KR20050088492A - 광도파로 구조 - Google Patents

광도파로 구조 Download PDF

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히다치 가세고교 가부시끼가이샤
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Abstract

A단부와 B단부를 갖는 제 1 광도파로와, C단부와 D단부를 갖는 제 2 광도파로와, E단부와 F단부를 갖는 제 3 광도파로, 및 상기 제 1 광도파로의 B단부를 제 1 출입사단부에 접속하고, 상기 제 2 광도파로의 C단부 및 제 3 광도파로의 E단부를 제 2 출입사단부에 접속한 분기합파 광도파로를 갖는 광도파로 구조로서, 광강도 피크가, 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조이다.

Description

광도파로 구조{OPTICAL WAVEGUIDE STRUCTURE}
본 발명은, 광도파로 구조, 더욱 상세하게는, 분기비(分岐比) 및 합파비(合波比)를 고도로 균등화할 수 있는 광도파로 구조에 관한 것이다.
최근의 PC나 인터넷의 보급에 따라, 정보전송 수요가 급격하게 증대하고 있어, 전송속도가 빠르고 광전송 손실이 작은 광도파로가 요망되고 있다. 광도파로는, 광전송에 있어서 광 인터커넥션으로서 사용되고 있고, 예컨대 광 스플리터(splitter, 분기결합기)와 같은 광학장치는, 광도파로의 기본 구성요소로서 필요 불가결한 것이다. 한편, 광 스플리터(분기결합기)는, 광전송 방향을 역으로 하면, 합파광도파로로서 작용한다.
분기광도파로는, 다른 광도파로나 섬유(fiber)와 접속되어 사용되는 경우가 있다. 그 경우, 제조상의 부정확에 의해 입사광과 입력광도파로에서 축 어긋남이 생겨버린다. 이와 같은 경우는, 광강도 피크 위치가 변동하기 때문에, 입력광도파로에 접속된 분기광도파로의 분기비가 변화되는 결과가 된다. 광강도 피크 위치의 변동은, 축 어긋남에 의해 광도파로내에 기본 모드 이외의 고차 모드가 여진(勵振)되어, 각 모드의 간섭에 의해 발생한다고 여겨진다. 종래의 분기광도파로로서는, 고차 모드가 광도파로에 대해서 가두기 효과가 약한 특성을 이용한 구조가 있다.
제 1의 종래의 분기광도파로로서는, 긴 직선 입력광도파로를 이용해서 광강도 피크 위치의 변동을 감쇠시키는 구조이다.
제 2의 종래의 분기합파 광도파로는, 입력광도파로에 곡선 광도파로를 설치하는 구조이다(예컨대, 특허문헌 1, 도 12 및 그 설명 참조).
제 3의 종래의 분기합파 도파로는, 입력광도파로에 잘록한 부분을 설치하는 구조이다. 예컨대, 일본국특허 제 2809517호 공보의 도 14 및 그 설명을 참조해야 한다.
전술한 제 1, 제 2, 제 3의 분기광도파로는, 고차 모드의 방사에 의해 광강도 피크 위치 변동을 감쇠시키기 때문에, 방사손실이 커지게 되는 문제가 있다. 또한 제 1의 분기광도파로는, 긴 직선 입력광도파로를 이용해서 고차 모드를 방사시키므로, 장척화(長尺化)하는 문제가 있다.
제 2, 제 3의 분기광도파로는, 광도파로 형상에 변화를 가하고, 가두기 효과가 약한 고차 모드를 방사시키지만, 광도파로 형상이 변화하고 있으므로 기본 모드도 방사하는 문제가 있다. 또한, 광도파로 형상을 변화시키는 경우, 기본 모드를 방사시키지 않도록 하기 위해서는, 광의 전파방향에 대해서 형상변화 상태를 둔하게 할 필요가 있고, 장척화해 버리는 문제가 있다. 즉, 어느 경우에 있어서도 방사 손실이 커지고, 또한(또는) 장척화해 버리는 문제가 있다. 전술한 제 1의 분기광도파로는, 긴 직선 입력광도파로를 필요로 하고, 장척화하는 문제가 있다.
