KR20170097501A - Awg 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버로서, 더욱 상세하게는 AWG를 이루는 플랫폼에 트랜치 파이고 상기 트랜치에 전극이 형성되고 연장되어 외부 전원과 연결되고, 트랜치에 형성된 전극 위로 LD가 신호 발광 영역을 아래로 하여 실장되고, 트랜치 외부로 연장 연결된 전극 위로 LD 드라이버 소자가 실장되며, 상기 플랫폼 내부에는 도파로가 설치되어 있으되, 트랜치를 이루는 하나의 측면에 상기 도파로 말단이 노출되어 있으며, 상기 트랜치의 깊이는 상기 전극의 두께와 도파로 두께를 합한 길이를 초과하며, 실장된 LD의 신호 발광 영역이 상기 트랜치를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단과 대응되어 광신호를 주고 받을 수 있는 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버에 관한 것이다.

Description

AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버{Compact Optical Transceiver based on AWG platform}
본 발명은 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버로서, 더욱 상세하게는 AWG를 이루는 플랫폼에 트랜치 파이고 상기 트랜치에 전극이 형성되고 연장되어 외부 전원과 연결되고, 트랜치에 형성된 전극 위로 LD가 신호 발광 영역을 아래로 하여 실장되고, 트랜치 외부로 연장 연결된 전극 위로 LD 드라이버 소자가 실장되며, 상기 플랫폼 내부에는 도파로가 설치되어 있으되, 트랜치를 이루는 하나의 측면에 상기 도파로 말단이 노출되어 있으며, 상기 트랜치의 깊이는 상기 전극의 두께와 도파로 두께를 합한 길이를 초과하며, 실장된 LD의 신호 발광 영역이 상기 트랜치를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단과 대응되어 광신호를 주고 받을 수 있는 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버에 관한 것이다.
현재 광트랜시버로 이슈가 되고 있는 구조인 PLC와 LD를 조립하는 구조는 PLC(AWG) Part와 LD Part를 별도로 제작하여 결합하는 형태로 제작상 극히 어려운 문제점이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 기존 혹은 현재 개발중인 광트랜시버에 있어서 광케이블과 LD를 정렬하는 기존 혹은 현재 개발중인 기술들을 개략적으로 표현한 도면들인데 모두 AWG 또는 PLC Part와 LD Part를 별도로 제작하여 결합하는 형태로서 광케이블 LD 및 렌즈를 정렬함에 있어서 고도의 기술이 필요하다는 문제점이 있다.
상기의 문제점에 의해 제작비용, 시간의 과도한 투여 및 제작된 기기의 대형화 등의 문제점이 있어 왔다.
기존에도 AWG/PLC 플랫폼 자체에 LD를 집적하려는 시도가 있었으나 도파로와 LD의 신호발광영역을 정렬하기 위해 LD가 실장되기 위한 트랜치 높이를 수백 ㎛로 형성하기 위해 반복적인 에칭을 해야 했으므로 실제로는 실현하기 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 광트랜시버의 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 AWG에 직접 LD를 집적시킴으로서 광트랜시버 제작 비용, 제작 시간을 절감 및 광트랜시버의 소형화를 시킴에 목적이 있다.
또한 본 발명은 광트랜시버 LD의 신호발광영역과 도파로의 정렬에 있어서, 정렬 허용 오차를 높여 더욱 용이하게 정렬이 가능함과 더불어 광신호 손실을 없애는 구성을 제공함에 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반의 광트랜시버는 AWG를 이루는 플랫폼에 트랜치(11)가 파이고 상기 트랜치(11)에 전극(30)이 형성되고 연장되어 외부 전원과 연결되고, 트랜치(11)에 형성된 전극(30) 위로 LD(40)가 신호 발광 영역(45)을 아래로 하여 실장되고, 트랜치(11) 외부로 연장 연결된 전극(30) 위로 LD 드라이버(50) 소자가 실장되며, 상기 플랫폼 내부에는 도파로(20)가 설치되어 있으되, 트랜치를 이루는 하나의 측면에 상기 도파로 말단이 노출되어 있으며, 상기 트랜치의 깊이는 상기 전극의 두께와 도파로 두께를 합한 길이를 초과하며, 실장된 LD의 신호 발광 영역(45)이 상기 트랜치(11)를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단과 대응되어 광신호를 주고 받을 수 있다.
상기 트랜치(11)를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단은 평면으로 볼록하게 원형을 이루어 평면 볼록 렌즈 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 도파로(20)는 트렌치 측면에 노출된 말단부 방향으로 넓어져 테이퍼 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
실장되는 LD(40)는 광트랜시버의 신호 채널 수에 따라 단일 LD 칩(40a)이 여러개 또는 신호 채널수에 대응하는 LD 칩 어레이(40b)가 실장된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버는 AWG에 직접 LD를 집적시킴으로서 광트랜시버 제작 비용, 제작 시간을 절감 및 광트랜시버의 소형화가 가능한 장점이 있다.
또한 본 발명은 광트랜시버 LD의 신호발광영역과 도파로의 정렬에 있어서, 정렬 허용 오차를 높여 더욱 용이하게 정렬이 가능함과 더불어 광신호 손실을 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1a는 기존 광트랜시버에 있어서 광케이블과 LD를 정렬하는 기존 기술 중의 하나를 개략적으로 표현한 도면이다.
도 1b는 기존 광트랜시버에 있어서 광케이블과 LD를 정렬하는 기존 기술 중의 또 하나를 개략적으로 표현한 도면이다.
도 1c는 기존 광트랜시버에 있어서 광케이블과 LD를 정렬하는 기존 기술 중의 또 하나를 개략적으로 표현한 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 광 트랜시버가 제작될 때에 있어서 AWG에 트렌치가 파이고 평면렌즈가 장착된 것을 나타낸 도면이다.
도 2b는 테이퍼 형태의 평면 렌즈가 AWG에 장착된 것을 나타낸 평면 단면도이다.
도 2c는 도 2a의 장치에 전극이 프린팅된 것을 나타낸 도면이다.
도 2d는 도 2c의 장치에 신호 발광 영역을 아래로 한 LD가 실장하여 신호 발광 영역과 평면 렌즈가 정렬 된 것을 나타낸 도면이다.
도 2e는 도 2d의 장치에 LD 드라이버를 실장한 것을 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 2e의 장치의 평면도이다.
도 3b는 도 2e의 장치의 수직 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 광 트랜시버가 완성된 것으로서 싱글 LD 칩이 실장된 것을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 광 트랜시버가 완성된 것으로서 LD 어레이가 실장된 것을 나타낸 도면이다.
본 발명의 명칭은 "AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버"로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면으로 기재한다. 또한 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관계등에 따라 달라질 수 있고 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명은 일면에 있어서,
AWG를 이루는 플랫폼에 트랜치(11)가 파이고 상기 트랜치(11)에 전극(30)이 형성되고 연장되어 외부 전원과 연결되고, 트랜치(11)에 형성된 전극(30) 위로 LD(40)가 신호 발광 영역(45)을 아래로 하여 실장되고, 트랜치(11) 외부로 연장 연결된 전극(30) 위로 LD 드라이버(50) 소자가 실장되며, 상기 플랫폼 내부에는 도파로(20)가 설치되어 있으되, 트랜치(11)를 이루는 하나의 측면에 상기 도파로 말단이 노출되어 있으며, 상기 트랜치(11)의 깊이는 상기 전극의 두께와 도파로 두께를 합한 길이를 초과하며, 실장된 LD의 신호 발광 영역(45)이 상기 트랜치(11)를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단과 대응되어 광신호를 주고 받을 수 있는 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버에 대한 도면은 다음과 같다.
도 2a는 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 광 트랜시버가 제작될 때에 있어서 AWG에 트렌치가 파이고 평면렌즈가 장착된 것을 나타낸 도면이며, 도 2b는 테이퍼 형태의 평면 렌즈가 AWG에 장착된 것을 나타낸 평면 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 장치에 전극이 프린팅된 것을 나타낸 도면이며, 도 2d는 도 2c의 장치에 신호 발광 영역을 아래로 한 LD가 실장하여 신호 발광 영역과 평면 렌즈가 정렬된 것을 나타낸 도면이고, 도 2e는 도 2d의 장치에 LD 드라이버를 실장한 것을 나타낸 도면이며, 도 3a는 도 2e의 장치의 평면도이고, 도 3b는 도 2e의 장치의 수직 단면도이며, 도 4a는 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 광 트랜시버가 완성된 것으로서 싱글 LD 칩이 실장된 것을 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 광 트랜시버가 완성된 것으로서 LD 어레이가 실장된 것을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버를 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2a를 참고하면 AWG를 이루는 플랫폼에 트랜치(11)가 파이고 상기 플랫폼 내부에는 도파로(20)가 설치되어 있으되, 트랜치(11)를 이루는 하나의 측면에 상기 도파로 말단이 노출되어 있다. 파인 트랜치(11)의 한 측면에서 노출되는 도파로 말단의 높이는 후술할 형성되는 전극(패턴)의 높이와 동일함이 바람직하다.
도 2a를 참고하면 트렌치 측면에 노출된 도파로 말단부는 볼록하게 평면렌즈 형태를 형성하여 발산광 형태의 신호라도 손실없이 이를 전달할 수 있다. 즉 LD의 신호 발광 영역(광원)과 결합효율을 높일 수 있는 것이다.
도 2b를 참조하면 AWG 플랫폼 내부의 도파로(미도시)는 트렌치 측면에 노출된 말단부 방향으로 넓어져 테이퍼 형태를 이룬다. 이로써 실장될 LD(Laser Diode)의 신호 발광 영역에서 발광되는 발산광 성질을 가지는 신호를 손실없이 전달하게 한다.
도 2c를 참조하면 트랜치(11)가 파인 AWG를 이루는 플랫폼에 실장되는 LD와 LD 드라이버에 전원을 공급하는 패턴 형식의 전극(30)이 프린팅등의 방법으로 형성된다.
도 2d를 참조하면 전극(30)이 형성된 위로 LD(40)가 신호 발광 영역(45)을 아래로 하여 본딩(Bonding) 내지 실장되는데 이로써 트랜치(11)의 한 측면에 노출되는 도파로와 LD(40)의 신호 발광 영역(45)이 대응되는 높이에서 손실없이 신호를 전송 내지 전달하게 된다.
도 2e를 참조하면 트랜치(11) 외부로 연장 연결된 전극(30) 위로 LD 드라이버(50) 소자가 실장되며 LD와 전기적으로 연결되어 LD를 구동하게 된다.
도 3a 및 3b를 참조하면 본 발명에 따른 AWG 플랫폼 기반의 광트랜시버의 핵심을 이루는 트랜치(11), LD(40), LD의 신호 발광 영역(45), LD 드라이버(50), 테이퍼 형태의 도파로(미도시)의 신호 전달 전송 메커니즘을 알 수 있다.
또한 3b를 참조하면 상기 트랜치의 깊이는 상기 전극의 두께와 도파로 두께를 합한 길이를 초과하여 제작해야 하며, 실장된 LD의 신호 발광 영역(45)이 상기 트랜치(11)를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단과 대응되어 광신호를 주고받을 수 있도록 한다.
만약 LD 신호 발광 영역을 위로 해서 실장하게 되면 트랜치는 LD의 높이까지 고려하여 수백 ㎛ 까지 파야 하는데 이는 현재의 기술력으로서는 비록 가능하다(반복해서 파야 함)고 하더라도 대량 생산에 있어서 수율상의 저하 문제가 뒤따르게 된다.
본 발명에 따라 LD를 신호 발광 영역을 밑으로 하여 실장하게 되면 트랜치 는 수십 ㎛ 만 파면 되므로(한번만 파면 됨) 대량 생산에 있어서의 수율의 대폭 향상, 제작 시간 및 노력, 비용등을 획기적으로 저감할 수 있게 된다.
도 4a 및 4b는 실제 AWG 플랫폼의 광트랜시버를 구성할 때의 트랜치, LD, LD 드라이버, 전극, 도파로의 관계를 알 수 있도록 한 것인데 이중 LD는 다채널을 구성할 때 신호 채널수에 대응하여 단일 LD 칩(40a) 또는 LD 칩 어레이(40b) 형태로 실장 될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 AWG 플랫폼 기반 초소형 광 트랜시버는 AWG에 직접 LD를 집적시킴으로서 광트랜시버 제작 비용, 제작 시간을 절감 및 광트랜시버의 소형화가 가능한 장점이 있다.
또한 본 발명은 광트랜시버 LD의 신호발광영역과 도파로의 정렬에 있어서, 정렬 허용 오차를 높여 더욱 용이하게 정렬이 가능함과 더불어 광신호 손실을 제거할 수 있는 장점이 있다.
10 : AWG 11 : 트렌치
20 : 도파로 30 : 전극
40 : LD 40a : 단일 LD 칩
40b : LD 칩 어레이 45 : 신호 발광 영역
50 : LD 드라이버

Claims (4)

  1. AWG 플랫폼 기반의 광트랜시버에 있어서,
    상기 광트랜시버는,
    AWG를 이루는 플랫폼에 트랜치가 파이고 상기 트랜치에 전극이 형성되고 연장되어 외부 전원과 연결되고, 트랜치에 형성된 전극 위로 LD가 신호 발광 영역을 아래로 하여 실장되고, 트랜치 외부로 연장 연결된 전극 위로 LD 드라이버 소자가 실장되며, 상기 플랫폼 내부에는 도파로가 설치되어 있으되, 트랜치를 이루는 하나의 측면에 상기 도파로 말단이 노출되어 있으며,
    상기 트랜치의 깊이는 상기 전극의 두께와 도파로 두께를 합한 길이를 초과하며,
    실장된 LD의 신호 발광 영역이 상기 트랜치를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단과 대응되어 광신호를 주고 받을 수 있음을 특징으로 하는 AWG 플랫폼 기반 초소형 광트랜시버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 트랜치를 이루는 하나의 측면에 노출된 도파로 말단은 평면으로 볼록하게 원형을 이루어 평면 볼록 렌즈 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 AWG 플랫폼 기반 초소형 광트랜시버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도파로는 트렌치 측면에 노출된 말단부 방향으로 넓어져 테이퍼 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 AWG 플랫폼 기반 초소형 광트랜시버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    실장되는 LD는 광트랜시버의 신호 채널 수에 따라 단일 LD 칩이 여러개 또는 신호 채널수에 대응하는 LD 칩 어레이가 실장되는 것을 특징으로 하는 AWG 플랫폼 기반 초소형 광트랜시버.
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