KR100349045B1 - 광필터의제조방법과장치,광필터,나선홈을구비한섬유홀더및위상마스크 - Google Patents

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Abstract

광필터는 감광성 광섬유를 섬유홀더 상의 나선배열 내에 위치시키고(섬유 고정을 위한 나선 홈을 가지는 것이 좋다), 섬유를 나선 회절격자를 갖는 위상마스크를 통하여 노광시키며, 섬유 내에 브래그 격자를 형성함으로써 제조된다. 섬유는 섬유홀더와 위상 마스크가 회전 스테이지 상에서 회전할 때 자외선 빔에 의해 편리하게 주사될 수 있다. 상기 섬유는 섬유홀더와 덮개사이에 간결하게 패키지될 수 있다. 상기 섬유홀더와 덮개는 기판을 폴리머물질의 층으로 코팅함으로써, 나선 홈은 상기 층 중의 하나를 포토리소그래픽 패터닝함으로써 형성될 수 있다.

Description

광필터의 제조방법과 장치, 광필터, 나선 홈을 구비한 섬유홀더 및 위상 마스크 {OPTICAL FILTER FABRICATION METHOD AND APPARATUS, OPTICAL FILTER, FIBER HOLDER WITH SPIRAL GROOVE, AND PHASE MASK}
본 발명은 광섬유 내에 형성된 브래그 격자(Bragg grating)를 구비하는 광필터, 그러한 광필터의 제조방법과 장치, 그리고 이러한 제조과정에서 사용되는 섬유홀더와 위상 마스크에 관한 것이다.
섬유내 브래그 격자(In-fiber Bragg gratings, 이하 FBGs로 표시)는, 단순히 섬유 브래그 격자 또는 FBGs로도 알려져 있으며, 파장분할다중(wavelength- division multiplexing)과 분산보상(dispersion compensation) 등의 목적을 위한 광필터로서 광통신분야에서 유용하다. 감광성의 광섬유를 위상격자 마스크를 통해 자외선에 노출시키는 섬유 브래그 격자의 제조방법은 미국특허 제 5,367,588 에 상술되어 있다. 위상격자 마스크는 실리카 유리판을 구비하며, 이것은 자외선에 투명하며, 표면에 주기적인 릴리프 패턴(relief pattern)의 평행 골(corrugations)이 있다. 상기 골들은 예컨대, 직사각형 단면의 평행 채널의 형태를 취한다. 위상 마스크 내의 회절은 격자간극이나 피치에 의해 결정된 주기성으로 이머징 자외선의 강도를 변조한다. 감광성의 광섬유는 골들과 직각의 방향으로 접촉되거나거의 접촉되도록 놓여진다. 자외선에 노광됨으로써 섬유 코어의 굴절률이 변하며, 위상격자 마스크의 주기성과 같은 주기성으로 섬유 코어 내에 굴절률 변조(index modulation)를 전사한다. 이 굴절률 변조는 브래그 격자의 구성요소이다.
처프 브래그 격자(chirped Bragg grating)는 위상격자 마스크의 격자피치를 변조함으로써 형성될 수 있다. 어포다이즈드 브래그 격자(apodized Bragg grating)는 광섬유의 길이에 따라 자외선의 강도를 변조함으로써 형성될 수 있다.
위상격자 마스크는, 예를 들어 Electronics Letters, Vol.29, No.6 (1993년 3월 18일)의 567쪽에 기재된 것과 같이, 용융된 실리카기판의 반응성 이온 에칭(reactive ion etching)에 의해 제조될 수 있다.
반사파장 대역폭과 반사 스펙트럼의 탑 평탄성과 같은 필터성능의 변수는 전사되는 격자의 길이에 의존한다고 공지되어 있다. 예를 들어 FBGs가 분산보상을 위해 사용될 때, 반사파장 대역폭 Δλ는 다음 식에 의해 주어진다. 여기에서 L은 브래그 격자의 길이, c는 광속, 그리고 D는 분산값이다.
이 식은 주어진 분산값 D에 대해 반사장 대역폭 Δλ가 격자길이 L에 비례하여 증가한다는 것을 나타낸다. 그러나, 위상격자 마스크자체가 진공챔버 내에서 형성되어야하므로 위상격자 마스크의 크기에는 제한이 있다. 따라서, 긴 FBGs는 위에서 설명된 형태의 위상격자 마스크로는 쉽게 제조하기 힘들다. 위상격자 마스크를 지나도록 섬유를 이동시킴으로써 스텝 앤드 리피트 공정(step and repeat process)을 실행할 수도 있으나, 이 공정은 시간이 많이 소비되며 한 단계에서 다음 단계까지 극히 정밀한 정렬이 요구된다. 이러한 이유로 종래의 위상격자 마스크를 이용하여 형성된 FBGs의 길이는 최대 약 100 mm로 제한되어 왔다.
그러므로 종래의 제한된 위상격자 마스크의 길이는 넓은 반사파장 대역폭과 또 다른 소정의 필터특성을 얻는데 장애물이 되어 왔다. 제한된 길이는 또한 FBGs의 효과적인 어포디제이션의 장애물이다.
긴 FBGs의 사용에 또 다른 장애물은 온도변화나 다른 외적요인들로부터 격자를 보호하기 위해 격자를 포함하는 섬유 패키지를 사용해야하는 필요성이다. 종래의 패키지 공정은 섬유의 긴 길이에는 적용되기가 쉽지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 100 mm보다 긴 FBGs를 구비한 광필터를 제조하는 것이다.
다른 목적은 그러한 광필터 제조를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 그러한 광필터 제조에 유용한 섬유홀더를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 그러한 광필터 제조에 유용한 위상 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 매우 정교한 FBGs를 구비한 광필터를 제조하는 것이다.
또 다른 목적은 100 mm보다 긴 어포다이즈드 FBGs를 구비한 광필터를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 100 mm보다 긴 처프 FBGs를 구비한 광필터를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 효과적으로 패키지된 광필터를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 간결하게 패키지된 광필터를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 잘 보호된(well-protected) 광필터를 제공하는 것이다.
광필터를 제조하는 본 발명의 방법은,
감광성의 코어가 있는 광섬유를 섬유홀더의 상부 포면 상에 나선배열로 고정하는 단계;
위상 마스크를, 섬유홀더의 상부 표면 에 평행하게 하고, 나선 회절 격자를 구비한 위상 마스크의 하부표면은 광섬유와 마주하도록 위치시키는 단계; 그리고
광섬유를 위상 마스크를 통해 자외선에 노광시킴으로써 FBGs를 생성시키는 단계를 구비한다.
노광단계는 위상 마스크를 자외선 빔으로 주사하는 중에 섬유홀더와 위상 마스크를 회전시킴으로써 실행되며 주사는 빔이 광섬유의 나선배열을 따라가도록 동기(synchronize)된다.
발명된 섬유홀더는 감광성의 광섬유를 지지하기 위한 나선 홈(spinal groove)을 갖는 평판을 구비한다.
발명된 위상 마스크는 한 표면에 나선형의 주기적 핏(pit)이 있으며 자외선에 투명한 평판을 구비한다.
발명된 광필터를 제조하기 위한 장치는, 발명된 섬유홀더, 위상 마스크, 섬유홀더와 위상 마스크를 지지하는 회전 스테이지, 그리고 자외선을 위상 마스크를 통해 조사하기 위한 광학 시스템을 구비한다.
발명된 광필터는, 섬유홀더 및, 주기적으로 변화된 굴절률을 가지고 있으며 나선 홈에 유지된, 광섬유를 포함한다.
5-inch 디스크 형태를 갖는 섬유홀더와 위상 마스크를 이용한 본 발명방법에 의해 약 4 미터(m)이상 길이의 FBGs를 제조하는 것이 가능하다. 섬유홀더와 위상 마스크는 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 종래 형태의 장치를 이용하여 제조될 수 있다.
스텝 앤드 리피트 공정보다는 연속제조공정을 채택하기 때문에, 정밀한 FBGs를 생산할 수 있다.
어포다이즈드 FBGs는 광섬유에 노출되는 자외선의 양을, 섬유홀더의 상부 표면상의 위치에 따라 변화시킴으로써 형성된다. 위상 마스크가 자외선 빔으로 주사되면 자외선의 양은, 펄스화된(pulsed) 광원을 사용하여, 펄스 반복률을 변화함으로써 변화시킬 수 있다. 선택적으로, 가변성의 광학 감쇠기(attenuator)를 사용할 수 있고 또는 섬유홀더의 회전속도를 변화시킬 수도 있다.
처프 FBGs는 위상 마스크를 동심원의 구역으로 나누어서, 나선 회절 격자 내의 핏의 간격을 구역에 따라 변화시킴으로써 형성된다.
FBGs는 발명된 섬유홀더와 덮개 사이에 효과적으로 패키지될 수 있다. 덮개 또한 나선형 홈을 가질 수도 있다.
