KR102644098B1 - 광 연결 장치 및 이를 이용한 광 연결 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치는 광 각인이 가능한 연결부재를 사이에 두고, 서로 다른 단부를 갖는 광 회로를 고정시키는 위치고정부와, 연결부재를 향해 광을 조사하여, 연결부재의 내부에 광 회로를 잇는 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인부를 포함한다.
Description
본 발명은 광 연결 장치 및 이를 이용한 광 연결 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 각인된 3차원 광 도파로를 이용하여 광 집적 회로(PIC)로 구성된 여러 개의 광 회로를 연결시킬 수 있는 광 연결 장치 및 이를 이용한 연결 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광 집적 회로(Photonic Integrated Circuit, PIC)는 실리콘(Silicon), 실리카(Silica), 인화 인듐(Indium Phosphide, InP) 등을 이용하여 광 도파로, 광 커플러, 광 소자 등을 가지는 광 회로를 구현한다.
최근에는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판에 기반하여 광 도파로를 기본으로 한 여러 가지의 광 부품 및 기능들을 집적화 하는 실리콘 포토닉스 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
실리콘 포토닉스 기술에서는 고집적 전기회로의 대량 생산에 이용되는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 이용할 수 있어, 저가의 광 집적 회로(PIC)를 대량 생산할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
이러한 광 집적 회로를 이용하기 위해서는, 광 입/출력 및 다른 PIC 칩과의 연결 등을 위한 효율적인 광 연결 방안이 요구된다. 특히, 광 집적 회로는 평면 광 도파로를 기본으로 하므로, 입/출력 광섬유를 연결함에 있어서 광 손실이 큰 문제가 발생한다.
실리콘 포토닉스로 제작된 PIC 칩의 경우, PIC 광 도파로에서의 광 모드의 크기가 1um 정도로 작아서 광섬유의 모드 크기와 큰 차이가 있기 때문에 광 손실이 크게 발생할 수 있다.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 10-2005-0041461호(공개일자 2005년 05월 04일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 광연결 장치 및 그 제작 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 연결이 필요한 위치에 광 각인이 가능한 연결부재를 고정시킨 후, 상기 연결부재를 광 각인시켜 3차원(3D) 광 도파로를 형성시키는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치는 광 각인이 가능한 연결부재를 사이에 두고, 서로 다른 단부를 갖는 광 회로를 고정시키는 위치고정부와, 상기 연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재의 내부에 상기 광 회로를 잇는 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인부를 포함한다.
상기 광 각인부는 상기 광 도파로의 양단을 상기 광 회로 단부의 크기와 모양에 대응하는 형상으로 조절한다.
상기 광 각인부는 상기 광 도파로의 양단을 상기 광 회로 단부의 크기와 모양에 대응하도록 테이퍼(Taper) 형상으로 형성시킬 수 있다.
상기 광 각인부는 상기 광 도파로의 양단을 그레이팅 커플러(grating coupler) 형태의 모드 변환기로 연결할 수 있다.
상기 광 각인부는 상기 연결부재를 향해 미리 설정된 지점으로 광을 조사하는 레이저; 상기 레이저로부터 조사된 광을 투과시키는 포커싱렌즈; 및 상기 레이저와 상기 포커싱렌즈의 위치를 이동시키는 위치조절수단;을 포함한다.
상기 광 각인부는 상기 레이저와 상기 위치조절수단을 구동 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 포커싱렌즈를 투과한 광이 상기 연결부재를 각인할 시, 상기 연결부재의 변화되는 굴절률 값을 미리 설정된 기준 값과 비교 연산하여 상기 위치조절수단을 구동시킬 수 있다.
상기 연결부재는 상기 광 각인부를 통해 조사된 광에 의해 굴절율이 변화되도록 실리카(silica), 인산염(phosphate), 중금속 산화물(heavy metal oxide), 칼코게나이드(chalcogenide), 할로겐화물(halide) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 연결부재는 상기 광 각인부를 통해 조사된 광에 의해 굴절율이 변화되도록 플루오르화리튬(lithium fluoride), 니오브산리튬(lithium niobate), 스트론튬 바륨 니오베이트(strontium barium niobate), 이튜륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminium garnet) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 연결 장치는 단부의 크기와 모양이 다른 복수의 광 회로를 고정시키고, 상기 복수의 광 회로에 광 각인이 가능한 연결부재를 위치시키는 위치고정부와, 상기 연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재의 내부에 상기 광 회로를 잇는 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 방법은 광 각인이 가능한 연결부재를 사이에 두고, 서로 다른 단부를 갖는 광 회로의 위치를 고정시키는 위치 고정 단계; 상기연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재를 광 각인시킴에 따라, 상기 연결부재의 내부에 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인 단계; 및 상기 3D 광 도파로의 양단을 상기 광 회로에 연결시키는 광 도파로 연결 단계;를 포함한다.
상기 광 각인 단계는 상기 광 도파로의 양단을 상기 광 회로 단부의 크기와 모양에 대응하도록 테이퍼(Taper) 형상으로 형성시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 연결 방법은 단부의 크기와 모양이 다른 복수의 광 회로를 고정시키고, 상기 복수의 광 회로에 광 각인이 가능한 연결부재를 위치시키는 위치 고정 단계; 상기연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재를 광 각인시킴에 따라, 상기 연결부재의 내부에 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인 단계; 및 상기 3D 광 도파로의 양단을 상기 복수의 광 회로에 연결시키는 광 도파로 연결 단계;를 포함한다.
본 발명은 연결이 필요한 위치에 광 각인이 가능한 연결부재를 위치시켜 고정시킨 후, 상기 연결부재를 광 각인시켜 3D 광 도파로를 형성시킨다. 이러한 3D 광 도파로는 서로 다른 단부를 갖는 광 회로를 연결시키는 기능을 한다.
따라서, 이러한 3D 광 도파로를 통해 서로 다른 단부를 갖는 광 회로가 서로 매칭되도록 하여, 광 손실을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치의 구성 간 작동 관계를 나타낸 작동 관계도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 측면도.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치에 있어서, 다양한 3D 광 도파로를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치의 구성 간 작동 관계를 나타낸 작동 관계도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 측면도.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치에 있어서, 다양한 3D 광 도파로를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치의 구성 간 작동 관계를 나타낸 작동 관계도이다.
도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 광섬유(10)는 투명한 섬유 상태의 물질에 광 에너지를 집어 넣고, 광 전송을 행하는 전송로이다. 이러한 광섬유(10)는 광신호, 광 에너지는 경계면에 있어서 전반사 또는 굴절률 기울기에 의한 파형을 반복하여 전송한다.
집적 회로 칩(20)은 실리콘 기판(21) 위에 광 회로(광 집적 회로; 22)를 구현한 실리콘 포토닉 집적 회로 칩이다. 이러한 집적 회로 칩(20)은 옆면으로 출력되는 에지 커플링(edge coupling) 형태로 이루어질 수 있다.
집적 회로 칩(20)의 평면 광 도파로(23)를 자체적으로 광섬유(10)에 접속할 경우, 서로 다른 직경으로 인해 광 손실이 커서 광 연결이 어렵다.
종래에는 광 입/출력 파워를 모니터링하면서 광 정렬 상태를 파악하고 광 손실을 최소화하도록 조정하는 'Active alignment' 방식을 이용했다. 하지만, 이 방법은 시간이 오래 걸리고, 대량 생산에 큰 취약점을 가졌다. 즉, 해당 부품을 정렬 후에 각 부품의 정렬이 틀어지는 경우 각인이 어려운 문제가 있었다.
이를 위하여 본 발명인 광 연결 장치(100)는 크게, 위치고정부(110), 광 각인부(120)를 포함한다.
위치고정부(110)는 광 각인이 가능한 연결부재(130)를 사이에 두고, 서로 다른 단부를 갖는 광섬유(10)와 집적 회로 칩(20)을 고정시킨다. 이때, 상기 광섬유(10)와 집적 회로 칩(20)의 단부는 서로 다른 직경을 이룬다.
광 각인부(120)는 연결부재(130)를 향해 광(121a)을 조사하여, 상기 연결부재(130)의 내부에 광섬유(10)와 집적 회로 칩(20)을 잇는 3D 광 도파로(131)를 형성시킨다.
이러한 광 각인부(120)는 레이저(121), 포커싱렌즈(122), 위치조절수단(123) 및 컨트롤러(124)를 포함한다.
레이저(121)는 연결부재(130)를 향해 미리 설정된 지점으로 광(121a)을 조사한다. 여기서 미리 설정된 지점은, 광(121a)이 조사되는 지점으로서 상기 연결부재(130)의 내부에 형성되는 3D 광 도파로(131) 부분을 의미한다.
포커싱렌즈(122)는 상기 레이저(121)로부터 조사된 광(121a)을 투과시키는 기능을 갖는다.
위치조절수단(123)은 상기 레이저(121)와 포커싱렌즈(122)의 위치를 이동시킨다.
상기 레이저(121)가 광(121a)을 조사하면 포커싱렌즈(122)를 통해 광(121a)이 포커싱 위치를 각인시키고, 이러한 광 각인에 의해 연결부재(130)의 굴절률이 변화하게 된다. 상기 위치조절수단(123)을 통해 레이저(121)와 포커싱렌즈(122)가 이동하면, 광(121a)이 포커싱되는 위치를 옮기면서 굴절률의 변화를 발생시켜 3D 도파로(131)가 생성된다.
컨트롤러(124)는 상기 레이저(121)와 상기 위치조절수단(123)을 구동 제어한다. 이때 컨트롤러(124)는 상기 포커싱렌즈(122)를 투과한 광(121a)이 상기 연결부재(130)를 각인할 시, 상기 연결부재(130)의 변화되는 굴절률 값을 미리 설정된 기준 값과 비교 연산하여 상기 위치조절수단을 구동시킨다.
여기서 상기 변화되는 굴절률 값은 광(121a)이 포커싱되는 위치를 옮기면서 상기 연결부재(130)를 각인시키기 때문에 변한다. 상기 미리 설정된 기준 값은 상기 3D 광 도파로(131)가 광(121a)의 입력과 출력이 가능한 범위를 의미한다. 따라서, 이러한 범위는 설치 환경에 따라 정해질 수 있다.
상기 연결부재(130)는 상기 광 각인부를 통해 조사된 광에 의해 굴절율이 변화되도록 실리카(silica), 인산염(phosphate), 중금속 산화물(heavy metal oxide), 칼코게나이드(chalcogenide), 할로겐화물(halide) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연결부재(130)는 상기 광 각인부를 통해 조사된 광에 의해 굴절율이 변화되도록 플루오르화리튬(lithium fluoride), 니오브산리튬(lithium niobate), 스트론튬 바륨 니오베이트(strontium barium niobate), 이튜륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminium garnet) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치를 나타낸 측면도이다.
도 3을 참조하면, 광 각인부(120)는 상기 3D 광 도파로(131)의 양단을 광섬유(10)와 집적 회로 칩(20)의 평면 광 도파로(23) 형상과 대응하게 조절한다. 즉, 상기 광 각인부(120)는 상기 3D광 도파로(131)의 양단을 상기 광섬유(10)와 평면 광 도파로(23)에 연결시키는데, 이때 상기 광섬유(10)가 평면 광 도파로(23)보다 단부의 크기(직경)가 크므로 광(121a) 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 광섬유(10)와 연결되는 상기 3D 광 도파로(131)의 일단(제1단부; 131a)은 테이퍼(Taper) 형상으로 이루어지고, 상기 평면 광 도파로(23)와 연결되는 타단(제2단부; 131b)은 역테이퍼(inverse taper) 형상으로 이루어진다.
이에 따라, 상기 3D 광 도파로(131)는 광섬유(10)와 집적 회로 칩(20)의 평면 광 도파로(23)를 효과적으로 매칭시켜 광 손실을 최소화시킬 수 있다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치에 있어서, 다양한 3D 광 도파로를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 광 연결 장치(100)가 집적 회로 칩(20)과 광섬유(10)을 연결한 형태로 이루어진다. 이때, 평면 광 도파로(23)는 그 단부에 광 입/출력이 가능하도록 그레이팅 커플러(grating coupler)가 형성되어 있다. 이때, 상기 평면 광 도파로(23)의 광 입/출력이 집적 회로 칩(20)의 윗 방향으로 나오도록 상기 그레이팅 커플러를 사용한다. 도 1 내지 도 3에서 설명된 광 연결 장치(100)의 3D 광 도파로(131) 형성 과정에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 평면 광 도파로(23)와 에바네센트 커플링(evanescent coupling)에 의한 모드 변환기(30) 접속 방식을 취하고 있다. 여기서 모드 변환기(30)는 서로 다른 단부의 크기와 형상을 갖는 평면 광 도파로(23)와 광섬유(10)을 효과적으로 연결시키기 위해 마련된 장치이다.
도 6을 참조하면, 서로 다른 집적 회로 칩(20, 20')을 광 연결 장치(100)가 연결하는 구조이다. 연결부재(130)가 상기 서로 다른 집적 회로 칩(20, 20') 사이에 연결되어, 광 연결 장치(100)에 의해 3D 광 도파로(131)가 상기 서로 다른 집척 회로 칩(20, 20')을 매칭하여 연결시킨다.
도 7을 참조하면, 집적 회로 칩(20, 20') 사이를 그레이팅 커플러(grating coupler) 형태 방식으로 연결한 구조이다. 이때, 연결부재(130)는 상기 집적 회로 칩(20, 20')의 평면 광 도파로(23, 23') 위에 위치한다. 이에 따라, 상기 연결부재(130)는 광 연결 장치(100)를 통해, 3D 광 도파로(131)를 형성시킨다. 이러한 3D 광 도파로(131)는 상기 평면 광 도파로(23, 23')와 접착 또는 고정된다.
도 8을 참조하면, 에바네센트 커플링(evanescent coupling)을 이용한 광 커플러 타입의 광 입/출력을 가지는 2개의 집적 회로 칩(20, 20') 사이에 3D 광 도파로(131)가 연결된 구조이다.
도 9및 도 10을 병행 참조하면, 여러 개의 입/출력을 가지는 집적 회로 칩(20)과 광섬유(10)의 연결 구조를 나타낸다.
이때 위치고정부(도 1의 110)는 단부의 크기와 모양이 다른 복수의 광 회로(광 섬유 10, 집적 회로 칩 20)를 고정시키고, 상기 복수의 광 회로(광 섬유 10, 집적 회로 칩 20)에 광 각인이 가능한 연결부재(130)를 위치시킨다.
이때, 광 각인부(120)는 상기 연결부재(130)를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재(130)의 내부에 상기 광 회로를 잇는 3D 광 도파로(131)를 형성시킨다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, 광 연결 방법은 위치 고정 단계(S100)와, 광 각인 단계(S200) 및 광 도파로 연결 단계(S300)를 포함한다.
위치 고정 단계(S100)는 광 각인이 가능한 연결부재를 사이에 두고, 서로 다른 단부를 갖는 광 회로의 위치를 고정시킨다.
광 각인 단계(S200) 상기연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재를 광 각인시킴에 따라, 상기 연결부재의 내부에 3D 광 도파로를 형성시킨다.
광 도파로 연결 단계(S300) 상기 3D 광 도파로의 양단을 상기 광 회로에 연결시킨다. 이러한 광 연결 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 연결 장치를 이용한 방법으로서, 상기 광 연결 장치는 전술한 도면에 기술되어 있으므로 이와 관련한 설명은 생략하기로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 연결이 필요한 위치에 광 각인이 가능한 연결부재를 위치시켜 고정시킨 후, 상기 연결부재를 광 각인시켜 3D 광 도파로를 형성시킨다. 이러한 3D 광 도파로는 서로 다른 단부를 갖는 광 회로를 연결시키는 기능을 한다.
따라서, 이러한 3D 광 도파로를 통해 서로 다른 단부를 갖는 광 회로가 서로 매칭되도록 하여, 광 손실을 최소화시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 광섬유 20 : 집적 회로 칩
21 : 기판 22 : 광 회로
23 : 평면 광 도파로 30 : 모드 변환기
100 : 광 연결 장치 110 : 위치고정부
120 : 광 각인부 121 : 레이저
121a : 광 122 : 포커싱렌즈
123 : 위치조절수단 124 : 컨트롤러
130 : 연결부재 131 : 3D 광 도파로
131a : 제1단부 131b : 제2단부
21 : 기판 22 : 광 회로
23 : 평면 광 도파로 30 : 모드 변환기
100 : 광 연결 장치 110 : 위치고정부
120 : 광 각인부 121 : 레이저
121a : 광 122 : 포커싱렌즈
123 : 위치조절수단 124 : 컨트롤러
130 : 연결부재 131 : 3D 광 도파로
131a : 제1단부 131b : 제2단부
Claims (14)
- 광 각인이 가능한 연결부재를 사이에 두고, 서로 다른 직경의 단부를 갖는 광섬유와 집적 회로 칩(PIC; Photonic Integrated Circuit)을 포함하는 복수의 광 회로 사이를 고정시키는 위치고정부와,
상기 연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재의 내부에 상기 복수의 광 회로 사이를 잇는 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인부를 포함하는 광 연결 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 광 도파로의 양단을 상기 광 회로 단부의 크기와 모양에 대응하는 형상으로 조절하는 것인 광 연결 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 광 도파로의 양단을 상기 광 회로 단부의 크기와 모양에 대응하도록 테이퍼(Taper) 형상으로 형성시키는 것인 광 연결 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 광 도파로의 양단을 그레이팅 커플러(grating coupler) 형태의 모드 변환기로 연결하는 것인 광 연결 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 연결부재를 향해 미리 설정된 지점으로 광을 조사하는 레이저;
상기 레이저로부터 조사된 광을 투과시키는 포커싱렌즈; 및
상기 레이저와 상기 포커싱렌즈의 위치를 이동시키는 위치조절수단;을 포함하는 것인 광 연결 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 레이저와 상기 위치조절수단을 구동 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 포커싱렌즈를 투과한 광이 상기 연결부재를 각인할 시, 상기 연결부재의 변화되는 굴절률 값을 미리 설정된 기준 값과 비교 연산하여 상기 위치조절수단을 구동시키는 것인 광 연결 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 연결부재는
상기 광 각인부를 통해 조사된 광에 의해 굴절율이 변화되도록 실리카(silica), 인산염(phosphate), 중금속 산화물(heavy metal oxide), 칼코게나이드(chalcogenide), 할로겐화물(halide) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것인 광 연결 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 연결부재는
상기 광 각인부를 통해 조사된 광에 의해 굴절율이 변화되도록 플루오르화리튬(lithium fluoride), 니오브산리튬(lithium niobate), 스트론튬 바륨 니오베이트(strontium barium niobate), 이튜륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminium garnet) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것인 광 연결 장치.
- 단부의 직경이 다른 광섬유와 집적 회로 칩(PIC; Photonic Integrated Circuit)을 포함하는 복수의 광 회로를 고정시키고, 상기 복수의 광 회로에 광 각인이 가능한 적어도 하나의 연결부재를 위치시키는 위치고정부와,
상기 연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 하나 이상의 광섬유를 상기 하나 이상의 집적 회로 칩(PIC)에 연결하는 연결부재의 내부에 상기 광 회로를 잇는 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인부를 포함하는 광 연결 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 연결부재를 향해 미리 설정된 지점으로 광을 조사하는 레이저;
상기 레이저로부터 조사된 광을 투과시키는 포커싱렌즈; 및
상기 레이저와 상기 포커싱렌즈의 위치를 이동시키는 위치조절수단;을 포함하는 것인 광 연결 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 광 각인부는
상기 레이저와 상기 위치조절수단을 구동 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 포커싱렌즈를 투과한 광이 상기 연결부재를 각인할 시, 상기 연결부재의 변화되는 굴절률 값을 미리 설정된 기준 값과 비교 연산하여 상기 위치조절수단을 구동시키는 것인 광 연결 장치.
- 광 각인이 가능한 연결부재를 사이에 두고, 서로 다른 직경의 단부를 갖는 광섬유와 집적 회로 칩(PIC; Photonic Integrated Circuit)을 포함하는 복수의 광 회로의 위치를 고정시키는 위치 고정 단계;
상기연결부재를 향해 광을 조사하여, 상기 연결부재를 광 각인시킴에 따라, 상기 연결부재의 내부에 3D 광 도파로를 형성시키는 광 각인 단계; 및
상기 3D 광 도파로의 양단을 상기 광섬유와 집적 회로 칩(PIC)에 연결시키는 광 도파로 연결 단계;를 포함하는 광 연결 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 광 각인 단계는
상기 광 도파로의 양단을 상기 광섬유와 집적 회로 칩(PIC) 단부의 크기와 모양에 대응하도록 테이퍼(Taper) 형상으로 형성시키는 것인 광 연결 방법. - 삭제
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000249856A (ja) | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Nec Corp | 光結合器、光結合器の製造方法、及び、製造装置 |
| JP2003215377A (ja) * | 2002-01-21 | 2003-07-30 | Hitachi Cable Ltd | 導波路の製造方法 |
| JP2004029286A (ja) | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Hitachi Cable Ltd | ホーリー導波路型光回路及びその製造方法 |
| JP2011186493A (ja) | 2000-06-15 | 2011-09-22 | Three M Innovative Properties Co | 封入光学素子を提供するための光デバイスの連結方法 |
| US20180217333A1 (en) * | 2015-07-16 | 2018-08-02 | CommScope Connectivity Belgium BVBA | Optical fiber and waveguide devices having expanded beam coupling |
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|---|---|---|---|---|
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2019
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000249856A (ja) | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Nec Corp | 光結合器、光結合器の製造方法、及び、製造装置 |
| JP2011186493A (ja) | 2000-06-15 | 2011-09-22 | Three M Innovative Properties Co | 封入光学素子を提供するための光デバイスの連結方法 |
| JP2003215377A (ja) * | 2002-01-21 | 2003-07-30 | Hitachi Cable Ltd | 導波路の製造方法 |
| JP2004029286A (ja) | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Hitachi Cable Ltd | ホーリー導波路型光回路及びその製造方法 |
| US20180217333A1 (en) * | 2015-07-16 | 2018-08-02 | CommScope Connectivity Belgium BVBA | Optical fiber and waveguide devices having expanded beam coupling |
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