KR100251341B1 - 광도파로의 제조방법 - Google Patents

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KR100251341B1
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카즈노리 우루시바타
토시히사 카마노
테쓰야 타니오카
히로타카 마사키
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오카노 사다오
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Abstract

광도파로 제조방법은, 제1유리재의 한 주표면위에, 제1유리재와는 상이한 광특성을 가진 제2유리재를 소망하는 두께로 적층하는 제1단계, 소망하는 회로패턴을 갖도록 제2유리재를 형성하는 제2단계, 및 회로 패턴이 제2유리재에 의해 상부에 형성되어 있는 제1유리재의 전 표면위에 제1유리재와 유사한 광특성을 가진 제3유리재를 적층하는 제3단계를 포함한다. 제1단계와 제3단계중의 적어도 한 단계에서, 적층될 유리재를 커플링(접합)에 의해 적층시킨다.

Description

광도파로의 제조방법
제1도는 종래의 광도파로 제조방법의 예를 보여주고,
제2도는 본 발명에 의한 광도파로의 제조방법에 사용된 광소자 성형장치를 약시하는 단면도이고,
제3a도는 본 발명의 제조방법의 프레스 커플링 단계에 있어 제2도에 도시된 광소자 성형장치에 사용된 상부 몰드 및 하부 몰드를 약시하는 평면도이고,
제3b도는 제3a도의 A-A선 단면도이고,
제4a도는 본 발명의 제조방법의 프레스커플링 단계에서 제2도에 도시된 광소자 성형장치에 사용된 다른 상부몰드 및 하부몰드를 약시하는 평면도이고,
제4b도는 제4a도의 B-B선 단면도이고,
제5a도는, 제4a도 및 제4b도에 도시된 상부몰드와 짝지워지고, 본 발명의 제조방법의 프레스 성형에서 제2도에 도시된 광소자 성형 장치에 사용되는 하부몰드를 약시하는 평면도이고,
제5b도는 제5a도의 C-C 선 단면도이고,
제6a도는 본 발명의 제조방법의 프레스 성형단계에서 제2도에 표시된 광소자 성형장치에 사용되는 다른 상부몰드를 약시하는 평면도이고,
제6b도는 제6a도의 D-D선 단면도이고,
제7a도는 제6a도 및 제6b도에 도시된 상부 몰드와 짝지워지고 본 발명의 제조방법에 있어 프레스 성형단계에서 제2도에 도시된 광소자 성형장치에 사용되는 하부몰드를 약시하는 평면도이고,
제7b도는 제7a도의 E-E선 단면도이고,
제8a도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 광도파로의 예를 약시하는 평면도이고,
제8b도는 제8a도의 F-F선 단면도이고,
제9a도 내지 9i도는 본 발명의 제1구체예에 의한 광도파로 제조방법의 제1내지 제9단계를 개략적으로 예시하고,
제10도는 제9a도에 예시된 제1단계에서 프레스 커플링된 제1유리재(LAL12)와 제2유리재(BAH71)사이의 접합면의 단면을 보여주는 현미경 사진이고,
제11a도 내지 11k도는 본 발명의 제2구체예에 의한 광도파로 제조 방법의 제1 내지 제10단계를 개략적으로 예시하고,
제12도는 제11g도에 예시된 제7단계에서 프레스 커플링된 제1유리재(BK7)와 제2유리재(VC-78)사이의 접합면의 단면을 보여주는 현미경 사진이고,
제13도는 제 11j도에 예시된 제9단계에서 프레스 커플링된 제1유리재(BK7)와 제3유리재(BK7)사이의 접합면의 단면을 보여주는 현미경사진이고,
제14a도 내지 14h도는 본 발명의 제3구체예에 의한 광도파로 제조방법의 제1내지 제7단계를 개략적으로 예시하고,
제15도는 3D 현미경에 의해 측정된, 제4a도 및 제4b도에 도시된 상부몰드의 요부의 형상을 보여주는 도면이고,
제16도는 3D 현미경에 의해 측정된, 제3구체예에서 프레스 성형된 제1유리재(BK7)의 돌출부를 가진 표면의 형상을 보여주는 도면이고,
제17도는 제14d도에 예시된 제4단계에서 커플링된 제1유리재(BK7)와 제2유리재(FK3)사이의 접합면의 단면을 보여주는 현미경 사진이고,
제18a도 내지 18f도는 본 발명의 제4구체예에 의한 광도파로 제조방법의 제1 내지 제6단계를 개략적으로 예시하고,
제19a도 내지 19g도는 본 발명의 제5구체예에 의한 광도파로 제조방법의 제1 내지 제7단계를 개략적으로 예시하고,
제20도는 제19f도에 예시된 제6단계에서 프레스 커플링된 제2유리재(P-SK11)와 제3유리재(BK7)사이의 접합면의 단면을 보여주는 현미경 사진이고,
제21a도 내지 제21c도는 본 발명에 따라 복수개의 광도파로를 동시에 제조하는 방법을 개략적으로 예시하고,
제22도는 무선주파수 유도 가열장치가 가열장치로서 사용된 광소자 성형장치를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
제23도는 연속적으로 배치된 가열구역과 냉각구역으로 구성된 연속식 노를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 프레임 2 : 고정축
3 : 단열원통 5 : 다이판
6 : 상부몰드 7 : 고정다이
8 : 구동장치 8a: 서보모터
9 : 가동축 13 : 하부몰드
14 : 가동다이 16 : 투명석유관
17 : 성형실 19 : 램프유니트
20,50 : 적외선 램프 23,24,25 : 가스공급통로
27 : 전열쌍 28 : 제어기
30 : RF 유도가열코일 32 : RF 발진기
40 : 몰드 조립체 41 : 제1로드 로크 실
42 : 가열구역 43 : 냉각구역
44 : 제2로드 로크 실 46a∼46e : 커버
47a∼47d : 운반기구
본 발명은 대체로 광도파로의 제조방법, 보다 상세하게는 제조단계의 수가 감소된 광도파로의 제조방법에 관한 것이다.
현재의 정보화 사회에서는, 대량의 정보가 고속으로 교환될 필요가 있고 그런 고속 정보 교환을 위해서는 광통신이 불가결하다. "파이버를 가정으로(FTTH)"란 단어에 나타나 있는 것처럼, 광통신망이 가정을 커버하려는 경향에 있다.
그러나, 광통신에 불가결한 광도파로는 대단히 졍밀한 부품으로서 다음의 요건을 만족해야 한다: 코어분분의 형상 안정성, 코어와 클래딩 사이 경계면의 조도(거칠기), 및 코어와 클래딩의 유리재에 흡수된 근적외선(1.3 내지 1.5㎛)광 량의 근소(적은 것).
통상적인 광도파로의 제조공정은 진공장치를 사용하는 성막단계와 같은 많은 단계를 포함한다. 광도파로를 제조하는 통상적 단계의 예를 제1도를 참고하여 설명하겠다.
처음, 광도파로의 클래딩층이 될 이산화규소(SiO2) 기판(9O)을 제조한다(단계1).
단계 1에서 제조한 SiO2기판(90)의 상표면을, CVD(화학 증착)에 의해, SiO2보다 큰 굴절율을 가진 물질의 막, 예컨대 Ge-SiO2막으로 약 수 ㎛의 두께로 피복한다(단계 2). Ge-SiO2막(91)이 광도파로의 코어(심부)가 될 것이다.
약 수 ㎛의 두께를 가진 포토레지스트(92)를 단계 2에서 퇴적된 Ge-SiO2막(91)위에 도포한다(단계 3).
단계 3에서 피복된 포토레지스트(92)를, 광도파로가 소망되는 회로 형상을 갖도록, 자외선 조사로 노광하여 현상시킨다(단계 4). 그리하여, 소망되는 회로형상에 해당하는 포토레지스트(92)의 부분만을 남긴다.
단계 4에서 노광, 현상시킨 포토레지스트(92)를 사용하여, Ge-SiO2막(91)을 에칭시킨다(단계 5). 그리하여, 회로 형상에 해당하는 Ge-SiO2막의 부분만을 남긴다.
단계 4에서 남긴 포토레지스트(92)를 제거시킨다(단계 6).
광도파로의 클래딩층이 될 두께 약 수 ㎛의 SiO2막(93)을 CVD에 의해 SiO2기판(90) 및 Ge-SiO2막(91)위에 피복한다(단계 7).
그리하여, 클래딩역할을 하는 SiO2기판(90), 코어역할을 하는 Ge-SiO2막(91), 및 클래딩 역할을 하는 SiO2막(93)으로 구성된 광도파로를 형성한다.
단계 2 및 7에 있어서, 피복층은, 화학증착(CVD)과 같은 소위 퇴적 공정, 화 염퇴적(flame hydrolysis depostition(FHD)) 또는 물리증착(PVD), 또는 졸-겔 법에 의해 형성된다. 단계 5에서의 에칭은 반응성 이온 에칭(RIE) 등에 의해 형성된다. 이들 제조단계는 진공장치를 사용하여 행해지며 대량의 시간 및 비용이 요구된다.
광도파로를 제조하는 상기한 통상적 방법은 많은 제조단계와 대량의 시간을 필요로하여 높은 제조비를 발생시킨다. 이것이 광통신망 개발에 있어 심각한 문제가 된다.
본 발명의 목적은, 제조단계가 간단화되고, 제조시간이 단축되고 제조비가 저감되는 광도파로 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의해, 제1유리재의 한 주표면상에, 제1유리재와는 상이한 광특성을 가진 제2유리재를 소망하는 두께로 적층하는 제1단계; 소망하는 회로 패턴을 갖도록 제2유리재를 형성하는 제2단계; 및 회로 패턴이 제2유리재에 의해 상부에 형성되어 있는 제1유리재의 전 표면상에 제1유리재와 유사한 광특성을 가진 제3유리재를 적층하는 제3 단계로 되어 있으며; 제1단계와 제3단계중의 적어도 한 단계에서, 적층될 유리재를 커플링에 의해 적층시키는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법이 제공된다.
이 방법에 의해서는, 제1단계와 제3단계중의 적어도 한 단계에서 판상유리재를 커플링(접합)에 적층한다. 그리하겨, 유리재를 퇴적시키는 통상적 방법에 비해 제조단계들이 간단화 된다. 따라서, 제조시간이 단축되고 제조비가 절감된다.
본 발명에 의하면, 소망하는 회로패턴에 따라 제1유리재내에 요부를 형성하는 제1단계; 제2유리재를 제1유리재의 요부에 매립함으로써 제1유리재와는 상이한 광특성을 가진 제2유리재를 적층하는 제2단계; 요부의 외부에 위치한 제2유리재 부분을 제거하는 제3단계; 및 제2유리재가 매립되어 있는 제1유리재의 표면상에 제1유리재와 유사한 광특성을 가진 제3유리재를 적층하는 제4단계로 되어 있으며, 제2및 제4단계중의 적어도 한 단계에서 적층될 유리재를 커플링에 의해 적층하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 제조하는 방법이 또한 제공된다.
