KR20050020053A - 단일 편광 광 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일 편광 광 스위치에 관한 것으로서, 일측이 점점 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상의 선체 및 후체와, 그 선체와 후체를 연결하는 브릿지(bridge)로 이루어지는 소정의 편광용 광 도파로를, 광 스위치 앞단에 연결 및 형성함으로써, 특정 편광 방향의 광만을 통과시키고 그 특정 편광 방향 이외의 편광 방향을 가진 광은 방사되도록 할 수 있어, 이를 통해 불필요하게 발생되는 소멸비의 저하를 방지할 수 있도록 한다.

Description

단일 편광 광 스위치{Polarized optical switch}
본 발명은, 일측이 점점 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상의 선체 및 후체와, 그 선체와 후체를 연결하는 브릿지(bridge)로 이루어지는 소정의 편광용 광 도파로를, 광 스위치 앞단에 연결 및 형성함으로써, 특정 편광 방향의 광만을 통과시키고 그 특정 편광 방향 이외의 편광 방향을 가진 광은 방사되도록 하는, 단일 편광 광 스위치에 관한 것이다.
일반적으로, 광스위치란 입사광의 편광에 무관하게 출사되는 광의 경로를 인가되는 전압에 의해 바꾸어 주는 광소자를 말하며, 도 1은 이러한 일반적인 광 스위치가 도시된 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 일반적인 편광 광스위치는, LiNbO3로 이루어진 기판(100)과, 두 개의 Y자형 분기 영역과 그 분기 영역사이에 일정 거리만큼 이격된 두 개의 도파관으로 이루어진 광 도파로(110)와, 그 광 도파로(110)의 두 개의 도파관 사이 및, 특정 도파관의 좌측 및 우측 각각에 형성되어, 외부에서 발생한 스위칭 구동 전압을 전달하여 그 광 도파로(110)의 스위칭 동작을 조절하는 세 개의 금속 (120)으로 이루어진다.
이렇게 이루어지는, 일반적인 편광 무의존 광스위치는, X축, Y축 등의 편광 방향에 관계없이, 외부의 광 파이버(fiber)에서 입력되는 모든 편광 방향의 광을 통과시키나, 특정한 편광에 대해서만 스위칭 시킨다.
따라서 임의의 편광이 광 스위치에 입사될 시, 완벽한 스위칭을 일으킬 수 없으며, 이를 방지하기 위해서는 특정 편광 방향의 광만을 광 스위치로 통과시킬 필요가 있다.
이에 본 발명은 상기한 필요성을 만족시키기 위하여 개발된 것으로, 특정 편광 방향의 광만을 통과시키는, 단일 편광 광 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적에 따라 본 발명은, 일측이 점점 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상의 선체 및 후체와, 그 선체와 후체를 연결하는 브릿지(bridge)로 이루어지는 소정의 편광용 광 도파로를, 광 스위칭 앞단에 연결 및 형성함으로써, 특정 편광 방향의 광만을 통과시키고, 그 특정 편광 방향 이외의 편광 방향을 가진 광은 방사되도록 하여, 이를 통해 편광에 따른 소멸비의 저하를 최소화 할 수 있도록 하고자 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 단일 편광 광 스위치를 설명한다.
상기 도 2는 본 발명의 단일 편광 광 스위치가 도시된 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 편광 광 스위치는, 기판(200); 상기 기판(200)의 선단부에, 중앙에는 폭이 좁은 브릿지가 형성되고, 그 양측 각각에는, 상이한 경사 방향으로 기울어진 한 쌍의 측단부를 가지고 상기 브릿지의 양측면과 각기 연결되는, 선체와 후체가 형성되어, 외부의 광 파이버(fiber)(미도시)로부터 광을 입력받아 특정 편광 방향의 광만을 도파시키는 편광용 광 도파로(210); 상기 편광용 광 도파로(210)의 후체에 연결되는 일측과, 그와 대향하는 방향의 타측 각각에 Y자형의 분기 영역이 형성되며, 그 Y자형의 분기 영역사이에는 일정 거리만큼 이격된 제 1 도파관 및 제 2 도파관이 형성되어, 상기 편광용 광 도파로(210)에서 도파시킨 특정 편광 방향의 광을 스위칭하는 스위칭용 광 도파로(220); 상기 스위칭용 광 도파로(220)의 제 1 도파관과 제 2 도파관 사이, 상기 제 1 도파관의 좌측 및 상기 제 2 도파관의 우측 각각에, 외부에서 발생한 스위칭 구동 전압을 전달하여 상기 스위칭용 광 도파로(220)의 스위칭 동작이 조절되도록 하는 금속 전극군(電極郡)(230)으로 이루어진다.
이렇게 이루어지는, 본 발명의 단일 편광 광 스위치는, 하부에 리튬나이오베이트(LiNbO3)로 이루어진 기판과 같은 광 도파로용 기판(200)이 위치하며, 본 발명에 따라 그 기판(200)의 선단부에는, 특정 편광 방향의 광, 예컨대 수평 방향의 광만을 도파시키는 편광형 광 도파로(210)가 형성된다.
상기 편광형 광 도파로(210)는, 입력단과 출력단 각각에 일측이 점점 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상을 가진 두 개의 도파로와, 그 두 개의 도파로를 브릿징(bridging)하는 또 다른 도파로로 구성된다.
상기 편광형 광 도파로(210)를 구성하는 각각의 도파로는, 산소 플라즈마 분위기 하에서 광 도파로용 기판, 예컨대, 리튬나이오베이트(LiNbO3) 기판에 금속(metal)을 확산시켜 형성한 것으로, 상기 금속은 가능한 Ti를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 이러한, 즉 입력단과 출력단 각각을 테이퍼(taper) 형상의 도파로로 형성하고, 그 도파로들을 또 다른 도파로를 통해 브릿징시키게 되는 구조를 가지는편광용 광 도파로는, 그 광의 도파시에 굴절률의 변화량이 어느 정도 이상의 값을 가지지 않을 경우에는, 소정의 편광 방향의 광은 도파되지 않는 컷 오프(cut-off)영역이 발생하게 되어, 이를 통해 특정 편광 방향의 광만을 도파시키고 나머지 편광 방향의 광은 방사시킬 수가 있게 된다.
전술한 편광용 광 도파로의 효과는, 광 도파로용 기판이, 예컨대 LiNbO3 기판이 복굴절 특성, 즉, 편광 방향에 따라 상이한 굴절률 변화량을 나타내는 특성을 가지고 있기 때문에 나타나는 것으로, 본 발명에서는 이에 따라 소정 값 이상의 굴절률 변화량을 가진 편광 방향의 광만을 통과시킬 수 있도록, 전술한 바와 같은 구조의 편광용 광 도파로를, 종래의 스위칭 기능(function)을 하는 스위칭용 광 도파로 앞단에 연결 및 형성함으로써, 구현된다.
한편, 본 발명에 사용되는 스위칭용 광 도파로(220)는, 상기 편광용 광 도파로(210)의 일측과 연결되며, 상기 편광용 광 도파로(210)에 연결되는 일측 영역과, 그와 대향하는 방향에 위치하여 광을 외부로 출력하는 타측 영역 각각에는 Y자형의 분기 영역이 형성되며, 그 Y자형의 분기 영역사이에는 일정 거리만큼 이격된 제 1 도파관 및 제 2 도파관이 형성되어, 상기 편광용 광 도파로(210)에서 도파시킨 특정 편광 방향의 광을 스위칭(switching)하여 출력하는데, 이러한 스위칭(switching) 동작은 공지/공용 기술에 속하는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
금속 전극군(電極郡)(230)은 세 개의 금속체로 이루어지고, 각각은 상기 스위칭용 광 도파로의 제 1 도파관과 제 2 도파관 사이에, 그리고, 상기 제 1 도파관의 좌측 및 상기 제 2 도파관의 우측 각각에, 형성되어 외부의 전원에서 발생한 스위칭 구동 전압을 상기 스위칭용 광 도파로로 전달하여 상기 스위칭용 광 도파로가 스위칭 동작을 수행할 수 있도록 한다.
다음, 도 3은 본 발명에 사용되는 편광용 광 도파로를 좀 더 상세히 설명하기 위한 것으로서, 상기 도 3은 편광용 광 도파로의 확대 사시도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 편광용 광 도파로(210)는, 중앙에 폭이 좁은 브릿지(211)가 형성되고, 그 브릿지(211)의 좌측에는, 상이한 경사 각도1,2만큼 기울어진 한 쌍의 측단부를 가진 선체(212)가, 그 우측에는 상이한 경사 각도3, 4만큼 기울어진 한 쌍의 측단부를 가진 후체(213)가 연결 및 형성된다.
이러한 편광용 광 도파로(210)에서, 입력단인 선체(212)의 측단부를, 즉 경사각도 1, 2만큼 기울어져 끝이 점점 가늘어지는 테이퍼 형상의 측단부를, 통과하면서, 외부의 광 파이버(fiber)에서 입사된 광의 굴절율이 첫 번째로 가변되며, 그리고 이렇게 굴절률이 가변된 광은 브릿지(211)를 통해 출력단인 후체(213)로 입력되는데 이 때, 후체(213)의 측단부를 즉, 경사각도 3, 4만큼 기울어진 테이퍼 형상의 측단부를, 통과하면서 광의 굴절률이 두 번째로 가변된다.
그 결과, 상기 첫 번째 굴절률과 두 번째 굴절률의 변화량이 어느 정도 이상의 값을 가지지 않을 경우에는, 소정의 편광 방향의 광은 도파되지 않는 컷 오프(cut-off)영역이 발생하게 되어, 이를 통해 특정 편광 방향의 광만을 도파시키고 나머지 편광 방향의 광은 방사시킬 수가 있게 된다. 예를 들면, 수평 방향의 광은 도파시키고 수직 방향은 광은 방사시킬 수가 있게 된다.
한편, 후체(213)의 측단부를 통해 두 번째로 굴절률이 가변된 광은, 연결된 스위칭용 광 도파로(220)의 분기영역으로 도파되는데, 상기 선체(212), 브릿지(211), 후체(213)는 가능한, 산소 플라즈마 분위기 하에서 광 도파로용 기판, 예컨대, 리튬나이오베이트(LiNbO3) 기판에 금속(metal)을 확산시켜 형성한 도파로를 사용하고, 상기 금속으로는 Ti를 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 도 4는 전술한 스위칭용 광 도파로(220)를 좀 더 상세히 설명하기 위한 도면으로서, 상기 도 4는 본 발명에 사용되는 스위칭용 광 도파로(220)를 도시한 확대 사시도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 사용되는 스위칭용 광 도파로(220)는, 입력단과 출력단 각각에 형성된 Y자형의 제 1 분기 영역(221)과 제 2 분기 영역(222)이 형성되고, 상기 Y자형의 제 1 분기 영역(221)과 제 2 분기 영역(222)의 사이에는 일정 거리만큼 이격된 제 1 도파관(223)과 제 2 도파관(224)이 평행하게 형성되는데, 이러한 구조의 스위칭용 광 도파로는, 외부의 스위칭 전압의 인가 여부에 따라, 전계가 발생한 경우에는, 도파되는 광의 위상차가 만큼 되어 광출력이 0이 되고, 전계가 발생하지 않은 경우에는 위상차가 0이 되어 광출력이 최대가 됨으로써, 상기 편광용 광 도파로에서 도파시킨 특정 편광 방향의 광을 스위칭할 수 있게 되는데, 이에 대한 기술적 사상은 공지된 것으로 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
다음, 도 5는 금속 전극군(電極郡)을 좀 더 상세히 설명하기 위한 도면으로서, 상기 도 5는 본 발명에 사용되는 금속 전극군(電極郡)(230)의 부분 확대 사시도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 금속 전극군(電極郡)(230)은 세 개의 금속 전극(230A, 230B, 230C)으로 이루어지며, 부호 230B의 금속전극은 상기 스위칭용 광 도파로(220)의 제 1 도파관(223)과 제 2 도파관(224) 사이에 형성되며, 부호 230A와 부호 230C의 금속전극 각각은, 상기 제 1 도파관(223)의 좌측과 상기 제 2 도파관(224)의 우측에, 형성된다.
상기 금속전극들은, 그 하부에 형성된 각각의 콘택트 홀(contact hole)을 통해 리튬나이오베이트(LiNbO3) 기판과 같은 광 도파로용 기판과 전기적으로 연결되어, 외부의 전원에서 발생한 양(+)전위 또는 음(-)전위 등의 스위칭 구동 전압을 상기 기판으로 전달함에 따라 전계 발생 여부를 조절할 수 있도록 함으로써, 이를 통해 본 발명에 사용되는 스위칭용 광 도파로가 편광용 광 도파로에서 출력한 광을 스위칭시킬 수 있도록 하는데, 이러한 스위칭 동작은 종래의 공지 기술에 속하는 것으로 여기서는 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광 무의존 광 스위치는, 일측이 점점 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상의 선체 및 후체와, 그 선체와 후체를 연결하는 브릿지(bridge)로 이루어지는 소정의 편광용 광 도파로를, 광 스위치 앞단에 연결 및 형성함으로써, 특정 편광 방향의 광만을 통과시키고 그 특정 편광 방향 이외의 편광 방향을 가진 광은 방사되도록 할 수 있어, 이를 통해 편광에 따른 광 스위치의 소멸비 저하를 최대한으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 일반적인 광 스위치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 단일 편광 광 스위치를 도시한 사시도
도 3은 도 2의 편광용 광 도파로를 도시한 확대 사시도
도 4는 도 2의 스위칭용 광 도파로를 도시한 확대 사시도
도 5는 도 2의 금속전극군을 도시한 확대 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 기판 210 : 편광용 광 도파로
220 : 스위칭용 광 도파로 230 : 금속 전극군(電極郡)

Claims (5)

  1. 기판;
    상기 기판의 선단부에, 중앙에는 폭이 좁은 브릿지가 형성되고, 그 양측 각각에는, 상이한 경사 방향으로 기울어진 한 쌍의 측단부를 가지고 상기 브릿지의 양측면과 각기 연결되는, 선체와 후체가 형성되어, 외부의 광 파이버(fiber)로부터 광을 입력받아 특정 편광 방향의 광만을 도파시키는 편광용 광 도파로;
    상기 편광용 광 도파로의 후체에 연결되는 일측과, 그와 대향하는 방향의 타측 각각에 Y자형의 분기 영역이 형성되며, 그 Y자형의 분기 영역사이에는 일정 거리만큼 이격된 제 1 도파관 및 제 2 도파관이 형성되어, 상기 편광용 광 도파로에서 도파시킨 특정 편광 방향의 광을 스위칭하는 스위칭용 광 도파로;
    상기 스위칭용 광 도파로의 제 1 도파관과 제 2 도파관 사이, 상기 제 1 도파관의 좌측 및 상기 제 2 도파관의 우측 각각에, 외부에서 발생한 스위칭 구동 전압을 전달하여 상기 스위칭용 광 도파로의 스위칭 동작이 조절되도록 하는 금속 전극군(電極郡)으로 이루어지는, 단일 편광 광 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은;
    LiNbO3로 이루어진 기판인 것을 특징으로 하는, 단일 편광 광 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 편광용 광 도파로 및 스위칭용 광 도파로는;
    LiNbO3에 금속(metal)을 확산시켜 형성한 것을 특징으로 하는, 단일 편광 광 스위치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속(metal)은;
    Ti인 것을 특징으로 하는, 단일 편광 광 스위치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 편광용 광 도파로의 선체와 후체는;
    각각의 측단부가 테이퍼(taper)형상인 것을 특징으로 하는, 단일 편광 광 스위치.
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