KR101338963B1 - Athermal arrayed waveguide grating - Google Patents

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KR101338963B1
KR101338963B1 KR1020120085503A KR20120085503A KR101338963B1 KR 101338963 B1 KR101338963 B1 KR 101338963B1 KR 1020120085503 A KR1020120085503 A KR 1020120085503A KR 20120085503 A KR20120085503 A KR 20120085503A KR 101338963 B1 KR101338963 B1 KR 101338963B1
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Abstract

The present invention relates to a temperature independent arrayed waveguide grating (AWG) and, specifically, to a temperature independent arrayed waveguide grating which eliminates peak wavelength changes based on temperature changes to reduce the temperature independent properties of the peak wavelength.

Description

온도 무의존 어레이도파로회절격자{ATHERMAL ARRAYED WAVEGUIDE GRATING}Temperature-independent array waveguide diffraction grating {ATHERMAL ARRAYED WAVEGUIDE GRATING}

본 발명은 온도 무의존 어레이도파로회절격자에 관한 것이다. 상세하게는, 온도 변화에 따라 중심 파장의 이동을 보정하여 중심 파장의 온도의존성을 감소시키기 위한 온도 무의존 어레이도파로회절격자에 관한 것이다.
The present invention relates to a temperature independent array waveguide grating. Specifically, the present invention relates to a temperature-independent array waveguide grating for reducing the temperature dependence of the center wavelength by correcting the shift of the center wavelength according to the temperature change.

일반적으로 대용량의 정보를 전송하기 위해 흔히 사용되는 파장분할 다중화(WDM) 통신 시스템에서는 한 가닥의 광섬유를 이용하여 N개의 파장을 갖는 광신호를 동시에 전송한다. 원거리의 통신에서는 1개의 파이버에 가능한 만큼 많은 정보를 운송하므로, 사용하는 파장간격을 1nm 이하로 좁게 하여, 많은 파장의 광을 사용한 고밀도 파장분할다중(DWDM) 전송이 사용되고 있다. In general, a wavelength division multiplexing (WDM) communication system commonly used to transmit a large amount of information transmits an optical signal having N wavelengths simultaneously using a single fiber. In long-distance communication, as much information as possible is transported in one fiber, the wavelength spacing used is narrowed to 1 nm or less, and high-density wavelength division multiplexing (DWDM) transmission using light of many wavelengths is used.

단일 모드 광섬유를 기반으로 하는 파장분할 다중화 통신 시스템의 수신단에는 여러 개의 파장을 갖는 광신호들을 각각 분리하기 위해서 주로 어레이도파로회절격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating)를 이용한다.The receiving end of a wavelength division multiplexing communication system based on single mode optical fiber is mainly used an arrayed waveguide grating (AWG) to separate optical signals having multiple wavelengths.

도 1에 도시된 바와 같이, 어레이도파로회절격자의 도파로 구성은, 적어도 하나의 광입력도파로(102)와 적어도 하나의 광입력도파로(102)의 방출측에 접속된 제1슬랩도파로(103)를 포함한다. 나란히 배치된 복수의 채널도파로에 의해 구성된 어레이도파로(104)는 제1슬랩도파로(103)의 방출측에 접속한다. 제2슬랩도파로(105)는 어레이도파로(104)의 방출측에 접속한다. 나란히 배치된 복수의 광출력도파로(106)는 제2슬랩도파로(105)의 방출측에 접속한다.As shown in FIG. 1, the waveguide configuration of the array waveguide diffraction grating includes a first slab waveguide 103 connected to the emission side of at least one optical input waveguide 102 and at least one optical input waveguide 102. Include. The array waveguide 104 formed of a plurality of channel waveguides arranged side by side is connected to the emission side of the first slab waveguide 103. The second slab waveguide 105 is connected to the emission side of the array waveguide 104. A plurality of optical output waveguides 106 arranged side by side are connected to the emission side of the second slab waveguide 105.

광이 다중화된 파장을 도입하기 위해 도시하지 않은 광파이버는 광입력도파로(102)에 접속한다. 광이 다중화된 파장이, 광입력도파로(102)의 하나를 통하여 제1슬랩도파로(103)에 전송된다. 제1슬랩도파로(103)에 전송된 광이 다중화된 파장은 회절효과에 의해 넓어지고, 어레이도파로(104)에 전송되고, 어레이도파로(104)에 전파된다. 어레이도파로(104)에 전파된 광은 제2슬랩도파로(105)에 도달하고, 광은 각각 집광되어 광출력도파로(106)의 각각에 출력된다. An optical fiber, not shown, is connected to the optical input waveguide 102 in order to introduce a wavelength in which light is multiplexed. The wavelength in which light is multiplexed is transmitted to the first slab waveguide 103 through one of the optical input waveguides 102. The wavelength multiplexed by the light transmitted to the first slab waveguide 103 is widened by the diffraction effect, transmitted to the array waveguide 104, and propagated to the array waveguide 104. The light propagated to the array waveguide 104 reaches the second slab waveguide 105, and the light is concentrated and output to each of the optical output waveguides 106.

그러나, 어레이도파로(104)의 인접한 채널도파로의 길이가 서로 다르므로, 광이 어레이도파로(104)에 전파된 후에, 각각의 광에 대한 위상 변이가 발생한다. 집광된 광의 동위상면은 상기 이동량에 따라서 경사지고, 집광위치는 이 경사각에 의해 결정된다.However, since the lengths of adjacent channel waveguides of the array waveguide 104 are different from each other, after light propagates through the array waveguide 104, a phase shift for each light occurs. The in-phase surface of the collected light is inclined according to the movement amount, and the condensing position is determined by this inclination angle.

따라서, 상이한 파장의 광의 집광위치는 서로 다르다. 상이한 파장의 광(분할된 광)은, 각각의 광 집광위치에서 광출력도파로(106)를 형성함으로써 파장마다, 다른 광출력도파로(106)로부터 출력될 수 있다. 즉, 어레이도파로회절격자는 서로 다른 파장을 가지고, 합파된 광으로부터 분파하는 광분파기능을 가진다.Therefore, the light condensing positions of light of different wavelengths are different from each other. Light of different wavelengths (divided light) can be output from different light output waveguides 106 for each wavelength by forming the light output waveguides 106 at each light condensing position. That is, the array waveguide grating has different wavelengths and has an optical splitting function of splitting from the combined light.

어레이도파로회절격자의 동작원리는 다음의 수학식1로 표현된다.The operation principle of the array waveguide grating is expressed by the following equation.

