KR20170138169A - V자 구조 또는 곡면 구조의 반사체를 이용한 광 패키지 및 그 제작 방법 - Google Patents

V자 구조 또는 곡면 구조의 반사체를 이용한 광 패키지 및 그 제작 방법 Download PDF

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김종훈
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Abstract

일실시예에 따른 광 패키지는 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 상부에 배치되어, 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나에 전송하는 반사체를 포함한다.

Description

V자 구조 또는 곡면 구조의 반사체를 이용한 광 패키지 및 그 제작 방법{OPTICAL PACKAGE USING V-SHAPED OR CURVED REFLECTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
아래의 실시예들은 반사체를 포함하는 광 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 V자 구조 또는 곡면 구조를 갖는 반사체를 광원(light source) 또는 광 검출기(photodetector) 상부에 배치하여 광파의 발산을 감소시키거나 입사각을 고정시킴으로써, 광파를 효율적으로 전송, 수광 또는 커플링(coupling)하는 기술에 대한 것이다.
종래의 광 패키지는 광원으로부터 방사되는 광파의 발산 효과로 인하여 광 도파로 및 광 검출기와 낮은 광 결합을 갖는 문제점이 있다.
이에, 광원이 배치된 기판 상에 추가적으로 구비되는 전송경로 확장기를 이용하는 광 패키지 기술이 개발되었다. 대한민국 등록특허 10-1480025호를 살펴보면, 전송경로 확장기는 광 섬유를 포함함으로써, 기판 상에 배치된 광원과 광정렬을 수행하여, 광파의 발산을 감소시키는 효과를 갖는다.
그러나 전송경로 확장기를 이용하는 광 패키지 기술은 전송경로 확장기를 성형/제작하는 공정의 복잡도가 높아, 공정 단가가 비싸며 공정 소요시간이 오래 걸리는 단점이 있다.
따라서, 아래의 실시예들은 광파의 발산을 감소시키고 입사각을 고정시키는 간단한 반사체를 포함함으로써, 공정의 복잡도 및 단가를 낮추고, 공정 소요시간을 단축시킨 광 패키지에 대한 기술을 제안한다.
일실시예들은 광파의 발산을 감소시키고 입사각을 고정시키는 간단한 반사체를 포함하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공한다.
구체적으로, 일실시예들은 V자 형태 또는 곡면 형태로 형성되는 반사체를 포함함으로써, 광파의 발산을 감소시키거나 입사각을 고정시키는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공한다.
특히, 일실시예들은 포물선 곡면을 포함하는 형태로 형성되는 반사체를 포함하는 경우, 포물선 곡면의 초점에 배치되는 광원으로부터 방사되는 광파가 포물선 곡면에 의해 반사될 때, 반사되는 광파는 항상 평행하게 진행되는 원리를 이용하여 광파를 효율적으로 전송하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공한다.
또한, 일실시예들은 타원 형태로 형성되는 반사체를 포함하는 경우, 타원면의 초점에 배치되는 광원으로부터 방사되는 광파가 타원면에 의해 반사될 때, 반사되는 광파는 타원면의 또 다른 초점을 향해 진행되는 원리를 이용하여 광파를 효율적으로 전송하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공한다.
또한, 일실시예들은 V자 형태로 형성되는 반사체를 포함하는 경우, V자면에 의해 두 번 반사되는 광파는 V자 형태가 형성하는 각도에 따라 입사하는 각도가 결정되는 원리를 이용하여 광파를 효율적으로 전송하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공한다.
일실시예에 따르면, 광 패키지는 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 상부에 배치되어, 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나에 전송하는 반사체를 포함한다.
상기 반사체는 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태, 타원 형태 또는 V자 형태 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사체가 상기 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태로 형성되는 경우, 상기 광원은 상기 반사체에 포함되는 제1 포물선 곡면의 초점에 배치되고, 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나는 상기 반사체에 포함되는 제2 포물선 곡면의 초점에 배치되거나, 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 제1 포물선 곡면 및 상기 제2 포물선 곡면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 반사체가 타원 형태로 형성되는 경우, 상기 광원은 상기 반사체에 포함되는 타원면의 초점에 배치되고, 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나는 상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 반사체가 V자 형태로 형성되는 경우, 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나는 상기 기판 상에 상기 광원이 배치되는 위치 및 상기 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 상기 기판 상에 배치되거나, 상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 반사체에 포함되는 V자면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치에 배치될 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 광 패키지는 광 검출기 또는 광원 중 어느 하나를 포함하는 기판; 및 상기 기판의 상부에 배치되어, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나를 포함하는 포물선 곡면 반사체를 포함하고, 상기 포물선 곡면 반사체는 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나로 전송하거나, 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나에서 진행되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기로 전송한다.
