KR20090124154A - Wavelength independent type optical waveguide tap coupler having the asymmetrical structure - Google Patents

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KR20090124154A
KR20090124154A KR1020080050184A KR20080050184A KR20090124154A KR 20090124154 A KR20090124154 A KR 20090124154A KR 1020080050184 A KR1020080050184 A KR 1020080050184A KR 20080050184 A KR20080050184 A KR 20080050184A KR 20090124154 A KR20090124154 A KR 20090124154A
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곽승찬
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훈 한
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Abstract

PURPOSE: A wavelength independent type optical waveguide tap coupler having the asymmetrical structure is provided to effectively manufacture the optical splitter optical device of the channel. CONSTITUTION: The input terminal is composed of the input waveguide(11). The output terminal is composed of the first output waveguide(15) and the second output waveguide(16). The asymmetric taper(12), and the first branch egress connection wave guide(13) and the second quarter egress connection wave guide(14) are composed between the input terminal and output terminal. The asymmetric taper is connected to the input waveguide. The asymmetric taper is formed into the structure having the angle which specifies to asymmetric. According to the branched power ratio, the input width of the asymmetric taper is 5um. According to the branched power ratio, the output width of the asymmetric taper is 14um. The angle of the asymmetric taper is 0.5.

Description

비대칭 구조를 갖는 파장 무의존형 광도파로 탭 커플러{ WAVELENGTH INDEPENDENT TYPE OPTICAL WAVEGUIDE TAP COUPLER HAVING THE ASYMMETRICAL STRUCTURE }WAVELENGTH INDEPENDENT TYPE OPTICAL WAVEGUIDE TAP COUPLER HAVING THE ASYMMETRICAL STRUCTURE}

본 발명은 광통신분야 등에서 이용하고 있는 광 도파형 분배기 소자에 관한것으로, 더욱 상세하게는 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 소자로 넓은 파장 영역에 걸쳐서 입력단으로 입사하는 광의 파워가 출력단으로 다시 출사할 때 광손실과 편광 의존성이 적으면서 일정한 파워 비를 갖는 광도파형 탭 커플러 관한 것이다. 인터넷을 비롯한 광대역 멀티미디어 수요가 증가함에 따라 가입자망의 고도화가 통신 산업에서 가장 큰 관심이 되고 있으며, 광가입자망(FTTH: Fiber To The Home) 기술은 그 핵심에 있다고 할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide splitter element used in the field of optical communication, and more particularly, to a Y branched type 1 X 2 optical waveguide tap coupler element having an asymmetric taper structure, and power of light incident on an input terminal over a wide wavelength range. Is an optical waveguide tap coupler with a constant power ratio with little light loss and polarization dependence when exiting to the output stage. As the demand for broadband multimedia, including the Internet, is growing, the advancement of subscriber networks is of the utmost interest in the telecom industry, and fiber to the home (FTTH) technology is at its core.

광가입자망 기술은 전달망과 가입자간을 연결하기 위한 전송장치와 전송매체 등의 설비로 구성되며, 고속 액세스전송은 일반적으로 가입자에게 수 Mb/s 사용대역을 제공하는 기술을 말한다. 광가입자망의 구축을 함에 있어서 사용되는 PON(Passive optical Network)방식은 광가입자망에서 서비스의 제공자인 중앙기지국과 수요자인 가입자들을 오직 수동 광소자만을 이용하여 연결한 네트워크로서, 다중화된 음성, 데이터 또는 비디오 서비스를 포함한 데이터 신호를 동시에 전송하는 방식이다. 이 런 PON시스템에서 광파워를 효과적으로 분배해주는 소자가 도파로 형 광분배기 소자이다.Optical subscriber network technology is composed of a transmission device and a transmission medium for connecting a transmission network and a subscriber, and high-speed access transmission generally refers to a technology that provides a subscriber with several Mb / s bandwidth. The Passive Optical Network (PON) method used in constructing the optical subscriber network is a network that connects the central base station, a provider of services, and the subscribers, using only passive optical devices, to multiplexed voice and data in the optical subscriber network. Alternatively, the data signal including the video service is simultaneously transmitted. In this PON system, the waveguide optical splitter device is an element that effectively distributes optical power.

PON시스템에서 네트워크 설계자가 더 쉽고 안정적이며 효과적인 시스템을 구현하기 위해 광분배기 소자가 필요하게 되는데 이는 한 개의 입력단을 가지고 N(=2,4,8,16,32,64) 개의 출력단에 광파워를 균일하게 분배하여 광신호를 가입자망에 전달하여 주는 광소자로 되어있다. 이런 광소자를 이용하여 각 가정까지 광선로를 포설하여 방송, 통신 등의 초고속 서비스를 제공하기 위해서는 광선로 관리에 대한 중요성이 커지게 된다. 광선로 관리를 위하여 광신호 중 일부를 분기하여 감시해야 만이 문제가 발생했을 때 효과적으로 대처할 수 있게 된다. 광 신호의 일부를 분기할 수 있는 소자를 탭 커플러라고도 하며 제작 형태에 따라 벌크형(bulk), 광섬유형(fiber), 도파로형(waveguide)으로 크게 분류할 수 있다. 벌크형은 마이크로 렌즈나 프리즘, 간섭막필터 등을 조합해서 구성되어 있으며 파장 의존성이 적은 소자를 제공할 수 있으나 조립 조정에 장시간을 필요로 하거나 신뢰성이나 가격, 소자 크기 등의 문제점이 있다. 광섬유형은 광섬유 자체를 구성 소재로 해서 연마나 융착, 늘림 공정을 거쳐서 구성되는 것으로 파장 의존성이 낮은 소자가 제작 가능하나 고도의 기술을 필요로 하며 재현성이 불량하고 양산에는 적합하지 않다는 결점을 가지고 있다. 도파로형은 설계되어진 광분배기 모양의 마스크를 가지고 포토리소그래피 공정을 이용하여 평면 기판상에 일괄 대량생산이 가능하고 재현성이나 소형 집적가능성 등에서 장래성 있는 기술로 주목되고 있다. In a PON system, an optical divider element is needed to make the network designer easier, more stable, and more efficient. It has one input and has N (= 2,4,8,16,32,64) output power. It is an optical device that distributes the signal evenly and delivers the optical signal to the subscriber network. In order to provide a high-speed service such as broadcasting and communication by installing optical paths to each home using such optical devices, the importance of optical path management becomes greater. Some of the optical signals must be branched and monitored for the management of the optical path so that they can be effectively coped with when this problem occurs. Devices capable of branching part of an optical signal are also called tap couplers and can be broadly classified into bulk, fiber, and waveguide types according to their fabrication form. The bulk type is composed of a combination of a micro lens, a prism, an interference film filter, and the like, and can provide a device having a small wavelength dependence, but requires a long time for assembly adjustment, and has problems such as reliability, price, and device size. The optical fiber type is composed of the optical fiber itself as a constituent material, and is processed through polishing, fusion, and stretching process. A device having low wavelength dependence can be manufactured, but it requires a high level of technology, has a poor reproducibility, and is not suitable for mass production. . The waveguide type has a designed optical splitter mask and can be mass-produced on a flat substrate using a photolithography process, and is attracting attention as a promising technology in terms of reproducibility and small integration.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평면 기판상에 광도파로 패턴을 형성하고 일련의 반도체 공정을 이용하여 대량 생산이 가능하고 소형화 하여 제품의 저가격화를 만드는 것이다. 또한 통신 영역의 넓은 파장에서 분기되는 손실의 균일성을 개선하고 편광손실의 문제점을 보완한 구조이다. The present invention is to solve the above problems, to form an optical waveguide pattern on a flat substrate and to mass production is possible using a series of semiconductor processes and to reduce the size of the product by making it compact. In addition, the structure improves the uniformity of the loss branched at the wide wavelength of the communication area and compensates for the problem of the polarization loss.

본 발명의 목적은 평판현 광 분배기 도파로 소자로 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조를 설계 및 제작하거나, 또한 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조를 설계,제작하여 신호를 모니터 할 수 있는 도파로형 탭 커플러를 제작하는 것이다. An object of the present invention is to design and fabricate a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric taper structure as a planar optical splitter waveguide element, or a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric structure. Design and manufacture a waveguide type tap coupler to monitor the signal.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 높은 탭 비율 (10~30%) 의 경우에, 넓은 영역의 파장에 걸쳐 균일한 광 분기율 가지면서 적은 편광손실을 갖기 때문에 채널 수를 늘려가면서 원하는 채널의 광분배기 광소자를 효과적으로 제작할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, in the case of the high tap ratio (10-30%) in the Y-branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric tapered structure, the light splitting ratio is uniform over a wide range of wavelengths. And because it has a small polarization loss, it is possible to effectively manufacture the optical splitter optical element of the desired channel while increasing the number of channels.

마찬가지로 비대칭 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 낮은 탭 비율 (1~10%) 의 경우에 넓은 영역의 파장에 걸쳐 균일한 광 분기율 가지면서 적은 편광손실을 갖기 때문에 또한 채널 수를 늘려가면서 원하는 채널의 광분배기 광소자를 제작하거나 적은 파워 비를 가지고 광 신호모니터링 용도의 광 탭 커플러를 제작할 수 있 다. Similarly, in asymmetric Y branched 1 X 2 optical waveguide tap couplers, the low tap ratio (1 to 10%) results in a uniform light splitting rate over a wide range of wavelengths and low polarization loss, thus increasing the number of channels. Optical divider optics of desired channels can be fabricated, or optical tap couplers for optical signal monitoring with low power ratios can be fabricated.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 비대칭구조의 광도파로 탭 커플러를 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical waveguide tap coupler of an asymmetric structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러이고 2는 도 1에서 A의 확대도이며, 도 2a는 도 1에서 a-a'선의 단면도이고, 도 2b는 도 1에서 b-b'선의 단면도이며, 도 2c는 도 1에서 c-c'선의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러이고 4는 도 3에서 B의 확대도이며, 도 4a는 도 3에서 a-a'선의 단면도이고, 도 4b는 도 3에서 b-b'선의 단면도이며, 도 4c는 도 3에서 c-c'선의 단면도이고, 도 5 및 도 6는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조에서 분기 비에 따른 손실 그래프이다, 도 7 및 도 8는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조에서 분기 비에 따른 손실 그래프이다1 is a Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric tapered structure according to an embodiment of the present invention, 2 is an enlarged view of A in FIG. 1, and FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line a-a 'in FIG. 1. 2B is a cross-sectional view of the line b-b 'in FIG. 1, FIG. 2C is a cross-sectional view of the line c-c' in FIG. 1, and FIG. 3 is a Y branching type 1 X having an asymmetric structure according to an embodiment of the present invention. 2 is an optical waveguide tap coupler, 4 is an enlarged view of B in FIG. 3, FIG. 4A is a cross-sectional view of the line a-a 'in FIG. 3, FIG. 4B is a cross-sectional view of the b-b' line in FIG. 3, and FIG. 4C is FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line c-c ', and FIGS. 5 and 6 are graphs showing the loss ratio according to the branch ratio in the Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric taper structure according to one embodiment of the present invention. 8 is a loss according to the branch ratio in the Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric structure according to an embodiment of the present invention. Graph

본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 한 개의 입력단과 두 개의 출력단 사이에 비대칭 테이퍼 구조를 적용한 것이다. 출력단의 분기 비를 조절하기 위하여 비대칭 테이퍼의 길이와 비대칭 테이퍼에서 나오는 출력단 쪽의 도파로 폭의 비를 적당히 조절하여 출력단의 분기 비를 조절할 수 있다. 특징으로 출력단의 분기 되는 손실의 비가 넓은 파장 영역에서 균일한 값을 갖도록 설계하여 파장의존성을 완화하고 편광손실을 줄이도록 한 것이다.Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric tapered structure according to the preferred embodiment of the present invention is applied to an asymmetric tapered structure between one input terminal and two output terminals, as shown in FIGS. will be. In order to adjust the branch ratio of the output stage, the ratio of the length of the asymmetric taper and the width of the waveguide width of the output end side coming out of the asymmetric taper can be properly adjusted to adjust the branch ratio of the output stage. As a feature, the ratio of branched loss of the output stage is designed to have a uniform value in a wide wavelength range to mitigate the wavelength dependence and reduce the polarization loss.

즉, 상기 입력단은 입력도파로(11)로 구성하고, 상기 출력단은 제 1출력도파로(15) 및 제 2출력도파로(16)로 구성하며, 상기 입력단과 출력단 사이에 비대칭 테이퍼(12)와, 제1,2분기 출력연결도파로(13, 14) 로 구성된다.That is, the input end is composed of an input waveguide 11, the output end is composed of a first output waveguide 15 and a second output waveguide 16, and an asymmetric taper 12 and the first end between the input end and the output end, It consists of the first and second output connection waveguides (13, 14).

상기 비대칭 테이퍼(12)는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 도파로(11)와 연결되고 비대칭형으로 특정한 각도(∠1)를 갖는 구조로 되어있다. 이 때 분기되는 파워 비에 따라 비대칭 테이퍼의 입력폭(W1)은 5um이고, 비대칭 테이퍼의 출력폭(W2)은 14um이고, 비대칭 테이퍼의 각도(∠1)은 0.5도 이고, 비대칭 테이퍼의 출력쪽 폭(W5)는 0.4 um 이고, 비대칭 테이퍼의 길이(L1)은 300 ~ 1000um가 바람직하다. 또한, 두 도파로의 출력단 쪽으로 분기되는 폭확장부(WG)는 0.8~ 1.2 um 로 설계 제작하였다.As shown in FIG. 2, the asymmetric taper 12 is connected to the input waveguide 11 and has an asymmetrical structure having a specific angle ∠ 1 . At this time, the input width (W 1 ) of the asymmetric taper is 5um, the output width (W 2 ) of the asymmetric taper is 14um, and the angle (∠ 1 ) of the asymmetric taper is 0.5 degree according to the branched power ratio. The output side width W 5 is 0.4 um, and the length L 1 of the asymmetric taper is preferably 300 to 1000 um. In addition, the width extension portion (W G ) branched to the output ends of the two waveguides was designed to be 0.8 ~ 1.2um.

이러한 본 발명의 비대칭 테이퍼 구조의 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 각각 밑면으로부터 실리카기판(50)과, 실리카 유리박막(55) 및 코어도파로(25, 35, 40, 45)로 단면이 구성된다. 다시 말해, 도 2a와 같이 입력도파로(11) 상의 단면도(도 1의 a-a'선)는 하나의 단일 모도 광 도파로로 구성되고, 도 2b는 비대칭 테이퍼(12)의 Y 분기 구조를 지나 제1분기출력연결 도파로(13)와 제2분기출력연결 도파로(14)의 단면도(도 1의 b-b'선)이다. 이는 분기된는 비율에 따라 단면 도파로의 코아 도파로 크기가 비대칭으로 구성되어 있다. 도 2c는 127um 또는 250um 간격의 출력도파로써 단일모드 광섬유와 결합하기 위하여 동일한 크기의 싱글모드 도파로(40,45)로 구성되어 있다.The Y branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler of the asymmetric tapered structure of the present invention is a silica substrate 50, a silica glass thin film 55 and a core waveguide (from the bottom, respectively, as shown in Figs. 2A to 2C). 25, 35, 40, 45, the cross section is made up. In other words, the cross-sectional view (a-a 'line in FIG. 1) on the input waveguide 11 is composed of one single waveguide optical waveguide, as shown in FIG. 2A, and FIG. 2B crosses the Y branch structure of the asymmetric taper 12. It is sectional drawing (b-b 'line | wire of FIG. 1) of the 1st branch output connection waveguide 13 and the 2nd branch output connection waveguide 14. As shown in FIG. It consists of an asymmetric core waveguide size of the cross-sectional waveguide according to the ratio of branching. 2C is an output waveguide of 127 um or 250 um intervals and is composed of single mode waveguides 40 and 45 of equal size to be combined with a single mode optical fiber.

상기와 같이 구성된 본 발명의 1 X 2 비대칭 테이퍼 구조의 Y분기 구조의 광도파로 탭 커플러는 넓은 영역의 통신 파장(1.25um ~ 1.65um)에서 70:30, 80:20, 90:10, 95:5, 98:2, 99:1의 분기 비율을 갖도록 설계한 것으로 본 발명의 실시 예는 다음과 같다.The optical waveguide tap coupler of the Y-branch structure of the 1 X 2 asymmetric taper structure of the present invention configured as described above is 70:30, 80:20, 90:10, 95: at a wide range of communication wavelengths (1.25um to 1.65um). Designed to have a branch ratio of 5, 98: 2, and 99: 1, embodiments of the present invention are as follows.

상기 입력도파로는 제1출력도파로(15)와 제2출력도파로(16)로 분기되고 간격은 127um 또는 250um 의 간격을 가진다.The input waveguide branches to the first output waveguide 15 and the second output waveguide 16 and has an interval of 127um or 250um.

도 5 및 도 6 은 1 X 2 비대칭 테이퍼 구조의 Y분기 구조의 광도파로 탭 커플러의 파장에 따른 광손실을 나타낸 그래프로, 분기 비에 따라 출력단의 광 파워값이 넓은 파장영역에 걸쳐 균일한 값을 갖는 것을 확인했다. 5 and 6 are graphs showing the optical loss according to the wavelength of the optical waveguide tap coupler of the Y-branch structure of the 1 X 2 asymmetric taper structure. It was confirmed to have.

마찬가지도, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 또 다른 구조인 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 한 개의 입력단과 두 개의 출력단 사이에 비대칭 Y 분기 구조를 적용한 것이다. 출력단의 분기 비를 조절하기 위하여 폭이 작은 가지형태의 도파로가 분기되는 구조로 되어있다. 폭이 작은 가지 형태의 도파로의 각도를 조절하여 출력단의 분기 되는 손실의 비가 넓은 파장 영역에서 균일한 값을 갖도록 설계하여 파장의존성을 완화하고 편광손실을 줄이도록 한 것이다.Similarly, the Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure, which is another structure according to the preferred embodiment of the present invention, is shown between one input terminal and two output terminals, as shown in FIGS. Is an asymmetric Y branching structure. In order to control the branching ratio of the output stage, the structure of the branched waveguide having a small width is branched. By adjusting the angle of the small waveguide, the branched loss ratio of the output terminal is designed to have a uniform value in the wide wavelength range, so as to reduce the wavelength dependence and reduce the polarization loss.

즉, 상기 입력단은 입력도파로(31)로 구성하고, 상기 출력단은 제 1출력도파로(33) 및 제 2출력도파로(34)로 구성하며, 상기 입력단과 출력단 사이에 비대칭 Y 분기 구조의 폭이 작은 탭 출력 도파로(32)로 구성된다.That is, the input terminal is composed of an input waveguide 31, the output terminal is composed of a first output waveguide 33 and a second output waveguide 34, the width of the asymmetrical Y branch structure between the input terminal and the output terminal is small And a tap output waveguide 32.

상기 비대칭 Y 분기 구조는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 탭 출력도파로(32)는 입력 도파로(31)에서 분기되고 편광 손실을 고려하여 탭 출력도파로 폭(W8)은 단일모드 도파로에 비에 작게 제작되었고 분기 비율에 따라 특정한 각도(∠2)를 갖는 구조로 되어있다. 이 때 분기되는 파워 비에 따라 비대칭 Y 분기 탭 도파로의 폭(W8)은 4um이고, 탭 도파로와 단일 모드 도파로와 연결되는 도파로 폭(W9)는 2um 이고, 탭 도파로의 각도(∠2)은 1 ~ 8 도 이고, 탭 도파로(32) 길이는 100 ~ 500um가 바람직하다. 또한, 두 도파로의 출력단 쪽으로 분기되는 폭확장부(WG)는 0.8 ~ 1.2 um 로 설계 제작하였다.As shown in FIG. 2, the asymmetric Y branch structure has a tap output waveguide 32 branched from the input waveguide 31, and the tap output waveguide width W 8 is set to a ratio of the single mode waveguide in consideration of the polarization loss. It is made small and has a specific angle (∠ 2 ) according to the branch ratio. At this time, the width (W 8 ) of the asymmetric Y branch tap waveguide according to the branched power ratio is 4um, the waveguide width (W 9 ) connected to the tap waveguide and the single mode waveguide is 2um, and the angle of the tap waveguide (∠ 2 ) Is 1 to 8 degrees, and the length of the tap waveguide 32 is preferably 100 to 500 um. In addition, the width extension portion (W G ) branching toward the output end of the two waveguides was designed to be 0.8 ~ 1.2um.

이러한 본 발명의 비대칭 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 각각 밑면으로부터 실리카기판(50)과, 실리카 유리박막(55) 및 코어도파로(60, 65, 75, 80)로 단면이 구성된다. 다시 말해, 도 4a와 같이 입력도파로(31) 상의 단면도(도 3의 a-a'선)는 하나의 단일 모도 광 도파로로 구성되고, 도 4b는 비대칭 Y 분기 구조를 지나 탭출력도파로(32)의 단면도(도 2의 b-b'선)이다. 이는 탭 도파로의 폭이 작기 때문에 단면 도파로의 코아 도파로 크기가 비대칭으로 구성되어 있다. 도 4c는 127um 또는 250um 간격의 출력도파로써 단일모드 광섬유와 결합하기 위하여 동일한 크기의 싱글모드 도파로(33,34)로 구성되어 있다.The asymmetric Y branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler of the present invention has a silica substrate 50, a silica glass thin film 55 and a core waveguide 60, 65 from the bottom, respectively, as shown in FIGS. 3A to 3C. , 75, 80). In other words, the cross-sectional view (a-a 'line in FIG. 3) on the input waveguide 31 as shown in FIG. 4A is composed of one single waveguide optical waveguide, and FIG. 4B passes through the asymmetrical Y branched structure and the tap output waveguide 32 It is sectional drawing (b-b 'line | wire of FIG. 2). Since the width of the tap waveguide is small, the core waveguide size of the cross-sectional waveguide is asymmetric. 4C is an output waveguide of 127 um or 250 um intervals and is composed of single mode waveguides 33 and 34 of the same size to be combined with a single mode optical fiber.

상기와 같이 구성된 본 발명의 비대칭 Y분기 구조의 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 넓은 영역의 통신 파장(1.25um ~ 1.65um)에서 70:30, 80:20, 90:10, 95:5, 98:2, 99:1의 분기 비율을 갖도록 설계한 것으로 본 발명의 실시 예는 다음과 같다.The 1 x 2 optical waveguide tap coupler of the asymmetrical Y branch structure of the present invention configured as described above is 70:30, 80:20, 90:10, 95: 5, 98 at a wide range of communication wavelengths (1.25um to 1.65um). Designed to have a branching ratio of 2: 2 and 99: 1, embodiments of the present invention are as follows.

상기 입력도파로는 제1출력도파로(33)와 제2출력도파로(34)로 분기되고 간격은 127um 또는 250um 의 간격을 가진다.The input waveguide branches to the first output waveguide 33 and the second output waveguide 34 and has an interval of 127um or 250um.

도 7 및 도 8 은 비대칭 Y분기 구조의 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 광손실을 나타낸 그래프로, 분기 비에 따라 출력단의 광 파워값이 넓은 파장영역에 걸쳐 균일한 값을 갖는 것을 확인했다. 상기 광도파로는 실리카 기판 위에 SiO2 계열에 굴절률을 증가시키는 GeO2를 첨가하여 기판과 광도파간의 굴절률이 약 0.4 delta % ~ 0.45 delta %의 차이를 갖는 6um x 6um 정도의 코아도파로 크기로 광회로를 구성한 것이다.7 and 8 are graphs showing the optical loss according to the wavelength in the 1 X 2 optical waveguide tap coupler of the asymmetric Y branch structure, wherein the optical power value of the output terminal has a uniform value over a wide wavelength range according to the branch ratio. Confirmed. The optical waveguide is an optical circuit having a size of 6um x 6um core waveguide having a difference of about 0.4 delta% to 0.45 delta% of refractive index between the substrate and the optical waveguide by adding GeO 2 which increases the refractive index to the SiO 2 series on the silica substrate. It is configured.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

본 발명은 주로 한쪽단의 출력의 값이 30 ~ 10 % 인 경우에 , 한 개의 입력단과, 두 개의 출력단 사이에 비 대칭형 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러를 이용하여 출력단의 도파로 폭을 상대적으로 조절하여 통신 영역의 파장에서 두 출력 포트의 파워비의 균일성과 편광 손실의 특성이 적은 소자의 제작에 관한 것이다. The present invention mainly uses a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure between one input terminal and two output terminals when the output value of one end is 30 to 10%. The present invention relates to the fabrication of a device having relatively low power loss uniformity and polarization loss characteristics of two output ports at a wavelength in a communication region by adjusting the waveguide width relatively.

이때 상기 비대칭 테이퍼형 Y분기 광도파로 탭 커플러는 비대칭 출력단의 사이의 폭(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것이 바람직하다.At this time, the asymmetric tapered Y-branch optical waveguide tap coupler is preferably a width (W G ) between the asymmetrical output stage is 0.5 ~ 1.5um.

또한, 상기 입력단에 연결된 비대칭 taper의 길이는 300 ~ 1000um와 입력단 비대칭 테이퍼의 폭은 5 ~ 8um 이고 출력단 비대칭 테이퍼의 폭은 10 ~ 20um 으로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the length of the asymmetric taper connected to the input end is preferably 300 ~ 1000um, the width of the input asymmetric taper is 5 ~ 8um and the width of the output asymmetric taper is 10 ~ 20um.

또한, 상기 입력단에 연결된 비대칭 taper의 각도는 0.3 ~ 0.8도로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the angle of the asymmetric taper connected to the input terminal is preferably configured to 0.3 ~ 0.8 degrees.

본 발명은 주로 한쪽단의 출력의 값이 10 ~ 1 % 인 경우에 , 한 개의 입력단과, 두 개의 출력단 사이에 비 대칭형 Y분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러를 이용하여 탭 출력단의 도파로 폭과 각도를 조절하여 통신 영역의 파장에서 두 출력 포트의 파워비의 균일성과 편광 손실의 특성이 적은 소자의 제작에 관한 것이다. The present invention mainly uses a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetrical Y branch structure between one input terminal and two output terminals when the output value of one end is 10 to 1%, and the waveguide of the tap output terminal is used. The present invention relates to the fabrication of devices having low characteristics of uniformity of power ratio and polarization loss of two output ports at the wavelength of communication area by adjusting width and angle.

이때 상기 비대칭 Y분기 광도파로 탭 커플러는 비대칭 출력단의 사이의 폭(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the width W G between the asymmetrical Y branch optical waveguide tap coupler is between 0.5 and 1.5 um.

또한, 상기 입력단에 분기된 탭 도파로의 폭은 2 ~ 6um이고, 탭 도파로의 각도은 1 ~ 10 도 이고, 탭 도파로 길이는 50 ~ 700um가 바람직하다.In addition, the width of the tap waveguide branched to the input terminal is 2 ~ 6um, the angle of the tap waveguide is 1 ~ 10 degrees, the tap waveguide length is preferably 50 ~ 700um.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 1 is a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric tapered structure according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에서 A의 확대도,2 is an enlarged view of A in FIG. 1, FIG.

도 2a는 도 1에서 a-a'선의 단면도,Figure 2a is a cross-sectional view of the line a-a 'in FIG.

도 2b는 도 1에서 b-b'선의 단면도,FIG. 2B is a cross-sectional view of the b-b 'line in FIG. 1;

도 2c는 도 1에서 c-c'선의 단면도,Figure 2c is a cross-sectional view of the line c-c 'in FIG.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러 3 is a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에서 A의 확대도,4 is an enlarged view of A in FIG. 3, FIG.

도 4a는 도 3에서 a-a'선의 단면도,4A is a cross-sectional view taken along the line a-a 'in FIG. 3,

도 4b는 도 3에서 b-b'선의 단면도,4b is a cross-sectional view taken along the line b-b 'in FIG.

도 4c는 도 3에서 c-c'선의 단면도,Figure 4c is a cross-sectional view of the line c-c 'in FIG.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 70:30 분기 비 그래프,5 is a 70:30 branch ratio graph according to a wavelength in a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention;

도 6는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 80:20 분기 비 그래프,6 is a graph of 80:20 branching ratio according to wavelength in a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention;

도 7는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 90:10 분기 비 그래프,7 is a graph showing a 90:10 branching ratio according to a wavelength in a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention;

도 8 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광 도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 99:1 분기 비 그래프,8 is a 99: 1 branch ratio graph according to wavelength in a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 70:30 분기 비 그래프,9 is a graph of 70:30 branching ratio according to wavelength in a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branching structure according to an embodiment of the present invention;

도 10는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 80:20 분기 비 그래프,10 is a graph of 80:20 branching ratio according to wavelength in a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branching structure according to an embodiment of the present invention;

도 11는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 90:10 분기 비 그래프,11 is a graph showing a 90:10 branching ratio according to a wavelength in a 1 × 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branching structure according to an embodiment of the present invention;

도 12는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러 에서 파장에 따른 99:1 분기 비 그래프,12 is a 99: 1 branch ratio graph according to wavelength in a 1 × 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branching structure according to an embodiment of the present invention;

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11: 입력도파로 12: 비대칭 테이퍼11: input waveguide 12: asymmetric taper

13: 제1분기출력연결도파로 14: 제2분기출력연결도파로13: 1st branch output connection waveguide 14: 2nd branch output connection waveguide

15: 제1출력도파로 16: 제2출력도파로15: first output waveguide 16: second output waveguide

31: 입력도파로 32: 탭 출력도파로31: Input waveguide 32: Tap output waveguide

33: 제1출력도파로 34: 제2출력도파로33: first output waveguide 34: second output waveguide

25: 코아도파로 50: 실리카 유리25: coadoparo 50: silica glass

55: 실리카 기판55: silica substrate

Claims (11)

광신호를 결합 또는 분기시키는 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서,In a Y branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler with an asymmetric taper structure that couples or branches an optical signal, 상기 구조를 이용하여 입력한 광신호에 대하여 출력단 위쪽 도파로와 출력단 아래 도파로의 폭을 조절함과 동시에 비대칭 테이퍼 길이를 조절하여 일정한 파워 비를 갖는 광도파형 탭 커플러The optical waveguide tap coupler having a constant power ratio by controlling the width of the waveguide above the output stage and the waveguide below the output stage and the asymmetric taper length with respect to the input optical signal using the above structure. 1항에 있어서,According to claim 1, 상기 광 탭 커플러의 폭확장부(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것을 특징으로 하는 비 대칭형 테이퍼를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper, wherein the width extension portion (W G ) of the optical tap coupler is 0.5 to 1.5 um. 1항에 있어서,According to claim 1, 상기 비대칭 테이퍼의 길이(L1)은 300 ~ 2000um 사이의 값을 갖는 비대칭 테이퍼를 구조의 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The length (L 1 ) of the asymmetric taper is a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper having a value between 300 and 2000um. 1항에 있어서,According to claim 1, 상기 비대칭 테이퍼의 입력폭(W1)은 5 ~ 8um 사이의 값을 갖는 비대칭 테이퍼를 구조의 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The input width (W 1 ) of the asymmetric taper is a Y branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper having a value between 5 and 8um. 1항에 있어서,According to claim 1, 상기 비대칭 테이퍼의 출력폭(W2)은 10 ~ 20um 사이의 값를 갖는 비대칭 테이퍼를 구조의 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The output width (W 2 ) of the asymmetric taper is a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper having a value between 10 and 20um. 1항에 있어서,According to claim 1, 상기 비대칭 테이퍼의 각도(∠1)은 0.3 ~ 0.8도 사이의 값를 갖는 비대칭 테이퍼를 구조의 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The angle (테이 1 ) of the asymmetric taper is a Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper having a value between 0.3 and 0.8 degrees. 광신호를 결합 또는 분기시키는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 , 상기 구조를 이용하여 입력한 광신호에 대하여 출력단 아래 도파로의 폭과 각도를 조절하여 일정한 파워 비를 갖는 광도파형 탭 커플러In the Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetrical structure for coupling or branching optical signals, the light intensity having a constant power ratio is adjusted by adjusting the width and angle of the waveguide below the output terminal with respect to the optical signal input using the above structure. Waveform Tap Coupler 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 결합기 폭확장부(WG)은 0.5 ~ 1.5um인 것을 특징으로 하는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 , Y coupler type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure, characterized in that the coupler width extension (W G ) is 0.5 ~ 1.5um, 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 출력단 아래쪽 도파로 폭(W8)은 2 ~ 6 um인 것을 특징으로 하는 비대칭 구조 를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 , Y-branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure, characterized in that the waveguide width (W 8 ) below the output end is 2 ~ 6um, 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 출력단 아래쪽 직선 도파로 길이(L2)는 50 ~ 700 um인 것을 특징으로 하는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 , Y branching type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure, characterized in that the straight waveguide length (L 2 ) below the output end is 50 ~ 700 um, 7항에 있어서,상기 출력단 아래쪽 도파로와 출력단 위쪽 도파로 사이의 각도(∠2)가 1 ~ 10 도인 것을 특징으로 하는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 , According to claim 7, Y branched 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure, characterized in that the angle (∠ 2 ) between the lower waveguide and the output waveguide is 1 ~ 10 degrees,
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