KR20030090816A

KR20030090816A - 양방향 광송수신기

Info

Publication number: KR20030090816A
Application number: KR1020020028401A
Authority: KR
Inventors: 김종렬; 김태일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-01

Abstract

본 발명에 따른 양방향 광송수신기는 입력 신호를 광신호로 변조하여 전송하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드로부터 소정 간격으로 이격되어져 있으며, 입력 광신호를 수광하는 광신호 감시기와 상기 레이저 다이오드 및 광신호 감시기의 전방에 위치하며, 상기 레이저 다이오드로부터 입력되는 광신호를 투과시키고, 외부로부터 입력되는 광신호를 소정 각도로 회절시켜서 상기 광신호 감시기로 입력시키는 파장 분배기와 상기 레이저 다이오드, 상기 광신호 감시기, 상기 파장 분할기를 실장하는 단일 티오캔(TO-can)을 포함한다.

Description

양방향 광송수신기{BI-DIRECTIONAL TRANSCEIVER}

본 발명은 광송수신기에 관한 것으로서, 특히 양방향 광송수기에 관한 것이다.

양방향 광송수신기는 광섬유를 이용한 광통신에서, 상이한 파장의 빛을 이용하여 복수의 채널을 동시에 전송하는 방식으로서, 단일 모드 광섬유에서는 감쇠가적은 1.3m와 1.55m 2종류의 광파장을 이용한다. 파이버 투 더 홈(FTTH)에서 파장 분할 다중 방식(WDM)을 이용하여 통신용 채널과 CATV용 채널을 한 줄의 광섬유에 집약하는 것이 가능하다. 송신과 수신을 위해 별도의 광섬유 선을 사용하는 대신 한개의 광섬유 선을 이용하여 송신 및 수신을 할 수 있도록 하면 광섬유의 포설에 드는 비용을 절감할 수 있으며, 이에 따라 여러 가지 광 부품의 수 또한 줄게 되어 더욱 경제성 있는 광통신을 구현할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 도파로를 구비한 양방향 광송수신기를 나타내는 단면도이다.

양방향 광송수신기는 외부에서 입력되는 광신호와 내부 반도체 레이저에서 출력되는 광신호 각각의 파장을 분배 해주는 파장 분배부(140), 입력 신호를 광신호로 변조시키는 반도체 레이저(111)와 상기 파장 분배기에서 분리된 각각의 파장을 인식하는 수광 소자(112,113)를 집합하여 구성된 송수신기 모듈(110)로 구성되어져 있다.

상기 파장 분배부(140)는 상기 반도체 레이저(111)로부터 입력되는 광신호와 외부로부터 입력되는 광신호를 분할하는 파장 분배기(130)와 광신호들의 송수신 통로 역할을 하는 Y분배기(142)로 구성된다. 상기 파장 분배기(130)는 송수신기 모듈(110)과 Y분배기(142)의 중앙에 개재되어져 있으며, 상기 파장 분배기(130)로서는 입력 광신호를 파장 대역별로 다중 분할하는 파장 분할 다중화 필터(Wavelength Division Multiplexer)필터와 멀티플렉서 필터(Multiplexer Filter)또는 브래그 회절(Bragg)격자 등이 사용 가능하다. 상기 Y분배기(142)는 광도파로관으로서, 외부로부터 입력되는 광신호와 상기 반도체 레이저(111)로부터 출력되는 광신호 각각의 통로 역할을 하는 공통 도파로관을 구비하여 구성된다.

상기 송수신기 모듈(110)은 입력 신호를 광신호로 변조시키는 반도체 레이저(111)와 상기 반도체 레이저의 광세기를 모니터링하는 수광 소자(112)와 외부로부터 입력되는 광신호를 검출하는 수광 소자(113)로 구성되어진다. 상기 수광소자(112,113)에는 각각 검출하는 파장 영역에 적합한 포토 다이오드를 사용한다.

도 2는 종래 기술에 따른 캔을 구비한 양방향 광송수신기를 나타내는 단면도이다.

상기 양방향 광송수신기는 수광소자(221)와 반도체 레이저(211)를 구비하는 각각의 티오캔(210,220)과 상기 광섬유(240)와 투 캔의 사이에 개재된 빔분할기 형태의 파장 분배기(230)를 구비하여 구성된다.

상기 티오캔의 정면에는 시창 구실을 하는 윈도우(212,222)가 삽입되어져 있다. 상기 반도체 레이저를 실장한 티오캔(210)은 전기 신호를 광신호(201)로 변조하여 상기 광섬유(240)로 입력시킨다. 반면에 수광소자를 실장한 티오캔(220)은 외부로부터 입력된 광신호(202)를 입력받아 검출한다.

상기 파장 분배기(230)는 상기 반도체 레이저를 실장한 티오캔(210)에서 나온 광신호(201)를 투과시키고 외부로부터 입력되는 광신호(202)를 수직 반사시켜 상기 수광소자를 구비한 티오캔(220)으로 전송시키는 기능을 한다.

상기 PLC 기판 상에 광소자를 집적한 형태의 양방향 광송수신기는 Y 분배기로 인한 광신호의 삽입 손실이 증가하여 송신되는 광출력과 수신되는 광의 수신 감도가 약화되며, 각각의 소자를 별도로 제작하고 각각의 광축에 정렬하여 제작함으로써, 모듈의 제작 원가 및 제작 시간이 증대되어 생산성 저하와 소형화가 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 PLC 기판 상에 집적된 양방향 광송수신기는 Y분배기를 사용하여 광신호를 분할 전송하므로 단일 파장을 사용할 경우에 송수신 광신호 상호간의 광신호 교란의 위험이 크다. 빔분할기 형태의 파장 분배기와 티오캔 형태의 송수신기를 구비한 양방향 광송수신기는 상기 파장 분배기를 광축 상에 특정 각도로 배열하여 상기 반도체 레이저로부터 나오는 광신호는 투과시키고 입력 광신호는 반사 상기 수광 소자를 구비한 티오캔으로 입력 시켜야 하므로 광축 정렬이 어렵고 불량의 위험이 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제작 공정이 단순하고, 소형 제작이 용이한 양방향 광송수신기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 좁은 영역의 파장 범위를 사용한 파장 분할 다중화기에 있어서, 송수신 광신호 상호간의 중첩으로 인한 노이즈 발생이 적은 양방향 광송수신기를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 양방향 광송수신기는 입력 신호를 광신호로 변조하여 전송하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드로부터 소정 간격으로 이격되어져 있으며, 입력 광신호를 수광하는 광신호 감시기와, 상기 레이저 다이오드 및 광신호 감시기의 전방에 위치하며, 상기 레이저 다이오드로부터 입력되는 광신호를 투과시키고, 외부로부터 입력되는 광신호를 소정 각도로 회절시켜서 상기 광신호 감시기로 입력시키는 파장 분배기와 상기 레이저 다이오드, 상기 광신호 감시기, 상기 파장 분배기를 실장하는 단일 티오캔(TO-can)을 포함하여 구성된다.

도 1은 종래 기술에 따른 도파로를 구비한 양방향 광송수신기를 나타내는 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 캔을 구비한 양방향 광송수신기를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 양방향 광송수신기를 나타내는 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 양방향 광송수신기를 구비한 광송수신기 모듈을 나타내는 단면도.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 광송수신기를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 양방향 광송수신기를 구비한 광송수신기 모듈을 나타내는 단면도이다.

상기 양방향 광송수신기는 입력 신호를 광신호로 변조하는 반도체 레이저(310)와 상기 반도체 레이저(310)의 광신호 세기 변화를 감지하는 광세기 감시기(320)와 상기 반도체 레이저(310)에서 나온 광신호(301)는 직진 투과시키고 반대편 광송수신기로부터 입력되는 광신호(302)는 소정의 각도로 회절 시키는 파장 분배기(340)와, 상기 파장 분배기(340)로부터 소정의 각도로 회절 되어 입사되는 광신호(302)를 수광 하는 광신호 감시기(330)와 상기 소자들을 포함하여 구성되는 단일 티오캔(TO-Can)구조이다.

상기 반도체 레이저(310)는 상기 티오캔의 돌출된 투스템(350,TO-Stem)에 접합되어지며, 입력 신호는 상기 반도체 레이저에서 광신호(301)로 변조되어 상기 파장 분배기(340)를 투과한다. 상기 반도체 레이저(310)는 항상 단면발산 광원이다. 상기 반도체 레이저(310)에 순바이어스를 가하면 활성층으로 주입된 전자들의 재결합으로 광자의 자연 방출이 일어나며 방출된 광의 일부는 귀환하여 주입된 전자들을 유도한다. 전류밀도가 충분히 높아지면 주입된 많은 양의 전하들이 재결합을 유도하므로 광이득이 커진다. 광이득이 상기 반도체 레이저(310)의 손실을 상쇄할 수 있을 만큼 충분히 커지면 상기 반도체 레이저(310)가 공진 가능한 문턱 전류에 도달되어 레이저광의 공진이 시작된다. 상기 반도체 레이저(310)에 일반적으로 사용되는 공진기의 형태는 양쪽 단면에 유전체 코팅으로 형성된 한 쌍의 반사 미러 또는 정밀하게 가공된 금속 미러를 접합하여 사용한다.

상기 광세기 감시기(320)는 상기 반도체 레이저(310)를 중심으로 상기 파장 분배기(340)와 대칭 되는 위치의 상기 티오캔의 바닥면 상에 접합되어져 있다. 상기한 바와 같이 상기 반도체 레이저(310)는 단면 발산 광원이므로, 정면에 위치한 상기 파장 분배기(340)와 대칭 되게 위치한 상기 광세기 감시기(320)는 상기 반도체 레이저로부터 출력되는 광신호의 세기 변화를 모니터링하는 기능을 제공한다. 상기 광세기 감시기(320)로는 작고 경량이며, 감도가 좋고, 빠른 동작 특성을 갖는 포토 다이오드를 통상적으로 사용하고 있다.

상기 광신호 감시기(330)는 통상적으로 포토 다이오드와 같은 검광 소자를 사용하며, 상기 광세기 감시기(320)와 동일한 선상 소정의 거리만큼 떨어진 곳에위치하여, 상기 파장 분배기(340)로부터 회절 입사되는 광신호(302)를 검출한다.

상기 파장 분배기(340)는 상기 반도체 레이저(310)의 정면에 위치하여 시창 역할을 하며, 상기 반도체 레이저(310)로부터 입력된 광신호(301)는 직진 투과시키고 외부로부터 입력되는 광신호(302)는 소정의 각도로 회절 시켜 상기 광신호 감시기(330)로 입력시킨다. 소정 파장의 광원은 회절 시키고 소정 파장의 광신호는 투과시키는 상기 파장 분배기(340)는 일정한 주기를 갖는 투과형 회절 격자 등을 홀로그래픽 기술로 제작한 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element)이다. 상기 홀로그래픽 광학 소자는 기존의 광학 소자에 비해 대량 생산이 가능하여 값이 싸고 하나의 소자로 여러 가지 기능을 동시에 할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

상기 양방향 광송수신기는 상기 소자들을 단일 티오캔에 실장하며, 상기 분배기로는 홀로그래픽 광학 소자를 사용하여 제품의 소형화와 광축 상에 소자 정열이 용이하다. 또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자는 원판 제작 후에, 추후 생산되는 모든 제품은 상기 원판을 기준으로 제작하므로 크기 조절이 용이하며 안정적인 제품 특성 재현이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 홀로그램 파장 분배기와 상기 레이저 다이오드와 상기 광신호,광세기 감시기 각각을 단일 티오캔에 실장한 양방향 광송수신기는 상기 홀로그램 파장 분배기를 상기 티오캔의 윈도우로 사용하여, 상기 양방향 광송수신기를 단일 티오캔 패키지로 구성함으로써 구조와 공정이 단순한 양방향 광송수신기를 제공할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 양방향 광송수신기는 상기 레이저 다이오드와 상기 광신호 감시기 각각을 구성하던 티오캔을 단일 구조로 통합함으로서 광송수신기 모듈 구성이 단순하고 생산성 향상이 가능하다.

또한, 상기 양방향 광송수신기에 구비된 파장 분배기는 홀로그램 광소자를 사용함으로써, 생산비 절감 및 소형 제품에 적용이 가능한 이점이 있다.

Claims

양방향 광송수신기에 있어서,

입력 신호를 광신호로 변조하여 전송하는 레이저 다이오드와;

상기 레이저 다이오드로부터 소정 간격 이격 되어져 있으며, 입력 광신호를 수광하는 광신호 감시기와;

상기 레이저 다이오드 및 광신호 감시기의 전방에 위치하며, 상기 레이저 다이오드로 부터 입력되는 광신호를 투과시키고, 외부로부터 입력되는 광신호를 소정 각도로 회절 시켜서 상기 광신호 감시기로 입력시키는 파장 분배기와;

상기 레이저 다이오드, 상기 광신호 감시기, 상기 파장 분배기를 실장 하는 단일 티오캔(TO-can)을 포함함을 특징으로 하는 양방향 광송수신기.
제 1항에 있어서,

상기 파장 분배기는 홀로그래피 방법으로 제작됨을 특징으로 하는 양방향 광송수신기.
제 1항에 있어서,

상기 단일 티오캔 내에 실장 되며, 상기 레이저 다이오드로부터 출력된 광신호의 세기를 모니터링하는 보조 광신호 감시기를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향광송수신기.
제 1항에 있어서,

상기 광신호 감시기로서 포토 다이오드를 사용함을 특징으로 하는 양방향 광송수기.