KR20060123723A - 도파관 및 그 형성 및 사용방법과, 광경로 및 그 형성방법 - Google Patents

도파관 및 그 형성 및 사용방법과, 광경로 및 그 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060123723A
KR20060123723A KR1020067005467A KR20067005467A KR20060123723A KR 20060123723 A KR20060123723 A KR 20060123723A KR 1020067005467 A KR1020067005467 A KR 1020067005467A KR 20067005467 A KR20067005467 A KR 20067005467A KR 20060123723 A KR20060123723 A KR 20060123723A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
waveguide
optical element
blob
copolymer material
Prior art date
Application number
KR1020067005467A
Other languages
English (en)
Inventor
쿵-리 뎅
토마스 버트 고르치카
레나토 구이다
매튜 크리스챤 닐센
민 이 쉬
토드 라이언 톨리버
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/659,464 external-priority patent/US20050053346A1/en
Application filed by 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20060123723A publication Critical patent/KR20060123723A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/138Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125Bends, branchings or intersections
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4212Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element being a coupling medium interposed therebetween, e.g. epoxy resin, refractive index matching material, index grease, matching liquid or gel
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12166Manufacturing methods
    • G02B2006/12173Masking
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/30Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G02B6/305Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

도파관(116)을 제조하는 방법은 메틸 메타크릴레이트와 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 및 에폭시 단량체를 포함하는 광한정가능한 공중합체 물질(14)을 침착하는 단계와, 광학소자(10, 12)를 공중합체 물질에 대해 고정하는 단계와, 다른쪽 광학소자를 향해 광을 적어도 한쪽 광학소자 및 공중합체 물질을 통해 전송하는 단계와, 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함한다. 도파관(116)을 제조하는 또 다른 방법은 광학면(11, 13)이 각각 구비되어 있는 광학소자(110, 112)를 서로에 대해 고정하는 단계와; 굴곡면(15)이 구비된 공중합에 블로브가 되도록, 충분한 표면장력으로 광학면 위에 공중합체 블로브(114)를 제공하는 단계와; 상기 굴곡면 및 다른쪽 광학소자를 향해 광을 각각의 광학소자를 통해 전송하는 단계를 포함한다. 광경로 제조방법은 광학면(71, 77)이 구비되어 있는 광학소자(70, 76)를 서로에 대해 고정하는 단계와; 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광을 광학적으로 지향시키도록 정렬될 때까지, 거울(78)을 이송 및 회전시키는 단계와; 정렬된 거울을 정위치에 안전고정하는 단계를 포함한다.

Description

도파관 및 그 형성 및 사용방법과, 광경로 및 그 형성방법{WAVEGUIDE FORMING METHODS AND WAVEGUIDES FABRICATED THEREFROM}
본 발명은 광전자 집적을 위한 도파관(광경로) 정렬 및 자체형성에 관한 것이다.
대부분의 광전자 장치에서는 한쪽 지점으로부터 다른쪽 지점으로 광을 연결하기 위해 광학 정렬이 사용되며, 이러한 광학 정렬은 전형적으로 마이크로미터의 크기로 또는 마이크로미터 비율로 중요한 위치조정 정밀도를 요구한다. 전형적으로, 이러한 위치조정은 복잡한 고가의 노동집약적 처리이다.
종래의 픽앤플레이스(pick and place) 장치는 전형적으로 칩이나 파이버를 매우 정밀하게 수마이크로미터 이하로 위치시킨다. 그후, 활동적인 자유공간 정렬부가 정밀 위치제어 및 관찰 기법과 결합된다. 이러한 정렬 처리과정에서는 고정밀 병진 스테이지와, 마이크로 렌즈와, 정밀 파이버 및 칩 홀더 등과 같은 다수의 부품들을 필요로 한다.
수동적인 평탄형 도파관은 기본적으로 종래 3가지의 상이한 방법에 의해 제 조된다. 융기형 도파관 처리과정은 기판상에 클래드(clad) 및 코어층이 침착되고, 이러한 처리과정후에 상기 코어층은 에칭이나 광패터닝에 의해 패턴화되어, 코어물질의 융기부를 형성하게 된다. 그후, 클래딩의 상부층이 인가되어, 도파관이 완성된다. 트렌치형 도파관은 기판상에 클래드층을 침착하는 과정으로 시작되며; 상기 기판은 에칭, 현상 또는 엠보싱에 의해 패턴화되어 트렌치를 얻을 수 있게 된다. 상기 트렌치는 코어 물질로 충진되며, 상기 코어 물질은 표면 전체에 걸쳐 유사한 얇은 층을 제공한다. 또한, 상부 클래드층이 인가되어, 구조체가 완성된다. "확산된" 평탄형 도파관은 기판상에 하부 클래드 및 코어 물질을 코팅한 후, 도파관을 자외선에 노출시키고, 그 위에 상부 클래드층을 침착하므로써 형성된다. 노출되지 않은 코어 및 주변 클래드층으로부터 그 굴절률을 변화시키는 노출된 코어영역으로 반응물 확산이 발생되어, 도파관을 형성하게 된다. 융기형 및 트렌치형 처리과정의 단점은 만일 에칭이 사용될 경우 도파관 엣지가 거칠게 된다는 잠재성을 내포하게 되어, 광투과 손실이 높아지게 되고, 코어와 클래드 물질 사이에 완만한 굴절률을 생성하는 것이 어렵게 된다. 확산된 도파관에 대한 잠재적 단점은 코어와 클래드층 사이에 굴절률의 편차가 적어지고, 이러한 형태의 구조체를 형성함에 있어 물질 선택의 폭이 좁아진다는 점이다.
평탄한 정렬부의 고려와 함께, 일부 전자광학적 용도에서는 기하학적 제한사항 및 기타 다른 특정 요구사항에 부응하기 위해, 광경로의 급격한 변화(예를 들어, 직각으로)가 요망된다. 전형적으로, 바닥으로부터의 광경로는 상향 방향으로 재지향된다. 이러한 과정은 도파관의 직선형 부분의 단부에 45°표면이 가공되는 복합모드 도파관에 대해서는 매우 간단하다. 그러나, 이러한 직각 커플링은 기하학적 제한사항 및 기계적 제한사항으로 인해, 단일모드 도파관에서는 매우 어렵다. 예를 들어, 도파관은 전형적으로 복합모드에서는 약 15 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터 범위의 두께로 변화되고, 단일모드에서는 약 2마이크로미터 내지 약 6 마이크로미터 범위의 두께로 변화된다. 적절한 해결책을 찾기 위해 여러가지 접근방법이 고려되고 있지만, 45°의 경사도를 제조하기 위해 두께가 단지 수마이크로미터에 불과한 단일모드 도파관의 표면을 어떻게 변형시키느냐에 대한 공통적인 문제점이 존재하게 된다. 또한, 이러한 지나친 공차내에서 수용 광파이버 또는 기타 다른 입력/출력 구조체에 어떻게 정렬시킬 것인지에 대한 의문이 존재하게 된다.
