KR0171374B1 - 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 - Google Patents
광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR0171374B1 KR0171374B1 KR1019950042064A KR19950042064A KR0171374B1 KR 0171374 B1 KR0171374 B1 KR 0171374B1 KR 1019950042064 A KR1019950042064 A KR 1019950042064A KR 19950042064 A KR19950042064 A KR 19950042064A KR 0171374 B1 KR0171374 B1 KR 0171374B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- lens
- housing
- optical
- laser diode
- optical fiber
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 57
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4237—Welding
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
- G02B6/4225—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements by a direct measurement of the degree of coupling, e.g. the amount of light power coupled to the fibre or the opto-electronic element
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
- G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
본 발명은 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법에 관한 것으로서, 본 발명의 장치는 전기신호에 대응하는 광신호를 출력하기 위한 레이저 다이오드, 외부 회로에 광신호 출력을 전송하기 위한 광 섬유, 광 신호 출력을 광섬유에 집증시키도록 하기 위해 상기 레이저 다이오드와 광섬유사이에 배치된 광집속 렌즈, 광집속 렌즈를 고정하기 위해 렌즈 하우징 홀을 갖는 L자 형태의 렌즈 고정대, 상기 렌즈 하우징 홀 내부에서 축방향으로 위치할 수 있도록 상기 렌즈 하우징 홀의 지름보다 작은 외경을 가지는 원통형으로 구성되어 상기 광집속 렌즈를 하우징한 후 상기 렌즈 고정대에 고정하기 위한 원통형 렌즈 하우징, 상기 렌즈 하우징이 내부에 설치되도록 상기 렌즈 하우징의 외경보다 큰 지름을 갖는 고리모양의 부재로서, 웰딩되기 전에 상기 레이저 다이오드의 광축, 광집속 렌즈 및 광섬유가 정렬되도록 하고, 상기 렌즈 하우징과 그 렌즈 하우징 내에 위치한 광집속 렌즈를 렌즈 고정대에 고정시키기 위해 상기 렌즈 하우징의 외부 표면에 형성된 렌즈 링으로 구성되며, 또한, 상기 레이저 모듈을 이용한 렌즈의 고정방법은 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 횡방향(x-, y-) 및 종방향(z-)으로 정렬하는 단계와, 상기 광집속 렌즈의 종방향(z-)을 고정시키기 위하여 상기 렌즈링을 렌즈 하우징에 레이저 웰딩하는 단계와, 광집속 렌즈의 종방향 위치가 고정된 상태에서 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 횡방향(x-, y-)으로 재정렬하는 단계와, 상기 렌즈 링을 렌즈 고정대에 레이저 웰딩하는 단계로 구성되어, 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 용접 후 온도 변화와 같은 신뢰도 시험에도 부품간의 변위를 최소화할 수 있으므로 광모듈의 성능을 향상시킬 수 있다.
Description
제1도는 기존 고속 광통신용 모듈의 구성도로서,
(a)는 위에서 본 도면이고,
(b)는 옆에서 본 도면이다.
제2도는 본 발명에 의한 렌즈 고정방법을 설명하는 도면으로서,
(a)는 위에서 본 도면이고,
(b)는 옆에서 본 도면이다.
제3도는 레이저 웰딩장비를 이용한 정렬 및 고정방법을 설명하는 도면이다.
제4도는 렌즈를 잡기 위한 상부 콜렛의 보조블록의 구성도이다.
제5도는 렌즈고정대를 잡기 위한 하부 콜렛의 보조블록의 구성도이다.
