KR100796258B1 - Optical Fiter with Variable Bandwidth and Extinction Ratio using the Microring Resonator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광신호를 전달하기 위하여 일측단은 광신호가 입력되는 입력포트 및 다른 일측단은 광신호가 통과되는 통과포트가 형성되는 제 1 도파로와 상기 제 1 도파로와 소정의 간격으로 이격되어 평행하게 형성되며 일측단은 상기 제 1 도파로의 입력포트에 입력되는 광신호 이외의 추가된 광신호가 입력되는 추가포트 및 다른 일측단은 신호를 출력하는 인입포트에 의하여 형성되는 제 2 도파로와 상기 제 1 도파로의 입력포트에 인접한 수직 하부측 및 제 2 도파로의 추가포트에 인접한 수직 상부측 사이에서 상기 제 1 도파로 및 제 2 도파로와 소정의 간격으로 이격되어 폐루프로 형성되는 제 1 링공진기와, 상기 제 1 링공진기는 상기 제 1 도파로에서 입사되는 광신호를 커플링하고, 상기 커플링된 광신호는 상기 제 1 링공진기를 따라 회전하여 상기 제 2 도파로에 커플링 되도록 상기 제 1 링공진기의 반경에 따른 해당 공진파장대역의 광신호만을 선택적으로 통과시키는 통과대역 필터로 동작하고, 상기 제 2 도파로의 인입포트에 인접한 수직 하부측에 소정의 간격으로 이격되어 폐루프로 형성되는 제 2 링공진기와 상기 제 2 링공진기는 상기 제 2 도파로와 커플링되어 상기 제 2 링공진기의 링반경에 의하여 해당 공진파장대역의 광신호 성분만을 감쇠시키는 대역저지 필터로 동작하고, 상기 제 2 링공진기의 링반경 및 굴절율의 변화에 의하여 광필터의 대역폭 및 소멸비가 조절되며, 상기 제 2 링공진기의 상부층에 적층되어 개방루프로 형성되며 상기 개방루프의 양끝단부에 형성된 가변전압기의 전류변화에 의하여 광필터의 소멸비를 조절하는 전극 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터에 관한 것이다.According to an embodiment of the present invention, one side of the first waveguide is formed to be parallel to the first waveguide and the first waveguide formed at a predetermined interval so as to transmit an optical signal. One end of the second waveguide and the first waveguide formed by an additional port through which an added optical signal other than an optical signal inputted into the input port of the first waveguide is input, and the other end of the first waveguide; A first ring resonator spaced apart from the first waveguide and the second waveguide at predetermined intervals between a vertical lower side adjacent to an input port and a vertical upper side adjacent to an additional port of the second waveguide by a closed loop, and the first ring resonator A ring resonator couples the optical signal incident from the first waveguide, and the coupled optical signal rotates along the first ring resonator to It operates as a passband filter for selectively passing only the optical signal of the corresponding resonant wavelength band according to the radius of the first ring resonator so as to be coupled to the second waveguide, and has a predetermined spacing on the vertical lower side adjacent to the inlet port of the second waveguide. The second ring resonator and the second ring resonator are spaced apart from each other and are coupled to the second waveguide so as to attenuate only an optical signal component of a corresponding resonant wavelength band by a ring radius of the second ring resonator. It operates as a filter, the bandwidth and the extinction ratio of the optical filter is controlled by the change in the ring radius and the refractive index of the second ring resonator, laminated on the upper layer of the second ring resonator is formed as an open loop and both ends of the open loop Bandwidth, characterized in that consisting of an electrode pattern for controlling the extinction ratio of the optical filter by the current change of the variable voltage formed in the It relates to an optical filter using the micro-ring resonator extinction ratio adjustment.
