KR101139632B1 - 광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유 - Google Patents

광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법은, 기판 상에서 광섬유가 사이에 개재되도록 폴리머를 코팅(coating)하는, 폴리머 코팅 단계; 폴리머로 코팅된 기판의 상부에 개방 부분 및 차단 부분을 구비한 노광 마스크를 배치한 후 노광 마스크를 향하여 자외선 레이저를 발산함으로써 폴리머를 노광시키는, 노광 단계; 노광 단계에 의해 노광된 폴리머의 일부분을 현상하는, 현상 단계; 및 현상 단계에 의해 폴리머가 제거된 부분에 남아 있는 광섬유를 식각하여 광섬유 상에 장주기 격자를 형성하는, 식각 단계;를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 기존의 반도체 공정을 적용하여 광섬유에 장주기 격자를 형성할 수 있어, 종래와 같이 고가의 광민감성 광섬유 또는 고가의 자외선 레이저 장비가 필요하지 않으며, 또한 생산성이 좋아 대량 생산을 구현할 수 있다.

Description

광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유{Method to fabricate long-period fiber grating and fiber to fabricate by using the method}
광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유가 개시된다. 보다 상세하게는, 기본 반도체 공정을 적용하여 광섬유에 장주기 격자를 형성할 수 있는 광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유가 개시된다.
최근 들어, 다양한 방법으로 광섬유에 주기적인 굴절률의 변화를 준 광섬유 격자가 제작되고 있으며, 이러한 원리를 이용하여 광섬유 격자 소자에 대해 활발한 연구가 진행되고 있다.
여기서 광섬유 격자는 광섬유 소자로서, 게르마늄이 첨가된 특수한 광섬유에 강한 자외선 빔의 간섭 패턴을 인가하거나 광섬유 외부에 탄소봉을 나열한 후 탄소봉을 통해 압력을 주어 광섬유에 구부림을 주고, 이에 따라 광섬유의 코어의 굴절률을 주기적으로 변조시킴으로써 제작될 수 있다. 이러한 광섬유 격자는 광통신 및 광섬유 센서 분야 등에 핵심 소자로 사용되고 있다.
광섬유 격자는, 격자의 주기가 수 마이크로미터(μm) 이내의 단주기 광섬유 격자와, 격자의 주기가 수백 마이크로미터(μm) 이상인 장주기 광섬유 격자로 분류된다. 이러한 광섬유 격자는, 소자 전체가 광섬유로 마련됨으로써 삽입 손실이 적고, 외부의 전자기적 영향에 자유로우며, 또한 배열이 자유로워 공간적 선택성이 우수하다는 장점을 지닌다.
또한, 광섬유 격자는 우수한 성능으로 인해 다양한 분야에 적용 가능하다. 즉, 광섬유 격자는 주로 온도나, 굴절률, 장력 또는 구부림 등을 측정하는 센서를 비롯해 WDM용 필터, 광섬유 증폭기의 이득 평탄화 소자, 광섬유 분산 보정용 소자로서 적용될 수 있다.
그리고 높은 비선형성이나 복굴절성 그리고 이득 매질의 연구가 활발히 진행됨에 따라 어븀 첨가 광섬유, 이터븀 첨가 광섬유, 포토닉 크리스탈 광섬유, 그리고 높은 비선형성의 광섬유와 같은 특수 광섬유에 대한 광섬유 격자 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 광섬유 기반 레이저나 센서 그리고 필터로 적용될 수가 있다.
한편, 일반적으로 광섬유에 장주기 격자를 형성할 때, 광섬유의 광민감성에 기초하여 자외선 레이저를 진폭 마스크를 통해 주기적인 레이저 패턴을 생성하고, 게르마늄이 첨가된 코어 부분을 구비한 광섬유에 자외선 레이저를 조사하여 광섬유의 코어 부분에 주기적인 변화를 유도한다.
그러나, 전술한 방법은 광민감성을 갖는 광섬유에 제한적으로 적용될 수 있기 때문에, 예를 들면 광자 결정 광섬유, 희토류 첨가 광섬유 등 게르마늄이 없는 특수 광섬유에는 적용할 수 없으며, 또한 레이저 패턴을 생성하기 위해서 고가의 자외선 레이저 장비가 요구되는 단점이 있다.
이에, 이러한 문제점을 해결하기 위해, CO2 레이저나 펨토세컨드(FS) 레이저를 이용하여 실리카 기반 광섬유의 코어 부분에 주기적인 굴절률 변화를 유도할 수 있는 장주기 격자 제조 방법에 대한 연구 결과가 공지되었으며, 광섬유의 클래딩 부분을 주기적으로 식각하여 장주기 격자를 제조하는 제조 방법도 공지되었다.
그런데, 클래딩 부분을 주기적으로 식각하기 위해서는 클래딩 부분을 금속으로 코팅하고 불산을 이용하여 식각해야 하는 공정이 요구되나, 금속이 클래딩 부분의 실리카 표면에 흡착이 어려워 코팅을 위해서 별도의 고도한 기술이 요구되는 단점이 있다.
따라서, 고가의 광민감성 광섬유를 대체할 수 있으면서도 고가의 자외선 레이저 장비가 필요치 않고, 또한 종래에 비해 생산성 및 재현성을 향상시킬 수 있으면서도 손실이 적게 발생되는 광섬유 장주기 격자 제조 방법의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 기본 반도체 공정을 적용하여 기존 일반 광섬유뿐만 아니라 게르마늄이 첨가되지 않은 어븀 첨가 광섬유, 이터븀 첨가 광섬유, 포토닉 크리스탈 광섬유, 그리고 높은 비선형성의 광섬유와 같은 특수 광섬유에 이르기까지 장주기 격자를 형성할 수 있어, 종래와 같이 고가의 광민감성 광섬유 또는 고가의 자외선 레이저 장비가 필요하지 않으며, 또한 생산성이 좋아 대량 생산을 구현할 수 있는 광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 대역폭이 작아 센서로서의 우수한 기능을 구비할 수 있으며, 이를 통해 재현성과 신뢰성이 우수하고 또한 손실이 종래에 비해 적게 발생될 수 있는 광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법은, 기판 상에서 광섬유가 사이에 개재되도록 폴리머를 코팅(coating)하는, 폴리머 코팅 단계; 상기 폴리머로 코팅된 기판의 상부에 개방 부분 및 차단 부분을 구비한 노광 마스크를 배치한 후 상기 노광 마스크를 향하여 자외선 레이저를 발산함으로써 상기 폴리머를 노광시키는, 노광 단계; 상기 노광 단계에 의해 노광된 상기 폴리머의 일부분을 현상하는, 현상 단계; 및 상기 현상 단계에 의해 상기 폴리머가 제거된 부분에 남아 있는 상기 광섬유를 식각하여 상기 광섬유 상에 장주기 격자를 형성하는, 식각 단계;를 포함할 수 있다. 이로 인해, 존의 반도체 공정을 적용하여 광섬유에 장주기 격자를 형성할 수 있어, 종래와 같이 고가의 광민감성 광섬유 또는 고가의 자외선 레이저 장비가 필요하지 않으며, 또한 생산성이 좋아 대량 생산을 구현할 수 있다.
상기 광섬유 장주기 격자 제조 방법은, 상기 폴리머 코팅 단계 후, 상기 폴리머로 코팅된 상기 기판을 베이킹(baking)하는, 1차 베이킹 단계; 및 상기 노광 단계 후, 상기 폴리머로 코팅된 상기 기판을 베이킹하는, 2차 베이킹 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 1차 베이킹 단계 및 상기 2차 베이킹 단계는 열을 가하는 핫 플레이트(hot plate) 상에서 진행될 수 있다.
상기 폴리머 코팅 단계는, 상기 기판의 상부에 폴리머를 코팅하는, 제1 코팅 단계; 상기 폴리머 상에 상기 광섬유를 로딩(loading)하는, 광섬유 로딩 단계; 및 상기 광섬유 상에 상기 폴리머를 코팅하는, 제2 코팅 단계를 포함할 수 있다.
상기 노광 단계에서 사용되는 상기 노광 마스크는 자외선 레이저를 노출시키는 개방 부분의 폭과 자외선 레이저를 차단하는 차단 부분의 폭이 1:2.5 내지 1:3.5의 비율로 형성될 수 있다.
상기 노광 단계에서 상기 노광 마스크를 향해 자외선 레이저를 발산하는 광원은 UV 램프(Ultra Violet lamp) 또는 UV 레이저일 수 있다.
상기 장주기 격자가 형성될 상기 광섬유의 일부분은 미리 외면이 제거된 상태로 상기 폴리머 내에 개재될 수 있다.
상기 식각 단계 시 상기 기판 위에 격자가 새겨진 폴리머를 불산 용액에 일정 시간 동안 제공하여 상기 광섬유가 구비하는 클래딩 부분을 일정한 주기 및 깊이로 식각할 수 있다.
상기 폴리머가 코팅된 상기 기판은, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer), 쿼츠 플레이트(quartz plate), 유기 기판 및 플라스틱 기판 중 어느 하나일 수 있다.
상기 광섬유에 상기 장주기 격자를 제조한 후 활용은, 상기 식각 단계 후, 상기 장주기 격자가 형성된 상기 광섬유에 외부로부터 변형력을 인가하여 상기 광섬유의 투과도를 측정하고, 상기 변형력 조절을 통해 상기 투과도의 조절이 이루어질 수 있다.
상기 광섬유에 상기 장주기 격자를 제조한 후 활용은, 상기 식각 단계 후, 상기 장주기 격자가 형성된 상기 광섬유에 외부로부터 변화되는 굴절률 인덱스(refractive index)를 가함으로써 상기 광섬유에 투과되는 공진(공명) 파장대의 변화를 측정하고 이를 통해 굴절률을 측정함으로써 진행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기본 반도체 공정을 적용하여 기존 일반 광섬유 뿐만아니라 게르마늄이 첨가되지 않은 어븀 첨가 광섬유, 이터븀 첨가 광섬유, 포토닉 크리스탈 광섬유, 그리고 높은 비선형성의 광섬유와 같은 특수 광섬유에 이르기까지 장주기 격자를 형성할 수 있어, 종래와 같이 고가의 광민감성 광섬유 또는 고가의 자외선 레이저 장비가 필요하지 않으며, 또한 생산성이 좋아 대량 생산을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 대역폭이 작아 센서로서의 우수한 기능을 구비할 수 있으며, 이를 통해 재현성과 신뢰성이 우수하고 또한 손실이 종래에 비해 적게 발생될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 폴리머 코팅 단계에 의해 기판 상에 형성되는 폴리머 및 광섬유의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 폴리머의 일부분이 현상된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 폴리머에 노광 단계를 실행하기 위한 노광 마스크의 개략 도면이다.
도 5는 도 2의 기판 상에 도 4의 노광 마스크가 복수 개 배치된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법에 의해 제조된 광섬유의 장주기 격자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 광섬유에 인가되는 장력의 변화에 따른 파장과 파워의 변화 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 광섬유의 피크 공진 파장의 장력에 따른 파워의 변화 그래프를 도시한 도면이다.
도 9는 광섬유에 인가되는 굴절률 인덱스의 변화에 따른 파장과 파워의 변화 그래프를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에서 굴절률 인덱스에 따른 피크 공진 파장을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다.
이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 폴리머 코팅 단계에 의해 기판 상에 형성되는 폴리머 및 광섬유의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에서 폴리머의 일부분이 현상된 상태를 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 폴리머에 노광 단계를 실행하기 위한 노광 마스크의 개략 도면이고, 도 5는 도 2의 기판 상에 도 4의 노광 마스크가 복수 개 배치된 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법에 의해 제조된 광섬유의 장주기 격자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법은, 기판(101)서 광섬유(110)가 사이에 개재되도록 폴리머(102, polymer)를 코팅(coating)하는 폴리머 코팅 단계(S100)와, 폴리머(102)가 코팅된 기판(101)의 상부에 일정한 비율로 제작된 노광 마스크(120)를 배치함으로써 폴리머(102)로 코팅된 기판(101)에 자외선을 노출시키는 노광 단계(S300)와, 노광 단계(S300)에서 자외선에 노출된 폴리머(102)의 일부분을 현상액을 이용하여 현상하는 현상 단계(S500)와, 폴리머(102)가 제거된 부분에 남아 있는 광섬유(110)를 식각함으로써 광섬유(110)에 장주기 격자(115, 도 6 참조)를 형성하는 식각 단계(S600)를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 광섬유 장주기 격자 제조 방법은, 폴리머 코팅 단계(S100) 후 폴리머(102)로 코팅된 기판(101)을 베이킹(baking)하는 1차 베이킹 단계(S200)와, 노광 단계(S300) 후 폴리머(102)로 코팅된 기판(101)을 다시 베이킹하는 2차 베이킹 단계(S400)를 포함할 수 있다.
각각의 단계에 대해 설명하면, 먼저 폴리머 코팅 단계(S100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 상면에 폴리머(102a)를 코팅하는 제1 코팅 단계(S110)와, 폴리머(102a) 상에 광섬유(110)를 로딩(loading)하는 광섬유 로딩 단계(S120)와, 광섬유(110)가 폴리머(102a, 102b) 사이에 개재되도록 광섬유(110)의 상측에 폴리머(102b)를 재차 코팅하는 제2 코팅 단계(S130)를 포함할 수 있다.
여기서, 폴리머(102)가 코팅되는 기판(101)은 반도체 공정 시 일반적으로 사용되는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)로 마련될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 쿼츠 플레이트(quartz plate), 유기 기판(101), 플라스틱 기판(101) 등이 폴리머(102)가 코팅되는 기판(101)으로 적용될 수 있음은 당연하다.
본 실시예의 폴리머 코팅 단계(S100)는, 전술한 세부적인 단계들에 의해, 기판(101) 상에서 광섬유(110)를 폴리머(102) 상에 심을 수 있다. 폴리머(102)는, 감광성 폴리머(photoresist, PR)로서 노광 단계(S300)에서의 자외선 레이저 및 현상 단계(S500)에서의 현상액에 반응함으로써 폴리머(102) 내에 심겨진 광섬유(110)에 장주기 격자(115)를 생성할 수 있도록 한다.
한편, 광섬유 로딩 단계(S120)에서 복수 개의 광섬유(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(101)에 코팅된 폴리머(102)에 병렬적으로 배치될 수 있으며, 이러한 배치 구조로 인해, 1회의 공정 실행 시 장주기 격자(115)가 형성된 다수 개의 광섬유(110)들을 얻을 수 있어 대량 생산이 가능하다.
본 실시예의 폴리머 코팅 단계(S100) 후, 기판(101) 상의 폴리머(102)를 베이킹하는 1차 베이킹 단계(S200)가 진행될 수 있다. 본 실시예의 1차 베이킹 단계(S200)는, 폴리머(102)가 코팅된 기판(101)을 핫 플레이트(미도시, hot plate) 상에 로딩시키고 핫 플레이트로부터 기판(101)으로 열을 가함으로써 폴리머(102)로 코팅된 기판(101)을 베이킹할 수 있다. 이러한 1차 베이킹 단계(S200)에 의해서 기판(101)에 대한 폴리머(102)의 결합력 및 폴리머(102)에 대한 광섬유(110)의 결합력을 강화할 수 있다.
한편, 본 실시예의 노광 단계(S300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 노광 마스크(120)를 이용하여, 폴리머(102)로 코팅된 기판(101)에 자외선 레이저를 노출시키는 단계이다.
즉, 노광 마스크(120)를 통해, 폴리머(102)의 일부분에는 자외선 레이저가 도달하고, 나머지 다른 부분에는 자외선 레이저가 도달하지 않는데, 이러한 원리를 이용하여 폴리머(102) 상에 원하는 패턴을 전사시킬 수 있다. 여기서, 자외선 레이저가 도달하는 부분은 후술할 현상 단계(S500)에 의해서 폴리머(102)가 제거되는 부분이다.
본 실시예의 노광 단계(S300)는 도 4에 도시된 노광 마스크(120)가 적용될 수 있다. 본 실시예의 노광 마스크(120)는, 자외선 레이저를 폴리머(102)로 코팅된 기판(101)으로 노출시키는 개방 부분(121)의 폭(W1)과, 자외선 레이저를 차단하는 차단 부분(123)의 폭(W2)이 1:3의 비율을 갖도록, 개방 부분(121) 및 차단 부분(123)이 규칙적으로 형성되어 있다. 다만, 노광 마스크(120)의 개방 부분(121) 및 차단 부분(123) 폭 비율은 이에 한정되는 것은 아니며, 광섬유(110)에 형성될 장주기 격자(115)의 간격에 따라 폭 비율을 조절될 수 있음은 당연하다.
이러한 노광 마스크(120)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(101) 상부에서 복수 개 마련될 수 있다. 다만, 도 5에서는 동일한 노광 마스크(120) 복수 개가 마련되는 경우에 대해 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 노광 마스크(120)에 대응되는 광섬유(110)들이 상호 다른 장주기 격자(115)로 제작되는 경우 이에 맞게 제작된 상호 다른 노광 마스크(120)를 기판(101) 상에 마련할 수도 있을 것이다.
또한, 본 실시예의 노광 단계(S300) 시, 노광 마스크(120)를 향하여 자외선 레이저가 발산되는데, 이러한 자외선 레이저는 UV 램프(미도시, Ultra Violet lamp) 또는 UV 레이저 장비(미도시)에 의해 발산될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 노광 단계(S300) 후, 전술한 1차 베이킹 단계(S200)와 실질적으로 동일한 2차 베이킹 단계(S400)가 진행될 수 있다. 본 실시예의 2차 베이킹 단계(S400)는 노광 단계(S300) 후 기판(101)에 대한 폴리머(102)의 결합력 및 폴리머(102)에 대한 광섬유(110)의 결합력을 강화할 수 있다.
본 실시예의 현상 단계(S500)는, 노광 단계(S300)에 의해 자외선 레이저에 노출된 폴리머(102)의 일부분에 현상액을 투하하여 그 부분을 제거하는 단계이다. 즉, 노광 단계(S300)를 통해 자외선 레이저가 도달된 폴리머(102)의 일부분에 현상액이 공급되고 공급된 현상액이 그 부분의 깊이 방향을 따라 폴리머(102)를 제거함으로써 폴리머(102)가 제거된 부분에는 광섬유(110)만 남게 된다. 즉, 도 2와 같은 개략적인 형상이 되는 것이다.
본 실시예의 식각 단계(S600)는, 폴리머(102)가 제거된 부분에 식각을 위한 용액을 투입하여 폴리머(102)가 제거된 부분에 남아 있는 광섬유(110)를 식각하는 단계이다. 식각 단계(S600) 시, 투입되는 용액은 불산 용액이며 불산 용액은 표면이 벗겨진 광섬유(110)의 클래딩 부분(111)과 반응하여 도 6에 도시된 개략적인 형상으로 광섬유(110)의 클래딩 부분(111)을 식각할 수 있으며, 이에 따라 장주기 격자(115)를 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예의 광섬유 장주기 격자 제조 방법은, 전술한 단계 이외에도, 식각 단계(S600) 후 장주기 격자(115)가 형성된 광섬유(110)에 외부로부터 변형력을 인가하여 투과도를 측정하는 투과도 측정 단계(미도시)와, 식각 단계(S600) 후 장주기 격자(115)가 형성된 광섬유(110)에 외부로부터 변화되는 굴절률 인덱스(refractive index)를 가함으로써 광섬유(110)의 투과도를 조절하는 투과도 조절 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 단계들에 의해서 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법에 의해 제조된 광섬유(110)의 재현성 등을 파악할 수 있다.
이에 대해, 이하에서, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법에 의해 제조된 광섬유를 통해 획득된 실험 데이터를 설명하기로 한다.
도 7은 광섬유에 인가되는 장력의 변화에 따른 파장과 파워의 변화 그래프를 도시한 도면이고, 도 8은 광섬유의 피크 공진 파장의 장력에 따른 파워의 변화 그래프를 도시한 도면이고, 도 9는 광섬유에 인가되는 굴절률 인덱스의 변화에 따른 파장과 파워의 변화 그래프를 도시한 도면이며, 도 10은 도 9에서 굴절률 인덱스에 따른 피크 공진 파장을 도시한 그래프이다.
먼저, 도 7 및 도 8을 참조하면, 광섬유(110)에 인가되는 장력(tensile strain)이 커질수록 대략 1369나노미터(nm)의 파장에서 파워가 최대화됨을 알 수 있다. 즉, 광섬유(110)에 장력을 인가하는 경우 광섬유(110)의 파워를 획득할 수 있되, 인가되는 장력의 크기를 크게 할수록 획득되는 광섬유(110)의 파워가 높아짐을 파악할 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10을 참조하면, 광섬유(110)에 인가되는 굴절률 인덱스의 수치가 커질수록 피크 공진 파장은 작아지고, 아울러 파워 역시 작아짐을 확인할 수 있다. 즉, 광섬유(110)에 굴절률 인덱스와 같은 외부의 인덱스를 변화시키며 인가할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법에 의해 제조되는 광섬유(110)의 장주기 격자(115)는 파워 손실이 적게 발생됨을 그래프를 통해 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기본 반도체 공정을 적용하여 기존 일반 광섬유뿐만 아니라 게르마늄이 첨가되지 않은 어븀 첨가 광섬유, 이터븀 첨가 광섬유, 포토닉 크리스탈 광섬유, 그리고 높은 비선형성의 광섬유와 같은 특수 광섬유에 이르기까지 장주기 격자(115)를 형성할 수 있어, 종래와 같이 고가의 광민감성 광섬유 또는 고가의 자외선 레이저 장비가 필요하지 않으며, 또한 생산성이 좋아 대량 생산이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 실시예의 제조 방법에 의해 제조되는 광섬유(110)의 장주기 격자(115)는, 도 7 내지 도 10의 실험 데이터를 통해 설명한 바와 같이, 우수한 재현성을 구비함으로써, 다양한 용도로 신뢰성 있게 적용될 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
101 : 기판 102 : 폴리머
110 : 광섬유 111 : 클래딩 부분
115 : 장주기 격자 120 : 노광 마스크

Claims (12)

  1. 기판 상에서, 폴리머 사이에 광섬유가 개재되도록 상기 폴리머를 코팅(coating)하는, 폴리머 코팅 단계;
    상기 폴리머로 코팅된 기판의 상부에 개방 부분 및 차단 부분을 구비한 노광 마스크를 배치한 후 상기 노광 마스크를 향하여 자외선 레이저를 발산함으로써 상기 폴리머를 노광시키는, 노광 단계;
    상기 노광 단계에 의해 노광된 상기 폴리머의 일부분을 현상하는, 현상 단계; 및
    상기 현상 단계에 의해 상기 폴리머가 제거된 부분에 남아 있는 상기 광섬유를 식각하여 상기 광섬유 상에 장주기 격자를 형성하는, 식각 단계;
    를 포함하는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 코팅 단계 후, 상기 폴리머로 코팅된 상기 기판을 베이킹(baking)하는, 1차 베이킹 단계; 및
    상기 노광 단계 후, 상기 폴리머로 코팅된 상기 기판을 베이킹하는, 2차 베이킹 단계를 더 포함하는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 1차 베이킹 단계 및 상기 2차 베이킹 단계는 열을 가하는 핫 플레이트(hot plate) 상에서 진행되는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 코팅 단계는,
    상기 기판의 상부에 폴리머를 코팅하는, 제1 코팅 단계;
    상기 폴리머 상에 상기 광섬유를 로딩(loading)하는, 광섬유 로딩 단계; 및
    상기 광섬유 상에 상기 폴리머를 코팅하는, 제2 코팅 단계를 포함하는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노광 단계에서 사용되는 상기 노광 마스크는 자외선 레이저를 노출시키는 개방 부분의 폭과 자외선 레이저를 차단하는 차단 부분의 폭이 1:2.5 내지 1:3.5의 비율로 형성되는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노광 단계에서 상기 노광 마스크를 향해 자외선 레이저를 발산하는 광원은 UV 램프(Ultra Violet lamp) 또는 UV 레이저인 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 장주기 격자가 형성될 상기 광섬유의 일부분은 미리 외면이 제거된 상태로 상기 폴리머 내에 개재되는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 식각 단계 시 상기 기판 위에 격자가 새겨진 폴리머를 불산 용액에 일정 시간 동안 제공하여 상기 광섬유가 구비하는 클래딩 부분을 일정한 주기 및 깊이로 식각하는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머가 코팅된 상기 기판은, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer), 쿼츠 플레이트(quartz plate), 유기 기판 및 플라스틱 기판 중 어느 하나인 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유에 상기 장주기 격자를 제조한 후 활용은, 상기 식각 단계 후, 상기 장주기 격자가 형성된 상기 광섬유에 외부로부터 변형력을 인가하여 상기 광섬유의 투과도를 측정하고, 상기 변형력 조절을 통해 상기 투과도의 조절이 이루어지는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광섬유에 상기 장주기 격자를 제조한 후 활용은, 상기 식각 단계 후, 상기 장주기 격자가 형성된 상기 광섬유에 외부로부터 변화되는 굴절률 인덱스(refractive index)를 가함으로써 상기 광섬유에 투과되는 공진(공명) 파장대의 변화를 측정하고 이를 통해 굴절률을 측정함으로써 진행되는 광섬유 장주기 격자 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 광섬유 장주기 격자 제조 방법에 의해 장주기 격자가 형성되는 광섬유.
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