KR100617837B1

KR100617837B1 - 브래그 회절격자를 구비한 광분파기 및 이를 이용한광통신 모듈

Info

Publication number: KR100617837B1
Application number: KR1020030041193A
Authority: KR
Inventors: 구준모; 김세윤; 김경염
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2006-08-28
Also published as: KR20050000708A; US20040264975A1; US7215884B2; CN1573385A; JP2005018072A; CN1262858C

Abstract

본 발명은 광신호 송신측과 수신측에서의 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하기 위한 브래그 회절격자를 구비한 광분파기 및 이를 이용한 광통신 모듈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기는 모드 커플링을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2 도파로를 구비하여 상기 제1 도파로의 일측 단부를 통해 입력된 광신호를 상기 제2 도파로를 통해 수광소자로 전송하고, 상기 제1 도파로의 타측단부를 통해 입력된 발신광을 상기 제1 도파로의 일측 단부를 통해 출력하는 도파로를 이용한 광분파기에 있어서, 상기 광신호의 수신 파장을 거의 100% 투과하고, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 반사하여 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하도록 상기 제 2 도파로 위에 형성된 파장선택성을 가지며 자외선(UV) 레이저에 의해 형성된 제1 브래그 회절격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

광분파기, 방향성 커플러, 크로스-토크, 브래그 회절격자

Description

브래그 회절격자를 구비한 광분파기 및 이를 이용한 광통신 모듈{OPTICAL SPLITTER WITH BRAGG GRATING AND OPTICAL COMMUNICATION MODULE USING THE SAME}

도 1은 서로 다른 파장의 빛을 이용한 파장 다중 양방향 광통신의 원리를 설명하기 위한 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 파장분할다중화 필터를 이용한 분파기가 적용된 광통신 모듈의 일 구성예를 나타낸 도면,

도 3은 종래 기술에 따른 다중모드 간섭계(Multi-Mode Interferometer)를 이용한 분파기의 구성을 나타낸 도면,

도 4는 종래 기술에 따른 서로 다른 두 개의 파장을 이용한 경우의 방향성 결합기(Directional Coupler: DC)를 이용한 분파기의 구성을 나타낸 도면,

도 5는 종래 기술에 따른 서로 다른 세 개의 파장을 이용한 경우의 방향성 결합기(Directional Coupler: DC)를 이용한 분파기의 구성을 나타낸 도면,

도 6의 (a)와 (b)는 각각 도 3의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도파로의 폭(W)에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실과 크로스-토크 변화를 나타낸 도면,

도 7의 (a)와 (b)는 각각 도 3의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도 파로의 길이(L)에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실과 크로스-토크 변화를 나타낸 도면,

도 8의 (a)와 (b)는 각각 도 4의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도파로 간의 거리에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실과 크로스-토크 변화를 나타낸 도면,

도 9의 (a)와 (b)는 각각 도 4의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도파로의 길이에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실과 크로스-토크 변화를 나타낸 도면,

도 10의 (a), (b), (c)는 각각 도 5의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도파로 간의 거리에 따른 1550nm 파장, 1490nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실(O)과 크로스-토크(P1,P2,P3) 변화를 나타낸 도면,

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면,

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면,

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면,

도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면.

본 발명은 광통신 모듈에 관한 것으로, 특히 광신호 송신측과 수신측에서의 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하기 위한 브래그 회절격자를 구비한 광분파기 및 이를 이용한 광통신 모듈에 관한 것이다.

최근, 1개의 광섬유를 이용하여 2개 이상의 다른 파장의 광신호를 양방향으로 통과시키고 이를 송수신하는 양방향 광통신 모듈에 대한 필요성이 커지고 있다.

도 1은 서로 다른 파장의 빛을 이용한 파장 다중 양방향 광통신의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 1개의 기지국(1)과 여러 개의 가입자(2)가 광섬유(3)에 의해 연결된다. 도 1에서는 1개의 가입자만 도시하였으나 실제로 많은 가입자가 존재한다. 수많은 분기점이 있고 다수의 광섬유로 가입자 장치에 도달한다. 기지국(1)은 전화나 TV 신호와 같은 정보를 디지털로 전환하여 발광소자 즉 레이저다이오드(LD1, 4)를 구동한다. 이 신호는 파장 λ1의 신호로 분파기(5)에 의해 광섬유(3)로 전달되어 가입자측의 분파기(6)를 거쳐 수광소자(PD2, 7)에 수신된다. 이는 다시 전기 신호로 전환되어 음성, 인터넷 텍스트 또는 동화상으로 재생된다. 이와 같이 기지국(1)으로부터 가입자(2)측을 향한 방향을 하향(downstream)이라 한다. 한편, 가입자(2)측은 데이터 정보 신호를 발광소자(LD2, 8)에 의해 λ2의 광신호로 변환한다. λ2의 빛은 분파기(6)를 거쳐 광파이버(3)를 통해 기지국(1)의 분파기(5)를 지나 수광소자(PD1, 9)로 들어간다. 기지국(1)은 포토다이오드(PD1, 9)를 통해 변환된 전기신호를 적절하게 처리한다. 이와 같이 가입자(2)로부터 기지국(1)을 향한 방향을 상향(upstream)이라 한다.

이와 같이 1개의 광섬유를 통해 2개 이상의 파장의 광신호를 전송하기 위해서는 기지국측, 가입자측 모두 광의 파장을 식별하고 광경로를 분리하는 기능이 필요하며, 이를 수행하는 것이 분파기이다.

분파기를 제조하는 방법에는 광섬유를 이용하는 방법, 광박막도파로를 이용하는 방법이 있으나, 최근 소형화, 저가화, 고집적화 추세에 맞춰 광박막도파로가 주로 이용되고 있다. 이러한 광박막도파로를 이용한 분파기로는 파장분할다중화 필터(WDM filter), 다중모드 간섭계(Multi-Mode Interferometer; 이하 MMI라 칭함), 방향성 결합기(directional coupler) 등이 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 파장분할다중화 필터를 이용한 분파기가 적용된 광통신 모듈의 일 구성예를 나타낸 것으로, 상기 분파기는 다층박막필터(Multi-layer Thin Film Filter, 21)를 기판(22)에 삽입하여 광섬유(23)로부터 들어오는 광과 광원(24)으로부터 나온 광을 두 광 사이의 파장 차이에 따라 분리하도록 하는 구조이다.

도 2에서, 광섬유(23)를 통해 특정파장(λ1)을 갖는 광신호가 들어오고 이 신호는 1도파로를 통해 도파되어 광섬유의 반대쪽에 있는 다층박막필터(21)에 도달한다. 다층박막필터(21)는 특정파장(λ2)만을 반사시키는 필터이므로 광섬유(23)로부터 입사된 광의 파장(λ1)이 반사파장(λ2)이 아니면 다층박막필터(21)를 투과하 여 광 검출기(25), 예를 들어 포토다이오드(Photo Diode)에 도달한다. 반면 광섬유(23)를 통해 입사된 광과 다른 파장(λ2)을 갖는 광원, 예를 들어 레이저 다이오드(Laser Diode)에서 나온 광은 2도파로에 입사되어 전파되고 다층박막필터(21)에 의해 반사되어 광섬유(23)를 통해 출사된다.

그러나, 상기 종래기술은 다층박막필터를 기판에 삽입하기 위한 공정이 매우 복잡하고 정교한 작업을 요하는 등 실제 적용에 어려움이 따른다.

도 3 및 도 4는 종래 기술에 따른 광박막도파로를 이용한 광분파기의 다른 구성예를 나타낸 것이다. 도 3은 다중모드 간섭계(Multi-Mode Interferometer; 이하 MMI라 칭함)를 이용한 분파기를 도시한 것이고, 도 4와 도 5는 방향성 결합기(Directional Coupler: DC)를 이용한 분파기를 도시한 것이다. 도 4는 서로 다른 두 개의 파장을 이용한 경우의 광분파기(biplexer) 구성을 나타낸 것이고, 도 5는 서로 다른 세 개의 파장을 이용한 경우의 광분파기(triplex) 구성을 도시한 것이다.

그러나, 도 3에 도시된 종래 MMI를 이용한 분파기의 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 도파로의 폭(W)과 길이(L)에 따라서 크로스-토크(cross-talk)와 삽입손실(insertion loss)이 변하게 된다. 도 6의 (a)와 (b)는 각각 도파로의 폭(W)에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실(O)과 크로스-토크(P) 변화를 나타낸 것이다. 도 7의 (a)와 (b)는 각각 도파로의 길이(L)에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실(O)과 크로스-토크(P) 변화를 나타낸 것이다. 도면에서 Q는 설계 기준치를 나타낸다. 여기서, 크로스-토크란 의도한 포트(port)에서 의 신호의 최대출력과 임의의 다른 포트(port)에서 측정되는 신호의 최대출력간의 비를 지칭하는 것으로, 크로스-토크가 클 경우 신호의 왜곡이 심함을 의미한다.

도 4 및 도 5에 도시된 방향성 결합기 역시 도파로 간의 거리(D)과 길이(L)에 따라서 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 크로스-토크(cross-talk)와 삽입손실(insertion loss)이 변하게 된다.

도 8의 (a)와 (b)는 각각 도 4의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도파로 간의 거리(D)에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실(O)과 크로스-토크(P) 변화를 나타낸 것이다. 도 9의 (a)와 (b)는 각각 도파로의 길이(L)에 따른 1550nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실(O)과 크로스-토크(P) 변화를 나타낸 것이다. 도 10의 (a), (b), (c)는 각각 도 5의 분파기를 적용한 광통신 모듈에 있어서, 도파로 간의 거리(D)에 따른 1550nm 파장, 1490nm 파장, 1310nm 파장에서의 삽입손실(O)과 크로스-토크(P1,P2,P3) 변화를 나타낸 것이다. 도면에서 Q는 설계 최적치를 나타낸다.

따라서, 상기 종래 기술에 따른 광분파기의 경우 크로스-토크 기준을 만족시키기 위해서는 도파로의 폭과 길이 및 도파로 간의 거리 등에 있어 설계 최적치를 준수하여 도파로를 제작해야 한다. 그러나, 현재의 공정수준으로는 ±0.2㎛ 정도의 공차 발생을 피하기 어렵고 이로 인해 광분파기 소자 제작 수율이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광박막도파로를 이용한 광분파기에 있어서 도파로의 폭과 길이 및 도파로간 거리 등의 설계치에 둔감한 구조를 갖도록 함으로써, 공정상의 공차가 ±0.2㎛ 정도가 되더라도 크로스-토크 기준을 만족시킬 수 있는 브래그 회절격자를 구비한 광분파기 및 이를 이용한 광통신 모듈을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기는 모드 커플링을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2 도파로를 구비하여 상기 제1 도파로의 일측 단부를 통해 입력된 광신호를 상기 제2 도파로를 통해 수광소자로 전송하고, 상기 제1 도파로의 타측단부를 통해 입력된 발신광을 상기 제1 도파로의 일측 단부를 통해 출력하는 도파로를 이용한 광분파기에 있어서, 상기 광신호의 수신 파장을 거의 100% 투과하고, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 반사하여 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하도록 상기 제 2 도파로 위에 형성된 파장선택성을 가진 제1 브래그 회절격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 투과하고, 상기 광신호의 수신 파장을 거의 100% 반사하도록 상기 제1 도파로 위에 형성된 제2 브래그 회절격자를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 브래그 회절격자는 상기 제1 및 제2 브래그 회절격자에 의해 반사된 광이 도파로 외부로 빠져나가도록 도파로에 기울기를 갖도록 형성됨을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광통신 모듈은 광원과; 제1 파장의 광신호를 수신하는 제1 광검출기와; 상기 광원과 연결된 일측 단부와, 광신호를 입출력하는 타측 단부를 구비하며, 상기 광원으로부터의 발신광을 타측 단부를 통해 출력하는 제1 도파로와; 모드 커플링을 위해 소정 구간에서 상기 제1 도파로와 인접하게 배치되며, 상기 제1 도파로의 타측 단부를 통해 입력되는 제1 파장의 광신호를 상기 제1 광검출 소자로 전송하도록 일측 단부가 상기 제1 광검출 소자와 연결된 제2 도파로와; 상기 제1 파장의 광신호는 거의 100% 투과하고, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 반사하여 상기 제1 광검출기에서 측정되는 발신광의 파장에 의한 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하도록 상기 제 2 도파로의 일측 단부 위에 형성된 파장선택성을 가진 제1 브래그 회절격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 11은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면이다.

본 실시예의 광분파기(100)는 모드 커플링(coupling)을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2 도파로(110, 120)와, 각각 전송광신호의 입출력을 제공하는 입력 도파로(110a), 더미 도파로(120a), 제1 및 제2 출력 도파로(110b, 120b)를 포함하여 구성된다. 또한, 각각 상기 제1 및 제2 출력 도파로(110b, 120b) 위에 형성된 제1 및 제2 브래그 회절격자층(111, 121)을 구비한다.

