KR20040085179A - 통합된 반도체 광학 디바이스, 이러한 디바이스를제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 a) 광 요소(2)와, b) 상기 광 요소(2) 주위의 하우징(3)과, c) 광 빔(71, 72)을 통과시키는, 상기 하우징(3) 내의 유리 윈도우(51, 52)를 포함하는 통합된 반도체 광 디바이스에 관한 것이다. 별개의 렌즈를 사용할 때 어려운 정렬 절차를 피하면서, 광학기기 및 반도체 광 디바이스를 통합하기 위해, 본 발명에 따른 통합된 반도체 광 디바이스는 상기 유리 윈도우(51, 52)와 관련된 렌즈(61, 62)를 더 포함하며, 상기 렌즈(61, 62)는 복제 방법에 의해 상기 하우징(3) 외부의 상기 유리 윈도우(51, 52)의 표면상에 직접 복제되며, 상기 복제 방법은 1) 유리 윈도우와 금형 사이의 틈을 액체 광-투과성 폴리머 물질로 채우는 단계와, 2) 상기 렌즈를 얻기 위해 폴리머 물질을 경화시키는 단계와, 3) 상기 금형을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

통합된 반도체 광학 디바이스, 이러한 디바이스를 제조하는 방법 및 장치{INTEGRATED SEMICONDUCTOR OPTICAL DEVICE, METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE}

반도체 광증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier)에서, 광섬유로부터의 광은 증폭을 위해 이 증폭기에 입력되어야 한다. 이 광은 그 후 다시 광섬유로 입력되어야 한다. 보통, 별개의 표준 렌즈 또는 주문제작된 렌즈가 이러한 입력을 위해 사용된다. 이러한 렌즈는 상대적으로 크며, 정렬 절차는 어렵고 힘들다.

본 발명은 광학 요소, 상기 광학 요소 주위의 하우징 및 광 빔을 통과시키는 상기 하우징 내의 유리 윈도우를 포함하는 통합된 반도체 광 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 통합된 반도체 광학 디바이스를 제조하는 방법 및 이러한 디바이스를 제조하기 위한 대응하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 통합된 반도체 광증폭기의 실시예를 도시한 도면.

그러므로, 본 발명의 목적은, 통합될 수 있고, 전술한 문제를 회피시킬 수 있는 반도체 광 디바이스, 이러한 디바이스를 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 이 목적은 청구항 1에 한정된 통합된 반도체 광 디바이스에의해 달성되며, 이 청구항 1은 전술된 바와 같은 광 요소, 하우징 및 유리 윈도우 외에 상기 유리 윈도우와 관련된 렌즈를 더 포함하며, 상기 렌즈는 복제 방법에 의해 상기 하우징 외부의 상기 유리 윈도우 표면상에 직접 복제되며, 상기 방법은:

- 유리 윈도우와 금형 사이의 틈을 액체 광-투과성 폴리머 물질로 채우는 단계와,

- 상기 렌즈를 얻기 위해 상기 폴리머 물질을 경화하는 단계와,

- 상기 금형을 제거하는 단계를 포함한다.

이러한 디바이스를 제조하는 방법은:

- 상기 반도체 광 요소 주위의 하우징 내에 반도체 광 요소를 삽입하는 단계로서, 상기 하우징은 광 빔을 통과시키는 유리 윈도우를 포함하는, 반도체 광 요소 삽입 단계와,

- 전술된 복제 방법에 의해 상기 하우징 외부의 상기 유리 윈도우 표면상에 렌즈를 직접 복제하는 단계를 포함한다.

통합된 반도체 광 디바이스를 제조하기 위한 대응하는 장치가 청구항 4에 한정된다.

본 발명은 고성능 회절-제한 렌즈를 제조하기 위한 잘-알려진 기술인 복제 기술을 사용하는 아이디어를 기반으로 한다. 이러한 복제 방법은 특히 US 4,615,847에 기술되어 있으며, 이 미국 특허의 개시물은 본 명세서에 참조로서 병합되어 있다. 보통 유리로 제조된 구형 및 편평한 기판은 기본 구성요소로서 사용되며, 이 기판 상에는 수십 미크론 범위의 얇은 폴리머 층, 즉 "복제층"이 도포된다. 종종, 편평한 기판은 가격 및 편리함으로 인해 바람직하다.

본 발명에 따라, 상기 복제 방법은 하우징의 일부분인 유리 윈도우의 외부 표면상에 렌즈를 복제하는데 사용된다. 그에 따라, 편평한 유리 윈도우는 복제 방법을 위해 기판으로서 사용된다. 렌즈 및 반도체 광 디바이스를 통합함으로써, 별개의 렌즈의 힘든 정렬 절차가 더 이상 필요치 않으며, 전체 디바이스는 매우 작고 상대적으로 값싸게 된다.

바람직한 실시예에서, 광 요소는 광 증폭 결정이며, 통합된 반도체 광 디바이스는 반도체 광증폭기이며, 하우징은 입력 유리 윈도우 및 출력 유리 윈도우를 포함하며, 이 윈도우 각각에는 렌즈가 복제된다. 그러나, 본 발명은 하나 이상의 유리 윈도우를 가지며 광 빔을 입력/출력하기 위한 하나 이상의 렌즈를 필요로 하는 임의의 다른 반도체 광 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 적용 분야는 레이저 칩이 하우징 내부에 탑재된 반도체 레이저, 원격통신 시스템, 광 네트워크, 광증폭기, 조정 가능한 레이저다이오드 송신기 및 고출력 펌프 레이저를 포함한다.

이제, 본 발명은 다음의 도면을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.

