WO2019146953A1

WO2019146953A1 - 정밀한 평행운동 모듈을 이용한 온도 무의존성 어레이도파로 회절격자 및 그 제작 방법

Info

Publication number: WO2019146953A1
Application number: PCT/KR2019/000648
Authority: WO
Inventors: 김진봉
Original assignee: 주식회사 폴스랩
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN111630421A; US11092741B2; KR101885498B1; EP3745171A1; US20210041626A1; EP3745171A4; CN111630421B

Abstract

AWG에 장착하여 외부 온도 변화를 수동적으로 보상하기 위한 온도 보상 모듈은 기본형 또는 기판 확장형으로써, 상기 AWG에 부착되는 베이스 및 상기 베이스에 부착되는 이동부재를 포함한다. 여기서, 상기 베이스는 상기 AWG의 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩에 부착되는 제1 고정부, 상기 AWG의 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩에 부착되는 제2 고정부, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격으로서 상기 AWG를 제1 서브 칩 및 제2 서브 칩으로 분리하는 절단면을 상기 간격 내에 포함하도록 배치되는 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 'ㄹ'형 탄성부를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 제1 서브 칩을 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시킨다. 또한, 상술한 온도 보상 모듈이 적용된 온도무의존 AWG 제조방법이 제시된다.

Description

정밀한 평행운동 모듈을 이용한 온도 무의존성 어레이도파로 회절격자 및 그 제작 방법

본 발명은 정밀한 평행운동 모듈을 이용한 온도 무의존성 어레이도파로 회절격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정밀한 수평운동이 가능한 온도 보상 모듈을 장착하여 외부 온도 변화에 관계없이 파장이 일정하게 유지되는 온도 무의존성 어레이도파로 회절격자 및 그 제작 방법에 관한 것이다.

최근 인터넷을 비롯한 각종 데이터 서비스가 급격히 증가함에 따라 기간 망의 전송용량 확대가 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 방안 중 하나는 단일 광섬유에 다수의 채널을 송수신할 수 있는 파장 분할 다중화 방식(Wavelength Division Multiplexing, WDM)의 광통신 시스템을 통해 광섬유의 전송용량을 증대시키는 것이다.

상술한 파장 분할 다중화 방식은 실리카 재질의 평판 위에 광섬유 기술과 대규모 집적 회로(LSI) 제조 기술의 조합에 의하여 광도파로를 형성하는 평면 광파 회로(Planar Lightwave circuit, PLC)를 파장 분할 다중화/역다중화기로서 사용한다. PLC(예: AWG, Splitter)는 온도(T) 변화에 따라 굴절률(n)이 변하는 특성을 갖는데, 파장을 분리하는 AWG의 경우 굴절률(n) 변화는 파장을 결정하는 광의 경로(L)를 변화시키고, 이에 출력단 각각의 채널에 파장(λ) 변화가 발생하게 된다. 이하, 도 1을 참고하여 일반적인 AWG를 설명한다.

도 1은 일반적인 AWG의 구조를 도시한다. AWG는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력 도파로(1), 입력 슬랩도파로(2), 어레이 도파로(3), 출력 슬랩도파로(4) 및 출력 도파로(5)를 포함한다. 실제로 광경로가 되는 입력 도파로(1)는 하나이나 제조 공정상 성능 확인 등의 이유로 하나 이상의 입력 도파로(1)를 포함할 수 있다. 입력 도파로(1)로 입력된 광신호는 파장별(λ1, λ2, … , λn)로 분리되어 출력 도파로(5)로 출력된다. 즉, 1번 채널에 파장 λ1이 할당 되면 주변 환경의 변화에도 불구하고 파장 λ1이 출력 도파로(5)로 출력되어야 한다. 그러나, 온도에 따라 굴절률이 변화하게 되고 굴절률 변화에 따라 AWG의 파장도 변화하게 된다. 예를 들어, 1번 채널에 파장 λ1이 할당되었음에도 불구하고, 온도 변화에 따라 파장이 λ2가 출력되는 오류가 발생할 수 있다.

종래에는, 이러한 온도 변화에 따른 오류를 방지하여 AWG를 파장 분할 다중화기로 사용하기 위해, 정밀 히터 등을 설치하여 구동 온도에서 벗어난 고온에서 일정한 온도를 유지하는 패키징 방법이 사용되었다. 그러나, 소비 전력의 문제, 야외에서 전원 공급 문제, 고온에 의한 제품 수명 단축 등의 문제로 인해 AWG 자체에서 온도에 관계없이 파장이 일정하게 유지되는 온도 무의존성 AWG 구조가 검토되어 왔다.

도 1을 참조하면, 이러한 온도 변화 보상을 위해 기판을 두 부분(10a, 10b)로 나누는 절단면(6)을 포함한다. 도1의 AWG는 온도에 따라 선형적인 출력단 파장 변화와 반대로 입력 도파로(1)를 포함하는 제1 서브 칩(10a)이 절단면(6)을 따라 이동하도록 하여 출력단의 파장이 변화하지 않도록 온도 변화에 따른 파장을 보상한다. 이러한 직선 절단형의 입력 도파로(1) 위치 이송을 파장의 변화 값과 일치되는 열팽창 계수를 갖는 재료를 가공하여 사용하는데, 열 보상 물질 혹은 온도 보상 물질(Thermal Compensation Material)이라고 하며 주로 열팽창 계수가 큰 금속재료가 사용된다.

광통신 부품 중의 하나인 PLC의 광정렬 허용 오차는 0.5마이크로 정도로 매우 정밀한 정렬을 필요로 한다. 온도 무의존성을 달성하기 위해 절단된 AWG의 제1 서브 칩(10a)과 제2 서브 칩(10b)을 이 허용오차 이내에 재정렬하는 것이 상당한 기술적 문제를 야기한다.

본 발명은 온도 무의존성 AWG의 절단면의 정렬을 쉽게 하기 위해, 정밀한 수평운동이 가능한 온도 보상 모듈을 이용하여 절단면을 허용 오차 이내에 정렬할 수 있는 온도 무의존성 AWG 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, AWG에 장착하여 외부 온도 변화를 수동적으로 보상하기 위한 온도 보상 모듈로서, 상기 AWG에 부착되는 베이스 및 상기 베이스에 부착되는 이동부재를 포함하고, 상기 베이스는 상기 AWG의 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩에 부착되는 제1 고정부, 상기 AWG의 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩에 부착되는 제2 고정부, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격으로서 상기 AWG를 제1 서브 칩 및 제2 서브 칩으로 분리하는 절단면을 상기 간격 내에 포함하도록 배치되는 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 'ㄹ'형 탄성부를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 제1 서브 칩을 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시키는, 온도 보상 모듈이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스는 상기 AWG 칩 전체를 수용할 수 있는 크기로 확장될 수 있다. 즉, AWG 칩 전체를 수용하기 위한 기판 일체형 보상모듈로 변화가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 각각은, 상기 AWG를 고정하기 위한 접착제를 도포하도록 돌출된 평면인 슬릿 및 상기 슬릿을 다른 부분과 단절하여 상기 접착제가 흐르는 것을 방지하기 위해 오목한 형상을 갖는 댐을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스는, 상기 AWG에 부착되는 베이스 상판 및 상기 베이스 상판의 상기 AWG가 부착되는 면의 반대면에 형성되고 상기 이동부재의 일단이 부착되는 베이스 하판을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스 상판 및 상기 베이스 하판은 일체형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스 하판은 상기 이동부재의 직선 운동을 가이드하기 위한 가이드 홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이동부재는 상기 베이스보다 열팽창계수가 큰 물질로 제조되고, 상기 베이스는 상기 이동부재보다 열팽창계수가 작은 금속, 플라스틱, 실리콘 및 실리카계 물질 중 하나로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 온도 무의존성 AWG로서, 입력 도파로, 입력 슬랩도파로, 어레이도파로, 출력 슬랩도파로, 출력 도파로로 구성된 광도파열 격자 평면기판을 포함하고, 상기 평면기판은 상부 또는 하부에 온도 보상 모듈을 장착하고, 상기 온도 보상 모듈은, 상기 AWG에 부착되는 베이스 및 상기 베이스에 부착되는 이동부재를 포함하고, 상기 베이스는 상기 AWG와 각각 부착되고 서로 분리된 제1 고정부, 제2 고정부와, 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격인 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 탄성부를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시키는, 온도 무의존성 AWG가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평면기판은, 상기 입력 도파로와 상기 입력 슬랩도파로 사이 또는 상기 입력 슬랩도파로 내에서 형성된 절단면에 의해 상기 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩과 상기 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩으로 분리될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 고정부는 상기 제1 서브 칩에 부착되고, 상기 제2 고정부는 상기 제2 서브 칩에 부착되며, 상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 제1 서브 칩을 상기 절단면을 따라 평행 이동시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 온도 보상 모듈을 이용한 온도 무의존성 AWG의 제작 방법으로서, 입력 도파로, 입력 슬랩도파로, 어레이도파로, 출력 슬랩도파로, 출력 도파로로 구성된 광도파열 격자 평면기판을 준비하는 단계, 상기 온도 보상 모듈을 상기 AWG의 상부 또는 하부에 배치하는 단계 및 상기 AWG에 상기 온도 보상 모듈을 부착하는 단계를 포함하고, 상기 온도 보상 모듈은, 상기 AWG에 부착되는 베이스 및 상기 베이스에 부착되는 이동부재를 포함하고, 상기 베이스는 상기 AWG와 각각 부착되고 서로 분리된 제1 고정부, 제2 고정부와, 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격인 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 탄성부를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시키는, 온도 무의존성 AWG의 제작 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 보상 모듈을 상기 AWG의 상부 또는 하부에 배치하는 단계는, 상기 AWG를 상기 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩 및 상기 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩으로 분리하는 절단면을 상기 홀 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입력 도파로와 상기 입력 슬랩도파로 사이 또는 상기 입력 슬랩도파로 내에서 상기 AWG를 상기 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩과 상기 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩으로 분리되도록 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 AWG에 상기 온도 보상 모듈을 부착하는 단계는, 상기 제1 고정부를 상기 제1 서브 칩에 부착하고, 상기 제2 고정부를 상기 제2 서브 칩에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 AWG에 상기 온도 보상 모듈을 부착하는 단계는, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부에서 각각 돌출된 평면인 슬릿에 접착제를 도포하는 단계 및 상기 제1 고정부의 슬릿을 제1 서브 칩에 부착하고, 상기 제2 고정부의 슬릿을 상기 제2 서브 칩에 부착하는 단계를 포함하고, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 각각은, 슬릿과 다른 부분을 단절하여 상기 접착제가 흐르는 것을 방지하기 위해 오목한 형상을 갖는 댐을 포함할 수 있다.

본 발명은 정밀한 수평 운동이 가능한 온도 보상 모듈을 통해 AWG의 절단면을 쉽게 정렬하고, 상하 절단면의 간격, 단차의 변화 없이 정밀하게 수평 이동이 가능한 온도 무의존성 AWG를 제공한다. 이를 통해, 운동 상하면 양단에 열 보상 물질을 용이하게 적용할 수 있고, 온도 변화에 무관하게 AWG 소자의 광학 중심 파장을 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한, 하나의 모듈화된 온도 보상 모듈을 간단히 칩에 부착함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 궁극적으로 제품의 신뢰성과 생상성을 높일 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일반적인 AWG 구조를 도시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈의 기본 구조를 도시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈과 AWG의 정렬 형태를 도시한다.

도 4a 내지 4f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈의 제1 응용형의 구조를 도시한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈의 제2 응용형의 구조를 도시한다.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈의 상면 및 측면 구조를 도시한다.

도 7a 내지 7c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다양한 구조의 온도 보상 모듈이 부착된 AWG의 예를 도시한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 무의존성 AWG는 입력 도파로(1)와 입력 슬랩도파로(2) 사이 혹은 입력 슬랩도파로(2) 내부를 절단하여 온도 변화에 따라 입력되는 광 위치를 변화시킴으로써 중심 파장의 변화를 보상한다. 이를 위해, 온도 무의존성 AWG의 절단면을 쉽게 정렬하고 열 보상 물질의 팽창/수축에 따른 정밀한 수평 이동을 가능하게 하기 위한 온도 보상 모듈의 구조가 이하 도 2 내지 도 5에서 도시된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈(20)의 기본 구조를 도시한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈(20)의 기본 구조는 베이스(21)와 이동부재(25)를 포함한다.

베이스(21)는 AWG 기판에 부착되어 AWG 절단 부분 간의 정렬을 쉽게 하고, 베이스(21)의 일부에 부착된 이동부재(25)의 팽창 및 수축에 따라 AWG의 절단된 부분의 정밀한 수평운동을 보조한다. 이를 위해, 베이스(21)는 제1 고정부(22), 제2 고정부(23) 및 제1 고정부(22)와 제2 고정부(23)를 연결하는 탄성부(24)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 바람직하게, 베이스(21)는 일체형으로 하나의 원재료로부터 제1 고정부(22), 제2 고정부(23) 및 탄성부(24)를 포함하는 형태로 가공되어 형성될 수 있으며, 변형 가공이 용이하다. 베이스(21)는 열 보상 물질인 이동부재(25)와 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion)가 크게 차이 나는 물질로 제조되는 경우 온도 보상 효과를 극대화할 수 있다. 예를 들어, 이동부재(25)는 열팽창계수가 큰 금속 재질이 사용되는 것이 일반적이다. 베이스(21)는 예를 들어 이보다 열팽창 계수가 작은 금속, 플라스틱, 실리콘 및 실리카계 물질로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 베이스(21)는 AWG 기판과 같은 재질로 제조될 수 있다. 이를 통해, 베이스(21)와 AWG 기판이 부착되었을 때 서로 다른 열팽창계수로 인한 뒤틀림 등을 방지할 수 있다.

제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)는 AWG에 고정 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)를 AWG 칩에 고정 부착하는 데에 에폭시와 같은 접착제가 사용될 수 있으나, 반드시 접착제에 의해서만 고정될 수 있는 것은 아니다. 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)를 AWG 칩에 고정 부착할 수 있는 다양한 형태의 부재가 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 이동부재(25)는 제1 고정부(22) 측에 부착되어 온도에 따른 팽창/수축을 통해 AWG의 분리된 부분의 직선 운동을 야기하고, 이를 통해 온도에 따른 광특성 변화를 보상할 수 있다.

탄성부(24)는 이동부재(25)의 팽창/수축에 따라 직선 이동이 가능하도록 변형될 수 있으나 원래 형태로 복원되는 탄성을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성부(24)는 판 스프링 형상으로, 매우 얇게 가공된 지지대(26) 및 지지대(26)의 양단과 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)를 각각 연결하는 레그부(27)를 포함할 수 있다. 지지대(26) 및 지지대(26)와 평행한 레그부(27)의 수평 부분은 요구 탄성도에 따라 수 mm 이하의 폭을 갖도록 매우 얇게 가공될 수 있다. 도 2에는 레그부(27)가 고정부(22, 23)와 지지대(26)를 'ㄹ'자 형태로 직각으로 연결하는 구조만 도시하고 있으나 이것은 일 실시 예에 불과하며, 탄성을 가지고 고정부의 직선 이동을 보조하는 어떤 형상도 가능하다. 예를 들어, 'ㄹ'형 탄성부(24)가 대칭구조로 좌우로 연결된 상하 평면(제1 및 제2 고정부)은 두 개의 원운동이 서로 상쇄됨으로써 정밀한 수평운동이 가능하다. 동시에 수직으로 두꺼운 구조의 탄성부(24)는 수직운동은 억제되므로 상하평판의 수평 운동시 수직 단차 변화가 거의 없게 된다. 즉, 탄성부(24)의 두께는 수 mm 내외로 제작되어 수직운동을 억제할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈(20)과 AWG의 정렬 형태를 도시한다.

도 3을 참조하면, 온도 보상 모듈(20)의 베이스(21)가 AWG에 고정 부착될 때, 제1 고정부(22)는 제1 서브 칩(10a)에 부착되고, 제2 고정부(23)는 제2 서브 칩(10b)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)를 AWG 칩에 고정 부착하는 데에 에폭시와 같은 접착제가 사용될 수 있으나, 반드시 접착제에 의해서만 고정될 수 있는 것은 아니다. 이 때, 온도 보상 모듈(20)의 베이스(21)는 AWG의 상부 또는 하부에 부착될 수 있다. AWG의 절단면(6)은 입력 도파로(1)와 입력 슬랩도파로(2) 사이를 절단하여 형성되거나, 입력 슬랩도파로(2) 내부에서 형성될 수 있으며, 이에 따라 AWG의 제1 서브 칩(10a)은 입력 도파로(1)를 포함하고 제2 서브 칩(10b)은 입력 슬랩도파로(2)를 포함한다.

온도 보상 모듈(20)의 베이스(21)는 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)가 별개로 이동할 수 있도록 사이에 홀(31)을 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 온도 보상 모듈(20)과 AWG를 정렬하는 경우, AWG의 절단면(6)이 홀(31)에 포함되도록 하여 제1 서브 칩(10a)이 제2 서브 칩(10b)과 별개로 이동이 가능하도록 배치한다. 베이스(21)는 하나의 원재료로부터 가공되어 일체형으로 제작될 수 있으며, 이 때문에 입력 도파로(1)를 포함하는 영역인 제1 서브 칩(10a)과 입력 슬랩도파로(2)를 포함하는 영역인 제2 서브 칩(10b)의 높이를 정확히 맞출 수 있는 구조일 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀(31)의 중심선과 AWG의 절단면(6)이 일치하도록 배치하고, 제1 고정부(22)를 제1 서브 칩(10a)에 고정시키고 제2 고정부(23)를 제2 서브 칩(10b)에 고정시키는 경우, 제1 고정부(22)에 부착된 이동부재(25)의 팽창/수축에 따라 제1 고정부(22)에 고정된 제1 서브 칩(10a)도 수평 이동하게 된다. 이 때, 수평 이동은 탄성부(24)에 의해 보조되고, 정렬 허용 오차(예: 0.0005mm) 내에서 이동 가능한 온도 무의존성 AWG의 제작이 가능하다. 예를 들어, 'ㄹ'형 탄성부(24)가 대칭구조로 좌우로 연결된 제1 및 제2 고정부는 두 개의 원운동이 서로 상쇄됨으로써 정밀한 수평운동이 가능하다. 또한, 수직으로 두꺼운 구조(예: 수 mm)의 탄성부(24)는 수직운동은 억제되므로 상하평판의 수평 운동시 수직 단차 변화가 거의 없이 정밀한 수평 이동이 가능하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 온도 무의존성 AWG의 제작 과정에서 AWG를 제1 서브 칩(10a)과 제2 서브 칩(10b)으로 절단하는 단계는 온도 보상 모듈(20)을 AWG에 부착하기 전에 수행될 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 순서에 따라 제작되어야 하는 것은 아니며, 온도 무의존성 AWG는 온도 보상 모듈(20)을 AWG에 부착된 후에 절단면(6)이 온도 보상 모듈(20)의 홀 내부에 위치되도록 AWG를 절단하는 방식으로 간단하게 제작할 수도 있다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈(20)의 제1 응용형의 상판 및 하판 구조를 도시한다.

도 4a 및 4b를 참조하면, 온도 보상 모듈(20)의 제1 응용형은 베이스의 기본형에서 제2 고정부(23)로부터 연장되어 이동부재(25)의 양단이 일체형 베이스 상판(41)에서 고정 부착될 수 있는 구조로 형성된다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 베이스 상판(41)은 AWG의 상부 또는 하부에 부착되고, 베이스 하판(42)은 베이스 상판(41)에서 AWG가 부착되는 반대면에 부착될 수 있다. 이동부재(25)의 일단은 제1 고정부(22)에 고정되고, 타단은 베이스 하판(42)에 고정된다. 베이스 하판(42)은 이동부재(25)의 수평 이동을 가이드하기 위한 가이드 홀(43)을 더 포함할 수 있다. 베이스 하판(42)이 지면과 맞닿아 위치하더라도 이동부재(25)의 팽창/수축이 방해 받지 않게 하기 위해, 베이스 하판(42)의 두께는 이동부재(25)의 두께보다 두껍게 제작될 수 있으며, 이동부재(25)는 가이드 홀(43) 내에서 지면에 접촉하지 않도록 양단이 각각 베이스 상판(41)과 베이스 하판(42)에 고정될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 도 4a 및 4b와 같은 형태로 베이스 상판 및 하판은 일체형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따라, 도 4c는 베이스 상판(41)만으로 구성된 온도 보상 모듈(20)의 제1 응용형의 변형 예를 도시한다. 도 4c를 참조하면, 베이스 상판(41)과 다른 형태의 베이스 하판을 따로 제작하지 않고, 베이스 상판(41)에 바로 이동부재(25)를 고정시킬 수 있다. 이동부재(25)의 양단은 제1 고정부(22)와 이와 평행한 베이스 상판(41)에 각각 고정되는 제1 위치(①)에 장착되거나, 제1 고정부(22)의 확장 영역(44)과 베이스 상판(41)의 하단부의 확장 영역(45)에 각각 고정되는 제2 위치(②)에 장착될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따라, 도 4d 및 4f는 베이스 상판(41)만으로 구성된 온도 보상 모듈(20)의 제1 응용형의 다른 변형 예들을 도시한다.

도 4d를 참조하면, 베이스 상판(41)과 다른 형태의 베이스 하판을 따로 제작하지 않고, 베이스 상판(41)에 바로 이동부재(25)를 고정시키는 형태이다. 특히, 제1 고정부(22)와 베이스 상판(41)이 이동부재(25)를 장착하기 위한 구조로 가공되어, 이동부재(25)의 양단은 각각 제1 고정부(22)의 함몰 영역과 베이스 상판(41) 하단부의 함몰 영역에 각각 고정 장착될 수 있다. 예를 들어, 이동부재(25)의 양단이 나사로 고정 가능한 구조이거나, 이동부재(25) 자체가 거대한 나사 형태로 제작될 수 있다. 이동부재(25)는 나사의 조임을 통해 베이스에 간단하게 고정될 수 있고, 칩을 원하는 위치에 정렬시킬 수 있다.

도 4e를 참조하면, 도 4d와 같이 제1 고정부(22)와 베이스 상판(41)의 이동부재(25) 접착 부위를 따로 가공하지 않고, 종전과 같은 직선 형으로 제작할 수 있다. 이동부재(25)의 양단은 각각 제1 고정부(22)의 단부와 이와 평행한 베이스 상판(41) 하단부에 각각 고정 장착될 수 있다. 이 때, 이동부재(25)의 형태는, 열 보상 물질만으로 제작되어 부탁되는 이동부재(25) 형태이거나, 열 보상 물질 양단에 각각 다른 재질의 부착부를 연결한 형태의 이동부재(25')일 수 있다. 열 보상 물질 양단에 각각 다른 재질의 부착부는 제1 고정부(22)와 베이스 상판(41)과 동일한 재질일 수 있으며, 금속, 플라스틱, 실리콘 또는 실리카계 물질로 제작될 수 있다.

도 4f를 참조하면, 도 4e와 같이 제1 고정부(22)와 베이스 상판(41)의 이동부재(25) 접착 부위를 따로 가공하지 않고, 종전과 같은 직선 형으로 제작하는 형태이나 이동부재(25)의 형태를 달리할 수 있다. 이 때, 이동부재(25)의 형태는, 열 보상 물질 일단에 제1 고정부(22)와 부착하기 위한 제1 부착부(25-1)를 연결하고, 열보상 물질의 타단에 베이스 상판(41)에 부착하기 위한 제2 부착부(25-2)를 포함할 수 있다. 제2 부착부는, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제1 부착부(25-1)와의 접착 간격을 좁히기 위해 연장된 형태일 수 있다. 열 보상 물질은 최소한으로 요구되는 길이가 있으므로, 열 보상 물질의 양단에 부착부를 형성하는 것보다 이러한 형태로 제1 부착부(25-1)와 제2 부착부(25-2)의 간격을 조절함으로써 베이스 상판(41)의 폭을 줄일 수 있다. 이를 통해, 경제적인 온도 보상 모듈(20)의 제작이 가능할 수 있다. 제1 부착부(25-1)와 제2 부착부(25-2)는 제1 고정부(22)와 베이스 상판(41)과 동일한 재질일 수 있으며, 금속, 플라스틱, 실리콘 또는 실리카계 물질로 제작될 수 있다.

예를 들어, 온도 보상 모듈(20)의 제1 응용형은 확장 일체형으로서 평면기판을 단순 절삭하여 제조될 수 있고, 변형 가공이 용이한 판형 수평운동 모듈일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 온도 보상 모듈(20)의 베이스는 AWG 기판 전체를 수용할 수 있는 크기로 제작될 수 있고, 이를 통해 AWG 기판의 정렬 및 수평운동이 더욱 정밀하게 보조될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈(20)의 제2 응용형의 구조를 도시한다.

도 5를 참조하면, 온도 보상 모듈(20)의 제2 응용형은 베이스 상판(41')은 베이스의 기본형과 동일하고, 베이스 하판(42')이 제2 고정부(23)의 일면에 고정 부착되도록 형성된다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 베이스 상판(41')은 AWG의 상부 또는 하부에 부착되고, 베이스 하판(42')은 베이스 상판(41')에서 AWG가 부착되는 제2 고정부(23)의 반대면에 부착될 수 있다. 이동부재(25)의 일단은 제1 고정부(22)에 고정되고, 타단은 베이스 하판(42')에 고정된다. 다른 실시 예에 따라, 도 5와 같은 형태로 베이스 상판 및 하판은 일체형으로 형성될 수 있다.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상 모듈(20)의 상면 및 측면 구조를 도시한다.

도 6a를 참조하면, 베이스(21)는 상면에 AWG 기판의 부착을 보조하기 위한 슬릿(slit)(51)과 댐(dam)(52) 구조를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 베이스(21)의 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23)는 각각 AWG의 입력 도파로(1)를 포함하는 제1 서브 칩(10a) 및 슬랩도파로(2)를 포함하는 제2 서브 칩(10b)에 고정 부착될 수 있는데, 이 때 다양한 고정 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 에폭시와 같은 액상 접착 재료가 사용되는 경우 제1 고정부(22) 및 제2 고정부(23) 이외의 부위에 액상 접착 재료가 흐르는 것을 방지할 필요가 있다. 탄성부(24) 등이 AWG에 부착되어 본연의 기능을 하지 못하게 되는 것을 방지하기 위함이다. 이를 위해, 도 6a 및 6c에 도시된 바와 같이 베이스(21)의 상면에 슬릿(51)과 댐(52) 구조를 포함함으로써 액상 접착 재료의 흐름을 방지할 수 있다. 슬릿(51)과 댐(52) 구조는 반드시 포함되어야 하는 것은 아니며, 접착 재료를 정밀하게 도포하는 방식으로 동일한 목적을 달성 할 수 있다. 도 6b 및 6c를 참고하면, 베이스(21)의 저면에도 슬릿(53)구조를 포함할 수 있으며, 액상 접착 재료의 흐름을 방지하면서 베이스 하판(42, 42') 구조가 부착될 수 있다.

도 7a 내지 7c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다양한 구조의 온도 보상 모듈(20)이 부착된 AWG의 예를 도시한다.

도 7a를 참조하면, 온도 보상 모듈(20)의 기본형이 장착된 AWG가 도시된다. 베이스(21)의 제1 고정부(22)는 AWG의 제1 서브 칩(10a)에 고정되고, 제2 고정부(23)는 AWG의 제2 서브 칩(10b)에 고정된다. 두 부분(10a, 10b)으로 절단된 AWG의 절단면(6)이 베이스(21)의 홀(31) 내에 위치하도록 배치되어, 열 보상 물질로 이루어진 이동부재(25)에 의해 제1 서브 칩(10a)이 절단면(6)을 따라 수평 이동되도록 한다. 이를 통해, 온도 보상 모듈(20)의 기본형이 장착된 AWG는 온도 변화에 따른 중심 파장의 변화를 보상하여 온도 무의존성 AWG를 달성할 수 있다.

도 7b를 참조하면, 온도 보상 모듈(20)의 제1 응용형이 장착된 AWG가 도시된다. 베이스 상판(41)의 제1 고정부(22)는 AWG의 제1 서브 칩(10a)에 고정되고, 제2 고정부(23)는 AWG의 제2 서브 칩(10b)에 고정된다. 두 부분(10a, 10b)으로 절단된 AWG의 절단면(6)이 베이스 상판(41)의 홀(31) 내에 위치하도록 배치되어, 열 보상 물질로 이루어진 이동부재(25)에 의해 제1 서브 칩(10a)이 절단면(6)을 따라 수평 이동되도록 한다. 이동부재(25)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 방해 없이 직선 팽창/수축이 가능하도록 가이드 홀(43) 내에 배치될 수 있다.

도 7c를 참조하면, 온도 보상 모듈(20)의 제2 응용형이 장착된 AWG가 도시된다. 베이스 상판(41')의 제1 고정부(22)는 AWG의 제1 서브 칩(10a)에 고정되고, 제2 고정부(23)는 AWG의 제2 서브 칩(10b)에 고정된다. 두 부분(10a, 10b)으로 절단된 AWG의 절단면(6)이 베이스 상판(41')의 홀(31) 내에 위치하도록 배치하여, 열 보상 물질로 이루어진 이동부재(25)에 의해 제1 서브 칩(10a)이 절단면(6)을 따라 수평 이동되도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 도 7a 내지 7c의 온도 보상 모듈(20)은 확장 일체형으로서 평면기판을 단순 절삭하여 제조될 수 있고, 변형 가공이 용이한 판형 수평운동 모듈일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 온도 보상 모듈(20)의 베이스는 AWG 기판 전체를 수용할 수 있는 크기로 제작될 수 있고, 이를 통해 AWG 기판의 정렬 및 수평운동을 더욱 정밀하게 보조할 수 있다. 이 때, 예를 들어, 이동부재(25)의 양단이 나사로 고정 가능한 구조이거나, 이동부재(25) 자체가 거대한 나사 형태로 제작될 수 있다. 이동부재(25)의 나사 형태를 통해 베이스에 간단하게 고정될 수 있고, 나사의 조절을 통해 칩을 원하는 위치에 정렬시킬 수 있다.

상술한 구체적인 실시예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

AWG에 장착하여 외부 온도 변화를 수동적으로 보상하기 위한 온도 보상 모듈로서,

상기 AWG에 부착되는 베이스; 및

상기 베이스에 부착되는 이동부재;를 포함하고,

상기 베이스는 상기 AWG의 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩에 부착되는 제1 고정부, 상기 AWG의 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩에 부착되는 제2 고정부, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격으로서 상기 AWG를 제1 서브 칩 및 제2 서브 칩으로 분리하는 절단면을 상기 간격 내에 포함하도록 배치되는 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 'ㄹ'형 탄성부를 포함하고,

상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 제1 서브 칩을 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시키는, 온도 보상 모듈.
제1항에 있어서,

상기 베이스는 상기 AWG 칩 전체를 수용할 수 있는 크기로 확장된, 온도 보상 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 고정부 및 제2 고정부 각각은,

상기 AWG를 고정하기 위한 접착제를 도포하도록 돌출된 평면인 슬릿; 및

상기 슬릿을 다른 부분과 단절하여 상기 접착제가 흐르는 것을 방지하기 위해 오목한 형상을 갖는 댐;을 포함하는, 온도 보상 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 베이스는,

상기 AWG에 부착되는 베이스 상판; 및

상기 베이스 상판의 상기 AWG가 부착되는 면의 반대면에 형성되고 상기 이동부재의 일단이 부착되는 베이스 하판;을 포함하는, 온도 보상 모듈.
제4항에 있어서,

상기 베이스 상판 및 상기 베이스 하판은 일체형으로 형성되는, 온도 보상 모듈.
제4항에 있어서,

상기 베이스 하판은 상기 이동부재의 직선 운동을 가이드하기 위한 가이드 홀을 포함하는, 온도 보상 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 이동부재는 상기 베이스보다 열팽창계수가 큰 물질로 제조되고,

상기 베이스는 상기 이동부재보다 열팽창계수가 작은 금속, 플라스틱, 실리콘 및 실리카계 물질 중 하나로 제조되는, 온도 보상 모듈.
온도 무의존성 AWG로서,

입력 도파로, 입력 슬랩도파로, 어레이도파로, 출력 슬랩도파로, 출력 도파로로 구성된 광도파열 격자 평면기판을 포함하고,

상기 평면기판은 상부 또는 하부에 온도 보상 모듈을 장착하고,

상기 온도 보상 모듈은, 상기 AWG에 부착되는 베이스 및 상기 베이스에 부착되는 이동부재를 포함하고,

상기 베이스는 상기 AWG와 각각 부착되고 서로 분리된 제1 고정부, 제2 고정부와, 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격인 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 'ㄹ'형 탄성부를 포함하고,

상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시키는, 온도 무의존성 AWG.
제8항에 있어서,

상기 평면기판은, 상기 입력 도파로와 상기 입력 슬랩도파로 사이 또는 상기 입력 슬랩도파로 내에서 형성된 절단면에 의해 상기 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩과 상기 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩으로 분리되는, 온도 무의존성 AWG.
제9항에 있어서,

상기 제1 고정부는 상기 제1 서브 칩에 부착되고, 상기 제2 고정부는 상기 제2 서브 칩에 부착되며,

상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 제1 서브 칩을 상기 절단면을 따라 평행 이동시키는, 온도 무의존성 AWG.
온도 보상 모듈을 이용한 온도 무의존성 AWG의 제작 방법으로서,

입력 도파로, 입력 슬랩도파로, 어레이도파로, 출력 슬랩도파로, 출력 도파로로 구성된 광도파열 격자 평면기판을 준비하는 단계;

상기 온도 보상 모듈을 상기 AWG의 상부 또는 하부에 배치하는 단계; 및

상기 AWG에 상기 온도 보상 모듈을 부착하는 단계;를 포함하고,

상기 온도 보상 모듈은, 상기 AWG에 부착되는 베이스 및 상기 베이스에 부착되는 이동부재를 포함하고,

상기 베이스는 상기 AWG와 각각 부착되고 서로 분리된 제1 고정부, 제2 고정부와, 제1 고정부 및 제2 고정부 사이의 간격인 홀 및 상기 제1 고정부의 직선 이동을 보조하고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부를 연결하는 'ㄹ'형 탄성부를 포함하고,

상기 이동부재는 상기 제1 고정부에 부착하여 상기 AWG의 온도 변화에 따른 중심 파장 변화를 감소시키는 방향으로 수평 이동시키는, 온도 무의존성 AWG의 제작 방법.
제11항에 있어서,

상기 온도 보상 모듈을 상기 AWG의 상부 또는 하부에 배치하는 단계는,

상기 AWG를 상기 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩 및 상기 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩으로 분리하는 절단면을 상기 홀 내에 배치하는 단계를 포함하는, 온도 무의존성 AWG의 제작 방법.
제11항에 있어서,

상기 입력 도파로와 상기 입력 슬랩도파로 사이 또는 상기 입력 슬랩도파로 내에서 상기 AWG를 상기 입력 도파로를 포함하는 제1 서브 칩과 상기 입력 슬랩도파로를 포함하는 제2 서브 칩으로 분리되도록 절단하는 단계를 더 포함하는, 온도 무의존성 AWG의 제작 방법.
제13항에 있어서,

상기 AWG에 상기 온도 보상 모듈을 부착하는 단계는,

상기 제1 고정부를 상기 제1 서브 칩에 부착하고, 상기 제2 고정부를 상기 제2 서브 칩에 부착하는 단계를 포함하는, 온도 무의존성 AWG의 제작 방법.
제13항에 있어서,

상기 AWG에 상기 온도 보상 모듈을 부착하는 단계는,

상기 제1 고정부 및 제2 고정부에서 각각 돌출된 평면인 슬릿에 접착제를 도포하는 단계; 및

상기 제1 고정부의 슬릿을 상기 제1 서브 칩에 부착하고, 상기 제2 고정부의 슬릿을 상기 제2 서브 칩에 부착하는 단계를 포함하고,

상기 제1 고정부 및 제2 고정부 각각은, 슬릿과 다른 부분을 단절하여 상기 접착제가 흐르는 것을 방지하기 위해 오목한 형상을 갖는 댐을 포함하는, 온도 무의존성 AWG의 제작 방법.