KR101068747B1 - 광 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판 상부에 구비된 광도파로와, 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 절취부와, 상기 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 코팅되어 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막과, 상기 절취부 내부에 충진되는 광학 매질과, 상기 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 포함함으로써, 광출력을 감시 또는 감쇄하는 단채널 또는 다채널의 광회로 소자를 광학적 성능이 우수하며 구성 요소간의 광학적 정렬을 간단하게 제작할 수 있다.
광도파로, 광송신기, 가변형 광 감쇄기, 포토다이오드 어레이, 다채널 가변형 광 감쇄기

Description

광 모듈 및 그 제조방법{OPTICAL MODULE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광도파로를 지나가는 광을 일정비율로 분할하여 광검출부로 출력시켜 광출력을 감시하고, 원하는 광세기를 감쇄시키는 광회로 소자를 구성함으로써, 광출력을 감시 또는 감쇄하는 단채널 또는 다채널의 광회로 소자를 광학적 성능이 우수하며 구성 요소간의 광학적 정렬을 간단하게 제작할 수 있도록 한 광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광출력 모니터링(OPM; Optical Power Monitoring)은 광소자에서 마치 전자회로의 제어용 궤환회로(Feedback-Loop)에 필요한 제어입력에 해당하는 역할을 수행하며 광소자, 광통신, 광센서 등 광과 관련된 소자 및 시스템에서 매우 중요한 위치를 점하고 있다.
가장 간단한 예로는 반도체 레이저의 m-PD(monitor PD)를 들 수 있다. 상기 m-PD는 반도체 레이저에서 나오는 광출력의 일부를 분할하여 측정함으로서 반도체 레이저의 광출력을 조절한다.
또한, 최근 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 광통신 분야의 중요기술인 ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing)에서는 드롭(Drop) 및 애드(Add) 채널에서 WDM 채널들 간의 광출력 세기의 차이가 크기 때문에 이를 광증폭기로 증폭하기 전에 VOA(Variable Optical Attenuator)라는 소자를 활용하여 채널별 파워를 조절하여 균등화(equalization)시켜야 한다.
이때, 광출력 세기를 모니터링(Monitoring) 하는 것이 반드시 필요하며 이러한 역할을 하는 서브시스템을 VMUX라 하며 "(VOA + OPM + -MUX(AWG) + Optical Amp)"로 구성되어 있다.
OPM(Optical Power Meter)은 VMUX 시스템에서 32∼40채널이 소요되기 때문에 소형화 및 어레이화가 필수적이다. 그러나, 요소 광소자들을 광학적으로 연결하는 집적기술이 미흡하여 여러 기관에서 연구개발을 하고 있으나 사업화에 크게 미치지 못하고 있다.
현재 대부분의 시스템에서 사용하고 있는 OPM 방식은 탭 필터(Tap-filter)와 PD를 결합한 Tap-PD 모듈로 도 1에 제시한 구조를 갖으며, 상기 OPM은 크기를 줄이기 의해서 TO-28 사이즈(size)로 소형화 패키지를 사용한다(기존의 PD 모듈은 TO-46 또는 TO-56 패키지임). 여기서, 숫자는 직경 mm를 의미한다. 하지만, 2.8mm크기일지라도 40채널이면 그 폭이 112mm에 이르므로 너무 크다(현재의 Tap-PD는 8개 단위로 배열한 어레이 모듈로 제작하여 사용함).
이 방식은 Optical X-talk, 탭 비율(tap ratio)의 조절, IL(Insertion loss; 삽입손실) 등 모든 특성이 집적구조에 비해 우수하나 개개의 모듈을 사용하므로 집적구조에 비해 부피가 큰(bulky) 점, 광섬유 접속 포인트(splicing point)가 많아 작업이 불편하고, 생산성이 떨어지는 등이 단점으로 대두되고 있다. 현재 이 방식의 모듈을 생산하고 있는 업체는 Hitachi material, Santec, JDSU 등이 있다.
상기 ROADM 시스템을 소형화하기 위해서는 광섬유를 가능한 한 제거하는 것이 바람직하며, 더욱 소형화하기 위해 집적구조의 개발이 필수적이다.
한편, 현재 많은 ROADM 시스템에서 PLC/AWG 기반의 WDM/DWDM을 사용하고 있다. 따라서, ROADM에서 크기를 줄이는 방법으로는 OPM과 VOA를 PLC 기반으로 어떻게 효과적으로 구현하는가가 관건이 되고 있다.
세계적인 기술개발 추세는 Tap PD의 집적화 및 어레이화에 초점이 모아지고 있으며, 아예 VOA와 Tap을 동일기판에 집적화하고, PD 어레이(array)를 하이브리드(hybrid) 집적화하고자 하는 추세에 있다.
즉, OPM과 VOA를 동일기판에 집적화하는 추세이다. 이러한 목적을 위해서는 PLC 기반의 기술이 가장 유망한 기술로서 그 주류를 이루고 있다. 예를 들면, 어레이 OPM을 집적화하는 데는 광도파로 PLC(Planar Lightwave Circuit)를 써서 PD를 PLC 기판 위에 플립칩 본딩을 하여야 양산성을 확보할 수 있고 유리하다.
그러나, 광도파로 및 플립칩 PD는 기판에 평행하며 따라서, 도파로의 광 경로를 45도로 굴절시키는 수단이 확보되어야 한다. 그러나, 이러한 45도 마이크로 미러를 PLC 기판에 제작하는데는 기존의 사진식각 기술로는 구현하기가 매우 어렵 다.