제6도는 본 발명에 의한 렌즈 고정방법을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 레이저 다이오드 2 : 박막저항
3 : 열분산용 기판 4 : 모니터 광검출기
5 : 광집속 렌즈 6 : 열측정소자
7 : 칩 캐리어 8 : L형 렌즈고정대
9 : 열전 냉각소자 10 : 마이크로스트립 라인
11 : 궤환 광차단기 12 : 링
13 : 광섬유 14 : 페롤하우징
15 : 버터플라이 패키지 16 : 광섬유 보호대
17 : 링 옆면의 나사홈 18 : 렌즈 하우징
19 : 렌즈 링 20 : 레이저 웰딩장비의 하부콜렛
21 : 레이저 웰딩장비의 상부외부콜렛 22 : 레이저 웰딩장비의 상부내부콜렛
23 : 렌즈하우징의 구멍 24 : 원통형상의 보조블럭
25 : 사각형상의 보조블럭 26 : 고무링
27 : L자 형태의 턱 28 : 나사
29 : 레이저 웰딩부위(렌즈하우징-렌즈링)
30 : 레이저 웰딩부위(렌즈링-렌즈고정대)
본 발명은 광집속렌즈가 포함된 레이저 모듈 및 그 렌즈의 고정방법에 관한 것으로, 특히 광섬유가 부착된 광전송용 및 광증폭용 반도체 레이저 모듈 및 상기 레이저 모듈에 사용되는 광집속렌즈를 레이저 웰딩방법을 이용하여 정밀하게 고정하는 방법에 관한 것이다.
고속 광전송용이나 광증폭용으로 사용되는 반도체 레이저 모듈을 패키징할 때 고려해야 될 사항으로는 레이저 다이오드 특성(예를 들면, 단일모드 동작)을 약화시키지 않으면서 광섬유에 전달될 수 있도록 하기 위하여 전기적, 열적, 광학적, 기계적 측면을 잘 고려해야 한다.
그 중 패키징의 광학적인 측면을 보면, 레이저 다이오드와 광섬유와의 높은 광결합효율(optical coupling efficiency)을 확보하여 레이저 다이오드 자체의 낮은 전/광 효율(electrical/optical efficiency)을 보상하여 시스템이 요구하는 평균 광출력을 유지하도록 함과 동시에 레이저 다이오드의 안정된 단일 동작 모드에 약효과를 유발하는 광궤환(optical feedback)을 차단하여야 한다.
또한, 신뢰성이 고려된 기계적인 측면을 보면, 조립된 광 부품의 정렬이 외부 변화에 대하여도 변화되지 않도록 모듈 설계 및 제작공정을 개발하여야 한다.
종래의 기술로서 첨부 도면 제1도의 (a)와 제1도의 (b)에는 상기와 같은 고려사항을 기준으로 주로 제작되고 있는 대표적인 고속 광통신용 반도체 레이저 모듈의 구조를 보여 주고 있다.
제1도 (a)와 (b)에서와 같이, 기존의 고속 광전송용 레이저 모듈은 열분산용 기판(3) 위에 붙은 레이저 다이오드(1)를 박막저항(2)이 내장된 칩캐리어(7)에 광검출기(4) 및 열측정소자(6)와 함께 조립한다.
이와 같이 조립한 후 렌즈(5)를 고정시킬 수 있는 L자 형태의 렌즈 고정대(8)에 조립한 후, 이에 광집속 렌즈(5)를 정렬한 다음 에폭시로 고정시킨다.
그리고 나서 버터플라이 패키지(15) 밑면에 부착된 열전 냉각소자(9) 위에 붙인 후, 마이크로 스트립라인(10)을 이용하여 다음 에폭시로 고정시킨다.
이때 궤환광 차단기(11)를 통과하여 나온 빛이 광섬유(13)에 도달되도록 정렬한 후, 광섬유 고정을 위한 구조물 링(12), 페롤 하우징(14)을 이용하여 광섬유 보호대(16)를 버터플라이 패키지에 나사홈(17)을 만들어 고정시킨다.
