KR19990033428A - Optical fiber device having a lattice formed at the end cross section and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광통신을 위한 광학 시스템에서 광 신호의 전송 매질로 사용되는 광섬유 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 빛의 집속, 조준, 분산, 반사 방지, 분광, 및 필터링을 위해, 각각의 기능에 맞는 장치를 개별적으로 제조한 종래의 장치에 비해, 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치를 제공하여 광섬유 자체로서 상기의 기능을 수행할 수 있도록함으로써, 광학 시스템의 크기를 소형화하고, 기능을 다양하게 함은 물론, 광학 시스템을 보다 견고하고 저렴하게 구현할 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber device used as an optical signal transmission medium in an optical system for optical communication, and to a method of manufacturing the same, which is suitable for each function for focusing, aiming, scattering, antireflection, spectroscopy, and filtering light. Compared to the conventional device manufactured separately, the optical fiber device having a lattice formed at the end section can be provided to perform the above function as the optical fiber itself, thereby miniaturizing the size of the optical system and diversifying the function. Of course, there is an effect that can be implemented more robust and inexpensive optical system.

Description

끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치 및 그 제조방법Optical fiber device having a lattice formed at the end cross section and manufacturing method thereof

본 발명은 광통신을 위한 광학 시스템에서 광 신호의 전송 매질로 사용되는 광섬유 장치에 관한 것으로서, 특히, 끝 단면에 회절 격자(diffraction grating) 혹은 반사 격자(reflection grating)가 형성된 광섬유 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber device used as a transmission medium for an optical signal in an optical system for optical communication, and more particularly, to an optical fiber device having a diffraction grating or a reflection grating formed at an end section thereof, and a method of manufacturing the same. It is about.

광통신의 장거리 신호 전송 매질로 사용되고 있는 광섬유는 그 직경이 약 125 미크론 정도로서 매우 미세하여 이를 직접 가공하는 것은 용이하지 않다.Optical fibers, which are used as long-distance signal transmission media for optical communications, are about 125 microns in diameter and are very fine, so it is not easy to process them directly.

종래의 광학 시스템에서는 빛을 집속(focusing), 조준(collimating), 분배(splitting), 반사 방지(antireflection), 분광(polarizing), 혹은 필터링(filtering) 할 목적으로 렌즈, 거울, 광분배기(beamspliltter), 그리고 필터 등을 사용하였다.Conventional optical systems use lenses, mirrors, and beamspliltters for the purpose of focusing, collimating, splitting, antireflection, polarizing, or filtering light. And filters were used.

현재까지 광섬유를 직접 가공하여 제조한 광섬유 장치로서는 단면을 경사지게 연마한 반사 방지 장치, 광섬유의 단면을 연마, 에칭, 혹은 가열하여 제조한 광섬유 렌즈, 그리고 광섬유의 측면에 강한 레이저 빔을 조사하여 광섬유 코아(core) 주변의 굴절률을 주기적으로 변조시켜 특정한 파장을 선택하도록 제조한 브레그(Bragg) 격자 필터 등이 제작되고 있다.Until now, optical fiber devices manufactured by directly processing optical fibers include anti-reflective devices with slanted cross sections, optical fiber lenses manufactured by polishing, etching or heating the optical fiber cross sections, and optical fiber cores irradiated with strong laser beams on the sides of the optical fibers. Bragg grating filters and the like are fabricated to periodically modulate the refractive index around the core to select specific wavelengths.

그러나, 상기와 같은 광섬유 장치는 하나의 기능만을 가지므로 그 기능이 매우 제한되어 있고, 각각의 광섬유 장치를 개별적으로 제작하기 때문에 제조 단가가 높고 또한 제품간의 특성 균일도가 떨어지며, 전체적인 시스템의 부피가 증가하는 등의 단점이 있다.However, the optical fiber device as described above has only one function, so its function is very limited. Since each optical fiber device is manufactured separately, the manufacturing cost is high, and the uniformity of characteristics between the products is lowered, and the overall system volume is increased. There are disadvantages such as

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 광섬유의 끝 단면에 회절 격자나 혹은 반사 격자를 형성시킴으로써, 빛의 집속, 조준, 분산, 반사 방지, 분광, 및 필터링을 할 수 있는 광섬유 장치를 제공하여, 광시스템의 크기를 소형화하고, 제조 단가를 감소시키는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides an optical fiber device capable of focusing, aiming, scattering, antireflection, spectroscopy, and filtering of light by forming a diffraction grating or a reflective grating on the end surface of the optical fiber. Therefore, the purpose is to miniaturize the size of the optical system and reduce the manufacturing cost.

도 1은 본 발명에 따른 원판 격자 패턴이 형성된 원판 기판의 제조 공정도,1 is a manufacturing process diagram of a disc substrate on which a disc lattice pattern is formed according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치의 제조 공정도,2 is a manufacturing process diagram of an optical fiber device having a lattice formed at an end section according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 광섬유 장치도.3 is an optical fiber device diagram according to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10,18 : 원판 기판 11,17 : 기판 식각 보호막10,18: disc substrate 11,17: substrate etching protective film

12,16 : 감광막 13 : 원판 격자 패턴12,16 photosensitive film 13: disc grid pattern

14 : 마스크 15 : 단파장 노광빔14 mask 15 short wavelength exposure beam

20 : 가열 장치 21,24,30,40,50 : 광섬유20: heating apparatus 21, 24, 30, 40, 50: optical fiber

22,23,31,41,51 : 광섬유의 단면 32 : 원형 격자22,23,31,41,51: cross section of optical fiber 32: circular grating

42 : 1차원 격자 60 : 2차원 격자42: one-dimensional grid 60: two-dimensional grid

61 : 클래드층 62 : 코아층61: cladding layer 62: core layer

63 : 공기 64 : 개별 격자간의 간격63: air 64: spacing between individual grids

65 : 격자의 높이65: height of the grid

본 발명은 광통신을 위한 광학 시스템에서 광 신호의 전송 매질로 사용되는 광섬유 장치에 관한 것으로서, 특히, 끝 단면에 회절 격자 혹은 반사 격자가 형성된 광섬유 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber device used as a transmission medium for an optical signal in an optical system for optical communication, and more particularly, to an optical fiber device having a diffraction grating or a reflective grating formed at an end cross section thereof, and a manufacturing method thereof.

회절 격자나 반사 격자는 기존의 광학 시스템에서 널리 이용되는 렌즈, 거울, 광분배기(beam splitter), 박막의 필터 등을 대체한 광학 장치이다. 회절 격자나 반사 격자의 형성 방법은, 광섬유 단면을 직접 가공하지 않고 기존에 발달된 반도체 제조 기술과 광섬유의 낮은 연화 온도를 활용하며, 광섬유에 전사할 원판 격자 패턴(master grating pattern)을 원판 기판에 형성시키는 제 1 과정과, 광섬유와 상기 제 1 과정에서 형성된 원판 기판을 가열, 가압하여 원판 기판 표면으로부터 광섬유 단면으로 격자를 전사(transfer)시키는 제 2 과정으로 구성된다.Diffraction gratings or reflective gratings are optical devices that replace lenses, mirrors, beam splitters, and thin-film filters that are widely used in conventional optical systems. The method of forming a diffraction grating or a reflective grating does not directly process a cross section of an optical fiber, but utilizes an advanced semiconductor manufacturing technology and a low softening temperature of an optical fiber, and a master grating pattern to be transferred to an optical fiber is applied to a disc substrate. And a second process of transferring the grating from the surface of the disc substrate to the cross section of the optical fiber by heating and pressing the optical fiber and the disc substrate formed in the first process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1 은 본 발명에 따른 원판 격자 패턴을 갖는 원판 기판의 제조 공정도로서, 원판 격자 패턴을 실리콘 원판 기판에 형성시키는 상기 제 1 과정의 제조 공정을 나타낸다. 상기 제 1 과정은, 원판 기판(10)의 상부에 기판 식각 보호막(11), 감광막(12) 및 원판 격자 패턴(13)이 새겨진 마스크(14)의 순서로 형성하고, 노광빔(15)을 조사하여 원판 격자 패턴(13)을 감광막(12)에 전사시키고 감광막(12)을 현상하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 원판 격자 패턴(13)이 현상된 감광막(15)을 식각 마스크로 사용하여 기판 식각 보호막(11)을 에칭하고, 감광막(16)을 제거하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 에칭된 기판 식각 보호막(17)을 식각 마스크로 사용하여 원판 기판(10)을 에칭하고, 기판 식각 보호막(17)을 제거하여 원판 격자 패턴(13)이 형성된 원판 기판(18)을 제조하는 제 3 단계로 구성된다.FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a disc substrate having a disc lattice pattern according to the present invention, which shows the fabrication process of the first step of forming the disc lattice pattern on a silicon disc substrate. The first process may be performed in order of the mask 14 having the substrate etch protective film 11, the photoresist film 12, and the disc lattice pattern 13 engraved thereon, and the exposure beam 15 formed on the disc substrate 10. Irradiating the first step of transferring the disc lattice pattern 13 to the photoresist film 12 and developing the photoresist film 12 and the photoresist film 15 on which the disc lattice pattern 13 is developed in the first step is used as an etching mask. Etching the substrate etching protective film 11 to remove the photoresist film 16 and etching the master substrate 10 using the substrate etching protective film 17 etched in the second step as an etching mask. And removing the substrate etching protective film 17 to form a disc substrate 18 having the disc lattice pattern 13 formed thereon.

도 1(a)는 제 1 단계의 공정도로서, 원판 기판(10)의 전면에 원판 기판(10)의 에칭시 식각마스크 역할을 하는 실리콘산화막, 실리콘질화막, 혹은 금속막 등의 기판 식각 보호막(11)을 증착하고, 상기 기판 식각 보호막(11)의 상부에 포토레지스트 등의 감광막(12)을 도포한다. 그리고, 상기 감광막(12)의 상부에 격자 패턴(13)이 새겨진 마스크(14)를 원판 기판(10)과 정렬하여 배치한다. 상기와 같이 배치된 원판 기판(10)에 단파장의 노광빔(15)을 조사하여 원판 격자 패턴(13)을 감광막(14)에 전사시키고 감광막(14)을 현상하여 도 1(b)와 같이 형성한다. 여기서, 상기의 노광법 이외에 별도의 마스크를 사용하지 않고 두 레이저 빔의 간섭(interference)을 이용하여 감광막에 격자 패턴을 직접 전사하는 것도 무방하다.FIG. 1A is a process diagram of a first step, wherein a substrate etch protective film 11, such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film, which serves as an etch mask when etching the disk substrate 10 on the front surface of the disk substrate 10. ), And a photosensitive film 12 such as a photoresist is coated on the substrate etch protective film 11. The mask 14 having the lattice pattern 13 engraved thereon is aligned with the disc substrate 10. The disk substrate 10 arranged as described above is irradiated with a short wavelength exposure beam 15 to transfer the disk lattice pattern 13 to the photosensitive film 14, and the photosensitive film 14 is developed to form as shown in FIG. 1B. do. Here, the lattice pattern may be directly transferred to the photosensitive film by using the interference of two laser beams without using a separate mask other than the above exposure method.

도 1(b)는 제 2 단계의 공정도로서, 상기 제 1 단계에 의해 원판 기판 패턴(13)이 형성된 감광막(16)을 식각 마스크로 사용하여 감광막(16) 하단에 있는 기판 식각 보호막(11)을 에칭하고, 감광막(16)을 제거하여 도 1(c)와 같이 형성한다. 이때, 기판 식각 보호막을 에칭 하는 방법으로서는 건식(dry) 혹은 습식(wet) 방식의 에칭이 사용될 수 있다.FIG. 1B is a process diagram of a second step, wherein the substrate etch protective film 11 at the bottom of the photosensitive film 16 is formed using the photosensitive film 16 having the disc substrate pattern 13 formed thereon as an etching mask. Is etched and the photosensitive film 16 is removed to form as shown in Fig. 1 (c). In this case, a dry or wet method of etching may be used as a method of etching the substrate etch protective film.

도 1(c)는 제 3 단계의 공정도로서, 상기 제 2 단계에 의해 에칭된 기판 식각 보호막(17)을 식각 마스크로 이용하여 원판 기판(10)을 에칭하고, 기판 식각 보호막(17)을 제거하여, 도 1(d)와 같이 형성한다.FIG. 1C is a process diagram of a third step, wherein the original substrate 10 is etched using the substrate etch protective film 17 etched by the second step as an etch mask, and the substrate etch protective film 17 is removed. Then, it forms as FIG. 1 (d).

도 1(d)는 상기의 제 1, 제 2, 제 3의 공정 단계에 의해, 표면에 원판 격자 패턴(13)이 형성된 원판 기판(18)을 나타낸다.FIG. 1 (d) shows a disc substrate 18 in which a disc lattice pattern 13 is formed on a surface by the first, second and third process steps described above.

여기서, 원판 기판의 재료로는 용융점이 광섬유 보다 높고, 광섬유가 연화(softening)되는 온도에서 형태 변화가 적고, 반도체 제조 공정에 적합한 실리콘 단결정 웨이퍼 등이 바람직하다. 그러나 다른 실시예로서 세라믹 혹은 금속판을 기계적으로 혹은 레이저 빔 등으로 직접 가공하여 원판 격자 패턴을 제작하는 것도 무방하다. 상기 원판 격자 패턴이 형성된 원판 기판의 제작 방법 중에서, 원판 기판과 감광막간의 식각선택비(etching selectivity)가 높아서, 원판 기판을 에칭할 때 감광막의 잠식이 적은 경우에는 기판 식각 보호막은 사용하지 않아도 무방하다. 또한 원판 격자 패턴의 표면에 마모 방지, 기계적 강도의 증진, 혹은 광섬유 단면으로 특정한 물질을 전사(transfer)시킬 목적으로 특정한 막을 도포하는 것도 무방하다.Here, as the material of the disc substrate, a silicon single crystal wafer or the like having a higher melting point than the optical fiber, less morphological change at a temperature at which the optical fiber softens, and suitable for a semiconductor manufacturing process is preferable. However, as another embodiment, a disk lattice pattern may be manufactured by directly processing a ceramic or metal plate mechanically or with a laser beam. In the manufacturing method of the disc substrate having the disc lattice pattern formed thereon, the etching selectivity between the disc substrate and the photoresist film is high, and thus, when the substrate is etched, there is no need to use the substrate etch protective film when the photoresist film is less eroded. . It is also possible to apply a specific film to the surface of the disc lattice pattern for the purpose of preventing abrasion, enhancing mechanical strength, or transferring a specific material to an optical fiber cross section.

도 2 는 본 발명에 따른 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치의 제조 공정도로서, 상기 제 2 과정의 제조 공정을 나타낸다. 상기 제 2 과정은, 가열 장치(20)를 이용하여 원판 기판(18)을 광섬유의 연화에 필요한 적절한 온도로 유지시키고, 광섬유(21)를 원판 기판(18)과 정렬하는 제 4 단계와, 광섬유(21)의 단면(22)을 적절한 속도와 압력으로 원판 기판(18)에 충돌시키고 일정 시간 유지시켜 상기 원판 기판(18)상의 원판 격자 패턴을 광섬유(21)에 양각시켜 격자가 형성된 끝 단면(23)을 갖는 광섬유(24)를 제조하는 제 5 단계와, 광섬유(21)를 원판 기판(18)에서 분리하는 제 6 단계로 구성된다.FIG. 2 is a manufacturing process diagram of an optical fiber device having a lattice formed at an end section according to the present invention, and shows a manufacturing process of the second process. The second step is a fourth step of maintaining the original substrate 18 at a suitable temperature for softening the optical fiber by using the heating device 20, and aligning the optical fiber 21 with the original substrate 18; End surface 22 of impingement on the disc substrate 18 at an appropriate speed and pressure and maintained for a predetermined time so that the disc grid pattern on the disc substrate 18 is embossed on the optical fiber 21 to form an end cross-section in which the grating is formed ( The fifth step of manufacturing the optical fiber 24 having the 23, and the sixth step of separating the optical fiber 21 from the disc substrate 18.

도 2(a) 는 상기 제 4 단계의 공정도로서, 가열 장치(20)를 이용하여 원판 기판(18)을 광섬유의 연화에 필요한 적절한 온도로 유지시키고, 광섬유(21)를 원판 기판(18)과 정렬시킨다. 여기서, 원판 기판(18)을 가열하는 것은 광섬유(21)의 단면(22)을 연화하기 위한 것이므로, 상기의 원판 기판(18) 대신 광섬유(21)를 가열하는 것도 무방하다.FIG. 2 (a) is a process diagram of the fourth step, in which the disk substrate 18 is maintained at an appropriate temperature for softening the optical fiber by using the heating device 20, and the optical fiber 21 is connected to the disk substrate 18. Align it. Here, the heating of the disc substrate 18 is for softening the end face 22 of the optical fiber 21, so that the optical disc 21 may be heated instead of the disc substrate 18 described above.

도 2(b) 는 상기 제 5 단계의 공정도로서, 광섬유(21)를 적절한 속도와 압력으로 원판 기판(18)에 충돌시키고 일정 시간 유지시켜 원판 기판(18) 표면의 격자 패턴이 광섬유의 단면(22)에 양각되게 한다. 여기서, 격자 패턴이 광섬유 단면에 전사되는 원리는 광섬유의 연화 온도가 원판 기판 보다 낮으므로 원판 기판을 적절한 온도로 가열시킨 상태에서 광섬유를 원판 기판에 충돌시키면 원판 기판의 열이 광섬유의 단면으로 전달되어 광섬유의 단면이 연화되고 이때 적절한 압력이 인가되면 원판 기판 표면의 격자 패턴이 광섬유의 단면에 양각되어 격자 패턴이 광섬유의 표면에 양각되게 된다.FIG. 2 (b) is a process diagram of the fifth step, wherein the optical fiber 21 is impinged on the disk substrate 18 at an appropriate speed and pressure and held for a predetermined time so that the lattice pattern on the surface of the disk substrate 18 is changed to a cross section of the optical fiber. 22). Here, the principle that the lattice pattern is transferred to the optical fiber cross section is that the softening temperature of the optical fiber is lower than that of the original substrate, so that when the original substrate is heated to an appropriate temperature and the optical fiber collides with the original substrate, the heat of the original substrate is transferred to the optical fiber cross section. When the cross section of the optical fiber is softened and an appropriate pressure is applied, the lattice pattern on the surface of the disc substrate is embossed on the cross section of the optical fiber so that the lattice pattern is embossed on the surface of the optical fiber.

도 2(c) 는 상기 제 6 단계의 공정도로서, 단면(23)에 격자 패턴이 양각된 광섬유(24)를 원판 기판(18)에서 분리하여, 끝 단면에 격자를 갖는 광섬유(24)를 얻을 수 있다.Fig. 2 (c) is a process diagram of the sixth step, in which the optical fiber 24 having the lattice pattern embossed on the cross section 23 is separated from the disc substrate 18 to obtain the optical fiber 24 having the lattice at the end cross section. Can be.

상기의 일 실시예에서는 광섬유를 고정하는 장치, 광섬유를 원판 기판에 정렬하는 장치, 광섬유를 정렬된 상태로 원판 기판에 접착시키는 장치, 원판 기판을 가열하고 고정시키는 장치 등이 언급되지 않았으나 적절히 사용될 수 있다. 또한 원판 기판으로부터 이탈된 광섬유 단면의 표면 상태를 좋게 하기 위하여 특정한 가스나 액체를 원판 기판(16)의 표면에 적용하는 것도 무방하다.In the above embodiment, an apparatus for fixing the optical fiber, an apparatus for aligning the optical fiber to the disc substrate, an apparatus for adhering the optical fiber to the disc substrate in an aligned state, a device for heating and fixing the disc substrate, etc. may not be mentioned, but may be appropriately used. have. In addition, in order to improve the surface state of the optical fiber cross-section separated from the original substrate, a specific gas or liquid may be applied to the surface of the original substrate 16.

상기와 같이 실리콘 단결정 웨이퍼 등의 표면에 반도체 제조 공정으로 제조된 원판 격자 패턴을 가열, 가압 하는 방식으로 광섬유의 끝 단면에 전사시키는 제조방법은 그 제조 공정이 매우 간단하고, 하나의 원판으로부터 다량의 광섬유 장치를 제조할 수 있고, 또한 이들 제품간의 매우 높은 균일도를 기대할 수 있는 이점을 가진다.As described above, the fabrication method of transferring a disk lattice pattern manufactured by a semiconductor manufacturing process to a surface of a silicon single crystal wafer or the like to transfer to the end section of the optical fiber by heating and pressing is very simple, and the manufacturing process is very simple. It is possible to manufacture optical fiber devices, and also has the advantage of expecting very high uniformity between these products.

도 3 은 본 발명에 따른 광섬유 장치도로서, 여러 가지 형태의 격자 패턴을 갖는 광섬유 장치의 실시예를 나타낸 것이다.3 is a diagram of an optical fiber device according to the present invention, which shows an embodiment of an optical fiber device having various types of grating patterns.

도 3(a) 는 광섬유(30)의 끝 단면(31)에 원형의 격자(32)를 형성하여 프레넬 존 플렛(fresnel zone plate)을 구현한 일 예를 나타낸다. 프레넬 존 플렛은 종래의 렌즈와 같은 작용을 할 수 있다. 따라서, 별도의 렌즈를 사용하지 않고 상기의 광섬유(30)로서, 그 기능을 대체할 수 있다.FIG. 3 (a) shows an example in which a fresnel zone plate is formed by forming a circular grating 32 on the end section 31 of the optical fiber 30. As shown in FIG. Fresnel zone flats can function like conventional lenses. Therefore, the optical fiber 30 can replace the function without using a separate lens.

도 3(b) 는 광섬유(40)의 끝 단면(41)에 1차원 격자(42)를 형성시킨 일 예를 나타낸다.3 (b) shows an example in which the one-dimensional grating 42 is formed on the end cross section 41 of the optical fiber 40.

1차원 격자(42)는 광섬유 단면의 굴절률을 변화시키고, 빛의 입사 및 투과시 빛의 진행 경로를 변경하고, 광섬유 표면의 반사율 및 투과시 빛의 진행 경로를 변경하고, 광섬유 표면의 반사율 및 투과율을 변화시켜 입사광의 반사 방지 및 광필터 작용을 하는데 사용될 수 있다.The one-dimensional grating 42 changes the refractive index of the optical fiber cross section, changes the light propagation path when the light is incident and transmitted, changes the reflectance of the fiber surface and the light propagation path when the light is transmitted, and reflectance and transmittance of the optical fiber surface. It can be used to prevent the reflection of incident light and to act as a light filter by changing the.

도 3(c) 는 광섬유(50)의 끝 단면(51)에 2차원 격자(60)를 형성시킨 일 예를 나타낸다.3 (c) shows an example in which the two-dimensional grating 60 is formed on the end cross section 51 of the optical fiber 50.

2차원 격자(60)는 1차원 격자(42)의 기능과 유사한 기능을 수행한다.The two-dimensional grating 60 performs a function similar to that of the one-dimensional grating 42.

도 3(d) 는 도 3(c)의 2차원 격자(60)들을 따라 절개된 광섬유의 끝 단면도를 나타낸다. 격자(60)는 광섬유의 클래드층(61) 및 코아층(62)과 공기(63)가 주기적인 배열을 가지는 것으로서 개별 격자간의 간격(64)과 격자의 높이(65) 그리고, 개별 격자의 형태에 따라 격자 전체가 나타내는 특성이 자유로이 결정된다.FIG. 3 (d) shows an end sectional view of the optical fiber cut along the two-dimensional gratings 60 of FIG. 3 (c). The grating 60 has a periodic arrangement of the cladding layer 61 and the core layer 62 and the air 63 of the optical fiber, and the spacing 64 between the individual gratings, the height of the grating 65, and the shape of the individual gratings. The characteristics of the grating as a whole are determined freely.

상기와 같이 본 발명의 끝 단면에 격자를 가진 광섬유 장치 및 그 제조방법은 종래의 렌즈, 거울, 필터, 광분파기 등의 장치를 광섬유 끝에 구현 가능하게 하는 것으로서 광섬유를 사용하여 종래의 수동 광부품이 제공하는 다양한 기능을 수행할 수 있고, 제조방법이 매우 간단하며, 대량생산에 유리하여 광시스템의 크기를 소형화하고, 광시스템의 제조 단가를 저렴하게 하는 장점이 있다.As described above, an optical fiber device having a lattice at the end cross section of the present invention and a method of manufacturing the optical fiber device can implement a device such as a lens, a mirror, a filter, an optical splitter, or the like at the end of an optical fiber. It can perform a variety of functions to provide, the manufacturing method is very simple, has the advantage of miniaturizing the size of the optical system to reduce the manufacturing cost of the optical system in favor of mass production.

본 발명은 빛의 집속, 조준, 분산, 반사 방지, 분광, 및 필터링을 위해, 각각의 기능에 맞는 장치를 개별적으로 제조한 종래의 장치에 비해, 끝 단면에 회절 격자 혹은 반사 격자가 형성된 광섬유 장치를 제공함으로써, 광학 시스템의 크기를 소형화하고, 기능을 다양하게 함은 물론, 광학 시스템을 보다 견고하고 저렴하게 구현할 수 있는 효과가 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical fiber device in which a diffraction grating or a reflection grating is formed at an end section, compared to a conventional device which individually manufactures devices for each function for focusing, aiming, scattering, antireflection, spectroscopy, and filtering of light. By providing a, it is possible to miniaturize the size of the optical system, to diversify the functions, and to implement the optical system more robustly and inexpensively.

Claims (7)

광통신을 위한 광학 시스템에서 광 신호의 전송 매질로 사용되는 광섬유 장치의 제조방법에 있어서,A method of manufacturing an optical fiber device, which is used as a transmission medium of an optical signal in an optical system for optical communication, 광섬유에 전사할 원판 격자 패턴을 실리콘 원판 기판에 형성시키는 제 1 과정과;A first step of forming a disc lattice pattern to be transferred to the optical fiber on a silicon disc substrate; 광섬유와 상기 제 1 과정에서 형성된 원판 기판을 가열, 가압하여 원판 기판 표면으로부터 광섬유 단면으로 격자를 전사시키는 제 2 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치의 제조방법.And a second process of transferring the lattice from the surface of the disc substrate to the end face of the optical fiber by heating and pressing the optical fiber and the disc substrate formed in the first step. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 과정은, 원판 기판(10)의 상부에 기판 식각 보호막(11), 감광막(12) 및 원판 격자 패턴(13)이 새겨진 마스크(14)의 순서로 형성하고, 노광빔(15)을 조사하여 원판 격자 패턴(13)을 감광막(12)에 전사시키고 감광막(12)을 현상하는 제 1 단계와;The first process may be performed in order of the mask 14 having the substrate etch protective film 11, the photoresist film 12, and the disc lattice pattern 13 engraved thereon, and the exposure beam 15 may be formed on the disc substrate 10. A first step of irradiating the transfer plate of the disc lattice pattern 13 to the photosensitive film 12 and developing the photosensitive film 12; 상기 제 1 단계에서 원판 격자 패턴(13)이 현상된 감광막(15)을 식각 마스크로 사용하여 기판 식각 보호막(11)을 에칭하고, 감광막(16)을 제거하는 제 2 단계와;A second step of etching the substrate etching protective film (11) by using the photosensitive film (15) on which the original lattice pattern (13) is developed in the first step as an etching mask, and removing the photosensitive film (16); 상기 제 2 단계에서 에칭된 기판 식각 보호막(17)을 식각 마스크로 사용하여 원판 기판(10)을 에칭하고, 기판 식각 보호막(17)을 제거하여 원판 격자 패턴(13)이 형성된 원판 기판(18)을 제조하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치의 제조방법.The original substrate 18 having the original substrate lattice pattern 13 formed by etching the original substrate 10 by using the substrate etch protective layer 17 etched in the second step as an etching mask and removing the substrate etching protective layer 17. Method of manufacturing an optical fiber device having a grating formed in the end cross-section, characterized in that it comprises a third step of manufacturing a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 과정은, 가열 장치(20)를 이용하여 원판 기판(18)을 광섬유의 연화에 필요한 적절한 온도로 유지시키고, 광섬유(21)를 원판 기판(18)과 정렬하는 제 4 단계와;The second process includes a fourth step of maintaining the original substrate 18 at a suitable temperature for softening the optical fiber by using the heating device 20 and aligning the optical fiber 21 with the original substrate 18; 광섬유(21)의 단면(22)을 적절한 속도와 압력으로 원판 기판(18)에 충돌시키고 일정 시간 유지시켜 상기 원판 기판(18)상의 원판 격자 패턴을 광섬유(21)에 양각시켜 격자가 형성된 끝 단면(23)을 갖는 광섬유(24)를 제조하는 제 5 단계와;End face 22 of the optical fiber 21 is impregnated with the disk substrate 18 at an appropriate speed and pressure and maintained for a predetermined time so that the disk lattice pattern on the disk substrate 18 is embossed onto the optical fiber 21 to form a lattice. A fifth step of manufacturing an optical fiber (24) having a (23); 광섬유(21)를 원판 기판(18)에서 분리하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치의 제조방법.And a sixth step of separating the optical fiber (21) from the disc substrate (18). 광통신을 위한 광학 시스템에서 광 신호의 전송 매질로 사용되는 광섬유 장치에 있어서,An optical fiber device used as a transmission medium of an optical signal in an optical system for optical communication, 광섬유(30)의 단면(31)에 빛을 집속, 조준하는 렌즈의 기능을 하는 원형의 격자(32)가 형성된 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치.The optical fiber device with a grating formed on the end cross section, characterized in that a circular grating (32) that functions as a lens for focusing and aiming light on the end face (31) of the optical fiber (30). 광통신을 위한 광학 시스템에서 광 신호의 전송 매질로 사용되는 광섬유 장치에 있어서,An optical fiber device used as a transmission medium of an optical signal in an optical system for optical communication, 광섬유(40, 50)의 단면(41, 51)에 광섬유 단면의 굴절을 변화시키고, 빛의 입사 및 투과시 빛의 진행 경로를 변경하고, 광섬유 표면의 반사율 및 투과율을 변화시켜 입사광의 반사 방지 및 광필터 작용을 하는 1차원 격자(42) 또는 2차원 격자(60)가 형성된 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치.Change the refraction of the end face of the optical fiber to the end face 41, 51 of the optical fiber 40, 50, change the light propagation path when the light is incident and transmitted, and change the reflectance and transmittance of the surface of the optical fiber to prevent reflection of incident light; The optical fiber device with a grating formed at the end cross section, characterized in that the one-dimensional grating 42 or the two-dimensional grating 60 to function as an optical filter. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 2차원 격자(40)는, 광섬유의 클래드층(41), 코아층(42) 및 공기(43)의 주기적인 배열로 형성되며, 개별 격자간의 간격(44), 격자의 높이(45) 및 개별 격자의 형태에 따라 전체 특성이 결정되는 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치.The two-dimensional grating 40 is formed in a periodic arrangement of the cladding layer 41, the core layer 42 and the air 43 of the optical fiber, the spacing 44 between the individual gratings, the height of the grating 45 and An optical fiber device having a lattice formed at an end section, wherein the overall characteristics are determined according to the shape of the individual lattice. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 광섬유 장치는, 광섬유의 끝단면에 굴절율이 유리와 다른 박막이 코팅된 것을 특징으로 하는 끝 단면에 격자가 형성된 광섬유 장치.The optical fiber device, the optical fiber device having a grating formed on the end cross section, characterized in that the end surface of the optical fiber is coated with a thin film different in refractive index.
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