KR100682386B1 - 한쌍의 수직 도파관 구조를 이용한 광 크로스포인트 스위치 - Google Patents

한쌍의 수직 도파관 구조를 이용한 광 크로스포인트 스위치 Download PDF

Info

Publication number
KR100682386B1
KR100682386B1 KR1020017012442A KR20017012442A KR100682386B1 KR 100682386 B1 KR100682386 B1 KR 100682386B1 KR 1020017012442 A KR1020017012442 A KR 1020017012442A KR 20017012442 A KR20017012442 A KR 20017012442A KR 100682386 B1 KR100682386 B1 KR 100682386B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waveguide
input
upper waveguide
optical
output
Prior art date
Application number
KR1020017012442A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010113870A (ko
Inventor
화이트이안
펜티리챠드빈센트
유시유안
Original Assignee
유니버시티 오브 브리스톨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유니버시티 오브 브리스톨 filed Critical 유니버시티 오브 브리스톨
Publication of KR20010113870A publication Critical patent/KR20010113870A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100682386B1 publication Critical patent/KR100682386B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
    • G02F1/3138—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions the optical waveguides being made of semiconducting materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

광 크로스포인트 스위치 구조가 개시된다. 스위치는 광 신호를 임의개수의 입력포트로부터 임의개수의 출력포트로 향하도록 한다. 스위치는 평면기판상에 형성된 2개의 광 도파관 차단그룹 즉, 입력 도파관과 출력 도파관으로 구성된다. 각 교차점에서 다른 도파관은 입력 및 출력 도파관 위에 형성된다. 상부 도파관 및 입/출력 도파관 사이의 광결합은 전기신호 혹은 광신호에 의해 제어된다. 상부 도파관은 교차점에 코너 미러를 구비한다. 제어신호가 인가되면 광은 입력 도파관으로부터 출력 도파관으로 결합된다. 코너 미러에 의해 반사된 후 광은 상부 도파관으로부터 출력 도파관으로 결합된다. 상부 도파관은 활성스위치소자를 채용하여 고변조도 및 저혼선레벨을 달성하도록 한다.

