KR100363887B1 - Fabrication method of hybrid coupled planar waveguide type optical amplifier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이종 접합 평면 도파로형 광증폭기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 개별 제조되는 신호광 및 펌핑광이 입사되는 저손실 광 도파로 소자와 Er, Nd 등 희토류 금속 이온이 함유된 증폭용 광 도파로 소자를 결합시킨 구조의 평면 도파로형 광증폭기와 그 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a heterojunction planar waveguide type optical amplifier and a method for manufacturing the same. A low loss optical waveguide element into which a signal light and a pumping light are incident, and an amplification optical waveguide element containing rare earth metal ions such as Er and Nd are combined. Provided are a planar waveguide optical amplifier with a structure of the present invention and a method of manufacturing the same.
또한 본 발명은 이러한 구조를 갖는 증폭기를 이용하여 분배기, 파장다중화기 등의 PLC(Planar Lightwave Circuit)소자와 결합시켜 소자에서 발생되는 신호 감쇄를 보상시킨 광증폭 응용 소자 제조를 제공한다.In addition, the present invention provides an optical amplification application device to compensate for the signal attenuation generated in the device by combining with a device (Planar Lightwave Circuit) such as a splitter, a wavelength multiplexer using an amplifier having such a structure.
본 발명에 따르면 저손실 도파로는 각종 기능성 소자의 집적이 가능하고, 광증폭용 도파로는 증폭 특성만 최적화하여, 개별 제조된 두 도파로 소자를 결합시켜 광증폭기를 제조하는 것이 가능하므로 본 발명의 증폭기의 경우 증폭 효과와 소자의 기능을 모두 최대화 할 수 있다.According to the present invention, the low loss waveguide can be integrated with various functional elements, and the optical amplifier is optimized only by amplifying characteristics, and it is possible to manufacture an optical amplifier by combining two separately manufactured waveguide elements. Both the amplification effect and the device's function can be maximized.
Description
본 발명은 광 통신 기술에 사용되는 평면 도파로형 광증폭기에 관한 것으로서, 상세하게는 신호광 및 펌핑광의 전송을 주 목적으로 하는 저손실 도파로와 희토류 금속 이온이 함유되어 있어 신호광의 증폭을 주 목적으로 하는 도파로 소자를 서로 맞대어 붙혀 구성함으로써 각각의 도파로 소자가 가지고 있는 저손실 전송 및 광 증폭의 장점을 동시에 갖는 효율적인 평면 도파로형 광증폭기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar waveguide type optical amplifier used in optical communication technology. More specifically, the present invention relates to a waveguide having a low loss waveguide and rare earth metal ions mainly intended for the transmission of signal light and pumped light. The present invention relates to an efficient planar waveguide type optical amplifier having the advantages of low loss transmission and optical amplification which each waveguide element has by combining each other, and a method of manufacturing the same.
장거리 광 통신의 경우 신호광으로 사용되는 1550nm 대역의 광 신호가 전송 선로를 지나면서 잡음이나 전송 선로의 손실에 의하여 점차 약화된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광 신호를 증폭시켜 주는 광증폭기가 사용된다.In the case of long-distance optical communication, the optical signal of 1550nm band, which is used as signal light, is gradually weakened by noise or loss of transmission line as it passes through the transmission line. Therefore, in order to solve this problem, an optical amplifier for amplifying an optical signal is used.
종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 아이솔레이터(105), 펌프 레이저 다이오드(103), 파장다중화기(104) 및 희토류 첨가 광섬유(106)로 구성되어 입력되는 신호광을 증폭하여 출력하는 광 섬유를 사용한 섬유형 광증폭기가 주로 사용되었다.Conventionally, as shown in FIG. 1, an isolator 105, a pump laser diode 103, a wavelength multiplexer 104, and a rare earth-added optical fiber 106 are composed of fibers using optical fibers that amplify and output the input signal light. Fluorescent amplifiers are mainly used.
