KR100349597B1 - 광도파로 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

광도파로 소자 및 그 제조방법이 개시된다. 본 광도파로 소자는 광섬유 어레이 커넥터와 상기 소자의 결합방향으로 배열된 두 개 이상의 요홈을 구비하는 상부 기판 및 하부 기판, 상기 기판들중 한 기판상의 요홈들 사이의 소정 영역에 형성된 광도파로부, 정렬핀이 삽입되는 삽입공을 구비하고 상기 요홈상에 외주면이 실장된 튜브, 및 상기 튜브와 상기 상부 및 하부 기판을 접착하는 접착부를 포함하여 간단하면서도 정밀하게 광섬유 어레이 커넥터와 결합시킬 수 있고, 분해 및 재결합하기가 용이하다.

Description

광도파로 소자 및 그 제조방법{Optical wave-guide device and manufacturing method thereof}

본 발명은 광도파로 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 광섬유 어레이 커넥터와 접속이 용이한 광도파로 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 광도파로 소자는 광섬유와 접합하기 위해서 광도파로 소자의 일단에 광섬유를 정렬하고 상기 소자의 타단에는 광원으로부터 출사되는 빛을 입사시켜 광섬유로부터 나오는 빛의 파워를 측정함으로써 소자와 광섬유를 접합하는 능동 정렬 방법에 의하여 만들어진다. 또한, 정렬이 완료되면 에폭시(epoxy)에 의하여 접합하는 방법이 사용되고 있다.

하지만, 이러한 방법으로 광도파로 소자를 광섬유와 정렬하여 접합하기 위해서는 매우 높은 정밀도를 요하는 고가의 장비가 필요하고 정렬 및 접합에 있어서 까다로운 수작업이 요구됨에 따라 공정 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 또한, 에폭시에 의하여 접합이 되기 때문에 분해가 용이하지 않다는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간단하면서도 정밀하게 광섬유 어레이 커넥터와 결합시킬 수 있고, 접합 및 분해가 용이한 광도파로 소자를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 광도파로 소자를 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자에 정렬핀이 삽입되는 것을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법의 주요 단계들을 도시한 흐름도이다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법에서 요홈 식각 단계를 처리한 생성물을 도시한 사시도이다.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법에서 광도파로부 형성단계를 처리한 생성물을 도시한 사시도이다.

도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법에서 튜브 삽입 단계를 처리한 생성물을 도시한 사시도이다.

도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법에서 접착 단계를 처리한 생성물을 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...광도파로 소자,102...하부 기판,