덮개는 FBGs를 형성한 후에, 섬유홀더와 광섬유에 보호층을 만듦으로써 형성될 수 있다. 섬유홀더는, 기판 상에 배치된 폴리머층을 패터닝하고, 폴리머층 내에 나선 홈을 생성시킴으로써 형성될 수 있다. 선택적으로는, 모조 섬유를 형성하기 위해 폴리머층이 패턴 될 수 있으며, 폴리머 보호층이 모조 섬유 주위에 만들어진 후, 모조 섬유는 제거되어 그 폴리머 보호층에 나선 홈을 남길 수 있다. 폴리머 보호 하부층 또한 기판에 만들어질 수 있다. 간결하며, 잘 보호된 광필터 모듈이 이런 방법으로 제조될 수 있다.
도 1 은 광필터 제조를 위한, 본 발명을 구체화하는, 장치를 도식적으로 나타낸다.
도 2a 는 도 1 내 섬유홀더의 평면도이다.
도 2b 는 도 1 에서 섬유홀더와 광섬유의 단면도이다.
도 3a 는 도 1 에서 하나의 바람직한 나선 홈과 광섬유의 배치를 도시한 확대 단면도이다.
도 3b 는 도 1 에서 또 하나의 바람직한 나선 홈과 광섬유의 배치를 도시한 확대 단면도이다.
도 4 는 도 1 에서 위상 마스크의 평면도이다.
도 5a 는 도 4 에서 위상 마스크의 일부분을 나타내는 확대 평면도이다.
도 5b 는 도 5a 에 도시된 핏들을 통과하여 절단한 부분을 나타내는 단면도이다.
도 6 은 광섬유와 핏의 치수를 나타내는 도 5a 의 확대도이다.
도 7a 는 처프 나선격자를 갖는 위상 마스크의 일부분의 단면도이다.
도 7b 는 도 7a 에서 처프 나선격자의 단면도이다.
도 8 은 광필터 제조하는 본 발명의 방법을 설명하는 사시도이다.
도 9 는 어포다이즈드 광필터 제조를 위한, 본 발명을 구현하는, 장치를 도식적으로 나타낸다.
도 10 은 도 9 에서 섬유홀더의 평면도이다.
도 11 은 도 9 장치에서 펄스 반복률을 도시하는 그래프이다.
도 12 는 도 9 의 장치로 제조된 광필터의 어포디제이션 커브를 도시하는 그래프이다.
도 13 은 어포다이즈드 광필터 제조를 위한, 본 발명을 구현하는, 다른 장치를 도식적으로 나타낸다.
도 14 는 도 13 의 장치에서 회전 스테이지의 회전속도를 도시하는 그래프이다.
도 15a 는 발명된 광필터를 패키지하는데 유용한 덮개의 평면도이다.
도 15b 는 도 15a 의 덮개의 단면도이다.
도 16 은 도 15a의 덮개를 사용한 광필터의 패키지를 도시하는 단면도이다.
도 17a 는 발명된 광필터를 패키지하는데 유용한 다른 덮개의 평면도이다.
도 17b 는 도 17a에서 덮개의 단면도이다.
도 18 은 발명된 광필터를 위한 덮개를 형성하는 또 다른 방법을 도시하는 단면도이다.
도 19a, 20a, 21a, 22a, 및 23a 는 새로운 광필터 제조방법의 각 공정단계를도시하는 사시도들이다.
도 19b, 20b, 21b, 22b, 및 23b 는 도 19a, 20a, 21a, 22a, 및 23a에서 각 공정단계의 단면도들이다.
도 24a, 25a, 26a, 27a, 28a, 29a, 및 30a 는 또 다른 새로운 광필터 제조방법의 각 공정단계를 도시하는 사시도들이다.
도 24b, 25b, 26b, 27b, 28b, 29b, 및 30b 는 도 24a, 25a, 26a, 27a, 28a, 29a, 및 30a에서 각 공정단계들의 단면도이다.
도 31a 는 도 27b 에서 바람직한 형태의 모조섬유의 형태를 도시하는 확대 단면도이다.
도 31b 는 도 27b 에서 바람직하지 않은 모조섬유의 형태를 도시하는 확대 단면도이다.
도 32a, 33a, 34a, 35a, 36a, 37a, 38a, 및 39a 는 또 다른 광필터 제조방법의 각 공정단계를 도시하는 사시도들이다.
도 32b, 33b, 34b, 35b, 36b, 37b, 38b, 및 39b 는 도 32a, 33a, 34a, 35a, 36a, 37a, 38a, 및 39a 에서 각 공정단계들의 단면도이다.
도 40a 는 본 발명의 섬유홀더의 변화를 나타내는 평면도이다.
도 40b 는 도 40a 의 섬유홀더를 채택한 광필터 모듈의 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 섬유홀더 10a : 섬유홀더의 상부표면
12 : 위상 마스크 12a : 위상 마스크의 하부표면
14 : 회전 스테이지 16 : 광학 시스템
18 : 주사 제어기 20 : 감광성 광섬유
22 : 나선 홈 28 : 샤프트 제어기
30 : 레이저 광원 32 : 광학 감쇠기
본 발명의 실시예는 첨부된 설명도면을 참고하여 설명될 것이다. 다른 실시예에서, 유사한 요소들은 반복된 설명 없이 같은 참고번호로 표시될 것이다.
도 1 은 광필터 제조를 위해 발명된 장치의 제 1 실시예를 도시한다. 주요 구성요소는 섬유홀더(10), 위상 마스크(12), 회전 스테이지(14), 광학 시스템(16), 그리고 주사 제어기(18)이다. 감광성의 광섬유(20)는 섬유홀더(10)의 위 표면(10a) 의 나선 홈(22) 내에 위치한다. 섬유홀더(10)는 회전 스테이지(14) 위에 위치하며, 위상 마스크(12)는 섬유홀더(10) 위에 고정된다. 광학 시스템(16)은 자외선 빔을 생성시키며, 이 자외선 빔은 위상 마스크(12)를 통하여 감광성의 광섬유(20)를 비춘다. 주사 제어기(18)는, 회전 스테이지(14)가 회전할 때, 자외선 빔이 감광성의 광섬유(20)를 주사하도록 광학 시스템(16)을 제어한다.
섬유홀더(10)의 상부 표면(10a)은 편평하다. 도 1 은 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12) 사이에 공간을 나타내지만, 위상 마스크(12)는 이후에 설명된 것과같이 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a) 에 접촉하도록 위치한다. 어떤 경우에도, 위상 마스크(12)는 위상 마스크(12)의 하부 표면(12a)이 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a)과 평행이 되도록 섬유홀더(10)에 고정된다.
위상 마스크(12)는 실질적으로 자외선에 투명한 실리카 유리 같은 물질의 평판으로 형성된다. 위상 마스크(12)의 하부 표면(12a)은, 광학 시스템(16)에 의해 생성된 자외선을 회절 시키는 핏을 구비하는 나선 회절 격자를 갖는다.
회전 스테이지(14)의 회전축(24)은 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a)과 수직이다. 회전 스테이지(14)는 섬유홀더(10)가 얹혀있는 턴테이블(26)과 턴테이블(26)을 축(24) 주위로 회전시키는 샤프트 제어기(28)를 포함한다. 샤프트 제어기(28)는 예컨대, 모터와 관련된 구동회로(도시되지 않았음)를 포함한다.
회전축(24)이 턴테이블(26)의 상부 표면(26a)을 통과하는 곳에, 턴테이블(26)은 예를 들어, 실린더 모양의 돌출허브(26b)를 구비하며, 이 허브는 섬유홀더(10)의 하부 표면의 유사한 모양의 홀과 연동하여, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)가 상기 축(24)에 정확히 중심이 맞도록 한다. 샤프트 제어기(28)가 턴테이블(26)을 회전시킬 때, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12) 역시 축(24) 주위를 회전한다.
광학 시스템(16)은, 레이저 광원(30), 광학 감쇠기(32), 그리고 거울(34)과 실린더형 렌즈(36)를 포함하는 이동부(33)를 구비한다. 레이저 광원(30)은 자외선 빔을 방사하고, 이 자외선 빔은 광학 감쇠기(32)를 통과하여, 거울(34)에 의해 적당한 각도로 반사되고, 실린더형 렌즈(36)를 통과하여, 위상 마스크(12)를 조사한다. Lambda Physik GmbH(Gottingen, Germany)가 제조한 타입이며, 248 nm 파장의 자외선 펄스를 방사하는 크립톤-플로라이드(KrF) 엑시머 레이저가 레이저 광원(30)으로서 적합하다. 레이저 광원(30)으로부터 방사된 자외선 빔의 강도는 광학 감쇠기(32)에 의해 적합한 레벨로 제어된다. 빔 직경은 실린더형 렌즈(36)에 의해 조절된다. 광학 시스템(16)을 벗어나는 자외선 빔(38)은 회전 스테이지(14)의 회전축(24)에 평행하도록 정렬된다.
