KR19990035461A - 광섬유 어레이 블록 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유 어레이 블록에 관한 것으로서, 광섬유들로 이루어지며, 상기 광섬유 각각은 소정 길이 만큼 코팅이 제거된 광섬유 어레이; 광섬유 어레이가 실장되는 기본블록; 광섬유 어레이의 코팅이 제거된 부분을 고정시키는 광섬유 고정용 블록; 및 기본블록의 연결부에 위치한 코팅이 제거된 광섬유 어레이를 고정시키는 에폭시를 포함함을 특징으로 하고, 그 기본 블록은 광도파로 소자의 입출력 광도파로와 결합되며, 하나의 홈을 구비하고, 홈에 코팅이 제거된 광섬유들이 위치하는 전단부; 하나의 홈에 코팅된 광섬유들이 위치하는 후단부; 및 전단부와 후단부를 연결하며, 전단부의 홈의 폭으로부터 후단부의 홈의 폭으로 서서히 변화하도록 테이퍼 형태로 폭이 변화하는 구조를 가지며, 코팅이 제거된 광섬유들이 위치하는 연결부로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 기존의 광섬유 어레이 블록 제작에서 사용하는 250㎛의 광섬유 간격을 125㎛인 1/2로 줄임으로써 광도파로소자 칩에서 입출력 도파로의 간격을 확보하기 위해 필요한 휨 광도파로영역의 길이를 줄임으로써 광도파로 소자의 크기를 대폭 줄일 수 있다.

Description

광섬유 어레이 블록
본 발명은 평면기판상에 여러 가지 기능을 하는 광도파로 소자를 하나의 기판 상에 집적하여 제작하는 집적광학 소자의 입출력 광도파로에 광섬유를 정렬하여 결합할 때 사용되는 광섬유 어레이 블록에 관한 것으로서, 특히 광도파로 칩의 소형화를 위한 광섬유 어레이 블록에 관한 것이다.
광도파로 소자에 광섬유를 부착하기 위하여 제작되는 광섬유 어레이 블록의 종래의 구조 및 제작방법은 일반적으로 V형태의 홈을 갖는 블록을 이용하여 원형의 광섬유를 고정시키는 방법을 사용하며, 각각의 광섬유간의 간격은 코팅된 광섬유의 지름인 250㎛로 하여 제작한다. 이 경우 V홈에 실장되는 광섬유는 코팅을 제거하여 클래드(clad) 까지 125㎛ 직경으로 실장된다.
일반적으로 광섬유 어레이 블록은 광섬유 간의 간격이 250㎛이므로 광도파로 소자에서도 광섬유와 결합될 입출력부의 도파로 간격이 250㎛이어야 한다. 광도파로 소자의 구조는 길이방향 크기와 폭이 1000:1 정도로 긴 형태이고 광도파로에서 휨손실을 줄이기 위해서는 도파로의 폭방향으로의 천이를 진행방향에 비해 작게해야 한다. 통상 도파로의 천이각도는 1° 이하로 제작한다. 그러므로 250㎛ 간격의 입출력 광도파로를 제작하기 위해서는 도파로 소자의 주 기능부 외에 주기능부의 광도파로와 입출력 도파로를 이어주는 곡선도파로 영역이 필요하게 된다. 이러한 곡선도파로의 추가에 의한 광도파로 소자의 길이는 입출력의 개수가 증가할수록 급수적으로 증가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 광도파로 칩의 크기를 줄이기 위하여 광섬유 어레이 블록의 광섬유간 간격을 광섬유의 클래드경의 크기인 125㎛ 로하여 광섬유를 간격없이 배열한 형태로 구성하는 광섬유 어레이 블록을 제공하는 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명에 의한 광섬유 어레이 블록의 평면도, 측면도 및 정면도를 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 코팅이 제거된 광섬유들, 110 : 광섬유 고정용 블록
120 : 광섬유 실장용 기본 블록, 130 : 코팅이 있는 광섬유
140 : 에폭시, 102 : 기본블록의 전단부
104 : 기본블록의 연결부, 106 : 기본블록의 후단부
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 광도파로 칩의 소형화를 위한 광섬유 어레이 블록은, 광섬유들로 이루어지며 상기 광섬유 각각은 소정 길이 만큼 코팅이 제거된 광섬유 어레이; 상기 광섬유 어레이가 실장되는 기본블록; 상기 광섬유 어레이의 코팅이 제거된 부분을 고정시키는 광섬유 고정용 블록; 및 하기 기본블록의 연결부에 위치한 코팅이 제거된 광섬유 어레이를 고정시키는 에폭시를 포함함을 특징으로 한다.
상기 기본 블록은, 광도파로 소자의 입출력 광도파로와 결합되며, 하나의 홈을 구비하고, 상기 홈에 코팅이 제거된 광섬유들이 위치하는 전단부; 하나의 홈에 코팅된 광섬유들이 위치하는 후단부; 및 상기 전단부와 후단부를 연결하며, 상기 전단부의 홈의 폭으로부터 상기 후단부의 홈의 폭으로 서서히 변화하도록 테이퍼 형태로 폭이 변화하는 구조를 가지며, 코팅이 제거된 광섬유들이 위치하는 연결부로 이루어진다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명에 의한 광섬유 어레이 블록의 평면도, 측면도 및 정면도를 도시한 것으로서, 광섬유 실장을 위한 기본블록(120), 광섬유(100, 130), 광섬유 고정용블록(110) 및 에폭시(140)로 이루어진다.
상기 기본블록(120)은 광섬유 어레이를 실장하는 블록으로서, 전단부(102), 후단부(106) 및 연결부(104)로 이루어진다. 상기 전단부(102)는 광도파로 소자(미도시)의 입출력 광도파로와 결합되며, 하나의 홈을 구비하고, 상기 홈에 코팅이 제거된 광섬유들이 위치한다. 상기 홈은 코팅을 제거한 광섬유의 클래드 직경인 125㎛에 실장할 광섬유의 개수를 곱한 광섬유가 좌우이동없이 정확히 들어가는 폭을 갖도록 제작된다. 상기 후단부(106)는 하나의 홈에 코팅된 광섬유들이 위치한다. 상기 홈은 코팅을 포함한 광섬유의 직경인 250㎛에 실장될 광섬유를 곱한 길이 정도의 폭을 갖도록 제작된다. 상기 연결부(104)는 상기 전단부(102)와 후단부(106)를 연결하며, 상기 전단부(102)의 홈의 폭으로부터 상기 후단부(106)의 홈의 폭으로 서서히 변화하도록 테이퍼 형태로 폭이 변화하는 구조를 가지며, 코팅이 제거된 광섬유들이 위치한다. 즉 상기 전단부(102)와 후단부(106)의 사이는 광섬유를 기본 블록에 실장시 전단부(102)의 125㎛ 간격에서 후단부(106)의 250㎛ 간격으로 부드러운 곡선형태가 되로록 하기 위하여 전단부(102)의 홈의 폭으로부터 후단부(106)의 홈의 폭으로 서서히 변화하도록 테이퍼 형태로 폭이 변화하는 구조를 갖도록 한다. 상기 연결부(104)의 길이는 실장되는 광섬유의 개수에 따라 가장 큰 곡률을 갖는 최외곽 광섬유에서 휨에 의한 손실이 크게 발생하지 않도록 적당한 길이로 조절하여 결정한다. 일반적으로 실장되는 광섬유의 개수가 많아질수록 테이퍼 영역의 길이는 길어져야 한다.
상기 광섬유 실장용 기본블록(120)을 제작하는 하나의 바람직한 일실시예는 Si 결정기판을 이용하는 방법으로, SiO2혹은 Si3N4가 박막형태로 형성된 (100) Si 기판상에 SiO2혹은 Si3N4를 스트립 패턴형태로 제거하고, KOH 용액에서 습식식각하는 방법이다. 이러한 방법으로 전단부와 후단부 그리고 전단부와 후단부 사이의 테이퍼 영역을 동시에 제작할 수 있다. 이러한 방법 외에도 기계적 가공, 금형몰딩(molding) 등의 방법으로 이러한 광섬유 실장용 기본 블록을 제작할 수 있다.
상기 광섬유(100, 130)는 기본블록(120)의 전단부(102) 및 연결부(104) 에서는 코팅을 제거한 형태로 실장되며, 후단부(106)에서는 코팅이 있는 형태로 사용한다. 이러한 광섬유는 실장 및 사용상의 편의를 위하여 리본 광섬유를 사용하는 것이 효과적이다.
광섬유 고정용 블록(110)은 기본 블록(120)의 전단부(102)에서 실장된 광섬유를 충분히 눌러 고정시킬 수 있도록 제작한다. 이를 위하여 고정용 블록(110)의 형태는 기본 블록(120)의 역상형태를 취하도록 구성함이 바람직하다. 고정용 블록(110)의 제작의 바람직한 일실시예는 기본블록(120)의 제작에서와 마찬가지로 Si의 습식식각 방법으로 제작하는 것이다. 이러한 방법 외에도 기계적가공, 금형몰딩(molding) 등의 방법으로 이러한 광섬유 고정용 블록을 제작할 수 있다.
에폭시(140)는 상기 기본블록(120)의 연결부(104)에 위치한 코팅이 제거된 광섬유어레이를 고정시키며, 상기 전단부(102)에서 후단부(106)로 갈수록 그 두께가 작아진다. 그리고 상기 에폭시는 상기 기본블록(102)의 연결부(104)에 위치한 코팅이 제거된 광섬유 어레이 뿐만아니라 필요에 따라 상기 후단부(106)에 위치한 코팅된 광섬유 어레이의 소정 길이 만큼을 고정시킬 수도 있다.
한편 광섬유 어레이 블록의 조립순서는 기본 블록(120) 위에 광섬유(100, 130)을 실장하고 에폭시(140)를 도포하고 광섬유 고정용 블록(110)을 기본블록의 전단부(102)에 위치한 광섬유를 눌러 고정하므로써 이루어진다. 이후 광섬유 어레이 블록의 전단부 단면을 연마하여 광도파로소자 칩상의 입출력 광도파로와 전손실로 결합할 수 있도록 한다.
본 발명은 기존의 광섬유 어레이 블록 제작에서 사용하는 250㎛의 광섬유 간격을 125㎛인 1/2로 줄임으로써 광도파로소자 칩에서 입출력 도파로의 간격을 확보하기 위해 필요한 휨 광도파로영역의 길이를 줄임으로써 광도파로 소자의 크기를 대폭 줄일 수 있다.

Claims (7)

  1. 광섬유들로 이루어지며, 상기 광섬유 각각은 소정 길이 만큼 코팅이 제거된 광섬유 어레이;
    상기 광섬유 어레이가 실장되는 기본블록;
    상기 광섬유 어레이의 코팅이 제거된 부분을 고정시키는 광섬유 고정용 블록; 및
    하기 기본블록의 연결부에 위치한 코팅이 제거된 광섬유 어레이를 고정시키는 에폭시를 포함함을 특징으로 하고,
    상기 기본 블록은
    광도파로 소자의 입출력 광도파로와 결합되며, 하나의 홈을 구비하고, 상기 홈에 코팅이 제거된 광섬유들이 위치하는 전단부;
    하나의 홈에 코팅된 광섬유들이 위치하는 후단부; 및
    상기 전단부와 후단부를 연결하며, 상기 전단부의 홈의 폭으로부터 상기 후단부의 홈의 폭으로 서서히 변화하도록 테이퍼 형태로 폭이 변화하는 구조를 가지며, 코팅이 제거된 광섬유들이 위치하는 연결부로 이루어지는, 광섬유 어레이 블록.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 고정용 블록은
    상기 기본블록에 실장된 광섬유 어레이를 눌러 고정하기에 적합하도록 상기 기본블록의 역상형을 가짐을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블록.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기본블록과 광섬유 고정용블록은
    실리콘 결정기판의 습식식각과 정밀한 기계적 가공 및 금형에 의한 몰딩 중 적어도 어느 하나에 의해 제작됨을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블록.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기본블록과 광섬유 고정용블록의 재질은
    실리콘, 유리, 금속 및 플라스틱 중 어느 하나임을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블록.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기본블록은
    실리콘 결정기판을 이용하여, SiO2혹은 Si3N4가 박막형태로 형성된 (100) 실리콘 기판상에 SiO2혹은 Si3N4를 스트립 패턴형태로 제거하고, KOH 용액에서 습식식각하여 제작됨을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블록.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 어레이 블록의 조립은
    기본블록 위에 광섬유어레이를 실장하고 에폭시를 도포하고 광섬유 고정용 블록을 기본블록의 전단부에 위치한 광섬유를 눌러 고정하는 단계; 및
    광도파로소자 칩 상의 입출력 광도파로와 저손실로 결합할 수 있도록 하기 위해, 광섬유 어레이 블록의 전단부 단면을 연마하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블록.
  7. 제1항에 있어서, 상기 에폭시는
    상기 기본블록의 연결부에 위치한 코팅이 제거된 광섬유 어레이 및 소정 길이 만큼의 코팅된 광섬유를 고정시킴을 특징으로 하는 광섬유 어레이 블록.
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