KR100267516B1 - Method and apparatus for manufacturing rejection filters using amplitude masks - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for manufacturing a rejection filter are provided to vary the period of a lattice through which a light source passes by in parallel allocating two amplitude masks having a constant period and then relatively changing the axial direction locations of them. CONSTITUTION: An apparatus for manufacturing a rejection filter includes a KrF laser light source(10) of 248 nm wavelength. A micro stage(18) mounts two amplitude masks(16) in parallel to move each of them in a constant direction. A fixing stage(20) mounts a filter material. A plane mirror(12) deflects the laser light emitted from the light source toward the filter material. A cylindrical lens(14) focuses the laser light deflected through the plane mirror(12) to illuminate it on the material for a rejection filter.

Description

진폭 마스크를 이용한 제파 필터 제조 방법 및 장치Method and apparatus for manufacturing wave filter using amplitude mask

본 발명은 제파 필터 제조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 진폭 마스크를 이용하여 다양한 장주기 격자 필터를 제조하기 위한 제파 필터 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a wave filter, and more particularly, to a method and apparatus for manufacturing a wave filter for manufacturing various long-period grating filters using a plurality of amplitude masks.

장주기 격자 필터는 코어로 진행하는 기본 모드를 클래딩 모드로 커플링시킴으로써 특정 파장에 대한 대역 제파 필터 또는 파장 다중 분할 통신에 이용되는 광섬유 증폭기의 이득 평탄화 등에 응용이 가능한 소자이다. 이러한 커플링은 아래의 수학식 1의 위상 매칭 조건을 만족시킬 때 일어난다.The long-period grating filter is a device that can be applied to gain flattening of a bandpass filter for a specific wavelength or a fiber amplifier used for wavelength multi-division communication by coupling a fundamental mode traveling to a core to a cladding mode. This coupling occurs when the phase matching condition of Equation 1 below is satisfied.

여기서, βco는 코어로 진행하는 기본 모드의 진행 상수이고, βcl (n) 은 n차 클래딩 모드 진행 상수이며, Λ는 격자 주기이다. 또한, n은 유효 굴절률을 나타내고, λ는 커플링이 발생하는 파장이며, 이들 사이의 관계는 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다.Here, β co is the progression constant of the basic mode going to the core, β cl (n) Is the n-th order cladding mode progression constant and Λ is the lattice period. In addition, n represents the effective refractive index, λ is the wavelength at which the coupling occurs, the relationship between them can be represented by the following equation (2).

위의 수학식 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 특정 파장을 클래딩 모드로 커플링시키기 위해서는 진폭 마스크의 격자 주기 Λ의 값과 neff co- neff cl(n)(=Δn)의 값을 변화시키면 된다. 즉, 격자 주기 Λ를 고정시켜 놓은 상태에서 광 민감성 도파로에 자외선 레이저를 조사하면, 게르마늄을 포함하고 있는 코어의 굴절률이 변하게 되는데, 레이저 조사 시간에 따라 코어와 클래딩의 유효 굴절률 차이를 유발하게 되고 위의 수학식 2를 만족시키는 특정 파장의 제거량을 조절할 수 있다. 또한, 레이저 노출 조건을 동일하게 하여 굴절률 변화(Δn)는 같게 하되, 진폭 마스크의 격자 주기 Λ를 변화시킴으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 특정 파장의 제거량을 조절하기 위해서는 진폭 마스크의 격자 주기를 변화시켜야 한다.As can be seen from Equation 2 above, in order to couple a specific wavelength to the cladding mode, the value of the lattice period Λ and the value of n eff co -n eff cl (n) (= Δn) of the amplitude mask can be changed. do. That is, irradiating an ultraviolet laser to a photosensitive waveguide with the lattice period Λ fixed, the refractive index of the core containing germanium changes, causing a difference in the effective refractive index of the core and the cladding according to the laser irradiation time. The amount of removal of a specific wavelength that satisfies Equation 2 can be adjusted. In addition, the laser exposure conditions are the same, and the refractive index change Δn is the same, but the same effect can be obtained by changing the lattice period Λ of the amplitude mask. However, to control the amount of removal of a particular wavelength, the lattice period of the amplitude mask must be changed.

현재 사용되고 있는 진폭 마스크는 실리카 위에 패턴을 형성하고 크롬층을 입혀 만들기 때문에 제조가 어렵고 제조 단가가 비싸며 손실 문턱 에너지가 낮아 레이저의 출력을 효율적으로 이용할 수 없는 단점이 있다. 이러한 문제는 스테인레스 강과 같은 얇은 금속판을 이용한 진폭 마스크를 사용함으로써 해결하였으나, 이 경우 진폭 마스크는 하나의 주기 밖에 갖지 못하므로 조건이 바뀔 때마다 필요로 하는 주기의 진폭 마스크를 새로 제조해야 하는 문제점이 있다.Currently used amplitude masks are difficult to manufacture because the pattern is formed on the silica and coated with a chromium layer, the manufacturing cost is expensive, and the loss threshold energy is low, the laser output can not be used efficiently. This problem was solved by using an amplitude mask using a thin metal plate such as stainless steel. However, in this case, since the amplitude mask has only one period, there is a problem in that a new amplitude mask of a required period needs to be manufactured every time conditions change. .

본 발명의 목적은 일정 주기를 가진 진폭 마스크를 이용하는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제파 필터 제조시 일정 주기를 가진 2 개의 진폭 마스크를 평행 배치한 후 이들의 축방향 위치를 상대적으로 변화시켜 광원이 통과하는 격자의 주기를 가변시킴으로써 다양한 격자 주기의 제파 필터를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art using an amplitude mask with a constant period, and in the manufacture of the wave filter, after relatively parallel arrangement of two amplitude masks with a constant period, their axial positions are relatively changed. It is to provide a method for manufacturing a wave filter of various grating periods by varying the period of the grating passing through the light source.

본 발명의 다른 목적은 전술한 본 발명의 제파 필터 제조 방법을 수행할 수 있는 제파 필터 제조 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a wave filter manufacturing apparatus capable of performing the above-mentioned method for producing a wave filter.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 소정 주기의 격자가 형성된 복수의 진폭 마스크를 이용하여 제파 필터를 제조하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 광원과 제파 필터 재료 사이에 상기 복수의 진폭 마스크를 서로 평행하게 배치하는 단계; 상기 복수의 진폭 마스크 중 적어도 하나를 상기 격자의 길이 방향에 수직한 방향으로 소정량만큼 이동시키는 단계; 및 상기 광원으로부터 상기 제파 필터 상에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a method for manufacturing a wave filter using a plurality of amplitude masks formed with a grating of a predetermined period, the method comprises a plurality of the gap between the light source and the wave filter material Placing the amplitude masks parallel to each other; Moving at least one of the plurality of amplitude masks by a predetermined amount in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the grating; And irradiating light onto the wave filter from the light source.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 소정 주기의 격자가 형성된 복수의 진폭 마스크를 이용하여 제파 필터를 제조하는 또 다른 방법이 제공되는데, 이 방법은 광원과 제파 필터 재료 사이에 상기 복수의 진폭 마스크의 각각의 격자들이 서로 중첩되게 상기 복수의 진폭 마스크를 배치하는 단계; 및 상기 광원으로부터 상기 복수의 진폭 마스크의 중첩된 격자들을 통해 상기 제파 필터 재료 상에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, another method of manufacturing a wave filter using a plurality of amplitude masks having a predetermined period of grating is provided, each method of each of the plurality of amplitude masks between a light source and a wave filter material. Arranging the plurality of amplitude masks such that the gratings of the plurality overlap each other; And irradiating light from the light source onto the wave filter material through superimposed gratings of the plurality of amplitude masks.

또한, 본 발명의 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 광원으로부터 소정 주기의 격자가 형성된 복수의 진폭 마스크를 통해 제파 필터 재료 상에 광을 조사하여 소정 격자 주기를 가진 제파 필터를 제조하는 장치가 제공되는데, 이 장치는 상기 복수의 진폭 마스크에 형성된 각각의 격자들이 서로 중첩되도록 상기 복수의 진폭 마스크 중 적어도 하나를 소정의 방향으로 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object of the present invention, the light wave having a predetermined grating period by irradiating light onto the wave filter material through a plurality of amplitude masks formed with a grating of a predetermined period from the light source. An apparatus for manufacturing a filter is provided, the apparatus comprising means for moving at least one of the plurality of amplitude masks in a predetermined direction such that respective gratings formed in the plurality of amplitude masks overlap each other. .

도 1은 본 발명에 따른 제파 필터 제조 장치의 개략도.1 is a schematic view of a wave filter manufacturing apparatus according to the present invention.

도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 제파 필터 제조 장치에서 진폭 마스크로 사용되는 금속 박판을 나타내는 도면으로서, 도 2a 내지 2c는 마이크로 스테이지를 이용하여 온/오프 비율을 달리한 형태를 나타내며, 도 2d 및 2e는 처핑 효과를 얻기 위해 주기를 달리한 형태를 나타내는 도면.Figure 2a to 2e is a view showing a thin metal plate used as an amplitude mask in the wave filter manufacturing apparatus according to the present invention, Figures 2a to 2c shows a form in which the on / off ratio by using a micro stage, Figure 2d and 2e is a view showing a form with different periods to obtain a chirping effect.

도 3은 본 발명에 따른 제파 필터 제조 장치에서 온/오프 비율을 달리한 진폭 마스크를 이용하여 제조한 제파 필터의 투과 스펙트럼을 나타내는 도면.3 is a view showing a transmission spectrum of a wave filter manufactured using an amplitude mask having a different on / off ratio in the wave filter manufacturing apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 레이저 광원10: laser light source

12 : 평면 거울12: flat mirror

14 : 원통 렌즈14: cylindrical lens

16 : 진폭 마스크16: amplitude mask

18 : 마이크로 스테이지18: micro stage

20 : 고정 스테이지20: fixed stage

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제파 필터 제조 방법 및 장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, a method and apparatus for manufacturing a wave filter of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 제파 필터 제조 장치를 개략적으로 도시한 도 1을 참조하면, 본 발명의 제파 필터 제조 장치는 248 nm 파장의 KrF 레이저 광원(10)과, 2 개의 진폭 마스크(16)를 평행하게 장착하여 각각의 진폭 마스크를 일정 방향으로 이동시킬 수 있는 마이크로 스테이지(18)와, 필터 재료를 장착하기 위한 고정 스테이지(20)를 구비하고 있다. 또한, 제파 필터 제조 장치는 상기 광원으로부터 방출되는 레이저광을 필터 재료를 향해 편향시키기 위한 평면 거울(12)과, 상기 평면 거울을 통해 편향된 레이저광을 집광하여 제파 필터용 재료 상에 조사하기 위한 원통 렌즈(14)를 구비하고 있다.Referring to FIG. 1 schematically showing an apparatus for manufacturing a wave filter according to the present invention, the apparatus for manufacturing a wave filter of the present invention includes a KrF laser light source 10 having a wavelength of 248 nm and two amplitude masks 16 mounted in parallel. And a micro stage 18 capable of moving the respective amplitude masks in a predetermined direction, and a fixed stage 20 for mounting the filter material. In addition, the wave filter manufacturing apparatus includes a plane mirror 12 for deflecting the laser light emitted from the light source toward the filter material, and a cylinder for condensing the laser light deflected through the plane mirror to irradiate the wave filter material. The lens 14 is provided.

상기 마이크로 스테이지(18) 상에 평행하게 장착된 2 개의 진폭 마스크(16)는 그 표면에 격자들이 형성되어 있는데, 이 격자들을 통해 상기 원통 렌즈(14)에서 집광된 광이 통과되어 고정 스테이지(20) 상에 장착된 필터 재료 상에 조사된다. 상기 진폭 마스크의 격자는, 예컨대, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 바와 같이, 일정 주기로 형성되는데, 얇은 두께의 금속 마스크에 레이저 또는 화학 약품에 의한 에칭을 통해 제조될 수 있다.The two amplitude masks 16 mounted on the micro stage 18 in parallel have gratings formed on surfaces thereof, through which the light collected by the cylindrical lens 14 passes through the gratings. Irradiated onto the filter material mounted on the substrate. The grating of the amplitude mask is formed at regular intervals, for example, as shown in FIGS. 2A to 2E, and may be manufactured by laser or chemical etching on a thin metal mask.

이제, 본 발명의 제파 필터 제조 장치를 이용하여 제파 필터를 제조하는 방법을 설명한다.Now, the method of manufacturing a wave filter using the wave filter manufacturing apparatus of this invention is demonstrated.

먼저, 고정 스테이지(20)에 필터 재료를 장착한 후, 동일한 격자 주기를 가진 2 개의 진폭 마스크를 마이크로 스테이지(18) 상에 상하로 평행하게 장착한다. 그 다음, 마이크로 스테이지에 장착된 상하 2 개의 진폭 마스크를 도 1에서의 수평 방향으로 이동시켜 각각의 진폭 마스크에 형성되어 있는 각각의 격자들이 서로 중첩되도록 한다. 도 2a는 온/오프 비율이 50 : 50으로 격자 주기가 같은 2 개의 진폭 마스크를 일치시켜 놓은 경우이며, 도 2b와 2c는 하나의 진폭 마스크를 마이크로 스테이지를 이용하여 수십 μm 이동시킨 경우를 나타낸다. 이러한 중첩을 통해 2 개의 진폭 마스크의 결과적인 격자 주기를 필요한 만큼 변화시키는 것이 가능하게 된다.First, the filter material is mounted on the fixed stage 20, and then two amplitude masks having the same lattice period are mounted on the micro stage 18 in parallel up and down. Then, the two upper and lower amplitude masks mounted on the micro stage are moved in the horizontal direction in FIG. 1 so that the respective gratings formed in the respective amplitude masks overlap each other. 2A shows a case where two amplitude masks having the same lattice period are matched with an on / off ratio of 50:50, and FIGS. 2B and 2C show a case where one amplitude mask is moved by several micrometers using a micro stage. This overlap makes it possible to vary the resulting lattice period of the two amplitude masks as needed.

따라서, 굴절률 변화를 일으키는 부분인 진폭 마스크 격자들의 온/오프 비를 조절하는 것이 가능하게 되어, 즉 격자 주기는 고정되어 있지만, 빛이 통과하는 부분과 통과하지 않는 부분의 비율을 조절하여 neff co- neff cl(n)(=Δn)의 값을 변화시킴으로써 다양한 격자 주기를 갖는 제파 필터를 제조할 수 있게 된다.Therefore, to control the on / off ratio of causing a refractive index change of the amplitude mask grating portion is capable, that is, although the grating period is fixed, by adjusting the ratio of the portion that does not pass through portions in which light passes through n eff co By changing the value of n eff cl (n) (= Δn), it is possible to produce a wave filter having various lattice periods.

결과적으로, 수학식 2를 참조할 때, 동일한 격자 주기 Λ의 진폭 마스크 2개를 사용하여 코어와 클래딩의 유효 굴절률 차이를 온/오프 비율로 조절함으로써 다른 주기의 진폭 마스크를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.As a result, when referring to Equation 2, two amplitude masks of the same lattice period Λ are used to adjust the difference between the effective refractive indices of the core and the cladding at an on / off ratio, thereby producing the same effect as using an amplitude mask of another period. You can get it.

이 후, 중첩된 진폭 마스크를 통해 필터 재료 상에 레이저광을 조사하여 원하는 겪자 주기를 가진 제파 필터를 제조한다.Thereafter, laser light is irradiated onto the filter material through the superposed amplitude mask to produce a wave filter having a desired suffering period.

이와 같이 본 발명에 따라 제조된 제파 필터에 대한 실험 자료로서, 도 3a는 본 발명에 따라 50 : 50의 온/오프 비율을 사용하여 제조된 제파 필터의 제파 피크 스펙트럼을 나타내며, 도 3b는 30 : 70의 온/오프 비율을 사용하여 제조된 제파 필터의 제파 피크 스펙트럼을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 도 2a의 경우에는 1573 nm의 파장에서 23 dB의 소거비를 나타내고 있으며, 도 2b의 경우에는 1565 nm의 파장에서 도 2a의 경우와 동일한 효과를 나타내고 있기 때문에 약 8 nm의 파장 이동 효과를 얻을 수 있었다.Thus, as an experimental data for the wave filter prepared according to the present invention, Figure 3a shows the peak wave spectrum of the wave filter produced using the on / off ratio of 50: 50 according to the present invention, Figure 3b is 30: The wave peak spectrum of the wave filter produced using the on / off ratio of 70 is shown. As shown in FIG. 2A, an erase ratio of 23 dB is shown at a wavelength of 1573 nm, and in FIG. 2B, the wavelength is about 8 nm since the same effect as that of FIG. 2A is shown at a wavelength of 1565 nm. A move effect could be obtained.

