KR20120092831A - Method for molding optical waveguide - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming an optical waveguide is provided to produce a coupling structure of integrated and miniaturized type for the combination with multiple mode optical fibers. CONSTITUTION: The width of a high refraction index member(110) is reduced until an optical mode does not exist in the state that the thickness of high refraction index member is fixed. One or more high refraction index wires are arranged at predetermined intervals in an optical waveguide(113). The optical waveguide in which one or more high refraction index wires are arranged is combined with an external combination structure. The external combination structure is one among an external optical waveguide, optical fiber, or a light source.

Description

광도파로를 형성하는 방법{METHOD FOR MOLDING OPTICAL WAVEGUIDE}How to form an optical waveguide {METHOD FOR MOLDING OPTICAL WAVEGUIDE}

본 발명의 일실시예는 반도체 물질을 사용하는 고굴절률 광학 시스템을 다중 모드 광화이버와의 결합을 위해 집적화, 축소화된 형태의 결합 구조의 광전자 변조기의 광도파로를 형성하는 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is directed to a method of forming an optical waveguide of an optoelectronic modulator in a combined structure of a high refractive index optical system using a semiconductor material and an integrated, reduced form for coupling with a multimode optical fiber.

광전자 변조기는 반도체와 같이 높은 굴절률을 갖는 물질로 광도파로를 구성할 경우 단일 모드 조건을 만족시키기 위해 도파로의 크기가 파장보다 작아지게 되며 예를 들어 1.5um대역의 파장을 사용하여 실리콘(굴절률: 3.48, 클래딩과의 굴절률 차: 2)을 매개로 광도파로를 구성할 수 있으며, 상기 단일 모드가 형성되는 광도파로의 크기는 약 0.3umX0.3um이다.When the optical waveguide is composed of a material having a high refractive index such as a semiconductor, the size of the waveguide is smaller than the wavelength to satisfy the single mode condition. For example, using a wavelength of 1.5 μm, the silicon (refractive index: 3.48 , The optical waveguide can be configured through the refractive index difference with the cladding: 2), the size of the optical waveguide in which the single mode is formed is about 0.3umX0.3um.

상기와 같은 크기는 기존의 저굴절률 기반 (굴절률: 1.5, 클래딩 과의 굴절률 차: 0.02)의 광학 시스템과 광원이 주로 수 um크기의 광모드를 갖는 것에 비해 크기가 약 100분의 1정도 밖에 되지 않기 때문에 기존의 마이크로 광학 구조에서 um이하의 고굴절률 기반 광학 구조로의 결합이 중요한 문제가 되고 있다. Such a size is only about one hundredth the size of an optical system and a light source based on a conventional low refractive index (refractive index: 1.5, difference in refractive index with cladding: 0.02), mainly having a light mode of several um in size. Because of this, the coupling from the existing micro-optic structure to a high refractive index-based optical structure of less than um has become an important problem.

일반적인 광도파로 결합 방식은 크게 회적 격자(grating)을 사용하는 방식과 광도파로의 폭을 줄여 광모드의 크기를 키우는 역 테이퍼(inverse taper) 방식 등을 예로 들 수 있다.Typical optical waveguide coupling methods include a method using a large grating and an inverse taper method that increases the size of the optical mode by reducing the width of the optical waveguide.

예를 들어, 회절 격자를 사용한 방식은 빛이 격자의 수직한 방향으로 입사되어 회절을 통해 각도가 꺾여 평판 구조의 광도파로로 결합되는 방식이며, 일반 단일 모드 크기의 광화이버로도 결합이 가능하다.For example, the method using the diffraction grating is a method in which light is incident in the vertical direction of the grating and the angle is bent through the diffraction to be combined into the optical waveguide of the flat plate structure. .

회절 격자를 사용한 방식은 회절 격자가 입사되는 빛의 파장에 의존하는 특성을 지니고 있기 때문에 사용 가능한 파장대역이 좁으며, 그 결합 효율이 높지 않기 때문에 결합 효율을 높이기 위해서는 특수 공정을 거쳐야 한다.The method using a diffraction grating has a narrow wavelength band because the diffraction grating has a characteristic that depends on the wavelength of incident light, and since the coupling efficiency is not high, a special process is required to increase the coupling efficiency.