상기 광원 또는 상기 광 검출기 중 어느 하나는 상기 포물선 곡면 반사체에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 배치될 수 있다.
일실시예에 따르면, 광 패키지 제작 방법은 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계; 및 상기 기판의 상부에 반사체-상기 반사체는 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나에 전송함-를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 반사체는 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태, 타원 형태 또는 V자 형태 중 어느 하나로 형성된다.
상기 반사체가 상기 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태로 형성된 경우, 기 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계는 상기 반사체에 포함되는 제1 포물선 곡면의 초점에 상기 광원을 배치하는 단계; 및 상기 반사체에 포함되는 제2 포물선 곡면의 초점에 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 반사체가 타원 형태로 형성된 경우, 상기 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계는 상기 반사체에 포함되는 타원면의 초점에 상기 광원을 배치하는 단계; 및 상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 반사체가 V자 형태로 형성된 경우, 상기 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계는 상기 기판 상의 임의의 위치에 상기 광원을 배치하는 단계; 및 상기 기판 상에 상기 광원이 배치되는 위치 및 상기 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 상기 기판 상에 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 광 패키지 제작 방법은 기판에 광 검출기 또는 광원 중 어느 하나를 구비하는 단계; 및 상기 기판의 상부에, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나를 포함하는 포물선 곡면 반사체를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 포물선 곡면 반사체는 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나로 전송하거나, 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나에서 진행되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기로 전송한다.
상기 광 검출기 또는 상기 광원 중 어느 하나를 구비하는 단계는 상기 포물선 곡면 반사체에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 상기 광 검출기 또는 상기 광원 중 어느 하나를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예들은 광파의 발산을 감소시키고 입사각을 고정시키는 간단한 반사체를 포함하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
이에, 일실시예들은 광파의 발산을 감소시키고 입사각을 고정시키는 간단한 반사체를 포함함으로써, 광파 정렬을 가능하게 하며, 광 결합 효율을 높이고 광파 전달 손실을 최소화시키는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
따라서, 일실시예들은 공정의 복잡도 및 단가를 낮추고, 공정 소요시간을 단축시킨 광 패키지에 대한 기술을 제공할 수 있다.
구체적으로, 일실시예들은 V자 형태 또는 곡면 형태로 형성되는 반사체를 포함함으로써, 광파의 발산을 감소시키거나 입사각을 고정시키는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
특히, 일실시예들은 포물선 곡면을 포함하는 형태로 형성되는 반사체를 포함하는 경우, 포물선 곡면의 초점에 배치되는 광원으로부터 방사되는 광파가 포물선 곡면에 의해 반사될 때, 반사되는 광파는 항상 평행하게 진행되는 원리를 이용하여 광파를 효율적으로 전송하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한, 일실시예들은 타원 형태로 형성되는 반사체를 포함하는 경우, 타원면의 초점에 배치되는 광원으로부터 방사되는 광파가 타원면에 의해 반사될 때, 반사되는 광파는 타원면의 또 다른 초점을 향해 진행되는 원리를 이용하여 광파를 효율적으로 전송하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한, 일실시예들은 V자 형태로 형성되는 반사체를 포함하는 경우, V자면에 의해 두 번 반사되는 광파는 V자 형태가 형성하는 각도에 따라 입사하는 각도가 결정되는 원리를 이용하여 광파를 효율적으로 전송하는 광 패키지 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 광 패키지의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 내지 2b는 일실시예에 따른 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2a 내지 2b에 도시된 광 패키지를 기반으로 변형된 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2a 내지 2b에 도시된 광 패키지를 기반으로, 도 3에 도시된 광 패키지와 다르게 변형된 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 광 패키지의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 7은 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 광 패키지 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 다른 일실시예에 따른 광 패키지 제작 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 광 패키지의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 광 패키지는 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태로 형성되는 반사체(110)를 포함한다. 여기서, 반사체(110)는 제1 포물선 곡면(120), 제2 포물선 곡면(130) 및 직선 영역(140)을 포함한다.
