KR100584115B1 - Light splitter and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 스플리터 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 광 스플리터는 입력 광섬유가 고정된 입력단과, 상기 입력단으로부터 일정 거리만큼 이격되어 있으며 다수의 출력 광섬유들이 고정된 출력단이 일체로 구비되어 있는 플랫폼과; 상기 입력 광섬유와 정렬된 입력 광도파로 코어와, 이 입력 광도파로 코어에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬된 출력 광도파로 코어들을 갖는 광도파로가 형성되어 있으며, 상기 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에 장착된 PLC 기판으로 구성된다.The present invention relates to an optical splitter and a method of manufacturing the optical splitter, the optical splitter comprising: an input terminal fixed with an input optical fiber, a platform spaced apart from the input terminal by a predetermined distance, and having an output terminal fixed with a plurality of output optical fibers; An optical waveguide core having an input optical waveguide core aligned with the input optical fiber and an output optical waveguide core branched from the input optical waveguide core and plurally aligned with the plurality of output optical fibers, the input and output ends of the platform being formed; It consists of a PLC board mounted in between.

따라서, 본 발명은 입력 및 출력 광섬유를 고정시킬 수 있는 플랫폼을 형성하고, 이 플랫폼에 광도파로가 형성된 PLC(Planar Lightwave Circuit) 기판과 입력 및 출력 광섬유를 정렬 및 고정시킴으로써, 종래 기술과 같은 고가의 6축 광학 정렬 스테이지에 의한 정렬을 수행하지 않아도 되어, 정렬 시간을 단축시킬 수 있으며, 평면상에 밀림도 발생하지 않는 효과가 있다.Accordingly, the present invention forms a platform capable of fixing input and output optical fibers, and aligns and secures a PLC (Planar Lightwave Circuit) substrate and an input and output optical fiber in which an optical waveguide is formed on the platform. It is not necessary to perform the alignment by the six-axis optical alignment stage, so that the alignment time can be shortened, and there is an effect that no sliding occurs on the plane.

광스플리터, 정렬, 플랫폼, 장착, PLCOptical splitter, alignment, platform, mounting, PLC

Description

광 스플리터 및 그의 제조 방법 {Light splitter and method of manufacturing the same}Light splitter and method of manufacturing the same

도 1은 종래 기술에 따른 광 스플리터의 사시도1 is a perspective view of an optical splitter according to the prior art

도 2는 본 발명에 따른 광 스플리터의 평면도2 is a plan view of an optical splitter according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 광 스플리터의 플랫폼 평면도3 is a platform plan view of an optical splitter according to the present invention;

도 4a 내지 4c는 도 3의 A-A'선, B-B'선과 C-C'선의 단면도4A to 4C are cross-sectional views taken along line A-A ', line B-B' and line C-C 'of FIG.

도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 광 스플리터 플랫폼에 장착되는 PLC(Planar Lightwave Circuit) 기판의 제조 공정도5a to 5e is a manufacturing process diagram of a PLC (Planar Lightwave Circuit) substrate mounted on the optical splitter platform according to the present invention

도 6은 본 발명에 따른 광 스플리터의 PLC 기판의 평면도6 is a plan view of a PLC substrate of the optical splitter according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따라 플랫폼과 PLC 기판이 결합된 단면도7 is a cross-sectional view of the platform and the PLC substrate coupled in accordance with the present invention

도 8은 본 발명에 따라 하나의 고정용 광섬유가 플랫폼과 PLC 기판의 V-홈에 삽입된 상태를 도시한 단면도8 is a cross-sectional view showing a state in which one fixing optical fiber is inserted into the V-groove of the platform and the PLC substrate according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따라 광도파로와 광섬유의 정확한 광축 정렬을 위하여 V-홈의 폭(W)을 산출하기 위한 개념도9 is a conceptual diagram for calculating the width W of the V-groove for accurate optical axis alignment of the optical waveguide and the optical fiber according to the present invention.

도 10과 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구(球)를 사용하여 PLC 기판과 플랫폼을 정렬 및 고정하기 위한 플랫폼과 PLC 기판의 평면도10 and 11 are plan views of a platform and a PLC substrate for aligning and securing the PLC substrate and the platform using a sphere according to another embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명에 따라 정사각 형상의 고정용 V-홈에 구(球)가 삽입된 상태 를 도시한 평면도12 is a plan view illustrating a state in which a sphere is inserted into a fixing V-groove of a square shape according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 플랫폼100: platform

110,121,131,132,133,134,135,221,230 : V-홈110,121,131,132,133,134,135,221,230: V-groove

120,141,142,210 : 홈 200 : 실리콘 기판120,141,142,210: groove 200: silicon substrate

220 : 하부 클래드층 240,241,242 : 광도파로 코어220: lower clad layer 240,241,242: optical waveguide core

250 : 상부 클래드층 255 : 광도파로250: upper cladding layer 255: optical waveguide

300 : 광스플리터 301,302,501 : 광섬유300: optical splitter 301,302,501: optical fiber

601,602,603 : 정사각형 형상의 고정용 V-홈 601,602,603: V-groove for fixation of square shape

본 발명은 광 스플리터(Splitter) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 및 출력 광섬유를 고정시킬 수 있는 플랫폼을 형성하고, 이 플랫폼에 광도파로가 형성된 PLC(Planar Lightwave Circuit) 기판과 입력 및 출력 광섬유를 정렬 및 고정시킴으로써, 종래 기술과 같은 고가의 6축 광학 정렬 스테이지에 의한 정렬을 수행하지 않아도 되어, 정렬 시간을 단축시킬 수 있으며, 평면상에 밀림도 발생하지 않는 광 스플리터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical splitter and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a platform on which an input and an output optical fiber can be fixed, and an optical waveguide formed on the platform and a PLC (Planar Lightwave Circuit) substrate. And by aligning and fixing the output optical fiber, it is not necessary to perform the alignment by the expensive 6-axis optical alignment stage as in the prior art, which can shorten the alignment time, and the optical splitter which does not generate a push on a plane and its manufacture It is about a method.

일반적으로, 광 스플리터(Splitter)는 하나의 광을 입력받아, 다수의 광으로 분리하여 출력시키는 소자이다.In general, an optical splitter is a device that receives one light and separates the light into a plurality of light.

도 1은 종래 기술에 따른 광 스플리터의 사시도로서, 입력 광섬유(10)가 고정된 입력 광섬유 블록(11)과; 상기 입력 광섬유(10)에 광학적으로 정렬되어 있는 입력 광도파로 코어(21)와, 이 입력 광도파로 코어(21)로부터 다수 분기된 출력 광도파로 코어들(22)을 갖는 PLC 기판(20)과; 상기 PLC 기판(20)의 출력 광도파로 코어들(22)에 각각 광학적으로 정렬되는 출력 광섬유들(31)이 고정된 출력 광섬유 블록(30)으로 구성된다.1 is a perspective view of an optical splitter according to the prior art, comprising: an input optical fiber block 11 to which an input optical fiber 10 is fixed; A PLC substrate (20) having an input optical waveguide core (21) optically aligned with the input optical fiber (10), and output optical waveguide cores (22) branched from the input optical waveguide core (21); The output optical fiber blocks 30, which are optically aligned with the output optical waveguide cores 22 of the PLC substrate 20, are configured as fixed output optical fiber blocks 30.

이러한, 종래 기술의 광 스플리터는 입력 광섬유 블록(11), PLC 기판(20)과 출력 광섬유 블록(30)이 분리되어 있으므로, 각각을 정렬하여야 한다.In this prior art optical splitter, since the input optical fiber block 11, the PLC substrate 20 and the output optical fiber block 30 are separated, they must be aligned.

그러므로, PLC 기판(20)의 입력 광도파로 코어(21) 및 출력 광도파로 코어들(22)을 각각 입력 광섬유(10) 및 출력 광섬유들(31)과 정렬하기 위해서는, x, y, z,

Figure 112003049547017-pat00001
, ,
Figure 112003049547017-pat00003
의 방향으로 정렬이 가능한 고가의 6축 고정밀 광학 스테이지가 필요로 하며, 6축 방향으로 정밀하게 정렬하기 위해서는 상당한 소요시간이 요구되는 문제점이 있다.Therefore, in order to align the input optical waveguide core 21 and output optical waveguide cores 22 of the PLC substrate 20 with the input optical fiber 10 and the output optical fibers 31, respectively, x, y, z,
Figure 112003049547017-pat00001
, ,
Figure 112003049547017-pat00003
There is a need for an expensive six-axis high precision optical stage that can be aligned in the direction of, and a significant time is required for precise alignment in the six-axis direction.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 입력 및 출력 광섬유를 고정시킬 수 있는 플랫폼을 형성하고, 이 플랫폼에 광도파로가 형성된 PLC 기판과 입력 및 출력 광섬유를 정렬 및 고정시킴으로써, 종래 기술과 같은 고가의 6축 광학 정렬 스테이지에 의한 정렬을 수행하지 않아도 되어, 정렬 시간을 단축시킬 수 있으며, 평면상에 밀림도 발생하지 않는 광 스플리터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by forming a platform for fixing the input and output optical fibers, by aligning and fixing the PLC substrate and the input and output optical fibers formed with optical waveguides on the platform To provide an optical splitter and a method for manufacturing the same, which do not need to be performed by an expensive six-axis optical alignment stage as in the prior art, which can shorten the alignment time and do not cause a crush on a plane. have.

본 발명의 다른 목적은 PLC 기판에서 광도파로의 하부 클래드층 상면을 PLC 기판의 상면과 일치킴으로써, 광섬유와 정밀하게 정렬될 광도파로 제조 공정 중에서 하부 클래딩층 두께를 정밀하게 조절할 필요 없이 단지 하부 크래드층 상부에 형성되는 광도파로 코어의 두께만을 정밀하게 제어하면 됨으로써, 광도파로 제조 공정의 난이도를 한단계 줄일 수 있는 광 스플리터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to match the upper surface of the lower cladding layer of the optical waveguide in the PLC substrate with the upper surface of the PLC substrate, so that the lower cladding layer thickness is not required to be precisely adjusted during the optical waveguide manufacturing process to be precisely aligned with the optical fiber. The present invention provides an optical splitter and a method for manufacturing the same, which can reduce the difficulty of the optical waveguide manufacturing process by only controlling the thickness of the optical waveguide core formed on the upper layer.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 입력 광섬유가 고정된 입력단과, 상기 입력단으로부터 일정 거리만큼 이격되어 있으며 다수의 출력 광섬유들이 고정된 출력단이 일체로 구비되어 있는 플랫폼과; A preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a platform in which an input end to which an input optical fiber is fixed and an output end to which a plurality of output optical fibers are fixed are separated from each other by a predetermined distance from the input end. and;

상기 입력 광섬유와 정렬된 입력 광도파로 코어와, 이 입력 광도파로 코어에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬된 출력 광도파로 코어들을 갖는 광도파로가 형성되어 있으며, 상기 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에 장착된 PLC 기판으로 구성된 광 스플리터가 제공된다.An optical waveguide core having an input optical waveguide core aligned with the input optical fiber and an output optical waveguide core branched from the input optical waveguide core and plurally aligned with the plurality of output optical fibers, the input and output ends of the platform being formed; An optical splitter composed of a PLC substrate mounted therebetween is provided.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 입력단에 입력 광섬유를 삽입시킬 수 있으며, 상기 입력단으로부터 일정 거리만큼 이격되어 있는 출력단에 다수의 출력 광섬유들을 삽입시킬 수 있는 V-홈들이 형성되어 있으며, 상기 입력단과 출력단 사이에 홈이 형성되어 있는 플랫폼을 준비하는 제 1 단계와;Another preferred aspect for achieving the above objects of the present invention is a V, which can insert an input optical fiber into an input terminal and can insert a plurality of output optical fibers into an output terminal spaced a certain distance from the input terminal. A first step of preparing a platform having grooves formed therein and having a groove formed between the input end and the output end;

상기 입력 광섬유와 정렬되는 입력 광도파로 코어와, 이 입력 광도파로 코어 에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬되는 출력 광도파로 코어들을 갖는 광도파로가 형성되어 있는 PLC 기판을 준비하는 제 2 단계와;A second substrate for preparing a PLC substrate having an input optical waveguide core aligned with the input optical fiber and an output optical waveguide core having a plurality of branches split from the input optical waveguide core and aligned with the plurality of output optical fibers, respectively; Steps;

상기 플랫폼의 홈에 상기 PLC 기판의 광도파로를 삽입시켜 PLC 기판을 상기 플랫폼에 정렬 및 고정시키는 제 3 단계와;Inserting the optical waveguide of the PLC substrate into the groove of the platform to align and fix the PLC substrate to the platform;

상기 플랫폼의 입력단 및 출력단의 각각의 V-홈들에 광섬유를 삽입시켜 정렬 및 고정시키는 제 4 단계로 구성된 광 스플리터의 제조 방법이 제공된다.There is provided a method of manufacturing an optical splitter comprising a fourth step of inserting, aligning and fixing an optical fiber in respective V-grooves of the input and output ends of the platform.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 광 스플리터의 평면도로서, 광 스플리터(300)는 입력 광섬유(301)가 고정된 입력단과, 상기 입력단으로부터 일정 거리만큼 이격되어 있으며 다수의 출력 광섬유들(302)이 고정된 출력단이 일체로 구비되어 있는 플랫폼(100)과; 상기 입력 광섬유(301)와 정렬된 입력 광도파로 코어(241)와, 이 입력 광도파로 코어(241)에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들(302)과 각각 정렬된 출력 광도파로 코어들(242)을 갖는 광도파로(255)가 형성되어 있으며, 상기 플랫폼(100)의 입력단과 출력단 사이에 장착된 PLC 기판(260)으로 구성된다.2 is a plan view of an optical splitter according to the present invention, in which the optical splitter 300 is spaced apart from an input terminal to which an input optical fiber 301 is fixed and a predetermined distance from the input terminal, and a plurality of output optical fibers 302 are fixed. A platform 100 having an output end integrated therein; An input optical waveguide core 241 aligned with the input optical fiber 301 and output optical waveguide cores 242 branched from the input optical waveguide core 241 and aligned with the plurality of output optical fibers 302, respectively. The optical waveguide 255 having the () is formed, it is composed of a PLC substrate 260 mounted between the input terminal and the output terminal of the platform 100.

도 3은 본 발명에 따른 광 스플리터의 플랫폼 평면도로서, 플랫폼(100)의 입력단에는 입력 광섬유를 고정 및 정렬시키기 위한 V-홈(110)이 형성되어 있으며, 출력단에는 다수의 출력 광섬유들을 각각 정렬 및 고정시키기 위한 V-홈들(131,132,134,134,135)이 형성되어 있다.3 is a plan view of a platform of an optical splitter according to the present invention, in which an input terminal of the platform 100 is formed with a V-groove 110 for fixing and aligning an input optical fiber, and an output terminal respectively arranges and outputs a plurality of output optical fibers. V-grooves 131, 132, 134, 134, and 135 for fixing are formed.

상기 플랫폼(100) 제작에 <100>면 실리콘 기판을 사용하며 상기 실리콘 기판을 KOH 또는 TMAH 습식식각 방법을 이용하여 상기 v-홈들을 형성한다.A <100> plane silicon substrate is used to fabricate the platform 100 and the v-grooves are formed on the silicon substrate by KOH or TMAH wet etching.

그리고, 상기 플랫폼(100)의 입력단과 출력단 사이의 공간, 도 3과 같이, PLC기판 장착 영역에는 PLC기판을 장착하기 위한 홈(120)이 형성되어 있다.And, the space between the input terminal and the output terminal of the platform 100, as shown in Figure 3, the PLC substrate mounting region is formed with a groove 120 for mounting the PLC substrate.

또한, 상기 홈(120)의 양측에 해당하는 입력단과 출력단 사이(PLC기판 장착 영역)에는 PLC기판 고정용 V-홈들(121)이 형성되어 있다.In addition, PLC substrate fixing V-grooves 121 are formed between an input terminal and an output terminal corresponding to both sides of the groove 120 (PLC substrate mounting region).

더불어, 상기 입력단의 V-홈(110)과 출력단의 V-홈들(131,132,134,134,135)이 각각 상기 PLC기판을 장착하기 위한 홈(120)과 접하는 영역들에는 상기 V-홈들(110,131,132,134,134,135)과 수직하며, 일정간격을 갖는 홈(141,142)이 각각 형성되어 있다.In addition, in the regions where the V-grooves 110 of the input terminal and the V-grooves 131, 132, 134, 134 and 135 of the output terminal are in contact with the grooves 120 for mounting the PLC substrate, respectively, the V-grooves 110, 131, 132, 134, 134 and 135 are perpendicular to the V-grooves 110, 131, 132, 134, 134 and 135. Grooves 141 and 142 with an interval are formed, respectively.

