JP5331765B2

JP5331765B2 - 光導波路及びその形成方法

Info

Publication number: JP5331765B2
Application number: JP2010195298A
Authority: JP
Inventors: ▲眠▼ 洙金
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-09-01
Also published as: KR20110040633A; KR101332785B1; JP2011085907A

Description

本発明は、光伝送素子及びその形成方法に係り、さらに詳細には、光導波路及びその形成方法に関する。

光ファイバを利用した長距離光信号伝送は光通信の一般的な形態として認識されている。しかし、短距離光信号伝送の領域では光ファイバが大きい長所を有することができなくて、平面光波回路（ｐｌａｎａｒｌｉｇｈｔｗａｖｅｃｉｒｃｕｉｔ、ＰＬＣ）技術に基づいた多様な素材の光導波路素子が幅広い応用領域に活用されている。

最近では、数センチメートル乃至数十メートルの信号伝送ラインに光インターコネクション技術を導入することによって、既存の電気技術による限界を克服するための研究開発が活発に進行されている。しかし、既存の光ファイバ技術及びＰＬＣ技術は製作と取り扱いの側面において、経済性及び効用性の問題を有しており、幅広い応用領域に適する光伝送路を提供するのに限界がある。

韓国登録特許第１０−０３９４０１９号公報

本発明の目的は、多様に活用することができる光導波路及びその形成方法を提供することにある。

本発明の実施形態に係る光導波路は、互いに離隔されて配置された誘導薄膜と、前記誘導薄膜を離隔させる間隙を満たし、前記誘導薄膜の少なくとも一部を覆う導波路薄膜とを含み、前記導波路薄膜の屈折率は前記誘導薄膜の屈折率より大きい。

本発明の実施形態に係る前記導波路薄膜は、前記誘導薄膜の上部面及び下部面を覆うことができる。

本発明の実施形態に係る前記間隙を満たす導波路薄膜に伝達された光は前記間隙に沿ってモードを形成して導波されることができる。

本発明の実施形態に係る前記間隙の幅は、前記導波路薄膜の厚さの１／５以上であり得る。

本発明の実施形態に係る前記誘導薄膜は、前記導波路薄膜によって覆われる第１誘導薄膜及び前記導波路薄膜の側面を覆う第２誘導薄膜を含み、前記第２誘導薄膜は前記第１誘導薄膜より厚いこともある。

本発明の実施形態に係る前記誘導薄膜は、同一平面に配置される第１誘導薄膜、第２誘導薄膜、及び第３誘導薄膜を含み、前記間隙は前記第１誘導薄膜と前記第２誘導薄膜とを離隔させる第１間隙及び前記第２誘導薄膜と前記第３誘導薄膜とを離隔させる第２間隙を含むことができる。

本発明の実施形態に係る前記導波路薄膜の前記第１間隙を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙を通じて伝達される第２光成分は１つの光モードを形成して導波されることができる。

本発明の実施形態に係る前記導波路薄膜の前記第１間隙を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙を通じて伝達される第２光成分は互いに分離して各々の光モードを形成して導波されることができる。

本発明の実施形態に係る光導波路は、前記第１及び第３誘導薄膜を含む第１領域、及び前記第１、第２、及び第３誘導薄膜を含む第２領域を含み、前記間隙は前記第１領域の前記第１誘導薄膜と前記第３誘導薄膜とを離隔させる第３間隙をさらに含み、前記第１間隙と前記第２間隙は前記第２領域に配置され、前記第３間隙から分岐されて形成されることができる。

本発明の実施形態に係る前記第３間隙、前記第１間隙、及び前記第２間隙は互いにＹ字形態の連結構造を有することができる。

本発明の実施形態に係る光導波路は、前記第１、第２、及び第３誘導薄膜を各々含む第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域に配置された前記第１間隙と前記第２間隙との隔離距離は前記第２領域に配置された前記第１間隙と前記第２間隙との隔離距離より短いこともある。

本発明の実施形態に係る前記第１間隙と前記第２間隙とを通じて伝達される各々の光成分は前記第１領域で１つの光モードを形成して導波され、前記第２領域で各々の光モードに互いに分離して各々導波されることができる。

本発明の実施形態に係る前記誘導薄膜は、同一平面に配置された第１誘導薄膜と、前記第１誘導薄膜上のまた異なる同一平面に配置された第２誘導薄膜とを含むことができる。

本発明の実施形態に係る前記間隙は、前記第１誘導薄膜を離隔させる第１間隙及び前記第２誘導薄膜を離隔させる第２間隙を含み、前記第１間隙と前記第２間隙は互いに重畳されるように配置されることができる。

本発明の実施形態に係る前記間隙は、前記第１誘導薄膜を離隔させる第１間隙及び前記第２誘導薄膜を離隔させる第２間隙を含み、前記第１間隙と前記第２間隙が互いに重畳されるように配置される第１領域と、前記第１間隙と前記第２間隙が互いに分離して配置される第２領域とを含むことができる。

本発明の実施形態に係る光導波路は、前記導波路薄膜を覆い、前記導波路薄膜より屈折率が小さい保護層をさらに含むことができる。

本発明の実施形態に係る光導波路は、前記導波路薄膜を覆う基底層をさらに含むことができる。

本発明の実施形態に係る光導波路の形成方法は、第１導波路薄膜を形成することと、前記第１導波路薄膜上に互いに離隔された誘導薄膜を形成することと、前記誘導薄膜が離隔された間隙を満たし、前記誘導薄膜を覆う第２導波路薄膜を形成することと、を含み、前記第１導波路薄膜、前記誘導薄膜、及び前記第２導波路薄膜は連続工程により形成されることができる。

本発明の実施形態に係る前記連続工程は、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）工程または直接印刷（ｄｉｒｅｃｔｐｒｉｎｔｉｎｇ）工程を含むことができる。

本発明の実施形態によると、光導波路は誘導薄膜を離隔させる間隙を満たす導波路薄膜によって光信号を伝送する。前記導波路薄膜は多様な形態を有することができ、多様な光成分を伝達または結合／分岐させることができる。本発明の実施形態に係る光導波路は連続工程により容易に形成されることができる。

本発明の実施形態に係る光導波路の概念図を概略的に示す図である。本発明の第１実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第１実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。本発明の第２実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第２実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。本発明の第３実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第３実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。本発明の第４実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第４実施形態に係る光導波路を説明するための平面図である。本発明の第５実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第５実施形態に係る光導波路を説明するための平面図である。本発明の第６実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第６実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。本発明の第７実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図である。本発明の第７実施形態に係る光導波路を説明するための平面図である。本発明の第８実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。本発明の第９実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。本発明の実施形態に係る光導波路の形成方法を説明するための断面図である。本発明の実施形態に係る光導波路の形成方法を説明するための断面図である。本発明の実施形態に係る光導波路の形成方法を説明するための断面図である。本発明の実施形態に係る光導波路の形成方法を説明するための断面図である。本発明の連続工程による光導波路の形成方法を説明するための断面図である。

以上の本発明の目的、他の目的、特徴及び利点は添付の図面と係わる以下の望ましい実施形態を通じて容易に理解されることができる。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底し、完全になれるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供されるものである。

本明細書において、どのような構成要素が他の構成要素上にあると言及される場合に、それは他の構成要素上に直接形成されることができるか、またはそれらの間に第３の構成要素が介在されることもできることを意味する。また、図面において、構成要素の厚さは技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。明細書の全体にかけて同一の参照番号として表示された部分は同一の構成要素を示す。

本明細書で記述する実施形態は本発明の理想的な例示図である断面図及び／または平面図を参考して説明する。図面において、膜及び領域の厚さは技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。したがって、形成技術及び／または許容誤差などによって例示図の形態が変形されることができる。したがって、本発明の実施形態は示した特定形態に制限されず、形成工程によって生成される形態の変化も含む。例えば、直角として示したエッチング領域はラウンドになるか、または所定の曲率を有する形態であり得る。したがって、図面で例示された領域は概略的な属性を有し、図面で例示された領域の模様は素子の領域の特定形態を例示するためのものであり、発明の範疇を制限するためものではない。本明細書の多様な実施形態において、第１、第２、第３などの用語が多様な構成要素を記述するために使われたが、これら構成要素がこのような用語によって限定されてはいけない。これら用語はただどの構成要素を他の構成要素と区別させるために使われただけである。ここに説明及び例示される実施形態はそれの相補的な実施形態も含む。

本明細書で使われた用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするのではない。本明細書において、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。

図１は、本発明の実施形態に係る光導波路の概念図を概略的に示す図である。

図１を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜１２０、１３０が配置される。前記誘導薄膜１２０、１３０を離隔させる間隙（ｇａｐ）１２５を満たし、前記誘導薄膜１２０、１３０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜１１０が配置される。前記導波路薄膜１１０の屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ）は前記誘導薄膜１２０、１３０の屈折率より大きい。前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は前記間隙１２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜１２０、１３０及び前記導波路薄膜１１０はシリカ、シリコンまたは化合物半導体のような無機物素材を含むことができる。または、前記誘導薄膜１２０、１３０及び前記導波路薄膜１１０はポリマーなどのような有機物素材または有機無機複合素材を含むことができる。前記誘導薄膜１２０、１３０及び導波路薄膜１１０は同一の物質からなるか、または互いに異なる物質からなることができる。一方、前記誘導薄膜１２０、１３０の各々は互いに同一の物質または互いに異なる物質からなることができる。前記誘導薄膜１２０、１３０と前記導波路薄膜１１０は多層構造を有することができる。ただ、一般的な基準として前記誘導薄膜１２０、１３０の有効屈折率（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ）が前記導波路薄膜１１０の有効屈折率より小さいという条件を満足すれば、十分である。

前記誘導薄膜１２０、１３０の厚さｔ１、前記間隙１２５の幅Ｗ、及び前記導波路薄膜の厚さｔ２は所望する光導波路の特性によって多様に調節されることができる。前記間隙１２５の幅Ｗは前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２の１／５以上であり得る。単一モード導波条件において、前記間隙１２５の幅Ｗは前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２より大きいか、または同一であることが好ましい。前記間隙１２５の幅Ｗに比べて前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２が薄い場合、前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は前記間隙１２５に集中して導波されることができる。一方、前記間隙１２５の幅Ｗに比べて前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２が厚い場合、前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は前記間隙１２５に集中せずに前記誘導薄膜１２０、１３０を覆う導波路薄膜１１０の方に広がる特性が示すことができる。

一方、前記誘導薄膜１２０、１３０の厚さｔ１が厚く、且つ前記間隙１２５の幅Ｗが広くなるほど、前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は集中して導波されることができる。一方、前記誘導薄膜１２０、１３０の厚さｔ１が薄く、且つ前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２が相対的に厚ければ、前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は集中しないこともできる。

したがって、前記誘導薄膜１２０、１３０の厚さｔ１、前記間隙１２５の幅Ｗ、及び前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２の組み合わせによって光伝達特性が調節されることができる。前記間隙１２５の幅Ｗが広いほど光モードは集中し、前記誘導薄膜１２０、１３０の厚さｔ１は厚いほど、そして前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２は薄いほど、光モードは集中することができる。このような条件を組み合わせて単一／多重モードの光信号または複数個の光信号を伝送することができる。

例えば、前記誘導薄膜１２０、１３０の厚さｔ１は０．０１μｍ乃至５０μｍであり得る。前記間隙１２５の幅Ｗは１μｍ乃至２００μｍであり得る。そして、前記導波路薄膜１１０の厚さｔ２は２μｍ乃至５００μｍであり得る。

本発明の実施形態に係る光導波路は硬性光導波路（ｒｉｇｉｄｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｇｕｉｄｅ）または必要によって柔軟性光導波路（ｆｌｅｘｉｂｌｅｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｇｕｉｄｅ）として活用されることができる。柔軟性光導波路として使われる場合、前記誘導薄膜１２０、１３０及び導波路薄膜１１０のうちの少なくとも前記導波路薄膜１１０が高柔軟性を有することが好ましく、曲げられる部分にかけている前記誘導薄膜１２０、１３０及び導波路薄膜１１０が全部高柔軟性を有することがさらに好ましい。

図２及び図３は、本発明の第１実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び断面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図２及び図３を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜２２０、２３０が配置される。前記誘導薄膜２２０、２３０を離隔させる間隙２２５を満たし、前記誘導薄膜２２０、２３０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜２１０が配置される。前記導波路薄膜２１０の屈折率は前記誘導薄膜２２０、２３０の屈折率より大きい。前記間隙２２５を満たす導波路薄膜２１０に伝達された光は前記間隙２２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。前記導波路薄膜２１０は前記誘導薄膜２２０、２３０の上部面及び下部面を全部覆うことができる。前記導波路薄膜２１０が相対的に薄い場合、光信号は前記間隙２２５に沿ってモードを形成しながら導波され、前記誘導薄膜２２０、２３０を覆う導波路薄膜２１０の方に広がらないこともできる。

図４及び図５は、本発明の第２実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び断面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図４及び図５を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜３２０、３３０が配置される。前記誘導薄膜３２０、３３０を離隔させる間隙３２５を満たし、前記誘導薄膜３２０、３３０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜３１０が配置される。前記導波路薄膜３１０の屈折率は前記誘導薄膜３２０、３３０の屈折率より大きい。前記間隙３２５を満たす導波路薄膜３１０に伝達された光は前記間隙３２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜３２０、３３０は前記導波路薄膜３１０によって覆われる第１誘導薄膜３２０ａ、３３０ａ及び前記導波路薄膜３１０の側面を覆う第２誘導薄膜３２０ｂ、３３０ｂを含むことができる。前記第２誘導薄膜３２０ｂ、３３０ｂは前記第１誘導薄膜３２０ａ、３３０ａより厚いこともある。

上述の第１実施形態と比較すれば、前記第２誘導薄膜３２０ｂ、３３０ｂによって前記第１誘導薄膜３２０ａ、３３０ａを覆う前記導波路薄膜３１０の方に光が過度に広がる特性を減少させることができる。

図６及び図７は、本発明の第３実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び断面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図６及び図７を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜４５０が配置される。前記誘導薄膜４５０を離隔させる間隙４２５を満たし、前記誘導薄膜４５０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜４１０が配置される。前記導波路薄膜４１０の屈折率は前記誘導薄膜４５０の屈折率より大きい。前記間隙４２５を満たす導波路薄膜４１０に伝達された光は前記間隙４２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜４５０は同一平面に配置される第１誘導薄膜４２０、第２誘導薄膜４３０、及び第３誘導薄膜４４０を含むことができる。前記間隙４２５は第１誘導薄膜４２０と第２誘導薄膜４３０とを離隔させる第１間隙４２５ａと、第２誘導薄膜４３０と第３誘導薄膜４４０とを離隔させる第２間隙４２５ｂとを含むことができる。前記導波路薄膜４１０は前記第１誘導薄膜４２０と前記第２誘導薄膜４３０とを離隔させる第１間隙４２５ａと、前記第２誘導薄膜４３０と前記第３誘導薄膜４４０とを離隔させる第２間隙４２５ｂとを満たすことができる。

前記第１間隙４２５ａを満たす導波路薄膜４１０を通じて伝達される第１光成分（ｌｉｇｈｔｗａｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）及び前記第２間隙４２５ｂを満たす導波路薄膜４１０を通じて伝達される第２光成分は１つの光モードを形成して導波されることができる。これは前記第２誘導薄膜４３０の幅を狭くして、前記第１間隙４２５ａと第２間隙４２５ｂとの距離を近く維持させることによって可能である。

または、前記第１間隙４２５ａを満たす導波路薄膜４１０を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙４２５ｂを満たす導波路薄膜４１０を通じて伝達される第２光成分は互いに分離して各々導波されることができる。これは前記第２誘導薄膜４３０の幅を広くして、前記第１間隙４２５ａと第２間隙４２５ｂとの距離を遠く維持させることによって可能である。

本発明の第３実施形態によると、誘導薄膜４５０の簡単な調節及び変形によって多様な形態の光信号の伝送が可能である。

図８及び図９は、本発明の第４実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び平面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図８及び図９を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜５５０が配置される。前記誘導薄膜５５０を離隔させる間隙５２５を満たし、前記誘導薄膜５５０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜５１０が配置される。前記導波路薄膜５１０の屈折率は前記誘導薄膜５５０の屈折率より大きい。前記間隙５２５を満たす導波路薄膜５１０に伝達された光は前記間隙５２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜５５０は同一平面に配置される第１誘導薄膜５２０、第２誘導薄膜５４０、及び第３誘導薄膜５３０を含むことができる。光導波路は前記第１誘導薄膜５２０及び第２誘導薄膜５４０で構成された第１領域Ａと、前記第１、第２、及び第３誘導薄膜５２０、５４０、５３０で構成された第２領域Ｃとを含むことができる。前記第１領域Ａと第２領域Ｃとの間に転移領域Ｂが配置されることができる。

前記間隙５２５は前記第２領域Ｃの第１及び第３誘導薄膜５２０、５３０を離隔させる第１間隙５２５ａと、第２及び第３誘導薄膜５４０、５３０を離隔させる第２間隙５２５ｂと、前記第１領域Ａの第１誘導薄膜５２０と第２誘導薄膜５４０とを離隔させる第３間隙５２５ｃとを含むことができる。

前記第１間隙５２５ａ及び第２間隙５２５ｂは第３間隙５２５ｃから分岐されて形成されることができる。前記第１間隙５２５ａ及び第２間隙５２５ｂは前記転移領域Ｂから分岐されることができる。前記第１間隙５２５ａ、第２間隙５２５ｂ、及び第３間隙５２５ｃはＹ字形態を有することができる。

前記第１間隙５２５ａを満たす導波路薄膜５１０を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙５２５ｂを満たす導波路薄膜５１０を通じて伝達される第２光成分は各々の光モードを形成するため、互いに分離して各々導波されることができる。これは前記第３誘導薄膜５３０の幅を十分に広くして、前記第１間隙５２５ａと第２間隙５２５ｂとの距離を遠く維持させることによって可能である。このような形態の光導波路はＹ分岐（Ｙ−ｓｐｌｉｔｔｅｒ）素子として活用されることができる。一方、転移領域Ｂに光伝達特性を調節することができる手段が含まれることができる。この場合、光導波路は光スイッチ（ｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈ）の形態として活用されることができる。

図１０及び図１１は、本発明の第５実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び平面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図１０及び図１１を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜６５０が配置される。前記誘導薄膜６５０を離隔させる間隙６２５を満たし、前記誘導薄膜６５０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜６１０が配置される。前記導波路薄膜６１０の屈折率は前記誘導薄膜６５０の屈折率より大きい。前記間隙６２５を満たす導波路薄膜６１０に伝達された光は前記間隙６２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜６５０は同一平面に配置される第１誘導薄膜６２０、第２誘導薄膜６４０、及び第３誘導薄膜６３０を含むことができる。前記間隙６２５は前記第１及び第３誘導薄膜６２０、６３０を離隔させる第１間隙６２５ａと、第２及び第３誘導薄膜６４０、６３０を離隔させる第２間隙６２５ｂとを含むことができる。

光導波路は前記第１間隙６２５ａと前記第２間隙６２５ｂとの隔離距離ｄ１が相対的に短い第１領域Ａ及び前記第１間隙６２５ａと前記第２間隙６２５ｂとの隔離距離ｄ２が相対的に長い第２領域Ｃを含むことができる。前記第１領域Ａと第２領域Ｃとの間に転移領域Ｂが配置されることができる。

前記第１間隙６２５ａを満たす導波路薄膜６１０を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙６２５ｂを満たす導波路薄膜６１０を通じて伝達される第２光成分は第１領域Ａで１つの光モードを形成して導波され、第２領域Ｃで互いに分離して各々導波されることができる。これは前記第３誘導薄膜６３０の幅を調節して前記第１間隙６２５ａと第２間隙６２５ｂとの距離を前記第１領域Ａでは近く維持させ、前記第２領域Ｃでは遠く維持させることによって可能である。

図１２及び図１３は、本発明の第６実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び断面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図１２及び図１３を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜７４０が配置される。前記誘導薄膜７４０を離隔させる間隙７２５を満たし、前記誘導薄膜７４０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜７１０が配置される。前記導波路薄膜７１０の屈折率は前記誘導薄膜７４０の屈折率より大きい。前記間隙７２５を満たす導波路薄膜７１０に伝達された光は前記間隙７２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜７４０は同一平面に配置される第１誘導薄膜７２０と、前記第１誘導薄膜７２０上のまた異なる同一平面に配置される第２誘導薄膜７３０とを含むことができる。前記間隙７２５は前記第１誘導薄膜７２０を離隔させる第１間隙７２５ａと、前記第２誘導薄膜７３０を離隔させる第２間隙７２５ｂとを含むことができる。また、前記間隙７２５は前記第１誘導薄膜７２０と前記第２誘導薄膜７３０とを上下に離隔させる第３間隙７２５ｃをさらに含むことができる。前記第１間隙７２５ａ及び前記第２間隙７２５ｂは互いに実質的に重畳されるように配置されることができる。すなわち、前記第１間隙７２５ａ及び前記第２間隙７２５ｂは垂直方向に重畳されて同一の方向に延長されることができる。

前記第１間隙７２５ａ及び第２間隙７２５ｂを通じて伝達される各々の光成分は１つの光モードを形成して導波されることができ、互いに分離した各々の光モードを形成して導波されることもできる。これは前記第３間隙７２５ｃを狭く、または広く維持することによって調節することができる。

形成技術及び許容誤差などによって、または別途の技術的必要によって、前記第１間隙７２５ａ及び第２間隙７２５ｂが前記間隙７２５の幅の数倍、例えば２〜３倍以内の範囲で垂直方向の重畳からはずれた場合でも、これらの間の結合を通じて１つの光モードを形成するか、または互いに分離した各々の光モードを形成しながら、これらの間の距離が近くて互いに相互作用が可能である場合は、実質的な重畳の一例として理解することができるので、本発明の実施形態の技術的範囲に含まれると見なさなければならない。

図１４及び図１５は、本発明の第７実施形態に係る光導波路を説明するための斜視図及び平面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図１４及び図１５を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜８４０が配置される。前記誘導薄膜８４０を離隔させる間隙８２５を満たし、前記誘導薄膜８４０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜８１０が配置される。前記導波路薄膜８１０の屈折率は前記誘導薄膜８４０の屈折率より大きい。前記間隙８２５を満たす導波路薄膜８１０に伝達された光は前記間隙８２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記誘導薄膜８４０は同一平面に配置される第１誘導薄膜８２０と、前記第１誘導薄膜８２０上のまた異なる同一平面に配置される第２誘導薄膜８３０とを含むことができる。前記間隙８２５は前記第１誘導薄膜８２０を離隔させる第１間隙８２５ａと、前記第２誘導薄膜８３０を離隔させる第２間隙８２５ｂとを含むことができる。前記間隙８２５は前記第１誘導薄膜８２０と前記第２誘導薄膜８３０とを上下に離隔させる第３間隙８２５ｃを含むことができる。光導波路は前記第１間隙８２５ａ及び前記第２間隙８２５ｂが互いに実質的に重畳されるように配置される第１領域Ａ及び前記第１間隙８２５ａと前記第２間隙８２５ｂが互いに分離して配置される第２領域Ｃを含むことができる。前記第１領域Ａと第２領域Ｃとの間に転移領域Ｂが配置されることができる。前記転移領域Ｂで前記第１間隙８２５ａ及び前記第２間隙８２５ｂが重畳（ｏｖｅｒｌａｐ）されないように互いにはずれながら分離することができる。

すなわち、前記第１領域Ａにおいて前記第１間隙８２５ａ及び前記第２間隙８２５ｂは垂直方向に実質的に重畳されて同一の方向に延長され、前記転移領域Ｂにおいて前記第１間隙８２５ａ及び前記第２間隙８２５ｂが重畳（ｏｖｅｒｌａｐ）されないように互いにはずれながら分離し、前記第２領域Ｃにおいて水平距離に離隔されて分離することができる。

前記第１領域Ａにおいて前記第１間隙８２５ａ及び第２間隙８２５ｂを通じて伝達される各々の光成分は１つの光モードを形成して導波され、前記第２領域Ｃにおいて前記第１間隙８２５ａ及び第２間隙８２５ｂに沿って分離して各々導波されることができる。

図１６は、本発明の第８実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図１６を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜１２０、１３０が配置される。前記誘導薄膜１２０、１３０を離隔させる間隙１２５を満たし、前記誘導薄膜１２０、１３０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜１１０が配置される。前記導波路薄膜１１０の屈折率は前記誘導薄膜１２０、１３０の屈折率より大きい。前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は前記間隙１２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記導波路薄膜１１０を覆い、前記導波路薄膜１１０より屈折率が小さい保護層１４１、１４２が配置されることができる。前記保護層１４１、１４２はシリカまたはポリマーを含むことができる。前記保護層１４１、１４２は、図１６に示したことと異なり、前記導波路薄膜１１０の上部面と下部面のうちのいずれか１つのみを覆うように配置されることができる。また、前記保護層１４１、１４２は前記導波路薄膜１１０に直接接触するか、前記導波路薄膜１１０から離隔されて配置されることができる。

前記保護層１４１、１４２は外部的影響からモード電波条件を一定に維持するか、取り扱いの便宜のために提供されることができる。

図１７は、本発明の第９実施形態に係る光導波路を説明するための断面図である。図１を参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図１７を参照すると、互いに離隔されて誘導薄膜１２０、１３０が配置される。前記誘導薄膜１２０、１３０を離隔させる間隙１２５を満たし、前記誘導薄膜１２０、１３０の少なくとも一部を覆う導波路薄膜１１０が配置される。前記導波路薄膜１１０の屈折率は前記誘導薄膜１２０、１３０の屈折率より大きい。前記間隙１２５を満たす導波路薄膜１１０に伝達された光は前記間隙１２５に沿ってモードを形成して導波されることができる。

前記導波路薄膜１１０を覆い、前記導波路薄膜１１０より屈折率が小さい保護層１４１が配置されることができる。前記保護層１４１はシリカまたはポリマーを含むことができる。前記保護層１４１は前記導波路薄膜１１０に直接接触するか、または前記導波路薄膜１１０から離隔されて配置されることができる。前記保護層１４１は外部的影響からモード電波条件を一定に維持するか、または取り扱いの便宜のために提供されることができる。前記導波路薄膜１１０を覆う基底層１５０が配置されることができる。前記基底層１５０は半導体基板、印刷回路基板、またはポリイミド基板であり得る。前記基底層１５０は前記保護層１４１を介在して前記導波路薄膜１１０を覆うことができる。

図１８Ａ乃至１８Ｄは、本発明の実施形態に係る光導波路の形成方法を説明するための断面図である。

図１８Ａを参照すると、基底層１５０上に保護層１４１が形成される。前記基底層１５０は光導波路を構造的に支持する層であり得る。前記基底層１５０は半導体基板、印刷回路基板、またはポリイミド基板で形成されることができ、例えばロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）工程の移送板または基底フィルムが利用されることもできる。前記基底層１５０は光導波路を取り扱い易くし、光送信素子または／及び光受信素子との結合を容易にできる。

図１８Ｂを参照すると、前記保護層１４１上に第１導波路薄膜１１２が形成される。前記保護層１４１は前記第１導波路薄膜１１２より屈折率が小さいこともある。前記保護層１４１及び前記第１導波路薄膜１１２は直接印刷方式（ｄｉｒｅｃｔｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方法により形成されることができる。具体的に、前記保護層１４１及び第１導波路薄膜１１２は、ラミネーティング、ロールプリンティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレーイングまたはドクターブレード方法などにより形成されることができる。

図１８Ｃを参照すると、前記第１導波路薄膜１１２上に誘導薄膜１３０が形成される。前記誘導薄膜１３０は前記第１導波路薄膜１１２より屈折率が小さいこともある。また、前記誘導薄膜１３０は互いに離隔されて形成され、前記誘導薄膜１３０の離隔された間隙１２５は光導波路の特性によって決められることができる。

図１８Ｄを参照すると、前記誘導薄膜１３０が離隔された間隙１２５を満たし、前記誘導薄膜１３０を覆う第２導波路薄膜１１４が形成される。前記第２導波路薄膜１１４は前記第１導波路薄膜１１２と同一の物質または異なる物質で形成されることができる。一方、前記第１導波路薄膜１１２と第２導波路薄膜１１４の屈折率は前記誘導薄膜１３０の屈折率より大きいこともある。前記第１導波路薄膜１１２と前記第２導波路薄膜１１４は光導波路の導波路薄膜１１０を構成することができる。

図１８Ａ乃至１８Ｄを参照して本発明の実施形態に係る光導波路の一般的な形成方法を説明したが、上述の実施形態で説明したように、前記基底層１５０及び保護層１４１が本発明の構成に必ず必要ではない。したがって、前記基底層１５０及び保護層１４１に対する準備及び形成過程を含まない場合も本発明の実施形態の技術的範囲に含まれる。例えば、前記第１導波路薄膜１１２を予め準備し、これをロールツーロール工程の移送板の代わりとして使い、以後の工程を進行することもできる。

前記第１導波路薄膜１１２、第２導波路薄膜１１４、及び前記誘導薄膜１３０は連続工程によって形成されることができる。前記連続工程は直接印刷工程またはロールツーロール工程により形成されることができる。具体的に、前記第１導波路薄膜１１２、第２導波路薄膜１１４、及び前記誘導薄膜１３０は、ラミネーティング、ロールプリンティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレーイングまたはドクターブレード方法などにより形成されることができる。

本発明の実施形態によると、光導波路の形成方法は連続工程を利用するので、容易に形成されることができる。連続工程を利用した形成方法は多様なボード（ｂｏａｒｄ）の間または互いに異なる装備の間で光連結（インターコネクション）を実現するのに適する柔軟性光伝送路を効果的に提供することができる。

図１９は、本発明の連続工程による光導波路の形成方法を説明するための断面図である。連続工程の流れに沿って示した各工程段階での導波路構造は表現の便宜上、連続工程装備を横で眺める方向ではなく、導波路の断面を基準として表示した。図１８Ａ乃至１８Ｄを参照して説明した本発明の実施形態と実質的に同一の技術的特徴に対する詳細な説明は省略する。

図１９を参照すると、光導波路が連続工程、例えばロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）工程によって形成される。また、光導波路は図１８に示している同一な原理によって直接印刷工程で形成されることができる。光導波路の形成方法はすべての工程が基底層１５０が連続的に移送される状態で進行されることができる。前記基底層１５０は移送ローラ５２及び移送板５４を含むローラ装置５０上に具備されることができ、前記基底層１５０自体が前記移送板５４を取り替えることもできる。前記基底層１５０上に保護層１４１が先ず形成され、次に、ローラ装置５０によって基底層１５０が移送されて第１導波路薄膜１１２が形成される。

前記第１導波路薄膜１１２が形成された後、ローラ装置５０によって基底層が１５０が移送され、誘導薄膜１３０が形成される。前記誘導薄膜１３０が互いに離隔されて間隙１２５が形成される。前記間隙１２５を満たし、前記誘導薄膜１３０を覆う第２導波路薄膜１１４が形成される。前記第１、第２導波路薄膜１１２、１１４によって導波路薄膜１１０が形成されることができる。本発明の実施形態による連続工程は、具体的にラミネーティング、ロールプリンティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレーイングまたはドクターブレード方法などを含むことができる。

１１０導波路薄膜
１２０、１３０誘導薄膜
１２５間隙
１４１保護層
１５０基底層

Claims

互いに離隔されて配置された誘導薄膜と、
前記誘導薄膜を離隔させる間隙を満たし、前記誘導薄膜の少なくとも一部を覆う導波路薄膜と
を含み、
前記導波路薄膜の屈折率は前記誘導薄膜の屈折率より大きく、
前記導波路薄膜は前記誘導薄膜の上部面及び下部面を覆い、
前記間隙を満たす導波路薄膜に伝達された光は前記間隙に沿ってモードを形成して導波されることを特徴とする光導波路。
前記間隙の幅は前記導波路薄膜の厚さの１／５以上であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記誘導薄膜は前記導波路薄膜によって覆われる第１誘導薄膜及び前記導波路薄膜の側面を覆う第２誘導薄膜を含み、
前記第２誘導薄膜は前記第１誘導薄膜より厚いことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記誘導薄膜は同一平面に配置される第１誘導薄膜、第２誘導薄膜、及び第３誘導薄膜を含み、
前記間隙は前記第１誘導薄膜と前記第２誘導薄膜とを離隔させる第１間隙及び前記第２誘導薄膜と前記第３誘導薄膜とを離隔させる第２間隙を含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記導波路薄膜の前記第１間隙を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙を通じて伝達される第２光成分は１つの光モードを形成して導波されることを特徴とする請求項４に記載の光導波路。
前記導波路薄膜の前記第１間隙を通じて伝達される第１光成分及び前記第２間隙を通じて伝達される第２光成分は互いに分離して各々の光モードを形成して導波されることを特徴とする請求項４に記載の光導波路。
前記第１及び第３誘導薄膜を含む第１領域と、
前記第１、第２、及び第３誘導薄膜を含む第２領域と
を含み、
前記間隙は前記第１領域の前記第１誘導薄膜と前記第３誘導薄膜とを離隔させる第３間隙をさらに含み、
前記第１間隙と前記第２間隙は前記第２領域に配置され、前記第３間隙から分岐されて形成されることを特徴とする請求項４に記載の光導波路。
前記第３間隙、前記第１間隙、及び前記第２間隙は互いにＹ字形態の連結構造を有することを特徴とする請求項７に記載の光導波路。
前記第１、第２、及び第３誘導薄膜を各々含む第１領域及び第２領域を含み、
前記第１領域に配置された前記第１間隙と前記第２間隙との隔離距離は前記第２領域に配置された前記第１間隙と前記第２間隙との隔離距離より短いことを特徴とする請求項４に記載の光導波路。
前記第１間隙と前記第２間隙とを通じて伝達される各々の光成分は前記第１領域で１つの光モードを形成して導波され、前記第２領域で各々の光モードに互いに分離して各々導波されることを特徴とする請求項９に記載の光導波路。
前記誘導薄膜は、
同一平面に配置された第１誘導薄膜と、
前記第１誘導薄膜上のまた異なる同一平面に配置された第２誘導薄膜と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記間隙は前記第１誘導薄膜を離隔させる第１間隙及び前記第２誘導薄膜を離隔させる第２間隙を含み、
前記第１間隙と前記第２間隙は互いに重畳されるように配置されることを特徴とする請求項１１に記載の光導波路。
前記間隙は前記第１誘導薄膜を離隔させる第１間隙及び前記第２誘導薄膜を離隔させる第２間隙を含み、
前記第１間隙と前記第２間隙が互いに重畳されるように配置される第１領域と、
前記第１間隙と前記第２間隙が互いに分離して配置される第２領域と
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の光導波路。
前記導波路薄膜を覆い、前記導波路薄膜より屈折率が小さい保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記導波路薄膜を覆う基底層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
第１導波路薄膜を形成することと、
前記第１導波路薄膜上に互いに離隔された誘導薄膜を形成することと、
前記誘導薄膜を離隔させる間隙を満たし、前記誘導薄膜を覆う第２導波路薄膜を形成することと
を含み、
前記間隙を満たす第２導波路薄膜に伝達された光は前記間隙に沿ってモードを形成して導波され、
前記第１及び第２導波路薄膜の屈折率は前記誘導薄膜の屈折率より大きいことを特徴とする光導波路の形成方法。
前記第１導波路薄膜、前記誘導薄膜、及び前記第２導波路薄膜は連続工程により形成されることを特徴とする請求項１６に記載の光導波路の形成方法。
前記連続工程はロールツーロール工程または直接印刷工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の光導波路の形成方法。