KR100418204B1

KR100418204B1 - 다채널용 파장분할 수광소자

Info

Publication number: KR100418204B1
Application number: KR10-2002-0045904A
Authority: KR
Inventors: 강재광
Original assignee: 강재광
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-11
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: KR20030041761A

Abstract

다채널용 파장분할 수광소자가 개시된다. 개시된 다채널용 파장분할 수광소자는, 광신호를 검출하는 캔형 포토 다이오드와; 상기 캔형 포토 다이오드와 대향되게 설치되어 광신호를 출력하고, 듀얼 콜리메이터와 필터가 프리 얼라인되어 이루어지며, 용접 가능한 금속재로 외벽을 형성한 필터조립 듀얼콜리메이터와; 상기 캔형 포토 다이오드 및 상기 필터조립 듀얼콜리메이터를 감싸며 설치되고, 상기 캔형 포토 다이오드가 광을 수신할 수 있도록 광통구가 형성된 메탈 하우징과; 상기 메탈 하우징의 상부 일측과 상기 필터조립 듀얼콜리메이터의 상부를 감싸며 설치되어 상기 필터조립 듀얼콜리메이터의 화이버를 보호하는 부트;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기존 시스템의 필터 CWDM과 PD의 기능을 하나로 직접화 할 수 있어 재료비 등의 절감으로 인한 가격 경쟁력을 확보할 수 있고, 전체 시스템 구성에 있어서 작업 공정의 간소화를 가져와 전체적인 작업성 향상이 가능한 이점이 있다.

Description

다채널용 파장분할 수광소자{WAVELENGTH DIVISION PHOTODETECTOR FOR MULTI CHANNEL}

본 발명은 다채널용 파장분할 수광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필터(filter) 조대 파장 분할 다중화(Coarse Wavelength Division Multiplexing: 이하, CWDM이라 함)와 포토다이오드(Photo Diode; 이하 PD라 함)의 기능을 동시에 할 수 있도록 하기 위한 다채널용 파장분할 수광소자에 관한 것이다.

일반적으로 PD 제작 기술은 반도체 제조 기술과 레이저 용접기를 이용한 자동 정렬(align) 및 패키지(package) 기술에 속하고, 필터 CWDM 제작 기술은 광 박막(optical thin film) 코팅 기술 및 패키지 기술에 속한다.

상기 부품들은 광통신용 부품으로써, PD는 입력된 광신호를 전기신호로 바꾸어 주는 기능을 하고, 필터 CWDM은 전체 입력 파장 중에서 특정한 파장을 분리하는 기능을 한다.

그리고 PD는 능동부품에 속하고, 캔형(can type)의 PD와 메탈 페럴(metal ferrule)을 정렬하여 구성된 것이다. 그리고 필터 CWDM은 수동부품에 속하며, 듀얼 콜리메이터(dual collimator), 필터 및 싱글(single) 콜리메이터를 정렬하여 구성된 것이다.

도 1에는 동축형(coaxial type) PD가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, PD는 가늘고 유연한 광섬유(11)로 전송된 광신호를 캔형(can type) PD(12) 내의 PD 셀(cell) 또는 칩(chip)에 수광시켜 광신호를 전기신호로 바꾸어 주는 것으로, 상기 광섬유(11)를 고정하기 위하여 1차 및 2차 하우징(13,14)과 메탈 페럴(15)을 사용하여 용접하여 제작된다.

그리고 상기 캔형 PD(12)는 광/전 변환소자이고, 1차 하우징(13)은 상기 캔형 PD(12)를 고정하고, 2차 하우징은 상기 1차 하우징(13)과 메탈 페럴(15)을 고정한다.

또한 상기 메탈 페럴(15)은 2차 하우징(14)을 고정하는 동시에 광신호를 전달하는 광섬유(11)를 고정 유지시킨다. 그리고 부트(boot)(16)는 외형 및 광섬유를 보호하기 위해 설치된다.

