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KR100294537B1 - Apparatus for manufacturing long period grating filter - Google Patents

Apparatus for manufacturing long period grating filter Download PDF

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KR100294537B1
KR100294537B1 KR1019970036870A KR19970036870A KR100294537B1 KR 100294537 B1 KR100294537 B1 KR 100294537B1 KR 1019970036870 A KR1019970036870 A KR 1019970036870A KR 19970036870 A KR19970036870 A KR 19970036870A KR 100294537 B1 KR100294537 B1 KR 100294537B1
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grating filter
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for fabricating a long period grating filter is provided to reduce a fabricating cost of a long period grating filter by a metal mask instead of a silica mask. CONSTITUTION: An excimer laser beam source(21) is used for radiating light of an ultraviolet field. An optical fiber(29) is formed by the optical fiber sensitive to the ultraviolet ray. A mirror(23) is used for changing a path of the laser beam radiated from the excimer laser beam source(21). A lens(25) is used for controlling a focus of the laser beam having the path changed by the mirror(23). A metal mask(27) is used for passing selectively the laser beam passing the lens(25). The metal mask(27) is formed with a metal substrate such as a stainless substrate and a light passing region formed on the metal substrate. The laser beam passing the metal mask(27) is irradiated on the optical fiber(29) and a long period grating is formed on the optical fiber(29).

Description

장주기 격자 필터 제조 장치{Apparatus for manufacturing long period grating filter}Apparatus for manufacturing long period grating filter

본 발명은 광 수동소자 제조장치에 관한 것으로, 특히 장 주기 격자 필터(long period grating filter) 제조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing optical passive elements, and more particularly, to an apparatus for manufacturing a long period grating filter.

최근에, 광통신 발달과 더불어 광 수동 소자로써 장주기 격자 필터(long period grating filter) 제조 장치가 큰 관심을 끌고 있다. 상기 장주기 격자 필터는 광섬유의 코아로 진행하는 코아 모드(core mode)를 클래딩 모드(cladding mode)로 커플링시키는 소자로 자외선에 민감(sensitive)한 광섬유의 코아에 주기적으로 굴절율 변화를 주어 제작한다. 즉 광에 노출된 부분은 굴절율이 증가하고 그렇지않는 부분은 변화가 없어 주기적인 굴절율 변화가 발생한다. 그리고, 상기 코아 모드를 클래딩 모드(cladding mode)로 커플링시키기 위하여는 다음의 수학식 1을 만족하여야 한다.Recently, with the development of optical communication, a device for manufacturing a long period grating filter as an optical passive element has attracted great attention. The long-period grating filter is a device for coupling a core mode, which proceeds to the core of the optical fiber, to a cladding mode, and is manufactured by periodically changing the refractive index of the core of the optical fiber sensitive to ultraviolet rays. In other words, the portion exposed to light increases in refractive index, while the other portion does not change, causing periodic change in refractive index. In order to couple the core mode to the cladding mode, the following Equation 1 must be satisfied.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서, 상기 βco는 코아 모드의 전달 상수(propagation constant)이고,

Figure pat00002
은 n차 클래딩 모드의 전달 상수(propagation constant)이고, Λ는 격자 주기(grating period)이다. 여기서, 상기 장 주기 격자 필터를 제조하는 장주기 격자 필터 제조장치를 설명한다.In Equation 1, β co is a propagation constant of core mode,
Figure pat00002
Is the propagation constant of the n-th order cladding mode, and Λ is the grating period. Here, a long period lattice filter manufacturing apparatus for manufacturing the long period lattice filter will be described.

도 1은 종래의 장 주기 격자 필터 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional long period grating filter manufacturing apparatus.

구체적으로, 종래의 장주기 격자 필터 제조장치는 고출력의 엑시머(excimer) 레이저 광원(1)과, 상기 액시머 레이저 광원(1)에서 방출된 레이저 광의 경로(2)를 변경하는 미러(3)와, 상기 미러(3)에 의하여 광이 변경된 레이저 광의 초점을 조절하는 렌즈(5)와, 상기 렌즈를 통과한 레이저 광을 선택적으로 통과시키는 실리카 마스크(7)와, 상기 실리카 마스크(7)를 통과한 레이저 광이 조사되어 코아에 장주기 격자가 형성되는 광섬유(9)로 구성된다.Specifically, the conventional long-period grating filter manufacturing apparatus includes a high power excimer laser light source 1, a mirror 3 for changing the path 2 of the laser light emitted from the excimer laser light source 1, The lens 5 for adjusting the focus of the laser light whose light is changed by the mirror 3, the silica mask 7 for selectively passing the laser light passing through the lens, and the silica mask 7 It consists of an optical fiber 9 in which laser light is irradiated to form a long period grating in the core.

도 1에 도시한 장 주기 격자 제조장치를 이용하여 장 주기 격자 필터를 제작하는 과정은 레이저 광을 렌즈(5)를 통과하여 실리카 마스크(5)와 접촉되어 있는 광섬유(9)에 조사되도록 한다. 이때, 광섬유(9)에는 레이저 광이 조사되어 굴절율이 다른 장 주기 격자가 형성되는데, 광섬유(9)에 광소스(11)를 이용하여 광을 통과시켜 검출기(13)로 광을 검출하여 원하는 장 주기 격자 필터를 얻을 수 있다.The manufacturing process of the long period grating filter using the long period grating manufacturing apparatus shown in FIG. 1 causes the laser light to be irradiated to the optical fiber 9 which is in contact with the silica mask 5 through the lens 5. At this time, the laser beam is irradiated to the optical fiber 9 to form a long-period grating having different refractive index. The optical fiber 9 passes through the light using the light source 11 to detect light with the detector 13 to detect a desired field. Periodic lattice filters can be obtained.

그런데, 상기 장 주기 격자 필터 제조장치에 있어서, 상기 실리카 마스크(7)는 실리카 기판 상에 크롬을 도포한 후 패터닝하여 얻어진 크롬 패턴으로 구성되어 있다. 따라서, 상기 크롬 패턴으로 인하여 레이저 광이 선택적으로 통과된다. 그러나, 상기 크롬 패턴은 손상 한계(damage threshold)가 100mJ/cm2로 낮아 고출력의 엑시머 레이저 광을 효율적으로 이용할 수 없는 단점이 있다. 더욱이, 상기 실리카 마스크는 제조하기가 어렵을 뿐만 아니라 가격이 매우 비싸 제조과정중에 조심해서 다루어야 하며 손상을 입게 될 경우 손실이 매우 크다.By the way, in the said long-period grating filter manufacturing apparatus, the said silica mask 7 is comprised by the chromium pattern obtained by apply | coating and patterning chromium on a silica substrate. Therefore, laser light is selectively passed due to the chromium pattern. However, the chromium pattern has a disadvantage that a damage threshold of 100 mJ / cm 2 is low, so that excimer laser light of high power cannot be efficiently used. Moreover, the silica mask is not only difficult to manufacture, but also very expensive, and must be handled with care during the manufacturing process, and the loss is great if damaged.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 실리카 마스크의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 마스크를 갖는 장 주기 격자 필터 제조 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to provide a long-period grating filter manufacturing apparatus having a novel mask that can solve the above problems of the silica mask.

도 1은 종래의 장 주기 격자 필터 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional long period grating filter manufacturing apparatus.

도 2는 본 발명에 의한 장 주기 격자 필터 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing a long period grating filter manufacturing apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 금속 마스크를 확대하여 도시한 평면도이다.3 is an enlarged plan view of the metal mask illustrated in FIG. 2.

도 4는 도 2의 장 주기 격자 필터의 투과 스펙트럼을 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a transmission spectrum of the long period grating filter of FIG. 2.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 장 주기 격자 필터 제조 장치는 엑시머 레이저 광원과, 상기 엑시머 레이저 광원에서 방출된 엑시머 레이저 광의 초점을 조절하는 렌즈와, 상기 렌즈를 통과한 엑시머 레이저 광을 장주기 격자가 형성되는 광섬유에 선택적으로 조사하는 마스크를 구비한 장 주기 격자 필터(long period grating filter) 제조 장치에 있어서, 상기 마스크는 금속 기판에 상기 엑시머 레이저 광을 선택적으로 통과시킬 수 있도록 일정한 주기를 갖는 통과영역이 형성되어 있는 금속 마스크인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the long-period grating filter manufacturing apparatus of the present invention is a long period of the excimer laser light source, a lens for adjusting the focus of the excimer laser light emitted from the excimer laser light source, and the excimer laser light passing through the lens A device for manufacturing a long period grating filter having a mask for selectively irradiating an optical fiber on which a grating is formed, wherein the mask has a constant period to selectively pass the excimer laser light through a metal substrate. It is characterized in that it is a metal mask in which a passage area is formed.

또한, 본 발명의 장 주기 격자 필터 제조 장치는 엑시머 레이저 광원과, 상기 엑시머 레이저 광원과 이격되어 상기 엑시머 레이저 광원에서 방출된 엑시머 레이저 광의 경로를 변경시키는 미러와, 상기 미러와 이격되어 상기 미러에 의하여 경로가 변경된 엑시머 레이저 광의 초점을 조절하는 렌즈와, 상기 렌즈와 이격되어 있고 상기 엑시머 레이저광을 선택적으로 통과시킬 수 있도록 금속 기판에 일정한 주기를 갖는 통과 영역이 형성된 금속 마스크와, 상기 금속 마스크와 접촉되어 있고, 상기 금속 마스크를 통과한 엑시머 레이저광이 조사되어 코아층에 굴절율이 변화된 장주기 격자가 형성되는 광섬유를 포함한다.In addition, the long period grating filter manufacturing apparatus of the present invention is an excimer laser light source, a mirror to be spaced apart from the excimer laser light source to change the path of the excimer laser light emitted from the excimer laser light source, spaced apart from the mirror by the mirror A lens for adjusting the focus of the redirected excimer laser light, a metal mask spaced from the lens and having a pass region having a predetermined period on the metal substrate so as to selectively pass the excimer laser light, and contacting the metal mask And an optical fiber in which an excimer laser light passing through the metal mask is irradiated to form a long period grating having a refractive index changed in the core layer.

본 발명의 장 주기 격자 필터 제조장치는 제조가 어렵고 값이 비싼 실리카 마스크 대신에 제조하기에 간편하고 효율적인 금속 마스크를 채용하였다. 이에 따라, 본 발명의 장 주기 격자 필터 제조 장치는 고출력의 엑시머 레이저를 효율적으로 이용할 수 있고 저렴한 가격으로 장 주기 격자 필터를 제조할 수 있다.The long period lattice filter manufacturing apparatus of the present invention employs a metal mask that is simple and efficient to manufacture in place of a difficult and expensive silica mask. Accordingly, the long period grating filter manufacturing apparatus of the present invention can efficiently use the high power excimer laser and can manufacture the long period grating filter at a low price.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 장 주기 격자 필터 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시한 금속 마스크를 확대하여 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a view schematically showing a long period grating filter manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged plan view of the metal mask shown in FIG. 2.

구체적으로, 본 발명의 장주기 격자 필터 제조장치는 엑시머(excimer) 레이저 광원(21)과, 상기 액시머 레이저 광원(21)에서 방출된 레이저 광의 경로(22)를 변경하는 미러(23)와, 상기 미러(23)에 의하여 광이 변경된 레이저 광의 초점을 조절하는 렌즈(25)와, 상기 렌즈(25)를 통과한 레이저 광을 선택적으로 통과시키는 금속 마스크(27)와, 상기 금속 마스크(27)를 통과한 레이저 광이 조사되어 코아에장주기 격자가 형성되는 광섬유(29)로 구성된다.Specifically, the long-period grating filter manufacturing apparatus of the present invention includes an excimer laser light source 21, a mirror 23 for changing the path 22 of the laser light emitted from the excimer laser light source 21, and A lens 25 for adjusting the focus of the laser light whose light is changed by the mirror 23, a metal mask 27 for selectively passing the laser light passing through the lens 25, and the metal mask 27. It consists of an optical fiber 29 in which the laser light that has passed is irradiated to form a core long period grating.

상기 엑시머 레이저(21)는 자외선 영역의 광을 방출하며, 상기 광섬유(29)는 상기 자외선 영역의 광에 민감한 광섬유이다. 특히, 본 발명의 장주기 격자 필터 제조 장치는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 금속 마스크를 구비한다. 상기 금속 마스크(27)은 금속 기판(27a), 예컨대 스테인레스 기판으로 구성되며 상기 금속 기판(27a)에 수백 ㎛, 예컨대 100 ∼1000㎛의 주기(Λ)로 광 통과영역(27b)을 갖는다. 그리고, 상기 광 통과영역은 고출력 레이저를 이용하여 가공하였다. 따라서, 본 발명의 금속 마스크는 종래의 실리카 마스크와 다르게 손상 한계를 고려하지 않아도 되며 가격 또한 저렴하다.The excimer laser 21 emits light in the ultraviolet region, and the optical fiber 29 is an optical fiber sensitive to light in the ultraviolet region. In particular, the long-period grating filter manufacturing apparatus of the present invention includes a metal mask as shown in Figs. The metal mask 27 is composed of a metal substrate 27a, for example, a stainless substrate, and has a light passing region 27b on the metal substrate 27a at a period Λ of several hundred μm, for example, 100 to 1000 μm. The light passing area was processed using a high power laser. Therefore, unlike the conventional silica mask, the metal mask of the present invention does not have to consider the damage limit and is inexpensive.

도 2에 도시한 장 주기 격자 필터 제조장치를 이용하여 장 주기 격자 필터를 제작하는 과정은 레이저 광을 렌즈(25)를 통과하여 금속 마스크(27)와 접촉되어 있는 광섬유(29)에 조사되도록 한다. 이때, 광섬유(29)에는 레이저 광이 조사되어 굴절율이 다른 장 주기 격자가 형성되는데, 광섬유(29)에 광소스(31)를 이용하여 광을 통과시켜 검출기(33)로 광을 검출하여 원하는 장 주기 격자 필터를 얻을 수 있다.The manufacturing process of the long period grating filter using the long period grating filter manufacturing apparatus shown in FIG. 2 causes the laser light to be irradiated to the optical fiber 29 which is in contact with the metal mask 27 through the lens 25. . At this time, the optical fiber 29 is irradiated with laser light to form a long-period grating having different refractive index. The optical fiber 29 passes through the light using the light source 31 to detect light with the detector 33 to detect a desired field. Periodic lattice filters can be obtained.

도 4는 도 2의 장 주기 격자 필터의 투과 스펙트럼을 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a transmission spectrum of the long period grating filter of FIG. 2.

구체적으로, 도 2와 같이 구성된 장 주기 격자 필터 제조 장치를 이용하여 제조된 장 주기 격자 필터의 투과 스펙트럼을 실시간 측정하였다. 실제로 레이저광의 파워를 크게 하여도 아무런 문제가 없었으며, 이를 도 4에 도시하였다. 도 4에서, X축은 파장이며 Y축은 출력 특성이다.Specifically, the transmission spectrum of the long period lattice filter manufactured using the long period lattice filter manufacturing apparatus configured as shown in FIG. 2 was measured in real time. In fact, even if the power of the laser light is increased, there was no problem, which is shown in FIG. In Fig. 4, the X axis is the wavelength and the Y axis is the output characteristic.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by one of ordinary skill in the art within the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명의 장 주기 격자 필터 제조장치는 제조가 어렵고 값이 비싼 실리카 마스크 대신에 제조하기에 간편하고 효율적인 금속 마스크를 채용하였다. 상기 장 주기 격자 필터 제조 장치에 있어서, 상기 금속 마스크는 주기가 수백 ㎛이므로 고출력 레이저를 이용하여 쉽게 제조할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 장 주기 격자 필터 제조 장치는 금속 마스크를 이용하기 때문에 고출력의 엑시머 레이저를 효울적으로 이용할 수 있고 저렴한 가격으로 장 주기 격자 필터를 제조할 수 있다.As described above, the long-period grating filter manufacturing apparatus of the present invention employs a metal mask that is simple and efficient to manufacture instead of a difficult and expensive silica mask. In the long-period grating filter manufacturing apparatus, the metal mask can be easily manufactured using a high power laser because the cycle is several hundred micrometers. As a result, since the long period grating filter manufacturing apparatus of the present invention uses a metal mask, it is possible to effectively use a high power excimer laser and to manufacture the long period grating filter at a low price.

Claims (2)

엑시머 레이저 광원과, 상기 엑시머 레이저 광원에서 방출된 엑시머 레이저 광의 초점을 조절하는 렌즈와, 상기 렌즈를 통과한 엑시머 레이저 광을 장주기 격자가 형성되는 광섬유에 선택적으로 조사하는 마스크를 구비한 장 주기 격자 필터(long period grating filter) 제조 장치에 있어서,A long period grating filter having an excimer laser light source, a lens for adjusting the focus of the excimer laser light emitted from the excimer laser light source, and a mask for selectively irradiating an excimer laser light passing through the lens to an optical fiber in which the long period grating is formed. (long period grating filter) manufacturing apparatus, 상기 마스크는 금속 기판에 상기 엑시머 레이저 광을 선택적으로 통과시킬 수 있도록 일정한 주기를 갖는 통과영역이 형성되어 있는 금속 마스크인 것을 특징으로 하는 장주기 격자 필터 제조 장치.The mask is a long-period grating filter manufacturing apparatus, characterized in that the metal mask having a pass region having a predetermined period is formed to selectively pass the excimer laser light through a metal substrate. 엑시머 레이저 광원;Excimer laser light sources; 상기 엑시머 레이저 광원과 이격되어 상기 엑시머 레이저 광원에서 방출된 엑시머 레이저 광의 경로를 변경시키는 미러;A mirror spaced apart from the excimer laser light source to change a path of excimer laser light emitted from the excimer laser light source; 상기 미러와 이격되어 상기 미러에 의하여 경로가 변경된 엑시머 레이저 광의 초점을 조절하는 렌즈;A lens spaced apart from the mirror to adjust a focus of the excimer laser light whose path is changed by the mirror; 상기 렌즈와 이격되어 있고 상기 엑시머 레이저광을 선택적으로 통과시킬 수 있도록 금속 기판에 일정한 주기를 갖는 통과 영역이 형성된 금속 마스크; 및A metal mask spaced apart from the lens and having a pass region having a predetermined period in the metal substrate so as to selectively pass the excimer laser light; And 상기 금속 마스크와 접촉되어 있고, 상기 금속 마스크를 통과한 엑시머 레이저광이 조사되어 코아층에 굴절율이 변화된 장주기 격자가 형성되는 광섬유를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장 주기 격자 필터 제조 장치.And an optical fiber in contact with the metal mask and irradiated with excimer laser light passing through the metal mask to form a long period grating having a refractive index changed in the core layer.
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