그러나, 이 구조 및 방법은 광집속 그린(GRIN) 렌즈(5)와 레이저 다이오드(1)의 정렬시 거리 및 광축을 정확하게 맞추는 공정이 매우 어려울 뿐만 아니라, 제대로 정렬을 한다 할지라도 에폭시로 고정할 때 에폭시의 양과 공정 조건(경화시간 및 온도)에 따라 광측으로부터 수십 ㎛ 이상 크게 벗어나게 되어 광결합 효율을 많이 저하시키며, 향후 신뢰도 측면에서도 완벽한 해결책을 제공하여 주지 못한다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본 발명에서는 광전송용 레이저 다이오드 모듈이나 광증폭용 레이저 다이오드 모듈의 단위공정 개발을 용이하게 하고, 용접 후 온도변화와 같은 신뢰도 시험 후에 발생하는 부품간의 변위를 최소화하여, 광 모듈의 성능을 향상시키며, 생산성을 높일 수 있도록 레이저 웰딩을 이용하여 생성된 반도체 레이저 모듈 및 그를 이용한 렌즈의 고정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저 모듈은, 전기신호에 대응하는 광신호를 출력하기 위한 레이저 다이오드, 외부 회로에 광신호 출력을 전송하기 위한 광 섬유, 광신호 출력을 광섬유에 집증시키도록 하기 위해 상기 레이저 다이오드와 광섬유사이에 배치된 광집속 렌즈, 및 광집속 렌즈를 고정하기 위해 렌즈 하우징 홀을 갖는 L자 형태의 렌즈 고정대로 구성된 레이저 모듈에 있어서, 상기 렌즈 하우징 홀 내부에서 축방향으로 위치할 수 있도록 상기 렌즈 하우징 홀의 지름보다 작은 외경을 가지는 원통형으로 구성되어 상기 광집속렌즈를 하우징한 후, 상기 렌즈 고정대에 고정하기 위한 원통형 렌즈 하우징과, 상기 렌즈 하우징이 내부에 설치되도록 상기 렌즈 하우징의 외경보다 큰 지름을 갖는 고리모양의 부재로서, 웰딩되기 전에 상기 레이저 다이오드의 광축, 광집속 렌즈 및 광섬유가 정렬되도록 하고, 상기 렌즈 하우징과 그 렌즈 하우징 내에 위치한 광집속 렌즈를 렌즈 고정대에 고정시키기 위해 상기 렌즈 하우징의 외부 표면에 형성된 렌즈 링을 더 포함한다.
이 때, 상기 렌즈 고정대는 지지부와 상기 지지부의 일측단에서 직각방향으로 확장된 끝단부로 구성된 L자 형태이고, 상기 렌즈 하우징홀은 상기 끝단부를 통과하여 위치하며, 상기 렌즈링은 상기 렌즈 하우징 홀을 감싸고, 상기 끝단부에 고정된다.
또한, 상기 레이저 모듈을 이용한 렌즈의 고정방법은 상기 레이저 다이오드와 상기 광섬유 간에 최대의 광결합효율을 갖도록 상기 광집속 렌즈와 상기 광섬유간의 거리를 조절하여 고정한 후, 상기 광섬유로 출력되는 광신호의 크기가 최대가 되도록 상기 레이저 다이오드를 구동시키면서 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 횡방향(x-, y-) 및 종방향(z-)으로 정렬하는 제1단계와, 최적 정렬 상태에서 상기 광집속 렌즈의 종방향(z-)을 고정시키기 위하여 상기 렌즈링을 렌즈 하우징에 레이저 웰딩하는 제2단계와, 광섬유로 출력되는 광신호의 크기가 최대가 되도록 하기 위해 상기 광집속 렌즈의 종방향 위치가 고정된 상태에서 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 횡방향(x-, y-)으로 재정렬하는 제3단계와, 광집속 렌즈의 횡방향(x-, y-)을 고정시키기 위하여 상기 렌즈 링을 렌즈 고정대에 레이저 웰딩하는 제4단계로 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명에 의한 렌즈 고정방법을 설명하는 도면으로서, 제2도를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 레이저 다이오드(1)는 다이아몬드 열분산용 기판(3) 위에 고정되어 세라믹 블록에 다이본딩된 모니터 광검출기(4) 및 열측정소자(6)와 함께 칩캐리어(7) 위에 조립되어 있다.
이때, 열분산용 기판(3)과 칩캐리어 기판(7)의 총 두께(약 1.2mm)는 렌즈고정대의 렌즈하우징 구멍(23) 중심(23a)과 일치되도록 고려한다.
즉, 상기 칩 캐리어(7)는 렌즈고정대(8) 위에 열전도성이 우수한 에폭시나 솔더를 이용하여 레이저 다이오드(1)가 렌즈고정대의 렌즈하우징 구멍(23) 중심에 위치하도록 고정시킨다.
이 때, 렌즈고정대(8)의 렌즈하우징구멍(23) 크기는 렌즈하우징이 삽입되어 횡방향으로 정렬될 수 있도록 하기 위하여 렌즈 하우징 직경보다 약 300㎛정도 넓게 가공한다.