104...상부 기판,105...광도파로부,

106...V자형 요홈,108...튜브,

110...접착부.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 광도파로 소자는 광섬유 어레이 커넥터와 결합되는 광도파로 소자에 있어서, 상기 커넥터와 상기 소자의 결합방향으로 배열된 두 개 이상의 요홈을 구비하는 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 기판들중 한 기판상의 요홈들 사이의 소정 영역에 형성된 광도파로부와, 정렬핀이 삽입되는 삽입공을 구비하고 상기 요홈상에 외주면이 실장된 튜브, 및 상기 튜브와 상기 상부 및 하부 기판을 접착하는 접착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 요홈은 V자 형인 것이 바람직하고, 상기 기판은 실리콘, 유리, 세라믹, 및 플라스틱으로부터 구성된 군 중에서 선택한 재료로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 삽입공은 원기둥형의 정렬핀이 삽입될 수 있도록 원통형의 삽입공이고, 상기 삽입공의 내경은 정렬핀의 직경보다 1 미크론 미만 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 삽입공은 필요에 따라 양단 사이에서 관통되는 관통공일 수도 있다. 또한, 상기 튜브는 유리, 세라믹, 금속, 및 플라스틱으로부터 구성된 군 중에서 선택한 재료로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 광도파로 소자의 제조방법은 광섬유 어레이 커넥터와 결합되는 광도파로 소자의 제조방법에 있어서 상부 기판 및 하부 기판상에 상기 커넥터와 상기 소자의 결합방향으로 두 개 이상의 요홈을 식각하는 단계와, 상기 기판들중 한 기판상의 요홈들 사이의 소정 영역에 광도파로부를 형성하는 단계와, 정렬핀이 삽입되는 삽입공을 구비하는 튜브의 외주면을 상기 요홈상에 실장하는 단계, 상기 튜브와 상기 상부 및 하부 기판을 접착하는 단계, 및 단면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광도파로 소자 및 그 제조방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자의 단면도를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 광도파로 소자(10)는 하부 기판(102)과, 상부 기판(104)을 구비한다. 하부 기판(102)과 상부 기판(104) 상에는 상기 커넥터와 상기 소자의 결합방향으로 배열된 두 개의 V 자형 요홈(106)을 구비한다. 또한, 하부 기판(102)상의 요홈들 사이의 영역에는 광도파로부(105)를 구비한다. 상기 두 개의 V 자형 요홈상에는 정렬핀이 삽입되는 삽입공을 가지는 튜브(108)가 각각 실장된다. 상기 튜브(108)와 상기 상부 및 하부 기판(102,104)은 에폭시등의 접착재료로 이루어지는 접착부(110)에 의하여 접착된다. 본 실시예에서는 원형 튜브를 실장하기에 용이한 V 자형의 요홈을 사용하였으나 상기 요홈은 튜브(108)를 삽입하는 공간이므로 필요에 따라 U자 형, 반원형등을 사용하여도 무방하다.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자에 정렬핀이 삽입되는 것을 설명하기 위하여 광도파로 소자의 평면도를 도시하였다. 도 2에서는 정렬핀이 삽입되는 과정과 치수만을 설명하기 위하여 광도파로부는 도시하지 않았다. 도 2를 참조하면, 삽입공에는 정렬핀이 삽입되므로 상기 삽입공의 내경(D₁)은 정렬핀의 외경(D₂)보다 크다. 하지만, 삽입공의 내경(D₁)이 지나치게 크면 정렬 오차를 유발하게 된다. 따라서, 상기 삽입공의 내경(D₁)은 상기 정렬핀의 외경(D₂)보다 1 미크론 미만 큰 것이 바람직하다. 상기와 같은 광도파로 소자는 커넥터(미도시)와 결합되며 일반적으로 클립(미도시)을 사용하여 고정된다. 이로써 상기 소자의 광도파로부는 커넥터의 광섬유부와 정확히 정렬됨으로써 광섬유 어레이 커넥터로부터 빛을 수신하여 도파하는 기능을 수행한다.

상기와 같은 광도파로 소자는 튜브(108)의 삽입공에 정렬핀이 삽입되기 때문에 정렬핀이 삽입되는 공간에 접착재가 침투하여 정렬 오차를 유발하게 되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 광도파로부와 광섬유 어레이 커넥터의 광섬유가 정확히 접속될 수 있다. 또한, 본 광도파로 소자는 다른 소자와 에폭시와 같은 접착재로 접착되지 않기 때문에 필요에 따라 분해하거나 재결합하는 것이 용이하다.

도 3에는 상술한 광도파로 소자를 제조하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법의 주요 단계들을 흐름도로써 나타내었다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 광도파로 소자 제조방법은 먼저 상부 기판 및 하부 기판상에 커넥터와 소자의 결합방향으로 두 개의 요홈을 식각한다(단계 302). 상기 기판은 요구 강도와 가동성을 고려하여 실리콘, 유리, 세라믹, 및 플라스틱으로부터 구성된 군 중에서 하나의 재료를 선택하여 사용할 수 있다. 도 4a에는 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자 제조방법에서 요홈 식각 단계를 처리한 생성물을 도시하였다. 도시한 바와 같이 요홈의 형상은 V자 형인 것이 바람직하지만, 필요에 따라 U자 형, 반원형등을 사용하여도 무방하다. 요홈 식각 단계(302)는 일예로 기판상에서 요홈이 형성될 영역을 제외한 영역상에 마스크를 형성하고, 상기 기판을 수산화 칼륨 용액상에서 습식 식각하는 방법등의 다양한 식각 방법을 사용하는 것이 가능하다. 다음으로, 상기 기판들중 한 기판상의 요홈들 사이의 소정 영역에 광도파로부를 형성한다(단계 304). 이 단계(304)는 실리카, 광폴리머등의 재료를 사용하여 하부 클래드층, 코어층, 및 상부 클래드층을 형성시키고 각 형성 단계 사이에 적절한 패턴의 마스크를 사용하여 식각함으로써 구현될 수 있다. 도 4b에는 광도파로부 형성단계를 처리한 생성물을 도시하였다. 다음에는 정렬핀이 삽입되는 삽입공을 구비하는 튜브를 그 외주면이 상기 V 자 요홈상에 접촉하도록 실장한다(단계 306). 튜브는 동심성이 좋게 가공하기 용이하고 적절한 강도와 경도를 가지는 재료를 선택하여 제작하여야 하며 바람직하게는 유리, 세라믹, 금속, 및 플라스틱으로부터 구성된 군 중에서 선택한 재료로 이루어질 수 있다. 도 4c에는 튜브 삽입 단계를 처리한 생성물을 도시하였다. 다음에는 상기 튜브와 상기 상부 및 하부 기판 사이에 접착재를 도포(단계 308)하고 접착한다(단계 310). 도 4d에는 접착 단계를 처리한 생성물을 도시하였다. 이러한 생성물은 그 단면이 접착재 잔류물, 도파로부 돌출, 기판 어긋남 등으로 표면이 매끄럽지 않다. 따라서, 단면을 폴리싱(polishing)과 같은 방법등을 사용하여 연마(단계 312)함으로써 본 발명에 따른 광도파로 소자의 제조가 완료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광도파로 소자는 간단하면서도 정밀하게 광섬유 어레이 커넥터와 결합시킬 수 있고, 분해 및 재결합하기가 용이하다.

Claims (11)

1. 광섬유 어레이 커넥터와 결합되는 광도파로 소자에 있어서,

   상기 커넥터와 상기 소자의 결합방향으로 배열된 두 개 이상의 요홈을 구비하는 상부 기판 및 하부 기판;

   상기 기판들중 한 기판상의 요홈들 사이의 소정 영역에 형성된 광도파로부;

   정렬핀이 삽입되는 삽입공을 구비하고 상기 요홈상에 외주면이 실장된 튜브; 및

   상기 요홈상에 외주면이 실장된 튜브와 상기 상부 및 하부 기판을 접착하는 접착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 요홈은 V자 형인 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판은 실리콘, 유리, 세라믹, 및 플라스틱으로부터 구성된 군 중에서 선택한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 삽입공은 원기둥형의 정렬핀이 삽입될 수 있도록 원통형의 삽입공인 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
5. 제4항에 있어서, 상기 삽입공의 내경은 정렬핀의 직경보다 1 미크론 미만 큰것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
6. 제1항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 삽입공은 양단 사이에서 관통되는 관통공인 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
7. 제1항에 있어서, 상기 튜브는 유리, 세라믹, 금속, 및 플라스틱으로부터 구성된 군 중에서 선택한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.
8. 광섬유 어레이 커넥터와 결합되는 광도파로 소자의 제조방법에 있어서,

   상부 기판 및 하부 기판상에 상기 커넥터와 상기 소자의 결합방향으로 두 개 이상의 요홈을 식각하는 단계;

   상기 기판들중 한 기판상의 요홈들 사이의 소정 영역에 광도파로부를 형성하는 단계;

   정렬핀이 삽입되는 삽입공을 구비하는 튜브의 외주면을 상기 요홈상에 실장하는 단계;

   상기 튜브와 상기 상부 및 하부 기판을 접착하는 단계; 및

   단면을 연마하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 요홈 식각 단계는,

   기판상에서 요홈이 형성될 영역을 제외한 영역상에 마스크를 형성하는 단계; 및

   상기 기판을 수산화 칼륨 용액상에서 습식 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자 제조방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 요홈 식각 단계는 상기 요홈을 V자 형으로 식각하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자 제조방법.
11. 제8항에 있어서, 튜브의 외주면을 상기 요홈상에 실장하는 단계는 삽입공 내경이 정렬핀의 직경보다 1 미크론 미만 큰 동심형 튜브를 실장하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자 제조방법.