KR20030035304A - 평면 광도파로 소자 모듈의 정렬 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장분할 다중통신 방식에서 도파로열 격자를 이용하여 다중화/역다중화 기능을 수행하며 동일한 면에 입력 포트와 출력 포트가 배치되는 평면 광도파로 소자의 정렬 장치에 있어서, 상기 평면 광도파로 소자의 타 측면에 배치되는 더미 입력 포트와; 일단이 상기 더미 입력 포트에 연결되고, 타단은 상기 도파로열 격자와 연결되어, 상기 더미 입력 포트를 통해 입력되는 광신호가 진행하는 경로를 제공하는 더미 입력 도파로를 포함한다. 상기와 같은 구성의 평면 광도파로 소자는 상기 더미 입력 도파로에 광대역 광신호를 입력하면서 상기 평면 광도파로 소자와 광섬유 블럭을 정렬하므로써 광섬유 블럭을 정렬하기 용이하며, 광섬유 블럭 정렬에 소요되는 시간을 단축할 수 있으므로 생산성 향상에 기여하게 되었다.

Description

평면 광도파로 소자 모듈의 정렬 장치{ALIGNMENT ELEMENT FOR PLANAR LIGHTGUIDE CIRCUIT MODULE}

본 발명은 평면 광도파로 소자(PLC : Planar Lightguide Circuit)에 관한 것으로서, 특히 파장분할 다중화/역다중화(MUX/DEMUX) 통신 시스템에서 사용되는 평면 광도파로 소자 모듈의 정렬 장치에 관한 것이다.

통상적으로 대용량의 정보를 전송하기 위해 흔히 사용되는 파장분할 다중화 (WDM : Waveguide Division Multiplexing) 통신 시스템에서는 한 가닥의 광섬유를 통해 N개의 파장을 갖는 광신호를 동시에 전송한다. 수신된 광신호를 전기 신호로 바꾸기 위해서는 수신단에서 이를 각각의 파장을 갖는 광신호로 분리해야 한다. 단일 모드 광섬유를 기반으로 하는 파장분할 다중통신 시스템의 수신단에서는 여러 개의 파장을 갖는 광신호를 각각의 파장을 갖는 광신호로 분리하기 위해 주로 도파로열 격자(AWG : Arrayed Waveguide Grating)를 이용한다.

이러한 광도파로열 격자를 이용한 평면 광도파로 소자의 동작은 평면 광도파로 소자를 회절 격자(diffraction grating)로 간주하고, 입사하는 광의 회절에 따른 분산 특성을 공지의 격자 방정식을 이용하여 설명될 수 있다.

특히, 최근에 광신호의 분기, 변조, 스위칭, 신호 다중화 등의 광신호 처리를 목적으로 평면 도파로 기술(PLC)을 이용하여 평면 기판(substrate)상에 광도파로를 제작하는 평면 광도파로 소자의 직접화에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 광도파로 소자를 제작하기 위하여 필요한 기술로는 도파로의 설계, 제작 및 패키지 등을 예로 들수 있다. 일반적인 광도파로는 입력된 빛을 가두고 길이방향으로 손실이 적게 전파시키는 광전송로로서, 굴절률이 큰 코어(core)와, 코어를 둘러싸고 있는 굴절률이 낮은 클래딩(cladding)으로 구성된다. 상기 광도파로 소자는 실리콘(silicon)이나 퀄츠(quartz) 기판에 여러 층의 실리카(silica) 또는 폴리머(polymer) 박막을 증착하여 코어와, 코어를 감싸는 클래딩의 굴절률 차를 이용하여 빛을 분할하거나, 빛의 경로를 변경시키거나 빛의 세기를 조절하는 등의 역할을 수행하게 된다.

통상적으로 평면 광도파로 소자는 반도체 기판의 일측에 입력 포트와, 상기 입력 포트로부터 연장되는 입력 도파로를 구비하고, 상기 반도체 기판의 타측으로 다수의 출력 포트들과, 상기 출력 포트로부터 연장되는 출력 도파로들을 구비하며, 상기 입력 도파로와 출력 도파로는 다수의 도파로들로 이루어진 격자부를 통해 상호 연결된다. 상기 평면 광도파로 소자를 이용해 다중화/역다중화를 실시하기 위해서는 상기 입력 포트와 출력 포트에 광섬유 및 리본 광섬유가 각각 정렬된 광섬유 블럭을 연결하게 되는데, 이때 평면 광도파로 소자의 입력측과 출력측에 각각 광섬유 블럭을 접합하기 위해서는 많은 시간이 소요되어 생산성을 저하될 뿐만 아니라, 정렬 과정에서 접착제 등의 열변형은 제품의 신뢰성을 저하시키는 원인이 되고 있으며, 더욱이 두 개의 광섬유 블럭을 사용하기 때문에 제품의 크기나 부피가 커지는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여, 입력 포트와 출력 포트들을 동일면에 배치하여 단일 광섬유 블럭만을 결합하는 구성의 평면 광도파로 소자가 등장하였다.

도 1은 종래의 실시예에 따른 평면 광도파로 소자(100) 모듈을 확대하여 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 평면 광도파로 소자(100)와 광섬유 블럭(200) 간의 정렬 부분을 확대하여 나타내는 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 실시예에 따른 평면 광도파로 소자(100) 모듈은 입력 도파로부(110)와, 출력 도파로부(150)와, 상기 입력 도파로부(110)와 출력 도파로부(150)를 상호 연결해 주는 격자부(130)를 구비한 평면 광도파로 소자(100)와, 상기 입력 도파로부(110)의 입력 포트(111)와 출력 도파로부(150)의 출력 포트(151)들에 상응하는 광섬유들이 정렬된 광섬유 블럭(200)을 구비하고 상기 입력 도파로부(110)의 입력 포트(111)와 출력 도파로부(150)의 출력 포트(151)는 동일면에 배치된다.

상기 입력 도파로부(110)는 입력 포트(111)와 상기 입력 포트(111)로부터 연장되어 상기 격자부(130)로 연결되는 입력 도파로로 이루어진다. 상기 입력 도파로부(110)와 격자부(130) 사이에는 제1 성형 결합기(131)가 위치하며, 상기 입력 도파로부(110)를 통해 진행해 오는 다수의 파장으로 이루어진 광신호는 상기 제1 성형 결합기(131)와 상기 격자부(130)를 구성하는 다수의 광도파로 및 하기 제2 성형 결합기(133)를 경유하여 각각 하나의 파장으로 이루어진 광신호들로 분리되어 상기 출력 도파로부(150)를 진행하여, 상기 출력 도파로부(150)의 단부에 구비된 출력 포트(151)들을 통해 출력된다.

이때 상기 입력 포트(111)와 출력 포트(151)들은 동일면에 배치된다. 이는상기 입력 포트(111)와 출력 포트(151)에 결합되는 광섬유 블럭(200)을 단일화하여 평면 광도파로 소자(100) 모듈의 소형화를 꾀하면서, 동시에 광섬유 블럭(200) 정렬에 소요되는 시간을 단축하기 위함이다.

상기 광섬유 블럭(200)은 상기 입력 포트(111)와 출력 포트(151)에 상응하는 광섬유들을 정렬하기 위한 다수의 V-홈을 구비하며, 상기 V-홈에 광섬유들을 정렬한 다음 접착제 등을 이용하여 고정하게 된다.

상기와 같은 평면 광도파로 소자(100)의 입력 포트(111) 및 출력 포트(151)와 광섬유 블럭(200)에 정렬된 광섬유들의 단부를 서로 결합시켜 고정하므로써 평면 광도파로 소자 모듈이 완성된다.

그러나, 입력 포트와 출력 포트가 동일면에 배치된 평면 광도파로 소자는 광섬유 블럭과 정렬하는 과정에서, 입력 포트에 소정의 광신호를 입력하면서 출력 포트에서 나오는 광신호 세기가 최대인 위치를 찾기 위해 광섬유 블럭의 위치를 조정하게 되는데, 광섬유 블럭의 위치를 조정하게 되면 광섬유 블럭의 출력 포트와 평면 광도파로 소자의 입력 포트 간의 광결합 세기가 달라지게 되고, 따라서, 평면 광도파로 소자를 통해 광섬유 블럭으로 출력되는 광신호의 세기 또한 달라지게 된다. 즉, 동일한 광신호 입력 조건 하에서, 출력되는 광신호가 최대가 되도록 광섬유 블럭의 위치를 조정하여야 하는데, 광섬유 블럭의 위치를 조정하는 과정에서 광신호 입력 조건이 변하게 되어 광섬유 블럭을 정렬하기가 어렵다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 입력 포트와 출력 포트를 동일한 면에 배치하면서 동시에 광섬유 블럭과의 정렬이 용이한 평면 광도파로 소자의 정렬 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입력 도파로부의 입력 포트와 출력 도파로부의 출력 포트가 동일면에 배치되고, 상기 입력 도파로부와 출력 도파로부 사이에 격자부를 구비하는 평면 광도파로 소자와, 상기 평면 광도로 소자의 입력 포트 및 출력 포트에 상응하는 광섬유들이 정렬되어 상기 평면 광도파로 소자와 접합되는 광섬유 블럭 간의 정렬 장치에 있어서, 상기 입력 포트 및 출력 포트와는 다른 면에 배치되는 더미 입력 포트와; 일단이 상기 더미 입력 포트에 연결되고, 타단은 상기 격자부와 연결되어, 상기 더미 입력 포트를 통해 입력되는 광신호가 진행하는 경로를 제공하는 더미 입력 도파로를 구비한다.