일반적으로 레이저 웰딩은 열전도성이 낮은 금속일수록 유리하므로, 집속형렌즈(5)를 고정시키기 위한 구조물(렌즈 하우징, 렌즈 링)은 야그(YAG) 레이저 웰딩이 잘 되는 스테인레스 304L강을 사용하지만, 렌즈고정대(8)는 레이저 다이오드(1)에서 나오는 열이 효과적으로 열전 냉각소자에 전달되어야 하기에 열전도성이 우수하면서 레이저 웰딩이 가능한 구리/텅스텐(Cu/W) 합금을 이용하였다.
또한, 일반적으로, 집속형 렌즈로 사용되는 플라노-콘벡스(plano-convex) 형태의 그린(GRIN) 렌즈(5) 구조는 그래디드 인덱스(Graded-index) 형태로 제작되었고 직경이 1.8mm 이고 길이가 약 3.2mm 되는 유리막대로서 주위에 금도금이 되어 있다.
원통형의 렌즈하우징(inner diameter)은 렌즈가 들어가서 에폭시나 솔더로 고정시킬 수 있도록 렌즈 직경보다 수십 ㎛ 정도 크게 하고 렌즈하우징 외경(outer diameter)은 레이저 웰딩시 녹는 깊이(weld depth)를 고려하여 200 내지 300㎛정도 두껍도록 선택한다.
렌즈링(19)은 제2도에서 보는 바와 같이, 레이저 다이오드와 렌즈 및 광섬유의 광축을 일치시킨 후, 고정시켜주는 주요한 역할을 하는데, 렌즈하우징에 삽입되어 정렬한 후 종 방향을 고정하기 위하여 렌즈하우징(19)과 접합하는데 사용되며 이를 다시 횡방향(x-, y-)으로 정렬한 후, 횡방향을 고정하기 위하여 렌즈고정대와 접합하기 위하여 사용된다.
집속광 렌즈(15)를 레이저 다이오드(1)와 정렬시키고 고정시키기 위하여 기존의 사용화되어 있는 레이저 웰딩장비를 사용하였는데, 제3도를 참조하면, 이 장비는 레이저 다이오드(1)가 조립된 렌즈고정대(8)를 붙잡는 하부 콜렛(20)과 렌즈하우징(18)을 잡기위한 상부 외부 콜렛(21) 및 광섬유 페롤(13)을 잡기 위한 상부 내부콜렛(22)으로 구성되어 있다.
레이저 웰딩을 이용하여 부품들을 잡는 콜렛구조를 살펴보면, 광학부품들이 대부분 원통형일 뿐 아니라, 웰딩 공정 중에 발생하는 웰딩부위의 열적팽창 및 수축에 의해 웰딩전의 정렬상태가 변하지 않게 하기 위하여 웰딩될 부품들의 외형을 원통형으로 가공하므로, 각 부품들의 광축을 용이하게 맞추기 위하여 일반적으로 원통형상의 콜렛을 사용한다. 반면에, 본 발명에서 사용된 L자 형태의 렌즈고정대와 같이 사각형상 부품의 경우는 견고하게 잡을 수 있는 방법이 용이하지 않으며 적용예가 별로 알려진 바 없다.
상부의 외부(21) 및 내부 콜렛(22)은 원통형상으로 동심형 구조를 가지는데, 상부 내부 콜렛(22)의 내경은 광섬유 페롤과 같은 크기를 가지는 반면에, 상부 외부 콜렛(21)은 다양한 웰딩 부품들을 잡기 위하여 내경이 약 6mm로 제작되어 있어 작은 직경의 렌즈 하우징(18)을 잡기 위하여 제4도와 같이, 원통형상의 보조블럭(24)이 필요하다.
또한, 하부콜렛(20)도 L자 형태의 사각형 렌즈고정대를 잡기 위하여 제5도와 같이, 렌즈고정대(8)가 들어갈 수 있도록, 고안된 사각형상의 보조블럭(25)이 필요하다.
제4도에서와 같이, 렌즈하우징을 잡기 위한 보조블럭(24) 구조는 외경 및 내경이 6mm 및 2.6mm이고, 길이가 약 5mm 되는 아주 작은 원통형 구조인데, 3조각으로 나누어져 있으며, 원통형 중심 부위에 고무링(O-ring)으로 고정되도록 설계되어 렌즈하우징을 보조블럭에 넣고 이것을 다시 상부 외부 콜렛(21)이 잡도록 되어 있다.
