KR100892427B1 - Mach-Zhender Interferometers Structure And Triplexer Using The same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물 및 이를 이용한 트라이플렉서에 관한 것으로, 마하젠더 간섭계 암의 길이 차이는 제1 파장에 적정화하여 제1 파장의 정수배 더하기 반파장으로 하고, 3dB 커플러는 제2 파장 내지 제3 파장에 적정화함으로써 광대역에 걸쳐서 3개의 파장 대역을 안정적으로 분리하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물 및 이를 이용한 트라이플렉서를 개시한다.The present invention relates to a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer and a triplexer using the same, wherein the difference in length of the Mach-Zehnder interferometer arm is adjusted to the first wavelength to be an integer multiple of the first wavelength plus half wavelength, and the 3dB coupler is Disclosed is a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer that stably separates three wavelength bands over a wide band by being optimized for a second wavelength to a third wavelength, and a triplexer using the same.

트라이플렉서, 마하젠더, 간섭계, PLC Triplexer, Machender, Interferometer, PLC

Description

트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물 및 이를 이용한 트라이플렉서 {Mach-Zhender Interferometers Structure And Triplexer Using The same}Mach-Zhender Interferometers Structure And Triplexer Using The Same}

본 발명은 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물 및 이를 이용한 트라이플렉서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개 암의 길이 차이를 제1 파장의 정수배 더하기 반으로 설정하고, 광 결합기는 상기 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하도록 조절하는 마하젠더 간섭계 구조물과 이를 이용하여 구현된 트라이플렉서에 관한 것이다.The present invention relates to a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer and a triplexer using the same. More specifically, the length difference of two arms is set to an integer multiple of a first wavelength, and the optical coupler is the first wavelength. And a Mach-Zehnder interferometer structure that adjusts to separate the second and third wavelength bands and a triplexer implemented using the same.

최근에는 ADSL/VDSL 가입자망을 통해서 제공되는 2 내지 10 Mbps 정도의 고속 가입자 전송서비스망이 구축됨에 따라, 관련 서비스 산업이 활성화됨으로써, 국내의 인터넷 산업은 비약적인 발전을 이루게 되었다. 그럼에도 불구하고, HDTV 급의 영상 서비스 등을 원활하게 제공하는데 있어서 ADSL/VDSL 정도의 전송 용량은 부족한 것으로 인식되고 있으며, 약 100 Mbps 정도의 초고속 서비스를 원활하게 제공하고자 하는 노력이 계속되고 있다.Recently, as the high-speed subscriber transmission service network of about 2 to 10 Mbps provided through the ADSL / VDSL subscriber network has been established, the related service industry has been activated, and the domestic internet industry has made rapid progress. Nevertheless, it is recognized that a transmission capacity of ADSL / VDSL is insufficient in providing HDTV-class video services and the like, and efforts to smoothly provide a high-speed service of about 100 Mbps continue.

이와 같은 노력의 일환으로 일본에서는 100 Mbps 급을 원활히 제공할 수 있는 시스템으로서 PON (Passive Optical Network) 기반의 FTTH (Fiber-to-the- Home) 시스템의 구축 사업이 정부의 지원 아래 NTT 등의 통신회사를 중심으로 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 2008년경에는 FTTH 가입자 수가 ADSL/VDSL 가입자 수를 추월할 것으로 예측되고 있다. 국내에서도 이와 같은 상황에 자극받아, 정부의 BcN(Broadband Convergence Network) 구축과 FTTH 등을 차세대 국가 성장의 원동력으로 설정하고 KT, 하나로텔레콤 등을 중심으로 하여 FTTH 시범 사업을 실시하는 등 FTTH의 확산을 위하여 노력을 집중하고 있는 실정이다.As part of this effort, in Japan, 100 Mbps is a system that can smoothly provide 100 Mbps, and the construction of FTTH (Fiber-to-the-Home) system based on Passive Optical Network (PON) has been supported by the government such as NTT. The company is actively progressing mainly. Accordingly, the number of FTTH subscribers is expected to surpass that of ADSL / VDSL subscribers by 2008. Stimulated by such a situation in Korea, the government has set up BcN (Broadband Convergence Network) and FTTH as the driving force for the next generation of national growth, and has expanded the FTTH by conducting FTTH pilot projects centering on KT and Hanaro Telecom. The situation is focused on efforts.

PON(Passive Optical Network) 기반 FTTH 시스템을 확산시키는데 있어서 가장 중요하게 해결해야 할 사항은 광망 종단 장치(ONU)도 개별적으로 설치해야 하는데서 발생하는 경제적 비용의 문제이다. The most important issue in the proliferation of Passive Optical Network (PON) -based FTTH systems is the economic cost of having to install ONUs individually.

현재 PON 시스템의 구성에 있어서, 광섬유의 사용을 최소화하고, 비용을 절감하기 위해서 파장분할 다중화 (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 방법을 사용하게 되고는 있기는 하지만 이는 댁내까지 광섬유가 연결되는 FTTH의 경우에는 망 구축에 엄청난 비용이 발생하는 문제점을 가지고 있다.In the current PON system, the wavelength division multiplexing (WDM) method is used to minimize the use of the optical fiber and reduce the cost. However, in the case of the FTTH where the optical fiber is connected to the home, There is a problem that a huge cost in network construction.

따라서, 최근에는 트라이플렉서 모듈을 이용함으로써, 하나의 광섬유를 통하여 Data, Voice는 물론 높은 대역폭을 필요로 하는 HDTV급의 Video 방송 신호까지 효율적으로 전송을 가능하게 할 수 있다. 이러한 상향(1310nm) 및 하향(1490nm) 데이터, 하향 영상 방송(1550nm)를 제공하려는 TPS(Triple Play Service, 국제표준 ITU-T G983.3) 에 대한 관심이 고조되고 있다. 다시 말해 트라이플렉서는 전체의 광통신 망구축의 경제성을 고려할 때 본격적인 FTTH 시대를 여는 주역이 될 것으로 기대되고 있다. 하지만 현재 상용화된 트라이플렉서들은 대부분 광 결합기, 박막 필터(TFF : Thin Film Filter) 등의 개별 소자를 조립하여 실현되고 있는 실정이다.Therefore, in recent years, by using a triplexer module, it is possible to efficiently transmit not only Data and Voice but also HDTV-class video broadcast signals through a single optical fiber. Interest in the TPS (Triple Play Service, International Standard ITU-T G983.3) to provide such uplink (1310nm) and downlink (1490nm) data and downlink video broadcasting (1550nm) is increasing. In other words, the triplexer is expected to be a leading player in the full-scale FTTH era considering the economics of the entire optical network construction. However, most commercialized triplexers are being realized by assembling individual devices such as optical couplers and thin film filters (TFFs).

이하 첨부된 도면들을 참조하여 종래 기술에 의한 대표적인 트라이플렉서에 대해 설명한다.Hereinafter, a representative triplexer according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술의 양방향 트라이플렉서의 도면으로 국내특허공개 제2005-0045466호에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 광 트라이플렉스는 제1 및 제2 필터(FT1, FT2), 제1 및 제2 광수신기 (Rx1, Rx2) 및 광송신기 (Tx)를 구비한다.1 is a diagram of a bidirectional triplexer of the prior art is disclosed in Korean Patent Publication No. 2005-0045466. Referring to FIG. 1, an optical triplex includes first and second filters FT1 and FT2, first and second optical receivers Rx 1 and Rx 2 , and an optical transmitter Tx.

이 방식에 의하면, Y분기 평판 도파로를 실리카 또는 폴리머 플랫폼(12)에 제작한 후 적절한 분기 위치에 미세한 홈을 파서, 여기에 박막 필터(11a,11b)를 장착하는 조립 절차를 거친다. According to this method, after fabricating the Y branch flat waveguide in the silica or polymer platform 12, fine grooves are dug at appropriate branch positions, and the thin film filters 11a and 11b are mounted thereon.

그러나, 이 방식은 기본적으로 두 개의 별도로 제작된 박막 필터를 평면 광도파회로의 홈에 부착하여야 하는 추가적인 정밀공정을 필요한 문제점이 있고, 조립과정이 복잡하기 때문에 수율이 낮고 이에 따라 비용이 증가하는 경향이 있다.However, this method basically requires an additional precision process of attaching two separately manufactured thin film filters to the grooves of the planar optical waveguide circuit, and because the assembly process is complicated, the yield is low and thus the cost tends to increase. There is this.

도 2는 다른 종래 기술의 양방향 프라이플렉스를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 1490nm 파장(15b)을 분리하기 위해 방향성 결합기 안에 회절격자 구 조(14)를 구비한 광 트라이플렉서 구조도이다. 입력된 세파장중 1490nm 파장은 브래그 반사단에 의해 Port B(15b)로 나오게 되고, 나머지 두 파장은 광 결합기의 길이(13,14)에 의해 분리된다.2 illustrates another prior art bidirectional priplex. Referring to FIG. 2, there is shown a structure of an optical triplexer having a diffraction grating structure 14 in a directional coupler to separate a 1490 nm wavelength 15b. The wavelength of 1490 nm among the input three wavelengths is emitted to Port B (15b) by the Bragg reflector, and the other two wavelengths are separated by the length (13, 14) of the optical coupler.

1310nm파장은 half cycle coupler 동작을 하게 되고, 1550nm파장은 Full cycle coupler 동작을 하게 되므로 두 파장은 각각 Port C(15c)와 Port D(15d)로 나오게 된다. 1490nm 파장의 반사는 주기(Z)에 의해서 결정되고, 반사 피크 크기는 회절격자 간격에 의해서 정해진다.1310nm wavelength is half cycle coupler operation, 1550nm wavelength is full cycle coupler operation, so the two wavelengths come out Port C (15c) and Port D (15d), respectively. The reflection at 1490 nm wavelength is determined by the period Z, and the reflection peak magnitude is determined by the diffraction grating spacing.

그러나 이러한 구조의 트라이플렉서를 제작하기 위해서는 브래그 반사단을 만들기 위해 재성장(Re-growth)공정과 식각(Etching)공정을 반복하기 때문에, 제작이 어렵고 대량생산에 적합하지 못한 문제점이 있다.However, in order to fabricate such a structure, the re-growth process and the etching process are repeated to make the Bragg reflector, which makes the manufacturing difficult and not suitable for mass production.

따라서, 종래 기술의 트라이플렉서는 기존의 평판 광 도파회로를 제작한 후에 추가의 정밀 가공 작업을 요구하므로 제작 수율이 낮고 가격이 비싸다는 단점을 가진다.Therefore, the prior art triplexer requires a further precision machining operation after fabricating a conventional flat plate optical waveguide circuit, and thus has a disadvantage of low production yield and high price.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광 결합기와 간섭계를 이용하는 비교적 단순한 구조를 채용하여 단순화된 트라이플렉서를 설계함으로써, 저가로 대량 생산이 가능하고 3파장을 안정적으로 분리할 수 있는 소자를 재공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to design a simplified triplexer by employing a relatively simple structure using an optical coupler and an interferometer, so that mass production is possible at low cost and three wavelengths are reduced. It is to provide a device that can be separated stably.

본 발명의 다른 목적은 복잡한 회절격자 (Grating) 구조나 개별 렌즈나 박막 필터 등의 정밀한 공정이 포함되는 종래의 트라이플렉서를 대치할 수 있는 평판 도파로형 트라이플렉서를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a flat waveguide type triplexer which can replace a conventional triplexer which includes a complicated grating structure or a precise process such as an individual lens or a thin film filter.

상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 2개의 암들; 및 광 파워의 교류가 가능한 광결합기를 구비하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물에 있어서, 2개 암의 길이 차이는 제1 파장의 정수배 더하기 반으로 설정하고, 광 결합기는 제2 파장 내지 제3 파장 대역에서 광 파워를 동일하게 분기하도록 하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물을 제공한다.As a technical means for solving the above-mentioned problems, the first aspect of the present invention comprises two arms; And a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer having an optical coupler capable of alternating optical power, wherein the length difference of the two arms is set to an integer multiple of one of the first wavelengths, and the optical coupler has a second wavelength to a third wavelength. There is provided a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer to diverge optical power equally in the wavelength band.

제1 파장은 1300 내지 1320nm 중 하나의 파장이고, 제2 파장은 1470 내지 1500 nm 중 중 하나의 파장이며, 제3 파장은 1540 내지 1570 nm 중 하나의 파장인 것이 바람직하다.Preferably, the first wavelength is one of 1300-1320 nm, the second wavelength is one of 1470-1500 nm, and the third wavelength is one of 1540-1570 nm.

바람직하게는, 광 결합기는 하기 수학식 1에 기초하여 상기 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리한다.Preferably, the optical coupler separates the first wavelength and the second wavelength to the third wavelength band based on Equation 1 below.

Figure 112007049059828-pat00001
Figure 112007049059828-pat00001

한편, 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물은 기판, 제1 유전층의 하부 클래딩, 제2 유전층을 포함한 도파 구조로 형성되어 있고, 상기 제2 유전층의 굴절율은 제1 유전층의 굴절율 보다 크게 하고, 필요에 따라서는 제2 유전층의 코어층 상부에 제3 유전층의 상부 클래딩을 더 구비할 수 있다.Meanwhile, the Mach-Zehnder interferometer structure for the triplexer is formed of a waveguide structure including a substrate, a lower cladding of the first dielectric layer, and a second dielectric layer, and the refractive index of the second dielectric layer is larger than the refractive index of the first dielectric layer. Accordingly, an upper cladding of the third dielectric layer may be further provided on the core layer of the second dielectric layer.

바람직하게는, 상기 유전체는 폴리머, 실리카, 또는 반도체이다.Preferably, the dielectric is a polymer, silica, or semiconductor.

본 발명의 제2 측면은 2개의 암들; 및 광 파워의 교류가 가능한 광결합기를 구비하며, 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하도록 조절되는 제1 마하젠더 간섭부; 및The second aspect of the present invention provides two arms; And a first Mach-Zehnder interference portion having an optical coupler capable of alternating optical power, and adapted to separate the first wavelength from the second wavelength to the third wavelength band; And

상기 분리된 제2 파장 내지 제3 파장을 갖는 광신호를 입력받아 상기 제2 파장의 광신호와 상기 제3 파장의 광신호로 분리하는 제2 마하젠더 간섭부를 구비하는 트라이플렉서를 제공한다.Provided is a triplexer having a second Mach-Zehnder interference portion for receiving the separated optical signal having the second wavelength to the third wavelength into an optical signal of the second wavelength and the optical signal of the third wavelength.

바람직하게는, 상기 제1 마하젠더 간섭부 및/또는 상기 제2 마하젠더 간섭부는 복수개의 마하젠더 단으로 구성된다.Preferably, the first Mach-Zehnder interferer and / or the second Mach-Zehnder interferer consists of a plurality of Mach-Zehnder stages.

또한, 제1 마하젠더 간섭부의 2개 암의 길이 차이는 제1 파장의 정수배 더하기 반으로 설정하는 것이 바람직하다.The length difference between the two arms of the first Mach-Zehnder interference portion is preferably set to an integer multiple of half of the first wavelength.

종래 기술의 트라이플렉서는 개별 소자를 조립하거나 격자구조를 사용함으로써 그 구조가 복잡하다는 단점들을 가지고 있었지만 이런 기존의 구조와는 다르게 본 발명에서는 별도의 박막필터 조립과정이 필요 없도록 하기 위하여 평판 광집적회로 (Planar Lightwave Circuit) 형태의 마하젠더 간섭계(MZI: Mach-Zhender Interferometer) 광 필터를 구현함으로써 3개의 파장을 분리할 수 있는 효과적인 트라이플렉서를 제공할 수 있다.  The prior art triplexer has disadvantages in that its structure is complicated by assembling individual elements or using a lattice structure. However, unlike the conventional structure, the present invention uses a flat plate optical integrated plate so that a separate thin film filter assembly process is not required. By implementing a Mach-Zhender Interferometer (MZI) optical filter in the form of a Planar Lightwave Circuit (MZI), it is possible to provide an effective triplexer capable of separating three wavelengths.

또한, 본 발명에 의하면 추가적인 박막 필터 조립 공정을 제거함으로써, 제작수율을 획기적으로 향상할 수 있다.  In addition, according to the present invention, by removing the additional thin film filter assembly step, the production yield can be significantly improved.

평면 광도파회로 기반으로 실리카 또는 폴리머 재질에 구현하고, 제작된 트라이플렉서와 레이저 다이오드 및 광수신기를 하이브리드 집적(플립칩 본딩)하여 저가의 평판 광도파회로 기반의 트라이플렉서 모듈을 생산할 수 있는 효과가 있다.Based on the planar optical waveguide circuit, it can be implemented on silica or polymer material and hybridized (flip chip bonding) of the manufactured triplexer, laser diode and optical receiver can produce low-cost flat panel optical waveguide-based triplexer module. It works.

또한 가입자의 상향데이터 전송 채널인 1310nm의 광원의 파장이ㅁ20nm 이상 변하여도 파장분리특성이 유지되는 효과가 있다.In addition, even if the wavelength of the 1310nm light source of the subscriber's uplink data transmission channel is changed to 20nm or more, the wavelength separation characteristic is maintained.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시의 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only the embodiments of the present invention to make the disclosure of the present invention complete and complete the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마하젠더간섭계(MZI: Mach -Zhender Interferometers) 구조물의 구성도이다. 마하젠더 간섭계 구조물은 2개의 광도파로 암들(19a, 19b), 광결합기(20)를 구비하고 있다.3 is a block diagram of a Mach-Zhender Interferometers (MZI) structure according to a preferred embodiment of the present invention. The Mach-Zehnder interferometer structure has two optical waveguide arms 19a and 19b and an optical coupler 20.

본 마하젠더 간섭계 구조물에 의하면, 2개의 광도파로 암의 길이 차이(△L)는 제1 파장의 정수배 더하기 반 파장으로 설정하는 한편, 광 결합기(20)는 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하도록 조절된다. 즉, 광 결합기는 제2 파장 내지 제3 파장 대역에서 광 파워를 동일하게 분기하도록 조절된다.According to the Mach-Zehnder interferometer structure, the length difference ΔL of the two optical waveguide arms is set to an integer multiple of the first wavelength plus half the wavelength, while the optical coupler 20 has the first wavelength and the second wavelength to the third wavelength. Adjusted to separate wavelength bands. That is, the optical coupler is adjusted to equally split optical power in the second to third wavelength bands.

따라서, 입력단을 통해 제1, 제2 및 제3 파장을 갖는 광신호가 입력되는 경우 제1 출력단으로는 제1 파장만이 출력되고, 제2 출력단을 통해서는 제2 내지 제3 파장의 광신호가 출력된다.Therefore, when the optical signal having the first, second and third wavelengths is input through the input terminal, only the first wavelength is output to the first output terminal, and the optical signal of the second to third wavelength is output through the second output terminal. do.

마하젠더 간섭계에서 입사하는 두 혼합 파장은 광결합기(예컨데 3dB커플러)를 통해 분배가 되고 분배된 광파는 두 주파수의 차에 의해 결정된 마하젠더 암의 길이 차이 (△L)(19a, 19b)로 인해 각각의 신호(Pbar,Pcross)로 분리되며 그 길이는 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다.The two mixed wavelengths incident on the Mach-Zehnder interferometer are distributed through an optical coupler (e.g. 3 dB coupler) and the distributed light waves are due to the difference in the length of the Mach-Zehnder arm (ΔL) 19a, 19b determined by the difference between the two frequencies. Each signal is separated into P bar and P cross and its length can be obtained using Equation 2.

Figure 112007049059828-pat00002
Figure 112007049059828-pat00002

여기서 △f는 각 암들을 통해 출력되는 채널의 주파수의 차이를 말하며 Neff는 도파로의 유효굴절률, c는 진공에서의 빛의 속도를 나타낸다.Where Δf is the difference between the frequencies of the channels output through the arms, N eff is the effective refractive index of the waveguide, and c is the speed of light in the vacuum.

따라서, 암의 길이 차이 (△L)(19a, 19b)는 제1 파장의 정수배 더하기 반 파장으로 함으로써 제1 파장을 분리해 내고, 수학식1을 통해 제1 파장과 제2 내지 제3 파장을 분리할 수 있는 적절한 마하젠더 간섭계 구조물의 경로 차이(△L)를 근사적으로 구하고, 시뮬레이션을 통해 보다 정확한 값의 범위를 추출한다. 예를 들어, 제1 파장은 1300 내지 1320nm 중 하나의 파장이고, 제2 파장은 1470 내지 1500nm 중 하나의 파장이며, 제3 파장은 1540 내지 1570nm 중 하나의 파장일 수 있다.Therefore, the length difference (ΔL) 19a, 19b of the arm is an integer multiple of the first wavelength plus half the wavelength to separate the first wavelength, and the first and second to third wavelengths are expressed by Equation (1). We approximate the path difference (ΔL) of a suitable Mach-Zehnder interferometer structure that can be separated, and extract a more accurate range of values through simulation. For example, the first wavelength may be one of 1300 to 1320 nm, the second wavelength may be one of 1470 to 1500 nm, and the third wavelength may be one of 1540 to 1570 nm.

한편, 본 실시예에 의하면 3dB 방향성 결합기를 채용하는 경우, 이 도파로의 폭 및 높이를 적절히 선택함으로써 특정한 파장 영역(예컨대 1.48-1.56㎛)에서는 약 10%의 도파로 폭 오차 (±0.2㎛) 가 발생하더라도 50%±5% 정도의 균형도를 유지할 수 있다. 공정 오차에 둔감한 커플러는 커플러를 구성하는 도파로의 도파모드를 해석함으로써 그 근거를 찾을 수 있다.On the other hand, according to the present embodiment, when the 3dB directional coupler is adopted, a waveguide width error (± 0.2 μm) of about 10% occurs in a specific wavelength region (for example, 1.48-1.56 μm) by appropriately selecting the width and height of the waveguide. Even if it can maintain a balance of about 50% ± 5%. Couplers insensitive to process errors can be found by analyzing the waveguide mode of the waveguide constituting the coupler.

한편, 본 실시예의 마하젠더 간섭계 구조물을 이용하여 트라이플렉서를 제조함에 있어서는 트라이플렉서에서 각 단의 마하젠더 암의 길이 차이를 적절히 하고, 3dB커플러의 특성을 조절함으로써 도파로 폭 오차(±0.2㎛)가 발생하더라도 원하는 누화 값을 유지할 수 있다. 이러한 공정오차에 둔감한 광 트라이플렉서는 반도체 공정을 이용하여 대량생산을 용이하게 할 뿐 아니라, 광도파로 폭의 오차 등에 의하여 발생하는 수율 저하 등의 문제점을 크게 향상 시킬 수 있다.On the other hand, in manufacturing a triplexer using the Mach-Zehnder interferometer structure of this embodiment, the width difference of the waveguide (± 0.2㎛) by adjusting the length difference of the Mach-Zehnder arm of each stage in the triplexer and adjusting the characteristics of the 3dB coupler You can maintain the desired crosstalk value even if) occurs. The optical triplexer insensitive to such a process error not only facilitates mass production using a semiconductor process, but also greatly improves a problem such as a decrease in yield caused by an optical waveguide width error.

2개의 파장을 분리하는 다이플렉서(Diplexer)나 광 스위치(Optical switch)등은 기존에 발표된 바가 있다. 그럼에도 불구하고, 상용화가 본격적으로 진행되지 않는 이유는 도파로 폭 또는 방향성 결합기 간격의 공정 오차로 인하여 수율을 높이기가 어렵기 때문이다.Diplexers or optical switches that separate the two wavelengths have been previously published. Nevertheless, the reason why commercialization does not proceed in earnest is that it is difficult to increase the yield due to the process error of the waveguide width or the directional coupler spacing.

그러나, 본 실시예에 따른 마하젠더 간섭계 구조물은 공정 오차에 강인한 3dB 방향성 결합기 구조를 설계하여 이를 기본 구성요소로 사용함으로써, 높은 수율을 가지고 생산할 수 있는 마하젠더 간섭계 구조의 트라이플렉서를 구현할 수 있다.However, the Mach-Zehnder interferometer structure according to the present embodiment can design a 3dB directional coupler structure that is robust to process error and use it as a basic component, thereby implementing a Mach-Zehnder interferometer structure triplexer that can be produced with high yield. .

보통 넓은 파장 범위에서 동작하는 마하젠더 간섭계를 구성할 때 3dB 방향성 결합기는 파장에 평탄한 특성을 가지는 커플러(WINC: Wavelength Insensitive Coupler)를 사용한다. 그 이유는 평탄한 파장 특성의 커플러를 이용한 마하젠더 간섭계 구조로 구현되는 트라이플렉서의 경우, 제작 오차가 없다면 세 파장 각각의 광 출력을 향상시킬 수 있기 때문이다. 그러나 현실적으로 제작 시 도파로의 폭은 원래의 마스크에 비해 변화될 가능성이 크고 이러한 변화는 트라이플렉서의 성능 저하를 유발하고, 결과적으로 수율을 떨어뜨리게 된다. 또한 평탄한 파장 특성의 커플러는 도파로의 설계 과정이 복잡하고, 도파 구조의 길이가 상당히 길어지는 문제점을 보인다.When constructing Mach-Zehnder interferometers that normally operate over a wide wavelength range, the 3dB directional coupler uses a wavelength insensitive coupler (WINC). The reason is that in the case of the triplexer implemented with the Mach-Zehnder interferometer structure using the coupler having the flat wavelength characteristic, the light output of each of the three wavelengths can be improved if there is no manufacturing error. In reality, however, the width of the waveguide in the fabrication is more likely to change compared to the original mask, and this change causes the performance of the triplexer to be degraded, resulting in lower yield. In addition, a coupler having a flat wavelength characteristic has a problem in that the waveguide design process is complicated and the waveguide structure length is considerably longer.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마하젠더 간섭계 구조물에 채용가능한 역상 립(rib) 형 폴리머 도파 구조를 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an inverted rib-type polymer waveguide structure employable in a Mach-Zehnder interferometer structure according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 마하젠더 간섭계 구조물은 폴리머 도파구조로 이루어지고, 폴리머 도파 구조는 기판(18), 제1 폴리머의 하부 클래딩(16b), 제2 폴리머 코어층(16a)을 포함한 도파 구조로 형성되어 있고, 예를 들어 상층 클래딩(17)은 공기이고, 코어(16a)는 굴절률이 1.51인 폴리머, 하부 클래딩(16b)은 굴절률이 1.43인 폴리머를 이용한다.Referring to FIG. 4, the Mach-Zehnder interferometer structure is made of a polymer waveguide structure, and the polymer waveguide structure is a waveguide structure including a substrate 18, a lower cladding 16b of a first polymer, and a second polymer core layer 16a. For example, the upper cladding 17 is air, the core 16a uses a polymer having a refractive index of 1.51, and the lower cladding 16b uses a polymer having a refractive index of 1.43.

또한, 예를 들어 립의 높이는 1.6㎛이고 공기와 접한 코어층의 잔류 두께는 0.5㎛이다. 이와 같은 도파 구조는 폴리머 층 형성 후에 건식 식각 또는 나노임프린트(nano-imprint) 공정을 이용하여 제작할 수 있는데 이는 대량 생산에 적합성을 고려할 때 효과적이다. 폴리머의 하부클래딩 층을 형성한 다음, 건식 식각을 하거나 나노 임프린트용 틀을 압착하여 형태를 만든 다음에 코어 폴리머를 채워 넣어서 제작할 수 있다.Further, for example, the height of the lip is 1.6 mu m and the residual thickness of the core layer in contact with air is 0.5 mu m. Such a waveguide structure can be fabricated using dry etching or nano-imprint processes after polymer layer formation, which is effective when considering suitability for mass production. After forming the bottom cladding layer of the polymer, it can be manufactured by dry etching or by pressing the nano imprint mold to form a shape and then filled with the core polymer.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 폴리머 도파 구조에서 도파로 폭과 도파로 높이에 따른 도파모드들을 도시한 그래프들이다. 도 5a는 1.2㎛에서 2.2㎛ 사이에서 변화하는 경우의 도파 모드들을 계산하여 반쪽 영역만 나타내었다. 도 5b를 참조하면, 폴리머 도파 구조의 경우, 도파로 중앙에서 3.3㎛이상 떨어진 부분에서는 도파로 폭이 1.2㎛에서 2.2㎛사이에서 변화하더라도 도파모드의 꼬리 모양이 상당히 유사함을 알 수 있다. 따라서 방향성 결합기를 설계할 때의 경우, 도파로의 중앙 사이 의 간격이 3.3㎛이상인 경우 도파로 폭에 상당히 둔감한 방향성 결합기를 얻을 수 있을 것임을 짐작할 수 있다.5A and 5B are graphs illustrating waveguide modes according to waveguide width and waveguide height in the polymer waveguide structure of FIG. 4. FIG. 5A shows only the half region by calculating the waveguide modes in the case of changing between 1.2 μm and 2.2 μm. Referring to FIG. 5B, in the polymer waveguide structure, it can be seen that the tail shape of the waveguide mode is quite similar even when the waveguide width varies between 1.2 μm and 2.2 μm at a portion away from the center of the waveguide by 3.3 μm or more. Therefore, when designing a directional coupler, it can be estimated that a directional coupler that is considerably insensitive to the waveguide width can be obtained when the spacing between the centers of the waveguides is 3.3 µm or more.

이러한 공정오차에 둔감한 광 결합기는 광집적회로 형태의 광 필터를 반도체 공정을 이용함으로써 대량생산을 용이하게 할 뿐 아니라, 광도파로 폭의 오차 등에 의하여 발생하는 수율 저하 등의 문제점을 크게 향상시킬 수 있다.The optical coupler insensitive to such a process error not only facilitates mass production of the optical filter in the form of an optical integrated circuit, but also greatly improves the problems such as yield reduction caused by errors in the optical waveguide width. have.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 마하젠더 간섭계 구조물를 이용한 트라이플렉서를 상세히 설명한다.Hereinafter, a triplexer using a Mach-Zehnder interferometer structure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 트라이플렉서의 구조의 개략도이다.6 is a schematic diagram of a structure of a triplexer according to an embodiment of the present invention.

트라이플렉서는 제1 마하젠더 간섭부(MZI1)와 제2 마하젠더 간섭계 구조부(MZI2)를 구비하여 구성된다. 제1 마하젠더 간섭부(MZI1)는 제1 파장과 제2 내지 제3 파장의 광신호를 분리하고 제2 마하젠더 간섭부(MZI2)는 분리된 제2 파장 내지 제3 파장을 갖는 광신호를 입력받아 제2 파장의 광신호와 상기 제3 파장의 광신호로 분리하는 구조로 되어 있다.The triplexer includes a first Mach-Zehnder interferer MZI1 and a second Mach-Zehnder interferometer structure MZI2. The first Mach-Zehnder interferer MZI1 separates the optical signals of the first wavelength and the second to third wavelengths, and the second Mach-Zehnder interferer MZI2 receives the optical signal having the separated second to third wavelengths. It is configured to receive an optical signal of the second wavelength and the optical signal of the third wavelength.

제1 마하젠더 간섭부(MZI1)는 2개의 암 사이의 길이 차이를 정수배 더하기 반으로 설정하고 상기 광 결합기는 상기 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하도록 조절한다.The first Mach-Zehnder interferer MZI1 sets the length difference between the two arms to an integer multiple of half and the optical coupler adjusts the first and second wavelengths to separate the third to third wavelength bands.

제2 마하젠더 간섭부(MZI2)는 나머지 분리되지 않은 두 파장 제2 파장과 제3 파장을 제1 파장을 분리할 때와 동일한 원리로 분리한다.The second Mach-Zehnder interference unit MZI2 separates the remaining two wavelengths, the second wavelength and the third wavelength, on the same principle as when the first wavelength is separated.

한편, 제1 마하젠더 간섭부(MZI1)와 제2 마하젠더 간섭부는 마하젠더 타입을 여러 단 반복하여 설계하는 것이 바람직하다. 이러한 방식에 의하면, 3 개의 파장(예를 들어, 1310nm, 1490nm, 1550nm)에서 각각 원하는 채널간의 누화가 20dB 이상이 되도록 설계가 가능하다.On the other hand, it is preferable that the first Mach-Zehnder interferer MZI1 and the second Mach-Zehnder interferer are designed by repeating the Mach-Zehnder type several times. According to this method, it is possible to design such that crosstalk between desired channels is 20 dB or more at three wavelengths (eg, 1310 nm, 1490 nm, and 1550 nm).

이하, 도 6을 참조하여 상술한 트라이 플렉스의 일 제작예를 설명한다.Hereinafter, an example of manufacturing the triplex described above with reference to FIG. 6 will be described.

실험예에 따르면, 공정 오차에 둔감한 커플러와 마하젠더 간섭계로 이루어진 전체적인 소자의 총 길이는 8350㎛이고 폭은 190㎛이며 △L1(24a)과 △L2(24b)의 경로 차이를 얻기 위한 곡선 도파로들의 곡률반경은 각각 1000㎛와 1200㎛를 갖도록 설계하였다. 도면부호 23은 실리카 또는 폴리머 광 도파로이고, 도면부호 21은 3dB 방향성 결합기를 의미한다.According to the experimental example, the total length of the device composed of the coupler and the Mach-Zehnder interferometer insensitive to the process error is 8350 µm and the width is 190 µm, for obtaining a path difference between ΔL 1 (24a) and ΔL 2 (24b). The radius of curvature of the curved waveguides is designed to have 1000㎛ and 1200㎛, respectively. Reference numeral 23 denotes a silica or polymer optical waveguide, and reference numeral 21 denotes a 3 dB directional coupler.

먼저 세 파장 중 1310nm 파장 광신호(22a)는 제1 마하젠더 간섭부 (MZI1)의 마하젠더 암의 길이 차이 (△L1) 에 의한 위상차에 의해 분리된다. 하지만 하나의 마하젠더 만을 사용하여 분리할 경우에는 원하는 누화 20dB이상을 얻을 수 없기 때문에 같은 구조의 마하젠더 간섭계 구조물을 반복하여 설계한다. First, the 1310 nm wavelength optical signal 22a among the three wavelengths is separated by the phase difference due to the difference in the lengths DELTA L 1 of the Mach-Zehnder arm of the first Mach-Zehnder interference section MZI1. However, if we use only one Mach-Zehnder to separate, we can not get more than 20dB of crosstalk, so we design the same Mach-Zehnder interferometer structure.

1310nm 와 1480 내지 1560nm 파장 대역을 분리하는 경우, 마하젠더 암의 길이 차이(△L1)는 1310nm 에 적정화하고, 즉 1310nm 파장의 정수배 더하기 반파장으로 하고, 3dB 커플러(21)는 1480nm, 1560nm 에 적정화함으로써 광대역에 걸쳐서 1310nm 와 1480nm 내지 1560nm 파장 대역을 Port1(22a)을 통해 안정적으로 분리한다.When the 1310 nm and 1480 to 1560 nm wavelength bands are separated, the length difference (ΔL 1 ) of the Mach-Zehnder arm is optimized for 1310 nm, that is, an integer multiple of 1310 nm wavelength plus half wavelength, and the 3dB coupler 21 is used at 1480 nm and 1560 nm. By optimizing, the 1310 nm and 1480 nm to 1560 nm wavelength bands are stably separated through the port 1 (22a) over a wide band.

제2 마하젠더 간섭부 (MZI2)에서는 1490nm 와 1550nm를 Port2(22c)와 Port3(22b)을 통해 분리하되, 제2 마하젠더 간섭부 (MZI2)의 마하젠더 암의 길이 차이 (△L2) 에 의하여 입력되는 파장들의 위상 차에 의해 분리된다. 이러한 방식으로 1310nm, 1490nm, 1550nm 의 세 파장을 분리하는 평면 광도파회로 기반의 트라이플렉서를 제작 공정에 둔감하게 구현할 수 있다.In the second Mach-Zehnder interference section (MZI2), 1490 nm and 1550 nm are separated through Port2 (22c) and Port3 (22b), but the difference in length of the Mach-Zehnder arm of the second Mach-Zehnder interference section (MZI2) (ΔL 2 ) By the phase difference of the input wavelengths. In this way, a planar optical waveguide-based triplexer separating three wavelengths of 1310 nm, 1490 nm, and 1550 nm can be insensitive to the fabrication process.

한편, 트라이플렉서에서 위상차를 주기 위한 암(24a)이나 암(24b) 또한 반드시 곡선 구조일 필요는 없으며, 전반사 거울이 포함된 사각형 구조일 수도 있으며, 나아가서 삼각형 구조, 또는 다각형 구조가 있다.On the other hand, the arm 24a or the arm 24b for giving the phase difference in the triplexer does not necessarily have to be a curved structure, but may also be a rectangular structure including a total reflection mirror, and furthermore, there is a triangular structure or a polygonal structure.

본 트라이플렉서는 폴리머 도파구조로 이루어지고, 폴리머 도파 구조는 기판, 제1 폴리머의 하부 클래딩, 제2 폴리머 코어층을 포함한 도파 구조로 형성되어 있고, 예를 들어 상층 클래딩은 공기이고, 코어는 굴절률이 1.51인 폴리머, 아래 클래딩은 굴절률이 1.43인 폴리머를 이용할 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 트라이플렉서는 공정오차에 둔감하다.The triplexer is composed of a polymer waveguide structure, and the polymer waveguide structure is formed of a waveguide structure including a substrate, a lower cladding of a first polymer, and a second polymer core layer. For example, the upper cladding is air, and the core is The polymer having a refractive index of 1.51 and the cladding below may use a polymer having a refractive index of 1.43. The triplexer manufactured in this way is insensitive to process errors.

다음으로, 이와 같은 방식으로 제조된 방향성 결합기를 삼차원 빔 전송법(BPM: Beam Propagation Method)을 사용하여 분석하고, 트라이플렉서를 분석하였다.Next, the directional coupler manufactured in this manner was analyzed using a three-dimensional beam propagation method (BPM) and a triplexer was analyzed.

앞서 살펴본 도 5b는 방향성 결합기의 도파로 폭과 높이 변화에 따른 출력변화를 나타낸 그래프이다. 립의 높이가 1.6㎛이고, 도파로 폭이 1.8㎛ 인 경우 50% 결합을 기준 설계 값으로 하였을 때, 도파로 폭이 ±0.2㎛ 변화하면 Bar Port와 Cross Port의 출력이 50%에서 약 4∼6%정도로 제한된 변화 폭을 보임을 확인할 수 있다. 5B is a graph showing the output change according to the waveguide width and height change of the directional coupler. If the height of the lip is 1.6 μm and the waveguide width is 1.8 μm, and the waveguide width changes by ± 0.2 μm when 50% coupling is used as the reference design value, the output of the bar port and cross port is about 4 to 6% at 50% It can be seen that the degree of change is limited.

도 7은 트라이플렉서의 각 파장에 따른 출력을 나타낸 그래프이다. 이는 삼차원 빔 전송법으로 연산한 커플러 테이블을 가지고 트라이플렉서를 지나가는 빛의 위상과 진폭의 변화를 C- programming연산을 통해 분석하였다.7 is a graph showing the output according to each wavelength of the triplexer. It analyzes the change of phase and amplitude of light passing through the triplexer with C-programming operation with coupler table calculated by 3D beam transmission method.

이때 도파로 폭이 1.8㎛이고 높이는 1.6㎛이며 도파로 내의 손실을 고려하지 않았을 경우 각 포트를 통해 출력되는 광 파워는 1310nm에서 99.8%, 1490nm에서는 83.6%, 1550nm에서는 91.4%가 확인되었다. 각 채널간의 누화는 마하젠더간섭계의 반복구조를 통하여 개선하였으며, 1310nm에서 69.9dB이고 1490nm과 1550nm의 출력파장은 각각 22.1dB, 28.5dB를 얻을 수 있었다. 또한 가입자로부터 송출되는 상향데이터 파장(1.31㎛)의 경우에는 ±20nm의 파장변화에도 잘 분리됨을 알 수 있었다.At this time, when the waveguide width was 1.8 μm, the height was 1.6 μm, and the loss in the waveguide was not considered, the optical power output through each port was 99.8% at 1310 nm, 83.6% at 1490 nm, and 91.4% at 1550 nm. Crosstalk between channels was improved through the repeating structure of the Mach-Zehnder interferometer. The output wavelengths at 1310nm and 6490dB at 1490nm and 1550nm were 22.1dB and 28.5dB, respectively. In addition, it can be seen that the upstream data wavelength (1.31㎛) transmitted from the subscriber is well separated by a wavelength change of ± 20nm.

도 8은 실제 공정 시 발생할 수 있는 도파로 폭의 변화에 따른 각 출력 파장의 변화를 나타낸 그래프이다. 1310nm 파장대역에선 도파로가 변함에 따라 그 출력이 거의 변하지 않으며, 1490nm에서는 ±4%, 1550nm에서는 ±8% 정도 출력이 감소된다. 하지만 도파로 폭이 변화하여도 원하는 누화 값은 20dB이상이 유지됨을 알 수 있다. 8 is a graph showing the change in each output wavelength according to the change in the waveguide width that may occur in the actual process. As the waveguide changes in the 1310 nm wavelength band, its output hardly changes, and the output decreases by ± 4% at 1490 nm and ± 8% at 1550 nm. However, even if the waveguide width changes, the desired crosstalk value is maintained at 20dB or more.

도 9는 본 발명의 다른 실시예를 보여주기 위한 사시도이다. 9 is a perspective view for showing another embodiment of the present invention.

도 9는 평판 광 도파회로 기반으로 제작된 트라이플렉서를 표면 실장기술을 이용하여 광 송신기 및 수신기를 하나의 모듈로 집적한 구조이다. 도면부호 25는 단일모드 또는 다중모드 광섬유, 26은 평판 광 도파회로 기반의 트라이플렉서, 27a는 1550nm 파장 광신호, 27b는 1490nm 파장의 광신호, 27c는 1310nm 파장의 광신호를 의미하고, 도면부호 28은 1310nm 광 송신기, 29a는 1550nm 광 수신기, 29b는 1490nm 광 수신기를 각각 의미한다.FIG. 9 is a structure in which an optical transmitter and a receiver are integrated into one module using a surface mount technology based on a triplex manufactured by a planar optical waveguide circuit. Reference numeral 25 denotes a single mode or multimode optical fiber, 26 denotes a planar optical waveguide based triplexer, 27a denotes an optical signal of 1550nm wavelength, 27b denotes an optical signal of 1490nm wavelength, and 27c denotes an optical signal of 1310nm wavelength. Reference numeral 28 denotes a 1310nm optical transmitter, 29a denotes a 1550nm optical receiver, and 29b denotes a 1490nm optical receiver.

이러한 구조에 의하면, 실리카 또는 폴리머 등의 재료를 이용하여 평판 광 도파회로 기반의 트라이플렉서를 실현하고, 구현된 실리카 또는 폴리머 등의 일부를 적절히 식각한 후에 패브리-페로(Fabry-Perot) 레이저 다이오드 등의 광송신기(28)를 식각한 영역에 트라이플렉서의 1310nm파장(27a)이 통과하는 직선 도파로와 정렬 배치한다. According to such a structure, a fabricated optical waveguide-based triplexer is realized using a material such as silica or a polymer, and a Fabry-Perot laser diode is properly etched after part of the implemented silica or polymer. The optical transmitter 28 such as the back is aligned with the linear waveguide through which the 1310 nm wavelength 27a of the triplexer passes.

그리고 InGaAsP 계열로 제작된 광수신기를 1310nm파장(27a)이 통과하는 직선 도파로와 정렬 배치함으로써 하이브리드 (Hybrid)로 집적한 평판 광 도파회로 기반의 트라이플렉서를 구현할 수 있다.In addition, the optical receiver manufactured by the InGaAsP series can be aligned with the linear waveguide through which the 1310 nm wavelength 27a passes, thereby implementing a hybrid-based triplex optical waveguide circuit.

부가하여, 이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.In addition, it will be apparent to those skilled in the art from the above description that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1 및 도 2는 종래 기술의 양방향 트라이플렉서를 도시한 도면들이다.1 and 2 illustrate prior art bidirectional triplexers.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물의 구성도이다.3 is a block diagram of a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마하젠더 간섭계 구조물에 채용가능한 폴리머 도파 구조를 예시한 도면이다.FIG. 4 illustrates a polymer waveguide structure employable in a Mach-Zehnder interferometer structure in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 폴리머 도파 구조에서 도파로 폭과 깊이 변화에 따른 도파 모드를 계산한 결과 도면들이다.5A and 5B are diagrams showing the results of calculating the waveguide mode according to the waveguide width and depth change in the polymer waveguide structure of FIG. 4.

도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트라이플렉서의 구조의 개략도이다. 6 is a schematic diagram of a structure of a triplexer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실험예에 따른 트라이플렉서의 각 파장에 따른 출력을 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the output according to each wavelength of the triplexer according to the experimental example of the present invention.

도 8은 본 발명의 실험예에서 실제 공정 시 발생할 수 있는 도파로 폭의 변화에 따른 각 출력 파장의 변화를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a change in each output wavelength according to the change in the waveguide width that may occur in the actual process in the experimental example of the present invention.

도 9는 본 발명의 다른 실시예를 보여주기 위한 사시도이다.9 is a perspective view for showing another embodiment of the present invention.

Claims (14)

2개의 암들; 및 광 파워의 교류가 가능한 광결합기를 구비하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물에 있어서, Two cancers; And a Mach-Zehnder interferometer structure for a triplexer having an optical coupler capable of alternating optical power. 상기 2개 암의 길이 차이는 제1 파장의 정수배 더하기 반으로 설정하고,The difference between the lengths of the two arms is set to an integer multiple of half of the first wavelength, 상기 광 결합기는 제2 파장 내지 제3 파장 대역에서 광 파워를 동일하게 분기하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물.And the optical coupler adjusts to equally split optical power in the second to third wavelength bands. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제1 파장은 1300 내지 1320nm 중 하나의 파장이고, 제2 파장은 1470 내지 1500 nm 중 하나의 파장이며, 제3 파장은 1540 내지 1570 nm 중 하나의 파장인 것을 특징으로 하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물.The first wavelength is one of 1300 to 1320 nm, the second wavelength is one of 1470 to 1500 nm, the third wavelength is one of 1540 to 1570 nm Mach for the triplexer Gender interferometer structures. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 2개 암의 길이 차이는 하기 수학식 3에 기초하여 결정됨으로써, 상기 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물.The difference between the lengths of the two arms is determined based on Equation 3 below to separate the first wavelength and the second wavelength to the third wavelength band Mach-Zehnder interferometer structure.
Figure 112008086204653-pat00003
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여기서 △f는 각 암들을 통해 출력되는 채널의 주파수의 차이를 말하며 Neff는 도파로의 유효굴절률, c는 진공에서의 빛의 속도를 나타낸다.Where Δf is the difference between the frequencies of the channels output through the arms, N eff is the effective refractive index of the waveguide, and c is the speed of light in the vacuum.
제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물은 기판, 제1 유전체의 하부 클래딩, 제2 유전체 코어층을 포함한 도파 구조로 형성되어 있고, 상기 제2 유전체의 굴절율은 제1 유전체의 굴절율 보다 큰 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물.The Mach-Zehnder interferometer structure for the triplexer is formed of a waveguide structure including a substrate, a lower cladding of the first dielectric, and a second dielectric core layer, wherein the refractive index of the second dielectric is greater than that of the first dielectric. Mach-Zehnder interferometer construction. 제4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2 유전체의 코어층 상부에 제3 유전체의 상부 클래딩을 더 구비하는 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물.And a top cladding of a third dielectric on top of the core layer of the second dielectric. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 유전체는 폴리머, 실리카, 또는 반도체인 트라이플렉서용 마하젠더 간섭계 구조물.And the dielectric material is a polymer, silica, or semiconductor. 2개의 암들; 및 광 파워의 교류가 가능한 광결합기를 구비하며, 상기 제1 파장과 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하도록 조절되는 제1 마하젠더 간섭부; 및Two cancers; And a first Mach-Zehnder interference unit having an optical coupler capable of alternating optical power, and adapted to separate the first wavelength from the second wavelength to the third wavelength band; And 상기 분리된 제2 파장 내지 제3 파장을 갖는 광신호를 입력받아 상기 제2 파장의 광신호와 상기 제3 파장의 광신호로 분리하는 제2 마하젠더 간섭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 트라이플렉서.And a second Mach-Zehnder interference unit for receiving the optical signals having the separated second to third wavelengths and separating the optical signals of the second wavelength into the optical signals of the third wavelength. . 제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 파장은 1300 내지 1320nm 중 하나의 파장이고, 상기 제2 파장은 1470 내지 1500 nm 중 하나의 파장이며, 상기 제3 파장은 1540 내지 1570 nm 중 하나의 파장인 것을 특징으로 하는 트라이플렉서.Wherein the first wavelength is one of 1300 to 1320 nm, the second wavelength is one of 1470 to 1500 nm, and the third wavelength is one of 1540 to 1570 nm. . 제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 2개 암의 길이 차이는 하기 수학식 4에 기초하여 결정됨으로써, 상기 제1 파장과 상기 제2 파장 내지 제3 파장 대역을 분리하는 트라이플렉서.The length difference between the two arms is determined based on Equation 4, thereby separating the first wavelength and the second wavelength to the third wavelength band.
Figure 112008086204653-pat00004
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여기서 △f는 각 암들을 통해 출력되는 채널의 주파수의 차이를 말하며 Neff는 도파로의 유효굴절률, c는 진공에서의 빛의 속도를 나타낸다.Where Δf is the difference between the frequencies of the channels output through the arms, N eff is the effective refractive index of the waveguide, and c is the speed of light in the vacuum.
제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 트라이플렉서는 기판, 제1 유전체의 하부 클래딩, 제2 유전체 코어층을 포함한 도파 구조로 형성되어 있고, 상기 제2 유전체의 굴절율은 제1 유전체의 굴절율 보다 큰 트라이플렉서.And the triplexer is formed of a waveguide structure including a substrate, a lower cladding of the first dielectric, and a second dielectric core layer, wherein the refractive index of the second dielectric is greater than that of the first dielectric. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제2 유전체의 코어층 상부에 제3 유전체의 상부 클래딩을 더 구비하는 트라이플렉서.And a top cladding of a third dielectric over the core layer of the second dielectric. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 및 제2 유전체는 폴리머, 실리카, 또는 반도체인 트라이플렉서.Wherein said first and second dielectrics are polymer, silica, or semiconductor. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 마하젠더 간섭부 및/또는 상기 제2 마하젠더 간섭부는 복수개의 마하젠더 단으로 구성된 것을 특징으로 하는 트라이플렉서.And the first Mach-Zehnder interferer and / or the second Mach-Zehnder interferer comprise a plurality of Mach-Zehnder stages. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 마하젠더 간섭부의 2개 암의 길이 차이는 제1 파장의 정수배 더하기 반으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트라이플렉서.The length difference between the two arms of the first Mach-Zehnder interfering portion is set to an integer multiple of half of the first wavelength.
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