KR20130086651A - Planar polarization rotator - Google Patents
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Abstract
광 편광 회전자는 기판의 평면 표면을 따라 위치되는 제 1 광 도파관 리브 및 제 2 광 도파관 리브를 포함한다. 제 2 광 도파관 리브는 제 1 광 도파관 리브보다 표면에서 더 멀리 위치된다. 상기 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트는 기판 위에 수직 적층을 형성하며, 상기 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트는 평면 표면을 따른 방향으로 횡방향 오프셋된다. 제 1 광 도파관 리브 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.The optical polarization rotor includes a first optical waveguide rib and a second optical waveguide rib positioned along the planar surface of the substrate. The second optical waveguide rib is located further from the surface than the first optical waveguide rib. The first segment of the optical waveguide ribs forms a vertical stack over the substrate, and the second segment of the optical waveguide rib is laterally offset in a direction along the planar surface. The first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices.
Description
본 발명은 편광 회전자 및 편광 회전자의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a polarizing rotor and a method of making and using the polarizing rotor.
이 절은 본 발명의 더 나은 이해를 용이하게 하는 데 도움이 될 수 있는 양태를 소개한다. 따라서, 절의 설명은 이러한 관점에서 읽혀져야 하며, 종래 기술에 있는 것이나 종래 기술에 있지 않은 것에 대한 승인으로 이해되지 않아야 한다.This section introduces aspects that may help to facilitate a better understanding of the present invention. Therefore, the description of the section should be read in this respect and should not be understood as an admission of what is in the prior art or what is not in the prior art.
일부 광학 구성 요소는 디지털 데이터 스트림의 광통신과 관련된 기능을 개별적으로 수행하기 위해 하나 또는 두 개의 직교 선형 편광 성분을 처리한다. 그러한 처리를 가능하게 하기 위해, 편광 스플리터는 그 두 개의 직교 선형 편광 성분을 분리하기 위해 수신된 빛을 처리할 수 있다. 추가적으로, 이러한 처리를 가능하게 하기 위해, 편광 회전자는 그런 광의 분리된 선형 편광 성분의 하나 또는 양자를 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 그러한 광 회전은 분리된 편광 성분의 양자의 편광을 정렬할 수 있다.
Some optical components process one or two orthogonal linearly polarized components to individually perform functions related to optical communication of the digital data stream. To enable such processing, the polarization splitter can process the received light to separate its two orthogonal linear polarization components. In addition, to enable this process, the polarization rotor can rotate one or both of the discrete linear polarization components of such light. For example, such light rotation can align the polarization of both of the separated polarization components.
일 실시예는 기판의 평면 표면을 따라 위치되는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브를 갖는 광 편광 회전자를 포함하는 장치를 제공한다. 제 2 광 도파관 리브는 제 1 광 도파관 리브보다 표면에서 더 멀리 위치된다. 2개의 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트는 기판 위에 수직 적층을 형성한다. 2개의 광 도파관 리브의 제 2 세그먼트는 평면 표면을 따른 방향으로 횡방향 오프셋(offset)된다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.One embodiment provides an apparatus including an optical polarization rotor having first and second optical waveguide ribs positioned along a planar surface of a substrate. The second optical waveguide rib is located further from the surface than the first optical waveguide rib. The first segment of the two optical waveguide ribs forms a vertical stack over the substrate. The second segment of the two optical waveguide ribs is laterally offset in the direction along the planar surface. The first and second optical waveguide ribs are formed of a material having different bulk refractive indices.
일부 실시예에서, 상기 장치는 추가로 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 사이의 스페이서 층을 포함할 수 있다. 이러한 스페이서 층은 예를 들어 제 1 및 제 2 광 도파관 리브의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성될 수 있다. 이러한 스페이서 층은 제 1 광 도파관 리브보다 표면에 수직하여 더 얇을 수 있다.In some embodiments, the device may further comprise a spacer layer between the first and second optical waveguide ribs. Such a spacer layer can be formed, for example, of a material having a bulk refractive index different from that of the first and second optical waveguide ribs. This spacer layer may be thinner perpendicular to the surface than the first optical waveguide rib.
상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브는 기판의 평면 표면의 부분과 동일한 물질로 형성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the first optical waveguide ribs may be formed of the same material as the portion of the planar surface of the substrate.
상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 광 도파관 리브들 중 하나는 반도체로 형성될 수 있으며, 광 도파관 리브들 중 다른 하나는 유전체로 형성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, one of the optical waveguide ribs may be formed of a semiconductor, and the other of the optical waveguide ribs may be formed of a dielectric.
상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 광 편광 회전자는 수신되는 선형 편광된 광의 편광을 적어도 45도 회전하도록 구성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the optical polarization rotor may be configured to rotate the polarization of the received linearly polarized light at least 45 degrees.
상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 장치는 제 1 광 도파관 리브가 입력 평면 광 도파관의 경계에서의 큰 값에서 제 1 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트에서의 작은 값으로 단조롭게 점점 감소하며 표면에 횡방향인 폭을 가진 천이 영역(transition region)을 포함할 수 있다. 이러한 일부 장치에서, 제 2 광 도파관 리브는 입력 광 도파관에 가까운 단부에서의 작은 값에서 제 2 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트에서의 큰 값으로 단조롭게 점점 감소하며 표면에 횡방향인 폭을 갖는다. In some embodiments of any of the above devices, the device is characterized in that the first optical waveguide rib monotonically decreases from a large value at the boundary of the input planar optical waveguide to a small value in the first segment of the first optical waveguide rib and transverse to the surface. It may include a transition region having a width that is a direction. In some such devices, the second optical waveguide rib monotonically decreases from a small value at the end close to the input optical waveguide to a large value in the first segment of the second optical waveguide rib and has a width transverse to the surface.
상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 장치는 제 1 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브의 제 2 세그먼트에서의 작은 값에서 출력 평면 광 도파관의 경계에서의 큰 값으로 단조롭게 점점 감소하며 표면에 횡방향인 폭을 가진 천이 영역을 포함할 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the device is characterized in that the first optical waveguide rib monotonically decreases from a small value in the second segment of the first optical waveguide rib to a large value at the boundary of the output plane optical waveguide and transverse to the surface. It may include a transition region having a width in the direction.
어느 상기 장치의 일부 실시예에서, 장치는 빛을 제 1 광 도파관 리브로 전송하기 위해 연결된 제 1 광 출력, 및 제 1 광 도파관 리브에 횡방향인 기판 위에 위치되는 제 1 특정 출력 광 도파관에 연결된 제 2 광 출력을 가진 편광 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 장치는 추가로 광 편광 회전자를 통해 편광 빔 스플리터의 제 1 광 출력에 연결된 제 2 특정 출력 광 도파관을 포함할 수 있다. 장치는 실질적으로 동일한 선형 편광의 빛을 두 특정 출력 광 도파관으로 전송하도록 구성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the device comprises a first optical output coupled to transmit light to the first optical waveguide rib, and a first coupled optical output coupled to a first specific output optical waveguide positioned over the substrate transverse to the first optical waveguide rib. It may include a polarizing beam splitter having two light outputs. In some such embodiments, the apparatus may further include a second specific output optical waveguide coupled to the first optical output of the polarizing beam splitter via the optical polarization rotor. The apparatus may be configured to transmit light of substantially the same linearly polarized light to two specific output optical waveguides.