제5도에서와 같이, 레이저 다이오드가 조립된 렌즈고정대를 잡기 위한 사각형상의 보조블럭(25)은 렌즈고정대(8)의 L자 형태 턱(27)이 상기 보조블럭(25)에 걸치도록 하였으며, 렌즈고정대 옆면을 나사(28)에 의하여 잡도록 고안되었다.
제6도는 본 발명에 의해 광집속렌즈를 레이저 다이오드와의 상호간의 위치에서 고정시키는 방법을 나타내는 흐름도이다.
레이저 웰딩공정을 하기 위하여, 우선 레이저 다이오드가 조립된 렌즈고정대(8)를 하부콜렛의 보조블럭(25)을 이용하여 고정시키고, 레이저 다이오드를 구동시키기 위하여 단자를 서로 연결시킨다.
또한, 단일모드 광섬유를 상부 내부콜렛(22)에 삽입하고 광출력 모니터에 연결시킨 후 보조블럭에 넣은 렌즈하우징을 상부 외부콜렛(21)이 잡고, 렌즈링을 렌즈하우징에 삽입한 후, 레이저 다이오드와 렌즈 및 광섬유 간의 정렬을 수행한다.
상부 외부콜렛에 위치한 렌즈와 광섬유 간의 거리(L2)는 집속광 렌즈를 통하여 얻은 확대된 상의 크기와 단일모드 광섬유의 모드필드 크기(mode field diameter)와 일치하여 최대의 광결합 효율을 가질 때의 거리로서 사용된 그린 렌즈의 대략 7mm의 값을 가진다.
그리하여, 최적이라고 생각되는 L2 거리로 렌즈와 광섬유를 미리 고정시킨 후 레이저 다이오드와 렌즈와의 간격(L1) 및 광축을 조절하여 광섬유에 연결된 광출력 모니터의 값이 최대가 되도록 상부콜렛을 횡방향(x-, y-) 및 종방향(z-)으로 1차 정렬을 수행한다(61).
상기와 같은 레이저 다이오드와 광학부품들의 정렬이 최적이라고 판단되면, 레이저 웰딩을 수행하는데(62), 이 때 3가닥의 야그(YAG) 레이저빔의 위치는 웰딩될 부위에서 10cm 정도 떨어져서 120°각도에서 동시에 레이져 빔이 발사되도록 놓여져 있다.
이와 같이 하여 1차 정렬이 끝나면, L1(즉, 종방향의 거리)을 고정시키기 위하여 렌즈하우징과 렌즈링 사이의 웰딩(29)을 우선적으로 수행한 후, 다시 횡방향(x-, y-)으로 2차 정렬을 수행한(63) 후, 렌즈고정대와 렌즈링 사이의 웰딩(30)을 수행한다(64).
이때 렌즈링은 레이저 다이오드와 렌즈 및 렌즈와 광섬유의 광축을 연결하여 고정시켜 주는 가교 역할을 하는데 렌즈하우징에 삽입되어 끌려다니다가 1차 정렬이 끝난 후, 렌즈링을 잡지 않은 자연적인 상태에서 접합 부위를 레이저 웰딩 방법으로 고정시키는 것을 특징으로 한다.
접합 부위는 3군데의 직경 600㎛의 레이저빔 스펏(spot)으로서, 동시에 고정되는 웰딩 방법을 사용하였고, 웰딩 조건으로는 펄스폭을 3msec로 하여 3J/fiber의 에너지를 이용하였다.
상기와 같은 본 발명에 의해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.
첫째로, 광전송용 고속 레이저 다이오드 모듈 뿐만 아니라, 광증폭용 레이저 다이오드 모듈에도 응용이 가능하다.
둘째로, 모듈을 완성하는 경우에 단위공정 개발이 쉬우므로 생산성을 높일 수 있다.
셋째로, 용접 후 온도변화와 같은 신뢰도 시험에도 부품간의 변위를 최소화할 수 있으므로 광모듈의 성능을 향상시킬 수 있다.
Claims (3)
- 전기신호에 대응하는 광신호를 출력하기 위한 레이저 다이오드, 외부 회로에 광신호 출력을 전송하기 위한 광 섬유, 광신호 출력을 광섬유에 집증시키도록 하기 위해 상기 레이저 다이오드와 광섬유사이에 배치된 광집속 렌즈, 및 광집속 렌즈를 고정하기 위해 렌즈 하우징 홀을 갖는 L자 형태의 렌즈 고정대로 구성된 레이저 모듈에 있어서, 상기 렌즈 하우징 홀 내부에서 축방향으로 위치할 수 있도록 상기 렌즈 하우징 홀의 지름보다 작은 외경을 가지는 원통형으로 구성되어 상기 광집속렌즈를 하우징한 후, 상기 렌즈 고정대에 고정하기 위한 원통형 렌즈 하우징과, 상기 렌즈 하우징이 내부에 설치되도록 상기 렌즈 하우징의 외경보다 큰 지름을 갖는 고리모양의 부재로서, 웰딩되기 전에 상기 레이저 다이오드의 광축, 광집속 렌즈 및 광섬유가 정렬되도록 하고, 상기 렌즈 하우징과 그 렌즈 하우징 내에 위치한 광집속 렌즈를 렌즈 고정대에 고정시키기 위해 상기 렌즈 하우징의 외부 표면에 형성된 렌즈 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
- 광신호를 출력하는 레이저 다이오드와, 외부 회로로 광신호 출력을 전송하기 위한 광섬유와, 상기 레이저 다이오드와 광섬유 사이에 배치되는 광집속 렌즈와, 상기 광집속 렌즈를 고정시키기 위한 렌즈 하우징 홀더를 갖는 렌즈 고정대와, 광집속 렌즈를 그 안에 하우징하는 렌즈 하우징과, 상기 렌즈 하우징의 외부 표면에 설치되는 렌즈 링으로 구성된 레이저 모듈 내에서 렌즈를 고정시키는 방법에 있어서, 상기 레이저 다이오드와 상기 광섬유 간에 최대의 광결합효율을 갖도록 상기 광집속 렌즈와 상기 광섬유간의 거리를 조절하여 고정한 후, 상기 광섬유로 출력되는 광신호의 크기가 최대가 되도록 상기 레이저 다이오드를 구동시키면서 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 횡방향 및 종방향으로 정렬하는 제1단계; 최적 정렬 상태에서 상기 광집속 렌즈의 종방향을 고정시키기 위하여 상기 렌즈링을 렌즈 하우징에 레이저 웰딩하는 제2단계; 광섬유로 출력되는 광신호의 크기가 최대가 되도록 하기 위해 상기 광집속 렌즈의 종방향 위치가 고정된 상태에서 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 횡방향으로 재정렬하는 제3단계; 광집속 렌즈의 횡방향을 고정시키기 위하여 상기 렌즈 링을 렌즈 고정대에 레이저 웰딩하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 하는 광집속 렌즈의 고정방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 레이저 다이오드와 광집속 렌즈 상호간의 위치를 수평/수직 방향으로 정렬하는 제1단계가 수행된 후, 상기 렌즈링의 외부에서 상기 렌즈링으로 힘을 가하거나 잡지 않은 상태에서 레이저 웰딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 광집속 렌즈의 고정방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950042064A KR0171374B1 (ko) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 |
| JP7327655A JPH09159880A (ja) | 1995-11-17 | 1995-12-15 | 光集束レンズを含むレーザモジュール及び光集束レンズ固定方法 |
| US08/573,553 US5673350A (en) | 1995-11-17 | 1995-12-15 | Laser module with focusing lens and fixing method of the focusing lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950042064A KR0171374B1 (ko) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR970028628A KR970028628A (ko) | 1997-06-24 |
| KR0171374B1 true KR0171374B1 (ko) | 1999-05-01 |
Family
ID=19434574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950042064A KR0171374B1 (ko) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5673350A (ko) |
| JP (1) | JPH09159880A (ko) |
| KR (1) | KR0171374B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102566981B1 (ko) | 2022-09-20 | 2023-08-16 | (주)전원테크 | 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치 |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3365598B2 (ja) * | 1995-08-31 | 2003-01-14 | 富士通株式会社 | 光モジュール組立体の製造方法および製造装置 |
| DE19805849A1 (de) * | 1998-02-13 | 1999-09-02 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Aufbauen und Verbinden von optischen Komponenten, insbesondere von optischen Komponenten in einem Laserresonator, und bei diesem Verfahren verwendeter Laserresonator |
| KR100279755B1 (ko) * | 1998-06-18 | 2001-02-01 | 정선종 | 다채널 광소자 모듈의 광정렬 보정방법 |
| US6198580B1 (en) | 1998-08-17 | 2001-03-06 | Newport Corporation | Gimballed optical mount |
| US6304322B1 (en) * | 1998-11-24 | 2001-10-16 | Lucent Technologies Inc. | Method for quality assurance testing of fiber-optic laser modules |
| US6516130B1 (en) | 1998-12-30 | 2003-02-04 | Newport Corporation | Clip that aligns a fiber optic cable with a laser diode within a fiber optic module |
| FR2790115B1 (fr) | 1999-02-23 | 2001-05-04 | Micro Controle | Procede et dispositif pour deplacer un mobile sur une base montee elastiquement par rapport au sol |