그러나 이러한 종래의 광섬유 증폭기의 경우 희토류 첨가 광섬유에 도핑할 수 있는 희토류 금속 이온의 함량이 한정되어 수십미터의 매우 긴 희토류 첨가 광 섬유가 필요하고, 별도의 파장다중화기(WDM, Wavelength Division Multiplexer) 등이 필요하여 광증폭기의 크기가 커지며, 대량 생산이 힘든 문제점을 가지고 있다.However, such a conventional optical fiber amplifier requires a very long rare earth-added optical fiber of several tens of meters due to the limited content of rare earth metal ions which can be doped into the rare earth-added optical fiber, and a separate wavelength multiplexer (WDM) This necessitates an increase in the size of the optical amplifier and has a difficult problem in mass production.
이상의 문제점을 해결하기 위한 방법으로서 평면 도파로형 광증폭기가 고려되고 있다. 그러나 종래의 평면 도파로형 광증폭기의 경우 도 2에서 나타낸 바와 같이 단순히 광섬유 증폭기의 희토류 첨가 광섬유 부분을 희토류 첨가 도파로 소자(206)로 대체한 구조를 가진다. 따라서 파장다중화기(204)와 같은 부속 광회로가 여전히 필요한 문제점이 있다.As a method for solving the above problems, planar waveguide optical amplifiers are considered. However, in the case of the conventional planar waveguide optical amplifier, as shown in FIG. 2, the rare earth-added optical fiber portion of the optical fiber amplifier is replaced with the rare earth-added waveguide device 206. Accordingly, there is still a problem in that an accessory optical circuit such as the wavelength multiplexer 204 is still needed.
그리고, 평면 도파로형 광증폭기를 제조하기 위하여 사용하는 희토류 금속 이온을 함유하는 광 도파로는 일반적으로 신호광 및 펌핑광에 대한 전송 손실 값이 매우 크다. 따라서 이러한 큰 손실의 희토류 함유 도파로만 가지고서는 도파로형 광증폭기에 저손실 도파로로 만들수 있는 여러가지 기능 소자를 집적하는 것이 불가능하다. 뿐만 아니라 신호광과 펌핑광을 결합 시키기 위해서 반드시 광섬유 등으로 만들어지는 파장다중화기를 외부에 부착해야 한다.In addition, optical waveguides containing rare earth metal ions used to manufacture planar waveguide optical amplifiers generally have very large transmission loss values for signal light and pumped light. Therefore, it is impossible to integrate various functional elements that can be made into a low loss waveguide into a waveguide optical amplifier using only such a large loss rare earth-containing waveguide. In addition, in order to combine the signal light and the pumping light, the wavelength multiplexer made of optical fiber must be attached to the outside.
또한 평면형 광증폭기 관련 선행기술로는 인 고농도 코도핑 Er 평면도파로에 WDM 커플러를 집적하여 구성함으로써 WDM 커플러에서 발생되는 손실효과로 이득계수는 낮아지나 광증폭에 의한 상쇄로 고이득 특성을 보이며, 평면형 광증폭기를 소형화하고 저가격화한 것이 있다[참조문헌: K. Hattori 등, "Erbium-doped Sillica-based Waveguide Amplifer Integrated with a 980/1530nm WDM Coupler, Electronics Letters, 30권 11호, pp.856-857, 1994. 11]In addition, the prior art related to the planar optical amplifier includes a WDM coupler integrated in a high concentration co-doped Er planar wave, resulting in a loss effect generated by the WDM coupler, but a high gain characteristic due to the offset caused by the optical amplification. The optical amplifier has been miniaturized and has a low price [Reference: K. Hattori et al., "Erbium-doped Sillica-based Waveguide Amplifer Integrated with a 980 / 1530nm WDM Coupler, Electronics Letters, Vol. 30, No. 11, pp.856-857 , 1994. 11]
이 선행기술은 SiO2가 주조성이며, 인이 코도핑된 것으로 Er이 일정량 이상 첨가되면 산란손실과 더불어 Er이 군집되어 광증폭 효과를 얻을 수 없다. 여기서 일정량(<0.5wt%)으로 설명된 Er의 제한적인 첨가는 Er 첨가 도파로의 길이가 수 십 cm이상으로 길어져야 광증폭효과를 얻을 수 있는 요인이 된다. 즉, 소자의 크기가 커지는 단점이 있고 저손실 도파로와 Er 첨가 도파로의 집적이 Er 첨가 도파로의 길이 증가로 제한을 받는 단점이 있다.In this prior art, SiO 2 is castable and phosphorus is co-doped. If Er is added in a predetermined amount or more, Er is clustered together with scattering loss, and thus an optical amplification effect cannot be obtained. The limited addition of Er, which is described here as a certain amount (<0.5wt%), becomes a factor to obtain the optical amplification effect when the length of the Er-added waveguide is lengthened by several ten cm or more. That is, there is a disadvantage in that the size of the device increases, and the integration of the low loss waveguide and the Er addition waveguide is limited by the increase in the length of the Er addition waveguide.
