KR930000153B1 - 광전달조립체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광전달조립체

제1도는 광전달조립체의 개요 사시도.

제2도는 제1도의, 조립체의 측면도.

제3도는 광증폭기 조립체의 측면도이다.

본 발명은 관원 관한 것으로 특히 광전달체에 관한 것만은 아니다.

당전달체는 전달 매체로서 광섬유를 사용하는 광통신 시스템에 중요하게 응용된다.

광통신 시스템의 실제 수행에 있어서 장애물중의 하나는 여러 시스템 부품 및 서브 시스템 부품들의 매우 정확한 정렬이 어려운 점과 부품의 라이프타임만큼 오랫동안 장기간에 걸쳐 정렬을 유지하기가 여려운 점이다.

상기 어려움들은 관련된 부품의 매우 작은 치수로 인하여 발생한다.

특히 싱글 모드 파이버(ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｌｂｒｅ)로 전달이 되는 곳은 마이크로 미터 작은 미스얼라인먼트(ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ)에서 조차도 현저하게 증가된 손실을 일으킬 수 있다.

전형적인 반도체 레이저의 액티브 영역은 단면이 2㎛정도이다.

단일 모드 파이버의 코어는 직경이 약 5-10㎛이다.

종래의 레이저 전달체에 있어서, 액티브 영역은 파이버 코어와 정렬될 필요가 있었다.

실제로 인접한 레이저로부터 렌즈가 설치된 파이버끝은 아주작은 거리, 전형적으로 20-25㎛의 간격을 유지하는 것이 또한 필요하다.

레이저와 파이버 사이에 과대한 커플링 로즈(ｌｏｓｓ)를 피할 수 있다면, 이것은 실제로 요구되는 정렬의 정확도를 약 ｉ-2㎛까지 감소시킨다.

또다른 정렬은 모니터링 관검출기와 레이저 빔 발사면의 후미면, 즉 파이버와 마주하는 레이저 빔 발사면의 뒤쪽 대칭하는 면, 사이에서 보통 요구된다.

느린 속도 모니터링용 장치에 대한 직경이 250㎛ 이상인 광검출기의 큰 액티브 영역은 요구되는 정렬의 정확도를 다소 완화시켜 준다.

그러나 빛은 장치의 주평면 위(또는 아래)로부터 액티브 영역 위에 입사되는 것이 필요하다.

이것은 종래에는 레이저의 액티브 영역과 수직한 주평면을 가진 광 검출기를 설치하여 완성 시켰다.

이러한 시도는 조립하는 동안 그 방향으로 검출기 장치를 핸들링하고 광검출기와 전기기적으로 연결하는 만족스러운 방법을 찾아내는데 실제적인 어려움이 있음에도 불구하고 채택되었다.

이런 종류의 문제는 생산가에 영향을 미치며, 특히 대량 생산 하는데 장애가 되고 있다.

본 발명의 목적은 대량 생산에 기여할 수 있는 상당히 단순한 구조의 광전달 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 광전달 조립체는 광원과 광굴절 장치를 경유하여 간접적으로부터 출력되는 빛을 받도록 설치되어 있는 광모니터링 검출기를 포함하고 있으며, 검출기 및 광굴절 장치는 공통의지지 구조체상에 설치되어 있다.

광원은 일반적으로 반도체 레이저 장치이며, 다른 제품에서는 발광 다이오드나 광증폭기와 같은 장치이다.

광굴절장치는 광원으로부터 광파이버 또는 다른 수광장치 내로 집중시키는 것이 제 1 목적이다.

굴절장치는 모니터링용 검출기에 직접 부착된 렌즈(복합 렌즈 구조체중 한 요소)를 포함하는 것이 바람직하다.

렌즈는 구형 렌즈이다.

렌즈는 렌즈를 통과하는 빛의 일부가 렌즈의 가장자리에서 반사(필요한 경우 여러번 반사)하여 광검출기로 향하도록 광원과 검출기에 대해 설치되어 있다.

빛은 렌즈 내에서 산란시켜 광검출기로 향하며, 반사 및 산란 메카니즘이 둘다 빈번히 나타난다.

광검출기에 다다르는 빛의 양을 증가시키기 위해서 렌즈는 공기 굴절을 보다 큰 굴절율을 갖는 접착제로 검출기에 설치되며, 이로인해 효과적으로 렌즈와 광검출기 사이의 광접촉 단면적을 확장시켜 준다.

지지구조체는 일반적으로 플래너(ｐｌａｎａｒ)기판이며, 절연성이며, 절연성이 있는 전도물질이 바람직하다.

상기 구성부중의 어느 하나 이상이 기판에 직접 부착되거나 공통기판위에 형성되거나 교대로 부착되는 보조지지 구조체에 부착된다.