Description

한쌍의 수직 도파관 구조를 이용한 광 크로스포인트 스위치{AN OPTICAL CROSSPOINT SWITCH USING VERTICALLY COUPLED WAVEGUIDE STRUCTURE}
본 발명은 광학 구성요소에 관한 것으로써, 특히 광 크로스포인트 스위치 어레이 구조에 관한 것이다.
광 크로스포인트 스위치 구조가 개시된다. 스위치는 광 신호를 임의개수의 입력포트로부터 임의개수의 출력포트로 향하도록 한다. 스위치는 평면기판상에 형성된 2개의 광 도파관 차단그룹 즉, 입력 도파관과 출력 도파관으로 구성된다. 각 교차점에서 다른 도파관은 입력 및 출력 도파관 위에 형성된다. 상부 도파관 및 입/출력 도파관 사이의 광결합은 전기신호 혹은 광신호에 의해 제어된다. 상부 도파관은 교차점에 코너 미러를 구비한다. 제어신호가 인가되면 광은 입력 도파관으로부터 출력 도파관으로 결합된다. 코너 미러에 의해 반사된 후 광은 상부 도파관으로부터 출력 도파관으로 결합된다. 상부 도파관은 활성스위치소자를 채용하여 고변조도 및 저혼선레벨을 달성하도록 한다.
광 크로스포인트 스위치 어레이는 광 신호를 전송하도록 광통신 시스템/네트워크에 사용된다. 이는 광이 (1)어느 한 입력포트로부터 어느 하나 이상의 출력포트로(루팅) (2)여러개의 입력포트로부터 이들 입력포트와 동일하거나 적은개수의 출력포트로 임의순서에 의해(혼합 및 결합) (3)어느 하나의 입력포트로부터 다수개의 출력포트로(방송) 향하도록 한다. 스위치는 소정개수의 입력 및 출력포트를 가질수 있으며 용이하게 치수변경이 가능하도록 설계된다. 이들은 광통신 네트워크에서 중요한 기능을 담당한다.
통상적인 광 크로스포인트 스위치는 3가지 종류의 주요 구조가 개시되어 있다.
첫 번째 종류는 모든 광입력을 다수개의 브랜치로 분배하는 것으로, 1999년 전자공학 Vol. E82C, 제 2권 305-312페이지에 IEICE의 Kato, T., et al에 의해 기술되었다. 브랜치 개수는 출력개수와 동일하다. 이들 브랜치는 재그룹 및 재결합 된다. 스위칭은 이들 브랜치들이 재결합되기 전에 차단함으로써 수행된다. 두 번째 종류는 평면기판상에 두개 그룹의 수직 도파관이 각각 입력 및 출력으로 사용되는 것이 있다. 스위칭은 동일평면상에 커플러를 구성함으로써 달성된다. 이 기술은 1998년 IEEE 포토닉스 테크놀로지 레터 Vol. 10 제 2권 230-232페이지에 Fish G.A에 의해 기술되었다. 세 번째 종류 역시 평면기판상에 두개 그룹의 수직도파관이 각각 입력 및 출력으로 사용되는 것이다. 스위칭은 1994년 IEEE 양자전자공학 논문 Vol. 30, 제 9권 2106-2113페이지에 R. Maciejko. A champange, B. Reid, 및 H Mani에 의해 기술된 "InGaAsp/InP 트윈-오버레이-도파관 스위치의 분석"에 기술되어 있다시피 스위칭 메카니즘으로써 굴절율 변화만을 이용하여 수직방향으로 지향성 커플러를 구성함으로써 달성된다.
그러나, 상기 첫 번째 구조는 출력개수에 비례하여 고삽입손실이 발생하므로 기판면적이 커야된다는 단점이 있었다. 두 번째 구조는 기판면적이 커야하는 단점이 있었다. 세 번째 구조는 고변조도와 저혼선레벨을 달성하기 힘들다는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 채널간의 고변조도 및 최소혼선레벨을 갖도록 수직광결합구조를 채용한 광 크로스포인트 스위치 구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 크로스포인트의 작은 영역을 점유하는 광 크로스포인트 스위치(입력/출력쌍)를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정 실시예에 한정되지 않고 상부 도파관의 굴절율 및 광이득변화를 동시에 유용하게 할 수 있는 광 크로스포인트 스위치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정 실시예에 한정되지 않고 도파관 커플러의 굴절율 및 광흡수변화를 동시에 유용하게 할 수 있는 광 크로스포인트 스위치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 도파관을 차단하는 두 개의 그룹, 즉 입력(01) 및 출력(02) 도파관이 특정한 물질로 된 평면기판에 형성된다. 각각의 크로스포인트에 밀접한 도파관의 다른 층은 수직 결합된 도파관 구조[VCWS(03)]를 형성하도록 상기 입력 및 출력 도파관위에 형성된다. 상부 도파관 및 하부 입/출력 도파관 사이의 수직적 광결합은 전기 또는 광신호에 의해 제어된다. 상부 도파관은 크로스포인트에 있는 코너 미러의 총 내부반사[TIR(04)]를 수행한다. 제어신호에 의해 하나의 특정 스위치를 선택할 때 광은 전체적 혹은 부분적으로 입력 도파관으로부터 상부 도파관에 결합된다. 코너 미러에 의해 반사된 광은 소정각도 조종되어 상부 도파관으로부터 출력 도파관내로 결합된다. 고변조도 및 저혼선레벨은 스위칭 동작과 동기되는 도파관의 광흡수 및/혹은 이득 변화에 의해 달성된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부층, 상부 도파관층 및 이들만의 공간층의 두께 및 굴절율은, 인접부위간의 거리가 입/출력 광섬유 커플링에 필요한 공간에 의해 결정되어 커플링 길이가 감소되도록 설계된다.
본 발명의 일실시예를 달성하기 위해, 하부 도파관, 공간층 및 상부 도파관층은 웨이퍼를 생산하기 위한 신호 파장에 적합한 반도체기판상에 동시에 구성된다. 하부 도파관의 대역갭(bandgap)은 신호파장을 통과시킬 수 있도록 한다. 상부 도파관의 대역갭은 반송파 주입이 없을 때 고광흡수율을 제공하고, 반송파 주입이 있을 때 광이득을 제공한다. 두 도파관의 전파상수는 반송파 주입이 없을 때 하부 도파관이 상부 도파관보다 작은 전파상수를 갖도록 설계된다. 층의 도핑 프로파일은 주입된 대부분의 반송파가 상부도파관내에 확실하게 구속되도록 한다.
발명의 다른 실시예를 달성하기 위해, 하부 도파관, 공간층 및 상부 도파관층이 웨이퍼를 생산하기 위한 신호 파장에 적합한 III-V 반도체기판상에 동시에 형성된다. 하부 도파관의 대역갭은 신호파장에서 저광손실이 발생되도록 한다. 상부 도파관의 대역갭은 전계가 공급되었을 때 고광흡수율을 제공하고 전계가 공급되지 않을 때 저광손실이 발생되도록 한다. 두개 도파관의 전파상수는 전계공급이 없을 때 두개 도파관이 동일한 전파상수를 갖도록 설계된다. 층의 도핑 프로파일은 전계가 주로 상부 도파관에 공급되도록 한다.
본 발명의 목적 및 이점은 후술하는 상세한 설명에 의해 명백해진다. 발명의 목적 및 이점은 청구항에 특정하게 기재된 구성요소 및 그 조합에 의해 알 수 있다.
첨부도면은 발명의 상세한 설명을 뒷받침하기 위해 도시된 것이다.
도 1은 소정개수로 확장될 수 있는 2개의 입력 및 2개의 출력을 구비한 광 크로스포인트 스위치 어레이 구성도이다.
도 2A 및 도 2B는 각각의 "온" 및 "오프"상태에서 제어신호를 이용한 각 크로스포인트에서의 광신호 전파상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 각 상태에서의 평면도 및 사시도가 포함되어 있다.
도 3A 및 도 3B는 본 발명의 일실시예에 따라 "온" 및 "오프"상태에서의 광굴절율(n)의 분배 및 흡수를 이용한 광신호 전파상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 "온" 및 "오프"상태에서의 광굴절율(n)의 분배 및 흡수를 이용한 광신호 전파상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 어레이가 제조된 웨이퍼의 층 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 4×4 스위치 어레이 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 7은 스위치 유니트 셀을 도시한 것이다.
도 8은 스위치 유니트 셀의 스위칭 특성을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 2개의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