상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 파장다중화기, 광 분배기 등의 기능 소자를 집적할 수 있는 저손실의 광 도파로 소자와 희토류 금속 이온을 함유하는 광 증폭용 도파로 소자를 각각 별도로 제조하여 이를 서로 맞대어 접합시킴으로써 다양한 종류의 저손실 기능 소자의 집적과 광 증폭을 동시에 구현할 수 있는 평면 도파로형 광증폭기 제조 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised to solve the conventional problems as described above is an optical amplification waveguide containing a low loss optical waveguide element and rare earth metal ions capable of integrating functional elements such as a wavelength multiplexer and an optical splitter. The present invention provides a method for manufacturing a planar waveguide type optical amplifier capable of simultaneously integrating and amplifying various types of low-loss functional devices by separately manufacturing the devices and bonding them to each other.
도 1은 종래의 섬유형 광 도파로의 기본 구조도1 is a basic structural diagram of a conventional fiber type optical waveguide
도 2는 종래의 도파로형 광증폭기의 기본 구조도2 is a basic structural diagram of a conventional waveguide type optical amplifier
도 3은 파장다중화기가 집적된 저손실 도파로 소자3 is a low loss waveguide device incorporating a wavelength multiplexer;
도 4는 이온 교환 방법으로 제조된 희토류 첨가 도파로 소자4 is a rare earth addition waveguide device prepared by the ion exchange method
도 5는 본 발명의 이종 접합 평면 도파로형 광증폭기 제조 공정 단면도,5 is a cross-sectional view of a heterojunction planar waveguide optical amplifier manufacturing process of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평면 도파로형 광증폭기 구조도6 is a structural diagram of a planar waveguide type optical amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광증폭기에 기능성 수동소자를 복합시킨 구조도7 is a structural diagram in which a functional passive device is combined with an optical amplifier according to an embodiment of the present invention;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101, 201 : 신호광 입력 102, 202 : 신호광 출력101, 201: signal light input 102, 202: signal light output
103, 203 : 펌프 레이저 다이오드 104, 204 : 파장다중화기103, 203: pump laser diode 104, 204: wavelength multiplexer
105, 205 : 아이솔레이터 106 : 희토류 첨가 광섬유105, 205: isolator 106: rare earth addition optical fiber
206 : 희토류 첨가 평면도파로형 소자206: rare earth addition planar waveguide device
300 : 저손실 광 도파로 소자 301 : 버퍼층300: low loss optical waveguide device 301: buffer layer
302 : 상부클래드층 303 : 신호광 입력 도파로 코아302: upper cladding layer 303: signal light input waveguide core
304 : 펌핑광 입력 도파로 코아 305 : 신호광 출력 도파로 코아304: pumping light input waveguide core 305: signal light output waveguide core
400 : 희토류 금속 이온 함유 증폭용 광 도파로 소자400: optical waveguide device for amplifying rare earth metal ions
