KR100922479B1

KR100922479B1 - 기판에 슬래브 도파관과 채널 도파관들을 갖는 광학 장치

Info

Publication number: KR100922479B1
Application number: KR1020040006820A
Authority: KR
Inventors: 다부찌하루히꼬; 나루세데루까즈; 데라다고오지; 시바따고헤이
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2009-10-21
Also published as: US20060257091A1; CN1303442C; US7400793B2; TWI261431B; CN1740832A; US7386206B2; JP3852409B2; EP1978385A8; TW200415873A; US20040151432A1; JP2004239991A; KR20040071612A; EP1445631A1; EP1445631B1; EP1978385A2; EP1978385A3; CN1519594A; CN100394232C

Abstract

본 발명의 광학 장치는 예를 들어, 추가/드롭 다중화기, 동적 이득 평형 장치 또는 광학 배율 모니터에 이용된다. 광학 장치는 (a) 기판과, (b) 상기 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파관과, (c) 상기 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들과, (d) 상기 기판 상에 형성된 제2 슬래브 도파관을 포함하고, 제1 슬래브 도파관으로부터 출력된 광은 채널 도파관들로의 입력이 되고, 채널 도파관들로부터 출력된 광은 제2 슬래브 도파관으로의 입력이 된다. 제2 슬래브 도파관의 단부면은 기판의 단부면을 갖는 면과 공유한다. 본 발명의 광학 장치는 저손실 특성을 갖는다.

입력 도파관, 입력 슬래브 도파관, 채널 도파관 어레이, 출력 슬래브 도파관, 결합/분기 장치

Description

기판에 슬래브 도파관과 채널 도파관들을 갖는 광학 장치{Optical Device With Slab Waveguide And Channel Waveguides On Substrate}

도1(종래 기술)은 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치가 WDM 시스템에 이용되는 예를 도시한 도면.

도2(종래 기술)는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치 구성의 제1 종래예를 도시한 도면.

도3(종래 기술)은 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치 구성의 제2 종래예를 도시한 도면.

도4(종래 기술)는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치 구성의 제3 종래예를 도시한 도면.

도5(종래 기술)는 종래의 AWG의 구성예를 도시한 도면.

도6(종래 기술)은 도5에 상응하는 출력 도파관 입력 부품에서의 광 강도 분포를 설명하는 도면.

도7(종래 기술)은 출력 도파관으로부터 출력된 광의 파장에 대한 손실을 도시한 도면.

도8(종래 기술)은 플랫 톱 전송 특성으로 하기 위한 종래 구성예를 도시한 도면.

도9(종래 기술)는 도8에 상응하는 출력 도파관 입력 부품에서의 광 강도 분포를 설명하는 도면.

도10(종래 기술)은 도8에 상응하는 출력 도파관으로부터 출력된 파장에 대한 손실을 도시하는 도면.

도11은 본 발명의 기본 작동을 설명하는 도면.

도12는 도11에 상응하는 광의 파장에 대한 손실을 도시하는 도면.

도13은 제1 실시예의 광학 기능 장치를 설명하는 도면.

도14는 본 발명의 파장 결합/분기 필터의 단부면의 예를 도시하는 도면.

도15는 제2 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도16은 제2 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도17은 도15의 부품(A)의 확대도.

도18은 미러 어레이 구성예를 도시한 도면.

도19는 제3 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도20은 제3 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도21은 도19의 부품(A)의 확대도.

도22는 제4 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도23은 제4 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도24는 제5 실시예의 동적 이득 평형장치(DGEQ)의 평면도.

도25는 제5 실시예의 DGEQ의 측면도.

도26은 제6 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도27은 제6 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도28은 제7 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도29는 제7 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도30은 제8 실시예의 DGEQ의 평면도.

도31은 제8 실시예의 DGEQ의 측면도.

도32는 제9 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도33은 제9 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도34는 제10 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도.

도35는 제10 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 측면도.

도36은 제11 실시예의 DGEQ의 구성예를 도시한 도면.

도37은 제1 제2 실시예의 파장 소산 보정 장치의 구성예를 도시한 도면.

도38은 미러 구성예를 도시한 도면.

도39는 제13 실시예의 광학 배율 모니터(OPM)의 구성예를 도시한 도면.

도40은 제14 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 구성예를 도시한 도면.

도41은 제15 실시예의 OPM의 구성예를 도시한 도면.

도42는 슬래브 광학 시스템의 구성예를 도시한 도면.

도43은 슬래브 광학 시스템의 다른 구성예를 도시한 도면.

도44는 제16 실시예의 OPM의 구성예를 도시한 도면.

도45는 제17 실시예의 DGEQ의 구성예를 도시한 도면.

도46은 제18 실시예의 DGEQ의 구성예를 도시한 도면.

도47은 제19 실시예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 구성예를 도시한 도면.

도48은 제20 실시예의 광학 기능 장치의 구성예를 도시한 도면.

도49는 제21 실시예의 WDM 전송 시스템의 구성예를 도시한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

3: 입력 도파관

4: 입력 슬래브 도파관

5: 채널 도파관 어레이

6: 출력 슬래브 도파관

20: 결합/분기 장치

본 발명은 전체가 본 발명에 참조로써 합체된 2003년 2월 4일자로 출원된 일본 특허 출원 제2003-026614호를 우선권 주장한다.

본 발명은 WDM(파장 분할 다중화; Wavelength Division Multiplexing) 시스템에서 각각의 파장용으로 광출력 배율을 조절하고 신호 경로 절환을 수행하기 위한 광학 신호 처리에 관한 것이다. 더 상세히는, 특정 파장을 갖는 신호의 추가 및 드롭, 각각의 파장용 광출력 배율의 조절 및 모니터링 그리고 각각의 파장용 파 장 분산 보상용에 필요한 부품을 집적하고 소형화하기 위한 편평 광 가이드를 이용하는 광학 기능 장치에 관한 것이다.

최근, 데이터 트래픽의 증가를 수용하기 위한 WDM 시스템의 도입은 적극적으로 발전하였다. 이들 시스템은 기본적으로 점 대 점 시스템이다. 그러나, WDM 시스템이 메쉬형으로 연결된 대규모 광 네트워크에서, WDM 시스템의 효율적인 작동을 통해 작동 비용을 감소시키기도록, 미래에는 OADM(광학 추가/드롭 다중화; Optical Add/Drop Multiplexing) 장치로써 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치와 같은 광학 기능 장치를 갖는 것이 필요 불가결할 것이다. OADM은 특정 파장을 갖는 광 신호의 추가 및 드롭에 이용된다. 또한, 각각의 파장용 광출력 배율의 조절 및 모니터링과 각각의 파장용 파장 분산 보상을 제공하기 위한 이러한 광학 기능 장치가 필요할 것이다.

도1은 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치가 WDM 시스템에 이용되는 경우의 예이다.

도1에서, 파장 분할 다중화 광은 각각 도면 부호 1000, 1002 및 1004로 주어진 스테이션(M), 스테이션(N) 및 스테이션(O)의 방향으로 전파한다. 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치(1008)가 설비된 OADM 노드(1006)는 스테이션(N)에 배열된다.

도1에 도시된 시스템의 예에서, 각각의 파장(λ1 내지 λ5)에 상응하는 광 신호[λ1(a) 내지 λ5(a)]는 스테이션(m)으로부터의 파장 분할 다중화 광에 포함된다.

스테이션(N)에서, 전술한 광 신호들 중에서 요구되는 파장을 갖는 광 신호의 추가 및 드롭이 수행된다.

도면의 예는 각각 파장(λ2, λ4)을 갖는 광 신호[λ2(a), λ4(a)]가 Drop 포트로 출력되고, 각각 동일한 파장(λ2, λ4)을 갖는 광 신호[λ2(a), λ4(a)]가 다음 스테이션인 스테이션(O)의 방향으로 Out 포트에 추가된다.

더 상세히는, 스테이션(M)으로부터의 파장 분할 다중화 광은 스테이션(N)의 파장 선택성 절확파장 선택성 스위치의 IN 포트 내로 입력된다. 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 Drop 포트로 요구되는 광 신호[λ2(a), λ4(a)]를 출력한다. 한편, 추가된 신호[λ2(b), λ4(b)]는 Add 포트로부터 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치 내로 입력되고, 스테이션(O)의 방향으로 OUT 포트로 출력된다. 따라서, 광 신호[λ1(a), λ2(b), λ3(a), λ4(b) 및 λ5(a)]를 갖는 파장 분할 다중화 광이 스테이션(O)으로 출력된다.

이러한 방식에서, 이러한 예의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 입력된 파장 분할 다중화 광의 요구되는 파장의 광 신호를 드롭하고 드롭된 광 신호와 상이하지만 동일한 파장을 갖는 광 신호를 추가한다.

도2는 미러(1012, 1014)들을 갖는 마이크로머신(MEMS; Micro Electro-Mechanical System)(1010)을 포함하는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 제1 종래예이다. 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 또한 렌즈(1016)와 회절 격자(1018)를 포함한다. 일반적으로, MEMS는 미러의 각도를 전자적으로 제어하는 기계적인 광학 스위치이다.

도2에서, 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 IN 포트 및 ADD 포트로부터 들어오는 파장 다중화 시준광이 회절 격자에 의해 각각의 파장 내로 분기되는 구성이다. MEMS 미러는 모든 파장의 수렴 위치에 있다.

상응하는 MEMS 미러의 각도에 종속하여, IN 포트로부터 들어오는 각각의 파장의 광은 모두 OUT 포트를 향하거나 또는 DROP 포트로부터 출력된다.

DROP 포트로부터 출력된 광과 동일한 파장의 ADD 포트로부터 들어오는 광은 IN 포트로부터 들어오고 OUT 포트를 향하는 광과 함께 파장 다중화되어 OUT 포트로 출력된다.

도3은 어레이 도파관 격자(AWG)(1020, 1022), 회절 격자(1024, 1026) 및 MEMS 미러(1028)들을 이용하는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치 구성의 제2 종래예이다. 도3은 또한 광학 순환장치(1030, 1031) 및 렌즈(1032, 1033, 1034, 1036, 1037 및 1038)를 도시한다.

INPUT 포트와 ADD 포트로부터 들어오는 파장 다중화 광은 제1 AWG(1020) 및 제2 AWG(1022)에 의해 각각 다중 파장을 포함하는 파장 군으로 분기된다. 이들은 각각 제1 회절 격자(1024) 및 제2 회절 격자(1026)에 의해 각각의 파장 그룹 내의 각각의 파장으로 더 분기되고, 각각의 파장에 상응하는 MEMS 미러로 지시된다.

MEMS 미러는 제1 AWG로부터 제1 AWG(상태1)로 광 신호를 복귀시키거나 또는 제2 AWG(상태2)로 복귀시키는 결정이 그 경사 각도를 변경시킴으로써 절환될 수 있도록 구성된다.

MEMS 미러가 상태1일 때 광 경로에서, IN 포트로부터 들어온 적절한 파장을 갖는 광 신호는 MEMS 미러에 의해 반사되고, 제1 회절 격자에 의해 제1 AWG로 복귀된다. 따라서, 이는 광학 순환장치(1030)를 통과하고 PASS 포트(전술한 OUT 포트와 동등)로부터 출력되는 파장 분할 다중화 광에 포함된다.

한편, MEMS 미러가 상태2일 때 광 경로에서, 제1 AWG 및 제2 AWG는 광학적으로 연결된 상태이고, IN 포트로부터 들어오는 적절한 파장들을 갖는 광 신호들은 제2 회절 격자에 의한 광학 순환장치(1031)와 제2 AWG를 통과하는 파장 분할 다중화 광에 포함되고 DROP 포트로부터 출력된다. 게다가, ADD 포트로부터 보내진 적절한 파장을 갖는 광 신호들은 제1 회절 격자, 제1 AWG 및 광학 순환장치(1030)에 의해 PASS 포트로부터 출력되는 파장 분할 다중화 광에 포함된다.

이러한 방식으로, 본 장치는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치를 통해 특정 파장의 광의 추가 및 드롭이 가능하다.

여기서, 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 파장 분할 다중화 광을 각각의 파장으로 분해하는 파장 분기 필터, 분기된 광의 루트를 절환하는 광 스위치 및 루트가 절환된 후에 각각의 파장의 하나의 광으로 결합시키는 파장 결합 필터를 포함한다.

게다가, 동일한 구성을 갖는 필터들이 파장 분기 필터와 파장 결합 필터에 일반적으로 이용되며, 이러한 파장 분기 필터와 파장 결합 필터들은 이후부터 파장 결합/분기 필터라고 지칭한다.

도4는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 제4 종래예이다.

여기서, 도4에 도시된 장치는 광 가이드 및 후술하는 장치들을 포함하는 파 장 선택성 절환파장 선택성 스위치이고, 이러한 형식의 장치는 도파관식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치라 지칭한다. 이에 비해, 도2에 도시된 바와 같이 회절 격자, 렌즈, MEMS 미러 등으로 구성된 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 공간 결합식(spatial-join type) 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치라고 지칭한다.

도4의 도파관식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 파장 분기 필터(1a)와 파장 다중화 필터(1b)용으로 AWGs를 이용하고, 마흐 젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)식 파장 스위치를 활용하는 광 스위치(2)(이후부터는 열광학 효과식 도파관 스위치라 함)로써의 열광학(thermo-optical) 효과를 이용한다. 도4는 슬래브 기판(100), 코어(202) 및 장치의 클래드(201)를 도시한다.

여기서, 도2에 도시된 바와 같은 공간 결합식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 예를 들어, 파장 결합/분기 필터로써 자유 공간 회절 격자를 이용하는 것, 광 루트 절환용으로 (MEMS와 같은) 기계적인 스위치를 이용하는 것, 그리고 광학 기능 부품들 사이의 광 결합용 자유 공간 광학 시스템을 이용하는 것과 같은 특성을 갖는다.

한편, 도4에 도시된 바와 같은 도파관식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 예를 들어, 평 광 가이드로 구성된 부품을 단일체로 집적하는 것, 파장 결합/분기 필터용으로 AWGs를 이용하는 것, 광 루트 절환용으로 열-광도 측정 효과식(thermo-photometric effect type) 도파관 스위치를 이용하는 것, 그리고 광학 기능 부품들 사이의 광 결합용으로 도파관을 이용하는 것과 같은 특징을 갖는다.

도2에 도시된 제1 종래예에서는, WDM 시스템에서 요구되는 고해상도와 소형화를 달성하기 어렵다.

회절 격자의 해상도를 증가시키기 위해, 회절 격자로 들어오는 비임의 직경을 증가시키고 이에 따라 장치의 크기를 증가시키는 것이 필요하다. 회절 격자의 해상도는 Nm(N: 비임 방출 영역의 격자의 수, m: 회절 차수)으로 나타낸다. 회절 격자의 입사각이 수직이고 반사각이 회절 격자의 주표면의 법선으로부터 θ라고 가정하면, 회절 격자의 해상도 λ/dλ는 다음의 식1로 나타내어진다.

[식1]

λ/dλ = Nm = N(a^*sinθ/λ)

여기서, a는 회절 격자의 그리드 선의 간격이고, λ는 광의 파장이다.

여기서, θ= 15°이고 λ= 1.55 ㎛일 때, 다음의 식2가 적용된다.

[식2]

λ/dλ = Na/5.99 ㎛

여기서, 반사 미러들 사이의 간격이 pm = 500 ㎛로 설정되고, 미러 반사면에서 비임 직경이 Dm = 100 ㎛로 설정되면, 제1 종래예의 구성을 갖는 광 파장이 1.55 ㎛ 의 스펙트럼이고 파장 간격이 0.8 nm인 WDM 시스템을 만족하기 위해, 해상도는,

[식3]

λ/dλ = 1.55 ㎛/0.8 nm x pm/Dm

10,000

이 필요하게 된다. 식2를 이용하여, 회절 격자에서의 비임 직경 Dg이 커짐에 따라 다음과 같이 나타낸다.

Dg = Na = λ/dλx 5.99 ㎛

6 ㎝

따라서, 장치 내에서의 결합/분기 필터들의 폭은 적어도 6 ㎝이므로, 전체 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치가 더 넓은 폭을 갖는 것이 요구된다.

도4에 도시된 바와 같이, 도파관식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치는 슬래브 기판 상에 형성되어 얇다. 대략 1 ㎜의 두께의 슬래브 기판이 일반적으로 사용되기 때문에, 칩 자체는 매우 얇다. 따라서, 보호 케이스 내에 수납된 후에 전체 장치의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 이에 비해, 전술한 바와 같이 공간 결합식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치를 이용하는 렌즈와 회절 격자를 얇게 만드는 것이 어려워서, 전체 장치의 두께가 커진다는 문제점이 있다.

게다가, 공간 결합식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치에서, 5축 방향-광축에 수직인 2축 방향, 광축 방향 및 서로 직각인 두 축의 편주(yaw) 및 피치 또는 각도-으로 렌즈를 정확하게 중심에 위치시키고 고정시키는 것이 필요하다. 렌즈 이외의 광학 부품용으로, 상기 5축에 부가하여 회전 방향의 6축으로 부품을 정확하게 중심에 위치시키고 고정시키는 것이 필요하다. 따라서, 조립체는 도파관식 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치에 비해 까다로운 문제가 있다.

이는 도3에 도시된 제2 종래예의 렌즈와 회절 격자에서도 동일하다.

한편, AWGs를 이용하는 제2 및 제3 종래예에서, 파장 결합/분기 필터로 이용 되는 AWG 부품은 제1 종래예의 회절 격자의 경우보다 더 작게 설계될 수 있다.

따라서, 제1 종래예보다 작게 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치를 제조하는 것이 가능하지만 도4에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 AWGs의 삽입 손실이 광 신호가 통과하는 시간 각각마다 대략 3dB이다. 제2 및 제3 실시예에서, 각각의 파장의 광 신호가 AWGs를 두 번 -한번은 분기할 때이고 한번은 다중화할 때- 통과하여 AWGs의 삽입 손실은 대략 6dB 만큼 커지게 된다. 이러한 높은 삽입 손실이 문제이다.

제2 및 제3 종래예에 이용된 구성의 AWGs의 삽입 손실이 커지게 되는 이유가 이하에 설명된다.

도5는 종래 AWG의 블록도이다.

도5에서, 종래의 AWG는 입력 도파관(3), 입력 슬래브 도파관(4), 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5), 출력 슬래브 도파관(6) 및 다중 출력 채널 도파관(610)으로 구성된다.

입력 도파관(3)은 도파관 단부면(203)으로부터 입력 슬래브 도파관(4)으로 입력광을 안내하기 위한 것이고, 입력 슬래브 도파관(4)은 입력광을 채널 도파관 어레이(5)로 분배하기 위한 것이다.

입력 슬래브 도파관(4)은 도5의 면에 평행한 방향으로 연장하고, 광이 입력 도파관(3)으로부터 입력 슬래브 도파관(4)으로 들어올 때 도5의 면에 평행한 방향으로 한정되지 않고 자유롭게 연장하고 전파된다.

채널 도파관 어레이(5)에 도달하고 광학적으로 결합되도록 광이 면에 평행한 방향으로 입력 슬래브 도파관(4)을 통해 자유롭게 전파되기 위해, 입력광의 배율이 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 채널 도파관들의 전체에 분배된다.

채널 도파관 어레이(5)는 여기를 통과하는 광으로 위상 시프트를 제공하기 위한 것이고, 인접한 도파관들의 유효 광로 길이들 사이의 차이가 일정하도록 형성된다.

따라서, 광이 입력 슬래브 도파관(4)의 경계로부터 채널 도파관 어레이(5)를 통해 출력 슬래브 도파관(6)의 경계로 전파될 때, 각각의 채널 도파관 내의 광의 파장에 상응하는 위상 시프트가 발생된다. 이러한 위상 시프트는 후술하는 분광학적인 효과에 기여한다.

출력 슬래브 도파관(6)은 자유롭게 전파되고 채널 도파관 어레이(6)로부터 출력된 광과 간섭하기 위한 것이다.

동일한 위상의 광이 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 각각의 채널 도파관들로부터 출력될 때, 주어진 파장의 광은 출력 슬래브의 경계와, 출력 채널 도파관(610)들 중에서 도5의 중심에 수직으로 위치된 도파관에 포커스된다.

이는 채널 도파관 어레이(5)와 출력 슬래브 도파관(6) 사이의 경계가 광이 포커스되는 위치에 중심 설정되는 호를 형성하고, 각각의 채널 도파관들로부터 출발한 광이 이러한 호의 중심 - 즉, 수직 방향의 중심 영역에 위치한 출력 채널 도파관들(610)의 중심 - 쪽으로 직접 진행하기 때문이다. 이 때의 파장은 중심 파장이라 지칭한다.

광의 파장이 중심 파장보다 짧은 경우에, 채널 도파관 어레이(5)로부터 출력 된 광의 위상은 도면의 저부로 진행한다. 각각의 채널 도파관들로부터 출력되는 광의 위상이 동일한 위치에서의 포커싱 어텐션(focusing attention)(이는 이후부터는 동일 위상 프론트라고 지칭함)은, 이들이 도면의 저부로 더 진행하면, 이들은 더 오른쪽에 위치된다. 따라서, 중심 파장보다 짧은 광은 상대적으로 상부에서 포커스된다.

역으로, 광의 파장이 중심 파장보다 길 때, 채널 도파관들로부터 출력된 광의 위상은 도면의 상부로 진행한다. 따라서, 이들은 상대적으로 저부에서 포커스된다.

이러한 방식으로, 출력 슬래브 도파관(6)과 출력 채널 도파관들(610) 사이의 경계를 연결하는 선(611)에서, 상부가 짧은 파장을 형성하고 저부가 긴 파장을 형성하는 연속적인 스펙트럼으로 분광과 전환이 수행된다. 게다가, 출력 슬래브 도파관(6)과 출력 채널 도파관들(610) 사이의 경계를 연결하는 선(611)은 호를 형성한다.

출력 채널 도파관들(610)은 호(611)에 포커스된 연속적인 스펙트럼으로부터 특정 파장 대역의 광만을 커팅하고 이를 도파관 단부면(204)으로 안내하기 위한 것이고, 다중 채널 도파관들을 포함한다. 전술한 바와 같이, 호(611)의 위치가 상이하면 커팅한 광의 파장 대역은 상이해진다.

호(611)의 출력 채널 도파관(610)들 사이의 간극은 출력된 광의 파장에 비례한다. 따라서, 출력 채널 도파관들이 동일한 간격으로 호(611)에 배열되면, 트림하여 출력된 광의 파장 간격은 또한 동일한 간극으로 된다. 게다가, 출력 채널 도 파관들 사이의 간극을 조절함으로써, 출력된 광의 파장 간격을 조절하는 것이 가능하다.

게다가, 전술한 AWGs의 구성과 분광학 원리는 예를 들어, 메인트 케이. 스밋(Meint K. Smit)과 코 반 댐(Cor van Dam)의 "양전자의 선택된 토픽의 IEEE 저널(IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS)"(1996) 제2권, 236면 내지 250면에 기재되어 있다.

도6은 출력 채널 도파관 부품에서 광 강도 분포를 설명하는 도면이다.

도6의 (a)는 도5의 부품(A)의 확대도이고, 도6의 (b)는 도6의 (a)의 부품(B)의 확대도이다.

도6의 (a)에 도시된 바와 같이, 호(611)에 포커스되는 광은 예를 들어 도면 부호 612로 지시된 바와 같은 중심 영역에 강한 강도 분포를 갖고, 에지(다이어그램의 수직)쪽으로 급격하게 약해진다.

예를 들어, 백색광이 입력되고 도면부호 612로 도시된 광 강도 분포가 파장 (λc) 강도 분포라고 가정하면, 약간 짧은 파장(λc-Δλ)을 갖는 광과 약간 긴 파장(λc+Δλ)을 갖는 광은 동일한 강도 분포를 나타낸다. 입사광이 백색광인 경우, 이러한 강도 분포를 갖는 광은 연속적으로 선을 형성한다.

이 때, 출력 채널 도파관들과 파장(λc)을 갖는 광의 결합 효율의 포커싱 어텐션은, 출력 채널 도파관들과 광축이 일치되는 사실 때문에 최고 효율을 갖는 본드를 형성한다. 이에 대비하여, 파장(λc-Δλ또는 λc+Δλ)을 갖는 광의 결합 효율은 출력 채널 도파관들과 광축이 오정렬되기 때문에 감소되고 결합 효율은 파 장이 λc로부터 벗어남에 따라 더 감소된다.

이러한 경우의 결합은 가우스 비임 결합(Gauss beam coupling)과 거의 동일하게 된다.

도7은 이 때 출력 채널 도파관들로부터 출력되는 광의 파장에 따른 손실을 도시한다. 이는 수평축으로 파장을 갖고 수직축으로 강도를 갖는 (이는 채널 도파관들로부터 출력된 스펙트럼과 동일하게 됨) 출력 채널 도파관들로부터 출력되는 광 강도의 그래프이고 그 형상은 가우스형(Gaussian)이다.

그러나, 통신 시스템에서, 단부가 대략 편평한 전송 특성(이후부터는 플랫 톱이라 함)이 바람직하다. 이는 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장이 예를 들어 환경 상태의 변화 때문에 주어진 스펙트럼 내에서 변화할 때에도, 손실을 대략 동일하게 하기 위해 바람직하기 때문이다.

여기서, 전송 특성을 플랫 톱으로 하기 위한 종래의 기술이 설명된다.

도8은 전송 특성을 플랫 톱으로 하기 위한 종래의 구성예이다.

도8에서, 넓은 부품(301)(다중모드 도파관 부품)이 입력 도파관(3)과 입력 슬래브 도파관(4)의 경계에 형성되고, 이는 스펙트럼의 플랫 톱을 수행한다. 광 강도 분포는 입력 도파관의 넓은 부품(301)에서 이중 피크된다(이후부터 "이중 피크 모드"라 함).

도9는 도8에 상응하는 출력 채널 도파관 부품에서 광 강도 분포를 설명하는 다이어그램이다. 도9의 (a)는 도8의 부품(A)의 확대도이고, 도9의 (b)는 도9의 (a)의 부품(B)의 확대도이다.

입력 슬래브 도파관 내로 이동하는 광이 이중 피크 모드로 들어올 때, 출력 채널 도파관들(610)에서 포커스되는 광의 강도 분포(612)는 도9의 (a)에 도시된 바와 같이 또한 이중 피크 모드로 들어온다. 달리 말하면, 입력 슬래브 도파관 내로 이동하는 광 강도 분포 형상과 출력 채널 도파관들(610)에서 포커스되는 광 강도 분포의 형상은 동일하다.

도9의 (b)는 파장(λc)을 갖는 광, 약간 짧은 파장(λc-Δλ)을 갖는 광, 약간 긴 파장(λc+Δλ)을 갖는 광의 강도 분포를 도시한다. 입사광이 백색광일 때 이들은 모두 동일한 형상을 형성한다.

출력 채널 도파관들에서 파장(λc, λc-Δλ 및 λc+Δλ)을 갖는 이러한 이중 피크 모드 광의 결합 효율은 중심 공극의 크기와 두 피크 사이의 간격이 조절되면 일정하게 된다.

도10은 두 피크 사이의 간격이 이러한 방식으로 조절될 때 출력 채널 도파관들로부터 출력되는 광의 파장에 따른 손실을 도시하는 도면이다. 예를 들어 도10의 곡선(b)으로 도시된 바와 같이, 플랫 톱 전송 특성이 얻어진다. 게다가, 도10의 곡선(b)은 도7에 도시된 가우스 전송 특성을 갖는다.

이러한 방식으로, 도8에 도시된 구조를 이용하여 - 즉, 다중 모드 내로 입력 도파관을 제조하는 부품(301)을 형성함으로써, - 플랫 톱식 전송 특성을 달성하는 것이 가능하다.

그러나, 도10의 (a)와 (b)의 비교에서 명백한 바와 같이, (b)의 경우의 손실 - 부품(301)이 다중 모드 내에 입력 도파관을 제조하는 - 은 (a)의 경우보다 크다.

이러한 손실은 광이 AWGs를 한번 통과하는 경우에 대략 3dB이다. 도3의 예에서, 예를 들어 AWGs를 두 번 통과하면 손실은 대략 6dB로 증가한다.

본 발명은 이러한 문제점을 고려하여 착상한 것이고, 그 목적은 플랫 톱식 전송 특성과 작은 손실을 갖는 소형의 광학 기능 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 부가적인 목적 및 장점은 본 명세서에서 일부가 설명될 것이고, 일부는 명세서로부터 명백하게 되거나 또는 발명의 실시에 의해 학습할 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은 (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 슬래브 도파관 및 (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들을 포함하는 장치에 의해 달성된다. 슬래브 도파관으로의 광 입력은 슬래브 도파관을 통해 진행하고 채널 도파관들로의 입력이다. 각각 상이한 파장 대역의 광을 채널링하는 다음의 채널 도파관들은 각각 기판 상에 형성되지 않는다.

본 발명의 목적은 (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들을 포함하는 장치를 제공함으로써 달성된다. 슬래브 도파관으로부터의 광출력은 채널 도파관들로의 입력이다. 채널 도파관들로부터의 광출력은 결국 기판의 단부면을 통과하고, 상이한 길이의 채널 도파관들과 단부면 사이를 진행하는 광이 통과하는 기판 상에는 각각의 특정 주파수 대역의 광을 커팅하기 위한 채널 도파관들이 없다.

게다가, 본 발명의 목적은 (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파 관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이를 갖는 채널 도파관들이고, (d) 기판 상에 형성되는 제2 슬래브 도파관을 포함하고, 제1 슬래브 도파관으로부터의 광출력이 채널 도파관들로의 입력이 되고 채널 도파관들로부터의 광출력이 제2 슬래브 도파관으로의 입력이 되는 장치를 제공함으로써 달성된다. 제2 슬래브 도파관의 단부면은 기판의 단부면을 갖는 면을 공유한다.

본 발명의 목적은 또한 (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이를 갖는 채널 도파관들이고, (d) 기판 상에 형성되는 제2 슬래브 도파관을 포함하고, 제1 슬래브 도파관으로부터의 광출력이 채널 도파관들로의 입력이 되고 채널 도파관들로부터의 광출력이 제2 슬래브 도파관으로의 입력이 되는 장치를 제공함으로써 달성된다. 제2 슬래브 도파관으로부터의 광출력은 기판의 단부면을 통과하고, 제2 슬래브 도파관과 단부면 사이를 이동하는 광이 통과하는 기판에서는 각각 특정 파장 대역의 광을 커팅하기 위한 채널 도파관들이 없다.

본 발명의 목적은 제1 및 제2 광학 장치를 포함하는 장치를 제공함으로써 달성된다. 제1 광학 장치는 제1 파장 분할 다중화(WDM) 광을 수신하고, (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들을 포함한다. 각각 상이한 파장 밴드의 광을 채널링하는 다음의 채널 도파관들은 기판 상에 형성되지 않는다. 제1 WDM 광은 슬래브 도파관을 통해 이동하기 위한 슬래브 도파관의 입력이고, 상이한 길이의 채널 도파관들의 입력이다. 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이차를 가져서, 제1 WDM 광에서 상이한 파장의 광이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도를 갖고 소산된다. 제2 광학 장치는 제2 WDM 광을 수신하고, (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이를 갖는 채널 도파관들을 포함한다. 각각 상이한 파장 대역의 광을 채널링하는 다음의 채널 도파관들은 기판 상에 형성되지 않는다. 제2 WDM 광은 슬래브 도파관을 이동하기 위한 슬래브 도파관으로의 입력이고, 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이다. 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이차를 가져서, 제2 WDM의 상이한 파장에서 광은 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도를 갖고 소산된다. 적어도 하나의 포커싱 장치는 각각 상이한 위치에서 제1 광학 장치로부터 상이한 파장에서 각도 소산되는 광을 포커스하고, 각각 상이한 위치에서 제2 광학 장치로부터 상이한 파장에서 각도 소산된 광을 포커스하여, 동일한 파장에서 제1 광학 장치로부터 각도를 갖고 소산된 광과 제2 광학 장치로부터 각도를 갖고 소산된 광은 동일한 위치에서 포커스된다. 반사기는 동일한 위치에 위치되고 동일한 위치에서 포커스된 광을 제1 또는 제2 광학 장치로 반사시키도록 조절가능하다.

게다가, 본 발명의 목적은 제1 및 제2 광학 장치를 포함하는 장치를 제공함으로써 달성된다. 제1 광학 장치는 제1 파장 분할 다중화(WDM) 광을 수신하고, (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이를 갖는 채널 도파관들을 포함하고, 채널 도파관들로부터의 광 출력은 기판의 단부면을 통과하고, 상이한 길이의 채널 도파관들과 단부면 사이를 광이 통과하는 기판에서 각각 특정 파장 대역의 광을 커팅하기 위한 채널 도파관들이 없다. 제1 WDM 광은 슬래브 도파관으로의 입력이 되어 슬래브 도파관을 통과하고, 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이고, 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이차를 가져서 제1 WDM 광의 상이한 파장에서 광은 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도를 갖고 소산된다. 제2 광학 장치는 제2 WDM 광을 수신하고, (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들을 갖고, 채널 도파관들로부터의 광출력은 기판의 단부면을 통과하고, 상이한 길이의 채널 도파관들과 단부면 사이에 광이 이동하는 기판 상에 각각 특정 파장 대역을 커팅하기 위한 채널 도파관들이 없다. 제2 WDM광은 슬래브 도파관으로의 입력이 되어 슬래브 도파관을 통과하고, 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이고, 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이차를 갖고, 제2 WDM 광의 상이한 파장에서 광이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산된다. 적어도 하나의 포커싱 장치는 상이한 위치에서 제1 광학 장치로부터 상이한 파장에서 각도 소산된 광을 각각 포커스하고, 상이한 위치에서 제2 광학 장치로부터 상이한 파장에서 각도 소산된 광을 각각 포커스하여, 동일한 파장에서 제1 광학 장치로부터 각도를 갖고 소산된 광과 제2 광학 장치로부터 각도를 갖고 소산된 광은 동일한 위치에서 포커스된다. 반사기는 동일한 위치에 위치되고, 동일한 위치에서 제1 또는 제2 광학 장치로 포커스된 광을 반사시키도록 조절 가능하다.

본 발명의 목적은 또한 제1 및 제2 광학 장치를 포함하는 장치를 제공함으로써 달성된다. 제1 광학 장치는 제1 파장 분할 다중화(WDM) 광을 수신하고, (a) 기 판, (b) 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파관, (c) 기판 상에 형성되는 채널 도파관들, (d) 기판 상에 형성된 제2 슬래브 도파관을 포함하고, 제1 슬래브 도파관으로부터의 광 출력이 채널 도파관들로의 광입력이고, 채널 도파관들로부터의 광출력이 제2 슬래브 도파관으로의 입력이고, 제2 슬래브 도파관의 단부면은 기판의 단부면을 갖는 면을 공유한다. 제1 WDM 광은 제1 슬래브 도파관으로의 입력이고, 이에 따라 채널 도파관들로의 입력이고 제2 슬래브 도파관으로의 입력이다. 채널 도파관들은 각각 광로 길이가 상이하여, 제1 WDM 광의 파장에 따라 제1 슬래브 도파관으로부터의 광출력에서 각도 소산이 발생한다. 제2 광학 장치는 제2 WDM 광을 수신하고 (a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 제1 슬래브 기판, (c) 기판 상에 형성되는 채널 도파관들, (d) 기판 상에 형성된 제2 슬래브 도파관을 포함하고, 제1 슬래브 도파관으로부터의 광출력이 채널 도파관들로의 입력이 되고 채널 도파관들로부터의 광출력은 제2 슬래브 도파관으로의 입력이고, 제2 슬래브 도파관의 단부면은 기판의 단부면을 갖는 면과 공유한다. 제2 WDM 광은 제1 슬래브 도파관을 통과하도록 제1 슬래브 도파관으로의 입력이고 이에 따라 채널 도파관들로의 입력이고 그 다음에 제2 슬래브 도파관으로의 입력이다. 채널 도파관들은 각각 광로 길이의 차이가 있어서, 제2 WDM 광에서의 파장에 따라 제2 슬래브 도파관으로부터의 광출력에서 각도 소산이 발생된다. 적어도 하나의 포커싱 장치는 각각 상이한 위치에서 제1 광학 장치로부터 상이한 파장에서 각도 소산된 광을 포커스하고, 각각 상이한 위치에서 제2 광학 장치로부터 상이한 파장에서 각도 소산된 광을 포커스하여 제1 광학 장치로부터 각도 소산된 광과 제2 광학 장치로부터 각도 소산된 광은 동일한 위치 에서 포커스된다. 반사기는 동일한 위치에 위치되고 동일한 위치에서 제1 또는 제2 광학 장치에 포커스된 광을 반사시키도록 제어 가능하다.

전술한 내용으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 광학 기능 장치는 입력 단자를 갖는 슬래브 도파관과, 슬래브 도파관으로부터 광이 입력되는 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 갖는 구조를 가정한다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 입력 단자를 갖는 제1 슬래브 도파관, 출력 단자를 갖는 제2 슬래브 도파관 및 제1 슬래브 도파관으로부터 광이 입력되고 제2 슬래브 도파관으로부터 광이 출력되는 다중 채널 도파관들을 갖는 구조를 가정한다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 채널 도파관들이 입력 단자로부터 파장 분할 다중화된 광을 입력할 때 각각의 광로 길이차가 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장에 따라 각도 소산이 발생하도록 하는 구조를 가정한다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 채널 도파관들의 출력 단자가 직선을 형성하도록 배열되는 구조를 가정할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 또한 제2 슬래브 도파관과 채널 도파관들의 사이의 경계가 직선으로 형성되는 구성을 가정할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 (A) 광을 포커스하고 각도 소산 방향에 기초하여 다른 위치 내로 각각의 파장 발생 각도 소산을 갖는 광학 포커스 장치, (B) 각각의 파장 발생 각도 소산의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치의 광 반사 장치를 포함하는 구조를 가정할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 (A) 광을 포커스하고 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치 내로 각각의 파장 발생 각도 소산을 갖는 광학 포커싱 장치와, (B) 각각의 파장 발생 각도 소산의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에서 반사면 법선 방향의 위치가 다른 광 반사 장치를 포함하는 구조를 가정할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 (A) 광을 포커스하고 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치 내로 각각의 파장 발생 각도 소산을 갖는 광학 포커싱 장치와, (B) 각각의 파장 발생 각도 소산의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에 광전 변환 장치를 갖는 구조를 가정할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 (A) 입력 단자를 갖는 슬래브 도파관과 슬래브 도파관으로부터 광이 입력되는 길이가 상이한 다중 채널 도파관들을 각각 갖는 제1 광학 기능 장치와 제2 광학 기능 장치를 갖는 구조를 가정할 수 있다. 광학 기능 장치는 또한 광을 포커스하고 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치 내로 제1 광학 장치로 각각 파장 발생 각도 소산을 갖는 광학 포커싱 장치와, 광을 포커스하고 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치 내로 제2 광학 장치로 각각 파장 발생 각도 소산을 갖는 광학 포커싱 장치를 포함한다. 광학 기능 장치와 광학 포커싱 장치의 각각은 (ⅰ) 제1 광학 기능 장치로 각도 소산을 발생시키는 주어진 주파수의 광이 포커스되는 위치 (ⅱ) 제2 광학 기능 장치로 각도 소산을 발생시키는 동일한 주파수의 광이 포커스되는 위치가 일치되도록 배열된다. 게다가, 파장의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에 광 반사 장치가 있다.

게다가, 본 발명의 광학 기능 장치는 제1 광학 장치와 제2 광학 장치를 갖고, 각각은 입력 단자를 갖는 제1 슬래브 도파관, 출력 단자를 갖는 제2 슬래브 도파관, 제1 슬래브 도파관으로부터 광이 입력되고 제2 슬래브 도파관으로부터 광이 출력되는 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 갖는 구조를 또한 가정할 수 있다. 광학 포커싱 장치는 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 제1 광학 기능 장치에 의해 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는 광을 포커스한다. 게다가, 광 포커싱 장치는 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 제2 광학 기능 장치에 의해 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는 광을 포커스한다. 광학 기능 장치와 광학 포커싱 장치의 각각은 (ⅰ) 제1 광학 기능 장치로 각도 소산이 발생되는 주어진 주파수를 갖는 광이 포커스되는 위치와, (ⅱ) 제2 광학 기능 장치로 각도 소산이 발생되는 동일한 주파수를 갖는 광이 포커스되는 위치가 일치되도록 배열된다. 광 반사 장치는 파장의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 제1 광학 기능 장치와 제2 광학 기능 장치를 각각 구성하는 도파관 부품들이 동일한 기판에 형성되는 구조를 또한 가정할 수 있다.

게다가, 본 발명의 다양한 실시예에서, 광학 기능 장치는 (a) 채널 도파관들이 입력 단자로부터 파장 분할 다중화 광을 입력할 때 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장에 따라 각도 소산이 발생되도록 각각의 광로 길이의 차이가 이루어지고 (b) 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각 각의 파장을 갖는 광을 포커스하는 반사면이 제2 슬래브 도파관의 내측에 이루어질 수 있는 구조일 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, 광학 기능 장치는 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광이 제2 슬래브 도파관 내측의 반사면에 의해 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치의 광 반사 장치를 가질 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시예에서, 광학 기능 장치는 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장이 제2 슬래브 도파관 내측의 반사면에 의해 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에서 반사면 법선 방향의 위치가 상이한 광 반사 장치를 갖는 구조를 가정할 수 있다.

게다가, 본 발명의 다양한 실시예에서, 광학 기능 장치는 (A) 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치 내로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는 반사면이 제2 슬래브 도파관의 내측에 설치되고, (B) 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장 발생 각도 소산의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에 광전자 변환 장치가 설치되는 구조를 가질 수 있다.

게다가, 본 발명의 다양한 실시예에서, 광학 기능 장치는 입력 단자를 갖는 제1 슬래브 도파관, 출력 단자를 갖는 제2 슬래브 도파관 및 광이 제1 슬래브 도파관으로부터 입력되고 광이 제2 슬래브 도파관으로 출력되는 상이한 길이의 다중 채널 도파관들을 각각 갖는 제1 광학 기능 장치와 제2 광학 기능 장치를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 파장 분할 다중화 광이 입력 단자로부터 채널 도파관들로 입력될 때, 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장에 따라 각도 소산이 발생하도록 각각의 광로 길이의 차이가 이루어진다. 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치 내로의 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는 광을 포커스하는 반사면은 제2 슬래브 도파관의 내측에 설치된다. 각각의 광학 기능 장치 및 반사면은 (ⅰ) 제1 광학 기능 장치에 의해 각도 소산을 발생시키는 주어진 주파수의 광이 포커스되는 위치와, (ⅱ) 제2 광학 기능 장치에 의해 각도 소산을 발생시키는 동일한 주파수의 광이 포커스되는 위치가 배열된다. 광 반사 장치는 파장의 광이 거의 포커스되는 적어도 하나의 위치에 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제1 광학 기능 장치를 구성하는 도파관과 제2 광학 기능 장치를 구성하는 도파관은 동일한 기판 상에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치의 군은 두 개 이상의 임의의 전술한 광학 기능 장치들을 포함하는 광학 기능 장치의 군일 수 있고, 각각의 광학 기능 장치를 구성하는 도파관은 동일한 기판 상에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 기능 장치는 제1 포트 내로 입력된 광을 제2 포트 내로 출력하고 제2 포트 내로 입력된 광을 제3 포트 내로 출력하고, 제2 포트는 입력 단자에 연결되는 광학 장치를 갖는 구조를 가정할 수 있다. 예를 들어 광학 장치는 순환장치일 수 있다.

본 발명의 이들 목적 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 양호한 실시예의 다음의 설명으로부터 명확하게 되고 쉽게 인식할 수 있을 것이다.

본 발명의 첨부된 도면에 도시된 예의 양호한 실시예에서 상세히 참조될 것이고, 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 지칭한다.

도11은 본 발명의 기본 작동을 설명한다. 도11에서, 본 발명의 광학 기능 장치인 결합/분기 장치(20)는 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)내로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 단자를 갖는 출력 슬래브 도파관(6) 및 광이 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력되고 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력되는 상이한 길이의 다중 채널 도파관들을 구성하는 채널 도파관 어레이(5)를 포함한다. 도11은 또한 미러(801) 및 렌즈(12)를 포함한다.

도12는 도11의 입력 도파관(3)으로부터 광을 공급하는 광학 장치가 미러(801)에서 광을 반사시키고 다시 입력 도파관으로 복귀해서 도12의 곡선(c)으로 도시된 바와 같이 플랫 톱 및 저손실 특성을 나타내는 경우의 광의 파장에 따른 손실을 도시한 도면이다. 또한, 도12의 곡선(a)은 도10에 도시된 가우스 전송 특성을 갖는다.

도12의 곡선(c)에 의해 도시된 전송 특성이 얻어질 수 있는 이유는 각각의 파장의 광을 입력하고 유도하기 위한 채널 도파관들(도8의 도면부호 610과 동등)이 도11의 결합/분기 장치(20)에 설치되지 않기 때문이다.

도8에 도시된 바와 같은 종래의 구조에 대해 전술한 바와 같이, 출력 단자측의 채널 도파관들은 스펙트럼의 일부를 커팅하고 특정 파장의 광을 안내한다. 이러한 스펙트럼을 커팅할 때, 손실이 적게 될 때 전송 특성이 가우스로 되고 전송 특성이 플랫 톱이 될 때 삽입 손실이 증가하는 문제가 있다.

이에 반해, 출력 단자측의 채널 도파관들이 본 발명이 적용되는 결합/분기 장치 내에 존재하지 않기 때문에, 결합/분기 장치로부터 출력되는 광은 매우 넓은 스펙트럼을 갖는다.

미러(801)는 도11의 스펙트럼을 결정한다.

또한, 반사된 광의 스펙트럼은 미러(801)의 폭(도11의 면의 수직 폭)에 비례한다.

또한, 미러에서, 광이 포커스되는 지점이 미러의 유효부 내에 있는 한 손실은 낮아질 것이다. 따라서, 도12의 곡선(c)으로 도시된 바와 같이 플랫 톱 및 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 광학 기능 장치로서 결합/분기 장치를 이용함으로써, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻을 수 있는 효과가 발생된다. 또한, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 조립에 문제없이 저손실 광학 기능 장치 - 예를 들어 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치용 파장 결합/분기 필터 - 를 실현하는 것이 가능하다.

또한, 미러(801)대신에 도11에서 다른 광학 장치 - 예를 들어, 광전 변환기 - 가 배열되는 경우에, 출력 단자측에 채널 도파관들이 없기 때문에, 전술한 효과를 달성하는 것이 명확하다.

또한, 본 실시예에서, 출력 슬래브 도파관(6)이 비근접 누화를 제한하도록 각각의 채널 도파관들의 길이 오차를 감소시키기 위해 설치된다.

달리 말하면, 제조 공정에서, 출력 슬래브 도파관(6)을 설치하지 않고 채널 도파관 어레이의 일부로 이를 커팅할 때, 인접한 채널 도파관들 사이의 단면 각도에 편차가 있으면, 채널 도파관들의 길이 변화가 즉시 생기게 한다.

그러나, 짧은 출력 슬래브 도파관(6)을 설치함으로써 채널 도파관 어레이(5)의 위치에서 커팅하기에 불필요하게 되어 코어 공정 시에 이용되는 포토 마스크의 정밀도로 채널 도파관들의 길이 변화를 제한할 수 있다.

이러한 이유로, 도11의 구성이 출력 슬래브 도파관(6)에 설치되는 구성이 이용되지만, 출력 슬래브 도파관(6)이 존재하지 않는 결합/분기 장치와 채널 도파관 어레이(5)의 출력 단자가 단부면에서 사용되더라도, 플랫 톱 및 저손실 전송 특성의 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 조립에 문제없이 저손실 광학 기능 장치 - 예를 들어 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치용 파장 결합/분기 필터 - 를 실현하는 것이 가능하다.

제1 실시예의 예

도13은 본 발명의 광학 기능 장치의 예이고, 파장 결합/분기 필터 구성의 예이다. 도13의 (a)는 파장 분기/결합 필터의 평면도이고, 도13의 (b)는 파장 결합/분기 필터가 도13의 (a)의 점선 A-A로 잘려진 단면도이고, 도13의 (c)는 파장 결합/분기 필터가 도13의 (a)의 점선 B-B로 잘려진 단면도이고, 도13의 (d)는 파장 결합/분기 필터가 도13의 (a)의 점선 C-C로 잘려진 단면도이다.

도13의 (b)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 본 발명의 파장 결합/분기 필터는 슬래브 기판(100)과 슬래브 기판(100)의 주 평면에 형성된 광 가이드(200)로 구성된다. 여기서, 슬래브 기판(100)의 주 평면은 예를 들어 도13의 (b)의 슬래브 기판(100)의 광 가이드(200)와 접촉한다.

광 가이드(200)는 클래드(201)와 주변이 클래드(201)로 둘러싸인 코어(202) 로 구성되고, 클래드보다 더 높은 굴절율을 갖는다. 그러나, 코어(202)는 도파관 단부면(203)과 도파관 단부면(204)에서만 노출된다.

도13의 (a)에서, 광 가이드(200)의 코어의 형상(이후부터는 코어 패턴이라 함)은 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)내로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 단자를 갖는 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 광이 입력되고 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 광이 출력되는 상이한 길이의 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 어레이(5)를 포함하는 파장 결합/분기 필터를 구성한다.

게다가, 도13의 (a)의 광 가이드(200)의 코어 패턴은 클래드(201)에 매립되지만 편의상 점선보다는 실선으로 도시된다. 층이 동일한 방식으로 매립되더라도 층은 평면도에서 실선으로 도시되지만, 도13의 (b), (c), (d)에 도시된 바와 같이 코어(202)는 클래드(201) 내에 사실상 매립된다.

게다가, 도13의 (b)의 코어(202)는 도13의 (a)의 입력 도파관(3)에 상응하고, 도13의 (c)의 코어(202)는 도13의 (a)의 입력 슬래브 도파관(4)에 상응하고, 도13의 (d)의 코어(202)는 도13의 (a)의 출력 슬래브 도파관(6)에 상응한다.

채널 도파관 어레이(5)의 입력 개구(501)로서 도13의 (a)에 도시된 입력 슬래브 도파관(4)과 파장 결합/분기 필터의 채널 도파관 어레이(5)의 경계를 한정하여, 채널 도파관 어레이(5)의 입력 개구(501)들은 입력 도파관(3)과 입력 슬래브 도파관(4)의 연결 지점(400) 주위에 반경(R)을 갖는 호(401) 상에 위치된다.

또한, 입력 도파관(3)과 입력 슬래브 도파관의 연결 지점(400)은 롤런드 원(Rowland circle)의 일부이다. 여기서, "롤런드 원"은 호가 반경(R)을 갖는 원의 중심을 통과하는 반경(R/2)을 갖는 원이다.

또한, 이러한 롤런드 원뿐만 아니라, 위치(400) 이외의 위치에 입력 도파관(3)을 배열하도록 하는 것도 가능하다.

또한, 채널 도파관 어레이(5)의 출력 개구(502)로서의 채널 도파관 어레이(5) 및 출력 슬래브 도파관(6)의 경계를 한정하여, 채널 도파관 어레이(5)의 출력 개구(502)가 도면에 도시된 바와 같이 직선으로 배열된다. 출력 슬래브 도파관(6)을 구성하는 코어의 경계(601), 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 코어 및 클래드(201)는 직선으로 구성된다.

게다가, 코어 패턴 입력 개구와 인접한 채널 도파관들의 출력 개구 사이의 광로 길이차가 일정하도록 채널 도파관 어레이(5)의 길이는 조절 가능하다.

이러한 광로차는 파장 분할 다중화 광이 입력 단자로써 이용되는 입력 도파관(3)으로부터 입력될 때 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장에 기초하여 각도 소산이 발생되도록 이루어진다.

따라서, 도11 내지 13의 실시예들에서, 상이한 파장 대역의 광을 각각 채널링하는 다음의 채널 도파관들은 출력 슬래브 기판(6) 후에 슬래브 기판(100) 상에 형성되지 않는다. 이에 반해, 도5 및 도8은 상이한 파장 대역의 광을 각각 채널링하는 출력 채널 도파관들(610)이 출력 슬래브 도파관으로서 동일한 기판 상에 형성되는 종래의 구성을 도시한다.

도14는 본 발명의 파장 결합/분기 필터의 단부면의 예를 도시한다.

도14의 (a)는 입력 도파관측의 도파관 단부면(203)의 구성예이고, 도14의 (b)는 출력 슬래브 도파관측의 도파관 단부면(204)의 구성예이다. 도파관 단부면들은 이들 모두가 슬래브 기판(100)의 단부면을 갖는 면을 공유하도록 형성된다. 일반적으로, 광섬유가 입력 도파관측의 도파관 단부면(203)에 연결된다.

도14의 (a) 및 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 채널 어레이 도파관(5)과 도파관 단부면(204) 사이의 슬래브 기판(100)에 특정 파장 대역의 광을 채널링하거나 커팅하기 위한 부가의 채널 도파관들은 없다. 이와 비교하면, 도5 및 도8은 출력 채널 도파관들(610)이 채널 어레이 도파관(5)과 도파관 단부면(204) 사이의 기판 상에 있는 종래의 배열을 도시한다.

또한, 광섬유 또는 도파관으로 복귀하는 도파관 단부면의 반사광을 약화시키기 위해 필요한 경우에, 도파관 단부면은 광섬유 또는 도파관에 대해 수직면으로부터 경사를 가질 수 있다.

다음에, 본 실시예의 결합/분기 필터의 구체적인 구성이 설명된다. 예를 들어, 1 ㎜ 두께의 실리콘 기판[슬래브 기판(100)과 동등] 상에 CVD(화학 기상 증착) 방법을 이용해서, 20 ㎛ 두께의 클래드용 실리카 글래스와 6 ㎛ 두께의 코어용 실리카 글래스가 서로 적층된다.

여기에 포토레지스트가 인가되고 사진석판인쇄를 통해 코어 패턴이 형성되는 것과 같이 대략 동일한 형상을 갖는 포토레지스트 패턴이 처리된다. 다음에, 마스크로써 포토레지스트 패턴을 이용하여, 반응 이온 에칭(RIE)이 수행되고 코어 패턴이 형성된다.

이러한 공정을 통해, 입력 도파관(3), 입력 슬래브 도파관(4), 채널 도파관 어레이(5) 및 출력 슬래브 도파관(6)의 코어 패턴들 만이 남겨지게 되고 코어(202)는 제거된다.

다음에, CVD 방법을 이용하여, 예를 들어 20 ㎛의 두께를 갖는 클래드용 실리카 글래스가 코어 패턴 상에 적층된다. 다음에, 반도체 장치의 절삭에 이용되는 커팅 기계(다이싱 기계)를 이용한 커팅에 의해 도파관 단부면(203, 203)이 동시에 형성된다. 전술한 바와 같이, 실시예의 이러한 예의 결합/분기 필터가 형성된다.

구체적인 치수는 예를 들어, 입력 도파관(3)의 폭은 3 ㎛이고, 입력 슬래브 도파관(4)과 채널 도파관 어레이(5) 사이의 반경(R)은 17 ㎜이고, 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 채널 도파관들의 폭은 6 ㎛이고, 입력 개구로부터 출력 개구까지의 인접한 채널 도파관들의 유효 광로 길이의 차는 45 ㎛이고, 각각의 채널 도파관들의 코어 패턴의 입력 개구와 출력 개구의 간격은 14 ㎛이다. 모든 코어의 두께는 6 ㎛이고, 코어/클래드 특정 굴절율 차는 0.8 ％이다.

또한, 석영 글래스 또는 붕규산염 글래스와 같은 다른 재료가 슬래브 기판(100)용으로 이용될 수 있다.

또한, 광 가이드는 CVD 방법 이외의 제조 공정 또는 실리카 글래스 이외의 재료 - 예를 들어, FHD(화염 가수분해 증착법)로 형성된 실리카 글래스 재료 또는 코팅 방법으로 형성된 플라스틱 재료 - 로 제조될 수 있다.

도11에 도시된 광학 시스템은 이러한 방식으로 구성된 파장 결합/분기 필터로 구성되고, 광이 미러(801)에 의해 반사될 때 측정된 스펙트럼이 도12의 곡선(c) 으로 도시된다.

도11에서, 렌즈(12)의 초점 거리는 58 mm로 설정되고 미러(801)의 반사면의 폭은 100 ㎛로 설정되고, 최소값으로부터 0.5 ㏈만큼 손실이 증가하는 스펙트럼의 폭은 0.8 ㎚이다.

게다가, 미러(801)의 반사면의 폭이 50 ㎛로 설정될 때, 최소값으로부터 0.5 ㏈만큼 손실이 증가하는 스펙트럼의 폭은 0.4 ㎚이다. 이 때 삽입 손실은 6 ㏈이다. 따라서, 예를 들어 도8에 도시된 종래의 AWGs가 이용되는 경우와 비교해서 손실은 1/2 만큼 감소한다.

이러한 방식으로, 본 실시예의 결합/분기 장치를 통해, 플랫 톱이고 저손실 특성이 얻어진다. 또한, 이는 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에 까다로운 조립체가 없이 낮은 손실의 광학 기능 장치 -예를 들어 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치용 파장 결합/분기 필터- 를 실현할 수 있다.

게다가, 본 실시예의 예에서, 구체적인 수치값들은 렌즈와 같은 광학 부품의 초첨 거리와 도파관의 치수용으로 주어진 것이지만, 본 발명의 효과는 이러한 값에 종속되지 않은 실시예의 이러한 예의 구성이 적용될 때에도 얻어질 수 있다는 것은 명확하다.

제2 실시예의 예

도15 및 도16은 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도15는 주파수 간격이 100 ㎓인 40 채널 파장 분할 분할송신광에 적용되는 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도이고, 도16은 그 측면도이다.

도17은 도15의 부품(A)의 확대도이고, 광이 100 ㎓ 주파수 간격(1.5 ㎛ 파장 영역에서 대략 0.8 ㎚의 파장 간격과 동일함)으로 파장-다중화되는 광이 채널 도파관 어레이(5)로부터 방출될 때 각각의 파장을 갖는 광의 출구 방향을 개략적으로 도시한다.

도15 및 도16에서, 100 ㎓ 주차수 간격용 제1 결합/분기 장치(20)와 제2 결합/ 분기 장치(21)가 히터(22)에 장착된 열 전도 핀(10)에 장착된다.

이들 결합/분기 장치(20, 21)는 동일한 구조를 갖고, 입력 슬래브 도파관(4), 이러한 입력 슬래브 도파관(4) 내로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력된 광이 상이한 파장을 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 파장 다중화 광이 제1 결합/분기 장치(20)의 입력 도파관(3)으로 들어올 때, 이는 입력 슬래브 도파관(4)을 통해 자유롭게 전파되고 채널 도파관 어레이(5)에 도달하고, 광학적으로 결합된다. 따라서, 입력 광의 배율은 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 각각의 채널 도파관들로 분배된다.

채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 각각의 채널 도파관들 내의 광은 파장에 상응하여 위상 시프트되고, 도17에 도시된 바와 같이 간섭에 의해 출력 단자로부터 출력되고, 각각의 파장에 기초하여 각도 소산 방향으로 평행광으로써 나간다.

이러한 방식으로 채널 도파관 어레이(5)에 의해 각각의 파장으로 분기된 광은 원통형 렌즈(11)로 안내되고 (도16의 페이지면의 수직 방향과 동등한) 수직 방향에 대해 평행광으로 된다.

이는 파장 다중화 광이 제1 결합/분기 장치(21)로 보내지는 경우도 동일하다.

렌즈(12)는 (a) 각도 소산 방향에 기초한 상이한 방향들로 제1 결합/분기 장치(20)와 함께 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는 광을 포커스하고, (b) 각도 소산 방향에 기초한 상이한 방향들로 제2 결합/분기 장치(21)와 함께 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는 광을 포커스한다.

게다가, 렌즈(12)는 (a) 제1 결합/분기 장치(20)와 함께 각도 소산을 발생시키는 주어진 추파수의 광이 포커스되는 위치와, (b) 제2 결합/분기 장치(21)와 함께 각도 소산을 발생시키는 주어진 주파수의 광이 포커스되는 위치에 배열된다.

게다가, 다중 미러를 포함하는 미러 어레이(13)는 이러한 각도 소산을 발생시키는 각각의 주파수의 광이 거의 포커스되는 광 반사 장치로서 배열되고, 제1 결합/분기 장치에 의해 각각 주파수 분기된 광이 이러한 어레이 내로 공급된다.

각각의 분기된 파장에 상응하는 미러들은 미러 어레이(13) 상에 배열된다. 각각의 미러의 각도는 필요시에 조절되고, 제1 결합/분기 장치(20)로부터의 광은 제1 결합/분기 장치(20)로 복귀되거나 제2 결합/분기 장치(21)로 반사된다.

달리 말하면, 제1 결합/분기 장치(20)로 보내진 파장 분할 다중화 광 중에서 절환이 수행되지 않은 파장을 갖는 광에 대해, 파장에 상응하는 위치에서의 미러의 반사각은 제1 결합/분기 장치(20)로부터의 광이 제1 결합/분기 장치(20)로 복귀하도록 조절된다.

한편, 절환이 수행된 파장을 갖는 광에 대해, 파장에 상응하는 위치에서의 미러의 반사각은 제1 결합/분기 장치(20)로부터의 광이 제2 결합/분기 장치(21)로 안내되도록 조절된다. 이 때, 제2 결합/분기 장치(21)로부터의 동일한 파장을 갖는 광은 미러로 반사되고 제1 결합/분기 장치(20)로 안내된다.

이러한 방식으로, 제1 결합/분기 장치(20)로 들어오고 제2 결합/분기 장치(21)로 안내되는 파장 분할 다중화 광 중에서 소정의 파장의 광을 드롭시키고 제2 결합/분기 장치(21)로 들어오고 파장 분할 다중화광으로써 제1 결합/분기 장치(20)로 복귀시키는 파장 분할 다중화된 광으로부터 드롭된 파장과 동일한 파장을 갖는 광을 첨가하는 광학 기능 장치인 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 기능이 이행된다.

게다가, 광의 입력 및 출력은 결합/분기 장치(20, 21)의 입력 도파관(3)으로 수행되지만, 입력 광 및 출력 광을 분리하기 위한 광학 장치 -예를 들어, 제1 포트 내로 입력된 광을 제2 포트로 출력하고 제2 포트로 입력된 광을 제3 포트로 출력하는 광학 순환 장치와 같은 광학 장치- 로서 각각의 결합/분기 장치의 입력 도파관(3)의 입력 단자에 배열될 수 있다. 이는 실시예의 다른 예들과 동일하다.

이러한 방식으로, 실시예의 이러한 예를 통해, 플랫 톱이고 낮은 손실을 갖는 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 이는 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 문제가 있는 조립체 없이 낮은 손실을 갖는 광학 기능 장치로써 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치를 실현할 수 있다.

여기서, 예로써 각각의 결합/분기 장치(20, 21)는 석영 도파관(비굴절률 차: 0.8 %)을 이용하여 실리콘 기판 상에 생성된다.

게다가, 예로써 입력 도파관(3)의 입력 단자와 채널 도파관 어레이(5)의 출력 단자는 90 °각도를 형성하도록 설계되고, 도17에 도시된 바와 같이 각각의 채널 도파관들이 출력 단자에서 평행하게 정렬되도록 생성된다.

도15의 예에서, 채널 어레이(5)를 구성하는 채널 도파관들의 수는 대략 300개이고, 도17의 예에서, 채널 도파관 어레이(5)의 출력 단자에서 각각의 채널 도파관들 사이의 간격(d)은 14 ㎛이다. 이 때, 채널 도파관 어레이(5) 측의 출력 단자로부터 방출된 회절광의 채널들(ch) 사이의 회절 각 차이는 0.0017 rad/ch이다. 원통형 렌즈(11)의 직경은 2 ㎜이고, 초점 거리는 대략 10 ㎜이다.

렌즈(12)의 초점 거리는 대략 58.3 ㎜이고, 초점 거리(f) 만큼 채널 도파관 어레이(5)의 출력 단자로부터 이격된 위치에서 장착된다. 유효 직경은 9 ㎜이다.

게다가, 미러 어레이(13)는 렌즈(12)로부터 초점 거리(f)만큼 이격된 위치에서 원통형 렌즈(11)로써 대향 측면에 장착된다.

도18은 미러 어레이(13)의 구성 예이다. 더 상세히는, 도18의 (a)는 평면도이고, 도18의 (b)는 우측으로부터 취한 측면도이고, N 미러들은 거의 일정한 피치(P)로 ch1부터 chN까지 정렬된다. 실시예의 이러한 예에서, N은 40이다. 게다가, 도18의 (b)의 측면도에서 도시된 바와 같이, 각각의 미러는 전기적으로 제어되고 경사진다. 미러(801)의 피치(P)는 100 ㎛이고, 반사면(811)의 크기는 50 ㎛ x 50 ㎛이다.

도16에서, 열전도핀(10)의 결합/분기 장치 장착부의 두께(d1, d2)는 모두 1 ㎜이고, 결합/분기 장착부 사이의 거리(d3)는 5 ㎜이다. 따라서, 두 개의 결합/분 기 장치(20, 21)는 수직 방향으로 6 ㎜만큼 이격되어 장착된다.

결합/분기 장치(20)로부터 결합/분기 장치(20)로 광이 복귀할 때와 결합/분기 장치(21)로 광이 안내될 때 미러 스윙 각도(α)는 0.12 rad이다.

또한, 실시예의 이러한 예에서, (a) 파장 분할 다중화 광이 결합/분기 장치(20)로 입력되고, 각각의 파장으로 분기된 광이 각각의 파장을 구성하는 미러 어레이(13)에 상응하는 미러에 의해 반사되고, 결합/분기 장치(21)로 안내되도록 구성하고, (b) 결합/분기 장치(21)로 안내되는 광량을 제어하기 위해 미러 반가각을 조절함으로써, 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장의 광 강도를 독립적으로 변경하는 것이 가능하다.

달리 말하면, 실시예의 이러한 예의 구성으로, 100 ㎓ 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 상응하는 각각의 채널(파장)의 광 배율 수준을 동적으로 제어하는 장치(이후부터 이러한 장치는 동적 이득 이퀄라이저, 간략하게 DGEQ라고 함)를 실현하는 것이 가능하다.

게다가, 이러한 구성의 DGEQ에서, 파장 분할 다중화 광의 입력은 결합/분기 장치(20)로 되고, 출력은 결합/분기 장치(21)로 되어 입력광과 출력광을 분리하기 위한 광학 장치(예를 들어, 광학 순환 장치)가 불필요하게 된다.

게다가, 본 발명의 결합/분기 장치를 이용하여 구성된 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 실시예의 다른 예에서, 각각의 파장에 상응하는 미러들의 각도를 조절함으로써 DGEQ로서의 활용이 가능하다.

제3 실시예의 예

도19 및 도20은 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도19는 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용된 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 평면도를 도시하고, 도20은 그 측면도를 도시한다.

도21은 도19의 부품(A)의 확대도를 도시하고, 이는 100 ㎓의 주파수 간격(1.5 ㎛ 파장 영역에서 대략 0.8 ㎚의 파장 간격과 동일함)을 갖는 파장-다중화된 광이 출력 슬래브 도파관(6)으로부터 방출될 때의 광의 출구 방향을 개략적으로 도시한다.

실시예의 이러한 예는 제2 실시예의 예와 유사한 구성이지만, (a) 결합/분기 장치을 장착하기 위한 열 전도 핀을 설치하지 않고 결합/분기 장치가 직접 히터(22)에 장착되고, (b) 출력 단자를 갖는 짧은 출력 슬래브 도파관(6)이 입력 슬래브 도파관(4)으로서의 채널 도파관 어레이(5)의 단부에 설치된다는 점에서 상이하다.

특히, 도19 및 20에서, 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 제1 결합/분기 장치(20)와 제2 결합/분기 장치(21)는 각각 히터(22)의 양 측에 장착되고, 히터(22)는 브레이스(16)에 의해 지지된다.

이들 결합/분기 장치(20, 21)는 동일한 구조를 갖고, 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 단자를 갖는 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 광이 입력되고 출력 슬래브 도파관(6)으로 광이 출력되는 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)를 포함한다.

여기서, 실시예의 이러한 예의 출력 슬래브 도파관의 길이는 500 ㎛이다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서, 전술한 제2 실시예의 예로서 (a) 제1 결합/분기 장치(20)로 들어오고 제2 결합/분기 장치(21)로 안내되는 파장 분할 다중화 광으로부터 소정의 파장의 광을 드롭하고, (b) 제2 결합/분기 장치(21)로 들어오는 파장 분할 다중화 광으로부터 드롭된 파장과 동일한 파장의 광을 첨가하고 파장 분할 다중화 광으로서 제1 결합/분기 장치(20)로 복귀시킬 수 있는 광학 기능 장치인 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치의 기능이 달성된다.

이러한 방식으로, 실시예의 이러한 예를 통해, 플랫 톱 및 낮은 손실을 갖는 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치를 실현할 수 있다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서, 히터 상에 결합/분기 장치를 직접 장착함으로써, 제2 실시예의 예보다 적은 부품을 갖고 파장 결합/분기 필터부보다 얇은 파장 선택성 절환파장 선택성 스위치를 실현할 수 있다.

게다가, 출력 슬래브 도파관(6)을 설치함으로써, 코어 프로세싱시에 이용되는 포토 마스크의 정밀도를 갖는 채널 도파관들 길이의 변화를 제한하고 비외주면 누화를 제한하는 것이 가능하다.

제4 실시예의 예

도22 및 도23은 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도23은 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용된 파장 선택 성 절환파장 선택성 스위치의 평면도를 도시하고, 도23은 그 측면도이다.

실시예의 이러한 예는 제3 실시예의 예와 유사한 구성이고, 광 신호의 입력 도파관(3)으로의 입력 단자면과 출력 슬래브 도파관(6)으로부터의 출력 단자면이 평행하도록 구성된다는 점이 상이하다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서, 전술한 제2 실시예의 예로써, 플랫 톱이고 저손실 특성이 얻어질 수 있다. 또한, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서 파장 선택성 스위치가 실현될 수 있다.

게다가, 실시예의 예에서, 히터에 결합/분기 장치가 직접 장착되기 때문에, 제2 실시예의 예보다 더 적은 부품을 갖고 파장 결합/분기 필터부보다 더 얇은 파장 선택성 스위치가 실현될 수 있다.

게다가, 출력 슬래브 도파관(6)을 설치함으로써, 코어 프로세싱 시에 이용되는 포토마스크의 정밀도로 채널 도파관 길이의 변화를 제한하는 것이 가능하고, 비외주면 누화를 제한하는 것이 가능하다.

제5 실시예의 예

도24 및 도25는 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도24는 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용된 파장 DGEQ의 평면도이고, 도25는 그 측면도이다.

실시예의 예의 DGEQ는 전술한 제4 실시예의 예의 파장 선택성 스위치 부품들 중에서 결합/분기 장치들 중의 하나에만 이용되고, 각각의 파장에 상응하는 미러의 각도를 변경함으로써 결합/분기 장치로 복귀하는 광 강도가 조절되도록 구성된다.

도24 및 도25에서, 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널용 결합/분기 장치(20)가 히터(22)에 장착된다.

이러한 결합/분기 장치(20)는 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4) 내로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 단자를 갖는 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 광이 입력되고 출력 슬래브 도파관(6)으로 광이 출력되는 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널의 파장 다중화 광이 결합/분기 장치(20)의 입력 도파관(3)으로 들어올 때, 입력 슬래브 도파관(4)을 통해 자유롭게 전파되고, 채널 도파관 어레이(5)에 도달하고, 광학적으로 결합한다. 따라서, 입력광의 배율은 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 각각의 채널 도파관들로 분배된다.

채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 각각의 채널 도파관들 내의 광은 그 파장에 상응하여 위상 시프트되어 출력 단자로부터 출력되고, 간섭 때문에 각각의 파장에 기초한 각도 소산 방향으로의 평행광으로써 존재한다.

이러한 방식으로 채널 도파관 어레이(5)에 의해 각각의 파장 내로 분기된 광은 원통형 렌즈(11)로 안내되고, 수직 방향(도25의 페이지면의 수직 방향과 동등)에 대해 평행광이 된다.

게다가, 렌즈(12)는 광을 포커스하는 광학 장치로써 설치되고, 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장을 갖는다.

게다가, 다중 미러를 포함하는 미러 어레이(13)는 이러한 각도 소산을 발생시키는 각각의 주파수의 광이 거의 포커스되는 적어도 일 위치에 설치되는 광 반사 장치로서 배열되고, 결합/분기 장치(20)에 의해 분기되는 각각의 주파수의 광은 이러한 어레이 내로 공급된다.

도18에 도시된 바와 같이, 각각의 분기된 파장에 상응하는 40개의 미러들은 미러 어레이(13) 상에 배열된다. 광은 이러한 미러들에 의해 반사되고, 각각의 미러의 각도는 필요시에 조절되고, 모든 광은 동일한 광로를 따라 결합/분기 장치(20)의 출력 슬래브 도파관(6)의 출력 단자로 복귀되거나 또는 슬래브 출력 도파관(6)의 출력 단자로 복귀하는 광량이 감소된다. 이러한 방식으로, 복귀되는 광량은 미러의 각도에 의해 조절 가능하다.

따라서, 반사면의 각도를 전기적으로 제어할 수 있는 미러를 이용함으로써, 예를 들어, 결합/분기 장치(20) 내로 공급된 파장 분할 다중화 광에 따라 각각의 파장의 광 강도를 독립적이고 동적으로 감소시킬 수 있는 DGEQ로서 기능한다.

이러한 방식으로, 실시예의 이러한 예를 통해, 플랫 톱이고 저손실인 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체없이 저손실 광학 기능 장치로서 DGEQ를 실현하는 것이 가능하다.

제6 실시예의 예

도26 및 도27은 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도26은 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용되는 파장 절환성 스위치의 평면도이고, 도27은 그 측면도를 도시한다.

실시예의 이러한 예는 제2 실시예의 예와 동일하고, (a) 45도 미러가 광로 변환 장치로서 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이에 삽입되고, 결합/분기 장치(20, 21)의 장착면과 미러 어레이(13)의 장착면들이 서로 평행하도록 구성되고, (b) 짧은 출력 슬래브 도파관(6)이 결합/분기 장치의 방출 단부에 설치된다는 점에서 상이하다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서 플랫 톱과 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체없이 저손실 광학 기능 장치로서 파장 선택성 스위치를 실현하는 것이 가능하다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서, 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이의 광로가 45도 미러에 의해 90도 변경되기 때문에, 종방향 치수를 감소시키는 것이 가능하다. 게다가, 예를 들어 도27에서 결합/분기 장치(20, 21)의 장착면과 미러 어레이(13)의 장착면이 서로 평행하게 구성되기 때문에, 동일한 기판 상에 히터(22)와 미러 어레이(13)를 효율적으로 장착하는 것이 가능하다.

게다가, 출력 슬래브 도파관(6)을 설치함으로써, 코어 프로세싱시에 이용되는 포토 마스크의 정밀도로 채널 도파관들 길이의 변경을 제한할 수 있고, 비외주면 누화를 제한할 수 있다.

제7 실시예의 예

도28 및 도29는 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도28은 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용되는 파장 선택성 스위치의 평면도를 도시하고, 도29는 그 측면도이다.

실시예의 이러한 예는 제4 실시예의 예와 유사하지만, 45도 미러(15)가 90도 만큼 광로를 변환하기 위한 소자로써 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이에 삽입되고, 결합/분기 장치(20, 21)의 장착면과 미러 어레이(13)의 장착면이 서로 평행하다는 점에서 상이하다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서, 전술한 제4 실시예의 예로써, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체없이 저손실 광학 기능 장치로서 파장 선택성 스위치를 실현하는 것이 가능하다.

게다가, 실시예의 이러한 예를 통해, 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이의 광로가 90도 변경되기 때문에, 종방향 치수를 감소시키는 것이 가능하다. 게다가, 예를 들어, 도27에서 결합/분기 장치(20, 21)의 장착면과 미러 어레이(13)의 장착면이 서로 평행하기 때문에, 동일한 기판 상에 히터(22)와 미러 어레이(13)를 효율적으로 장착하는 것이 가능하다.

제8 실시예의 예

도30 및 도31은 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도30은 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용되는 DGEQ의 평면도이고, 도31은 그 측면도이다.

실시예의 이러한 예는 제5 실시예의 예와 유사하지만, 45도 미러가 90도 만큼 광로를 변환하기 위한 소자로서 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이에 삽입되고 결합/분기 장치(20, 21)의 장착면과 미러 어레이(13)의 장착면이 서로 평행하도록 구성되어 있는 점에서 상이하다.

게다가, 실시예의 이러한 예에서, 전술한 제5 실시예의 예에서 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체없이 저손실 광학 기능 장치로서 DGEQ를 실현하는 것이 가능하다.

게다가, 실시예의 이러한 예를 통해, 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이의 광로가 45도 미러(15)에 의해 90도 변경되기 때문에, 종방향 치수를 감소시키는 것이 가능하다. 게다가, 예를 들어, 도31에서 결합/분기 장치(20)의 장착면과 미러 어레이(13)의 장착면이 서로 평행하도록 구성되기 때문에, 동일한 기판 상에 히터(22)와 미러 어레이(13)를 효율적으로 장착하는 것이 가능하다.

제9 실시예의 예

도32 및 도33은 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도33은 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용되는 주파수 선택 스위치의 평면도이고, 도33은 그 측면도이다. 도32 및 도33에서, 광학 순환 장치(30, 31)와 필터(32, 33)가 개략적으로 도시된다.

도32에서, 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광이 광학 순환 장치(30)의 포트(a)(IN 포트)로부터 입력되면, 광은 포트(b)를 통해 필터(32)에 도달한다.

게다가, 전술한 파장 분할 다중화 광에 첨가된 파장의 광을 포함한 파장 분할 다중화 광이 광학 순환 장치(31)의 포트(a)(ADD 포트)로부터 입력되면, 광은 포트(b)를 통해 필터(33)에 도달한다.

여기서, 필터(32, 33)는 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광이 입/출력 단자(d)로부터 입력되면 짧은 파장 측의 20 채널의 파장 스펙트럼으로부터의 광이 입/출력 단자(e)로 출력되고, 긴 파장측의 20 채널의 파장 스펙트럼이 입/출력 단자(f)로부터 출력되도록 구성된다. 역으로, 짧은 파장측의 20 채널의 파장 스펙트럼으로부터의 광과 긴 파장측의 20 채널의 파장 스펙트럼으로부터의 광이 입/출력 단자(e, f)로부터 각각 입력되면, 이들 주파수 스펙트럼으로부터의 광이 결합되고 입/출력 단자(d)로부터 출력된다.

짧은 파장측의 20 채널의 파장 분할 다중화 광은 파장 선택성 스위치(40)내로 안내되고 결합/분기 장치(20)와 결합/분기 장치(20)의 아래에 장착된 결합/분기 장치(21)에 의해 각각의 채널로 분기되고, 미러 어레이(13)를 구성하는 각각의 파 장에 상응하는 미러의 각도에 따라 결합/분기 장치(20) 또는 결합/분기 장치(21) 중 하나로 지시된다.

결합/분기 장치(20) 및 결합/분기 장치(21)로 안내되는 각각의 파장의 광은 결합되고, 각각 필터(32, 33)에 의해 광학 순환 장치(30)(OUT 포트)의 포트(c) 및 광학 순환 장치(31)(DROP 포트)의 포트(c)로 각각 출력된다.

한편, 긴 파장측의 20 채널의 파장 분할 다중화 광은 파장 선택성 스위치(41)로 안내되고 결합/분기 장치(24) 및 결합/분기 장치(24)의 아래에 장착된 결합/분기 장치(25)에 의해 각각의 채널로 분기되고, 미러 어레이(13)를 구성하는 각각의 파장에 상응하는 미러의 각도에 따라 결합/분기 장치(24) 및 결합/분기 장치(25)로 안내된다.

결합/분기 장치(24) 및 결합/분기 장치(25)로 안내되는 각각의 파장의 광은 결합된다. 그 다음에, 필터(32) 및 필터(33)에 의해 전술한 방식으로 결합/분기 장치(20) 및 결합/분기 장치(21)에 의해 결합된 광과 각각 결합되고, 광학 순환 장치(30)(OUT 포트)의 포트(c) 및 광학 순환 장치(31)(DROP 포트)의 포트(c)로 각각 출력된다.

여기서, 입력 광의 스펙트럼인 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널의 스펙트럼 중에서, 파장 선택성 스위치(40)는 짧은 파장측의 20 채널의 파장 스펙트럼의 파장 분할 다중화 광에 적용되는 구성이고, 파장 선택성 스위치(41)는 긴 파장측의 20 채널의 파장 스펙트럼의 파장 분할 다중화 광에 적용되는 구성이다. 각각의 분기된 파장에 상응하는 20개의 미러들이 각각의 파장 선택성 스위치의 미러 어레이(13) 상에 배열된다. 이러한 방식으로, 본 실시예의 예를 통해, 플랫 톱이고 저손실 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체없이 저손실 광학 기능 장치로서 파장 선택성 스위치를 실현하는 것이 가능하다.

게다가, 본 실시예의 예를 통해, 100 ㎓ 주파수 간격을 갖는 20 채널에 적용되는 4개의 결합/분기 장치로써 100 ㎓ 주파수 간격을 갖는 40 채널에 적용되는 파장 선택성 스위치를 구성하는 것이 가능하다. 100 ㎓ 주파수 간격을 갖는 20 채널에 적용되는 결합/분기 장치들에 관해서는, 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널에 적용되는 결합/분기 장치보다 높은 회절 차수를 갖는 결합/분기 장치를 이용하는 것이 가능하기 때문에, 회절 각도를 확대시키는 것이 가능하다. 게다가, 렌즈(12)의 초점 거리(f)를 짧게 하는 것이 가능하고, 이러한 초점 거리 방향의 소형화가 또한 가능하다.

여기서, 파장 선택성 스위치(40, 41)를 구성하는 각각의 결합/분기 장치들은 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 단자를 갖는 출력 슬래브 도파관 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력된 광과 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력된 광의 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

게다가, 실시예의 이러한 예의 출력 슬래브 도파관의 길이는 500 ㎛이다.

출력 단자에서의 채널 도파관들 간극은 14 ㎛이다. 이때 채널 도파관측의 출력 단자로부터 방출된 회절광의 채널들(100 ㎓의 주파수 간격) 사이의 회절각도 차는 0.0034 rad/ch(회절 차수 60)이다.

원통형 렌즈(11)의 직경은 2 ㎜이고, 초점 거리는 대략 10 ㎜이다. 볼록 렌즈의 초점 거리는 대략 29.2 ㎜이고, 이 초점 거리 만큼 결합/분기 장치 출력 단자로부터 떨어진 위치에 장착된다. 렌즈의 유효 직경은 9 ㎜이다.

게다가, 도32에서, 각각의 결합/분기 장치는 출력 슬래브 도파관을 갖는 구성이지만, 채널 도파관 어레이가 출력 슬래브 도파관보다는 출력 단자를 형성하는 구성에 의해 동일한 기능과 효과가 수행된다는 것은 명확하다.

제10 실시예의 예

도34 및 도35는 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예를 도시한다. 도34는 100 ㎓의 주파수 간격을 갖는 40 채널 파장 분할 다중화 광에 적용되는 주파수 선택 스위치의 평면도이고, 도35는 그 측면도이다.

도34에서, 100 ㎓ 주파수를 갖는 40 채널 다중화용 두 개의 결합/분기 장치(20, 21)는 히터(22)의 상부면에 직선상으로 장착된다.

장착된 각각의 결합/분기 장치는 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 단자를 갖는 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력된 광과 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력된 광의 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

파장 분할 다중화된 광은 결합/분기 장치(20)로 입력되고, 각각의 파장으로 분기된 광은 원통형 렌즈(11)로 분기되고 평행광은 수직 방향으로 된다. 이는 렌즈(12)에 의해 포커스되고 광이 포커스되는 위치에 배열된 미러 어레이(13)로 보내진다.

이 때, 광은 45도 미러(15)를 이용해서 90도 굴절된다. 게다가, 광은 두 개의 반사면을 갖는 45도 미러(17)의 면 중 하나를 이용하여 대각선 하측으로 굴절되고, 저부에 장착된 미러 어레이(13)로 보내진다.

미러(40)는 100 ㎛의 피치에서 각각의 파장에 상응하는 미러 어레이(13)가 배열된다.

필요시에, 미러의 입사광에 대한 반사면의 각도는 변경되고, 이는 결합/분기 장치(20)로부터 광이 보내지는 면과 상이한 이중면 45도 미러(17)의 반사면을 이용하여 45도 미러(18)의 방향으로 굴절되고, 적당한 파장의 광은 45도 미러(18)에 의해 90도 굴절되어 결합/분기 장치(21)로 보내진다.

선택적으로, 미러의 입사광에 대해 반사면의 각도는 변경되고, 적당한 파장의 광은 입사 광로로서 동일한 광로를 이용해서 결합/분기 장치(20)로 복귀된다.

여기서, 각각의 결합/분기 장치는 전술한 제3 실시예의 예와 동일한 방법으로 개별적으로 생성될 수 있거나, 또는 두 개의 결합/분기 장치들이 동일한 슬래브 기판 상에 동시에 생성될 수 있다.

또한, 이러한 실시예의 예에서, 전술한 제4 실시예의 예로써, 플랫 톱이고 저손실 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체없이 저손실 광학 기능 장치로서 파장 선택성 스위치를 실 현하는 것이 가능하다.

게다가, 실시예의 이러한 예를 통해, 렌즈(12)와 미러 어레이(13) 사이의 광로를 변경시키기 위해, 동일한 편평면에 결합/분기 장치(20)와 결합/분기 장치(21)를 효율적으로 장착할 수 있고, 길이 방향 치수를 짧게 하는 것이 가능하다.

제11 실시예의 예

도36은 WDM 통신에서 각각의 채널(파장)의 광 배율 수준을 동적으로 제어할 수 있는 DGEQ인 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예이다.

도36에서, 실시예의 이러한 예의 DGEQ는 제1 포트(a)에 입력된 광을 제2 포트(b)로 출력하고 제2 포트(b)에 입력된 광을 제3 포트(c)로 출력하는 광학 장치로서 광학 순환 장치(30)를 구비한다.

실시예의 이러한 예의 결합/분기 장치(20)는 입력 슬래브 도파관(4), 이러한 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 슬래브 도파관(6) 및 광이 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력되고 광이 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력되는 상이한 길이를 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

파장 분할 다중화 광이 광학 순환 장치(30)의 IN 포트[포트(a)]로부터 입력되면, 입력광은 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산을 발생시키고 각각의 파장으로 분기된다. 원통형 렌즈(803), 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광을 포커싱하기 위한 광학 장치로서의 렌즈(804), 광로 변경용 장치로서 미러(805, 806)로 구성된 광학 시스템에서, 광은 각각의 파장에 상응하는 다중 미러(801)에 포커스된다(이러한 광 루트는 이후에 전방 경로라 함).

여기서, 미러(801)의 각도가 반사면이 입사광에 대해 거의 직각이 되도록 조절되면, 반사면이 입사광에 정밀하게 수직이 될 때 미러(801)에 의해 반사된 광은 전방 경로로서 동일한 루트를 따라 되돌아가고 광학 순환 장치(30)의 OUT 포트로부터 출력된 광의 손실은 최소로 도달한다(이후부터 복귀 경로라 함). 이러한 각도로부터 일탈하면, 복귀 경로에 의해 광학 순환 장치(30)의 OUT 포트로부터 출력된 광 강도는 일탈이 커짐에 따라 작아지게 된다.

이러한 방식으로, 미러(801)의 각도를 조절함으로써 입사 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장의 광 강도를 제어할 수 있는 장치를 실현할 수 있다 - 달리 말하면, DGEQ를 실현할 수 있다.

실시예의 이러한 예를 통해, 플랫 톱이고 저손실인 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 DGEQ를 실현할 수 있다.

실시예의 이러한 예의 DGEQ의 구체적인 구성은 이후에 설명된다.

도36에서, 예를 들어 붕규산염 유리로 제조된 블록(스플라인)이 결합/분기 장치(20)의 팁에 접착된 후에, 10 ㎜의 초점 거리를 갖는 원통형 렌즈(803)가 접착되고, 출력광의 수직 방향이 평행광으로 된다.

렌즈(804)는 초점 거리가 채널 도파관 어레이(5)의 코어 패턴과 결합/분기 장치(20)의 출력 슬래브 도파관(6)용 코어 패턴의 경계와 일치하도록 구성된다. 광로는 미러(805, 806)에 의해 굴절되고, 도18에 도시된 다중 미러(801)가 배열된 미러 어레이(13)는 렌즈(804)의 다른 초점에 설치된다.

광학 순환 장치(30)는 예를 들어 붕규산염 유리로 제조된 블록(스플라인)과 붕규산염 유리 블록으로 적층된 신호 모드 섬유를 통해 입력 도파관(3)측에 연결된다.

게다가, 도36에서 편의상, 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 도시된 광에 상응하는 3개의 미러(801)만이 도시되지만, 분기된 파장의 수와 미러(801)의 수는 이러한 수에 제한되지 않는다.

제12 실시예의 예

도37은 WDM 통신에서 파장 소산 보상 장치로서의 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예이다.

도37에 도시된 파장 소산 보상 장치의 구성은 도36에 도시된 DGEQ의 구성과 거의 동일하지만, 미러 어레이(13)가 도18에 도시된 것과 상이한 미러 어레이(13)로 구성되는 점에서 상이하다.

달리 말하면, 도37에 도시된 미러 어레이(13)는 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광이 거의 포커스되는 적어도 일 위치에 설치되고, 반사면 법선 방향의 위치가 상이하게 광 반사 장치로서 배열된다.

도38은 도37의 미러 어레이(13)를 구성하는 미러(821)의 구성예이고, 도 38의 (a)는 전체 미러의 블록도이고, 도38의 (b)는 반사면의 중심에서 도38의 (a)의 미러의 단부도이고, 방향(A)으로부터 취한 단면을 개략적으로 도시한다.

도38에서, 미러(821)는 다중 미러 요소(822)로 구성되고, 각각의 미러 요소의 반사면은 그 법선 방향으로 이동 가능하다. 예를 들어, 미러 요소(822a)의 반사면은 편평하고, 미러 요소(822b)의 반사면은 오목하고 반사면은 법선 방향으로 이동된다.

오목하게 제어될 때 제거량은 -즉, 법선 방향으로의 반사면 이동량이 제어된다. 예를 들어, 도38의 (b)에 도시된 바와 같이 제어된다.

도37에서, 본 실시예의 파장 소산 보상 장치가 제1 포트(a)로부터 입력된 광을 제2 포트(b)로 출력하고 제2 포트(b)로부터 입력된 광을 제3 포트(c)로 출력하는 광학 장치로서 광학 순환 장치(30)에 설치된다.

본 실시예의 결합/분기 장치(20)는 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력된 광과 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력된 광의 상이한 파장을 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

광학 순환 장치(30)의 IN 포트[포트(a)]로부터 파장 분할 다중화 광이 입력되면, 입력 광은 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산이 발생되고 각각의 파장으로 분기된다. 원통형 렌즈(803), 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 이러한 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광을 포커스하기 위한 광학 장치로서의 렌즈(804) 및 광로를 변경하기 위한 장치로서의 미러들(805, 806)로 구성된 광학 시스템에서, 광은 각각의 파장에 상응하는 다중 미러들(821) 상에 포커싱된다(이들 광 루트는 이후부터 전방 경로라 함).

이 때 포커스되는 각각의 파장의 광은 일정한 파장 스펙트럼을 갖고, 중심 파장이 λ이고 그 파장에 기초하여 λ보다 약간 짧은 파장 λ-ㅿλ을 갖는 광과 λ보다 약간 긴 파장 λ+ ㅿλ을 갖는 광은 또한 결합/분기 장치에 의해 각도 소산을 발생시킬 때, 광은 파장 λ를 갖는 광과 상이한 위치에서 포커스된다.

게다가, 다중 미러 요소(822)는 결합/분기 장치에 의해 각도 소산이 발생되는 방향[도38의 (b)의 x축 방향]의 선상으로 배열된다. 전술한 파장 스펙트럼 내에서 각각의 파장의 광에 대해, 광의 광축 방향의 거리가 상이하도록 각각의 미러를 제어함으로써 이러한 파장 스펙트럼 내에서 각각의 파장이 갖는 지연 시간을 제어할 수 있고, 파장 소산 보상 장치로서의 기능성이 실현된다.

이러한 실시예를 통해, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 파장 소산 보상 장치를 실현할 수 있다.

게다가, 본 발명의 결합/분기 장치를 이용하여 구성된 DGEQ의 실시예에서, 파장 소산 보상 장치로서의 활용성이 각각의 분기된 파장에 상응하는 미러용으로 도38에 도시된 구성을 이용함으로써 가능하다. 게다가, 도37에서 편의상, 3개의 분기된 파장의 광로가 도시되고 이들에 상응하는 3개의 미러들(821)만이 도시되었지만, 분기되는 파장의 수와 미러(821)의 수는 이러한 수에 제한되지 않는다.

제13 실시예

도39는 WDM 통신에서 각각의 채널(파장)의 광 배율 수준용 모니터링 장치로 서 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예의 예이다(이후부터는 이러한 장치는 광 배율 모니터, 간단히 OPM이라 함).

도39에 도시된 OPM은 도36에 도시된 DGEQ의 미러 어레이(13)가 광전 변환 장치로서 다중 광전 변환 소자(50)가 설치된 광전 변환 소자 어레이(51)로 대체되고 광학 순환 장치(30)가 제거되는 구성이다. 이들 부품 외에는, 도36에 도시된 구성과 동일하다.

도39에서, 결합/분기 장치(20)는 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력된 광과 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력된 광의 상이한 파장을 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

게다가, 광전 변환 소자(50)들은 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광이 거의 포커스되는 적어도 일 위치에 설치된 광전 변환 장치로서 배열된다.

파장 분할 다중화 광이 입력 도파관(3)으로부터 입력되면, 입력광은 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산을 발생시키고 각각의 파장으로 분기된다. 원통형 렌즈(803), 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광을 포커싱하기 위한 광학 장치로서의 렌즈(804) 및 광로를 변환시키기 위한 장치로서의 미러(805, 806)들로 구성된 광학 시스템에서, 광은 각각의 파장에 상응하는 다중 광전 변환 소자(50) 상에 포커스된다. 이는 각각의 파장의 광 배율 수준을 모니터링하는 것이 가능하게 하여, OPM으로서의 기능성을 수행한다.

이러한 실시예의 광전 변환 소자(51)용으로, 광학 리시버부의 피치는 100 ㎛이고 광학 리시버부의 직경은 50 ㎛이다.

이러한 실시예를 통해, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 OPM을 실현할 수 있다.

게다가, 이는 통상적으로 도11에 도시된 DGEQ의 거의 모든 구성요소를 이용하여 생성할 수 있다.

게다가, 도39에서, 편의상 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 이에 상응하는 3개의 광전 변환 소자(50)만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 광전 변환 소자(50)의 수는 이러한 수에 제한되지 않음을 알 수 있다.

제14 실시예

도40은 WDM 통신 시스템의 파장 선택성 스위치로서 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예이다.

도40에서, 본 실시예의 파장 선택성 스위치는 제1 포트(a)로부터 입력된 광을 제2 포트(b)로 출력하고 제2 포트(b)로부터 입력된 광을 제3 포트(c)로 출력하는 광학 장치로서의 광학 순환 장치(30, 31)가 설치되고, 이들 광학 순환 장치(30, 31)는 각각 결합/분기 장치(20, 21)들의 입력 단자들에 연결된다.

게다가, 본 실시예의 결합/분기 장치(20, 21)들은 입력 슬래브 도파관(4), 입력 슬래브 도파관(4)으로 광을 입력하는 입력 단자로서의 입력 도파관(3), 출력 슬래브 도파관(6) 및 입력 슬래브 도파관(4)으로부터 입력된 광과 출력 슬래브 도파관(6)으로 출력된 광의 상이한 파장을 갖는 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이(5)로 구성된다.

도40에서, 파장 분할 다중화 광이 광학 순환 장치(30)의 IN 포트로 보내지면, 제1 결합/분기 장치(20)의 입력 도파관(3)으로 안내된다. 광은 입력 슬래브 도파관(4)을 통해 자유롭게 전파되고, 채널 도파관 어레이(5)에 도달하고 광학적으로 결합되어 입력 광의 배율은 채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 모든 채널 도파관들에 분배된다.

채널 도파관 어레이(5)를 구성하는 각각의 채널 도파관들 내의 광은 각각의 파장에 상응하여 위상 시프트되어 출력 단자로부터 출력되고, 각각의 파장에 기초한 각도 소산 방향의 평행광으로서 빠져나온다.

이러한 방식으로 채널 도파관 어레이(5)에 의해 각각의 파장으로 분기된 광은 원통형 렌즈(803)로 안내되고 수직 방향에 대해 평행광으로 된다.

이는 파장 분할 다중화 광이 광학 순환 장치(31)의 ADD 포트로 보내지는 경우와 동일하다.

게다가, 렌즈(804)들은 (a)제1 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광과, (b) 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 제2 결합/분기 장치(21)에 의해 각도 소산을 발생시키는 동일한 파장의 광을 포커싱하기 위한 장치로서 각각 설치된다.

게다가, 이러한 렌즈들(804) 및 미러들(805, 807)은 (a) 제1 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산을 발생시키는 주파수의 광이 포커스되는 위치와, (b) 제2 결합/분기 장치(21)에 의해 각도 소산을 발생시키는 동일한 주파수의 광이 포커스되는 위치들이 일치하도록 배열된다.

게다가, 다중 미러들(801)을 포함하는 미러 어레이(13)는 각도 소산을 발생시키는 각각의 주파수의 광이 거의 포커스되고 제1 결합/분기 장치에 의해 분기된 각각의 주파수의 광이 이러한 어레이 내로 공급되는 적어도 일 위치에 설치된 광 반사 장치로서 배열된다.

각각의 분기된 파장에 상응하는 미러들(801)은 미러 어레이(13) 상에 배열된다. 각각의 미러의 각도는 필요시에 조절되고 제1 결합/분기 장치(20)로부터의 광은 제1 결합/분기 장치(20)로 복귀되거나 또는 제2 결합/분기 장치(21)로 반사된다.

달리 말하면, 제1 결합/분기 장치(20)로 보내진 파장 분할 다중화 광 중에서 절환이 수행되지 않은 파장을 갖는 광에 대해, 이러한 파장에 상응하는 위치의 미러의 반사 각도는 제1 결합/분기 장치(20)로부터의 광이 제1 결합/분기 장치(20)로 복귀하도록 조절된다.

한편, 절환이 수행된 파장을 갖는 광에 대해, 이러한 파장에 상응하는 위치의 미러의 각도는 제1 결합/분기 장치(20)로부터의 광이 제2 결합/분기 장치(21)로 안내되도록 조절된다. 이 때, 제2 결합/분기 장치(21)로부터 동일한 파장을 r자는 광은 이러한 미러에 의해 반사되고 제1 결합/분기 장치(20)로 안내된다.

이러한 방식으로, (a) 광학 순환 장치(31)의 IN 포트로부터 들어오고 광학 순환 장치(31)의 DROP 포트로 안내되는 파장 분할 다중화 광 중에서 소정의 파장의 광을 드롭할 수 있고, (b) 파장 분할 다중화 광으로서, 광학 순환 장치(31)의 ADD 포트로부터 들어오고 광학 순환 장치(30)의 OUT 포트로 출력되는 파장 분할 다중화 광 중에서 드롭된 파장과 동일한 파장을 갖는 광을 첨가할 수 있는 광학 기능 장치인 파장 선택성 스위치의 기능성이 수행된다.

이러한 방식으로, 이러한 실시예를 통해, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 파장 선택성 스위치를 실현할 수 있다.

게다가, 결합/분기 장치들, 원통형 렌즈들(803), 렌즈들(804) 및 미러들(805, 807)을 포함하는 광학 시스템용으로 실시예 10 내지 13의 것과 비슷한 구성을 이용하는 것이 가능하기 때문에, 파장 선택성 스위치용으로 이러한 부품을 개별적으로 개발할 필요가 없고 또한 공통 부품을 대량 생산하기 때문에 비용을 감소시키는 효과가 있다.

예를 들어, 이러한 실시예의 파장 선택성 스위치는 도36에 도시된 DGEQ가 선대칭으로 배열되고 미러(801)의 어레이(13)와 미러(806)가 공유된다.

게다가, 도40에서, 편의상 분기된 3개의 파장의 광로가 도시되고 이에 상응하는 3개의 파장(801)만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 미러(801)의 수는 이러한 수에 제한되지 않음을 알 수 있다.

제15 실시예

도41은 WDM 통신 시스템의 OPM으로서 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예이고, 도39에 도시된 OPM과 동일한 기능을 수행한다.

도41의 구성과 도41의 구성 사이의 차이점은 도39의 자유 공간 광학 시스템의 구성부품의 기능성의 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에서 실현된다는 점이다.

도41에서, 이들이 슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 거의 직각이 되고 출력 슬래브 도파관(6)의 코어 패턴 내에서 자유롭게 전파되는 광이 슬래브 기판(100)의 주평면에 평행한 방향으로 반사되어 도39의 미러(805)의 기능을 수행하도록 출력 슬래브 도파관의 내측의 단부면이 슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 선이 그어진 슬래브 도파관의 내측 단부(603, 604)들이 형성된다.

여기서, "슬래브 도파관의 내측의 단부가 슬래브 기판의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 선이 그어진"의 기재는 "전술한 슬래브 기판(100)으로부터 직접 취할 때 슬래브 도파관의 내측 단부(예를 들어 도면부호 603)에서 그어진 선"을 지칭한다.

슬래브 도파관의 주평면에 대해 투사될 때 선이 그어진 슬래브 도파관 내측 단부(605)는 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에 설치된다. 이는 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산 방향에 기초한 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광을 포커스하는 반사면이고, 따라서 도39의 렌즈(804)의 기능을 수행한다.

게다가, 전술한 바와 같이, 출력 슬래브 도파관(6)은 비교적 낮은 굴절률을 갖는 클래드에 의해 비교적 높은 굴절률을 갖는 코어를 둘러싸서 광이 코어 내에 포획된다. 이는 도39의 원통형 렌즈(803)의 기능성이 도41의 구성에 의해 또한 실 현되는 것을 도시한다.

게다가, 슬래브 도파관의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 그어진 선이 포물선이 되도록 슬래브 도파관 내측 단부면(605)을 구성함으로써, 수차 없이 단일 지점 상에 평행 광 비임을 집중하고 수차가 없는 평행광으로 지점 공급원을 고려할 수 있는 광원으로부터 방출된 광 비임을 전송하는 기능성을 실현할 수 있다.

달리 말하면, 도13에 도시된 바와 같이, 채널 도파관 어레이(13)로부터 출력된 광은 각각의 파장에 기초하여 상이한 방향에 대면하는 평행광으로서 출력 슬래브 도파관(6)의 내측을 통해 전파된다. 슬래브 기판의 주평면에 대해 평행광이 투사될 때 에지에서 그어진 선이 포물선인 단부면(605)에 의한 반사에 의해, 광을 집중시킬 수 있다.

게다가, 광전 변환 소자(50)가 각각의 파장이 거의 포커스되는 상응하는 위치의 광전 변환 장치로서 배열되도록 광전 변환 소자(51)를 배열함으로써, 각각의 채널(파장)의 광 배율 수준을 모니터하는 OPM으로서 기능한다.

게다가, 미러(806)로 90도 만큼 광로를 변경함으로써, 이러한 실시예는 동일면에 슬래브 기판(100)과 광전 변환 소자 어레이(51)를 장착할 수 있다.

이러한 방식으로, 전술한 제14 실시예와 같이 이러한 실시예에서 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 OPMs를 실현할 수 있다.

게다가, 이러한 방식으로 출력 슬래브 도파관(6)에 슬래브 내측 도파관 단부 면을 갖는 광학 시스템은 이후부터 슬래브 광학 시스템이라 하고, 도41의 슬래브 내측 도파관 단부면(605)으로 도시된 굴곡된 표면을 야기하는 슬래브 내측 단부면을 갖는 슬래브 광학 시스템은 포커싱형 슬래브 광학 시스템이라 한다.

여기서, (a) 입력 도파관(3), 입력 슬래브 도파관(4) 및 채널 도파관 어레이(5)로 구성된 코어와 (b) 출력 슬래브 도파관을 구성하는 포커싱형 슬래브 광학 시스템으로서의 코어는 두께 방향으로 동일한 재료로 동시에 형성될 수 있어서, 자동적으로 정렬되는 효과를 갖는다.

게다가, 슬래브 내측 도파관 단부면(603, 604, 605)은 반도체 제조 프로세스와 같은 방식으로 포토마스크에 형성된 패턴의 인쇄 화상에 의해 형성될 수 있다.

예를 들어, 도39의 원통형 렌즈들(803), 렌즈들(804) 및 미러(805)로 구성된 자유 공간 광학 시스템의 실현을 위해서는, 이러한 부품들이 정확하게 정렬되고 정착되어야 하기 때문에, 조립 및 조절에 시간과 노력이 요구된다.

이에 반해, 슬래브 광학 시스템을 이용함으로써, 동일한 기능성을 갖는 광학 시스템이 마스크 패턴을 간단하게 설계함으로써 실현될 수 있고, 이는 제조를 쉽게 하는 효과를 발생시킨다.

도42는 슬래브 광학 시스템의 예를 도시한 도면이고, 도41의 출력 슬래브 도파관(6)의 일부와 동일한 구성을 갖는다.

도42에 도시된 바와 같이, 개별적으로 출력 슬래브 도파관만을 제조하고 예를 들어 도39에 도시된 결합/분기 장치부를 결합하고 광학적으로 결합하는 방법에서, 원통형 렌즈들(803), 렌즈들(804) 및 미러(805)를 이용하여 개별적으로 광학 시스템이 구성될 때보다 더 쉽게 제조할 수 있는 효과가 발생한다.

게다가, 슬래브 도파관 단부면을 구성하는 반사면의 수, 형상 및 배열은 물론 필요시에 변경될 수 있다.

도43은 슬래브 광학 시스템의 다른 구성의 예이다. 이는 슬래브 도파관 단부면을 구성하는 반사면이 두 개의 슬래브 도파관 단부면(603, 605)으로 쪼개지고 이러한 반사면이 단부면 또는 슬래브 도파관의 단부면의 부근에 배열되는 구성이다. 이러한 구성은 반사면의 고반사 필름과 저반사 필름의 형성을 쉽게 할 수 있는 효과를 발생시킨다.

다음에, 도41p 도시된 OPM의 구체적인 구조가 설명된다.

도41의 출력 슬래브 도파관(6)을 구성하는 코어는 파장 결합/분기 필터를 구성하는 코어와 동일한 재료로 동시에 제조될 수 있어서, 굴절률과 두께가 파장 결합/분기 필터를 구성하는 코어와 동일하고 채널 도파관 어레이용 코어 패턴이 연속적으로 형성된다.

슬래브 도파관 내측 단부면(603, 604, 605)들은 코어가 클래드 내에 개재된 후에 반응 에칭을 통해 형성된다. 사진석판인쇄 프로세스는 이러한 제조 프로세스에 이용되어 슬래브 도파관 내측 단부면(603, 604, 605)의 형태 및 상대적인 취이가 유리 마스크에 형성된 패턴에 의해 결정된다.

도파관의 두께, 폭 및 길이와 코어/클래드 굴절률 차는 제1 실시예와 동일하다.

슬래브 광학 시스템의 치수가 다음에 설명된다. 채널 도파관 어레이용 코어 패턴의 출력 개구로부터 슬래브 도파관 내측 단부면(603)까지의 거리는 대략 45 ㎜이고, 채널 도파관 어레이용 코어 패턴의 출력 개구로부터 슬래브 도파관 내측 단부면(605)까지의 광로에 따른 거리는 85 ㎜이고, 슬래브 도파관 내측 단부면(605)의 곡률 반경은 200 ㎜이다.

슬래브 도파관 내측 단부면(605)으로부터 포커스 위치(701)까지의 광로를 따른 거리는 100 ㎜이다. 광전 변환 소자 어레이(51)의 각각의 광전 변환 소자(50)의 광학 리시버부 사이의 피치는 100 ㎛이고, 광학 리시버부의 직경은 50 ㎛이다.

게다가, 슬래브 도파관의 주평면에 직각인 방향으로 방출되는 광을 포커스 위치(701)에서 포커싱하기 위한 원통형 렌즈는 광이 슬래브 광학 시스템을 통해 전파되는 일부 상에 배열될 수 있다.

게다가, 도41에서, 편의상 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 이에 상응하는 3개의 광전 변환 소자(50)만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 광전 변환 소자(50)의 수는 이러한 수에 제한되지 않음이 명백하다.

제16 실시예

도44는 WDM 광학 시스템의 OPM으로서 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예이고, 도41에 도시된 OPM과 동일한 기능을 수행한다.

도44의 구성과 도41의 구성 사이의 차이는 본 실시예의 도44는 (a) 도41의 자유 공간 광학 시스템의 구성요소인 미러(806)가 설치되지 않고, (b) 각도 소산을 발생시키는 위치(701)가 포커싱형 출력 슬래브 광학 시스템의 최종 단부면(606)과 접합되고, (c) 광전 변환 소자 어레이(51)가 이러한 단부면에 부착된다는 것이다.

게다가 이러한 실시예에서, 전술한 제15 실시예와 같이, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 OPMs를 실현할 수 있다.

게다가, 이러한 실시예를 통해, 제15 실시예와 비교하여, 부품의 수가 감소되고 비용이 감소하고 부품 정렬을 위해 필요한 지점의 수가 감소되고 광학 시스템의 구성이 용이하게 되는 효과가 발생되고, 부품의 위치 오정렬이 더 적게 발생되고 소형으로 되기 때문에 광학 시스템의 안정성이 개선된다.

게다가, 도44에서, 슬래브 도파관 내측 단부면(605)의 곡률 반경은 대략 180 ㎜이다.

게다가, 도44에서, 편의상 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 이에 상응하는 3개의 광전 변환 소자(50)만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 광전 변환 소자(50)의 수는 이러한 수에 제한되지 않음이 명백하다.

제17 실시예

도45는 WDM 통신 시스템의 DGEQ인 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예이고, 도36에 도시된 DGEQ와 동일한 구성을 수행한다.

본 실시예와 제11 실시예 사이의 관계는 제15 실시예와 제13 실시예과의 관계와 동일하다.

달리 말하면, 도45에 도시된 본 실시예의 구성과 도36에 도시된 구성의 차이는 도36의 자유 공간 광학 시스템의 구성요소의 기능성이 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에서 실현된다는 점이다.

도45에서, 슬래브 도파관 내측 단부면(603, 604)들은 슬래브 기판(100)의 주평면에 대략 직각이 되고, 출력 슬래브 도파관(6)의 코어 패턴 내에서 자유롭게 전파되는 광이 슬래브 기판(100)의 주평면에 평행한 방향으로 반사되도록 형성되어 도36의 미러(805)의 기능을 수행한다.

슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 그어진 선이 굴곡진 슬래브 도파관 내측 단부면(605)은 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에 설치된다. 이는 결합/분기 장치(20)에 의해 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 관이 포커스되는 반사면이고, 도36의 렌즈들(804)의 기능을 수행한다.

게다가, 이는 제11 실시예와 동일한 방식으로 작동하고 DGEQ의 기능을 수행한다.

게다가 이러한 실시예는 전술한 제14 실시예와 같이, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 DGEQs를 실현할 수 있다.

게다가, 이러한 실시예를 통해, 결합/분기 장치와 포커싱형 슬래브 광학 시스템이 일 유닛으로서 형성되기 때문에, 부품의 수가 감소하고 비용이 감소되는 효과가 발생되고, 부품 정렬에 필요함 지점이 감소되고 광학 시스템의 구성이 용이하게 되고, 부품의 위치 오정렬이 더 적게 발생되고 소형으로 되기 때문에 광학 시스템의 안정성이 개선된다.

제18 실시예

도46은 WDM 통신 시스템의 DGEQ로서 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예이고, 도45의 DGEQ와 동일한 기능을 수행한다.

도46에 도시된 본 실시예의 구성과 도45에 도시된 구성의 차이는 도45의 자유 공간 광학 시스템을 구성하는 미러(805)의 기능이 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에서 실현된다는 점이고, 다른 구성요소는 도45와 동일하다.

달리 말하면, 도45에서 필수적인 미러(806)는 도46의 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에, 슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 경사진 슬래브 도파관 내측 단부면(607)을 설치함으로써 불필요하게 되고, 슬래브 기판(100)에 직각 방향으로 경사면으로 출력 슬래브 도파관을 통해 전파되는 광을 안내한다. 도45에 도시된 구성에 따라, 미러 어레이(13)의 주평면과 슬래브 기판(100)의 주평면을 평행하게 함으로써 장착을 간소화하는 것이 가능하다.

게다가, 본 실시예에서, 이는 제11 실시예와 동일하게 작동하고, DGEQ로서의 기능을 수행하는 것이 명백하다.

게다가, 본 실시예에서, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 DGEQs를 실현할 수 있다.

게다가, 이러한 실시예를 통해, 결합/분기 장치와 포커싱형 슬래브 광학 시 스템이 일 유닛으로서 형성되기 때문에, 부품의 수가 감소하고 비용이 감소되는 효과가 발생되고, 부품 정렬에 필요함 지점이 감소되고 광학 시스템의 구성이 용이하게 되고, 부품의 위치 오정렬이 더 적게 발생되고 소형으로 되기 때문에 광학 시스템의 안정성이 개선된다.

게다가, 도46에서 편의상 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 이에 상응하는 3개의 미러들(801) 만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 미러들(801)의 수는 이러한 수에 제한되지 않는다는 것이 명백하다.

제19 실시예

도47은 WDM 통신 시스템에서 파장 선택성 스위치로서 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예이고, 도40에 도시된 파장 선택성 스위치와 동일한 기능을 수행한다.

본 실시예와 제14 실시예 사이의 관계는 제15 실시예와 제13 실시예 사이의 관계와 동일하다.

달리 말하면, 도47에 도시된 본 실시예의 구성과 도40에 도시된 구성의 차이는 도40의 자유 공간 광학 시스템의 구성요소의 기능성이 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에서 실현된다는 점이다.

도47에서, 슬래브 도파관 내측 단부면(603, 604)들은 슬래브 기판(100)의 주평면에 대략 직각이 되고, 출력 슬래브 도파관(6)의 코어 패턴 내에서 자유롭게 전파되는 광이 슬래브 기판(100)의 주평면에 평행한 방향으로 반사되도록 형성되어 도40의 미러(805)의 기능을 수행한다.

슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 그어진 선이 곡선이 되는 슬래브 도파관 내측 단부면(605)은 출력 슬래브 도파관(6)의 내측에 설치된다. 이는 결합/분기 장치(20)에서 각도 소산 방향에 기초하여 상이한 위치로 각도 소산을 발생시키는 각각의 파장의 광이 포커스되는 반사면이고, 도40의 렌즈들(804)의 기능을 수행한다. 이는 결합/분기 장치(21)의 출력 슬래브 도파관에 대해 동일하다.

게다가, 이는 제15 실시예와 동일한 방식으로 작동하고, 파장 선택성 스위치로서의 기능을 수행한다.

이러한 실시예에서, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치로서의 파장 선택성 스위치를 실현할 수 있다.

게다가, 본 실시예를 통해, 결합/분기 장치와 포커싱형 슬래브 광학 시스템이 일 유닛으로서 형성되기 때문에, 부품의 수가 감소하고 비용이 감소되는 효과가 발생되고, 부품 정렬에 필요함 지점이 감소되고 광학 시스템의 구성이 용이하게 되고, 부품의 위치 오정렬이 더 적게 발생되고 소형으로 되기 때문에 광학 시스템의 안정성이 개선된다.

게다가, 본 실시예를 구성하는 도파관의 모든 부분은 동일한 슬래브 기판 상에 동시에 생성될 수 있다.

게다가, 도47에서 편의상, 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 이에 상응하는 3개의 미러들(801)만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 미러들(801)의 수는 이러한 수에 제한되지 않는다는 것은 명백하다.

제20 실시예

도48은 WDM 통신 시스템의 파장 선택성 스위치, DGEQ 및 OPM 복합 장치로서의 본 발명의 광학 기능 장치의 실시예를 도시한다. 본 발명의 결합/분기 장치와 슬래브 광학 시스템이 일 유닛으로 형성되는 구성으로 각각의 기능을 수행한다.

도48에서, 결합/분기 장치(20), 결합/분기 장치(21), 이들의 슬래브 광학 시스템, 미러 어레이(13) 및 미러들을 제어하는 보조 회로(401)는 도47에 도시된 구성과 대략 동일한 파장 선택성 스위치를 형성한다.

여기서, 슬래브 광학 시스템의 출력 단자의 슬래브 도파관 내측 단부면(607)은 슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 경사져 있고, 결합/분기 장치(20)에 의해 분기되는 각각의 파장의 광과 결합/분기 장치(21)에 의해 분기된 각각의 파장의 광이 슬래브 기판(100)의 주평면에 대략 평행한 기판(400)에 장착되는 미러 어레이(13)의 상응하는 미러들로 각각 안내되도록 배열되고, 동일한 파장의 광은 동일한 미러에 포커스되어 도47의 미러(807)의 기능을 수행한다.

광학 순환 장치(34)의 IN1 포트로 입력된 파장 분할 다중화 광 중에서 소정의 파장의 광은 광학 순환 장치(35)의 DROP 포트로부터 출력된다. 다른 파장의 광은 광학 순환 장치(35)의 ADD 포트로부터 입력되는 소정의 파장과 동일한 파장을 갖는 광과 결합되고, 광학 순환 장치(34)의 OUT1 포트로부터 출력되어 파장 선택성 스위치의 기능을 수행한다.

광학 순환 장치(35)의 OUT1 포트로부터 출력되는 파장 분할 다중화 광은 광학 순환 장치(36)의 IN2 포트로 입력된다.

결합/분기 장치(23), 결합/분기 장치(23)의 슬래브 광학 시스템, 광전 변환 소자 어레이(51) 및 각각의 광전 변환 소자로부터 전자 신호를 처리하고 광전 변환 소자를 제어하는 보조 회로(402)는 도41에 도시된 구성과 동일한 대략 동일한 구성인 OPM을 형성한다.

광학 순환 장치(36)의 IN2 포트로 입력된 파장 분할 다중화 광의 일부는 모니터링을 위해 각도 소산을 발생시키고 분기되는 결합/분기 장치(23)로 안내된다. 이는 각각의 파장의 광전 변환 소자 어레이(51)에 상응하는 광전 변환 소자 상에서 포커스되고 그 강도가 모니터되어 OPM의 기능을 실현한다.

결합/분기 장치(24), 결합/분기 장치(24)의 슬래브 광학 시스템, 미러 어레이(14), 미러 어레이(14)를 제어하는 보조 회로(403)는 도41에 도시된 구성과 대략 동일한 DGEQ를 형성한다.

여기서, 결합/분기 장치(24)의 슬래브 광학 시스템의 출력 단자의 슬래브 도파관 내측 단부면(608)은 슬래브 기판(100)의 주평면에 대해 경사지고, 결합/분기 장치(24)에 의해 분기된 각각의 파장의 광이 슬래브 기판(100)의 주평면에 대략 평행한 기판(300)에 장착된 미러 어레이(14)의 상응하는 미러들로 각각 안내되도록 배열되어 도41의 미러(806)의 기능을 수행한다.

전술한 광학 순환 장치(36)의 IN2 포트로 입력된 파장 분할 다중화 광 중에서 모니터링용으로 분기된 전술한 광 이외의 광은 각도 소산을 발생시키고 각각의 파장으로 분기되는 결합/분기 장치(24)로 안내된다.

이는 소정의 감쇠를 야기하는 미러 어레이(14)의 상응하는 미러들 상에 포커 스되고, 광학 순환 장치(36)의 OUT2 포트로부터 파장 분할 다중화 광으로 출력된다. DGEQ의 기능은 실현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 광학 기능 장치를 이용함으로써, (a) 예를 들어 단자로부터 전송된 파장 분할 다중화 광에 대해 소정의 파장을 첨가하고 드롭할 수 있고, (b) 그 결과 각각의 파장용 파장 분할 다중화 광을 모니터할 수 있고, (c) 각각의 파장을 소정의 광 수준으로 조절할 수 있다.

본 실시예에서, 플랫 톱이고 저손실 전송 특성이 얻어질 수 있다. 게다가, 소형이고 조립해야할 부품이 거의 없기 때문에, 까다로운 조립체 없이 저손실 광학 기능 장치를 실현할 수 있다.

게다가, 본 실시예를 통해, 정렬에 필요한 노동이 감소되는 효과가 있는 광 안내를 위해 구성된 부품 및 미러들과 광전 변환 소자들의 정렬이 한번에 수행될 수 있다. 부가적으로, 섬유 연결에 필요한 노동이 감소되는 효과가 있는 광학 섬유 연결을 한번에 함께 수행하는 것이 가능하다.

게다가, 도48에서 편의상 3개의 분기된 파장의 광의 광로가 도시되고 미러 어레이(13)를 구성하는 3개의 미러, 광전 변환 소자 어레이(51)를 구성하는 3개의 광전 변환 소자, 및 미러 어레이(14)를 구성하는 3개의 미러들만이 도시되었지만, 분기된 파장의 수와 미러들 및 광전 변화 소자들의 수는 이러한 수에 제한되지 않음이 명백하다.

게다가, 본 실시예는 파장 선택성 스위치, OPM 및 DGEQ의 기능이 순서에 따라 일 대 일로 실현되도록 구성되어 있지만, 이러한 기능의 조합, 실현되는 숫자 및 그 순서는 필요시에 선택될 수 있다.

제21 실시예

도49는 본 실시예의 광학 기능 장치를 이용한 WDM 전송 시스템에 적용된 실시예이고, 지점(A)으로부터의 파장 분할 다중화 광의 각각의 채널(파장)을 지점(C) 및 지점(D)으로 분할하는 기능을 갖는 지점(B)의 구성을 도시한다.

게다가, 지점(B)의 구성은 (a) 지점(C, D)쪽으로 향하는 파장 분할 다중화 광으로 및 그로부터 특정 채널을 첨가하고 드롭하는 기능과, (b) 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 채널의 광 강도를 모니터하는 OPM의 기능과, (c) 각각의 채널의 광의 감쇠를 조절하는 DGEQ의 기능을 갖는다.

도49에서, 지점(A)으로부터의 파장 분할 다중화 광은 파장 선택성 스위치(61)의 IN1 포트로 입력된다. 특정 채널로부터의 광은 OUT1 포트로부터 출력되고 지점(C)의 방향으로 분할되지만, 이외의 채널로부터의 광은 DROP1 포트로부터 출력되고 지점(D)의 방향 내로 분할된다.

이 때, ADD1 포트로 파장 분할 다중화 광을 입력하고, OUT1 포트로부터 출력되는 파장 분할 다중화 광으로 지점(D)의 방향으로 분할된 채널로서 동일한 채널의 광을 첨가하고, 이를 지점(C)으로 전송하는 것이 가능하다.

지점(C)쪽으로 향하는 이러한 파장 분할 다중화 광은 DGEQ(63)에 의해 지점(C)으로 접근하고, 이것의 일부가 OPM(65)으로 입력된다. 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 채널의 광의 광 강도는 OPM(65)으로 측정될 수 있고, 특정 채널의 광 강도는 필요시에 DGEQ로서 조절될 수 있다.

예를 들어, 지점(c)쪽으로 향하는 파장 분할 다중화 광의 각각의 채널은 전송 공급원으로서 지점(A)을 이용하는 채널과 전송 공급원으로서 지점(B)을 이용하는 부가 채널로 구성되고, 예를 들어 전송 공급원의 차이와 전송 루트의 차이에 의해 광 강도가 상당한 차이를 갖는 경우가 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 실시예를 통해, 각각의 채널의 광 강도를 모니터하고 조절하는 것이 가능하고 각각의 채널의 광 강도를 대략 동등하게 한 후에 지점(C)의 방향으로 광을 전송하는 것이 가능하다.

게다가, 파장 선택성 스위치(61)의 DROP1 포트로부터 출력된 지점(D)쪽으로 향한 파장 분할 다중화 광은 파장 선택성 스위치(62)의 IN2 포트로 입력된다. 이는 DROP2 포트로부터 특정 채널의 광을 출력하는 것이 가능하고, 지점(B)에서의 활용 -예를 들어, 이를 전자 신호로 변환하거나 이를 다른 지점으로 전송하는 것- 이 가능하다.

게다가, 이러한 DROP2 포트로부터 출력된 채널들 이외의 채널의 광은 OUT2 포트로부터 지점(D)쪽으로 출력되지만, 이 때 ADD2 포트로 파장 분할 다중화 광을 입력하고, DROP2 포트로부터 출력되는 채널로서 OUT2 포트로부터 출력되는 파장 분할 다중화 광과 동일한 채널의 광을 첨가하고, 지점(D)쪽으로 전송하는 것이 가능하다.

게다가, 전술한 DGEQ(63) 및 OPM(65)와 동일한 작동 및 효과로 DGEQ(64)와 OPM(66)은 지점(D)쪽으로 파장 분할 다중화 광을 제공하는 것이 가능하다.

전술한 모든 실시예들에 도시된 광학 기능 장치들은 본 실시예의 파장 선택 성 스위치, DGEQ 및 OPM에 적용 가능하다. 예를 들어, 도40, 도36 및 도39에 도시된 구성이 각각 고려될 수 있거나 또는 도48에 도시된 구성이 고려될 수 있다.

본 실시예를 이용함으로써, 임의의 채널(파장)의 광을 다중 루트로 직접 분배하는 것이 가능하게 되고, 광이 우선 전자 신호로 변환되는 경우에 비해 시스템의 비용을 감소시키는 효과가 발생된다.

본 발명의 전술한 실시예들에 따라, 광학 기능 장치는 입력 도파관, 슬래브 도파관 및 상이한 길이의 다중 채널 도파관들을 포함하는 채널 도파관 어레이를 갖는 제1 광 결합/분기 장치 및 제2 결합/분기 장치를 포함한다. 광학 장치는 제1 및 제2 광 결합/분기 장치들에 의해 분기된 광을 포커스한다. 광 반사기는 다양한 각도를 갖고 분기된 광이 수렴되는 위치에 배열된다. 광 반사기의 반사각에 기초하여, 제1 광 결합/분기 장치로부터 방사된 적어도 하나의 파장의 광이 제2 광 결합/분기 장치로 들어오는 광로와 이러한 광이 제1 광 결합/분기 장치로 복귀되는 광로가 선택될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 광학 기능 장치는 입력 도파관, 슬래브 도파관 및 상이한 길이의 다중 채널 도파관들을 갖는 채널 도파관 어레이를 포함하는 광 결합/분기 장치를 갖는다. 광학 장치는 광 결합/분기 장치에 의해 분기된 광을 포커스한다. 광 반사기는 분기된 광이 수렴되는 위치에 배열되고 다양한 반사 각도를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따라, 광학 기능 장치는 입력 도파관, 슬래브 도파관 및 상이한 길이의 다중 채널 도파관들을 갖는 채널 도파관 어레이를 포함하는 광 결합/분기 장치를 갖는다. 광학 장치는 광 결합/분기 장치에 의해 분기된 광을 포커스한다. 광 반사기는 분기된 광이 수렴되는 위치에 배열되고, 입사광의 진행 방향으로 반사 위치를 이동시키는 것이 가능하다. 이는 입사광의 파장 스펙트럼 내에서 광 반사기의 반사 위치를 변환함으로써 입사광의 파장 스펙트럼 내에서 광 결합/분기 장치로 복귀하는 광의 광로 길이를 조절하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따라, 광축 변환 장치는 광 결합/분기 장치와 광 반사기가 장착되는 기판의 주평면에 평행하게 광 결합/분기 장치와 광 반사기 사이에서 광로를 90도 만큼 변형시킨다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광학 기능 장치는 파장 분할 다중화 광을 구성하는 각각의 파장의 광을 두 개 이상의 파장 군으로 분할하고, 각각의 파장 군의 파장 분할 다중화 광을 다중 전송하는 광 결합/분기 장치를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광학 기능 장치는 광 결합/분기 장치의 각각의 분기측 포트에 연결된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광학 기능 장치는 주 평면을 갖는 슬래브 기판을 포함하는 편평 광 가이드, 슬래브 기판의 주평면에 형성된 클래드, 클래드보다 높은 굴절률을 갖고 클래드에 둘러싸인 코어 및 클래드와 코어의 단면이 슬래브 기판에 직각인 표면에 노출되는 도파관 단부면을 포함한다. 채널 도파관 어레이용 코어 패턴에서 (A) 광 가이드 어레이는 (a) 코어의 일단부가 도파관 단부면에 도달하는 입력 도파관용 코어 패턴과 (b) 일측면이 입력 개구로서 이용되고 타측이 출력 개구로서 이용되는 다중 독립 코어 패턴을 포함하고, (B) 코어 패턴은 인접한 코어 패턴들 사이의 입력 개구와 출력 개구의 사이의 광로차가 일정하게 되도록 구성된다. 입력 슬래브용 코어 패턴은 입력 도파관 코어 패턴과 체널 도파관 어레이 코어 패턴의 입력 개구에 연결된다. 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 입력 개구들은 반경(R)을 갖는 제1 원의 호형으로 배열되고, 입력 도파관 코어 패턴은 제1 원의 로우랜드원(Rowland circle)으로 배열되고, 채널 도파관 어레이 코어 패턴들의 출력 개구들은 일정한 간격으로 직선상으로 배열된다. 광 가이드 단부면의 입력 도파관 코어 패턴으로 들어오는 광은 입력 도파관 코어 패턴을 통과하고 광이 슬래브 기판의 주평면의 방향으로 입력 슬래브 코어 패턴 내를 자유롭게 통과한 후에 입력 슬래브 코어 패턴에 도달하고, 복수개의 채널 도파관 어레이 코어 패턴과 광학적으로 결합된다. 입력 도파관 코어 패턴, 입력 슬래브 코어 패턴 및 내철 도파관 어레이 코어 패턴은 광이 채널 도파관 어레이 코어 패턴을 통과한 후에 대략 평행한 광이 되고, 슬래브 기판의 주평면 방향과 파장에 상응하는 방향으로 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구로부터 굴절되도록 배열된다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구에 연결되어 형성된 출력 슬래브 코어 패턴이 설치된다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 슬래브 기판의 주평면 방향으로 전송된 광을 반사하기 위한 도파관 단부면인 슬래브 내측 도파관 단부면은 출력 슬래브 코어 패턴의 내측에 있다. 게다가, 본 발명의 다양한 실시예에서, 슬래브 내측 도파관 단부면은 각도 소산을 발생시키는 거의 모든 광을 포커스하고, 슬래브 기판의 주평면에 평행한 방향으로 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구로부터 평행광으로 출력된다.

본 발명의 부가적인 실시예들에 따라, 슬래브 내측 도파관 단부면이 슬래브 기판의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 선이 그어지는 슬래브 내측 도파관 단부면은 곡선이다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 슬래브 내측 도파관 단부면이 슬래브 기판의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 그어진 선은 호형이다.

게다가, 본 발명의 실시예들에 따라, 슬래브 내측 도파관 단부면이 슬래브 기판의 주평면에 대해 투사될 때 에지에서 그어진 선은 포물선이다.

본 발명의 실시예들에 따라, 슬래브 내측 도파관 단부면이 슬래브 기판의 주평면에 대해 돌출될 때 에지에서 선이 그어진 슬래브 내측 도파관 단부면은 직선이다. 슬래브 내측 도파관 단부면이 슬래브 기판의 주평면에 대해 돌출될 때 에지에서 선이 그어진 슬래브 내측 도파관 단부면은 곡선이다. 각도 소산을 발생시키는 거의 모든 광을 포커스하고 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구로부터 슬래브 기판의 주평면에 평행하게 평행광으로 출력되도록 단부면들이 배열된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광학 기능 장치는 출력 슬래브 코어 패턴의 내측에서 슬래브 기판의 주평면에 대해 경사진 도파관 단부면을 갖는다. 광은 경사진 도파관 단부면에 의해 반사되고 광은 도파관의 외측으로 방출된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광 반사기는 입사광의 상대 각도를 변경하는 것이 가능하고, 반사면은 광이 거의 포커스되는 위치에 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광 반사기는 입사광에 대해 직각인 반사면의 위치를 입사광의 진행 방향으로 변경하는 것이 가능하다. 광 반사기는 광이 거의 포 커스되는 위치에서 각각의 파장에 상응하게 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 광전 변환기가 입사광과 광학적으로 결합하도록 광이 거의 포커스되는 위치에 각각의 파장에 상응하도록 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 편평 광 가이드는 주평면을 갖는 슬래브 기판, 슬래브 기판의 주평면 상에 형성된 클래드, 클래드보다 높은 굴절률을 갖고 클래드에 의해 둘러싸인 코어 및 슬래브 기판에 직각인 표면에 의해 클래드와 코어의 단면이 노출되는 도파관 단부면을 포함한다. 채널 도파관 어레이용 코어 패턴은 (A) 광 가이드가 (a) 코어의 일단부가 도파관 단부면에 도달하는 입력 도파관용 코어 패턴과, (b) 입력 개구로써 일측면이 이용되고 출력 개구로써 타측면이 이용되는 다중 독립 코어 패턴으로 구성되고, (B) 코어 패턴은 인접한 코어 패턴들의 입력 개구와 출력 개구 사이의 광로차가 일정하도록 코어 패턴이 구성된다. 입력 슬래브용 코어 패턴들은 입력 도파관 코어 패턴과 채널 도파관 어레이 코어 패턴들의 입력 개구들을 연결하도록 형성된다. 채널 도파관 어레이 코어 패턴들의 입력 개구들은 반경(R)을 갖는 제1 원의 호 상에 배열되고 입력 도파관 코어 패턴은 제1 원의 로우랜드원 상에 형성되고, 채널 도파관 어레이 코어 패턴들의 출력 개구들은 일정한 간격으로 직선상으로 배열된다. 출력 슬래브 코어 패턴은 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구에 연결하도록 형성된다. 출력 슬래브 코어 패턴의 내측에는, (a) 슬래브 기판의 주평면 방향으로 전송된 광을 반사하고 (b) 각도 소산을 발생시키는 거의 대부분의 광을 포커스하고 채널 도파관 어레이 코어의 출력 개구로부터 평행광으로 슬래브 기판의 주평면에 평행한 방향으로 출력하도록, 제1 광 학 기능 장치와 제2 광학 기능 장치가 슬래브 내측 도파관 단부면을 갖는다. 각각의 광학 기능 장치들은 광의 거의 포커스되는 위치들이 공통이 되도록 배열되고, 광 반사기는 입사광의 상대 각도를 변경시킬 수 있고 반사면은 광이 거의 포커스되는 위치에 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 다중 광학 기능 장치들은 유닛으로써 동일한 슬래브 기판 상에 형성된다.

게다가, 본 발명의 실시예들에 따라, 볼록 렌즈가 편평 광 가이드의 외측으로 출력되는 광의 전송 루트 상에 설치되어 그 초점은 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구에 위치된다. 광 반사기는 편평 광 가이드로써의 대향측의 볼록 렌즈의 초점 위치에 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 볼록 렌즈는 편평 광 가이드의 외측으로 출력되는 광의 전송 루트 상에 설치되어 그 초점은 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구에 위치된다. 광 반사기는 입사광에 직각인 반사면의 위치를 입사광의 진행 방향으로 변경하는 것이 가능하다. 광 반사기는 편평 광 가이드로써의 대향측의 볼록 렌즈의 초점에 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 볼록 렌즈는 편평 도파관의 외측으로 출력되는 광의 전송 루트 상에 설치되어 그 초점 위치는 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구에 위치된다. 광전 변환기는 편평 광 가이드로써의 대향측의 볼록 렌즈의 초점 위치에 설치되어 입사광을 광학적으로 결합시킨다.

본 발명의 실시예들에 따라, 다중 광학 기능 장치들이 설치된다. 볼록 렌즈 는 각각의 광학 기능 장치의 편평 광 가이드의 외측으로 출력되는 광의 전송 루트 상에 형성되어 초점은 채널 도파관 어레이 코어 패턴의 출력 개구에 위치되어 각각의 광학 기능 장치들과 채널 도파관 어레이 출력 개구에 위치된다. 각각의 광학 기능 장치들과 볼록 렌즈들은 편평 광 가이드로써 대향측의 볼록 렌즈의 초점 위치가 각각의 광학 기능 장치의 외측으로 출력되는 동일한 파장의 광용으로 동일한 초점 위치가 되도록 배열된다. 광 반사기는 입사광의 상대 각도를 변경시키는 것이 가능하고 반사면은 편평 광 가이드로서 대향측의 볼록 렌즈의 초점 위치에 설치된다.

본 발명의 실시예들에 따라, 플랫 톱이고 손실이 적고 소형인 광학 기능 장치를 실현하는 것이 가능하다.

다양한 예의 치수와 크기가 본원에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 임의의 특정 치수 및/또는 크기에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 본원에서 설명된 채널의 수, 층/장치의 간격 및 장치 크기에 제한되지 않는다.

본 발명의 몇몇의 양호한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 해당 기술 분야 종사자에 의해 본 발명의 원리 및 사상, 청구의범위 및 그 동등물에 의해 한정된 범주로부터 벗어남없이 이들 실시예에서 변경될 수 있음이 명백하다.

Claims

기판과,

상기 기판 상에 형성되고, 장치에 대한 입력 및 출력으로서 동작하는 단자를 갖는 슬래브 도파관과,

상기 기판 상에 형성되고, 직선으로 배열된 채널 도파관의 출력 단부를 갖는 기판의 단부면으로 연장하는 상이한 길이의 채널 도파관들과,

각각 상이한 위치에서 상이한 파장으로 각도 소산된 광을 포커싱하는 포커싱 장치와,

반사 장치를 포함하고,

상기 단자를 거쳐 상기 슬래브 도파관으로 입력된 광은 슬래브 도파관을 통해 진행되어, 상기 채널 도파관으로 입력되고,

상기 파장 분할 다중화(WDM) 광은 단자를 거쳐 슬래브 도파관으로 입력되어 슬래브 도파관을 통해 진행하여 상이한 길이의 채널 도파관으로의 입력이 되고,

상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이상의 차이를 가져서, WDM광의 상이한 파장에서 광이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산되고,

상기 반사 장치는 포커스된 광의 적어도 일부를 반사하여, 반사된 적어도 일부의 포커스된 광을 채널 도파관들을 통해 다시 진행시켜서 상기 슬래브 도파관을 통과하여 단자를 통해 출력되도록 하고,

상기 단자와 상기 채널 도파관의 출력 단부는 90°의 각도로 형성되는 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사 장치는 각각의 파장에서 각도 소산된 광이 포커스되는 위치에 반사면을 포함하고,

상기 반사면은 상기 각각의 파장에 상응하는 채널의 파장이 반사면에 입사하는 위치에 영향을 미치도록 전기적으로 경사 가능한 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판, 슬래브 도파관 및 채널 도파관들은 함께 디바이스를 형성하고,

상기 포커싱 장치는,

원통형 렌즈이고 상기 디바이스에 부착된 제1 렌즈와,

제1 렌즈와 반사 장치 사이의 제2 렌즈를 포함하는 장치.
기판과,

상기 기판 상에 형성되고, 입력 단자를 갖는 슬래브 도파관과,

직선으로 배열된 채널 도파관의 출력 단부를 갖는 기판에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들과,

기판에 형성된 하나 이상의 반사면을 포함하고,

상기 입력 단자를 통해 슬래브 도파관으로 입력된 광은 슬래브 도파관을 통해 진행되고, 상기 채널 도파관들로 입력되고,

파장 분할 다중화(WDM) 광은 입력 단자를 거쳐 슬래브 도파관으로 입력되어 슬래브 도파관을 통해 진행하여, 상이한 길이의 채널 도파관들로 입력되고,

상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이상의 차이를 가져서, WDM광의 상이한 파장에서 광이 채널 도파관으로부터 출력되어 하나 이상의 반사면에 의해 반사되어, 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산되는 장치.
제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 반사면은 기판에 형성된 굴곡된 반사면을 포함하는 장치.
제1 파장 분할 다중화(WDM)광을 수신하는 제1 광학 장치와,

제2 WDM 광을 수신하는 제2 광학 장치와,

각각 상이한 위치에서 제1 광학 장치로부터 상이한 파장으로 각도 소산된 광을 포커스하고, 각각 상이한 위치에서 제2 광학 장치로부터 상이한 파장으로 각도 소산된 광을 포커스하여, 동일한 파장의 제1 광학 장치로부터 각도 소산된 광과 제2 광학 장치로부터 각도 소산된 광이 동일한 위치에서 포커스되는 하나 이상의 포커싱 장치와,

동일한 위치에 위치되고, 제1 광학 장치로부터의 광이 제1 또는 제2 광학 장치로 복귀되도록 반사기의 반사 각도를 증가시키도록 제어 가능한 반사기를 포함하고,

상기 제1 광학 장치는,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 슬래브 도파관과,

상기 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들을 포함하고,

상기 제1 WDM 광은 슬래브 도파관으로 입력되어 슬래브 도파관을 통해 진행하고 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이 되고, 각각 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이상의 차이를 가져서 제1 WDM 광의 상이한 파장에서 광들이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산되고,

상기 제2 광학 장치는,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 슬래브 도파관과,

상기 기판 상에 형성된 채널 도파관들을 포함하고,

상기 제2 WDM 광은 슬래브 도파관으로 입력되어 슬래브 도파관을 통해 진행하고 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이 되고, 각각 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이상의 차이를 가져서 제2 WDM 광의 상이한 파장에서 광들이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산되는 장치.
제1 파장 분할 다중화(WDM)광을 수신하는 제1 광학 장치와,

제2 WDM 광을 수신하는 제2 광학 장치와,

각각 상이한 위치에서 제1 광학 장치로부터 상이한 파장으로 각도 소산된 광을 포커스하고, 각각 상이한 위치에서 제2 광학 장치로부터 상이한 파장으로 각도 소산된 광을 포커스하여, 동일한 파장의 제1 광학 장치로부터 각도 소산된 광과 제2 광학 장치로부터 각도 소산된 광이 동일한 위치에서 포커스되는 하나 이상의 포커싱 장치와,

동일한 위치에 위치된 반사기와,

제1 광학 장치로부터의 광을 상기 제1 광학 장치로 복귀되도록 또는 제2 광학 장치로 반사되도록 상기 반사기의 반사각을 조정하는 반사기를 제어하기 위한 수단을 포함하고,

상기 제1 광학 장치는,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 슬래브 도파관과,

상기 기판 상에 형성된 상이한 길이의 채널 도파관들을 포함하고,

상기 제1 WDM 광은 슬래브 도파관으로 입력되어 슬래브 도파관을 통해 진행하고 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이 되고, 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이상의 차이를 가져서 제1 WDM 광의 상이한 파장에서 광들이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산되고,

상기 제2 광학 장치는,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 슬래브 도파관과,

상기 기판 상에 형성된 채널 도파관들을 포함하고,

상기 제2 WDM 광은 슬래브 도파관으로 입력되어 슬래브 도파관을 통해 진행하고 상이한 길이의 채널 도파관들로의 입력이 되고, 상이한 길이의 채널 도파관들은 각각 광로 길이상의 차이를 가져서 제2 WDM 광의 상이한 파장에서 광들이 파장에 따라 각각 상이한 방향으로 기판의 단부면으로부터 각도 소산되는 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 광학 장치의 상기 기판, 슬래브 도파관 및 채널 도파관은 함께 결합/분기 장치를 형성하고, 상기 하나 이상의 포커싱 장치는, 상기 결합/분기 장치에 부착된 원통형 렌즈를 포함하는 장치.
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