KR20110034073A - 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법 - Google Patents

고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 반도체 공정으로 제작하는 실리카 1×n 스플리터 칩(splitter chip)을 대체하는 고분자 1×n 스플리터 칩을 제작하고 기존의 사용하고 있는 입력부 및 출력부에 적용되는 실리카 또는 실리콘 섬유 어레이(fiber array)를 고분자 섬유 어레이(fiber array)로 대체하여 상호 접속시켜 패키징함으로써 현재 상용화되고 있는 제품보다 광손실을 줄여서 성능을 향상시킴과 동시에 저가로 대량 제조 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법이 개시된다.

Description

고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법{Interconnection technique of polymer splitter and polymer fiber array}
본 발명은 기존의 섬유 어레이와 실리카 소자를 접속하는 기술을 활용하되 핫 엠보싱 공정을 통한 고분자 스플리터 소자를 제조하고, UV 임프린트 공정을 통한 고분자 섬유 어레이를 제조하며 상기 스플리터 소자의 전/후단에 각각 1개 및 n개의 광도파로를 가진 섬유 어레이를 연결시키는 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법에 관한 것이다.
지식정보화 사회의 고도화에 따라 정보 전송량의 수요를 충족시키기 위하여 고집적화 및 광대역폭의 소자 수요가 늘어나고 있으며, 그 범위와 중요성 또한 매우 증가하고 있다. 이러한 수요를 충족시키기 위하여 최근에 광집적회로(Photonic Integrated Circuit, PIC)에 대한 연구가 활발히 진행 중이며, 광집적회로의 제작 방식은 주로 평면 광회로 형태로 이루어지고 있다. 이런 광집적회로 소자들은 스플리터의 입/출력부의에 각각 섬유 어레이를 접속하고 패키징하여 수요자에게 공급한다.
통신에 있어서 스플리터(splitter)는, 특정된 하나의 신호를 각각 선택된 특 성을 가진 주파수 범위로 분리하여 두 개 이상의 신호를 전송하는 장치로서, 쌍방향 통신의 경우 여러 곳에서 입력되는 신호를 하나의 신호로 재조립하는 기능도 수행한다.
현재까지 스플리터는 실리카 소재를 이용하여 스플리터를 제조하고, 실리콘 또는 실리카를 이용하여 섬유 어레이를 제작하여 스플리터의 입력부에 각각 섬유 어레이를 연결하는 형태로서, 즉 섬유 어레이(입력부)-실리카 소자(스플리터)-섬유 어레이(출력부)와 같은 형태로 정렬하여 광 파워가 가장 최적점이 되는 곳에 정렬하였다.
그러나 실리카 소자는 주로 포토 리소그래피등과 같은 반도체 공정기반으로 이루어지므로 생산성이 좋지 않아 대량 생산에 적합하지 않고, 또한 정밀도에 있어 신뢰성을 유지하기가 힘든 문제점이 있다. 따라서 실리카 스플리터 소자와 섬유 어레이를 접속하고 패키징하여 수요자에게 공급할 경우 최근 급격히 늘어나는 수요에 맞추어 공급하는 것이 어려울 뿐 아니라, 제품이 고가이기 때문에 수요자의 만족도를 저하시키는 문제점이 있다.
한편, 고분자 소자와 실리카나 실리콘 재질의 섬유 어레이를 혼용 사용할 경우 소재의 굴절율 차이에 의해 프래넬 손실이 발생하므로 손실을 줄이기 위해서 같은 굴절율을 가진 소재를 사용하여 제작할 필요성이 있다.
이에 따라 본 발명은 고분자 물질을 이용하는 제작 기술로서, 핫 엠포싱 공정, 소프트리소그래피 공정 그리고 사출성형 등에 의해 고분자 소자들이 제작되고 있고, 이러한 기술을 바탕으로 반도체 공정에서 문제가 되었던 생산성과 정밀성 저하 문제를 크게 개선하였던 바, 이 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적은 지식정보화 사회의 고도화에 따라 정보 전송량의 수요를 충족시키기 위하여 대량생산에 적합하며 고정밀도가 가능한 핫 엠보싱 공정에 의한 고분자 1×n 스플리터 소자 제공하고, UV 임프린트 공정을 이용하여 입출력용 고분자 섬유 어레이를 제작하며, 고분자 스플리터 소자와 고분자 섬유 어레이를 상호 접속시켜 패키징하여서 된 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결 수단은, 핫 엠보싱 공정을 통해 1×n의 광도파로를 가진 고분자 스플리터 소자(100)를 제조하는 단계; UV 임프린트(Imprint) 공정을 통해 1개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200') 및 n개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200)를 제조하는 단계; 상기 1개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200')를 고분자 스플리터 소자의 입력측에 연결시키고, n개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200)를 고분자 스플리터 소자의 출력측에 연결시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 고분자 스플리터 소자(100)의 핫 엠보싱 공정은, 다수의 돌기(111)가 형성된 가압 마스터(110)를 준비하고 상기 가압 마스터(110)를 이용하여 하부 크래드 시트(120) 상에 코어(121)를 성형하는 코어 성형단계(S1)와, 하부 크래드 시트(120)에서 가압 마스터(110)를 제거하고 코어(121) 형성부에 코어수지(130)를 주입하는 코어수지 충진단계(S2)와, 상부 크래드 시트(140)를 하부 크래드 시트(120) 상에 덮고, UV 광선에 노광시켜서 코어수지(130)를 경화하는 상부크래드 접합단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고분자 섬유 어레이의 UV 임프린트 공정은, n개의 V홈 채널(211)을 가진 금형으로 가이드플레이트(220)에 V홈(221)을 형성하고, 상기 V홈에 광섬유(230)를 안착시킴과 동시에 UV 레진(240)을 도포한 뒤, 평판 금형(250)으로 UV 레진(240)이 도포된 부분을 가압하면서 히팅시키는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시로서 본 발명은, 상기 고분자 스플리터 소자의 양측 단부에 경사단부를 형성하고, 상기 각 고분자 섬유 어레이의 일측 단부에 경사단부를 형성하여 각각의 경사단부를 서로 맞대어 접속시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 반도체 공정을 통한 소자제작에 비하여 핫 엠보싱 공정 및 UV 임프린트 공정 통한 고분자 스플리터 소자와 고분자 섬유 어레이를 간단한 방법으로 짧은 시간에 각 요소의 제작이 가능하고, 이들을 상호 접속시켜서 패키징하면 생산성이 향상됨은 물론 굴절률에 따른 광손실을 최소화할 수 있게 되며 저가공급이 가능하게 되는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하며, 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 형태를 보인 예시에 불과하므로, 도면 및 이하의 설명이 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 고분자 스플리터 소자의 제작 과정을 보인 공정도이고, 도 2는 도 1의 공정에 의해 제조된 고분자 스플리터 소자의 사시도로서, 핫 엠보싱 공정에 의해 고분자 스플리터 소자를 제조하는 방법이 개시된다.
도 1 및 도 2를 참조하는 바와 같이, 도 2에 예시된 고분자 스플리터 소자(100)를 제조하기 위해 도 1의 (a)와 같이 다수의 돌기(111)가 형성된 가압 마스터(Imprint master)(110)를 준비하고, 상기 준비된 가압 마스터(110)를 이용하여 도 1의 (b)와 같이 하부 크래드 시트(Under clad sheet)(120) 상에 상기 돌기(111)와 대응하는 코어(121)를 성형한다(S1: 코어 성형단계).
다음으로, 도 1의 (c)와 같이 하부 크래드 시트(120)에서 가압 마스터(110)를 제거한 뒤, 도 1의 (d)와 같이 코어(121)가 형성된 부분에 코어층을 형성하기 위한 코어수지(Core resin)(130)를 주입하여 코어(121)를 채운다(S2: 코어수지 충진단계).
이후, 도 1의 (e)와 같이 평판 형태의 상부 크래드 시트(Upper clad sheet)(140)를 하부 크래드 시트(120) 상에 덮고, UV 광선에 노광시켜서 코어수지(130)를 경화(S3: 상부크래드 접합단계)하면 도 1의 (f)와 같은 단면 형태 및 도 2와 같은 형태의 고분자 스플리터 소자(100)를 제조할 수 있다.
이때, 도 2와 같이 상기 고분자 스플리터 소자(100)의 양쪽 단부를 경사지게 한 경사단부(150)를 형성하는 것이 바람직하며, 이는 후술하는 고분자 섬유 어레이와의 접속을 용이하게 하기 위함이다.
도 1에 예시된 고분자 스플리터는 1×8의 광도파로를 가진 소자이나, 이러한 방법에 의해 1×n으로 다중 분기된 광도파로를 가진 고분자 스플리터 소자의 제조가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 3은 고분자 섬유 어레이의 제작 과정을 보인 공정도로서, UV 임프린트 공정에 의해 고분자 섬유 어레이를 제조하는 방법이 개시된다.
도 3을 참조하는 바와 같이 고분자 섬유 어레이(200)를 제조하기 위해, 먼저 복수 개(도면은 8채널의 홈을 가진다)의 V홈 채널(211)을 가진 금형을 이용하여 가이드플레이트(220)에 V홈(221)을 형성하고, 상기 V홈에 광섬유(230)를 안착시킴과 동시에 UV 레진(240)을 도포한 뒤, 평판 금형(250)으로 UV 레진(240)이 도포된 부분을 가압하면서 170~190℃까지 히팅하여 경화시킨다.
이와 같은 공정을 거치면, 가이드플레이트(220)의 V홈(221)에 광섬유가 안착, 고정된 고분자 섬유 어레이(200)를 제조할 수 있으며, 이때 상기 고분자 섬유 어레이의 일측 단부를 경사지게 한 경사단부(260)를 형성하며, 상기 경사단부(260)는 상기 고분자 스플리터 소자(100)의 경사단부(150)의 경사 각도와 대응한다.
도 4는 고분자 스플리터 소자와 고분자 섬유 어레이의 접속 구조를 보인 사시도이고, 도 5는 고분자 스플리터 소자와 고분자 섬유 어레이의 접속 구조를 보인 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하는 바와 같이, 도 3의 UV 임프린트 공정에 의해 제조된 8개의 V홈(221)을 가진 고분자 광섬유 어레이(200)를 핫 엠보싱 공정에 의해 제조된 1×8로 분기의 고분자 스플리터 소자(100)의 출력측에 접속시키고, 또한 도 3에 개시된 제조 공정과 동일한 방법으로 제조된 1개의 V홈을 가진 고분자 광섬유 어레이(200')를 고분자 스플리터 소자(100)의 입력측에 접속시키면 신호를 1×8로 분리할 수 있는 고분자 광도파로가 형성된다.
이때 고분자 스플리터 소자(100)와 고분자 광섬유 어레이(200)(200')의 각 경사단부(150)(260)를 서로 맞대어 연결시키며, 이와 같이 1개의 스플리터 소자(100)와 2종의 고분자 광섬유 어레이(200)(200')를 각각 접속시키면 1개의 신호를 특성에 따라 8개의 신호로 분리할 수 있으며, 이때 각각의 소재는 동일한 고분자 소재로 이루어져 있으므로 광손실을 최소화할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 고분자 스플리터 소자의 제작 과정을 보인 공정도.
도 2는 도 1의 공정에 의해 제조된 고분자 스플리터 소자의 사시도.
도 3은 고분자 섬유 어레이의 제작 과정을 보인 공정도.
도 4는 고분자 스플리터 소자와 고분자 섬유 어레이의 접속 구조를 보인 사시도.
도 5는 고분자 스플리터 소자와 고분자 섬유 어레이의 접속 구조를 보인 측면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100... 고분자 스플리터 소자
120... 하부 크래드 시트
130... 코어수지
140... 상부 크래드 시트
150, 260... 경사단부
200, 200'... 고분자 섬유 어레이
240... UV레진