도 1은, 본 발명의 실시태양의 광도파로 구조의 설명도이다.
도 2는, 본 발명의 실시태양의 광도파로 구조로서, 광도파로 사이에 간극이 있는 예의 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 분기광도파로를 이용한 V홈 부착 1×4 광 스플리터 광도파로 구조의 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 분기광도파로를 이용한 마하젠더(Mach-Zender) 간섭계형 광도파로의 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시태양의 광도파로 구조의 설명도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 본 발명의 일실시태양의 광도파로 구조를 분기광도파로 구조로서 사용한 것을 도면을 근거해서 설명한다.
분기광도파로 구조(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, A단부(12)와 B단부(14)를 갖는 제 1 광도파로(16)와, C단부(22)와 D단부(24)를 갖는 제 2 광도파로(26)와, E단부(32)와 F단부(34)를 갖는 제 3 광도파로(36), 및 상기 제 1 광도파로(16)의 B단부(14)를 제 1 출입사단부(42)에 접속하고, 상기 제 2 광도파로(26)의 C단부(22) 및 제 3 광도파로(36)의 E단부(32)를 제 2 출입사단부(44)에 접속한 분기합파 광도파로(48)를 갖는다.
제 1 광도파로(16)의 길이 및 분기합파 광도파로(48)의 길이의 합은, 제 1 광도파로의 A단부에 있어서 축 어긋남 위치를 통과하고, 분기합파 광도파로의 제 2출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 결정된다.
제 1 광도파로(16)의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 분기합파 광도파로(48)의 길이를 Lt, 제 2 출입사단부(44)의 코어 폭을 Wt로 하고,
Lt = 450㎛
Wt = 16㎛
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
Ls = N(10.6Ws + 147) + 6.4 (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
을 만족하도록, 제 1 광도파로(16) 및 분기합파 광도파로(48)의 길이가 결정된다.
본 발명의 분기광도파로를 사용한 1×8 광 스플리터와 종래의 1×8 광 스플리터의 시뮬레이션을 행하였다. 본 발명의 분기광도파로를 사용한 1×8 광 스플리터는, 1ch 입력으로부터 최초의 분기단에 본 발명 광도파로를 설치해서 시뮬레이션을 행하였다. 종래의 1×8 광 스플리터는 1ch측 입력 광도파로에 잘록부를 설치해서 시뮬레이션을 행하였다.
본 발명의 분기광도파로의 형상은, 입력 직선 광도파로를 제 1 광도파로로 하고, 코어 폭 Ws를 6.5㎛, 길이 Ls를 4 × (10.6 × 6.5 + 147) + 6.4 = 870㎛, 분기합파 광도파로의 길이 Lt를 450㎛, 제 2 출입사부의 코어 폭 Wt를 16㎛로 설정했다. 종래의 분기광도파로의 형상은, 입력 직선 광도파로의 코어 폭을 6.5㎛, 잘록부의 코어 폭을 3.5㎛로 설정했다. 입력광은, 축을 0.5㎛ 어긋나게 하였다.
시뮬레이션 결과를 표 1에 나타낸다. 본 발명을 사용한 1×8 광 스플리터의 과잉손실은, 파장 1.31㎛에서 0.47dB, 1.55㎛에서 0.44dB이다. 이것은, 종래의 직선 입력 광도파로에 잘록부를 설치한 경우에 비하여, 과잉손실이 작게 되어 있다. 또한, 균일성에 있어서도 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명을 사용한 경우의 쪽이 불균일이 약 0.3dB 작게 되어 있다. 이것으로부터, 본 발명의 분기광도파로를 사용하므로써 고정밀도로 균일화할 수 있고, 손실이 작은 광 스플리터를 작성하는 것이 가능하다.
