KR20100065705A - 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법 - Google Patents

브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법 Download PDF

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김회종
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Abstract

본 발명은 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 광도파로가 형성되는 평판형 광도파로에 브래그 격자 필터를 제작하여 별도의 필터를 부착하지 않고 원하는 파장의 광신호만을 선택하여 송수신할 수 있다.
브레그 격자 필터, 트리플렉서 평판형 광도파로

Description

브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법{TRIPLEXER PLANAR LIGHTWAVE CIRCUIT INCLUDING BRAGG GRATING FILTER AND ITS MANUFACTURE METHOD}
본 발명은 평판형 광도파로에 별도의 필터를 부착하지 않고 격자 패턴을 사용하여 원하는 파장의 광신호만 선택하여 송수신하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
요즘에는 기존의 양방향 다이플렉서(BiDi-diplexer)의 2개의 파장에 별도의 파장채널을 추가하는 양방향 트리플렉서(BiDi-triplexer), 즉, 총 3개의 파장을 사용하는 양방향 다파장 광 송수신기가 사용된다.
예를 들어, 상기 양방향 트리플렉서를 사용할 경우 전화국에서 가정으로 가는 하향 디지털신호는 1490nm 광파장, 가정에서 전화국으로 가는 상향 디지털신호는 1310nm 광파장, 전화국에서 가정으로 가는 CATV 하향 아날로그 신호는 1550nm 광파장을 사용한다. 더 나아가 통신용량의 확장을 위하여 추가로 제4 파장 1610nm 의 사용까지 고려하고 있는 실정이다.
이처럼 사용 광 파장의 개수가 증가하면서 사용되는 광 부품의 개수가 증가하며, 상기 부품 간의 광학적 정밀성 문제가 나타나고 있다. 참고로, 광섬유의 코어는 10㎛로서, 광을 이 코어에 집어넣기 위해서는 통상 1㎛ 이상의 정밀도로 광섬유와 송수신 광모듈 부품들의 상대적 정렬 및 고정을 하는 과정이 필요하다.
현재 일반 광학적 방법을 사용하는 양방향 트리플렉서 광 송수신기의 경우에는, 하나의 광 송수신기를 조립하는데만 해도 구성 부품 최소 50개 이상에 이르며, 각 부품을 조립하는 공정에 많은 비용 및 시간이 소용되는 문제가 발생한다.
도 1은 종래의 광도파로 기술을 사용하는 양방향 트리플렉서형 광 송수신기의 구조도로서 일본특허공개공보 평10-142459호에 개시되어 있다.
상기 도 1을 참조하면, 광섬유(100)에서 입사된 광이 입력포트(150)를 통해 입력되면, 광도파로(160)를 통과하여 홈(140)에 끼워진 광학 박막 필터들(110)에 입사하고 파장에 따라 통과 또는 반사되어 광파장을 분리 또는 합성을 한다.
그리고, 광송신기(130)에서 송신되는 1310nm광파장은 광학 박막 필터(110)에서 반사되어 광섬유(100)로 보내지고, 상기 광섬유(100)에서 들어오는 1490nm, 1550nm 광파장 중에서 1490nm광파장은 2개의 광학 박막 필터(110)를 통과하여 광수신기(120)에 보내지고, 1550nm광파장은 광학 박막 필터(110)에서 반사하여 광섬유(100)로 보내지며 광수신기를 광섬유(100)의 말단에 부착하여 사용하게 된다.
상기의 방법은 상기 홈(140)에 끼워질 0.1∼0.01㎜ 두께의 얇은 광학 박막 필터(110)가 필요하며, 광도파로(160) 기판에 작은 홈(140)을 형성하고, 그 홈(140)에 광학 박막 필터(110)를 삽입하는 공정을 수행하여야 한다.
상기 광학 박막 필터(110)는 일반적으로 유리 기판에 광학 박막 필터(110)를 코팅한 다음, 유리 기판에서 필터막을 분리하여 적당한 크기로 잘라서 만든다. 이와 같은 과정은 각 소자 마다 개별 작업을 해야 하는 것으로서 광도파로 기술을 이용하기 이전의 일반 광학적 방법에 비하여 개선은 되지만, 양산성에는 여전히 문제점을 내포하고 있다.
한편, 미국특허공개공보 US 20040052467, "WAVEGUIDE ASSEMBLED FOR　TRANSVERSE OF OPTICAL POWER"에는 도 1b와 유사한 방식에 의한 광 모듈이 개시되어 있으나, 이 방식도 공정상의 어려움이 있어 양산성에 실제 적용하기에는 문제점이 있었다.
즉, 3개의 특정 파장을 통과시키는 트리플렉서형 광도파로를 제작할 경우 평판형 광도파로의 특정 위치를 절단하기 위해 정밀하게 홈을 형성하고 필터를 삽입하거나 평판형 광도파로의 단면에 필터를 정밀하게 부착해야 하는 등 별도의 필터를 필요로 하기 때문에 공정이 복잡해지며, 대량 생산이 어려운 문제가 발생한다.
이에 따라 별도의 필터를 형성하지 않고도 특정 파장을 전송할 수 있는 광도파로가 요구된다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 별도의 필터를 구비하지 않고 원하는 파장의 광신호를 송수신할 수 있는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 평판형 광도파로 중 광도파로가 위치하는 소정 부분을 식각하여 격자 패턴을 형성하고, 격자 패턴 내에 광도파로의 코어를 삽입함으로써 격자 패턴이 필터 역할을 하여 수신되는 광신호의 파장 중 선택되는 파장만을 투과시킬 수 있다.
