KR20000016372A - 디지털 광학스위치 - Google Patents

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KR20000016372A
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노르베르트 카일
휘하이 야오
크리스핀 짜밧쯔키
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독토르 시 바크, 독토르 더블류 그루노우
하인리히-헤르츠-인스티투트 퓌어 나흐리히텐테크닉 베를린 게엠바하
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Abstract

두 개의 입력 단자와 두 개의 출력 단자를 가지는 디지털 광학스위치는 광학 스위치의 광범위한 사용을 충족시킨다. 단열 모드발생을 위한 조건은 상기 스위치의 사용계획에 따라 유연성있게 제어되고, 상기 스위치의 기술적 제조는 여전히 간단하다. 본 발명에 의한 디지털 광학스위치에 있어서, 입력섹션(S1) 내의 제2 입력 도파관(WG2)에 대한 제1 입력 도파관(WG1) 및 출력섹션(S2) 내의 제4 출력 도파관(Wg2')에 대한 제3 출력 도파관(WG1')은 광 방사 방향과 관련있는 횡단면, 굴절률에 있어서 서로 동일하며, 광 방산방향과 관련있는 배열에 있어서는 대칭을 이룬다. 구성된 전극은 도파관의 테이퍼링 효과를 가지고, 이에 접근하며, 상기 출력섹션 내에 배열된 전극은 전기 트리거된다.

Description

디지털 광학스위치
본 발명은 제1 섹션, 이른바 상호 작용영역의 지점으로 서로 접근하는 제1 입력 도파관(first input wave guide)과 제2 입력 도파관을 가지는 입력섹션 및 제2 섹션, 이른바 앞에서 언급된 지점으로부터 상호 작용영역 밖의 지점으로 서로 멀어지는 제3 출력 도파관(third output wave guide)과 제4 출력 도파관을 가지는 출력섹션 그리고 단열 모드발생 후 광 방사상태(light spread state)의 제어 가능한 수단을 포함하는 디지털 광학스위치(digital optical switch)에 관한 것으로서, 이때 상기 제2 섹션의 도파관과 상기 제1 섹션의 도파관은 연결된다.
광학스위치는 광학전달망 내에서의 광대역 광학신호의 전달, 결함있는 시스템 또는 케이블의 조정에 의한 회로보호장치(circuit protection) 및 투명한 광학 네트워크 접합점 내의 구역 스위치(space switch)에 있어서 흥미로운 부품이다. LAN(Local Area Networks) 내의 TV-케이블, 컴퓨터의 광대역 광학 후벽(back wall) 및 센서 및 자동차 내의 광학신호의 스위칭은 전자통신, 마이크로 시스템 테크닉 및 자동차 분야에서 달리 사용되고 있음을 나타낸다. 이러한 다양한 사용은 적은 누화(cross talking) 및 적은 차단 용량(breaking capacity), 분극 독립성 및 파장 둔감성과 같은 다양한 스위치 파라미터를 필요로 한다.
본 발명의 종래의 기술은 US-PS 4 775 207 또는 Appl. Phys. LETT 51 (16), 1987년 10월 19일 페이지 1230 - 1232 및 EP 0 457 406을 통해서 알 수 있다.
첫 번째로 언급된 공개 문헌은 LiNbO3상에 X-형으로 배열된 도파관을 가지며, 한 점에 모이는 두 개의 도파관의 입력섹션에서의 너비가 서로 다른 디지털 광학스위치에 관한 것이다. 출력 도파관은 접점에서부터 전극에 의해 둘러싸인다. 입력섹션 내의 두 개의 입력 도파관과 접점으로부터 이탈하는 출력섹션 내의 두 개의 도파관의 각도(Θ)는 Θ 〈〈 △β/γ를 나타내며, 여기서 △β는 두 개의 대칭 모드의 방사 상수의 평균차를, γ는 도파관 주변의 횡파 상수를 나타낸다. 상기 네 개의 게이트로 된 디지털 전기광학 스위치에 있어서, 개폐과정은 너비에서 비대칭인 입력 도파관을 고려한 상태에서의 단열 모드발생에 기초한다. 따라서 출력 도파관을 대응하게 제어할 때 의도하는 대로 하나의 특정 모드만이 상기 디지털 광학스위치의 도파관 안을 통과하게 된다.
