KR100357852B1 - 부가 도파로를 이용한 광 도파로열 격자 소자의 측정 및정렬 방법 및 그 광 도파로열 격자 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 N개의 채널을 가지는 AWG 소자의 출력측에 하나 이상의 도파로를 추가하여 이를 통해 광섬유 블럭을 정렬하며, N개의 채널을 모두 측정하고, 정렬 및 측정을 동시에 수행, 측정 오차를 줄이고 정렬을 용이하게 한다.

Description

부가 도파로를 이용한 광 도파로열 격자 소자의 측정 및 정렬 방법 및 그 광 도파로열 격자 소자{METHOD OF ALIGNING AND MEASURING ARRAYED WAVEGUIDE GRATING DEVICES USING DUMMY WAVEGUIDE AND THE ARRAYED WAVEGUIDE GRATING DEVICES}

본 발명은 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 통신 등에 사용되는 광도파로열 격자(AWG: Arrayed Waveguide Grating) 소자의 측정 및 정렬에 관한 기술로서, 특히 광도파로열 격자 소자와 광섬유블럭(optical fiber array block)과의 정렬을 수행하면서 소자 특성 측정을 동시에 수행할 수 있도록 하기 위한 방법 및 그 광도파로열 격자 소자에 관한 것이다.

최근에 광 신호의 분기, 변조, 스위칭, 신호 다중화 등의 광신호 처리를 목적으로 평면 광도파로 기술을 이용하여 평면 기판상에 AWG 소자를 제작하는 광소자의 집적화 기술에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.

도 1은 일반적인 AWG 소자에 광섬유 블럭이 정렬된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 2는 종래의 AWG 소자의 측정 및 정렬을 방식을 설명하기 위한 AWG 소자의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, AWG 소자(10)의 패키징(packaging)은 AWG 소자(10)에 광을 입력하고, 출력하기 위하여 광섬유 블록(11, 12, 27)과의 정렬 및 결합을 기본으로 하고 있다. AWG 소자(10)는 실리콘(silicon)이나 쿼츠 기판(quartz substrate)(25)에 여러 층의 실리카(silica) 또는 폴리머(polymer) 박막(23)을 증착하여 코아(core)부와 이를 감싸고 있는 클래딩(cladding)부의 굴절률 차를 이용하여 도파로(24)의 코아부 형상을 따라서 광의 파장을 분할 또는 결합 할 수 있도록 설계되어진다.

광섬유 블록(11, 12, 27)은 광섬유(13,14, 26)를 지지하기 위한 블럭으로, 보통 실리콘 기판(25)에 V-형 홈(V-groove)을 형성하여 광섬유(13) 또는 리본형 광섬유(14, 26)를 배열하고, 접착제를 이용하여 고정하여 제작된다. 이때, 기판(25)은 쿼츠로 이루어질 수도 있다. 도 2의 점선 부위를 확대하여 일점쇄선 부분에 나타낸 바와 같이, 기판(25)과 광섬유 블록(27)간에는 도파로(24)와 광섬유(26)가 서로 정밀히 맞물리도록 정렬되어야 한다. AWG 소자(10)와 광섬유 블록(11, 12, 26)과의 정렬은 소자(10)와 그 양단의 광섬유 블록(11, 12, 26)이 각각 정밀 위치 제어 장치를 통하여 정렬되어 지며, 정렬 후 양단에 접착제를 도포하여 접착을 하게 된다. 이때 소자의 가공성을 좋게 하기 위하여 소자의 양단에 광학용 유리(22)를 부착하는 경우도 있다.

이러한, AWG 소자(10)를 측정하고자 할 때에는 입력측에 광섬유 블럭(11)을 정렬시키고 광대역 레이저신호를 입력한 다음 소자(10)에서 출력되는 빛을 광학 렌즈를 이용하여 각 도파로(24)의 신호를 광 파워 검출기(미도시)로 측정한다. 이 경우 소자의 채널 수가 증가하면 측정시간이 배수로 증가하는 문제가 있다. 따라서 최근에는 도파로(24)의 채널 수 만큼에 해당되는 파워 검출기를 각각의 도파로(24)에 설치하여, 레이저가 측정하고자 하는 파장 영역을 한번 출력하는 동안 모든 파워 검출기에서 각 채널에 해당하는 신호를 동시에 검출하는 방법이 많이 사용되고 있다.

그런데, 이 경우에는 출력측에 리본형 광섬유 블록(12, 27)을 정밀하게 정렬해야 하는 어려움이 있었다. 이때 통상 특정 채널의 신호를 검사하여 정렬 정도를 파악하는 방식을 사용하게 되는데, 이 경우에 정렬에 참여한 채널이 출력신호 측정 시에 정렬에 참여하지 못하게 되므로, 측정하는 동안 정렬의 틀어짐이 발생할 경우 삽입손실의 균일도를 손상시키는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 광도파로열 격자 소자의 측정 및 정렬 시에 측정오차를 줄이고 정렬을 용이하게 할 수 있는 방법 및 그 광도파로열 격자 소자를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광도파로열 격자 소자의 측정 및 정렬을 동시에 수행할 수 있어서, 측정 오차를 줄이고 정렬을 용이하게 할 수 있는 방법 및 그 광도파로열 격자 소자를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 N개의 채널을 가지는 AWG 소자의 출력측에 1번째 채널의 앞쪽과 N번째 채널의 뒤쪽으로 부가(dummy) 도파로를 추가하여서 이 두개의 도파로를 소자와 광섬유 블럭을 정렬하는데 사용하고 N개의 채널은 소자를 측정하는데 사용하게 하여, 최대의 정렬 상태를 유지하면서 동시에 소자의 특성을 측정함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 광도파로열 격자 소자에 광섬유 블럭이 정렬된 상태를 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 광도파로열 격자 소자의 측정 및 정렬을 방식을 설명하기 위한 광도파로열 격자 소자의 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광도파로열 격자 소자의 측정 및 정렬 방식을 설명하기 위한 광도파로열 격자 소자의 사시도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AWG 소자에 광섬유 블럭이 정렬된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 AWG 소자는 종래와 마찬가지로, 실리콘이나 쿼츠 기판(35)에 여러 층의 실리카 또는 폴리머 박막(33)을증착하여 형성된다.

광섬유 블록(37)은 광섬유(36)를 지지하기 위한 블럭으로, 보통 실리콘 기판(35)에 V-형 홈(V-groove)을 형성하여 광섬유 또는 리본형 광섬유(36)를 배열하고, 접착제를 이용하여 고정하여 제작된다. 이때, 기판(35)은 쿼츠로 이루어질 수도 있다. 도 3의 점선 부위를 확대하여 일점쇄선 부분에 나타낸 바와 같이, 기판(35)과 광섬유 블록(37)간에는 도파로(34)와 광섬유(36)가 서로 정밀히 맞물리도록 정렬되어야 한다. AWG 소자와 광섬유 블록(36)과의 정렬은 소자와 그 양단의 광섬유 블록(36)이 각각 정밀 위치 제어 장치를 통하여 정렬되어 지며, 정렬 후 양단에 접착제를 도포하여 접착을 하게 된다. 이때 소자의 가공성을 좋게 하기 위하여 소자의 양단에 광학용 유리(32)를 부착하는 경우도 있다.

이때 접착제는 자외선 또는 열 경화형 접착제를 사용하는 경우가 일반적이나 용접을 하는 경우도 있다. 정렬 접착된 소자는 하우징에(미도시) 넣어 최종 제품으로 제작되고 하우징 재료는 메탈 또는 플라스틱을 이용하며 때에 따라 기밀을 유지하기 위하여 밀봉(hermetic sealing)을 하는 경우도 있다. 또한 소자에 따라 온도 조정이 필요한 경우 하우징 외부로 전원 연결부를(미도시) 만들어 전류를 공급하기도 한다.

이러한 AWG 소자에서 본 발명의 특징에 따라, AWG(31)의 도파로(35)의 출력측에 적어도 하나 이상의 부가(dummy) 도파로를 형성한다. 도 3을 참조하면, 소자의 AWG(31)의 출력 도파로(35)에서 1번째 채널의 외곽과 마지막 N번째 채널의 외곽에 본 발명의 특징에 따른 부가 도파로 A, B가 추가로 더 형성됨을 볼 수 있다.

또한, 도 3에서 점선부위를 확대하여 일점쇄선 부분으로 나타낸 바와 같이, 출력 도파로(35)의 양 끝단에 형성된 부가 도파로 A, B에 상응하는 광섬유 블록(37)에는 부가 광섬유 A', B'가 형성된다.

본 발명에서는 이러한 부가 도파로 A, B 및 부가 광섬유 A', B'를 이용하여 정렬 동작을 수행한다. 즉 부가 광섬유 A', B'와의 정렬을 앞서 설명한 정밀 위치제어 장치를 통하여 수행하게 되며, 이에 따라, N 채널의 N개의 도파로(35)에 해당하는 광섬유 블럭(37)의 출력은 정렬에 참여하고 있지 않으므로 모든 단자를 파워 검출기에 연결하여 특성을 측정할 수 있게 된다.

즉 부가 도파로 A, B의 정렬 상태를 확인하면서 공정 중에 소자의 모든 채널의 특성을 측정할 수 있다. 이때 광섬유 블럭을 N+2개의 특수한 용도로 제작할 수도 있으나, 소자의 측정을 목적으로 할 때에는 리본형 광섬유의 형태에 따라 N+2 리본 광섬유(Ribbon fiber)를 사용할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 파장 분할용 평면 광 도파로 소자의 측정 및 정렬을 동시에 수행함으로, 측정 오차를 최소화하며, 더욱이 N채널의 길이 보다 넓은 길이의 정렬을 수행하기 때문에 지렛대 원리에 따라 N 채널의 정렬 정밀도가 더욱 향상됨으로서 높은 측정 신뢰도를 얻게 된다.

한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 N개의 채널을 가지는 AWG 소자의 출력측에 하나 이상의 도파로를 추가하여 이를 통해 광섬유 블럭을 정렬하며, N개의 채널을 모두 측정할 수 있으므로, 정렬 및 측정을 동시에 수행, 측정 오차를 줄이고 정렬을 용이하게 할 수 있으며, 측정 신뢰도가 높은 양질의 제품을 생산할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 광 도파로열 격자 소자에 있어서,

   N개의 출력측 채널 각각에 해당하는 도파로와,

   상기 N개의 채널 각각에 해당하는 도파로의 가장자리에 적어도 하나 이상 형성되는 부가 도파로를 가짐을 특징으로 하는 광도파로열 격자 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 부가 도파로는 상기 N개의 채널 중 1번째 채널과 N번째 채널 가장자리로 각각 하나씩 형성됨을 특징으로 하는 광 도파로열 격자 소자.
3. N개의 채널 각각을 위한 출력 도파로와, 출력 도파로측에 적어도 하나 이상의 부가 도파로를 구비한 광 도파로열 격자 소자와 측정 및 광섬유 블록간의 정렬 방법에 있어서,

   상기 부가 도파로의 출력을 검사하여 상기 광 도파로열 격자와 상기 광섬유 블록간의 정렬 동작을 수행하는 과정과,

   상기 N개의 채널 각각의 도파로의 출력을 검사하여 상기 N채널의 특성을 측정하는 과정을 가짐을 특징으로 하는 측정 및 정렬 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 부가 도파로는 상기 N개의 채널 중 1번째 채널과 N번째 채널 가장자리로 각각 하나씩 형성됨을 특징으로 하는 측정 및 정렬 방법.