주사 제어기(18)는 거울(34)과 실린더형 렌즈(36)를 구비하는 이동부(33)를 화살표(40) 방향으로, 즉 레이저 광원(30)에 의해 방사된 자외선의 진행방향으로 이동시킨다. 광학 시스템(16) 외부로 방사된 자외선 빔(38)은 그런 식으로 방사상(radial)의 방향으로 위상 마스크(12) 표면에 걸쳐 주사된다. 주사는, 주사 제어기(18)와 샤프트 제어기(28)를 제어하는 주 제어기(도시되지 않았음)에 의해 회전 스테이지(14)의 회전과 동기(synchronize)된다. 위상 마스크(12)에 의한 자외선 빔(38)의 회절 때문에 섬유홀더(10) 상의 감광성 광섬유(20)의 나선경로를 따라 회절 빔(42)이 생성된다. 이 회절 빔(42)이 감광성 광섬유(20)의 코어에 브래그 격자를 만든다.
도 2a 는 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a)의 평면도를 도시한다. 도 2b 는 도 2a 의 I-I 선의 단면도를 도시한다. 이들 도면은 또한 감광성 광섬유(20)를 도시한다.
섬유홀더(10)는 예를 들어, 알루미늄이나 스테인리스 스틸과 같은 금속재질 또는 이후 실시예에서 설명될 다양한 비금속 재질의 원형 디스크이다. 아래의설명에서 섬유홀더(10)의 직경은 5 inch(약 127 mm)이다. 나선 홈(22)은 감광성 광섬유(20)를 유지하여, 감광성 광섬유(20)도 나선 경로를 따라가도록 하는 하나의 연속적인 홈이다. 나선 홈(22)의 내부 표면을 포함하는 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a)은, 자외선의 반사를 억제하기 위해 코팅되며, 이로 인해 반사된 자외선이 회절빔(42)에 의해 형성되는 브래그 격자를 방해하지 않도록 한다. 편평한 검은 에나멜이 적당한 코팅의 예이다.
도 2a 와 도 2b 의 나선 홈(22)은 명확히 말하면, 섬유홀더(10)의 주변부 부근의 지점으로부터 중심부의 지점으로 연장된, 넓은 간격의 나선경로를 따르는 것으로 도시되었다.
간단히 하면, 나선 경로 전체가 광학 시스템(16)에 의해 주사될 것이다. 실제로, 광학 시스템은 전체 나선 경로를 주사할 필요는 없으며, 나선 경로의 주사되는 부분의 간격을 좀더 좁게 하여, 그로 인해 나선경로의 곡률 반경이, 주사되는 부분에 걸쳐 크게 변하지 않는다. 주사되는 부분은 섬유홀더(10)의 바깥쪽 단부에 배치되는 것이 좋다. 또한, 나선 홈(22)이 도 2b 에서는 단면이 반원인 것으로 도시되었지만, 단면은 직사각형 또는 임의의 다른 적합한 모양을 가져도 좋다.
도 3a 와 도 3b 는 도 2b 의 영역 C의 확대도이며, 나선 홈(22)의 가능한 두 개의 직사각형 단면을 도시하고 있다. 두 그림에서, 나선 홈(22)의 폭 W는 실제적으로 감광성 광섬유(20)의 직경과 같다.
도 3a에서, 나선 홈(22)의 깊이 D는 실제적으로 감광성 광섬유(20)의 반경과 같다. 감광성 광섬유(20)를 유지하기 위해서는 나선 홈(22)의 깊이는 최소한 이정도는 되어야 한다. 감광성 광섬유(20)의 위쪽 반이 섬유홀더(10)의 표면(10a) 위로 돌출되어 있다. 그러므로 이러한 형태의 홈이 사용될 때에는, 감광성 광섬유(20)의 손상을 막기 위해 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12) 사이에 스페이서(spacer)를 사용해야 한다.
도 3b에서, 나선 홈(22)의 깊이 D는 감광성 광섬유(20)의 직경보다 깊다. 이런 형태의 홈을 사용하면, 감광성 광섬유(20)에 손상을 줄 위험이 없이 위상 마스크(12)를 섬유홀더(10)와 직접적으로 접촉하도록 위치시키는 것이 가능하다.
회절 빔(44)의 간섭성 길이(coherence length)의 관점에서 보면, 위상 마스크(12)의 하부 표면(12a)에서부터 감광성 광섬유(20)의 코어까지의 거리는 약 60 ㎛가 되어야 한다. 예를 들어, 섬유직경이 125 ㎛라면, 나선 홈(22)의 폭(W)은 120 ㎛ 내지 130 ㎛ 사이의 영역 내에 있어야 하며, 깊이(D)는 약 60 ㎛ 내지 130 ㎛ 사이의 영역 내에 있어야 한다.
도 4 는 위상 마스크(12)의 하부 표면(12a)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 위상 마스크(12)는 섬유홀더(10)와 같은 직경인 5 inch의 직경을 갖는 원형 디스크이다. 위에서 언급했듯이, 실리카 유리는 위상 마스크(12)로서 적합한 물질이다. 하지만, 칼슘 플로라이드나 마그네슘 플로라이드 같이 자외선에 투명한 다른 물질도 대신 사용될 수 있다.
위상 마스크(12)의 하부 표면(12a)의 핏은, 위상 마스크(12)를 섬유홀더(10) 위에 위치시켰을 때, 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a) 상의 나선 홈(22)과 정렬가능한 나선 회절 격자(44)를 형성한다. 나선 회절 격자(44)는 위상 마스크(12)의중심(46) 주위를 휘감는다. 상기 핏은 일정간 간격으로, 그리고 중심(46)으로부터 점차적으로 먼 거리에 존재한다.
도 5a 는 도 4 의 C 영역의 확대도를 도시한다. 도 5b 는 도 5a 의 J-J 곡선의 단면도를 도시한다. 도 5a 와 도 5b 에 도시된 핏(48)은, 나선 회절 격자(44)가 뒤따르는 경로와 일치하는 내부 및 외부 엣지(edge)가 있는, 거의 직사각 웨지의 형태를 갖는다. Λa가 핏(48)들중 하나의 내부 엣지의 길이, Λb가 외부 엣지의 길이라고 하면, Λa는 Λb보다 약간 짧다. 인접 핏(48)들 사이의 간격 또한 내부 엣지에서보다 외부 엣지에서 더 크다.
도 6 은, 도 5a 에 도시된 위상 마스크(12)의 일부분의 확대 평면도인데, 섬유홀더(10) 내에 유지된 감광성 광섬유(20) 위에 겹쳐 놓여있으며, 감광성 광섬유(20)의 중심이 도 5a 의 J-J 곡선과 일치한다. 이 그림은 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)가 올바르게 정렬되었을 때, 나선 회절격자(44)와 감광성 광섬유(20)의 상대적 위치를 도시한다. 감광성 광섬유(20)는 코어(20a)와 클래드(20b)를 포함하며, 양자 모두에서 주요 구성성분은 이산화규소(SiO2)와 이산화 게르마늄(GeO2)이다. 이들 구성성분들의 비율은 코어(20a)가 클래드(20b)보다 높은 굴절률을 가지도록 조절된다. 코어(20a)의 직경(W1)은 10 ㎛이다. 코어(20a)와 클래드(20b)를 포함하는 전체 섬유의 직경(W2)은 약 110 ㎛ 내지 130 ㎛ 영역 내에 있다.
코어(20a)의 외부 엣지를 따라 측정한 핏(48)의 길이(Λ1)와 코어(20a)의 내부 엣지를 따라 측정한 핏의 길이(Λ2) 사이의 차이는 코어직경과 나선의 곡률 반경의 비로써 주어진다. 만약 나선 홈(22)이 섬유홀더(10)의 바깥부분 근처 영역으로 국한되고, 마찬가지로 나선 회절 격자(44)가 위상 마스크(12)의 바깥부분 근처에(나선의 곡률 반경이 2 나 1.5 inch(약 64 mm)에 가까운 영역) 위치한다면, Λ1와 Λ2사이의 차이는 단지 약 0.015 %이다. 이 차이는 너무 적어서 섬유 코어에 형성되는 브래그 격자에 중대한 영향을 미치지는 않는다. 본 발명에서 발명된 위상 마스크(12)에 의해 생성된 브래그 격자는, 보다 긴 전체길이를 제외하면, 종래의 위상 마스크에 의해 생성된 브래그 격자와 차이점이 없다.
위상 마스크(12)는 종래의 위상마스크를 제조하는 것과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 그 방법은 간략히 다음과 같다. 먼저, 크롬(Cr) 박막이 스퍼터링이나 진공증착에 의해 실리카 유리 위에 증착된다. 그 다음, 상기 크롬 막이 전자 빔 포토리소그래피법에 의해 패터닝된다. 핏(48)을 형성하기 위한 마스크로서 크롬 막이 남아있는 실리카 유리가 에칭된다. 예를 들어, 반응성 이온 에칭이 사용될 수 있다. 핏(48)은 크롬막에 의해 덮이지 않은 부분의 디스크에서 형성된다. 마지막으로, 위상 마스크(12)를 완성하기 위해 남아있는 크롬막이 제거된다. 이 제조공정은 5 inch 실리콘 웨이퍼 상에 집적회로를 제조하는데 사용되는 공지의 장비로 실행 가능하다.
