KR101464816B1 - 빔 커플러 및 스플리터, 빔 커플러 및 스플리터 형성 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

빔 커플러 및 스플리터가 본 명세서에 개시된다. 빔 커플러 및 스플리터의 실시예는 경사부 및 굽힘부를 포함하는 제 1 도파관과, 제 1 도파관 경사부에 상보형으로 형성된 경사부를 포함하는 제 2 도파관을 포함한다. 제 1 도파관 경사부는 그 위에 입사된 적어도 일부의 광을 내부 전반사하도록 구성된다. 제 2 도파관은, i) 제 2 도파관 경사부가 제 1 도파관 경사부의 적어도 일부에 인접하고, ii) 사전 결정된 커플링비가 달성되도록 제 1 도파관에 커플링된다.

Description

빔 커플러 및 스플리터, 빔 커플러 및 스플리터 형성 방법 및 시스템{OPTICAL BEAM COUPLERS AND SPLITTERS}
본 발명은 일반적으로 광학 빔 커플러 및 스플리터에 관한 것이다.
마이크로 전자 공학의 시초 이후로, 광학 상호 접속부와 같은 광전 회로의 개발을 향한 일정한 경향이 존재하고 있다. 이는 적어도 부분적으로는, 광전 회로가 예를 들어 훨씬 더 큰 대역폭(크기의 다수의 차수만큼)과 같은 통상의 전자 회로에 비해 장점을 제공할 수 있다는 사실에 기인할 수 있다. 이러한 광전 회로는 종종 광 신호의 전송 및 이러한 광 신호의 전기 신호로의 상호 변환을 수반한다.
몇몇 경우에, 광 신호 전송을 수행하는 것은 도파관을 수반한다. 광 도파관은 통상적으로 글래스 또는 폴리머로 제조된다. 이들 중실 도파관에 의한 안내된 신호의 부분의 추출은 통상적으로 복잡한 탭핑 구조체를 필요로 한다. 몇몇 광 도파관은 중공 금속 구조체이다. 광 신호는 이러한 구조체를 통해 공기 내에서 전파되고, 이와 같이 엄격한 정렬 및 시준(collimation)이 적절한 신호 전송을 위해 요구된다.
본 발명의 실시예의 특징 및 장점은 유사한 도면 부호가 동일하거나 유사한, 그러나 아마도 동일하지는 않은 구성 요소에 대응하는 도면 및 이하의 상세한 설명을 참조하여 명백해질 것이다. 간략화를 위해, 이전에 설명된 기능을 갖는 도면 부호는 이들이 나타나는 이후의 도면과 관련하여 설명될 수도 있고 또는 설명되지 않을 수도 있다.
도 1은 빔 커플러 및 스플리터의 실시예를 형성하기 위한 방법의 실시예를 도시하는 흐름도.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 빔 커플러 및 스플리터의 실시예를 형성하기 위한 방법의 실시예의 개략 흐름도를 함께 도시하는 도면.
도 2(a), 도 2(b) 및 도 2(d)는 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예를 형성하기 위한 방법의 다른 실시예의 개략 흐름도를 함께 도시하는 도면.
도 2(a), 도 2(b) 및 도 2(e)는 빔 커플러 및 스플리터의 또 다른 실시예를 형성하기 위한 방법의 다른 실시예의 개략 흐름도를 함께 도시하는 도면.
도 2(a), 도 2(b) 및 도 2(f)는 빔 커플러 및 스플리터의 또 다른 실시예를 형성하기 위한 방법의 다른 실시예의 개략 흐름도를 함께 도시하는 도면.
도 3(a) 및 도 3(b)는 복합 경사부를 포함하는 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예를 형성하기 위한 방법의 실시예의 개략 흐름도를 함께 도시하는 도면.
도 4(a)는 각형성된 굽힘부를 갖는 도 2(f)에 도시된 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예의 개략도.
도 4(b)는 만곡된 굽힘부를 갖는 도 2(f)에 도시된 빔 커플러 및 스플리터의 또 다른 실시예의 개략도.
도 5(a)는 각형성된 굽힘부를 갖는 도 2(d)에 도시된 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예의 개략도.
도 5(b)는 만곡된 굽힘부를 갖는 도 2(d)에 도시된 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예의 개략도.
도 6은 도파관의 단부가 라운딩되어 있는 대칭 빔 커플러 및 스플리터의 실시예의 개략 절결도.
도 7은 도 4에 도시된 것과 유사한 빔 커플러 및 스플리터의 실시예를 포함하는 대칭 모듈의 실시예의 개략도.
도 8은 함께 캐스케이딩된 복수의 도파관의 실시예를 도시하는 개략도.
도 9(a)는 함께 캐스케이딩된 복수의 도파관의 다른 실시예를 도시하는 개략도.
도 9(b)는 함께 캐스케이딩된 복수의 도파관의 또 다른 실시예를 도시하는 개략도.
도 9(c)는 함께 캐스케이딩된 복수의 도파관의 또 다른 실시예를 도시하는 개략도.
도 10은 클래딩층을 경유하여 분리된 복수의 빔 커플러 및 스플리터를 포함하는 시스템의 개략도.
도 11은 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예의 도면.
본 명세서에 개시된 빔 커플러 및 스플리터의 실시예는 신호 경로의 레이아웃 및 라우팅을 위한 탄력적인 형태학적 배열을 가능하게 하도록 구성된 다양한 도파관을 포함한다. 빔 커플러와 스플리터의 커플링비는 유리하게는 동적으로 조정될 수 있고(예를 들어, 필드 외에) 또는 사전 결정된 고정된 비로 설정될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 커플링비는 광 신호의 편광에 무관하고, 몇몇 경우에 커플링/스플리팅은 광 신호의 상당한 감쇄 없이 발생한다.
이제, 도 1을 참조하면, 본 명세서에 개시된 빔 커플러 및 스플리터의 실시예를 형성하기 위한 방법의 실시예가 도시되어 있다. 일반적으로, 방법은 도면 부호 100으로 도시된 바와 같이 제 1 도파관 내에 경사부 및 굽힘부를 형성하는 단계와, 도면 부호 102로 도시된 바와 같이 제 2 도파관의 상보형으로 형성된 경사부가 제 1 도파관 경사부의 적어도 일부에 인접하도록 제 2 도파관을 위치시키는 단계와, 도면 부호 104로 도시된 바와 같이 제 1 도파관 및 제 2 도파관 사이의 커플링비를 조정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 도 2(a) 내지 도 2(g), 도 3(a) 및 도 3(b), 도 4 내지 도 10을 참조하여 이하에 더 설명될 것이라는 것이 이해되어야 한다. 도 11은 빔 커플러 및 스플리터의 다른 실시예를 도시하고, 이러한 실시예를 형성하는 방법이 도 11을 참조하여 설명될 것이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 일반적으로 굽힘부 및 경사부(14)를 갖는 제 1 도파관(12)의 형성을 도시하고 있다. 굽힘부는 경사부(14)에 일반적으로 대향하고, 경사부(14)는 도파관(12)의 입력부(I) 및 출력부(O) 섹션에 대칭적이다. 경사부(14)는 그 위에 입사된 광을 내부 전반사하여, 입력부(I)로부터의 광이 출력부(O)[이하의 다양한 실시예에서 설명되는 바와 같이, 디바이스가 경사부(14)를 통해 광을 투과하도록 다른 방식으로 구성되는 영역을 제외함]를 향해 재지향되도록 구성된다. 제 1 도파관(12)이 선형일 때, 굽힘부는 경사부(14) 상에 입사되어 반사되는 광을 위한 경로를 제공하는 다른 도파관을 커플링함으로써 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다(예를 들어, 도 9(b) 참조).
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 도파관(12)은 2개의 파이버(F1, F2)를 함께 접착함으로서 형성될 수 있다. 일반적으로, 파이버(F1, F2)는 바람직한 굴절률을 갖는 동일한 재료로 형성되고, 굴절률 정합 접착제(예를 들어, 아교)를 통해 함께 접착된다. 비한정적인 예에서, 도파관(12)을 형성하는 파이버(F1, F2)는 글래스, 폴리머 재료(들)(예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 아크릴 등), 실리콘 또는 다른 유사 재료이다. 각각의 파이버(F1, F2)의 직경은 약 20 미크론 내지 약 1000 미크론의 범위이다. 일 실시예에서, 파이버(F1, F2)는 도파관(12)이 바람직한 굽힘부를 나타내도록 접착될 수 있다. 다른 실시예에서, 단일 파이버가 바람직한 곡률 반경으로 물리적으로 굽혀질 수 있다. 굽힘부는 그 각각이 적어도 부분적으로는 광빔을 위한 바람직한 경로에 의존하는 임의의 바람직한 각도(θb)(도 2(a)에 도시된 바와 같이) 또는 임의의 바람직한 곡률 반경에 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 2(a)의 굽힘부는 90°에서 0의 곡률 반경으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 곡률 반경은 0보다 크고, 굽힘은 점진적이고 연속적이다[예를 들어, 도 2(a)에 도시된 급격한 각도(θb)에 대조적으로 도 4(b) 및 도 5(b) 참조].
일단 파이버(F1, F2)가 바람직한 방식으로 접착되면, 경사부(14)가 제 1 도파관(12) 내에 형성된다. 비한정적인 예에서, 경사부(14)는 절단되고 연마된다. 다른 비한정적인 예에서, 바람직한 형상(예를 들어, 도 2(b)에 도시된 것)을 갖는 몰드가 도파관(12)의 굽힘부 및 경사부(14)를 형성하는데 사용될 수 있다. 또 다른 기술에서, 리소그래피가 도파관(12)을 형성하는데 사용된다. 경사부(14)의 표면은 편평하거나 만곡될 수 있다. 전술된 바와 같이, 경사부(14)의 적어도 일부 상에 입사된 광은 내부 전반사를 경험하고, 이와 같이 경사부(14)의 적어도 일부분은 90°- 임계각{arcsin*(n2/n1)에 의해 정의됨, 여기서 n2는 덜 조밀한 매체(예를 들어, 공기 반사성 코팅)의 굴절률이고, n1은 더 조밀한 매체[예를 들어, 도파관(12)]의 굴절률임} 미만인 각도(θb1)로 구성된다. 통상적인 도파관(12) 재료(상기 참조)에 대해, 각도(θb1)는 45°이하이다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 경사부(14)는 45°각도에 있다.
도 2(c) 내지 도 2(f)에 도시된 바와 같이, 제 1 도파관(12)은 소정의 방식으로 제 2 도파관(16)과 커플링된다. 도 2(c) 내지 도 2(f)를 참조하여 설명된 모든 실시예에서, 제 2 도파관(16)은 제 1 도파관 경사부(14)에 상보형으로 형성된 경사부(18)를 포함하고, 제 2 도파관 경사부(18)는 제 1 도파관 경사부(14)의 적어도 일부에 인접하여 위치된다. 도 2(c) 내지 도 2(f)에 도시된 바와 같이, 구문 "~에 인접하여 위치된"은 일 경사부(14)가 다른 경사부(18)에 직접 접촉하거나 재료(예를 들어, 반사기, 공기 등)가 이들 사이에 위치되는 것을 포함한다.
본 명세서에 개시된 제 2 도파관(16)[경사부(18)를 포함함]의 모든 실시예는 본 명세서에 개시된 제 1 도파관(12)[경사부(14)를 포함함]의 모든 실시예를 형성하기 위한 전술된 동일한 방법을 통해 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 제 2 도파관(16)의 임의의 실시예는 제 1 도파관(12)과 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있고, 따라서 제 1 도파관(12)과 동일하거나 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 일반적으로, 제 2 도파관(16)은 적어도 부분적으로는 도파관(16)의 구성에 따라 하나 이상의 파이버로 형성된다. 또한, 몇몇 경우에, 제 2 도파관(16)은 제 1 도파관(12)과는 상이한 형상이고, 다른 경우에 제 2 도파관(16)은 제 1 도파관(12)에 대칭적이다.
몇몇 경우에, 제 1 및/또는 제 2 도파관(12, 16)은 각각 구멍이 있는 또는 마이크로구조화된 파이버로 구성될 수 있다. 이러한 구멍이 있는 파이버는 클래딩층으로서 작용하도록 파이버의 길이를 따라 연장하는 공기 구멍의 실질적으로 규칙적인 배열을 갖는다. 코어는 일반적으로 공기 구멍의 실질적으로 규칙적인 배열의 중심에서 중실 영역에 의해 또는 공기 구멍의 실질적으로 규칙적인 배열의 중심에서 추가의 공기 구멍에 의해 형성된다. 이러한 파이버의 유효 굴절률은 구멍의 밀도에 의해 결정된다. 이와 같이, 구멍은 도파관(12 및/또는 16)의 유효 굴절률을 변경시키도록 배열될 수 있다. 구멍이 있는 파이버의 코어는 일반적으로 클래딩층보다 낮은 구멍의 밀도를 갖고, 따라서 코어의 유효 굴절률은 클래딩의 유효 굴절률보다 일반적으로 높다.
각각의 실시예에서, 투과광(t)에 대한 반사광(r)의 비(즉, 커플링 또는 스플리팅비, R=r/t)는 도파관(12, 16)을 커플링하는데 이용된 커플링 기술에 따라 다양할 수 있다. 비를 조정하는 것은 동적으로 수행될 수 있고(예를 들어, 필드 내에서), 또는 빔 커플러 및 스플리터가 고정된 커플링비를 갖고 제조되도록 달성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도면에서, "i"는 도파관(12) 내로 입력된 광빔을 표현한다.
본 명세서에 개시된 실시예에서, 도파관(12, 16)의 굴절률은 동일하거나 대략 동일하다. 도파관(12, 16)의 굴절률은 sin(90-θb1)<n2/n1의 범위 내에 있어야 한다. 이러한 경우에, 각각의 도파관(12, 16)은 글래스, 폴리머 재료(들)(예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 아크릴 등), 실리콘 또는 다른 유사 재료로부터 선택될 수 있다. 도파관(12, 16)의 재료가 동일할 때 바람직한 커플링비를 달성하기 위해, 다수의 상이한 기술이 이용될 수 있다. 이러한 기술은 도 2(c) 내지 도 2(f), 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하여 설명된다.
도 2(c)에서, 빔 커플러 및 스플리터(10')의 커플링비는 경사부(14, 18) 사이에 적어도 부분적 반사성 코팅(20)을 설정시킴으로써 조정된다. 적어도 부분적 반사성 코팅(20)이 설정되는 패턴 및 반사율의 백분율은 적어도 부분적으로는 경사부(14, 18) 사이의 계면에서의 바람직한 빔 스플리팅 특성에 의존한다. 몇몇 경우에, 코팅(20)은 부분적으로 반사성(즉, 100% 미만 반사성)이고, 경사부(14, 18) 사이의 전체 계면 상에 설정된다. 코팅(20)은 100% 반사성이고, 경사부(14, 18) 사이의 계면의 부분 상에 설정된다(예를 들어, 도트, 스트라이프 또는 다른 유사한 패턴으로). 또 다른 경우에, 코팅(20)의 몇몇 부분은 100% 반사성이고, 코팅(20)의 다른 부분은 100% 미만 반사성이다. 코팅(20)의 반사부에 접촉하는 광빔은 재지향될 수 있고[예를 들어, 제 1 도파관(12)의 상부 부분 내로], 코팅(20)의 적은 또는 비반사성 부분 또는 코팅(20)을 포함하지 않는 경사부(14, 18) 사이의 이들 영역에 접촉하는 광빔은 도파관(16)을 통해 계속 통과될 것이다.
비한정적인 예로서, 제 2 도파관(16)으로 투과되는 광빔의 75%와 제 1 도파관(12)의 상부 부분 내로 반사된 광빔의 25%를 갖는 것이 바람직하면, 100% 반사성 코팅(20)은 경사부(14, 18)가 함께 접착되기 전에 경사부(14, 18) 중 하나의 25% 상에 설정될 수 있다.
적어도 부분적 반사성 코팅(20)을 위한 적합한 재료의 비한정적인 예는 은, 알루미늄, 또는 광의 선택된 파장의 반사기인 다른 재료를 포함한다. 적어도 부분적 반사성 코팅(20)은 경사부(14, 18)를 함께 접착하기 전에 경사부 표면 중 하나 또는 모두 상에 설정될 수 있다. 코팅(20)을 설정하기 위한 적합한 기술의 비한정적인 예는 열 또는 전자빔 증착, 스퍼터링 또는 CVD/PVD 성막이다.
적어도 부분적 반사성 코팅(20)의 두께는 또한 커플링비를 조정하도록 변경될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 반사의 백분율은 코팅(20)의 두께에 의해 결정된다. 예를 들어, 0.01 ㎛ 두께의 알루미늄 코팅은 부분적 반사성일 수 있고, 1 ㎛ 두께의 알루미늄 코팅은 100% 반사성일 수 있다. 이와 같이, 요구 커플링비는 코팅(20)의 두께에 의해 제어될 수 있다. 몇몇 경우에, 상이한 굴절률을 갖는 재료의 다수의 층이 또한 부분 반사를 달성하도록 사용될 수 있다. 이러한 다층 코팅의 반사는 편광 의존성이 있을 수 있고, 따라서 덜 바람직할 수 있다.
이제, 도 2(d)를 참조하면, 빔 커플러 및 스플리터(10")의 이 실시예에서, 커플링비는 제 1 도파관 경사부(14)로부터 제 2 도파관 경사부(18)를 오프셋함으로써 조정 가능하다. 도시된 바와 같이, 도파관(16)에 인접하지 않은 경사부(14) 상에 입사된 광빔은 내부 전반사를 경험하고 도파관(12) 내에 재라우팅된다. 이 실시예에서, 도파관(12, 16)은 동일한 굴절률을 갖기 때문에, 경사부(14, 18)가 직접 접촉하는 계면 상에 입사된 이들 광빔은 도파관(16)으로 투과된다. 오프셋이 증가함에 따라, 투과광에 대한 반사광의 비가 증가한다.
도 2(e)는 빔 커플러 및 스플리터(10"')의 커플링비가 어떠한 방식으로 조정될 수 있는지의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 갭(G)은 경사부(12, 16) 사이에 형성된다. 갭(G) 두께가 1 파장 미만일 때, 광빔은 투과될 수 있다. 몇몇 경우에, 갭(G)은 경사부(12, 16) 사이의 계면 전체에 걸쳐 일정하다. 다른 경우에, 갭(G)은 경사부(12, 16)의 길이를 따라 다양한 두께를 가질 수 있어 바람직한 백분율의 광빔이 반사되고 투과되게 된다. 갭(G)이 약 1 파장보다 클 때, 제 1 도파관 경사부(14)가 공기에 인접한다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 예에서, 내부 전반사가 경사부(14)에 발생하고, 따라서 도파관(12, 16) 사이에 커플링이 존재하지 않는다.
도 2(c) 내지 도 2(e)의 실시예는 실질적으로 선형의 제 2 도파관(16)을 도시한다. 도 2(f)는 제 2 도파관(16')의 다른 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 2 도파관(16')의 이 실시예는 굽힘부를 포함하고, 제 1 도파관(12)에 대칭적이다. 이 도면의 도파관(12, 16')의 형상, 굽힘부 및/또는 각도는 예시적이고 한정적이지 않다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 도파관(12, 16, 16')을 위한 재료는 비교적 가요성이기 때문에, 도파관(12, 16, 16')은 다른 형상(예를 들어, 곡선을 포함함, 도 10 참조)을 갖고 구성될 수 있다.
도 2(f)의 빔 커플러 및 스플리터(10)의 구성은 다양한 방식으로 광을 커플링하고 스플리팅하는데 사용될 수 있다. 광빔(i 및 i1로 표시됨)은 도파관(12, 16')의 입력 포트(I) 중 하나를 경유하여 또는 입력 포트(I)의 모두를 경유하여 입력될 수 있다. 양 입력 포트(I)가 이용될 때, 상이한 정보/신호/변조가 도파관(12, 16')의 입력 포트(I)에 진입하는 각각의 광빔(들) 내에 인코딩될 수 있다. 신호는 도 2(f)의 스플리터/조합기/커플러(10)에 의해 조합되고, 도파관(12, 16')의 출력 포트(O)를 통해 상이한 목적지로 라우팅된다. 입력 포트(I)에 진입하는 광은 출력 포트(O)에서의 조합된 신호의 분리를 허용하도록 시간 다중화되거나 상이한 파장을 가질 수 있다. 도 2(f)에 도시된 실시예의 입력 포트(I) 및 출력 포트(O)는 반전될 수 있고, 이에 의해 빔 커플러 및 스플리터(10)를 통한 광빔의 경로를 반전시킨다는 것이 이해되어야 한다. 도 2(c) 내지 도 2(e)와 관련하여 설명된 커플링비를 조정하기 위한 기술 중 임의의 하나 이상이 도 2(f)에 도시된 실시예에 구현될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
이제, 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 도파관(12', 16")의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 2(a) 내지 도 2(f)에 도시된 실시예는 단일 경사부(14, 18)를 도시하고, 도 3(a) 내지 도 3(b)에 도시된 실시예는 복합 경사부(14', 18')를 도시한다. 일반적으로, 복합 경사부(14', 18')(도 3(b)에 도시됨)의 접착성은 크고(예를 들어 1 초과 파장) 일정한 갭(G)의 형성을 초래하여 갭(G)에 인접하여 서브 경사부(24, 24')에 입사된 광이 도파관(12') 내로 내부 전반사되게 한다. 그러나, 접촉면 상에 입사된 광은 도파관(12', 16")을 통해 100% 투과된다. 접촉 영역과 갭(G) 영역의 비(따라서, 커플링비)는 도파관(12', 16")의 비대칭성에 의해 제어된다. 제 1 도파관(12")의 복합 경사부(14')는 서브 경사부(24, 24')를 포함한다. 유사하게, 제 2 도파관(16")의 복합 경사부(18')는 서브 경사부(28, 28')를 포함한다. 각각의 도파관(12', 16")의 서브 경사부(24, 24', 28, 28')는 각각의 도파관(12', 16")의 축(A1, A2)에 수직인 접촉면을 경유하여 분리된다. 제 1 도파관 서브 경사부(24)의 치수는 제 2 도파관 서브 경사부(28')의 치수와 일치하고, 제 1 도파관 서브 경사부(24')의 치수는 제 2 도파관 서브 경사부(28)의 치수와 일치한다. 경사부(12', 16")의 접촉면이 직접 접촉할 때, 이들 치수는 서브 경사부(24, 28, 24', 28') 사이에 갭(G)을 형성한다. 이 비한정적인 예에서, 갭(G)은 복합 경사부(14', 18')의 오프셋 없이 형성된다.
본 명세서에 개시된 커플링비 조정 기술 중 임의의 하나는 동일한 빔 커플러 및 스플리터 내에서 함께 통합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이제, 도 4(a) 및 도 5(a)를 참조하면, 도2f 및 도 2(d)의 빔 커플러 및 스플리터의 또 다른 예가 도시되어 있다. 도 4(a) 및 도 5(a)의 예는 도파관(12, 16, 16')이 90°이외의 굽힘각(θb)을 갖고 구성될 수 있고, 경사부(14, 18)가 45°이외의 각도(θb1)로 구성될 수 있다는 것을 도시하고 있다. 더 작은 경사부(14, 18) 각도(θb1)는, 도파관(12, 16, 16')과 포위 재료(예를 들어, 클래드) 사이의 굴절률의 차이가 작은 상황에서 빔 커플러 및 스플리터(10, 10', 10", 10"')가 사용되는 것을 가능하게 하는 것이 고려된다. 더 큰 곡률 반경은 또한 상이한 물리적 구성이 얻어지는 것을 가능하게 한다. 도 4(b) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 도파관(12, 16, 16')의 굽힘부는 급격한(도 4(a) 및 도 5(a)에 도시된 바와 같이) 대신에 연속적이고 만곡될 수 있다.
도 6은 빔 커플러 및 스플리터(10)의 또 다른 실시예의 예이다. 이 실시예에서, 도파관(12, 16')을 형성하는 파이버의 단부는 리플로우 기술, 가열 기술 또는 다른 적합한 기술을 통해 라운딩된다. 라운딩된 단부는 빔 커플러 및 스플리터(10) 내부 및/또는 외부로 광빔을 커플링하기 위한 자체 정렬된 렌즈를 형성한다. 라운딩된 단부는 본 명세서에 개시된 실시예 중 임의의 하나에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 7은 도 4에 도시된 빔 커플러 및 스플리터(10)의 실시예를 포함하는 대칭 모듈(30)의 비한정적인 예를 도시한다. 이 모듈(30)에서, 도파관(12, 16')의 길이는 증가되고, 커넥터(22)는 도파관(12, 16')의 단부에 작동적으로 연결된다. 커넥터(22)는 일반적으로 네트워크를 생성하도록 다른 도파관(12, 12', 16, 16', 16")에 도파관(12, 16')을 연결하도록 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 커넥터(22)는 파이버(12, 16')의 단부가 정확하게 위치되도록 하는 물리적 조립체이다. 이러한 커넥터(22)는 다수의 도파관(다수의 입력 포트/출력 포트를 가짐)이 정렬되는(도 10 참조) 실시예에 대해 특히 바람직할 수 있다. 커넥터(22)는 정합 파이버 리본과의 커플링을 허용하기 위한 물리적 가이드를 또한 포함할 수 있다. 몇몇 커넥터(22)는 인접한 도파관 사이에 광빔을 집중하는 렌즈를 포함한다.
도 7에 도시된 실시예에서, 광빔의 입력 및 출력은 원하는 바에 따라 반전될 수 있다. 도 7은 빔 커플러 및 스플리터(10)를 둘러싸는 기계적 포위체(25)를 또한 도시한다. 비한정적인 예로서, 이러한 포위체(25)는 그 내부에 공기를 갖는 박스일 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예 중 임의의 하나에서, 클래드 재료(미도시)는 빔 커플러 및 스플리터(10)의 광 파이버[즉, 도파관(12, 16')]의 외부면 상에 있을 수 있다. 일반적으로, 클래드 재료는 경사부(14, 18)가 빔의 스플리팅을 용이하게 하도록 형성되는 영역에서 제거된다. 이러한 클래드 재료는 일반적으로 도파관(12, 16')의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다. 적합한 클래드 재료의 비한정적인 예는 플루오로카본 수지(듀퐁으로부터의 테플론
Figure 112013053083816-pct00001
과 같은), 실리콘, 절연 재료 등을 포함한다. 클래드 재료는 화학 기상 증착(CVD), 도펀트의 이온 주입, 침지 또는 다른 유사한 프로세스를 통해 증착될 수 있다. 클래딩 재료는 또한 스핀되고, 경화되고, 온도가 유리 천이 온도에 도달할 때 경화될 수 있다.
이제, 도 8을 참조하면, 복수의 도파관(12, 16, 34)이 다수의 탭(29)(반사된 광빔이 이를 통해 이동함)을 갖는 버스(26)(투과된 광빔이 이를 통해 이동함)를 형성하도록 함께 커플링된다. 제 1 도파관 및 제 2 도파관(12, 16)은 전술된 방법 중 하나를 통해 함께 커플링된다. 이 실시예에서, 제 2 도파관(16)은 상보형으로 형성된 경사부(36)를 갖는 추가의(예를 들어, 제 3) 도파관(34)과 커플링하는 제 2 경사부(32)를 갖고 구성된다. 추가의 도파관(34)은 또한 또 다른(예를 들어, 제 4) 도파관(34')의 상보형으로 형성된 경사부(36')에 커플링된 제 2 경사부(38)를 갖고 구성된다. 이 특정의 비한정적인 예에서, 제 5 도파관(34")은 제 4 도파관(34')의 제 2 경사부(38')에 상보형으로 형성된 경사부(36")를 포함한다. 5개의 도파관(12, 16, 34, 34', 34")이 도 8에 도시되어 있지만, 임의의 수의 도파관이 바람직한 광로를 달성하기 위해 함께 커플링될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이, 추가의 도파관(34, 34', 34")의 각각은 직접 인접한 도파관으로부터 오프셋된다. 이러한 오프셋은 전술된 바와 같이 인접한 도파관의 커플링비를 변경한다. 전술된 다른 방법 중 임의의 하나가 각각의 커플링비를 변경하도록 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 도파관(12, 16, 34, 34', 34")은 동일한 재료로 형성되고 따라서 동일한 굴절률을 갖는다. 이 실시예에서, 전술된 기술을 통해 형성된 적어도 부분적 반사성 코팅(20)(이 도면에는 도시되지 않음)이 갭(G)을 경유하여 오프셋되거나 분리되지 않은 경사부 사이에 설정될 수 있다. 그러나, 도파관(12, 16, 34, 34', 34")은 본 명세서에 개시된 다른 기술 중 임의의 하나를 통해(또는 이러한 기술의 조합을 통해) 변경된 이들의 각각의 커플링비를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 9(a)는 함께 캐스케이딩된 복수의 도파관(12, 16)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 추가의 도파관(40)이 제 1 및 제 2 도파관(12, 16)의 적어도 일부 상에 설정된다. 추가의 도파관(40)은 제 1 도파관(12)을 위한 굽힘부를 생성하여, 그 내부에서 내부 전반사된 광이 도파관(40)으로 투과되게 된다. 도파관(12, 16, 40)이 동일한 굴절률을 가질 때, 추가의 도파관(40)이 굴절률 정합 접착제 재료(예를 들어, 아교)를 경유하여 도파관(12, 16)에 접착될 수 있다.
이 실시예에서, 경사부(14, 18)는 바람직한 커플링비마다 광빔을 스플리팅하기 위해 그 위에 설정된 전술된 기술을 통해 형성된 적어도 부분적 반사성 코팅을 갖는다. 그러나, 커플링비는 본 명세서에 개시된 다른 방법[예를 들어, 오프셋, 갭(G)의 형성, 복합 경사부(14', 18'), 이들의 조합 등]을 통해 달성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
적어도 부분적 반사성 코팅(20)으로부터 반사된 광빔은 그 위에 입사된 임의의 광빔을 내부 전반사하도록 구성된 표면(S)을 향해 지향된다. 내부 반사된 광빔은 이들이 추가의 도파관(40)으로부터 이동하도록 90°재지향된다.
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 추가의 도파관(40)의 다른 표면(S2)은 바람직한 방식으로 광빔을 더 지향하도록 또 다른 도파관(42)에 접착될 수 있다. 일반적으로, 표면(S2) 및 도파관(42)의 상보형으로 형성된 표면은 광이 그를 통해 투과되도록 구성된다. 도파관(42)은 그에 접착된 도파관(44)의 경사부(48)에 상보형으로 형성된 경사부(46)를 갖는다. 이 비한정적인 예에서, 경사부(46, 48)는 사전 결정된 커플링비에 따라 광빔을 스플리팅하기 위해 이들 사이에 설정된 적어도 부분적 반사성 코팅(20)을 갖는다. 다른 추가의 도파관(40')은 도파관(46, 48)의 적어도 일부 상에 설정된다. 이 추가의 도파관(40')은 일반적으로 도파관(46, 48, 40')이 동일한 굴절률을 갖기 때문에 굴절률 정합 접착제 재료(예를 들어, 아교)를 경유하여 도파관(46, 48)에 접착될 수 있다.
경사부(46, 48) 사이의 적어도 부분적 반사성 코팅(20)으로부터 반사된 광빔은 그 위에 입사된 임의의 광빔을 내부 전반사하도록 구성된 표면(S')을 향해 지향된다. 내부 반사된 광빔은 이들이 추가의 도파관(40')으로부터 이동하도록 90°재지향된다.
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 도파관(42', 44, 40")의 유사한 스택이 도파관(42')의 상보형으로 형성된 표면에 도파관(40')의 표면(S2')을 접착함으로써 다른 도파관(12, 16, 40, 42, 44, 40')에 작동적으로 커플링된다. 도파관(44', 40")의 나머지는 도파관(16, 40, 44, 40')에 대해 전술된 바와 같이 구성되고 위치될 수 있다. 이러한 스택은 바람직한 광로를 달성하기 위해 적합한 바와 같이 다수회 반복될 수 있다.
가상선으로 도시된 바와 같이, 클래딩층(50)은 또한 이들이 설정되는 도파관(12, 16, 42, 44, 42', 44')과 추가의 도파관(40, 40', 40") 사이에 설정될 수 있다. 반사된 광빔은 이러한 클래딩층(50)을 통해 이동할 수 있다. 몇몇 경우에, 클래딩층(50)은 도파관(16, 40, 44, 40', 44', 40") 사이에 설정된다.
전술된 바와 같이, 적어도 부분적 반사성 코팅(20)이 도 9(a)(및 이하에 설명되는 도 9(b))에 도시되어 있지만, 인접한 도파관(12, 16, 42, 44, 42', 44') 사이의 커플링비는 본 명세서에 개시된 다른 방법[예를 들어, 오프셋, 갭(G)의 형성, 복합 경사부(14', 18'), 이들의 조합 등]을 통해 달성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 9(b)는 도파관(40, 40')이 도파관(44, 44')의 경사부(48, 48')에 상보형으로 형성된 경사부를 이들의 각각의 제 2 표면(S2, S2')에 포함하는 것을 제외하고는 도 9(a)에 도시된 것과 유사한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 도파관(42, 42')은 포함되지 않는다.
도 9(c)는 함께 캐스케이딩된 복수의 도파관(12, 16, 56, 56', 58, 60)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 도파관(12, 16)은 도 2(d)를 참조하여 전술된 바와 같은 오프셋 방식으로 커플링된다. 제 3 도파관(56)이 도파관(12) 상에 위치된다[이에 의해 도파관(12)으로부터 내부 전반사된 광을 위한 굽힘부를 형성함]. 도파관(56) 자체는 그 위에 입사된 광빔을 내부 전반사하는 표면(S)(즉, 경사부) 및 굽힘부를 포함한다. 이 도파관(56)은 도파관(12)에 대해 전술된 방법을 통해 형성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 도파관(56)은 또 다른 도파관(58)에 커플링된 제 2 표면(S2)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 2 표면(S2)은 이와 같이 요구되는 경우 또한 경사부일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 추가의 도파관, 예를 들어 도파관(60, 56')이 광빔을 위한 바람직한 경로를 달성하도록 적합한 방식으로 커플링될 수 있다.
이 실시예에서, 도파관(12, 16, 58, 60)은 바람직한 커플링비를 달성하기 위해 오프셋되어 있는 것으로서 도시되어 있지만, 인접한 도파관(12, 16, 58, 60) 사이의 커플링비는 본 명세서에 개시된 다른 방법[예를 들어, 적어도 부분적 반사성 코팅(20), 갭(G)의 형성, 복합 경사부(14', 18'), 이들의 조합 등]을 통해 달성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이제, 도 10을 참조하면, 복수의 빔 커플러 및 스플리터(10')를 포함하는 시스템(100)의 비한정적인 예가 도시되어 있다. 빔 커플러/스플리터(10')는 다수의 평행광 채널을 형성한다. 이 시스템(100)의 각각의 채널은 상보형 경사부(14, 18) 사이에 적어도 부분적 반사성 코팅(20)을 갖는 제 1 및 제 2 도파관(12, 16)과, 경사부(14, 18)로부터 이동하는 광빔을 재지향시키도록 위치된 추가의 도파관(40)을 포함한다. 반사성 코팅(20)은 이 실시예에서 바람직한 커플링비를 달성하도록 도시되어 있지만, 본 명세서에 개시된 다른 조정 중 임의의 하나가 바람직한 커플링비를 얻기 위해 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
시스템(100)의 각각의 채널은 클래딩층(50)을 경유하여 인접한 구성 요소 또는 채널로부터 분리된다. 클래딩층(50)은 구성 요소(10') 사이의 광학적 누화를 감소시키거나 배제하는 것을 지원한다. 클래딩층(50)은 일반적으로 도파관(12, 16)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 재료로 형성된다. 전술된 바와 같이, 적합한 클래딩층의 비한정적인 예는 플루오로카본 수지(듀퐁으로부터의 테플론
Figure 112011039779494-pct00002
과 같은), 실리콘, 절연 재료 등을 포함한다. 이 클래딩층(50)은 화학 기상 증착(CVD), 도펀트의 이온 주입, 침지 또는 다른 유사한 프로세스를 통해 증착될 수 있다. 클래딩층은 또한 스핀되고, 경화되고, 온도가 유리 천이 온도에 도달할 때 경화될 수 있다.
시스템(100) 내의 커플러/스플리터(10')의 각각은 각각의 도파관(12)에 광빔을 지향하는 광원(52)을 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 광원의 비한정적인 예는 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL)이다. 개별 렌즈(54)(가상선으로 도시됨)는 또한 일 광원(52)으로부터 대응 도파관(12)으로 광빔을 지향시키도록 이용될 수 있다. 도 10에 도시된 화살표는 광이 어떠한 방식으로 빔 커플러/스플리터(10')의 각각을 통해 안내되는지를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)의 광은 구성 요소(10')를 이용하여 평행 방식으로 커플링된다.
도파관[이 예에서, 추가의 도파관(40) 중 하나]이 만곡된 형상을 갖도록 어떠한 방식으로 구성될 수 있는지에 대한 비한정적인 예가 도 10에 또한 도시되어 있다. 비교적 가요성 재료(예를 들어, 폴리머)가 도파관을 형성하는데 사용될 수 있기 때문에, 이러한 대안적인 형상은 즉시 달성될 수 있다는 것이 고려된다. 이러한 도파관은 전송 또는 전기 신호를 위한 리본 케이블과 유사하게 기능한다.
도면에 도시되지는 않았지만, 하나 이상의 검출기가 빔 커플러 및 스플리터를 나오는 일부 또는 모든 광빔을 검출하도록 위치될 수 있다.
이제, 도 11을 참조하면, 빔 커플러/스플리터(1000)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 빔 커플러/스플리터(1000)의 이 실시예는 단일 입력 포트(I) 및 2개의 출력 포트(O1, O2)를 갖는 T-형 도파관(52)을 포함한다. 다른 도파관(12, 16) 등을 위해 전술된 재료는 T-형 도파관(52)을 형성하는데 사용될 수 있다. 일 비한정적인 예로서, 제 1 파이버는 T-형 도파관(52)을 형성하도록 제 2 파이버에 접착될 수 있다. 다른 비한정적인 예로서, 단일 파이버는 T-형 도파관(52)을 형성할 수 있다.
웨지(54)는 웨지(54)가 2개의 출력 포트(O1, O2) 사이에 사전 결정된 방식으로 단일 입력 포트(I)를 경유하여 T-형 도파관(52)에 진입하는 광빔을 스플리팅하도록 하는 위치에서 T-형 도파관(52) 내에 형성된다. 축(A54)을 따라 웨지(54)를 이동시키는 것은 제 2 출력(O2)에 반사된 광빔에 대한 제 1 출력(O1)에 반사된 광빔의 비를 변경할 수 있다. 예로서, 도 11에 도시된 웨지(54)가 축(A54)을 따라 출력(O1)을 향해 이동하면[그러나, 여전히 입력 포트(I)에 대향됨], 더 많은 광이 출력(O2)을 향해 지향될 수 있다.
웨지(54)의 각도는 내부 전반사가 발생하도록 구성된다. 웨지(54)는 예를 들어, 성형 또는 리소그래피 기술을 통해 도파관(52) 내에 형성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 빔 커플러 및 스플리터(10, 10', 10", 10'", 1000)는 임의의 바람직한 파장을 안내하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에 사용된 용어 "광" 및 "광빔"은 약 400 nm 내지 약 1500 nm의 범위의 파장을 포함하도록 광범위하게 규정된다. 몇몇 경우에, 광은 가시 범위(400 nm 내지 700 nm) 부근의 파장을 갖는 전자기 방사선을 칭한다. 다른 경우에, 광은 850 nm의 파장을 칭한다. 또 다른 경우에, 광은 원격 통신을 위해 통상적으로 사용되는 파장 또는 1500 nm를 칭한다.
항 1: 빔 커플러 및 스플리터에 있어서,
경사부 및 굽힘부를 포함하는 제 1 도파관 - 경사부는 그 위에 입사된 적어도 일부 광을 내부 전반사하도록 구성됨 - 과,
제 1 도파관 경사부에 상보형으로 형성된 경사부를 포함하고, i) 제 2 도파관 경사부가 제 1 도파관 경사부의 적어도 일부에 인접하고, ii) 사전 결정된 커플링비가 달성되도록 제 1 도파관에 커플링되는 제 2 도파관을 포함하는 빔 커플러 및 스플리터.
항 2: 제 1 항에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 제 1 도파관 및 제 2 도파관은 동일한 굴절률을 갖고, 빔 커플러 및 스플리터는 i) 경사부들 사이의 계면에, ii) 사전 결정된 커플링비를 달성하는 방식으로 설정된 적어도 부분적 반사성 코팅을 더 포함하는 빔 커플러 및 스플리터.
항 3: 상기 항들 중 임의의 하나에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 제 2 도파관 경사부는 사전 결정된 커플링비를 달성하는 방식으로 제 1 도파관 경사부로부터 오프셋되는 빔 커플러 및 스플리터.
항 4: 상기 항들 중 임의의 하나에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 경사부들 사이에 갭을 더 포함하고, 갭의 두께는 사전 결정된 커플링비를 달성하도록 구성되고, 갭의 두께는 빔 커플러 및 스플리터 내에 도입된 입사광의 파장보다 작은 빔 커플러 및 스플리터.
항 5: 항 4에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 광의 파장은 약 400 nm 내지 약 1500 nm의 범위인 빔 커플러 및 스플리터.
항 6: 항 1에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 제 1 도파관 경사부는 제 1 서브 경사부 및 제 2 서브 경사부를 포함하는 복합 경사부이고, 제 2 도파관 경사부는 i) 제 1 도파관 복합 경사부의 제 2 서브 경사부에 상보형으로 형성된 제 1 서브 경사부 및 ii) 제 1 도파관 복합 경사부의 제 1 서브 경사부에 상보형으로 형성된 제 2 서브 경사부를 포함하는 복합 경사부이고, 제 1 도파관 복합 경사부 및 제 2 도파관 복합 경사부의 제 1 서브 경사부 및 제 1 도파관 복합 경사부 및 제 2 도파관 복합 경사부의 제 2 서브 경사부는 각각 커플링되어 i) 제 1 서브 경사부 및 ii) 제 2 서브 경사부의 각각 사이에 갭을 형성하는 빔 커플러 및 스플리터.
항 7: 상기 항들 중 임의의 하나에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 제 2 도파관은 제 2 경사부를 포함하고, 빔 커플러 및 스플리터는 제 2 도파관 제 2 경사부에 상보형으로 형성된 경사부를 포함하는 제 3 도파관을 더 포함하고, 제 3 도파관은 i) 제 3 도파관 경사부가 제 2 도파관 제 2 경사부의 적어도 일부에 인접하고, ii) 다른 사전 결정된 커플링비가 달성되도록 제 2 도파관에 커플링되는 빔 커플러 및 스플리터.
항 8: 항 1 내지 항 7 중 임의의 하나에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 적어도 도파관의 일부 및 제 2 도파관 상에 설정된 제 3 도파관을 더 포함하고, 제 3 도파관은 제 1 도파관의 굽힘부를 형성하고 제 1 도파관 경사부로부터 각형성된 표면 상에 입사된 광빔을 내부 전반사하도록 구성된 각형성된 표면을 포함하는 빔 커플러 및 스플리터.
항 9: 상기 항들 중 임의의 하나에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 굽힘부는 사전 결정된 각도 또는 곡률 반경으로 위치되는 빔 커플러 및 스플리터.
항 10: 상기 항들 중 임의의 하나에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터를 형성하기 위한 방법에 있어서,
제 1 도파관 내에 경사부 및 굽힘부를 형성하는 단계와,
제 2 도파관의 상보형으로 형성된 경사부가 제 1 도파관 경사부의 적어도 일부에 인접하도록 제 2 도파관을 위치시키는 단계와,
제 1 도파관 및 제 2 도파관 사이의 커플링비를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
항 11: 항 10에 규정된 바와 같은 방법에 있어서, 커플링비를 조정하는 단계는,
i) 사전 결정된 각도로 경사부들의 각도를 구성하는 것과,
ii) 경사부들 사이의 계면에 적어도 부분적 반사성 코팅을 설정하는 것과,
iii) 사전 결정된 방식으로 제 1 도파관 경사부로부터 제 2 도파관 경사부를 오프셋시키는 것과,
iv) 제 1 도파관 경사부 및 제 2 도파관 경사부 사이에 사전 결정된 두께를 갖는 갭을 형성하는 것과,
v) 제 1 도파관 경사부 및 제 2 도파관 경사부의 각각에 대해 복합 경사부를 이용하는 것과,
vi) i 내지 v의 조합 중 적어도 하나에 의해 달성되는 방법.
항 12: 광빔을 커플링하고 스플리팅하기 위한 시스템에 있어서,
항 1 내지 9 중 임의의 하나에 따른 빔 커플러 및 스플리터와,
빔 커플러 및 스플리터의 제 1 도파관 내로 광빔을 지향시키도록 위치된 광원을 포함하는 시스템.
항 13: 항 12에 규정된 바와 같은 시스템에 있어서,
항 1 내지 9 중 임의의 하나에 따른 제 2 빔 커플러 및 스플리터와,
제 2 빔 커플러 및 스플리터의 제 1 도파관 내로 광빔을 지향시키도록 위치된 제 2 광원과,
빔 커플러 및 스플리터와 제 2 빔 커플러 및 스플리터 사이에 위치된 클래딩층을 더 포함하는 시스템.
항 14: 항 12 또는 13 중 하나에 규정된 바와 같은 시스템에 있어서, 광원과 빔 커플러 및 스플리터의 제 1 도파관 사이에 위치된 렌즈를 더 포함하고, 렌즈는 광원으로부터 빔 커플러 및 스플리터의 제 1 도파관 내로 광빔을 지향하도록 구성되는 시스템.
항 15: 빔 커플러 및 스플리터에 있어서,
단일 입력 포트 및 2개의 출력 포트를 갖는 T-형 도파관과,
2개의 출력 포트 사이에 사전 결정된 방식으로 단일 입력 포트를 경유하여 T-형 도파관에 진입하는 광빔을 스플리팅하도록 구성된 위치에서 T-형 도파관에 형성된 웨지를 포함하는 빔 커플러 및 스플리터.
항 16: 항 15에 규정된 바와 같은 빔 커플러 및 스플리터에 있어서, 웨지의 각도가 내부 전반사가 발생하도록 구성되는 빔 커플러 및 스플리터.
다수의 실시예가 상세히 설명되었지만, 개시된 실시예는 수정될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 따라서, 상기 설명은 한정적이기보다는 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

Claims (14)

  1. 빔 커플러 및 스플리터에 있어서,
    제 1 도파관 경사부 및 굽힘부를 포함하는 제 1 도파관 - 상기 제 1 도파관 경사부는 그 위에 입사된 적어도 일부 광을 내부 전반사하도록 구성됨 - 과,
    상기 제 1 도파관 경사부에 상보형으로 형성된 제 2 도파관 경사부를 포함하는 제 2 도파관을 포함하고,
    상기 제 2 도파관은, i) 상기 제 2 도파관 경사부가 상기 제 1 도파관 경사부의 적어도 일부에 인접하고, ii) 사전 결정된 커플링비가 달성되도록, 상기 제 1 도파관에 커플링되고,
    상기 제 1 도파관 경사부는 제 1 서브 경사부(sub-bevel) 및 제 2 서브 경사부를 포함하는 복합 경사부이고, 상기 제 2 도파관 경사부는 i) 상기 제 1 도파관 경사부의 제 2 서브 경사부와 상보형으로 형성된 제 1 서브 경사부 및 ii) 상기 제 1 도파관 경사부의 제 1 서브 경사부와 상보형으로 형성된 제 2 서브 경사부를 포함하는 복합 경사부이고,
    상기 제 1 도파관의 복합 경사부 및 상기 제 2 도파관의 복합 경사부의 제 1 서브 경사부들과, 상기 제 1 도파관의 복합 경사부 및 상기 제 2 도파관의 복합 경사부의 제 2 서브 경사부들은 각각 커플링되어 i) 상기 제 1 서브 경사부들 및 ii) 상기 제 2 서브 경사부들의 각각 사이에 갭을 형성하는
    빔 커플러 및 스플리터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도파관 및 상기 제 2 도파관 각각은, 글라스, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 아크릴 및 실리콘으로 구성된 그룹에서 선택된 파이버로 형성되는
    빔 커플러 및 스플리터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파이버 각각의 직경은 20 미크론 내지 1000 미크론의 범위인
    빔 커플러 및 스플리터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭 각각은 1 파장보다 큰
    빔 커플러 및 스플리터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도파관의 굴절률은 상기 제 2 도파관의 굴절률과 동일한
    빔 커플러 및 스플리터.
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