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문제 정의
- 본 논문에서는 사용한 UV 파장 레이저에 대한 폴리 머의 미세패턴 형성을 위한 최적 공정조건을 선정하기 위하여 기초실험을 수행하였다. 사용한 폴리머는 UV 경 화성 불소계 폴리머인 ZPLW207(Zenphotonics.
제안 방법
- 사용한 재료는 장거리 파장 통신 영역 인 1, 550 nm에서 손실이 적게 설계한 광경화성 불소계 아 크릴레이트 폴리머를 이용하였다. 광도파로의 빛이 통과 하는 코어 제작을 위해 DPSS 레이저 시스템(# = 355 nm)으로 최적공정을 얻기 위해 기초 실험을 수행하였다. 최적 공정 조건을 얻기 위하여 여러가지 공정조건 패턴 의 선폭은 레이저 초점 위치에 따라 변화가 심했다.
- 도파 손실 측정을 위해 먼저 형성된 도파로 코어 부 분 미세패턴 위에 상부 클래드 층을 입힌 후 손실 측정 을 하였다. 광도파로의 손실 측정은 지점에서의 광량을 측정이 가능한 cut-back method을 이용하였다.
- 도파로 제작을 위해 공정 변수는 레이저 초점, 레이저 출력, 묘화 속도를 변화하면서 하였다. 레이저 초점 크기 와 심도(depth of focus)는 패턴 제작시 선폭을 결정짓는 중요한 인자이다.
- 따라서 본 논문에서는 3고조파 DPSS 레이저 (X3 = 355 nm)를 이용하여 UV 경화성 불소 폴리머를 사용하여 광 도파로용 미세패턴 제작을 하였다. 또한 레이저 초점 (laser focus), 레이저 출력(laser power), 묘화 속도 (writing speed) 등 공정 조건을 변화해 가며 도파로 코 어용 미세패턴 제작하였으며, 패턴의 단면과 직선 도파로의 손실을 측정했다.
- 따라서 본 논문에서는 3고조파 DPSS 레이저 (X3 = 355 nm)를 이용하여 UV 경화성 불소 폴리머를 사용하여 광 도파로용 미세패턴 제작을 하였다. 또한 레이저 초점 (laser focus), 레이저 출력(laser power), 묘화 속도 (writing speed) 등 공정 조건을 변화해 가며 도파로 코 어용 미세패턴 제작하였으며, 패턴의 단면과 직선 도파로의 손실을 측정했다.
- 이러한 스테이지의 정도를 향상시킴으로써 패턴의 묘화정도 및 묘화속도를 향 상시킬 수 있었다. 또한 이러한 각 축 제어기와 더불어 선 가공 정도를 높이기 위해 가공 소프트웨어는 VC+ 를 이용하여 직접 개발하였다.
- )이며, 자세한 사양은 Table 1과 같다. 레이저 빔은 대물렌즈에 집광하여 재료 에 조사되며, 레이저 출력 조절을 위해 편광기(polarizer), ND(neutral density) 필터, 반사경(mirror)을 구성하였다.
- 본 논문에서는 UV경화성 폴리머를 사용하여 경화시 키는 방법을 이용하였으며, 그 방법은 다음과 같다. 기질 위에 UN경화성 폴리머를 스핀 코팅한 후 UW레이저 빔 을 조사하면, 조사된 부분 재료는 서로 가교 결합 (cross-linked)생겨 경화되어지고, 현상을 하면 경화된 부분은 화학적으로 침식되지 않아 광도파로의 코어부분 이 형성되어진다.
- 본 논문은 UV 레이저를 이용하여 광도파로 코어 부분 패턴을 제작하였다. 사용한 재료는 장거리 파장 통신 영역 인 1, 550 nm에서 손실이 적게 설계한 광경화성 불소계 아 크릴레이트 폴리머를 이용하였다.
- 광도파로의 손실 측정은 지점에서의 광량을 측정이 가능한 cut-back method을 이용하였다. 첫번째 절단면에서 광량을 측정한 다음, 광도파로 길이를 짧게 절단하여 측정하는 방법으로 추가로 절단한 광 출력면에 서의 광량을 측정한다. 도파손실은 식(3)과 같이 얻어진 다.
대상 데이터
- 2와 같다. 레이저는 DPSSL(Diode-Pumped Solid-State Laser, Coherent Go.)이며, 자세한 사양은 Table 1과 같다. 레이저 빔은 대물렌즈에 집광하여 재료 에 조사되며, 레이저 출력 조절을 위해 편광기(polarizer), ND(neutral density) 필터, 반사경(mirror)을 구성하였다.
- 본 논문은 UV 레이저를 이용하여 광도파로 코어 부분 패턴을 제작하였다. 사용한 재료는 장거리 파장 통신 영역 인 1, 550 nm에서 손실이 적게 설계한 광경화성 불소계 아 크릴레이트 폴리머를 이용하였다. 광도파로의 빛이 통과 하는 코어 제작을 위해 DPSS 레이저 시스템(# = 355 nm)으로 최적공정을 얻기 위해 기초 실험을 수행하였다.
- 본 논문에서는 사용한 UV 파장 레이저에 대한 폴리 머의 미세패턴 형성을 위한 최적 공정조건을 선정하기 위하여 기초실험을 수행하였다. 사용한 폴리머는 UV 경 화성 불소계 폴리머인 ZPLW207(Zenphotonics. Co.)% 다. Fig.
- 여기서 log P-L 그 래프의 기울기로부터 구해진다. 장거리 통신 파장대인 1,500 nm의 레이저 광원을 이용하여 측정하였다 도파손 실과 삽입손실은 각각 Fig. 6의 삽입손실 그래프의 기울 기와 y-절편으로부터 구해진다. 시편1부터 시편3까지는 모두 같은 단면형상을 가진 서로 다른 직선 광도파로 시 편이다.
이론/모형
- 도파 손실 측정을 위해 먼저 형성된 도파로 코어 부 분 미세패턴 위에 상부 클래드 층을 입힌 후 손실 측정 을 하였다. 광도파로의 손실 측정은 지점에서의 광량을 측정이 가능한 cut-back method을 이용하였다. 첫번째 절단면에서 광량을 측정한 다음, 광도파로 길이를 짧게 절단하여 측정하는 방법으로 추가로 절단한 광 출력면에 서의 광량을 측정한다.
성능/효과
- 4에서 볼 수 있듯이 묘화 속도 600 mm/min일 때 대략 8 ㎛로 관 찰되었다. 대물렌즈를 사용할 경우 레이저 빔의 초점 심 도가 짧아지며 정확한 초점위치에서 제작된 패턴은 레이 저 조사시 폴리머의 열영향부에 의해 이론적으로 계산 값보다 넓은 패턴을 얻었다. Fig.
- 8 이었다. 도파손실 측정시편에서 얻은 시험 결 과로부터 장거리 통신 파장대 영역이 1, 550 nm에서 평균 도파손실은 3 dB/cm, 평균 결합손실은 1 dB/cm임을 알 수 있었다. 레이저 직접 묘화 기법을 이용한 광도파로 패 턴 제작은 대면적의 광백플레인, 직접회로소자 등에 응용 될 수 있다.
- 레이저를 이용한 공정은 고분자 재료를 이용하여 마스크 없이 저온공정으로 제조할 수 있어 제작시간이 짧으며, 시제품을 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 또한 기존의 마스크-노광 공정에 의해 형성되어지는 위상형태 뿐만 아니라 노출 광의 세기를 변화시킴으로써 임의의 굴곡형태의 표면 제작도 가능하다. 이러한 레이저를 이용한 공 정은 고분자에 레이저 빔 조사하여 미세 패턴을 형성시 키면 패턴이 형성된 부분에 굴절률을 변화 시킬 수 있으며, 이 부분은 광도파로의 코어부분으로 구현이 가능하 다(2-5) 고분자의 굴절률을 변화시키는 방법에는 광중합 가능한 단량체, 광개시제 또는 발색단 첨가 및 유기-무 기 복합재료를 합성함으로써 가능하다.
- 또한 XY 스테이지를 사용함으로써 시편을 이송할 수 있게 하였다. 정밀도 0.1 인 리니어 모터와 스케일로 구성된 XY 스테이지와 정밀도 1.0 m인 DC 서보 모터 로 구성된 Z축 스테이지 그리고 각 스테이지를 PMAC 제어기를 사용하여 제어함으로써, 스테이지의 위치정도, 선축정도를 향상시킬 수 있었다. 이러한 스테이지의 정도를 향상시킴으로써 패턴의 묘화정도 및 묘화속도를 향 상시킬 수 있었다.
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