본 발명은 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로에 관한 것으로, 서브 마운트 기판 상부에 형성되며, 적어도 하나 이상의 분기점을 갖는 광도파로를 포함하고, 파장대역을 분리하는 평판형 광도파로를 포함하고, 상기 광도파로의 일단에 연결되어 광신호를 송수신하는 다이오드를 포함하며, 상기 평판형 광도파로 중 상기 분기점과 다이오드 사이에 형성된 광도파로의 위치에 형성되며, 격자 패턴에 의해 수신되는 광신호 중 선택되는 파장의 광신호만 투과시키는 브레그 격자 필터를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 광신호의 파장은 1310nm, 1490nm, 및 1550nm 중 선택되는 적어도 하나 이상의 파장을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 브레그 격자 필터는 1490nm 또는 1550nm 의 광파장을 차단할 수 있다.
그리고, 본 발명은 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법에 관한 것으로, 서브 마운트 기판 상부에 하부 클래딩 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 하부 클래딩 층 상부에 금속 마스크를 형성한 후, 포토레지스트 또는 레진을 적층하고, 상기 포토레지스트 또는 레진에 격자 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 격자 패턴을 마스크로 하여 상기 하부클래딩에 격자를 형성하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 격자를 형성한 후, 상기 금속 마스크와 상기 포토레지스트 또는 레진을 제거하고, 광도파로 코어를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 광도파로 코어의 상부에 상부 클래딩 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법에 관한 것으로 서브 마운트 기판 상부에 하부 클래딩 층, 광도파로 코어를 순차적으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 코어의 상부에 금속 마스크를 형성한 후, 포토레지스트 또는 레진을 적층하고, 상기 포토레지스트 또는 레진에 격자 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 격자 패턴을 마스크로 하여 상기 광도파로 코어에 격자를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 격자를 형성한 후, 상기 금속 마스크와 상기 포토레지스트 또는 레진을 제거하고, 상부 클래딩 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 상부 클래딩 층 및 하부 클래딩 층은 이산화 실리콘(SiO2)으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 상기 격자 패턴을 형성하는 단계는, 홀로그램 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 및 나노 임프린팅 중 선택되는 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 격자필터를 형성하는 단계는, 완충된 불화수소산(BOE)에 의한 습식식각이나 SF4, CF4와 같은 불화가스에 의한 건식식각으로 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면 트리플렉서 제작을 위하여 별도의 필터 부품을 삽입, 부착할 필요없이 평면 광도파로 자체에 격자 패턴을 형성하고, 격자 패턴에 의해 형성된 격자 필터를 통해 원하는 파장의 광신호를 전송할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트리플렉서 평판형 광도파로를 나타낸 도면이다.
도 2a를 참조하면, 서브 마운트 기판(200), 평판형 광도파로(210), 광섬유(220), 광도파로(230), 브레그 격자 필터(240a, 204b), 포토 다이오드(250a, 250b), 및 레이저 다이오드(250c)를 포함한다.
서브 마운트 기판(200)는 상부에 광섬유(220), 평판형 광도파로(210), 포토 다이오드(250a, 250b), 및 레이저 다이오드(250c)를 포함한다.
평판형 광도파로(210)는 광섬유(220), 포토 다이오드(250a, 250b), 또는 레이저 다이오드(250c)로부터 송수신되는 광신호를 내부에 장착된 광도파로(230)를 사용하여 전송한다.
광도파로(230)는 적어도 하나 이상의 분기점을 가지고, 분기점에 의해 나누어진 각 광도파로(230)의 일단이 다이오드(250)와 연결되어 광신호를 전송한다.
그리고, 코어와 클래드로 구성하며, 브레그 격자 필터(240a, 240b)가 형성된 부분에서는 코어만으로 구성할 수 있다.
브레그 격자 필터(240a, 240b)는 분기점에 의해 나누어진 광도파로(220)가 다이오드(250a, 250b)로 연결되는 사이에 형성되며, 평판형 광도파로(210)에 격자 패턴을 형성함으로써 광도파로(230)를 통해 전송되는 광신호의 파장 중 원하는 파장만 선택적으로 구별하여 전송한다.
좀더 자세하게, 1550nm와 1490nm의 파장을 갖는 광신호를 광섬유(220)를 통 해 수신하고, 상기 광신호는 분기점에 의해 양방향으로 전송된다. 양방향으로 전송된 광신호는 제 1브레그 격자 필터(240a)가 형성된 광도파로(230)를 통과하면서 1490nm의 파장을 갖는 광신호가 차단되어(도 2b참조) 1550nm의 신호만이 포토 다이오드(250a)를 통해 전송된다.
