KR100616549B1

KR100616549B1 - 광신호검출용 광케이블과, 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR100616549B1
Application number: KR1020040003344A
Authority: KR
Inventors: 이재수; 정형곤; 김용현; 김동근; 임용무
Original assignee: 주식회사 골드텔
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2006-08-28
Also published as: KR20050075800A; WO2005069052A1

Abstract

본 발명은 광신호검출용 광케이블과, 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 클래드(320)로 손실되는 일부 광신호가 광신호검출홈(322)으로 유도된 후에 보조 피복(340)을 통해서 외부로 출력되는 구조를 이루므로, 광케이블(300)의 광신호검출홈(322)으로 유도되어 외부로 출력되는 광신호를 매개로, 광신호가 정상적으로 전송되고 있는지를 실시간으로 용이하게 파악할 수 있게 되고, 이를 매개로 해당 광케이블이 정상인지 혹은 불량인지를 손쉽게 파악할 수 있게 되므로, 광섬유시험기를 이용하지 않더라도 광신호 전송오류시에 이상부분의 위치를 손쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.

Description

광신호검출용 광케이블과, 이를 제조하는 방법{Optical cable for Optical signal detection and method manufacturing it}

도 1a 내지 도 1j는 본 발명에 따른 광신호검출용 광케이블 제조방법을 설명하기 위한 도면,

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 이용되는 실리콘기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

100 ; 실리콘기판, 110 ; 실리콘기판 본체,

111 ; 광케이블 안착홈, 120 ; 산화막,

130 ; 포토레지스트, 200 ; 에폭시수지,

300 ; 광케이블, 310 ; 코어,

320 ; 클래드, 321 ; 노출면,

322 ; 광신호검출홈, 330 ; 재킷,

340 ; 보조 피복, 400 ; 포토레지스트,

H ; 가열기구.

본 발명은 광신호검출용 광케이블과, 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 광케이블의 외주면을 통해서 광신호를 검출할 수 있도록 된 광신호검출용 광케이블과, 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 광케이블은, 코어(Core)와 클래드(Clad) 및 재킷(Jacket) 으로 구성되어 원형 단면을 이루는데, 코어는 매우 가는 유리나 플라스틱으로 만든 원형 단면의 광섬유이고, 클래드는 코어를 감싸면서 광신호를 코어내로 유지시키고 코어에 강도(Strength)를 제공하며, 재킷은 클래드를 감싸면서 코어와 클래드를 수분에 의한 부식과, 외부와의 간섭으로 인한 마모, 외력에 의한 파손으로부터 보호한다.

이러한 광케이블은, 빛의 형태로 신로를 전송하므로 충격성 잡음, 누화(漏話) 등의 외부적 간섭을 받지 않고, 다른 유선 전송매체에 비하여 대역폭이 넓기때문에, 데이터 전송률이 뛰어나고, 또한 다른 전송선로에 비해서 비교적 크기와 무게가 적기때문에 이를 지지하는 구조물의 크기를 줄일 수 있다.

상기 광케이블의 데이터 전송속도는 약 1Gbit이고, 현재 근거리와 광역 통신망, 장거리 통신, 군사용, 가입자 회선 등에 많이 쓰이고 있다.

한편, 상기 종래 광케이블에는 광신호를 검출할 수 있는 어떠한 방안도 자체적으로 구비되어 있지 않기 때문에, 광케이블을 통해서 광신호가 제대로 전송되고 있는지의 여부를 파악하기 위해서는, 해당 광케이블의 선단 연결부를 분리시킨 후에, 광파워메타를 이용하여 광케이블의 선단을 통해서 광신호가 정상적으로 출력되고 있는지를 파악해야 한다.

또한, 광케이블을 통해서 광신호가 제대로 전송되고 있지 않는 경우에는, 고가의 광섬유시험기(OTDR ; Optical Time Domain Reflectometer)를 이용하여 이상발생부분의 위치를 파악해야 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 방식에 따르면, 광케이블을 통한 광신호 전송상태를 신속하게 파악하기 어렵고, 광신호 전송상태와, 이상발생 부분의 위치를 파악하는 작업이 상당히 번거로우며, 이를 위해서는 고가의 광파워메타나 광섬유시험기를 이용해야 하므로, 유지·보수가 상당히 불리하게 되는 문제가 초래되었다.

