WDM およびDWDM素子製造システム(波長分割多重と高密度波長分割分重

導波管格子アレー/光ファイバー・ブラック格子/光ファイバー・アレー/垂直共振表面発光レーザー/チューナブル・レーザー/分布帰還型レーザー/半導体光増幅機/トランシーバー

はじめに

技術進歩に伴い、通信路も益々精緻になってきています。

強い要望を持つ人たちの増加により、より広帯域で高容量(単位時間あたり通信データ量で)の通信網へと、ドライブが強まっています。

これを達成するため、WDMやDWDM技術が開発されました。

これらの技術を使い、異なる波長や速度で光ファイバー網に種々のトラフィックを送れる高性能なコンポーネントを導入して、既存の光ファイバー網で送れる光信号量を増やすことができます。

これらのコンポーネントの製造に関わる研究開発用として、デバイス基板に必要とされる高度な面品質と寸法精度を達成できる材料加工装置が強く求められています。

典型的なWDMシステム

ロジテック社の装置や技術システムは、お客様ごとに異なる要求に対応して加工法を個別に調整するなど、将にこの要求に応えるべく開発されました。

多くの場合お客様は、実験や研究の初期段階を経た後、ある特定期間内にバッチ生産を立ち上げられるようなシステムを希望されます。

ロジテック社の知見とシステム精度をお使いいただけば、これらの目標に合致する以上の成果が得られます。

WDM・DWDMコンポーネントの製造/研究にロジテック社のシステムを使う大きなメリットは、シャープでフラット、かつ性能に影響するダレのない端面を保ちつつ、角度を制御しながら研磨できる事です。

これにより光ファイバー網で、各コンポーネント/インターフェースでの信号ロスによるデータ伝送の劣化が起こりません。

ロジテック社のシステムで、仕上げや表面品質を落とすことなく、ブ リュースター角や、精度8度の角度の形成が可能です。

後述のWDM・DWDMコンポーネントにおいて、ロジテック社は、極めて高い仕上げと表面品質を持ち、高精度の平面性、平行性、終了点厚み、角度精度をもたらすシステムを提供します。

適応分野

ロジテック社のシステムは以下の仕様を満たします。

  • 平面性(表面はスクラッチ/凹み無し)
  • 平行性
  • 終了点厚み
  • 角度精度(±0.1度保証、±0.01度達成)
  • ブリュースター角(特注精密保持具使用)

精密切断

アニュラー(環状)、ペリフェラル(周 縁)、研磨線、ダイヤモンド・ワイア・ソーを含め、ロジテック社には、多種多様な切断技術があります。

コンポーネント/製品のマウントと固定

壊れやすく、デリケートな加工物は加工前にサポート台に予め固定する必要があります。

これは接着厚みの均一性が保証されたロジテック社の固定ユニットを使います。

コンポーネント/製品の保持

ラッピングまたは研磨板に対して材料を調整しやすく高精度にセットできる精度の高いラッピング/研磨治具を使 います。個々の保持具は、個別の要求に合わせて設計、製作されます。

ラッピング

最新の機械制御、ラッピング板、研磨材、研磨液の組合せ使用により、製品/材料はロジテック社の装置でご要求の精 度で、ご要求の形に容易にラッピング加工されます。

研磨

ロジテック社独自の研磨装置を使い、精確な角度、平行性、高い面質が達成されます。

解析、試験、測定

高精度な角度測定とセッティング、厚み測定、基準面平面性測定等全てがロジテック社の最先端システムで行えます。

製造と研究

当社のシステムは、数量増加の要求に応えられる設計になっており、初期のR&D目的に1台のワークステーションでスター トし、プロジェクトが製造レベルに達した時に3~4台のワークステーション装置に拡張できます。

このような方式には二つの大きなメリットがあります。

フレキシビリティ(高適応性)

プロジェクトの研究開発段階での投資を抑え、製造段階での量産要求に応えるマルチマシン化も可能。

生産性

加工時間が速く、不良発生率の低いロジテック社システム採用で、加工得率が向上。

個々の装置については、品質と加工量を最適化するように、工程毎に詳しく説明します。

フレキシビリティと高適応性

光ネットワークの応用なら何であれ、半導体か光学的薄膜塗布材料かに関わらず、ロジテック社の基本装置は多様なサイズの製品を異なる形状に反復加工する目的に合わせて設計されています。

個別の機関の個々のニーズに合わせているにもかかわらず、LP600、LP50、PM5等のシステムは、ロジテック社が広範囲に用意したプレート・タイプ、研磨剤、加工保持具を使う事により、ある加工方法から他の加工方法へと迅速に切替えができます。

この章では代表的な応用例を説明していますが、お客様のニーズにピッタリ合わせて調整したシステムパッケージも供給できます。

これには、特注治具、他のシステムパーツの改造も含みます。

お客様と密着した共同作業により、個々のシステム要求に上手く適合したシステムが可能になるのです。

技術移転

目的に合わせて作られたロジテック社のラボでの研修と加工技術実習には、装置やサンプルの取扱い、洗浄、ボンディング、ゲージング、加工調整等を含み、これを受けた作業者は十分習熟できます。

ロジテック社はお客様が目的を達する事を目指しており、個別に細かくトレーニングする事によりこれを確実にしています。

長年の経験から、使用説明書だけでは微妙な点まで細かく修得するのは困難であることが解っています。

集中的な個別の研修や実習により初めてロジテック社のシステムを効率よくご活用頂ける安定した基礎ができあがります。

この観点からロジテック社は各素材別に、システム操作全般とメンテナンスを含む3日間の研修コースを用意しています。

このコースの中には、それぞれの加工技術を磨く加工実習も入れてあります。

このような独特のアプローチによりお客様の現場へのシステム導入がスムーズに行えます。

技術移転

カスタマーサポート

お客様への導入を成功させ、高度なアフターサービスのご要求に応えるべく、ロジテック社では「カスタマー・サービス」 部門にスペシャリストを揃えています。

役割の第1は、お客様の現場でロジテック社のシステムにフルに性能を発揮させる事です。

問題が発生した場合は、それがメカであれ、エレクトロニクス或いは技術的な問題であれ、迅速に解決する事です。

この理由からロジテック社は、問題を直ちに解決する為なら不良部品を即時交換する「言い訳無し」ポリシーを掲げています。

光ネットワーク

AWG -アレイド・ウェーブガイド・グレーティング

AWG-アレイド・ウエーブガイド・グレーティング

異なる波長の光信号を分けたり合わせたりできるインテグレーテッド光回路の一つとして、多数の波長の信号を一度に合わせたり、分けたり出来る点で、特に光ネットワークではAWGが最近FBG(下記参照)以上に、有用だと言われています。

AWG用途で代表的なロジテック社装置の応用は、コンポーネントでウェーブガイドの出入口となるAWGのエッジの研磨です。

ロジテック社の精密ラッピング/研磨システムを使えば、クリッピングの危険無しに高精度にエッジを研磨出来ます。

その結果、AWGを介して伝送される信号を少しも損なうことなく、簡単にフィットする、高効率のコンポーネントを製造出来ます。

FBGs-ファイバー・ブラッグ・グレーティング

FBGs-ファィバー・ブラッグ・グレーティング

WDMやDWDM応用の次世代として、FBGsがデ・マルチプレクサーやゲイン平準器に使われるでしょう。
FBGs用途で代表的なロジテック社装置・技術の応用は、コンポーネントでウェーブガイドの出入口となるFBGsの一端のエッジを、光ネットワークにフィットする角度で研磨する事です。

ロジテック社のシステムを使えば研磨端の精度不足による光ロスを防止出来ます。

オプティカル・ウエハー

WDMやDWDM網コンポーネント用に、研磨に先立ち背面研削されたサファイア・ウエハー

WDMやDWDM網コンポーネント製造に使われる代表的な基板材料は、しばしば研磨に先立ち背面研削されます。

この一例としてサファイア・ウエハーを左図に上げました。

ロジテック社装置でウエハーに加工される他の材料には、IIIVI族やII-VI族半導体、シリコン、ニオブ化リチウム、光学塗膜付ガラス等があります。

当社システムは、最大径6″(152mm)迄のウエハーを、高精度の最終厚み、平面性、平行性を出せるよう加工できる設計になっています。

サファイア・ウエハーをロジテック社の装置で加工した場合、下記の結果が期待されます。

  • 加工始めの厚み約500μで、典型的な研磨後の目標値100μ
  • 表面品質は、5~10nm(Ra)
  • 平面性は、50mm以上でサブμオーダー
  • 平行度は2μ以内

SOAs-半導体光増幅器

WDMやDWDM網コンポーネント用に、研磨に先立ち背面研削されたサファイア・ウエハー

SOA-半導体光増幅器の主目的は、入力光信号を通過させ、原信号と同じ波長でより多くの光を励起させ、光信号を増幅する事です。

SOAsに使う半導体材料に求められる研磨レベルを達成するには、専用に設計されたロジテック社のシステムが必要です。

個別に設計されたデバイスがSOAを加工プレートに対するプレゼンテーションに必要な角度に保つのを助けます。

ロジテック社製ラッピング/研磨装置が、その精確なパラメーターにより、光信号損失のおそれ無くWDM/DWDM網にうまくフィットするような形状で、半導体エッジを確実に反復研磨してくれます。

オプティカル・プランクス

特別設計の治具内に光学コーティングされたガラスとシリコンの複合プランクを確実に保持したPP5精密研磨治具治具の手前にある二個の複合プランクは、右がニオブ化リチウムとガラスの複合体、左が別のガラスとシリコンの複合体です

右の写真は、WDM/DWDM光ネットワーク内でよく見かける典型的な複合材料の光学プランクスです。
これらのプランクスは、光学コーティングされたガラス、ポリマー、エポキシレジン膜、ニオブ化リチウム、ガリウム砒素、およびシリコン等の材料で構成され、この写真にあるようなロジテック社の精密保持固定具を用いて加工されます。
これら特別設計の治具を使う事により、光ネットワーク内の使用に耐える精確な仕様を達成する各プランクを異なる角度で研磨し、繰り返し作成できるのです。

これらの仕様には以下の項目が含まれます。

  • 主な表面は全て、λ2/cmのロングレンジ平面性を有し1000Xの拡大顕微鏡下でスクラッチも凹みもない
  • 名目厚み:0.5~1mm
  • 各端面は、エッジの30μ以内で約λ10とフラットで、主表面と同様にスクラッチも凹みもない
  • Z軸は長手方向に1度以下、Y軸は主表面に対して数分以内の精度で、それぞれ垂直です。

VCSELs-垂直キャビティ表面発光レーザー

VCSELs-垂直キャビティ表面発光レーザー

十分に細くフォーカスしたライト・ビームが出せ、WDM/DWDM用として極めて効果的なVCSEL製品はオプティカルファイバーに簡単にフィットします。

ロジテック社精密加工システムの高レベルの研磨でVCSELのセンター・キャビティを囲む光反射半導体材料を形成できます。

ロジテック社のシステムは、高度に研磨した半導体を高容量で反復製造する一方、目標値の数ミクロン以内に材料を磨き込むVCSEL製造の中でその大幅な節約も行います。

VCSELはその表面から発光しますが、ロジテック社のシステムでは、次工程に移る前にウエハー状態で発光量を測れるので、この分野では非常に便利で高い信用を得ています。

同調型レーザーやDFB(Distributed Feedback Lasers)レーザーに使われる半導体材料の研磨に必要なこれらの加工は、VCSELにも極めて有用です。

ファイバー・アレー

V溝に挿入された光ファイバー

半導体や光学材料層に各光ファイバーを挟む事により、ファイバー・アレーはデータを光ネットワークに伝送する事ができます。

各ファイバーはV溝に置かれ、データがネットワークを自由に往来できるように、ファイバー端が顔を出すレザルティング・エッジが研磨されます。

ロジテック社は、この目的に適う高い精度を出すために特製の補助保持具を用いてファイバー・アレーを研磨するようにシステムを設計しました。

製造能力に応じてLP600、LP50、PM5等の精密ラッピングと研磨システムを用意し、ファイバー・アレーの加工におけるあらゆるニーズにお応えします。

加工装置と工程

切断加工

カメラ付APD2ペリフェラル・ソー/APD2のカメラのモニター画面に表示された裁断される製品画像

左に示すAPDペリフェラル・ダイシング・ソーを使うと、刃を駆動軸からオフセットできるので、多様な角度で切断できます。

右図のインデックス機能を完備した回転テーブルを使うと、APDペリフェラル・ダイシング・ソーで既定の角度やブリュースター角で切る事もできます。

APDペリフェラル・ダイシング・ソーはまた、

切断する材料の集積度に応じて、ウエハーを1x2mmに裁断できます。

上記の特性に加え、APDソーは、右に示すようにカメラ機能もあります。
この機能は、付属の黒白モニター上で手近に見る事ができ、精確な切断幅を知らせる測定インデクシング・デバイスを用いてその範囲を精確に切断できます。

