KR20070093285A - 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의제조방법 - Google Patents
가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070093285A KR20070093285A KR1020060023262A KR20060023262A KR20070093285A KR 20070093285 A KR20070093285 A KR 20070093285A KR 1020060023262 A KR1020060023262 A KR 1020060023262A KR 20060023262 A KR20060023262 A KR 20060023262A KR 20070093285 A KR20070093285 A KR 20070093285A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ring
- waveguide
- microring resonator
- waveguides
- variable bandwidth
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 14
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002032 lab-on-a-chip Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
- G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
- G02B6/29338—Loop resonators
- G02B6/2934—Fibre ring resonators, e.g. fibre coils
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1071—Ring-lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
본 발명은 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 광이 통과하는 직선형 버스 도파로와; 상기 직선형 버스 도파로와 이격되어 있고, 상기 직선형 버스 도파로를 통과하는 광의 일부가 결합되어 공진되는 복수개의 링 도파로들과; 상기 링 도파로들 각각에 전압을 인가하여 상기 링 도파로들 각각의 굴절률을 변화시키는 도전체들을 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명은 링 공진기의 반경을 변화시킴으로써, 각기 다른 Q값을 갖는 복수개의 마이크로링 공진기들을 구현할 수 있고, 이 공진기들 중 특정 공진기의 도전체를 제외하고, 나머지 도전체에 전압을 인가하여 광의 중심 파장을 이동시킴으로써, 전압이 안가되지 않은 특정 공진기에서 전체 소자의 전달 특성을 결정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 모드 컷오프(Mode Cut-off) 전압을 이용하여 전체 소자의 전달특성이 복수개의 공진기 중 특정한 공진기에서만 나타나도록 하여 Q값을 조절할 수 있는 효과가 있다.
공진, Q값, 컷오프, 광, 열, 전압, 굴절률
Description
도 1은 일반적인 집적광학 마이크로링 공진기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 개념도
도 2a와 2b는 도 1과 같은 마이크로링 공진기의 전달 특성도
도 3은 도 1의 마이크로링 공진기의 등가굴절률 분포도
도 4는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 개략적인 구성도
도 5는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 개략적인 단면도
도 6은 본 발명에 따른 단일 마이크로링 공진기의 개략적인 구성도
도 7은 본 발명에 따른 단일 마이크로링 공진기의 개략적인 사시도
도 8은 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 전파 특성도
도 9a와 9b는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 의 링 공진기에 전압을 인가했을 때의 전파 특성도
도 10a 내지 10f는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,402a : 직선형 버스 도파로 201,202,203,204,402b : 링 도파로
211,212,213,214,600 : 도전체 301,302,303,304 : 전원
400,401,403 : 클래드층 402 : 코어층
450 : 포토레지스트층 480 : 마스크
500 : 기판
본 발명은 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현재, 광학(Optics)과 전자공학(Electronics)이 결합된 광전자공학 기술 분야가 지속적으로 발전하고 있다.
이 광전자공학 기술은 광파워에 응답하는 소자, 광을 방사시키거나 변화시키는 소자, 광을 내부 동작에 이용하는 소자 등 광기술과 전자기술이 접목된 소자들 을 개발하기 위해 필요하다.
최근에, 광전자공학 기술 중, 다양한 광전자공학(Optoelectronics) 기능을 기판에 집적하여 구현할 수 있는 광 SoC(System-on-Chip) 기술에 대한 관심이 고조되고 있다.
이러한, 광 SoC 기술은 차세대 대용량 광통신 시스템용 광 집적회로, 지능형 로봇, 지능형 자동차용 방향 센서 및 속도 센서, 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 형태의 비파괴/비접촉식 바이오 센서 및 화학 센서, 차세대 컴퓨터용 광연결 시스템 등을 구현하는데 응용될 수 있다.
