KR20100066834A - 광 스위치를 포함하는 광통신 소자 - Google Patents
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Abstract
광 스위치를 포함하는 광통신 소자를 제공한다. 이 소자는 광 입력부 및 투과 출력부를 포함하는 주 코어, 및 주 코어 일측에 배치된 반사 출력부를 포함한다. 광신호는 히터의 동작 유무에 따라 반사 출력부 또는 투과 출력부를 통하여 출력될 수 있다.
Description
본 발명은 광통신 소자에 관한 것으로, 특히, 광 스위치를 포함하는 광통신 소자에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-011-02, 과제명: ROADM용 광스위치 기술개발].
최근에 광통신 시스템의 대용량, 고속화 및 고기능화에 대한 요구가 급격하게 높아지고 있다. 예컨대, 광통신 시스템의 일예로서, WDM 방식(Wavelength Division Multiplexing method)의 광통신 시스템 및 ROADM 방식(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer method)의 광통신 시스템등이 있다. 예컨대, ROADM 방식의 광통신 시스템은 여러 채널들을 동시에 연결하는 것등의 장점으로 인하여 망(network)의 활용도를 높힐 수 있으며, 또한, 비용이 줄어들고 네트워크 구조도 단순화할 수 있다.
광 스위치들은 이러한 광통신 시스템들을 구성하는 중요한 요소들 중에 하나 이다. 광 스위치들의 일 예로서, 광 감쇠기가 알려진 바 있다. 광 감쇠기는 광 신호의 감쇠 정도를 외부에서 조절하는 광 소자라 할 수 있다. 예컨대, 외부 조절에 의하여 광 감쇠기를 통과하는 광신호의 세기가 감쇠되거나, 광신호의 세기가 변화되지 않을 수 있다.
하지만, 광통신 산업이 발전함에 따라, 광통신 시스템은 다양한 기능의 광 스위치들을 요구할 수 있다. 이에 따라, 새로운 기능을 수행하는 광 스위치들에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 새로운 기능을 수행할 수 있는 광 스위치를 포함하는 광통신 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 광신호의 경로를 변경할 수 있는 광통신 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광신호의 손실을 최소화할 수 있는 광 스위치를 포함하는 광통신 소자를 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 광통신 소자를 제공한다. 이 광통신 소자는 기판 상에 배치되고 제1 방향을 따라 연장되되, 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배치된 광 입력부 및 투과 출력부를 포함하는 주 코어; 제2 방향을 따라 연장되어 상기 주 코어를 가로지르는 히터; 및 상기 주 코어의 중심점으로부터 제3 방향을 따라 연장된 반사 출력부를 포함한다. 상기 제1 방향 및 제2 방향 사이의 제1 각도는 상기 제2 방향 및 제3 방향 사이의 제2 각도와 동일하다.
일 실시예에 따르면, 상기 히터에 의하여 열이 공급될 때, 상기 주 코어는 상기 열을 공급 받는 제1 부분 및 상기 열을 공급받지 않는 제2 부분을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분 보다 낮은 굴절률을 갖고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 경계에 상기 제2 방향과 평행한 반사면이 생성될 수 있다. 상기 히터가 동작하지 않을 때, 상기 주 코어의 상기 제1 부분 및 상기 주 코어의 상기 제2 부분은 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 반사 출력부는 상기 주 코어로부터 이격될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 히터는 제4 방향으로 상기 주 코어의 중심점으로부터 이격될 수 있다. 상기 제4 방향은 상기 제2 방향에 수직하고 상기 반사 출력부로부터 멀어지는 방향이다.
일 실시예에 따르면, 상기 광통신 소자는 상기 주 코어 및 제2 광 출력포트를 둘러싸는 클래딩을 더 포함할 수 있다. 상기 히터와 상기 주 코어 사이에 상기 클래딩이 개재된다.