상기 반도체 광증폭기(1)는 EDFA(Erlium Doped Fiber Amplifier) 또는 LOA(Linear Optical Amplifier)와 같은 증폭 결정(2), 상기 결정(2) 주위의 하우징(3) 및 전기 연결부(4)를 포함한다. 하우징(3)은 입력 광섬유(81)로부터의인입 광 빔(71)을 증폭 결정(2)을 통과하게 하는 입력 유리 윈도우(51)와, 출력 광섬유(82)에 입력하기 위해 증폭된 광 빔(72)을 통과시키는 출력 유리 윈도우(52)를 포함한다.

입력 광섬유(81)와 유리 윈도우(51) 사이에 또는 출력 유리 윈도우(52)와 출력 광섬유(82)사이에 각각 별개의 렌즈를 사용하는 대신에, 결합 렌즈(61, 62)는 복제 방법을 사용하여 관련된 유리 윈도우(51, 52)의 외부 표면상에 직접 복제된다. 유리 윈도우(51, 52)의 편평한 표면은 그에 따라 제조 동안에 금형과 유리 윈도우 사이에 틈이 있도록 금형이 위치하게 되는 기판 역할을 한다. 이러한 틈은 래커(lacquer)와 같은 액체 광-투과성 폴리머 물질이 채워지며, 이 물질은 렌즈를 얻기 위해 경화된다. 마지막으로, 금형은 제거된다. 상기 복제 방법의 상세한 사항 및 상기 복제 방법을 구현하기 위한 장치의 상세한 사항은 본 명세서에서 참조로서 병합된 US 4,615,847호에 기술되어 있다.

본 발명을 사용하여, 광 결합 요소 즉 렌즈와 반도체 광증폭기 자체는 통합될 수 있어서, 그 결과로 작은 및 값싼 디바이스를 얻게 된다. 더욱이, 개별 렌즈의 정렬 절차를 피하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 반도체 광증폭기로 제한되기보다는, 레이저 다이오드와 같이, 하우징이 광 빔을 통과하게 하는 적어도 하나의 유리 윈도우를 포함하는 임의의 다른 반도체 광 디바이스에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 광학 요소, 상기 광학 요소 주위의 하우징 및광 빔을 통과시키는 상기 하우징 내의 유리 윈도우를 포함하는 통합된 반도체 광 디바이스에 이용된다.

Claims (4)

1. 통합된 반도체 광 디바이스로서,

   - 광 요소(2)와,

   - 상기 광 요소(2) 주위의 하우징(3)과,

   - 광 빔(71, 72)을 통과시키는, 상기 하우징(3) 내의 유리 윈도우(51, 52)와,

   - 상기 유리 윈도우(51, 52)와 관련된 렌즈(61, 62)로서, 상기 렌즈(61, 62)는 복제 방법에 의해 상기 하우징(3) 외부의 상기 유리 윈도우(51, 52) 표면상에 직접 복제되며, 상기 복제 방법은:

   - 상기 유리 윈도우와 금형 사이의 틈을 액체 광-투과성 폴리머 물질로 채우는 단계와,

   - 상기 렌즈를 얻기 위해 상기 폴리머 물질을 경화시키는 단계와,

   - 상기 금형을 제거하는 단계를 포함하는,

   통합된 반도체 광 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광 요소(2)는 광 증폭 결정이며, 상기 통합된 반도체 광 디바이스는 반도체 광증폭기이며, 상기 하우징(3)은 입력 유리 윈도우(51)와 출력 유리 윈도우(52)를 포함하며, 이들 윈도우 각각에는 렌즈(61, 62)가 복제되는, 통합된 반도체 광 디바이스.
3. 통합된 반도체 광 디바이스를 제조하는 방법으로서,

   - 반도체 광 요소(2) 주위의 하우징(3) 내에 상기 반도체 광 요소(2)를 삽입하는 단계로서, 상기 하우징(3)은 광 빔(71, 72)을 통과시키는 유리 윈도우(51, 52)를 포함하는, 광 요소(2) 삽입 단계와,

   - 복제 방법에 의해 상기 하우징(3) 외부의 상기 유리 윈도우(51, 52)의 표면상에 렌즈(61, 62)를 직접 복제하는 단계로서, 상기 복제 방법은:

   - 상기 유리 윈도우와 금형 사이의 틈을 액체 광-투과성 폴리머 물질로 채우는 단계와,

   - 상기 렌즈를 얻기 위해 상기 폴리머 물질을 경화시키는 단계와,

   - 상기 금형을 제거하는 단계를 포함하는, 렌즈(61, 62) 복제 단계를,

   포함하는 통합된 반도체 광 디바이스 제조 방법.
4. 통합된 반도체 광 디바이스를 제조하는 장치로서,

   - 반도체 광 요소(2) 주위의 하우징(3) 내에 광 요소(2)의 빔을 삽입하기 위한 수단으로서, 상기 하우징(3)은 광 빔을 통과시키는 유리 윈도우(51, 52)를 포함하는, 삽입 수단과,

   - 복제 방법에 의해 상기 하우징(3) 외부의, 상기 유리 윈도우(51, 52)의 표면상에 렌즈(61, 62)를 직접 복제하기 위한 수단으로서, 상기 수단은,

   - 상기 유리 윈도우와 금형 사이의 틈을 액체 광-투과성 폴리머 물질로채우기 위한 수단과,

   - 상기 렌즈를 얻기 위해 상기 폴리머 물질을 경화하기 위한 수단과,

   - 상기 금형을 제거하기 위한 수단을 포함하는, 복제 수단을,

   포함하는, 통합된 반도체 광 디바이스 제조 장치.