WO2016114543A1 - 양방향 광 전송 구조의 도파로 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to bidirectional optical transmission using a path change by refraction and reflection of an optical signal. More specifically, both ends of a main waveguide and a main waveguide in which optical signals are transmitted in both directions are provided. By using a reflector disposed at the intersection of branch waveguides connected to at least one of the waveguides, a waveguide for advancing the incoming optical signal to the main waveguide and separating the incoming optical signal into the branch waveguides. It is about the structure.
  • another conventional method for bidirectional transmission of an optical signal includes a single optical waveguide, and transmits by varying the wavelength or polarization of the transmission optical signal and the reception optical signal.
  • this conventional method has a problem in that it is structurally complicated because it must have a separate optical device having a function of separating the wavelength or polarization of the optical signal on the optical waveguide.
  • the transmitted optical signal and the incoming A waveguide of a bidirectional optical transmission structure for refracting or reflecting a received optical signal in a different form is proposed.
  • Embodiments of the present invention by using a reflector disposed at the intersection of the main waveguide and the branch waveguide connected to at least one of both ends of the main waveguide, thereby refracting the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal in different forms Or a waveguide of a bidirectional light transmission structure for reflecting.
  • embodiments of the present invention by refracting or reflecting the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal in different forms, thereby advancing the incoming transmission optical signal to the main waveguide, and having the incoming reception optical signal waveguide It provides a waveguide of bi-directional optical transmission structure to separate.
  • the embodiments of the present invention utilize the passive reflection or transmission characteristics of the reflector without additional energy consumption, thereby advancing the incoming transmission light signal to the main waveguide and passing the incoming light signal to the branch waveguide. It provides a waveguide of a bidirectional optical transmission structure to separate.
  • embodiments of the present invention do not use a separate optical element having a function of separating wavelength or polarization, even when the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal have the same wavelength and polarization, and use only a reflector. Accordingly, the present invention provides a waveguide of a bidirectional optical transmission structure that distinguishes and processes an incoming transmission optical signal and an incoming reception optical signal.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure (main waveguide) formed in a predetermined direction; A branch waveguide connected to at least one of both ends of the main waveguide; And a reflector disposed at an intersection point between at least one of both ends of the main waveguide and the branch waveguide, the reflector having a refractive index different from that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal are respectively refracted or reflected in different forms, thereby advancing the incoming transmission optical signal into the main waveguide and separating the incoming reception optical signal into the branch waveguide.
  • At least one of the boundary surfaces included in the reflector has an internal incident angle with respect to at least one of the received light signal flowing into the reflector or the transmitted light signal flowing into the reflector.
  • the internal reflection may be formed at an arbitrary angle so as to be smaller than a critical angle at which the internal reflection is generated, and may be separated into the branch waveguide by reflecting the received optical signal flowing into the reflector using the total internal reflection.
  • the reception boundary surface included in the reflector may include at least one of a transmission light signal flowing into the reflector or a reception light signal flowing into the reflector.
  • An angle of incidence with respect to the angle of incidence which is formed at an arbitrary angle so as to totally reflect the received light signal flowing into the reflector into the branch waveguide, and to be included in the reflector and separated by the transmission boundary
  • a transmission optical signal that is internally refraction and propagates into the reflector may be externally refraction to advance to the main waveguide.
  • the transmission boundary surface is formed at an arbitrary angle such that an incident angle of at least one of the transmission optical signal flowing into the reflector or the reception optical signal flowing into the reflector is greater than the threshold angle, thereby transmitting the transmission optical signal flowing into the reflector. It may be internally refracted to proceed into the reflector.
  • At least one of the refractive index of the main waveguide, the refractive index of the branch waveguide, the refractive index of the reflector, any angle at which the transmission boundary is formed, or any angle at which the reception boundary is formed is a transmission optical signal flowing into the reflector. In the course of passing through the transmission boundary and the reception boundary, it may be adaptively adjusted so as not to be totally internally reflected or externally reflected.
  • the transmission boundary surface has a refractive index larger than that of the reception boundary surface, and has a refractive index close to a refractive index of the main waveguide and a branch waveguide within a preset range, thereby internally refracting a transmission optical signal flowing into the reflector to thereby internally reflect the transmission wave.
  • the reflector may have a refractive index that gradually decreases from the transmission interface to the reception interface.
  • the transmission interface may have a sawtooth structure, and may internally refract the transmission optical signal flowing into the reflector and proceed into the reflector.
  • the transmission boundary included in the reflector may be applied to at least one of a transmission light signal flowing into the reflector or a reception light signal flowing into the reflector.
  • the angle of incidence is formed at an angle such that the angle of incidence is smaller than the critical angle, thereby externally refracting the transmitted optical signal flowing into the reflector into the reflector, and by the receiving boundary which is included in the reflector and is distinguished from the transmission boundary.
  • the internally reflected received optical signal that is externally refracted and propagates into the reflector may be included in the reflector, and may be transmitted to a side boundary plane which is distinguished from the transmission boundary plane and the reception boundary plane and located in a direction in which the branch waveguide is disposed.
  • the reception boundary surface is formed at an arbitrary angle such that an incident angle of at least one of a transmission optical signal flowing into the reflector or a reception optical signal flowing into the reflector is greater than the threshold angle, thereby receiving the reception optical signal flowing into the reflector.
  • External refracting may be performed to the inside of the reflector, and internal optical refracting of the transmission optical signal propagating into the reflector may be performed to the main waveguide.
  • the side boundary surface may be formed at an arbitrary angle such that an incident angle with respect to the received received optical signal is greater than the threshold angle, so that the transmitted received optical signal may be internally refracted to be separated into the branch waveguide.
  • At least one of the refractive index of the main waveguide, the refractive index of the branch waveguide, the refractive index of the reflector, any angle at which the transmission boundary is formed, any angle at which the reception boundary is formed, or any angle at which the side boundary is formed Is adaptively adjusted so that the transmission light signal flowing into the reflector is not totally internally reflected or externally reflected in the process of passing through the transmission boundary surface and the reception boundary surface, and the reception light signal flowing into the reflector is received through the reception boundary surface and the In the course of passing through the side boundary may be adaptively adjusted so that it is not total internal reflection or external reflection.
  • the reception boundary surface has a refractive index smaller than that of the transmission boundary surface, and has a refractive index close to a refractive index of the main waveguide and a branch waveguide within a preset range, thereby externally refracting the received optical signal flowing into the reflector to thereby internally reflect the received optical signal.
  • the reflector may have a refractive index that gradually increases from the reception interface to the transmission interface.
  • the reception interface may have a sawtooth structure, and may externally refract the received light signal flowing into the reflector to proceed into the reflector.
  • the side boundary surface has a refractive index smaller than that of the transmission boundary surface, and has a refractive index close to a refractive index of the main waveguide and a refractive index of the branch waveguide, thereby to internally refraction the transmitted optical signal to be separated into the branch waveguide.
  • the main waveguide and the branch waveguide may be formed of a semiconductor device, and the reflector may be formed by impurity doping to have a refractive index different from that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • the reflector may be formed of a semiconductor in which crystal defects are generated to have a refractive index different from that of the main waveguide and that of the branch waveguide.
  • Embodiments of the present invention by using a reflector disposed at the intersection of the main waveguide and the branch waveguide connected to at least one of both ends of the main waveguide, thereby refracting the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal in different forms
  • a waveguide having a bidirectional light transmission structure for reflecting may be provided.
  • embodiments of the present invention by refracting or reflecting the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal in different forms, thereby advancing the incoming transmission optical signal to the main waveguide, and having the incoming reception optical signal waveguide It is possible to provide a waveguide having a bidirectional optical transmission structure separating the circuits.
  • the embodiments of the present invention utilize the passive reflection or transmission characteristics of the reflector without additional energy consumption, thereby advancing the incoming transmission optical signal to the main waveguide and separating the incoming received optical signal into the branch waveguide.
  • a waveguide of an optical transmission structure can be provided.
  • embodiments of the present invention do not use a separate optical element having a function of separating wavelength or polarization, even when the incoming transmission optical signal and the incoming reception optical signal have the same wavelength and polarization, and use only a reflector.
  • a waveguide having a bidirectional optical transmission structure that distinguishes and processes an incoming transmission optical signal and an incoming reception optical signal may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure of the present invention.
  • the waveguides of the bidirectional optical transmission structure have both main waveguides 110 formed in a predetermined direction, branch waveguides 120 connected to both ends of the main waveguide 110, and both ends of the main waveguide 110.
  • the upper reflector 130 and the lower reflector 160 may be disposed at the intersection where each branch waveguide 120 is connected to each other.
  • the transmission light signal 140 introduced from the upper reflector 130 may be the reception light signal 140 flowing into the lower reflector 160, and the reception light signal flowing into the upper reflector 130.
  • 150 may be a transmission light signal 150 that flows into the lower reflector 160.
  • the waveguide of the bidirectional light transmission structure is not limited thereto, and may have a structure including only one reflector.
  • the waveguide of the bidirectional light transmission structure in the case of having at least one reflector 130 will now be described with reference to at least one reflector at 130.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure of the present invention includes a main waveguide 110 formed in a predetermined direction, a branch waveguide 120 and a reflector 130 connected to at least one of both ends of the main waveguide 110.
  • the main waveguide 110 and the branch waveguide 120 may have a Y-shape.
  • the reflector 130 disposed at an intersection point between at least one of both ends of the main waveguide 110 and the branch waveguide 120 is formed of another medium different from the main waveguide 110 and the branch waveguide 120.
  • the incoming transmission light signal 140 and the incoming reception light signal 150 are respectively refracted or different. Can be reflected.
  • the main waveguide 110 and the branch waveguide 120 are formed of a semiconductor device, and the reflector 130 is doped with impurities having a refractive index different from that of the main waveguide 110 and the refractive index of the branch waveguide 120. Can be formed.
  • the main waveguide 110 and the branch waveguide 120 are formed of a semiconductor element, and the reflector 130 has a crystal defect different from that of the main waveguide 110 and the refractive index of the branch waveguide 120. This can be formed of the semiconductor.
  • the reflector 130 refracts or reflects the incoming transmission light signal 140 and the incoming reception light signal 150 in different forms, thereby advancing the incoming transmission light signal 140 to the main waveguide 110. Then, the incoming light signal 150 is separated into the branch waveguide 120.
  • the boundary 131 of at least one of the boundaries included in the reflector 130 may receive the incoming light signal 150 that flows into the reflector 130 or the transmission light that flows into the reflector 130.
  • the angle of incidence of at least one of the signals 140 is formed at an arbitrary angle so as to be smaller than a critical angle at which total internal reflection occurs, so that the reflector 130 uses internal total reflection.
  • the received optical signal 150 may be reflected and separated into the branch waveguide 120.
  • the optical principle used by the reflector 130 is as follows.
  • the incident angle ⁇ i of the optical signal passes from the medium having a high refractive index (n h ) to the medium having a small refractive index (n l )
  • the incident angle ⁇ i of the optical signal is smaller than the critical angle ⁇ c at the interface ( ⁇ i ⁇ c )
  • the critical angle ⁇ c is a specific angle at which total internal reflection occurs, and is defined as in Equation 1 below.
  • ⁇ c cos -1 (n l / n h )
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure of the present invention sets the refractive index of the reflector 130 different from the refractive index of the main waveguide 110 and the refractive index of the branch waveguide 120 and transmits the transmitted optical signal to the reflector 130.
  • the boundary surface 131 of at least one of the boundary surfaces included in the reflector 130 is adjusted at an arbitrary angle so that an incident angle of at least one of the 140 and the received light signal 150 flowing into the reflector 130 is adjusted.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a first embodiment.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure includes a main waveguide formed in a predetermined direction, a branch waveguide and a reflector 210 connected to at least one of both ends of the main waveguide. .
  • the reflector 210 disposed at an intersection between at least one of both ends of the main waveguide and the branch waveguide may be formed of a medium having a refractive index smaller than that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • the reception boundary surface ab included in the reflector 210 may have an angle of incidence of at least one of the transmission light signal 220 flowing into the reflector 210 or the reception light signal 240 flowing into the reflector 210. It can be formed at any angle so that ⁇ i is smaller than the critical angle ⁇ c . Accordingly, the reception boundary ab may totally reflect the received optical signal 240 flowing into the reflector 210 and may be separated into branch waveguides.
  • reception boundary surface (a-b) may be internally refracted by the transmission interface (a'-b ') and externally refracted by the transmission optical signal 230 propagating into the reflector 210 to the main waveguide.
  • the transmission boundary (a'-b ') is the incident angle ⁇ ' i with respect to at least one of the transmission light signal 220 flowing into the reflector 210 or the received light signal 240 flowing into the reflector 210. ) May be formed at any angle such that the critical angle ⁇ c is greater than. Accordingly, the transmission boundary surfaces a'-b 'may internally refract the transmission optical signal 220 flowing into the reflector 210 and proceed into the reflector 210.
  • the transmission interface a'-b ' has a refractive index larger than that of the reception interface ab, and has a refractive index that is close to the refractive index of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide, thereby entering the reflector 210.
  • the transmission optical signal 220 may be internally refracted to proceed into the reflector 210. Detailed description thereof will be described with reference to FIG. 4.
  • the transmission boundary surface a'-b ' may be formed in a sawtooth structure to internally refract the transmission optical signal 220 flowing into the reflector 210 and may be advanced into the reflector 210. Detailed description thereof will be described with reference to FIG. 6.
  • One may be adaptively adjusted such that the transmission optical signal 220 flowing into the reflector 210 is not totally internally reflected or externally reflected while passing through the transmission boundary a'-b 'and the reception boundary ab. have. Therefore, most of the transmission light signal 220 flowing into the reflector 210 may proceed to the inside of the reflector 210 without reflection and may proceed to the main waveguide.
  • the reflector 210 is formed such that the transmission boundary surfaces a'-b 'have a vertical angle of incidence ⁇ ' i , and the angle of incidence ⁇ i of the reception boundary surface ab is a critical angle.
  • it may be formed in the form of a ladder of a'-b'-ba, but is not limited thereto, and the angle of incidence ⁇ 'whose transmission boundary surface a'-b' is close to vertical.
  • i ' may be formed in a right triangle shape in which b' is close to b under a condition that is formed to have i ) and is formed such that the incident angle ⁇ i of the reception boundary ab is smaller than the critical angle ⁇ c .
  • the transmission optical signal 220 and the incoming reception optical signal 240 flowing into the reflector 210 having the structure as described above are operated according to the following operations of the transmission boundary surface a'-b 'and the reception boundary surface ab. Proceed or separate.
  • the transmission light signal 220 flowing into the reflector 210 is internally refracted by the transmission boundary a'-b 'and proceeds into the reflector 210, and the transmission light signal 230 propagates into the reflector 210. ) May be externally refracted by the receiving interface ab to travel to the main waveguide.
  • the received optical signal 240 introduced into the reflector 210 may be totally internally reflected by the reception boundary surfaces a-b and separated into branch waveguides.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a second embodiment.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure according to the second embodiment includes a main waveguide formed in a predetermined direction, a branch waveguide and a reflector 310 connected to at least one of both ends of the main waveguide. .
  • the reflector 310 disposed at an intersection point between at least one of both ends of the main waveguide and the branch waveguide may be formed of a medium having a refractive index greater than that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • the transmission boundary surface a'-b 'included in the reflector 310 may be at least one of the transmission light signal 320 flowing into the reflector 310 or the reception light signal 340 flowing into the reflector 310.
  • the angle of incidence ( ⁇ 'i) for one can be formed at an angle smaller than a critical angle ( ⁇ c). Therefore, the transmission boundary a'-b 'is internally reflected by the reception boundary ab to be transmitted to the side boundary b'-c by totally internally reflecting the received optical signal 350 traveling toward the reflector 310. Can be.
  • the transmission boundary (a'-b ') may be externally refracted by the transmission optical signal 320 flowing into the reflector 310 to proceed into the reflector 310.
  • the reception boundary surface ab has an incident angle ⁇ i with respect to the transmission optical signal 320 flowing into the reflector 310 or the reception optical signal 340 flowing into the reflector 310 than the threshold angle ⁇ c . It can be formed at any angle to be large. Accordingly, the reception boundary ab may be externally refracted by the received light signal 340 flowing into the reflector 310 to proceed into the reflector 310.
  • reception boundary surface (a-b) may be internally refracted by the transmission optical signal 330 traveling inside the reflector 310 to proceed to the main waveguide.
  • the reception boundary ab has a refractive index smaller than the transmission boundary a'-b 'and has a refractive index close to a refractive index of the main waveguide and a refractive index of the branch waveguide, thereby being introduced into the reflector 310.
  • the optical signal 340 may be externally refracted to proceed to the inside of the reflector 310, and the internal optical signal 330 may be internally refracted to the main waveguide. Detailed description thereof will be described with reference to FIG. 5.
  • reception boundary ab is formed in a sawtooth structure and externally refracts the received light signal 340 flowing into the reflector 310 to proceed into the reflector 310, and transmits the transmitted light signal into the reflector 310.
  • 330 may be internally refracted to advance to the main waveguide. Detailed description thereof will be described with reference to FIG. 6.
  • the side boundary surfaces b'-c may be formed at an arbitrary angle such that the incident angle ⁇ ′′ i with respect to the received received optical signal 360 is greater than the threshold angle ⁇ c .
  • -c) may internally refract the transmitted optical signal 360 to be separated into branch waveguides.
  • the side boundary b'-c has a refractive index smaller than the transmission boundary a'-b ', and has a refractive index close to the refractive index of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide, thereby transmitting received light.
  • the signal 360 may be internally refracted to separate into branch waveguides.
  • the refractive index of the main waveguide, the refractive index of the branch waveguide, the refractive index of the reflector 310, any angle at which the transmission boundary (a'-b ') is formed, any angle or side boundary at which the reception boundary (ab) is formed At least one of arbitrary angles at which b'-c is formed is a process in which the transmission optical signal 320 flowing into the reflector 310 passes through the transmission boundary a'-b 'and the reception boundary ab.
  • Internal reflection or internal reflection in the process of passing through the receiving boundary (ab) and the side boundary (b'-c) is adaptively adjusted so as not to be total internal reflection or external reflection, and flowing into the reflector 310 Or can be adaptively adjusted so as not to be externally reflected. Therefore, most of the transmission light signal 320 flowing into the reflector 310 may proceed to the inside of the reflector 310 without reflection, may proceed to the main waveguide, and the reception of the received light signal 340 flowing into the reflector 310. Most of them proceed into the reflector 310 without reflection at the receiving boundary ab and side boundary b'-c and can be separated into branch waveguides.
  • the reflector 310 is formed such that the reception interface ab has a vertical angle of incidence ⁇ i , and the angle of incidence ⁇ ′ i of the transmission boundary a'-b 'is a critical angle. is formed to be smaller than ( ⁇ c ), and the side interface b'-c is formed at an angle parallel to the boundary between the main waveguide and the branch waveguide, thereby forming a ladder form of a'-b'-ba.
  • the receiving interface (ab), this angle of incidence ( ⁇ 'i) close to the vertical is formed to be smaller than the critical angle ( ⁇ c), the side boundary (b'-c) between the main waveguide and a branch waveguide Under conditions formed at an angle parallel to the boundary of a, a 'may be formed in a right triangle shape close to a.
  • the transmission optical signal 320 and the incoming reception optical signal 340 flowing into the reflector 310 having the structure as described above are operated according to the following operations of the transmission boundary surface a'-b 'and the reception boundary surface ab. Proceed or separate.
  • the transmission optical signal 320 flowing into the reflector 310 is externally refracted by the transmission boundary a'-b 'and proceeds into the reflector 310, and the transmission optical signal 330 proceeds into the reflector 310. ) May be internally refracted by the receiving interface ab to travel to the main waveguide.
  • the received light signal 340 flowing into the reflector 310 is externally refracted by the receiving boundary surface ab and proceeds to the inside of the reflector 310, and the received light signal 350 traveling inside the reflector 310 is the transmission boundary surface. After total internal reflection by (a'-b ') and transmitted to the side boundary surface b'-c, the received light signal 360 is internally refracted by the side boundary surface b'-c to the branch waveguide. Can be separated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a third embodiment.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure according to the third embodiment includes a main waveguide formed in a predetermined direction, a branch waveguide and a reflector 410 connected to at least one of both ends of the main waveguide. .
  • the reflector 410 disposed at an intersection point between at least one of both ends of the main waveguide and the branch waveguide may be formed of a medium having a refractive index smaller than that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • the difference between the reflector 410 and the reflector included in the waveguide of the bidirectional optical transmission structure shown in FIG. 2 is that the refractive index of the reflector 410 is smaller than the refractive index of the main waveguide and the branch waveguide.
  • the refractive index of the reflector 410 may be continuously reduced from the transmission boundary (a'-b ') to the reception boundary (a-b), or may be gradually decreased according to a plurality of layers.
  • the refractive index n is expressed by an inequality as in Equation 2.
  • the transmission interface (a'-b ') is a reflector (410) angles of incidence for at least one of a transmitted light signal 420, or receives optical signal 440 introduced into the reflector 410 from entering the ( ⁇ ' i ) Does not need to be formed at any angle such that the critical angle ⁇ c is larger than the critical angle ⁇ c .
  • the transmitted optical signal 420 introduced into the reflector 410 may be internally refracted to proceed into the reflector 410. have.
  • the reception boundary ab included in the reflector 410 is an incident angle ⁇ i with respect to at least one of the transmission light signal 420 flowing into the reflector 410 or the reception light signal 440 flowing into the reflector 410. ) May be formed at any angle such that the critical angle ⁇ c is smaller than. Accordingly, the reception boundary ab may totally reflect the received light signal 440 flowing into the reflector 410 into the branch waveguide.
  • reception boundary surface (a-b) may be internally refracted by the transmission boundary surface (a'-b ') and externally refracted by the transmission optical signal 430 traveling into the reflector 410 to the main waveguide.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a fourth embodiment.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure according to the fourth embodiment includes a main waveguide formed in a predetermined direction, a branch waveguide and a reflector 510 connected to at least one of both ends of the main waveguide. .
  • the reflector 510 disposed at an intersection point between at least one of both ends of the main waveguide and the branch waveguide may be formed of a medium having a refractive index greater than that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • the refractive index of the reflector 510 is larger than that of the main waveguide and that of the branch waveguide, ) Has a refractive index smaller than the transmission boundary (a'-b '), and has a refractive index close to the refractive index of the main waveguide and the branch waveguide within a preset range, whereby the refractive index of the reflector 510 is determined from the reception boundary (ab). It gradually increases to the transmission boundary a'-b '(511).
  • the refractive index of the reflector 510 may be continuously decreased from the reception interface a-b to the transmission interface a'-b ', or may be gradually decreased in accordance with the plurality of layers.
  • the refractive index n a'-b ' of the transmission interface (a'-b'), which is a clear interface, the refractive index n ab of the reception interface (ab), which is a blurred interface, and the refractive index n of the main waveguide and branch waveguide are It is expressed in the same inequality.
  • the reception boundary ab has a larger incident angle ⁇ i with respect to the transmission optical signal 520 flowing into the reflector 510 or the reception optical signal 540 flowing into the reflector 510 than the critical angle ⁇ c .
  • the received light signal 540 flowing into the reflector 510 can be externally refracted to proceed into the reflector 510, and proceeds to the reflector 510.
  • the transmitted optical signal 530 may be internally refracted to proceed to the main waveguide.
  • the transmission boundary (a'-b ') included in the reflector 510 may correspond to at least one of a transmission light signal 520 flowing into the reflector 510 or a reception light signal 540 flowing into the reflector 510.
  • the incident angle ⁇ i may be formed at any angle such that the angle ⁇ c is smaller than the critical angle ⁇ c . Therefore, the transmission boundary a'-b 'is internally reflected by the reception boundary ab to be transmitted to the side boundary b'-c by totally internally reflecting the received light signal 550 traveling toward the reflector 510. Can be.
  • the transmission boundary (a'-b ') may be externally refracted by the transmission light signal 520 flowing into the reflector 510 to proceed into the reflector 510.
  • Side interface (b'-c) is an incident angle ( ⁇ 'i) of the received optical signal 560 that is passed can be formed with an angle greater than the critical angle ( ⁇ c). Therefore, the side boundary surfaces b'-c may internally refraction the received optical signal 560 to be separated into branch waveguides.
  • the side boundary b'-c has a refractive index smaller than the transmission boundary a'-b ', and has a refractive index close to the refractive index of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide, thereby transmitting received light.
  • the angle of incidence ⁇ ′′ i with respect to the signal 560 does not have to be formed at any angle such that it is larger than the critical angle ⁇ c , and only the change of the refractive index causes the internal reception of the transmitted optical signal 360 to be branched to It can also be separated.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a waveguide of a bidirectional optical transmission structure according to a fifth embodiment.
  • the waveguide of the bidirectional optical transmission structure includes a main waveguide formed in a predetermined direction, a branch waveguide and a reflector 610 connected to at least one of both ends of the main waveguide. .
  • the reflector 610 disposed at an intersection point between at least one of both ends of the main waveguide and the branch waveguide may be formed of a medium having a refractive index smaller than that of the main waveguide and the refractive index of the branch waveguide.
  • Transmission interface (a'-b ') is the angle of incidence for at least one of a received optical signal 640 introduced into the transmission optical signal 620 or the reflector 610 is introduced into the reflector 610, the critical angle ( ⁇ c)
  • the tooth structure 611 is a structure in which needles or triangular pyramids having a smaller size than the wavelength of the optical signal are repeatedly arranged, and means a moth eye structure.
  • the sawtooth structure 611 Since the sawtooth structure 611 has an effect of continuously changing the average refractive index of the optical signal, it is applied to the transmission boundary (a'-b '), the transmission optical signal 620 flowing into the reflector 610 May be advanced into the reflector 610 without reflection.
  • the reception boundary ab included in the reflector 610 is an incident angle ⁇ i with respect to at least one of the transmission light signal 620 flowing into the reflector 610 or the reception light signal 640 flowing into the reflector 610. ) May be formed at any angle such that the critical angle ⁇ c is smaller than. Accordingly, the reception boundary ab may totally reflect the received light signal 640 flowing into the reflector 610 into the branch waveguide.
  • reception boundary surface (a-b) may be internally refracted by the transmission interface (a'-b ') and externally refracted by the transmission optical signal 630 traveling into the reflector 610 to proceed to the main waveguide.
  • this sawtooth structure 611 is applied to the reception boundary ab of the reflector included in the waveguide of the bidirectional optical transmission structure shown in FIG. 5, so that the reception boundary ab is a transmission optical signal or reflector which flows into the reflector.
  • the incidence angle with respect to at least one of the incoming light signals is not formed at an arbitrary angle such that the angle of incidence is greater than the critical angle ⁇ c . You can also go inside the reflector.

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Abstract

양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로(main waveguide); 상기 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로(branch waveguide); 및 상기 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 상기 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 반사기(reflector)를 포함하고, 상기 반사기는 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 상기 유입되는 송신 광 신호를 상기 주 도파로로 진행시키고, 상기 유입되는 수신 광 신호를 상기 가지 도파로로 분리시킨다.

Description

양방향 광 전송 구조의 도파로
본 발명은 광 신호의 굴절 및 반사에 의한 경로 변경을 이용하는 양방향 광 전송(bidirectional optical transmission)에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 양방향으로 광 신호가 전송되는 주 도파로(main waveguide)와 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로(branch waveguide)의 교차점에 배치되는 반사기(reflector)를 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호를 주 도파로로 진행시키고, 유입되는 수신 광 신호를 가지 도파로로 분리시키는 도파로의 구조에 관한 것이다.
광 신호의 양방향 전송을 위한 기존의 방식으로는 두 개의 광 도파로를 이용함으로써, 양방향 광 신호를 송신 광 도파로 및 수신 광 도파로로 각각 구분하여 전송하는 방식이 있다. 그러나, 이와 같은 기존의 방식은 광 신호 전송 경로 전체에 있어서, 두 개의 광 도파로를 사용해야 하기 때문에, 구조적으로 방대해지는 단점이 있다.
또한, 광 신호의 양방향 전송을 위한 기존의 다른 방식으로는 단일 광 도파로를 사용하되, 송신 광 신호 및 수신 광 신호의 파장 또는 편광을 달리하여 전송하는 방식이 있다. 그러나, 이와 같은 기존의 다른 방식은 광 도파로 상에 광 신호의 파장 또는 편광을 분리하는 기능을 갖는 별도의 광 소자를 구비해야 하기 때문에, 구조적으로 복잡해지는 문제점이 있다.
이에, 본 명세서에서는 별도의 광 소자를 구비하는 대신에, 주 도파로와 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로의 교차점에 배치되는 반사기를 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제안한다.
본 발명의 실시예들은 주 도파로와 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로의 교차점에 배치되는 반사기를 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예들은 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 유입되는 송신 광 신호를 주 도파로로 진행시키고, 유입되는 수신 광 신호를 가지 도파로로 분리시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공한다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 추가적인 에너지 소비 없이, 반사기의 수동적인(passive) 반사 또는 투과 특성을 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호를 주 도파로로 진행시키고, 유입되는 수신 광 신호를 가지 도파로로 분리시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호가 동일한 파장 및 편광을 갖는 경우에도, 파장 또는 편광을 분리시키는 기능을 갖는 별도의 광 소자를 이용하지 않고, 반사기만을 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 구분하여 처리하는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로(main waveguide); 상기 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로(branch waveguide); 및 상기 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 상기 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 반사기(reflector)를 포함하고, 상기 반사기는 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 상기 유입되는 송신 광 신호를 상기 주 도파로로 진행시키고, 상기 유입되는 수신 광 신호를 상기 가지 도파로로 분리시킨다.
상기 반사기에 포함되는 경계면들(boundaries) 중 적어도 어느 하나의 경계면은 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(incident angle)이 내부 전반사(total internal reflection)가 발생되는 임계각(critical angle)보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 내부 전반사를 이용하여 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 반사시켜 상기 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
상기 반사기의 굴절률이 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률보다 작은 경우, 상기 반사기에 포함되는 수신 경계면은 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 내부 전반사시켜 상기 가지 도파로로 분리시키고, 상기 반사기에 포함되고, 상기 수신 경계면과 구별되는 송신 경계면에 의해 내부 굴절(internal refraction)되어 상기 반사기 내부로 진행되는 송신 광 신호를 외부 굴절(external refraction)시켜 상기 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
상기 송신 경계면은 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 크도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시킬 수 있다.
상기 주 도파로의 굴절률, 상기 가지 도파로의 굴절률, 상기 반사기의 굴절률, 상기 송신 경계면이 형성되는 임의의 각도 또는 상기 수신 경계면이 형성되는 임의의 각도 중 적어도 어느 하나는 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호가 상기 송신 경계면 및 상기 수신 경계면을 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사(external reflection)되지 않도록 적응적으로 조절될 수 있다.
상기 송신 경계면은 상기 수신 경계면보다 큰 굴절률을 갖고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고, 상기 반사기는 상기 송신 경계면으로부터 상기 수신 경계면까지 점진적으로 작아지는 굴절률을 가질 수 있다.
상기 송신 경계면은 톱니 구조로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시킬 수 있다.
상기 반사기의 굴절률이 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률보다 큰 경우, 상기 반사기에 포함되는 송신 경계면은 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고, 상기 반사기에 포함되고, 상기 송신 경계면과 구별되는 수신 경계면에 의해 외부 굴절되어 상기 반사기 내부로 진행되는 수신 광 신호를 내부 전반사시켜 상기 반사기에 포함되고, 상기 송신 경계면 및 상기 수신 경계면과 구별되어 상기 가지 도파로가 배치되는 방향에 위치하는 사이드 경계면으로 전달할 수 있다.
상기 수신 경계면은 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 크도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고, 상기 반사기 내부로 진행되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
상기 사이드 경계면은 상기 전달되는 수신 광 신호에 대한 입사각이 상기 임계각보다 크도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 전달되는 수신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
상기 주 도파로의 굴절률, 상기 가지 도파로의 굴절률, 상기 반사기의 굴절률, 상기 송신 경계면이 형성되는 임의의 각도, 상기 수신 경계면이 형성되는 임의의 각도 또는 상기 사이드 경계면이 형성되는 임의의 각도 중 적어도 어느 하나는 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호가 상기 송신 경계면 및 상기 수신 경계면을 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절되고, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호가 상기 수신 경계면 및 상기 사이드 경계면을 통과하는 과정에서 내부 전반사 되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절될 수 있다.
상기 수신 경계면은 상기 송신 경계면보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고, 상기 반사기는 상기 수신 경계면으로부터 상기 송신 경계면까지 점진적으로 커지는 굴절률을 가질 수 있다.
상기 수신 경계면은 톱니 구조로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시킬 수 있다.
상기 사이드 경계면은 상기 송신 경계면보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 상기 전달되는 수신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
상기 주 도파로 및 상기 가지 도파로는 반도체 소자로 형성되고, 상기 반사기는 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖도록 불순물 도핑되어 형성될 수 있다.
상기 반사기는 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖도록 결정 결함이 생성된 반도체로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 주 도파로와 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로의 교차점에 배치되는 반사기를 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예들은 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 유입되는 송신 광 신호를 주 도파로로 진행시키고, 유입되는 수신 광 신호를 가지 도파로로 분리시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공할 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 추가적인 에너지 소비 없이, 반사기의 수동적인 반사 또는 투과 특성을 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호를 주 도파로로 진행시키고, 유입되는 수신 광 신호를 가지 도파로로 분리시키는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호가 동일한 파장 및 편광을 갖는 경우에도, 파장 또는 편광을 분리시키는 기능을 갖는 별도의 광 소자를 이용하지 않고, 반사기만을 이용함으로써, 유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 구분하여 처리하는 양방향 광 전송 구조의 도파로를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 5는 제4 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 6은 제5 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로(110), 주 도파로(110)의 양끝단 각각에 연결되는 가지 도파로(120), 주 도파로(110)의 양끝단 각각과 가지 도파로(120)가 연결되는 교차점에 배치되는 상부 반사기(130) 및 하부 반사기(160)를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상부 반사기(130) 측에서 유입되는 송신 광 신호(140)는 하부 반사기(160) 측에 유입되는 수신 광 신호(140)일 수 있고, 상부 반사기(130) 측에 유입되는 수신 광 신호(150)는 하부 반사기(160) 측에 유입되는 송신 광 신호(150)일 수 있다. 그러나, 양방향 광 전송 구조의 도파로는 이에 제한되거나 한정되지 않고, 하나의 반사기만을 포함하는 구조를 가질 수도 있다.
따라서, 이하, 적어도 하나의 반사기를 참조 부호 130으로 기재하여, 적어도 하나의 반사기(130)를 갖는 경우의 양방향 광 전송 구조의 도파로를 설명한다.
본 발명의 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로(110), 주 도파로(110)의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로(120) 및 반사기(130)를 포함한다. 여기서, 주 도파로(110)와 가지 도파로(120)는 Y자 형태를 가질 수 있다.
주 도파로(110)의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 가지 도파로(120)가 연결되는 교차점에 배치되는 반사기(130)는 주 도파로(110) 및 가지 도파로(120)와 구별되는 다른 매질로 형성되어, 주 도파로(110)의 굴절률(refractive index) 및 가지 도파로의 굴절률(120)과 다른 굴절률을 가짐으로써, 유입되는 송신 광 신호(140) 및 유입되는 수신 광 신호(150)를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킬 수 있다.
예를 들어, 주 도파로(110) 및 가지 도파로(120)는 반도체 소자로 형성되고, 반사기(130)는 주 도파로(110)의 굴절률 및 가지 도파로(120)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다. 다른 예를 들면, 주 도파로(110) 및 가지 도파로(120)는 반도체 소자로 형성되고, 반사기(130)는 주 도파로(110)의 굴절률 및 가지 도파로(120)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖도록 결정 결함이 생성된 반도체로 형성될 수 있다.
따라서, 반사기(130)는 유입되는 송신 광 신호(140) 및 유입되는 수신 광 신호(150)를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 유입되는 송신 광 신호(140)를 주 도파로(110)로 진행시키고, 유입되는 수신 광 신호(150)를 가지 도파로(120)로 분리시킨다.
특히, 반사기(130)에 포함되는 경계면들(boundaries) 중 적어도 어느 하나의 경계면(boundary)(131)은 반사기(130)로 유입되는 수신 광 신호(150) 또는 반사기(130)로 유입되는 송신 광 신호(140) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(incident angle)이 내부 전반사(total internal reflection)가 발생되는 임계각(critical angle)보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 내부 전반사를 이용하여 반사기(130)로 유입되는 수신 광 신호(150)를 반사시켜 가지 도파로(120)로 분리시킬 수 있다.
여기서, 반사기(130)가 이용하는 광학 원리는 다음과 같다. 굴절률이 큰 매질(nh)에서 굴절률이 작은 매질(nl)로 광 신호가 지나갈 때, 경계면에서 광 신호의 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작을 경우(θi<θc)에는 광 신호는 경계면에서 내부 전반사가 일어나며, 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 클 경우(θi>θc)에는 광 신호의 일부는 내부 굴절(internal refraction)되어 경계면을 통과한다. 이 때, 입사각(θi)은 경계면과 입사 방향 사이의 각도로 정의되고, 임계각(θc)은 내부 전반사가 발생되는 특정 각도로서, 수학식 1과 같이 정의된다.
<수학식 1>
θc=cos-1(nl/nh)
반면, 광 신호가 굴절률이 작은 매질(nl)에서 굴절률이 큰 매질(nh)로 지나갈 때는 경계면에서 광 신호의 일부가 외부 굴절(external refraction)로 투과되며, 광 신호의 일부는 외부 반사(external reflection)된다. 이러한 경우, 입사각이 90도에 근접하면, 일반적으로 대부분의 광 신호가 경계면에서 내부 굴절 또는 외부 굴절되어 경계면을 투과한다.
이와 같이, 본 발명의 양방향 광 전송 구조의 도파로는 반사기(130)의 굴절률을 주 도파로(110)의 굴절률 및 가지 도파로(120)의 굴절률과 다르게 설정하고, 반사기(130)로 유입되는 송신 광 신호(140) 또는 반사기(130)로 유입되는 수신 광 신호(150) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 조절되도록 반사기(130)에 포함되는 경계면들 중 적어도 어느 하나의 경계면(131)을 임의의 각도로 형성하여, 반사기(130)로 유입되는 송신 광 신호(140) 또는 반사기(130)로 유입되는 수신 광 신호(150)를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 반사기(130)로 유입되는 송신 광 신호(140)를 주 도파로(110)로 진행시키고, 반사기(130)로 유입되는 수신 광 신호(150)를 가지 도파로(120)로 분리시킨다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로, 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로 및 반사기(210)를 포함한다.
주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되는 반사기(210)는 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매질로 형성될 수 있다.
이러한 경우, 반사기(210)에 포함되는 수신 경계면(a-b)은 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220) 또는 반사기(210)로 유입되는 수신 광 신호(240) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 수신 경계면(a-b)은 반사기(210)로 유입되는 수신 광 신호(240)를 내부 전반사시켜 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
또한, 수신 경계면(a-b)은 송신 경계면(a'-b')에 의해 내부 굴절되어 반사기(210) 내부로 진행되는 송신 광 신호(230)를 외부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
여기서, 송신 경계면(a'-b')은 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220) 또는 반사기(210)로 유입되는 수신 광 신호(240) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θ'i)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 송신 경계면(a'-b')은 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220)를 내부 굴절시켜 반사기(210) 내부로 진행시킬 수 있다.
또한, 송신 경계면(a'-b')은 수신 경계면(a-b)보다 큰 굴절률을 갖고, 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220)를 내부 굴절시켜 반사기(210) 내부로 진행시킬 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 송신 경계면(a'-b')은 톱니 구조로 형성되어 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220)를 내부 굴절시켜 반사기(210) 내부로 진행시킬 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 기재하기로 한다.
이 때, 주 도파로의 굴절률, 가지 도파로의 굴절률, 반사기(210)의 굴절률, 송신 경계면(a'-b')이 형성되는 임의의 각도 또는 수신 경계면(a-b)이 형성되는 임의의 각도 중 적어도 어느 하나는 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220)가 송신 경계면(a'-b') 및 수신 경계면(a-b)를 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절될 수 있다. 따라서, 반사기(210)로 유입되는 송신 광 신호(220)의 대부분이 반사없이 반사기(210) 내부로 진행되고, 주 도파로로 진행될 수 있다.
여기서, 반사기(210)는 도면에 도시된 바와 같이, 송신 경계면(a'-b')이 수직에 가까운 입사각(θ'i)을 갖도록 형성되고 수신 경계면(a-b)의 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작도록 형성됨으로써, a'-b'-b-a의 사다리 형태로 형성될 수 있지만, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 송신 경계면(a'-b')이 수직에 가까운 입사각(θ'i)을 갖도록 형성되고 수신 경계면(a-b)의 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작도록 형성되는 조건 아래, b'이 b에 근접된 직각 삼각형 형태로 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조를 갖는 반사기(210)에 유입되는 송신 광 신호(220) 및 유입되는 수신 광 신호(240)는 송신 경계면(a'-b') 및 수신 경계면(a-b)의 다음과 같은 동작에 따라 진행 또는 분리된다.
반사기(210)에 유입되는 송신 광 신호(220)는 송신 경계면(a'-b')에 의해 내부 굴절되어 반사기(210) 내부로 진행되고, 반사기(210) 내부로 진행되는 송신 광 신호(230)는 수신 경계면(a-b)에 의해 외부 굴절되어 주 도파로로 진행될 수 있다.
반사기(210)에 유입되는 수신 광 신호(240)는 수신 경계면(a-b)에 의해 내부 전반사되어 가지 도파로로 분리될 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로, 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로 및 반사기(310)를 포함한다.
주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되는 반사기(310)는 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 매질로 형성될 수 있다.
이러한 경우, 반사기(310)에 포함되는 송신 경계면(a'-b')은 반사기(310)로 유입되는 송신 광 신호(320) 또는 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θ'i)이 임계각(θc)보다 작도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 송신 경계면(a'-b')은 수신 경계면(a-b)에 의해 외부 굴절되어 반사기(310) 내부로 진행되는 수신 광 신호(350)를 내부 전반사시켜 사이드 경계면(b'-c)으로 전달할 수 있다.
또한, 송신 경계면(a'-b')은 반사기(310)로 유입되는 송신 광 신호(320)를 외부 굴절 시켜 반사기(310) 내부로 진행시킬 수 있다.
여기서, 수신 경계면(a-b)은 반사기(310)로 유입되는 송신 광 신호(320) 또는 상기 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340)에 대한 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 수신 경계면(a-b)은 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340)를 외부 굴절시켜 반사기(310) 내부로 진행시킬 수 있다.
또한, 수신 경계면(a-b)은 반사기(310) 내부로 진행되는 송신 광 신호(330)를 내부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
또한, 수신 경계면(a-b)은 송신 경계면(a'-b')보다 작은 굴절률을 갖고, 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340)를 외부 굴절 시켜 반사기(310) 내부로 진행시키고, 반사기(310) 내부로 진행되는 송신 광 신호(330)를 내부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 수신 경계면(a-b)은 톱니 구조로 형성되어 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340)를 외부 굴절시켜 반사기(310) 내부로 진행시키고, 반사기(310) 내부로 진행되는 송신 광 신호(330)를 내부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 기재하기로 한다.
사이드 경계면(b'-c)은 전달되는 수신 광 신호(360)에 대한 입사각(θ"i)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 사이드 경계면(b'-c)은 전달되는 수신 광 신호(360)를 내부 굴절시켜 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
또한, 사이드 경계면(b'-c)은 송신 경계면(a'-b')보다 작은 굴절률을 갖고, 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 전달되는 수신 광 신호(360)를 내부 굴절시켜 가지 도파로로 분리시킬 수도 있다.
이 때, 주 도파로의 굴절률, 가지 도파로의 굴절률, 반사기(310)의 굴절률, 송신 경계면(a'-b')이 형성되는 임의의 각도, 수신 경계면(a-b)이 형성되는 임의의 각도 또는 사이드 경계면(b'-c)이 형성되는 임의의 각도 중 적어도 어느 하나는 반사기(310)로 유입되는 송신 광 신호(320)가 송신 경계면(a'-b') 및 수신 경계면(a-b)를 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절되고, 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340)가 수신 경계면(a-b) 및 사이드 경계면(b'-c)를 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절될 수 있다. 따라서, 반사기(310)로 유입되는 송신 광 신호(320)의 대부분이 반사없이 반사기(310) 내부로 진행되고, 주 도파로로 진행될 수 있으며, 반사기(310)로 유입되는 수신 광 신호(340)의 대부분이 수신 경계면(a-b) 및 사이드 경계면(b'-c)에서 반사없이 반사기(310) 내부로 진행되고, 가지 도파로로 분리될 수 있다.
여기서, 반사기(310)는 도면에 도시된 바와 같이, 수신 경계면(a-b)이 수직에 가까운 입사각(θi)을 갖도록 형성되고 송신 경계면(a'-b')의 입사각(θ'i)이 임계각(θc)보다 작도록 형성되며, 사이드 경계면(b'-c)가 주 도파로 및 가지 도파로 사이의 경계와 평행한 각도로 형성됨으로써, a'-b'-b-a의 사다리 형태로 형성될 수 있지만, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 수신 경계면(a-b)이 수직에 가까운 입사각 (θ'i)이 임계각(θc)보다 작도록 형성되며, 사이드 경계면(b'-c)가 주 도파로 및 가지 도파로 사이의 경계와 평행한 각도로 형성되는 조건 아래, a'이 a에 근접된 직각 삼각형 형태로 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조를 갖는 반사기(310)에 유입되는 송신 광 신호(320) 및 유입되는 수신 광 신호(340)는 송신 경계면(a'-b') 및 수신 경계면(a-b)의 다음과 같은 동작에 따라 진행 또는 분리된다.
반사기(310)에 유입되는 송신 광 신호(320)는 송신 경계면(a'-b')에 의해 외부 굴절되어 반사기(310) 내부로 진행되고, 반사기(310) 내부로 진행되는 송신 광 신호(330)는 수신 경계면(a-b)에 의해 내부 굴절되어 주 도파로로 진행될 수 있다.
반사기(310)에 유입되는 수신 광 신호(340)는 수신 경계면(a-b)에 의해 외부 굴절되어 반사기(310) 내부로 진행되고, 반사기(310) 내부로 진행되는 수신 광 신호(350)는 송신 경계면(a'-b')에 의해 내부 전반사되어 사이드 경계면(b'-c)으로 전달된 후, 전달되는 수신 광 신호(360)는 사이드 경계면(b'-c)에 의해 내부 굴절되어 가지 도파로로 분리될 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로, 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로 및 반사기(410)를 포함한다.
주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되는 반사기(410)는 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매질로 형성될 수 있다. 다만, 반사기(410)가 도 2에 도시된 양방향 광 전송 구조의 도파로에 포함되는 반사기와 다른 점은, 반사기(410)의 굴절률이 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 작되, 송신 경계면(a'-b')이 수신 경계면(a-b)보다 큰 굴절률을 갖고, 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 반사기(410)의 굴절률이 송신 경계면(a'-b')으로부터 수신 경계면(a-b)까지 점진적으로 작아진다(411)는 점이다. 이 때, 반사기(410)의 굴절률은 송신 경계면(a'-b')으로부터 수신 경계면(a-b)까지 연속적으로 작아지거나, 복수의 층들에 따라 단계적으로 작아질 수도 있다.
이에, 선명한 계면(abrupt boundary)인 수신 경계면(a-b)의 굴절률 na-b, 흐려진 계면(smeared boundary)인 송신 경계면(a'-b')의 굴절률 na'- b'및 주 도파로와 가지 도파로의 굴절률 n은 수학식 2와 같은 부등식으로 표현된다.
<수학식 2>
na-b < na'-b'≒n
따라서, 송신 경계면(a'-b')은 반사기(410)로 유입되는 송신 광 신호(420) 또는 반사기(410)로 유입되는 수신 광 신호(440) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θ'i)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 필요없이, 굴절률의 변화만으로, 반사기(410)로 유입되는 송신 광 신호(420)를 내부 굴절시켜 반사기(410) 내부로 진행시킬 수 있다.
반사기(410)에 포함되는 수신 경계면(a-b)은 반사기(410)로 유입되는 송신 광 신호(420) 또는 반사기(410)로 유입되는 수신 광 신호(440) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 수신 경계면(a-b)은 반사기(410)로 유입되는 수신 광 신호(440)를 내부 전반사시켜 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
또한, 수신 경계면(a-b)은 송신 경계면(a'-b')에 의해 내부 굴절되어 반사기(410) 내부로 진행되는 송신 광 신호(430)를 외부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
도 5는 제4 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제4 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로, 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로 및 반사기(510)를 포함한다.
주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되는 반사기(510)는 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 매질로 형성될 수 있다. 다만, 반사기(510)가 도 3에 도시된 양방향 광 전송 구조의 도파로에 포함되는 반사기와 다른 점은, 반사기(510)의 굴절률이 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 크되, 수신 경계면(a-b)이 송신 경계면(a'-b')보다 작은 굴절률을 갖고, 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 반사기(510)의 굴절률이 수신 경계면(a-b)로부터 송신 경계면(a'-b')까지 점진적으로 커진다(511)는 점이다. 이 때, 반사기(510)의 굴절률은 수신 경계면(a-b)로부터 송신 경계면(a'-b')까지 연속적으로 작아지거나, 복수의 층들에 따라 단계적으로 작아질 수도 있다.
이에, 선명한 계면인 송신 경계면(a'-b')의 굴절률 na'-b', 흐려진 계면인 수신 경계면(a-b)의 굴절률 na-b, 및 주 도파로와 가지 도파로의 굴절률 n은 수학식 3과 같은 부등식으로 표현된다.
<수학식 3>
na'-b' > na-b ≒n
따라서, 수신 경계면(a-b)는 반사기(510)로 유입되는 송신 광 신호(520) 또는 반사기(510)로 유입되는 수신 광 신호(540)에 대한 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 필요없이, 굴절률의 변화만으로, 반사기(510)로 유입되는 수신 광 신호(540)를 외부 굴절시켜 반사기(510) 내부로 진행시킬 수 있고, 반사기(510) 내부로 진행되는 송신 광 신호(530)를 내부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
반사기(510)에 포함되는 송신 경계면(a'-b')은 반사기(510)로 유입되는 송신 광 신호(520) 또는 반사기(510)로 유입되는 수신 광 신호(540) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 송신 경계면(a'-b')은 수신 경계면(a-b)에 의해 외부 굴절되어 반사기(510) 내부로 진행되는 수신 광 신호(550)를 내부 전반사시켜 사이드 경계면(b'-c)으로 전달할 수 있다.
또한, 송신 경계면(a'-b')은 반사기(510)로 유입되는 송신 광 신호(520)를 외부 굴절 시켜 반사기(510) 내부로 진행시킬 수 있다.
사이드 경계면(b'-c)은 전달되는 수신 광 신호(560)에 대한 입사각(θ'i)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 사이드 경계면(b'-c)은 전달되는 수신 광 신호(560)를 내부 굴절시켜 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
마찬가지로, 사이드 경계면(b'-c)은 송신 경계면(a'-b')보다 작은 굴절률을 갖고, 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 전달되는 수신 광 신호(560)에 대한 입사각(θ"i)이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 필요없이, 굴절률의 변화만으로, 전달되는 수신 광 신호(360)를 내부 굴절시켜 가지 도파로로 분리시킬 수도 있다.
도 6은 제5 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제5 실시예에 따른 양방향 광 전송 구조의 도파로는 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로, 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로 및 반사기(610)를 포함한다.
주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되는 반사기(610)는 주 도파로의 굴절률 및 가지 도파로의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매질로 형성될 수 있다.
송신 경계면(a'-b')은 반사기(610)로 유입되는 송신 광 신호(620) 또는 반사기(610)로 유입되는 수신 광 신호(640) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 필요없이, 톱니 구조(611)로 형성됨으로써, 반사기(610)로 유입되는 송신 광 신호(620)를 내부 굴절시켜 반사기(610) 내부로 진행시킬 수 있다. 여기서 톱니 구조(611)는 광 신호의 파장 보다 작은 크기의 침상(needle) 또는 삼각뿔이 반복적으로 나열되는 구조로서, 나방 눈(moth eye) 구조를 의미한다. 이와 같은 톱니 구조(611)는 광 신호의 평균 굴절률이 연속적으로 변화하는 효과를 가져오기 때문에, 송신 경계면(a'-b')에 적용되어, 반사기(610)로 유입되는 송신 광 신호(620)를 반사없이 반사기(610) 내부로 진행시킬 수 있다.
반사기(610)에 포함되는 수신 경계면(a-b)은 반사기(610)로 유입되는 송신 광 신호(620) 또는 반사기(610)로 유입되는 수신 광 신호(640) 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(θi)이 임계각(θc)보다 작도록 임의의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 수신 경계면(a-b)은 반사기(610)로 유입되는 수신 광 신호(640)를 내부 전반사시켜 가지 도파로로 분리시킬 수 있다.
또한, 수신 경계면(a-b)은 송신 경계면(a'-b')에 의해 내부 굴절되어 반사기(610) 내부로 진행되는 송신 광 신호(630)를 외부 굴절시켜 주 도파로로 진행시킬 수 있다.
마찬가지로, 이러한 톱니 구조(611)는 도 5에 도시된 양방향 광 전송 구조의 도파로에 포함되는 반사기의 수신 경계면(a-b)에 적용되어, 수신 경계면(a-b)이 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 임계각(θc)보다 크도록 임의의 각도로 형성될 필요없이, 톱니 구조(611)로 형성됨으로써, 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 반사기 내부로 진행시킬 수도 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 미리 설정된 방향으로 형성되는 주 도파로(main waveguide);
    상기 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나에 연결되는 가지 도파로(branch waveguide); 및
    상기 주 도파로의 양끝단 중 적어도 어느 하나와 상기 가지 도파로가 연결되는 교차점에 배치되고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 반사기(reflector)
    를 포함하고,
    상기 반사기는
    유입되는 송신 광 신호 및 유입되는 수신 광 신호를 각각 다른 형태로 굴절 또는 반사시킴으로써, 상기 유입되는 송신 광 신호를 상기 주 도파로로 진행시키고, 상기 유입되는 수신 광 신호를 상기 가지 도파로로 분리시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사기에 포함되는 경계면들(boundaries) 중 적어도 어느 하나의 경계면은
    상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각(incident angle)이 내부 전반사(total internal reflection)가 발생되는 임계각(critical angle)보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 내부 전반사를 이용하여 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 반사시켜 상기 가지 도파로로 분리시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사기의 굴절률이 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률보다 작은 경우, 상기 반사기에 포함되는 수신 경계면은
    상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 내부 전반사시켜 상기 가지 도파로로 분리시키고,
    상기 반사기에 포함되고, 상기 수신 경계면과 구별되는 송신 경계면에 의해 내부 굴절(internal refraction)되어 상기 반사기 내부로 진행되는 송신 광 신호를 외부 굴절(external refraction)시켜 상기 주 도파로로 진행시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송신 경계면은
    상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 크도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주 도파로의 굴절률, 상기 가지 도파로의 굴절률, 상기 반사기의 굴절률, 상기 송신 경계면이 형성되는 임의의 각도 또는 상기 수신 경계면이 형성되는 임의의 각도 중 적어도 어느 하나는
    상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호가 상기 송신 경계면 및 상기 수신 경계면을 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사(external reflection)되지 않도록 적응적으로 조절되는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 송신 경계면은
    상기 수신 경계면보다 큰 굴절률을 갖고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고,
    상기 반사기는
    상기 송신 경계면으로부터 상기 수신 경계면까지 점진적으로 작아지는 굴절률을 갖는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 송신 경계면은
    톱니 구조로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 반사기의 굴절률이 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률보다 큰 경우, 상기 반사기에 포함되는 송신 경계면은
    상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 작도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고,
    상기 반사기에 포함되고, 상기 송신 경계면과 구별되는 수신 경계면에 의해 외부 굴절되어 상기 반사기 내부로 진행되는 수신 광 신호를 내부 전반사시켜 상기 반사기에 포함되고, 상기 송신 경계면 및 상기 수신 경계면과 구별되어 상기 가지 도파로가 배치되는 방향에 위치하는 사이드 경계면으로 전달하는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신 경계면은
    상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호 또는 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호 중 적어도 어느 하나에 대한 입사각이 상기 임계각보다 크도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고,
    상기 반사기 내부로 진행되는 송신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 주 도파로로 진행시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 사이드 경계면은
    상기 전달되는 수신 광 신호에 대한 입사각이 상기 임계각보다 크도록 임의의 각도로 형성되어, 상기 전달되는 수신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 가지 도파로로 분리시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주 도파로의 굴절률, 상기 가지 도파로의 굴절률, 상기 반사기의 굴절률, 상기 송신 경계면이 형성되는 임의의 각도, 상기 수신 경계면이 형성되는 임의의 각도 또는 상기 사이드 경계면이 형성되는 임의의 각도 중 적어도 어느 하나는
    상기 반사기로 유입되는 송신 광 신호가 상기 송신 경계면 및 상기 수신 경계면을 통과하는 과정에서 내부 전반사되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절되고,
    상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호가 상기 수신 경계면 및 상기 사이드 경계면을 통과하는 과정에서 내부 전반사 되거나, 외부 반사되지 않도록 적응적으로 조절되는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 수신 경계면은
    상기 송신 경계면보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키고,
    상기 반사기는
    상기 수신 경계면으로부터 상기 송신 경계면까지 점진적으로 커지는 굴절률을 갖는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 수신 경계면은
    톱니 구조로 형성되어, 상기 반사기로 유입되는 수신 광 신호를 외부 굴절시켜 상기 반사기 내부로 진행시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 사이드 경계면은
    상기 송신 경계면보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률에 미리 설정된 범위 내로 근접한 굴절률을 가짐으로써, 상기 전달되는 수신 광 신호를 내부 굴절시켜 상기 가지 도파로로 분리시키는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 주 도파로 및 상기 가지 도파로는
    반도체 소자로 형성되고,
    상기 반사기는
    상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖도록 불순물 도핑되어 형성되는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반사기는
    상기 주 도파로의 굴절률 및 상기 가지 도파로의 굴절률과 다른 굴절률을 갖도록 결정 결함이 생성된 반도체로 형성되는, 양방향 광 전송 구조의 도파로.
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