KR20050076711A

KR20050076711A - 도파관과 전력 모니터를 가진 광결합층을 가진 가변 광학감쇠기

Info

Publication number: KR20050076711A
Application number: KR1020050005771A
Authority: KR
Inventors: 아오키시게노리; 요코우치기시오; 나가에다히로시; 스기모토가오루; 글레보프알렉사이
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2005-07-26
Also published as: US7043132B2; TW200528784A; KR100607982B1; US20050157983A1; JP2005208650A; TWI255931B

Abstract

광 네트워크에서 신호의 세기는 가변 광 감쇠기(VOA)를 이용하여 제어 가능하다. 본 발명은 예컨대 파중 분할 다중화 신호의 이득 제어의 채널 정규화를 제공는 데 특히 적합한 VOA이다. 본 발명의 VOA는 광전 재료를 포함하는 클래딩을 가진 도파관과 전압차가 전극에 인가되는 경우 광전 재료 내에서 전계를 발생하는 전극을 포함한다. VOA는 또한 도파관의 코어에 평행하며 감쇠 신호로부터 광을 수신하도록 코어에 광결합된 층을 포함하고 있다. 파워 미터는 층으로부터 신호 감쇠된 광량의 표시로서 광을 수신하여 전극 전압을 제어한다.

Description

도파관과 전력 모니터를 가진 광결합층을 가진 가변 광학 감쇠기{VARIABLE OPTICAL ATTENUATOR HAVING A WAVEGUIDE AND AN OPTICALLY COUPLED LAYER WITH A POWER MONITOR}

본 발명은 일반적으로 광통신 장치(소자) 기술에 관한 것으로서, 특히 광전 재료 상에 제조된 가변 광감쇠기에 관한 것이다.

고속의 광 네트워크는 광섬유 네트워크를 통해 광신호로서 정보를 장거리 전송한다. 바람직하게는 광증폭기를 이용한 광신호의 증폭은 신호 세기(강도)를 유지하기 위해 장거리 네트워크를 따라 일정 간격으로 필요하다. 일부 개선된 네트워킹 기술은 동일한 광섬유를 통해 동시에 다채널을 전송하기 때문에, 각 채널에 대해 이득이 동일해야 한다. 예컨대 파장 분할 다중화(WDM) 방식을 이용하는 네트워크는 다른 파장에서 동일한 광섬유를 통해 다채널을 전송한다. 기존의 광증폭기가 파장 의존 이득을 갖기 때문에, 반복된 증폭은 전송되는 정보를 왜곡시킬 수가 있다. 파장 의존 이득은 다른 신호 채널의 광등화에 의해 해결될 수 있다. 실제적으로 이러한 광등화는 가변 광감쇠기(VOA)를 이용하여 수행된다.

현재 이용 가능한 VOA의 형태는 몇 개가 있다. 한가지 형태의 VOA에 있어서, 마흐-첸더 간섭계 (Mach-Zehnder Interferometer)는 온도 의존 굴절율(열광학 효과)을 갖는 광경로에서 한 재료를 갖고 있다. 마흐-첸더 간섭계는 열광학 재료의 온도 변화가 출력 광세기를 변화시키도록 구성된다. 이와 같이 열광학 재료의 온도를 조절하여 감쇠가 조절된다. 열광학 VOA가 양호한 광결합 특성과 편광 의존 특성을 가질지라도, VOA는 10 ms 이상의 비교적 느린 응답 시간을 가지며 전력 소비가 커서 VOA는 고속 네트워킹에 적합하지가 않다.

현재 또 다른 가용한 VOA는 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 소자를 이용하고 있는데, 광을 감쇠하기 위해 이동 가능한 마이크로 소자를 이용하고 있다. MEMS소자는 또한 밀리초 정도의 응답 시간을 갖는 비교적 느린 소자이며, VOA의 다수 이동 부품으로 인해 신뢰성 문제를 갖는다.

속도 및 신뢰성 문제 이외에, 어레이 또는 다른 소자 내에 조립 가능한 VOA가 필요하다. 대다수의 채널이 WDM 네트워크용으로 제공되는 경우, 소형 크기의 VOA를 제조하고, VOA를 어레이 내에서 조립하고, 멀티플렉서 또는 디멀티플렉서와 같은 다른 WDM 소자 내에서 VOA를 결합할 수 있는 큰 이점이 될 것이다. 지금까지 VOA를 어레이 내에 혹은 다른 소자 내에 구성하는 것이 어려웠다.

따라서, 현재 가용한 소자 보다 고속이며, 어레이로서 다수로 조립 가능한 VOA를 갖는 것이 바람직하다. 다른 WDM 소자 내에 통합할 수 있는 기술로 제조된 VOA가 또한 바람직하다.

본 발명은 도파관의 일부이며 도파관의 클래딩과 인접한 광전 재료에 전계를 인가함으로서 감쇠 제어되는 도파관을 제공하여 VOA가 갖는 상기 문제점을 해결한다.

본 발명의 한 형태는 광신호를 가변적으로 감쇠하는 하나의 도파관과 하나의 층을 가진 장치를 제공하는 것이며, 각각의 도파관과 층은 가변 굴절율의 클래딩에 의해 분할된 제1 굴절율을 가진다. 도파관과 층 사이의 클래딩의 일부분은 전극간 전압차에 따라 EO 재료의 굴절율을 가변하기 위해 전계를 인가하는 전극과 EO 재료를 포함한다. 일실시예에 있어서, 클래딩 및 EO 재료는 전계 부재 시 제2 굴절율을 가져 저손실의 도파관이 된다. EO 재료는 전압차를 인가하여 제1 굴절율을 갖도록 변경 가능하여 고손실의 도파관이 되며, 광의 대부분이 층내에 결합됨으로써 감쇠된다. 층에 광결합된 센서는 전극에 인가된 전압을 제어하기 위해 사용 가능한 감쇠된 신호로부터 제거된 광량을 표시한다. 또 다른 실시예에서, 본 발명은 복수의 광신호 중 개개의 신호를 가변적으로 감쇠하는 개개의 소자 어레이를 포함한다.

본 발명의 또 다른 형태는 광신호를 가변적으로 감쇠하는 소자를 제공하는 것이다. 소자는 제1 굴절율을 갖는 코어를 가진 도파관 및 제2 굴절율을 갖는 재료와 코어에 인접하는 제1 측면과 코어로부터 멀리 떨어져 있는 제2 측면을 가진 재료를 포함하는 클래딩을 구비한 도파관을 포함한다. 소자는 또한 EO 재료 내에서 전계를 발생하여 상기 EO 재료의 굴절율을 변화시키기 위한 한쌍의 전극과 EO 재료의 제2 측면에 인접하며 제1 굴절율과 대략 동일한 굴절율을 갖는 층을 포함한다. 상기 도파관을 관통하여 투과된 입사 도파관의 광량은 한 쌍의 전극에 인가된 전압에 따라 변화하며, 입사광의 적어도 일부는 상기 층을 따라 투과되는 상기 도파관을 관통해서 투과되지 않는다. EO 재료의 굴절율이 제1 굴절율에서 제2 굴절율로 인가된 전압차에 따라 가변하는 것이 바람직하다. 일실시예에 있어서, 층에서 광에 비례하는 출력을 제공하도록 층에 센서가 광학적으로 결합된다. 제어기가 센서 출력을 수신하여 전극과의 전압차를 제어하는 것이 좋다. 또 다른 실시예에서, 제1 재료는 기판 상에 있다. 한쌍의 전극 중 하나의 전극은 기판과 제1 재료 사이에 개재되며 한쌍의 전극 중 다른 하나의 전극은 코어에서 멀리 떨어진 층 상에 개재된다. 또 다른 실시예에 있어서, 한쌍의 전극 각각은 동일 평면상에 있고 도파관과 평행하며, 하나의 엣지를 갖고, 엣지쌍은 일정 간격을 가지며, EO 재료의 적어도 일부는 한쌍의 엣지 사이에 존재한다. 간격은 일정하거나 도파관을 따라 규칙적으로 반복될 수가 있다.

