KR20050005632A

KR20050005632A - TWO LENS COUPLING USING SiOB V-GROOVE

Info

Publication number: KR20050005632A
Application number: KR1020030045589A
Authority: KR
Inventors: 신정길
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-01-14

Abstract

PURPOSE: A double lens arranging apparatus using a silicon optical bench groove is provided to reduce manufacturing costs and to increase the efficiency of a lens holder by excluding a laser welding operation. CONSTITUTION: A double lens arranging apparatus using a silicon optical bench groove is used for an optical module package having a laser diode(14) on a chip carrier and a lens holder(20) for arranging at least one optical lenses. The lens holder forms a V-groove(21) on an SiOB, having a predetermined depth and a constant slope, and fixes and arranges the lenses(30,50) on the groove.

Description

실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치{TWO LENS COUPLING USING SiOB V-GROOVE}Dual lens alignment device using silicon optical bench groove {TWO LENS COUPLING USING SiOB V-GROOVE}

본 발명은 두 개의 광집속렌즈가 포함된 레이저 모듈에 관한 것으로, 특히 광섬유를 갖는 광증폭용 반도체 레이저 모듈 및 상기 레이저 모듈에 사용되는 두 개의 광집속렌즈를 높은 커플링 효율을 갖도록 수동 배열(passive alignment)하기 위한 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser module including two light focusing lenses, and more particularly, to passively arranging a semiconductor laser module for optical amplification having an optical fiber and two light focusing lenses used in the laser module to have high coupling efficiency. A dual lens alignment device using a silicon optical bench groove for alignment.

통상적으로, 고속 광전송용이나 광증폭용으로 사용되는 반도체 레이저 모듈을 패키징할 때 고려해야 될 사항으로는 레이저 다이오드(LD; Laser Diode)의 단일모드와 같은 특성을 저하시키지 않으면서 광섬유에 전달될 수 있도록 하기 위하여 전기적, 열적, 광학적, 기계적 측면을 잘 고려해야 한다.In general, considerations for packaging a semiconductor laser module used for high speed optical transmission or optical amplification include that the optical fiber can be transferred to an optical fiber without degrading characteristics such as a single mode of a laser diode (LD). The electrical, thermal, optical and mechanical aspects must be taken into account.

그 중 광 모듈 패키징의 광학적인 측면을 보면, 레이저 다이오드와 광섬유와의 높은 광결합효율(optical coupling efficiency)을 확보하여 레이저 다이오드 자체의 낮은 전/광 효율(electrical/optical efficiency)을 보상하여 시스템이 요구하는 평균 광출력을 유지하도록 함과 동시에 레이저 다이오드의 안정된 단일 동작 모드에 역효과를 유발하는 광궤환(optical feedback)을 차단하여야 한다.Among the optical aspects of the optical module packaging, the optical coupling efficiency between the laser diode and the optical fiber is secured to compensate for the low electrical / optical efficiency of the laser diode itself. While maintaining the required average light output, it is necessary to block optical feedback which adversely affects the stable single mode of operation of the laser diode.

또한, 신뢰성이 고려된 기계적인 측면을 보면, 조립된 광 부품의 정렬이 외부 변화에 대하여도 변화되지 않도록 모듈 설계 및 제작공정을 개발하여야 한다.In addition, in view of the mechanical aspects considered reliability, the module design and fabrication process should be developed so that the alignment of the assembled optical components does not change against external changes.

상술한 두 개의 광 집속 렌즈는 공지된 레이저 웰딩의 공정에 의해 자동으로(active) 렌즈 홀더에 고정하게 된다.The two light focusing lenses described above are fixed to the active lens holder by a known laser welding process.

그러나 이러한 레이저 웰딩 공정에 의해 제1집속렌즈와 제2집속렌즈를 고정하게 되는 경우 자동 정렬(active alignment)을 하게 되는데 이는 시간과 작업면에서 효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 하나의 집속 렌즈를 정렬 시킨 후, 나머지 하나의 집속 렌즈를 다시 레이저 웰딩 공정으로 정렬해야 하는 번거로운 문제점이 발생한다.However, when the first focusing lens and the second focusing lens are fixed by the laser welding process, an automatic alignment is performed, which is problematic in terms of efficiency and time. In addition, after aligning one focusing lens, a troublesome problem of having to align the other focusing lens again by laser welding process occurs.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 두 개의 집속 렌즈를 손쉽게 정렬시킬 수 있도록 구성되는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dual lens alignment device using a silicon optical bench groove which is configured to easily align two focusing lenses.

