KR20030069361A - 광세기 분할기 - Google Patents

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KR20030069361A KR1020020008954A KR20020008954A KR20030069361A KR 20030069361 A KR20030069361 A KR 20030069361A KR 1020020008954 A KR1020020008954 A KR 1020020008954A KR 20020008954 A KR20020008954 A KR 20020008954A KR 20030069361 A KR20030069361 A KR 20030069361A
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Abstract

본 발명에 따라 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 적층되며 파장에 따른 다채널로 구성된 광신호의 전송 매체가 되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성되며, 상기 코어는 상기 광신호가 입력되는 입력 광도파로와 각각 파워 분할된 상기 광신호의 일부를 출력하는 다수의 출력 광도파로로 이루어진 광세기 분할기는, 상기 인접한 양 출력 광도파로들의 내측면들을 일부 연결하며, 상기 출력 광도파로의 일단 위치에서 시작하여 그 길이 방향을 따라 점점 그 두께가 감소하는 하나 이상의 테이퍼 광도파로를 포함한다.

Description

광세기 분할기{OPTICAL POWER SPLITTER}
본 발명은 평면 도파로 소자(planar lightwave circuit)에 관한 것으로서, 특히 광세기 분할기에 관한 것이다.
평면 도파로 소자는 기본적으로 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 적층되며 내부 전반사를 이용하여 입력된 광신호를 전파시키는 코어(core)와, 상기 코어를 둘러싸는 클래드(clad)로 구성된다. 이러한 광도파로를 이용한 광학 소자로는 광신호의 파워를 분리하거나 합하는 광세기 분할기/결합기, 파장에 따라 광신호를 구성하는 채널들을 역다중화하거나 다중화하는 파장분할 다중화기/역다중화기 등을 들 수가 있다. 또한, 광세기 분할기는 크게 와이-분기형 광도파로(Y-branch waveguide)와 같은 이분기 구조와, 성형 커플러(star coupler)와 같은 다분기 구조로 나눌 수 있다.
도 1은 종래의 일 예에 따른 와이-분기형 광도파로의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 와이-분기형 광도파로는 입력 광도파로(110)와, 분기 광도파로(120)와, 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)로 구성된다.
상기 입력 광도파로(110)는 그 입력측 단면(112)을 통해 광신호가 입력되는 직선형의 광도파로이다.
상기 분기 광도파로(120)는 상기 입력 도파로(110)와 연결된 입력측 단면(122)을 통해 상기 광신호를 입력받으며 상기 광신호의 진행 방향을 따라 점차 그 폭이 넓어진다.
상기 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)는 상기 분기 광도파로(120)의 출력측 단면(124)으로부터 상기 분기 광도파로(120)의 중심선(미도시)을 중심으로대칭되게 연장되며, 각각 분기된 광신호를 출력한다.
상기 입력 광도파로(110)에서 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(130 및 140)로 진행하는 광신호는 연속적인 모드 변화를 겪게 된다. 한편, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)와 입력 광도파로(110)의 경계들에서 나타낸 가상 단면들(150 및 155)(상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(130 및 140)의 길이 방향에 수직한)은 상기 분기 광도파로(120)의 출력측 단면(124)과 평행하지 않다. 따라서, 상기 분기 광도파로(120)의 출력측 단면(124)과 가상 단면들(150 및 155)이 평행하지 않음으로 인한 모드 불안정이 발생하게 된다. 예를 들어, 상기 입력 광도파로(110)의 폭이 8㎛이며, 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)의 길이가 1500㎛이고, 상기 와이-분기 광도파로로 1550㎚ 파장의 광신호가 입력되는 경우에, 상기 광신호의 손실은 3.312㏈인 것으로 측정된다.