| US6996506B2 (en) | 1999-02-23 | 2006-02-07 | Newport Corporation | Process and device for displacing a moveable unit on a base |
| US6511035B1 (en) | 1999-08-03 | 2003-01-28 | Newport Corporation | Active vibration isolation systems with nonlinear compensation to account for actuator saturation |
| US6655840B2 (en) | 2001-02-13 | 2003-12-02 | Newport Corporation | Stiff cross roller bearing configuration |
| WO2002079812A2 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-10 | Iljin Corporation | Small-formed optical module |
| US6601524B2 (en) | 2001-03-28 | 2003-08-05 | Newport Corporation | Translation table with a spring biased dovetail bearing |
| US6791058B2 (en) | 2001-04-25 | 2004-09-14 | Newport Corporation | Automatic laser weld machine for assembling photonic components |
| US6568666B2 (en) | 2001-06-13 | 2003-05-27 | Newport Corporation | Method for providing high vertical damping to pneumatic isolators during large amplitude disturbances of isolated payload |
| JP2003001452A (ja) * | 2001-06-15 | 2003-01-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザ溶接方法およびその方法を用いて製造された半導体レーザモジュール |
| US6619611B2 (en) | 2001-07-02 | 2003-09-16 | Newport Corporation | Pneumatic vibration isolator utilizing an elastomeric element for isolation and attenuation of horizontal vibration |
| JP3735772B2 (ja) * | 2001-07-19 | 2006-01-18 | ソニー株式会社 | バーコードリーダ用レーザモジュール |
| US6966535B2 (en) | 2002-05-07 | 2005-11-22 | Newport Corporation | Snubber for pneumatically isolated platforms |
| TW576602U (en) * | 2003-05-30 | 2004-02-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Multi-functional handset |
| US7320455B2 (en) | 2003-10-24 | 2008-01-22 | Newport Corporation | Instrumented platform for vibration-sensitive equipment |
| US8231098B2 (en) | 2004-12-07 | 2012-07-31 | Newport Corporation | Methods and devices for active vibration damping of an optical structure |
| US8553737B2 (en) * | 2007-12-17 | 2013-10-08 | Oclaro Photonics, Inc. | Laser emitter modules and methods of assembly |
| JP5696298B2 (ja) | 2008-05-08 | 2015-04-08 | ツー−シックス レーザー エンタープライズ ゲーエムベーハー | 高輝度ダイオード出力の方法及びデバイス |
| US7695202B1 (en) | 2008-07-21 | 2010-04-13 | Michael Brubacher | Visual laser diode to fiber coupling system |
| US8811439B2 (en) | 2009-11-23 | 2014-08-19 | Seminex Corporation | Semiconductor laser assembly and packaging system |
| WO2011091170A2 (en) | 2010-01-22 | 2011-07-28 | Oclaro Photonics, Inc. | Homogenization of far field fiber coupled radiation |
| ES2899999T3 (es) * | 2014-02-20 | 2022-03-15 | Biolase Inc | Fibras ópticas preiniciadas para aplicaciones médicas |
| CN104821483B (zh) * | 2015-05-28 | 2017-08-25 | 北京理工大学 | 一种新型激光主动照明系统 |
| CN115922561B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-07-28 | 杭州天桴光电技术有限公司 | 一种高精度激光晶体棒端面的加工装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761788A (en) * | 1985-10-28 | 1988-08-02 | American Telephone And Telegraph Company | Stripline mount for semiconductor lasers |
| JPS6370589A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Nec Corp | 半導体レ−ザモジユ−ル |
| KR920010947B1 (ko) * | 1989-05-24 | 1992-12-24 | 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 광결합장치와 그 제조방법, 발광장치와 그 조립방법 및 렌즈홀더 |
| NL8901523A (nl) * | 1989-06-16 | 1991-01-16 | Philips Nv | Laserdiode module. |
| US5119462A (en) * | 1990-01-29 | 1992-06-02 | 501 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Photosemiconductor and optical fiber welded module |
| JP2954788B2 (ja) * | 1992-07-06 | 1999-09-27 | アルプス電気株式会社 | 光電変換接続装置およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-11-17 KR KR1019950042064A patent/KR0171374B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-12-15 JP JP7327655A patent/JPH09159880A/ja active Pending
