KR19990012249A - Planar Waveguide Devices with Segmented Waveguides - Google Patents

Abstract

본 발명은 도파로간의 균등 분기 및 균등 출력을 위해 세그먼트 도파로를 구비한 평면 도파로 소자에 관한 것으로서, 단일 평면상에 제작된 도파로 소자의 출력단 도파로에서 각 도파로 간의 출력 세기를 조절하고 상기 각 도파로간의 광신호의 세기를 균일화하기 위하여, 도파로 내부에 미약한 광신호 진행손실을 발생하도록 하는 광도파로 조각으로 이루어지는 세그먼트 도파로를 구비함이 바람직하다.The present invention relates to a planar waveguide device having a segmented waveguide for equal branching and equal output between waveguides. The present invention relates to an optical signal between each waveguide in an output waveguide of a waveguide device manufactured on a single plane. In order to uniformize the intensity of the waveguide, it is preferable to have a segment waveguide made of an optical waveguide piece to generate a weak optical signal propagation loss inside the waveguide.

본 발명에 의하면, 광도파로 소자의 출력 도파로 단에서 생기는 출력의 차이를 조절함에 있어서, 도파로의 제작시 광신호의 감쇄를 할 수 있는 간단한 구조 만을 첨가하여 동시에 공정을 하기 때문에 추가적인 공정이나 추가적인 정밀도가 불필요하며, 패키지 및 실장에 있어서 추가의 공정이나 인위적인 노력이 불필요하여, 동등한 기능을 하는 소자의 제작시 비용의 상승 요인을 배제할수 있다.According to the present invention, in controlling the difference in output generated at the output waveguide stage of the optical waveguide device, additional processing or additional precision is achieved because only a simple structure capable of attenuating the optical signal is added at the same time. It is unnecessary, and no additional process or artificial effort is required in the package and the mounting, so that an increase in cost can be eliminated in the fabrication of devices having equivalent functions.

Description

세그먼트 도파로를 구비한 평면 도파로 소자Planar Waveguide Devices with Segmented Waveguides

본 발명은 평면 도파로 소자에 관한 것으로서, 특히 도파로 광신호의 불균등한 분기비 또는 도파로 간의 출력차이를 세그먼트 도파로를 이용하여 보정하여 도파로의 균등한 분기비 또는 도파로간의 균등한 출력을 갖는 평면 도파로 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar waveguide device, and more particularly, to a planar waveguide device having an equal branching ratio of waveguides or an equal output between waveguides by correcting an uneven branching ratio of a waveguide optical signal or an output difference between waveguides using a segmented waveguide. It is about.

광신호의 분기, 변조, 스윗칭, 신호 다중화, 등화 등의 광신호 처리를 목적으로, 평면 도파로 기술 (Planar Waveguide Technology)을 이용하여 평면 기판 상에 광도파로를 제작하는 광소자의 집적화 기술에 대하여 많은 연구가 되어왔다. 광통신 시스템을 목적으로 하는 광도파로 소자를 제작하기 위하여 필요한 기술은, 크게 나누어 도파로 설계(Waveguide Design), 제작(Fabrication), 패키지(Package) 등을 들수 있다.For the purpose of optical signal processing such as optical signal branching, modulation, switching, signal multiplexing, equalization, etc., there are many techniques for the integration of optical devices for fabricating optical waveguides on planar substrates using Planar Waveguide Technology. Research has been done. Techniques necessary for fabricating an optical waveguide device for the purpose of an optical communication system can be roughly divided into waveguide design, fabrication, and packaging.

