KR20000033948A - Multiplexing/demultiplexing device structure being removed the combination loss of diffraction star optical combiner - Google Patents

Multiplexing/demultiplexing device structure being removed the combination loss of diffraction star optical combiner Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A multiplexing/demultiplexing device structure being removed the combination loss of diffraction star optical combiner is provided so that a light transmitting system become stable and use efficiently by reducing the loss of light with the minimum value when the light of multi-wavelengths is multiplexed/demultiplexed. CONSTITUTION: A multiplexing/demultiplexing device structure being removed the combination loss of diffraction star optical combiner includes a multi-wavelengths input unit (11) for input the multiplexed wavelength of N-channels. The input light from the multi-wavelength input unit (11) is diffracted spacially by an optical intensity distribution unit, and induced in order to become the uniform light intensity distribution and thereafter the light is condensed and distributed into the number of m of light wave guide route (13) by using an integrated phase lattice. The light wave guide rout (13) produces the lights which differs those phases, respectively. A separate part according to the wavelengths is that the wavelengths with different phases is divided and transmitted into the inside of number of N of output light wave guide route (13). A wavelength output unit separated outputs the light inputted from the light wave guide route (13) into the external.

Description

회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도Wavelength Multiple / Demultiplex Composition with No Diffraction Star Optical Coupler Coupling Loss

본 발명은 대용량 전송 및 광 교환에 이용되는 WDM시스템을 효과적으로 운용하는데 필수적인 기술 요소로서, 입사된 다중 파장을 단일 파장별로 분리하는 파장 역다중기에 대한 것으로 좀더 효율적인 파장분리를 구현하는 회절형 스타 광결합기 결합손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength demultiplexer which is an essential technical element for effectively operating a WDM system used for large-capacity transmission and optical exchange, and which separates multiple incident wavelengths into single wavelengths. The present invention relates to a wavelength multiplexing / demultiplexing scheme without coupling loss.

나날이 증가하고 있는 정보 통신량을 만족시키기 위하여, 대용량, 초고속의 정보통신체계가 요구되고 있다. 따라서, 광섬유를 이용한 전송 체계가 일반화 되고 있지만 이를 연계해 주는 교환 시스템은 아직도 전자에 의한 기능을 이용하는 실정이다. 이름 그대로의 초고속 및 대용량을 만족시키기 위하여서는 빛이 그대로 빛으로 교환, 전송되는 완전 광 통신을 만족하여야 한다. 대용량화를 위하여 파장분할 다중 전송 방식이 많은 진전을 이루고 있지만 다중 파장의 역다중화/다중화를 완전 광으로 해결하기 위한 연구가 아직도 계속되고 있다.In order to satisfy the increasing amount of information communication day by day, a large-capacity, high-speed information communication system is required. Therefore, although the transmission system using the optical fiber has been generalized, the exchange system linking it is still using the electronic function. In order to satisfy the ultra-fast and large capacity as the name implies, the optical fiber must satisfy the full optical communication in which light is exchanged and transmitted as it is. Although the wavelength division multiplex transmission method has made a lot of progress for the large capacity, the researches to solve the demultiplexing / multiplexing of the multiple wavelengths with the full light are still ongoing.

기존의 파장 다중/역다중 소자의 가장 큰 문제점은 출력시 광 손실이 크다는 것인데 이는 주로 3가지의 큰 손실 원인이 있다. 반도체를 이용하는 경우 곡선 부분에서 발생하는 방사손실과 스타 결합기에서의 결합 손실, 그리고 물질 자체 손실 등이다. 여기서 가장 큰 비중을 차지하는 부분은 물질 자체 손실이지만 스타 광결합기의 결합 손실 등은 구조적인 특성에서 발생하는 손실의 많은 부분을 차지한다. 따라서 다중/역다중 소자에서 가장 중요하게 해결해야 될 손실을 현저히 줄일 수 있는 구조를 제안하였다.The biggest problem of conventional wavelength multiple / demultiplex devices is that the optical loss at the output is large, which is mainly caused by three large losses. In the case of using a semiconductor, the radiation loss in the curved portion, the coupling loss in the star coupler, and the material itself are lost. The largest portion is the loss of the material itself, but the coupling loss of the star photocoupler is a large part of the loss caused by the structural characteristics. Therefore, we proposed a structure that can significantly reduce the loss that must be solved most importantly in the multi / demultiplex device.

파장 역다중화 과정에서 중요한 것은 다른 파장의 섞임 없이 단일 파장이 채널 별로 분리되어 나오는 것(cross talk 이 낮음)과, 파장 분리 과정에서 광세기 감쇄를 없애는 것 두 가지로 대별할 수 있다. 기존에 이용하고 있는 파장 분할기는 입력부와 출력부에 각각 회절형 스타 광결합기를 이용하여 채널별 광도파로 내부로 신호광이 입사되는 데 여기서 발생하는 결합 손실과 반사 손실이 다중화/역다중화 소자의 삽입 손실의 많은 부분으로 작용한다.Two important things in wavelength demultiplexing are the separation of single wavelengths by channel (low cross talk) without the mixing of different wavelengths, and the elimination of light intensity attenuation during wavelength separation. Conventionally, the wavelength divider uses a diffraction type star optical coupler to input the signal light into the optical waveguide for each channel. The coupling loss and the reflection loss generated here are the insertion loss of the multiplexing / demultiplexing device. Acts as a large part of.

파장 다중/역다중 소자에서 가장 중요한 기능은 파장 다중화된 신호를 파장 별로 구분하여 분리하는 것과 시스템에 사용시 다른 증폭 내지는 제어 없이 사용될 수 있도록 하는 것이다. 본 발명은 역다중 소자에서 발생하는 손실을 현저히 감소시킬 수 있는 구도를 제안한다. 위 기능을 실현하기 위해 기술적으로 해결해야 하는 문제는 기존의 스타 광결합기에서 발생하는 결합 손실과 반사 손실을 작게 해야된다는 것이다. 본 발명에서는 하나의 해결 방법으로 위상 격자 구조를 도입하였다. 위상-격자 구조는 회절 현상으로 충분히 확산된 신호광을 m 개의 광도파로 내부에 신호광을 집속하여 입사함으로써 광도파로 사이의 클래드 영역으로 입사되는 빛을 근본적으로 소거할 수 있으므로 결합 효율의 증대를 유도할 뿐만 아니라 클래드에 의하여 반사되는 빛을 현저히 줄일 수 있다.The most important function of the wavelength multiplexing / demultiplexing device is to separate the wavelength multiplexed signals by wavelength and to use them without any amplification or control when used in the system. The present invention proposes a composition that can significantly reduce the loss in the demultiplexer. The technical problem to be solved in order to realize the above function is to reduce the coupling loss and return loss that occur in the conventional star optocoupler. In the present invention, a phase grating structure is introduced as one solution. The phase-lattice structure induces an increase in coupling efficiency because the signal light diffused by the diffraction phenomenon can be essentially canceled by focusing the signal light inside the m optical waveguides and entering the clad region between the optical waveguides. However, the light reflected by the clad can be significantly reduced.

본 발명에서는 대용량 초고속의 정보통신체계에 응용될 수 있는 것으로 다중 파장의 빛을 다중화/역다중화 할 때 빛의 손실을 최소한으로 줄여서 광 전송 시스템을 안정화시키고, 효율적으로 사용할 수 있도록 한 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도를 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, a diffraction type star light that can be applied to a large-capacity high-speed information communication system, stabilizes an optical transmission system by minimizing light loss when multiplexing / demultiplexing light of multiple wavelengths and minimizes light loss. It is an object of the present invention to provide a wavelength multiple / demultiplexer structure that eliminates a coupler coupling loss.

도 1은 NxN 파장 다중화/역다중화 역할을 하는 소자 구도.1 is a device composition that serves as NxN wavelength multiplexing / demultiplexing.

도 2는 도 1에서 위상-격자가 집적된 스타 광결합기 부분을 상세히 나타낸 도면.FIG. 2 is a detailed view of the star optocoupler portion in which the phase-lattice is integrated in FIG. 1; FIG.

도 3은 도 2에서 위상-격자 구조 부분을 상세히 나타낸 평면 도면.3 is a plan view detailing the portion of the phase-lattice structure in FIG. 2; FIG.

도 4는 입력단 광도파로 부분의 위상-격자가 없는 단일 위상-격자 집적된 스타 광결합기에서 입력단 광도파로와 출력단 광도파로 두께가 w = 1.0㎛, 자유-전파 광도파로 영역이 R = 35.0㎛, 위상-격자 길이 dp= 2.5㎛, 폭 wp= 0.9㎛, 위상-격자와 출력단 광도파로 사이의 거리가 fp= 1.5㎛인 구조이고, 광도파로 영역 굴절율 nw= 3.315, 위상-격자 영역 굴절율 np=3.0, 클래드 굴절율 n0= 1.0인 광결합기에서 출력단 광도파로 내부로 입사된 신호광이 5.0㎛ 거리를 진행한 이후의 광세기 분포를 위상-격자가 있는 경우와 위상-격자가 없는 경우를 비교한 시뮬레이션 결과이다.4 shows that the input optical waveguide and the output optical waveguide have a thickness of w = 1.0 μm and a free-propagating optical waveguide region of R = 35.0 μm in a single phase-lattice integrated star optical coupler without a phase-lattice of the input optical waveguide part. Grating length d p = 2.5 μm, width w p = 0.9 μm, and the distance between the phase-lattice and the output optical waveguide is f p = 1.5 μm, the optical waveguide region refractive index n w = 3.315, the phase-grid region refractive index In the optical coupler with n p = 3.0 and the clad refractive index n 0 = 1.0, the light intensity distribution after the signal light incident inside the output waveguide travels the distance of 5.0㎛ is the case where there is a phase-lattice and no phase-lattice The simulation results are compared.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

11 : 다중 파장의 입력부 12 : 다중 파장 신호광의 광세기 분배 부분11 input section of multi-wavelength 12 light intensity distribution portion of multi-wavelength signal light

13: m 개의 광 도파로 14 : 파장별 분리 부분13: m optical waveguide 14: separation portion by wavelength

15 : 분리된 파장 출력부15: separated wavelength output unit

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 N 채널의 파장 다중화된 신호광이 입력되는 부분인 다중 파장의 입력부와; 상기 다중 파장의 입력부를 통하여 입사되는 신호광이 공간적으로 회절되어 균일한 광 세기 분포가 되도록 유도한 이후에 집적된 위상 격자를 이용하여 m개의 광도파로 내부로 신호광을 집속하여 분배하는 기능을 수행하는 다중 파장 신호광의 광세기 분배 부분과; 위상격자가 집적된 회절형 스타 광결합기에 의하여 입사된 신호광이 진행 경로 차이로 인해서 각각의 광도파로 내부에서 신호광의 위상 차이가 발생하는 m 개의 광도파로와; 상기 광도파로에서 위상 차이가 있는 신호광 입력되어 파장별로 구분되어 출력단의 N개의 출력 광도파로 내부로 전달되도록 하는 파장별 분리 부분; 파장별도 구분되어 N 채널 출력 광도파로 내부로 입사된 신호광을 외부로 출사하는 분리된 파장 출력부로 구성되며, 상기 광세기 분배부분과 파장별 분리부분은 위상격자가 집적된 회절형 스타 광결합기를 이용함을 특징으로 하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a multi-wavelength input unit that is a portion to which the N-channel wavelength multiplexed signal light is input; After the signal light incident through the multi-wavelength input unit is spatially diffracted to induce a uniform light intensity distribution, the signal light is focused and distributed into m optical waveguides using an integrated phase grating. A light intensity distribution portion of the wavelength signal light; M optical waveguides in which the signal light incident by the diffraction type star optical coupler in which the phase lattice is integrated causes the phase difference of the signal light to occur inside each optical waveguide due to a difference in propagation path; A wavelength-separated portion for inputting signal light having a phase difference in the optical waveguide and being separated for each wavelength so as to be transmitted to the N output optical waveguides at the output terminal; It is also divided into wavelengths and consists of a separate wavelength output unit which emits the signal light incident into the N-channel output optical waveguide to the outside, and the light intensity distribution unit and the separation unit for each wavelength use a diffraction type star optical coupler in which a phase grating is integrated. It is characterized by.

본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 입사된 다중 파장을 단일 파장별로 분리하는 파장 역다중기에 대한 것으로 좀더 효율적인 파장 분리기를 구현하는 내용이다. 일반적으로 파장 역다중기를 구현하는데 사용되는 물질로는 반도체, 실리카, 폴리머등인데 상용화가 가장 많이 된 광 역다중기의 재료는 실리카이다.In more detail, the present invention relates to a wavelength demultiplexer for separating incident multiple wavelengths by a single wavelength, thereby implementing a more efficient wavelength separator. Generally, materials used to implement wavelength demultiplexers are semiconductors, silicas, and polymers. Silica is the most commonly used material for optical demultiplexers.

반도체는 다른 능동 소자 ( optical cross connect, add/drop mux/demux, semiconductor optical amplifier등의) 와의 집적이 쉬워서 훨씬 다양한 기능을 구현할 수 있음에도 불구하고 반도체 자체의 광 손실 및 접합 손실이 큰 단점이 있다. 실리카 소재는 광 역다중기의 크기도 크고 다른 소자와의 집적이 용이하지는 않지만 도파로 자체 손실 및 접합 손실이 작아서 가장 많이 쓰이고 있는 실정이다. 만약 반도체 광 역다중기에서 손실을 혁신적으로 줄일 수 있다면 여러 가지 면에서 장점이 많은 반도체 역다중기를 많이 활용할 수 있을 것이다.Although semiconductors can be easily integrated with other active devices (such as optical cross connect, add / drop mux / demux, and semiconductor optical amplifiers) to implement a wider variety of functions, they have disadvantages such as optical loss and junction loss. Silica material is the most widely used due to the large size of the optical demultiplexer and the easy integration with other devices, but the small waveguide self loss and junction loss. If the losses in the semiconductor wide multiplexer can be reduced innovatively, the semiconductor demultiplexer can be utilized in many ways.

따라서 본 발명에서는 반도체 광 역다중기에서 손실을 대폭 줄일 수 있는 구조를 제안한다. 광 역다중기의 손실은 크게 물질손실, 결합 손실, 곡선 광도파로에서의 방사손실로 나눌 수 있는데, 본 발명에서 다루고자 하는 것은 결합손실에 대한 것이다.Therefore, the present invention proposes a structure that can greatly reduce the loss in the semiconductor optical multiplexer. The loss of the optical multiplexer can be broadly divided into material loss, coupling loss, and radiation loss in a curved optical waveguide. The present invention deals with the coupling loss.

지금까지 제시된 구조에 의하면 광도파로는 필연적으로 광분배기를 사용할 수 밖에 없고 이 부분에서의 결합 손실이 매우 심각한 문제로 인식되고 있으나 본 발명의 구조에서는 광분배기에서의 결합 손실을 대폭 줄일 수 있다. 본 발명의 파장 다중/역다중 구조는 N 채널의 파장 다중화된 신호광이 입력되는 부분 다중 파장의 입력부와 다중 파장 신호광의 광세기를 분배 부분으로써 위상 격자가 집적된 회절형 스타 광결합기를 사용하는데 다중 파장의 입력부를 통하여 입사되는 신호광이 공간적으로 회절 되어 균일한 광 세기 분포가 되도록 유도한 이후에 집적된 위상 격자를 이용하여 m개의 광도파로 내부로 신호광을 집속하여 분배하는 기능을 수행한다. 그리고 m 개의 광도파로는 스타 광결합기에 의하여 입사된 신호광은 진행 경로 차이로 인해서 각각의 광도파로 내부에 있는 신호광의 위상 차이가 발생하고 위상 차이가 있는 신호광은 파장별 분리 부분으로 입력되어 파장별로 구분되어 출력단의 N개의 출력 광도파로 내부로 전달된다. 여기서 파장별 분리 부분은 광세기를 분배하는 부분과 마찬가지로 위상 격자가 집적된 회절형 스타 광결합기를 이용한다. 끝으로 분리된 파장 출력부에서 파장별도 구분되어 N 채널 출력 광도파로 내부로 입사된 신호광을 외부로 출사한다.According to the structure proposed so far, the optical waveguide inevitably has to use the optical splitter and the coupling loss in this part is recognized as a very serious problem, but in the structure of the present invention, the coupling loss in the optical splitter can be greatly reduced. The wavelength multiplex / demultiplex structure of the present invention uses a diffraction type star optical coupler in which a phase grating is integrated by distributing light intensity of a multi-wavelength input portion and a multi-wavelength input portion into which N-channel wavelength multiplexed signal light is input. After the signal light incident through the input part of the wavelength is spatially diffracted to induce a uniform light intensity distribution, the signal light is focused and distributed into m optical waveguides using an integrated phase grating. In addition, the m optical waveguides have a phase difference between the signal beams inside each optical waveguide due to the difference in propagation paths. The N output optical waveguides of the output stages are transferred to the inside. Here, the wavelength-separated portion uses a diffraction type star optical coupler in which a phase grating is integrated, similar to a portion for distributing light intensity. Finally, the wavelength is separated from the wavelength output unit, and the signal light incident into the N-channel output optical waveguide is emitted to the outside.

여기서 위상-격자가 집적된 스타 광결합기를 세부적으로 기술하면 전체 모양은 신호광이 동일한 위상을 갖도록 설계하기 위하여 입력단 광도파로와 접합점을 원점으로 하는 반원(half-circle) 구조로 제작한다. 그리고 위상-격자 구조는 신호광의 위상을 정도로 변화시킬 수 있는 영역을 일정한 간격으로 배열하는 형태이다. 여기서 위상-격자와 스타 광결합기와 연결된 m개 광도파로 사이의 거리는 위상-격자의 근접장 초점거리 (near-field focal length)와 동일하게 설계한다. 그러므로 신호광이 입력단 광도파로를 통하여 스타 광결합기 내부로 입사되면 빛의 회절 현상 때문에 충분한 거리를 진행한 이후에 균일한 광세기 분포를 갖는 신호광으로 확산된다. 회절 현상에 의하여 충분히 확산된 신호광은 위상-격자 구조에 의하여 집속되어 m 개의 초점 배열로 형성된다. m 개의 배열 형태로 집속된 신호광은 m 개의 광도파로 내부로 입사된다. 여기서 m개의 광도파로는 위상-격자의 초점 거리에 위치하므로 m개 광도파로 내부로 신호광이 집속된다. 이때 광도파로 사이에 있는 클래드 영역에는 빛이 거의 도달하지 않으므로 결합 손실과 반사 손실이 거의 발생되지 않는다. 그리고 위상-격자의 주기를 조정하여 출력단 광도파로의 갯수를 결정할 수 있으므로 소자의 크기는 출력단 채널 수와 무관하게 고정된다. 더욱이 1.0㎛ 정도의 spot size를 갖는 광은 회절 현상에 의해서 자유-전파 광도파로 영역을 100㎛ 정도 진행하면 균일한 광세기 분포는 광으로 확산되므로 광결합기의 크기가 200 - 300㎛ 정도로 매우 소형이므로 집적도를 크게 증가시킬 수 있다.Here, the star-optical coupler integrated with the phase-lattice is described in detail, and the overall shape is made of a half-circle structure with the input waveguide and the junction as the origin to design the signal light to have the same phase. In addition, the phase-lattice structure is a form of arranging regions that can change the phase of the signal light to a certain interval. The distance between the m-waveguides connected to the phase-lattice and the star optocoupler is designed to be equal to the near-field focal length of the phase-lattice. Therefore, when the signal light is incident into the star optical coupler through the input optical waveguide, the light is diffused into the signal light having a uniform light intensity distribution after a sufficient distance due to the diffraction phenomenon of the light. The signal light sufficiently diffused by the diffraction phenomenon is focused by the phase-lattice structure and formed into m focus arrays. The signal light focused in m arrays is incident into the m optical waveguides. Since the m optical waveguides are located at the focal length of the phase-lattice, the signal light is focused into the m optical waveguides. At this time, since light hardly reaches the cladding region between the optical waveguides, coupling loss and reflection loss hardly occur. Since the number of output optical waveguides can be determined by adjusting the period of the phase-lattice, the size of the device is fixed regardless of the number of output channel. In addition, since the light having a spot size of about 1.0 μm progresses by 100 μm in the free-waveguide waveguide region by diffraction, the uniform light intensity distribution is diffused into the light, so the size of the optical coupler is very small, such as 200 to 300 μm. The degree of integration can be greatly increased.

이하 첨부된 도면을 토대로 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예로서 N x N 파장 다중화/역다중화 역할을 하는 소자 구도를 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a device configuration serving as N x N wavelength multiplexing / demultiplexing as an embodiment of the present invention.

도면중 (11)은 다중파장의 입력부이고, (12)는 N개의 파장으로 입력된 빛 세기를 균등 분할 하는 곳이며, (13)은 광도파로 부분이다. (14)는 각 도파로를 통해 온 빛들을 일정한 위상차를 갖는 위치로 모아주는 역할을 한다. (15)는 파장 별로 분리된 빛이 나오게 되는 출력부이다.In the figure, reference numeral 11 denotes a multi-wavelength input part, reference numeral 12 denotes an equal division of light intensity input into N wavelengths, and reference numeral 13 denotes an optical waveguide part. (14) collects the light from each waveguide to a position having a constant phase difference. Denoted at 15 is an output unit to which light separated by wavelength is emitted.

도 2 는 도 1 에서 위상-격자가 집적된 스타 광결합기 부분을 상세히 나타낸 도면이다. 스타 광결합기의 반지름은 R이고, 입력단 광도파로와 M개의 광도파로 두께가 w, 광도파로 영역의 굴절율을 nw이고, 위상-격자 영역의 굴절율을 np, 클래드 굴절율을 n0이라고 정의한다.FIG. 2 is a detailed view illustrating a portion of the star optical coupler in which the phase-lattice is integrated in FIG. 1. The radius of the star optical coupler is R, the input optical waveguide and M optical waveguides have thickness w, the refractive index of the optical waveguide region is n w , the refractive index of the phase-lattice region is n p , and the clad refractive index is n 0 .

도 3 은 위상-격자 부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 여기서 위상-격자 길이를 dp로 정의하고 위상-격자 폭을 wp, 위상-격자와 출력단 광도파로 사이의 거리가 fp로 정의하였다. 그래서 위상-격자 영역과 위상-격자가 없는 영역을 진행하는 신호광 사이의 위상 차이 ΔΦ는3 is an enlarged view of a phase-lattice portion. Here, the phase-lattice length is defined as d p , the phase-lattice width is defined as w p , and the distance between the phase-lattice and the output optical waveguide is defined as f p . So the phase difference ΔΦ between the signal light traveling through the phase-lattice region and the region without the phase-lattice is

(1) (One)

와 같이 주어진다.Is given by

여기서 λ는 자유-공간 (free-space)에서 신호광의 파장이다. 위상-격자는 위상 차이 가 π가 되도록 설계된다.Where λ is the wavelength of the signal light in free-space. The phase-lattice is designed so that the phase difference is π.

도 4 는 입력단 광도파로 부분의 위상-격자가 없는 단일 위상-격자가 집적된 스타 광결합기에서 입력단 광도파로와 출력단 광도파로 두께가 w = 1.0㎛, 자유-전파 광도파로 영역이 R = 35.0㎛, 위상-격자 길이 dp= 2.5㎛, 폭 wp= 0.9㎛, 위상-격자와 출력단 광도파로 사이의 거리가 fp= 1.5㎛인 구조이고 광도파로 영역 굴절율 nw= 3.315, 위상-격자 영역 굴절율 np=3.0, 클래드 굴절율 n0= 1.0인 광결합기에서 출력단 광도파로 내부로 입사된 신호광이 5.0㎛ 거리를 진행한 이후의 광세기 분포를 위상-격자가 있는 경우 (실선) 와 위상-격자가 없는 경우 (점선)를 비교한 시뮬레이션 결과이다. 위상-격자가 있는 경우는 거의 모든 신호광이 출력단 광도파로 내부에 국한되어 있고 클래드 영역에 빛이 거의 존재하지 않으므로 근본적으로 반사되는 빛이 발생할 수 없음을 알 수 있다.4 shows that the input optical waveguide and the output optical waveguide have a thickness of w = 1.0 μm and a free-propagating optical waveguide region of R = 35.0 μm in a star optical coupler in which a single phase-lattice is integrated without a phase-lattice portion of an input optical waveguide; Phase-lattice length d p = 2.5 μm, width w p = 0.9 μm, the distance between the phase-lattice and the output optical waveguide is f p = 1.5 μm, optical waveguide region refractive index n w = 3.315, phase-grid region refractive index In the optical coupler with n p = 3.0 and clad refractive index n 0 = 1.0, the light intensity distribution after the signal light incident inside the output waveguide travels the distance of 5.0㎛ is the phase-lattice (solid line) and the phase-lattice If not, it is the result of simulation comparing (dotted line). In the case of the phase-lattice, almost all of the signal light is confined inside the output waveguide and almost no light is present in the clad region, so that the reflected light cannot be generated.

그러나 위상-격자가 없는 경우는 많은 신호광이 광도파로 외부의 클래드 영역에 많이 존재한다는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 파장 다중/역다중 구도는 기존의 다중/역다중 구도의 손실을 혁신적으로 개선할 수 있음을 확인할 수 있다.However, in the absence of a phase-lattice, it can be seen that a lot of signal light exists in the clad region outside the optical waveguide. Therefore, it can be seen that the wavelength multiple / demultiplex composition of the present invention can innovatively improve the loss of the existing multi / demultiplex composition.

이와 같은 본 발명의 효과는 회절형 스타 광결합기의 결합 손실 (coupling loss)과 반사 손실 (return loss)이 거의 발생하지 않으므로 100 %에 근접하는 결합 특성 효율이 가능하고, 광 전송에 중에 발생하는 에러를 최소화 할 수 있고, 광 손실 요소를 줄임으로 인해 광 증폭 기능 부분을 많이 줄일 수 있다는 것이다.The effect of the present invention is that the coupling loss and the return loss of the diffractive star optical coupler hardly occurs, so that the coupling characteristic efficiency close to 100% is possible, and errors occurring during optical transmission It can minimize the light loss factor and reduce the optical amplification function part much.

Claims (7)

N 채널의 파장 다중화된 신호광이 입력되는 부분인 다중 파장의 입력부와;A multi-wavelength input unit that is a portion to which N-channel wavelength multiplexed signal light is inputted; 상기 다중 파장의 입력부를 통하여 입사되는 신호광이 공간적으로 회절 되어 균일한 광 세기 분포가 되도록 유도한 이후에 집적된 위상 격자를 이용하여 m개의 광도파로 내부로 신호광을 집속하여 분배하는 기능을 수행하는 다중 파장 신호광의 광세기 분배 부분과;After the signal light incident through the multi-wavelength input unit is spatially diffracted to induce a uniform light intensity distribution, the signal light is focused and distributed into m optical waveguides using an integrated phase grating. A light intensity distribution portion of the wavelength signal light; 위상격자가 집적된 회절형 스타 광결합기에 의하여 입사된 신호광이 진행 경로 차이로 인해서 각각의 광도파로 내부에서 신호광의 위상 차이가 발생하는 m 개의 광도파로와;M optical waveguides in which the signal light incident by the diffraction type star optical coupler in which the phase lattice is integrated causes the phase difference of the signal light to occur inside each optical waveguide due to a difference in propagation path; 상기 광도파로에서 위상 차이가 있는 신호광 입력되어 파장별로 구분되어 출력단의 N개의 출력 광도파로 내부로 전달되도록 하는 파장별 분리 부분;A wavelength-separated portion for inputting signal light having a phase difference in the optical waveguide and being separated for each wavelength so as to be transmitted to the N output optical waveguides at the output terminal; 파장별도 구분되어 N 채널 출력 광도파로 내부로 입사된 신호광을 외부로 출사하는 분리된 파장 출력부로 구성됨을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.A wavelength multiplex / demultiplexer structure with no coupling loss, characterized in that it consists of a separate wavelength output unit that separates the wavelength and separates the signal light incident into the N-channel output optical waveguide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광세기 분배부분과 파장별 분리부분은 위상격자가 집적된 회절형 스타 광결합기를 이용함을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.The light intensity distribution portion and the wavelength-division separation portion is a wavelength multiplex / demultiplexer composition to eliminate the coupling loss of the diffraction type star optical coupler, characterized in that using a diffraction type star optical coupler integrated with a phase grating. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 스타 광결합기는 신호광이 동일한 위상을 갖도록 설계하기 위하여 입력단 광도파로와 접합점을 원점으로 하는 반원(half-circle) 구조로 제작됨을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.The star optical coupler has a half-circle structure with the input optical waveguide and the junction as a starting point for designing the signal light to have the same phase. Device composition. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 위상격자 구조는 입사광의 위상을 π정도로 변화시킬 수 있는 영역을 일정한 간격으로 배열하는 형태임을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.The phase grating structure is a wavelength multiplex / demultiplexer composition to eliminate the coupling loss of the diffractive star optical coupler, characterized in that to form a region at a predetermined interval to change the phase of the incident light to π degree. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 위상격자구조는 간섭현상을 이용하여 입사광을 집속하여 일정한 간격을 유지하는 m개의 근접장(near-field) 초점 배열을 형성한 것을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.The phase grating structure is a wavelength multiplex / demultiplexer which eliminates coupling loss of diffraction type star optical coupler, characterized in that m-near-field focusing arrays are formed to focus incident light by using interference and maintain a constant distance. Device composition. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 위상-격자 구조는 m개의 근접장 초점 배열을 형성할 수 있는 여러 가지 다양한 형태로 구성됨을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.The phase-lattice structure is a wavelength multiplex / demultiplexer structure without coupling loss of the diffractive star optical coupler, characterized in that it consists of a variety of forms that can form m near-field focus arrangement. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 위상-격자의 근접장 초점 거리에 m개의 광도파로가 위치함을 특징으로 하는 회절형 스타 광결합기 결합 손실을 없앤 파장 다중/역다중소자 구도.A wavelength multiplex / demultiplexer structure without coupling loss of diffractive star optical coupler, characterized in that m optical waveguides are located in the near-field focal length of the phase-lattice.
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