KR20060112697A - 온도무의존 열격자 도파로 모듈 및 그 제작 방법 - Google Patents

온도무의존 열격자 도파로 모듈 및 그 제작 방법 Download PDF

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KR20060112697A
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Abstract

AWG(Arrayed Waveguide Grating) 모듈을 이용한 다중화된 광의 파장 분파 및 합파 기능은 다른 파장을 갖는 광이 서로 다른 위치에 집광되는 특성을 이용한 것이다. 그러므로 입력도파로(1)의 위치를 입력슬랩도파로와의 경계를 따라 x 방향(9)으로 이동시킬 경우 출력도파로(2)에 집광되는 광의 파장도 변하게 된다. 입력슬랩도파로(3)의 초점 중심으로부터 입력광 방향과의 접선방향(x 방향(9))으로 dx만큼 이동하면 출력도파로(2)에서 검출되는 파장은 dλ 만큼 변하게 된다. 따라서 온도가 변함에 따라 발생하는 파장의 변화는 입력도파로(1)가 입력슬랩도파로(3)에 입사되는 위치를 변화시킴으로써 상쇄시킬 수 있다. 온도가 변함에 따라 입력도파로(1)의 위치를 수동적으로 바꿔줄 수 있는 방법으로는 기판보다 열팽창계수가 큰 온도보상 막대(10)를 이용하여 팽창 및 수축 시 온도보상 막대(10)와 함께 입력도파로(1)가 입력슬랩도파로(3)와의 접선방향(x 방향(9))으로 움직이게 하는 것이다.
본 발명은 온도무의존 AWG 모듈의 제작과정에서 요구되는 광손실 향상, 반사손실 향상 및 각각 다른 파분 분할 간격에 적합한 온도보상 막대의 적합한 재질 등에 따른 온도무의존 AWG 모듈 및 그 제작 방법에 대한 제안이다.
AWG, 온도무의존, 광학 정렬, 반사손실, 온도보상

Description

온도무의존 열격자 도파로 모듈 및 그 제작 방법 {Athermal Arrayed Waveguide Grating Module and The Manufacturing Method Thereof}
도면 1은 AWG 모듈의 개략적인 도식도
도면 2는 본 발명에 사용된 온도무의존 AWG 모듈의 개략적인 도식을 보여주는 일예
도면 3은 본 발명에 따른 탄성을 갖는 클립을 사용하여 입력도파로 서브칩과 정렬결합용 기판을 상하에서 압착하여 높이 정렬을 기계적으로 유지하는 온도무의존 AWG 모듈의 일예
도면 4는 본 발명에 따른 탄성을 갖는 클립을 사용하여 입력도파로 서브칩과 정렬결합용 기판을 상하에서 압착하여 높이 정렬을 기계적으로 유지하는 입력슬랩도파로 내부가 절단되고 재 결합된 온도무의존 AWG 모듈의 일예
도면 5는 본 발명에 따른 반사손실 향상을 위한 절단 각도를 보여주는 일예
도면 6은 본 발명에 따른 반사손실 향상 방법에 따른 반사손실 결과
도면의 설명
1. 입력도파로
2. 출력도파로
3. 입력슬랩도파로
3a. 입력도파로 서브칩에 있는 절단된 부분의 입력슬랩도파로
3b. AWG 서브칩에 있는 절단된 부분의 입력슬랩도파로
4. 출력슬랩도파로
5. 어레이도파로
6. AWG 칩
6a. 입력도파로 서브칩
6b. AWG 서브칩
7. 입력 광섬유어레이
8. 출력 광섬유어레이
9. 입력도파로 서브칩이 온도 변화에 따라 움직이는 방향
10. 온도보상 막대
11. 정렬결합용 기판
12. 절단된 광로 정렬면
13. 입력도파로 칩에서 슬랩도파로의 절단면으로의 광신호 입사 위치
14. 클립
15. 접착되어 고정됨
16. 실리콘 (Silicone) 또는 하이드로카본 그리스를 사용
파장분할 다중화 통신 시스템의 수신단에는 여러 개의 파장을 갖는 광신호들을 각각 분리하기 위해서 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 모듈을 이용한다. AWG 모듈을 구성하는 AWG 칩의 개략적인 그림을 도면 1에 도시하였다. AWG 칩(6)은 평면기판 위에 하나 이상의 입력도파로(1)와 출력도파로(2), 입력슬랩도파로(3), 출력슬팹도파로(4) 및 어레이도파로(5)로 구성된다. 이러한 AWG 칩(6)의 입력도파로(1)와 출력도파로(2)에 입력 광섬유어레이(7)와 출력 광섬유어레이(8)를 부착하여 AWG 모듈을 구성한다, AWG 칩의 도파로는 주로 실리카계 유리로 이루어진다. 실리카계 유리의 굴절률이 온도에 따라 달라지기 때문에 상기의 도파로로 구성된 광도파로열 격자의 광분파 파장 특성이 온도에 따라 변하게 된다. 또한 AWG 칩(6)의 기판으로는 주로 실리콘을 사용하는데 온도에 따라 기판이 수축 팽창을 하기 때문에 어레이도파로(5)의 길이가 변하므로 이로 인해 출력도파로(2)로 방출되는 광의 중심파장이 변하게 된다. 이러한 온도에 따른 파장 변화를 제어하기 위한 종래의 기술로는 온도조절장치를 부착하는 방법을 주로 사용해왔으나 온도조절장치는 항상 전력을 필요로 할 뿐만 아니라 사용 가능한 외부환경도 제한적이기 때문에 온도무의존 AWG 모듈의 사용이 요구되었다.
온도무의존 AWG 모듈의 일 예를 개략적인 그림으로 도면 2에 나타내었다.
AWG 모듈을 이용한 다중화된 광의 파장 분파 및 합파 기능은 다른 파장을 갖는 광이 서로 다른 위치에 집광되는 특성을 이용한 것이다. 그러므로 입력도파로(1)의 위치를 입력슬랩도파로와의 경계를 따라 x 방향(9)으로 이동시킬 경우 출력도파로(2)에 집광되는 광의 파장도 변하게 된다. 입력슬랩도파로(3)의 초점 중심으로부터 입력광 방향과의 접선방향(x 방향(9))으로 dx만큼 이동하면 출력도파로(2)에서 검출되는 파장은 dλ 만큼 변하게 된다. 따라서 온도가 변함에 따라 발생하는 파장의 변화는 입력도파로(1)가 입력슬랩도파로(3)에 입사되는 위치를 변화시킴으로써 상쇄시킬 수 있다. 온도가 변함에 따라 입력도파로(1)의 위치를 수동적으로 바꿔줄 수 있는 방법으로는 기판보다 열팽창계수가 큰 온도보상 막대(10)를 이용하여 팽창 및 수축 시 온도보상 막대(10)와 함께 입력도파로(1)가 입력슬랩도파로(3)와의 접선방향(x 방향(9))으로 움직이게 하는 것이다.
평면도파로 기술을 적용한 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 모듈은 파장분할 다중화 통신 시스템의 핵심 광모듈임에도 불구하고 AWG 칩 자체의 온도 민감성에 의하여 다양한 광통신 분야로의 사용이 제한되었다. AWG 모듈의 개략적인 그림을 도면 1에 도시하였다. 광도파로열 격자는 평면기판(6) 위에 하나 이상의 입력도파로(1)와 출력도파로(2), 두 개의 슬랩도파로(3, 4) 및 어레이도파로(5) 및 평면도파로의 입력도파로와 출력 도파로에 연결되는 입력 및 출력 광섬유 어레이(6, 7)로 구성된다. 일반적인 실리카 AWG 칩의 온도에 대한 한 중심파장 변위 특성은 약 11pm/oC 이다. 이러한 온도 의존성 때문에 AWG 칩에 외부 전원으로 구동하는 온도조절장치의 이용이 수반되었다.
최근의 정보 사용량의 증가와 통신 네트워크의 유연성 요구에 따라 메트로 네트워크 및 ROADM 시스템에서 온도조절장치가 필요없는 수동형 온도무의존 AWG 모듈의 필요성이 급증하는 추세이다. 또한 범세계적인 통신과 방송영역의 융합 추세에 따른 급격한 대역폭 증가의 요구가 예상되는 가운데, DWDM 기술을 FTTH/FTTP 분야로 응용하는 WDM-PON 기술에 대한 다양한 검증이 이루어지고 있다. 특히 FTTH 구축에 있어서 광섬유 포설비용의 감소를 위하여 가입자 분할을 위한 모듈은 가입자 주위에 위치하여야 하고, 외부 환경에 직접 노출되기 때문에 온도변화에 대한 매우 적은 민감성이 요구된다. 이러한 측면에서 수동형 온도무의존 AWG 모듈은 WDM-PON을 포함한 WDM 기반의 가입자망 시스템의 적용을 활성화에 필요한 핵심 모듈이다. 따라서 수동형 온도무의존 AWG 모듈은 전체 동작온도 범위에서 ITU 그리드 기준으로 +/-50pm 이내의 중심파장 변위를 유지하여야 하며 약 0.5pm/oC 이하의 중심파장 특성이 요구된다.
본발명은 온도무의존 AWG 모듈의 구조 및 제작 방법에 관한 고안이다. 세부적으로는 온도무의존 AWG 제작 과정에서 발생할 수 있는 독립적이며 세부적인 문제점을 향상시키기 위한 구조 및 그 방법에 관한 것이다. 도면 2와 같이, 온도무의존 AWG 모듈은, 크게 나누어, AWG 칩(6)의 절단된 두 부분인 입력도파로 서브칩(6a)과 AWG 서브칩(6b) 및 이들의 정렬 및 부착을 위한 정렬결합용 기판(11)과 온도 변화에 따 라 팽창 수축함으로써 최초 입력도파로(1)가 위치한 입력도파로 서브칩(6a)을 절단된 광로 정렬면(12)을 따라 x방향(9)으로 이송하여 파장 변화를 보상하기 위한 온도보상 막대(10)로 구성되며, AWG 칩의 회로 상에서 광섬유어레이(7) 등을 통하여 입력된 다중화된 광파장들은 입력도파로(1), 입력도파로 칩에서 슬랩도파로의 절단면으로의 광신호 입사 위치(13), 입력슬랩도파로(3), 어레이도파로(Arrayed Waveguides)(5), 출력슬랩도파로(4)를 순차적으로 지나 출력도파로(2)에 연결된 광섬유어레이(8) 등으로 파장 분할되어 전송된다.
이 과정에서 절단된 입력도파로 서브칩(6a)과 AWG 서브칩(6b)을 정렬기판(11) 위에서 정렬하고 결합할 때, 두 서브칩(6a, 6b)간의 높이 정렬이 틀어짐으로써 광손실이 증가할 수 있다. 따라서 이러한 높이 정렬에 따른 손실의 증가를 최소화 할 필요성이 있다.
일반적으로 온도무의존 AWG 모듈은 -40dB 정도의 높은 반사손실을 갖고 있으며 그 사용 목적에 따라서 -45dB~-50dB 이하의 반사손실 향상이 요구된다. 일반적으로 AWG 칩(6)을 두부분(6a, 6b)으로 분리할 때, 절단된 광로 정렬면(12)이 광경로와 수직이 되도록 형성된 경우 절단된 광도파로의 매질의 굴절률과 공기 또는 불연속적인 매질의 굴절률 차이에 의하여 절단된 광로 정렬면(12)에서 광파장의 반사가 발생하며 반사된 광파장이 다시 광도파로 및 광선로를 따라 역으로 입사되는 현상이 생기고 이를 반사손실이라 하며 이 경우 약 -40dB 정도의 반사손실을 수반한다. 따라서 필요에 따라서 반사손실을 최소화가 요구되며 반사를 최소화 시키는 방법으로는 절단된 광로를 재결합 할 때, 절단된 광로 정렬면(12) 사이에 굴절율을 정합 할 수 있는 매질을 사용하고 절단면을 거울면 연마하여 반사손실을 향상하기도 하지만, 연마 방법은 특수한 연마 장비 및 시간적인 투입이 요구된다. 연마가 수반되지 않는 다이싱 쏘에 의하여 형성된 절단된 광로 정렬면(12)의 거칠기 정도는 다이싱 쏘에 의한 거칠기 발생과 굴절률 정합 매질의 정합 정도로 판단할 때 일정 수준보다 향상된 반사 손실 특성을 유지하기 어렵다.
AWG 모듈은 그 파장을 나누는 정도에 따라 50GHz, 100GHz 및 200GHz 간격(Spacing) 등으로 구분한다. 일예로 100GHz 간격 AWG 모듈의 경우 출력도파로(2)에서 나오는 각 파장의 중심파장 차이는 약 0.8nm 정도인 100GHz의 차이로 분할되어 출력됨을 의미한다. 이는 입력도파로(1)의 위치를 입력슬랩도파로(3)의 초점 중심으로부터의 접선 방향(x방향(9))으로 동일한 dx 만큼의 거리를 움직일 경우, 200GHz 간격 AWG모듈은 100GHz 간격 AWG모듈과 비교하여 약 2배 정도의 중심파장 변화를 보이고, 반면에 50GHz 간격 AWG 모듈은 반 정도의 중심파장 변화를 보임을 의미한다. 100GHz 간격 온도무의존 AWG 모듈에 사용되는 온도보상 막대(10)로 가장 잘 알려진 소재는 알루미늄(Al)이며, 온도 보상을 위하여 일반적으로 약 13mm 정도의 길이를 사용하며, 그 길이는 온도 범위나 AWG의 온도 특성에 따라서 약간의 차이가 있다. 동일한 온도보상 막대(10)를 온도무의존 200GHz AWG 모듈의 온도보상을 위하여 사용 한다면 동일한 온도 변화에 대하여 100GHz AWG 모듈 보다 약 2배의 파장변화가 발생하기 때문에 결과적으로 반 정도의 짧은 길이의 온도보상 막대(10)를 사용하여야 한다. 그러나 막대의 길이가 짧아지면 막대 길이에 따른 파장조절 정밀도가 어려워 지고 막대 길이의 가공 정밀도로 더욱 크게 요구되기 때문 에 알루미늄의 사용이 어려워 진다. 50GHz AWG 모듈의 경우 동일한 온도 변화에 대하여 100GHz AWG 모듈 보다 약 반 정도의 파장변화가 발생하기 때문에 결과적으로 두배 정도 긴 길이의 온도보상 막대(10)를 사용하여야 한다. 막대의 길이가 길어지면, 지랫대 효과가 더 커지기 때문에 정렬된 입력도파로 서브칩(6a)과 AWG 서브칩(6b)의 결합이 틀어지고 광손실 발생이 더욱 커진다. 또한 막대(10)의 길이만큼 모듈의 크기도 커지는 문제도 발생한다. 온도보상 막대(10)에는 서브칩(6a, 6b)과 정렬결합용 기판과의 고정을 위한 포스트가 연결되기도 하며, 이는 온도보상 막대의 재질과 동일할 필요는 없다.
본 발명에 있어서, 온도무의존 AWG 모듈의 일례는 도면 2와 같이 절단된 두 부분인 입력도파로 서브칩(6a)과 AWG 서브칩(6b) 및 이들의 정렬 및 부착을 위한 정렬결합용 기판(11)과 온도 변화에 따라 팽창 수축함으로써 입력도파로(1)가 위치한 입력도파로 서브칩(6a)을 접선방향인 x방향(9)으로 움직여 온도 변화에 의한 AWG 칩(6) 자체의 파장 변화를 보상하기 위한 온도보상 막대(10)로 구성되며, 더욱 세부적으로는 출력 광섬유어레이(8)가 출력도파로(2)에 부착된 AWG 서브칩(6b)이 정렬결합용 기판(11) 위에 밀착되고 접착되어 고정(15)되고, 입력 광섬유어레이(7)가 입력도파로(1)에 부착된 입력도파로 서브칩(6a)이 동일한 정렬결합용 기판(11) 위에서 AWG 서브칩(6b)의 절단된 광로 정렬면(12)에 대하여 요구되는 중심파장 위치에서 정렬된후, 탄성을 갖는 클립(14) 또는 스프링 또는 기구물로 입력도파로 서브칩(6a)이 정렬결합용 기판(11)위에 가능한한 밀착되도록 하여 높이 정렬이 틀어짐을 최소화 하여 광손실을 일정하게 유지할수 있다. 본 발명에서는 도면 3과 같이 탄성을 갖는 클립(14)을 사용하여 입력도파로 서브칩(6a)과 정렬결합용 기판(11)을 상하에서 압착하여 높이 정렬을 기계적으로 유지하였다. 온도보상 막대(10)의 고정은 클립(14)을 체결 후에 실시함을 선호하나 필요에 따라서 클립(14) 체결 전에 실시하여도 된다. 입력도파로 서브칩(6a)과 정렬결합용 기판(11) 사이는 중심파장을 맞출 때 움직임을 제어하기 위하여 소량의 실리콘 (Silicone) 그리스 또는 하이드로카본 그리스를 사용(16)하였다.
그러나 그리스의 사용이 본 발명의 구현을 위하여 꼭 필요한 조건은 아니다. 반대로 입력도파로 서브칩(6a)이 정렬결합용 기판(11)위에 접착되어 고정(15)되고 AWG 서브칩(6b)을 정렬한후 AWG 서브칩(6b)과 정렬결합용 기판(11)을 클립으로 상하로 밀착시켜도 그 효과는 동일하다. 또한 도면 4와 같이 입력도파로(1)와 입력슬랩도파로(3) 사이의 절단이 아닌 입력슬랩도파로(3) 내부가 절단된 경우에도 입력도파로(1)와 입력슬랩도파로의 절단된 부분(3a)이 있는 입력도파로 서브칩(6a)과 어레이도파로(5)와 입력슬랩도파로의 절단된 부분(3b)이 있는 AWG 서브칩(6b)을 정렬하여 재결합 하는 경우에도 상기 도면 3과 같이 클립을 사용하는 방법으로 동일한 효과를 볼 수 있다.
시스템의 요구에 따라 반사손실의 향상이 요구되기도 한다. 일반적으로 온도무의존 AWG 칩(6)의 절단에 있어서 도면 5의 절단면 A-A'과 같이 입력도파로(1)와 입력슬랩도파로(3)의 경계면을 따라 입사신호와 평면상에서 수직방향인 접선방향(A-A') 으로 절단한다. 이 경우 약 -40dB 이상의 큰 반사손실을 수반한다. 따라서 필요에 따라서 반사손실을 최소화가 요구되며 반사손실을 최소화 시키는 방법으로는 절단된 광로를 재결합 할 때, 절단된 광로 사이에 굴절율을 정합할 수 있는 매질을 사용하고 절단면을 거울면 연마하여 반사손실을 향상하기도 하지만, 연마 방법은 특수한 연마 장비 및 시간적인 투입이 요구된다. 연마가 수반되지 않는 다이싱 쏘에 의한 절단면의 정도는 다이싱 쏘에 의한 거칠기 발생과 굴절률 정합 매질의 정합 정도로 판단할 때 일정 수준보다 향상된 반사 손실 특성을 유지하기 어렵다. 따라서 절단시 반사광이 다시 도파로로 입사되지 못하도록 일정한 각도로 절단하는 방법을 사용하며 대부분 절단 기판의 상하로 수직에서 일정 각도로 절단한다. 하지만, 평면 기판의 상하 방향으로 일정 각도로 유지하며 절단하고 다시 정렬하기 위하여 다이싱 쏘에 있어서 특수한 절단 구조물을 필요로 한다. 본 발명에서는 도면 4의 절단면 B-B' 또는 C-C'과 같이 입력도파로(1)에서 입력슬랩도파로(3)의 경계면을 따라 입사신호와 평면상에서 접선(수직) 방향과 +8도 또는 -8도 각도로 절단한 후 다시 정렬하였다. 절단 각 또한 클립 등의 사용과 그리스의 사용은 독립된 별개의 목적으로 사용된다. 실리카 도파로의 경우 90+/-8도를 선호하나, 굴절률에 따라서 추가적인 +/-15도 이내에서 조절이 가능하다. 만일 +/-15도 보다 추가적인 각도가 더 벌어지면 AWG 모듈 자체의 광특성이 저하된다. 도면 4와 같이 평면상에서 접선방향에서 일정한 각도로 절단할 경우 일반적인 절단 방법과 동일하기 때문에 이 방법의 사용이 매우 유리하다. 또한 절단 장비로는 다이싱 쏘로만 한정하지 않고 고수압 노즐을 사용한 Water-Jet 또는 레이저 절단장비를 사용하여도 그 효과는 동일하다. 도면 6은 AWG 칩(6)을 98도의 절단각도로 절단 후 온도무의존 AWG 모듈을 제작한 경우에 반사손실이 -50dB로 향상됨을 보여준다.
100GHz 간격 온도무의존 AWG 모듈에 사용되는 온도보상 막대(10)로는 알루미늄(Al) 막대(17)의 사용이 추천된다.
200GHz 간격의 AWG 모듈에 사용되는 온도보상 막대(10)는 니켈(Ni) 막대(18)를 사용할 경우 알루미늄 막대의 길이와 비슷한 13mm 정도의 길이를 필요로 하며 -40oc~+80oC 사용온도 구간에서 온도 보상이 용이하였다. 니켈 합금인 Monkel K 나 코발트(Co) 및 철(Fe)을 사용하여도 막대 길이는 13mm 전후로 니켈 막대를 사용한 것과 동일한 결과를 보여준다. 이를 재질의 열팽창계수로 판단하면, 알루미늄의 반 수준으로 약 12~14ppm/oC 정도이다. 이 수준에 해당되는 금속에는 비스무스(Bismuth) 나 베릴륨(Beryllium)도 있다. 또한, 결론적으로 니켈, 코발트, 철, 비스무스 또는 베릴륨의 어느 하나 이상의 합금으로 열팽창계수가 12~14ppm/oC 사이의 금속은 200GHz 간격의 AWG 모듈의 온도보상 막대로 사용할 수 있다.
50GHz 간격의 AWG에 사용되는 온도보상 막대는 알루미늄을 사용할 경우 약 26mm 정도의 길이를 필요로 하며 길이가 길어질수록 광손실의 발생 가능성이 높아진다. 본 발명에서는 아연(Zn) 막대을 사용하여 -40oC~+80oC 사용온도 구간에서 온도 보상이 용이하였다. 또한 필요한 길이는 17mm 전후이다. 또한 대부분의 금속 재질의 표면에는 산화학으로 덮혀있으나, 이는 막대의 사용 길이에 영향이 거의 없다.
표1은 다양한 온도보상 막대에 따른 온도무의존 AWG 모듈의 결과이다.
표 1. 온도보상 막대(10)의 재질에 따른 막대 길이 및 문제점
온도보상 막대 재질 필요 길이(비고)
100GHz 50GHz 200GHz
알루미늄 (Al) 13mm 양호 6.5mm 온도보상 어려움 26mm 광손실 발생
니켈 (Ni) - - 13mm 양호
니켈 합금 Montel K - - 12.5mm 양호
니켈-은 합금 ASTM B122 - - 11.5mm 양호
코발트 (Co) - - 13.5mm 양호
철 (Fe) - - 13.5mm 양호
아연(Zn) - 17mm 양호 -
본 발명에 의한 특징으로 구성된 온도무의존 AWG 모듈의 제작 방법은,
AWG 칩(6)에 입력 및 출력 광섬유어레이(7, 8)를 부착하여 AWG 모듈을 준비하는 단계,
입력 및 출력 광섬유어레이(7, 8)가 부착된 AWG 모듈을 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩(6a)과 AWG 서브칩(6b)을 준비하는 단계,
두 서브칩(6a, 6b) 중 하나의 서브칩을 정렬결합용 기판 위 접착하여 고정하는 단계,
정렬결합용 기판(11)에 접착되어 고정(15)된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩(6a, 6b)이 동일한 정렬결합용 기판(11) 위에서 재정렬하면서 고정되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판(11)을 탄성을 갖는 클립(14) 또는 스프링 또는 기구물에 의하여 상하로 밀착하는 단계,
정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩(6a, 6b)이 동일한 정렬결합용 기판(11) 위에서 재정렬 되어 중심파장을 맞추는 단계,
온도보상 막대(10)가 정렬결합용 기판(11)에 접착되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판(11)에 각각 접착되어 고정되는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 클립(14) 등은 온도보상 막대(10)가 고정된 이후에 적용하여도 제작상 효과는 동일하다.
또한 상기 실리콘 또는 하이드로 카본을 포함하는 그리스를 적용(16)할 경우, 상기의 제작 단계에서,
정렬결합용 기판(11)에 접착되어 고정(15)된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩(6a, 6b)이 동일한 정렬결합용 기판(11) 위에서 재정렬하면서 고정되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판(11) 사이에 그리스를 도포하는 단계를 제작 공정에 추가하여 온도무의존 AWG 모듈 제작 한다. 또한 클립(14) 등의 사용과 그리스의 사용은 독립된 별개의 목적으로 사용된다.
또한 일정각도로 절단하는 방법에 있어서, 상기 온도무의존 AWG 모듈의 제작 단계에서,
입력 및 출력 광섬유어레이(7, 8)가 부착된 AWG 모듈을 절단하여 입력도파로 서브칩(6a)과 AWG 서브칩(6b)으로 분리하면서 절단 각도가 평면상에서 입력도파로 서브칩(6a)에서 입사되는 입사광의 진행방향과 수직한 접선 각도에서 +/-15도 내외의 각도를 갖도록 절단하는 하는 단계와 정렬결합용 기판(11)에 접착되어 고정(15)된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩(6a, 6b)이 동일한 정렬결합용 기판(11) 위에서 절단각도와 동일한 각도를 유지하면서 재정렬하는 단계를 추가하여 온도무의존 AWG 모듈 제작 한다. 또한 클립(14) 등의 사용과 본 발명의 절단 방법은, 그리스의 사용과 마찬가지로 독립된 별개의 목적으로 사용된다.
본 발명에서는 기계적 절단공정에 의하여 온도무의존 AWG 모듈을 제작함에 있어서 독립적으로 발생하는 세가지 문제점에 대한 각각의 해결 방법을 제안한다. 절단된 두 서브칩(6a, 6a)을 재결합하는 과정 또는 온도변화에 따라 발생할 수 있는 광손실 발생 문제는 탄성을 갖은 클립을 상용하는 기계적 방법으로 해결하였다. 광경로 절단에 따른 반사손실을 향상시키기 위하여 AWG 칩(6)을 평면 방향에서 접선방향과 일정한 각도로 절단하여 반사손실이 향상을 요구하는 응용에 적용하였다. 마지막으로 50GHz 및 200GHz 간격 AWG 모듈에 사용 적합한 온도보상 막대(10)의 재질을 선정하여 다양한 간격을 갖는 온도무의존 AWG모듈의 제작에 적용하도록 하였다. 각각의 본 발명을 사용하면 추가적인 비용 없이 온도무의존 AWG 모듈 제작에 따른 상기의 문제들을 쉽게 제거 또는 향상시킬 수 있다. 또한 소자의 조립과정에서 기존의 조립과정과 동일한 공정을 사용하기 때문에 별도의 공정개발에 요구되는 추가적인 비용 및 시간 등이 필요 없는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. AWG 모듈에서 입력도파로와 입력슬랩도파로의 경계면이 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩이 하나의 정렬 결합용 기판 위에서 재정렬되거나 또는 동일 기판위에 형성된 온도무의존 AWG 모듈에서 입력슬랩도파로 내부를 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩이 하나의 정렬 결합용 기판 위에서 재정렬되고,
    온도보상 막대가 입력도파로 서브칩과 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되고,
    온도보상 막대의 길이 변화에 따라 입력도파로 서브칩에서 입사된 빛이 AWG 서브칩의 슬랩도파로의 절단면에 정렬되는 위치를 변동시켜 온도에 따른 중심파장의 변화를 상쇄시키는 온도무의존 AWG 모듈에 있어서,
    기계적으로 입력도파로 서브칩과 정렬결합용 기판을 상하로 밀착시키기 위한 탄성을 갖는 클립 또는 스프링 또는 기구물을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈
  2. AWG 모듈에서 입력 파로와 입력슬랩도파로의 경계면이 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩이 하나의 정렬 결합용 기판 위에서 재정렬되거나 또는 동일 기판위에 형성된 온도무의존 AWG 모듈에서 입력슬랩도파로 내부를 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩이 하나의 정렬 결합용 기판 위 에서 재정렬되고,
    온도보상 막대가 AWG 서브칩과 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되고,
    온도보상 막대의 길이 변화에 따라 입력도파로 서브칩에서 입사된 빛이 AWG 서브칩의 슬랩도파로의 절단면에 정렬되는 위치를 변동시켜 온도에 따른 중심파장의 변화를 상쇄시키는 온도무의존 AWG 모듈에 있어서,
    기계적으로 AWG 서브칩과 정렬결합용 기판을 상하로 밀착시키기 위한 탄성을 갖는 클립 또는 또는 스프링 또는 기구물을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈
  3. 상기 1항 내지 2항에 있어서,
    온도보상 막대에 의하여 정렬결합용 기판위에서 움직이는 어느 하나의 서브칩과 해당 서브칩 밑에 있는 동일 정렬결합용 기판과의 사이에 실리콘 또는 하이드로카본을 성분으로 하는 그리스가 도포됨을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈
  4. AWG 모듈에서 입력도파로와 입력슬랩도파로의 경계면이 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩이 하나의 정렬 결합용 기판 위에서 재정렬되거나 또는 AWG 모듈에서 입력슬랩도파로 내부를 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브 칩과 AWG 서브칩이 하나의 정렬 결합용 기판 위에서 재정렬됨을 포함하는 온도무의존 AWG 모듈에 있어서,
    절단되고 재결합된 각도가 평면상에서 입력도파로 서브칩에서 입사되는 입사광의 진행방향과 수직한 접선 각도에서 +15도 또는 -15도 내외의 각도를 갖음을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈
  5. 온도보상 막대가 입력도파로 서브칩 또는 AWG 서브칩 중 어느 하나와 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되고,
    온도보상 막대의 길이 변화에 따라 입력도파로 서브칩에서 입사된 빛이 AWG 서브칩의 슬랩도파로의 절단면에 정렬되는 위치를 변동시켜 온도에 따른 중심파장의 변화를 상쇄시키는 50GHz 간격을 갖는 온도무의존 AWG 모듈에 있어서,
    아연(Zn) 재질의 온도보상 막대를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈
  6. 온도보상 막대가 입력도파로 서브칩 또는 AWG 서브칩 중 어느 하나와 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되고,
    온도보상 막대의 길이 변화에 따라 입력도파로 서브칩에서 입사된 빛이 AWG 서브칩의 슬랩도파로의 절단면에 정렬되는 위치를 변동시켜 온도에 따른 중심파장의 변화를 상쇄시키는 200GHz 간격을 갖는 온도무의존 AWG 모듈에 있어서,
    니켈(Ni), 니켈 합금인 Montel K, ASTM B122니켈-은 합금, 코발트 (Co), 철(Fe) 또는 이들의 합금 재질을 온도보상 막대로 구성됨을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈
  7. AWG 칩에 입력 및 출력 광섬유어레이를 부착하여 AWG 모듈을 준비하는 단계,
    입력 및 출력 광섬유어레이가 부착된 AWG 모듈을 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩을 준비하는 단계,
    두 서브칩 중 하나의 서브칩을 정렬결합용 기판 위 접착하여 고정하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬하면서 고정되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판을 탄성을 갖는 클립 또는 스프링 또는 기구물에 의하여 상하로 밀착하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬 되어 중심파장을 맞추는 단계,
    온도보상 막대가 정렬결합용 기판에 접착되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈 제작 방법
  8. 상기 청구항 7에 있어서,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬하면서 고정되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판 사이에 그리스를 도포하는 단계를 포함하는 온도무의존 AWG 모듈 제작 방법
  9. 상기 청구항 7에 있어서,
    입력 및 출력 광섬유어레이가 부착된 AWG 모듈을 절단하여 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩으로 분리하면서, 절단 각도가 평면상에서 입력도파로 서브칩에서 입사되는 입사광의 진행방향과 수직한 접선 각도에서 +/-15도 내외의 각도를 갖도록 절단하는 하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 절단각도와 동일한 각도를 유지하면서 재정렬하는 단계를 포함하는 온도무의존 AWG 모듈 제작 방법
  10. AWG 칩에 입력 및 출력 광섬유어레이를 부착하여 AWG 모듈을 준비하는 단계,
    입력 및 출력 광섬유어레이가 부착된 AWG 모듈을 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩을 준비하는 단계,
    두 서브칩 중 하나의 서브칩을 정렬결합용 기판 위 접착하여 고정하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬 되어 중심파장을 맞추는 단계,
    AWG 모듈이 50GHz 파장분할 간격을 갖도록 아연(Zn) 재질의 온도보상 막대가 정렬결합용 기판에 접착되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈 제작 방법
  11. AWG 칩에 입력 및 출력 광섬유어레이를 부착하여 AWG 모듈을 준비하는 단계,
    입력 및 출력 광섬유어레이가 부착된 AWG 모듈을 절단하여 두개로 분리된 입력도파로 서브칩과 AWG 서브칩을 준비하는 단계,
    두 서브칩 중 하나의 서브칩을 정렬결합용 기판 위 접착하여 고정하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬하는 단계,
    정렬결합용 기판에 접착되어 고정된 서브칩을 포함한 두개의 서브칩이 동일한 정렬 기판 위에서 재정렬 되어 중심파장을 맞추는 단계,
    AWG 모듈이 200GHz 파장분할 간격을 갖도록 니켈(Ni), 니켈 합금인 Montel K, ASTM B122니켈-은 합금, 코발트 (Co), 철(Fe) 또는 이들의 합금 재질의 온도보상 막대가 정렬결합용 기판에 접착되지 않은 서브칩과 정렬결합용 기판에 각각 접착되어 고정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 온도무의존 AWG 모듈 제작 방법
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