그리고, 양방향으로 전송된 광신호 중 제 2브레그 격자 필터(240b)가 형성된 광도파로(230)를 통해 전송되는 광신호는 1550nm의 파장을 갖는 광신호가 차단되어(도 2c참조) 1490nm의 신호만이 포토 다이오드(250b)를 통해 전송된다.
또한, 레이저 다이오드(205c)를 통해 발생된 1310nm 파장의 신호는 광도파로(230)를 통과해 광섬유(220)로 송신되고, 반면에 광섬유(220)로부터 수신되는 1490nm와 1550nm의 파장의 광신호는 제 1브레그 격자 필터(240a)와 제 2브레그 격자 필터(240b)가 형성된 광도파로(230)를 통과하면서 레이저 다이오드(250c)로 전송되는 것이 차단된다.
브레그 격자 필터(240a, 240b)를 형성하는 방법은 도 3 내지 도 4를 참조할 수 있다.
도 3a 내지 도 3h, 도 4a 내지 도 4g, 및 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법을 나타낸 도면이며, 도 3a 내지 도 3h는 하부 클래딩 층에 격자필터가 형성된 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법이며, 도 4a 내지 도 4g는 광도파로 코어에 격자필터가 형성된 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법을 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 실리콘으로 형성된 서브마운트 기판(200)의 상부에 이산화 실리콘(SiO2)으로 형성되는 하부 클래딩 층(212)을 형성한 후, 격자 필터(320)을 형성하고자 하는 부분을 제외한 부분에 금속 마스크(300)를 형성한다.
도 3b를 참조하면, 노출되어 있는 하부 클래딩 층(212)과 금속 마스크(300)의 상부에 포토 레지스터(Photo resist) 또는 레진(Resin)(310)을 도포한다.
도 3c를 참조하면, 하부 클래딩층(212)에 격자를 형성하기 위한 마스크가 될 수 있도록 포토 레지스트 또는 레진(310)에 격자 패턴을 형성한다.
이때, 격자 패턴은 홀로그램 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 및 나노 임프린팅 중 선택되는 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 도 3c에 의해 형성된 격자패턴을 마스크로 사용하여 하부 클래딩층(212)에 격자를 형성하는 단계로 완충된 불화수소산(BOE)에 의한 습식식각 또는 SF4, CF4와 같은 불화가스를 이용한 건식식각으로 형성한다.
도 3e를 참조하면, 도 3d에서 격자를 형성한 후, 마스크 역할을 하던 포토레지스트 또는 레진(310)을 제거한 후, 노출되는 금속 마스크(300)를 제거한다.
이에 의해, 기판(200)의 상부에 격자 형태를 갖는 하부 클래딩 층(212)이 형성되며(도 3f참조), 격자 형태를 갖는 하부 클래딩 층(212) 상부에 광도파로의 코어(232)를 형성한다(도 3g참조).
도 3h를 참조하면, 도 3g에서 형성되는 광도파로 코어(232)의 상부에 상부 클래딩 층(214)을 적층함으로써, 격자 필터를 포함하는 평판형 광도파로를 형성하 며, 광도파로 코어(232)를 통과하는 광파장을 필터링한다.
그리고, 상부 클래딩 층(214)은 하부 클래딩 층(212)과 동일한 물질로 형성되며, 바람직하게는 이산화 실리콘(SiO2)로 형성할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 도 3a 내지 도 3h의 공정 과정과 유사하며, 다만 기판(200)의 상부에 하부 클래딩 층(212), 및 광도파로 코어(232)를 적층한 후(도 4a참조), 금속 마스크(300), 포토레지스터 또는 레진(310)을 통해 격자 패턴을 형성하고, 형성된 격자 패턴을 마스크로 이용하여 광도파로 코어(232) 상에 격자(320)를 형성한다(도 4b 내지 도 4e참조).
그리고, 격자(320)가 형성된 광도파로 코어(232)의 상부에 상부 클래딩 층(214)을 형성함으로써 격자 필터를 포함하는 평판형 광도파로를 형성한다.
도 5를 참조하면, 도 3f의 하부 클래딩 층(212)에 형성된 격자(320) 또는 도 4f의 광도파로 코어(232)에 형성된 격자(320)를 나타낸다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대처할 수 있다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 종래의 트리플렉서 평판형 광도파로를 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로를 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3h, 도 4a 내지 도 4g, 및 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 220 : 광섬유 110 : 박막 필터
120 : 광수신기 130 : 광송신기
140 : 홈 150 : 입력포트
160, 230 : 광도파로 200 : 서브 마운트 기판
210 : 평판형 광도파로 212 : 하부 클래딩 층
214 : 상부 클래딩 층 232 : 광도파로 코어
240a, 204b : 브레그 격자 필터 250a, 250b : 포토다이오드
250c : 레이저 다이오드 300 : 금속 마스크
310 : 포토 레지스터 또는 레진 320 : 격자

