KR19990059954A - Acousto-optic filter having a low side lobe and a method of manufacturing the same - Google Patents

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KR19990059954A
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한상필
윤형도
임영민
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강상훈
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Abstract

본 발명에 따른 음향 광학 필터는, 리튬 나이오베이트(LiNbO3)로 형성된 기판과, 기판 위에 티타늄(Ti) 막을 증착하고 확산시켜 기판의 중앙 부분에 스트립 모양으로 형성한 광도파로와, 광도파로의 중앙 부분에 금 또는 알루미늄으로 형성되며 표면 탄성파(SAW)를 발생하는 SAW 발생기와, 광도파로를 중심으로 분리되는 두 영역에 각각 형성되며 SAW가 감쇄하면서 전달되도록 하는 SAW 감쇄층과, 광도파로의 양 끝에 형성되며 SAW가 반사되는 것을 방지하기 위한 SAW 흡수층을 포함한다. 여기서, 광도파로는 기판의 중앙 부근에 스트립 모양으로 형성하며, SAW 감쇄층은 안티몬 나이드(InSb)로 증착하여 형성한다.The acoustooptic filter according to the present invention includes a substrate formed of lithium niobate (LiNbO 3 ), an optical waveguide formed by depositing and diffusing a titanium (Ti) film on a substrate, and formed in a strip shape in a central portion of the substrate, SAW generator formed of gold or aluminum in the center portion and generating surface acoustic wave (SAW), SAW attenuation layer formed in two areas separated from the optical waveguide, and transmitted while attenuating the SAW, and the amount of optical waveguide It is formed at the end and includes a SAW absorbing layer to prevent the SAW from being reflected. Here, the optical waveguide is formed in a strip shape near the center of the substrate, and the SAW attenuation layer is formed by depositing with antimony nitride (InSb).

Description

저 사이드 로브를 갖는 음향 광학 필터와 그 제조 방법Acousto-optic filter having a low side lobe and a method of manufacturing the same

본 발명은 파장 분할 다중 방식(wavelength division multiplexing : WDM)의 광통신 시스템에서 필터 또는 스위치로서 사용되는 음향 광학 필터(acousto-optic filter)에 관한 것으로서, 특히 저 사이드 로브(sidelobe)를 갖는 음향 광학 필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an acoustic-optic filter used as a filter or switch in an optical communication system of wavelength division multiplexing (WDM), and more particularly, to an acoustic optical filter having a low side lobe. It is about.

일반적으로 음향 광학 필터는, 기판위에 형성되는 광도파로와 표면 탄성파(surface acoustic wave: 이하 'SAW'라 함)를 발생시키는 SAW 변환기(transducer)로 이루어진다.In general, an acoustooptic filter consists of an optical waveguide formed on a substrate and a SAW transducer that generates a surface acoustic wave (hereinafter referred to as SAW).

이러한, 음향 광학 필터는 다음과 같은 방법으로 다중의 파장을 가지는 광 중에서 하나의 파장을 선택한다.Such an acoustooptic filter selects one wavelength from light having multiple wavelengths in the following manner.

동일한 편광 상태, 예컨대 TE 모드를 가지는 다중 파장의 광(multiwavelength light)이 광도파로의 한쪽 끝에 입사되며, 이 다중 파장을 가지는 광이 SAW 변환기에 의해 발생되는 SAW와 상호 작용한다. 이와 같은 상호 작용에 의해, 다중 파장을 갖는 광 중 하나의 파장 만이 그의 편광 상태(예컨대, TM 모드)를 바꾸고 이 편광 상태를 바꾼 광만이 음향 광학 필터의 외부로 출력되게 된다. 즉, 광도파로에 입사된 다수의 파장을 가지는 광에 적절한 주파수의 SAW를 상호 작용시킴으로써, 입사된 다수의 파장 중에서 특정의 파장을 선택할 수 있다.Multiwavelength light having the same polarization state, for example TE mode, is incident on one end of the optical waveguide, and the light having this multiwavelength interacts with the SAW generated by the SAW converter. By this interaction, only one wavelength of light having multiple wavelengths changes its polarization state (e.g., TM mode) and only the light which has changed this polarization state is output to the outside of the acoustooptic filter. That is, by interacting with SAW of a suitable frequency to light having a plurality of wavelengths incident on the optical waveguide, a specific wavelength can be selected from the plurality of incident wavelengths.

도1은 종래의 음향 광학 필터의 평면도이다.1 is a plan view of a conventional acoustooptic filter.

도1에 도시한 바와 같이, 종래의 음향 광학 필터는 SAW 장벽층(10), 광도파로(20), SAW 도파로(30), SAW IDT (surface acoustic wave inter digital transducer) 전극(40)과 SAW 흡수층(50)으로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the conventional acoustooptic filter includes a SAW barrier layer 10, an optical waveguide 20, a SAW waveguide 30, a SAW IDT (surface acoustic wave inter digital transducer) electrode 40 and a SAW absorbing layer. It consists of 50.

도1에서, 단일의 광도파로(20)가 리튬 나이오베이트(LiNbO3) 기판(도시하지 않음)의 중앙에 형성되며, SAW를 안내하기 위한 SAW 도파로(30)가 또한 기판에 형성되어 있다.In FIG. 1, a single optical waveguide 20 is formed in the center of a lithium niobate (LiNbO 3 ) substrate (not shown), and a SAW waveguide 30 for guiding SAW is also formed in the substrate.

SAW IDT 전극(40)은 광도파로의 한쪽 끝에 형성되어 SAW를 발생시키고, SAW 장벽층(10)은 광도파로의 양 옆에 형성되어 SAW가 SAW 도파로(30)를 따라 감쇄함이 없이 전달되도록 한다. SAW 흡수층(50)은 광도파로(20)와 SAW 도파로(30)의 입출력단에 형성되어 SAW가 반사되는 것을 방지한다.The SAW IDT electrode 40 is formed at one end of the optical waveguide to generate SAW, and the SAW barrier layer 10 is formed on both sides of the optical waveguide so that the SAW is transmitted without attenuation along the SAW waveguide 30. . The SAW absorbing layer 50 is formed at the input / output ends of the optical waveguide 20 and the SAW waveguide 30 to prevent the SAW from being reflected.

도1에 도시된 음향 광학 필터는 다음의 제조 방법으로 형성된다.The acoustooptic filter shown in Fig. 1 is formed by the following manufacturing method.

LiNbO3로 이루어진 기판 위에 SAW 장벽층(10)을 형성하기 위한 티타늄(Ti)막을 기판의 위쪽 및 아래쪽 부분에 증착하고, 이 Ti막을 마스크 등을 이용하여 패터닝하여 스트립 모양의 패턴을 형성한다. 그리고, 이 Ti 막을 1050 ℃로 약 16시간 동안 가열하여 확산시킨다.A titanium (Ti) film for forming the SAW barrier layer 10 is deposited on the upper and lower portions of the substrate on a substrate made of LiNbO 3 , and the Ti film is patterned using a mask or the like to form a strip pattern. The Ti film is then heated to 1050 ° C. for about 16 hours to be diffused.

그 다음, 광도파로(20)를 형성하기 위한 Ti막을 증착하여 기판의 가운데에 스트립 모양으로 패터닝한 후 8시간 동안 확산시킨다. 이때, 광도파로를 위한 Ti막 뿐만 아니라 이미 16시간 동안 가열된 SAW 장벽층(10)도 동시에 확산시킨다. 따라서, SAW 장벽층을 위한 Ti막은 총 약 24시간 동안 확산되며, 광도파로를 위한 Ti 막은 약 8시간 동안 확산된다.Next, a Ti film for forming the optical waveguide 20 is deposited, patterned into a strip shape in the center of the substrate, and then diffused for 8 hours. At this time, not only the Ti film for the optical waveguide but also the SAW barrier layer 10 heated for 16 hours are simultaneously diffused. Therefore, the Ti film for the SAW barrier layer is diffused for about 24 hours in total, and the Ti film for the optical waveguide is diffused for about 8 hours.

그 다음 광도파로(20)의 한쪽 끝에 금 또는 알루미늄을 증착시킨 후 패터닝하여 SAW IDT 전극(40)을 형성하고, 고무 접착제 등을 이용하여 SAW 흡수층(50)을 기판의 양 옆에 형성한다.Next, gold or aluminum is deposited on one end of the optical waveguide 20 and patterned to form a SAW IDT electrode 40, and SAW absorbing layers 50 are formed on both sides of the substrate using a rubber adhesive or the like.

이와 같이, 도1의 음향 광학 필터의 제조 공정에서는, Ti의 내부 확산을 통해 형성하는 SAW 장벽층(SAW 도파로) 제작공정시 Ti 확산시간이 보통 24시간 정도로 매우 길며, 광도파로와 SAW 장벽층 (SAW 도파로)을 제작하는 공정이 매우 복잡하다는 문제점이 있다.As described above, in the manufacturing process of the acoustooptic filter of FIG. 1, the Ti diffusion time is usually about 24 hours in the SAW barrier layer (SAW waveguide) fabrication process formed through the internal diffusion of Ti, and the optical waveguide and the SAW barrier layer ( SAW waveguide) is a very complicated process.

도1에서, SAW는 음향 광학 필터내에서는 감쇄함이 없이 일정한 크기로 광도파로에 영향을 미치며, 필터 밖에서는 SAW 흡수층(50)에 의해 흡수되기 때문에 거의 영향을 미치지 않는다.In FIG. 1, the SAW affects the optical waveguide to a constant size without attenuation in the acoustooptic filter, and has little effect since it is absorbed by the SAW absorbing layer 50 outside the filter.

도2는 도1의 음향 광학 필터에서, z방향으로 진행하는 SAW가 광도파로에 미치는 반응 분포의 함수(전달함수)를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a function (transmission function) of the response distribution of the SAW traveling in the z direction on the optical waveguide in the acoustooptic filter of FIG.

도2에서, 가로축은 SAW의 진행 방향(z 방향)을 정규화한 것으로, 필터의 길이 L(SAW IDT 전극(40)에서 SAW 흡수층(50)까지의 거리)을 1로 하고, 이 L을 기준으로 하여 나머지 길이들을 나타낸 것이다. 세로축은 정규화한 z값에 대한 반응 분포값 q(z)을 나타낸 것으로서, q(z)는 SAW가 광도파로에 미치는 반응성의 최대값을 1로 하여 이에 대한 상대값을 나타낸 것이다.In Fig. 2, the horizontal axis normalizes the advancing direction of the SAW (z direction), and the length L of the filter (the distance from the SAW IDT electrode 40 to the SAW absorption layer 50) is 1, based on this L. The remaining lengths are shown. The vertical axis represents the response distribution value q (z) with respect to the normalized z value, and q (z) represents the maximum value of the response of the SAW to the optical waveguide as 1, and the relative value thereof.

도2에 도시한 바와 같이, SAW는 음향 광학 필터에서 감쇄함이 없이 전달되기 때문에 분포 함수 q(z)은 z 값이 1이내에서는 1로 되며, 그 외의 곳에서는 0으로 된다.As shown in Fig. 2, since the SAW is transmitted without attenuation in the acoustooptic filter, the distribution function q (z) becomes 1 within the z value of 1, and 0 elsewhere.

도3은 도2의 반응 분포 함수에 대한 주파수 응답을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency response to the response distribution function of FIG. 2.

도3에서 가로축은 주파수 f를 나타내며, 세로축은 주파수 f에 대한 주파수 응답의 크기를 나타낸다. 이 때, 주파수 응답의 크기는 메인 로브(main lobe)의 크기를 0데시벨(dB)로 정의하고, 나머지 값은 이 메인 로브에 대한 상대 값으로 나타내었다.In Fig. 3, the horizontal axis represents the frequency f, and the vertical axis represents the magnitude of the frequency response to the frequency f. In this case, the magnitude of the frequency response is defined as the size of the main lobe as 0 decibels (dB), and the remaining values are expressed as relative values with respect to the main lobe.

도3에 도시한 바와 같이, 사이드 로브의 값이 크기 때문에 메인 로브와 이에 인접하는 사이드 로브(side lobe) 중 최대 크기와의 차는 약 15dB에 불과하다. 이와 같이, 사이드 로브 값이 크게 되면, 다수의 파장을 가지는 광대역의 광이 입사되는 경우에 파장 간의 신호 간섭이 생겨 채널간 잡음이 생긴다는 문제점이 있다.As shown in Fig. 3, since the value of the side lobe is large, the difference between the main lobe and the maximum size of the adjacent side lobes is only about 15 dB. As described above, when the side lobe value is increased, signal interference between wavelengths occurs when broadband light having a plurality of wavelengths is incident, resulting in noise between channels.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음향 광학 필터의 제조 시간을 단축하고 제조 방법을 간단히 하기 위한 것이며, 또한 사이드 로브 값의 크기를 작게 하여 인접하는 파장의 신호 간섭에 의한 채널간 잡음을 줄이기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, to shorten the manufacturing time of the acoustooptic filter and to simplify the manufacturing method, and also to reduce the size of the side lobe value to reduce the inter-channel noise due to signal interference of adjacent wavelengths. Is to reduce.

도1은 종래의 음향 광학 필터의 평면도이다.1 is a plan view of a conventional acoustooptic filter.

도2는 표면 탄성파(SAW)가 광도파로에 미치는 반응 분포의 함수를 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a function of the response distribution of surface acoustic wave (SAW) on an optical waveguide.

도3은 도2의 함수에 대한 주파수 응답을 나타내는 도면이다.3 shows a frequency response to the function of FIG.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 음향 광학 필터의 평면도이다.4 is a plan view of an acoustooptic filter according to an embodiment of the present invention.

도5는 표면 탄성파가 광도파로에 미치는 반응 분포의 함수를 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a function of a response distribution of surface acoustic waves on an optical waveguide.

도6은 도5의 함수에 대한 주파수 응답을 나타내는 도면이다.FIG. 6 shows a frequency response to the function of FIG.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 음향 광학 필터는Acousto-optic filter according to the present invention to achieve this object is

기판과, 기판의 일부분에 형성되며 다수의 파장을 갖는 광을 안내하는 광도파로와, 광도파로의 중앙 부분에 형성되며 표면 탄성파(SAW)를 발생하는 SAW 발생기와, 광도파로를 중심으로 분리되는 두 영역에 각각 형성되며 SAW가 감쇄하면서 전달되도록 하는 SAW 감쇄층과, 광도파로의 양 끝에 형성되며 SAW가 반사되는 것을 방지하기 위한 SAW 흡수층을 포함한다.A substrate, an optical waveguide formed in a portion of the substrate and guiding light having a plurality of wavelengths, a SAW generator formed in a central portion of the optical waveguide and generating surface acoustic wave (SAW), and two separated around the optical waveguide SAW attenuation layers each formed in the region and allowing SAWs to be attenuated and transmitted, and SAW absorbing layers formed at both ends of the optical waveguide and preventing SAWs from being reflected.

여기서, 기판은 리튬 나이오베이트(LiNbO3)로 형성하며, 광도파로는 기판에 티타늄(Ti) 막을 증착하고 확산시켜 형성한다. 또한 SAW 발생기는 금 또는 알루미늄으로 형성하며, SAW 흡수층은 고무 접착제, 왁스 또는 셀로판 테이프로 형성한다.Here, the substrate is formed of lithium niobate (LiNbO 3 ), and the optical waveguide is formed by depositing and diffusing a titanium (Ti) film on the substrate. The SAW generator is also formed of gold or aluminum and the SAW absorber layer is formed of rubber adhesive, wax or cellophane tape.

이때, 광도파로는 기판의 중앙 부근에 스트립 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the optical waveguide is preferably formed in a strip shape near the center of the substrate.

또한 SAW 감쇄층은 안티몬 나이드(InSb)로 증착하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the SAW attenuation layer is preferably formed by depositing with antimony nitride (InSb).

한편, 본 발명에 따른 음향 광학 필터 제조 방법은On the other hand, the acoustooptic filter manufacturing method according to the present invention

기판에 제1 금속막을 증착하고 패터닝하는 단계와, 패터닝된 제1 금속막을 확산시켜 광도파로를 형성하는 단계와, 제2 금속막을 광도파로 위에 증착하고 패터닝하여 광도파로의 중앙 부근에 표면 탄성파(SAW) 발생기를 형성하는 단계와, 제3 금속막을 기판 위에 증착하고 패터닝하여, 광도파로를 중심으로 분리되는 두 영역에 각각 SAW 감쇄층을 형성하는 단계와, 광도파로의 양 끝에 SAW 흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.Depositing and patterning a first metal film on a substrate; diffusing the patterned first metal film to form an optical waveguide; depositing and patterning a second metal film on the optical waveguide to form a surface acoustic wave (SAW) near the center of the optical waveguide. ) Forming a generator, depositing and patterning a third metal film on the substrate to form a SAW attenuation layer in each of two regions separated from the optical waveguide, and forming SAW absorbing layers at both ends of the optical waveguide. It includes.

여기서, 기판은 리튬 나이오베이트(LiNbO3)를 사용하며, SAW 흡수층은 고무 접착제, 왁스 또는 셀로판 테이프로 형성한다. 또한 제1 금속막은 티타늄으로 이루어지며, 제2 금속은 금 또는 알루미늄으로 이루어진다. 이때, 제3 금속막은 안티몬 나이드(InSb)로 형성하는 것이 바람직하다.Here, the substrate uses lithium niobate (LiNbO 3 ), and the SAW absorbing layer is formed of a rubber adhesive, wax or cellophane tape. In addition, the first metal film is made of titanium, and the second metal is made of gold or aluminum. In this case, the third metal film is preferably formed of antimony nitride (InSb).

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described an embodiment of the present invention;

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 음향 광학 필터의 평면도이다.4 is a plan view of an acoustooptic filter according to an embodiment of the present invention.

도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 음향 광학 필터는 기판(100), 광도파로(200), SAW 감쇄층(300), SAW IDT 전극(400)과 SAW 흡수층(500)으로 이루어진다.As shown in Fig. 4, the acoustooptic filter of the present invention comprises a substrate 100, an optical waveguide 200, a SAW attenuation layer 300, a SAW IDT electrode 400 and a SAW absorption layer 500.

도4에서, 단일의 광도파로(200)는 LiNbO3로 형성된 기판(100)의 가운데에 스트립 모양으로 형성되며, SAW IDT 전극(400)이 광도파로(200)의 중앙 부근에 형성된다. 이 SAW IDT 전극(400)은 도1과는 달리 SAW를 양방향으로 전달한다.In FIG. 4, a single optical waveguide 200 is formed in a strip shape in the center of the substrate 100 formed of LiNbO 3, and a SAW IDT electrode 400 is formed near the center of the optical waveguide 200. Unlike in FIG. 1, the SAW IDT electrode 400 delivers SAW in both directions.

SAW 감쇄층(300)은 광도파로의 양 옆에 형성되어 SAW의 전파가 양쪽 방향으로 단조 감소되어 전달되도록 한다. SAW 흡수층(500)은 광도파로(200)의 입출력단에 형성되어 SAW가 반사되는 것을 방지한다.SAW attenuation layer 300 is formed on both sides of the optical waveguide so that the propagation of SAW is monotonically reduced in both directions to be transmitted. The SAW absorbing layer 500 is formed at the input / output terminal of the optical waveguide 200 to prevent the SAW from being reflected.

도4에 도시된 음향 광학 필터는 다음의 제조 방법으로 형성된다.The acoustooptic filter shown in Fig. 4 is formed by the following manufacturing method.

먼저, LiNbO3로 이루어진 기판(100) 위에 티타늄(Ti)막을 증착하고 이 Ti막을 마스크 등을 이용하여 패터닝하여 스트립 모양의 패턴을 형성한다. 그리고, 이 Ti 막을 1050 ℃에서 약 8시간 동안 확산시켜 광도파로(200)를 형성시킨다. .First, a titanium (Ti) film is deposited on a substrate 100 made of LiNbO 3 , and the Ti film is patterned by using a mask to form a strip-shaped pattern. The Ti film is then diffused at 1050 ° C. for about 8 hours to form the optical waveguide 200. .

그 다음, 안티몬 나이드(InSb)를 증착시키고, 마스크 등을 이용하여 패터닝하여 스트립 모양의 SAW 감쇄층(300)을 형성한다. 이 때, SAW 감쇄층(300)은 광도파로(200)를 중심으로 분리되는 두 영역에 각각 형성된다.Next, antimony nitride (InSb) is deposited and patterned using a mask to form a strip-shaped SAW attenuation layer 300. At this time, the SAW attenuation layer 300 is formed in each of the two areas separated from the optical waveguide 200 as a center.

그리고 나서, 금 또는 알루미늄으로 증착시킨 후 패터닝하여 SAW IDT 전극(400)을 광도파로의 중앙 부근에 형성하고, 고무 접착제, 왁스, 셀로판 테이프 등을 이용하여 SAW 흡수층(300)을 형성한다.Subsequently, after depositing with gold or aluminum, the SAW IDT electrode 400 is formed near the center of the optical waveguide, and the SAW absorption layer 300 is formed using a rubber adhesive, wax, cellophane tape, or the like.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 24시간 이상의 확산 공정이 필요한 SAW 장벽층 대신에, 확산 공정 없이 증착과 마스크 등을 이용한 패터닝 만으로도 충분한 SAW 감쇄층을 형성하기 때문에 종래에 비해 제조시간이 단축되며, 제조가 간단해진다는 장점이 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, instead of the SAW barrier layer requiring the diffusion process of 24 hours or more, the SAW attenuation layer is formed by the deposition and the patterning using the mask without the diffusion process. It is advantageous in that manufacturing is simplified.

도4에 도시한 본 발명의 음향 광학 필터의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the acoustooptic filter of the present invention shown in Fig. 4 is as follows.

다수의 파장을 가지는 광대역 파장의 광이 광도파로(200)의 입력단에 TE 모드(수평 편광)로 입력된다. 즉, TE 모드의 편광 방향을 가지는 편광판(도시하지 않음)에 다수의 파장을 가지는 광대역의 빛이 입사되고, 이 편광판을 통과한 빛이 광도파로(200)의 입력단에 입력된다.Light having a wide wavelength having a plurality of wavelengths is input to the input end of the optical waveguide 200 in the TE mode (horizontal polarization). That is, broadband light having a plurality of wavelengths is incident on a polarizing plate (not shown) having a polarization direction in the TE mode, and light passing through the polarizing plate is input to an input terminal of the optical waveguide 200.

이 때, SAW IDT 전극(400)에 특정 주파수의 RF(radio frequency) 신호를 인가하면 SAW IDT 전극(400) 앞뒤로 SAW가 발생하여 양방향으로 전파하여 광도파로의 굴절율을 변화시킨다. 이 경우 SAW 전극 바로 아래에서는 SAW가 발생하지 않고 미약하기는 하나 전기 광학적 효과로 인하여 어느 정도의 굴절율 변화가 일어난다.At this time, when a radio frequency (RF) signal having a specific frequency is applied to the SAW IDT electrode 400, SAW is generated before and after the SAW IDT electrode 400 to propagate in both directions to change the refractive index of the optical waveguide. In this case, SAW does not occur directly below the SAW electrode, but a slight change in refractive index occurs due to the electro-optic effect.

SAW 및 전기 광학적 효과에 의한 굴절율 변화는 전체 길이에 대해 굴절율이 격자화(grating)되는 효과를 주기 때문에 입사된 TE 모드의 광 중에 특정의 RF에 대응하는 오직 한 파장 만이 TM 모드(수직 편광)로 바뀌게 된다.Changes in refractive index due to SAW and electro-optic effects have the effect of grating the refractive index over the entire length, so that only one wavelength of the incident TE mode light corresponding to a particular RF goes into TM mode (vertical polarization). Will change.

즉, SAW 등에 의한 굴절율 변화에 따라 TE 모드의 입사광 중 다음과 같은 위상 정합 조건에 맞는 파장 만이 SAW와 반응하여 TM 모드의 편광상태로 바뀌고, 그 외의 파장들의 광은 TE 편광 상태를 유지한다.That is, according to the change in refractive index caused by SAW or the like, only wavelengths that meet the following phase matching conditions among the incident light of the TE mode change to the polarization state of the TM mode in response to the SAW, and light of the other wavelengths maintains the TE polarization state.

여기서, λo는 입사광의 파장, no는 광도파로의 정상 굴절율, ne는 광도파로의 이상 굴절율, λs는 SAW의 파장, vs은 SAW의 위상 속도, fs는 SAW의 주파수를 각각 나타낸다. 위의 식으로 부터 알수 있듯이, SAW의 주파수 fs를 적절하게 선택함으로써, 정합 조건에 맞는 파장 λo를 선택할 수 있다.Where λ o is the wavelength of incident light, n o is the normal refractive index of the optical waveguide, n e is the ideal refractive index of the optical waveguide, λ s is the wavelength of the SAW, v s is the phase velocity of the SAW, and f s is the frequency of the SAW, respectively. Indicates. As can be seen from the above equation, by appropriately selecting the frequency f s of the SAW, the wavelength λ o corresponding to the matching condition can be selected.

따라서, 광도파로의 출력단에 TM의 편광 방향을 가지는 편광판(도시하지 않음)을 마련하면, 상기 정합 조건을 만족시키는 파장 만을 광도파로의 출력단을 통해 출력할 수 있다.Therefore, when a polarizing plate (not shown) having a polarization direction of TM is provided at the output end of the optical waveguide, only a wavelength satisfying the matching condition can be output through the output end of the optical waveguide.

도5는 도4의 음향 광학 필터에서 z 방향으로 진행하는 SAW가 광도파로에 미치는 반응 분포의 함수를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing a function of a response distribution of an SAW traveling in a z direction on an optical waveguide in the acoustooptic filter of FIG. 4.

도5에서, 가로축은 SAW의 진행 방향(z 방향)을 정규화한 것으로, SAW IDT 전극(400)에서 SAW 흡수층(500) 까지의 거리 D를 1로 하고, 이 D를 기준으로 하여 나머지 값들을 나타낸 것이다. 세로축은 정규화한 z값에 대한 반응 분포값 q(z)을 나타내며, 이때 q(z)는 SAW가 광도파로에 미치는 반응성의 최대값을 1로 하며, 이에 대한 상대값으로 나타낸다.In FIG. 5, the horizontal axis normalizes the advancing direction (z direction) of the SAW. The distance D from the SAW IDT electrode 400 to the SAW absorbing layer 500 is 1, and the remaining values are represented based on this D. will be. The vertical axis represents the response distribution value q (z) with respect to the normalized z value, where q (z) is the maximum value of the response of the SAW to the optical waveguide, and is represented by a relative value thereof.

도5에서, 가로축의 값이 1인 부분은 SAW IDT 전극(400)을 나타내고, 가로축의 값이 0, 2인 부분은 각각 좌우측의 SAW 흡수층(500)을 나타낸다. 또한, 도5에서 a는 SAW에 의한 광도파로의 반응값을 나타내며, b는 SAW IDT 전극 내에서 발생하는 전기 광학적 효과에 의한 광도파로의 반응값을 나타낸다.In Fig. 5, the portion having a value of 1 on the horizontal axis represents the SAW IDT electrode 400, and the portion having a value of 0 and 2 on the horizontal axis represents the SAW absorbing layer 500 on the left and right sides, respectively. In addition, in FIG. 5, a represents a response value of the optical waveguide by SAW, and b represents a response value of the optical waveguide due to the electro-optic effect generated in the SAW IDT electrode.

도4에서, SAW IDT(400)로부터 양방향으로 SAW가 전달되는 경우에, SAW는 SAW 감쇄층을 통해 전달되기 때문에 SAW의 크기는 감소하게 된다. 따라서, SAW에 의한 광도파로의 반응값은 SAW IDT로부터 멀어질수록 감소하게 되어 도5의 a와 같이 나타나게 된다.In Fig. 4, when SAW is transmitted in both directions from the SAW IDT 400, the size of the SAW is reduced because the SAW is transmitted through the SAW attenuation layer. Therefore, the response value of the optical waveguide by the SAW decreases as it moves away from the SAW IDT, and thus appears as shown in a of FIG. 5.

도6은 도5의 반응 분포 함수에 대한 주파수 응답을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency response to the response distribution function of FIG. 5. FIG.

도6에서 가로축은 주파수 f를 나타내며, 세로축은 주파수 f에 대한 주파수 응답의 크기를 나타낸다. 이 때, 주파수 응답의 크기는 메인 로브(main lobe)의 크기를 0데시벨(dB)로 정의하고, 나머지 값은 이 메인 로브에 대한 상대 값으로 나타내었다In Fig. 6, the horizontal axis represents the frequency f, and the vertical axis represents the magnitude of the frequency response to the frequency f. In this case, the magnitude of the frequency response is defined as 0 decibel (dB) of the main lobe, and the remaining values are expressed as relative values to the main lobe.

도6에 도시한 바와 같이, 본발명에 따른 사이드 로브는 도3에 도시한 종래의 음향 광학 필터에 비해 작게 되며, 메인 로브와 이에 인접하는 사이드 로브(side lobe) 중 최대 크기와의 차는 약 25dB이 된다. 따라서, 도3에 도시한 바와 같은 종래의 음향 광학 필터에 비해 상대적으로 사이드 로브 값이 작기 때문에, 다수의 파장을 가지는 광대역의 광이 입사되는 경우에 신호 간섭을 덜 받아 채널간의 잡음을 감소시킨다는 장점이 있다.As shown in Fig. 6, the side lobe according to the present invention is smaller than the conventional acoustooptic filter shown in Fig. 3, and the difference between the main lobe and the maximum size of the adjacent side lobes is about 25 dB. Becomes Therefore, since the side lobe value is relatively smaller than that of the conventional acoustooptic filter as shown in FIG. 3, when the broadband light having a plurality of wavelengths is incident, the signal interference is less affected and the noise between the channels is reduced. There is this.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 음향 광학 필터의 제조 시간을 단축하고 제조 방법을 간단히 할 수 있으며, 또한 사이드 로브 값의 크기를 작게 하여 인접하는 파장의 신호 간섭에 의한 채널간 잡음을 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, the manufacturing time of the acoustooptic filter can be shortened and the manufacturing method can be simplified, and the size of the side lobe value can be reduced to reduce the inter-channel noise due to signal interference of adjacent wavelengths. have.

Claims (9)

기판과,Substrate, 상기 기판의 일부분에 형성되며, 다수의 파장을 갖는 광을 안내하는 광도파로와,An optical waveguide formed in a portion of the substrate and guiding light having a plurality of wavelengths; 상기 광도파로의 중앙 부분에 형성되며, 표면 탄성파(SAW)를 발생하는 SAW 발생기와,A SAW generator formed at a central portion of the optical waveguide and generating surface acoustic wave (SAW); 상기 광도파로를 중심으로 분리되는 두 영역에 각각 형성되며, 상기 SAW가 감쇄하면서 전달되도록 하는 SAW 감쇄층과,A SAW attenuation layer formed in each of two areas separated from the optical waveguide, and transmitting the SAW while being attenuated; 상기 광도파로의 양 끝에 형성되며, 상기 SAW가 반사되는 것을 방지하기 위한 SAW 흡수층을 포함하는 음향 광학 필터.An acoustooptic filter formed at both ends of the optical waveguide and including an SAW absorbing layer for preventing the SAW from being reflected. 제1항에서,In claim 1, 상기 광도파로는 상기 기판의 중앙 부근에 스트립 모양으로 형성되는 음향 광학 필터.The optical waveguide is formed in a strip shape near the center of the substrate. 제1항에서,In claim 1, 상기 기판은 리튬 나이오베이트(LiNbO3)로 형성되며,The substrate is formed of lithium niobate (LiNbO 3 ), 상기 광도파로는 상기 기판에 티타늄(Ti) 막을 증착하고 확산시켜 형성한 음향 광학 필터.The optical waveguide is formed by depositing and diffusing a titanium (Ti) film on the substrate. 제3항에서,In claim 3, 상기 SAW 발생기는 금 또는 알루미늄으로 형성되며,The SAW generator is formed of gold or aluminum, 상기 SAW 흡수층은 고무 접착제, 왁스 또는 셀로판 테이프로 형성된 음향 광학 필터.The SAW absorbent layer is formed of a rubber adhesive, wax or cellophane tape. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 SAW 감쇄층은 안티몬 나이드(InSb)로 형성된 음향 광학 필터.The SAW attenuation layer is an acoustooptic filter formed of antimony nitride (InSb). 기판에 제1 금속막을 증착하고, 상기 제1 금속막을 패터닝하는 단계와,Depositing a first metal film on a substrate, and patterning the first metal film; 상기 패터닝된 제1 금속막을 확산시켜 광도파로를 형성하는 단계와,Diffusing the patterned first metal film to form an optical waveguide; 제2 금속막을 상기 광도파로 위에 증착하고 패터닝하여 상기 광도파로의 중앙 부근에 표면 탄성파(SAW) 발생기를 형성하는 단계와,Depositing and patterning a second metal film on the optical waveguide to form a surface acoustic wave (SAW) generator near the center of the optical waveguide; 제3 금속막을 상기 기판 위에 증착하고 패터닝하여, 상기 광도파로를 중심으로 분리되는 두 영역에 각각 SAW 감쇄층을 형성하는 단계와,Depositing and patterning a third metal film on the substrate to form SAW attenuation layers in two regions separated from the optical waveguide; 상기 광도파로의 양 끝에 SAW 흡수층을 형성하는 단계를 포함하는 음향 광학 필터 제조 방법.Forming SAW absorbing layers at both ends of the optical waveguide. 제6항에서,In claim 6, 상기 광도파로는 상기 기판의 중앙 부근에 스트립 모양으로 형성되는 음향 광학 필터 제조 방법.And the optical waveguide is formed in a strip shape near the center of the substrate. 제6항에서,In claim 6, 상기 기판은 리튬 나이오베이트(LiNbO3)로 형성되며,The substrate is formed of lithium niobate (LiNbO 3 ), 상기 SAW 흡수층은 고무 접착제, 왁스 또는 셀로판 테이프로 형성되며,The SAW absorbent layer is formed of rubber adhesive, wax or cellophane tape, 상기 제1 금속막은 티타늄으로 이루어지며,The first metal film is made of titanium, 상기 제2 금속막은 금 또는 알루미늄으로 이루어지는 음향 광학 필터 제조 방법.And the second metal film is made of gold or aluminum. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 6 to 8, 상기 제3 금속막은 안티몬 나이드(InSb)로 이루어진 음향 광학 필터 제조 방법.The third metal film is a method for manufacturing an acoustooptic filter made of antimony nitride (InSb).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030048917A (en) * 2001-12-13 2003-06-25 엘지이노텍 주식회사 Film bulk acoustic resonator filter duplexer

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