KR20050081749A - Bi-directional optical transceiver module - Google Patents
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Abstract
양방향 광송수신 모듈에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 수광소자와; 발광소자와; 발광소자와 광학적으로 연결되며, 자신을 통하여 송신광 및 수신광이 입출력되는 광섬유와; 발광소자에서 출력된 송신광은 광섬유로 입력되도록 투과시키고, 광섬유를 거쳐 자신에게 입력된 수신광의 일부 또는 전부는 광섬유의 외측으로 진행되도록 반사시키는 제1 광필터와; 자신의 단부가 제1 광필터와 대면하도록 광섬유에 외면에 설치되며, 제1 광필터로부터 반사된 수신광을 수광소자쪽으로 반사시키는 반사면이 있는 페룰을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 광필터로부터의 반사각이 작은 경우에도 수신광을 효과적으로 수광소자로 입사시킬 수 있으므로, 종래보다 광신호들의 파장대역 간격이 적은 경우에도 효과적으로 광신호들을 분리하여 전달할 수 있으며, 비평행광을 사용하기 때문에 평행광을 사용하는 모듈보다 생산성이 향상되고 비용을 절감할 수 있으므로 종래보다 저가의 양방향 광송수신 모듈을 구현할 수 있다.Disclosed is a bidirectional optical transmission / reception module. The device of the present invention comprises: a light receiving element; A light emitting element; An optical fiber which is optically connected to the light emitting element and through which the transmission light and the reception light are input and output; A first optical filter which transmits the transmitted light output from the light emitting element so as to be inputted into the optical fiber, and reflects a part or all of the received light inputted through the optical fiber to the outside of the optical fiber; It is characterized in that it comprises a ferrule having a reflecting surface that is provided on the outer surface of the optical fiber so that its end faces the first optical filter, and reflects the received light reflected from the first optical filter toward the light receiving element. According to the present invention, even when the angle of reflection from the optical filter is small, since the received light can be effectively incident to the light receiving element, even when the wavelength band spacing of the optical signals is smaller than before, it is possible to effectively transmit and separate the optical signals, non-parallel light Since the productivity can be improved and the cost can be reduced compared to the module using the parallel light, it is possible to implement a low-cost bidirectional optical transmission module than conventional.
Description
본 발명은 양방향 광송수신 모듈에 관한 것으로, 특히 비평행광을 사용하는 양방향 광송수신 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a bidirectional optical transmission module, and more particularly to a bidirectional optical transmission module using non-parallel light.
광송수신 모듈은 발광소자와 수광소자를 이용해 데이터의 고속전송을 가능케 하는 광통신의 핵심부품이다.Optical transmission module is a key component of optical communication that enables high-speed data transmission using light emitting device and light receiving device.
도 1a는 종래의 비평행 광신호를 사용하는 양방향 통신용 광송수신 모듈을 나타낸 개략도이다. Figure 1a is a schematic diagram showing an optical transmission module for bidirectional communication using a conventional non-parallel optical signal.
도 1a를 참조하면, 양방향 통신용 광송수신 모듈은 수광소자(10)인 포토 다이오드와 발광소자(20)인 레이저 다이오드를 포함하고 있으며, 이 모듈의 광입출력은 광섬유(30)를 통하여 이루어진다. 광섬유(30)를 통하여 모듈로 수신된 광신호(이하에서, 수신광이라 한다.)는 광필터(40)에 의해서 신호의 일부 또는 대부분의 진행방향이 바뀐 다음, 제1 렌즈(51)를 통하여 수광소자(10)로 입사된다. 발광소자(20)에서 출력된 송신 광신호(이하에서, 송신광이라 한다.)는 제2 렌즈(52)와 광필터(40)를 거친 다음 광섬유(30)로 입사되게 된다.Referring to FIG. 1A, the optical transmission / reception module for bidirectional communication includes a photodiode, which is a light receiving element 10, and a laser diode, which is a light emitting element 20, and the light input and output of the module are made through an optical fiber 30. The optical signal (hereinafter referred to as the received light) received through the optical fiber 30 to the module is changed by some or most of the direction of the signal by the optical filter 40 and then through the first lens 51. Incident on the light receiving element 10. The transmission optical signal (hereinafter referred to as transmission light) output from the light emitting element 20 passes through the second lens 52 and the optical filter 40 and then enters the optical fiber 30.
수신광과 송신광의 파장은 전체 시스템의 설계에 따라서 동일한 파장대역을 사용할 것인가 또는 상이한 파장대역을 사용할 것인가가 결정된다. 동일한 파장대역을 사용하는 경우와 상이한 파장대역을 사용하는 경우의 장단점은 다음과 같다. 동일한 파장대역을 사용하는 경우에는 광필터로서 광분할기(beam splitter)를 사용하며, 광송수신 모듈의 구조가 간단하고, 요구되는 광부품의 성능이 높지 않다는 장점이 있으나, 송신광과 수신광을 분배하는 과정에서 총 6dB 이상의 입출력 광손실이 있다는 단점이 있다. 상이한 파장대역을 사용하는 경우는 파장 선택적 광부품인 대역분할필터(band separation filter)를 채용하여 신호의 진행방향에 따라 각기 다른 파장의 광신호를 사용하는 방식으로서, 동일한 파장대역을 사용하는 경우보다 광경로에서의 손실이 적고, 2종류 이상의 서로 다른 파장의 광신호들을 하나의 광섬유를 통하여 송수신할 수 있다는 장점을 가진다.The wavelengths of the received light and the transmitted light are determined by using the same wavelength band or different wavelength bands depending on the design of the entire system. Advantages and disadvantages of using the same wavelength band and using a different wavelength band are as follows. In the case of using the same wavelength band, a beam splitter is used as the optical filter, and the structure of the optical transmission / reception module is simple and the performance of the required optical component is not high. There is a disadvantage in that the total input and output loss of more than 6dB. In the case of using a different wavelength band, a band separation filter, which is a wavelength selective optical component, employs an optical signal having a different wavelength depending on the direction of signal propagation. The loss in the optical path is small, and has the advantage of transmitting and receiving optical signals of two or more different wavelengths through a single optical fiber.
