KR20030055729A

KR20030055729A - 응력 집중을 최소화한 광섬유 블럭

Info

Publication number: KR20030055729A
Application number: KR1020010085796A
Authority: KR
Inventors: 정병길; 송현채; 이승완
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-04

Abstract

본 발명에는 응력 집중을 최소화한 광섬유 블럭이 개시된다. 개시된 광섬유 블럭은 다 수의 V-홈들을 구비하여 광섬유가 놓이는 광섬유 정렬부분과, 상기 광섬유 정렬부분에서 식각 연장되어 광섬유의 코팅 두께로 인하여 발생하는 응력을 감소시키기 위한 응력감소 깊이부분으로 이루어지는 광섬유 블럭에 있어서, (a) 일정 폭의 제1V-홈들이 나란하게 배열되어 연장되며, 놓인 베어 광섬유의 외주면과 접촉하지 않는 폭들로 이루어진 제1광섬유 정렬부분; 및 (b) 상기 제1V-홈들로부터 연장되어 배열되며, 놓인 베어 광섬유의 외주면과 접촉하며, 상기 제1V-홈들과 상이한 폭들로 이루어진 제2V-홈들로 구성된 제2광섬유 정렬부분으로 구성된다.

Description

응력 집중을 최소화한 광섬유 블럭{OPTICAL FIBER BLOCK FOR MINIMIZING STRESS CONCENTRATION}

본 발명은 평면 도파로형 광회로(PLC:Planar Lightwave Circuit)와 광섬유를 연결하는 광섬유 블럭(fiber block)에 관한 것으로서, 특히 광섬유에 가해지는 응력 발생을 최소화한 광섬유 블럭에 관한 것이다.

입력된 광신호의 분기, 변조, 스위칭, 신호 다중화 등의 광신호 처리를 목적으로 평면 도파로형 광회로(PLC)가 광범위하게 사용된다. 이러한 평면 도파로형 광회로를 광섬유와 연결하기 위해서는 광섬유 블럭이 사용된다. 또한, 이러한 광섬유 블럭은 미세광학 장치(Micro-Optic device)의 입출력 단자로도 이용되는 광부품 중의 하나이다.

도 1에 평면 도파로형 광회로(10)와 광섬유 블럭(20,30)의 연결상태가 도시되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 입출력측 광섬유 블럭(20,30)은 평면 도파로형 광회로(10)를 각각의 단일 광섬유(F1)와 리본 광섬유(F2)에 연결시킴과 아울러 연결 상태를 지지하는 역할을 수행한다.

단일 광섬유(F1)를 통해서 N개의 파장이 평면 도파로형 광회로(10)의 입력 포트에 입력되고, 입력된 광신호는 평면 도파로형 광회로(10)를 지나면서 다중화된다. 다중화된 각각의 광신호는 리본 광섬유(F2)를 통해서 각각 출력된다. 이때, 상기 평면 도파로형 광회로(10)의 입출력 포트에 각각 연결되는 입출력측 광섬유 블럭(20,30)은 에폭시 수지와 같은 접착제(B)를 이용하여 정렬된 상태가 고정된다. 아울러, 상기 평면 도파로형 광회로(10)의 입출력측이나 입출력측 광섬유블럭(20,30)에 각각 글래스 커버(G1~G4)가 접착된다. 상기 평면 도파로형 광회로(10)의 입출력측에 부착되는 글래스 커버(G1,G2)는 공정상의 편의성을 위함이고, 상기 입출력측 광섬유 블럭(12,14)에 접착되는 각각의 글래스 커버(G3,G4)는 정렬된 각각의 광섬유(F1,F2)를 지지하기 위하여 사용된다.

도 2, 도 3을 참조하여, 종래의 광섬유 블럭 중, 출력측 광섬유 블럭(14)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 이하 출력측 광섬유 블럭을 광섬유 블럭으로 지칭하기로 한다. 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 광섬유 블럭(14)은 코팅이 벗겨진 베어 광섬유(BF)(bare fiber)가 배열되기 위한 광섬유 정렬영역(140)(fiber alignment area)과, 리본 광섬유의 코팅 두께에 의하여 발생되는 응력을 감소시키기 위하여 제공되는 응력감소 깊이영역(142)(stress relief depth area)으로 이루어진다. 상기 광섬유 정렬영역(140)은 베어 광섬유(BF)가 놓이기 위한 다수의 V-홈(14a)(V-groove)이 제공된다. 상기 광섬유 정렬영역(140)과 응력감소 깊이영역(142)은 습식식각(wet-etching)공정에 의해 매우 정밀하게 제작된다.

구체적으로 광섬유 블럭(14)의 가장 중요한 기능으로는 V-홈(14a)에 놓인 베어 광섬유(BF)를 지지하고, 각각 놓인 베어 광섬유(BF)의 배열을 고정시키며, 베어 광섬유(BF)간의 위치가 정확히 배치되어지는 것이 가장 중요한 기능이다. 따라서, 광섬유 블럭(14)은 정밀한 V-홈(14a) 제작, 광섬유 블력(30)과 접합되는 글래스 커버(G4)의 정밀한 제작이 중요하다. 아울러, 상기 V-홈(14a)에 배열된 각각의 베어 광섬유(BF)의 정렬 상태를 고정시키는 것이 중요하며, 이를 위하여 접착제(B) 예를 들어 에폭시 수지가 투입되어 정렬된 광섬유를 고정한다. 물론, 상기 광섬유 정렬영역(140)에 커버(G4)가 부착되어 배열된 베어 광섬유(BF)를 상측에서 지지한다.

이러한 상태로 제작된 광섬유 블럭(14)과 커버(G4)는 연마 공정(polishing)을 통해서 소정의 각도(θ)로 다이싱되어 연마됨으로서, 최종적으로 광섬유 정렬상태를 완성한다.

그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 V-홈(14a)에 베어 광섬유(BF)를 정렬하고, 에폭시 수지(B)(epoxy resin)를 투입한 후에 글래스 커버(G4)를 덮어 고정하면 다음과 같은 문제점이 발생한다. V-홈(14a)과, 베어 광섬유(BF), 글래스 커버(G4)는 3개의 점에서 접점(contact point)을 이루며, 상기 3개의 접점은 베어 광섬유(BF)의 배열을 정밀하게 유지시켜 주기 위하여 필수적으로 요구되는 구조이다. 그런데, 이러한 3개의 접점은 투입되는 접착제(B)의 수축 또는 팽창으로 인해 상당한 응력을 내포하게 된다. 상기 3개의 접점에서 응력이 집중되고, 특히 베어 광섬유와 글래스 커버의 접점에 가장 큰 응력이 발생한다. 이러한 응력은 장기적인 관점에서 이 접점의 접착력을 약화시키는 결과를 초래하며, 이 접점을 이루는 경계면이 서로 떨어지는 들뜸 현상(delamination)이 발생하게 되었고, 이로 인하여 광부품 신뢰성을 저하시키는 원인이 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 광섬유에 발생되는 응력 집중을 최소화하여 광손실 발생을 최소화한 광섬유 블럭을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 다 수의 V-홈들을 구비하여 광섬유가 놓이는 광섬유 정렬부분과, 상기 광섬유 정렬부분에서 식각 연장되어 광섬유의 코팅 두께로 인하여 발생하는 응력을 감소시키기 위한 응력감소 깊이부분으로 이루어지는 광섬유 블럭에 있어서,

(a) 일정 폭의 제1V-홈들이 나란하게 배열되어 연장되며, 놓인 베어 광섬유의 외주면과 접촉하지 않는 폭의 크기로 이루어진 제1광섬유 정렬부분; 및

(b) 상기 제1V-홈들로부터 연장되어 배열되며, 놓인 베어 광섬유의 외주면과 접촉하며, 상기 제1V-홈들과 상이한 폭들로 이루어진 제2V-홈들로 구성된 제2광섬유 정렬부분으로 구성된다.

도 1은 통상적인 평면 도파로형 광회로와 광섬유 블럭간의 고정 상태를 확대하여 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 일 실시 예에 따른 출력측 광섬유 블럭을 이용하여 리본 광섬유 고정상태를 확대하여 나타내는 사시도.

도 3은 종래의 일 실시 예에 따른 광섬유 블럭을 확대하여 나타내는 사시도.

도 4는 종래의 일 실시 예에 따른 광섬유 블럭을 이용하여 리본 광섬유가 고정된 상태를 확대하여 나타내는 측면도로서, 응력 발생 상태를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 광섬유 블럭을 확대하여 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 광섬유 블럭을 이용하여 리본 광섬유의 고정 상태를 확대하여 나타내는 사시도.

도 7은 도 6의 라인 라인X-X의 단면도.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 5는 본 발명에 따른 광섬유 블럭(40)을 나타내는 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광섬유 블럭(40)은 제1,2광섬유 정렬부분(421,422)으로 구성된 광섬유 정렬 부분(42)과, 상기 광섬유 정렬부분(42)에서 연장된 응력감소 깊이부분(44)으로 구성된다. 상기 제1,2광섬유 정렬분분(421,422), 응력감소 깊이부분(44)은 실리콘 웨이퍼상에 포토 마스크(미 도시됨)와 습식 식각 공정에 의해 제공된다. 도 5에 도시된 광섬유 블럭(40)은 4심 리본 광섬유를 지지하기 위한 블럭이다.

상기 광섬유 정렬부분(42)은 제1V-홈들(421a)을 구비한 제1광섬유 정렬부분(421)과, 제2V-홈들(422a)을 구비한 제2광섬유 정렬부분(422)으로 구성된다. 즉, 상기 광섬유 정렬부분(42)은 8개의 제1V-홈들(421a)과, 상기 제1V-홈들로부터 연장된 제2V-홈들(422a)로 구성된다. 상기 제1V-홈들(421a)은 동일한 피치(P1)로 구성되며, 상기 제2V-홈들(422a)도 동일한 피치(P2)로 구성된다. 상기 응력감소 깊이부분(44)은 리본 광섬유의 코팅된 부분의 두께를 고려하여 더 깊이 식각된 부분이다. 이는 상기 상기 제1,2V-홈들(421a,422a))에 베어 광섬유가 배치되고, 상기 응력감소 깊이부분(44)에 코팅된 리본 광섬유가 배치되기 때문이다.

상기 제1V-홈들(421a)은 소정의 폭으로 이루어지며, 상기 제1V-홈들(421a)의 폭보다는 제2V-홈들(422a)의 폭보다 크기 때문에 상기 제1V-홈들(421a)에 놓인 베어 광섬유의 외주면과는 접촉하지 않는다. 이 때, 상기 제1V-홈들(421a)이 선단쪽에 위치하고, 상기 제2V-홈들(422a)이 응력감소 깊이영역(44)쪽에 배치된다.

도 6, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2V-홈들(421a,422a)에 베어 광섬유가 놓인 상태에서 에폭시를 투입하여 글래스 커버(50)로 고정하면, 상기 베어 광섬유의 외주면은 제1홈들(421a)과는 어느 정도 이격된 거리를 유지하고, 글래스 커버(50)와는 접촉되며, 상기 베어 광섬유는 제2V-홈들(422a)과는 접촉된 상태이며, 글래스 커버(50)와도 접촉된 상태이다. 즉, 본 발명에 따른 광섬유 블럭(40)은 제1V-홈들(421a)을 구비하여 베어 광섬유의 외주면과 접촉되지 않게 구현함으로서, 접점을 삭제함으로써, 응력 집중을 최소화하게 되었다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 본 발명의 광섬유 블럭은 제1V-홈들은 광섬유 정렬영역의 선단쪽에 배치시키고, 제2V-홈들을 광섬유 정렬 영역의 후단쪽에 배치시키는 것으로 한정될 필요는 없으며, 제1V-홈들은 후단쪽, 즉 응력감소 깊이부분쪽으로 배치시키고, 제2V-홈들을 선단쪽에 배치시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 제1V-홈들과 같이, 베어 광섬유가 놓여서 접촉하지 않는 소정 길이의 V-홈들을 주기적으로 다수 개 V-홈들의 길이방향을 따라서 제공될 수 있다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 응력 발생할 수 있는 부분, 즉 베어 광섬유와 V-홈들간의 응력을 방지하여 응력 집중을 최소화할 수 있게 되었다. 따라서, 본 발명에 따른 광섬유 블럭은 저 광손실을 추구할 수 있게 되었다.

Claims

다 수의 V-홈들을 구비하여 광섬유가 놓이는 광섬유 정렬부분과, 상기 광섬유 정렬부분에서 식각 연장되어 광섬유의 코팅 두께로 인하여 발생하는 응력을 감소시키기 위한 응력감소 깊이부분으로 이루어지는 광섬유 블럭에 있어서,

(a)일정 폭의 제1V-홈들이 나란하게 배열되어 연장되며, 놓인 베어 광섬유의 외주면과 접촉하지 않는 폭의 크기로 이루어진 제1광섬유 정렬부분; 및

(b)상기 제1V-홈들로부터 연장되어 배열되며, 놓인 베어 광섬유의 외주면과 접촉하며, 상기 제1V-홈들과 상이한 폭들로 이루어진 제2V-홈들로 구성된 제2광섬유 정렬부분으로 구성되어짐을 특징으로 하는 광섬유 블럭.
제1항에 있어서, 상기 제1V-홈들의 폭이 상기 제2V-홈들보다 폭보다 크게 구성되어짐을 특징으로 하는 광섬유 블럭.
제1항에 있어서, 상기 제1V-홈들은 선단쪽에 배치되고, 상기 제2V-홈들은 응력감소 깊이부분쪽으로 배치되어짐을 특징으로 하는 광섬유 블럭.
제1항에 있어서, 상기 제1V-홈들간의 피치는 동일함을 특징으로 하는 광섬유 블럭.
제1항에 있어서, 상기 제2V-홈들간의 피치는 동일하게 구성되어짐을 특징으로 하는 광섬유 블럭.
제1항에 있어서, 상기 제1V-홈들의 피치는 제2V-홈들의 피치보다 작게 구성되어짐을 특징으로 하는 광섬유 블럭.