(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2015-0057505 (43) 공개일자 2015년05월28일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)H04B 10/60
(2013.01)H04J 14/02
(2006.01) (21) 출원번호 10-2013-0140933(22) 출원일자 2013년11월19일 심사청구일자 없음
(71) 출원인
한국전자통신연구원
대전광역시 유성구 가정로 218 (가정동) (72) 발명자
이준기
대전광역시 유성구 지족로 343, 반석마을 202동 101호
강세경
대전광역시 유성구 엑스포로 448,세종아파트 101-307
허준영
대전광역시 유성구 문화원로 37,(궁동) 48 빌트 하우스 401호
(74) 대리인 특허법인 신지 전체 청구항 수 : 총 13 항
(54) 발명의 명칭 다파장 광 수신장치 및 그 방법 (57) 요 약
다파장의 광 신호를 수신하여 이를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 다파장 광 수신기 장치에 관한 것으로, 파장 별로 분리하는 광 분산부를 포함하는 역 다중화 모듈, 광 신호를 전기신호로 변환시켜 증폭하는 광전 변환 모듈, 각 모듈을 능동 정렬하여 결합시키는 적어도 하나의 하부 고정판을 통하여, 부가적인 연마나 코팅 공정을 하지 않음으로써 제작이 용이하고 블록 단위로 제작할 수 있어 양산성을 높이고자 한다.
대 표 도 - 도2
이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 10041414 부처명 지식경제부
연구관리전문기관 한국산업기술평가관리원
연구사업명 산업원천기술개발사업(ETRI연구개발지원사업)
연구과제명 차세대 광전달망 구축을 위한 테라급 광-회선-패킷 통합 스위칭 시스템 기술개발 기 여 율 1/1
주관기관 한국전자통신연구원 연구기간 2012.03.01 ~ 2017.02.28
명 세 서
청구범위 청구항 1
수신한 광 신호를 복수의 각 파장 별로 분리하는 역 다중화기를 포함하는 역 다중화 모듈;
상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하고 복수의 광전 변환소자를 통하여 전기신호로 변환하는 신호 변 환부와 상기 변환된 전기신호를 증폭회로를 통하여 증폭하는 신호 증폭부를 포함하는 광전 변환모듈; 및 상기 역 다중화 모듈과 상기 광전 변환모듈의 하단 면에 고정되어 상기 역 다중화 모듈과 상기 광전 변환모듈을 능동 정렬을 통해 광 신호가 커플링 되는 양이 최대로 되는 결합위치로 결합시키는 적어도 하나의 하단 고정판 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 역 다중화 모듈과 광전 변환모듈 중 적어도 하나의 모듈에 결합되어 상기 파장 별로 분리된 광 신호를 수 신하여 파장 별로 각각 집광하는 렌즈 배열부 또는 렌즈가 일체화되어 있는 광전 변환소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 3
제 1 항에 있어서 상기 신호 변환부는,
상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 복수의 광전 변환소자; 및
상기 파장 별로 각각 집광된 광신호가 전달될 수 있도록 상기 복수의 광전 변환소자를 회로기판 상단 면에 존재 하는 각 파장 별 광신호의 집광위치에 맞추어 본딩하여 위치를 고정하는 제1 회로기판을 포함하는 것을 특징으 로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 4
제 1 항에 있어서 상기 신호 증폭부는,
상기 복수의 광전 변환소자에서 변환된 전기신호를 증폭시키는 증폭회로; 및
상기 증폭회로를 회로기판의 상단 면에 본딩하여 위치를 고정하는 제2 회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 5
제 1 항에 있어서 상기 광전 변환모듈은,
상기 제1 회로기판과 상기 제2 회로기판이 수직으로 결합할 수 있도록 상기 각 회로기판의 일 측면에 위치하는 광학대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 6
제 1 항에 있어서 상기 하단 고정판은,
하나의 하단 고정판을 사용하여 상기 고정판에 상기 광전 변환 모듈과 상기 광전 변환 모듈을 능동 정렬을 통해 광 신호의 커플링 양이 최대가 되는 위치에 고정하여 결합하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 7
제 1 항에 있어서 상기 하단 고정판은,
두 개의 하단 고정판을 사용하여 상기 역 다중화 모듈과 상기 광전 변환 모듈의 하단 면에 각각 하단 고정판을
고정하고 상기 두 개의 하단 고정판을 능동정렬을 통해 광 신호의 커플링 양이 최대가 되도록 결합하는 것을 특 징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치.