이 방법에 있어서는, 제2단계와 제4단계중의 적어도 한 단계에서 판상 유리재를 커플링에 의해 적층한다. 그리하여, 유리재를 퇴적시키는 종래법에 비해 제조단계가 간략화 된다. 따라서, 제조시간이 단축되고 제조비용이 절감된다.
또한, 소망하는 회로패턴에 따라 제1유리재위에 돌출부를 형성하는 제1단계; 돌출부가 상부에 형성되어 있는 제1유리재의 전표면상에 제1유리재와는 상이한 광특성을 가진 제2유리재를 적층하는 제2단계; 돌출부를 제외한 제1유리재의 부분을 제거하는 제3단계; 제1유리재의 부분이 제거된 제1유리재의 표면상에 제2유리재와 유사한 광특성을 가진 제3유리재를 적층하는 제4단계로 구성되어 있으며, 제2 및 제4단계중의 적어도 한 단계에서, 적층될 유리재를 커플링에 의해 적층하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법이 또한 제공된다.
이 방법에 있어서는 제1단계에서, 판상 유리재를 소망하는 패턴을 갖도록 형성한다. 에칭에 의해 유리재를 패턴형성(패터닝)하는 종래방법에 비해, 제조단계가 간단화되고 제조시간이 단축된다. 추가하여, 제2및 제4단계중의 적어도 한 단계에서, 판상 유리재를 커플링에 의해 적층한다. 그리하여, 유리재를 퇴적시키는 종래 방법에 비하여, 제조시간이 단축되고 제조비용이 절감된다.
그리고, 소망하는 회로패턴에 따라 제1유리재에 요부를 형성하는 제1단계; 제1유리재의 요부에 제2유리재를 매립함으로써 제1유리재와는 상이한 광특성을 가진 제2유리재를 적층하는 제2단계; 요부의 외부에 위치한 제2유리재의 부분을 제거시키는 제3단계; 및 제2유리재 부분이 매립된 제1유리재의 표면상에 제1유리재와 유사한 광특성을 가진 제3유리재를 적층하는 제4단계로 구성되어 있으며, 제1단계에서, 소망하는 회로 패턴에 따라 형성된 돌출부를 가진 몰드를 사용하여 제1유리재를 성형함으로써 소망하는 회로패턴에 해당하는 요부를 형성하며, 제2 및 제4단계중의 적어도 한 단계에서, 적층될 유리재를 커플링에 의해 적층하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법이 역시 제공된다.
이 방법에 있어서는, 제1단계에서 판상유리재를 소망하는 회로 패턴을 갖도록 형성한다. 유리재를 에칭에 의해 패턴 형성하는 종래 방법에 비하여, 제조단계가 간단화 되고 제조시간이 단축된다. 추가하여, 제2 및 제4단계중의 적어도 한 단계에서 판상 유리재를 커플링에 의해 적층한다. 그래서, 유리재를 퇴적시키는 종래법에 비해 제조단계가 간단화 된다. 따라서, 제조시간이 단축되고 제조비용이 절감된다.
본 발명의 추가의 목적 및 이점은 다음의 설명에서 밝혀질 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 자명하거나 발명의 실시에 의해 습득될 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 특허청구의 범위에 특히 지적된 수단 및 조합에 의해 실현되고 획득될 것이다.
본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명에 있어 현재의 바람직한 구체예를 예시하며, 상기한 일반적 설명 및 하기하는 바람직한 구체예의 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리를 설명하는 구실을 할 것이다.
이제 본 발명에 의한 광도파로의 제조방법의 구체예를 첨부도면을 참고하여 설명하겠다.
제2도는 본 발명에 의한 광도파로의 제조방법에 사용된 광소자 성형장치의 예를 보여준다.
제2도에 도시된 것처럼, 광소자 성형장치는 프레임(1) 및 프레임(1)의 사실상의 중점에 위치한 중간판(1a)을 포함하고 있다, 광소자 성형장치는 공축적으로 배치된 고정축(2) 및 가동축(9)을 또한 갖고 있다.
고정축(2)은 프레임(1)의 상부분으로부터 밑으로 뻗어 있다. 상부 몰드 조립체(4)는, 세라믹 단열원통(3)을 개재시켜, 볼트(표시안됨) 등에 의해 고정축(2)의 하단부에 부착되어 있다. 상부 몰드 조립체(4)는 단열 원통(3)에 부착된 금속 다이판(5), 세라믹 재료나 경질금속으로 형성된 상부 몰드(상형)(6), 및 상부 몰드(6)를 다이판(5)에 부착시키고 몰드 구조체의 일부를 구성하기 위한 고정다이(7)를 구비하고 있다.
가동축(9)은 하중 검출기(8b)를 통하여 구동장치(8)에 부착되어 있다. 하중 검출기(8b)는 가동축(9)이 고정축(2)에 인가하는 하중을 검출한다. 구동장치(8)는 전동 모터 예컨대 서보모터(8a)의 회전 운동을 직선 구동력으로 변환시키는 스크류 잭을 포함한다. 구동장치(8)는 프레임(1)의 하부분에 설치되어 있다. 구동장치(8)에 부착된 가동축(9)은 중간판(1a)에 형성된 통공을 상향 통과하며, 그리하여 가동축(9)은 고정축(2)과 대향한다. 가동축(9)은 수직으로 이동할 수 있는 한편 이 축의 외주면은 중간판(1a)의 통공을 통하여 밀폐적으로 슬라이딩 한다.
광소자 성형장치는 전동모터(8a) 및 램프 유니트(19)를 제어하기 위한 제어기(28)를 갖고 있다(후술함). 하중 검출기(8b)에 의해 검출된 하중을 나타내는 신호는 제어기(28)에 귀환된다. 가동축(9)의 운동속도, 위치 및 가압력은, 미리 제어기(28)에 입력된 프로그램에 따라 서보모터(8a)의 회전속도 및 토크를 제어함으로써 제어된다.
이 구체예에서는, 구동 원으로서 전동모터를 사용한다. 그러나, 유압펌프를 사용하는 유압기구가 가동축(9)의 구동원으로서 사용될 수도 있다.
단열 원통(3)과 유사한 단열원통(10)이 가동축(9)의 상단부에 부착되어 있다. 하부 몰드 조립체(11)가 단열 원통(10)을 개재시킨 채 가동축(9)에 부착되어 있다. 상부 몰드 조립체(4)와는 달리, 하부 몰드 조립체(11)는 금속 다이판(12), 세라믹 재료나 경질금속으로 형성된 하부 몰드(하형)(13) 및 가동다이(14)를 구비하고 있다.
제3a 및 3b도에 표시된 것처럼, 광도파로 제조방법의 제1내지 제5구체예에 있어 프레스 커플링(가압접합)에서는(후기함), 편평한 상호 접촉표면을 가진 원통형 몰드가 상부 몰드(6) 및 하부 몰드(13)로 사용된다.
제4a및 4b도에 표시된 것처럼, 광도파로 제조 방법의 제3구체예에 있어 프레스 성형단계에서는, 광도파로의 소망하는 회로 형상에 따라 결정된 함몰 접촉면(요면)을 가진 원통형 몰드가 상부 몰드(6)로 사용된다. 추가하여, 제5a 및 5b도에 표시된 것처럼, 제3구체예의 프레스 상형단계에서는, 편평한 접촉표면을 가지 원통형 몰드가 하부 몰드(13)로 사용된다.
제6a 및 6b도에 표시된 것처럼, 광도파로의 제4 및 제5구체예에 있어 프레스 성형 단계에서는, 광도파로의 소망 회로 형상에 따라 정해진 돌출 접촉표면을 가진 원통형 몰드가 상부 몰드(6)로 사용된다. 추가하여, 제7a 및 7b도에 도시된 것처럼, 제4 및 5구체예에 있어 프레스 성형 단계에서는, 편평한 접촉표면을 가진 원통형 몰드가 하부 몰드(13)로 사용된다.
제2도에 있어서, 광소자 성형장치는 구동장치(표시안됨)에 의해 수직으로 이동되는 브래켓(15)을 구비하고 있다. 브래켓(15)은 수직 이동 될 수 있도록 고정축(2)과 맞물린다. 고정축(2)은 브래켓(15)에 형성된 통공을 통하여 하향으로 뻗어, 고정축(2)은 가동축(9)과 대향하게 된다. 브래켓(15)은 고정축(2)상에서 수직으로 슬라이딩될 수 있는 한편 브래켓(15)의 통공과 고정축(2) 사이에는 밀폐 밀봉이 유지되어 있다.
쌍으로 된 상부 및 하부 몰드 조립체(4 및 11)를 둘러싸는 투명석영관(16)이 브래켓(15)에 결합되어 있다. 투명석영관(16)의 하단부는 가동축(1)이 통과하는 중간판(1a)과 밀폐 접촉 관계에 있다. 투명석영관(16)은 성형실(17)을 획정하며, 성형실은 상부 및 하부 몰드 조립체(4 및 11)의 주위 대기를 외기와 차단시킨다.
외부 원통(18)은 브래켓(15)에 부착되어 있다. 외부 원통(18)의 내면에는 가열장치 역할을 하는 적외선 램프 유니트(19)가 장착되어 있다. 적외선 램프 유니트(19)는 복수개의 적외선 램프(20), 복수개의 반사경(21) 및 수냉파이프(22)를 구비하고 있다. 반사경(21)은 적외선 램프(20)의 후방에 위치해 있고 적외선을 투명석영관(16)쪽으로 반사시킨다. 수냉파이프(22)는 각 반사경(21)의 외표면 주위에 밀폐적으로 감기어 있고 반사경(21)을 냉각시킨다.
적외선 램프 유니트(19)는 상부 및 하부 몰드 조립체(4 및 11)를 제어기(28)에 의해 설정된 온도에 가열유지한다. 상부 및 하부 몰드 조립체(4 및 11)의 주위 온도는 하부 몰드 조립체(11)의 하단부에 배치된 온도 검출 열전쌍(27)에 의해 검출되고 검출된 온도신호는 제어기(28)에 귀환된다.
고정축(2)은 상부 몰드 조림체(4)의 냉각을 위한 가스 공급통로(23)를 갖고 있다. 가동축(9)은 하부 몰드 조립체(11)의 냉각을 위한 가스 공급통로(24)를 갖고 있다. 브래켓(15)은 성형실(17)내에 불활성가스 분위기를 만들기 위한 가스 공급통로(25)를 갖고 있다.
불활성가스는, 가스공급통로(23,24,25)로부터 유속제어계기(표시안됨)를 지나 소정 유속으로 공급된다. 성형실(17)에 공급된 불활성 가스는 중간판(1a)에 형성된 배기포트(26)를 통해 배기된다.
본 발명에 의한 광도파로의 제조방법을 이제 설명하겠다.
제8a 및 8b도는 본 발명의 방법에 의해 제조되는 광도파로의 한 예로서 4분지 광도파로를 표시한다. 광도파로는 동일하거나 또는 사실상 동일한 굴절율을 가진 1종 또는 2종의 유리재로 형성된 클래딩(C1 및 C2), 및 클래딩(C1 및 C2)의 굴절율보다 약간 더 높은 굴절율을 가진 유리재로 형성된 코어(C3)로 구성되어 있다. 코어(C3)는 클래딩(C1 및 C2)으로 피복되어 있다.