이 수직한 홈(141,142)은 PLC 기판이 플랫폼에 장착될 때, PLC 기판의 광도파로(255)의 양끝 부분이 홈(120)의 모서리와 접촉되어 파손되는 것을 방지하고, 광섬유와 광도파로 코어의 정렬을 용이하게 한다. These vertical grooves 141 and 142 prevent both ends of the optical waveguide 255 of the PLC substrate from being damaged by contact with the edges of the groove 120 when the PLC substrate is mounted on the platform. Facilitate alignment

도 4a 내지 4c는 도 3의 A-A'선, B-B'선과 C-C'선의 단면도로서, 먼저, 도 4a는 도 3의 A-A'선 단면도이므로, 입력단 및 출력단과 PLC 기판 장착 영역의 각각의 사이에는 홈(141,142)이 형성되어 있고, PLC 기판 장착 영역에는 PLC기판 고정용 V-홈들(121)이 형성되어 있다.4A to 4C are cross-sectional views of lines A-A ', B-B' and C-C 'of FIG. 3. First, FIG. 4A is a cross-sectional view of line A-A' of FIG. 3, and thus an input terminal, an output terminal, and a PLC substrate are mounted. Grooves 141 and 142 are formed between the regions, and V-grooves 121 for fixing the PLC substrate are formed in the PLC substrate mounting region.

그리고, 도 3의 B-B'선인 도 4b에서는, 플랫폼(100) 출력단의 단면도이므로, 다수의 출력 광섬유들을 각각 정렬 및 고정시키기 위한 V-홈들(131,132,134,134,135)이 형성되어 있다.In addition, in FIG. 4B, which is the line B-B 'of FIG. 3, since it is a cross-sectional view of the output terminal of the platform 100, V-grooves 131, 132, 134, 134, and 135 are formed to align and fix the plurality of output optical fibers, respectively.

또한, 도 4c는 도 3의 C-C'선의 단면도로서, PLC 기판 장착 영역에는 PLC기판을 장착하기 위한 홈(120)이 형성되어 있으며, 상기 홈(120)의 양측에 해당하는 입력단과 출력단 사이(PLC기판 장착 영역)에는 PLC기판 고정용 V-홈들(121)이 형성되어 있다.4C is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of FIG. 3, in which a groove 120 for mounting a PLC substrate is formed in a PLC substrate mounting region, between an input terminal and an output terminal corresponding to both sides of the groove 120. PLC substrate fixing V-grooves 121 are formed in the PLC substrate mounting area.

도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 광 스플리터 플랫폼에 장착되는 PLC 기판의 제조 공정도로서, 먼저, 광 스플리터로 사용되어지는 광도파로의 하부 클래드층을 만들기 위해 <100>면 실리콘 기판(200) 상부를 KOH 또는 TMAH 습식 식각 또는 실리콘 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 건식 식각 방법으로 형성할 하부 크래딩층 두께로 식각하여 홈(210)을 형성한다.(도 5a) 5A to 5E are manufacturing process diagrams of a PLC substrate mounted on an optical splitter platform according to the present invention. First, an upper surface of a <100> plane silicon substrate 200 is formed to make a lower clad layer of an optical waveguide used as an optical splitter. The groove 210 is formed by etching to a lower cladding layer thickness to be formed by KOH or TMAH wet etching or silicon deep reactive ion etching (DRIE) dry etching method (FIG. 5A).

그 후, 도 5b와 같이, 상기 식각된 홈(210) 내부에 실리카 재료를 FHD(Flame Hydrolysis) 공정을 이용하여 도포한 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 연마공정을 수행하여 도포된 실리카 재료의 상면을 실리콘 기판의 상면과 일치시켜서 하부 클래드층(220)을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 5B, the silica material is applied to the etched groove 210 using a FHD (Flame Hydrolysis) process, and then a CMP (Chemical Mechanical Polishing) polishing process is applied to the top surface of the coated silica material. To the upper surface of the silicon substrate to form a lower clad layer 220.

그 다음, 제조된 PLC 기판을 플랫폼에 장착시키기 위한 V-홈(230)을 KOH 또는 TMAH 습식 식각하여 형성한다.(도 5c)Then, the V-groove 230 for mounting the manufactured PLC substrate on the platform is formed by KOH or TMAH wet etching (FIG. 5C).

연이어, 광도파로의 코어로 사용될 실리카 층을 상기 하부 클래드층(220) 상부에 FHD 공정으로 증착하고, 증착된 실리카층을 CPM 연마공정으로 연마한 다음, 반응성 이온 식각(RIE) 방법으로 코어 부분만을 남기고 나머지 코어층을 식각하여 광도파로 코어(240)를 형성한다.(도 5d) Subsequently, a silica layer to be used as a core of the optical waveguide is deposited on the lower clad layer 220 by FHD process, the deposited silica layer is polished by CPM polishing process, and only the core part is subjected to reactive ion etching (RIE). The remaining core layer is etched away to form the optical waveguide core 240 (FIG. 5D).

계속하여, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 광도파로 코어(240)를 완전히 감 싸며, 하부 클래드층(220) 상부에 하부 클래드층과 동일한 굴절률을 갖는 실리카 재료를 FHD 공정으로 증착하고, CMP 연마 공정 수행하여 평탄화시켜, 상부 클래드층(250)을 형성함으로써, 실리콘 기판 상에 광도파로(255)가 형성되어, 결국, 1xN 광 스플리터 PLC 기판(260)이 완성된다.Subsequently, as shown in FIG. 5E, the optical waveguide core 240 is completely wrapped, and a silica material having the same refractive index as the lower clad layer is deposited on the lower clad layer 220 by an FHD process, and CMP polishing is performed. By performing the process to planarize and forming the upper clad layer 250, the optical waveguide 255 is formed on the silicon substrate, and finally, the 1xN optical splitter PLC substrate 260 is completed.

그럼으로, 본 발명은 하부 클래드층의 상면을 실리콘 기판의 상면과 일치시켜 형성함으로써, 광섬유(301, 302)와 정밀하게 정렬될 광도파로(255) 제조 공정 중에서 하부 클래딩층(220) 두께를 정밀하게 조절할 필요없이 단지 하부 클래딩층 상부에 형성되는 광도파로 코어(240)의 두께만을 정밀하게 제어하면 됨으로써, PLC 기판 제조 난이도를 줄이 수 있다는 장점을 갖는다. Thus, the present invention is formed by matching the upper surface of the lower cladding layer with the upper surface of the silicon substrate, thereby precisely reducing the thickness of the lower cladding layer 220 during the optical waveguide 255 manufacturing process to be precisely aligned with the optical fibers 301 and 302. By only controlling precisely the thickness of the optical waveguide core 240 formed on the lower cladding layer without the need for adjustment, the difficulty of manufacturing the PLC substrate can be reduced.

도 6은 본 발명에 따른 광 스플리터의 PLC 기판의 평면도로서, PLC 기판(260)은 입력 광섬유와 정렬되는 입력 광도파로 코어(241)와, 이 입력 광도파로(241)에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬된 출력 광도파로 코어들(242)이 형성되어 있다.Fig. 6 is a plan view of a PLC substrate of an optical splitter according to the present invention, in which the PLC substrate 260 is divided into an input optical waveguide core 241 and an input optical waveguide 241 which are aligned with an input optical fiber. Output waveguide cores 242 are formed, each aligned with the output optical fibers.

물론, 상기 입력 및 출력 광도파도 코어들(241,242)은 도 5a 내지 5e의 제조 공정을 수행하여, 하부 및 상부 클래드층(220,250) 내부에 개재됨으로, 광도파로(255)는 하부 및 상부 클래드층(220,250)과, 입력 및 출력 광도파도 코어들(241,242)로 이루어진다.Of course, the input and output optical waveguide cores 241 and 242 are interposed in the lower and upper cladding layers 220 and 250 by performing the manufacturing process of FIGS. 5A to 5E, so that the optical waveguide 255 is formed of the lower and upper cladding layers ( 220,250 and input and output optical waveguide cores 241,242.

그리고, PLC 기판을 플랫폼에 장착시키기 위한 V-홈들(230)이 PLC 기판에는 형성되어 있다.In addition, V-grooves 230 for mounting the PLC substrate on the platform are formed in the PLC substrate.

도 7은 본 발명에 따라 플랫폼과 PLC 기판이 결합된 단면도로서, PLC기판(260)으로부터 돌출된 광도파로(255)가 플랫폼(100)의 홈(120)에 삽입되며, 플랫폼(100)의 각각의 V-홈(121)에 고정용 광섬유(501)의 일측이 삽입되고, 상기 고정용 광섬유의 타측이 PLC기판(100) 각각의 V-홈(230)에 삽입된다.7 is a cross-sectional view of the platform and the PLC substrate is coupled according to the present invention, the optical waveguide 255 protruding from the PLC substrate 260 is inserted into the groove 120 of the platform 100, each of the platform 100 One side of the fixing optical fiber 501 is inserted into the V-groove 121, and the other side of the fixing optical fiber is inserted into the V-groove 230 of each of the PLC substrates 100.

이 때, 상기 플랫폼(100) 각각의 V-홈(121)과 PLC기판(100) 각각의 V-홈(230)은 대응되어 위치된다.At this time, the V-groove 121 of each of the platform 100 and the V-groove 230 of each of the PLC substrate 100 are located correspondingly.

여기서, V-홈에 삽입되는 고정용 광섬유(501)는 광도파로에 정렬되는 광섬유와 동일한 직경으로 형성하며, 이로서, 플랫폼과 PLC 기판이 고정될 때, 평면상에서 어느 방향으로도 밀림이 발생하지 않고 안정적으로 정확하게 정렬된다.Herein, the fixing optical fiber 501 inserted into the V-groove is formed to have the same diameter as the optical fiber aligned with the optical waveguide, so that when the platform and the PLC substrate are fixed, no rolling occurs in any direction on the plane. Stable and accurate alignment

도 8은 본 발명에 따라 하나의 고정용 광섬유가 플랫폼과 PLC 기판의 V-홈에 삽입된 상태를 도시한 단면도로서, 플랫폼(100)과 PLC 기판(260)에 형성된 V-홈(121,230)의 폭(W1,W2)은 동일한 크기로 제작되어지며, V-홈(121,230) 사이에 고정용 광섬유(501)를 삽입하여 플랫폼(100)과 PLC 기판(260)이 움직이지 않도록 고정한다. 8 is a cross-sectional view showing a state in which one fixing optical fiber is inserted into the V-groove of the platform and the PLC substrate according to the present invention, and the V-grooves 121 and 230 formed on the platform 100 and the PLC substrate 260 according to the present invention. The widths W1 and W2 are manufactured in the same size, and the fixing optical fiber 501 is inserted between the V-grooves 121 and 230 to fix the platform 100 and the PLC substrate 260 so as not to move.

도 9는 본 발명에 따라 광도파로와 광섬유의 정확한 광축 정렬을 위하여 V-홈의 폭(W)을 산출하기 위한 개념도로서, PLC 기판(260)의 광도파로 코어(240)와 광 전달을 위해 플랫폼에 정렬되어지는 고정용 광섬유(501)의 광축을 정확하게 정렬하기 위해, 광도파로의 코어(240) 중심 높이(h)에 따른 광 전달을 위한 광섬유 정렬 V-홈과, 플랫폼과 PLC 기판의 정렬 및 고정하기 위한 V-홈의 폭(W)은 동일한 크기로, 하기 식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.9 is a conceptual diagram for calculating the width (W) of the V-groove for accurate optical axis alignment of the optical waveguide and the optical fiber according to the present invention, the optical waveguide core 240 of the PLC substrate 260 and the platform for light transmission In order to accurately align the optical axis of the fixing optical fiber 501 to be aligned in the optical fiber alignment V-groove for the optical transmission according to the center height (h) of the core 240 of the optical waveguide, the alignment of the platform and the PLC substrate and The width W of the V-groove for fixing is the same size and preferably satisfies the following formula (1).

Figure 112003049547017-pat00004
---------- (1)
Figure 112003049547017-pat00004
---------- (One)

여기서, D는 광섬유의 직경이고, h는 PLC 기판 상부면에서 광도파로 코어의 중심까지 높이이다.Where D is the diameter of the optical fiber and h is the height from the PLC substrate top surface to the center of the optical waveguide core.

도 10과 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구(球)를 사용하여 PLC 기판과 플랫폼을 정렬 및 고정하기 위한 플랫폼과 PLC 기판의 평면도로서, 이 실시예에서는 PLC 기판과 플랫폼을 정렬 및 고정하기 위하여 광섬유를 사용하지 않고 광섬유 직경과 동일한 직경을 갖는 구(球)를 사용하는 것이다.10 and 11 are plan views of a platform and a PLC substrate for aligning and fixing the PLC substrate and the platform using a sphere according to another embodiment of the present invention, in this embodiment the alignment and fixing of the PLC substrate and the platform To do this, a sphere having the same diameter as the optical fiber diameter is used without using the optical fiber.

즉, 도 10과 같이, 플랫폼(100)의 PLC기판 장착 영역에는 입구가 정사각 형상인 고정용 V-홈들(601)이 형성되어 있고, 상기 플랫폼(100)의 V-홈들(601)과 대응되는 위치에 도 11과 같이, 입구가 정사각 형상인 고정용 V-홈들(602)이 형성되어 있다. That is, as shown in FIG. 10, fixing V-grooves 601 having a square inlet are formed in the PLC substrate mounting area of the platform 100, and corresponding to the V-grooves 601 of the platform 100. In position, as shown in FIG. 11, fixing V-grooves 602 having a square inlet are formed.

이러한, 입구가 정사각 형상인 고정용 V-홈들(603)은 도 12와 같이, 구(球)(701)가 삽입되어 고정되도록, 입구가 가로와 세로의 폭(W3)이 동일한 정사각형이다. The fixing V-grooves 603 having a square entrance have a square inlet width and width W3 equal to each other so that a sphere 701 is inserted and fixed as shown in FIG. 12.

그리고, 상기 입구가 정사각 형상인 고정용 V-홈들(603)은 KOH용액 또는 TMAH용액에서 습식 식각하여 형성한다.In addition, the fixing V-grooves 603 having a square shape are formed by wet etching in a KOH solution or a TMAH solution.

전술된 바와 같이, 본 발명은, 입력단에 입력 광섬유를 삽입시킬 수 있으며, 상기 입력단으로부터 일정거리만큼 이격되어 있는 출력단에 다수의 출력 광섬유들을 삽입시킬 수 있는 V-홈들이 형성되어 있으며, 상기 입력단과 출력단 사이에 홈 이 형성되어 있는 플랫폼을 준비하는 제 1 단계와; 상기 입력 광섬유와 정렬되는 입력 광도파로 코어와, 이 입력 광도파로 코어에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬되는 출력 광도파로 코어들을 갖는 광도파로가 형성되어 있는 PLC 기판을 준비하는 제 2 단계와; 상기 플랫폼의 홈에 상기 PLC 기판의 광도파로를 삽입시켜 PLC 기판을 상기 플랫폼에 정렬 및 고정시키는 제 3 단계와; 상기 플랫폼의 입력단 및 출력단의 각각의 V-홈들에 광섬유를 삽입시켜 정렬 및 고정시키는 제 4 단계를 수행하여 광 스플리터를 제조한다.As described above, in the present invention, an input optical fiber can be inserted into an input terminal, and V-grooves for inserting a plurality of output optical fibers are formed in an output terminal spaced apart by a predetermined distance from the input terminal. A first step of preparing a platform having grooves formed between the output ends; A second substrate for preparing a PLC substrate having an input optical waveguide core aligned with the input optical fiber and an output optical waveguide core multiple branched from the input optical waveguide core and aligned with the plurality of output optical fibers, respectively; Steps; Inserting the optical waveguide of the PLC substrate into the groove of the platform to align and fix the PLC substrate to the platform; An optical splitter is manufactured by performing a fourth step of inserting and aligning and fixing an optical fiber to respective V-grooves of the input and output terminals of the platform.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 입력 및 출력 광섬유를 고정시킬 수 있는 플랫폼을 형성하고, 이 플랫폼에 광도파로가 형성된 PLC 기판과 입력 및 출력 광섬유를 정렬 및 고정시킴으로써, 종래 기술과 같은 고가의 6축 광학 정렬 스테이지에 의한 정렬을 수행하지 않아도 되어, 정렬 시간을 단축시킬 수 있으며, 평면상에 밀림도 발생하지 않는 효과가 있다.As described above, the present invention forms a platform capable of fixing the input and output optical fibers, and by aligning and fixing the PLC substrate and the input and output optical fibers formed with the optical waveguide on the platform, 6 It is not necessary to perform the alignment by the axial optical alignment stage, so that the alignment time can be shortened, and there is an effect that no sliding occurs on the plane.

또한, PLC 기판에서 광도파로의 하부 클래드층 상면을 PLC 기판의 상면과 일치시킴으로써, 광섬유와 정밀하게 정렬될 광도파로 제조 공정 중에서 하부 클래딩층 두께를 정밀하게 조절할 필요 없이 단지 하부 클래드층 상부에 형성되는 광도파로 코어의 두께만을 정밀하게 제어하면 됨으로써, 광도파로 제조 공정의 난이도를 한단계 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, by matching the upper surface of the lower cladding layer of the optical waveguide in the PLC substrate with the upper surface of the PLC substrate, the upper cladding layer is formed on the upper surface of the lower cladding layer without having to precisely adjust the thickness of the lower cladding layer during the optical waveguide manufacturing process to be precisely aligned with the optical fiber. By precisely controlling only the thickness of the optical waveguide core, it is possible to reduce the difficulty of the optical waveguide manufacturing process by one step.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (13)

입력 광섬유가 고정된 입력단과, 상기 입력단으로부터 일정거리만큼 이격되어 있으며 다수의 출력 광섬유들이 고정된 출력단이 일체로 구비되어 있는 플랫폼과; A platform having an input terminal fixed with an input optical fiber, and an output terminal spaced apart from the input terminal by a predetermined distance and having an output terminal fixed with a plurality of output optical fibers; 상기 입력 광섬유와 정렬된 입력 광도파로 코어와, 이 입력 광도파로 코어에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬된 출력 광도파로 코어들을 갖는 광도파로가 형성되어 있으며, 상기 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에 장착된 PLC 기판으로 구성으로 구성되며,An optical waveguide core having an input optical waveguide core aligned with the input optical fiber and an output optical waveguide core branched from the input optical waveguide core and plurally aligned with the plurality of output optical fibers, the input and output ends of the platform being formed; Consists of consisting of a PLC board mounted in between, 상기 플랫폼의 입력단과 출력단에는 V-홈들이 더 형성되어 있으며, 상기 입력 광섬유와 출력 광섬유는 상기 V-홈에 각기 삽입되어 고정되어 있고,V-grooves are further formed at the input terminal and the output terminal of the platform, and the input optical fiber and the output optical fiber are respectively inserted into and fixed to the V-groove, 상기 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에는 상기 PLC기판을 장착하기 위한 홈이 더 형성되어 있으며, 상기 홈에 PLC 기판의 광도파로가 삽입되어 있고,A groove for mounting the PLC substrate is further formed between an input terminal and an output terminal of the platform, and an optical waveguide of the PLC substrate is inserted into the groove. 상기 홈의 양측에 해당하는 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에는 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있고, 상기 광도파로가 형성된 PLC 기판에는 상기 플랫폼의 고정용 V-홈들과 대응되는 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며, 상기 플랫폼과 PLC 기판의 고정용 V-홈들 각각에는 광섬유가 삽입되어, 상기 PLC 기판이 상기 플랫폼에 정렬 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스플리터.Fixing V-grooves are further formed between the input and output terminals of the platform corresponding to both sides of the groove, and the fixing V-grooves corresponding to the fixing V-grooves of the platform are formed on the PLC substrate on which the optical waveguide is formed. And an optical fiber is inserted into each of the fixing V-grooves of the platform and the PLC substrate so that the PLC substrate is aligned and fixed to the platform. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력단의 V-홈과 출력단의 V-홈들이 각각 상기 PLC기판을 장착하기 위한 홈과 접하는 영역들에는, In the regions where the V-grooves of the input terminal and the V-grooves of the output terminal respectively contact the grooves for mounting the PLC substrate, 상기 V-홈들과 수직하며, 일정간격을 갖는 홈이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스플리터.And a groove having a predetermined interval perpendicular to the V-grooves. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플랫폼과 PLC 기판의 고정용 V-홈들 각각에 삽입되어 있는 광섬유는 상기 입력 및 출력 광섬유와 직경이 동일한 것을 특징으로 하는 광 스플리터.And an optical fiber inserted into each of the fixing V-grooves of the platform and the PLC substrate has the same diameter as the input and output optical fibers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 홈의 양측에 해당하는 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에는 입구가 정사각형인 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며;Fixed V-grooves having a square inlet are further formed between the input terminal and the output terminal of the platform corresponding to both sides of the groove; 상기 광도파로가 형성된 PLC 기판에는 상기 플랫폼의 고정용 V-홈들과 대응되는 입구가 정사각형인 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며;A fixing V-groove having a square inlet corresponding to the fixing V-grooves of the platform is further formed on the PLC substrate on which the optical waveguide is formed; 상기 플랫폼과 PLC 기판의 정사각형 고정용 V-홈들 각각에는 구(球)가 삽입되어, 상기 PLC 기판이 상기 플랫폼에 정렬 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스플리터.And a sphere is inserted into each of the square fixing V-grooves of the platform and the PLC substrate so that the PLC substrate is aligned and fixed to the platform. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 입력 및 출력 광섬유가 삽입되는 V-홈과, 플랫폼과 PLC 기판 고정용 V-홈의 폭(W)은, 하기 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 스플리터.The V-groove into which the input and output optical fibers are inserted, and the width (W) of the V-groove for fixing the platform and the PLC substrate, satisfy the following equation (1).
Figure 112006014790034-pat00005
---------- (1)
Figure 112006014790034-pat00005
---------- (One) 여기서, D는 광섬유의 직경이고, h는 PLC 기판 상부면에서 광도파로 코어의 중심까지 높이이다.Where D is the diameter of the optical fiber and h is the height from the PLC substrate top surface to the center of the optical waveguide core. 입력단에 입력 광섬유를 삽입시킬 수 있으며, 상기 입력단으로부터 일정거리만큼 이격되어 있는 출력단에 다수의 출력 광섬유들을 삽입시킬 수 있는 V-홈들이 형성되어 있으며, 상기 입력단과 출력단 사이에 홈이 형성되어 있는 플랫폼을 준비하는 제 1 단계와;An input optical fiber can be inserted into an input terminal, and V-grooves for inserting a plurality of output optical fibers are formed in an output terminal spaced by a predetermined distance from the input terminal, and a groove is formed between the input terminal and the output terminal. Preparing a first step; 상기 입력 광섬유와 정렬되는 입력 광도파로 코어와, 이 입력 광도파로 코어에서 다수 분기되어 상기 다수의 출력 광섬유들과 각각 정렬되는 출력 광도파로 코어들을 갖는 광도파로가 형성되어 있는 PLC 기판을 준비하는 제 2 단계와;A second substrate for preparing a PLC substrate having an input optical waveguide core aligned with the input optical fiber and an output optical waveguide core multiple branched from the input optical waveguide core and aligned with the plurality of output optical fibers, respectively; Steps; 상기 플랫폼의 홈에 상기 PLC 기판의 광도파로를 삽입시켜 PLC 기판을 상기 플랫폼에 정렬 및 고정시키는 제 3 단계와;Inserting the optical waveguide of the PLC substrate into the groove of the platform to align and fix the PLC substrate to the platform; 상기 플랫폼의 입력단 및 출력단의 각각의 V-홈들에 광섬유를 삽입시켜 정렬 및 고정시키는 제 4 단계로 구성되며,And a fourth step of inserting and aligning the optical fiber to the respective V-grooves of the input terminal and the output terminal of the platform, 상기 제 1 단계의 플랫폼의 홈 양측에 해당하는 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에는 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며; Fixing V-grooves are further formed between the input terminal and the output terminal of the platform corresponding to both sides of the groove of the platform of the first step; 상기 제 2 단계의 광도파로가 형성된 PLC 기판에는 상기 플랫폼의 고정용 V-홈들과 대응되는 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며;A fixing V-groove corresponding to the fixing V-grooves of the platform is further formed on the PLC substrate on which the optical waveguide of the second step is formed; 상기 제 3 단계에, 상기 플랫폼의 고정용 V-홈들 각각에 광섬유들을 삽입시킨 후, 각각의 광섬유들에 PLC 기판의 고정용 V-홈들을 삽입시켜, 상기 PLC 기판을 상기 플랫폼에 정렬 및 고정시키는 것이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스플리터의 제조 방법.In the third step, inserting optical fibers into each of the fixing V-grooves of the platform, and then inserting the fixing V-grooves of the PLC substrate into the respective optical fibers, thereby aligning and fixing the PLC substrate to the platform The manufacturing method of the optical splitter characterized by the above-mentioned. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 2 단계에서,In the second step, 상기 PLC 기판은 실리콘 기판이며; The PLC substrate is a silicon substrate; 상기 광도파로는, The optical waveguide, 실리콘 기판 상부를 식각하여 홈을 형성하는 단계와,Etching the upper portion of the silicon substrate to form a groove; 상기 식각된 홈 내부에 실리카 재료를 도포한 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 도포된 실리카 재료의 상면을 실리콘 기판의 상면과 일치시켜 하부 클래드층을 형성하는 단계와; Applying a silica material to the etched groove and then performing a chemical mechanical polishing (CMP) process to match the top surface of the applied silica material with the top surface of the silicon substrate to form a lower clad layer; 상기 하부 클래드층 상부에 실리카를 증착하고, 증착된 실리카를 반응성 이온 식각(RIE) 방법으로 식각하여 광도파로 코어를 형성하는 단계와; Depositing silica on the lower clad layer and etching the deposited silica by a reactive ion etching (RIE) method to form an optical waveguide core; 상기 광도파로 코어를 감싸며, 하부 클래드층 상부에 하부 클래드층과 동일한 굴절률을 갖는 실리카 재료를 증착하여 상부 클래드층을 형성하는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광 스플리터의 제조 방법.And forming a top cladding layer by surrounding the optical waveguide core and depositing a silica material having the same refractive index as that of the bottom cladding layer on the bottom cladding layer. 삭제delete 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 1 단계의 플랫폼의 홈 양측에 해당하는 플랫폼의 입력단과 출력단 사이에는 입구가 정사각형인 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며;Fixing V-grooves having a square inlet are further formed between the input terminal and the output terminal of the platform corresponding to both sides of the groove of the platform of the first step; 상기 제 2 단계의 광도파로가 형성된 PLC 기판에는 상기 플랫폼의 고정용 V-홈들과 대응되는 입구가 정사각형인 고정용 V-홈들이 더 형성되어 있으며;A fixing V-groove having a square inlet corresponding to the fixing V-grooves of the platform is further formed on the PLC substrate on which the optical waveguide of the second step is formed; 상기 제 3 단계에, 상기 플랫폼의 고정용 V-홈들 각각에 구(球)들을 삽입시 킨 후, 각각의 구(球)들에 PLC 기판의 고정용 V-홈들을 삽입시켜, 상기 PLC 기판을 상기 플랫폼에 정렬 및 고정시키는 것이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 광 스플리터의 제조 방법.In the third step, after inserting spheres into each of the fixing V-grooves of the platform, inserting the fixing V-grooves of the PLC substrate into the respective spheres, the PLC substrate And aligning and securing to said platform. 제 9 항 또는 제 12 항에 있어서,The method according to claim 9 or 12, 상기 입력 및 출력 광섬유가 삽입되는 V-홈과, 플랫폼과 PLC 고정용 V-홈의 폭(W)은, 하기 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 스플리터의 제조 방법.The width W of the V-groove into which the input and output optical fibers are inserted, and the V-groove for fixing the platform and the PLC satisfy the following equation (1).
Figure 112006014790034-pat00006
---------- (1)
Figure 112006014790034-pat00006
---------- (One) 여기서, D는 광섬유의 직경이고, h는 PLC 기판 상부면에서 광도파로 코어의 중심까지 높이이다.Where D is the diameter of the optical fiber and h is the height from the PLC substrate top surface to the center of the optical waveguide core.
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