처프 격자는 핏(48) 사이의 간격을 변화시킴으로써 형성 가능하다. 처프격자는 광필터의 반사대(reflection band)를 넓힐 수 있다. 도 7a 는 처프 나선 회절 격자(44a)를 갖는 위상 마스크(12)의 일부분의 평면도이다. 도 7b 는 도 7a 의 K-K 곡선을 따른 단면도이다.
도 7a 와 도 7b 에 도시된 처프 격자의 일부분은 50a, 50b, 그리고 50c 의 세 영역으로 나뉜다. 제 1 영역에서의 핏(48) 사이의 간격은 Λ1, 제 2 영역에서는 Λ2, 그리고 제 3 영역에서는 Λ3이고, Λ1<Λ2<Λ3이다. 그러므로 격자 간격은 격자의 길이에 따라 각 단계에서 증가한다. 격자 간격이 연속적으로 변하는 처프 격자 또한 제조될 수 있다.
상술된 장치는 아래와 같이 광필터를 제조하기 위해 사용된다.
적합한 감광성 광섬유(20)는 코닝사의(Corning, Incorporated, of Corning, New York) SMF28 섬유이다. 이 섬유의 코어와 클래드는 보호재킷에 싸여있다. 제 1 단계는 섬유 스트리퍼(fiber stripper)라는 도구를 사용하거나 섬유를 디클로로에탄(dichloroethane)에 담궈서 보호재킷을 제거하는 것이다.
벗겨진 감광성 광섬유(20)는, 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a) 상의 나선 홈(22) 내에 놓여져, 감광성 광섬유(20)가 나선 홈(22)과 같은 나선배열 내에 유지되고, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)는 서로 정렬된다. 정렬공정은, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)를, (상대적인 위치는 세 개의 직각축과 하나의 회전축 상에서 제어 가능하도록), 분리된 스테이지 위에 놓고, 핏(48)과 섬유(20)를 위상 마스크(12)를 통해 관찰하기 위해 현미경을 사용함으로써, 실행될 수 있다.섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)의 상호 정렬이 올바로 되었을 때, 그것들은 예컨대, 클램프나 클립을 이용하거나, 진공 척으로 사이공간의 공기를 빼는 방법으로 상기 정렬로 고정된다. 위에서 언급했듯이, 감광성 광섬유(20)를 보호하기 위하여, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12) 사이에 스페이서(spacer)를 놓을 수도 있다.
그 다음엔 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)는 하나의 단위로서 회전 스테이지(14) 내의 턴테이블(26) 위에 놓여진다. 주사 제어기(18)와 샤프트 제어기(28)는 이동부(33)와 턴테이블(26)을 주사가 시작될 초기위치로 이동시킨다. 이 초기위치가 정해지고 레이저 광원(30)에 전압이 가해진 후, 샤프트 제어기(28)는 턴테이블(26)을 일정한 회전속도로 구동시켜 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)를 도 8 의 화살표(52)방향으로 회전시키며, 주사 제어기(18)는 이동부(33)를 도 8 의 화살표(40)방향으로 일정한 선속도로 이동시킨다. 이러한 운동들은, 자외선 빔(38)이 위상 마스크(12)의 하부 표면(12a) 내의 핏(48)의 나선패턴을 따라가고, 회절 빔(42)이 나선의 외부 단부(54)에서부터 내부 단부(56)의 방향으로 감광성 광섬유(20)의 경로를 따라가도록 동기된다.
회전속도는 레이저 광원(30)에 의해 방사되는 펄스의 반복률과 관련하여 충분히 느려서 자외선 빔(38)에 의해 그려진 경로상의 모든 지점이 실제적으로 같은 양의 광 에너지를 받아들인다. 핏(48)은 높고 낮은 광도의 영역이 번갈아 있는 통상적인 회절패턴을 생성시킨다. 그러므로, 회절 빔(42)이 감광성 광섬유(20)로 전달하는 광 에너지의 양은, 감광성 광섬유(20)의 길이를 따라 통상적인 주기적 형태로 변한다.
자외선에 노광되면 감광성 광섬유(20)의 코어(20a)의 굴절계수가 변해서, 핏(48)에 의해 생성된 회절패턴이 주기적 굴절계수 변화 패턴으로서 섬유코어 내에 전사된다. 그것에 의해 FBGs가 감광성 광섬유(20) 내에 생성되며, 감광성 광섬유(20)를 광필터로 변환시킨다. 광필터를 시스템 구성요소로서 사용하기 편리하게 하기 위해서, 표준 광섬유 컨넥터가 감광성 광섬유(20)의 양단부에 부착된다. 또는 광섬유 컨넥터가 감광성 광섬유(20)의 일단에 부착되고, 광필터를 통해 전송된 빛이 반사되는 것을 억제하기 위해 섬유 터미네이터(terminator)가 타단에 부착된다.
5 inch 의 섬유홀더(10)의 원주는 거의 40 cm 이다. 만약 나선 홈(22)이 섬유홀더(10)의 바깥쪽 부근에 배치되면, 1 m 길이의 FBGs를 생산하기 위해서, 나선은 섬유홀더(10)주위를 단지 3번 정도만 회전하면 된다. 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)는, 최소한 4 m까지 임의의 길이를 갖는 FBGs의 제조가 가능하도록 설계될 수 있다.
종래의 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat)방법에서보다 더 긴 FBGs를 생성하는 것 외에도, 본 발명은 전체 격자가 하나의 연속공정 내에서 생성되기 때문에 그 결과의 재현성과 균일성에 있어서 종래의 방법보다 우수하다. 이러한 장점들은 생산 수율을 개선시키고, 그럼으로써 생산단가를 낮춘다.
도 9 는 광필터 제조를 위해 발명된 장치의 제 2 실시예를 도시한다. 제 1 실시예에서 이미 도시된 요소들 외에, 제 2 실시예는 레이저 광원(30)에 의해 생성된 자외선 펄스의 반복률을 제어하는 주파수 변조기(70)와, 주사 제어기(18), 샤프트 제어기(28), 그리고 주파수 변조기를 제어하는 주 제어기(72)를 포함하는 어포다이징 시스템을 구비한다. 각 자외선 펄스의 에너지는 실제적으로 반복률과는 무관하므로, 주파수 변조기(70)는 반복률을 변화시킴으로써, 섬유 코어의 다른 부분들에 전달되는 에너지의 양을 변화시킬 수 있다.
주파수 변조기(70)는 주 제어기(72)에 의해 제공되는 위치정보에 따라 펄스의 반복률을 제어한다. 섬유홀더(10)는 도 10의 점선에 의해 표시되었듯이 근본적으로는 동심인 세 개의 구역으로 나뉜다. 제 1 구역 (58a) 에서는 반복률이 감광성 광섬유(20)의 바깥쪽 단부(54)에서부터 시작하여 점차적으로 증가한다. 제 2 구역(58b) 에서는 반복률이 일정하게 유지된다. 제 3 구역(58c) 에서는 반복률이 감광성 광섬유(20)의 안쪽 단부(56)를 향하여 점차적으로 감소한다.
주 제어기(72)와 주파수 변조기(70)는 도 11 에 도시된 것과 같이 주사 시간에 따라 반복률을 제어할 수 있다. 펄스 반복률은 세로축에 도시되었고, 주사시간은 가로축에 도시되었다. (a)곡선이 지시하는 바와 같이, 상기 반복률은, 도 10의 첫 번째 구역(58a)에 해당하는 시작시간 to에서 t1까지는, 증가하며, 도 10 의 두 번째 구역(58b)에 해당하는 t1에서 t2까지는, 실제적으로 일정하게 유지되며, 세 번째 구역(58c)에 해당하는 t2에서 t3까지는 감소한다.
주 제어기(72)와 주파수 변조기(70)는, 일정 회전속도와 감소하는 나선의 곡률 반경의 조합에 기인하는, 나선의 바깥쪽 단부(54)에서부터 안쪽 단부(56)로의 주사 빔 속도의 느린 감소를 교정하기 위해 펄스 반복률을 또한 제어할 수 있다.예를 들어, 펄스 반복률은, 시간 t1에서부터 t2까지 일정하게 유지되지 않고, 점진적으로 감소될 수 있다.