따라서, 광 정렬을 위해서는 그다지 복잡하지 않은 기법이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명의 실시예에 따르면, 도파관을 형성하는 방법은 메틸 메타크릴레이트와 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 및 에폭시 단량체를 포함하는 광한정가능한(photodefinable) 공중합체 물질을 기판 위에 침착하는 단계와; 상기 광한정가능한 공중합체 물질에 대해 광학소자를 고정하는 단계와; 상기 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질중 적어도 하나를 통해 광을 다른 광학소자를 향해 전송하는 단계와; 도파관을 형성하기 위해, 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도파관을 형성하고 이를 사용하는 방법은 광한정가능한 공중합체 물질을 기판 위에 침착하는 단계와, 상기 광한정가능한 공중합체 물질에 대해 광학소자를 고정하는 단계와, 적어도 한쪽의 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질을 통해 광을 다른쪽 광학소자를 향해 전송하는 단계를 포함하며; 상기 광 전송단계는 분할기의 제1경로를 통과하는 적어도 하나의 광학소자를 통해 광을 전송하는 단계와, 도파관을 형성하기 위해 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계와, 상기 분할기의 제2경로를 통해 광 신호를 전송하므로써 도파관을 사용하는 단계를 포함하며; 상기 적어도 하나의 광학소자는 분할기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도파관을 형성하는 방법은 광학면이 각각 구비된 광학소자를 서로에 대해 고정하는 단계와; 상기 광학소자의 광학면의 적어도 일부 위에 블로브를 제공하는 단계와; 블로브와 이러한 블로브를 둘러싸고 있는 공기 사이의 굴절률 편차에 의해 결정된 전체 내부반사 상태 보다 큰 입사각으로, 굴곡면에 대해 한쪽 광학소자로부터 굴곡면 및 다른쪽 광학소자를 향해 광을 각각의 광학소자 및 블러브를 통해 전송하는 단계와; 도파관을 형성하기 위해, 상기 블로브로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함하며; 상기 블로브는 블로브에 굴곡면이 구비되도록, 광학면에 대해 충분한 표면장력으로 나타나는 광한정가능한 공중합체 물질을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도파관을 형성하는 방법은 광학면이 각각 구비되어 있는 광학소자를 서로에 대해 고정하는 단계와; 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 지향시키기 위하여 거울을 정렬하는 단계와; 상기 광학면과 거울 사이에 광한정가능한 공중합체 물질을 제공하는 단계와; 다른쪽 광학소자를 향해 광을 적어도 한쪽 광학소자를 통해 전송하는 단계와; 도파관을 형성하기 위하여, 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광경로를 형성하는 방법은 광학면이 각각 구비되어 있는 광학소자를 서로에 대해 고정하는 단계와; 거울이 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광학적으로 지향시키도록 정렬될 때까지, 거울을 이송 및 회전시키는 단계와; 정렬된 거울을 정위치에 안전고정시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도파관은 서로에 대해 고정되어 있는 광학소자의 광학면 위에 있는 블로브와, 상기 블로브의 코어부를 포함하며; 상기 코어부는 블로브의 다른 부분 보다 큰 굴절률을 가지며, 상기 광학면들 사이에 반사경로를 형성하며; 상기 블로브는 굴곡면을 형성하기 위해 상기 광학면에 대해 충분한 표면장력을 갖는 예비경화된 공중합체 물질을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도파관은 광학면이 각각 구비되어 있고 서로에 대해 고정되는 광학소자와, 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 지향시키도록 정렬되는 거울과, 상기 광학면과 거울 사이에 있는 광한정가능한 공중합체 물질과, 상기 광한정가능한 공중합체 물질의 코어부를 포함하며; 상기 코어부는 상기 광한정가능한 공중합체 물질의 다른 부분 보다 굴절률이 큰 물질을 포함하며, 상기 광학면들 사이에 반사경로를 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광경로는 광학면이 각각 구비되어 있고 서 로에 대해 고정되는 광학소자와; 파이버상에 배치되고, 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광학적으로 지향시키도록 정렬된 거울을 포함한다.
본 발명의 상술한 바와 같은 특징 및 장점과 기타 다른 특징 및 장점은 첨부의 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이며, 도면에 있어서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 부여되었다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 도파관의 평면도.
도2는 도1에 도시된 도파관의 측면도.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관의 평면도.
도4는 도3에 도시된 도파관의 측면도.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 부분적으로 제조된 도파관의 사시도.
도6은 도5에 도시된 도파관의 사시도.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 부분적으로 제조된 도파관의 사시도.
도8은 도7에 도시된 도파관의 사시도.
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관 커플링 정렬부의 사시도.
도10은 도9의 도파관 커플링 정렬부의 평면도.
도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관의 평면도.
도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관의 평면도.
도13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관의 측면도.
도14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광경로 형성 정렬부의 사시도.
도15는 도14에 도시된 광경로 형성 정렬부의 또 다른 사시도.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 도파관(16)의 평면도이고, 도2는 도1에 도시된 도파관의 측면도이다. 도1 및 도2의 실시예에서, 도파관(16)을 형성하는 방법은 메틸 메타크릴레이트와 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 및 에폭시 단량체를 포함하는 광한정가능한 공중합체 물질(14)을 기판(18) 위에 침착하는 단계와; 상기 광한정가능한 공중합체 물질에 대해 광학소자(10, 12)를 고정하는 단계와; 상기 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질중 적어도 하나를 통해 광을 다른 광학소자를 향해 전송하는 단계와; 도파관을 형성하기 위해, 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함한다. 더욱 특정화된 실시예에서, 광은 각각의 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질을 통해 기타 다른 광학소자를 향해 전송된다.
본 발명에 사용되는 "고정(fixing)"이라는 용어는 도파관의 제조와 이와 같이 제조된 도파관을 사용하기 위해, 동일 위치에서 서로에 대해 광학소자를 기계적으로 위치시키는 것을 의미한다. 또한, "기타 다른 광학소자를 향해" 라는 용어는 도12 및 도13의 여러 실시예에 도시된 바와 같이 직접적으로 향하거나 반사 방향을 향하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서 "위에(over)"로 기재된 용어는 단지 예시적인 것으로서 도파관이 특정 방향에서 사용될 것을 요구하지는 않으며; 광한정가능한 공중합체층과 기판 사이에 중간층이 존재하는 실시예뿐만 아니라, 광한정가능한 공중합체 물질이 기판과 직접적으로 접촉하는 실시예도 포함한다. "휘발"이라는 용어는 전형적으로 단량체의 확산을 포함한다.
광학소자의 고정은 침착 전후에 발생된다. 만일 고정이 침착 전에 발생된다면, 침착은 전형적으로 광학소자들 사이에 광한정가능한 공중합체 물질을 침착시키는 단계를 포함한다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관의 평면도이고; 도4는 상이한 광학소자를 갖는 도1 및 도2의 실시예와 유사한 도3에 도시된 도파관의 측면도이다. 상기 광학소자는 전형적으로 도파관(충진되어 있거나 중공인 코어)(10)(도1 및 도2)과, 파이버(12)와, 발광장치(20)(도3 및 도4)와, 광검출장치(도1 내지 도4에는 도시되지 않았음)와, 이들의 조합으로 이루어진 집단으로부터 선택된다.