집적광학 마이크로링 공진기는 고집적 전자회로의 트랜지스터와 마찬가지로 광 SoC의 빌딩블록(Building Block)으로서 사용될 수 있는 핵심 소자이다.
도 1은 일반적인 집적광학 마이크로링 공진기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 개념도로서, 직선형 버스 광도파로(10)와; 상기 직선형 버스 광도파로(10)로부터 이격되어 있는 링 도파로(20)로 구성된다.
이 소자는 한 개의 직선형 광도파로(Bus Waveguide)와 원형의 링 도파로(Ring Waveguide)가 밀접하게 결합되어 있다.
먼저, 직선형 광도파로의 입력 포트로 입사된 광의 일부는 링 도파로에 전달되고, 나머지 광은 관통포트로 출력된다.
이때, 상기 링 도파로에 전달된 광은 링을 회전하면서 축적되며, 일부가 다시 직선형 광도파로에 결합되어 광 파장에 대해 공진이 일어나게 된다.
그러므로, 마이크로링 공진기는 대역저지 필터(Notch Filter)의 특성을 갖는 다.
즉, 도 2a와 같이 광파워가 일정한 갖는 광(A)이 직선형 광도파로의 입력 포트에 입력되면, 링 도파로에 광의 일부가 결합되어 공진됨으로써, 관통 포트에서는 도 2b와 같이 파장 'λ1','λ2','λ3'이 필터링된 광파워를 갖는 광(B)이 출력되는 전달특성이 나타난다.
여기서, 링의 반경(R)과 도파로의 유효굴절률은 FSR(Free Spectral Range)을 결정하는 중요한 요소가 된다.
즉, 마이크로링 공진기의 반경이 작아질수록 보다 넓은 FSR을 얻게 된다.
특히, 링의 반경을 결정하기 위한 벤딩손실은 도파로의 코어와 클래딩의 굴절률차에 반비례하기 때문에, 작은 굴절률 차를 갖게 되면 링의 반경은 커지게 되며, 보다 좁은 FSR을 갖는 소자가 된다.
따라서, 기존에는 FSR이 넓고 소자의 사이즈를 줄이기 위해서 굴절률 차가 큰 III-V 화합물 반도체나 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 사용하여 구현하였다.
이로 인하여 링 공진기의 성능을 결정짓는 전송손실 중 식각공정으로 인한 산란손실이 굴절률 차에 비례하기 때문에 소자의 성능을 저해한다.
또한, 결합효율을 유지시키고, 단일모드 전파특성을 얻기 위해서는 고가의 미세패턴공정장비인 전자빔 리소그래피(Lithography) 등을 이용하여야 하기 때문에 실용성이 낮은 단점을 갖고 있다.
도 3은 도 1의 마이크로링 공진기의 등가굴절률 분포도로서, 도파로에서는 등가굴절률이 'C'상태가 되어야 하는데, 링 도파로는 곡면을 갖는 링 형상으로 이루어져 있어 벤딩손실로 링 도파로에서의 등가굴절률은 'C1' 상태가 된다.
그러므로, 종래의 마이크로링 공진기는 광파가 바깥족으로 치우쳐 진행하여 링 도파로에서는 벤딩손실을 발생하여, Q값이 감소되는 문제점이 발생한다.
한편, 마이크로링 공진기를 광 SoC의 빌딩블록으로 사용하기 위해서는 대역폭과 중심파장을 효과적으로 제어하는 것이 매우 중요하다.
그러나, 전술된 종래의 마이크로링 공진기에서는 공진기를 구성하는 결합영역의 링과 버스 도파로 간의 결합세기가 제작공정에서 매우 민감하게 변하기 때문에, 소자로 설계되어 제작된 후에 대역폭을 제어할 수 있는 방법이 없었다.
그리고, 기존의 공진기의 경우에 Q값을 제어하는 방법이 공진기의 중심파장까지 동시에 가변되는 단점이 있고, 임계결합(Critical coupling) 조건의 변화로 인하여 대역 소멸비도 동시에 변화되어 독립적으로 Q값을 제어하지 못하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 링 공진기의 반경을 변화시킴으로써, 각기 다른 Q값을 갖는 마이크로링 공진기를 구현할 수 있는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 특정 공진기의 도전체를 제외하고, 나머지 도전체에 전압을 인가하여 광의 중심 파장을 이동시킴으로써, 전압이 안가되지 않은 특정 공진기에서 전체 소자의 전달 특성을 결정할 수 있는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모드 컷오프(Mode Cut-off) 전압을 이용하여 전체 소자의 전달특성이 복수개의 공진기 중 특정한 공진기에서만 나타나도록 하여 Q값을 조절할 수 있는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는,
광이 통과하는 직선형 버스 도파로와;
상기 직선형 버스 도파로와 이격되어 있고, 상기 직선형 버스 도파로를 통과하는 광의 일부가 결합되어 공진되는 복수개의 링 도파로들과;
상기 링 도파로들 각각에 전압을 인가하여 상기 링 도파로들 각각의 굴절률을 변화시키는 도전체들을 포함하여 구성된 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는,
기판 상부에 하부 클래드층을 형성하는 단계와;
상기 하부 클래드층 상부에 코어층을 형성하는 단계와;
상기 하부 클래드층 상부에 상기 코어층을 패터닝하여 직선형 버스 도파로와 상기 직선형 버스 도파로와 이격되어 있는 복수개의 링 도파로들을 형성하는 단계와;
상기 직선형 버스 도파로와 링 도파로들을 감싸며, 상기 하부 클래드층 상부에 상부 클래드층을 형성하는 단계와;
상기 링 도파로들 각각의 상부에 해당되는 상부 클래드층 상부에 도전체들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 개략적인 구성도로서, 광이 통과하는 직선형 버스 도파로(100)와; 상기 직선형 버스 도파로(100)와 이격되어 있고, 상기 직선형 버스 도파로(100)를 통과하는 광의 일부가 결합되어 공진되는 복수개의 링 도파로들(201,202,203,204)과; 상기 링 도파로들(201,202,203,204) 각각에 전압을 인가하여 상기 링 도파로들(201,202,203,204) 각각의 굴절률을 변화시키는 도전체들(211,212,213,214)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 도전체들(211,212,213,214) 각각은 상기 직선형 버스 도파로(100)에 인접된 복수개의 링 도파로들(201,202,203,204) 각각의 일부영역을 제외한 나머지 영역으로부터 이격된 상부에 위치되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 도전체들(211,212,213,214) 각각은 도 4에 도시된 바와 같이, 전원들(301,302,303,304)과 연결되어 있다.
또한, 상기 링 도파로들(201,202,203,204)은 반경이 각각 다른 원형 링 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명에서는 링 도파로들에, 반경이 다른 것들과 반경이 동일한 것들을 혼합하여 사용하여도 된다.
더불어, 상기 링 도파로들(201,202,203,204)은 도 4에 도시된 바와 같이, 4개만 한정하는 것이 아니고, 2개 이상의 복수개로 형성한다.
도 5는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 개략적인 단면도로서, 직선형 버스 도파로(100)와 링 도파로(201)들은 클래드층(400)으로 감싸여져 있고, 상기 직선형 버스 도파로(100)와 링 도파로(201)들은 상기 클래드층(400)보다 굴절률이 더 크다.
그리고, 상기 링 도파로(201)들 각각의 상부면으로부터 'd'의 간격으로 이격된 상기 클래드층(400) 상부에 도전체(211)가 형성된다.
그러면, 상기 도전체(211)에 전압을 인가하면, 상기 인가된 전압에 의해 상기 도전체(211) 하부에 존재하는 링 도파로(201)들 영역의 굴절률은 변화된다.