光学薄層膜を塗布したガラスのような集積度の高い材料を扱う場合、APDアニュラー・ソーなら、材料損失と表面欠陥を最小に抑えて、300μの薄さ迄スライスできます。

更に、AODソーは、良好な平面性、平行性、およびラッピングしたような表面性を持つウエハーを作れます。

AOD1やAPD2は、切断時の監視が不要で、自動加工します。

光学材料を小規模で切断する場合には、AXL1を使います。

直径40mmまでのウエハーが切れ、ソーのマウンティング・プレートにはレーザー・ロッドも保持できます。

製品の保持

接着

3個の接着ヘッドを備えたウエハー基板接着ユ

光学薄層膜や半導体材料ウエハーは、加工時に支えが必要です。

ロジテック社は、この問題にウエハー基板接着ユニット(WSBU)という理想的な解決策を用意しました。

接着に吸引と圧力の両方を使い、WSBUは自動処理で、高価でデリケートな材料を損なう危険を最小に抑えつつ、高品質の結果を維持します。

ユニットには3個用と1個用があります。

逆にスプリング内蔵のロジテック社接着治具は、ウエハーと支持ディスク間の接着剤を均一に展開します。

精密研磨治具

3個の接着ヘッドを備えたウエハー基板接着ユ

WDM/DWDM専用製品を傷めることなく、加工プレートに露出させるためには、PP5、PP6、またはPP8精密研磨治具を使わねばなりません。

これらの治具は、直径6インチまでの製品を加工でき、姿勢を制御しつつ製品をプレートに露出できます。

これらの治具はストック除去表示付可変ローディング機能を持ち、高速脱着と超精密研磨の両方に使えます。

お客様との密接な連携をうたう企業ポリシーに従って、各保治具が希望通りの結果をもたらすように個別の要求に応じて設計され、目的に適う保持具は製品の精確な角度での加工を可能にします。

PP5、PP6およびPP8精密研磨治具は、それぞれPSMプログラマブル・サンプル・モニターと組み合わせて精度1ミクロンの自動厚み制御が可能です。

赤外線技術を使い、PSMは加工サンプルから必要量を取り除くようプリセットできます。

適正レベルに達すると警報音で知らせ、もしオプションのカットオフ・スイッチが付いていれば、この時点でスイッチを切り、他に類を見ない無監視作業も可能になります。

切断加工

ラッピング

ロジテック社は、研磨に先立って平滑なラッピングを行う、4ステーションのLP600、3ステーションのLP50、およびシングル・ステーションのPM5、という一連の装置を提供しています。

最先端の高精度タッチパネル制御や適正な加工プレート、研磨材と研磨液の組合せにより、サンプルは要求された面品質を持つ精確な形にラップされます。

これらのユニットは、工程管理タイマー、研磨剤自動供給システム、プレート速度連続可変制御など、それぞれ独特な特長を持っています。

研磨

3個の接着ヘッドを備えたウエハー基板接着ユ

LP600、LP50、およびPM5を使うと、各ユニットが、精確な反復精度を出すユニークな特長を組み合わせた設計になっているため、極めて精確な研磨ができます。

LCD表示のタッチパネル制御でイニシャル・セットが簡単ですが、LP600、LP50、PM5の制御は精確で生産性と精度の双方が向上します。

ロジテック社の各精密研磨装置には、セットされたプレート平面を要求プレート平面の1μ以内に維持する、ユニークなプレート平面自動制御制御システム付もあります。

これにより製品は精確な寸法に加工されます。

本機のLCD制御パネルに目標のプレート形状と加工時間を一度入力すれば、後は何もやる必要はありません。

この最新技術と30年におよぶロジテック社の貴重な材料加工の経験が、生産用、研究用を問わず、LP600、LP50、およびPM5をWDM/DWDM市場必須の理想的な精密ラッピング/研磨システムに育てたのです。

測定/試験

厚み測定

左図のCG10コンタクトゲージは、優れた再現性とリニアリティで0.001mm以下の精度でウエハーの厚みを測定します。

作業は手でも、オプションのフット・ペダルでも行え、CG10は、脆弱な材料表面を傷めぬように測定プローブにゴムチップを装着でき、ガラス、ニオブ化リチウム、シリコン、インジウム燐のようなDWDM関連材料の測定ゲージとして理想的です。

平面性測定

左図のG120平面性測定システムにより、製品の平面性の測定を、加工中でも加工後でも、迅速、精確に行えます。

このかすめ入射干渉計は、無反射面用に適し、素材、ラッピング済み、半研磨済み材料にも使えます。

本ユニットはPP5精密研磨治具と共に用い、治具に付けたまま加工された製品の平面性を検査できます。

角度測定とセッティング

角度測定とセッティングは、左図のLG1またはLG2オートコリメーターで行えます。

これらの簡単なユニットで、製品を研磨面に精確に合わせ、表面平行性仕様を角度2秒以下で達成させ、研磨面が規定の角度で精確にセットされ、それによりウエッジ角度作成精度を大幅に改善できます。

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