KR20010002707A - Tunable Wavelengh Filter Using Grating-Assisted Coupler in Electro-Optic Polymer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wavelength variable optical filter for grating sub-coupler using an electro-optic polymer is provided to have the electro-optic effect by adding a dye molecule into a polymer having the high optical characteristic. CONSTITUTION: A lower electrode(210) is formed by depositing a metal on a substrate(200). A grating(220) is produced after spin-coating a low cladding layer(215). An Au mask(230) is produced with a standard lithography process after spin-coating an electro-optic polymer core layer(225). An electro-optic polymer optical path(235) is formed by etching the core layer(225). A passive polymer core layer(240) is produced by spin-coating. A photoresist mask(245) is produced with the standard lithography process. A passive polymer optical path(250) is formed by etching the core layer(240). The photoresist and the Au are removed. An upper cladding layer(255) is formed by spin-coating. An upper electrode(260) is produced and polled. A driving electrode(265) is formed by arranging patterns of the optical path(235) and an electrode mask. A section is polished to combine input beam.

Description

전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터{Tunable Wavelengh Filter Using Grating-Assisted Coupler in Electro-Optic Polymer}Tunable Wavelengh Filter Using Grating-Assisted Coupler in Electro-Optic Polymer}

본 발명은 파장분할다중방식(Wavelength Division Multiplexing)의 광통신에 사용되는 격자 보조 결합기형 파장 가변 광필터에 관한 것으로써, 특히, 전기 광학 폴리머에 유기되는 전기 광학 효과를 이용하여 중심파장을 고속으로 가변시킬 수 있고, 전기 광학 폴리머 광도파로와 수동형 폴리머 광도파로로 이루어진 격자 보조 결합기 구조를 갖는 파장 가변 광필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lattice-assisted coupler-type wavelength tunable optical filter for use in optical division of wavelength division multiplexing. In particular, the present invention relates to a high speed variable center wavelength using an electro-optic effect induced in an electro-optic polymer. And a grating assist coupler structure consisting of an electro-optic polymer optical waveguide and a passive polymer optical waveguide.

최근 급증하는 음성, 데이터, 영상 등의 다양한 형태의 정보를 통합하여 고속으로 전송하고 이를 처리할 수 있는 초고속 광대역 종합 통신망을 구축하기 위한 광통신 시스템에 대한 연구가 세계적으로 활발히 추진되고 있다.Recently, researches on optical communication systems have been actively conducted worldwide to build a high-speed broadband integrated communication network capable of integrating various types of information such as voice, data, and video, and transmitting and processing them at high speed.

특히, 파장 분할 다중화(Wavelengh Division Multiplexing) 방식의 광통신 시스템은 파장이 다른 여러개의 광원에 각기 다른 정보를 입력한 후 이를 다중화하여 하나의 광섬유를 통하여 전송하고, 수신단에서는 이 다중화된 신호를 역다중화(demultiplexing)하여 분리한 후 각 파장별로 광신호를 수신함으로써 처리할 수 있는 정보의 대역폭을 크게 늘릴 수 있는 데 특징이 있다. 따라서 파장 분할 다중화 기법은 초고속 광통신망을 구성하기 위한 핵심적인 기술로 알려져 있다.In particular, in the wavelength division multiplexing optical communication system, different information is input to multiple light sources having different wavelengths and then multiplexed and transmitted through a single optical fiber, and the receiving end demultiplexes the multiplexed signal. It is characterized in that the bandwidth of information that can be processed can be greatly increased by receiving an optical signal for each wavelength after demultiplexing. Therefore, the wavelength division multiplexing technique is known as a core technology for constructing a high speed optical communication network.

이러한 파장 분할 다중화 광통신 시스템에서 다중화된 신호를 역다중화하고 원하는 채널을 선택하기 위해서는 단일 모드 광섬유와 연결 가능한 파장 가변 필터(Tunable Wavelengh Filter)가 필요하며, 특히 효과적인 광패킷 스위칭 기능을 구현하기 위해서는 튜닝 속도가 ㎲ 이하인 고속 파장 가변 광필터가 필요하다.In such a wavelength division multiplexing optical communication system, in order to demultiplex the multiplexed signal and select a desired channel, a tunable wavelench filter that can be connected to a single mode fiber is required. There is a need for a fast variable wavelength optical filter of less than or equal to.

도 1은 파장 가변 광필터의 기능을 나타내는 개략적인 구성도이다.1 is a schematic block diagram showing the function of a tunable optical filter.

도 1에 도시한 바와 같이 입력단의 각기 다른 파장의 여러 채널 중에 파장 가변 광필터(10)의 중심 파장(λ1)과 일치하는 하나의 채널만이 광검출기(20) 측의 출력단에 나타난다.As shown in FIG. 1, only one channel that matches the center wavelength λ 1 of the tunable optical filter 10 among the various channels having different wavelengths of the input terminal appears at the output terminal of the photodetector 20 side.

상기의 기술을 구현하기 위해서는 특히, ㎲ 이하의 고속으로 튜닝을 하기 위해서는 전기 광학 효과(Electro-Optic Effect)를 이용하여 소자를 제작하는 것이 유리하다. 즉, 상기 전기 광학 효과를 이용한 소자는 일반적으로 수 ㎱ 정도의 빠른 동작 속도를 가지게 된다.In order to implement the above technique, in particular, in order to tune at a high speed of ㎲ or less, it is advantageous to manufacture an element using an electro-optic effect. That is, the device using the electro-optic effect generally has a fast operating speed of about several kilowatts.

상기의 목적을 달성하기 위해서 전기 광학 효과를 이용한 파장 가변 필터는 주로 LiNbO3와 같은 강유전체를 이용하여 제작되어 왔다.In order to achieve the above object, a tunable filter using an electro-optic effect has been mainly manufactured using a ferroelectric such as LiNbO 3 .

상기의 목적을 달성하기 위해서 전기광학 효과를 이용한 파장가변 필터는 LiNbO3와 같은 강유전체를 이용하여 제작되어 왔다.In order to achieve the above object, a wavelength variable filter using an electro-optic effect has been manufactured using a ferroelectric such as LiNbO 3 .

상기 LiNbO3를 이용한 파장가변 필터에 관해서는 미국특허 US4390236(1983.6.28:Tunable polariqation independent wavelength filter)에 의해서 특허등록되었다.The wavelength variable filter using LiNbO 3 has been patented by US Patent US4390236 (Tunable polariqation independent wavelength filter).

상기 발명에서는 중심파장을 가변시킬 수 있고, 입력단에 TM모드와 TE모드를 분리시켜주는 편광선택 결합기를 채용하여 편광에 무관하게 동작하는 파장 가변 광필터가 개시되어 있다.In the above-described invention, a wavelength tunable optical filter that can vary the center wavelength and employs a polarization selective coupler that separates a TM mode and a TE mode at an input terminal is disclosed.

상기 발명의 기술적 특징을 개략적으로 살펴보면, 입력단의 편광선택 결합기에 의해 입력광은 TE모드와 TM모드로 분리되어 각각 TE모드 경로와 TM모드 경로를 따라 진행하게 된다. 우선 TE모드 경로에 위치한 파장 선택성 모드 변환기는 특정 파장에서 TE모드를 TM모드로 변환시켜 주고, 마찬가지로 TE모드 경로에 위치한 파장 선택성 모드 변환기는 특정 파장에서 TM모드를 TE모드로 변환시켜 준다. 출력단의 편광선택 결합기는 특정파장에서 TE모드와 TM모드의 광에너지를 하나의 경로로 합쳐줌으로써 결과적으로 편광에 무관하게 동작하는 파장 가변 광필터를 제작할 수 있도록 한 것이다.Referring to the technical features of the present invention, the input light is separated into the TE mode and the TM mode by the polarization selector of the input stage, and proceeds along the TE mode path and the TM mode path, respectively. First, the wavelength selective mode converter located in the TE mode path converts the TE mode to the TM mode at a specific wavelength. Likewise, the wavelength selective mode converter located in the TE mode path converts the TM mode to the TE mode at a specific wavelength. The polarization selective coupler of the output stage combines the light energy of the TE mode and the TM mode in a single wavelength in a single path, and as a result, it is possible to fabricate a tunable optical filter that operates irrespective of polarization.

그러나 상기 LiNbO3를 이용하여 제작되는 파장 가변 광필터는 LiNbO3가 비교적 고가이고, 또한 기판의 제약으로 인하여 여러개의 광소자를 하나의 기판에 집적하기가 어렵기 때문에 광통신망에 대규모로 사용되기가 적합하지 않은 문제점이 있다.However, the LiNbO tunable optical filter is fabricated using a 3 is a LiNbO 3 is relatively expensive, and also suitable for the use as a large-scale in the optical network, because due to limitations of the substrate is difficult to integrate those multiple optical devices on a single substrate There is a problem that is not.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 PMMA, 폴리 이미드 등과 같이 광학적 특성이 우수한 폴리머에 색소(dye) 분자를 첨가하여 전기광학 효과를 가지도록 제작된 전기광학 폴리머를 이용한 파장 가변 광필터 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to add a dye (dye) molecules to the polymer having excellent optical properties such as PMMA, polyimide, etc. Disclosed is a tunable optical filter using an optical polymer and a method of manufacturing the same.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로는, 본 발명의 광소자는 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로와, 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로가 나란히 배열되어 있는 구조를 갖고, 상기 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로에는 특정파장에서 두 도파로간의 파워 커플링을 일으키도록 격자가 구성되어 있으며, 튜닝 전극에 전압을 가함으로써 전기광학 폴리머 광도파로에 유기되는 전기광학 효과를 이용하여 중심 파장을 구성되어 있는 것이 제시된다.In order to achieve the object of the present invention, the optical device of the present invention has a structure in which a buried electro-optic polymer optical waveguide and a buried passive polymer optical waveguide are arranged side by side, the buried electro-optic polymer optical waveguide It is proposed that the grating is configured to cause power coupling between the two waveguides at the wavelength, and the center wavelength is constructed using the electro-optic effect induced in the electro-optic polymer optical waveguide by applying a voltage to the tuning electrode.

또한 상기 본 발명의 제조 방법에 관한 기술적 사상으로는, 기판 위에 하부전극으로서 금속을 증착하여 형성한 후, 그 위에 하부 클래딩층(Lower cladding layer)을 스핀 코팅한 후 적당한 위치에 격자를 제작한다. 상기 격자를 제작한 위에 전기광학 폴리머 코아층을 스핀 코팅하여 처리한다. 상기 공정 후에 Au 마스크를 형성하고 반응 이온 식각 공정을 도입하여 코아층을 식각함으로써 파묻힌 광도파로를 형성한다. 그 위에 수동형 폴리머 코아층을 스핀 코팅하여 제작하고, 수동형 폴리머 광도파로가 형성될 곳 위에 포토 레지스트 마스크를 제작한 후, 반응 이온 식각 공정을 도입하여 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로를 형성한다. 그 후에 반응 이온 식각을 할 때 마스크로 사용했던 포토 레지스트와 Au를 제거한다. 상기 처리 후 그 위에 상부 클래딩층을 스핀 코팅하여 형성하고, 상부 전극을 하부 전극과 같은 방법으로 제작한다. 또한, 전기광학 폴리머에 전기광학 효과를 유발시키기 위해 전계 폴링을 수행하고, 전기광학 광도파로 패턴과 전극 마스크 패턴을 정렬하여 구동 전극을 만든 후, 마지막으로 입력광을 결합시키기 위해 단면을 폴리싱처리를 함으로써 본 발명의 전기광학 폴리머를 이용한 파장 가변 광필터의 제조가 완성될 수 있다.In addition, in the technical idea of the manufacturing method of the present invention, after depositing a metal as a lower electrode formed on the substrate, and then spin-coating a lower cladding layer (top) to produce a grating in a suitable position. After the lattice is manufactured, the electro-optic polymer core layer is spin-coated. After the above process, an Au mask is formed and a reactive ion etching process is introduced to etch the core layer to form a buried optical waveguide. The passive polymer core layer is spin-coated to produce a photoresist mask on the place where the passive polymer optical waveguide is to be formed, and then a reactive ion etching process is introduced to form a buried passive polymer optical waveguide. After that, the photoresist and Au used as masks for the reaction ion etching are removed. After the treatment, the upper cladding layer is formed by spin coating thereon, and the upper electrode is manufactured by the same method as the lower electrode. In addition, electric field polling is performed to induce an electro-optic effect on the electro-optic polymer, the electro-optic optical waveguide pattern and the electrode mask pattern are aligned to form a driving electrode, and finally, a cross-section is polished to combine the input light. Thus, the manufacture of the tunable optical filter using the electro-optic polymer of the present invention can be completed.

도 1은 파장 가변 광필터의 기능을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram for explaining the function of a tunable optical filter.

도 2는 본 발명의 일실시예로서 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기형 파장 가변 광필터의 구성도이다.2 is a block diagram of a grating assist coupler type tunable optical filter using an electro-optic polymer as an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 파장 가변 광필터의 제조 공정의 개략적인 설명도이다.3 is a schematic explanatory diagram of a manufacturing process of the tunable optical filter of FIG. 2.

도 4는 본 발명의 일실시예에 대한 소자의 파장에 따른 전달 특성도이다.4 is a transmission characteristic diagram according to the wavelength of the device for an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 설명 ><Description of main parts of drawing>

10 : 파장 가변 광필터 20 : 광검출기10: wavelength tunable optical filter 20: photodetector

100 : 클래딩층 110 : 수동형 폴리머 광도파로100: cladding layer 110: passive polymer optical waveguide

120 : 튜닝전극 130 : 전기광학 폴리머 광도파로120: tuning electrode 130: electro-optic polymer optical waveguide

140 : 격자 150 : 접지140: grid 150: ground

200 : 기판 210 : 하부 전극200: substrate 210: lower electrode

215 : 하부 클래딩층 220 : 격자(grating)215: lower cladding layer 220: grating

225 : 전기광학 폴리머 코아층 230 : Au 마스크225: electro-optic polymer core layer 230: Au mask

235 : 전기광학 폴리머 광도파로 240 : 수동형 폴리머 코아층235: electro-optic polymer optical waveguide 240: passive polymer core layer

245 : 포토 레지스트 마스크 250 : 수동형 폴리머 광도파로245 photoresist mask 250 passive polymer optical waveguide

255 : 상부 클래딩층 260 : 상부 전극255: upper cladding layer 260: upper electrode

265 : 구동 전극(Tuing electrode)265: driving electrode

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 그 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예를 설명하기 전에 본 발명의 이해를 돕기 위해서 전기광학 폴리머의 특성에 대하여 개략적으로 설명하기로 한다. 전기광학 폴리머(Electro-optic polymer)는 PMMA, 폴리이미드 등과 같은 광학적 특성이 우수한 폴리머에 색소(dye)분자를 첨가하여 전기광학 효과를 가지도록 제작되는 것으로써 다음과 같은 우수한 특성을 가지고 있다.Before describing the embodiments of the present invention, the characteristics of the electro-optic polymer will be briefly described in order to facilitate understanding of the present invention. Electro-optic polymer is manufactured to have an electro-optic effect by adding a dye molecule to a polymer having excellent optical properties such as PMMA and polyimide, and has the following excellent properties.

첫째, 유전상수(Dielectric constsnt)가 작아서 광파와 마이크로파간의 속도 정합이 잘되므로 큰 대역폭을 요구하는 광소자에 쉽게 응용할 수 있다.First, since the dielectric constant (Dielectric constsnt) is small, the speed matching between the light wave and the microwave is good, so it can be easily applied to an optical device requiring a large bandwidth.

둘째, 제조 공정이 간단하므로 대량 생산을 통한 저가의 소자 제작에 유리하다.Second, since the manufacturing process is simple, it is advantageous to manufacture low-cost devices through mass production.

셋째, 기판의 제약이 없기 때문에 Si 나 GaAs 기판을 사용할 경우 동일한 기판위에 전기회로와 광도파로 소자를 함께 집적시킬 수 있다.Third, since there is no substrate limitation, when using a Si or GaAs substrate, an electric circuit and an optical waveguide device can be integrated together on the same substrate.

넷째, 소자의 디자인 측명에서 융통성이 크기 때문에 새로운 형태의 소자를 구현하기가 용이하다.Fourth, it is easy to implement a new type of device because of its flexibility in designing the device.

또한, 전기광학 폴리머의 경우에는 새로운 색소분자를 연구하여 폴리머의 비선형 효과를 향상시켜서 보다 우수한 전기광학 특성을 갖는 폴리머를 구현할 수 있으므로 이러한 전기광학 폴리머의 장점을 이용하여 우수한 성능의 고속 파장 가변 광필터를 제조하는 것이 가능하다.In addition, in the case of an electro-optic polymer, a new pigment molecule can be studied to improve the nonlinear effect of the polymer, thereby realizing a polymer having better electro-optic properties. It is possible to prepare.

도 2는 본 발명의 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기형 파장 가변 광필터의 일실시예에 대한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a grating assist coupler type tunable optical filter using the electro-optic polymer of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 미도시한 기판상에 형성된 상하부 클래딩층(100)의 내부 소정 위치에 길이방향으로 형성되고 그 저부에 복수개의 격자(140)가 형성되어 있는 전기광학 폴리머 광도파로(130)와, 상기 전기광학 폴리머 광도파로(130)와 소정거리 만큼 이격되어 상기 클래딩층(100)의 내부에서 길이 방향으로 형성된 수동형 폴리머 광도파로(110)와, 상기 저부 클래딩층(100)의 저부에 상기 전기광학 폴리머 광도파로(130)와 같은 방향으로 형성된 그라운드부(150)과, 상기 상부 클래딩층(100)상에서 상기 전기광학 폴리머 광도파로(130)와 같은 방향으로 형성된 튜닝전극(120)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, an electro-optic polymer optical waveguide having a longitudinal direction at a predetermined position inside the upper and lower cladding layers 100 formed on a substrate (not shown), and having a plurality of gratings 140 formed thereon. 130, a passive polymer optical waveguide 110 spaced apart from the electro-optic polymer optical waveguide 130 by a predetermined distance in a longitudinal direction inside the cladding layer 100, and a bottom of the bottom cladding layer 100. A ground portion 150 formed in the same direction as the electro-optic polymer optical waveguide 130 and a tuning electrode 120 formed on the upper cladding layer 100 in the same direction as the electro-optic polymer optical waveguide 130. It is composed.

상기 튜닝전극(120)은 중심 파장을 가변시기 위한 것이고, 상기 격자(140)는 특정 파장에서 상기 클래딩층(100)에 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로(130)와 상기 수동형 폴리머 광도파로(110)간의 파워 커플링(Power coupling)을 일으키기 위한 것이다.The tuning electrode 120 is for varying the center wavelength, the grating 140 is between the electro-optic polymer optical waveguide 130 and the passive polymer optical waveguide 110 buried in the cladding layer 100 at a specific wavelength. It is for generating a power coupling.

상기 본 발명의 실시예에서, 상기 클래딩층(100)에 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로(110)의 입력단으로 입사된 여러 파장이 다중화된 입력광에서 상기 격자(140)에 의해 상기 두 도파로(110)(130) 사이의 위상 정합(Phase matching)조건이 만족되는 파장의 신호만 상기 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로(130)로 커플링되어 나오게 된다.In the embodiment of the present invention, the two waveguides 110 (the two by the grating 140 in the input light multiplexed into the input terminal of the passive polymer optical waveguide 110 embedded in the cladding layer 100 multiplexed) Only signals of wavelengths where the phase matching conditions between 130 are satisfied are coupled to the embedded electro-optic polymer optical waveguide 130.

또한, 상기 파묻힌 전기광학 광도파로(130)로 입사되는 여러 파장이 다중화된 입력광에 대해서도 하나의 특정한 파장만이 상기 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로(110)로 커플링된다. 이 때 두 도파로(110)(130) 간의 결합이 약한 경우에 격자주기는 다음의 위상 정합 조건으로부터 결정할 수 있다.In addition, only one specific wavelength is coupled to the embedded passive polymer optical waveguide 110 even for input light multiplexed by multiple wavelengths incident on the embedded electro-optical optical waveguide 130. In this case, when the coupling between the two waveguides 110 and 130 is weak, the lattice period may be determined from the following phase matching condition.

β1- β2= 2π/Λβ 12 = 2π / Λ

여기서, β1와 β2는 각각 두도파로(110)(130)의 전파정수(Propagation constant)이며, Λ는 상기 격자(140)의 주기이다.Here, β 1 and β 2 are propagation constants of the two waveguides 110 and 130, respectively, and Λ is a period of the grating 140.

이하에서는 상기 본 발명의 전기광학 폴리머를 이용한 파장 가변 광필터를 제조하는 공정에 대하여 첨부도면 3을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of manufacturing the tunable optical filter using the electro-optic polymer of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 상기 본 발명의 실시예인 전기광학 폴리머를 이용한 파장 가변 광필터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 것이다. 상기 본 발명의 전기광학 폴리머를 이용한 파장 가변 광필터를 제조하는 공정을 다음의 공정들을 포함하고 있다.3 is for explaining a process of manufacturing a tunable optical filter using the electro-optic polymer of the embodiment of the present invention. The process of manufacturing the tunable optical filter using the electro-optic polymer of the present invention includes the following processes.

(a) 기판(200) 위에 금속을 증착하여 하부전극(210)을 형성시키는 공정과, (도 3(a))(A) forming a lower electrode 210 by depositing a metal on the substrate 200, and (Fig. 3 (a))

(b) 상기 공정 (a) 후, 그 위에 하부 클래딩층(215)(Low cladding layer)을 스핀코팅(Spin-coating) 한 후, 소정 위치에 격자(220)를 제작하는 공정과,(도 3(b))(b) after the step (a), spin-coating the lower cladding layer 215 thereon, and then fabricating the grating 220 at a predetermined position (FIG. 3). (b))

(c) 상기 공정 (b) 후, 그 위에 전기광학 폴리머 코아층(225)(Core layer)을 스핀코팅한 다음, 표준 리소그라피 공정을 이용하여 광도파로가 형성될 곳 위에 Au 마스크(230)를 제작하는 공정과,(도 3(c))(c) After the step (b), spin coating the electro-optic polymer core layer 225 thereon, and then fabricating the Au mask 230 on the place where the optical waveguide is to be formed using a standard lithography process. Process to do, (FIG. 3 (c))

(d) 상기 공정 (c) 후, 산소 플라즈마에 의한 반응 이온 식각(O2RIE) 공정을 도입하여 전기광학 폴리머 코아층(225)을 모두 식각함으로써 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로((235)를 형성하고, 그 위에 수동형 폴리머 코아층(240)을 스핀 코팅하여 제작하고, 표준 리소그라피 공정을 이용하여 수동형 폴리머 광도파로가 형성될 곳의 위에 포토 레지스트 마스크(245)를 제작하는 공정과,(도 3(d))(d) After the step (c), a reaction ion etching (O 2 RIE) process by oxygen plasma is introduced to etch all the electro-optic polymer core layers 225 to form a buried electro-optic polymer optical waveguide 235. And spin-coating the passive polymer core layer 240 thereon, and fabricating the photoresist mask 245 on the place where the passive polymer optical waveguide is to be formed using a standard lithography process, (FIG. 3 ( d))

(e) 상기 공정 (d) 후, 산소 플라즈마에 의한 반응 이온 식각 공정으로 수동형 폴리머 코아층(240)을 모두 식각함으로써 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로(250)를 형성하고, 반응 이온 식각을 할 때 마스크로 사용되었던 포토 레지스트와 Au 를 제거하는 공정과,(도 3(e))(e) After the above step (d), the passive polymer core layer 240 is etched by etching all of the passive polymer core layers 240 by the reactive ion etching process by oxygen plasma, and the reactive ion etching process is performed by using a mask. A process of removing the photoresist and Au used, (FIG. 3 (e))

(f) 상기 공정 (e) 후, 그 위에 상부 클래딩층(255)을 스핀 코팅하여 형성하고, 상부 전극(260)을 상기 하부 전극(210)과 같은 방법으로 제작한 후, 전기광학 폴리머에 전기광학 효과를 유발시키기 위해 폴링(poling)을 수행하는 공정과,(도 3(f))(f) after the step (e), the upper cladding layer 255 is formed thereon by spin coating, and the upper electrode 260 is manufactured by the same method as the lower electrode 210, and then the electro-optic polymer is Performing a polling to cause an optical effect, and (FIG. 3 (f))

(g) 상기 공정 (f) 후, 상기 전기광학 폴리머 광도파로(235) 패턴과 전극 마스크 패턴을 정렬하여 구동 전극(265)을 만들고, 마지막으로 입력광을 결합시키기 위하여 단면을 폴리싱(polishing) 처리하는 공정.(도 3(g))(g) After the step (f), the electro-optic polymer optical waveguide 235 pattern and the electrode mask pattern are aligned to form the driving electrode 265, and finally, the cross section is polished to couple the input light. Process to do. (Fig.3 (g))

도 4는 본 발명의 효과를 검증하기 위해서 유효 굴절률법(Effective index method)과 빔 전파방법(Beam propagation method)을 이용하여 본 발명의 실시예인 파장 가변 광필터의 파장에 따른 전달 특성의 변화를 수치 모사한 결과를 나타낸 것이다.Figure 4 is a numerical value of the change in the transmission characteristics according to the wavelength of the tunable optical filter according to an embodiment of the present invention using the effective index method and the beam propagation method to verify the effect of the present invention The simulated results are shown.

도 4(a)는 수치 모사를 수행한 본 발명의 소자의 간략화된 구조를 나타낸 것이다. 여기에서, n1, n3, n5는 클래딩층에 해당되고, n2는 수동형 폴리머 광도파로, 그리고 n4는 전기광학 폴리머 광도파로를 나타낸다. 또한 d2는 수동형 폴리머 광도파로의 두께를 나타낸 것이고, d4는 전기광학 폴리머 광도파로의 두께를 나타낸 것이며, Dgr는 격자의 두께를, 2S3는 두 광도파로의 사이 간격을 나타낸 것이다.Figure 4 (a) shows a simplified structure of the device of the present invention performing numerical simulation. Here, n 1 , n 3 , n 5 correspond to the cladding layer, n 2 represents a passive polymer optical waveguide, and n 4 represents an electro-optic polymer optical waveguide. In addition, d 2 is the thickness of the passive polymer optical waveguide, d 4 is the thickness of the electro-optic polymer optical waveguide, D gr is the thickness of the grating, 2S 3 is the distance between the two optical waveguides.

도 4(b)와 도 4(c)는 두 도파로 사이의 간격(2S3)이 각각 6㎛, 8㎛ 일 때의 전달특성을 나타낸 것이다.4 (b) and 4 (c) show the transfer characteristics when the distance 2S 3 between the two waveguides is 6 µm and 8 µm, respectively.

상기 두 경우 모두 필터의 중심 파장은 1.55㎛에 위치하고 있다. 두 도파로 사이의 간격(2S3)이 6㎛일 때(도 4(b)에는 결합길이(Coupling length)가 격자 주기(Grating period)의 약 346 배가 되고 FWHM(Full Width Half Maximum)은 약 2.4 ㎚ 이다. 그리고 두 도파로 사이의 간격이 8㎛ 일 때(도 4(c))에는 결합 길이가 더 길어져서 격자 주기의 약 933 배가 되고, FWHM은 약 0.8㎚ 가 된다. 따라서 두 도파로 사이의 간격 등을 이용해서 결합 길이를 조정하면 원하는 대역폭을 갖는 파잦 광필터를 설계할 수 있다.In both cases, the center wavelength of the filter is located at 1.55 mu m. When the spacing between the two waveguides (2S 3 ) is 6 μm (FIG. 4 (b), the coupling length becomes about 346 times the grating period and the full width half maximum (FWHM) is about 2.4 nm). When the spacing between the two waveguides is 8 µm (Fig. 4 (c)), the bond length is longer, which is about 933 times the lattice period, and the FWHM is about 0.8 nm. By adjusting the coupling length using, we can design a frequent optical filter with the desired bandwidth.

이상에서 본 발명의 일실시예를 설명했지만, 본 발명의 기술적 사상에 포함하는 한, 이 기술분야의 평균적인 전문가에게 자명한 정도의 다양한 실시예가 구현될 수 있음은 물론이다.While one embodiment of the present invention has been described above, various embodiments of the present invention may be embodied as long as the average expert in the art includes the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전기광학 폴리머를 이용하여 제작되는 격자 보조 결합기형 파자 가변 광필터에 관한 것으로서 파장 분할 다중화 방식의 광통신 시스템에서 원하는 채널의 신호를 선택하기 위하여 사용되며, 전기 광학 폴리머에서 유기되는 전기광학 효과를 이용하여 중심 파장을 고속으로 가변시킬 수 있기 때문에 광패킷 스위칭 기능 구현에 유리한 효과가 있고,As described above, the present invention relates to a lattice-assisted coupler-type wave tunable optical filter manufactured by using an electro-optic polymer, and is used to select a signal of a desired channel in an optical communication system of wavelength division multiplexing. Since the center wavelength can be changed at high speed by using the electro-optic effect which is induced in, it is advantageous to implement the optical packet switching function.

전기광학 폴리머 광도파로와 수동형 폴리머 광도파로를 집적하는 기술을 확보함으로써 보다 다양한 폴리머 광도파로 소자를 구현할 수 있게 된다.By securing the technology of integrating the electro-optic polymer optical waveguide and the passive polymer optical waveguide, it is possible to implement a variety of polymer optical waveguide devices.

Claims (9)

파장 분할 다중 방식의 광통신에 사용되는 격자 보조 결합기형 파장 가변 광필터에 있어서,In the grating assist coupler type wavelength tunable optical filter used for optical division of wavelength division multiplexing, 클래딩층에 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로와,An electro-optic polymer optical waveguide buried in the cladding layer, 상기 전기광학 폴리머 광도파로와 소정 거리 만큼 이격된 위치에 배열되어 있는 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로와,A buried passive polymer optical waveguide arranged at a position spaced apart from the electro-optic polymer optical waveguide by a predetermined distance; 상기 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로 또는 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로에 형성되는 격자와,A lattice formed in the embedded electro-optic polymer optical waveguide or in the embedded passive polymer optical waveguide, 상기 클래딩층의 상측에 형성되는 튜닝 전극을 포함하여 구성되고,Comprising a tuning electrode formed on the cladding layer above, 상기 격자는 특정파장에서 상기 두 도파로간의 파워 커플링을 일으키도록 작용을 하고, 상기 튜닝 전극에 전압을 가함으로써 전기광학 폴리머 광도파로에 유기되는 전기광학 효과를 이용하여 중심 파장을 가변시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The grating acts to cause power coupling between the two waveguides at a particular wavelength and to vary the center wavelength using an electro-optic effect induced in the electro-optic polymer optical waveguide by applying a voltage to the tuning electrode. Wavelength Tunable Optical Filter for Lattice-assisted Coupler Using Electro-optic Polymer 청구항 1에 있어서, 상기 전기광학 폴리머 광도파로와 수동형 폴리머 광도파로는 상기 클래딩층의 길이 방향으로 나란하게 파묻힌 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The tunable optical filter of claim 1, wherein the electro-optic polymer optical waveguide and the passive polymer optical waveguide are arranged in a form buried side by side in the longitudinal direction of the cladding layer. 청구항 1에 있어서, 상기 격자는 전기광학 폴리머 광도파로의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The tunable optical filter for grating auxiliary coupler using an electro-optic polymer according to claim 1, wherein the grating is formed on a bottom surface of the electro-optic polymer optical waveguide. 청구항 1에 있어서, 상기 격자는 수동형 폴리머 광도파로의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The tunable optical filter for grating auxiliary coupler using an electro-optic polymer according to claim 1, wherein the grating is formed on the bottom of the passive polymer optical waveguide. 청구항 1에 있어서, 상기 튜닝 전극은 전기광학 폴리머 광도파로에서 전계와 광파의 중첩이 잘되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The wavelength tunable optical filter of claim 1, wherein the tuning electrode is formed so that the electric field and the light wave overlap well in the electro-optic polymer optical waveguide. 청구항 1에 있어서, 상기 전기광학 폴리머는 PMMA 또는 폴리 이미드 등과 같은 광학적 특성이 우수한 폴리머에 색소(dye)분자를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The tunable optical filter of claim 1, wherein the electro-optic polymer is prepared by adding a dye molecule to a polymer having excellent optical properties such as PMMA or polyimide. 청구항 1에 있어서, 상기 클래딩층에 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로의 입력단으로 입사된 여러 파장이 다중화된 입력광에서 상기 격자에 의해 상기 두 도파로 사이의 위상 정합 조건이 만족되는 파장의 신호만 상기 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로로 커플링되어 출력되는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The buried electro-optic according to claim 1, wherein only signals having a wavelength satisfying a phase matching condition between the two waveguides by the grating in the input light multiplexed into the input terminal of the passive polymer optical waveguide embedded in the cladding layer are multiplexed. Wavelength variable optical filter for grating auxiliary coupler using an electro-optic polymer characterized in that the output is coupled to the polymer optical waveguide 청구항 1에 있어서, 상기 파묻힌 전기광학 광도파로로 입사되는 여러 파장이 다중화된 입력광에 대해서 하나의 특정한 파장만이 상기 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로로 커플링되어 출력되는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기용 파장 가변 광필터The method according to claim 1, wherein only one specific wavelength is coupled to the buried passive polymer optical waveguide for the multiplexed input light multiplexed to the buried electro-optical optical waveguide using the electro-optic polymer Tunable Optical Filters for Lattice Auxiliary Combiners 파장 분할 다중 방식의 광통신에 사용되는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기형 파장 가변 광필터를 제조하는 방법에 있어서, 그 제조 방법은 다음의 공정들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학 폴리머를 이용한 격자 보조 결합기형 파장 가변 광필터를 제조하는 방법A method for manufacturing a lattice assisted coupler type wavelength tunable optical filter using an electro-optic polymer used for wavelength division multiplexing optical communication, the manufacturing method comprising the following steps: grating assist using an electro-optic polymer Method of manufacturing a combiner type tunable optical filter (a) 기판위에 금속을 증착하여 하부전극을 형성시키는 공정(a) forming a lower electrode by depositing a metal on the substrate; (b) 상기 공정 (a) 후, 그 위에 하부 클래딩층을 스핀 코팅한 후, 소정 위치에 격자를 제작하는 공정(b) after the step (a), spin coating the lower cladding layer thereon, and then manufacturing a lattice at a predetermined position. (c) 상기 공정 (b) 후, 그 위에 전기광학 폴리머 코아층을 스핀 코팅한 다음, 표준 리소그라피 공정을 이용하여 광도파로가 형성될 곳의 위에 Au 마스크를 제작하는 공정(c) after the step (b), spin coating an electro-optic polymer core layer thereon, and then fabricating an Au mask on the place where the optical waveguide is to be formed using a standard lithography process. (d) 상기 공정 (c) 후, 산소 플라즈마에 의한 반응 이온 식각(O2RIE) 공정을 도입하여 전기광학 폴리머 코아층을 모두 식각함으로써 파묻힌 전기광학 폴리머 광도파로를 형성하고, 그 위에 수동형 폴리머 코아층을 스핀 코팅하여 제작하고, 표준 리소그라피 공정을 이용하여 수동형 폴리머 광도파로가 형성될 곳의 위에 포토 레지스트 마스크를 제작하는 공정(d) After the step (c), a reaction ion etching (O 2 RIE) process by oxygen plasma is introduced to etch all the electro-optic polymer core layers to form a buried electro-optic polymer optical waveguide, on which a passive polymer core is formed. Fabrication of spin-coated layers and fabrication of photoresist masks on top of passive polymer optical waveguides using standard lithography processes (e) 상기 공정 (d) 후, 산소 플라즈마에 의한 반응 이온 식각 공정으로 수동형 폴리머 코아층을 모두 식각함으로써 파묻힌 수동형 폴리머 광도파로를 형성하고, 반응 이온 식각을 할 때 마스크로 사용되었던 포토 레지스트와 Au 를 제거하는 공정(e) After the above step (d), the passive polymer core waveguide is formed by etching all the passive polymer core layers by the reactive ion etching process by oxygen plasma, and the photoresist and Au used as a mask when the reactive ion etching is performed. Process to remove (f) 상기 공정 (e) 후, 그 위에 상부 클래딩층을 스핀 코팅하여 형성하고, 상부 전극을 상기 하부 전극과 같은 방법으로 제작한 후, 전기광학 폴리머에 전기광학 효과를 유발시키기 위해 폴링(poling)을 수행하는 공정(f) after the step (e), the upper cladding layer is formed thereon by spin coating, the upper electrode is fabricated in the same manner as the lower electrode, and then polled to induce an electro-optic effect on the electro-optic polymer. Process to perform (g) 상기 공정 (f) 후, 상기 전기광학 폴리머 광도파로 패턴과 전극 마스크 패턴을 정렬하여 구동 전극을 만들고, 마지막으로 입력광을 결합시키기 위하여 단면을 폴리싱(polishing) 처리하는 공정(g) after the step (f), aligning the electro-optic polymer optical waveguide pattern and the electrode mask pattern to form a driving electrode, and finally polishing the cross section to couple the input light.
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