상이한 파장대역을 사용하는 경우는, 1310nm 파장대역을 광송신대역으로 하고, 1550nm 파장대역을 광수신대역으로 하는 방법을 일 예로 들 수 있다. 이러한 대역에서 동작하는 광송수신 모듈은 일반적으로 두 파장대역에서 사용될 수 있는 다층박막을 이용한 광학필터를 사용하여 구현된다.When using a different wavelength band, the method of making a 1310 nm wavelength band an optical transmission band, and making a 1550 nm wavelength band an optical reception band is an example. Optical transmission and reception modules operating in these bands are generally implemented using optical filters using multilayer thin films that can be used in two wavelength bands.
한편, 광가입자망 등의 발달로 점차 상기 파장대역과 다른, 1490nm 대역 및 1550nm 대역의 사용이 일부에서 요구되고 있다. 이에 따라 광송신수 모듈도 기존의 파장대역들보다 그 간격이 좁은 두 파장대역 내의 신호를 분리하여 검출 또는 전송해야하는 요구사항에 직면하게 되었다. 잘 알려진 바와 같이 대역간의 파장간격이 작아 지면, 도 1a에 도시된 바와 같은 구조의 광수신 모듈로는 요구조건을 만족시키는 것은 거의 불가능한데, 그 이유를 도 1a를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 광필터의 파장특성은 입사각에 대하여 변화하고, 특히 입사각이 커질수록 변화량은 더욱 커지게 된다. 도 1a와 같이 비평행광인 광신호를 사용하는 구조에서 파장을 분리하기 위해서는 광필터에 입사하는 광신호의 입사각이 평균값 45°와 약 16°정도의 넓은 분포를 가지고 있어야 하므로, 이 입사각의 분포 자체가 근본적으로 파장대역의 최소 간격을 제한하게 되는 것이다.On the other hand, with the development of optical subscriber networks and the like, the use of the 1490 nm band and the 1550 nm band, which are different from the wavelength band, is gradually required in some cases. Accordingly, the optical transmitter module has also faced a requirement to detect or transmit signals in two wavelength bands that are narrower than conventional wavelength bands. As is well known, when the wavelength interval between bands is reduced, it is almost impossible to satisfy the requirement with the optical receiving module having the structure shown in FIG. 1A. The reason for this is explained with reference to FIG. 1A. The wavelength characteristic of the optical filter changes with respect to the incident angle, and in particular, the larger the incident angle, the larger the amount of change. In order to separate wavelengths in the structure using the non-parallel optical signal as shown in FIG. 1A, since the incident angle of the optical signal incident on the optical filter should have a wide distribution with an average value of 45 ° and about 16 °, Essentially limits the minimum spacing of the wavelength band.
이러한 이유로 좁은 대역간 파장 간격을 이용하는 경우에서는 일반적으로 도 1b에 도시된 바와 같은 평행광을 사용하는 구조를 채용해야 한다. For this reason, in the case of using a narrow inter-band wavelength interval, it is generally necessary to employ a structure using parallel light as shown in Fig. 1B.
도 1b는 종래의 평행 광신호를 사용하는 양방향 통신용 광송수신 모듈을 나타낸 개략도이다. Figure 1b is a schematic diagram showing an optical transmission and reception module for bidirectional communication using a conventional parallel optical signal.
