KR20100070022A - 배열 도파로 격자 구조체들을 구비하는 광 소자 칩 - Google Patents

배열 도파로 격자 구조체들을 구비하는 광 소자 칩 Download PDF

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Abstract

적어도 두개의 배열 도파로 격자 구조체들을 구비하는 광 소자 칩이 제공된다. 광 소자 칩의 배열 도파로 격자 구조체들 각각은 입력 스타 커플러, 출력 스타 커플러 및 입력 및 출력 스타 커플러들을 광학적으로 연결하는 복수개의 배열 도파로들을 포함한다. 배열 도파로들 각각은 높은 한정 인수를 갖는 적어도 하나의 제 1 구간 및 낮은 한정 인수를 갖는 적어도 두개의 제 2 구간들을 포함하고, 배열 도파로들의 제 1 구간들은 동일한 구조를 갖도록 형성된다.

Description

배열 도파로 격자 구조체들을 구비하는 광 소자 칩{Photonics Device Having Arrayed Waveguide Grating Structures}
본 발명은 광소자 칩에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: 2006-S-004-03, 과제명: 실리콘 기반 초고속 광인터커넥션 IC].
파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 방식의 광배선(optical interconnection) 기술은 CPU와 같은 반도체 소자의 고속 버스 스피드를 구현하기 위한 방법으로 사용될 수 있다. 이때, 상기 광배선 기술을 통한 신호의 교환을 위해서는, 광 신호를 그 파장에 따라 선택적으로 분리할 수 있는 기술이 필요하다. 배열 도파로 격자(Arrayed waveguide grating; AWG)는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 파장 분할 소자로서, 높은 효율성, 대량 생산의 용이함 및 저렴한 패키징 비용 등의 장점들을 갖는다. 특히, 다파장 레이저 또는 다채널 광 변조(Optical Modulation) 및 수광(Optical Detection) 소자가 집적된 광학 소자(integrated optical device)의 구현을 위해서는 상기 AWG와 같은 파장 분할 소 자가 필요하다.
도 1은 종래 기술에 따른 배열 도파로 격자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1을 참조하면, AWG 소자는 입력 도파로(input waveguide)(1)와 출력 도파로들(output waveguides)(5) 사이에 배치되는 입력 스타 커플러(input star coupler)(2), 배열 도파로 구조체(Arrayed Waveguide structure) 및 출력 스타 커플러(output star coupler)(4)를 구비한다. 상기 배열 도파로 구조체는 서로 다른 길이를 가지면서 상기 입력 및 출력 스타 커플러들(2, 4)을 광학적으로 연결하는 배열 도파로들(3)을 구비한다.
상기 입력 스타 커플러(2)는 상기 입력 도파로(1)로부터 입사되는 광 신호를 상기 배열 도파로 구조체의 각 배열 도파로들(3)로 분배시킨다. 이때, 상기 배열 도파로들(3)의 상술한 길이 차이에 의해 상기 배열 도파로 구조체는 회절 격자로서 기능하기 때문에, 상기 배열 도파로들(3)로부터 출력되는 광 신호는, 그 파장에 따라, 서로 다른 위치에 포커스된다. 상기 출력 도파로들(5)은 상기 광 신호가 포커스되는 위치들에서 상기 출력 스타 커플러(4)에 연결되기 때문에, 상기 광 신호는 그 파장에 따라 다른 출력 도파로들(5)로 분리(즉, 역다중화(Demultiplexing))될 수 있다. 이와 달리, 적정한 파장의 신호광들이 상기 출력도파로(5)로 입사될 경우, 상기 입력 도파로(1)에서는 파장 다중화된(multiplexing) 신호광이 출력된다. 즉, 상기 AWG 소자는 파장 다중화 및 역다중화를 위해 사용될 수 있다. 상기 AWG 소자의 동작원리, 설계 및 응용에 대한 보다 상세한 내용은 M. K. Smit 등이 발표한 논문("PHASR-Based WDM-Devices: Principles, Design and Applications," IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 2, No. 2, pp.236-250 (1996))에서 발견할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 중심 파장에서의 차이가 감소된 배열 도파로 격자 구조체들을 포함하는 광 소자 칩을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 중심 파장에서의 차이가 감소된 배열 도파로 격자 구조체들을 포함하는 광 송신기를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 중심 파장에서의 차이가 감소된 배열 도파로 격자 구조체들을 포함하는 광 송수신기를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 두개의 배열 도파로 격자 구조체들을 포함하는 광 소자 칩을 제공한다. 상기 광 소자 칩의 배열 도파로 격자 구조체들 각각은 입력 스타 커플러, 출력 스타 커플러 및 상기 입력 및 출력 스타 커플러들을 광학적으로 연결하는 복수개의 배열 도파로들을 포함한다. 이때, 상기 배열 도파로들 각각은 높은 한정 인수를 갖는 적어도 하나의 제 1 구간 및 낮은 한정 인수를 갖는 적어도 두개의 제 2 구간들을 포함하고, 상기 배열 도파로들의 상기 제 1 구간들은 동일한 구조를 갖도록 형성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 배열 도파로 격자 구조체들은 파장 분할 역다중화 소자로 사용되는 제 1 배열 도파로 격자 구조체 및 파장 분할 다중화 소자로 사용 되는 제 2 배열 도파로 구조체를 포함함으로써, 파장분할 다중화 방식에서의 광 송신기를 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 광 소자 칩은 상기 제 1 및 제 2 배열 도파로 구조체들을 연결하는 제 1 도파로들 및 상기 제 1 도파로들 상에 형성되는 광 변조기들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 배열 도파로 격자 구조체들은 제 3 배열 도파로 격자 구조체를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 광 소자 칩은 상기 제 3 배열 도파로 격자 구조체로부터 출력되는 신호광들을 전기적 신호로 변환시키는 복수의 광 검출기들을 더 포함할 수 있으며, 상기 제 3 배열 도파로 격자 구조체는 입사되는 신호광을 파장에 따라 상기 광 검출기들로 분리시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 배열 도파로의 큰 곡률 반경을 갖는 구간은 낮은 한정 인수를 갖도록 형성된다. 이에 따라 배열 도파로의 폭 변화에 따른 위상 오차를 줄일 수 있으며, 그 결과 개선된 누화 특성을 갖는 배열 도파로 격자 구조체를 제작할 수 있다.
또한, 배열 도파로의 작은 곡률 반경을 갖는 구간은 높은 한정 인수를 갖도록 형성된다. 이에 따라, 광 세기의 손실없이 신호광의 진행 경로를 가이드할 수 있으며, 본 발명에 따른 배열 도파로 격자 구조체는 감소된 점유 면적을 갖도록 제작될 수 있다.
이에 더하여, 상기 작은 곡률 반경을 갖는 구간은 배열 도파로의 위치에 관계없이 동일한 구조로 형성된다. 그 결과, 본 발명에 따른 배열 도파로 격자는 각 배열 도파로들의 곡률 반경에 대해 의존성을 갖지 않으며, 배열 도파로들의 위상 차이는 유효하게 제어될 수 있다.
배열 도파로들 사이의 광 경로 차이를 만드는 도파로의 일부 구간 만이 낮은 한정 인수를 갖도록 형성된다. 이에 따라, 도파로 형성 공정에서의 불완전성(특히 식각 공정에서의 공정 편차)때문에 유발되는 광 경로 길이 오차가 감소될 수 있다. 그 결과, 동일한 광 소자 칩 내에 집적되는 복수의 배열도파로격자 구조체들 소자들 사이의 중심 파장 차이가 크게 감소될 수 있다.
이에 더하여, 광 경로 길이에서의 오차가 작은 경우, 배열 도파로 자체의 위상 오차(Phase Error) 역시 작기 때문에, 파장 다중화된 또는 역다중화된 광 신호들 사이의 누화(Crosstalk) 특성은 본 발명에 따른 광소자 칩에서 크게 개선될 수 있다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 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 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막을 다른 영역 또는 막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 도파로 격자를 도시하는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 도파로 격자의 일부분을 도시하는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 AWG 소자는 차례로 적층된 기판(200), 하부 클래드(201), 코어층(202) 및 상부 클래드(203)을 포함한다. 상기 코어층(202)은 패터닝되어, 적어도 하나의 입력 도파로(101), 입력 스타 커플러(102), 복수개의 배열 도파로들(103), 출력 스타 커플러(104) 및 복수개의 출력 도파로들(105)을 구성한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판(200)은 실리콘 기판일 수 있고, 상기 코어층(202)은 실리콘, 실리콘 질화물 또는 InP일 수 있고, 상기 하부 및 상부 클래드들(201, 203)는 상기 코어층(202)보다 낮은 굴절률을 갖는 물질들 중의 한가지일 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 및 상부 클래드들(201, 203)은 실리콘 산화막일 수 있다. 하지만, 이 기술 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 사람이라면, 여기에 예시되지 않은 물질들에 기초하여 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수 있음은 자명하다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은 예시된 물질들에 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 다양한 물질들에 기초하여 구현될 수 있다.
상기 배열 도파로들(103) 각각은 높은 한정 인수를 갖는 제 1 구간과 낮은 한정 인수를 갖는 제 2 구간을 구비할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배열 도파로들(103) 각각은 적어도 두개의 근사적 직선 구간들(approximately linear sections)(112) 및 상기 근사적 직선 구간들(112) 사이에 배치되는 적어도 하나의 굴곡 구간(bending section)(111)을 구비할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 근사적 직선 구간들(112)은 낮은 한정인수를 갖는 상기 제 2 구간일 수 있고, 상기 굴곡 구간(111)은 높은 한정 인수를 갖는 상기 제 1 구간일 수 있다. 한정 인수에서의 이러한 차이를 구현하기 위한 구체적인 방법 및 이에 따른 기술적 효과는 이후 도 4, 그리고 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 다시 설명될 것이다.
한편, 이 실시예에 따르면, 상기 배열 도파로(103)는 도 2에 도시된 것처럼 두개의 굴곡 구간들(111)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 배열 도파로들(103)의 대응되는 굴곡 구간들(111)은 모두 동일한 구조로 형성될 수 있다. 즉, 상기 배열 도파로들(103) 각각의 대응되는 굴곡 구간들(111)은 길이, 두께, 폭, 곡률 및 물질 등에서 실질적으로 동일할 수 있다. 하지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신 호 광의 위상에 영향을 주지 않는 한도 내에서, 상기 배열 도파로들(103) 각각의 대응되는 굴곡 구간들(111)은 길이, 두께, 폭, 곡률 및 물질 중의 적어도 하나에서 차이가 있을 수 있다.
유사하게, 하나의 배열 도파로(103) 내에 형성되는 두 굴곡 구간들(111)은 동일한 구조일 수 있다. 하지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하나의 배열 도파로(103) 내에 형성되는 두 굴곡 구간들(111)은 서로 다른 구조일 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 상술한 것처럼, 각 배열 도파로들(103)의 대응되는 굴곡 구간들은 실질적으로 동일한 구조인 것이 바람직하다.
이 실시예에 따르면, 상기 굴곡 구간들(111)은, 이들을 직렬로 연결하는 세개의 근사적 직선 구간들(112)에 의해, 상기 입력/출력 스타 커플러들(102, 104)에 광학적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 배열 도파로들(103)의 근사적 직선 구간들(112)은, 상기 굴곡 구간(111)과 달리, 서로 다른 길이로 형성된다. 이 경우, 상술한 것처럼, 상기 배열 도파로들(203) 각각의 굴곡 구간들(111)은 실질적으로 동일한 구조로 형성되기 때문에, 상기 배열 도파로(103)에서의 광 경로 길이의 차이는 상기 근사적 직선 구간(112)에 의해 결정된다. 상기 근사적 직선 구간들(112)의 길이에서의 이러한 차이는 이를 지나는 신호광의 광 경로 길이(Optical Path Length)의 차이를 가져오기 때문에, 상기 배열 도파로들(103)로부터 출력되는 신호 광들은 그 파장에 따라 서로 다른 위치에 포커스된다. 이러한 효과에 의해 상기 배열 도파로들(103)은 회절 격자로서 기능할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상 내에서, 상기 굴곡 구간(111) 및 상기 근사적 직선 구간(112)의 개수, 구조 및 배치 등을 구현할 수 있는 방법이 다양화될 수 있음은 이 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.
도 3은 배열 도파로에서의 한정인수 차이를 구현하는 한가지 방법을 도시한다. 다시 도 3을 참조하면, 이 실시예에 따르면, 상기 코어층(202)은 코어 패턴(210) 및 상기 코어 패턴(210)보다 얇은 두께를 갖는 보조 패턴(220)을 포함할 수 있다. 이 경우, 신호 광의 도파 모드는 상기 코어 패턴(210) 내에 주로 분포되면서 상기 코어 패턴(210)을 따라 진행한다. 즉, 신호광의 도파 경로는 상기 코어 패턴(210)에 의해 실질적으로 가이드된다.
한편, 상기 보조 패턴(220)은 상기 코어 패턴(210)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 상기 코어 패턴(210)으로부터 연장되어 상기 코어 패턴(210)의 하부 측벽의 일부분을 덮을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보조 패턴(220)은 상기 근사적 직선 구간(112) 주변에서 상기 코어 패턴(210)의 하부 측벽을 덮도록 형성되지만, 상기 굴곡 구간(111)에서는 상기 코어 패턴(210)으로부터 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 굴곡 구간(111)에는 상기 코어 패턴(210)과 상기 보조 패턴(220)에 의해 정의되면서 상기 하부 클래드(201)를 노출시키는 개구부(230)가 형성될 수 있다.
결과적으로, 상기 굴곡 구간(111)에서는 상기 코어 패턴(210)의 측벽 전체가 상기 상부 클래드(203)와 접촉하는 반면, 상기 근사적 직선 구간(112)에서는 상기 코어 패턴(210)의 측벽은 상기 상부 클래드(203) 및 상기 보조 패턴(220) 모두에 접촉한다. 이때, 상기 보조 패턴(220)과 상기 상부 클래드(203)는, 상술한 것처럼, 서로 다른 굴절률을 갖는 물질로 형성된다. 이러한 굴절률의 차이 및 상기 코어 패턴(210)과의 접촉 면적에서의 차이는, 아래에서 도 4를 참조하여 설명될 것처럼, 도파로의 유효 굴절률의 변화량 및 위상 오차를 줄이기 위한 방법으로 이용될 수 있다.
도 4는 코어 패턴(210)의 폭 및 상기 코어 패턴(210)과 상기 보조 패턴(220)의 두께의 차이에 따른 도파로의 유효 굴절률의 변화를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 그래프이다. 보다 구체적으로, 이 시뮬레이션에서 코어 패턴의 두께(H)는 220nm이고 신호광은 TE 편광된 것으로 가정되었다. 이러한 조건 아래에서, 유효 굴절률(Neff)이 코어 패턴의 폭(W1) 및 상기 보조 패턴의 두께(h)를 변화시키면서 계산되었다.
도 4를 참조하면, 코어 패턴의 폭 변화(ΔW1)에 대한 유효 굴절률(Neff)의 변화(즉, dNeff/dW1)는, 보조 패턴의 두께(h)에 관계없이, 코어 패턴의 폭(W1)이 감소될수록 증가하였다. 특히, 상기 유효 굴절률의 변화률(dNeff/dW1)은 상기 보조 패턴의 두께(h)가 0이면서 상기 코어 패턴의 폭(W1)이 대략 500nm이하인 경우 과도하게 컸다. 하지만, 이러한 유효 굴절률의 변화률(dNeff/dW1)은 상기 보조 패턴의 두께(h)가 증가할수록 감소되었다.
한편, 배열 도파로의 위상 오차는 상기 유효 굴절률의 변화(ΔNeff)에 민감하고, 배열 도파로 격자의 누화 특성(Crosstalk)은 상기 배열 도파로의 위상 오차에 민감하다. 이런 점에서, AWG 소자의 누화 특성 또는 배열 도파로의 위상 오차의 개선을 위해서는, 상기 배열 도파로(103)은 작은 유효 굴절률의 변화률(dNeff/dW1)을 갖도록 제작하는 것이 요구된다.
도 4의 시뮬레이션 결과에 따르면, 이러한 기술적 요구가 상기 보조 패턴의 두께(h)와 상기 코어 패턴의 두께(H) 사이의 차이를 줄이는 방법을 통해 충족될 수 있음을 알 수 있다. 이런 이유에서, 본 발명에 따른 상기 보조 패턴(220)의 두께는 상기 코어 패턴(210)에 인접하는 영역에서는 상기 코어 패턴(210)의 두께의 40% 내지 85%일 수 있다. 하지만, 상기 보조 패턴(220)은 상기 코어 패턴(210)으로부터 이격된 위치에서는 상기 코어 패턴(210)과 실질적으로 동일한 두께를 가질 수도 있다. 이를 고려하면, 상기 보조 패턴(220)의 두께는 상기 코어 패턴(210)의 두께의 40% 내지 100%일 수도 있다.
도 5a 내지 도 5d는 상기 보조 패턴의 두께(h)에 따른 TE 편광된 신호 광의 도파 모드 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 그래프들이다. 구체적으로, 이 시뮬레이션에서, 코어 패턴의 폭 및 너비는 각각 220nm 및 500nm로 가정되었고, 도 5a 내지 도 5d는 각각 보조 패턴의 두께(h)가 각각 0nm, 50nm, 100nm 및 150nm인 경우에 대한 시뮬레이션 결과들을 도시한다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 상기 보조 패턴의 두께(h)가 증가할수록 측방향(그래프들에서 x-방향)에서의 도파모드의 분포는 넓어졌다. 즉, 상기 보조 패턴의 두께(h)가 증가할수록 도파로는 감소된 한정인수를 갖게 된다. 이러한 결과는 상기 보조 패턴(220)이 상기 코어 패턴(210)과 동일한 물질로 이루어져, 도파 모드의 측방향 한정에 크게 기여하지 못하기 때문이다. 이런 점에서, 신호광의 도파 모드의 중심은 상기 코어 패턴(210) 내에 위치하며, 상기 코어 패턴(210)과 상기 보조 패턴(220) 사이의 두께 차이는 상기 신호광의 도파 모드가 상기 코어 패턴(210) 내에 분포하는 비율(즉, 한정 인수)을 결정함을 알 수 있다.
한편, 한정인수가 감소될 경우, 상기 배열 도파로(103)와 상기 입력 및 출력 스타 커플러들(102, 104) 사이의 광 결합 효율이 증대된다. 이런 점에서, 상기 입력 및 출력 스타 커플러들(102, 104)에 연결되는 영역에서, 상기 배열 도파로(103)는 낮은 한정 인수를 갖는 것이 요구된다. 도 5a 내지 도 5d의 시뮬레이션 결과를 고려할 때, 이러한 낮은 한정 인수는 상기 보조 패턴의 두께(h)를 증가시키는 방법을 통해 달성될 수 있다. 하지만, 상기 보조 패턴의 두께(h)가 상기 코어 패턴(210)의 두께(H)와 같아지면, 상기 신호광의 도파 경로를 가이드하기 어려우므로, 상기 코어 패턴(210)에 인접하는 영역에서 상기 보조 패턴(220)은 상기 코어 패턴(210)보다 얇은 것이 바람직하다.
하지만, 한정인수가 작을 경우, 작은 곡률 반경을 갖는 도파로(예를 들면, 상기 굴곡 구간(111))에서 큰 광 손실이 발생할 수 있다. 예를 들면, 상기 보조 패턴의 두께(h)가 증가할수록 상기 도파 모드가 측방향으로 넓게 분포하기 때문에, 신호광은 상기 굴곡 구간(111)에서 에너지를 잃을 수 있다. 이때, 곡률 반경을 증가시키는 방법은 이러한 신호광의 세기 손실을 줄이는 방법으로 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 방법은 배열 도파로 격자의 크기를 급격히 증가시키는 또다른 문제 를 초래한다. 이와 달리, 본 발명이 제안하는 것처럼, 상기 굴곡 구간(111)에서 상기 보조 패턴(220)이 상기 코어 패턴(210)으로부터 이격될 경우, 상기 코어 패턴(210)은 낮은 굴절률을 갖는 상기 상부 클래드(203)에 의해 덮이기 때문에, 상술한 것처럼 높은 한정 인수를 가질 수 있다. 이처럼 상기 배열 도파로(103)가 상기 굴곡 구간(111)에서 높은 한정 인수를 가질 경우, 상기 굴곡 구간(111)은 작은 곡률 반경으로 형성될 수 있으며, 더불어 상기 굴곡 구간(111)을 진행하는 신호광의 세기 손실은 최소화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배열 도파로 격자의 일부분을 도시하는 사시도이다. 이 실시예는 상기 한정 인수에서의 차이를 만들기 위해 배열 도파로의 코어 패턴은 상기 굴곡 구간(111) 및 상기 근사적 직선 구간(112)에서 각각 다른 물질들로 형성된다. 이러한 차이를 제외하면 앞서 설명한 도파로 구조와 유사하므로, 간결함을 위해, 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 이 실시예에 따르면, 상기 배열 도파로(103)의 코어층은 서로 다른 굴절률을 갖는 두 물질들로 구성된다. 구체적으로, 상기 배열 도파로(103)는 상기 굴곡 구간(111)에서 코어층으로 사용되는 고굴절률 패턴(211) 및 상기 고굴절률 패턴(211)보다 낮은 굴절률을 가지면서 상기 근사적 직선 구간(112)에서 코어층으로 사용되는 저굴절률 패턴(212)을 포함한다. 이때, 상기 상부 클래드(203)는 상기 저굴절률 패턴(212)의 상부면 및 측벽을 덮고, 상기 저굴절률 패턴(212)은 상기 굴곡 구간(111)에서 상기 고굴절률 패턴(211)의 상부면 및 측벽을 덮을 수 있다. 결과적으로, 상기 상부 클래드(203) 및 상기 저굴절률 패턴(212)은 각각 상기 근사적 직선 구간(112) 및 상기 굴곡 구간(111)에서 클래드층로 사용된다.
한편, 상기 저굴절률 패턴(212)은 상기 상부 클래드(203)보다 큰 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 저굴절률 패턴(212)은 실리콘 질화막이고, 상기 상부 클래드(203)는 실리콘 산화막일 수 있다. 이에 더하여, 본 발명에 따르면, 상기 저굴절률 패턴(212)과 상기 고굴절률 패턴(211) 사이의 굴절률의 차이(Δn1)는 상기 상부 클래드(203)와 상기 저굴절률 패턴(212) 사이의 굴절률 차이(Δn2)보다 클 수 있다(Δn1>Δn2).
이러한 굴절률의 차이는 상술한 본 발명의 기술적 사상을 충족시킬 수 있다. 구체적으로, Δn1>Δn2의 경우, 상기 굴곡 구간에서의 한정 인수가 상기 근사적 직선 구간에서의 한정 인수보다 크기 때문에, 상기 굴곡 구간(111)은 작은 곡률 반경으로 형성될 수 있으며, 더불어 상기 굴곡 구간(111)을 진행하는 신호광의 세기 손실은 최소화될 수 있다.
이 실시예에 따르면, 상기 고굴절률 패턴(211)과 상기 저굴절률 패턴(212) 사이의 도파 모드의 이동을 위한 전이 영역이 상기 근사적 직선 구간(112)(즉, 낮은 한정인수를 갖는 구간) 내에 형성될 수 있다. 상기 전이 영역에서, 상기 고굴절률 패턴(211)은 상기 근사적 직선 구간(112)으로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 고굴절률 패턴(211)의 양단은 도시된 것처럼 테이퍼진 모양을 갖도록 형성될 수 있다. 하지만, 이러한 도파 모드의 이동을 위한 방법은 다양하게 변형될 수 있으며, 따라서 도시된 실시예의 방법에 한정되지 않는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근사적 직선 구간의 일부분을 도시하는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 배열 도파로(103)의 상기 근사적 직선 구간(112)은 직선 구간(103a) 및 완만한 곡선 구간(103b)을 포함할 수 있다. 상기 배열 도파로(103)의 코어층은 상기 직선 구간(103a)에서 무한대의 곡률 반경을 갖고, 상기 완만한 곡선 구간(103b)에서는 상기 굴곡 구간(111)에서보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 이 실시예에 따르면, 상기 완만한 곡선 구간(103b)은 상기 배열 도파로(103)의 위치에 관계없이 동일한 곡률 반경을 갖되, 상기 배열 도파로(103)의 위치에 따라 다른 길이를 가질 수 있다(L1>L2>L3>L4).
도파로의 곡률 반경의 변화에 따른 신호광의 위상 변화는 계산하기 어려운 것으로 알려지고 있다. 따라서, 상기 배열 도파로들의 곡률 반경들이 각 배열 도파로들마다 달라질 경우 신호광의 위상 변화를 제어하기 어렵다. 하지만, 상술한 것처럼, 상기 완만한 곡선 구간들(103b)이 동일한 곡률 반경을 갖도록 형성할 경우, 신호광의 위상 변화는 상기 완만한 곡선 구간(103b)의 곡률 반경에 독립적일 수 있으며 따라서 그 길이에 의해 용이하게 제어될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 배열 도파로들의 구조들을 설명하기 위한 평면도들이다. 구체적으로, 도 8a 및 도 8b는 각각 도 3 및 도 6을 참조하여 설명된 실시예들의 변형예들이다. 또한, 상기 근사적 직선 구간(112)이 높은 한정 인수를 갖는 구간(114)을 더 포함하는 것을 제외하면, 이들 실시예들은 앞서 설명된 실시예들과 유사하다. 따라서, 간결함을 위해, 중복되는 내용에 대 한 설명은 생략한다.
도 8a 및 도 8b을 참조하면, 상기 근사적 직선 구간(112)은 도파 모드의 이동을 위한 전이 구간(113)을 더 포함할 수 있다. 상기 전이 구간(113)의 구조는 공지된 기술들에 기초하여 다양하게 변형될 수 있다.
이에 더하여, 상기 근사적 직선 구간들(112) 중의 적어도 하나는 높은 한정 인수를 갖는 구간(114)을 더 포함할 수 있다. 이처럼 높은 한정인수를 갖는 구간들(114)은 도파로를 진행하는 신호광의 위상을 미세하게 조절하는 것을 가능하게 한다. 이를 위해, 이들은 상기 배열 도파로들(103) 각각에서 서로 다른 구조(예를 들면, 서로 다른 길이)로 형성될 수 있다.
이 실시예에 따르면, 상기 높은 한정인수를 갖는 구간(114)은 상기 굴곡 구간(111)과 상기 전이 구간(113) 사이에 배치될 수 있다. 하지만, 상기 높은 한정인수를 갖는 구간(114)은 상기 근사적 직선 구간(112) 상의 임의의 영역에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 높은 한정인수를 갖는 구간(114)은 상기 전이 구간(113)과 상기 입출력 스타커플러(102, 104) 사이에 형성될 수 있다.
한편, 광 소자 칩들 간 또는 광 소자 칩 내에서 WDM 방식으로 광 신호를 교환하기 위해서는 상기 광 소자 칩 내에 파장 다중화 소자와 역다중화 소자가 함께 집적되어야 한다. 따라서, 도 1과 같은 AWG 소자를 사용하여 WDM 방식의 광 송수신 소자(Optical Transceiver)를 구성하기 위해서는, 적어도 2개 이상의 AWG 소자가 필요할 뿐만 아니라, 이들 AWG 소자들의 대응되는 출력 도파로들(5)은 설계된 값에 일치하는 파장들을 갖도록 형성되는 것이 요구된다. 하지만, AWG 소자들을 제조하 는 과정에서의 공정적 변동(특히, 식각 공정에서의 변동) 때문에, 동일한 광 소자 칩 내에서 조차, AWG 소자들의 중심 파장들은 서로 다를 수 있다. (이때, 중심 파장은 출력 도파로들 중의 가운데 것을 통해 출력되는 빛의 파장을 의미한다.)
보다 구체적으로, AWG 소자에 있어서 중심 파장 λc는 아래의 식으로 주어질 수 있다.
λc = (Neff·ΔL)/m (1)
(이때, Neff는 배열 도파로에 대한 기본 모드의 유효 굴절율이고, ΔL은 이웃한 배열 도파로들 간의 물리적인 길이 차이이다. 따라서 Neff와 ΔL의 곱은 이웃한 배열 도파로 들 간의 광 경로 길이 차이(Optical Path Length Difference)이다. 이에 더하여, m은 정수(Integer)로 주어지는 회절 차수(Diffraction Order)이다.)
따라서, AWG 소자를 설계하기 위해서는, 실제 AWG 제작 공정에 사용될 도파로 물질 및 구조에 기초하여 Neff를 계산한 후, 특정한 λc를 만족하는 ΔL과 m을 선택하는 것이 요구된다. 하지만, 배열 도파로의 유효 굴절율 Neff는 상술한 것처럼 식각 공정에서의 불완전성 때문에 동일한 웨이퍼 상에서도 AWG 소자의 위치에 따라 달라질 수 있다. 그 결과, AWG 소자의 중심 파장 λc 역시 AWG 소자의 위치에 따른 차이를 가질 수 있다.
도 9 및 도 10은 배열 도파로들을 구비하는 광소자 칩들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 이 실시예에 따른 광소자 칩(10)은 외부 소자들과의 통신을 위한 제 1 및 제 2 도파로들(31, 33) 및 이들 사이에 배치되는 제 1 배열도파로격자 구조체(AWG1) 및 제 2 배열도파로격자 구조체(AWG2)를 구비한다.
상기 제 1 배열도파로격자 구조체(AWG1)는 역다중화(Demultiplexing)를 위해 사용되고 상기 제 2 배열도파로격자 구조체(AWG2)는 다중화(Multiplexing)를 위해 사용될 수 있다. 이때, 상기 제 1 배열도파로격자 구조체(AWG1)에 의해 역다중화된 광 신호들은 상기 제 2 배열도파로격자 구조체(AWG2)에 의해 다중화된 후, 상기 제 2 도파로(33)를 통해 외부 소자로 전송된다. 이를 위해, 상기 제 1 및 제 2 배열도파로격자 구조체들(AWG1, AWG2) 사이에는 이들을 광학적으로 연결하는 복수의 연결 도파로들(32)이 배치된다.
이에 더하여, 상기 연결 도파로들(32)은 상기 역다중화된 광신호들(λ1, λ2, λ3)을 변조시키는 광 변조기들(optical modulators)(M1, M2, M3)을 경유하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 도파로(31)를 통해 입사되는 신호광들(λ1, λ2, λ3)은 상기 제 1 배열도파로격자 구조체(AWG1)에 의해 파장에 따라 분리되고, 상기 광 변조기(M1, M2, M3)에 의해 변조된 후, 상기 제 2 배열도파로격자 구조체(AWG2)를 경유하여 외부 소자로 전송된다. 이런 점에서, 이 실시예에 따른 광소자 칩(10)은 파장분할 다중화 방식(WDM: Wavelength Division Multiplexing)의 광 송신기(Optical transmitter)로 사용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 이 실시예에 따른 광소자 칩(10)은 파장분할 다중화 방식 의 광 송수신기(Optical transceiver)로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 이 실시예에 따른 광소자 칩(10)은 도 9를 참조하여 설명된 광 송신기(Optical transmitter)에 더하여, 광 수신기(Receiver)를 더 포함할 수 있다.
상기 광 수신기(Receiver)는 입력 도파로로 사용되는 제 4 도파로(34), 상기 제 4 도파로(34)에 연결된 제 3 배열도파로격자 구조체(AWG3), 복수의 광 검출기들(D1, D2, D3) 및 상기 제 3 배열도파로격자 구조체(AWG3)와 상기 광 검출기들(D1, D2, D3) 각각을 연결하는 제 5 도파로들(35)을 포함할 수 있다.
상기 제 3 배열도파로격자 구조체(AWG3)는 파장에 따라 신호광들을 분리하는 역다중화(Demultiplexing)를 위해 사용될 수 있으며, 분리된 신호광들은 상기 제 5 도파로들(35)을 경유하여 상기 광 검출기들(D1, D2, D3)에서 전기적 신호로 전환될 수 있다.
발명자들은 8인치 실리콘 웨이퍼 상에 상술한 기술적 특징들을 갖는 광소자 칩들을 형성한 후, 그 특성을 측정하는 실험을 수행하였다. 아래에서는, 도 11 내지 도 15를 참조하여, 이러한 실험 결과를 설명한다.
도 11는 8인치 실리콘 웨이퍼 상에 집적된 광소자 칩들의 위치 정보를 도시하는 도면이다.
도 11를 참조하면, 도시된 것처럼, 웨이퍼 상에 88개의 광소자 칩들이 집적되었다. 상기 광소자 칩들(10)은 모두 10mm × 10 mm의 크기로 제작되었으며, 그 각각은 동일한 설계 규격(design rule)을 적용한 3개의 배열도파로격자들을 포함하도록 형성되었다. 상기 배열도파로격자들은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 기술 적 특징들을 갖도록 형성되었다. 또한, 상기 배열도파로격자는 8개의 출력 도파로들을 갖고, 상기 출력 도파로들 각각에 포커스되는 신호광들 사이의 파장 간격은 3.2nm이도록 설계되었다.
도 12 및 도 13은 상기 광소자 칩들을 구성하는 배열도파로 구조체의 도파로 구조들을 설명하기 위한 단면도들이다. 보다 구체적으로, 도 12 및 도 13은, 도 2를 참조하여 설명된, 배열 도파로의 굴곡 구간(111) 및 근사적 직선 구간(112)의 단면들을 도시한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 굴곡 구간(111) 및 근사적 직선 구간(112) 모두에서, 도파로 코어층(202)은 220 nm의 두께를 갖는 실리콘 단결정막으로 형성되었다. 또한, 상기 도파로 코어의 폭(W)은 상기 굴곡 구간(111) 및 상기 근사적 직선 구간(112)에서 각각 500nm 및 1500nm였다.
한편, 도 12에 도시된 것처럼, 상기 굴곡 구간(111)에서 상기 실리콘 코어층(202)은 그 주변의 하부 클래드(201)를 노출시키도록 패터닝되었다. 이에 따라, 상술한 것처럼, 굴곡 구간(111)에서 배열 도파로는 수평 방향으로 높은 한정인수를 갖는다. 이와 달리, 도 13에 도시된 것처럼, 상기 근사적 직선 구간(112)에서 상기 실리콘 코어층(202)은 도파로 코어와 그 주변 사이에서 단차를 갖도록 형성되었다. 즉, 도파로 코어 주변에서, 상기 실리콘 단결정막의 식각 깊이(D)는 상기 실리콘 단결정막의 두께(T)보다 작았다. 발명자들의 실험에서, 상기 식각 깊이(D)는 70nm였다. 이에 따라, 상기 근사적 직선 구간(112)에서 배열 도파로는 수평 방향으로 작은 한정 인수를 갖는다.
도 14는 본 발명에 따른 광소자 칩에서의 중심 파장의 편차 특성을 설명하기 위한 그래프로서, 도 11에서 "04"로 표시된 위치에 형성한 광소자 칩으로부터 측정된 파장 스펙트럼들을 도시한다. 구체적으로, 도 14에 도시된 세개의 곡선들은 "04"번 광소자 칩을 구성하는 세 개의 배열도파로 구조체들의 1번 출력도파로들로부터 측정된 스펙트럼들을 도시한다.
도 14를 참조하면, 스펙트럼들 각각의 최대 광 출력(Optical Power)에 대응하는 파장들(즉, 중심 파장들) 사이의 차이는 최대 0.42 nm였다. 따라서, 본 발명이 적용된 광소자 칩의 경우, 칩 내 중심 파장의 균일성이 확보될 수 있음을 알 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 광소자 칩들에서의 중심 파장의 편차 특성을 설명하기 위한 표이다. 도 15의 칩 번호(chip number)는 도 11에 도시된 9개의 광소자 칩들의 위치를 나타내고, 피크 파장들은 이들 광소자 칩들 각각에 형성된 세 개의 배열도파로격자들의 1번 출력 도파도들로부터 측정된 결과들이다.
도 15를 참조하면, 9개의 광소자 칩들에서 중심 파장의 편차는 최대 0.83nm였고, 특히 34번 칩을 제외한 8개의 칩들의 경우, 중심 파장의 편차는 모두 0.50nm 이하였다. 이러한 결과는 도 14를 참조하여 설명된 본 발명에 따른 광소자 칩의 중심 파장 편차 특성이 웨이퍼에서의 위치에 무관하게 얻어질 수 있음을 보여준다.
도 1은 종래 기술에 따른 배열 도파로 격자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 도파로 격자를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 도파로 격자의 일부분을 도시하는 사시도이다.
도 4는 코어 패턴의 폭 및 코어 패턴과 보조 패턴의 두께의 차이에 따른 도파로의 유효 굴절률의 변화를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 그래프이다.
도 5a 내지 도 5d는 보조 패턴의 두께에 따른 TE 편광된 신호 광의 도파 모드 분포를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 그래프들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배열 도파로 격자의 일부분을 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근사적 직선 구간의 일부분을 도시하는 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 배열 도파로들의 구조들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 9 및 도 10은 배열 도파로들을 구비하는 광소자 칩들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11는 8인치 실리콘 웨이퍼 상에 집적된 광소자 칩들의 위치 정보를 도시하는 도면이다.
도 12 및 도 13은 광소자 칩들을 구성하는 배열도파로 구조체의 도파로 구조들을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14는 본 발명에 따른 광소자 칩에서의 중심 파장의 편차 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 광소자 칩들에서의 중심 파장의 편차 특성을 설명하기 위한 표이다.

Claims (10)

  1. 적어도 두개의 배열 도파로 격자 구조체들을 포함하고,
    상기 배열 도파로 격자 구조체들 각각은 입력 스타 커플러, 출력 스타 커플러 및 상기 입력 및 출력 스타 커플러들을 광학적으로 연결하는 복수개의 배열 도파로들을 포함하되,
    상기 배열 도파로들 각각은 높은 한정 인수를 갖는 적어도 하나의 제 1 구간 및 낮은 한정 인수를 갖는 적어도 두개의 제 2 구간들을 포함하고, 상기 배열 도파로들의 상기 제 1 구간들은 동일한 구조를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열 도파로 격자 구조체들은 파장 분할 역다중화 소자로 사용되는 제 1 배열 도파로 격자 구조체 및 파장 분할 다중화 소자로 사용되는 제 2 배열 도파로 구조체를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 배열 도파로 구조체들을 연결하는 제 1 도파로들 및 상기 제 1 도파로들 상에 형성되는 광 변조기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배열 도파로 구조체들은 파장분할 다중화 방식에서의 광 송신기로 구성하는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배열 도파로 격자 구조체들은 제 3 배열 도파로 격자 구조체를 더 포함하되,
    상기 제 3 배열 도파로 격자 구조체로부터 출력되는 신호광들을 전기적 신호로 변환시키는 복수의 광 검출기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 배열 도파로 격자 구조체는 입사되는 신호광을 파장에 따라 상기 광 검출기들로 분리시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열 도파로들 각각은
    적어도 두개의 근사적 직선 구간들; 및
    상기 근사적 직선 구간들의 최소 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 갖는 적어도 하나의 굴곡 구간을 포함하되,
    상기 굴곡 구간은 높은 한정 인수를 갖는 상기 제 1 구간을 구성하고, 상기 근사적 직선 구간들은 낮은 한정 인수를 갖는 상기 제 2 구간을 구성하는 것을 특 징으로 하는 광소자 칩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배열 도파로들은 서로 다른 길이를 갖되,
    상기 배열 도파로들 각각의 상기 근사적 직선 구간들은 서로 다른 길이로 형성되고,
    상기 배열 도파로들 각각의 상기 굴곡 구간들은 실질적으로 동일한 곡률 반경 및 실질적으로 동일한 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 근사적 직선 구간들 중의 적어도 하나는
    낮은 한정 인수를 갖는 적어도 하나의 직선 구간; 및
    상기 굴곡 구간보다 큰 곡률 반경을 갖는 완만한 곡선 구간을 포함하되,
    상기 배열 도파로들 각각의 상기 직선 구간들은 서로 다른 길이를 갖도록 형성되고, 상기 배열 도파로들 각각의 상기 완만한 곡선 구간들은 실질적으로 동일한 곡률 반경 및 서로 다른 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 근사적 직선 구간들 중의 적어도 하나는 높은 한정 인수를 갖는 적어도 하나의 직선 구간을 더 포함하되,
    상기 배열 도파로들 각각의 상기 높은 한정 인수를 갖는 직선 구간들은 서로 다른 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배열 도파로 격자 구조체들은 실질적으로 동일한 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자 칩.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8903208B2 (en) 2012-12-17 2014-12-02 Electronics And Telecommunications Research Institute Waveguide with reduced phase error and photonics device including the same
KR20180116484A (ko) * 2009-03-17 2018-10-24 피터 아이젠버거 이산화탄소 포획/재생 구조체 및 기술

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5573497B2 (ja) * 2010-08-27 2014-08-20 沖電気工業株式会社 光波長フィルタ
KR20120063867A (ko) * 2010-12-08 2012-06-18 한국전자통신연구원 광 터치 패널
KR102144632B1 (ko) * 2018-11-30 2020-08-13 한국과학기술원 광위상배열기를 위한 내장형 원거리장 모니터링 시스템
US10634844B1 (en) * 2019-02-21 2020-04-28 Applied Optoelectronics, Inc. Optical multiplexer\demultiplexer with input and output ports on a single side, and an optical transceiver implementing same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002350A (en) * 1990-02-26 1991-03-26 At&T Bell Laboratories Optical multiplexer/demultiplexer
US5799119A (en) * 1996-07-03 1998-08-25 Northern Telecom Limited Coupling of strongly and weakly guiding waveguides for compact integrated mach zehnder modulators
EP0831344B1 (de) * 1996-09-20 2003-02-26 Infineon Technologies AG Anordnung aus zwei auf der Oberfläche eines Substrates integrierten optischen Wellenleitern
US7082235B2 (en) * 2001-09-10 2006-07-25 California Institute Of Technology Structure and method for coupling light between dissimilar waveguides
US6788854B2 (en) * 2001-12-01 2004-09-07 Threefive Photonics B.V. Optical coupler and AWG having the same
US7006719B2 (en) * 2002-03-08 2006-02-28 Infinera Corporation In-wafer testing of integrated optical components in photonic integrated circuits (PICs)
US20030210865A1 (en) * 2002-05-08 2003-11-13 Kjetil Johannessen Method and apparatus for coupling of optically active devices to a planar lightwave circuit
CA2489898C (en) * 2003-12-19 2009-08-18 Nec Corporation Low loss awg muliplexer
JP2006284955A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Nec Corp 光波長合分波器
US7440650B2 (en) * 2006-08-03 2008-10-21 Jds Uniphase Corporation Planar lightwave circuit based wavelength selective switch
US7706648B2 (en) 2007-03-24 2010-04-27 Alcatel-Lucent Usa Inc. Tunable optical dispersion compensating apparatus
KR100927664B1 (ko) * 2008-04-04 2009-11-20 한국전자통신연구원 도파로 구조체 및 배열 도파로 격자 구조체

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180116484A (ko) * 2009-03-17 2018-10-24 피터 아이젠버거 이산화탄소 포획/재생 구조체 및 기술
US8903208B2 (en) 2012-12-17 2014-12-02 Electronics And Telecommunications Research Institute Waveguide with reduced phase error and photonics device including the same

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