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KR20140063143A - An optical splitter having good polarization characteristic and wavelength uniformity - Google Patents

An optical splitter having good polarization characteristic and wavelength uniformity Download PDF

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KR20140063143A
KR20140063143A KR1020120130158A KR20120130158A KR20140063143A KR 20140063143 A KR20140063143 A KR 20140063143A KR 1020120130158 A KR1020120130158 A KR 1020120130158A KR 20120130158 A KR20120130158 A KR 20120130158A KR 20140063143 A KR20140063143 A KR 20140063143A
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KR
South Korea
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waveguide
optical
asymmetric
output
optical waveguide
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Withdrawn
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KR1020120130158A
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Korean (ko)
Inventor
곽승찬
문형명
김진봉
표진구
Original Assignee
주식회사 피피아이
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Publication date
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Abstract

본 발명은 광통신분야 등에서 이용하고 있는 광 도파로 분배기 소자로써, 더욱 상세하게는 비대칭 구조를 이용하여 광의 일부를 분기하여 광 신호를 모니터 하거나 특정한 분기비를 갖는 광도파로 탭 커플러 소자를 제작하는 것이다. 입력단에 연결된 테이퍼의 구조를 비대칭 형태로 설계하여 테이퍼 길이와 폭을 조절하고, 두 개의 출력단 도파로 폭을 적절하게 조절하는 구조를 포함하는 비대칭 테이퍼를 갖는 Y 분기형 광도파로 탭 커플러 구조이다. 이와 마찬가지로 한 개의 입력단 도파로 구조에서 한쪽 도파로의 폭이 좁은 도파로를 결합하여 각도를 조절함으로써 주 도파로와 탭 도파로의 파워 비를 일정하게 조절할 수 있는 구조를 포함한 비대칭 Y분기 구조의 광도파로 탭 커플러관한 것이다. 상기 광도파로 탭 커플러는 넓은 파장 영역에 걸쳐서 한 개의 입력단으로 입사하는 광의 파워가 두 개의 출력단으로 다시 출사할 때 광손실과 편광 의존성이 적으면서 일정한 분기 비율을 갖는 1 X 2 구조의 비대칭 도파로 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an optical waveguide splitter element used in the field of optical communication, and more particularly to an optical waveguide tap coupler element having a specific splitting ratio by monitoring an optical signal by branching a part of light using an asymmetric structure. A Y-branch type optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric taper including a structure for designing a taper structure connected to an input end in an asymmetric shape to control a taper length and a width and appropriately controlling two output waveguide widths. Similarly, the present invention relates to an optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure including a structure in which the power ratio of the main waveguide and the tap waveguide can be constantly adjusted by combining the waveguide having a narrow width of one waveguide in one input waveguide structure . The optical waveguide tap coupler has an asymmetric waveguide structure of 1 x 2 structure having a constant branching ratio with less optical loss and polarization dependency when the power of light incident on one input end over a wide wavelength range is emitted again to two output terminals .

Description

편광 특성과 파장 균일도가 우수한 광분배기{AN OPTICAL SPLITTER HAVING GOOD POLARIZATION CHARACTERISTIC AND WAVELENGTH UNIFORMITY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an optical splitter,

본 발명은 광통신분야 등에서 이용하고 있는 광 도파형 분배기 소자에 관한것으로, 더욱 상세하게는 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 소자로 넓은 파장 영역에 걸쳐서 입력단으로 입사하는 광의 파워가 출력단으로 다시 출사할 때 광손실과 편광 의존성이 적으면서 일정한 파워 비를 갖는 광도파형 탭 커플러 관한 것이다. 인터넷을 비롯한 광대역 멀티미디어 수요가 증가함에 따라 가입자망의 고도화가 통신 산업에서 가장 큰 관심이 되고 있으며, 광가입자망(FTTH: Fiber To The Home) 기술은 그 핵심에 있다고 할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide type divider element used in an optical communication field, and more particularly, to a Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler element having an asymmetric taper structure, To a light waveguide tap coupler having a constant power ratio with little light loss and polarization dependency when outputting back to the output stage. As the demand for broadband multimedia including the Internet increases, the advancement of the subscriber network is becoming the greatest interest in the telecommunication industry, and the fiber to the home (FTTH) technology is at the core.

광가입자망 기술은 전달망과 가입자간을 연결하기 위한 전송장치와 전송매체 등의 설비로 구성되며, 고속 액세스전송은 일반적으로 가입자에게 수 Mb/s 사용대역을 제공하는 기술을 말한다. 광가입자망의 구축을 함에 있어서 사용되는 PON(Passive optical Network)방식은 광가입자망에서 서비스의 제공자인 중앙기지국과 수요자인 가입자들을 오직 수동 광소자만을 이용하여 연결한 네트워크로서, 다중화된 음성, 데이터 또는 비디오 서비스를 포함한 데이터 신호를 동시에 전송하는 방식이다. 이런 PON시스템에서 광파워를 효과적으로 분배해주는 소자가 도파로 형 광분배기 소자이다.The optical network technology consists of a transmission device and a transmission medium for connecting the transmission network and the subscriber, and the high-speed access transmission is generally a technique of providing a bandwidth of several Mb / s to the subscriber. The passive optical network (PON) scheme used in constructing an optical network is a network in which a central base station, which is a provider of a service in the optical network, and subscribers, which are users, are connected using only passive optical fibers, Or a data signal including a video service is simultaneously transmitted. In this PON system, a device that effectively distributes optical power is a waveguide type optical splitter device.

PON시스템에서 네트워크 설계자가 더 쉽고 안정적이며 효과적인 시스템을 구현하기 위해 광분배기 소자가 필요하게 되는데 이는 한 개의 입력단을 가지고 N(=2,4,8,16,32,64) 개의 출력단에 광파워를 균일하게 분배하여 광신호를 가입자망에 전달하여 주는 광소자로 되어있다. 이런 광소자를 이용하여 각 가정까지 광선로를 포설하여 방송, 통신 등의 초고속 서비스를 제공하기 위해서는 광선로 관리에 대한 중요성이 커지게 된다. 광선로 관리를 위하여 광신호 중 일부를 분기하여 감시해야 만일 문제가 발생했을 때 효과적으로 대처할 수 있게 된다. 광 신호의 일부를 분기할 수 있는 소자를 탭 커플러라고도 하며 제작 형태에 따라 벌크형(bulk), 광섬유형(fiber), 도파로형(waveguide)으로 크게 분류할 수 있다. 벌크형은 마이크로 렌즈나 프리즘, 간섭막필터 등을 조합해서 구성되어 있으며 파장 의존성이 적은 소자를 제공할 수 있으나 조립 조정에 장시간을 필요로 하거나 신뢰성이나 가격, 소자 크기 등의 문제점이 있다. 광섬유형은 광섬유 자체를 구성 소재로 해서 연마나 융착, 늘림 공정을 거쳐서 구성되는 것으로 파장 의존성이 낮은 소자가 제작 가능하나 고도의 기술을 필요로 하며 재현성이 불량하고 양산에는 적합하지 않다는 결점을 가지고 있다. 도파로형은 설계되어진 광분배기 모양의 마스크를 가지고 포토리소그래피 공정을 이용하여 평면 기판상에 일괄 대량생산이 가능하고 재현성이나 소형 집적가능성 등에서 장래성 있는 기술로 주목되고 있다. In a PON system, a network designer needs an optical splitter device to implement a system that is easier, more reliable, and more efficient. This requires a single input stage to provide optical power to N (= 2,4,8,16,32,64) And is an optical device that distributes the optical signal to the subscriber network uniformly. In order to provide broadband services such as broadcasting and communication by installing optical lines to each household using such optical devices, the importance of optical line management becomes greater. In order to manage the optical path, a part of the optical signals should be branched for effective management when a problem occurs. A device capable of branching a part of an optical signal is also called a tap coupler and can be broadly classified into bulk, optical fiber, and waveguide depending on a manufacturing form. The bulk type is composed of a combination of microlenses, prisms, and interference filters, and can provide a device with little wavelength dependency. However, it requires a long time to adjust the assembly, and has problems such as reliability, price, and device size. The optical fiber type is composed of the optical fiber itself as the constituent material and is formed through the polishing, welding, and stretching processes, and it is possible to fabricate a device having low wavelength dependency, but it requires a high technology, has poor reproducibility and is not suitable for mass production . The waveguide type has attracted attention as a promising technique in reproducibility and possibility of miniaturization in bulk by mass production on a flat substrate using a photolithography process with a designed mask of an optical splitter.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평면 기판상에 광도파로 패턴을 형성하고 일련의 반도체 공정을 이용하여 대량 생산이 가능하고 소형화 하여 제품의 저가격화를 만드는 것이다. 또한 통신 영역의 넓은 파장에서 분기되는 손실의 균일성을 개선하고 편광손실의 문제점을 보완한 구조이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an optical waveguide pattern on a flat substrate, to be mass-produced using a series of semiconductor processes, In addition, it improves the uniformity of loss at the wide wavelength of the communication area and compensates for the problem of polarization loss.

본 발명의 목적은 평판현 광 분배기 도파로 소자로 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조를 설계 및 제작하거나, 또한 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조를 설계,제작하여 신호를 모니터 할 수 있는 도파로형 탭 커플러를 제작하는 것이다. It is an object of the present invention to design and fabricate a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric taper structure as a flat light distributor waveguide device or to design and manufacture a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure And to manufacture a waveguide type tap coupler capable of monitoring a signal.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광신호를 결합 또는 분기시키는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러를 개시한다. 상기 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는, 입력한 광신호에 대하여 출력1도파로(13)와 출력2도파로(14)의 폭이 다르고 비대칭 테이퍼(12) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 광도파로 탭 커플러의 폭확장부(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 비대칭 테이퍼의 길이(L1)은 300 ~ 2000um 사이의 값을 갖는다. 또한, 상기 비대칭 테이퍼의 입력폭(W1)은 5 ~ 8um 사이의 값을 갖는다. 또한, 상기 비대칭 테이퍼의 출력폭(W2)은 10 ~ 20um 사이의 값를 갖는다. 또한, 상기 비대칭 테이퍼의 각도(∠1)은 0.3 ~ 0.8도 사이의 값를 갖는다. According to an aspect of the present invention, there is provided a Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler for coupling or branching an optical signal according to an embodiment of the present invention. The Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler is characterized in that the output 1 waveguide 13 and the output 2 waveguide 14 have different widths and an asymmetric taper 12 structure with respect to the inputted optical signal. The optical waveguide tap coupler has a width expansion part (W G ) of 0.5 to 1.5 μm. In addition, the length L 1 of the asymmetric taper has a value between 300 and 2000 um. Also, the input width W 1 of the asymmetric taper has a value between 5 and 8 um. In addition, the output width (W 2 ) of the asymmetric taper has a value between 10 and 20 um. In addition, the angle (∠ 1 ) of the asymmetric taper has a value between 0.3 and 0.8 degrees.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광신호를 결합 또는 분기시키는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러가 개시된다. 상기 탭 커플러는 출력 도파로(32)의 도파로 폭(W8)이 연결하는 도파로(34)보다 작은 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 결합기 폭확장부(WG)은 0.5 ~ 1.5um인 것을 특징으로 하는 비대칭 구조를 갖는다. 또한, 상기 출력단 아래쪽 도파로(32)의 폭(W8)은 2 ~ 6 um인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 출력단 아래쪽 직선 도파로(32)의 길이(L2)는 50 ~ 700 um인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 출력단 아래쪽 도파로(32)와 출력단 위쪽 도파로(33) 사이의 각도(∠2)가 1 ~ 10 도인 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure for combining or branching an optical signal is disclosed. The tap coupler is characterized in that the waveguide width (W 8 ) of the output waveguide (32) is smaller than the waveguide (34) connected thereto. The width W G of the coupler is 0.5 to 1.5 μm. The width (W 8 ) of the output-stage lower waveguide 32 is 2 to 6 μm. In addition, the length (L 2 ) of the linear waveguide 32 below the output stage is 50 to 700 μm. Further, the angle ( 2 ) between the output stage lower waveguide (32) and the output stage upper waveguide (33) is 1 to 10 degrees.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 높은 탭 비율 (10~30%) 의 경우에, 넓은 영역의 파장에 걸쳐 균일한 광 분기율 가지면서 적은 편광손실을 갖기 때문에 채널 수를 늘려가면서 원하는 채널의 광분배기 광소자를 효과적으로 제작할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, in the case of a high tap ratio (10 to 30%) in a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure, a uniform optical branching ratio It is possible to effectively manufacture an optical distributor optical channel of a desired channel while increasing the number of channels.

마찬가지로 비대칭 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 낮은 탭 비율 (1~10%) 의 경우에 넓은 영역의 파장에 걸쳐 균일한 광 분기율 가지면서 적은 편광손실을 갖기 때문에 또한 채널 수를 늘려가면서 원하는 채널의 광분배기 광소자를 제작하거나 적은 파워 비를 가지고 광 신호모니터링 용도의 광 탭 커플러를 제작할 수 있다. Likewise, asymmetrical Y-branch type 1 × 2 optical waveguide tap couplers have a uniform optical branching rate and low polarization loss over a wide range of wavelengths at low tap ratios (1 to 10%), It is possible to fabricate an optical distributor optical device of a desired channel or fabricate an optical tap coupler for optical signal monitoring with a low power ratio.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.
도 2는 도 1에서 A의 확대도.
도 2a는 도 1에서 a-a'선의 단면도.
도 2b는 도 1에서 b-b'선의 단면도.
도 2c는 도 1에서 c-c'선의 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러.
도 4는 도 3에서 A의 확대도.
도 4a는 도 3에서 a-a'선의 단면도.
도 4b는 도 3에서 b-b'선의 단면도.
도 4c는 도 3에서 c-c'선의 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 70:30 분기 비 그래프.
도 6는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 80:20 분기 비 그래프.
도 7는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 90:10 분기 비 그래프.
도 8 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 99:1 분기 비 그래프.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 70:30 분기 비 그래프.
도 10는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 80:20 분기 비 그래프.
도 11는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 90:10 분기 비 그래프.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 Y 분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 99:1 분기 비 그래프.1 is a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view of A in Fig.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line a-a 'in FIG. 1; FIG.
2B is a cross-sectional view taken along the line b-b 'in FIG.
2C is a cross-sectional view taken along the line c-c 'in FIG.
3 is a 1x2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of A in Fig. 3; Fig.
4A is a cross-sectional view taken along the line a-a 'in FIG. 3;
4B is a cross-sectional view taken along the line b-b 'in FIG. 3;
4C is a cross-sectional view taken along the line c-c 'in FIG. 3;
5 is a graph of a 70:30 branching ratio according to wavelength in a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph of an 80:20 branching ratio according to wavelength in a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph of a 90:10 branching ratio along the wavelength in a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a 99: 1 branch ratio graph according to wavelength in a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph of a 70:30 branching ratio along a wavelength in a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph of a 80:20 branching ratio along a wavelength in a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph of a 90:10 branching ratio along a wavelength in a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph of a 99: 1 branching ratio according to wavelength in a 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric Y branch structure according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 비대칭구조의 광도파로 탭 커플러를 상세히 설명한다.Hereinafter, an asymmetrical optical waveguide tap coupler according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러이고 도2는 도 1에서 A의 확대도이며, 도 2a는 도 1에서 a-a'선의 단면도이고, 도 2b는 도 1에서 b-b'선의 단면도이며, 도 2c는 도 1에서 c-c'선의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러이고 4는 도 3에서 B의 확대도이며, 도 4a는 도 3에서 a-a'선의 단면도이고, 도 4b는 도 3에서 b-b'선의 단면도이며, 도 4c는 도 3에서 c-c'선의 단면도이고, 도 5 및 도 6는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조에서 분기 비에 따른 손실 그래프이다, 도 7 및 도 8는 본 발명의 일실시 예에 의한 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러 구조에서 분기 비에 따른 손실 그래프이다.1 is a Y-branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric tapered structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of A in FIG. 1, 1 is a cross-sectional view taken along the line b-b 'in FIG. 1, FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line c-c' 3 is an enlarged view of B in Fig. 3, Fig. 4A is a sectional view of a-a 'line in Fig. 3, Fig. 4B is a sectional view of line b-b' 3 and 4 are cross-sectional views taken along line c-c 'of FIG. 3, and FIGS. 5 and 6 are loss graphs according to a branching ratio in a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric tapered structure according to an embodiment of the present invention. 7 and FIG. 8 are diagrams showing the relationship between the branching ratio and the number of branches in the Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler structure having an asymmetric structure according to an embodiment of the present invention. It is a thread graph.

본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 비대칭 테이퍼 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 한 개의 입력단과 두 개의 출력단 사이에 비대칭 테이퍼 구조를 적용한 것이다. 출력단의 분기 비를 조절하기 위하여 비대칭 테이퍼의 길이와 비대칭 테이퍼에서 나오는 출력단 쪽의 도파로 폭의 비를 적당히 조절하여 출력단의 분기 비를 조절할 수 있다. 특징으로 출력단의 분기 되는 손실의 비가 넓은 파장 영역에서 균일한 값을 갖도록 설계하여 파장의존성을 완화하고 편광손실을 줄이도록 한 것이다.A Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure according to a preferred embodiment of the present invention is a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric taper structure between one input terminal and two output terminals will be. In order to control the branching ratio of the output stage, the ratio of the asymmetric taper and the output stage waveguide width from the asymmetric taper can be appropriately adjusted to control the branching ratio of the output stage. It is characterized in that the ratio of the branch loss at the output stage is designed to have a uniform value in a wide wavelength range, so that the wavelength dependency is reduced and the polarization loss is reduced.

즉, 상기 입력단은 입력도파로(11)로 구성하고, 상기 출력단은 제 1출력도파로(15) 및 제 2출력도파로(16)로 구성하며, 상기 입력단과 출력단 사이에 비대칭 테이퍼(12)와, 제1,2분기 출력연결도파로(13, 14) 로 구성된다.That is, the input end is composed of an input waveguide 11, and the output end is composed of a first output waveguide 15 and a second output waveguide 16. An asymmetric taper 12 is formed between the input end and the output end, And output connection waveguides 13 and 14 for the first and second branch.

상기 비대칭 테이퍼(12)는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 도파로(11)와 연결되고 비대칭형으로 특정한 각도(∠1)를 갖는 구조로 되어있다. 이 때 분기되는 파워 비에 따라 비대칭 테이퍼의 입력폭(W1)은 5um이고, 비대칭 테이퍼의 출력폭(W2)은 14um이고, 비대칭 테이퍼의 각도(∠1)은 0.5도 이고, 비대칭 테이퍼의 출력쪽 폭(W5)는 0.4 um 이고, 비대칭 테이퍼의 길이(L1)은 300 ~ 1000um가 바람직하다. 또한, 두 도파로의 출력단 쪽으로 분기되는 폭확장부(WG)는 0.8~ 1.2 um 로 설계 제작하였다.The asymmetric taper 12 is connected to the input waveguide 11 as shown in FIG. 2, and has an asymmetric shape with a specific angle? 1 . The input width W 1 of the asymmetric taper is 5 μm, the output width W 2 of the asymmetric taper is 14 μm, the angle ∠ 1 of the asymmetric taper is 0.5 degrees, The output side width W 5 is 0.4 μm, and the asymmetric taper length L 1 is preferably 300 to 1000 μm. In addition, the width extension (W G ) of the two waveguides is 0.8 ~ 1.2 μm.

이러한 본 발명의 비대칭 테이퍼 구조의 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 각각 밑면으로부터 실리카기판(55)과, 실리카 유리박막(50) 및 코어도파로(25, 35, 40, 45)로 단면이 구성된다. 다시 말해, 도 2a와 같이 입력도파로(11) 상의 단면도(도 1의 a-a'선)는 하나의 단일 모도 광 도파로로 구성되고, 도 2b는 비대칭 테이퍼(12)의 Y 분기 구조를 지나 제1분기출력연결 도파로(13)와 제2분기출력연결 도파로(14)의 단면도(도 1의 b-b'선)이다. 이는 분기되는 비율에 따라 단면 도파로의 코아 도파로 크기가 비대칭으로 구성되어 있다. 도 2c는 127um 또는 250um 간격의 출력도파로써 단일모드 광섬유와 결합하기 위하여 동일한 크기의 싱글모드 도파로(40,45)로 구성되어 있다.The Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler of the asymmetric tapered structure according to the present invention comprises a silica substrate 55, a silica glass thin film 50, and a core waveguide (not shown) 25, 35, 40, 45). 2 (a-a 'in FIG. 1) on the input waveguide 11 is constituted by one single mode optical waveguide as shown in FIG. 2a, Sectional view (b-b 'line in FIG. 1) of the first-branch output coupling waveguide 13 and the second branched-branch output coupling waveguide 14. This is because the core waveguide size of the single-sided waveguide is asymmetric depending on the branching ratio. FIG. 2C shows a single-mode waveguide 40, 45 of the same size for combining with a single-mode optical fiber by an output waveguide of 127um or 250um spacing.

상기와 같이 구성된 본 발명의 1 X 2 비대칭 테이퍼 구조의 Y분기 구조의 광도파로 탭 커플러는 넓은 영역의 통신 파장(1.25um ~ 1.65um)에서 70:30, 80:20, 90:10, 95:5, 98:2, 99:1의 분기 비율을 갖도록 설계한 것으로 본 발명의 실시 예는 다음과 같다.The optical waveguide tap coupler of the Y branch structure of the 1 x 2 asymmetric tapered structure of the present invention having the above structure has the characteristics of 70:30, 80:20, 90:10, 95: 5, 98: 2, and 99: 1, and the embodiments of the present invention are as follows.

상기 입력도파로는 제1출력도파로(15)와 제2출력도파로(16)로 분기되고 간격은 127um 또는 250um 의 간격을 가진다.The input waveguide branches to the first output waveguide 15 and the second output waveguide 16 and has an interval of 127 um or 250 um.

도 5 및 도 6 은 1 X 2 비대칭 테이퍼 구조의 Y분기 구조의 광도파로 탭 커플러의 파장에 따른 광손실을 나타낸 그래프로, 분기 비에 따라 출력단의 광 파워값이 넓은 파장영역에 걸쳐 균일한 값을 갖는 것을 확인했다. FIGS. 5 and 6 are graphs showing the optical loss according to the wavelength of the optical waveguide tap coupler of the Y branch structure of the 1 X 2 asymmetric tapered structure. The optical power value of the output end is divided into a uniform value .

마찬가지도, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 또 다른 구조인 비대칭 구조를 갖는 Y분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 한 개의 입력단과 두 개의 출력단 사이에 비대칭 Y 분기 구조를 적용한 것이다. 출력단의 분기 비를 조절하기 위하여 폭이 작은 가지형태의 도파로가 분기되는 구조로 되어있다. 폭이 작은 가지 형태의 도파로의 각도를 조절하여 출력단의 분기 되는 손실의 비가 넓은 파장 영역에서 균일한 값을 갖도록 설계하여 파장의존성을 완화하고 편광손실을 줄이도록 한 것이다.Likewise, the Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure, which is another structure according to the preferred embodiment of the present invention, includes a single input terminal and two output terminals Asymmetric Y branch structure. And a waveguide of a small branch shape is branched in order to adjust the branching ratio of the output terminal. And the ratio of the loss of the output end to the output loss is adjusted to have a uniform value in a wide wavelength region by adjusting the angle of the waveguide in the form of a small branch, thereby relieving the wavelength dependency and reducing the polarization loss.

즉, 상기 입력단은 입력도파로(31)로 구성하고, 상기 출력단은 제 1출력도파로(33) 및 제 2출력도파로(34)로 구성하며, 상기 입력단과 출력단 사이에 비대칭 Y 분기 구조의 폭이 작은 탭 출력 도파로(32)로 구성된다.That is, the input end is composed of the input waveguide 31, the output end is composed of the first output waveguide 33 and the second output waveguide 34, and the width of the asymmetric Y branching structure between the input end and the output end is small And a tap output waveguide 32.

상기 비대칭 Y 분기 구조는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 탭 출력도파로(32)는 입력 도파로(31)에서 분기되고 편광 손실을 고려하여 탭 출력도파로 폭(W8)은 단일모드 도파로에 비에 작게 제작되었고 분기 비율에 따라 특정한 각도(∠2)를 갖는 구조로 되어있다. 이 때 분기되는 파워 비에 따라 비대칭 Y 분기 탭 도파로의 폭(W8)은 4um이고, 탭 도파로와 단일 모드 도파로와 연결되는 도파로 폭(W9)는 2um 이고, 탭 도파로의 각도(∠2)은 1 ~ 8 도 이고, 탭 도파로(32) 길이는 100 ~ 500um가 바람직하다. 또한, 두 도파로의 출력단 쪽으로 분기되는 폭확장부(WG)는 0.8 ~ 1.2 um 로 설계 제작하였다.The asymmetric Y branching structure as shown in the Figure, a tap output waveguide 32 is branched from the input waveguide (31) by tapping the output waveguide width (W 8) considering the polarization loss in the non-single-mode waveguide, And has a specific angle ( 2 ) according to the branching ratio. The waveguide width W 9 connected to the tap waveguide and the single mode waveguide is 2 μm, and the angle (∠ 2 ) of the tap waveguide is 2 μm. The width W 8 of the asymmetric Y branching tap waveguide is 4 μm, And the length of the tap waveguide 32 is preferably 100 to 500 mu m. In addition, the width extension (W G ) of the two waveguides is 0.8 ~ 1.2 μm.

이러한 본 발명의 비대칭 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 상기 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 각각 밑면으로부터 실리카기판(55)과, 실리카 유리박막(50) 및 코어도파로(60, 65, 75, 80)로 단면이 구성된다. 다시 말해, 도 4a와 같이 입력도파로(31) 상의 단면도(도 3의 a-a'선)는 하나의 단일 모도 광 도파로로 구성되고, 도 4b는 비대칭 Y 분기 구조를 지나 탭출력도파로(32)의 단면도(도 2의 b-b'선)이다. 이는 탭 도파로의 폭이 작기 때문에 단면 도파로의 코아 도파로 크기가 비대칭으로 구성되어 있다. 도 4c는 127um 또는 250um 간격의 출력도파로써 단일모드 광섬유와 결합하기 위하여 동일한 크기의 싱글모드 도파로(33,34)로 구성되어 있다.3A through 3C, the asymmetric Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler of the present invention includes a silica substrate 55, a silica glass thin film 50, and core waveguides 60 and 65 , 75, 80). In other words, a cross-sectional view (a-a 'line in FIG. 3) on the input waveguide 31 is composed of one single mode optical waveguide as shown in FIG. 4A, (B-b 'line in Fig. 2). Since the width of the tap waveguide is small, the core waveguide size of the end surface waveguide is asymmetric. FIG. 4C shows a single-mode waveguide 33, 34 of the same size for combining with a single-mode optical fiber by an output waveguide of 127um or 250um spacing.

상기와 같이 구성된 본 발명의 비대칭 Y분기 구조의 1 X 2 광도파로 탭 커플러는 넓은 영역의 통신 파장(1.25um ~ 1.65um)에서 70:30, 80:20, 90:10, 95:5, 98:2, 99:1의 분기 비율을 갖도록 설계한 것으로 본 발명의 실시 예는 다음과 같다.The 1 x 2 optical waveguide tap coupler of the asymmetric Y branch structure of the present invention having the above structure is designed to have a wide wavelength range of 70:30, 80:20, 90:10, 95: 5, 98 : 2, and 99: 1, and the embodiment of the present invention is as follows.

상기 입력도파로는 제1출력도파로(33)와 제2출력도파로(34)로 분기되고 간격은 127um 또는 250um 의 간격을 가진다.The input waveguide branches to the first output waveguide 33 and the second output waveguide 34 and has an interval of 127 um or 250 um.

도 7 및 도 8 은 비대칭 Y분기 구조의 1 X 2 광도파로 탭 커플러에서 파장에 따른 광손실을 나타낸 그래프로, 분기 비에 따라 출력단의 광 파워값이 넓은 파장영역에 걸쳐 균일한 값을 갖는 것을 확인했다. 상기 광도파로는 실리카 기판 위에 SiO2 계열에 굴절률을 증가시키는 GeO2를 첨가하여 기판과 광도파간의 굴절률이 약 0.4 delta % ~ 0.45 delta %의 차이를 갖는 6um x 6um 정도의 코아도파로 크기로 광회로를 구성한 것이다.FIGS. 7 and 8 are graphs showing the optical loss according to wavelengths in the 1 X 2 optical waveguide tap coupler of the asymmetric Y branching structure. The optical power values of the output ends have a uniform value over a wide wavelength range Confirmed. The optical waveguide is formed by adding GeO 2 , which increases the refractive index to SiO 2 series, on the silica substrate, and a core waveguide size of about 6 μm × 6 μm having a refractive index difference of about 0.4 delta% to 0.45 delta% .

앞에서 설명된 본 발명의 일실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

본 발명은 주로 한쪽단의 출력의 값이 30 ~ 10 % 인 경우에 , 한 개의 입력단과, 두 개의 출력단 사이에 비 대칭형 테이퍼 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러를 이용하여 출력단의 도파로 폭을 상대적으로 조절하여 통신 영역의 파장에서 두 출력 포트의 파워비의 균일성과 편광 손실의 특성이 적은 소자의 제작에 관한 것이다. The present invention mainly uses a Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an input terminal and an output terminal and an asymmetrical taper structure between the output terminals when the output value of one end is 30 to 10% The present invention relates to the fabrication of a device in which the waveguide width is relatively controlled so that the power ratio of the two output ports at the wavelength of the communication area is uniform and the characteristics of polarization loss are small.

이때 상기 비대칭 테이퍼형 Y분기 광도파로 탭 커플러는 비대칭 출력단의 사이의 폭(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the width W G of the asymmetric output terminal of the asymmetric tapered Y branch optical waveguide tap coupler is 0.5 to 1.5 um.

또한, 상기 입력단에 연결된 비대칭 taper의 길이는 300 ~ 1000um와 입력단 비대칭 테이퍼의 폭은 5 ~ 8um 이고 출력단 비대칭 테이퍼의 폭은 10 ~ 20um 으로 구성되는 것이 바람직하다.The length of the asymmetric taper connected to the input terminal is preferably 300 to 1000um, the width of the input asymmetric taper is 5 to 8 um, and the width of the output asymmetric taper is preferably 10 to 20 um.

또한, 상기 입력단에 연결된 비대칭 taper의 각도는 0.3 ~ 0.8도로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the angle of the asymmetric taper connected to the input end is preferably 0.3 to 0.8 degrees.

본 발명은 주로 한쪽단의 출력의 값이 10 ~ 1 % 인 경우에 , 한 개의 입력단과, 두 개의 출력단 사이에 비 대칭형 Y분기 구조를 갖는 1 X 2 광도파로 탭 커플러를 이용하여 탭 출력단의 도파로 폭과 각도를 조절하여 통신 영역의 파장에서 두 출력 포트의 파워비의 균일성과 편광 손실의 특성이 적은 소자의 제작에 관한 것이다. The present invention mainly uses a 1x2 optical waveguide tap coupler having an input terminal and two output terminals and having an asymmetrical Y branch structure in a case where the output value of one end is 10 to 1% The present invention relates to the fabrication of a device having the characteristics of uniformity of power ratio and polarization loss of two output ports at a wavelength of a communication area by adjusting the width and angle.

이때 상기 비대칭 Y분기 광도파로 탭 커플러는 비대칭 출력단의 사이의 폭(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것이 바람직하다.In this case, the asymmetric Y branching optical waveguide is tap coupler is preferably, 0.5 ~ 1.5um width (W G) between the output of the asymmetry.

또한, 상기 입력단에 분기된 탭 도파로의 폭은 2 ~ 6um이고, 탭 도파로의 각도은 1 ~ 10 도 이고, 탭 도파로 길이는 50 ~ 700um가 바람직하다.
The width of the tap waveguide branched to the input terminal is 2 to 6 um, the angle of the tap waveguide is 1 to 10 degrees, and the length of the tap waveguide is preferably 50 to 700 um.

11: 입력도파로 12: 비대칭 테이퍼
13: 제1분기출력연결도파로 14: 제2분기출력연결도파로
15: 제1출력도파로 16: 제2출력도파로
31: 입력도파로 32: 탭 출력도파로
33: 제1출력도파로 34: 제2출력도파로
25: 코아도파로 50: 실리카 유리
55: 실리카 기판11: input waveguide 12: asymmetric taper
13: first branch output coupling waveguide 14: second branch output coupling waveguide
15: first output waveguide 16: second output waveguide
31: input waveguide 32: tap output waveguide
33: first output waveguide 34: second output waveguide
25: Core waveguide 50: Silica glass
55: Silica substrate

Claims (11)

광신호를 결합 또는 분기시키는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에 있어서,
입력한 광신호에 대하여 출력1도파로(13)와 출력2도파로(14)의 폭이 다르고 비대칭 테이퍼(12) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.A Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler for combining or branching optical signals,
Wherein the output 1 waveguide (13) and the output 2 waveguide (14) have different widths and an asymmetric taper (12) structure with respect to the input optical signal. 제 1 항에 있어서,
상기 광도파로 탭 커플러의 폭확장부(WG)는, 0.5 ~ 1.5um인 것을 특징으로 하는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The method according to claim 1,
Y-branch type optical waveguide 1 X 2 tap couplers include, characterized in that 0.5 ~ 1.5um width extension (W G) of the optical waveguide tap coupler. 제 1 항에 있어서,
상기 비대칭 테이퍼의 길이(L1)은 300 ~ 2000um 사이의 값을 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The method according to claim 1,
Wherein the length L 1 of the asymmetric taper is a value between 300 and 2000 um. 제 1 항에 있어서,
상기 비대칭 테이퍼의 입력폭(W1)은 5 ~ 8um 사이의 값을 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The method according to claim 1,
Wherein the input width (W 1 ) of the asymmetric taper is a value between 5 and 8 um. 제 1 항에 있어서,
상기 비대칭 테이퍼의 출력폭(W2)은 10 ~ 20um 사이의 값를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The method according to claim 1,
And the output width (W 2 ) of the asymmetric taper is a value between 10 and 20 um. 제 1 항에 있어서,
상기 비대칭 테이퍼의 각도(∠1)은 0.3 ~ 0.8도 사이의 값를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.The method according to claim 1,
Wherein the angle (∠ 1 ) of the asymmetric taper is a value between 0.3 and 0.8 degrees. 광신호를 결합 또는 분기시키는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러에 있어서,
출력 도파로(32)의 도파로 폭(W8)이 연결하는 도파로(34)보다 작은 것을 특징으로 하는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.A Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure for combining or branching optical signals,
Waveguide width of the output waveguide (32) (W 8) Y-branch type optical waveguide 1 X 2 tap couplers, characterized in that the waveguide is less than 34 for the connection. 제 7 항에 있어서,
상기 결합기 폭확장부(WG)은 0.5 ~ 1.5um인 것을 특징으로 하는 비대칭 구조를 갖는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.8. The method of claim 7,
Wherein the coupler width extension W G is in the range of 0.5 to 1.5 um. The Y branch type 1 X 2 optical waveguide tap coupler having an asymmetric structure. 제 7 항에 있어서,
상기 출력단 아래쪽 도파로(32)의 폭(W8)은 2 ~ 6 um인 것을 특징으로 하는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러. 8. The method of claim 7,
The output width of the bottom of the waveguide (32) (W 8) is 2 ~ 6 um the Y-branch type optical waveguide 1 X 2 tap couplers, characterized in that. 제 7 항에 있어서,
상기 출력단 아래쪽 직선 도파로(32)의 길이(L2)는 50 ~ 700 um인 것을 특징으로 하는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러. 8. The method of claim 7,
And the length (L 2 ) of the output-stage lower straight waveguide (32) is 50 to 700 μm. 제 7 항에 있어서,
상기 출력단 아래쪽 도파로(32)와 출력단 위쪽 도파로(33) 사이의 각도(∠2)가 1 ~ 10 도인 것을 특징으로 하는 Y 분기형 1 X 2 광도파로 탭 커플러.
8. The method of claim 7,
And the angle ( 2 ) between the output-stage lower waveguide (32) and the output-stage upper waveguide (33) is 1 to 10 degrees.
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PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20121116

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PC1203 Withdrawal of no request for examination
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