KR100211060B1 - 전기적 횡파(te) 편광 통과 광도파로 편광기 - Google Patents

전기적 횡파(te) 편광 통과 광도파로 편광기 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
반도체 장치 제조방법
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
종래의 수평 방향으로 폴링하여 광도파로를 형성하는 TE-통과 편광기의 경우, 폴링 전계의 방향이 균일하게 수평 방향으로 형성되지 않음으로 인해 편광기의 특성중에서 가장 중요한 편광 소멸비가 낮아지는 문제점이 있었음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 광도파로의 양옆 부분을 수직 방향으로 폴링하여 제조함으로써 편광 소멸비를 향상시킨 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기를 제공하고자 함.
4. 발명의 중요한 용도
전기적 횡파(TE) 통과 광도파로 편광기에 이용됨.

Description

전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기
본 발명은 전기적 횡파(Transverse Electric: 이하 TE라 약칭함) 편광 통과 광도파로(optical waveguide) 편광기에 관한 것으로 특히, 전기광학 폴리머(polymer)를 이용한 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기에 관한 것이다.
종래의 광도파로 편광기는 주로 리튬나이오베이트를 이용하여 많이 연구되어져 왔다 [U. Hempelmann et al., J. Lightwave Technol., Vol. 13, No. 8, pp. 1750-1759, 1995; P. G. Suchoski et al., Optics Lett., Vol. 13, No. 2, pp. 172-174, 1988].
또한, 최근에 들어서는 가공이 용이하고 저렴한 가격으로 소자를 제작할 수 있는 장점을 지닌 폴리머를 이용한 광도파로 편광기도 개발되었다 [Min-Cheol Oh et al., IEEE Photonics Technology Lett., Vol. 8, No. 3, 1996].
폴리머 광도파로 편광기는 주로 전기광학 폴리머를 수평 방향으로 폴링하여 TE-편광에 대한 굴절률을 증가 시키고 자기적 횡파(Transverse Eletric: 이하 TM이라 약칭함) 편광에 대한 굴절률을 감소시켜서 제조하여 왔다. 폴리머 광도파로 편광기는 제작이 용이한 장점이 있으나, 폴링 전계의 방향이 균일하게 수평 방향으로 형성되지 않음으로 인해 편광기의 특성중에서 가장 중요한 편광 소멸비가 리튬나이오베이트의 경우에 비하여 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고, 다양한 형태의 진보된 광신호 처리를 위해서는 여러 종류의 광도파로 소자 개발이 필수적인 과제이다.
본 발명은 광도파로의 양옆 부분을 수직 방향으로 폴링하여 제조함으로써 편광 소멸비를 향상시킨 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1A은 본 발명의 일실시예에 따른 전기광학 폴리머를 이용한 TE 편광 통과 광도파로 편광기의 개략적 평면 구조도,
도 1B는 도 1A의 A-A'에 따라 절단한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기광학 폴리머를 이용한 TE 편광 통과 광도파로 편광기의 단면 개념도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 입/출력부의 광도파로 2 : 폴링에 의한 광도파로
3 : 폴링 전극 4 : 광도파로의 코아층
5 : 광도파로의 클래딩층 A-A' : 절단면
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 기판 상에 형성된 하부 클래딩층; 상기 하부 클래딩층 상에 형성되되 그 입/출력부에 광도파로를 구비하는 코아층, 및 상기 코아층 상부에 형성된 상부 클래딩층을 구비하는 편광기에 있어서, 상기 상부 클래딩층 상부 및 상기 하부 클래딩 하부의 소정 부위에 형성되되, 상기 코아층에 수직 방향 폴링에 의한 전기적 횡파 통과 광도파로를 형성하도록 구성된 다수의 전극을 더 구비하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면 도 1A 내지 도 1B를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상술한다.
도면 부호 1은 입/출력부의 광도파로, 2는 폴링에 의한 광도파로, 3은 폴링 전극, 4는 광도파로의 코아층, 5는 광도파로의 클래딩층, A-A'는 절단면을 각각 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시에에 따른 폴리머 광도파로 TE 편광 통과 편광기는 기본적으로 세 부분으로 나뉘어진다.
먼저, 입/출력부의 광도파로(1)는 반응성 이온 식각 공정(Reactive Ion Etching)이나, 광표백 공정(Photobleaching)을 이용하여 제작하게 되며 TE/TM 두가지 편광을 모두 도파시킬 수 있는 것이다.
중앙부의 광도파로(2)는 폴링에 의하여 형성되는데 광도파로(2)를 직접 폴링하는 것이 아니라 네개의 전극(3)을 이용하여 광도파로(2)의 양 옆을 폴링하여 복굴절성을 인가하게 된다. 이때, 수직으로 폴링된 부분의 굴절률은 TM 편광에 대해서는 증가하게 되고 TE 편광에 대해서는 감소하게 된다. 이로인해 TE 편광은 중앙의 광도파로(2)에 국한되는 반면 TM 편광은 양옆의 클래딩층(5)을 통하여 발산되어 소멸된다. 그러므로 소자는 TE 편광 통과 광도파로 편광기로 동작하게 된다.
전기광학 폴리머는 폴링에 따른 복굴절성을 가지고 있으며 수직 방향으로 박막을 폴링하게 되면 TM 편광에 대한 굴절률은 증가하고 TE 편광에 대한 굴절률은 감소하게 된다. 이러한 성질을 이용하여 광도파로의 양옆을 수직방향으로 폴링하게 되면, TM 편광의 경우에는 광도파로의 굴절률이 양옆보다 낮아져서 도파광이 형성되지 못하고, 반면 TE 편광의 경우에는 광도파로 주변의 굴절률이 낮아지게 되어 광도파로를 통하여 광이 도파하게 된다. 그러므로 제안된 소자에 임의의 편광 성분으로 이루어진 빛이 입사하는 경우에, TM 편광 성분은 광도파로의 주변으로 발산되어 사라지고 TE 편광 성분은 도파로 내부에 국한되어 진행하게 되며, 소자는 TE 통과 광도파로 편광기로 동작하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 수직 방향 폴링을 이용하므로 전계의 균일성이 향상되고, 이로 인해 높은 편광 소멸비를 기대할 수 있다. 또한, 광도파로 부분이 직접적으로 폴링되는 구조가 아니므로 폴링에 따는 추가 손실도 없게 되는 장점이 있다. 또한, 폴리머를 이용한 TE-통과 광도파로 편광기를 구성함으로써 저가의 실용적인 광도파로 편광기의 제작 기술을 확보하고, 다양한 광 신호 처리용 소자들과 집적하여 고성능의 소자를 구현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 소정의 기판 상에 형성된 하부 클래딩층;
    상기 하부 클래딩층 상에 형성되되 그 입/출력부에 광도파로를 구비하는 코아층, 및
    상기 코아층 상부에 형성된 상부 클래딩층을 구비하는 편광기에 있어서,
    상기 상부 클래딩층 상부 및 상기 하부 클래딩 하부의 소정 부위에 형성되되, 상기 코아층에 수직 방향 폴링에 의한 전기적 횡파 통과 광도파로를 형성하도록 구성된 다수의 전극을 더 구비하여 이루어진 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전극은 상기 상부 클래딩층 상부의 양단에 형성된 양의 전극과, 상기 하부 클래딩층 하부의 양단에 형성된 음의 전극인 것을 특징으로하는 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전극은 상기 상부 클래딩층 상부의 양단에 형성된 음의 전극과, 상기 하부 클래딩층 하부의 양단에 형성된 양의 전극인 것을 특징으로하는 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전극은 상기 상부 클래딩층 상부의 양단에 형성된 제1 양의 전극 및 제1 음의 전극과, 상기 하부 클래딩층 하부의 양단에 형성되되 각각 상기 제1 양의 전극 및 상기 제1 음의 전극에 대응되는 제2 음의 전극 및 제2 양의 전극인 것을 특징으로하는 전기적 횡파(TE) 편광 통과 광도파로 편광기.
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