청구항 8
파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 복수의 광전 변환소자 및 제1 회로기판을 포함 하고, 상기 복수의 광전 변환소자를 상기 제1 회로 기판에 본딩하여 상기 집광된 광 신호를 수신할 수 있는 위 치에 고정하는 신호 변환부; 및
상기 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭회로 및 제2 회로기판을 포함하고, 상기 증폭회로를 상기 제2 회로기판에 본딩하여 위치를 고정하는 신호 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치의 광전 변환모 듈.
청구항 9
제 8 항에 있어서 상기 신호 변환부는,
상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 복수의 광전 변환소자; 및
상기 파장 별로 각각 집광된 광신호가 전달될 수 있도록 상기 복수의 광전 변환소자를 회로기판 상단 면에 존재 하는 각 파장 별 광신호의 집광위치에 맞추어 본딩하여 위치를 고정하는 제1 회로기판을 포함하는 것을 특징으 로 하는 다파장 광 신호 수신장치의 광전 변환모듈.
청구항 10
제 8 항에 있어서 상기 신호 증폭부는,
상기 복수의 광전 변환소자에서 변환된 전기신호를 증폭시키는 증폭회로; 및
상기 증폭회로를 회로기판의 상단 면에 본딩하여 위치를 고정하는 제2 회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치의 광전 변환모듈.
청구항 11 제 8 항에 있어서,
파장 별로 분리된 광 신호를 수신하여 파장 별로 각각 집광하는 렌즈 배열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치의 광전 변환모듈.
청구항 12 제 8 항에 있어서,
상기 제1 회로기판의 측면과 상기 제2 회로기판의 측면이 수직으로 결합할 수 있도록 상기 각 회로기판의 일 측 면에 위치하는 광학대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광 신호 수신장치의 광전 변환모듈.
청구항 13
다파장 광 신호를 수신하는 단계;
상기 다파장 광 신호를 역 다중화기를 통해 각 파장 별로 분리하는 단계;
복수의 렌즈를 배열하여 상기 파장 별로 분리된 광 신호를 집광하여 커플링 양을 증가시키는 단계;
상기 수신한 광 신호를 회로기판 상단 면의 각 파장 별 광신호의 집광위치에 맞추어 복수의 광전 변환소자의 위 치를 고정함으로써 상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 단계;
상기 변환된 전기신호를 증폭회로가 상기 복수의 광전 변환소자와 와이어로 연결하여 상기 복수의 광전 소자가 변환한 전기신호를 수신하고, 수신한 전기신호를 고속전송에 필요한 고출력 신호로 증폭 시키는 통해 증폭시키 는 단계; 및
상기 증폭된 전기신호를 고속 전송하는 단계를 포함하는 다파장 광 신호 수신방법.
발명의 설명
기 술 분 야
광 수신장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 다파장의 광 신호를 수신하여 이를 역 다중화하여 전기신호로 변 [0001]
환하는 다파장 광 수신기 장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
다중화된 광 신호를 수신하는 파장분할 다중 방식에서 여러 파장의 신호를 분리하기 위해서 소형화에 유리한 평 [0002]
판형 광 도파로를 이용하여왔다.