이 때, 가상의 좌표계 x, y에 대해
Figure pat00001
의 포물선 식에 따른 제1 포물선 곡면(120)의 초점 f(121)는 제1 포물선(120)의 꼭지점을 기준으로 p만큼 떨어진 거리에 위치한다. 마찬가지로, 제2 포물선 곡면(130)의 초점 f(131) 역시 제2 포물선(130)의 꼭지점을 기준으로 p만큼 떨어진 거리에 위치한다.
이에, 반사체(110)에 포함되는 제1 포물선 곡면(120)의 초점(121)에 배치되는 광원으로부터 방사되는 광파(150)가 제1 포물선 곡면(120)에 의해 반사될 때, 제1 반사 광파(151)는 항상 평행하게 진행되며, 평행하게 진행되는 제1 반사 광파(151)는 제2 포물선 곡면(130)에 의해 반사되어 제2 포물선 곡면(130)의 초점(131)에 수렴된다(제2 포물선 곡면(130)에 의해 반사된 제2 반사 광파(152)가 제2 포물선 곡면(130)의 초점(131)에 수렴됨).
따라서, 일실시예에 따른 광 패키지는 상술한 원리를 기반으로 광파(150, 151, 152)를 효율적으로 전송할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 2b를 참조하여 기재하기로 한다.
도 2a 내지 2b는 일실시예에 따른 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 2a를 참조하면, 일실시예에 따른 광 패키지(210)는 광원(221) 및 광 검출기(222)를 포함하는 기판(220)과 기판(220)의 상부에 배치되는 반사체(230)를 포함한다. 여기서, 반사체(230)는 제1 포물선 곡면(231), 제2 포물선 곡면(232) 및 직선 영역(233)을 포함한다.
광 패키지(210)는 도 1을 참조하여 상술된 원리를 기반으로, 제1 포물선 곡면(231)의 초점에 광원(221)을 배치하고, 제2 포물선 곡면(232)의 초점에 광 검출기(222)를 배치할 수 있다. 따라서, 광 패키지(210)는 광원(221)으로부터 방사되는 광파(240)가 제1 포물선 곡면(231) 및 제2 포물선 곡면(232)에 의해 두 번 반사되어 광 검출기(222)로 수렴되도록 할 수 있다.
이 때, 광원(221)의 크기, 높이, 광파를 방사하는 특수성 등의 제한으로 인하여, 광원(221)이 방사하는 광파(240)가 제1 포물선 곡면(231)에 의해 반사되는 제1 반사 광파(241)는 도 1을 참조하여 상술된 원리와는 조금 다르게, 특정 기울기로 기울어진 상태로 진행될 수 있다. 이에, 광원(221)이 방사하는 복수의 광파들은 반사체(230)에 포함되는 직선 영역(233)의 공간 상의 어느 한 점(직선 영역(233)의 길이에 대해 절반이 되는 위치의 한 점)에서 엇갈리며 제2 포물선 곡면(232)으로 진행될 수 있다.
그러나, 제1 반사 광파(241)가 기울어진 상태로 진행되더라도, 제2 포물선 곡면(232)에 의해 반사되는 제2 반사 광파(242)는 제2 포물선 곡면(232)의 초점에 수렴되기 때문에, 광 패키지(210)는 광 검출기(222)를 제2 포물선 곡면(232)의 초점에 배치할 수 있다.
또한, 광 패키지(210)는 광원(221) 및 광 검출기(222)를 기판(220)에 배치하는 과정에서, 광원(221) 및 광 검출기(222) 각각을 구동시키는 구동 회로를 광원(221) 및 광 검출기(222)에 연결하여 배치할 수 있다.
이와 같이, 광 패키지(210)는 제1 포물선 곡면(231) 및 제2 포물선 곡면(232) 포함하는 반사체(230)를 이용함으로써, 광원(221)으로부터 방사되는 광파(240)를 반사시켜 광 검출기(222)로 전송할 수 있다. 따라서, 광 패키지(210)는 광원(221) 및 광 검출기(222) 사이에서 광파(240, 241, 242)가 전송되는 과정 중 광파(240, 241, 242)의 발산 및 전달 손실을 감소시키며, 광파(240, 241, 242) 정렬이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 광 패키지(210)는 광 검출기(222) 대신에 광 격자 커플러를 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2b를 참조하여 기재하기로 한다.
도 2b를 참조하면, 일실시예에 따른 광 패키지(250)는 광원(261) 및 광 격자 커플러(262)를 포함하는 기판(260)과 기판(260)의 상부에 배치되는 반사체(270)를 포함한다. 여기서, 반사체(270)는 제1 포물선 곡면(271), 제2 포물선 곡면(272) 및 직선 영역(273)을 포함한다. 이하, 광 격자 커플러(262)는 광 도파로를 포함하는 구조를 갖는다.