도 2는 도 1에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)의 출력측 단면들(132 및 142) 상에서 분기된 광신호들의 모드 프로파일(mode profile)들을 나타낸 도면이다. 도시된 상기 분기된 광신호의 도파 모드를 보면, 상기 분기된 광신호는 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)를 따라서 불안정하게 진행함을 알 수 있다. 이 때, 상기 광신호는 상기 입력 광도파로(110)의 입력측 단면(112)으로 수직하게 입사된다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)의 출력측 단면들(132 및 142) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 제1 및 제2 모드 프로파일(210및 230)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 모드 프로파일(210 또는 230)의 모드 중심(215 또는 235)은 제1 또는 제2 출력 도파로(130 또는 140)의 중심선(220 및 240)과 소정 거리(M1과 M2)로 이격되어 있음을 알 수 있다. 이 때, 상기 입력 광도파로(110)의 입력측 단면(112)으로 광신호가 수직하게 입사하고 상기 제1 및 제2 출력 도파로(130 및 140)는 상기 분기 광도파로(120)의 중심선을 중심으로 대칭되게 형성되어 있으므로, 모드 변이량들(M1과 M2)은 동일한 값을 가진다. 이러한 모드 불안정에 따라서 상기 와이-분기 광도파로의 출력 특성은 저하된다. 이를 개선하기 위하여, 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)의 길이를 증가시킴으로써 모드 안정을 도모할 수 있으나, 이는 전체 소자의 크기를 증가시키게 되므로 수율의 감소를 초래하게 된다. 또한, 제1 및 제2 출력 광도파로(130 및 140)의 내측면들(134 및 144)이 서로 만나는 지점을 첨두점(160)이라고 칭하며, 상기 와이-분기 광도파로의 첨두점(160)을 기준으로 한 분기각이 작기 때문에, 공정 구현이 어려우며 상기 첨두점(160)의 공정 구현 정도에 따라 광특성이 심하게 변한다는 문제점이 있다.
도 4는 종래의 다른 예에 따른 와이-분기 광도파로를 설명하기 위한 구성도이다. 상기 와이-분기 광도파로는 입력 광도파로(310)와 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)로 구성된다.
상기 입력 광도파로(310)는 그 입력측 단면(312)을 통해 광신호를 입력받으며, 그 출력측 단면(314)을 통해 상기 광신호를 분기하여 출력하고, 상기 광신호의진행 방향에 따라 점차로 그 폭이 넓어진다.
상기 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)는 각각 상기 입력 광도파로(310)의 출력측 단면(314)과 연결된 입력측 단면을 통해 상기 분기된 광신호를 입력받으며, 그 내측면(324 또는 334) 및 외측면은 해당 곡률로 벤딩(bending)되어 아크(arc)를 형성한다. 또한, 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(320 또는 330)는 상기 분기된 광신호의 진행 방향에 따라서 점차적으로 그 폭이 넓어진다. 또한, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)의 내측면들(324 및 334)은 제2 간격(G2)으로 이격되어 있으며, 상기 제1 출력 광도파로(320)의 외측면과 상기 입력 광도파로(310)의 외측면은 제1 간격(G1)으로 이격되고, 상기 제2 출력 광도파로(330)의 외측면과 상기 입력 광도파로(310)의 외측면도 제1 간격(G1)으로 이격된다. 이 때, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)는 상기 입력 광도파로(310)의 중심선을 중심으로 대칭되게 형성된다.
예를 들어, 상기 입력 광도파로(310)의 폭이 8㎛이며, 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)의 길이가 1500㎛이고, 상기 와이-분기 광도파로로 1550㎚ 파장의 광신호가 입력되는 경우에, 상기 광신호의 손실은 3.063㏈인 것으로 측정된다.
도 5는 도 4에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면이며, 도 6은 도 4에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)의 출력측 단면들(322 및 332) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면이다. 상기 분기된 광신호의 도파 모드를 보면, 상기 분기된 광신호들은 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)의 길이 방향들을 따라서 어느 정도 안정되게 진행함을 알 수 있다. 이 때, 상기 입력 광신호는 상기 입력 광도파로(310)의 입력측 단면(312)으로 수직하게 입사된다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)의 출력측 단면들(322 및 332) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 제1 및 제2 모드 프로파일(410 및 430)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 모드 프로파일(410 또는 430)의 모드 중심(415 또는 435)은 제1 또는 제2 출력 광도파로(320 또는 330)의 중심선(420 또는 440)은 거의 일치됨을 알 수 있다. 또한, 상기 와이-분기 광도파로는 도 1에 도시된 와이-분기 광도파로에 비하여 첨두점이 존재하지 않으므로 공정의 재현성이 향상되고, 이로 인하여 공정 오차에 따른 광특성의 변화가 억제된다는 이점이 있다.
