KR101423978B1 - Thermal Optic Variable Optical Attenuator - Google Patents

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KR101423978B1
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최한고
이주일
장성진
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금오공과대학교 산학협력단
주식회사 엔티코아
이주일
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Abstract

The present invention relates to a thermal optic variable optical attenuator. According to the present invention, the thermal optic variable optical attenuator includes an input terminal optical waveguide connected to at least one inlet optical fiber to input an irradiated optical signal in a single mode; a multi-mode optical waveguide wave-guiding the optical signal irradiated through an input terminal slant optical waveguide extended from the input terminal optical waveguide in such a manner as to become large in width into a higher optical wave-guiding mode; an output terminal optical waveguide filtering and outputting the higher optical wave-guiding mode irradiated through an output terminal slant optical waveguide extended from the multi-mode optical waveguide in such a manner as to become smaller in width and excited from the multi-mode optical waveguide; a heating electrode crossing the multi-mode optical waveguide to couple a portion of the optical signal irradiated to the multi-mode optical waveguide to the higher optical wave-guiding mode and generating heat upon the application of power; and dummy electrodes spaced apart from the outside of any one of the input terminal slant optical waveguide and the output terminal slant optical waveguide and heated by the heat supplied from the heating electrode to transmit the heat to the multi-mode optical waveguide.

Description

열광학 가변 광감쇄기{Thermal Optic Variable Optical Attenuator}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thermal optical variable attenuator,

본 발명은 가변 광감쇄기에 관한 것으로, 더욱 상세히는 추가적인 히팅전극의 필요없이 히팅전극에 의해서 광도파로에 열을 전달하는 열전달 효율 및 발열효율을 높일 수 있고, 광도파로에 열을 제공하는 히팅전극의 구동전원을 절감할 수 있는 열광학 가변 광감쇄기에 관한 것이다.
The present invention relates to a variable optical attenuator, and more particularly, to a variable optical attenuator capable of improving heat transfer efficiency and heat generating efficiency for transferring heat to an optical waveguide by a heating electrode without requiring an additional heating electrode, To a thermo-optic variable optical attenuator capable of reducing driving power.

일반적으로 광통신 시스템을 구현하기 위해서 필요로 하는 광도파로형 소자의 종류로는 입력된 광신호를 다수의 출력단으로 분배하는 광스플리터, 광신호의 변조 역할을 하는 광변조기인 광감쇄기, 광신호를 원하는 출력단으로 보내주는 광스위치와 파장 다중화기 등이 알려져 있다. In general, the types of optical waveguide devices required to implement an optical communication system include an optical splitter that distributes an input optical signal to a plurality of output stages, an optical attenuator that is an optical modulator that serves as a modulation of an optical signal, Optical switches and wavelength multiplexers for output to the output stage are known.

이러한 광소자 중 광감쇄기는 광신호의 크기를 조절하는 광 부품으로서, 광신호의 크기는 전송거리에 따른 광파이버의 전송 손실과 광파이버의 접속부의 수, 전송로에 사용되는 중계기의 광분기 결합과 광 부품 결합에 따라 불연속적인 요인이 발생될 수 있으며, 이로 인해 광신호의 크기는 채널에 따라 각기 다를 수 있다. 이러한 값의 차이로, 광신호의 증폭이 필요한 경우 증폭하기 전에 각 채널에 따른 이득을 같게 하고 증폭 후에 일정한 수준의 광신호를 얻기 위해 광감쇄기를 사용하게 된다.The optical attenuator among the optical devices is an optical component that adjusts the size of the optical signal. The size of the optical signal varies depending on the transmission distance of the optical fiber and the number of connection parts of the optical fiber, optical branching of the repeater used in the transmission path, Due to the combination of components, discontinuous factors can occur, and the size of the optical signal may be different depending on the channel. When the amplification of the optical signal is required, the optical attenuator is used to equalize the gain according to each channel before amplification and to obtain a certain level of optical signal after amplification.

상기 광감쇄기는 용도에 따라 정해진 값으로 광량을 감쇄시키는 고정 광감쇄기와, 감쇄시킬 수 있는 값의 범위를 조절할 수 있는 가변 광감쇄기로 분류되는데, 상기 가변 광감쇄기는 환경에 따라 능동적으로 감쇄 이득을 변화시킬 수 있으므로 대용량 또는 고속을 요구하는 광네트워크 시스템에 필수적인 요소가 된다.The optical attenuator is classified into a fixed optical attenuator for attenuating the light amount at a predetermined value according to the use and a variable optical attenuator for adjusting the range of attenuable values. The variable optical attenuator actively attenuates the attenuation gain according to the environment It becomes an essential element in optical network systems that require large capacity or high speed.

또한 제안된 구조나 방식에 따라 부품의 스케일과 사이즈에 영향을 미칠 수 있는데 최근 연구되는 MEMS(micro electro mechanical systems) 기술로 제작된 가변 광감쇄기는 성능, 가격, 스케일 및 부품의 크기 등의 측면에서 기존의 기계식 가변 광감쇄기와 비교해 소형화 및 집적화에 우수한 장점을 지니고 있다.In addition, the proposed structure or method can affect the scale and size of components. The variable optical attenuator fabricated by MEMS (micro electro mechanical systems) technology, which is being studied recently, has been developed in terms of performance, price, Compared with conventional mechanical variable optical attenuators, it has advantages in miniaturization and integration.

상기 가변 광감쇠기는 작동하는 동안 파장에 의한 값의 변화나 편광에 의한 영향, 삽입손실, 광신호의 시간응답 같은 광통신용 광학 특성을 만족할 것이 요구된다.The variable optical attenuator is required to satisfy optical characteristics for optical communication such as a change in value due to a wavelength, an influence due to polarization, an insertion loss, and a time response of an optical signal during operation.

종래의 가변 광감쇠기는 크게 실리콘이나 폴리머계 재질의 열광학 효과를 이용한 도파로형 감쇠기, 기계식 커넥터형 감쇠기 및 MEMS 액츄에이터를 이용한 MEMS감쇠기로 나눌 수 있는데, 도파로형 가변 광감쇠기는 실리콘이나 폴리머 등의 재질로 평판형 도파로를 형성하고 전극을 이용해 도파로의 온도분포를 변화시키면서 도파로 재질의 광 흡수율을 조절하여 광신호를 감쇠시키는 원리를 이용한다. A conventional variable optical attenuator can be broadly divided into a waveguide type attenuator using a thermo-optic effect of a silicon or polymer material, a mechanical connector type attenuator, and a MEMS attenuator using a MEMS actuator. The waveguide type variable optical attenuator is made of a material such as silicon or polymer And the optical signal is attenuated by adjusting the light absorption rate of the waveguide material while changing the temperature distribution of the waveguide using the electrode.

이러한 도파로형 가변 광감쇠기는 소형화 제품에는 적합하나 편광 의존 손실 및 파장 의존성이 큰 성능상의 단점이 있었다. Such a waveguide type variable optical attenuator is suitable for a miniaturized product but has a disadvantage in performance that polarization dependence loss and wavelength dependency are large.

대한민국 공개특허 2000-0014362호(2000.3.15.)에는 광도파로에 인위적으로 열을 제공하도록 전원인가시 발열하는 히팅전극을 광도파로에 일정각도 가로지르도록 구비하여 광도파로에 열을 제공하는 집적광학형 가변 광감쇄기가 개시되어 있다. Korean Unexamined Patent Publication No. 2000-0014362 (Feb. 15, 2000) discloses an integrated optical system which is provided with heat electrodes that radiate heat when a power is applied to the optical waveguide to artificially heat the optical waveguide to cross the optical waveguide at a certain angle, Type variable optical attenuator.

그러나, 이러한 종래의 가변 광감쇄기에서 광도파로내에 굴절률 변화영역을 형성하기 위해서 히팅전극을 통해 열을 제공하는 과정에서 굴절률 변화량은 히팅전극에 가해지는 전압에 비례하기 때문에 출력되는 광신호의 세기의 임의적인 조절의 폭을 넓히면서 굴절율 변화량을 높이기 위해서 히팅전극을 구동시키는 구동전압이 상대적으로 커지는 문제점이 있었다. However, in such a conventional variable optical attenuator, in order to form the refractive index change region in the optical waveguide, the refractive index change amount is proportional to the voltage applied to the heating electrode in the process of providing heat through the heating electrode, There is a problem that the driving voltage for driving the heating electrode is relatively increased in order to increase the variation of the refractive index while widening the width of the adjustment of the phosphor.

또한, 짧은 시간 내에 광도파로에 많은 열을 제공하여 굴절률 변화량을 높이기 위해서는 광도파로를 가로지도록 형성되는 히팅전극의 형성갯수를 늘려야 하지만 제한되고 협소한 면적에 히팅전극의 형성갯수를 증대시키는데 한계가 있었다.
In order to increase the amount of change in the refractive index by providing a large amount of heat to the optical waveguide within a short time, the number of heating electrodes formed to cross the optical waveguide has to be increased, but there is a limit to increase the number of heating electrodes formed in a narrow area .

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 추가적인 히팅전극의 필요없이 히팅전극에 의해서 광도파로에 열을 전달하는 열전달 효율 및 발열효율을 높일 수 있고, 광도파로에 열을 제공하는 히팅전극의 구동전원을 절감할 수 있는 열광학 가변 광감쇄기를 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a heating electrode capable of enhancing heat transfer efficiency and heat generating efficiency for transferring heat to an optical waveguide by a heating electrode, Which can reduce the driving power of the heating electrode.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 적어도 하나의 입측 광파이버와 연결되어 입사된 광신호를 싱글모드로 입력하는 입력단 광도파로 ; 상기 입력단 광도파로로부터 폭이 서서히 넓어지도록 연장되는 입력단 경사광도파로를 통해 입사되는 광신호를 고차의 광도파모드로 도파시킬 수 있는 멀티모드 광도파로 ; 상기 멀티모드 광도파로로부터 폭이 서서히 좁아지도록 연장되는 출력단 경사광도파로를 통해 입사되고, 상기 멀티모드 광도파로에서 여기된 고차의 광도파모드를 필터링하여 출력하는 출력단 광도파로 ; 상기 멀티모드 광도파로에 입사된 광신호의 일부를 고차의 광도파모드로 결합시키기 위하여 상기 멀티모드 광도파로를 가로지도록 구비되어 전원인가시 열을 발생시키는 히팅전극 ; 및 상기 입력단 경사광도파로 또는 상기 출력단 경사광도파로 중 어느 하나의 외측에 일정간격을 두고 상기 히팅전극으로부터 전달되는 열에 의해서 가열되어 상기 멀티모드 광도파로측으로 열을 전달하는 적어도 하나의 더미전극 ;을 포함하는 열광학 가변 광감쇄기를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an optical module including: an input optical waveguide connected to at least one input optical fiber and inputting an input optical signal in a single mode; A multimode optical waveguide capable of guiding an optical signal incident through an input-end optical waveguide extending from the input optical waveguide to a gradually widened input waveguide into a higher-order optical waveguide mode; An output stage optical waveguide which is incident through an output stage oblique optical waveguide extending from the multimode optical waveguide so that the width gradually narrows and filters and outputs a high order optical wave mode excited by the multimode optical waveguide; A heating electrode provided to intersect the multimode optical waveguide to couple a part of the optical signal incident on the multimode optical waveguide into a high-order optical waveguide mode and generate heat upon power application; And at least one dummy electrode which is heated by heat transmitted from the heating electrode at a predetermined interval outside any one of the input-end inclined optical waveguide and the output-end inclined optical waveguide to transmit heat to the multimode optical waveguide Optically variable optical attenuator.

바람직하게, 상기 더미전극은 상기 입,출력단 광도파로가 형성된 클래드층의 표면에 스퍼터링방식으로 구비된다. Preferably, the dummy electrode is provided on the surface of the clad layer on which the input / output optical waveguide is formed by a sputtering method.

바람직하게, 상기 더미전극은 상기 입력단 경사광도파로 또는 상기 출력단 경사광도파로 중 어느 하나 도파로 경사면을 따라 연속적으로 또는 비연속적으로 구비된다. Preferably, the dummy electrode is provided continuously or discontinuously along an inclined surface of the waveguide of either the input-end inclined optical waveguide or the output-end inclined optical waveguide.

바람직하게, 상기 더미전극은 인접하는 다른 멀티모드 광도파로와의 간섭을 방지할 수 있도록 상기 입력단 광도파로 또는 출력단 광도파로의 외부면과, 상기 멀티모드 광도파로의 외부면사이의 간격내에 배치된다.
Preferably, the dummy electrode is disposed within an interval between the outer surface of the input stage optical waveguide or output stage optical waveguide and the outer surface of the multimode optical waveguide so as to prevent interference with other adjacent multimode optical waveguides.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects.

(1) 입력단 광도파로를 통해 입사되는 광신호를 고차의 광도파모드로 도파시키는 멀티모드 광도파로의 입,출측과 연결되는 입력단 경사광도파로 또는 출력단 경사광도파로 중 어느 하나의 외측에 일정간격을 두고 히팅전극으로부터 전달되는 열에 의해서 가열된 후 멀티모드 광도파로측으로 열을 전달하는 더미전극을 구비함으로써 히팅전극의 열과 더불어 가열된 더미전극의 열에 의해서 멀티모드 광도파로의 온도를 상승시켜 굴절율을 감소시킬 수 있기 때문에 히팅전극만으로 멀티모드 광도파로의 온도를 상승시켜 광신호의 광세기를 감소시키는 것에 비하여 전력소모량을 줄일 수 있고, 소자의 구동전압을 낮출 수 있는 효과가 얻어진다. (1) An input-side inclined optical waveguide or an output-end inclined optical waveguide connected to the input and output sides of a multimode optical waveguide that guides an optical signal input through an input optical waveguide to a higher-order optical waveguide mode, And a dummy electrode which is heated by the heat transmitted from the heating electrode and transmits heat to the multimode optical waveguide, thereby increasing the temperature of the multimode optical waveguide by the heat of the heated dummy electrode and decreasing the refractive index The temperature of the multimode optical waveguide can be raised by only the heating electrode to reduce the light intensity of the optical signal, and the power consumption can be reduced and the driving voltage of the device can be lowered.

(2) 10 채널 내지 20 채널을 갖는 광도파로의 협소해지는 면적에 히팅전극을 설치하는 갯수를 증대시키지 않고 도파로 주변의 여유공간에 간편하게 설치되는 더미전극을 통하여 열광학 효과를 증대시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
(2) The effect of increasing the thermo-optic effect through the dummy electrode that is easily installed in the clearance space around the waveguide without increasing the number of the mounting electrodes on the narrowed area of the optical waveguide having 10 to 20 channels .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열광학 가변 광감쇄기를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열광학 가변 광감쇄기를 도시한 단면도이다. 1 is a plan view showing a thermo-optic variable optical attenuator according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a thermo-optic variable optical attenuator according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may obscure the subject matter of the present invention.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to include an element does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may also include other elements.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열광학 가변 광감쇄기(100)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 광도파로 주변에 전원인가시 발열하는 히팅전극의 열을 전달받아 광도파로측으로 열전달효율을 높일 수 있도록 입력단 광도파로(110), 입력단 경사광도파로(120), 멀티모드 광도파로(130), 출력단 경사광도파로(140), 출력단 광도파로(150), 히팅전극(160) 및 더미전극(170)을 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the thermo-optic variable optical attenuator 100 according to the preferred embodiment of the present invention receives the heat of the heating electrode that is generated when power is applied to the periphery of the optical waveguide, The input terminal optical waveguide 110, the input terminal tilting optical waveguide 120, the multimode optical waveguide 130, the output terminal tilted optical waveguide 140, the output terminal optical waveguide 150, the heating electrode 160 and the dummy electrode 170).

상기 입력단 광도파로(110)는 적어도 하나의 입측 광파이버와 연결되어 입사된 광신호를 싱글모드로 입력하는 직선형 광통로이다.The input end optical waveguide 110 is a linear optical path connecting the at least one input optical fiber and inputting the input optical signal in a single mode.

상기 입력단 경사광도파로(120)는 상기 입력단 광도파로(110)와 멀티모드 광도파로(130)사이를 서로 연결하고, 상기 입력단 광도파로(110)로부터 폭이 서서히 넓어지도록 연장되어 싱글모드의 입력단 광도파로(110)에서 폭이 넓은 멀티모드 광도파로로 광신호를 손실없이 전달하는 역할을 하는 것이다. The input stage inclined optical waveguide 120 connects the input optical waveguide 110 and the multimode optical waveguide 130 to each other and extends from the input optical waveguide 110 so as to have a gradually wider width, And the optical waveguide 110 transmits a lossless optical signal to the wide multimode optical waveguide.

상기 멀티모드 광도파로(130)는 상기 입력단 경사광도파로(120)를 통해 입사되는 단일모드의 광신호를 고차의 광도파모드로 도파시킴으로써 1차 이상의 고차 광도파모드가 존재하는 광도파로이다. The multimode optical waveguide 130 is an optical waveguide having a first-order or higher-order optical wave mode by guiding an optical signal of a single mode input through the input-end optical waveguide 120 to a higher-order optical waveguide mode.

상기 출력단 경사광도파로(140)는 상기 멀티모드 광도파로(130)의 출력단으로부터 광신호 진행방향으로 폭이 서서히 좁아지도록 연장되어 상기 출력단 광도파로(150)와 연결되는 것이다. The output-end tilting optical waveguide 140 is extended from the output end of the multimode optical waveguide 130 so as to be gradually narrowed in the optical signal traveling direction, and is connected to the output-end optical waveguide 150.

상기 출력단 경사광도파로(150)는 상기 멀티모드광도파로(130)로부터 폭이 서서히 좁아지도록 연장되는 출력단 경사광도파로(140)를 통해 입사되고, 상기 멀티모드 광도파로(130)에서 여기된 고차의 광도파모드를 필터링하여 출력하도록 출측 광파이버와 연결되는 직선형 광통로이다. The output stage tilted optical waveguide 150 is incident through an output tilted optical waveguide 140 extending from the multimode optical waveguide 130 to gradually narrow the width of the output tilted optical waveguide 150, And is a linear optical path connected to the output optical fiber for filtering and outputting the optical wave mode.

상기 히팅전극(160)은 상기 멀티모드 광도파로(130)에 입사된 광신호의 일부를 고차의 광도파모드로 결합시키기 위하여 상기 멀티모드 광도파로를 가로지도록 구비되어 전원인가시 발생하는 열을 상기 멀티모드 광도파로에 전달하는 것이다. The heating electrode 160 is provided to intersect the multimode optical waveguide to couple a part of the optical signal incident on the multimode optical waveguide 130 into a higher-order optical waveguide mode, Mode optical waveguide.

이러한 히팅전극(160)은 상기 멀티모드 광도파로(130)에 대하여 일정각도 경사지게 가로지는 것이 바람직하며, 상기 멀티모드 광도파로(130)와 히팅전극(160)이 이루는 각도(α)에 따라서 동일한 굴절율 감소에 대해서도 출력광의 감쇄정도가 달라지게 되며, 이러한 히팅전극의 각도조절에 의해서 소자의 감쇄특성을 용이하게 제어할 수 있는 것이다. It is preferable that the heating electrode 160 be inclined at an angle to the multimode optical waveguide 130. The heating electrode 160 may be formed to have the same refractive index as the angle a formed by the multimode optical waveguide 130 and the heating electrode 160. [ The attenuation characteristics of the device can be easily controlled by adjusting the angle of the heating electrode.

여기서, 상기한 광도파로(110,120,130,140,150)는 반도체 기판(101)상에 일정두께로 구비되는 클래딩층(102)의 내부에 형성되며, 상기 히팅전극(160)은 전기도금법으로 0.3 내지 1 ㎛의 두께로 클래딩층의 표면에 상기 멀티모드 광도파로(130)를 가로지르도록 형성되는 발열전극이며, 전원인가시 멀티모드 광도파로(130)에 열을 전달하여 광의 굴절율을 변화시키는 것이다. Here, the optical waveguides 110, 120, 130, 140, and 150 are formed in the cladding layer 102 having a predetermined thickness on the semiconductor substrate 101, and the heating electrode 160 is formed by electroplating to a thickness of 0.3 to 1 μm And is a heating electrode formed on the surface of the cladding layer to cross the multimode optical waveguide 130. When the power is applied, heat is transmitted to the multimode optical waveguide 130 to change the refractive index of the light.

한편, 상기 더미전극(170)은 상기 입력단 광도파로(110)와 멀티모드 광도파로(130)사이를 연결하도록 출측으로 폭이 서서히 넓어지는 단면상을 갖는 경사 광도파로(120) 또는 상기 멀티모드 광도파로(130)와 출력단 광도파로(150)사이를 연결하도록 출측으로 폭이 서서히 좁아지는 단면상을 갖는 출력단 경사 광도파로(140) 중 어느 하나의 외측에 일정간격을 두고 상기 히팅전극(160)으로부터 전달되는 열에 의해서 가열되는 금속전극재로 이루어진다. The dummy electrode 170 is connected to the input terminal optical waveguide 110 and the multimode optical waveguide 130. The dummy electrode 170 is connected to the inclined optical waveguide 120 having a cross- And the output end optical waveguide 140 having a sectional shape gradually narrowing toward the output side so as to connect between the output end optical waveguide 150 and the output end optical waveguide 150, And is made of a metal electrode material heated by heat.

이에 따라, 전원인가시 발열되는 히팅전극(160)과 인접하여 배치되는 더미전극(170)에 의해서 외부전원의 필요없이 상기 히팅전극으로부터 전달되는 열에 의해서 더미전극(170)을 가열시키고, 가열된 더미전극(170)에 의해서 히팅전극(160)을 통한 멀티모드 광도파로(130)의 온도상승에 빠르게 진행시킬 수 있기 때문에 멀티 광도파로(130)에서 굴절율을 감소시키고, 이로 인해 광세기를 감소시키는 열광학 효과를 단시간 내에 얻을 수 있는 것이다. Accordingly, the dummy electrode 170 is heated by the heat transmitted from the heating electrode without the need for an external power source by the dummy electrode 170 disposed adjacent to the heating electrode 160, Since the temperature of the multimode optical waveguide 130 through the heating electrode 160 can be rapidly increased by the electrode 170, the refractive index of the multimode optical waveguide 130 is reduced, The optical effect can be obtained in a short time.

상기 더미전극(170)은 상기 입,출력단 경사광도파로(120,140)가 형성되는 클래딩층(102)의 표면에 스퍼터링방식으로 상기 히팅전극과 동일하거나 상대적으로 높은 열전도율을 갖는 금속을 소재로 하여 일정두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. The dummy electrode 170 is formed on the surface of the cladding layer 102 on which the input / output terminal inclined optical waveguides 120 and 140 are formed by sputtering a metal having the same or relatively high thermal conductivity as the heating electrode, As shown in FIG.

또한, 상기 더미전극(170)은 상기 입,출력단 경사광도파로(120,140)의 외부 경사면을 따라 나란하게 연속적으로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 비연속적으로 구비될 수도 있다. Also, the dummy electrodes 170 are continuously and continuously arranged along the outer inclined surfaces of the input / output terminal inclined optical waveguides 120 and 140, but the present invention is not limited thereto and may be provided discontinuously.

그리고, 상기 입력단 경사광도파로(120) 또는 출력단 경사광도파로(140)의 외부 경사면에 일정간격을 두고 나란하게 형성되는 더미전극(170)은 인접하는 다른 멀티모드 광도파로와의 간섭을 방지할 수 있도록 상기 입력단 광도파로 또는 출력단 광도파로의 외부면과, 상기 멀티모드 광도파로의 외부면사이의 상하간격(W)내에 배치되는 것이 바람직하다.The dummy electrode 170 formed in parallel to the external inclined surfaces of the input terminal inclined optical waveguide 120 or the output terminal inclined optical waveguide 140 at regular intervals can prevent interference with other multi- (W) between the outer surface of the input stage optical waveguide or output stage optical waveguide and the outer surface of the multimode optical waveguide.

즉, 입측 광파이버로부터 입력단 광도파로(110)로 입사된 빛은 입력단 경사광도파로(120)를 광손실 없이 멀티모드 광도파로(130)에서의 0차모드로 변환된다. That is, the light incident from the input optical fiber to the input end optical waveguide 110 is converted into the zero-order mode in the multimode optical waveguide 130 without loss of the input end inclined optical waveguide 120.

상기 멀티모드 광도파로(130)에는 전원인가시 열을 발생시키는 히팅전극(170)이 가로지르도록 구비되는바, 상기 히팅전극(160)에 발생한 열이 전달되어 가열되는 멀티모드 광도파로(130)영역에서 고차모드(1차 이상)로의 에너지 결합이 생겨나게 된다. The multimode optical waveguide 130 includes a heating electrode 170 for generating heat when power is applied thereto. The multimode optical waveguide 130 receives heat generated by the heating electrode 160 to heat the multimode optical waveguide 130, Energy coupling from the region to the higher-order mode (primary or higher) is generated.

이때, 상기 멀티모드 광도파로(130)의 입측과 출측에 각각 구비되는 입력단 경사광도파로(120) 또는 출력단 경사광도파로(140)에 구비되는 더미전극(170)은 상기 히팅전극(160)에서 전달되는 열에 의해서 가열되고, 가열된 더미전극(170)에서 전달되는 열에 의해서 상기 멀티모드 광도파로(130)영역에서 고차모드(1차 이상)로의 에너지 결합을 가속화시킬 수 있기 때문에 저전력으로 열광학효율을 높일 수 있는 것이다. At this time, the dummy electrode 170 provided at the input terminal oblique optical waveguide 120 or the output terminal oblique optical waveguide 140 provided at the input side and the output side of the multimode optical waveguide 130 is transmitted from the heating electrode 160 (More than first order) in the multimode optical waveguide 130 region due to the heat transferred from the heated dummy electrode 170 by the heat generated by the dummy electrode 170. Therefore, It can be increased.

이러한 고차모드는 출력단 경사광도파로(140)를 거치면서 일부 필터링되며, 최종적으로 출력단 광도파로(150)에서 완전히 제거되게 됨에 따라 최종 출력은 멀티모드 광도파로에서 여기된 고차모드의 광 에너지만큼 감쇄된 순수 단일모드(0차모드)가 출력되게 된다. This higher-order mode is partially filtered through the output stage inclined optical waveguide 140, and finally, as the output light waveguide 150 is finally removed, the final output is attenuated by the light energy of the higher-order mode excited in the multimode optical waveguide Pure single mode (0th order mode) is outputted.

여기서, 멀티모드 광도파로(130)에서 히팅전극(160) 및 더미전극(170)로부터 전달되는 열에 의해 고차모드가 생겨나는 과정은 다음과 같다. Here, a high-order mode is generated by the heat transmitted from the heating electrode 160 and the dummy electrode 170 in the multimode optical waveguide 130 is as follows.

입,출력단 광도파로(110, 150)는 하나의 광도파모드(0차모드)만을 통과시킬 수 있는 도파로를 의미하며, 멀티모드 광도파로(130)는 0차모드뿐만 아니라 1차 이상의 광도파모드를 도파시킬 수 있는광도파로를 의미한다. The input and output optical waveguides 110 and 150 are waveguides capable of passing only one optical wave mode (0th-order mode). The multimode optical waveguide 130 includes a 0th-order mode, To the optical waveguide.

이러한 경우, 멀티모드 광도파로(130)에 여기될 수 있는 총 도파모드의 수는 도파로의 너비 및 도파로의 굴절률 분포에 의존하게 되는데, 입력단 광도파로(110)와 입력단 경사광도파로(120)를 거쳐 멀티모드 광도파로(130)로 입사된 빛은 0차모드로서 진행하게 되는 과정에서 상기 히팅전극(160) 및 더미전극(170)으로부터 전달되는 열에 의해서 히팅전극(160) 하부에 배치된 멀티모드 광도파로(130) 온도가 증가하게 됨에 따라 굴절률은 감소하게 되고, 감소되는 굴절율에 의해서 광세기가 줄어드는 광감쇄 특성을 얻을 수 있는 것이다. In this case, the total number of waveguide modes that can be excited in the multimode optical waveguide 130 depends on the width of the waveguide and the refractive index distribution of the waveguide. The number of total waveguiding modes depends on the input optical waveguide 110 and the input- The light incident on the multimode optical waveguide 130 is transmitted through the heating electrode 160 and the dummy electrode 170 in the process of the 0th order mode, As the temperature of the waveguide 130 increases, the refractive index decreases, and the optical attenuation characteristic in which the light intensity decreases due to the reduced refractive index can be obtained.

상기 멀티모드 광도파로(130)를 통과하던 빛은 히팅전극 및 더미전극에서 제공되는 열에 의하여 굴절률 변화가 나타나기 시작하는데 열광학 효과에 의하여 변형된 도파모드는 본래 멀티모드 광도파로(130)의 고유 도파모드(eigen mode)가 아니기 때문에 도파로를 진행하면서 0차모드뿐만 아니라 여러 가지 고차모드를 동시에 여기시키게 된다. 이러한 고차모드로의 에너지 결합은 열광학 효과에 의한 굴절률 변화량이 커질수록 많아지게 된다. 따라서 출력단 광도파로(150)에서 제거되는 고차모드의 에너지 양이 많아지므로 결과적으로 광감쇄 효과를 가져오는 것이다.The light passing through the multimode optical waveguide 130 starts to show a change in refractive index due to the heat provided by the heating electrode and the dummy electrode. The waveguide mode, which is modified by the thermo-optic effect, Since it is not an eigen mode, it propagates waveguide and simultaneously excites various high-order modes as well as a zero-order mode. The energy coupling to this higher order mode increases as the amount of change in refractive index due to the thermooptic effect increases. Accordingly, the amount of energy of the higher-order mode removed from the output-stage optical waveguide 150 is increased, resulting in a light attenuating effect.

상기 멀티모드 광도파로는 10 채널 내지 20 채널을 갖는 광도파로로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 광도파로형 광감쇄기의 제작시 채널수가 과도하게 증가하면 제한된 통로에서 도파로의 폭이 매우 좁아지기 때문에 상기 히팅전극을 도파로를 가로지도록 설치하는 것이 힘들어짐에 광도파로의 주변에 간편하게 설치되는 더미전극을 통해 열원을 열광학효과를 얻기 위한 열을 10채널 이상 및 20채널이하의 광도파로에 제공할 수 있는 것이다. The multimode optical waveguide is preferably composed of an optical waveguide having 10 to 20 channels. When the number of channels is excessively increased when the optical waveguide type optical attenuator is fabricated, the width of the waveguide becomes narrower in a limited path, It is possible to provide a heat source for obtaining a thermo-optic effect to the optical waveguides of 10 channels or more and 20 channels or less through a dummy electrode that is easily installed around the optical waveguide.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

101 : 반도체 기판 102 : 클래드층
110 : 입력단 광도파로 120 : 입력단 경사광도파로
130 : 멀티모드 광도파로 140 : 출력단 경사광도파로
150 : 출력단 광도파로 160 : 히팅전극
170 : 더미전극 101: semiconductor substrate 102: clad layer
110: input stage optical waveguide 120: input stage inclined optical waveguide
130: multimode optical waveguide 140: output stage oblique optical waveguide
150: output terminal optical waveguide 160: heating electrode
170: dummy electrode

Claims (4)

적어도 하나의 입측 광파이버와 연결되어 입사된 광신호를 싱글모드로 입력하는 입력단 광도파로 ;
상기 입력단 광도파로로부터 폭이 서서히 넓어지도록 연장되는 입력단 경사광도파로를 통해 입사되는 광신호를 고차의 광도파모드로 도파시킬 수 있는 멀티모드 광도파로 ;
상기 멀티모드 광도파로로부터 폭이 서서히 좁아지도록 연장되는 출력단 경사광도파로를 통해 입사되고, 상기 멀티모드 광도파로에서 여기된 고차의 광도파모드를 필터링하여 출력하는 출력단 광도파로 ;
상기 멀티모드 광도파로에 입사된 광신호의 일부를 고차의 광도파모드로 결합시키기 위하여 상기 멀티모드 광도파로를 가로지도록 구비되어 전원인가시 열을 발생시키는 히팅전극 ; 및
상기 입력단 경사광도파로 또는 상기 출력단 경사광도파로 중 어느 하나의 외측에 일정간격을 두고 상기 히팅전극으로부터 전달되는 열에 의해서 가열되어 상기 멀티모드 광도파로측으로 열을 전달하는 더미전극 ;을 포함하고,
상기 더미전극은 인접하는 다른 멀티모드 광도파로와의 간섭을 방지할 수 있도록 상기 입력단 광도파로 또는 출력단 광도파로의 외부면과, 상기 멀티모드 광도파로의 외부면사이의 간격내에 배치되는 것을 특징으로 하는 열광학 가변 광감쇄기. An input optical waveguide connected to at least one input optical fiber and inputting an input optical signal in a single mode;
A multimode optical waveguide capable of guiding an optical signal incident through an input-end optical waveguide extending from the input optical waveguide to a gradually widened input waveguide into a higher-order optical waveguide mode;
An output stage optical waveguide which is incident through an output stage oblique optical waveguide extending from the multimode optical waveguide so that the width gradually narrows and filters and outputs a high order optical wave mode excited by the multimode optical waveguide;
A heating electrode provided to intersect the multimode optical waveguide to couple a part of the optical signal incident on the multimode optical waveguide into a high-order optical waveguide mode and generate heat upon power application; And
And a dummy electrode which is heated by heat transmitted from the heating electrode at a predetermined interval outside any one of the input terminal inclined optical waveguide and the output terminal inclined optical waveguide to transfer heat to the multimode optical waveguide,
Wherein the dummy electrode is disposed within an interval between an outer surface of the input terminal optical waveguide or output terminal optical waveguide and an outer surface of the multimode optical waveguide so as to prevent interference with other adjacent multimode optical waveguides Thermally optically variable optical attenuator. 제1항에 있어서,
상기 더미전극은 상기 입,출력단 광도파로가 형성된 클래드층의 표면에 스퍼터링방식으로 구비되는 것을 특징으로 하는 열광학 가변 광감쇄기.The method according to claim 1,
Wherein the dummy electrode is provided on the surface of the clad layer on which the input / output optical waveguide is formed by a sputtering method. 제1항에 있어서,
상기 더미전극은 상기 입력단 경사광도파로 또는 상기 출력단 경사광도파로 중 어느 하나 도파로 경사면을 따라 연속적으로 또는 비연속적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 열광학 가변 광감쇄기.The method according to claim 1,
Wherein the dummy electrode is provided continuously or discontinuously along one of the waveguide inclined surfaces of the input-end inclined optical waveguide and the output-end inclined optical waveguide. 삭제delete
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