상기 제1 도파로(110)와 제2 도파로(120)는 소정 구간(110c, 120c)에서 인접하게 배치되며, 일직선으로 평행하게 연장되어 상호간에 광신호의 커플링을 제공한다. 이하 상기 구간을 커플링영역(130)이라 칭한다. 상기 커플링영역의 길이(L) 및 제1 도파로(110)와 제2 도파로(120) 사이의 거리에 따라 광신호의 커플링계수(coupling coefficient)가 결정된다.

상기 입력 도파로(110a)는 상기 제1 도파로(110)의 커플링영역(110c)을 지나 연장되어 형성되며, 통신망으로부터 광신호를 입력받거나 통신망으로 광신호를 출력시키게 된다.

상기 제1 출력 도파로(110b)는 상기 제1 도파로(110)의 타단으로부터 소정의 곡선 구간을 지나 연장되어, 광원(LD)과 연결된다.

상기 제1 브래그 회절격자층(111)은 상기 광원(LD)과 연결된 제1 도파로(110)의 제1 출력 도파로(11b) 위에 형성되며, 광원(LD)으로부터 방출된 발신광의 파장(예를 들면, 1310nm)을 거의 100% 투과하고, 수신광의 파장(예를 들면, 1550nm)을 거의 100% 반사한다. 상기 브래그 회절격자층(111)의 기능은 고유한 브래그 회절격자의 특성을 이용한 것으로, 브래그 회절격자의 특성을 다음과 같다.

브래그 회절격자(Bragg grating)의 특징은 반사필터로서 특정한 파장영역( 즉, 저지대역(stop band)임)을 반사하고 다른 파장은 통과시키는 기능을 갖고 있다. 이러한 브래그 회절격자는 광섬유 도파로 내의 굴절률을 주기적으로 변화시켜 만들며, 도파로 내의 굴절률을 주기적으로 변화시키기 위해 자외선(UV) 레이저를 이용한 홀로그램법(hologram)법, 마스크법 등 여러 가지 방법을 사용하고 있다. 이들 방법 모두가 광도파로의 광감도(photosensitivity)를 이용하여 광도파로의 굴절률을 변화시킨다는 공통점을 가지고 있다. 광감도는 광도파로에 240nm대의 강한 자외선을 조사하면, 광도파로에 자외선이 인가된 부분의 굴절률이 상승하는 현상을 말한다. 이러한 광감도는 브래그 회절격자의 반사율에 영향을 미치며, 광감도가 높은 경우 반사율(reflectivity)이 높아진다. 브래그 회절격자에서 특정한 파장이 반사되는 원리는 다음과 같다. 빛이 브래그 회절격자를 통과하면서 각 격자들에서 반사되는데, 반사되는 빛중 광 격자사이에서 반사되는 빛의 위상이 정확하게 2nπ가 되는 파장이 서로 보강간섭을 일으켜 반사되어 나오게 된다. 이때, 광섬유에 격자를 새기는 방법은 도파로에 수직으로 새기거나 도파로에 기울기를 갖고 새기는 등 다양하게 새길 수 있다. 본 실시예에서는 브래그 회절격자가 도파로에 기울기를 갖도록 형성되었으며 이는 브래그 회절격자에서 반사된 광이 입사 방향으로 되돌아가지 않도록 즉, 반사된 광이 도파로 외부로 빠져나가도록 하기 위함이다.

상기 더미 도파로(120a)는 상기 제2 도파로(120)의 일단으로부터 소정의 곡선 구간을 지나 연장되고, 그 단부(122)는 종단처리됨이 바람직하다.

상기 제2 출력 도파로(120b)는 상기 제2 도파로(120)의 타단으로부터 소정의 곡선 구간을 지나 연장되어, 광검출기(PD)와 연결된다.

상기 제2 브래그 회절격자층(121)은 상기 광검출기(PD)와 연결된 제2 도파로(120)의 제2 출력 도파로(120b) 위에 형성되며, 광검출기(PD)로 수신되는 수신광의 파장(1550nm)을 거의 100% 투과하고, 발신광의 파장(1310nm)을 거의 100% 반사한다. 이러한 브래그 회절격자의 특성 및 제조방법은 전술한 바와 같다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 광분파기의 동작은 다음과 같다.

