KR20210033500A - 수광 모듈 - Google Patents

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Abstract

리셉터클(6)은 광 파이버 스터브(7)를 갖는다. 렌즈(5)는 입사측 곡면(9)과, 출사측 곡면(10)과, 입사측 곡면(9)과, 출사측 곡면(10) 사이에 마련된 원통부(11)를 갖는다. 리셉터클 홀더(8)는, 렌즈(5)와 광 파이버 스터브(7)가 접촉하지 않고 이격되도록 리셉터클(6)을 보지한다. 광 파이버 스터브(7)를 나온 광이 입사측 곡면(9)으로부터 렌즈(5)에 들어가면 렌즈(5)의 내부에서 집광되고 나서 다시 확산되고, 출사측 곡면(10)으로부터 나온 광이 수광 소자(2)의 수광면에 집광된다.

Description

수광 모듈
본 발명은 수광 모듈에 관한 것이다.
광 통신에서 수광 모듈이 이용되고 있다. 수광 모듈에 있어서, 광 파이버로부터의 광을 렌즈가 수광 소자의 수광면에 집광한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제 평10-010373 호 공보
종래의 수광 모듈에서는, 강한 광이 입력된 경우에 수광 소자에 광 전류가 과잉으로 흘러, 발열에 의해 수광 소자가 고장난다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은 강한 광이 입력된 경우에서도 수광 소자가 고장나는 것을 방지할 수 있는 수광 모듈을 얻는 것이다.
본 발명에 따른 수광 모듈은 수광 소자와, 광 파이버 스터브(optical fiber stub)를 갖는 리셉터클과, 입사측 곡면과, 출사측 곡면과, 상기 입사측 곡면과 상기 출사측 곡면 사이에 마련된 원통부를 갖는 렌즈와, 상기 렌즈와 상기 광 파이버 스터브가 접촉하지 않고 이격되도록 상기 리셉터클을 보지하는 리셉터클 홀더를 구비하고, 상기 광 파이버 스터브를 나온 광이 상기 입사측 곡면으로부터 상기 렌즈에 들어가면 상기 렌즈의 내부에서 집광되고 나서 다시 확산되고, 상기 출사측 곡면으로부터 나온 광이 상기 수광 소자의 수광면에 집광되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 광 파이버 스터브가 렌즈와 접촉하지 않고 이격되도록 보지되고, 렌즈의 입출사측에 각각 곡면이 마련되어 있다. 광 파이버 스터브를 나온 광이 입사측 곡면으로부터 렌즈에 들어가면 렌즈의 내부에서 집광되고 나서 다시 확산되고, 출사측 곡면으로부터 나온 광이 수광 소자의 수광면에 집광된다. 단, 강한 광이 입력된 경우, 렌즈 내부의 집광점 주변이 가열되어 굴절률이 변동하는 것에 의해, 렌즈를 출사한 광의 초점 위치가 어긋난다. 따라서, 수광 소자의 수광면에 부딪치는 빔이 확산되기 때문에, 수광 소자에 흐르는 전류 밀도가 작아져, 수광 소자가 고장나는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 수광 모듈을 도시하는 단면도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 렌즈를 도시하는 단면도이다.
도 3은 실시형태 2에 따른 수광 모듈을 도시하는 단면도이다.
도 4는 실시형태 2에 따른 렌즈를 도시하는 단면도이다.
도 5는 실시형태 3에 따른 렌즈를 도시하는 상면도이다.
도 6은 실시형태 4에 따른 수광 모듈을 도시하는 단면도이다.
도 7은 실시형태 4에 따른 렌즈를 도시하는 단면도이다.
실시형태에 따른 수광 모듈에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 동일하거나 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 설명의 반복을 생략하는 경우가 있다.
실시형태 1
도 1은 실시형태 1에 따른 수광 모듈을 도시하는 단면도이다. 스템(1) 위에 수광 소자(2)가 마련되어 있다. 리드(3)가 스템(1)을 관통하여 수광 소자(2)에 접속되어 있다. 경통(4)이 수광 소자(2)를 덮고 있다. 경통(4)에는 렌즈(5)가 장착되어 있다.
리셉터클(6)은 광 파이버 스터브(7)를 갖는다. 리셉터클 홀더(8)는 렌즈(5)와 광 파이버 스터브(7)가 접촉하지 않고 이격되도록 리셉터클(6)을 보지한다. 리셉터클(6)과 리셉터클 홀더(8)는 측면으로부터의 관통 YAG 용접 또는 필릿 YAG 용접에 의해 서로 고정되어 있다. 리셉터클 홀더(8)와 경통(4)은 맞댐 부분을 측면으로부터 YAG 용접하는 것에 의해 서로 고정되어 있다.
도 2는 실시형태 1에 따른 렌즈를 도시하는 단면도이다. 렌즈(5)는 입사측 곡면(9)과, 출사측 곡면(10)과, 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10) 사이에 마련된 원통부(11)를 갖는다. 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10)은 곡률 반경 0.75㎜의 반구이지만, 이것으로 한정되지 않으며 비구면 형상이어도 좋다. 원통부(11)의 반경은 0.75㎜이다. 렌즈(5)의 전체 길이는 5.92㎜이다. 렌즈(5)는 BK-7 등 굴절률 1.5의 재료로 이루어진다. 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10)에는 반사 방지막(도시하지 않음)이 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 광 파이버 스터브(7)가 렌즈(5)와 접촉하지 않고 이격되도록 보지되며, 렌즈(5)의 입출사측에 각각 곡면이 마련되어 있다. 광 파이버 스터브(7)를 나온 광이 입사측 곡면(9)으로부터 렌즈(5)에 들어가면 렌즈(5)의 내부에서 집광되고 나서 다시 확산되고, 출사측 곡면(10)으로부터 나온 광이 수광 소자(2)의 수광면에 집광된다. 단, 강한 광이 입력된 경우, 렌즈(5) 내부의 집광점 주변이 가열되어 굴절률이 변동하는 것에 의해, 렌즈(5)를 출사한 광의 초점 위치가 어긋난다. 따라서, 수광 소자(2)의 수광면에 부딪치는 빔이 확산되기 때문에, 수광 소자(2)에 흐르는 전류 밀도가 작아져, 수광 소자(2)가 고장나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 렌즈(5)가 발열하기 쉬워지도록, 광을 흡수하는 금속 이온 등을 렌즈(5)의 재료에 도프(dope)하여도 좋다. 또한, 광 파이버 스터브(7)의 출사 단면은 수직 연마되어 있다. 이 광 파이버 스터브(7)의 출사 단면으로부터의 반사 복귀광이 문제가 되는 경우는, 광 파이버 스터브(7)의 출사 단면에 반사 방지막을 마련하여도 좋다.
실시형태 2
도 3은 실시형태 2에 따른 수광 모듈을 도시하는 단면도이다. 도 4는 실시형태 2에 따른 렌즈를 도시하는 단면도이다. 입사측 곡면(9)은 곡률 반경 0.5㎜의 반구이다. 출사측 곡면(10)은 곡률 반경 0.75㎜의 반구이다. 원통부(11)의 반경은 1.5㎜, 전체 길이는 2㎜이다. 렌즈(5)는 TAF3 등 굴절률 1.8의 재료로 이루어진다. 출사측 곡면(10)의 곡률 중심은 입사측 곡면(9)의 곡률 중심에 대해 x방향으로 -0.14㎜ 오프셋되어 있다. x방향은 광축에 대하여 수직방향이다.
본 실시형태에서는, 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10)의 곡률 반경이 상이하며, 곡률 중심이 어긋나 있다. 광 파이버 스터브(7)의 출사 단면으로부터의 반사 복귀광을 방지하기 위해, 광 파이버 스터브(7)의 출사 단면은 8°로 연마되어 있다. 이 경우, 렌즈(5)에 대하여 광이 비스듬하게 입사된다. 이 입사되는 광의 각도에 맞추어 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10)의 곡률 중심이 오프셋되어 있다. 출사측 곡면(10)의 곡률 중심과 원통부(11)의 중심은 일치되어 있다. 따라서, 비스듬하게 광이 들어오는 경우에도 수광 소자 표면에 빔이 집광된다. 이와 같이 광이 비스듬하게 입사되는 경우에도 실시형태 1 효과를 얻을 수 있다.
실시형태 3
도 5는 실시형태 3에 따른 렌즈를 도시하는 상면도이다. 광의 입사측으로부터 본 평면에서 보아 입사측 곡면(9)의 반경보다 원통부(11)의 반경이 크면, 입사측 곡면(9)의 외측에도 렌즈(5)의 입사측 단면이 존재한다. 이 부분에 광이 들어오면, 입사측 곡면(9)을 거치지 않고 렌즈(5)를 통과한 광을 수광 소자(2)가 검지하기 때문에, 잘못된 위치에 광 파이버 스터브(7)를 고정할 우려가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 렌즈(5)의 입사측 단면에 있어서 입사측 곡면(9)의 외측에 크롬 등의 재료로 차광 코팅(12)을 마련하고 있다. 이에 의해, 입사측 곡면(9)으로부터 들어간 광만이 렌즈(5)로부터 출사된다. 따라서, 수광 모듈을 조립할 때에 광 파이버 스터브(7)의 광축 조정의 범위가 좁아져 광축 조정을 하기 쉬워진다. 그 이외의 구성 및 효과는 실시형태 2와 마찬가지이다.
실시형태 4
도 6은 실시형태 4에 따른 수광 모듈을 도시하는 단면도이다. 도 7은 실시형태 4에 따른 렌즈를 도시하는 단면도이다. 렌즈(5)는 4개의 부품(5a, 5b, 5c, 5d)으로 나누어져 있다. 부품(5a)은 반경 0.5㎜의 반구이며, 입사측 곡면(9)에 대응한다. 부품(5b)은 반경 1.5㎜, 두께 0.5㎜의 원통이다. 부품(5c)은 반경 0.5㎜ 두께 1.5㎜의 원통이다. 부품(5b, 5c)은 원통부(11)에 대응한다. 부품(5d)은 반경 0.75㎜의 반구이며, 출사측 곡면(10)에 대응한다. 부품(5d)의 중심은 부품(5a)의 중심에 대해 x방향으로 -0.14㎜ 오프셋되어 있다. 부품(5d)의 중심과 부품(5b, 5c)의 중심은 일치하고 있다.
이와 같이 렌즈(5)의 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10)과 원통부(11)가 각각 다른 부품으로 나누어져 있다. 이들 부품은 각 부품과 동일한 굴절률을 갖는 접착제로 서로 부착맞추어져 일체화되어 있다. 이에 의해, 각 부품의 형상이 단순하게 되기 때문에 렌즈(5)를 제작하기 쉬워진다. 부품(5b)과 같이 렌즈(5)의 일부가 옆으로 돌출된 형상이면, 렌즈(5)를 경통(4)에 장착하기 쉽다.
또한, 각 부품은 TAF3 등의 굴절률이 1.8의 재료로 이루어지며, 실온에서의 각 부품의 굴절률은 동일하다. 단, 원통부(11)의 부품(5b, 5c)의 온도에 대한 굴절률의 변동량은 입사측 곡면(9)의 부품(5a)과 출사측 곡면(10)의 부품(5d)보다 크다. 따라서, 강한 광을 들어가게 했을 때의 원통부(11)의 굴절률 변동이 크고, 수광 소자(2)의 수광면에 부딪치는 빔이 확산되기 쉽기 때문에, 수광 소자(2)가 고장나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 내부에서 광이 집광되는 원통부(11)의 측면에 잘록부(13)가 마련되어 있다. 따라서, 렌즈(5)의 체적이 작아지기 때문에, 렌즈(5)를 가열하는데 필요한 열에너지가 작아도 되고, 렌즈(5)의 굴절률 변동이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열이 광의 집광점으로부터 상하로 전달되어 입사측 곡면(9)과 출사측 곡면(10)에서의 굴절률 변동도 일어나기 쉬워진다. 따라서, 수광 소자(2)의 수광면에 부딪치는 빔이 확산되기 때문에, 수광 소자(2)가 고장나는 것을 방지할 수 있다. 그 이외의 구성 및 효과는 실시형태 2와 마찬가지이다.
2: 수광 소자 5a, 5b, 5c, 5d: 부품
5: 렌즈 6: 리셉터클
7: 광 파이버 스터브 8: 리셉터클 홀더
9: 입사측 곡면 10: 출사측 곡면
11: 원통부 12: 차광 코팅
13: 잘록부

Claims (6)

  1. 수광 소자와,
    광 파이버 스터브(optical fiber stub)를 갖는 리셉터클과,
    입사측 곡면과, 출사측 곡면과, 상기 입사측 곡면과 상기 출사측 곡면 사이에 마련된 원통부를 갖는 렌즈와,
    상기 렌즈와 상기 광 파이버 스터브가 접촉하지 않고 이격되도록 상기 리셉터클을 보지하는 리셉터클 홀더를 구비하고,
    상기 광 파이버 스터브를 나온 광이 상기 입사측 곡면으로부터 상기 렌즈에 들어가면 상기 렌즈의 내부에서 집광되고 나서 다시 확산되고, 상기 출사측 곡면으로부터 나온 광이 상기 수광 소자의 수광면에 집광되는 것을 특징으로 하는
    수광 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사측 곡면과 상기 출사측 곡면의 곡률 반경이 상이하고, 곡률 중심이 어긋나 있는 것을 특징으로 하는
    수광 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈의 입사측 단면에 있어서 상기 입사측 곡면의 외측에 마련된 차광 코팅을 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    수광 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈의 상기 입사측 곡면과 상기 출사측 곡면과 상기 원통부가 각각 다른 부품으로 나누어지며, 각 부품과 동일한 굴절률을 가지는 접착제로 서로 부착맞추어져 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는
    수광 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원통부의 부품의 온도에 대한 굴절률의 변동량은 상기 입사측 곡면의 부품과 상기 출사측 곡면의 부품보다 큰 것을 특징으로 하는
    수광 모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통부의 측면에 잘록부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    수광 모듈.
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