KR101699598B1 - 액정을 사용하는, 광 섬유의 칩에 대한 능동 정렬 - Google Patents

액정을 사용하는, 광 섬유의 칩에 대한 능동 정렬 Download PDF

Info

Publication number
KR101699598B1
KR101699598B1 KR1020147024540A KR20147024540A KR101699598B1 KR 101699598 B1 KR101699598 B1 KR 101699598B1 KR 1020147024540 A KR1020147024540 A KR 1020147024540A KR 20147024540 A KR20147024540 A KR 20147024540A KR 101699598 B1 KR101699598 B1 KR 101699598B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
wave plate
liquid crystal
waveguide
optical waveguide
Prior art date
Application number
KR1020147024540A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140129077A (ko
Inventor
로이 미드
거티 샌더
Original Assignee
마이크론 테크놀로지, 인크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마이크론 테크놀로지, 인크 filed Critical 마이크론 테크놀로지, 인크
Publication of KR20140129077A publication Critical patent/KR20140129077A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101699598B1 publication Critical patent/KR101699598B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2706—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means as bulk elements, i.e. free space arrangements external to a light guide, e.g. polarising beam splitters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4221—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements involving a visual detection of the position of the elements, e.g. by using a microscope or a camera
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/24—Function characteristic beam steering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

본 발명은 광 섬유로부터 칩 상에 집적된 광 도파로로 광 빔을 능동 조종하기 위하여 하나 이상의 액정 층을 사용하여 광 정렬을 수행하는 장치 및 시스템에 관한 것이다. 온-칩 피드백 메커니즘은 시스템의 삽입 손실을 최소화하기 위하여 섬유와 격자 기반 도파로 사이의 빔을 조종할 수 있다.

Description

액정을 사용하는, 광 섬유의 칩에 대한 능동 정렬{ACTIVE ALIGNMENT OF OPTICAL FIBER TO CHIP USING LIQUID CRYSTALS}
본 발명의 실시예는 칩간 그리고 칩내 통신을 위한 광학적 상호연결에 관한 것이고, 구체적으로 실리콘 기반 광자 집적 칩 상의 광 도파로에 섬유를 능동 결합하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
광 전송은 별도의 집적 회로 칩들 간의 통신(칩간 연결) 그리고 동일한 칩 상의 구성요소들 내에서의 통신(칩내 연결)을 위한 수단으로서 사용될 수 있다. 광학적 상호연결을 통한 칩 대 칩 통신에 있어서, 회로 기판상의 각각의 칩은 송수신 광전자 칩과 접속되고 2개의 광전자 칩은 평면 유전체 도파로를 통해 연결된다. 마찬가지로, 광 도파로는 집적 광원과 감지기 사이와 같이 칩 내의 구성요소들을 연결하기 위해 사용될 수 있다. 집적 광 도파로는 예컨대 실리콘 기판과 같은 반도체 상에서 리소그래피 공정을 사용하여 형성되는 광 경로이다. 도파로는 입력 광 섬유로부터 칩 상의 출력 광 섬유 또는 기타 광 회로로 광 신호를 가이드하기 위하여 칩 기판보다 더 높은 굴절률을 갖는 무기 결정 또는 반도체 물질로 구성될 수 있다.
광은 하나의, 둘의 또는 다수의 모드에서 광 도파로를 통해 전송될 수 있다. 각각의 모드는 별개의 전파 상수 및 군속도(group velocity)를 갖는 도파로의 축을 따라 이동한다. 모드는, 전반사의 임계각보다 큰 모든 각도에 있어서 광선의 방향으로 코어 내에서 반사하는 횡방향 전자기(TEM) 파의 복수의 반사의 대략적인 총 합으로서 기재되며, 전반사의 조건은:
Figure 112014083419543-pct00001
이며, 여기서
Figure 112014083419543-pct00002
=임계 각도,
Figure 112014083419543-pct00003
=클래딩 지수(index of cladding)이며
Figure 112014083419543-pct00004
=지수 코어(index core)이다.
광 섬유의 코어 직경이 작을 때, 오직 단일 모드만이 지원되고 섬유는 단일 모드 섬유가 되는 것으로 언급된다. 집적 광 도파로에 대한 단일 모드 섬유의 정렬은 반도체 광자의 패키징에서 가장 비용이 많이 들고 시간 소모적인 제조 공정들 중 하나가 된다. 더욱이, 단일 모드 섬유(예컨대 5㎛ 내지 9㎛ 직경 코어)의 치수와 칩 상의 도파로의 단면의 치수(예컨대, 2㎛ 내지 200nm 미만) 간의 큰 차이는 높은 삽입 손실 및 패키징 비용을 야기한다.
도 1a 및 도 1b는 Frederik Van Laere 외의 "광 섬유와 나노광자 도파로 사이의 컴팩트하고 상당히 효율적인 격자 결합기(광파 기술 저널, 25권, 1번, 2007년 1월)"에서 기재된 바와 같이 격자 기반 수직 결합기 시스템의 투시도 및 부분 단면도를 각각 도시한다. 격자 기반 수직 결합기는 광자 지적 칩(120)의 단일 모드 섬유(110)와 도파로(170) 사이의 평면 외 결합을 위하여 사용될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 격자 기반 수직 결합기는 격자(100), 단열(adiabatic) 테이퍼(130) 및 광자 도파로(140)(이하에서 기재됨)를 포함한다. 도 1b를 참조하면, 도파로(170)는 실리콘 기판(190) 상에서 매립된 산화층(180)의 상면 상의 220nm 두께 실리콘 코어로 구성된 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 도파로가 될 수 있다. 격자(100)는 복수의 격자 그루브(101)(예컨대, 20개의 그루브)에 의해 도파로(170)내에 식각되고, 이것은 x 방향에서 변함이 없다. 굴절률 매칭 물질(160)은 도파로(170)에 본딩된다. 굴절률 매칭 물질(160)은 굴절률 매칭 물질(160) 아래의 광학 구성요소를 도시하기 위하여 도 1a에서 도시되지 않는다. 굴절률 매칭 물질(160)의 굴절률은 섬유(110)의 클래딩의 굴절률과 매칭하기 위하여 1.46이 된다. 섬유(110)의 엔드 패싯(end facet)은 격자(100)에 가깝게 위치된다. 섬유(110)는 격자(100)에서의 반사를 회피하기 위하여 약 8°의 각도(
Figure 112014083419543-pct00005
)로 약간 경사진다. 도파로(170)는 약 10㎛의 유한 폭을 갖되, 광자 도파로(140)는 약 0.56㎛ 폭이다. 단열 테이퍼(130)는 넓은 도파로(170) 및 좁은 광자 도파로(140)에 사용되고, 이것은 집적 칩(150) 또는 다른 광 회로에 빔을 보낸다. 도 1a 및 도 1b의 격자 기반 수직 결합기는 도파로(170)에 식각된 격자(100)에 대한 섬유(110)의 정확한 포지셔닝을 요구한다. 필드 동작 중에, 온도 변형, 진동 및 기타 환경적 동요는 격자(100)와 섬유(110)의 정렬에 역으로 영향을 줄 수 있는 본딩 후 이동을 야기하여 삽입 손실을 초래할 수 있다.
광 섬유를 칩 도파로에 결합하기 위한 기타 접근법은 광 섬유를 칩에 정렬하기 위한 마이크로 전자기계 시스템(MEMS)을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 기법은 능동 MEMS 정렬 구성요소를 요구하는 추가 비용 및 시스템을 제조 및 패키징하는데 있어서 추가된 어려움을 갖는다. 따라서, 광자 칩 상에 집적된 광 도파로에 광 섬유를 능동 정렬하기 위한 간소화된 장치 및 시스템이 요구된다.
도 1a 및 도 1b는 격자 기반 수직 결합기 시스템의 투시도 및 부분적인 단면도를 개별적으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 액정 편광 격자의 상면도 및 측면도를 개별적으로 도시한다.
도 2c는 고전압 상태에서 도 2b의 액정 편광 격자의 측면도를 도시한다.
도 2d 및 도 2e는 도 2b의 액정 편광 격자를 통해 전송되는 원형 편광 입사 광의 회절 거동을 개별적으로 도시한다.
도 2f는 도 2c의 액정 편광 격자를 위한 0차 회절 방향을 도시한다.
도 3a는 제 1 실시예에 따른 칩 정렬에 대한 능동 섬유를 위한 액정 조종 장치의 측면도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 조종 장치상에서의 입사광의 회절 및 전송 거동을 도시한다.
도 4는 도 3a의 조종 장치를 통합하는 칩 조종 시스템에 대한 섬유를 도시한다.
도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 또 다른 액정 조종 장치의 측면도를 도시한다.
이하의 상세한 설명에서, 그 일부를 형성하는 동반하는 도면이 참조되고, 수행될 수 있는 설명적인 특정 실시예에 의해 도시된다. 유사한 참조 번호는 도면 전체적으로 유사한 소자를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 실시예는 당업자가 실시예를 만들고 사용하는 것을 가능하게 하도록 충분히 상세히 기재되며 구조적, 물질적, 전기적 그리고 절차적 변화가 개시된 특정 실시예에 만들어질 수 있고 이것들의 일부가 이하에서 상세히 기재되는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에는 광 섬유로부터 광자 칩 상에 집적된 광 도파로(이하에서 "집적 광 도파로")에 (그리고 그 반대로) 광 빔을 능동 조종하기 위하여 하나 이상의 액정 층을 사용함으로써 광 정렬을 수행하기 위한 장치 및 시스템의 실시예가 기재된다. 온-칩 피드백 메커니즘은 섬유와 격자 기반 도파로 사이에서 빔을 조종할 수 있어서 시스템의 삽입 손실을 최소화할 수 있다. 액정 기반 조종 장치는 칩 대 칩 및 칩간 통신을 가능하게 하기 위하여 집적된 광자 칩 상에서 본딩된다.
LIDAR(광 감지 및 레인징) 및 SLM(공간 광 모듈레이터)를 위한 액정 광각 조종 시스템 출원은 김진환 외의 "얇은 액정 편광 격자를 사용하는, 광각의, 기계적이지 않은 빔 조종(Proc. Of SPIE Vol.7093 (2008))" 및 2010년 7월 30일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US2010/043861(공개 번호 WO 2011/014743 A2)에서 기재된다. 도 2d 내지 도 2f에 도시된 바와 같이, 액정 편광 격자(LCPG)(200)는 2차원에서 빔을 능동 조종할 수 있다. 이방성 격자로도 불리는 편광 격자(PG)는 연속하는 주기적인 패턴을 갖는 네마틱 액정(LC) 필름으로 분류된다. 이것은 통과하는 광의 편광 상태를 변조함으로써 동작하고 공간적으로 변하는 복굴절로서 구현된다. LCPG 조종 모듈(200)은 위치에 따라 변하는 평면 내, 단일축 복굴절이고,
Figure 112014083419543-pct00006
여기서 Λ는 격자 기간이다. LCPG(200)는 그 사이에서 작은 각도로 수퍼임포징되는 2개의 직교 원형 편광 자외선 레이저 빔을 간섭함으로써 생성되고, 연속하는 강도를 갖는 간섭 패턴 및
Figure 112014083419543-pct00007
의 기간을 갖는 도 2a를 따르는 주기적으로 변화하는 선형 편광 상태를 이끌어 내며, 여기서,
Figure 112014083419543-pct00008
은 기록 파장이며
Figure 112014083419543-pct00009
은 빔 사이의 각도의 절반이다. 인듐 주석 산화물(ITO)(220) 전극을 갖는 2개의 유리 기판(240)은 광 정렬 물질(230)에 의해 코팅되고 함께 라미네이트 되어서 일정한 두께가 풀의 에지 밀봉에 의해 유지된다. 이로써 이러한 구조는 광자 정렬 물질(230)의 패턴을 캡쳐하는 편광 홀로그램에 의해 노광된다. 네마틱 액정(210)은 모세관 작용(capillary action)에 의해 갭을 채우고 원하는 LCPG(200)가 형성된다.
네마틱 액정(210)의 복굴절은 예컨대 1V 내지 2V의 인가 전압 하에서 액정 분자의 회전에 의해 생성된다. 도 2a 및 도 2b는 오프 상태에서, 즉, 전압 인가 없이 네마틱 액정(210)의 상면 및 측면도를 각각 도시한다. 전계가 인가되지 않을 때, 네마틱 액정(210)의 비틀린 구성이 2개의 유리 기판(240) 사이에서 형성된다. 광 정렬 물질(230)은 전계의 부재로 90°씩 액정(210)을 정확하게 비트는 힘을 생성한다. 전계는 액정이 필드에 의해 스스로를 재배향하게 하여 복굴절을 유도할 수 있다. 도 2c는 인가된 전압을 갖는 네마틱 액정(210)의 측면도를 도시한다. 인가된 전압은 액정(210)을 비튼다. 임계값 전압에 가까운 전압에서, 액정의 일부만이 재정렬될 것이다. 인가된 전압이 증가되면, 액정의 다수가 이들이 완전히 "스위칭"될 때까지 재정렬될 것이다. 그러므로, 인가된 전압을 갖는 주어진 편광의 광에 대한 액정의 굴절률을 변경하는 것이 가능하다.
도 2d에서 도 2f를 참조하면, 입사광(250)은 입사광의 핸디드니스(handedness) 및 LCPG(200)에 인가된 전압에 따라 3개의 회절 차수(제로(0th) 및 제 1(±1st) 회절 차수 중 하나로 조종되고 편향될 수 있다. 광(250)이 LCPG(200)를 통과한 이후에, 원형 편광 광의 핸디드니스는 반대 상태로 변경되는데, 이는, 광이 액정 층으로 인한 상대적인 위상 변이를 경험하기 때문이다. 입사광(250)이 우선회 편광(RCP)일 때, LCPG(200)를 통과하는 모든 광은 도 2d에 도시된 바와 같이 좌선회 편광(LCP)으로 변경되고, 양의 1 차로 회절된다. 입사광(250)이 좌선회 편광이면, LCPG(200)를 통과하는 모든 광은 우선회 편광으로 변경되고 도 2e에 도시된 바와 같이 음의 1차로 회절된다. 예컨대 1.65V처럼 임계값 전압보다 큰 인가 전압(V>Vth)은 도 2c 및 도 2f에 도시된 바와 같이 광이 LCPG(200)를 직접적으로 통과하는 것을 유도하는 편광 격자를 효율적으로 없앨 수 있다. LCPG(200)을 통과하는 광의 회절 각도(
Figure 112014083419543-pct00010
)는
Figure 112014083419543-pct00011
에 의해 결정되고,
Figure 112014083419543-pct00012
in은 입사각이고 m은 회절 차수(-1st, 0th, +1st). 예컨대 1550nm의 파장에서, LCPG(200)의 격자 기간(Λ)은 10도의 회절 각도를 수행하기 위하여 8.93㎛가 될 필요가 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 칩(120)으로 통합되는 도파로(170)에 광 섬유(110)의 능동 정렬을 위하여 액정 조종 장치(300)의 측면도를 도시한다. z-방향은 도파로(170)의 길이를 따르고, y-방향은 액정 조종 장치(300)에 수직이며(횡방향) x-방향은 도면 밖 위쪽을 향한다(횡방향). 광 섬유(110)는 편광 유지 섬유(예컨대, Panda, 3M's Tiger, Bow-Tie 등)이 될 수 있다. 도 3b는 액정 조종 장치(300) 상의 입사광의 회절 및 전송 거동을 도시한다. 액정 조종 장치(300)는 예컨대 양면 테이프 접착제를 사용하여 지수 매칭 층(160)과 도파로(170) 사이에서 본딩된다. 본 실시예는 양면 테이프에만 한정되는 것이 아니며 임의의 적절한 접착 기법이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 액정 조종 장치(300)는 도파로(170)에 의해 광 경로에 정렬되는 스위칭가능한 LCPG(200), LCPG(200) 위에 위치되고 이것에 따라 정렬되는 반파장판(320) 및 반파장판(320) 위에 위치되고 이것에 따라 정렬되는 1/4 파장판(310)을 포함한다. 도 3b를 참조하면, 1/4 파장판(310)은 섬유(110)로부터의 선형 편광 광(390)을 원형 편광 광(330, 350, 370)으로 변환하도록 동작한다. 반파장판(320)은 입사하는 원형 편광 광(330, 350, 370)의 핸디드니스를 스위칭하도록 동작한다. 스위칭가능한 LCPG(200)는 상기 기재된 바와 같이 및/또는 1차 회절 차수로 원형 편광 광(340, 360, 380)을 조종하도록 동작한다.
레이저로부터 직접적으로 나오는 광은 통상적으로 선형 편광되므로, 입력 편광에 대하여 ± 45°의 축을 갖는 1/4 파장판(310) 또는 3/4 파장판(예컨대 λ/4 또는 3λ/4 액정 파장판)은 원형 편광 광(330, 350, 370)으로 선형 편광 광(390)을 변환하기 위하여 편광 유지 섬유(110)(예컨대 Panda, 3M's Tiger, Bow-Tie 등)와 반파장판(320) 사이에서 삽입될 수 있다. 편의를 위하여, 당업자는 1/4 파장판(310)은 선형 편광 광(390)을 도 3b에 도시된 바와 같이 우선회 원형 편광 광(330, 350, 370)으로 변환하는 것이 가정된다. 1/4 파장판(310)은 또한 선형 편광 광(390)을 좌선회 원형 편광 광으로 변환할 수 있다. 광 섬유(110)을 면하는 1/4 파장판(310)의 패싯은 반사 방지 코팅에 의해 코팅될 수 있다.
예컨대 복굴절 액정으로 구성되는 반파장판(320)은 이것을 통해 이동하는 광의 편광 상태를 변경하도록 사용될 수 있다. 반파장판(320)은 양면 테이프 접착을 사용하여 LCPG(200)에 본딩되되 임의의 적절한 접착 기법도 사용될 수 있다.
입사하는 원형 편광 광이 우선회 원형 편광(330)일 경우에, 반파장판(320)은 좌선회 원형 편광(340)으로 그 상태를 변경하거나 그 반대가 될 것이다. 그러나, 전압 공급(301)으로부터의 외부 공급 전압(V(t)) 하에서, 반파장판(320)은 1/4 파장판(310)으로부터 입사광(350, 370)이 그 편광 상태를 변경하지 않고 반파장판(320)을 통과하는 것을 허용한다. 반파장판(320)의 스위칭 특성은 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 상기 기재된 바와 같이 액정 분자의 재배향에 주로 의존한다.
도 3b를 참조하면 원형 편광 광(340, 360, 380)은 원형 편광 광(340, 360, 380)의 핸디드니스 및 LCPG(200)에 공급된 전압(V(t))에 따라 3개의 회절 차수(0차(Oth) 및 1차(±lst) 회절 차수) 중 하나로 조종되거나 편향될 수 있다. 예컨대, 액정 조종 장치(300)는 양의 1차(+1st) 차수에서 각도(
Figure 112014083419543-pct00013
)에서 섬유(110)로부터 광(390)을 조종하기 위하여 컨트롤러(이하에서 기재됨)에 의해 보내질 때, 전압 공급(301)으로부터의 전압(V(t))(예컨대, 2V)은 반파장판(320)에 인가되므로, 광(370)은 그 편광 상태를 변경하지 않고 반파장판(320)을 통과하고 전압은 +1st 차수에서 광(380)을 조종하기 위하여 LCPG(200)에 인가된다. 액정 조종 장치(300)는 -1st 차수에서 각도(
Figure 112014083419543-pct00014
)에서 광을 조종하기 위하여 컨트롤러에 의해 보내질 때, 전압이 반파장판(320)에 인가되므로 광(330)은 그 핸디드니스를 스위칭하고(예컨대, 우선회 편광(RCP)을 좌선회 원형 편광(LCP)으로 스위칭), 전압은 -1st 차수에서 광(340)을 조종하도록 LCPG(200)을 인가한다. 액정 조종 장치(300)는 조종을 중단하기 위하여 컨트롤러에 의해 지시될 때, 저압 공급(301)으로부터의 전압(V(t))(예컨대, 2V)이 반파장판(320)에 인가되므로, 광(390)은 그 편광 상태를 변경하지 않고도 반파장판(320)을 통과하고 전압(V(t))은 0th차 광(360)을 조종하도록 LCPG(200)에 인가된다. 그러므로, 액정 조종 장치(300)는 반파장판(320) 및 LCPG(200)를 단순히 스위칭함으로써 0차 및 1차로 조종 방향을 선택하도록 사용될 수 있다.
도 4는 집적 광 도파로(170)에 섬유(110)를 결합하기 위하여 액정 조종 장치(300)를 통합하기 위하여 섬유 대 칩 조종 시스템(400)을 도시한다. 조종 시스템(400)은 광 감지기(410), 비례 적분 미분(PID) 컨트롤러(420) 및 전송 거리(L)에 대한 입력 도파로(170)에 대한 거리의 일부에 걸쳐 평행하는 제 2 도파로(430)를 포함한다. 2개의 도파로(170, 430)의 코어는 소산 결합을 위한 근사 결합 거리(d)내에 있다. 광 신호는 소산 결합에 의해 도파로들(430, 170) 사이에서 전달된다.
도 4를 참조하면, 전압(Vm)은 전극(440)을 사용하여 도파로(430)에 인가되어서 도파로(430)의 굴절률을 변경하고 그러므로 도파로(170)와 도파로(430) 사이의 광 결합의 강도를 조절할 수 있다. 도파로(430)는 크리스탈, 예컨대, 인산이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate)과 같은 전기적 광 물질(일반적으로 KDP로 지칭됨)로 구성되고, 이것의 지수는 인가된 전계에 의해 조절가능하다. 도파로(430)는 기타 다수의 물질로 구성될 수 있고 여기서 굴절률이 조절가능하며 전자기 광 물질의 경우 그 굴절률은 인가된 자기장에 의해 조절가능한 것이 이해되어야 한다. 전압(Vm)이 예컨대 전극(440)을 사용하여 도파로(430)에 인가될 때, 생성된 전계는 도파로(430)의 굴절률을 변경하고, 이것은 결국 입력 도파로(170)의 광 파워의 일부가 도파로(170)에 머무르도록 허용한다.
충분히 높은 전압으로, 입력 도파로(170)의 모든 광 파워는 도파로(170)에서 이상적으로 유지된다. 완전한 소산 결합으로부터 제로 결합으로 진행될 필요가 있는 전압은 스위칭 전압(Vs)으로 불린다. 그러므로, 인가된 전압(Vm)은 전달 파워의 양을 조절하기 위하여 도파로(430)의 굴절률을 변경하도록 사용될 수 있고, 또는, 스위칭 전압(Vs)은 도파로(170, 430) 사이의 파워의 전달을 턴 온/턴 오프하기 위하여 주어진 파장에 있어서 결정될 수 있다.
섬유(110)와 입력 도파로(170) 사이의 광 파워는 광 감지기(410)를 사용하여 LCPG(200)의 다수의 회절 각도에서 감지될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 1550nm의 파장과 8.93㎛의 격자 기간(Λ)에서, LCPG(200)는 10°회절 각도를 수행할 수 있다. 섬유(110)와 입력 도파로(170) 사이에서 결합된 광 전력은 최대 감지된 광 파워를 결정하기 위하여 0°에서 10° 사이의 모든 회절 각도로 측정될 수 있다. 섬유(110)와 입력 도파로(170) 사이의 광 파워가 최대일 때, 최대 감지된 광 파워는 LCPG(200)의 회절 각도로 결정된다. 광 파워는 최대 감지된 광 파워를 결정하기 위하여 0°에서 10° 사이의 예컨대 모든 절반 각도와 같이 임의의 수의 각도로 측정될 수 있다. 해당하는 회절 각도, 파장 및 격자 기간에 대한 최대 감지 광 파워는 조종 시스템(400)의 동작 파라미터로서 저장된다.
제 2 도파로(430)는 섬유(110)와 입력 도파로(170) 사이에서 결합된 광 파워의 강도를 능동 모니터링하도록 사용된다. 제 2 도파로(430)에 결합된 광 파워가 모니터링되고 조종 장치(300)를 사용하여 섬유(110)를 도파로(170)에 능동 정렬하기 위하여 피드백으로서의 역할을 한다. 광 감지기(410)는 소산 결합을 통해 제 2 도파로(430)에 결합된 광 파워를 감지하여 감지된 광 파워를 감지기 신호로 변환한다. 광 감지기(410)는 게르마늄 광 감지기가 될 수 있고, 다른 감지기도 사용될 수 있다. 도파로(170)에 결합된 광 변환기와 같은 기타 도파로 센서는 또한 섬유(110)와 도파로(170) 사이의 결합 파워를 감지하기 위하여 사용될 수 있다. 광 감지기(410)에 의해 변환되는 감지기 신호는 비례 적분 미분 컨트롤러(PID)(420)에 공정 변수로서 입력되고, 다른 폐쇄 루프 제어 시스템도 사용될 수 있다. 광 감지기(410)에 의해 변환된 감지기 신호에 응답하여, 피드백 루프는 감지된 신호에 의해 표시되는 바와 같이 현재 감지된 광 파워와 저장된 최대 감지된 광 파워 사이의 차리를 나타내는 오류 신호를 생성한다.
PID 컨트롤러(420)가, 오류 신호가 원하는 오류 임계값 이하인 것을 결정할 때, 액정 조종 장치(300)는 0차(0th) 회절 각도로 회절 각도를 조종하도록 지시된다. 상기 기재된 바와 같이, 이것을 성취하기 위하여, 전압 공급(301)으로부터 공급된 전압(V(t))은 반파장판(320)에 인가되므로 섬유(110)로부터의 광(390)은 그 편광 상태를 변경하지 않고 반 파장판(320)을 통과한다. 전압 공급(301)으로부터 인가된 전압(V(t))은 또한 0차로 광을 조종하기 위하여 LCPG(200)에 공급된다.
PID 컨트롤러(420)가 오류신호가 원하는 오류 임계값에 동일하거나 그 이상인 것을 결정하면, PID 컨트롤러(420)는 PID 컨트롤러(420)에 의해 계산된 오류 신호를 원하는 오류 임계값 이하로 최소화하기 위하여 액정 조종 장치(300)를 사용하여 섬유(110)로부터 광을 조종한다. 예컨대, PID 컨트롤러(420)는 기 위하여 액정 조종 장치(300)가 반파장판(320)에 전압을 인가함으로써 양의 1차(+1st) 차수의 각도(
Figure 112014083419543-pct00015
)에서 광을 조종하도록 지시할 수 있으므로 광(390)은 그 편광 상태를 변경하지 않고도 반파장판(320)을 통과한다. 상기 기재된 바와 같이, 전압은 1차(+1st) 차수에서 광(380)을 조종하도록 LCPG(200)에 인가된다. 액정 조종 장치(300)가 양의 1차(+1st) 차수의 각도(
Figure 112014083419543-pct00016
)에서 광을 조종한 이후에, 광 감지기(410)는 도파로(430)에서 결합 파워를 감지한다. 오류가 증가할 경우, PID 컨트롤러(420)는 액정 조종 장치(300)가 반 파장판(320) 및 LCPG(200)에 전압을 인가하지 않음으로써 -1st의 각도(
Figure 112014083419543-pct00017
)에서 섬유(110)로부터의 광을 회절하도록 지시한다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 액정 조종 장치(500)의 측면도를 도시한다. 액정 조종 장치(500)가 광 섬유(110)와 광 집적 도파로(170) 사이에 배열된 액정 파장판(510)을 포함한다. 액정 조종 장치(500)는 예컨대 양면 테이프 접착을 사용하여 광 섬유(110)와 도파로(170) 사이에 본딩될 수 있다. 실시예는 양면 테이프에만 한정되지 않고 UV 경화 에폭시 또는 열 경화 에폭시와 같은 임의의 적절한 접착 기법이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
액정 파장판(510)은 하나 이상의 액정층을 포함하고, 이것은 근적외선 적색 광에 있어서 1.414 내지 2의 범위의 굴절률을 갖는 네마틱 액정 층이 될 수 있다. 액정 파장판(510)은 대략적으로 1.5㎛의 두께를 갖거나 섬유(110)의 파장보다 큰 임의의 두께를 갖는다. 액정 파장판(510)의 액정 입자의 크기는 적어도 격자(100)의 폭이 되고 바람직하게는 격자(100)의 폭의 2배가 되어야 한다. 예컨대, 격자(100)는 약 10㎛ 폭이며, 액정 파장판(510)의 액정은 20㎛이 되어야 한다. 위를 면하는 액정 패싯(520)은 도 3a의 지수 매칭 층(160)과 같은 지수 매칭 층이 섬유(110)와 액정 층 파장판(510) 사이에 있지 않을 경우 반사 방지 코팅에 의해 코팅될 수 있다.
섬유(110)로부터의 광은 액정 파장판(510)에 보내지고, 광 편광은 액정의 배향과 평행한다. 섬유(110)로부터의 선형 편광 광이 액정 파장판(510)과 인터페이스에서 충돌할 때, 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 부분적으로 반사되고 부분적으로 굴절된다. 이러한 현상은 스넬의 법칙에 의해 설명된다:
Figure 112014083419543-pct00018
,
n1은 섬유(110)의 굴절률이고,
Figure 112014083419543-pct00019
은 섬유(110)로부터의 입사광의 입사의 각도이며, n2는 액정 파장판(510)의 굴절률이며,
Figure 112014083419543-pct00020
는 액정 파장판(510)을 통해 광의 전송의 각도가 된다. 필드 생성 장치(530)로부터의 전기장 또는 자기장이 액정 파장판(510)에 인가될 때, 액정 분자의 배향은 필드에 평행하게 정렬되고 그러므로 액정 파장판(510)의 굴절률은 액정 분자의 회전된 각도에 의해 변경된다. 액정 파장판(510)의 굴절률을 변경함으로써, 섬유(110)로부터의 빔이 굴절의 각도를 변경할 것이다. 최소 및 최대 굴절률은 이하와 같이 결정될 수 있고:
Figure 112014083419543-pct00021
,
n2 , min 및 n2 , max는 각각 액정 파장판(510)의 최소 및 최대 굴절률이다. 예컨대, 섬유(110)의 굴절률(n1)이 1이고 및 섬유(110)로부터의 광이 16.7°의 각도(
Figure 112014083419543-pct00022
)에서 액정 파장판(510)에 들어갈 경우에, 액정 파장판(510)은 8.26°내지 11.73°에서의 최소 각도 또는 3.47°의 범위 내에서 빔을 조종할 수 있다.
액정 조종 장치(300)는 섬유에서 액정 조종 시스템(500)으로 대체되어서 집적 광 도파로(170)에 섬유(110)를 결합하기 위하여 조종 시스템(400)을 치핑(chip)할 수 있다. 섬유(110)와 입력 도파로(170) 사이의 광 파워는 최대 감지된 광 파워를 결정하기 위하여 강 감지기(410)를 사용하여 액정 파장판(510)의 다수의 회절 각도에서 감지될 수 있다. 해당하는 회절 각도, 파장 및 격자 기간에 대한 최대 감지된 광 파워는 조종 시스템(500)의 동작 파라미터로서 저장된다. 광 감지기(410)에 의해 변환된 감지기 신호에 응답하여, 피드백 루프는 감지기 신호에 의해 표시되는 바와 같이 현재 감지된 광 파워와 저장된 최대 감지된 광 파워 사이의 차이를 표시하는 오류 신호를 생성한다. PID 컨트롤러(420)는 오류 신호가 원하는 오류 임계값과 동일하거나 그 이상인 것을 결정할 때, PID 컨트롤러(420)는, 필드 생성 장치(530)로부터 액정 파장판(510)에 인가되는 전계를 조절함으로써 원하는 오류 임계값 이하로 PID 컨트롤러(420)에 의해 계산된 오류 신호를 최소화함으로써 액정 파장판(510)을 사용하여 섬유(110)으로부터 광을 조종할 수 있다.
개시된 실시예가 상세하게 기재되면서, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것이 아님이 쉽게 이해되어야 한다. 그보다는, 개시된 실시예가 임의의 수의 변화, 개조, 대체물 또는 본 명세서에 기재되지 않은 동등한 장치를 통합하도록 변형될 수 있다.

Claims (21)

  1. 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
    칩 상에 집적되고 광 결합 격자를 갖는 광 도파로; 및
    상기 광 도파로에 본딩되는 스위칭가능한 빔 조종 장치를 포함하고, 상기 빔 조종 장치는:
    상기 광 도파로와 광 경로에 배열된 스위칭가능한 액정 편광 격자 - 상기 편광 격자는 상기 광 섬유로부터의 입사 광 빔을 상기 광 도파로의 상기 광 결합 격자내로 조종(steer)하도록 구성됨 - ;
    상기 스위칭가능한 액정 편광 격자에 본딩된 제 1 파장판(waveplate) - 상기 제 1 파장판은 입사 광 빔을 수신하여 입사 광 빔의 편광 상태를 선택적으로 변경하도록 구성됨 - ; 및
    상기 스위칭가능한 빔 조종 장치를 동작시켜 상기 입사 광 빔을 조종하기 위한 전압원 - 상기 전압원은 상기 광 도파로 내의 광 강도를 결정하고 상기 스위칭가능한 빔 조종 장치에 인가된 전압을 제어하여 상기 광 도파로의 상기 광 강도를 증가시키는 컨트롤러를 포함함 -을 포함하며,
    상기 스위칭가능한 액정 편광 격자와 상기 제 1 파장판은, 상기 광 섬유로부터의 상기 입사 광 빔이 상기 스위칭가능한 빔 조종 장치에 입사하도록, 상기 광 섬유 및 상기 광 도파로 사이에 위치하는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭가능한 액정 편광 격자는 상기 제 1 파장판으로부터 수신한 원형 편광 빔을 3개의 회절 차수 중 하나로 조종하도록 구성되는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 광 섬유와 상기 제 1 파장판 사이에 배열된 제 2 파장판을 더 포함하고, 상기 제 2 파장판은 상기 광 섬유로부터 수신한 선형 편광 빔을 원형 편광 빔으로 선택적으로 변경하도록 구성되는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 파장판은 복굴절 액정으로 구성된 반파장판(half waveplate)인, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제 2 파장판은 1/4 파장판인, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 제 2 파장판은 상기 광 섬유의 상기 선형 편광 빔을 상기 원형 편광 빔으로 변경하도록 구성된 3/4 파장판인, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 전압원은, 0차 회절 차수를 선택하기 위하여 상기 편광 격자에 임계 전압보다 큰 전압을 인가하도록 구성되는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 전압원은, 원형 편광 빔의 편광 상태를 변경하지 않고 상기 원형 편광 빔이 통과되도록 하기 위하여 전압을 상기 제 1 파장판에 인가하도록 구성되는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  9. 청구항 3에 있어서, 상기 광 섬유를 면하는 상기 제 2 파장판의 패싯(facet)은 반사방지 코팅으로 코팅되는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭가능한 빔 조종 장치는, 양면 테이프를 사용하여 상기 광 도파로에 본딩되는, 광 도파로와 광 섬유를 정렬하기 위한 장치.
  11. 집적 광 칩(integrated optical chip)으로서,
    상기 집적 광 칩 상의 제 1 광 도파로에 광 섬유를 능동 정렬하게 되는 액정 조종 장치 - 상기 조종 장치는 상기 제 1 광 도파로에 부착된 스위칭가능한 액정 편광 격자 및 상기 광 섬유와 상기 편광 격자 사이에 위치된 반파장판을 포함함 - ;
    상기 광 섬유와 상기 제 1 광 도파로 사이의 결합력을 감지하기 위한 도파로 센서; 및
    상기 도파로 센서에 의해 감지된 결합력에 반응하여 상기 조종 장치를 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는, 집적 광 칩.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제 1 광 도파로로부터 광 신호를 결합하기 위한 상기 제 1 광 도파로에 근접한 제 2 광 도파로를 더 포함하는, 집적 광 칩.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제 1 광 도파로와 상기 제 2 광 도파로 사이의 결합은 소산파(evanescent wave)에 의한 것인, 집적 광 칩.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 도파로 센서는 상기 제 2 광 도파로에 결합된 광 감지기(photodetector)인, 집적 광 칩.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 도파로 센서는 제 1 광 도파로에 결합된 광 변환기(optical transducer)인, 집적 광 칩.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 컨트롤러는 비례 적분 미분 컨트롤러(proportional-integral-derivative controller)인, 집적 광 칩.
  17. 제 1 굴절률을 갖는 코어(core)를 갖는 광 섬유를 집적 광 칩에 대해 정렬하기 위한 액정 조종 장치로서, 상기 조종 장치는:
    상기 제 1 굴절률과 상이한 제 2 굴절률을 갖는 액정 파장판 - 상기 파장판은 상기 광 섬유와 상기 집적 광 칩의 격자 결합기 사이에서 상기 집적 광 칩에 부착됨 - ; 및
    상기 제 2 굴절률을 변경하기 위하여 전계를 파장판에 인가하도록 구성되는 전계원을 포함하며,
    상기 파장판은 광 섬유의 파장보다 더 큰 두께를 갖는, 액정 조종 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 파장판은 하나 이상의 액정층을 포함하는, 액정 조종 장치.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 액정층은 네마틱인, 액정 조종 장치.
  20. 삭제
  21. 청구항 17에 있어서, 광 섬유에 인접한 파장판의 패싯이 반사방지 코팅을 갖는, 액정 조종 장치.
KR1020147024540A 2012-02-03 2013-01-17 액정을 사용하는, 광 섬유의 칩에 대한 능동 정렬 KR101699598B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/365,856 2012-02-03
US13/365,856 US9235097B2 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Active alignment of optical fiber to chip using liquid crystals
PCT/US2013/021821 WO2013115995A1 (en) 2012-02-03 2013-01-17 Active alignment of optical fiber to chip using liquid crystals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140129077A KR20140129077A (ko) 2014-11-06
KR101699598B1 true KR101699598B1 (ko) 2017-01-24

Family

ID=47750016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147024540A KR101699598B1 (ko) 2012-02-03 2013-01-17 액정을 사용하는, 광 섬유의 칩에 대한 능동 정렬

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9235097B2 (ko)
EP (1) EP2823343B1 (ko)
JP (1) JP6072082B2 (ko)
KR (1) KR101699598B1 (ko)
CN (1) CN104246562B (ko)
WO (1) WO2013115995A1 (ko)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11366254B2 (en) 2010-01-29 2022-06-21 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. High-efficiency wide-angle beam steering system
US9557456B2 (en) 2010-01-29 2017-01-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Broadband optics for manipulating light beams and images
US10114239B2 (en) 2010-04-21 2018-10-30 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Waveplate lenses and methods for their fabrication
US10197715B1 (en) 2013-03-15 2019-02-05 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Methods of diffractive lens and mirror fabrication
US9235097B2 (en) 2012-02-03 2016-01-12 Micron Technology, Inc. Active alignment of optical fiber to chip using liquid crystals
US10107945B2 (en) 2013-03-01 2018-10-23 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Vector vortex waveplates
US10185182B2 (en) * 2013-03-03 2019-01-22 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Mechanical rubbing method for fabricating cycloidal diffractive waveplates
US9432750B1 (en) * 2013-04-19 2016-08-30 Wavexing, Inc. Contentionless N×M wavelength cross connect
US9171779B2 (en) * 2013-08-29 2015-10-27 Industrial Technology Research Institute Semiconductor laser structure
CA2946693A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 David E. Roberts Methods and apparatus for human vision correction using diffractive waveplate lenses
CN107111085B (zh) * 2014-11-13 2019-07-26 康宁光电通信有限责任公司 绝热光学耦合系统
US9703046B2 (en) 2015-01-13 2017-07-11 Institut National D'optique Active optical coupling system and photonic integrated circuit
EP3668107B1 (en) * 2015-03-23 2021-10-06 Aeponyx Inc. Photonic switches, photonic switching fabrics and methods for data centers
US10613412B2 (en) 2015-04-27 2020-04-07 National Institute Of Advanced Industrial Science Light beam deflecting element, wavelength-selective cross-connect device using same, and optical cross-connect device
US10191296B1 (en) 2015-06-30 2019-01-29 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Laser pointer with reduced risk of eye injury
US9976911B1 (en) 2015-06-30 2018-05-22 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Full characterization wavefront sensor
WO2017006425A1 (ja) * 2015-07-07 2017-01-12 富士通株式会社 光デバイス
US20170045203A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Abl Ip Holding Llc Configurable lighting device using a light source and optical modulator
US10436957B2 (en) 2015-10-27 2019-10-08 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Broadband imaging with diffractive waveplate coated mirrors and diffractive waveplate objective lens
US9885870B2 (en) 2016-04-25 2018-02-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with analog modulations and switching
US10720712B2 (en) * 2016-09-22 2020-07-21 Huawei Technologies Co., Ltd. Liquid-crystal tunable metasurface for beam steering antennas
US10423045B2 (en) 2016-11-14 2019-09-24 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Electro-optical diffractive waveplate beam shaping system
US10274805B2 (en) 2017-06-13 2019-04-30 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Polarization-independent switchable lens system
US11982906B1 (en) 2018-03-05 2024-05-14 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Polarization-independent diffractive optical structures
US11175441B1 (en) 2018-03-05 2021-11-16 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Polarization-independent diffractive optical structures
US11698445B2 (en) * 2018-09-04 2023-07-11 GM Global Technology Operations LLC Automotive Lidar with multi-spectral depth imaging and discrete scanning mechanism
WO2020123164A1 (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Silc Technologies, Inc. Image distance in lidar systems
FR3098710B1 (fr) * 2019-07-19 2021-12-31 Keranova Appareil de decoupe a coupleur optique incluant un correcteur de polarisation
US11294240B2 (en) 2019-08-10 2022-04-05 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Diffractive waveplate devices that operate over a wide temperature range
CN111856431A (zh) * 2020-09-21 2020-10-30 中国电子科技集团公司信息科学研究院 一种多传输通道激光雷达光学耦合系统的封装工艺
GB202104223D0 (en) 2021-03-25 2021-05-12 Ams Ag Monolithically integrated optical assembly
CN113176554B (zh) * 2021-04-29 2024-05-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种光点阵生成结构及激光雷达结构
CN116819689B (zh) * 2023-08-30 2024-01-09 之江实验室 光栅耦合器、光栅耦合反馈控制系统及其控制方法
CN117434777B (zh) * 2023-12-20 2024-03-19 中国工程物理研究院流体物理研究所 光子集成光学相控阵、单波长二维角度扫描装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744948B1 (en) 2001-06-20 2004-06-01 Oluma, Inc. Fiber tap monitor based on evanescent coupling
US20050007639A1 (en) * 1998-07-29 2005-01-13 Natarajan Lalgudi V. Electrically switchable polymer-dispersed liquid crystal materials including switchable optical couplers and reconfigurable optical interconnects
US20100329603A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Commissariat a L'Energie Atomique et Aux Energies Alternatives Batiment Le Ponant D Structure and method for aligning an optical fiber and a submicronic waveguide

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4157860A (en) * 1977-10-11 1979-06-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Dual polarization electromagnetic switch and modulator
DE3138074A1 (de) * 1981-09-24 1983-04-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur uebertragung von messwerten zu einer entfernten stelle
DE3673630D1 (de) * 1985-07-24 1990-09-27 British Telecomm Dielektrische lichtwellenleitervorrichtung.
US4707137A (en) * 1985-10-25 1987-11-17 Laser Magnetic Storage International Company Device and method for testing the wave front quality of optical components
DE59208158D1 (de) * 1991-06-25 1997-04-17 Hoffmann La Roche Optisches Element zur effizienten Erzeugung kurzwelligen Laserlichtes
US5216729A (en) 1991-11-18 1993-06-01 Harmonic Lightwaves, Inc. Active alignment system for laser to fiber coupling
JP3501235B2 (ja) 1993-05-07 2004-03-02 日本電信電話株式会社 導波型光デバイス
US6264111B1 (en) * 1993-06-16 2001-07-24 Siemens Building Technologies, Inc. Proportional-integral-derivative controller having adaptive control capability
US5937115A (en) * 1997-02-12 1999-08-10 Foster-Miller, Inc. Switchable optical components/structures and methods for the fabrication thereof
US6567573B1 (en) * 1997-02-12 2003-05-20 Digilens, Inc. Switchable optical components
US7003181B2 (en) * 1997-02-12 2006-02-21 Domash Lawrence H Switchable optical components
US20020075783A1 (en) * 1998-02-20 2002-06-20 Amir Alon Switchable liquid crystal diffractive element
US7324286B1 (en) * 2000-01-04 2008-01-29 University Of Central Florida Research Foundation Optical beam steering and switching by optically controlled liquid crystal spatial light modulator with angular magnification by high efficiency PTR Bragg gratings
JP2002139624A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Nitto Denko Corp 光学素子、照明装置及び液晶表示装置
TW571165B (en) * 2000-12-15 2004-01-11 Nec Lcd Technologies Ltd Liquid crystal display device
US6587618B2 (en) * 2001-03-16 2003-07-01 Corning Incorporated Collimator array and method and system for aligning optical fibers to a lens array
US6625346B2 (en) * 2001-03-19 2003-09-23 Capella Photonics, Inc. Reconfigurable optical add-drop multiplexers with servo control and dynamic spectral power management capabilities
US6870978B2 (en) * 2001-10-16 2005-03-22 Ken Purchase Waveplate and optical circuit formed from mesogen-containing polymer
US7460298B2 (en) * 2002-01-30 2008-12-02 Oplink Communications, Inc. Integrated optical dual amplifier
EP1345297A1 (en) * 2002-03-16 2003-09-17 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) An arrangement for monitoring the emission wavelength and power of an optical source
US6832028B2 (en) * 2002-10-08 2004-12-14 Innovative Technology Licensing, Llc Liquid crystal adaptive coupler for steering a light beam relative to a light-receiving end of an optical waveguide
JP3905819B2 (ja) * 2002-11-01 2007-04-18 日本電信電話株式会社 光モジュール
US20050018732A1 (en) * 2002-12-19 2005-01-27 Aaron Bond Uncooled and high temperature long reach transmitters, and high power short reach transmitters
JP2004242166A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Seiko Epson Corp 光モジュール及びその製造方法並びに電子機器
US7184625B2 (en) * 2003-02-11 2007-02-27 Luxtera, Inc Optical waveguide grating coupler incorporating reflective optical elements and anti-reflection elements
US7245803B2 (en) * 2003-02-11 2007-07-17 Luxtera, Inc. Optical waveguide grating coupler
US7162124B1 (en) 2003-03-14 2007-01-09 Luxtera, Inc. Fiber to chip coupler
US7006732B2 (en) * 2003-03-21 2006-02-28 Luxtera, Inc. Polarization splitting grating couplers
ITTO20030530A1 (it) * 2003-07-09 2005-01-10 Infm Istituto Naz Per La Fisi Ca Della Mater Reticolo olografico di diffrazione, procedimento per la
JP4075781B2 (ja) * 2003-11-27 2008-04-16 旭硝子株式会社 波長可変フィルタ
US20070071061A1 (en) * 2003-12-24 2007-03-29 Giulia Pietra Tunable resonant grating filters
JP2007127674A (ja) * 2004-01-19 2007-05-24 Murata Mfg Co Ltd 電気光学デバイス及びその製造方法
KR20070110882A (ko) 2005-02-16 2007-11-20 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｉｃ 칩에 대한 광 결합
CN1896779A (zh) * 2005-08-05 2007-01-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种低电压驱动的液晶折射率光栅的制备方法
TWI312414B (en) * 2005-12-16 2009-07-21 Ind Tech Res Inst Optic waveguide biiosensing device
EP2009416A1 (en) * 2007-06-29 2008-12-31 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Optical probe
JP2009128694A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Sharp Corp 光スイッチ素子
US8238759B2 (en) * 2008-02-14 2012-08-07 Infinera Corporation High capacity transmitter implemented on a photonic integrated circuit
JP2011520152A (ja) * 2008-05-07 2011-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． ポイントツーポイント通信のための光学エンジン
FR2937426B1 (fr) * 2008-10-20 2012-12-07 Commissariat Energie Atomique Structure et procede d'alignement d'une fibre optique sur un guide d'ondes optique
KR101520143B1 (ko) * 2009-01-09 2015-05-13 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 점대점 통신을 위한 광학 엔진
FR2942047B1 (fr) * 2009-02-09 2011-06-17 Commissariat Energie Atomique Structure et procede d'alignement d'une fibre optique et d'un guide d'ondes submicronique
WO2011014743A2 (en) 2009-07-31 2011-02-03 North Carolina State University Beam steering devices including stacked liquid crystal polarization gratings and related methods of operation
US20110188120A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Beam Engineering For Advanced Measurement Co. Broadband optics for manipulating light beams and images
US20110262844A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Beam Engineering For Advanced Measurement Co. Fabrication of high efficiency, high quality, large area diffractive waveplates and arrays
US9983479B2 (en) * 2010-04-21 2018-05-29 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Fabrication of high efficiency, high quality, large area diffractive waveplates and arrays
DE102010029612B4 (de) * 2010-06-02 2017-12-21 Laser-Laboratorium Göttingen eV Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter
US9235097B2 (en) 2012-02-03 2016-01-12 Micron Technology, Inc. Active alignment of optical fiber to chip using liquid crystals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050007639A1 (en) * 1998-07-29 2005-01-13 Natarajan Lalgudi V. Electrically switchable polymer-dispersed liquid crystal materials including switchable optical couplers and reconfigurable optical interconnects
US6744948B1 (en) 2001-06-20 2004-06-01 Oluma, Inc. Fiber tap monitor based on evanescent coupling
US20100329603A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Commissariat a L'Energie Atomique et Aux Energies Alternatives Batiment Le Ponant D Structure and method for aligning an optical fiber and a submicronic waveguide

Also Published As

Publication number Publication date
US11002914B2 (en) 2021-05-11
US20180011252A1 (en) 2018-01-11
JP2015509216A (ja) 2015-03-26
US20160103283A1 (en) 2016-04-14
US9235097B2 (en) 2016-01-12
US20130202246A1 (en) 2013-08-08
EP2823343B1 (en) 2018-05-09
JP6072082B2 (ja) 2017-02-01
US9791629B2 (en) 2017-10-17
KR20140129077A (ko) 2014-11-06
EP2823343A1 (en) 2015-01-14
CN104246562A (zh) 2014-12-24
WO2013115995A1 (en) 2013-08-08
CN104246562B (zh) 2017-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101699598B1 (ko) 액정을 사용하는, 광 섬유의 칩에 대한 능동 정렬
US11169314B2 (en) Waveguide device incorporating a light pipe
US9817193B2 (en) Through-substrate optical coupling to photonics chips
JP6680793B2 (ja) 導波路回折格子デバイス
US8655115B2 (en) Integrated polymer optical waveguide current sensor
US9764352B2 (en) Stress-tuned planar lightwave circuit and method therefor
US10641939B2 (en) Beam turning assembly with polarization splitter
JP2004170382A (ja) 光スペクトラム測定器および偏波状態測定器
JP2007148309A (ja) 偏光可変素子を用いた光デバイス
JP2005242197A (ja) 偏光光デバイス
WO2004013685A1 (ja) 導波路型液晶可変光減衰器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200107

Year of fee payment: 4