"온" 상태에서 반송파는 도 3에 도시한 바와 같은 상부 도파관으로 주입되어 구속된다. 상부 도파관은 부피 또는 양자가 많은 예를 들어, InGaAsP 같은 반도체물질로 구성되며, 신호광파장에서는 적절한 비-평형 반송파가 집중되어 광이득을 제공하지만, 그러한 반송파 집중이 없을때는 고흡수력을 갖는다. 신호파장에서의 상부 도파관의 굴절율은 이들 반송파의 존재에 의해 감소되며, 이는 상부 도파관의 전파상수가 하부 도파관의 전파상수에 근접한 값으로 감소되도록 한다. 그 결과, 강한 광커플링이 두개의 도파관 사이에서 발생되어 하부 입력 도파관으로부터 상부 도파관으로 신호가 전달되면 코너 미러에 의해 반사된 후 상부 도파관으로부터 하부 출력 도파관으로 전달되도록 한다. "오프"상태에서는 주입된 반송파가 없고, 2개의 도파관층의 동일하지 않은 전파상수는 미약한 범위에서 광결합을 감소시킨다. 주입된 반송파가 없을 때 상부 도파관내의 고광흡수율은, 상부 도파관에 결합된 약한 신호 광이 흡수되어 출력 도파관에 결합되지 않도록 한다. 따라서, 고변조도 및 저혼선레벨이 달성된다. 이 같은 본 발명의 일실시예는 크로스포인트 스위치 또는 광전송링크의 다른 부분에서 발생될 수 있는 손실을 보상하기 위한 광 이득을 제공하는 등 부가적인 이점을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
"온"상태에서 도 4에 도시한 바와 같이 전계가 상부 도파관을 가로질러 공급되지 않는다. 그 결과, 동등한 광 전파상수에 의해 두 도파관 사이에서 강한 광 결합이 발생하여 하부 입력 도파관으로부터 상부 도파관으로 신호가 전달되고, 코너 미러에 의해 반사된 후 상부 도파관으로부터 하부 출력 도파관으로 전달된다.
"오프"상태에서는 전계가 상부도파관을 가로질러 공급되어 굴절율(광전파상수) 및 흡수율이 모두 증가한다. 2개의 도파관층의 동등하지 않은 전파상수는 광결합을 약한범위에서 감소시킨다. 상부 도파관의 고광흡수율은, 상부 도파관에 결합된 약한 신호 광이 흡수되어 출력 도파관에 결합되지 않도록 한다. 따라서, 고변조도 및 저혼선레벨이 달성된다.
본 발명의 다른 실시예가 여기에 개시된 발명의 상세한 설명을 토대로 본 기술방면의 통상적인 기술자들에게는 자명하게 이루어질 것이다. 여기서 개시된 명세서 및 예시내용은 단지 예를 든 것 뿐이며, 본 발명의 범위 및 사상은 클레임에 의해 규정된다.
소형, 고속 및 저혼선레벨 따위의 특성이 조합된 광 크로스포인트 스위치 어레이가 고속 광 네트워크에 가장 바람직하게 요구된다. 지금까지 알려진 다양한 가이드 파형성분에 기초를 둔 장치들은 이 같은 특성들을 동시에 만족할 수 없었다. 첫 번째 종류의 크로스포인트 스위치는 모든 광 입력을 다수의 브랜치로 분리하도록 MMI 커플러를 채용한다. 따라서, 이들 브랜치는 재그룹되어 재결합된다. 스위칭은 이들 브랜치들이 재결합하기 전에 차단함으로써 달성된다. 상기와 같은 크로스포인트 스위치는 출력개수에 비례하는 고삽입 손실을 가지며 넓은 기판영역을 필요로 한다. 두 번째 종류의 스위치는 평면기판상에 두개의 수직 도파관 그룹을 각각 입력 및 출력으로 사용한다. 스위칭은 상술한 바와 같이 동일평면에 지향성 커플러를 구성함으로써 달성된다. 이 또한 넓은 기판영역을 필요로 한다. 현재 스위치구조는 수직방향의 광결합을 이용한다.(기판평면에 대해 표준(도 7), 임의출력에 직교하는 임의 입력신호를 스위치함(도 8)). "오프"상태에서 극히 낮은 혼선레벨은 임의의 이탈 신호가 충분히 감쇠되도록 커플러를 동시에 약한 결합상태 및 고흡수상태로 만들므로써 달성된다. 조심스럽게 설계하여 커플러를 짧게함으로써 스위치를 단순화하되, 조립시 가변오차를 염두에 둔다. 스위치 성분 메카니즘은 스위칭이 나노세컨드(초) 타임스케일이 가능토록 해야한다.
(장치설계 및 제조)
여기에 나타난 크로스포인트 스위치 어레이는 도 5에 도시한 바와 같이 층구조를 갖는 InGaAsP/InP 웨이퍼상에 제조된다. InP기판(100)상에 MOVPE에 의해 성장된 두개의 도파관층을 포함한다. Q1.26 장벽으로 구속되지 않은 5개의 65A InGaAs 양자를 포함하여 비도핑된 상부도파관 코어가 1550nm의 파장을 갖는 활성층으로 제공된다. 두개의 도파관 층 사이의 광결합을 제어하기 위해, 수동적인 하부 도파관 코어의 유효 굴절율은 37A 두께로 소정개수의 양자가 충분히 채워짐으로써 활성 도파관의 유효굴절율보다 적절하게 낮은 값을 갖도록 조정된다. 수동 도파관은 1500nm이상의 파장에 대해서 저흡수율을 갖는다. 도파관 코어층은 1.2mm 두께 의 InP 공간층에 의해 분리되어 0.3mm의 두께를 갖는다. 공간층 및 수동 도파관 코어는 3X1017/cm3 으로 n-도핑되며 더 낮은 InP로 클래딩된다.
이 같이 설계하면 유효한 스위칭이 활성층의 50nm 대역폭 전체에 걸쳐 달성된다. 두개의 수직 릿지 도파관 그룹이 입력 및 출력 도파관으로써 웨이퍼상에 형성된다. 각 그룹의 도파관은 3mm의 넓이를 갖고 250mm 이격되어 있다. 현재 4×4 스위치 어레이가 제조되나(도 2) 입/출력 수를 증가시키는 것이 용이하다. 상부 활성 도파관층은 도 3에 도시한 바와 같이 교차점으로부터 입력 및 출력포트쪽으로 확장된 200mm 길이를 제외하고는 도파관으로부터 제거된다. 수직 광지향성 커플러는 이들 활성 도판관층과 하부 수동 도파관층 사이에 형성된다. 총 내부반사 미러(TIR)가 상부 도파관을 관통하는 깊이로 도파관 교차점을 가로질서 대각선으로 형성된다. 스위칭 메카니즘은 수직 커플러(3)의 결합길이를 변화시키는 커플러의 상부 활성 도파관에 굴절율 변화가 유도된 반송파에 의해 제공된다. "온"상태에서 상부 활성도파관의 유효굴절율이 주입된 반송파에 의해 하부 도파관의 유효굴절율과 동일하게 감소됨에 따라, 입력 광신호는 수동 입력 도파관으로부터 상부 활성 도파관으로 강하게 결합되며 TIR 에 의해 반사된 후 상부 도파관으로부터 출력 도파관으로 결합된다. 주입된 반송파는 또한 신호에 대한 광이득을 제공하여 높은 온/오프 콘트라스트로 분배한다. "오프"상태(반송파 주입이 없는 상태)에서의 저혼선레벨은 상부 활성 도파관으로 결합되는 매우 약한 신호와 임의의 잔류 결합된 신호에 대한 상부 활성도파관의 고흡수율을 결합시킴으로써 달성된다. "오프"상태 에서 입력 광은 수동 하부 도파관을 통해 다음 유니트 셀로 전송된다. 이 같은 구조는 H2/CH4 플라즈마를 이용한 활성 이온 식각공정에 의해 규정된다. 금속 및 유전체 마스크 물질의 결합은 두 레벨의 건식-식각을 유용화하고 스무스하게 발생시키는데 사용되며 TIR에 의해 요구된 수직측벽마감이 가능토록 한다. TIR 미러의 깊이는 대략 두 개의 도파관 층 사이의 반을 차지한다. 이 구조는 폴리마이드 플래니티제이션(Polyimide Planitizaion) 및 Ti/Au 접촉물질로 마감된다. 이 어레이(도 3)는 웨이퍼로부터 쪼개져서 입력 및 출력포트에 100mm의 수동 엑세스 도파관이 형성되도록 한다. 각 스위치는 각각의 특성을 위해 어레이로부터 분리된다.
(결과)
단일 스위치 유니트 셀에 대한 예비 특성결과를 여기에 나타낸다.
단일 스위치 유니트 셀은 100mm의 입력 및 출력 수동 도파관 및 500mm 교차점을 지나 연장된 입력 도파관으로 구성된다. HP8168E 튜닝 가능한 레이저 소스는 1470 - 1580nm의 파장범위로 입력신호를 발생하도록 사용된다. 그 신호는 광섬유렌즈를 통해 장치의 내부 및 외부에 결합된다. 광섬유극성제어기는 TE 또는 TM 극성의 입력신호를 발생하는데 사용된다. 광필터는 출력신호로부터 대부분의 자발적인 방사를 제거하는데 사용된다.
도 8에 도시한 바와 같이, 최적의 스위칭 특성은 TE 입력극성으로 1=1548nm(활성 도파관의 이득최대파장)에서 달성된다. 이것은 "오프"상태 즉, 주입된 전류가 없을때 측정된 혼선신호레벨이 -5dBm의 광섬유 입력신호전력에 대해 -79dBm만큼 낮다는 것을 표시한다. 입/출력 결합 및 광필터를 포함하여 총 손실이 대략 14dB인점을 감안하면, 온-칩 혼선은 우리가 지금까지 가장 낮은 것으로 알고 있는 대략 -60dB선이다. 70mA에서의 온/오프 콘트라스트는 50dB 이상의 최대치가 160mA의 주입전류에 의해 달성될 때 45dB에 다다른다.
(결론)
간단하게 집적된 4×4 광 크로스포인트 스위치 어레이는 콤팩트화, 저혼선레벨 및 고 온/오프 콘트라스트를 달성하도록 활성 수직 커플러를 채용하는 InGaAsP/InP 기판상에 제조되었다. 예비결과는 스위치가 온-칩 혼선레벨을 -60dB만큼 낮출 수 있으며, 50dB 이상의 고 온/오프 콘트라스트를 달성할 수 있다는 것을 보여준다. 장치의 스위칭시간이 테스트되었는바, 반송파 라이프타임에 의해 나노세컨드(초) 범위가 결정되는 것으로 믿어진다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예에 기초한 4×4 광 크로스포인트 스위치 어레이가 설계, 제조 및 테스트되었다. 장치가 InP 기판상에 제조되었다. 4×4 어레이 영역은 단지 1.2×1.2mm이며, 인접한 입력 또는 출력 도파관 사이의 거리는 0.25mm이다. 1548nm 입력파장에서의 혼선레벨은 60dB이다. 변조도(온/오프 콘트라스트)는 50dB이다. 제조 및 테스트결과는 발명자에 의해 작성된 첨부서류에 상세히 기술되었다.