도 6은 본 발명에 따른 단일 마이크로링 공진기의 개략적인 구성도로서, 도 4의 마이크로링 공진기형 필터에서 단일 마이크로링 공진기는 직선형 버스 도파로(100)로 통과되는 광의 일부가 링 도파로(201)에 결합되고, 결합된 광은 상기 링 도파로(201)를 회전하면서 공진하게 된다.
그러므로, 상기 직선형 버스 도파로(100)에서 출력되는 광은 주기적인 대역 저지 특성을 갖게 된다.
여기서, 상기 링 도파로(201) 상부에 있는 도전체(211)에 전압을 인가하면, 상기 링 도파로(201)의 굴절률은 변화되어, 공진되는 광의 중심 파장이 변하게 된다.
이 때, 상기 도전체(211)는 인가된 전압을 상기 링 도파로(201)에 전달하는 전극이거나 또는, 인가된 전압으로 가열되어 상기 링 도파로(201)에 열을 전달하는 히터인 것이 바람직하다.
따라서, 상기 링 도파로(201)는 상기 도전체(211)로부터 전달된 전압에 의해 굴절률이 변하는 전기광학 폴리머로 형성하거나, 또는 상기 도전체(211)로부터 전달된 열에 의해 굴절률이 변하는 열광학 폴리머로 형성한다.
도 7은 본 발명에 따른 단일 마이크로링 공진기의 개략적인 사시도로서, 직선형 버스 도파로(100)와 링 도파로(201)는 클래드층(400)으로 감싸여져 있고, 상기 링 도파로(201) 상부의 클래드층(400) 상부에는 도전체(211)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 도전체(211)는 상기 직선형 버스 도파로(100)에 인접된 링 도파로(201)의 일부 영역을 제외한 링 도파로(201) 상부에 해당되는 클래드층 상부에 형성되어 있다.
그리고, 상기 도전체(211)는 상기 직선형 버스 도파로(100)에 인접된 영역에는 전기적인 영향이 없도록 일부 영역이 제거된 환상(環狀)으로 형성되어 있다.
도 8은 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 전파 특성도로서, 도 4와 같이, 4개의 링 도파로들(201,202,203,204)이 직선형 버스 도파로(100)에 결합되어 있는 경우, 직선형 버스 도파로(100)에 전달되는 광의 일부는 링 도파로들(201,202,203,204) 각각에 결합되어 공진된다.
이 때, 상기 링 도파로들(201,202,203,204)의 링 반경을 각각 다르게 구성하면, 링의 반경이 작아짐에 따라 벤딩(Bending) 손실이 증가하여 Q값이 감소하게 된다.
그러므로, 도 4에 도시된 4개의 링 도파로들(201,202,203,204)은 링의 반경이 큰 '201','202','203','204'의 순서로 Q값이 작아진다.
결국, 각각의 링 도파로들(201,202,203,204)에서 대역저지된 광(λ1)은 그 대역폭이 링의 반경이 큰 '201','202','203','204'의 순서로 커지게 된다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 링 도파로 '201'은 'A', '202'는 'B', '203'은 'C'와 '204'는 'D'의 전달 특성을 나타낸다.
따라서, 본 발명은 링 공진기의 반경을 변화시킴으로써, 각기 다른 Q값을 갖는 마이크로링 공진기를 구현할 수 있는 것이다.
도 9a와 9b는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 링 공진기에 전압을 인가했을 때의 전파 특성도로서, 먼저, 도 4에 도시된 4개의 링 도파로들(201,202,203,204)에서 링 도파로 '202','203','204' 상부에 있는 도전체들(212,213,214)에 전압을 인가하여 링 도파로 '202','203','204'의 굴절률을 변화시키면, 링 도파로 '202','203','204'에 의해 대역저지된 광의 중심파장은 'λ1'에서 'λ2'로 이동하게 된다.
그리고, 링 도파로 '201' 상부에 있는 도전체(211)에는 전압을 인가하지 않으면, 링 도파로 '201'에 의해 대역저지된 광의 중심파장은 변하지 않게 된다.
