KR20180014969A - Method for fabricating optical fiber with integrated fine pattern - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for fabricating an optical fiber with an integrated fine pattern which has a vertical plane on which a fine pattern is formed. According to the present invention, a photosensitive layer is formed on the vertical plane of an optical fiber-ferrule assembly, or an optical fiber-ferrule assembly is inserted into a ferrule holder and then the photosensitive layer is simultaneously formed on the upper surface of the holder and the vertical plane of the optical fiber-ferrule assembly. So, a flat photosensitive layer can be formed on the vertical plane of the optical fiber. Accordingly, when the exposure and development of the photosensitive layer are performed, it is possible to form an undistorted fine pattern on the vertical plane of the optical fiber.

Description

미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법{METHOD FOR FABRICATING OPTICAL FIBER WITH INTEGRATED FINE PATTERN}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of fabricating an integrated optical fiber element,

본 발명은 광섬유의 종단면에 왜곡되지 않은 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자의 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for fabricating a micropattern-integrated optical fiber device capable of forming a micropattern in an undistorted shape on a longitudinal section of an optical fiber.

마이크로 또는 나노 공정 기술의 발달로 인하여, 과거에는 제작상의 한계로 인하여 사용하지 못했던 다양한 대상물들의 응용 범위가 넓어지고 있다. 이와 같은 대상물들 가운데 하나인 광섬유는 기존의 전통적인 웨이퍼를 대체할 수 있는 새로운 플랫폼으로서 연구되고 있다. 보다 구체적으로는, 마이크로/나노 공정 기술을 이용하여 광섬유 단면에 다양한 마이크로/나노 구조물을 형성함으로써 광섬유에 다양한 기능성을 부여하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 즉, 종단면에 렌즈, 격자, 광학 필터 등과 같은 마이크로/나노 구조물을 포함하는 광섬유 소자는, 광통신, 초소형 광소자(photonic device), 바이오 센싱(biosensing), 바이오 이미징(bioimaging) 등 다양한 응용 분야를 가질 수 있다.Due to the development of micro or nano process technology, the application range of various objects that have not been used due to manufacturing limit has been widened in the past. Fiber optics, one of these objects, is being studied as a new platform to replace conventional wafers. More specifically, various studies have been actively made to impart various functions to an optical fiber by forming various micro / nano structures on the cross section of the optical fiber using micro / nano process technology. That is, a lens, a grating, an optical filter An optical fiber device including a micro / nano structure such as a photonic device can have various application fields such as optical communication, photonic device, biosensing, and bioimaging.

이처럼 광섬유의 종단면에 마이크로/나노 구조물 즉 미세 패턴이 형성되어 있는 광섬유를 미세 패턴 일체형 광섬유라 칭한다. 이러한 미세 패턴 일체형 광섬유를 제작하는 기술로서 포토 리소그래피(photo lithography), 나노 임프린팅(nano imprinting), 아크 방전(arc discharge) 등의 기술이 제안되어 왔다.An optical fiber in which a micro / nano structure, that is, a fine pattern is formed on a longitudinal section of the optical fiber is called a micro pattern integrated optical fiber. Techniques such as photo lithography, nano imprinting, and arc discharge have been proposed as techniques for fabricating such a fine pattern integrated optical fiber.

포토 리소그래피 또는 나노 임프린팅을 이용한 미세 패턴 일체형 광섬유의 제작 기술에 관해서는, "The Optical Fiber Tip : An Inherently Light-Coupled Microscopic Platform for Micro- and Nanotechnologies."(Gorgi Kostovski , Paul R. Stoddart, and Arnan Mitchell, ADVANCED MATERIALS, 2014, DOI: 10.1002/ adma.201304605.) 논문에 잘 나타나 있으며, 일본공개특허공보 제2003-227931호("편광자 일체형 광부품, 그 제조법 및 그것을 사용한 직선 편파 결합 방법", 2003.08.15) 등에도, 포토 리소그래피 방식을 사용하여 광섬유의 종단면에 미세 패턴을 형성하는 기술이 개시되어 있다.An optical fiber tip is fabricated using photolithography or nanoimprinting as described in "The Optical Fiber Tip: An Inherently Light-Coupled Microscopic Platform for Micro- and Nanotechnologies" (Gorgi Kostovski, Paul R. Stoddart, and Arnan Mitchell, ADVANCED MATERIALS, 2014, DOI: 10.1002 / adma.201304605.) And Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-227931 ("Polarizer-integrated optical component, its manufacturing method and linear polarized wave combining method using it, " 2003.08 . 15) discloses a technique of forming a fine pattern on the longitudinal surface of an optical fiber by using a photolithography method.

일본공개특허공보 제2003-227931호("편광자 일체형 광부품, 그 제조법 및 그것을 사용한 직선 편파 결합 방법", 2003.08.15.)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-227931 ("Polarizer-integrated optical component, its manufacturing method and linear polarization coupling method using it ", Aug. 15, 2003)

"The Optical Fiber Tip : An Inherently Light-Coupled Microscopic Platform for Micro- and Nanotechnologies."(Gorgi Kostovski , Paul R. Stoddart , and Arnan Mitchell, ADVANCED MATERIALS, 2014, DOI: 10.1002/ adma.201304605.)"The Optical Fiber Tip: An Inherently Light-Coupled Microscopic Platform for Micro- and Nanotechnologies." (Gorgi Kostovski, Paul R. Stoddart, and Arnan Mitchell, ADVANCED MATERIALS, 2014, DOI: 10.1002 / adma.201304605.)

본 발명은 광섬유의 종단면에 왜곡되지 않은 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method of fabricating a micropattern-integrated optical fiber element capable of forming an undistorted fine pattern on a longitudinal section of an optical fiber.

또한, 본 발명은 마스크를 사용하지 않고 사용자가 원하는 다양한 모양의 미세 패턴을 광섬유의 종단면에 제작할 수 있는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a method of fabricating a micropattern-integrated optical fiber element in which fine patterns of various shapes desired by a user without using a mask can be fabricated on the longitudinal face of the optical fiber.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 종단면에 미세 패턴이 형성된 광섬유로서 이루어지는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법으로서, 광섬유(500)의 종단면이 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 상기 페룰(600) 안에 상기 광섬유(500)가 결합되어 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 형성되는 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계; 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광성 재료가 도포되어 감광층(550)이 형성되는 감광층 형성 단계; 상기 감광층(550)에 패턴광이 조사되어 상기 감광층(550)의 노광이 이루어지는 감광층 노광 단계; 및 상기 광섬유(500)의 종단면에 상기 패턴광의 형상에 따른 미세 패턴이 형성되도록 상기 감광층(550)이 현상되는 감광층 현상 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a micropattern-integrated optical fiber device comprising an optical fiber in which fine patterns are formed on a vertical plane, Forming an optical fiber-ferrule assembly (1000) by combining the optical fiber (500) in the ferrule (600) so as to be positioned on the same plane as a longitudinal section of the ferrule (600); A photosensitive layer forming step of forming a photosensitive layer 550 by applying a photosensitive material on a longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000; Exposing the photosensitive layer 550 with pattern light to expose the photosensitive layer 550; And a photosensitive layer developing step of developing the photosensitive layer 550 such that a fine pattern corresponding to a shape of the patterned light is formed on a longitudinal surface of the optical fiber 500.

여기서, 상기 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계는, 상기 광섬유(500)가 상기 페룰(600) 안으로 삽입되는 단계; 상기 광섬유(500)와 상기 페룰(600) 사이의 갭에 액체 상태의 폴리머(700)가 채워지는 단계; 상기 액체 상태의 폴리머(700)에 열이 가해져 상기 광섬유(500)와 상기 페룰(600)이 결합되는 단계; 및 상기 광섬유(500)의 종단면이 상기 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 폴리싱되는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.The forming of the optical fiber-ferrule assembly may include: inserting the optical fiber 500 into the ferrule 600; Filling a gap between the optical fiber (500) and the ferrule (600) with a liquid polymer (700); Coupling the optical fiber (500) and the ferrule (600) by applying heat to the liquid polymer (700); And polishing the optical fiber 500 such that a longitudinal section of the optical fiber 500 is coplanar with a longitudinal section of the ferrule 600.

그리고 상기 감광층 현상 단계 이후에, 상기 광섬유(500)와 상기 페룰(600) 사이의 갭에 채워진 폴리머(700)가 폴리머 제거 용액(800)에 의해 제거되어, 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 상기 광섬유(500)를 분리시키는 광섬유 분리 단계;가 더 이루어질 수 있다.After the photosensitive layer developing step, the polymer 700 filled in the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 is removed by the polymer removing solution 800, and the optical fiber- An optical fiber separating step of separating the optical fiber 500 may be further performed.

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 광원(110)으로부터 조사된 광이 공간 광 변조기(120)에 의해 상기 광섬유(500)의 종단면에 미세 패턴을 형성하기 위한 상기 패턴광으로 변조되는 광 변조 단계;를 더 포함하여, 상기 광 변조 단계에서 변조된 상기 패턴광이 상기 감광층(550)에 조사될 수 있다.The method for fabricating a micropattern integrated optical fiber device according to the present invention is characterized in that the light irradiated from the light source 110 is converted into the pattern light for forming a fine pattern on the vertical plane of the optical fiber 500 by the spatial light modulator 120 And modulating the patterned light, wherein the patterned light modulated in the light modulating step is irradiated onto the photosensitive layer (550).

이 때, 상기 공간 광 변조기(120)는, 배치 각도가 가변되는 다수개의 가변 미러(125)들이 평면 상에 배열된 형태로 이루어져, 상기 가변 미러(125)들의 배치 각도에 따라 입사된 광을 선택적인 방향으로 반사시킴으로써 상기 패턴광으로 변조하는 디지털 미소반사 표시기(Digital Micromirror Device, DMD)일 수 있다.At this time, the spatial light modulator 120 has a configuration in which a plurality of variable mirrors 125 whose arrangement angles are variable are arranged on a plane, and the incident light is selected according to the arrangement angle of the variable mirrors 125 And may be a digital micromirror device (DMD) for modulating the light with the pattern light.

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 상기 광 변조 단계에서 변조된 상기 패턴광이 집광 렌즈(130)에 의해 축소되는 광 축소 단계;를 더 포함하여, 축소된 상기 패턴광이 상기 감광층(550)에 조사될 수 있다.The method of fabricating a micropatterned integrated optical fiber device according to the present invention may further include a light reduction step in which the pattern light modulated in the light modulation step is reduced by the condenser lens 130, May be irradiated onto the photosensitive layer 550.

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 상기 공간 광 변조기(120) 및 상기 집광 렌즈(130) 사이에 빔 스플리터(140)가 더 구비되고, 상기 집광 렌즈(130) 후단측에 관측용 카메라(150)가 더 구비되어, 상기 광 변조 단계에서 변조된 상기 패턴광이 상기 빔 스플리터(140)로 입사되어 광경로가 변경됨으로써 상기 집광 렌즈(130)로 입사되어 상기 광 축소 단계가 수행되고, 상기 감광층(550)에 조사 및 반사된 반사광이 상기 빔 스플리터(140)를 통과하여 상기 관측용 카메라(150)에 입사되어 상기 감광층(550)의 영상이 획득되는 감광층 영상 획득 단계가 더 수행되도록 이루어질 수 있다.The method for fabricating a micro patterned integrated optical fiber device according to the present invention may further include a beam splitter 140 between the spatial light modulator 120 and the condenser lens 130, The patterning light modulated in the light modulating step is further incident on the beam splitter 140 to change the optical path of the pattern light so that the patterning light is incident on the condensing lens 130, And the reflected light irradiated and reflected on the photosensitive layer 550 passes through the beam splitter 140 and is incident on the observation camera 150 to acquire the image of the photosensitive layer 550 Steps may be performed to further perform the steps.

여기서, 상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 상기 광원(110)이, 상기 감광성 재료와 반응하는 광특성을 가지는 특성광을 발생시키는 특성광원(111) 및 백색광으로부터 상기 특성광이 제거되어 이루어지는 관측광을 발생시키는 관측광원(112)을 포함하여 이루어져, 상기 특성광에 의해 상기 감광층 노광 단계가 수행되고, 상기 관측광에 의해 상기 감광층 영상 획득 단계가 수행되도록 이루어질 수 있다.The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1, wherein the light source (110) comprises a characteristic light source (111) for generating characteristic light having an optical characteristic that reacts with the photosensitive material, And an observation light source 112 for generating light. The photosensitive layer exposure step is performed by the characteristic light, and the photosensitive layer image acquiring step is performed by the observation light.

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 상기 광원(110) 및 상기 공간 광 변조기(120) 사이에 빔 균질기(160)가 더 구비되어, 상기 광원(110)으로부터 조사된 광이 상기 빔 균질기(160)에 의해 광 세기가 균일화된 후 상기 공간 광 변조기(120)로 입사되어 상기 광 변조 단계가 수행되도록 이루어질 수 있다.The method of fabricating a micropattern integrated optical fiber device according to the present invention may further include a beam homogenizer 160 between the light source 110 and the spatial light modulator 120 to excite the light emitted from the light source 110 The light intensity is made uniform by the beam homogenizer 160, and the light intensity is modulated by the spatial light modulator 120. In this case,

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 상기 광원(110) 및 상기 공간 광 변조기(120) 사이에 빔 확장기(170)가 더 구비되어, 상기 광원(110)으로부터 조사된 광이 상기 공간 광 변조기(120)의 광 입사면 면적에 상응하는 면적을 가지도록 확장된 후 상기 공간 광 변조기(120)로 입사되어 상기 광 변조 단계가 수행되도록 이루어질 수 있다.The method of fabricating a micropatterned integrated optical fiber device according to the present invention may further include a beam expander 170 between the light source 110 and the spatial light modulator 120 so that light emitted from the light source 110 May be expanded to have an area corresponding to the light incident surface area of the spatial light modulator 120, and then may be incident on the spatial light modulator 120 to perform the light modulating step.

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 상기 공간 광 변조기(120) 및 상기 집광 렌즈(130) 사이에 축소 렌즈(180)가 더 구비되어, 상기 공간 광 변조기(120)에 의해 변조된 패턴광이 상기 축소 렌즈(180)에 의해 미리 축소된 후 상기 집광 렌즈(130)로 입사되어 상기 광 축소 단계가 수행되도록 이루어질 수 있다.The method for fabricating a micro patterned integrated optical fiber device according to the present invention may further include a reduction lens 180 between the spatial light modulator 120 and the condenser lens 130, The modulated pattern light may be preliminarily reduced by the reduction lens 180, and then may be incident on the condenser lens 130 to perform the light reduction step.

이 때, 상기 감광층 형성 단계에서 형성되는 감광층(550)은, 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면이 페룰홀더(900)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 페룰홀더(900)에 구비된 홀(950)에 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 삽입 결합된 후, 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면과 상기 페룰홀더(900)의 상면에 동시에 형성되는 것일 수 있다.The photosensitive layer 550 formed in the photosensitive layer forming step is formed on the ferrule holder 900 so that the longitudinal cross section of the optical fiber ferrule assembly 1000 is coplanar with the upper surface of the ferrule holder 900, After the optical fiber ferrule assembly 1000 is inserted into the hole 950 provided in the optical fiber ferrule assembly 1000, the longitudinal end face of the optical fiber ferrule assembly 1000 and the upper surface of the ferrule holder 900 may be simultaneously formed.

또한, 본 발명에 의한 무마스크 리소그래피 시스템을 이용한 미세 패턴 일체형 광섬유 소자는, 상술한 바와 같은 제작 방법에 의하여 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the micro pattern integrated optical fiber device using the maskless lithography system according to the present invention is fabricated by the manufacturing method as described above.

이 때, 상기 광섬유(500)는, 단일모드 광섬유(single mode fiber), 다중모드 광섬유(multi mode fiber), 그린렌즈 광섬유(GRIN fiber), 공기구멍이 제거된 광결정 광섬유(photonic crystal fiber) 및 코어없는 광섬유(coreless silica fiber) 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the optical fiber 500 may be a single mode fiber, a multi mode fiber, a green lens optical fiber, a photonic crystal fiber with an air hole removed, Or a coreless silica fiber.

본 발명에 의하면, 광섬유의 종단면에 대해서만 감광층을 형성하는 것이 아니라, 광섬유-페룰 어셈블리의 종단면에 감광층을 형성하거나, 광섬유-페룰 어셈블리를 페룰홀더에 삽입 결합한 후 광섬유-페룰 어셈블리의 종단면과 페룰홀더의 상면에 동시에 감광층을 형성하기 때문에 광섬유의 종단면에 평탄한 감광층을 형성할 수 있으며, 이에 따라 상기 감광층의 노광 및 현상이 이루어질 경우 상기 광섬유의 종단면에는 왜곡되지 않은 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있게 된다.According to the present invention, instead of forming the photosensitive layer only on the longitudinal end face of the optical fiber, the photosensitive layer may be formed on the longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly, or after the optical fiber-ferrule assembly is inserted into the ferrule holder, Since the photosensitive layer is simultaneously formed on the upper surface of the holder, a flat photosensitive layer can be formed on the longitudinal surface of the optical fiber, so that when the photosensitive layer is exposed and developed, the underside of the optical fiber forms a fine pattern .

또한, 공간 광 변조기에 기반한 무마스크 리소그래피 시스템을 이용하여 광섬유의 종단면에 미세 패턴을 형성할 경우에는, 기존의 포토 리소그래피를 이용하는 방식과 비교하여 새로운 미세 패턴을 갖는 광섬유 소자를 제작할 때마다 그에 맞는 새로운 마스크를 제작할 필요가 없으며, 이에 따라 마스크 제작에 필요한 시간, 비용, 인력 등의 자원을 절약할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 미세 패턴 일체형 광섬유 소자의 제작에 있어서 경제성, 효율성, 생산성 등이 비약적으로 증대될 수 있다. 게다가, 광섬유의 종단면에 형성되는 미세 패턴을 변경하고자 하는 경우에는 공간 광 변조기를 이용하여 간단히 패턴광의 형상만 바꾸면 되기 때문에, 마스크를 새로 바꾸어야 한다거나 마스크의 위치를 정렬해야 하는 등의 부가 작업을 전혀 필요로 하지 않아, 제조하고자 하는 미세 패턴이 변경되더라도 공정의 연속성을 해치지 않으며, 이에 따라 생산성 등을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, when a fine pattern is formed on a vertical surface of an optical fiber by using a maskless lithography system based on a spatial light modulator, an optical fiber element having a new fine pattern is manufactured in accordance with a conventional method using photolithography There is no need to fabricate a mask, thereby saving resources such as time, cost, and manpower required for mask fabrication. That is, economic efficiency, efficiency, productivity, and the like can be dramatically increased in the fabrication of the fine pattern integrated optical fiber element. In addition, when it is desired to change the fine pattern formed on the longitudinal end face of the optical fiber, only the shape of the pattern light can be easily changed using the spatial light modulator. Therefore, there is no need to perform additional work such as changing the mask or aligning the position of the mask , Even if the fine pattern to be manufactured is changed, the continuity of the process is not deteriorated, and the productivity and the like can be further improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 무마스크 리소그래피 시스템의 한 실시예이다.
도 3는 광섬유-페룰 어셈블리를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)는 기존의 광섬유 커넥터(fiber optic connector)에 광섬유-페룰 어셈블리가 결합된 모습을 나타낸 도면이고, (b)는 페룰의 규격을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 디지털 미소반사 표시기의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)는 디지털 미소반사 표시기를 이용하여 만들어지는 패턴의 한 실시예를 나타낸 도면이고, (b)는 감광층에 패턴광이 조사되어 노광 중인 감광층의 모습을 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는 공간 광 변조기에서 만들어진 패턴광에 의해 노광 중인 감광층의 모습을 나타낸 도면이고, (b)는 노광된 감광층이 현상되어 광섬유의 종단면에 미세 패턴이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제작 방법에 의하여 만들어진 다양한 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 페룰홀더 및 광섬유-페룰 어셈블리를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 무마스크 리소그래피 시스템의 다른 실시예이다.1 is a view illustrating a method of fabricating a micropattern integrated optical fiber device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is an embodiment of a maskless lithography system.
Figure 3 is a schematic view of forming a fiber-ferrule assembly.
FIG. 4A is a view showing a state where an optical fiber-ferrule assembly is coupled to a conventional optical fiber connector, and FIG. 4B is a view exemplifying a standard of a ferrule.
5 is a view for explaining the principle of the digital micro-reflection indicator.
FIG. 6A is a view showing an embodiment of a pattern made using a digital micro-reflective display, and FIG. 6B is a view showing a state of a photosensitive layer exposed to pattern light by exposure to the photosensitive layer.
FIG. 7A is a view showing a state of a photosensitive layer exposed by pattern light made by a spatial light modulator, FIG. 7B is a view showing a state where an exposed photosensitive layer is developed and a fine pattern is formed on a longitudinal section of the optical fiber to be.
FIG. 8 is a view showing a variety of micropattern integrated optical fibers fabricated by the fabrication method according to the first embodiment of the present invention.
9 is a view illustrating a method of fabricating a micropattern integrated optical fiber device according to a second embodiment of the present invention.
10 is an exemplary illustration of a ferrule holder and a fiber-ferrule assembly.
11 is another embodiment of a maskless lithography system.

이하, 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 실시예의 설명에 이용하는 도면은 어느 것이나 본 발명에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법을 모식적으로 나타내는 것으로서, 이해를 높이기 위해 부분적인 강조, 확대, 축소 또는 생략 등을 하고 있으며, 각 구성부재의 축척이나 형상 등을 정확히 나타내는 것이 아닌 경우가 있다. 또한, 실시예에서 이용하는 다양한 수치는 어느 것이나 일례를 나타내는 것이며, 필요에 따라 다양하게 변경하는 것이 가능하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fabrication method of a micro patterned integrated optical fiber device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Any of the drawings used in the description of the embodiments schematically shows a method of manufacturing a micropattern-integrated optical fiber element according to the present invention. In order to improve understanding, partial emphasis, enlargement, reduction, or omission is performed. Shape or the like may not be accurately displayed. In addition, any of various numerical values used in the embodiment shows an example, and various changes can be made as needed.

<제1 실시예>&Lt; Embodiment 1 >

본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 종단면에 미세 패턴이 형성된 광섬유로서 이루어지는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법에 관한 것이다.A method for fabricating a micropattern-integrated optical fiber element according to a first embodiment of the present invention relates to a method for fabricating a micropattern-integrated optical fiber element comprising an optical fiber in which fine patterns are formed on a vertical plane.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 먼저 광섬유(500)의 종단면이 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 페룰(600) 안에 광섬유(500)가 결합되어 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 형성되는 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계와, 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광층(550)이 형성되는 감광층 형성 단계가 이루어진다. 그 후, 도 2에 도시된 바와 같은 무마스크 리소그래피 시스템을 이용하여 광 변조 단계, 광 축소 단계 및 감광층 노광 단계가 이루어질 수 있다. 그리고 상기 감광층 노광 단계 이후에는, 광섬유(500)의 종단면에 상기 패턴광의 형상에 따른 미세 패턴이 형성되도록 감광층(550)이 현상되는 감광층 현상 단계가 이루어진다.1 is a view illustrating a method of fabricating a micropattern integrated optical fiber device according to a first embodiment of the present invention. The method for fabricating a micropattern integrated optical fiber device according to the first embodiment of the present invention is characterized in that an optical fiber 500 is coupled to a ferrule 600 so that a longitudinal cross- Ferrule assembly 1000 in which an optical fiber-ferrule assembly 1000 is formed, and a photosensitive layer forming step in which a photosensitive layer 550 is formed on the longitudinal side of the optical fiber-ferrule assembly 1000. Thereafter, a light modulation step, a light reduction step, and a photosensitive layer exposure step may be performed using a maskless lithography system as shown in FIG. After the photosensitive layer exposure step, a photosensitive layer development process is performed in which the photosensitive layer 550 is developed so that a fine pattern corresponding to the shape of the patterned light is formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500.

도 1(a)는 광섬유-페룰 어셈블리의 예시적인 모습(좌측) 및 이를 개략적으로 나타낸 모습(우측)에 대한 도면으로서, 이하에서는 도 3을 참고하여 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 형성하는 단계에 대해 자세히 설명하기로 한다.FIG. 1 (a) is an exploded view of an optical fiber-ferrule assembly (left side) and a schematic view thereof (right side). Hereinafter, referring to FIG. 3, a step of forming the optical fiber- Will be described in detail.

도 3은 광섬유-페룰 어셈블리를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다. 광섬유(500)는 보통 최외각이 폴리머 자켓(polymer jacket)으로 이루어져 있고, 그 내부는 클래딩 및 상기 클래딩에 의해 에워싸여 있는 코어로 이루어져 있다. 여기서, 폴리머 자켓은 클래딩 및 코어로 이루어진 광섬유를 보호하기 위한 것이므로, 일반적인 광섬유 기반 응용 공정에서는 이와 같은 폴리머 자켓을 제거하고 사용한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계는, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 폴리머 자켓이 제거된 상태에서 종단면이 평탄하게 잘려진 광섬유(500)를 준비하는 광섬유 준비 단계가 먼저 이루어질 수 있다.Figure 3 is a schematic view of forming a fiber-ferrule assembly. The optical fiber 500 usually has an outermost polymer jacket, and the inside of the optical fiber 500 is composed of a cladding and a core surrounded by the cladding. Here, since the polymer jacket is for protecting the optical fiber made of the cladding and the core, the polymer jacket is removed and used in a general optical fiber based application process. Accordingly, in the step of forming the optical fiber-ferrule assembly according to the present invention, the optical fiber preparation step for preparing the optical fiber 500 whose longitudinal section is cut flat in a state where the polymer jacket is removed as shown in FIG. 3 (a) have.

