Abstract
This paper represents 50 ㎓ narrow band pass filters for fiber optical communication fabricated by dual ion beam sputtering method. We have analyzed the characteristics of the TA$_2$ $O_{5}$ and $SiO_2$ single layers in order to optimize the process conditions for the 50 ㎓ narrow band pass filters, and controlled the film thickness uniformity to less than 0.1 nm deviation by dual peak spike filter pre-deposition. We designed and fabricated 50 ㎓ narrow band pass filters that consist of 216 layers including 4 cavities based on quarter wave optical thickness. Class substrates with high thermal expansion coefficients were used to reduce the film stress. Anti-reflection coating at the rear side of the substrate was also needed to reduce the optical thickness errors of the Optical Monitoring System caused by multiple beam interference between the front side and the rear side of substrate. The optical characteristics of this 50 ㎓ narrow band pass filters are insertion loss of 0.40 ㏈, pass band ripple of 0.20 ㏈, and pass bandwidth at -0.5 ㏈ of 0.20 nm. and isolation bandwidth at -25 ㏈ of 0.6 nm, which satisfy specifications of dense WDM system in fiber optical communications.tions.
본 연구는 이중 이온빔 스퍼터링 증착법으로 제작한 채널 간격 50 ㎓ 광통신용 협대역 투과 필터에 관한 연구이다. Ta$_2$ $O_{5}$ 단층박막의 특성 분석을 통해 공정 조건을 최적화 하였으며, DPS 필터 예비 증착을 통해 0.1 nm 이하의 박막두께 균일성을 확보하였다. 1/4 파장 광학박막 두께를 기본으로 하여 총 216층으로 구성되고 4개의 간격층을 갖는 채널 간격 50 ㎓ 협대역 투과 필터를 설계하였고, 파장 가변 레이저를 사용한 비접촉 광학 두께 제어 시스템을 사용하여 증착하였다. 박막 증착시 발생하는 스트레스를 줄이기 위하여 열팽창 계수가 큰 유리 기판을 사용하였으며, 비접촉 광학 두께 제어 시스템의 오차를 줄이기 위하여 협대역 투과 필터의 제작에 앞서 기판의 뒷면에 무반사 증착을 수행하였다. 이렇게 제작된 채널 간격이 50 ㎓인 협대역 투과 필터의 광학 특성은 삽입 손실이 0.40 ㏈, 잔물결이 0.20 ㏈이며,-0.5 ㏈와 -25 ㏈에서의 투과 대역폭이 각각 0.20 nm, 0.60 nm로 광통신에서 사용되는 사양을 만족하였다.하였다.