일 실시예에 따르면, 상기 광통신 소자는 광신호가 입사되는 제1 단일 모드 코어; 상기 제1 단일 모드 코어와 상기 광 입력부 사이에 개재되어, 상기 제1 단일 모드 코어 및 광 입력부에 연결된 제1 테이퍼 코어; 상기 투과 출력부를 경유한 광신호가 출력되는 제2 단일 모드 코어; 및 상기 제2 단일 모드 코어 및 상기 투과 출력부 사이에 개재되어, 상기 제2 단일 모드 코어 및 투과 출력부에 연결된 제2 테이퍼 코어를 더 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 광통신 소자는 상기 반사 출력부를 경유한 광신호가 출력되는 제3 단일 모드 코어; 및 상기 제3 단일 모드 코어 및 반사 출력부 사이에 개재되어, 상기 제3 단일 모드 코어 및 반사 출력부에 연결된 제3 테이퍼 코어를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 입력부, 투과 출력부 및 반사 출력부는 다중 모드(multi-mode)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 입력부, 투과 출력부 및 반사 출력부는 폴리머로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 주 코어, 히터 및 반사 출력부는 하나의 광 스위치에 포함되고, 상기 기판 상에 복수의 상기 광 스위치들이 배치될 수 있다. 상기 복수의 광 스위치들은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이때, 인접한 한쌍의 상기 광 스위치들의 어느 하나의 투과 출력부가 다른 하나의 광 입력부에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광통신 소자는 상기 직렬로 연결된 복수의 광 스위치들 중에서 일단에 연결된 광 스위치에 직렬로 연결된 광 감쇠기(optical attenuator)를 더 포함할 수 있다. 상기 일단에 연결된 광 스위치의 투과 출력부와 상기 광 감쇠기의 입력부가 서로 광접속된다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 감쇠기는, 일방향으로 연장되고, 입력부 및 출력부를 포함하는 감쇠기-코어; 상기 감쇠기-코어를 둘러싸는 감쇠기-클래딩; 및 상기 감쇠기-클래딩을 개재하여 상기 감쇠기-코어를 가로지르는 감쇠기-히터를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 광 스위치들 중에서 어느 하나의 히터가 동작 될 때, 상기 광 감쇠기의 상기 감쇠기- 히터도 동작될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광통신 소자는 투과 출력부 및 반사 출력부를 포함한다. 이에 따라, 상기 광 입력부를 통하여 입력된 광신호는 상기 반사 출력부 및 투과 출력부 중에 어느 하나로 출력될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 광 스위치는 광신호의 경로를 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 히터의 동작 유무에 따라, 상기 광 입력부 및 투과 출력부를 포함하는 주 코어내에 반사면이 생성 또는 소멸될 수 있다. 따라서, 상기 히터의 동작 유무에 따라, 상기 반사 출력부 및 투과 출력부 중에 어느 하나로 광신호를 출력할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층(또는 막) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층(또는 막)이 다른 층(또는 막) 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층( 또는 막) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층(또는 막)이 개재될 수도 있다. 본 명세서에서 '및/또는' 이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위치를 포함하는 광통신 소자를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'을 따라 취해진 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 소자는 기판(100) 상에 배치된 광 스위치(150)를 포함한다. 상기 광 스위치(150)는 제1 방향(D1)을 따라 연장된 주 코어(105, major core), 제2 방향(D2)을 따라 연장된 히터(110), 및 제3 방향(D3)을 따라 연장된 반사 출력부(107)를 포함한다. 상기 제1, 제2 및 제3 방향들(D1,D2,D3)은 상기 기판(100)의 상부면과 평행하다. 상기 제1, 제2 및 제3 방향들(D1,D2,D3)은 서로 다른 방향이다.
