하는 평판형 광도파로로 이루어진 광전송수단; 및, 상기 광전송수단으로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 광수신수단을 포함하되, 상기 광도파로의 일측에 경사면이 형성되고, 경사면에는 광신호를 수직으로 반사하는 반사층과, 상기 반사층에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 상기 반사층에 대향하는 상기 광도파로의 일측 단부에 다른 경사면을 가지는 반사제한층을 포함하며, 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 상기 경사면들 사이에 충전된 광경로변환부; 및 상기 광경로변환부의 대응하는 상부에 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 열 리플로우(thermal reflow)되어 광경로변환부에 일체화된 볼록렌즈부;가 형성된 광경로부를 포함하는 AWG 디바이스 모듈을 제공한다.

본 발명은 AWG 디바이스 모듈을 제조하기 위한 금형장치로서, 상기 광도파로와의 결합을 통해 상기 광경로변환부를 형성할 수 있는 캐비티가 구비된 하부금형; 및 상기 하부금형과 결합 가능하고, 상기 볼록렌즈부를 형성할 수 있는 캐비티가 구비되며 굴절률이 높은 UV 경화 물질이 캐비티 내로 주입되도록 하는 주입구를 갖는 상부금형;을 포함하는 성형금형부로 구성된 AWG 디바이스 모듈을 제조하기 위한 금형장치를 제공한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 AWG 디바이스 모듈 및 이를 제조하기 위한 금형장치에 의하면, 광전송수단으로부터 전송되는 광신호를 집속하여 광수신수단으로 출력함으로써, 광 퍼짐 현상으로 인해 발생하는 커플링 손실(coupling loss)을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광전송수단의 광도파로로부터 광신호를 집속하여 광수신수단으로 출력하되, 반사면에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 하여 반사 손실(return loss)을 줄일 수 있는 효과가 있다.

고굴절률 UV 경화물질을 주입하여 광도파로의 광경로부를 제작할 수 있는 성형금형부를 구비함으로써, 광도파로를 제작하는 데 비용절감을 가져올 뿐만 아니라 불량률을 낮춰 생산성 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈의 광경로부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈의 광경로부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 출력단 도파로를 제작하기 위한 성형금형부와 성형금형부에 의한 광경로부의 성형 공정을 도시한 단면도이다.
도 5 내지 7은 일반적인 AWG 디바이스 모듈의 출력단 도파로에 형성된 반사층의 경사면 각도별 반사 손실 및 출력단의 광 크기를 나타내는 광분포도이다.
도 8은 종래기술과 본 발명의 반사층의 경사면 각도별 반사 손실 및 출력단의 광 크기를 나타내는 광분포도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈의 출력단 도파로를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈의 출력단 도파로를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3의 출력단 도파로를 제작하기 위한 성형금형부(200)와 성형금형부(200)에 의한 성형 공정을 도시한 단면도이다.

첨부도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광트랜시버용 AWG 디바이스 모듈은, 입력단 도파로(11), 제1성형결합기(12), 배열 도파로 회절격자(AWG: Arrayed Waveguide Grating, 13), 제2성형결합기(14), 출력단 도파로(15)를 포함한다.

입력단 도파로(11)의 출력단에는 제1성형결합기(12)가 설치되어 입력단 도파로(11)를 통해 입사되는 광신호를 회절시킨다. 이와 같이 회절된 광신호는 배열 도파로 회절격자(13)로 입사되어 도파되는데, 이때 배열 도파로 회절격자(13)에서 이웃한 도파로의 경로차는 △L이며, 각 도파로는 위상편이기(phase shifter)의 역할을 하게 된다.

배열 도파로 회절격자(13)를 도파한 광파는 서로 다른 위상을 가진 상태에서 제2성형결합기(14)에 입사된다. 제2성형결합기(14)는 광파에 보강 간섭을 일으키며, 그로 인해 출력단 도파로(15)에 초점이 맺히게 된다.

출력단 도파로(15)의 초점이 맺히는 위치는 파장에 따라서 달라지는데, 이는 파장에 따라서 편이된 위상이 다르기 때문이다. 그러므로, 각 출력 도파로(15)에서는 각각 다른 파장의 광파를 얻을 수 있으므로, 이 소자는 역다중화기로서 기능할 수 있다. 마찬가지로, 출력 도파로(15)에 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광 신호를 입사시키면 하나의 입력 도파로(11)에 초점이 맺히게 되는데, 이때 이 소자는 다중화된 광파를 얻는 다중화기로서 기능하게 된다.

한편, 입력 도파로(11)에 입력된 복수의 광신호는 각각의 출력 도파로(15)를 향해 진행하게 되며, 광경로부(20)에 형성된 반사층(21)에서 반사된 광신호는 광경로변환부(23)에서 광 경로가 변환되고 볼록렌즈부(24)를 통해 출력된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 직선 형태의 광경로부(20)의 볼록렌즈부(24)는 입사된 광신호를 집속하여 외부로 출력하게 된다.

구체적으로 본 발명에 따른 AWG 디바이스 모듈에 대해 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 광신호를 전송하는 광전송수단(100)과, 광전송수단(100)의 광신호를 수신하며 집속된 광신호를 입력받아 전기신호로 변환하는 광수신수단(300)을 포함한다. 또한, 광전송수단(100)과 광수신수단(300)을 적층하여 지지하는 서브마운트(미도시)를 구비할 수 있다.

광전송수단(100)은 광신호가 전송되는 코어(120)와, 코어(120)를 둘러싸는 클래드층(130)을 포함하는 평판형 광도파로(110)를 사용한다.

평판형 광도파로(110)는 광신호가 전달되는 도파로로서, 굴절률이 상대적으로 큰 코어(120)와 굴절률이 상대적으로 작은 클래드층(130)으로 구성되며, 코어(120)로 입사된 광신호는 굴절률이 큰 코어(120)를 따라 도 1에 도시된 출력단 도파로(15) 측으로 진행한다.

광도파로(110)에는 일측에 V 형상의 오목홈을 형성하게 된다. 오목홈은 광도파로(110)의 외측 홈면에 경사면이 형성되고 경사면에는 광신호를 수직으로 반사시키는 반사층(21)이 형성된다.

광도파로(110)의 오목홈에 형성된 반사층(21)은 40 ~ 45도의 각도로 형성되고, 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 공정을 통해 형성될 수 있으나, 연마 또는 식각 공정을 통해서도 형성될 수 있다.

반사층(21)은 광도파로(110)의 외측 홈면의 경사면에 반사 코팅을 진행하여 광신호를 반사시키게 된다. 반사층(21)의 각도는 45도로 형성되는 것이 광 퍼짐 현상이 적어 가장 이상적이나, 실제 구현하는 데는 정확하게 연마하기가 어렵기 때문에 40 ~ 45도의 각도로 한정할 수 있다.

반사층(21)은 코어(120)를 통해 진행된 광신호를 반사시켜 광수신수단(300)으로 진행하도록 하는 역할을 한다. 반사층(21)에는 반사율을 향상시키기 위해 금이나 은, 크롬 등의 금속 물질이나 기타 고반사 코팅물질을 형성할 수 있다.

코어(120)를 따라 진행한 광신호가 상기 반사층(21)에서 반사된 후에는 자유 공간에서의 광 전파 원리에 따라 광신호가 퍼지면서 광수신수단(300)이 위치한 방향으로 진행하게 된다. 이때, 코어(120)와 반사층(21)이 만나 반사가 이루어지는 지점과 광수신수단(300)과의 간격이 커질수록 퍼져 나가는 광신호의 가장자리 부분의 광 파워가 포토다이오드의 수광부 내에 도달하지 못하게 되고, 포토다이오드의 수광부를 벗어나서 전달되며, 반사층(21)에 반사된 광신호가 다시 광전송수단(100)으로 입사되어 광손실을 유발할 수 있게 된다.

따라서, 이러한 문제점이 발생하지 않도록 오목홈의 반사층(21)과 마주하는 광도파로(110)의 내측 홈면에 경사면이 형성되고 경사면에는 광신호가 광전송수단(100)으로 입사되지 않도록 한다. 즉, 광도파로(110)의 내측 홈면에 형성된 경사면에는 광전송수단(100)의 광도파로(110)로부터 광신호를 집속하여 광수신수단(300)의 포토다이오드로 출력 시, 반사층(21)에 반사된 광신호가 다시 광전송수단(100)으로 입사되지 않도록 하는 반사제한층(22)이 형성된다.

반사제한층(22)은 5 ~ 10도의 각도로 형성되고, 경사면과 마찬가지로 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 공정을 통해 형성될 수 있으며, 연마 또는 식각 공정을 통해서도 형성될 수 있다. 이와 같은 공정을 통해 형성된 반사제한층(22)의 각도는 8도로 형성되는 것이 반사층(21)에서 반사된 광신호가 광전송수단(100)으로 입사되지 않아 가장 이상적이나, 실제 구현에서는 정확하게 연마하기가 어렵기 때문에 5 ~ 10도의 각도로 한정할 수 있다.

이때, 반사층(21)과 반사제한층(22)을 포함하는 오목홈에는 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질, 예컨대 레진(resin), 에폭시(epoxy) 등이 충전되어 광 포커싱을 유도할 수 있는 광경로변환부(23)를 제공할 수 있게 된다.

한편, 관전송수단(100)의 클래드층(130)에 광경로변환부(23)를 형성한 후 광경로변환부(23)의 대응하는 상부에는 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질을 열 리플로우(thermal reflow)하여 집속 특성을 가지는 볼록렌즈부(24)를 형성할 수 있다. 볼록렌즈부(24)는 일반적으로 볼록렌즈의 특성인 광을 효과적으로 모아서 집속할 수 있도록 한다.

볼록렌즈부(24)는 전술한 바와 같이, 종래의 광전송수단(100)의 코어(120)에서 출력되는 광신호의 광 퍼짐에 의한 커플링 손실을 최소화하기 위한 것으로서, 클래드층(130)에 반사층(21)과 반사제한층(22)을 포함하는 오목홈을 형성한 후 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질을 충전하여 광경로변환부(23)를 제작하고, 광경로변환부(23)의 상부에 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질을 열 리플로우하여 제작할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서, 광경로변환부(23)의 상부에 열 리플로우되는 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질은 레진 또는 에폭시일 수 있으며, 이에 한정되지 않는 다른 물질을 채택하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 광도파로(110)의 코어(120)를 따라 진행하는 광신호가 광경로변환부(23)의 반사층(21)에서 반사된 후 광수신수단(300)의 포토다이오드의 수광부가 위치하는 방향으로 진행하게 된다. 이때, 클래드층(130)의 광 출사면에 볼록렌즈부(20)를 형성하여 자유 공간에서의 광전파 원리에 따라 광신호를 집속시킬 수 있게 되며, 광신호가 집속되는 부분에 포토다이오드를 배치하여 광수신수단(300)을 형성할 수 있다.

광수신수단(300)은 광전송수단(100)의 위치를 기준으로 포토다이오드가 상부로 향하는 방식의 모듈을 사용할 수 있거나 포토다이오드가 하부에 위치한 모듈을 사용할 수도 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 전술한 바와 같이, 포토다이오드가 상부에 위치한 모듈을 사용하고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 AWG 디바이스 모듈은, 제작 공정이 간편하면서도 저비용으로 광송수신기, 광센서 및 다양한 광통신 모듈을 형성할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 AWG 디바이스 모듈의 제2실시예를 설명함에 있어 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성과 동일한 기능을 갖는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며 반복적인 구성을 피하기 위하여 이들 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 AWG 디바이스 모듈의 광경로부(20)를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 출력단 도파로(15)를 제작하기 위한 성형금형부(200)와, 성형금형부(200)에 의한 광경로부(20)의 성형 공정을 도시한 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 광경로부(20')는 광도파로(110)의 일측에 경사면이 형성되고, 경사면에는 광신호를 수직으로 반사하는 반사층(21')을 포함한다.

광경로부(20')는 반사층(21')에 반사된 광신호가 다시 광전송수단(100)으로 입사되지 않도록 반사층(21')에 대향하는 광도파로(110)의 일측 단부에 다른 경사면을 가지는 반사제한층(22')을 포함한다.