상기 입력도파로(110a)를 통해 들어온 기지국으로부터의 수신광의 1.5㎛ 대의 파장은 커플링영역(130)을 거쳐 광검출기(PD)와 연결된 제2 광도파로(120)를 지나게 되는데 실제 광신호는 전부 광검출기(PD)로 가지 못하고 일부의 광신호가 광원(LD)과 연결된 제1 광도파로(110)를 지나 광원(LD)으로 들어가게 된다. 이때, 광원(LD)와 연결된 제1 출력도파로(110b) 위에 형성된 브래그 회절격자층(111)은 1.5㎛ 대의 파장을 거의 100% 반사하고, 1.3㎛ 대 파장을 거의 100% 투과하는 특성을 가지고 있기 때문에 광원(LD)에서 측정되는 1.5㎛ 대 수신광에 의한 크로스-토크(cross-talk)는 매우 작게된다. 또한, 격자층의 기울기가 90°가 아닌 기울기를 갖고 있어 반사되는 광은 입사된 방향이 아닌 도파로 밖으로 빠져나가게 된다. 한편, 광원(LD)로부터 방출되는 1.3㎛ 대의 광은 광원(LD)과 연결된 제1 출력도파로(110b)를 지나 거플링영역(130)을 지나 입력도파로(110a)를 통해 기지국으로 향하게 되는데 이때 일부 광이 광검출기(PD)와 연결된 제2 광도파로(120)를 지나 광검출기(PD)로 들어가게 된다. 이때, 광검출기(PD)와 연결된 제2 출력도파로(120b) 위에 형성된 브래그 회절격자층(121)은 1.3㎛ 대의 파장을 거의 100% 반사하고, 1.5㎛ 대 파장을 거의 100% 투과하는 특성을 가지고 있기 때문에 광검출기(PD)에서 측정되는 1.3㎛ 대 발신광에 의한 크로스-토크(cross-talk)는 매우 작게된다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면이다.

본 실시예의 광분파기(200)는 모드 커플링(coupling)을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2 도파로(210, 220)와, 각각 전송광신호의 입출력을 제공하는 입력 도파로(210a), 더미 도파로(220a), 제1 및 제2 출력 도파로(210b, 220b), 상기 제2 출력 도파로(220b) 위에 형성된 브래그 회절격자층(221)을 구비한다. 본 실시예는 상기 제1 실시예의 구성에서 광원(LD)과 연결된 제1 도파로 위에 형성된 브래그 회절격자층이 제거된 것을 제외하고는 상기 제1 실시예의 구성 및 동작과 동일하므로 중복기재를 피하기 위하여 상세설명은 생략한다. 이때, 포토다이오드(PD)쪽으로 입사하게 되는 BXT(Bidirectional crosstalk)인 1.3㎛ 대의 신호는 포토다이오드(PD)가 직접 반응하여 출력값을 주게 되기 때문에 수신 신호가 없는데도 불구하고 수신 값이 있는 것처럼 동작하게 된다. 따라서 소자의 동작에 직접적인 문제를 야기한다. 반면, 광원(LD)쪽으로 입사하게 되는 1.5㎛ 대의 UXT (Unidirectional crosstalk)는 레이저의 발진에 다소 영향을 줄 수도 있지만 그 영향이 그리 크지 않다. 따라서, 광원(LD)쪽의 브래그 격자는 생략할 수도 있다.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면으로, 본 실시예는 1550nm와 1490nm 두 종류의 기지국으로부터의 수신광과 1310nm 파장의 발신광을 분리하고 경로를 구분하는 트리플렉서(Triplexer)의 일 구성예에 관한 것이다.

본 실시예의 트리플렉서(300)는 모드 커플링(coupling)을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2, 제3 도파로(310, 320, 330)와, 각각 전송광신호의 입출력을 제공하는 입력 도파로(310a), 더미 도파로(320a, 330a), 제1, 제2 및 제3 출력 도파로(310b, 320b, 330b)를 포함하여 구성된다. 또한, 각각 상기 제1, 제2, 제3 출력 도파로(310b, 320b, 330b) 위에 형성된 제1, 제2, 제3 및 제4 브래그 회절격자층(311, 321, 331, 333)을 구비한다. 도면에서 미설명 부호 322, 332는 각각 더미 도파로(320a, 320b)의 단부를 나타낸다.

본 실시예의 구성의 특징은, 1550nm 대의 광을 수신하는 광검출기(PD1)와 연결되어 있는 광도파로(310)의 출력 도파로(310b) 위에 1490nm 대의 광을 반사하는 제1 브래그 회절격자(311)(1550nm 대의 광은 거의 100% 투과함)가 위치하고, 1490nm 대의 광을 수신하는 광검출기(PD2)와 연결되어 있는 광도파로(320)의 출력 도파로(320b) 위에 1550nm 대의 광을 반사하는 제2 브래그 회절격자(321)(1490nm 대의 광은 거의 100% 투과함)가 위치하며, 1310nm 대의 광을 송신하는 광원(LD)와 연결된 광도파로(330)의 출력 도파로(330b) 위에 상기 1550nm 대와 1490nm 대의 광을 반사하는 제3 및 제4 브래그 회절격자(331, 333)가 위치한다는 것이다. 이때, 광원(LD)와 연결된 광도파로(330)의 출력 도파로(330b) 위에 형성되어 각각 1550nm 대와 1490nm 대의 광을 반사하는 제3 및 제4 브래그 회절격자(331, 333) 대신 1490nm 내지 1550nm 전체를 반사하는 대역폭이 큰 브래그 회절격자를 형성할 수도 있다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 트리플렉서(300)의 동작은 다음과 같다.

입력 도파로(310a)를 통해 입사된 기지국으로부터의 수신광 1550nm와 1490nm 파장의 광 중에서 광원(LD)으로 들어오는 일부는, 1550nm 대와 1490nm 대의 광을 거의 100% 반사하는 광원(LD)와 연결된 광도파로(330) 위에 형성된 제3 및 제4 브래그 회절격자(331, 333)에 의해 광도파로 외부로 반사된다. 따라서 광원(LD)에서 측정되는 수신광에 의한 크로스-토크(unidirectional cross-talk)는 매우 작게 된다. 광원(LD)로부터 방출되는 1310nm 대의 광 중 일부 광이 광검출기(PD1, PD2)와 연결된 광도파로 (310, 320)를 지나 광검출기(PD1, PD2)로 들어가게 된다. 광검출기와 연결된 광도파로(310, 320)의 출력 도파로(310b, 320b) 위에 형성된 브래그 회절격자(311, 321)는 각각 1490nm, 1550nm 대의 파장을 거의 100% 투과하고 1310nm 대 파장을 거의 100% 반사하는 특징을 가지고 있으므로 각각의 광검출기(PD1, PD2)에서 측정되는 1310nm 대 발신광에 의한 크로스-토크(bidirectional cross-talk)은 매우 작게 된다.

도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기의 구성을 나타낸 도면으로, 본 실시예는 트리플렉서(Triplexer)의 다른 구성예에 관한 것이다.

본 실시예의 트리플렉서(400)는 모드 커플링(coupling)을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2, 제3 도파로(410, 420, 430)와, 각각 전송광신호의 입출력을 제공하는 입력 도파로(410a), 더미 도파로(420a, 430a), 제1, 제2 및 제3 출력 도파로(410b, 420b, 430b)를 포함하여 구성된다. 또한, 각각 상기 제1, 제2, 제3 출력 도파로(410b, 420b, 430b) 위에 형성된 제1 및 제2, 제3, 제4 브래그 회절격자층(411, 421, 431, 433)을 구비한다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 트리플렉서(400)는 도 13의 제3 실시예와 마찬가지로 1550nm와 1490nm 두 종류의 기지국으로부터의 수신광과 1310nm 파장의 발신광을 분리하고 경로를 구분하는 역할을 수행하며, 전술한 제3 실시예의 트리플렉서와 동일한 동작을 수행하므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들면, 상기 적용예에 설명된 유전체 필터 외에 MMI(Multi-Mode Interferometer) 또는 방향성 커플러 등이 추가될 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 브래그 회절격자를 구비한 광분파기는 각각 광원과 수광소자에 연결된 광도파로 위에 해당 파장의 광은 거의 100% 투과하고, 원치않는 파장의 광은 거의 100% 반사하는 파장선택성을 가진 브래그 격자층을 구비한다. 따라서, 광박막도파로를 이용한 광분파기 제조시 소자의 폭과 길이, 도파로간의 거리의 공차가 ±0.2㎛ 정도가 되더라도 광송수신기의 광원(LD), 광검출기(PD)에서 측정되는 크로스-토크를 최소화하고, 공정 마진(margin)을 크게 하여 제작 수 율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

모드 커플링을 위해 소정 구간에서 인접하게 배치된 제1, 제2 도파로를 구비하여 상기 제1 도파로의 일측 단부를 통해 입력된 광신호를 상기 제2 도파로를 통해 수광소자로 전송하고, 상기 제1 도파로의 타측단부를 통해 입력된 발신광을 상기 제1 도파로의 일측 단부를 통해 출력하는 도파로를 이용한 광분파기에 있어서,

상기 광신호의 수신 파장을 거의 100% 투과하고, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 반사하여 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하도록 상기 제 2 도파로 위에 형성된 파장 선택성을 가지며 자외선(UV) 레이저에 의해 형성된 제1 브래그 회절격자를 포함하며,

상기 브래그 회절격자에 의해 반사된 광이 도파로 외부로 빠져나가도록 도파로에 기울기를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 브래그 회절격자를 구비한 광분파기.
제 1 항에 있어서, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 투과하고, 상기 광신호의 수신 파장을 거의 100% 반사하도록 상기 제1 도파로 위에 형성된 제2 브래그 회절격자를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브래그 회절격자를 구비한 광분파기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 브래그 회절격자는

상기 제1 및 제2 브래그 회절격자에 의해 반사된 광이 도파로 외부로 빠져나 가도록 도파로에 기울기를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 브래그 회절격자를 구비한 광분파기.
광원과;

제1 파장의 광신호를 수신하는 제1 광검출기와;

상기 광원과 연결된 일측 단부와, 광신호를 입출력하는 타측 단부를 구비하며, 상기 광원으로부터의 발신광을 타측 단부를 통해 출력하는 제1 도파로와;

모드 커플링을 위해 소정 구간에서 상기 제1 도파로와 인접하게 배치되며, 상기 제1 도파로의 타측 단부를 통해 입력되는 제1 파장의 광신호를 상기 제1 광검출 소자로 전송하도록 일측 단부가 상기 제1 광검출 소자와 연결된 제2 도파로와;

상기 제1 파장의 광신호는 거의 100% 투과하고, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 반사하여 상기 제1 광검출기에서 측정되는 발신광의 파장에 의한 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하도록 상기 제 2 도파로의 일측 단부 위에 형성된 파장선택성을 가진 제1 브래그 회절격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제 4 항에 있어서, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 투과하고, 상기 광신호의 수신 파장을 거의 100% 반사하여 상기 광원에서 측정되는 광신호의 수신파장에 의한 크로스-토크를 최소화하도록 상기 제1 도파로의 일측 단부 위에 형성된 제2 브래그 회절격자를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제 4 항에 있어서, 제2 파장의 광신호를 수신하는 제2 광검출기와;

모드 커플링을 위해 소정 구간에서 상기 제2 도파로와 인접하게 배치되며, 상기 제1 도파로의 타측 단부를 통해 입력되는 제2 파장의 광신호를 상기 제2 광검출 소자로 전송하도록 일측 단부가 상기 제2 광검출 소자와 연결된 제3 도파로와;

상기 제2 파장의 광신호는 거의 100% 투과하고, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 반사하여 상기 제2 광검출기에서 측정되는 발신광의 파장에 의한 크로스-토크(cross-talk)를 최소화하도록 상기 제 3 도파로의 일측 단부 위에 형성된 파장선택성을 가진 제3 브래그 회절격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제 6 항에 있어서, 상기 발신광의 파장은 거의 100% 투과하고, 상기 제1 파장의 광신호와 제2 파장의 광신호를 거의 100% 반사하여 상기 광원에서 측정되는 제1 및 제2 파장의 광신호에 의한 크로스-토크를 최소화하도록 상기 제1 도파로의 일측 단부 위에 형성된 제4 브래그 회절격자를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제 7 항에 있어서, 상기 제4 브래그 회절격자는

상기 발광의 파장은 거의 100% 투과하고, 상기 제1 파장의 광신호를 거의 100% 반사하는 제5 브래그 회절격자와,

상기 발광의 파장은 거의 100% 투과하고, 상기 제2 파장의 광신호를 거의 100% 반사하는 제6 브래그 회절격자로 구성됨을 특징으로 하는 광통신 모듈.
제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브래그 회절격자는

상기 브래그 회절격자에 의해 반사된 광이 도파로 외부로 빠져나가도록 도파로에 기울기를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 광통신 모듈.