KR19980079129A - Optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching and its manufacturing method - Google Patents

Optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기광학 폴리머에서 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 광도파로 편광기는 실리콘 기판; 실리콘기판 상에 위치하며, 소정의 굴절율을 갖는 폴리머로 형성된 하부클래딩; 하부클래딩 상에 위치하며, 굴절율이 하부클래딩의 굴절율보다 높은 전기광학 폴리머로 이루어지고, 광도파로를 구비하는 코아; 코아 상의 일부분을 차지하고 있으며, 광도파로를 통해 광이 진행하는 방향으로 소정의 길이 만큼 광도파로 양 옆에 위치하며, 자외선 조사에 의해 표백되어 TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가하는 표백영역; 및 코아 및 표백영역부 위에 위치하며, 코아의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 폴리머로 이루어지는 상부클래딩을 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to an optical waveguide polarizer using a birefringence induced by photobleaching in an electro-optic polymer, and a method of manufacturing the optical waveguide polarizer, comprising: a silicon substrate; A lower cladding formed on the silicon substrate and formed of a polymer having a predetermined refractive index; A core positioned on the lower cladding, the core having an optical waveguide having an refractive index higher than that of the lower cladding and having an optical waveguide; It occupies a part of the core and is located on both sides of the optical waveguide by a predetermined length in the direction of light propagation through the optical waveguide, and is bleached by ultraviolet irradiation to decrease the refractive index for TE mode light, but for the TM mode light. Bleaching areas with little or no change; And an upper cladding positioned on the core and the bleaching region and made of a polymer having a refractive index lower than that of the core.

본 발명에 의하면, 폴링과 같은 고온 및 고전압 공정이 필요하지 않기 때문에 다른 광정보처리 소자나 전기회로와의 집적에 유리하며, 복잡한 폴링용 전극 대신에 간단한 광표백 마스크 패턴만이 필요하다. 또한 광표백 도파로의 도파 모드 분포를 소자 제작 이후에 광표백 시간을 이용하여 능동적으로 조절할 수 있기 때문에 추가 손실을 줄이는 것이 용이하다.According to the present invention, since high temperature and high voltage processes such as polling are not necessary, it is advantageous to integrate with other optical information processing elements or electric circuits, and only a simple photobleaching mask pattern is needed instead of a complicated polling electrode. In addition, since the waveguide mode distribution of the optical bleaching waveguide can be actively adjusted by using the optical bleaching time after fabrication, it is easy to reduce additional losses.

Description

광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기 및 그 제조방법Optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching and its manufacturing method

본 발명은 편광기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전기광학 폴리머에서 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarizer and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching in an electro-optic polymer and a method for manufacturing the same.

일반적으로 광도파로(optical waveguide) 편광기(polarizer)는 입사광의 편광 중에서 TE 모드 광 또는 TM 모드 광 중에서 특정한 광 만을 통과시키는 편광 소자로서, 광섬유 자이로스코프(fiber-optic gyroscope)와 일부 스위치 배열(switch array) 등의 단일 편광만으로 동작하는 소자를 구현하기 위해서 필수적이다.In general, an optical waveguide polarizer is a polarizing element that passes only a specific light among TE mode light or TM mode light in polarized light of an incident light, and includes an optical fiber gyroscope and some switch arrays It is essential to implement a device that operates only with a single polarized light such as).

지금까지 광도파로 편광기는 주로 리튬나이오베이트(LiNbO3)등의 강유전체를 이용하여 제작되어 왔다. 상기 리튬나이오베이트(LiNbO3) 기판 위에 광도파로 편광기를 제작하는 방법은 크게 두 가지가 있다. 첫째는 양자교환(proton exchange)으로 인해 유기되는 굴절율 차로 인한 복굴절(birefringence)을 이용하는 방법이고, 둘째는 금속 클래딩(cladding)으로 인한 TE, TM 편광성분의 도파손실 차를 이용하는 방법이다.Up to now, optical waveguide polarizers have been mainly manufactured using ferroelectrics such as lithium niobate (LiNbO 3 ). There are two methods of manufacturing an optical waveguide polarizer on the lithium niobate (LiNbO 3 ) substrate. The first method is to use birefringence due to the difference in refractive index induced by proton exchange, and the second method is to use waveguide difference of TE and TM polarization components due to metal cladding.

그런데 LiNbO3등의 강유전체를 이용하여 광도파로 편광기를 제작하게 되면, 기판의 제약 때문에 다른 광 정보처리 소자나 전기회로와의 대규모 집적에 불리하다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해서 전기광학 폴리머를 이용한 집적광학 소자가 활발히 연구되고 있다. 최근에는 전기광학 폴리머에서 폴링으로 인해 유기되는 복굴절을 이용한 전기광학 폴리머 광도파로 편광기가 제작되어 발표되었다. 그러나 상기 폴링공정은 고온 및 고전압 공정이므로 다른 광정보처리 소자나 전기회로 등과 같은 기판위에 집적할 때 주위 소자의 특성을 저해시킬 수 있다. 특히 TE 통과 편광기를 제작할 때는 공기 중에서의 절연파괴 현상으로 인해 고전압 폴링을 하기 힘들기 때문에 성능이 저하된다. 그리고 일반적으로 폴링을 하면 전기광학 폴리머의 도파손실이 커지게 된다는 문제점이 있다.However, fabricating an optical waveguide polarizer using a ferroelectric such as LiNbO 3 is disadvantageous for large scale integration with other optical information processing elements or electric circuits due to substrate limitations. Therefore, in order to overcome this problem, integrated optical devices using electro-optic polymers have been actively studied. Recently, an electro-optic polymer optical waveguide polarizer using birefringence induced by polling in an electro-optic polymer has been manufactured and announced. However, since the polling process is a high temperature and high voltage process, the characteristics of the peripheral device may be impaired when integrated on a substrate such as another optical information processing device or an electric circuit. In particular, when the TE pass polarizer is manufactured, high voltage polling is difficult due to breakdown in the air, thereby degrading performance. In general, when polling, the waveguide loss of the electro-optic polymer increases.

한편, 전기광학 폴리머에 강한 자외선을 쬐면 전기광학 폴리머와 결합하고 있는 색소분자가 변형되면서 굴절률이 낮아지게 되는데, 이러한 현상을 광표백(photobleaching)이라 한다. 상기 광표백 현상은 전기광학 폴리머의 굴절율을 정밀하게 변화시킬 수 있으므로 저손실 광도파로 제작에 많이 이용되어 왔다.On the other hand, when the ultraviolet light to the electro-optic polymer is exposed to the dye molecules bound to the electro-optic polymer is deformed and the refractive index is lowered, this phenomenon is called photobleaching (photobleaching). The photobleaching phenomenon has been widely used in low loss optical waveguide fabrication because it can accurately change the refractive index of the electro-optic polymer.

일반적으로 전기광학 폴리머의 광표백 효율은 도파광의 편광에 의존한다. 특히 전기광학 폴리머의 일종인 PMMA-DR 1을 상온에서 광표백을 하면 TE모드와 TM모드에 대한 광표백 효율의 차이 때문에 TE모드에 대해서는 굴절률이 감소하지만 TM모드에 대해서는 굴절률이 거의 변하지 않고 오히려 약간 증가한다. 이러한 복굴절 현상의 원인은, 상온에서 전기광학 폴리머에 자외선을 쬐어 주면 폴리머 박막과 나란하게 배열된 색소분자에 대한 광표백 효율이 폴리머 박막과 수직하게 배열된 색소분자에 대한 광표백 효율보다 보다 더 크기 때문이다. 따라서, 상온에서 광표백에 의해 형성된 도파로는 이러한 굴절율의 차이로 인해 TE모드만을 도파시키는 특성을 가지므로 TE통과 편광기로 응용할 수 있다.In general, the photobleaching efficiency of an electro-optic polymer depends on the polarization of the waveguide. In particular, when the optical bleaching of PMMA-DR 1, an electro-optic polymer, is performed at room temperature, the refractive index decreases in TE mode due to the difference in photobleaching efficiency between TE mode and TM mode, but the refractive index hardly changes in TM mode but rather increases slightly. . The reason for this birefringence phenomenon is that when the electro-optic polymer is exposed to ultraviolet light at room temperature, the photobleaching efficiency of the dye molecules arranged side by side with the polymer thin film is higher than that of the dye molecules arranged perpendicularly to the polymer thin film. . Therefore, the waveguide formed by optical bleaching at room temperature has a property of guiding only the TE mode due to the difference in refractive index, and thus can be applied as a TE-pass polarizer.

그런데 기존의 광표백 도파로는 전기광학 폴리머로 이루어진 코아층(core layer)을 광표백한 후에 상부 클래딩(upper cladding layer)과 전극을 형성할 때 폴리머의 유리천이온도(glass transtion temperature) 이상의 고온 공정을 거치게 된다. 이로 인하여 전기광학 폴리머의 색소분자들이 불규칙하게 다시 배열되면서 각 편광 성분에 대한 광표백된 색소분자의 비율이 점차 동일해지므로 광도파로의 편광 의존성은 사라지고 TE와 TM 두 모드를 모두 도파시키게 된다.However, the conventional optical bleaching waveguide is subjected to a high temperature process above the glass transition temperature of the polymer when the upper cladding layer and the electrode are formed after photobleaching the core layer made of the electro-optic polymer. . As a result, the pigment molecules of the electro-optic polymer are rearranged irregularly, so that the ratio of photo-bleached pigment molecules to each polarization component is gradually equal, so that the polarization dependence of the optical waveguide disappears and guides both TE and TM modes.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 폴링과 같은 고온 및 고전압 공정이 필요하지 않고, 복잡한 폴링용 전극 대신에 간단한 광표백 마스크 패턴만이 필요하며, 전기광학 폴리머(electro-optic polymer)에서 상온에서 광표백(photobleaching)할 때 유기되는 강한 복굴절(birefringence)을 이용한 광도파로 편광기 및 그 제조방법 방법을 제공함에 있다.The technical problem of the present invention is that high temperature and high voltage processes such as polling are not required, and only a simple photobleaching mask pattern is needed instead of a complicated polling electrode, and photobleaching at room temperature in an electro-optic polymer An optical waveguide polarizer using strong birefringence that is induced when photobleaching) and a method of manufacturing the same are provided.

도 1은 본 발명에 의한 TE통과 편광기의 구조를 도시한 것이다.1 shows the structure of a TE pass polarizer according to the present invention.

도 2는 상기 광도파로 편광기의 평면도를 도시한 것이다.2 shows a plan view of the optical waveguide polarizer.

도 3a 내지 도 6b 는 상기 광도파로 편광기의 제조과정을 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.3A to 6B are cross-sectional views and plan views illustrating a manufacturing process of the optical waveguide polarizer.

상기의 기술적과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 전기광학폴리머에서 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기는, 실리콘 기판; 상기 실리콘기판 상에 위치하며, 소정의 굴절율을 갖는 전기광학 폴리머로 이루어지는 하부클래딩; 상기 하부클래딩 상에 위치하며, 굴절율이 상기 하부클래딩의 굴절율보다 높은 전기광학 폴리머로 이루어지고, 광이 도파하는 광도파로를 구비하는 코아; 상기 코아 상의 일부분을 차지하고 있으며, 상기 광도파로를 통해 광이 진행하는 방향으로 소정의 길이 만큼 상기 광도파로 양 옆에 위치하며, 자외선 조사에 의해 표백되어 TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가하는 표백영역; 및 상기 코아 및 표백영역부 상에 위치하며, 상기 코아의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 전기광학 폴리머로 이루어지는 상부클래딩을 포함함이 바람직하다.According to the present invention for solving the above technical problem, an optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching in an electro-optic polymer, the silicon substrate; A lower cladding on the silicon substrate, the lower cladding comprising an electro-optic polymer having a predetermined refractive index; A core positioned on the lower cladding, the core comprising an electro-optic polymer having a refractive index higher than that of the lower cladding and having an optical waveguide through which light is guided; It occupies a part of the core and is located on both sides of the optical waveguide by a predetermined length in the direction of light propagating through the optical waveguide, and bleached by ultraviolet irradiation to decrease the refractive index for TE mode light, but TM mode light Bleaching area with little or no change in refractive index; And an upper cladding formed on the core and the bleaching region and made of an electro-optic polymer having a refractive index lower than that of the core.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 전기광학폴리머에서 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기 제조방법은, 실리콘 기판 상에 하부클래딩층을 형성하는 단계; 상기 하부클래딩 상에 굴절율이 상기 하부클래딩의 굴절율보다 높은 전기광학 폴리머로 코아층을 형성하는 단계; 상기 코아층 상에 반응성 이온식각 공정으로 TE모드 및 TM모드 광을 도파시키는 광도파로를 형성하는 단계; 상기 광도파로를 포함하는 상기 코아층 상에 상기 코아층의 굴절율보다 낮은 폴리머로 이루어진 상부클래딩층을 형성하는 단계; 편광영역의 광표백 도파로를 위한 금속마스크를 제작하기 위해, 상기 상부클래딩층 위에 금속을 증착하는 단계; 상기 광도파로를 통해 광이 진행하는 방향으로 소정의 길이만큼 상기 광도파로 양 옆에 위치하도록, 상기 증착된 금속 위에 포토레지스트로 광표백 광도파로를 위한 패턴을 형성하여 에칭하는 단계; 및 상기 에칭된 패턴 위에 자외선을 쬐어 표백시켜 TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가하는 광표백 도파로를 형성하는 단계를 포함함이 바람직하다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical waveguide polarizer using birefringence induced by optical bleaching in an electro-optic polymer, the method comprising: forming a lower cladding layer on a silicon substrate; Forming a core layer on the lower cladding with an electro-optic polymer having a refractive index higher than that of the lower cladding; Forming an optical waveguide on the core layer to guide TE mode and TM mode light by a reactive ion etching process; Forming an upper cladding layer made of a polymer having a refractive index lower than that of the core layer on the core layer including the optical waveguide; Depositing a metal on the upper cladding layer to fabricate a metal mask for a photobleaching waveguide in a polarization region; Forming and etching a pattern for the photobleached optical waveguide with photoresist on the deposited metal so as to be positioned at both sides of the optical waveguide by a predetermined length in a direction that light travels through the optical waveguide; And bleaching ultraviolet light on the etched pattern to form an optical bleaching waveguide in which the refractive index decreases for TE mode light but little or slightly increases for the TM mode light.

그리고 추가손실을 줄이기 위해, 상기 광도파로 편광기 제작 이후에 연속적인 광표백을 통하여 광표백 도파로의 모드 분포를 조절하는 단계를 더 구비함이 바람직하다.And in order to reduce the additional loss, it is preferable to further comprise the step of adjusting the mode distribution of the optical bleaching waveguide through the continuous optical bleaching after fabrication of the optical waveguide polarizer.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 의한 TE통과 편광기의 구조를 도시한 것으로서, 실리콘 기판(100), 하부클래딩(110), 코아(120), 상부클래딩(130), 애칭된 립(rib) 또는 채널 광도파로(140), 편광 광도파로(150) 및 표백영역(160)으로 이루어진다. 그리고 도 2는 상기 광도파로 편광기의 평면도를 도시한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 illustrates a structure of a TE-pass polarizer according to the present invention, wherein a silicon substrate 100, a lower cladding 110, a core 120, an upper cladding 130, a nicked rib, or a channel optical waveguide are shown. 140, a polarizing optical waveguide 150 and a bleaching region 160. 2 shows a plan view of the optical waveguide polarizer.

상기 하부클래딩(lower cladding, 110)은 상기 실리콘기판(Si substrate, 100) 상에 위치하며, 소정의 굴절율을 갖는 폴리머로 이루어져 있다. 상기 코아(core, 120)는 상기 하부클래딩(110) 상에 위치하며, 굴절율이 상기 하부클래딩(110)의 굴절율보다 높은 전기광학 폴리머로 이루어져 있으며, 애칭된 립 또는 채널 광도파로(140) 및 편광 광도파로(150)을 구비하고 있다.The lower cladding 110 is located on the Si substrate 100 and is made of a polymer having a predetermined refractive index. The core 120 is positioned on the lower cladding 110, and is made of an electro-optic polymer having a refractive index higher than that of the lower cladding 110, and has a nicknamed lip or channel optical waveguide 140 and polarization. An optical waveguide 150 is provided.

상기 표백영역(phtobleached region)은 상기 코아(120) 상의 일부분을 차지하고 있으며, 상기 광도파로(140, 150)를 통해 광이 진행하는 방향으로 소정의 길이(170) 만큼 상기 광도파로(150) 양 옆에 위치하며, 자외선 조사에 의해 표백되어 TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가한다. 상기 상부클래딩(130)은 상기 코아(120) 및 표백영역(150) 위에 위치하며, 상기 코아(120)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 폴리머로 이루어져 있다.The phtobleached region occupies a portion on the core 120 and is adjacent to both sides of the optical waveguide 150 by a predetermined length 170 in a direction in which light travels through the optical waveguides 140 and 150. It is located at and bleached by ultraviolet irradiation, the refractive index decreases for TE mode light, but little or slightly increases in refractive index change for TM mode light. The upper cladding 130 is positioned on the core 120 and the bleaching region 150 and is made of a polymer having a refractive index lower than that of the core 120.

상기의 구성에 의거하여 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다. 상기 TE 통과편광기는 기본적으로 TE와 TM 두 모드를 모두 도파시키는 입출력 영역(input and output section)과 TE 모드만을 도파시키는 여과 영역(filtering section)으로 나눌 수 있다. 도 1에서 입출력 단의 도파로는 TE와 TM모드를 모두 도파시킬수 있도록 반응성 이온식각 공정(reactive ion etching)을 이용하여 형성한 립(rib)도파로 또는 채널(channel) 도파로로 이루어져 있다. 상기 립 도파로의 TE와 TM 두 도파모드는 특성이 거의 동일하다. 상기 여과영역(filtering section)은 전기광학 폴리머를 상온에서 광표백하여 형성한 도파로로 이루어져 있다. 이 영역에서는 TE모드만이 도파되고 TM 모드는 도파되지 못하고 복사되어 사라진다.Referring to the operation of the present invention based on the above configuration is as follows. The TE pass polarizer basically can be divided into an input and output section for guiding both TE and TM modes and a filtering section for guiding only TE mode. In FIG. 1, the waveguide of the input / output stage includes a rib waveguide or a channel waveguide formed by using reactive ion etching so as to guide both TE and TM modes. The waveguide modes of TE and TM of the rib waveguide have almost the same characteristics. The filtering section consists of a waveguide formed by photobleaching the electro-optic polymer at room temperature. In this area, only TE mode is waveguided and TM mode is not waveguided and is copied and disappeared.

도 2에서 립 도파로와 광 표백에 의한 도파로의 선폭(stripe width)은 동일하게 W이다. 상기 선폭 W는 주어진 광표백시간과 식각 깊이에 대해 각 도파로의 도파 특성을 결정하는 중용한 파라미터이다. 또한, Lf는 편광 여과 효율과 밀접한 관련이 있는 여과영역의 길이를 나타낸다. 실제 실험상에서 W는 수 ㎛ 이고, Lf는 수 mm 이다.In FIG. 2, the stripe width of the lip waveguide and the waveguide due to optical bleaching are equally W. The line width W is an important parameter for determining the waveguide characteristics of each waveguide for a given photobleaching time and etching depth. In addition, Lf represents the length of the filtration area which is closely related to the polarization filtration efficiency. In practical experiments, W is several μm and Lf is several mm.

한편, 본 발명에 의한 광도파로 편광기의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 도 3a 내지 도 6b 는 상기 광도파로 편광기의 제조과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 광이 진행하는 방향에서 본 단면도를 나타내며, 도 3b, 도 4b, 도 5b 및 도 6b는 평면도를 도시한 것이다.On the other hand, the manufacturing method of the optical waveguide polarizer according to the present invention will be described. 3A to 6B are views for explaining a manufacturing process of the optical waveguide polarizer, and FIGS. 3A, 4A, 5A, and 6A are cross-sectional views seen from a direction in which light travels, and FIGS. 3B, 4B, and 3A. 5b and 6b show a plan view.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 실리콘 등의 기판(Si substrate , 100) 위에 적당한 폴리머를 스핀 코팅(spin coating)하여 하부 클래딩층(lower cladding layer, 110)을 형성한다. 그 다음에 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 하부클래딩층(110) 상에 굴절율이 상기 하부클래딩의 굴절율 보다 높은 전기광학 폴리머의 일종인 PMMA-DR 1 으로 코아층(120)을 만든다.As shown in FIGS. 3A and 3B, a lower cladding layer 110 is formed by spin coating a suitable polymer on a Si substrate 100 such as silicon. Then, as shown in FIGS. 4A and 4B, the core layer 120 is made of PMMA-DR 1, which is a kind of electro-optic polymer having a refractive index higher than that of the lower cladding, on the lower cladding layer 110. .

그리고 나서 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 반응이온식각 공정을 수행하여 입출력 단의 립(rib) 도파로 또는 채널(channel) 도파로(130)를 형성한다. 다음으로 도 6a 에 도시된 바와 같이, 상기 도파로(130)를 포함하여 상기 코아층(120) 상에 상기 코아층(120) 보다 굴절율이 낮은 폴리머로 이루어진 상부 클래딩층(140)을 형성한 후, 그 위에 금속을증착한다.(150) 그리고 나서 도 6b에 도시된 바와 같이, 이를 패터닝(patterning)하여 광표백용 금속 마스크를 만든다.Then, as illustrated in FIGS. 5A and 5B, a reaction ion etching process is performed to form a rib waveguide or a channel waveguide 130 of the input / output stage. Next, as illustrated in FIG. 6A, after the upper cladding layer 140 including the waveguide 130 is formed on the core layer 120, the polymer having a lower refractive index than the core layer 120 is formed. Metal is deposited thereon (150). Then, as shown in Fig. 6B, it is patterned to form a metal mask for photobleaching.

이후, TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가하는 광표백 도파로(160)를 형성하기 위해, 자외선광(UV광)을 쬐어 광표백을 적절하게 연속적으로 수행한다. 더욱이 광표백 도파로의 도파 모드 분포를 소자 제작 이후에 광표백 시간을 이용하여 능동적으로 조절하여 추가 손실을 줄인다. 또한 각각의 편광기 주변에 반응이온식각 공정에 의한 도파로와 광표백에 의한 도파로를 부가적으로 만들어 출력 도파모드를 관찰한다.Subsequently, in order to form the optical bleaching waveguide 160 in which the refractive index decreases for the TE mode light but little or slightly increases in the refractive index for the TM mode light, the ultraviolet light (UV light) is irradiated to continuously perform the light bleaching. . Furthermore, the waveguide mode distribution of the optical bleaching waveguide is actively controlled by using the optical bleaching time after device fabrication to reduce additional losses. Also, around each polarizer, waveguides by reactive ion etching process and waveguides by optical bleaching are additionally observed to observe the output waveguide mode.

제작된 편광기의 편광여과 능력을 나타내는 편광 소멸비(polarization exticntion ratio)와 추가손실(excess loss)를 측정하여 제작된 소자의 성능을 평가한다. 이 추가 손실은 광표백에 의한 도파로와 반응이온식각 공정에 의한 도파로의 도파모드 분포간의 차이에 의해 결정된다.The performance of the fabricated device is evaluated by measuring the polarization extinction ratio and the additional loss, which indicate the polarization filtering ability of the fabricated polarizer. This additional loss is determined by the difference between the waveguide distribution by the optical bleaching and the waveguide mode distribution of the waveguide by the reactive ion etching process.

본 발명에 의하면, 상기 광도파로 편광기는 기존의 소자에 비해 다음과 같은 장점을 갖는다. 첫째로, 폴링과 같은 고온 및 고전압 공정이 필요하지 않기 때문에 다른 광정보처리 소자나 전기회로와의 집적에 유리하다. 둘째, 복잡한 폴링용 전극 대신에 간단한 광표백 마스크 패턴만이 필요하다. 셋째, 광표백 도파로의 도파 모드 분포를 소자 제작 이후에 광표백 시간을 이용하여 능동적으로 조절할 수 있기 때문에 추가 손실을 줄이는 것이 용이하다.According to the present invention, the optical waveguide polarizer has the following advantages over the conventional device. Firstly, since high temperature and high voltage processes such as polling are not required, it is advantageous for integration with other optical information processing elements or electrical circuits. Second, only a simple photobleaching mask pattern is needed instead of a complicated polling electrode. Third, since the waveguide mode distribution of the optical bleaching waveguide can be actively adjusted by using the optical bleaching time after fabrication of the device, it is easy to reduce the additional loss.

그리고 본 발명에 의한 향후 기대효과는 다음과 같다. 폴리머를 이용한 소자가 활발히 진행됨에 따라 편광기에 대한 수요도 크게 증가할 것이다. 편광기를 제작할 때 결합될 기존의 소자에 영향을 끼치지 않고 제작공정도 간단해야 한다. 본 발명에서 제안한 폴리머 편광기는 고온, 고전압 공정이 필요없고 구조도 간단하기 때문에 제작이 용이하여 대량생산에 유리할 것이다.And the expected future effect by the present invention is as follows. As active devices using polymers progress, demand for polarizers will increase greatly. When fabricating a polarizer, the fabrication process must be simple without affecting the existing device to be coupled. The polymer polarizer proposed in the present invention does not need a high temperature and high voltage process and has a simple structure, which is easy to manufacture, which is advantageous for mass production.

Claims (5)

기판;Board; 상기 기판 상에 위치하며, 소정의 굴절율을 갖는 폴리머로 이루어지는 하부클래딩;A lower cladding disposed on the substrate and composed of a polymer having a predetermined refractive index; 상기 하부클래딩 상에 위치하며, 굴절율이 상기 하부클래딩의 굴절율보다 높은 전기광학 폴리머로 이루어지고, 광이 도파하는 광도파로를 구비하는 코아;A core positioned on the lower cladding, the core comprising an electro-optic polymer having a refractive index higher than that of the lower cladding and having an optical waveguide through which light is guided; 상기 코아 상의 일부분을 차지하고 있으며, 상기 광도파로를 통해 광이 진행하는 방향으로 소정의 길이 만큼 상기 광도파로 양 옆에 위치하며, 자외선 조사에 의해 표백되어 TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가하는 표백영역; 및It occupies a part of the core and is located on both sides of the optical waveguide by a predetermined length in the direction of light propagating through the optical waveguide, and bleached by ultraviolet irradiation to decrease the refractive index for TE mode light, but TM mode light Bleaching area with little or no change in refractive index; And 상기 코아 및 표백영역부 상에 위치하며, 상기 코아의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 폴리머로 이루어지는 상부클래딩을 포함함을 특징으로 하는, 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기.And an upper cladding formed on the core and the bleaching region, the upper cladding comprising a polymer having a refractive index lower than the refractive index of the core. 제1항에 있어서, 상기 코아의 광도파로는The optical waveguide of the core according to claim 1, 채널형태 또는 립 형태 임을 특징으로 하는 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기.An optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching, characterized in that it is in the form of a channel or a lip. 제1항에 있어서, 상기 코아의 전기광학 폴리머는The method of claim 1, wherein the electro-optic polymer of the core 광표백특성을 가짐을 특징으로 하는 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기.An optical waveguide polarizer using birefringence induced by photobleaching, characterized by having a photobleaching characteristic. 실리콘 기판 상에 하부클래딩층을 형성하는 단계;Forming a bottom cladding layer on the silicon substrate; 상기 하부클래딩 상에 굴절율이 상기 하부클래딩의 굴절율보다 높은 전기광학 폴리머로 코아층을 형성하는 단계;Forming a core layer on the lower cladding with an electro-optic polymer having a refractive index higher than that of the lower cladding; 상기 코아층 상에 반응성 이온식각 공정으로 TE모드 및 TM모드 광을 도파시키는 광도파로를 형성하는 단계;Forming an optical waveguide on the core layer to guide TE mode and TM mode light by a reactive ion etching process; 상기 광도파로를 포함하는 상기 코아층 상에 상기 코아층의 굴절율보다 낮은 폴리머로 이루어진 상부클래딩층을 형성하는 단계;Forming an upper cladding layer made of a polymer having a refractive index lower than that of the core layer on the core layer including the optical waveguide; 편광영역의 광표백 도파로를 위한 금속마스크를 제작하기 위해, 상기 상부클래딩층 위에 금속을 증착하는 단계;Depositing a metal on the upper cladding layer to fabricate a metal mask for a photobleaching waveguide in a polarization region; 상기 광도파로를 통해 광이 진행하는 방향으로 소정의 길이만큼 상기 광도파로 양 옆에 위치하도록, 상기 증착된 금속 위에 포토레지스트로 광표백 광도파로를 위한 패턴을 형성하여 에칭하는 단계; 및Forming and etching a pattern for the photobleached optical waveguide with photoresist on the deposited metal so as to be positioned at both sides of the optical waveguide by a predetermined length in a direction that light travels through the optical waveguide; And 상기 에칭된 패턴 위에 자외선을 쬐어 표백시켜 TE모드 광에 대해서는 굴절율이 감소하지만 TM모드 광에 대해서는 굴절율 변화가 거의 없거나 약간 증가하는 광표백 도파로를 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기 제조방법.UV bleaching the etched pattern to form an optical bleaching waveguide which reduces the refractive index for TE mode light but little or slightly increases the refractive index change for TM mode light. Method for manufacturing optical waveguide polarizer using birefringence. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 추가손실을 줄이기 위해, 상기 광도파로 편광기 제작 이후에 연속적인 광표백을 통하여 광표백 도파로의 모드 분포를 조절하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 광표백에 의해 유기되는 복굴절을 이용한 광도파로 편광기 제조방법.In order to reduce the additional loss, after manufacturing the optical waveguide polarizer further comprises the step of adjusting the mode distribution of the optical bleaching waveguide through the continuous optical bleaching method of manufacturing an optical waveguide polarizer using birefringence induced by optical bleaching.
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