KR20020055445A - 어레이도파로 회절격자형 광합분파기 - Google Patents
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Abstract
제 1슬래브도파로를 개재하여 적어도 한 개의 제 1광도파로에 접속하는 어레이도파로와, 제 2슬래브도파로를 개재하여 어레이 도파로에 접속하는 복수의 제2광도파로를 포함하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 관한 발명을 제공한다. 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로는 제 1단부 및 이 제 1단부의 제 1폭보다 넓은 제 2폭을 가진 제 2단부을 가진다. 각각의 제1단부는 각각의 제 1광도파로에 접속한다. 제 2단부는 제 1슬래브도파로에 접속한다. 제 1단부의 제 1폭은 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 넓다. 제 1단부의 제 1폭은 단일모드조건을 만족한다. 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부의 방향으로 증가한다.
Description
<발명의 배경>
<발명의 분야>
본 발명은 어레이도파로 회절격자형 광합분파기 및 확장된 폭의 도파로에 관한 발명이다.
<배경의 논의>
최근 광통신에 있어서, 전송용량이 비약적으로 증가하는 방식으로서, 광파장분할다중통신의 연구 및 개발이 활발하게 이루어졌으며, 그 결과 실용화되고 있다. 광파장분할다중통신은, 예를 들면, 서로 다른 파장을 각각 가지는 복수의 광빔에 대한 파장분할다중화하여 전송시키는 기술을 사용하고 있다. 이러한 광파장분할다중통신의 시스템에 있어서, 서로 다른 파장을 각각 가지는 복수의 광빔을 합파(multiplex)하고, 전송된 파장분할다중을 서로 상이한 파장을 각각 가지는 복수의 광빔을 생성하는 광을 분파(demultiplex)하는 광합분파기가 필요하다.
도 18(a)는 어레이도파로회절격자(AWG)형 광합분파기를 도시하고 있다. 도 18(a)를 참조하면, 도파로구성을 가진 광도파로유닛(10)을 기판(11)위에 형성함으로써 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 얻는다.
도파로구성은, 나란히 배열된 적어도 하나의 광입력도파로(12), 광입력도파로(12)의 출사단에 접속된 제1슬래브도파로(13), 제1슬래브도파로(13)의 출사단에 접속된 어레이도파로(14), 어레이도파로(14)의 출사단에 접속된 제2슬래브도파로(15), 및 나란히 배열되고 제2슬래브도파로(15)의 출사단에 접속된 복수의 광입력도파로(16)를 포함한다.
어레이도파로(14)는 제1슬래브도파로(13)로부터 출력된 광을 전파하고, 나란히 배열된 복수의 채널도파로(14a)로 이루어진다. 인접채널도파로(14a)의 길이는 서로 소정의 길이차(△L)만큼 다르다. 광입력도파로(12) 및 광출력도파로(16)는 동일한 크기로 형성된다.
광출력도파로(16)의 수는, 예를 들면, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 의해 신호광을 분파함으로서 생성되고 상이한 파장을 가지는 광빔의 수에 대응해서 결정된다. 어레이도파로(14)는 통상적으로, 다수(예를 들면, 100개)의 채널도파로(14a)를 가진다. 그러나, 도 18a를 간략화하기 위해, 도 18a에서 채널도파로(14a), 광출력도파로(16), 및 광입력도파로(12) 등의 실제의 수를 정확하게 반영하고 있지 않다.
도 18b는 점선(A)으로 둘러싸인 도 18a의 영역의 확대도를 개략적으로 도시하고 있다. 도 18b에 도시한 바와 같이, 종래기술의 어레이회절격자형 광합분파기에 있어서, 광입력도파로(12)의 다소 곡선화된 부분의 단부에 접속된 실질적인 직선부분(12a)은, 제1슬래브도파로(13)의 입사단에 직접 접속되어 있다. 마찬가지로, 광출력단도파로(16)의 다소 곡선화된 부분의 단부에 접속된 실질적인 직선부분은, 제2슬래브도파로(15)의 출사단에 직접 접속되어 있다.
광입력도파로(12)의 하나는, 예를 들면, 투과측광파이버에 접속함으로써, 광분할다중을 행하는 광은 광입력도파로(12) 중의 하나에 도입된다. 광입력도파로(12) 중의 하나를 통하여 전파되고 제1슬래브도파로(13)에 도입된 광은, 회절효과에 의하여 회절되고 어레이도파로(14)에 입사하여 어레이도파로(14)에 전파된다.
어레이도파로(14)를 통하여 전파된 광은 제2슬래브도파로(15)에 도달한 다음에, 광출력도파로(16)에 집광하여 출력된다. 어레이도파로(14)의 인접채널도파로(14a) 사이의 길이의 설정이 다르기 때문에, 어레이도파로(14)를 통하여 전파한 후의 광빔은 서로 상이한 위상을 가진다. 광빔의 파면은 상기 차이에 따라서 경사지고 각각의 광빔이 집광되는 각각의 위치는 상기 경사각에 의해 결정된다. 따라서, 상이한 파장을 가지는 광빔은 서로 상이한 위치에 집광된다. 이러한 위치에서 출력광도파로(16)를 형성함으로써, 상이한 파장을 가지는 광빔은, 각각의 파장에 대해 형성된 각각의 광출력도파로(16)로부터 출력할 수 있다.
예를 들면, 도 18a에 도시한 바와 같이, 파장분할다중을 행하고 파장 λ1, λ2, λ3, …λn(n은 2 이상 정수)을 가지는 광은, 광입력도파로(12)중의 하나로부터 입력된다. 광은 제1슬래브도파로(13)에서 회절되고, 어레이도파로(14)에 도달하며, 어레이도파로(14) 및 제2슬래브도파로(15)를 통하여 전파한다. 다음에, 상기 설명한 바와 같이, 광빔은 그들의 파장에 의해 결정된 상이한 위치에서 각각 집광하고, 상이한 광출력도파로(16)에 입사하며, 각각의 광출력도파로를 따라서 전파하고, 각각의 광출력도파로(16)의 출사단으로부터 출력된다. 상이한 파장을 가지는 광빔을, 광출력도파로(16)의 출사단에 접속한 광파이버를 통하여 인출한다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 있어서, 파장분해능의 개선은 어레이도파로(14)의 채널도파로(14a) 사이의 길이차(△L)에 비례한다. 광합분파기가 큰 △L을 갖도록 설계되는 경우, 종래의 광합분파기에 의하여 달성할 수 없었던 광의 합분파가 가능하다. 짧은 파장차에 의한 파장분할다중을 행하여, 광합분파기는,복수의 신호광빔의 합분파의 기능, 구체적으로는, 기껏해야 1nm의 파장차에 의해 복수의 광신호를 분파 또는 합파하는 기능을 가질 수 있다. 고밀도광파장분할다중통신은 이러한 짧은 파장차를 필요로 한다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기는, 예를 들면, 다음과 같이 실리콘(Si)으로 이루어진 기판(11)위에 상기 도파로구성을 가지는 도파로형성영역(10)을 형성함으로써 얻는다.
즉, 하부 클래딩층(SiO2계유리) 및 코아층(예를 들면, GeO2가 첨가되고 SiO2를 주성분으로 하는 유리)을 화염가수분해퇴적법에 의해 기판(11)위에 형성하고, 상기 도파로구성을, 예를 들면 포토리소그래피 및 반작용이온에칭법에 의하여 형성한다. 결과적으로, 코아층의 도파로구조를 덮는 상부클래드층이 화염가수분해퇴적법에 의해 형성된다.
심사되지 않은 일본국 특개평 5-313029호 공보에는, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기가 개시되어 있다. 상기 참증의 내용은 이 명세서에서 전체적으로 참증으로 구체화한다. 상기 광합분파기에 있어서, 광입력도파로는 테이퍼형상의 도파로를 개재하여 입력측슬래브도파로에 접속된다.
심사되지 않은 일본국 특개평 8-122557호공보에는, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기가 개시되어 있다. 상기 참증의 내용도 이 명세서에서 전체적으로 참증으로 구체화한다. 상기 광합분파기에 있어서, 광입력도파로는 테이퍼형상의 도파로의 중심축을 따라서 슬릿을 가지는 테이퍼형상의 도파로를 통하여 입력측슬래브도파로에 접속한다.
심사되지 않은 일본국 특개평 9-297228호공보에는, 어레이도파로회절격자가 개시되어 있다. 상기 참증의 내용도 이 명세서에 전체적으로 참증으로 구체화한다. 상기 어레이도파로회절격자에 있어서, 광입력도파로는 포물선도파로를 통하여 입력측슬래브도파로에 접속한다.
광합분파기는 예로서 다음과 같은 성능을 갖을 것이 요구된다. 즉, 첫째, 정보의 전송량을 증가시키기 위해, 가능한 한 서로 짧은 파장차이를 가지는 소정의 설정 파장차이 범위 내에서 광신호의 합분파를 행하는 것이 요구된다. 예를 들면, 약 0.8nm(100GHz차이)만큼 서로 다른 파장을 가진 파장 1.55㎛대역의 광신호가 합파 및 분파되는 것이 요구된다.
둘째, 합파 또는 분파가 행해지는 각각의 파장에서 손실이 적은 것이 요구된다. 예를 들면, 파장분할다중전송시스템에서는, 1.55㎛대역의 100GHz의 주파수간격을 가지는 광을 합분파하는 소자는, 기껏해야 4dB의 광손실(광전송손실)을 가져야 한다.
셋째, 합파 또는 분파하는 각각의 파장에서의 전송대역이 넓게 하는 것이 요구된다. 예를 들면, 파장분할다중전송시스템에서는, 100GHz의 파장간격을 가지는 광을 합파 및 분파하는 소자는, 1dB대역폭이 적어도 0.2nm(바람직하게는 적어도 0.24nm)의 폭을 가진 1dB대역을 가지도록 요구된다.
넷째, 인접하는 통과밴드의 크로스토크(이하에서는 "인접 크로스토크"라 칭함) 및 인접한 밴드(이하에서 "배경 크로스토크"라 칭함)보다 먼 모든 통과대역에서의 최악의 크로스토크의 양자는 낮은 것이 요구되고, 즉 총크로스토크는 낮은 것이 요구된다. 파장분할다중시스템에서는, 예를 들면, 인접크로스토크는 기껏해야 -26dB, 배경 크로스토크는 기껏해야 -30dB인 것이 요구된다.
도 1a 및 1(b)는 본 발명의 제 1실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 개략적으로 도시하는 구성도
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광입력도파로의 출력단의 상세를 도시하는 설명도
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 사다리꼴 도파로 출력에서 광의 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광투과율의 파장특성을 도시하는 그래프
도 5(a) 및 5(b)는 본 발명의 제 2실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 개략적으로 도시하는 구성도
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광입력도파로의 출력단의 상세를 도시하는 설명도
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 사다리꼴 도파로의 출력에 있어 광의 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 8(a) 및 8(b)는 본 발명의 제 3실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형광합분파기를 개략적으로 도시하는 구성도
도 9는 본 발명의 제 3실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 출력단의 상세를 도시하는 설명도
도 10은 본 발명의 제 3실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 사다리꼴 도파로 출력에 있어 광의 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 11(a) 및 11(b)는 본 발명의 제 4실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 개략적으로 도시하는 구성도
도 12는 본 발명의 제 4실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광입력도파로의 출력을 구체적으로 도시하는 설명도
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 사다리꼴 도파로의 출력에 있어 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 14는 종래의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 있어 광입력의 출력단에서 광의 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 15는 테이퍼형 도파로가 광입력도파로의 출력단에 형성된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 있어 테이퍼형 도파로의 출력단에서 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 16은 슬릿형상의 도파로가 광입력도파로의 출력단에 형성된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 있어 슬릿형 도파로의 출력단에서 광의 진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 17은 포물선형도파로가 광입력도파로의 단부에 형성된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 있어 포물선형 도파로의 단부에서 광진폭의 분포를 도시하는 그래프
도 18(a) 및 (b)는 종래의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 구성를 도시하는 개략도
도 19(a) 및 (b)는 테이퍼형 도파로가 광입력도파로의 단부에 형성된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 위한 설명도
도 20은 도 19(a) 및 (b)에 도시된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 의한 광입력도파로의 출력단측의 구성을 도시하는 설명도
도 21(a) 및 (b)는 슬릿형 도파로가 광입력도파로의 출력단에 형성된 어레이도파로 회절격자형광합분파기를 위한 설명도
도 22는 도 21(a) 및 (b)에 도시된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 의한 광입력도파로의 출력단측의 구성을 도시하는 설명도
도 23(a) 및 (b)는 포물선형 도파로가 광입력도파로의 출사단에 형성된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 위한 설명도
도 24는 도 23(a) 및 (b)에 도시된 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 의한 광입력도파로의 출력단측의 구성을 도시하는 설명도
도 25는 본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 일부를 개략적으로 도시하는 구성도
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 일부를 개략적으로 도시하는 구성도
도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 일부를 개략적으로 도시하는 구성도
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 일부를 개략적으로 도시하는 구성도
도 29는 본 발명의 다른 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 개략적으로 도시하는 구성도
도 30은 본 발명의 다른 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 일부를 개략적으로 도시하는 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 직선도파로3: 경사선
4: 상부베이스5: 사다리꼴도파로
6: 하부베이스9: 도파로
10: 광도파로유닛(도파로형성영역)11: 기판
12: 광입력도파로13: 제1슬래브도파로
14: 어레이도파로14a: 채널도파로
15: 제2슬래브도파로16: 광출력도파로
<발명의 요약>
본 발명의 한 측면에 의하면, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는, 적어도 하나의 제 1광도파로, 제 1슬래브도파로, 어레이도파로, 제 2슬래브도파로, 복수의 제 2광도파로 및 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로를 포함한다. 어레이도파로는 제 1슬래브도파로를 통하여 적어도 하나의 제 1광도파로에 접속한다. 어레이도파로는 각각의 채널도파로가 상이한 길이를 가지는 복수의 채널도파로를 가진다. 복수의 제 2광도파로는 제 2슬래브도파로를 통하여 어레이도파로에 접속한다. 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로는 제 1단부를 가지고, 제 1단부 및 제 1단부의 제 1폭보다 큰 제 2폭을 가지는 제 2단부를 가진다. 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 제 1단부는 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각에 접속한다. 제 2단부는 제 1슬래브도파로에 접속한다. 제 1단부의 제 1폭은 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 크다. 제 1단부의 제 1폭은 단일모드조건을 만족한다. 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부의 방향으로 증가한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는, 적어도 하나의 제 1광도파로, 제 1슬래브도파로, 어레이도파로, 제 2슬래브도파로, 복수의 제 2광도파로 및 복수의 확장된 폭의 도파로를 포함한다. 어레이도파로는 제 1슬래브도파로를 개재하여 적어도 하나의 제 1광도파로에 접속한다. 어레이도파로는 각각의 채널도파로의 길이가 상이한 복수의 채널도파로를 가진다. 복수의 제 2광도파로는 제 2슬래브도파로를 개재하여 어레이도파로에 접속한다. 복수의 각각의 확장된 폭의 도파로는 제 3단부 및 제 3단부의 제 3폭보다 큰 제 4폭을 가지는 제 4단부를 가진다. 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각의 제 3단부는 복수의 제 2광도파로의 각각에 접속한다. 제 4단부는 제 2슬래브도파로에 접속한다. 제 3단부의 제 3폭은 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로 폭 보다 넓다. 제 3단부의 제 3폭은 단일모드조건을 만족한다. 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 3단부로부터 제 4단부의 방향을 향하여 증가한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는, 적어도 하나의 제 1광도파로, 제 1슬래브도파로, 어레이도파로, 제 2슬래브도파로, 복수의 제 2광도파로, 적어도 하나의 제 1의 확장된 폭의 도파로 및 복수의 제 2의 확장된 폭의 도파로를 포함한다. 어레이도파로는 제 1도슬래브도파로를 개재하여 적어도 하나의 제 1광도파로에 접속한다. 어레이도파로는 각각의 길이가 상이한 복수의 채널도파로를 가진다. 복수의 제 2광도파로는 제 2슬래브도파로를 개재하여 어레이도파로에 접속한다. 제 1의 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로는 제 1단부와 제 2단부를 가진다. 제 2단부의 제 2폭은 제 1단부의 제 1폭보다 크다. 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 제 1단부는 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각에 접속한다. 제 2단부는 제 1슬래브도파로에 접속한다. 제 1단부의 제 1폭은 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 넓다. 제 1단부의 제 1폭은 단일모드조건을 만족한다. 적어도 하나의 제 1의 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부의 방향을 향하여 증가한다. 복수의 도파로의확장된 폭의 각각은 제 3단부와 제 4단부를 가진다. 제 4단부의 제 4폭은 제 3단부의 제 3폭보다 넓다. 제 2의 확장된 폭의 복수의 도파로의 각각의 제 3단부는 복수의 제 2광도파로의 각각에 접속한다. 제 4단부는 제 2슬래브도파로에 접속한다. 제 3단부의 제 3폭은 각각의 복수의 제 2광도파로의 제 2광도파로폭 보다 넓다. 제 3단부의 제 3폭은 단일모드조건을 만족한다. 제 2의 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 3단부로부터 제 4단부의 방향을 향하여 증가한다.
본발명의 또 다른 측면에 의하면, 확장된 폭의 도파로는 제 1단부 및 제 1단부의 제 1폭보다 넓은 제 2폭을 가지는 제 2단부를 포함한다. 제 1단부는 적어도 하나의 제 1광도파로에 접속하도록 구성된다. 제 2단부는 제 1슬래브도파로에 접속되도록 구성한다. 제 1단부의 제 1폭은 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로 보다 크다. 제 1단부의 제 1폭은 단일모드조건을 만족한다. 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부방향으로 증가한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 광도파로회로는 확장된 폭을 가지는 도파로를 포함한다. 확장된 폭의 도파로는 제 1폭을 가지며 단일모드도파로에 접속하도록 구성된 제 1단부를 포함한다. 제 1폭은 단일모드의 도파로의 도파로폭보다 넓고 단일모드 조건을 만족한다. 또한, 확장된 폭의 도파로는 제 1단부의 제1폭보다 넓은 제2폭을 가진 제2단부를 포함한다. 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부의 방향을 향하여 증가한다.
본 발명의 한층 더 완벽하고 올바른 이해 및 다수의 필연적인 이점은, 특히 첨부된 도면과 함께 고려될 때에, 이하의 상세한 설명에 대해 명백하게 될 것이다.
<실시예의 상세한 설명>
실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 이하 설명하고, 여기서, 동일한 참조번호는 다수의 도면을 통하여 대응 또는 동일 구성요소를 표시한다. 예를 들면, 도 1a는 본 발명의 제1실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 주요부의 구성과 동작을 개략적으로 도시한다. 도 1b는 도 1a의 점선(A)에 의해 둘러싸인 영역의 확대도이다. 또한, 도 2는 도 1b의 확대도에 있어 광입력도파로(12)의 단부측의 상세를 도시한다.
도 1a를 참조하면, 도파로구성을 가지는 광도파로유닛(10)을 기판(11)위에 형성함으로써 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 얻는다.
도파로구성은 나란히 배열된 적어도 하나의 광입력도파로(제1광도파로)(12), 광입력도파로(12)의 출사단에 접속한 제1슬래브도파로(13), 제1슬래브도파로(13)의 출사단에 접속한 어레이도파로(14), 어레이도파로(14)의 출사단에 접속한 제2슬래브도파로(15), 나란히 배열되고 제2슬래브도파로(15)의 출사단에 접속하는 복수의 광입력도파로(제2광도파로)를 가진다. 본 실시예에서는, 예를 들면, 광은 광입력도파로(12) 중의 하나로부터 입력한다.
어레이도파로(14)는 제1슬래브도파로(13)로부터 출력된 광을 전파한다. 어레이도파로(14)는 나라히 배열된 복수의 채널도파로(14a)를 가진다. 인접한 채널도파로(14a)의 길이는, 소정의 길이차(ΔL) 만큼 서로 다르다. 광입력도파로(12) 및 광출력도파로(16)는 동일한 크기를 가진다.
광출력도파로(16)의 수는, 예를 들면, 상이한 파장을 가지며 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 의해 신호광을 분파함으로써 생성되는 광빔의 수에 의해 결정된다. 어레이도파로(14)는 통상적으로 다수(예를 들면 100개)의 채널도파로(14a)(예를 들면, 100)를 가진다. 그러나, 도 1a는 간단하게 되어 있고, 즉 도1에서 채널도파로(14a), 광출력도파로(16) 및 광입력도파로(12)의 개수는 실제의 개수를 정확하게 반영하고 있지 않다. 적어도 광입력도파로(12) 중의 하나는, 예를 들면, 전송측광파이버에 접속함으로써, 파장분할다중를 행하는 광이 광입력도파로(12)의 하나에 도입된다. 광입력도파로의 하나를 통하여 전파하고 제1슬래브도파로(13)로 도입된 광은 회절효과에 의해 회절되어 어레이도파로(14)에 입사하여 어레이도파로(14)를 따라서 전파한다.
어레이도파로(14)를 통하여 전파하는 광은 제1슬래브도파로(15)에 도달한 다음에 광출력도파로(16)에 집광하여 출력한다. 어레이도파로(14)의 인접채널도파로(14a) 사이의 길이에 있어 미리 설정한 차이 때문에, 어레이도파로(14)를 통하여 전파한 후의 광빔은 서로 상이한 위상을 가진다. 광빔의 파면은 상기 차이에 의해 경사지고, 각각의 광빔이 집광되는 각각의 위치는 상기 경사각에 의해 결정된다. 따라서, 상이한 파장을 가지는 광빔은 서로 다른 위치에서 집광된다. 이러한 위치에서 광출력도파로(16)를 형성함으로써, 상이한 파장을 가지는 광빔은, 각각의파장을 위해 형성되는 각각의 해당 광출력도파로(16)로부터 출력될 수 있다.
예를 들면, 도 1a에 도시한 바와 같이, 파장분할다중을 행하고 λ1, λ2, λ3, …λn(n은 2 이상 정수)의 파장을 가지는 광은, 광입력도파로(12)의 하나로부터 입력된다. 광은 제1슬래브도파로(13)에서 회절되어 어레이도파로(14)에 도달하고, 어레이도파로(14) 및 제2슬래브도파로(15)을 통하여 전파한 다음에, 상기 설명한 바와 같이 광빔은 해당 파장에 의해 결정된 상이한 위치에서 각각 집광하고, 상이한 광출력도파로(16)로 입사하여, 각각의 광출력도파로(16)를 따라서 전파하고 각각의 광출력도파로(16)의 출사단으로부터 출력된다. 상이한 파장을 가지는 광빔은, 광출력도파로(16)의 출사단에 접속된 광파이버를 통하여 인출된다.
상기 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서는, 파장분해능은 어레이도파로(14)의 채널도파로(14a) 사이의 길이차이(ΔL)에 비례하여 개선된다. 광합분파기가 길이차이(ΔL)가 크도록 설계되는 경우에, 어떤 종래 광합분파기에 의해서도 실현할 수 없었던 짧은 파장차에 의해 파장분할다중을 달성하도록 광을 합분파할 수 있다. 따라서, 광합분파기는 복수의 신호광빔을 합분파하는 기능, 구체적으로는 기껏해야 1nm의 파장차를 가진 복수의 광신호를 분파 또는 합파하는 기능을 가진다. 고밀도의 광파장분할다중통신은 이러한 작은 파장차를 필요로 한다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기는, 예를 들면 실리콘(Si)으로 이루어진 기판(11)위에 상기 도파로구성을 가지는 도파로형성영역(10)을 형성함으로써, 실현할 수 있다.
즉, 하부클래층(SiO2계유리) 및 코어층(예를 들면 GeO2)이 첨가된 SiO2를 주성분으로 하는 유리)을 화염가수분해퇴적방법에 의해 기판(11) 위에 형성하고, 상기 도파로구성은, 예를 들면 포토리소그래피 및 반응이온에칭방법에 의해 형성된다. 따라서, 코어의 도파로구성에 덮는 상부클래딩층은 화염가수분해퇴적방법에 의해 형성한다.
도 18(a) 및 18(b)에 도시된 배경기술에 의해 어레이도파로 회절격자형 광합분파기가 광합분파기가 필요로 하는 성능의 존재여부를 확인하기 위하여, 본원 발명자들은, 도 18(a) 및 18(b)에 의해, 상기 방법으로 1.55㎛대역에서 약 0.8nm마다 광을 합파 및 분파할 수 있는 16개의 채널을 가진 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 샘플을 만들어 그 특성을 발견하였다.
상기 샘플의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 형성함으로써 상기 도파로구조을 가지는 코어의 높이는 6.5㎛로 설정되고, 광입력도파로(12) 및 광출력도파로(16)의 폭은 6.5㎛로 설정하고, 도파로의 상대굴절율차(△)는 0.8%로 설정한다.
그 결과, 광합분파기에서 필요로 하는 제2필수성능인 광손실은 2.0dB로 우수하지만, 제3필수특성인 1dB대역폭은 0.1nm로 만족스럽지 못하다.
상기와 같은 상황하에서, 1dB대역의 폭이 넓혀지도록 다음과 같이 연구되었다. 먼저, 도 20을 참조하면, 심사되지 않은 일본국 특개평 5-313029호 공보에 개시된 테이퍼형구조의 테이퍼형 도파로(2)를, 도 19a 및 19(b)에 도시한 바와 같은 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광입력도파로(12)의 출력단에 배치하였다. 다음에, 1.55㎛대역에서 약 0.8nm의 파장차를 가진 광을 합파 및 분파할 수 있는 16개의 채널을 가진 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 형성하여, 그 특성을 얻었다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서는, 도 20에 도시된는 테이퍼형도파로(2)의 출력단부(제1슬래브도파로(13)으로의 출력단)에서 테이퍼형도파로폭(W5)를 25㎛로 설정하고, 테이퍼 각도(θ)는 0.23°로 설정한다.
그 결과로서, 광합분파기의 제2필수특성인 광손실은 0.39dB이고, 제3필수특성의 1dB밴드폭은 0.3nm이므로, 양자 모두 우수하다. 그러나, 광합분파기의 제4필수성능에 있어서, 인접 크로스토크는 -27dB로 양호하지만 배경크로스토크는 -28dB로 만족할 수 없다.
상기 연구시에, 인접크로스토크는 광투과중심파장(이하 "광투과중심파장"으로 칭함)에서 손실과 통과대역의 인접파장범위 ±(0.8±1)nm에서의 최상손실 사이의 차이에 대한 값으로 설정하고, 배경크로스토크는 광투과 중심파장이 1.5nm보다 먼 전 통과대역(통과대역 = 통과파장 ±0.1nm)로 최악의 크로스토크를 설정한다.
상기의 상황하에서, 도 22를 참조하면, 심사하지 않은 일본국 특개평 8-122557호 공보에 개시된 슬릿구조의 슬릿형상도파로(50)는, 도 21(a) 및 21(b)에 도시한 바와 같이 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광입력도파로(12)의 출력단에 배치되어 있다. 다음에, 1.55㎛ 대역에서 약 0.8nm의 파장차이를 가진 광을 합파 및 분파할 수 있는 16개의 채널을 가진 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 형성하여, 그 특성을 얻었다.
도 22에서 도시한 바와 같이, 슬릿형상도파로(50)는 테어퍼각도(θ)에 의해 점진적으로 증가하는 폭을 가진 테이퍼형 도파로부(2A)를 가진다. 테이퍼형 도파로부(2A)는 그 중심에 사다리꼴슬릿(19)을 가지므로, 두 개의 좁은 도파로부(8)가 공간을 두고 떨어져 있다. 좁은 도파로부(8) 사이의 거리는 도 22의 오른쪽 방향을 향하여(즉, 제1슬래브도파로(13)의 방향으로) 점진적으로 증가한다. 사다리꼴슬릿(19)의 상부베이스는 폭(CW) 가지고 사다리꼴슬릿(19)의 하부베이스는 폭(SW)을 가진다.
이 경우에, 광입력도파로(12)의 도파로폭(W1)은 6.5㎛로 설정하고, 테이퍼상도파로부(2A)의 테이퍼 각도(θ)는 0.4°로 설정하고, 사다리꼴슬릿(19)의 상부베이스의 폭(CW), 즉, 테이퍼형 도파로부(2A)의 출력단에서의 좁은 폭 도파로(8)는 3.3㎛로 설정되고, 사다리꼴 슬릿(19)의 하부베이스의 폭(SW), 즉, 제1슬래브도파로(13)의 입력단에서 좁은 폭을 가진 도파로(8) 사이의 폭은 5.0㎛로 설정하고, 제1슬래브도파로(13)를 가진 접속부의 폭(W5)은 18㎛로 설정한다. 또한, 각각의 도파로의 높이는 6.5㎛로 설정하고, 도파로의 상대굴절률차는 0.8%로 설정한다.
그 결과, 광합분파기에 대한 제3요구특성의 대역을 확대하는 지표로서의 1dB대역폭이 0.30nm로 양호하지만, 제2요구특성인 광손실이 5dB로 만족스럽지 못하다. 또한, 광합분파기의 제4요구특성인 인접크로스토크는 -24dB이고 배경크로스토크는 -27dB이며, 양자 모두 만족스럽지 못하다.
다음에, 도 24에 도시한 바와 같이 심사하지 않은 일본국 특개평 9-297228호공보에 개시되어 있는 포물선구조의 포물선도파로(20)를 도 23(a) 및 도 23(b)에 도시한 바와 같이 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 광입력도파로(12)의 출력단에 배치한다. 다음에, 1.55㎛대역에서 약 0.8nm의 파장차를 가진 광을 합파 및 분파할 수 있는 16개의 채널을 가진 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 형성하고, 그 특성을 얻었다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서, 도 24에 도시한 광입력도파로(12)의 폭(W1)을 6.5㎛로 설정하고, 포물선테이퍼상길이(L8)를 420㎛로 설정하고, 포물선테이퍼형광역단폭(W8)을 19㎛로 설정하고, 도파로의 높이를 6.5㎛로 설정하고, 파장의 상대굴절률 차를 0.8%로 설정했다.
그 결과, 광합분파기에 대한 제2요구특성인 광손실이 3.2dB로서 양호하고, 제3요구특성인 1dB대역폭은 0.22nm로서 양호하고, 제4요구특성의 하나인 배경크로스토크는 -33dB로 양호하지만, 인접크로스토크는 -24dB로서 만족할 수 없다.
또한, 상기 포물선도파로(20)를 가진 구조의 특성을 한층 더 상세하게 연구하기 위해, 동일한 크기를 각각 가진 5개의 광합분파기의 샘플이 심사되지 않은 일본국 특개평 9-297228호 공보에 의해 제조하고, 그 특성을 검토하였다. 표 1에 그 결과를 나타내고 있다. 1dB대역 폭과 인접크로스토크가, 동일하게 설계된 크기에 상관없이, 크게 변하는 것을 알았다.
| 광손실(㏈) | 1㏈대역폭(㎚) | 인접크로스토크(㏈) | 배경 크로스토크(㏈) | |
| 샘플 1 | 3.2 | 0.20 | -28 | -35 |
| 샘플 2 | 3.0 | 0.25 | -26 | -37 |
| 샘플 3 | 3.3 | 0.18 | -30 | -39 |
| 샘플 4 | 3.1 | 0.28 | -24 | -33 |
| 샘플 5 | 3.2 | 0.22 | -32 | -38 |
일반적으로, 파장분할다중전송시스템에 의해 요구된 광합분파기의 요구능력에 의하면, 1dB대역폭은 적어도 0.2nm(바람직하게는 적어도 0.24mm)이고, 인접크로스토크는 기껏해야 -26dB이고, 배경크로스토크는 기껏해야 -30dB이다.
이러한 요구치를 규격값으로 하면, 표 1의 샘플 1 내지 5 중에서 2개 샘플이 결함이 있고 수율은 3/5가 된다. 또한, 표준값 중에서 1dB 대역폭만이 바람직한 값인 0.24nm이상인 경우에, 표 1의 샘플 1 내지 5중에서 4개의 샘플이 결함이 있고, 수율은 1/5가 된다.
상기 설명한 바와 같이, 지금까지 제안된 다양한 구조가 적용되는 경우에도, 상기 광합분파기의 제1 내지 제4요구특성을 모두 만족할 수 있는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 높은 수율로 얻을 수 있다.
상기 설명한 종래의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기 및 광입력도파로(12)의 출력단에 형성된 테이퍼형도파로(2), 슬릿형도파로(50) 및 포물선도파로(20)중 하나를 포함하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 있어서, 본 발명자들은 빔전파방법을 사용한 제 1슬래브도파로(13)의 입력단에서 광의 광진폭분포(광진폭)을 모의실험하여 상기 상기 모의결과로부터 이하의 착상을 얻었다.
즉, 종래의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서, 광진폭분포는 도 14에 도시한 바와 같이 한 개의 급준한 피크를 가진 산형상이고, 산 주위의 광진폭은 거의 0이다.
이에 대해서, 테이퍼형도파로(2)가 광입력도파로(12)의 출력단에 배치된 경우에, 도 15에 도시한 바와 같이, 광진폭분포는, 테이퍼형도파로(2)가 설치되어 있지 않은 경우와 비교해서 완만한 피크를 가진 산형상을 가진다. 또한, 광의 진폭이 거의 0(도 15의 위치(A))이 되는 부분을 통하여 완만한 광진폭의 분포를 각각 가진 영역(a1 및 a2)을 산의 양자의 피트단(feet end)에 형성한다. 영역(a1 및 a2)은 산 피크의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 광진폭분포를 전개한다.
또한, 슬릿형상 도파로(50)가 광입력도파로(12)의 출력단에 배치되는 경우에, 광 진폭의 분포는 도 16에 도시한 바와 같은 2개의 피크를 가지고, 완만한 스커트부분(b1 및 b2)을 형성하고, 이들 2개의 피크의 외측에서 완만하게 전개되는 분포를 또한 형성한다.
또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 광입력도파로(12)의 출력단에 포물선도파로(20)가 배치된 경우에, 광진폭분포는 포물선도파로(20)가 형성하지 않은 경우와 비교해서 완만한 1개의 피크를 가진 산을 가진다. 또한, 주름진 스커트 형상의 분포를 산의 양단에 형성하지만, 광진폭분포는 분포(c1 및 c2)부분으로부터 피크의 중심으로부터 떨어진 방향으로 전개되지 않는다. 본 발명자들은 도 14 내지 17에 도시한 각각의 광진폭분포를 참조하면서 이하의 점을 추정하고, 그 연구결과는 광합분파기에 요구되는 특성과 관련될 수 있다. 즉, 산의 정상에 근접한 부분의 폭이 넓으면, 1dB대역폭을 넓힐 수 있고, 즉 산의 정상과 근접한 부분으로부터 광진폭분포의 전개가 완만한 경우에는, 인접크로스토크는 악화하고, 정상의 중심으로부터 떨어진 방향으로 광진폭분포가 전개되는 경우에는, 배경크로스토크는 악화된다.
이러한 추정에 의거하여, 광손실을 개선하고, 1dB대역폭을 넓히고, 인접크로스토크와 배경크로스토크를 개선하기 위해, 본 발명자들은, 광입력도파로(12)의 하나로부터 제1슬래브도파로(13)에 입사하는 광의 광진폭분포를, 제1슬래브도파로(13)의 입구에서 다음의 광진폭분포의 형상을 가지도록 형성하는 것을 고려하였다.
즉, 본 발명자들은, 상기 제1슬래브도파로(13)에 입사하는 광의 광진폭분포가 한 개의 피크만을 가진 산형상이고, 산의 정상폭은 도18에 도시한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 제1슬래브도파로(13)에 입사된 광의 광분포의 폭보다 넓고(도 14참조), 또한 도 15에 도시한 영역(a1 및 a2), 도 16에 도시한 스커트부분(b1 및 b2), 도 17에 도시한 주름스커트(c1 및 c2)중 어느 하나를 형성하지 않도록 광진폭분포가 형성되면 상기 효과를 나타낼 수 있다고 추정하였다.
또한, 본 발명자들은 상기 연구결과가 어레이도파로 회절격자형 광합분파기 뿐 만 아니라, 다른 광합분파기 등을 구성하는 다양한 도파로회로에도 적용할 수 있다고 추정하였다.
1dB대역폭이 넓고, 인접크로스토크 및 배경크로스토크가 낮고, 손실이 낮은 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 제조하기 위해, 본 발명자들은, 광입력도파로 및 제1슬래브도파로 사이에 연결구조에 대해 초점을 맞추어서 다양한 연구를 하였다.
다음에, 본 발명자들은 이하의 사실을 발견하였다. 즉, 예를 들면, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 적어도 하나의 광입력도파로의 각각의 출력단에 이하의 특성을 가진 단일모드 단부폭도파로를 접속함으로써 광입력도파로측에 입사하는 광의 광진폭분포(제 1슬래브도파로의 입력단부에서의 광진폭분포)는 산정상의 폭이 넓은 단일의 피크 산을 가진 형상을 가지며, 도 15에 도시한 바와 같이 스커트부를 절단한다(즉, 도 15에 도시한 영역(a1 및 a2)이 없고, 도 16에 도시한 스커트부(b1 및 b2)가 없고, 도 17에 도시한 주름진스커트부(c1 및 c2)가 없는 형상이 됨).
단일모드 단부폭도파로는, 예를 들면, 제1슬래브도파로측 방향으로 증가하는 폭을 가진 사다리꼴도파로(5)이고, 경사선은 거의 직선이고, 사다리꼴도파로의 상부베이스(광입력도파로와 대향하는 측)는 광입력도파로(12)의 폭보다 넓으며, 상부베이스(4)의 폭은 단일모드조건을 만족한다.
따라서, 본 발명의 본 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서는, 광입력도파로측으로부터 제 1슬래브도파로로 입사하는 광의 광진폭분포는, 상기 설명한 바와 같이 구성된 사다리꼴도파로구조를 접속함으로써 상기 설명한 바와 같이 정상과 가까운 부분이 넓고 스커트부분을 절단한, 한 개의 피크산을 가진 형상을 가진다.
상기 단일모드조건을 만족하는 폭은 다음과 같이 얻는다. 광파이버에 전파하는 광의 규격화주파수ν를 이하의 식1에 의해 일반적으로 표시한다.
여기서, (a)는 광파이버의 코어반경, (n1)은 코어의 굴절률, (n0)은 클래딩의 굴절율, (k0)는, k0=2π/λ로 주어진 규격화된 파수이다. (λ)는 광의 파장이다.
또한, 상기 식1을 직사각형도파로에 대응시키고, 직사각형도파로의 폭(즉, 높이)을 (W)로 가정하면, a=w/2.5에 의해 비교적 양호하게 근접할 수 있다는 것이 증명된다. 그러므로 식1은 이하 식2에 의해 근사할 수 있다.
또한, 단일모드조건을 만족하기 위해서는, 이하 식3을 만족하여야 하고, 식4는 식2 및 식3으로부터 유도된다.
예를 들면, 어레이도파로회로격자형 광합분파기등의 광도파로회로의 상대굴절률차(Δ)를 0.8%, 전파광의 파장(λ)을 1.55㎛, 굴절률(n1)을 1.4560 및 굴절률(n0)을 1.4443으로 가정하면 (w)는 8.03㎛ 미만이다.
일반적으로, 현재 사용하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서, 광입력도파로의 폭이 6.5㎛이고 사다리꼴도파로의 상부베이스폭이 8.03㎛미만(예를 들면, 약7.5㎛)이면, 상기 단일모드조건을 만족하고, 폭은 해당 광입력도파로의 폭보다 넓게할 수 있고, 사다리꼴도파로에 입사한 광을 폭방향으로 전개할 수 있다.
도 1a, 1(b) 및 2를 참조하면, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 상부베이스(제1단부)(4) 및 하부베이스(제2단부)(6)를 가진 사디로꼴형상인 사디리꼴도파로(확장된 폭을 가진 도파로)(5)를 포함한다. 사다로꼴도파로(5)의 상부베이스(4)는 광입력도파로(12)에 접속하고 하부베이스(6)는 제1슬래브도파로(13)에 접속한다. 하부베이스(6)의 폭(제2폭)(W4)은 상부베이스(4)의 폭(제1폭)(W3)보다 넓다. 또한, 제1폭(W3)은 단일모드조건을 만족한다. 도 2를 참조하면, 단일모드 단부폭도파로로서 기능하는 사다리꼴도파로를 단일모드도파로인 광입력도파로(12)의 출력단에 접속한다. 또한, 사다리꼴도파로(5)는 제1슬래브도파로(13)측의 방향으로 넓어지는 넓은 폭의 도파로이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 각각의 광입력도파로(12)의 폭은 (W1)이고, 어레이도파로(14)에 대향하는 사다리꼴도파로(5)의 단부폭(상부기재4)는 (W3)이다. 사다리꼴도파로(5)는 테이퍼각도θ로 넓어지고, 사다리꼴도파로(5)의 경사선(3)은 실질적으로 직선이다. 사다리꼴도파로(5)의 상부베이스(4)는 해당 광입력도파로(12)의 폭보다 넓은 폭(W3)을 가진다. 하부베이스(6)는 다소 곡선이며 폭(W4)을 가진다.
본 실시예에서는, 상기 변수를 다음과 같이 설정한다. 각각의 광입력도파로(12)의 폭(W1)은 6.5㎛이고, 상부베이스(4)에서의 사다리꼴도파로(5)의 폭(W3)은 7.5㎛이고, 테이퍼각도(θ)는 0.2°이고, 하부베이스(6)에서의 사다리꼴도파로(5)의 폭(W4)는 19.0㎛이다. 제1실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 1.55㎛대역에서 적어도 약 0.8nm만큼 서로 차이(즉, 적어도 약 100GHz의 주파수차이)가 있는 파장을 가진 광신호를 합파 및 분파할 수 있다.
상기 본 실시예에서는, 적어도 하나의 광입력도파로(12) 중의 하나는, 예를 들면, 전송측광파이버에 접속함으로써 파장분할다중을 행한 광이 광입력도파로(12) 중의 하나에 도입된다. 광입력도파로(12) 중의 하나를 통하여 전파한 광은 사다리꼴도파로(5)에 입사한다.
사다리꼴도파로(5)에 입사한 광은 도파로의 폭을 따라서 넓게된 다음에, 광은 광진폭의 분포를 변경하면서 사다리꼴도파로(5)를 따라서 전파한다. 사다리꼴도파로(5)의 폭은 제1슬래브도파로(13)의 방향으로 증가하고, 광진폭분포에서 정상부의 폭은 넓게되고, 광진폭분포의 베이스부를 광이 전파함에 따라서 절단한다.
도 3은 광진폭분포가 빔전파방법을 통하여 모의실험하는 경우에 제1슬래브도파로(13)의 입력단에서의 광진폭분포를 도시한다. 도 3에서 도시한 바와 같이, 광진폭분포는 한 개의 정상부를 가지고, 정상부 주위의 폭은 넓으며, 스커트부(광진폭분포곡선의 양 단측)의 상승을 양호하고, 즉, 곡선은 도 15에 도시한 영역(a1 및 a2), 도 16에 도시한 스커트부(b1 및 b2) 및 도 17에 도시한 주름진 스커트부(c1 및 c2) 등을 가지지 않는다.
본 실시예에 의하면, 각각의 광입력도파로(12)는 각각의 사다리꼴도파로(5)를 통하여 제1슬래브도파로(13)에 접속한다. 따라서, 광진폭분포는 상기 설명한 바와 같이 변화한다. 따라서, 사다리꼴도파로(5)의 출력단(즉, 제1슬래브도파로(13)의 입구)에서 광의 광진폭분포는 도 3에 도시한 바와 같은 형상을 가진다. 이에 의해, 1dB대역폭이 넓고, 광손실이 낮으며, 인접크로스토크 및 배경크로스토크가 낮은 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 제공할 수 있다.
더욱이, 본 실시예에 의하면, 각각의 사다리꼴도파로(5)는 제 1 슬래브도파로(13)의 방향으로 증가하는 폭을 가지며, 실질적으로 직선인 경사선(3)을 가진다. 또한 각각의 광입력도파로(12)는 각각의 사다리꼴도파로(5)를 통하여 제1슬래브도파로(13)에 접속한다. 따라서, 단일 구조를 가지는 어레이도파로형 광합분파기을 얻을 수 있다. 또한, 고수율을 가진 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 복수의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 상기 설계된 값에 의거하여 제조하고, 이들 광합분파기의 성능을 연구하였다.
그 결과, 손실이 2.9dB이고, 1dB대역폭이 0.26nm이고, 인접 크로스토크가 -34dB이고, 배경크로스토크는 -37dB이었다. 모든 특성은 양호하였다. 도 4는 본 실시예에 의한 광전송의 파장특성의 대표적인 스펙트럼을 도시한다.
또한, 표 2에 도시한 바와 같이, 손실이 낮고 1dB대역폭이 넓으며, 인접한 크로스토크 및 배경 크로스토크가 낮으며, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 수율이 높은 것을 알 수 있다.
| 광손실(㏈) | 1㏈대역폭(㎚) | 인접크로스토크(㏈) | 배경크로스토크(㏈) | |
| 프로토타입 1 | 2.8 | 0.26 | -33 | -39 |
| 프로토타입 2 | 2.9 | 0.30 | -31 | -42 |
| 프로토타입 3 | 2.7 | 0.27 | -35 | -38 |
| 프로토타입 4 | 2.8 | 0.25 | -34 | -43 |
| 프로토타입 5 | 2.8 | 0.24 | -32 | -38 |
다음에, 본 발명의 제 2실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 이하 설명한다. 제 2실시예의 설명에서는, 상기 제1실시예에서 설명한 이중설명은 생략한다. 도 5a는 본 발명의 제2실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 주요 구성의 사시도를 그 동작과 함께 개략적으로 도시하고, 도 5b는 도 5a에 도시한 점선(A)에 의해 둘러싸인 부분의 확대평면도를 도시한다. 또한, 도 6은 한 개의 광입력도파로(12)의 단부의 특정한 예를 확대도로 도시한다.
제 2실시예에서는, 직선도파로(폭이 좁은 직선도파로)(1)를 광입력도파로(12) 및 사다리꼴도파로(5) 사이에 개재하여 배치한다. 직선도파로의 폭은 해당하는 광입력도파로(12)의 폭 보다 좁다.
폭 방향으로 각각의 직선도파로(1)의 중심은 폭 방향으로 대응하는 사다리꼴도파로(5)의 입력단의 중심에 위치한다. 각각의 직선도파로(1)는 광입력도파로(12)을 통하여 폭 방향으로 직선도파로(1)의 중심으로 전파한 광의 파워중심을 이동시켜서 광파워의 중심을 폭 방향으로 사다리꼴도파로(5)의 입력단의 중심으로 입사하게 하는 광파워중심위치조정수단을 형성한다. 직선도파로(1)의 폭은 (W2)이고 그 길이는 (L1)이다.
제 2실시예에서는, 예를 들면, 직선도파로의 폭(W2)은 3.0㎛로 설정하고, 직선도파로의 길이(L2)는 500㎛로 설정하고 다른 변수(W1, W2, θ, W4)는 상기 설명한 제1실시예의 변수와 동일한 값이다. 또한, 제 2실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 1.55㎛대역에서 적어도 약 0.8nm만큼 서로 상이한 파장을 가지는 광신호를 합파 및 분파할 수 있다.
제 2실시예는 상기 설명한 바와 같이 구성되고, 제2실시예에서는, 광입력도파로(12)로 도입되어 파장이 합파된 광을 직선도파로(1)에 입사하게 하고, 광파워의 중심은 직선도파로(1)에 의해 직선도파로(1)의 중심으로 이동하고, 광파워의 중심은 폭 방향으로 사다리꼴도파로(5)의 중심으로 입사하게 한다.
다음에, 사다리꼴도파로(5)에 입사한 광은 상기 제 1실시예에서와 같이, 도파로의 폭 방향으로 전개한 다음에, 광진폭분포가 사다리로꼴도파로(5)에서 변화하면서 진행한다. 다음에, 상기 제 1실시예에서 설명한 바와 같이, 광이 진행함에 따라, 산의 정상부에 인접한 광진폭분포의 폭을 확장하고 광진폭분포의 스커트부분을 절단하는 것으로 추정된다.
도 7은 광진폭분포가 빔전파방법에 의해 모의실험하는 경우에 제1슬래브도파로(13)의 입력단에서의 광진폭분포를 도시한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 광진폭분포는, 상기 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 정상부와 가까운 폭이 넓고 스커트부분의 상승부(양단측)가 양호한 단일의 정상부를 가진다.
제 2실시예는 제1실시예와 동일한 효과를 가진다.
또한, 제2실시예에서는, 직선도파로(1)가 광입력도파로(12)와 사다리꼴도파로(5) 사이에 개재되어 있으므로, 광강도의 중심은 직선도파로(1)에 의해 폭 방향으로 사다리꼴도파로(5)의 중심으로 입사하게 할 수 있다.
이 때문에, 제2실시예에서는, 광입력도파로(12)를 통하여 전파하는 광강도의 중심위치가 폭 방향으로 광입력도파로(12)의 중심위치로부터 변위하면, 광강도의 중심위치는 폭 방향으로 사다리꼴도파로(5)의 중심으로 입사하게 하고, 광진폭분포를 상기 형상으로 더욱 확실하게 형성할 수 있고, 이에 의해 손실특성, 1dB대역폭, 인접크로스토크 및 배경 크로스토크가 우수한 어레이도파로회로격자형 광합분파기를 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2실시예에 의한 샘플을 설명한다. 제 2실시예에 의한 복수의 어레이도파로회로격자형 광합분파기의 샘플을 상기 설계값에 의거하여 제조하고, 이들 광합분파기의 성능을 연구하였다.
그 결과, 손실은 2.7dB이고, 1dB대역폭이 0.26nm이고, 인접크로스토크는 -31dB이며 배경크로스토크는 -37dB이었다. 모든 특성은 양호하다. 또한, 상기 제2실시예와 동일한 설계를 가지는 어레이도파로회로격자형 광합분파기의 샘플에서 광손실, 1dB대역폭, 인접크로스토크 및 배경크로스토크의 댜양한 연구의 결과로서, 샘플 사이의 변동이 작다는 것을 알았다.
다음에, 본 발명의 제 3실시예에 의한 어레이도파로회로격자형 광합분파기를 설명한다. 제 3실시예의 설명에서는, 상기 설명한 제1 및 제2실시예에 대한 이중설명은 생략한다. 도 8a는 제3실시예에 의한 어레이도파로회로격자형 광합분파기의 주요구조의 사시도를 그 동작과 함께 개략적으로 도시하고, 도8(b)은 도 8a에 도시한 점선(A)에 의해 둘러싸인 부분의 확대평면도를 도시한다. 또한, 도 9는 단일의 광입력도파로(12)의 단부의 특정한 예를 확대도로 도시한다.
제 3실시예에서는, 광입력도파로(12)는 폭이 동일한 도파로(9)를 개재하여 사다리꼴도파로(5)에 접속한다. 폭이 일정한 도파로(9)는 사디리꼴도파로(5)의 좁은 폭의 단부와 동일한 폭을 가진다.
제 3실시예에서는, 어레이도파로측의 방향으로 넓어지는 폭을 가진 도파로로서 기능하는 사다리꼴도파로(5)를, 단일모드도파로로서 기능하는 일정 폭의도파로(9)의 출력단에, 배치한다.
제 3실시예에서는, 예를 들면, 폭이 일정한 도파로(9)의 폭(W3)(사다리꼴도파로(5)의 상부베이스(4)의 폭)을 7.5㎛로 설정하고, 폭이 일정한 도파로(9)의 길이(L2)를 250㎛로 설정하고, 다른 변수(W1, θ, W4)는 상기 설명한 제1실시예의 변수와 동일값이다. 또한, 제3실시예에 의한 어레이도파로회로격자형 광합분파기는, 1.55㎛대역에서 적어도 약 0.8nm 만큼 서로 차이가 있는 파장을 가진 광신호를 합파 및 분파할 수 있다.
도 10은 광진폭분포가 빔전파방법에 의해 모의 실험하는 경우에 제1슬래브도파로(13)의 입사단에서의 광진폭분포를 도시한다. 도면에 도시된 광진폭분포는 하나의 정상부를 가진다. 상기 제1실시에에서 설명한 바와 같이, 정상부에 가까운 폭과 스커트부의 상승(양단측)은 우수하다.
따라서, 제1실시예와 동일한 효과를 동일한 기구에 의해 제 3실시예에서 또한 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 의한 샘플을 설명한다. 제 3실시예에 의한 복수의 어레이도파로회로격자형 광합분파기의 샘플을 상기 설계값에 의거하여 제조하여, 합분파기의 성능을 연구하였다.
그 결과, 손실이 2.8dB이고, 1dB대역폭이 0.26nm이고, 인접크로스토크 -31dB이고, 배경크로스토크가 -32dB이었다. 또한, 제3실시예의 동일한 설계를 가진 어레이도파로회로격자형 광합분파기의 샘플에 있어 손실, 1dB대역폭, 인접크로스토크 및 배경크로스토크에 대하여 다향하게 연구한 결과, 샘플간의 변동이 작다는 것을알았다.
다음에, 본 발명의 제4실시예에 의한 어레이도파로회로격자형 광합분파기를 이하 설명한다. 제4실시예의 설명에서는, 상기 설명한 각각의 실시예의 이중설명은 생략한다. 도 11a는 제4실시예에 의한 어레이도파로회로격자형 광합분파기의 주요구성의 사시도를 그 동작과 함께 개략적으로 도시하고, 도 11b는 도 11a에 도시된 점선(A)으로 둘러싸인 부분의 확대평면도이다. 또한, 도 12는 광입력도파로(12)의 단부의 상세한 예를 확대도로 도시한다.
제 4실시예에서는, 광입력도파로(12)를 직선도파로(폭이 좁은 직선도파로)(1) 및 일정폭의 도파로(9)를 통하여 사다리꼴도파로(5)에 접속한다. 직선도파로의 폭은 광입력도파로(12)의 폭 보다 좁다.
폭 방향으로 각각의 직선도파로(1)의 중심은 폭 방향으로 해당 일정폭의 도파로(9)의 입사단의 중심에 위치한다. 각각의 직선도파로(1)는 광입력도파로(12)을 통하여 폭 방향으로 직선도파로(1)의 중심으로 전파하는 광의 파워중심을 이동시켜서 광파워중심을 폭 방향으로 일정폭의 도파로(9)의 입사단의 중심으로 입사하게 한다. 직선도파로(1)의 폭은 (W2)이고 그 길이는 (L1)이다.
제 4실시예에서는, 예를 들면, 직선도파로(1)의 폭(W2)을 3.0㎛로 설정하고, 직선도파로의 길이(L1)는 500㎛로 설정하고 다른 변수(W1, W3, θ, W4, L2)는 상기 설명한 제 3실시예의 변수와 동일한 값으로 설정한다. 또한, 제4실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 1.55㎛대역의 파장이 적어도 약 0.8nm만큼 서로 상이한 파장을 가진 광신호를 합파 및 분파할 수 있다.
제 4실시예는 상기 설명한 바와 같이 구성되고, 제4실시예에서는, 광입력도파로(12)로 도입된 합파장광은 직선도파로(1)에 입사하고, 광파워 중심은 직선도파로(1)에 의해 직선도파로(1)의 중심으로 이동하고, 광파워의 중심은 폭 방향으로 일정폭의 도파로(9)의 중심으로 입사하게 한다.
다음에, 일정폭의 도파로(9)에 입사하는 광은, 상기 제2실시예에서 설명한 바와 같이, 도파로의 폭 방향으로 전개한 다음에, 광진폭분포는 상기 제3실시예와 동일한 효과를 가진 사다로꼴도파로(5)에서 변화하면서 진행한다.
도 13은 광진폭분포가 빔전파방법에 의해 모의실험하는 경우에 제1슬래브도파로(13)의 입사단에서의 광진폭분포를 도시한다. 도 13에 도시한 광진폭분포는, 상기 각각의 실시예에서 설명한 바와 같이, 정상부에 가까운 폭이 넓고 스커트부분의 상승(양단측)이 양호한 하나의 정상부를 가진다.
또한, 제 4실시예에서는, 직선도파로(1)가 광입력도파로(12) 및 일정폭의 도파로(9) 사이에 개재되어 있으므로, 광강도의 중심은 직선도파로(1)에 의해 폭 방향으로 일정폭의 도파로(9)의 중심으로 입사하게 할 수 있다.
이 때문에, 제 4실시예에서는, 광입력도파로(12)를 통해 전파하는 광강도의 중심위치가 폭 방향으로 광입력도파로(12)의 중심위치로부터 변위하면, 광강도의 중심위치는 폭 방향으로 일정폭의 도파로(9)의 중심으로 입사하게 하고, 광진폭분포를 도 13에서 도시한 바와 같은 형상으로 더욱 확실하게 형성한다. 따라서, 손실특성, 1dB대역폭, 인접크로스토크 및 배경 크로스토크에 있어 우수한 어레이도파로회로격자형 광합분파기를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 제4실시예에 의한 샘플에 대해 설명한다. 제4실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 복수의 샘플을, 상기 설계값에 의거하여 제조하고, 이들 합분파기의 성능을 검토하였다.
그 결과, 손실이 2.8dB이고, 1dB대역폭이 0.26nm이고, 인접크로스토크는 -31dB이며 배경크로스토크는 -37dB이었다. 또한, 상기 제4실시예와 동일한 설계를 가지는 어레이도파로회로격자형 광합분파기에서 손실, 1dB대역폭, 인접크로스토크 및 배경크로스토크 등의 변동을 연구한 결과로서, 샘플간의 변동이 작다는 것을 알았다.
따라서, 본 발명의 상기 설명한 실시예에 의하면, 상기 설명한 우수한 효과를 가진 고급의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 설명한 실시예에 제한되는 것은 아니지만, 다양한 수정과 변형을 채택할 수 있다. 예를 들면, 광입력도파로(16)의 각각은 사다리꼴도파로(5)의 각각을 통하여 제2슬래브도파로(15)에 접속할 수 있다. 도 26을 참조하면, 각각의 사다리꼴형도파로(5)는 각각의 직선도파로(1)을 개재하여 광출력도파로(16)의 각각에 접속할 수 있다. 또한, 도 27을 참조하면, 각각의 사다리꼴형도파로(5)는 폭이 동일한 각각의 도파로(9)를 개재하여 광출력도파로(16)의 각각에 접속할 수 있다. 게다가, 도 28을 참조하면, 각각의 사다리꼴도파로(5)는 각각의 직선도파로(1) 및 폭이 동일한 각각의 도파로(9)을 개재하여 각각의 광출력도파로(16)에 접속할 수 있다. 또한, 도 29를 참조하면, 각각의 광입력도파로(12)는 각각의 사다리꼴도파로(5)를 개재하여 제1슬래브도파로(13)에 접속할수 있으며, 각각의 광출력도파로(16)는 각각의 사다리꼴도파로(5)를 개재하여 제2슬래브도파로(15)에 또한 접속할 수 있다. 도 29에 있어서, 각각의 사다리꼴도파로(5)는 각각의 직선도파로 및/또는 폭이 동일한 각각의 도파로를 개재하여 각각의 입력도파로(12)에 접속할 수 있다. 또한, 도 29에 있어서, 각각의 사디리꼴도파로(5)는 각각의 직선도파로 및/또는 폭이 동일한 각각의 도파로를 개재하여 각각의 광출력도파로(16)에 접속할 수 있다. 게다가, 도 30을 참조하면, 광 입력도파로(12)중에서 일부의 광입력도파로는 각각의 사다리꼴도파로(5)를 개재하여 제1슬래브도파로(13)에 접속할 수 있고, 다른 광입력도파로(12)는 사다리꼴도파로(5)를 개재하지 않고 제1슬래브도파로(13)에 직접적으로 접속할 수 있다.
상기 설명한 실시예에서는, 사다리꼴도파로(5)의 폭은 어레이도파로(14) 측의 방향으로 증가하고, 어레이도파로(14)에 대향하는 사다리꼴도파로(5)의 단부폭은 해당 광입력도파로(12) 또는 광출력도파로(16)의 폭보다 넓으며 단일모드조건을 만족한다. 따라서, 상기 설명한 효과를 얻을 수 있다.
각각의 사다리꼴도파로(5)가 복수의 광출력도파로(16)의 각각의 출력 단부에 형성되는 경우, 제2실시예에서 설명한 바와 같은 직선도파로(1)는 각각의 광출력도파로(16) 및 각각의 사다리꼴도파로(5) 사이에 개재할 수 있다. 제3 및 제4실시예에서 설명한 바와 같이 각각의 광출력도파로(16)와 각각의 사다리꼴도파로(5) 사이의 직선 도파로(좁은 직선 도파로) 및/또는 일정폭의 도파로(9)를 형성할 수 있다.
각각의 사다리꼴도파로(5)를 광출력도파로(16)의 각각의 출력단에 형성하면,사다리꼴도파로(5)의 상부베이스의 폭은 광출력도파로(16)보다 넓으며 상부베이스(4)의 폭은 단일모드조건을 만족한다. 한편, 각각의 직선도파로(1)가 각각의 광출력도파로(16)와 각각의 사다리꼴도파로(5) 사이에 개재되어 있으면, 직선도파로(1)는 광출력도파로보다 좁다. 또한, 예를 들면, 사다리꼴도파로(5)의 경사선은 실질적으로 직선으로 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 사다리꼴도파로의 폭, 길이 및 테이퍼각도, 직선도파로의 폭 및 길이, 및 일정폭의 도파로의 길이 등을 특히 제한하는 것은 아니므로, 이들 변수를 적합하게 설정하여도 된다. 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 명세에 의해 이들 변수를 설정하고, 도 3, 7, 10 및 13에 도시한 바와 같은 광진폭분포의 모의실험 결과에 의거하여, 이들 변수를 설정하면, 예를 들면 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 상기 실시예에서 설명한 우수한 효과를 갖을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 적용되는 확장폭의 도파로는 사다리꼴도파로를 반드시 포함할 필요는 없다. 단일모드단부폭의 광도파로가 해당 광입력도파로 및 광출력도파로의 폭보다 넓고, 또한 단일모드조건을 만족하기 위해 충분히 넓은 단부를 가지고 적어도 도파로의 일부에 있어 어레이도파로의 방향으로 폭이 증가하는 넓은 폭의 도파로를 가지면 충분하다.
예를 들면 도 2, 6, 9에 도시하고 있는 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 확장폭의 도파로의 구조는 상기 실시예에 있어서의 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 회로구조의 일부로서 채택한다. 그러나,본 발명의 실시예에 의한 확장폭의 도파로는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기 이외의 회로구조의 광도파로회로에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 확장폭의 도파로는, 사다리꼴도파로를 가진 구조에 항상 제한되는 것이 아니므로, 단일모드단부 폭의 도파로가 해당 광입력도파로나 광출력도파로의 폭보다 넓은 단부폭을 가지며, 어레이도파로측의 방향으로 넓어지는 넓은 폭의 도파로가 단일모드단부폭의 도파로의 적어도 일부위에 배치되도록 구성될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서, 해당 광입력도파로의 폭 보다 넓고 단일모드조건을 만족하는 단부를 가지는 단일모드단부폭의 도파로를, 예를 들면, 광입력도파로의 출력단에 접속하고, 어레이도파로측의 방향으로 넓어지는 넓은 폭의 도파로는 단일모드단부폭의 도파로의 적어도 일부에 배치된다. 어레이도파로에 대향하는 단일모드단부폭도파로의 단부(광입력도파로측의 단부)는 해당 광입력도파로의 폭보다 넓은 폭을 가지며 단일모드조건을 만족한다.
본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로회절격자형 광합분파기에서는, 손실은 낮으며, 1dB대역폭은 넓고, 인접 크로스토크 및 배경 크로스토크는 낮다.
상기 단일모드단부폭의 도파로는, 예를 들면, 어레이도파로측의 방향으로 넓어지는 사다리꼴 도파로로 형성될 수 있다. 또한, 단일모드단부폭의 도파로는 넓은 폭의 도파로로서의 사다리꼴도파로를 갖도록 구성할 수 있다. 상기 경우에,광은 사다리꼴도파로의 폭 방향으로 넓어진 후에, 광의 진폭분포는 정상에 가까운 폭이 넓고 스커트부의 상승부가 양호한 단일의 산으로 형성할 수 있고, 이에 의해상기 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 구조를 단순화함으로써 용이하게 제조하여 높은 수율로 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 제공할 수 있다.
또한, 어레이도파로 회절격자형광 합분파기는 광회로의 상호의존성이 있기 때문에, 본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에서는, 해당 광출력도파로의 폭 보다 넓고 단일모드조건을 만족하는 단부를 가진 각각의 단일모드단부폭의 도파로가 광출력도파로의 각각의 입사단에 접속하고, 어레이도파로측의 방향으로 폭이 넓어지는 넓은 폭의 도파로를 단일모드단부폭의 도파로의 적어도 일부위에 배치하는 경우에도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 이 경우에, 상기 단일모드단부폭의 도파로는, 예를 들면, 어레이도파로측의 방향으로 넓어지는 사다리꼴도파로로 형성될 수 있다. 또한, 단일모드단부폭의 도파로는 넓은 폭의 도파로로서의 사다리꼴도파로를 갖도록 구성할 수 있다. 사다리꼴도파로의 좁은 폭의 단부처럼 좁은 일정폭의 도파로는 사다리꼴도파로의 좁은 폭의 단에 형성하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기에 의해 상기와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 변형이 없는 사다리꼴 도파로 등의 넓은 폭의 도파로로부터 출력된 광의 전체적인 강도 분포형상을 형성할 수 있다. 이것은 각각의 광입력도파로 및 각각의 사다리꼴도파로등의 도파로 사이에 광입력도파로보다 좁은 직선의 도파로를 형성함으로써 달성된다. 또는, 일정폭의 도파로를 형성하는 구조에서, 일정한 도파로와 그것과 결합하는 광입력도파로 사이의 좁은 직선도파로를 형성함으로써 달성된다.
좁은 직선도파로 때문에, 각각의 광입력도파로가 곡선부분을 가지며, 광강도분포의 중심위치가, 광이 상기 곡선부분를 통하여 전파된 후에, 광입력도파로의 폭의 중심으로부터 벗어나는 경우에도, 광이 직선도파로을 따라서 전파하는 경우에 광강도분포의 중심위치는 직선도파로의 중심으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 광강도중심은, 사다리꼴도파로 등의 넓은 폭의 도파로의 폭방향의 중심으로 입력될 수 있다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기는 광회로의 상호의존성을 이용한다. 따라서, 사다리꼴도파로등의 각각의 넓은 폭의 도파로와 각각의 광출력도파로 사이에 광출력도파로보다 좁은 직선도파로를 개재한 본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형광합분파기에 의해서도 또한 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 각각 일정폭의 도파로와 각각의 광출력도파로 사이에 좁은 직선도파로가 개재된 본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기도 동일한 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 광도파로회로에서는, 단일모드도파로의 폭 보다 넓고 단일모드조건을 만족하는 단부를 가진 단일모드단부폭의 도파로는 단일모드도파로에 접속되고, 어레이도파로측의 방향으로 폭이 넓은 넓은 폭의 도파로는 단일모드단부폭의 도파로의 적어도 일부에 배치된다. 상기 구조에 의해, 광진폭분포는, 정상에 가까운 폭이 넓고 스커트부의 상승이 양호한 단일의 산 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 구조를 어레이도파로회절격자형 광합분파기등의 다양한 회로구조에 적용하고, 예를 들면 합파 및 분파되는 광의 평탄성을 개선할 수 있고, 인접한 크로스토크 및 배경 크로스토크가 저감할 수 있는 효과가 나타날 수 있게 할 수 있다.
단일모드단부폭의 도파로가 사다리꼴도파로 등으로 된 본 발명의 실시예에 의한 광도파로회로에서는, 상기 효과는 매우 단순한 구조에 의해 효율적으로 발휘할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 예를 들면, 각각의 광입력도파로의 출력단 위에, 상기 설명한 사다리꼴도파로 등의 어레이도파로의 방향으로 폭이 증가하는 단일모드단부폭의 도파로를 배치한다. 이에 의해 단일모드단부폭의 도파로로부터 출력되고, 산의 정상에 가까운 폭이 넓혀지고 스커트부가 절단되는 산형상으로 제1슬래브도파로에 입사하는 광의 광진폭분포를 형성하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 1dB대역폭이 넓고 손실이 낮으며, 인접크로스토크 및 배경크로스토크가 낮은 어레이도파로회로격자형 광합분파기를 제공할 수 있다.
단일모드단부폭의 도파로는, 예를 들면, 상기 설명한 바와 같은 사다리꼴도파로 자체로 형성되거나, 또는 넓은 폭의 도파로로서 사다리꼴도파로를 갖도록 구성할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예는 변형되지 않는 사다리꼴도파로로부터 출력되는 광의 강도분포형상 전체를 형성할 수 있다. 이것은, 예를 들면 광입력도파로 및 사다리꼴도파로 사이에 광입력도파로보다 좁은 직선도파로를 형성함으로써 실현될 수 있다. 상기 직선도파로 때문에, 광입력도파로가 곡선부을 구비하고, 상기 곡선부를 개재하여 광이 전파된 후에 광강도분포의 중심위치가 광입력도파로의 폭의 중심으로부터 벗어나는 경우에도, 광강도분포의 중심위치는 광이 직선도파로를 따라서 전파하는 동안에 직선도파로의 중심으로 이동된다. 따라서, 광강도중심을 사다리꼴도파로의 폭의 중심에 입력할 수 있다.
어레이도파로 회절격자형 광합분파기가 광회로의 상호의존성을 사용함으로써 형성되므로, 해당 광출력도파로의 폭보다 넓고 단일모드조건을 만족하는 단부폭을 가진 각각의 단일모드단부폭의 도파로에 각각의 광출력의 각각의 입력단을 접속하고 또한 어레이도파로측의 방향으로 폭이 넓어지는 넓은 폭의 도파로를, 단일모드단부폭의 도파로의 적어도 일부 위(세로방향으로)에 배치하는 경우에도 마찬가지로, 1dB대역폭이 넓고, 손실이 낮으며, 인접크로스토크 및 배경크로스토크가 낮은 어레이도파로 회절격자형 광합분파기를 제공할 수 있다.
상기 경우에, 단일모드단부폭의 도파로는 해당 광출력도파로의 폭보다 넓고 단일모드조건을 만족하는 광출력도파로측의 폭을 가진다.
본 발명의 실시예에 의한 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 구성는 단순하므로, 어레이도파로 회절격자형 광합분파기의 제조가 용이하고, 이에 의해 고수율로 제조할 수 있다.
상기 가르침의 관점에서 볼 때, 본 발명은 다양한 수정과 변동한 것이 자명하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범위내에서, 본 발명은 상기에서 한정하여 설명된 것 이외의 것에 의해서도 실시될 수 있는 것에 유의하여야 한다.
Claims (32)
- 적어도 하나의 제 1광도파로와;제 1슬래브도파로와;상기 제 1슬래브도파로를 개재하여 적어도 하나의 제1광도파로에 접속하고, 각각 상이한 길이 가진 복수의 채널도파로를 포함하는 어레이도파로와;제 2슬래브도파로와;상기 제 2슬래브도파를 개재하여 상기 어레이도파로에 접속된 복수의 제 2광도파로와;제 1단부와 제 2단부을 가진 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로를 포함하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기로서,제 2단부의 제 2폭은 제 1단부의 제 1폭보다 넓고, 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 제 1단부는 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각에 접속되고, 상기 제 2단부는 상기 제 1슬래브도파로에 접속되고, 제 1단부의 제 1폭은 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로 폭보다 넓고, 제 1단부의 제 1폭은 단일모드조건을 만족하고, 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부의 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각과 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 제1광도파로의 폭보다 좁은 폭을 가진 적어도 하나의 직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각과 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로 사이에 형성되고, 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 제1단부의 제1폭과 대략 동일하고 대략 일정한 폭을 가지는 적어도 하나의 일정한 폭의 도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 3항에 있어서,상기 적어도 하나의 제1광도파로의 각각과 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 형성되고, 상기 적어도 하나의 제1광도파로의 제1광도파로의 폭보다 좁은 폭을 가진 적어도 하나의 직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1단부의 제 1폭(W)은,의 식을 만족하고, 여기서 (n1)은 코어의 굴절률, (n0)은 클래딩의 굴절률, (λ)는 광의 파장인 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1항에 있어서,상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로는, 제 1단부가 상부베이스이고 제 2단부가 하부베이스인 사다리꼴형상을 가지는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 전부는, 각각 상기 복수의 확장된 폭의 도파로에 접속하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로는, 복수의 제 1광도파로 중의 적어도 하나가 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로를 개재하지 않고 상기 제 1슬래브도파로에 접속된 복수의 제 1광도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 적어도 하나의 제 1광도파로와;제 1슬래브도파로와;상기 제 1슬래브도파로를 개재하여 적어도 하나의 제 1광도파로에 접속하고, 상이한 길이를 각각 가지는 복수의 채널도파로를 포함하는 어레이도파로와;제 2슬래브도파로와;상기 제 2슬래브도파를 개재하여 상기 어레이도파로에 접속하는 복수의 제 2광도파로와;제 3단부 및 제 4단부를 각각 가진 복수의 확장된 폭의 도파로를 포함하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기로서,제 4단부의 제 4의 폭은 제 3단부의 제 3의 폭보다 넓고, 상기 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각의 제 3단부는 상기 복수의 제 2광도파로의 각각에 접속하고, 제 4단부는 상기 제 2슬래브도파로에 접속하고, 제 3단부의 제 3의 폭은 상기 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로 폭보다 넓고, 상기 제 3단부의 제 3의 폭은 단일모드조건을 만족하고, 상기 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 3단부로부터 제 4단부의 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 9항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로의 폭보다 좁은 폭을 가진 복수의 직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 9항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 제 3단부의 제 3의 폭과 대략 동일하고 대략 일정한 폭을 각각 가진 복수의 일정한 폭의 도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 11항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 일정한 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로의 폭보다 좁은 폭을 가지는 복수의 직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 9항에 있어서,상기 제 3단부의 제 3폭(W)은의 식을 만족하고 여기서 (n1)은 코어의 굴절률, (n0)은 클래딩의 굴절률, (λ)는 광의 파장인 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 9항에 있어서,상기 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각은, 제 3단부가 상부베이스이고 제 4단부가 하부베이스인 사다리꼴형상을 가지는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 적어도 하나의 제 1광도파로와;제 1슬래브도파로와;상기 제 1슬래브도파로를 개재하여 적어도 하나의 제 1광도파로에 접속하고, 각각 상이한 길이를 가진 복수의 채널도파로를 포함하는 어레이도파로와;제 2슬래브도파로와;상기 제 2슬래브도파로를 개재하여 상기 어레이도파로에 접속하는 복수의 제 2광도파로와;제 2단부의 제 2의 폭은 제 1단부의 제 1의 폭보다 넓고, 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 제 1단부는 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각에 접속하고, 제 2단부는 상기 제 1슬래브도파로에 접속하고, 제 1단부의 제 1의 폭은 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 넓고, 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 폭은 단일모드조건을 만족하고, 제 1단부로부터 제 2단부의 방향으로 증가하고, 제 1단부 및 제 2단부를 가진 적어도 하나의 확장된 폭의도파로와;제 4단부의 제 4의 폭은 제 3단부의 제 3의 폭보다 넓고, 상기 복수의 제 2의 확장된 폭의 도파로의 제 3단부는 상기 복수의 제 2광도파로에 접속하고, 제 4단부는 상기 제 2슬래브도파로에 접속하고, 제 3단부의 제 3의 폭은 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로의 폭보다 넓고, 상기 제 3단부의 제 3의 폭은 단일모드조건을 만족하고, 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 3단부로부터 제 4단부의 방향으로 증가하고, 제 3단부와 제 4단부를 각각 가지는 복수의 제 2의 확장된 폭의 도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 15항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각과 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 좁은 폭을 가진 적어도 하나의 직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 16항에 있어서,복수의 제 2직선도파로는, 상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 제2의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로의 폭보다 좁은 폭을 각각 가진 복수의 제2직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 15항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 복수의 제 2광도파로의 제 2광도파로의 폭보다 좁은 폭을 각각 가진 복수의 제 2직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 15항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각과 상기 적어도 하나의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 적어도 하나의 제 1의 확장된 폭의 도파로의 제 1단부의 제 1폭과 대략 동일하고 대략 일정한 폭을 가진 적어도 하나의 제 1의 일정한 폭의 도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 19항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각과 상기 제 1의 일정한 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 좁은 폭을 가진 적어도 하나의 제 1의 직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 19항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 제 3의 단부의 제 3의 폭과 대략 동일하고 대략 일정한 폭을 가진 복수의 제 2의 일정한 폭의 도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합파기.
- 제 21항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 각각과 각각의 상기 적어도 하나의 제 1의 일정한 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 적어도 하나의 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭 보다 좁은 폭을 가진 적어도 하나의 제 1직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합파기.
- 제 22항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 제 2의 일정한 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 복수의 제 2광도파로의 제 2광도파로의 폭 보다 좁은 폭을 각각 가진 복수의 제 2직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합파기.
- 제 15항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 제 2의 확장된 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 제 3단부의 제 3폭과 대략 동일하고 대략 일정한 폭을 각각 가진 복수의 제 2의 일정한 폭의 도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합파기.
- 제 24항에 있어서,상기 복수의 제 2광도파로의 각각과 상기 복수의 제 2의 일정한 폭의 도파로의 각각의 사이에 각각 형성되고, 상기 복수의 제 2광도파로의 각각의 제 2광도파로의 폭 보다 좁은 폭을 각각 가진 복수의 제 2직선도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합파기.
- 제 25항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1광도파로와 상기 적어도 하나의 제 1의 확장된 폭의 도파로 사이에 각각 형성되고, 상기 적어도 하나의 제 1의 확장된 폭의 도파로의 제 1단부의 제 1폭과 대략 동일하고 대략 일정한 폭을 가진 적어도 하나의 제 1의 일정한 폭의 도파로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합파기.
- 제 15항에 있어서,상기 제 1단부의 제 1폭(W)은,의 식을 만족하고,여기서 (n1)은 코어의 굴절률, (n0)은 클래딩의 굴절률, (λ)는 광의 파장인 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 15항에 있어서,상기 제 3단부의 제 3폭(W)은,의 식을 만족하고, 여기서 (n1)은 코어의 굴절률, (n0)은 클래딩의 굴절률, (λ)는 광의 파장인 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 15항에 있어서,상기 적어도 하나의 제 1의 확장된 폭의 도파로는, 제 1단부가 상부베이스이고 제2단부가 하부베이스인 사다리꼴형상을 가지며, 상기 복수의 제 2의 확장된 폭의 도파로의 각각은 제 3단부가 상부베이스이고 제 4단부가 하부베이스인 사다리꼴형상을 가지는 것을 특징으로 하는 어레이도파로 회절격자형 광합분파기.
- 제 1단부와;제 1단부의 제 1폭보다 넓은 제 2폭을 가지는 제 2단부를 포함하는 확장된폭의 도파로로서,제 1단부는 제 1광도파로에 접속하여 형성되고, 제 2단부는 제 1슬래브도파로에 접속되도록 구성되고, 제 1단부의 제 1폭은 제 1광도파로의 제 1광도파로의 폭보다 넓고, 상기 제 1단부의 제 1폭은 단일모드조건을 만족하고, 확장된 폭의 도파로의 폭은 제 1단부로부터 제 2단부 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 확장된 폭의 도파로.
- 확장된 폭의 도파로를 포함하는 광도파로회로로서,상기 확장된 폭의 도파로는, 단일모드도파로의 도파로의 폭보다 넓고 단일모드조건을 만족하는 제 1폭을 가지고 단일모드도파로에 접속하도록 구성된 제 1단부와,제 1단부로부터 제 2단부의 방향으로 폭이 증가하여 제 1단부의 제 1폭 보다 넓은 제 2폭을 가진 제 2단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로회로.
- 제 31항에 있어서,상기 확장된 폭의 도파로는 제 1단부가 상부베이스이고 제 2단부가 하부베이스인 사다리꼴형상을 가진 것을 특징으로 하는 광도파로회로.
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