- 1995-12-15 US US08/573,553 patent/US5673350A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102566981B1 (ko) | 2022-09-20 | 2023-08-16 | (주)전원테크 | 티오-캔 타입의 분포귀환형 레이저 다이오드의 온도유지장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09159880A (ja) | 1997-06-20 |
| US5673350A (en) | 1997-09-30 |
| KR970028628A (ko) | 1997-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0171374B1 (ko) | 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 | |
| KR920010947B1 (ko) | 광결합장치와 그 제조방법, 발광장치와 그 조립방법 및 렌즈홀더 | |
| US6709169B2 (en) | Thermally and mechanically stable low-cost high thermal conductivity structure for single-mode fiber coupling to laser diode | |
| US5068865A (en) | Semiconductor laser module | |
| EP0104882B1 (en) | Optical fibre coupling assemblies | |
| JPH0227307A (ja) | 光ファイバと半導体レーザダイオード間にカップリングを有するオプトエレクトロニク装置 | |
| US6181855B1 (en) | Optical and/or electro-optical connection having electromagnetic radiation-produced welds | |
| JP2002014257A (ja) | 半導体レーザモジュール | |
| CA2863284C (en) | Light source device | |
| JP2000277843A (ja) | 半導体レーザモジュールとその製造方法 | |
| JPH07140361A (ja) | 光伝送用モジュール及びそれに用いられるレンズホルダー受け | |
| JP2010135688A (ja) | 光モジュール製造方法 | |
| GB2229856A (en) | Electro-optic transducer and sheet-metal microlens holder | |
| JP3907051B2 (ja) | 光モジュール及びその製造方法 | |
| JPS59166907A (ja) | 半導体レ−ザ結合装置 | |
| JPH07120643A (ja) | レンズつき半導体レーザおよびその製法 | |
| KR100226444B1 (ko) | 반도체 레이저 모듈의 빔 정렬기구 및 정렬방법 | |
| JP2004029161A (ja) | 光半導体素子モジュール | |
| JP2003075691A (ja) | 光電子パッケージ組込用光組立体 | |
| JPH0452636B2 (ko) | ||
| KR100194585B1 (ko) | 레이저웰딩을 이용한 고속 광통신용 송신모듈의 제작방법 | |
| KR0149128B1 (ko) | 고속 광통신용 반도체 레이저 모듈 패키지 | |
| US6862385B2 (en) | Tap monitor | |
| JPH04128812A (ja) | 光半導体モジュールの組立方法 | |
| JP4720713B2 (ja) | 光モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 19951117 |
|
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 19951117 Comment text: Request for Examination of Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 19980630 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 19980930 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 19981019 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 19981019 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20010927 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20020930 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20031001 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20041231 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20051004 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20061013 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20071001 Start annual number: 10 End annual number: 10 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20080930 Start annual number: 11 End annual number: 11 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20090930 Start annual number: 12 End annual number: 12 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20100930 Start annual number: 13 End annual number: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110929 Year of fee payment: 14 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20110929 Start annual number: 14 End annual number: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120927 Year of fee payment: 15 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20120927 Start annual number: 15 End annual number: 15 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20140909 |