도 1b를 참조하면, 기본적인 구조는 비평행 광신호를 사용하는 양방향 통신용 광송수신 모듈과 유사하지만, 평행광을 만들기 위하여 광섬유의 일단과 근접하게 별도의 렌즈(53)가 더 설치되고 있다. 따라서, 광학계의 정밀한 정렬이 더욱 어려워지는 단점이 있다. 또한 광필터(40)에 대한 광신호의 입사각이 45°로 커서 입사각 정렬오차에 대한 민감도가 크기 때문에 설계시 정렬오차에 대한 설계여유분을 크게 잡아야만 한다. 따라서, 기존의 광필터보다 훨씬 많은 수의 박막층이 요구되며, 실용적인 측면에서는 정렬오차를 고려할 때 20nm 이하의 파장대역간격에 도달하기 어려운 문제점이 있다.Referring to FIG. 1B, the basic structure is similar to the optical transmission / reception module for bidirectional communication using non-parallel optical signals, but a separate lens 53 is further installed near one end of the optical fiber to produce parallel light. Therefore, there is a disadvantage that the precise alignment of the optical system becomes more difficult. In addition, since the angle of incidence of the optical signal to the optical filter 40 is 45 ° and the sensitivity to the incident angle alignment error is large, the design margin for the alignment error must be largely designed. Therefore, a much larger number of thin film layers are required than conventional optical filters, and in practical terms, it is difficult to reach a wavelength band interval of 20 nm or less when considering an alignment error.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 양방향 광송수신 모듈이 가지는 송신부와 수신부의 광학적 파장대역의 선택에서의 제한을 극복할 수 있으며, 구조를 단순화시킴으로써 생산성을 향상시키고, 비용을 절감할 수 있는 양방향 광송수신 모듈을 제공하는 데 있다. The technical problem of the present invention for solving the above-mentioned problems of the prior art can overcome the limitation in the selection of the optical wavelength band of the transmitter and the receiver having a bidirectional optical transmission and reception module, improve the productivity by simplifying the structure, cost To provide a bi-directional optical transmission and reception module that can reduce the cost.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 양방향 광송수신 모듈은: 외부로부터 입력되는 수신광을 입사받는 수광소자와; 송신광을 출력하는 발광소자와; 상기 발광소자와 광학적으로 연결되며, 자신을 통하여 상기 송신광 및 수신광이 입출력되는 광섬유와; 상기 발광소자와 상기 광섬유 사이에 설치되되, 상기 발광소자에서 출력된 상기 송신광은 상기 광섬유로 입력되도록 투과시키고, 상기 광섬유를 거쳐 자신에게 입력된 상기 수신광의 일부 또는 전부는 상기 광섬유의 외측으로 진행되도록 반사시키는 제1 광필터와; 자신의 단부가 상기 제1 광필터와 대면하도록 상기 광섬유에 외면에 설치되며, 상기 제1 광필터로부터 반사된 수신광을 상기 수광소자쪽으로 반사시키는 반사면이 있는 페룰을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a bidirectional optical transmission / reception module, including: a light receiving element receiving an incoming light input from the outside; A light emitting element for outputting transmission light; An optical fiber which is optically connected to the light emitting element and through which the transmission light and the reception light are input and output; Is installed between the light emitting element and the optical fiber, the transmission light output from the light emitting element is transmitted to be input to the optical fiber, a part or all of the received light input to itself through the optical fiber to the outside of the optical fiber A first optical filter which reflects to proceed; It is characterized in that it comprises a ferrule having a reflecting surface is provided on the outer surface of the optical fiber so that its end faces the first optical filter, and reflects the received light reflected from the first optical filter toward the light receiving element. .
이 때, 상기 페룰의 단부의 법선과 상기 광섬유의 광축이 4°∼29°를 이루도록, 상기 페룰의 단부에는 경사가 있는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the end of the ferrule is inclined so that the normal line of the end of the ferrule and the optical axis of the optical fiber are 4 ° to 29 °.
나아가, 상기 페룰의 반사면은 상기 페룰에 홈을 형성함으로써 마련되는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 페룰의 반사면에는 고반사 코팅층이 형성되거나, 상기 페룰의 반사면에는 제2 광필터가 설치되어도 좋다.Further, the reflective surface of the ferrule is characterized in that it is provided by forming a groove in the ferrule. Alternatively, a high reflection coating layer may be formed on the reflective surface of the ferrule, or a second optical filter may be provided on the reflective surface of the ferrule.
또한, 상기 제1 광필터 및 상기 페룰은, 상기 수신광의 일부 또는 전부를 반사시키는 상기 제1 광필터의 반사면이 상기 페룰의 단부와 접촉되도록 설치되거나, 상기 제1 광필터의 반사면이 상기 페룰의 단부와 접촉되는 면의 반대편 면에 위치되도록 설치되어도 좋다.The first optical filter and the ferrule may be installed such that a reflective surface of the first optical filter reflecting part or all of the received light is in contact with an end of the ferrule, or the reflective surface of the first optical filter is It may be provided so as to be located on the surface opposite to the surface in contact with the end of the ferrule.
더 나아가, 상기 제1 광필터는 상기 수신광 중에서 일부는 반사시키고 상기 수신광 중에서 나머지와 상기 송신광은 투과시키며, Furthermore, the first optical filter reflects a part of the received light and transmits the remaining part of the received light and the transmitted light,
상기 제1 광필터와 상기 발광소자 사이에 상기 제1 광필터로부터 투과된 수신광은 반사시키고 상기 송신광은 투과시키는 제3 광필터가 더 설치되는 것을 특징으로 하여도 좋다.A third optical filter may be further provided between the first optical filter and the light emitting element to reflect the received light transmitted from the first optical filter and transmit the transmitted light.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 본 발명에 의한 제1 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈에 있어서 수신광을 반사시키는 구성요소를 설명하기 위한 부분 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a bidirectional optical transmission / reception module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a component for reflecting received light in the bidirectional optical transmission / reception module according to the first embodiment of the present invention. It is a partial schematic for illustration.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈은, 포토 다이오드로 이루어지며 외부로부터 입력되는 수신광을 입사받는 수광소자(100)와, 레이저 다이오드로 이루어지며 송신광을 출력하는 발광소자(200)와, 광섬유(300)와, 파장별로 광신호들의 광경로를 분리하는 제1 광필터(400)와, 광섬유(300)에 외면에 설치되는 페룰(500)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 포토 다이오드 및 레이저 다이오드는 상술한 종래기술에서 사용되는 것과 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.Referring to FIG. 2, the bidirectional optical transmission / reception module according to an embodiment of the present invention may include a light receiving device 100 made of a photo diode and receiving incoming light input from the outside, and a laser diode and outputting transmission light. It includes a light emitting device 200, an optical fiber 300, a first optical filter 400 for separating the optical path of the optical signal for each wavelength, and a ferrule 500 installed on the outer surface of the optical fiber 300. Here, since the photodiode and the laser diode are the same as those used in the above-described prior art, the repeated description is omitted.