이제, 본 발명의 제1구체예에 의한 광도파로의 제조방법을 제9a 내지 9i도를 참고로 설명하겠다.
제9a도에 예시된 제1단계에서, 제1판상 유리재(101)와 제2판상 유리재(102)를 제조한다. 제1판상 유리재(101)는 양측에 편평한 표면을 갖고 있다(예컨대, OHARA사제의 LAL12; 굴절율=1.67790; 유리 전이점=650℃). 제2판상 유리재(102)는 양측에 편평한 표면을 갖고 있으며(예컨대, OHARA 사제의 BAH 71; 굴절율=1.70200; 유리전이점=620℃)제1유리재와는 상이한 굴절율 및 유리전이점을 갖고 있다. 제1유리재(101)는 광도파로의 클래딩에 해당하고, 제2유리재(102)는 광도파로의 코어에 해당한다. 제2유리재(102)는 제1유리재(101)에 비해 보다 높은 굴절율과 보다 낮은 유리전이점을 갖고 있다.
제1유리재(101)와 제2유리재(102)는 서로 중첩되고, 이 조합체는 제2도에 도시된 광소자 성형장치의 상부 몰드(6)와 하부 몰드(13)사이에 위치된다. 이 경우, 제3a 및 3b도에 표시된 것처럼, 편평한 표면을 가진 몰드를, 이 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)로 사용한다.
성형장치의 적외선 램프 유니트(19)를 가동시켜, 상부 및 하부 몰드(6 및 13), 그리고 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치한 제1및 제2유리재(101 및 102)를 소정온도에서 가열한다. 그런 뒤 가동축(9)을 상승시키고 제1 및 제2유리재(101 및 102)를 소정 프레스력(가압력)으로 프레싱(가압)한다.
상부 몰드(6)와 하부 몰드(13)사이에 위치한 제1및 제2유리재(101 및 102)를 광소자 성형장치에 의해 가열하고 프레싱한다. 그리하여, 제1유리재(101)와 제2유리재(102)를 커플링한다. 이 프레스 커플링단계에서는, 제1 및 제2유리재(101 및 102)를 가열하기 위한 가열 온도에 해당하는 프레스 온도는 제1유리재의 유리전이점 부근의 값에 설정된다. 프레스력은 유리재를 변형시키지 않을 만큼 약한 힘이다. 이 구체예에서, 프레스 온도는 예컨대 675℃이고 프레스력은 예컨대 250Kgf이다.
상부 몰드(6), 하부 몰드(13), 및 상부와 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치한 제1 및 제2유리재(101 및 102)를, 공급통로(23,24 및 25)를 통해 성형실(17)내에 공급된 불활성 가스에 의해 냉각했다.
이어서, 제9b도에 예시된 제2단계에서는, 제1단계에서 프레스 커플링된 제1및 제2유리재(101 및 102)의 성형물을 광소자 성형장치로부터 꺼낸다.
제9c도에 도시된 제3단계에서는, 제2유리재(102)의 두께가 소정치 예컨대 8㎛로 감소되도록, 제1단계에서 제1유리재(101)에 프레스 커플링된 제2유리재(102)의 표면 부분을, 연마 또는 연삭과 같은 기계가공에 의해 또는 에칭과 같은 화학적 처리에 의해, 제거한다.
제9d도에 예시된 제4단계에서는, 감광성 중합체 재료 예컨대 자외선 경화성 수지를 함유하는 포토레지스트(103)를, 그 표면 일부가 제3단계에서 이미 제거된 제2유리재(102)의 표면상에 수 ㎛의 두께로 피복한다. 제4단계에서는, 예컨대 회전 피복(whirl coating), 침지 피복, 유동 피복, 분무피복 또는 로울러 피복에 의해 포토레지스트(103)를 형성한다.
제9e도에 예시된 제5단계에서는, 제4단계에서 피복된 포토레지스트(103)에 노광함으로써 광도파로의 소망하는 회로 패턴을 형성한다. 그런 뒤, 소정 현상액에 의해 회로 패턴을 현상한다. 회로 패턴에 대응하는 포토레지스트(103)의 부분은 이 노광/현상 단계에 의해 잔류된다.
노광단계는, 예컨대 광도파로의 소망 회로 형상에 따라 패터닝된 포토마스크를 통해 자외선을 조사함으로써 행해진다. 상세하게는, 광도파로의 소망회로 형상에 따라 패터닝된 포토마스크를 제4단계에서 피복된 포토레지스트(103)위에 위치시킨다. 포토마스크를 통해 포토레지스트(103)위에 자외선을 조사하고, 포토마스크에 의해 피복되지 않은 포토레지스트(103)의 부분을 자외선에 노출시킨다. 노광된 포토레지스트(103)를 현상하고, 회로 형상의 패턴에 의해 피복되지 않은 포토레지스트(103)의 부분을 현상액으로 용해 시킨다. 용해된 부분을 제거하며 포토레지스트(103)의 잔류부분은. 소망하는 회로 패턴을 형성하게 된다.
제5단계에서는, 자외선 조사원이 노광원으로 사용된다. 그러나, 광원은, 포토레지스트(103)의 감광특성에 따라 원적외선 복사원, 엑시머 레이저, X선원 또는 전자비임원으로 대치될 수 있다.
제9f도에 표시된 제6단계에서는, 에찬트(부식제) 예컨대 소정의 에칭액을 사용함으로써 제2유리재(102)를 습식에칭처리를 받게 한다. 상세하게는, 제2유리재(102)의 노광된 부분, 즉, 포토레지스트(103)에 의해 피복되지 않고 회로 패턴과 관련되지 않은 부분을, 제1유리재(101)가 노출될때까지, 에칭액에 의해 화학적으로 용출 제거한다. 그리하여, 소망하는 회로 패턴과 관련된 제2유리재(102)의 부분만을 잔류시킨다.
제6단계에서는, 제9f도에 도시된 것처럼, 습식 에칭처리를 사용하여 제2유리재(102)를 에칭한다. 그러나, 건식 에칭처리를 채택할 수도 있다.
제7단계에서는, 제9g도에 예시된 것처럼, 제6단계에 있어 부분 에칭된 제2유리재(102)상에 잔류된 포토레지스트(103)를 제거한다.
제8단계에서는, 제9h도에 예시된 것처럼, 제1유리재(101)상에 돌출한 제2유리재(102)의 표면상에 제3유리재(104)(예컨대 OHARA사제의 L-LAL12; 굴절율=1.67790; 유리전이점=562℃)를 배치하고 얻어진 구조물을 제2도에 표시된 광소자 성형장치의 상부 몰드(6)와 하부 몰드(13) 사이에 위치시킨다. 제3유리재(104)의 굴절율은 제1유리재(101)의 굴절율과 실질적으로 동일하며, 제3유리재(104)의 유리전이점은 제2유리재(102)보다 낮다. 제3유리재(104)는 광도파로의 클래딩이 될 것이다. 이 경우, 제3a도 및 3b도에 도시된 것과 같은 편평한 상호 접촉표면을 가진 몰드가, 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)로 사용된다.
제1단계에서와 같이, 상부 몰드(6)와 하부 몰드(13)사이에 위치한 제 1, 제2 및 제3유리재를, 광소자 성형장치에 의해 소정의 프레스온도로 가열하고, 소정의 프레스력으로 프레스 커플링한다. 그렇게 함으로써, 제3유리재(104)를 용융하고, 제9i도에 표시된 것과 같은 제9단계에서는, 제1유리재(101)와 돌출한 제2유리재(102)에 의해 정해진 비평탄 표면을 제3유리재(104)에 의해 완전히 매립한다. 프레스 커플링을 위한 프레스 온도는 제2유리재의 유리전이점 근방이다. 프레스력은 제1 및 제2유리재를 변형시키지는 않을 만한 약한 힘이다. 이 구체예에서는, 프레스온도는 예컨대 630℃이고 프레스력은 예컨대 250Kgf이다.
상부 몰드(6), 하부 몰드(13) 및 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 삽입된 제1내지 제3유리재(101,102 및 104)를 성형실(17)내에 공급된 불활성 가스에 의해 냉각한다.
이어서, 프레스 커플링된 제1내지 제3유리재를 광소자 성형 장치로부터 꺼낸다.
상기한 제1내지 제9단계를 통하여, 코어(C3)역할을 하는 제2유리재(102) 및 클래딩(C1 및 C2)역할을 하는 제1 및 제3유리재(101 및 104)로 구성된 광도파로(100)를 얻는다.
제1단계에서 프레스 커플링된 제1 및 제2유리재(l01 및 102)의 접합성을 평가했다. 제10도는 제1유리재(101)와 제2유리재(102) 사이의 접합부의 현미경 사진이다. 제10도의 사진에 표시되어 있는 것처럼, 제1유리재(101)와 제2유리재(102) 사이의 접합상태는 탁월하다. 제1단계의 프레스 커플링에서는 양호한 접합성이 얻어지는 것으로 생각된다.
제1구체예에서 제조된 광도파로(100)의 전송손실을 측졍했다. 제조된 광도파로의 전송손실은 사용된 유리재의 굴절율, 근 적외선 조사의 흡수량, 코어 주변의 표면 조도 등에 의존한다. 측정된 전송손실의 예는 파장 1.3㎛의 광의 경우 1.5db/㎞이하이다. 이 값은 광도파로에 대해 대단히 만족스런 것이다.
상기와 같이, 제1구체예의 광도파로 제조방법에 의하면, 진공장치를 사용하는 종래의 복잡한 성막단계 대신에, 판상 유리재는 프레스 커플링된다. 그리하여, 제조시간이 절감되고 제조단계는 간단화 된다. 따라서 체조비용도 절약된다.
제1구체예에서는, 제1 및 제2유리재가 제1단계에서 프레스 커플링되고, 제2유리재가 소망하는 두께를 갖도록 제2유리재의 표면부분이 제3단계에서 제거된다. 그러나, 소망하는 두께를 가진 제2유리재가 제1유리재에 결합되어 있으면, 제3단계는 생략될 수 있다. 다른 방법으로서는, 제1유리재보다 낮은 유리전이점을 가진 제2유리재가 사용된 경우에는, 제1단계의 프레스 커플링에서 제2유리재를 유리전이점 또는 그 근방까지 가열하면서 제2유리재를 소망 두께로 가압시킬 수 있다. 이 커플링 단계를 채택함으로써, 제2유리재의 표면 부분을 제거시키는 제3단계를 없앨 수 있으며 제조 비용 및 제조시간을 더욱 감소시킬 수 있다.
제1구체예에서는, 제1 및 제8단계에서 복수개의 유리재를 프레스 커플링에 의해 커플링한다. 제1 및 제8단계중의 한단계는 다른 단계로 대치될 수 있다. 예컨대, 제1단계에서, 화염퇴적(FHD), 물리 증착(PVD) 또는 화학증착에 의해 제2유리재를 제1유리재위에 퇴적시킬 수 있다. 마찬가지로, 제8단계에서, FHD, PVD 또는 CVD에 의해 제1 및 제2유리재위에 제3유리재를 퇴적시킬 수 있다.
제1구체예에서는, 유리재로서 LAL12, BAH 71 및 L-LAL12를 사용할 수 있다. 그러나, 다른 유리재가 광도파로에 적합한 프레스 커플링용 굴절율 및 열특성(예컨대 유리전이점)을 가진 경우에는 유리재는 그것들에 한정되지 않는다.
이제 본 발명의 제2구체예에 의한 광도파로의 제조방법을 제11a도 내지 11k도를 참고하여 설명하겠다.
제11a도에 도시된 제1단계에서는, 양측에 편평한 표면을 갖고 광도파로의 클래딩에 해당하는 판상 제1유리재(예컨대, SCHOTT사제의 BK7; 굴절율=1.51680; 유리 전이점 =557℃)를 제조했다.
제11b도에 예시된 제2단계에서는, 감광성 중합체 재료 즉 자외선 경화성 수지를 함유하는 포토레지스트 막(202)을, 제1단계에서 제조된 제 유리재(201)위에 회전 피복에 의해 수 ㎛의 두께로 형성시킨다. 제2단계에서 사용된 성막 방법은 회전 피복에 한졍되지 않고 예컨대 침지피복, 유동피복, 분무 피복 또는 로울러 피복일 수도 있다.
제11c도에 예시된 제3단계에서는, 소망하는 회로 형상에 따라 패터닝된 포토마스크(203)를 제2단계에서 형성된 포토레지스트(202)위에 위치시킨다. 자외선을 포토마스크(203)를 통해 포토레지스트(202)위에 조사시키고 포토레지스트(202)를 노광시킨다.
일반적으로, 포토마스크(203)는 포지티브형일수도 또는 네가티브형일 수도 있다. 이 구체예에서는, 포지티브형 포토마스크를 사용한다. 즉, 회로패턴에 해당하는 부분은 자외선을 통과시킨다.
제3단계에서는, 자외선 복사원이 노광원으로 사용된다. 그러나, 이 광원은 포토레지스트(202)의 감광특성에 따라 원적외선 조사원, 엑시머 레이저, X선원 또는 전자 비임원으로 대치될 수 있다.
제11d도에 예시된 제4단계에서는, 제3단계에서 노광된 포토레지스트(202)를 현상하고, 회로 패턴에 해당하는 포토레지스트(202)의 감광화된 부분을 용해시킨다. 포토레지스트(202)의 용해된 부분을 제거하고, 제1유리재(201)의 노광부분에 의해 소망회로 패턴을 형성한다.
제3 및 제4단계는 다른 방법으로 실시될 수도 있다. 예컨대, 제3단계에서, 네가티브형 포토마스크를 사용하여 포트레지스트를 노광한다. 제4단계에서는, 노광된 부분이, 현상액에 의해 용해되지 않고 회로 패턴에 해당하는 비노광부가 현상액에 의해 용해되어 제거된다. 이 방법에 의해 포토레지스트를 제거하고 제1유리재의 노광부분에 의해 소망하는 회로 패턴을 얻는다.
제11e도에 표시된 제5단계에서는, 제4단계에서 포토레지스트(202)가 제거된 제1유리재(201)의 노광부분을 에찬트 또는 에칭 액에 의해 습식 에칭한다.
제5단계에서는, 포토레지스트(202)를 제거하고 회로 패턴에 해당하는 제1유리재의 부분을 화학적으로 용출제거한다. 그래서, 소망하는 회로 패턴의 요부가 제1유리재(201) 즉 포토레지스트(202)가 배치되어 있는 제1유리재(201)의 상부 표면위에 형성된다.
이 단계에서는, 제1유리재(201)에 요부를 형성할 때 습식 에칭을 행한다. 그러나, 습식에칭은 건식 에칭으로 대치될 수 있다.
제11f도에 표시된 것과 같은 제6단계에서는, 제5단계의 에칭 처리를 받은 제1유리재(201)위에 잔류한 포토레지스트(202)를 제거한다.
제11g도에 예시된 것과 같은 제7단계에서는, 제2유리재(204)(예컨대 SUMITA OPTICAL GLASS사제의 VC-78; 굴절율=1.66910; 유리전이점=530℃)를 제1유리재(201)의 요부상에 배치한다. 얻어진 구조물을 제2도에 표시된 광소자 성형장치의 상부 몰드(6)와 하부 몰드(13) 사이에 삽입한다. 제2유리재(204)는 제1유리재(201) 보다 더 큰 굴절율과 더 낮은 유리전이점을 갖는다. 제2유리재(204)는 광도파로의 코어에 해당한다.
광소자 성형장치의 적외선 램프 유니트(19)를 가동시켜, 상부 및 하부 몰드(6 및 13) 그리고 상부 및 하부 몰드(6 및 13) 사이에 위치한 제1 및 제2유리재(201 및 204)를 소정온도로 가열한다. 추가하여, 가동축(9)을 상승시켜 소정 프레스력으로 제1 및 제2유리재(201 및 204)를 프레싱한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13) 사이에 위치한 제1 및 제2유리재(201 및 204)는 광소자 성형장치에 의해 가열하면서 프레스 커플링된다. 그래서, 제11h도에 표시된 것처럼 제2유리재(204)는 제1유리재(201)의 요부내에 완전히 매립된다. 프레스 커플링을 위한 프레스 온도는 제1유리재(201)의 유리전이점 부근이다. 프레스력은 제1유리재(201)를 변형시키지는 않을 정도로 약한 힘이다. 제2구체예의 이 프레스 커플링단계에서는, 프레스 온도는 예컨대 600℃이고 프레스력은 예컨대 200Kgf이다.
제3a및 3b도에 도시된 것처럼, 편평한 상호접촉표면을 가진 몰드를 이 프레스 커플링단계에서 상부 및 하부 몰드(6 및 13)로 사용한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13) 그리고 제2유리재(204)에 커플링된 제1유리재(201)를 냉각한 후, 제2유리재(204)에 커플링된 제1유리재(201)를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다.
제11h도에 예시된 제8단계에서는, 제7단계에서 프레스 커플링된 제1 및 제2유리재(201 및 204)를 연삭이나 연마와 같은 기계가공을 받게 한다. 그리하여, 제1유리재(201)의 요부와 제1유리재(201)의 일부의 외부에 배치된 제2유리재(204)의 부분을, 제11h도에 표시된 파선을 따라 분리하여 제거한다. 결과적으로, 제11도에 표시된 것과 같이, 제1유리재(201)의 요부에 매립된 제2유리재(204)는 소정의 두께를 갖게 된다.
제8단계에서, 제1 및 제2유리재를 위한 연삭 또는 연마과 같은 기계가공은 에칭과 같은 화학적 처리로 대치될 수 있다.
제11j도에 예시된 제9단계에서는, 제1유리재(201)와 동일 또는 실질적으로 동일한 특성을 가진 제3유리재(205) 예컨대 BK7를 제8단계에서 얻어진 연삭 또는 연마된 표면 위에 배치한다. 얻어진 구조물을, 제2도에 도시된 광소자 성형장치의 상부와 하부 몰드(6 과 13)사이에 삽입한다. 제3유리재(205)는 광도파로의 클래딩에 해당한다.
제7단계에서는, 가열장치에 의해 제1내지 제3유리재(201,204 및 205)를 소정 프레스 온도까지 가열하고 소정 프레스력으로 프레스 커플링한다.
제9단계에서는, 프레스 온도는 제1유리재(205)의 유리전이점 부근, 즉 클래딩을 구성하는 제1 및 제3유리재(201 및 205)의 변형이 최대한 방지되고 또한 코어를 구성하는 제2유리재(204)가 변형 되는 온도인 것이 바람직하다.
제9단계에서의 프레스력은 제1내지 제3유리재(201,204 및 205)가 손상되지 않을 만큼 약한 것이 바람직하다. 추가하여, 이 경우, 클래딩과 코어가 강고하게 커플링되는 것이 중요하다.
제2구체예에서는, 50Kgf의 프레스력으로 700℃의 프레스 온도에서 프레스 커플링을 행한다.
제9단계에서는, 제7단계에서와 같이, 제3a 및 3b도에 표시된 것처럼 편평한 상호 접촉표면을 가진 몰드를 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)로 사용한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13) 그리고 제1내지 제3유리재를 냉각한다.
이어서, 제11k도에 예시된 제10단계에서는, 제9단계에서 프레스 커플링된 제1내지 제3유리재를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다. 그리하여, 제11a도 내지 11k 도에 예시된 단게들을 통하여 광도파로(200)를 만든다.
상기한 단계들에 의해 얻어진 광도파로(200)는, 클래딩(C1 및 C2) 역할을 하는 제1 및 제3유리재(201 및 205) 및 코어(C3)역할을 하는 제1유리재(201)의 요부에 매립된 제2유리재(204)로 구성되어 있다.
프레스 커플링 단계(즉 제7단계)에 있어 제1유리재(201)의 요부내의 제2유리재(204)의 충전상태를 평가했다. 제12도는 제1유리재(201)내에 있어 제2유리재(204)의 충전 부분의 확대 사진이다. 제7단계에서는, 제2유리재(204)가 습식 에칭에 의해 형성된 제1유리재(201)의 요부내에 프레스 커플링에 의해 충분히 충전 즉 매립되었는지의 여부가 중요하다. 제12도의 확대사진에 표시된 것처럼, 제2유리재(204)의 충전상태는 양호했다. 그래서, 제2유리재(204)는 제7단계의 프레스 커플링에 의해 충분히 충전된 것으로 생각된다.
제9단계에 있어 프레스 커플링된 제1유리재(201)와 제3유리재(205) 사이의 접합성을 평가했다. 제13도는 제1유리재(201)와 제3유리재(205)사이의 접합부의 확대사진이다. 제13도에 표시된 것처럼, 제1유리재(201)와 제3유리재(205)사이의 접합상태는 양호했으며, 두 유리재 사이에 경계면이 엾었다. 따라서, 제9단계의 프레스 커플링에서는 대단히 만족한 접합상태가 얻어졌다고 생각된다.
제2구체예에서 제조된 광도파로(200)의 전송손실을 측정했다. 제조된 광도파로의 전송 손실은 사용된 유리재의 굴절율, 근 적외선 조사의 흡수량, 코어 주변의 표면 조도 등에 의존한다. 측정된 전송 손실의 예는 파장 1.3㎛를 가진 광에 대해 1.5db/km이하였다. 이 값은 광도파로에 대해 대단히 만족한 것이었다.
상기와 같이, 제2구체예의 광도파로 제조방법에 의하면, 통상적으로 진공장치를 사용하는 성막 단계의 수만큼 단계의 수가 감소될 수 있다. 그리하여, 제조시간이 단축되고 제조단계들이 간략화 된다. 따라서, 제조비용이 절감된다.