다른 예로, 역 테이퍼(inverse taper) 방식은 약 0.3umX0.3um 정도의 광도파로의 폭일 줄이게 되면 그에 따라 존재하는 광모드의 크기가 커지는 경향을 보이며, 광모드가 형성되기 위한 최소의 선폭에서 그 광모드의 크기는 대략 4~5um정도가 된다.As another example, the inverse taper method tends to reduce the width of the optical waveguide of about 0.3um x 0.3um, thereby increasing the size of the existing optical mode, and at the minimum line width to form the optical mode. The size of the mode is about 4 ~ 5um.

역 테이퍼(inverse taper) 방식은 광모드의 크기를 줄인 특수 단일모드 광화이버의 모드 크기와 비슷해지게 되므로 특수 단일 모드 광화이버를 사용하여 직접 결합 방식으로 빛을 효과적으로 광도파로에 결합시킬 수 있다.Since the inverse taper method is similar to the mode size of a special single mode optical fiber which reduces the size of the optical mode, the special single mode optical fiber can be used to directly couple light to the optical waveguide by a direct coupling method.

역 테이퍼 (inverse taper) 방식의 구조는 광도파로의 폭을 좁힐 때 최소로 좁힐 수 있는 크기에서의 광모드가 약 5um이하이기 때문에 일반 단일모드의 약 10um 크기보다는 작기 때문에 일반 광화이버와의 결합 시에는 손실이 커질 수 있다.The inverse taper type structure is smaller than about 10um in general single mode because the optical mode in the size that can be narrowed to the minimum when narrowing the width of the optical waveguide is smaller than about 10um in general single mode. The loss can be large.

역 테이퍼 (inverse taper) 구조는 반도체 물질이 광학소자로 사용되는 유력한 분야인 실리콘 포토닉스 영역에서 광학 소자를 컴퓨터 내부, 컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신을 목적으로 사용하고 있다.Inverse taper structures are used in the photonics area of silicon photonics, a predominant field in which semiconductor materials are used as optical elements, for the purpose of communication within computers and between computers.

컴퓨터 간의 통신은 근거리 통신이기 때문에 근거리 통신에서의 표준 규격인 다중 모드 광화이버 (직경: ~50um)과의 결합은 더욱 더 어렵게 되며 직경이 큰 다중모드 광화이버와 고굴절률 광소자와의 결합은 광학 테이블 위에서 일반 쿠면 렌즈와 집속기를 사용하는 벌크 광학 방식을 사용하는 것이 유일한 방식이다.Because the communication between computers is near field communication, the combination of multi mode fiber optic (diameter: ~ 50um), which is a standard for near field communication, becomes more difficult. The combination of the large diameter multimode fiber and the high refractive index optical element is optical The only way to do this is to use a bulk optical system that uses a regular coplanar lens and focuser on the table.

따라서, 실리콘 포토닉스 등의 um 크기 이하의 광소자가 컴퓨터 내, 외부 등에 쓰이기 위해서는 다중 모드 화이버와의 결합을 집적화된 형태로 구현하는 것이 필요하다.Therefore, in order to use an optical device having a size of um or smaller, such as silicon photonics, in a computer or the outside, it is necessary to implement a combination with a multi-mode fiber in an integrated form.

본 발명의 일실시예는 높은 굴절률 광도파로를 기존의 실리카, 폴리머 기반의 저굴절률 도파로, 광화이버, 광원과의 효울적으로 결합하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.One embodiment of the present invention is to provide a method of effectively coupling a high refractive index optical waveguide with a conventional silica, polymer-based low refractive index waveguide, an optical fiber, a light source.

본 발명의 일실시예는 고굴절률 광학 시스템을 다중 모드 광화이버와의 결합을 위해 집적화, 축소화된 형태의 결합 구조를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a coupling structure in an integrated, reduced form for coupling a high refractive index optical system with a multi-mode optical fiber.

본 발명의 일실시예는 근거리 통신 다중모드 표준와 호환성을 갖는 나노 광학소자를 구성할 수 있으며, 나노 광학 소자가 컴퓨터의 내외부에 기존의 광화이버와 광도파로를 이용하여 구성하는 것을 목적으로 한다.One embodiment of the present invention can configure a nano-optical device having compatibility with the short-range communication multi-mode standard, an object of the nano-optical device is configured by using an existing optical fiber and an optical waveguide inside and outside the computer.

본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 형성하는 방법은 고굴절률 부재를 이용하여 광도파로를 형성하는 방법에 있어서, 고굴절률 부재의 두께가 고정된 상태에서 광모드가 존재하지 않을 정도로 상기 고굴절률 부재의 폭을 줄이는 단계 및 하나 이상의 고굴절률 선(wire)을 소정의 간격으로 배열하여 광도파로를 형성하는 단계를 포함한다.In the method for forming the optical waveguide according to an embodiment of the present invention, in the method for forming the optical waveguide using the high refractive index member, the high refractive index such that the optical mode does not exist in a state where the thickness of the high refractive index member is fixed Reducing the width of the member and arranging one or more high refractive index wires at predetermined intervals to form an optical waveguide.

본 발명의 일측에 따르면 하나 이상의 고굴절률 선(wire)을 소정의 간격으로 배열하여 광도파로를 형성하는 단계는, 상기 하나 이상의 고굴절률 선의 전체를 기준으로 상기 광모드가 형성되는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of forming the optical waveguide by arranging one or more high refractive index wires at predetermined intervals may include forming the optical mode based on the entirety of the one or more high refractive index lines. have.

본 발명의 일측에 따른 광도파로를 형성하는 방법은 상기 하나 이상의 고굴절률 선이 배열된 광도파로에 존재하는 빛을 테이퍼(taper) 구조를 통해 단일 모드의 상기 광도파로로 모으는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of forming an optical waveguide according to an aspect of the present invention may further include collecting light existing in the optical waveguide in which the one or more high refractive index lines are arranged into the optical waveguide in a single mode through a taper structure. have.

본 발명의 일측에 따르면 상기 하나 이상의 고굴절률 선이 배열된 광도파로와 외부 결합 구조물을 결합하는 단계, 상기 외부 결합 구조물과 결합되는 폭을 상기 외부 결합 구조물의 모드 크기에 맞게 배치하는 단계 및 상기 폭을 점차적으로 좁혀 상기 형성된 광모드의 크기를 점차적으로 줄이는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one aspect of the invention the step of combining the optical waveguide and the outer coupling structure, the one or more high refractive index line is arranged, arranging the width to be combined with the outer coupling structure according to the mode size of the outer coupling structure and the width The method may further include gradually reducing the size of the formed optical mode.

본 발명의 일측에 따르면 상기 외부 결합 구조물은 외부 광도파로, 광화이버 또는 광원 중 어느 하나일 수 있다.According to one aspect of the invention the external coupling structure may be any one of an external optical waveguide, an optical fiber or a light source.

본 발명의 일측에 따른 광도파로를 형성하는 방법은 상기 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of forming an optical waveguide according to an aspect of the present invention may further include combining the modulator of the optical mode size with an external coupling structure.

본 발명의 일측에 따르면 상기 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는 단계는 상기 광모드 크기의 변조기와 광도파로를 직접 결합 방식(butt coupling)으로 결합하는 단계, 상기 광모드 크기의 변조기와 방향성 결합기를 소멸파(evanescent wave) 결합 방식으로 결합하는 단계, 상기 광모드 크기의 변조기와 광화이버를 직접 결합 방식으로 결합하는 단계 및 상기 광모드 크기의 변조기와 광원을 직접 결합 방식으로 결합하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the coupling of the optical mode size modulator and the external coupling structure may include coupling the optical mode size modulator and the optical waveguide in a butt coupling method. Coupling a directional coupler by an evanescent wave coupling method, directly coupling the optical mode size modulator and the optical fiber, and combining the optical mode size modulator and the light source in a direct coupling method. It may include.

본 발명의 일측에 따른 광도파로를 형성하는 방법은 상기 하나 이상의 고굴절률 선을 중앙을 기준으로 간격을 점차 증가시켜 배열하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of forming an optical waveguide according to an embodiment of the present invention may further include arranging the one or more high refractive index lines by gradually increasing a distance from the center.

본 발명의 일측에 따르면 상기 하나 이상의 고굴절률 선을 중앙을 기준으로 간격을 점차 증가시켜 배열하는 단계는 상기 광도파로의 유효 굴절률이 중앙을 기준으로 가장 높은 굴절률을 가지도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of arranging the at least one high refractive index line by increasing the distance with respect to the center may include controlling the effective refractive index of the optical waveguide to have the highest refractive index with respect to the center. have.

본 발명의 일측에 따르면 상기 광도파로의 유효 굴절률이 중앙을 기준으로 가장 높은 굴절률을 가지도록 제어하는 단계는 언덕 굴절(graded index) 특성에 의하여 외부에서 입력되는 빛이 상기 광모드 크기의 변조기를 진행하여 상기 변조기의 중심으로 이동하도록 자동 정렬되는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of controlling the effective refractive index of the optical waveguide to have the highest refractive index with respect to the center is the light input from the outside by the gradient index (graded index) characteristics of the modulator of the optical mode size And automatically aligned to move to the center of the modulator.

본 발명의 일실시예에 따르면 높은 굴절률 광도파로를 기존의 실리카, 폴리머 기반의 저굴절률 도파로, 광화이버, 광원과의 효울적으로 결합할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a high refractive index optical waveguide can be effectively combined with a conventional silica, polymer-based low refractive index waveguide, an optical fiber, and a light source.

본 발명의 일실시예에 따르면 고굴절률 광학 시스템을 다중 모드 광화이버와의 결합을 위해 집적화, 축소화된 형태의 결합 구조를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a high refractive index optical system may provide a coupling structure in an integrated and reduced form for coupling with a multi-mode optical fiber.

본 발명의 일실시예에 따르면 근거리 통신 다중모드 표준와 호환성을 갖는 나노 광학소자를 구성할 수 있으며, 나노 광학 소자가 컴퓨터의 내외부에 기존의 광화이버와 광도파로를 이용하여 구성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a nano-optical device having compatibility with a near field communication multimode standard may be configured, and the nano-optical device may be configured by using an existing optical fiber and an optical waveguide inside and outside a computer.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로를 도시한 제1 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로를 도시한 제2 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일측에 따라 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는 방식을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일측에 따라 광모드 크기의 변환기의 언덕 굴절 특성을 적용한 구조를 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view illustrating an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view illustrating an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.
5 is a first cross-sectional view showing an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.
6 is a second cross-sectional view showing an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.
7 to 10 are diagrams illustrating a method of coupling a modulator having an optical mode size and an external coupling structure according to one side of the present invention.
11 and 12 illustrate structures in which hill refraction characteristics of a transducer of an optical mode size are applied according to one side of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.On the other hand, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The terminology used herein is a term used for appropriately expressing an embodiment of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로를 도시한 단면도이다. 1 is a perspective view showing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view showing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an optical wave according to an embodiment of the present invention It is sectional drawing which shows a waveguide.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로는 코어 내에 빛이 집속되어 코어-클래딩의 경계 부분에서 전반사 효과를 이용하여 빛이 진행하는 일반적인 광도파로와는 달리 두께는 일정하게 유지한 채 광도파로의 폭을 광모드가 형성될 수 없을 정도로 줄여서 방사 모드(radiation mode)를 형성할 수 있다.1 to 3, the optical waveguide according to the embodiment of the present invention has a thickness that is different from that of a general optical waveguide in which light is focused in the core and light propagates using the total reflection effect at the boundary portion of the core-cladding. The radiation mode can be formed by reducing the width of the optical waveguide so that the optical mode cannot be formed while keeping it constant.

본 발명의 일실시예에 따르면, 고굴절률 부재를 이용하여 광도파로를 형성하는 데 있어서, 고굴절률 부재의 두께가 고정된 상태에서 광모드가 존재하지 않을 정도로 상기 고굴절률 부재의 폭을 줄이고, 하나 이상의 고굴절률 선(wire)을 소정의 간격으로 배열하여 광도파로를 형성한다.According to one embodiment of the present invention, in forming an optical waveguide using a high refractive index member, the width of the high refractive index member is reduced to such an extent that no optical mode exists in a fixed thickness of the high refractive index member, and The above high refractive index wires are arranged at predetermined intervals to form an optical waveguide.

본 발명의 일측에 따르면 반도체 물질 등의 고굴절률 물질(110)로 이루어진 광도파로와 실리카, 폴리머 등의 저굴절률 물질(120)로 이루어진 외부 결합 구조물을 결합할 수 있다.According to one aspect of the present invention, an optical waveguide made of a high refractive index material 110 such as a semiconductor material and an external coupling structure made of a low refractive index material 120 such as silica and a polymer may be combined.