광 패키지(250)는 도 1을 참조하여 상술된 원리를 기반으로, 제1 포물선 곡면(271)의 초점에 광원(261)을 배치하고, 제2 포물선 곡면(272)의 초점에 광 격자 커플러(262)를 배치할 수 있다. 따라서, 광 패키지(250)는 광원(261)으로부터 방사되는 광파(280)가 제1 포물선 곡면(271) 및 제2 포물선 곡면(272)에 의해 두 번 반사되어 광 격자 커플러(262)로 수렴되도록 할 수 있다.
이 때, 광 격자 커플러(262)가 기판(260) 상에 배치되는 공정으로는 일반적인 반도체 또는 폴리머 공정 기반의 광 집적 회로(photonic integrated circuit) 공정이 이용될 수 있다.
여기서, 광원(261)의 크기, 높이, 광파를 방사하는 특수성 등의 제한으로 인하여, 광원(261)이 방사하는 광파(280)가 제1 포물선 곡면(271)에 의해 반사되는 제1 반사 광파(281)는 도 1을 참조하여 상술된 원리와는 조금 다르게, 특정 기울기로 기울어진 상태로 진행될 수 있다. 이에, 광원(261)이 방사하는 복수의 광파들은 반사체(270)에 포함되는 직선 영역(273)의 공간 상의 어느 한 점(직선 영역(273)의 길이에 대해 절반이 되는 위치의 한 점)에서 엇갈리며 제2 포물선 곡면(272)으로 진행될 수 있다.
그러나, 제1 반사 광파(281)가 기울어진 상태로 진행되더라도, 제2 포물선 곡면(272)에 의해 반사되는 제2 반사 광파(282)는 제2 포물선 곡면(272)의 초점에 수렴되기 때문에, 광 패키지(250)는 광 격자 커플러(262)를 제2 포물선 곡면(272)의 초점에 배치할 수 있다.
또한, 광 패키지(250)는 광원(261)을 기판(260)에 배치하는 과정에서, 광원(261)을 구동시키는 구동 회로를 광원(261)에 연결하여 배치할 수 있다.
이와 같이, 광 패키지(250)는 제1 포물선 곡면(271) 및 제2 포물선 곡면(272) 포함하는 반사체(270)를 이용함으로써, 광원(261)으로부터 방사되는 광파(280)를 반사시켜 광 격자 커플러(262)로 전송하고, 광 격자 커플러(262)에서 광 커플링을 수행하도록 할 수 있다. 따라서, 광 패키지(250)는 광원(261) 및 광 격자 커플러(262) 사이에서 광파(280, 281, 282)가 전송되는 과정 중 광파(280, 281, 282)의 발산 및 전달 손실을 감소시키며, 광파(280, 281, 282) 정렬이 가능하도록 하며, 광 격자 커플러(262)에서의 광 결합 효율을 높일 수 있다.
도 3은 도 2a 내지 2b에 도시된 광 패키지를 기반으로 변형된 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 광 패키지(310)는 광원(321)을 포함하는 기판(320)과 기판(320)의 상부에 배치되는 포물선 곡면 반사체(330)를 포함한다. 여기서, 포물선 곡면 반사체(330)는 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술된 반사체와 달리, 하나의 포물선 곡면만을 포함하는 형태로, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331)를 포함하도록 형성된다.
광 패키지(310)는 도 1을 참조하여 상술된 원리를 기반으로, 포물선 곡면 반사체(330)에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 광원(321)을 배치할 수 있다. 따라서, 광 패키지(310)는 광원(321)으로부터 방사되는 광파(340)가 포물선 곡면에 의해 한 번 반사되어 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331)로 수렴되도록 할 수 있다.
이 때, 광원(321)의 크기, 높이, 광파를 방사하는 특수성 등의 제한으로 인하여, 광원(321)이 방사하는 광파(340)가 포물선 곡면에 의해 반사되는 반사 광파(341)는 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술된 원리와 동일하게 특정 기울기로 기울어진 상태로 진행될 수 있다.
