KR950021903A - 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈 구조 - Google Patents

고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈 구조 Download PDF

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KR950021903A
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박경현
강승구
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양승택
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Abstract

본 발명은 광통신 시스템에 사용되는 고속 반도체 레이저 모듈에 관한 것으로 특히 TO 패키지를 사용하여 원통형 구조를 가지는 하우징에 내장한 후 레이저 웰딩을 사용하여 제작하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조에 관한 것으로, 기존의 값싸고 저속 변조용으로 주로 사용되어 왔던 TO 패키지(8)에 DFB-LD(distributed feed back-laser diode) 및 모니터(monitor)용 포토다이오드(photp diode)(이하m-PD라 함)를 내장한 후 평행광 출사용 볼 렌즈(ball lens), 궤환광 차단용 광 아이소레이터(isolator), 평행광 집속용 그린렌즈(GRIN lens) 및 피그테일(pigtail) 광섬유 등의 주요 광학부품들을 각각의 실린더리칼 스테인레스 스틸 하우징(cylindrical stainless steel housing)(13,14,15)내에 넣어 원대칭(cylindrical symmetry)을 최대한 활용하여 레이저 웰딩 방법으로 서로 고정시켜 광학적 연결을 하고 TO 패키지의 출력단자(23)와 버터플라이(butterfly) 패키지의 단자(24) 사이를 임피던스를 고려한 하이브리드(hybrid) 기판(17)을 사용하여 전기적인 연결을 수행하는 고속 광통신용 모듈구조 및 제작법에 대한 것이다.

Description

고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈 구조
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도 는 a옆에서 본 기존의 고속 광통신용 모듈의 구성도.
제1도 는 b위에서 본 기존의 고속 광통신용 모듈의 구성도.
제2도는 서브모듈(sub-module)의 구성도.
제3도는 TO 패키지 위에 LD 및 PD 조립도.
제4도는 히트싱크(heatsik)의 레이아웃(layout).
제5도는 볼 렌즈 캡핑(ball lens capping)의 옆면도.
제6도는 서브모듈(sub-module)의 옵티칼 패스 트레인(optical path train).
제7도는 서브모듈(sub-module)의 레이저웰딩 순서.
제8도는 옆에서 본 모듈의 구성도.
제9도는 고속변조용 모듈의 하이브리드(hybrid) 기판 구성도.
제10도는 위에서 본 고속 광통신용 모듈의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 써모 엘렉트릭 쿨러 2 : 주기판
(thermo electric cooler)
3 : 볼 렌즈(ball lens) 4 : 버터플라이(butterfly)
패키지
5 : 옵티컬 아이소레이터 6 : 그린렌즈(GRIN lens)
(optical isloator)
7 : 단일모드 광섬유 8 : TO 패키지
9 : 레이저 다이오드(laser diode) 10 : 히트 스프리더(heat
spreader)
11 : 모니터 포토 다이오드 12 : 캡(cap)
(monitor photo diode)
13 : TO 하우징(housing) 14 : 아이소레이터(isolator)/
렌즈 하우징(lens housing)
15 : 화이버 하우징(fiber housing) 16 : 써미스터(thermistor)
17 : 하이브리드(hybrid) 18 : 페데스탈(pedestal)
세라믹 기판
19 : 패키지 리드(lid) 20 : 화이버 프로텍터(fiber
protector)
21 : 박막/후막 레지스터(resistor) 22 : 인덕터(inductor)
23 : TO 패키지 출력단자 24 : 버터플라이(butterfly)
패키지 단자
25 : 페롤(ferrule) 26 : TO 패키지의 스템
(stem)
27 : TO 패키지의 이너 리드 28 : 와이어 본드(wire bond
(inner-lead)
29 : 인디움 포일(indium-foil) 30 : 페데스탈(pedestal)의 나사
31 : 페데스탈(pedestal)의 홈 32 : 프로텍터(protector)의 놋치
(notch)

Claims (9)

  1. 광통신 시스템에 사용되는 고속 반도체 레이저 모듈에 있어서, TO 패키지(8)에 레이저다이오드(DFB-LD)(9) 및 모니터용 포토다이오드(11)를 내장하고 볼 렌즈(3)가 부착된 캡(12)을 사용하여 평행광을 만들어 밀폐봉합(hermetic sealing)하여 TO 하우징(13)내에 고정 결합하고, 궤환광 차단용 광아이소레이터(5) 및 평행광 집속용 그린렌즈(6)를 아이솔레이터/렌즈하우징(14)에 넣어 상기 볼 렌즈(3)와 광결합되게 TO 하우징(13)에 삽입 결합하며, 단일모드 광섬유(7)가 관통 삽입된 페룰(25)을 화이버 하우징(15)에 넣어 광섬유(7)와 상기 그린렌즈(6)가 광결합되게 화이버 하우징(15)을 상기 아이솔레이터/렌즈 하우징(14)에 결합하고, 상기 각 하우징(13),(14),(15)들을 정렬하여 광학적 연결 및 정렬을 한 후, 원대칭을 활용하여 레이저 웰딩법으로 고정시켜 서브모듈을 구성하고, 세라믹 기판 위에 패턴이 형성된 하이브리드 기판(17)을 상기 서브모듈의 TO 패키지(8) 출력단자(23)와 연결시킨 후 임피던스가 고려된 버터플라이 패키지(4) 안에 넣고 서브모듈(sub-module)과 TEC(1) 사이에 페데스탈(18)을 사용하여 붙인 후, 패키지 리드(19)와 화이버 프로텍터(20)를 사용하여 밀폐, 봉합되도록 구성함을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  2. 제1항에 있어서, 광결합용 화이버(fiber)(7)에서 반사되는 광을 제거하기 위하여 화이버(fiber)(7)가 삽입된 페룰(ferrule)(25) 전면을 경사지도록 갈아내어 그린레즈(6)와 광결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  3. 제1항에 있어서, 서브모듈을 버터플라이 패키지(4) 안에 있는 TEC(1)와 부착을 위해 페데스탈(18)을 사용할 때에 서브모듈의 TO 패키지(8)와 페데스탈(18)과의 사이인 열전도로(thermal path) 부위에는 변형이 가능한 인디움 포일(indium-foil)(29)을 삽입하고, TO 하우징(13)과 페데스탈(18)을 나사(30)로 밀착하여 조립하는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  4. 제1항에 있어서, 페데스탈(18)가 TEC(1) 조립시 TEC(1)의 윗면 크기와 동일하게 페데스탈(18)의 접촉면에 홈(31)을 내어 TEC(1)를 그 홈(31)에 삽입하여 고정하는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  5. 제1항에 있어서, 하이브리드(hybrid) 세라믹 기판(17)은, 임피던스 정합을 고려하여 배선 위에 박막(thin film)이나 후막(thick film) 공정을 이용하여 만든 레지스터(resistor)(21)를 포함함과 아울러 온도 검출용칩 써미스터(chop thermistor)(16)를 탑재하는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  6. 제1항에 있어서, 서브모듈(sub-module) 및 광섬유 보호를 위하여 광섬유 프로텍터(protector)(20)는 , 외부에서 삽입하여 고정할 수 있도록 놋치(notch)(32)를 사용하여 버터플라이 패키지(4)와 결합 고정하는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  7. 제1항에 있어서, 상기 TO-하우징(13)은, TO 패키지(8)와 TO- 하우징(housing)(13)을 레이저 웰딩을 사용하여 조립함에 있어서, 이종 물질간의 용접을 위하여 플러싱 웰딩(flusing welding)이 되도록 TO-하우징(13) 내부에 홈의 내고 높이를 일치시키는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  8. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 하우징(14)은, 상기 TO-하우징(13)과 렌즈 하우징(14) 조립시 광정열이 필요 없도록 소켓(socket)형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화이버 하우징(15)은, 렌즈 하우징(14)과 화이버 하우징(15) 조립시 정밀한 횡방향의 용접이 되도록 얇은 플랜지(flange) 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 단일모드 반도체 레이저 모듈구조.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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