KR20140107747A - 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기 - Google Patents

평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기에 관한 것으로 보다 구체적으로는 실리콘 또는 석영으로 이루어진 기판; 상기 기판의 일면에 형성되며 복수 개의 Y분기 배열을 갖는 평판형 광도파로; 상기 광도파로의 분기점에 형성되는 일정형상의 그루브; 상기 그루브에 삽입되는 석영판 또는 유리 박막; 상기 그루브에 삽입되며 상기 석영판 또는 유리 박막의 전면에 위치하여 상기 광도파로를 따라 진행하는 입사광을 선택적으로 투과 및 반사시키기 위한 박막 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기{Wavelength Division Multiplexer using Planar optical waveguide and Thin film filter}
본 발명은 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기(WDM:Wavelength Division Multiplexer)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 WDM보다 소자의 크기를 소형화할 수 있고, 평판형 광도파로의 Y분기 부분에 박막 필터를 삽입하고 투과된 파장이 다시 출력단 도파로로 집속되는 구조로써 각 포트별 정렬 오차를 최소화하고 소자의 제작공정시간 단축 및 비용을 절감할 수 있는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기에 관한 것이다.
단일 광섬유를 이용하여 서로 다른 파장의 광신호를 전송하는 방식을 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing)라고 하고, 이 때 파장을 분리하는 부품이 파장 분할 다중화기(Wavelength Division Multiplexer)이다.
전 세계적으로 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing) 전송 방식에 사용되는 채널의 수는 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.
장거리 전송(Long-Haul), 도시 기간망(Metro-Core) 및 도시 가입자 망(Metro-Access)에 적용되는 파장 분할 다중화 방식은 적용 환경에 따라 WDM(Wavelength Division Multiplexing)방식, CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)방식, DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)방식으로 세분화 된다.
아울러, 파장 분할 다중화기는 제작 방식에 따라 광섬유(Fused Fiber) 방식, 박막 필터(Thin Film Filter)방식 및 평면 도파로(Planar Waveguide)방식으로 구분된다.
이때, 상기 광섬유 방식에 적용되는 광섬유 용융 방법은 삽입 손실 특성이 우수하고 제작 공정이 간단하여 광 섬유 증폭기 및 파장 분할 전송 방식 등에 널리 이용되고 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 광섬유 클래딩(Cladding)을 같이 융합시키는 구조로 이루어진다.
한편, 박막 필터를 이용한 방식은 광섬유 방식에 비해 삽입 손실이 크지만, 파장 분리 특성이 우수하여 높은 성능이 요구되는 파장 분할 전송 방식에 주로 사용되고 있다.
이와 관련하여 박막 필터형 파장 분할 다중화기는 도 2에 도시된 바와 같이, 여러 층의 얇은 박막 필터층이 미세 광학 부품 및 광섬유와 연결되는 구조로 이루어진다.
아울러 평면 도파로 방식은 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(Wafer)에 평면 도파로를 형성하여 파장 분할 다중화기를 제작하므로, 도파로 제작 방식에 따라 수동소자 및 능동소자를 같은 공정에서 완성할 수 있는 장점이 있으나, 평면 도파로와 광섬유 사이의 접속 과정에서 추가적인 삽입 손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 각각의 방식들에 의해 구현되는 파장분할 다중화기의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 먼저 파장 분할 다중화기의 크기를 소형화 할 수 있고, 평판형 도파로의 Y분기 부분에 필터를 삽입하고 투과된 파장이 다시 출력단 도파로로 집속되는 구조로 각 포트별 정렬 오차를 최소화하고 제조공정 시간 단축 및 생산비용을 단축할 수 있는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기의 제공을 일 목적으로 한다.
또한, 기판에 그루브(groove)를 용이하게 제작가능하고, 채널별 파장 선택을 위한 박막 필터를 기판상에 개별 또는 일괄적으로 삽입 또는 코팅할 수 있어 파장 선택성을 높일 수 있는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기의 제공을 다른 목적으로 한다.
아울러 출력단 도파로는 광섬유 어레이 블럭(FAB:Fiber Array Block)을 접속하여 패키징하는 방식으로 모듈 조립시 일반적인 광수동소자와 별다른 차이 없이 작업을 진행할 수 있으므로 제작 공정시간과 비용을 절감할 수 있는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기의 제공을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 목적들을 달성하기 위하여, 실리콘 또는 석영으로 이루어진 기판, 상기 기판의 일면에 형성되며 복수 개의 Y분기 배열을 갖는 평판형 광도파로, 상기 광도파로의 분기점에 형성되는 일정형상의 그루브, 상기 그루브에 삽입되는 석영판 또는 유리 박막, 상기 그루브에 삽입되며 상기 석영판 또는 유리 박막의 전면에 위치하여 상기 광도파로를 따라 진행하는 입사광을 선택적으로 투과 및 반사시키기 위한 박막 필터를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 기판에 집적되며, 상기 박막 필터를 투과한 입사광을 같은 비율로 나누어 분배하는 스플리터 또는 세분화된 특정 파장별로 분할하기 위한 도파로 어레이 격자(Arrayed Waveguide Grating: AWG)를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 그루브는 식각 공정 또는 다이싱 블레이드를 통해 "U"자 형으로 형성될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.
먼저, 파장 분할 다중화기의 크기를 소형화 할 수 있고, 평판형 도파로의 Y분기 부분에 필터를 삽입하고 투과된 파장이 다시 출력단 도파로로 집속되는 구조로 각 포트별 정렬 오차를 최소화하고 제조공정 시간 단축 및 생산비용을 단축할 수 있다.
또한, 기판에 그루브(groove)를 용이하게 제작가능하고, 채널별 파장 선택을 위한 박막 필터를 기판상에 개별 또는 일괄적으로 삽입 또는 코팅할 수 있어 파장 선택성을 높일 수 있다.
아울러 출력단 도파로는 광섬유 어레이 블럭(FAB:Fiber Array Block)을 접속하여 패키징하는 방식으로 모듈 조립시 일반적인 광수동소자와 별다른 차이 없이 작업을 진행할 수 있으므로 제작 공정시간과 비용을 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 광섬유형 파장 분할 다중화기의 구조도다.
도 2는 일반적인 박막 필터형 파장 분할 다중화기의 구도도다.
도 3은 일반적인 평면 도파로형 파장 분할 다중화기의 단면을 나타내는 도다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기의 전체구성을 나타내는 도다.
도 5는 도 4에 도시된 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기에 스플리터가 결합 된 구조를 나타내는 도다.
도 6은 도 4에 도시된 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기에 도파로 어레이 격자가 결합 된 구조를 나타내는 도다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
이와 관련하여 먼저, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기의 전체구성을 나타내는 도, 도 5는 도 4에 도시된 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기에 스플리터가 결합 된 구조를 나타내는 도이며, 도 6은 도 4에 도시된 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기에 도파로 어레이 격자가 결합 된 구조를 나타내는 도다.
상기 도 4 내지 6을 참조하여 설명하면 본 발명의 일실시 예에 따른 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기(100)는 실리콘(silicon) 또는 석영(quartz)으로 이루어진 기판(substrate)(110)을 포함한다.
상기 기판(100)은 후술할 평판형 광도파로(120), 그루브(groove)(130), 석영판 또는 유리 박막(140) 및 박막 필터(thin film filter)(150)가 형성되는 부분으로 실리콘 또는 석영을 포함하는 다양한 소재로 이루어진 기판(110)을 이용할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 기판(110)의 일면에는 광섬유를 통해 입사되는 입사광의 진행경로를 위한 평판형 광도파로(120)가 형성된다.
본 발명의 일실시 예에 있어서, 상기 광도파로(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개의 Y분기 배열을 갖는 평판형 광도파(120)로 상기 평판형 광도파로(120)의 분기각도(θ)는 모두 동일한 각도를 이루도록 형성된다.
한편, 상기 평판형 광도파로(120)가 형성된 기판(110), 보다 구체적으로는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 평판형 광도파로(120)의 분기점에는 후술할 석영판 또는 유리 박막(140) 및 박막 필터(150)가 삽입되기 위한 일정형상의 그루브(130)가 형성된다.
이때, 상기 그루브(130)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 "U"자형으로 이루어지며 상기 기판(110)에 소정의 깊이를 갖도록 형성된다.
아울러, 상기 기판(110)상에 형성되는 그루브(130)는 다양한 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 수산화칼륨(KOH)을 에천트(etchant)로 이용하는 습식 식각법에 의해 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에 있어서는 미세한 다이싱 블레이드(dicing blade)를 이용하여 상기 그루브(130)를 형성할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 형성된 그루브(130)에는 석영판 또는 유리 박막(140)이 삽입되며, 상기 석영판 또는 유리 박막(140)의 전면에는 상기 평판형 광도파로(120)를 따라 진행하는 입사광을 선택적으로 투과 및 반사시키기 위한 박막 필터(150)가 구비된다.
상기 박막 필터(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 광섬유를 통해 진행하는 입사광을 상기 평판형 광도파로(120)의 분기점에서 파장 별로 투과 및 반사시킨다.
이를 통해 상기 입사광의 파장을 각 채널별로 출력되는 다중의 파장대 영역으로 분할하는 역할을 수행한다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기(100)는 상기 박막 필터(150)에 의해 특정파장으로 분할된 출력광을 동일한 크기로 나누어 분배하는 스플리터(splitter)(160) 또는 다시 복수 개의 특정 파장으로 분할하기 위한 도파로 어레이 격자(Arrayed Waveguide Grating: AWG)(170) 포함한다.
이와 관련하여 도 5에 도시된 바와 같이 박막 필터(150)를 투과한 특정 파장대를 갖는 출력광은 상기 스플리터(160)에 의해 동일한 크기를 갖는 복수 개의 광신호로 분배된다.
아울러, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 도파로 어레이 격자(Arrayed Waveguide Grating: AWG)(170)에 의해서 세분화된 특정 파장의 광신호로 분할도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기(100)는 상기 스플리터(160) 또는 도파로 어레이 격자(170)를 필요에 따라 복수 개로 구비하여 입사광을 분배하거나 특정 파장으로 분할가능하며, 또한 상기 스플리터(160)와 도파로 어레이 격자(170)를 혼용하여 사용도 가능하다.
한편, 상기 스플리터(160) 또는 도파로 어레이 격자(170)는 별도로 제작되어 상기 박막 필터(150)를 투과한 출력광과 연결되어 구비될 수도 있으나, 상기 기판(110)상에 일체로 집적되어 형성될 수도 있다.
결과적으로 본 발명의 일실시 예에 따른 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기는 상술한 바와 같은 기술적 구성들을 통해 파장 분할 다중화기의 크기를 소형화 할 수 있고, 평판형 도파로의 Y분기 부분에 필터를 삽입하고 투과된 파장이 다시 출력단 도파로로 집속되는 구조로 각 포트별 정렬 오차를 최소화하고 제조공정 시간 단축 및 생산비용을 단축할 수 있다.
또한, 기판에 그루브(groove)를 용이하게 제작가능하고, 채널별 파장 선택을 위한 박막 필터를 기판상에 개별 또는 일괄적으로 삽입 또는 코팅할 수 있엉 파장 선택성을 높일 수 있다.
아울러 출력단 도파로는 광섬유 어레이 블럭(FAB:Fiber Array Block)을 접속하여 패키징하는 방식으로 모듈 조립시 일반적인 광수동소자와 별다른 차이 없이 작업을 진행할 수 있으므로 제작 공정시간과 비용을 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.
100 : 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기
110 : 기판(substrate)
120 : 평판형 광도파로
130 : 그루브(groove)
140 : 석영판 또는 유리 박막
150 : 박막 필터(thin film filter)
160 : 스플리터(splitter)
170 : 도파로 어레이 격자(Arrayed Waveguide Grating: AWG)

Claims (3)

  1. 파장분할 다중화기에 있어서,
    실리콘 또는 석영으로 이루어진 기판;
    상기 기판의 일면에 형성되며 복수 개의 Y분기 배열을 갖는 평판형 광도파로;
    상기 광도파로의 분기점에 형성되는 일정형상의 그루브;
    상기 그루브에 삽입되는 석영판 또는 유리 박막;
    상기 그루브에 삽입되며 상기 석영판 또는 유리 박막의 전면에 위치하여 상기 광도파로를 따라 진행하는 입사광을 선택적으로 투과 및 반사시키기 위한 박막 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 집적되며, 상기 박막 필터를 투과한 입사광을 같은 비율로 나누어 분배하는 스플리터 또는 세분화된 특정 파장별로 분할하기 위한 도파로 어레이 격자(Arrayed Waveguide Grating: AWG)를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 그루브는 식각 공정 또는 다이싱 블레이드를 통해 "U"자 형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 광도파로 및 박막 필터를 이용한 파장분할 다중화기.
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