광섬유(300)는 발광소자(200)와 광학적으로 연결되며, 자신을 통하여 송신광 및 수신광이 입출력된다.The optical fiber 300 is optically connected to the light emitting device 200, through which the transmission light and the reception light are input and output.
제1 광필터(400)는 발광소자(200)와 광섬유(300) 사이에 설치되어, 발광소자(200)에서 출력된 송신광은 광섬유(300)로 입력되도록 투과시키고, 광섬유(300)를 거쳐 자신(400)에게 입력된 수신광의 일부 또는 전부는 광섬유(300)의 외측으로 진행되도록 반사시킨다. The first optical filter 400 is installed between the light emitting device 200 and the optical fiber 300, transmits the transmission light output from the light emitting device 200 to be input to the optical fiber 300, and passes through the optical fiber 300. Some or all of the received light input to itself 400 is reflected to travel outside of the optical fiber 300.
도 2와 결부하여 도 3을 참조하면, 페룰(500)은 단부(端部)가 제1 광필터(400)와 대면하도록, 바람직하게는 페룰(500)의 단부가 제1 광필터(400)와 접촉되도록 설치되고, 페룰(500)에는 제1 광필터(400)로부터 반사된 수신광을 수광소자(100)쪽으로 반사시키는 반사면(510)이 있다. Referring to FIG. 3 in conjunction with FIG. 2, the ferrule 500 has an end portion facing the first optical filter 400, and preferably, the end portion of the ferrule 500 has a first optical filter 400. It is installed to be in contact with the, and the ferrule 500 has a reflective surface 510 for reflecting the received light reflected from the first optical filter 400 toward the light receiving element (100).
페룰(500)의 형상에는 제한이 없다. 따라서, 페룰(500)의 종단면(縱斷面)은 원형일 뿐만 아니라, 사각형, 육각형, 팔각형 등 다각형의 형상일 수도 있으며, 페룰은 판형(板形)일 수도 있다. 페룰(500)의 설치방법에도 제한이 없다. 따라서, 페룰(500)은 광섬유(300)의 외면의 소정영역을 감싸도록 설치될 수 있다. 또는, 페룰(500)에 광섬유(300)가 길이방향으로 안착되는 홈(미도시)을 형성하고 그 홈에 광섬유가 안착되도록 페룰이 설치될 수 있으며, 이 경우에 광섬유(300)의 외면의 소정영역은 노출되게 된다.The shape of the ferrule 500 is not limited. Accordingly, the end face of the ferrule 500 may be not only circular but also polygonal, such as quadrangle, hexagon, and octagon, and the ferrule may be plate-shaped. There is no limitation on the installation method of the ferrule 500. Therefore, the ferrule 500 may be installed to surround a predetermined region of the outer surface of the optical fiber 300. Alternatively, a ferrule may be formed in the ferrule 500 to form a groove (not shown) in which the optical fiber 300 is seated in the longitudinal direction, and the optical fiber is seated in the groove, in this case, a predetermined surface of the outer surface of the optical fiber 300. The area is exposed.
일반적으로 광필터는 소정의 두께를 가지므로 제1 광필터(400)가 수신광을 페룰(500)쪽으로 반사시키기 위해서는 제1 광필터(400)의 반사면(미도시)의 위치가 중요하다. 제1 광필터(400)의 반사면을 제1 광필터에 있어서 페룰(500)과 접촉되는 면으로 할 수도 있고, 페룰과 접촉되는 면의 반대편 면으로 할 수도 있지만 본 실시예에서는 후자로 실시하였다.In general, since the optical filter has a predetermined thickness, the position of the reflective surface (not shown) of the first optical filter 400 is important for the first optical filter 400 to reflect the received light toward the ferrule 500. The reflective surface of the first optical filter 400 may be a surface in contact with the ferrule 500 in the first optical filter, or may be a surface opposite to the surface in contact with the ferrule. .
제1 광필터(400)로부터 반사된 수신광이 광섬유(300)가 아닌 페룰(500)을 통과하도록 하기 위하여 페룰(500)의 단부는 광섬유(300)의 광축과는 소정의 각도를 이루며 경사지게 가공되어 진다. 이 때, 광섬유(300)의 광축에 대한 페룰(500)의 단부의 경사각(이하에서, 경사각이라 한다.)은 광섬유(300)의 광축과 페룰(500)의 단부에 대한 법선이 이루는 각으로 정의되며, 광섬유(300)에서 나오는 수신광의 제1 광필터(400)에 대한 평균 입사각으로도 해석할 수 있다. 이 때, 경사각(θ1)이 증가하면 제1 광필터(400)에 대한 수신광의 입사각이 증가하므로, 경사각 오차에 대한 제1 광필터(400)의 광학적인 특성 변화가 커지게 되어 실현 가능한 파장대역간의 간격이 넓어지는 단점이 있다. 따라서 본 발명이 기존의 발명보다 동등하거나 우수한 파장특성을 가지기 위해서는 경사각을 29°이하로 제한하는 것이 바람직하다. 이 값은 "광이 공기중에서 광필터로 45°의 각도로 입사하는 경우"와 동등한 효과를 가지는 "광이 굴절률 1.46인 광섬유에서 광필터로 입사하는 경우의 입사각"에 해당된다. 실용적인 측면에서는 이 경사각은 두 파장대역의 간격에 따라 결정되며, 경우에 따라서는 위의 한계치보다 적어질 수 있다. 예를 들어, 발광소자에서 나오는 송신광의 파장대역이 1480∼1500nm이고, 수광소자로 입사하여야 하는 광신호의 파장대역이 1540∼1560nm인 경우에, 두 파장대역의 간격은 40nm 이다. 현재 광필터 제조기술을 참고하면, 양산성을 만족할 수 있는 광필터로 40nm 간격의 파장대역에서 성능을 만족시키기 위해서는 상기 경사각은 15° 이하가 바람직하다. 한편, 경사각의 최소값은 광필터에서 반사되는 빛을 분리해낼 수 있는 정도에 의하여 결정되며 실용적인 측면에서는 4° 이상이 바람직하다.In order for the received light reflected from the first optical filter 400 to pass through the ferrule 500 instead of the optical fiber 300, the end of the ferrule 500 may be inclined at an angle with an optical axis of the optical fiber 300. It is done. At this time, the inclination angle of the end of the ferrule 500 with respect to the optical axis of the optical fiber 300 (hereinafter referred to as the inclination angle) is defined as the angle formed by the optical axis of the optical fiber 300 and the normal to the end of the ferrule 500. The light incident from the optical fiber 300 may also be interpreted as an average incident angle of the first optical filter 400. In this case, when the inclination angle θ 1 increases, the incident angle of the received light to the first optical filter 400 increases, so that the optical characteristic change of the first optical filter 400 increases due to the inclination angle error. There is a disadvantage in that the spacing between wavelength bands is widened. Therefore, in order for the present invention to have an equivalent or superior wavelength characteristic than the existing invention, it is preferable to limit the inclination angle to 29 ° or less. This value corresponds to "incident angle when light enters an optical filter in an optical fiber with a refractive index of 1.46" which has an effect equivalent to "when light enters an optical filter at an angle of 45 ° in air". In practical terms, the angle of inclination is determined by the spacing of the two wavelength bands, and in some cases may be less than the above limit. For example, when the wavelength band of the transmission light emitted from the light emitting element is 1480 to 1500 nm and the wavelength band of the optical signal to be incident on the light receiving element is 1540 to 1560 nm, the interval between the two wavelength bands is 40 nm. Referring to the current optical filter manufacturing technology, the inclination angle is preferably 15 ° or less in order to satisfy the performance in the wavelength band of 40nm intervals as an optical filter that can satisfy mass productivity. On the other hand, the minimum value of the inclination angle is determined by the degree to which the light reflected from the optical filter can be separated, and from a practical point of view, 4 ° or more is preferable.
상술한 바와 같이 수신광은 페룰(500)을 거쳐 반사되어 수광소자(100)쪽으로 진행되므로, 페룰(500)의 재질로는 수신광의 파장대역에서 광손실이 적은 투명한 재질을 사용하여야 한다. 이러한 물질로서는 실리카(Silica) 계열의 유리가 바람직하다.As described above, since the reception light is reflected through the ferrule 500 and proceeds toward the light receiving device 100, the material of the ferrule 500 should be a transparent material having low light loss in the wavelength band of the reception light. As such a material, silica glass is preferable.
페룰에 마련된 반사면(510)은 페룰(500) 내를 진행하는 제1 광필터(400)로부터 반사된 수신광을 수광소자(100)쪽으로 반사시키는 역할을 담당한다. 페룰에 마련된 반사면(510)의 형상에는 크게 제한이 없으나, 본 실시예에서는 페룰(500)에 V형상의 홈을 형성함으로써 반사면(510)을 마련하였다. 수신광을 반사시키기 위하여 V-홈으로 가공된 유리면 그 자체를 사용할 수도 있지만, 반사율을 높이기 위하여 V-홈으로 가공된 유리면에 고반사 코팅층(미도시)을 형성하거나, 별도의 제2 광필터(미도시)를 부착하여 사용할 수 있다. The reflective surface 510 provided in the ferrule is responsible for reflecting the received light reflected from the first optical filter 400 traveling in the ferrule 500 toward the light receiving device 100. The shape of the reflective surface 510 provided in the ferrule is not particularly limited, but in this embodiment, the reflective surface 510 is provided by forming a V-shaped groove in the ferrule 500. The glass surface processed by the V-groove may be used to reflect the received light, but a high reflection coating layer (not shown) may be formed on the glass surface processed by the V-groove to increase the reflectance, or a separate second optical filter ( Not shown) can be used.