도 2에는 필터 CWDM가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 필터 CWDM는 광섬유(21)로 전송되어온 다양한 신호중에서 특정 파장의 신호만을 통과시키고, 그 외의 신호는 반사시키는 수동부품으로, 싱글 콜리메이터(22), 듀얼 콜리메이터(23) 및 필터를 정렬하고 에폭시(epoxy) 및 솔더링(soldering)을 이용하여 제작된다.

상기 듀얼 콜리메이터(23)는 입력된 광신호를 필터로 보내고 반사된 광신호를 되받아서 출력하고, 상기 싱글 콜리메이터(22)는 필터를 통과한 특정 광신호를 출력한다.

그리고 밴드 패스(band pass) 필터(CWDM 필터)(24)는, 특정 파장대역만을 통과시키고 나머지 파장대역은 모두 반사시키는 것으로, 대표적으로 1510nm, 1530nm, 1550nm, 1570nm 등의 20nm 간격에 ±7nm의 밴드폭(bandwidth)을 갖는 것이 일반적이다.

또한 메탈 캡(metal cap)(25)은 외형 및 광섬유(21) 보호하기 위한 것이고, 2편 홀더(2-piece holder)(26)는 필터와 듀얼 콜리메이터(23)를 고정하며, 1차 하우징(27)은 싱글 콜리메이터(22)와 듀얼 콜리메이터(23)와의 고정을 위해 설치된 것이고, 2차 하우징(28)은 외형 및 충격에 대해 보강하기 위한 것이다.

한편, 저렴한 비용으로 대용량의 자료를 동시에 처리하기 위하여 WDM 기술은 많은 발전을 이루었고, 상기한 바와 같은 CWDM의 등장으로 많은 효과를 보고 있다.

도 3에는 CWDM이 적용된 CWDM 시스템의 일 실시예가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, PD와 필터 CWDM은 이원화되어 사용되고 있으며, 이러한 사용을 위해서는 광섬유의 접속(Splicing)이 필요하게 된다. 따라서 전체 시스템의 크기가 커지고 작업성 및 가격 경쟁력이 떨어지게 된다.

그리고 최근 CWDM 시스템에 대한 수요가 늘어나면서 필터 CWDM과 CWDM전용 레이저 다이오드(Laser Diode; 이하 LD라 함)의 수요가 많이 늘어났으나, 이에 대한 작업성은 상대적으로 저하되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 필터 CWDM과 PD의 기능을 동시에 할 수 있도록 하여 적용되는 시스템의 크기를 줄이고, 작업성의 향상 및 가격 경쟁력이 확보될 수 있도록 한 다채널용 파장분할 수광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 포토 다이오드의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 일반적인 필터 CWDM의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 3은 종래의 기술에 따른 CWDM 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널용 파장분할 수광소자의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널용 파장분할 수광소자의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 6은 본 발명이 적용된 CWDM 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