따라서, 보다 손쉽게 광신호의 전송상태와, 이상발생 부분의 위치를 파악할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이며, 이러한 요구를 충족하기 위해서 현재 다양한 방면으로 활발한 기술개발이 진행중이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 발명된 것으로, 광케이블의 외주면을 통해서 광신호를 검출할 수 있도록 된 광신호검출용 광케이블과 Z방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광신호검출용 광케이블은, 원통형의 코어와, 일정한 두께로 코어의 외주면을 감싸는 클래드 및, 일정한 두께로 클래드의 외주면을 감싸는 재킷으로 이루어진 광케이블에 있어서, 상기 광케이블의 외주면이 편평하게 연마되어, 편평하게 연마된 클래드의 노출면이 재킷의 외부로 노출되고, 이 편평한 노출면에 특정 파장 대역의 광신호 검출을 위한 다수의 광신호검출홈이 광케이블의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 투명 또는 반투명 재질이면서 클래드 보다 굴절률이 낮은 재질의 보조 피복을 매개로 광신호검출홈이 밀봉되어진 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

또한, 상기와 같은 광신호검출용 광케이블 제조방법은, 상부로 개구되어진 광케이블 안착홈을 갖춘 실리콘기판의 상면에 액상의 에폭시수지를 일정한 높이로 도포하는 단계 ; 원통형의 광케이블을 실리콘기판의 광케이블 안착홈에 삽입하여, 광케이블이 에폭시수지에 의해 밀봉되면서, 광케이블의 일부가 실리콘기판의 상부로 돌출되도록 한 후, 에폭시수지를 열처리로 경화시켜서, 광케이블을 에폭시수지를 매개로 실리콘기판에 고정하는 단계 ; 경화된 에폭시수지와 광케이블을 편평하게 연마하여, 실리콘기판의 상부로 돌출되어진 광케이블의 클래드 부분이 외부로 노출되도록 하는 단계 ; 광케이블의 노출면에 포토레지스트를 코팅하는 단계 ; 포 토레지스트를 노광하여 패턴을 형성하는 단계 ; 광케이블의 클래드를 에칭하여 광케이블의 길이방향을 따라 일정한 간격을 이루는 다수의 광신호검출홈을 형성하는 단계 ; 잔류된 포토레지스트를 제거하는 단계 ; 경화된 에폭시수지를 열처리로 제거하여, 광신호검출홈이 형성되어진 광케이블을 실리콘기판으로부터 분리하는 단계 ; 투명 또는 반투명 재질이면서 클래드보다 굴절률이 낮은 재질의 보조 피복으로 광신호검출홈을 밀봉하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법으로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1j는 본 발명에 따른 광검출용 광케이블 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 1a 내지 도 1d, 도 1h는 정단면도, 도 1e 내지 도 1g, 도 1i 및 도 1j는 측단면도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 광신호검출용 광케이블(300)은, 원통형의 코어(310)와, 일정한 두께로 코어(310)의 외주면을 감싸는 클래드(320) 및, 일정한 두께로 클래드(320)의 외주면을 감싸는 재킷(330)으로 이루어지되, 광케이블(300)의 외주면이 편평하게 연마되어, 편평하게 연마된 클래드(320)의 노출면(321)이 재킷(330)의 외부로 노출되고, 이 편평한 노출면(321)에 특정 파장 대역의 광신호 검출을 위한 다수의 광신호검출홈(322)이 광케이블(300)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 투명 또는 반투명 재질이면서 클래드(320) 보다 굴절률이 낮은 재질의 보조 피복(340)을 매개로 광신호검출홈(322)이 밀봉되어진 것을 특징으로 하는 구조를 이룬다.

본 발명에 따르면, 광신호가 정상적으로 광케이블(300)의 코어(310)를 따라서 전송되면, 클래드(320)로 손실되는 일부 광신호가 광신호검출홈(322)으로 유도된 후에 보조 피복(340)을 통해서 외부로 출력된다.

따라서, 원통형의 광케이블을 본 발명에 따른 광신호검출용 광케이블(300)로 상호 연결하고, 광신호검출용 광케이블(300)의 광신호검출홈(322)으로 유도되어 보조 피복(340)을 통해서 외부로 출력되는 광신호를 광센서(도시안됨)를 이용하여 검출한 후에, 이를 발광다이오드(LED ; 도시안됨) 등의 출력유닛을 이용하여 가시적으로 외부로 표시하면, 광신호가 정상적으로 전송되고 있는지, 즉 해당 광케이블이 정상인지 혹은 불량인지를 손쉽게 파악할 수 있게 된다.

한편, 상기 광신호검출홈(322)의 길이 폭과, 광신호검출홈(322) 간의 간격에 따라서 광신호검출홈(322)을 통해 출력되는 광신호의 파장 대역이 변화되고, 광신호검출홈(322)의 깊이에 따라서 출력되는 광신호의 세기가 변화되므로, 검출코자하는 특정 파장 대역에 상응하게 광신호검출홈(322)의 길이 폭과, 광신호검출홈(322) 간의 간격을 조절하고, 요구되는 광신호의 세기에 상응하게 광신호검출홈(322)의 깊이를 조절한다.

도 1a 내지 도 1j를 참고하여 본 발명에 따른 광검출용 광케이블 제조방법을 설명해 보면 다음과 같다.

1. 상부로 개구되어진 광케이블 안착홈(111)을 갖춘 실리콘기판(100)의 상면 에 액상의 에폭시수지(200)를 일정한 높이로 도포하는 단계(도 1a 참조).

열처리되지 않은 에폭시수지(200)는 상온에서 액상을 이루므로, 수월하게 액상의 에폭시수지(200)를 일정한 높이로 실리콘기판(100)의 상면에 도포할 수 있다.

2. 원통형의 광케이블(300)을 실리콘기판(100)의 광케이블 안착홈(111)에 삽입하여, 광케이블(300)이 에폭시수지(200)에 의해 밀봉되면서, 광케이블(300)의 일부가 실리콘기판(100)의 상부로 돌출되도록 한 후, 에폭시수지(200)를 열처리로 경화시켜서, 광케이블(300)을 에폭시수지(200)를 매개로 실리콘기판(100)에 고정하는 단계(도 1b 참조).

상기 원통형의 광케이블(300)은, 원통형의 코어(310)와, 일정한 두께로 코어(310)의 외주면을 감싸는 클래드(320) 및, 일정한 두께로 클래드(320)의 외주면을 감싸는 재킷(330)으로 이루어진 공지의 광케이블(300)로서, 광검출용 광케이블을 제조하기 위한 피가공물이다. 상기 에폭시수지(200)는 광케이블(300)을 실리콘기판(100)에 견고하게 부착하는 접착제로서의 기능을 수행하면서, 이후 단계에서의 포토레지스트(400) 코팅이 원활하게 되도록 하는 기능을 수행한다.

3. 경화된 에폭시수지(200)와 광케이블(300)을 편평하게 연마하여, 실리콘기판(100)의 상부로 돌출되어진 광케이블(300)의 클래드(320) 부분이 외부로 노출되도록 하는 단계(도 1c 참조).

이와 같이 연마작업을 수행하면, 클래드(320)가 외부로 노출되어진 노출면(321)이 현과 같은 형태를 이루게 된다.

한편, 상기 노출면(321)과 코어(310) 사이에는 광신호검출홈(322)을 형성할 수 있는 충분한 공간이 확보되어야 하고, 상기 실리콘기판(100)을 재활용하기 위해서는 실리콘기판(100)이 연마기에 의해 손상되지 않도록 해야 한다.

4. 광케이블(300)의 노출면(321)에 포토레지스트(400)를 코팅하는 단계(도 1d 참조).

감광성 플라스틱이나 감광성 폴리머로 지칭되는 포토레지스트(400)는 이미 널리 공지되어 있고, 이를 코팅하는 방법도 이미 널리 공지되어 있으므로, 본 단계에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

5. 포토레지스트(400)를 노광하여 패턴을 형성하는 단계(도 1e 참조).

포토레지스트(400)에 빛이나 방사선을 쏘면 이에 접촉된 부분만 구조변화를 일으키게 되므로, 이를 현상액에 담가서 현상하면 일정한 패턴이 형성된다. 상기 포토레지스트(400)는 통상 빛이나 방사선에 의해 구조변화된 부분이 현상액에 녹지 않는 네가타입과, 그 반대인 포지타입으로 구분되는데, 본 발명은 어떠한 타입을 이용해도 무관하다. 상기 패턴은 다수의 광신호검출홈(322)이 광케이블(300)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 이룰수 있도록 형성한다.

6. 광케이블(300)의 클래드(320)를 에칭하여 광케이블(300)의 길이방향을 따 라 일정한 간격을 이루는 다수의 광신호검출홈(322)을 형성하는 단계(도 1f 참조).

본 실시예에서는 널리 공지되어진 B.O.E(Buffered Oxide Etchant)를 사용하여 클래드(320)를 에칭하였는데, B.O.E를 이용한 에칭방법은 일반 반도체 제조공정에 널리 활용되고 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.

7. 잔류된 포토레지스트(400)를 제거하는 단계(도 1g 및 도 1h 참조).

포토레지스트(13)를 제거하는 방식 역시도 이미 널리 공지되어 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.

8. 경화된 에폭시수지(200)를 열처리로 제거하여, 광신호검출홈(322)이 형성되어진 광케이블(300)을 실리콘기판(100)으로부터 분리하는 단계(도 1i 참조).

별도의 가열기구(도시안됨)를 매개로 경화된 에폭시수지(200)에 직·간접적으로 열을 가하면, 경화된 에폭시수지(200)가 물성변형되어, 실리콘기판(100)과 광케이블(300)로부터 물성변형된 에폭시수지(200)를 손쉽게 박리할 수 있게 된다.

필요에 따라서는, 별도의 세척작업을 통해서 물성변형된 에폭시수지(200)를 실리콘기판(100)과 광케이블(300)로부터 보다 확실하게 제거할 수도 있음은 물론이다.

9. 투명 또는 반투명 재질이면서 클래드(320)보다 굴절률이 낮은 재질의 보조 피복(340)으로 광신호검출홈(322)을 밀봉하는 단계(도 1j 참조).

본 실시예의 경우, 상기 보조 피복(340)으로는 에폭시수지를 이용하였으며, 액상의 에폭시수지를 광신호검출홈(322)에 도포한 후 열처리하여, 에폭시수지가 광신호검출홈(322)에 채워져서 이를 밀봉한 상태로 경화되도록 하였다.

한편, 상기 광케이블 안착홈(111)을 갖춘 실리콘기판(100)은, 광신호검출용 광케이블을 제조하기 위한 틀로서 반복적 사용할 수 있는데, 이는 다음과 같은 공정을 통해서 제조된다.

1. 실리콘기판 본체(110)를 열처리하여 표면에 산화막(120)을 형성하는 단계(도 2a 참조).

실리콘기판 본체(110)를 열처리하면 실리콘기판 본체(110)의 표면이 산소와 반응하여 산화막(120 ; SiO₂)이 형성된다. 본 실시예에서는, 실리콘기판 본체(110)를 전기로에 넣고 일정시간 고온으로 열처리하여, 1㎛이하의 두께로 실리콘기판 본체(110)의 상면에 산화막(120)을 형성하였다.

2. 실리콘기판 본체(110)의 산화막(120)에 포토레지스트(130)를 코팅하는 단계(도 2b 참조).

본 실시예에서는 상기 산화막(120)에 코팅되는 포토레지스트(130)의 두께를 1㎛이하로 하였다.

3. 포토레지스트(130)를 노광하여 패턴을 형성하는 단계(도 2c 참조).

여기서, 상기 패턴은 실리콘기판 본체(110)의 길이방향을 따라 직선형태로 형성하였다.

4. 실리콘기판 본체(110)의 산화막(120)을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계(도 2d 참조).

5. 잔류된 포토레지스트(130)를 제거하는 단계(도 2e 참조).

6. 실리콘기판 본체(110)를 에칭해서 광케이블 안착홈(111)을 형성하여 실리콘기판(100)을 완성하는 단계(도 2f 참조).

실리콘기판 본체(110)는 입자 배열구조에 따라서 부식되는 형태가 결정되므로, 실리콘기판 본체(110)의 제조시에 이의 입자 배열구조를 조절하여 광케이블 안착홈(111)의 형태를 결정한다. 본 실시예에서는 KOH/H₂O 수용액으로 실리콘기판 본체(110)를 에칭하여, 광케이블 안착홈(111)이 삼각형의 단면형태를 이루도록 하였다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 보다 다양하게 변형·실시될 수 있음은 물론이다.

일예로, 상기 실리콘기판(100)의 광케이블 안착홈(111)은 본 실시예의 경우 삼각형의 단면형태를 이루고 있지만, 필요에 따라서는 반구형 단면이나 4각형 이상의 다각형 단면형태 등으로 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 실리콘기판(100)의 광케이블 안착홈(111)에 삽입되어진 원통형의 광케이블(300)이 도 1b에 도시된 바와 같이 에폭시수지(200)에 완전하게 밀봉될 필요는 없으며(광케이블의 일부가 노출되어도 무방하다), 에폭시수지(200)와 광케이블(300)의 연마면을 매끄럽게 처리하여 포토레지스트(400)의 코팅이 만족스럽게 이루어지도록 하기 위해서는(도 1c 참조), 거칠기가 서로 다른 연마석을 이용하여 연마작업을 다단계로 수행할 수도 있음은 물론이다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 클래드(320)로 손실되는 일부 광신호가 광신호검출홈(322)으로 유도된 후에 보조 피복(340)을 통해서 외부로 출력되는 구조를 이루므로, 광케이블(300)의 광신호검출홈(322)으로 유도되어 외부로 출력되는 광신호를 매개로, 광신호가 정상적으로 전송되고 있는지를 실시간으로 용이하게 파악할 수 있게 되고, 이를 매개로 해당 광케이블이 정상인지 혹은 불량인지를 손쉽게 파악할 수 있게 되므로, 광섬유시험기를 이용하지 않더라도 광신호 전송오류시에 이상부분의 위치를 손쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.

Claims

원통형의 코어(310)와, 일정한 두께로 코어(310)의 외주면을 감싸는 클래드(320) 및, 일정한 두께로 클래드(320)의 외주면을 감싸는 재킷(330)으로 이루어진 광케이블에 있어서,

상기 광케이블(300)의 외주면이 편평하게 연마되어, 편평하게 연마된 클래드(320)의 노출면(321)이 재킷(330)의 외부로 노출되고, 이 편평한 노출면(321)에 특정 파장 대역의 광신호 검출을 위한 다수의 광신호검출홈(322)이 광케이블(300)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 투명 또는 반투명 재질이면서 클래드(320) 보다 굴절률이 낮은 재질의 보조 피복(340)을 매개로 광신호검출홈(322)이 밀봉되어진 것을 특징으로 하는 광신호검출용 광케이블.
상부로 개구되어진 광케이블 안착홈(111)을 갖춘 실리콘기판(100)의 상면에 액상의 에폭시수지(200)를 일정한 높이로 도포하는 단계 ;

원통형의 광케이블(300)을 실리콘기판(100)의 광케이블 안착홈(111)에 삽입하여, 광케이블(300)이 에폭시수지(200)에 의해 밀봉되면서, 광케이블(300)의 일부가 실리콘기판(100)의 상부로 돌출되도록 한 후, 에폭시수지(200)를 열처리로 경화시켜서, 광케이블(300)을 에폭시수지(200)를 매개로 실리콘기판(100)에 고정하는 단계 ;

경화된 에폭시수지(200)와 광케이블(300)을 편평하게 연마하여, 실리콘기판(100)의 상부로 돌출되어진 광케이블(300)의 클래드(320) 부분이 외부로 노출되도록 하는 단계 ;

광케이블(300)의 노출면(321)에 포토레지스트(400)를 코팅하는 단계 ;

포토레지스트(400)를 노광하여 패턴을 형성하는 단계 ;

광케이블(300)의 클래드(320)를 에칭하여 광케이블(300)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 이루는 다수의 광신호검출홈(322)을 형성하는 단계 ;

잔류된 포토레지스트(400)를 제거하는 단계 ;

경화된 에폭시수지(200)를 열처리로 제거하여, 광신호검출홈(322)이 형성되어진 광케이블(300)을 실리콘기판(100)으로부터 분리하는 단계 ;

투명 또는 반투명 재질이면서 클래드(320)보다 굴절률이 낮은 재질의 보조 피복(340)으로 광신호검출홈(322)을 밀봉하는 단계 ;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 광신호검출용 광케이블을 제조하는 방법.