종래의 선행 특허인 한국등록특허 제10-0865127호에서는 45도 마이크로미러(μ-mirror)를 이용한 다채널 OPM 및 VOA(여기서, 이를 OPC; Optical Power Controller라 하자)를 개시한다. 상기 마이크로미러(μ-mirror)를 사용하는 OPM VOA는 기존의 OPM VOA에 비해 매우 간단하고 소형화된 구조를 갖기 때문에 기존의 TO type 기술로는 어려운 소형화 및 PLC 집적화를 할 수 있어 ROADM 및 VMUX 구조에서는 매우 중요한 기술이라 할 수 있다. 더욱이, 기존의 도파로형 OPM VOA에 비해 PD와의 광 연결이 매우 쉽고 VOA의 구조가 간단하여 제작이 쉽고 소형이며 사진식각에 의한 양산이 가능하다.
PLC 기반의 OPM VOA 기술과는 다른 접근으로서는, AWG에 붙는 광섬유 어레이(fiber array) 모듈의 상부면을 연마해내어 리키 모드(leaky mode)의 광파워를 모니터링하는 Tap 구조도 개발되고 있다. 즉, 광섬유 어레이(fiber array) 상부에 OPM PD을 집적한 기술이라 할 수 있는데, 여기서는 탭 비율(Tap-ratio)의 조절, 채널별 Tap ratio 등의 측면에서 제어가 어렵고, 생산성에서 문제가 있다.
이에 반해서 PLC 기반의 OPM VOA는 우선, AWG를 집적화 할 수 있어서 가장 유리한 기술로 주목을 받고 있고, 또한, Tap 도파로, PD 표면실장, VOA 등을 PLC 기판표면에 집적할 수 있다. "NeoPhotonics"가 실리콘을 기판으로 하는 실리카 PLC 상에 AWG, VOA, Tap-도파로 등을 집적하고 PD 칩을 하이브리드 집적하는 구조를 제안하였다.
하지만, 이 방법에서는 VOA 소자의 기능에 있어서 취약하다고 할 수 있다. 왜냐하면 실리카의 열광학계수는 폴리머에 비하여 수십배나 차이가 나며, 따라서 실리카 VOA는 폴리머 VOA에 비해 구동전력이 수십배 정도로 많이 든다. 설령, 실리카 도파로에 폴리머 도파로를 집적하는 방식으로 구조를 개선한다고 해도 서로 다른 재료의 도파로 간에 광학연결을 하여야 하는 단점이 있어 폴리머 VOA를 집적하기에는 근본적인 기술적 문제를 가지게 된다.
한편, 폴리머를 기반으로 하는 VOA는 "DuPont"사에서 폴리머도파로 VOA에 OPM 집적 광섬유 어레이(fiber-array)를 사용하는 구조(추정)로 V-MUX OPM을 소형화하였는데 이를 "i-VOA"라 명명하였다. 현재 8채널 i-VOA를 판매하고 있으나 패키징 수율 등의 측면에서 매우 고가인 점이 단점으로 남아 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광도파로를 지나가는 광을 일정비율로 분할하여 광검출부로 출력시켜 광출력을 감시하고, 원하는 광세기를 감쇄시키는 광회로 소자를 구성함으로써, 광출력을 감시 또는 감쇄하는 단채널 또는 다채널의 광회로 소자를 광학적 성능이 우수하며 구성 요소간의 광학적 정렬을 간단하게 제작할 수 있으며 생산성이 우수한 광 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 기판 상부에 구비된 광도파로; 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 절취부; 상기 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 코팅되어 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막; 상기 절취부 내부에 충진되는 광학 매질; 및 상기 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 포함하는 광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 측면은, 기판 상부에 구비된 광도파로; 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 절취부; 상기 절취부 내부에 충진 되는 광학 매질; 및 상기 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 광도파로와 상기 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부를 포함하는 광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 측면은, 기판 상부에 구비된 광도파로; 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 복수개의 절취부; 상기 복수개의 절취부 중 어느 하나의 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 코팅되어 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막; 상기 복수개의 절취부 내부에 충진되는 광학 매질; 상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부; 및 상기 제1 절취부를 제외한 제2 내지 N(N=0,1,2,3,…) 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 광도파로와 상기 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 적어도 하나의 박막 히터부를 포함하는 광 모듈을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 광도파로는 상기 기판의 일측 방향으로 복수개가 일정간격 이격되어 병렬 배치되는 다채널 광도파로로 이루어지며, 상기 광검출부와 상기 박막 히터부의 결합 구조는 상기 다채널 광도파로 상에 병렬로 구성됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 절취부는 상기 기판면에 수직 방향으로 피라미드 형태의 홈으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 또한, 상기 절취부는 상기 기판면에 삼각형의 식각 패턴을 형성 하여 식각한 기판면에 윗면을 둔 삼각기둥 모양의 홈으로 이루어질 수도 있다.