따라서, 본 발명은 대역통과 필터와 대역저지 필터를 접목하여 대역통과 필터의 소멸비 및 대역폭을 전기적으로 조절하는 것으로써, 제 1 링공진기에 의해서 대역통과 특성을 조절하고, 제 2 링공진기에 의해서 대역저지 특성을 조절하며, 제 1 및 제 2 링공진기의 링 반경을 변화시켜 대역폭을 조절하고, 전극패턴에 전류를 인가하여 굴절률에 따른 공진파장의 변화에 의해서 소멸비를 조절할 뿐만 아니라, 전극패턴에 전류를 인가함으로써 파장 응답을 조절하는 효과가 있다.Accordingly, in the present invention, the bandpass filter and the bandstop filter are combined to electrically adjust the extinction ratio and the bandwidth of the bandpass filter, thereby adjusting the bandpass characteristics by the first ring resonator and the band by the second ring resonator. Adjusts the blocking characteristics, adjusts the bandwidth by changing the ring radius of the first and second ring resonators, and applies the current to the electrode pattern to adjust the extinction ratio by the change of the resonance wavelength according to the refractive index, as well as the current to the electrode pattern. There is an effect of adjusting the wavelength response by applying.
링공진기, 대역폭, 소멸비, 커플링, 도파로, 필터 Ring Resonator, Bandwidth, Extinction Ratio, Coupling, Waveguide, Filter
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터의 구성도1 is a block diagram of an optical filter using a microring resonator in which a bandwidth and an extinction ratio are adjusted according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 도 1에 따른 제 2 링공진기와 전극패턴의 입체도Figure 2 is a three-dimensional view of the second ring resonator and electrode pattern according to Figure 1 of the present invention
도 3a는 본 발명의 도 1에 따른 소멸비가 조절되는 경우의 전달특성을 나타낸 도면Figure 3a is a diagram showing the transmission characteristics when the extinction ratio according to Figure 1 of the present invention is controlled
도 3b는 본 발명의 도 1에 따른 인입포트에서 전극에 인가되는 전력에 따른 소자의 출력 세기를 나타낸 도면Figure 3b is a view showing the output strength of the device according to the power applied to the electrode in the inlet port according to Figure 1 of the present invention
도 4a는 본 발명의 도 1에 따른 대역폭이 조절되는 경우의 전달특성을 나타낸 도면Figure 4a is a diagram showing the transmission characteristics when the bandwidth is adjusted according to Figure 1 of the present invention
도 4b는 본 발명의 도 1에 따른 인입포트의 파장에 따른 소자의 출력 세기를 나타낸 도면Figure 4b is a view showing the output strength of the device according to the wavelength of the inlet port according to Figure 1 of the present invention
도 5는 본 발명의 따른 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터 제작방법을 나타낸 순서도 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an optical filter using a microring resonator in which a bandwidth and an extinction ratio are adjusted according to the present invention.
* 주요 도면부호에 대한 설명 ** Description of the main drawing codes *
100 : 제 1 도파로 110 : 입력포트100: first waveguide 110: input port
120 : 통과포트 200 : 제 1 링공진기120: through port 200: first ring resonator
300 : 제 2 도파로 330 : 추가포트300: second waveguide 330: additional port
340 : 인입포트 400 : 제 2 링공진기340: inlet port 400: second ring resonator
500 : 전극패턴 510 : 가변전압기500: electrode pattern 510: variable voltage
본 발명은 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제 1 및 제 2 도파로가 서로 수평하게 소정의 이격거리를 갖도록 형성되고 제 1 링공진기가 제 1 도파로의 입력포트에 인접한 수직 하부측 및 제 2 도파로의 추가포트에 인접한 수직 상부측 사이에 형성되며 제 2 링공진기가 제 2 도파로의 인입포트에 인접한 수직 하부측에 형성되며, 상기 제 2 링공진기의 상부층에 적층되어 전극패턴이 형성된 광필터에 관한 것이다.The present invention relates to an optical filter using a microring resonator in which a bandwidth and an extinction ratio are adjusted. More particularly, the first and second waveguides are formed to have a predetermined distance horizontally to each other, and the first ring resonator is a first waveguide. A second ring resonator is formed between the vertical lower side adjacent to the input port of the second waveguide and the vertical upper side adjacent to the additional port of the second waveguide, and a second ring resonator is formed on the vertical lower side adjacent to the inlet port of the second waveguide. The present invention relates to an optical filter laminated on an upper layer and having an electrode pattern formed thereon.