41,51. 캔형 PD 42. 필터조립 듀얼콜리메이터

43. 메탈 하우징 44,56. 부트

52. 제1하우징 53. 듀얼 콜리메이터

54. 밴드 패스 필터 55. 제2하우징

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다채널용 파장분할 수광소자는, 광신호를 검출하는 캔형 포토 다이오드와; 상기 캔형 포토 다이오드와 대향되게 설치되어 광신호를 출력하고, 듀얼 콜리메이터와 필터가 프리 얼라인되어 이루어지며, 용접 가능한 금속재로 외벽을 형성한 필터조립 듀얼콜리메이터와; 상기 캔형 포토 다이오드 및 상기 필터조립 듀얼콜리메이터를 감싸며 설치되고, 상기 캔형 포토 다이오드가 광을 수신할 수 있도록 광통구가 형성된 메탈 하우징과; 상기 메탈 하우징의 상부 일측과 상기 필터조립 듀얼콜리메이터의 상부를 감싸며 설치되어 상기 필터조립 듀얼콜리메이터의 화이버를 보호하는 부트;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자는, 광신호를 검출하는 광/전 변환소자인 포토 다이오드 예컨대, 캔형 PD(41)와, 이 캔형 PD(41)와 대향되게 설치되어 광신호를 출력하고, 듀얼 콜리메이터와 필터가 프리 얼라인(pre-align)되어 이루어지며, 용접 가능한 금속재로 외벽을 형성한 필터조립 듀얼콜리메이터(filter assembled dual collimator)(42)와, 상기 캔형 PD(41) 및 필터조립 듀얼콜리메이터(42)를 감싸며 설치되고, 캔형 PD(41)가 광을 수신할 수 있도록 광통구(43a)가 형성된 메탈 하우징(43)과, 이 메탈 하우징(43)의 상부 일측과 필터조립 듀얼콜리메이터(42)의 상부를 감싸며 설치되어 필터조립 듀얼콜리메이터(42)의 화이버(fiber)를 보호하는 부트(44)를 포함하여 구성된다.

상기 필터조립 듀얼콜리메이터(42)와 메탈 하우징(43)을 정렬한 후, 이 필터조립 듀얼콜리메이터(42)와 메탈 하우징(43)은 레이저 용접되고, 상기 필터조립 듀얼콜리메이터(42)의 외벽은 메탈 하우징(43)과 용접되어야 하므로 스테인레스 스틸(SUS)로 이루어진다.

도 5에는 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 광신호를 검출하는 광/전 변환소자인 캔형 PD(51)와, 이 캔형 PD(51)를 감싸며 설치되고, 상부에는 캔형 PD(51)가 광신호를 수신할 수 있도록 광통구(52a)가 형성되고, 상기 캔형 PD(51)와 후술하는 밴드 패스 필터(54)를 고정하는 제1하우징(52)과, 이 제1하우징(52)의 광통구(52a)를 향하며 캔형 PD(51)와 대향되게 설치되어 광신호를 출력하는 듀얼 콜리메이터(53)와, 이 듀얼 콜리메이터(53)와 캔형 PD(51) 사이에 설치되어 특정 파장 대역만을 통과시키고, 그 외의 파장 대역은 반사시키는 밴드 패스 필터(band pass filter)(54)와, 상기 제1하우징(52)의 상부에서 듀얼 콜리메이터(53)의 외주면을 감싸며 설치되어 제1하우징(52)과 듀얼 콜리메이터(53)를 고정하는 제2하우징(55)과, 이 제2하우징(55)과 듀얼 콜리메이터(53)의 상부를 감싸며 설치되어 듀얼 콜리메이터(53)의 화이버를 보호하는 부트(56)를 포함하여 구성된다.

상기 듀얼 콜리메이터(53)와 제2하우징(55)과, 상기 제1하우징(52)과 제2하우징(55)은 레이저 용접에 의해 고정된다.

특히, 상기 광신호의 입력과 밴드 패스 필터(54)에서 반사된 광신호의 출력에 이용되는 듀얼 콜리메이터(53)의 외벽은 제2하우징(55)과 용접되어야 하므로 스테인레스 스틸(SUS)로 이루어진다.

도 6에는 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자가 적용된 CWDM 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 시스템도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 1510nm, 1530nm, 1550nm, 1570nm LD에서 광신호를 입력하면 이것을 4채널 CWDM 멀티플렉스(Mux)로 다중화 시킨 후, 한 개의 광섬유를 통해서 전송한다.

이렇게 전송된 광신호는 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자를 통하여 역다중화 되어 원래의 신호로 복원된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 다채널용 파장분할 수광소자는, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 PD의 모양을 하고 있지만, 도 1의 종래의 PD의 기능과 도 2에 도시된 바와 같은 필터 CWDM의 기능을 합쳐 놓은 기능을 발휘한다. 따라서 본 발명은 구조 및 제조에 따른 작업이 간단하다. 이를 보다 구체적으로 설명한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 일 실시예인 다채널용 파장분할 수광소자는, 필터 CWDM의 성능을 PD에 넣어 집적화 시킨 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 필터조립 듀얼콜리메이터(42)와 캔형 PD(41)의 정렬로 이루어진다.