바람직하게, 상기 광학 매질은 음의 열광학 계수를 갖는 폴리머층으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제4 측면은, 제1 기판 상부에 구비된 제1 광도파로; 상기 제1 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제1 절취부; 상기 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 코팅되어 상기 제1 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막; 상기 제1 절취부 내부에 충진되는 제1 광학 매질; 및 상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 제1 광도파로 상에 구비되며, 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 포함하는 제1 단위 광 모듈과, 제2 기판 상부에 구비된 제2 광도파로; 상기 제2 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제2 절취부; 상기 제2 절취부 내부에 충진되는 제2 광학 매질; 및 상기 제2 절취부와 대응되는 위치의 제2 광도파로 상에 구비되며, 상기 제2 광도파로와 상기 제2 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부를 포함하는 제2 단위 광 모듈을 가지며, 상기 제1 및 제2 단위 광 모듈은 상기 제1 및 제2 광도파로를 통해 서로 연결되도록 구비되는 광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제5 측면은, 기판의 상면에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가 지고 절취하는 절취부를 형성하는 단계; 상기 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 선택적으로 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막을 코팅하는 단계; 상기 절취부 내부에 광학 매질을 충진하는 단계; 및 상기 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 본딩하는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제6 측면은, 기판의 상면에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 절취부를 형성하는 단계; 상기 절취부 내부에 광학 매질을 충진하는 단계; 및 상기 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 상기 광도파로와 상기 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부를 형성하는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제7 측면은, 기판의 상면에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 복수개의 절취부를 형성하는 단계; 상기 복수개의 절취부 중 어느 하나의 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막을 코팅하는 단계; 상기 복수개의 절취부 내부에 광학 매질을 충진하는 단계; 상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 상기 박막으로 부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 본딩하는 단계; 및 상기 제1 절취부를 제외한 제2 내지 N(N=0,1,2,3,…) 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 상기 광도파로와 상기 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 적어도 하나의 박막 히터부를 형성하는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 광도파로는 상기 기판의 일측 방향으로 복수개가 일정간격 이격되어 병렬 배치되는 다채널 광도파로로 형성하며, 상기 광검출부와 상기 박막 히터부는 상기 다채널 광도파로 상에 병렬로 결합 구성함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 절취부를 형성하는 단계는, 상기 기판의 하면에 절취부 패턴을 이용하여 건식 및 습식 식각 방법을 통하여 형성할 수 있다.
바람직하게, 상기 절취부를 형성하는 단계에서, 상기 절취부의 경사는 상대적 산소 분압, CHF3, CF4, C4F8, Ar의 상대적 편향력 또는 RF력; 및 압력 중 적어도 하나의 조건을 조절함으로써, 실질적으로 45도로 하여 형성할 수 있다.
본 발명의 제8 측면은, 제1 기판의 상면에 제1 광도파로를 형성하는 단계; 상기 제1 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 제1 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제1 절취부를 형성하는 단계; 상기 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 선택적으로 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막을 코팅하는 단계; 상기 제1 절취부 내부에 제1 광학 매질을 충진하는 단계; 및 상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 제1 광도파로 상에 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 본딩하는 단계로 포함하는 제1 단위 광 모듈을 제작하여 준비하는 과정과, 제2 기판의 상면에 제2 광도파로를 형성하는 단계; 상기 제2 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 제2 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제2 절취부를 형성하는 단계; 상기 제2 절취부 내부에 제2 광학 매질을 충진하는 단계; 및 상기 제2 절취부와 대응되는 위치의 제2 광도파로 상에 상기 제2 광도파로와 상기 제2 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부를 형성하는 단계를 포함하는 제2 단위 광 모듈을 제작하여 준비하는 과정으로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 광도파로를 통해 상기 제1 및 제2 단위 광 모듈을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 제1 및 제2 절취부를 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 기판의 하면에 절취부 패턴을 이용하여 건식 및 습식 식각 방법을 통하여 형성함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 절취부를 형성하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 절취부의 경사는 상대적 산소 분압, CHF3, CF4, C4F8, Ar의 상대적 편향력 또는 RF력; 및 압력 중 적어도 하나의 조건을 조절함으로써, 실질적으로 45도로 하여 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광 모듈 및 그 제조방법에 따르면, 광도파로를 지나가는 광을 일정비율로 분할하여 광검출부로 출력시켜 광출력을 감시하고, 원하는 광세기를 감쇄시키는 광회로 소자를 구성함으로써, 광출력을 감시 또는 감쇄하는 단채널 또는 다채널의 광회로 소자를 광학적 성능이 우수하며 구성 요소간의 광학적 정렬을 간단하게 제작할 수 있으며 생산성이 우수한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 의하면, 광섬유에서 평판 광회로로 들어온 광이 광도파로를 따라서 진행하는 도중에 박막 히터부에 의한 광 감쇄가 이루어져 절취부의 45도 반사면에서 광 감지용 광이 광검출부(또는 광수신기)로 전달되며, 전달된 광의 세기에 따라 광 감쇄 정도를 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 개별 단위칩 마다의 작업을 배제하고, 수백개의 소자들로 구성된 웨이퍼(Wafer) 수준에서, 광 감쇄 및 광 파워 모니터에 필요한 복수개의 절취부와 반사면을 광도파로와 같이 기판의 전면 또는 후면에서 평판형 공정으로 동시에 제조함으로써, 구성 부품간의 정렬이 간단하고 고성능인 광 출력감시 및 광 감쇄기 광 모듈을 효과적으로 신뢰성 있게 제작할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 광 모듈의 생산성을 획기적으로 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래 기술에서처럼 에폭시 등에 의해 별도의 광학 박막필터를 고정하지 않고 기판의 표면에 직접 코팅을 할 수 있어서 소자의 신뢰성을 대폭 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 입력 광섬유로부터 들어가 광도파로를 통과하여 적어도 하나 이상의 45도 절취부에서 광 감쇄 과정을 거친 후 끝단 절취부의 45도 투과반사면에서 일정 부분 반사된 광을 포토 다이오드(PD)에서 감지하고, 약 30dB 이상의 광 감쇄 특성을 갖는 소형이며 고성능인 일 방향성 광 출력 모니터 및 광 감쇄기를 효과적으로 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 평판 광도파로를 사용하는 일방향 광 출력 감시기 제조에서 광수신기(포토 다이오드)의 칩을 평판 광도파회로 칩에 간단하면서도 효율적으로 물리적 정렬위치를 유지하며 광학적으로 고정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 광송신기나 광수신기 칩을 광도파회로 기판의 표면에 플립칩 본딩(Flip-chip bonding)과 같은 반도체칩 부착기술을 사용하여 고정함으로서 생산성을 크게 개선할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
먼저, '광 모듈'이라 함은 광통신 등에 이용 가능한 구조물을 총칭하는 개념으로 이해되어야 한다. '절취부'는 절취한 방식에는 한정되지 않고 다양한 형식으로 제조된 구성요소를 의미하는 것으로, 건식 또는 습식 식각, 기계적 제조 등을 모두 포함하는 것으로 이해 되어야한다.