레이저 또는 다른 과원은 기판 가까이 그 액티브 영역을 두고 레이저가 설치된 많은 초기의 배치와는 대조적으로 레이저나 ＬＥＤ의 경우에 그 액티브 영역이 기판이나 지지체와는 떨어져서 광발생 영역을 가지고 편리하게 설치되어 있다.

광검출기는 그 액티브 영역에 입사광의 입사면이 기판에 설치된 표면과 실질적으로 평행한 평면에 놓이도록 기판상에 설치되는 것이 편리하다.

렌즈는 광원내로 반사되는 것을 반사되는 것을 최소화 시키기 위해 고성능 장치로 반사되지 않도록 코팅되었다.

광 증폭기의 경우에 증폭기를 모니터링하고 제어하는 장치를 제공하기 위해 입력, 출력 끝단에서 광검출기에 렌즈가 설치될 수 있다.

공통기판은 절연성이 있지만 전도물질로 된 모놀리딕 블록을 포함하고 있으며 열전도도로 인해 광원에서 발생된 열분산이 일어난다.

전연물질을 이용하는 것은 예를들어 적당한 전도트랙이 메탈 데포지션에 의해 기판에 형성되는 것을 가능하게 해준다.

지지구조체는 또한 관련된 광파이버, 제어회로 등에 대한 정착점으로서 표면을 제공해 준다.

본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

제 1 도 및 제 2 도를 참고하면 광전달 조립체는 레이저(2), 광검출기(4) 및 구형렌즈(3)를 포함하고 있으며, 모두 스텝이진 공통기판(1) 위에 설치되어 있다.

기판(1)은 열에 안정하고 열전도가 높으며 절연성 물질로 되어 있다.

레이저(2)는 다양한 적당한 반도체 레이저 장치중의 어느 하나이며, 반도체 장치의 상세한 구조는 주로 본 발명의 수행과 이해에는 중요하지 않다.

레이저 장치의 액티브영역의 개략적인 위치는 좁은 스트라이프(21)에 의해 개략적으로 나타난다.

레이저(2)는 납땜이나 다른 적당한 방법으로 기판(1)에 부착되어 레이저로부터 기판까지 열을 전달해 주며, 기판(1)의 상부 표면위의 적당한 전도 트랙(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다.

제1도 및 제2도에는 레이저 액티브 영역이 최상단이 나타나 있으며, 레이저는 액티브 영역이 기판 가까이 오도록 설치되어 있다.

레이저의 광출력은 이하 설명하는 방법으로 렌즈(3)를 경유하여 광 파이버(도시되지 않음)에 연결된다.

특히 제2도로 부터 알 수 있듯이 레이저(2)는 그 액티브 영역(21)이 기판(1)의 상부 표면으로부터 멀어지고 상부표면까지 평행하게 연장되도록 설치된다.

광검출기는 기판(1)의 상부표면에 평면에 입사면을 갖는 플래너포토 다이오드 (4)를 포함하고 있다.

플래너 구조를 지닌 장치 대신에 포토 다이오드는 메사(ｍｅｓａ)구조를 가질 수 있다.

포토 다이오드(4)는 제1전도 트랙을 경유하는 포토 경유하는 포토 다이오드(4) 몸체의 바닥 표면을 경유하여 전기적으로 연결되고, 다른 전도 트랙으로부터는 포토다이오드(4)의 적당한 본딩영역까지 본드 와이어로 레이저(2)에 대한 기판(1)에 부착된다.

포토 다이오드(4)는 레이저(2)의 광출력부를 수신하고 감지하여 레이저(2)의 전체 광출력을 모니터링 하며 그러한 빛은 제2도에 화살표(6)로 나타난 바와 같이 렌즈(3) 내에서 내부 반사 및/또는 산란하여 포토다이오드(4)의 액티브 영역으로 향한다.

렌즈(3)는 1.7 이상의 굴절율을 갖는 사파이어나 고굴절을 유리로 된 구형 렌즈이다.

굴절율은 1.9-2.2인 것이 바람직하다.

굴절율의 실제 적정장치는 렌즈 표면으로부터의 반사와 렌즈의 집광 능력 사이의 전환점을 포함하는 것과 같이 관련된 제품에 따라 변할 것이다.

렌즈의 크기는 일반적으로 200-500㎛이며, 필요하다면 더크고(약 2ｍｍ정도) 더 작은 (150μ 정도) 렌즈가 이용된다.

렌즈(3)는 접착제(5)로 광검출기(4)의 상단에 부착된다.

접착제는 일반적으로 빛으로 경화되는 접착제이며, 그 굴절율은 렌즈 가장 자리로부터 내부로 반사되는 빛뿐만 아니라 렌즈내에 산란된 빛이 포토다이오드(4)에 연결되도록 주변공기의 굴절율 보다 커야한다.

포토 다이오드(4)의 입사면(41)에 입사되는 레이저(2)로부터의 광파워부위(6ｃ)는 통상 전달에서 손실되었던 빛이며, 여기서 빛을 트랙(43)(44)을 통해 나타나는 전기 출력 전압으로 바뀐다.