그리고 상기 필터조립 듀얼콜리메이터(42)는 그 기능상 스테인레스 스틸 예컨대, SUS 304, SUS316 또는 SUS430의 재질로 구성되어, 레이저 용접이 이루어진다.

그리고 본 발명에 따른 다른 실시예인 다채널용 파장분할 수광소자는, 도 5에 도시된 바와 같이 PD 패키지의 구성상 캔형 PD(51), 밴드 패스 필터(54) 및 듀얼 콜리메이터(53)의 순서로 정렬되어 이루어지고, 이렇게 정렬된 모든 제품에 대하여 적용 가능하다.

또한 상기 밴드 패스 필터(54)는 CWDM 시스템에 들어가는 최대 범위의 것에 모두 적용 가능하다. 여기서, 최대 범위라 함은 1270nm에서 20nm 간격으로 1630nm까지 총 19종의 필터를 말한다. 그 이외에도 CWDM 사양으로 볼 수 있는 타입(type)의 변형된 필터에 대하여도 적용 가능하다.

그리고 PD 패키징(packaging)시 상기 필터조립 듀얼콜리메이터(42)를 사용한 경우와, 상기 밴드 패스 필터(54)와 듀얼 콜리메이터(53)를 각각 사용한 경우 모두에 대하여 적용 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 다채널용 파장분할 수광소자는 다음과 같은 효과를 갖는다.

기존 시스템의 필터 CWDM과 PD의 기능을 하나로 직접화 할 수 있어 재료비 등의 절감으로 인한 가격 경쟁력을 확보할 수 있고, 전체 시스템 구성에 있어서 작업 공정의 간소화를 가져와 전체적인 작업성 향상이 가능하다.

그리고 기존의 필터 CWDM과 PD를 각각 사용하는 경우보다 전체 시스템 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 부품 및 장비 크기의 최소화 가능하다.

또한 필터의 종류에 따라 여러 종류의 PD를 사용할 수 있어 다채널 확장이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

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광신호를 검출하는 캔형 포토 다이오드와;

상기 캔형 포토 다이오드를 감싸며 설치되고, 상부에는 상기 캔형 포토 다이오드가 광신호를 수신할 수 있도록 광통구가 형성된 제1하우징과;

상기 광통구를 향하며 상기 캔형 포토 다이오드와 대향되게 설치되고, 입사되는 광신호를 위한 광섬유와 반사되는 광신호를 위한 광섬유, 이 두 개의 광섬유를 수용하는 패럴을 포함하는 듀얼 콜리메이터와;

상기 듀얼 콜리메이터와 상기 캔형 포토 다이오드 사이에 설치되어 상기 듀얼 콜리메이터를 통과한 광신호 중 특정 파장 대역만을 통과시키고, 그 외의 파장 대역은 반사되는 광신호를 위한 광섬유로 반사시키는 밴드 패스 필터와;

상기 제1하우징의 상부에서 상기 듀얼 콜리메이터의 외주면을 감싸며 설치되어 상기 제1하우징과 상기 듀얼 콜리메이터를 고정하는 제2하우징과;

상기 제2하우징과 상기 듀얼 콜리메이터의 상부를 감싸며 설치되어 상기 듀얼 콜리메이터의 화이버를 보호하는 부트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널용 파장분할 수광소자.
제4항에 있어서,

상기 듀얼 콜리메이터와 상기 제2하우징과, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징은 레이저 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 다채널용 파장분할 수광소자.
제4항에 있어서,

상기 듀얼 콜리메이터의 외벽은 스테인레스 스틸로 이루어진 것을 특징으로 하는 다채널용 파장분할 수광소자.