KR101086784B1 - Method for optical interconnecting of Planar Lightwave Circuit device - Google Patents

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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/30Optical coupling means for use between fibre and thin-film device

Abstract

본 발명은 평면광파 회로(Planar Lightwave Circuit;PLC) 소자의 제조시에 단일의 임프린트 금형을 사용하여 평면 광회로 소자와 광섬유 정렬을 위한 그루브(groove)를 동시에 제조하여 광결합을 할 수 있도록 한 평면 광회로 소자의 광연결 방법에 관한 것으로, 원형 실리콘 마스터(original master)를 사용하여 원형 복제 제 1 패턴을 형성하고, 원형 복제 제 1 패턴을 이용하여 원형 복제 제 2 패턴을 형성하는 단계;상기 원형 복제 제 2 패턴을 이용하여 하부 클레드를 형성하는 단계;상기 하부 클레드의 채널 캐비티에 코어층을 형성하고 상부 클레드를 적층하여 평면 광회로 디바이스 칩을 형성하는 단계;상기 원형 복제 제 1 패턴의 입,출력단을 절단하고 그루브에 광 파이버를 실장하는 단계;상기 광 파이버가 실장된 그루브와 상기 평면 광회로 디바이스 칩을 정렬하여 광결합하는 단계;를 포함한다.According to the present invention, a single planar optical circuit device and a groove for optical fiber alignment are simultaneously manufactured by using a single imprint mold in the manufacture of a planar lightwave circuit (PLC) device to enable optical coupling. An optical connection method of an optical circuit device, the method comprising: forming a circular replica first pattern using a circular silicon master, and forming a circular replication second pattern using a circular replication first pattern; Forming a lower clad using a second replica pattern; forming a core layer in a channel cavity of the lower clad and stacking an upper clad to form a planar optical circuit device chip; the circular replica first pattern Cutting the input and output terminals of the optical fiber and mounting the optical fiber in the groove; and aligning the groove on which the optical fiber is mounted with the planar optical circuit device chip. It includes; the step of the optical coupling.

Description

평면 광회로 소자의 광연결 방법{Method for optical interconnecting of Planar Lightwave Circuit device}Method for optical interconnecting of Planar Lightwave Circuit device

본 발명은 평면 광회로(Planar Lightwave Circuit;PLC) 소자에 관한 것으로, 구체적으로 단일의 임프린트 금형을 사용하여 평면 광회로 소자와 광섬유 정렬을 위한 그루브(groove)를 동시에 제조하여 광결합을 할 수 있도록 한 평면 광회로 소자의 광연결 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar lightwave circuit (PLC) device. Specifically, a planar optical circuit device and a groove for optical fiber alignment are simultaneously manufactured using a single imprint mold so that optical coupling can be performed. An optical connection method of a planar optical circuit element.

현재 평면 광회로(Planar Lightwave circuit) 소자는 대용량 정보의 고속 처리를 위하여 활발한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 연구는 저가격, 고효율의 관점에서 고분자를 이용한 소자 제작 기술이 각광받고 있다.Currently, planar lightwave circuit devices have been actively researched for high-speed processing of large amounts of information. Such research has attracted much attention in terms of device manufacturing technology using polymers from the viewpoint of low cost and high efficiency.

현재 고분자를 이용한 소자 제작 방법 중에서 임프린트 기술이 부각되고 있다. 임프린트 기술은 미세 구조물을 가진 금형을 폴리머와 물리적으로 접촉시켜 미세 패턴을 직접 전사시키는 기법으로 단순한 공정, 짧은 공정시간 및 저렴한 공정비용으로 마이크로/나노(micro/nano) 패터닝 기술에서 차세대 공정기술로 부각되고 있다.Currently, imprint technology is emerging among device manufacturing methods using polymers. Imprint technology is a technique that directly transfers a micro pattern by physically contacting a mold having a microstructure with a polymer, and is emerging as a next-generation process technology in micro / nano patterning technology with a simple process, a short process time, and a low process cost. It is becoming.