이에, 광 패키지(310)는 기울어진 상태로 진행되는 반사 광파(341)가 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331)로 수렴되도록 포물선 곡면 반사체(330)에 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331)가 배치되는 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 광 패키지(310)는 도 2a 내지 2b를 상술한 바와 같이 광원이 방사하는 복수의 광파들이 반사체에 포함되는 직선 영역의 공간 상의 어느 한 점(직선 영역의 길이에 대해 절반이 되는 위치의 한 점)에서 엇갈리는 특징을 기반으로, 복수의 광파들이 엇갈리는 어느 한 점(광원(321)이 방사하는 광파가 포물선 곡면에 의해 반사되는 반사 광파(341)가 수렴되는 어느 한 점)에 해당하는 포물선 곡면 반사체(330)의 특정 위치에 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331)를 배치할 수 있다.
또한, 광 패키지(310)는 광원(321)을 기판(320)에 배치하는 과정에서, 광원(321)을 구동시키는 구동 회로를 광원(321)에 연결하여 배치할 수 있다.
이와 같이, 광 패키지(310)는 포물선 곡면 반사체(330)를 이용함으로써, 광원(321)으로부터 방사되는 광파(340)를 반사시켜 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331)로 전송할 수 있다. 따라서, 광 패키지(310)는 광원(321) 및 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(331) 사이에서 광파(340, 341)가 전송되는 과정 중 광파(340, 341)의 발산 및 전달 손실을 감소시키며, 광파(340, 341)의 정렬이 가능하도록 할 수 있다.
도 4는 도 2a 내지 2b에 도시된 광 패키지를 기반으로, 도 3에 도시된 광 패키지와 다르게 변형된 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 광 패키지(410)는 광 검출기(421)을 포함하는 기판(420)과 기판(420)의 상부에 배치되는 포물선 곡면 반사체(430)를 포함한다. 여기서, 포물선 곡면 반사체(430)는 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술된 반사체와 달리, 하나의 포물선 곡면만을 포함하는 형태로, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431)를 포함하도록 형성된다.
광 패키지(410)는 도 1을 참조하여 상술된 원리를 기반으로, 포물선 곡면 반사체(430)에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 광 검출기(421)를 배치할 수 있다. 따라서, 광 패키지(410)는 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431)에서 진행되는 광파(440)가 포물선 곡면에 의해 한 번 반사되어 광 검출기(421)로 수렴되도록 할 수 있다.
이 때, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431)의 크기, 높이, 광파(440)의 특수성 등의 제한으로 인하여, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431)에서 진행되다가 공간으로 방사되는 광파(440)는 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술된 원리와 동일하게 특정 기울기로 기울어진 상태로 진행될 수 있다.
그러나, 광파(440)가 기울어진 상태로 진행되더라도, 포물선 곡면에 의해 반사되는 반사 광파(441)는 포물선 곡면의 초점에 수렴되기 때문에, 광 패키지(410)는 광 검출기(421)를 포물선 곡면의 초점에 배치할 수 있다.
또한, 광 패키지(410)는 기울어진 상태로 진행되는 광파(340)가 포물선 곡면에 의해 반사되어 광 검출기(421)에 수렴되도록 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431)가 배치되는 위치를 결정할 수도 있다.
또한, 광 패키지(410)는 광 검출기(421)를 기판(420)에 배치하는 과정에서, 광 검출기(421)를 구동시키는 구동 회로를 광 검출기(421)에 연결하여 배치할 수 있다.
이와 같이, 광 패키지(410)는 포물선 곡면 반사체(430)를 이용함으로써, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431)에서 진행되는 광파(440)를 반사시켜 광 검출기(421)로 전송할 수 있다. 따라서, 광 패키지(410)는 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나(431) 및 광 검출기(421) 사이에서 광파(440, 441)가 전송되는 과정 중 광파(440, 441)의 발산 및 전달 손실을 감소시키며, 광파(440, 441)의 정렬이 가능하도록 할 수 있다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 광 패키지의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 광 패키지는 타원 형태로 형성되는 반사체(510)를 포함한다. 여기서, 반사체(510)는 타원면을 포함하도록 형성된다.
이 때, 가상의 좌표계 x, y에 대해
Figure pat00002
의 타원 식에 따른 타원면의 제1 초점 f(511)은 타원의 중점을 기준으로
Figure pat00003
만큼 떨어진 거리에 위치한다. 여기서, a는 타원 식에서 장축, b는 단축을 의미한다. 마찬가지로, 타원면의 또 다른 제2 초점
Figure pat00004
(512)는 타원의 중점을 기준으로
Figure pat00005
만큼 떨어진 거리에 위치한다.
이에, 반사체(510)에 포함되는 타원 곡면의 제1 초점(511)에 배치되는 광원으로부터 방사되는 광파(520)가 타원 곡면에 의해 반사될 때, 반사 광파(521)는 타원 곡면의 제2 초점(512)에 수렴된다.
따라서, 다른 일실시예에 따른 광 패키지는 상술한 원리를 기반으로 광파(520, 521)를 효율적으로 전송할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 기재하기로 한다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 다른 일실시예에 따른 광 패키지(610)는 광원(621) 및 광 검출기(622)를 포함하는 기판(620)과 기판(620)의 상부에 배치되는 반사체(630)를 포함한다. 여기서, 반사체(630)는 타원 곡면을 포함하도록 타원 형태로 형성된다.
광 패키지(610)는 도 5를 참조하여 상술된 원리를 기반으로, 타원 곡면의 초점에 광원(621)을 배치하고, 또 다른 초점에 광 검출기(622)를 배치할 수 있다. 따라서, 광 패키지(610)는 광원(621)으로부터 방사되는 광파(640)가 타원 곡면에 의해 한 번 반사되어 광 검출기(622)로 수렴되도록 할 수 있다.
이 때, 광원(621)의 크기, 높이, 광파를 방사하는 특수성 등의 제한으로 인하여, 광원(621)이 방사하는 광파(640)가 타원 곡면에 의해 반사되는 반사 광파(641)는 도 5를 참조하여 상술된 원리와는 조금 다르게, 타원면의 또 다른 초점의 위치보다 조금 앞쪽을 향해 진행될 수 있다.
이에, 광 패키지(610)는 광원(621)으로부터 방사되는 광파(640)가 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치(반사 광파(641)가 수렴되는 위치)에 광 검출기(622)를 배치할 수도 있다.
또한, 광 패키지(610)는 광원(621)을 기판(620)에 배치하는 과정에서, 광원(621)을 구동시키는 구동 회로를 광원(621)에 연결하여 배치할 수 있다.
이와 같이, 광 패키지(610)는 타원 곡면을 포함하는 반사체(630)를 이용함으로써, 광원(621)으로부터 방사되는 광파(640)를 반사시켜 광 검출기(622)로 전송할 수 있다. 따라서, 광 패키지(610)는 광원(621) 및 광 검출기(622) 사이에서 광파(640, 641)가 전송되는 과정 중 광파(640, 641)의 발산 및 전달 손실을 감소시키며, 광파(640, 641) 정렬이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 광 패키지(610)는 광 검출기(622) 대신에 광 격자 커플러를 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 2b 각각에서 상술된 설명 및 도 6에서 상술된 설명에 의해 유추 가능하므로 생략하기로 한다.
도 7은 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지는 V자 형태로 형성되는 반사체(710)를 포함한다. 여기서, 반사체(710)는 V자면을 포함하도록 형성된다.
이 때, 기판의 임의의 위치에 배치된 광원으로부터 방사되는 광파(720)가 V자면에 의해 두 번 반사되는 반사 광파(721)가 기판에 입사되는 입사각은 광파(720)가 광원으로부터 방사되는 각도와는 무관하게, 반사체(710)의 V자 형태가 형성하는 각도
Figure pat00006
에 의해 결정된다. 예를 들어, 반사 광파(721)가 기판에 입사되는 입사각은 각도
Figure pat00007
에 의해
Figure pat00008
도로 결정된다.
이에, 반사 광파(721)는 광파(720)를 방사하는 광원의 위치 및 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 기판 상의 임의의 위치에 수렴된다.
따라서, 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지는 상술한 원리를 기반으로 광파(720,721)를 효율적으로 전송할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 8을 참조하여 기재하기로 한다.
도 8은 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 또 다른 일실시예에 따른 광 패키지(810)는 광원(821) 및 광 검출기(822)를 포함하는 기판(820)과 기판(820)의 상부에 배치되는 반사체(830)를 함한다. 여기서, 반사체(830)는 V자면을 포함하도록 V자 형태로 형성된다.
광 패키지(810)는 도 7을 참조하여 상술된 원리를 기반으로, 임의의 위치에 광원(821)을 배치하고, 광원(821)이 배치되는 위치 및 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 광 검출기(822)를 기판(820) 상에 배치할 수 있다. 따라서, 광 패키지(810)는 광원(821)으로부터 방사되는 광파(840)가 V자면에 의해 두 번 반사된 반사 광파(841)가 고정된 입사각을 통하여 광 검출기(822)로 수렴되도록 할 수 있다.