한편, '적어도 코어부를 경사면을 가지고 절취한다'는 의미는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 다양한 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 바, 예를 들어, 광도파로가 절취된 경사면에 도달하기 전에 종단되는 경우, 코어부의 일부분은 절취되지 않는 경우 등도 포함하는 것으로 광도파로의 일부의 경사면에 의해 반사 또는 투과가 이루어지는 기능을 가지면 이를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 바람직하게는, 광이 상기 경사면을 투과할 수 있도록, 절취부를 투명한 광학 매질로 채운다.
본 발명은 기본적으로 평면 광도파로의 상부 클래드층 상에 박막 히터부와 포토 다이오드(PD)를 집적한 광 모듈과 절취부에 채워질 광학 매질 즉, 실리카계 또는 폴리머계 매질층과 반사면 즉, 절취부의 경사면에 코팅되는 금속 또는 유전체 투과반사 박막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광 모듈은 기판의 상면에 형성된 광도파로와, 상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 절취부와, 상기 경사면에 코팅된 금속 또는 유전체로 이루어지는 단일 또는 다층의 부분 투과와 부분반사 박막과, 상기 절취부를 채우는 실리카계 유리재료 또는 폴리머계 광학 매질과, 상기 절취부 상부에 광검출부를 구비한다.
여기서, 상기 경사면에 코팅된 금속 또는 유전체 투과반사 박막은 상기 경사면에서 입사된 광의 일부 반사시키는 기능을 수행한다.
또한, 본 발명의 광 모듈은 동일 기판 상에, 상기 광 모듈을 단위 광모듈로 하는 복수개의 광 모듈을 광도파로를 통하여 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 복수개의 광도파로가 병렬로 배열되어 각 광도파로에 상기 광 모듈이 각각 병렬로 배치되어 연결되도록 구비하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 기판의 상면에 형성된 광도파로와, 상기 광도파로의 적어도 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 절취부와, 상기 절취부를 채우는 폴리머 등과 같은 광학 매질과, 상기 기판 상부에 형성되어 상기 광학 매질의 온도를 변화시키는 금속 히터패턴을 구비한다.
여기서, 상기 폴리머 광학매질의 하부에는 광흡수 광학매질층이 추가로 채워질 수 있으며, 카본블랙이 함유되어 산란 또는 굴절광을 흡수하도록 구현하는 것도 가능하다.
한편, 상기 절취부의 형성은, 상기 기판의 광도파로층 하면에 비등방 식각된 실리콘 결정층을 만들거나 상기 기판을 마스크로 사용하는 건식식각 방법을 이용할 수도 있고, 상기 기판의 상면을 소정의 식각마스크를 이용하여 식각하여 형성할 수도 있다.
(제1 실시예)
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈은 광 회로의 출력을 감시하는 소자로서, 크게 기판(100) 상부에 구비된 광도파로(110)와, 광도파로(110)의 적어도 하나의 코어부(112)를 적어도 한 쌍의 경사면(120a 및 120b)을 가지고 절취하는 절취부(120)와, 절취부(120)의 한 쌍의 경사면(120a 및 120b) 중 적어도 하나의 경사면(120a)의 일부에 코팅되어 광도파로(110)를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막(130)과, 절취부(120) 내부에 충진되는 광학 매질(140)과, 절취부(120)와 대응되는 위치의 광도파로(110) 상에 구비되며, 박막(130)으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부(150) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 기판(100)은 예컨대, 실리콘 등의 반도체기판, 광학유리기판, 사파이어 등의 결정기판 또는 광학수지기판 중 적어도 하나 또는 이들의 적층 결합으로 이루어짐이 바람직하다. 예컨대, 기판(100)은 적어도 한 장의 실리콘기판을 포함한 기판으로(또는 기판들의 적층으로) 구성될 수 있다.
이때, 상기 반도체기판은 예컨대, 실리콘 기판으로 구현됨이 바람직하며, 상기 실리콘기판의 두께제한은 없으나, 활용 용도에 따라 통상 약 0.1㎜ 내지 5㎜ 범위의 기판두께를 사용할 수 있으며, 기판면은 [100], [110], [111] 또는 [211] 등의 면들을 사용할 수 있으나, 통상 실리콘기판으로 가장 많이 사용되는 [100]면의 실리콘기판을 적용함이 바람직하다.
즉, 기판(100)은 광도파로(110) 구조물이 형성될 수 있는 종류이면 특별히 한정되지 않고 다양한 종류가 가능하고, 바람직하게는 실리콘 기판을 이용하면 실리카 계열의 광도파로를 형성하게 된다.
광도파로(110)는 양의 열광학 계수를 갖는 실리카 계열의 하부 클래드층(111)과, 하부 클래드층(111) 상에 일 방향으로 확장되어 배치되며 양의 열광학 계수를 갖는 실리카 계열의 코어부(112)와, 코어부(112) 상부에 양의 열광학 계수를 갖는 실리카 계열의 상부 클래드층(113)으로 구성되어 있다.
이때, 광도파로(110)의 하부 클래드층(111)이 산화실리콘일 경우, 광도파로(110)의 제작과정에서 산화실리콘이 기판(100) 양면에서 동시에 형성되므로 기판(100)의 후면 역시 동일한 산화실리콘층이 있게 된다.