임프린트 공정에 의한 패턴 복제는 금형에 직접적으로 의존하므로 수 nm의 해상도까지 구현이 가능하다. 그러나 평면 광회로 소자의 기능 구현을 위해서는 광원(Optical source)과 평면 광회로 소자 그리고 광검출기(optical detector)간의 정밀한 광결합 기술이 요구된다.The pattern duplication by the imprint process is directly dependent on the mold, and can be realized up to several nm resolution. However, precise optical coupling technology between an optical source, a planar optical circuit device, and an optical detector is required to realize the function of the planar optical circuit device.

현재 이러한 광 결합기술은 평면 광회로 타입 고분자 광소자와 광섬유가 실장된 V-그루브(V-groove) 또는 U-그루브(U-groove)를 접합하여 광결합하는 방법으로 주로 진행되고 있다.At present, the optical coupling technology is mainly progressed by bonding a V-groove or a U-groove in which a planar optical circuit type polymer optical device and an optical fiber are mounted.

평면 광회로 소자와 광섬유의 광연결 방법 중에서 가장 보편적인 버트 커플링(butt coupling) 방법을 도 1 내지 도 3에 도시하였다.The butt coupling method, which is the most common method of optical connection between a planar optical circuit device and an optical fiber, is illustrated in FIGS. 1 to 3.

도 1은 종래 기술의 평면 광회로 소자 제작을 위한 방법 중에서 광학적 리소그래피 공정을 나타낸 것이다.1 shows an optical lithography process in a method for fabricating a planar optical circuit device of the prior art.

평면 광회로 소자 제작 공정은 기판위에 감광성 고분자를 코팅하고, 사진 공정, 식각 공정, 광학적 특성을 가지는 고분자의 코팅 등을 반복적으로 수행하여 평면 광회로 소자를 제작하고 있다. In the planar optical circuit device fabrication process, a photosensitive polymer is coated on a substrate, and a planar optical circuit device is manufactured by repeatedly performing a photo process, an etching process, and a coating of a polymer having optical properties.

구체적으로, 기판상에 접착성을 높이기 위한 접착층(Adhesion promoter) 형성 --> 하부 클레드 코팅(Under clad coating) --> 광학적 특성을 가지는 고분자의 코팅(Core coating) --> 코어층상에 포토레지스트(PR)를 코팅 --> 포트레지스트의 용제를 증발시켜 경화시키기 위한 소프트 베이킹(soft baking) --> 노광 마스크를 이용하여 자외선(UV)을 조사하여 포토레지스트 노광(exposure) --> 노광 이후의 베이킹(post exposure baking) --> 포토레지스트 패턴 형성을 위한 현상 및 패턴 검사(Development & Inspection) --> 현상 과정에서 용해되지 않고 남아 포토레지스트 패턴에 흡수된 용제, 수분, 솔벤트 등을 제거하기 위한 하드베이킹(Hardbaking) --> 패터닝된 포토레지스트 패턴을 이용하여 코어층 식각(Core etching) --> 포토레지스트 패턴을 제거 및 코어 패턴 검사(Development & Inspection) --> 상부 클레드 코팅(Upper clad coating)을 하여 광소자 칩 형성(Optical device chip)의 과정으로 진행된다.Specifically, the formation of an adhesion promoter (adhesion promoter) to increase the adhesion on the substrate-> Under clad coating-> Core coating of optical properties-> Photo on the core layer Coating the resist (PR)-> Soft baking to evaporate and cure the solvent in the pot resist-> Photoresist exposure-> Exposure by irradiation with ultraviolet (UV) light using an exposure mask Post exposure baking-> Development & Inspection for Photoresist Pattern Formation-> Removal of Solvents, Moisture, Solvents, etc. remaining in the Photoresist Pattern without being dissolved during development Hardbaking-> Core etching using patterned photoresist pattern-> Removing photoresist pattern and core pattern development (Development & Inspection)-> Upper cladding A boot (Upper clad coating) and proceeds to the process of forming the optical element chip (Optical device chip).

그리고 도 2는 광섬유 정렬용 그루브(groove) 제작을 위한 방법 중에서 광학적 리소그래피 공정을 나타낸 것이다.2 shows an optical lithography process among the methods for fabricating grooves for optical fiber alignment.

