KR20030026392A - Apparatus for Wavelength Division Multiplexing filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파장분할다중전송(Wavelength Division Multiplexing : 이하 'WDM'이라 함) 필터 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평면형 광도파회로(Planar Lightwave Circuit : 이하 'PLC'라 함)를 포함하는 플랫폼을 이용하고 상기 PLC의 코어(core) 사이에 다층 박막간섭필터를 삽입하여 상기 다층 박막간섭필터와 PLC의 코어 간의 광결합 효율을 극대화시킬 수 있도록 된 다층 박막간섭필터를 이용한 파장분할다중전송 필터 장치와 광의 수평 방향을 조절하기 위하여 수평 방향의 렌즈 구조를 이용한 파장분할다중전송 필터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength division multiplexing (WDM) filter device, and more particularly, to a platform including a planar lightwave circuit (PLC). And a wavelength division multiplex transmission filter device using a multilayer thin film interference filter which is capable of maximizing optical coupling efficiency between the multilayer thin film interference filter and the core of the PLC by inserting the multilayer thin film interference filter between the cores of the PLC. The present invention relates to a wavelength division multiplex filter device using a lens structure in the horizontal direction to adjust the horizontal direction of light.
WDM용 다중화/역다중화기(Mux/Demux) 필터로 널리 사용되는 부품의 하나로 Fabry-Perot방식의 다층 박막간섭필터가 있다.One of the components widely used as the multiplex / demux filter for WDM is the Fabry-Perot multilayer thin film interference filter.
첨부되어진 도 1은 상기 Fabry-Perot형 필터의 기본 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도면에 의하면 굴절률 ni와 두께 di를 갖는 박막간섭필터(12a 내지 12h)가 다층으로 형성된 다층 박막간섭필터(12)가 글래스(glass)기판(10) 상에 형성되고, 이러한 다층 박막간섭필터(12)로 입사되는 빛은 박막 간의 경계에서 일부는 반사되고 일부는 투과된다.1 is a diagram for explaining the basic principle of the Fabry-Perot type filter. According to the drawings, a thin film interference filter 12a to 12h having a refractive index n i and a thickness d i is formed in multiple layers. 12 is formed on the glass substrate 10, and the light incident on the multilayer thin film interference filter 12 is partially reflected and partially transmitted at the boundary between the thin films.
이때, 박막간섭필터(12a 내지 12h)의 굴절율과 두께에 의하여, 각 경계면에서 반사되는 광파 Eri(i=1,‥, i,‥, m) 간에 위상이 일치하면 빛의 특성에 의해서 반사광의 세기가 커져서 다층 박막간섭필터(12)의 반사율이 높아지고, 각 경계면을 투과하는 광파 Eti(i=1,‥, i,‥, m) 간의 위상이 일치하면 빛의 특성에 의하여 투과광의 세기가 커져서 다층 박막간섭필터(12)의 투과율이 커진다. 다층 박막간섭필터(12)는 이러한 원리를 이용하여 각 박막의 굴절율, 두께, 박막 층의 수 등을 조절하여 원하는 투과 특성을 갖도록 설계 및 제작한다.At this time, when the phases are matched between the light waves E ri (i = 1, ..., i, ..., m) reflected at each interface by the refractive index and the thickness of the thin film interference filters 12a to 12h, the characteristics of the reflected light When the intensity increases, the reflectance of the multilayer thin film interference filter 12 increases, and when the phases between the light waves E ti (i = 1, ..., i, ..., m) passing through each interface coincide with each other, the intensity of the transmitted light increases depending on the characteristics of the light. It becomes large and the transmittance | permeability of the multilayer thin film interference filter 12 becomes large. The multilayer thin film interference filter 12 is designed and manufactured to have desired transmission characteristics by controlling the refractive index, thickness, number of thin film layers, etc. of each thin film using this principle.
한편, 1.3/1.5㎛광의 WDM과 같이 분리하고자 하는 광의 파장간격이 클 경우는 박막 층의 수가 많지 않고, 또한 전체 필터가 두껍지 않다(약 2∼4㎛).On the other hand, when the wavelength interval of light to be separated, such as WDM of 1.3 / 1.5 mu m light, is large, the number of thin film layers is not large and the overall filter is not thick (about 2 to 4 mu m).
그러나, 분리하고자 하는 파장의 간격이 약 20㎚ 이하일 경우 또는 투과/반사특성을 평평하게 하는 등 요구 특성이 까다로운 경우에는 박막 층의 수가 증가하여 전체 필터가 약 20㎛의 두께를 갖는다.However, when the distance between the wavelengths to be separated is about 20 nm or less, or when the required characteristics are difficult, such as flattening the transmission / reflection characteristics, the number of thin film layers is increased so that the entire filter has a thickness of about 20 μm.
상술되어진 다층 박막간섭필터를 WDM 다중화/역다중화기 용 필터로 이용하기 위해서는 일반적으로 도 2와 같은 방법을 이용하는데, 도 2에 의하면 λ1내지λ4의 다중화 되어 있는 파장은 박막간섭필터(F1)에 의해 파장 λ1이 투과되고 λ2내지 λ4는 반사되며, 박막간섭필터(F2)에 의해 파장 λ2이 투과되고 λ3,λ4는 반사되며, 박막간섭필터(F3)에 의해 λ3는 투과되고 λ4는 반사되어 λ1내지λ4로 분리된다. 이때 필터의 삽입손실을 줄이기 위하여 박막간섭필터(F1, F2, F3)마다 입사렌즈(L1), 반사렌즈(L2), 투과렌즈(L3)가 각각 설치된다.According to a multi-layered thin film interference filter been described in the WDM multiplexing / in order to use as a demultiplexer filter generally nor, in using a method such as 22 wavelengths are multiplexed for λ 1 to λ 4 is a thin film interference filter (F1) The wavelength λ 1 is transmitted and λ 2 to λ 4 are reflected, the wavelength λ 2 is transmitted by the thin film interference filter F2, and the λ 3 and λ 4 are reflected and λ 3 by the thin film interference filter F3. Is transmitted and λ 4 is reflected and separated into λ 1 to λ 4 . At this time, in order to reduce the insertion loss of the filter, the incident lens L1, the reflective lens L2, and the transmission lens L3 are provided for each of the thin film interference filters F1, F2, and F3.