401 : 희토류 첨가 모재 유리(Er 이용 함유 규산염 유리)401: Rare earth-added base material glass (Er-containing silicate glass)
402 : 금속 박막 403 : KNO3용융염402 metal thin film 403 KNO 3 molten salt
404 : 이온 교환으로 형성된 광 증폭용 도파로404: waveguide for optical amplification formed by ion exchange
501 : 스프링 601 : 실리콘 혹은 실리카 기판501: spring 601: silicon or silica substrate
602 : 저손실 도파로 버퍼층 603 : 저손실 도파로 코아층602: low loss waveguide buffer layer 603: low loss waveguide core layer
604 : 금속(알루미늄, 크롬 등) 마스크604: metal (aluminum, chrome, etc.) mask
605 : 식각된 도파로 코아층 606 : 저손실 도파로 상부클래드층605: etched waveguide core layer 606: low loss waveguide upper cladding layer
607 : 저손실 도파로 상부층의 노출부(희토류 이온 첨가 광 증폭용 도파로 소자 결합부)607: exposed portion of the low-loss waveguide upper layer (waveguide device coupling portion for rare earth ion-added optical amplification)
608 : 희토류 금속 이온 함유 광 증폭용 도파로 소자608: waveguide device for optical amplification containing rare earth metal ions
701 : 실리콘 혹은 실리카 기판 702 : 파장다중화기701: silicon or silica substrate 702: wavelength multiplexer
703 : 희토류 금속 이온 함유 광 증폭용 도파로 소자703: waveguide device for optical amplification containing rare earth metal ions
704 : 16 채널 광분배기704: 16 channel optical splitter
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 평면 도파로형 광증폭기를 구성하는 한 요소로서 저손실 광 도파로 소자의 경우는 희토류 금속 이온을 첨가하지 않은 광 도파로 소자로서 광증폭 효과가 없는 반면 신호광 및 펌핑광을 저손실로 전송할 수 있으며 손실이 작은 파장다중화기, 광 분배기 등의 기능 소자를 집적할 수 있다.First, as a component of the planar waveguide optical amplifier of the present invention, a low loss optical waveguide device is an optical waveguide device without addition of rare earth metal ions, and has no optical amplification effect, but can transmit signal light and pumped light with low loss. Functional elements such as a wavelength multiplexer and an optical splitter having low loss can be integrated.
이러한 도파로는 일반적으로 광이 도파되는 영역인 코아층과 이보다 굴절율이 낮은 버퍼층 및 상부클래드층으로 구성된다. 이러한 저손실의 도파로 소자는 화염가수분해 및 화학증착 등의 방법으로 제조되는 실리카 유리 도파로나 저손실 광학 유리에 이온 교환 등의 방법으로 도파로를 형성하여 제조할 수 있다.The waveguide is generally composed of a core layer, which is a region where light is guided, and a buffer layer and an upper cladding layer having a lower refractive index. The low loss waveguide device may be manufactured by forming a waveguide in a silica glass waveguide manufactured by a method such as flame hydrolysis and chemical vapor deposition or a method of ion exchange or the like in a low loss optical glass.
도 3은 일예로서 파장다중화기가 집적된 저손실 광 도파로 소자를 나타낸 것으로, 후술하는 실시예 1과 같은 공정을 통해 제조할 수 있다.3 illustrates a low loss optical waveguide device in which a wavelength multiplexer is integrated as an example, and may be manufactured through the same process as in Example 1 described later.
한편, 본 발명의 평면 도파로형 광증폭기의 다른 구성요소인 Er, Tm, Pr, Yb 등의 희토류 금속 이온을 함유한 광 증폭용 도파로 소자는 펌핑광과 신호광이 동시에 전송될 경우 펌핑광 에너지의 일부가 전자 천이 작용에 의하여 신호광으로 전이되면서 신호광의 증폭이 일어나는 도파로 소자이다.Meanwhile, an optical amplification waveguide device containing rare earth metal ions such as Er, Tm, Pr, and Yb, which is another component of the planar waveguide optical amplifier of the present invention, is part of the pumped light energy when the pumped light and the signal light are simultaneously transmitted. Is a waveguide device in which amplification of signal light occurs while being transferred to signal light by an electron transition action.
이러한 도파로는 Na, K, Ca, Mg 등 전자가 1가 및 2가 알칼리 금속 이온을 함유하는 규산염 혹은 인산염 유리에 Er, Tm, Pr, Yb 등의 희토류 금속 이온을 일정량 첨가하여 만든 유리를 사용하여 제조한다. 희토류 금속 이온은 도파로 코아 부분에 존재하거나 혹은 모재 전체에 균일하게 존재할 수 있다. 희토류 이온 첨가 광 도파로 소자는 스퍼터링, 화염가수분해(FHD, Flame Hydrolysis Deposition) 및 화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition), 기화액적(Aerosol) 증착법 등으로 만든 유리막을 정밀하게 식각하거나, 모재 유리상에 도파로 패턴을 형성한 후 이온교환 등의 방법을 이용하여 제조할 수 있다.Such a waveguide uses glass made by adding a certain amount of rare earth metal ions such as Er, Tm, Pr, and Yb to silicate or phosphate glass containing electrons monovalent and divalent alkali metal ions such as Na, K, Ca, and Mg. Manufacture. Rare earth metal ions may be present in the waveguide core portion or may be uniformly present throughout the substrate. Rare earth ion-added optical waveguide devices can precisely etch glass films made by sputtering, Flame Hydrolysis Deposition (FHD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Aerosol deposition, or the like. After forming the waveguide pattern, it can be produced using a method such as ion exchange.
도 4는 일예로서 이온 교환 방법으로 제조된 희토류 첨가 도파로 소자의 제조공정을 나타낸 것으로, 다음의 공정을 통해 제조될 수 있다.4 shows a manufacturing process of a rare earth-added waveguide device manufactured by an ion exchange method as an example, and may be manufactured through the following process.
먼저, 2wt%의 Er 이온이 함유된 규산염 유리(401) 위에 2000Å 두께의 금속(Al등) 박막(402)을 열증착하여 형성한다.First, a metal (Al) thin film 402 having a thickness of 2000 Å is formed on the silicate glass 401 containing 2 wt% Er ions by thermal evaporation.
이어서, 포토리소그라피 및 습식 식각을 통하여 도파로 패턴을 형성한 후 380℃로 용융된 KNO3염(403)속에 1시간 함침시켜 규산염 유리(401)의 Na 이온을 K 이온으로 교환하여 광 증폭용 도파로(404)를 형성한 후 Al 박막을 산 용액으로 제거하여 광 증폭용 도파로 소자를 완성한다.Subsequently, a waveguide pattern is formed through photolithography and wet etching, and then impregnated in KNO 3 salt 403 melted at 380 ° C. for 1 hour to exchange Na ions of the silicate glass 401 with K ions for optical amplification waveguide ( After forming 404, the Al thin film is removed with an acid solution to complete the waveguide device for optical amplification.
도 5는 본 발명의 평면 도파로형 광증폭기의 구조를 나타낸 것으로서, 상기의 저손실 광 도파로 소자(300)와 희토류 금속 이온을 함유한 광 도파로 소자(400)를 서로 맞대어 결합시켜 구성한다.FIG. 5 shows the structure of the planar waveguide optical amplifier of the present invention, wherein the low loss optical waveguide device 300 and the optical waveguide device 400 containing rare earth metal ions are bonded to each other.
희토류 금속 이온 함유 광 도파로 소자(400)는 서로 끊어진 저손실 도파로의 상단에 위치하며, 이때 희토류 함유 도파로의 일부가 저손실 도파로의 상단에서 겹치는 구조를 형성하여 입력 단의 저손실 도파로에서 신호광 및 펌핑광이 상부의 희토류 금속 이온이 함유된 도파로쪽으로 자연스럽게 이동되어 광 증폭이 일어난 후 다시 하부의 출력단의 저손실 도파로로 이동되어 출력될 수 있게 한다.The rare earth metal ion-containing optical waveguide device 400 is positioned at an upper end of the low-loss waveguide, which is broken from each other. In this case, a part of the rare-earth-containing waveguide overlaps with the upper end of the low-loss waveguide so that the signal light and pumping light are upper in the low-loss waveguide at the input stage. It is naturally moved toward the waveguide containing rare earth metal ions, and after optical amplification occurs, it is moved to the low loss waveguide of the lower output stage to be output.
각 도파로 소자의 도파로가 겹쳐지는 부분의 길이는 이미 알려져 있는 도파 모드 결합 이론(Coupled Mode Theory) 등의 수학적 방법으로부터 신호광 및 펌핑광이 가장 적은 손실로 이송될수 있도록 계산하여 결정할 수 있다.The length of the overlapping portion of each waveguide element can be determined by calculating the signal and pumping light so that the light and pumping light can be transferred with the least loss from known mathematical methods such as the coupled mode theory.
각 도파로 소자 접합은 UV 경화 에폭시등을 이용할 수 있으며, 단순히 스프링(501) 등을 이용하여 고정시키는 형태도 가능하다. 이 때에는 광 손실을 감소시키기 위해서 양 도파로 소자의 사이에 UV 경화 적외선 투과 에폭시를 쓰거나 굴절율 정합액 등의 저손실 매질을 충진시킨다. 각 도파로의 정확한 정렬을 위하여 저손실 도파로의 클래드층 일부를 식각 등의 방법으로 가공하여 희토류 금속 이온이 첨가된 도파로 소자의 장착 위치를 만들어 줄 수도 있다.Each waveguide device may be bonded to a UV cured epoxy, or may be simply fixed using a spring 501 or the like. At this time, in order to reduce the light loss, a UV-cured infrared transmission epoxy is used between both waveguide elements or a low loss medium such as a refractive index matching liquid is filled. For precise alignment of each waveguide, a portion of the cladding layer of the low loss waveguide may be processed by etching or the like to make a mounting position of the waveguide device to which rare earth metal ions are added.
이하, 본 발명에 따른 평면 도파로형 광증폭기의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a planar waveguide optical amplifier according to the present invention will be described.
[실시예 1]Example 1
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 접합 도파로형 광증폭기 제조 공정 단면도를 보인 것이다.Figure 6 shows a cross-sectional view of a heterojunction waveguide optical amplifier manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
먼저 실리콘 기판(601)상에 화염가수분해법을 이용하여 굴절율 차(Δn)가 0.3~0.75%인 20㎛ 버퍼층(602)과 6∼8㎛ 코아층(603)을 형성한다.First, a 20 µm buffer layer 602 having a refractive index difference Δn of 0.3 to 0.75% and a 6 to 8 µm core layer 603 are formed on the silicon substrate 601 by flame hydrolysis.
그 위에 열 증착을 통하여 2000Å 두께의 금속(Cr, AL) 마스크(604)를 형성한 후, 포토 리소그라피와 습식 식각을 통하여 도파로 패턴을 형성한다.After forming a metal (Cr, AL) mask 604 having a thickness of 2000Å by thermal evaporation thereon, a waveguide pattern is formed through photolithography and wet etching.
그 후 유도결합플라즈마(ICP; Inductive Coupled Plasma) 식각을 통하여1550nm 파장의 신호광 및 980nm 펌핑광을 결합시키는 파장다중화기와 신호광 전송도파로(605)를 식각하고 난 후 금속막을 제거하고, 그 위에 화염가수분해법을 이용하여 상부클래드층(606)을 형성한다.Thereafter, after etching the wavelength multiplexer and the signal light transmission waveguide 605 which combine the signal light of 1550 nm wavelength and the pumped light of 980 nm through inductive coupled plasma (ICP) etching, the metal film is removed, and the flame hydrolysis method is applied thereon. The upper clad layer 606 is formed by using.
그런 다음, 광 증폭용 도파로 소자를 결합시키기 위하여 상부클래드층(606)을 포토리소그라피와 식각을 통하여 노출부(607)를 형성한다.Thereafter, the upper cladding layer 606 is exposed to photolithography and etching to form an exposed portion 607 in order to couple the waveguide device for optical amplification.
이어서, 앞서 설명한 도 4와 동일한 공정으로 만들어진 희토류 금속 이온 함유 증폭용 광 도파로 소자(608)를 정밀 가공하여 적정한 크기로 만든 후, 자외선 경화 에폭시를 발라 저손실 도파로 소자의 노출부(607)에 부착하고, 신호광을 입사하여 전송 손실을 측정한다. 상부 광 증폭용 도파로 소자의 위치를 미세 조정하여 신호광의 손실이 최소가 되게 한 후 자외선을 조사하여 에폭시를 경화시킴으로써 각각의 소자를 서로 부착시켜 평면 도파로형 광 중폭기를 완성한다.Subsequently, the rare earth metal ion-containing amplification optical waveguide device 608 made by the same process as in FIG. 4 was precisely processed to obtain an appropriate size, and then applied to the exposed portion 607 of the low loss waveguide device by applying ultraviolet curing epoxy. Then, the signal light is incident and the transmission loss is measured. The position of the upper waveguide device for fine amplification is finely adjusted to minimize the loss of signal light, and then the ultraviolet rays are irradiated to cure the epoxy to attach the elements to each other to complete the planar waveguide type light attenuator.
[실시예 2]Example 2
먼저,실시예 1에서와 같은 방법으로 저손실 도파로 소자를 제조한다.First, a low loss waveguide device is manufactured in the same manner as in Example 1 .
그리고, 광 증폭용 도파로 소자는 2% 의 Er 이온과 5% 의 Yb 이온이 함께 첨가된 인산염 유리를 앞서 설명한 도 4에서와 같은 이온 교환 방법을 이용하여 제조한다.In addition, the waveguide device for optical amplification is manufactured by using the ion exchange method as shown in FIG. 4 described above with the phosphate glass to which 2% Er ions and 5% Yb ions are added together.
그런 다음, 상기 저손실 도파로 소자의 상단에 1.5의 굴절율을 갖는 굴절율 정합액을 균일하게 도포한 후 광 증폭용 도파로 소자를 올려 놓고 미리 만들어진 스프링(501)으로 눌러서 도 5와 같이 결합시킨다.Thereafter, the refractive index matching liquid having a refractive index of 1.5 is uniformly applied to the upper end of the low loss waveguide device, and then the optical amplification waveguide device is placed and pressed with a pre-made spring 501 to be combined as shown in FIG. 5.
[실시예 3]Example 3
실시예 1, 2는 광증폭기 구성의 기본 소자를 보인 것이고, 저손실 실리카 도파로에 다른 기능을 갖는 소자(광분배기, 다채널 WDM(Wavelength Division Multiplexer) 등)를 집적 구성하여 제조할 수 있다. Embodiments 1 and 2 show the basic elements of the optical amplifier configuration, and can be manufactured by integrating the elements having different functions (optical divider, multi-channel Wavelength Division Multiplexer (WDM), etc.) in the low loss silica waveguide.