그러나, 상기 입력 광도파로(310)에서 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(320 또는 330)로 진행하는 광신호는 불연속적인 모드 변화를 겪게 되며, 이로 인하여 상기 광신호의 손실이 발생한다. 또한, 상기한 광손실을 야기하는 부분, 즉 상기 입력 광도파로(310)와 제1 및 제2 출력 광도파로(320 및 330)의 경계 부분들에서의 공정 오차, 즉 광도파로의 폭 및 굴절률 변화에 따라 모드 변이량이 증가하므로, 이러한 점들을 고려하여 상기 경계 부분들을 설계하는데 있어서 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 모드 불안정 및 광손실을 최소화하여 출력 특성을 향상시킬 수 있는 광세기 분할기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 공정 오차에 대한 민감성을 완화시켜서 공정 오차에 따른 수율 감소를 최소화할 수 있으며, 광손실을 최소화하여 출력 특성을 향상시킬 수 있는 광세기 분할기를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따라 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 적층되며 파장에 따른 다채널로 구성된 광신호의 전송 매체가 되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성되며, 상기 코어는 상기 광신호가 입력되는 입력 광도파로와 각각 파워 분할된 상기 광신호의 일부를 출력하는 다수의 출력 광도파로로 이루어진 광세기 분할기는,
상기 인접한 양 출력 광도파로들의 내측면들을 일부 연결하며, 상기 출력 광도파로의 일단 위치에서 시작하여 그 길이 방향을 따라 점점 그 두께가 감소하는 하나 이상의 테이퍼 광도파로를 포함한다.
또한, 본 발명에 따라 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상에 적층되며 광신호의 전송 매체가 되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성되는 광세기 분할기에 있어서, 상기 코어는,
그 입력측 단면을 통해 광신호가 입력되는 입력 광도파로와;
각각 상기 입력 광도파로의 출력측 단면으로부터 연장되며, 소정 곡률을 갖는 대향된 내측면들은 상기 입력 광도파로의 출력측 단면 상에서 만나고, 각각 그 입력측 폭이 상기 입력 광도파로의 출력측 폭을 양분하며, 각각 분기된 광신호를출력하는 제1 및 제2 출력 광도파로를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래의 일 예에 따른 와이-분기형 광도파로의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면,
도 3은 도 1에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 출력측 단면들 상에서 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면,
도 4는 종래의 다른 예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 도 4에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면,
도 6은 도 4에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 출력측 단면들 상에 나타내는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면,
도 8은 도 7에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면,
도 9는 도 7에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 출력측 단면들 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면,
도 11은 도 10에 도시된 A 부분을 확대한 도면,
도 12는 도 10에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면,
도 13은 도 10에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 출력측 단면들 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면,
도 14는 도 10에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 곡률에 따른 손실 특성을 나타내는 그래프,
도 15는 본 발명의 비교예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면,
도 16은 도 15에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면,
도 17은 도 15에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 출력측 단면들 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 와이-분기 광도파로는 PLC 소자로서, 기판 상에 고굴절률의 코어와 상기 코어를 둘러싸는 저굴절률의 클래드를 적층함으로써 형성되며, 상기 코어는 입력 광도파로(510)와 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)로 구성된다.
상기 입력 광도파로(510)는 그 입력측 단면(512)을 통해 광신호를 입력받으며, 그 출력측 단면(514)을 통해 상기 입력 광신호를 분기하여 출력하고, 그 입력측 단면(512)으로부터 그 출력측 단면(514)까지 폭이 일정한 직선형 광도파로이다.
상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)는 각각 상기 입력 광도파로(510)의 출력측 단면(514)으로부터 연장되며, 이 때 상기 입력 광도파로(510)의 중심선(미도시)을 중심으로 하여 좌우 대칭적으로 연장된다. 또한, 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(520 또는 530)는 그 입력측 단면으로부터 그 출력측 단면(522 또는 532)으로 갈수록 그 폭이 점차 증가하며, 그 내측면(524 또는 534) 및 외측면은 해당 곡률로 벤딩되어 아크를 형성한다. 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 대향된 내측면들(524 및 534)은 상기 입력 광도파로(510)의 출력측 단면(514) 상에서 만난다. 즉, 상기 대향된 내측면들(524 및 534)이 이루는 첨두점(540)은 상기 입력 광도파로(510)의 출력측 단면(514) 상에 위치한다. 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)는 그 입력측 폭들이 상기 입력 광도파로(510)의 폭을 양분하며, 각각 분기된 광신호를 출력한다.
상기 입력 광도파로(510)에서 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(520 또는 530)로 진행하는 광신호는 연속적인 모드 변화를 겪게 된다. 또한, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)와 입력 광도파로(510)의 경계들에서 나타낸 가상 단면들(미도시)(상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(520 또는 530)의 길이 방향에 수직한)은 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 입력측 단면들과 일치하며, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 입력측 단면들은 상기 입력 광도파로(510)의 출력측 단면(514)과 평행하다. 따라서, 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(520 또는 530)의 입력측 단면과 가상 단면의 불일치로 인한 손실은 발생하지 않게 된다. 예를 들어, 상기 입력 광도파로(510)의 폭이 8㎛이며, 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 길이가 1500㎛이고, 상기 와이-분기 광도파로로 1550㎚ 파장의 광신호가 입력되는 경우에, 상기 광신호의 손실은 3.010㏈인 것으로 측정된다.
도 8은 도 7에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면이며, 도 9는 도 7에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 출력측 단면들(522 및 532) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면이다. 상기 분기된 광신호의 도파 모드를 보면, 상기 분기된 광신호들은 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 길이 방향들을 따라서 안정되게 진행함을 알 수 있다. 이 때, 상기 입력 광신호는 상기 입력 광도파로(510)의 입력측 단면(512)으로 수직하게 입사된다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(520 및 530)의 출력측 단면들(522 및 532) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 제1 및 제2 모드 프로파일(610 및 620)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 모드 프로파일(610 또는 620)의 모드 중심(615 또는 625)은 제1 또는 제2 출력 광도파로(520 또는 530)의 중심선과 일치함-또는 모드 정합이 발생함-을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면이며, 도 11은 도 10에 도시된 A 부분을 확대한 도면이다. 상기 와이-분기 광도파로는 입력 광도파로(910)와, 분기 광도파로(920)와, 테이퍼 광도파로(950)와, 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)로 구성된다.
상기 입력 광도파로(910)는 그 입력측 단면(912)을 통해 광신호를 입력받으며, 그 출력측 단면(914)을 통해 상기 입력 광신호를 분기하여 출력하고, 그 입력측 단면(912)으로부터 그 출력측 단면(914)까지 폭이 일정한 직선형 광도파로이다.
상기 분기 광도파로(920)는 그 입력측 단면을 통해 광신호를 입력받으며, 그 출력측 단면(922)을 통해 상기 광신호를 분기하여 출력하고, 소정 길이(L2)를 가지며 상기 광신호의 진행 방향에 따라 점차로 그 폭이 넓어진다.
상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)는 각각 상기 분기 광도파로(920)의 출력측 단면(922)과 연결된 입력측 단면을 통해 상기 분기된 광신호를 입력받으며, 그 내측면(934 또는 944) 및 외측면은 해당 곡률로 벤딩되어 아크를 형성한다. 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(930 및 940)는 상기 분기된 광신호의 진행 방향에 따라서 점차적으로 그 폭이 넓어지며, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 내측면들(934 및 944)은 제4 간격(G4)으로 이격되어 있다. 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)는 상기 입력 광도파로(910)의 중심선(미도시)을 중심으로 대칭되게 형성된다. 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 내측면들(934 및 944)을 해당 곡률들에 따라 상기 입력 광도파로(910) 측으로 연장하면, 상기 입력 광도파로(910)의 출력측 단면(914) 상에서 만나게 된다. 즉, 상기 입력 광도파로(910)의 출력측 단면(914) 상에 가상의 첨두점(960)이 위치한다.
상기 테이퍼 광도파로(950)는 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 내측면들(934 및 944)을 일부 연결하며, 소정 길이(L3)를 갖고 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 입력측 단면 위치에서 시작하여 그 길이 방향을 따라 점점 그 두께가 감소한다. 도 11에 도시된 바와 같이 상기 테이퍼 광도파로(950)는 연속적으로 두께가 감소하도록 경사진 형상을 취하고 있으며, 상기 테이퍼 광도파로(950)에 의해 상기 분기 광도파로(920)를 진행하던 광신호는 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)로 점진적으로 분기된다. 즉, 상기 분기 광도파로(920)에서 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(930 또는 940)로 진행하는 광신호는 점진적인 모드 변화를 겪게 된다. 따라서, 상기 분기 광도파로(920)와 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 경계 부분들에서의 공정 오차, 즉 광도파로의 폭 및 굴절률 변화에 따른 모드 변이량이 작다. 예를 들어, 상기 입력 광도파로(910)의 폭이 8㎛이며, 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 길이가 1500㎛이고, 상기 와이-분기 광도파로로 1550㎚ 파장의 광신호가 입력되는 경우에, 상기 광신호의 손실은 3.025㏈인 것으로 측정된다.
