KR20040025041A - 광 스위치 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MEMS를 이용한 광 스위치에 관한 것으로서 특히 PLC를 이용하여 특성을 개선한 광 스위치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 광 스위치 장치는 각각의 입력 광섬유와 각각의 출력 광섬유가 교차하는 부분에 존재하는 광로 변경 장치, 각각 상기 입력 광섬유와 연결되며 상기 각각의 교차 지점에서 일부가 절단된 복수개의 제1 광 도파로, 및 각각 상기 출력 광섬유와 연결되며 상기 각각의 교차 지점에서 일부가 절단된 복수개의 제2 광 도파로를 포함한다.
본 발명에 의하여 광 스위치 내부에서 빛은 자유 공간이 아닌 광 도파로를 통하여 전달되므로 전체적인 손실이 작아져 어레이를 크게 할 수 있게된다.
Description
본 발명은 MEMS를 이용한 광 스위치에 관한 것으로서 특히 평면 광 도파로(Planar Lightwave Circuit, 이하 PLC라 함)를 이용하여 특성을 개선한 광 스위치에 관한 것이다.
종래의 MEMS를 이용한 광 스위치는 볼 렌즈와 마이크로 미러 어레이로 구성된다. 볼 렌즈는 광섬유로부터 나오는 빛이 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 마이크로 미러 어레이는 액츄에이터를 통해 마이크로 미러를 동작시킴으로써 입출력 경로를 조절하는 역할을 한다.
도 1을 참조하여 종래의 MEMS를 이용한 광 스위치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 4×4 크기의 광 스위치의 평면도이다. 4개의 입력 광섬유를 통하여 λ1, λ2, λ3, λ4의 파장 순서로 들어오는 레이저 빔이 4×4 크기의 마이크로 미러 어레이를 지나면서 λ3, λ1, λ2, λ4의 순서로 출력 광섬유로 나가는 과정을 보여준다.
각각의 마이크로 미러 장치는 돌출된 상태(200-A, 이하 "A" 상태라고 함)와 함입된 상태(200-B, 이하 "B" 상태라고 함)를 가지며 이에 의하여 광 경로를 결정하게 되어 스위칭이 이루어진다.
도 2a는 "A" 상태의 마이크로 미러 장치의 측면도를 나타낸다. "A" 상태에서는 레이저 빔(160)이 마이크로 미러(210)에서 출력 광섬유로 반사된다.
도 2b는 "B" 상태의 마이크로 미러 장치의 측면도를 나타낸다. "B" 상태에서는 레이저 빔(160)이 반사되지 않고 직진한다.
종래에 사용되고 있는 MEMS 기술을 이용한 광 스위치 장치에서는 실리콘웨이퍼 기판(100)을 사용한다. 그 이유는 광섬유(110, 120)와 볼 렌즈(130)의 광축을 용이하게 정렬하기 위한 V-형 홈(140, 150)을 생성하기 위해서이다.
입력 광섬유(110)와 출력 광섬유(120) 사이에서 마이크로 미러 어레이를 통과하는 거리가 길기 때문에 레이저 빔(160)이 퍼지게 될 가능성이 크다.
이로 인한 손실을 방지하기 위해 입력 광섬유(110) 및 출력 광섬유(120)와 연결되는 부분에 볼 렌즈(130)를 사용하여 광선이 퍼지는 것을 줄인다.
그러나 광축을 맞추어 광섬유(110, 120)와 볼 렌즈(130)를 조립하는 비용이 크기 때문에 경제성에 한계가 있으며, 어레이의 규모가 증가함에 따라 입출력 광섬유(110, 120)간의 거리가 증가하므로 그에 따른 손실도 커지게 된다. 따라서 어레이를 크게 하는 것이 곤란해진다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 볼 렌즈를 사용하는 대신에 입력 광섬유와 출력 광섬유 사이에서 광 도파로를 통하여 빛이 지나가도록 함으로써 광손실을 최소화 하고자 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 광 스위치 장치.
도 2a는 입사된 빛을 반사시키는 상태의 마이크로 미러 장치의 측면도.
도 2b는 입사된 빛을 통과시키는 상태의 마이크로 미러 장치의 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 광 스위치 장치.
도 4는 광 도파로가 교차하는 지점의 상세도.
본 발명에 의한 광 스위치 장치는 각각 입력 광섬유에서 입력된 빛의 경로를 출력 광섬유 방향으로 변경하는 복수개의 광로 변경장치, 입력 광섬유에서 입력된 빛이 광로 변경장치까지 통과하여 지나갈 수 있도록 하는 복수개의 제1 광 도파로, 및 광로 변경장치에서 경로가 변경된 빛이 출력 광섬유까지 통과하여 지나갈 수 있도록 하는 복수개의 제2 광 도파로를 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 광 스위치 장치를 나타낸다. 본 발명에 의한 광 스위치 장치는 종래 기술에 의한 광 스위치 장치와 달리 스위치 내부에서 빛이 자유 공간이 아닌 광 도파로(310)를 통하여 전파된다는 점과 빛이 광 도파로(310)를 통하여 전파되기 때문에 빛이 퍼질 염려가 없어 볼 렌즈를 사용하지 않는다는 점이다.
본 실시예에서 입력 광섬유 블록(1100)과 출력 광섬유 블록(1200)은 PLC 기판(300)에 서로 직각으로 접촉되어 있다.
각각의 광섬유(110, 120)는 광 도파로인 PLC 코어(310)와 직접 연결된다.
PLC란 광섬유 기술과 대규모 집적 회로 제조 기술의 조합에 의하여 실리콘 기판 상에 광 도파로 및 필요한 소자를 기판에 평탄하게 부착, 배치한 것을 말한다.
광 도파로가 교차하는 지점(400)에서는 마이크로 미러 장치의 동작을 원활하게 하기 위하여 광 도파로의 일부를 절단한다.
도 4는 광 도파로가 교차하는 지점(400)의 상세도이다. 본 실시예에서는 광로 변경 장치로서 마이크로 미러 장치를 사용한다. 마이크로 미러 장치는 마이크로 미러(210)와 액츄에이터(220)로 구성되며 홈(320)의 내부에 위치한다.
광 도파로(310)는 광선이 통과하는 코어 부분과 코어 부분을 둘러싸고 있는 클래드 부분으로 구성된다.
광 도파로는 마이크로 미러(210)가 용이하게 움직일 수로 교차 지점에서 절단되어 있다. 따라서 광선은 절단된 갭 부분을 지나게 되므로 이로 인한 손실이 불가피하게 발생한다.
그러나 갭의 크기는 매우 작기 때문에 전체적인 손실 또한 작아지게 되어 어레이의 크기를 충분히 크게 할 수 있게 된다.
현재의 기술로 마이크로 미러의 두께는 20㎛ 이내로 제작할 수 있다. 또한 굴절률 차이가 0.3%인 실리카 PLC를 사용하는 경우 광 도파로를 통과하는 광선 빔의 크기는 약 9㎛ 정도가 되어 갭의 크기는 최소 30㎛ 정도가 필요하다. 그런데 30㎛의 갭이 있는 도파로에서 광손실은 약 0.1 dB 이다.
따라서 N x N 스위칭 어레이의 경우 최대의 손실은 2(N-1) x 0.1 dB가 된다. 최대 허용 손실이 3dB라고 한다면 최대의 스위칭 어레이의 크기는 16x16이 된다.
본 발명은 입력 광섬유와 출력 광섬유 사이에서 빛이 광 도파로를 통과하도록 함으로써 손실을 최소화 할 수 있으므로 어레이의 크기를 용이하게 증가시킬 수있다. 또한 볼 렌즈와 같은 구성요소를 필요로 하지 않으므로 광섬유와 렌즈의 광축을 정렬하는 등의 공정이 불필요해져 전체적인 제작 공정이 단순해지는 효과가 있다.
본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로서 당업자는 특허청구범위의 기술적 사상을 통해 실시예의 다양한 수정 및 변경이 가능하며, 이러한 수정 및 변경은 특허청구범위에 속하는 것이다.
Claims (4)
- 복수개의 입력 광섬유에서 입력된 빛을 스위칭하여 복수개의 출력 광섬유로 출력시키는 광 스위치 장치에 있어서,각각 입력 광섬유에서 입력된 빛의 경로를 출력 광섬유 방향으로 변경하는 복수개의 광로 변경장치;상기 입력 광섬유에서 입력된 빛이 상기 광로 변경장치까지 통과하여 지나갈 수 있도록 하는 복수개의 제1 광 도파로; 및상기 광로 변경장치에서 경로가 변경된 빛이 상기 출력 광섬유까지 통과하여 지나갈 수 있도록 하는 복수개의 제2 광 도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스위치 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광로 변경 장치는상기 입력된 빛을 출력 광섬유로 반사시키는 마이크로 미러; 및상기 마이크로 미러를 구동하여 상기 마이크로 미러가 외부로 돌출되는 길이를 조절하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스위치 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제1 광 도파로 및 상기 제2 광 도파로는격자형으로 배열되어 있으며, 상기 마이크로 미러가 작동할 수 있는 공간 만큼 각각의 격자점을 중심으로 일부가 절단된 것임을 특징으로 하는 광 스위치 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 도파로는빛이 통과하는 코어; 및상기 코어를 둘러싸고 있는 클래드로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 스위치 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020056833A KR20040025041A (ko) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | 광 스위치 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020056833A KR20040025041A (ko) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | 광 스위치 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040025041A true KR20040025041A (ko) | 2004-03-24 |
Family
ID=37328011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020056833A KR20040025041A (ko) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | 광 스위치 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20040025041A (ko) |
-
2002
- 2002-09-18 KR KR1020020056833A patent/KR20040025041A/ko not_active Application Discontinuation
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