즉, 광 검출기(822)는 광원(821)으로부터 방사되는 광파(840)가 V자면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치(V자 면에 의해 두 번 반사된 반사 광파(841)가 수렴되는 위치)에 광 검출기(822)를 배치할 수 있다.
또한, 광 패키지(810)는 광원(821)을 기판(820)에 배치하는 과정에서, 광원(821)을 구동시키는 구동 회로를 광원(821)에 연결하여 배치할 수 있다.
이와 같이, 광 패키지(810)는 V자면을 포함하는 반사체(830)를 이용함으로써, 광원(821)으로부터 방사되는 광파(840)를 반사시켜 광 검출기(822)로 전송할 수 있다. 따라서, 광 패키지(810)는 광원(821) 및 광 검출기(822) 사이에서 광파(840, 841)가 전송되는 과정 중 광파(840, 841)의 발산 및 전달 손실을 감소시키며, 광파(840, 841) 정렬이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 광 패키지(810)는 광파(840)의 방사 각도와 무관하게 광 검출기(822)로 입사되는 입사각을 고정시킬 수 있다.
또한, 광 패키지(810)는 광 검출기(822) 대신에 광 격자 커플러를 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 2b 각각에서 상술된 설명 및 도 8에서 상술된 설명에 의해 유추 가능하므로 생략하기로 한다.
도 9는 일실시예에 따른 광 패키지 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 일실시예에 따른 광 패키지 제작 방법은 광 패키지 제작 시스템에 의해 수행된다. 이하, 일실시예에 따른 광 패키지 제작 방법은 도 2a 내지 2b, 6 및 8 각각에 상술된 광 패키지를 제작하는 방법에 관한 것이다.
도면에는 도시되지 않았지만, 광 패키지 제작 시스템은 사전에, 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태, 타원 형태 또는 V자 형태 중 어느 하나로 형성되는 반사체를 구비할 수 있다.
광 패키지 제작 시스템은 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비한다(910).
예를 들어, 반사체가 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태로 형성된 경우, 910 단계에서 광 패키지 제작 시스템은 반사체에 포함되는 제1 포물선 곡면의 초점에 광원을 배치하고, 반사체에 포함되는 제2 포물선 곡면의 초점에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치할 수 있다. 이 때, 반사체에 포함되는 제2 포물선 곡면의 초점에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나가 배치된다는 것은 광원으로부터 방사되는 광파가 제1 포물선 곡면 및 제2 포물선 곡면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나가 배치된다는 것을 의미할 수 있다.
다른 예를 들어, 반사체가 타원 형태로 형성된 경우, 910 단계에서 광 패키지 제작 시스템은 반사체에 포함되는 타원면의 초점에 광원을 배치하고, 광원으로부터 방사되는 광파가 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치할 수 있다. 여기서, 광원으로부터 방사되는 광파가 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나가 배치된다는 것은 타원면의 또 다른 초점에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나가 배치된다는 것을 의미할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 반사체가 V자 형태로 형성된 경우, 910 단계에서 광 패키지 제작 시스템은 기판 상의 임의의 위치에 광원을 배치하고, 기판 상에 광원이 배치되는 위치 및 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 기판 상에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치할 수 있다. 이 때, 기판 상에 광원이 배치되는 위치 및 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 기판 상에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나가 배치된다는 것은 광원으로부터 방사되는 광파가 반사체에 포함되는 V자면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나가 배치된다는 것을 의미할 수 있다.
그 후, 광 패키지 제작 시스템은 기판의 상부에 반사체-반사체는 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나에 전송함-를 배치한다(920).
도 10은 다른 일실시예에 따른 광 패키지 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 다른 일실시예에 따른 광 패키지 제작 장법은 광 패키지 제작 시스템에 의해 수행되며, 도 3 내지 4 각각에 상술된 광 패키지는 제작하는 방법에 관한 것이다.
도면에는 도시되지 않았지만, 광 패키지 제작 시스템은 사전에, 한 개의 포물선 곡면을 포함하는 형태로 형성되는 포물선 곡면 반사체를 구비할 수 있다.
광 패키지 제작 시스템은 기판에 광 검출기 또는 광원 중 어느 하나를 구비한다(1010).
구체적으로, 1010 단계에서 광 패키지 제작 시스템은 포물선 곡면 반사체에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 광 검출기 또는 광원 중 어느 하나를 배치할 수 있다.
그 후, 광 패키지 제작 시스템은 기판의 상부에, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나를 포함하는 포물선 곡면 반사체를 배치한다(1020).