Claims (4)

  1. 핫 엠보싱 공정을 통해 1×n의 광도파로를 가진 고분자 스플리터 소자(100)를 제조하는 단계;
    UV 임프린트 공정을 통해 1개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200') 및 n개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200)를 제조하는 단계;
    상기 1개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200')를 고분자 스플리터 소자의 입력측에 연결시키고, n개의 V홈이 형성된 고분자 섬유 어레이(200)를 고분자 스플리터 소자의 출력측에 연결시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 스플리터 소자(100)의 핫 엠보싱 공정은, 다수의 돌기(111)가 형성된 가압 마스터(110)를 준비하고 상기 가압 마스터(110)를 이용하여 하부 크래드 시트(120) 상에 코어(121)를 성형하는 코어 성형단계(S1)와,
    하부 크래드 시트(120)에서 가압 마스터(110)를 제거하고 코어(121) 형성부에 코어수지(130)를 주입하는 코어수지 충진단계(S2)와,
    상부 크래드 시트(140)를 하부 크래드 시트(120) 상에 덮고, UV 광선에 노광시켜서 코어수지(130)를 경화하는 상부크래드 접합단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고분자 섬유 어레이의 UV 임프린트 공정은, 1개 또는 n개의 V홈 채널(211)을 가진 금형으로 가이드플레이트(220)에 V홈(221)을 형성하고, 상기 V홈에 광섬유(230)를 안착시킴과 동시에 UV 레진(240)을 도포한 뒤, 평판 금형(250)으로 UV 레진(240)이 도포된 부분을 가압하면서 히팅시키는 것을 특징으로 하는 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 스플리터 소자의 양측 단부에 경사단부를 형성하고, 상기 각 고분자 섬유 어레이의 일측 단부에 경사단부를 형성하여 각각의 경사단부를 서로 맞대어 접속시키는 것을 특징으로 하는 고분자 스플리터와 고분자 섬유 어레이의 제작 및 접속방법.
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