도2에 도시된 바와 같이, 파이버 및 도파관이 사용될 때, 전형적으로 파이버(12)는 도파관(10)의 두께 보다 큰 직경을 갖는다. 이러한 환경에서는 경사도(19)를 갖는 기판(18)을 제공하는 것이 유용하다. 상기 경사도는 발광장치(20)가 파이버(12) 보다 얇은 것으로 도시되어 있는 도4의 실시예에서 유용하게 사용된다. 또한 도4에는 예를 들어 종래의 고밀도 상호연결 기법에 의해 제조되는 전기도전체(24)를 포함하는 상호연결 조립체(22)가 예시적인 실시예로서 도시되어 있다.
일실시예에 있어서, 상기 방법은 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트와 메틸 메타크릴레이트와 사이클로헥사논과 체인이송제와 벤조일 페록사이드를 혼합하여, 광한정가능한 공중합체 물질을 제공하는 단계와; 이러한 혼합물을 탈가스, 가열, 및 냉각하는 단계와; 아니솔과 에폭시 단량체를 첨가하여 이들을 혼합하는 단계를 포함한다.
도1 내지 도4의 실시예에 따른 물질의 자체형성 특징에 의해, 활성 정렬이 없어도 2개의 포트를 상호연결하는 도파관이 형성될 수 있다. 광학소자로부터의 광경로에 만날 정도로 굴절률이 증가되면 도파관을 통한 광집중이 촉진된다. 이러한 실시예는 기계적 부분들이 커플링을 보장할 필요가 없기 때문에, 공통적인 기계적 고장이 적어질 수 있다는 점에서 매우 튼튼하다. 자체형성된 도파관은 부드럽고 손실이 적으며 매칭이 양호한 광학적 상호연결 천이부를 제공하며, 광전자 장치에서 패키징시 발생되는 수 마이크로미터의 오정렬(측방향 및 축방향 오정렬과 각도 오정렬을 포함하여)을 보상한다. 이러한 실시예는 휘발에 의해 단일모드 도파관을 형성하기 때문에 바람직하다.
보다 특정한 실시예에 있어서, 광학소자에 의해 전송된 광은 예를 들어 약 30 나노미터(용해된 실리카 파이버에서 자외선 손실로 인한) 내지 약 500 나노미터(실내 광의 악화로 인한) 범위의 도파관을 갖는다. 또한, 광학소자에 의해 전송된 광은 전형적으로 광한정가능한 공중합체 물질에 손상을 가하지 않도록 선택된다. 예를 들어, 광한정가능한 공중합체 물질의 휘발을 위하여, 광 세기를 임계 상태 보다 약간 위로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 광 전송과정과 경화되지 않은 단량체의 휘발과정을 2회 이상 연속적으로 실행하는 것이 바람직하며, 이러한 각각의 실행과정은 도파관의 연장으로 나타난다. 보다 특정화된 실시예에 있어서, 광을 전송하는 시간 주기는 약 20초 내지 약 50초의 범위를 가지며, 광이 전송되지 않을 때의 간섭 주기는 약 2분 내지 약 5분의 범위를 갖는다. 상기 간섭 주기는 휘발과정을 최적화하여 이를 완성하도록 선택될 수 있다.
일실시예의 실험적 배치는 다음과 같다. 약 345 나노미터 내지 약 365 나노미터 범위의 복합라인 자외선 광원; 65℃에서 5분간 확산에 이어, 5초간 4세트 노출; 자외선 등급의 50 마이크로미터 코어 복합모드의 파이버; 166 마이크로미터의 도파관 길이와 50 마이크로미터의 폭. 또 다른 실시예의 실험적 배치는 다음과 같다. 약 345 나노미터 내지 약 365 나노미터 범위의 복합라인 자외선 광원; 65℃에서 5분간 확산에 이어, 20초간 4세트 노출; 자외선 등급의 50 마이크로미터 코어 복합모드의 파이버; 161 마이크로미터의 도파관 길이와 50 마이크로미터의 폭.
도파관이 노출된 영역에서 형성되기 때문에, 즉 광이 파이버로부터 방출되어 상기 영역까지 연장되기 때문에, "자체형성" 도파관에는 아크릴/에폭시 블렌드가 특히 유용한 것으로 판명되었다. 중합체/단량체 블렌드는 도파관 구조체의 광패터닝을 위해 평가되며, 에폭시를 갖는 아크릴 공중합체에 포함된다. CY 179 사이클로알리패틱 디에폭시 수지(뉴욕 브레스터에 소재하는 반티코 인코포레이티드에 의해 상용화된)는 중합체와 양립할 수 있는 것으로 판명되었기에 이러한 수지가 사용될 수 있으며, 이러한 수지는 높은 증기압을 가지며, 상용화된 광촉매를 사용하여 자외선경화될 수 있다. 아크릴 중합체와 혼합되었을 때, 상기 CY 179는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)로 양립할 수 있는 것으로 판명되었지만, 그러나, 이러한 두 물질에 대한 굴절률 편차는 그다지 크지 않다. 따라서, 이러한 평가를 위해 메틸 메타크릴레이트 및 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트의 공중합체가 합성되었다. 실질적으로 공중합체의 굴절률은 에폭시의 굴절률 보다 작다. 따라서, 에폭시를 경화시키는 방사선에 노출되는 영역은 에폭시가 기화되는 비노출 영역 보다 굴절률이 크다.
아크릴 중합체에는 광경화될 수 있는 양립가능한 아크릴(그리고 폴리아크릴레이트)의 실제 갯수가 존재한다. 그러나, 광경화 촉매는 전형적으로 불활성 환경에서 실행되며, 이를 실행하기 위한 패터닝 설비는 용이하게 사용할 수 없다. 용이하게 사용할 수 있는 표준형 광패터닝 설비를 제외하고는, 광경화 에폭시 수지에 대해서는 특별한 조건이 필요없다.
실시예1
하기의 실시예는 본래 외부 소스("고정된" 광학소자와는 반대로)로부터의 패터닝에 의해 실행되지만, 확인된 물질상에 광이 조사된 효과를 나타내고 있다.