여기서, 포물선 곡면 반사체는 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나로 전송하거나, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나에서 진행되는 광파를 반사시켜 광 검출기로 전송한다.
또한, 포물선 곡면 반사체에 포함되는 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나는 광원으로부터 방사되는 광파가 포물선 곡면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 구비되거나, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나에서 진행되는 광파가 포물선 곡면에 의해 반사되어 광 검출기에 수렴되도록 하는 위치에 구비될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 포함하는 기판; 및
    상기 기판의 상부에 배치되어, 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나에 전송하는 반사체
    를 포함하는 광 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사체는
    두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태, 타원 형태 또는 V자 형태 중 어느 하나로 형성되는, 광 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사체가 상기 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태로 형성되는 경우,
    상기 광원은
    상기 반사체에 포함되는 제1 포물선 곡면의 초점에 배치되고,
    상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나는
    상기 반사체에 포함되는 제2 포물선 곡면의 초점에 배치되거나, 상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 제1 포물선 곡면 및 상기 제2 포물선 곡면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치에 배치되는, 광 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반사체가 타원 형태로 형성되는 경우,
    상기 광원은
    상기 반사체에 포함되는 타원면의 초점에 배치되고,
    상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나는
    상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 배치되는, 광 패키지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 반사체가 V자 형태로 형성되는 경우,
    상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나는
    상기 기판 상에 상기 광원이 배치되는 위치 및 상기 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 상기 기판 상에 배치되거나, 상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 반사체에 포함되는 V자면에 의해 두 번 반사되어 수렴되는 위치에 배치되는, 광 패키지.
  6. 광 검출기 또는 광원 중 어느 하나를 포함하는 기판; 및
    상기 기판의 상부에 배치되어, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나를 포함하는 포물선 곡면 반사체
    를 포함하고,
    상기 포물선 곡면 반사체는
    상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나로 전송하거나, 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나에서 진행되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기로 전송하는, 광 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원 또는 상기 광 검출기 중 어느 하나는
    상기 포물선 곡면 반사체에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 배치되는, 광 패키지.
  8. 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계; 및
    상기 기판의 상부에 반사체-상기 반사체는 상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나에 전송함-를 배치하는 단계
    를 포함하고,
    상기 반사체는
    두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태, 타원 형태 또는 V자 형태 중 어느 하나로 형성되는 광 패키지 제작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반사체가 상기 두 개의 포물선 곡면들을 포함하는 형태로 형성된 경우, 상기 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계는
    상기 반사체에 포함되는 제1 포물선 곡면의 초점에 상기 광원을 배치하는 단계; 및
    상기 반사체에 포함되는 제2 포물선 곡면의 초점에 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치하는 단계
    를 포함하는 광 패키지 제작 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 반사체가 타원 형태로 형성된 경우, 상기 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계는
    상기 반사체에 포함되는 타원면의 초점에 상기 광원을 배치하는 단계; 및
    상기 광원으로부터 방사되는 광파가 상기 타원면에 의해 반사되어 수렴되는 위치에 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치하는 단계
    를 포함하는 광 패키지 제작 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 반사체가 V자 형태로 형성된 경우, 상기 기판에 광 검출기 또는 광 격자 커플러 중 어느 하나 및 광원을 구비하는 단계는
    상기 기판 상의 임의의 위치에 상기 광원을 배치하는 단계; 및
    상기 기판 상에 상기 광원이 배치되는 위치 및 상기 V자 형태가 형성하는 각도에 기초하여 상기 기판 상에 상기 광 검출기 또는 상기 광 격자 커플러 중 어느 하나를 배치하는 단계
    를 포함하는 광 패키지 제작 방법.
  12. 기판에 광 검출기 또는 광원 중 어느 하나를 구비하는 단계; 및
    상기 기판의 상부에, 광 섬유 또는 광 도파로 중 어느 하나를 포함하는 포물선 곡면 반사체를 배치하는 단계
    를 포함하고,
    상기 포물선 곡면 반사체는
    상기 광원으로부터 방사되는 광파를 반사시켜 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나로 전송하거나, 상기 광 섬유 또는 상기 광 도파로 중 어느 하나에서 진행되는 광파를 반사시켜 상기 광 검출기로 전송하는, 광 패키지 제작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 검출기 또는 상기 광원 중 어느 하나를 구비하는 단계는
    상기 포물선 곡면 반사체에 포함되는 포물선 곡면의 초점에 상기 광 검출기 또는 상기 광원 중 어느 하나를 배치하는 단계
    를 포함하는 광 패키지 제작 방법.
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