[식 1] ns*d*sinΦ+nc*ΔL=m*λNs * d * sinΦ + nc * ΔL = m * λ

(여기서, ns : 슬랩 도파로의 굴절률, d : 어레이도파로와 슬랩도파로와의 경계면에서의 인접한 어레이도파로간의 거리, Φ : 회절각, nc :도파로의 굴절률, ΔL : 인접한 어레이도파로 간의 길이차, m : 회절차수, λ : 출력된 광의 파장)Where ns is the refractive index of the slab waveguide, d is the distance between the array waveguides and the adjacent array waveguides at the interface between the slab waveguides, Φ is the diffraction angle, nc is the refractive index of the waveguides, ΔL is the length difference between adjacent array waveguides, and m is Diffraction order, λ: wavelength of output light)

여기서 회절각 Φ가 0도인 자리에 위치한 출력도파로로 방출되는 광의 파장을 중심 파장 λ0 라고 정하면 위 식1은 다음의 식 2와 같다.If the wavelength of the light emitted by the output waveguide positioned at the position where the diffraction angle Φ is 0 degrees is defined as the center wavelength λ0, Equation 1 is as shown in Equation 2 below.

[식 2] λ0 =nc*ΔL/mΛ0 = nc * ΔL / m

광도파로열 격자의 도파로 영역은 주로 실리카계 유리물질로 이루어진다. 그런데 실리카계 유리물질의 굴절률이 온도에 따라 달라지기 때문에 상기의 도파로로 구성된 광도파로열 격자의 광분파 파장 특성이 온도에 따라 변하게 된다. 또한 광도파로열 격자의 기판(101)으로는 주로 실리콘을 사용한다. 어레이도파로(104)는 실리콘옥사이드를 사용한다. 상기 기판과 상기 어레이도파로는 온도에 따라 수축팽창을 하기 때문에 이로 인해 광출력도파로(106)로 방출되는 광의 중심 파장이 변하게 된다.The waveguide region of the optical waveguide grating consists mainly of silica-based glass material. However, since the refractive index of the silica-based glass material varies depending on the temperature, the optical wavelength characteristics of the optical waveguide thermal lattice composed of the waveguides change with temperature. In addition, silicon is mainly used as the substrate 101 of the optical waveguide grating. The array waveguide 104 uses silicon oxide. Since the substrate and the array waveguide contract and expand according to temperature, the center wavelength of the light emitted to the optical output waveguide 106 is changed.

중심 파장의 온도의존성을 파악하기 위해 식 2를 온도 T로 미분하면 다음의 식 3과 같다.Differentiating Equation 2 with the temperature T to grasp the temperature dependence of the central wavelength is shown in Equation 3 below.

[식 3] dλ/dT=λ/nc*dnc/dT+λ/ΔL*dΔL/dT=λ/nc*dnc/dT+λ/asDλ / dT = λ / nc * dnc / dT + λ / ΔL * dΔL / dT = λ / nc * dnc / dT + λ / as

(여기서, as : 기판의 열팽창 계수)(Where, as: thermal expansion coefficient of the substrate)

식 3의 첫 번째 항목인 λ/nc*dnc/dT는 도파로 굴절률의 온도 의존성을 나타낸다. 예를 들면 일반적으로 도파로로 사용되는 실리카계 유리의 온도에 따른 굴절률 변화 dnc/dT는 8x10-6/K이고 도파로 굴절률 nc =1.45, 중심파장 λ0=1550nm인 경우 도파로 굴절률의 온도의존성 값은 λ/nc*dnc/dT=0.0085nm/K가 된다. 식 3의 두 번째 항목인 λ/as 는 기판(1)의 팽창 수축에 따른 파장의 온도 의존성을 나타낸다. The first item of Equation 3, λ / nc * dnc / dT, represents the temperature dependence of the waveguide refractive index. For example, the refractive index change according to the temperature of the silica glass generally used as the waveguide dnc / dT is 8x10 -6 / K, the waveguide refractive index nc = 1,45, the center wavelength λ 0 = 1550nm, the temperature dependence value of the waveguide refractive index is nc * dnc / dT = 0.0085 nm / K. Λ / as, the second item in Equation 3, indicates the temperature dependence of the wavelength due to expansion and contraction of the substrate 1.

예를 들면 실리콘 기판의 열팽창계수 as =2.5*10-6/K인 경우 기판에 의한 파장의 온도의존성 값은 λ/as=0.0036nm/K가 된다. 그러므로 파장에 대한 온도 의존성 값 dλ/dT 는 0.012nm/K가 된다. 이는 실제 광도파로열 격자 소자의 온도에 따른 파장 변화값인 0.011nm/K와 거의 일치한다.For example, when the coefficient of thermal expansion of the silicon substrate as = 2.5 * 10 -6 / K, the temperature dependence value of the wavelength by the substrate is λ / as = 0.0036 nm / K. Therefore, the temperature dependency value dλ / dT on the wavelength becomes 0.012 nm / K. This is almost coincident with 0.011 nm / K, which is the wavelength change value of the actual optical waveguide grating element.

이러한 온도에 따른 파장 변화를 제어하기 위한 종래의 기술로는 "어레이도파로회절격자 및 그 광투과 중심파장보정방법(한국특허 공개번호 :특2002-0070459)"이 제안되기도 하였다.As a conventional technology for controlling the wavelength change according to the temperature, "array wave grating grating and its light transmission center wavelength correction method (Korean Patent Publication No. 2002-070070459)" have been proposed.

살펴보면, 제1슬랩도파로(3)는 제1슬랩도파로(3)를 통과하는 광로를 크로스하는 크로스분리면(8)위에서 분리된다. 크로스분리면(8)은 도파로형성영역(10)의 하나의 단부측으로부터 도파로형성영역의 중간부분까지 형성된다. 제1슬랩도파로(3)를 횡단하지 않는 비크로스분리면(18)은 크로스분리면(8)과 통하여 형성된다. 크로스분리면(8)과 비크로스분리면(18)은, 도파로형성영역(10)을, 한쪽 위에 분리슬랩도파로(3a)를 포함하는 제1도파로형성영역(10a)과, 다른쪽 위에 분리슬랩도파로(3b)를 포함하는 제2도파로형성영역(10b)으로 분리한다. 제1도파로형성영역 (10a)과 제2도파로형성영역(10b)은 서로 분리되므로, 이들 도파로형성영역은 간격을 개재하여 분리된다. 어레이도파로회절격자의 온도에 좌우되는 제2도파로형성영역(10b)에 관한 크로스분리면(8)을 따라 제1도파로형성영역(10a)을 이동하는 슬라이딩이동부재(17)가 배치된다. 이 슬라이딩이동부재(17)는 어레이도파로회절격자의 중심 파장온도의존도를 감소시키는 방향으로 접동이 이루어지도록 구성되고, 양단부가 접착부(30)를 통해 제1도파로형성영역(10a)과 제2도파로형성영역(10b)에 고정된다. 슬라이딩이동부재(17)의 길이는 온도변화에 의해 발생되는 슬라이드이동방향으로 성형변형됨으로써 단파장측위에 설정된 파장으로부터 어레이도파로회절격자의 중심 파장의 이동을 보정하는 길이로 설정될 수 있다.In view, the first slab waveguide 3 is separated on the cross separation surface 8 that crosses the optical path passing through the first slab waveguide 3. The cross separating surface 8 is formed from one end side of the waveguide forming region 10 to the middle portion of the waveguide forming region. The non-cross separating surface 18 which does not cross the first slab waveguide 3 is formed through the cross separating surface 8. The cross separating surface 8 and the non-cross separating surface 18 include a waveguide forming region 10 having a first waveguide forming region 10a including a separating slab waveguide 3a on one side and a separating slab on the other side. The second waveguide forming region 10b including the waveguide 3b is separated. Since the first waveguide forming region 10a and the second waveguide forming region 10b are separated from each other, these waveguide forming regions are separated through a gap. A sliding member 17 for moving the first waveguide forming region 10a is disposed along the cross separation surface 8 with respect to the second waveguide forming region 10b depending on the temperature of the array waveguide grating. The sliding member 17 is configured to slide in a direction to reduce the center wavelength temperature dependence of the array waveguide grating, and both ends thereof form the first waveguide forming region 10a and the second waveguide through the adhesive part 30. It is fixed to the area 10b. The length of the sliding movement member 17 may be set to a length for correcting the movement of the center wavelength of the array waveguide grating from the wavelength set on the short wavelength side by shaping deformation in the slide movement direction generated by the temperature change.

그러나 이러한 종래 기술의 경우, 제1슬랩도파로(3)에 광로를 크로스하는 면(분리면)이 형성되면, 분리된 제1슬랩도파로에서 신호별 굴절거리가 달라지므로 패스 밴드(pass band)의 폭이 좁아져 광신호의 왜곡 현상이 발생될 확율이 높아지고 선형 영역이 작아지며 유효 온도 보상 범위가 좁아진다는 문제가 있었다. 또한, 어레이도파로회절격자의 채널 간격 간에 누화율에 대한 파장 유지범위가 적으므로, 실제환경(-40~85℃)에 적용되는데 한계가 있었다.However, in the prior art, when a plane (separation plane) that crosses an optical path is formed in the first slab waveguide 3, the width of the pass band is different because the refraction distance for each signal in the separated first slab waveguide is different. As a result, there is a problem that the probability of distortion of the optical signal is increased, the linear region is reduced, and the effective temperature compensation range is narrowed. In addition, since the wavelength maintenance range of the crosstalk rate between the channel gaps of array waveguide gratings is small, there is a limit to the application in the actual environment (-40 to 85 ° C).

한편, 어레이도파로에 온도보상재료가 충전된 홈을 형성하여 온도를 보정하는 종래의 기술로는 "광파장합분파회로(일본특허 등록번호 :제4184931호)가 제안되기도 하였다.On the other hand, as a conventional technique of forming a groove filled with a temperature compensating material in an array waveguide and correcting the temperature, an "optical wavelength combining circuit (Japanese Patent No .: 4184931) has been proposed.

살펴보면, 실리콘 기판(101) 상에 소정의 길이로 순차적으로 길어지는 어레이 도파로(104)와, 그 어레이 도파로(104)의 양단부에 접속되는 슬래브 도파로(103, 105)와, 슬래프 도파로(103, 105)에 접속되는 입출력 도파로(102, 106)가 마련되고, 어레이 도파로(104)에는 도파로 일부 제거되는 홈(107)이 형성되며, 이 홈(107)에는 어레이 도파로(104)의 실효 굴절율의 온도 계수와 다른 굴절율 온도 계수를 갖는 재료가 충전된다.Looking at it, the array waveguide 104 sequentially lengthened to a predetermined length on the silicon substrate 101, the slab waveguides 103 and 105 connected to both ends of the array waveguide 104, and the slab waveguide 103 Input and output waveguides 102 and 106 connected to 105 are provided, and grooves 107 are partially formed in the array waveguide 104, and the grooves 107 are formed at the temperature of the effective refractive index of the array waveguide 104. A material having a refractive index temperature coefficient different from the coefficient is filled.

그러나 이 종래 기술의 경우, 홈의 폭 변화에 따라 굴절률의 변화가 이루어져 온도가 보상되는 구조이므로, 굴절률에 맞추어 홈의 폭 조절을 정밀하게 변화시키기 어려워 상용화되지 못하고 있다는 문제가 있었다.
However, in the prior art, since the refractive index is changed according to the width of the groove, and the temperature is compensated, there is a problem in that it is difficult to precisely change the width control of the groove in accordance with the refractive index and is not commercialized.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 중심 파장의 온도의존성을 효과적으로 감소시키기 위한 온도 무의존 어레이도파로회절격자를 제공하는 것이다.
An object of the present invention to solve this problem is to provide a temperature independent array waveguide grating for effectively reducing the temperature dependence of the center wavelength.

본 발명은, 온도 무의존성 어레이도파로회절격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating)로서, 상기 어레이도파로회절격자는, 다수의 도파로로 구성되고, 상기 도파로들은 각각 상이한 소정의 길이를 가지며, 상기 길이는 순차적으로 차이가 있는, 어레이도파로를 포함하고, 상기 어레이도파로의 도중의 일부가, 상기 어레이도파로의 실효굴절율 온도계수와 다른 부호의 굴절율 온도계수를 갖는 폴리머 재료로 이뤄져 있고, 상기 폴리머 재료가 상기 어레이도파로 내의 차지하는 폭이, 상기 어레이도파로의 길이에 따라 순차적으로 증가하도록 구성된, 온도 무의존성 어레이도파로회절격자를 제공한다.The present invention provides a temperature-independent arrayed waveguide grating (AWG), wherein the arrayed waveguide grating is composed of a plurality of waveguides, the waveguides each having a different predetermined length, and the lengths sequentially An array waveguide having a difference, wherein a part of the middle of the array waveguide is made of a polymer material having a refractive index temperature coefficient different from an effective refractive index temperature coefficient of the array waveguide, and the polymer material is in the array waveguide The occupying width provides a temperature independent array waveguide grating configured to increase sequentially with the length of the array waveguide.

상기 어레이도파로는 하부클래드, 코어 및 상부클래드로 구성되고, 상기 폴리머 재료는 상기 하부클래드와 높이가 같은 폴리머하부클래드, 상기 코어와 높이가 같은 폴리머코어 및 상기 상부클래드와 높이가 같은 폴리머상부클래드로 구성되며, 상기 하부클래드와 상기 폴리머하부클래드의 굴절율은 같고, 상기 코어와 상기 폴리머코어의 굴절율이 같으며, 상기 상부클래드와 상기 폴리머상부클래드의 굴절율이 같고, 상기 하부클래드 및 상기 상부클래드 보다 상기 코어의 굴절율이 높다.The array waveguide is composed of a lower clad, a core and an upper clad, and the polymer material is a polymer lower clad with the same height as the lower clad, a polymer core with the same height as the core and a polymer upper clad with the upper clad. The refractive index of the lower cladding and the polymer lower cladding is the same, the refractive index of the core and the polymer core is the same, the refractive index of the upper cladding and the polymer upper cladding is the same, and the lower cladding and the upper cladding The refractive index of the core is high.

상기 어레이도파로 내의 상기 폴리머 재료의 길이가, 각 도파로별 온도 변화에 따른 총 경로차 값이 0이 되도록 구성된다.The length of the polymer material in the array waveguide is configured such that the total path difference value according to the temperature change of each waveguide becomes zero.

상기 어레이도파로는 실리콘옥사이드로 이뤄져 있다.The array waveguide is made of silicon oxide.

상기 폴리머 재료는 하기 화학식1의 폴리(2, 3, 5, 6-테트라플루오르-4-글리시독시스티렌), 하기 화학식 2의 이성분계 고분자 화합물, 및 하기 화학식3의 삼성분계 고분자 화합물 중 하나로 이뤄져 있다.The polymer material is made of one of poly (2, 3, 5, 6-tetrafluoro-4-glycidoxystyrene) of Formula 1, a binary polymer compound of Formula 2, and a ternary polymer compound of Formula 3 have.

[화학식1][Chemical Formula 1]

Figure 112012062453962-pat00001
,
Figure 112012062453962-pat00001
,

[화학식2](2)

Figure 112012062453962-pat00002
Figure 112012062453962-pat00002

(여기서 R1은 -CH3, -H, -F, -Cl이고, R2

Figure 112012062453962-pat00003
이며, 여기서 P는 1 또는 2이고, n은 1~40의 정수, R은 탄소원자 1~8개를 갖는 알킬렌기, 사슬, 가지 또는 환형구조를 나타내고; x, y는 굴절률에 따라 조성비를 달리할 수 있으며, 각각 서로 관계없이 10 내지 100의 정수를 의미한다.)Where R 1 is -CH 3 , -H, -F, -Cl, and R 2 is
Figure 112012062453962-pat00003
Wherein P is 1 or 2, n is an integer from 1 to 40, R represents an alkylene group, chain, branch or cyclic structure having 1 to 8 carbon atoms; x, y may vary the composition ratio according to the refractive index, each means an integer of 10 to 100 regardless of each other.)

[화학식3](3)

Figure 112012062453962-pat00004
Figure 112012062453962-pat00004

R1, R2, R3는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같으며, a, b, c는 굴절률에 따라 조성비를 달리할 수 있는 것으로서, 각각 서로 관계없이 10 내지 100의 정수를 의미한다.R 1 , R 2 , and R 3 are the same as defined in Chemical Formula 2, and a, b, and c may be different in composition ratio according to refractive index, and each means an integer of 10 to 100, regardless of each other.

상기 폴리머 재료는 상기 어레이도파로의 일부를 에칭하고, 상기 식각된 부분을 폴리머를 채우는 방식으로 형성된다.The polymer material is formed by etching a portion of the array waveguide and filling the etched portion with a polymer.

상기 폴리머 재료의 정해진 높이를 가진 폴리머하부클래드, 폴리머코어, 및 폴리머상부클래드의 형성은, 상기 에칭된 부분에, 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를 채우고, 상기 채워진 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를, 폴리머하부클래드 높이 만큼, 에칭하고, 폴리머코어용 폴리머 재료를 채우며, 상기 채워진 폴리머코어용 폴리머 재료를, 폴리머코어용 높이 만큼, 에칭하고, 폴리머상부클래드용 폴리머 재료를 채움에 의한다.The formation of the polymer lower cladding, the polymer core, and the polymer upper cladding having a predetermined height of the polymer material includes filling the etched portion with the polymer lower cladding polymer material, and filling the polymer lower cladding polymer material with the polymer lower cladding. Etching by clad height, filling the polymer material for polymer core, etching the filled polymer material by polymer height, and filling the polymer upper clad polymer material.

상기 에칭은 건식 에칭(dry etching)이고, 상기 폴리머 채움은 블레이드 커터 방식이다.
The etching is dry etching, and the polymer filling is a blade cutter method.

본 발명의 다른 측면으로서, 본 발명은, 어레이도파로가 형성될 실리콘 기판을 제공하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 실리콘옥사이드의 어레이도파로를 형성하는 단계; 상기 실리콘옥사이드 어레이도파로의 경로 도중의 일부에 폴리머 재료를 형성하는 단계를 포함하는, 온도 무의존성 어레이도파로회절격자 제조 방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a silicon substrate, the method comprising: providing a silicon substrate on which an array waveguide is to be formed; Forming an array waveguide of silicon oxide on the silicon substrate; A method of fabricating a temperature-independent array waveguide grating includes forming a polymer material on a portion of a path of the silicon oxide array waveguide.

상기 어레이도파로 형성 단계는 상기 실리콘 기판 면을 열산화시켜 실리콘 옥사이드를 형성하여 어레이도파로의 하부클래드를 형성하는 단계; 상기 형성된 하부클래드 상에, 어레이도파로의 코어용 실리콘 옥사이드를 증착시켜, 코어를 형성하는 단계; 상기 형성된 코어 상에, 상부클레드용 실리콘 옥사이드를 증착시키는 단계를 포함한다.The array waveguide forming step may include forming a lower clad of the array waveguide by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate to form silicon oxide; Depositing silicon oxide for the core of the array waveguide on the formed lower clad to form a core; Depositing a silicon oxide for the upper clad on the formed core.

상기 폴리머 재료를 형성하는 단계는 상기 어레이도파로의 경로 도중의 일부에 폴리머 재료가 형성될 자리를 에칭하는 단계; 상기 에칭된 부분에, 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를 채우는 단계, 상기 채워진 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를, 폴리머하부클래드 높이 만큼, 에칭하는 단계; 폴리머코어용 폴리머 재료를 채우는 단계; 상기 채워진 폴리머코어용 폴리머 재료를, 폴리머코어용 높이 만큼, 에칭하는 단계; 폴리머상부클래드용 폴리머 재료를 채우는 단계를 포함한다.
The step of forming the polymer material includes etching the site where the polymer material is to be formed on a portion of the path of the array waveguide; Filling the etched portion with a polymer material for polymer bottom cladding, etching the filled polymer material for polymer bottom cladding by a polymer bottom clad height; Filling a polymer material for the polymer core; Etching the filled polymer material for the polymer core by a height for the polymer core; Filling the polymeric material for the polymer upper cladding.

본 발명의 어레이도파로회절격자는 어레이도파로 내에 일체를 이루도록 보정용 폴리머 재료를 삽입하는 사상을 도입하게 됨으로써, 종래의 기술에 비해 소형화된 패키징이 가능하다. 또한, 웨이퍼 단위 공정이 가능하여서 저가의 폴리머 공정을 이용하여 비용 절감 효과가 있다.The array waveguide diffraction grating according to the present invention introduces the idea of inserting a correction polymer material to be integrated into the array waveguide, thereby making it possible to miniaturize packaging compared to the prior art. In addition, the wafer-based process is possible, thereby reducing costs by using a low-cost polymer process.

특히, 종래의 기술에 비해, 일체형으로 어레이도파로 내에 폴리머가 삽입되는 구성으로서 유효 굴절률 부정합으로 인한 모드 분산에 의한 광신호 손실을 막을 수 있다.
In particular, as compared with the prior art, the structure in which the polymer is inserted into the array waveguide in one piece can prevent the optical signal loss due to the mode dispersion due to the effective refractive index mismatch.

상술한 목적 및 관련된 목적을 달성하기 위해서, 하나 이상의 실시예들이 아래에서 설명되고, 특히 청구항에서 특정되는 특징들을 포함한다. 하기 설명 및 관련 도면은 이러한 실시예들의 예시적인 양상들을 보다 상세히 설명한다. 이러한 양상들은 단지 일 예일 뿐이며, 다양한 변형이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 또한, 제시된 실시예들은 이러한 실시예들 및 이러한 실시예들의 균등물 모두를 포함하는 것으로 해석된다.
To the accomplishment of the foregoing and related ends, the one or more embodiments comprise the features hereinafter described and particularly pointed out in the claims. The following description and the annexed drawings set forth in further detail certain illustrative aspects of these embodiments. Those skilled in the art will appreciate that these aspects are merely exemplary and that various modifications are possible. Furthermore, the presented embodiments are construed to include both these embodiments and equivalents of such embodiments.

관습에 따라 도면의 다양한 특징들은 실측에 따라 도시되지 않을 수 있다. 따라서, 다양한 특징들의 치수들은 간명성을 위하여 임의로 확대되거나 감소될 수 있다. 또한, 도면의 일부가 간명성을 위해 단순화될 수 있다. 따라서, 도면은 제시된 장치(예를 들어 디바이스) 또는 방법의 모든 컴포넌트들을 도시하지 않을 수도 있다. 마지막으로, 유사한 도면번호들이 상세한 설명 및 도면 전반에서 유사한 특징들을 나타내는데 사용될 수 있다.
도 1은 어레이도파로회절격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating)의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 어레이도파로회결격자로서, 어레이도파로의 일부를 확대하여 예시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 예시된 본 발명의 어레이도파로 중 하나의 수직 단면을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 어레이도파로를 형성하는 방법의 단계를 순서에 따라 예시하는 도면이다.
According to convention, various features of the drawings may not be shown by actual measurement. Thus, the dimensions of the various features may optionally be enlarged or reduced for simplicity. Also, some of the figures may be simplified for simplicity. Accordingly, the drawings may not show all components of the presented device (e.g., device) or method. Finally, like reference numerals may be used to indicate similar features throughout the description and drawings.
1 is a schematic diagram of an arrayed waveguide grating (AWG).
FIG. 2 is an enlarged view of an array waveguide gray grating according to the present invention, in which a part of the array waveguide is enlarged.
FIG. 3 is a diagram illustrating a vertical cross section of one of the array waveguides of the present invention illustrated in FIG.
4 is a diagram illustrating, in sequence, the steps of a method of forming an array waveguide of the present invention.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제시된다.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.

도 2는, 본 발명의 온도 무의존성 어레이도파로회절격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating)를 예시한다. 본 발명의 어레이도파로회절격자는, 다수의 어레이도파로(104)로 구성된다. 도 2에 예시한 바와 같이, 각각 도파로들은 각각 상이한 소정의 길이를 가진다. 상기 길이는 도면의 윗부분으로부터 아랫부붙으로 순차적으로 길이가 줄어들도록 구성되어 있다. 2 illustrates an array-independent waveguide grating (AWG) of the present invention. The array waveguide diffraction grating of the present invention is composed of a plurality of array waveguides 104. As illustrated in FIG. 2, each waveguide has a different predetermined length. The length is configured to decrease in length sequentially from the upper part of the figure to the lower part.

본 발명의 일 특징으로서, 상기 어레이도파로의 경로 중 일부가, 상기 어레이도파로의 실효굴절율 온도계수와 다른 부호의 굴절율 온도계수를 갖는 폴리머 재료(201)로 이뤄져 있다. As a feature of the present invention, a part of the path of the array waveguide is made of a polymer material 201 having a refractive index temperature coefficient different from the effective refractive index temperature coefficient of the array waveguide.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 폴리머 재료가 상기 어레이도파로 내의 차지하는 폭이, 상기 어레이도파로의 길이에 따라 순차적으로 증가하도록 구성된다.As shown in FIG. 2, the width occupied by the polymer material in the array waveguide is configured to increase sequentially with the length of the array waveguide.

바람직하게는 어레이도파로의 길이가 길어짐에 비례하여, 폴리머 재료의 길이를 길게 한다. 어레이도파로의 길이이 길어짐은 열에 의한 왜곡 현상이 커진다. 커진 왜곡현상을 긴 폴리머 재료로 보상한다.Preferably, the length of the polymer material is lengthened in proportion to the length of the array waveguide. The longer the length of the array waveguide, the greater the distortion caused by heat. The large distortion is compensated by the long polymer material.

폴리머 재료의 길이로 왜곡현상을 보정할 수 있으며, 폴리머 재료의 실효굴절율 온도 계수 값을 조절함에 의해 왜곡현상을 보정할 수 있다.The distortion phenomenon can be corrected by the length of the polymer material, and the distortion phenomenon can be corrected by adjusting the effective refractive index temperature coefficient value of the polymer material.

상기 어레이도파로 내의 상기 폴리머 재료는 도파로별 온도 변화에 따른 총 경로차 값이 0이 되도록 구성한다. 바람직하게는 상기 어레이도파로 내의 상기 폴리머 재료의 길이 또는 폴리머 재료의 실효굴절율 온도 계수 값의 조절에 따라 도파로별 온도 변화에 따른 총 경로차 값이 0이 되도록 구성한다. The polymer material in the array waveguide is configured such that the total path difference value of the waveguide temperature change is zero. Preferably, the total path difference value according to the temperature change of each waveguide becomes 0 according to the length of the polymer material in the array waveguide or the adjustment of the effective refractive index temperature coefficient value of the polymer material.

도 3은 본 발명의 어레이도파로의 수직 단면을 보여준다. 도 3은 본 발명의 어레이도파로의 층 구성을 예시한다. 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 어레이도파로는 하부클래드(410), 코어(420) 및 상부클래드(430)로 구성된다. 상기 하부클래드(410) 및 상부클래드(430)의 굴절률은 상기 코어(420)의 굴절률보다 작다. Figure 3 shows a vertical cross section of the array waveguide of the present invention. 3 illustrates the layer configuration of the array waveguide of the present invention. As shown in FIG. 3, the array waveguide of the present invention includes a lower clad 410, a core 420, and an upper clad 430. The refractive indices of the lower clad 410 and the upper clad 430 are smaller than the refractive indices of the core 420.

본 발명의 폴리머 재료는 상기 하부클래드와 높이가 같은 폴리머하부클래드(440), 상기 코어와 높이가 같은 폴리머코어(450) 및 상기 상부클래드(460)와 높이가 같은 폴리머상부클래드로 구성된다.The polymer material of the present invention includes a polymer lower cladding 440 having the same height as the lower cladding, a polymer core 450 having the same height as the core, and a polymer upper cladding having the same height as the upper cladding 460.

