통계적 실험 계획법을 이용한 광학 부품의 위치 정밀도 허용오차 설계

초록

최근 광통신의 발전은 광 통신 소자의 제작시 집적화, 소형화, 경량화 그리고 저가격화를 원하게 되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 기판 위에 광소자를 집적하는 미세 광학 벤치 (Micro Optical Bench)(1)에 대한 많은 연구가 진행되고 있는 중이다. MEMS(Micro Electro Mechanical System) 공정 기술인 벌크(bulk) 마이크로 머시닝 기술을 이용함으로서 하나의 기판 위에 광소자들을 조립하는 미세 광학 벤치를 구현 할 수 있다. 미세 광학 벤치 설계 규칙을 설정하기 위해 하나의 마스크에 one step etching을 이용한 fiber-to-fiber 그리고 fiber-ball lens-ball lens-fiber의 구조에 대하여 분석 하였다. 그림 1, 그림 2 와 같이 미세 광학 벤치는 각각의 광소자를 하나의 chip위에 집적하게 되므로 광소자들의 정렬(align)이 매우 중요하게 된다. 따라서 각각의 광소자들을 정렬하는데 있어, 공정시, 그리고 정렬시 발생할 수 있는 오차에 영향을 미치는 변수들을 결정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 효율적인 통계적 실험 방법(2)을 통해 발생할 수 있는 오차정도를 전산모사를 통해 실제 제작하고자 하는 미세 광학 벤치 설계에 대한 규칙을 결정하고자 하였다.