EP 0 457 406에는 입력섹션 내의 입력 도파관이 그 형태에 있어서 서로 비대칭으로 형성되며, 출력섹션 내의 출력 도파관은 서로 비대칭 또는 대칭으로 그리고 전기 접속이 가능하게 형성되는 디지털 광학스위치가 설명되어 있다. 여기에서 입력섹션 및 출력섹션 내의 도파관의 비대칭 형태는 하나의 직선 도파관과 만곡되어 서로를 향하거나 또는 서로 멀어지는 하나의 도파관에 의해서 실현된다. 입력섹션 내에서 접근하거나 출력섹션 내에서 멀어지는 도파관의 만곡 형태로 인해 앞에서 설명한 디지털 광학스위치에 비해 조립부재가 축소된다.
설명한 2×2-디지털 광학스위치의 배열에 따른 지금까지의 종래기술에서 단열 모드발생 원리에 필요한 비대칭은 입력섹션 및/또는 출력섹션 내에서 제조하는 동안에 이미 적어도 부분적으로 실현되었다. 상기 단열 광(光) 방사는 도파관 파라미터를 약간 변화시킬 때에만 가능하므로 주어진 기본모드 내의 스위치에 부디치는 광학 에너지가 실질적으로 상기 모드 내에서 그대로 유지된다. 즉, 모드가 변하지 않는다. 비교적 낮은 모드레벨에서 광학 에너지가 상기 스위치에 부디치고, 광학 에너지의 방사가 스위치 내에서 실질적으로 단열적으로 이루어지면, 광은 비교적 굴절률(index of refraction)이 높은 출력 도파관을 통과하여 결과적으로 감쇠율이 비교적 높아진다.
또한, 1×2-Y-분관(branch)으로 구성된 디지털 광학스위치도 개시되어 있다. 브뤼셀 ECOC'95에서 디지털 열광학 1×2-스위치에 대한 보고가 있었다(참고: Proc. 21st Eur. Conf. on Opt. Comm., 페이지 1063 -1065). 여기에서 도파관은 삽입되고, 상기 출력분관의 각도는 0.12 °이며, 가열전극은 두 개의 분관을 완전히 커버하도록 배열된다. 하나의 출력분관을 가열할 때, 광은 가열되지 않은 분관 안을 통과한다. 트리거 용량(trigger capacity)이 130 mW와 230 mW 사이일 때, 가열된 분관내의 감쇄계수는 20 dB 이상으로 측정되고, 대략 180 mW일 때의 감쇠계수는 27 dB에 이른다.
브뤼셀 ECOC'95의 다른 기고에는 처음으로 1×2 스위치의 계단형 분관으로 구성된 1×8 디지털 광학스위치가 설명되어 있다(참고: Proc. 21st. Eur. Conf. on Opt. Comm., 페이지 1059 - 1062). 이러한 분리에서도 트리거 전압(trigger voltage)이 적을 때 굴절률의 큰 변화를 야기하며 이로 인해 의도하는 대로 모드유도를 야기할 수 있는 열-광학 효과가 폴리머(polymer)-도파관 내에서 활용된다.
본 발명의 목적은 두 개의 입력섹션 및 두 개의 출력섹션을 가지며 단열 모드발생을 위한 조건이 사용영역에 따라 유연성있게 제어될 수 있으면서도 기술적으로 간단하게 제조될 수 있는 디지털 광학스위치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 앞에서 언급된 형태의 디지털 광학스위치에서 입력섹션 내의 제1 입력 도파관 대(對) 제2 입력 도파관 및 출력섹션 내의 제3 출력 도파관 대(對) 제4 출력 도파관이 광 방사방향과 관련있는 횡단면, 굴절률 및 배열에 있어서 서로 대칭을 이루고, 구성된 전극이 도파관에 테이퍼링 효과(tapering effect)로 도파관에 이웃하여 배열되어 입력섹션 내에 배열된 전극 및 출력섹션 내에 배열된 전극이 전기 트리거됨으로써 달성된다.
이와 같은 본 발명의 목적달성 방법은 입력섹션 및 출력섹션 내의 각각 두 개의 동일한 도파관이 상기 도파관에 테이퍼링 효과를 가지는 전극에 이웃하여 배열됨으로써 단열 모드발생을 실현하기 위한 각각의 도파관 분관 내의 파라미터를 개별적으로 제어할 수 있게 한다. 따라서 비대칭 도파관 전환부가 실현되며, 이때 상기 도파관의 외형으로 인해 제조하는 동안에 미리 디지털 광학스위치의 한 섹션에서 선(先) 제어가 이루어질 필요는 없다. 왜냐하면 두 개의 섹션, 입력섹션과 출력섹션은 본 발명의 목적이 달성되는 방법에 있어서 스위치 섹션으로서 형성되기 때문이다. 단열 모드발생에 기초하는 본 발명에 의한 디지털 광학스위치는 가해진 스위치 전압 또는 전류가 한계값 이상이 될 때까지 지정된 스위치상태가 오랫동안 직립상태를 유지케 하는 계단형 스위치작동을 나타낸다. 상기 디지털 광학스위치는 전극을 통한 작업규칙의 유연성있는 제어 가능성으로 인해 큰 제조오차를 가능케 하며, 스위치 전압의 정확한 제어 또는 정확한 전류 제어의 필요성을 줄인다. 이밖에도 상기 디지털 광학스위치는 파장에 둔감하다.
본 발명의 실시양태에서,
- 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관은, △β가 두 개의 대칭 모드의 방사 상수의 평균차를, γ는 도파관 주변의 횡파 상수를 나타낼 때, Θ 〈〈 △β/γ의 각도(Θ)로 직선으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 동일한 각도로 직선으로 출력섹션 내에서 서로 멀어지거나 또는
- 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관은 만곡형으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 만곡형으로 출력섹션 내에서 서로 멀어지고, 이제까지 언급한 실시양태에서 특별한 형태로, 입력섹션 내의 입력 도파관이 횡단면, 굴절률 및 배열에 있어서 출력섹션 내의 출력 도파관에 대하여 서로 대칭을 이루거나 또는
- 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관은 Θ 〈〈 △β/γ의 각도(Θ)로 직선으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 만곡형으로 출력섹션 내에서 서로 멀어지거나 또는
- 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관은 만곡형으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 직선으로 각도(Θ)로 출력섹션 내에서 서로 멀어진다.
다른 실시양태에서, 도파관에 이웃하여 배열된 전극은 상기 도파관을 테이퍼링 형태로 덮거나 테이퍼링 형태의 구조를 이루어 도파관과 한 층을 이룬다.
상기 실시양태에 있어서 본 발명의 목적의 달성방법을 위하여 다른 실시양태에서 언급된 Ⅲ-Ⅴ족 반도체, LiNbO3, 유리, Si-Ge-혼합수정, SiO2, 폴리머의 그룹으로 부터 선택될 수 있는 도파관 재료는 모든 변형―여기에서 변형은 즉, 도파관의 재료에 따라 열-광학 또는 전기-광학 효과에 기초하는 입력섹션의 두 개의 도파관 내에서의 광 방사속도의 차이를 의도하는 대로 제어할 수 있는 가능성을 말함―에 있어서 바람직한 효과를 실현할 수 있기 위해 적합하다. 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 제조를 위한 재료는 광 스펙트럼으로부터 선택할 수 있는 가능성으로 인해 가능 사용범위가 확대된다.
본 발명에 의한 다른 실시양태는 전극의 트리거 변화에 해당한다. 입력섹션 내의 입력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극 및 상기 입력 도파관에 좌우대칭 또는 점대칭인 출력섹션 내의 출력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극은 전기 트리거된다.
입력섹션 내의 입력 도파관 및 출력섹션 내의 출력 도파관의 대칭형태, 전극 제어를 통해서 입력섹션 또는 출력섹션 내의 도파관 사이에서의 광 방사에 있어서 비대칭을 의도하는 대로 제어하는 것 및 이의 제어효과로 굴절률의 변화, 트리거된 전극에 이웃하여 배열되는 도파관 내에서 광 방사의 변화에 관한 본 발명의 실시양태를 통해서 본 발명에 의한 디지털 광학스위치를 실현하는 데 있어서 많은 변형된 형태가 제시된다.
상기 전극이 테이퍼링 형태로 상기 도파관에 작용하는 영역은 입력섹션 및 출력섹션 내의 단열 도파관 전환부를 안전하게 한다. 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관이 직선으로 Θ 〈〈 △β/γ의 각도(Θ)로 입력섹션 내에서 서로 접근하고, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관이 직선으로 동일한 각도(Θ)로 출력섹션 내에서 상기 접점으로부터 서로 멀어질 때, 단열 모드발생을 위한 조건은 입력섹션 내의 트리거된 전극을 통해서 의도하는 대로 광 방사속도의 차이 △β가 입력섹션의 두 개의 도파관 내에서 발생됨으로써 제어될 수 있다. 상기 각도(Θ)가 단열 모드발생을 위한 조건에 대응하게 충분히 작으면, 입력섹션 내에서 직선으로 접근하는 입력 도파관이 만나며, 출력섹션 내에서 출력 도파관이 멀어지기 시작하는 지점이 있는 중심부에서 대칭 모드 또는 비대칭 모드가 대응하는 입력 도파관의 가열 여부에 따라 흥분된다. 그럼으로써 상기 대칭 모드는 출력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극을 정확히 제어함으로써 상기 중심부로부터 원하는 출력 도파관에 공급될 수 있다. 가열 용량이 충분하면, 대칭 모드는 가열되지 않은 도파관 내에서 항상 방사되며, 비대칭 모드는 가열된 도파관 내에서 방사된다. 본 발명의 목적 달성방법으로 인해 입력섹션 또는 출력섹션 내의 각각의 도파관은 단일 모드로서 실현된다. 단열 모드발생을 위한 조건은 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 섹션 중 적어도 하나의 섹션, 즉 입력섹션 또는 출력섹션 내에서 상기 도파관이 만곡형으로 형성되면 아날로그방식으로 제어될 수 있다.
종래의 기술에 의한 계단형 분관 내에 배열된 다수의 개시된 디지털 광학스위치로 구성된 매트릭스 내에는 입력 도파관 분관의 다른 규격으로 인해 테이퍼링부가 필요하며, 상기 테이퍼링부는 상기 매트릭스의 구조길이를 바람직하지 않게 확대시키며 최적 삽입손실량(insertion loss)을 허용하지 않는다. 입력섹션 내의 입력도파관 대(對) 출력섹션 내의 출력도파관의 좌우대칭 및 점대칭 형태를 포함하며, 양방향으로 작동 가능한 디지털 광학스위치를 실현시키는 본 발명의 실시양태에서는 상기와 같은 단점은 발생하지 않는다. 왜냐하면 장 시스템(field system)은 모든 도파관에 있어서 동일한 하나의 횡단면에만 맞추어 조절되면 되기 때문이다. 따라서 본 발명에 의한 디지털 광학스위치는 바람직하게 매트릭스 소자(matrix component)로서 사용될 수 있다. 이밖에도 상기 디지털 광학스위치는 종래기술에서 언급한 네 개의 스위치로 구성된 매트릭스 내에서 본 발명에 의한 디지털 광학스위치와 동일한 기능을 충족시킬 수 있는 1×2-Y-스위치에 비해 배열에 있어서 소형이다.
본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 바람직한 실시양태에서, 상기 디지털 광학스위치는 폴리머 베이스(polymer base) 상에 배열된다. 직선으로 한 점에 모이거나 또는 직선으로 분관하는 도파관이 서로 이루는 각도(Θ)는 0.1 °이하이다. 상기 전극은 상기 도파관 위에서 이를 테이퍼링 형태로 덮으면서 완충층 상에 배열된다. 상기 전극의 트리거에 의해서 바람직한 형태에 있어서 △n 〉0.0015의 대응하는 도파관의 굴절률의 변화가 제어될 수 있다. 폴리머-도파관의 사용은 도중에 바람직하게 제어 가능한 제조방법으로 인해 많은 구조적 가능성을 가능하게 한다. 이밖에도 폴리머는 적은 전도성을 조합해서 커다란 열-광학 계수를 가진다. 다시 말해서 온도 변화는 굴절률의 커다란 변화를 야기한다. 폴리머 기술을 통해서 하이브리드 기술의 형태로 다수의 광학 소자를 하나의 베이스 상에 적분할 수 있다.
계속해서 본 발명에 의한 실시예를 도면을 통해서 상세하게 설명한다.
도1은 폴리머 베이스 상의 다층구조의 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 평면 개략도이고,
도 2는 도 1에 도시된 다층구조의 횡단면도이고,
도 3은 도 1에 도시된 디지털 광학스위치의 막대상태(bar state)의 빔 전달방법-시뮬레이션의 도면이고,
도 4는 도 1에 도시된 디지털 광학스위치의 교차상태(cross state)의 빔 전달방법-시뮬레이션의 도면이고,
도 5는 막대상태에 있는 도 1에 의한 디지털 광학스위치의 전극을 트리거하기 위한 전기 용량에 따른 출력섹션의 도파관의 광학 용량의 측정곡선도이고,
도 6은 교차상태에 있는 도 1에 의한 디지털 광학스위치의 전극을 트리거하기 위한 전기 용량에 따른 출력섹션의 도파관의 광학 용량의 측정곡선도이며,
도 7은 스위치작동의 제어 가능성이 도시된 측정 곡선이다.
도 1에 개략적으로 도시된 폴리머 베이스 상의 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 다층구조는 입력섹션(S1)과 출력섹션(S2) 내의 대칭 도파관을 포함한다. 상기 입력섹션(S1) 내에는 도파관(WG1 및 WG2)이 대응하는 입력 게이트(1 및 2)와 함께 각도 Θ = 0.08 °로 배열된다. 상기 출력섹션(S2) 내에는 동일한 각도 Θ로 떨어져 있는 두 개의 도파관(WG1' 및 WG2')이 대응하는 출력 게이트(1' 및 2')와 함께 도시되어 있다. 상기 도파관은 3"-Si 기판 상에 표준-폴리머 도파관 기술을 이용한 PMMA로부터 제조된다. 상기 도파관은 7 ㎛ × 7 ㎛의 횡단면을 나타낸다. 상기 입력 도파관 또는 출력 도파관은 서로 250 ㎛ 떨어져 있다. 상기 디지털 광학 스위치의 전체 길이는 25 mm에 달한다. 상기 네 개의 도파관(WG1, WG2, WG1' 및 WG2')은 테이퍼링 형태로 대응하는 도파관이 겹쳐지는 전극(E1, E2, E1' 및 E2')에 의해서 덮인다. 본 발명에 의한 디지털 광학스위치에서 빔의 방사특성은 단열 모드발생을 특징으로 한다. 각각의 도파관(WG1, WG2, WG1' 및 WG2')에 있어서 상기 단열 모드발생을 위한 조건은 대응하는 전극(E1, E2, E1' 및 E2')의 트리거에 의해서 실현된다. 본 발명에 의해서, 각각 두 개의 입구 및 출구를 가지는 폴리머 베이스 상에 디지털 광학스위치를 제조하는 것이 처음으로 가능해진다.
도 2에는 평면도에서 이미 설명된 폴리머 베이스 상의 2 × 2 디지털 광학스위치의 횡단면도가 도시되어 있다. 열 싱크(heat sink)로서 기능하는 Si 기판(S) 상에는 SiOx완충층(BB)이 배열된다. 테프론으로 이루어진 3 ㎛ 두께의 완충층(TB)은 손실량을 줄이고, 도파관(WG1, WG2, WG1' 및 WG2')이 부설되는 도파관층(W)의 습기방지를 위해 배열된다. 마지막 층으로서, 각각의 도파관(WG1, WG2, WG1' 및 WG2') 상에는 대응하는 열 전극(E1, E2, E1' 및 E2')이 각각 배열되므로 상기 각각의 열 전극이 이 밑에 위치하는 도파관에 테이퍼링 형태로 겹친다.
단열 모드발생에 기인하는 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 작동방식은 도 3 및 도 4를 통해서 잘 설명할 수 있다. 도 3 및 도 4의 제1 부분도에서는 각각 입력섹션 및 출력섹션(S1, S2)이 X-형으로 배열된 도파관(WG1, WG2, WG1' 및 WG2')과 함께 도시되었으며, 어떤 전극이 가열되는지가 나타난다. 그 다음의 부분도들은 막대상태 또는 교차상태의 각각의 도파관(WG1, WG2, WG1' 및 WG2') 내의 광파에 대응하는 방사 가능성을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극( E2, E2')이 가열, 즉 용량(Pel-E2Pel-E2')으로 대응하게 트리거되며, 디지털 광학스위치가 막대상태에서 작동한다. 가열되지 않은 도파관(WG1) 안에 전달된 광이 중심부에 도달하면, 제2 부분도에서 알 수 있는 바와 같이, 대칭 모드가 도파관(WG2') 보다 큰 굴절률을 가지는 도파관(WG1')을 통과한다. 광이 상기 가열된 도파관(WG2) 안을 통과하면, 중심부에서 비대칭 모드가 비교적 적은 굴절률을 가지는 도파관(WG2') 안을 계속 통과한다. 상기 가열되지 않은 도파관(WG1/WG1')과 가열된 도파관(WG2/WG2')의 굴절률 차이는 △n = 0.0025로 정한다.
도 4에서 제1 부분도에서 알 수 있는 바와 같이, 전극(E1 및 E2')이 가열되면, 다시 말해서 용량(Pel-E1및 Pel-E2')으로 대응하게 트리거되며, 본 발명에 의한 디지털 광학스위치는 교차상태에서 작동한다. 또한, 이미 앞에서 언급된 굴절률의 차이를 동일하게 정한다. 광이 가열된 도파관(WG1) 안을 통과하면, 중심부에서 비대칭 모드는 흥분되고, 광은 비교적 적은 굴절률을 가지는 도파관(WG1')을 통과한다. 광이 상기 가열되지 않은 도파관(WG2) 안을 통과하면 중심부에서 대칭 모드는 흥분되고, 광은 상기 도파관(WG1')을 통과한다. 입력섹션 또는 출력섹션 내의 도파관 사이의 각 Θ이 0.1 °이하일 때, 굴절률의 차이 △n이 0.0015보다 큰 경우에 한해서, 상기 단열 스위치 조건은 입력섹션 내의 도파관 상에서뿐만 아니라 출력섹션 내의 도파관 상에서도 유지되도록 정해진다.
도 1 및 도 2의 개략적 구조 및 도 3 및 도 4의 작동방식을 나타내는 본 발명에 의한 디지털 광학스위치를 특징짓기 위해, 레이저 다이오드 λ = 1.55 ㎛의 광이 입력 게이트(1) 또는 입력 게이트(2) 안으로 둘러싸이고, 광학 출력(Popt)이 출력 게이트(1' 및 2') 상에서 측정된다. TE-분극 및 TM-분극의 값이 분극에 따라 대략 ± 0.5 dB보다 작도록 정하기 때문에, TM-분극의 결과만이 도시된다.
도 5는 파장 λ = 1.55 ㎛일 때 전달특성의 측정곡선을 전기 용량(Pel-E2')의 함수로서 나타낸다. 다시 말해서 이러한 경우 전극(E2')은 가열된다. 상기 전극 (E2)은 65 mW에 달하는 일정한 용량(Pel-E2)으로 트리거된다(삽입된 도면 내에 트리거가 도시됨). 이는 도파관(WG1 및 WG2) 내에 단열 모드발생을 실현하기 위해 필요하다. 이러한 형태로 스위치가 막대상태로 작동한다. 누화의 측정값은 전기 차단 용량(Pel-E2')이 45 mW이상일 때 -25 dB보다 작다. 100 mW보다 작은 차단 용량(Pel-E2')에 대한 상기 측정값은 변하지 않도록 정한다.
폴리머 베이스 상의 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 전달특성은 전기 용량(Pel-E2')의 함수로서 도 6의 교차상태로 도시된다. 이러한 경우, 상기 전극(E1)은 입력섹션(S1)의 도파관(WG1 및 WG2) 내에서의 단열 모드발생의 조건을 충족시키기 위해 일정한 정기용량(Pel-E1=45mW)으로 트리거 된다. 상기 불안정하게 제어 가능한 차단 용량(Pel-E2') 값이 45 mW이상이라고 가정하면 누화값은 -25dB보다 작게 측정된다. 설명된 두 가지 스위치 상태에서 일정하게 제어되는 용량이 적은 오차를 나타내는 것은 제조과정중 확실히 전극과 도파관이 조금 변위한다는 데서 비롯된다. 그러나 이는 단지 하나의 특정 모드를 위한 각각의 도파관을 투과성있게 형성한다는 본 발명의 원리에는 접근하지 못한다.
폴리머 베이스 상의 열광학적 디지털 광학스위치의 개폐시간은 두 가지 개폐형태에 있어서 1 ms보다 짧다.
동일한 스위치에 있어서 λ = 1.3 ㎛일지라도 상기 전달특성이 형성되어 유사한 디지털 스위치작동(도시되지 않음)을 나타낸다.
폴리머 베이스 상의 본 발명에 의한 디지털 광학스위치의 전달특성이 도 5에서와 동일한 전극형태로 도시되어 있지만 값(Pel-E2)이 각기 다른 도 7을 보면, 이와 같은 디지털 광학스위치의 스위치작동이 불안정한 차단 용량을 통한 출력섹션의 전극 트리거 및 입력섹션의 전극의 일정한 기본 트리거에 의해 제어될 수 있음이 분명하다. 입력섹션(S1)의 전극(E2)의 기본 트리거를 위해 일정하게 제어된 값(Pel-E2)에 따라 상기 디지털 광학스위치의 "디지털성"이 제어될 수 있고, 값(Pel-E2')의 좁은 범위 내에서 매우 우수한 감쇠율이 선택되는 것을 알 수 있다. 상기 값이 변화되면 감쇠율이 비교적 낮을 때 디지털 스위치작동이 둔감해진다.
앞에서 설명된 스위치작동은 기술제조과정에서 오차를 허용하여 정확한 전류 또는 전압 제어를 더 이상 필요로 하지 않는다. 이밖에도 도시된 디지털 광학스위치의 스위치작동은 주변온도변화에 대하여 안정적이다.

Claims (12)

  1. 제1 섹션, 이른바 상호 작용영역의 지점으로 서로 접근하는 제1 입력 도파관과 제2 입력 도파관을 가지는 입력섹션,
    제2 섹션 ―여기서 제2 섹션의 도파관은 상기 제1 섹션의 도파관과 연결 됨―, 이른바 앞에서 언급된 지점으로부터 상호작용영역 밖의 지점으로 서로 멀어지는 제3 출력도파관과 제4 출력도파관을 가지는 출력섹션 및
    단열 모드발생 후 광(光) 방사상태의 제어 가능한 수단을 포함하는 디지털 광학스위치에 있어서,
    상기 입력섹션 내의 제1 입력도파관 대(對) 제2 입력도파관 및 상기 출력섹션 내의 제3 출력도파관 대(對) 제4 출력도파관이 광 방사 방향과 관련있는 횡단면, 굴절률 및 배열에 있어서 서로 대칭을 이루며, 구성된 전극이 도파관에 테이퍼링 효과로 도파관에 이웃하여 배열되어 입력섹션 내에 배열된 전극 및 출력섹션 내에 배열된 전극이 전기 트리거되는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관이 Θ 〈〈 △β/γ의 각도(Θ)로 직선으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 동일한 각도로 직선으로 출력섹션 내에서 서로 멀어지는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  3. 제1항에 있어서, 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관이 만곡형으로 입구섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 만곡형으로 출력섹션 내에서 서로 멀어지는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서 입력섹션 내의 입력 도파관이 횡단면, 굴절률 및 배열에 있어서 출력섹션 내의 출력 도파관에 대하여 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  5. 제1항에 있어서, 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관이 Θ 〈〈 △β/γ의 각도(Θ)로 직선으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력도파관은 만곡형으로 출력섹션 내에서 서로 멀어지는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  6. 제1항에 있어서, 제1 입력 도파관 및 제2 입력 도파관이 만곡형으로 입력섹션 내에서 서로 접근하며, 제3 출력 도파관 및 제4 출력 도파관은 직선으로 Θ 〈〈 △β/γ의 각도(Θ)로 출력섹션 내에서 서로 멀어지는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관에 이웃하여 배열된 전극이 상기 도파관을 테이퍼링 형태로 덮는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관에 이웃하여 배열된 전극이 테이퍼링 형태의 구조를 이루어 도파관과 한 층을 이루는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  9. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 입력섹션 내의 입력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극 및 상기 입력 도파관에 좌우대칭인 출력섹션 내의 출력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극이 전기 트리거되는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  10. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 입력섹션 내의 입력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극 및 상기 입력 도파관에 점대칭인 출력섹션 내의 출력 도파관에 이웃하여 배열되는 전극이 전기 트리거되는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  11. 제1항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, LiNbO3, 유리, Si-Ge-혼합수정, SiO2, 폴리머의 그룹의 재료에서 상기 도파관을 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
  12. 제1항, 제2항, 제4항, 제7항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 직선으로 한 점에 모이거나 또는 직선으로 분관하는 도파관이 서로 이루는 각도(Θ)는 0.1 °이하이며, 상기 전극(E1, E2, E1', E2')은 상기 도파관(WG1, WG2, WG1', WG2') 위에서 이를 테이퍼링 형태로 덮으면서 완충층(TB) 상에 배열되며, 입력섹션(S1) 및 출력섹션(S2)의 각각의 전극(E1 또는 E2 또는 E1' 또는 E2')이 트리거에 의해서 △n 〉0.0015의 대응하는 도파관의 굴절률의 변화가 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 광학스위치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001021928A (ja) * 1999-07-13 2001-01-26 Oki Electric Ind Co Ltd 光スイッチ、その動作方法及びその設計方法
EP1178349A1 (en) * 2000-08-02 2002-02-06 Corning Incorporated Integrated thermo-optical silica switch
US20020054727A1 (en) * 2000-09-19 2002-05-09 Song Qi Wang Wave guide switch based on electric field control of wave reflection and transmission
FR2817357A1 (fr) * 2000-11-24 2002-05-31 Thomson Licensing Sa Dispositif de commutation optique d'un rayonnement comprenant une surface dotee de guides de rayonnement dont les deux plus petites dimensions sont inferieures aux longueurs d'onde de ce rayonnement
US20050157975A1 (en) * 2004-01-20 2005-07-21 Louay Eldada Ultrahigh index contrast planar strictly non-blocking high-port count cross-connect switch matrix
US7088892B2 (en) * 2004-09-02 2006-08-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Normally dark Y-branch digital optical switches and variable optical attentuators
US20120050475A1 (en) 2009-05-01 2012-03-01 Dong Tian Reference picture lists for 3dv
US20130162774A1 (en) 2010-09-14 2013-06-27 Dong Tian Compression methods and apparatus for occlusion data
WO2017190481A1 (zh) * 2016-05-04 2017-11-09 华为技术有限公司 一种光开关
CN107346047B (zh) 2016-05-04 2020-04-21 华为技术有限公司 一种光开关

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2465243A1 (fr) * 1979-09-06 1981-03-20 Thomson Csf Commutateur electro-optique a commande electrique et circuit optique integre comprenant un tel commutateur
JPS60217346A (ja) * 1984-04-13 1985-10-30 Oki Electric Ind Co Ltd 導波路型光スイツチ
JPH063508B2 (ja) * 1985-04-18 1994-01-12 松下電器産業株式会社 光スイツチ装置
US5303315A (en) * 1992-09-01 1994-04-12 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Near Z digital switch
US6094516A (en) * 1995-04-03 2000-07-25 Nolting; Hans-Peter Digital optical switch

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