본 발명의 다른 목적은 작업 공수 및 시간을 줄이고, 효율을 개선시키도록 구성되는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a dual lens alignment device using a silicon optical bench groove that is configured to reduce work man-hours and time, and improve efficiency.

본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 집속 렌즈를 수동 정렬(passive alignment)하므로써 작업 시간 및 작업 효율을 증대시킨 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a dual lens alignment device using a silicon optical bench groove which increases work time and work efficiency by passive alignment of two focusing lenses.

본 발명의 또 다른 목적은 실리콘광학벤치 그루브내에 두 개의 렌즈를 배치함으로써 편리하여 정렬시킬 수 있는 이중 렌즈 정렬 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a dual lens alignment device that can be conveniently aligned by placing two lenses in a silicon optical bench groove.

도 1은 본 발명에 따른 광 모듈 패키지를 도시한 도면.1 shows an optical module package according to the invention;

도 2는 본 발명에 따른 렌즈 홀더상에 두 개의 광집속렌즈가 정렬된 상태를 도시한 평면도.2 is a plan view showing a state in which two light focusing lenses are aligned on a lens holder according to the present invention;

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

14: 레이저 다이오드 20: 렌즈 홀더14: laser diode 20: lens holder

21: V-그루브 30, 50: 광집속렌즈21: V-groove 30, 50: Focusing lens

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 칩캐리어상의 레이저 다이오드와 적어도 하나의 광집속렌즈를 정렬시키기 위한 렌즈 홀더를 갖는 광모듈 패키지에 있어서, 상기 렌즈 홀더는 SiOB상에 일정 깊이 및 일정 경사도를 갖는 V-그루브를 형성하고, 그 그루브상에 광집속렌즈를 고정 정렬시킴을 특징으로 한다.In order to solve the above object, the present invention provides an optical module package having a lens holder for aligning a laser diode on a chip carrier and at least one light focusing lens, wherein the lens holder is fixed on SiOB. Forming a V-groove having a depth and a constant inclination, and fixed alignment of the light focusing lens on the groove.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 광 모듈 패키지를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 렌즈 홀더상에 두 개의 광집속렌즈가 정렬된 상태를 도시한 평면도이다.1 is a view showing an optical module package according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing a state in which two light focusing lenses are aligned on the lens holder according to the present invention.

본 발명에 따른 광 모듈 패키지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 광 모듈 패키지(박스)(11)상에 구성된다. 상기 광 모듈 장치는 열 분산용 기판상에 접속된 레이저 다이오드를 소정의 박막 저항이 내장된 칩캐리어에 설치한다. 미도시되었으나, 상기 칩캐리어에는 광검출기 및 열측정소자가 함께 설치된다. 그후, 상굴한 레이저 다이오드를 갖는 칩캐리어를 소정의 열전 냉각소자의 상부에 설치할 수 있다.The optical module package 10 according to the present invention is constructed on a predetermined optical module package (box) 11, as shown in FIG. The optical module device mounts a laser diode connected on a heat dissipation substrate in a chip carrier in which a predetermined thin film resistor is incorporated. Although not shown, the chip carrier is provided with a photodetector and a thermal measuring device. Thereafter, the chip carrier having the above-mentioned laser diode can be provided above the predetermined thermoelectric cooling element.

상기 레이저 열전 냉각 소자의 상부에는 상기 칩캐리어에 설치된 레이저다이오드의 출사되는 광축과 동일하게 두 개의 렌즈를 직렬로 정렬시킨다. 이때, 상기 두 개의 렌즈는 중앙에 아이솔레이터(isolator)를 구비할 수 있으며, 하나의 렌즈 홀더에 함께 설치될 수 있다.On top of the laser thermoelectric cooling element, two lenses are aligned in series in the same manner as the optical axis of the laser diode installed in the chip carrier. In this case, the two lenses may be provided with an isolator in the center and may be installed together in one lens holder.

