KR20180075356A - 광 변조 장치 - Google Patents
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Abstract
광 변조 장치가 제공된다. 광 변조 장치는 광 진행 경로를 제공하는 코어(core), 상기 코어와 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 광의 진행 경로를 따라 상기 코어와 나란하게 제공되는 측면 패치를 포함하되, 상기 코어를 따라 진행하는 광 에너지는 상기 측면 패치 측으로 방사 손실된다.
Description
본 발명은 광 변조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 코어의 일 측에 측면 패치를 제공하여 광 에너지의 방사 손실량을 조절하는 광 변조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광학 시스템에서의 손실 제어는 금속이나 기타 내부 손실을 갖는 흡수 매질에 의해 이루어진다. 예를 들어, 금속을 이용한 표면-플라즈몬-폴라리톤 도파로 혹은 흡수 매질을 도핑하여 만든 실리콘 도파로 등이 있다.
흡수 매질을 이용하여 광학 시스템의 손실 제어를 하는 경우, 흡수 매질이 광 에너지를 흡수하는 것, 즉, 광 에너지가 손실되는 것은 광 에너지가 열에너지로 변환되는 것을 의미한다. 따라서 흡수 매질을 이용한 손실 제어는, 온도에 민감한 소자에는 적용할 수 없다. 또한, 에너지 상태가 높은 광 에너지를 흡수 매질이 흡수할 경우, 높은 에너지에 의해 소자가 파괴되는 위험성 또한 존재한다.
또한, 흡수 매질을 광 도파로에 도핑하는 공정 상의 어려움이 있다. 도파모드를 구성하는 광 도파로의 코어에 공간적인 농도 차이를 주며 흡수 매질을 도핑하는 공정과 코어 근방에 손실 매질을 추가적으로 붙이는 일은 소자의 제작 과정을 복잡하게 만들어, 제조 비용을 증가시킨다는 문제점이 있다.
이에 따라, 광 도파로 상에서 발생하는 도파 모드의 손실을 용이하게 제어하기 위한 광학 시스템에 대한 기술들이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 방사 손실량의 제어가 가능한 광 변조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 광 에너지의 형태가 유지되면서 광 도파로 시스템 외부로 유출되는 광 변조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광 도파로 시스템의 복소 굴절률 변조가 가능한 광 변조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광 변조 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 광 변조 장치는 광 진행 경로를 제공하는 코어(core), 상기 코어와 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 광의 진행 경로를 따라 상기 코어와 나란하게 제공되는 측면 패치를 포함하되, 상기 코어를 따라 진행하는 광 에너지는 상기 측면 패치 측으로 방사 손실된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측면 패치는 상기 코어와 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 변조 장치는 상기 코어의 외부를 감싸는 클래딩(cladding)을 더 포함하되, 상기 측면 패치는 상기 클래딩보다 높은 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어와 마주하는 상기 측면 패치의 일 면에는 상기 광 진행 경로를 따라 볼록부와 오목부가 교대로 반복하여 제공되며, 상기 광 에너지의 방사 손실량은 상기 오목부보다 상기 볼록부에서 더 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어와 상기 측면 패치의 사이 거리는 조절이 가능하며, 상기 코어와 상기 측면 패치 사이 거리에 따라 상기 광 에너지의 방사 손실량이 변동될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치는 코어, 상기 코어와 소정 거리 이격되어 배치되는 측면 패치를 포함하고, 상기 코어와 상기 측면 패치 사이의 거리를 조절하여 상기 코어를 진행하는 광 에너지의 방사 손실량을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치에서 코어와 측면 패치의 사이 거리에 따른 방사 손실량 측정 결과이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치에서 코어의 방사 손실량 측정 결과이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치에서 코어와 측면 패치의 사이 거리에 따른 방사 손실량 측정 결과이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치에서 코어의 방사 손실량 측정 결과이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
제1 내지 제3 실시 예에 따른 광 변조 장치의 광 도파로 시스템은 평판(planar) 또는 스트립(strip) 구조일 수 있다.
도 1을 참조하면, 광 변조 장치는 코어(110) 및 측면 패치(120)를 포함한다.
코어(110)는 광의 진행 경로를 제공한다. 코어(110)는 일 방향으로 길게 형성될 수 있다. 실시 예에 따르면, 코어(110)는 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다.
측면 패치(120)는 코어(110)와 소정 거리 이격되어 상기 광의 진행 경로를 따라 나란하게 제공된다. 측면 패치(120)의 굴절률은 코어(110)의 굴절률보다 크거나 같을 수 있다. 실시 예에 따르면, 측면 패치(120)를 형성하는 물질은 코어(110)를 형성하는 물질과 동일할 수 있다. 실시 예에 따르면, 측면 패치(120)는 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다.
측면 패치(120)는, 코어(110)를 통해 진행하는 광 에너지가 광 도파로 시스템의 외부로 유출되는, 방사 손실(radiative loss)을 유도할 수 있다. 다시 말하면, 측면 패치(120)가 코어(110) 근처에 배치되면, 상기 광 에너지의 도파모드(guided mode)의 에바네센트파(evanescent field)가 측면 패치(120)로 유입되며 상기 광 에너지는 감쇠(decay)된다. 실시 예에 따르면, 측면 패치(120)는 상기 광 에너지를 방사 손실시키되, 광 에너지의 형태를 유지하며 방사 손실시킬 수 있다.
측면 패치(120)와 코어(110)의 사이 거리는 조절가능하며, 상기 사이 거리에 따라 상기 광 에너지가 외부로 유출되는, 방사 손실량이 제어될 수 있다. 실시 예에 따르면, 측면 패치(120)와 코어(110)의 사이 거리가 증가할수록 상기 방사 손실량이 감소할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 측면 패치(120)와 코어(110)의 사이 거리가 감소할수록 상기 방사 손실량이 증가할 수 있다.
코어(110)와 측면 패치(120)가 소정 거리 이격되어 형성된 사이 공간은 클래딩(cladding)으로 제공될 수 있다. 실시 예들에 따르면, 클래딩은 공기일 수 있다. 클래딩의 굴절률은 코어(110) 및 측면 패치(120)의 굴절률보다 작을 수 있다.
도 2를 참조하면, 광 변조 장치는 기판(130)을 더 포함한다.
기판(130)은 코어(110)와 측면 패치(120)를 지지한다. 기판(130)은 코어(110) 및 측면 패치(120)와 동일한 물질 또는 상이한 물질로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 광 변조 장치는 코어(110) 및 측면 패치(120)와 동일한 물질로 형성된 기판(130)을 포함한다.
코어(110), 측면 패치(120) 및 기판(130)이 동일한 물질로 형성됨에 따라, 기판(130)을 리소그래피 공정으로 식각하여 코어(110)와 측면 패치(120)를 제작할 수 있다. 이에 따라, 광 변조 장치가 포함하는 광 도파로 시스템의 복소 굴절률(complex index of refraction)을 용이하게 변조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
제4 및 제5 실시 예에 따른 광 변조 장치의 광 도파로 시스템은 광 섬유(fiber) 구조일 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 실시 예와 달리, 코어(110)는 광 섬유 형태로 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 실시 예와 달리, 코어(110)는 광 섬유 형태로 제조되며, 클래딩(140)은 코어(110)를 감싸는 형태로 제공될 수 있다. 측면 패치(120)는 클래딩(140)과 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
클래딩(140)의 굴절률은 코어(110) 및 측면 패치(120)의 굴절률보다 작을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 광 변조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 코어(110)와 마주하는 측면 패치(120)의 일 면에는 상기 광의 진행 경로를 따라 볼록부와 오목부가 교대로 반복하여 제공된다. 상기 볼록부는 상기 오목부보다 상기 코어와의 사이 거리가 더 가깝고, 이에 따라, 상기 광 에너지의 방사 손실량은 상기 오목부보다 상기 볼록부에서 더 클 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치에서 코어와 측면 패치의 사이 거리에 따른 방사 손실량 측정 결과이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광 변조 장치에서 코어의 방사 손실량 측정 결과이다.
도 7을 참조하면, 슬랩(slab) 광 도파로 구조를 갖는 광 변조 장치에서, 코어(110)와 측면 패치(120)의 사이 거리에 따른 광 에너지의 방사 손실량 변화를 확인할 수 있다.
방사 손실량은 복소수 형태로 제공되며, 코어(110)와 측면 패치(120)의 사이 거리에 따라 변조된다. 구체적으로, 코어(110)와 측면 패치(120)의 사이 거리가 증가함에 따라 방사 손실량이 감소되고, 코어(110)와 측면 패치(120)의 사이 거리가 감소함에 따라 방사 손실량이 증가된다.
도 8을 참조하면, 상기 광 에너지가 코어(110)의 전파 방향(112)을 따라 전파되는 경우, 측면 패치(120)에 의해 상기 광 에너지의 방사 손실이 유도되는 것을 확인할 수 있다. 방사 손실이 유도됨에 따라, 코어(110)를 진행하는 상기 광 에너지의 세기가 변조된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110: 코어(core)
122: 전파 방향
120: 측면 패치
130: 기판
140: 클래딩(cladding)
122: 전파 방향
120: 측면 패치
130: 기판
140: 클래딩(cladding)
Claims (5)
- 광 진행 경로를 제공하는 코어(core);
상기 코어와 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 광의 진행 경로를 따라 상기 코어와 나란하게 제공되는 측면 패치를 포함하되,
상기 코어를 따라 진행하는 광 에너지는 상기 측면 패치 측으로 방사 손실되는 광 변조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 측면 패치는 상기 코어와 동일한 굴절률을 갖는 광 변조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 코어의 외부를 감싸는 클래딩(cladding)을 더 포함하되,
상기 측면 패치는 상기 클래딩보다 높은 굴절률을 갖는 광 변조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 코어와 마주하는 상기 측면 패치의 일 면에는 상기 광 진행 경로를 따라 볼록부와 오목부가 교대로 반복하여 제공되며,
상기 광 에너지의 방사 손실량은 상기 오목부보다 상기 볼록부에서 더 큰 광 변조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 코어와 상기 측면 패치 사이 거리 조절이 가능하며,
상기 코어와 상기 측면 패치 사이 거리에 따라 상기 광 에너지의 방사 손실량이 변동되는 광 변조 장치.
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