[인더스트리뉴스 정형우 기자] 광 정렬 및 정밀 광학 포지셔닝은 어렵고 시간이 많이 소요되는 프로세스이다. 광학이나 광소자 조립 시 부품 간 또는 입출력 소자 사이 나노스케일의 미세 정렬이 잘못되면 성능에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 제조 과정에서의 미세한 위치 변화는 성공과 실패를 가를 수 있는 매우 중요한 요인이다.

다채널 액티브 얼라인먼트는 여러 자유도에서 여러 부품을 병렬 또는 동시에 조정할 수 있는 장점이 있다. [사진=피아이]

이 문제는 고성능 카메라, 대물렌즈, 레이저, 라이다(LIDAR) 어셈블리에서 반도체 제조의 실리콘 광 웨이퍼에 이르기까지 수많은 첨단 광전자 제조 시장에 만연하고 있다.

액티브 얼라인먼트(Active Alignment)는 현대 시대에 맞는 첨단 광학 및 부품을 제조하는 데 있어 성능, 수익성, 수율을 향상시키는 기술이다. 일반적으로 광학 시스템 내의 몇 부품은 시간 소모적인 루프를 통해 직렬 방식으로 정렬된다. 이는 여러 자유도에 걸쳐 정렬을 최적화시키고 부품 간의 의존성을 완화하기 위한 것이다.

피아이(PI)의 액티브 얼라인먼트

피아이는 광 액티브 얼라인먼트 기술의 세계적 선도업체로서 잠재력이 있는 광 케이블, 스마트폰 카메라, 레이저 제조 등을 위한 획기적인 기술의 가능성을 인식하고 다채널 포토닉 정렬(FMPA) 시장을 개척하고 있다.

피아이의 고속 다채널 포토닉 얼라인먼트 기술은 모션 컨트롤러의 펌웨어 내에 지능형 병렬 정렬 알고리즘을 구축함으로써 기존 액티브 얼라인먼트의 접근 방식을 뛰어넘는다. 이 알고리즘은 각 자유도에서 발생하는 정렬 오류를 동시에 측정하기 위해 정밀한 나노스케일 모션을 수행한다. 컨트롤러가 단 한 번의 스텝으로 부품이 최적의 위치와 방향에 도달할 때까지 자동으로 조정하기 때문에 시간을 많이 줄일 수 있다.

다채널 광학 액티브 얼라인먼트의 수많은 이점

다채널 액티브 얼라인먼트의 큰 장점은 여러 자유도에서 여러 부품을 병렬 또는 동시에 조정할 수 있다는 것이다. 컨트롤러 펌웨어의 고유한 제어 알고리즘은 측정 및 위치 이송 장비와 통신해 각 부품을 동시에 자동으로 조정한다. 한 번의 작업으로 각 부품의 최적 위치가 전체 성능을 최적화하기 위해 결정되므로 광학 제조의 속도가 빠르게 증가한다.

병렬 정렬은 속도 향상뿐만 아니라 제조 운영을 위해 필요한 비용과 공간을 절약할 수 있다. 병렬 액티브 얼라인먼트 기술의 속도와 정확성은 기기 품질에 영향을 주지 않으면서도 운영 비용을 절감 할 수 있다. 이것은 첨단 실리콘 포토닉스 테스트 및 제조 절차에서 핵심적인 역할을 하며, 레이저 제조 및 광 조립 분야에서도 마찬가지로 효율적으로 사용된다.

다채널 액티브 얼라인먼트 시스템의 탐색 모션은 마이크로 스케일 및 나노 스케일 조정을 위해 프로그래밍할 수 있으며, 내장된 그래디언트 서치 기술을 통해 일반적으로 1초 이내에 신호의 꼭지점을 최적화할 수 있다. 이 시스템은 어레이 또는 부품 간 상호 의존성으로 인해 전반적으로 신호 저하가 발생할 수 있는 복잡한 정렬 상황에서 특히 유용하게 사용된다.

자동화된 조립과정은 운영비용을 절감하고 제조 수율을 높여 투자 수익률(ROIs)을 개선하고자 하는 제조업체의 핵심 목표다. 병렬 액티브 얼라인먼트 기술을 사용하면 여러 광학 요소의 복잡한 최적화를 한 단계로 통합할 수 있어서 기존 시스템처럼 반복적인 작업을 통해 성능을 순차적으로 개선할 필요가 없다.

이를 통해 시간을 절약하고 성능 저하에 대한 우려를 방지함으로써 비용을 절감하고 품질을 향상시킬 수 있다. 광학 부품의 정렬이 복잡할수록 제조 공정의 수율은 높아진다.

[정형우 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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