절취부(120)는 기판(100)면에 수직 방향으로 예컨대, 피라미드 형태의 홈으로 이루어지는 바, 광도파로(110)를 제1 소정각(Φ1)으로 절취하는 제1 경사면(120a)과 광도파로(110)를 제2 소정각(Φ2)으로 절취하는 제2 경사면(120b)을 구비한다. 제1 소정각(Φ1)과 제2 소정각(Φ2)은 실질적으로 45도로 하는 것이 바람직하다(도 7 참조). 그 목적은 광도파로(110)를 통해 전달되는 광이 후술하는 광검출부(150)에 수직한 방향으로 입사할 수 있도록 하기 위함이다.
박막(130)은 금속 또는 유전체 투과/반사 박막으로서, 입사하는 광의 파장에 따라 반사 또는 통과를 할 수 있도록 제1 및/또는 제2 경사면(120a 및/또는 120b) 의 일부(바람직하게는, 광도파로 부분) 또는 전체면에 코팅됨이 바람직하다.
광학 매질(140)은 음의 열광학 계수를 갖고 열 광학 효과를 발생시키는 폴리머 계열로 이루어짐이 바람직하다. 광학매질(140)은 적어도 상부 클래드층(113)에서부터 광도파로의 코어부(112)까지는 채워야 한다. 그 이하로는 폴리머 계열의 광학 매질(140) 또는 카본블랙 등이 함유된 광흡수층 또는 광흡수 폴리머층을 덧붙일 수도 있다. 여기서, 상기 광흡수층은 광감쇄를 할 때 광도파로의 광경로에서 이탈된 광을 흡수하여 제거하기 위함이다.
광검출부(150)는 박막(130)으로부터 반사된 광을 수신하는 광 수신기(예컨대, 포토 다이오드 등)로서, 광도파로(110)의 상부 클래드층(113) 상에 예를 들어 플립칩 본딩(Flip-chip bonding)에 의하여 간단히 장착될 수 있다.
이하에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3a를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 상면 또는 양면(상면 및 하면)에 실리카 계열의 하부 클래드층(111)을 형성한 후, 실리콘 기판(100)의 상면에 형성된 하부 클래드층(111) 상에 예컨대, RF 스퍼터(Sputter)를 이용하여 크롬(Cr)층을 증착하고, 감광재(PR) 패터닝(Patterning)에 의해 음각의 광도파로의 패턴(110a)을 형성하고, Cl2/O2 반응이온시각(Reactive Ion Etching, RIE) 방법을 이용하여 증착된 크롬층을 식각한다. 특히, 하부 클래드층(111)은 실리콘 기판(100)의 열산화(Thermal Oxidation)에 의해 형성이 가능하다.
도 3b를 참조하면, 하부 클래드층(111)에 형성된 크롬 도파로 패턴(110a)을 식각 마스크로 사용하여 하부 클래드층(111)을 예컨대, 유도결합 플라즈마(Inductive Coupled Plasma) 장비를 이용한 건식 식각을 통하여 도파로 패턴(110b)을 형성한다. 그리고 크롬 패턴을 제거한다.
도 3c를 참조하면, 도파로 패턴(110b) 상에 예컨대, 화염가수분해법(Flame Hydrolysis Deposition, FHD)을 이용하여 실리카 코어층(112a)을 증착한다. 이때, 실리카 코어층(112a)은 약 4㎛ 두께, 약 0.45Δ％ 굴절률차이 갖고, 6㎛ x 6㎛ 크기, 음각 형태로 식각된 도파로 패턴(110b)에 채워지고, 단차는 약 0.5㎛ 이내로 증착되어 진다.
도 3d를 참조하면, 예컨대, 화염가수분해법(FHD)으로 증착된 실리카 코어층(112a)을 하부 클래드층(111)까지 예컨대, 유도결합 플라즈마(ICP) 장비를 이용하여 식각한다. 이때, 실리카 코어층(112a)은 음각 형태로 식각된 도파로 패턴(110b)에 채워진 실리카 코어부(112) 부분만 남게 된다.
도 3e를 참조하면, 도파로 패턴(110b)에 채워진 실리카 코어부(112)를 포함한 하부 클래드층(111) 상부에 예컨대, 화염가수분해법(FHD)에 의하여 상부 클래드층(113)을 약 15㎛ 두께로 증착한 후, 예컨대, 전기로 등을 이용하여 열처리를 진 행하여 광도파로(110) 부분을 제작하게 된다.
도 3f를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 하면에 절취부(120)를 제작하기 위하여 실리콘 기판(100)의 하면에 예컨대, RF 스퍼터(Sputter) 등을 이용하여 크롬(Cr)층을 증착하고, 실리콘 기판(100)의 상면에 형성된 광도파로(110) 부분의 마스크 정렬마크를 이용하여 상/하면 정렬이 가능한 마스클 정렬장치 등을 이용하여 실리콘 기판(100)의 하면에 절취부 패턴(125)을 형성한다.
도 3g를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 하면에 형성된 절취부 부분의 열산화막 즉, 하부 클래드층(111)을 제거하기 위해 절취부 패턴(125)을 식각 마스크로 사용하여 예컨대, 유도결합 플라즈마(ICP) 장비 등을 통해 건식 식각을 진행한다.
도 3h를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 하면에서 상면 방향으로 피라미드 모양의 절취부(120')를 형성하기 위해 40％KOH 용액으로 습식 식각을 진행하여 실리콘 기판(100)을 절취한다. 이때, 형성되는 절취부(120') 실리콘 식각면의 기울기는 약 54.7도 이다.
도 3i를 참조하면, 실리콘 기판(100) 자체를 식각 마스크로 하여 광도파로(110) 부분을 상부 클래드층(113)까지 예컨대, 유도결합 플라즈마(ICP) 장비 등을 이용하여 실리콘 마스크층(미도시)과 동시에 식각하여 제거한다.
이때, 식각 시 생긴 피라미드형 패턴의 광도파로 절취부(120")의 측벽 즉, 경사면의 기울기는 45도로 하는 것이 바람직하며, 플라즈마 식각과정에서는 상대적 산소 분압, CHF3, CF4, C4F8, Ar의 상대적 편향력 또는 RF력; 및 공정압력 중 적어도 하나의 조건을 조절함으로써, 실리콘과 실리카 광도파로(110) 층의 상대적 식각 비율을 다르게 조절하여 45도 사면의 제작이 가능하다. 이중에서도 특히, 각각의 가스와 RF/바이어스력 등의 상대적 분압은 주요한 매개 변수들이다.
도 3j를 참조하면, 광도파로 절취부(120")의 측벽 즉, 광검출부(150)가 구비된 절취부 일부분에 투과/반사용 박막(130)을 코팅하기 위하여, 절취부(120") 부분에 감광막(PR) 패턴(미도시)을 형성하고, 예컨대, RF 스퍼터(Sputter) 등을 이용하여 예컨대, 유전체박막 또는 Au, Ag, Al, Cr 등의 금속 박막층(미도시)을 일정두께로 증착한 후, 포토레지스터 리프트 오프(PR Liff-off)를 실시하여 일부분에만 유전체 또는 금속 박막층이 남도록 하여 투과/반사용 박막(130)을 형성한다.
도 3k를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 하면 절취부(120' 및 120")에 음의 열광학 계수를 갖는 폴리머 계열의 광학 매질(140)을 충진시키고, 경화단계를 진행한다. 한편, 상기 폴리머 광학매질에 추가하여 카본블랙이 함유되어 산란 또는 굴절광을 흡수하도록 구현하는 것도 가능하다.
그런 다음, 절취부(120")와 대응되는 위치의 광도파로(110)의 상부 클래드층(113) 상에 투과/반사용 박막(130)으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부(150)를 본딩한다. 이때, 광검출부(150) 즉, 포토 다이오드(PD)는 플립칩 본딩 장비 등을 이용하여 절취부(120") 상부에 45도 반사광을 수광할 수 있는 위치에 정렬하여 본딩을 실시한다.
(제2 실시예)
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈은 광 회로의 광 감쇄 기능을 수행하는 소자로서, 크게 기판(200) 상부에 구비된 광도파로(210)와, 광도파로(210)의 코어부(212)를 적어도 한 쌍의 경사면(220a 및 220b)을 가지고 절취하는 절취부(220)와, 절취부(220) 내부에 충진되는 광학 매질(230)과, 절취부(220)와 대응되는 위치의 광도파로(210) 상에 구비되며, 광도파로(210)와 광학 매질(230) 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부(240) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 기판(200), 광도파로(210), 절취부(220) 및 광학 매질(230)은 전술한 본 발명의 제1 실시예에와 동일한 구성 요소들로서, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
특히, 본 발명의 제2 실시예에서는 박막 히터부(240)를 구비하는 바, 박막 히터부(240)는 입력되는 전류의 세기에 따라 광도파로(210)의 실리카 코어부(212)와 폴리머 계열의 광학 매질(230) 사이의 굴절율 차이를 증가시키는 기능을 수행한다.
이하에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5i는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 도 3a 내지 도 3i의 설명을 참조하기로 한다.
특히, 본 발명의 제2 실시예에서는 도 5j에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(200)의 하면 절취부(220' 및 220")에 음의 열광학 계수를 갖는 폴리머 계열의 광학 매질(230)을 충진시키고, 경화단계를 진행한다. 한편, 카본블랙이 함유되어 산란 또는 굴절광을 흡수하도록 구현하는 것도 가능하다.
그런 다음, 절취부(220")와 대응되는 위치의 광도파로(210)의 상부 클래드층(213) 상에 광도파로(210)와 광학 매질(230) 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위하여 소정 전류의 세기에 따라 광학 매질(230)의 온도를 변화시키는 박막 히터부(240)를 형성한다.
(제3 실시예)
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈은, 전술한 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 광 모듈을 단위 광 모듈로 제작하고 이를 서로 결합시켜 광 회로의 출력 감시 및 감쇄 기능을 동시에 갖는 소자로서, 전술한 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 광 모듈을 각각 단위 광 모듈(10 및 20)로 제작한 후, 광도파로(110 및 210)를 통해 서로 결합되도록 구성되어 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈의 작동원리 를 살펴보면, 광섬유(fiber)로부터 입사하는 단일모드 광 신호를 광도파로(210)에서의 열 광학 효과를 이용하여 입력광의 일부를 고차(1차 이상)모드로 여기시킨 후, 광도파로(210) 출력단에서 단일모드(0차 모드)만을 통과시키고 고차모드는 제거함으로써 출력광의 세기를 조절할 수 있으며, 광도파로(110) 출력단의 반사/투과용 박막(130)은 약 95％ 광은 투과시키고, 약 5％의 광 세기를 반사시켜 상부 광검출부(150) 즉, 포토 다이오드(PD)에 수광되도록 한다. 이때, 포토 다이오드(PD)에 수광되는 광의 세기를 감지하여 금속 박막 히터부(240)의 전류량을 제어하여 광 감쇄 정도를 조절 할 수 있게 된다.
구체적인 동작 원리를 설명하면, 광섬유로부터 입사한 빛은 광도파로(210) 입력단에서 단일모드(0차 모드)로 광도파로(210)에 결합된다. 입력단 단일모드 광도파로(210)를 진행한 빛은 입력단 절취부(220")에 충진된 폴리머 계열의 광학 매질(240)을 통과하여 광 손실 없이 출력단으로 통과하여 광도파로(110)를 진행하다가, 약 5％의 광은 45도 부분반사거울 즉, 투과/반사용 박막(130)에서 반사되어 광검출부(150) 즉, 포토 다이오드(PD)에 수광된다.
만약, 입력단 절취부(220") 상부에 위치한 금속 박막 히터부(240)에 전류가 흐르지 않는 경우에는 다중모드 지역의 굴절률 섭동이 없기 때문에 다중모드 광도파로 영역에서도 고차모드로의 결합 없이 단일모드만 존재하게 되며, 이는 다시 출력단 광도파로(210)를 통하여 광 손실 없이 출력된다.
그러나, 만약 금속 박막 히터부(240)를 통하여 전류가 흐르게 되면 절취부(220") 지역의 금속 박막 히터부(240)에 의한 온도 증가로 절취부(220")에 충진 된 폴리머 계열의 광학 매질(230)의 굴절률이 낮아지며, 이로 인하여 고차모드 여기에 의한 광 에너지만큼 감쇄된 순수 단일모드(0차 모드)가 출력된다.
전술한 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 광 모듈은 각각 단위 광 모듈(10 및 20)로 제작한 후, 광의 진행방향에 따른 그 결합의 순서를 서로 바꾸어 결합할 수도 있다.
(제4 실시예)
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 일 예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 일 예는 전술한 본 발명의 제3 실시예와 달리 단일 기판(300)에 광도파로(310), 복수의 절취부(320), 광검출부(350), 복수의 박막 히터부(360) 등의 구성 요소들을 구비하여 구성된 광 회로의 출력 감시 및 감쇄 기능을 동시에 갖는 소자이다.
즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈은, 단일 기판(300) 상부에 구비된 광도파로(310)와, 광도파로(310)의 코어부(312)를 적어도 한 쌍의 경사면(320a 및 320b)을 가지고 절취하는 복수개의 절취부(320-1 내지 320-N)와, 복수개의 절취부(320-1 내지 320-N) 중 어느 하나의 제1 절취부(320-1)의 한 쌍의 경사면(320a 및 320b) 중 적어도 하나의 경사면(320a)의 일부에 코팅되어 광도파로(310)를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막(330)과, 복수개의 절취부(320-1 내지 320-N) 내부에 충진되는 광학 매질(340)과, 제1 절취부(320-1)와 대응되는 위치의 광도파로(310) 상에 구비되며, 박막(330)으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부(350)와, 제1 절취부(320-1)를 제외한 제2 내지 N(N=0,1,2,3,…) 절취부(320-2 내지 320-N)와 대응되는 위치의 광도파로(310) 상에 구비되며, 광도파로(310)와 광학 매질(340) 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 적어도 하나 또는 복수의 박막 히터부(360) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 기판(300), 광도파로(310), 절취부(320-1 내지 320-N), 박막(330), 광학 매질(340), 광검출부(350) 및 박막 히터부(360)는 전술한 본 발명의 제1 및 제2 실시예에와 동일한 구성 요소들로서, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 및 제2 실시예를 참조하기로 한다.
한편, 복수개의 절취부(320-1 내지 320-N)는 서로 일정간격 이격되어 구비됨이 바람직하며, 복수의 박막 히터부(360)는 서로 병렬 연결되어 제어되도록 회로 패턴을 구성함이 바람직하다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 작동원리는 전술한 본 발명의 제3 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제3 실시예를 참조하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 사시도로서, 전술한 도 7과 동일한 구성을 갖으며 다만, 복수의 박막 히터부(360)를 각각 별도로 제어되도록 회로 패턴을 구성한 형태를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 또 다른 예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도로서, 가변 광 감쇄기와 광 검출을 위한 광검출부(350) 즉, 포토 다이오드(PD)의 결합 구조가 병렬로 구성되어 다채널 광 출력 검출 및 광 감쇄기의 구조를 갖는 광 모듈을 나타낸 것이다.
이와 같은 구조는 전술한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예와 같은 공정을 거쳐 제작 가능하며, 광도파로(310)와 광 검출 및 광 감쇄를 위한 절취부(320-1 내지 320-N)가 도파로 채널 수에 비례하여 증가하고, 각 채널별로 금속 박막 히터부(360) 및 광검출부(350)도 비례하여 제작된다.
전술한 본 발명은 열 광학 효과를 이용한 광 감쇄기, 광파워를 감시할 수 있는 포토 다이오드(PD)가 집적된 모듈 및 그 제조방법으로서, 기판에 광도파로와 적어도 두 개의 경사면과 열광학 특성을 갖는 폴리머, 포토 다이오드 등의 광학요소 들을 포함하여 구성가능하고, 기판에 이들을 단위 구성으로 하여 다채널 광 감쇄기를 제조할 수 있다. 본 발명에 의하면, 직선 광도파로 구조이므로 기본 손실이 낮고, 구성 부품간의 정렬이 간단하고 광학적 성능이 우수하며 신뢰성 있는 감시용 포토 다이오드(PD)가 집적된 다채널 가변형 광 감쇄기를 제작 할 수 있다.
또한, 본 발명은 광도파로를 지나가는 광을 일정비율로 분할하여 광검출부(예컨대, 포토 다이오드)로 출력시켜 광출력을 감시하고, 또한, 원하는 광세기를 감쇄시키는 광회로 소자의 구조에 관한 것으로서, 기판에 광도파로와 적어도 두 개의 경사면을 포함하는 복수개의 절취부와, 절취부를 채우는 폴리머 또는 절취면에 형성된 박막 즉, 반사층을 포함하는 광 모듈의 구조를 개시한다.
본 발명에 의하면, 광출력을 감시 또는 감쇄하는 단채널 또는 다채널의 광회 로 소자를 광학적 성능이 우수하며 구성 요소간의 광학적 정렬을 간단하게 제작할 수 있다. 본 발명의 광 모듈은 광파장 다중화 통신에서 파장채널별 광 감시 또는 광 증폭에서 광 감쇄에 이용될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 광 모듈 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
도 1은 종래 기술에 따른 Tap-PD의 구조 및 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 일 예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 또 다른 예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 기판 상부에 구비된 광도파로;
    상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 복수개의 절취부;
    상기 복수개의 절취부 중 어느 하나의 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 코팅되어 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막;
    상기 복수개의 절취부 내부에 충진되는 광학 매질;
    상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부; 및
    상기 제1 절취부를 제외한 나머지 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 구비되며, 상기 광도파로와 상기 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 적어도 하나의 박막 히터부를 포함하는 광 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광도파로는 상기 기판의 일측 방향으로 복수개가 일정간격 이격되어 병렬 배치되는 다채널 광도파로로 이루어지며,
    상기 광검출부와 상기 박막 히터부의 결합 구조는 상기 다채널 광도파로 상에 병렬로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 절취부는 상기 기판면에 수직 방향으로 피라미드 형태의 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 광학 매질은 음의 열광학 계수를 갖는 폴리머층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  7. 제1 기판 상부에 구비된 제1 광도파로; 상기 제1 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제1 절취부; 상기 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 코팅되어 상기 제1 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막; 상기 제1 절취부 내부에 충진되는 제1 광학 매질; 및 상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 제1 광도파로 상에 구비되며, 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 포함하는 제1 단위 광 모듈과,
    제2 기판 상부에 구비된 제2 광도파로; 상기 제2 광도파로의 코어부를 적어 도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제2 절취부; 상기 제2 절취부 내부에 충진되는 제2 광학 매질; 및 상기 제2 절취부와 대응되는 위치의 제2 광도파로 상에 구비되며, 상기 제2 광도파로와 상기 제2 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부를 포함하는 제2 단위 광 모듈을 가지며,
    상기 제1 및 제2 단위 광 모듈은 상기 제1 및 제2 광도파로를 통해 서로 연결되도록 구비되는 광 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 기판의 상면에 광도파로를 형성하는 단계;
    상기 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 복수개의 절취부를 형성하는 단계;
    상기 복수개의 절취부 중 어느 하나의 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막을 코팅하는 단계;
    상기 복수개의 절취부 내부에 광학 매질을 충진하는 단계;
    상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 본딩하는 단계; 및
    상기 제1 절취부를 제외한 나머지 절취부와 대응되는 위치의 광도파로 상에 상기 광도파로와 상기 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 적어도 하나의 박막 히터부를 형성하는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 광도파로는 상기 기판의 일측 방향으로 복수개가 일정간격 이격되어 병렬 배치되는 다채널 광도파로로 형성하며,
    상기 광검출부와 상기 박막 히터부는 상기 다채널 광도파로 상에 병렬로 결합 구성하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 절취부를 형성하는 단계는, 상기 기판의 하면에 절취부 패턴을 이용하여 건식 및 습식 식각 방법을 통하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 절취부를 형성하는 단계에서, 상기 절취부의 경사는 상대적 산소 분압, CHF3, CF4, C4F8, Ar의 상대적 편향력 또는 RF력; 및 압력 중 적어도 하나의 조건을 조절함으로써, 45도로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.
  14. 제1 기판의 상면에 제1 광도파로를 형성하는 단계; 상기 제1 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 제1 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제1 절취부를 형성하는 단계; 상기 제1 절취부의 한 쌍의 경사면 중 적어도 하나의 경사면의 일부에 선택적으로 상기 광도파로를 통해 입사된 광의 일부를 반사 및 투과시키는 박막을 코팅하는 단계; 상기 제1 절취부 내부에 제1 광학 매질을 충진하는 단계; 및 상기 제1 절취부와 대응되는 위치의 제1 광도파로 상에 상기 박막으로부터 반사된 광의 일부를 검출하는 광검출부를 본딩하는 단계로 포함하는 제1 단위 광 모듈을 제작하여 준비하는 과정과,
    제2 기판의 상면에 제2 광도파로를 형성하는 단계; 상기 제2 기판의 하면으로부터 형성되며, 상기 제2 광도파로의 코어부를 적어도 한 쌍의 경사면을 가지고 절취하는 제2 절취부를 형성하는 단계; 상기 제2 절취부 내부에 제2 광학 매질을 충진하는 단계; 및 상기 제2 절취부와 대응되는 위치의 제2 광도파로 상에 상기 제2 광도파로와 상기 제2 광학 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시키기 위한 박막 히터부를 형성하는 단계를 포함하는 제2 단위 광 모듈을 제작하여 준비하는 과정으로 이루어지며,
    상기 제1 및 제2 광도파로를 통해 상기 제1 및 제2 단위 광 모듈을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절취부를 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 기판의 하면에 절취부 패턴을 이용하여 건식 및 습식 식각 방법을 통하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절취부를 형성하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 절취부의 경사는 상대적 산소 분압, CHF3, CF4, C4F8, Ar의 상대적 편향력 또는 RF력; 및 압력 중 적어도 하나의 조건을 조절함으로써, 45도로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.
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