KR100396275B1 - 광소자 단면 연마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형의 연마 패드를 회전시켜 광소자의 접속 부위 단면을 연마하는 장치에 관한 것으로서, 상기 연마 패드를 회전시키는 제1 서보 모터와; 상기 연마 패드 상으로 상기 광소자 단면의 위치를 안내하는 요동암과; 상기 요동암에 장착된 광소자를 회전시키는 동력을 제공하는 제2 서보 모터와; 상기 제2 서보 모터와 요동암의 사이에서 동력을 전달하면서 상기 제2 서보 모터의 회전에 의해 발생하는 진동을 완충시키는 커플링 장치와; 상기 연마 패드가 상기 광소자의 단면을 연마하는 동안 상기 연마 패드 상에 물을 공급하여 수막을 발생시키는 급수 장치를 구비한다. 상기와 같은 구성의 광소자 단면 연마 장치는 연마 과정에서 연마 패드에 수막을 형성하여 광소자에 무리하게 가해지는 압력을 방지하고, 연마 패드 및 연마 지그의 회전 정지시 광소자 단면에 스크래치가 발생하지 않도록 연마 패드와 연마 지그의 상대 속도를 적절하게 조절하므로써 스크래치 발생을 억제하였다.

Description

광소자 단면 연마 장치 {POLISHING DEVICE FOR OPTICAL ELEMENT END-FACE}

본 발명은 광소자에 관한 것으로서, 특히 광소자의 단면을 가공하는 연마 장치에 관한 것이다.

일반적으로 통신망의 효율을 향상시키기 위해 전송 신호의 다중화/역다중화를 실시하게 된다. 이는 광통신에도 동일하게 적용된다.

광통신망에서 광신호의 다중화/역다중화 기능을 수행하는 대표적인 소자로는 평면 광도파로 소자(PLC : Planar Lightguide circuit)가 있다. 평면 광도파로 소자는 단일 파장의 광신호들을 다중화하여 여러 파장의 광신호로 만들어 단일 광섬유를 통해 전송하거나, 여러 파장의 광신호를 각각 단일 파장의 광신호들로 역다중화하여 전송하는 역할을 수행하는 것으로서, 실리콘(silicon)이나 퀄츠(quartz) 기판에 여러 층의 실리카(silica) 또는 폴리머(polymer) 박막을 증착하여 형성된 코어층을 소정 패턴 형태로 만든 다음, 상기 코어층 상에 상기 코어의 굴절율보다 상대적으로 굴절율이 낮은 물질로 클래드층을 형성하여 완성된다.

도 1은 통상적인 평면 광도파로 소자(10)를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 평면 광도파로 소자(10)는 입력 도파로(11)와, 도파로열 격자(13)와, 출력 도파로들(15)을 구비하며, 상기 입력 도파로(11)와 도파로열 격자(13)는 제1 성형 결합기(star coupler)(12)를 통해 연결되며, 상기 도파로열 격자(AWG : Arrayed Waveguide Grating)(13)와 출력 도파로들(15)은 제2 성형 결합기(14)를 통해 연결된다.

상기 입력 도파로(11)는 다중화된 광신호 즉, 다수의 신호 파장으로 이루어진 광신호가 진행하는 도파로이며, 상기 입력 도파로(11)를 진행한 광신호는 제1 성형 결합기(12), 도파로열 격자(13) 및 제2 성형 결합기(14)를 진행하면서 단일 신호 파장의 광신호들로 분리되어 각각의 출력 도파로(15)를 통해 출력되는 것이역다중화 과정이다. 이와는 반대로, 상기 출력 도파로(15)를 통해 단일 신호 파장의 광신호들이 도파로열 격자(13)를 지나 다수의 신호 파장으로 이루어진 광신호로 바뀌어 입력 도파로(11) 측으로 진행되는 과정이 다중화이다.

한편, 상기 평면 광도파로 소자(10)에 광신호를 입력 또는 출력하기 위해서는 광전송로 역할을 하는 광섬유(27) 또는 리본 광섬유(29)와 연결되어야 하는데, 이때 상기 광섬유(27) 또는 리본 광섬유(29)를 지지하는 역할을 수행하는 것이 광섬유 블럭(fiber block)(21a, 21b)이다. 상기 광섬유 블럭(21a, 21b)은 실리콘 또는 퀄츠 기판에 V-홈(V-groove)(미도시)을 형성하고, 상기 광섬유(27) 또는 리본 광섬유(29)를 정렬한 후 접착제를 이용하여 고정한 것이다. 상기 광섬유 블럭(21a, 21b)은 상기 평면 광도파로 소자(10)에 접합되어 광신호의 입력 및 출력을 가능하게 한다.