본 발명은 바람직한 실시예를 통해 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예컨대 격자 주기가 다른 2 개 이상의 진폭 마스크를 사용하는 경우에도 격자 주기가 위치에 따라 변화되는 처핑(chirping) 마스크 효과를 얻을 수 있다.Although the present invention has been described through the preferred embodiment, the present invention is not limited to this, and for example, even when using two or more amplitude masks having different lattice periods, a chirping mask effect in which the lattice periods vary with position is obtained. Can be.

따라서, 본 발명에 따르면, 복수의 진폭 마스크를 중첩시키는 간단한 방식으로 진폭 마스크의 격자 주기를 변화시켜 다양한 격자 주기를 가진 제파 필터를 제조할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a wave filter having various lattice periods by changing the lattice periods of the amplitude masks in a simple manner of overlapping a plurality of amplitude masks.

Claims (4)

제파 필터를 제조하는 방법에 있어서,In the method for manufacturing the wave filter, 광원과 제파 필터 재료 사이에 소정 주기의 격자가 형성된 복수의 진폭 마스크를 서로 평행하게 배치하는 단계;Disposing a plurality of amplitude masks formed with a predetermined period of grating between the light source and the wave filter material in parallel with each other; 상기 복수의 진폭 마스크 중 적어도 하나를 상기 격자의 길이 방향에 수직한 방향으로 소정량만큼 이동시키는 단계; 및Moving at least one of the plurality of amplitude masks by a predetermined amount in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the grating; And 상기 광원으로부터 상기 제파 필터 재료 상에 광을 조사하는 단계Irradiating light onto the wave filter material from the light source 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제파 필터 제조 방법.Method for producing a wave filter comprising a. 제파 필터를 제조하는 방법에 있어서,In the method for manufacturing the wave filter, 광원과 제파 필터 재료 사이에 소정 주기의 격자가 형성된 복수의 진폭 마스크를 배치하되, 각각의 격자들이 서로 중첩되게 상기 복수의 진폭 마스크를 배치하는 단계; 및Disposing a plurality of amplitude masks having a predetermined period of grating formed between the light source and the wave filter material, and disposing the plurality of amplitude masks such that the respective gratings overlap each other; And 상기 광원으로부터 상기 복수의 진폭 마스크의 중첩된 격자들을 통해 상기 제파 필터 재료 상에 광을 조사하는 단계Irradiating light from the light source onto the wave filter material through overlapping gratings of the plurality of amplitude masks. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제파 필터 제조 방법.Method for producing a wave filter comprising a. 제파 필터 재료 상에 광을 조사하여 소정 격자 주기를 가진 제파 필터를 제조하는 장치에 있어서,An apparatus for producing a wave filter having a predetermined lattice period by irradiating light onto the wave filter material, 광원;Light source; 소정 주기의 격자가 형성된 복수의 진폭 마스크; 및A plurality of amplitude masks formed with a grating of a predetermined period; And 상기 복수의 진폭 마스크에 형성된 각각의 격자들이 서로 중첩되도록 상기 복수의 진폭 마스크 중 적어도 하나를 소정의 방향으로 이동시키기 위한 수단Means for moving at least one of the plurality of amplitude masks in a predetermined direction such that the respective gratings formed in the plurality of amplitude masks overlap each other 을 포함하며,Including; 상기 복수의 진폭 마스크 및 상기 제파 필터 재료는 상기 광원의 광로 상에 차례로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제파 필터 제조 장치.And the plurality of amplitude masks and the wave filter material are arranged in sequence on the optical path of the light source. 제3항에 있어서, 상기 이동 수단은 수 μm 내지 수 십 μm의 이동 정밀도를 가진 마이크로 스테이지인 것을 특징으로 하는 제파 필터 제조 장치.The apparatus for manufacturing a wave filter according to claim 3, wherein the moving means is a micro stage having a moving precision of several micrometers to several tens of micrometers.
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