KR20000066586A - 광도파로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리머로 이루어진 코아와, 상기 코아와 인접되어 있으며, 상기 코아 형성용 폴리머의 굴절율보다 작은 폴리머로 이루어진 클래드를 포함하고 있는 광도파로에 있어서, 상기 코아와 클래드 형성용 폴리머가 화학식 1로 표시되는 코폴리머중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 제공한다.
상기식중, X는
이고,
Y는
이고, n은 몰분율로서, 0.05≤n＜1이다.
본 발명에 따르면, 광도파로의 형성재료인 폴리이미드의 굴절율을 조절하기가 매우 용이하여 코아와 클래드간의 굴절율 차이를 종래의 실리카 재료에 비하여 증가시킬 수 있다. 따라서, 초소형 크기의 광통신용 수동 소자를 제조하는 것이 가능해진다.

Description

광도파로{Optical waveguide}
본 발명은 광도파로에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 굴절율 조절이 용이한 폴리이미드를 이용하여 코아와 클래드간의 굴절율 차이를 증가시킬 수 있는 광도파로에 관한 것이다.
현재, 광도파로 소자는 반도체 제작 기술이나 또는 MEMS(Micro Mechanical Systems) 기술을 활용하여 제작하는 것이 통상적이며, 평면 기판상에 광도파로 소자를 제작하는 경우에는 평면 도파로 기술(planar waveguide technology)을 이용한다. 또한, 이와 같이 제작된 광도파로 소자의 기능을 더욱 집적화하려는 연구가 계속적으로 진행되고 있다.
일반적인 광도파로 소자의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
이를 참조하면, 기판 위에 하부 클래드층을 형성한 다음, 이 하부 클래드층 상부에 코아층을 형성한다. 이어서, 상기 코아층 상부에 포토레지스트층을 형성한 다음, 이를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다.
얻어진 포토레지스트 패턴을 이용하여 코아층을 식각하여 패터닝한다. 그 후, 패터닝된 코아층 상부에 상부 클래딩층을 형성함으로써 광도파로가 완성된다.
상기 클래드층이나 코아층은 통상적으로 스핀코팅법에 의하여 형성되며, 그 형성재료로는 굴절율이 상이한 실리카나 또는 폴리머를 이용한다.
그런데, 코아와 클래드층 형성 재료로서 실리카를 이용하는 경우에는 코아와 굴절율 차이를 최대 0.75%까지 얻을 수 있다. 따라서, 이러한 재료를 이용하는 경우에는 광도파로의 규모가 제한되어 초소형 광통신용 수동 소자를 제작하기가 어렵다는 문제점이 있다.
반면, 코아와 클래드층 형성재료로서 폴리이미드와 같은 폴리머를 사용하는 경우에는 폴리이미드내의 불소기 또는 염소기 함량을 제어함으로써 코아와 클래드간의 굴절율 차이를 광범위하게 조절할 수 있게 되어 보다 큰 크기의 광도파로를 제작할 수 있고, 이에 따른 광손실을 크게 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다.
그런데, 현재까지 알려진 폴리이미드로는 코아와 클래드의 굴절율 차이를 원하는 바대로 조절하는 것이 용이하지 않다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위하여 굴절율 특성 조절이 용이한 폴리이미드를 이용하여 코아와 클래드간의 굴절율 차이를 증가시킬 수 있는 광도파로를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 폴리머로 이루어진 코아와, 상기 코아와 인접되어 있으며, 상기 코아 형성용 폴리머의 굴절율보다 작은 폴리머로 이루어진 클래드를 포함하고 있는 광도파로에 있어서,
상기 코아와 클래드 형성용 폴리머가 화학식 1로 표시되는 코폴리머중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 제공한다.
＜화학식 1＞
상기식중, X는
이고,
Y는
이고,
n은 몰분율로서, 0.05≤n＜1이다.
상기 폴리이미드를 이용하면 광도파로 소자의 코아와 클래드간의 굴절율 차이를 0.25 내지 2.0% 범위내로 조절하는 것이 가능하며, 이를 통하여 코아를 원하는 크기에 맞게 제작할 수 있게 된다. 여기에서 코아와 클래드 간의 굴절율 차이가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 도파되는 모드의 제한(confinement)이 나빠지거나 광도파로 소자와 광섬유간의 모드 매칭(matching)에 문제가 생길 수 있으므로 바람직하지 못하다.
상기 코폴리머는 특히, 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4의 폴리이미드인 것이 바람직하다.
화학식 2의 폴리이미드는, 산 무수물 (A), 산 무수물 (B) 및 디아민 (E)로부터 합성된다. 이 때 산 무수물 (B)에 대한 산 무수물 (A)의 몰비가 높아질수록 화학식 2의 폴리이미드의 굴절율값은 커지는데, 산 무수물 (B)와 산 무수물 (A)의 몰비는 바람직하게는 1:0.05 내지 1:1인 것이 바람직하다. 이 때 산무수물 (B)와 산 무수물 (A)의 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 TE 모드와 TM 모드로 도파될 때 복굴절률 차이가 커지는 문제점이 있어서 바람직하지 못하다.
화학식 3의 폴리이미드는 산 무수물 (A), 산 무수물 (C), 디아민 (D) 및 디아민 (E)으로부터 합성되며, 화학식 4의 폴리이미드는 산 무수물 (A), 산 무수물 (C) 및 디아민 (E)로부터 합성된다. 화학식 3 및 4의 폴리이미드는, 화학식 3의 폴리이미드와 마찬가지로, 산 무수물 (C)와 산 무수물 (A)의 몰비가 1:0.05 내지 1:1인 것이 바람직하다.
상술한 화학식 2-4의 폴리이미드는, 이미 언급한 바와 같이 코아와 클래드의 굴절율 차이를 0.25 내지 2.0% 범위로 조절할 수 있어 광도파로의 크기를 제어하는 것이 가능하므로 도파되는 모드 형태 및 크기를 변화시킬 수 있다. 특히, 코아와 클래드의 굴절율 차이가 1.2% 이상 큰 경우에는 초소형 크기의 광통신용 소자 제작에 적합하고, 특히 코아와 클래드의 굴절율 차이가 약 0.3%인 경우에는 광섬유와의 결합 손실이 작은 광도파로 소자를 제작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광도파로의 형성재료인 폴리이미드의 굴절율을 조절하기가 매우 용이하여 코아와 클래드간의 굴절율 차이를 종래의 실리카 재료에 비하여 증가시킬 수 있다. 따라서, 초소형 크기의 광통신용 수동 소자를 제조하는 것이 가능해진다.

Claims (3)

  1. 폴리머로 이루어진 코아와, 상기 코아와 인접되어 있으며, 상기 코아 형성용 폴리머의 굴절율보다 작은 폴리머로 이루어진 클래드를 포함하고 있는 광도파로에 있어서,
    상기 코아와 클래드 형성용 폴리머가 화학식 1로 표시되는 코폴리머중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광도파로.
    ＜화학식 1＞
    상기식중, X는
    이고,
    Y는
    이고,
    n은 몰분율로서, 0.05≤n＜1이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코폴리머가 화학식 2, 3, 또는 4의 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 광도파로.
    ＜화학식 2＞
    ＜화학식 3＞
    ＜화학식 4＞
  3. 제1항에 있어서, 코아와 클래드간의 굴절율 차이가 0.25 내지 2.0%인 것을 특징으로 하는 광도파로.
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