코어의 복잡한 형상, 즉 광도파로의 회로 형상을 몰드 사용에 의해 형성한다. 그럼으로써, 세밀한 코어를 용이하고 정밀하게 제조할 수 있다, 그래서, 저염한 비용으로 안졍적으로 광도파로를 대량 생산할 수가 있다.
제2구체예에서는, 제7 및 제9단계에서, 광소자 성형 장치를 사용하여 프레스 커플링을 시행한다. 그러나, 이들중의 한 단계에서, 화염퇴적(FHD), 물리증착(PVD) 또는 화학증착(CVD)에 의해 유리재를 퇴적할 수도 있다,
그와 유사하게, 제8단계에서는, FHD, PVD 또는 CVD에 의해 제1 및 제2유리재위에 제3유리재를 퇴적시켜, 코어 또는 클래딩층을 형성할 수도 있다.
제2구체예에서는, BK7 와 VC-78를 유리재로 사용한다. 그러나, 다른 대용 유리재가 광도파로를 위한 적당한 굴절율 및 적당한 열특성을 가졌다면, 유리재는 상기한 것들에 한정되지 않는다.
본 발명의 제3구체예에 의한 광도파로의 제조방법을 이제 제14a도 내지 14h도를 참고하여 설명하겠다.
제14a도에 예시된 제1단계에서는, 양측에 편평한 면을 갖고 광도파로의 코어층에 해당하는 제1유리재(301)(예컨대, SCHOTT사제의 BK7; 굴절율=1.51680; 유리 전이 점=557℃; 연화점=719℃)를 제조한다.
제14b도에 예시된 제2단계에서는, 제1단계에서 제조된 제1유리재(301)를, 제2도에 표시된 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치시킨다.
이 경우, 제4a 및 4b도에 표시된 것처럼, 광소자 성형장치의 상부 몰드(6)위에 광도파로의 소망 합몰(요형)회로 패턴을 형성한다. 추가하여, 제5a 및 5b도에 표시된 것처럼, 편평한 면을 가진 몰드를 광소자 성형장치의 하부 몰드(13)로 사용한다.
광소자 성형장치의 적외선 램프 유니트(19)를 가동시켜, 상부 및 하부 몰드(6 및 13) 그리고 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치한 제1유리재(301)를 소정 프레스 온도에서 가열한다. 추가하여, 가동축(9)을 상승시켜 소정 프레스력으로 제1유리재(301)를 프레싱한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13) 사이에 위치한 제1유리재(301)를 광소자 성형장치에 의해 가열하면서 프레스 성형한다. 상세하게는, 상부 몰드(6)상에 형성된 광도파로의 함몰 회로패턴을 제1유리재(301)위로 옮긴다. 프레스 성형을 위한 프레스 온도는 제1유리재의 연화점 부근, 즉 제1유리재가 프레싱에 의해 변형될 수 있는 온도이다. 상세하게는, 프레스 성형을 위한 프레스 온도는 750℃이고 프레스력은 예컨대 500Kgf이다.
그런 뒤, 상부 및 하부 몰드(6 및 13) 및 제1 유리재(301)를 냉각한다.
제14c도에 예시된 제3단계에서는, 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리 재(301)를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다. 제1유리재(301)의 일부분, 즉 광도파로의 코어에 해당하는 부분이 돌출 형상으로 성형된다.
제14d도에 예시된 제4단계에서는, 제2유리재(302)(예컨대 SCHOTT 사제의 FK3; 굴절율=1.46450; 유리전이점=364℃; 연화점=622℃)를 제1유리재(301)의 전체 돌출측 면위에 배치한다. 얻어진 구조물을 제2도에 도시된 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 삽입한다. 제2유리재(302)는 제1유리재(301)보다 낮은 굴절율 및 낮은 유리전이점을 갖고 있다. 제2유리재(302)는 광도파로의 클래딩에 해당한다.
제4단계에서는, 제3a도 및 3b도에 표시된 것과 같은 편평한 상호접촉표면을 가진 몰드를 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)로 사용한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13) 사이에 삽입된 제1 및 제2유리재(301 및 302)를 광소자 성형장치에 의해 가열, 프레싱했다. 그래서, 제1유리재와 제2유리재는 긴밀하게 커플링되었다.
프레스 커플링 단계에서, 프레스 온도는 제2유리재(302)가 압력하에서 변형될 수 있는 제1유리재(301)의 유리전이점 부근의 온도이다. 프레스력은 제1 및 제2유리재가 손상되지 않을 정도로 약한 것이 바람직하다. 제3구체예에서 200Kgf의 프레스력으로 565℃의 프레스 온도에서 프레스 커플링을 행한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13) 및 커플링된 제1 및 제2유리재(301 및 302)를 냉각한 뒤 광소자 성형장치로부터 꺼낸다.
제14e도에 예시된 후속의 제5단계에서는, 제4단계에서 프레스 커플링된 제1 및 제2유리재(301 및 302)를 연삭 및 연마에 의해 기계가공한다. 그리하여 제1유리재(301)의 일부와 제2유리재(302)의 일부가 제14e도에 도시한 파선을 따라 분리, 제거된다. 그 결과, 제2유리재(302)는 소정의 두께를 갖는다.
제5단계에서는, 연삭 또는 연마와 같은 기졔가공을 에칭과 같은 화학적 처리로 대치할 수 있다.
제14f도는 제5단계에서 연삭, 연마된 성형구조물을 보여준다.
제14g도에 예시된 제6단계에서는, 제4단계에서 프레스 커플링된 제2유리재와 동일하거나 또는 사실상 동일한 굴절율을 가진 제3유리재(303), 예컨대 FK7를 제5단계에서 얻어진 연삭, 연마면위에 배치한다. 얻어진 구조물을 제2도에 표시된 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 삽입한다. 제3유리재(303)는 광도파로의 클래딩에 해당한다.
제4단계에서와 같이, 제1내지 제3유리재를 광소자 성형장치에 의해 소정 프레스 온도까지 가열하고 소정프레스력으로 프레스 커플링한다.
제6단계에서, 프레스 온도는 제1유리재(301)의 유리전이점 부근이고 프레스력은 제1내지 제3유리재를 손상시키지 않도록 약한 것이다.
제3구체예에서는, 프레스력 50Kgf로 프레스 온도 565℃에서 프레스 커플링을 행한다.
이 프레스 커플링 단계에서는, 제4단계에서와 같이, 제3a 및 3b도에 도시된 것과 같이 편평한 상호접촉표면을 가진 몰드를 상부 및 하부 몰드(6 및 13)로 사용한다.
제14h도에 예시된 것과 같은 제7단계에서는, 제6단계에서 프레스 커플링된 제1내지 제3유리재를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다.
상기한 제조단계들을 통하여 코어(C3) 역할을 하는 제1유리재(301) 및 클래딩(C1 및 C2) 역할을 하는 제2 및 제3유리재(302 및 303)로 구성된 광도파로(300)를 얻는다.
제14b도에 표시된 프레스 성형단계에서 얻어진 제1유리재(301)의 돌출부와, 이 성형단계에 사용된 제4a도 및 4b도에 도시된 상부 몰드(6)의 요부사이의 전사성(전달성)을 평가했다.
제15도는 3D 현미경으로 측정한, 제4a도 및 4b도 도시의 상부 몰드(6)의 요부의 형상을 보여주는 도면이다. 제16도는 3D 현미경으로 측정한, 제3구체예에서 프레스 성형된 제1유리재(301)의 돌출면의 형상을 보여주는 도면이다.
측정장치로서는 모델 "NEW VIEW 100"(ZYGO사제)을 사용했다. 제15도 및 16도에 표시된 것과 같이, 상부 몰드(6)의 요부와 제1유리재(301)의돌출부 사이의 전사성은 탁월했다.
프레스 커플링 단계(제14d도)에서 커플링된 제1유리재(301)와 제2유리재(302)의 결합표면의 접합성을 평가했다. 제17도는 프레스 커플링된 유리재의 접합부의 단면의 현미경 사진이다. 이 사진의 배율은 400이다. 제17도에 표시된 자의 한눈금은 2.5㎛에 해당한다. 사진에 표시된 것처럼, 제1 및 제2유리재(301 및 302)는 틈없이 양호한 접합상태로 결합되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
제3구체예에서 제조된 광도파로(300)의 전송손실을 측정했다. 제조된 광도파로의 전송손실은 사용된 유리재의 굴절율, 근 적외선 조사의 흡수량, 코어 주변의 표면조도 등에 의존한다. 측정된 전송손실의 예는 파장 1.3㎛의 광에 대해 1.5db/㎞이다. 이 값은 광도파로를 위해 대단히 만족한 것이다.
상기한 바와 같이, 제3구체예의 광도파로 재조방법에 의하면, 판상유리재는 진공장치를 사용하는 종래의 복잡한 성형단계 대신에 프레스 커플링된다. 그리하여, 제조 시간이 감소되고 제조단계가 간단화 된다. 따라서, 제조비용이 절감된다.
제3구체예의 광도파로 제조방법에서는, 제2단계의 프레스 커플링에 의해 돌출부를 제1유리재위에 형성한다. 그러나, 돌출부는 에칭처리에 의해 형성될 수도 있다.
제3구체예에서는, 제4 및 제6단계에서, 광소자 성형장치를. 사용함으로써 프레스 커플링을 행한다. 그러나, 제4 및 제6단계중의 적어도 한 단계에서, 다른 방법에 의해 유리재를 형성할 수도 있다. 상세하게는, 제4단계에서, 물리증착(PVD), 화염퇴적(FHD) 또는 화학증착(CVD)에 의해 제1유리재위에 제2유리재를 퇴적시킬 수도 있다. 마찬가지로, 제6단계에서는, 예컨대 PVD, FHD 또는 CVD에 의해 제1 및 제2유리재위에 제3유리재를 퇴적시킬 수도 있다.
제3구체예에서는, BK7 및 FK3를 유리재로 사용한다. 그러나, 유리재는 이것들에 한정되지 않으며, 다른 유리재가 광도파로에 적합한 굴절율을 가졌으면 함께 사용될 수도 있을 것이다.
본 발명의 제4구체예에 의한 광도파로의 제조방법을 이제 제18a도 내지 18f도를 참고로 설명하겠다.
제18a도에 예시된 제1단계에서는, 양측에 편평한 표면을 갖고 광도파로의 클래딩에 해당하는 제1유리재(4O1)(예컨대 SiO2)를 제조했다.
제18b도에 예시된 제2단계에서는, 제1단계에서 제조된 제1유리재(401)를, 제2도에 표시된 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치시킨다.
이 경우, 제6a도 및 6b도에 표시된 것처럼, 광소자 성형장치의 상부 몰드(6)상에는 소망하는 광도파로의 돌출회로 패턴이 형성된다. 추가하여, 제7a 및 7b도에 도시된 것처럼, 편평한 표면을 가진 몰드를 광소자 성형장치의 하부 몰드(13)로 사용한다.
광소자 성형장치의 적외선 램프 유니트(19)를 가동하여, 상부 및 하부 몰드(6 및 13)와 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치한 제1유리재(401)를 소정온도로 가열한다. 추가하여, 가동축(9)을 인상시켜 소정 프레스력으로 제1유리재(401)를 프레스 한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치한 제1유리재(401)를 광소자 성형장치로 가열하면서 프레스 성형한다. 상세하게는, 상부 몰드(6)상에 형성되어 있는 광소자 성형장치의 돌출회로 패턴이 제1유리재(40l)위로 전사되게 한다. 프레스 성형을 위한 프레스 온도는 제1유리재(401)의 연화점 부근, 즉 제1유리재가 프레싱에 의해 변형될 수 있는 온도이다. 상세하게는, 프레스 성형을 위한 프레스 온도는 1250℃이고 프레스력은 예컨대 800Kgf이다.
그런 뒤, 상부 및 하부 몰드(6 및 13) 그리고 제1유리재(401)를 냉각한다.
제18c도에 예시된 제3단계에서는, 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(401)를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다. 제1유리재(401)의 일부, 즉 광도파로의 코어에 해당하는 부분을 요형으로 성형한다.
제18d도에 표시된 제4단계에서는, 제1유리재(401)와 상이한 글절율을 가진 제2유리재(402)(예컨대 Ge-SiO2)를 물리증착(PVD)에 의해 제1유리재(401)의 전체 요측 표면위에 퇴적시킨다. 제2유리재(402)는 제1유리재(401)보다 큰 굴절율을 가졌다. 제2유리재(402)는 광도파로의 코어에 해당한다.
제4단계에서는, 제2유리재(402)가 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(401)의 요부내에 충분히 충전되도록 제2유리재(402)를 적당한 두께로 퇴적한다.
후속하는 제18e도에 도시된 제5단계에서는, 제1 및 제2유리재(401및 402)를 연삭 또는 연마에 의해 기계가공한다. 그리하여, 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(401)의 일부와 제4단계에서 퇴적된 제2유리재(402)의 일부를 제18d도의 파선을 따라 분리하여 제거한다. 결과적으로, 제2유리재(402)는 소정 두께를 갖는다.
제5단계에서는, 연삭 또는 연마와 같은 기계가공을 에칭과 같은 화학적 처리로 대치할 수 있다.
제18f도에 예시된 제6단계에서는, 제2단계에서 프레스 커플링된 제1유리재(401)와 같거나 거의 같은 굴절율을 가진 제3유리재(403)를 제5단계에서 얻어진 연삭, 연마된 표면위에 PVD에 의해 소정두께로 퇴적시킨다.
상기한 제조단계들을 통해, 클래딩(C1 및 C2) 역할을 하는 제1 및 제3유리재(401 및 403), 그리고 제1유리재(401)의 요부내에 충전되어 코어(C3) 역할을 하는 제2유리재(402)로 구성된 광도파로(400)를 얻는다.
상기와 같이, 제4구체예의 광도파로 제조방법에 의하면, 통상적 에칭단계가 프레스 성형단계로 대치되어 있다. 그리하여, 제조시간이 단축되고 제조단계들은 간력화 된다. 따라서 제조비용이 절감된다.
제4 및 제6단계에서는, 물리증착(PVD)에 의해 유리재를 퇴적한다. 그러나, 화염퇴적(FHD) 또는 화학증착(CVD)에 의해 유리재를 퇴적할 수도 있다. 또는, 판상의 형상을 가진 복수개의 유리재가 프레스 커플링되도록 제4 및 제6단계를 시행할 수도 있다.
제4구체예에서는, SiO2와 Ge-SiO2를 유리재로 사용한다. 그러나, 유리재는 이들에 한정되지 않고, 다른 유리재가 광도파로를 위한 적당한 굴절율 등을 갖고 있으면 함꼐 사용될 수 있다.
이제 본 발명의 제5구체예에 의한 광도파로의 제조방법을 제19a도 내지 19g도를 참고하여 설명하겠다.
제19a도에 예시된 제1단계에서는, 양측에 편평한 표면을 갖고 있고 광도파로의 클래딩에 해당하는 제1유리재(501)(예컨대 BK7)를 제조한다.
제19b도에 예시된 제2단계에서는, 제2도에 도시된 광소자 성형장치의 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 제1단계에서 제조한 제1유리재(501)를 위치시킨다.
이 경우, 제6a도 및 6b도에 도시된 것과 같이, 광소자 성형장치의 상부 몰드(6)상에는 소망하는 광도파로의 돌출 회로패턴이 형성된다. 추가하여, 제7a 및 7b도에 도시된 것과 같이, 편평한 표면을 가진 몰드를 광소자 성형장치의 하부 몰드(13)로 사용한다.
광소자 성형장치의 적외선 램프 유니트(19)를 가동시켜, 상부 및 하부 몰드(6 및 13), 그리고 상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치한 제1유리재(501)를 소정의 온도로 가열한다. 추가하여, 가동축(9)을 인상시켜 소정의 프레스력으로 제1유리재(501)를 가압한다.
상부 및 하부 몰드(6 및 13)사이에 위치된 제1유리재(501)를 광소자 성형장치로 가열하면서 프레스 성형한다. 상세하게는, 상부 몰드(6)상에 형성된 광도파로의 돌출 회로패턴이 제1유리재(501)위로 전사된다. 프레스 성형을 위한 프레스 온도는 제1유리재(501)의 연화점 부근, 즉 제1유리재가 프레싱에 의해 변형될 수 있는 온도인 것이 바람직하다. 상세하게는 프레스 성형을 위한 프레스 온도는 705℃이고 프레스력은 예컨대 500Kgf이다.
그런 뒤, 상부 및 하부 몰드(6 및 13) 그리고 제1유리재(501)를 냉각시킨다.
제19c도에 예시된 제3단계에서는, 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(501)를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다. 제1유리재(501)의 일부분, 즉 광도파로의 코어에 해당하는 부분을 요형으로 형성한다.
제19d도에 표시된 것과 같은 제4단계에서는, 제1유리재(501)와는 상이한 굴절율을 가진 제2유리재(502)(예컨대 SUMITA OPTICAL GLASS 사제의 P-SK11; 굴절율=1.56580, 유리전이점=410℃)를 침지법에 의해 제1유리재(501)의 전체 요측 표면위에 형성시킨다. 제2유리재(502)는 제1유리재(501)보다 큰 굴절율과 낮은 연화점을 갖는다. 제2유리재(502)는 광도파로의 코어에 해당한다.
침지법에 의해 제2유리재(502)를 제1유리재의 요부내에 충전한다. 이 경우, 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재를 예비 가열하면, 침지단계에서 열충격등으로 인한 제1유리재(501)의 손상이 방지된다.
또는, 제4단계에서 대단히 미세한 유리섬유로된 제2유리재(502)를 제1유리재(501)의 요부내에 배치하고, 제2유리재(502)가 단독으로 유동을 갖게 될 때까지 전체 구조물을 가열함으로써 제2유리재를 요부내에 충전시킨다.
다른 방법으로서는, 판상 형상을 가진 복수개의 유리재가 프레싱 커플링되도록 제4단계를 수행할 수도 있다.
제19e도에 예시된 바와 같은 후속의 제5단계에서는, 제1 및 제2유리재(501 및 502)를 연삭 또는 연마에 의해 기계 가공한다. 그래서, 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(501)의 일부와 제4단계에서 침지에 의해 형성된 제2유리재(502)의 일부를 제19d도의 파선을 따라 분리하여 제거한다. 결과적으로, 제2유리재(502)는 소정의 두께를 갖는다.
제5단계에서는, 연삭 또는 연마와 같은 기계가공을 에칭과 같은 화학적 처리로 대치할 수 있다.
제19f도에 예시된 제6단계에서는 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(501)와 동일 또는 사실상 동일한 굴절율을 가진 제3유리재(503)(예컨대 BK7)를 제5단계에서 얻은 연삭, 연마된 면위에 놓는다. 얻어진 구조물을 제2도에 도시된 광소자 성형장치의 상부 및 하부몰드(6 및 13)사이에 삽입한다.
이 경우, 제3a 및 3b도에 도시된 것처럼, 편평한 상호 접촉표면을 가진 몰드를 광소자 성형장치의 상부 및 하부몰드(6 및 13)로 사용한다.
제1내지 제3유리재를 광소자 성형장치에 의해 소정의 프레스력으로 소정의 프레스 온도에서 가열, 프레싱한다. 그래서 제1내지 제3유리재를 커플링한다.
프레스 커플링 단계에서는, 프레스 온도는 제1유리재(501)의 유리전이점 가까이이고 프레스력은 제1내지 제3유리재가 손상되지 않도록 약하게 한다.
상부 및 하부몰드(6 및 13) 그리고 제1내지 제3유리재(501,502 및 503)를 냉각한다.
제19g도에 예시된 제7단계에서는, 제6단계에서 프레스 커플링된 제1 내지 제3유리재를 광소자 성형장치로부터 꺼낸다.
상기한 제조단계들을 통해서, 클래딩(C1 및 C2)역할을 하는 제1 및 제3유리재(501 및 503) 그리고 코어(C3)역할을 하는 제2유리재(502)로 구성된 광도파로(500)가 얻어진다.
제4 및 제5구체예에서 프레스 성형단계(즉 제18b도 및 19b도에서의 제2단계)에서 사용된 상부 몰드(6), 즉 제6a도 및 6b도에 도시된 상부 몰드(6)의 돌출부와, 예컨대 제19b도에 표시된 제2단계에서 프레스 성형된 제1유리재(501)의 요부사이의 전사성은, 제3구체예에 있어 프레스 성형단계(즉 제2단계)에 사용된 제1유리재(301)와 상부몰드 사이의 전사성과 사실상 동일했다.
제5구체예의 제6단계(제19f도)에서 커플링된 제2유리재(502)와 제3유리재(503)의 커플링된 표면사이의 접합성을 평가했다. 제20도는 제5구체예의 제6단계(프레스 커플링단계)에서 커플링된 유리재의 접합부의 현미경사진이다. 사진에서 볼 수 있는 것처럼, 제2 및 제3유리재(502 및 503)는 틈엾이 양호한 접합상태로 접합되었음이 확인되었다.
제5구체예에서 제조된 광도파로(500)의 전송손실을 측정했다. 제조된 광도파로의 전송손실은 사용된 유리재의 굴절율, 근 적외선 조사의 흡수량, 코어 주변의 표면조도 등에 의존한다. 측정된 전송손실의 예는 파장 1.3㎛을 가진 광에 대해 1.5db/km이다. 이 값은 광도파로에 대해 아주 만족한 것이었다.
상기와 같이, 제5구체예의 광도파로의 제조방법에 의하면, 종래의 복잡한 에칭 단계 및 성막단계를 생각할 수 있다. 그래서 제조시간이 단축될 수 있고 제조비용이 절약될 수 있다. 일단 소망하는 광도파로의 회로 패턴을 가진 몰드가 제조되면, 복잡한 광도파로가 용이하고 졍밀하게 제조될 수 있다. 그래서, 광도파로를 저염한 비용으로 안정되게 대량 생산할 수 있다.
제4구체예의 제2단계 그리고 제5구체예의 제2단계에서는, 제18b도 및 제19b도에 표시된 것처럼, 유리재의 프레스 성형에 의해 요부가 형성된다. 그러나, 요부가 에칭과 같은 화학적 처리에 의해 직접 유리재에 형성되는 경우, 성형 방법은 프레스 성형에 한정되지 않는다.
제5구체예에서는, BK7 및 FK3을 유리재로 사용한다. 그러나, 다른 대용 유리재가 광도파로에 적합한 굴절율 등을 갖고 있으면 유리재는 상기한 것에 한정되지 않는다.
제1내지 제5구체예에서는, 매리식 광도파로의 제조방법이 설명되었다. 그러나, 이들 구체예는 다른형의 광도파로, 예컨대 스트립형 광도파로 또는 렌즈형 광도파로의 제조방법에도 응용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 제3내지 제5구체예의 광도파로 제조방법에 의하면, 종래의 복잡한 에칭단계와 성막단계가 생략될 수 있다. 그래서, 제조시간이 단축되고 제조비용이 절감된다. 일단 소망하는 광도파로의 회로패턴을 가진 몰드를 제작하고 나면, 복잡한 광도파로를 용이하고 정밀하게 제조할 수 있다. 그래서, 광도파로를 저염한 비용으로 안정적으로 대량 생산할 수 있다.
상기 제조 단계에서는, 광도파로를 하나하나씩 제조한다. 그러나, 제21a도 내지 21c도에 예시된 방법에 의하면 한 번에 복수개의 광도파로를 제조할 수 있다.
제21a도에 표시된 것처럼, 제1내지 제5구체예의 제조단계에 의해 제조된 복수개의 광도파로를 포함하고 있는 단일의 기판(100)을 다이아몬드 등을 사용하는 슬라이서에 의해 절단한다. 상세하게는, 제21a도의 평면도 및 제21b도의 단면도에 표시된 파선을 따라 기판(100)을 절단한다. 그래서, 제21c도의 단면도에 표시된 것처럼, 소망하는 크기를 가진, 복수개의 광도파로를 단일기판(100)으로부터 얻을 수 있다. 이 처리 방법에 의하면, 복수개의 광도파로를 적은 수의 제조단계로 단시간에 효율적으로 제조할 수 있다.
제1내지 제5구체예에 적용된 제2도에 도시된 광소자 성형장치는 가열장치로서 적외선 램프유니트를 구비하고 있다. 그러나, 다른 형의 가열장치를 가진 광소자 성형장치를 사용할 수도 있다.
제22도에 도시한 것처럼, 가열장치로서 무선주파수(RF) 유도가열장치를 가진 광소자 성형장치를 사용할 수도 있다. 광소자 성형장치는 투명석영관(16) 주위에 감겨진 RF 유도가열코일(30)을 갖고 있다. RF 유도가열 코일(30)은 냉각수가 통과해 흐르는 파이프를 포함하고 있다.
RF 유도가열코일(30)의 양단은 무선주파수(RF) 발진기(32)에 접속되어 있다.
RF 유도가열코일(30)은 절연물질로 형성된 코일지지부재(33) 및 브래켓(15)에 부착된 지지봉(34)에 의해 지지되어 있다.
RF 발진기(32)는 제어기(28)에 접속되어 있고, 제어기(28)는 미리 입력된 프로그램에 따라 RF 발진기(32)를 제어한다. RF발진기(32)는 제어기(28)에 의해 제어되며, 그리하여 RF전류를 RF유도가열코일(30)에 공급하고 상부몰드 조립체(4) 및 하부몰드 조립체(11)를 가열한다. 그래서, 상부몰드(6)와 하부몰드(13)사이에 위치된 유리재를 간접적으로 가열한다.
이런식으로, 유리재는 RF 유도가열장치에 의해 가열될 수 있다.
광소자 성형장치의 가열장치의 구조는, 유리재 및 상부 및 하부몰드(6 및 13)가 적외선 램프 유니트에 의해 둘러싸인 성형실(17)내에 고정 방식으로 배치된, 제2도에 도시된 것에 한정되지 않는다. 제23도에 도시된 것처럼, 가열구역과 냉각구역이 연속적으로 배치되고 유리재가 가열구역으로부터 냉각구역으로 이동되는 연속식 노를 사용할 수도 있다.
이 연속식 노는, 쌍의 몰드와 그 사이에 삽입된 유리재로된 몰드 조립체(40)가 장입되는 제1로드 로크 실(41); 제1로드 로크 실(41)에 인접위치해 있고 적외선 램프(50)를 구비하고 있는 가열구역(42); 가열구역(42)에 인접위치해 있는 냉각구역(43); 및 몰드 조립체가 배출되는 제2로드 로크 실(44)로 구성되어 있다.
제1로드 로크 실(41), 가열구역(42), 냉각구역(43) 및 제2로드 로크 실(44)은 전달포트(45a 내지 45e)를 통해 상호 연결되어 있다. 전달 포트(45a 내지 45e)는 개방성 커버(46a 내지 46e)를 갖고 있으며 구역들(41 내지 44)사이에 밀폐 밀봉을 유지할 수 있다.
제1로드 로크 실(41), 가열구역(42), 냉각구역(43) 및 제2로드 로크 실(44)은 일방 운반기구(47a 내지 47d)를 갖고 있다. 제1로드 로크 실(41)내로 장입된 몰드조립체(40)는 운반기구(47a 내지 47d)에 의해 가열구역(42) 및 냉각구역(43)을 통하여 제2로드 로크 실(44)에 이송되고 전달포트(45e)로부터 배출된다.
추가하여, 제1로드 로크 실(41), 가열구역(42), 냉각구역(43) 및 제2로드 로크 실(44)은 질소가스(N2)를 공급하기 위한 공급포트(48a 내지 48d) 및 질소가스의 배출을 위한 배출포트(49a 내지 49d)를 갖고 있다.
연속식 노의 작동을 이하 설명하겠다.
커버(46a)를 열고 제1로드 로크 실(41)내의 운반기구(47a)위에 몰드 조립체를 재치한다. 커버(46a 및 46b)를 닫고 공급포트(48a)로부터 질소가스를 공급하고 제1로드 로크 실(41)을 질소가스 분위기로 채운다. 이어서, 커버(46b)를 열고 운반기구(47a 및 47b)를 작동시켜 몰드조립체(40)를 전달 포트(45b)로부터 가열구역(42)내로 운반한다.
가열구역(42)내에 있어, 적외선 램프(50)를 점등하여 몰드 조립체(40)를 가열하고 운반기구(47b)는 몰드조립체(40)를 냉각구역(43)쪽으로 이동시킨다.
이때, 커버(46b 및 46c)를 닫고 가열구역(42)을 질소가스 분위기로 채운다. 그런 뒤, 커버(46c)를 열고 운반기구(47b 및 47c)는 몰드 조립체(40)를 전달포트(45c)로부터 냉각구역(43)내로 운반한다.
냉각구역에서는, 몰드 조립체(40)를 냉각하고 운반기구(47c)는 몰드 조립체(40)를 제2로드 로크 실(44)쪽으로 운반한다. 이때, 커버(45c 및 45d)를 닫고 냉각구역(43)을 질소가스 분위기로 채운다. 그런 뒤, 커버(46d)를 열고 운반기구(47c 및 47d)는 몰드 조립체(40)를 전달포트(45d)로부터 제2로드 로크 실(44)내로 운반한다.
커버(46d)를 닫은후, 커버(46e)를 열고 몰드 조립체(40)를 전달포트(45e)로 부터 배출시킨다.
이 연속식 노에 의해 유리재를 가열할 수 있다.
제1내지 제5구체예에서는, 제2도에 표시된 것과 같은 광소자 성형장치를 사용하여 기계적 방식으로 유리재를 강제 프레싱함으로써 프레스 커플링 단계 및 프레스 성형단계를 행한다. 그러나, 이들 단계는 다른 방법으로 수행될 수도 있다.
상세하게는, 프레스 커플링은 다음 방식으로 수행될 수도 있다. 예컨대, 복수개의 유리재를, 편평한 표면을 가진 하부몰드위에, 또는 편평한 표면을 가진 쌍의 상부 및 하부몰드 사이에 삽입시킨다. 유리재를 임의로 선택한 가열장치에 의해 가열한다. 유리재의 사하중, 유리재위에 배치된 상부 몰드의 사하중 및 상부몰드위에 배치된 하중의 사하중중의 하나 또는 조합에 의해 유리재를 프레싱하고 연화시키고 커플링한다.
프레스 성형단계는 다음방식으로 행해질 수도 있다. 예컨대, 그중의 적어도 한 몰드는 소망하는 형상을 성형하는데 필요한 형상을 가진 쌍의 상부 및 하부몰드사이에 유리재를 삽입한다. 몰드들 사이에 삽입된 유리재를 임의로 선택한 가열장치에 의해 가열하고 상부몰드의 사하중 및 상부몰드위에 놓인 하중의 사하중중의 적어도 하나에 의해 프레싱한다. 그래서, 유리재를 소망하는 형상으로 성형한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 광도파로 제조방법에 의하면, 유리재를 에칭처리를 받게 하는 것이 아니라 프레스 성형을 받게 함으로써 광도파로의 코어를 소망하는 형상으로 성형한다. 추가하여, 광도파로의 클래딩과 코어를 형성할 때 유리재를 퇴적 시키지 않는다. 그 대신에, 소망하는 유리재를 프레스 커플링(가압접합)시킨다. 복잡하고, 시간걸리는 에칭 처리단계 및 퇴적 단계가 생략될 수 있고 그 대신에 신속한 프레스 성형단계가 채택된다. 그럼으로써, 광도파로의 제조시간이 단축되고, 제조단계가 간략화되고 제조비용이 절감된다.
추가의 이점 및 변형이 이 분야의 기술자에게는 쉽게 착상될 것이다. 따라서 넓은 면모에 있어 본 발명은 본 명세서에 표시, 기재한 특정 상세 및 예시된 실시예에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위 및 그것에 대응하는 내용에 의해 한정되는바 발명의 전반적 개념의 정신 또는 범위로부터 벗어남이 없이 여러변형을 실시할 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 제1유리전이점을 가지는 제1유리재의 일(一) 주표면(主表面)(one major surface)위에 상기 제1유리개와는 상이한 광특성을 갖고, 상기 제1유리전이점 보다 낮은 제2유리전이점을 가지는 제2유리재를 소망하는 두께로 적층하는 제1단계와; 상기 제2유리재의 비회로패턴부를 제거하므로써 상기 제1유리재 위에 적층되어 있는 제2유리재에 의하여 소망하는 회로패턴을 형성하는 제2단계와; 상기 제1유리재와 유사한 광특성을 갖고 상기 제1 및 제2유리전이점 보다 낮은 제3유리전이점을 갖는 제3유리재를 제2유리재로된 소망 회로패턴이 형성되어 있는 제1유리재의 전체 표면위에 위치시키고, 상기 제2유리전이점 부근의 온도에서 상기 제1내지 제3유리재를 가열하면서 상기 제1유리재에 대해 제3유리재를 가압(pressing)함으로써 상기 제1유리재 위에 형성되어 있는 소망 회로패턴부를 실질적으로 유지하면서, 제2유리재가 존재하지 않는 제1유리재의 비회로패턴부에 상기 제3유리재를 채울 수 있도록 상기 제1 및 제2유리재를 상기 제3유리재로 커버링하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에 있어서, 상기 제2유리재를 포함하는 제1유리재와 상기 전이점 부근의 온도에서 가열되면서 상기 몰드에 의해 가압, 커플링(coupling)되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3단계에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3유리재는 상기 한 쌍의 몰드와, 상기 몰드와 이 몰드 사이의 유리재를 상기 제2유리전이점 부근의 온도에서 가열하기 위한 가열수단과, 상기 몰드중 어느 하나를 나머지 하나의 몰드를 향해 이동시키기 위한 구동수단과, 가열수단에 의해 가열되는 몰드 사이의 유리재와 몰드의 가열온도, 구동수단에 의해 이동되는 몰드중의 하나의 위치 및 몰드 사이의 유리재를 프레싱하기 위한 프레스력을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 광소자 성형장치를 사용하는 것에 의해 커플링되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가열수단은 적외선 램프 가열장치 및 무선 주파수 유도가열장치 중의 하나인 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가열수단은 가열구역과 냉각구역이 연속적으로 배치되어 있는 연속식노이며, 상기 제3단계는 상기 유리재가 상기 한쌍의 몰드와 함께 가열구역으로부터 냉각구역으로 이동되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에 있어서, 상기 제2유리재를 포함하는 제1유리재와 상기 제3유리재를 평평한 표면을 갖는 하부 몰드 위에 배치하는 방식과, 상기 제2유리재를 포함하는 제1유리재와 상기 제3유리재를 평평한 표면을 갖는 한 쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에 개재시키는 방식중의 한 방식으로 상기 제2유리재를 포함하는 제1유리재와 상기 제3유리재를 배치하고, 가열하며, 상기 유리재 위에 배치된 상부 몰드의 사하중(dead weight) 및 상기 상부 몰위에 배치된 로드(1oad)의 사하중 중의 적어도 하나에 의해 프레싱하고 커플링하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 제1 및 제2유리재에 커플링되는 상기 제3유리재는 상기 제1유리재와 실질적으로 동일한 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  8. 양면이 평평한 제1유리재내에 소망하는 회로패턴에 따른 오목부(recessed portion)를 형성하는 제1단계와; 상기 제1유리재의 오목부내에 제1유리재와 상이한 광특성을 갖는 제2유리재를 매립하는 것에 의해 상기 제2유리재를 적층하는 제2단계와; 상기 오목부의 바깥쪽에 존재하는 제2유리재 부분을 제거하는 제3단계와; 상기 제1유리재와 유사한 광특성을 갖는 제3유리재를 상기 제2유리재가 매립되어 있는 제1유리재의 표면 위에 적층하는 제4단계를 포함하고; 상기 제1유리재는 제1유리전이점을 갖고 상기 제2유리재는 상기 제1유리점 보다 낮은 제2유리점을 가지며; 상기 제2단계에 있어서 양면이 평평한 상기 제2유리재를 상기 제1유리재의 오목부를 갖는 평면위에 위치시키고 상기 제1 및 제2유리재를 제1유리전이점 부근의 온도에서 가열하면서 상기 제2유리재를 상기 제1유리재 상에서 프레싱하는 것에 의해 제2유리재를 제1유리재의 오목부내에 매립하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1단계에 있어서, 소망 회로패턴에 대응되도록 형성되는 상기 오목부는 상기 제1유리재를, 소망 회로패턴에 따라 형성된 돌출부를 가진 몰드를 이용하여 성형하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1단계에 있어서, 상기 제1유리재를 한 쌍의 몰드 사이에 배치하고, 상기 제1유리재의 연화점(softening point) 부근의 온도에서 가열하면서 상기 몰드로 프레싱하는 것에 의해 상기 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 제1 및 제2유리재에 커플링되는 상기 제3유리재는 상기 제1유리재와 실질적으로 동일한 굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 제2단계에 있어서, 상기 제1 및 제2유리재를 평평한 표면을 갖는 하부 몰드 위에 배치하는 방식과, 상기 제1 및 제2유리재를 평평한 표면을 갖는 한 쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에 개재하는 방식중의 하나로 제1 및 제2유리재를 배치하고; 상기 제1 및 제2유리재를 가열하면서 이 유리재 위에 배치된 상부몰드의 사하중 및 상부몰드 위에 배치된 로드의 사하중 중의 적어도 하나를 이용하여 프레싱하는 것에 의해 제2유리재를 제1유리재의 오목부에 매립하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  13. 양 표면이 평평한 제1유리재상에 소망하는 회로패턴에 따른 돌출부(projecting portion)를 형성하는 제1단계와; 상기 돌출부가 형성되어 있는 제1유리재의 전체 표면위에 제1유리재와 상이한 광특성을 갖는 제2유리재를 적층하는 제2단계와; 상기 제1유리재의 돌출부를 제외한 나머지 부분을 제거하는 제3단계와; 제2유리재와 유사한 광특성을 갖는 제3유리재를 상기 나머지 부분이 제거된 제1유리재의 표면 위에 적층하는 제4단계를 포함하고; 상기 제1유리재상에 형성된 돌출 회로패턴이 실질적으로 유지된 상태에서 상기 제1유리재가 상기 제2유리재로 커버링되는 것에 의해 상기 제1유리재내에서 함몰부를 구성하는 비회로패턴부는 상기 제2유리재로 채워지고; 상기 제1유리재는 제1유리전이점을 갖고, 상기 제2유리재는 상기 제1유리전이점 보다 낮은 제2유리전이점을 가지며; 상기 제2단계에 있어서, 양 표면이 평평한 상기 제2유리재를 상기 제1유리재의 돌출부를 갖는 평면위에 위치시키고, 상기 제1 및 제2유리재를 제1유리전이점 부근의 온도에서 가열하면서 상기 제2유리재를 상기 제1유리재 상에서 프레싱하는 것에 의해 제2유리재를 제1유리재에 커플링하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1및 제2유리재에 커플링되는 상기 제3유리재는 상기 제2유리재와 실질적으로 동일한 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1단계에 있어서, 상기 제1유리재는 한쌍의 몰드 사이에 위치되는데, 이 몰드중 하나는 소망하는 회로패턴에 따라 형성된 오목부를 가지고 있으며, 이로인해, 상기 제1유리재를 가열하고, 프레싱하는 것에 의해 상기 소망하는회로 패턴에 대응하는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1단계에 있어서, 상기 제1유리재를 한 쌍의 몰드 사이에 배치하고, 제1유리재의 연화점 부근의 온도에서 가열하면서 상기 몰드로 프레싱하는 것에 의해 상기 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제2단계에 있어서, 상기 제1 및 제2유리재를 평평한 표면을 갖는 한쌍의 몰드 사이에 위치시키고, 제1유리전이점 부근의 온도에서 가열하며서 상기 몰드로 프레싱하여 커플링하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2단계에 있어서, 상기 제1 및 제2유리재는 상기 한 쌍의 몰드와, 상기 몰드와 이 몰드 사이의 유리재를 상기 제1유리전이점 부근의 온도에서 가열하기 위한 가열수단과, 상기 몰드중 어느 하나를 나머지 하나의 몰드를 향해 이동시키기 위한 구동수단과, 상기 가열수단에 의해 가열되는 몰드 사이의 유리재와 몰드의 가열온도, 상기 구동수단에 의해 이동되는 몰드중의 하나의 위치, 및 몰드 사이의 유리재를 프레싱하기 위한 프레스력을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 광소자 성형장치를 사용하는 것에 의해 커플링되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가열수단은 적외선 램프 가열장치 및 무선 주파수 유도가열강치 중의 하나인 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 가열수단은 가열구역과 냉각구역이 연속적으로 배치되어 있는 연속식노이며, 상기 제2단계는 상기 유리재가 상기 한쌍의 몰드와 함께 가열구역으로부터 냉각구역으로 이동되도륵 실행되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  21. 제13항에 있어서, 상기 제2단계에 있어서 상기 제1 및 제2유리재를 평평한 표면을 갖는 하부 몰드 위에 배치하는 방식과, 상기 제1 및 제2유리재를 평평한 표면을 갖는 한쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에 개재시키는 방식중의 한 방식으로 상기 제1 및 제2유리재를 배치하고, 상기 제1 및 제2유리재를 가열하여 이 유리재 위에 배치된 상부 몰드의 사하중(dead weight) 및 상기 상부 몰드 위에 배치된 로드(load)의 사하중 중의 적어도 하나에 의해 가압, 커플링하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  22. 소망하는 회로패턴에 따라 제1유리재내에 오목부를 형성하는 제1단계와; 상기 제1유리재의 오목부내에 제1유리재와 상이한 광특성을 갖는 제2유리재를 매립하는 것에 의해 상기 제2유리재를 적층하는 제2단계와; 상기 오목부의 바깥쪽에 존재하는 제2유리재 부분을 제거하는 제3단계와; 제1유리재와 유사한 광특성을 갖는 제3유리재를 상기 제2유리재가 매립되어 있는 제1유리재의 표면위에 적층하는 제4단계를 포함하고; 상기 제1유리재는 제1유리전이점을 갖고, 상기 제2유리재는 상기 제1유리전이점 보다 낮은 제2유리전이점을 갖고, 상기 제2유리재는 상기 제1유리전이점 보다 낮은 제2유리전이점을 가지며; 상기 제2단계에 있어서, 상기 제1 및 제2유리재를 평평한 표면을 갖는 한쌍의 몰드 사이에 위치시키고, 상기 제1유리전이점 부근의 온도에서 가열하면서 상기 몰드에 의해 가압하는 것에 의해 제2유리재를 제1유리재의 오목부내에 매립하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제2단계에 있어서, 상기 한 쌍의 몰드와, 상기 몰드와 이 몰드 사이의 유리재를 상기 제1유리전이점 부근의 온도에서 가열하기 위한 가열수단과, 상기 몰드중 어느 하나를 나머지 하나의 몰드를 향해 이동시키기 위하 구동수단과, 상기 가열수단에 의해 가열되는 몰드 사이의 유리재와 몰드의 가열온도, 상기 구동수단에 의해 이동되는 몰드중의 하나의 위치 및 몰드 사이의 유리재르 프레싱하기 위한 프레스력을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 광소자 성형장치를 사용하는 것에 의해 상기 제2유리재를 상기 제1유리재의 오목부내에 매립하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 가열수단은 적외선 램프 가열장치와 무선 주파수 유도 가열장치 중의 하나인 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 가열수단은 가열구역과 냉각구역이 연속적으로 배치되어 있는 연속식노이며, 상기 제2단계는 상기 유리재가 상기 한쌍의 몰드와 함께 가열구역으로부터 냉각구역으로 이동되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조방법.
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