본 발명의 일측에 따르면 고굴절률 물질(110)은 광모드 크기 변환기(111), 테이퍼 구조(112) 및 광도파로(113)로 구성될 수 있다.According to one side of the present invention, the high refractive index material 110 may be composed of an optical mode size converter 111, a tapered structure 112, and an optical waveguide 113.

본 발명의 일측에 따르면, 하나 이상의 고굴절률 선(wire)을 소정의 간격으로 배열하여 광도파로를 형성함에 있어, 상기 하나 이상의 고굴절률 선의 전체를 기준으로 상기 광모드가 형성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, in forming an optical waveguide by arranging one or more high refractive index wires at predetermined intervals, the optical mode may be formed based on the entirety of the one or more high refractive index lines.

본 발명의 일측에 따른 광도파로는 상기 하나 이상의 고굴절률 선이 배열된 광도파로에 존재하는 빛을 테이퍼(taper) 구조를 통해 단일 모드의 상기 광도파로로 모을 수 있다.The optical waveguide according to one aspect of the present invention may collect light existing in the optical waveguide in which the one or more high refractive index lines are arranged into the optical waveguide in a single mode through a taper structure.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로는 광모드 크기 변조기의 언덕 굴절(graded index) 현상 특징으로 집속(graded index) 현상을 갖도록 중심을 기준으로 그 간격을 차츰 넓히는 구조로 고굴절률 선을 형성할 수 있다.The optical waveguide according to another embodiment of the present invention forms a high refractive index line with a structure that gradually widens the distance from the center to have a graded index phenomenon as a graded index phenomenon of the optical mode size modulator. Can be.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로를 도시한 평면도이다.4 is a plan view illustrating an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일측에 따르면 상기 하나 이상의 고굴절률 선이 배열된 광도파로(410)와 외부 결합 구조물(420)을 결합하며, 외부 결합 구조물(420)과 결합되는 폭을 외부 결합 구조물(420)의 모드 크기에 맞게 배치하여 상기 폭을 점차적으로 좁혀 상기 형성된 광모드의 크기를 점차적으로 줄이도록 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, according to one side of the present invention, the optical waveguide 410 in which the one or more high refractive index lines are arranged is coupled to the outer coupling structure 420, and the outer coupling is coupled to the outer coupling structure 420. The width of the structure 420 may be disposed so as to gradually decrease the width of the structure 420 to gradually reduce the size of the formed optical mode.

이때, 본 발명의 일측에 따르면 외부 결합 구조물(420)은 외부 광도파로, 광화이버 또는 광원 등이 될 수 있다.In this case, according to one side of the present invention, the external coupling structure 420 may be an external optical waveguide, an optical fiber or a light source.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로를 도시한 제1 단면도이다.5 is a first cross-sectional view showing an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 고굴절률 광도파로(510)는 외부 광도파로, 광화이버, 광원 등(520)과 정렬이 되었을 때 입사된 광모드(530)의 크기가 변화되어 결합될 수 있다.Referring to FIG. 5, according to another embodiment of the present invention, when the high refractive index optical waveguide 510 is aligned with an external optical waveguide, an optical fiber, a light source, or the like 520, the size of the incident optical mode 530 is changed. Can be combined.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로를 도시한 제2 단면도이다.6 is a second cross-sectional view showing an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고굴절률 광도파로(610)는 외부 결합 구조물(620)과 정렬이 되지 않았을 때, 입사된 광모드가 집속 현상으로 그 중심이 광모드 크기 변조기의 중심으로 차츰 이동이 되어 최종적으로 자동 정렬될 수 있다.Referring to FIG. 6, when the high refractive index optical waveguide 610 according to another embodiment of the present invention is not aligned with the external coupling structure 620, the incident optical mode is a focusing phenomenon, the center of which is the optical mode size modulator. It can be gradually moved to the center of and finally aligned automatically.

본 발명의 일측에 따른 광모드를 갖지 못하는 고굴절률 선은 선들을 병렬로 구성할 경우, 각각의 선들은 광모드를 갖지 못하지만 선들 전체가 하나의 광도파로로 구성되어 광모드를 가질 수 있으며 광도파로로 사용할 수 있다.High refractive index line having no optical mode according to one aspect of the present invention, when the lines are configured in parallel, each line does not have an optical mode, but the entire line may be composed of one optical waveguide may have an optical mode, Can be used as

본 발명의 일측에 따른 광도파로 구조는 대부분의 빛이 클래딩 영역에 존재하기 때문에 고굴절률 부재를 코어에 사용하더라도 광도파로의 유효 굴절률을 클래딩에 매우 가깝게 형성되며, 낮은 유효굴절률에 의해 형성되는 광모드의 크기가 커질 수 있다.In the optical waveguide structure according to the aspect of the present invention, since most of the light is present in the cladding region, even if a high refractive index member is used for the core, the effective refractive index of the optical waveguide is formed very close to the cladding, and the optical mode is formed by a low effective refractive index. Can be increased in size.

본 발명의 일측에 따르면 고굴절률 선들의 개수와 간격을 넓히게 되면 광모드의 크기가 그에 따라 커지게 되며 유효 굴절률이 더욱 감소하게 되어 광도파로는 단일 모드로 동작될 수 있다.According to an aspect of the present invention, when the number and interval of the high refractive index lines are widened, the size of the optical mode is increased accordingly, and the effective refractive index is further reduced, so that the optical waveguide may be operated in a single mode.

본 발명의 일측에 따른 광도파로 구조는 코어-클래딩 전반사 효과로 전빛이 전파하는 것이 아닌 클래딩 영역에 빛이 존재하는 형태로 전파하기 때문에 광도파로의 크기를 키우게 되더라도 거기에 따른 유효 굴절률의 감소로 인해 단일 모드 조건이 계속 유지될 수 있다.The optical waveguide structure according to one aspect of the present invention does not propagate all light due to the core-cladding total reflection effect, so that light propagates in the form of light present in the cladding region, even though the size of the optical waveguide is increased. Single mode conditions may be maintained.

예를 들어, 본 발명의 일측에 따르면 광도파로의 크기를 수 십 um 이상으로 키우더라도 광모드는 단일 모드를 유지할 수 있으며, 이는 고굴절률 선들의 개수와 간격을 정밀하게 조절함으로써 가능하다.For example, according to one aspect of the present invention, even if the size of the optical waveguide is increased to several tens or more, the optical mode can maintain a single mode, which is possible by precisely adjusting the number and spacing of the high refractive index lines.

본 발명의 일측에 따르면 광도파로의 크기가 큰 광모드를 고굴절률 선들의 간격을 테이퍼 구조로 점차로 좁히는 경우, 그에 따른 유효 굴절률의 증가로 광모드의 크기가 작아지게 되어 일반 단일모드 광도파로와의 결합할 수 있다. According to one aspect of the present invention, when the size of the optical waveguide with a large optical waveguide gradually narrows the distance between the high refractive index lines to the tapered structure, the size of the optical mode is reduced due to the increase of the effective refractive index, and thus the optical mode has a large size. Can be combined.

본 발명의 일측에 따르면 상기 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는데 있어서 다양한 방식을 적용할 수 있다.According to an aspect of the present invention, various methods may be applied to combine the modulator of the optical mode size and the external coupling structure.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일측에 따라 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는 방식을 도시한 도면이다.7 to 10 are diagrams illustrating a method of coupling a modulator having an optical mode size and an external coupling structure according to one side of the present invention.

도 7을 참조하면 본 발명의 일측에 따르면 광모드 크기의 변조기(710, 720)와 광도파로(730)를 직접 결합 방식(butt coupling)으로 결합할 수 있다.Referring to FIG. 7, the modulators 710 and 720 of the optical mode size and the optical waveguide 730 may be coupled in a butt coupling manner.

도 8을 참조하면 본 발명의 일측에 따르면 광모드 크기의 변조기(710, 720)와 방향성 결합기(730)를 소멸파(evanescent wave) 결합 방식으로 결합할 수 있다.Referring to FIG. 8, according to an embodiment of the present invention, modulators 710 and 720 of the optical mode size and the directional coupler 730 may be combined in an evanescent wave coupling method.

도 9를 참조하면 본 발명의 일측에 따르면 광모드 크기의 변조기(710, 720)와 광화이버(910)를 직접 결합 방식으로 결합할 수 있다.Referring to FIG. 9, the modulators 710 and 720 of the optical mode size and the optical fiber 910 may be combined in a direct coupling manner.

도 10을 참조하면 본 발명의 일측에 따르면 광모드 크기의 변조기(710, 720)와 광원(1010, 1020)을 직접 결합 방식으로 결합할 수 있다.Referring to FIG. 10, according to an embodiment of the present invention, the modulators 710 and 720 of the optical mode size and the light sources 1010 and 1020 may be directly coupled to each other.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일측에 따라 광모드 크기의 변환기의 언덕 굴절 특성을 적용한 구조를 도시한 도면이다.11 and 12 illustrate structures in which hill refraction characteristics of a transducer of an optical mode size are applied according to one side of the present invention.

본 발명의 일측에 따르면 하나 이상의 고굴절률 선(1110)을 중앙을 기준으로 간격을 점차 증가시켜 배열하여 광도파로를 구성함으로써, 상기 광도파로의 유효 굴절률이 중앙을 기준으로 가장 높은 굴절률을 가질 수 있다. According to one aspect of the present invention by arranging one or more high refractive index lines 1110 with increasing intervals with respect to the center to form an optical waveguide, the effective refractive index of the optical waveguide can have the highest refractive index relative to the center. .

본 발명의 일측에 따르면 상기와 같이, 상기 광도파로의 유효 굴절률이 중앙을 기준으로 가장 높은 굴절률을 가지는 경우, 언덕 굴절(graded index) 특성에 의하여 외부에서 입력되는 빛이 상기 광모드 크기의 변조기를 진행하여 상기 변조기의 중심으로 이동하도록 자동 정렬될 수 있다.According to one aspect of the present invention, as described above, when the effective refractive index of the optical waveguide has the highest refractive index with respect to the center, the light input from the outside by the gradient index (graded index) characteristics modulator of the optical mode size It can be automatically aligned to proceed and move to the center of the modulator.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 광도파로(1110)는 중심 선을 기준으로 바깥 선으로 갈수록 그 간격이 점차 커지는 구조를 형성할 수 있으며, 외부 광도파로, 광화이버, 광원 등(1130)이 정렬되었을 때의 광모드가 광모드 크기 변환기를 통해 결합될 수 있다.Referring to FIG. 11, the optical waveguide 1110 according to one side of the present invention may form a structure in which a distance thereof gradually increases toward an outer line based on a center line, and an external optical waveguide, an optical fiber, a light source, and the like (1130). The optical modes when) are aligned can be combined via the optical mode size converter.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 광도파로(1210)는 외부 광도파로, 광화이버, 광원 등(1230)이 정렬되지 않고 한 쪽으로 치우쳤을 때 언덕 굴절 현상을 통해 광모드 크기 변환기에서 자동적으로 정렬되어 결합될 수도 있다.Referring to FIG. 12, the optical waveguide 1210 according to an embodiment of the present invention is automatically used in the optical mode size converter through a hill refraction phenomenon when the external optical waveguide, the optical fiber, the light source, etc. 1230 are not aligned to one side. May be aligned and combined.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

110: 고굴절률 부재
120: 저굴절률 부재110: high refractive index member
120: low refractive index member

Claims (10)

고굴절률 부재를 이용하여 광도파로를 형성하는 방법에 있어서,
고굴절률 부재의 두께가 고정된 상태에서 광모드가 존재하지 않을 정도로 상기 고굴절률 부재의 폭을 줄이는 단계; 및
하나 이상의 고굴절률 선(wire)을 소정의 간격으로 배열하여 광도파로를 형성하는 단계
를 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.In the method of forming an optical waveguide using a high refractive index member,
Reducing the width of the high refractive index member to such an extent that no optical mode exists while the thickness of the high refractive index member is fixed; And
Arranging one or more high refractive index wires at predetermined intervals to form an optical waveguide
Forming an optical waveguide comprising a. 제1항에 있어서,
하나 이상의 고굴절률 선(wire)을 소정의 간격으로 배열하여 광도파로를 형성하는 단계는,
상기 하나 이상의 고굴절률 선의 전체를 기준으로 상기 광모드가 형성되는 단계
를 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 1,
Arranging one or more high refractive index wires at predetermined intervals to form an optical waveguide,
Forming the optical mode based on the entirety of the one or more high refractive index lines
Forming an optical waveguide comprising a. 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 고굴절률 선이 배열된 광도파로에 존재하는 빛을 테이퍼(taper) 구조를 통해 단일 모드의 상기 광도파로로 모으는 단계
를 더 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 1,
Collecting light present in the optical waveguide in which the one or more high refractive index lines are arranged into the optical waveguide in a single mode through a taper structure.
Method for forming an optical waveguide further comprising. 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 고굴절률 선이 배열된 광도파로와 외부 결합 구조물을 결합하는 단계;
상기 외부 결합 구조물과 결합되는 폭을 상기 외부 결합 구조물의 모드 크기에 맞게 배치하는 단계; 및
상기 폭을 점차적으로 좁혀 상기 형성된 광모드의 크기를 점차적으로 줄이는 단계
를 더 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 1,
Coupling the optical waveguide with the at least one high refractive index line and an external coupling structure;
Arranging a width to be combined with the outer coupling structure according to a mode size of the outer coupling structure; And
Gradually narrowing the width to gradually reduce the size of the formed optical mode
Method for forming an optical waveguide further comprising. 제4항에 있어서,
상기 외부 결합 구조물은,
외부 광도파로, 광화이버 또는 광원 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 4, wherein
The outer coupling structure,
An external optical waveguide, a method of forming an optical waveguide, characterized in that any one of the optical fiber or the light source. 제1항에 있어서,
상기 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는 단계
를 더 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 1,
Coupling the modulator of the optical mode size to an outer coupling structure.
Method for forming an optical waveguide further comprising. 제6항에 있어서,
상기 광모드 크기의 변조기와 외부 결합 구조물을 결합하는 단계는,
상기 광모드 크기의 변조기와 광도파로를 직접 결합 방식(butt coupling)으로 결합하는 단계;
상기 광모드 크기의 변조기와 방향성 결합기를 소멸파(evanescent wave) 결합 방식으로 결합하는 단계;
상기 광모드 크기의 변조기와 광화이버를 직접 결합 방식으로 결합하는 단계; 및
상기 광모드 크기의 변조기와 광원을 직접 결합 방식으로 결합하는 단계
를 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 6,
Coupling the modulator of the optical mode size and the external coupling structure,
Coupling a modulator of the optical mode size and an optical waveguide in a butt coupling method;
Combining the optical mode size modulator and a directional coupler in an evanescent wave coupling scheme;
Combining the optical mode size modulator and the optical fiber in a direct coupling manner; And
Combining the modulator of the optical mode size with a light source in a direct coupling manner;
Forming an optical waveguide comprising a. 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 고굴절률 선을 중앙을 기준으로 간격을 점차 증가시켜 배열하는 단계
를 더 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.The method of claim 1,
Arranging the at least one high refractive index line by gradually increasing a distance from the center;
Method for forming an optical waveguide further comprising. 제8항에 있어서,
상기 하나 이상의 고굴절률 선을 중앙을 기준으로 간격을 점차 증가시켜 배열하는 단계는,
상기 광도파로의 유효 굴절률이 중앙을 기준으로 가장 높은 굴절률을 가지도록 제어하는 단계
를 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.9. The method of claim 8,
Arranging the at least one high refractive index line by gradually increasing the distance from the center,
Controlling the effective refractive index of the optical waveguide to have the highest refractive index with respect to the center
Forming an optical waveguide comprising a. 제9항에 있어서,
상기 광도파로의 유효 굴절률이 중앙을 기준으로 가장 높은 굴절률을 가지도록 제어하는 단계는,
언덕 굴절(graded index) 특성에 의하여 외부에서 입력되는 빛이 상기 광모드 크기의 변조기를 진행하여 상기 변조기의 중심으로 이동하도록 자동 정렬되는 단계
를 포함하는 광도파로를 형성하는 방법.10. The method of claim 9,
Controlling the effective refractive index of the optical waveguide to have the highest refractive index with respect to the center,
The light input from the outside due to a graded index characteristic is automatically aligned to move to the center of the modulator through the modulator of the optical mode size
Forming an optical waveguide comprising a.
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