KR100759812B1 - Tapered waveguide Bragg grating device - Google Patents

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Abstract

반사파장 대역에서 군지연 스펙트럼이 파장에 대한 직선함수의 형태를 갖는 브래그 격자소자에 대해 개시한다. 상기 격자소자는 도파로의 일부로서 하기 w(z)의 형태를 구현할 수 있도록 테이퍼진 구조를 갖는 테이퍼 도파로 영역 및 테이퍼 도파로 영역에 형성된 브래그 격자를 포함한다. 이때, w(z) = w0 - αln(1 + z/L)이고, 여기서, w는 도파로의 폭, z는 도파로 길이방향의 위치, w0는 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 도파로 폭, α는 도파로의 폭(w)이 도파로 진행 모드의 유효 굴절률에 대해 미치는 영향을 나타내는 특성값, L은 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 도파로 폭 및 α의 값에 의해 결정되는 값이다. 또한 상기 격자소자에 의한 직선 군지연 스펙트럼의 기울기를 효과적으로 변조할 수 있는 가변수단도 함께 개시한다.Disclosed is a Bragg grating device in which the group delay spectrum in the reflected wavelength band has the form of a linear function with respect to the wavelength. The grating element includes a tapered waveguide region having a tapered structure and a Bragg grating formed in the tapered waveguide region as a part of the waveguide so as to implement a shape of w (z) below. Where w (z) = w 0 -αln (1 + z / L), where w is the width of the waveguide, z is the waveguide lengthwise position, and w 0 is the position at which the taper starts (z = 0) Is the characteristic value that indicates the effect of the width (w) of the waveguide on the effective refractive index of the waveguide propagation mode, L is the value determined by the position at which the taper ends, the waveguide width at this position, and the value of α to be. Also disclosed are variable means capable of effectively modulating the slope of the linear group delay spectrum by the grating element.

브래그 격자소자, 도파로, 테이퍼 Bragg grating element, waveguide, taper

Description

테이퍼 도파로 브래그 격자소자{Tapered waveguide Bragg grating device}Tapered waveguide Bragg grating device

도 1은 종래의 균일한 주기를 갖는 직선형 도파로 브래그 격자소자의 일례를 개략적으로 나타낸 평면도이다.1 is a plan view schematically showing an example of a linear waveguide Bragg grating device having a conventional uniform period.

도 2는 종래의 도파로 브래그 격자소자의 다른 예인 첩 도파로 브래그 격자소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다.2 is a plan view schematically showing a chirped waveguide Bragg grating device which is another example of a conventional waveguide Bragg grating device.

도 3a은 종래의 평면 도파로 브래그 격자소자의 열광학 효과에 의한 파장대역 가변 방법을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.3A is a plan view schematically illustrating a wavelength band variable method by a thermo-optic effect of a conventional planar waveguide Bragg grating device. 3B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이퍼 도파로 브래그 격자소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 5는 도 4와는 반대되는 형상으로 연장되는 테이퍼 도파로에 관한 것이다.4 and 5 are plan views schematically showing a tapered waveguide Bragg grating device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 relates to a tapered waveguide extending in a shape opposite to that of FIG. 4.

도 6a는 w(z)에 의한 테이퍼 도파로 구조를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자에 대하여 파장에 대한 군지연 스펙트럼을 이론적으로 예측한 그래프이다.FIG. 6A is a graph theoretically predicting group delay spectra with respect to a wavelength of a waveguide Bragg grating device according to a first embodiment of the present invention having a tapered waveguide structure according to w (z).

도 6b는 도 6a에 대비하기 위하여 일반적으로 사용되는 직선 형태의 테이퍼 도파로 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자에 대하여 파장에 대한 군지연 스펙트럼을 이론적으로 예측한 그래프이다. FIG. 6B is a graph for theoretically predicting group delay spectra of wavelengths for a waveguide Bragg grating device having a linear tapered waveguide structure, which is generally used to prepare for FIG. 6A.

도 7a는 w(z)에 의한 테이퍼 도파로 구조를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자를 시범제작하여 파장에 대한 반사율 및 군지연 스펙트럼을 측정한 그래프이다.FIG. 7A is a graph illustrating a waveguide Bragg grating device according to a first embodiment of the present invention having a tapered waveguide structure according to w (z) and measuring reflectance and group delay spectrum with respect to wavelength.

도 7b는 도 7a에 대비하기 위하여 일반적으로 사용되는 직선 형태의 테이퍼 도파로 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자를 시범제작하여 파장에 대한 반사율 및 군지연 스펙트럼을 측정한 그래프이다.FIG. 7B is a graph of a waveguide Bragg grating device having a linear tapered waveguide structure, which is generally used for comparison with FIG. 7A, to measure reflectance and group delay spectrum with respect to wavelength.

도 8a는 본 발명의 제 12 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자를 포함한 가변 브래그 격자소자의 개략적인 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 B-B선에 따라 절단한 단면도이다. FIG. 8A is a schematic plan view of a variable Bragg grating device including a waveguide Bragg grating device according to a twelfth embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 8A.

도 9는 본 발명의 제1 2 실시예에 따른 가변 도파로 브래그 격자 소자에 대해 군지연 스펙트럼의 변조 특성을 이론적으로 예측한 그래프이다. FIG. 9 is a graph theoretically predicting modulation characteristics of group delay spectra for a variable waveguide Bragg grating device according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제2 3 실시예에 따른 테이퍼 도파로 브래그 격자소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다10 is a plan view schematically showing a tapered waveguide Bragg grating element according to a second embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

110; 제1 직선 도파로영역 120; 브래그 격자영역110; First linear waveguide region 120; Bragg Grid Area

122; 테이퍼 도파로 영역 124; 균일 주기 브래그 격자122; Tapered waveguide region 124; Uniform Cycle Bragg Grating

130; 제2 직선 도파로 영역 142; 박막히터130; Second straight waveguide region 142; Thin film heater

150; 가열 또는 냉각수단150; Heating or cooling means

본 발명은 도파로 브래그 격자소자에 관한 것으로, 특히 테이퍼(taper) 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자에 관한 것이다. The present invention relates to a waveguide Bragg grating device, and more particularly to a waveguide Bragg grating device having a taper structure.

브래그 격자소자는 좁은 영역의 파장대역을 선택적으로 반사 또는 회절시키는 데 우수한 특성을 보인다. 이에 따라, 브래그 격자소자는 다양한 형태와 구조로 제작되어 필터, 공진기, 결합기, 회절기, 센서, 광펄스 압축기, 분산보상기 등의 폭 넓은 영역에서 활용되고 있다. 특히, 브래그 격자소자는 도파로 형태로도 제조되어 광통신 영역에서 주로 적용되고 있으며, 또한 센서 영역에서도 활발한 응용이 기대되고 있다. 현재까지 브래그 격자소자의 구조와 특성에 대해서 가장 활발히 연구가 진행되어 온 소자들은 광섬유 브래그 격자에 기반한 소자이다.The Bragg grating device exhibits excellent properties for selectively reflecting or diffraction of a narrow wavelength band. Accordingly, Bragg grating devices are manufactured in various shapes and structures, and are utilized in a wide range of filters, resonators, couplers, diffractometers, sensors, optical pulse compressors, dispersion compensators, and the like. In particular, the Bragg grating device is manufactured in the form of a waveguide, and is mainly applied in the optical communication area, and active applications are also expected in the sensor area. To date, the most active studies on the structure and characteristics of Bragg grating devices are devices based on fiber Bragg gratings.

광섬유를 비롯한 도파로 형태의 브래그 격자소자는 도파로를 진행하는 다양한 파장의 빛 중에서 브래그 반사조건 λB = 2NΛ를 만족하는 특정 파장 주위에서 좁은 대역의 빛만 역방향으로 반사되는 특성을 주로 이용한다. 상기 반사조건에서 λB는 반사대역의 중심파장, N은 해당 파장의 도파로 내 모드 유효 굴절률, Λ는 브래그 격자의 주기를 나타낸다.The waveguide Bragg grating device including the optical fiber mainly uses the characteristic that only a narrow band of light is reflected in the reverse direction around a specific wavelength satisfying the Bragg reflection condition λ B = 2NΛ among the light of various wavelengths traveling through the waveguide. Λ B is the center wavelength of the reflection band, N is the effective refractive index in the waveguide of the wavelength, and Λ is the period of the Bragg grating.

도 1은 종래의 균일한 주기를 갖는 직선형 도파로 브래그 격자소자의 일례를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 이때, 상기 브래그 격자소자는 균일한 주기를 갖는 브래그 격자소자로써, 가장 일반적인 형태의 브래그 격자소자이다. 또한, 상기 격자소자는 길이방향에 대하여 균일한 폭을의 도파로를 가진다.1 is a plan view schematically showing an example of a linear waveguide Bragg grating device having a conventional uniform period. At this time, the Bragg grating device is a Bragg grating device having a uniform period, and is the most common type of Bragg grating device. In addition, the grating element has a waveguide having a uniform width in the longitudinal direction.

도 1을 참조하면, 도시된 브래그 격자소자는 균일한 주기의 브래그 격자(22)를 갖는 브래그 격자영역(20)과, 브래그 격자(22)에 의한 반사광이 역방향으로 진행하는 제1 직선 도파로영역(10), 브래그 격자영역(20)에 대하여 제1 직선 도파로영역(10)에 대향되어 배치된 제2 직선 도파로영역(30)을 포함한다. 균일한 주기의 브래그 격자소자는 브래그 격자영역(20)의 길이가 길어짐에 따라 중심 파장의 변화없이 반사파장의 대역폭은 줄어들고 반사율은 점차로 높아지는 특성을 보인다. 이때 반사파장 대역에서 파장에 따른 군지연 스펙트럼은 거의 일정한 값을 유지한다.Referring to FIG. 1, the illustrated Bragg grating element includes a Bragg grating region 20 having a Bragg grating 22 having a uniform period and a first linear waveguide region in which reflected light by the Bragg grating 22 travels in the reverse direction. 10) and a second linear waveguide region 30 disposed opposite to the first linear waveguide region 10 with respect to the Bragg grating region 20. As the Bragg grating device with a uniform period has a longer length of the Bragg grating region 20, the bandwidth of the reflected wavelength is reduced and the reflectance is gradually increased without changing the center wavelength. At this time, the group delay spectrum according to the wavelength in the reflected wavelength band maintains a substantially constant value.

필요에 따라서, 브래그 격자영역(20)의 양쪽 끝에서 발생되는 다중 반사 효과를 제거하고 반사율 스펙트럼 상의 곁봉우리들에 의한 영향을 효과적으로 억제하기 위해, 브래그 격자영역(20) 양쪽 끝으로 갈수록 브래그 격자(22)의 결합계수를 점차로 줄여주는 어포다이제이션(apodization)을 적용할 수 있다. 이러한 방법은 여타의 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자에서도 널리 쓰이고 있는 방법이다. If necessary, in order to remove the multiple reflection effect generated at both ends of the Bragg grating region 20 and to effectively suppress the influence of the side peaks on the reflectance spectrum, the Bragg grating (20) is placed toward both ends of the Bragg grating region 20. Apodization can be applied which gradually reduces the coupling coefficient of 22). This method is widely used in waveguide Bragg grating devices having other structures.

도 2는 종래의 도파로 브래그 격자소자의 다른 예인 첩 도파로 브래그 격자소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 이때, 첩 브래그 격자소자는 브래그 격자의 주기가 소자의 길이 방향에 따라 점차로 증가하거나 또는 점차로 감소하는 형태를 갖는다. 한편, 상기 첩 격자소자는 길이방향에 대하여 균일한 폭의 도파로를 가진다.2 is a plan view schematically showing a chirped waveguide Bragg grating device which is another example of a conventional waveguide Bragg grating device. In this case, the chirped Bragg grating device has a form in which the period of the Bragg grating gradually increases or decreases gradually in the longitudinal direction of the device. On the other hand, the lattice element has a waveguide with a uniform width in the longitudinal direction.

도시된 첩 브래그 격자소자는 격자의 폭이 점차로 감소하거나 증가하는 첩 브래그 격자(24)를 갖는 브래그 격자영역(20)과, 첩 브래그 격자(24)에 의한 반사광이 역방향으로 진행하는 제1 직선 도파로영역(10), 브래그 격자영역(20)에 대하 여 제1 직선 도파로영역(10)에 대향되어 배치된 제2 직선 도파로영역(30)을 포함한다. 첩 브래그 격자소자는 길이방향의 주기변화로 인해서 위치에 따라 서로 다른 파장대역의 빛이 반사되므로, 이를 이용하여 반사파장 대역과 군지연 스펙트럼 등을 조절할 수 있다. 또한 첩 도파로 브래그 격자소자에 열광학 효과를 적용할 경우, 다양한 방식의 반사파장 대역 및 군지연 스펙트럼의 변조가 가능하다. 이런 특성들을 활용하여 근래 광통신 영역에서는 초고속 광통신에서 발생되는 분산을 보상하기 위한 소자에 첩 광섬유 브래그 격자를 적용하려는 노력이 많이 이루어져 왔다(Z. Pan 등, J. Lightwave Technol. vol. 20, p. 2239, 2002). The illustrated chirp Bragg grating element comprises a Bragg grating region 20 having a chirp Bragg grating 24 whose width of the grating gradually decreases or increases, and a first linear waveguide in which reflected light from the chirp Bragg grating 24 travels in the reverse direction. A second linear waveguide region 30 is disposed opposite to the first linear waveguide region 10 with respect to the region 10 and the Bragg grating region 20. Since the chirp Bragg grating device reflects light in different wavelength bands according to the position due to the periodic change in the longitudinal direction, it is possible to adjust the reflected wavelength band and the group delay spectrum by using this. In addition, when the thermo-optic effect is applied to the chirp waveguide Bragg grating device, the reflection wavelength band and the group delay spectrum can be modulated in various ways. In recent years, many efforts have been made in applying optical fiber Bragg gratings to devices for compensating for dispersion occurring in high-speed optical communication (Z. Pan et al., J. Lightwave Technol. Vol. 20, p. 2239, 2002).

