KR20020013106A - 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법 - Google Patents

파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020013106A
KR20020013106A KR1020000046509A KR20000046509A KR20020013106A KR 20020013106 A KR20020013106 A KR 20020013106A KR 1020000046509 A KR1020000046509 A KR 1020000046509A KR 20000046509 A KR20000046509 A KR 20000046509A KR 20020013106 A KR20020013106 A KR 20020013106A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical waveguide
branched
optical
wavelength
main
Prior art date
Application number
KR1020000046509A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100342533B1 (ko
Inventor
김덕봉
조정환
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1020000046509A priority Critical patent/KR100342533B1/ko
Publication of KR20020013106A publication Critical patent/KR20020013106A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100342533B1 publication Critical patent/KR100342533B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 파장 분할 다중화 시스템에 있어서, 기판과; 상기 기판 위에 형성하며, 입력단과 출력단을 가진 주 광도파로와; 상기 기판 위에 형성하며, 일단에는 상기 주 광도파로로부터 분기된 광신호가 입력되는 분기 입력단과, 타단에는 분기 입력단을 통해 입력된 광신호가 출력되는 분기 출력단을 가진 다수개의 분기 광도파로와; 상기 주 광도파로와 각 분기 광도파로의 분기 입력단을 결합하며, 미리 설정된 중심 파장의 광신호만을 결합하는 격자도움형 방향성 결합부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기를 제공한다.

Description

파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법{TUNABLE OPTICAL WAVELENGTH DEMULTIPLEXER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 파장 분할 다중화 광통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 파장 가변형 광파장 분할기에 관한 것이다.
파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 광통신 시스템은 다수 채널의 광 신호를 하나의 광섬유를 통해 전송함으로써 초고속, 대용량 정보 전송을 가능케 하고 있다. 상기 파장 분할 다중화 시스템은 다수 채널의 광 신호를 하나의 광섬유에 다중화하기 위한 광 파장 분할 다중화기와, 다중화된 광 신호를 다시 다수 채널의 광신호로 분리해 내기 위한 광 파장 분할기(광 파장 분할 역다중화기)를 구비한다.
상기 광 파장 분할기는 박막 필터(Thin film filter), 양각 격자(Relief grating), 패브리-페롯 공진기(Fabry-Perot resonator) 및 평면 도파로열 격자(Planar Arrayed Waveguide Grating) 등을 이용한 광 파장 분할기가 널리 적용되고 있다.
도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 1×2 광파장 분할기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래 기술의 실시예에 따른 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도이며, 도 3은 종래 기술의 실시예에 따른 광파장 분할기에 의한 광파장 분할 과정을 나타낸 도면이다.
종래의 광파장 분할기는 하나의 기판 위에 광도파로를 배열하여 광소자를 구성하는 트리(tree) 구조의 평면 도파 회로(Planar Lightwave Circuit, PLC) 형태로구성된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 분기 영역(D)과 평행 영역(P)을 가진 1×2 광파워 분할기(10)를 캐스케이드(cascade) 형태로 접속하여, 도 2에 도시된 바와 같은 1×N 광파워 분할기를 형성하고, 상기 1×N 광파워 분할기의 폴리싱된 각 출력단에 상이한 중심 파장을 갖는 다층 박막 형태의 광파장 필터(22)를 부착함으로써 광파장 분할기(20)가 제조되었다.
상기와 같이 제조된 광파장 분할기(20)에 입력된 광은 첫 번째 단의 1×2 광파워 분할기에 의해 광파워가 반으로 나뉘어져 두 번째 단으로 입력되고, 두 번째 단에 입력된 광은 다시 각각 광파워가 반으로 나뉘어져 세 번쩨 단으로 입력되는 방식으로, N개의 출력단에 균일한 광파워로 나뉘어져 입사된 광은 각 출력단에 부착된 광파장 필터(22)에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 필터링되어 특정 파장의 광신호만이 출력단을 통해 출력된다.
한편, 상기 광파장 분할기의 분기각(θ)은 1도 미만의 작은 값을 가진다. 이는 상기 분기각(θ)이 클 경우 광신호의 휨 손실(bending loss)이 발생하거나, 다음 단 분기점에서 광이 한쪽 방향으로 치우치는 현상이 발생되어 광파워의 1:1 균등 분할이 이루어지지 않기 때문이다.
그러나, 상술한 바와 같이 종래의 트리 구조의 광파장 분할기(20)는 각 단의 분기각이 1도 미만으로 매우 작아야 하므로 소자의 길이가 매우 길어져 기판을 제작하는 공정이 까다롭다. 또한, 종래의 광파장 분할기(20)는 출력단에 부착된 다층 박막 형태의 광파장 필터를 이용하여 파장 분할이 이루어지므므로 파장 가변성이 없어 특정 파장의 광신호 밖에 분리할 수 없는 한계를 가지고 있으며, 출력된 신호가 입력된 각 파장 광신호의 1/N의 광 파워를 가지므로 광손실이 매우 큰 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 소자의 길이는 줄이면서도 균일한 출력 파워를 얻을 수 있는 파장 가변형 광파장 분할기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 출력 광신호의 손실은 작고 제조 공정이 간단한 파장 가변형 광파장 분할기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파장 분할 다중화 시스템에 있어서, 기판과; 상기 기판 위에 형성하며, 입력단과 출력단을 가진 주 광도파로와; 상기 기판 위에 형성하며, 일단에는 상기 주 광도파로로부터 분기된 광신호가 입력되는 분기 입력단과, 타단에는 분기 입력단을 통해 입력된 광신호가 출력되는 분기 출력단을 가진 다수개의 분기 광도파로와; 상기 주 광도파로와 각 분기 광도파로의 분기 입력단을 결합하며, 미리 설정된 중심 파장의 광신호만을 결합하는 격자도움형 방향성 결합부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기를 제공한다.
도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 1×2 광파장 분할기를 나타낸 사시도,
도 2는 종래 기술의 실시예에 따른 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도,
도 3은 종래 기술의 실시예에 따른 광파장 분할기에 의한 광파장 분할 과정을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 반원형 광도파로에 배치된 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 반원형 광도파로에 배치된 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 구성도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 작동 원리를 나타내기 위한 평면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 단면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부에서의 두 채널도파로의 유효 굴절율을 비교한 그래프,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부에서의 두 채널도파로간 위상 정합에 따른 필터 동작 특성을 나타낸 그래프,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 중심 파장 가변 특성을 나타내기 위한 평면도,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 전극을 나타낸 도면,
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 중심 파장 가변 특성을 나타내기 위한 단면도,
도 16은 본 발명의 격자도움형 방향성 결합부에서 전극에 가해진 인가전류에 따른 매질의 굴절율 변화를 나타낸 그래프,
도 17은 본 발명의 격자도움형 방향성 결합부에서 두 채널 도파로간의 유효굴절율 변화에 의한 중심 파장의 변화를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 기판과, 상기 기판에 형성한 주 광도파로와, 상기 주 광도파로와 격자도움형 방향성 결합부에 의해 접속된 N-1개의 분기 광도파로로 이루어진 스타(star) 구조의 1×N 광파장 분할기를 제공한다. 상기 기판으로는 실리콘 웨이퍼 혹은 화합물 반도체 웨이퍼를 사용하며, 상기 주 광도파로와 분기 광도파로는 다층 폴리머 박막, 다층 실리카 박막 또는 다층 화합물 반도체 박막으로 형성한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(1000)는 직선형 주 광도파로(100)와, 일단이 상기 주 광도파로(100)의 일측에 순차적으로 배열된 다수개의 분기 광도파로(200)와, 상기 다수개의 분기 광도파로(200)의 일단과 주 광도파로(100)를 결합하여 미리 설정된 파장의 광신호만을 분기시키는 다수개의 격자도움형 방향성 결합부(300)로 구성된다.
상기 주 광도파로(100)는 다중화된 광신호가 입력되는 입력단과, 각 분기 광도파로로 분기되고 난 잔여 광신호가 출력되는 출력단을 가진다. 상기 분기 광도파로(200)는 일단에 상기 주 광도파로로부터 분기된 광신호가 입력되는 분기 입력단과, 상기 분기 입력단과 연결된 사선 광도파로부(210)와, 타단에는 사선 광도파로부를 통과한 광신호가 출력되는 분기 출력단을 가진다.
상기 주 광도파로와 분기 광도파로의 사선 광도파로부가 이루는 분기각은 산란 손실이 허용되는 수준에서는 종래의 1×N 광파장 분할기의 분기각보다 크게 형성할 수 있다. 왜냐하면, 본 발명의 1×N 광파장 분할기는 종래의 1×N 광파장 분할기와는 달리, 하나의 분기 광도파로의 다음 단에 새로운 분기단이 없기 때문에 광파의 동위상면 진행 방향을 사선 광도파로 진행방향과 일치시킬 필요가 없기 때문이다.
상기 격자도움형 방향성 결합부(300)는 주 광도파로(100)로부터 특정 파장의 광신호만을 분기 광도파로(200)로 결합시키기 위해 각각의 격자 주기(Λ1~ ΛN)와 결합 길이(L1~ LN)를 가진다. 따라서, 각각의 격자도움형 방향성 결합부(300)는 상기 격자 주기 및 결합 길이에 의해 설정된 중심 파장의 광신호만을 분기 광도파로로 결합시킨다. 본 발명에서 적용되고 있는 격자도움형 방향성 결합부의 구성 및 작동 원리는 후술할 도 8 이하에서 상세히 설명되어질 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(2000)는 직선형 주 광도파로(100)와, 일단이 상기 주 광도파로(100)의 일측과 타측에 각각 교대로 배열된 다수개의 분기 광도파로(200)와, 상기 다수개의 분기 광도파로(200)의 일단과 주 광도파로(100)를 각각 결합하여 미리 설정된 파장의 광신호만을 분기시키는 다수개의 격자도움형 방향성 결합부(300)로 구성된다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(2000)는 도 4에도시된 1×N 광파장 분할기(1000)와는 달리 분기 광도파로(200)를 주 광도파로의 일측과 타측에 번갈아 배치함으로써, 첫 번째 격자도움형 방향성 결합부가 설치된 분기 광도파로의 분기 출력단과 주 광도파로의 출력단 사이의 거리가 1/2로 줄어들며, 그에 따라 광파장 분할기를 보다 소형화할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 1×N 광파장 분할기는 모두 주 광도파로가 직선형이다. 그런데, 광파장 분할기의 제조에 사용되는 기판의 모양은 대부분 원형이므로, 분기 광도파로의 개수가 많아질 경우 단위소자 길이가 길어져 원형 기판의 가장자리를 활용하기가 용이하지 않다. 따라서, 후술할 본 발명의 다른 실시예들에서는 원형 기판을 효율적으로 활용할 수 있는 실시예들을 제시한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 반원형 광도파로에 배치된 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(3000)는, 원형 기판(300)과, 상기 원형 기판(300)에 형성한 반원형 주 광도파로(400)와, 일단이 상기 주 광도파로(400)의 일측에 순차적으로 배열된 다수개의 곡선형 분기 광도파로(500)와, 상기 다수개의 분기 광도파로(500)의 일단과 주 광도파로(400)를 결합하여 미리 설정된 파장의 광신호만을 분기시키는 다수개의 격자도움형 방향성 결합부(600)로 구성된다.
본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(3000)는 원형 기판의 반쪽을 효율적으로 활용하고 있다. 이와 같은 1×N 광파장 분할기(3000)는 입력과 출력이 기판의 같은 면에서 이루어지므로, 제조시 입출력 경면 처리를 한 번만 하면 되는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 반원형 광도파로에 배치된 1×N 광파장 분할기를 나타낸 평면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(4000)는, 원형 기판(300)과, 상기 원형 기판(300)에 형성한 반원형 주 광도파로(400)와, 일단이 상기 주 광도파로(400)의 일측과 타측에 각각 배열된 다수개의 곡선형 분기 광도파로(500)와, 상기 다수개의 분기 광도파로(500)의 일단과 주 광도파로(400)를 결합하여 미리 설정된 파장의 광신호만을 분기시키는 다수개의 격자도움형 방향성 결합부(600)로 구성된다.
본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(4000)는 원형 기판의 보다 효율적인 활용을 위해 본 발명의 제3실시예에 따른 1×N 광파장 분할기(3000)와는 달리, 반원형 주 광도파로(400)의 일측과 타측 양쪽에 각각 분기 광도파로(500)를 형성하고 있다. 상기 1×N 광파장 분할기(4000)는 휨 손실 및 분기 광도파로의 길이에 따른 전파 손실을 고려하여, 주 광도파로의 외측에는 곡률 반경이 크고 길이가 긴 분기 광도파로를 배치하고, 주 광도파로의 내측에는 곡률 반경이 작고 길이가 짧은 분기 광도파로를 배치한다.
한편, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 구성도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 작동 원리를 나타내기 위한 평면도이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 단면도이다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 주 광도파로(100)에서 분기광도파로(200)로 결합되는 광신호의 중심 파장(λi)은 격자도움형 방향성 결합부(300)의 격자 주기(Λi)에 의해 결정된다. 또한, 격자도움형 방향성 결합부(300)의 격자(310) 위치는 주 광도파로(100)와 분기 광도파로(200), 즉 두 채널도파로(WG a, WG b) 간의 결합 계수 세기에 따라 도 9 및 도 10에서와 같이 분기 광도파로(200, WG b)의 위에 형성할 수도 있고, 주 광도파로(100, WG a)나 분기 광도파로(200, WG b) 주위에 형성할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부에서의 두 채널 도파로의 유효 굴절율을 비교한 그래프이며, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부에서의 두 채널 도파로간 위상 정합에 따른 필터 동작 특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부는 <수학식 1>에 나타난 바와 같이 위상 부정합량에 의해 결합 효율이 결정되며, 그에 따라 <수학식 2>, <수학식 3> 및 <수학식 4>와 같이 위상 부정합량, 격자의 주기 및 완전 결합 길이가 결정된다.
(여기서, η는 주 광도파로에 입력되는 광신호와 분기 광도파로로 출력되는광신호간의 결합 효율, Ki는 결합 계수, δi는 위상 부정합량에 해당하는 전파 상수 차이, Li는 완전 결합 길이를 각각 나타낸다.)
(여기서, λ는 중심 파장, Neff,a, Neff,b는 주 광도파로와 분기 광도파로의 유효 굴절율, Λi는 격자의 주기를 각각 나타낸다.)
도 11 및 <수학식 2>에서 알 수 있는 바와 같이 주 광도파로와 분기 광도파로의 유효 굴절률은 파장 의존성을 가지며, 중심 파장(λi)에서 위상 부정합량(δi)이 0이 되고, 결합 효율(η)은 최대가 된다. 반면, 상기 중심 파장(λi)에서 벗어난 파장에서는 위상 부정합량(δi)이 0이 되지 않으며, 그에 따라 결합 효율(η)은 줄어든다. 이와 같은 원리를 이용하여 본 발명의 격자도움형 방향성 결합부는 도 12에 나타난 바와 같이 결합 효율(η)이 최대가 되는 파장(λi)에 대한 파장 선택성을 갖는 필터로서 작용한다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 중심 파장 가변 특성을 나타내기 위한 평면도이고, 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 전극을 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부의 중심 파장 가변 특성을 나타내기 위한 단면도이고, 도 16은 본 발명의 격자도움형 방향성 결합부에서 전극에 가해진 인가전류에 따른 매질의 굴절율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 17은 본 발명의 격자도움형 방향성 결합부에서 두 채널 도파로간의 유효굴절율 변화에 의한 중심 파장의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자도움형 방향성 결합부는 전극 구조를 이용하여 분기 광도파로에 결합되는 광신호의 중심 파장을 가변시킬 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이 광신호가 전달되는 매질인 주 광도파로나 분기 광도파로의 일측에 전극을 설치한 후 상기 전극을 통해 전류를 인가하면, 인가되는 전류량에 따라 주 광도파로나 분기 광도파로의 굴절율이 변한다. 이와 같이 주 광도파로나분기 광도파로의 굴절율이 변하게 되면, 도 17에 도시된 바와 같이 광도파로 유효 굴절율의 변화에 의해 중심 파장이 이동한다. 즉, 초기 중심 파장인 λ1에서 λ1+Δλ혹은 λ1-Δλ으로 중심 파장이 변한다.
상술한 바와 같은 전극 구조에 의한 광도파로의 중심 파장 가변 원리를 이용하여 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 본 발명의 격자도움형 방향성 결합부는 분기 광도파로(200, WG b)의 분기 입력단에 격자(310)를 형성하며, 주 광도파로(100, WG a) 일측에 전극(E)을 배치한다. 상기 전극(E)을 통해 전류를 인가하면, 상기 주 광도파로(100, WG a)의 유효 굴절율이 변한다. 이어, 상기 주 광도파로(100, WG a)의 유효 굴절율 변화에 의해 격자도움형 방향성 결합부의 중심 파장, 즉 주 광도파로(100, WG a)에서 분기 광도파로(200, WG b)로 결합되는 광신호의 파장이 가변된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장 가변형 광파장 분할기의 설계 과정을 순서대로 살펴보면 다음과 같다.
1. 격자도움형 방향성 결합부의 형성을 위해 두 채널 도파로의 구조, 즉 굴절율, 폭, 길이를 결정한다.
2. 각 격자도움형 방향성 결합부의 결합 계수와 결합 길이를 결정한다. 이때, 상기 결합 계수가 너무 커지면 격자도움형 방향성 결합부의 파장 대역폭이 넓어지고, 상기 결합 계수가 너무 작으면 결합 길이가 증가하여 소자의 길이가 길어지므로, 주 광도파로와 분기 광도파로 사이의 간격, 격자의 두께 및 위치를 고려하여 최적의 결합 계수를 결정한다.
3. 각 격자도움형 방향성 결합부의 전극 구조를 결정한다.
4. 주 광도파로 및 분기 광도파로를 배치한다. 이때, 주 광도파로는 유효 굴절율이 높을 것을, 분기 광도파로는 유효 굴절율이 낮은 것을 선택한다. 직선형 주 광도파로의 경우 전파 손실이 작지만, 분기 광도파로의 경우 곡선 부분을 포함하고 있어 유효 굴절율이 높을 경우 전파 손실이 커질 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파장 가변형 광파장 분할기는 소자의 길이를 짧게 할 수 있으며, 원형 기판을 사용할 경우 원형 기판의 영역을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 파장 가변형 광파장 분할기는 주 광도파로로부터 각각의 다른 파장을 갖는 광신호를 선택하기 위해 이에 대응하는 주기를 갖는 격자와 완전 결합 길이를 가진 격자도움형 방향성 결합부를 사용하므로 출력의 균일성을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 파장 가변형 광파장 분할기는 N-1개의 격자도움형 방향성 결합부의 설계만으로 1×N 광파장 분할기를 구성할 수 있으므로, 광파장 분할기의 설계에 소요되는 노력과 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 파장 분할 다중화 시스템에 있어서,
    기판과;
    상기 기판 위에 형성하며, 입력단과 출력단을 가진 주 광도파로와;
    상기 기판 위에 형성하며, 일단에는 상기 주 광도파로로부터 분기된 광신호가 입력되는 분기 입력단과, 타단에는 분기 입력단을 통해 입력된 광신호가 출력되는 분기 출력단을 가진 다수개의 분기 광도파로와;
    상기 주 광도파로와 각 분기 광도파로의 분기 입력단을 결합하여 미리 설정된 중심 파장의 광신호를 결합하는 격자도움형 방향성 결합부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 격자도움형 방향성 결합부는 인가전류에 따라 상기 주 광도파로 혹은 분기 광도파로의 굴절율을 변화시키는 전극을 추가로 구비함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 주 광도파로는 직선형 광도파로임을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 주 광도파로는 곡선 광도파로임을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 주 광도파로는 반원형 곡선 광도파로임을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 격자도움형 방향성 결합부의 위상 부정합량, 격자 주기 및 완전 결합 길이는 하기 수학식 1 내지 3에 의해 각각 정해짐을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
    <수학식 1>
    (여기서, δi는 위상 부정합량, λ는 중심 파장, Neff,a, Neff,b는 주 광도파로와 분기 광도파로의 유효 굴절율, Λi는 격자의 주기)
    <수학식 2>
    <수학식 3>
    (여기서, Li는 완전 결합 길이, Ki는 결합 계수)
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 웨이퍼로 이루어지며, 상기 주 광도파로 및 분기 광도파로는 상기 실리콘 웨이퍼 위에 형성한 다층 폴리머 박막임을 특징으로 하는 파장가변형 광파장 분할기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 웨이퍼로 이루어지며, 상기 주 광도파로 및 분기 광도파로는 실리콘 웨이퍼 위에 형성한 다층 실리카 박막임을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 화합물 반도체 웨이퍼로 이루어지며, 상기 주 광도파로 및 분기 광도파로는 화합물 반도체 웨이퍼 위에 형성한 다층 화합물 반도체 박막임을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  10. 파장 분할 다중화 시스템의 광파장 분할기에 있어서,
    직선형 주 광도파로와;
    일단이 상기 주 광도파로의 일측에 순차적으로 배열된 다수개의 분기 광도파로와;
    상기 다수개의 분기 광도파로의 일단과 주 광도파로를 각각 결합하여 미리설정된 파장의 광신호만을 분기시키는 격자도움형 방향성 결합부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 격자도움형 방향성 결합부는 인가 전류에 따라 상기 주 광도파로 혹은 분기 광도파로의 굴절율을 변화시키는 전극을 추가로 구비함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  12. 파장 분할 다중화 시스템의 광파장 분할기에 있어서,
    직선형 주 광도파로와;
    일단이 상기 주 광도파로의 일측과 타측에 각각 교대로 배열된 다수개의 분기 광도파로와;
    상기 다수개의 분기 광도파로의 일단과 주 광도파로를 각각 결합하여 미리 설정된 파장의 광신호만을 분기시키는 격자도움형 방향성 결합부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 격자도움형 방향성 결합부는 인가 전류에 따라 상기 주 광도파로 혹은 분기 광도파로의 굴절율을 변화시키는 전극을 추가로 구비함을 특징으로 하는 파장 가변형 광파장 분할기.
KR1020000046509A 2000-08-11 2000-08-11 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법 KR100342533B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000046509A KR100342533B1 (ko) 2000-08-11 2000-08-11 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000046509A KR100342533B1 (ko) 2000-08-11 2000-08-11 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020013106A true KR20020013106A (ko) 2002-02-20
KR100342533B1 KR100342533B1 (ko) 2002-06-28

Family

ID=19682768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000046509A KR100342533B1 (ko) 2000-08-11 2000-08-11 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100342533B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005109084A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Ls Cable Ltd. Optical waveguide structure having asymmetric y-shape and transceiver for bidirectional optical signal transmission using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005109084A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Ls Cable Ltd. Optical waveguide structure having asymmetric y-shape and transceiver for bidirectional optical signal transmission using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100342533B1 (ko) 2002-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5136671A (en) Optical switch, multiplexer, and demultiplexer
US7492983B2 (en) Optical circuit device
US6339474B2 (en) Interferometric optical device including an optical resonator
KR101062499B1 (ko) 광대역파장합분파필터 및 광신호합분파기능을 가진광스플리터
CN107422421B (zh) 一种基于弯曲定向耦合器的稀疏波分复用器
US7555175B2 (en) Arrayed waveguide grating optical multiplexer/demultiplexer
EP1225461B1 (en) Bidirectional multiplexer and demultiplexer based on a single echelle waveguide grating
CN113937617B (zh) 一种多波长激光器
WO2005124412A1 (en) Optical band splitter/combiner and apparatus comprising the same
KR100509511B1 (ko) 집적광학광파워분할기및그제조방법
CN115980914A (zh) 片上集成波分复用器及芯片
US6731841B1 (en) Folded waveguide optical devices
US6236781B1 (en) Duplicated-port waveguide grating router having substantially flat passbands
US20230228944A1 (en) Wavelength division multiplexer and demultiplexer
JPH08234149A (ja) 電子−光学材料を使用した光フィルタ
KR100342533B1 (ko) 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법
US6393173B1 (en) 2×2 integrated optical cross-connect
JP2907844B2 (ja) 光分岐回路
JP3128974B2 (ja) 導波路型光合分波器
US20020067881A1 (en) Polarization independent coupler with bragg-evanescent-coupler grating
US7010197B2 (en) Integrateable band filter using waveguide grating routers
JP3555532B2 (ja) マイケルソン干渉計型光合分波器
JPH0196605A (ja) 波長多重分波素子
KR100485888B1 (ko) 단일 입출력 단자를 구비한 평면 광도파로 소자 모듈
CN115016067A (zh) 波长解复用/复用元件以及波长解复用/复用器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130530

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140529

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150605

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160610

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170612

Year of fee payment: 16

LAPS Lapse due to unpaid annual fee