약 75중량%의 폴리(메틸 메타크릴레이트)와 25중량%의 폴리(테트라플루오로프로필 메타크릴레이트)가 함유된 아크릴 공중합체 제제가 준비된다. 16그램의 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트와, 56그램의 메틸 메타크릴레이트와, 93그램의 사이클로헥사논이 진공으로 밀봉될 수 있는 유리 용기내에서 증류된다. 이러한 용기에 0.15그램의 N-도데케인티올과, 중합체 시스템을 안정화시키는 체인 이송제와, 0.19그램의 벤조일 페록사이드가 첨가된다. 혼합물은 탈가스되고, 진공으로 밀봉되며, 75℃의 온도로 약 24시간 가열된 후, 80℃에서 약 24시간 부가적으로 가열된다. 일단 냉각된 후, 점착성의 투명한 무색 아크릴레이트 공중합체를 얻기 위하여 55그램의 아니솔이 첨가되며; 상기 아크릴레이트 공중합체는 사이클로헥사논-아니솔 혼합액에서 33.5% 고형물로서 존재하는, 약 75%의 폴리(메틸 메타크릴레이트)와 25%의 폴리(테트라플루오로프로필 메타크릴레이트)로 구성되어 있다. 이러한 블렌드의 35그램 부분에는 부가의 10.7그램의 아니솔과, 5그램의 CY 179 에폭시 단량체와, 0.15그램의 이르가녹스 1010 산화방지제(뉴욕 태리타운에 소재하는 시바 스페셜티 케미칼즈에 의해 상용화된)와, 0.13그램의 사이러큐어 UVI-6976 촉매(미시건 미드랜드에 소재하는 다우 케미칼 컴파니에 의해 상용화된)가 첨가된다. 중합화가능한 최종적인 복합물에는 약 70중량%의 아크릴레이트 중합체와 30중량%의 에폭시 단량체가 함유되어 있다. 유리 기판상에는 스핀 코팅에 의해 5 마이크로미터 두께의 중합화가능한 복합물 필름이 준비되고, UV 방사선으로 패터닝된다. 복합물 중합화 물질의 최종 필름의 토포그래피에 대한 덱탁 측정에 따르면 UV 노출 영역에서는 필름의 두께가 3.7 마이크로미터로 나타났으며, 비노출 영역에서는 필름의 두께가 2.6 마이크로미터로 나타났다. 노출 영역에 대한 굴절률은 비노출 영역에서 측정된 굴절률 보다 약 1.4% 높았다.
전형적으로 아크릴/에폭시 복합물에 대한 도파관은 굴절률이 매우 낮은 교차결합된 클래딩이 요구된다. 이러한 물질은 아크릴 공중합체로 이루어진 약 50/50중량% 고체 영액을 준비하므로써 얻을 수 있으며; 상기 아크릴 공중합체는 시바 이르가큐어 907 및 184 아크릴 광경화 촉매(뉴욕 태리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈에 의해 상용화된)와 이르가녹스 1010에 의해, 양립가능한 저굴절률의 디아크릴레이트 및 부틸렌 글리콜 디아크릴레이트와 블렌딩되는 광패턴화된 층에 사용된다. 스핀캐스팅된 필름은 용제를 제거하기 위해 70℃에서 짧은 시간동안 구워지며, 그후 UV에 대한 필름의 노출을 허용하는 합성 실리카 윈도우가 구비된 N2 챔버에서 밀봉된다. 상기 필름을 경화시켜 연속적으로 인가되는 층으로부터의 침식을 방지하기 위해서는 칼 서스 접촉프린터를 사용하여 1분 정도 노출시키는 것이 적당하다. 경화된 필름에 대한 굴절률은 1.44 이하로 적기 때문에, 적절한 클래딩층을 형성하게 된다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 부분적으로 제조된 융기형 도파관의 사시도이고, 도6은 도5에 도시된 도파관의 사시도이다. 일실시예에서, 융기형 도파관(316)을 형성하는 방법은 기판(36)[일실시예에서는 대향면상에 배치되는 하부 클래딩층(38)을 포함한다]상에 제1코어층(40)을 침착 및 경화하는 단계를 포함하며, 상기 기판 위에 광한정가능한 공중합체 물질을 침착시키는 동작은 제1코어층 위에 제2코어층(42)을 침착시키는 단계를 포함한다. 보다 특정화된 특징에 따르면, 상기 제1코어층(40)은 하부의 클래딩층(38) 보다 큰 굴절률을 가지며, 완전히 경화된다(존재하는 단량체의 적어도 약 90%가 중합화되거나 휘발되는 것을 의미한다). 상기 제2코어층(42)은 자체형성될 수 있는(기입후까지 완전히 경화되지 않는) 물질을 포함하며, 상기 제1코어층(40)과 동일한 물질을 포함할 수도 있다(그러나, 이에 한정되지는 않는다). 전형적으로, 상기 자체형성(자체기입)은 제2코어층(42)에 대해 2개의 광학소자[소자(44, 46)로 도시되어 있다]를 고정시킨 후, 각각의 소자를 향해 광을 인가하므로써 발생된다. 자체형성후에는 과잉 물질이 제거되어, 융기형 도파관(316)을 형성할 수 있다.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 부분적으로 제조된 스트립 로딩형 도파관의 사시도이고, 도8은 도7의 로딩형 도파관(416, 516)의 사시도이다. 이러한 로딩형 도파관을 형성하는 방법은 기판(136)[일실시예에서는 대향면상에 배치된 하부 클래딩층(138)을 갖는]상에 코어층(41)을 침착 및 경화시키는 단계를 포함하며; 기판 위에 광한정가능한 공중합체 물질을 침착하는 단계는 코어층(41) 위에 클래딩층(50)을 침착시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 상기 클래딩층(50)은 도파관(516)을 위한 광학소자(144, 244)로부터의 광과 도파관(416)을 위한 광학소자(244, 246)로부터의 광으로 자체형성을 실행하기 위해 사용된다. 도파관(416)의 실시예에서는 과잉 물질이 제거되어 스트립 로딩형 도파관을 위한 클래딩(52)을 남기는 반면에, 도파관(516)의 실시예에서는 과잉 물질(56)이 클래딩(54) 주위에 존재하게 된다. 여하튼, 최종적인 로딩형 도파관에 있어서, 광 에너지는 한정될 것이며, 대부분 코어층 하부로 안내될 것이다.
융기형 또는 로딩형 도파관에 있어서, 대부분의 광 에너지는 하부 코어층내로 안내된다. 따라서, 이러한 도파관의 성능은 자체형성중에 제기될 수도 있는 그 어떤 불완전이나 측벽의 거칠기에 그다지 민감하지 않다.
자체형성 기법은 복합 광전자공학적 칩 패키지 및 집적화에 유용하게 사용될 수 있다. 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 커플링 정렬부의 사시도이고, 도10은 도9의 도파관 커플링 정렬부의 평면도이다. 일실시예에서, 광학소자는 광자 모듈(64)을 포함하며, 기판(218)상에 고정된다. 이러한 실시예에서, 광한정가능한 공중합체 물질(214)을 침착시키는 단계는, 광자 모듈의 광학적으로 활성인 세그먼트(65, 67) 사이에 광한정가능한 공중합체 물질을 침착시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일실시예에서 각각의 광자 모듈은 클래딩(58)과, 상기 클래딩(58) 위에 놓이는 기판(60)과, 상기 기판(60) 위에 놓이는 도파관(62)을 포함한다.