도 1의 공정과 동일하게 감광성 고분자를 코팅하고, 사진 공정, 식각 공정 등을 반복적으로 수행하여 광섬유 정렬용 그루브 기판을 제작하고 있다. The photosensitive polymer is coated in the same manner as in the process of FIG. 1, and the groove substrate for optical fiber alignment is manufactured by repeatedly performing a photo process and an etching process.

구체적으로, 기판과 포트레지스트의 접착성을 높이기 위하여 기판상에 HMDS(Hexamethyldisilazane)층 프라이밍(priming) 공정을 진행 --> HMDS(Hexamethyldisilazane)층상에 포토레지스트(PR)를 코팅 --> 포트레지스트의 용제를 증발시켜 경화시키기 위한 소프트 베이킹(soft baking) --> 노광 마스크를 이용하여 자외선(Ultra Violet;UV)을 조사하여 포토레지스트 노광(exposure) --> 노광 이후의 베이킹(post exposure baking) --> 포토레지스트 패턴 형성을 위한 현상 및 패턴 검사(Development & Inspection) --> 현상 과정에서 용해되지 않고 남아 포토레지스트 패턴에 흡수된 용제, 수분, 솔벤트 등을 제거하기 위한 하드베이킹(Hardbaking) --> 패터닝된 포토레지스트 패턴을 이용하여 기판 식각(Substrate etching)하고 포토레지스트 패턴을 제거하여 그루브 패턴을 형성(Development & Inspection & Groove)의 과정으로 진행된다.Specifically, in order to increase adhesion between the substrate and the photoresist, a HMDS (Hexamethyldisilazane) layer priming process is performed on the substrate .--> Photoresist (PR) is coated on the HMDS (Hexamethyldisilazane) layer. Soft baking for evaporating and curing the solvent-> Photoresist exposure-> post exposure baking by irradiation with Ultra Violet (UV) light using an exposure mask- -> Development & Inspection for Photoresist Pattern Formation-> Hard Baking to Remove Solvent, Water, Solvent, etc. Substrate etching using patterned photoresist pattern and removing photoresist pattern to form groove pattern (Development & Inspection & Groove) It is a row.

도 3은 도 1에서 제작된 평면 광회로 디바이스 칩과 도 2에서 제작된 광섬유 정렬용 그루브 기판을 직접적으로 접합하는 버트 커플링(butt coupling) 방법을 나타낸 것이다.FIG. 3 illustrates a butt coupling method of directly bonding the planar optical circuit device chip fabricated in FIG. 1 and the groove substrate for optical fiber alignment fabricated in FIG. 2.

버트 커플링 방법은 평면 광회로 소자를 제작하고, 평면 광회로 소자의 코어 피치(core pitch) 간격과 동일한 피치를 갖는 파이버 그루브(fiber groove)를 제작하여 광 파이버(optical fiber)를 실장 후 평면 광회로 소자와 접합하는 것으로, 정밀한 광결합이 가능한 장점이 있지만, 평면 광회로 디바이스 제작 공정과 그루브 제작 공정의 복합적인 공정이 요구된다. The butt coupling method fabricates a planar optical circuit device, fabricates a fiber groove having a pitch equal to a core pitch interval of the planar optical circuit device, and mounts optical fibers to planar optical circuits. Although bonding to the furnace element has an advantage of enabling precise optical coupling, a complex process of a planar optical circuit device fabrication process and a groove fabrication process is required.

이상에서 설명한 도 1내지 도 3에서와 같은 종래 기술의 평면 광회로 디바이스 칩 제작, 그루브 제작, 그리고 광결합 방법은 정밀한 광결합이 가능하지만, 복잡하고 반복적인 공정, 장시간의 공정시간에 따른 각종 부대비용의 증가에 따른 한계성을 내포하고 있다.The planar optical circuit device chip fabrication, groove fabrication, and optical coupling methods of the prior art as described above with reference to FIGS. There is a limit to the increase in costs.

따라서, 고분자 광소자의 광학적 특성 구현을 위해서는 간단하고 고효율의 광결합 연구가 수행되어져야 한다. Therefore, simple and high efficiency optical coupling research should be performed to realize optical characteristics of the polymer optical device.

본 발명은 종래 기술의 그루브 제작, 그리고 광결합 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로, 평면 광회로 소자의 제작을 위한 평면 광회로 디바이스 칩과 광 파이버(optical fiber)의 광연결 방법을 단순화하여 고효율의 평면 광회로 디바이스 칩 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the conventional groove fabrication, and optical coupling method, and to simplify the optical connection method of the optical fiber device chip and optical fiber for the fabrication of the planar optical circuit device, It is an object of the present invention to provide a planar optical circuit device chip manufacturing method.

본 발명의 목적은 임프린트 공정에 의하여 평면 광회로 디바이스 칩을 제작하고, 평면 광회로 디바이스 칩 제작 과정 중에서 제작된 임프린트 패턴(imprinted pattern)을 광섬유 실장용 그루브로 사용할 수 있도록 한 평면 광회로 소자의 광연결 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to fabricate a planar optical circuit device chip by an imprint process, and to use the imprinted pattern produced during the planar optical circuit device chip fabrication process as an optical fiber mounting groove. The purpose is to provide a connection method.

본 발명은 단일의 임프린트 금형을 사용하여 평면 광회로 광소자와 광섬유 정렬을 위한 그루브(groove)를 동시에 제조하여 광결합을 할 수 있도록 한 평면 광회로 소자의 광연결 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of optically connecting a planar optical circuit device by using a single imprint mold and simultaneously manufacturing a planar optical circuit device and a groove for optical fiber alignment to perform optical coupling. .

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평면 광회로 소자의 광연결 방법은 원형 실리콘 마스터(original master)를 사용하여 원형 복제 제 1 패턴을 형성하고, 원형 복제 제 1 패턴을 이용하여 원형 복제 제 2 패턴을 형성하는 단계;상기 원형 복제 제 2 패턴을 이용하여 하부 클레드를 형성하는 단계;상기 하부 클레드의 채널 캐비티에 코어층을 형성하고 상부 클레드를 적층하여 평면 광회로 디바이스 칩을 형성하는 단계;상기 원형 복제 제 1 패턴의 입,출력단을 절단하고 그루브에 광 파이버를 실장하는 단계;상기 광 파이버가 실장된 그루브와 상기 평면 광회로 디바이스 칩을 정렬하여 광결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The optical connection method of a planar optical circuit device according to the present invention for achieving the above object is to form a circular replica first pattern using a circular silicon master (original master), a circular replication agent using a circular replication first pattern. Forming a lower clad using the circular replica second pattern; forming a core layer in a channel cavity of the lower clad and stacking an upper clad to form a planar optical circuit device chip Cutting the input and output ends of the circular replica first pattern and mounting an optical fiber in a groove; and aligning and optically coupling the groove on which the optical fiber is mounted and the planar optical circuit device chip. It is characterized by.

여기서, 상기 원형 실리콘 마스터(original master)는, 직선 다채널 또는 스플리터(splitter) 구조를 갖는 포지티브 타입용 임프린트 마스터인 것을 특징으로 한다.Here, the original silicon master (original master), characterized in that the positive type imprint master having a linear multi-channel or splitter (splitter) structure.

그리고 상기 원형 복제 제 1 패턴을, 열가소성 고분자 물질을 사용하여 열가소성 고분자의 유리전이 온도보다 10℃ ~ 50℃ 높은 온도에서 10bar ~ 30bar의 압력으로 핫 엠보싱(Hot embossing) 공정으로 형성하는 것을 특징으로 한다.The circular replica first pattern may be formed by a hot embossing process using a thermoplastic polymer at a pressure of 10 bar to 30 bar at a temperature of 10 ° C. to 50 ° C. higher than the glass transition temperature of the thermoplastic polymer. .

그리고 상기 원형 복제 제 2 패턴을 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane;PDMS) 고분자 물질을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.The circular replica second pattern may be formed using a polydimethylsiloxane (PDMS) polymer material.

그리고 상기 하부 클레드를 형성하는 단계는,상기 원형 복제 제 2 패턴의 표면 위에 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 도포하는 공정,자외선에 노광 공정을 수행하여 상기 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 액체 상태에서 고체 상태로 경화시키는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The forming of the lower cladding may include: applying a UV curable resin onto a surface of the circular replica second pattern, and performing an exposure process to ultraviolet rays to form the UV curable resin. ) Is hardened from a liquid state to a solid state.

