KR100496209B1 - Method of manufacturing Optical fiber combined with micro ball lens - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 방법에 관한 것으로, 광섬유의 끝단면을 제외한 끝단 부분에 식각 보호막을 형성하는 단계와; 상기 식각 보호막이 형성되지 않은 광섬유의 끝 단면에 오목한 홈을 형성하는 단계와; 상기 광섬유 끝단면에 형성된 오목한 홈에 접착제를 주입하는 단계와; 상기 접착제가 주입된 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 결합하는 단계로 구성된다. The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber in which a micro ball lens is coupled, the method comprising: forming an etching protective film on an end portion of the optical fiber except an end surface thereof; Forming a concave groove in an end surface of the optical fiber in which the etch protective film is not formed; Injecting an adhesive into the concave groove formed in the optical fiber end surface; Coupling the micro ball lens to the concave groove into which the adhesive is injected.
따라서, 본 발명은 습식 식각 공정에 의해 광섬유 끝단에 오목한 홈이 형성된 광섬유를 대량으로 만들고, 각각의 광섬유들의 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 결합시켜 제조함으로써, 제조공정을 단순화하고, 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can simplify the manufacturing process and lower the manufacturing cost by making a large amount of optical fibers formed with concave grooves at the end of the optical fiber by a wet etching process and combining micro ball lenses with the concave grooves of the respective optical fibers. It has an effect.
또한, 광섬유 끝단에 오목한 홈을 만들어 광섬유의 광축과 마이크로 볼 렌즈의 광축을 보다 정확하게 정렬할 수 있게 함으로써 렌즈의 광축 어긋남에 따른 광 손실을 최소화 할 수 있으며 광섬유와 광섬유, 광섬유와 광소자를 연결할 때 광축 정렬을 보다 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, by making a concave groove at the end of the optical fiber to align the optical axis of the optical fiber and the optical axis of the micro-ball lens more accurately, it is possible to minimize the optical loss due to the optical axis misalignment of the lens, and when connecting the optical fiber and optical fiber, optical fiber and optical elements It has the effect of making alignment easier.
Description
본 발명은 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유의 끝단을 습식 식각에 의해 오목한 홈을 형성시킨 후, 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 결합시킴으로써, 광섬유에서 나오는 광의 퍼짐을 줄일 수 있으며, 더불어 광섬유로 들어오는 광을 광섬유 코아 부분에 집속시킬 수 있게 함으로써 광축 정렬을 보다 용이하게 하며 광 손실을 최소화 할 수 있는 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber in which a micro ball lens is coupled, and more particularly, to form a concave groove by wet etching the end of the optical fiber, and then to combine the micro ball lens in the concave groove, thereby spreading the light emitted from the optical fiber. In addition, the present invention relates to an optical fiber manufacturing method in which a micro ball lens is combined to facilitate optical axis alignment and minimize light loss by allowing light entering the optical fiber to be focused on the optical fiber core portion.
최근, 초고속 정보통신 시대가 열리면서 통신망을 통해 주고 받는 정보량이 폭발적으로 증가하고 있다.Recently, as the high-speed information communication era opens, the amount of information exchanged through a communication network has exploded.
이러한 고속 대용량 정보통신 기술은 광섬유를 이용하여 다량의 정보를 실시간으로 송수신하고 있으며, 초고속 대용량으로 정보를 송수신할수록, 광섬유의 결합수는 증가되고, 낮은 결합손실이 필요하다.Such high-speed large-capacity information communication technology transmits and receives a large amount of information in real time using an optical fiber, and as the information is transmitted and received at high speed and large capacity, the number of coupling of the optical fiber is increased and low coupling loss is required.
따라서, 마이크로 렌즈와 광섬유를 결합시켜 광섬유 정렬 소자를 제조하여, 광을 집속시킴으로서, 결합효율을 향상시키고 있다.Therefore, the coupling efficiency is improved by converging light by manufacturing an optical fiber alignment device by combining a micro lens and an optical fiber.