각각의 광자 모듈(64)은 평탄형 도파관 구조나 복합층(3차원) 도파관 구조에 기초하여, 특정한 기능을 위해 사용될 수 있다. 도10에 도시된 실시예는 마크 젠더 간섭계(66) 및 Y 분할기(68) 이다. 광자 모듈(64)은 땜납범프 자체조립이나 접착제에 의해 공통의 지지기판(열관리로 집적될 수 있는)상에 배치된다. 경화되기 전에 각각의 칩이 양호하게 검사될 수 있기 때문에, 전체적으로 양호한 수율이 달성될 수 있다.
도11은 도파관(616)의 평면도이다. 일실시예에서, 도파관(616)의 형성 및 사용 방법은 광한정가능한 공중합체 물질(14)을 기판(18) 위에 침착하는 단계와(도2), 상기 광한정가능한 공중합체 물질에 대해 광학소자(220, 10)를 고정하는 단계와, 적어도 한쪽 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질을 통해 광을 다른쪽 광학소자를 향해 전송하는 단계를 포함하며; 상기 광 전송단계는 분할기의 제1경로(28)를 통과하는 적어도 하나의 광학소자를 통해 광을 전송하는 단계와, 도파관을 형성하기 위해 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계와, 상기 분할기의 제2경로(21)를 통해 광 신호를 전송하므로써 도파관을 사용하는 단계를 포함하며; 상기 적어도 하나의 광학소자(220)는 분할기(26)를 포함한다. 보다 특정화된 실시예에 있어서, 광은 다른쪽 광학소자를 향해 각각의 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질을 통해 전송된다.
도11의 실시예는 신호 손실을 최소화하면서 복합 도파관의 조합을 허용하고 있다. 도파관(616)을 제조한 후, 필요할 경우 제1경로는 분리될 수도 있다. 분할기(26)는 특정한 분할비이어야 할 필요는 없다. 기입 레이저의 커플링 효율은 레이저 전력이 용이하게 조정되어 보상될 수 있기 때문에 중요한 사항은 아니다. 도11의 실시예는 독립적으로 사용되거나, 또는 상술한 특정 물질과 조합하여 사용될 수도 있다.
보다 특정화된 특징에 따르면, 실시예2에 대해 상세히 서술한 바와 같이, 적어도 하나의 광학소자를 통해 광을 전송하는 단계는 분할기의 제1경로를 통해 광을 공급하고 도파관을 노출시키기 위해, 기입 광원(88)을 사용하는 단계와; 분할기의 제2경로를 통해 광을 공급하기 위해, 신호 광원(188)을 사용하는 단계를 포함한다. 이러한 특징에 있어서, 최종 도파관은 신호 광의 경로를 평가하도록 관찰된다. 분할기(26)는 사진석판 기법으로 한정되고 단일 광원과 함께 정렬되므로, 분할기의 출구에 도파관이 일단 자체형성되었다면, 신호 광은 자체형성된 도파관과 효과적으로 결합될 수 있다.
실시예2
단일 모드 광파이버에 대한 복합 모드 광파이버에서 실행된 작업을 연장시키기 위해 실험적 배치가 개발되었다. 단일 모드의 일체형 비임 분할기를 사용하므로써, 신호 레이저광은 HeNe 레이저(632nm)로부터, 또한 기입 레이저광은 아르곤 레이저(407nm)로부터, 한쪽 단부가 도1 내지 도4를 참조로 설명된 형태의 중합체 물질내로 매립된 단일 모드 파이버내로 결합된다. 632nm 광은 실험중 시각적 도움을 주기 위하여 사용되었다. 407nm 광은 중합체 물질을 노출시켜 도파관을 생성하기 위해 사용되었다. 파이버의 한쪽 단부에 매립된 중합체는 실험중에는 카메라에 의해 관찰되었다. 407nmm 광의 단파를 인가하므로써, 중합체에 굴절률 대조가 서서히 생성되었으며, 이에 따라 광파이버의 코어 영역을 중합체내로 연장시킨다. 시행착오를 통해, 수백 마이크로미터의 거리에 대해 중합체에는 HeNe 레이저광이 안내되었다.
도12는 도파관(116)의 평면도이다. 일실시예에서, 도파관(116)을 형성하는 방법은 광학면(11, 13)이 각각 구비된 광학소자(110, 112)를 서로에 대해 고정하는 단계와; 상기 광학소자의 광학면의 적어도 일부 위에(상술한 바와 같이, "위에"로 기재된 용어는 직접적인 접촉을 요구하지 않는다) 블로브(114)를 제공하는 단계와; 블로브와 이러한 블로브를 둘러싸고 있는 공기 사이의 굴절률 편차에 의해 결정된 전체 내부반사 상태 보다 큰 입사각으로, 굴곡면에 대해 한쪽(이하, 적어도 하나를 의미한다) 광학소자로부터 굴곡면 및 다른쪽 광학소자를 향해 광을 각각의 광학소자 및 블러브를 통해 전송하는 단계와; 도파관을 형성하기 위해, 상기 블로브로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함하며; 상기 공중합체 블로브는 블로브에 굴곡면(15)이 구비되도록, 광학면에 대해 충분한 표면장력으로 나타나는 광한정가능한 공중합체 물질을 포함한다. 상기 굴곡면(15)은 반사를 허용할 수 있는 그 어떤 형태를 취할 수 있다. 표면이 전형적으로 아치형일지라도, 선택적으로 삼각형 표면이 사용될 수도 있다.
최종적인 구조를 갖는 실시예에 있어서, 도파관(116)은 서로에 대해 고정되어 있는 광학소자(110, 112)의 광학면(11, 13) 위에 있는 블로브(114)를 포함한다. 상기 블로브는 굴곡면(15)을 형성하기 위해, 광학면에 대해 충분한 표면장력을 갖는 예비경화된 공중합체 물질을 포함한다. 블로브의 코어부는 블로브의 다른 부분 보다 굴절률이 높은 물질을 포함하며, 상기 광학면들 사이에 반사경로를 형성한다. 보다 특정화된 실시예에 있어서, 광한정가능한 공중합체 물질은 메틸 메타크릴레이트와, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트와, 에폭시 단량체를 포함한다.
광학소자와 연관성이 있는 블로브 물질의 굴절률 선택과 그 적절한 거울 형상은 두 광학소자로부터 나오는 광에 렌즈 효과로 나타날 것이다. 노출을 계속하면 광학소자들을 상호연결시키는 자체형성 도파관을 생성할 것이다. 예시적인 일실시예에서, 광학소자에 대한 블로브의 굴절률 편차는 약 1.67 내지 1이 되도록 선택된다.
도12의 실시예는 단독으로 사용되거나 또는 상술한 바와 같은 특정 물질과 조합하여 사용된다. 보다 특정화된 실시예에 있어서, 상기 블로브는 휘발과정중 블로브의 조사영역내로 확산되기 위하여 충분한 양의 경화되지 않은 단량체와 중합체 결합제를 포함한다. 더욱 특정화된 실시예에 있어서, 이러한 방법은 휘발과정과 확산과정이 충분히 이루어졌을 때, 블로브의 블랭킷-노출단계를 부가로 포함한다. 블로브내의 도파관은 공중합체 블렌드로부터 경화되지 않은 단량체의 확산 및 휘발 처리과정과 마찬가지로, 전형적으로 노출된(촉매활성화된) 영역으로의 단량체(부가적인)의 확산 및 경화 처리과정에 의해 형성될 것이다. 선택적으로, 이러한 처리과정은 블로브의 블랭킷-노출단계에 의해 언제라도 "냉동"될 수 있으며, 이에 따라 그 전체를 중합화하므로써 경화되지 않은 단량체의 부가적인 확산 및 휘발을 정지시킨다. 블랭킷-노출단계는 도파관과 주위 물질 사이의 수축 및 굴절률 대조를 제어하는데 유리하다.
또 다른 특정화된 실시예에 있어서, 서로에 대해 광학소자(110, 112)를 고정하는 단계는 기판(118)의 수평면 위에 한쪽 광학소자[예시적으로, 도파관(110)으로 도시된]를 위치조정하는 단계와, 기판의 수직 개구(33)에 다른쪽 광학소자[예시적으로, 클래딩(32)과 코어(30)를 갖는 광파이버(112)로 도시된]를 삽입하는 단계를 포함한다. 본 발명에 사용되는 바와 같이, "위에"로 기재된 용어는 그 사이에 중간층을 갖거나 이러한 중간층과의 물리적 접촉을 의미한다. 또한, 작동시(제조후) 층의 방향은 중요한 사항이 아니다.
또 다른 특정화된 실시예에 있어서, 휘발 단계후에 실행되는 또 다른 단계는 블로브의 굴곡면의 적어도 일부 위에 반사강화층(23)을 침착시키는 단계 이다. 이러한 실시예의 특징에 따르면, 상기 반사강화층은 금속을 포함한다.
또 다른 특정화된 실시예에 있어서, 블러브를 제공하는 단계 이전의 또 다른 단계는 표면거칠기를 맞추기 위해 광학면(11, 13)을 처리하는 단계이다. 상기 "표면거칠기를 맞춘다"는 용어는 블로브 물질의 특성에 따른 증가 또는 감소를 의미한다. 이러한 실시예의 특징에 있어서, 그 처리단계는 블로브를 제공하는 단계 이전에 코팅층(17)을 인가하는 단계를 포함한다. 일실시예에서, 코팅층 물질은 중합체이다.
도13은 도파관(216)의 측면도이다. 일실시예에서, 도파관(216)을 형성하는 방법은 광학면(71, 77)이 각각 구비되어 있는 광학소자(70, 76)를 서로에 대해 고정하는 단계와, 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 지향시키기 위하여 거울(78)을 정렬하는 단계와, 상기 광학면과 거울 사이에 광한정가능한 공중합체 물질(80)을 제공하는 단계와, 다른쪽 광학소자를 향해 광을 적어도 한쪽 광학소자를 통해 전송하는 단계와, 도파관을 형성하기 위하여 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함한다.
보다 특정화된 실시예에 있어서, 상기 광 전송단계는 다른쪽 광학소자를 향해 광을 각각의 광학소자를 통해 전송하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예의 장점은 광학소자 정렬시의 정밀도가 감소된다는 점이다.
구체적인 실시예에 있어서, 최종적인 도파관(216)은 광학면(71, 77)이 각각 구비되어 있고 서로에 대해 고정되는 광학소자(70, 76)와, 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 지향시키도록 정렬되는 거울(78)과, 상기 광학면과 거울 사이에 있는 광한정가능한 공중합체 물질(80)을 포함한다. 중합체 물질의 코어부는 상기 광한정가능한 공중합체 물질의 다른 부분 보다 굴절률이 큰 물질을 포함하며, 상기 광학면들 사이에 반사경로를 형성한다. 보다 특정화된 실시예에 있어서, 광한정가능한 공중합체 물질은 메틸 메타크릴레이트와, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트와, 에폭시 단량체를 포함한다.
도13의 실시예는 단독으로, 또는 상술한 바와 같은 물질과 조합하여 사용될 수도 있다. 또한, 도13의 실시예는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 형성 정렬부의 사시도를 나타내는 도14 및 도15를 참조하여 하기에 서술되는 바와 같이, 자체형성 도파관 환경을 지나 연장된다는 장점을 갖는다.
일실시예에서, 광경로 형성방법은 광학면(71 또는 77)(도13)이 각각 구비되어 있는 광학소자(70, 76)(도14)를 서로에 대해 고정하는 단계와; 거울이 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광학적으로 지향시키도록 정렬될 때까지, 거울(78)(도15)을 이송 및 회전시키는 단계와; 상기 정렬된 거울을 정위치에 안전고정하는 단계를 포함한다. 상기 "안전고정(securing)"이라는 용어는 광경로 형성후에도 거울이 존재하는 일부 실시예와 거울이 일시적으로는 배치되어 있지만 궁극적으로는 제거되는 기타 다른 실시예를 커버하기 위하여, 상기 "고정(fixing)"과는 상이한 개념으로 사용된다.
최종적인 구체적인 실시예에 있어서, 광경로는 광학면(71 또는 77)(도13)이 각각 구비되어 있고 서로에 대해 고정되는 광학소자(70, 76)와, 파이버상에 배치되며 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광학적으로 지향시키도록 정렬된 거울(78)을 포함한다. 보다 특정화된 특징에 따르면, 공중합체 물질은 메틸 메타크릴레이트와, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트와, 에폭시 단량체를 포함한다.
일실시예에서, 한쪽 광학소자 및 거울로부터의 광은 다른쪽 광학소자에 의해 검출된 광을 극대화하도록 이송 및 회전된다. 따라서, 조사된 광의 대향측에 검출기(도시않음)를 배치하면, 정렬중 안내를 가능하게 한다. 노치에서의 회전과, 이러한 노치를 따른 이송, 또는 이들의 조합을 통해 파이버 옵틱 거울을 조정할 동안, 검출기 출력 전력을 극대화시키므로써 최적화가 용이하게 달성될 수 있다.
보다 특정화된 실시예에서, 광학소자를 고정하는 단계는 광학면이 직각이 되도록 광학소자를 고정하는 단계를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이러한 직각 형태의 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 광은 하방으로 전송되는 것으로 도시되었지만, 이러한 방향은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
또 다른 특정화된 실시예에 있어서, 고정단계는 기판(72)[예시적으로 거울(78)에 대해 도파관의 위치를 조정하는 도파관 지지체(84)를 갖는 것으로 도시되었다]의 수평면 위에 한쪽 광학소자[예시적으로, 도파관(70)으로 도시되었다]를 배치하는 단계와, 기판(도13)의 수직 개구(74)에 다른쪽 광학소자[예시적으로, 구멍 또는 코어 물질(76)로 도시되었다]를 배치하는 단계를 포함한다. 관련의 특징에 따르면, 이러한 방법은 일실시예에서 도파관 지지체로 작용하는 유전체층(84)을 포함하는 기판을 제공하는 단계를 부가로 포함하며, 상기 유전체층은 적어도 한쪽 단부가 수직 개구에 배치되어 있는 노치(86)를 포함하며, 거울은 파이버 등과 같은 거울 지지체(82)에 배치되며; 상기 이송 단계는 파이버를 노치 아래로 이동시키는 단계를 포함하며; 상기 회전단계는 파이버를 노치내에서 회전시키는 단계를 포함한다. 보다 특정화된 실시예에서, 상기 유전체층은 KAPTONTM 폴리아미드(듀폰 컴파니에 의해 상용화된)를 포함한다.