상기 광 스위치(150)는 상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)를 둘러싸는 클래딩(125)을 더 포함한다. 상기 클래딩(125)은 상기 주 코어(105)의 하부면, 측면 및 상부면을 둘러싼다. 이와 마찬가지로, 상기 클래딩(125)은 상기 반사 출력부(107)의 하부면, 측면 및 상부면을 둘러싼다. 상기 클래딩(125)은 하부 클래딩(122) 및 상부 클래딩(124)을 포함할 수 있다. 상기 하부 클래딩(122)은 상기 주 코어(105)와 상기 기판(100) 사이 및 상기 상기 반사 출력부(107)와 상기 기판(100) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 하부 클래딩(122)은 상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)의 하부면들을 덮을 수 있다. 상기 하부 클래딩(122)은 상기 기판(100)의 전면 상에 배치되거나, 상기 기판(100)의 일부분 상에 배치될 수 있다. 상기 상부 클래딩(124)은 상기 주 코어(105)의 측면 및 상부면과, 상기 반사 출력부(107)의 측면 및 상부면 상에 배치될 수 있다. 상기 하부 및 상부 클래딩들(122,124)은 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 클래딩(125)은 상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)에 비하여 낮은 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 주 코어(105)는 상기 제1 방향(D1)을 따라 순차적으로 배열된 광 입력부(102) 및 투과 출력부(104)를 포함한다. 상기 주 코어(105)는 제1 단(106a, first end), 제2 단(106b) 및 중심점(C)을 갖는다. 상기 광 입력부(102)는 상기 중심점(C)으로부터 상기 제1 단(106a) 사이의 상기 주 코어(105)의 일 부분에 해당한다. 상기 투과 출력부(104)는 상기 중심점(C)으로부터 상기 제2 단(106b) 사이의 상기 주 코어(105)의 다른 부분에 해당한다. 즉, 상기 광 입력부(102) 및 상기 투과 출력부(104)는 상기 중심점(C)에서 서로 연결된다. 상기 광 입력부(102)의 폭 및 상기 투과 출력부(104)의 폭은 서로 동일한 것이 바람직하다. 상기 광 입력부(102)의 폭(즉, 상기 주 코어(105)의 폭)은 25 ㎛ 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 히터(110)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장되어 상기 주 코어(105)를 가로지른다. 이때, 상기 주 코어(105) 및 히터(110) 사이에 상기 클래딩(125)이 개재된다. 예컨대, 상기 주 코어(105) 및 히터(110) 사이에 상기 상부 클래딩(124)이 개재될 수 있다. 상기 히터(110)는 상기 주 코어(105)에 부분적으로 열을 공급할 수 있다. 즉, 상기 주 코어(105)는 상기 히터(110)의 열을 공급받는 제1 부분 및 상기 히터(110)의 열을 공급받지 않는 제2 부분을 포함한다. 상기 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2) 사이의 각도를 제1 각도(θ1)라 정의한다. 상기 제1 각도(θ1)는 0°보다 크고 90°보다 작다. 특히, 상기 제1 각도(θ1)는 3°내지 6°인 것이 바람직하다.
상기 반사 출력부(107)는 상기 주 코어(105)의 중심점(C)으로부터 상기 제3 방향(D3)을 따라 연장된다. 상기 제2 방향(D2) 및 상기 제3 방향(D3) 사이의 각도를 제2 각도(θ2)라 정의한다. 이때, 상기 제2 각도(θ2)는 상기 제1 각도(θ1)와 동일한 것이 바람직하다. 즉, 상기 중심점(C)을 지나고 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 가상직선을 기준으로 하여, 상기 반사 출력부(107) 및 상기 투과 출력부(104)는 대칭적인 것이 바람직하다. 상기 제2 각도(θ2) 및 상기 제1 각도(θ1)가 서로 동일함으로써, 상기 제2 각도(θ2)도 0°보다 크고 90°보다 작다. 특히, 상기 제2 각도(θ2)는 3°내지 6°인 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제1 및 제3 방향들(D1,D3) 사이의 각은 6°내지 12°일 수 있다. 상기 반사 출력부(107)는 상기 주 코어(105)의 폭과 동일한 폭을 가질 수 있다.
상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)는 상기 클래딩(125) 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성된다. 상기 주 코어(105)는 열에 의하여 굴절률이 달라지는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)는 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)는 폴리머(polymer)로 형성될 수 있다. 상기 주 코어(105) 및 반사 출력부(107)는 다중 모드(multi-mode)인 것이 바람직하다.
상기 반사 출력부(107)는 상기 주 코어(105)로부터 이격될 수 있다. 상기 반사 출력부(107) 및 주 코어(105) 사이의 갭 영역(G, gap region)은 상기 클래딩(125)에 의해 채워질 수 있다. 하지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반사 출력부(107)는 상기 주 코어(105)와 접촉될 수도 있다.