종래의 광필터는 한쌍을 이루는 두개의 도파로가 소정의 간격으로 수평하게 형성되고, 상기 두개의 도파로 사이에는 링공진기가 형성되며, 상기 두개의 도파로 사이의 링공진기 좌측면과 우측면에 두쌍의 전극, 즉 4개의 전극으로 이루어져서 4개의 전극에 전압을 인가하여 도파로의 변화에 따른 광필터의 특성을 조절하는 기 술이 있었다.Conventional optical filters have two pairs of waveguides formed horizontally at predetermined intervals, a ring resonator is formed between the two waveguides, and two pairs of electrodes on the left and right sides of the ring resonator between the two waveguides, That is, there was a technique of adjusting the characteristics of the optical filter according to the change of the waveguide by applying a voltage to the four electrodes consisting of four electrodes.
그러나, 상기 종래의 기술에 따르면, 광필터의 소멸비는 도파로 자체를 기계적으로 이동하여 링공진기의 전파손실을 변화시킴으로써 조절이 가능하였으며, 광필터의 대역폭은 광도파로와 링공진기 상호간의 결합 및 링공진기의 손실을 변하시켜 조절하였으나, 이와 같은 경우에는 광필터의 소멸비 및 대역폭 특성을 각각 독립적으로 조절하는 문제점이 수반되고, 도파로와 링공진기 상호간의 복잡한구조와 기계적 움직임으로 인한 안정성이 저하될 뿐만 아니라 구동전류가 높게 되는 문제점이 있었다. However, according to the conventional technology, the extinction ratio of the optical filter can be adjusted by mechanically moving the waveguide itself to change the propagation loss of the ring resonator, and the bandwidth of the optical filter is coupled between the optical waveguide and the ring resonator and the ring resonator. In this case, the loss ratio and the bandwidth characteristics of the optical filter are independently adjusted. In addition, the stability of the waveguide and the ring resonator due to the complicated structure and the mechanical movement is not only lowered but also driven. There was a problem that the current is high.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제 1 및 제 2 링공진기가 형성되고, 제 2 링공진기에 전류를 가변하는 전극패턴이 증착되어 있기 때문에, 제 1 링공진기에 의해서 대역통과 특성을 조절하고, 제 2 링공진기에 의해 대역저지 특성을 조절하며, 공진파장의 변화에 의해서 소멸비를 조절하고, 제 1 및 제 2 링공진기의 링 반경을 변화시켜 대역폭을 조절할 뿐만 아니라, 전극패턴에 전압을 인가함으로써 파장 응답을 자유롭게 조절하는 광필터를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a first ring resonator and a second ring resonator, in which an electrode pattern for varying current is deposited. Band pass characteristics are controlled by ring resonators, band stop characteristics are controlled by second ring resonators, extinction ratio is controlled by changes in resonant wavelength, and the ring radius of the first and second ring resonators is changed to increase bandwidth. In addition to the adjustment, an object thereof is to provide an optical filter that freely adjusts the wavelength response by applying a voltage to the electrode pattern.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터는 광신호를 전달하기 위하여 일측단은 광신호가 입력되는 입력포트 및 다른 일측단은 광신호가 통과되는 통과포트가 형성되는 제 1 도파로와 상기 제 1 도파로와 소정의 간격으로 이격되어 평행하게 형성되며 일측단은 상기 제 1 도파로의 입력포트에 입력되는 광신호 이외의 추가된 광신호가 입력되는 추가포트 및 다른 일측단은 신호를 출력하는 인입포트에 의하여 형성되는 제 2 도파로와 상기 제 1 도파로의 입력포트에 인접한 수직 하부측 및 제 2 도파로의 추가포트에 인접한 수직 상부측 사이에서 상기 제 1 도파로 및 제 2 도파로와 소정의 간격으로 이격되어 폐루프로 형성되는 제 1 링공진기와, 상기 제 1 링공진기는 상기 제 1 도파로에서 입사되는 광신호를 커플링하고, 상기 커플링된 광신호는 상기 제 1 링공진기를 따라 회전하여 상기 제 2 도파로에 커플링 되도록 상기 제 1 링공진기의 반경에 따른 해당 공진파장대역의 광신호만을 선택적으로 통과시키는 통과대역 필터로 동작하고, 상기 제 2 도파로의 인입포트에 인접한 수직 하부측에 소정의 간격으로 이격되어 폐루프로 형성되는 제 2 링공진기와 상기 제 2 링공진기는 상기 제 2 도파로와 커플링되어 상기 제 2 링공진기의 링반경에 의하여 해당 공진파장대역의 광신호 성분만을 감쇠시키는 대역저지 필터로 동작하고, 상기 제 2 링공진기의 링반경 및 굴절율의 변화에 의하여 광필터의 대역폭 및 소멸비가 조절되며, 상기 제 2 링공진기의 상부층에 적층되어 개방루프로 형성되며 상기 개방루프의 양끝단부에 형성된 가변전압기의 전류변화에 의하여 광필터의 소멸비를 조절하는 전극 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an optical filter using a microring resonator having an adjustable bandwidth and an extinction ratio according to an embodiment of the present invention has an input port at which one end of an optical signal is input and an other end of an optical signal to transmit an optical signal. A first waveguide through which a passing port is formed is formed in parallel with the first waveguide at a predetermined interval, and one side end has an additional optical signal other than an optical signal input to an input port of the first waveguide. The first waveguide is formed between a second waveguide formed by an inlet port for outputting a signal and a vertical lower side adjacent to an input port of the first waveguide and a vertical upper side adjacent to an additional port of a second waveguide. And a first ring resonator spaced apart from the second waveguide at a predetermined interval and formed as a closed loop, and the first ring resonator includes: Coupling an optical signal incident from one waveguide, and the coupled optical signal rotates along the first ring resonator to be coupled to the second waveguide so as to couple the corresponding resonant wavelength band according to a radius of the first ring resonator; The second ring resonator and the second ring resonator may be operated as a passband filter for selectively passing only an optical signal, and are formed as closed loops spaced at predetermined intervals on a vertical lower side adjacent to the inlet port of the second waveguide. Coupled with the second waveguide and acting as a band stop filter for attenuating only the optical signal components of the corresponding resonant wavelength band by the ring radius of the second ring resonator, and the optical power due to the change in the ring radius and refractive index of the second ring resonator The bandwidth and the extinction ratio of the filter are adjusted, stacked on the upper layer of the second ring resonator to form an open loop, and formed at both ends of the open loop. Characterized in that by a current change of the substation transformer consisting of an electrode pattern for controlling the extinction ratio of the optical filter.
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본 발명의 일실시예에 따르면 상기 전극패턴의 상기 개방루프 양끝단부에 형성된 상기 가변전압기의 전류 변화에 의하여 광필터의 소멸비를 조절하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the extinction ratio of the optical filter is controlled by changing the current of the variable voltage generator formed at both ends of the open loop of the electrode pattern.
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본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제 2 링공진기의 대역저지 필터 특성에 의하여 상기 제 1 링공진기의 대역통과 필터의 부엽이 제거되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the side lobe of the band pass filter of the first ring resonator is removed by the band stop filter characteristic of the second ring resonator.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제 1 및 제 2 링공진기는 폴리머, 실리 카, 전기광학 폴리머, 실리콘 및 화합물 반도체 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the first and second ring resonators are characterized in that the material of any one of a polymer, silica, an electro-optic polymer, silicon and a compound semiconductor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터의 구성도로서, 광신호를 전달하기 위하여 일측단은 광신호가 입력되는 입력포트(110) 및 다른 일측단은 광신호가 통과되는 통과포트(120)가 형성되는 제 1 도파로(100)와 상기 제 1 도파로(100)와 소정의 간격으로 이격되어 평행하게 형성되며 일측단은 상기 제 1 도파로(100)의 입력포트(110)에 입력되는 광신호 이외의 추가된 광신호가 입력되는 추가포트(330) 및 다른 일측단은 신호를 출력하는 인입포트(340)에 의하여 형성되는 제 2 도파로(300)와 상기 제 1 도파로(100)의 입력포트(110)에 인접한 수직 하부측 및 제 2 도파로(300)의 추가포트(330)에 인접한 수직 상부측 사이에서 상기 제 1 도파로(100) 및 제 2 도파로(300)와 소정의 간격으로 이격되어 폐루프로 형성되는 제 1 링공진기(200)와, 상기 제 1 링공진기(200)는 상기 제 1 도파로(100)에서 입사되는 광신호를 커플링하고, 상기 커플링된 광신호는 상기 제 1 링공진기(200)를 따라 회전하여 상기 제 2 도파로(300)에 커플링 되도록 상기 제 1 링공진기(200)의 반경에 따른 해당 공진파장대역의 광신호만을 선택적으로 통과시키는 통과대역 필터로 동작하고, 상기 제 2 도파로(300)의 인입포트(340)에 인접한 수직 하부측에 소정의 간격으로 이격되어 폐루프로 형성되는 제 2 링공진기(400)와, 상기 제 2 링공진기(400)는 상기 제 2 도파로(300)와 커플링되어 상기 제 2 링공진기(400)의 링반경에 의하여 해당 공진파장대역의 광신호 성분만을 감쇠시키는 대역저지 필터로 동작하고, 상기 제 2 링공진기(400)의 링반경 및 굴절율의 변화에 의하여 광필터의 대역폭 및 소멸비가 조절되며, 상기 제 2 링공진기(400)의 상부층에 적층되어 개방루프로 형성되며, 상기 개방루프의 양끝단부에 형성된 가변전압기(510)의 전류 변화에 의하여 광필터의 소멸비를 조절하는 전극패턴(500)으로 이루어진다.1 is a block diagram of an optical filter using a microring resonator in which a bandwidth and an extinction ratio are adjusted according to an embodiment of the present invention. In order to transmit an optical signal, one end of an
보다 상세하게는, 상기 제 1 도파로(100)의 입력포트(110)에 인접한 수직 하부측 및 제 2 도파로(300)의 추가포트(330)에 인접한 수직 상부측 사이에서 커플링 되도록 상기 제 1 도파로(100) 및 제 2 도파로(300)와 소정의 간격으로 이격되어 형성된 상기 제 1 링공진기(200)는 상기 제 1 링공진기(200)와 상기 제 1 도파로(100)의 간격에 의해서 소멸비가 조절되고, 상기 제 1 링공진기(100)의 길이에 의해서 공진파장이 조절되며 공진특성은 FSR(Free Spectral Range)마다 주기적으로 나타난다.More specifically, the first waveguide is coupled between the vertical lower side adjacent to the
또한, 상기 FSR = c(광속) / 2 n(굴절률) L(링공진기 길이)로 나타낼 수 있다.In addition, FSR = c (beam) / 2 n (refractive index) can be represented by L (ring resonator length).
상기 제 1 링공진기(200)는 상기 제 1 도파로(100)에서 입사되는 광신호가 커플링 되어 상기 제 1 링공진기(200)의 폐곡선을 따라 회전하며 도파된다.The
특히, 상기 제 1 링공진기(200)와 상기 제 1 도파로(200)가 커플링 되어 상기 제 2 도파로(300)에 커플링 되는 광신호는 상기 제 1 링공진기(200)의 링 반경에 의해 주어지는 공진파장 대역의 광신호 성분만을 선택적으로 통과시킴으로써, 상기 제 1 링공진기(200)는 주기적인 대역통과 필터 특성이 나타난다.In particular, an optical signal coupled to the
상기 제 2 도파로(300)는 일측에 추가포트(330)가 형성되고 타측에 인입포트(340)를 형성하여 상기 제 1 링공진기(200)와 소정간격으로 이격되게 형성되고 상기 제 1 링공진기(200)와 커플링 되어 광신호를 전송받는다.The
상기 추가포트(330)는 상기 입력포트(110)에서 입사되는 광신호 이외의 광신호에 대해서 입력이 가능하고 해당 광신호는 상기 인입포트(340)에서 출력하게 된다.The
상기 제 2 링공진기(400)는 상기 제 2 도파로(300)의 인입포트(340)에 인접한 수직 하부측에 소정간격으로 이격되게 형성되어 상기 제 2 도파로(300)에서 전송되는 광신호가 폐루프로 형성된 상기 제 2 링공진기(400)의 폐곡선을 따라 회전하여 상기 인입포트(340)로 도파된다.The
특히, 상기 제 2 링공진기(400)를 따라서 상기 인입포트(340)에 출력되는 광신호는 상기 제 2 링공진기(400)의 링 반경에 의해 주어지는 공진파장 대역의 광신호 성분만을 감쇠시킴으로써, 상기 제 2 링공진기(400)는 주기적인 대역저지 필터 특성을 얻는다.In particular, the optical signal output to the
따라서, 상기 인입포트(340)의 출력 특성은 상기 제 1 링공진기(200)의 대역통과 특성과 상기 제 2 링공진기(400)의 대역저지 특성이 서로 적절히 상쇄되어 결정된다.Accordingly, the output characteristic of the
게다가, 상기 제 1 및 제 2 링공진기(200, 400)는 특정 파장이 검출되는 것으로써, 상기 제 1 도파로(100)에 형성된 입력포트(110)에서 광신호 입사되고 상기 제 1 링공진기(200)에서 커플링이 발생할 경우에는 상기 제 1 링공진기(200)에 커플링 되어 폐곡선을 따라 회전하여 도파되며, 상기 제 2 도파로(300)에서 전송되는 광신호는 상기 제 2 링공진기(400)를 통하여 공진파장 대역의 광신호 성분만을 감쇠시켜 상기 인입포트(340)로 도파된다.In addition, since the first and
상기 전극패턴(500)은 개방루프로 형성되어 양쪽끝단에는 가변전압기(510)를 구비하며, 상기 가변전압기(510)에서 전기적인 출력파워를 변화시켜 상기 제 2 링공진기(400)에 열이 가해져서 굴절률을 변화하거나 상기 제 2 도파로(300)의 길이변화에 의해서 상기 제 2 링공진기의 공진조건을 조절할 수 있다.The
또한, 상기 제 1 및 제 2 링공진기(200, 400)는 폴리머, 실리카, 전기광학 폴리머, 실리콘 및 화합물 반도체 중 어느 하나의 재질로 사용이 가능하다.In addition, the first and
도 2는 본 발명의 도 1에 따른 제 2 링공진기와 전극패턴의 입체도로서, 상기 제 2 공진기의 상부층에 적층되어 상기 전극패턴이 형성되는 것으로써, 상기 전극패턴(500)에 형성된 가변전압기(510)를 통하여 전기적인 출력파워를 증가시키면 상기 전극패턴(500)에서 열이 발생하게 되고, 발생된 열에 의해서 광학물질의 굴절률이 바뀌게 되며, 상기 굴절률이 바뀌게 되면 광학물질의 유효굴절률이 변하게 되어 제 2 링공진기(400)의 공진파장의 특성이 이동하게 되는 것을 나타낸다.FIG. 2 is a three-dimensional view of a second ring resonator and an electrode pattern according to FIG. 1, wherein the electrode pattern is formed by being stacked on an upper layer of the second resonator, and the variable voltage formed on the
도 3a는 본 발명의 도 1에 따른 소멸비가 조절되는 경우의 전달특성을 나타낸 도면으로서, 상기 제 1 링공진기(200)와 상기 제 2 링공진기(400)의 공진파장의 위치가 일치하는 경우에 중심 파장 에서의 출력 신호의 세기가 최소가 되며 이 때, 상기 전극패턴(500)에 인가되는 출력파워가 증가하게 되면 상기 제 2 링공진기(400)의 공진파장이 폴리머의 열광학효과에 의하여 짧은 파장 쪽으로 이동되어 상기 제 1 링공진기(200)의 공진파장과는 다르게 점점 변화됨으로써, 상기 인입포트(340)에서의 출력 신호는 점점 증가하게 된다.3A is a diagram illustrating a transmission characteristic when the extinction ratio according to FIG. 1 of the present invention is adjusted, in which case the resonance wavelengths of the
도 3a에 도시된 바와 같이 전기적 신호가 인가되지 않을 때의 필터 특성은 #1이고, 전기적인 출력 파워를 증가시키면 #2, 전기적인 출력파워를 #2보다 더 증가 시키면 #3으로 단파장 대역으로 이동한다.As shown in FIG. 3A, the filter characteristic when no electric signal is applied is # 1, and when the electric output power is increased, # 2 is increased, and when the electric output power is increased more than # 2, the filter moves to short
따라서, 대역저지 파장 특성이 #3과 같이 되는 경우에 대역통과 필터 특성이 감쇠없이 상기 인입포트(340)로 출력되어 결과적으로 상기 전극패턴(500)에 전류를 인가함으로써 특정 공진파장을 갖는 광신호에 대한 출력 세기가 전기적으로 조절된다.Therefore, when the band blocking wavelength characteristic is equal to # 3, the band pass filter characteristic is output to the
도 3b는 본 발명의 도 1에 따른 인입포트에서 전극에 인가되는 전력에 따른 소자의 출력 세기를 나타낸 도면으로서, 상기 전극패턴(500)에 전압을 인가하지 않은 초기상태일 경우에 중심파장에서 상기 인입포트(340)로 출력되는 신호가 없으며, 상기 전극패턴(500)에 전류를 인가하여 전류의 세기가 점점 늘어남에 따라, 대역저지 특성이 이동하여 출력 신호가 인가해준 전기적 신호에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다.3B is a view showing the output strength of the device according to the power applied to the electrode in the inlet port according to FIG. 1 of the present invention, in the initial wavelength state is not applied to the
도 4a는 본 발명의 도 1에 따른 대역폭이 조절되는 경우의 전달특성을 나타낸 도면으로서, 상기 제 1 링공진기(200)의 반경이 상기 제 2 링공진기(400)의 반경보다 작다고 가정하면, 상기 FSR은 제 1 링공진기(200)의 FSR이 제 2 링공진기(400)의 FSR보다 크게 되므로 상기 FSR은 링반경에 반비례하는 것을 알 수 있다. 4A is a diagram illustrating a transmission characteristic when the bandwidth according to FIG. 1 of the present invention is adjusted, assuming that a radius of the
도 4b는 본 발명의 도 1에 따른 인입포트의 파장에 따른 소자의 출력 세기를 나타낸 도면으로서, 대역저지 특성이 대역통과 특성의 양쪽에 대칭적으로 존재하게 되는 경우, 상기 인입포트(340)에서 얻어지는 전체출력 특성을 보면 대역폭이 감소되어 나타난다.4B is a view showing the output strength of the device according to the wavelength of the inlet port according to FIG. 1 of the present invention, when the band blocking characteristic is present symmetrically on both sides of the bandpass characteristic, in the
한편, 상기 제 2 링공진기(400)가 없는 경우에는 통과 대역폭이 상기 제 1 링공진기(200)에 의해서 결정되어 상대적으로 대역폭이 넓지만 상기 제 2 링공진기(400)를 도입하므로써, 상기 제 2 링공진기(400)의 반경에 의해서 FSR의 변화에 따른 통과 대역폭을 정확하게 얻을 수 있다. On the other hand, when there is no
따라서, 상기 제 2 링공진기(400)의 대역저지 특성의 상대적인 파장 위치는 상기 전극패턴(500)에서 인가되는 전력을 이용하여 용이하게 조절하고, 대역저지 특성이 대역통과 특성의 양쪽에 대칭적으로 존재하면 상기 인입포트에서 얻어지는 전체출력 특성이 도 4b의 도면과 같이 대역폭이 감소되어 나타난다.Therefore, the relative wavelength position of the band blocking characteristic of the
또한, 부엽(sidelobe)특성은 대역저지 필터에 의한 대역통과 필터의 특성이 개선되어 이상적인 대역통과 필터 특성을 갖고, 상기 전극패턴(500)에 형성된 가변조절기(510)의 전기적인 출력파워를 변화시켜 출력 대역폭을 조절할 수 있다.In addition, the sidelobe characteristic has an ideal bandpass filter characteristic by improving the bandpass filter by the bandstop filter, and by changing the electrical output power of the
도 5는 본 발명의 따른 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한 광필터 제작방법을 나타낸 순서도이며, 실리콘 기판상에 굴절률이 낮은 폴리머를 스핀 코팅하여 하부 클래딩을 형성하는 제 1 단계(S10)와, 상기 하부 클래딩의 상부면에 포토레지스트를 도포하고 포토마스크와 좌외선 광원을 이용한 리소그래피 공정을 수행하는 제 2 단계(S20)와, 상기 리소그래피(lithography) 공정 수행 후 상기 하부 클래딩에 반응이온 식각공정을 수행하여 코어패턴인 소자패턴을 형성하는 제 3 단계(S30)와, 상기 형성된 소자패턴 상부면에 굴절률이 높은 폴리머를 스핀 코팅하여 광필터 패턴을 형성하는 제 4 단계(S40)와, 상기 광필터 패턴 상부면에 폴리머를 스핀 코팅하여 상부 클래딩을 형성하는 제 5 단계(S50) 및 상기 상부 클래딩 상부면에 상기 광필터 패턴에서 제 2 링공진기(400)를 커버하는 위치로 금 박막 전극패턴(500)을 형성하는 제 6 단계(S60)로 이루어진다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of fabricating an optical filter using a microring resonator in which a bandwidth and an extinction ratio are controlled according to the present invention, and a first step S10 of forming a lower cladding by spin coating a polymer having a low refractive index on a silicon substrate. And a second step (S20) of applying a photoresist to an upper surface of the lower cladding and performing a lithography process using a photomask and a left external light source, and etching the reactive ions into the lower cladding after performing the lithography process. A third step (S30) of forming a device pattern as a core pattern by performing a process; a fourth step (S40) of forming an optical filter pattern by spin coating a polymer having a high refractive index on the upper surface of the formed device pattern; A fifth step (S50) of forming an upper cladding by spin-coating a polymer on an upper surface of the optical filter pattern and the optical filter panel on an upper surface of the upper cladding A sixth step S60 of forming a gold thin
보다 상세하게는, 실리콘 기판상에 폴리머를 스핀 코팅하고 적절하게 경화시켜 하부 클래딩을 형성하고, 상기 형성된 하부 클래딩에 포토레지스트를 도포하여 포토마스크와 자외선 광원을 이용한 리소그래피 공정을 수행하고, 상기 리소그래피 공정 이후에 반응이온 식각공정을 수행하여 코어 패턴인 소자 패턴을 상기 하부 클래딩에 형성한 후 굴절률이 높은 폴리머를 스핀 코팅하여 제 1, 제 2 도파로(100, 300), 제 1, 제 2 링공진기(200, 400)로 형성된 광필터 패턴을 형성하고, 이후에, 상기 하부 클래팅과 동일한 방법으로 상부 클래딩을 형성하고, 상기 상부 클래딩 상부면에 상기 광필터 패턴에서 제 2 링공진기를 커버하는 위치로 금 박막 전극패턴(500)을 형성하여 광필터를 완성한다.More specifically, spin-coating a polymer on a silicon substrate and curing it appropriately to form a bottom cladding, apply a photoresist to the formed bottom cladding to perform a lithography process using a photomask and an ultraviolet light source, the lithography process Subsequently, a reactive ion etching process is performed to form an element pattern, which is a core pattern, on the lower cladding, followed by spin coating a polymer having a high refractive index to form the first and
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.The present invention has been described in detail so far, but the embodiments mentioned in the process are only illustrative and are not intended to be limiting, and the present invention is provided by the following claims and the technical spirit and field of the present invention. Within the scope not departing from the scope of the present invention, changes in the components to the extent that they can be dealt with evenly will fall within the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 대역통과 필터와 대역저지 필터를 접목하여 대역통과 필터의 소멸비 및 대역폭을 전기적으로 조절하는 것으로써, 제 1 링공진기에 의해서 대역통과 특성을 조절하고, 제 2 링공진기에 의해서 대역저지 특성을 조절하며, 제 1 및 제 2 링공진기의 링 반경을 변화시켜 대역폭을 조절하고, 전극패턴에 전압을 인가하여 굴절률에 따른 공진파장의 변화에 의해서 소멸비를 조절할 뿐만 아니라, 전극패턴에 전압을 인가함으로써 파장 응답을 조절하는 효 과가 있다. As described above, in the present invention, the band pass filter and the band stop filter are combined to electrically adjust the extinction ratio and the bandwidth of the band pass filter, thereby controlling the band pass characteristic by the first ring resonator and the second ring resonator. By adjusting the band stop characteristics by adjusting the ring radius of the first and second ring resonators, and controlling the bandwidth, by applying a voltage to the electrode pattern to adjust the extinction ratio by the change of the resonance wavelength according to the refractive index, Applying a voltage to the pattern has the effect of adjusting the wavelength response.
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