도 7은 본 발명의 광증폭기에 기능성 수동소자(16채널 무손실 광분배기)를 복합시킨 일실시예를 나타낸 것으로, 먼저,실시예 1과 같은 방법으로 실리콘 혹은 실리카 기판(701)위에 다수개의 파장다중화기(702)와 16채널 광분배기(704)를 저손실 도파로로 형성하여 저손실 광 도파로 소자를 제조한다.7 shows an embodiment in which a functional passive element (16 channel lossless optical splitter) is combined with an optical amplifier of the present invention. First, a plurality of wavelengths are multiplexed on a silicon or silica substrate 701 in the same manner as in Example 1. The firearm 702 and the 16 channel optical splitter 704 are formed as a low loss waveguide to manufacture a low loss optical waveguide device.
그런 다음, 앞서 설명한실시예 1또는실시예 2와 같은 방법으로 제조된 희토류 금속 이온 함유 광 증폭용 도파로 소자(703)를 저손실 광 도파로 소자의 저손실 도파로가 끊어진 부분 위에 결합시켜, 하나의 기판상에 여러 개의 광증폭 기능성 소자가 제조된다. 이때 저손실 광 도파로 소자와 광 증폭용 도파로 소자의 결합 방법도실시예 1또는실시예 2와 동일하다.Then, the rare earth metal ion-containing optical waveguide element 703 manufactured in the same manner as in Example 1 or Example 2 described above is bonded on the portion where the low loss waveguide of the low loss optical waveguide element is cut off, and is placed on one substrate. Several optically amplified functional devices are manufactured. In this case, the method of combining the low loss optical waveguide device and the optical amplification waveguide device is also the same as in the first or second embodiment .
또한 여기서, 예시하지는 않았지만 동일한 방법으로 다채널 WDM, 광송수신 모듈, WDM-PON(Passive Optical Network) 모듈 등의 소자에 적용하여 제조할 수 있다.In addition, although not illustrated here, the present invention may be manufactured by applying to a device such as a multi-channel WDM, an optical transmission / reception module, a WDM-PON (Passive Optical Network) module, or the like.
상술한 바와 같이 본 발명은 서로 다른 공정으로 만들어지는 이종 도파로 소자를 단순히 맞대어 결합시켜 평면 도파로형 광증폭기를 제조하므로, 각각의 소자에 가장 적합한 공정을 사용할 수 있다.As described above, since the present invention manufactures a planar waveguide type optical amplifier by simply facing each other by combining heterogeneous waveguide elements made by different processes, a process most suitable for each element can be used.
예로서 화염 가수분해 방법과 같이 희토류 금속 이온 첨가가 어려운 공정에서는 저손실 도파로 소자만 제조하고, 반면 희토류 금속 이온이 첨가된 모재 유리를 이온 교환하여 쉽게 광 증폭용 도파로 소자를 만들어서 이를 서로 맛대어 결합시켜 광증폭기를 만들 경우 두가지 도파로를 동일 공정으로 혹은 동일 기판에 구성해야 하는 종래의 기술보다 간단하게 광증폭기를 만들수 있다.For example, in the process where it is difficult to add rare earth metal ions such as flame hydrolysis, only low loss waveguide devices are manufactured.On the other hand, the base glass to which rare earth metal ions are added is ion-exchanged to make a waveguide device for optical amplification, which is then flavored and combined In the case of making an optical amplifier, it is possible to make the optical amplifier simpler than the conventional technology in which the two waveguides are configured in the same process or on the same substrate.
본 발명에 따르면 저손실 도파로는 각종 기능성 소자의 집적이 가능하고, 광증폭용 도파로는 증폭 특성만 최적화하여 두 도파로 소자를 맞대어 결합시켜 광증폭기를 제조하는 것이 가능하므로 본 발명의 증폭기의 경우 증폭 효과와 소자의 기능을 모두 최대화 할 수 있다.According to the present invention, a low loss waveguide can be integrated with various functional elements, and an optical amplifier can be manufactured by optimizing only the amplification characteristics so as to combine the two waveguide elements with each other to manufacture an optical amplifier. Maximizes the full functionality of the device.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example only and not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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