Claims (9)

  1. 서브 마운트 기판 상부에 형성되며, 적어도 하나 이상의 분기점을 갖는 광도파로를 포함하고, 파장대역을 분리하는 평판형 광도파로;
    상기 광도파로의 일단에 연결되어 광신호를 송수신하는 다이오드; 및
    상기 평판형 광도파로 중 상기 분기점과 다이오드 사이에 형성된 광도파로의 위치에 형성되며, 격자 패턴에 의해 수신되는 광신호 중 선택되는 파장의 광신호만 투과시키는 적어도 하나 이상의 브레그 격자 필터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광신호의 파장은 1310nm, 1490nm, 및 1550nm 중 선택되는 적어도 하나 이상의 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 브레그 격자 필터는 1490nm 또는 1550nm 의 광파장을 차단하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로.
  4. 서브 마운트 기판 상부에 하부 클래딩 층을 형성하는 단계;
    상기 하부 클래딩 층 상부에 금속 마스크를 형성한 후, 포토레지스트 또는 레진을 적층하고, 상기 포토레지스트 또는 레진에 격자 패턴을 형성하는 단계;
    상기 격자 패턴을 마스크로 하여 상기 하부 클래딩층에 격자를 형성하는 단계;
    상기 격자를 형성한 후, 상기 금속 마스크와 상기 포토레지스트 또는 레진을 제거하고, 광도파로 코어를 형성하는 단계; 및
    상기 광도파로 코어의 상부에 상부 클래딩 층을 형성하여 격자 필터를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법.
  5. 서브 마운트 기판 상부에 하부 클래딩 층, 광도파로 코어를 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 코어의 상부에 금속 마스크를 형성한 후, 포토레지스트 또는 레진을 적층하고, 상기 포토레지스트 또는 레진에 격자 패턴을 형성하는 단계;
    상기 격자 패턴을 마스크로 하여 상기 광도파로 코어에 격자를 형성하는 단 계; 및
    상기 격자를 형성한 후, 상기 금속 마스크와 상기 포토레지스트 또는 레진을 제거하고, 상부 클래딩 층을 형성하여 격자 필터를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 상부 클래딩 층 및 하부 클래딩 층은 이산화 실리콘(SiO2)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 격자 패턴을 형성하는 단계는,
    홀로그램 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 및 나노 임프린팅 중 선택되는 어느 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 격자를 형성하는 단계는,
    완충된 불화수소산(BOE)에 의한 습식식각 또는 불화가스에 의한 건식식각으로 형성하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법.
  9. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 격자 필터는,
    1490nm 또는 1550nm 의 광파장을 차단하는 것을 특징으로 하는 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 제조방법.
KR1020080124177A 2008-12-08 2008-12-08 브레그 격자 필터를 포함하는 트리플렉서 평판형 광도파로 및 그의 제조방법 KR20100065705A (ko)

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