도 12는 도 10에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면이며, 도 13은 도 10에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 출력측 단면들(932 및 942) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면이다. 상기 분기된 광신호의 도파 모드를 보면, 상기 분기된 광신호들은 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 길이 방향들을 따라서 안정되게 진행함을 알 수 있다. 이 때, 상기 광신호는 상기 입력 광도파로(910)의 입력측 단면(912)으로 수직하게 입사된다.
도 13을 참조하면, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(930 및 940)의 출력측 단면들(932 및 942) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 제1 및 제2 모드 프로파일(1010 및 1030)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 모드 프로파일(1010 또는 1030)의 모드 중심(1015 또는 1035)은 제1 또는 제2 출력 광도파로(930 또는 940)의 중심선(1020 또는 1040)은 거의 일치함을 알 수 있다.
도 14는 도 10에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로의 곡률에 따른 손실 특성을 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 상기 와이-분기 광도파로의 광손실이 최소화되는 제1 및 제2 출력 광도파로의 최적 곡률(C2)이 존재함을 알 수 있다.
도 15는 본 발명의 비교예에 따른 와이-분기 광도파로의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 와이-분기 광도파로는 입력 광도파로(710)와, 분기 광도파로(720)와, 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)로 구성된다.
상기 입력 광도파로(710)는 그 입력측 단면(712)을 통해 광신호를 입력받으며, 그 출력측 단면(714)을 통해 상기 입력 광신호를 분기하여 출력하고, 그 입력측 단면(712)으로부터 그 출력측 단면(714)까지 폭이 일정한 직선형 광도파로이다.
상기 분기 광도파로(720)는 그 입력측 단면(712)을 통해 광신호를 입력받으며, 그 출력측 단면(714)을 통해 상기 광신호를 분기하여 출력하고, 상기 광신호의 진행 방향에 따라 점차로 그 폭이 넓어진다.
상기 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)는 각각 상기 분기 광도파로(720)의 출력측 단면(722)과 연결된 입력측 단면을 통해 상기 분기된 광신호를 입력받으며, 그 내측면(734 또는 744) 및 외측면은 해당 곡률로 벤딩되어 아크를 형성한다. 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(730 및 740)는 상기 분기된 광신호의 진행 방향에 따라서 점차적으로 그 폭이 넓어지며, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)의 내측면들(734 및 744)은 제3 간격(G3)으로 이격되어 있다. 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)는 상기 입력 광도파로(710)의 중심선(미도시)을 중심으로 대칭되게 형성된다. 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)의 내측면들(734 및 744)을 해당 곡률들에 따라 상기 입력 광도파로(710) 측으로 연장하면, 상기 입력 광도파로(710)의 출력측 단면(714) 상에서 만나게 된다. 즉, 상기 입력 광도파로(710)의 출력측 단면(714) 상에 가상의 첨두점(714)이 위치한다.
상기 입력 광도파로(710)에서 상기 제1 또는 제2 출력 광도파로(730 또는 740)로 진행하는 광신호는 불연속적인 모드 변화를 겪게 되며, 이로 인하여 상기 광신호의 손실이 발생한다. 예를 들어, 상기 입력 광도파로(710)의 폭이 8㎛이며, 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)의 길이가 1500㎛이고, 상기 와이-분기 광도파로로 1550㎚ 파장의 광신호가 입력되는 경우에, 상기 광신호의 손실은 3.062㏈인 것으로 측정된다.
도 16는 도 15에 도시된 와이-분기 광도파로를 진행하는 광신호의 도파 모드를 나타내는 도면이며, 도 17은 도 15에 도시된 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)의 출력측 단면들(734 및 744) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 모드 프로파일들을 나타낸 도면이다. 상기 분기된 광신호의 도파 모드를 보면, 상기 분기된 광신호들은 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)의 길이 방향들을 따라서 안정되게 진행함을 알 수 있다. 이 때, 상기 광신호는 상기 입력 광도파로(710)의 입력측 단면(712)으로 수직하게 입사된다.
