KR102143594B1 - 모드 변환 설계자유도가 향상된 광모드 변환기 - Google Patents

모드 변환 설계자유도가 향상된 광모드 변환기 Download PDF

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Abstract

광 집적회로에서의 칩간 결합을 위한 광모드 변환기는, 하부 클래드 층, 하부 클래드 층 일면에 배치되며 빛을 도파시키며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지며 연장하는 코어, 코어의 적어도 한 측면과 이격하여 빛을 도파시키며 코어 연장방향을 따라 연장하는 가이드벽 및 코어와 가이드벽을 덮도록 하부 클래드 층 일면에 배치된 상부 클래드 층을 포함한다.

Description

모드 변환 설계자유도가 향상된 광모드 변환기 {Spot size converter with improved freedom of mode conversion}
실시예들은 광모드 변환기(Spot Size Converter: SSC)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광집적회로에서 광도파로 간의 세밀한 광모드 변환을 위한 설계 자유도가 향상된 광모드 변환기에 관한 것이다.
LIDAR (Light Detection And Ranging) 는 레이저 펄스를 발사하고, 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 수신하여 물체까지의 거리 등을 측정하여 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치이다. LIDAR는 항공기등에 탑재되어 지형 지물에 대한 고해상도 정보를 제공하거나, 드론 등의 무인 정찰기에 탑재되어 적군의 위치, 움직임 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.
LIDAR는 빛을 매개체로 하므로, 광통신에서 사용되는 광모드 변환기술이 사용된다. 광집적회로(Photonics Integrated Circuit, PIC)에서 서로 다른 광집적회로를 결합할 때 큰 광 결합손실을 갖는데, 이는 서로 다른 광집적회로 사이에 심한 모드 크기 불일치가 발생하기 때문이다. 따라서, 모드 크기 불일치에 따라 발생하는 결합손실을 줄인다면, LIDAR에서 수신하는 정보의 오차를 줄여 군사 작전의 성공률을 높일 수 있다.
광모드 변환 기술에는 빛이 입사하는 쪽의 모드 크기를 증가시키고, 모드 모양을 원형으로 변화시켜 이종 광도파로 간에 쉽게 광결합을 하는 광모드 변환기(Spot Size Converter; SSC)에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 광모드 변환기를 이용하면 이종 도파로 사이에 부가적인 광학계 없이 직접적인 광결합이 가능하고, 적은 광결합 손실 그리고 큰 광정렬 허용오차 등을 얻을 수 있다.
도 1 은 비교예로서 제작된 반전 테이퍼 구조를 갖는 광모드 변환기(100)의 상면도이다. 비교예에 따른 광모드 변환기(100)에서는 광모드 변환을 위하여 설계 시 코어팁폭(111)을 변화시킨다. 하지만 코어팁폭(111)을 변화하면 광모드의 전체 크기가 한꺼번에 변화하기 때문에 세밀하게 광모드를 변환하는 데에 있어 한계가 존재한다.
실시예들은 광집적회로(Photonics Integrated Circuit, PIC)에서 광도파로 간의 세밀한 모드 변환을 위한 설계 자유도가 향상된 광모드 변환기를 제공한다.
일 실시예에 따른 광모드 변환기는 하부 클래드 층, 하부 클래드 층의 일면에 배치되어 빛을 도파시키며, 빛의 도파방향을 따라 폭이 좁아지며 연장하는 코어, 코어의 적어도 하나의 측면으로부터 이격하여 코어의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 가이드벽, 및 코어와 가이드벽을 덮도록 하부 클래드 층의 일면에 배치된 상부 클래드 층을 포함할 수 있다.
또한 가이드벽의 소재는 코어와 동일한 소재일 수 있다.
또한 코어와 가이드벽 사이의 이격된 거리는 코어의 연장 방향을 따라 일정한 것을 포함할 수 있다.
또한 가이드벽의 외측면으로부터 이격되어 가이드벽 연장 방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 외부 가이드벽을 더 포함할 수 있다.
또한 코어의 형상이 빛의 도파방향에 비대칭적인 것을 포함할 수 있다.
또한 가이드벽과 코어의 적어도 한 측면과 이격된 거리가 코어의 연장 방향을 따라 일정한 것을 포함할 수 있다.
또한 코어는 빛이 입사하는 입사면을 포함하며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제1 부분, 제1 부분과 연결되고 빛을 외부로 방출하는 출사면을 포함하며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분이 빛의 도파 방향을 따라 연장하면서 폭이 좁아지는 정도가 서로 다른 것을 포함할 수 있다.
또한 제2 부분의 형상이 빛의 도파 방향에 비대칭적인 것을 포함할 수 있다.
또한 가이드벽은 빛이 입사하는 가이드벽 입사면을 포함하며 코어의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 제1 요소, 제1 요소와 연결되고 빛을 외부로 방출하는 가이드벽 출사면을 포함하며 코어의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 제2 요소를 포함하고, 제1 요소의 연장방향이 제2 요소의 연장방향에 대해 경사를 이루는 것을 포함할 수 있다.
또한 코어는 빛이 입사하는 입사면을 포함하며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제1 부분, 제1 부분과 연결되고 빛을 외부로 방출하는 출사면을 포함하며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제2 부분을 포함하고, 제1 부분과 제2 부분이 빛의 도파 방향을 따라 연장하면서 폭이 좁아지는 정도가 서로 다른 것을 포함할 수 있다.
상기 실시예들에 따르면, 일 실시예에 따른 광모드 변환기를 통해 광도파로 간의 세밀한 광모드 변환을 위한 설계 자유도가 향상된 광모드 변환기를 설계할 수 있다. 따라서 도파로 간에 발생하는 광결합손실을 최소화하여 LIDAR 장치의 정확성을 높일 수 있다.
실시예들의 효과는 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 비교예에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
도 2는 실시예1에 따른 광모드 변환기의 사시도이다.
도 3은 도2에 도시된 실시예1에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
도 4는 도2에 도시된 실시예1에 따른 광모드 변환기의 측면도이다.
도 5는 도2에 도시된 실시예1에 따른 광모드 변환기의 Ⅲ-Ⅲ'선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 실시예1에 따른 광모드 변환기의 작동상태에 대한 상면도이다.
도 7a는 실시예1에 따른 광모드 변환기의 코어팁폭의 변화에 따른 광모드 변화를 나타낸 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다.
도 7b는 실시예1에 따른 광모드 변환기의 이격거리의 변화에 따른 광모드 변화를 나타낸 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다.
도 7c는 실시예1에 따른 광모드 변환기의 가이드폭의 변화에 따른 광모드 변화를 나타낸 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다.
도 7d는 최소결합손실을 갖는 실시예1과 비교예에 따른 광모드 변환기의 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다.
도 8은 실시예2에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
도 9는 실시예3에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
도 10은 실시예4에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
도 11는 실시예5에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
도 12은 실시예6에 따른 광모드 변환기의 상면도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 실시예들이 속하는 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 실시예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
실시예들은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 일부 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예들을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예들의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 명세서에서 사용한 용어들은 단지 실시예들의 설명을 위해 사용된 것으로, 실시예들을 한정하려는 의도가 아니다.
실시예들에 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
실시예들은 광모드 변환기(Spot Size Converter: SSC)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광집적회로에서 광도파로 간의 세밀한 광모드 변환을 위한 설계 자유도가 향상된 광모드 변환기에 관한 것이다.
빛은 각각 코어와 가이드벽의 일면에 입사되어 각각 코어와 가이드벽의 타면으로 방출되며, 코어에서 빛이 입사되는 일면을 입사면이라 하고, 가이드벽에서 빛이 입사되는 일면을 가이드벽 입사면이라 명한다. 또한 코어에서 빛이 출사되는 타면을 출사면이라 하고, 가이드벽에서 빛이 출사되는 타면을 가이드벽 출사면이라 한다. 빛은 입사면 및 가이드벽 입사면으로부터 출사면 및 가이드벽 출사면을 향하는 방향으로 도파된다.
빛의 도파 방향이란, 코어와 가이드벽에서 입사면 과 출사면 또는 가이드벽 입사면과 가이드벽 출사면 사이에 도파하는 빛의 평균적인 흐름이 입사면으로부터 출사면으로 또는 가이드벽 입사면으로부터 가이드벽 출사면으로 향하는 방향을 의미한다.
도 1은 비교예에 따른 광모드 변환기(100) 구조의 상면도이다. 비교예에 따른 광모드 변환기(100)에서 빛은 코어(110)를 통과하므로 광모드 변환을 위하여 빛이 통과하는 코어(110)의 코어팁폭(111)을 변화하여 광모드 변환기를 설계한다. 하지만 코어팁폭(111)을 변화하면 광모드의 전체 크기가 한꺼번에 변화하기 때문에 세밀하게 광모드를 변환하는 데에 있어 한계가 존재한다.
도 2는 실시예1에 따른 광모드 변환기(200) 구조의 사시도이다. 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 하부 클래드 층(240), 하부 클래드 층(240)의 일면에 배치되고 빛의 도파방향을 따라 폭이 좁아지며 연장하며 빛을 도파시키는 코어(210)를 포함할 수 있다. 또한 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 코어(210)의 적어도 하나의 측면으로부터 이격하여 코어(210)의 연장 방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 가이드벽(220)을 포함할 수 있다. 또한 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 코어(210)와 가이드벽(220)을 덮도록 하부 클래드 층(240)의 일면에 배치되는 상부 클래드 층(230)을 포함할 수 있다.
상부 클래드 층(230)의 소재는 InP, AlGaAs, InGaP 등을 포함할 수 있다. 또한 하부 클래드 층(240)의 소재는 InP, AlGaAs, InGaP 등을 포함할 수 있다.
도 3은 도2에 도시된 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 상면도이고, 도 4는 도2에 도시된 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 측면도이다. 도 5는 도2에 도시된 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 Ⅲ-Ⅲ'선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 코어(210)가 빛의 도파방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하는 테이퍼 (taper) 구조일 수 있다. 또한 코어(210)의 폭이 좁아지는 정도가 빛의 도파방향을 따라 일정하지 않을 수 있다.
코어(210)의 소재는 상부 클래드 층(230), 하부 클래드 층(240)의 소재보다 굴절률이 높은 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs, InGaAs 등을 포함할 수 있다. 따라서 빛은 하부 클래드 층(240), 상부 클래드 층(230)이 아닌 코어(210)를 따라 도파된다.
코어(210)의 출사면을 코어팁이라 하며, 그 폭을 코어팁폭(211)이라 한다. 실시예1에 따른 광모드 변환기(200) 설계 시 코어팁폭(211)을 변화하여 원하는 광모드를 얻을 수 있다.
실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 가이드벽(220)을 포함할 수 있다. 가이드벽(220)은 코어(210)의 적어도 하나의 측면과 이격하여 코어(210)의 연장 방향을 따라 연장한다. 가이드벽(220)이 코어(210)와 이격한 거리를 이격거리(221)라 한다. 이격거리(221)는 코어(210)의 연장방향을 따라 일정할 수 있다.
실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 가이드벽(220)이 코어(210)의 일측면에 하나만 배치되는 것과(도면에 미도시) 코어(210)의 양측면에 배치되는 것을 포함할 수 있다.
가이드벽(220)의 소재는 상부 클래드 층(230), 하부 클래드 층(240)의 소재보다 굴절률이 높은 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs, InGaAs 등을 포함할 수 있다. 따라서 빛은 가이드벽(220)을 통과하여 도파될 수 있다. 실시예1에 따른 광모드 변환기(200) 설계 시 이격거리(221)를 변화하여 원하는 광모드를 얻을 수 있다.
또한 가이드벽(220)의 양측면이 이루는 길이를 가이드폭(222)이라 하며, 가이드폭(222)을 변화하여 원하는 광모드를 얻을 수 있다. 또한 빛의 도파방향을 따라 가이드폭(222)이 일정하지 않을 수 있다. 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 가이드벽(220)과 코어(210)의 소재가 동일할 수 있다.
도 6은 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 작동상태에 대한 상면도이다. 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 입력부영역(250)에서 도파된 빛을 코어(210)와 가이드벽(220)을 통하여 도파시켜 광모드를 변환하고, 빛을 출력부영역(260)으로 도파시킨다.
도 7a는 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 코어팁폭(211)의 변화에 따른 광모드 변화를 나타낸 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다. 코어팁폭(211)을 각각 0.2μm, 0.25 μm, 0.3 μm 로 변화하여 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)를 설계한 후 시뮬레이션을 진행한 결과 코어팁폭(211)이 점점 길어짐에 따라, 모드 프로파일의 전체 크기가 작아짐을 알 수 있다.
도 7b는 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 이격거리(221)의 변화에 따른 광모드 변화를 나타낸 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다. 이격거리(221)를 0.4 μm, 0.8 μm, 1.2 μm 로 변화하여 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)를 설계한 후 시뮬레이션을 진행한 결과, 이격거리(221)가 커짐에 따라 모드 프로파일의 가로 방향에서의 폭이 커짐을 알 수 있다.
도 7c는 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 가이드폭(222) 변화에 따른 광모드 변화를 나타낸 모드 프로파일에 대한 도면이다. 가이드폭(222)을 0.1 μm, 0.15 μm, 0.2 μm로 변화하여 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)를 설계한 후, 시뮬레이션을 진행한 결과, 가이드폭(222)이 넓어질수록 모드 프로파일의 세로 방향에서의 폭이 작아짐을 알 수 있다.
실시예1에 따른 광모드 변환기(200)에서는 모드 변환을 위하여 설계 시 코어팁폭(211), 이격거리(221), 가이드폭(222) 중 적어도 하나를 변화시킬 수 있다. 코어팁폭(211)을 변화시키면 모드 프로파일의 전체 크기가 변화하며, 이격거리(221)를 변화시키면 모드 프로파일의 가로 방향에서의 폭이 변화하며, 가이드폭(222)을 변화시키면 모드 프로파일의 세로 방향에서의 폭이 변화한다.
한편, 비교예에 따른 광모드 변환기(100)는 광모드 변환을 위하여 코어팁폭(111)을 변화시키므로 원하는 광모드를 얻기 위한 세밀한 설계가 어렵다.
반면, 실시예1에 따른 광모드 변환기(200) 는 모드 변환을 위하여 설계 시 코어팁폭(211)외에도 이격거리(221), 가이드폭(222) 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 하나를 변화시켜 원하는 광모드를 얻기 위한 세밀한 설계가 가능할 수 있다.
도 7d는 최소결합손실을 갖는 실시예1과 비교예에 따른 광모드 변환기의 시뮬레이션 모드 프로파일에 대한 도면이다.
광모드 변환기에서 광 결합손실은 입력부영역과 출력부영역간에 심한 모드 크기 불일치가 존재할 경우 발생한다. 즉, 모드 크기 불일치 정도가 적을수록 광 결합손실이 작아지는 것이다.
실시예1과 비교예에 따른 광모드 변환기를 최소 광 결합손실을 가지도록 설계한 후, 최소 광 결합손실의 크기를 비교한 시뮬레이션을 진행하였다. 비교예에 따른 광모드 변환기(100)에서 가지는 최소 광 결합손실은 0.8 dB임에 비해, 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)에서 가지는 최소 광 결합손실은 0.2 dB로 비교예에 따른 광모드 변환기(100)에 비해 우수함을 알 수 있다.
실시예1에 따른 광모드 변환기(200)는 코어팁폭(211)외에도 이격거리(221), 가이드폭(222) 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 하나를 변화시켜 세밀한 설계가 가능하므로, 비교예에 따른 광모드 변환기(100)보다 더 작은 최소 광 결합손실을 가지는 것이다.
최소 광 결합손실을 갖는 실시예1에 따른 광모드 변환기(200)의 코어팁폭(211)은 0.2 μm, 이격거리(221) 0.8 μm, 가이드폭(222)은 0.2 μm일 수 있다.
도 8은 실시예2에 따른 광모드 변환기(300)의 상면도이다. 실시예2에 따른 광모드 변환기(300)는 실시예1과 같이 코어(310), 상부 클래드 층(330), 하부 클래드 층(340), 가이드벽(320) 및 외부 가이드벽(350)을 포함한다.
외부 가이드벽(350)은 가이드벽(320)의 외측면으로부터 이격되어 가이드벽(320)의 연장 방향을 따라 연장한다. 외부 가이드벽(350)은 가이드벽(320)의 일측면에 하나만 배치되는 것(도면에 미도시)과 가이드벽(320)의 양측면에 배치될 수 있다.
외부 가이드벽(350)의 소재는 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs, InGaAs 등을 포함할 수 있다.
빛은 외부 가이드벽(350)에도 도파된다. 따라서, 실시예2에 따른 광모드 변환기(300)는 외부 가이드벽(350)의 폭과, 가이드벽(320)과 외부 가이드벽(350)사이의 이격된 거리를 추가적인 설계변수로 설정할 수 있다. 설계변수가 추가됨으로써, 실시예2에 따른 광모드 변환기(300)는 더욱 더 세밀한 광모드 변환이 가능하며, 그에 따라 더 작은 최소 광 결합손실도 가질 수 있다.
도 9는 실시예3에 따른 광모드 변환기(400)의 상면도이다. 실시예3에 따른 광모드 변환기(400)에서 코어(410)는 빛의 도파방향에 대하여 비대칭적인 구조를 가진다. 코어(410)가 빛의 도파방향에 대하여 비대칭적인 형상을 가짐에 따라, 실시예3에 따른 광모드 변환기(400)는 다양한 구조의 입력부 영역 또는 출력부 영역과 결합하여 사용할 수 있다.
실시예3에 따른 광모드 변환기(400)는 가이드벽(420)과 코어(410)의 이격된 거리가 코어(410)의 연장방향을 따라 일정할 수 있다.
도 10은 실시예4에 따른 광모드 변환기(500)의 상면도이다. 실시예4에 따른 광모드 변환기(500)의 코어(510)는 입사면을 포함하며 빛의 도파방향을 따라 폭이 좁아지면서 빛을 도파시키는 제1 부분(511)을 포함할 수 있다.
또한 실시예4에 따른 광모드 변환기(500)는 제1 부분(511)과 연결되고 출사면을 포함하며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제2 부분(512)을 포함할 수 있다. 제1 부분(511)과 제2 부분(512)은 빛의 도파 방향을 따라 연장하면서 폭이 좁아지는 정도가 서로 다를 수 있다.
제1 부분(511)과 제2 부분(512)의 소재는 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs, InGaAs 등을 포함할 수 있으며, 제1 부분(511)과 제2 부분(512)은 서로 다른 소재를 포함할 수 있다.
한편, 도파로 안으로 들어가는 빛의 파면은 도파로와 수직일 때 가장 높은 효율을 보인다. 그러나 빛이 테이퍼(taper) 구조를 지나가는 경우, 빛의 파면이 도파로와 서로 수직을 이루지 못하여 방사 손실이 발생한다.
실시예4에 따른 광모드 변환기(500)는 코어(510)가 제1 부분(511), 제2 부분(512)으로 나누어져 폭이 좁아지는 정도를 완만하게 하여 방사 손실을 줄일 수 있다.
도 11은 실시예5에 따른 광모드 변환기(600)의 상면도이다. 실시예5에 따른 광모드 변환기(600)의 가이드벽(620)은 가이드벽(620) 입사면을 포함하며 코어(610)의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 제1 요소(621)를 포함할 수 있다.
또한 실시예5에 따른 광모드 변환기(600)는 제1 요소(621)와 연결되고 가이드벽(620) 출사면을 포함하며 코어(610)의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 제2 요소(622)를 포함할 수 있다. 또한 제1 요소는 제1 요소(621)의 연장방향과 제2 요소(622)의 연장방향이 경사를 이루도록 배치될 수 있다.
실시예5에 따른 광모드 변환기(600)는 제1 요소(621)의 폭, 제1 요소(621)와 코어(610)사이의 이격거리, 제2 요소(622)의 폭, 제2 요소(622)와 코어(610)사이의 이격거리 또는 이들의 조합중에서 선택되는 하나를 변화하여 광모드를 변환할 수 있다. 따라서, 실시예5에 따른 광모드 변환기(600)는 설계변수가 추가됨으로써, 더욱 더 세밀한 광모드 변환이 가능하며, 그에 따라 더 작은 최소 광 결합손실도 가질 수 있다.
제1 요소(621)와 제2 요소(622)의 소재는 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs, InGaAs 등을 포함할 수 있으며, 제1 요소(621)와 제2 요소(622)는 서로 다른 소재일 수 있다.
도 12는 실시예6에 따른 광모드 변환기(700)의 상면도이다. 실시예6에 따른 광모드 변환기(700)의 코어(710)는 입사면을 포함하며 빛의 도파방향을 따라 폭이 좁아지면서 빛을 도파시키는 제1 부분(711)을 포함할 수 있다.
또한 실시예6에 따른 광모드 변환기(700)는 제1 부분(711)과 연결되고 출사면을 포함하며 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제2 부분(712)을 포함할 수 있다. 제1 부분(711)과 제2 부분(712)은 빛의 도파 방향을 따라 연장하면서 폭이 좁아지는 정도가 서로 다를 수 있다.
제1 부분(711)과 제2 부분(712)의 소재는 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs, InGaAs 등을 포함할 수 있으며, 제1 부분(711)과 제2 부분(712)은 서로 다른 소재를 포함할 수 있다.
한편, 실시예들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
비교예: 100
코어: 110
코어팁폭: 111
실시예1: 200
코어: 210
코어팁폭: 211
가이드벽: 220
이격거리: 221
가이드폭: 222
상부 클래드 층: 230
하부 클래드 층: 240
입력부 영역: 250
출력부 영역: 260
실시예2: 300
코어: 310
가이드벽: 320
상부 클래드 층: 330
하부 클래드 층: 340
외부가이드벽: 350
실시예3: 400
코어: 410
가이드벽: 420
상부 클래드 층: 430
하부 클래드 층: 440
실시예4: 500
코어: 510
제1부분: 511
제2부분: 512
가이드벽: 520
상부 클래드 층: 530
하부 클래드 층: 540
실시예5: 600
코어: 610
가이드벽: 620
제1요소: 621
제2요소: 622
상부 클래드 층: 630
하부 클래드 층: 640
실시예6: 700
코어: 710
제1부분: 711
제2부분: 712
가이드벽: 720
제1요소: 721
제2요소: 722
상부 클래드 층: 730
하부 클래드 층: 740

Claims (10)

  1. LIDAR 장치에 사용되는 광모드 변환기에 있어서,
    하부 클래드 층;
    상기 하부 클래드 층의 일면에 배치되어 빛을 도파시키며, 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지며 연장하는 코어;
    상기 코어의 적어도 하나의 측면으로부터 이격하여 상기 코어의 연장 방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 가이드벽; 및
    상기 코어와 상기 가이드벽을 덮도록 상기 하부 클래드 층의 상기 일면에 배치된 상부 클래드 층;을 포함하고,
    상기 코어와 상기 가이드벽의 사이의 이격된 거리는 상기 코어의 연장 방향을 따라 일정한, 광모드 변환기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가이드벽의 소재는 상기 코어와 동일한 소재인, 광모드 변환기.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가이드벽의 외측면으로부터 이격되어 상기 가이드벽의 연장 방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 외부 가이드벽;을 더 포함하는, 광모드 변환기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 코어의 형상이 상기 빛의 도파방향에 비대칭적인, 광모드 변환기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 가이드벽과 상기 코어의 적어도 일 측면의 이격된 거리는 상기 코어의 연장 방향을 따라 일정한, 광모드 변환기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 코어는 빛이 입사하는 입사면을 포함하여 상기 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분과 연결되고 빛을 외부로 방출하는 출사면을 포함하여 상기 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지면서 연장하며 빛을 도파시키는 제2 부분을 함하고,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 상기 빛의 도파 방향을 따라 연장하면서 폭이 좁아지는 정도가 서로 다른, 광모드 변환기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 형상은 상기 빛의 도파방향에 대하여 비대칭적인, 광모드 변환기.
  9. 제1 항 있어서,
    상기 가이드벽은 빛이 입사하는 가이드벽 입사면을 포함하며 상기 코어의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 제1 요소; 및
    상기 제1 요소와 연결되고 빛을 외부로 방출하는 가이드벽 출사면을 포함하며 상기 코어의 연장방향을 따라 연장하며 빛을 도파시키는 제2 요소를 포함하고,
    상기 제1 요소의 연장방향은 상기 제2 요소의 연장방향에 대해 경사를 이루는, 광모드 변환기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 코어는 빛이 입사하는 입사면을 포함하여 상기 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지며 연장하며 빛을 도파시키는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분과 연결되고 빛을 외부로 방출하는 출사면을 포함하여 상기 빛의 도파 방향을 따라 폭이 좁아지며 연장하며 빛을 도파시키는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 상기 빛의 도파 방향을 따라 연장하면서 폭이 좁아지는 정도가 서로 다른, 광모드 변환기.
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