Claims (18)

  1. 교차점을 형성하도록 교차하는 입력 및 출력 도파관(01)(02), 상기 입력 도파관(01)을 인접하여 배열되고 적어도 부분적으로는 입력 도파관(01)을 따라 교차점으로 연장되는 제 1 상부 도파관부(05), 상기 출력 도파관(02)에 인접하여 배열되고 적어도 부분적으로는 교차점으로부터 출력 도파관(02)을 따라 연장되는 제 2 상부 도파관부(06), 상기 제 1 상부 도파관부(05)로부터 제 2 상부 도파관부(06)로 광신호를 결합하도록 교차점에 위치한 코너 미러(04)로 구성되어,
    스위치가 오프 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)와 입력 및 출력 도파관(01)(02) 사이에서 각각 광전송이 발생하는 것을 방지하도록 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)의 굴절율 프로파일을 가변시키도록 전기신호를 이용하는 스텝; 및
    스위치가 오프 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)와 입력 및 출력 도파관(01)(02) 사이에서 각각 광전송 방지율을 향상시키도록 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)의 손실/이득을 가변시키도록 전기신호를 이용하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치 제어방법.
  2. 삭제
  3. 교차점을 형성하도록 교차하는 입력 및 출력 도파관(01)(02), 상기 입력 도파관(01)에 인접하여 배열되고 적어도 부분적으로는 입력 도파관(01)을 따라 교차점으로 연장되는 제 1 상부 도파관부(05), 상기 출력 도파관(02)에 인접하여 배열되고 적어도 부분적으로는 교차점으로부터 출력 도파관(02)을 따라 연장되는 제 2 상부 도파관부(06), 상기 제 1 상부 도파관부(05)로부터 제 2 상부 도파관부(06)로 광신호를 결합하도록 교차점에 위치한 코너 미러(04)로 구성되어,
    스위치가 온 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)와 입력 및 출력 도파관(01)(02) 사이에서 각각 광전송을 발생시키도록 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)의 굴절율 프로파일을 가변시키도록 전기신호를 이용하는 스텝; 및
    스위치가 온 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)의 손실/이득을 가변시키도록 전기신호를 이용하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치 제어방법.
  4. 삭제
  5. 교차점을 형성하도록 교차되는 입력 및 출력 도파관(01)(02);
    상기 입력 도파관(01)에 인접하여 배열되고 적어도 부분적으로는 입력 도파관(01)을 따라 교차점으로 연장되는 제 1 상부 도파관부(05);
    상기 출력 도파관(02)에 인접하여 배열되고 적어도 부분적으로는 출력 도파관(02)을 따라 교차점으로 연장되는 제 2 상부 도파관부(06); 및
    상기 제 1 상부 도파관부(05)로부터 제 2 상부 도파관부(06)로 광신호를 결합하기 위해 교차점에 위치한 코너 미러(04)로 구성되어,
    상기 입력 및 출력 도파관(01)(02) 또는 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)는 전기신호가 공급되면 손실/이득 특성 및 굴절율 프로파일이 가변되도록 하는 특성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02) 또는 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)는 상기 전기신호가 증가하면 손실이 증가하는 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02) 또는 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)는 상기 전기신호가 증가하면 이득이 증가하는 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)은 실질적으로 90°각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)는 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)과 각각 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)는 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)과 각각 동일한 폭을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)는 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)과 각각 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  12. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)의 축은 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)의 축 위에 각각 중심이 설정된 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  13. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06)의 축은 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)의 축 위에 각각 중심이 설정되지 않은 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  14. 삭제
  15. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06) 및 입력 및 출력 도파관(01)(02)은 실질적으로 평면인 기판물질상에 형성된 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  16. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상부 도파관부(05)(06) 및 입력 및 출력 도파관(01)(02)은 도파관 축에 대해 직각이 아닌 단부면에 의해 종료된 것을 특징으로 하는 광 크로스포인트 스위치.
  17. 제 5항 내지 제 16항중 어느 한 항에 청구된 스위치 어레이.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 입력 및 출력 도파관(01)(02)은 어레이와 광섬유 사이의 결합력을 향상시키도록 그 단부가 점점 가늘어지는 테이퍼된 형상인 것을 특징으로 하는 스위치 어레이.
KR1020017012442A 1999-03-31 2000-03-30 한쌍의 수직 도파관 구조를 이용한 광 크로스포인트 스위치 KR100682386B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9907407.2 1999-03-31
GBGB9907407.2A GB9907407D0 (en) 1999-03-31 1999-03-31 An optical crosspoint switch using vertically coupled waveguide structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010113870A KR20010113870A (ko) 2001-12-28
KR100682386B1 true KR100682386B1 (ko) 2007-02-15

Family

ID=10850709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017012442A KR100682386B1 (ko) 1999-03-31 2000-03-30 한쌍의 수직 도파관 구조를 이용한 광 크로스포인트 스위치

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6915032B1 (ko)
EP (1) EP1166176B1 (ko)
JP (1) JP2002540470A (ko)
KR (1) KR100682386B1 (ko)
CN (1) CN1135426C (ko)
AT (1) ATE330252T1 (ko)
AU (1) AU765121B2 (ko)
CA (1) CA2367828C (ko)
DE (1) DE60028743T2 (ko)
GB (1) GB9907407D0 (ko)
WO (1) WO2000058782A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101248379B (zh) * 2004-03-24 2011-06-08 斯欧普迪克尔股份有限公司 薄硅中的光交叉区
CN100445783C (zh) * 2007-08-09 2008-12-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 波导光开关及其制作方法
US8483526B2 (en) * 2009-12-15 2013-07-09 University Of Ottawa Micro-size optical switch on silicon-on-insulator platform
US8594471B2 (en) * 2011-03-30 2013-11-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Adaptive waveguide optical switching system and method
WO2013095426A1 (en) 2011-12-21 2013-06-27 Intel Corporation Fabrication of planar light-wave circuits (plcs) for optical i/o
US9377594B2 (en) 2011-12-29 2016-06-28 Intel Corporation Two-dimensional, high-density optical connector
US9507086B2 (en) 2011-12-30 2016-11-29 Intel Corporation Optical I/O system using planar light-wave integrated circuit
US20140086527A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Ibrahim Ban Vertical light coupler
EP2957935A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 Karlsruher Institut für Technologie Nanophotonic spatial light modulator
US10088634B2 (en) 2014-10-23 2018-10-02 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical port-shuffling module
WO2016064402A1 (en) 2014-10-23 2016-04-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical fiber interface for optical device package
WO2016064426A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical interconnect device
WO2016090534A1 (zh) * 2014-12-08 2016-06-16 华为技术有限公司 波导装置及包括其的芯片
US10261256B2 (en) 2015-01-28 2019-04-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Laser-written optical routing systems and method
WO2017023295A1 (en) * 2015-08-03 2017-02-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical modules
US9778421B2 (en) * 2015-10-14 2017-10-03 Nistica, Inc. Large scale optical switch using asymmetric 1×2 elements
ES2694656A1 (es) * 2017-06-22 2018-12-26 BSH Electrodomésticos España S.A. Componente de aparato doméstico
CN110764192B (zh) * 2018-07-26 2021-03-30 群光电子股份有限公司 光学薄膜开关装置
CN109709692A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 武汉邮电科学研究院有限公司 硅自由空间光可调芯片及系统
CN112444916B (zh) * 2019-08-27 2024-02-02 新加坡国立大学 多层波导装置及其制造方法
EP4062213A4 (en) * 2019-11-19 2023-11-22 HRL Laboratories LLC ELECTRICALLY CONTROLLED OPTICAL 3D WAVEGUIDE SWITCH WITH PHASE CHANGE MATERIALS
CN111025478A (zh) * 2019-11-20 2020-04-17 桂林电子科技大学 一种分光比可控的单模光纤与同轴双波导光纤耦合器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4813757A (en) 1986-11-26 1989-03-21 Hitachi, Ltd. Optical switch including bypass waveguide
FR2621401B1 (fr) 1987-10-02 1989-12-29 Labo Electronique Physique Element de commutation optique incluant deux guides de lumiere paralleles et matrice de commutation constituee de tels elements
US4846542A (en) 1987-10-09 1989-07-11 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical switch matrix
JP2656598B2 (ja) 1989-01-30 1997-09-24 株式会社日立製作所 半導体光スイッチ及び半導体光スイッチアレイ
FR2648245B1 (fr) 1989-06-09 1991-09-13 Labo Electronique Physique Dispositif semi-conducteur integre incluant un commutateur opto-electronique
US5013113A (en) * 1989-08-31 1991-05-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Lossless non-interferometric electro-optic III-V index-guided-wave switches and switching arrays
US5859866A (en) * 1997-02-07 1999-01-12 The Trustees Of Princeton University Photonic integration using a twin waveguide structure
US5991475A (en) 1997-09-26 1999-11-23 Gte Laboratories Incorporated Tightly curved digital optical switches

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS VOL.4, NO 5 pages 486-488"A Novel Inte grated-Twin-Guide(ITG) Optical Switch with a Built-in TIR Region"(1992.05.01;인용발명) *

Also Published As

Publication number Publication date
DE60028743T2 (de) 2007-06-14
CA2367828C (en) 2008-12-16
AU765121B2 (en) 2003-09-11
AU3975800A (en) 2000-10-16
JP2002540470A (ja) 2002-11-26
ATE330252T1 (de) 2006-07-15
KR20010113870A (ko) 2001-12-28
CN1353826A (zh) 2002-06-12
US6915032B1 (en) 2005-07-05
EP1166176B1 (en) 2006-06-14
CA2367828A1 (en) 2000-10-05
GB9907407D0 (en) 1999-05-26
DE60028743D1 (de) 2006-07-27
WO2000058782A1 (en) 2000-10-05
EP1166176A1 (en) 2002-01-02
CN1135426C (zh) 2004-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100682386B1 (ko) 한쌍의 수직 도파관 구조를 이용한 광 크로스포인트 스위치
CA1290436C (en) Optical waveguide junction
CA1178703A (en) Optical switch
EP0466430B1 (en) Optical waveguide switch for two wavelengths
US20020041726A1 (en) Planar waveguide switch and optical cross-connect
EP0380983B1 (en) Semiconductor optical switch and array of the same
US7085453B2 (en) Optical functional device and optical module
WO2001061389A2 (en) Guided wave optical switch based on an active semiconductor amplifier and a passive optical component
EP1245971B1 (en) Waveguide taper with lateral rib confinement waveguides
US7343063B2 (en) Light signal switching apparatus
JPH07507157A (ja) 光スイッチング装置
JPH08220571A (ja) 小型ディジタル光学スイッチ
Inoue et al. An 8 mm length nonblocking 4* 4 optical switch array
US20060023993A1 (en) Directional optical coupler
CN116540354A (zh) 基于亚波长孔阵列辅助的多模干涉型片上双偏振波导交叉器
US5608566A (en) Multi-directional electro-optic switch
Yu et al. Ultra-low crosstalk, compact integrated optical crosspoint space switch arrays employing active InGaAsP/InP vertical waveguide couplers
US5537497A (en) Optimized electrode geometries for digital optical switches
JP2662059B2 (ja) 光電スイッチ素子を有する集積半導体装置
Huang et al. A Y-junction optical switch based on field-induced control of refractive index
Yu et al. High speed, ultralow crosstalk integrated optical crosspoint switch array employing vertical waveguide couplers
Komatsu et al. 4× 4 GaAs/AlGaAs Optical Matrix Switches with Electro-Optic Guided-Wave Directional Couplers
Sun et al. Novel large cross-section single-mode AlGaAs/GaAs asymmetric optical switch based on carrier injection effect
KR100395490B1 (ko) 높은 소멸비와 매우 짧은 길이를 가지는 두 개의 영역으로구성된 수직 방향성 결합기 스위치
Davies et al. Integrated lossless InGaAsP/InP 1-to-4 optical switch

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee