KR20100073244A

KR20100073244A - 유연성 도파로 및 광 연결 어셈블리

Info

Publication number: KR20100073244A
Application number: KR1020080131865A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 이종무; 박선택; 주정진; 김진태; 박승구; 최중선
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-01
Also published as: JP2010152319A; US20100158445A1; TW201024823A; KR101173983B1

Abstract

유연성 도파로 및 광 연결 어셈블리가 제공된다. 유연성 도파로는 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 가지며 금속 물질로 이루어진 박막 띠 코어(thin film strip core), 박막 띠 코어의 제 1 면 및 제 2 면 중 하나 이상을 덮는 내부 클래딩층, 및 내부 클래딩층을 덮는 외부 클래딩층을 포함하되, 내부 클래딩층은 외부 클래딩층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다.

유연성 도파로, 굴절률, 표면 플라즈몬

Description

유연성 도파로 및 광 연결 어셈블리{FLEXIBLE WAVEGUIDE AND OPTICAL INTERCONNECTION ASSEMBLY}

본 발명은 유연성 도파로(flexible waveguide) 및 광 연결 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도파로의 구부림에 의한 신호 품질의 저하를 최소화할 수 있는 유연성 도파로 및 광 연결 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-073-03, 과제명: 플렉시블 광전 배선 모듈용 나노 소재].

모바일 기기 내의 신호 전송 및 처리 속도가 증가함에 따라, 수십 개의 전기 신호 채널을 병렬적으로 배열한 다층 플렉서블 전기 배선 모듈이 이미 모바일 시스템 내에 폭넓게 적용되고 있다. 그러나, 실장 밀도가 증가할수록 전자기파 장애가 더욱 심화되는 근본적인 문제로 인하여 기존 형태의 전기 배선 모듈은 신호 전송 속도 증가에 대한 지속적인 요구를 충족시키는데 한계를 가지고 있다.

전기 배선 모듈의 한계를 극복하기 위하여, 폴리머 기반의 다중 모드를 가지는 광도파로를 이용한 플렉서블 광 배선의 모바일 기기 적용 연구 개발이 최근 들 어 활발히 진행되고 있다. 하지만, 광도파로를 이용한 광연결 구조는 제작 비용 절감을 위한 공정 단순화, 능동 광소자와의 효율적인 정렬 방법 개발, 그리고 모바일 시스템에 적용 가능한 수준의 광학적 및 기계적 내굴곡성 확보 등의 해결문제들을 여전히 안고 있다.

본 발명의 목적은 구부림에 따른 추가 광손실이 매우 낮은 유연성 도파로 및 이를 이용한 광 연결 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 유연성 도파로는 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 가지며 금속물질로 이루어진 박막 띠 코어(thin film strip core), 상기 박막 띠 코어의 제 1 면 및 상기 제 2 면 중 하나 이상을 덮는 내부 클래딩층 및 상기 내부 클래딩층을 덮는 외부 클래딩층을 포함하되, 상기 내부 클래딩층은 상기 외부 클래딩층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다.

상기 내부 클래딩층의 굴절률과 상기 외부 클래딩층의 굴절률의 차이값은 상기 외부 클래딩층 굴절률의 0.1% 이상일 수 있다.

상기 박막 띠 코어는 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤(long-range surface plasmon polariton) 또는 표면 엑시톤 폴라리톤(surface exciton polariton) 현상을 이용하여 광을 전송할 수 있다.

상기 박막 띠 코어는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 어느 하나를 포함하거나 어느 둘 이상에 의한 합금 또는 혼합 형태로 이루어질 수 있다.

상기 박막 띠 코어의 두께는 5~100㎚일 수 있으며, 상기 박막 띠 코어의 폭은 0.5~50㎛일 수 있다.

상기 내부 클래딩층 및 상기 외부 클래딩층은 유연성을 가지는 광학 폴리머를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 띠 코어는 상기 내부 클래딩층에 의하여 둘러싸일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 박막 띠 코어의 제 1 면 및 제 2 면 중 어느 하나는 상기 내부 클래딩층과 접촉하고, 다른 하나는 상기 외부 클래딩층과 접촉할 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면, 상기 박막 띠 코어는 그 일단에 연결되는 결합부를 더 포함하되, 상기 결합부는 상기 박막 띠 코어의 일단으로부터 위치가 멀어질수록 폭이 넓어지거나 좁아지는 폭의 변화를 가질 수 있다.

상기 박막 띠 코어는 그 일단에 연결되는 결합부를 더 포함하되, 상기 결합부는 하나의 광 도파 모드가 걸치는 범위 이내에서 둘 이상으로 갈라질 수 있다.

상기 박막 띠 코어는 복수 개의 박막 띠로 구성되며, 상기 복수 개의 박막 띠에 의하여 하나의 광 도파 모드가 전송될 수 있다.

상기 박막 띠 코어는 둘 이상으로 분기되어 동일한 광 신호가 각각의 전송로를 따라 전달될 수 있다.

상기 유연성 도파로는 상기 외부 클래딩층의 일부 또는 전체를 덮는 추가 클 래딩층 또는 구조적 지지층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 광 연결 어셈블리는 상기 유연성 도파로, 상기 유연성 도파로의 일단에 배치되는 광송신 서브모듈, 및 상기 유연성 도파로의 타단에 배치되는 광수신 서브모듈을 포함한다.

상기 광송신 서브모듈은 제 1 반도체 칩 및 광방출기를 포함하며, 상기 광수신 서브모듈은 제 2 반도체 칩 및 광수신기를 포함할 수 있다.

본 발명의 변형예에 따른 광 연결 어셈블리는 상기 실시예에 따르는 유연성 도파로 및 상기 유연성 도파로에 결합된 전기 배선 구조체를 포함할 수 있다.

본 발명의 변형예에 따른 광 연결 어셈블리는 상기 유연성 도파로 및 상기 전기 배선 구조체의 일단에 배치되는 광송신 서브 모듈 및 상기 유연성 도파로 및 상기 전기 배선 구조체의 타단에 배치되는 광수신 서브 모듈을 더 포함하되, 상기 유연성 도파로는 상기 광송신 서브 모듈과 상기 광수신 서브 모듈 사이의 광신호를 전송하고, 상기 전기 배선 구조체는 상기 광송신 서브 모듈과 상기 광수신 서브 모듈 사이의 전기 신호를 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유연성 도파로는 다중 구조의 클래딩층에 의하여 구부림 손실이 최소화될 수 있으며, 또한 기계적 안정성이 향상될 수 있다. 한편, 상기 유연성 도파로를 포함하는 광 연결 어셈블리는 고속의 신호 전송이 요구되는 차세대 모바일 기기 내에서 심한 구부림이나 변형이 발생되는 조건에서 신호 품질의 저하와 기계적인 저하 효과를 최소화할 수 있다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명하는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예들에서 제 1, 제 2 등의 용어가 각각의 구성요소를 기술하기 위하여 설명되었지만, 각각의 구성요소는 이 같은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 소정의 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.

도면들에 있어서, 각각의 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

한편, 설명의 간략함을 위해 아래에서는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 몇가지 실시예들을 예시적으로 설명하고, 다양한 변형된 실시예들에 대한 설명은 생략한다. 하지만, 이 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자는, 상술한 설명 및 예시된 실시예들에 기초하여, 본 발명의 기술적 사상을 다양한 경우들에 대하여 변형하여 적용할 수 있을 것이다.

도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 도파로(flexible waveguide)를 설명하기 위한 도면들이다.

도 1 및 2를 참조하면, 유연성 도파로는 서로 대향하는 제 1 면(10a) 및 제 2 면(10b)을 가지며 금속물질로 이루어진 박막 띠 코어(thin film strip core, 10), 상기 박막 띠 코어(10)의 제 1 면(10a) 및 제 2 면(10b) 중 하나 이상을 덮는 내부 클래딩층(20) 및 상기 내부 클래딩층(20)을 덮는 외부 클래딩층(30)을 포함하되, 상기 내부 클래딩층(20)은 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다.

상기 박막 띠 코어(10)는 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤(long-range surface plasmon polariton: LRSPP) 또는 표면 엑시톤 폴라리톤(surface exciton polariton) 현상을 이용하여 광을 전송할 수 있다. 여기서, 표면 플라즈몬(surface plasmon)은 유전체와 금속박막의 경계면을 따라 발생되는 전하 밀도의 진동을 의미하며, 표면 엑시톤(surface exciton)은 금속 박막이 수 ㎚ 정도의 매우 얇은 두께를 갖는 경우에 연속적으로 이어진 형태의 박막이라기 보다는 금속 섬(island) 구조를 실질적으로 형성하게 됨으로써 발생되는 금속 섬 내부의 전하 분포 진동을 의미한다. 그리고, 표면 플라즈몬 또는 표면 엑시톤과 결합하여 금속 표면을 따라 전파하는 전자기파를 표면 플라즈몬 폴라리톤 또는 표면 엑시톤 폴라리톤이라고 한다. 이하의 내용에서는 편의상 이들 두 가지 경우를 통칭하는 대표적인 표현으로서 표면 플라즈몬 폴라리톤이라는 용어를 사용하기로 한다.

상기 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드가 갖는 파수벡터는 주변 유전체 물질이 전달하는 전자기파의 파수벡터보다 크기 때문에 표면 플라즈몬 폴라리톤은 금속박 막 근방에 속박된 전자기 파동의 형태로 전달된다. 유전체와 금속 경계면을 따라 전파하는 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드의 전기장은 유전체뿐만 아니라 금속 내에도 많은 양이 존재하게 된다. 따라서, 일반적으로 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드의 전파손실은 매우 커서 가시광선 영역에서는 수십 ㎛로 짧다는 단점을 가지고 있다. 하지만, 금속의 구조를 매우 얇은 박막 형태로 만들어서 금속 박막의 양단 표면에서 진행하는 표면 플라즈몬 폴라리톤들 간의 중첩에 의한 결합모드를 이용하면, 표면 플라즈몬 폴라리톤의 전파거리를 수 내지 수십 ㎝까지도 증가시킬 수 있으며, 이러한 모드를 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤이라고 한다.

상기 박막 띠 코어(10)는 다양한 종류의 금속물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 박막 띠 코어(10)는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 어느 하나를 포함하거나 어느 둘 이상에 의한 합금 또는 혼합 형태로 이루어질 수 있다. 금속물질의 굴절률값은 일반적으로 허수부의 값이 매우 커서 강한 흡수효과가 생기게 된다. 하지만, 상기 박막 띠 코어(10)에서의 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드는 대부분의 에너지를 상기 박막 띠 코어(10)가 아닌 상기 내부 클래딩층(20)에 싣고 전파하므로 금속의 흡수 효과때문에 생기는 손실은 적다. 따라서, 유연성 도파로의 전파손실은 1 dB/㎝ 이하까지 줄일 수 있다.

상기 박막 띠 코어(10)의 두께(도 2에서 t로 표시됨)는 상기 박막 띠 코어(10)와 내부 클래딩층(20) 사이의 양단 표면에서 발생되는 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드들이 서로 결합 가능한 수준 이내에서 조절되어야 한다. 예를 들면, 상기 박막 띠 코어(10)의 두께는 5~100㎚일 수 있다. 상기 박막 띠 코어(10)가 금 또는 은일 경우, 광통신 파장 대역에서 형성할 수 있는 두께는 대략 수십 ㎚ 이내가 된다.

상기 박막 띠 코어(10)의 폭(도 2에서 w로 표시됨)은 광 연결에 필요한 광송신 소자 또는 광수신 소자와의 결합 효율(coupling efficiency)과 도파로의 전파손실을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 박막 띠 코어(10)의 폭은 0.5~50㎛ 일 수 있다.

상기 내부 클래딩층(20)의 굴절률과 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률의 차이값은 상기 박막 띠 코어를 포함한 각 층들의 두께, 구조 및 상호 간의 배치를 고려하여, 모드분포 특성과 구부림 손실 특성들을 판단하여 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 내부 클래딩층(20)의 굴절률과 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률의 차이값은 상기 외부 클래딩층(30) 굴절률의 0.1% 이상일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 내부 클래딩층(20)과 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률 값을 각각 1.46과 1.45로 선택하여 사용할 수 있다. 필요에 따라서는, 상기 외부 클래딩층(30) 중 상부와 하부의 외부 클래딩층에 서로 다른 굴절률을 갖는 물질을 적용할 수도 있다. 그러나 이 경우에도, 상부 및 하부의 외부 클래딩층(30)과 상기 내부 클래딩층(20)의 굴절률 차이는 각각의 외부 클래딩층의 굴절률에 대해 0.1% 이상의 차이를 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 내부 클래딩층(20)과 상기 외부 클래딩층(30)은 유연성을 가지는 광학 폴리머(polymer)를 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리머는 저손실 광학 고분자로서, 일반적인 광학 고분자에서 수소 원자들이 불소 등의 할로겐 원소 또는 중수소로 치환된 것을 적용할 수 있다.

도 3을 참조하여, 유연성 도파로가 휘어진 경우에 구부림 손실이 최소화될 수 있는 이유를 설명한다. 상기 내부 클래딩층(20)이 없는 경우에는 상기 박막 띠 코어(10)를 따라 진행하는 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드의 광출력은 ①방향으로 복사되어 손실될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 내부 클래딩층(20)의 굴절률이 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률보다 크므로, 내부 클래딩층(20)과 외부 클래딩층(30)의 경계에서 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드의 광출력은 복사되지 않고 ②방향으로 진행할 수 있다. 따라서, 상기 내부 클래딩층(20)에 의하여, 표면 플라즈몬 폴라리톤은 구속되고, 상기 외부 클래딩층(30)으로 손실되는 것을 최소화할 수 있다.

도 4 내지 6을 참조하여, 상기 박막 띠 코어(10)의 다양한 피복(cladding) 형태를 설명한다. 도 4를 참조하면, 박막 띠 코어(10)는 상기 내부 클래딩층(20)에 의하여 둘러싸여 있다. 그리고, 상기 내부 클래딩층(20)은 상기 외부 클래딩층(30)에 의하여 둘러싸여 있다. 도 4에 도시된 피복 형태는 구부러지는 방향에 관계없이 구부림 손실이 최소화될 수 있다.

도 5를 참조하면, 박막 띠 코어(10)의 제 1 면(10a)이 상기 내부 클래딩층(20)과 접촉하고, 상기 박막 띠 코어(10)의 제 2 면(10b)은 상기 외부 클래딩층(30)과 접촉한다. 도 5에 도시된 구조를 가지는 유연성 도파로의 경우에도, 상기 제 1 면(10a) 또는 제 2 면(10b) 중 어느 쪽 면이 바깥쪽 면이 되는가에 의해 심각한 영향을 받지 않고, 유연성 도파로의 구부림 손실을 최소화하는 결과를 얻을 수 있다. 도 6을 참조하면, 박막 띠 코어(10)를 둘러싸는 내부 클래딩층(20)이 굴곡진 면을 가질 수 있다. 즉, 상기 박막 띠 코어(10)를 덮는 내부 클래딩층(20)의 일부분만 두꺼운 두께를 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 도파로를 설명하기 위한 도면이다. 추가 클래딩층의 차이를 제외하면 이 실시예는 앞선 일 실시예의 그것과 유사하다. 따라서, 설명의 간략함을 위해, 중복되는 기술적 특징들에 대한 설명은 아래에서 생략된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 도파로는 박막 띠 코어(10)를 둘러싸는 내부 클래딩층(20), 상기 내부 클래딩층(20)을 덮는 외부 클래딩층(30) 및 상기 외부 클래딩층(30)의 일부 또는 전체를 덮는 추가 클래딩층(40)을 포함한다. 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률은 상기 추가 클래딩층(40)의 굴절률보다 큰 것이 일반적으로 바람직하지만, 상기 내부 클래딩층(20)과 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률 차이와 각 층의 높이에 따라서 충분한 모드 구속 효과를 얻을 수 있는 경우에는 상기 외부 클래딩층(30)의 굴절률보다 더 높은 굴절률을 갖는 물질을 상기 추가 클래딩층(40)에 적용해도 무방하다. 상기 추가 클래딩층(40)을 적용함으로써, 유연성 도파로의 외부 손상이 감소될 수 있으며, 경우에 따라서는 구부림 손실이 최소화될 수 있다. 상기 외부 클래딩층(30)으로 복사된 일부 빛이 추가 클래딩층(40)에 의하여 손실되지 않을 수 있기 때문이다.

도 8 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연성 도파로의 결합 효율 또는 결합 구도를 개선하기 위한 구조들을 설명하기 위한 도면들이다.

도 8을 참조하면, 위에서 설명한 박막 띠 코어(10)는 유연성 도파로와 광송신 소자 또는 유연성 도파로와 광수신 소자와의 결합 효율을 향상시키는 구조를 가 질 수 있다. 상기 박막 띠 코어(10)는 박막 띠 코어(10)의 일단에 연결되는 결합부(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 결합부(12)는 상기 박막 띠 코어(10)의 일단으로부터 위치가 멀어질수록 폭이 넓어지거나 좁아지는 형태로 폭의 변화를 가질 수 있다. 즉, 상기 박막 띠 코어(10)의 폭은 광송신 소자 또는 광수신 소자와의 커플링과 관련하여 필요에 따라서 더 넓은 혹은 더 좁은 폭을 가지도록 할 수 있다.

한편, 도 9를 참조하면, 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드의 크기를 더욱 크게 만들기 위하여 또는 복수 개의 광신호를 송신 또는 수신하기 위하여 여러 개로 갈라지는 결합부(14)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 9에 도시된 결합부(14)는 동일 평면에서 여러 개로 갈라질 수 있다. 여러 개로 갈라진 결합부(14)는 각각의 갈라진 부분에서 형성되는 표면 플라즈몬 폴라리톤이 서로 결합하여 하나의 복합적인 모드를 형성 가능한 수준의 이격 거리를 가질 수 있다. 그 결과, 도 9에 도시된 결합부(14)에 의하여 하나의 광신호가 더 큰 모드 크기를 갖고 출력될 수 있다. 한편, 도 10에 도시된 결합부(15)는 두 개의 광신호를 출력하도록 Y자 형태(Y-branch)의 분기 구조를 가질 수 있다. 도 10에 도시된 구조는 도 9에 도시된 구조와 다르게, 결합부(15)는 표면 플라즈몬 폴라리톤이 서로 결합하지 않도록 충분히 이격되어, 두 개의 광신호를 출력할 수 있다.

도 11은 본 발명의 변형예에 따른 유연성 도파로를 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 상기 박막 띠 코어는 복수 개의 박막 띠(16)로 구성될 수 있다. 상기 복수 개의 박막 띠(16)는 두 개, 네 개 등 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 박막 띠 코어가 두 개의 박막 띠(16)로 구성될 경우, 두 개의 박막 띠(16)에서 발생되는 표면 플라즈몬 폴라리톤의 결합에 의해 내부 클래딩층(20)을 따라 하나의 장거리 표면 플라즈몬 모드가 전송된다. 유사하게, 상기 박막 띠 코어가 두 개 이상의 박막 띠(16)로 구성되더라도 하나의 장거리 표면 플라즈몬 모드가 전송될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유연성 도파로에 구조적 지지층을 부착한 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 유연성 도파로는 그 양단에 부착된 지지층(50)을 더 포함할 수 있다. 상기 지지층(50)이 부착된 유연성 도파로는 다루기 용이하고, 광송신 소자 또는/및 광수신 소자와의 결합을 용이하게 할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 광 연결 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이 유연성 도파로(100)는 박막 띠 코어(10), 내부 클래딩층(20) 및 외부 클래딩층(30)을 포함한다. 상기 유연성 도파로(100)의 일단에 광송신 서브 모듈(70)이 결합되며, 상기 유연성 도파로(100)의 타단에 광수신 서브 모듈(60)이 결합된다. 상기 유연성 도파로(100)에는 지지층(50)이 부착될 수 있다. 상기 광송신 서브 모듈(70)은 제 1 기판(71) 상에 배치된 제 1 반도체 칩(72) 및 광방출기(74)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 반도체 칩(72)과 상기 광방출기(74)는 제 1 전기 배선(73)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 기판(71)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 광방출기(74)는 레이저 다이오드(Laser Diode)일 수 있다. 상기 제 1 반도체 칩(72)은 실리콘-게르마늄 바이폴라 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 광방출기(74) 및 상기 제 1 반도체 칩(72)은 동일한 기능을 수행하는 다양한 형태의 소자로 대체될 수 있다.

상기 광수신 서브 모듈(60)은 제 2 기판(61) 상에 배치된 제 2 반도체 칩(62) 및 광검출기(64)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 반도체 칩(62)과 상기 광검출기(64)는 제 2 전기 배선(63)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 반도체 칩(72)으로부터 전송된 전기 신호는 상기 광방출기(74)에 의하여 광신호로 변환되고, 상기 광신호는 상기 유연성 도파로(100)에 의하여 광검출기(64)로 전송될 수 있다.

한편, 상기 광 연결 어셈블리에서 유연성 도파로(100)는 전기 배선 구조체(80)를 포함할 수 있다. 전기 배선 구조체(80)는 유연성 도파로(100)의 구조 내부, 외부 클래딩층(30)의 표면, 별도의 부가적 구조의 표면 또는 외부 클래딩층(30)과 별도의 부가적 구조 사이의 계면에 형성될 수 있다. 또한, 경사면 또는 비아홀(via hole)과 같은 다양한 연결 구조를 포함하여, 서로 다른 층에 형성된 전기 배선 구조체가 연결될 수도 있다. 상기 전기 배선 구조체(80)는 광송신 서브 모듈(70)에 형성된 전기 배선(75)과 광수신 서브모듈(60)에 형성된 전기배선(65)에 연결되어, 유연성 도파로(100)를 통해 전달되는 광신호와는 별도로 전기 신호를 전송할 수 있다. 즉, 고속 전송속도가 필요한 신호는 유연성 도파로(100)을 이용하여 전송하고, 저속의 신호 또는 전원 연결은 상기 전기 배선 구조체(80)를 통해 전송할 수 있다. 상기 유연성 도파로(100)는 구부림 손실이 최소화되는 구조를 가지므로 필요에 따라 구부려질 수 있다.

도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 도파로를 설명하기 위한 도면들이다.

도 4 내지 6을 참조하여, 상기 박막 띠 코어(10)의 다양한 피복(cladding) 형태를 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 도파로를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명의 변형예에 따른 유연성 도파로를 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유연성 도파로에 구조적 지지층을 부착한 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 광 연결 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.

Claims

서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 가지며, 금속 물질로 이루어진 박막 띠 코어(thin film strip core);

상기 박막 띠 코어의 제 1 면 및 제 2 면 중 하나 이상을 덮는 내부 클래딩층; 및

상기 내부 클래딩층을 덮는 외부 클래딩층을 포함하되,

상기 내부 클래딩층은 상기 외부 클래딩층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 내부 클래딩층의 굴절률과 상기 외부 클래딩층의 굴절률의 차이값은 상기 외부 클래딩층 굴절률의 0.1% 이상인 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤(long-range surface plasmon polariton) 또는 표면 엑시톤 폴라리톤(surface exciton polariton) 현상을 이용하여 광을 전송하는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 어느 하나를 포함하거나 어느 둘 이상에 의한 합금 혹은 혼합 형태로 이루어진 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어의 두께는 5~100㎚인 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어의 폭은 0.5~50㎛인 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 내부 클래딩층 및 상기 외부 클래딩층은 유연성을 가지는 광학 폴리머를 포함하는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 상기 내부 클래딩층에 의하여 둘러싸이는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어의 제 1 면 및 제 2 면 중 어느 하나는 상기 내부 클래딩 층과 접촉하고, 다른 하나는 상기 외부 클래딩층과 접촉하는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 그 일단에 연결되는 결합부를 더 포함하되,

상기 결합부는 상기 박막 띠 코어의 일단으로부터 위치가 멀어질수록 폭이 넓어지거나 좁아지는 폭의 변화를 가지는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 그 일단에 연결되는 결합부를 더 포함하되,

상기 결합부는 하나의 광 도파 모드가 걸치는 범위 이내에서 둘 이상으로 갈라지는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 복수 개의 박막 띠로 구성되며, 상기 복수 개의 박막 띠에 의하여 하나의 광 도파 모드가 전송되는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 띠 코어는 둘 이상으로 분기되어 동일한 광 신호가 각각의 전송로를 따라 전달되는 유연성 도파로.
청구항 1에 있어서,

상기 외부 클래딩층의 일부 또는 전체를 덮는 추가 클래딩층 또는 구조적 지지층을 더 포함하는 유연성 도파로.
상기 청구항 1의 구조를 가지는 유연성 도파로;

상기 유연성 도파로의 일단에 배치되는 광송신 서브모듈; 및

상기 유연성 도파로의 타단에 배치되는 광수신 서브모듈을 포함하는 광 연결 어셈블리.
청구항 15에 있어서,

상기 광송신 서브모듈은 제 1 반도체 칩 및 광방출기를 포함하며,

상기 광수신 서브모듈은 제 2 반도체 칩 및 광수신기를 포함하는 광 연결 어셈블리.
상기 청구항 1의 구조를 가지는 유연성 도파로; 및

상기 유연성 도파로에 결합된 전기 배선 구조체를 포함하는 광 연결 어셈블리.
청구항 17에 있어서,

상기 유연성 도파로 및 상기 전기 배선 구조체의 일단에 배치되는 광송신 서 브 모듈; 및

상기 유연성 도파로 및 상기 전기 배선 구조체의 타단에 배치되는 광수신 서브 모듈을 더 포함하되,

상기 유연성 도파로는 상기 광송신 서브 모듈과 상기 광수신 서브 모듈 사이의 광신호를 전송하고, 상기 전기 배선 구조체는 상기 광송신 서브 모듈과 상기 광수신 서브 모듈 사이의 전기 신호를 전송하는 광 연결 어셈블리.