그리고 광경로부(20')는 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 경사면들 사이에 충전된 광경로변환부(23')와, 광경로변환부(23)의 대응하는 상부에 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 열 리플로우(thermal reflow)되어 광경로변환부(23')에 일체화된, 집속 특성을 가지는 볼록렌즈부(24')를 포함한다.

이와 같은 광경로부(20')는 AWG 디바이스 모듈의 양산 과정에서 파손의 위험성이 높은 경사면을 가공하는 방식을 배제하여 제작하게 되는바, 도 4에 도시한 바와 같이, 광도파로(110)와의 결합을 통해 광경로변환부(23')를 형성할 수 있는 캐비티(230)가 구비된 하부금형(210)과, 하부금형(210)과 결합 가능하고 볼록렌즈부(24')를 형성할 수 있는 캐비티(231)가 구비된 상부금형(220)을 포함하는 성형금형부(200)가 구비된다.

이와 같이 성형금형부(200)는 하부금형(210)과 상부금형(220)으로 이루어진 내측에 광경로변환부(23')와 볼록렌즈부(24')를 포함하는 성형 공간인 캐비티(230,231)가 형성된다.

상부금형(220)의 일측에는 캐비티(230,231) 내로 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질을 주입하는데 사용하는 주입구(240)가 형성된다.

성형금형부(200)는 일반적으로 스틸, 섬유강화 플라스틱, 수지 등이 사용될 수 있으며, 볼트 등의 고정수단을 통해 하부금형(210) 및 상부금형(220)의 결합이 용이하게 된다.

이와 같이 구성된 성형금형부(200)의 일측에 형성된 개구를 통해 광도파로(110)가 진입하여 결합되면서 광경로변환부(23')의 캐비티(230)가 밀폐된 상에서, 주입구(240)에 성형 물질인 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질을 주입하고 소정 시간이 흘러 성형 물질의 경화가 완료되면 광경로변환부(23')와 볼록렌즈부(24')를 포함하는 광경로부(20')가 완성된다. 이때, 상기 광도파로(110)의 일측 단부에는 5 ~ 10도의 각도로 형성된 반사제한층(22')이 성형금형부(200)를 통한 성형 전에 구비될 수 있다.

도 4에 도시된 성형금형부(200)를 통해 캐비티(230,231) 내에서 광경로부(20')가 성형되므로 종래의 반사면의 연마 가공에 의한 파손의 위험성을 방지할 수 있어 광도파로(110)를 제작하는 데 비용절감을 가져올 뿐만 아니라 불량률을 낮춰 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

도 5 내지 7은 일반적인 AWG 디바이스 모듈의 출력단 도파로(15)에 형성된 반사층(21)의 경사면 각도별 반사 손실 및 출력단의 광신호 크기를 나타내는 광분포도이고, 도 8은 종래기술과 본 발명의 반사층(21)의 경사면 각도별 반사 손실 및 출력단의 광신호 크기를 나타내는 광분포도이다.

도 5의 광분포도를 살펴 보면, 경사면의 경사 각도가 40도에서 45도로 증가 시, 반사 손실은 경사면의 경사 각도가 40도일 때, 40dB보다 크고, 경사 각도가 45도 일 때, 30dB보다 작은 것을 알 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 7의 광분포도를 살펴 보면, 광신호의 크기는 경사면의 경사 각도가 40도에서 45도로 갈수록 순차적으로 줄어드는 것을 알 수 있다. 즉, 경사면의 경사 각도에 따라 반사 손실이 결정되는데, 경사면의 경사 각도가 45도일 때, 반사 손실이 매우 낮아 통신 영역에 사용하는데 지장을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명은 AWG 디바이스 모듈의 광도파로(110)에 V 형상의 오목홈을 형성하고 고굴절률 UV 경화물질을 충전하고 그 위에 고굴절률 UV 경화물질을 열 리플로우(thermal reflow)하여 광경로부(20)를 형성하거나 성형금형부(200)의 캐비티(230,231)에 고굴절률 UV 경화물질을 주입하여 경화된 광경로부(20')를 포함하는 광도파로(110)를 제작하고자 하는 것이다.

이에 따라, 본 발명은 도 8에 도시한 바와 같이, 종래기술 대비, 광전송수단(100)으로부터 전송되는 광신호의 크기가 상대적으로 줄어들면서 포토다이오드의 수광부로 출력됨으로써, 광 퍼짐 현상으로 인해 발생하는 커플링 손실(coupling loss)을 최소화할 수 있고, 반사층(21)에 반사된 광신호가 다시 광전송수단(100)으로 입사되지 않도록 하여 반사 손실(return loss)을 줄일 수 있다. 특히 고굴절률 UV 경화물질을 주입하여 광도파로(110)의 광경로부(20')를 제작할 수 있는 성형금형부(200)를 구비함으로써, 광도파로(110)를 제작하는 데 비용절감을 가져올 뿐만 아니라 불량률을 낮춰 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 광전송수단 110 : 광도파로
120 : 코어 130 : 클래드층
200 : 성형금형부 210 : 하부금형
220 : 상부금형 230,231 : 캐비티
240 : 주입구 20,20' : 광경로부
21,21' : 반사층 22,22' : 반사제한층
23,23' : 광경로변환부 24,24' : 볼록렌즈부
300 : 광수신수단

Claims

광신호가 전송되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 클래드층을 포함하는 평판형 광도파로로 이루어진 광전송수단; 및,
상기 광전송수단으로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 광수신수단을 포함하되,
상기 클래드층의 표면에는 굴절률이 높은 UV 경화 물질이 충전된 V 형상의 광경로변환부; 및
상기 광경로변환부의 상부에는 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 열 리플로우(thermal reflow)되어 일체화된 볼록렌즈부;가 형성된 광경로부를 포함하는 AWG 디바이스 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광경로변환부는,
상기 광도파로의 외측 홈면의 경사면에 광신호를 수직으로 반사시키는 반사층이 형성되고,
상기 광도파로의 내측 홈면의 경사면에 상기 광신호의 출력 시, 상기 반사층에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 하는 반사제한층이 형성된 것을 특징으로 하는 AWG 디바이스 모듈.
제2항에 있어서,
상기 반사층은 40 ~ 45도의 각도로 형성되고,
상기 반사제한층은 5 ~ 10도의 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 AWG 디바이스 모듈.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 반사층과 상기 반사제한층은 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 AWG 디바이스 모듈.
광신호가 전송되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 클래드층을 포함하는 평판형 광도파로로 이루어진 광전송수단; 및,
상기 광전송수단으로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 광수신수단을 포함하되,
상기 광도파로의 일측에 경사면이 형성되고, 경사면에는 광신호를 수직으로 반사하는 반사층과, 상기 반사층에 반사된 광신호가 다시 광전송수단으로 입사되지 않도록 상기 반사층에 대향하는 상기 광도파로의 일측 단부에 다른 경사면을 가지는 반사제한층을 포함하며, 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 상기 경사면들 사이에 충전된 광경로변환부; 및
상기 광경로변환부의 대응하는 상부에 굴절률이 높은 UV 경화가 가능한 물질이 열 리플로우(thermal reflow)되어 광경로변환부에 일체화된 볼록렌즈부;가 형성된 광경로부를 포함하는 AWG 디바이스 모듈.
제5항에 있어서,
상기 반사층은 40 ~ 45도의 각도로 형성되고,
상기 반사제한층은 5 ~ 10도의 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 AWG 디바이스 모듈.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 반사층과 상기 반사제한층은 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 AWG 디바이스 모듈.
제5항에 따른 AWG 디바이스 모듈을 제조하기 위한 금형장치로서, 상기 광도파로와의 결합을 통해 상기 광경로변환부를 형성할 수 있는 캐비티가 구비된 하부금형; 및
상기 하부금형과 결합 가능하고, 상기 볼록렌즈부를 형성할 수 있는 캐비티가 구비되며 굴절률이 높은 UV 경화 물질이 캐비티 내로 주입되도록 하는 주입구를 갖는 상부금형;을 포함하는 성형금형부로 구성된 AWG 디바이스 모듈을 제조하기 위한 금형장치.