KR19990025878A - 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치 및 복굴절 감소방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치 및 복굴절 감소 방법에 관한 것으로, 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치는 광섬유와 결합된 광소자가 놓이는 케이스; 케이스 내부에 승강가능하도록 설치되어 광소자에 소정의 압력을 주는 가압판; 가압판과 광소자사이를 충진하는 충진부; 및 가압판에 접합되어 압력의 크기를 조절하는 가압유니트로 이루어진다.
본 발명에 의하면 광소자가 생산된 이후에 복굴절을 감소 및 제거시키므로 광소자의 특성에 큰 영향이 없고, 필요에 따라 복굴절을 감소시키므로 소자 생산의 수율을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 복굴절 감소용 가압장치 및 복굴절 감소 방법에 관한 것으로, 특히 화염가수분해증착에 의해 제작된 실리카(silica) 광소자의 복굴절 감소용 가압 장치 및 복굴절 감소 방법에 관한 것이다.
화염가수분해증착법(Flame Hydrolysis Deposition, 이하 FHD라 약함)은 실리카(SiO2)를 기초로하여 광소자의 광도파막을 증착하는 기술로서, 증착율이 높아서 높은 생산성을 보장한다. 구체적으로 설명하면, 화염가수분해증착법은 먼저 4인치 실리콘 웨이퍼(si wafer)를 약 20장 가량 원판 위에 장착한 후 회전시킨다. 이어서, 원료를 공급받아 화염을 형성하여 실리카를 생성하는 토치를 실리콘 기판이 장착된 원판 상에서 원판의 중심과 외곽을 직선 왕복운동하도록 하여 실리카를 균일하게 증착한다. 이렇게 증착된 실리카막은 구형의 실리카 입자가 쌓여서 기공도가 매우 높은 층이므로, 치밀한 구조를 만들기위해 약 1300°C에서 소결(sintering)공정을 거치게 된다. 소결공정 이후 냉각과정에서 Si와 SiO2의 열팽창율 차이 때문에 잔류 응력(stress)이 발생된다. 상술한 잔류응력을 받은 부분의 실리카는, Si와 SiO2간 막의 수직방향과 수평방향의 크기가 다르므로 수직방향과 수평방향의 밀도가 달라져서 복굴절이 발생하게 된다. 이 복굴절은 광소자의 편광의존성을 발생시키고 성능을 저하시킨다.
이러한 복굴절 문제를 해결하기 위하여 응력을 해소하는 그루브(Groove)를 만들거나 상쇄응력을 가하는 막을 증착하는 등의 연구가 진행되고 있다.
그러나 그루브를 만드는 경우 주로 플라즈마 건식식각 방법을 이용하여 식각이 이루어지는데 수십 마이크로미터의 실리카층을 식각해야 하므로 공정상의 어려움이 있고, 응력상쇄층을 만들 경우 비정질 실리콘을 증착하게 되는데 응력 상쇄효과가 미약하다는 문제점이 있다.
또한 그루브나 응력띠를 만들 경우 일단 제조공정이 끝나면 조절이 불가능하므로 소자 생산효율이 저하된다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 이미 제조공정이 끝난 소자의 실리카 막에 존재하는 잔류응력에 해당하는 크기의 응력을 박막 위에서 가함으로써 도파로의 수직한 방향과 수평방향의 응력이 같아지도록 조절하여 복굴절을 감소시키는 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치 및 복굴절 감소 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실리카 광소자의 복굴절 감소 장치의 단면도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치는 광섬유와 결합된 광소자가 놓이는 케이스; 상기 케이스 내부에 승강가능하도록 설치되어 상기 광소자에 소정의 압력을 주는 가압판; 상기 가압판과 상기 광소자사이를 충진하는 충진부; 및 상기 가압판에 접합되어 상기 압력의 크기를 조절하는 가압유니트를 포함함이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광소자의 복굴절 감소방법은 화염가수분해증착법를 이용한 광소자 제작시 상기 광소자에 발생한 잔류응력을 상쇄하도록 상기 광소자에 압력을 가하여 상기 복굴절을 감소시킴이 바람직하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치에 대한 단면도로서, 도 1에 따른 복굴절 감소용 가압장치는 광소자 칩 제작과 광섬유의 커플링 공정이 끝난 후, 광섬유(100)와 결합된 광소자(102)가 장착되는 몰드형의 케이스(104), 광섬유(100)를 광소자(102)에 결합시켜서 케이스(104)에 고정하는 광섬유정렬부(106), 광소자(102) 위에 삽입되는 충진부(108), 충진부(108)의 충진재가 새어나오지 못하게 막는 실링부(110), 실링부(110)위에 위치하여 광소자(102)에 압력을 주기위한 가압판(112), 케이스(104)의 상부와 연결부(118)를 통해 연결되고 가압유니트(116)를 통해 가압판(112)의 위치를 조정하여 상술한 압력의 크기를 조절하는 상판부(114)로 이루어진다.
이 때, 충진부(108)의 충진재는 가압판(112)과 광소자(102)사이의 공간을 완전히 충진할 수 있어야하고, 가압판(112)으로부터의 가압이 준등압(pseudo-isostatic) 상태로 이루어질 수 있도록 충분히 낮은 점도를 가지고 있어야한다. 충진재로는 화학적으로 매우 안정한 실리콘 오일(silicon oil)이 바람직하다. 또한, 광섬유정렬부(106)는 에폭시(epoxy)와 같은 폴리머 재료로 만들어지는데 광섬유(100)를 고정하고, 광섬유(100)가 놓이는 구멍을 막아서 가압판(112)을 통한 가압시 충진부(108)의 충진재가 밀려나오지 못하게하는 역할도 한다.
상판부(114)는 가압유니트(116), 바람직하게는 압력조절용 나사의 회전수를 조절하여 가압판의 진행거리를 조절하므로써 가압크기를 조절한다.
실리카 박막을 증착한 후 발생되는 잔류응력은 기판의 휨도를 측정하므로써 계산가능하다. 기판의 휨도를 ρ라고할 때, 박막의 평균 잔류응력 σf는 다음과 같이 계산된다.
여기서, E는 영의 모듈러스(Young's modulus), ν는 기판의 포아슨 비율(Poisson's ratio), h는 기판의 두께, t는 박막의 두께이다.
실리카의 열팽창계수가 실리콘의 열팽창계수보다 작기때문에 박막의 수평방향으로 압축응력이 발생한다. 광소자 위에서 박막에 수직한 방향으로 수학식 1에서 계산된 압력이 가해질 경우 박막의 밀도변화는 동일하게 되므로 복굴절이 감소될 수 있다. 이와 같은 압력을 발생시키기 위해 필요한 몰드의 체적변화 ΔV는 다음과 같다.
여기서, A는 몰드의 단면적, d는 가압유니트(116)에 의해 가압판(112)이 이동한 거리, β는 충진재의 체적 압축율, ΔP는 발생되는 압력 및 V0는 광소자를 포함하고 있는 몰드의 체적변화이다.
수학식 1과 수학식 2로부터 가압판(112)의 이동거리 d는 다음과 같이 구해진다.
그러나, 상술한 이동거리는 실제소자에서 정확한 값을 계산하기 어려우므로 제작공정에서는 소자의 편광의존성을 직접 측정하면서 가압유니트(116)를 통해 가압크기를 조절하면서 복굴절을 제거하는 것이 필요하다.
본 발명에 의하면, 광소자가 생산된 이후에 복굴절을 감소 및 제거시키므로 광소자의 특성에 큰 영향이 없고, 필요에 따라 복굴절을 감소시키므로 소자 생산의 수율을 높일 수 있다. 또한 복굴절이 감소되므로, 복굴절에 의한 편광의존성의 영향을 받는 광도파로 어레이(Arrayed Waveguide) 다중화기/분할기(Multiplxer/Demultiplexer)와 같은 복잡한 구조의 광소자 제작이 용이하다.
Claims (7)
- 화염가수분해증착법을 이용한 광소자 제작시 상기 광소자에 발생한 잔류응력의 수직방향 크기와 수평방향 크기의 차이로 인해 발생된 복굴절을 감소시키는 장치에 있어서,광섬유와 결합된 광소자가 놓이는 케이스;상기 케이스 내부에 승강가능하도록 설치되어 상기 광소자에 소정의 압력을 주는 가압판;상기 가압판과 상기 광소자사이를 충진하는 충진부; 및상기 가압판에 접합되어 상기 압력의 크기를 조절하는 가압유니트를 포함함을 특징으로하는 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치.
- 제1항에 있어서,상기 가압판과 상기 충진부사이에 위치하며 상기 충진부를 이루는 충진재가 새지못하게 막는 실링부를 더 구비함을 특징으로하는 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치.
- 제2항에 있어서, 상기 충진재는실리콘 오일임을 특징으로하는 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치.
- 제1항에 있어서,상기 케이스에서 광섬유가 놓이는 구멍을 충진하고, 상기 광섬유를 고정하는 광섬유정렬부를 더 구비함을 특징으로하는 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가압유니트는상기 케이스의 상부에 연결되고 그 중심부에 나사가 있어서 상기 나사의 회전 수에 의해 상기 압력의 크기가 조절됨을 특징으로하는 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치.
- 화염가수분해증착법를 이용한 광소자 제작시 상기 광소자에 발생한 잔류응력의 수직방향 크기와 수평방향 크기의 차이로 인해 발생된 복굴절을 감소시키는 방법에 있어서,상기 잔류응력을 상쇄하도록 상기 광소자에 압력을 가하여 상기 복굴절을 감소시키는 실리카 광소자의 복굴절 감소방법.
- 제6항에 있어서,상기 가압은 충진재를 통해 균일하게 이루어짐을 특징으로하는 실리카 광소자의 복굴절 감소방법.
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| KR1019970047710A KR100252177B1 (ko) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 실리카 광소자의 복굴절 감소용 가압장치 및 복굴절 감소방법 |
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| KR19990025878A true KR19990025878A (ko) | 1999-04-06 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100599257B1 (ko) * | 1999-09-30 | 2006-07-14 | 현대자동차주식회사 | 스티어링 장치의 기밀성 유지 구조 |
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1997
- 1997-09-19 KR KR1019970047710A patent/KR100252177B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100599257B1 (ko) * | 1999-09-30 | 2006-07-14 | 현대자동차주식회사 | 스티어링 장치의 기밀성 유지 구조 |
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