KR19990038669A - 집적광학 광파워 분할기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력 광을 균등한 크기의 N개 광파로 나누어 주는 광파워 분할기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 광파워 분할기는 하나의 주 광도파로와 상기 주광도파로의 일측 또는 양측에 배치된 (N-1)개의 분기 광도파로 이루어져 있다.

주 광도파로와 (N-1)개의 분기 광도파로는 방향성 결합기를 형성하고 있다. 각 방향성 결합기에서 분기 광도파로는 입력 주 광도파로 광파워의 1/N 만큼을 출력하기 위하여 적절한 위상 부정합, 결합 계수, 그리고 결합 길이를 갖는다. 이 광파워 분할기는 주 광도파로를 반원 형태로 만드는 경우 제작시 원형의 기판을 효과적으로 사용할 수 있게 한다.

Description

집적광학 광파워 분할기 및 그 제조방법

본 발명은 입력광을 균등한 크기의 N개 출력광으로 나누어 주는 광파워 분할기에 관한 것으로, 특히 방향성결합기를 사용하여 도파손실을 줄이고, 균일한 출력을 얻을 수 있으며 제작이 간편하고 경제적인 집적광학 광파워 분할기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

광파워 분할기는 하나의 광신호를 다수개의 광신호로 나누어 주는 역할을 하며, 광가입자망의 핵심 부품으로 사용된다. 종래의 광파워 분할기는 광섬유 두 가닥을 서로 열접합 시키거나 옆면을 갈아내어 붙이는 방법으로 제작되었다. 이렇게 제작된 광파워 분할기는 하나의 신호를 두 개로 나누어 주는 소위 "1×2 광파워분할기"가 된다. 1×N 광파워 분할기는 이런 1×2 광파워 분할기를 캐스케이드(cascade)로 접속하여 N개의 출력을 만든 것이다. 이때, (2^(logN/log2)-1)개의 1×2 광파워 분할기가 필요하다. 그러나, 광섬유를 이용한 광파워 분할기는 제작이 매우 까다로울 뿐만 아니라 제작된 소자 간의 특성차가 크기 때문에 균일한 N개의 출력을 얻기가 어렵다. 또한, 단위 소자의 부피가 커 1×N 광파워 분할기를 구성했을 때 실장 부피를 많이 차지하는 단점도 갖고 있다. 따라서, 이를 해결하기 위한 많은 연구가 수행된 바 있으나, 집적광학 기술을 이용하여 제작하는 것이 가장 실용적임이 알려져 있다.

집적광학(Integrated Optics) 기술이란 광도파로를 기반으로 하여 여러가지 광소자를 하나의 기판내에 제작하는 기술을 말한다. 집적광학 기술을 이용하면 광소자간의 정렬이 매우 용이하고 좁은 영역에 많은 소자를 제작할 수 있기 때문에 제작 비용을 줄일 수 있다. 도 1a는 집적광학 기술로 제작된 1×2 광파워 분할기이다. 입력 채널 광도파로는 Y 모양의 분기 영역에서 둘로 갈라진다. 출력 광도파로 간의 사이를 띄우기 위해 사선 도로파가 분기 영역에 사용되며, 이후 평행화 영역에 들어가서 사선 도로파는 직선 도포라로 바뀌게 된다. 시선 광도파로 간의 사잇각 θ(이하 분기각)는 매우 작 값(보통 1°미만)을 갖는 것이 보통이다. 첫번째 이유로는 광도파로의 도파 손실을 줄이기 위해서이다. 분기 영역에서 분기간이 커 갑작스럽게 광파의 진행 경로가 바뀌게 되면 광파가 이 경로를 따라 가지 못하기 때문에 결과적으로 많은 휨 손실(bending loss)이 발생한다. 두 번째 이류로는 1×2 광파워 분할기를 캐스케이드접속하여 1×N 광파워 분할기를 구성할 때 분기각이 크면 광파의 동위상면 진행 방향과 광도파로 진행 방향이 일치하지 않게 되며, 이 경우 다음단 분기점에서 강파가 한쪽방향으로 치우치는 현상이 발생되어 50:50의 균등분할을 기대할 수 없다. 도 1b는 1×2 광파워 분할를 한 기판 상에 연결하여 구성한 1×8 광파워 분할기의 예이다. 각 1×2 광파워 분할기는 트리 구조로 연결되어 있으며 3단으로 구성되어 있다. 첫째단에서는 입력 광을 둘로 나누어 주고, 그 다음단은 넷으로, 그리고 마지막 단계에서 여덟 개의 출력으로 나누어 준다.

집적광학 1×N 광파워 분할기 제작에 있어 가장 중요한 것은 소자의 길이이다. 소자의 길이는 1×2 광파워 분할기 각단의 분기 영역 길이, 그리고 평행화 영역 길이들의 합으로 결정되지만 앞서 설명한 바와같이 분기각을 작게 할 수 없기 때문에 소자 길이는 거의 분기 영역의 길이로서 정해진다. 사선 광도파로로 이루어진 1×N 광파워 분할기에서 분기각을 θ, 출력 광도파로 간의 거리를 S라 할 때 소자길이 L_N은 다음 수학식 1으로 주어진다.

[수학식 1]

이 수학식 1로부터 분기각이 1°이고, S가 250μm인 1×32 광파워 분할기의 길이아 444mm임을 알수 있다. 그러나, 현실적으로 이렇게 긴 광도파로를 제작하기는 매우 곤란하다. 이렇게 긴 광도파로를 제작하기 위한 기판을 마련하기 어려울뿐더러 광도파로를 제작하더라도 도파 손실이 크기 때문에 실용적이지 못하다.

이 때문에 분기영역에 사용되는 사선 광도파로 대신 S자형 곡선 광도파로를 사용하여 소자길이를 줄이려는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 균일한 광파워 분할비를 위해서는 광파의 동위상면 진행방향을 광도파로 진행방향과 일치시켜야 하는 문제가 있기 때문에 곡선 광도파로의 곡률반경을 작게 할 수 없고, 이는 곧 긴 곡선 광도파로를 의미하기 때문에 종래의 광파워 분할기 구조로는 S자형 곡선 광도파로를 사용하더라도 소자 길이를 짧게 하기 어려운 궁극적인 문제를 안고 있다.

종래의 1×N 광파워 분할기가 안고 있는 문제점들을 정리하면 다음과 같다.

1. 긴 소자 길이로 인하여 소자 제작을 위한 기판 마련이 어려우며, 큰 도파손실을 가져온다.

2. 출력 균일도 저하가 생긴다. 즉, 큰 가로 세로비(소자길이/소자쪽)로 인해 제작된 개개 소자들이 공간적으로 균일하지 않기 때문에 N개의 출력의 균일도가 저하된다.

3. 높은 제작 비용이 초래된다. 즉, 비효율적인 기판 사용으로 인해 제작 비용이 크게 든다. 보통 광도파로 소자 제작용 기판은 원형이기 때문에 이러한 긴 소자를 제작할 때 기판의 많은 부분을 낭비한다. 또한, 트리 구조로 되어 있어, 상단 1×2 광파워 분할기에 결함이 발생되어 광파워 분할기가 달라지면 이 효과는 계속해서 그 아랫 단 1×2 광파워 분할기들에 전파되기 때문에 광도파로 상의 조그만한 결함이라도 바로 불량으로 이어진다. 따라서, 수율이 저하되는 단점을 안고 있다. 또한, 균일한 광파워 분할을 위해서는 Y형 광도파로 분기점에 있는 'V'자형 패턴을 매우 정교하게 형성해야 하기 때문에 이의 제작에 큰 공정 비용이 소모된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 1×N 광파워 분할기가 안고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여, 방향성 결합기를 사용하는 스타구조의 광파워 분할기를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 소자 길이를 줄이기 위해서 큰분기각을 사용하면서도 휨 손실이 작고, 균일한 분할비를 만들 수 있는 광파워 분할기를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 소자 길이를 줄임으로써 가로 세로비(소자 길이/소자폭)를 작게 하여 균일도를 증가시키며, 잔여 비균일성은 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기를 분기 광도파로로 이용함으로써를 출력 균일성을 보장하는 광파워분할기를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광도파로들을 반원형으로 배치하고, 소자를 스타 구조로 구성하여, 원형 기판을 효율적으로 사용할 수 있으며, 광파워 분할기를 반원형으로 구성한 경우 입력과 출력이 같은 면에 있어서 입출력 경면처리를 한면만 해도 되기 때문에 경면 처리에 소요되는 비용을 줄일 수 있는 광파워 분할기를 제공하는데 있다.

도 1a는 종래의 Y 분기 광도파로를 기반하는 1×2 광파워분할기를 도시한 도면이다.

도 1b는 종래의 Y 분기 광도파로를 기반하는 1×8 광파워분할기를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라서, 방향성결합기를 사용하여 직선형의 주광도파로의 일측에 분기광도파로들을 배치한 1×N 광파워 분할기를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 방향성결합기를 사용하여 직선형의 주광도파로의 양측에 분기광도파로를 배치한 1×N 광파워 분할기를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 방향성결합기를 사용하여 반원형의 주광도파로의 일측에 분기광도파로들을 배치한 1×N 광파워 분할기를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 방향성결합기를 사용하여 반원형의 주광도파로의 양측에 분기광도파로들을 배치한 1×N 광파워 분할기를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 적용되는 방향성 결합기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명에 의한 도 3의 실시예에 의한 1×32 광파워 분할기의 일 예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 주 광도파로 201-20(N-1) : 분기 광도파로

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 종래의 트리 구조대신 스타 구조를 이용하며 하나의 주광도파로와 N-1개의 분기 광도파로 사이에 방향성 결합기 구조로 접속되는 1×N 광파워 분할기를 제공한다. 하지만 종래의 스타 구조는 모양이 간단하고 제작이 용이한 반면, 출력 광파워의 균일도가 나쁜 것이 흠이다.

따라서, 본 발명에서는 이를 극복하기 위해서 종래의 스타 구조와는 다른 1×N 광파워 분할기를 제공한다. 본 발명의 광파워 분할기는 스타 구조가 갖는 장점은 그대로 가지면서도 출력 광파워를 균일하게 할 수 있는 장점이 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 광파워 분할기는 하나의 주 광도파로와 N-1개의 분기 광도파로로 구성되어 입력 광이 주 광도파로를 따라 진행하여 분기 광도파로로 일정량의 광파워를 분배할 수 있도록, 주 광도파로와 분기 광도파로는 위상 부정합이 있는 방향성 결합기 구조로 결합되어 있다. 위상 부정합이 있는 방향성 결합기는 위상 부정합량에 따라 결합되는 최대 광파워 세기가 제한되기 때문에 광파워 분할기 제작시 오차 허용도를 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 광파워 분할기 동작시 주변 온도 등 외부조건 변화에 대해 광파워 결합 변동량을 줄일 수 있는 장점도 있다. 각 분기도파로는 주 광도파로로부터 일정량의 광파워을 결합시키기 위해서 적절한 결합 계수와 결합 길이를 갖는다.

본 발명의 일 태양(態樣)에 의하면, 1개의 주 광도파로의 상기 주 광도파로로부터 분기된 N-1개의 분기 광도파로를 포함하며, 상기 주 광도파로와 상기 각 분기 광도파로를 방향성결합기 구조로 결합하여 상기 주 광도파로의 일단을 입력단으로, 타단을 하나의 출력단으로, 상기 각 분기 광도파로의 일단을 상기 주 광도파로로부터의 분기입력단으로, 그 타단을 다른 출력단으로 형성한 1×N 광파워 분할기가 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 의하면, 1개의 주 광도파로와 상기 주 광도파로로부터 분기된 N-1개의 분기 광도파로를 포함하며, 상기 주 광도파로와 상기 각 분기 광도파로를 방향성결합기 구조로 결합하여 상기 주 광도파로의 일단을 입력단으로, 타단을 하나의 출력단으로, 상기 각 분기 광도파로의 일단을 상기 주 광도파로로부터의 분기입력단으로, 그 타단을 출력단으로 형성한 1×N 광파워 분할기의 제조방법에 있어서, (a) 방향성 결합기 구조로 결합되는 두 광도파로의 굴절률, 폭 및 길이와 같은 구조를 결정하는 단계; (b) 방향성 결합기 구조의 결합 계수와 결합 길이를 결정하는 단계; (c) 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기 구조의 두 광도파로 사이의 간격을 결정하는 단계; 및 (d) 상기 결정된 결과를 이용하여, 상기 주 광도파로 및 상기 각 부 광도파로를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에서 제공하는 1×N 광파워 분할기의 구성도이다. 도 2는 직선의 주광도파로 한측에 분기 광도파로를 배치한 예이다. 이때, 각 분기 도파로는 입력 광파워의 1/N 만큼씩 광파워를 결합한 후 사선 도파로로 이어져 광파워를 출력 광도파로로 전송한다. 주 광도파로와 사선 광도파로와의 사잇각, 즉 분기각은 종래의 1×N 광파워 분할기 보다 크게 할 수 있다. 왜냐하면, 분기 광도파로의 다음 단에 새로운 분기 단이 없기 때문에 광파의 동위상면 진행 방향은 굳이 사선 광도파로 진행 방향과 일치시킬 필요가 없기 때문이다. 대신, 분기점에서의 산란 손실이 허용할 만한 수준내에 들도록 분기각을 정한다. 도 3은 주 광도파로의 양측에 분기 광도파로를 배열하여 소자의 길이를 줄인 예이다. 분기 광도파로들은 좌우를 번갈아가며 주 광도파로와 결합되어 있기 때문에 첫 번째의 방향성 결합기의 출력 광도파로와 주 광도파로 사이의 거리는 도 2의 반이 된다. 따라서 소자 길이가 감소하게 된다.

도 2와 도 3에 보인 두가지 광파워 분할기는 모두 주 광도파로가 직선이다.

하지만 제작에 사용되는 기판은 대부분 원형이기 때문에 경우에 따라서 기판을 효율적으로 사용하기 어려워질 수도 있다. 특히, 분기 광도파로의 개수가 큰 경우에는 단위 소자 길이가 길어지기 때문에 원형 기판 가장자리의 활용이 용이하지 않다.

본 발명에서는 원형 기판을 효율적으로 사용하기 위한 방안으로 도 4와 도 5의 광파워 분할기를 제공한다. 도 4와 도 5에 제시된 광파워 분할기는 원형 기판의 반쪽을 충분히 활용하는 특징을 갖고 있다. 또한, 입력과 출력이 같은 면에 있기 때문에 입출력 경면 처리를 한번만 해도 되는 장점이 있다. 도 4의 광파워 분할기는 도 2의 광파워 분할기를 원형으로 구성한 예이다. 반원형의 주 광도파로 외측에 N-1개의 분기 광도파로가 방향성 결합기로 결합되어 있어 광파워를 분할한다. 원형기판을 보다 효율적으로 사용하기 위해서 반원형 주 광도파로의 양측에 분기 광도파로를 배치한 것이 도 5이다. 반원형 주 광도파로의 외측에는 곡률 반경이 큰 분기 광도파로를 배치할 수 있지만, 내측에는 공간이 협소한 관계로 골률반경이 작은 도파로를 사용해야 한다. 도 5는 곡률 반경에 따른 휨 손실 그리고 분기 광도파로 길이에 따른 전파 손실을 고려한 광파워 분할기를 도시한다. 주 광도파로의 외측에는 곡률 반경은 크지만 길이가 긴 분기 광도파로를 구비하고 내측에는 곡률 반경은 작지만 길이가 짧은 분기 광도파로를 비치하여 출력단에서 광파워 분할의 세기가 고르게 출력되도록 한다.

도 6은 이상 제안한 4가지 광파워 분할기의 동작을 설명하기 위해 도시한 1×N 광파워 분할기의 i 번째 방향성 결합기이다. 방향성 결합기의 주광도파로로부터의 입력은 P_in(N-i+1)/N, 주 광도파로로의 출력은 P_in(N-i)/N, 분기 광도파로로의 출력은 P_in/N이다. 언급한 바와 같이 방향성 결합기는 주어진 결합 광파워 세기의 오차에 대해 제작 허용 오차를 증가시키기 위하여 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기를 이용한다. 방향성 결합기의 광출력 특성식은 다음 수학식 2와 같다.

[수학식 2]

T-2

여기서, P_in은 입력 광파워, K_i은 결합 계수, δ는 위상 부정합량에 해당하는 전파 상수 차이, L_i는 결함 길이, 그리고 * 표시는 복소 공액(complex conjugate)를 나타낸다. 윗식에서 알수 있듯이 최대 결합 파워는 결함 계수와 위상 부정합량에 의해 결정된다. 윗식을 도 6의 방향성 결합기에 적응하고 식을 정리하면 다음 수학식 3 내지 수학식 5와 같은 관계가 얻어진다.

[수학식 3]

위상 주정합량 : δ_i= δ₀

[수학식 4]

[수학식 5]

이 수학식들로부터 위상 부정합량을 일정한 값으로 고정시키고 각 방향성 결합기 단계에서의 결합 계수와 결합 길이를 변화시켜 P_in/N 만큼의 광파워를 주 광도파로로부터 분기시킬 수 있음을 알 수 있다. 1×N 광파워 분할기 제조 과정은 다음과 같다.

1. 방향성 결합기의 두 광도파로의 구조(굴절률, 폭 및 길이)를 결정한다.

-두 광도파로의 구조가 정해지면 위상 부정합량이 계산되어진다. 위상 부정합량이 결정되면 바로 i번째 단에서의 K_i가 결정되어 두 광도파로 사이의 간격이 정해진다. 이때, 두 광도파로의 도파 모드 중첩으로부터 주어지는 누화가 P_i/N보다 매우 작아야 한다. 위상 부정합량은 이렇게 i번째 단의 누화까지 고려하여 결정되어야 한다. 예를 들어, 위상 부정합량 δ₀가 지나치게 큰 경우 결합계수 K_i가 큰 값이 되고 두 광로파로 사이의 간격이 작아지게 된다. 간격이 작아지면 누화가 커지기 되고 이 값이 P_i/N 값과 비교해 작지 않은 경우 이 방향성 결합기는 1×N 광파워 분할기의 분기 광도파로로 사용할 수 없게 된다.

2. i 번째의 방향성 결합기의 결합 계수와 결합 길이를 결정한다.

3. 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기의 두 광로파로 사이의 간격을 결정한다. i번쩨 단에서 정해진 결합 계수와 주어진 두 광도파로 구조에 있어서 광도파로 사이의 간격에 대한 결합 계수식으로부터 두 광도파로 사이의 간격을 결정할 수 있다. 이 과정은 위의 과정 1에서 초기 δ₀를 결정하기 위하여 쓰인 바 있다.

4. 주 광도파로 및 부 광도파로를 배치한다.

위의 과정으로부터 주 광도파로 및 부 광도파로를 배치한다. 주 광도파로는 두 광도파로 쪽 중 좁은 것을 택하고 분기 광도파로는 넓은 것을 택한다. 왜냐하면, 주 광도파로는 직선 광도파로이기 때문에 전파 손실이 작지만 분기광도파로는 곡선 부분을 포함하고 있기 때문에 좁은 쪽을 선택하는 경우 전파 손실이 커질 수 있기 때문이다.

5. 분기 광도파로에 'S' 자형 곡선 광도파로를 연결하여 출력 광도파로들이 원하는 만큼 간격을 갖도록 1×N 광파워 분할기를 형성한다. 이때 주위할 것은 곡선 광도파로와 주 광도파로 사이의 기생 결합이 출력 광파워에 영향을 주지 않도록 해야한다. 이를 위해서는 곡률 반경이 작은 'S' 자형 곡선 광도파로를 쓰는 것이 유리하지만 이 경우 산란 손실이 커질 수 있다.

이상은 1×N 광파워 분할기를 설계하는 과정을 기술한 것이다. 이 중에서 광파워 분할기의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있는 인자로는 첫번째 언급한 누화와 다섯번째 언급한 기생 결합이다. 이를 해결하기 위한 근본적인 방법은 이들을 고려하여 결합 계수와 결합 길이를 결정하는 것이다. 특히, 이 문제는 분기 광도파로의 계수가 많은 경우 중요한 문제가 된다. 도 7에는 이상 언급한 과정에 대한 예로서 설계된 1×32 광파워 분할기가 도시되어 있고, 누화 그리고 기생 결합이 충분히 작도록 고려되었다. 또한, 본 발명에 적용되는 상기 주 광도파로 및 상기 각분기 광도파로들은 실리콘 웨이퍼에 형성된 다층 폴리머 박막 또는 다충 실리카 박막으로 구성되는 채널 광도파로이다. 또한, 상기 좁은 폭의 주 광도파로는 광섬유와의 효율적인 결합을 위하여 주광도파로로 입출력단에 보다 넓은 폭의 광도파로를 데이퍼드 광도파로(tapered waveguide)를 통하여 연결할 수 있다.

본 발명에 의한 광파워 분할기는 하나의 주광도파로와 (N-1)개의 분기 광도파로 이루어져, 상기 주 광도파로와 (N-1)개의 분기광도파로의 접속은 방향성 결합기 구조를 이용한다. 각 방향성 결합기에서 분기 광도파로는 입력 주 광도파로 광파워의 1/N 만큼을 출력하기 위하여 적절한 위상 부정합, 결합 계수, 그리고 결합 길이를 갖는다. 이 광파워 분할기는 주 광도파로를 반원 형태로 만드는 경우 제작시 원형의 기판을 효과적으로 사용할 수 있게 한다. 이로써, 본 발명은 큰 분기각을 사용할 수 있기 때문에 소자 길이를 짧게 할 수 있으며, 가로 세로비(소자길이/소자폭)를 작게 하여 균일도를 증가시킨다. 또한, 주 광도파로로부터 출력을 분기시키기 위해 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기를 사용함으로서 광파워 분할기 제작시 오차 허용도를 높임으로써 출력의 균일도를 보장할 수 있다. 또한, 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기는 외부 동작 조건 변화에 대한 광출력 변화량을 줄이기 때문에 출력 균일도가 증가된다. 또한, N-1의 방향성 결합기 설계 만으로 1×N 광파워 분할기가 구성되기 때문에 설계에 소모되는 비용이 매우 저렴하다. 즉, 소자들을 스타구조로 구성하기 때문에 광도파로 한 곳에 결함이 발생된다 해도 결함이 발생한 곳이 광파의 분기점이 아니라면 발생된 결함이 균일도에 크게 영향을 주지 않기 때문에 수율을 향상시킬 수 있다. 변형예로서, 광도파로들을 반원형으로 배치하여 원형 기판을 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

Claims (26)

1개의 주 광도파로와 상기 주 광도파로로부터 분기된 N-1개의 분기 광도파로를 포함하며, 상기 주 광도파로와 상기 각 분기 광도파로를 방향성결합기 구조로 결합하여 상기 주 광도파로의 일단을 입력단으로, 타단을 하나의 출력단으로, 상기 각 분기 광도파로의 일단을 상기 주 광도파로로부터의 분기입력단으로, 그 타단을 다른 출력단으로 형성한 1×N 광파워 분할기.

제 1항에 있어서, 상기 주 광도파로는 직선 광도파로임을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항에 있어서, 상기 주 광도파로는 곡선 광도파로임을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 각 분기 광도파로는 상기 주 광도파로의 일측에 배치됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 각 분기 광도파로는 상기 주 광도파로의 양측에 나뉘어 배치됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 2항에 있어서, 상기 각 분기 광도파로는 사선, 직선 및 S자 곡선 광도파로로 이루어져 출력 광도파로를 형성함을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 3항에 있어서, 상기 각 분기 광도파로는 곡선 광도파로로 이루어져 출력광도파로를 형성함을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 주 광도파로는 반원형 곡선 광도파로임을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 8항에 있어서, 상기 N-1개의 분기 광도파로들은 상기 주 광도파로의 외측에 배치됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 주 광도파로 및 상기 각 분기 광도파로들은 원형 기판 반쪽내에 제작됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 8항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분기 광도파로들의 절반정도는 상기 주 광도파로의 외측에 배치되고, 나머지 절반의 분기 광도파로들은 상기 주 광도파로의 내측에 배치됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 광파워 분할기의 단면 경면 처리는 입출력 광도파로인 주 광도파로와 수직한 한 면에 수행됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 내지 제 12항 중의 어느 한 항에 있어서, 광파워 분기를 위한 방향성 결합기구조 결합시 위상 부정합이 있는 것을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 13항에 있어서, 광파워를 분기하는 첫번째 방향성 결합기구조의 위상 부정합량, 결합계수, 그리고 결합 길이는 다음의 관계식을 따름을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 4항에 있어서, N이 큰 경우 i 번째 방향성 결합기의 위상 부정합량, 결합계수, 그리고 결합 길이는 누화와 기생 결합을 고려하여 보정됨을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 내지 제 15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 수 N은 임의의 자연수임을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 내지 제 15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주 광도파로 및 상기 각 분기 광도파로들은 실리콘 웨이퍼위에 형성된 다층 폴리머 박막으로 구성되는 채널 광도파임을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

제 1항 내지 제 15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주 광도파로 및 상기 각 분기 광도파로들은 실리콘 웨이퍼에 형성된 다층 실리카 박막으로 구성되는 채널 광도파임을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기.

1개의 주 광도파로와 상기 주 광도파로로부터 분기된 N-1개의 분기 광도파로를 포함하며, 상기 주 광도파로와 상기 각 분기 광도파로를 방향성결합기 구조로 결합하여 상기 주 광도파로의 일단을 입력으로, 타단을 하나의 출력단으로, 상기 각 분기 광도파로의 일단을 상기 주 광도파로로부터의 분기입력단으로, 그 타단을 다른 출력단으로 형성한 1×N 광파워 분할기의 제조방법에 있어서,

(a) 방향성 결합기 구조로 결합되는 두 광도파로의 굴절률, 폭 및 길이와 같은 구조를 결정하는 단계;

(b) 방향성 결합기 구조의 결합 계수와 결합 길이를 결정하는 단계;

(c) 위상 부정합을 갖는 방향성 결합기 구조의 두 광도파로 사이의 간격을 결정하는 단계; 및

(d) 상기 결정된 결과를 이용하여, 상기 주 광도파로 및 상기 각 부 광도파로를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 19항에 있어서, 상기 단계 (d)는 상기 주 광도파로와 상기 각 분기 광도파로에 'S' 자형 곡선 광도파로를 연결하여 출력 광도파로들이 원하는 만큼 간격을 갖도록, 1×N 광파워 분할기를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 19항에 있어서, 상기 단계(d)는 상기 주 광도파로와 상기 각 분기 광도파로를 각각 반원형으로 배치하여 출력 광도파로들이 원하는 만큼 간격을 갖도록, 1×N 광파워 분할기를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 19항 내지 제 21항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (a)는

(a1) 상기 결정된 두 광도파로의 구조에 의해 위상 부정합량을 계산하는 단계;

(a2) 상기 계산된 위상 부정합량에 의해 결합계수를 결정하는 단계; 및

(a3) 상기 결정된 결합계수에 의해 상기 두 광도파로 사이의 간격을 정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 19항 내지 제 21항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 상기 정해진 결합 계수와 주어진 두 광도파로 구조에 있어서 광도파로 사이의 간격에 대한 결합 계수식으로부터 두 광도파로 사이의 간격을 결정함을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 19항 내지 제 21항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (d)는 상기 주 광도파로의 일측 또는 양측에 상기 각 분기 광로파로를 배치함을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 24항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 상기 주 광도파로는 두 광도파로 폭들중 좁은 폭을 택하고 분기 광도파로는 넓은 폭을 택함을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.

제 25항에 있어서, 상기 좁은 폭의 주 광도파로는 광섬유와의 효율적인 결합을 위하여 주광도파로 입출력단에 보다 넓은 폭의 광도파로를 테이퍼드 광도파로(tapered waveguide)를 통하여 연결할 수 있음을 특징으로 하는 1×N 광파워 분할기의 제조방법.