상술되어진 방법은 광섬유와 콜리메이터(collimator) 렌즈 및 필터 등을 광축 정렬시켜 다중화된 파장을 분리하는 것인데, 광섬유와 콜리메이터(collimator) 렌즈 및 필터 등을 광축에 정렬시키는 것이 고도의 기술을 요한다는 문제점을 갖고 있는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 3과 같이 PLC 플랫폼 상에 다층 박막간섭필터를 삽입하여 커먼포트(common port)로 입사되는 1.31/1.55㎛ 파장의 광을 다층 박막간섭필터(thin film filter)로써 1.55㎛ 파장의 광은 리플렉션 포트(reflection port)로 반사시키고 1.31㎛ 파장의 광은 트랜스미션 포트(transmission port)로 투과시키도록 제작된 바 있다. 이는 1996년에 Y.Inoue, T.Oguchi, Y.hibino, S.Suzuki, M.Yaganisawa, K.Moriwaki, Y.Yamada에 의해 "Filter embedded Wavelength division multiplexer for hybrid integratedtransceiver baseed on silica-based PLC"로 간행물 Electronics Letters, vol.32, no.9, 의 847쪽∼848쪽에 게시된 바 있다.The method described above is to separate the multiplexed wavelengths by aligning the optical fiber and the collimator lens and the filter with the optical axis, and the problem that the alignment of the optical fiber and the collimator lens and the filter with the optical axis requires a high technology. In order to solve this problem, as shown in FIG. 3, a multi-layer thin film interference filter is injected into a common port by inserting a multi-layer thin film interference filter on a PLC platform. The light having a wavelength of 1.55 μm is reflected to a reflection port and the light having a wavelength of 1.31 μm is transmitted to a transmission port. This is referred to in 1996 as "Filter embedded Wavelength division multiplexer for hybrid integrated transceiver based on silica-based PLC" by Y. Inoue, T. Oguchi, Y.hibino, S. Suzuki, M. Yaganisawa, K. Moriwaki, Y. Yamada. Publications are published on pages 847-848 of Electronics Letters, vol. 32, no.9.
상술되어진 구성에서, 각 포트를 이루는 광섬유 등의 도파로에서 자유공간으로 방사되는 광은 가우시안 특성을 갖는 빔(Gaussian beam)으로서, 도 4에서와 같이 필드(filed)의 세기가 1/e가 되는 빔(beam)의 반경(spot size)이 점점 넓어진다. 이때, spot size의 크기는 다음 <식 1>과 같이 나타내어진다.In the above-described configuration, the light radiated into the free space in the waveguides, such as the optical fiber constituting each port, is a Gaussian beam, and the beam whose intensity of the filed is 1 / e as shown in FIG. The spot size of the beam becomes wider. At this time, the size of the spot size is expressed as in the following <Equation 1>.
<식 1> <Equation 1>
여기서, w(z) : spot size 크기이고,Where w (z) is the spot size,
w0: 도파로가 끝나는 점에서의 spot sizew 0 : Spot size at the end of the waveguide
λ : 파장λ: wavelength
z : 진행거리 이다.z: The distance to travel.
<식 1>로 알 수 있는 바와 같이 진행거리(z)가 증가할수록 spot size는 커진다. 그러므로 다층 박막간섭필터가 두꺼울 때는 광도파로 간 간격이 넓어져서 자유공간에서의 진행간격이 커지므로, 도 2에서와 같이 입사렌즈, 반사렌즈, 투과렌즈를 사용하여 광섬유 간의 광결합 효율을 증가시켜야 한다.As can be seen from Equation 1, as the traveling distance z increases, the spot size increases. Therefore, when the multilayer thin film interference filter is thick, the distance between the optical waveguides is widened, and thus the advancing distance in the free space is increased. Therefore, the optical coupling efficiency between the optical fibers must be increased by using the incident lens, the reflective lens, and the transmission lens as shown in FIG. .
그러나, 도 3에서와 같이 박막간섭필터의 두께가 작은 경우에는 자유공간에서의 광의 진행거리가 짧아 spot size의 크기 변화가 적으므로 렌즈가 없어도 양호한 광결합 효율을 얻을 수 있다. 위의 인용 간행물의 경우 삽입손실은 1.0dB 내외이다.However, when the thickness of the thin film interference filter is small, as shown in FIG. 3, since the light travel distance in the free space is short, there is little change in the size of the spot, thereby obtaining good optical coupling efficiency even without a lens. In the above cited publications, the insertion loss is around 1.0 dB.
또한, 도 3에서 제시된 방법은 PLC 도파로를 이용하기 때문에 도파로의 위치가 미리 정해지므로 필터를 단순하게 삽입하는 공정만으로도 구현이 가능해지고, 이런 이유로 광축정렬이 필요치 않으며, 비교적 파장 간격이 큰 1.3/1.5㎛의 파장을 분리하기 때문에 기판을 제외한 다층 박막의 두께는 4㎛정도로 얇다.In addition, since the method shown in FIG. 3 uses a PLC waveguide, the position of the waveguide is determined in advance, and thus, it is possible to implement the process by simply inserting a filter. For this reason, optical axis alignment is not required, and a relatively large wavelength interval is 1.3 / 1.5. Since the wavelength of the micrometer is separated, the thickness of the multilayer thin film except for the substrate is as thin as 4 μm.
그러나, 도 3에서 설명되어진 PLC 플랫폼 상에 다층 박막간섭필터를 삽입하는 구조는 DWDM(Dense WDM)과 같이 파장 간격이 매우 작을 때는 층 수가 100정도이고, 다층 박막간섭필터만의 두께가 20㎛이상이 되는 경우에는 적용할 수 없다는 단점이 있다.However, the structure of inserting the multilayer thin film interference filter on the PLC platform described in FIG. 3 has a layer number of about 100 when the wavelength gap is very small, such as DWDM (Dense WDM), and the thickness of the multilayer thin film interference filter alone is 20 μm or more. In this case, there is a disadvantage that can not be applied.
한편, 도 5를 참조하여 도 2에서 제시된 종래 Fabry-Perot형 다층 박막간섭필터의 작용을 설명하면, 다층 박막간섭필터의 반사 특성이 도 1에서와 같이 면에 수직으로 입사되는 광파일 경우에는 다층으로 구성하는 모든 면에서 반사되는 광파들의 합에 의하여 최적의 반사율이 얻어지지만, 반사광이 입사 도파로로 다시 반사되어 들어가므로 입사광으로부터 반사광을 분리하기 위한 장치인 서큘레이터(circulator) 등을 반드시 이용해야 하기 때문에 경제적이지 않다는 단점이 있다.Meanwhile, referring to FIG. 5, the operation of the conventional Fabry-Perot type multilayer thin film interference filter shown in FIG. 2 will be described. In the case of the optical pile having the reflection characteristic of the multilayer thin film interference filter perpendicular to the plane as shown in FIG. Although the optimal reflectance is obtained by the sum of the light waves reflected from all the surfaces, it is necessary to use a circulator or the like to separate the reflected light from the incident light since the reflected light is reflected back into the incident waveguide. The disadvantage is that it is not economical.
그리고, 종래 Febry-Perot형 다층 박막간섭필터에서는 입사광이 도 5에 도시된 바와 같이 면에 수직하지 않은 경우에는 전반사에 의해 입사광과 반사광의 경로가 다르므로 용이하게 분리할 수 있다는 장점이 있지만, 이 경우에는 다층 박막의 모든 면에서 반사되는 광파들이 정확하게 더해지지 않는다는 단점이 있기 때문에, 입사각도를 수직에서 크게 벗어나게 할 수 없다.In the conventional Febry-Perot type multilayer thin film interference filter, when the incident light is not perpendicular to the plane as shown in FIG. 5, since the paths of the incident light and the reflected light are different due to total reflection, this can be easily separated. In this case, since the light waves reflected from all sides of the multilayer thin film are not accurately added, the angle of incidence cannot be largely deviated from the vertical.
이러한 특성을 고려할 때, 도 3에 제시된 것처럼 1.3/1.5㎛ WDM 용일 경우에는 층 수가 많지 않고 박막 두께가 4㎛정도이므로 입사각도의 영향이 적어 도 3과 같은 구성이 가능하나 DWDM(Dense WDM)과 같이 파장간격이 매우 작을 때는 층 수가 100정도이고, 두께가 20㎛ 정도 되므로 광의 입사각도에 민감해진다.In consideration of these characteristics, as shown in FIG. 3, in the case of 1.3 / 1.5 μm WDM, the number of layers is not large and the thickness of the thin film is about 4 μm. Likewise, when the wavelength interval is very small, the number of layers is about 100 and the thickness is about 20 μm, which makes it sensitive to the incident angle of light.
이와 같이 DWDM 용 다층 박막간섭필터의 경우, 일반적으로 사용되는 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 렌즈를 사용하여 도 5의 1, 2, 3, 4면에서 반사되는 광파를 합침으로써 원하는 광투과/반사 특성을 얻는다. 이는 상술되어 있듯이 광섬유와 콜리메이터 렌즈 및 박막간섭필터의 광축정렬이 어렵다는 문제점이 있다.As described above, in the case of the multilayer thin-film interference filter for DWDM, a commonly used method is to combine desired light by combining the light waves reflected from the planes 1, 2, 3, and 4 of FIG. 5 using a collimator lens. The transmission / reflection characteristics are obtained. As described above, the optical axis alignment of the optical fiber, the collimator lens and the thin film interference filter is difficult.
그러나, 다층 박막간섭필터를 WDM 다중화/역다중화기에 이용할 때 광섬유와 콜리메이터 렌즈를 사용하지 않고 PLC 상에 다층 박막간섭필터를 삽입함으로써 상기의 문제점을 해결 할 수 있지만, 이 또한 다층 박막간섭필터의 두께가 커짐에 따라 다음의 두 가지 문제를 해결하여야 한다.However, when the multilayer thin film interference filter is used in the WDM multiplexer / demultiplexer, the above problem can be solved by inserting the multilayer thin film interference filter on the PLC without using the optical fiber and the collimator lens. As is increased, two problems must be solved.
첫째, 다층 박막간섭필터의 모든 면에서 반사되는 광파가 중첩되도록 하여야 한다.First, the light waves reflected from all sides of the multilayer thin film interference filter should be overlapped.
둘째, 두께가 큰 다층 박막간섭필터를 광파가 투과 또는 반사하여도 광파의 퍼짐을 최소화하여 도파로와의 접속손실을 최소화하여야 한다.Second, even if light waves are transmitted or reflected in the multilayer thin film interference filter having a large thickness, connection loss with the waveguide should be minimized by minimizing the spread of the light waves.
위의 문제점을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.The above problem is explained in more detail as follows.
도 6에서 입사광의 spot size를 w1, 반사광의 spot size를 w2, 입사각을 θ, 다층 박막간섭필터의 두께를 t라 할 때, w1과 w2사이에는 다음과 같은 관계가 있다.In FIG. 6, when the spot size of the incident light is w1, the spot size of the reflected light is w2, the incidence angle is θ, and the thickness of the multilayer thin film interference filter is t, there is the following relationship between w1 and w2.
w2=w1+2 t sinθ <식 2>w2 = w1 + 2 t sin θ <Equation 2>
상술된 바와 같이, 콜리메이터 렌즈를 사용하면 <식 2>에서와 같이 반사에 의하여 넓어진 spot size를 다시 줄일 수 있으나, 본 발명에서 추구하는 바와 같이 렌즈를 사용하지 않는 경우, spot size 차이에 의한 광접속 손실이 존재한다. <식 2>에서 알 수 있듯이 입사광과 반사광의 spot size 차이는 입사각과 박막간섭필터의 두께 등에 따라 달라진다. 즉 입사각이 크고, 박막간섭필터의 두께가 커지면 입사광과 반사광의 크기 차이가 커지고, 따라서 두 도파로간의 결합손실이 커진다.As described above, the use of the collimator lens can reduce the spot size widened by reflection as in <Equation 2>, but when not using the lens as pursued in the present invention, the optical connection by the spot size difference There is a loss. As can be seen from Equation 2, the spot size difference between the incident light and the reflected light depends on the incident angle and the thickness of the thin film interference filter. That is, when the incident angle is large and the thickness of the thin film interference filter is increased, the difference between the incident light and the reflected light becomes large, and thus the coupling loss between the two waveguides is increased.
두 도파로간의 spot size (모드 필드 직경, Mode Field Diameter) 차이에 의한 광결합 효율은 다음 식으로 주어진다.The optical coupling efficiency due to the difference in spot size (mode field diameter) between two waveguides is given by the following equation.
η=4/[(w2/w1)+(w1/w2)]2<식 3>η = 4 / [(w2 / w1) + (w1 / w2)] 2 <Equation 3>
따라서 입사광 도파로와 반사광 도파로 간의 광결합 손실을 줄이기 위해서는 위의 식에서 2 t sinθ/w2 가 작아야 한다. 그런데 DWDM을 위해서는 박막간섭필터의 두께(t)가 10㎛ 내지 20㎛로서 제한이 있고, 남은 방법은 입사각(θ)을 줄이거나, 빔의 크기(w2 혹은 w1)를 크게 하여야 한다. 그런데, 입사각을 줄이는데도 한계가 있다. 그 이유는 다음과 같다.Therefore, in order to reduce the optical coupling loss between the incident light waveguide and the reflected light waveguide, 2 t sin θ / w 2 in the above equation should be small. However, for the DWDM, the thickness t of the thin film interference filter is limited to 10 μm to 20 μm, and the remaining method has to reduce the incident angle θ or increase the size of the beam (w2 or w1). However, there is a limit to reducing the incident angle. The reason for this is as follows.
도 7은 도파로에 다층 박막간섭필터가 연결되어 있는 구조이다. 설명의 편의를 위해서 입사광과 반사광의 spot size가 공히 w라하고, 입(반)사각이 θ라 할 때 두 광이 분리되는 거리 ℓ은 아래의 식으로 나타낼 수 있다.7 is a structure in which a multilayer thin film interference filter is connected to a waveguide. For convenience of explanation, the spot size of the incident light and the reflected light is both w, and when the entrance (anti) square is θ, the distance ℓ between the two lights can be expressed by the following equation.
ℓ=w/2tanθ <식 4>ℓ = w / 2tanθ <Equation 4>
또한 a 지점부터 b 지점까지의 광진행거리 p는 다음과 같다.Also, the light traveling distance p from point a to point b is as follows.
p=w/sinθ <식 5>p = w / sinθ <Equation 5>
광진행거리 p에 따른 광결합 효율은 다음 식에 의해 나타내어진다.The optical coupling efficiency according to the light traveling distance p is expressed by the following equation.
η=1/((pλ/2πnw2)2+1) <식 6>η = 1 / ((pλ / 2πnw 2 ) 2 +1) <Equation 6>
λ는 파장, n은 굴절율이다.λ is the wavelength and n is the refractive index.
위의 <식 2, 3, 4, 5, 6>을 이용하여 입사각에 따른 광손실을 계산하면 도 8과 같다. 상기 계산에서 파장 λ은 1.5㎛, 굴절율은 1.444로 하였다. 또한 다층 박막간섭필터의 두께를 t=20㎛, t=4㎛의 두 가지 경우에 대하여 계산하였다.When the optical loss according to the incident angle is calculated using the above <Equation 2, 3, 4, 5, 6> as shown in FIG. In the above calculation, the wavelength λ was 1.5 μm and the refractive index was 1.444. In addition, the thicknesses of the multilayer thin film interference filter were calculated for two cases of t = 20 μm and t = 4 μm.
spot size w가 10㎛, 50㎛, 100㎛, 200㎛일 경우에 대하여 입사각을 변수로 하여 <식 3>의 다층 박막간섭필터에서의 반사에 의한 spot size 변화에 의한 광접속 손실 Lw, <식 6>에 의한 도파로간의 간격 p에 의한 광접속손실 Lp, 및 두 항의 합 Lt을 구했다. 도 8a와 도 8b는 다층 박막간섭필터의 두께가 20㎛인 경우이고, 도 8c와 도 8d는 4㎛인 경우이다. 도 8b와 도 8d는 각각 도 8a와 도 8c를 부분적으로 확대한 것이다.Optical connection loss due to spot size change by reflection in multilayer thin-film interference filter of <Equation 3> with the incident angle as a variable for spot size w of 10㎛, 50㎛, 100㎛, 200㎛ L w , < The optical connection loss L p and the sum L t of the two terms based on the interval p between waveguides according to Equation 6> were obtained. 8A and 8B show a case where the thickness of the multilayer thin film interference filter is 20 μm, and FIGS. 8C and 8D show 4 μm. 8B and 8D are partially enlarged views of FIGS. 8A and 8C, respectively.
도 8a 내지 도 8d의 계산 결과는 설명을 위한 단순화된 계산을 하였으므로 정확한 값은 아니나 상대적으로 경향은 충분히 설명하고 있다. 즉, 입사각도가 작아짐에 따라, 광도파로 간의 거리 p 및 이에 의한 광접속 손실은 급격히 증가하고, 반대로 spot size 변화에 의한 손실은 작아진다. 따라서 두 손실의 합이 최소가 되는 최적의 입사각이 존재한다. 또한 spot size가 커질수록 손실 Lt가 작아지는 것을 알 수 있다.The calculation results of FIGS. 8A to 8D are simplified calculations for explanation, but are not accurate values, but the trends are sufficiently explained. That is, as the angle of incidence decreases, the distance p between the optical waveguides and the optical connection loss thereby increase rapidly, and conversely, the loss due to the spot size change decreases. Thus, there is an optimal angle of incidence where the sum of the two losses is minimal. Also, the larger the spot size, the smaller the loss L t .
필터의 두께가 20㎛인 경우 도 8a 및 도 8b와 4㎛인 경우 도 8c 및 도 8d를 비교하면, 4㎛인 경우는 spot size가 10㎛일 때 광손실이 입사각에 민감하지 않은 반면, 두께가 20㎛일 때는 입사각이 커짐에 따라 광손실이 급격히 증가함을 알 수 있다.When the thickness of the filter is 20 μm, when FIGS. 8A and 8B and 4 μm are compared with FIGS. 8C and 8D, when the spot size is 10 μm, the light loss is not sensitive to the incident angle when the spot size is 10 μm. Is 20 μm, the light loss increases rapidly as the incident angle increases.
또한, 필터의 두께가 두꺼울수록 광손실이 증가함을 알 수 있다. 도 8a 내지 도 8d에서 알 수 있는 것은 두께가 큰 다층 박막간섭필터에서 반사되는 광을 렌즈 없이 도파로에 접속하고자 할 때는 spot size가 커야 한다는 것이다. 즉, 도 8a 내지 도 8d에서 총손실 Lt는 beam size가 클수록 작아지는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the light loss increases as the thickness of the filter increases. It can be seen from FIGS. 8A to 8D that the spot size should be large when the light reflected by the multi-layer thin film interference filter having a large thickness is to be connected to the waveguide without a lens. That is, it can be seen that the total loss L t decreases as the beam size increases in FIGS. 8A to 8D.
도 2와 같이 필터가 여러 단계 사용되는 DWDM의 경우, 각 단계에서 광손실이 누적되므로 광필터에서 반사광의 광손실을 최소화 할 필요가 있다. 따라서 빔 사이즈를 크게 하는 것은 매우 중요하다. 그러나 빔이 최종적으로 광섬유와 결합하여야 하기 때문에 렌즈가 없는 경우 빔 사이즈가 광섬유의 크기보다 커질 수 없다.In the case of DWDM in which a filter is used in several stages as shown in FIG. 2, since the optical loss is accumulated at each stage, it is necessary to minimize the optical loss of the reflected light in the optical filter. Therefore, it is very important to increase the beam size. However, the beam size cannot be larger than the size of the optical fiber without the lens because the beam must finally be combined with the optical fiber.
따라서, 본 발명은 상술되어진 문제점들을 해결하기 위하여 제안되어진 것으로서, 두께가 20㎛ 이상인 다층 박막간섭필터를 WDM 다중화/역다중화기에 이용할 때 별도의 렌즈 없이 수평으로는 PLC의 코어 폭(width)을 테이퍼링(tappering)하여 넓히고, 수직으로는 슬랩(slab)도파로를 형성하여 도파로 간 광결합 효율을 증대시킬 수 있도록 된 다층 박막간섭필터를 이용한 파장분할다중전송 필터 장치를 제공하고, 또한 광의 수평 방향의 spot size을 조절하기 위한 도파로 구조를 갖는 PLC 플랫폼을 이용한 파장분할다중전송 필터 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and when using a multilayer thin film interference filter having a thickness of 20 μm or more in a WDM multiplexer / demultiplexer, tapering the core width of the PLC horizontally without a separate lens It provides a wavelength-division multi-transmission filter device using a multilayer thin-film interference filter that is widened by tapping and vertically formed slab waveguides to increase optical coupling efficiency between waveguides. An object of the present invention is to provide a wavelength division multiplexing filter device using a PLC platform having a waveguide structure for controlling size.
도 1은 종래의 Fabry-Perot형 다층 박막간섭필터의 원리를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the principle of a conventional Fabry-Perot type multilayer thin film interference filter.
도 2는 종래의 Fabry-Perot형 다층 박막간섭필터의 작용을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining the operation of the conventional Fabry-Perot type multilayer thin film interference filter.
도 3은 종래의 다층 박막간섭필터를 예시한 도면.3 is a diagram illustrating a conventional multilayer thin film interference filter.
도 4는 종래의 다층 박막간섭필터에 적용되는 가우시안 빔의 자유공간에서의 빔의 반경을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a radius of a beam in a free space of a Gaussian beam applied to a conventional multilayer thin film interference filter.
도 5는 종래의 Fabry-Perot형 다층 박막간섭필터에서 입사각이 수직이 아닐 경우의 작용을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the action when the incident angle is not vertical in the conventional Fabry-Perot type multilayer thin film interference filter.
도 6은 통상의 입사각과 다층 박막간섭필터위 두께가 광결합 효율에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining the effect of the normal incident angle and the thickness on the multilayer thin film interference filter on the optical coupling efficiency.
도 7은 도파로에 다층 박막간섭필터가 연결되어 있는 구조를 나타내는 도면.7 illustrates a structure in which a multilayer thin film interference filter is connected to a waveguide.
도 8a 내지 도 8d는 <식 3>과 <식 6>에 의한 광접속 손실의 관계를 나타낸 그래프.8A to 8D are graphs showing the relationship between optical connection loss by <Expression 3> and <Expression 6>.
도 9a 내지 도 9g는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 박막간섭필터를 이용한WDM 필터 장치의 기본 구조와 그 제작 공정을 설명하기 위한 도면.9A to 9G are views for explaining the basic structure and manufacturing process of the WDM filter device using the multilayer thin film interference filter according to an embodiment of the present invention.
도 10a와 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평방향의 렌즈 구조를 갖는 WDM 필터 장치의 구조와 제작공정을 설명하기 위한 도면.10A and 10C illustrate a structure and a manufacturing process of a WDM filter device having a lens structure in a horizontal direction according to another embodiment of the present invention.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일실시예에 따라 PLC 플랫폼에 고정하기위한 다층 박막간섭필터의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.11A to 11C are views for explaining a method of manufacturing a multilayer thin film interference filter for fixing to a PLC platform according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 PLC 플랫폼에 다층 박막간섭필터를 결합시킨 것을 나타내는 도면.12 is a view showing a multilayer thin film interference filter coupled to a PLC platform according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10 : 글래스기판12 : 다층 박막간섭필터10 glass substrate 12 multilayer thin film interference filter
14 : 클래드 층 14a : 오버클래드14: cladding layer 14a: over cladding
14b : 언더클래드16 : PLC 코어 층14b: Under Clad 16: PLC Core Layer
18 : 베이스18: base
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 파장분할다중전송 필터 장치는,In order to achieve the above object, a wavelength division multiplexing filter device according to an embodiment of the present invention is provided.
베이스와 상기 베이스 위의 클래드 층에 둘러싸인 PLC 코어 층을 포함하는 플랫폼 위에,On a platform comprising a base and a PLC core layer surrounded by a cladding layer on the base,
굴절율이 서로 다른 다층의 박막으로 구성되어 있고, 상기 PLC 코어 층의 광도파로와 광접속효율이 최대가 되도록 다층박막평면의 수직방향으로 슬랩도파로가 형성되어 있으며, 상기 베이스에 실장이 용이하도록 제작되어진 다층 박막간섭필터가 결합되고,It is composed of multi-layered thin films having different refractive indices, and the slab waveguide is formed in the vertical direction of the multilayer thin film plane to maximize the optical waveguide and optical connection efficiency of the PLC core layer, and is easily manufactured to the base. Multi-layer thin film interference filter is combined,
상기 PLC 코어 층에는 광섬유와 접속하기 위한 도파로와, 상기 다층 박막간섭필터와의 접속 손실을 최소화하기 위하여 수평방향으로 spot size가 확장된 입사광 도파로와 반사광 도파로, 입사광과 반사광의 경로가 완전히 분리되지 않는 슬랩도파로 및 투과광 도파로가 형성되며,In the PLC core layer, a waveguide for connecting with an optical fiber and an incident light waveguide and a reflection light waveguide having a spot size extended in a horizontal direction to minimize connection loss with the multilayer thin film interference filter, and a path between the incident light and the reflected light is not completely separated. Slab waveguide and transmitted light waveguide are formed,
상기 플랫폼에는 상기 다층 박막간섭필터를 소정 깊이 삽입하여 결합시키키 위한 제 1홈과 상기 다층 박막간섭필터와 그 하부의 베이스가 직접 접하는 것을 방지하기 위한 제 2홈이 형성됨으로써,The platform is provided with a first groove for inserting and coupling the multilayer thin film interference filter to a predetermined depth, and a second groove for preventing direct contact between the multilayer thin film interference filter and a base thereunder,
상기 입사광 도파로로 입사된 다중 파장의 광파가 상기 다층 박막간섭필터의투과 특성에 의하여 특정파장의 광은 반사되어 상기 반사광 도파로로 입사되고 다층 박막간섭필터를 투과하는 파장의 광은 투과광 도파로로 입사되어 파장별로 필터링되는 것을 특징으로 한다.Multiwavelength light waves incident on the incident light waveguide are reflected by the transmission characteristics of the multilayer thin film interference filter, so that light having a specific wavelength is reflected and incident on the reflected light waveguide, and light having a wavelength passing through the multilayer thin film interference filter is incident on the transmitted light waveguide. Characterized by the wavelength is filtered.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파장분할다중전송 필터 장치는,In addition, the wavelength division multiplex filter device according to another embodiment of the present invention in order to achieve the above object,
베이스와 상기 베이스 위의 클래드 층에 둘러싸인 PLC 코어 층을 포함하는 플랫폼이 형성되고,A platform is formed comprising a base and a PLC core layer surrounded by a cladding layer on the base,
상기 PLC 코어 층에는 광섬유와 접속하기 위한 작은 spot-size의 도파로와, 상기의 작은 spot-size를 수평으로 증가시키기 위하여 평면적으로 코어와 공기와의 경계면이 콜리메이터 렌즈의 곡면구조를 갖고 다시 공기와 코어와의 경계면이 평면인 구조로 이루어진 도파로로 이루어진 평면 렌즈를 구비하여 광을 필터링 하는 것을 특징으로 한다.The PLC core layer has a small spot-size waveguide for connecting with the optical fiber, and the interface between the core and the air has a curved structure of the collimator lens in order to horizontally increase the small spot-size. It characterized in that the light filter is provided with a planar lens made of a waveguide made of a flat surface structure.
PLC 코어 층에서는 수직방향으로의 코어 높이를 조절하기는 매우 어렵다. 따라서 PLC 층의 코어의 높이는 일반적으로 광섬유와 비슷한 8㎛ 정도로 정해진다. 그러나 수평방향으로는 넓이 조절이 매우 용이하다. 즉, 제작 시 포토 마스크(photo mask)에 의해서 코어의 넓이는 쉽게 조절될 수 있다.In the PLC core layer it is very difficult to adjust the core height in the vertical direction. Therefore, the height of the core of the PLC layer is generally set to about 8 μm, similar to the optical fiber. However, in the horizontal direction it is very easy to adjust the width. That is, the width of the core can be easily adjusted by the photo mask during manufacturing.
본 발명에서는 PLC 코어 층 및 다층 박막간섭필터를 통과하는 모든 광파의 수직방향의 spot size는 일정하게 고정한다. 즉, PLC 코어 층의 코어의 높이 및 다층 박막간섭필터의 높이를 일정하게 함으로써, 광파의 수직방향 spot size가 PLC 코어 층 뿐 아니라 다층 박막간섭필터에서도 동일하게 유지된다. 그리고 수평방향으로는 광파의 넓이를 조절하여 광손실이 최소가 되게 한다.In the present invention, the spot size in the vertical direction of all the light waves passing through the PLC core layer and the multilayer thin film interference filter is fixed constantly. That is, by making the height of the core of the PLC core layer and the height of the multilayer thin film interference filter constant, the vertical spot size of the light waves is maintained the same in the multilayer thin film interference filter as well as the PLC core layer. In the horizontal direction, the light loss is minimized by adjusting the width of the light waves.
그러나 최종적으로는 광섬유와의 접속손실이 작아야 하므로, 어떠한 방법으로든 광섬유 크기의 광을 원하는 크기로 변환시킬 수 있는 방법이 있어야 한다. PLC 코어 층에서 광파의 크기를 변환하기 위한 방법으로는 테이퍼링 방법이 알려져 있다. 또한 수평방향의 렌즈를 구현함으로써 광파의 수평방향으로의 spot size를 변환할 수 있다.However, in the end, the connection loss with the optical fiber should be small, so there must be a method that can convert the optical fiber size to the desired size by any method. A tapering method is known as a method for converting the magnitude of light waves in a PLC core layer. In addition, by implementing a lens in the horizontal direction, the spot size of the light wave in the horizontal direction can be converted.
이에 대한 본 발명의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 9a 내지 도 9g와 같이 광파의 수평방향 spot size가 변환되고 다층 박막간섭필터의 입사광, 반사광, 투과광이 입사되는 도파로를 포함하는 PLC 플랫폼을 제작한다. 상기 PLC 플랫폼은 상기 도파로 뿐만 아니라 다층 박막간섭필터가 놓일 위치가 구비되어 있다.9A to 9G, a PLC platform including a waveguide in which horizontal spot sizes of light waves are converted and incident light, reflected light, and transmitted light of the multilayer thin film interference filter is incident is manufactured. The PLC platform is provided with a position to place the multilayer thin film interference filter as well as the waveguide.
제작 방법은 인용논문(Y.Yamada, A.Takagi, I.Ogawa, M.Kawachi, and M.Kobayashi, Silica-based optical waveguide on Terraced silicon substrate as hybrid integration platform,Electronics Letters, vol.29, pp444-446, Mar., 1993.)에 나타나 있다.The fabrication method is cited in Y. Yamada, A. Takagi, I. Ogawa, M. Kawachi, and M. Kobayashi, Silica-based optical waveguide on Terraced silicon substrate as hybrid integration platform, Electronics Letters , vol. 29, pp 444- 446, Mar., 1993.).
다층 박막간섭필터가 놓일 부분은 다층 박막간섭필터와 베이스가 광커플링을 하지 못하도록 광이 통과하는 부분의 베이스에 홈을 구비한다. 또한 다층 박막간섭필터의 고정을 용이하게 하기 위한 홈도 구비한다.The part where the multilayer thin film interference filter is to have a groove is provided at the base of the part where the light passes so that the multilayer thin film interference filter and the base do not have optical coupling. Also provided with grooves for facilitating the fixing of the multilayer thin film interference filter.
도 9a는 본 발명에 따른 PLC 플랫폼의 평면도로서,9A is a plan view of a PLC platform according to the present invention;
광섬유와 접속하기 위한 도파로(31 내지 33)와, 입사광의 경로인 입사광 도파로(34), 반사광의 경로인 반사광 도파로(35), 입사광과 반사광의 경로가 완전히 분리되지 않는 슬랩도파로(36), 및 다층 박막간섭필터를 통과한 투과광의 경로인 투과광 도파로(37)를 갖는 PLC 형태의 도파로와,The waveguides 31 to 33 for connecting with the optical fiber, the incident light waveguide 34 as a path of incident light, the reflected light waveguide 35 as a path of reflected light, a slab waveguide 36 in which the path of incident light and reflected light is not completely separated, and A PLC-type waveguide having a transmitted light waveguide 37 which is a path of transmitted light passing through the multilayer thin film interference filter,
다층 박막간섭필터를 플랫폼에 소정 깊이 삽입하여 결합시키키 위한 홈(40, 41), 및Grooves 40 and 41 for coupling the multilayer thin film interference filter to a platform by a predetermined depth; and
상기 PLC 플랫폼에 상기 다층 박막간섭필터가 설치되었을때 다층 박막간섭필터와 기판인 베이스 간의 광커플링 현상을 방지하기 위한 일정 깊이의 홈(42)으로 구성된다.When the multilayer thin film interference filter is installed on the PLC platform, it is composed of a groove 42 having a predetermined depth to prevent an optical coupling phenomenon between the multilayer thin film interference filter and the base, which is a substrate.
여기서, 도파로는 입사광 도파로(34)와 반사광 도파로(35)가 소정각으로 분리되면서 다층 박막간섭필터에서 합쳐지고, 입사광 도파로(34)와 반사광 도파로(35) 및 투과광 도파로(37)는 각각 일정 위치에 테이퍼형 도파로(50 내지 52)를 갖음으로써 서로 다른 단면적의 코어가 연결된 형상을 갖는다.Here, the waveguides are combined in the multilayer thin film interference filter while the incident light waveguide 34 and the reflected light waveguide 35 are separated at predetermined angles, and the incident light waveguide 34, the reflected light waveguide 35, and the transmitted light waveguide 37 are respectively positioned at predetermined positions. By having tapered waveguides 50 to 52 in the shape, cores having different cross-sectional areas are connected.
상기의 구성에 의하면, 입사광 도파로(34)를 통해 전파된 다중 파장으로 된 광파가 다층 박막간섭필터에 의해 투과되거나 반사되어 파장 분할이 가능해 지며, 상기 입사광 도파로(34)와 반사광 도파로(35)의 폭이 테이퍼링 처리에 의해 넓어지므로 광결합 손실을 최소화할 수 있게 된다.According to the above configuration, the light waves of multiple wavelengths propagated through the incident light waveguide 34 are transmitted or reflected by the multilayer thin film interference filter, thereby enabling wavelength division, and the incident light waveguide 34 and the reflected light waveguide 35 Since the width is widened by the tapering process, the optical coupling loss can be minimized.
또한, 슬랩도파로(36)는 입사광과 반사광이 다층 박막간섭필터와 접속함에 있어서 광결합 효율을 최대화하기 위하여 코어의 넓이를 넓혀 놓은, 입사광과 반사광의 경로가 분리되지 않은 도파로이다.In addition, the slab waveguide 36 is a waveguide in which the paths of the incident light and the reflected light are not separated, in which the width of the core is widened to maximize the optical coupling efficiency when the incident light and the reflected light are connected to the multilayer thin film interference filter.
도 9b는 도 9a의 A-A' 단면도이며, 도 9a의 광섬유와 접속되는 도파로(31)와, 테이퍼형 도파로(50), 입사광 도파로(34), 슬랩도파로(36), 다층 박막간섭필터와 베이스의 광결합 방지를 위하여 형성된 홈(42), 투과광 도파로(37), 테이퍼형 도파로(52), 광섬유와 접속되는 도파로(33)을 따라 단면을 나타낸 도면이다.FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9A and includes a waveguide 31, a tapered waveguide 50, an incident light waveguide 34, a slab waveguide 36, a multilayer thin film interference filter, and a base connected to the optical fiber of FIG. 9A. The cross section is shown along the groove 42, the transmitted light waveguide 37, the tapered waveguide 52, and the waveguide 33 connected to the optical fiber to prevent the optical coupling.
그리고, 도 9c는 도 9a의 B-B' 단면도를 나타낸다. 도면에 의하면 다층 박막간섭필터가 놓일게 될 실리콘 표면, R이 PLC 코어 층의 바닥면과 일치함을 알 수 있다. 상기 R 표면 위로 광이 투과하는 다층 박막간섭필터가 놓이게 된다.9C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 9A. The figure shows that the silicon surface, R, on which the multilayer thin film interference filter will be placed coincides with the bottom surface of the PLC core layer. A multi-layer thin film interference filter through which light is transmitted is placed on the R surface.
또한, 도 9d는 도 9a의 C-C' 단면도이며, PLC에서 코어 층이 존재하지 않는 부분과 베이스에 다층 박막간섭필터를 고정하기 위한 홈(41)을 나타내고, 도 9e는 도 9a의 D-D' 단면도이며 입사광 도파로(34)와 반사광 도파로(35)를 나타내며, 도 9f는 도 9a의 E-E' 단면도이며 슬랩도파로(36)을 나타낸다.FIG. 9D is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 9A, and illustrates a portion in which the core layer does not exist in the PLC and a groove 41 for fixing the multilayer thin film interference filter to the base, and FIG. 9E is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. 9A. The incident light waveguide 34 and the reflected light waveguide 35 are shown, and FIG. 9F is a sectional view taken along the line EE 'of FIG. 9A and shows the slab waveguide 36.
그리고, 도 9g는 도 9a의 F-F' 단면도이며, 이는 다층 박막간섭필터가 실장될 수 있는 부분으로서, 다층 박막간섭필터가 놓이게 될 R 평면이 있고, 다층 박막간섭필터의 정렬 및 고정용 지지대가 삽입될 수 있는 홈(40, 41)과 다층 박막간섭필터와 베이스 간의 광결합을 방지하기 위한 홈(42)를 나타낸다.9G is a cross-sectional view taken along line FF ′ of FIG. 9A, in which a multilayer thin film interference filter may be mounted, and an R plane on which the multilayer thin film interference filter is to be placed, and a support for alignment and fixing of the multilayer thin film interference filter is inserted. Representative grooves 40 and 41 and grooves 42 for preventing optical coupling between the multilayer thin film interference filter and the base are shown.
상기와 같이, 도 9a 내지 도 9g에서는 광의 수평방향 크기를 변환시키기 위하여 테이퍼형 도파로(50 내지 52)를 사용한다. 그러나 광의 수평방향 크기를 변환시키기 위하여 수평방향의 렌즈를 이용할 수도 있다. 도 10a 내지 도 10d는 도 9a의 테이퍼형 도파로(50 내지 52)를 대체할수 있는 수평방향의 렌즈 구조에 대하여 설명한다.As described above, in Figs. 9A to 9G, tapered waveguides 50 to 52 are used to convert the horizontal magnitude of light. However, a horizontal lens may be used to convert the horizontal magnitude of the light. 10A to 10D illustrate a horizontal lens structure that can replace the tapered waveguides 50 to 52 of FIG. 9A.
여기서, 도 10a는 수평방향의 렌즈를 이용하여 광의 수평방향 크기를 변환시키는 실시예로, 광의 spot-size를 변환시키기 위한 수평방향의 렌즈 구조를 갖는 도파로의 평면도이며, PLC의 코아는 광섬유와 접속하기 위한 작은 spot size를 갖는 도파로(60)와 평면 렌즈(61)로 이루어져 있고 , 평면렌즈(61)와 spot size가 큰 도파로(62) 사이에는 홈(63)을 파서 굴절율이 1인 공기로 채워지게 한다.Here, FIG. 10A illustrates an embodiment of converting a horizontal size of light using a lens in a horizontal direction, and is a plan view of a waveguide having a horizontal lens structure for converting spot-size of light, and a core of a PLC is connected to an optical fiber. It consists of a waveguide 60 and a planar lens 61 having a small spot size for the purpose, and fills the groove 63 with air having a refractive index of 1 between the planar lens 61 and the waveguide 62 having a large spot size. Let it go.
도 10b는 도 10a의 G-G'의 단면도로서 광섬유와 접속하기 위한 작은 spot size를 갖는 도파로(60)와 평면 렌즈(61), spot size가 큰 도파로(62), 및 평면렌즈(61)와 spot size가 큰 도파로(62) 사이의 홈(63)의 단면을 나타낸다.FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line G-G 'of FIG. 10A to show a waveguide 60 and a planar lens 61 having a small spot size for connecting to an optical fiber, a waveguide 62 having a large spot size, and a planar lens 61; The cross section of the groove | channel 63 between the waveguides 62 with a large spot size is shown.
도 10c는 도 10a의 H-H' 단면도를 나타낸다. 코어층이 없는 클래드부분과 과 홈(63)의 단면을 표시하고 있다.10C is a sectional view taken along the line H-H 'of FIG. 10A. The cross section of the clad part without a core layer, and the groove 63 is shown.
수평렌즈의 동작원리는 도 10d에 나타나 있다. 즉, 굴절률이 1.45정도인 코어와 굴절율이 1인 공기 사이에 도 10d와 같은 렌즈 곡면의 경계가 존재할 때, spot-size가 작은 도파로에서 나와서 확장된 광파가 렌즈곡면의 경계면에서 Snell's law에 의하여 굴절하여 spot size가 큰 평행광으로 변한다.The operating principle of the horizontal lens is shown in Fig. 10D. That is, when there is a boundary of the lens curved surface as shown in FIG. 10D between the core having a refractive index of about 1.45 and the air having a refractive index of 1, the light wave extending from the waveguide having a small spot-size is refracted by the Snell's law at the interface of the lens curved surface. The spot size changes to parallel light.
또한, 도 9a 내지 도 9g의 PLC 플랫폼에 다층 박막간섭필터를 고정하기 위하여 적절한 구조의 다층 박막간섭필터는 다음과 같은 방법으로 제작한다.In addition, in order to fix the multilayer thin film interference filter on the PLC platform of FIGS. 9A to 9G, a multilayer thin film interference filter having a suitable structure is manufactured by the following method.
먼저 도 11a와 같이 글래스기판(10) 위에 원하는 특성을 갖는 다층 박막간섭필터(12)를 형성한다.First, as shown in FIG. 11A, the multilayer thin film interference filter 12 having desired characteristics is formed on the glass substrate 10.
그리고 도 11b와 같이 도 9a 내지 도 9g의 PLC 플랫폼에 용이하게 실장할 수 있는 모양으로 다층 박막간섭필터(12)를 RIE(Reactive Ion Etching) 등에 의하여 패턴닝한다.Then, as shown in FIG. 11B, the multilayer thin film interference filter 12 is patterned by RIE (Reactive Ion Etching) or the like to be easily mounted on the PLC platform of FIGS. 9A to 9G.
이때 식각되는 부분은 다층 박막간섭필터(12)만일 수 있고, 다층 박막간섭필터(12)의 두께가 너무 얇아서 기계적 강도가 작을 때에는 글래스기판(10)의 일부를 포함함으로써 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 도 11b와 같이 패턴이 형성되어 있는 글래스기판(10)에서 패턴의 반대쪽을 기계적 연마 등의 방법에 의해 제거하여 다층 박막간섭필터가 포함된 구조물을 얻을 수 있다.In this case, the portion to be etched may be a multilayer thin film interference filter 12 only, and when the thickness of the multilayer thin film interference filter 12 is too thin to include a part of the glass substrate 10, the mechanical strength may be increased. . As shown in FIG. 11B, a structure including a multilayer thin film interference filter may be obtained by removing the opposite side of the pattern from the glass substrate 10 having the pattern formed by mechanical polishing or the like.
위와 같은 방법으로 제작된 도 11c의 다층 박막간섭필터는 광이 입사하여 반사되거나 투과하는 실제적인 필터 부분(70)과, 기계적인 강도를 위한 부분(71), 다층 박막간섭필터를 PLC 플랫폼에 삽입할 때 베이스와 정렬되어 고정되는 지지대 부분(72, 73)으로 구성된다.The multilayer thin film interference filter of FIG. 11c manufactured by the above method inserts the actual filter portion 70, the portion 71 for mechanical strength, and the multilayer thin film interference filter into the PLC platform. Consisting of support portions 72, 73 which are aligned and fixed with the base.
도 11c에서 입사광과 반사광 및 투과광을 포함하는 평면은 다층 박막간섭필터 평면에 대해서 수직이고, 광 투과 부분 P는 높이가 h이고 길이가 t인 슬랩도파로가 된다. 높이 h는 PLC 코어와 광접속효율이 최대화 되도록 제작된다.In FIG. 11C, the plane including incident light, reflected light and transmitted light is perpendicular to the multilayer thin film interference filter plane, and the light transmitting portion P becomes a slab waveguide having a height of h and a length of t. The height h is manufactured to maximize the optical connection efficiency with the PLC core.
상기와 같이, PLC 플랫폼 및 다층 박막간섭필터 구조를 제작한 후 도 12와 같이 도 11c의 다층 박막간섭필터를 PLC 플랫폼에 삽입한다.As described above, after the PLC platform and the multilayer thin film interference filter structure are manufactured, the multilayer thin film interference filter of FIG. 11C is inserted into the PLC platform as shown in FIG. 12.
이때 도 11c의 Q면이 도 9g의 R면에 접촉하게 함으로써 PLC의 코어 높이와 다층 박막간섭필터의 광투과 부분 P의 수직방향 광축을 정렬시킬 수 있다.At this time, the Q surface of FIG. 11C is brought into contact with the R surface of FIG. 9G to align the core height of the PLC with the vertical optical axis of the light transmission portion P of the multilayer thin film interference filter.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 다층 박막간섭필터를 이용한 WDM 필터에 의하면, 다층 박막을 이용하여 WDM 필터를 제작할 때, 콜리메이터 렌즈 없이 PLC 도파로를 사용함으로써 광축정렬 비용을 낮추어 저가격화를 실현할수 있으며, 모든 공정이 포토리소그래피(photolithography) 등을 이용하여 대량으로 제작할 수 있으므로 저가격화를 실현할 수 있게 된다.According to the WDM filter using the multilayer thin film interference filter according to the embodiment of the present invention as described above, when fabricating the WDM filter using the multilayer thin film, a PLC waveguide without a collimator lens is used to lower the optical axis alignment cost to realize a low price. All processes can be manufactured in large quantities using photolithography, etc., thereby realizing low cost.
이뿐 아니라, 본 발명의 실시예에 따른 WDM 필터에 의하면, 조립과정이 매우 간단해 진다는 효과가 있다.In addition, according to the WDM filter according to the embodiment of the present invention, there is an effect that the assembling process becomes very simple.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified and modified within the scope not departing from the gist of the present invention, such modifications and changes should be regarded as belonging to the following claims. will be.
Claims (7)
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