도13에 도시된 실시예의 변형예의 특징에 따르면, 고정단계는 광학면과 거울 사이에 광한정가능한 공중합체 물질(80)을 제공하는 단계를 포함한다. 보다 특정화된 특징에 따르면, 광경로는 도파관을 포함하며; 이러한 방법은 다른쪽 광학소자를 향해 광을 적어도 한쪽 광학소자를 통해 전송하는 단계와, 도파관을 형성하기 위해 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 부가로 포함한다.
또 다른 특징에 따르면, 고정단계는 광학면과 거울 사이에 광학 물질(80)(광한정가능할 필요성은 없다)을 제공하는 단계와, 상기 물질을 경화시키는 단계와, 거울을 제거하는 단계를 포함한다. 거울이 제거된 실시예에서는 경화된 광학 물질(80)에 놓이는 보호층(도시않음)을 제공하는 것이 바람직하다. 클래딩층으로 작용하므로써, 광경로의 노출 부분을 보호하고 손실을 감소시킬 수 있다. 일실시예에서, 상기 광학물질은 예를 들어 자외선으로 경화가능한 굴절률 정합 물질을 포함한다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (18)

  1. 도파관(16)을 형성하는 방법에 있어서,
    메틸 메타크릴레이트와 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 및 에폭시 단량체를 포함하는 광한정가능한 공중합체 물질(14)을 기판(18) 위에 침착하는 단계와,
    상기 광한정가능한 공중합체 물질에 대해 광학소자(10, 12)를 고정하는 단계와,
    상기 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질중 적어도 하나를 통해 광을 다른 광학소자를 향해 전송하는 단계와,
    도파관을 형성하기 위해, 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광을 전송하는 단계는 광한정가능한 공중합체 물질의 휘발을 위하여, 광 세기를 임계상태 보다 약간 위로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광 전송단계와 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계는 연속적으로 적어도 2회 실행되며, 이러한 각각의 실행에 의해 도파관이 신장되는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질중 적어도 하나를 통해 광을 다른 광학소자를 향해 전송하는 단계는, 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질 각각을 통해 광을 다른 광학소자를 향해 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  5. 도파관(616)을 형성하고 이를 사용하는 방법에 있어서,
    광한정가능한 공중합체 물질(14)을 기판(18) 위에 침착하는 단계와,
    상기 광한정가능한 공중합체 물질에 대해 광학소자(220, 10)를 고정하는 단계와,
    적어도 한쪽의 광학소자 및 광한정가능한 공중합체 물질을 통해 광을 다른쪽 광학소자를 향해 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 광 전송단계는 분할기의 제1경로(28)를 통과하는 적어도 하나의 광학소자를 통해 광을 전송하는 단계와; 도파관을 형성하기 위해 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계와; 상기 분할기의 제2경로(21)를 통해 광 신호를 전송하므로써 도파관을 사용하는 단계를 포함하며;
    상기 적어도 하나의 광학소자(220)는 분할기(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성 및 사용 방법.
  6. 도파관(116)을 형성하는 방법에 있어서,
    광학면(11, 13)이 각각 구비된 광학소자(110, 112)를 서로에 대해 고정하는 단계와,
    상기 광학소자의 광학면의 적어도 일부 위에 블로브(114)를 제공하는 단계와,
    블로브와 이러한 블로브를 둘러싸고 있는 공기 사이의 굴절률 편차에 의해 결정된 전체 내부반사 상태 보다 큰 입사각으로, 굴곡면에 대해 한쪽 광학소자로부터 굴곡면 및 다른쪽 광학소자를 향해 광을 각각의 광학소자 및 블러브를 통해 전송하는 단계와,
    도파관을 형성하기 위해, 상기 블로브로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함하며,
    상기 블로브는 블로브에 굴곡면(15)이 구비되도록, 광학면에 대해 충분한 표면장력으로 나타나는 광한정가능한 공중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  7. 제6항에 있어서,
    휘발단계가 실행된 후, 블로브의 굴곡면의 적어도 일부 위에 반사강화층(23)을 침착하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  8. 제6항에 있어서,
    블로브를 제공하는 단계 이전에, 표면거칠기를 맞추기 위해 광학면을 처리하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리단계는 폴리싱 단계인 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 처리단계는 블로브를 제공하는 단계 이전에, 코팅층(17)을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 블로브는 메틸 메타크릴레이트와, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트와, 에폭시 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  12. 도파관(216)을 형성하는 방법에 있어서,
    광학면(71, 77)이 각각 구비되어 있는 광학소자(70, 76)를 서로에 대해 고정하는 단계와,
    광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 지향시키기 위하여 거울(78)을 정렬하는 단계와,
    상기 광학면과 거울 사이에 광한정가능한 공중합체 물질(80)을 제공하는 단계와,
    다른쪽 광학소자를 향해 광을 적어도 한쪽 광학소자를 통해 전송하는 단계와,
    도파관을 형성하기 위하여, 상기 광한정가능한 공중합체 물질로부터 경화되지 않은 단량체를 휘발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관 형성방법.
  13. 광경로를 형성하는 방법에 있어서,
    광학면(71, 77)이 각각 구비되어 있는 광학소자(70, 76)를 서로에 대해 고정 하는 단계와,
    거울이 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광학적으로 지향시키도록 정렬될 때까지, 거울(78)을 이송 및 회전시키는 단계와,
    정렬된 거울을 정위치에 안전고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광경로 형성방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학소자 고정단계는 광학면이 직각이 되도록 광학소자를 고정하는 단계를 포함하며; 이러한 고정단계는 기판의 수평면 위에 한쪽 광학소자를 배치하는 단계와, 기판의 수직 개구에 다른쪽 광학 소자를 배치하는 단계를 부가로 포함하며; 유전체층을 포함하는 기판을 제공하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 유전체층은 적어도 한쪽 단부가 수직 개구 위에 배치된 노치를 가지며; 상기 거울은 파이버상에 배치되고; 이송단계는 파이버를 노치 아래로 이동시키는 단계와, 파이버를 노치내에서 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광경로 형성방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 안전고정 단계는 광학면과 거울 사이에 광학 물질(80)을 제공하는 단계와, 상기 물질을 경화시키는 단계와, 광학 거울을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광경로 형성방법.
  16. 서로에 대해 고정되어 있는 광학소자(110, 112)의 광학면(11, 13) 위에 있는 블로브(114)와,
    상기 블로브의 코어부를 포함하며,
    상기 코어부는 블로브의 다른 부분 보다 큰 굴절률을 가지며, 상기 광학면들 사이에 반사경로를 형성하며; 상기 블로브는 굴곡면(15)을 형성하기 위해 상기 광학면에 대해 충분한 표면장력을 갖는 예비경화된 공중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
    도파관.
  17. 광학면(71, 77)이 각각 구비되어 있고 서로에 대해 고정되는 광학소자(70, 76)와,
    광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 지향시키도록 정렬되는 거울(78)과,
    상기 광학면과 거울 사이에 있는 광한정가능한 공중합체 물질(80)과,
    상기 광한정가능한 공중합체 물질의 코어부를 포함하며,
    상기 코어부는 상기 광한정가능한 공중합체 물질의 다른 부분 보다 굴절률이 큰 물질을 포함하며, 상기 광학면들 사이에 반사경로를 형성하는 것을 특징으로 하 는
    도파관.
  18. 광경로에 있어서,
    광학면(71, 77)이 각각 구비되어 있고 서로에 대해 고정되는 광학소자(70, 76)와,
    파이버상에 배치되고, 광을 한쪽 광학소자로부터 다른쪽 광학소자로 광학적으로 지향시키도록 정렬된 거울(78)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    광경로.
KR1020067005467A 2003-09-09 2004-08-05 도파관 및 그 형성 및 사용방법과, 광경로 및 그 형성방법 KR20060123723A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/659,464 2003-09-09
US10/659,464 US20050053346A1 (en) 2003-09-09 2003-09-09 Index contrast enhanced optical waveguides and fabrication methods
PCT/US2004/025261 WO2005040052A2 (en) 2003-09-09 2004-08-05 Waveguide forming methods and waveguides fabricated therefrom

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060123723A true KR20060123723A (ko) 2006-12-04

Family

ID=38325504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067005467A KR20060123723A (ko) 2003-09-09 2004-08-05 도파관 및 그 형성 및 사용방법과, 광경로 및 그 형성방법

Country Status (10)

Country Link
EP (3) EP1835318A1 (ko)
JP (1) JP2007505355A (ko)
KR (1) KR20060123723A (ko)
CN (1) CN1875304A (ko)
AU (1) AU2004283172A1 (ko)
BR (1) BRPI0413952A (ko)
CA (1) CA2538699A1 (ko)
MX (1) MXPA06002745A (ko)
RU (1) RU2006111487A (ko)
WO (1) WO2005040052A2 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7541391B2 (en) 2005-09-02 2009-06-02 General Electric Company Self-forming polymer waveguide and waveguide material with reduced shrinkage
GB0612142D0 (en) 2006-06-20 2006-08-02 Secr Defence Spreading modulation spectrum control
JP4791409B2 (ja) * 2007-05-01 2011-10-12 日東電工株式会社 光導波路の製造方法
CN105264415A (zh) * 2013-04-02 2016-01-20 泰科电子瑞侃有限公司 用于光纤连接器的自写入波导及相关方法
US9939578B2 (en) * 2013-05-10 2018-04-10 Intel Corporation Low cost integration of optical components in planar lightwave circuits
EP3093696B1 (en) * 2014-01-29 2021-06-02 Huawei Technologies Co., Ltd. Device for coupling laser and optical fiber and optical signal transmission system and method
US10788632B2 (en) 2019-01-29 2020-09-29 Google Llc Device and method for coupling laser to a photonic integrated circuit
JP7279797B2 (ja) * 2019-08-16 2023-05-23 日本電信電話株式会社 光接続構造
WO2022248037A1 (en) * 2021-05-26 2022-12-01 Stichting Vu Waveguide
JPWO2022264329A1 (ko) * 2021-06-16 2022-12-22

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3809732A (en) * 1972-12-18 1974-05-07 Bell Telephone Labor Inc Photo-locking technique for producing integrated optical circuits
FR2295436A1 (fr) * 1974-12-16 1976-07-16 Radiotechnique Compelec Dispositif coupleur directif pour fibres optiques multimodes
DE3543558C2 (de) * 1985-12-10 1996-09-19 Licentia Gmbh Opto-elektrische Koppelanordnung
EP0689067A3 (en) * 1994-06-22 1997-04-09 Fujitsu Ltd Manufacturing process for an optical waveguide system, optical component and optical coupler with its use, optical network and optical circuit board
US6191224B1 (en) * 1998-08-25 2001-02-20 Molecular Optoelectronics Corporation Dispersion-controlled polymers for broadband fiber optic devices

Also Published As

Publication number Publication date
AU2004283172A1 (en) 2005-05-06
CA2538699A1 (en) 2005-05-06
WO2005040052A2 (en) 2005-05-06
CN1875304A (zh) 2006-12-06
EP1664872A2 (en) 2006-06-07
MXPA06002745A (es) 2006-06-05
EP1835318A1 (en) 2007-09-19
WO2005040052A3 (en) 2005-11-24
RU2006111487A (ru) 2006-08-27
JP2007505355A (ja) 2007-03-08
EP1835315A1 (en) 2007-09-19
BRPI0413952A (pt) 2006-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8422836B2 (en) Printed circuit board element and method for producing the same
EP0782714B1 (en) A method of making an optical waveguide device
US8249404B2 (en) Polymer optical waveguide and method of producing the same
US4666236A (en) Optical coupling device and method of producing same
US5402511A (en) Method of forming an improved tapered waveguide by selectively irradiating a viscous adhesive resin prepolymer with ultra-violet light
US7215862B2 (en) Process for producing optical waveguide
US20040234224A1 (en) Optical waveguide and method of manufacturing the same
KR20090010100A (ko) 광전자 구성요소 및 광학 도파관을 포함하는 인쇄회로기판 엘리먼트
KR20060123723A (ko) 도파관 및 그 형성 및 사용방법과, 광경로 및 그 형성방법
Glebov et al. Integration technologies for pluggable backplane optical interconnect systems
Rahlves et al. Polymer-based transmission path for communication and sensing applications
KR20050084025A (ko) 제어된 토포그래피 및 굴절률 프로필을 갖는 중합체성광학장치 구조물
Tooley et al. Optically written polymers used as optical interconnects and for hybridisation
Cook et al. Stable, low-loss optical waveguides and micromirrors fabricated in acrylate polymers
Eldada et al. Integration of polymeric micro-optical elements with planar waveguiding circuits
Weyers et al. Hybrid lithography approach for single mode polymeric waveguides and out-of-plane coupling mirrors
US20050087896A1 (en) Method for producing optical circuit pattern and polymer optical waveguide
JP2002202426A (ja) 光導波路の製造方法
Keyworth et al. Computer-controlled pressure-dispensed multimode polymer waveguides
AU715381B2 (en) Process for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device
ZA200602451B (en) Waveguide forming methods and waveguides fabricated therefrom
Phelps et al. Low-loss, single-mode, organic polymer waveguides utilizing refractive index tailoring
US20040165839A1 (en) Method and device for coupling a light emitting source to an optical waveguide
JP2001004858A (ja) 光導波路及びその製造方法
JP2022036382A (ja) フレキシブル自己形成光導波路及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid