KR20040037614A - Method of manufacturing 2-dimensional polymeric optical waveguide using hot embossing process - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing two dimensional polymer optical waveguide by using a hot embossing process is provided to manufacture the two dimensional polymer optical waveguide having a high density and a cost effective in comparison with one dimensional optical waveguide. CONSTITUTION: A method for manufacturing two dimensional polymer optical waveguide by using a hot embossing process includes the steps of: (a) forming core pattern on both sides of the intermediate clad layer by pressing the top and bottom master into the intermediate layer under a predetermined temperature; (b) injecting the core material into the core pattern of the intermediate clad layer; and (c) attaching the top and bottom clad layer to the intermediate clad layer inserted thereinto the core material.

Description

핫엠보싱 공정을 이용하여 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법{Method of manufacturing 2-dimensional polymeric optical waveguide using hot embossing process}Method for manufacturing 2-dimensional polymeric optical waveguide using hot embossing process

본 발명은 2차원 고분자 광도파로의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 핫엠보싱 공정을 이용하여 고분자 광도파로 구조를 2개의 몰드마스터(mold master)를 이용하여 2차원 고분자 광도파로를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide, and more particularly, to a method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide using a two mold masters in a polymer optical waveguide structure using a hot embossing process. .

광통신시스템에서 광신호를 전달하기 위한 매개체로써 광섬유와 광도파로가 있으며, 광도파로는 평면 광도파로 형태로 제작이 되고, 광도파로는 광신호가 전달되는 고굴절률의 코어와 코어를 감싸고 있는 저굴절률의 클래드층으로 이루어지며, 코어의 굴절률과 클래드의 굴절률의 차에 의해 광이 클래드층 밖으로 새어나가지 않고 코어를 통해서 전달된다. 평면 광도파로는 대부분 실리카를 기반으로 하여 만들어지며, 최근에 와서는 고분자를 기반으로 하여 평면 광도파로를 제조하는 연구가 활발히 이루어지고 있다.Optical media and optical waveguides are used as optical media in optical communication systems. Optical waveguides are manufactured in the form of planar optical waveguides. It is composed of layers, and light is transmitted through the core without leaking out of the cladding layer due to the difference between the refractive index of the core and the refractive index of the clad. Most of the planar optical waveguides are made of silica, and recently, researches for producing planar optical waveguides based on polymers have been actively conducted.

광도파로 제조방법으로는 포토 리소그래피(Photolithography)공정, 포토 고분자(Photopolymer)공정, 레이저 직접묘화(Laser Direct Writing)공정 및 핫엠보싱(Hot Embossing)공정 등이 있다.Optical waveguide manufacturing methods include a photolithography process, a photopolymer process, a laser direct writing process, and a hot embossing process.

포토리소그래피 공정은 반도체 메모리 소자 제작 공정에서 사용되는 미세 패턴 형성 기술을 이용하여, 평면 기판상에 고분자를 도포하고 경화시켜서 하부 클래드층을 형성하며, 하부 클래드층상에 고분자를 다시 도표하여 고분자를 경화 시켜 중간층을 만든다. 다음으로, 그 위에 다시 SiN 마스크를 올리고, 포토리지스터를 도포하여 베이킹한다. 그리고 포토리소그래피 공정으로 포토리지스터층과 SiN 마스크층의 코어 패턴을 제외한 부분을 제거하고, 다시 반응성 이온식각 (Reactive Ion Etching)으로 코어가 형성되는 마스크 패턴 이외의 부분을 제거한다. 다음으로, 남아있는 SiN 마스크층을 제거하고, 상부 클래드층을 도포하여 경화시켜 광도파로를 완성한다. 이 공정에 적합한 고분자는 Acrylate, Benzo cyclobutene, Polysiloxane, Polyimide 등이 있다.The photolithography process uses a fine pattern forming technique used in semiconductor memory device fabrication processes to form a lower clad layer by coating and curing a polymer on a flat substrate, and curing the polymer by redrawing the polymer on the lower clad layer. Make the middle layer. Next, the SiN mask is again placed thereon, a photoresist is applied and baked. The photolithography process removes portions other than the core pattern of the photoresist layer and the SiN mask layer, and removes portions other than the mask pattern on which the core is formed by reactive ion etching. Next, the remaining SiN mask layer is removed, and the upper clad layer is applied and cured to complete the optical waveguide. Suitable polymers for this process include Acrylate, Benzo cyclobutene, Polysiloxane, and Polyimide.

포토 고분자 공정은 평면 기판상에 고분자를 도포하고 경화시켜서 하부 클래드층을 형성하며, 하부 클래드층상에 고분자를 다시 도표하여 고분자를 경화 시켜 중간층을 만든다. 그 다음에 미리 제작된 금속 마스크를 고분자 상에 올려놓고 자외선을 조사한 후 고분자 현상액을 이용하여 금속 마스크 패턴에 따라 조사된 부분을 제외한 나머지 부분을 제거하여 코어를 형성한다. 다음으로, 코어층 위에 고분자를 다시 도포하여 상부 클래드층을 형성한 후 경화시켜 광도파로를 완성한다. 이 공정에 적합한 고분자는 자외선 경화 고분자가 사용된다.In the photopolymer process, a lower clad layer is formed by applying and curing a polymer on a planar substrate. The polymer is cured by redrawing the polymer on the lower clad layer to form an intermediate layer. Then, a metal mask prepared in advance is placed on the polymer and irradiated with ultraviolet rays to form a core by removing a portion other than the portion irradiated according to the metal mask pattern using a polymer developer. Next, the polymer is applied again on the core layer to form an upper clad layer and then cured to complete the optical waveguide. Suitable polymers for this process include ultraviolet curing polymers.

레이저 직접묘화 공정은 평면 기판상에 고분자를 도포하고 경화시켜서 하나의 클래드층을 형성한다. 그리고, 레이저로 조사하여 도파로 패턴을 직접 형성하거나, 마스크를 사용하여 도파로 패턴을 형성한다. 이때 레이저가 조사된 부분은 굴절률이 높아지게 되어 클래드보다 높은 굴절률을 갖게 되어 코어층이 형성되며, 레이저가 조사되지 않은 부분은 클래드로서 사용된다. 그 다음에 상부 클래드층을 도포하고 경화시켜 광도파로를 완성한다. 이 공정에 적합한 고분자는 Polyimide 계열이 있으며, 레이저의 조사에 의한 굴절률 변화로 굴절률의 상승효과를 가지는 고분자가 사용된다.The laser direct drawing process applies and cures a polymer on a planar substrate to form one clad layer. The waveguide pattern is directly formed by irradiating with a laser, or the waveguide pattern is formed by using a mask. At this time, the portion irradiated with the laser becomes higher in refractive index and has a higher refractive index than the clad to form a core layer, and the portion not irradiated with the laser is used as the clad. The upper clad layer is then applied and cured to complete the optical waveguide. Polymers suitable for this process include the polyimide series, and polymers having a synergistic effect of the refractive index due to the change of the refractive index by laser irradiation are used.

한편, 핫엠보싱 공정은 하부 클래드층을 몰드마스터를 사용하여 코어부분의 구조를 성형으로 형성하고, 코어가 형성된 구조에 코어 물질을 주입한 후 상부 클래드층을 덮고 붙어 광도파로가 완성된다.On the other hand, in the hot embossing process, the lower clad layer is formed by molding the structure of the core part using a mold master, the core material is injected into the structure where the core is formed, and then the upper clad layer is covered and attached to complete the optical waveguide.

이하, 첨부된 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 핫엠보싱 공정에 의해서 고분자 광도파로를 제조하는 방법의 일예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an example of a method of manufacturing a polymer optical waveguide by a hot embossing process will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1F.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 의한 핫엠보싱을 이용한 고분자 광도파로 제조방법은 먼저 하부 클래드층(12)을 마스터(10)를 사용하여 코어부분의구조를 성형으로 형성한다.1A and 1B, in the method of manufacturing a polymer optical waveguide using hot embossing according to the related art, first, a lower clad layer 12 is formed using a master 10 to form a core structure.

디엠보싱하고 난 후(도 1c), 코어 모양이 형성된 구조에 코어층(14)으로 이용될 물질을 주입하여 필링한다(도 1d). 그 후, 상부 클래드층(16)을 덮고, UV 광선을 약 2~5분 정도 조사하여 코어물질을 경화시키면(도 1e), 상부클래드층이 하부 클래드층에 붙어 코어가 형성된 광도파로가 완성된다(도 1f).After deembossing (FIG. 1C), the material to be used as the core layer 14 is injected into the core-shaped structure and filled (FIG. 1D). Thereafter, the upper cladding layer 16 is covered and UV rays are irradiated for about 2 to 5 minutes to cure the core material (FIG. 1E). The upper cladding layer is attached to the lower cladding layer to complete the optical waveguide in which the core is formed. (FIG. 1F).

그러나, 상술한 바와 같은 종래 기술의 핫엠보싱 방식은 1차원 광도파로에 관한 제조방법 만을 개시하고 있을 뿐 현재까지 2차원 고분자 광도파로를 경제적으로 제작하기 위한 방법은 전혀 개시된 바가 없었다.However, the above-described hot embossing method of the prior art only discloses a manufacturing method relating to the one-dimensional optical waveguide, but until now, no method for economically manufacturing the two-dimensional polymer optical waveguide has been disclosed.

따라서, 본 발명의 목적은 핫엠보싱 공정을 사용하여 1차원 광도파로보다 고밀도, 고집적화가 가능한 2차원 고분자 광도파로를 경제적으로 제작하기 위한 새로운 방법을 제공한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a new method for economically manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide that can be more dense and highly integrated than a one-dimensional optical waveguide using a hot embossing process.

본 발명의 다른 목적은 2차원의 고분자 광도파로를 매우 간단한 방법으로 짧은 시간에 제작이 가능하여, 대량생산이 가능하며, 광도파로의 크기에 관계없이 단일모드 및 다중모드의 광도파로 소자를 매우 정밀하게 제작할 수 있어, 다양한 형태의 고분자 광도파로 소자에 적용할 수 있는 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to produce a two-dimensional polymer optical waveguide in a very simple method in a short time, mass production is possible, and highly precise single-mode and multi-mode optical waveguide device regardless of the size of the optical waveguide It can be manufactured to provide a method that can be applied to various types of polymer optical waveguide device.

도 1a 내지 도 1f은 종래기술에 의한 고분자 광도파로를 제조하는 공정의 흐름도이다.1A to 1F are flowcharts of a process for manufacturing a polymer optical waveguide according to the prior art.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 제조된 2차원 고분자 광도파로의 단면도들이다.2A and 2B are cross-sectional views of a two-dimensional polymer optical waveguide manufactured by a preferred embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3f은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 2차원 고분자 광도파로의 제조공정을 나타내는 흐름도들이다.3A to 3F are flowcharts illustrating a manufacturing process of a two-dimensional polymer optical waveguide according to a preferred embodiment of the present invention.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법에 있어서, (a) 코어 형성용 패턴을 갖는 상부 및 하부 마스터를 일정온도하에서 중간클래드층에 가압하여 상기 중간 클래드층의 양측에 코어 패턴을형성하는 단계와, (b) 중간 클래드층의 코어 패턴에 코어물질을 주입하는 단계와, (c) 코어 물질이 주입된 중간 클래드층에 상부 및 하부 클래드층을 부착하는 단계를 포함하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide, (a) by pressing the upper and lower masters having a pattern for forming a core to the intermediate cladding layer at a predetermined temperature to the intermediate cladding layer Forming a core pattern on both sides of (b) injecting the core material into the core pattern of the intermediate clad layer, and (c) attaching the upper and lower clad layers to the intermediate clad layer into which the core material is injected; It provides a method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide comprising a.

바람직하게는, 부착단계는 UV광을 약 2~5분 정도 조사하면서, 상,하부클래드층을 일정한 압력으로 프레스하는 단계를 포함하고, 하부클래드층은 단독으로 또는 하부에 실리콘 기판을 더 포함할 수 있다.Preferably, the attaching step may include pressing the upper and lower cladding layers at a constant pressure while irradiating UV light for about 2 to 5 minutes, and the lower cladding layer may further include a silicon substrate alone or below. Can be.

2 차원 적층으로 형성된 코어층은 X-변위 위치가 상부 및 하부 코어의 중심점이 같은 위치에 있는 도파로로 제작가능하고, 코어의 중심점 간 피치는 100㎛ 내지 300㎛이 바람직하다.The core layer formed by the two-dimensional lamination can be manufactured with a waveguide in which the X-displacement positions are at the same center points of the upper and lower cores, and the pitch between the center points of the cores is preferably 100 µm to 300 µm.

또한, 2 차원 적층으로 형성된 코어층은 적층된 코어층의 위치가 상부 양쪽 코어 사이의 피치의 1/2되는 지점이 하부 코어의 1/2되는 지점과 같은 X-변위에 위치하도록 제작될 수도 있다.In addition, the core layer formed by the two-dimensional lamination may be manufactured so that the position of the stacked core layer is located at the X-displacement such that the point at which half of the pitch between the upper both cores is half the point at the lower core. .

한편, 코어 패턴은 가로와 세로가 각각 5 ~ 200㎛, 중간클래드층의 두께는 132㎛ ~ 450㎛ 등 일 수 있다.On the other hand, the core pattern may be 5 to 200㎛ horizontally and vertically, respectively, the thickness of the intermediate cladding layer may be 132㎛ ~ 450㎛.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어 져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 양면 핫엠보싱 공정에의해 제작된 2차원 고분자 광도파로의 단면도들이다. 이들은 코어층의 위치에 따른 2가지 형태의 2차원 고분자 광도파로를 나타내고 있다. 도 2a는 적층으로 형성된 코어층의 X-변위 위치가 상부 및 하부 코어의 중심점이 같은 위치에 있는 도파로로 제작된 것이며, 도 2b는 적층으로 형성된 코어층의 위치가 상부 양쪽 코어 사이의 피치의 1/2되는 지점이 하부 코어의 1/2되는 지점과 같은 X-변위에 위치하는 도파로로 제작된 예를 나타내고 있다.2A and 2B are cross-sectional views of a two-dimensional polymer optical waveguide manufactured by a double-sided hot embossing process according to a preferred embodiment of the present invention. These represent two types of two-dimensional polymer optical waveguides depending on the position of the core layer. FIG. 2A is a waveguide in which the X-displacement position of the core layer formed by the lamination is at the same position as the center point of the upper and lower cores, and FIG. 2B shows that the position of the core layer formed by the lamination is 1 An example is made of a waveguide positioned at an X-displacement such that a point at which / 2 is a point at which 1/2 is a lower core.

이하, 상술한 2차원 고분자 광도파로의 제조 공정을 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the above-described two-dimensional polymer optical waveguide will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3F.

도 3a 내지 도 3f은 양면 핫엠보싱 공정에 의해 2차원 고분자 광도파로의 음각으로 형성되는 미세 패턴 구조를 성형하는 공정을 나타내는 공정도이다. 양면 핫엠보싱 공정은 2개의 마스터를 동시에 사용하여 양면으로 핫엠보싱하는 공정을 말한다.3A to 3F are process diagrams illustrating a process of forming a fine pattern structure formed at an intaglio of a two-dimensional polymer optical waveguide by a double-sided hot embossing process. The double sided hot embossing process refers to a process of hot embossing on both sides using two masters simultaneously.

도 3a의 단계에서는, 핫엠보싱하고자 하는 고분자 시트(sheet)를 상부와 하부에 위치하는 몰드마스터의 중간에 배치한다. 고분자 시트는 중간클래드층(120)으로 형성될 부위이다. 상부마스터(110) 및 하부 마스터(130)는 각각 가열 및 냉각장치(140)가 부가되어 있다.In the step of FIG. 3A, a polymer sheet to be hot-embossed is disposed in the middle of the mold master positioned at the top and the bottom. The polymer sheet is a portion to be formed of the intermediate cladding layer 120. The upper master 110 and the lower master 130 are each added with a heating and cooling device 140.

도 3b를 참고 하면, 중간 클래드층(120)으로 이용될 고분자 시트의 종류에 따라 유리 전이온도(Tg)보다 약 10~100℃ 정도 높은 온도로 양면에 배치되어 있는 상부 및 하부마스터(110, 120)에 일정한 압력을 가하여 고분자 시트를 프레싱한다. 유리 전이 온도는 물질 마다 다른 값을 갖는다. 바람직한 고분자 시트는 열가소성고분자(PMMA, PC, COC, PS) 또는 PMMA, PC, COC, PS 등에 손실 및 열정 특성을 개선하기 위해 Lactone 등을 첨가하는 있는 물질이다. 그 후, 예를 들어 1~10분 정도의 일정시간 동안 소정의 압력을 유지하고, 온도를 80~100℃로 냉각한다. 따라서, 중간 클래드층(120)의 상,하부에는 마스터에 의해 정렬된 코어패턴이 형성되고 이 홈들에는 코어물질이 주입되어 코어층으로 이용된다. 상, 하부 마스터(110,120)에는 코어 형성용 패턴이 양각되어 있다.Referring to FIG. 3B, the upper and lower masters 110 and 120 are disposed on both surfaces at a temperature of about 10 to 100 ° C. higher than the glass transition temperature Tg depending on the type of polymer sheet to be used as the intermediate clad layer 120. The polymer sheet is pressed under a constant pressure. Glass transition temperatures have different values for different materials. Preferred polymer sheets are thermoplastic polymers (PMMA, PC, COC, PS) or PMMA, PC, COC, PS, etc., to which Lactone and the like are added to improve the loss and passion properties. Then, the predetermined pressure is maintained for a predetermined time, for example, about 1 to 10 minutes, and the temperature is cooled to 80 to 100 ° C. Therefore, core patterns aligned by the master are formed on the upper and lower portions of the intermediate clad layer 120, and the grooves are injected with the core material to be used as the core layer. The upper and lower masters 110 and 120 have embossed patterns for core formation.

도 3c를 참고하면, 온도가 유리 전이온도 이하인 80~100℃에 도달하면 압력이 가해진 마스터를 고분자 시트로부터 릴리스시켜 상부 및 하부 마스터(110, 130)와 중간 클래드층(120)을 분리한다. 이와 같은 방식에 의해 코어의 미세패턴 구조를 포함하는 엠보싱된 시트(embossed sheet), 즉 중간클래드층(120)을 제작한다.Referring to FIG. 3C, when the temperature reaches 80 to 100 ° C. below the glass transition temperature, the applied master is released from the polymer sheet to separate the upper and lower masters 110 and 130 and the intermediate clad layer 120. In this manner, an embossed sheet, i.e., an intermediate clad layer 120, containing the fine pattern structure of the core is manufactured.

도 3d는 양면 핫엠보싱 공정에 의해 제작된 마이크론 단위의 미세패턴 코어구조를 갖는 중간클래드층(120)에 하부클래드층(210)을 부착하는 공정의 일예를 나타내는 공정도이다. 도 3d의 제작 방식은 하부클래드층(210)은 두께가 대략 수십㎛ 이하의 경우에 적용하는 것이 바람직하다. 즉, 실리콘 기판(200) 상에 스핀코팅(spin coating)으로 하부클래드층(210)을 형성하고, 이것을 하부클래드층(210)으로 이용하는 경우이다. 이 경우는 하부클래드층(210)의 두께가 단독으로 이용되는 것이 용이하지 않을 정도로 얇은 경우에 이를 기판에 부착하여 이용한다. 도 3f는 하부클래드층의 두께가 수십㎛ 이상의 경우, 실리콘 웨이퍼 위에 스핀코팅으로 하부클래드층을 형성하지 않고, 바로 고분자 시트를 하부클래드층으로 사용하는 경우이다. 이에 대해서는 후술한다.FIG. 3D is a process diagram illustrating an example of attaching a lower clad layer 210 to an intermediate clad layer 120 having a micro pattern core structure of a micron unit manufactured by a double-sided hot embossing process. In the manufacturing method of FIG. 3D, the lower clad layer 210 is preferably applied when the thickness is about several tens of micrometers or less. That is, the lower clad layer 210 is formed on the silicon substrate 200 by spin coating, and the lower clad layer 210 is used as the lower clad layer 210. In this case, when the thickness of the lower clad layer 210 is not easy to be used alone, it is used by attaching it to a substrate. 3F illustrates a case where the lower cladding layer has a thickness of several tens of micrometers or more, and a polymer sheet is used as the lower cladding layer without forming a lower cladding layer on the silicon wafer by spin coating. This will be described later.

한편, 도 3d에 의해 형성된 미세패턴 코어구조를 갖는 중간클래드층(120)의 각 치수(a, b, c 및 d)를 예를 들어 설명한다. 코어의 크기는 단일모드(single mode) 및 다중모드(multi-mode) 광소자 등 적용소자에 따라 적합하게 활용가능하며, 예를 들어, 가로(a)와 세로(b)가 각각 5 ~ 200㎛으로 제작가능하며, 코어의 중심점에서 코어간 피치(c)는 바람직하게는 대략 100 내지 300 ㎛ 정도의 범위이며, 더욱 바람직하게는 약 127㎛ 또는 250㎛으로 제작되며, 코어를 포함하는 중간클래드층(120)의 두께(d)는 코어의 치수와 코어간의 피치를 고려하여 제작가능하되, 예컨대 약 132㎛ ~ 450㎛으로 제작된다.On the other hand, each dimension (a, b, c and d) of the intermediate cladding layer 120 having the fine pattern core structure formed by FIG. 3D will be described by way of example. The size of the core can be suitably utilized according to the application device such as single mode and multi-mode optical devices. For example, the width (a) and the length (b) are 5 to 200 μm, respectively. Intermediate pitch at the center of the core (c) is preferably in the range of about 100 to 300 ㎛, more preferably about 127 ㎛ or 250 ㎛, the intermediate clad layer comprising a core The thickness d of 120 may be manufactured in consideration of the dimensions of the core and the pitch between the cores, for example, about 132 μm to 450 μm.

도 3e를 참조하면, 먼저 액체 코어물질을 미세 채널에 주입하여 코어를 형성하고, 상, 하부클래드층(250,210)으로 덮고, UV광을 약 2~5분 정도 조사하면서, 상,하부클래드층(250,210)을 일정한 압력으로 프레스하여 중간클래드층(120)과 상,하부클래드층(250,210) 각각이 완전히 밀착되어 접착하여 상,하부코어를 형성한다. 이때 코어층으로 이용되는 물질은 경화와 동시에 상하부 클래드층(250 및 210)이 부착되도록 접착력을 가지고 있는 UV경화 물질을 사용한다. 또한 손실 및 열정 특성을 개선하기 위해 UV경화 물질에 TFPMA, BzMA, PFPMA, Lactone 등을 첨가하는 있는 물질을 사용한다. 상,하부클래드층(250.210)과 코어의 굴절률는 단일모드 및 다중모드 광도파로 소자에 따라 달리 적용되며, 대략 0.3%에서 2.0%까지 변화된다.Referring to FIG. 3E, first, a liquid core material is injected into a microchannel to form a core, covered with upper and lower clad layers 250 and 210, and irradiated with UV light for about 2 to 5 minutes, and an upper and lower clad layers ( The intermediate cladding layer 120 and the upper and lower cladding layers 250 and 210 are completely adhered to each other by pressing 250 and 210 at a constant pressure to form upper and lower cores. At this time, the material used as the core layer uses a UV-curing material having an adhesive force so that the upper and lower clad layers 250 and 210 are attached at the same time as curing. In addition, materials with TFPMA, BzMA, PFPMA, Lactone, etc., are added to the UV-curable material to improve the loss and passion properties. The refractive indices of the upper and lower cladding layers 250.210 and the core are applied differently according to single mode and multimode optical waveguide devices, and vary from about 0.3% to 2.0%.

한편 도 3f 및 도 3g를 참조하면, 전술한 바와 같이 하부클래드층(220)의 두께가 수십㎛ 이상의 경우이면 실리콘 웨이퍼 위에 스핀코팅으로 하부클래드층을 형성하지 않고, 바로 고분자 시트를 하부클래드층(220)으로 사용할 수 있다. 이하,코어를 형성하고 상,하부 클래드층을 부착하는 공정은 상기 공정과 동일하다.Meanwhile, referring to FIGS. 3F and 3G, when the thickness of the lower clad layer 220 is several tens of micrometers or more, as described above, the lower clad layer is not directly formed on the silicon wafer by spin coating, and the polymer sheet is directly formed on the lower clad layer ( 220). Hereinafter, the process of forming the core and attaching the upper and lower clad layers is the same as the above process.

한편, 본 실시예에서는 도 2a의 경우 처럼 적층으로 형성된 코어층의 X-변위 위치가 상부 및 하부 코어의 중심점이 같은 위치에 있는 도파로로 제작되는 경우만을 예로 들어 설명하였지만, 도 2b의 경우는 물론이고, 필요에 따라서는 다양하게 변형된 2층 코어 어레이를 갖는 도파로의 제작에 이용될 수 있을 것이다.Meanwhile, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 2A, only the case where the X-displacement position of the core layer formed as a stack is manufactured with a waveguide in which the center points of the upper and lower cores are located at the same position is described as an example. If necessary, it may be used in the fabrication of waveguides having variously modified two-layer core arrays.

한편, 2층으로 형성된 코어를 갖는 광도파로의 채널수는 특별히 한정되지 않고 1에서 n개까지 가능하며, 도파로의 형태는 직선형(straight), 1 x n에서 n x n 광분배결합기(optical splitter)를 포함하는 광커플러(optical coupler), n x n 광스위치(optical switch) 또는 광변조기(optical modulator), n x n 광감쇠기(variable optical attenuator) 등이 가능하다. n은 특별히 한정되지 않으며, 유효성이 높은 범위는 1 내지 128이다.On the other hand, the number of channels of the optical waveguide having a core formed of two layers is not particularly limited, and can be 1 to n, and the shape of the waveguide includes a straight line and a xn to nxn optical splitter. Optical couplers, nxn optical switches or optical modulators, nxn variable optical attenuators, and the like are possible. n is not specifically limited, The high effective range is 1-128.

이와 같은 방식을 통하여, 고분자 시트(플라스틱)에 마이크론 단위의 미세패턴 구조를 형성하는 것이 용이하여, 이를 이용하여 광통신용 렌즈, 광통신용 소자, 미세유체 소자 등을 직접 제작 가능하며, 제작공정이 단순하여 저가격화 및 대량 생산에 적합하다.Through this method, it is easy to form a micro-pattern structure in the polymer sheet (plastic), it is possible to directly use the optical lens, optical communication device, microfluidic device, etc., and the manufacturing process is simple It is suitable for low cost and mass production.

상술한 바와 같은 구성을 통해서 제작된 광도파로는 핫엠보싱 공정을 사용하여 1차원 광도파로보다 고밀도, 고집적화가 가능한 2차원 고분자 광도파로를 경제적으로 제작가능하다.The optical waveguide manufactured through the above-described configuration can be economically manufactured with a two-dimensional polymer optical waveguide capable of higher density and higher integration than the one-dimensional optical waveguide by using a hot embossing process.

또한, 광도파로의 크기에 관계없이 단일모드 및 다중모드의 광도파로 소자를매우 정밀하게 제작할 수 있어, 다양한 형태의 고분자 광도파로 소자에 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the single- and multi-mode optical waveguide device can be manufactured very precisely regardless of the size of the optical waveguide, and thus it is effective to be applied to various types of polymer optical waveguide devices.

Claims (10)

2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide, (a) 코어 형성용 패턴을 갖는 상부 및 하부 마스터를 일정온도하에서 중간클래드층에 가압하여 상기 중간 클래드칭의 양측에 코어 패턴을 형성하는 단계;(a) pressing the upper and lower masters having the core forming pattern to the intermediate cladding layer at a predetermined temperature to form core patterns on both sides of the intermediate cladding; (b) 상기 중간 클래드층의 코어 패턴에 코어물질을 주입하는 단계; 및(b) injecting a core material into the core pattern of the intermediate clad layer; And (c) 상기 코어 물질이 주입된 중간 클래드층에 상부 및 하부 클래드층을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.(c) attaching the upper and lower clad layers to the intermediate clad layer into which the core material is injected. 제 1 항에 있어서, 상기 (c)단계의 부착단계는 UV광을 약 2~5분 정도 조사하면서, 상,하부클래드층을 일정한 압력으로 프레스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method of claim 1, wherein the attaching step (c) comprises pressing the upper and lower clad layers at a constant pressure while irradiating UV light for about 2 to 5 minutes. How to make a waveguide. 제 1 항에 있어서, 상기 하부클래드층의 두께가 수십㎛ 이하이면 상기 하부클래드층 하부에 실리콘 웨이퍼 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method of claim 1, further comprising a silicon wafer under the lower cladding layer when the thickness of the lower cladding layer is several tens of micrometers or less. 제 1 항에 있어서, 상기 2 차원 적층으로 형성된 코어층은 X-변위 위치가 상부 및 하부 코어의 중심점이 같은 위치에 있는 도파로로 제작되는 것을 특징으로하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the core layer formed of the two-dimensional stack is made of a waveguide in which X-displacement positions are at the same center points of the upper and lower cores. 제 1 항에 있어서, 상기 코어의 중심점 간 피치는 100㎛ 내지 300㎛으로 제작되는 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method of claim 1, wherein the pitch between the center points of the cores is 100 μm to 300 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 2 차원 적층으로 형성된 코어층은 적층된 코어층의 위치가 상부 양쪽 코어 사이의 피치의 1/2되는 지점이 하부 코어의 1/2되는 지점과 같은 X-변위에 위치하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.2. The core layer of claim 1, wherein the core layer formed of the two-dimensional stack is located at an X-displacement such that a position where the position of the stacked core layer is one half of the pitch between both upper cores is one half of the lower core. Method for producing a two-dimensional polymer optical waveguide, characterized in that it is manufactured to. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 패턴은 가로와 세로가 각각 5 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method of claim 1, wherein the core pattern has a width and a length of 5 μm to 200 μm, respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 중간클래드층의 두께는 132㎛ ~ 450㎛인 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method of claim 1, wherein the intermediate cladding layer has a thickness of 132 µm to 450 µm. 제 1 항에 있어서, 상기 (a)단계에서는, 유리 전이온도(Tg)보다 10~100℃ 정도 높은 온도에서 가압하는 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method of claim 1, wherein in the step (a), pressurization is performed at a temperature about 10 to 100 ° C. higher than the glass transition temperature (Tg). 제 1 항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 고분자 시트는 열가소성 고분자(PMMA, PC, COC, PS) 또는 PMMA, PC, COC 또는 PS에 Lactone 을 포함하는 첨가물이 함유된 것을 특징으로 하는 2차원 고분자 광도파로를 제작하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the polymer sheet is a thermoplastic polymer (PMMA, PC, COC, PS) or PMMA, PC, COC or PS characterized in that the additive containing Lactone is contained in Method of manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100688845B1 (en) * 2005-05-16 2007-03-02 삼성전기주식회사 A method for manufacturing optical-waveguides, optical-electricity PCB with the optical-waveguides and method for manufacturing the same
KR101038223B1 (en) * 2009-09-28 2011-05-31 주식회사 제씨콤 Interconnection technique of polymer splitter and polymer fiber array
KR101114469B1 (en) * 2010-05-24 2012-02-24 부산대학교 산학협력단 Fabricating method of two-dimensional polymeric optical waveguide
WO2023220500A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Multifunctional ferromagnetic fiber robots

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03132705A (en) * 1989-10-19 1991-06-06 Brother Ind Ltd Optical waveguide array and production thereof
JPH03215805A (en) * 1990-01-19 1991-09-20 Brother Ind Ltd Production of optical waveguide array
US5054872A (en) * 1990-03-16 1991-10-08 Ibm Corporation Polymeric optical waveguides and methods of forming the same
JP2818132B2 (en) * 1995-05-08 1998-10-30 東芝機械株式会社 Manufacturing method of optical waveguide
JPH11305055A (en) * 1998-04-22 1999-11-05 Sharp Corp Production of optical waveguide and production of master raw glass for production of optical waveguide
JP2001318257A (en) * 2000-05-11 2001-11-16 Mitsui Chemicals Inc Method for producing polymeric optical waveguide
JP2001318248A (en) * 2000-05-12 2001-11-16 Mitsubishi Electric Corp Method for producing polymeric optical waveguide

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100688845B1 (en) * 2005-05-16 2007-03-02 삼성전기주식회사 A method for manufacturing optical-waveguides, optical-electricity PCB with the optical-waveguides and method for manufacturing the same
KR101038223B1 (en) * 2009-09-28 2011-05-31 주식회사 제씨콤 Interconnection technique of polymer splitter and polymer fiber array
KR101114469B1 (en) * 2010-05-24 2012-02-24 부산대학교 산학협력단 Fabricating method of two-dimensional polymeric optical waveguide
CN102959441A (en) * 2010-05-24 2013-03-06 釜山国立大学校产学协力团 Method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide
EP2579077A4 (en) * 2010-05-24 2016-11-30 Pusan Nat Univ Ind Coop Found Method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide
WO2023220500A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Multifunctional ferromagnetic fiber robots

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