양방향 광송수신 모듈의 구조를 작고 효율적으로 구현하기 위해서는 수광소자(100)로 들어가는 수신광의 광축이 페룰(500)의 축에 수직에 가깝도록 되는 것이 바람직하다. 따라서 페룰에 마련된 반사면(510)이 페룰(500)의 축과 이루는 각을 θ2라 하면, 반사면(510)의 경사각(θ2)과 페룰(500) 단부의 경사각(θ1)과의 관계가 일 때 양방향 광송수신 모듈의 구조를 작고 효율적으로 구현할 수 있는 최적의 조건이라고 할 수 있다.In order to implement the structure of the bidirectional optical transmitting and receiving module small and efficient, it is preferable that the optical axis of the received light entering the light receiving element 100 is close to the perpendicular to the axis of the ferrule 500. Therefore, if the angle formed by the reflecting surface 510 of the ferrule with the axis of the ferrule 500 is θ 2 , the inclination angle θ 2 of the reflecting surface 510 and the inclination angle θ 1 of the end of the ferrule 500 are determined. Relationship In this case, it can be said that it is an optimal condition to implement the structure of the bidirectional optical transmission / reception module small and efficiently.
페룰에 마련된 반사면(510)으로부터 반사된 수신광은 페룰(500)을 통과하여 수광소자(100)쪽으로 향하게 된다. 이 때 수신광이 페룰(500)에서 벗어나는 면은 크게 제약이 없지만, 그 면이 평면이 아닌 경우는 렌즈 효과를 일으키게 되어 수신광의 세기의 분포가 원형이 아닌 타원구조로 되고, 그 수신광을 렌즈를 통하여 수광소자에 집속하는 경우에도, 그 집속효율이 저하되는 결과가 발생된다. 따라서 높은 수신감도가 요구되는 양방향 광송수신 모듈을 구현하기 위해서는 광신호가 페룰(500)을 벗어나는 면을 평면으로 가공하는 것이 바람직하다.The received light reflected from the reflecting surface 510 provided in the ferrule passes through the ferrule 500 and is directed toward the light receiving element 100. At this time, the surface from which the received light deviates from the ferrule 500 is not particularly limited, but if the surface is not flat, it causes a lens effect, so that the distribution of the intensity of the received light is an elliptical structure instead of a circular shape. Even when focusing on the light receiving element through the lens, the focusing efficiency is lowered. Therefore, in order to implement a bidirectional optical transmission / reception module requiring high reception sensitivity, it is desirable to process a plane where the optical signal leaves the ferrule 500 in a plane.
다시 도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 페룰(500)을 통과한 수신광이 수광소자(100)로 입사하게 되는 데, 이 때 입사효율을 높이기 위하여 수신광이 집속되어 수광소자(100)로 입력되도록 수광소자의 전면(前面)에 렌즈(610)를 설치할 수 있다. 또한, 수신광의 수신대역이외의 광신호가 수광소자(100)에 입사하는 것을 방지하기 위하여 별도의 광필터(미도시)를 페룰(500)과 수광소자(100) 사이에 설치하여 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2 again, as described above, the received light passing through the ferrule 500 is incident on the light receiving device 100. At this time, the received light is focused to increase the incident efficiency to the light receiving device 100. The lens 610 may be installed on the front surface of the light receiving element so as to be input. In addition, a separate optical filter (not shown) may be provided between the ferrule 500 and the light receiving device 100 to prevent an optical signal other than the reception band of the received light from being incident on the light receiving device 100.
그리고, 발광소자(200)에서 출력된 송신광이 집속되어 광섬유(300)로 입력되도록 발광소자(200)와 제1 광필터(400) 사이에 렌즈(620)를 설치할 수 있다.In addition, a lens 620 may be installed between the light emitting device 200 and the first optical filter 400 so that the transmission light output from the light emitting device 200 is focused and input to the optical fiber 300.
이하에서, 상술한 실시예에 따른 작동을 설명한다.In the following, the operation according to the above-described embodiment will be described.
광섬유(300)를 통하여 수신된 특정파장대역에 있는 수신광은 광섬유(300)를 고정하고 있는 페룰(500) 단부와 접촉되도록 설치되어 있는 제1 광필터(400)에 의하여 반사되고, 이는 다시 페룰(500)을 진행하여 페룰에 마련된 반사면(510)에 반사된 다음, 다시 페룰(500) 내를 진행한 후 페룰(500)을 벗어나 수광소자(100)에 입사된다. 발광소자(200)에서 출력된 송신광은 제1 광필터(400)를 투과하여 광섬유(300)에 입사되고, 광섬유를 따라 신호가 외부로 전달된다.Received light in a specific wavelength band received through the optical fiber 300 is reflected by the first optical filter 400 which is installed to contact the end of the ferrule 500 holding the optical fiber 300, which in turn is ferrule Proceeds to 500 and is reflected on the reflective surface 510 provided in the ferrule, and then proceeds again inside the ferrule 500 and exits the ferrule 500 and enters the light receiving element 100. The transmission light output from the light emitting device 200 passes through the first optical filter 400 and is incident on the optical fiber 300, and a signal is transmitted to the outside along the optical fiber.
이와 같이 광필터로부터 반사되는 수신광은 광섬유의 광축은 벗어나되 페룰의 반사면에 입사되면 족하므로 광필터로부터의 반사각을 종래보다 작게 할 수 있다. 따라서, 종래보다 광신호들의 파장대역 간격이 적은 경우에서도 효과적으로 광신호들을 분리할 수 있다.In this way, since the received light reflected from the optical filter falls off the optical axis of the optical fiber but is incident on the reflective surface of the ferrule, the reflection angle from the optical filter can be made smaller than before. Therefore, the optical signals can be effectively separated even when the wavelength band spacing of the optical signals is smaller than in the related art.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a bidirectional optical transmission / reception module according to a second embodiment of the present invention.