상기 하부클래드와 상기 폴리머하부클래드의 굴절율은 같고, 상기 코어와 상기 폴리머코어의 굴절율이 같으며, 상기 상부클래드와 상기 폴리머상부클래드의 굴절율이 같다.The lower cladding and the polymer lower cladding have the same refractive index, the core and the polymer core have the same refractive index, and the upper cladding and the polymer upper cladding have the same refractive index.

본 발명의 이러한 층 구조의 어레이도파로는 유효 굴절률 부정합을 막고, 모드 분산에 의한 광신호 손실을 막는다. 이는 종래 기술에서 확인할 수 없는 효과이다.The array waveguide of this layer structure of the present invention prevents effective refractive index mismatch and prevents optical signal loss due to mode dispersion. This is an effect that can not be confirmed in the prior art.

본 발명의 어레이도파로는 실리콘 또는 실리콘옥사이드를 사용한다. The array waveguide of the present invention uses silicon or silicon oxide.

본 발명의 폴리머 재료는 바람직하게는 하기 화학식들을 사용한다. The polymer material of the present invention preferably uses the following formulas.

[화학식1][Chemical Formula 1]

Figure 112012062453962-pat00005
,
Figure 112012062453962-pat00005
,

[화학식2](2)

Figure 112012062453962-pat00006
Figure 112012062453962-pat00006

(여기서 R1은 -CH3, -H, -F, -Cl이고, R2

Figure 112012062453962-pat00007
이며, 여기서 P는 1 또는 2이고, n은 1~40의 정수, R은 탄소원자 1~8개를 갖는 알킬렌기, 사슬, 가지 또는 환형구조를 나타내고; x, y는 굴절률에 따라 조성비를 달리할 수 있으며, 각각 서로 관계없이 10 내지 100의 정수를 의미한다.)Where R 1 is -CH 3 , -H, -F, -Cl, and R 2 is
Figure 112012062453962-pat00007
Wherein P is 1 or 2, n is an integer from 1 to 40, R represents an alkylene group, chain, branch or cyclic structure having 1 to 8 carbon atoms; x, y may vary the composition ratio according to the refractive index, each means an integer of 10 to 100 regardless of each other.)

[화학식3](3)

Figure 112012062453962-pat00008
Figure 112012062453962-pat00008

R1, R2, R3는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같으며, a, b, c는 굴절률에 따라 조성비를 달리할 수 있는 것으로서, 각각 서로 관계없이 10 내지 100의 정수를 의미한다.R 1 , R 2 , and R 3 are the same as defined in Chemical Formula 2, and a, b, and c may be different in composition ratio according to refractive index, and each means an integer of 10 to 100, regardless of each other.

본 발명의 폴리머 재료는 광도파로 소자로 사용 가능한 재료이다. 근적외선 영역에서 흡수가 작아 광전송 손실을 최소화할 수 있다. 두 가지 서로 다른 단량체의 함량을 조절하여 굴절률을 제어가능하다. 특히, 실리카 굴절률 범위와 비슷하다. 나아가, 상기 어레이도파로의 재료인 실리카의 실효굴절율 온도계수와 다른 부호의 굴절율 온도계수를 갖는다.The polymer material of this invention is a material which can be used as an optical waveguide element. Absorption in the near infrared region is small, minimizing optical transmission losses. The refractive index can be controlled by adjusting the content of two different monomers. In particular, it is similar to the silica refractive index range. Furthermore, it has a refractive index temperature coefficient different from the effective refractive index temperature coefficient of silica which is a material of the array waveguide.

상기 폴리머 재료의 예는 예시적인 것이며, 상기 폴리머 재료에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 사용될 수 있는 폴리머는 광도파로 소자이며, 실리카 굴절률과 유사하고, 실리카의 실효굴절율 온도계수와 다른 부호의 굴절율 온도 계수를 갖는 재료이면 된다.
Examples of the polymer material are exemplary, and the scope of the present invention is not limited to the polymer material. The polymer that can be used in the present invention is an optical waveguide device, and may be a material having a refractive index temperature coefficient of a sign similar to that of silica and different from the effective refractive index temperature coefficient of silica.

본 발명의 어레이도파로는 다음과 같은 방법으로 제조된다.The array waveguide of the present invention is manufactured by the following method.

어레이도파로회절격자 중 본 발명의 어레이도파로를 제조하는 방법은, 어레이도파로가 형성될 실리콘 기판을 제공하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 실리콘옥사이드 어레이도파로를 형성하는 단계; 상기 실리콘옥사이드 어레이도파로의 경로 도중의 일부에 폴리머 재료를 형성하는 단계를 포함한다.Among the array waveguide gratings, a method of manufacturing the array waveguide of the present invention includes providing a silicon substrate on which an array waveguide is to be formed; Forming a silicon oxide array waveguide on the silicon substrate; Forming a polymeric material on a portion of the path of the silicon oxide array waveguide.

상기 어레이도파로 형성 단계는 상기 실리콘 기판의 외면을 열산화시켜 실리콘 옥사이드를 형성하여 어레이도파로의 하부클래드를 형성하는 단계; 상기 형성된 하부클래드 상에, 어레이도파로의 코어용 실리콘 옥사이드를 증착시켜, 코어를 형성하는 단계; 상기 형성된 코어 상에, 상부클레드용 실리콘 옥사이드를 증착시키는 단계를 포함한다.The array waveguide forming step may include thermally oxidizing an outer surface of the silicon substrate to form silicon oxide to form a lower clad of the array waveguide; Depositing silicon oxide for the core of the array waveguide on the formed lower clad to form a core; Depositing a silicon oxide for the upper clad on the formed core.

상기 증착은 CVD 증착을 이용할 수 있고, 화염가수분해 증착을 이용할 수 있다.The deposition may use CVD deposition and flame hydrolysis deposition.

상기 폴리머 재료를 형성하는 단계는 상기 어레이도파로의 경로 도중의 일부에 폴리머 재료가 형성될 자리를 에칭하고, 상기 에칭된 부분에, 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를 채우고, 상기 채워진 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를, 폴리머하부클래드 높이 만큼, 에칭하고, 폴리머코어용 폴리머 재료를 채우며, 상기 채워진 폴리머코어용 폴리머 재료를, 폴리머코어용 높이 만큼, 에칭하고, 폴리머상부클래드용 폴리머 재료를 채움을 포함한다.The forming of the polymer material may include etching a portion where the polymer material is to be formed in a portion of the path of the array waveguide, filling the etched portion with a polymer material for the polymer lower cladding, and filling the polymer material for the polymer lower cladding. And etching, by the polymer lower clad height, filling the polymer material for the polymer core, etching the filled polymer material for the polymer core, by the height for the polymer core, and filling the polymer material for the polymer upper cladding.

마스크, 레지스트 등을 활용한 건식 식각 방법을 활용할 수 있다.Dry etching using a mask or a resist may be used.

도 4는 본 발명의 어레이도파로를 형성하는 방법을 예시한다. 더욱 바람직하게는 도 4는 본 발명의 어레이도파로에 폴리머재료를 일체형으로 삽입하는 방법에 대해, 예시한다.4 illustrates a method of forming an array waveguide of the present invention. More preferably, Figure 4 illustrates a method of integrally inserting a polymer material into the array waveguide of the present invention.

상기 상술한 방법에 의해 형성된 어레이도파로를 준비하였다.(401). An array waveguide formed by the above-described method was prepared (401).

폴리머 재료를 삽입하기 위한 에칭을 위해, 어레이도파관 보호용 마스크(450), 및 에칭 패턴을 위한 레지스트(460), 상기 패턴 형성을 위한 마스크(470)를 형성하였다(402).For etching to insert the polymer material, an array waveguide protective mask 450, a resist 460 for the etching pattern, and a mask 470 for forming the pattern were formed (402).

상기 레지스트에 형성된 패턴에 따라 레지스트를 식각하고(403), 노출된 어레이도파로를 건식 식각하였다(404).The resist was etched according to the pattern formed in the resist (403), and the exposed array waveguide was dry etched (404).

식각된 위치에 블레이터 커터 방식으로 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를 삽입하였다(405).The polymer material for the polymer lower cladding was inserted in the etched position by the blater cutter method (405).

정해진 폴리머하부클래드의 높이만큼을 남기고 폴리머하부플래드를 식각하였다(406, 407). 이를 위한 마스크 및 레지스트 공정에 대한 소개는 생략하였다.The polymer lower clad was etched, leaving the height of the given polymer lower cladding (406, 407). The introduction of the mask and resist process for this purpose is omitted.

블레이터 커터 방식으로 폴리머코어용 폴리머 재료를 삽입하였다(408).The polymer material for the polymer core was inserted 408 in a blatter cutter manner.

마찬가지로 정해진 폴리머코어의 높이만큼을 남기고 폴리머코어를 식각하였다(409). 이를 위한 마스크 및 레지스트 공정에 대한 소개는 생략하였다.Similarly, the polymer cores were etched away, leaving the specified height of the polymer cores (409). The introduction of the mask and resist process for this purpose is omitted.

블레이터 커터 방식으로 폴리머상부클래드용 폴리머 재료를 삽입하였다(410).The polymer material for the polymer upper clad was inserted by the blater cutter method (410).

마찬가지로 정해진 폴리머상부클래드의 높이만큼을 남기고 폴리머상부클래드를 식각한다(411). 이를 위한 마스크 및 레지스트 공정에 대한 소개는 생략하였다.
Similarly, the polymer upper clad is etched, leaving the predetermined height of the polymer upper clad (411). The introduction of the mask and resist process for this purpose is omitted.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (8)

삭제delete 온도 무의존성 어레이도파로회절격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating)로서,
상기 어레이도파로회절격자는,
다수의 도파로로 구성되고, 상기 도파로들은 각각 상이한 소정의 길이를 가지며, 상기 길이는 순차적으로 차이가 있는, 어레이도파로를 포함하고,
상기 어레이도파로의 도중의 일부가, 상기 어레이도파로의 실효굴절율 온도계수와 다른 부호의 굴절율 온도계수를 갖는 폴리머 재료로 이뤄져 있고,
상기 폴리머 재료가 상기 어레이도파로 내의 차지하는 폭이, 상기 어레이도파로의 길이에 따라 순차적으로 증가하도록 구성되고,
상기 어레이도파로는 하부클래드, 코어 및 상부클래드로 구성되고,
상기 폴리머 재료는 상기 하부클래드와 높이가 같은 폴리머하부클래드, 상기 코어와 높이가 같은 폴리머코어 및 상기 상부클래드와 높이가 같은 폴리머상부클래드로 구성되며,
상기 하부클래드와 상기 폴리머하부클래드의 굴절율은 같고, 상기 코어와 상기 폴리머코어의 굴절율이 같으며, 상기 상부클래드와 상기 폴리머상부클래드의 굴절율이 같고,
상기 하부클래드 및 상기 상부클래드 보다 상기 코어의 굴절율이 높은,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자.
As a temperature-independent arrayed waveguide grating (AWG),
The array waveguide diffraction grating,
Comprising a plurality of waveguides, each of the waveguides having a predetermined length different from each other, the length comprises an arrayed waveguide, the sequential difference
Part of the middle of the array waveguide is made of a polymer material having a refractive index temperature coefficient different from the effective refractive index temperature coefficient of the array waveguide,
Wherein the width of the polymer material occupies in the array waveguide is configured to increase sequentially with the length of the array waveguide,
The array waveguide is composed of a lower clad, a core and an upper cladding,
The polymer material is composed of a polymer lower clad with the same height as the lower clad, a polymer core with the same height as the core and a polymer upper clad with the same height as the upper clad,
The lower cladding and the polymer lower cladding have the same refractive index, the core and the polymer core have the same refractive index, and the upper cladding and the polymer upper cladding have the same refractive index,
The refractive index of the core is higher than that of the lower cladding and the upper cladding,
Temperature-independent array waveguide gratings.
제 2항에 있어서,
상기 어레이도파로 내의 상기 폴리머 재료의 길이가, 각 도파로별 온도 변화에 따른 총 경로차 값이 0이 되도록 구성된,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자.
3. The method of claim 2,
Wherein the length of the polymer material in the array waveguide is such that the total path difference value according to the temperature change for each waveguide is zero.
Temperature-independent array waveguide gratings.
제 2항에 있어서,
상기 어레이도파로는 실리콘옥사이드로 이뤄져 있고,
상기 폴리머 재료는 하기 화학식1의 폴리(2, 3, 5, 6-테트라플루오르-4-글리시독시스티렌), 하기 화학식 2의 이성분계 고분자 화합물, 및 하기 화학식3의 삼성분계 고분자 화합물 중 하나로 이뤄져 있는,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자:
[화학식1]
Figure 112013095676416-pat00009
,
[화학식2]
Figure 112013095676416-pat00010

(여기서 R1은 -CH3, -H, -F, -Cl이고, R2는
Figure 112013095676416-pat00011
이며, 여기서 P는 1 또는 2이고, n은 1~40의 정수, R은 탄소원자 1~8개를 갖는 알킬렌기, 사슬, 가지 또는 환형구조를 나타내고; x, y는 굴절률에 따라 조성비를 달리할 수 있으며, 각각 서로 관계없이 10 내지 100의 정수를 의미한다.)
[화학식3]
Figure 112013095676416-pat00012

R1, R2, R3는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같으며, a, b, c는 굴절률에 따라 조성비를 달리할 수 있는 것으로서, 각각 서로 관계없이 10 내지 100의 정수를 의미한다.
3. The method of claim 2,
The array waveguide is made of silicon oxide,
The polymer material is made of one of poly (2, 3, 5, 6-tetrafluoro-4-glycidoxystyrene) of Formula 1, a binary polymer compound of Formula 2, and a ternary polymer compound of Formula 3 there is,
Temperature-independent array waveguide grating:
[Chemical Formula 1]
Figure 112013095676416-pat00009
,
(2)
Figure 112013095676416-pat00010

Where R1 is -CH3, -H, -F, -Cl, and R2 is
Figure 112013095676416-pat00011
Wherein P is 1 or 2, n is an integer from 1 to 40, R represents an alkylene group, chain, branch or cyclic structure having 1 to 8 carbon atoms; x, y may vary the composition ratio according to the refractive index, each means an integer of 10 to 100 regardless of each other.)
(3)
Figure 112013095676416-pat00012

R1, R2, and R3 are as defined in the above Formula 2, and a, b, and c may vary in composition ratio according to refractive index, and each represents an integer of 10 to 100 regardless of each other.
제 2항에 있어서,
상기 폴리머 재료는 상기 어레이도파로의 일부를 에칭하고, 상기 에칭된 부분을 폴리머를 채우는 방식으로 형성된,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자.
3. The method of claim 2,
The polymer material is formed by etching a portion of the array waveguide and filling the etched portion with a polymer,
Temperature-independent array waveguide gratings.
제 5항에 있어서,
상기 폴리머 재료의 정해진 높이를 가진 폴리머하부클래드, 폴리머코어, 및 폴리머상부클래드의 형성은,
상기 에칭된 부분에, 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를 채우고,
상기 채워진 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를, 폴리머하부클래드 높이만큼, 에칭하고,
폴리머코어용 폴리머 재료를 채우며,
상기 채워진 폴리머코어용 폴리머 재료를, 폴리머코어용 높이만큼, 에칭하고,
폴리머상부클래드용 폴리머 재료를 채움에 의한,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자.
6. The method of claim 5,
Formation of the polymer lower cladding, the polymer core, and the polymer upper cladding having a predetermined height of the polymer material,
The etched portion is filled with a polymer material for polymer lower cladding,
Etching the filled polymer material for the polymer lower cladding by the polymer lower clad height,
Filling polymer materials for polymer cores,
Etching the filled polymer material for the polymer core by the height for the polymer core,
By filling the polymer material for the polymer upper cladding,
Temperature-independent array waveguide gratings.
제 6항에 있어서,
상기 에칭은 건식 에칭(dry etching)이고, 상기 폴리머 채움은 블레이드 커터 방식인,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자.
The method according to claim 6,
The etching is dry etching, and the polymer filling is a blade cutter method,
Temperature-independent array waveguide gratings.
어레이도파로가 형성될 실리콘 기판을 제공하는 단계;
상기 실리콘 기판 상에 실리콘옥사이드의 어레이도파로를 형성하는 단계;
상기 실리콘옥사이드 어레이도파로의 경로 도중의 일부에 폴리머 재료를 형성하는 단계를 포함하는, 온도 무의존성 어레이도파로회절격자 제조 방법으로서,
상기 어레이도파로 형성 단계는:
상기 실리콘 기판 면을 열산화시켜 실리콘 옥사이드를 형성하여 어레이도파로의 하부클래드를 형성하는 단계;
상기 형성된 하부클래드 상에, 어레이도파로의 코어용 실리콘 옥사이드를 증착시켜, 코어를 형성하는 단계;
상기 형성된 코어 상에, 상부클레드용 실리콘 옥사이드를 증착시키는 단계를 포함하며,
상기 폴리머 재료를 형성하는 단계는:
상기 어레이도파로의 경로 도중의 일부에 폴리머 재료가 형성될 자리를 에칭하는 단계;
상기 에칭된 부분에, 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를 채우는 단계,
상기 채워진 폴리머하부클래드용 폴리머 재료를, 폴리머하부클래드 높이 만큼, 에칭하는 단계;
폴리머코어용 폴리머 재료를 채우는 단계;
상기 채워진 폴리머코어용 폴리머 재료를, 폴리머코어용 높이 만큼, 에칭하는 단계;
폴리머상부클래드용 폴리머 재료를 채우는 단계를 포함하는,
온도 무의존성 어레이도파로회절격자 제조 방법.

Providing a silicon substrate on which array waveguides are to be formed;
Forming an array waveguide of silicon oxide on the silicon substrate;
A method of fabricating a temperature independent array waveguide grating, comprising forming a polymer material along a portion of a path of the silicon oxide array waveguide.
The array waveguide forming step is:
Thermally oxidizing the surface of the silicon substrate to form silicon oxide to form a bottom clad of the array waveguide;
Depositing silicon oxide for the core of the array waveguide on the formed lower clad to form a core;
Depositing a silicon oxide for the upper clad on the formed core,
Forming the polymer material includes:
Etching a portion where a polymer material is to be formed in a portion of the path of the array waveguide;
Filling the etched portion with a polymer material for polymer lower cladding,
Etching the filled polymeric material for the polymer lower cladding by the polymer lower clad height;
Filling a polymer material for the polymer core;
Etching the filled polymer material for the polymer core by a height for the polymer core;
Filling the polymeric material for the polymer upper cladding,
Method for manufacturing a temperature independent array waveguide grating.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019146953A1 (en) * 2018-01-24 2019-08-01 주식회사 폴스랩 Athermal arrayed waveguide grating using precise parallel movement module, and manufacturing method therefor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003510658A (en) * 1999-09-28 2003-03-18 コーニング・インコーポレーテッド Wavelength division multiplexer and method of manufacturing the same
KR100424688B1 (en) * 1997-02-14 2004-07-23 니혼덴신뎅와가부시키가이샤 A waveguide circuit, a method of manufacturing the same, and a waveguide circuit module
KR20050060639A (en) * 2003-12-17 2005-06-22 주식회사 피피아이 New fluoro styrene monomer with epoxy group and polymers using it for waveguide materials
KR20060087030A (en) * 2005-01-27 2006-08-02 전자부품연구원 Athermal arrayed waveguide grating and method for fabricating the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100424688B1 (en) * 1997-02-14 2004-07-23 니혼덴신뎅와가부시키가이샤 A waveguide circuit, a method of manufacturing the same, and a waveguide circuit module
JP2003510658A (en) * 1999-09-28 2003-03-18 コーニング・インコーポレーテッド Wavelength division multiplexer and method of manufacturing the same
KR20050060639A (en) * 2003-12-17 2005-06-22 주식회사 피피아이 New fluoro styrene monomer with epoxy group and polymers using it for waveguide materials
KR20060087030A (en) * 2005-01-27 2006-08-02 전자부품연구원 Athermal arrayed waveguide grating and method for fabricating the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019146953A1 (en) * 2018-01-24 2019-08-01 주식회사 폴스랩 Athermal arrayed waveguide grating using precise parallel movement module, and manufacturing method therefor
US11092741B2 (en) 2018-01-24 2021-08-17 Polslab Inc. Athermal arrayed waveguide grating using precise parallel movement module, and manufacturing method therefor

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