그러나 평판형 도파로 위에 광전 변환소자를 위치 시키거나, 평판형 도파로 위에 회로기판을 얹고 광전 변환소 [0003]
자 및 증폭회로를 순차적으로 배치하는 구조로 되어 있어 모든 부품을 조립한 후에나 시험이 가능하고 불량이 발생하게 되면 통채로 폐기하여야 했다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 본 발명은 대용량의 다파장 광 수신장치를 제작하는데 있어, 제작이 용이하고 양산성이 높은 구조와 [0004]
제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
과제의 해결 수단
본 발명의 실시 예에 따른 다파장 광 신호 수신장치는 수신한 광 신호를 복수의 각 파장 별로 분리하는 역 다중 [0005]
화기를 포함하는 역 다중화 모듈; 상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하고 복수의 광전 변환소자를 통 하여 전기신호로 변환하는 신호 변환부와 상기 변환된 전기신호를 증폭회로를 통하여 증폭하는 신호 증폭부를 포함하는 광전 변환모듈; 및 상기 역 다중화 모듈과 상기 광전 변환모듈의 하단 면에 고정되어 상기 역 다중화 모듈과 상기 광전 변환모듈을 능동 정렬을 통해 광 신호가 커플링 되는 양이 최대로 되는 결합위치로 결합시키 는 적어도 하나의 하단 고정판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 상기 역 다중화 모듈과 광전 변환모듈 중 적어도 하나의 모듈에 결합되어 상기 파장 별로 [0006]
분리된 광 신호를 수신하여 파장 별로 각각 집광하는 렌즈 배열부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있거나 상기 신호 변환부는, 상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 복수의 광전 변환소 자; 및 상기 파장 별로 각각 집광된 광신호가 전달될 수 있도록 상기 복수의 광전 변환소자를 회로기판 상단 면 에 존재하는 각 파장 별 광신호의 집광위치에 맞추어 본딩하여 위치를 고정하는 제1 회로기판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 다른 실시 예에 따르면 상기 신호 증폭부는, 상기 복수의 광전 변환소자에서 변환된 전기신호를 증폭시키 [0007]
는 증폭회로; 및 상기 증폭회로를 회로기판의 상단 면에 본딩하여 위치를 고정하는 제2 회로기판을 포함하는 것 을 특징으로 할 수 있거나, 상기 광전 변환모듈은, 상기 제1 회로기판의 측면과 상기 제2 회로기판의 측면이 수 직으로 결합할 수 있도록 상기 각 회로기판의 일 측면에 위치하는 광학대를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하단 고정판은, 하나의 하단 고정판을 사용하여 상기 하단 고정판의 후단부에 상기 [0008]
광전 변환 모듈을 먼저 고정하고 능동정렬을 통해 상기 광전 변환 모듈과 광 신호의 커플링 양이 최대가 되도록 상기 하단 고정판의 전단부에 역 다중화 모듈을 고정하여 결합하는 것을 특징으로 할 수 있거나 제 상기 하단 고정판은, 두 개의 하단 고정판을 사용하여 상기 역 다중화 모듈과 상기 광전 변환 모듈의 하단 면에 각각 하단 고정판을 고정하고 상기 두 개의 하단 고정판을 능동정렬을 통해 광 신호의 커플링 양이 최대가 되도록 결합하 는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다파장 광 신호 수신장치의 광전 변환모듈은 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수 [0009]
신하여 전기신호로 변환하는 복수의 광전 변환소자 및 제1 회로기판을 포함하고, 상기 복수의 광전 변환소자를 상기 제1 회로 기판에 본딩하여 상기 집광된 광 신호를 수신할 수 있는 위치에 고정하는 신호 변환부; 및 상기 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭회로 및 제2 회로기판을 포함하고, 상기 증폭회로를 상기 제2 회로기판에 본딩
하여 위치를 고정하는 신호 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 신호 변환부는, 상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하 [0010]
는 복수의 광전 변환소자; 및 상기 파장 별로 각각 집광된 광신호가 전달될 수 있도록 상기 복수의 광전 변환소 자를 회로기판 상단 면에 존재하는 각 파장 별 광신호의 집광위치에 맞추어 본딩하여 위치를 고정하는 제1 회로 기판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 신호 증폭부는, 기 복수의 광전 변환소자에서 변환된 전기신호를 증폭시키 [0011]
는 증폭회로; 및 기 증폭회로를 회로기판의 상단 면에 본딩하여 위치를 고정하는 제2 회로기판을 포함할 수 있 거나, 파장 별로 분리된 광 신호를 수신하여 파장 별로 각각 집광하는 렌즈 배열부 또는 렌즈가 집적되어 있는 광전 변환소자를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 회로기판의 측면과 상기 제2 회로기판의 측면이 수직으로 결합할 수 있도록 상 [0012]
기 각 회로기판의 일 측면에 위치하는 광학대를 더 포함하는 것을 특징할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면 다파장 광 신호 수신방법은, 다파장 광 신호를 수신하는 단계; 상기 다파장 광 신호 [0013]
를 역 다중화기를 통해 각 파장 별로 분리하는 단계; 복수의 렌즈를 배열하여 상기 파장 별로 분리된 광 신호를 집광하여 커플링 양을 증가시키는 단계; 상기 수신한 광 신호를 회로기판 상단 면의 각 파장 별 광신호의 집광 위치에 맞추어 복수의 광전 변환소자의 위치를 고정함으로써 상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 전기신호를 증폭회로가 상기 복수의 광전 변환소자와 와이어로 연결하 여 상기 복수의 광전 소자가 변환한 전기신호를 수신하고, 수신한 전기신호를 고속전송에 필요한 고출력 신호로 증폭 시키는 통해 증폭시키는 단계; 및 상기 증폭된 전기신호를 고속 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다파장 광 신호 송수신 시스템의 구성도이다 [0014]
도 2는 도 1의 다파장 광 신호 수신장치의 구성도이다.
도 3는 도 2의 역 다중화 모듈의 구성도이다.
도 4는 도 2의 광전 변환모듈의 구성도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 하나의 하부 고정판을 이용하여 역 다중화 모듈과 렌즈 배열부를 포함하 는 광전 변환모듈이 결합하는 다파장 광 신호 수신장치의 구성도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 하나의 하부 고정판을 이용하여 렌즈 배열부를 포함하는 역 다중화 모듈 과 광전 변환모듈이 결합하는 다파장 광 신호 수신장치의 구성도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 두 개의 하부 고정판을 이용하여 역 다중화 모듈과 렌즈 배열부를 포함 하는 광전 변환모듈이 결합하는 다파장 광 신호 수신장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다파장 광 신호 수신방법의 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지 [0015]
식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현 될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위 해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다 [0016]
른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 다파장 광 수신장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.
[0017]
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다파장 광 신호 송수신 시스템의 구성도이다 [0018]
도 1을 참조하면, 다파장 광 신호 송수신 시스템은 다파장 광 신호 송신장치(150)와 다파장 광 신호 수신장치 [0019]
(100)를 포함하며, 다파장 광 송신장치(150)에서 다중화 하여 송신한 광 신호를 다파장 광 신호 수신장치(100)
에서 수신하여 역 다중화 후 전기신호로 변환할 수 있다.
다파장 광 신호 송신장치(150)는 전속속도의 증가로 인하여 전송해야 할 데이터 용량이 늘어남에 따라 여러 개 [0020]
의 파장 신호를 하나의 광섬유에 다중화하여 전송하는 파장분할 다중(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 전송 방식을 적용할 수 있다.
여기서 파장분할 다중 전송방식이란, 광 전송 시스템의 하나로 빛의 파장을 달리하는 여러 채널을 묶어 하나의 [0021]
광섬유를 통해 전송하는 것을 의미한다.
파장분할 다중 전송은 넓은 대역을 최대한 활용해 보자는 생각에서 출발한 전송방법으로 기존 전송은 한 개의 [0022]
광섬유에 한 개의 파장만을 실어 보냈으나, WDM 전송에서는 여러 개의 파장을 가진 광 신호를 하나로 묶어서 전 송함으로써 기존의 망을 그대로 이용하면서도 마치 새로운 케이블 망을 설치한 것과 같은 효과를 낼 수 있다.
그리고 수신자 측에서는 각 채널을 다시 파장 별로 분해 해 각 채널을 별도로 활용하게 된다.
이러한 파장분할 다중 전송방식은 기간 전송 망뿐만 아니라 이더넷 전송분야 에서도 도입되어, 100G 이더넷 신 [0023]
호를 단일모드 광섬유를 통해 10km까지 전송하기 위한 표준으로는 25 Gb/s 속도를 갖는 LAN-WDM 파장의 광 신호 4개를 (4 x 25 Gb/s) 다중화하여 보내는 방식 (100GBASE-LR4) 을 사용할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 다파장 광 신호 송신장치(150)의 경우, 4개의 25 Gb/s 전기 신호가 IEEE에서 표준화된 [0024]
LAN-WDM 파장, 즉 1295.56 nm, 1300.05 nm, 1304.58 nm, 1309.14 nm 파장을 갖는 광 신호로 변환되고 광 다중 화기(WDM MUX)를 통해서 하나의 광섬유로 파장분할 다중화되어 전송된다.
또한 다파장 광 신호 수신장치(100)는 일 실시 예에 따르면, 다파장 광 신호 송신장치(150)로부터 수신한 4개의 [0025]
파장을 갖는 광신호가 입력되면 광 역 다중화기(WDM DMUX)에서 파장 별로 분리되고 광전 변환소자와 증폭회로에 서 각각 광전 변환 및 증폭되어 전기신호로 출력된다.
도 2는 도 1의 다파장 광 신호 수신장치(100)의 구성도이다.
[0026]
도 2를 참조하면, 광 신호 수신장치(100)는 역 다중화 모듈(210), 광전 변환모듈(220), 하부 고정판(510)을 포 [0027]
함 할 수 있다,
역 다중화 모듈(210)은 원래의 독립 신호 또는 이들 신호의 군(Group)을 복원시키기 위해 광 신호 송신장치 [0028]
(150)에서 다중화된 복합 광 신호를 파장 별로 분리하여 원래의 파장 별 신호로 복원할 수 있다.
역 다중화 모듈(210)의 세부적인 사항에 대해서는 도 3을 참조하여 자세한 설명을 하도록 하겠다.
[0029]
광전 변환모듈(220)은 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환하고, 변환한 전기신호를 고속전송을 위하여 증폭 [0030]
할 수 있다.
광전 변환모듈(220)의 세부적인 사항에 대해서는 도 4를 참조하며 자세히 설명 하도록 하겠다.
[0031]
하부 고정판(510)은 역 다중화 모듈(210)과 광전 변환모듈(220)의 결합을 위한 적어도 하나의 판(Plate)으로 각 [0032]
모듈의 하단 면에 고정되어 두 모듈을 결합할 수 있다.
하부 고정판(510)의 고정순서 및 방법과 그로 인한 각 모듈의 결합에 대해서는 도 5a, b, c를 참조하며 자세히 [0033]
설명하도록 하겠다
도 3는 도 2의 역 다중화 모듈(210)의 구성도이다.
[0034]
본 발명의 실시 예에 따르면 역 다중화 모듈(210)은 역 다중화기(215)를 통하여 광 송신장치(150)으로부터 송신 [0035]
된 다중화된 광 신호를 수신하고 이를 각 파장 별로 분리하여 광전 변환모듈(220)으로 전달할 수 있다.
역 다중화기(215)는 광 송신장치(150)으로부터 송신된 다중화된 광 신호를 수신하는 포커스 렌즈와 포커스 렌즈 [0036]
로부터 수신한 광 신호를 각 파장 별로 분리하는 광 도파로를 포함 할 수 있다.
또 다른 일 실시 예에 따르면 광섬유가 광 도파로에 바로 연결될 경우에는 포커스 렌즈 대신 FAB(Fiber Array [0037]
Block)를 사용 할 수 있다.
광 도파로는 평판형 광 도파로를 사용할 수 있으나 평판형 광 도파로만 국한되는 것은 아니다.
[0038]
도 4는 도 2의 광전 변환모듈(220)의 구성도이다.
[0039]
광전 변환모듈(220)은 신호 변환부(410), 신호 증폭부(420)를 포함하고, 렌즈 배열부(430), 광학대(440)를 더 [0040]
포함 할 수 있다.
신호 변환부(410)는 복수의 광전 변환소자(411) 및 제1 회로기판(412)을 포함 할 수 있으며, 렌즈 배열부(430) [0041]
에서 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환 할 수 있다.
여기서 렌즈 배열부(430) 는 역 다중화기(215)를 통해 분산된 파장 별 광 신호를 각각 집광하여 광전 변환소자 [0042]
(411)에 전달하며, 복수의 렌즈가 역 다중화기(215)에서 나온 광 신호를 파장 별로 집광할 수 있는 위치에 배열 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 역 다중화기(215)에서 파장 별로 광신호가 전달되므로 렌즈 배열부(430)는 그 파장 [0043]
의 수에 따른 복수의 렌즈를 포함 할 수 있다.
렌즈 배열부(430)는 광전 변환모듈(220)에 포함 될 수도 있으나, 역 다중화 모듈(210)에 포함될 수도 있고 역 [0044]
다중화 모듈(210) 및 광전 변환모듈(220)에 각각 포함되어 더 높은 효율의 광 신호의 집광을 위한 Two Lens System을 구성 할 수도 있다.
그리고 렌즈 배열부(430)를 사용하지 않고 렌즈가 집적화된 광전 변환소자(411)를 사용하여 간단하게 구성 할 [0045]
수도 있다.
또한, 광전 변환소자는 광 신호를 전기신호로 변환하는 소자이다.
[0046]
빛을 전기신호로 변환하는 소자는 물질의 광전효과를 이용한 것이 대부분이며, 광전효과는 광 도전효과 및 광기 [0047]
전력효과의 내부 광전효과와 광전자 방출의 외부 광전효과로 분류되고, 그 효과를 이용형태에 따라 여러 가지 기능을 가진 센서소자가 만들어지고 있다.
내부 광전효과를 이용한 것으로서는 광도전형 센서, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 태양전지, 광도전형 이미지 [0048]
센서, CCD 이미지 센서 등이 있다. 외부 광전효과를 이용한 것으로서는 광 전관, 광전자 증배관, 광전자 방출형 이미지 센서 등이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 광전효과를 이용하여 수신한 광 신호를 전기신호로 변환할 수 있는 광전 변환소자 [0049]
라면 제한 없이 사용될 수 있다.
또한, 제1 회로기판(412)은 복수의 광전 변환소자(411)를 본딩(Bonding)하여 복수의 광전 변환소자(411)가 렌즈 [0050]
배열부(430)에서 집광된 광 신호를 수신할 수 있는 위치에 고정시킬 수 있다.
또한 제1 회로 기판은 세라믹(Ceramic)을 재료로 하여 만들어 질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
[0051]
또한 제1 회로 기판(412)은 회로기판의 옆면 (Side wall) 에 신호 패턴을 형성하고, 상기 패턴과 TIA와 와이어 [0052]
본딩(Bonding)을 통해 전기적으로 연결할 수 있다.
신호 증폭부(420)는 신호 변환부(410)에서 변환된 전기신호를 수신하고, 이를 고속전송이 가능하도록 증폭시킬 [0053]
수 있으며, 증폭회로(421), 제2 회로기판(422)을 포함할 수 있다.
여기서 증폭회로(421)란, 입력 신호의 전압, 전류, 전력을 확대해 출력 신호를 내는 전자 회로를 의미하며, 본 [0054]
발명의 실시 예에 따르면, 증폭회로(421)로서 트랜스 임피던스 증폭기(Trans Impedance Amplifier)를 사용 할 수 있다.
또한 제2 회로 기판은 세라믹(Ceramic)을 재료로 하여 만들어 질 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 증폭회로 [0055]
(421)의 동작전원의 노이즈(Noise)를 제거하기 위한 축전지가 더 포함 될 수 있다.
광학대(Optical bench)(440)는 신호 변환부(410)와 신호 증폭부(420)를 이루고 있는 각각의 회로기판의 끝 단이 [0056]
서로 수직이 되어 결합할 수 있도록 각 회로기판의 측면에 결합될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 하나의 하부 고정판(510)을 이용하여 역 다중화 모듈과 렌즈 배열부 [0057]
(430)를 포함하는 광전 변환모듈(220)이 결합하는 다파장 광 신호 수신장치의 구성도이다.
도 5a를 참조하면, 하나의 하부 고정판(510)에 역 다중화 모듈(210) 및 광전 변환모듈(220)이 고정되어, 하부 [0058]
고정판(510)을 통해 각 모듈이 결합할 수 있다.
여기서 결합은 우선 렌즈 배열부(430)를 포함하는 광전 변환모듈(220)을 하부 고정판(510)의 후단 부에 결합하 [0059]
고, 광전 변환모듈(220)에 포함 된 복수의 광전 변환소자(411)에 렌즈 배열부(430)에 의해 광 신호가 커플링 (Coupling)되는 양이 최대가 되는 하부 고정판(510) 전단 부의 위치에 역 다중화 모듈(210)을 고정시키는 방법
을 사용 할 수 있다.
또한, 역 다중화 모듈(210)을 하부 고정판(510)의 전단 부의 위치에 고정시키고 광전 변환모듈(220)을 광 신호 [0060]
가 커플링(Coupling)되는 양이 최대가 되는 하부 고정판(510) 후단 부에 고정시키는 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 역 다중화 모듈(210)과 광전 변환모듈(220)을 서로 결합시킨 후에 하부 고정판에 고정시키는 방법을 사용 [0061]
할 수도 있다.
이때 광 신호가 커플링(Coupling)되는 양이 최대가 되는 위치는 능동 정렬의 방법을 통해 선정할 수 있다.
[0062]
여기서 능동 정렬이란, 능동 정렬은 광신호의 강약과 빔 패턴을 분석하여 역 다중화 모듈(210)과 광전 변환모듈 [0063]
(220)의 광신호의 광 파워, 즉 커플링 되는 양이 최대인 거리와 위치를 판단하고, 빔 패턴을 일치시키는 정렬 방식이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 하나의 하부 고정판(510)을 이용하여 렌즈 배열부(430)를 포함하는 역 [0064]
다중화 모듈(210)과 광전 변환모듈(220)이 결합하는 다파장 광 신호 수신장치(100)의 구성도이다.
도5b를 참조하면, 렌즈 배열부(430)를 포함하는 역 다중화 모듈(210)과 광전 변환모듈(220)을 능동 정렬하여 도 [0065]
5a와 같은 결합방법으로 결합할 수 있다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 두 개의 하부 고정판(510)을 이용하여 역 다중화 모듈(210)과 렌즈 배열 [0066]
부(430)를 포함하는 광전 변환모듈(220)이 결합하는 다파장 광 신호 수신장치(100)의 구성도이다.
도 5c를 참조하면, 두 개의 하부 고정판(510)을 이용하여 제1 하부 고정판(520)에는 역 다중화 모듈(210)을 고 [0067]
정하고, 제2 하부 고정판(530)에는 광전 변환모듈(220)을 고정하여 각 하부 고정판(510)을 능동정렬을 통하여 광 신호가 커플링 되는 양이 최대가 되도록 연결하여 결합할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다파장 광 신호 수신방법의 흐름도이다.
[0068]
도 6을 참조하면, 우선 다파장 광 신호를 수신한다(S10).
[0069]
여기서 다파장 광 신호는 광 신호 송신장치(150)를 통해 복수의 파장이 다중화된 하나의 신호를 의미한다.
[0070]
이러한 다파장 광 신호를 역 다중화 모듈을 통해 각 파장 별로 분리한다(S20).
[0071]
파장 별로 분리된 광 신호를 복수의 렌즈를 배열하여 각각 집광하여 커플링 양을 최대로 한다(S30).
[0072]
이때 커플링 양이란, 광전 변환소자에 도달하는 집광된 광 신호의 양, 즉 전송 효율을 의미하는 것이고, 커플링 [0073]
양이 최대가 된다는 것은 광전 변환소자에 광신호의 전송 효율이 최대로 된다는 것을 의미한다.
이렇게 커플링 양을 최대로 하여 수신한 광 신호를 회로기판 상단 면의 각 파장 별 광신호의 집광위치에 맞추어 [0074]
전기신호로 변환하는 복수의 광전 변환소자(411)의 위치를 고정함으로써 상기 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신하여 전기신호로 변환한다(S40).
여기서 복수의 광전 변환소자(411)의 고정위치는 렌즈 배열부(430)에서 파장 별로 각각 집광된 광 신호를 수신 [0075]
할 수 있도록 광 신호의 진행경로의 연장선상에 위치하도록 할 수 있다.
신호 변환부(410)의 복수의 광전 변환소자(411)를 통해 변환된 전기신호를 증폭회로(421)가 상기 복수의 광전 [0076]
변환소자(411)와 와이어로 연결하여 상기 복수의 광전 소자가 변환한 전기신호를 수신하고, 수신한 전기신호를 고속전송에 필요한 고출력 신호로 증폭 시키는 통해 증폭시킨다(S50)
여기서 증폭회로(421)는 입력 신호의 전압, 전류, 전력을 확대해 출력 신호를 내는 전자 회로로써, 고속전송을 [0077]
위하여 전기신호를 증폭시키는 역할을 하며, 본 발명의 실시 예에 따르면, 증폭회로(421)로서 트랜스 임피던스 증폭기(Trans Impedance Amplifier)를 사용 할 수 있다.
이때, 증폭회로(421)와 복수의 광전 변환소자(411)를 와이어로 연결하여 전기신호를 전달하는 것은 복수의 광전 [0078]
변환소자(411)를 포함하고 있는 제1 회로기판(412)과 증폭회로(421)를 포함하고 있는 제2 회로기판(422)의 각 옆면이 서로 수직이 되도록 결합하고, 회로기판의 옆면 (Side wall) 에 신호 패턴을 형성하여, 이 패턴과 증폭 회로(421)를 와이어 본딩(Bonding)을 통해 전기적으로 연결하는 방법을 사용할 수 있다.
마지막으로 증폭된 전기신호를 고속 전송한다(S60).
[0079]
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발 [0080]
명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범 위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범 위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100 : 다파장 광 수신장치 210 : 역 다중화 모듈 [0081]
215 : 역 다중화기 220 : 광전 변환모듈 410 : 신호 변환부 411 : 광전 변환소자
412 : 제1 회로기판 420 : 신호 증폭부 421 : 증폭회로 422 : 제2 회로기판 430 : 렌즈 배열부 440 : 광학대
510 : 하부 고정판 520 : 제1 하부 고정판 530 : 제1 하부 고정판
도면 도면1
도면2
도면3
도면4
도면5a
도면5b
도면5c
도면6