광섬유 준비 단계 이후에는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 광섬유(500)가 페룰(600) 안으로 삽입되는 광섬유 삽입 단계가 이루어진다. 웨이퍼에 감광성 재료를 도포하여 감광층을 형성하는 가장 일반적인 방법으로는 스핀 코터(spin coater)를 이용하는 스핀 코팅법이 있다. 하지만 광섬유(500)는 그 단면이 보통 수~수백 μm의 직경을 갖기 때문에 스핀 코터를 이용하여 광섬유(500)의 종단면에 감광층을 형성하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 딥(dip) 코팅법을 통해 광섬유(500)의 종단면에 감광층을 형성할 경우에는, 감광성 재료가 광섬유(500) 종단면에서 그 중심으로 모여드는 표면장력의 영향으로 인해 광섬유(500)의 종단면 전체에 감광층을 평탄하게 형성하기 어렵다.After the optical fiber preparing step, an optical fiber inserting step is performed in which the optical fiber 500 is inserted into the ferrule 600 as shown in FIG. 3 (b). The most common method for forming a photosensitive layer by applying a photosensitive material to a wafer is a spin coating method using a spin coater. However, since the optical fiber 500 has a diameter of several to several hundreds of micrometers, it is very difficult to form a photosensitive layer on the longitudinal surface of the optical fiber 500 by using a spin coater. When the photosensitive layer is formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500 through the dip coating method, the surface tension of the optical fiber 500 is increased due to the influence of the surface tension of the photosensitive material, It is difficult to form the photosensitive layer flat on the entire longitudinal surface.

이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에서는 광섬유(500)의 종단면 전체에 평탄화된 감광층이 형성될 수 있도록 하기 위해, 광섬유(500)를 페룰(600)과 결합시켜 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 형성한 뒤 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면 전체에 감광층(550)을 형성하는 방법을 이용한다. 광섬유(500)가 삽입 결합되는 페룰(600)의 예로는 대표적으로 세라믹 페룰과 스테인레스 페룰이 있다.Accordingly, in the first embodiment of the present invention, the optical fiber 500 is coupled with the ferrule 600 to form the optical fiber-ferrule assembly 1000 so that a planarized photosensitive layer can be formed on the entire longitudinal surface of the optical fiber 500. [ And then forming the photosensitive layer 550 on the entire longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000. [ An example of the ferrule 600 in which the optical fiber 500 is inserted and bonded is typically a ceramic ferrule and a stainless ferrule.

한편, 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 도 4(a)에 나타낸 기존의 광섬유 커넥터(fiber optic connector)에 사용되기 위해서는, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 페룰(600)의 종단면 직경은 2.5mm이고, 페룰(600)의 높이는 10.5mm이며, 페룰(600)의 중앙에 구비되는 관통구멍의 직경은 125μm(이러한 페룰의 규격은 기존의 광섬유 커넥터에 결합될 수 있는 국제 표준에 해당함)인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명에서 페룰(600)의 규격은 반드시 이와 같은 것만으로 한정되는 것은 아니며, 사용자의 선택에 따라 얼마든지 다양한 것을 사용할 수 있음은 물론이다.In order to use the optical fiber-ferrule assembly 1000 in the conventional optical fiber connector shown in Fig. 4 (a), the diameter of the longitudinal cross-section of the ferrule 600 as shown in Fig. 4 (b) , The height of the ferrule 600 is 10.5 mm, the diameter of the through hole provided at the center of the ferrule 600 is 125 μm (the standard of the ferrule corresponds to an international standard that can be combined with a conventional optical fiber connector) . However, the specification of the ferrule 600 in the present invention is not limited to this, and various types of ferrule 600 may be used depending on the user's choice.

광섬유(500) 삽입 단계 이후에는, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭(gap)에, 액체 상태의 폴리머(700)를 채우고 이에 열을 가함으로써 광섬유(500)와 페룰(600)이 상기 폴리머(700)를 통해 서로 결합되는 광섬유-페룰 결합 단계가 이루어진다. 부연하면, 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에는 예를 들어 az9260, az1512(az 뒤에 붙는 숫자는 포토레지스트의 점성에 따라 결정됨)와 같은 az 계열의 포토레지스트가 채워질 수 있으며, 이 때 사용하는 az 계열의 포토레지스트는 액체 상태이므로, 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에 az 계열의 포토레지스트를 채운 뒤에는 오븐에 넣고 약 110도의 열을 가하는 것이 바람직하다. 이와 같이 액체 상태의 폴리머(700)에 열이 가해지면, 용매(solvent)가 날라가면서 폴리머(700)는 딱딱한 상태가 되며(이를 소프트 베이크(soft bake) 과정이라 함), 이 과정에서 광섬유(500)와 페룰(600)은 폴리머(700)에 의해 견고하게 결합될 수 있게 된다.3 (c), a liquid polymer 700 is filled in a gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 to heat the optical fiber 500, (500) and a ferrule (600) are coupled to each other via the polymer (700). The gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 may be filled with a photoresist of the az series such as az 9260 and az 1512 (the number after az is determined by the viscosity of the photoresist) Since the az series photoresist to be used is in a liquid state, it is preferable that the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 is filled with the AZ series photoresist and then heated in the oven at about 110 degrees. When heat is applied to the polymer 700 in the liquid state, the polymer 700 becomes rigid (referred to as a soft bake process) while the solvent is being blown. In this process, the optical fiber 500 And the ferrule 600 can be firmly coupled by the polymer 700.

광섬유-페룰 결합 단계 이후에는, 도 3(d)에 나타낸 바와 같이 광섬유(500)의 종단면이 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 폴리싱(polishing)되는 폴리싱 단계가 이루어진다. 상기 폴리싱 단계는 미세한 입자가 도포된 폴리싱필름(polishing film)을 통해, 광섬유(500)에 대해서만 이루어지거나, 광섬유와 페룰(600) 모두에 대해 동시에 이루어질 수 있다. 이와 같은 폴리싱에 의해 광섬유(500)의 종단면은 웨이퍼처럼 깨끗하고 매끄러운 표면을 가질 수 있게 되며, 이에 따라 광섬유(500)의 종단면에는 평탄한 감광층의 형성 및 왜곡되지 않은 형태의 미세 패턴 형성이 가능해지게 된다.After the optical fiber-ferrule joining step, a polishing step is performed such that the longitudinal face of the optical fiber 500 is coplanar with the longitudinal face of the ferrule 600 as shown in Fig. 3 (d). The polishing step may be performed only for the optical fiber 500, or for both the optical fiber and the ferrule 600, through a polishing film coated with fine particles. By this polishing, the vertical cross-section of the optical fiber 500 can have a clean and smooth surface like a wafer, so that a flat photosensitive layer can be formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500 and a fine pattern of undistorted shape can be formed do.

광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 형성한 이후에는, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광성 재료가 도포되어 감광층(550)이 형성되는 감광층 형성 단계가 이루어진다.After the optical fiber-ferrule assembly 1000 is formed, a photosensitive layer forming step in which a photosensitive material is applied on the longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000 to form a photosensitive layer 550 as shown in FIG. 1 (b) .

수~수백 μm 정도의 직경을 갖는 광섬유(500)는, 그 종단면의 면적이 일반적인 리소그래피의 플랫폼으로 사용되는 웨이퍼 면적에 비해 매우 작으며, 이에 따라 감광성 재료를 광섬유(500)의 종단면에 평탄하게 도포하는 일은 결코 용이하지 않다. 그런데 감광층(550)이 평탄하게 형성되지 못할 경우 상기 광섬유(500)의 종단면에 형성하고자 하는 미세 패턴의 정확도 및 정밀도가 크게 떨어지기 때문에, 이렇게 제작된 미세패턴 일체형 광섬유 소자는 원하는 기능을 제대로 발휘할 수 없게 된다. 이에 따라, 본 발명에서는 광섬유(500)의 종단면에 대해서만 감광성 재료를 도포하여 감광층(550)을 형성하는 것이 아니라, 광섬유(500)가 페룰(600)에 결합된 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 형성한 뒤 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면 전체에 감광성 재료를 도포하여 감광층(550)을 형성함으로써 광섬유(500)의 종단면에 평탄한 감광층(550)이 형성될 수 있도록 한다. 여기서, 감광층(550)은 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광성 재료를 스핀 코팅하는 스핀 코팅법에 의해 형성될 수 있으며, 이외에도 스프레이법 또는 evaporation법 등을 통해 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광성 재료를 도포하여 감광층(550)을 형성할 수 있다.The optical fiber 500 having a diameter of several to several hundreds of micrometers is very small compared to the area of the wafer used as a general lithography platform so that the photosensitive material is spread evenly on the longitudinal face of the optical fiber 500 It is not easy to do. However, if the photosensitive layer 550 can not be formed flatly, the accuracy and accuracy of the fine pattern to be formed on the longitudinal face of the optical fiber 500 greatly decreases. Therefore, the fabricated fine pattern integrated optical fiber device can exhibit desired functions Can not. Accordingly, the present invention is not limited to forming the photosensitive layer 550 by applying a photosensitive material only to the longitudinal end face of the optical fiber 500, but may be applied to an optical fiber-ferrule assembly 1000 in which the optical fiber 500 is coupled to the ferrule 600 The photosensitive layer 550 is formed by applying a photosensitive material on the entire longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000 so that a flat photosensitive layer 550 can be formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500. The photosensitive layer 550 may be formed by a spin coating method in which a photosensitive material is spin-coated on the longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000 and may be formed by spraying or evaporation, The photosensitive layer 550 can be formed by applying a photosensitive material on the longitudinal sides of the photosensitive layer 550. [

감광층 형성 단계 이후에는 광 변조 단계가 이루어질 수 있다. 광 변조 단계에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 광원(110)으로부터 조사된 광이 공간 광 변조기(120)에 의해 광 진행 경로에 수직한 단면상에서 패턴을 형성하는 패턴광으로 변조된다. After the photosensitive layer forming step, an optical modulating step may be performed. In the light modulation step, as shown in Fig. 2, the light emitted from the light source 110 is modulated by the spatial light modulator 120 into pattern light that forms a pattern on a cross section perpendicular to the light propagation path.

공간 광 변조기(120)는 이에 입사되는 광을 광의 입사 위치에 따라 선택적으로 다른 방향으로 반사시키거나, 광의 입사 위치에 따라 광 흡수 정도를 달리 하여 반사광의 세기가 선택적으로 달라지게 하는 등과 같은 방식을 이용하여, 광 진행 경로에 수직한 단면 상에서 광에 패턴이 형성되도록 변조하는 역할을 한다. 즉, 공간 광 변조기(120)는 이에 포함된 화소들 중에서 원하는 화소에 입사된 광만을 선택적으로 전달(즉, 사용자가 원하는 위치로 전달)할 수 있도록 이루어진 장치이다.The spatial light modulator 120 selectively reflects the light incident thereon in a different direction according to the incident position of the light or selectively changes the intensity of the reflected light by varying the degree of light absorption according to the incident position of the light And serves to modulate the light so that a pattern is formed on the light beam on a cross section perpendicular to the light propagation path. That is, the spatial light modulator 120 is a device configured to selectively transmit only the light incident on a desired pixel among the pixels included therein (that is, to transmit a desired position to a user).

도 2에는 공간 광 변조기(120)가 예를 들어 디지털 미소반사 표시기(Digital Micromirror Device, DMD)인 것을 도시하고 있는데, 디지털 미소반사 표시기란 배치 각도가 가변되는 다수개의 가변 미러(125)들이 평면 상에 배열된 형태로 이루어져, 상기 가변 미러(125)들의 배치 각도에 따라 입사된 광을 선택적인 방향으로 반사시킴으로써 패턴광으로 변조하는 장치이다. 2, the spatial light modulator 120 is, for example, a digital micromirror device (DMD). The digital micromirror device includes a plurality of variable mirrors 125, And reflects incident light in a selective direction according to the arrangement angle of the variable mirrors 125, thereby modulating the light into pattern light.

도 5를 통해 디지털 미소반사 표시기의 원리를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 공간 광 변조기(120)의 광 입사면에는 도시된 바와 같이 다수개의 가변 미러(125)들이 배열되어 있다. 가변 미러(125)들은 1차원 어레이를 형성해도 되고, 2차원 배열을 형성해도 되는 등, 사용자의 목적에 따라 적절한 것이 선택될 수 있다. 광이 공간 광 변조기(120)의 광 입사면에 입사될 때 가변 미러(125)들 중에서 일부 영역(도 5의 예시에서 중앙 부분)에 위치하는 가변 미러의 배치 각도를 변경하면, 상기 일부 영역에 위치하는 가변 미러에 입사된 광이 반사되어 진행되는 경로(도 5의 예시에서 ON-lay로 표시)와, 상기 가변 미러(125)들 중 상기 일부 영역을 제외한 다른 영역(도 2의 예시에서 양측 가장자리 부분)에 입사된 광이 반사되어 진행되는 경로(도 5의 예시에서 OFF-lay로 표시)는 서로 다르게 나타난다. 이 때 ON-lay 경로 상에서 광의 단면을 관측하면, 상기 공간 광 변조기(120)로 입사된 광은 ON-lay 영역에서는 원래의 세기를 유지하지만 OFF-lay 영역에서는 광 세기가 0이 되어, 결과적으로 광 단면 상에 패턴이 형성된 패턴광으로 변조될 수 있게 된다.The principle of the digital micro-reflector will be described in more detail with reference to FIG. A plurality of variable mirrors 125 are arranged on the light incident surface of the spatial light modulator 120 as shown in FIG. The variable mirrors 125 may form a one-dimensional array, a two-dimensional array, or the like, depending on the user's purpose. When the arrangement angle of the variable mirror located in some of the variable mirrors 125 (the central portion in the example of FIG. 5) is changed when the light is incident on the light incident surface of the spatial light modulator 120, (In the example of FIG. 5, ON-lay) and the other part of the variable mirrors 125 except for the part of the area (in the example of FIG. 2, (Indicated by "OFF-lay" in the example of FIG. 5) in which light incident on the edge portion is reflected is different from each other. At this time, when the cross section of the light is observed on the ON-lay path, the light incident on the spatial light modulator 120 maintains the original intensity in the ON-lay region, but the light intensity in the OFF-lay region becomes 0, So that the light can be modulated with the pattern light in which the pattern is formed on the optical section.