이 때, 전술된 바와 같이, 상기 링 도파로들(201,202,203,204)이 전기광학 폴리머로 형성되어 있으면, 상기 도전체들로부터 전달된 전압에 의해 상기 링 도파로들(201,202,203,204)의 굴절률이 변하여 대역저지된 광의 중심파장이 이동된다.
그리고, 상기 링 도파로들(201,202,203,204)이 열광학 폴리머로 형성되어 있고, 상기 도전체들이 히터의 기능을 수행하면, 상기 도전체들로부터 전달된 전압에 의해 상기 링 도파로들(201,202,203,204)의 굴절률이 변하여 대역저지된 광의 중심파장이 이동된다.
그러므로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 링 도파로 '202','203','204'는 중심파장이 'λ2'가 되어, 마이크로 공진기형 필터에서는 전체 출력 특성이 링 도파로 '201'에 의해 결정된다.
이와 같이, 본 발명의 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터는 특정 공진기의 도전체를 제외하고, 나머지 도전체에 전압을 인가하여 광의 중심 파장을 이동시킴으로써, 전압이 안가되지 않은 특정 공진기에서 전체 소자의 전달 특성을 결정할 수 있는 것이다.
한편, 링 도파로 상부의 도전체에 인가되는 전압을 더욱 증가시키면, 링 도 파로 내에서 전파되는 모드가 차단되는 모드 컷오프(Mode Cut-off) 현상이 유발된다.
그러므로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 도 4의 링 도파로 '202','203','204' 상부에 있는 도전체(212,213,214)에 모드 컷오프 전압을 인가하면, 링 도파로 '202','203','204'에서는 대역저지된 광이 존재하지 않고, 링 도파로 '201'에서만 대역저지된 광이 존재하게 된다.
따라서, 본 발명은 모드 컷오프(Mode Cut-off) 전압을 이용하여, 이 모드 컷오프 전압이 인가된 링 도파로들의 모드 전파를 차단함으로써, 전체 소자의 전달특성이 모드 컷오프 전압이 인가되지 않은 특정 공진기에 의해서 결정할 수 있으므로, Q값을 조절할 수 있는 것이다.
도 10a 내지 10f는 본 발명에 따른 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 먼저, 기판(500) 상부에 하부 클래드층(401)을 형성한다.(도 10a)
여기서, 상기 기판(500)은 실리콘 기판 또는 유리 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 하부 클래드층(401)은 폴리머를 스핀코팅하여 형성한다.
그 후, 상기 하부 클래드층(401) 상부에 코어층(402)을 형성한다.(도 10b)
연이어, 상기 코어층(402) 상부에 포토레지스트층(450)을 형성하고, 상기 포토레지스트층(450)을 마스크(480)를 통하여 노광시킨 후, 상기 노광되지 않은 포토레지스트층(450)을 식각하고, 그 다음, 식각되지 않은 포토레지스트층(450)을 마스 크로 상기 코어층(402)을 식각한다.(도 10c와 10d)
즉, 이 공정은 상기 하부 클래드층(401) 상부에 상기 코어층(402)을 패터닝하여 직선형 버스 도파로(402a)와; 상기 직선형 버스 도파로(402a)와 이격되어 있는 복수개의 링 도파로들(402b)을 형성한다.
한편, 이 공정은 전술된 바와 같이, 리소그래피 공정으로 도파로 패턴을 형성하거나, 임프린트(Imprint) 방법으로 형성한다.
그리고, 상기 코어층은 전기광학 폴리머 또는 열광학 폴리머로 형성한다.
그 다음, 상기 직선형 버스 도파로(402a)와 링 도파로들(402b)을 감싸며, 상기 하부 클래드층(401) 상부에 상부 클래드층(403)을 형성한다.(도 10e)
마지막으로, 상기 링 도파로들(402b) 각각의 상부에 해당되는 상부 클래드층(403) 상부에 도전체들(600)을 형성한다.(도 10f)
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 링 공진기의 반경을 변화시킴으로써, 각기 다른 Q값을 갖는 마이크로링 공진기를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 특정 공진기의 도전체를 제외하고, 나머지 도전체에 전압을 인가함으로써, 전체 소자의 전달 특성이 전압이 안가되지 않은 특정 공진기에서만 결정되도록 제어할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명은 모드 컷오프(Mode Cut-off) 전압을 이용하여 전체 소자의 전달특성이 복수개의 공진기 중 특정한 공진기에서만 나타나도록 하여 Q값을 조절 할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명은 전압에 의해 Q값의 조절이 가능함으로, 다양한 기능을 갖는 광 SoC 구현에 핵심적인 빌딩 블럭(Building block)으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (10)
- 광이 통과하는 직선형 버스 도파로와;상기 직선형 버스 도파로와 이격되어 있고, 상기 직선형 버스 도파로를 통과하는 광의 일부가 결합되어 공진되는 복수개의 링 도파로들과;상기 링 도파로들 각각에 전압을 인가하여 상기 링 도파로들 각각의 굴절률을 변화시키는 도전체들을 포함하여 구성된 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 링 도파로들은,반경이 각각 다른 원형 링 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 도전체들 각각은,상기 직선형 버스 도파로에 인접된 복수개의 링 도파로들 각각의 일부영역을 제외한 나머지 영역으로부터 이격된 상부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 가 변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 도전체는,전극 또는 히터인 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 직선형 버스 도파로와 링 도파로는,클래드층이 감싸고 있고,상기 도전체는,상기 클래드층 상부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터.
- 제 5 항에 있어서,상기 직선형 버스 도파로와 링 도파로는,전기광학 폴리머 또는 열광학 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터.
- 기판 상부에 하부 클래드층을 형성하는 단계와;상기 하부 클래드층 상부에 코어층을 형성하는 단계와;상기 하부 클래드층 상부에 상기 코어층을 패터닝하여 직선형 버스 도파로와 상기 직선형 버스 도파로와 이격되어 있는 복수개의 링 도파로들을 형성하는 단계와;상기 직선형 버스 도파로와 링 도파로들을 감싸며, 상기 하부 클래드층 상부에 상부 클래드층을 형성하는 단계와;상기 링 도파로들 각각의 상부에 해당되는 상부 클래드층 상부에 도전체들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 링 도파로들은,반경이 각각 다른 원형 링 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 도전체는,전극 또는 히터인 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조방법.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 코어층은,전기광학 폴리머 또는 열광학 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터의 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060023262A KR20070093285A (ko) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060023262A KR20070093285A (ko) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070093285A true KR20070093285A (ko) | 2007-09-18 |
Family
ID=38687617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060023262A KR20070093285A (ko) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070093285A (ko) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100907251B1 (ko) * | 2007-10-18 | 2009-07-10 | 한국전자통신연구원 | 다채널 링 공진기 기반 파장분할다중화 광학 소자 |
KR100916311B1 (ko) * | 2007-12-17 | 2009-09-10 | 한국전자통신연구원 | 이중 결합 링 공진기를 이용한 파장 가변 레이저 다이오드 |
CN102955266A (zh) * | 2011-08-17 | 2013-03-06 | 富士通株式会社 | 光学半导体元件 |
CN104635297A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 富士通株式会社 | 光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法 |
CN106054317A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 浙江大学 | 一种基于硅纳米线波导的偏振不敏感的微环滤波器 |
CN107991738A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-04 | 华中科技大学 | 一种硅基多功能可重构光滤波器 |
CN110596819A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 中国科学院半导体研究所 | 基于微环谐振器的窄带光滤波器 |
CN115407458A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-29 | 华中科技大学 | 一种基于变换光学设计的高q值微环谐振器 |
-
2006
- 2006-03-13 KR KR1020060023262A patent/KR20070093285A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100907251B1 (ko) * | 2007-10-18 | 2009-07-10 | 한국전자통신연구원 | 다채널 링 공진기 기반 파장분할다중화 광학 소자 |
KR100916311B1 (ko) * | 2007-12-17 | 2009-09-10 | 한국전자통신연구원 | 이중 결합 링 공진기를 이용한 파장 가변 레이저 다이오드 |
CN102955266A (zh) * | 2011-08-17 | 2013-03-06 | 富士通株式会社 | 光学半导体元件 |
CN102955266B (zh) * | 2011-08-17 | 2015-07-01 | 富士通株式会社 | 光学半导体元件 |
CN104635297A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 富士通株式会社 | 光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法 |
CN106054317A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 浙江大学 | 一种基于硅纳米线波导的偏振不敏感的微环滤波器 |
CN107991738A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-04 | 华中科技大学 | 一种硅基多功能可重构光滤波器 |
CN107991738B (zh) * | 2017-12-08 | 2019-11-22 | 华中科技大学 | 一种硅基多功能可重构光滤波器 |
CN110596819A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 中国科学院半导体研究所 | 基于微环谐振器的窄带光滤波器 |
CN110596819B (zh) * | 2019-09-19 | 2020-06-19 | 中国科学院半导体研究所 | 基于微环谐振器的窄带光滤波器 |
CN115407458A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-29 | 华中科技大学 | 一种基于变换光学设计的高q值微环谐振器 |
CN115407458B (zh) * | 2022-08-31 | 2024-09-10 | 华中科技大学 | 一种基于变换光学设计的高q值微环谐振器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Grover et al. | Parallel-cascaded semiconductor microring resonators for high-order and wide-FSR filters | |
US8126301B2 (en) | Optical waveguide and method for producing the same | |
KR20070093285A (ko) | 가변 대역폭을 갖는 마이크로링 공진기형 필터 및 그의제조방법 | |
US7283707B1 (en) | Evanescently coupling light between waveguides and whispering-gallery mode optical resonators | |
US6704487B2 (en) | Method and system for reducing dn/dt birefringence in a thermo-optic PLC device | |
US8615147B2 (en) | Optical switch device and method of manufacturing the same | |
KR20070092059A (ko) | 마이크로링 공진기를 이용한 광변조기 및 그의 제조방법 | |
CN113325518A (zh) | 一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器及其制备方法 | |
CN104049303A (zh) | 一种可调光学谐振装置及其调制方法 | |
KR20080005673A (ko) | 대역폭과 소멸비가 조절되는 마이크로링 공진기를 이용한광필터 | |
US6366730B1 (en) | Tunable optical waveguides | |
JPH04212108A (ja) | 導波型光分岐素子 | |
CN113985522A (zh) | 基于硅-氮化硅三维集成的微环光开关 | |
JP6397862B2 (ja) | 光導波路素子 | |
CN114355507B (zh) | 基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器及其制备方法 | |
CN113589556A (zh) | 光开关及其制作方法 | |
CN114236687A (zh) | 光学谐振腔及其制作方法 | |
Le et al. | The design of multimode interference couplers with arbitrary power splitting ratios on an SOI platform | |
Zhu et al. | Integration of a multimode interference coupler with a corrugated sidewall Bragg grating in planar polymer waveguides | |
Okayama et al. | Mach-Zehnder filter using multiple Si waveguide structure sections for width error tolerance | |
KR100198935B1 (ko) | 비대칭 방향성 커플러 및 그 제조 방법 | |
JPH0973021A (ja) | 方向性結合器およびその製造方法 | |
Deng et al. | A low-loss crossing of silicon waveguides for optical switches on CMOS platform | |
Maiti et al. | Microring Resonators Coupling Tunability by Heterogeneous 2D Material Integration | |
JP2016154163A (ja) | フォトニック結晶共振器およびその設計方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060313 |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |