KR100456468B1 - Light transmitting and receiving module by using laser micro-machining technology - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명의 광송수신 모듈의 제조 방법은 레이저 미세가공 기술을 이용하여 광소자에 광섬유가 삽입될 수 있는 삽입홈을 만들거나 광섬유 내에 광소자가 삽입될 홈을 만들거나 또는 광소자가 안착되는 오목 요철부를 만들어 광섬유와 광소자가 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작한다. 그러므로 본 발명은 레이저 미세가공 기술로 광섬유의 삽입홈, 광소자의 오목 요철부 등을 가공하기 때문에 치수 정밀도가 우수하고 수초 내에 가공할 수 있어 제조 공정이 간단하며 광소자와 광섬유의 광결합 구조를 단순화·소형화할 수 있다.The present invention relates to an optical transmitting and receiving module using laser micromachining and a method of manufacturing the same. In particular, the manufacturing method of the optical transmitting and receiving module of the present invention makes an insertion groove into which an optical fiber can be inserted into an optical device using laser micromachining technology. Or to make a groove for the optical element is inserted into the optical fiber or to create a concave and convex recess in which the optical element is seated to manufacture the optical transmission and reception module manually aligned with the optical fiber. Therefore, the present invention processes the insertion groove of the optical fiber and the concave and convex portion of the optical element by laser micromachining technology, so the dimensional accuracy is excellent and can be processed within a few seconds, the manufacturing process is simple, and the optical coupling structure between the optical element and the optical fiber is simplified. · It can be miniaturized.
Description
본 발명은 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저 미세가공 기술로 광소자 또는 광섬유가 안착되는 홈을 만들어 광소자와 광섬유의 코어를 수동 정렬시켜 모듈 제작 시간이 짧고 그 제조 과정이 단순화된 광송수신 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical transmission / reception module using laser micromachining and a method of manufacturing the same. In particular, laser micromachining technology makes a groove in which an optical device or an optical fiber is seated, thereby manually aligning the core of the optical device and the optical fiber, thereby shortening module manufacturing time. The manufacturing process relates to a simplified optical transmission module and a method of manufacturing the same.
일반적으로 광소자, 예를 들어 반도체 레이저 다이오드, 발광 다이오드, 포토다이오드 등과 광섬유를 정렬시키는 데에는 능동 정렬방식(active alignment method)과 수동 정렬방식(passive alignment method)의 두 가지 방법이 이용된다.Generally, two methods, an active alignment method and a passive alignment method, are used to align an optical device, such as a semiconductor laser diode, a light emitting diode, a photodiode, or an optical fiber.
능동 정렬방식은 광소자와 광섬유를 정렬하는데 있어 시간이 많이 소요되기 때문에 양산성이 떨어지며 능동정렬을 위한 많은 부품들이 소요됨으로써 저가격화가 어려운 단점이 있다.Active sorting method has a disadvantage in that it takes a long time to align the optical element and the optical fiber, which leads to low mass productivity and low cost due to many components required for active sorting.
따라서 광소자에 전류를 주입하지 않고 단순히 결합부의 형태나 구조에 의해 자동적으로 광섬유와 광소자의 정밀한 정렬이 이루어지도록 하는 수동정렬방식이 더 많이 이용되고 있다.Therefore, the manual sorting method is used more to precisely align the optical fiber and the optical device by simply coupling the shape or structure without injecting a current to the optical device.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 포토리소그래픽을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 일 실시예이다. 종래 기술의 일 실시예는 반도체 레이저 다이오드 또는 광방출 다이오드(LED) 등의 광소자가 탑재된 장치내에 광섬유가 자기정렬(self-align)되도록 한 광송수신 모듈의 수동 정렬 및 제작 과정을 나타낸 것이다.1A and 1B illustrate an embodiment of a process for manufacturing an optical transmission module using photolithography according to the prior art. One embodiment of the prior art illustrates a manual alignment and fabrication process of a light transmission / reception module for self-aligning optical fibers in a device equipped with an optical device such as a semiconductor laser diode or a light emitting diode (LED).
우선 도 1a에 도시된 바와 같이, 탑재 장치(100)로서 반도체 기판 상부면(102)에 적층 구조를 갖는 다수의 반도체 층(111, 112, 113)으로 이루어진 광소자(110), 예를 들어 좁은 레이저 스트립(laser strip) 형태를 갖는 반도체 레이저 다이오드 또는 광방출 다이오드를 형성한다. 그리고 동일한 기판의 일측 상부면(102)에 포토리소그래피 및 이등방 식각(anisotropic etch) 공정을 통하여 V, U자 등의 삽입홈(groove)(104)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, as the mounting apparatus 100, an optical device 110 composed of a plurality of semiconductor layers 111, 112, and 113 having a laminated structure on a semiconductor substrate upper surface 102, for example, a narrow device. A semiconductor laser diode or a light emitting diode in the form of a laser strip is formed. In addition, an insertion groove 104 of V, U, or the like is formed on the upper surface 102 of the same substrate through photolithography and anisotropic etching.
그 다음 도 1b에 도시된 바와 같이, 삽입홈(104)에 광섬유(120)를 부착하는데, 광소자(110)의 활성층(active light emitting layer)(112) 내의 광경로부(115)와 광섬유(120)의 코어(121)가 서로 정합(matching)하도록 부착하여 광소자 및 광섬유를 탑재한 광송수신 모듈을 제작한다. 여기서 광은 광소자(110)의 레이저 경면(processed laser mirror facet)(116)에 해당하는 광방출 활성층(112) 모서리를 통하여 방출된다. 그리고 광소자(110)의 활성층(112) 크기가 매우 작기 때문에 상기 활성층(112)과 광섬유(120)의 코어(121) 사이의 수동 정렬은 정밀한 포토리소그래피 공정으로 삽입홈(104)의 식각 깊이를 제어함으로써 광소자(110) 활성층(112)과 광섬유(120) 코어(121)를 정밀하게 정합(matching)시킨다.Then, as shown in Figure 1b, attaching the optical fiber 120 to the insertion groove 104, the optical path portion 115 and the optical fiber (115) in the active light emitting layer (112) of the optical element (110) Cores 121 of 120 are attached to match each other to fabricate an optical transmission / reception module mounted with an optical element and an optical fiber. The light is emitted through the edge of the light emitting active layer 112 corresponding to the laser beam facet 116 of the optical device 110. And since the size of the active layer 112 of the optical device 110 is very small, manual alignment between the active layer 112 and the core 121 of the optical fiber 120 is a precise photolithography process to reduce the etching depth of the insertion groove 104 By controlling the optical element 110, the active layer 112 and the optical fiber 120 core 121 is precisely matched (matching).
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 의한 포토리소그래픽을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 다른 실시예이다. 종래 기술의 다른 실시예는 위치 정렬 마크로 광소자와 광섬유를 정렬시켜 광송수신 모듈을 제작하는 것이다.2A and 2B illustrate another embodiment of a manufacturing process of an optical transmission module using photolithography according to the prior art. Another embodiment of the prior art is to align the optical element and the optical fiber with the position alignment mark to manufacture the optical transmission module.
도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 포토리소그래피 및 이등방 식각 공정으로 탑재 장치, 예컨대 반도체 기판(210) 일측에 V, U자 등의 삽입홈(212)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, first, insertion grooves 212, such as V and U, are formed on one side of a mounting apparatus, for example, a semiconductor substrate 210 by photolithography and anisotropic etching processes.
그 다음 도 2b에 도시된 바와 같이, 삽입홈(212)에 광섬유(220)를 부착하고 광섬유의 끝단에 대응하는 기판(210) 상부면에 광소자(230)를 위치 정렬하여 부착한다. 이때 광소자(230)의 정확한 위치 정렬을 위해 기판(210)의 상부면에는 회전조절 마크, 광축 맞춤 마크(214, 216) 등을 형성하고 광소자(230) 표면에는 위치 조절 마크(234)를 형성한다. 그리고 적외선 카메라(미도시됨)를 이용하여 상기 다양한 마크들(214, 216, 234)의 위치가 정렬되었는지를 확인하고 광섬유(220)의 코어와 광소자(230)의 활성층(232)이 서로 정합되도록 정렬한다.Next, as shown in FIG. 2B, the optical fiber 220 is attached to the insertion groove 212, and the optical device 230 is aligned and attached to the upper surface of the substrate 210 corresponding to the end of the optical fiber. In this case, in order to accurately align the optical device 230, a rotation control mark and an optical axis alignment mark 214 and 216 are formed on the upper surface of the substrate 210, and the position control mark 234 is formed on the surface of the optical device 230. Form. In addition, an infrared camera (not shown) is used to check whether the positions of the various marks 214, 216, and 234 are aligned, and the core of the optical fiber 220 and the active layer 232 of the optical device 230 are aligned with each other. Align as much as possible.
그러나, 이러한 종래 기술의 광송수신 모듈의 수동 정렬 방법들은 광소자와 광섬유를 정렬시키는데 있어 정밀한 분해능을 요구하는 고가의 플립칩 본더 공정(광소자를 탑재장치나 기판 상부면에 부착할 때 쓰이는 공정)과 정밀한 식각 공정이 요구되므로 장비의 설치 비용 및 제조 비용도 많이 들고 제조 공정도 복잡해지는 문제점이 있었다.However, these manual alignment methods of the optical transmission module of the prior art are expensive flip chip bonder processes (processes used to attach the optical elements to the mounting apparatus or the upper surface of the substrate) that require precise resolution for aligning the optical elements and the optical fiber. Since a precise etching process is required, the installation cost and manufacturing cost of equipment are high and the manufacturing process is complicated.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 레이저 미세가공 기술을 이용하여 광소자가 안착된 탑재장치에 광섬유 삽입홈을 만들거나 탑재장치에 광소자가 안착되는 오목 요철부와 광섬유 삽입홈을 만들어 광소자와 광섬유를 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작함으로써 광소자와 광섬유의 위치 정렬이 용이하며 그 제작 시간이 단축되는 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to make an optical fiber insertion groove in the mounting device on which the optical device is mounted using a laser micromachining technology or to solve the problems of the prior art as described above, or the concave-convex portion and the optical fiber insertion groove in which the optical device is mounted on the mounting device It is to provide an optical transmission module and a method of manufacturing the same using laser micromachining is easy to align the position of the optical device and the optical fiber by manufacturing the optical transmission and reception module by manually aligning the optical device and the optical fiber.
본 발명의 다른 목적은 광섬유내에 광소자가 안착되는 홈을 만들어 광소자와 광섬유를 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작함으로써 광소자와 광섬유의 위치 정렬이 용이하며 그 제작 시간이 단축되는 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to create a groove in which the optical element is seated in the optical fiber to manually align the optical element and the optical fiber to manufacture the optical transmission and reception module, so that the alignment of the optical element and the optical fiber is easy and the manufacturing time is shortened using laser micromachining. An optical transmission module and a method of manufacturing the same are provided.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유를 통하여 광신호를 송신 및 수신하는 송수신 모듈의 제조 방법에 있어서, 탑재 장치에 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자를 형성하는 단계와, 탑재 장치에 가공하고자하는 광섬유의 삽입홈 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석하는 단계와, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치에 광섬유가 안착되는 삽입홈을 형성하는 단계와, 광소자의 광경로부와 광섬유의 코어를 수동 정렬한 후에 삽입홈에 광섬유를 부착하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a transmission / reception module for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, the method comprising: forming an optical element for transmitting or receiving an optical signal in a mounting apparatus; Analyzing the shape and position of the insertion groove of the optical fiber with a laser micromachining system, and forming an insertion groove into which the optical fiber is placed on the mounting apparatus by irradiating a laser beam in the laser micromachining system, and the optical path portion and the optical fiber of the optical device Attaching the optical fiber to the insertion groove after manually aligning the cores.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유를 통하여 광신호를 송신 및 수신하는 송수신 모듈의 제조 방법에 있어서, 탑재 장치에 가공하고자하는 광섬유와 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자의 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석하는 단계와, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치에 광섬유가 안착되는 삽입홈과 광소자가 안착되는 오목 요철부를 동시에 형성하는 단계와, 광섬유를 삽입홈에, 광소자를 오목 요철부에 안착하고 광소자의 광경로부와 광섬유의 코어를 수동 정렬한 후에 광섬유와 광소자를 부착하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a transmission / reception module for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, the shape and the position of the optical fiber to be processed in the mounting apparatus and the optical element for transmitting or receiving the optical signal Analyzing by a processing system, and irradiating a laser beam in a laser micromachining system to simultaneously form an insertion groove in which an optical fiber is seated and a concave-convex recess in which an optical element is seated in the mounting apparatus; And attaching the optical fiber and the optical device after being seated in the uneven portion and manually aligning the optical path portion of the optical device with the core of the optical fiber.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 방법은 광섬유를 통하여 광신호를 송신 및 수신하는 송수신 모듈의 제조 방법에 있어서, 탑재 장치에 가공하고자하는 광섬유 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석하는 단계와, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치에 광섬유가 안착되는 삽입홈을 형성하는 단계와, 광섬유를 삽입홈에 안착하고 이를 부착하는 단계와, 탑재 장치에 가공하고자 하는 광섬유와 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석하고 레이저 빔을 조사하여 광섬유의 일부 코어가 드러나면서 광소자가 안착되는 오목 요철부를 형성하는 단계와, 광소자를 오목 요철부에 안착하고 광섬유의 코어와 광소자의 광경로부를 수동 정렬한 후에 광소자를 부착하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, another method of the present invention provides a method of manufacturing a transmission / reception module for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, comprising the steps of: analyzing a shape and position of an optical fiber to be processed in a mounting apparatus with a laser micromachining system; Irradiating a laser beam in the laser micromachining system to form an insertion groove into which the optical fiber is placed in the mounting apparatus; and mounting and attaching the optical fiber to the insertion groove; Analyze the shape and location of the optical element to be transmitted or received with a laser micromachining system and irradiating the laser beam to form concave and convex portions where the optical elements are seated while some cores of the optical fiber are exposed; To manually align the optical path of the core and optical element of the Steps.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유를 통하여 광신호를 송신 및 수신하는 송수신 모듈에 있어서, 탑재 장치에 서로 다른 방향으로 광섬유가 안착되는 삽입홈들과, 삽입홈에 각각 안착되어 부착된 광섬유들과, 탑재 장치의 적어도 두 개 이상의 삽입홈들이 연결되면서 광신호를 송신 및 수신하는 광소자가 안착되는 오목 요철부와, 오목 요철부 상부에 노출되며 서로 다른 방향의 광섬유들의 코어와 연결된 코어와, 오목 요철부에 안착되며 광신호를 송신 및 수신하는 광경로가 노출된 코어와 정합되도록 부착된 광소자를 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a transmission and reception module for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, the insertion grooves and the optical fibers are respectively attached to the insertion groove is seated on the insertion device in different directions And a concave-convex portion to which an optical element for transmitting and receiving an optical signal is seated while at least two or more insertion grooves of the mounting apparatus are connected, a core exposed to the upper portion of the concave-convex portion and connected to a core of optical fibers in different directions, and concave And an optical element mounted on the uneven portion and attached to match the exposed core of the optical path for transmitting and receiving the optical signal.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유를 통하여 광신호를 송신 및 수신하는 송수신 모듈의 제조 방법에 있어서, 광섬유에 가공하고자하는 상기 광신호를 송신 및 수신하는 광소자 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석하는 단계와, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 광섬유에 광소자가 안착되는 홈을 형성하는 단계와, 광소자의 광경로부와 광섬유의 코어를 수동 정렬한 후에 홈에 광소자를 부착하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a transmission / reception module for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, wherein the shape and position of an optical element for transmitting and receiving the optical signal to be processed into an optical fiber are laser microfabricated. Analyzing the system, irradiating a laser beam in the laser micromachining system to form a groove in which the optical element is seated in the optical fiber, and manually arranging the optical path portion of the optical element and the core of the optical fiber, and then attaching the optical element to the groove. Steps.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유를 통하여 광신호를 송신 및 수신하는 송수신 모듈에 있어서, 광섬유에 레이저 조사로 광신호를 송신 및 수신하는 광소자가 안착되도록 형성된 홈과, 광섬유의 홈에 안착되며 광섬유의 코어와 광신호를 송신 및 수신하는 광경로부가 수동 정렬되어 부착된 광소자를 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a transmission and reception module for transmitting and receiving an optical signal through an optical fiber, the groove is formed so that the optical element for transmitting and receiving the optical signal by laser irradiation to the optical fiber and seated in the groove of the optical fiber And an optical element that is manually aligned and attached to the optical path core and an optical path for transmitting and receiving optical signals.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 포토리소그래픽을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 일 실시예,1a and 1b is an embodiment showing a process for manufacturing an optical transmission module using photolithography according to the prior art,
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 의한 포토리소그래픽을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 다른 실시예,2a and 2b is another embodiment showing a process for manufacturing an optical transmission module using photolithography according to the prior art,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들,3A and 3B are views illustrating a process of manufacturing an optical transmission / reception module using laser micromachining according to a first embodiment of the present invention;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들,4A and 4B are views illustrating a process of manufacturing an optical transmission / reception module using laser micromachining according to a second embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈을 나타낸 도면,5 is a view showing an optical transmission and reception module using laser micromachining according to a third embodiment of the present invention;
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들,6A and 6B are views illustrating a process of manufacturing an optical transmission / reception module using laser micromachining according to a fourth embodiment of the present invention;
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 5실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들,7A and 7B are views illustrating a process of manufacturing an optical transmission / reception module using laser micromachining according to a fifth embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 제 6실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈을 나타낸 도면.8 is a view showing an optical transmission and reception module using laser micromachining according to a sixth embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들이다. 본 발명의 제 1실시예는 광신호를 송수신하는 반도체 레이저 다이오드 또는 광방출 다이오드(LED) 등의 광소자가 탑재된 장치(즉, 기판)에 직접 광섬유의 삽입홈을 레이저로 가공하여 만들고 광소자와 광섬유를 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작하는 것으로서, 상세한 광송수신 모듈의 제조 과정은 다음과 같다.3A and 3B are views illustrating a manufacturing process of an optical transmission module using laser micromachining according to a first embodiment of the present invention. The first embodiment of the present invention is made by laser processing the insertion groove of the optical fiber directly to the device (that is, the substrate) equipped with an optical element such as a semiconductor laser diode or a light emitting diode (LED) for transmitting and receiving an optical signal and the optical element and In order to manufacture the optical transmission module by manually aligning the optical fiber, the manufacturing process of the detailed optical transmission module is as follows.
먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 탑재 장치(300)로서 반도체 기판 상부면(302)에 적층 구조를 갖는 다수의 반도체 층(311, 312, 313)으로 이루어진 광소자(310), 예를 들어 좁은 레이저 스트립 형태를 갖는 반도체 레이저 다이오드또는 광방출 다이오드 등을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, as the mounting apparatus 300, an optical device 310 including a plurality of semiconductor layers 311, 312, and 313 having a laminated structure on the upper surface 302 of a semiconductor substrate, for example, a narrow device. A semiconductor laser diode or a light emitting diode having a laser strip shape is formed.
그리고 탑재 장치(300)에 가공하고자하는 광섬유의 삽입홈 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석한 후에 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치(300)인 기판 상부면(302)에 광섬유가 안착되는 V, U자 등의 삽입홈(groove)(304)을 형성한다.After analyzing the shape and position of the insertion groove of the optical fiber to be processed in the mounting apparatus 300 with a laser micromachining system, the laser beam is irradiated from the laser micromachining system to the substrate upper surface 302 which is the mounting apparatus 300. Form an insertion groove (groove) 304 of the V, U or the like is seated.
그 다음 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(304) 상부에 광섬유(320)를 부착하는데, 광소자(310)의 광방출 활성층인 광경로부(314)와 광섬유(320)의 코어(322)가 서로 정합(matching)하도록 수동 정렬한 후에 삽입홈(304)에 광섬유(320)를 경화성 에폭시 등의 접착제로 부착하여 광소자(310) 및 광섬유(320)를 탑재한 광송수신 모듈을 제작한다.Then, as shown in Figure 3b, attaching the optical fiber 320 on the insertion groove 304, the light path portion 314, the light emitting active layer of the optical element 310 and the core of the optical fiber 320 ( After manually aligning the 322 to match each other, the optical fiber 320 is attached to the insertion groove 304 with an adhesive such as a curable epoxy to manufacture an optical transmitting and receiving module equipped with the optical element 310 and the optical fiber 320. do.
본 발명에 있어서, 광소자(310)의 광경로부(314)와 광섬유(320)의 코어(322)를 ±1㎛ 이내 범위의 정렬 오차를 갖도록 정합시키는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to match the optical path portion 314 of the optical element 310 and the core 322 of the optical fiber 320 to have an alignment error within ± 1㎛.
또한 본 발명에 사용된 레이저 미세가공 시스템은 레이저 빔과 동일한 축으로 가공대상의 형상 및 위치를 분석 및 관찰가능한 비전 시스템(vision system)을 사용한다. 혹은 피코(pico) 초 이하의 펄스폭을 가지는 레이저 빔을 조사하고 갈바노미터 스캐너 미러 및 이동 스테이지로 레이저 빔을 X축, Y축, Z축으로 이동시키는 장치를 사용한다.In addition, the laser micromachining system used in the present invention uses a vision system capable of analyzing and observing the shape and position of the object to be processed on the same axis as the laser beam. Alternatively, a device for irradiating a laser beam having a pulse width of less than pico seconds and moving the laser beam to the X, Y, and Z axes with a galvanometer scanner mirror and a moving stage is used.
이와 같이 제작된 광송수신 모듈에 있어서, 광은 광소자(310)의 레이저 경면(광경로부)에 해당하는 광방출 활성층(312) 모서리를 통하여 방출된다. 본 발명은 광소자(310)의 광방출 활성층(312) 크기가 매우 작기 때문에 치수 정밀도를향상시킨 레이저 미세가공 기술을 통하여 광방출 활성층(312)내 광이 방출되는 경로인 레이저 경면과 광섬유(320)의 코어(322)를 ±1㎛이내의 정밀도로 정합시킬 수 있어 광송수신 모듈의 수동 정렬의 정확성을 향상시킬 수 있다.In the optical transmission module manufactured as described above, light is emitted through the edge of the light emitting active layer 312 corresponding to the laser mirror surface (the optical path portion) of the optical device 310. In the present invention, since the size of the light emitting active layer 312 of the optical device 310 is very small, the laser mirror surface and the optical fiber 320, which are the paths through which the light in the light emitting active layer 312 is emitted through the laser micromachining technique, which improves the dimensional accuracy. Core 322 can be matched with a precision within ± 1 μm to improve the accuracy of manual alignment of the optical transmission / reception module.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들이다. 본 발명의 제 2실시예는 반도체 레이저 다이오드 또는 광방출 다이오드(LED) 등의 광소자가 탑재된 장치 일부에 추가 적층된 기반층(342)에 직접 광섬유의 삽입홈을 레이저로 가공하여 만들고 광소자와 광섬유를 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작하는 것으로서, 상세한 광송수신 모듈의 제조 과정은 다음과 같다.4A and 4B are views illustrating a process of manufacturing an optical transmission / reception module using laser micromachining according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment of the present invention is made by laser processing the insertion groove of the optical fiber directly to the base layer 342 additionally laminated to a part of the device equipped with an optical device such as a semiconductor laser diode or a light emitting diode (LED) and the optical device and In order to manufacture the optical transmission module by manually aligning the optical fiber, the manufacturing process of the detailed optical transmission module is as follows.
우선 도 4a에 도시된 바와 같이, 탑재 장치(340)로서 반도체 기판의 일측 상부면에 적층 구조의 광소자(350) 반도체층(351, 352, 353)(예컨대 모서리 광발광 활성층, 모서리 광방출 활성층, 모서리 광검출 활성층)을 형성하고 나머지 기판 상부면에 광섬유 삽입홈이 형성될 기반층(342)을 형성한다. 이때 기반층(342)은 광소자(350) 전체 높이와 동일하다. 그리고 탑재 장치(340)의 기반층(342)에 가공하고자하는 광섬유의 삽입홈 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석한 후에 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 기판층(342) 상부 중앙면에 광섬유가 안착되는 V, U자 등의 삽입홈(344)을 형성한다.First, as shown in FIG. 4A, the semiconductor device 351, 352, and 353 (for example, a corner photoluminescence active layer and a corner light emitting active layer) having a stacked structure as the mounting apparatus 340 on one side upper surface of the semiconductor substrate. A corner photodetection active layer) and a base layer 342 on which the optical fiber insertion groove is to be formed on the remaining substrate upper surface. At this time, the base layer 342 is the same as the overall height of the optical device (350). After analyzing the shape and position of the insertion groove of the optical fiber to be processed in the base layer 342 of the mounting apparatus 340 by using a laser micromachining system, the laser beam is irradiated from the laser micromachining system to form an upper central surface of the substrate layer 342. Insert grooves 344, such as V, U, etc. are formed in the optical fiber is placed.
그 다음 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판층(342)내 삽입홈(344) 상부에 광섬유(360)를 부착하는데, 광소자(350)의 광방출 활성층인 광경로부(354)와 광섬유(360)의 코어(362)가 ±1㎛ 이내의 정렬오차로 서로 정합되도록 수동 정렬한 후에 기반층(342)내 삽입홈(344)에 광섬유(360)를 경화성 에폭시 등의 접착제로 부착하여 광소자(350) 및 광섬유(360)를 탑재한 광송수신 모듈을 제작한다.Then, as shown in Figure 4b, the optical fiber 360 is attached to the upper portion of the insertion groove 344 in the substrate layer 342, the optical path portion 354 and the optical path light emitting active layer of the optical element 350 After the core 362 of the 360 is manually aligned so as to be aligned with each other with an alignment error within ± 1 μm, the optical fiber 360 is attached to the insertion groove 344 in the base layer 342 with an adhesive such as a curable epoxy to provide light. An optical transmission / reception module having the device 350 and the optical fiber 360 is manufactured.
그러므로, 본 발명의 제 1 및 제 2실시예는 모듈 탑재 장치 또는 기반층에 광섬유가 삽입될 삽입홈을 형성하기 위하여 레이저 미세가공 시스템으로 광소자의 형태 및 광방출 활성층의 위치를 분석하고 광소자의 광방출 활성층 위치를 중심으로 레이저 빔을 이용하여 원하는 형태의 크기로 광섬유 삽입홈을 가공한다. 이러한 광섬유 삽입홈은 레이저 빔을 삽입홈이 형성되는 특정한 위치에 레이저 빔 조사시간을 달리하여 홈 깊이를 다르게 가공함으로서 광섬유와 광소자 광방출 활성층과의 접합을 용이하게 된다.Therefore, the first and second embodiments of the present invention analyze the shape of the optical device and the position of the light emitting active layer with a laser micromachining system to form the insertion groove into which the optical fiber is inserted into the module mounting apparatus or the base layer. The optical fiber insertion groove is machined to the desired size using a laser beam around the emission active layer position. The optical fiber insertion groove facilitates the bonding of the optical fiber with the light emitting active layer by processing the groove depth differently by changing the laser beam irradiation time at a specific position where the laser beam is formed.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제 3실시예는 광섬유내에 광소자가 삽입되는 홈을 레이저로 가공하여 만들고 광섬유내 삽입홈에 광소자를 안착, 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작하는 것으로, 상세한 광송수신 모듈의 제조 과정은 다음과 같다.5 is a view showing an optical transmission and reception module using laser micromachining according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention is to fabricate a light transmitting and receiving module by processing a groove into which the optical element is inserted into the optical fiber with a laser, and seating and manually aligning the optical element in the insertion groove in the optical fiber. Same as
먼저, 광섬유(400)에 가공하고자하는 광소자의 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석하고, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 광섬유(400)에 광소자가 안착되는 홈(410)을 형성한다. 이때 홈(410)의 양측벽에 광섬유(400)의 양쪽 코어(402)가 드러나 있다. 광섬유(400)의 홈(410)은 광소자와 같은 크기를 갖는데, 광소자의 광경로부와 광섬유(400) 코어(402)가 일치하도록 ±1㎛ 이내의 오차로 제어가능하다.First, the shape and position of the optical device to be processed in the optical fiber 400 is analyzed by a laser micromachining system, and a laser beam is irradiated from the laser micromachining system to form a groove 410 in which the optical device is seated in the optical fiber 400. . At this time, both cores 402 of the optical fiber 400 are exposed on both side walls of the groove 410. The groove 410 of the optical fiber 400 has the same size as the optical device, and can be controlled with an error within ± 1 μm so that the optical path portion of the optical device matches the core 402 of the optical fiber 400.
그 다음 광소자(420a, 420b)를 홈(410)에 밀어 넣어 삽입하고 광섬유(400)의 코어(402)와 광소자(420a, 420b)의 광방출 활성층인 광경로부(422)가 정합되도록 수동 정렬한 후에 홈(410)에 광소자(420a, 420b)를 경화성 에폭시 등의 접착제 혹은 플립칩 본더를 이용하여 부착한다. 도면에 미도시되어 있지만, 광소자(420a, 420b)가 삽입된 광섬유(400)를 안착이 가능한 구조로 만들어진 탑재 장치에 상기 광섬유(400)를 고정시키고 케이스로 밀봉하면 광송수신 모듈이 완성된다.Then, the optical elements 420a and 420b are inserted into the grooves 410 so that the core 402 of the optical fiber 400 and the optical path portion 422 which is the light emitting active layer of the optical elements 420a and 420b are matched. After manual alignment, the optical elements 420a and 420b are attached to the grooves 410 using an adhesive such as curable epoxy or a flip chip bonder. Although not shown in the drawing, the optical transmission module is completed by fixing the optical fiber 400 to a mounting apparatus made of a structure capable of seating the optical fiber 400 into which the optical elements 420a and 420b are inserted and sealing it with a case.
상기와 같이 제조된 본 발명의 제 3실시예에 따른 광송수신 모듈은 광섬유(400)에 광소자(420a, 420b)가 안착되도록 형성된 홈(410)과, 광섬유(400)의 홈(410)에 안착되어 광섬유(400)의 코어(402)와 서로 정합되는 광경로부(422)를 갖는 광소자(420a, 420b)로 이루어진다.The optical transmission / reception module according to the third embodiment of the present invention manufactured as described above includes a groove 410 formed so that the optical elements 420a and 420b are seated in the optical fiber 400 and the groove 410 of the optical fiber 400. It consists of optical elements 420a and 420b having optical path portions 422 that are seated and matched with the core 402 of the optical fiber 400.
본 실시예에서 광섬유(320)는 레이저 미세가공을 실시하기 위하여 실리카 재질, 폴리머 등의 물질을 사용한다. 실리카 혹은 폴리머 재질의 광섬유(320)는 레이저 미세가공성이 우수하며 요구되는 치수 정밀도로 가공가능하여 본 발명에 따른 광송수신 모듈 제작에 있어 광결합 구조를 단순화, 소형화하는 것이 가능하다.In this embodiment, the optical fiber 320 uses a material such as a silica material, a polymer, etc. to perform laser micromachining. The optical fiber 320 of silica or polymer material has excellent laser micromachinability and can be processed with the required dimensional accuracy, thereby simplifying and miniaturizing the optical coupling structure in manufacturing the optical transmission / reception module according to the present invention.
그리고 본 실시예에서 광소자(420a, 420b)는 모서리 광방출 소자, 혹은 모서리 광검출 소자로 사용이 가능하지만, 광방출 활성층의 면적이 작아 광섬유(400)의 홈(410)내에 삽입, 수동 정렬시 시간이 많이 소요되어 양산성이 떨어질 수 있기 때문에 각 광소자(420a, 420b) 모두가 표면 광발광 소자, 표면 광방출 소자, 표면 광검출 소자이거나 각각 표면 광방출 소자와 표면 광검출 소자로 혼합, 구성하여 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작할 수도 있다. 이와 같이 표면 광방출 소자와표면 광검출 소자를 혼합, 구성하여 광섬유(400)내에 삽입하게 되면 광섬유(400) 양방향으로 광 방출과 광 검출이 가능하다.In the present exemplary embodiment, the optical elements 420a and 420b may be used as edge light emitting devices or edge light detecting devices, but the light emitting active layer has a small area and is inserted and manually aligned in the grooves 410 of the optical fiber 400. Since time consuming and mass productivity may be degraded, each of the optical devices 420a and 420b is either a surface photoluminescent device, a surface light emitting device, a surface photodetecting device, or mixed into a surface light emitting device and a surface photodetecting device, respectively. In addition, the optical transmission / reception module may be manufactured by manually aligning the configuration. As such, when the surface light emitting device and the surface light detecting device are mixed and configured to be inserted into the optical fiber 400, light emission and light detection may be performed in both directions of the optical fiber 400.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들이다. 본 발명의 제 4실시예는 탑재 장치내에 반도체 레이저 다이오드 또는 광방출 다이오드(LED) 등의 광소자를 삽입, 부착하기 위한 오목 요철부와 광섬유를 삽입하기 위한 홈을 레이저로 가공하여 만들고 광소자와 광섬유를 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작하는 것으로서, 상세한 광송수신 모듈의 제조 과정은 다음과 같다.6A and 6B are views illustrating a manufacturing process of an optical transmission module using laser micromachining according to a fourth embodiment of the present invention. In a fourth embodiment of the present invention, a recess is formed to insert and attach an optical element such as a semiconductor laser diode or a light emitting diode (LED) in a mounting apparatus, and a groove for inserting an optical fiber is processed by laser to make an optical element and an optical fiber. By manufacturing the optical transmission module by the manual alignment, the detailed manufacturing process of the optical transmission module is as follows.
우선 모듈 탑재 장치(500)로서 반도체 기판에 가공하고자하는 광섬유와 광소자의 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석한다. 그리고 도 6a에 도시된 바와 같이, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치(500)에 서로 다른 방향으로 광섬유가 안착되는 삽입홈(502)과 중앙 부위에 광소자가 안착되는 오목 요철부(504)를 동시에 형성한다. 이때 오목 요철부(504)는 탑재 장치(500)의 상부면 중앙부내에 광소자를 삽입하기 위하여 광소자와 같은 크기로 형성되어 있고 오목 요철부(504)의 반대 방향에 서로 광섬유 삽입홈(502)이 연결되어 형성되어 있다.First, as the module mounting apparatus 500, the shape and position of the optical fiber and the optical element to be processed on the semiconductor substrate are analyzed by a laser micromachining system. And as shown in Figure 6a, by irradiating the laser beam in the laser micromachining system the insertion groove 502 for mounting the optical fiber to the mounting apparatus 500 in different directions and the concave convex convex portion in which the optical element is seated in the central portion ( 504 is formed simultaneously. At this time, the concave-convex portion 504 is formed in the same size as the optical element in order to insert the optical element in the central portion of the upper surface of the mounting apparatus 500 and the optical fiber insertion grooves 502 are mutually opposite to the concave-convex portion 504. It is connected and formed.
계속해서 도 6b에 도시된 바와 같이, 광섬유(530)를 삽입홈(502)에, 광소자(540)를 오목 요철부(504)에 안착하고 광소자(540)의 광경로부와 광섬유(530)의 코어(532)를 수동 정렬한 후에 탑재 장치(500)에 광섬유(530)와 광소자(540)를 경화성 에폭시 등의 접착제로 부착한다. 이때 광소자(540)는 모서리광발광 소자, 혹은 모서리 광방출 소자, 혹은 모서리 광검출 소자로 사용이 가능하다.Subsequently, as shown in FIG. 6B, the optical fiber 530 is seated in the insertion groove 502, and the optical device 540 is recessed in the concave and convex portions 504, and the optical path portion and the optical fiber 530 of the optical device 540 are positioned. After manually aligning the core 532, the optical fiber 530 and the optical device 540 are attached to the mounting apparatus 500 with an adhesive such as curable epoxy. In this case, the optical device 540 may be used as an edge light emitting device, an edge light emitting device, or an edge light detection device.
한편, 본 발명의 제 4실시예는 광섬유 삽입홈(502)과 오목 요철부(504)를 동시에 형성하지 않고 광섬유가 설치된 탑재 장치내에 광소자를 삽입하기 위한 오목 요철부를 레이저로 가공하여 만들 수도 있다. 즉 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치(500)에 광섬유가 안착되는 삽입홈(502)을 형성한 후에, 삽입홈(502)에 경화성 에폭시 등의 접착제로 광섬유(530)를 부착한다. 이때 그리고 탑재 장치(500) 상부면 중앙부에 레이저 빔으로 가공하여 광소자가 안착되며 양 측벽에 광섬유(530)의 코어(532)가 노출되는 오목 요철부(504)를 형성한다. 이렇게 광섬유(530)가 설치된 탑재 장치(500)에 양쪽 광섬유(530)의 코어(532)와 광소자(540)가 서로 정합되도록 광소자(540)를 오목 요철부(504)에 안착한 후에 부착한다.On the other hand, in the fourth embodiment of the present invention, the concave-convex portions for inserting the optical element into the mounting apparatus provided with the optical fiber may be processed by laser without forming the optical fiber insertion groove 502 and the concave-convex portion 504 at the same time. That is, after the laser beam is irradiated in the laser micromachining system to form the insertion groove 502 for mounting the optical fiber in the mounting apparatus 500, the optical fiber 530 is attached to the insertion groove 502 with an adhesive such as curable epoxy. . At this time, by processing the laser beam in the central portion of the upper surface of the mounting apparatus 500 to form a concave convex and convex portion 504, the optical element is seated and the core 532 of the optical fiber 530 is exposed on both side walls. The optical device 540 is mounted on the concave-convex portion 504 so that the core 532 and the optical device 540 of both optical fibers 530 are matched with each other on the mounting apparatus 500 provided with the optical fiber 530. .
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 5실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈 제조 공정을 나타낸 도면들이다. 본 발명의 제 5실시예는 광섬유가 설치된 탑재 장치내에 광소자를 삽입, 부착하기 위한 오목 요철부를 레이저로 가공하여 만들고 광소자와 광섬유를 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작하는 것으로서, 상세한 광송수신 모듈의 제조 과정은 다음과 같다.7A and 7B are views illustrating a process of manufacturing an optical transmission / reception module using laser micromachining according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment of the present invention is to fabricate an optical transmitting and receiving module by manufacturing a concave and convex portion for inserting and attaching an optical element into a mounting apparatus equipped with an optical fiber with a laser and manually aligning the optical element and the optical fiber. The manufacturing process is as follows.
먼저 모듈 탑재 장치(500)로서 반도체 기판에 가공하고자하는 광섬유의 형상 및 위치를 레이저 미세가공 시스템으로 분석한다. 그리고 도 7a에 도시된 바와 같이, 레이저 미세가공 시스템에서 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치(500)에 광섬유가안착되는 삽입홈(503)을 형성하는데, 이때 삽입홈(503)은 상기 제 4실시예와 다르게 분리되지 않고 탑재 장치(500)에 하나로 형성된다.First, as the module mounting apparatus 500, the shape and position of the optical fiber to be processed on the semiconductor substrate are analyzed by a laser micromachining system. And as shown in Figure 7a, by irradiating a laser beam in the laser micromachining system to form an insertion groove 503 in which the optical fiber is seated in the mounting apparatus 500, wherein the insertion groove 503 is the fourth embodiment Unlike the case, it is formed as one in the mounting apparatus 500.
그런 다음 도 7b에 도시된 바와 같이, 삽입홈(503)에 경화성 에폭시 등의 접착제로 광섬유(550)를 부착한다. 탑재 장치(500) 상부면 중앙부에 레이저 빔으로 가공하여 광소자가 안착되며 중앙 부위의 광섬유(550)의 코어(552)가 노출되는 오목 요철부(506)를 형성한다. 이렇게 광섬유(550)가 설치된 탑재 장치(500)에 노출된 코어(554)와 광소자(560)가 서로 정합되도록 광소자(560)를 오목 요철부(506)에 접착제로 부착한다. 본 실시예의 광소자(560)는 표면 광발광 소자, 표면 광방출 소자, 또는 표면 광검출 소자 중에서 어느 하나 또는 이들 소자를 혼합, 구성해서 설치할 수도 있다.Then, as shown in FIG. 7B, the optical fiber 550 is attached to the insertion groove 503 with an adhesive such as a curable epoxy. The optical device is placed on the central portion of the upper surface of the mounting apparatus 500 to form a concave and convex portion 506 to which the optical element is seated and the core 552 of the optical fiber 550 is exposed. The optical device 560 is attached to the concave-convex portion 506 with an adhesive such that the core 554 and the optical device 560 exposed to the mounting apparatus 500 provided with the optical fiber 550 are matched with each other. The optical device 560 of the present embodiment may be provided by mixing or configuring any one or a surface light emitting device, a surface light emitting device, or a surface photodetecting device.
이와 같이 제조된 광송수신 모듈은 광소자(560)의 하부 표면, 즉 오목 요철부(506)에 의해 노출된 코어(554)와 광소자(560)의 광경로부(미도시됨)가 ±1㎛ 이내 범위에서 서로 정합되며 이 코어(554)는 양쪽 광섬유(550)의 코어(552)와 연결된다.The optical transmission module manufactured as described above has a lower surface of the optical device 560, that is, a core 554 exposed by the concave and convex portion 506 and an optical path portion (not shown) of the optical device 560 are ± 1. The cores 554 are matched with each other in the range within the micrometer and are connected with the cores 552 of both optical fibers 550.
도 8은 본 발명의 제 6실시예에 따른 레이저 미세가공을 이용한 광송수신 모듈을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제 6실시예는 상술한 제 4 및 제 5실시예와 다르게 두 개로 분리된 광섬유대신에 1개의 광섬유만을 사용하여 광송수신 모듈을 제작하는 것이다.8 is a view showing an optical transmission and reception module using laser micromachining according to a sixth embodiment of the present invention. According to the sixth embodiment of the present invention, a light transmitting / receiving module is manufactured using only one optical fiber instead of two separate optical fibers, unlike the fourth and fifth embodiments described above.
즉, 모듈 탑재 장치(600)로서 반도체 기판에 레이저 빔을 조사하여 탑재 장치(600)에 광섬유가 안착되는 삽입홈(602)을 형성한다. 그리고 삽입홈(602)에 광섬유(610)를 접착제로 부착한 후에 광섬유 끝단에 해당하는 탑재 장치(600)의 상부면에 레이저 빔을 조사하여 광소자가 안착되는 오목 요철부(604)를 형성한다. 이렇게 광섬유(610)가 설치된 탑재 장치(600)에 광소자(620)의 모서리 광발광 소자, 모서리 광방출 소자, 또는 모서리 광검출 소자 등의 광경로부(622)가 서로 정합되도록 광소자(620)를 오목 요철부(604)에 부착한다.That is, as the module mounting apparatus 600, a laser beam is irradiated to the semiconductor substrate to form the insertion groove 602 in which the optical fiber is seated in the mounting apparatus 600. After attaching the optical fiber 610 to the insertion groove 602 with an adhesive, a laser beam is irradiated to the upper surface of the mounting apparatus 600 corresponding to the optical fiber end to form a concave and convex portion 604 on which the optical device is mounted. The optical device 620 such that the optical path parts 622 such as the edge photoluminescence element, the edge light emission element, or the edge photodetection element of the optical element 620 are matched with each other on the mounting apparatus 600 provided with the optical fiber 610. ) Is attached to the concave and convex portions 604.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서 경화성 굴절률 정합제(index matching oil or index matching gel)를 광소자의 광경로부와 광섬유 사이의 틈을 완전히 밀봉함으로써 외부로부터 광경로부의 손상을 방지하여 장시간동안 광의 방출(송신) 및 광의 검출(수신)하는데 있어 신뢰성을 유지하도록 한다.On the other hand, in various embodiments of the present invention by completely sealing the gap between the optical path portion and the optical fiber of the curable index matching oil (index matching oil or index matching gel) to prevent the damage of the optical path portion from the outside to emit light for a long time Reliability is maintained in (transmission) and detection (reception) of light.
또한 본 발명은 광섬유를 일반 단일 모드 혹은 다중 모드 광섬유로 사용하고 코어 확산 광섬유(thermal expanded core fiber, TEC), 렌즈형 광섬유(lensed fiber) 또는 렌즈형 코어확산 광섬유(lensed TEC fiber) 등을 광소자의 광경로부와 정합되도록 수동 정렬할 경우 일반 광섬유보다 광결합 효율이 향상되어 효과적인 광의 송신 또는 수신이 가능하다.In addition, the present invention uses the optical fiber as a general single-mode or multi-mode optical fiber and a thermal expanded core fiber (TEC), a lensed fiber (lensed fiber) or a lens-type core fiber (lensed TEC fiber), etc. Manual alignment to match the optical path improves the optical coupling efficiency compared to ordinary optical fibers, enabling efficient transmission or reception of light.
그리고 본 발명은 레이저 미세가공 시스템으로 가공하고자 하는 홈의 형상 및 위치를 비전시스템에서 분석한 후에 레이저 빔을 조사하여 원하는 위치에 원하는 형상을 가공할 수 있기 때문에 광소자 및 광섬유를 안착시킬 수 있는 홈을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 광학부품(GRIN lens, ball lens, filter)을 삽입·정렬할 수 있는 홈을 가공하여 집적화하는 것이 가능하다.In addition, the present invention can analyze the shape and position of the groove to be processed by the laser micromachining system in the vision system, so that the desired shape can be processed at the desired position by irradiating a laser beam, so that the groove for mounting the optical element and optical fiber In addition to forming a groove, it is possible to integrate a processing groove into which an optical component (GRIN lens, ball lens, filter) can be inserted and aligned.
이상 설명한 바와 같이, 종래 포토리소그래피 및 식각 공정을 이용하여 광송수신 모듈의 광섬유 삽입홈을 형성하는 방식은 본 발명의 레이저 미세가공에 비해 제조 공정이 복잡하고 공정 수도 많아 정밀한 치수제어가 어려울 뿐만 아니라 제조 비용이 많이 소요되었다. 하지만, 본 발명은 레이저 미세가공 기술을 이용하여 광섬유의 삽입홈, 광소자의 오목 요철부 등을 가공하는데 치수 정밀도가 우수하고 수초 내에 가공할 수 있어 제조 공정이 간단하며 경제성이 있다.As described above, the method of forming the optical fiber insertion groove of the optical transmission / reception module by using the conventional photolithography and etching process is more difficult than the laser micromachining of the present invention, the manufacturing process is complicated and the number of processes is difficult, and precise dimensional control is not only manufactured. It was expensive. However, the present invention has excellent dimensional accuracy and can be processed within a few seconds to process the insertion groove of the optical fiber, the concave and convex portion of the optical element by using the laser micromachining technology, the manufacturing process is simple and economical.
따라서 본 발명은 레이저 미세가공 기술을 이용하여 광소자에 광섬유가 삽입될 수 있는 삽입홈을 만들거나 광섬유 내에 광소자가 삽입될 홈을 만들거나 또는 광소자가 안착되는 오목 요철부를 만들어 광섬유와 광소자가 수동 정렬하여 광송수신 모듈을 제작함으로써 광소자와 광섬유의 광결합 구조를 단순화·소형화하여 패키징 공정에 필요한 난이도를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention uses the laser micromachining technology to make an insertion groove into which the optical fiber can be inserted into the optical device, or to create a groove into which the optical device is inserted in the optical fiber, or to create a concave and convex recess in which the optical device is seated to manually align the optical fiber and the optical device By manufacturing the optical transmission and reception module, the optical coupling structure between the optical device and the optical fiber can be simplified and miniaturized, thereby reducing the difficulty of the packaging process and reducing the cost.
그리고 본 발명은 다양한 형태의 광소자(광방출, 광검출 소자, 광방출+광검출 소자 등)를 사용하여 광송수신 모듈의 제작이 가능하고 광소자의 배열 형태(모서리 광방출, 표면 광방출 등)에 따라 양방향 또는 한쪽 측면으로의 광 방출, 광 검출이 가능하게 모듈 제작이 가능하다.In addition, the present invention enables the fabrication of optical transmission / reception modules using various types of optical elements (light emitting, photodetecting elements, light emitting + photodetecting elements, etc.) and the arrangement of optical elements (edge light emitting, surface light emitting, etc.). According to this, the module can be manufactured to enable light emission and light detection in both directions or on one side.
또한 본 발명은 광섬유 내에 광소자를 삽입한 모듈을 탑재 장치에 설치하고 탑재 장치에 광섬유 또는 광소자를 설치, 부착함으로써 여러 가지 광송수신 소자가 복합화된 모듈의 집적화가 가능할 뿐만 아니라 다채널의 발광(송신) 및 수광(수신) 어레이 모듈의 적용이 가능하다.In addition, the present invention provides a module in which an optical element is inserted into an optical fiber in a mounting apparatus, and installs and attaches an optical fiber or an optical element to the mounting apparatus, thereby enabling integration of a module in which various optical transmitting / receiving elements are combined, as well as multi-channel light emission (transmission). And a light receiving array module is possible.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
Claims (22)
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- 2002-11-15 KR KR10-2002-0071029A patent/KR100456468B1/en not_active IP Right Cessation
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