이러한 반복률 제어의 결과는 섬유 코어에 도달하는 자외선의 양이 상기 섬유의 양 단부(54 와 56)부근에서 점진적으로 소멸된다는 것이다. 상기 섬유의 굴절률 변화의 정도는 도 12 에 도시되었듯이 어포다이즈된다. 섬유 길이에 따른 위치는 가로축 상에 도시되어있다. 구역 c, d, 그리고 e 는 섬유홀더(10)의 영역 58a, 58b, 그리고 58c 에 해당하는 반면, 위치 a 와 b는 FBGs의 양단부에 해당한다. 굴절률 변화의 정도는 세로축에 나타내었다. 곡선 f에 도시되었듯이, 굴절률 변화의 정도는, c 구역에서는 증가하고, d 구역에서는 일정하게 유지되며, e 구역에서는 감소한다.
어포다이즈드 FBGs 는 측면 돌출부 억제, 반사대 엣지의 모양, 그리고 반사대 상부의 편평도에 관해서 더 우수한 성능을 제공한다. 소정의 필터링 특성은, 적합한 어포다이제이션 프로파일(apodization profile)을 얻도록 펄스 반복률을 제어함으로써 얻을 수 있다.
제 2 실시예의 변형예로서, 가변식 광학 감쇠기(32)를 사용할 수 있으며, 섬유 코어에 전달되는 자외선의 양은, 펄스 반복률을 제어하는 대신에, 감쇠 인자를 제어함으로써 제어될 수 있다.
도 13 은 발명된 장치의 제 3 실시예를 도시한다. 제 3 실시예는 제 1 실시예에서 이미 도시된 요소를 갖는데, 제 2 실시예에 도시된 주 제어기(72)와 비슷한 주 제어기(72), 그리고 주 제어기(72)로부터 제공된 위치정보에 따라 회전 스테이지(14)내 샤프트 제어기(28)를 제어하는 속도 제어기(74) 등이다. 레이저 광원(30)의 펄스 반복률은 일정하게 유지된다.
제 3 실시예의 주 제어기(72)와 속도 제어기(74)는, 도 14 에 도시된 것과 같이 회전 스테이지(14)의 회전속도를 제어함으로써 감광성 광섬유(20)의 코어에 전달되는 자외선의 양을 제어하는 어포다이징 시스템을 구성한다. 도 14 의 가로축은 주사시간을 나타낸다. 시간 t0부터 t1까지는 회전속도가 점차적으로 감소하고, 그로 인해 감광성 광섬유(20)의 주사된 부분에 도달된 자외선의 양을 증가시킨다. 시간 t1로부터 t2까지는, 회전속도는 거의 일정하지만 나선의 곡률이 감소하는 것을 보상하기 위해 아주 점진적으로 증가하여, 감광성 광섬유(20)에 도달되는 자외선의 양은 일정하게 유지된다. 시간 t2로부터 t3까지는, 회전속도가 빠르게 증가하여 감광성 광섬유(20)에 도달되는 자외선의 양은 점차적으로 감소한다.
시간 to에서부터 t1까지는 도 10의 제 1 주사 구역(58a)에 해당하며, 시간 t1에서부터 t2까지는 제 2 구역(58b)에 해당하고, t2에서부터 t3까지는 제 3 구역(58c)에 해당한다. 주 제어기(72)와 주사 제어기(18)는 주사비율이 회전 스테이지(14)의 회전속도와 동기되도록 유지되고, 자외선 빔(38)이 감광성 광섬유(20)의 나선경로를 올바로 따라가도록 하기 위해 이동부(33)의 운동비율을 변화시킨다.
제 3 실시예는, 임의의 굴절률 변화 프로파일을 갖는 어포다이즈드 광필터를 생산하는 제 2 실시예와 같은 효과를 갖는다. 원하는 필터의 특성은 회전 스테이지(14)의 회전속도를 적합하게 제어함으로써 쉽게 얻을 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예는 제 1, 2, 또는 제 3 실시예에 의해 제조된 광필터의 패키지에 관한 것이다. 제 4 실시예는 섬유홀더(10)가 하부로 사용되고 분리덮개가 상부로서 추가되는 2 부분 패키지를 제공한다.
도 15a 는 하부로부터 본, 덮개(60)의 평면도를 도시한다. 도 15b 는, 도 15a의 L-L 선의 단면도를 도시한다.
예를 들어 덮개(60)는 섬유홀더(10)와 같은 직경의 원형 디스크이다. 덮개(60)의 하부 표면(60a)은 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a) 내에 있는 나선 홈(22)의 거울상(mirror image)의 나선 홈(62)을 갖는다. 감광성 광섬유(20) 내에 브래그 격자가 형성된 후에, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)는 회전 스테이지(14)로부터 제거되고, 위상 마스크(12)는 섬유홀더(10)로부터 제거되며, 덮개(60)가 섬유홀더(10) 위에 놓여져, 도 16 에 도시된바와 같이 감광성 광섬유(20)를 패키지한다. 덮개(60)는 예를 들어, 볼트와 너트(도시되지 않음)나 에폭시 접착제에 의해 섬유홀더(10)에 고정된다.
덮개(60)를 섬유홀더(10)에 고정하기 위해 에폭시 접착제를 사용하는 경우, 섬유홀더(10)는 잉여 접착제를 함유하기 위한 채널(64)을 갖는 것이 좋다. 도 17a를 참조하면, 이 채널(64)은 섬유홀더(10)의 바깥주위 부근에 배치되는 원형채널이다. 도 17b 는 도 17a 의 M-M 선의 단면을 도시하며, 채널(64)은 광섬유를지지하는 나선 홈(22)보다 더 넓고 깊을 수도 있다는 것을 나타낸다. 에폭시 접착제는 섬유홀더(10)와 덮개(60)가 접촉면의 적합한 부위에, 채널(64)의 안쪽에 사용된다. 섬유홀더(10)와 덮개(60)가 서로 고정될 때, 접착제의 일부분이 압착되어 채널(64) 내로 밀려들어갈 수 있지만, 이 접착제는 채널(64) 내에 모이며, 섬유홀더(10)와 덮개(60) 사이로부터 섬유홀더(10)와 덮개(60)의 테두리로 밀려나오지는 않는다. 이것은 패키지 조립공정을 단순화한다.
제 4 실시예에서, 섬유홀더(10)와 덮개(60)는 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 그리고 붕소 질화물(BN) 중에 선택된 세라믹 재료로 만들어진다. 감광성 광섬유(20)의 열팽창계수는 5 × 10-7/℃와 1 × 10-6/℃ 사이이다. 위의 재료들은 1 × 10-7/℃와 1 × 10-6/℃ 사이의 열팽창계수를 갖는다. 광섬유가 이러한 재료들로 이루어진 패키지 내에 패키지되면, 상기 섬유와 패키지의 열팽창계수가 거의 같기 때문에 상기 섬유는 열팽창이나 패키지의 수축에 의해 심하게 변형되지는 않을 것이다.
거의 같은 열팽창계수들은, 감광성 광섬유(20)와 섬유홀더(10)의 치수가 자외선 빔(38)에 의한 열에 똑같이 반응하기 때문에, FBGs 형성 중에 또한 장점이 된다.
비교를 해보면, 알루미늄의 열팽창계수는 약 20 × 10-6/℃이고, 스테인레스 스틸(SUS304)의 열팽창계수는 약 18 × 10-6/℃으로 감광성 광섬유(20)의 열팽창계수와는 상당한 차이가 있다.
말할 필요도 없이, 광섬유(20)의 양 단부로의 외부 액세스는 패키지된 광필터가 패키지를 열 필요 없이 광필터 모듈로서 사용될 수 있도록 제공되어야 한다. 광섬유 컨넥터들 또는 광섬유 컨넥터와 광섬유 터미네이터가 광섬유(20)의 양 단부에 연결된다면, 그것들은 덮개(60) 내의 확장된 홈이나 개구부 옆에 수용될 수 있어야 한다. 단순화를 위해, 이러한 개구부나 확장된 홈을 도면에 나타내지는 않았다.
제 4 실시예는 조립하기 쉽고, 패키지 공정 중에 감광성 광섬유(20)를 다룰 필요가 없는 패키지를 제공한다. 상기 패키지는 기계적으로 튼튼하고, 광필터를 다양한 외부영향에 의한 우연한 손상으로부터 보호해 준다. 이러한 특징은 패키지 노동비용 감소와 생산수율 증가로 이어진다.
역시, 제조된 광필터의 패키지에 속하는 다음 제 5 실시예가 설명될 것이다.
도 18 을 참조하면, FBGs의 형성과 위상 마스크(12)의 제거 후에, 제 5 실시예 내의 섬유홀더(10)는 예컨대 상기의 재료들(알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 질화물, 그리고 붕소 질화물)중의 하나인 보호층(66)으로 덮인다. 보호층(66)은, 실크스크린 프린팅(silk-screen printing), 닥터블레이드 프린팅(doctor-blade printing), 침지 코팅(dip coating), 회전 코팅(spin coating), 분사 코팅(spray coating)과 같은 표준 후막형성 공정에 의해 금속 알콕사이드 용액(metal alkoxide solution)으로써 섬유홀더(10)에 코팅된다. 보호층(66)은 그후 열처리에 의해 건조된다. 40℃ 내지 80℃의 온도에서 2시간동안 유지하는 것과 같이 부드러운 열처리조건이 사용될 수 있다.
상기의 재료들 중의 하나인 보호층(66)은 진공증착이나 스퍼터링과 같은 증착공정에 의해서도 형성될 수 있다.
감광성 광섬유(20)의 양단으로의 액세스는 섬유홀더(10)나 보호층(66)의 개구부를 통해 이루어진다. 광섬유 컨넥터들이나 섬유 컨넥터와 섬유 터미네이터는 제 4 실시예에서와 같이 패키지된 광필터 모듈을 형성하기 위하여 감광성 광섬유(20)의 양단에 부착되는 것이 좋다.
보호층(66)은 감광성 광섬유(20)를 완전히 덮을 정도로 충분히 두꺼워야 하지만, 제 4 실시예에서 사용된 분리덮개만큼 두꺼울 필요는 없다. 따라서 제 5 실시예에서 제조된 광필터 모듈은 얇고 간결한 모양이라는 장점을 갖는다.
제 4 실시예와 같이 제 5 실시예는, 용이하게 형성되고, 섬유를 다룰 필요가 없는 패키지를 제공한다. 보호층(66)이 이미 섬유홀더(10)에 부착된 상태로 형성되기 때문에 제 5 실시예는 전체 제조시간을 단축시키기까지 한다. 게다가, 보호층(66)은, 감광성 광섬유(20)를 나선 홈(22) 내에 확고히 고정함으로써, 제 4 실시예보다, 진동으로부터의 보호, 패키지된 광필터의 운송, 저장, 그리고 장착을 아주 쉽게 만드는 것을 포함하여, 외부영향으로부터의 더욱 완전한 보호를 제공한다. 보호층(66)은 또한 시간에 따른 변화를 감소시키고, 광필터의 광 특성을 안정화시키는 것을 도와준다.
다음, 제 6 실시예가 설명될 것이다. 제 6 실시예는 세라믹 기판 위에 자외선경화(ultraviolet-curable)성 폴리머의 포토리소그래픽 패터닝에 의해 섬유홀더(10)를 형성하고, FBGs의 형성 후에 다른 자외선경화성 폴리머를 사용하여 광필터를 패키지한다.
도 19a 는 광필터 제조에 있어서 제 1 공정을 보여주는 사시도이다. 도 19b는 도 19a에서 N-N 선의 단면도이다. 도 20a 내지 도 23a는 뒤따르는 제조공정의 유사한 사시도 들을 도시하며, 도 20b 내지 도 23b는 그에 따른 단면도들을 도시한다.
도 19a와 도 19b 는, 예컨대, Nippon Synthetic Chemical Industry Company (일본, 오사카)가 제조한 네거티브 건식막 포토레지스트(negative dry-film photoresist)로 구성된 자외선경화성 폴리머층(82)에 의해 덮여있음을 도시한다. 폴리머층(82)은 표준 적층장비를 이용하여 기판(80)에 부착될 수 있다. NEF-150의 두께는 50 ㎛이지만, 전체두께가 100 ㎛ 또는 150 ㎛인 자외선경화성 폴리머층(82)을 만들기 위해 둘 또는 세 개의 층이 적층될 수 있다.
자외선경화성 폴리머층(82)의 전체 두께가 다음에 형성될 나선 홈(22)의 깊이가 된다. 필요하다면, 같은 제조사의 두께가 25 ㎛인, NEF-125 건식막 포토리지스트를 조합해서 사용하여 전체 두께가 125 ㎛인 막을 얻을 수 있다.
도 20a 와 20b 를 참조하여, 자외선경화성 폴리머층(82)은, 원하는 나선 홈(22)의 위치에 나선부분(84)의 노광을 차단하는 마스크(도시되지 않았음)를 통과한 자외선에 노광됨으로써 경화된다. 적합한 노광조건은 100 mJ/cm2내지 600 mJ/cm2의 영역 내에 있다. 자외선경화성 폴리머층(82)은, 경화되지 않은부분(84)을 제거하기 위하여, 예컨대 0.5 %의 탄산나트륨(sodium carbonate) 수용액 내에서 현상되어, 도 21a 와 21b 에 도시된 것과 같이 나선 홈(22)을 남긴다. 이 단계로 섬유홀더(10)의 제조가 완성된다.
감광성 광섬유(20)가 이제 도 22a 와 22b 에 도시된 바와 같이 나선 홈(22) 내에 놓여지고, FBGs가 제 1, 2, 3 실시예에서 설명된 공정에 의해 형성된다. 이 공정을 마친 후에, 위상 마스크(12)가 제거되고, 섬유홀더(10)와 감광성 광섬유(20)는, 도 23a 와 23b 에 도시된 바와 같이, 상부 보호층(86)으로 덮인다. 상부 보호층(86)은, 예컨대 JSR Company(Tokyo, Japan)가 Desolite 라는 이름으로 생산하는 자외선경화성 폴리머물질로 구성된다. 이 물질은 섬유홀더(10)의 상부 표면에 붙어, 감광성 광섬유(20)를 덮고, 자외선에 노광됨으로써 경화된다.
마지막 단계(도시되지 않았음)로서, 광섬유 컨넥터들 또는 섬유 컨넥터와 섬유 터미네이터는 패키지된 광필터 모듈을 만들기 위하여, 감광성 광섬유(20)의 양 단부에 부착된다.
기판(80)과 두 폴리머층(82, 84)으로 구성된 패키지는, 단순화된 제조, 얇고 간결한 모양, 그리고 필터의 뛰어난 보호에 있어서, 제 5 실시예에서와 같은 장점을 제공한다. 또 다른 장점은 나선 홈(22)이 도 19a 와 21b 에 도시된 포토리소그래피 공정에 의해 매우 정확한 치수로 형성될 수 있다는 것이다. 특히, 홈의 깊이는 매우 균일하다. 이러한 정확성과 균일성 때문에 매우 정확하고 균일한 FBGs의 형성이 가능하다. 포토리소그래피 공정 또한 그것의 정확성과 재현성 때문에 대용량 자동생산에 적합하다.
다음, 제 7 실시예가 설명될 것이다. 제 7 실시예는 세라믹 기판 상에 모조섬유를 형성하기 위하여 자외선경화성 폴리머층을 패터닝하여 섬유홀더(10)를 형성하고, 상기 기판을 보호물질의 층으로 코팅한 후, 모조섬유를 제거하여, 홈에 감광성 광섬유(20)를 넣을 수 있도록 한다. FBGs를 형성한 후에 다른 보호물질 층을 써서 광필터를 포장한다.
도 24a 는 섬유홀더(10)의 제조에 있어서 제 1 단계를 도시한 사시도이다. 도 24b 는 도 24a 에서, O-O 선의 단면도이다. 도 25a 내지 30a 는 다음 제조단계들의 유사한 사시도를 도시하며, 도 25b 내지 30b 는 각각 해당하는 단면도들이다.
도 24a 와 24b를 참조하면, 세라믹 기판(80)은, 실제적으로 감광성 광섬유(20)의 직경과 같은 두께의 자외선경화성 폴리머층(82)에 의해 덮인다. 예를 들어, NEF-125 및/또는 NEF-150으로 구성된 적층막이 사용될 수 있다.
도 25a 와 25b를 참조하면, 자외선경화성 폴리머층(82)은, 나선 홈(22)의 소정의 위치 내의 나선부분(84)만을 노출시키는 마스크(도시되지 않았음)를 통과한 자외선에 노광됨으로써, 경화된다. 제 6 실시예와 같은 노광조건이 사용될 수 있다(100 mJ/cm2내지 600 mJ/cm2).
도 26a 와 26b를 참조하면, 자외선경화성 폴리머층(82)은, 경화되지 않은 부분(84)을 제거하기 위하여, 예컨대 0.5% 의 탄산나트륨 수용액 내에서 현상되어, 모조섬유(88)를 남긴다.
도 27a 와 27b를 참조하면, 기판(80)은 이제, Desolite와 같은 보호물질 층으로 덮인다. 재료는 액체형태로 사용되어, 실제적으로, 모조섬유(88)의 상부 표면과 같은 높이까지 모조섬유(88)의 둘레에 채워진다. 모조섬유(88)의 상부 표면이, 이 표면상에 보호물질이 잔류하지 않도록 세척되고, 보호물질은 경화되어 보호층(90)을 형성한다. 모조섬유(88)의 상부 표면에 잔류하는 원하지 않는 보호층(90)은 연마에 의해 제거된다.
Delolite 가 사용되면 보호층(90)은 자외선에 노광시킴으로써 경화될 수 있다. 그러나 보호층(90)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 아크레이트(acrylate) 등과 같은 다른 폴리머물질로부터 형성될 수 있다.
도 28a 와 28b를 참조하면, 섬유홀더(10)는 나선 홈(22)을 형성하기 위해 모조섬유(88)를 제거함으로써 완성된다. 모조섬유(88)는 섬유홀더(10)를 수산화나트륨 용액에 수분동안 담가두고, 그후 기판(80)에서 모조섬유(88)를 벗겨냄으로써 제거할 수 있다. 수산화나트륨 용액의 농도는 수 퍼센트 차수(order) 상에 있어야 한다.
도 29a 와 29b를 참조하면, 감광성 광섬유(20)가 나선 홈(22) 내에 놓여지고 FBGs 가 제 1, 제 2, 또는 제 3 실시예의 방법으로 형성된다. FBGs가 형성된 후에, 감광성 광섬유(20)와 보호층(90)은, 도 30a 와 30b에 도시된 바와 같이, 예컨대 Desolite의 상부 보호층(86)으로 덮인다. 제 6 실시예에서와 같이, 광섬유 컨넥터들, 또는 섬유 컨넥터와 섬유 터미네이터는, 광필터 모듈을 완성하기 위해, 부착될 수 있다.
모조섬유(88)의 제거를 용이하게 하기 위해, 모조섬유(88)는 도 31a 에 도시된 것과 같이 역 메사(inverted mesa)형이 좋다. 도 31b 에 도시된 메사형은, 모조섬유(88)의 제거가 더 어려워지기 때문에 피해야한다.
제 6 실시예와 같이, 제 7 실시예는 정확한 치수의 매우 균일한 나선 홈(22)을 형성하기 때문에 역시 대용량, 자동생산에 적합하다. 제 7 실시예의 또 다른 장점은, 두 보호층(86, 90) 모두가 광섬유를 보호하는 특수한 목적으로 제조된 Desolite와 같은 물질로 구성될 수 있다는 것이다. 그러므로, 결과물인 패키지는 기계적 충격과 진동뿐만 아니라, 습기와 부식으로부터 탁월한 보호를 제공한다.
다음, 제 8 실시예가 설명될 것이다. 제 8 실시예는 섬유홀더(10)에 하부 보호층을 추가한다.
도 32a 는, 제 8 실시예에서 섬유홀더(10) 제조의 제 1 공정을 도시하는 사시도이다. 도 32b 는 도 32a 에서 P-P 선의 단면도이다. 도 33a 내지 39a 는 그 다음 제조공정을 도시한 유사한 사시도이고, 도 33b 내지 도 39b는 각각의 단면도들이다.
도 32a 와 32b를 참조하면, 세라믹 기판(80)은 먼저 적합한 자외선경화성 폴리머물질로 덮이는데, 포토레지스트일 필요는 없다. 이 물질은 자외선에 노광됨으로써 기판(80) 상에 하부 보호층(92)을 형성한다.
이어지는 공정들은 제 7 실시예에서 뒤따르는 공정들과 비슷하다. 하부 보호층(92)은 도 33a 와 33b 에 도시된 바와 같이 자외선경화성 폴리머층(82)에 의해 덮이고, 포토리소그래피에 의해 패턴 되어(도 34a 와 34b), 도 35a 와 35b 에도시된 바와 같이, 모조섬유(88)를 형성한다. 도 36a 와 36b 에 도시된 바와 같이 보호층(90)이 형성되고, 도 37a 와 37b 에 도시된 바와 같이 모조섬유(88)가 제거되어 나선 홈(22)을 남긴다. 도 38a 와 38b 에 도시된 바와 같이, 감광성 광섬유(20)가 나선 홈(22) 내에 놓여지고, FBGs가 생성되고, 도 39a 와 39b 에 도시된 바와 같이, 상부 보호층(86)이 더해진다.
제 8 실시예에서, 감광성 광섬유(20)는 적합한 보호물질에 의해 모든 면에서 보호된다. 상기 하부 보호층(92)과 보호층(90)은, 광필터가 패키지된 후 뿐만 아니라 FBGs의 형성 중에도 감광성 광섬유(20)를 보호한다.
도 40a 와 40b 는, 섬유홀더(10)와 그 덮개가 환상(annular)의 형태를 갖는, 이전 실시예의 변형예를 도시한다. 도 40a 에 도시된 바와 같이, 감광성 광섬유(20)는, 환형 섬유홀더(10)(또는 그 덮개(60))의 내부 둘레에 위치한 구멍(94)으로부터 외부 둘레에 위치한 구멍(96)으로 전개된 나선 홈(22)을 점유한다. 감광성 광섬유(20)는 세 부분 (98a, 98b, 98c)으로 나뉜다. FBGs는 오직 중간부분(98b)에서만 형성되고, 안쪽부분(98a)과 바깥쪽 부분(98c)은 자외선빔에 의해 주사되지 않는다. 감광성 광섬유(20)의 양 단부는, 광섬유 컨넥터들(100), 또는 광섬유 컨넥터와 섬유 터미네이터가 도 40b 에 도시된 바와 같이 부착될 수 있도록, 구멍들(94, 96)을 통해 연장된다.
도 40b 는 환형이지만, 제 4 실시예에서 설명된 형태의 덮개(60)이다. 제 5, 6, 7, 그리고 8 실시예도 유사한 환형의 보호층들을 갖는 환형 섬유홀더(10)를 사용할 수 있다.
다른 변형예들 또한 이전의 실시예에서 가능하다. 예를 들어, 제 2 와 3 실시예는, 레이저 광원(30)의 펄스 반복률과 회전 스테이지(14)의 회전속도를 변화시킴으로써 결합되는 것이 가능하다. 또한, 섬유홀더(10)와 위상 마스크(12)는 원형 디스크일 필요는 없으며, 원형 나선 홈과 원형 나선 회절격자가 형성될 수 있는 편평한 표면을 제공하는 어떠한 형태도 취할 수 있다.
당업자는 아래에 청구된 본 발명의 범위 내에서 그 이상의 변형예가 가능하다는 것을 인지할 것이다.
상기한 본 발명에 따르면, 100 mm보다 길며 매우 정교한 FBGs를 구비한 광필터 및 이러한 광필터 제조에 유용한 섬유홀더와 위상 마스크를 구비하는 광필터 제조장치가 제공된다. 또한, 100 mm보다 긴 어포다이즈드 FBGs와 처프 FBGs를 구비한 광필터가 제공되며, 효과적이며, 간결하게 패키지되어 잘 보호된 광필터가 제공된다.

Claims (49)

  1. 섬유홀더(10)의 상부 표면(10a) 상의 평면 나선 정렬 내에 감광성 코어(20a)를 갖는 광섬유(20)를 고정하는 단계와,
    상기 섬유홀더(10)의 상부 표면과 평행한 상기 광섬유(20)를 향하며, 상기 광섬유의 나선 정렬과 평행한 나선 회절격자(44)를 갖는 하부표면(12a)을 갖는 위상 마스크를 위치시키는 단계, 및
    상기 광섬유(20)를 상기 위상 마스크(12)를 통해 자외선에 노광시키고, 그로 인해 상기 광섬유의 상기 감광성 코어(20a) 내에 주기적 굴절률 변조를 생성시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선이 빔(38)으로서 생성되고,
    상기 섬유홀더(10)를 광섬유(20)의 상기 나선 정렬의 중앙에 대하여 회전시키는 단계, 및
    상기 빔(38)을 상기 섬유홀더(10)의 방사방향으로 주사하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 빔(38)의 주사 비율을 상기 섬유홀더(10)의 회전속도와 동기시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 광섬유(20)가 상기 섬유홀더(10)의 상부 표면의 위치에 따라, 노광되는 자외선의 양을 변화시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)의 상부표면이 동심의 세 구역으로 나누어지고,
    상기 자외선 양의 변화 단계가,
    상기 빔(38)이 상기 세 구역의 제 1 구역(58a)을 주사할 때, 상기 자외선의 양을 점진적으로 증가시키는 단계,
    상기 빔(38)이 상기 세 구역의 제 2 구역(58b)을 주사할 때, 상기 자외선의 양을 유지하는 단계, 및
    상기 빔(38)이 상기 세 구역의 제 3 구역(58c)을 주사할 때, 상기 자외선의 양을 점진적으로 감소시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 빔(38)이 자외선 펄스를 구비하며,
    상기 자외선 양의 변화 단계가, 상기 펄스의 가변성의 반복률 제어에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 자외선 양의 변화 단계가, 상기 빔(38)의 가변성의감쇠에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 자외선 양의 변화 단계가, 상기 섬유홀더(10)의 가변성의 회전속도 제어에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 광필터의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)의 상부 표면이, 동심원의 세 구역으로 나누어지고,
    상기 자외선 양의 변화 단계가,
    상기 빔(38)이 상기 세 구역의 제 1 구역(58a)을 주사할 때, 상기 회전속도를 점진적으로 감소시키는 단계,
    상기 빔(38)이 상기 세 구역의 제 2 구역(58b)을 주사할 때, 상기 회전속도를 실질적으로 일정하게 유지하는 단계, 및
    상기 빔(38)이 상기 세 구역의 제 3 구역(58c)을 주사할 때, 상기 회전속도를 점진적으로 증가시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기의 노광단계 후에, 상기 섬유홀더(10)와 덮개(60) 사이의 상기 광섬유(20)를 패키지하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 섬유홀더(10)의 상부 표면이, 상기 광섬유(20)를 유지하기 위한 나선 홈(22)을 구비하며,
    상기 덮개(60)가, 상기 광섬유(20)를 유지하기 위한 나선 홈(62)을 갖는 하부 표면(60a)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 노광단계 후에, 상기 덮개(60)를 접착제로 상기 섬유홀더(10)에 고정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 노광단계 후에, 상기 섬유홀더(10)의 상부 표면에 보호층을 도포함으로써 상기 덮개(66)를 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  14. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)와 상기 덮개(66)가, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 질화물, 그리고 붕소 질화물 중에서 선택된 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  15. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)와 상기 덮개(66)가, 10-7/℃ 이상 및 10-6/℃ 이하의 열팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)의 상부표면이 상기 광섬유(20)를 유지하기 위한 나선 홈(22)을 갖는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    기판(80)을 자외선경화성 제 1 폴리머층(82)으로 코팅하는 단계와,
    상기 제 1 폴리머층(82)을 자외선에 선택적으로 노광시켜서, 상기 제 1 폴리머층을 경화시키고, 상기 제 1 폴리머층의 나선부분(84)이 상기 자외선에 노광되지 않도록 하여 경화되지 않도록 하는 단계, 및
    상기 제 1 폴리머층의 상기 경화되지 않은 나선부분(84)을 제거하여 상기 나선 홈(22)을 형성시키는 단계에 의해 상기 섬유홀더(10)를 생성시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 폴리머층(82)이 자외선경화성 건식막 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 노광단계 후, 상기 섬유홀더(10)와 상기 광섬유(20)를 자외선경화성 제 2 폴리머층(86)으로 코팅하는 단계, 및
    자외선에 노광시킴으로써, 상기 제 2 폴리머층(86)을 경화하여, 상기 섬유홀더(10)와 상기 제 2 폴리머층 사이의 상기 광섬유(20)를 패키지하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    기판(80)을 자외선경화성 제 3 폴리머층(82)으로 코팅하는 단계,
    상기 제 3 폴리머층(82)의 나선부분(84)을 자외선에 선택적으로 노광시켜서, 상기 나선부분을 경화하는 단계,
    상기 제 3 폴리머층의 상기 경화되지 않은 부분을 기판(80)으로부터 제거하여, 상기 제 3 폴리머층(82)의 상기 나선 부분을 기판상의 모조섬유(88)로서 남기는 단계,
    상기 기판(80)의 상기 모조섬유(88)에 의해 덮이지 않은 부분들에 보호층(90)을 도포하는 단계, 및
    상기 모조섬유(88)를 상기 기판(80)으로부터 제거하여, 상기 섬유홀더(10)를 형성하는 단계에 의해 상기 섬유홀더(10)를 생성시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 노광단계 후에, 상기 섬유홀더(10)와 상기 광섬유(20)에 자외선경화성 제 4 폴리머층(86)을 도포하는 단계, 및
    상기 제 4 폴리머층(86)을 자외선에 노광시킴으로써 경화하여, 상기 섬유홀더(10)와 상기 제 4 폴리머층 사이의 상기 광섬유(20)를 패키지하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 자외선경화성 제 3 폴리머층(82)으로 상기 기판을 코팅하는 단계 전에, 하부 보호층(92)을 상기 기판(80)에 도포하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조방법.
  23. 나선 홈(22)이 있는 편평한 표면을 갖는 섬유홀더(10)와,
    상기 나선 홈(22)에 유지된 주기적으로 변조된 굴절률을 갖는 광섬유(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 광섬유(20)는 감광성인 것을 특징으로 하는 광필터.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)의 편평한 표면을 덮음으로써 상기 광섬유(20)를 보호하는 덮개(60)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)와 상기 덮개(60)가, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 질화물, 그리고 붕소 질화물 중에서 선택된 물질로만들어지는 것을 특징으로 하는 광필터.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)와 상기 덮개(60)가, 10-7/℃ 이상 및 10-6/℃ 이하의 열팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 광필터.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 덮개(60)가 접착제에 의해 상기 섬유홀더(10)에 부착되는 것을 특징으로 하는 광필터.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)가, 초과량의 상기 접착제를 유지하기 위한 홈(64)을 갖는 것을 특징으로 하는 광필터.
  30. 제 25 항에 있어서, 상기 덮개(66)가 상기 섬유홀더(10) 상에 형성된 보호층을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  31. 제 23 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)가,
    편평한 기판(80)과,
    상기 나선 홈(22)을 구성하는 나선지역을 제외하고, 상기 편평한 기판(80)을 덮는 폴리머층(82)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 폴리머층(82)의 아래와, 상기 나선 홈(22) 내에 상기 편평한 기판(80)을 덮는 하부 보호층(92)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 하부 보호층(92)이 폴리머 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  34. 제 31 항에 있어서, 상기 폴리머층(82)과 상기 광섬유(20)를 덮는 상부 보호층(86)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 상부 보호층(86)이 폴리머 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터.
  36. 제 23 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)는, 환형 디스크 형태이며,
    상기 섬유홀더의 외부 둘레로부터 상기 섬유홀더의 내부 둘레로 연장되는 상기 나선 홈(22)을 갖는 것을 특징으로 하는 광필터.
  37. 감광성 광섬유(20)를 유지하기 위한 섬유홀더(10)로서, 상기 감광성 광섬유를 수용하기 위한 나선 홈(22)을 한쪽 표면에 갖는 것을 특징으로 하는 섬유홀더.
  38. 감광성 광섬유 내의 브래그 격자를 형성함으로써 광 필터를 제조하는 장치에 있어서,
    나선 홈(22)을 갖는 상부 표면(10a)을 구비하는 평판으로서 형성되며, 상기 감광성 광섬유(20)가 상기 나선 홈에 유지되도록 하는 섬유홀더(10)와,
    한 표면(12a) 상에 나선 회절격자(44)를 형성하는 주기적 핏(48)의 나선패턴을 갖는, 자외선에 투명한 판으로서 형성된 위상 마스크(12)로서, 상기 위상 마스크는 상기 섬유홀더의 상부 표면과 평행한 상기 한 표면을 가지는 섬유홀더(10)와 마주하도록 배치되며, 상기 나선 패턴은 상기 섬유홀더의 나선 홈(22)과 정렬되어 있는 위상 마스크(12)와,
    상기 섬유홀더(10)와 상기 위상 마스크(12)를 지지하며, 상기 위상 마스크의 나선패턴의 중심을 관통하고 상기 섬유홀더의 상부 표면에 수직인 축(24)에 대하여 회전하는 회전 스테이지(14), 및
    자외선을 상기 위상 마스크(12)를 통하여 감광성 광섬유(20)에 비추기 위한 광학 시스템(16)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 섬유홀더(10)의 상기 상부 표면이 실질적으로 자외선의 반사를 억제하는 코팅재로 코팅되는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 나선 홈(22)이 상기 감광성 광섬유(20)의 직경을 초과하는 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  41. 제 38 항에 있어서, 상기 위상 마스크(12) 내의 상기 핏(48)은, 상기 나선패턴 경로를 따라 다수의 구역으로 나누어지고, 다른 구역 내의 핏은 서로 다른 상호 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  42. 제 38 항에 있어서, 상기 위상 마스크(12)가 실리카 유리로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  43. 제 38 항에 있어서, 상기 광학 시스템(16)은,
    상기 자외선을 생성시키기 위한 광원(30)과,
    상기 자외선을 상기 위상 마스크(12)로 향하게 하기 위한 거울(34)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 거울(34)을 이동시킴으로써, 상기 자외선이 상기 나선패턴의 방사방향으로 상기 위상 마스크(12)를 주사하도록 하기 위한 주사 제어기(18)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 주사 제어기(18)가, 상기 거울(34)의 이동을 상기 회전 스테이지(14)의 회전과 동기화시키는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  46. 제 38 항에 있어서, 상기 광섬유(20)가 상기 섬유홀더(10)의 상부표면상의 위치에 따라 노광되는 자외선의 양을 변화하기 위한 어포다이징 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 광학 시스템(16)이 자외선 펄스를 생성하고, 상기 어포다이징 시스템(70, 72)이 상기 펄스의 반복률을 제어하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  48. 제 46 항에 있어서, 상기 어포다이징 시스템이 상기 자외선의 양을 감쇠시키기 위한 가변성의 광학 감쇠기(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
  49. 제 46 항에 있어서, 상기 어포다이징 시스템(72, 74)이 상기 회전 스테이지(14)의 회전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 광필터 제조장치.
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