도 2와 결부하여 도 4를 참조하면, 기본적인 원리는 실시예 1과 동일하지만, 제1 광필터(400)의 반사면을 페룰(500)의 단부와 접촉시켰고, 페룰에 마련된 반사면(510)에 고반사박막필터(520)를 설치하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 4 in conjunction with FIG. 2, the basic principle is the same as that of the first embodiment, but the reflective surface of the first optical filter 400 is brought into contact with the end of the ferrule 500, and the reflective surface 510 provided in the ferrule is provided. It characterized in that the high reflective thin film filter 520 is installed on.
한편, 본 발명에 의한 양방향 광송수신 모듈은 2개의 파장대역을 각각 송신광과 수신광의 파장대역으로 할당하는 시스템에의 응용에 국한되지 않는다. On the other hand, the bidirectional optical transmission / reception module according to the present invention is not limited to the application to a system for allocating two wavelength bands as wavelength bands of transmission light and reception light, respectively.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a bidirectional optical transmission / reception module according to a third embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 실시예는 하나의 발광소자(200)와 두개의 수광소자(100, 800)가 사용되도록, 제1 광필터(400)는 수신광 중에서 일부는 반사시키고 수신광 중에서 나머지와 송신광은 투과시키며, 제1 광필터(400)와 발광소자(200) 사이에 제1 광필터(400)로부터 투과된 수신광은 반사시키고 송신광은 투과시켜 그들의 광경로를 분리하는 별도의 광필터(700, 이하에서 제3 광필터라 한다.)를 더 설치하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 제1 광필터(400)는 제1 파장대역의 송신광과 제2 파장대역의 제1 수신광은 각각 투과시키고 제3 파장대역의 제2 수신광은 반사시키는 것을 특징으로 하며, 발광소자(200)와 제1 광필터(400) 사이에 설치된 제3 광필터는 제1 광필터를 투과한 제1 파장대역의 송신광은 투과시키고 제2 파장대역의 제1 수신광은 반사시키는 것을 특징으로 한다. 또는, 제1 광필터(400)는 제1 파장대역의 송신광 및 제1 수신광은 각각 투과시키고 제2 파장대역의 제2 수신광은 반사시키는 것을 특징으로 하며, 발광소자(200)와 제1 광필터(400) 사이에 설치된 제3 광필터(700)는 제1 광필터(400)를 투과한 제1 파장대역의 송신광은 투과시키고 제1 파장대역의 제1 수신광은 반사시키는 것을 특징으로 한다. 이 때, 각 송수신광의 파장대역은 시스템에 따라 달라지지만, 현재 상용화된 파장대역을 예로 들어 설명한다. Referring to FIG. 5, the first optical filter 400 reflects some of the received light and the rest of the received light so that one light emitting device 200 and two light receiving devices 100 and 800 are used. And transmits the transmitted light, and reflects the received light transmitted from the first optical filter 400 between the first optical filter 400 and the light emitting device 200 and transmits the transmitted light to separate their optical paths. An optical filter 700 (hereinafter referred to as a third optical filter) is further provided. For example, the first optical filter 400 transmits the transmission light of the first wavelength band and the first reception light of the second wavelength band, and reflects the second reception light of the third wavelength band, respectively. The third optical filter installed between the light emitting device 200 and the first optical filter 400 transmits the transmission light of the first wavelength band transmitted through the first optical filter and reflects the first reception light of the second wavelength band. It is characterized by. Alternatively, the first optical filter 400 transmits the transmission light and the first reception light of the first wavelength band and reflects the second reception light of the second wavelength band, respectively, The third optical filter 700 disposed between the first optical filters 400 transmits the transmitted light of the first wavelength band transmitted through the first optical filter 400 and reflects the first received light of the first wavelength band. It features. In this case, although the wavelength band of each transmitted / received light varies depending on the system, the wavelength band currently commercialized will be described as an example.
송신광의 파장대역(송신파장대역)으로 1300nm 대역을 사용하고, 제1 수광소자(800)의 수신파장대역(이하에서, 제1 수신파장대역이라 한다.)은 1490nm, 제2 수광소자(100)의 수신파장대역(이하에서, 제2 수신파장대역이라 한다.)은 1550nm 대역이다. 따라서, 페룰(500)과 접촉된 제1 광필터(400)는 송신파장대역과 제1 수광소자(800)의 파장대역은 통과시키고 제2 수광소자(100)의 파장대역은 반사시키는 기능을 가지는 것을 사용한다. The 1300 nm band is used as a wavelength band (transmission wavelength band) of the transmission light, and the reception wavelength band (hereinafter, referred to as a first reception wavelength band) of the first light receiving element 800 is 1490 nm and the second light receiving element 100. The reception wavelength band of (hereinafter, referred to as a second reception wavelength band) is a 1550 nm band. Therefore, the first optical filter 400 in contact with the ferrule 500 has a function of passing the transmission wavelength band and the wavelength band of the first light receiving element 800 and reflecting the wavelength band of the second light receiving element 100. Use it.
