KR102585703B1 - 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품 - Google Patents

수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품 Download PDF

Info

Publication number
KR102585703B1
KR102585703B1 KR1020217004091A KR20217004091A KR102585703B1 KR 102585703 B1 KR102585703 B1 KR 102585703B1 KR 1020217004091 A KR1020217004091 A KR 1020217004091A KR 20217004091 A KR20217004091 A KR 20217004091A KR 102585703 B1 KR102585703 B1 KR 102585703B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
focusing lens
block type
short
type prism
optical fiber
Prior art date
Application number
KR1020217004091A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210029257A (ko
Inventor
광롱 유
홍 후앙
지항 왕
Original Assignee
푸저우 포톱 옵틱스 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 푸저우 포톱 옵틱스 컴퍼니 리미티드 filed Critical 푸저우 포톱 옵틱스 컴퍼니 리미티드
Priority to KR1020237033383A priority Critical patent/KR20230146102A/ko
Publication of KR20210029257A publication Critical patent/KR20210029257A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102585703B1 publication Critical patent/KR102585703B1/ko

Links

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
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/04—Mode multiplex systems
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/29362—Serial cascade of filters or filtering operations, e.g. for a large number of channels
    • G02B6/29365—Serial cascade of filters or filtering operations, e.g. for a large number of channels in a multireflection configuration, i.e. beam following a zigzag path between filters or filtering operations
    • G02B6/29367—Zigzag path within a transparent optical block, e.g. filter deposited on an etalon, glass plate, wedge acting as a stable spacer
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29371—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion
    • G02B6/29373—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion utilising a bulk dispersive element, e.g. prism
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • 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
    • G02B6/4206—Optical features
    • 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
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • 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
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • 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
    • G02B6/4295—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with semiconductor devices activated by light through the light guide, e.g. thyristors, phototransistors
    • 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
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2581—Multimode transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2589—Bidirectional transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
    • H04B10/5057—Laser transmitters using external modulation using a feedback signal generated by analysing the optical output
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유에 기초한 단파장 대역 능동 광학 부품이 제공된다. 상기 부품에서, 다수의 VCSEL은 상이한 파장의 다수의 광신호를 생성하게 사용되도록 구성된다; 다수의 포토다이오드(15)는 상기 VCSEL에 의해 방출된 광신호를 수신하게 사용되도록 구성된다; 2 개의 집속 렌즈 어레이(12, 22) 또는 렌즈 어레이 그룹 요소는 송신단(1) 및 수신단(2)에서 광신호를 시준하고 집속하게 사용되도록 구성된다; 2개의 Z-블록형 프리즘은 광학 부품의 송신단(1)의 광 결합 기능 및 수신단(2)의 광 분할 기능을 위해 사용되도록 구성된다; 하나의 다중모드 광섬유(3)는 VCSEL(11)에 의해 생성된 광신호를 전송하게 사용되도록 구성된다; 2 개의 집속 렌즈(14, 24)는 다중모드 광섬유(3)의 양단에 광신호를 시준 및 집속하게 사용되도록 구성된다. 단파장 대역 능동 광학 부품은 크기가 작고 전송 속도가 높다.