광 도파로 소자는 그 목적에 따라 도파로의 모습이 비대칭 혹은 그 진행 거리의 차이를 만들어 주어야만 할 경우가 있다. 또한 제작 또는 패키지 공정에 필연적으로 수반되어 진행 손실이나 기타 삽입 손실이 발생된다. 이러한 경우, 특히 Y-분기점을 사용하는 소자의 경우, 분기비를 정확하게 분기하여 주는 특성이 매우 중요하다. 또한, Y-분기점을 사용하며 비대칭 구조의 소자의 경우, 이러한 분기비를 인위적으로 조절하여 주어야 할 필요가 있다. 종래에는 대량 생산적인 측면에서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술이 없었으며, 개별적인 수작업에 의한 조절로써 조정이 가능하였다. 도 1는 비대칭형 광도파로 소자의 일예를 도시한 것이다. 참조번호 100은 평면기판, 130은 비대칭 도파로를 나타낸다.In some optical waveguide devices, the shape of the waveguide may have to be asymmetric or make a difference in the travel distance. In addition, manufacturing or packaging processes are inevitably involved, resulting in progression or other insertion losses. In this case, especially in the case of a device using the Y-branching point, the characteristic of accurately branching the branching ratio is very important. In addition, in the case of an asymmetrical device using the Y-branching point, it is necessary to artificially adjust this branching ratio. In the prior art, in terms of mass production, there was no special technique to solve this problem, and it was possible to adjust by individual manual adjustment. 1 illustrates an example of an asymmetric optical waveguide device. Reference numeral 100 denotes a planar substrate and 130 denotes an asymmetric waveguide.

일반적으로 비대칭형 광 도파로 소자의 제작에 있어서 광신호가 진행하는 거리의 차이 또는 삽입 손실의 발생 정도의 차이에 의하여 각 도파로마다 출력 광신호의 차이가 필연적으로 발생하며, 다른 요인에 의해서도 광 도파로 소자의 불균등한 분기비 또는 출력 차이가 발생할 수 있다. 따라서 비대칭 형태의 도파로를 포함하는 구조를 지닌 광도파로 소자에서 분기비나 출력 광신호의 세기를 일치시켜 줄 필요가 있을 경우, 기존에는 광신호 감쇄기나 필터 등의 추가의 소자를 사용하여 인위적인 조절이 필요하였다. 이로인해 추가적인 소자의 사용에 따른 소자의 비용, 추가 소자와 도파로 소자의 정렬에 따른 시간적인 비용, 추가의 설비 및 여러 가지의 소자를 모듈화 하기위한 실장적인 측면의 비용 등 많은 비용의 상승 요인이 발생한다.In general, in the fabrication of an asymmetric optical waveguide device, a difference in the output optical signal is inevitably generated due to the difference in the distance that the optical signal travels or the difference in the degree of insertion loss, which is also caused by other factors. Uneven branch ratios or output differences can occur. Therefore, when it is necessary to match the split ratio or the intensity of the output optical signal in an optical waveguide device having a structure including an asymmetric waveguide, artificial adjustment is required by using additional devices such as an optical signal attenuator or filter. It was. This increases the cost of the device due to the use of additional devices, the time spent in aligning the additional device with the waveguide device, and the cost of additional equipment and implementation to modularize the various devices. do.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 도파로 소자의 불균등한 분기비 또는 출력 차이를 보정하여 균등한 분기비 또는 균등 출력을 만들기 위해, 기존의 광도파로 소자를 제작하는 공정에 추가의 공정이나 추가의 공정 정밀도가 불필요하며, 이를 구현하는데 있어서 추가적인 비용의 발생 요인을 배제하는, 세그먼트 도파로를 구비한 평면 도파로 소자를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to add an additional step or an additional step to the process of manufacturing an existing optical waveguide device in order to correct an uneven branching ratio or output difference of the optical waveguide device to make an even branching ratio or even output. It is to provide a planar waveguide device with a segmented waveguide, which eliminates the need for additional precision in the implementation and does not require process precision.

도 1은 비대칭형 광도파로 소자의 일예를 도시한 것이다.1 illustrates an example of an asymmetric optical waveguide device.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 균등 분기비를 갖는 도파로의 구조를 포함하는 비대칭 광도파로 소자의 구조를 나타낸다.2 illustrates a structure of an asymmetric optical waveguide device including a structure of a waveguide having an equal branching ratio according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 시그멘트 도파로의 구조를 도시한 것이다.3 illustrates a structure of a segment waveguide according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 반사손실을 줄이기 위한 임의의 각도를 지니는 시그멘트 도파로를 포함하는 도파로의 구조를 도시한 것이다.FIG. 4 shows the structure of a waveguide including a segment waveguide having an angle to reduce return loss.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 평면 기판, 110 : 도파로100: planar substrate, 110: waveguide

120 : 세그멘트 도파로, 130 : 비대칭 도파로120: segment waveguide, 130: asymmetric waveguide

140 : 임의의 각도 (θ)를 포함하는 세그멘트 도파로140: segment waveguide containing an arbitrary angle (θ)

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 세그먼트 도파로를 구비한 평면 도파로 소자는, 도파로 광신호의 불균등한 분기비 또는 도파로 간의 출력차이를 보정하여, 도파로의 균등한 분기비 또는 도파로간의 균등한 출력을 갖는 평면 도파로 소자에 있어서, 단일 평면상에 제작된 도파로 소자의 출력단 도파로에서 각 도파로 간의 출력 세기를 조절하고 상기 각 도파로간의 광신호의 세기를 균일화하기 위하여, 도파로 내부에 미약한 광신호 진행손실을 발생하도록 하는 광도파로 조각으로 이루어지는 세그먼트 도파로를 구비함이 바람직하다.According to the present invention for solving the above technical problem, the planar waveguide device having a segment waveguide corrects an uneven branching ratio of the waveguide optical signal or an output difference between the waveguides, thereby providing an equal branching ratio of the waveguide or an equality between the waveguides. In a planar waveguide device having one output, a weak optical signal inside the waveguide in order to adjust the output intensity between the waveguides in the output end waveguide of the waveguide device manufactured on a single plane and to equalize the intensity of the optical signal between the waveguides It is preferable to have a segment waveguide made of an optical waveguide piece to generate a traveling loss.

상기 세그먼트도파로의 광신호 진행손실은 각 도파로에 포함된 세그먼트 도파로의 갯수, 한 도파로 내에서 세그먼트 도파로 사이의 거리, 세그먼트 사이의 틀어짐의 정도에 의하여 조절된다.The optical signal propagation loss of the segment waveguide is controlled by the number of segment waveguides included in each waveguide, the distance between the segment waveguides in one waveguide, and the degree of distortion between the segments.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 본 발명에서는 도파로의 제작시 광신호의 감쇄를 할수있는 간단한 구조를 도파로 내부에 포함하여, 도파로 제작의 동일 공정 및 동일 정밀도로 모든 출력 도파로의 전반적인 출력 세기를 균일하게 제작한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 균등분기비를 갖는 도파로의 구조를 포함하는 비대칭 광도파로 소자의 구조를 도시한 것으로서, 참조번호 100은 평면기판, 110은 도파로, 120은 세그먼트 도파로를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present invention, a simple structure capable of attenuating an optical signal when fabricating a waveguide is included in the waveguide to uniformly fabricate the overall output intensity of all the output waveguides with the same process and the same precision as the waveguide fabrication. 2 illustrates a structure of an asymmetric optical waveguide device including a structure of a waveguide having an equal branching ratio according to an exemplary embodiment of the present invention, where reference numeral 100 denotes a planar substrate, 110 denotes a waveguide, and 120 denotes a segment waveguide. Indicates.

상기 세그먼트 도파로(120)는 도파로 광신호의 불균등한 분기비 또는 도파로 간의 출력차이를 보정하여 도파로의 균등한 분기비 또는 도파로간의 균등한 출력을 얻기 위한 것으로서, 단일 평면상에 제작된 도파로 소자의 출력단 도파로에서 각 도파로 간의 출력 세기를 조절하고 상기 각 도파로간의 광신호의 세기를 균일화하기 위하여, 도파로 내부에 미약한 광신호 진행손실을 발생하도록 하는 광도파로 조각으로 이루어진다.The segment waveguide 120 corrects an uneven branching ratio of the waveguide optical signal or an output difference between the waveguides to obtain an even branching ratio of the waveguide or an equal output between the waveguides. In order to adjust the output intensity between the waveguides in the waveguide and to equalize the intensity of the optical signal between the waveguides, the optical waveguide fragments generate a weak optical signal propagation loss inside the waveguide.

비대칭형 도파로의 설계시 모든 도파로의 출력을 일정한 범위내에서 조절하기 위하여, 최저 출력 도파로의 출력 세기를 기준으로 하여 다른 도파로의 전부 또는 일부를 세그먼트 도파로를 이용하여 제작한다. 도 3은 상기 세그먼트 도파로(120)의 다양한 구조를 도시한 것으로서, 도파로 출력 감쇄 정도의 조절은 각 도파로에 포함된 세그먼트 도파로의 갯수, 한 도파로 내에서 세그먼트 도파로 사이의 거리, 세그먼트 사이의 틀어짐의 정도에 의하여 조절한다.In the design of the asymmetric waveguide, all or part of the other waveguides are manufactured using the segment waveguides based on the output intensity of the lowest output waveguide in order to control the outputs of all the waveguides within a certain range. 3 is a diagram illustrating various structures of the segment waveguide 120, wherein the control of the waveguide output attenuation degree is based on the number of segment waveguides included in each waveguide, the distance between the segment waveguides in one waveguide, and the degree of distortion between the segments. Adjust by

이를 위해 상기 세그먼트 도파로(120)은 도파로와 최근접한 세그먼트 도파로 사이 또는 상기 세그먼트 도파로와 최근접하는 세그먼트 도파로 사이에서 삽입손실이 발생하는 구조를 갖는다. 또한 상기 세그먼트 도파로(120)는 상기 도파로와 최근접한 세그먼트 도파로 또는 세그먼트 도파로와 최근접한 세그먼트 도파로 사이에 광축의 틸트(Tilt)나 옵셋 (Off-set)이 있는 구조를 갖는다.To this end, the segment waveguide 120 has a structure in which insertion loss occurs between the waveguide and the closest segment waveguide or between the segment waveguide and the closest segment waveguide. In addition, the segment waveguide 120 has a structure in which there is a tilt or offset of the optical axis between the segment waveguide closest to the waveguide or the segment waveguide closest to the segment waveguide.

각 세그먼트의 사이 또는 도파로와 세그먼트와의 사이는 클래드(clad)와 같은 물질을 사용하거나 또는 세그먼트의 굴절률 보다 작은 물질을 사용한다. 상기와 같이 구성된 도파로 소자를 이용하여 출력의 세기가 가장 큰 도파로 순서로 세그먼트의 구조 및 배열을 이용하여 삽입손실을 증가시켜 모든 도파로의 출력을 조절한다. 또한, 세그먼트 도파로가 있음에 따라서 발생하는 반사 손실을 줄이기 위해, 필요시, 세그먼트 도파로를 임의의 각도로 처리하여 제작한다. 도 4는 도파로 내에 임의의 각도 처리에 의한 반사 손실을 줄이는 예를 도시한 것이다. 참조번호 140은 소정의 각도θ(0≤θ≤20°)를 포함하는 세그먼트 도파로를 나타낸다.Between each segment, or between the waveguide and the segment, use a material such as a clad or a material smaller than the refractive index of the segment. By using the waveguide device configured as described above, the output loss of all the waveguides is controlled by increasing the insertion loss by using the structure and arrangement of the segments in the order of the waveguides having the largest output intensity. Further, in order to reduce the reflection loss caused by the presence of the segment waveguide, the segment waveguide is manufactured by treating the segment waveguide at an arbitrary angle, if necessary. 4 shows an example of reducing the reflection loss by any angle processing in the waveguide. Reference numeral 140 denotes a segment waveguide including a predetermined angle θ (0 ≦ θ ≦ 20 °).

그리고 상기 도파로와 세그먼트 도파로는 동일한 공정을 사용하여 동시에 제작된다.The waveguide and the segment waveguide are simultaneously manufactured using the same process.

본 발명에 의하면, 광도파로 소자의 출력 도파로 단에서 생기는 출력의 차이를 조절함에 있어서, 도파로의 제작시 광신호의 감쇄를 할 수 있는 간단한 구조 만을 첨가하여 동시에 공정을 하기 때문에 추가적인 공정이나 추가적인 정밀도가 불필요하며, 패키지 및 실장에 있어서 추가의 공정이나 인위적인 노력이 불필요하여, 동등한 기능을 하는 소자의 제작시 비용의 상승 요인을 배제할수 있다.According to the present invention, in controlling the difference in output generated at the output waveguide stage of the optical waveguide device, additional processing or additional precision is achieved because only a simple structure capable of attenuating the optical signal is added at the same time. It is unnecessary, and no additional process or artificial effort is required in the package and the mounting, so that an increase in cost can be eliminated in the fabrication of devices having equivalent functions.

Claims (7)

도파로 광신호의 불균등한 분기비 또는 도파로 간의 출력차이를 보정하여, 도파로의 균등한 분기비 또는 도파로간의 균등한 출력을 갖는 평면 도파로 소자에 있어서,In a planar waveguide element having an equal branching ratio of the waveguide optical signal or an output difference between the waveguides, and having an equal branching ratio of the waveguide or an equal output between the waveguides, 단일 평면상에 제작된 도파로 소자의 출력단 도파로에서 각 도파로 간의 출력 세기를 조절하고 상기 각 도파로간의 광신호의 세기를 균일화하기 위하여, 도파로 내부에 미약한 광신호 진행손실을 발생하도록 하는 광도파로 조각으로 이루어지는 세그먼트 도파로를 구비함을 특징으로 하는 평면 도파로 소자.In order to adjust the output intensity between each waveguide in the output waveguide of the waveguide element fabricated on a single plane and to equalize the intensity of the optical signal between the waveguides, the optical waveguide fragments generate weak optical signal propagation loss inside the waveguide. A planar waveguide device, comprising: a segmented waveguide. 제1항에 있어서, 상기 세그먼트 도파로는The method of claim 1, wherein the segment waveguide 도파로와 최근접한 세그먼트 도파로 사이에서 삽입손실이 발생하는 구조임을 특징으로 하는 평면도파로 소자.A planar waveguide device, characterized in that an insertion loss occurs between a waveguide and an adjacent segment waveguide. 제1항에 있어서, 상기 세그먼트 도파로는The method of claim 1, wherein the segment waveguide 상기 세그먼트 도파로와 최근접하는 세그먼트 도파로 사이에서 삽입손실이 발생하는 구조임을 특징으로 하는 평면도파로 소자.The planar waveguide device, characterized in that the insertion loss occurs between the segment waveguide and the closest segment waveguide. 제1항에 있어서, 상기 세그먼트 도파로는The method of claim 1, wherein the segment waveguide 상기 도파로와 최근접한 세그먼트 도파로 또는 세그먼트 도파로와 최근접한 세그먼트 도파로 사이에 광축의 틸트(Tilt)나 옵셋 (Off-set)이 있는 구조임을 특징으로 하는 평면 도파로 소자.And a tilt or offset of an optical axis between the segment waveguide closest to the waveguide or the segment waveguide closest to the segment waveguide. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도파로와 세그먼트 도파로는 동일한 공정을 사용하여 동시에 제작됨을 특징으로 하는 평면 도파로 소자.And planar waveguide device and segment waveguide are fabricated simultaneously using the same process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도파로 또는 하나 이상의 세그먼트 도파로의 양 끝단 또는 하나의 끝단이 소정의 각도θ(0≤θ≤20°)를 갖고 있음을 특징으로 하는 평면 도파로 소자.And both ends or one end of the waveguide or one or more segment waveguides have a predetermined angle θ (0 ≦ θ ≦ 20 °). 제1항에 있어서, 상기 세그먼트 도파로는The method of claim 1, wherein the segment waveguide 광신호의 진행손실을 조절하기 위해, 세그먼트 개수가 조절됨을 특징으로 하는 평면 도파로 소자.Planar waveguide device, characterized in that the number of segments is adjusted to adjust the propagation loss of the optical signal.