도 17을 참조하면, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로(730 및 740)의 출력측 단면들(734 및 744) 상에 나타나는 분기된 광신호들의 제1 및 제2 모드 프로파일(810 및 830)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 모드 프로파일(810 또는 830)의 모드 중심(815 또는 835)은 제1 또는 제2 출력 광도파로(810 또는 830)의 중심선(820 또는 830)은 거의 일치함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광세기 분할기는 입력 광도파로의 모드와 제1 및 제2 출력 광도파로의 모드를 일치시킴으로써, 모드 불일치에 의한 모드 불안정 및 광손실을 최소화하여 출력 특성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광세기 분할기는 제1 및 제2 출력 광도파로를 서로 이격시키고 테이퍼 광도파로를 이용함으로써, 공정 오차에 대한 민감성을 완화시켜서 공정 오차에 따른 수율 감소를 최소화할 수 있으며 광손실을 최소화하여 출력 특성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 적층되며 파장에 따른 다채널로 구성된 광신호의 전송 매체가 되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성되며, 상기 코어는 상기 광신호가 입력되는 입력 광도파로와 각각 파워 분할된 상기 광신호의 일부를 출력하는 다수의 출력 광도파로로 이루어진 광세기 분할기에 있어서,
    상기 인접한 양 출력 광도파로들의 내측면들을 일부 연결하며, 상기 출력 광도파로의 일단 위치에서 시작하여 그 길이 방향을 따라 점점 그 두께가 감소하는 하나 이상의 테이퍼 광도파로를 포함함을 특징으로 하는 광세기 분할기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 광도파로와 다수의 출력 광도파로 사이에 개재되며, 상기 광신호의 진행 방향에 따라 점차로 그 폭이 넓어지는 분기 광도파로를 더 포함함을 특징으로 하는 광세기 분할기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테이퍼 광도파로는 그 두께가 연속적으로 감소하도록 경사진 형상을 취함을 특징으로 하는 광세기 분할기.
  4. 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상에 적층되며 광신호의 전송 매체가 되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성되는 광세기 분할기에 있어서, 상기 코어는,
    그 입력측 단면을 통해 광신호가 입력되는 입력 광도파로와;
    각각 상기 입력 광도파로의 출력측 단면으로부터 연장되며, 소정 곡률을 갖는 대향된 내측면들은 상기 입력 광도파로의 출력측 단면 상에서 만나고, 각각 그 입력측 폭이 상기 입력 광도파로의 출력측 폭을 양분하며, 각각 분기된 광신호를 출력하는 제1 및 제2 출력 광도파로를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광세기 분할기.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102944913A (zh) * 2012-11-22 2013-02-27 中国科学院半导体研究所 一种基于耦合模式分离的光分束器
CN105116491B (zh) * 2015-09-22 2018-04-24 东南大学 一种硅基槽波导集成型光功分器
US9778419B1 (en) * 2016-06-23 2017-10-03 The Boeing Company Fiber optical system with fiber end face area relationships
US10268002B2 (en) * 2017-06-06 2019-04-23 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Optical device package
US10048441B1 (en) * 2017-11-24 2018-08-14 King Saud University Variable optical splitter system
CN109407211B (zh) * 2018-11-30 2021-03-02 武汉邮电科学研究院有限公司 一种波导元件及分合束器
CN112230336B (zh) * 2020-10-16 2022-11-08 哈尔滨工业大学（深圳） 一种支持片上多模式的任意比例分光器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69415768T2 (de) * 1993-11-01 1999-06-10 Sumitomo Electric Industries Optisches Abzweigelement
JPH07198972A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Hitachi Cable Ltd Ｙ分岐光導波路
JP3175559B2 (ja) * 1995-07-03 2001-06-11 住友電装株式会社 光分岐結合器の製造方法
JP3152127B2 (ja) * 1995-10-18 2001-04-03 日立電線株式会社 Ｙ分岐導波路型光タップ
JP3077118B2 (ja) * 1996-02-02 2000-08-14 住友大阪セメント株式会社 Ｙ分岐光導波路
JPH09265018A (ja) * 1996-03-27 1997-10-07 Nec Corp 分岐合波光導波路回路
JP2001324630A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Nhk Spring Co Ltd Ｙ分岐光導波路
KR100416997B1 (ko) * 2001-07-23 2004-02-05 삼성전자주식회사 와이-분기 광도파로 및 이를 이용한 다단 광파워 분할기

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