도 1a와 1b는 종래 기술에 따른 끝단에 렌즈 형태를 갖는 광섬유의 부분 평면도로서, 먼저, 도 1a의 광섬유(10)는 아크 방전에 의해 순간적으로 고열을 발생시켜 광섬유(10) 끝단을 녹여 렌즈 형태로 제조되어, 비교적 짧은 시간에 제조될 수 있으나, 곡률 반경이 일정한 렌즈를 광섬유 끝단에 만들기가 어렵다는 단점이 있다.1A and 1B are partial plan views of an optical fiber having a lens shape at an end according to the prior art. First, the optical fiber 10 of FIG. 1A generates high temperature instantaneously by arc discharge to melt an optical fiber 10 end to form a lens. Although it can be manufactured in a relatively short time, there is a disadvantage that it is difficult to make a lens with a constant radius of curvature at the optical fiber end.
그리고, 도 1b는 기계적 연막 방법을 사용하여 광섬유(11)의 끝단을 연마하여 렌즈 형태로 제조된 것이다. 1B is manufactured in the form of a lens by grinding the ends of the optical fiber 11 using a mechanical smoke screening method.
그러나, 광섬유(11)의 직경이 125um이며 매우 가늘기 때문에, 기계적 연마 방법을 사용하는 경우 쉽게 부러질 수 있으며, 한번에 하나씩 가공이 가능함으로 생산수율이 낮다는 문제점을 갖는다. However, since the diameter of the optical fiber 11 is 125um and is very thin, it can be easily broken when using the mechanical polishing method, and it is possible to process one at a time, thereby having a low production yield.
또한, 기계적인 가공에 의해 광섬유(11) 끝단에 만들어지는 렌즈의 광축이 광섬유 광축과 일치하도록 제작하기 어려운 점이 있다. In addition, there is a difficulty in making the optical axis of the lens made at the end of the optical fiber 11 by mechanical processing so as to coincide with the optical fiber optical axis.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 습식 식각 공정에 의해 광섬유 끝단에 오목한 홈이 형성된 광섬유를 대량으로 만들고, 각각의 광섬유들의 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 결합시켜 제조함으로써, 제조공정을 단순화하고, 제조 단가를 낮출 수 있는 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by making a large amount of optical fiber with a concave groove formed at the end of the optical fiber by a wet etching process, by manufacturing a micro ball lens to the concave groove of each optical fiber It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical fiber in which a micro ball lens is combined, which can simplify the manufacturing process and lower the manufacturing cost.
본 발명의 다른 목적은 광섬유 끝단에 오목한 홈을 만들어 광섬유의 광축과 마이크로 볼 렌즈의 광축을 보다 정확하게 정렬할 수 있게 함으로써 렌즈의 광축 어긋남에 따른 광 손실을 최소화 할 수 있으며 광섬유와 광섬유, 광섬유와 광소자를 연결할 때 광축 정렬을 보다 용이하게 할 수 있는 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to make a concave groove at the end of the optical fiber to more accurately align the optical axis of the optical fiber and the optical axis of the micro-ball lens to minimize the optical loss due to the optical axis misalignment of the lens, and the optical fiber and optical fiber, optical fiber and optical The present invention provides a method of manufacturing an optical fiber in which a micro ball lens is combined, which can more easily align an optical axis when connecting a ruler.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 광섬유의 끝단면을 제외한 끝단 부분에 식각보호막을 형성하는 단계와;According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a method of forming an etch protective film on an end portion except for an end surface of an optical fiber;
상기 식각 보호막이 형성되지 않은 광섬유의 끝 단면에 오목한 홈을 형성하는 단계와;Forming a concave groove in an end surface of the optical fiber in which the etch protective film is not formed;
상기 광섬유 끝단면에 형성된 오목한 홈에 접착제를 주입하는 단계와; Injecting an adhesive into the concave groove formed in the optical fiber end surface;
상기 접착제가 주입된 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 결합하는 단계로 구성된 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 방법이 제공된다.Provided is a method of manufacturing an optical fiber, in which a micro ball lens is coupled, which comprises coupling a micro ball lens to a concave groove into which the adhesive is injected.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 공정도로서, 먼저, 도 2a와 같은 식각 보호막이 형성된 광섬유(20)의 끝단 부분은 도 3a와 같이 광섬유(12) 끝단 부분 전체에 식각 보호막(21)을 형성하고, 평탄 연마공정을 사용하여 광섬유(12) 끝단면에 형성된 식각 보호막(21)을 도 3b와 같이 제거된 구조로 만든다.2A to 2E are optical fiber manufacturing process diagrams in which a micro ball lens is coupled according to the present invention. First, an end portion of an optical fiber 20 having an etch protection film as shown in FIG. The etching protection film 21 is formed, and the etching protection film 21 formed on the end surface of the optical fiber 12 is removed using a flat polishing process to remove the structure as shown in FIG. 3B.
상기 식각 보호막(21)은 플라즈마 화학증기증착(PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition) 또는 고주파 스퍼터링 증착(RF sputtering deposition) 이용하여 실리콘 질화막(Si3N4)을 또는 스퍼터링 증착(sputtering deposition) 방법을 이용하여 금(Au)을 광섬유(12) 끝단 부분에 1000?? ~ 1500??두께로 코팅막을 형성하여 식각 보호막(21)을 만든다.The etching protection layer 21 may be formed using a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) or a sputtering deposition method using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or high frequency sputtering deposition (RF sputtering deposition). The gold (Au) to the end of the optical fiber (12). The etching protection film 21 is formed by forming a coating film with a thickness of ˜1500 ??.
이러한, 식각 보호막(21)은 습식 식각으로 광섬유 끝단에 오목한 홈을 만드는 공정에서 광섬유 가장자리가 함께 식각되는 것을 방지하기 위해 형성하는 것이다.The etching protection film 21 is formed to prevent the edges of the optical fibers from being etched together in the process of making the grooves at the ends of the optical fibers by wet etching.
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 끝 단면의 식각 보호막이 제거된 광섬유(20)를 용기(40)속에 담겨진 불산(HF, hydrofluoric acid) 식각 용액(41) 속에 담그어 광섬유 끝 단면을 식각하여 오목한 홈(22)을 형성시킨다.(도 2b)Next, as shown in FIG. 4, the optical fiber 20 having the etch protective film removed therefrom is immersed in a hydrofluoric acid (HF) etching solution 41 contained in the container 40 to etch the optical fiber end surface. Concave grooves 22 are formed (FIG. 2B).
여기서, 불산 용액은 광섬유를 이루고 있는 주성분인 실리콘 산화물(SiO2)을 식각하는데 주로 사용되는 용액이다.Here, the hydrofluoric acid solution is a solution mainly used to etch silicon oxide (SiO 2 ) which is a main component of the optical fiber.
이 불산 용액 속에 담겨진 광섬유(20)의 가장자리는 식각 보호막(21)에 의해 식각이 이루어지지 않으며, 불산 용액(41)에 직접 접하는 광섬유 끝 단면은 식각이 진행된다. 그리고, 일정 시간 동안 불산 용액에 의해 식각이 이루어지면 광섬유 끝 단면에 도 2b에 도시된 바와 같이, 오목한 홈(22)이 형성된다. 즉, 도 5에 불산 용액 식각에 의해 광섬유(20) 끝 단면에 오목한 홈(22)이 형성된 실제 모습을 나타냈다.The edge of the optical fiber 20 contained in the hydrofluoric acid solution is not etched by the etching protection film 21, and the end surface of the optical fiber directly in contact with the hydrofluoric acid solution 41 is etched. When etching is performed by hydrofluoric acid solution for a predetermined time, a concave groove 22 is formed in the end surface of the optical fiber, as shown in FIG. 2B. That is, FIG. 5 shows the actual shape in which the concave grooves 22 are formed in the end surface of the optical fiber 20 by etching the hydrofluoric acid solution.
연이어, 도 2c와 같이, 광섬유 끝단에 형성된 오목한 홈(22)에 마이크로 볼 렌즈(24)를 결합 후 고정시키기 위해 접착제(23)를 일정 높이로 주입한다. Subsequently, as shown in FIG. 2C, the adhesive 23 is injected at a predetermined height to fix and fix the micro ball lens 24 to the concave groove 22 formed at the end of the optical fiber.
이 때, 사용되는 접착제는 자외선에 의해 보다 짧은 시간 내에 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈에 결합 고정시키기 위해 자외선 경화제(23)를 사용한다. At this time, the adhesive used uses an ultraviolet curing agent 23 to fix and fix the microball lens in the concave groove in a shorter time by ultraviolet rays.
사용된 자외선 경화제(23)는 광통신에 사용되는 광 파장 대역에서 투명한 특성을 갖어야 한다. The ultraviolet curing agent 23 used must have a transparent characteristic in the optical wavelength band used for optical communication.
마지막으로, 접착제가 주입한 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈(24)를 결합시킨다.(도 2d) Finally, the micro ball lens 24 is attached to the concave groove in which the adhesive is injected (FIG. 2D).
오목한 홈에 결합된 마이크로 볼 렌즈(24)의 광축은 오목한 홈에 의해 지지되어 결합이 이루어지기 때문에 광섬유(20)의 광축과 정확히 일치되어 결합된다. 이렇게 마이크로 볼 렌즈가 자외선 경화제와 함께 광섬유의 오목한 홈에 결합되면 자외선 조사기를 사용하여 자외선 경화제를 경화함으로써 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유를 도 5에 도시된 바와 같이, 제조할 수 있다.The optical axis of the micro ball lens 24 coupled to the concave groove is supported by the concave groove so that the coupling is made so that the optical axis of the optical fiber 20 is matched with the optical axis exactly. When the micro ball lens is coupled to the concave groove of the optical fiber together with the ultraviolet curing agent, an optical fiber with the micro ball lens coupled thereto may be manufactured by curing the ultraviolet curing agent using an ultraviolet irradiator, as shown in FIG. 5.
이렇게 마이크로 볼 렌즈(24)가 자외선 경화제와 함께 광섬유(20)의 오목한 홈에 결합되면 자외선 조사기를 사용하여 자외선 경화제를 경화함으로써 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유를 도 2d와 같이 제조할 수 있다.When the micro ball lens 24 is coupled to the concave groove of the optical fiber 20 together with the ultraviolet curing agent, an optical fiber combined with the micro ball lens may be manufactured as shown in FIG. 2D by curing the ultraviolet curing agent using an ultraviolet irradiator.
도 6은 본 발명의 비교예로 가장자리 부분에 식각 보호막을 형성하지 않고, 광섬유를 습식 식각한 상태를 도시한 도면으로서, 만약, 불산 용액에 담겨진 광섬유의 가장자리 부분에 실리콘 질화막(Si3N4)과 금(Au) 중 선택된 어느 하나의 식각 보호막이 없으면, 불산 용액에 의해 광섬유 가장자리 부분도 식각이 이루어진다.FIG. 6 is a view illustrating a state in which an optical fiber is wet-etched without forming an etch protective film on an edge portion of the comparative example of the present invention, and if a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is formed on the edge portion of the optical fiber contained in a hydrofluoric acid solution, FIG. If there is no etching protection film selected from among Au and gold, the edge of the optical fiber is etched by the hydrofluoric acid solution.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 광섬유 가장자리가 가늘어진 형태(20a)로 오목한 홈이 형성된 광섬유(20)가 제작되면, 광섬유 끝단 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 안정적으로 결합이 어렵게 된다. Therefore, as shown in FIG. 6, when the optical fiber 20 having the concave groove formed in the tapered shape 20a of the optical fiber is manufactured, it is difficult to stably couple the micro ball lens to the concave groove of the optical fiber end.
그러므로, 도 3a에 도시된 바와 같이 광섬유 가장자리가 식각되지 않도록 광섬유 가장자리에 식각 보호막을 형성해야한다. Therefore, as shown in FIG. 3A, an etch protective film must be formed at the edge of the optical fiber such that the edge of the optical fiber is not etched.
