KR100370278B1 - 광 경로 제어용 투 바이 투 광스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광통신 및 광교환 시스템내에서의 광 경로 제어시 필수적인 소자인 광스위치에 관한 것이다. 두 개의 분기 광도파로의 폭이 서로 다른 비대칭적 Y-분기 광도파로로 구성되어 있으며, 입력단자에 2개의 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와 출력단자에 2개의 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로가 쌍을 이루며, 입력과 출력의 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로들은 크로스상태의 광경로를 제공하기 위하여 원호 곡선 광도파로에 의해 직접 연결되거나 바상태의 광경로를 제공하기 위해 입력과 출력의 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로들끼리 직접 연결 되는 구조 형태를 특징으로 한다. 이로 인해, 전력 소모 없이 초기 경로를 유지하고 누화(crosstalk)특성을 향상시킨다.
특히, 단면적이 큰 립 채널 광도파로(oversized rib channel waveguide)구조이며 폴리머로 제작된 본 발명의 광 경로 제어용 2×2 광스위치는, 손실전력, 누화(crosstalk)특성, 소자의 길이 등을 고려하여 구현하였기 때문에 파장과 편광에 무관하게 동작할 뿐만 아니라, 누화(crosstalk)특성까지도 향상시킨다.

Description

광 경로 제어용 투 바이 투 광스위치 {Optical Path Controlling two by two Optical Switch}
본 발명은 광통신 및 광교환 시스템에서 광 경로 제어를 위한 광스위 치에 관한 것으로써, 보다 상세하게 설명하면, 4개의 비대칭적 Y-분기 광 도파로와 이를 연결하는 2개의 원호 곡선 광도파로로 구성되어 광 경로 제 어시, 전력 소모없이 초기 경로를 유지하고 누화특성이 향상되도록 한 광 경로 제어용 2×2 광스위치에 관한 것이다.
광스위치는, 광통신 및 광교환 시스템에서 광 경로 제어를 위한 필수적인 소자로써, 파장과 편광에 무관하고 누화(crosstalk)특성이 좋아야 하 며, 스위칭시 소모되는 전력이 작아야 한다.
이러한 광스위치의 종래기술로서, Martin Hoffmann, Peter Kopka, and Edgar Voges가 제안한 [논문명칭 : "Thermooptical Digital Switch Arrays in Silica-on-Silicon with Defined Zero-Voltage State.", 게제지 : IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.16, no.3, pp.395-400, 발표 : 1998년]이 있다. 이 광스위치는 실리카 물질과 비대칭적 X-분기 광도파로를 이용한 구조인데, 하나의 X-분기 광도파로만을 사용함으로써 직렬 연결이 되지 않아 스위칭시 소모되는 전력이 크다는 단점이 있다.
또 다른 종래기술로서, R.Kasahara, M.Yanagisawa, A.Sugita, T.Goh, M. Yasu, A.Himeno, and S.Matsui가 제안한 [논문명칭 : "Low-Power Consumption Silica-Based 2×2 Thermooptic Switch Using Trenchde Silicon Substrate", 게제지 : IEEE Photonics Technology Letters, vol.11, no. 9, pp. 1132-1134, 발표 : 1999년] 이 있다. 이 광스위치는 방향성 결합기를 이용한 구조로서 전력 소모 없이 초기 경로를 유지할 수는 있으나, 동작시 파장과 편광에 의존하기 때문에 전력 소모가 크다는 단점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 최근에는 열광학 효과가 큰 폴리머를 사용한 열광학 스위치가 주로 연구되어 발표되고 있다. 이러한 스위치의 대표적인 열광학 스위치로서, R.Moosbruger, G Fischbeck, C.Kostrzwa and K.Petermann가 제안한[논문명칭 : "Digital optical switch based on 'oversized' polymer rib waveguides", 게제지 : Electronics Letters, vol. 32, no. 6, pp. 544-545, 발표 : 1996년] 이 있다. 이 스위치는 실리카에 비해, 10배 정도 큰 열광학 계수를 가져 스위칭시 소모되는 전력을 줄일 수 있는 장점이 있으나 대칭적인 Y-분기 광도파를 이용하여 구현되었기 때문에 모든 스위칭상태에서 전력이 소모되는 단점이 있다.
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 4개의 비대칭적 Y-분기 광도파로와 2개의 원호 곡선 광도파로를 연결하여 구성함으로써, 스위칭시 파장과 편광에 무관하게 동작하고 전력 소모 없이 초기 경로를 유지하면서 누화특성을 향상시키는 광 경로 제어용 2×2 광스위치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 Y-분기 광도파로로 이루 어진 광 경로 제어용 2×2 광스위치의 구조도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면 구조도,
도 3은 입력 Y-분기 광도파로의 분기 광도파로 폭의 차(△W)에 따른 누화 특성을 수치 모사한 결과를 도시한 그래프도,
도 4는 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경의 변화에 따른 누화와 추가 손 실을 수치모사한 결과를 도시한 그래프도,
도 5는 본 발명에 따른 광 경로 제어용 2×2 광스위치에 인가된 전력에 따른 광출력 전달 특성을 도시한 그래프도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
110 : 입력 1의 비대칭적 Y-분기 광도파로
120 : 입력 2의 비대칭적 Y-분기 광도파로
130 : 출력 1의 비대칭적 Y-분기 광도파로
140 : 출력 2의 비대칭적 Y-분기 광도파로
150, 160 : 원호 곡선 광도파로
R : 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경
W1: 비대칭적 Y-분기 광도파로의 분기 도파로 중 폭이 좁은 일 분기 광도파 로의 폭
W2: 비대칭적 Y-분기 광도파로의 분기 도파로 중 폭이 넓은 다른 분기 광도 파로의 폭
θ1: 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 분기도파로 사이각인 분기각도
θ2: 원호 곡선 광도파로의 교차각
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 경로 제어용 2×2 광스위치는,
제 1 입력단자를 통해 입력되는 광신호를 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로로 출력하는 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와, 제 2 입력단자를 통해 입력되는 광신호를 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로로 출력하는 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와, 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로를 통해 입력되는 광신호를 제 1 출력 단자로 출력하는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로와, 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로를 통해 입력되는 광신호를 제 2 출력단자로 출력하는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로를 포함하고,
상기 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 연결하고 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 연결되어 크로스 연결상태를 이루며, 상기 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로와 연결되고 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로와 연결되어 바 연결 상태를 이루며,
상기 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로 및 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 다른 분기 광도파로의 폭은 서로 다르게 형성하고,
상기 크로스 상태와 바 상태는 외부 조건에 따라 바뀌어 가며 연결되는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 상기 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 상기 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로 사이를 연결하는 제 1 원호곡선 광도파로와, 상기 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 상기 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로 사이를연결하는 제 2 원호곡선 광도파로를 더 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 광 경로 제어용 2×2 광스위치를 보다 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광 경로 제어용 2×2 광스위치의 구조도이다. 입력 단자(111,121)쪽에 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110,120)가 병렬로 배치되어 쌍을 이루며 출력 단자(131,141)쪽 역시 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130, 140)가 쌍을 이루면서 병렬로 배치된다. 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110)의 2개의 분기 광도파로(112,113) 중 폭이 넓은 일 분기 광도파로(113)는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(140)의 2개의 분기 광도파로(142,143) 중 폭이 넓은 일 분기 광도파로(143)와 원호 곡선 광도파로(150)에 의해 연결된다.
제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(120)의 2개의 분기 광도파로(122,123) 중 폭이 넓은 일 분기 광도파로(123)는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130)의 폭이 넓은 일 분기 광도파로(133)와 원호 곡선 광도파로(160)에 의해 연결된다.
제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110)의 폭이 좁은 다른 분기 광도파로(112)는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130)의 폭이 좁은 다른 분기 광도파로(132)와 직접 연결되며, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(120)의 폭이 좁은 다른 분기 광도파로(122)는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(140)의 폭이 좁은 다른 분기 광도파로(142)와 직접 연결된다.
여기서 비대칭적 Y-분기 광도파로의 " 비대칭 " 의미를 알아보면, 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 각각의 2개의 분기 광도파로의 폭이 W1과 W2( = W1-△W : △W-> Y-분기 광도파로의 출력 도파로 폭의 차)인데, W1과 W2의 폭이 같을 때(△W=0) 대칭적 Y-분기 광도파로라 부르고, W1과 W2의 폭의 차이가 있을 때(△W가 0이 아닐 때) "비대칭적 Y-분기 광도파로" 라 한다.
위의 연결 구조를 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치에 적합한 구성 재료로는 여러 가지(실리카, 반도체, 강유전체, 폴리머 등)가 있으나, 이 중 열광학 계수가 크고 스위칭시 소모 전력을 줄일 수 있는 폴리머는 광스위치의 재료로써 가장 적합하다. 또한 폴리머를 이용하면 제작 공정이 간단하고 기판 사용에 제한이 없어 대량 생산이 용이하다는 장점이 있다. 폴리머는 열적으로 안정된 열경화성 폴리머를 이용한다.
이런 특징의 폴리머를 사용하여 광경로 제어용 2×2 광스위치를 구현해 본다. 도 2는 도 1의 A-A선 단면을 도시한 도면으로서, 전체 단면적이 큰 립 채널 광도파로(oversized rib channel waveguide) 구조를 이룬다. 이는 실리콘 와이퍼상에 하부클래딩(두께 : 6.2㎛), 코어(두께 : 5.4㎛), 상부클래딩(두께 : 4.7㎛)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이 구조는 코어(ncore=1.543)와 클래딩(nclad=1.488)의 굴절율 차가 큼에도 불구하고 단일 모드 조건을 만족시키며, 코어와 클래딩 물질의 선택의 폭 또한 넓어지는 장점이 있다. 이 때 코어의 두께는 5.4㎛, 식각 높이는1.5㎛이다. 또한 상부 클래딩(두께:4.7㎛, 도 2참조)의 두께가 얇으면 얇을수록 열 발생 수단에서 발생된 열이 코어(두께:5.4㎛, 도2참조)에 잘 전달되기 때문에 전력 소모면에서 유리하다. 코어와 클래딩물질의 굴절율 차가 크면 상부 클래딩의 두께를 얇게 코팅할 수 있다. 그로 인해 광스위치는 동작시 전력을 작게 소모하게 된다.
코어와 클래딩 물질로써 각각 Photo-BCB (Phtosensitive Benzocyclobutene, Tg > 350℃)와 PFCB(Perfluorocyclobutane, Tg > 450℃)를 사용하였다. 각각의 굴절율은 코어 물질은 1.543, 클래딩 물질은 1.488이다. 클래딩 물질로 사용한 PFCB는 BCB의 분자구조 중 C-H 결합을 C-F 결합으로 바꿈으로써 1.55 ㎛ 파장 영역에서 손실을 줄인 물질이다.
상기 폴리머로 이루어진 본 발명의 광 경로 제어용 2×2 광스위치는, 열을 가하면 굴절율이 낮아지는 성질이 있기 때문에, 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 각각의 분기 광도파로들 중 두꺼운 폭(W1폭을 갖는 출력 광도파로)을 갖는 광도파로들(113,123,133,143) 위에 열 발생 수단을 각각 배치한다.
여기서 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110,120)의 일 분기 광도파로와 나머지 다른 분기 광도파로의 사이각(분기각도 : θ1)은 0.16°이며, 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110,120) 및 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130,140)의 일 분기 광도파로의 폭(W1)과 다른 분기 광도파로의 폭(W2)의 차(△W)를 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 이며, 제 1, 제 2 원호 곡선 광도파로(150,160)의 곡률 반경(R)은 20,000㎛ 내지 30,000㎛ 이며, 제 1, 제 2 원호 곡선 광도파로(150,160)의 교차각(θ2)은 14.5° 내지 17.8°이다.
이와 같은 연결 구조 및 폴리머를 구성 성분으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치의 동작과정을 알아본다.
전력 소모가 없는 초기 상태에서, 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110)로 입사된 광신호는 2개의 분기 광도파로(112,113) 중 열 발생 수단이 위치한 폭이 넓은 광도파로, 즉 유효 굴절율이 더 높은 일 분기 광도파로(113)로 이동하여 원호 곡선 광도파로(150)를 통해 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(140)의 분기 광도파로(142,143)중 전극이 위치한 폭이 넓은 광도파로, 즉 유효 굴절율이 더 높은 일 분기 광도파로(143)로 이동한다. 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(120)로 입사된 광신호는 2개의 분기 광도파로(122,123)중 열 발생 수단이 위치한 폭이 넓은 광도파로, 즉 유효 굴절율이 더 높은 일 분기 광도파로(123)로 이동하여 원호 곡선 광도파로(160)를 통해 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130)의 2개의 분기 광도파로(132,133) 중 열 발생 수단이 위치한 폭이 넓은 광도파로로 이동한다(Cross상태).
반대로 각각의 열 발생 수단이 동시에 작용되면, 폴리머의 특징상 열이 가해지면 유효 굴절율이 낮아지는 성질로 인해, 각각의 일 분기 광도파로와 다른 분기 광도파로 사이의 유효 온도차가 최대가 됨으로써, 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110)로 입사한 광신호는 2개의 분기 광도파로(112,113) 중 유효 굴절율이 더 높은 다른 분기 광도파로(112)를 통해 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130)의 분기 광도파로 중 유효 굴절율이 더 높은 다른 분기 광도파로(132)로 직접 전송되며, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(120)로 입사한 광신호는 2개의 분기 광도파로(122,123)중 유효 굴절율이 더 높은 다른 분기 광도파로(122)를 통해 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(140)의 2개의 광도파로(142,143) 중 유효 굴절율이 더 높은 다른 분기 광도파로(142)로 직접 전송된다(Bar상태).
다음 단계로 광 경로 제어용 2×2 광스위치의 4개의 비대칭적인 Y-분기 광도파로와 이를 연결시키는 2개의 원호 곡선 광도파로를 설계해 본다. 이를 위해 유한 차분 빔전파 방법(finite-difference beam propagation method)을 사용하여 수치모사하였으며 계산 시간의 단축을 위해 유효굴절율 방법(effective index method)을 사용하여 2차원으로 수치모사하였다.
입력 비대칭적 Y-분기 광도파로들(110,120)의 일 분기 광도파로들(112,122)과 다른 분기 광도파로들(113,123)의 사이각인 분기각도(도 1참조, θ1)는, 모드 진화 현상(mode evolution effect) 조건을 위해 작을수록 유리한 반면 소자의 전체 길이면에서는 클수록 유리하다. 이 두 가지 조건을 모두 만족시키기 위해 θ1=0.16°로 정한다.
다음, 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로(110,120)의 분기 광도파로(112,113 또는 122,123)의 서로 다른 폭(도 1의 W1과W2) 결정시, 분기 광도파로의 폭의 차(W1-W2)는 스위칭시 누화특성 및 전력소모에 영향을 주므로 그 점을 고려하여 결정한다. 여기서 분기 광도파로의 폭의 차(W1-W2:도 1참조)는 △W로 정의한다. 이러한 △W에 따른 광스위치의 누화(Cross)특성을 나타낸 것이 도 3이다. △W가 커짐에 따라 초기의 누화 특성은 향상되지만 스위칭시 소모되는 전력이 커진다. θ1= 0.16°, W1=6.5㎛일 때, 도 3에 수치 모사된 결과를 보면, △W가 1.2 ㎛ 보다 클 때 누화가 20 dB 이상임을 알 수 있다. △W와 누화특성 결과에 의해 W2(=W1-△W)의 범위를 정할 수 있다. 하지만 △W가 너무 커지면 스위칭시 소모되는 전력이 커지므로 이를 고려하여 △W 의 범위를 1.2㎛≤△W≤1.8㎛로 한다. 이 결과에 의거해 마스크 설계시, 출력 광도파로의 폭은 W1=6.5 ㎛, W2=5.0 ㎛ 로 정한다.
다음, 입력 비대칭적인 Y-분기 광도파로(110,120)와 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로(130,140)의 일 분기 광도파로들을 연결시켜 주는 2개의 원호 곡선 광도파로(150,160)의 곡률반경(R:도 1참조)과 교차각(crossing angle ,θ2)을 결정한다.
원호 곡선 광도파로의 곡률 반경 R이 작아질수록 교차각이 커지지만, 원호 곡선 광도파로에서의 벤딩 손실이 증가하여 광전력 손실이 커진다. 반대로 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경 R이 커지면 광전력 손실은 작아 지지만, 교차각이 줄어들어 출력 광도파로 사이의 누화 특성이 나빠진다. 이 결과, 원호 곡선 광도파로의 곡률반경 R은 광전력 손실이 작고, 교차각(crossing angle :θ2도 1참조)이 크도록 결정한다. 이러한 2개의 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경 R의 변화에 따른 누화 및 추가 손실 결과를 도 4에서 알 수 있다. 곡률 반경 R이 20,000㎛ 이상일때 추가손실은 0.2 dB 미만이고, 누화 특성의 경우 곡률 반경 R이 30,000㎛ 이하일때 추가손실은 30dB 이상으로 적합하다. 반대로, R<20,000㎛일때는 추가손실이 0.2 dB 이상으로 손실이 너무 커서 부적합하고, R>30,000㎛일 때 역시 누화 특성이 30 dB 이하로써 누화 특성이 좋지 않아 부적합하다. 이 결과에 의거해 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경 R의 범위는 20,000㎛ ≤ R ≤ 30,000㎛ 로 정한다.
2개의 원호 곡선 광도파로(150, 160)의 교차각(θ2)결정시, 광스위치의 입력단자와 출력단자의 입력도파로와 출력도파로 사이의 간격(도 1참조, d)이 500㎛로 일정하고 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경의 범위에 의해, 원호 곡선 광도파로의 교차각(θ2)은14.5°≤ θ2≤ 17.8°로 정한다.
완성된 본 발명의 광 경로 제어용 2×2 광스위치의 광출력 특성을 알아본다. 도 5는 인가한 전력에 따른 광스위치의 광출력 전달 특성 측정 결과를 나타낸 것이다. 결과값(도 5참조)에서 알 수 있듯이, 광스위치에 열을 가하지 않았을 때의 Cross상태와 열 발생 수단이 모든 작동할 때의 Bar상태 모두 -25㏈ 이하의 누화 특성을 가진다. 또한 스위칭시 4개의 열 발생 수단에서 소모된 전력은 약 350㎽이다.
즉, 제작된 광 경로 제어용 2×2 광스위치는 단일 모드 조건을 만족 시키면서 편광 무의존하게 동작함을 알 수 있다.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 광통신 및 광교환시스템 내에서 광경로를 제어하는데 필수적인 소자인 광 경로 제어용 2×2 광스위치를 비대칭적 Y-분기 광도파로 구조와 이를 원호 곡선 광도파로에 의해 직렬 연결하는 구조로 구성 설계함으로써 파장과 편광에 무관하게 동작하고 아무런 전력 소모 없이 초기 경로를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 스위치의 누화(crosstalk)특성까지도 향상되는 효과가 있다.
또한, 광 경로 제어용 2×2 광스위치 설계시 누화(crosstalk)특성, 전력손실, 소자의 길이 등을 고려하여 설계하고 열광학계수가 큰 폴리머를 이용하여 구현하였기 때문에 누화특성 향상 및 스위칭시 소모되는 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 2개의 입력단자와 2개의 출력단자를 구비하고 상기 입력단자들과 출력단자들이 크로스(Cross)상태 또는 바(Bar)상태로 연결되면서 광신호의 진행 경로를 설정하는 광 경로 제어용 2×2 광 스위치에 있어서,
    제 1 입력단자를 통해 입력되는 광신호를 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로로 출력하는 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와, 제 2 입력단자를 통해 입력되는 광신호를 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로로 출력하는 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로와, 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로를 통해 입력되는 광신호를 제 1 출력 단자로 출력하는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로와, 2개의 분기 광도파로 중 하나의 분기 광도파로를 통해 입력되는 광신호를 제 2 출력단자로 출력하는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로를 포함하고,
    상기 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 연결하고 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 연결되어 크로스 연결상태를 이루며, 상기 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로는 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로와 연결되고 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로는 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 다른 분기 광도파로와 연결되어 바연결 상태를 이루고,
    상기 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로 및 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 다른 분기 광도파로의 폭을 서로 다르게 형성하며,
    상기 크로스 상태와 바 상태는 외부 조건에 따라 바뀌어 가며 연결되는 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 상기 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로 사이를 연결하는 제 1 원호곡선 광도파로와,
    상기 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 상기 제 1 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로 사이를 연결하는 제 2 원호곡선 광도파로를 더 포함한 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    폴리머로 제조한 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로 및 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 상기 일 분기 광도파로들은 상기 다른 분기 광도파로들보다 유효 굴절율이 더 크고,
    상기 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로 및 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 상기 일 분기 광도파로들은 열 발생 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전체 단면적이 큰 립 채널 광도파로(oversized rib channel waveguide) 단면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로와 나머지 다른 분기 광도파로의 사이각(분기각도 : θ1)은 0.16°인 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 입력 비대칭적 Y-분기 광도파로 및 제 1, 제 2 출력 비대칭적 Y-분기 광도파로의 일 분기 광도파로의 폭과 다른 분기 광도파로의 폭의 차(△W)를 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 인 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 원호 곡선 광도파로의 곡률 반경(R)은 20,000㎛ 내지 30,000㎛ 인 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 광스위치.
  9. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 원호 곡선 광도파로의 교차각(θ2)은 14.5° 내지 17.8°인 것을 특징으로 하는 광 경로 제어용 2×2 광스위치.
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