이때, 광신호의 특성상, 신호전달 매질의 불균일은 광신호의 손실을 가져오기 때문에, 상기 평면 광도파로 소자(10)와 광섬유 블럭(21a, 21b) 접합부분은 광신호가 손실되는 주요 요인이기도 하다. 따라서, 광소자와 광소자 간의 접합부분 단면은 고평탄도를 확보하고, 스크래치(scratch)를 최소화하기 위해 정밀 가공을 실시하여야 한다.

그러나, 평면 광도파로 소자, 광섬유 블럭과 같은 광소자 접합부분의 단면 연마는 대부분 기계적 가공이 일반적이고, 연마 과정에서 발생하는 찌꺼기, 연마 장치의 급격한 회전 속도변화, 광소자에 가해지는 불균일한 압력 등은 접합부분 단면에 스크래치를 발생시켜, 재가공을 해야 하는 등 생산성 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 광소자 접합부분 단면의 스크래치 발생을 억제하고, 고평탄도를 확보할 수 있는 광소자 접합부분의 단면 연마 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광소자 단면 연마 장치는, 원형의 연마 패드를 회전시켜 광소자의 접속 부위 단면을 연마하는 장치로서, 상기 연마 패드를 회전시키는 제1 서보 모터와; 상기 연마 패드 상으로 상기 광소자 단면의 위치를 안내하는 요동암과; 상기 요동암에 장착된 광소자를 자체 회전시키는 동력을 제공하는 제2 서보 모터와; 상기 제2 서보 모터와 요동암의 사이에서 동력을 전달하면서 상기 제2 서보 모터의 회전에 의해 발생하는 진동을 완충시키는 커플링 장치와; 상기 연마 패드가 상기 광소자의 단면을 연마하는 동안 상기 연마 패드 상에 물을 공급하여 수막을 발생시키는 급수 장치를 구비한다.

도 1은 통상적인 평면 광도파로 소자를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광소자 단면 연마 장치를 나타내는 측단면도,

도 3은 도 2에 도시된 광소자 단면 연마 장치를 나타내는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

31a : 제1 서보 모터 31b : 제2 서보 모터

33 : 요동암 35 : 커플링 장치

37 : 급수 장치 50 : 제어 박스

41 : 연마 지그 45 : 연마 패드

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광소자 단면 연마 장치(30)를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 광소자 단면 연마 장치(30)를 나타내는 평면도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광소자 단면 연마 장치(30)는 제1 및 제2 서보모터(31a, 31b)와, 요동암(33)과, 커플링 장치(35)와, 급수 장치(37)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 연마 장치(30)는 광소자(43)를 연마 지그(41)에 고정시키고 연마 지그(41)를 상기 요동암(33)에 장착하여 연마를 실시하게 된다.

상기 제1 서보 모터(31a)는 연마 장치(30)의 연마 패드(45)를 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 제1 서보 모터(31a)에서 발생하는 회전력은 가공하고자 하는 연마 지그(45)의 하중을 견딜수 있도록 소정의 기어 모듈(47a)에 의해 조절된다.

상기 제2 서보 모터(31b)는 상기 요동암(33)에 장착된 연마 지그(41)를 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 연마 지그(41)가 회전하므로써 연마 지그(41)에 장착된 광소자(43) 역시 회전을 하게 된다. 상기 연마 패드(45)의 회전과 광소자(43) 자체의 회전으로 인하여 상기 광소자(43) 단면의 고평탄도를 확보할 수 있다. 상기 제2 서보 모터(31b)는 상기 제1 서보 모터(31a)와 마찬가지로 소정의 기어 모듈(47b)을 이용해 상기 연마 지그(41)의 회전 속도를 적절하게 조정할 수 있다.

상기 제1 및 제2 서보 모터(31a, 31b)의 회전을 정지시키고자 할 때에는 회전마찰력을 최소화하기 위하여 속도를 서서히 감소시키면서 정지 거리를 조절함으로써 연마 지그(41) 및 연마 패드(45)의 회전 정지시 발생하는 마찰력을 줄여 광소자 단면의 스크래치 발생을 억제할 수 있다.

상기 요동암(33)에는 상기 연마 지그(41)가 장착되어 연마 패드(45) 상으로 광소자를 위치시킨다. 상기 요동암(33)은 연마 장치(30)가 동작하지 않는 동안에는 연마 패드(45)로부터 벗어난 위치에 고정되며, 연마 장치(30)가 동작하는 동안에는 상기 연마 패드(45)의 회전축 중심으로부터 연마 패드(45)의 외주면까지 연마 조건에 따라 이동하게 된다. 상기 요동암(33)은 도 3에 도시된 바와 같이, 한 개의 요동암을 장착하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 두 개 이상의 요동암을 장착하여 동시에 여러 개의 광소자 단면을 연마할 수 있다.