Description

수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품
본 발명은 통신 광학 및 데이터 전송 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근중거리(near-middle-range) 고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI, High-Definition Multimedia Interface) 장치에서 단파장 분할 다중화(SWDM, Short-wave Wavelength Division Multiplexing) 기능을 달성하는 데 사용될 수 있는 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유(MMF, Multi-Mode optical Fiber)를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품에 관한 것이다.
HDMI 기술은 광통신에서 널리 사용되는 고속 데이터 전송 기술이다. 현재, HDMI 장치의 전송 거리는 상대적으로 짧고 전송 속도도 상대적으로 낮으며, 실제 설치 요건에 따라 HDMI 장치의 길이를 자유롭게 조정할 수 없다; 따라서, 빅데이터(≥ 4K) 전송 요건을 점차 충족할 수 없었다.
단파장 VCSEL 레이저 신호 광원과 광섬유 전송 기술을 기반으로, 장거리 데이터 신호의 고속 전송을 실현하고 실제 설치 요건에 따라 데이터 라인의 길이를 조정할 수 있는 새로운 유형의 능동 광학 부품이 본 출원에 도출되어 있다.
현재의 기술 개발에 비추어, 본 발명의 목적은 비용이 적고, 크기가 소형이며, 근중거리 HDMI 장치에서 SWDM 기능을 구현할 수 있는 VCSEL 및 다중모드 광섬유를 기반으로 한 단파장 대역 능동 광학 부품을 제공하는 것이다.
상기의 기술적 목적을 달성하기 위해, 본 발명은:
송신단, 수신단 및 다중모드 광섬유를 포함하고 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품으로서,
상기 송신단에는 다수의 VCSEL, 제 1 집속 렌즈 어레이, 제 1 Z-블록형 프리즘 및 제 1 집속 렌즈가 순서대로 배열되어 있고, 상기 제 1 Z-블록형 프리즘에는 다수의 입사면과 하나의 출사단이 있으며, 상기 제 1 집속 렌즈는 상기 제 1 Z-블록형 프리즘의 출사단의 맞은편에 있고,
상기 수신단에는 다수의 포토다이오드, 제 2 집속 렌즈 어레이, 제 2 Z-블록형 프리즘 및 제 2 집속 렌즈가 순차적으로 배열되어 있으며, 상기 제 2 Z-블록형 프리즘에는 다수의 출사면과 하나의 입사단이 있고, 상기 제 2 집속 렌즈는 상기 제 2 Z-블록형 프리즘의 입사단의 맞은편에 있으며,
하나의 다중모드 광섬유의 일단은 상기 제 1 집속 렌즈의 맞은편에 있고, 타단은 상기 제 2 집속 렌즈의 맞은편에 있으며,
상이한 파장의 여러 광신호를 생성하기 위해 다수의 VCSEL을 사용하도록 구성되고,
상기 VCSEL이 방출한 광신호를 수신하기 위해 다수의 포토다이오드(PD)를 사용하도록 구성되며,
송신단(TX 단) 및 수신단(RX 단)에 광신호를 시준 및 집속하기 위해 상기 제 1 집속 렌즈 어레이 및 상기 제 2 집속 렌즈 어레이를 사용하도록 구성되고,
광학 부품의 송신단(TX 단)의 광 결합(MUX) 기능 및 수신단(RX 단)의 광 분할(DEMUX) 기능을 위해 상기 제 1 Z-블록형 프리즘 및 상기 제 2 Z-블록형 프리즘을 사용하도록 구성되며,
VCSEL가 발생한 광신호를 전송하기 위해 상기 다중모드 광섬유(MMF)를 사용하도록 구성되는 단파장 대역 능동 광학 부품이다.
또한, 출력단과 입력단도 쉘에 의해 각각 패키징될 수 있다.
송신단의 다수의 VCSEL이 레이저 신호를 제 1 집속 렌즈 어레이로 방출한 후, 제 1 집속 렌즈 어레이가 광신호를 집속되고 이에 따라 상기 광신호를 제 1 Z-블록형 프리즘의 여러 입사면에 방출한다. 제 1 Z-블록형 프리즘의 출사단은 수신된 광신호를 제 1 집속 렌즈로 방출하여, 상기 제 1 집속 렌즈가 상기 광신호를 다중모드 광섬유의 일단에 입력하고, 상기 다중모드 광섬유는 광신호를 타단에 전송하여 제 2 집속 렌즈에 방출되게 한다. 제 2 집속 렌즈는 광신호를 제 2 Z-블록형 프리즘의 입사단으로 방출하고, 그런 후 상기 제 2 Z-블록형 프리즘은 이에 따라 다수의 출사면에서 제 2 집속 렌즈 어레이로 광신호를 방출하여, 제 2 집속 렌즈 어레이가 광신호를 대면해 있는 다수의 PD에 집속시킨다.
또한, 수신단의 다수의 포토다이오드(PD)가 나란히 배열되어 있고, 이 중 일단에는 피드백 신호를 전송하기 위해 VCSEL이 제공된다. 제 2 집속 렌즈 어레이의 집속 렌즈는 수신단에서 포토다이오드(PD) 및 VCSEL과 일대일 대응하고, 제 2 Z-블록형 프리즘의 다수의 출사면은 수신단에서 포토다이오드(PD) 및 VCSEL과 일대일 대응한다. 송신단에서 다수의 VCSEL은 나란히 배열되어 있고, 이 중 일단에는 피드백 신호를 전송하기 위해 포토다이오드가 제공된다. 제 1 집속 렌즈 어레이의 집속 렌즈는 송신단에서 VCSEL 및 포토다이오드(PD)와 일대일 대응하고, 제 1 Z-블록형 프리즘의 다수의 입사면은 송신단에서 VCSEL 및 포토다이오드(PD)와 일대일 대응한다.
바람직하게는, 송신단은 3 내지 14 개의 VCSEL 및 적어도 하나의 PD를 갖는다; 수신단은 3 내지 14 개의 포토다이오드(PD)와 적어도 하나의 VCSEL을 갖는다.
바람직하게는, 인접한 VCSEL 간의 또는 인접한 포토다이오드 간의 또는 수신단 또는 송신단에서 VCSEL과 포토다이오드 간의 배열 간격은 0.25 내지 1mm이다.
바람직하게는, 송신단의 제 1 집속 렌즈 어레이 및 수신단의 제 2 집속 렌즈 어레이는 모두 구면 또는 비구면 렌즈이다.
바람직하게는, 송신단의 제 1 Z-블록형 프리즘 및 수신단의 제 2 Z-블록형 프리즘의 두께는 0.2 내지 3mm이고, 이들은 다중모드 광섬유의 단부, VCSEL의 송신단, 또는 PD의 수신단과 6°내지 45°의 각을 이루도록 비스듬히 배열된다.
바람직하게는, 다중모드 광섬유는 투명한 광섬유이고, 광섬유 코어의 직경은 0.03mm 이상이다.
바람직하게는, 제 1 집속 렌즈 및 제 2 집속 렌즈는 모두 사출성형, 성형 또는 포토리소그래피로 일체로 형성된 구면 또는 비구면 렌즈이다.
상술한 바와 같이 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품의 애플리케이션으로, HDMI 장치에 사용된다.
단파장 능동 광학 부품은 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유(MMF)를 기반으로 하는 상기의 단파장 능동 광학 부품을 포함하고, 작동 파장은 600-1000nm, 파장 간격 파장은 20-100nm이다.
상기 기술 방안을 채택함으로써, 본 발명은 다음의 이점적인 효과를 갖는다: 본 발명은 데이터 전송을 수행하기 위해 하나의 다채널 단파장 레이저와 하나의 다중모드 광섬유를 사용하므로, 크기가 소형이고, 전송 속도가 높으며, 비용이 저렴하고, 송신 거리가 길며, 길이를 조정할 수 있는 등등 상업적 전망이 광범위하다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명은 첨부 도면 및 특정 실시예를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 간략한 실현 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 송신단의 간략한 구조의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 수신단의 간략한 구조의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 송신단 및 수신단에서 Z-블록형 프리즘의개략도이다.
본 발명은 송신단, 수신단 및 하나의 다중모드 광섬유를 포함하는 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유에 기초한 단파장 대역 능동 광학 부품으로서,
상기 송신단에는 다수의 VCSEL, 제 1 집속 렌즈 어레이, 제 1 Z-블록형 프리즘 및 제 1 집속 렌즈가 순차적으로 배열되어 있고, 상기 제 1 Z-블록형 프리즘은 다수의 입사면 및 하나의 출사단을 가지며, 상기 제 1 집속 렌즈는 제 1 Z-블록형 프리즘의 출사단의 맞은편에 있고,
상기 수신단은 다수의 포토다이오드(PD), 제 2 집속 렌즈 어레이, 제 2 Z-블록형 프리즘 및 제 2 집속 렌즈가 순차적으로 배열되어 있고, 상기 제 2 Z-블록형 프리즘은 다수의 출사면과 하나의 입사단을 가지며, 상기 제 2 집속 렌즈는 상기 제 2 Z-블록형 프리즘의 입사단의 맞은편에 있고,
하나의 다중모드 광섬유의 일단은 제 1 집속 렌즈의 맞은편에 있고, 그 타단은 제 2 집속 렌즈의 맞은편에 있으며,
서로 다른 파장에서 다수의 광신호를 생성하기 위해 다수의 VCSEL을 사용하도록 구성되고,
VCSEL이 방출한 광신호를 수신하기 위해 다수의 포토다이오드(PD)를 사용하도록 구성되며,
송신단(Tx 단) 및 수신단(Rx 단)에 광신호를 시준하고 집속하기 위해 제 1 집속 렌즈 어레이 및 제 2 집속 렌즈 어레이를 사용하도록 구성되고,
광학 부품의 송신단(Tx 단)의 광 결합(MUX) 기능과 수신단(Rx 단)의 분할(DEMUX) 기능을 위해 제 1 Z-블록형 프리즘과 제 2 Z-블록형 프리즘을 사용하도록 구성되며,
VCSEL이 생성한 광신호를 전송하기 위해 다중모드 광섬유(MMF, Multimode Fiber)를 사용하도록 구성되는 단파장 대역 능동 광학 부품을 제공한다.
또한, 출력단과 입력단도 또한 쉘에 의해 패키징될 수 있다.
송신단의 다수의 VCSEL이 레이저 광신호를 제 1 집속 렌즈 어레이로 방출한 후, 제 1 집속 렌즈 어레이는 상기 광신호를 집속하고 이에 따라 상기 광신호를 제 1 Z-블록형 프리즘의 다수의 입사면으로 방출한다. 제 1 Z-블록형 프리즘의 출사단은 수신된 광신호를 제 1 집속 렌즈로 방출하여, 제 1 집속 렌즈가 상기 광신호를 다중모드 광섬유(MMF)의 일단에 입력하고, 상기 다중모드 광섬유(MMF)는 상기 광신호를 타단으로 전송해 제 2 집속 렌즈로 방출되게 한다. 제 2 집속 렌즈는 상기 광신호를 제 2 Z-블록형 프리즘의 입사단으로 방출한 후, 상기 제 2 Z-블록형 프리즘은 이에 따라 다수의 출사면에서 제 2 렌즈 어레이로 광신호를 방출하여, 제 2 집속 렌즈 어레이가 상기 광신호를 대면하는 다수의 PD에 집속시킨다.
또한, 수신단에 다수의 포토다이오드(PD)는 나란히 배열되어 있고, 이 중 일단에는 피드백 신호를 전송하기 위해 VCSEL이 또한 제공된다. 제 2 집속 렌즈 어레이의 집속 렌즈는 수신단에서 PD 및 VCSEL과 일대일 대응하고, 제 2 Z-블록형 프리즘의 다수의 출사면은 수신단에서 PD 및 VCSEL과 일대일 대응한다. 송신단에 다수의 VCSEL이 나란히 배열되어 있고, 이 중 일단에는 피드백 신호를 수신하기 위해 포토다이오드(PD)가 또한 제공된다. 제 1 집속 렌즈 어레이의 집속 렌즈는 송신단에서 VCSEL 및 PD와 일대일 대응하고, 제 1 Z-블록형 프리즘의 다수의 입사면은 송신단에서 VCSEL 및 PD에 일대일 대응한다.
바람직하게는, 송신단은 3 내지 14 개의 VCSEL과 적어도 하나의 PD를 갖는다; 수신단은 3 내지 14 개의 PD와 적어도 하나의 VCSEL을 갖는다.
바람직하게는, 인접한 VCSEL 간의 또는 인접한 포토다이오드 간의 또는 수신단 또는 송신단에서 VCSEL과 포토다이오드 간의 배열 간격은 0.25 내지 1mm이다.
바람직하게는, 송신단의 제 1 집속 렌즈 어레이 및 수신단의 제 2 집속 렌즈 어레이는 모두 구면 또는 비구면 렌즈이다.
바람직하게는, 송신단의 제 1 Z-블록형 프리즘 및 수신단의 제 2 Z-블록형 프리즘의 두께는 0.2 내지 3mm이고, 이들은 다중모드 광섬유의 단부, VCSEL의 송신단, 또는 PD의 수신단과 6°내지 45°의 각을 이루도록 비스듬히 배열된다.
바람직하게는, 다중모드 광섬유는 투명한 광섬유이고, 광섬유 코어의 직경은 0.03mm 이상이다.
바람직하게는, 제 1 집속 렌즈 및 제 2 집속 렌즈는 모두 사출성형, 성형 또는 포토리소그래피로 일체로 형성된 구면 또는 비구면 렌즈이다.
상술한 바와 같이 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품의 애플리케이션으로, HDMI 장치에 사용된다.
단파장 능동 광학 부품은 수직 표면광 레이저(VCSEL) 및 다중모드 광섬유(MMF)를 기반으로 하는 상기의 단파장 능동 광학 부품을 포함하고, 작동 파장은 600-1000nm, 파장 간격 파장은 20-100nm이다.
실시예 1
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 송신단(1), 수신단(2) 및 다중모드 광섬유(3)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 6 채널 송신단(Tx 단 모듈)인 본 발명의 실시예 1의 구조의 송신단(TX 단 모듈)의 간략한 구현 구조가 도시되어 있고, 5 개의 VCSEL(11), 1개의 PD(15), 제 1 집속 렌즈 어레이(12), 제 1 Z-블록형 프리즘(13) 및 제 1 집속 렌즈(14)가 순차적으로 배열되어 있다. 제 1 Z-블록형 프리즘(13)은 6 개의 입사면과 하나의 출사단을 갖는다. 제 1 집속 렌즈(14)는 제 1 Z-블록형 프리즘(13)의 출사단의 맞은편에 있고, 다중모드 광섬유(3)의 일단은 제 1 집속 렌즈(14)의 맞은편에 있다. PD(15) 1 개와 VSCSLE(11) 5 개가 나란히 배열되어 있다. 출사단에서 타단의 입사면까지 제 1 Z-블록형 프리즘(13)의 해당 부분은 순차적으로 블록 1, 블록 2, 블록 3, 블록 4, 블록 5 및 블록 6이다. 블록 6은 연이어 제 1 집속 렌즈(14)와 PD(15)의 맞은편에 있다.
구체적인 작동 과정은 다음과 같다: VCSEL(11)이 5 개 채널에 방출한 레이저(730 ± 10 nm, 760 ± 10 nm, 790 ± 10 nm, 825 ± 10 nm, 850 ± 10 nm)가 제 1 집속 렌즈 어레이(12)에 의해 시준되고, 광대역 반사 방지 필름 좌측에서 제 1 Z-블록형 프리즘(13)에 입사한다. 레이저가 먼저 블록 5에 부딪친 다음 블록 4에서 블록 1로 다단계 반사되어, 마지막으로 블록 1의 반사 방지 표면에서 빠져 나가 제 1 집속 렌즈(14)에 의해 다중모드 광섬유(3)에 결합된다. 유사하게, 블록 4에서 블록 1을 지나는 레이저는 제 1 집속 렌즈(14)에 의해 다중모드 광섬유(3)에 하나씩 결합되어 MUX 기능을 구현한다. 다중모드 광섬유(MMF)(3)(즉, 출사단)에서 나온 피드백 레이저 신호(730 ± 10 nm)는 제 1 집속 렌즈에 의해 시준되고 블록 1에 부딪히며, 반사 후 블록 2에 입사하고, 그러 다음 블록 2에서 블록 5에 의해 다단계 반사후 블록 6으로 입사하고, 블록 6을 빠져 나와 제 1 집속 렌즈 어레이(12)로 들어가, 최종적으로 PD(6)에 집속되어, 피드백 신호가 수집된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1의 구조의 수신단(RX 단 모듈)의 간략한 구성을 나타낸 것으로, 이는 도 2의 실현 구조에 해당하는 6 채널 Rx 단 모듈로, VCSEL(25), 5 개의 PD(21)(즉, PD), 제 2 집속 렌즈 어레이(22), 제 2 Z-블록형 프리즘(23) 및 제 2 집속 렌즈(24)가 순차적으로 배열되어 있다. 제 2 Z-블록형 프리즘(23)은 6개의 출사면과 하나의 입사단을 갖는다. 제 2 집속 렌즈(24)는 제 2 Z-블록형 프리즘(23)의 입사단 맞은편에 있다. 다중모드 광섬유(3)의 타단은 제 2 집속 렌즈(24) 맞은편에 있다. 포토다이오드(21)와 VSCSLE(25)이 나란히 배열되어 있다. 입사단에서 타단까지 제 2 Z-블록형 프리즘(23)의 해당 부분은 차례대로 블록 1', 블록 2', 블록 3', 블록 4', 블록 5' 및 블록 6'이다. 블록 6'은 제 2 집속 렌즈(24) 및 VCSEL(25)에 연이어 대향한다.
이 특정한 작동 과정은 다음과 같다: 다중모드 광섬유(3)(즉, MMF)에 의해 방출된 5 개의 대역(730 ± 10nm, 750 ± 10nm, 770 ± 10nm, 790 ± 10nm, 810 ± 10nm)의 레이저 신호가 제 2 집속 렌즈(24)에 의해 시준되고, 블록 1'에 부딪히며, 반사후 블록 2'에 입사하고, 그 후 블록 2'를 통해 블록 5'로 빠져 나간 후 제 2 집속 렌즈 어레이(22)에 입사하며, 마지막으로 PD1에서 PD5(즉, 대응하는 5개의 포토다이오드(21))에 집속된다. VCSEL(25)로부터 전송된 피드백 레이저 신호(730 ± 10 nm)가 제 1 집속 렌즈 어레이(22)에 의해 시준되고, 광대역 반사 방지 필름으로부터 Z-블록형 프리즘(23)으로 들어간다. 레이저는 먼저 블록 5'에 부딪힌 다음 블록 4'에서 블록 1'로 다단계 반사되고, 블록 1'의 반사 방지 코팅면(즉, 입사단)에서 최종적으로 빠져 나온 후, 제 2 집속 렌즈(24)를 통해 다중모드 광섬유(3)에 결합된다.
이 예에서, 제 1 Z-블록형 프리즘 또는 제 2 Z-블록형 프리즘을 제조하는 방법은 다음 단계를 포함한다:
1. 프리즘의 설계 및 공정: 다양한 채널의 (채널 수, 채널 간격을 포함한) 요건에 따라, 프리즘의 크기와 두께가 설계되고, 광냉간 공정 방법을 이용해, 평행도, 두께, 프리즘의 각도가 엄격하게 제어된다. 마지막으로, 지역적 코팅(광대역 반사 방지 필름 + 광대역 고반사 필름)이 수행된다.
2. 필터의 설계 및 공정: 필터는 광분할의 핵심 부품이다. 다양한 채널의 요건에 따라 필터를 설계하기 위해 코팅 설계 소프트웨어가 사용된다. 설계의 핵심은 코팅 곡선의 평탄화와 중심 파장의 드리프트에 있다. 공정에서, 필터는 일반적으로 좋은 평행도와 표면 모양을 가진 웨이퍼를 코팅한 후 웨이퍼를 컷팅하고, 사용을 위한 검사와 선택을 수행함으로써 준비된다.
3. 어셈블리 조립: 도 4에 도시된 구조를 얻기 위해 상기 프리즘과 다양한 필터를 접착한다. 접착 공정에서 접착층의 일관성에 주의해야 하고, 동시에 기포, 오정렬 및 기타 바람직하지 않은 결함을 방지해야 한다.
이상이 본 발명의 실시예이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자를 위해, 본 발명의 교시에 따라, 본 발명의 원리 및 기술사상을 벗어남이 없이 본 발명의 특허 출원 범위에 따라 이루어진 동등한 변경, 수정, 대체 및 변경도 모두 본 발명의 범위에 속해야 한다.

Claims (10)

  1. 송신단, 수신단 및 하나의 다중모드 광섬유를 포함하는 단파장 대역 능동 광학 부품으로서,
    상기 송신단에는 다수의 수직 표면광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers)(VCSELs), 제 1 집속 렌즈 어레이, 제 1 Z-블록형 프리즘 및 제 1 집속 렌즈가 순차적으로 배열되어 있고, 상기 제 1 Z-블록형 프리즘은 다수의 입사면 및 하나의 출사단을 가지며, 상기 제 1 집속 렌즈는 상기 제 1 Z-블록형 프리즘의 출사단의 맞은편에 있고,
    상기 수신단에는 다수의 포토다이오드(PD), 제 2 집속 렌즈 어레이, 제 2 Z-블록형 프리즘 및 제 2 집속 렌즈가 순차적으로 배열되어 있고, 상기 제 2 Z-블록형 프리즘은 다수의 출사면과 하나의 입사단을 가지며, 상기 제 2 집속 렌즈는 상기 제 2 Z-블록형 프리즘의 입사단의 맞은편에 있고,
    하나의 다중모드 광섬유의 제 1 단은 제 1 집속 렌즈의 맞은편에 있고, 제 2 단은 제 2 집속 렌즈의 맞은편에 있으며,
    상기 송신단에서 다수의 VCSELs은 광신호를 제 1 집속 렌즈 어레이에 방출하도록 구성되고, 상기 제 1 집속 렌즈 어레이는 상기 광신호를 상기 제 1 Z-블록형 프리즘의 다수의 입사면으로 집속하도록 구성되고, 상기 제 1 Z-블록형 프리즘의 출사단은 광신호를 제 1 집속 렌즈로 출력하도록 구성되고, 상기 제 1 집속 렌즈는 상기 광신호를 다중모드 광섬유의 상기 제 1 단에 입력하도록 구성되고,
    상기 다중모드 광섬유는 상기 광신호를 상기 제 2 단으로 전송해 제 2 집속 렌즈로 출력하도록 구성되며;
    상기 제 2 집속 렌즈는 상기 광신호를 상기 제 2 Z-블록형 프리즘의 입사단에 집속하도록 구성되고,
    상기 제 2 Z-블록형 프리즘의 출사면은 상기 광신호를 제 2 집속 렌즈 어레이로 출력하도록 구성되고,
    상기 제 2 집속 렌즈 어레이는 상기 광신호를 상기 제 2 집속 렌즈 어레이에 대면하는 다수의 포토다이오드로 집속하도록 구성되고,
    수신단에서 다수의 포토다이오드가 나란히 배열되고, 이 중 일단에 VCSEL가 피드백 신호를 제공하도록 제공되며, 제 2 집속 렌즈 어레이의 렌즈가 포토다이오드(PD)와 적어도 하나의 피드백 VCSEL에 일대일 대응하고, 제 2 Z-블록형 프리즘의 다수의 출사면이 포토다이오드(PD)와 피트백 VCSEL에 일대일 대응하며,
    송신단에서 다수의 VCSEL이 나란히 배열되고, 이 중 일단에 피드백 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 포토다이오드(PD)를 가지며, 제 1 집속 렌즈 어레이의 렌즈가 송신단에서 다수의 VCSEL과 적어도 하나의 피드백 포토다이오드(PD)에 일대일 대응하고, 제 1 Z-블록형 프리즘의 다수의 입사면이 송신단에서 다수의 VCSEL과 적어도 하나의 피드백 포토다이오드(PD)에 일대일 대응하는, 단파장 대역 능동 광학 부품.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    송신단은 3 내지 14개의 VCSEL 및 상기 적어도 하나의 피드백 포토다이오드(PD)를 갖고,
    수신단은 3 내지 14개의 포토다이오드(PD) 및 상기 적어도 하나의 피드백 VCSEL을 갖는 단파장 대역 능동 광학 부품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    인접한 다수의 VCSEL 중 하나 사이의 배열의 간격 또는 인접한 다수의 포토다이오드 중 하나 사이의 배열의 간격, 또는 수신단 또는 송신단에서 다수의 VCSEL과 다수의 포토다이오드 사이의 배열의 간격이 0.25 내지 1mm인 단파장 대역 능동 광학 부품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    송신단의 제 1 집속 렌즈 어레이의 렌즈 및 수신단의 제 2 집속 렌즈 어레이의 렌즈가 모두 구면 또는 비구면 렌즈인 단파장 대역 능동 광학 부품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    송신단의 제 1 Z-블록형 프리즘 및 수신단의 제 2 Z-블록형 프리즘의 두께는 0.2 내지 3mm이고,
    제 1 및 제 2 Z-블록형 프리즘들은 다중모드 광섬유의 제 1 및 제 2 단, 다수의 VCSEL의 송신단, 또는 다수의 포토다이오드(PD)의 수신단과 각각 6°내지 45°의 각을 이루도록 비스듬히 배열되는 단파장 대역 능동 광학 부품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    다중모드 광섬유는 광섬유 코어를 갖는 투명한 광섬유이고,
    상기 광섬유 코어의 직경은 0.03mm 이상인 단파장 대역 능동 광학 부품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 집속 렌즈 및 제 2 집속 렌즈의 렌즈들은 모두 사출성형, 성형 또는 포토리소그래피로 일체로 형성된 구면 또는 비구면 렌즈인 단파장 대역 능동 광학 부품.
  9. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 단파장 대역 능동 광학 부품을 포함하는 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 장치.
  10. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 단파장 대역 능동 광학 부품으로서,
    작동 파장이 600nm 내지 1000nm이고, 파장 간격이 20nm 내지 100nm 인 단파장 대역 능동 광학 부품.
KR1020217004091A 2018-07-14 2018-09-21 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품 KR102585703B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237033383A KR20230146102A (ko) 2018-07-14 2018-09-21 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810773312.4A CN110716268A (zh) 2018-07-14 2018-07-14 基于垂直发射激光器和多模光纤的短波波段有源光学组件
CN201810773312.4 2018-07-14
PCT/CN2018/106985 WO2020015159A1 (zh) 2018-07-14 2018-09-21 基于垂直发射激光器和多模光纤的短波波段有源光学组件

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237033383A Division KR20230146102A (ko) 2018-07-14 2018-09-21 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210029257A KR20210029257A (ko) 2021-03-15
KR102585703B1 true KR102585703B1 (ko) 2023-10-06

Family

ID=69163853

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217004091A KR102585703B1 (ko) 2018-07-14 2018-09-21 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품
KR1020237033383A KR20230146102A (ko) 2018-07-14 2018-09-21 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237033383A KR20230146102A (ko) 2018-07-14 2018-09-21 수직 표면광 레이저 및 다중모드 광섬유를 기반으로 하는 단파장 대역 능동 광학 부품

Country Status (4)

Country Link
US (3) US11454772B2 (ko)
KR (2) KR102585703B1 (ko)
CN (1) CN110716268A (ko)
WO (1) WO2020015159A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110716268A (zh) * 2018-07-14 2020-01-21 福州高意光学有限公司 基于垂直发射激光器和多模光纤的短波波段有源光学组件
WO2021237506A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 深圳力策科技有限公司 一种无源纳米天线阵列接收器及三维成像***
CN117055179B (zh) * 2023-10-12 2023-12-26 武汉钧恒科技有限公司 一种50G PON Combo OLT三模兼容光器件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160327746A1 (en) * 2014-01-25 2016-11-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Bidirectional optical multiplexing employing a high contrast grating
CN107102405A (zh) * 2016-02-19 2017-08-29 深圳新飞通光电子技术有限公司 一种带光束调整器的光发射组件、光接收组件及光模块
US20180017742A1 (en) 2016-05-11 2018-01-18 Inneos LLC Active optical cable for wearable device display

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60135140D1 (de) * 2000-11-01 2008-09-11 Intel Corp System und verfahren zum kollimieren und wiedersteuern von strahlen
JP2006276216A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Fujitsu Ltd 光スイッチ
CN202351467U (zh) 2011-12-22 2012-07-25 福州高意通讯有限公司 一种多路并行的光耦合器
CN102890313B (zh) * 2012-10-22 2015-07-15 索尔思光电（成都）有限公司 Cwdm多工/解多工器***及其制造方法
CN104734800B (zh) 2013-12-24 2017-11-24 华为技术有限公司 一种光复用器及发射光器件
KR20160126119A (ko) * 2015-04-22 2016-11-02 주식회사 엠피콤 Ddc를 지원하는 광 hdmi 케이블
US9880366B2 (en) * 2015-10-23 2018-01-30 Nanoprecision Products, Inc. Hermetic optical subassembly
CN207488555U (zh) 2017-08-24 2018-06-12 绵阳思迈光联通信技术有限公司 一种高速集成光接收组件
CN107577015A (zh) * 2017-09-26 2018-01-12 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光发射器和光模块
CN110716268A (zh) * 2018-07-14 2020-01-21 福州高意光学有限公司 基于垂直发射激光器和多模光纤的短波波段有源光学组件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160327746A1 (en) * 2014-01-25 2016-11-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Bidirectional optical multiplexing employing a high contrast grating
CN107102405A (zh) * 2016-02-19 2017-08-29 深圳新飞通光电子技术有限公司 一种带光束调整器的光发射组件、光接收组件及光模块
US20180017742A1 (en) 2016-05-11 2018-01-18 Inneos LLC Active optical cable for wearable device display

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020015159A1 (zh) 2020-01-23
US20230058940A1 (en) 2023-02-23
US11454772B2 (en) 2022-09-27
US20240036277A1 (en) 2024-02-01
KR20230146102A (ko) 2023-10-18
US11828992B2 (en) 2023-11-28
CN110716268A (zh) 2020-01-21
KR20210029257A (ko) 2021-03-15
US20210278613A1 (en) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110045468B (zh) 一种单纤双向的光耦合组件
US11828992B2 (en) Short-waveband active optical component based on vertical emitting laser and multi-mode optical fiber
WO2017118271A1 (zh) 一种用于双链路传输的并行收发光模块和制作方法
US9110260B2 (en) Hybrid optical coupling module having an alignment mark formed on an optical transmission means and an array lens and manufacturing method thereof
CN107924028B (zh) 光学旋转电气连接器
US9709759B2 (en) NxN parallel optical transceiver
CN111355533B (zh) 基于vcsel的自由空间有源光学收发组件
CN207601363U (zh) 一种波分复用光学组件
CN110794529B (zh) 一种光组件及其***
JP2017116934A (ja) 波長分割多重デバイス、波長分割多重システム、および波長分割多重デバイスを形成する方法
US7013069B1 (en) Method and apparatus for separating channel signals
US20200057212A1 (en) Bonded filter substrates
JP2009151106A (ja) 一芯双方向光デバイス
WO2019173998A1 (zh) 光接收、组合收发组件、组合光模块、olt及pon***
CN108551372B (zh) 一种多波长空间错位分合波模块
CN211180309U (zh) 一种5g前传的高速收发模块
CN211528767U (zh) 一种光组件及其***
CN212933046U (zh) 一种多通道波分复用光传输器件、接收器件和收发设备
CN113495323A (zh) 一种多波长波分复用解复用光组件
CN108200487B (zh) 一种epon***
CN110850536A (zh) 一种5g前传的高速收发模块及其控制方法
CN208872911U (zh) 基于垂直发射激光器和多模光纤的短波波段有源光学组件
CN213210537U (zh) 小型无源光器件
CN101493549B (zh) 多波长的光纤组合器
Merget et al. Glass Molded Optical Interposers for Wafer Scale Datacom Component Packaging

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right