구분 본 발명 참고예
입력파장(㎛) 과잉손실(dB) 균일성(dB) 과잉손실(dB) 균일성(dB)
1.31 0.47 0.20 0.92 0.52
1.55 0.44 0.48 0.60 0.74
본 발명의 분기광도파로를 이용해서 V홈 부착 1×4 광 스플리터를 제작하고, 광학특성을 평가했다. 분기광도파로의 구조는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 한개의 V홈(100)을 설치한 입사부(102)와, 4개의 V홈(100)을 설치한 사출부(104)를 배치하고, 본 발명의 분기광도파로(110)를 1ch 입력으로부터 최초의 분기단에 사용하고 있다. 동일한 입사부 및 사출부를 사용하고, 종래 구조의 입력광도파로를 직선으로 한 것도 비교를 위해서 제작했다.
제조는, 이하의 순서로 행하였다. V홈 부착 실리콘 웨이퍼상에 SiO2층을 형성하고, 유기지르코늄 킬레이트를 스핀코트법에 의해 건조막 두께 100옹그스트롬이 되도록 도포했다. 건조후, 그 위에 불소를 포함하는 폴리이미드 수지로 이루어진 하부 클래드층(8㎛) 및 코어층(6.5㎛)을 형성했다. 다음에, 코어층 위에 실리콘 함유 레지스트를 0.5㎛ 두께로 되도록 도포하고, 건조하고, 코어 패턴을 통해서 노광 및 현상했다. 이 레지스트 패턴을 통해서 반응성 이온에칭을 행하여, 코어층을 형성했다. 레지스트 박리후, 상부 클래드층(15㎛)을 형성해서 폴리이미드 광도파로의 V홈 부착 1×4 광 스플리터를 제작하였다.
다음에, 상기 1×4 광 스플리터의 평가를 행하였다. 평가에 있어서는, V홈에 섬유를 패시브 실장한 형태로 행하고, 광원으로서는, 파장 1.31㎛와 1.55㎛의 반도체 레이저를 사용했다.
결과, 본 발명의 분기광도파로를 사용한 1×4 광 스플리터의 삽입 손실은, 파장 1.31㎛에서 7.31dB, 균일성 0.41dB, 파장 1.55㎛에서 7.19dB, 균일성 0.33dB이었다. 한편, 종래 구조의 1×4 광 스플리터의 삽입 손실은 파장 1.31㎛에서 7 .87dB, 균일성은 0.79dB, 파장 1.55㎛에서 7.65dB, 균일성 0.47dB이었다. 본 발명의 분기광도파로를 사용하므로써 종래 구조보다도, 고균일성이고 또한 저손실의 특성을 얻을 수 있었다.
다른 실시예를 설명한다. 본 발명의 1×4 광 스플리터를 1채널 입력측의 초단분기에 사용했다. Ws가 6.7㎛, Wt가 16㎛, L이 1330㎛, Lt가 450㎛, Ls가 880㎛이다. 참고예로서, Wt가 6.5㎛, Ls가 임의인 길이인 480㎛인 1×4 광 스플리터를 상정하고, 시뮬레이션을 행하였다.
시뮬레이션에는, 2차원의 빔 전파법을 이용했다. 입력광은, 축을 0.5㎛ 어긋나게 하였다. 시뮬레이션의 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2로부터 판명되는 바와 같이, 본 발명의 1×4 광 스플리터에 있어서는, 입력이 0.5㎛ 어긋난 경우에서도, 4ch 출력측의 각 채널 손실 편차가 작아서, 균일성을 유지할 수 있다. 본 발명에 의하지 않고 Ls를 임의로 설정한 참고예에서는 편차가 크고, 균일성을 유지하는 것이 곤란하다. 이것에 의해, 본 발명의 분기합파 광도파로를 사용하므로써, 고정밀도로 균일성을 유지할 수 있고, 손실이 작은 광 스플리터를 작성할 수 있다.
구분 본 발명 참고예
입력파장(㎛) 과잉손실(dB) 균일성(dB) 과잉손실(dB) 균일성(dB)
1.31 0.38 0.04 0.50 0.72
1.55 0.36 0.05 0.50 1.49
본 발명의 분기광도파로는 광 스플리터 이외에도, 예컨대, 마하젠더 간섭계형 광도파로 등과 같이, 분기구조를 갖고, 고정밀도로 균등화할 필요가 있는 광학장치에 사용하는 것도 가능하다. 이 마하젠더 간섭계형 광도파로(200)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 2개의 본 발명의 광도파로 구조를 갖고, 한쪽은 분기광도파로(202)이며, 다른 쪽은 합파광도파로(204)이다. 또한, 다른 길이의 광도파로(220, 222)를 갖는다. 한쪽의 광도파로(220)는, 일단부가 분기광도파로(202)의 한쪽의 사출광도파로이고, 타단부가 합파광도파로(204)의 한쪽의 입사광도파로이다. 다른 쪽의 광도파로(222)는, 일단부가 분기광도파로(202)의 다른 쪽의 사출광도파로이며, 타단부가 합파광도파로(204)의 다른 쪽의 입사광도파로이다.
본 발명의 다른 실시태양의 광도파로 구조를 설명한다. 도 5에 나타낸 분기광도파로 구조(10)는, A단부(12)와 B단부(14)를 갖는 비직선의 제 1 광도파로(16)와, C단부(22)와 D단부(24)를 갖는 비직선의 제 2 광도파로(26)와, E단부(32)와 F단부(34)를 갖는 비직선의 제 3 광도파로(36), 및 상기 제 1 광도파로(16)의 B단부(14)를 제 1 출입사부(42)에 접속하고, 상기 제 2 광도파로(26)의 C단부(22) 및 제3 광도파로(36)의 E단부(32)를 제 2 출입사부(44)에 접속한 분기합파 광도파로(48)를 갖는다.
분기합파 광도파로(48)의 길이 T는, 광강도 피크가 제 1 출입사단부(42)의 축 어긋남 위치를 통과하여 제 2 출입사단부(44)의 축상 위치를 통과하도록 결정된다. 예컨대, 광 스플리터의 곡선광도파로와 분기합파 광도파로가 접속되는 구조에 있어서, 본 발명의 분기광도파로 구조를 사용하므로써, 고정밀도로 광의 분기비를 균일화할 수 있고, 저손실의 광 스플리터를 작성하는 것이 가능하다.
본 발명은, 종래의 분기광도파로의 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 부품의 제작이 용이하고, 또한 조립 조정이 간이해서 안정한 광도파로 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 계분포의 피크의 어긋남의 보전을 충분히 행할 수 있고, 또한 재현성이 높고, 광량손실이 작으며, 더욱이 분기비를 고정밀도로 균등화할 수 있는 광도파로 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 더욱이, 잘록부 등이 없이 제작이 용이하고, 또한 고차 모드의 방사가 적으며, 방사 손실이 작은 광도파로 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서에 있어서, 접속은, 광학적으로 접속되어 있으면 좋고, 예컨대, 도 2에 나타낸 바와 같이, 접속면에 홈이나 공극이 있어도 좋다. 또한, 제 2 출입사단부에 있어서의 축상(軸上:axial zone)은, 제 2 광도파로와 제 3 광도파로와의 중심위치를 광강도 피크 위치의 진동중심으로 하면, 진동의 진폭의 반 이하, 바람직하게는 1/3 이하, 더욱 바람직하게는 1/4 이하로 한다.
또한, 굴절률 차이는, 코어의 굴절률을 n1, 클래드(clad)의 굴절률을 n2로 했을 때,
이다.
본 발명은, A단부와 B단부를 갖는 제 1 광도파로와, C단부와 D단부를 갖는 제 2 광도파로와, E단부와 F단부를 갖는 제 3 광도파로, 및 상기 제 1 광도파로의 B단부를 제 1 출입사단부(出入射端部:incoming/outgoing end)에 접속하고, 상기 제 2 광도파로의 C단부 및 제 3 광도파로의 E단부를 제 2 출입사단부에 접속한 분기합파 광도파로를 갖는 광도파로 구조로서,
광강도 피크가, 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조이다.
본 발명은 또한, 사용되는 파장 중 가장 단파장의 광강도 피크 위치가 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
Lt = 450㎛
Wt = 16㎛
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
Ls = N(10.6Ws + 147) + 6.4
(N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 광도파로 구조가, 분기광도파로로서 작용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 광도파로 구조가, 합파광도파로로서 작용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 광도파로 구조가, 수지제 광도파로인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 광도파로 구조가, V홈 부착 광도파로기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 광강도 피크가, 제 1 파장 및 제 2 파장에 있어서 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서의 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭이, 상기 제 2 및 제 3 광도파로의 코어 폭에 비하여 넓은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
Lt = 450㎛
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
Ls = N(10.6Ws + 147) - 12.6Wt + 208
(N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 더욱이, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
L = N(10.6Ws + 147) - 12.6Wt + 658
(N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
다만, L = Ls + Lt
인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
Lt = 450㎛
Wt = 16㎛
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
Ls = N(32.5Ws 2 - 415Ws + 1540) + 6.4
(N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
Lt = 450㎛
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
Ls = N(32.5Ws 2 - 415Ws + 1540) - 12.6Wt + 208
(N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
L = N(32.5Ws 2 - 415Ws + 1540) - 12.6Wt + 658
(N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
다만, L = Ls + Lt
인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, A단부와 B단부를 갖는 비직선의 제 1 광도파로와, C단부와 D단부를 갖는 비직선의 제 2광도파로와, E단부와 F단부를 갖는 비직선의 제 3 광도파로, 및 상기 제 1 광도파로의 B단부를 제 1 출입사단부에 접속하고, 상기 제 2 광도파로의 C단부 및 제 3 광도파로의 E단부를 제 2 출입사단부에 접속한 분기합파 광도파로를 갖고, 광강도 피크가 상기 제 1 출입사단부의 축 어긋남 위치를 통과하고, 또한 광강도 피크가 상기 제 2 출입사단부의 축상 위치를 통과하도록 상기 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조이다.
본 발명의 곡선 광도파로의 코어, 클래드 재료로서는 유리나 반도체 재료 등의 무기재료, 수지 등의 유기재료 등 여러가지 것을 들 수 있지만, 수지 등의 폴리머가 드라이에칭 등에 의해 단시간에 가공하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 수지 등의 재료는, 유리, 반도체 재료 등의 무기재료에 비교해서 유연성이 풍부하기 때문에, 깨어지기 어렵고, 강인하다는 장점이 있다. 더욱이, 막형성에 필요한 온도를 낮게 할 수 있고, 에칭속도가 빠르기 때문에, 광도파로 구조의 제조에 걸리는 시간을 짧게할 수 있으므로, 양산성이 있다.
한편, 수지 등의 재료에서는, 석영유리에 비교해서 재료 고유의 전파손실이 커지게 되는 경우가 있다. 재료 고유의 전파손실은, 광도파로의 길이에 비례하므로, 같은 기능을 제공하는 광도파로를 구성함에 있어서, 광도파로 길이를 짧게 하는 것이 바람직하다. 이 점에서, 수지제 광도파로의 경우, 종래예에 비교해서 본 발명의 단척화 효과는 상대적으로 커지게 되어, 유효한 선택이라 말할 수 있다.
이와 같은 폴리머로서는 어느 것이나 사용할 수 있지만, 구체예로서는, 폴리이미드계 수지(예, 폴리이미드 수지, 폴리(이미드ㆍ이소인돌로퀴나졸린디온이미드)수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리에스테르이미드 수지 등), 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 페놀계 수지, 폴리퀴놀린계 수지, 폴리퀴녹살린계 수지, 폴리벤조옥사졸계 수지, 폴리벤조티아졸계 수지, 폴리벤조이미다졸계 수지, 및 포토블리칭용 수지(예, 일본국 특개2001-296438호 공보 기재의 폴리실란, 니트론 화합물을 갖는 실리콘수지, DMAPN{(4-N,N-디메틸아미노페닐)-N-페닐니트론}을 함유하는 폴리메타크릴산메틸, 다이폴리머(dye polymer), 니트론 화합물을 함유하는 폴리이미드 수지 또는 에폭시 수지, 일본국 특개2000-66051호 공보 기재의 가수분해성 실란화합물 등)를 들 수 있다. 상기 수지는 불소원자를 가지고 있는 것이어도 좋다. 폴리머로서 바람직한 것으로서는, 유리전이온도(Tg)가 높고, 내열성이 우수한 것으로부터 폴리이미드 수지를 들 수 있고, 그 중에서도 투과율, 굴절률 특성으로부터 불소를 포함하는 폴리이미드계 수지가 특히 바람직하다.
불소를 포함하는 폴리이미드계 수지로서는, 불소를 포함하는 폴리이미드 수지, 불소를 포함하는 폴리(이미드ㆍ이소인돌로퀴나졸린디온이미드)수지, 불소를 포함하는 폴리에테르이미드 수지, 불소를 포함하는 폴리아미드이미드 수지 등을 들 수 있다.
상기 불소를 포함하는 폴리이미드계 수지의 전구체 용액은, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤, 디메틸설폭시드 등의 극성용매중에서, 테트라카본산이무수물과 디아민을 반응시키는 것에 의해 얻어진다. 불소는, 테트라카본산이무수물과 디아민의 양자에 포함되어 있어도 좋고, 어느 한쪽에만 포함되어 있어도 좋다.
또한, 상기 불소를 포함하지 않는 폴리이미드계 수지의 전구체 용액은, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤, 디메틸설폭시드 등의 극성용매중에서, 불소를 포함하지 않는 테트라카본산이무수물과 불소를 포함하지 않는 디아민을 반응시키는 것에 의해 얻어진다.
불소를 포함하는 산이무수물의 예로서는, (트리플루오로메틸)피로메리트산이무수물, 디(트리플루오로메틸)피로메리트산이무수물, 디(헵타플루오로프로필)피로메리트산이무수물, 펜타플루오로에틸피로메리트산이무수물, 비스{3,5-디(트리플루오로메틸)페녹시}피로메리트산이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판이무수물, 5,5'-비스(트리플루오로메틸)-3,3',4,4'-테트라카르복시비페닐이무수물, 2,2',5,5'-테트라키스(트리플루오로메틸)-3,3',4,4'-테트라카르복시비페닐이무수물, 5,5'-비스(트리플루오로메틸)-3,3',4,4'-테트라카르복시디페닐에테르이무수물, 5,5'-비스(트리플루오로메틸)-3,3',4,4'-테트라카르복시벤조페논이무수물, 비스{(트리플루오로메틸)디카르복시페녹시}벤젠이무수물, 비스{(트리플루오로메틸)디카르복시페녹시}(트리플루오로메틸)벤젠이무수물, 비스(디카르복시페녹시)(트리플루오로메틸)벤젠이무수물, 비스(디카르복시페녹시)비스(트리플루오로메틸)벤젠이무수물, 비스(디카르복시페녹시)테트라키스(트리플루오로메틸)벤젠이무수물, 2,2-비스{(4-(3,4-디카르복시페녹시)페닐}헥사플루오로프로판이무수물, 비스{(트리플루오로메틸)디카르복시페녹시}비페닐이무수물, 비스{(트리플루오로메틸)디카르복시페녹시}비스(트리플루오로메틸)비페닐이무수물, 비스{(트리플루오로메틸)디카르복시페녹시}디페닐에테르이무수물, 비스(디카르복시페녹시)비스(트리플루오로메틸)비페닐이무수물 등을 들 수 있다.
불소를 포함하는 디아민으로서는, 예컨대, 4-(1H, 1H, 11H-에이코사플루오로운데카녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-(1H, 1H-퍼플루오로-1-부타녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-(1H, 1H-퍼플루오로-1-헵타녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-(1H, 1H-퍼플루오로-1-옥타녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-펜타플루오로페녹시-1,3-디아미노벤젠, 4-(2, 3, 5, 6-테트라플루오로페녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-(4-플루오로페녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로-1-헥사녹시)-1,3-디아미노벤젠, 4-(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로-1-도데카녹시)-1,3-디아미노벤젠, 2,5-디아미노벤조트리플루오라이드, 비스(트리플루오로메틸)페닐렌디아민, 디아미노테트라(트리플루오로메틸)벤젠, 디아미노(펜타플루오로에틸)벤젠, 2,5-디아미노(퍼플루오로헥실)벤젠, 2,5-디아미노(퍼플루오로부틸)벤젠, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐, 옥타플루오로벤지딘, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 2,2-비스(p-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 1,3-비스(아닐리노)헥사플루오로프로판, 1,4-비스(아닐리노)옥타플루오로부탄, 1,5-비스(아닐리노)데카플루오로펜탄, 1,7-비스(아닐리노)테트라데카플루오로헵탄, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3',5,5'-테트라키스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노-p-터페닐, 1,4-비스(p-아미노페닐)벤젠, p-비스(4-아미노-2-트리플루오로메틸페녹시)벤젠, 비스(아미노페녹시)비스(트리플루오로메틸)벤젠, 비스(아미노페녹시)테르라키스(트리플루오로메틸)벤젠, 2,2-비스{4-(4-아미노페녹시)페닐}헥사플루오로프로판, 2,2-비스{4-(3-아미노페녹시)페닐}헥사플루오로프로판, 2,2-비스{4-(2-아미노페녹시)페닐}헥사플루오로프로판, 2,2-비스{4-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐}헥사플루오로프로판, 2,2-비스{4-(4-아미노페녹시)-3,5-디트리플루오로메틸페닐}헥사플루오로프로판, 4,4'-비스(4-아미노-2-트리플루오로메틸페녹시)비페닐, 4,4'-비스(4-아미노-3-트리플루오로메틸페녹시)비페닐, 4,4'-비스(4-아미노-2-트리플루오로메틸페녹시)디페닐설폰, 4,4'-비스(3-아미노-5-트리플루오로메틸페녹시)디페닐설폰, 2,2-비스{4-(4-아미노-3-트리플루오로메틸페녹시)페닐}헥사플루오로프로판, 비스{(트리플루오로메틸)아미노페녹시}비페닐, 비스[{(트리플루오로메틸)아미노페녹시}페닐]헥사플루오로프로판, 비스{2-[(아미노페녹시)페닐]헥사플루오로이소프로필}벤젠 등을 들 수 있다.
상기의 테트라카본산이무수물 및 디아민은 2종 이상을 병용해도 좋다. 폴리이미드계 수지의 전구체 용액으로서, 감광성을 갖는 것을 사용할 수도 있다.
폴리이미드계 수지 전구체 용액은, 스피너 혹은 인쇄 등에 의한 방법에 의해 기판 표면상에 도포되고, 최종온도 200∼400℃에서 열처리하고 경화되어 폴리이미드계 수지 피막으로 된다.
제 1 광도파로의 A단부에 광신호를 입사하기 위해서 접속되는 다른 광도파로 또는 광섬유를 접속하는 경우에는, 한쪽의 광도파로에 광을 유도하면서 접속부를 거쳐서 다른 쪽의 광도파로에 유도되는 광강도를 모니터하면서, 최적의 접속이 얻어지도록 양쪽 광도파로의 위치관계를 고정밀도로 미세조정하여, 접속고정된다.
본 발명의 광도파로 구조를 이용하면, 상기 조심요구(調芯要求) 정밀도를 완화할 수 있고, 조립에 요하는 시간을 대폭 단축할 수 있으며, 낮은 비용 및 고수율로 광부품을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 광도파로 구조는, 상기와 같은 액티브 조심법(調芯法)에 의해 조립되는 광도파로 이외에, 예컨대, 제 1 광도파로의 A단부에 V홈 등, 파이버를 패시브 실장하기 위한 수단을 갖는 광도파로 부품에 대해서도 적절하게 이용할 수 있다. 패시브 실장용 광도파로의 경우에는, V홈 등과 제 1 광도파로와의 얼라이먼트 어긋남을 허용할 수 있으므로, 제조 불균일에 강한 고수율의 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 광도파로 구조에 의하면, 부품의 제작이 용이하고, 또한 조립 조정이 간이하고, 안정한 광도파로 구조를 구성할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 광도파로 구조에 의하면 또한, 계분포의 피크의 어긋남의 보전을 충분히 행할 수 있고, 또한 재현성이 높으며, 광량손실을 작게, 또한 분기비 및 합파비를 고정밀도로 균등화할 수 있는 광도파로 구조를 구성할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 더욱이, 잘록부 등이 없이 제작이 용이하고, 또한 고차 모드의 방사가 적고, 방사 손실이 작은 광도파로 구조를 구성할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (15)

  1. A단부와 B단부를 갖는 제 1 광도파로와, C단부와 D단부를 갖는 제 2 광도파로와, E단부와 F단부를 갖는 제 3 광도파로, 및 상기 제 1 광도파로의 B단부를 제 1 출입사단부에 접속하고, 상기 제 2 광도파로의 C단부 및 제 3 광도파로의 E단부를 제 2 출입사단부에 접속한 분기합파 광도파로를 갖는 광도파로 구조로서,
    광강도 피크가, 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  2. 제 1항에 있어서, 사용되는 파장 중 가장 단파장의 광강도 피크 위치가 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
    Lt = 450㎛
    Wt = 16㎛
    코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
    Ls = N(10.6Ws + 147) + 6.4
    (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
    인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 광도파로 구조가, 분기광도파로로서 작용하는 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광도파로 구조가, 합파광도파로로서 작용하는 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 광도파로 구조가, 수지제 광도파로인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광도파로 구조가, V홈 부착 광도파로 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 광강도 피크가, 제 1 파장 및 제 2 파장에 있어서 상기 제 1 광도파로의 A단부에 있어서의 축 어긋남 위치를 통과하고, 상기 분기합파 광도파로의 제 2 출입사단부에 있어서 축상을 통과하도록 상기 제 1 광도파로 및 분기합파 광도파로의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭이, 상기 제 2 및 제 3 광도파로의 코어 폭에 비하여 넓은 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
    Lt = 450㎛
    코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
    Ls = N(10.6Ws + 147) - 12.6Wt + 208
    (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
    인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
    코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
    L = N(10.6Ws + 147) - 12.6Wt + 658
    (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
    다만, L = Ls + Lt
    인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
    Lt = 450㎛
    Wt = 16㎛
    코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
    Ls = N(32.5Ws 2 - 415Ws + 1540) + 6.4
    (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
    인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
    Lt = 450㎛
    코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
    Ls = N(32.5Ws 2 - 415Ws + 1540) - 12.6Wt + 208
    (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
    인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광도파로의 코어 폭을 Ws, 길이를 Ls, 상기 분기합파 광도파로의 길이를 Lt, 상기 제 2 출입사출단부의 코어 폭을 Wt로 하고,
    코어와 클래드의 굴절률 차이 = 0.4%일 때,
    L = N(32.5Ws 2 - 415Ws + 1540) - 12.6Wt + 658
    (N = 1, 2, 3, ㆍㆍ)
    다만, L = Ls + Lt
    인 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
  15. A단부(12)와 B단부(14)를 갖는 비직선의 제 1 광도파로(16)와, C단부(22)와 D단부(24)를 갖는 비직선의 제 2 광도파로(26)와, E단부(32)와 F단부(34)를 갖는 비직선의 제 3 광도파로(36), 및 상기 제 1 광도파로(16)의 B단부(14)를 제 1 출입사단부(42)에 접속하고, 상기 제 2 광도파로(26)의 C단부(22) 및 제 3 광도파로(36)의 E단부(32)를 제 2 출입사단부(44)에 접속한 분기합파 광도파로(48)를 갖고, 광강도 피크가 상기 제 1 출입사단부(42)의 축 어긋남 위치를 통과하고, 또한 광강도 피크가 상기 제 2 출입사단부(44)의 축상 위치를 통과하도록 상기 분기합파 광도파로(48)의 길이를 결정한 것을 특징으로 하는 광도파로 구조.
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