상기 커플링 장치(35)는 상기 제2 서보 모터(31b)로부터 발생된 동력이 상기 요동암(33)에 장착된 연마 지그(41)에 전달되는 사이에 장착되어 동력을 전달함과 동시에, 상기 제2 서보 모터(31b)의 회전으로 인하여 발생하는 진동을 완충하는 역할을 하므로써, 상기 광소자(43)의 단면이 불균일하게 연마되는 것을 방지한다.

상기 급수 장치(37)는 상기 연마 장치(30)가 연마를 실시하는 동안 상기 연마 패드(45)에 일정 압력의 물을 공급하므로써 상기 연마 패드(45) 상에 수막을 발생시킨다. 상기 수막은 연마 과정에서 상기 광소자(43)의 연마 면에 가해지는 압력을 완화시키고, 연마 지그(41) 및 연마 패드(45)의 회전에 의한 스크래치 발생을 억제한다.

상기와 같이 구성된 광소자 단면의 연마 장치(30)는, 연마 지그(41) 및 연마 패드(45)의 회전속도, 요동암의 위치, 급수량 등에 관하여 설정된 데이터를 미리 입력하여 그에 따라 연마 공정을 실시하는 피엘씨(PLC : Programable LogicControl) 방식으로 제어된다. 따라서, 상기 광소자 단면 연마 장치(30)는 별도의 제어 박스(control box)(50)를 구비한다.

상기 광소자 단면 연마 장치(30)의 연마 공정은 다음과 같다. 상기 광소자(43)를 연마 지그(41)에 고정시키고, 상기 연마 지그(41)를 상기 요동암(33)에 장착한다. 상기 광소자(43)의 연마가 실시되는 동안 상기 연마 지그(41)와 연마 패드(45)는 회전을 하게 된다. 상기 연마 지그(41)가 장착된 요동암(33)은 기 입력된 데이터에 따라 상기 연마 지그(41)를 상기 연마 패드(45) 상으로 위치시키고, 상기 연마 패드(45)와 광소자(43)의 간격을 조절하여 광소자(43)의 단면 연마 정도를 조절한다. 상기 광소자(43)의 단면을 연마하는 동안 상기 급수 장치(37)는 상기 연마 패드(45) 상으로 물을 공급하게 된다. 공급된 물은 상기 연마 패드(45) 상에 수막을 형성하여 상기 연마 패드(45)에 의해 상기 광소자(43)에 가해지는 압력을 완화시켜주므로써 상기 광소자(43) 단면에 발생할 수 있는 스크래치를 억제한다. 연마 과정에서 상기 광소자(43) 단면에 스크래치를 발생시키는 주요 요인으로는 상기 연마 패드(45)에 의한 압력 외에도, 연마 지그(41)와 연마 패드(45)의 상대 속도가 있다. 특히 연마 지그(41)와 연마 패드(45)의 회전을 정지시키고자 할 때, 상기 연마 지그(41)와 연마 패드(45)의 상대 속도 차에 의한 스크래치 발생 위험이 더 높은데, 이는 연마 지그(41)와 연마 패드(45)의 회전 속도를 적절하게 감소시키면서 회전을 정지시키므로써 스크래치 발생을 억제할 수 있다. 즉, 정지 거리를 적절하게 조정해서 스크래치 발생을 억제할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광소자 단면 연마 장치는 광소자 단면을 연마하는 동안 서모 모터의 회전 속도를 적절하게 제어하면서 급수 장치를 이용해 연마 패드 상에 수막을 형성시켜 광소자 단면에 스크래치가 발생되는 것을 억제하므로써, 제품의 품질 향상은 물론 스크래치 발생에 따른 재가공을 방지하여 생산성 향상에도 기여한다.

Claims (2)

1. 원형의 연마 패드를 회전시켜 광소자의 접속 부위 단면을 연마하는 장치에 있어서,

   상기 연마 패드를 회전시키는 제1 서보 모터와;

   상기 연마 패드 상으로 상기 광소자 단면의 위치를 안내하는 요동암과;

   상기 요동암에 장착된 광소자를 자체 회전시키는 동력을 제공하는 제2 서보 모터와;

   상기 제2 서보 모터와 요동암의 사이에서 동력을 전달하면서 상기 제2 서보 모터의 회전에 의해 발생하는 진동을 완충시키는 커플링 장치와;

   상기 연마 패드가 상기 광소자의 단면을 연마하는 동안 상기 연마 패드 상에 물을 공급하여 수막을 발생시키는 급수 장치를 구비함을 특징으로 하는 광소자의 단면 연마 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 서보 모터는 회전 정지시 속도가 서서히 감소되면서 회전이 정지됨을 특징으로 하는 광소자의 단면 연마 장치.