도 1은 종래의 실시예에 따른 평면 광도파로 소자 모듈을 확대하여 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 평면 광도파로 소자와 광섬유 블럭 간의 정렬부분을 확대하여 나타내는 평면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 광도파로 소자 모듈을 확대하여 나타내는 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 평면 광도파로 소자와 광섬유 블럭 간의 정렬부분을 확대하여 나타내는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

300 : 평면 광도파로 소자 400 : 광섬유 블럭

310 : 입력 도파로부 311 : 입력 포트

330 : 격자부 350 : 출력 도파로부

351 : 출력 포트 370 : 더미 입력 도파로

371 : 더미 입력 포트

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 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.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 광도파로 소자(300) 모듈을 확대하여 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 평면 광도파로 소자(300)와 광섬유 블럭(400) 간의 정렬 부분을 확대하여 나타내는 평면도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 광도파로 소자(300) 모듈은 평면 광도파로 소자(300)와 상기 평면 광도파로 소자(300)에 접합되는 광섬유 블럭(400)을 구비한다.

상기 평면 광도파로 소자(300)는 입력 도파로부(310)와, 더미 입력 도파로(370)와, 격자부(330)와, 출력 도파로부(350)를 구비하며, 상기 격자부(330)는 제1 및 제2 성형 결합기(331, 333)를 포함한다. 또한, 가공성 향상을 위해 유리 상판(391, 393)을 부착할 수 있다.

상기와 같이 구성된 평면 광도파로 소자(300)는 광신호들을 입력하기 위한 광섬유(410)와 상기 광신호들의 출력을 위한 리본 광섬유(430)가 정렬된 광섬유 블럭(400)과 결합된다.

상기 입력 도파로부(310)는 상기 평면 광도파로 소자(300)의 일 측면에 구비되는 입력 포트(311)와 상기 입력 포트(311)로부터 상기 격자부(330)까지 연장되는 입력 도파로로 구성되며, 상기 광섬유 블럭상(400)의 광섬유(410)를 통해 입력되는 다수의 파장들로 이루어진 광신호가 진행되는 경로를 제공한다.

상기 입력 도파로부(310)를 지난 광신호는 상기 격자부(330)의 제1 성형 결합기(331)와 분류되어 상기 격자부(330)를 구성하는 광도파로들을 통해 진행하고, 상기 제2 성형 결합기(333)를 경유하여 각각의 파장을 가지는 광신호들로 분류되어 상기 출력 도파로부(350)로 진행하게 된다.

상기 출력 도파로부(350)는 상기 각각의 파장을 가지는 광신호들을 출력 포트(351)를 통해 상기 광섬유 블럭(400) 상의 리본 광섬유(430)로 출력시킨다. 상기출력 포트(351)는 상기 입력 포트(311)와 동일한 면에 배치된다.

상기 더미 입력 도파로(370)는 상기 격자부(330)의 제1 성형 결합기(331)와 연결되며 상기 평면 광도파로 소자(300)의 타 측면에 구비된 더미 입력 포트(371)까지 연장된다.

상기 평면 광도파로 소자(300)와 광섬유 블럭(400)을 정렬할 때, 상기 더미 입력 포트(371)에 광대역 광신호를 입력하고 상기 광섬유 블럭(400)상의 리본 광섬유(430)에서 출력신호를 모니터링 하면서 정렬하게 되는데, 이때, 상기 더미 입력 도파로(370)는 광대역 광신호가 진행하는 경로를 제공한다. 이는 상기 더미 입력 도파로(370)가 없을 경우에는, 상기 평면 광도파로 소자(300)의 입력 도파로부(310)를 통해 광대역 광신호를 입력하고 상기 리본 광섬유(430)의 출력측에서 광신호 세기를 모니터링하면서 광섬유 블럭 위치를 조정해야 하는데, 이때 광섬유 블럭(400)의 위치를 조정하게 되면 상기 평면 광도파로 소자(300)의 입력 포트(311)와 광섬유 블럭(400)의 출력 포트(411) 간의 광결합 세기가 변동하여 광신호 입력 조건이 달라져 상기 평면 광도파로 소자(300)와 광섬유 블럭(400)을 적절하게 정렬하기가 어렵기 때문이다.

한편, 상기 평면 광도파로 소자(300)와 정렬되어 결합되는 광섬유 블럭(400)은 상기 평면 광도파로 소자(300)의 입력 포트(311) 및 출력 포트(351)에 상응하는 포트들(411, 431)을 구비한다. 상기 광섬유 블럭(400)은 광섬유(410, 430)를 지지하기 위한 블럭으로서, 보통 실리콘 기판 또는 퀄츠 기판에 V-홈을 형성하여 광섬유 및 리본 광섬유를 배열하고 접착제(450)를 이용하여 고정된다.

상기와 같은 구성에 따라서, 상기 광섬유 블럭(400)에 정렬된 광섬유(410)를 통해 들어오는 다수의 파장들로 이루어진 광신호는 상기 평면 광도파로 소자(300)의 입력 도파로부(310)를 지나 제1 및 제2 성형 결합기(331, 333)를 포함하는 격자부(330)를 지나면서 각각 하나의 파장으로 이루어진 광신호로 분리되어 출력 도파로부(350)를 통해 리본 광섬유(430)로 전달된다.

상기 평면 광도파로 소자(300)와 광섬유 블럭(400)을 정렬하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 우선, 상기 더미 입력 포트(371)에 광대역 광원을 입사하고 상기 광섬유 블럭(400)에 정렬된 리본 광섬유(430)에서 출력되는 광신호의 세기를 측정하면서 초기 정렬을 한다. 이때에는, 최적화된 정렬을 필요로 하지 않기 때문에 정밀 정렬을 할 필요는 없다. 다음으로, 상기 리본 광섬유(430)의 양 가장자리에 있는 광섬유에서 출력되는 광신호의 세기를 측정하면서 정밀 정렬을 실시한다. 이때, 상기 평면 광도파로 소자(300)의 출력측에서 광섬유 블럭(400)과의 정렬이 이루어짐과 동시에 상기 평면 광도파로 소자(300)의 입력측에서도 광섬유 블럭(400)과의 정렬이 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자는 광섬유 블럭과 정렬할 때 동일한 입력 조건을 유지할 수 있으므로, 정렬이 용이해 진다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자 모듈은 평면 광도파로 소자 모듈의 정렬 장치는 평면 광도파로 소자의 입력 포트와 출력 포트가 동일한 면에 배치되고, 상기 입력 포트 및 출력 포트와는 다른 면에 배치되는 더미 입력 포트로부터 연장되는 더미 입력 도파로를 더 구비하여, 상기 더미 입력 포트를 통해 광대역 광신호를 입력하고, 출력측에서 상기 광대역 광신호의 출력을 모니터링하면서 정렬할 수 있으므로 광섬유 블럭 정렬이 용이해지고, 정렬과정에 소요되는 시간이 단축되는 장점을 갖는다.

Claims (1)

1. 입력 도파로부의 입력 포트와 출력 도파로부의 출력 포트가 동일면에 배치되고, 상기 입력 도파로부와 출력 도파로부 사이에 격자부를 구비하는 평면 광도파로 소자와, 상기 평면 광도로 소자의 입력 포트 및 출력 포트에 상응하는 광섬유들이 정렬되어 상기 평면 광도파로 소자와 접합되는 광섬유 블럭 간의 정렬 장치에 있어서,

   상기 입력 포트 및 출력 포트와는 다른 면에 배치되는 더미 입력 포트와;

   일단이 상기 더미 입력 포트에 연결되고, 타단은 상기 격자부와 연결되어, 상기 더미 입력 포트를 통해 입력되는 광신호가 진행하는 경로를 제공하는 더미 입력 도파로를 구비함을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 정렬 장치.