본 배리는 레이저 다이오드(10)가 액티브 영역 상단이나 기판 가까이 설치 되는 것을 허용한다.

액티브 영역 상단에 레이저 다이오드를 설치하는 것은 여러 가지 중요한 잇점을 가진다.

첫째 액티브 영역(21)이 직접 표면(41)에 근접해 있을 때 액티브 영역(210과 표면(41) 사이에 형성되는 매우 좁은 가상의 회전 슬릿으로부터 일어날 수 있는 이상간섭효과를 피할 수 있다.

둘째, 레이저를 액티브 영역 하단에 설치하는 것은 레이저의 앞부면과 대응되는 기판의 에지 사이에 훨씬 더 정확한 정렬을 욕하며 기판이 레이저를 넘어 설치된다면 상기 간섭효과가 일어날 것이고 레이저가 기판위에 걸쳐지면 액치브 영역으로부터의 열전도는 장치의 라이프 타임을 감소시키거나 신뢰도를 낮추거나 혹은 양쪽모두에 영향을 미칠 것이다.

더욱이 레이저가 기판에 가까운 액티브 영역(21)을 지니고 납땜으로 부착되다면 작은 납땜범프의 형성조차도 레이저의 광출력을 방해하고 또 간섭 효과를 일으킬 것이다.

본 발명을 이용하면 레이저(2)가 상부에 액티브 영역(21)을 가지고 설치되는 것을 허용하며 주로 상기 문제점을 피할 수 있을뿐만 아니라 렌즈(3)를 이용하여 레이저와 파이버 사이에 측면 정렬 허용오차를 완화시켜준다.

레이저의 정부면과 렌즈(3)의 간격은 일반적으로 선택되는 렌즈의 종류에 따라 수 ㎛이다(즉 렌즈가 구형 렌즈거나 그레이디드 인덱스 렌즈등)

구형렌즈를 이용하면 절개된 파이버 끝면으로부터의 이상 반사는 파이버와 레이저(2) 사이의 측면 및/또는 각의 오프셋을 제공하여 극소화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 배열을 사용하는 잇점은 레이저가 그 뒤부분에서 100% 반사하여 개선된 레이져 파워 출력이 나오도록 설계될 수 있다는 것이다.

제3도에 도시된 바와 같이 본 발명은 또한 광증폭 장치에 응용될 수 있다.

제3도에 따르면 광증폭기(102)는 액티브 영역을 지닌 레이저형 반도체 구조체를 포함하고 있다.

전과같이 장치의 동작을 알면 본 발명을 이해하기가 쉽다.

레이저의 경우와는 달리 반도체 구조체의 끝면은 반사되지 않도록 코팅하여 반사되지 않는다.

그러므로 반사 캐비티가 형성되지 않고 장치는 레이저광을 발할 수는 입사되는 빛에 대해서 진행파 증폭기와 같이 작용할 수 있다.

외부의 렌즈(3)(103)로부터의 바람직스럽지 못한 반사는 액티브영역(121)의 축이 90°로 렌즈 표면을 교차하지 않도록 함으로서 피할 수 있다.

제1도 및 제2도의 렌즈의 경우에 있어서와 같이 포토다이오드(4)(104)는 적당한 전자회로에 연결될 수 있다.

입력, 출력 파워를 각각 모니터링하는 증폭기의 끝에 포토 다이오드를 설치하여 게인등의 증폭 파라미터등을 제어할 수 있다.

Claims (10)

1. 광원 및 광굴절 장치(3)를 경유하여 간접적으로 광원(2)으로부터 광출력을 받도록 설치된 광 모니터링 검출기(4)를 포함하고 있으며 ; 광원(2), 검출기(4) 및 광굴절 장치(3)가 공통의 지지 구조체(1) 위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광전달 조립체.
2. 제1항에 있어서, 광원(2)은 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
3. 제1항에 있어서, 광원(2)은 레이저 장치가 아닌 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립체.
4. 제3항에 있어서, 광원(2)은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 조립체.
5. 제4항에 있어서, 광원(2)은 광증폭기(102)인 것을 특징으로 하는 조립체.
6. 제1항에 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 광굴절 장치(3)는 광원(2)으로부터 광 파이버 내로 또는 광 파이비로부터 광을 접속시키는 것을 제1목적으로 하는 것을 특징으로 하는 조립체.
7. 제1항에 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 굴절장치(3)는 모니터링 검출기(4)에 직접 부착된 렌즈를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
8. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 지지구조체(1)는 전기적으로 절연물질인 것을 특징으로 하는 조립체.
9. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 광검출기(4)는 그 액티브(41,141)에 대한 입사광의 입사면이 실질적으로 기판(1)에 설치된 표면과 공면(共面)되도록 기판(1)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
10. 제6항에 있어서, 광굴절 장치(3)는 구형렌즈를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조립체.

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