상기 히터(110)는 상기 중심점(C)으로부터 제4 방향(D4)으로 이동될 수 있다. 상기 제4 방향(D4)은 상기 제2 방향(D2)에 수직한 방향이며, 상기 반사 출력부(107)으로부터 멀어지는 방향이다. 좀더 구체적으로, 상기 히터(110)는 상기 제4 방향(D4)으로 이동되어, 상기 중심점(C)을 지나고 상기 제2 방향(D)을 따라 연장된 가상 직선으로부터 오프셋(offset)될 수 있다. 하지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 히터(110)는 상기 중심점(C)을 지날 수도 있다.
상기 광 스위치(150)는 제1 테이퍼 코어(115a, first taper core), 제2 테이퍼 코어(115b) 및 제3 테이퍼 코어(115c)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 광 스위치(150)는 상기 제1 단일 모드 코어(120a, first single mode core), 제2 단일 모드 코어(120b) 및 제3 단일 모드 코어(120c)를 더 포함할 수 있다. 광신호가 상기 제1 단일 모드 코어(120a)를 통하여 상기 광 입력부(102)로 입력될 수 있다. 상기 투과 출력부(104)를 경유한 광신호는 상기 제2 단일 모드 코어(120b)를 통하여 출력될 수 있다. 상기 반사 출력부(107)를 경유한 광신호는 상기 제3 단일 모드 코어(120c)를 통하여 출력될 수 있다.
상기 제1 테이퍼 코어(115a)는 상기 제1 단일 모드 코어(120a)와 상기 광 입력부(102) 사이에 개재된다. 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 제1 단은 상기 광 입력부(102)에 연결되고, 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 제2 단은 상기 제1 단일 모드 코어(120a)에 연결된다. 상기 광 입력부(102)는 상기 제1 단일 모드 코어(120a)의 폭 보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 상기 광 입력부(102)에 연결된 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 제1 단의 폭은 상기 제1 단일 모드 코어(120a)에 연결된 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 제2 단의 폭 보다 큰 것이 바람직하다. 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 제1 단으로부터 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 제2 단으로 위치가 이동될수록 상기 제1 테이퍼 코어(115a)의 폭은 점진적으로 감소 될 수 있다. 상기 제1 테이퍼 코어(115a)는 상기 제1 단일 모드 코어(120a) 및 상기 광 입력부(102)를 단열적(adiabatic)으로 연결시킬 수 있다.
이와 유사하게, 상기 제2 테이퍼 코어(115b)는 상기 제2 단일 모드 코어(120b) 및 투과 출력부(104) 사이에 개재되어, 상기 제2 단일 모드 코어(120b) 및 투과 출력부(104)에 연결된다. 상기 투과 출력부(104)는 상기 제2 단일 모드 코어(120b)의 폭 보다 넓은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 상기 투과 출력부(104)로부터 상기 제2 단일 모드 코어(120b)로 위치가 이동될수록 상기 제2 테이퍼 코어(115b)의 폭이 점진적으로 감소될 수 있다. 상기 제2 테이퍼 코어(115b)는 상기 제2 단일 모드 코어(120b) 및 투과 출력부(104)를 단열적(adiabatic)으로 연결 시킬 수 있다. 상기 제3 테이퍼 코어(115c)는 상기 제3 단일 모드 코어(120c) 및 반사 출력부(107) 사이에 개재되어, 상기 제3 단일 모드 코어(120c) 및 반사 출력부(107)에 연결된다. 상기 반사 출력부(107)는 상기 제3 단일 모드 코어(120c)의 폭 보다 넓은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 상기 반사 출력부(107)로부터 상기 제3 단일 모드 코어(120c)로 위치가 이동될수록 상기 제3 테이퍼 코어(115c)의 폭이 점진적으로 감소될 수 있다. 상기 제3 테이퍼 코어(115c)는 상기 제3 단일 모드 코어(120c) 및 반사 출력부(107)를 단열적(adiabatic)으로 연결시킬 수 있다.
상기 테이퍼 코어들(115a,115b,115c) 및 단일 모드 코어들(120a,120b,120c)은 상기 클래딩(125)에 의해 둘러싸인다. 즉, 상기 클래딩(125)은 상기 테이퍼 코어들(115a,115b,115c) 및 단일 모드 코어들(120a,120b,120c)의 하부면들, 측면들 및 상부면들을 둘러싼다. 상기 테이퍼 코어들(115a,115b,115c) 및 단일 모드 코어들(120a,120b,120c)은 상기 클래딩(125) 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 코어들(115a,115b,115c,120a,120b,120c)은 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 코어들(115a,115a,115c,120a,120b,120c)은 상기 주 코어(105)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상술한 구조의 광 스위치(150)를 포함하는 광통신 소자의 동작 방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위치를 포함하는 광통신 소자의 동작 방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 3의 II-II'을 따라 취해진 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이, 상기 주 코어(105)는 상기 히터(110)의 열을 공급을 수 있는 제1 부분(130) 및 상기 히터(110)의 열을 공급받지 않는 제2 부분(132)을 포함한다. 상기 히터(110)가 동작되어 열을 공급할 때, 상기 주 코어(105)의 제1 부분(130)의 굴절률은 열광학 효과에 의하여 상기 제2 부분(132)의 굴절률 보다 낮아진다. 이에 따라, 상기 제1 부분(130) 및 제2 부분(132)의 경계에 반사면(135)이 생성된다. 상기 광 입력부(102)로 입력된 광신호는 상기 반사면(135)에 반사되어 상기 반사 출력부(107)를 통하여 출력된다. 상기 히터(110)의 폭이 유한함으로써, 상기 주 코어(105)의 제1 부분(130)은 비선형 경사진 측면을 가질 수 있다. 따라서, 상기 히터(110)의 열에 의해 생성된 반사면(135)은 비선형적으로 경사질 수 있다.
상기 히터(110)가 동작되지 않을 때, 상기 주 코어(105)의 상기 제1 부분(130)은 열을 공급받지 않음으로 상기 열광학 효과가 발생되지 않는다. 즉, 상기 제1 부분(130)은 상기 제2 부분(132)과 동일한 굴절률을 갖는다. 이에 따라, 상기 반사면(135)이 소멸된다. 이 경우에, 상기 광 입력부(102)를 통하여 입력된 광신호는 상기 투과 출력부(104)를 통하여 출력된다.
결과적으로, 상기 히터(110)의 동작 유무에 따라, 상기 광 입력부(102)로 입력된 광신호는 상기 투과 출력부(104) 또는 상기 반사 출력부(107)로 출력될 수 있다. 즉, 상기 광 스위치(150)는 광신호의 경로를 변경할 수 있다.
입력된 광신호가 상기 투과 출력부(104)를 경유하여 출력되는 경우에, 상기 반사 출력부(107)가 상기 주 코어(105)로부터 이격됨으로써 상기 투과 출력부(104) 를 경유한 광신호의 손실을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 주 코어(105)의 격리 특성(isolation characteristic)을 향상시킬 수 있다.
상기 반사 출력부(107)를 통하여 출력되는 광신호의 손실을 최소화하기 위하여, 상기 반사 출력부(107) 및 상기 주 코어(105)간 이격거리를 최적화할 수 있다. 예컨대, 상기 반사 출력부(107) 및 주 코어(105)간 이격거리는 0.25 ㎛ 내지 2 ㎛인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기 히터(110)는 상기 중심점으로부터 상기 제4 방향(D4)으로 오프셋된 것에 의하여, 입력된 광신호의 반사효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 히터(110)의 오프셋 거리(즉, 상기 중심점(C)으로부터 상기 제4 방향으로 이동된 거리)는 3 ㎛ 내지 15 ㎛인 것이 바람직하다.
(제2 실시예)
본 실시예는 상술된 제1 실시예의 광 스위치를 복수개 포함하는 광통신 소자를 개시한다. 본 실시예에서 상술된 제1 실시예와 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 스위치들을 포함하는 광통신 소자를 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 5의 광 감쇠기를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 광통신 소자는 복수의 광 스위치들(150)을 포함한다. 상기 복수의 광 스위치들(150)은 서로 직렬로 연결된다. 구체적으로, 인접한 한쌍의 광 스위치들(150) 중에서 어느 하나의 투과 출력부가 다른 하나의 광 입력부와 광 접 속(optically connected)된다. 좀더 구체적으로, 상기 인접한 한쌍의 광 스위치들(150) 중에서 어느 하나의 투과 출력부와 연결된 단일 모드 코어 및 다른 하나의 광 입력부에 연결된 단일 모드 코어가 서로 연결된다. 도 5에서는 8개의 광 스위치들(150)이 서로 직렬로 연결된 경우에 대해서 도시하였다. 하지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 상기 광통신 소자는 서로 직렬로 연결된 2개 이상의 광 스위치들(150)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 광 스위치들(150)은 하나의 광 스위치 그룹에 포함된다. 상기 복수의 광 스위치들(150) 중에서 제1 단에 연결된 광 스위치(150)의 광 입력부는 그룹 입력 코어(155)에 광접속 된다. 상기 광 스위치 그룹은 다수의 채널들 중에서 어느 하나의 채널로 광신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 광 스위치 그룹이 출력할 수 있는 채널들의 갯수는 상기 광 스위치 그룹내 광 스위치들(150)의 갯수에 1을 더한 값과 동일하다. 구체적으로, 상기 광 스위치 그룹의 출력단들은 상기 광 스위치 그룹내 광 스위치들의 반사 출력부들과, 상기 복수의 광 스위치들(150) 중에서 제2 단에 연결된 광 스위치(150)의 투과 출력부를 포함한다. 예컨대, 상기 광 스위치 그룹이 8개의 광 스위치들(150)을 포함하는 경우에, 상기 광 스위치 그룹은 9개의 채널들 중에서 어느 하나로 광신호를 출력할 수 있다.
상기 광 스위치 그룹은 상기 복수의 광 스위치들(150) 중에서 제2 단에 연결된 광 스위치(150)와 직렬로 연결된 광 감쇠기(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 단에 연결된 광 스위치(150)의 투과 출력부와 상기 광 감쇠기(160)의 입력부가 서로 광접속된다. 상기 광 감쇠기(160)를 도 6을 참조하여 좀더 구체적으로 설명한 다.
도 6은 도 5의 광 감쇠기를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 광 감쇠기(160)는 일방향으로 연장된 감쇠기-코어(165)를 포함한다. 상기 감쇠기-코어(165)는 입력부 및 출력부를 포함한다. 감쇠기-클래딩이 상기 감쇠기-코어(165)의 상부면, 측면 및 하부면을 둘러싼다. 감쇠기-히터(170)가 상기 감쇠기-코어(165)를 가로지른다. 상기 감쇠기-히터(170)는 상기 감쇠기-코어(165)에 대하여 비평행 및 비수직할 수 있다. 상기 감쇠기-클래딩이 상기 감쇠기-히터(170) 및 감쇠기-코어(165) 사이에 개재된다.
상기 감쇠기-코어(165)는 제1 단(167a) 및 제2 단(167b)을 포함한다. 상기 제1 단(167a)을 포함하는 상기 감쇠기-코어(165)의 일 부분은 상기 입력부에 해당되고, 상기 제2 단(167b)을 포함하는 상기 감쇠기-코어(165)의 다른 부분은 상기 출력부에 해당한다. 제1 감쇠기-테이퍼 코어(169a)가 상기 제1 단(167a)과 입력 단일 모드 코어(171a) 사이에 개재되고, 제2 감쇠기-테이퍼 코어(169b)가 상기 제2 단(167b)과 출력 단일 모드 코어(171b) 사이에 개재된다. 상기 감쇠기-테이퍼 코어들(169a,169b) 및 단일 모드 코어들(171a,171b)은 상기 감쇠기-클래딩에 의하여 둘러싸인다. 상기 코어들(165,169a,169b,171a,171b)은 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 감쇠기-클래딩은 상기 코어들(165,169a,169b,171a,171b) 보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 형성된다.
상기 광 감쇠기(160)의 동작 방법을 설명한다. 상기 감쇠기-히터(170)가 동작되어 상기 감쇠기-코어(165)에 열을 공급하면, 상기 감쇠기-코어(165)의 일부분 의 굴절률이 달라질 수 있다. 이때, 상기 입력 단일 모드 코어(171a)를 통하여 입력된 광신호는 상기 감쇠기-코어(165)내에서 굴절률 섭동(perturbation)에 의하여 많은 고차모드로 여기되고, 상기 제2 감쇠기-테이퍼 코어(169b) 및 출력 단일 모드 코어(171b)을 지나면서 고차모드의 상쇄간섭이 발생된다. 이에 따라, 상기 입력된 광신호의 감쇠현상이 발생된다. 결과적으로, 상기 감쇠기-히터(170)가 동작하는 경우에, 상기 광 감쇠기(160)는 오프 상태(off state)가 되고, 상기 감쇠기-히터(170)가 동작하지 않는 경우에, 상기 광 감쇠기(160)는 온 상태(on state)가 될 수 있다.
계속해서, 도 5를 참조하여 상기 광 스위치 그룹을 포함하는 광통신 소자의 동작 방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 복수의 광 스위치들(150)들 중에서 선택된 광 스위치(150)의 히터를 동작시키고, 비선택된 광 스위치들(150)의 히터들을 동작시키지 않는 경우에, 상기 그룹 입력단(155)을 통하여 입력된 광신호는 상기 선택된 광 스위치(150)의 반사 출력부를 통하여 광신호가 출력된다. 예컨대, 도 5에서 왼쪽에서 3번째의 광 스위치(150)를 선택하는 경우에, 입력된 광신호는 상기 3번째의 광 스위치의 반사 출력부를 경유하여 채널 7(CH7)로 출력될 수 있다. 상기 복수의 광 스위치들(150)를 모두 동작하지 않는 경우에, 상기 입력된 광신호는 채널 1(CH1)로 출력될 수 있다.
한편, 상기 광 감쇠기(160)가 존재하는 경우에, 상기 입력된 광신호의 손실을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 선택된 광 스위치(150) 및 상기 광 감쇠기(160)를 동시에 동작시킬 수 있다. 이 경우에, 상기 광 감쇠기(160)가 오프 상태가 됨으로써, 상기 선택된 광 스위치(150)의 격리(isolation) 특성이 향상될 수 있다. 상기 복수의 광 스위치들(150)을 모두 동작시키지 않는 경우에, 상기 광 감쇠기(160)도 동작 되지 않는다. 이에 따라, 상기 채널 1(CH1)로 광신호가 출력될 수 있다.
상기 광 감쇠기(160)의 감쇠기-히터(170) 및 상기 광 스위치들(150)의 히터들은 서로 독립적으로 동작하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 광통신 소자의 다양한 특성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 광통신 소자의 회로 구성 및/또는 제조 공정이 단순화될 수 있다. 이에 따라, 광통신 소자의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 광 감쇠기(160)의 감쇠기-히터(170)의 열 온도를 요구되는 특성에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위치를 포함하는 광통신 소자를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 취해진 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위치를 포함하는 광통신 소자의 동작 방법을 설명하기 위한 평면도.
도 4는 도 3의 II-II'을 따라 취해진 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 스위치들을 포함하는 광통신 소자를 나타내는 평면도.
도 6은 도 5의 광 감쇠기를 설명하기 위한 평면도.
Claims (15)
- 기판 상에 배치되고 제1 방향을 따라 연장되되, 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배치된 광 입력부 및 투과 출력부를 포함하는 주 코어;제2 방향을 따라 연장되어 상기 주 코어를 가로지르는 히터; 및상기 주 코어의 중심점으로부터 제3 방향을 따라 연장된 반사 출력부를 포함하되, 상기 제1 방향 및 제2 방향 사이의 제1 각도는 상기 제2 방향 및 제3 방향 사이의 제2 각도와 동일한 광통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,상기 히터에 의하여 열이 공급될 때, 상기 주 코어는 상기 열을 공급 받는 제1 부분 및 상기 열을 공급받지 않는 제2 부분을 포함하고,상기 제1 부분은 상기 제2 부분 보다 낮은 굴절률을 갖고,상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 경계에 상기 제2 방향과 평행한 반사면이 생성되는 광통신 소자.
- 청구항 2항에 있어서,상기 히터가 동작하지 않을 때, 상기 주 코어의 상기 제1 부분 및 상기 주 코어의 상기 제2 부분은 서로 동일한 굴절률을 갖는 광 통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,상기 반사 출력부는 상기 주 코어로부터 이격된 광통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,상기 히터는 제4 방향으로 상기 주 코어의 중심점으로부터 이격되되,상기 제4 방향은 상기 제2 방향에 수직하고 상기 반사 출력부로부터 멀어지는 방향인 광통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,상기 주 코어 및 반사 출력부를 둘러싸는 클래딩을 더 포함하되, 상기 히터와 상기 주 코어 사이에 상기 클래딩이 개재된 광통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,광신호가 입사되는 제1 단일 모드 코어;상기 제1 단일 모드 코어와 상기 광 입력부 사이에 개재되어, 상기 제1 단일 모드 코어 및 광 입력부에 연결된 제1 테이퍼 코어;상기 투과 출력부를 경유한 광신호가 출력되는 제2 단일 모드 코어; 및상기 제2 단일 모드 코어 및 상기 투과 출력부 사이에 개재되어, 상기 제2 단일 모드 코어 및 투과 출력부에 연결된 제2 테이퍼 코어를 더 포함하는 광통신 소자.
- 청구항 7항에 있어서,상기 반사 출력부를 경유한 광신호가 출력되는 제3 단일 모드 코어; 및상기 제3 단일 모드 코어 및 반사 출력부 사이에 개재되어, 상기 제3 단일 모드 코어 및 반사 출력부에 연결된 제3 테이퍼 코어를 더 포함하는 광통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,상기 광 입력부, 투과 출력부 및 반사 출력부는 다중 모드(multi-mode)인 광통신 소자.
- 청구항 9항에 있어서,상기 광 입력부, 투과 출력부 및 반사 출력부는 폴리머로 형성된 광통신 소자.
- 청구항 1항에 있어서,상기 주 코어, 히터 및 반사 출력부는 하나의 광 스위치에 포함되고,상기 기판 상에 복수의 상기 광 스위치들이 배치되는 광통신 소자.
- 청구항 11항에 있어서,상기 복수의 광 스위치들은 서로 직렬로 연결되되,인접한 한쌍의 광 스위치들의 어느 하나의 투과 출력부가 다른 하나의 광 입력부에 연결되는 광통신 소자.
- 청구항 12항에 있어서,상기 직렬로 연결된 복수의 광 스위치들 중에서 일단에 연결된 광 스위치에 직렬로 연결된 광 감쇠기(optical attenuator)를 더 포함하되,상기 일단에 연결된 광 스위치의 투과 출력부와 상기 광 감쇠기의 입력부가 서로 광접속된 광 통신 소자.
- 청구항 13항에 있어서,상기 광 감쇠기는,일방향으로 연장되고, 입력부 및 출력부를 포함하는 감쇠기-코어;상기 감쇠기-코어를 둘러싸는 감쇠기-클래딩; 및상기 감쇠기-클래딩을 개재하여 상기 감쇠기-코어를 가로지르는 감쇠기-히터를 포함하는 광통신 소자.
- 청구항 14항에 있어서,상기 복수의 광 스위치들 중에서 어느 하나의 히터가 동작 될 때, 상기 광 감쇠기의 상기 감쇠기- 히터도 동작되는 광통신 소자.
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- 2008-12-10 KR KR1020080125319A patent/KR101165715B1/ko active IP Right Grant
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2009
- 2009-05-08 US US12/463,032 patent/US8055106B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| KR101165715B1 (ko) | 2012-07-18 |
| US8055106B2 (en) | 2011-11-08 |
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