도 6(a)는 디지털 미소반사 표시기를 이용하여 만들어지는 패턴의 한 실시예이고, 도 6(b)는 도 6(a)와 같은 패턴으로 변조된 패턴광이 감광층(550)에 노광 중인 모습을 관측한 실시예이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 디지털 미소반사 표시기의 가변 미러(125)들의 배치 각도를 적절히 변경시켜서 원하는 패턴을 만들기만 하면, 그 패턴을 그대로 광섬유(500)의 종단면에 조사시켜 감광층(550)을 노광시킬 수 있다. 즉, 마스크 없이도 패턴 노광이 가능해지는 것이다. 물론 본 발명에서 공간 광 변조기(120)가 반드시 디지털 미소반사 표시기여야만 하는 것은 아니며, LCD 등과 같은 형태로 이루어질 수도 있다.6 (a) is an example of a pattern made using a digital micro-reflective display. FIG. 6 (b) shows a pattern light modulated by the pattern shown in FIG. 6 (a) This is an embodiment of observing the shape. 6, if a desired pattern is formed by appropriately changing the arrangement angle of the variable mirrors 125 of the digital micro-reflective display, the pattern is irradiated onto the longitudinal surface of the optical fiber 500 as it is, Exposure can be performed. That is, pattern exposure can be performed without a mask. Of course, in the present invention, the spatial light modulator 120 does not necessarily have to be a digital micro-reflective display, but may be configured as an LCD or the like.

이처럼 디지털 미소반사 표시기 등과 같은 공간 광 변조기(120)에 의해 만들어지는 패턴은, 컴퓨터 등에 의해 용이하게 변경 제어가 가능하다. 따라서, 본 발명에 의하면 기존의 포토 리소그래피에서 포토 마스크를 사용하여 패턴 노광을 수행할 때, 패턴을 변경시키기 위해 그에 맞는 포토 마스크를 새롭게 제작해야만 했던 문제를 원천적으로 제거하여 시간 및 비용 등을 훨씬 절약할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 패턴이 변경되더라도 포토 마스크의 교체 등과 같이 어떤 부품 자체의 위치 변경이 이루어지는 것이 아니기 때문에, 패턴 변경 전후로 장치들의 위치 정렬 등과 같은 부가 작업들이 원천적으로 제거되어 공정 시간을 훨씬 단축할 수 있다.As described above, the pattern produced by the spatial light modulator 120 such as a digital micro-reflective display can be easily changed and controlled by a computer or the like. Therefore, according to the present invention, when a pattern exposure is performed using a photomask in a conventional photolithography, the problem of having to newly produce a photomask suitable for changing the pattern is originally eliminated, thereby saving much time and cost can do. In addition, according to the present invention, even if the pattern is changed, since the position of the part itself is not changed, such as replacement of the photomask, additional operations such as position alignment of the devices are removed before and after the pattern change, can do.

광 변조 단계 이후에는 광 축소 단계가 이루어질 수 있다. 광 축소 단계에서는, 상기 광 변조 단계에서 변조된 패턴광이 집광 렌즈(130)에 의해 상기 광섬유(500)의 종단면에 상응하는 면적을 가지도록 축소될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 광섬유(500)의 직경은 수~수백 μm 정도이고, 페룰(600)의 직경은 상기 페룰(600)이 기존의 광섬유 커넥터에 사용될 경우를 가정하면 2.5mm 정도에 불과하다. 이에 반하여, 상기 공간 광 변조기(120)에 의해 만들어지는 패턴 면적은 대개 이보다 크게 형성된다. 일례로 현재 널리 상용화된 디지털 미소반사 표시기는 가변 미러(125) 1개당 17×17μm2의 면적을 가지고 화소수는 768×576인 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 디지털 미소반사 표시기에 의해 만들어지는 패턴 면적은 13056×9792μm2이다. 따라서, 공간 광 변조기(120)에 의해 만들어지는 패턴 면적을 갖는 광이 광섬유(500)의 종단면에 그대로 입사될 경우에는 상기 감광층(550) 상에 원하는 형상의 패턴이 형성될 수 없기 때문에, 상기 패턴광을 집광 렌즈(130)에 통과시켜 축소시키는 것이 바람직하다(부연하면, 도 2 등에서는 발명의 이해를 돕기 위해 광 면적을 고려하지 않고 광의 진행 방향을 화살표로 단순화하여 표시하였고, 또한 광섬유, 페룰, 공간 광 변조기도 실제보다 그 스케일이 변경되어 표시되어 있다). 한편, 광섬유(500)의 직경이 달라질 경우에는 집광 렌즈(130)의 배율을 조절하여 광섬유(500)의 종단면에 맞게 패턴광의 축소 정도를 조절할 수 있다.After the light modulation step, a light reduction step may be performed. In the light reduction step, the pattern light modulated in the light modulation step may be reduced by the condenser lens 130 to have an area corresponding to the longitudinal face of the optical fiber 500. As described above, the diameter of the optical fiber 500 is several to several hundreds of micrometers, and the diameter of the ferrule 600 is only about 2.5 mm, assuming that the ferrule 600 is used in an existing optical fiber connector. On the other hand, the pattern area formed by the spatial light modulator 120 is generally larger than this. For example, it is known that a widely-used digital micro-reflective display device has an area of 17 × 17 μm 2 per variable mirror 125 and a pixel number of 768 × 576. Thus, the pattern area produced by the digital micro- 13056 x 9792 mu m &lt; 2 & gt ;. Therefore, when light having a pattern area formed by the spatial light modulator 120 is directly incident on the longitudinal surface of the optical fiber 500, a pattern of a desired shape can not be formed on the photosensitive layer 550, It is preferable to reduce the pattern light by passing through the condenser lens 130. (Further, in FIG. 2 and the like, in order to facilitate the understanding of the invention, the traveling direction of the light is simplified by an arrow without considering the light area, Ferrule, and spatial light modulator are also displayed with their scales changed. If the diameter of the optical fiber 500 is changed, the magnification of the condensing lens 130 may be adjusted to adjust the degree of reduction of the pattern light according to the longitudinal direction of the optical fiber 500.

광 축소 단계 이후에는 감광층 노광 단계가 이루어진다. 감광층 노광 단계에서는, 도 1(c)에 나타낸 바와 같이 패턴광(또는, 집광 렌즈(130)에 의해 축소된 패턴광)이 상기 감광층(550)에 조사되어 감광층(550)의 노광이 이루어진다. 상술한 바와 같이, 상기 광 변조 단계에서는 광 단면상에 원하는 형상의 패턴이 형성되도록 하고, 상기 광 축소 단계에서는 광 면적이 광섬유(500)의 종단면에 상응하는 면적을 가지도록 축소되므로, 상기 감광층(550)은 사용자가 원하는 형상의 패턴대로 정확한 노광이 이루어질 수 있다. 도 7(a)에 나타낸 사진은 공간 광 변조기(120)에서 만들어진 패턴이 광섬유(500)의 종단면에 형성된 감광층(550)에 얼마나 잘 노광되는지를 확인하기 위해, 광섬유(500)의 종단면에서 노광 중인 감광층(550)을 CCD 카메라로 촬영한 모습이다. 이에 의하면, 상기 패턴광에 의해 노광이 이루어지는 감광층(550) 영역에는 어떠한 왜곡도 나타나지 않았음을 알 수 있으며, 이는 광섬유(500)의 종단면에 형성된 감광층(550)이 평탄하게 형성되었기 때문에 나타난 결과이다.After the light shrinking step, a photosensitive layer exposure step is performed. In the photosensitive layer exposure step, pattern light (or pattern light reduced by the condenser lens 130) is irradiated to the photosensitive layer 550 as shown in Fig. 1 (c), and exposure of the photosensitive layer 550 . As described above, in the light modulation step, a pattern having a desired shape is formed on the optical section, and in the light reduction step, the light area is reduced to have an area corresponding to the longitudinal section of the optical fiber 500, 550 can be accurately exposed according to a pattern of a shape desired by the user. 7A is a sectional view of the optical fiber 500 in order to confirm how well the pattern made by the spatial light modulator 120 is exposed to the photosensitive layer 550 formed on the longitudinal section of the optical fiber 500 The photosensitive layer 550 is photographed with a CCD camera. It can be seen from this that no distortion appears in the region of the photosensitive layer 550 exposed by the patterned light because the photosensitive layer 550 formed on the longitudinal side of the optical fiber 500 is formed flat Results.

감광층 노광 단계 이후에는 감광층 현상 단계가 이루어진다. 감광층 현상 단계에서는, 도 1(d)에 나타낸 바와 같이 광섬유(500)의 종단면에 상기 패턴광의 형상에 따른 미세 패턴이 형성되도록 감광층(550)의 현상(developing)이 이루어지게 된다. 첨언하자면, 도 2 등에 도시된 무마스크 리소그래피 시스템으로는 상기 광 변조 단계부터 상기 감광층 노광 단계까지 이루어지며, 감광층 현상 단계는 상기 감광층 노광 단계까지 이루어진 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 무마스크 리소그래피 시스템으로부터 꺼내서 별도의 현상 장비로 이동시킨 후 수행할 수 있다.After the light-sensitive layer exposure step, a photosensitive layer development step is performed. In the photosensitive layer developing step, as shown in FIG. 1D, the photosensitive layer 550 is developed so that a fine pattern corresponding to the shape of the patterned light is formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500. 2 and the like, the optical masking lithography system is performed from the light modulation step to the photosensitive layer exposure step. In the photosensitive layer development step, the optical fiber-ferrule assembly 1000, which has been subjected to the photosensitive layer exposure step, It can be carried out after it is taken out of the lithography system and transferred to a separate developing apparatus.

한편, 감광층(550)을 형성하는 감광성 재료는 특정 파장의 광에 반응하여 경화되거나 성질이 달라지는 재료라면 어떠한 것이라도 무방한데, 이러한 감광성 재료의 특성에 따라 각 단계의 세부 공정들이 일부 변경될 수 있다. Meanwhile, the photosensitive material forming the photosensitive layer 550 may be any material that is cured or changed in properties in response to light of a specific wavelength. Depending on the characteristics of the photosensitive material, have.

예를 들어, 감광층(550)을 형성하는 감광성 재료는 특정 파장의 광에 반응하여 현상액에 잘 용해되는 성질로 바뀌게 되는 재료일 수 있는데, 이 경우 감광층 현상 단계에서는 광이 조사된 부분이 용해되어 제거될 것이므로, 이를 고려하여 상기 광 변조 단계에서는 미세 패턴 구조물이 형성되어 있도록 하고 싶은 부분이 OFF-lay가 되도록 패턴을 형성하면 된다. For example, the photosensitive material forming the photosensitive layer 550 may be a material that reacts with light of a specific wavelength to be changed into a property that is well soluble in a developing solution. In this case, in the photosensitive layer developing step, In consideration of this, in the light modulation step, a pattern may be formed so that the portion where the fine pattern structure is desired to be formed is off-lay.

다른 예로서, 상기 감광층(550)을 형성하는 감광성 재료는 광(예를 들어, 자외선)이 조사되면 경화되는 성질을 가지는 광경화성 수지(예를 들어, UV 광경화성 수지)일 수 있으며, 이 경우 감광층 현상 단계에서는 광이 조사되지 않은 부분이 용해되어 제거될 것이므로, 이를 고려하여 상기 광 변조 단계에서는 (앞서의 예시와는 반대로) 미세 패턴 구조물이 형성되어 있도록 하고 싶은 부분이 ON-lay가 되도록 패턴을 형성하면 된다. As another example, the photosensitive material forming the photosensitive layer 550 may be a photo-curable resin (for example, a UV photo-curing resin) having a property of being cured when light (for example, ultraviolet light) In the photosensitive layer development step, the portion to which the light is not irradiated is dissolved and removed. Therefore, in the light modulation step (as opposed to the previous example), the portion where the fine pattern structure is desired to be formed is ON-lay It is sufficient to form a pattern.