상기 렌즈 홀더는 SiOB(실리콘광학벤치)로 형성시킬 수 있다. 즉, 중앙에 일정 깊이와 경사도를 갖는 V-그루브(V-groove)를 형성시킨다. 이때, 상기 그루브는 에칭 정도를 미세하게 조절하여 그곳에 설치되는 광집속렌즈의 설치 깊이를 조절할 수 있다. 더욱 상세하게는, 광 모듈 특성을 만족시키기 위해서, 상기 렌즈 홀더는 SiOB가 아닌 기판상에 칩을 본딩하고 그곳에 V-그루브를 형상할 수 있는 것이다. 이때, 제1광집속렌즈와 제2광집속렌즈 및 아이솔레이터는 하나의 렌즈 홀더에 통합적인 어셈블리로써 조립이 가능하도록 할 수 있다. 상기 두 개의 광집속렌즈 및 아이솔레이터는 상기 SiOB의 V-그루브상에서 에폭시 본딩 또는 솔더링 작업에 의해고정될 수 있다.The lens holder may be formed of SiOB (silicon optical bench). That is, to form a V-groove (V-groove) having a predetermined depth and slope in the center. In this case, the groove may finely control the etching degree to adjust the installation depth of the light focusing lens installed there. More specifically, in order to satisfy the optical module characteristics, the lens holder is able to bond chips on a substrate other than SiOB and form a V-groove therein. In this case, the first focusing lens, the second focusing lens, and the isolator may be assembled as an integrated assembly in one lens holder. The two light focusing lenses and the isolators may be fixed by epoxy bonding or soldering on the V-groove of the SiOB.

도 2에 도시한 바와 같이, 렌즈 홀더에 설치되는 두 개의 광집속렌즈와 레이저 다이오드간의 정렬을 위하여 상기 렌즈 홀더의 상부면상에는 X축과 L1을 맞추기 위한 정렬키가 형성되므로써 수동 정렬(passive alignment)이 될 수 있는 것이다.As shown in FIG. 2, an alignment key is formed on the upper surface of the lens holder to align the X-axis and L1 for alignment between two light condenser lenses installed in the lens holder and the laser diode. This can be.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.Apparently, there are many ways to modify these embodiments while remaining within the scope of the claims. In other words, there may be many other ways in which the invention may be practiced without departing from the scope of the following claims.

본 발명에 따른 렌즈 홀더는 기존의 렌즈 홀더에 비하여 정밀하게 가공하는데 들어가는 비용을 절감할 수 있으며 다양한 높이의 렌즈 홀더를 값싸게 만들 수 있다. 또한, 기존에 적용되는 레이저 웰딩 공정을 배제하였기 때문에 작업공수가 감소하고, 이로 인한 효율증대와 비용의 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.The lens holder according to the present invention can reduce the cost of precision processing compared to the conventional lens holder and can make the lens holder of various heights cheap. In addition, since the conventional laser welding process is excluded, the labor is reduced, thereby increasing efficiency and reducing costs.

Claims

칩캐리어상의 레이저 다이오드와 적어도 하나의 광집속렌즈를 정렬시키기 위한 렌즈 홀더를 갖는 광모듈 패키지에 있어서,An optical module package having a lens holder for aligning a laser diode on a chip carrier with at least one light focusing lens,

상기 렌즈 홀더는 SiOB상에 일정 깊이 및 일정 경사도를 갖는 V-그루브를 형성하고, 그 그루브상에 광집속렌즈를 고정 정렬시킴을 특징으로 하는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치.The lens holder is a dual lens alignment device using a silicon optical bench groove, characterized in that to form a V-groove having a predetermined depth and a predetermined inclination on the SiOB, and fixedly aligned the light focusing lens on the groove.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

광모듈 특성을 만족시키기 위하여 SiOB가 아닌 기판상에 칩을 본딩한 후 SiOB의 V-그루브만을 렌즈 홀더로 이용함을 특징으로 하는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치.Bonding a chip on a substrate other than SiOB in order to satisfy the optical module characteristics, using only V-groove of SiOB as a lens holder, dual lens alignment device using a silicon optical bench groove.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 광집속렌즈는 일정 간격으로 중앙에 아이솔레이터가 개제된 두 개가 설치되며, 상기 두 개의 광집속렌즈와 아이솔레이터는 상기 렌즈홀더에 일체로 조립됨을 특징으로 하는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치.The optical focusing lens is provided with two isolator is provided in the center at a predetermined interval, the two optical focusing lens and the isolator dual lens alignment device using a silicon optical bench groove, characterized in that the lens holder is integrally assembled.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 광집속렌즈는 상기 렌즈 홀더의 V-그루브상에 에폭시 또는 솔더링에 의해 고정됨을 특징으로 하는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치.And the optical focusing lens is fixed to the V-groove of the lens holder by epoxy or soldering.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 렌즈 홀더 상면의 V-그루브 주변에는 수동 정렬을 위한 적어도 하나의 정렬키가 형성됨을 특징으로 하는 실리콘광학벤치 그루브를 이용한 이중 렌즈 정렬 장치.At least one alignment key for manual alignment is formed around the V-groove of the upper surface of the lens holder, dual lens alignment apparatus using a silicon optical bench groove.