제1 광필터(400)에서 반사된 제2 수신파장대역의 수신광은, 앞의 실시예에서 설명한 바와 같이, 페룰(500)을 진행하고 페룰에 마련된 반사면에 설치된 고반사박막필터(520)에서 반사되어 페룰(500)을 벗어나며, 제2 수신파장대역이외의 대역에서 반사율이 좋은 별도의 광필터(900)를 거치고, 렌즈(610)를 통과하여 제2 수광소자(100)로 입사된다. Received light of the second reception wavelength band reflected by the first optical filter 400 is, as described in the previous embodiment, the high reflection thin film filter 520 is provided on the reflecting surface provided on the ferrule 500, the ferrule 500 The light is reflected from the ferrule 500, passes through a separate optical filter 900 having a good reflectance in a band other than the second reception wavelength band, and passes through the lens 610 to enter the second light receiving device 100.
제1 광필터(400)를 통과한 제1 수신파장대역의 수신광은 제3 광필터(700)에서 반사되고 렌즈(630)를 통과하여 제1 수광소자(800)로 입사한다. Received light of the first reception wavelength band passing through the first optical filter 400 is reflected by the third optical filter 700 and passes through the lens 630 to enter the first light receiving device 800.
발광소자(200)에서 송신광은 렌즈(620)를 통과하고, 제3 광필터(700) 및 제1 광필터(400)를 순차적으로 통과하여 광섬유(300)에 입사되어 외부로 전달된다.In the light emitting device 200, the transmitted light passes through the lens 620, sequentially passes through the third optical filter 700 and the first optical filter 400, is incident on the optical fiber 300, and transmitted to the outside.
본 실시예에서 선택된 파장대역은 단지 예시된 것이며, 본 발명의 권리범위 및 응용범위를 한정하는 것은 아니며, 다른 파장대역을 조합하는 응용이 가능함은 자명하다. 또한 송신파장대역과 제1 수신파장대역을 동일하게 선택할 수 있고, 제3 광필터 대신에 광세기분리기(beam splitter)를 사용하는 것도 가능하다.It is apparent that the wavelength band selected in this embodiment is merely exemplary, and does not limit the scope and scope of application of the present invention, and it is apparent that an application combining other wavelength bands is possible. In addition, the transmission wavelength band and the first reception wavelength band may be selected in the same manner, and a beam splitter may be used instead of the third optical filter.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 양방향 광송수신 모듈에 의하면, 광필터로부터의 반사각이 작은 경우에도 수신광을 효과적으로 수광소자로 입사시킬 수 있으므로, 광필터에 대한 광신호들의 입사각을 적게 할 수 있어 종래보다 광신호들의 파장대역 간격이 적은 경우에서도 효과적으로 광신호들을 분리하여 정해진 송수신소자로 전달할 수 있다. As described above, according to the bidirectional optical transmitting / receiving module according to the present invention, even when the reflection angle from the optical filter is small, the received light can be effectively incident on the light receiving element, so that the incident angle of the optical signals to the optical filter can be reduced. Even in the case where the wavelength band spacing of the optical signals is smaller, the optical signals can be effectively separated and transmitted to the predetermined transmission / reception device.
또한, 비평행광을 사용하기 때문에 광학계의 정렬에 필요한 광학부품의 수가 평행광을 사용하는 모듈보다 적어짐으로써, 광학부품들의 정렬이 보다 용이하고 구조가 단순해져 생산성이 향상되고 비용을 절감할 수 있으므로 종래보다 저가의 양방향 광송수신 모듈을 구현할 수 있다.In addition, since the use of non-parallel light reduces the number of optical parts required for the alignment of the optical system than modules using parallel light, the alignment of the optical parts is easier and the structure is simpler, thus improving productivity and reducing costs. A lower cost bidirectional optical transmit / receive module can be implemented.
본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
도 1a 및 도 1b는 종래의 양방향 통신용 광송수신 모듈을 나타낸 개략도들;1A and 1B are schematic diagrams showing a conventional optical transmission / reception module for bidirectional communication;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈을 설명하기 위한 개략도;2 is a schematic diagram illustrating a bidirectional optical transmission / reception module according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 제1 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈에 있어서 수신광을 반사시키는 구성요소를 설명하기 위한 부분 개략도;FIG. 3 is a partial schematic view illustrating components for reflecting received light in the bidirectional optical transmission / reception module according to the first embodiment of the present invention; FIG.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈을 설명하기 위한 개략도; 및4 is a schematic diagram illustrating a bidirectional optical transmission / reception module according to a second embodiment of the present invention; And
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 광송수신 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a bidirectional optical transmission / reception module according to a third embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 ><Description of Reference Numbers for Main Parts of Drawings>
10, 100, 800 : 수광소자 20, 200 : 발광소자10, 100, 800: light receiving element 20, 200: light emitting element
30, 300 : 광섬유 40, 400, 700, 900 : 광필터30, 300: optical fiber 40, 400, 700, 900: optical filter
51, 52, 53, 610, 620, 630 : 렌즈51, 52, 53, 610, 620, 630: Lens
500 ; 페룰 510 ; 페룰에 마련된 반사면500; Ferrule 510; Reflective surface on ferrule
520 : 고반사박막필터520: high reflection thin film filter
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