따라서, 본 발명은 식각보호막이 형성된 광섬유(20)의 끝단을 불산 용액(41)으로 습식 식각하여 오목한 홈(22)을 형성시킨 후 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈(24)를 결합시킴으로써, 광섬유에서 나오는 광의 퍼짐을 줄일 수 있으며, 더불어 광섬유로 들어오는 광을 광섬유 코아 부분에 집속시킬 수 있게 함으로써 광축 정렬을 보다 용이하게 하며 광 손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the present invention wet-etches the end of the optical fiber 20 in which the etch protection film is formed with the hydrofluoric acid solution 41 to form the concave groove 22, and then couples the micro ball lens 24 to the concave groove, thereby exiting the optical fiber. It is possible to reduce the spread of light, and also to focus the light coming into the optical fiber core portion to facilitate the optical axis alignment and has the advantage of minimizing the light loss.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 습식 식각 공정에 의해 광섬유 끝단에 오목한 홈이 형성된 광섬유를 대량으로 만들고, 각각의 광섬유들의 오목한 홈에 마이크로 볼 렌즈를 결합시켜 제조함으로써, 제조공정을 단순화하고, 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention simplifies the manufacturing process by making a large amount of optical fibers formed with concave grooves at the ends of optical fibers by a wet etching process, and by combining micro ball lenses with concave grooves of the respective optical fibers. There is an effect that can lower the unit price.
또한, 광섬유 끝단에 오목한 홈을 만들어 광섬유의 광축과 마이크로 볼 렌즈의 광축을 보다 정확하게 정렬할 수 있게 함으로써 렌즈의 광축 어긋남에 따른 광 손실을 최소화 할 수 있으며 광섬유와 광섬유, 광섬유와 광소자를 연결할 때 광축 정렬을 보다 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, by making a concave groove at the end of the optical fiber to align the optical axis of the optical fiber and the optical axis of the micro-ball lens more accurately, it is possible to minimize the optical loss due to the optical axis misalignment of the lens, and when connecting the optical fiber and optical fiber, optical fiber and optical elements It has the effect of making alignment easier.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
도 1a와 1b는 종래 기술에 따른 끝단에 렌즈 형태를 갖는 광섬유의 부분 평면도1A and 1B are partial plan views of an optical fiber having a lens shape at an end according to the prior art;
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유 제조 공정도2a to 2e is a manufacturing process diagram of the optical fiber coupled to the micro ball lens according to the present invention
도 3a와 3b는 본 발명에 따라 광섬유 가장자리 부분에 식각보호막을 형성하고, 광섬유의 끝단면을 제거한 상태를 도시한 도면3A and 3B are views illustrating a state in which an etch protection film is formed on an edge portion of an optical fiber and an end surface of the optical fiber is removed according to the present invention;
도 4는 도 2b에 도시된 바와 같이, 광섬유 끝단에 오목한 홈을 형성하기 위하여, 광섬유가 불산 용액에 담겨진 상태를 도시한 도면FIG. 4 is a view showing a state in which an optical fiber is immersed in a hydrofluoric acid solution to form a concave groove in an optical fiber end as shown in FIG. 2B.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 볼 렌즈가 결합된 광섬유를 촬영한 사진도5 is a photograph photographing the optical fiber combined with a micro ball lens according to the present invention;
도 6은 본 발명의 비교예로 가장자리 부분에 식각보호막을 형성하지 않고, 광섬유를 습식 식각한 상태를 도시한 도면FIG. 6 is a view illustrating a state in which an optical fiber is wet etched without forming an etch protective film on an edge portion of a comparative example of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20 : 식각 보호막이 형성된 광섬유 21 : 식각 보호막20: optical fiber formed with an etching protection film 21: etching protection film
22 : 오목한 홈 23 : 접착제22: concave groove 23: adhesive
24 : 마이크로 볼 렌즈 40 : 용기24: micro ball lens 40: container
41 : 식각용액 41: etching solution
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120116 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Annual fee payment |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |