KR20030026315A - 저 지수차 도파관과 고 지수차 도파관 사이의 모드 변환기 - Google Patents

저 지수차 도파관과 고 지수차 도파관 사이의 모드 변환기 Download PDF

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Abstract

상이한 지수차를 가지는 2 개의 도파관의 광학 모드 사이에서 저 손실 커플링을 가능하게 하는 모드 변환기이다. 모드 크기 및 유효 지수는 최소 전력 손실로써 모드 형상, 크기 및 속도를 점진적으로 변환하기 위해서 2 개의 도파관 사이에서 점진적으로 변화된다. 저 지수차를 구비한 광섬유 도파관을 평면형 고 지수차 도파관의 모드로 커플링하는데 유용하며 그 역으로도 가능하다.

Description

저 지수차 도파관과 고 지수차 도파관 사이의 모드 변환기{MODE TRANSFORMER BETWEEN LOW INDEX DIFFERENCE WAVEGUIDE AND HIGH INDEX DIFFERENCE WAVEGUIDE}
우선권 정보
본 출원은 2000년 7월 10일 출원된 가출원 제60/217,168호를 우선권 주장하며, 2001년 4월 24일 출원된 제09/841,464호의 일부 계속 출원이다.
2 개의 상이한 도파관 사이의 모드 변환기는 하나의 광학 부품으로부터의 광파(모드)가 다른 부품내로 커플링되는 광학 시스템의 필수 부분이다. 광학 통신에서, 광섬유 도파관과 고 지수차(코어 및 클래딩의 굴절 지수차) 평면 도파관 사이의 모드 변환기는 섬유 통신에서의 평면 광파 회로(PLC)의 성공적인 이행에 결정적이다. 그러므로, 2 개의 도파관 사이의 효과적인 모드 변환기를 개발하는 것이 집중적인 연구 과제였다.
상이한 지수(굴절 지수)차 및/또는 코어 지수를 구비한 2 개의 도파관 사이의 모드를 변환할 때, 모드 크기, 형상 및 모드 속도의 차에 기인하여 높은 커플링 손실이 발생한다. 예컨대, 지수차 및 섬유 광 도파관의 모드는 고 지수차 평면 도파관의 것과 상이하고, 섬유 광 도파관과 고 지수차 평면 도파관이 직접 커플링될 때 높은 커플링 손실을 초래한다. 0.01 이하인 섬유의 지수차는 통상적으로 정방형 채널 도파관 구성에서 0.3 보다 크거나 같은 고 지수차 도파관보다 작고, 섬유 모드(fiber mode)를 고 지수차 도파관 모드보다 크게 만든다. 채널 도파관은 코어보다 낮은 굴절율을 가지는 재료 또는 재료들로 조합된 클래딩(cladding)으로 코어가 둘러싸이고, 첨두 광밀도가 코어 내에 존재하는 유전 도파관이다. 고 지수차 도파관은 리브 도파관을 포함하는 다른 도파관 기하학으로 한정될 수 있다. 리브 도파관은 하나 이상이 코어와 동일한 굴절 지수를 가지는 재료들로 조합된 클래딩으로 코어가 둘러싸인 유전 도파관이다. 채널 도파관과 상이한 도파관 구성에서, 고 지수차 도파관은 고 지수차 채널 도파관과 유사한 모드 필드(mode-field) 크기(단면적에서 50 % 내의 차이)를 가지는 것으로 한정된다. 이러한 도파관에서, 클래딩은 광학 모드의 소멸 전계가 존재하는 영역으로서 한정된다.
또한, 섬유 광학 도파관의 코어 지수는 고 지수차 평면 도파관보다 작고, 2 개의 도파관 사이의 모드 속도차를 야기한다.
모드 특성의 그러한 변화가 너무 급격하게 발생할 때, 높은 전력 손실이 일어난다.
상이한 지수차를 가지는 2 개의 도파관사이의 효과적인 모드 커플링을 달성하기 위해 고 지수차 도파관의 치수를 테이퍼지게 하는 것에 의한 모드 변환을 포함하는 몇몇의 접근이 있었다. 테이퍼에 의한 모드 변환이 다양한 출판물에 개시되었다. 고 지수차 도파관의 테이퍼진 영역에 걸쳐서, 도파관 코어의 두께 또는 폭이 정상 안내 영역의 것으로부터 보다 낮은 두께 또는 폭으로 점진적으로 하향으로 테이퍼진다. 모드가 고 지수차 도파관의 정상 안내 영역으로부터 테이퍼진 영역내로 이동됨에 따라서, 모드는 코어 재료의 양이 감소하는 것을 겪는다. 코어 재료 외부에 존재하는 모드 필드 분포의 부분이 증가하고 모드 크기를 변화시킨다. 모드가 겪는 도파관의 지수는 테이퍼의 존재로 인해 유효하게 변화된다. 다시 말해서, "유효 지수(effective index)"는 테이퍼에 의해 점진적으로 변화한다.
유효 지수가 저 지수차 도파관의 것으로부터 고 지수차 도파관의 것으로 점진적으로 변화되므로써, 2 개의 도파관 사이에서 높은 손실 없이 모드 커플링이 달성될 수 있다. 유효 지수를 결정하기 위한 방법이 엠. 굽타(M. Gupta)에 의해 작성된 "포토닉스 핸드북(The Handbook of Photonics)", 보카 래튼(Boca Raton), CRC 출판사, 제532면 내지 제535면 (1996년)에 설명되어있다.
테이퍼링에 기초한 모드 변환은 브레너(Brenner) 등에 의해 작성된 IEEE 포토닉스 테크놀러지 책자 제5권 제9호 (1993년 9월)을 포함하는 종래 기술에 나타난다. 이 출판물에서, 평면 도파관의 코어가 정규 도파관의 것으로부터 수직 하향으로 테이퍼져있다. 테이퍼진 영역 내에서 전파하는 모드 크기는 유효 지수의 감소, 즉, 유효 지수차의 감소에 기인하여 증가한다. 상기 출판물은 테이퍼의 존재에 기인하는 하나의 도파관 내에서 발생하는 점진적인 모드 변환을 보여준다.
스테그뮬러(Stegmueller) 등에게 허여된 미국 특허 제5,199,092호는 하나는넓고 하나는 협소한 2 개의 상이한 도파관 사이의 모드 커플링부를 개시한다. 2 개의 도파관은 서로 평행하게 진행하며 중첩 도파관 가이드를 제공하도록 서로 중첩된다. 중첩된 도파관 가이던스 중에, 2 개의 도파관 중 하나는 수직 치수에서 하향으로 테이퍼져있고, 다른 도파관 치수는 일정하게 유지된다. 브레너(Brenner) 등에 의한 저어널을 포함하는 저어널 출판물에서의 경우와 동일하게 테이퍼진 도파관의 역활은 점진적으로 유효 지수 변화를 제공하여 모드 변화를 제공한다. 상기 차이점은 넓은 도파관에 협소한 도파관을 중첩시켜 일단 협소한 도파관이 수직 테이퍼짐으로써 완전히 종결되면 넓은 도파관에 도파관을 제공한다는 점이다. 상기 넓은 도파관은 전체 도파관 거리를 지나 협소한 도파관을 둘러싼다. 일단 모드 변환이 종료되면 넓은 도파관의 존재는 모드를 안내하는 것에 조력한다.
상기 설명한 단일 테이퍼 장치에 부가하여, 이중 테이퍼가 2 개의 상이한 도파관 사이의 모드 변환에 사용된다. 젠글러(Zengerle) 등에 의해 작성된 IEEE 포토닉스 테크놀로지 책자 제7권 제5호 (1995년 5월)에는 각각이 테이퍼를 갖고 하나가 다른 하나 위에 안착되는 2 개의 채널 도파관을 갖는 모드 변환기에 대해 보고하고 있다. 스완더(Schwander) 등에 의해 작성된 일렉트로닉스 책자 제29권 제4호(1993년 2월)에는 각각이 테이퍼를 갖고 하나의 일부가 다른 것에 끼워진 2 개의 리브 도파관을 갖는 모드 변환기에 대해 보고하고 있다. 이 기술 분야에 사용된 리브 도파관 양자 모두는 약하게 안내되어 고 지수차 도파관까지 또는 이로부터 모드 변환을 위한 적절한 방법은 아니다. 모엘맨(Moerman) 등에 의해 작성된 퀀텀 일렉트로닉스(Quantum Electronics)에서 선택된 주제의 IEEE 저어널 제3권제6호(1997년 12월) 에는 모드 변환용 이중 테이퍼 방법을 요약하였다.
어떠한 종래 기술에서도 저 지수차 및 고 지수차 도파관 사이에서의 유효한 모드 변환기를 보고하지 않았다. 본 발명은 고 지수차 도파관까지 그리고 이로부터 모드를 변환시키는데 사용가능한 기재된 이중 테이퍼에 기반을 둔 유효한 모드 변환기를 개시한다.
본 발명은 광학 분야에 관한 것이며, 구체적으로 2 개의 도파관 사이의 광학 방사를 양방향으로 커플링하기 위한 광학 변환기(optical transformer) 또는 변환기에 관한 것이다. 이는 또한 2 개의 도파관 사이의 모드 변환기 분야에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 모드 변환기의 실시예를 간단하게 도식화한 다이아그램의 상부도이다.
도2는 도1에 도시된 모드 변환기의 측면도이다.
도3은 도1에 도시된 모드 변환기의 좌측에서의 정면도이다.
도4는 도1에 도시된 모드 변환기의 우측에서의 정면도이다.
도5a는 도3 및 도4의 도파관의 단면도이다.
도5b 내지 도5f는 도5a의 화살표(5)를 따라 취해진 몇몇의 가능한 지수 프로파일이다.
도6은 D가 0.1% 또는 보다 높은 광변환을 허용하기에 충분히 작을 때 팁이 접촉되는 2 개의 테이퍼를 갖는 모드 변환기의 상부도이다.
본 발명에 따라, 도파관 중 하나의 도파관이 다른 도파관보다 더 큰 지수차를 갖는 2 개의 도파관들 사이에 저손실 모드 커플링을 달성하도록 내장된 이중 테이퍼를 사용하는 광 모드 변환기를 제공한다. 상기 변환기는 상기 코어의 전형적인 단일 모드 치수가 약 10 ㎛의 직경인 광 섬유로부터의 광모드를 코어의 단일 모드 치수가 채널 도파관에서 1 ㎛ 이하인 고 지수차 플래너 도파관에서의 모드로 커플링시키는 데 사용될 수 있다. 1㎛ 단일-모드 치수에 대한 정방형 채널 도파관의 지수차는 ~ 0.3이다.
본 발명의 목적은 상이한 모드 크기 및 지수들을 갖는 2 개의 도파관들 사이에 모드를 변환시키기 위한 장치를 제공한다. 본 발명의 다른 목적은 광섬유 도파관 모드와 고 지수차 평면 도파관 모드들 사이에 저손실의 커플링부를 허용하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서, 상기 모드는 이중 테이퍼를 수용하는 커플링부 영역을 통과함으로써 저 지수차 도파관과 고 지수차 도파관들 사이에 저손실의 변환이 될 수 있다. 상기 이중 테이퍼는 저손실 이중 방향의 모드 변환에 필요한 모드 특성에서의점진적인 변화를 제공한다. 저 지수차 도파관과 고 지수차 도파관 양자 모두는 대향 방향으로 테이퍼진다. 이러한 2 개의 대향 진행 테이퍼는 보다 작은 도파관이 보다 큰 도파관에 기재되는 2 개의 도파관의 중첩되도록 위치된다.
본 발명의 목적은 2 개의 도파관 사이에 모드 변환 효율을 강화시키는 이중 테이퍼 구조체를 도시하기 위한 것이다. 2 개의 테이퍼진 도파관을 도시하기위한 본 발명의 다른 목적은 저손실 모드 변환을 위해 중첩 길이 범위가 0이상으로 중첩되어야 한다
본 발명에 개시된 기재된 이중 테이퍼 기술은 고 지수차 도파관까지 그리고 이로부터 유효한 모드에 적절하다. 이것은 종래 기술에 도시된 기술에 의해 달성되지 않으며 저 지수차 리브 도파관 구성으로 제한된다.
광섬유와 고 지수차 도파관 사이의 모드를 커플링하기 위한 발명에 적용시키기 위해, 저 지수차 도파관은 광섬유와 유사한 지수차, 코어 지수 및 모드 크기를 갖도록 선택될 수 있다. 상기 섬유로부터의 모드는 유사한 특성을 갖는 저 지수차 도파관에 초기에 커플링된다. 따라서, 상기 커플링부는 모드의 유사성으로 인한 저손실로 달성된다. 일단 커플링되면, 광은 저 지수차 도파관으로 안내된다. 이후, 저 지수차 도파관의 모드 및 유효 지수는 이중 테이퍼에 의해 최종 도파관의 모드 및 유효 지수로 점차 변화된다.
도1 내지 도4는 본 발명에 따른 모드 변환기(100)의 실시예를 간단하게 도식화한 다이아그램이다. 도1은 모드 변환기(100)의 상부도를 도시하며, 도2는 동일한 변환기의 측면도를 도시한다. 도3 및 도4는 도1에 도시된 변환기의 좌측 및 우측에서의 정면도를 각각 도시한다.
모드 변환기는 저 지수차 도파관의 코어(102)와, 고 지수차 도파관의 코어(104)와, 큰 모드를 형성하는 저 지수차 도파관 및 고 지수차 도파관을 형성하도록 코어 양자를 둘러싸는 클래딩(106)을 포함한다. 고 지수차 도파관과 저 지수차 도파관 양자 모두는 본 실시예에서 채널 도파관들이다.
길이(L1)의 테이퍼진 구역(108)이 저 지수차 도파관 내에 제공된다. 길이(L2)의 테이퍼진 구역(110)이 고 지수차 도파관 내에 제공된다. 각각의 테이퍼진 구역(108, 110)은 테이퍼진 구역(110)의 길이(L3)의 부분(112)이 테이퍼진 구역(108) 내부에 끼워지도록 중첩되게 구성된다.
코어(104)의 지수(n2)는 코어(102) 및 클래딩(106)의 지수(n1,n3)보다 크다. 도시된 예시적인 실시예에서, n1은 n3보다 약간 크다. 저 지수차 도파관은 n1이 n3보다 단지 근소하게 크기 때문에, 즉,이기 때문에, 도3에서 도시된 바와 같이 코어(102)와 클래딩(102)에 의해 형성된다. 한편, 고 지수차 도파관은 n2이 n3에 비해 훨씬 크기 때문에, 즉,이기 때문에, 도4에 도시된 바와 같이 코어(104)와 클래딩(106)에 의해 형성된다.
단면적이 도3에 도시된 것과 유사한 섬유 모드는 모드 변환기가 섬유를 고 지수차 도파관에 커플링시키기 위해 사용될 때 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 모드 변환기(100)의 좌측면에 커플링된다.
작동시에, 도1에 도시된 바와 같이 모드 변환기(100)에서 좌측에서 우측으로 이동하는 모드는 코어/클래딩 지수가 n1/n3인 저 지수차 도파관의 것으로부터 코어/클래딩 지수가 n2/n3인 고 지수차 도파관의 것으로 변환된다.
도1의 좌측면 상에서 모드 변환기로 도입하는 모드는 도3에 도시된 도파관 단면에 의해 결정된다. 광학 모드는 도1에 도시된 바와 같이 고 지수 코어(104) 내의 테이퍼부(108)가 시작될 때까지 모드 특성을 유지하면서 저 지수차 도파관에의해 안내된다. 테이퍼부(108) 내에서, 코어(104)는 저 지수 도파관 내의 도파관 모드의 것으로부터 유효 지수를 점진적으로 변화시키도록 수평방향으로 테이퍼진다. 코어(104)가 테이퍼부(108)에서 좁아질 때 유효 지수는 코어(102)(및 클래딩(106))의 것에 근접해지기 때문에, 모드 특성은 유사하다. 코어(104)가 점진적으로 넓어짐에 따라, 유효 지수는 따라서 증가하여 고 지수차 도파관의 것에 접근한다.
모드는 유효 지수의 변화에 의해 도4에 도시된 도파관 단면에서의 모드로 점진적으로 변환한다.
도1에 도시된 바와 같이, 코어(102)는 코어(104)로부터 반대 방향으로 테이퍼진다. 이 테이퍼부는 일단 모드가 고 지수차 도파관으로 커플링되면 저 지수차 도파관을 종결시킨다. 테이퍼부는 또한 모드의 포커싱(focusing) 및 반사를 최적화하므로써 모드 변환의 효율을 향상시킨다.
고 지수차 및 저 지수차 도파관 상의 테이퍼진 구역(108 및 110)은 일단 모드가 저 지수차 도파관으로 커플링되면 고 지수차 도파관 상의 테이퍼부가 고 지수차 도파관을 종결시키고 그 역도 성립하기 때문에 효율적인 양방향성 모드 변환기를 제공한다. 모드 변환기(100)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측 뿐만 아니라 우측에서 좌측으로 이동하는 모드에도 작용하기 때문에 양방향성 모드 변환기를 형성한다.
고 지수 코어의 테이퍼 길이는 모드 변환 손실을 최소화하도록 설계되어야 한다. 저 지수 코어 내의 테이퍼부의 설계는 반사를 최소화하고, 포커싱을 최대화하고 그리고 효율을 최대화하도록 설계되어야 한다. 테이퍼진 구역(108, 110)의 중첩부(112)는 커플링 효율을 최대화하도록 또한 선택되어야 한다.
본 발명의 모드 변환기는 광 섬유로부터 고 지수차 도파관으로 모드를 커플링시키는 데 유용하다. 섬유 모드는 도1에 도시된 바와 같고 그 단면도가 도3에 도시된 변환기의 좌측면 상에 커플링될 수 있다. 코어(102)와 클래딩(106) 사이의 지수차는 섬유의 것(~0.01)과 유사하게 선택될 수 있다. 코어/클래딩 지수 및 그에 따른 모드는 섬유의 것과 유사해져서, 높은 효율의 커플링을 실현한다. 일단 커플링되면, 모드는 전술된 바와 같이 고 지수차 도파관의 것으로 변환될 것이다.
이 커플링 기술은 임의의 고 지수차 도파관 시스템에 적용될 수 있다. 예컨대, SiO2를 클래딩으로, SiON을 저 지수차 도파관 코어로, Si3N4를 고 지수차 도파관 코어로 사용할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, L1= L2= 50 ㎛ 및 L3= 40 ㎛ 의 설계 변수는 1.55 ㎛의 파장에서 75 ％의 모의 실험 값을 제공한다. 이는 이중 테이퍼부 없는 맞대기 커플링의 경우에 비해 30 ％ 이상의 개선이다. 본 발명은 양방향성 변환기이고, 이는 양 방향으로의 모드 변환에 대해 유사한 효율을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시예가 연속 또는 선형(납작한 에지를 갖춘) 테이퍼부로 도시되었지만, 구획되거나 또는 비선형 테이퍼부가 또한 본 발명에 따라 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 테이퍼부는 계단형 테이퍼 에지 또는 오목 또는 볼록한 형상의 테이퍼 에지를 가질 수 있다.
도5a는 도3 및 도4의 도파관의 단면도이다. 도5b 내지 도5f는 도5a의 화살선 5-5에 따르는 몇 가지 가능한 지수 프로파일이다. 본 발명의 예시적인 실시예들이 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같은 낮은 그리고 고 지수 프로파일 모두를 위한 코어와 클래딩 사이의 단계 지수 프로파일로 도시되었지만, 본 발명에 따라 코어와 클래딩 사이의 다른 지수 프로파일이 또한 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
예컨대, 기울어진 지수 및 단계적으로 기울어진 지수 프로파일(step graded index profiles)과 같은 다양한 다른 지수 프로파일이 코어의 굴절 지수가 클래딩의 굴절 지수보다 평균적으로 높은 한 사용될 수 있다. 이러한 프로파일이 도5c 내지 도5f에 도시된다. 도5b 내지 도5f의 다양한 지수 프로파일이 도시를 목적으로 수평 방향을 따라 도시되었지만, 다른 방향으로 또한 적용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 제1 테이퍼부 내에 삽입된 제2 테이퍼부로 도시되었지만, 팁들이 서로 접촉해 있는 2 개의 테이퍼부가 또한 중첩 테이퍼 섹션이 없는 상태로 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 팁들이 서로 접촉되게 고려된 2 개의 테이퍼부의 예가 도6에 도시된다. 도6에서 D로 도시된, 2 개의 테이퍼부(108, 110)의 단부들 사이의 거리가 상당한 전송 효율을 허용할 정도로 충분히 짧을 때 이들이 물리적으로 분리되어 있는 경우에서도 서로 접촉해 있고 중첩 섹션을 갖지 않는 것으로 고려될 수 있다. 상당한 전송 효율은 0.1 ％ 이상의 효율로서 한정된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 2 채널 도파관으로 도시되었지만, 다른 도파관 구성이 단면 영역에서의 모드 필드 크기가 이 실시예에서 사용된 채널 도파관의 것과 유사하다면 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명이 몇 개의 바람직한 실시예로서 도시되고 설명되었지만, 이의 형태 및 상세한 내용에 다양한 변경, 생략 및 부가가 본 발명의 기술 사상과 범위를 벗어나지 않고 그 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (50)

  1. 클래딩에 의해 둘러싸여져 있으며 제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 코어를 포함하는 제1 유전 채널 도파관과,
    상기 클래딩에 의해 둘러싸여져 있으며 제2 테이퍼진 영역을 갖는 제2 코어를 포함하는 제2 유전 채널 도파관을 포함하며,
    상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분은 0으로부터 상향으로 정열되는 내장된 길이를 갖는 상기 제1 테이퍼진 영역 내에 내장되며, 상기 제2 테이퍼진 영역의 내장 부분은 모드 변환 방향으로 횡단하는 단면의 상기 제1 테이퍼진 영역에 의해 완전히 둘러싸여져 있으며, 상기 제1 테이퍼진 영역 내의 제2 테이퍼진 영역의 내장된 길이는 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역의 팁부가 접촉할 때 0인 것을 특징으로 하는 유전 도파관 광학 모드 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클래딩은 상기 제1 및 제2 코어의 굴절 지수와는 상이한 굴절 지수를 갖는 하나 이상의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 코어의 굴절 지수는 횡단 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 코어의 굴절 지수는 횡단 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클래딩의 굴절 지수는 횡단 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제1 코어로부터 상기 클래딩으로 횡단 방향으로 점진적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제2 코어로부터 상기 클래딩으로 횡단 방향으로 점진적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제1 코어로부터 상기 클래딩으로 횡단 방향으로 급격하게 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제2 코어로부터 상기 클래딩으로 횡단 방향으로 급격하게 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역의 팁부는 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역 사이의 광 전송 효율이 동일하거나 0.1% 이상인 경우에 접촉하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코어 및 상기 클래딩은 평면 광파 회로(PLC) 상에 집적되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 코어의 굴절 지수는 상기 제2 코어의 굴절 지수 보다 비교적 낮은 것을 특징으로 하는 변환기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 코어의 굴절 지수는 상기 클래딩의 굴절 지수보다 약간 높은 것을 특징으로 하는 변환기.
  14. 제13항에 있어서, 0〈(n1- n3)/n3〈0.1이며, n1은 상기 제1 코어의 굴절 지수이며, n3은 상기 클래딩의 굴절 지수인 것을 특징으로 하는 변환기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제2 코어의 굴절 지수는 상기 제1 코어 및 상기 클래딩의 굴절 지수보다 실질적으로 높은 것을 특징으로 하는 변환기.
  16. 제15항에 있어서, 0.3 (n2- n3)/n3, n1은 상기 제1 코어의 굴절 지수이며, n2은 상기 제2 코어의 굴절 지수이며, n3은 상기 클래딩의 굴절 지수인 것을 특징으로 하는 변환기.
  17. 제1항에 있어서, 전파 광학 모드는 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 사이에서 전파됨에 따라 크기, 형상 및 속도가 변환되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  18. 제1항에 있어서, 전파 광학 모드는 상기 제1 및 제2 도파관 사이에서 두 방향으로 전파되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제2 테이퍼진 영역은 전파 광학 모드에 유효 지수 변화를 제공하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1 테이퍼진 영역은 전파 모드의 반사를 최소화시키고, 상기 전파 모드를 상기 제2 코어로 집중시키는 것을 특징으로 하는 변환기.
  21. 제1항에 있어서, 상기 제1 테이퍼진 영역은 전파 모드의 모드 변환 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 변환기.
  22. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역은 연속되거나 분할되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역은 선형 또는 비선형인 것을특징으로 하는 변환기.
  24. 클래딩에 의해 둘러싸여져 있으며 제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 코어를 포함하는 제1 유전 채널 도파관과,
    상기 클래딩에 의해 둘러싸여져 있으며 제2 테이퍼진 영역을 갖는 제2 코어를 포함하는 제2 유전 채널 도파관을 포함하며,
    상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분은 0으로부터 상향으로 정렬되는 내장된 길이를 갖는 상기 제1 테이퍼진 영역 내에 내장되며, 상기 제2 코어 및 상기 클래딩은 고 지수차 도파관을 한정하고, 상기 제2 테이퍼진 영역의 내장 부분은 모드 변환 방향에 횡단하는 단면의 상기 제1 테이퍼진 영역에 의해 완전히 둘러싸여져 있으며, 상기 제1 테이퍼진 영역 내의 상기 제2 테이퍼진 영역의 내장 길이는 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역의 팁부가 접촉될 때 0인 것을 특징으로 하는 변환기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 코어의 굴절 지수는 상기 제2 코어의 굴절 지수보다 비교적 낮은 것을 특징으로 하는 변환기.
  26. 제24항에 있어서, 고지수차 도파관은 모드 필드 크기가 지수차가 동일하거나 0.3 이상인 채널 도파관과 50% 이내의 단면차를 갖는 도파관으로 한정되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  27. 제24항에 있어서, 전파 광학 모드는 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 사이에서 전파됨에 따라 크기, 형상 및 속도가 변환되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  28. 제24항에 있어서, 전파 광학 모드는 상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관 사이에서 두 방향으로 전파될 수 있는 것을 특징으로 하는 변환기.
  29. 제24항에 있어서, 상기 제2 테이퍼진 영역은 전파 광학 모드에 유효 지수 변화를 제공하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  30. 제24항에 있어서, 상기 제1 테이퍼진 영역은 전파 모드의 반사를 최소화하고 상기 전파 모드를 상기 제2 코어로 집중시키는 것을 특징으로 하는 변환기.
  31. 제24항에 있어서, 상기 제1 테이퍼진 영역은 전파 모드의 모드 변환의 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 변환기.
  32. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역은 연속되거나 분할되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  33. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역은 선형 또는 비선형인 것을 특징으로 하는 변환기.
  34. 제24항에 있어서, 상기 제1 코어의 굴절 지수는 횡방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  35. 제24항에 있어서, 상기 제2 코어의 굴절 지수는 횡방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  36. 제24항에 있어서, 상기 클래딩의 굴절 지수는 횡방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  37. 제24항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제1 코어로부터 상기 클래딩으로 횡방향으로 점진적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  38. 제24항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제2 코어로부터 상기 클래딩으로 횡방향으로 점진적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  39. 제24항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제1 코어로부터 상기 클래딩으로 횡방향으로 급격하게 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  40. 제24항에 있어서, 상기 굴절 지수는 상기 제2 코어로부터 상기 클래딩으로횡방향으로 급격하게 변화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  41. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역 사이의 광 전도율이 0.1% 이상이면 상기 제1 및 제2 테이퍼진 영역의 팁이 접촉되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  42. 제24항에 있어서, 상기 제1 코어, 상기 제2 코어 및 상기 클래딩은 평면 광파 회로(PLC) 상에 집적된 것을 특징으로 하는 변환기.
  43. 제24항에 있어서, 상기 클래딩은 상기 제1 및 제2 코어보다 낮은 유효 지수를 갖는 상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸는 영역 또는 영역들로 한정되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  44. 제24항에 있어서, 상기 클래딩은 광학 모드의 소멸 전계가 존재하는 경우에 상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸는 영역 또는 영역들로 한정되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  45. 제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 코어와,
    제2 테이퍼진 영역을 갖는 제2 코어를 포함하고,
    상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분은 상기 제1 테이퍼진 영역에 내장되고, 상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸는 클래딩은 상기 제1 및 제2 코어와 상이한 굴절 지수를 갖는 하나 이상의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 모드 커플러.
  46. 제1 테이퍼진 영역을 갖고 클래딩에 의해 둘러싸인 제1 코어를 포함하는 제1 유전 도파관과,
    제2 테이퍼진 영역을 갖고 상기 클래딩에 의해 둘러싸인 제2 코어를 포함하는 제2 유전 도파관을 포함하고,
    상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분은 상기 제1 테이퍼진 영역에 내장되고, 상기 클래딩은 상기 제1 및 제2 코어와 다른 굴절 지수들을 갖는 하나 이상의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 유전 도파관 광학 모드 변환기.
  47. 광학 영역들 사이에서 전파 광학 모드를 양방향으로 커플링하는 방법이며,
    제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 코어를 제공하는 단계와,
    제2 테이퍼진 영역을 갖고, 상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분이 상기 제1 테이퍼진 영역에 내장된 제2 코어를 제공하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸고, 상기 제1 및 제2 코어와 다른 굴절 지수를 갖는 하나 이상의 재료로 구성되는 클래딩을 제공하는 단계와, 전파 광학 모드를 상기 제1 또는 제2 코어로 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 광학 영역들 사이에서 전파 광학 모드를 양방향으로 커플링하는 방법이며,
    제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 코어를 제공하는 단계와,
    제2 테이퍼진 영역을 갖고, 상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분이 상기 제1 테이퍼진 영역에 내장된 제2 코어를 제공하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸고, 상기 제1 및 제2 코어와 다른 굴절 지수를 갖는 하나 이상의 재료로 구성되는 클래딩을 제공하는 단계와,
    상기 광학 영역들 중 하나로 전파 광학 모드를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 고 굴절 지수 영역과 저 굴절 지수 영역 사이에서 전파 광학 모드를 양방향으로 커플링하는 방법이며,
    제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 저지수 굴절 코어를 제공하는 단계와,
    제2 테이퍼진 영역을 갖고 상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분이 상기 제1 테이퍼진 영역에 내장된 제2 고지수 굴절 코어를 제공하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸고 상기 제1 및 제2 코어와 다른 굴절 지수를 갖는 하나 이상의 재료로 구성되는 클래딩을 제공하는 단계와,
    상기 제1 또는 제2 코어로 전파 광학 모드를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 고 굴절 지수 영역과 저 굴절 지수 영역 사이에서 전파 광학 모드를 양방향으로 커플링하는 방법이며,
    제1 테이퍼진 영역을 갖는 제1 저지수 굴절 코어를 제공하는 단계와,
    제2 테이퍼진 영역을 갖고 상기 제2 테이퍼진 영역의 일부분이 상기 제1 테이퍼진 영역에 내장된 제2 고지수 굴절 코어를 제공하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 코어를 둘러싸고 상기 제1 및 제2 코어와 다른 굴절 지수를 갖는 하나 이상의 재료로 구성되는 클래딩을 제공하는 단계와,
    상기 고 굴절 지수 영역 또는 상기 저 굴절 지수 영역으로 전파 광학 모드를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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