그리고 상기 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)에 의하여 제작된 패턴은 상기 원형 복제 제 1 패턴의 패턴 형상 및 치수를 복원하게 되며 평면 광회로 디바이스 칩의 하부 클레드로 사용되는 것을 특징으로 한다.The pattern manufactured by the UV curable resin restores the pattern shape and dimensions of the circular replica first pattern and is used as a lower clad of the planar optical circuit device chip.

그리고 상기 그루브에 실장된 광 파이버와 상기 평면 광회로 디바이스 칩의 코어는 결합되는 부분의 코어 치수와 피치가 동일한 것을 특징으로 한다.The core of the optical fiber mounted on the groove and the planar optical circuit device chip have the same core dimension and pitch as those of the portion to which the groove is coupled.

이와 같은 본 발명에 따른 평면 광회로 소자의 광연결 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The optical connection method of the planar optical circuit device according to the present invention has the following effects.

첫째, 평면 광회로 디바이스 칩 제작 공정과 파이버 그루브(fiber groove) 제작 공정을 단일의 임프린트 공정으로 진행할 수 있다.First, the planar optical circuit device chip fabrication process and the fiber groove fabrication process may be performed in a single imprint process.

둘째, 평면 광회로 디바이스 칩 제작 공정과 파이버 그루브(fiber groove) 제작 공정을 단일의 임프린트 공정으로 진행하는 것에 의해 공정을 단순화할 수 있다.Second, the process can be simplified by proceeding the planar optical circuit device chip fabrication process and the fiber groove fabrication process in a single imprint process.

셋째, 단일의 임프린트 공정으로 평면 광회로 소자를 제조하는 것에 의해 공정 시간, 공정 비용을 절감하는 효과가 있다.Third, manufacturing the planar optical circuit device by a single imprint process has the effect of reducing process time and process cost.

넷째, 단일의 임프린트 공정으로 평면 광회로 소자를 제조하는 기술을 적용하는 경우에 평면 광회로 디바이스의 종류 및 코어 피치(core pitch)에 상관없이 정밀한 파이버 그루브의 제작이 가능하다.Fourth, when applying a technology for manufacturing a planar optical circuit element by a single imprint process, it is possible to manufacture a precise fiber groove regardless of the type and core pitch of the planar optical circuit device.

도 1은 종래 기술의 평면 광회로 디바이스 칩 제조를 위한 공정 단면도
도 2는 종래 기술의 광 섬유 정렬용 파이버 그루브 제조를 위한 공정 단면도
도 3은 종래 기술의 평면 광회로 소자와 광섬유의 광 결합 구성을 나타낸 구성도
도 4는 본 발명에 따른 평면 광회로 소자의 제조를 위한 공정 단면도
1 is a process cross-sectional view for manufacturing a planar optical circuit device chip of the prior art.
2 is a cross-sectional view of a process for manufacturing fiber grooves for optical fiber alignment in the prior art.
3 is a block diagram showing an optical coupling configuration of a planar optical circuit element and an optical fiber of the prior art
4 is a process cross-sectional view for manufacturing a planar optical circuit device according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 평면 광회로 소자의 광연결 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the optical connection method of the planar optical circuit device according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 평면 광회로 소자의 광연결 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the optical connection method of the planar optical circuit element according to the present invention will become apparent from the detailed description of each embodiment below.

도 4는 본 발명에 따른 평면 광회로 소자의 제조를 위한 공정 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a process for manufacturing a planar optical circuit device according to the present invention.

본 발명은 단일의 임프린트 금형을 사용하여 평면 광회로 광소자와 광섬유 정렬을 위한 그루브(groove)를 동시에 제조하여 광결합을 할 수 있도록 한 것이다.According to the present invention, a single imprint mold is used to simultaneously fabricate grooves for aligning a planar optical circuit and an optical fiber, thereby enabling optical coupling.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 평면 광회로 소자의 광결합 방법을 나타낸 것으로, 1x2 스플리터 구조를 가지는 실리콘 마스터(original master)를 가지고, 1x2 광 스플리터(optical splitter)를 제작하는 것을 예로 들어 설명한다.4 illustrates an optical coupling method of a planar optical circuit device according to an exemplary embodiment of the present invention, which has a silicon master having an 1x2 splitter structure and fabricates a 1x2 optical splitter. Explain.

먼저, 도 4의 (a)(b)에서와 같이, 단일의 임프린트 금형(원형 마스터, original master)을 사용하여 열가소성 고분자에 구조물을 복제하는 임프린트 공정을 수행한다. First, as shown in (a) and (b) of FIG. 4, an imprint process of replicating a structure in a thermoplastic polymer is performed using a single imprint mold (original master).

즉, 원형 실리콘 마스터(41)를 사용하여 열가소성 고분자에 임프린트 공정(Hot embossing)을 진행하여 원형 복제 제 1 패턴(42)을 형성한다.That is, a circular replica first pattern 42 is formed by performing a hot embossing process on the thermoplastic polymer using the circular silicon master 41.

이때 원형 실리콘 마스터(41)는 패턴 부분이 돌출된 직선 다채널 또는 스플리터(splitter) 구조를 갖는 포지티브 타입용 임프린트 마스터를 사용한다. 임프린트 공정은 열가소성 고분자의 유리전이 온도보다 10℃ ~ 50℃ 높은 온도에서 10bar ~ 30bar의 압력으로 공정을 수행한다.At this time, the circular silicon master 41 uses a positive type imprint master having a straight multichannel or splitter structure in which a pattern portion protrudes. The imprint process is performed at a pressure of 10 bar to 30 bar at a temperature of 10 ° C. to 50 ° C. higher than the glass transition temperature of the thermoplastic polymer.

본 발명의 실시예에서는 열가소성 고분자 물질로 유리전이 온도가 105°인 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacryate;PMMA) 또는 폴리카보네이트(poly carbonate;PC)를 사용하는데, 이와 같은 물질로 한정되는 것이 아님은 당연하다.In the embodiment of the present invention, a thermoplastic polymer material uses polymethylmethacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC) having a glass transition temperature of 105 °, but is not limited thereto. Do.

그리고 도 4의 (c)에서와 같이, 복제된 원형 복제 제 1 패턴(42)을 사용하여 탄성체 고분자 패턴(PDMS stamp)으로 복제한다.Then, as shown in (c) of FIG. 4, using a replicated circular replica first pattern 42 is replicated in an elastomeric polymer pattern (PDMS stamp).

즉, 고분자 패턴이 존재하는 원형 복제 제 1 패턴(42)을 금형 대신 사용하여 탄성체 패턴으로 복제하여 원형 복제 제 2 패턴(43)을 형성한다.That is, the circular replica first pattern 42 in which the polymer pattern is present is used instead of the mold to replicate the elastic replica pattern to form the circular replica second pattern 43.

여기서, 탄성체 고분자는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane;PDMS) 고분자 물질을 사용한다.Here, the elastomer polymer is a polydimethylsiloxane (PDMS) polymer material.

이때 탄성체 고분자는 원형 실리콘 마스터(41)의 치수 및 형상을 복원하게 된다. At this time, the elastic polymer restores the dimensions and shape of the circular silicon master 41.

여기서, 원형 복제 제 2 패턴(43)을 이루는 탄성체 고분자는 탄성적인 특성과 낮은 표면에너지에 의하여 원형 복제 제 1 패턴(42)과 쉽게 분리가 가능하다.Here, the elastomeric polymer constituting the circular replication second pattern 43 can be easily separated from the circular replication first pattern 42 by the elastic property and low surface energy.

이어, 도 4의 (d)(e)에서와 같이, 복제된 탄성체 고분자로 이루어진 원형 복제 제 2 패턴(43)을 금형 대신 사용하여 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)으로 구조물을 복제하여 평면 광회로 디바이스의 하부 클레드를 제조한다.Subsequently, as shown in (d) (e) of FIG. 4, the structure is replicated with UV curable resin by using a circular replica second pattern 43 made of a replicated elastomeric polymer, instead of a mold, to planar photolithography. The bottom clad of the device is manufactured.

즉, 원형 복제 제 2 패턴(43)을 사용하여 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)으로 패턴을 복제하여 하부 클레드층으로 사용하기 위한 복제 패턴(44)을 형성한다.That is, the pattern is replicated with UV curable resin using the circular replica second pattern 43 to form a replication pattern 44 for use as a lower clad layer.

여기서, 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)에 의한 원형 복제 제 2 패턴(43)의 복제는 원형 복제 제 2 패턴(43)의 표면 위에 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 도포하고, 자외선에 노광 공정을 수행하게 되면 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)은 액체 상태에서 고체 상태로 경화가 이루어진다.Here, the replication of the circular replica second pattern 43 by the UV curable resin is applied to the ultraviolet curable resin (UV curable resin) on the surface of the circular replication second pattern 43, and to the ultraviolet When the exposure process is performed, the UV curable resin is cured from the liquid state to the solid state.

이때 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)에 의하여 제작된 패턴은 원형 복제 제 1 패턴(42)의 패턴 형상 및 치수를 복원하게 되며 또한, 평면 광회로 디바이스 칩의 하부 클레드(44a)로 사용된다. At this time, the pattern manufactured by UV curable resin restores the pattern shape and dimensions of the circular replica first pattern 42 and is also used as the lower clad 44a of the planar optical circuit device chip. .

그리고 도 4의 (f)에서와 같이, 제작된 하부 클레드(44a)에 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 사용하여 코어(45) 충진 및 상부 클레드(46)를 제작하여 평면 광회로 디바이스 칩을 형성한다.As shown in FIG. 4 (f), the filling of the core 45 and the upper clad 46 are made by using an ultraviolet curable resin in the manufactured lower clad 44a and a planar optical circuit. Form a device chip.

즉, 제작된 하부 클레드(44a)의 채널 캐비티(channel cavity) 내부에 코어(45)로 사용될 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 충진하고 상부 클레드(46)를 적층 후 자외선 노광 공정으로 평면 광회로 디바이스 칩을 제작한다.That is, an ultraviolet curable resin (UV curable resin) to be used as the core 45 is filled in the channel cavity of the manufactured lower clad 44a, and the upper clad 46 is laminated and then subjected to an ultraviolet exposure process. A planar optical circuit device chip is fabricated.

여기서, 상부 클레드(46)의 제작은 상기 하부 클레드(44a)의 제작방법과 동일하지만, 패턴이 존재하지 않는 고분자 쉬트를 사용하여 제작한다.Here, the manufacturing of the upper clad 46 is the same as the manufacturing method of the lower clad 44a, but using a polymer sheet having no pattern.

이어, 도 4의 (g)(h)에서와 같이, 원형 복제 제 1 패턴(42)의 입력단 및 출력단 부분을 절단하여 광 파이버(optical fiber)의 그루브(groove)로 사용하여 광 파이버(optical fiber)(47)를 실장 후 고정한다.Subsequently, as shown in FIG. 4 (g) (h), the input and output end portions of the circular replica first pattern 42 are cut and used as grooves of the optical fiber to form an optical fiber. ) And then fix it.

여기서, 원형 복제 제 1 패턴(42) 평면 광회로 디바이스의 입력단 및 출력단에서 코어 치수 및 피치가 동일한 특성을 가지고 있다.Here, the core dimensions and the pitches have the same characteristics at the input end and the output end of the circular replica first pattern 42 planar optical circuit device.

그리고 도 4i에서와 같이, 광 파이버(47)가 실장된 그루브(groove)는 평면 광회로 디바이스 칩의 입력단 및 출력단 부분을 각각 정렬하여 광결합한다.As shown in FIG. 4I, a groove in which the optical fiber 47 is mounted is optically coupled to align the input and output end portions of the planar optical circuit device chip, respectively.

이와 같은 본 발명의 평면광파 회로 소자의 광결합 방법은 단일의 임프린트 금형을 사용하는 공정에 의하여 평면 광회로 디바이스 칩을 제작하고, 평면 광회로 디바이스 칩 제작 과정 중에서 제작된 임프린트 패턴(imprinted pattern)을 광섬유 실장용 그루브로 사용할 수 있도록 한 것이다.In the optical coupling method of the planar lightwave circuit device of the present invention, a planar optical circuit device chip is manufactured by a process using a single imprint mold, and an imprinted pattern produced during the planar optical circuit device chip manufacturing process is manufactured. It can be used as a groove for fiber mounting.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention as described above.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the described embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope are included in the present invention. It should be interpreted.

41. 원형 실리콘 마스터 42. 원형 복제 제 1 패턴
43. 원형 복제 제 2 패턴 44a. 하부 클레드
45. 코어 46. 상부 클레드
47. 광 파이버
41. Circular Silicon Master 42. Circular Replica First Pattern
43. Circular Replica Second Pattern 44a. Lower clad
45.Core 46.Upper Clad
47. Fiber

Claims (7)

원형 실리콘 마스터(original master)를 사용하여 원형 복제 제 1 패턴을 형성하고, 원형 복제 제 1 패턴을 이용하여 원형 복제 제 2 패턴을 형성하는 단계;
상기 원형 복제 제 2 패턴을 이용하여 하부 클레드를 형성하는 단계;
상기 하부 클레드의 채널 캐비티에 코어층을 형성하고 상부 클레드를 적층하여 평면 광회로 디바이스 칩을 형성하는 단계;
상기 원형 복제 제 1 패턴의 입,출력단을 절단하고 그루브에 광 파이버를 실장하는 단계;
상기 광 파이버가 실장된 그루브와 상기 평면 광회로 디바이스 칩을 정렬하여 광결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.
Forming a circular replica first pattern using a circular silicon master and forming a circular replica second pattern using a circular replica first pattern;
Forming a bottom clad using the circular replica second pattern;
Forming a core layer in the channel cavity of the lower clad and stacking the upper clad to form a planar optical circuit device chip;
Cutting the input and output ends of the circular replica first pattern and mounting an optical fiber in a groove;
And aligning and optically coupling the groove on which the optical fiber is mounted and the planar optical circuit device chip.
제 1 항에 있어서, 상기 원형 실리콘 마스터(original master)는,
직선 다채널 또는 스플리터(splitter) 구조를 갖는 포지티브 타입용 임프린트 마스터인 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.
The method of claim 1, wherein the original silicon master (original master),
A positive connection type imprint master having a linear multichannel or splitter structure.
제 1 항에 있어서, 상기 원형 복제 제 1 패턴을,
열가소성 고분자 물질을 사용하여 열가소성 고분자의 유리전이 온도보다 10℃ ~ 50℃ 높은 온도에서 10bar ~ 30bar의 압력으로 핫 엠보싱(Hot embossing) 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.
The method of claim 1, wherein the circular replica first pattern,
A method of optically connecting a planar optical circuit device using a thermoplastic polymer material, by hot embossing at a pressure of 10 bar to 30 bar at a temperature of 10 ° C. to 50 ° C. higher than the glass transition temperature of the thermoplastic polymer.
제 1 항에 있어서, 상기 원형 복제 제 2 패턴을 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane;PDMS) 고분자 물질을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.The method of claim 1, wherein the circular replica second pattern is formed using a polydimethylsiloxane (PDMS) polymer material. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 클레드를 형성하는 단계는,
상기 원형 복제 제 2 패턴의 표면 위에 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 도포하는 공정,
자외선에 노광 공정을 수행하여 상기 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)을 액체 상태에서 고체 상태로 경화시키는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.
The method of claim 1, wherein forming the lower cladding,
Applying UV curable resin onto the surface of the circular replica second pattern,
And a process of curing the ultraviolet curable resin from a liquid state to a solid state by performing an exposure process to ultraviolet rays.
제 5 항에 있어서, 상기 자외선 큐어블 레진(UV curable resin)에 의하여 제작된 패턴은 상기 원형 복제 제 1 패턴의 패턴 형상 및 치수를 복원하게 되며 평면 광회로 디바이스 칩의 하부 클레드로 사용되는 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.The pattern made by the UV curable resin restores the pattern shape and dimensions of the circular replica first pattern and is used as a lower clad of the planar optical circuit device chip. Optical connection method of planar optical circuit element. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브에 실장된 광 파이버와 상기 평면 광회로 디바이스 칩의 코어는 결합되는 부분의 코어 치수와 피치가 동일한 것을 특징으로 하는 평면 광회로 소자의 광연결 방법.
The optical connection method of claim 1, wherein the optical fiber mounted on the groove and the core of the planar optical circuit device chip have the same core dimension and pitch as that of the portion to which the groove is coupled.
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