여기서, 감광성 재료 및 그에 맞는 광 특성, 현상액 등의 예시는 포토 리소그래피 등과 관련된 수많은 문헌에 다양하게 소개되어 있으므로, 사용자의 목적이나 편의에 맞게 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 참고로, 도 1(c) 및 도 1(d)에서 감광층(550)은 이를 형성하는 감광성 재료가 광이 조사될 때 경화되는 성질을 갖는 광경화성 수지인 경우를 예로 들어 나타낸 것이며, 도 7(b)는 광이 조사되지 않은 부분이 현상액으로 인해 용해되어 제거된 결과를 CCD 카메라로 촬영한 모습을 나타낸 것이다. 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 광섬유(500)의 종단면에 평탄한 감광층(550)이 형성되었기 때문에, 광섬유(500)의 종단면에는 왜곡 없는 미세 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다.Here, examples of the photosensitive material and the optical characteristics and developing solution corresponding thereto are variously disclosed in a number of documents related to photolithography and the like, and can be appropriately selected and used according to the purpose or convenience of the user. For reference, the photosensitive layer 550 in FIGS. 1 (c) and 1 (d) is a photo-curable resin having a property of curing when a photosensitive material for forming the photosensitive layer 550 is irradiated with light, (b) shows a CCD camera photographing the result of dissolving and removing the unexposed portion due to the developer. 7 (b), since a flat photosensitive layer 550 is formed on the longitudinal end face of the optical fiber 500, it can be confirmed that a fine pattern without distortion is formed on the longitudinal section of the optical fiber 500.

상기 감광층 현상 단계까지 완료된다는 것은, 광섬유(500)의 종단면에 미세 패턴이 형성된 미세 패턴 일체형 광섬유 소자의 제작이 완료된 것을 의미하는데, 상기 감광층 현상 단계 이후에는 광섬유(500) 자체가 파여지도록 하는 식각 단계를 추가하여 광섬유(500)의 종단면에 미세 패턴이 형성되도록 할 수도 있다. 물론 이는 부가적인 공정으로 반드시 수행되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 이러한 식각 공정을 수행하여도 되고 그렇지 않아도 무방하다.The completion of the development of the photosensitive layer means that the fabrication of the micropattern integrated optical fiber element in which the fine pattern is formed on the vertical surface of the optical fiber 500 is completed. After the development of the photosensitive layer, the optical fiber 500 itself An etching step may be added to form a fine pattern on the longitudinal surface of the optical fiber 500. Of course, this does not necessarily have to be performed as an additional process, and the etching process may or may not be performed as needed.

다만, 상기 감광층 현상 단계까지 완료될 경우에는 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 구성하는 광섬유(500)의 종단면에 미세 패턴이 형성되는데, 이 때 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 광섬유(500)를 분리할 수 있다면 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 아닌 광섬유(500)만으로 이루어진 미세 패턴 일체형 광섬유 소자는 빔 쉐이핑 등에 사용되는 초소형 광소자, 바이오 센싱 또는 이미징에 사용되는 초소형 프루브 등으로 응용이 가능하여, 광, 광통신, 바이오 등 다양한 분야로의 산업적 활용 범위를 크게 확장할 수 있다. 또한, 광섬유(500)의 종단면 자체에 렌즈나 격자(grating) 등과 같은 미세 패턴으로 된 광학 구조물이 형성되어 있는 것이기 때문에, 이러한 광섬유 소자가 적용되는 장치 자체에서는 별도의 광학 부품들을 많이 생략할 수 있어 궁극적으로는 초소형 시스템을 구축하도록 할 수 있다.When the development of the photosensitive layer is completed, fine patterns are formed on the vertical cross-section of the optical fiber 500 constituting the optical fiber-ferrule assembly 1000. At this time, the optical fiber 500 in the optical fiber- If it can be separated, it can be useful in various fields. That is, the micro-pattern integrated optical fiber device composed of only the optical fiber 500 instead of the optical fiber-ferrule assembly 1000 can be applied to a micro optical device used for beam shaping, an ultra-small probe used for biosensing or imaging, Optical communication, biotechnology, and so on. In addition, since the optical structure having a fine pattern such as a lens, a grating, or the like is formed on the longitudinal section of the optical fiber 500, a separate optical component can be omitted in the device to which such an optical fiber device is applied Ultimately, it is possible to construct a micro system.

광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 광섬유(500)를 분리하는 광섬유 분리 단계는, 도 1(e)에 나타낸 바와 같이 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 폴리머 제거 용액(800)에 디핑(dipping)시켜, 상기 폴리머 제거 용액(800)이 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에 채워진 폴리머(700)를 용해시켜 제거하는 형태로 이루어질 수 있다.The fiber separation step of separating the optical fiber 500 from the fiber-ferrule assembly 1000 includes dipping the fiber-ferrule assembly 1000 into the polymer removal solution 800 as shown in FIG. 1 (e) The polymer removing solution 800 may be configured to dissolve and remove the polymer 700 filled in the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600.

이에 대해 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다. A concrete example will be described as follows.

우선, 상기 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계에서, 광섬유(500)를 페룰(600) 안으로 삽입시킨 뒤, 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에 액체 상태의 az 계열 포토레지스트를 채우고, 상기 액체 상태의 az 계열 포토레지스트에 열을 가하여 광섬유(500)와 페룰(600)을 결합시킨다. 이 때, 상기 감광층 형성 단계에서 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 형성되는 감광층(550)은 광이 조사될 때 경화되는 광경화성 수지 중 하나이자 포토 리소그래피 공정에서 일반적으로 사용되는 su-8 계열의 포토레지스트로 이루어질 수 있다. 이와 같이 su-8 계열의 포토레지스트로 이루어진 감광층(550)은 상기 감광층 노광 단계에서 광이 조사되는 부분만 경화되며, 그 후 상기 감광층 현상 단계에서 현상이 이루어지면 광섬유(500)의 종단면에는 su-8 계열의 포토레지스트로 이루어진 미세 패턴이 형성된다. 상기 감광층 현상 단계 뒤에는, 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 도 1(e)에 나타낸 바와 같이 폴리머 제거 용액(800)에 디핑(dipping)시키며, 이 때 폴리머 제거 용액(800)으로는 상기 광섬유(500)의 종단면에 형성된 su-8 계열의 포토레지스트로 이루어진 미세 패턴에는 영향을 가하지 않으면서, 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에 채워진 az 계열의 포토레지스트만 용해시켜 제거할 수 있는 아세톤을 사용하는 것이 바람직하다. 부연하면, az 계열의 포토레지스트는 황산과수, removal PG 등을 이용하여 용해시킬 수 있으나, 이러한 용액을 사용하면 su-8 계열의 포토레지스트로 이루어진 미세 패턴에도 손상을 가하게 된다. 이에 반해, 폴리머 제거 용액(800)으로서 아세톤을 사용할 경우에는 su-8 계열의 포토레지스트로 이루어진 미세 패턴에 손상을 가하지 않고 az 계열의 포토레지스트만 용해시켜 제거할 수 있으며, 도 1(f)에 나타낸 바와 같이 폴리머 제거 용액(800)(예를 들어, 아세톤)에 디핑되어 있던 광섬유-페룰 어셈블리(1000)는 취출한 뒤 광섬유(500)를 당기면 광섬유-페룰 어셈블리(1000)로부터 광섬유(500)를 손쉽게 분리해낼 수 있게 된다. First, in the step of forming the optical fiber-ferrule assembly, the optical fiber 500 is inserted into the ferrule 600, the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 is filled with the az-type photoresist in a liquid state, Heat is applied to the az-type photoresist in the state where the optical fiber 500 and the ferrule 600 are bonded. At this time, the photosensitive layer 550 formed on the longitudinal end face of the optical fiber-ferrule assembly 1000 in the photosensitive layer forming step is one of the photocurable resins to be cured when light is irradiated, 8 series photoresist. When the photosensitive layer 550 made of the su-8 series photoresist is cured only at the portion to which the light is irradiated in the photosensitive layer exposure step and then developed in the photosensitive layer developing step, A fine pattern composed of a su-8 series photoresist is formed. After the photosensitive layer developing step, the optical fiber-ferrule assembly 1000 is dipped into the polymer removing solution 800 as shown in FIG. 1 (e), and the polymer removing solution 800 is dipped in the optical fiber The photoresist of the az series filled in the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 can be dissolved and removed without affecting the fine pattern of the su-8 series photoresist formed on the longitudinal sides of the ferrule 500 It is preferable to use acetone. In addition, az-based photoresists can be dissolved using sulfuric acid, water, and removal PG, but these solutions can also damage the fine pattern of the su-8 series photoresist. On the contrary, when acetone is used as the polymer removing solution 800, only the az-type photoresist can be dissolved and removed without damaging the fine pattern made of the su-8 series photoresist. As shown, the optical fiber-ferrule assembly 1000 that has been dipped in the polymer removal solution 800 (e.g., acetone) is removed from the fiber-ferrule assembly 1000 by pulling the optical fiber 500, So that it can be easily separated.

종래에는 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 형성할 때 페룰(600) 안에 광섬유(500)를 삽입시킨 뒤 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에 예를 들어 에폭시를 채워서 경화시켰으며, 그 후 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 광섬유(500)를 분리하고자 할 때에는 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에 수백도에 달하는 고온을 가하여 에폭시를 제거(즉, 에폭시를 태워서 재로 만들었음)하는 방법을 사용하였다. 이와 대비하여, 본 발명에 따른 광섬유 분리 단계에 의하면, 광섬유(500)의 종단면에 형성된 미세 패턴이 수백도에 달하는 고온에 의해 손상(미세 패턴의 왜곡 또는 파괴 등)될 염려 없이 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 광섬유(500)만 용이하게 분리할 수 있게 된다. The optical fiber 500 is inserted into the ferrule 600 and the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 is filled with epoxy to cure the ferrule 600, When separating the optical fiber 500 from the post-optical fiber-ferrule assembly 1000, a high temperature of several hundred degrees is applied to the optical fiber-ferrule assembly 1000 to remove the epoxy (that is, the epoxy is burned) Respectively. In contrast, according to the optical fiber separating step of the present invention, the fine pattern formed on the longitudinal end face of the optical fiber 500 can be separated from the optical fiber-ferrule assembly (not shown) 1000 can easily separate only the optical fiber 500 from the optical fiber 500.

도 1(g)는 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 분리한 광섬유(500)의 개략적인 모습을 나타낸 도면이고, 도 8은 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 분리한 광섬유(500)의 종단면을 CCD 카메라로 촬영한 모습을 나타낸 도면으로서, 이에 의하면 광섬유(500)의 종단면에 형성된 미세 패턴에 여하한 손상을 입히지 않고 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 광섬유(500)를 분리해낼 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 1 (g) is a schematic view of an optical fiber 500 separated from the optical fiber-ferrule assembly 1000. FIG. 8 is a cross-sectional view of the optical fiber 500 separated from the optical fiber- It can be seen that the optical fiber 500 can be separated from the optical fiber-ferrule assembly 1000 without any damage to the fine pattern formed on the longitudinal section of the optical fiber 500 .

<제2 실시예>&Lt; Embodiment 2 >

이하에서는, 도 9를 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법을 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법과 비교하여, 페룰홀더(900)의 홀(950)에 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 삽입 결합하는 점, 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면과 상기 페룰홀더(900)의 상면에 동시에 감광층(550)을 형성한다 점에서만 차이가 있고 그 외 방법은 상술한 바와 동일하므로, 이하에서는 차이점에 대해서만 설명하고 동일한 사항에 대한 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.Hereinafter, a method of fabricating the micropattern-integrated optical fiber device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Patterned optical fiber element fabrication method according to the second embodiment of the present invention is different from the method of fabricating a micropattern-integrated optical fiber element according to the first embodiment of the present invention in that a hole 950 of a ferrule holder 900 is provided with an optical fiber Ferrule assembly 1000 and a photosensitive layer 550 are simultaneously formed on the top surface of the optical fiber ferrule assembly 1000 and on the top surface of the ferrule holder 900. In other methods, Therefore, only differences will be described below, and a description of the same matters will be simplified or omitted.

도 9(a)는 광섬유-페룰 어셈블리의 예시적인 모습 및 이를 개략적으로 나타낸 모습에 대한 도면으로서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은, 앞서 도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 광섬유(500)의 종단면이 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 페룰(600) 안에 광섬유(500)가 결합되어 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 형성되는 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계가 이루어진다. 이에 대해 간략히 설명하면, 광섬유(500)가 페룰(600) 안으로 삽입된 뒤, 광섬유(500)와 페룰(600) 사이의 갭에는 폴리머(700)(예를 들어, az 계열의 포토레지스트)가 채워질 수 있으며, 상기 폴리머(700)에 열이 가해짐에 따라 광섬유(500)와 페룰(600)은 서로 결합되게 된다. 그 후, 광섬유(500)의 종단면이 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 광섬유(500)가 폴리싱되거나, 광섬유(500)와 페룰(600)이 동시에 폴리싱됨에 따라 광섬유(500)의 종단면은 웨이퍼처럼 깨끗하고 매끄러운 표면을 가지게 되며, 이에 따라 광섬유(500)의 종단면에는 평탄한 감광층의 형성 및 왜곡되지 않은 형태의 미세 패턴 형성이 가능해진다.FIG. 9A is a view showing an example of an optical fiber-ferrule assembly and a schematic view of the optical fiber-ferrule assembly according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9A, The optical fiber 500 is coupled to the ferrule 600 such that the longitudinal face of the optical fiber 500 is coplanar with the longitudinal face of the ferrule 600 to form the optical fiber- Step is performed. Briefly, the optical fiber 500 is inserted into the ferrule 600, and a gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 is filled with a polymer 700 (for example, az series photoresist) As the polymer 700 is heated, the optical fiber 500 and the ferrule 600 are coupled to each other. Thereafter, the optical fiber 500 is polished so that the longitudinal cross-section of the optical fiber 500 is coplanar with the longitudinal plane of the ferrule 600, or the optical fiber 500 and the ferrule 600 are simultaneously polished. The vertical cross-section has a clean and smooth surface like a wafer, so that it is possible to form a flat photosensitive layer on the longitudinal side of the optical fiber 500 and to form a fine pattern without distortion.

