KR20060014528A - 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치 - Google Patents

링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060014528A
KR20060014528A KR1020040063098A KR20040063098A KR20060014528A KR 20060014528 A KR20060014528 A KR 20060014528A KR 1020040063098 A KR1020040063098 A KR 1020040063098A KR 20040063098 A KR20040063098 A KR 20040063098A KR 20060014528 A KR20060014528 A KR 20060014528A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ring resonator
planar waveguide
ring
optical
inlet
Prior art date
Application number
KR1020040063098A
Other languages
English (en)
Inventor
윤신영
이종진
고재상
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020040063098A priority Critical patent/KR20060014528A/ko
Publication of KR20060014528A publication Critical patent/KR20060014528A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • G02B6/2934—Fibre ring resonators, e.g. fibre coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2589—Bidirectional transmission

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 링 공진기를 이용한 광송수신 장치에 있어서, 평면 도파로, 평면 도파로의 도입부에 형성되어 평면 도파로의 도입부로 광을 입사시켜 평면 도파로로 광이 통과되도록 하는 위치에 형성되어 있는 입력 포트, 평면 도파로의 도입부 타측에 형성되어 입력 포트로부터 입사되는 광이 빠져나가고 평면 도파로의 도입부 타측으로부터 평면 도파로의 도입부 방향으로 광을 입사시키는 커밍 포트, 평면 도파로의 측방 소정 위치에 형성되고 커밍 포트로부터 입사되는 광을 광 커플링시키는 링 공진기 및 링 공진기를 통하여 광 커플링되어 나오는 광을 수신하기 위한 소정 위치에 형성되어 있는 광수신기로 구성된다. 이와 같이 링 공진기를 이용한 광송수신 장치는 광부품의 양산성을 높이고 초저가화와 초소형화를 만족시켜 다가오는 가입자망 단자에서 활용될 수 있다.

Description

링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치{Optical transmitting- receiving method and apparatus using ring resonator}
도 1은 본 발명의 일실시예로써 링 공진기가 겹쳐져 형성된 평면도파로에서 광이 도파되는 형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예로써 링 공진기가 나란히 형성된 평면도파로에서 광이 도파되는 형태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1과 도 2에서의 평면도파로 도입부의 확대 단면도이다.
도 4는 도 3에서 경사진 평면도파로 도입부를 촬상한 사진이다.
도 5는 링 공진기를 실리카에 실장하여 본 발명의 광송수신 장치를 구성하기 위한 흐름도를 나타낸다.
본 발명은 광송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평면도파로의 도입부를 경사지게 하고, 평면도파로의 측방에 링 공진기(ring resonator)를 두어 링 공진기의 광 커플링 조건을 이용하여 광을 송수신하는 광송수신 방법 및 장치(optical transceiver)에 관한 것이다.
광통신 시스템을 구성할 때 광송수신 장치(Optical transmitter/receiver)는 없어서는 안 될 중요한 광부품이다. 종래의 광송수신 장치로는 TO CAN 타입이 주종을 이루고 있다. TO CAN 타입은 일정한 지그 형태속에 몇 개의 TO CAN을 집속시키는 것이다. 그러나 이와 같은 TO CAN 타입은, 부피문제 뿐만 아니라 광능동 정렬을 거쳐야 하고 부품수와 공정수가 많아 공정상의 복잡도와 양산성에 일정한 문제점을 가지고 있다.
한편, 트리플렉서(triplexer)를 제작한다고 할 때 상기에서 본 바와 같은 TO CAN 타입의 단점을 보완하기 위해 PLC를 이용한 광송수신 장치가 제안되었다. 그러나, PLC를 이용한 광송수신 장치도 평면도파로를 만들고 광이 갈라지는 지점에 홈을 파고 파장 선택성 필름을 끼워 넣어 필름의 반사와 투과 특성을 이용하는 형태이다. 그러므로, PLC를 이용한 광송수신 장치에서 광송수신 플랫폼의 제작에 있어 공정상 많은 복잡도가 있고, 송신기와 수신기를 결합하는 작업에 의하여 부피가 커진다는 점과 양산성이라는 점에서 문제점이 있다.
한편 TO CAN 타입과 PLC를 이용한 광송수신 장치 두 경우 모두 평면도파로와의 새로운 접속체가 필요한데, 보통 폴리머 에폭시를 사용하면서 신뢰성과 에이징(aging) 문제가 발생하게 되어 장기간 사용에 문제가 있다.
이와 같이, 종래의 광송수신 장치에 있어서는 여러단계를 거치는 복잡한 공정으로 인하여 양산성과 저가화에 맞지 않는다는 문제점이 있다. 또한, 광통신 시스템이 TDM 방식에서 점차 WDM 방식 또는 WDM 방식과 혼용되는 형태로 확장되어지는 추세에 따라 광송수신 부품의 복합 기능화, 저가화 및 공정의 단순화가 요구되 어 진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 평면도파로의 도입부를 경사지게 하고, 평면도파로의 측방에 링 공진기(ring resonator)를 두어 링 공진기의 광 커플링 조건을 이용하여 광부품의 양산성을 높이고, 초저가화와 초소형화를 만족시켜 다가오는 가입자망 단자에서 활용 가능한 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 링 공진기를 이용한 광송수신 장치는, 평면 도파로; 상기 평면 도파로의 도입부에 형성되어, 상기 평면 도파로의 도입부로 광을 입사시켜 상기 평면 도파로로 광이 통과되도록 하는 위치에 형성되어 있는 입력 포트; 상기 평면 도파로의 도입부 타측에 형성되어, 상기 입력 포트로부터 입사되는 광이 빠져나가고 상기 평면 도파로의 도입부 타측으로부터 상기 평면 도파로의 도입부 방향으로 광을 입사시키는 커밍 포트; 상기 평면 도파로의 측방 소정 위치에 형성되고, 상기 커밍 포트로부터 입사되는 광을 광 커플링시키는 링 공진기; 및 상기 링 공진기를 통하여 광 커플링되어 나오는 광을 수신하기 위한 소정 위치에 형성되어 있는 광수신기;를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 링 공진기를 이용한 광송수신 방법은, (a) 평면 도파로와 링 공진기를 실리카의 소정 위치에 실장시키는 단계; (b) 상기 평면 도파로의 도입부에 경사를 형성하기 위하여 상기 실리카에서 상 기 평면 도파로 도입부에 해당하는 부분을 소정 형태로 식각하는 단계; (c) 상기 링 공진기의 상단에 광수신기를 고정하기 위해 솔더범프를 형성하는 단계; (d) 상기 솔더범프의 구동을 위하여 전기배선을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 솔더범프에 상기 광수신기를 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
링 공진기(ring resonaor) 구조는 고유의 파장 필터 특성을 이용하는 것으로서 입사되는 광이 링 공진기 구조와 광커플링 조건(즉, 위상정합 조건)이 맞을 경우 링 공진기 구조의 도파로에 커플링되어 폐곡선을 따라 회전하며 도파되는 성질을 가진다. 입사광이 일정한 파장을 가지는 경우 폐곡선 모양의 링 공진기의 광커플링 조건을 만족시키는 경우 공진(resonance) 되었다고 한다.
링 공진기의 광커플링 조건은 링 공진기의 길이와 관련되어 있다. 링 공진기의 길이는 링 공진기의 온도변화에 따라 미세하게 변화하게 되는 데, 이와 같이 온도에 따른 링 공진기의 미세 변화를 이용하기 위하여 링 공진기 구조에 전극선에 해당하는 메탈라인을 증착할 수 있다. 이와 같이 형성된 전극선에 전류를 인가하는 경우에 링 공진기에 열이 가해지고 도파로의 굴절률 변화와 길이 변화를 조절하여 링 공진기의 공진조건을 조절할 수 있게 된다.
FSR(Free Spectal Range) = c / 2 n L
(여기에서, c는 광속, n은 굴절률 및 L은 링 공진기의 길이를 나타낸다.)
링 공진기의 광 커플링 조건은 수학식 1과 같이 FSR(Free Spectal Range) = c / 2 n L 에 의하여 변경된다. 여기에서 FSR 값을 변경시키기 위하여는 링 공진기의 굴절률(n)을 변경시키거나, 길이(L)를 변경시키면 된다.
링 공진기의 직경이 작은 경우 또는 높은 굴절률을 가지는 링 공진기를 사용하는 경우에 파장 선택폭이 넓어지게 된다. 이와 같은 경우에 링 공진기의 반경이 작으면 작을수록 광손실이 발생할 여지가 있음으로 만족하는 광 전력을 얻지 못하게 될 수 있기 때문에 충분한 실험이 뒷받침되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예로써 링 공진기가 형성된 평면도파로에서 광이 도파되는 형태를 나타내는 단면도이다. 여기에서, 화살표는 광이 진행하는 방향을 나타내며, 파장
Figure 112004035806011-PAT00001
, 파장
Figure 112004035806011-PAT00002
및 파장
Figure 112004035806011-PAT00003
는 본 발명을 설명하기 위해 입사되는 또는 진행되는 광에 대한 각각의 파장을 의미한다.
도 1을 살펴보면, 입력 포트(input port)(100)에서 입사되는 광(도 1에 대한 설명에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00004
으로 설명)은 스루 포트(throughput port)(110)로 빠져나가게 된다. 입력 포트(100)는 광송신기(transmitter)로써 LD(Laser Diode)를 통하여 구성될 수 있다.
커밍 포트(coming port)(120)로부터 입사되는 광(도 1에 대한 설명에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00005
으로 설명)은 제 1 링 공진기(130)를 통하여 제 1 광수신기(150)로 검출되게 된다. 그리고, 커밍 포트(coming port)(120)(입력 포트(100)로부터 입사되는 광이 빠져나올 경우에는 스루 포트(110)라 정의하였고, 외부로부터 입력 포트(100) 방향 으로 광이 입사되는 경우에는 커밍 포트(120)로 정의하였음)로부터 입사되는 광(도 1에 대한 설명에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00006
으로 설명)은 제 2 링 공진기(140)를 통하여 제 2 광수신기(160)로 검출되게 된다. 도 1에서는 제 1 광수신기(150)로 파장
Figure 112004035806011-PAT00007
가 검출되고, 제 2 광수신기(160)로 파장
Figure 112004035806011-PAT00008
가 검출되게 된다. 여기에서, 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링공진기(140)는 각각 파장
Figure 112004035806011-PAT00009
와 파장
Figure 112004035806011-PAT00010
에 해당하는 파장에 대한 광커플링 조건(공진조건)을 만족하는 경우에 원하는 파장
Figure 112004035806011-PAT00011
와 파장
Figure 112004035806011-PAT00012
를 검출할 수 있게 된다.
각각의 링 공진기(130)(140)를 통하여 특정 파장이 검출되는 것은 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140) 각각의 상기에서 살펴본 링 공진기 특성에 의하여 이루어지게 된다. 즉, 입사되는 광이 각각의 링 공진기(130)(140)와 광 커플링 조건이 맞을 경우 링 공진기의 도파로에 광 커플링되어 폐곡선을 따라 회전하며 광수신기(150)(160)로 도파되는 것이다.
상기에서 살펴본 링 공진기의 광 커플링 조건에 따라, 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140)의 길이(L)를 상이하게 구성하거나, 굴절률(n)을 상이하게 형성하면 된다. 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140)는 길이를 상이하게 하기 위하여는 각각의 직경을 상이하게 하면 된다. 그리고, 굴절률(n)을 상이하게 하기 위하여는 굴절률(n)이 상이한 링 공진기를 사용하면 된다.
또한, 링 공진기(130)(140)의 길이와 굴절률을 조절하기 위하여, 제 1 링 공진기(130)에서 온도에 따른 제 1 링 공진기(130)의 미세 변화를 이용하여 길이와 굴절률을 조절하기 위한 제 1 전극선(132)을 증착하고, 제 2 링 공진기(140)에서 온도에 따른 제 2 링 공진기(140)의 미세 변화를 이용하여 길이와 굴절률을 조절하기 위한 제 2 전극선(142)을 증착한다. 이와 같이 형성된 제 1 전극선(132)과 제 2 전극선(142)에 전류를 인가하는 경우에 각각의 링 공진기(130)(140)에 열이 가해지고 길이 변화와 굴절률 변화를 통하여 링 공진기에서의 광 커플링 조건을 조절할 수 있게 된다.
이와 같은 경우에 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140)는 파장 선택성을 가지게 된다고 한다. 그러므로, 링 공진기(130)(140)의 길이(즉, 링 공진기의 직경) 또는 굴절률을 조절함으로써 도파로를 통하여 입사되는 광에 대한 파장별 필터링 특성을 가질 수 있다.
또한, 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140)를 겹쳐서 구성하여 비교적 작은 범위의 링 공진기를 사용하여 소장크기를 작아지도록 수광정렬을 고려할 필요없이 제작이 가능하고, 소장크기를 작아지도록 구성할 수 있으며 결과적으로 저가격의 광송수신 장치를 제공할 수 있다.
상기의 링 공진기를 이용한 광송수신 장치에서, 구체적으로 광통신 시스템의 가입자망을 통하여 예를 들어 살펴보면 다음과 같다. 입력 포트(100)를 통하여 입력 또는 업스트림(upstream)되는 파장
Figure 112004035806011-PAT00013
의 광은 현행대로 1.31um의 파장에 해당한다. 입력 포트(100)를 통하여 입력되는 파장
Figure 112004035806011-PAT00014
의 광은 스루 포트(110)로 빠져나가게 된다. 커밍 포트(120)를 통하여 입사 또는 다운스트림(downstream)되는 파장
Figure 112004035806011-PAT00015
또는 파장
Figure 112004035806011-PAT00016
에 해당하는 광은 제 1 링 공진기(130)에서 제 1 광수신기(150) 또는 제 2 링 공진기(140)에서 제 2 광수신기(160)에서 수신하게 된다. 여기에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00017
는 비디오 신호에 해당하는 1.55um이고, 파장
Figure 112004035806011-PAT00018
는 데이터 신호에 해당하는 1.49um 이다. 이와 같이 파장
Figure 112004035806011-PAT00019
또는 파장
Figure 112004035806011-PAT00020
에 해당하는 광을 각각 수신할 수 있게 됨으로서 FTTH 시스템의 광송수신기를 소형화 하면서도 저가격으로 공급 할 수 있게 된다.
도 1에서는 두개의 링 공진기가 겹쳐져 형성되어 있는 것을 보이고 있지만, 나아가 두 개 이상의 직경이 서로 상이한 다수개의 링 공진기로 이루어진 광송수신 장치를 제안할 수 있을 것이다. 그리고, 도 1에서는 평면도파로의 직선도파로와 링 공진기의 도파로는 평면적으로 광커플링을 이룰 수 있는 것으로 도시되어 있지만, 나아가 평면도파로와 링 공진기는 수직적(vertical structure) 형태로도 구성 할 수 있다.
그리고, 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140)는 각각 희토류 금속을 첨가하여 코팅함으로써 광 증폭기로도 활용 할 수 있다.
도 1에서 링 공진기는 제 1 링 공진기(130)와 제 2 링 공진기(140) 두개로 이루어진 것을 설명하였으나 나아가 두개 이상의 다수개의 링 공진기로 이루어진 본 발명의 광송수신 장치를 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예로써 링 공진기가 나란히 형성된 평면도파로에서 광이 도파되는 형태를 나타내는 단면도이다. 여기에서, 화살표는 광이 진행 하는 방향을 나타내며, 파장
Figure 112004035806011-PAT00021
, 파장
Figure 112004035806011-PAT00022
및 파장
Figure 112004035806011-PAT00023
는 본 발명을 설명하기 위해 입사되는 또는 진행되는 광에 대한 각각의 파장을 의미한다.
도 2를 살펴보면, 입력 포트(input port)(200)에서 입사되는 광(도 1에 대한 설명에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00024
으로 설명)은 스루 포트(throughput port)(210)로 빠져나가게 된다. 입력 포트(200)는 광송신기(transmitter)로써 LD(Laser Diode)를 통하여 구성될 수 있다.
커밍 포트(coming port)(220)로부터 입사되는 광(도 1에 대한 설명에서 파장 으로 설명)은 제 1 링 공진기(230)를 통하여 제 1 광수신기(250)로 검출되게 된다. 그리고, 커밍 포트(coming port)(220)로부터 입사되는 광(도 1에 대한 설명에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00026
으로 설명)은 제 2 링 공진기(240)를 통하여 제 2 광수신기(260)로 검출되게 된다. 도 2에서는 제 2 광수신기(150)로 파장
Figure 112004035806011-PAT00027
가 검출되고, 제 2 광수신기(260)로 파장
Figure 112004035806011-PAT00028
가 검출되게 된다. 여기에서, 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링공진기(240)는 각각 파장
Figure 112004035806011-PAT00029
와 파장
Figure 112004035806011-PAT00030
에 해당하는 파장에 대한 광커플링 조건(공진조건)을 만족하는 경우에 원하는 파장
Figure 112004035806011-PAT00031
와 파장
Figure 112004035806011-PAT00032
를 검출할 수 있게 된다.
각각의 링 공진기(230)(240)를 통하여 특정 파장이 검출되는 것은 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링 공진기(240) 각각의 상기에서 살펴본 링 공진기 특성에 의하여 이루어지게 된다. 즉, 입사되는 광이 각각의 링 공진기 구조(230)(240)와 광 커플링 조건이 맞을 경우 링 공진기의 도파로에 광 커플링되어 폐곡선을 따라 회전하며 광수신기(250)(260)로 도파되는 것이다.
상기에서 살펴본 링 공진기의 광 커플링 조건에 따라, 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링 공진기(240)의 길이(L)를 상이하게 구성하거나, 굴절률(n)을 상이하게 형성하면 된다. 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링 공진기(240)는 길이를 상이하게 하기 위하여는 각각의 직경을 상이하게 하면 된다. 그리고, 굴절률(n)을 상이하게 하기 위하여는 굴절률(n)이 상이한 링 공진기를 사용하면 된다.
또한, 링 공진기(230)(240)의 길이와 굴절률을 조절하기 위하여, 제 1 링 공진기(230)에서 온도에 따른 제 1 링 공진기(230)의 미세 변화를 이용하여 길이와 굴절률을 조절하기 위한 제 1 전극선(232)을 증착하고, 제 2 링 공진기(240)에서 온도에 따른 제 2 링 공진기(240)의 미세 변화를 이용하여 길이와 굴절률을 조절하기 위한 제 2 전극선(242)을 증착한다. 이와 같이 형성된 제 1 전극선(232)과 제 2 전극선(242)에 전류를 인가하는 경우에 각각의 링 공진기(230)(240)에 열이 가해지고 길이 변화와 굴절률 변화를 통하여 링 공진기에서의 광커플링 조건을 조절할 수 있게 된다.
이와 같은 경우에 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링 공진기(240)는 파장 선택성을 가지게 된다고 한다. 그러므로, 링 공진기(230)(240)의 길이(즉, 링 공진기의 직경) 또는 굴절률을 조절함으로써 도파로를 통하여 입사되는 광에 대한 파장별 필터링 특성을 가질 수 있다.
한편, 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링 공진기(240)는 상호 겹쳐져 있지 않고 나란히 형성되어 있다. 도 2를 도 1과 비교하여 살펴보면, 링 공진기가 상호 겹쳐져 있지 않고 나란히 형성되어 있다는 것이다. 그리고, 제 1 링 공진기(230)와 제 2 링 공진기(240)는 수평 방향으로 놓일 수 있고, 수직 방향으로 놓일 수도 있다.
도 2에서 미 설명된 부분은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 도 1에서 설명된 부분을 참조하기로 한다.
도 3은 도 1과 도 2에서의 평면도파로 도입부의 확대 단면도이다.
도 3을 살펴보면, 입력포트(input port)에 형성되어 있는 광송신기(330)에서 입사되는 입사광(340)(도 3에 대한 설명에서 파장
Figure 112004035806011-PAT00033
으로 설명)은 도입부가 경사진 평면도파로(320)를 통하여 입사되게 된다. 평면도파로(320)의 도입부를 경사지도록 함으로써, 광송신기(330)를 통하여 입사광(340)은 평면도파로(320)로 용이하게 입사되나, 광송신기(330)의 반대쪽을 통하여 입사되는 반사광(350)은 경사진 평면도파로(320)의 도입부를 통하여 광송신기(330)로는 되먹임 되지 않고 외부로 빠져나가게 된다.
즉, 평면도파로(320)를 통하여 광송신기(330)를 통하여 입사되는 입사광(340)은 전체적으로 평면도파로(320)로 입사시키고, 광송신기(330)의 반대 방향에서 입사되어 오는 반사광(350)은 광송신기(330)로는 되먹임 되지 않도록 하기 위하여 평면도파로(320)의 도입부를 경사주어 구성하게 된다. 여기에서, 경사는 광굴절 이론을 적용한 스넬법칙(snell's law)을 이용하여 경사진 각도를 형성하게 된다.
상기와 같이 도입부가 경사진 평면도파로(320)는 실리카(300) 내부에 실장되게 된다. 평면도파로(320)의 도입부에는 경사부(310)를 형성하게 된다. 이와 같은 경사를 형성하기 위하여 실리카(300)를 소정의 형태(예를 들어, V자 형태)로 드 라이 에칭(dry etching)을 하게 된다.
실리카(300)의 상단에는 제 1 광수신기(150)(250) 및 제 2 광수신기(160)(260)를 고정하기 위해 미도시된 솔더범프를 형성하고, 솔더범프의 구동을 위하여 금속 증착(deposition)을 이용하여 전기배선을 형성하게 된다. 한편, 경사부(310) 위에 접착한 평면도파로(320)를 가로 질러 놓이게 되는 제 1 광수신기(150)(250) 및 제 2 광수신기(160)(260)는 고정을 위하여 솔더범프에 접착하게 된다. 이와 같이, 제 1 광수신기(150)(250) 및 제 2 광수신기(160)(260)는 솔더범프에 접착하여 플립칩 또는 SMD(surface mount of device)등의 방법으로 형성될 수 있다. 이렇게 플립칩 또는 SMD등의 방법으로 형성함으로써 자동화에 따른 대량생산이 가능하게 되고 제작 단가를 낮출 수 있게 된다.
도 4는 도 3에서 경사진 평면도파로의 도입부를 촬상한 사진이다.
도 4를 살펴보면, 평면도파로(420)의 도입부가 경사져서 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 평면도파로(420)의 도입부를 통하여 광을 입사시키기 위하여 광송신기(LD)를 접착하기 위한 접착부(400)가 소정의 위치에 형성되어 있다.
도 5는 링 공진기를 실리카에 실장하여 본 발명의 광송수신 장치를 구성하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 5를 살펴보면, 도 1 내지 도 3을 참조하여, S500 단계에서 평면도파로(320)와 제 1 링 공진기(130)(230) 및 제 2 링 공진기(140)(240)를 실리카(300)의 적정 위치에 실장하게 된다. 여기에서, 제 1 링 공진기(130)(230) 및 제 2 링 공진기(140)(240)를 적정한 위치에 실장하기 위해서는 도 1과 도 2에서 살펴본 바와 같이 광 커플링 조건에 맞게 평면도파로(320)와 링 공진기를 위치하게 된다.
S510 단계에서 링 공진기를 가진 본 발명의 광송수신 장치를 지지하기 위하여 실리카(300)에 드라이 에칭을 이용하여 소정의 형태(예를 들어, V자 형태)로 경사부(310)를 형성한다.
다음으로, S520 단계에서 실리카(300)의 상단에 제 1 링 공진기(130)(230) 및 제 2 링 공진기(140)(240)와의 위치를 참조하여 제 1 광수신기(150)(250) 및 제 2 광수신기(160)(260)를 고정하기 위해 솔더범프를 형성한다.
다음으로, S530 단계에서 상기 솔더범프의 구동을 위하여 금속 증착(deposition)을 이용하여 전기배선을 형성하게 된다.
다음으로, S540 단계에서 제 1 광수신기(150)(250) 및 제 2 광수신기(160)(260)를 각각의 해당하는 위치에 있는 솔더범프와 접착하게 된다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특 정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 비교적 작은 링 공진기를 실장하여 광부품의 양산성을 높이고, 초저가화와 초소형화를 만족시켜 다가오는 가입자망 단자에서 활용할 수 있는 광송수신 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 나아가 링 공진기를 희토류 금속으로 코팅함으로써 광송수신 장치를 광 증폭기로도 활용이 가능하다.

Claims (18)

  1. 평면 도파로;
    상기 평면 도파로의 도입부에 형성되어, 상기 평면 도파로의 도입부로 광을 입사시켜 상기 평면 도파로로 광이 통과되도록 하는 위치에 형성되어 있는 입력 포트;
    상기 평면 도파로의 도입부 타측에 형성되어, 상기 입력 포트로부터 입사되 는 광이 빠져나가고 상기 평면 도파로의 도입부 타측으로부터 상기 평면 도파로의 도입부 방향으로 광을 입사시키는 커밍 포트;
    상기 평면 도파로의 측방 소정 위치에 형성되고, 상기 커밍 포트로부터 입사되는 광을 광 커플링시키는 링 공진기; 및
    상기 링 공진기를 통하여 광 커플링되어 나오는 광을 수신하기 위한 소정 위치에 형성되어 있는 광수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 링 공진기와 상기 광수신기는 2개 이상의 다수개가 형성되어 있고, 상기 링 공진기의 어느 하나에 해당하는 위치에 상기 광수신기의 어느 하나가 대응되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기는 각각 상호 상이한 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기는 소정 부분이 겹쳐져 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기는 각각 상호 상이한 굴절률을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기는 소정 부분이 겹쳐져 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기 각각에 금속선을 증착하고, 상기 금속선이 증착된 링 공진기 중 어느 하나에 대하여 전류를 가하여 상기 전류가 가해진 링 공진기의 길이 및 굴절률을 조절하는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 링 공진기는 희토류 금속중 적어도 어느 하나가 첨가되어 코팅되는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면 도파로의 도입부에 굴절각을 조절하기 위한 경사부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 입력포트에서 입사되는 광을 굴절시켜 상기 평면 도파로로 입사시키나, 상기 커밍 포트에서 입사되는 광을 굴절시켜 상기 입력 포트로 입사되지 않도록 하는 소정의 경사로 이루어진 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 평면 도파로와 상기 링 공진기를 실장시키고,
    상기 평면 도파로의 도입부에 경사부가 형성되도록 하기 위하여 상기 평면 도파로의 도입부를 소정의 형태로 식각한 실리카를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실리카에 상기 광수신기를 고정하기 위하여 솔더범프를 형성하고, 상기 솔더범프에 전기배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 광송수신 장치.
  13. (a) 평면 도파로와 링 공진기를 실리카의 소정 위치에 실장시키는 단계;
    (b) 상기 평면 도파로의 도입부에 경사를 형성하기 위하여 상기 실리카에서 상기 평면 도파로 도입부에 해당하는 부분을 소정 형태로 식각하는 단계;
    (c) 상기 링 공진기의 상단에 광수신기를 고정하기 위해 솔더범프를 형성하 는 단계;
    (d) 상기 솔더범프의 구동을 위하여 전기배선을 형성하는 단계; 및
    (e) 상기 솔더범프에 상기 광수신기를 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 평면 도파로의 도입부에 형성되어 있는 입력 포트로부터 입사되는 광을 상기 평면 도파로로 입사시키나, 상기 평면 도파로의 도입부 타측에 형성되어 있는 커밍 포트로부터 입사되는 광은 상기 입력 포트로 입사되지 않도록 소정의 경사로 이루어진 것을 특징으로 하는 광송수신 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 링 공진기와 상기 광수신기는 2개 이상의 다수개를 형성시키고, 상기 링 공진기의 어느 하나에 해당하는 위치에 상기 광수신기의 어느 하나가 대응되도록 형성되어 있고,
    상기 다수개의 링 공진기는 각각 상호 상이한 길이를 가지거나 또는 상기 다수개의 링 공진기는 각각 상호 상이한 굴절률을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기는 소정 부분이 겹쳐져 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수개의 링 공진기 각각에 금속선을 증착하고, 상기 금속선이 증착된 링 공진기 중 어느 하나에 대하여 전류를 가하여 상기 전류가 가해진 링 공진기의 길이 및 굴절률을 조절하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 링 공진기는 희토류 금속중 적어도 어느 하나가 첨가되어 코팅되는 것을 특징으로 하는 광송수신 방법.
KR1020040063098A 2004-08-11 2004-08-11 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치 KR20060014528A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040063098A KR20060014528A (ko) 2004-08-11 2004-08-11 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040063098A KR20060014528A (ko) 2004-08-11 2004-08-11 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060014528A true KR20060014528A (ko) 2006-02-16

Family

ID=37123470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040063098A KR20060014528A (ko) 2004-08-11 2004-08-11 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060014528A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601987B1 (ko) * 2005-02-02 2006-07-18 삼성전자주식회사 도파로 및 이를 채용한 커플링 광학소자
KR100907250B1 (ko) * 2007-12-10 2009-07-10 한국전자통신연구원 도파로 구조체

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601987B1 (ko) * 2005-02-02 2006-07-18 삼성전자주식회사 도파로 및 이를 채용한 커플링 광학소자
KR100907250B1 (ko) * 2007-12-10 2009-07-10 한국전자통신연구원 도파로 구조체
US7693384B2 (en) 2007-12-10 2010-04-06 Electronics And Telecommunications Research Institute Waveguide structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10670816B2 (en) Polymer-based 1 x 2 vertical optical splitters on silicon substrate
US6406196B1 (en) Optical device and method for producing the same
CN102308236B (zh) 光波导和光波导模块
US9671574B2 (en) Optical integrated circuit comprising light path turning micro-mirror inside the optical waveguide and method of manufacturing the same
US20050175306A1 (en) Waveguides with integrated lenses and reflective surfaces
CN102484538B (zh) 光学连接系统
JP2002090560A (ja) 光通信モジュールとその製造方法
JP2000171671A (ja) 光通信用モジュールおよびその実装方法
US20030219201A1 (en) Optical communication apparatus
US6952514B2 (en) Coupling structure for optical waveguide and optical device and optical alignment method by using the same
JP2001223642A (ja) 光通信装置
JP2003156665A (ja) 光送受信モジュール及びこれを用いた光送受信装置
US7503706B2 (en) MSM photodetector assembly
US6979136B2 (en) Fiber type optical module
KR20060014528A (ko) 링 공진기를 이용한 광송수신 방법 및 장치
KR101378297B1 (ko) 냉각기를 구비하는 광 송신 장치
KR100651714B1 (ko) 처핑 및 경사진 광섬유 격자를 이용한 광송수신 방법 및장치
JP2007133160A (ja) 光モジュール
JPH07234345A (ja) 導波路型光デバイスの受光構造
Han et al. Fabrication of a TFF-attached WDM-type triplex transceiver module using silica PLC hybrid integration technology
EP1975658A2 (en) Optical Module
US6859601B2 (en) Optical waveguide-integrated substrate, method for producing the substrate, and optical transceiver using the substrate
US10459165B2 (en) Optical module
JPH10160980A (ja) 光送受信モジュール
JP2024003344A (ja) 光送信器及び光伝送システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application