또한 최근의 연구성과들(N. Q. Ngo 등, J. Lightwave Technol. vol. 21, p. 1568, 2003)은 직선 테이퍼 혹은 곡선 테이퍼 구조의 클래딩을 갖는 광섬유 브래그 격자소자에 열광학 효과 등을 적용하여, 광신호에 군지연을 가변적으로 유도하는 기술을 개시하였다. 그러나, 상기의 방법에서는 테이퍼 구조를 코어 영역이 아닌 클래딩 영역에 적용하므로, 광섬유 브래그 격자 소자 자체가 갖는 격자주기의 첩 효과 또는 외부의 인위적인 요인에 의해 유도된 첩 효과가 없는 경우에는 소자 자체의 군지연 스펙트럼을 원하는 형태로 얻을 수 없다.Recent research results (NQ Ngo et al., J. Lightwave Technol. Vol. 21, p. 1568, 2003) apply thermo-optic effects to optical fiber Bragg grating devices with cladding of straight or curved taper structures. A technique for variably inducing group delay in an optical signal has been disclosed. However, in the above method, since the taper structure is applied to the cladding region instead of the core region, in the case where there is no chirp effect of the lattice period of the optical fiber Bragg grating element itself or the chirp effect induced by external anthropogenic factors, The delay spectrum cannot be obtained in the desired form.

한편, 광섬유 브래그 격자소자의 빠른 발전과 더불어, 광소자 집적에 보다 유리하고 열광학 계수가 실리카 광섬유에 비해 월등히 큰 폴리머 재료에 기반하여, 평면 도파로 구조의 브래그 격자소자 제작 및 열광학 효과에 의한 파장대역 가변 등의 기술들이 점진적으로 개발되어 왔다(M.C. Oh 등, Appl. Phys. Lett. vol. 73, p. 2543, 1998).On the other hand, with the rapid development of optical fiber Bragg grating device, based on the polymer material which is more advantageous for optical device integration and the thermo-optic coefficient is much higher than that of silica optical fiber, the fabrication of Bragg grating device with planar waveguide structure and wavelength by thermo-optic effect Techniques such as band varying have been developed gradually (MC Oh et al. , Appl. Phys. Lett. Vol. 73, p. 2543, 1998).

도 3a는 종래의 평면 도파로 브래그 격자소자의 열광학 효과에 의한 파장대역 가변 방법을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3 및 도 4는 브래그 격자소자를 클래딩 영역에 적용한 것이다. 3A is a plan view schematically illustrating a wavelength band variable method by a thermo-optic effect of a conventional planar waveguide Bragg grating device. 3B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A. 3 and 4 apply the Bragg grating element to the cladding region.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도시된 격자소자는 기판(5) 상에 도파로 브래그 격자영역(20) 및 히터(42)가 순차적으로 배치된 구조를 갖는다. 이때, 도파로 브래그 격자영역(20)은 클래딩 영역으로 둘러싸인 도파로 코어(21)와 도파로 코어(21) 상단에 형성된 균일 주기 클래딩 브래그 격자(22)를 포함한다. 3A and 3B, the illustrated grating element has a structure in which the waveguide Bragg grating region 20 and the heater 42 are sequentially arranged on the substrate 5. In this case, the waveguide Bragg grating region 20 includes a waveguide core 21 surrounded by the cladding region and a uniform periodic cladding Bragg grating 22 formed on the top of the waveguide core 21.

한편 최근 미국 공개특허 2004/0071401에서는 첩 광섬유 브래그 격자 소자와 유사한 효과를 얻기 위해 모드 유효 굴절률을 길이방향에 대해 선형적으로 변화시킨 균일한 주기의 도파로 브래그 격자소자와, 상기 도파로 브래그 격자소자에 직선 및 2차 곡선 형태의 테이퍼 구조를 갖는 열광학 가변전극을 적용하여 분산보상 및 분산 기울기를 보상하는 소자를 구현하는 방법을 제시하였다. 그러나 상기 특허는 적절한 테이퍼 구조를 적용하여할 경우 도파로의 길이방향에 따라 모드의 유효 굴절률을 선형적으로 변화시킬 수 있다는 정도의 당분야의 통상적인 지식에 대한 개념적 언급에 그치고 있다. 또한, 바람직한 테이퍼 도파로 소자의 구도와 관련하여 통상적으로 이해되는 개념의 수준을 실질적으로 넘어서는 직접적이고도 실시 가능한 수준의 내용은 전혀 제시되지 있지 않다. 또한, 분산보상 및 분산 기울기 보상에 적합한 열광학 가변전극의 구도에 대해서도 명확한 근거와 타당한 구도를 제공하고 있지 못하였다.On the other hand, US Patent Application Publication No. 2004/0071401 discloses a waveguide Bragg grating device with a uniform period in which the mode effective refractive index is changed linearly with respect to the longitudinal direction in order to obtain a similar effect to the optical fiber Bragg grating device, and a straight line to the waveguide Bragg grating device. And a method for implementing a device for compensating dispersion compensation and dispersion slope by applying a thermo-optic variable electrode having a tapered structure having a quadratic curve shape. However, the patent is only a conceptual reference to the general knowledge in the art that the application of the appropriate taper structure can linearly change the effective refractive index of the mode along the length of the waveguide. In addition, no direct or actionable content is presented that substantially exceeds the level of concepts commonly understood in terms of the composition of the preferred tapered waveguide device. In addition, there is no clear basis and valid composition for the composition of the thermo-optic variable electrode suitable for dispersion compensation and dispersion slope compensation.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사파장 대역에서 군지연 스펙트럼이 파장에 대한 직선함수의 형태를 갖는 브래그 격자소자를 제공하는 데 있다. 또한, 직선 군지연 스펙트럼을 갖는 브래그 격자소자에서 군지연 스펙트럼의 기울기를 효과적으로 변조할 수 있는 가변수단을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a Bragg grating device in which the group delay spectrum has a form of a linear function with respect to the wavelength in the reflection wavelength band. Another object of the present invention is to provide a variable means capable of effectively modulating the slope of a group delay spectrum in a Bragg grating device having a linear group delay spectrum.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 브래그 격자소자는 입사한 빛이 순방향 및 역방향으로 진행할 수 있는 도파로에 있어서, 상기 도파로의 일부로서 하기 w(z)의 형태를 구현할 수 있도록 테이퍼진 구조를 갖는 테이퍼 도파로 영역을 포함한다. 또한, 상기 테이퍼 도파로 영역에 형성된 브래그 격자를 포함한다. 이때, w(z) = w0 - αln(1 + z/L)이고, 여기서, w는 도파로의 폭, z는 도파로 길이방향의 위치, w0는 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 도파로 폭, α는 도파로의 폭(w)이 도파로 진행 모드의 유효 굴절률에 대해 미치는 영향을 나타내는 특성값, L은 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 도파로 폭 및 α의 값에 의해 결정되는 값이다. Bragg grating device according to the present invention for achieving the technical problem is a waveguide in which the incident light can proceed in the forward and reverse direction, as a part of the waveguide tapered structure to implement the form of w (z) It includes a tapered waveguide region having. It also includes a Bragg grating formed in the tapered waveguide region. Where w (z) = w 0 -αln (1 + z / L), where w is the width of the waveguide, z is the waveguide lengthwise position, and w 0 is the position at which the taper starts (z = 0) Is the characteristic value that indicates the effect of the width (w) of the waveguide on the effective refractive index of the waveguide propagation mode, L is the value determined by the position at which the taper ends, the waveguide width at this position, and the value of α to be.

본 발명에 의한 브래그 격자소자에 열광학 효과를 부가하는 가변 브래그 격자소자는 상기 브래그 격자소자에 상기 도파로 상에 위치하여 상기 테이퍼 도파로 영역을 덮으면서 하기의 wh(z)의 형태를 구현하는 열적 가변수단을 더 포함한다. 이때, wh(z) = wh0/(1 + Az)이고, 여기서, wh0는 도파로의 테이퍼가 시작되는 위치에서 의 열적 가변수단의 폭, A는 도파로의 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 열적 가변수단의 폭 및 wh0값에 의해 결정되는 값이다.The variable Bragg grating device which adds a thermo-optic effect to the Bragg grating device according to the present invention is located on the waveguide on the Bragg grating device to cover the tapered waveguide region while implementing a form of w h (z) below. It further comprises a variable means. Where w h (z) = w h0 / (1 + Az), where w h0 is the width of the thermally variable means at the position where the taper of the waveguide starts, and A is the position where the taper of the waveguide ends and at this position Is the value determined by the width and the w h0 value of the thermally variable means.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 실시예 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Like reference numerals denote like elements throughout the embodiments.

본 발명의 실시예에서는 브래그 격자에 의한 반사파장 대역의 군지연(group delay) 스펙트럼이 파장에 대해 직선함수 형태를 가지며, 직선 군지연 스펙트럼의 기울기를 효과적으로 변조할 수 있는 브래그 격자소자를 제시할 것이다. 여기서 군지연 스펙트럼이란 파장에 따라 다른 지연시간을 갖고 반사되는 스펙트럼을 일컫는다. 그러므로 군지연 스펙트럼을 이용하여 시간에 따라 스펙트럼의 파장을 분리해낼 수 있다. 직선 군지연 스펙트럼이란 스펙트럼의 파장에 따른 지연시간이 선형인 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 테이퍼진 도파로 브래그 격자의 형상에 따라 실시예 및 변형례를 설명할 것이다. An embodiment of the present invention will propose a Bragg grating device in which the group delay spectrum of the reflected wavelength band by the Bragg grating has a linear function form with respect to the wavelength, and which can effectively modulate the slope of the linear group delay spectrum. . Here, the group delay spectrum refers to a spectrum reflected with a delay time that varies depending on the wavelength. Therefore, the group delay spectrum can be used to separate the wavelength of the spectrum over time. The linear group delay spectrum means that the delay time according to the wavelength of the spectrum is linear. Further, embodiments of the present invention will describe embodiments and modifications according to the shape of the tapered waveguide Bragg grating.

(제1 실시예)(First embodiment)

도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이퍼 도파로 브래그 격자소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 5는 도 4와는 반대되는 형상으로 연장되는 테이퍼 도파로에 관한 것이다. 여기서, 테이퍼진 도파로는 도파로의 길이방향에 따라 폭이 일정하게 증가하거나 감소하는 것을 말하며, 도파로의 양측이 동일한 정도로 폭의 변화를 가져오는 것이 바람직하다. 4 and 5 are plan views schematically showing a tapered waveguide Bragg grating device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 relates to a tapered waveguide extending in a shape opposite to that of FIG. 4. Here, the tapered waveguide refers to a constant increase or decrease in width along the longitudinal direction of the waveguide, and it is preferable that both sides of the waveguide bring about a change in width to the same extent.

도시된 바와 같이, 도파로 코어의 폭(w)은 도파로 길이방향의 위치(z)에 따라 다음과 같은 관계를 갖는다. 즉,As shown, the width w of the waveguide core has the following relationship depending on the position z in the waveguide longitudinal direction. In other words,

w(z) = w0 - αln(1 + z/L)를 만족한다.satisfies w (z) = w 0 -αln (1 + z / L).

여기서, w(z)는 도파로 길이방향의 위치에 따른 도파로 폭의 변화를 나타내는 테이퍼 함수이며, w0는 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 도파로 폭을 나타낸다. 그리고 α는 도파로의 폭(w)이 도파로 진행 모드의 유효 굴절률에 대해 미치는 영향을 나타내는 특성값으로서, 도파로의 소재 특성과 구조로부터 전산시뮬레이션 또는 실험적 방법을 통하여 그 값을 결정할 수 있다. 또한, L의 값은 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 도파로 폭 및 α의 값에 의해 결정되는데, L이 음수의 값을 가질 경우에는 도 5과 같이 도 4와 반대되는 형상으로 연장되는 테이퍼 도파로 구조를 갖게 된다.Here, w (z) is a taper function indicating the change of the waveguide width according to the waveguide lengthwise position, and w 0 represents the waveguide width at the position where the taper starts (z = 0). Α is a characteristic value representing the influence of the width w of the waveguide on the effective refractive index of the waveguide propagation mode. The value α may be determined from a material characteristic and a structure of the waveguide through a computer simulation or an experimental method. Further, the value of L is determined by the position where the taper ends and the waveguide width and the value of α at this position. When L has a negative value, the tapered waveguide extending in a shape opposite to that of FIG. You have a structure.

본 발명의 제1 실시예에 의한 테이퍼 브래그 격자소자는 브래그 격자영역(120)을 포함한다. 브래그 격자영역(120)은 도파로 코어의 폭이 상기 테이퍼 함수 w(z)를 만족하는 테이퍼 도파로 영역(122), 테이퍼 도파로 영역(122) 내부 또는 가까운 위치에 형성된 균일한 주기의 브래그 격자(124)로 이루어진다. 테이퍼 도파로 영역(122)의 일측에는 입사광이 순방향으로 진행하고 브래그 격자영역(120)에 의한 반사광이 역방향으로 진행하는 제1 직선 도파로영역(110)이 연결되고, 제1 직선 도파로영역(110)에 대향되도록 연결되어 브래그 격자영역(120)에 의한 투과광이 순방향으로 진행하는 제2 직선 도파로영역(130)을 포함한다. 이 경우 군지연 스펙트럼은 역방향으로 진행하는 반사광에 나타난다.  The tapered Bragg grating device according to the first embodiment of the present invention includes a Bragg grating region 120. Bragg grating region 120 is a taper waveguide region 122 whose width of the waveguide core satisfies the taper function w (z), and Bragg grating 124 of uniform period formed at or near the tapered waveguide region 122. Is made of. One side of the tapered waveguide region 122 is connected to the first linear waveguide region 110, in which incident light travels in the forward direction and reflected light by the Bragg grating region 120 travels in the reverse direction, to the first linear waveguide region 110. The second linear waveguide region 130 is connected so as to face each other so that the transmitted light by the Bragg grating region 120 travels in the forward direction. In this case, the group delay spectrum appears in the reflected light traveling in the reverse direction.

도시되지는 않았지만, 상기 w(z)에 따른 테이퍼 구조는 상기 도파로의 높이에 대해서도 적용될 수도 있으며, 상기 도파로의 폭과 높이에 대해서 동시에 적용될 수도 있다. 또한, 평면 도파로의 폭이나 높이 뿐 아니라 광섬유의 코어 지름 등, 다양한 구조의 광도파로에 대해서도 적용이 가능하다. 한편, 필요에 따라서는 광섬유 및 타 도파로 소자와의 결합손실 최소화 및 모드 매칭 등을 위해 상기 제1 직선 도파로영역(110)을 임의의 테이퍼 구조로 대치할 수 있으며, 경우에 따라서는 제2 직선 도파로영역(130)이 생략될 수도 있다.Although not shown, the taper structure according to w (z) may be applied to the height of the waveguide or simultaneously to the width and height of the waveguide. In addition, the present invention can be applied not only to the width and height of the planar waveguide, but also to optical waveguides having various structures such as the core diameter of the optical fiber. On the other hand, if necessary, the first linear waveguide region 110 may be replaced with an arbitrary tapered structure in order to minimize coupling loss between the optical fiber and other waveguide elements, and mode matching. In some cases, the second linear waveguide may be replaced. Region 130 may be omitted.

도 6a는 w(z)에 의한 테이퍼 도파로 구조를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자에 대하여 파장에 대한 군지연 스펙트럼을 이론적으로 예측한 그래프이고, 도 6b는 도 6a에 대비하기 위하여 일반적으로 사용되는 직선 형태의 테이퍼 도파로 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자에 대하여 파장에 대한 군지연 스펙트럼을 이론적으로 예측한 그래프이다. FIG. 6A is a graph theoretically predicting group delay spectra of wavelengths for the waveguide Bragg grating device according to the first embodiment of the present invention having a tapered waveguide structure according to w (z), and FIG. 6B is compared with FIG. 6A. In order to theoretically predict the group delay spectrum with respect to the waveguide Bragg grating device having a linear tapered waveguide structure generally used for the purpose.

도 6a 및 도 6b에 의하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자는 로그함수 형태인 w(z)에 따른 테이퍼 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자를 갖는데, 이에 대한 군지연 스펙트럼은 파장에 대해 직선함수를 잘 유지하고 있다. 이에 반해, 일반적인 직선 형태의 테이퍼 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자의 군지연 스펙트럼은 직선 형태를 벗어나 곡선함수를 나타내고 있다.6A and 6B, the waveguide Bragg grating device according to the first embodiment of the present invention has a waveguide Bragg grating device having a taper structure according to w (z) in the form of a logarithmic function. We maintain a straight line function with respect to. In contrast, the group delay spectrum of a waveguide Bragg grating device having a general linear tapered structure exhibits a curve function out of the linear form.

도 7a는 w(z)에 의한 테이퍼 도파로 구조를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자를 시범제작하여 파장에 대한 반사율 및 군지연 스펙트럼을 측정한 그래프의 일례이며, 도 7b는 도 7a에 대비하기 위하여 일반적으로 사 용되는 직선 형태의 테이퍼 도파로 구조를 갖는 도파로 브래그 격자소자를 시범제작하여 파장에 대한 반사율 및 군지연 스펙트럼을 측정한 그래프의 일례이다. 이때, 상기 소자들은 어포다이제이션이 적용되지 않은 시범제작 상의 한계로 인해 군지연의 리플(ripple)이 상당히 크게 나타나고 있다. FIG. 7A is an example of a graph in which a waveguide Bragg grating device according to a first embodiment of the present invention having a tapered waveguide structure according to w (z) is fabricated to measure reflectance and group delay spectrum with respect to wavelength, and FIG. FIG. 7A illustrates an example of a graph in which a waveguide Bragg grating device having a linear tapered waveguide structure, which is generally used, is manufactured to measure reflectance and group delay spectrum with respect to wavelength. In this case, the ripple of the group delay is considerably large due to the limitation in the pilot manufacturing to which the apodization is not applied.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 군지연 스펙트럼의 전반적인 변화 양상의 차이를 확연하게 구별할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에서 어포다이제이션의 적용을 통해 억제 가능한 군지연 리플의 효과를 배제하기 위해 반사파장 대역의 군지연 스펙트럼에 대해 모드 해석에 기반하여 피팅한 결과를 굵은 점선으로 표시하였는데, 도 7a의 경우 도 6a에서 이론적으로 예측된 결과와 같이 직선의 군지연 스펙트럼을 잘 유지하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 일반적인 직선 테이퍼 도파로 구조를 적용한 도 7b의 결과에서는 군지연 스펙트럼이 직선으로 피팅하는 것이 불가능하고 도 6b와 유사한 변화양상을 보이는 곡선 형태를 보인다. 이로부터 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자가 직선함수 형태의 군지연 스펙트럼을 얻는 데 효과적인 수단을 제공함을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B, it is possible to clearly distinguish the difference in the overall change pattern of the group delay spectrum. In FIG. 7A and FIG. 7B, the results obtained by fitting the group delay spectrum of the reflected wavelength band based on the mode analysis in order to exclude the effect of the group delay ripple that can be suppressed through the application of apodization are shown in bold dotted lines. FIG. 7A In the case of Figure 6a it can be seen that the group delay spectrum well maintained as in the theoretically predicted results. On the other hand, in the result of FIG. 7B in which a general straight tapered waveguide structure is applied, the group delay spectrum has a curved shape that is impossible to fit in a straight line and shows a change pattern similar to that of FIG. 6B. From this, it can be seen that the waveguide Bragg grating device according to the first embodiment of the present invention provides an effective means for obtaining a group delay spectrum in the form of a linear function.

(제2 실시예)(2nd Example)

한편, 도 8a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 브래그 격자소자의 개략적인 평면도로, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 도파로 브래그 격자소자와 이로부터 얻게 되는 직선 군지연 스펙트럼의 기울기 변화를 위한 가변수단을 포함한다. 도 8b는 도 8a의 B-B선에 따라 절단한 단면도이다. FIG. 8A is a schematic plan view of a variable Bragg grating device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8A illustrates a change in the slope of the waveguide Bragg grating device and the linear group delay spectrum obtained therefrom according to the first embodiment of the present invention. It includes a variable means for. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 8A.

도 8a 및 도 8b에 의하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 브래그 격자소 자는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 도파로 브래그 격자소자의 구성요소들을 모두 포함하고, 상기 격자소자 상에 배치시킨 열적 가변수단, 예컨대 박막 히터(142)와 전극(140)을 더 포함한다. 이때, 히터(142)는 박막형태로 제조되는 것이 바람직하고, 박막 히터(142)의 폭(wh)은 다음과 같은 관계를 갖는다. 즉,8A and 8B, the variable Bragg grating element according to the second embodiment of the present invention includes all the components of the waveguide Bragg grating element described with reference to FIGS. 4 and 5, and is disposed on the grating element. Thermal variable means, for example, further includes a thin film heater 142 and the electrode 140. At this time, the heater 142 is preferably manufactured in a thin film form, the width (w h ) of the thin film heater 142 has the following relationship. In other words,

wh(z) = wh0/(1 + Az)를 만족한다.satisfies w h (z) = w h0 / (1 + Az).

여기서, wh0는 도파로의 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 박막 히터의 폭을 나타내며, A의 값은 도파로의 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 박막 히터의 폭 및 wh0값에 의해 결정된다. 예컨대, 도 8a는 A가 양수의 값을 갖는 경우의 테이퍼 구조를 나타내고 있으나, A가 음수 값을 갖는 경우는 테이퍼가 연장되는 방향이 도 8a와는 반대가 된다. 도시되지는 않았지만, 상기 wh(z)에 따른 테이퍼 히터 구조는 상기 히터의 높이에 대해서도 적용될 수도 있으며, 상기 히터의 폭과 높이에 대해서 동시에 적용될 수도 있다.Here, w h0 represents the width of the thin film heater at the position where the taper of the waveguide starts (z = 0), and the value of A is the position where the taper of the waveguide ends and the width of the thin film heater at this position and the value of w h0 . Is determined by For example, FIG. 8A shows a taper structure when A has a positive value, but when A has a negative value, the direction in which the taper extends is opposite to that of FIG. 8A. Although not shown, the tapered heater structure according to w h (z) may be applied to the height of the heater, or may be simultaneously applied to the width and the height of the heater.

본 발명의 가변 도파로 브래그 격자소자를 통해 제공하는 직선 함수 형태의 군지연 스펙트럼에 대한 효과적인 기울기 변조를 하기 위해서는, 박막 히터(142)가 갖는 테이퍼 구조가 중요한 역할을 한다. 이때, 박막 히터(142)는 상기 w(z)를 따르는 테이퍼 도파로영역(120)을 덮는 것이 바람직하다. The tapered structure of the thin film heater 142 plays an important role in order to effectively tilt the modulation of the group delay spectrum of the linear function type provided through the variable waveguide Bragg grating device of the present invention. In this case, the thin film heater 142 preferably covers the tapered waveguide region 120 along the w (z).

한편, 전극(140)은 박막 히터(142)의 양측에 연결되어 외부의 전원으로부터 발생된 전압을 박막 히터(142)에 제공한다. 경우에 따라, 가변 도파로 브래그 격자 소자의 반사파장 대역을 전체적으로 이웃하는 파장대역으로 이동시키기 위해, 기판(100) 하단에 접하여 소자 전체의 온도를 조절하는 가열 또는 냉각수단(150)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the electrode 140 is connected to both sides of the thin film heater 142 to provide the thin film heater 142 with a voltage generated from an external power source. In some cases, in order to shift the reflected wavelength band of the variable waveguide Bragg grating device to the entire neighboring wavelength band, heating or cooling means 150 may be included in contact with the bottom of the substrate 100 to adjust the temperature of the entire device. .

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 도파로 브래그 격자 소자에 대해 군지연 스펙트럼의 변조 특성을 이론적으로 예측한 그래프이다. FIG. 9 is a graph theoretically predicting modulation characteristics of group delay spectra for a variable waveguide Bragg grating device according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 9에 의하면, 상기 wh(z)의 테이퍼 구조를 갖는 박막 히터(142)에 의해 형성되는 국소적 온도분포의 영향으로, 직선함수 형태의 군지연 스펙트럼의 기울기가 효과적으로 변조된다. 이때, 그래프에서 ΔT(0)은 도파로의 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 온도변화의 크기를 나타낸다.9, the slope of the group delay spectrum in the form of a linear function is effectively modulated by the influence of the local temperature distribution formed by the thin film heater 142 having the tapered structure of w h (z). In this graph, ΔT (0) represents the magnitude of the temperature change at the position (z = 0) at which the taper of the waveguide starts.

(제3 실시예)(Third Embodiment)

상기 제1 실시예에 의한 로그함수 형태인 w(z)를 따르는 테이퍼 도파로 브래그 격자소자는 응용 영역에서 요구되는 허용범위 이내에서 여러 형태로 변형하여 적용될 수 있다. The tapered waveguide Bragg grating element along w (z), which is the log function form according to the first embodiment, may be applied in various forms within the allowable range required in the application area.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 테이퍼 도파로 브래그 격자소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다10 is a plan view schematically showing a tapered waveguide Bragg grating element according to a third embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제1 실시예의 로그함수 w(z)를 따르는 테이퍼 도파로 대신 다수의 구간에 걸친 직선형태의 테이퍼 도파로의 배열(226)을 통해 유사한 군지연 스펙트럼을 얻을 수 있다. 즉, 구간마다 기울기가 다른 직선형태의 테이퍼 도파로를 배열하여, 실효적으로 로그함수 형태인 w(z)를 구현할 수 있다. 한편, 도시된 직선 테이퍼 도파로의 배열(226) 이외에도, 임의의 형태를 갖는 단조 감소(또는 단조 증가) 함수를 이용하여 구성된 다수 구간의 배열을 통해 w(z)의 테이퍼 특성을 유사하게 구현할 수 있다. 또한, 상기 로그함수 w(z) 형태의 테이퍼에 군지연 스펙트럼 상에 큰 변화를 초래하지 않는 미미한 수준의 변조를 응용 상의 허용범위 이내에서 가할 수 있다. 상기의 예시들을 포함한 다양한 변형의 방법들이 본 발명에서 제공하는 기술의 변형된 적용에 해당한다는 사실을 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 파악할 수 있다. 따라서 상기 로그함수 w(z) 형태와 이에 기반한 응용 상의 필요한 허용범위 이내의 다양한 변형을, 본 발명에서는 실효적 로그함수로 통칭하기로 한다.Referring to FIG. 10, a similar group delay spectrum can be obtained through the arrangement 226 of linear tapered waveguides over a plurality of sections instead of the tapered waveguide along the log function w (z) of the first embodiment. That is, by arranging linear tapered waveguides having different slopes for each section, w (z) which is effectively a logarithmic function can be implemented. On the other hand, in addition to the arrangement of the straight tapered waveguide shown 226, the taper characteristic of w (z) can be similarly implemented through the arrangement of a plurality of sections configured using a monotonic reduction (or monotonic increase) function having any shape. . In addition, a slight level of modulation that does not cause a large change in the group delay spectrum can be applied to the log function w (z) type taper within an acceptable range of application. Anyone skilled in the art can readily appreciate that various modification methods including the above examples correspond to the modified application of the technology provided by the present invention. Therefore, various modifications within the log function w (z) form and the necessary allowance for the application based thereon will be collectively referred to as an effective log function.

상기 로그함수 형태인 w(z)를 따르는 테이퍼 도파로의 경우에 대해서 다양한 형태의 변형이 가능한 것과 마찬가지로, 반비례 함수형태인 wh(z)를 따르는 도 8a의 박막 히터(142) 또한 다양하게 변형할 수 있다. 그러나 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 파악할 수 있는 응용 상의 허용범위 이내의 미미한 수준의 의도된 변형들이 본 발명의 범위를 궁극적으로 침해할 수 없음은 자명하며, 따라서 본 발명에서는 이러한 변형 형태들을 포함하여 실효적인 반비례 함수로 통칭하기로 한다. 상기의 실효적 반비례 함수 형태의 테이퍼를 갖는 박막 히터(142)는 제1 또는 제3 실시예에 따른 도파로 브래그 격자 소자와 무관하게 폭이 일정한 직선 도파로 구조나 여타의 테이퍼 구조 또는 첩 특성을 갖는 도파로 브래그 격자소자에 대해서도 효과적으로 적용될 수 있다.In the case of the tapered waveguide along the logarithmic function w (z), various modifications are possible, and the thin film heater 142 of FIG. 8A along the inverse function wh (z) may also be variously modified. Can be. However, it is apparent that minor variations of the intended modifications within the acceptable limits of the application which can be easily understood by those skilled in the art cannot ultimately violate the scope of the present invention. It will be collectively referred to as an effective inverse function, including variants. The thin film heater 142 having a taper having an effective inverse function has a linear waveguide structure having a constant width or other tapered structure or superposition characteristics regardless of the waveguide Bragg grating element according to the first or third embodiment. It can be effectively applied to Bragg grating elements.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은, 채널 구조의 도파로 소자에 균일한 주기의 브래그 격자를 적용하고, 상기 테이퍼 구조의 도파로 및 박막 히터가 도파로 코어 및 박막 히터의 폭에 대해 적용된 경우를 주로 다루었다. 그러나 본 발명을 실질적으로 구현하는 데 있어서, 본 발명에서 언급된 도파로는 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 다양한 구조의 평면 도파로 및 광섬유 도파로 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현에 사용되는 소재 또한 유기물 및 무기물 혹은 유무기 복합체 등의 여하에 국한되지 않으며, 일반적으로 알려진 도파로 소재들의 적용이 가능하다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention mainly deal with the case where the Bragg grating of a uniform period is applied to the waveguide element of the channel structure, and the taper waveguide and the thin film heater are applied to the width of the waveguide core and the thin film heater. All. However, in the practical implementation of the present invention, the waveguides mentioned in the present invention may include planar waveguides and optical fiber waveguides of various structures commonly known in the art. Materials used in the implementation of the present invention is also not limited to organic and inorganic materials or organic-inorganic composites, etc., it is possible to apply generally known waveguide materials.

또한 도파로 또는 열적 가변수단에 대한 테이퍼 구조를 도파로를 구성하는 한 쪽 벽면에 대해서만 적용하거나, 폭이 아닌 높이에 대해 적용하거나, 폭과 높이에 대한 테이퍼를 동시에 활용하여 단면적의 변화를 초래하는 방법 등도 본 발명의 범위에 포함한다. 그리고 본 발명에서 언급하는 브래그 격자는 도파로 코어의 상부나 하부, 측면 또는 중간층 등의 다양한 위치 중 적어도 한 영역에서, 도파로 코어와 접촉해 있거나 도파로를 진행하는 빛의 모드가 충분히 결합될 수 있는 가까운 영역에 형성된 표면 부조격자와, 도파로 영역 내에 형성된 벌크 형태의 격자, 도파로 내의 일부 영역에 제한적으로 형성된 격자 및 상기 격자들의 다양한 변형 또는 확장된 격자 형태를 포함한다. 나아가, 브래그 격자의 특성에 있어서는 균일 주기 브래그 격자 또는 선형 첩 브래그 격자, 또한 주기에 무관하게 다양한 어포다이제이션의 적용을 포함한다. 한편 열적 가변수단의 위치에 있어서도 코어 영역의 상부나 하부 또는 비슷한 높이에, 클래딩의 외부 또는 내부에, 코어의 중심선으로부터 벗어난 정도에 무관하게, 코어 영역에 직접 접촉하지 않고 상기 브래그 격자 소자에 접촉해 있는 한 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는다. In addition, the taper structure for the waveguide or the thermally variable means may be applied to only one wall of the waveguide, the height, not the width, or the taper for the width and the height may be used at the same time to change the cross-sectional area. It is included in the scope of the present invention. In addition, the Bragg grating referred to in the present invention is a region close to which the mode of light in contact with the waveguide core or the light mode traveling through the waveguide may be sufficiently combined in at least one of various positions such as the upper or lower portion, the side surface, or the intermediate layer of the waveguide core. And a surface sublattice formed in the structure, a bulk grating formed in the waveguide region, a grating limited in some regions of the waveguide, and various modified or expanded grating forms of the gratings. Furthermore, the properties of Bragg gratings include the application of uniform periodic Bragg gratings or linear chirped Bragg gratings, as well as various apodizations regardless of period. On the other hand, at the position of the thermally variable means, at the top or bottom of the core region or at a similar height, regardless of the degree of deviation from the centerline of the core, outside or inside the cladding, the bragg grating element is not directly in contact with the core region. As long as it does not depart from the scope of the present invention.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is possible.

상술한 본 발명에 따른 도파로 브래그 격자소자에 의하면, 도파로 영역 내에 로그함수 또는 실효적 로그함수 형태의 테이퍼 도파로 영역을 형성함으로써, 반사파장 대역에서 군지연 스펙트럼이 파장에 대한 직선함수의 형태를 갖는 브래그 격자소자를 제공할 수 있다.According to the waveguide Bragg grating device according to the present invention described above, by forming a logarithmic or effective logarithmic tapered waveguide region in the waveguide region, Bragg having a group delay spectrum in the form of a linear function with respect to the wavelength in the reflection wavelength band A grid element can be provided.

또한, 상기 로그함수 형태의 테이퍼 도파로를 포함하는 도파로 브래그 격자 영역 상에 테이퍼 형태의 박막히터를 더 구비함으로써, 도파로 브래그 격자소자를 통해 제공하는 직선 함수 형태의 군지연 스펙트럼에 대한 효과적인 기울기 변조를 할 수 있다.In addition, by further providing a tapered thin film heater on the waveguide Bragg grating region including the logarithmic tapered waveguide, the effective gradient modulation for the group delay spectrum of the linear function form provided through the waveguide Bragg grating element Can be.

Claims (15)

입사한 빛이 순방향 및 역방향으로 진행할 수 있는 도파로에 있어서,In a waveguide in which incident light can travel forward and reverse, 상기 도파로의 일부로서 하기 w(z)의 형태를 구현할 수 있도록 테이퍼진 구조를 갖는 테이퍼 도파로 영역; 및A tapered waveguide region having a tapered structure so as to form the following w (z) as part of the waveguide; And 상기 테이퍼 도파로 영역에 형성된 브래그 격자를 포함하는 테이퍼 도파로 브래그 격자소자. Tapered waveguide Bragg grating device comprising a Bragg grating formed in the tapered waveguide region. w(z) = w0 - αln(1 + z/L)이고, w (z) = w 0 -αln (1 + z / L), 여기서, w는 도파로의 폭, z는 도파로 길이방향의 위치, w0는 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 도파로 폭, α는 도파로의 폭(w)이 도파로 진행 모드의 유효 굴절률에 대해 미치는 영향을 나타내는 특성값, L은 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 도파로 폭 및 α의 값에 의해 결정되는 값이다. Where w is the width of the waveguide, z is the waveguide lengthwise position, w 0 is the waveguide width at the point where the taper starts (z = 0), and α is the width of the waveguide (w) to the effective refractive index of the waveguide propagation mode. The characteristic value, L, which represents the effect on the taper, is determined by the position where the taper ends and the waveguide width and α at this position. 제1항에 있어서, 상기 w(z)에 따른 테이퍼 구조가 상기 도파로의 높이에 대해서 적용되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 도파로 브래그 격자소자.The tapered waveguide Bragg grating device according to claim 1, wherein the tapered structure according to w (z) is applied to the height of the waveguide. 제1항에 있어서, 상기 w(z)에 따른 테이퍼 구조가 상기 도파로의 폭과 높이에 대해서 동시에 적용되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 도파로 브래그 격자소자.The tapered waveguide Bragg grating device according to claim 1, wherein the tapered structure according to w (z) is simultaneously applied to the width and height of the waveguide. 제1항에 있어서, 상기 도파로는 상기 w(z)에 따른 테이퍼 구조를 응용 영역의 허용범위 내에서 실효적으로 구현하는 것을 특징으로 하는 테이퍼 도파로 브래그 격자소자.The tapered waveguide Bragg grating device according to claim 1, wherein the waveguide effectively implements the taper structure according to the w (z) within an allowable range of an application area. 입사한 빛이 순방향 및 역방향으로 진행할 수 있는 도파로에 있어서,In a waveguide in which incident light can travel forward and reverse, 상기 도파로의 일부에 형성된 브래그 격자; 및Bragg grating formed on a portion of the waveguide; And 상기 도파로 상에 상기 브래그 격자 영역을 덮으면서 하기의 wh(z)의 형태를 구현하는 열적 가변수단을 포함하는 가변 도파로 브래그 격자소자. A variable waveguide Bragg grating element comprising a thermal variable means for implementing the form of the following w h (z) while covering the Bragg grating region on the waveguide. wh(z) = wh0/(1 + Az)이고,w h (z) = w h0 / (1 + Az), 여기서, wh0는 도파로의 테이퍼가 시작되는 위치(z=0)에서의 열적 가변수단의 폭, A는 도파로의 테이퍼가 끝나는 위치와 이 위치에서의 열적 가변수단의 폭 및 wh0값에 의해 결정되는 값이다.Where w h0 is the width of the thermally variable means at the position where the taper of the waveguide starts (z = 0), A is determined by the position at which the taper of the waveguide ends and the width of the thermally variable means at this position and the value of w h0 Is a value. 제5항에 있어서, 상기 열적 가변수단이 박막 히터인 것을 특징으로 하는 가변 도파로 브래그 격자소자.6. The variable waveguide Bragg grating element according to claim 5, wherein the thermal variable means is a thin film heater. 제5항에 있어서, 상기 브래그 격자 영역의 도파로가 테이퍼진 구조를 갖는 가변 테이퍼 도파로 브래그 격자소자.6. The variable tapered waveguide Bragg grating device according to claim 5, wherein the waveguide of the Bragg grating region has a tapered structure. 제5항에 있어서, 상기 wh(z)에 따른 테이퍼 구조가 상기 열적 가변수단의 높이에 대해서 적용되는 것을 특징으로 하는 가변 도파로 브래그 격자소자.The variable waveguide Bragg grating element according to claim 5, wherein the taper structure according to w h (z) is applied to the height of the thermally variable means. 제5항에 있어서, 상기 wh(z)에 따른 테이퍼 구조가 상기 열적 가변수단의 폭 과 높이에 대해서 동시에 적용되는 것을 특징으로 하는 가변 도파로 브래그 격자소자.The variable waveguide Bragg grating element according to claim 5, wherein the taper structure according to w h (z) is simultaneously applied to the width and the height of the thermally variable means. 제5항에 있어서, 상기 도파로는 상기 wh(z)에 따른 테이퍼 구조를 응용 영역의 허용범위 내에서 실효적으로 구현하는 것을 특징으로 하는 가변 도파로 브래그 격자소자.The variable waveguide Bragg grating device according to claim 5, wherein the waveguide effectively implements the taper structure according to w h (z) within an allowable range of an application area. 제5항에 있어서, 상기 브래그 격자는 상기 브래그 격자소자에 대하여 열적 가변수단에 대향하도록 배치되어 상기 브래그 격자소자의 전체의 온도를 변화시키기 위하여 다른 열적 가변수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 도파로 브래그 격자소자. 6. The variable waveguide according to claim 5, wherein the Bragg grating is disposed so as to face the thermal variable means with respect to the Bragg grating element, and further includes other thermal variable means to change the temperature of the whole Bragg grating element. Bragg grating element. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 브래그 격자는 상기 도파로의 코어 내부 또는 상기 도파로를 진행하는 빛의 모드가 충분히 결합될 수 있는 영역 이내에 형성된 것을 특징으로 하는 도파로 브래그 격자소자.The waveguide Bragg grating element according to claim 1 or 5, wherein the Bragg grating is formed within a core of the waveguide or within an area where a mode of light traveling through the waveguide can be sufficiently combined. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 브래그 격자는 균일한 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 도파로 브래그 격자소자.The waveguide Bragg grating device according to claim 1 or 5, wherein the Bragg grating has a uniform period. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 브래그 격자는 길이방향에 따라 주기가 증감하는 첩 형태인 것을 특징으로 하는 도파로 브래그 격자소자.6. The waveguide Bragg grating element according to claim 1 or 5, wherein the Bragg grating has a concave shape in which a period increases and decreases along a length direction. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 브래그 격자의 적어도 일측에는 상기 브래그 격자의 결합계수를 점차로 줄여주는 어포다이제이션(apodization)이 적용된 것을 특징으로 하는 도파로 브래그 격자소자.The waveguide Bragg grating device according to claim 1 or 5, wherein an at least one side of the Bragg grating is applied with an apodization which gradually reduces the coupling coefficient of the Bragg grating.
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