본 발명의 또 다른 형태는 복수의 광신호를 가변적으로 감쇠하는 소자 어레이를 제공하는 것이다. 소자 어레이는 복수의 일정 간격의 도파관을 포함한다. 각 도파관은 제1 굴절율을 갖는 코어와 제2 굴절율을 갖는 재료와 코어에 인접한 제1 측면과 코어로부터 멀리 떨어진 제2 측면을 가진 EO 재료를 포함하는 클래딩을 구비하고 있다. 소자는 또한 EO 재료 내에서 전계를 발생하여 상기 EO 재료의 굴절율을 변화시키는 한쌍의 전극과 EO 재료의 제2 측면에 인접하며 제1 굴절율과 대략 동일한 굴절율을 갖는 층을 포함하고 있다. 상기 도파관을 통해 투과된 입사 도파 광량은 전극쌍에 인가된 전압에 따라 가변하며, 입사광의 적어도 일부는 상기 층을 따라 투과되는 상기 도파관을 통해 투과되지 않는다. EO 재료의 굴절율이 제1 굴절율에서 제2 굴절율로 인가된 전압차에 따라 가변하는 것이 바람직하다. 일실시예에 있어서, 층내의 광에 비례하는 출력을 발생하도록 센서가 층에 광학적으로 결합된다. 제어기가 센서 출력을 받아서 전극과의 전압차를 제어하는 것이 바람직하다. 또 다른 실시예에 있어서, 제1 재료는 기판 상에 개재되어 있다. 한쌍의 전극 중 하나의 전극은 기판과 제1 재료 사이에 개재되어 있고, 다른 하나의 전극은 코어에서 멀리 떨어져 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 한 쌍의 전극 각각은 동일 평면 상에 있으며 도파관과는 평행하고, 한 쌍의 전극 각각은 하나의 엣지를 가지고 있으며, 각각의 엣지는 일정 간격을 가지며, EO 재료의 적어도 일부는 엣지 쌍 사이에 개재되어 있다. 간격은 일정하거나 도파관을 따라 규칙적으로 반복될 수가 있다.

이후, 본 발명의 보다 상세한 설명을 위해 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

도면에서 참조 부호는 도면에서 도시하고 있는 임의 구성요소, 형태 혹은 특징을 나타내기 위해 사용되며, 하나 이상의 도면에 공통의 참조 부호는 동일 구성요소, 형태 또는 특징을 표시한다.

본 발명은 현재 가용한 VOA와 관련된 문제점을 해결하는 VOA에 관한 것이다. 예컨대, 본 발명에 따라 제공된 VOA는 기존의 VOA 보다 고속이며, 근접 패키징된 어레이로 제조 가능하고, 감쇠를 모니터링하기가 쉽다. 따라서 VOA가 WDM 네트워크에서 용이하게 이용 가능하다. 보다 상세하게는 본 발명에 따른 VOA는 광학적으로 결합된 층에서 도파관의 코어로부터의 광누설을 제어함으로써 감쇠를 제공한다. 이 층은 때론 "드레인층"이라 불린다. 드레인층의 광학적 특성을 선택함으로써, 감쇠가 증가되며, 누설광은 층에 제한됨으로써 입력 신호로부터 감쇠된 광의 모니터링을 용이하게 한다.

도 1은 WDM 네트워크의 이득 등화기(10)에서 사용되는 본 발명의 VOA 어레이(100), 세기 모니터 어레이 혹은 파워 미터(18)의 개략도이다. VOA 어레이(100) 및 세기 미터 어레이(18) 이외에, 이득 등화기(10)는 디멀티플렉서(DMUX)(15), 멀티플렉서(MUX)(25), 제어기(33)를 포함한다. 이득 등화기(10)는 광섬유(13)에 의해 제공되는 소스(11)로부터의 WDM 신호(17')를 수신하여 등화된 신호(21')를 발생하도록 각 WDM 신호의 세기를 개별적으로 조절하며, 등화된 신호는 광섬유(27)를 통해 WDM 신호 수신기(29)로 전송된다.

WDM을 이용함으로써 신호(17') 및 신호(21')와 같은 각각의 신호는 2개 이상의 개별 신호 또는 채널을 포함한다. 여기서 채널수는 "n"으로 표시되며, n은 2 이상의 수이다. 개개의 신호(17')는 일반적으로 17(1),17(2), ... ,17(n), 혹은 신호 17(m) 중 하나의 신호(17)로서 표시되며, m은 일반화 지수이다. 개개의 신호(21')는 신호 21(1), 21(2), ... 21(n) 혹은 신호 21(m)로서 신호(21)에 대한 유사 신호를 표시한다.

이득 등화기(10)는 다음과 같이 신호(21')를 형성하도록 신호(17')의 세기를 조절한다. DMUX(15)는 WDM 신호(17')를 수신하여 WDM 신호를 n 개별 신호(17)로 분할한다. VOA 어레이(100)는 각각의 WDM 채널에 대응하는 n 개별 VOA, 상세하게는 VOA 101(1), VOA 101(2), ..., VOA 101(n)를 포함한다. 여기서 개개의 VOA 어레이를 VOA (101)라 하며, n 이외의 번호에 의해서 m 번째 VOA가 VOA 101(m)라 불린다.

후술하는 바와 같이, VOA (101)는 신호(17)를 수신하여 2개의 광학 출력, 즉 등화 신호(21)와 모니터 신호(23)를 발생한다. 상기 번호 매긴 규칙을 이용해서 n 모니터 신호(23)는 모니터 신호 23(1), 23(2), ... ,23(n) 중 하나로 지칭된다. VOA 어레이(100)는 또한 n 개별 세기 모니터 19(1), 19(2), ...19(n) 혹은 일반적으로 세기 모니터(19)를 포함하는 세기 모니터 어레이(18)를 포함한다. 계속해서 기술하는 바와 같이, 각각의 세기 모니터(19)는 모니터 신호(23)를 수신하여 모니터 신호의 세기에 비례하는 전기 신호(31)를 발생한다. 제어기(33)는 각각의 n 채널로부터 전기 신호(31)를 받아들여 VOA(101) 내의 대응 신호(17)의 감쇠에 적용될 보정량을 계산하고, 보정 신호(35)를 VOA에 공급한다. 일실시예에 있어서, 각 채널은 그 채널의 모니터된 신호에 따라 서로 독립적으로 감쇠된다. 또 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 채널은 다른 채널로부터의 정보를 이용하여 감쇠된다. 따라서 예컨대 하나의 채널은 VOA 어레이(100)를 조정하기 위해 공지의 세기 레벨을 제공한다. MUX(25)는 n 등화 신호를 등화 WDM 신호(21')로 재결합한다. 멀티플렉서 및 디멀티플렉서는 공지되어 있으며, 예컨대 어레이 도파관 격자(AWG) 혹은 박막 필터를 포함할 수 있다.