광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 형성한 후에는 도 10에 나타낸 바와 같이 광섬유-페룰 어셈블리(100)가 삽입 결합될 수 있는 홀(950)이 구비된 페룰홀더(900)를 준비하고, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 광섬유-페룰 어셈블리(100)의 종단면이 페룰홀더(900)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 페룰홀더(900)에 구비된 홀(950)에 광섬유-페룰 어셈블리(100)가 삽입 결합되는 광섬유-페룰 어셈블리 삽입 결합 단계가 이루어진다. 여기서, 페룰홀더(900)는 속이 빈 원통 형상일 수 있고, 그 재질은 알루미늄일 수 있다. 그리고 페룰홀더(900)의 중앙에는 광섬유-페룰 어셈블리(100)의 직경(또는, 페룰(600)의 직경)과 대략 동일한 직경을 갖는 홀(950)이 구비될 수 있으며, 이에 따라 광섬유-페룰 어셈블리(100)는 페룰홀더(900)에 구비된 홀(950)에 삽입 결합될 수 있다. 도 9(b)에서 광섬유-페룰 어셈블리(1000) 및 페룰홀더(900)의 중앙에 구비된 홀(950)의 직경은 모두 2.5mm이고 페룰홀더(900)의 직경은 1.8cm인 것을 이용하였으나, 상술한 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 직경, 홀(950)의 직경 및 페룰홀더(900)의 직경은 사용자의 선택에 따라 얼마든지 달리 정해질 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제2 실시예에서 페룰홀더(900)를 추가 구비하여 광섬유-페룰 어셈블리(1000)와 페룰홀더(900)를 결합시키는 것은, 후술하는 감광층(550)이 형성되는 면적을 앞의 제1 실시예에서보다 넓게 함으로써 광섬유(500)의 종단면에 감광층(550)이 보다 평탄하게 형성될 수 있도록 하기 위함이다.After the optical fiber-ferrule assembly 1000 is formed, a ferrule holder 900 having a hole 950 into which the optical fiber-ferrule assembly 100 can be inserted as shown in FIG. 10 is prepared, the ferrule holder 900 is provided with a hole 950 provided in the ferrule holder 900 so that the longitudinal end face of the optical fiber ferrule assembly 100 is coplanar with the upper face of the ferrule holder 900 as shown in FIG. Is inserted into the optical fiber-ferrule assembly. Here, the ferrule holder 900 may have a hollow cylindrical shape, and the material thereof may be aluminum. And a hole 950 having a diameter substantially equal to the diameter of the optical fiber-ferrule assembly 100 (or the diameter of the ferrule 600) may be provided at the center of the ferrule holder 900, (100) may be inserted into the hole (950) provided in the ferrule holder (900). 9 (b), the diameter of the hole 950 provided at the center of the optical fiber-ferrule assembly 1000 and the ferrule holder 900 is 2.5 mm and the diameter of the ferrule holder 900 is 1.8 cm. However, The diameter of the optical fiber-ferrule assembly 1000, the diameter of the hole 950, and the diameter of the ferrule holder 900 may be arbitrarily set depending on the user's choice. In the second embodiment of the present invention, the optical fiber-ferrule assembly 1000 and the ferrule holder 900 are further combined with the ferrule holder 900 so that the area of the photosensitive layer 550, which will be described later, So that the photosensitive layer 550 can be more flatly formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500. [

광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 페룰홀더(900)에 삽입 결합한 이후에는, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면과 페룰홀더(900)의 상면에 동시에 감광성 재료가 도포되어 감광층(550)이 형성되는 감광층 형성 단계가 이루어진다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 앞선 제1 실시예와는 달리 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면뿐만 아니라 페룰홀더(900)의 상면에도 감광층(550)이 형성된다. After the optical fiber-ferrule assembly 1000 is inserted into the ferrule holder 900, a photosensitive material is simultaneously applied to the longitudinal face of the optical fiber-ferrule assembly 1000 and the upper face of the ferrule holder 900 as shown in Fig. 9 (c) A photosensitive layer forming step in which the photosensitive layer 550 is formed is applied. That is, unlike the first embodiment, the photosensitive layer 550 is formed on the top surface of the ferrule holder 900 as well as the longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000 according to the second embodiment of the present invention.

상기 감광층 형성 단계 이후에는, 페룰홀더(900)로부터 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 분리될 수 있으며, 그 후 본 발명의 제1 실시예에 관해 상술한 바와 같이 공간 광 변조기(120)를 통해 광 변조 단계, 광 축소 단계 및 감광층 노광 단계가 순차적으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 감광층 노광 단계 이후에는 감광층 현상 단계가 이루어질 수 있다. 감광층 현상 단계에서는, 도 9(e)에 나타낸 바와 같이 광섬유(500)의 종단면에 패턴광의 형상에 따른 미세 패턴이 형성되도록 감광층(550)의 현상이 이루어지게 된다. After the photosensitive layer forming step, the optical fiber-ferrule assembly 1000 can be detached from the ferrule holder 900 and then passed through the spatial light modulator 120 as described above with respect to the first embodiment of the present invention An optical modulation step, a light reduction step, and a photosensitive layer exposure step may be sequentially performed. After the photosensitive layer exposure step, a photosensitive layer development step may be performed. In the photosensitive layer development step, the photosensitive layer 550 is developed so that a fine pattern corresponding to the shape of the patterned light is formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500 as shown in Fig. 9 (e).

본 발명의 제2 실시예에서도 앞선 제1 실시예에서와 마찬가지로, 감광층 현상 단계 이후에 광섬유(500) 자체가 파여지도록 하는 식각 단계를 추가하여 광섬유(500)의 종단면에 미세 패턴이 형성되도록 할 수 있다. In the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, an etching step is performed so that the optical fiber 500 itself is pinched after the photosensitive layer development step to form a fine pattern on the longitudinal surface of the optical fiber 500 .

또는, 도 9(f), 도 9(g) 및 도 9(h)에 나타낸 바와 같이, 감광층 현상 단계 이후에 광섬유(500)의 종단면에 형성된 미세 패턴에는 손상을 가하지 않으면서 광섬유-페룰 어셈블리(1000)로부터 광섬유(500)를 분리해내는 광섬유 분리 단계가 더 이루어질 수 있으며, 이는 앞서 도 1(e), 도 1(f), 도 1(g)에 관해 설명한 바와 동일하므로 여기서는 이에 대한 자세한 설명을 생략하기로 한다.Alternatively, as shown in Figs. 9 (f), 9 (g) and 9 (h), after the photosensitive layer development step, the fine pattern formed on the longitudinal face of the optical fiber 500 is not damaged, An optical fiber separating step of separating the optical fiber 500 from the optical fiber 1000 can be further performed. This is the same as that described above with reference to Figs. 1 (e), 1 (f) and 1 Description thereof will be omitted.

<무마스크 리소그래피 시스템에 대한 실시예>&Lt; Embodiment for maskless lithography system >

도 11은 무마스크 리소그래피 시스템의 다른 실시예로서, 도 11에 도시된 부가 구성들을 통해 상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법에 부가적인 단계들이 더 이루어질 수 있다.11 shows another embodiment of the maskless lithography system. In the method of manufacturing a micropattern-integrated optical fiber element according to the first or second embodiment of the present invention as described above through the additional structures shown in Fig. 11, More steps can be done.

먼저, 상기 공간 광 변조기(120) 및 상기 집광 렌즈(130) 사이에 빔 스플리터(140)가 더 구비되고, 상기 집광 렌즈(130) 후단측에 관측용 카메라(150)가 더 구비되도록 함으로써, 상기 감광층(550)에 패턴 노광이 이루어지는 모습 등을 실시간으로 관측할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 이와 같이 빔 스플리터(140)를 구비시킬 경우, 상기 광 변조 단계에서 변조된 패턴광이 상기 빔 스플리터(140)로 입사되어 광경로가 변경됨으로써 상기 집광 렌즈(130)로 입사되어 상기 광 축소 단계가 수행되게 할 수 있다. 또한, 상기 감광층(550)에 조사 및 반사된 반사광이 상기 빔 스플리터(140)를 통과하여 상기 관측용 카메라(150)에 입사되어 상기 감광층(550)의 영상이 획득되는 감광층 영상 획득 단계가 더 수행되게 할 수 있다. 여기서, 상기 관측용 카메라(150)로 획득되는 감광층(550)의 영상은 공간 광 변조기(120)에 의해 변조되어 형성되는 패턴광이 광섬유(500)의 종단면에 잘 조사되고 있는지를 확인하기 위함이다. 또한, 상기 관측용 카메라(150)는 상기 감광층(550)의 영상 획득뿐 아니라 광섬유(500)가 집광 렌즈(130)의 초점거리에 정확히 위치하였는지를 확인하는데에도 유용하게 이용될 수 있다.A beam splitter 140 is further provided between the spatial light modulator 120 and the condenser lens 130 and the observation camera 150 is further provided at the rear end of the condenser lens 130, It is possible to observe in real time the state in which the photosensitive layer 550 is pattern-exposed. More specifically, when the beam splitter 140 is provided as described above, the pattern light modulated in the light modulating step is incident on the beam splitter 140 to change the optical path, So that the light reduction step can be performed. The photosensitive layer image acquisition step in which reflected light irradiated and reflected on the photosensitive layer 550 is incident on the observation camera 150 through the beam splitter 140 and an image of the photosensitive layer 550 is obtained Can be performed. Here, the image of the photosensitive layer 550 obtained by the observation camera 150 is modulated by the spatial light modulator 120 to check whether the pattern light formed on the longitudinal surface of the optical fiber 500 is well irradiated to be. The observation camera 150 can be used not only to acquire images of the photosensitive layer 550 but also to check whether the optical fiber 500 is accurately positioned at the focal distance of the condenser lens 130.

감광층(550)을 구성하는 재료에 따라 상기 감광층(550)과 반응하는 광특성을 가지는 광은 UV 등과 같은 특정한 광이 되는데, 이러한 특정한 광은 영상 획득에 사용되기에 용이하지 않을 수도 있다. 이러한 경우에도 상기 감광층 영상 획득 단계가 용이하게 수행되도록 하려면, 상기 광원(110)의 구성이 도 11에 도시된 바와 같이 구성되게 할 수 있다. 즉, 상기 광원(110)이, 감광성 재료와 반응하는 광특성을 가지는 특성광을 발생시키는 특성광원(111) 및 백색광으로부터 상기 특성광이 제거되어 이루어지는 관측광을 발생시키는 관측광원(112)을 포함하여 이루어지도록 하는 것이다. 이렇게 함으로써, 상기 특성광에 의해 상기 감광층 노광 단계가 수행되고, 상기 관측광에 의해 상기 감광층 영상 획득 단계가 수행되게 할 수 있다.Depending on the material constituting the photosensitive layer 550, light having a light characteristic to react with the photosensitive layer 550 may be a specific light such as UV or the like. Such specific light may not be easy to be used for image acquisition. In this case, the configuration of the light source 110 may be configured as shown in FIG. 11 so that the photosensitive layer image acquiring step can be easily performed. That is, the light source 110 includes a characteristic light source 111 for generating characteristic light having an optical characteristic for reacting with the photosensitive material, and an observation light source 112 for generating observation light in which the characteristic light is removed from the white light . By doing so, the photosensitive layer exposure step is performed by the characteristic light, and the photosensitive layer image acquiring step can be performed by the observation light.

이에 대하여 조금 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 감광성 재료와 반응하는 광특성을 갖는 특성광(예를 들어, UV)으로 노광이 이루어지도록 하기 전에, 상기 감광층(550)에 패턴이 올바르게 조사되고 있는지를 모니터링할 필요가 있다. 즉, 관측 시에는 관측광만 조사되도록 하고 특성광이 조사되지 않게 구성되어야 한다. 한편, 노광 시에는 특성광이 반드시 조사되어야 하는데, 이 때 관측광이 조사되든 조사되지 않든 노광 자체에는 특별한 영향이 없다. 따라서, 상기 광원(110)이 상술한 바와 같이 특성광원(111) 및 관측광원(112)으로 이루어지는 경우, 상기 특성광원(111)에서 조사되는 특성광이 선택적으로 조사될 수 있도록(관측광은 선택적으로 조사되거나 또는 계속 조사되어도 무방하다) 하는 구성이 구비되면 된다. A more detailed explanation of this is as follows. It is necessary to monitor whether or not the pattern is correctly irradiated to the photosensitive layer 550 before the exposure is performed with the characteristic light (for example, UV) having the light characteristic of reacting with the photosensitive material. That is, at the time of observation, only the observation light should be irradiated and the characteristic light should not be irradiated. On the other hand, the characteristic light must be irradiated at the time of exposure, and there is no particular influence on the exposure itself whether the observation light is irradiated or not. Therefore, when the light source 110 is composed of the characteristic light source 111 and the observation light source 112 as described above, the characteristic light emitted from the characteristic light source 111 can be selectively irradiated Or it may be continuously irradiated).

도 11의 무마스크 리소그래피 시스템 도면 상에는, 상기 특성광원(111)에서 조사되는 특성광의 조사 경로 및 상기 관측광원(112)에서 조사되는 관측광의 조사 경로가 처음에 다르게 형성되어 있되, 그 경로 상에 플립 미러(flip mirror)가 구비되어 있음으로써, 상기 플립 미러의 회전에 따라 선택적인 광 조사가 이루어질 수 있도록 하는 구성이 도시되어 있다. 도 11에 도시된 상태에서는 상기 특성광원(111)에서 조사되는 특성광이 막힘없이 진행하여 노광이 이루어지게 되며, 플립 미러가 회전하여 흐리게 표시된 위치에 배치될 경우에는 상기 특성광원(111)에서 조사되는 특성광은 플립 미러에 의해 막혀서 더 이상 진행하지 못하고, 대신 상기 관측광원(112)에서 조사되는 관측광이 화살표로 표시된 경로를 따라 진행되어 관측이 이루어질 수 있게 된다. 11, the irradiation path of the characteristic light irradiated by the characteristic light source 111 and the irradiation path of the observation light irradiated by the observation light source 112 are formed differently at first, A configuration is shown in which a flip mirror is provided so that selective light irradiation can be performed according to the rotation of the flip mirror. In the state shown in FIG. 11, the characteristic light emitted from the characteristic light source 111 proceeds without clogging and is exposed. When the flip mirror is rotated and disposed at a blurred position, the characteristic light source 111 irradiates The characteristic light is blocked by the flip mirror and can not proceed any more. Instead, the observation light emitted from the observation light source 112 travels along a path indicated by an arrow so that observation can be performed.

또는, 도 11의 하단에 따라 표시된 바와 같이, 특성광 및 관측광이 섞여 있는 광이 조사되는 혼합광원(111+112)이 사용될 수도 있다. 이 경우에는, 노광 시에는 도 11의 하단 좌측 도면과 같이 광경로 상에서 UV 필터를 제거하며(즉, 이 때는 특성광 및 관측광이 모두 조사됨), 관측 시에는 도 11의 하단 우측 도면과 같이 광경로 상에 UV 필터를 배치시킨다(즉, 이 때에는 특성광은 차단되고 관측광만 조사됨). 이와 같이 특성광 및 관측광을 선택적으로 조사시키기 위한 구성은 필요에 따라 적절하게 변경 채용될 수 있으며, 도 11이나 위의 설명만으로 한정되는 것은 아니다.Alternatively, a mixed light source 111 + 112 may be used in which light having mixed characteristic light and observation light is irradiated, as indicated by the lower end of FIG. 11, the UV filter is removed on the optical path (that is, both the characteristic light and the observation light are irradiated at this time), and at the time of observation, as shown in the lower right- A UV filter is placed on the optical path (i.e., the characteristic light is blocked at this time and only the observation light is irradiated). The configuration for selectively irradiating the characteristic light and the observation light in this manner can be appropriately modified and employed as needed, and is not limited to the description of FIG. 11 and the above description.

첨언하자면, 예를 들어 상기 특성광이 UV일 경우 상기 관측광이 단순히 백색광(즉 UV를 포함하고 있음)이어도 실질적으로 큰 문제는 없다. 관측 시 백색광에 포함되어 있는 UV의 영향이 미약하기 때문에, 관측을 하는 동안 고려할만한 정도의 노광이 일어나지는 않는 것이다. 그러나 패턴이 원하는 만큼 축소되지 않거나 원하는 위치에 정렬이 잘 이루어지지 않는 등의 상황이 발생하여 필요 이상으로 오랜 시간 동안 관측이 이루어지게 될 경우, 백색광에 포함된 UV의 영향이 (미약한 영향이라 할지라도) 누적됨으로써 원래 노광시키고자 하는 부분 이외의 부분에서 불필요한 노광이 이루어지게 될 수도 있다. 이러한 위험을 완전히 배제하기 위해서는 관측광이 단순한 백색광이 아니라 UV 성분이 제거된 백색광이 되도록 하는 것이 바람직하다. UV 성분이 제거된 백색광은 백색광이 UV 필터를 거치게 함으로써 간단히 만들 수 있다. 위의 예시 설명에서는 특성광이 UV인 경우로 예를 들었으나 이로써 한정되는 것은 물론 아니며, 특성광이 다른 파장 대역의 광일 경우 관측광은 백색광에서 해당 파장 대역의 광만 필터링하여 제거한 광으로 사용하면 된다.In other words, when the characteristic light is UV, for example, the observation light is not substantially large even if it is simply white light (i.e., contains UV). Since the influence of the UV contained in the white light at the time of observation is weak, the exposure to a considerable degree does not occur during the observation. However, if the pattern is not reduced as much as desired, or alignment is not done at the desired location, and the observation is made longer than necessary, the effect of UV contained in the white light The unnecessary exposure may be caused at a portion other than the portion to be originally exposed. In order to completely eliminate such a risk, it is desirable that the observation light is not a simple white light but a white light from which the UV component is removed. The white light from which the UV component has been removed can be made simply by passing the white light through a UV filter. In the above description, the characteristic light is UV, but it is not limited thereto. If the characteristic light is a light of a different wavelength band, the observation light may be used as the light filtered by filtering only the light of the corresponding wavelength band in the white light .

한편, 상기 광원(110)에서 조사되는 광이 균일한 세기(intensity)를 가지지 못하는 경우 이를 균일화시킬 필요가 있다. 이 경우 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 광원(110) 및 상기 공간 광 변조기(120) 사이에 빔 균질기(beam homogenizer, 160)가 더 구비되어, 상기 광원(110)으로부터 조사된 광이 상기 빔 균질기(160)에 의해 광 세기가 균일화된 후 상기 공간 광 변조기(120)로 입사되어 상기 광 변조 단계가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.If the light emitted from the light source 110 does not have a uniform intensity, it is necessary to uniformize the light. 11, a beam homogenizer 160 is further provided between the light source 110 and the spatial light modulator 120 so that the light irradiated from the light source 110 is incident on the beam 110. In this case, It is preferable that the light intensity is made uniform by the homogenizer 160 and then incident on the spatial light modulator 120 to perform the light modulation step.

또한, 상기 광원(110)이 예를 들어 레이저 광원일 경우 등에는 광 자체의 단면이 상당히 작게 이루어져, 상기 공간 광 변조기(120) 전체 면적에 걸쳐 조사되지 못할 수도 있다. 이 경우 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 광원(110) 및 상기 공간 광 변조기(120) 사이에 빔 확장기(beam expander, 170)가 더 구비되어, 상기 광원(110)으로부터 조사된 광이 상기 공간 광 변조기(120)의 광 입사면 면적에 상응하는 면적을 가지도록 확장된 후 상기 공간 광 변조기(120)로 입사되어 상기 광 변조 단계가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, when the light source 110 is, for example, a laser light source, the cross section of the light itself may be considerably small and may not be irradiated over the entire area of the spatial light modulator 120. 11, a beam expander 170 is further provided between the light source 110 and the spatial light modulator 120 so that light irradiated from the light source 110 is incident on the spatial light modulator 120. In this case, Modulated by the spatial light modulator 120 after having been enlarged to have an area corresponding to the light incident surface area of the modulator 120 and to perform the light modulation step.

한편, 예를 들어 상기 광원(110)이 레이저 광원인 경우에는 상기 광원(110)은 일정 빔 크기를 가지면서 퍼지지 않고 직진하는 성질을 가지는 광을 발생시키기 때문에 별다른 문제가 없지만, 예를 들어 상기 광원(110)이 LED인 경우에는 상기 광원(110)은 광이 진행함에 따라 퍼지는 성질을 가지는 광을 발생시키기 때문에 상기 공간 광 변조기(120)에 의해 변조된 패턴광이 퍼지게 될 수도 있다. 이러한 경우에는 이 패턴광의 면적이 상기 집광 렌즈(130)의 면적보다 커지게 되면 올바른 광 축소가 이루어지지 못할 수 있다. 이 경우 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 공간 광 변조기(120) 및 상기 집광 렌즈(130) 사이에 축소 렌즈(180)가 더 구비되어, 상기 공간 광 변조기(120)에 의해 변조된 패턴광이 상기 축소 렌즈(180)에 의해 미리 축소된 후 상기 집광 렌즈(130)로 입사되어 상기 광 축소 단계가 수행되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 축소 렌즈(180)는 도시된 바와 같이 다수개의 렌즈들의 어레이로 이루어질 수도 있고 또는 단일 개의 렌즈로 이루어질 수도 있는 등 필요한 성능에 따라 적절히 구성할 수 있다.On the other hand, when the light source 110 is a laser light source, for example, the light source 110 generates a light having a certain beam size but does not spread but goes straight. However, When the light source 110 is an LED, the light source 110 generates light having a spreading property as the light advances, so that the pattern light modulated by the spatial light modulator 120 may spread. In this case, if the area of the pattern light becomes larger than the area of the condenser lens 130, correct light reduction may not be achieved. 11, a condensing lens 180 is further provided between the spatial light modulator 120 and the condenser lens 130 so that the pattern light modulated by the spatial light modulator 120 It is preferable that the light is condensed by the condensing lens 180 before entering the condensing lens 130 so that the condensing step is performed. The reduction lens 180 may be formed of an array of a plurality of lenses as shown in FIG.

더불어, 상기 관측용 카메라(150)는 일반적으로 이러한 광학 시스템에서 관측용으로 널리 사용되는 CCD 카메라 등이 사용될 수 있는데, 이 때에도 이미지 센서의 크기에 맞게 광이 축소되어야 할 필요가 있는 경우도 있다. 즉, 광의 크기 및 상기 빔 스플리터(140) 및 상기 관측용 카메라(150) 사이에 축소용의 렌즈나 축소용의 렌즈 어레이 등이 더 구비될 수도 있다. 다만 일반적으로 CCD 카메라 모듈은 이러한 점을 고려하여 CCD 이미지 센서 및 광 축소용 렌즈가 미리 합쳐져서 패키징된 상태로 제공되는 경우가 많으며, 이러한 점을 고려하여 도면 상에서는 특별히 표시하지 않았다.In addition, the observation camera 150 may be a CCD camera or the like which is widely used for observation in such an optical system. In such a case, it may be necessary to reduce the light according to the size of the image sensor. In other words, a size reduction lens or a reduction lens array may be further provided between the beam splitter 140 and the observation camera 150. [ However, in general, the CCD camera module is often provided in a packaged state in which the CCD image sensor and the lens for light reduction are combined in advance in consideration of this point.

상술한 바와 같이 본 발명에서 공간 광 변조기(120)를 사용할 경우에는, 광섬유(500) 상에 형성된 감광층(550)에 자유롭게 패턴을 변경해 가면서 노광시킬 수 있어, 기존의 포토 마스크를 사용하던 방법에 비해 시간, 비용, 인력 등의 자원을 크게 절약할 수 있으며, 실제 형성된 미세 패턴 구조물의 정확도 및 정밀도를 크게 높일 수 있다.As described above, in the present invention, when the spatial light modulator 120 is used, it is possible to freely change the pattern of the photosensitive layer 550 formed on the optical fiber 500, It is possible to save resources such as time, cost, manpower, and the like, and greatly improve the accuracy and precision of the actually formed fine pattern structure.

게다가, 본 발명에서는 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광층(500)을 형성하거나, 광섬유-페룰 어셈블리(1000)를 페룰홀더(900)에 삽입 결합한 후 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면과 페룰홀더(900)의 상면에 동시에 감광층(550)을 형성하는 방법을 통해 광섬유(500)의 종단면 자체에 균일하고 평탄한 감광층(550)을 형성할 수 있으며, 이에 따라 광섬유(500)의 종단면에는 왜곡되지 않은 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있다.In addition, in the present invention, after the photosensitive layer 500 is formed on the longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000, or the optical fiber-ferrule assembly 1000 is inserted into the ferrule holder 900, A uniform and flat photosensitive layer 550 can be formed on the longitudinal side of the optical fiber 500 through the method of simultaneously forming the photosensitive layer 550 on the upper surface of the optical fiber 500 and the ferrule holder 900, A fine pattern of undistorted shape can be formed on the vertical plane.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제작 방법에 의하여 만들어진 다양한 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 나타낸 도면이다. 도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제작 방법에 의하면 광섬유(500)의 종단면 상에 무궁무진하게 다양한 패턴들을 정밀하고 정확하게 형성할 수 있음을 명확히 확인할 수 있다.FIG. 8 is a view showing a variety of micropattern integrated optical fibers fabricated by the fabrication method according to the first embodiment of the present invention. As can be seen from FIG. 8, it can clearly be seen that various patterns can be precisely and precisely formed on the longitudinal cross section of the optical fiber 500 according to the manufacturing method of the present invention.

본 발명에 사용되는 광섬유(500)는, 단일모드 광섬유(single mode fiber), 다중모드 광섬유(multi mode fiber), 그린렌즈 광섬유(GRIN fiber), 공기구멍이 제거된 광결정 광섬유(photonic crystal fiber) 및 코어없는 광섬유(coreless silica fiber) 등 다양한 종류일 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제작 방법에 의하여 만들어진 미세 패턴 일체형 광섬유 소자는, 광섬유 단면에 렌즈, 격자, 금속 구조물 등과 같은 미세 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 일례로 광섬유 단면에 렌즈 등을 형성하여 OCT(optical coherence tomography) 프로브로 사용되는 등과 같이, 광학 분야, 광통신 분야, 바이오 이미징 또는 센싱 분야 등으로의 다양한 응용이 가능하다.The optical fiber 500 used in the present invention may be a single mode fiber, a multi mode fiber, a green lens fiber (GRIN fiber), a photonic crystal fiber in which air holes are removed, Coreless silica fiber, and the like, and it can be appropriately selected according to the needs of the user. As described above, the fine pattern integrated optical fiber device manufactured by the fabrication method of the present invention can form a fine pattern such as a lens, a grating, a metal structure, or the like on an end face of an optical fiber. Therefore, various applications such as optics, optical communication, bio-imaging or sensing are possible, for example, by forming a lens or the like on an end face of an optical fiber to be used as an OCT (optical coherence tomography) probe.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

100: 무마스크 리소그래피 시스템
110: 광원 111: 특성광원
112: 관측광원 115: 플립 미러
120: 공간 광 변조기 125: 가변 미러
130: 집광 렌즈 140: 빔 스플리터
150: 관측용 카메라 160: 빔 균질기
170: 빔 확장기 180: 축소 렌즈
500: 광섬유 550: 감광층
600: 페룰 700: 폴리머
800: 폴리머 제거 용액
900: 페룰홀더 950: 홀
1000: 광섬유-페룰 어셈블리100: maskless lithography system
110: light source 111: characteristic light source
112: Observation light source 115: Flip mirror
120: spatial light modulator 125: variable mirror
130: condenser lens 140: beam splitter
150: Observation camera 160: Beam homogenizer
170: beam expander 180: reduction lens
500: optical fiber 550: photosensitive layer
600: Ferul 700: Polymer
800: Polymer removal solution
900: ferrule holder 950: hole
1000: Fiber-ferrule assembly

Claims (14)

종단면에 미세 패턴이 형성된 광섬유로서 이루어지는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자를 제작하는 방법으로서,
광섬유(500)의 종단면이 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 상기 페룰(600) 안에 상기 광섬유(500)가 결합되어 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 형성되는 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계;
상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면에 감광성 재료가 도포되어 감광층(550)이 형성되는 감광층 형성 단계;
상기 감광층(550)에 패턴광이 조사되어 상기 감광층(550)의 노광이 이루어지는 감광층 노광 단계; 및
상기 광섬유(500)의 종단면에 상기 패턴광의 형상에 따른 미세 패턴이 형성되도록 상기 감광층(550)이 현상되는 감광층 현상 단계;를 포함하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
A method for fabricating a micropattern integrated optical fiber device comprising an optical fiber having a fine pattern formed on a vertical plane,
Ferrule assembly 1000 in which the optical fiber 500 is coupled to the ferrule 600 so that the longitudinal end face of the optical fiber 500 is positioned on the same plane as the longitudinal end face of the ferrule 600, ;
A photosensitive layer forming step of forming a photosensitive layer 550 by applying a photosensitive material on a longitudinal surface of the optical fiber-ferrule assembly 1000;
Exposing the photosensitive layer 550 with pattern light to expose the photosensitive layer 550; And
And developing the photosensitive layer (550) in a longitudinal direction of the optical fiber (500) so that the photosensitive layer (550) is developed to form a fine pattern corresponding to the shape of the patterned light.
제1항에 있어서,
상기 광섬유-페룰 어셈블리 형성 단계는,
상기 광섬유(500)가 상기 페룰(600) 안으로 삽입되는 단계;
상기 광섬유(500)와 상기 페룰(600) 사이의 갭에 액체 상태의 폴리머(700)가 채워지는 단계;
상기 액체 상태의 폴리머(700)에 열이 가해져 상기 광섬유(500)와 상기 페룰(600)이 결합되는 단계; 및
상기 광섬유(500)의 종단면이 상기 페룰(600)의 종단면과 동일 평면상에 위치하도록 폴리싱되는 단계;를 포함하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
The method according to claim 1,
The forming of the optical fiber-
Inserting the optical fiber (500) into the ferrule (600);
Filling a gap between the optical fiber (500) and the ferrule (600) with a liquid polymer (700);
Coupling the optical fiber (500) and the ferrule (600) by applying heat to the liquid polymer (700); And
And polishing a longitudinal section of the optical fiber (500) so as to be located on the same plane as the longitudinal section of the ferrule (600).
제2항에 있어서,
상기 감광층 현상 단계 이후에,
상기 광섬유(500)와 상기 페룰(600) 사이의 갭에 채워진 폴리머(700)가 폴리머 제거 용액(800)에 의해 제거되어, 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)에서 상기 광섬유(500)를 분리시키는 광섬유 분리 단계;를 더 포함하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
3. The method of claim 2,
After the photosensitive layer developing step,
The polymer 700 filled in the gap between the optical fiber 500 and the ferrule 600 is removed by the polymer removing solution 800 so that the optical fiber 500 separates the optical fiber 500 from the optical fiber- Further comprising the steps of: (a) separating the optical fiber element from the optical fiber;
제1항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
광원(110)으로부터 조사된 광이 공간 광 변조기(120)에 의해 상기 광섬유(500)의 종단면에 미세 패턴을 형성하기 위한 상기 패턴광으로 변조되는 광 변조 단계;를 더 포함하여, 상기 광 변조 단계에서 변조된 상기 패턴광이 상기 감광층(550)에 조사되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
The method according to claim 1,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
And modulating the light irradiated from the light source 110 with the patterned light for forming a fine pattern on the longitudinal surface of the optical fiber 500 by the spatial light modulator 120, Wherein the patterned light modulated by the light modulator is irradiated to the photosensitive layer (550).
제4항에 있어서,
상기 공간 광 변조기(120)는, 배치 각도가 가변되는 다수개의 가변 미러(125)들이 평면 상에 배열된 형태로 이루어져, 상기 가변 미러(125)들의 배치 각도에 따라 입사된 광을 선택적인 방향으로 반사시킴으로써 상기 패턴광으로 변조하는 디지털 미소반사 표시기(Digital Micromirror Device, DMD)인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The spatial light modulator 120 has a configuration in which a plurality of variable mirrors 125 whose arrangement angles are variable are arranged on a plane, and the incident light is incident on the spatial light modulator 120 in a selective direction according to the arrangement angle of the variable mirrors 125 (DMD) for modulating the light with the patterned light by reflecting the patterned light.
제4항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
상기 광 변조 단계에서 변조된 상기 패턴광이 집광 렌즈(130)에 의해 축소되는 광 축소 단계;를 더 포함하여, 축소된 상기 패턴광이 상기 감광층(550)에 조사되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
Wherein the patterned light modulated in the light modulating step is shrunk by the condenser lens (130), and the reduced pattern light is irradiated onto the photosensitive layer (550) A method for manufacturing an integrated optical fiber element.
제6항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
상기 공간 광 변조기(120) 및 상기 집광 렌즈(130) 사이에 빔 스플리터(140)가 더 구비되고, 상기 집광 렌즈(130) 후단측에 관측용 카메라(150)가 더 구비되어,
상기 광 변조 단계에서 변조된 상기 패턴광이 상기 빔 스플리터(140)로 입사되어 광경로가 변경됨으로써 상기 집광 렌즈(130)로 입사되어 상기 광 축소 단계가 수행되고,
상기 감광층(550)에 조사 및 반사된 반사광이 상기 빔 스플리터(140)를 통과하여 상기 관측용 카메라(150)에 입사되어 상기 감광층(550)의 영상이 획득되는 감광층 영상 획득 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
The method according to claim 6,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
A beam splitter 140 is further provided between the spatial light modulator 120 and the condenser lens 130 and a camera 150 for observation is disposed at a rear end of the condenser lens 130,
The pattern light modulated in the light modulating step is incident on the beam splitter 140 and is changed into an optical path so that the light is incident on the condenser lens 130,
The photosensitive layer image acquisition step in which reflected light irradiated and reflected on the photosensitive layer 550 passes through the beam splitter 140 and is incident on the observation camera 150 to acquire an image of the photosensitive layer 550 Patterned optical fiber element.
제7항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
상기 광원(110)이, 상기 감광성 재료와 반응하는 광특성을 가지는 특성광을 발생시키는 특성광원(111) 및 백색광으로부터 상기 특성광이 제거되어 이루어지는 관측광을 발생시키는 관측광원(112)을 포함하여 이루어져,
상기 특성광에 의해 상기 감광층 노광 단계가 수행되고, 상기 관측광에 의해 상기 감광층 영상 획득 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
8. The method of claim 7,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
The light source 110 includes a characteristic light source 111 for generating characteristic light having optical characteristics to react with the photosensitive material and an observation light source 112 for generating observation light in which the characteristic light is removed from the white light, Consistently,
Wherein the step of exposing the photosensitive layer is performed by the characteristic light, and the step of acquiring the photosensitive layer image is performed by the observation light.
제4항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
상기 광원(110) 및 상기 공간 광 변조기(120) 사이에 빔 균질기(160)가 더 구비되어,
상기 광원(110)으로부터 조사된 광이 상기 빔 균질기(160)에 의해 광 세기가 균일화된 후 상기 공간 광 변조기(120)로 입사되어 상기 광 변조 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
A beam homogenizer 160 is further provided between the light source 110 and the spatial light modulator 120,
The light irradiated from the light source 110 is incident on the spatial light modulator 120 after the light intensity is made uniform by the beam homogenizer 160 and the light modulating step is performed. Method of fabricating a device.
제4항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
상기 광원(110) 및 상기 공간 광 변조기(120) 사이에 빔 확장기(170)가 더 구비되어,
상기 광원(110)으로부터 조사된 광이 상기 공간 광 변조기(120)의 광 입사면 면적에 상응하는 면적을 가지도록 확장된 후 상기 공간 광 변조기(120)로 입사되어 상기 광 변조 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
A beam expander 170 is further provided between the light source 110 and the spatial light modulator 120,
The light emitted from the light source 110 is expanded to have an area corresponding to the light incident surface area of the spatial light modulator 120 and then incident on the spatial light modulator 120 to perform the light modulation step Wherein the optical waveguide is made of a single fiber.
제6항에 있어서,
상기 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법은,
상기 공간 광 변조기(120) 및 상기 집광 렌즈(130) 사이에 축소 렌즈(180)가 더 구비되어,
상기 공간 광 변조기(120)에 의해 변조된 패턴광이 상기 축소 렌즈(180)에 의해 미리 축소된 후 상기 집광 렌즈(130)로 입사되어 상기 광 축소 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
The method according to claim 6,
The method of fabricating an integrated optical fiber element according to claim 1,
A condensing lens 180 is further provided between the spatial light modulator 120 and the condenser lens 130,
Pattern light modulated by the spatial light modulator 120 is reduced in advance by the reduction lens 180 and is then incident on the condenser lens 130 so that the light reduction step is performed. Method of fabricating a device.
제1항에 있어서,
상기 감광층 형성 단계에서 형성되는 감광층(550)은,
상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면이 페룰홀더(900)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 페룰홀더(900)에 구비된 홀(950)에 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)가 삽입 결합된 후, 상기 광섬유-페룰 어셈블리(1000)의 종단면과 상기 페룰홀더(900)의 상면에 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법.
The method according to claim 1,
The photosensitive layer 550, which is formed in the photosensitive layer forming step,
The optical fiber ferrule assembly 1000 is inserted into the hole 950 provided in the ferrule holder 900 such that the longitudinal end face of the optical fiber ferrule assembly 1000 is positioned on the same plane as the upper face of the ferrule holder 900 Wherein the optical fiber-ferrule assembly (1000) is formed on the top surface of the ferrule holder (900).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 미세 패턴 일체형 광섬유 소자 제작 방법에 의하여 제작되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자.
The optical element according to any one of claims 1 to 12, which is fabricated by the method of fabricating a micropattern-integrated optical fiber element according to any one of claims 1 to 12.
제13항에 있어서,
상기 광섬유(500)는, 단일모드 광섬유(single mode fiber), 다중모드 광섬유(multi mode fiber), 그린렌즈 광섬유(GRIN fiber), 공기구멍이 제거된 광결정 광섬유(photonic crystal fiber) 및 코어없는 광섬유(coreless silica fiber) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 일체형 광섬유 소자.14. The method of claim 13,
The optical fiber 500 may be a single mode fiber, a multimode fiber, a green lens fiber, a photonic crystal fiber with an air hole removed, and a coreless optical fiber coreless silica fiber). The optical fiber element according to any one of claims 1 to 5,
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