상기 장치의 일부 실시예에서, 장치는 1×2 광 스플리터, 제 1 및 제 2 광 도파관 암 및 2×1 광 조합기를 갖는 광 변조기를 포함할 수 있다. 각각의 광 도파관 암은 1×2 광 스플리터의 대응하는 광 출력을 2×1 광 조합기의 대응하는 광 입력에 연결하고, 수신된 전기 신호에 응답하여 전파하는 빛의 위상 및/또는 진폭을 변조할 수 있는 전기 광학 변조기를 포함한다. 이러한 실시예에서, 광 편광 회전자는 광 도파관 암들 중 하나에 위치된다.In some embodiments of the device, the device may include a light modulator having a 1 × 2 light splitter, first and second optical waveguide arms, and a 2 × 1 light combiner. Each optical waveguide arm connects the corresponding light output of the 1x2 optical splitter to the corresponding light input of the 2x1 optical combiner and modulates the phase and / or amplitude of the light propagating in response to the received electrical signal. And an electro-optic modulator. In this embodiment, the optical polarization rotor is located in one of the optical waveguide arms.
다른 실시예는 방법을 제공한다. 방법은 기판의 평면 표면을 따라 위치된 제 1 광 도파관 리브 위에 광학 층을 형성하는 단계를 포함한다. 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다. 방법은 또한 제 2 광 도파관 리브를 형성하기 위해 광학 층을 에칭하는 단계를 포함한다. 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트는 평면 표면에 대해 수직으로 지향된 적층(stack)을 형성한다. 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트는 상대적으로 평면 표면을 따라 횡방향으로 오프셋된다.Another embodiment provides a method. The method includes forming an optical layer over a first optical waveguide rib positioned along a planar surface of the substrate. The optical layer and the first optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices. The method also includes etching the optical layer to form a second optical waveguide rib. The first segment of optical waveguide ribs forms a stack oriented perpendicular to the planar surface. The second segment of the optical waveguide ribs is laterally offset along the relatively planar surface.
일부 실시예에서, 상기 방법은 추가로 광학 층을 형성하기 전에 제 1 광 도파관 리브 위에 스페이서 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 스페이서 층은 광학 층 및 제 1 광 도파관 층의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.In some embodiments, the method may further include forming a spacer layer over the first optical waveguide ribs prior to forming the optical layer. The spacer layer is formed of a material having a bulk refractive index different from that of the optical layer and the first optical waveguide layer.
상기 방법 중 임의 방법의 일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 및 평면 표면의 부분은 동일한 광학 물질로 형성될 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 광학 물질이 에칭 동안에 정지 층의 역할을 하도록 에칭이 수행될 수 있다.In some embodiments of any of the above methods, the portion of the first optical waveguide and the planar surface may be formed of the same optical material. In some such embodiments, the etching may be performed such that the optical material acts as a stop layer during the etching.
상기 방법 중 임의 방법의 일부 실시예에서, 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브 중 하나는 반도체로 형성될 수 있으며, 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브 중 다른 하나는 유전체로 형성될 수 있다.In some embodiments of any of the above methods, one of the optical layer and the first optical waveguide rib may be formed of a semiconductor, and the other of the optical layer and the first optical waveguide rib may be formed of a dielectric.
상기 방법 중 임의 방법의 일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브의 제 3 및 4 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브에 대해 횡방향으로 위치될 수 있으며, 제 1 광 도파관 리브의 제 1 및 제 2 세그먼트보다 횡방향으로 더 넓을 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브의 제 1 및 제 2 세그먼트는 이의 제 3 및 제 4 세그먼트 사이에 연결된다.In some embodiments of any of the above methods, the third and fourth segments of the first optical waveguide rib can be positioned transverse to the second optical waveguide rib and the first and second segments of the first optical waveguide rib It may be wider in the transverse direction. In this embodiment, the first and second segments of the first optical waveguide rib are connected between the third and fourth segments thereof.
다른 실시예는 제 2 방법을 제공하는데, 상기 제 2 방법은 하이브리드 광 도파관의 세그먼트의 제 1 단부에서 평면 도파관으로부터 선형 편광된 빛을 수신하는 단계, 및 빛의 선형 편광을 회전하기 위해 하이브리드 광 도파관의 세그먼트를 통해 빛을 전파하는 단계를 포함한다. 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브 위에 수직으로 위치되는 하나의 세그먼트를 포함하고, 제 2 광 도파관 리브가 실질적으로 제 1 광 도파관 리브의 대응하는 세그먼트로부터 횡방향으로 오프셋되는 다른 세그먼트를 포함한다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성된다.Another embodiment provides a second method, the method comprising receiving linearly polarized light from a planar waveguide at a first end of a segment of the hybrid optical waveguide, and hybrid optical waveguide to rotate the linear polarization of light. Propagating light through segments of the substrate. The segment of the hybrid optical waveguide comprises one segment in which the second optical waveguide rib is positioned vertically above the first optical waveguide rib, wherein the second optical waveguide rib is substantially laterally offset from the corresponding segment of the first optical waveguide rib. Include other segments. The first and second optical waveguide ribs are formed of a material having different bulk refractive indices.
제 2 방법의 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 중 하나는 반도체 리브일 수 있고, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 중 다른 하나는 유전체 리브일 수 있다.In some embodiments of the second method, one of the first and second optical waveguide ribs may be a semiconductor rib and the other of the first and second optical waveguide ribs may be a dielectric rib.
제 2 방법의 상기 실시예 중 임의의 실시예에서, 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 사이에 위치되며 광 도파관 리브의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 만들어지는 스페이서 층을 포함할 수 있다.
In any of the above embodiments of the second method, the segment of the hybrid optical waveguide comprises a spacer layer positioned between the first and second optical waveguide ribs and made of a material having a bulk refractive index different from that of the optical waveguide ribs. It may include.
도 1a 및 1b는 광 편광 회전자를 도시한 각각의 평면도 및 측면도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 제각기 도 1a-1b의 횡방향 평면 A, B 및 C에서 도 1a-1b의 광 편광 회전자의 제 1 광 전파 모드의 빛 전력 분포의 선회(evolution)를 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 제각기 도 1a-1b의 동일한 횡방향 평면 A, B 및 C에서 도 1a-1b의 광 편광 회전자의 제 2의 비교적 직교 광 전파 모드의 빛 전력 분포의 선회를 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 도 1a-1b의 광 편광 회전자를 개략적으로 예시하는 각각의 평면도, 측면도 및 사투상도(oblique views)이다.
도 5는 광 편광 회전자, 예를 들어 도 4a-4c에 개략적으로 예시된 광 편광 회전자를 제조하는 방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.
도 6은 예를 들어 도 1a-1b 및 도 4a-4c에 개략적으로 예시된 광 편광 회전자에서 선형 편광된 빛의 편광을 회전하는 방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.
도 7은 편광 다중화, 데이터 다중화된 광 캐리어를 생성하기 위해 광 편광 회전자, 예를 들어 도 1a-1b 또는 도 4a-4c의 광 편광 회전자 중 하나를 통합하는 광 변조기를 개략적으로 예시한 블록도이다.
도 8은 편광 다중화되는 데이터 변조된 광 캐리어, 예를 들어 도 7에 개략적으로 예시된 광 변조기에 의해 생성된 광 캐리어의 두 선형 편광 성분으로부터 데이터를 별도로 복조하도록 구성되는 광 수신기를 개략적으로 예시한 블록도이다.1A and 1B are plan and side views, respectively, showing an optical polarization rotor.
2A, 2B and 2C schematically illustrate the evolution of the light power distribution of the first light propagation mode of the optical polarization rotor of FIGS. 1A-1B in the transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B, respectively. It is a cross section.
3A, 3B and 3C schematically illustrate the rotation of the light power distribution of the second relatively orthogonal light propagation mode of the optical polarization rotor of FIGS. 1A-1B in the same transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B, respectively. It is sectional drawing to illustrate.
4A, 4B and 4C are respective plan, side and oblique views illustrating schematically the optical polarization rotor of FIGS. 1A-1B.
5 is a flow chart schematically illustrating a method of manufacturing an optical polarization rotor, for example the optical polarization rotor illustrated schematically in FIGS. 4A-4C.
6 is a flow diagram schematically illustrating a method of rotating the polarization of linearly polarized light in the optical polarization rotor illustrated schematically in FIGS. 1A-1B and 4A-4C, for example.
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating an optical modulator incorporating an optical polarization rotor, eg, one of the optical polarization rotors of FIGS. 1A-1B or 4A-4C, to produce a polarization multiplexed, data multiplexed optical carrier. It is also.
FIG. 8 schematically illustrates an optical receiver configured to separately demodulate data from two linearly polarized components of a data modulated optical carrier that is polarized multiplex, for example, an optical carrier produced schematically by FIG. 7. It is a block diagram.
본 명세서에서, 광 도파관은 수신된 빛이 미리 정의된 광 안내 방향을 따라 전파하도록 하는 광학 구조를 나타낸다. 광 도파관은 평면으로 전파하도록 수신된 빛을 단순히 한정하는 광학 구조와는 다르다. 본 명세서에서, 광 도파관은 언클래드(unclad) 광 도파관 또는 클래드 광 도파관의 광 코어를 나타낼 수 있다. 즉, 표현 광 도파관은 두 타입의 구조를 포괄한다.In this specification, an optical waveguide represents an optical structure that allows received light to propagate along a predefined light guide direction. An optical waveguide is different from an optical structure that simply defines the light received to propagate in a plane. In this specification, an optical waveguide may refer to an unclad optical waveguide or an optical core of a clad optical waveguide. That is, the expression optical waveguide encompasses two types of structures.
도 1a 및 1b는 광 도파관으로 형성된 광 편광 회전자(10)를 도시한다. 광 도파관은 제 1 천이 영역(12), 편광 회전 영역(14), 및 제 2 천이 영역(16)을 갖는다. 제 1 천이 영역(12)은 편광 회전 영역(14)을 입력 광 도파관(18), 예를 들어 평면 광 도파관에 광학적으로 최종 연결한다. 편광 회전 영역(14)은 하나 또는 둘의 실질적 선형 편광 전파 모드에서 수신된 빛의 선형 편광을 회전시킨다. 제 2 천이 영역(16)은 편광 회전 영역(14)을 출력 광 도파관(20), 예를 들어 평면 광 도파관에 광학적으로 최종 연결한다.1A and 1B show an
제 1 및 제 2 천이 영역(12, 16)은 각각의 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)과 광 결합한 영역이다. 일부 실시예에서, 천이 영역(12, 16)은 또한 예를 들어 선형 편광을 회전하지 않고 기판(22)의 가까운 표면에 대해 수직 또는 횡방향으로 광 모드를 전파하는 빛 전력 밀도를 재분포시킨다. 제 1 천이 영역(12)은 상기 빛 전력 밀도를 큰 수직 영역에 걸쳐서 단열적으로(adiabatically) 재분포할 수 있는 광 도파관의 점진적인 감소(tapering)를 포함할 수 있다. 제 2 천이 영역(16)은 상기 수신된 빛 전력 밀도를 작은 수직 영역을 통해 단열적으로 재분포시키는 광 도파관의 점진적인 감소를 포함할 수 있다. The first and
편광 회전 영역(14)은 광 적층 및 기판(22)을 포함한다. 광 적층은 기판(22) 상에 위치된 제 1 광 도파관 리브(24), 및 제 1 광 도파관 리브(24)보다 기판(22)의 평면 표면에서 더 멀리 위치된 제 2 광 도파관 리브(26)를 포함한다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들면, 광 도파관 리브(24, 26) 중 하나는 반도체로 만들어질 수 있으며, 광 도파관 리브(26, 24) 중 다른 하나는 유전체로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 서로 다른 유전체 또는 서로 다른 반도체로 만들어질 수 있다.The
일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 필수적인 부분(integral part)일 수 있다. 그 후, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 가까운 평면 표면의 부분과 동일한 물질로 형성된다.In some embodiments, first
대안적으로, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 평면 표면의 가까운 부분과 다른 물질, 예를 들어 서로 다른 굴절률의 물질로 형성될 수 있다.Alternatively, the first
사실상, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 가까운 평면 표면 위에서 직접 접촉하여 위치될 수 있거나 상기 평면 표면과 직접 접촉하지 않고 기판(22)의 가까운 평면 표면 위에 위치될 수 있다.In fact, the first
제 2 광 도파관 리브(26)는 제 1 광 도파관 리브(24) 위에서 직접 접촉할 수 있거나(도시되지 않음), 제 1 광 도파관 리브(24) 위에 위치되고 실질적으로 광학적으로 투명한 물질의 스페이서 층(28)에 의해 제 1 광 도파관 리브(24)로부터 분리될 수 있다. 이러한 스페이서 층(28)은 일반적으로 제 1 광 도파관 리브(24)보다 수직으로 더 얇다.The second
편광 회전 영역(14)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관(24, 26)의 중심 축은 발산하는 횡 방향을 따라 지향된다. 이런 이유로, 제 1 및 제 2 광 도파관(24, 26)의 세그먼트에 대응하는 횡방향 폭 사이의 수직 오버랩은 편광 회전 영역(14)에서 빛의 전파 방향을 따라 감소하며, 즉 도 1a-1b에서 오른쪽으로 감소한다. 따라서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 일부 대응하는 세그먼트가 기판(22)의 평면 표면을 따라, 즉 편광 회전 영역(14)의 가장 오른쪽 부분에서 횡방향으로 오프셋될 수 있다. In the
편광 회전 영역(14)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 각각은 일정한 횡방향 폭을 가질 수 있거나 일정하지 않은 폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 광 도파관 리브(24)의 폭은 편광 회전 영역(14)에서 빛의 전파의 방향을 따라 증가할 수 있다. 또한, 제 2 광 도파관 리브(26)의 폭은 편광 회전 영역(14)에서 빛의 전파의 방향을 따라 감소할 수 있다.In the
제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 수직 폭은 일반적으로 광 편광 회전자(10)를 통해 실질적으로 일정하다.The vertical widths of the first and second
도 2a, 2b 및 2c는 도 1a-1b의 연속적인 횡방향 평면 A, B 및 C에서 제 1 전파 빛 모드의 예상된 빛 전력 분포를 개략적으로 도시한다. 제 1 전파 모드는 초기에는 초기 선형 편광을 가진 횡 자기(TM) 전파 빛 모드이다.2A, 2B and 2C schematically illustrate the expected light power distribution of the first propagating light mode in the continuous transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B. The first propagation mode is initially a transverse magnetic (TM) propagation light mode with initial linear polarization.
초기 횡방향 평면 A에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 횡단면은 기판(22)의 평면 표면 PS에 대해 수직으로 정렬된다. 초기 횡방향 평면 A에서, 제 1 전파 빛 모드, 즉 TM 모드의 광 전력은 주요 축이 기판(22)의 평면 표면 PS에 대해 수직으로 지향되는 제 1 직사각형 영역 OR1에 집중된다.In the initial transverse plane A, the cross sections of the first and second
나중에 횡방향 평면 B에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면의 중심은 실질적으로 횡방향으로 오프셋되며, 제 1 전파 빛 모드의 광 전력은 제 2 직사각형 영역 OR2에 집중된다. 직사각형 영역 OR2는 직사각형 영역의 주요 축이 2개의 광 도파관 리브(24, 26)의 중심 사이의 대각선을 따라 거의 지향되도록 기판(22)의 평면 표면 PS에 법선 방향에 대해 상당히 기울어진다.Later in the transverse plane B, the centers of the cross sections of the first and second
최종 횡방향 평면 C에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면은 큰 횡방향 갭에 의해 분리되며, 제 1 전파 빛 모드의 광 전력은 주요 축이 기판(22)의 평면 표면에 거의 평행한 제 3 직사각형 영역 OR3에 집중된다.In the final transverse plane C, the cross sections of the first and second
따라서, 광 적층의 느린 선회는 제 1 광 전파 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역을 점진적으로 회전시킨다. 점진적으로 회전하는 동안, 제 1 전파 빛 모드의 선형 편광은 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역으로 회전한다. 예시된 예에서, 편광 회전은 약 π/2 라디안만큼 이루어져 초기 TM 전파 빛 모드를 최종 횡 전기(TE) 전파 빛 모드로 변경한다.Therefore, the slow turning of the light stack gradually rotates the rectangular area where the optical power of the first light propagation mode is concentrated. During progressive rotation, the linearly polarized light of the first propagated light mode rotates into a rectangular region where the optical power of the mode is concentrated. In the illustrated example, polarization rotation consists of about π / 2 radians to change the initial TM propagation light mode to the final transverse electric (TE) propagation light mode.
도 3a, 3b 및 3c는 도 1a-1b의 동일한 각각의 횡방향 평면 A, B 및 C에서 제 2 전파 빛 모드의 예상된 빛 전력 분포를 개략적으로 도시한다. 제 1 전파 모드는 초기에 초기 선형 편광을 가진 TE 전파 빛 모드이고 상대적으로 제 1 전파 빛 모드에 직교한다.3A, 3B and 3C schematically illustrate the expected light power distribution of the second propagating light mode in the same respective transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B. The first propagation mode is initially a TE propagation light mode with initial linear polarization and is relatively orthogonal to the first propagation light mode.
초기 횡방향 평면 A에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면은 수직으로 정렬되며, 제 2 전파 빛 모드, 즉 TE 모드의 광 전력은 다른 제 1 직사각형 영역 OR1'에 집중된다. 제 1 직사각형 영역 OR1'은 기판(22)의 평면 표면과 평행하게 수평으로 지향되는 주요 축을 갖는다.In the initial transverse plane A, the cross sections of the first and second
나중에 횡방향 평면 B에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면의 중심은 실질적으로 횡방향으로 오프셋되며, 제 2 전파 빛 모드의 광 전력은 다른 제 2 직사각형 영역 OR2'에 집중된다. 직사각형 영역 OR2'는 직사각형 영역의 주요 축이 2개의 광 도파관 리브(24, 26)의 중심 사이의 대각선을 따라 거의 지향되도록 기판(22)의 평면 표면에 법선 방향에 대해 상당히 기울어진다.Later in the transverse plane B, the centers of the cross sections of the first and second
최종 횡방향 평면 C에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면은 큰 횡방향 갭에 의해 분리되며, 제 2 전파 빛 모드의 광 전력은 주요 축이 기판(22)의 평면 표면에 거의 수직으로 지향되는 다른 제 3 직사각형 영역 OR3'에 집중된다.In the final transverse plane C, the cross sections of the first and second
따라서, 광 적층의 느린 선회는 또한 제 2 전파 빛 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역을 점진적으로 회전시킨다. 점진적으로 회전하는 동안, 제 2 전파 빛 모드의 선형 편광은 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역의 주요 축으로 회전한다. 예시된 예에서, 회전은 약 π/2 라디안만큼 이루어져 초기 TE 전파 빛 모드를 최종 TM 전파 빛 모드로 변경한다.Thus, slow turning of the light stack also gradually rotates the rectangular region where the optical power of the second propagated light mode is concentrated. During progressive rotation, the linearly polarized light of the second propagated light mode rotates around the major axis of the rectangular region where the light power of the mode is concentrated. In the illustrated example, the rotation is made by about [pi] / 2 radians to change the initial TE propagation light mode to the final TM propagation light mode.
도 4a, 4b 및 4c는 도 1a-1b에 도시된 광 도파관(10)의 특정 예(10')를 도시한다. 광 도파관(10')은 제 1 천이 영역(12), 편광 회전 영역(14) 및 제 2 천이 영역(16)을 갖는다. 편광 회전 영역(14) 및 제 1 천이 영역(12)의 세그먼트에서, 광 도파관(10')은 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)를 포함한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 제 2 광 도파관 리브(26)보다 기판(22)의 평면 표면에 더 가깝게 다시 위치된다. 4A, 4B and 4C show specific examples 10 ′ of the
제 1 천이 영역(12)에서, 광 도파관(10')의 단면은 전파 빛 모드의 횡방향 빛 전력 분포가 도 2a 또는 3a에 개략적으로 도시된 바와 같이 되기 위해 선회하도록 점진적으로 변화한다. 이러한 예에서, 변화는 2개의 광 도파관 리브(24, 26)의 횡방향 변화를 포함한다. 변화는 전파 방향을 따라 제 1 광 도파관 리브(24)의 횡방향 폭을 단조롭게 감소시키는 평활 점진적인 감소(smooth tapering)를 포함한다. 발명자는 이러한 횡방향 폭의 점진적 감소가 초기 TE 및 TM 전파 빛 모드의 많은 광 전력이 제 1 광 도파관 리브(24)의 외부로 재분포되도록 한다고 생각한다. 이러한 변화는 또한 전파 방향을 따라 제 2 광 도파관 리브(26)의 횡방향 폭을 단조롭게 증가시키는 평활 점진적인 감소를 포함한다. 발명자는 또한 이러한 횡방향 폭의 점진적 증가가 초기 TM 전파 빛 모드의 많은 광 전력이 제 1 광 도파관 리브(24)에서 제 2 광 도파관 리브(26)로 재분포되도록 한다고 생각한다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 점진적으로 감소된 세그먼트가 없으면, 발명자는 입력 광 도파관에서 주입된 빛이 아마 더욱 높은 모드의 많은 산란, 반사 및 여기를 발생시킨다는 것, 즉 광 편관 회전자(10')에서 더욱 높은 삽입 손실을 유발시킨다고 생각한다. In the
편광 회전 영역(14)에서, 예를 들어 도 2a-2c 및 3a-3c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광 도파관(10')은 실질적으로 선형 편광의 전파 모드가 선형 편광이 회전되도록 선회하기 위해 평활 변화를 겪는다. 여기서, 변화는 전파 방향을 따라 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면 사이의 횡방향 오버랩의 평활 감소를 포함한다. 이러한 감소는 적어도 부분적으로 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 축 사이의 각도 오정렬에 기인한다. 일부 실시예에서, 감소는 또한 부분적으로 전파 방향을 따라 제 2 광 도파관 리브(26)의 횡방향 폭의 선택적 단조롭고 평활한 감소에 기인할 수 있다. 여기서, 변화는 또한 전파 방향을 따라 제 1 광 도파관 리브(24)의 횡방향 폭의 평활하고 단조로운 감소를 포함할 수 있다.In the
제 2 천이 영역(16)에서, 광 도파관(10')의 단면은 최종 전파 빛 모드의 횡방향 빛 전력 분포가 출력 광 도파관(20)의 전파 빛 모드에 더욱 효율적으로 결합하도록 점진적으로 변화한다. 여기서, 변화는 전파 방향을 따라 제 1 광 도파관 리브(24)의 횡방향 폭을 단조롭게 증가시키는 평활 점진적 감소이다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)에 있지 않거나, 예를 들어 제 2 천이 영역(16)에서 전파 빛 모드의 선회에 크게 영향을 주지 않도록 하기 위해 제 1 광 도파관 리브(24)로부터 큰 횡방향 거리만큼 오프셋된다.In the
상기 설명은 도 1a-1b 및 4a-4c에 개략적으로 도시되는 광 편광 회전자(10, 10')의 동작 동안 왼쪽에서 오른쪽으로의 빛의 전파 방향을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 광 편광 회전자(10, 10')는 또한 빛이 여기서 반대 방향으로 전파할 때 작동한다. 즉, 광 편광 회전자(10, 10')는 또한 도 1a-1b 및 4a-4c의 오른쪽에 도시되는 광 도파관(20)에서 주입된 빛의 선형 편광을 회전할 것이다.The above description shows the direction of propagation of light from left to right during the operation of the
예시적인 예Illustrative example
도 4a-도 4c는 예를 들어 상업적으로 이용 가능한 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판으로부터 예를 들어 상보성 금속 산화물 반도체 프로세스를 이용하여 제조될 수 있는 광 도파관(10')의 예를 도시한다.4A-4C show an example of an
예에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)와 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)은 여기에 설명된 바와 같이 구성된다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 초기 SOI 기판의 실리콘 층의 부분으로 형성되고 약 200 나노미터(nm)의 두께를 갖는다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 질화 규소로 형성되고 약 400nm의 두께를 갖는다. 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)은 초기 SOI 기판의 실리콘 층의 부분으로 형성되고 약 200nm의 두께 및 약 500nm 내지 600nm의 횡방향 폭을 갖는다.In the example, the first and second
예에서, 광 도파관(10')은 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26) 사이에 위치된 이산화 규소의 약 100nm인 선택적 스페이서 층(28)을 포함한다. In an example, the optical waveguide 10 'includes an
예에서, 제 1 천이 영역(12), 편광 회전 영역(14) 및 제 2 천이 영역(16)은 아래에 설명되는 바와 같이 횡방향 크기 및 형상을 갖는다.In the example, the
제 1 천이 영역(12)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 횡방향으로 정렬된 중심 축을 가지며, 예를 들어 길이가 약 50 마이크로미터(μm)일 수 있는 영역(12)의 전체 길이에 걸쳐 연장한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 입력 광 도파관(18)과의 경계에서 약 500nm 내지 600nm의 초기 횡방향 폭을 갖는다. 입력 광 도파관(18)의 것과 거의 일치하는 초기 횡방향 폭은 편광 회전 영역(16)의 경계에서나 근처에서 약 200㎚의 값까지 거리가 선형적으로 감소한다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 입력 광 도파관(18)과의 경계에서나 근처에서 약 100㎚ 이하의 초기 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 편광 회전 영역(16)의 경계에서나 근처에서 약 200㎚의 값까지 거리가 선형적으로 증가한다.In the
일부 실시예에서, 제 1 천이 영역(12)에서 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26) 중 하나 또는 양자의 횡방향 폭은 편광 회전 영역(14)의 경계 직전의 약 200nm 정도의 값에 도달한다. 예를 들면, 이러한 횡방향 폭은 경계로부터의 100nm 이상의 정도의 거리에서 200nm의 값에 도달할 수 있으며, 그 후 편광 회전 영역(14)의 경계까지 일정하게 유지한다.In some embodiments, the transverse width of one or both of the first and second
편광 회전 영역(14)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 예를 들어 길이가 250μm 내지 300μm일 수 있는 영역(14)의 전체 길이 정도까지 연장한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 제 1 천이 영역(12)과의 경계에서 약 200㎚의 초기 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 제 2 횡방향 영역(16)과의 경계에서 약 260nm까지 선형적으로 증가한다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 1 천이 영역(12)과의 경계에서 약 200㎚의 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 제 2 천이 영역(14)과의 경계에서 약 150nm 이하의 값까지 일정하거나 선형적으로 감소할 수 있다. 편광 회전 영역(14)에서 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 중심 축 사이의 발산 횡방향 정렬(divergent lateral alignment)로 인해, 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)과의 경계 근처에서 제 1 광 도파관 리브(24)의 대응하는 부분으로부터 약 150nm 내지 약 200㎚의 횡방향 오프셋을 갖는다. In the
제 2 천이 영역(16)에서, 제 1 광 도파관 리브(24)는 예를 들어 약 50μm일 수 있는 영역(16)의 전체 길이에 걸쳐 연장한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 편광 회전 영역(14)과의 경계에서 약 260nm의 초기 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 출력 광 도파관(20)과의 경계에서 약 500㎚ 내지 600㎚의 값까지 거리가 선형적으로 증가한다. In the
제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)의 초기 부분으로 투사하거나 투사하지 않을 수 있다. 제 2 광 도파관 리브(26)가 제 2 천이 영역(16)으로 투사할 경우에, 제 2 광 도파관 리브(26)의 횡방향 폭은 약 150nm에서 약 100㎚ 이하로 평활하게 계속 감소할 수 있다. 제 2 천이 영역(16)에서, 제 1 광 도파관 리브(24)의 점진적 외향(outward) 점진적 감소는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26) 사이의 횡방향 오프셋을 실질적으로 감소시키는데 불충분하다. 큰 초기 횡방향 오프셋으로 인해, 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)에 전파하면서 빛의 실질적 편광 회전을 발생시키지 않는다.The second
도 1a-1b 및 4a-4c의 편광 회전자(10, 10')의 다양한 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브(24)의 물질 조성물과 제 2 광 도파관 리브(26)의 물질 조성물의 차이는 제조 동안 유리할 수 있다. 특히, 서로 다른 물질 조성물은 제 2 광 도파관 리브(26) 및/또는 선택적 스페이서 층(28)의 이방성 에칭을 위한 에칭 정지로서 제 1 광 도파관 리브(24) 및/또는 제 1 광 도파관 리브(24)와 제 2 광 도파관 리브(26) 사이의 선택적 스페이서 층(28)의 물질을 이용 가능하게 할 수 있다. 이러한 서로 다른 조성물은 존재한다면 광 도파관 리브(24, 26) 및 스페이서 층(28)의 더욱 간단한 및/또는 정확한 에칭 제조를 지원할 수 있다.In various embodiments of the
도 5는 광 편광 회전자, 예를 들어 도 1a-1b 및/또는 4a-4c의 편광 회전자(10, 10')를 제조하는 예시적인 방법(30)을 개략적으로 도시한다.FIG. 5 schematically illustrates an
방법(30)은 도 4a-4c의 제 1 광 도파관 리브(24)를 형성하기 위해 기판의 상부 층, 예를 들어 SOI 기판의 실리콘 층의 에칭을 수행하는 단계(단계(32))를 포함한다. 동일한 에칭은 추가적인 실리콘 광 도파관을 제 1 광 도파관 리브(24)에 대해 횡방향으로 형성하기 위해, 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 에칭은 이러한 예시적인 SOI 기판 상에 마스크 제어식 에칭 실리콘에 대한 어떤 기존의 프로세스, 예를 들어 이산화 규소의 실리콘 정지의 이방성 건식 에칭을 이용할 수 있다.The
방법(30)은 선택적으로 제 1 광 도파관 리브(24) 위에, 예를 들어 또한 기판(22)의 평면 표면의 횡방향 인접한 부분 및/또는 횡방향 인접한 광 도파관 위에 서로 다른 물질의 층을 형성하는 단계(단계(34))를 포함할 수 있다. 서로 다른 물질의 층은 예를 들어 광 품질의 이산화 규소 층을 형성하는 기존의 증착 프로세스에 의해 형성될 수 있다.The
단계(34)가 수행되면, 방법(30)은 적절한 스페이서 층, 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 스페이서 층(28)을 생성하기 위해 단계(34)에서 형성된 서로 다른 물질의 층을 화학 기계적 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 화학 기계적 연마하는 단계는 예를 들어 단계(32)에서 형성된 제 1 광 도파관 리브 상에 예를 들어 약 100㎚ 이하의 두께를 가진 이산화 규소의 평평한 스페이서 층을 생성할 수 있다. 화학 기계적 연마하는 단계는 단계(34)에서 형성된 서로 다른 물질의 층을 연마하는데 효과적이도록 당업자에 알려진 기존의 프로세스를 이용할 수 있다.Once
방법(30)은 또한 제 1 광 도파관 리브(24)의 부분 위에, 예를 들어 기판(22)의 평면 표면의 부분 위에 광학 층을 형성하는 단계(단계(38))를 포함한다. 형성하는 단계(38)는 예를 들어 선택적 스페이서 층 상에 질화 규소의 약 400nm의 층을 증착하는 단계를 포함할 수 있고, 질화 규소의 광학 층을 증착하기 위해 당업자에게 알려진 어떤 기존의 프로세스를 이용할 수 있다. 광학 층, 제 1 광 도파관 리브(24) 및 스페이서 층은 일반적으로 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.The
방법(30)은 또한 예를 들어 선택적 스페이서 층(28) 상에 직접 또는 제 1 광 도파관 리브(24) 상에 직접 제 2 광 도파관 리브(26)를 형성하기 위해 광학 층을 에칭하는 단계(단계(40))를 포함한다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 제 1 세그먼트가 기판(22)의 평면 표면에 대해 수직으로 지향되는 적층을 형성하고 광 도파관 리브(24, 26)의 제 2 세그먼트가 기판(22)의 평면 표면을 따른 방향으로 상대적으로 횡방향 오프셋되도록 형성된다. 광학 층이 질화 규소인 실시예에서, 에칭 단계(40)는 예를 들어 질화 규소를 에칭하기 위한 어떤 기존의 프로세스를 이용할 수 있다. 예를 들면, 에칭 단계는 실질적으로 예시적인 스페이서 층(28)의 이산화 규소에서 정지하며/하거나, 예시적인 실리콘의 제 1 광 도파관 리브(24)의 실리콘 및/또는 예시적인 기판(22)의 실리콘 표면에서 실질적으로 정지하는 질화 규소를 위한 이방성 건식 에칭을 포함할 수 있다.The
방법은 또한 상기 단계(40)에서 생성된 도파관 구조 위에 클래딩 층, 예를 들어 이산화 규소 층을 증착하는 단계(단계(42))를 포함할 수 있다. 예를 들면, 클래딩 층은 몇 마이크로미터 이상의 두께를 가질 수 있다. 증착 단계(42)는 예를 들어 이산화 규소의 두꺼운 광 클래딩 층을 증착하는 어떤 기존의 프로세스를 이용할 수 있다.The method may also include depositing a cladding layer, such as a silicon dioxide layer (step 42), on the waveguide structure created in
도 6은 평면 광 편광 회전자, 예를 들어 도 1a-1b 및 도 4a-4c에 예시된 광 편광 회전자(10, 10')에서 선형 편광 성분의 편광을 회전하는 방법(50)을 개략적으로 도시한다.6 schematically illustrates a
방법(50)은 편광 회전자의 제 1 단부에서 평면 도파관, 예를 들어 입력 광 도파관(18)으로부터 빛을 수신하는 단계(단계(52))를 포함한다. 수신된 빛은 일반적으로 선형 편광 모드, 예를 들어, TE 또는 TM 전파 빛 모드 또는 TE 및 TM 전파 빛 모드의 거의 동상(in-phase)의 조합이다.The
방법(50)은 선택적으로 광 편광 회전자의 빛 전력의 상당한 부분이 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 제 1 천이 영역(12)에서 횡방향 및/또는 수직으로 재분포되도록 광 편광 회전자의 제 1 점진 감소 도파관 세그먼트를 통해 수신된 빛을 전파하는 단계(단계(54))를 포함한다. 빛 전력의 횡방향 및/또는 수직 재분포는 일반적으로 수신된 빛의 편광에 대한 실질적인 변경없이 수행된다.The
방법(50)은 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 편광 회전 영역(16)에서 상당한 각도, 예를 들어 45도보다 큰 각도 및 종종 약 90도의 각도만큼 빛의 선형 편광을 회전시키기 위해 편광 회전자의 하이브리드 광 도파관 세그먼트를 따라 횡방향으로 재분포된 빛 전력을 전파하는 단계(단계(56))를 포함한다. 하이브리드 광 도파관 세그먼트는 예를 들어 제각기 도 1a-1b 및 4a-4c의 편광 회전 영역(14)의 왼쪽 부분에서와 같이 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브 위에 수직으로 위치되는 하나의 세그먼트를 포함한다. 두 개의 광 도파관 리브가 편광 회전자의 하이브리드 광 도파관 세그먼트에서 발산 방향을 따라 지향되기 때문에, 하이브리드 광 도파관 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브의 대응하는 세그먼트로부터 실질적으로 횡방향 오프셋되는 다른 세그먼트를 포함한다. 하이브리드 광 도파관 세그먼트에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성된다.The
방법(50)은 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 제 2 천이 영역(16)에서 빛 전력의 상당한 부분이 횡방향 및/또는 수직으로 재분포되도록 광 편광 회전자의 최종적으로 점진 감소된 도파관 세그먼트를 통해 하이브리드 광 도파관 세그먼트로부터 빛을 전파하는 단계(단계(58))를 포함할 수 있다. 빛 전력의 이러한 최종 횡방향 재분포는 전송되는 빛의 편광을 실질적으로 변경하지 않고 수행될 수 있다. 이러한 횡방향 재분포는 출력 평면 도파관, 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 출력 광 도파관(20)의 전파 빛 모드에 편광 회전된 빛을 더욱 효율적으로 결합한다. The
도 7은 디지털 데이터의 편광 모드 다중화를 지원하는 광 변조기(43)를 도시한다. 광 변조기(43)는 1×2 광 스플리터(44), 제 1 및 제 2 광 도파관 암(45, 46) 및 2×1 광 조합기(47)를 포함한다. 7 illustrates an
1×2 광 스플리터(43)는 광원으로부터 실질적으로 선형 편광된 빛, 예를 들어 TE 또는 TM 모드의 레이저 빛을 수신하고, 수신된 빛의 부분을 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로 지향되는 2개의 광속(light beam)으로 분리한다. 도 7에서, 광원은 예시적인 TE 모드의 빛을 1×2 광 스플리터(44)로 전송하는 것으로 예시된다.The 1 × 2
각각의 광 도파관 암(45, 46)은 1×2 광 스플리터(43)의 대응하는 광 출력을 2×1 광 조합기(47)의 대응하는 광 입력에 연결한다. 1×2 광 스플리터(43)는 예시적인 TE 전파 빛 모드로 예시된 거의 동일한 선형 편광의 빛을 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로 전송한다. 각각의 광 도파관 암(45, 46)은 전기적 디지털 데이터 신호, 즉 DATA_1 또는 DATA_2의 스트림을 수신하기 위해 전기적으로 연결되는 전기 광학 변조기(48_1, 48_2)를 포함한다. 각각의 전기 광학 변조기(48_1, 48_2)는 수신된 디지털 데이터 신호, 즉 DATA_1 또는 DATA_2의 수신된 스트림을 반송하기 위해 전파하는 빛의 위상 및/또는 진폭을 변조한다. 제 2 광 도파관 암(46)은 또한 빛의 선형 편광을 회전하는 광 편광 회전자(49), 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 광 편광 회전자(10, 10')를 포함한다. 편광 회전자(49)는 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로부터 변조된 광속이 2×1 광 조합기(47)에서 재조합될 때 거의 직교 편광을 갖도록 예를 들어 적어도 45 도, 더욱 바람직하게는 약 90 도만큼 선형 편광을 회전한다. 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로부터 변조된 광속은 2×1 광 조합기(47)에서 2개의 데이터 변조된 광 캐리어를 편광 다중화하기 위해 조합된다.Each
일부 다른 실시예에서, 광학 편광 회전자(49) 및 전기 광학 변조기(48_2)의 순서는 광 도파관 암(46)에서 반전될 수 있다.In some other embodiments, the order of the optical polarization rotator (49) and the electro-optical modulator (48 _ 2) may be reversed in the
광 변조기(43)는 완전히 광학적으로 통합된 장치 또는 부분 광학적으로 통합된 장치로 제조될 수 있다.The
도 8은 광 캐리어로부터 데이터를 복조하도록 구성되는 광 수신기(60)의 부분을 도시하며, 광 캐리어는 데이터 스트림 DATA_l 및 DATA_2과 편광 다중화된다. 광 수신기(60)는 제 1 광 편광 빔 스플리터(62), 광 편광 회전자(64), 및 제 1 및 제 2 광 복조기(66, 68)를 포함한다. 광 편광 회전자(64)는 제 1 광 편광 빔 스플리터(62)의 하나의 광 출력으로부터 광 신호를 수신하고, 상기 수신된 광 신호의 선형 편광을 광학적으로 회전하기 위해 연결된다. 광 편광 회전자(64)의 작용으로 인해, 양자의 광 복조기는 예를 들어 도 8에서 예시적인 TE 전파 빛 모드로 예시되는 실질적으로 유사하거나 동일한 선형 편광의 빛을 수신한다. 따라서, 각각의 광 복조기(66, 68)가 광 수신기(60)의 입력에서 수신된 빛의 서로 다른 선형 편광 성분으로부터 디지털 데이터, 예를 들어, 데이터 스트림 DATA_l' 및 DATA_2'를 복조할 동안, 2개의 광 복조기(66, 68)는 실질적으로 유사하거나 동일한 선형 편광의 광속을 처리한다.Figure 8 illustrates a part of an optical receiver (60) configured to demodulate data from the optical carrier, and optical carriers are multiplexed stream data DATA and DATA _ l _ 2 with polarized light. The
일부 실시예에서, 광 편광 회전자(64)의 광 출력은 (도시되지 않은) 선택적인 제 2 광 편광 빔 스플리터에 직접 연결할 수 있으며, 그 후 제 2 광 편광 빔 스플리터의 광 출력 중 하나는 제 2 광 복조기(68)의 광 입력에 직접 연결한다. 이러한 실시예에서, 제 2 광 편광 빔 스플리터는 광 편광 회전자(64)에 대한 클린업 편광 필터의 역할을 한다.In some embodiments, the light output of
광 수신기(60)에서, 하나의 광속의 선형 편광의 중간 변환은 각 데이터 반송 광 캐리어의 처리가 실질적으로 유사하다는 것을 보증하는 데 유용할 수 있다. 즉, 중간 변환은 광 복조기(66, 68)의 도파관 및 매체의 광학적 특성의 편광 의존성에 관련된 문제를 방지하는 데 사용될 수 있다.In the
예시적인 실시예 및 도면의 상세한 설명은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 따라서, 본 명세서에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않았지만 당업자는 본 발명의 원리를 실시하고 청구된 발명에 포함되는 다양한 장치를 고안할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 더욱이, 본 명세서에 열거된 모든 예는 원칙적으로 발명자에 의해 기술 발전에 기여한 발명 및 개념의 원리를 이해하는 데 도움이 되는 교육적 목적으로만 의도되며, 이와 같이 구체적으로 열거된 예 및 조건에 제한하지 않는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 원리, 양태 및 실시예 뿐만 아니라 이의 특정 예를 열거하는 본 명세서의 모든 설명은 이의 균등물을 포함하도록 의도된다.The detailed description of exemplary embodiments and figures merely illustrates the principles of the invention. Accordingly, it will be appreciated that those skilled in the art, although not explicitly described or shown herein, may practice various principles of the present invention and to devise various devices included in the claimed invention. Moreover, all examples listed herein are intended in principle only for educational purposes to assist in understanding the principles of the inventions and concepts contributed to the technological development by the inventor, and are not limited to the examples and conditions specifically enumerated above. Should be interpreted as not. Moreover, all descriptions herein that list the principles, aspects, and examples of the present invention, as well as specific examples thereof, are intended to include equivalents thereof.
Claims (10)
상기 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트는 상기 기판 위에 수직 적층을 형성하며, 상기 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트는 상기 표면을 따른 방향에서 횡방향으로 오프셋되며,
상기 제 1 광 도파관 리브 및 상기 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성되는
장치.
A first optical waveguide rib and a second optical waveguide rib positioned along a planar surface of the substrate, wherein the second optical waveguide rib comprises an optical polarization rotor positioned further away from the surface than the first optical waveguide rib. and,
The first segment of the optical waveguide ribs forms a vertical stack over the substrate, the second segment of the optical waveguide rib is laterally offset in a direction along the surface,
The first optical waveguide ribs and the second optical waveguide ribs are formed of a material having a different bulk refractive index
Device.
상기 제 1 광 도파관 리브와 상기 제 2 광 도파관 리브 사이에 위치되며 상기 제 1 광 도파관 리브 및 상기 제 2 광 도파관 리브의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성되는 스페이서 층을 더 포함하는
장치.
The method of claim 1,
And a spacer layer positioned between the first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib and formed of a material having a bulk refractive index different from that of the first and second optical waveguide ribs.
Device.
상기 광 도파관 리브들 중 하나는 반도체로 형성되며, 상기 광 도파관 리브들 중 다른 하나는 유전체로 형성되는
장치.
The method of claim 1,
One of the optical waveguide ribs is formed of a semiconductor, and the other of the optical waveguide ribs is formed of a dielectric
Device.
천이 영역을 더 포함하되, 상기 천이 영역에서
상기 제 1 광 도파관 리브는, 입력 평면 광 도파관에서의 큰 값에서 상기 제 1 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트에서의 작은 값으로 단조롭게 점점 감소하는, 상기 표면에 횡방향인 폭을 가지는
장치.
The method of claim 1,
And further comprising a transition region, wherein in the transition region
The first optical waveguide rib has a width transverse to the surface, monotonically decreasing from a large value in the input planar optical waveguide to a small value in the first segment of the first optical waveguide rib.
Device.
빛을 상기 제 1 광 도파관 리브로 전송하기 위해 연결된 제 1 광 출력, 및 출력 광 도파관에 연결된 제 2 광 출력을 갖는 편광 빔 스플리터를 더 포함하되, 상기 출력 광 도파관은 상기 제 1 광 도파관 리브에 횡방향인 기판 위에 위치되는
장치.The method of claim 1,
And a polarizing beam splitter having a first optical output coupled to transmit light to the first optical waveguide rib, and a second optical output coupled to an output optical waveguide, the output optical waveguide transverse to the first optical waveguide rib. Positioned above the substrate
Device.
1×2 광 스플리터, 제 1 광 도파관 암 및 제 2 광 도파관 암, 및 2×1 광 조합기를 가지되, 각각의 광 도파관 암은 상기 1×2 광 스플리터의 대응하는 광 출력을 상기 2×1 광 조합기의 대응하는 광 입력에 연결하는 광 변조기를 더 포함하고,
각각의 광 도파관 암은 수신된 전기 신호에 응답하여 통과하여 전파하는 빛의 위상 및/또는 진폭을 변조할 수 있는 전기 광학 변조기를 포함하며,
상기 광 도파관 암들 중 하나에 광 편광 회전자가 위치되는
장치.
The method of claim 1,
1 × 2 optical splitter, a first optical waveguide arm and a second optical waveguide arm, and a 2 × 1 light combiner, each optical waveguide arm having a corresponding light output of the 1 × 2 optical splitter; Further comprising a light modulator coupling to a corresponding light input of the light combiner,
Each optical waveguide arm includes an electro-optic modulator capable of modulating the phase and / or amplitude of light passing through and propagating in response to the received electrical signal,
An optical polarization rotor is located on one of the optical waveguide arms
Device.
상기 광학 층을 에칭하여 제 2 광 도파관 리브를 형성하는 단계 ― 상기 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트가 상기 평면 표면에 대해 수직으로 지향된 적층을 형성하며 상기 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트가 상기 평면 표면을 따라 상대적으로 횡방향으로 오프셋 됨 ― 를 포함하는
방법.
Forming an optical layer over the first optical waveguide rib positioned along the planar surface of the substrate, wherein the optical layer and the first optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices;
Etching the optical layer to form a second optical waveguide rib, wherein the first segment of the optical waveguide ribs forms a stack oriented perpendicular to the planar surface and the second segment of the optical waveguide ribs is the planar surface Relatively transversely offset along
Way.
상기 제 1 광 도파관 리브의 제 3 세그먼트 및 제 4 세그먼트는 상기 제 2 광 도파관 리브에 대해 횡방향으로 위치되고 상기 제 1 광 도파관 리브의 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트보다 횡방향으로 더 넓으며, 상기 제 1 광 도파관 리브의 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트는 상기 제 1 광 도파관 리브의 상기 제 3 세그먼트와 상기 제 4 세그먼트 사이에 연결되는
방법.
The method of claim 7, wherein
Third and fourth segments of the first optical waveguide rib are positioned transverse to the second optical waveguide rib and are laterally wider than the first and second segments of the first optical waveguide rib. Wherein the first segment and the second segment of the first optical waveguide rib are connected between the third segment and the fourth segment of the first optical waveguide rib.
Way.
상기 빛의 선형 편광을 회전하기 위해 상기 하이브리드 광 도파관의 세그먼트를 통해 상기 빛을 전파하는 단계를 포함하고,
상기 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브 위에 수직으로 위치되는 하나의 세그먼트를 포함하며, 상기 제 2 광 도파관 리브가 실질적으로 상기 제 1 광 도파관 리브의 대응하는 세그먼트로부터 횡방향으로 오프셋되는 다른 세그먼트를 포함하며,
상기 제 1 광 도파관 리브 및 상기 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성되는
방법.
Receiving linearly polarized light from the planar waveguide at the first end of the segment of the hybrid optical waveguide,
Propagating the light through a segment of the hybrid optical waveguide to rotate the linear polarization of the light,
The segment of the hybrid optical waveguide comprises one segment in which a second optical waveguide rib is positioned vertically above the first optical waveguide rib, wherein the second optical waveguide rib is substantially transverse from the corresponding segment of the first optical waveguide rib. Contains other segments that are offset by
The first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices
Way.
상기 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 상기 제 1 광 도파관 리브와 상기 제 2 광 도파관 리브 사이에 위치되고 상기 광 도파관 리브들의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성되는 스페이서 층을 포함하는
방법.The method of claim 9,
The segment of the hybrid optical waveguide includes a spacer layer positioned between the first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib and formed of a material having a bulk refractive index different from that of the optical waveguide ribs.
Way.
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---|---|---|---|
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KR1020137016059A KR20130086651A (en) | 2010-12-22 | 2011-12-08 | Planar polarization rotator |
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- 2011-12-08 KR KR1020137016059A patent/KR20130086651A/en active IP Right Grant
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