본 발명의 VOA 어레이(100)의 개략이 도 2, 3, 4에 제시되며 도 2는 기판(201) 상에 형성된 본 발명의 2개의 제1 실시예 VOA(100)의 상부 개략도이며, 도 3은 도 2의 3-3에서 본 단면도이고, 도 4는 도 2의 4-4에서 본 측단면도이다. 도 2, 3, 4는 예증의 도면이며 본 발명의 일부 형태를 강조하고 있다. 이 실시예 및 다른 실시예의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있는 구성 및 다수의 재료가 있으며 여기서 제시하고 있는 실시예에 만 제한되는 것은 아니다.

도 2는 2개의 전형의 인접 VOA 101(m) 및 101(m+1)를 도시한다. 각 VOA(101)는 신호(17)를 수신하기 위한 DMUX(15)에 광학적으로 결합된 입력(202)에서 등화된 신호(21)를 공급하는 MUX(25)에 결합된 출력(204)으로 연장한다. 도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 각 VOA(101)는 코어(205)와 주변 클래딩(211)을 포함하는 도파관(203)과 드레인층(213)을 포함하고 있다. 코어(205), 클래딩(211) 및 드레인층(213)의 광학적 특성은 이후 계속해서 설명되는 바와 같이 입력(202) 및 출력(204) 사이의 광의 감쇠가 제어 가능하도록 선택된다.

코어(205)를 통과하는 광의 감쇠는 코어(205)와 드레인층(213) 사이의 클래딩(211)의 굴절율(R.I.)을 변경하는 동안 코어를 통과하는 광을 전파함으로써 달성된다. 코어(205)로부터의 감쇠된 광은 클래딩(211)의 변경된 R.I.에 따라서 드레인층(213)에 결합된다. 클래딩(211)의 일부 또는 모두를 형성하기 위한 양호한 굴절율 변경 가능한 재료가 EO 재료이다. 공지된 바와 같이, 이 재료는 재료 내의 전계에 따라서 가변하는 R.I.를 가진다. 광전 효과는 EO 재료에 대한 원자 레벨의 변화에 기인하여 본질적으로 매우 빠르다. 원자 레벨 변화는 수 나노초 정도의 속도에서 일어날 수 있다. VOA(101)의 동작 속도는 약 1 내지 500 나노초 정도로 빠를 수가 있다.

본 발명에 있어서, 코어(205) 및 드레인층(213) 사이의 클래딩(211) 부근 혹은 대향면에 위치하고 있는 전극(도 5a 및 도 5b에 도시됨)에 인가된 전압차에 따라서 R.I.의 변화를 발생하도록 도파관 클래딩의 EO 재료 부근에서 전극이 제공된다. VOA(101)의 전극에 가해진 전압이 없으면 도파관(203)은 저손실 도파관이며, 전압이 VOA의 전극에 인가될 때 도파관을 통과한 손실은 증가하는 것이 바람직하며, VOA로부터 감쇠되는 실질적인 광량은 드레인층(213)으로 지향된다.

광학적 특성의 선택에 관해서 계속해서 설명되는 동안, 반드시 필요하지는 않지만 재료 특성 및 규격은 (1) VOA의 전극 양단에 인가된 전압이 없는 경우, 클래딩(211)은 VOA를 통해 광을 효율적으로 투과하고, (2) VOA의 전극 양단에 전압차가 가해진 경우, 코어(205)와 드레인층(213) 사이의 클래딩(209)의 R.I.에 영향을 미치는 전계가 설정됨으로써 코어로부터의 광이 드레인층에서 결합되도록 선택된다. 출력(204)으로부터 나오는 광입사 입력(202) 부분은 전극에 인가된 전압차에 따라 제어 가능하다. VOA(201)를 통과하는 광신호의 제어는 이후 설명되는 바와 같이 층(209) 양단에 인가된 전압차에 따라서 층에 전계를 인가하여 광전층(209)의 R.I.를 변경함으로써 달성된다. VOA(201)로부터 감쇠된 광이 드레인층(213)에서 결합되므로, VOA로부터 감쇠된 광은 코어(205)를 향해 후방 산란되지 않으며, 이후 설명되는 바와 같이 층으로부터 편리하게 샘플링되어 VOA를 제어하도록 사용 가능하다.

특히, 클래딩(211)은 제1 클래딩(207)과 제2 클래딩(209)을 포함하고 있다. 제2 클래딩(209)의 R.I.는 이후 설명되는 바와 같이 조정 가능하며, 코어(205), 제1 클래딩(207), 드레인층(213)의 굴절율은 비교적 일정하거나 제2 클래딩의 R.I. 보다는 훨씬 작게 변화한다. 이와는 달리 클래딩(207,209)은 EO 재료로 제조 가능하다. 공지된 바와 같이, 클래딩(209)의 EO 재료의 R.I.는 연속해서 제어 가능하게 변경 가능하다. R.I.를 제어함으로써 본 발명의 VOA는 입력(202)과 출력(204) 사이에서 광을 제어 가능하게 감쇠할 수가 있다.

코어(205)와 드레인층(213)이 동일한 R.I.를 가지며, 클래딩(207)이 저 R.I를 갖는 것이 바람직하다. 클래딩(209)은 적절한 전계를 인가함으로써 코어(205) 및 드레인층(213)의 R.I.와 클래딩(207)의 R.I. 사이에서 변화될 수 있는 R.I.를 가진 EO 재료로 제조된다. 전계 부재 시(전극에 전력이 가해지지 않은 경우), 클래딩(209,207)의 굴절율이 동일하여 0 dB 정도로 작은 VOA 양단의 감쇠가 되며, 전계 존재 시(전극에 전력이 가해진 경우), 클래딩(209)의 R.I.가 코어(205)와 드레인층(213)의 R.I.와 동일하여 15 dB/cm 정도로 큰 VOA 양단의 감쇠가 되는 것이 바람직하다.

이와 같이 VOA(101)에 전력이 가해지지 않는 경우 도파관(203)의 감쇠는 작으며 전력 입력이 증가함에 따라 감쇠가 커진다. 출력(204)에 도달하지 않는 입력(202)으로부터의 광부분을 "누설"광(광이 도파관(203)으로부터 누설된다)이라고 한다. 누설광은 드레인층(213)을 통해 우선적으로 전파하여 모니터 신호(23)로서 출력(204) 부근에서 출현한다. 비록 신호(23)가 도파관(203) 방향으로 전파하는 것으로 도시되고 있을지라도, 일부 광은 광선(23')으로 개략 도시한 바와 같이 도파관을 떠나서 전파할 수 있다. 이와 같이 모니터 신호(23)는 신호(17)로부터 감쇠된 광의 일부분이다.

클래딩(211)의 EO 재료의 R.I.의 변화를 줄이기 위한 전극과 클래딩(211)의 두 실시예가 5A-5A 및 5B-5B에서 본 단면도로서 도 5a 및 도 5b에 도시되고 있다. 도 5a 및 도 5b의 실시예에 있어서, 코어(205) 및 드레인층(213)은 1.567의 R.I.를 갖는 광폴리머이며, 클래딩(207)은 1.563의 R.I.를 갖는 광폴리머이다. 클래딩(209)은 전계 부재 시 1.563의 R.I.와 전극간 최대 전압차에서 1.567의 R.I.를 갖는 EO 재료이다.

도 5a는 기판(201)과 클래딩(207) 사이의 전극(501b)과 드레인층(213) 상부 상의 전극(501a)을 갖는 VOA(101')를 도시하고 있다. 전극(501a,501b)은 VOA(101') 길이를 따라 연장하며, 클래딩(209)은 코어(205)와 드레인층(213) 사이의 영역으로 제한된다. 전극(501a,501b) 사이에 전압차를 인가하면 제2 클래딩(209)의 EO 재료 내에서 전계를 발생시켜 제2 클래딩의 R.I.를 증가시킨다.

도 5b는 코어(205)의 상부를 연장하는 제1 클래딩(207')과 코어 및 제1 클래딩에서 드레인층(213)으로 연장하는 제2 클래딩(209')을 가진 VOA(101')를 도시하고 있다. 제2 클래딩(209')은 제1 전극(503a)과 제2 클래딩 내에 임비드된 제2 전극(503b)을 가진다. 전극(503a,503b)은 VOA(101'')의 길이를 따라 연장하며, 클래딩(209)은 코어(205)와 드레인층(213) 사이의 영역으로 제한된다. 전극(503a) 및 전극(503b) 간의 갭은 전계를 발생하며 그에 따라 영역(507) 내에서 클래딩(209)의 EO 재료의 R.I.의 변화를 발생시킨다. 또한, 전극(503a) 및 전극(503b) 간의 갭은 코어(205)와 드레인층(213) 사이에서 개구를 형성시켜 코어로부터 감쇠된 광을 층으로 전파 가능하게 한다. 따라서 그것은 코어(205)와 드레인층(213) 사이의 영역에서 클래딩의 R.I를 변경하여 코어와 드레인층을 광학적으로 결합하는 EO 재료의 조합 및 전극의 배치임을 알 수 있다.

단순화된 VOA 구조의 컴퓨터 시뮬레이션은 감쇠에 대한 VOA의 규격과 R.I. 영향을 보여준다. 이 결과가 도 14a 내지 도 15b에서 각종 설계 파라미터의 함수로서 도파관 길이를 dB/cm으로 광전력의 손실 또는 감쇠로서 표현되고 있다. 도 14a 및 도 15a는 도 2의 3-3에서 본 것과 유사하며 2개의 시뮬레이션 계산 영역인 단면도이며, 도 14b 및 도 15b는 1.550 ㎛ 광 전파의 시뮬레이션 결과를 보여주는 대응 그래프이다. 도 14a는 코어(1401)를 가진 제1 영역(1400), 클래딩(1403), 드레인층(1405)을 도시한다. 도 14b에 제시된 결과의 경우, 코어(1401)는 1.567의 R.I.를 가지며 한 측면에서 s=7㎛의 스퀘어 단면을 가지며 1.563의 R.I.를 갖는 클래딩(1403)에 의해 둘러쌓여 있다. 클래딩(1403)은 코어(1401)에서 드레인층(1405)으로 높이 d로 연장한다. 시뮬레이션의 총 높이와 폭은 코어(1401)를 중심으로 한 측면에서 A=50㎛이다.

도 14b는 드레인층(1405)의 R.I.와 클래딩(1403)의 높이 d의 함수로서 광전력의 손실을 도시하고 있다. 클래딩(1403) 전체는 동일 R.I.를 가지며 이 계산은 전력 공급되지 않은 VOA로부터의 손실을 나타낸다. 도 14b에 제시된 각각의 값 d의 경우 광전력 손실은 드레인층(1405)의 R.I.가 클래딩(1403)의 R.I.와 동일한 경우, 최소이다. 즉 드레인층(1405)의 R.I.가 클래딩의 R.I.와 매칭하는 경우 부가 클래딩으로서 기능한다. 또한, d의 각 값에 대해 드레인층(1405)의 R.I.가 부분적으로 코어 및 드레인층의 광결합으로 인해 코어(1401)의 R.I.와 동일한 경우 손실은 최대이다. 또한, 드레인층(1405)의 R.I.의 임의값에 대해 d가 감소하면 클래딩 두께가 감소하여 광전력 손실이 증가한다.

도 15a는 코어(1501), 하부 클래딩(1503), 임비디드 전극(1509a,1509b)을 가진 상부 클래딩(1505), 드레인층(1507)을 가진 계산 영역(1500)을 도시하고 있다.도 15b에 제시된 결과의 경우, 코어(1501)는 s=7㎛의 스퀘어 단면과 1.567의 R.I.를 가지며, 1.563의 R.I.를 갖는 하부 클래딩(1503)에 의해서 한 측면과 상부 클래딩(1505)에 의해서 또 다른 측면에서 둘러싸여 있다. 상부 클래딩(1505)은 가변 높이 d와 가변 R.I.를 가진다. 전극(1509a,1509b)은 20㎛의 b 분리부를 가지며 클래딩(1503)과 상부 클래딩(1505) 사이의 계면으로부터 높이 t=4㎛로 위치하고 있다. 전극(1509a)과 전극(1509b)간 전압차의 인가는 R.I. 영역(1511)을 변경함으로써 시뮬레이션된다. 시뮬레이션의 총 높이 및 폭은 한 측면에서 A=50㎛이다.

도 15b는 감쇠가 클래딩(1505)의 R.I와 d에 종속됨을 보여주며, 클래딩의 R.I.의 값과 작은값 d에 대해 감쇠가 증가하여 코어(1501)의 R.I.에 접근한다.

도 14b와 도 15b의 결과는 수개의 설계 파라미터에 따라 손실 및 감쇠에 있어서 트레이드 오프가 있음을 보여주고 있다. 특히 그 결과는 전력 공급되지 않은 VOA(101) 밖에서의 광결합은 코어 및 드레인층이 동일 R.I.를 갖는 경우와 코어 및 드레인층간의 클래딩의 굴절율이 가장 작은 경우에 최대가 되며, 클래딩의 굴절율을 변경함으로써 감쇠가 가변될 수 있음을 보여주고 있다. 도 17은 코어(1705), 제1 클래딩(1707)과 제2 클래딩(1709)을 포함하는 클래딩(1711), 드레인층(1713)을 갖는 본 발명의 VOA(1701)의 일실시예에 대한 규격을 도시하고 있다. 또한 VOA(1701)는 도시하고 있지는 않으나 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명된 제2 클래딩(1709) 주위에 배치된 전극을 가지며 이에 대해서는 상세히 후술된다. 양호한 실시예에서 코어(1705)는 1.567의 R.I.를 가지며 한 측면에서 s=7㎛의 스퀘어 단면을 갖고, 제1 클래딩(1707)이 바닥과 측면을 둘러싸며 제2 클래딩(1709)이 상부를 둘러싸고 있다. 제1 클래딩(1707)은 1.563의 R.I.를 가지며 코어(1705) 아래에서 거리 Z를 연장하며, 여기서 Z은 5㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 15㎛이다. 제2 클래딩(1709)은 코어(1705)에서 층(1713)으로 거리 Y를 연장하며, 전극 양단의 전압차가 0에서 어떤 최대치로 증가될 때 1.563에서 1.567까지 가변될 수 있는 R.I.를 갖는 EO 재료를 포함한다. Y 값은 5㎛ 내지 20㎛ 범위이며, 바람직하게는 약 8㎛이다. 층(1713)은 바람직하게는 코어(1705)와 동일한 R.I.를 가지며 1㎛ 내지 10㎛ 범위 혹은 바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛ 범위의 높이 T를 가진다. VOA(1701)는 30㎛ 이상 바람직하게는 약 250㎛의 폭 W을 가진다.

도 18은 감쇠에 대한 층(1713)의 R.I.의 영향을 도시하는 그래프로서, 클래딩(1709)의 R.I.의 함수로서 감쇠가 코어(1705)의 R.I.와 동일한 값을 갖는 층(1713)의 R.I.에 대한 곡선(1801)과 클래딩(1707)의 R.I.와 동일한 값을 갖는 층(1713)의 R.I.에 대한 곡선(1802)으로 도시되고 있다. 도 18은 동일층(1713)과 코어(1705) 굴절율을 갖는 도파관이 클래딩(1709)의 동일 R.I.에서 고 감쇠됨을 보여주고 있다. 따라서 층(1713)의 R.I.는 VOA의 성능을 개선하는데 효과적이다.

제2 실시예 VOA(601) 및 대응 파워 미터(19)가 도 6 내지 도 8에 도시되며, 도 6은 도 2의 6-6에서 본 측단면도이며, 도 7은 상면도이고, 도 8은 도 7의 8-8에서 본 측단면도이다. 각 VOA(601)는 광입력(17)을 받아들이기 위한 입력(602), 신호(21)를 공급하기 위한 출력(604), 모니터 신호(23)를 공급하기 위한 모니터 출력(606)을 구비하고 있다. VOA(601)는 클래딩(611)에 의해서 둘러싸인 입력에서 출력에 이르는 도파관 코어(605), 클래딩(611) 상부의 드레인층(613), 클래딩(611)과 기판(201) 사이의 제1 전극, 모니터 출력을 포함하는 층(613) 상부의 제2 전극(623)을 구비하고 있다. 클래딩(611)은 제1 클래딩(607)과 제2 EO 클래딩(609)을 구비하고 있다. 특히, EO 클래딩(609)은 EO 재료로 제조되고. 제1 클래딩(607), 코어(605) 및 층(613)은 EO가 아닌 재료로 제조된다. 입력(602) 및 출력(604)은 코어(605)의 단부에 대응하며, 광은 코어 내외에서 각각 결합되며 바람직하게는 광섬유(도시 안됨)에 의해서 결합된다.

코어(605), 클래딩(611), 및 층(613)의 재료는 WDM 신호의 파장에 대해서 광학적으로 투명한 재료이다. 기판(201) 재료는 반드시 필요한 것은 아니나 WDM 파장에 광학적으로 투명할 수 있다. 재료 광학 특성 및 규격과 전극(621,623)의 간격 및 배치는 다음과 같이 EO 클래딩(609)의 광전 제어 가능한 R.I.에 따라서 도 6의 코어(605) 내의 화살표로 표시한 바와 같이 입력(602)에서 출력(604)으로 VOA(601)를 가로질러 진행하는 광을 제어 가능하게 패스, 감쇠 혹은 차단하도록 선택된다. EO 클래딩(609)이 코어(605)의 R.I.와 동일한 R.I.를 갖는 경우, VOA(601)의 재료 및 규격은 코어 및 클래딩(611)이 입력(602)과 출력(604) 사이에서 저손실의 도파관이 되게 하는 재료 및 규격이다. EO 클래딩(609)이 클래딩(607)의 것과 동일한 R.I.를 갖는 경우, VOA(601)의 재료 및 규격은 코어(605) 및 클래딩(611)이 광입력 코어(605)의 저손실 도파관이 되게 하는 재료 및 규격이다. 코어(605) 것과 클래딩(607) 사이의 R.I.값에서, 광의 제어 가능한 부분은 가변 광 감쇠기(601)를 가로질러 투과된다.

코어(605)는 직사각형 혹은 정사각형인 단면 형태를 갖는 것이 바람직하다. 도 8의 양호한 실시예에서 도시된 바와 같이, 코어(605)는 길이 X의 각 측면을 가진 스퀘어 단면을 가진다. 클래딩(607)은 두께 Z를 가지며, EO 클래딩(609)은 두께 Y를 가진다. 층(613)은 투께 T를 가진다. VOA(601)는 VOA의 높이와 대략 동일한 폭W(W≒X+Y+Z)을 가진다. 코어(605)는 R.I.(코어)의 굴절율을 가지며, 층(613)은 굴절율 R.I(층)을 갖고, 클래딩(607)은 R.I(클래딩)의 굴절율을 가지며, EO 클래딩(609)은 인가 전계에 의존하는 가변 굴절율 R.I.(E-O)을 갖는 EO 재료이다. 전극(621)과 전극(623) 사에에 전압차 △V 를 인가하면 대략 -△V/S의 전계가 설정되며, 여기서 S(S=X+Y+Z+T)는 EO 클래딩(609)의 R.I.가 응답하는 전극(621) 및 전극(623) 사이의 간격이다.

양호한 실시예에 있어서, 코어(601)는 1.567의 R.I.를 가지며 한 측면에서 X=7㎛의 스퀘어 단면을 갖고, 제1 클래딩(607)이 바닥과 측면을 둘러싸며 EO 클래딩(609)이 상부를 둘러싸고 있다. 제1 클래딩(607)은 1.563의 R.I.를 가지며 코어(605) 아래에서 거리 Z를 연장하며, 여기서 Z은 5㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 15㎛이다. EO 클래딩(609)은 코어(605)에서 층(613)으로 거리 Y를 연장하며, 전극 양단의 전압차가 0에서 어떤 최대치로 증가될 때 1.563에서 1.567까지 가변될 수 있는 R.I.를 갖는 EO 재료를 포함한다. Y 값은 5㎛ 내지 20㎛ 범위이며, 바람직하게는 약 8㎛이다. 층(613)은 바람직하게는 코어(605)와 동일한 R.I.를 가지며 1㎛ 내지 10㎛ 범위 혹은 바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛ 범위의 높이 T를 가진다. VOA(601)는 30㎛ 이상 바람직하게는 약 250㎛의 폭 W을 가진다.

코어(605) 및 층(613)의 바람직한 재료는 저손실 광에폭시(이에 제한되는 것은 아님)를 비롯한 광폴리머를 포함한다. 클래딩(607)의 바람직한 재료는 코어의 것 보다 다소 낮게, 예컨대 저(lower) R.I.를 가진 또 다른 에폭시의 2% 내지 10%로 저(lower) 클래딩 R.I.를 수정하기 위해 첨가된 도펀트를 가진 코어(605)의 것과 동일하다. 기판(601)의 양호한 재료는 실리콘과 같은 기판 웨이퍼의 제조시 통상 사용되는 재료(이에 한정되지는 않음)를 포함한다. EO 클래딩(609)의 바람직한 재료는 코어와 클래딩의 R.I들 사이의 R.I. 범위를 갖는 재료를 포함하며, 적절히 인가된 전압으로 사용 가능한 광전 계수를 가지며 폴리카보네이트와 발색단(chromophore)의 혼합물(이에 제한되지 않음)을 포함한다. 전극(621,623)의 양호한 재료는 예컨대 텅스텐, 티탄, 구리와 같은 VOA(601) 층을 가지며 반도체 제조 기술과 양립 가능한 방법을 이용하여 증착 가능한 금속이다.

일실시예에 있어서, 코어(605), 층(613), 클래딩(607)은 한가지 유형의 광폴리머로 제조되며, EO 클래딩(609)은 전기 광학 폴리머를 만드는 폴리카보네이트 및 발색단(이에 제한되지 않음)을 포함하는 첨가물을 갖는 동일 또는 유사 폴리머로 제조된다. 이러한 재료를 포함하는 VOA(101)의 동작은 R.I.의 적절한 변경을 위해 약 1 내지 약 100V/㎛ 정도의 전계를 필요로 한다. 그 전계를 발생하기 위한 바람직한 전극 간격은 약 5 내지 약 20㎛이며, 바람직한 전압차는 약 10 내지 100 볼트이다.

도 9는 VOA를 통한 광전파 또는 광편향을 도시하는 광선 A,B,C,D를 나타내는 본 발명의 대응 파워 미터(19) 및 제2 실시예의 동작 특징을 도시하는 단면도이다. 전술한 바와 같이, 전극(621) 및 전극(623)간 전압차 △V를 인가하면 EO 클래딩(609)의 R.I.는 클래딩(607)의 것과는 동떨어진 코어(605)와 층(613)의 R.I.쪽에 가까운 값으로 변경된다. 이러한 조건 하에서, 코어(605)를 통해 전파하는 광의 일부분은 굴절율 값의 차이에 따라 도파관 밖에서 결합된다. 광선 A로서 광이 입력(202)에서 VOA(601)에 공급된다. △V=0인 경우, EO 클래딩(609)의 R.I.는 클래딩(607)의 것과 동일하며, 입력광 대부분은 광선 D에 의한 광출력과 같이 개략적으로 표시된 바와 같이 코어(605) 내에서 출력(204)으로 전파한다.

EO 클래딩(609)의 R.I.가 코어(605)의 것과 동일한 경우, 광은 EO 클래딩(609)을 통해 코어에서 층(613)으로 "누설"한다. 광선 B 및 C로 표시한 바와 같이, 광은 광전 변경된 R.I.를 가진 클래딩(609) 부분으로 전파한다. 층(613)과 동일 평면 상에 있는 층(625)은 층(613)과는 다른 R.I.를 가지며, 모니터 신호(23)로서 모니터 출력(606)을 통해 세기 모니터(19) 쪽으로 광선 C의 광을 90도 각도로 지향하는 기화된 금층을 가진 각도면(629)을 가진다. 세기 모니터(19)는 제어기(33)에 제공되는 전기 신호(31)로서 모니터 신호(23)의 광 세기에 응답한다. 제어기(33)는 하나 또는 두 전극(621,623)에 전압을 공급함으로써, VOA(101)의 감쇠량을 제어한다. 제어기(33)는 개개의 WDM 신호 채널의 이득을 제어하기 위해 상이한 VOA(101)에 상이한 전압을 공급할 수가 있다.

일실시예에 있어서, 파워 미터(19)는 신호(23)를 받아들이기 위해 장착된 InGaAs PIN 포토다이오드를 포함한다. 파워 미터(19)는 예컨대 금 또는 금-주석 범프에 의한 플립칩 본딩 기술을 이용하여 장착될 수 있다.

도 10 내지 도 13에는 대응 파워 미터(19)로서 제3 실시예 VOA(1001)가 도시되고 있으며, 도 10은 도 2의 10-10에서 본 측단면도이고, 도 11은 평면도, 도 12a는 도 11의 12-12에서 본 측단면도이며, 도 13a는 전극 구조를 도시하는 도 12a의 13-13에서 본 평단면도이다. 각 VOA(1001)는 광신호(17)를 받기 위한 입력(1002), 신호(21)를 공급하기 위한 출력(1004), 모니터 신호(23)를 공급하기 위한 모니터 출력(1006)을 갖는다. VOA(1001)는 코어(605), 클래딩(607) 및 EO 클래딩, 층(613), 층(625)을 포함한다. 제2 실시예 VOA(601)와 제3 실시예 VOA(1001)간의 하나의 차이는 전극의 배치에 있다. 보다 상세하게는 VOA(1001)는 클래딩(609)의 EO 재료 내에서 제1 전극(1021)과 제2 전극(1023)을 구비하고 있다. 도 12a 및 도 13a에 도시된 바와 같이, 전극(1021,1023)은 상호 대향 엣지(1022) 및 엣지(1024)를 제공한다. 전극(1021,1023)이 부과된 전압차를 갖는 경우, 엣지(1022)와 엣지(1024)간 EO 클래딩(609) 내에서 전계가 설정되며, 이 전계는 코어(605)와 층(612) 사이의 클래딩의 R.I.를 변경시킨다. 엣지(1022,1024)는 또한 코어(605) 및 층(613) 사이에서 개구를 형성함으로써, 코어로부터 누설된 광을 EO 클래딩(609)을 통해 층(613)으로 전파시킨다.

엣지(1022) 및 엣지(1024)간 재료가 층(613)으로 광을 전파할 수 있는 EO 재료를 포함하는 것이 중요하다. 도 12b는 도 11의 대안의 실시예 VOA(1001')의 12-12에서 본 측단면도이며, 여기서 전극(1021,1023)은 재료(1205) 상에 형성되고, EO 클래딩(609)은 전극(1021,1023) 상의 간격과 엣지(1022) 및 엣지(1023)간 간격을 채운다. 또한 VOA(1001)의 클래딩(607)은 코어(605) 및 기판(201)간의 언더 클래딩과 측면 클래딩(1201)으로 형성된다. 클래딩(1201,1203)의 재료는 클래딩(1203)과 동일한 재료가 바람직하다. VOA의 제조를 용이하게 하는 언더 클래딩(1203)이 코어(605)의 바닥에서 만 돌출하는 구조는 도 19a 내지 도 19k를 참조하여 기술되는 바와 같이 수행 가능하다.

주기 전극이라 불리는 대안의 전극 배열이 도 12a의 13-13에서 본 평면도인 도 13b에 제시되고 있다. 2개의 대안의 전극, 즉 전극(1021'1023')은 EO 클래딩(609)을 가로지른 상호 대향 엣지(1022',1023')를 제공한다. 각각의 엣지(1022',1024')는 폭 a를 가진 제1 엣지(1022a,1024a)와 폭 b를 가진 제2 엣지(1022b,1024b)와, "a" 및 "b" 엣지간 엣지(1022c,1024c) 사이에서 교번한다. "a" 및 "b" 엣지는 전극(1021') 및 전극(1023')간 간격이 VOA의 길이를 따라 간격 S1을 가진 부분 a/(a+b)과 간격 S2을 가진 부분 b/(a+b)으로 주기적으로 정렬된다. 교번 간격에 의해 전극(1021')과 전극(1023')과의 전압차가 있는 경우 EO 클래딩(609)의 R.I.는 교번된다.

인가 전압차로 비롯된 R.I.로 인한 감쇠는 전극간 간격 내에서 R.I.를 가변함으로써 시뮬레이션된다. 도 13b에 따른 전극을 갖는 VOA의 감쇠는 주기 전극(1022',1024')의 S1,S2,a,b에 따라 가변한다. 특히, R.I.의 변화에 따른 감쇠 응답이 변화함으로써, 전압차에 따른 감쇠의 변화 감도에 대한 설계 제어를 허용한다. 도 16은 VOA(1001')의 계산된 감쇠를 dB/cm로 보여주는 그래프로서, S1=20㎛, S2=50㎛이고, b는 275㎛ 내지 525㎛ 범위에서 50㎛ 증대 시 동시에 가변한다. "b=0㎛"라고 표시된 곡선은 한쌍의 직선 전극을 표시한다. b 값의 증가는 b의 최고값과 클래딩 R.I.에 대한 감쇠를 증가시킨다. 425㎛의 b 값은 소정의 R.I. 변화에 대한 최대 감쇠를 발생한다.

본 발명의 VOA를 제조하기 위한 몇가지 방법이 있다. 도 19a 내지 도 19k는 마이크로전자 및 광섬유 제조 분야에서 공지된 기술을 이용하여 VOA 어레이(1001')를 제조하는 방법을 제시한다. 도 19a 내지 도 19f는 코어(605) 및 클래딩(1201,1203)의 제조 단계를 도시하고 있다. 도 19a에서 도시하고 있는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼로 제조된 기판(201)은 도파관 언더 클래딩(1203)의 재료로 코팅된다.

코팅은 스핀 코팅 또는 메니스커스 코팅(meniscus coating)의 단계에 의해서 수행된다. 클래딩(1203)은 UV 경화 에폭시(이에 제한되지는 않음)일 수 있다. 코어(605)는 클래딩(1201,1203)의 재료 보다 작은 R.I.를 가진 재료로 제조되며 다른 UV 경화 에폭시(이에 제한되지는 않음)일 수 있다. 도 19b에 도시한 바와 같이, 코어(605)는 코어 재료를 코팅함으로써(예컨대 스핀코팅 또는 메니스커스 코팅함으로써) 제조되며, 그에 따라 코어가 필요로 하는 재료를 경화하도록 대응 패턴(UV 패터닝 및 경화)에 UV 광에 코팅된 코어를 노출시키고, 용액을 현상하여 경화되지 않은 코어 재료를 에칭시킨다. 다음에 클래딩이 클래딩(1203)의 재료처럼 바람직하게는 UV 경화 에폭시(이에 제한되지는 않음)이며, 코어 상에 클래딩 재료를 코팅하고(예컨대 스핀 코팅 또는 메니스커스 코팅) 그것을 UV 광(도 19c)에 노출시켜 클래딩 재료를 경화함으로써 클래딩 재료(1901)로 완성되며, 그에 따라 도 19d에 도시한 바와 같이 코어(605)의 상부에 예컨대 기계적 연마 또는 화학적 연마로 클래딩 재료(1901)를 연마하여 클래딩(1201)이 형성된다. 다음에 클래딩(1201)의 재료(1903)는 예컨대 스핀 코팅 또는 메니스커스 코팅에 의해 클래딩(1201)과 코어(605) 위에 증착되며, 트랜치(1905)가 플라즈마 에칭에 의해 도 19f에 도시한 바와 같이 코어(605) 위에 재료(1903)를 관통하도록 형성된다.

형성된 코어(605), 언더 클래딩(1203) 및 측면 클래딩(1201) 다음에, 전극이 제공된다. 도 19g에 도시한 바와 같이, 금속(1907)이 클래딩(1201)과 코어(605)의 노출 부분 위에서 증발된다. 스퍼터링 또는 진공 증발에 의해서 증발이 수행될 수 있다. 금속(1907)을 위한 선별은 티탄, 구리 또는 금(이에 제한되지는 않음)을 포함한다. 다음에 레지스트(1909)는 도 19h에 도시한 바와 같이 레지스트를 코팅 및 UV 패터닝함으로써 전극이 놓여질 위치의 금속 상에 패턴화된다. 노출된 금속(1907)은 산 제조 방법(acid preparation)에 의해 에칭된 다음, 도 19i에서 도시한 바와 같이 포토레지스트 스트리퍼에 의해 에칭 레지스트(1909)가 제거됨으로써, 재료(1205) 위에 적소에 놓여진 전극(1201,1023)과 코팅되지 않은 트랜치(1905) 구조가 된다.

다음에, 광전 재료의 클래딩이 도 19j에 도시한 바와 같이 증착되고 형성된다. 클래딩(609) 재료는 폴리카보네이트와 발색단(이에 제한되지는 않음)을 포함한다. 도 19k에 도시한 바와 같이, 코어(605)와 유사한 R.I.를 갖는 UV 경화 에폭시인 드레인층(613)은 EO 클래딩(609)의 상부에 코팅된다. 그 후 EO 클래딩(609)은 예컨대 150℃에서 10V/um으로 한 시간 동안 전극(1201) 및 전극(1203) 사이에서 DC 전압의 인가에 의한 전계로 전극이 형성된다. 여기서 제시하고 있지는 않지만 나머지 단계는 비아를 전극(1201,1203)에 제공하고 필요하다면 금 또는 금-주석 범프에 의한 플립칩 본딩 기술에 의해 파워 미터(19)의 칩마운팅을 다이싱하고 완성된 VOA(1001')를 패키징하는 단계가 이어진다.

상술한 실시예는 본 발명의 일례이며 기술된 특정 실시예에 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 따라서, 하나 이상의 발명의 실시예가 기술되는 동안, 발명의 사상 및 필수적 특징을 일탈하지 않는 각종 변경이 가능함을 인지하였을 것이다. 예컨대 다른 재료, 전극 지오메트리 또는 제어 방법이 본 발명과 함께 사용 가능하다. 따라서, 여기서 개시하고 있는 개시 내용은 청구범위에서 기술하고 있는 발명의 범위의 예증이며 이에 제한되지는 않는다.

본 발명에 의한 VOA는 고속이며, 어레이로서 조립 가능하며, 다른 WDM 소자 내에 통합할 수가 있는 장점이 있다.

도 1은 WDM 네트워크의 이득 등화기에서 사용되는 본 발명의 VOA 어레이와 대응 파워 미터의 개략도.

도 2는 본 발명의 2개의 제1 실시예 VOA의 상부 개략도.

도 3은 도 2의 3-3에서 본 단면도.

도 4는 도 2의 4-4에서 본 측단면도.

도 5a 및 도 5b는 VOA 전극의 대안의 실시예를 도시하는 도 2의 5A-5B 및 도 5B-5B에서 본 단면도.

도 6은 본 발명의 하나의 VOA와 VOA의 제2 실시예 어레이의 파워 미터 및 파워미터들을 도시하는 도 2 상부 개략도의 6-6에서 본 측단면도.

도 7은 본 발명의 파워 미터 및 VOA 어레이의 대응 파워 미터와 제2 실시예 VOA 중 하나의 상부도.

도 8은 도 7의 8-8에서 본 측단면도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예 VOA 및 파워 미터의 일부 동작 특징을 도시하는 측단면도.

도 10은 본 발명의 하나의 VOA와 파워 미터 및 VOA의 제3 실시예의 파워 미터 및 파워 미터들을 도시하는 도 3 개략도의 10-10에서 본 측단면도.

도 11은 본 발명의 파워 미터 및 VOA 어레이의 대응 파워 미터 및 제3 실시예 VOA의 상부도.

도 12a는 도 11의 12-12에서 본 측단면도.

도 12b는 도 11의 대안의 실시예의 12-12에서 본 측단면도.

도 13a 및 도 13b는 제1 전극 실시예 및 제2 전극 실시예를 각각 도시하는 도 12a의 13-13에서 본 평단면도.

도 14a는 VOA의 컴퓨터 시뮬레이션에서 사용되는 재료의 제1 영역의 단면도.

도 14b는 드레인층의 굴절율과 클래딩 높이의 함수로서 광전력 손실을 도시하는 도 14a의 영역을 이용한 계산 결과를 도시하는 그래프.

도 15a는 VOA의 컴퓨터 시뮬레이션에서 사용되는 재료의 제2 영역의 단면도.

도 15b는 굴절율과 클레딩 높이의 함수로서 도파관에서의 감쇠를 도시하는 도 15b의 영역을 이용한 계산 결과를 도시하는 그래프.

도 16은 주기 전극을 갖는 VOA에서의 계산된 감쇠를 도시하는 그래프.

도 17은 1550 ㎛ 광에 대한 일실시예 VOA의 규격을 도시하는 도면.

도 18은 드레인층 굴절율의 2개의 값에 대한 감쇠에 대한 드레인층의 R.I.의 영향을 도시하는 도면.

도 19a 내지 도 19k는 VOA 어레이(100)를 제조하기 위한 제조 단계를 도시하는 도면.

Claims

광신호를 감쇠 제어하는 장치로서,

제1 굴절율을 갖는 코어와 제2 굴절율을 갖는 재료 및 상기 코어에 인접한 제1 측면과 상기 코어로부터 멀리 떨어진 제2 측면을 가진 광전(EO) 재료를 포함하는 클래딩을 포함한 도파관과,

상기 EO 재료 내에서 전계를 발생하여 상기 EO 재료의 굴절율을 변경하는 한쌍의 전극과,

상기 EO 재료의 상기 제2 측면에 인접하며 상기 제1 굴절율과 대략 동일한 굴절율을 갖는 층을 포함하며,

상기 도파관을 관통하여 투과된 광 부분은 상기 한 쌍의 전극에 인가된 전압에 따라 가변하며,

상기 도파관을 관통하여 투과되지 않는 적어도 일부분의 입사 도파관은 상기 층을 따라 투과되는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 EO 재료의 굴절율은 상기 인가 전압차에 따라 상기 제1 굴절율에서 상기 제2 굴절율로 가변하는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제1항에 있어서, 기판을 더 포함하며, 상기 제1 재료는 상기 기판 상에 있는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제1항에 있어서, 센서를 더 포함하며, 상기 층은 상기 센서에 광학적으로 결합되어 상기 층을 따라 투과된 광에 비례하는 출력을 발생하는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 출력에 응답하여 상기 인가 전압차를 제어하는 제어기를 더 포함하는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제2항에 있어서, 기판을 더 포함하며, 상기 제1 재료는 상기 기판 상에 있으며, 상기 층은 상기 EO 재료에서 멀리 떨어진 측면을 갖고, 상기 한 쌍의 전극 중 하나는 상기 기판과 상기 제1 재료 사이에 개재하며, 상기 한 쌍의 전극 중 다른 하나는 상기 층에서 멀리 떨어진 측면에 인접하는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 각각은 동일 평면 상에 있으며 상기 도파관과 평행하고, 상기 한 쌍의 전극 각각은 엣지를 갖고 있으며, 엣지 쌍은 일정 간격을 갖고 있고, 상기 EO 재료의 적어도 일부분은 상기 엣지 쌍 사이에 개재하는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 간격은 상기 도파관을 따라 규칙적으로 반복하는 간격인 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 간격은 제1 종방향 넓이를 갖는 제1 간격과 제2 종방향 넓이를 갖는 제2 간격 사이에서 계단식으로 반복하는 것인 광신호 감쇠 제어 장치.
복수의 광신호를 감쇠 제어하는 장치 어레이로서,

일정 간격으로 이루어진 복수의 도파관을 포함하며, 각 도파관은,

제1 굴절율을 갖는 코어 및 제2 굴절율을 갖는 재료와 상기 코어에 인접한 제1 측면과 코어로부터 멀리 떨어진 제2 측면을 갖는 광전 재료(EO)를 포함하는 클래딩과,

상기 복수의 도파관 중 하나의 도파관에 각각 대응하는 복수 쌍의 전극-각쌍의 전극은 상기 EO 재료 내에서 전계를 발생하며 상기 복수의 도파관 중 대응의 하나의 도파관의 상기 EO 재료의 굴절율을 변경한다-과,

상기 복수의 도파관 중 하나의 도파관에 각각 대응하는 복수의 층을 포함하며, 각 층은 상기 EO 재료의 상기 대응 제2 측면에 인접하며 상기 제1 굴절율과 대략 동일한 굴절율을 가지며,

상기 복수의 도파관 각각의 경우, 상기 도파관을 관통하여 투과된 광 부분은 상기 한 쌍의 전극에 인가된 전압에 따라서 가변하며,

상기 복수의 도파관 각각의 경우, 상기 도파관을 관통하여 투과되지 않는 적어도 일부분의 입사 도파관은 상기 대응 층을 따라 투과되는 것인 장치 어레이.
제10항에 있어서, 상기 EO 재료의 굴절율은 상기 인가 전압차에 따라서 상기 제1 굴절율에서 상기 제2 굴절율로 가변하는 것인 장치 어레이.
제10항에 있어서, 기판을 더 포함하며, 상기 제1 재료는 상기 기판 상에 개재하는 것인 장치 어레이.
제10항에 있어서, 복수의 센서를 더 포함하며, 상기 복수의 층 각각은 상기 복수의 센서 중 하나의 센서에 광학적으로 결합되어 상기 대응층을 따라 투과된 광에 비례하는 출력을 발생하는 것인 장치 어레이.
제13항에 있어서, 상기 대응 출력에 응답하여 상기 복수의 전극 각각에 인가된 전압차를 제어하는 제어기를 더 포함하는 것인 장치 어레이.
제11항에 있어서, 기판을 더 포함하며, 상기 제1 재료는 상기 기판 상에 개재하며, 각각의 상기 한 쌍의 전극 중 하나는 상기 기판과 상기 제1 재료 사이에 개재하며, 각각의 상기 한 쌍의 전극 중 다른 하나는 상기 층에서 멀리 떨어진 측면에 인접하는 것인 장치 어레이.
제11항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 각각은 동일 평면에 있으며, 상기 도파관과 평행하고, 상기 한 쌍의 전극 각각은 엣지를 가지며, 상기 한 쌍의 엣지는 일정 간격을 갖고, 상기 EO 재료의 적어도 일부분은 상기 엣지 쌍 사이에 개재하는 것인 장치 어레이.
제16항에 있어서, 상기 간격은 상기 도파관을 따라 규칙적으로 반복하는 간격인 것인 장치 어레이.
제17항에 있어서, 상기 간격은 제1 종방향 넓이를 갖는 제1 간격과 제2 종방향 넓이를 갖는 제2 간격 사이에서 계단식으로 반복하는 것인 장치 어레이.