KR100406864B1 - 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 광섬유들의 정렬도를 측정하는 장치는 광원; 광원에서 생성되고 광섬유를 통과하여 출력되는 광의 특성을 측정하는 측정부; 및 광섬유 블럭의 첫단 광섬유 및 마지막단 광섬유의 출력광의 특성을 측정하면서 양단 광섬유들의 중심위치를 결정하고, 결정된 중심위치를 잇는 방향을 설정하여 방향에 따라 나머지 광섬유들의 특성을 측정하도록 광원에서 생성된 광을 나머지 광섬유들에게 각각 조사하는 제어부를 포함함을 특징으로한다.
본 발명에 의하면, V-홈 어레이에 실장된 광섬유들중 첫단 및 마지막단에 위치한 광섬유의 특성을 측정하여 각각의 위치를 설정한 다음, 설정된 위치에 따라 나머지 광섬유들의 특성을 측정하여 V-홈 어레이 블럭의 정렬도를 측정함으로써 V-홈 어레이의 광축의 정렬 정도를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring optical alignment of fiber block}
본 발명은 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광도파로 소자의 입출력단에 연결되는 광섬유 블럭에서 V-홈 어레이(V-Groove Array)에 실장된 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 1xN 광파워 분할기(1xN Splitter), 광파장 분할기(Wavelength Division Multiplexer/Demultiplexer) 또는 광스위치와 같은 광도파로 소자에서 입출력단의 개수가 증가하면, 광도파로 소자의 입출력단에 광섬유 블럭을 부착하는 과정은 더욱 어렵다. 광도파로 소자의 경우, 입출력단에서 각 도파로의 간격 및 기판에서의 위치는 정밀한 사진공정(Photolithography)으로 미크론 이하(sub-micron)의 정밀도를 얻을 수 있다. 반면에, 광도파로 소자의 입출력단에 광섬유를 부착하는 경우 여러 개의 광섬유를 일정한 위치에 배열하는 것은 광섬유의 심수가 증가할수록 어려운 공정이다. 따라서, 오차가 미크론 단위 이하이고 광도파로 소자의 입출력단의 광도파로 간격으로 광섬유들이 정밀하게 배열되어있는 광섬유 블럭이 필요하다.
그러나, 이러한 광섬유 블럭은 V-홈 어레이에 수작업으로 단심 또는 다심의 광섬유가 실장되어 제작되므로, 그에 대한 정렬도를 점검하지않고 광도파로 소자에 부착하게되면 신뢰성이 떨어지고 정렬 중심을 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 광섬유 블럭의 광학적 정렬도를 측정하는 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 V-홈 어레이에 실장된 광섬유들중 첫단 및 마지막단에 위치한 광섬유의 특성을 측정하여 각각의 위치를 설정한 다음, 설정된 위치에 따라 나머지 광섬유들의 특성을 측정하여 광섬유 블럭의 광학적 정렬도를 측정하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치에 대한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 광집속부의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 광섬유 블럭의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 방법에 대한 흐름도이다.
상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명은 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 장치에 있어서, 광원; 상기광원에서 생성되고 상기 광섬유를 통과하여 출력되는 광의 특성을 측정하는 측정부; 및 상기 광섬유 블럭의 첫단 광섬유 및 마지막단 광섬유의 출력광의 특성을 측정하면서 상기 양단 광섬유들의 중심위치를 결정하고, 상기 결정된 중심위치를 잇는 방향을 설정하여 상기 방향에 따라 나머지 광섬유들의 특성을 측정하도록 상기 광원에서 생성된 광을 상기 나머지 광섬유들에게 각각 조사하는 제어부를 포함함을 특징으로한다.
상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명은 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 방법에 있어서, 광원에서 생성된 광이 상기 광섬유 블럭의 광섬유들중 첫단 광섬유에 조사되게하여 상기 첫단 광섬유를 통과한 광의 파워가 최대가 되도록 상기 첫단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계; 상기 광원에서 생성된 광이 마지막단 광섬유에 조사되게하여 상기 마지막단 광섬유를 통과한 광의 파워가 최대가 되도록 상기 마지막단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계; 및 상기 첫단 광섬유의 위치로부터 상기 마지막단 광섬유의 위치까지를 잇는 방향을 설정하고, 상기 설정된 방향에 따라 상기 광원에서 생성된 광이 나머지 광섬유들에게 조사되게하면서 해당 광섬유의 출력광의 파워를 측정하여 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 점검하는 단계를 포함함을 특징으로한다.
상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명은 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 방법에 있어서, 광원에서 생성된 광이 상기 광섬유 블럭의 광섬유들중 첫단 광섬유에 조사되게하여 상기 첫단 광섬유를 통과한 광의 세기가 최대가 되도록 상기 첫단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계; 상기 광원에서 생성된 광이 마지막단 광섬유에 조사되게하여 상기 마지막단 광섬유를 통과한 광의 세기가 최대가 되도록 상기 마지막단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계; 및 상기 첫단 광섬유의 위치로부터 상기 마지막단 광섬유의 위치까지를 잇는 방향을 설정하고, 상기 설정된 방향에 따라 상기 광원에서 생성된 광이 나머지 광섬유들에게 조사되게하면서 해당 광섬유의 출력광의 세기를 측정하여 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 점검하는 단계를 포함함을 특징으로한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치에 대한 블럭도이다. 도 1에 따른 측정 장치는 광원(100), 광집속부(102), 제1이동수단(104), 복수의 광섬유(106)가 실장된 V-홈 어레이(108), 제2이동수단(110), 측정부(112) 및 제어부(114)를 포함한다.
광집속부(102)는 광원(100)에서 생성된 광을 집속한다. 도 2는 광집속부(102)의 구조를 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 광집속부는 광원에서 생성된 광을 전달하는 광섬유(200), 전달 광섬유(200)로부터 전달되는 광을 집속하는 집속렌즈(202), 일측에 집속렌즈(202)를 구비하고 타측에는 전달 광섬유(200)가 인입되는 관통공을 구비하는 렌즈홀더(204), 전달 광섬유(200)가 인입되는 중공(206)을 구비하고, 인입된 전달 광섬유(200)와 렌즈홀더(204)를 지지하는 지지홀더(208)를 구비한다.
제1이동수단(104)은 집속된 광을 광섬유들(106)중 하나에 조사하기위해 제어부(114)의 제어신호에 따라 광집속부(102)의 지지홀더(208)를 이동시킨다.
제2이동수단(110)은 제어부(114)의 제어신호에 따라 V-홈 어레이(108)를 이동시킨다.
측정부(112)는 V-홈 어레이(108)에 실장된 광섬유들(106)로부터 전달되는 광의 파워를 측정하거나 모드 크기 또는 세기를 측정한다. 측정부(112)로는 광 파워를 측정할 수 있는 광 파워미터가 적절하고, 광의 모드 크기나 세기를 측정할 수 있는 적외선 전하결합소자(Charged Coupled Device, CCD) 카메라도 바람직하다.
제어부(114)는 측정부(112)에서 측정된 광 파워가 최대가 되도록 혹은 광 세기가 최대가 되도록 광집속부(102) 또는 V-홈 어레이(108)의 위치를 조절하도록 제1이동수단(104) 또는 제2이동수단(108)을 제어하고, 광원(100)의 입출력을 제어한다.
광섬유들(106)이 실장되는 V-홈 어레이(108)는 여러가지 방법으로 제작될 수 있다. 그 중 한 방법은 실리콘(Si) 웨이퍼를 이용하여 실리콘 산화막 증착, 사진 식각, 실리콘 질화막의 건식 식각 및 실리콘 습식 식각 등의 공정을 통해 제작하는 것이다. V-홈 어레이를 제작하는 다른 방법은 일정한 각도, 예를 들어 내각이 60°인 각도를 지닌 블레이드(blade)를 일정한 속도로 연마하여 실리콘 웨이퍼 및 보로실리케이트 글래스(Borosilicate Glass) 기판에 제작하는 것이다. V-홈 어레이를 제작하는 또 다른 방법은 가공된 주형(mold)을 이용하는 것이다.
광섬유 블럭은 상술한 바와 같이 제작된 V-홈 어레이로부터 다음과 같이 제작된다. 먼저, 제작된 V-홈 어레이의 표면에 남아있는 유기물을 아세톤(Acetone)으로 제거한 후, 증류수로 표면을 세척한다. 표면을 건조시킨 후, V-홈 어레이를 고정시키는 지그(jig)위에 장착한다. 코팅이 제거되고 단면이 수직으로 처리된 광섬유들을 V-홈 어레이에 정렬한다. V-홈 어레이에 정렬된 광섬유들을 에폭시(epoxy)로 고정하고 유리판을 덮어서 압착한다. 자외선 광을 조사하여 에폭시를 경화시킨 후, 베이킹(baking) 및 연마(polishing)한다. 도 3은 그에 따라 제작된 광섬유 블럭의 단면을 도시한 것이다.
상술한 구성에 따른 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 방법을 도 4의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다. 먼저, 광원(100)에서 생성되고 광집속부(102)에서 집속된 광을 V-홈 어레이(108)에 실장된 광섬유들(106)중 첫단 광섬유에 조사한다(400단계). 측정부(112)는 첫단 광섬유에서 출력된 광의 파워를 측정하거나, 모드 크기 또는 세기를 측정한다. 만일 광섬유들이 각 V-홈의 중심이나 원하는 위치에 정렬되었다면, 첫단 광섬유로부터 출력되는 광의 파워 또는 모드 크기가 최대가 된다. 여기서, 광 모드는 가우시안(Gaussian)모양의 세기(intensity)를 가지며, 그 크기는 1/e 또는 1/e2도파 모드 크기로 측정된다.
그러나, 첫단 광섬유가 정확히 정렬되지않으면 조사된 광이 광섬유의 단면이나 V-홈 어레이(108)의 단면에서 반사됨으로써 측정부(112)에서 측정되는 광량이 작아지게된다. 이러한 경우, 제어부(114)는 측정된 광의 파워가 최대가 되도록 또는 측정된 모드 크기 또는 세기가 최대가 되도록 제1이동수단(104) 또는 제2이동수단(110)을 제어하여 광집속부(102) 또는 V-홈 어레이(108)의 위치를 미세조정함으로써 첫단 광섬유의 중심위치를 조정한다(402단계).
첫단 광섬유의 중심위치를 조정한 다음, 제1이동수단(104) 또는제2이동수단(110)을 제어하여 광이 V-홈 어레이(108)에 실장된 광섬유중 마지막단 광섬유에 조사되도록한다(404단계). 첫단 광섬유의 경우와 마찬가지로 측정부(112)는 마지막단 광섬유에서 출력되는 광의 특성을 측정한다. 출력광의 파워 또는 세기가 최대가 되도록 마지막단 광섬유의 중심위치를 미세조정한다(406단계). 상기 단계들에서 정해진 첫단 광섬유의 중심위치와 마지막단 광섬유의 위치를 잇는 고정된 방향을 설정한다(408단계). 설정된 방향에 따라 제1이동수단(104) 또는 제2이동수단(110)을 제어하여 첫단 광섬유와 마지막단 광섬유의 사이에 있는 광섬유들에게 광을 차례로 조사한다. 측정부(112)는 각 광섬유들의 출력광의 특성을 차례로 측정함으로써 이들의 정렬도를 측정한다(410단계).
본 발명에 의하면, V-홈 어레이에 실장된 광섬유들중 첫단 및 마지막단에 위치한 광섬유의 특성을 측정하여 각각의 위치를 설정한 다음, 설정된 위치에 따라 나머지 광섬유들의 특성을 측정하여 V-홈 어레이 블럭의 정렬도를 측정함으로써 V-홈 어레이의 광축의 정렬 정도를 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 1xN 광파워 분할기 또는 광파장 분할기와 같은 광도파로 소자를 대량 생산할 때 양호한 광섬유 블럭을 사용할 수 있으므로 작업효율을 향상시킬 수 있다.
또한 이미 제작되어있는 광섬유 블럭의 정렬 오차 정도를 점검 할 수 있으므로 불량여부를 판단할 수 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 장치에 있어서,
    광원;
    상기 광원에서 생성되고 상기 광섬유 블럭에 실장된 광섬유를 통과하여 출력되는 광의 특성을 측정하는 측정부; 및
    상기 광섬유 블럭의 첫단 광섬유 및 마지막단 광섬유의 출력광의 특성을 측정하면서 상기 양단 광섬유들의 중심위치를 결정하고, 상기 결정된 중심위치를 직선으로 이은 다음 그 직선을 따라서 나머지 광섬유들이 위치한 곳에 상기 광원을 위치시키는 제어부를 포함함을 특징으로하고,
    상기 제어부는 상기 광원 및 상기 측정부로부터 출력되는 나머지 광섬유들의 출력광의 특성들로부터 상기 광섬유들의 정렬도를 측정하는 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정부는
    상기 광섬유들의 출력광의 파워를 측정하는 광 파워미터임을 특징으로하는 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측정부는
    상기 광섬유들의 출력광의 모드 크기 또는 세기를 측정하는 전하결합소자 카메라임을 특징으로하는 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원에서 생성된 광을 집속하여 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 광섬유들중 하나에 조사하는 광집속부를 더 구비함을 특징으로하는 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치.
  5. 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 방법에 있어서,
    광원에서 생성된 광이 상기 광섬유 블럭의 광섬유들중 첫단 광섬유에 조사되게하여 상기 첫단 광섬유를 통과한 광의 파워가 최대가 되도록 상기 첫단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계;
    상기 광원에서 생성된 광이 마지막단 광섬유에 조사되게하여 상기 마지막단 광섬유를 통과한 광의 파워가 최대가 되도록 상기 마지막단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계; 및
    상기 첫단 광섬유의 위치로부터 상기 마지막단 광섬유의 위치까지를 직선으로 잇고, 상기 광원에서 생성된 광이 상기 직선을 따라서 나머지 광섬유들에게 조사되게하면서 해당 광섬유의 출력광의 파워를 측정하여 상기 광섬유들의 정렬도를 측정하는 단계를 포함함을 특징으로하는 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 방법.
  6. 복수의 광섬유가 실장된 광섬유 블럭에서 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 방법에 있어서,
    광원에서 생성된 광이 상기 광섬유 블럭의 광섬유들중 첫단 광섬유에 조사되게하여 상기 첫단 광섬유를 통과한 광의 세기가 최대가 되도록 상기 첫단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계;
    상기 광원에서 생성된 광이 마지막단 광섬유에 조사되게하여 상기 마지막단 광섬유를 통과한 광의 세기가 최대가 되도록 상기 마지막단 광섬유의 중심위치를 맞추는 단계; 및
    상기 첫단 광섬유의 위치로부터 상기 마지막단 광섬유의 위치까지를 직선으로 잇고, 상기 광원에서 생성된 광이 상기 직선을 따라서 나머지 광섬유들에게 조사되게하면서 해당 광섬유의 출력광의 세기를 측정하여 상기 광섬유들의 광학적 정렬도를 측정하는 단계를 포함함을 특징으로하는 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 방법.
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