KR20190089691A

KR20190089691A - 적층된 복수의 레이어를 포함하는 광 도파로 블록을 이용하여 광 신호들을 다중화하는 광 다중화기

Info

Publication number: KR20190089691A
Application number: KR1020180052337A
Authority: KR
Inventors: 허준영; 강세경; 이준기
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-07-31
Also published as: KR102088999B1

Abstract

일실시예에 따른 광 다중화기는 복수의 광 신호들 각각의 광 경로를 조절하기 위한 복수의 도파로들을 포함하는 광 도파로 블록을 포함할 수 있다. 서로 다른 파장을 가지는 광원들에서 생성된 광 신호들은 광 도파로 블록의 일 측(입력단)의 포트로 입력된 다음, 포트 각각에 연결된 도파로들을 따라 전파되어, 광 도파로 블록의 다른 일 측(출력단)의 포트로 출력될 수 있다. 도파로들의 간격은 입력단에서 출력단으로 향하는 방향을 따라 이동할수록 줄어들 수 있다. 바꾸어 말하면, 광 도파로 블록의 입력단의 포트들의 간격보다 광 도파로 블록의 출력단의 포트들의 간격이 적을 수 있다. 더 나아가서, 광 도파로 블록은 하나 이상의 도파로를 포함하는 하나 이상의 레이어가 적층된 구조를 가질 수 있다.

Description

적층된 복수의 레이어를 포함하는 광 도파로 블록을 이용하여 광 신호들을 다중화하는 광 다중화기{OPTICAL MULTIPLEXER TO MULTIPLEX OPTICAL SIGNALS USING AN OPTICAL WAVEGUIDE BLOCK INCLUDING LAMINATED LAYERS}

본 발명은 광 다중화기에 관한 것이다.

광 트랜시버는 전기 신호를 광 신호로 변환하거나, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 장치이다. 네트워크의 트래픽이 증가됨에 따라, 광 트랜시버의 용량을 증가시키는 방법이 연구되고 있다. 파장 분할 다중화(WDM: wavelength division multiplexing) 방법은 광 트랜시버의 용량을 증가시키는 방법 중 하나로써, 서로 다른 복수의 파장을 가지는 광 신호들을 하나의 광 섬유에 다중화하여 전송하는 방법을 의미한다. 파장 분할 다중화 방법은 중장거리 광 전송 네트워크에 사용되었고, 현재 이더넷 등의 단거리 광 전송 네트워크에도 적용되고 있다. 파장 분할 다중화 방법이 적용된 광 트랜시버는 복수의 파장을 가지는 광 신호들을 하나의 광 섬유에 다중화하는 광 다중화기를 포함할 수 있다.

본 발명은 서로 다른 파장을 가지는 광 신호들을 하나의 광 섬유에 보다 용이하게 다중화하는 광 다중화기를 제안한다.

일 실시예에 따르면, 복수의 광 신호를 다중화하는 광 다중화기에 있어서, 상기 복수의 광 신호가 전파되는 복수의 도파로가 배치된 레이어를 포함하는 광 도파로 블록; 및 상기 레이어에 배치된 상기 복수의 도파로에서 출력되는 복수의 광 신호를 하나의 광 신호로 집광하여, 다중화된 광 신호를 출력하는 렌즈를 포함하고, 상기 광 도파로 블록에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격은, 상기 광 도파로 블록에 입력된 복수의 광 신호 간의 간격보다 작은 광 다중화기일 수 있다.

상기 복수의 도파로에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격을 최소화하도록 도파로가 배치되는 광 다중화기일 수 있다.

상기 광 도파로 블록이 복수의 레이어를 포함할 경우, 상기 복수의 레이어 각각에서 도파로가 배열된 방향과 수직인 방향으로 상기 복수의 레이어가 적층되는 광 다중화기일 수 있다.

상기 복수의 레이어는, 상기 복수의 레이어가 적층되는 경우 상기 복수의 레이어를 정렬하기 위해 사용되는 미리 설정된 형태를 가지는 마크를 포함하는 광 다중화기일 수 있다.

상기 복수의 레이어는, 상기 복수의 레이어를 적층할 때 사용되는 가이드 핀을 수용하기 위한 홈(groove)을 포함하는 광 다중화기일 수 있다.

상기 복수의 도파로는, 상기 렌즈를 향하여 대칭되는 형태로 배치되는 광 다중화기일 수 있다.

상기 복수의 광 신호는, 서로 다른 파장을 가지는 광 다중화기일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 광 신호를 다중화하는 광 다중화기에 있어서, 상기 복수의 광 신호 각각을 수신하는 복수의 입력 포트; 상기 복수의 입력 포트 각각에 대응하는 복수의 도파로를 통해 상기 복수의 광 신호가 전파되고, 상기 복수의 도파로가 배치된 레이어를 포함하는 광 도파로 블록; 상기 복수의 도파로를 따라 전파된 복수의 광 신호 각각을 출력하는 복수의 출력 포트; 및 상기 출력 포트에서 출력된 복수의 광 신호를 하나의 광 신호로 집광하여, 다중화된 광 신호를 출력하는 렌즈를 포함하고, 상기 입력 포트 간의 거리는, 상기 복수의 광 신호 각각의 파장 또는 채널 간의 간섭을 고려하여 결정되는 광 다중화기일 수 있다.

상기 출력 포트 간의 거리는, 상기 렌즈의 허용 마진을 고려하여 결정되는 광 다중화기일 수 있다.

상기 광 도파로 블록은, 상기 복수의 출력 포트에서 출력되는 상기 복수의 광 신호가 상기 렌즈를 향하여 대칭되도록, 미리 설정된 경사각에 기초하여 연마된 면을 포함하는 광 다중화기일 수 있다.

상기 광 도파로 블록에 포함된 복수의 레이어는, 상기 복수의 레이어 각각에 생성된 마크에 기초하여 정렬되는 광 다중화기일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 광 신호를 다중화하는 광 다중화기에 있어서, 상기 복수의 광 신호의 광 경로를 조절하는 광 도파로 블록; 및 상기 광 경로가 조절된 복수의 광 신호를 집광하여, 다중화된 광 신호를 출력하는 렌즈를 포함하고, 상기 광 도파로 블록은, 상기 광 경로들을 조절하는 도파로가 배치된 레이어들이 결합된 광 다중화기일 수 있다.

상기 광 도파로 블록은, 상기 복수의 광 신호를 수신하는 제1면; 및 상기 수신된 복수의 광 신호가 출력되는 제2면을 포함하고, 상기 제2면에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격은 상기 제1면에서 수신되는 복수의 광 신호 간의 간격 보다 작은 광 다중화기일 수 있다.

상기 레이어는, 상기 복수의 도파로에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격을 최소화하도록 도파로가 배치되는 광 다중화기일 수 있다.

상기 광 도파로 블록은, 상기 레이어를 적층할 때 사용되는 가이드 핀을 포함하는 광 다중화기일 수 있다.

상기 레이어들은, 상기 가이드 핀을 수용하기 위한 홈(groove)을 포함하는 광 다중화기일 수 있다.

일실시예에 따르면, 서로 다른 파장을 가지는 광 신호들이 하나의 광 섬유에 보다 용이하게 다중화될 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 광 다중화기의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 광 다중화기의 구조를 도 1의 방향과 다른 방향에서 도시한 도면이다.
도 3은 도 1 내지 도 2의 광 도파로 블록의 입력단에서 도파로들의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 광 도파로 블록의 출력단에서 도파로들의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 정렬 마크를 이용하여 일실시예에 따른 광 다중화기의 광 도파로 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 6b는 가이드 핀 및 홈을 이용하여 일실시예에 따른 광 다중화기의 광 도파로 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 7b는 복수의 클래드 레이어를 이용하여 일실시예에 따른 광 다중화기의 광 도파로 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다른 일실시예에 따른 광 도파로 블록 및 광 신호를 다중화하는 렌즈를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 또 다른 일실시예에 따른 광 도파로 블록 및 광 신호를 다중화하는 렌즈를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10a 내지 10c는 광 신호들을 다중화하는 렌즈를 용이하게 정렬하기 위한 구조를 가지는 광 다중화기의 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일실시예에 따른 광 다중화기(110)의 구조를 도시한 도면이다. 광 다중화기(110)는 파장 분할 다중화 방법이 적용된 광 트랜시버에 포함될 수 있다. 광 다중화기(110)는 서로 다른 파장의 광 신호들을 하나의 광 신호로 다중화하는데 사용될 수 있다. 도 1에 표시된 4개의 광원은 일실시예에 해당하며, 다른 복수의 광원에도 광 다중화기(110)는 적용될 수 있다.

복수의 광원들에서 생성된 광 신호들은 광 다중화기(110)에 입력될 수 있다. 도 1을 참고하면, 광 다중화기(110)를 향해 광 신호를 출력하는 광원 1(121), 광원 2(122), 광원 3(123) 및 광원 4(124)가 도시된다. 광원 1(121) 내지 광원 4(124)는 서로 다른 파장을 가지는 광 신호를 생성할 수 있다. 광원 1(121) 내지 광원 4(124) 사이의 거리 또는 간격은 복수의 광원들 각각의 칩의 크기 및 복수의 광원들 각각의 파장 또는 채널 사이의 전기적 누화를 고려하여 결정될 수 있다. 광원 1(121) 내지 광원 4(124)로부터 광 도파로 블록(111)에 입력된 광 신호 간의 거리 또는 간격은 광 도파로 블록(111)로부터 출력된 광 신호 간의 거리 또는 간격 보다 상대적으로 클 수 있다.

광 신호들의 광 경로를 정렬하는데 사용되는 광 도파로 블록(111)은 광 다중화기(110)에 포함될 수 있다. 복수의 광원들에서 출력된 광 신호는 복수의 광 신호들 각각에 대응하는 제1 렌즈에 의해 광 도파로 블록(111)의 일 측인 입력단에서 수신될 수 있다. 광 신호가 광 도파로 블록(111)에 수신될 때에, 제1 렌즈는 광 신호의 삽입 손실을 줄이기 위해 광원 및 광 도파로 블록(111) 사이에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, butt coupling 방법과 같이, 복수의 광원들에서 출력된 광 신호는 제1 렌즈 없이 광 도파로 블록(111)에 전달될 수 있다. 도 1을 참고하면, 광원 1(121), 광원 2(122), 광원 3(123) 및 광원 4(124) 각각에 대응하는 제1 렌즈로써, 렌즈 1-1(131), 렌즈 1-2(132), 렌즈 1-3(133) 및 렌즈 1-4(134)가 도시된다.

광 신호들 각각에 대응하는 도파로들은 광 도파로 블록(111)에 포함될 수 있다. 도파로는 광 도파로 블록(111) 내부에서 광 경로의 형태를 조절하는 부분일 수 있다. 도파로는 이산화규소(SiO₂)로 광 도파로 블록(111)의 레이어에 게르마늄 또는 인을 도핑하여 생성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 레이어 재질과 도핑되는 재질은 동일하거나 다를 수 있다. 여기서, 도파로를 포함하는 광 도파로 블록(111)은 실리콘으로 이루어질 수 있다. 다른 재질과 다른 도핑이 사용될 경우, 제2 렌즈(112)는 사용되지 않을 수 있다.

광 도파로 블록(111)은 수동 소자이고, Planar light-wave circuit(PLC)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 광 도파로 블록(111)은 실리카 기판 또는 quatz 기판 상에 형성된 도파로에 기초하여 구현될 수 있다. 도 1을 참고하면, 광원 1(121), 광원 2(122), 광원 3(123) 및 광원 4(124) 각각에 대응하는 도파로 1(111-1), 도파로 2(111-2), 도파로 3(111-3) 및 도파로 4(111-4)가 도시된다.

광 신호들은 대응하는 도파로들을 따라 광 도파로 블록(111)의 입력단에서 광 도파로 블록(111)의 다른 일 측인 출력단으로 전파될 수 있다. 도파로 간의 간격은 입력단에서 출력단 방향을 따라 점진적으로 줄어들 수 있다. 따라서, 출력단에서 출력되는 광 신호들의 거리 또는 간격이 입력단에서 수신한 광 신호들의 거리 또는 간격보다 작을 수 있다. 예를 들어, 입력단에서 수신한 광 신호들의 거리 또는 간격은 수백 μm 일 수 있고, 출력단에서 출력되는 광 신호들의 거리 또는 간격은 수십 μm 일 수 있다.

광 도파로 블록(111)에서 출력되는 광 신호들을 집광하는 제2 렌즈(112)는 광 다중화기(110)에 포함될 수 있다. 출력단에서의 출력되는 광 신호들의 거리 또는 간격은 제2 렌즈(112)의 허용 마진 이하가 될 수 있다. 다시 말하면, 출력단에서의 광 신호를 출력하는 도파로 간의 거리 또는 간격은 제2 렌즈(112)의 허용 마진 이하일 수 있다. 따라서, 제2 렌즈(112)에 입력되는 광 신호는 다중화되어 하나의 광 신호로 제2 렌즈(112)에서 출력될 수 있다.

제2 렌즈(112)에 의해 결합된 광 신호는 제3 렌즈(140)를 통과한 다음 리셉터클 또는 광섬유(150)로 전달될 수 있다. 광 다중화기(110) 및 리셉터클 또는 광섬유(150) 사이의 광 신호 전달 효율을 증가시키기 위하여, 제3 렌즈(140)가 제2 렌즈(112) 및 리셉터클 또는 광섬유(150) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제3 렌즈(140)은 필수적으로 필요한 구성요소는 아니며, 선택적인 구성요소에 해당한다.

광 도파로 블록(111) 내에 형성된 도파로들은 광 도파로 블록(111) 내부의 서로 다른 평면들에 배치될 수 있다. 도 1을 참고하면, 광원 1(121) 및 광원 2(122)에 대응하는 도파로 1(111-1) 및 도파로 2(111-2)가 제1 평면에 배치되고, 광원 3(123) 및 광원 4(124)에 대응하는 도파로 3(111-3) 및 도파로 4(111-4)가 제2 평면에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 평면 및 제2 평면은 서로 평행하고, 미리 설정된 거리만큼 이격될 수 있다. 제1 평면 및 제2 평면 사이의 거리는 제2 렌즈(112)의 허용 마진 이하일 수 있다. 따라서, 광 도파로 블록(111)에서 출력되는 광 신호들의 간격은 제2 렌즈(112)의 허용 마진 이하일 수 있다.

광 도파로 블록(111)의 도파로들이 동일한 축에 배치되지 않고, 일정한 거리만큼 이격된 복수의 평면 상에 분산되어 배치됨에 따라, 광원 1(121) 내지 광원 4(124)의 위치는 광 도파로 블록(111)의 입력단에서 도파로들의 위치에 따라 결정될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른, 도 1의 광 다중화기(110)의 구조를 도 1의 방향과 다른 방향에서 도시한 도면이다. 예를 들어, 도 1이 일실시예에 따른 광 다중화기(110)의 평면도인 경우, 도 2는 광 다중화기(110)의 측면도에 대응할 수 있다.

도 2를 참고하면, 도파로들은 광 다중화기(110)의 광 도파로 블록(111)에서 복수의 레이어 각각에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 광원 1 및 광원 2에 대응하는 도파로 1 및 도파로 2가 배치된 레이어 및 광원 3 및 광원 4에 대응하는 도파로 3 및 도파로 4가 배치된 레이어는 제2 렌즈(112)의 허용 마진 이하의 간격만큼 이격될 수 있다. 이때, 광 도파로 블록(111)이 실리카 재질이 아니라 실리콘으로 이루어진 경우, 제2 렌즈(112)렌즈는 사용되지 않을 수 있다.

광 도파로 블록(111)의 도파로들이 m개의 레이어에 n개씩 배치될 경우, m × n 개의 서로 다른 파장의 광 신호는 광 다중화기(110)에 의해 다중화될 수 있다. 예를 들면, 도 1 내지 도 2의 광 도파로 블록(111)은 2개의 도파로가 배치된 2개의 레이어를 포함하므로, 2 × 2 = 4개의 광 신호들은 광 다중화기(110)에 의해 다중화될 수 있다.

여기서, 광 도파로 블록(111)의 출력단에서 출력 포트 간의 간격은 최소화되도록 배치될 수 있다. 따라서, 도파로는 출력 포트 간의 간격을 최소화하도록 배치될 수 있다. 그러므로, 도파로는 2개의 레이어에 2개씩 도파로가 배치된 경우, 출력 포트 간의 간격이 최소화될 수 있다.

도 3은 도 1 내지 도 2의 광 도파로 블록(111)의 입력단에서 도파로들의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

복수의 레이어는 광 도파로 블록(111)에 포함될 수 있다. 도 3을 참고하면, 광 도파로 블록(111)은 복수의 레이어가 결합되어 생성될 수 있다. 복수의 레이어 각각은 기판 상에 이산화 규소의 실리카 버퍼를 누적하여 생성될 수 있다. 실리카 버퍼의 두께는 수십 μm 정도일 수 있다. 도파로가 실리카 버퍼상에 새겨질 수 있다. 복수의 레이어의 결합 방법은 후술한다.

일 실시예에 따르면, 총 4개의 도파로가 광 도파로 블록(111)에 포함될 수 있다. 이는, 광 도파로 블록(111)의 출력 포트 간의 간격을 최소화 하기 위함이다.

도 3을 참고하면, 입력단으로 전달된 광 신호들을 대응하는 도파로들로 전달하는 포트들이 도시된다. 광 도파로 블록(111)은 4개의 도파로를 포함하므로, 4개의 도파로 각각에 대응하는 4개의 포트가 광 도파로 블록(111)의 입력단에 배치될 수 있다.

입력단의 포트들의 x 축 간격(d₁)은 포트들 각각에 대응하는 광원의 크기, 광원들에서 생성된 광 신호들의 채널 특성 및 광원들에서 생성된 광 신호들의 채널간 간섭 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다. 입력단의 포트들의 y축 간격(d₂)은 포트들 각각에 대응하는 광원의 크기, 광원들에서 생성된 광 신호들의 채널 특성, 광원들에서 생성된 광 신호들의 채널간 간섭 및 광 도파로 블록(111)의 출력단의 광 신호들을 하나의 광 신호로 다중화하는 렌즈(예를 들어, 도 1의 제2 렌즈(112))의 정렬 마진 또는 허용 마진을 고려하여 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 입력단의 포트들이 분산되어 배치되어 있기 때문에, 광 도파로 블록(111)을 향하여 광 신호를 출력하는 광원들의 위치가 포트들의 위치를 고려하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 포트들의 y축 간격(d₂)을 고려하여, 광원의 위치 또는 높이를 조절하기 위한 물체 또는 렌즈가 사용될 수 있다.

도 3은 포트 1과 포트 2가 동일한 x축에 배치되고, 포트 3과 포트 4가 동일한 x축에 배치된 것을 나타낸다. 또한, 도 3은 포트 1과 포트 3 그리고 포트 2와 포트 4 모두 다른 y 축상에 배치된 것을 나타낸다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 입력단의 포트 배열에 한정되지 않는다.

일 실시예에 따르면, 입력단의 포트는 동일한 x축 또는 y 축상에 배치되거나 또는 다른 x축 또는 y 축상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 포트 1과 포트 3은 다른 x축, 동일한 y 축상에 배치될 수 있고, 포트 2 및 포트 4는 다른 x축, 동일한 y 축상에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 포트 1과 포트 3은 다른 x축, 동일한 y 축상에 배치될 수 있고, 포트 2 및 포트 4는 다른 x 축, 다른 y 축상에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 포트 1과 포트 3은 다른 x축, 다른 y 축상에 배치될 수 있고, 포트 2 및 포트 4는 다른 x축, 다른 y 축상에 배치될 수 있다. 실시예는 위기재에 한정되지 않으며, 다른 실시예를 포함한다.

도 4는 도 1 내지 도 3의 광 도파로 블록(111)의 출력단에서 도파로들의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면, 광 도파로 블록(111)의 4개의 도파로들에서 전파된 광 신호들이 출력되는 4개의 포트들이 도시된다. 포트는 도파로의 단면과 관련된 영역으로, 광 신호를 출력하기 위한 렌즈를 포함할 수 있다.

출력단의 포트들의 x축 간격(d₃)은 출력단의 광 신호들을 하나의 광 신호로 다중화하는 렌즈의 정렬 마진 또는 허용 마진에 기초하여 결정될 수 있다. 포트들의 y축 간격(d₄) 또한 출력단의 광 신호들을 하나의 광 신호로 다중화하는 렌즈의 정렬 마진 또는 허용 마진에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 간격(d₃, d₄)은 수십 μm 이하일 수 있다. 출력단의 포트들이 근접하여 배치됨에 따라, 광 도파로 블록(111)에서 출력되는 광 신호들은 하나의 광 신호로 다중화될 수 있다.

광 도파로 블록(111)의 출력단에서, 광 신호들이 출력되는 4개의 포트들은 광 도파로 블록(111)에 대응하여 광 신호들을 다중화하는 렌즈(예를 들어, 도 1의 제2 렌즈(112))의 축을 중심으로 방사형 또는 격자형으로 배치될 수 있다.

도 4는 포트 1과 포트 2가 동일한 x축에 배치되고, 포트 3과 포트 4가 동일한 x축에 배치된 것을 나타낸다. 또한, 도 4는 포트 1과 포트 3 그리고 포트 2와 포트 4 모두 동일한 y 축상에 배치된 것을 나타낸다. 즉, 도 4는 포트들이 정방향으로 대칭적으로 배열된 형태를 나타낸다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 입력단의 포트 배열에 한정되지 않는다.

일 실시예에 따르면, 출력단의 포트는 동일한 x축 또는 y 축상에 배치되거나 또는 다른 x축 또는 y 축상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 포트 1과 포트 3은 다른 x축, 동일한 y 축상에 배치될 수 있고, 포트 2 및 포트 4는 다른 x축, 동일한 y 축상에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 포트 1과 포트 3은 다른 x축, 동일한 y 축상에 배치될 수 있고, 포트 2 및 포트 4는 다른 x축, 다른 y 축상에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 포트 1과 포트 3은 다른 x축, 다른 y 축상에 배치될 수 있고, 포트 2 및 포트 4는 다른 x축, 다른 y 축상에 배치될 수 있다. 실시예는 위기재에 한정되지 않으며, 다른 실시예를 포함한다.

도 5는 정렬 마크(511, 521)를 이용하여 일실시예에 따른 광 다중화기의 광 도파로 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

일 실시예에 따를 때, 복수의 레이어 중에서 레이어 1 및 레이어 2를 결합하여 광 도파로 블록을 생성하는 것으로 가정한다. 도 5를 참고하면, 레이어 1의 단면(510) 및 레이어 2 의 단면(520)이 도시된다. 단면(510) 및 단면(520)은 각각의 레이어에서 도파로가 새겨진 실리카 버퍼의 윗면일 수 있다. 광 도파로 블록의 레이어들은 레이어들의 결합에 사용될 정렬 마크를 포함할 수 있다. 정렬 마크는 미리 설정된 위치(예를 들어, 레이어에서 도파로가 새겨진 부분을 제외한 나머지 부분)에 새겨질 수 있다.

정렬 마크의 형태는 레이어들의 결합 또는 레이어들의 정렬에 용이한 형태일 수 있다. 정렬 마크는 레이어의 단면 상에 복수 개 포함될 수 있다. 도 5를 참고하면, 레이어 1의 단면(510) 상의 정렬 마크 1(511)는 십자가의 형태이고, 레이어 2의 단면(520) 상의 정렬 마크 2(512)는 정렬 마크 1(511)의 십자가의 형태에 대응하는 형태일 수 있다. 레이어 1 및 레이어 2를 결합할 때에, 정렬 마크 1(511) 및 정렬 마크 2(512)가 서로 인접하되 중첩하지 않도록 정렬함으로써, 레이어 1 및 레이어 2를 보다 정확하게 결합하여 광 도파로 블록은 생성될 수 있다.

몇몇 실시예에 따르면, 광 도파로 블록이 도 5의 정렬 마크(511, 521) 대신에, 물리적인 홈(groove) 또는 식각부를 이용하여 생성될 수 있다.

도 6a 내지 6b는 가이드 핀(630) 및 홈(640)을 이용하여 일실시예에 따른 광 다중화기의 광 도파로 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a 내지 6b를 참고하면, 레이어 1(610) 및 레이어 2(620)는 섬유등으로 제작된 가이드 핀(630)에 고정되기 위한 홈(640)을 포함할 수 있다. 홈(640)은 레이어 1(610) 및 레이어 2(620)의 표면을 연마하거나 식각(에칭)하여 생성될 수 있다. 홈(640)은 도 6에 도시된 V자 형태 외에도 가이드 핀(630)의 형태 또는 기타 정렬에 용이한 형태일 수 있다. 도 6a를 참고하면, 레이어들 중 어느 하나(도 6a의 경우, 레이어 1(610))에 가이드 핀(630)을 배치한 다음, 레이어 2(620)를 가이드 핀(630)이 배치된 레이어 1(610)을 향해 움직임으로써, 레이어 1(610) 및 레이어 2(620)는 용이하게 결합될 수 있다.

몇몇 실시예에 따르면, 광 도파로 블록이 클래드 레이어를 적층하여 생성될 수 있다.

도 7a 내지 7b는 복수의 클래드 레이어를 이용하여 일실시예에 따른 광 다중화기의 광 도파로 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7a는 광 도파로 블록의 입력단의 일부를 도시한 도면이고, 도 7b는 광 도파로 블록의 출력단의 일부를 도시한 도면이다.

광 도파로 블록은 복수의 클래드 레이어(제1 클래드 레이어(710), 제2 클래드 레이어(720), 제3 클래드 레이어(730) 및 제4 클래드 레이어(740))를 차례대로 결합하여 생성될 수 있다. 각각의 클래드 레이어는 도파로를 포함할 수 있다. 도 7a 내지 7b를 참고하면, 2 개의 도파로를 포함하는 3개의 클레드 레이어(제2 클래드 레이어(720), 제3 클래드 레이어(730) 및 제4 클래드 레이어(740))가 차례대로 결합됨으로써, 6개의 도파로는 광 도파로 블록에 포함될 수 있다. 복수의 클래드 레이어를 차례대로 결합함으로써, 도 5 내지 6b의 결합 공정 없이 복수의 레이어를 포함하는 광 도파로 블록은 용이하게 제작될 수 있다.

광 다중화기에서 광 신호들을 다중화하는 렌즈(예를 들어, 도 1의 제2 렌즈(112))는 광 도파로 블록의 출력단에서 광 신호들의 간격 이상의 정렬 마진 또는 허용 마진을 갖도록 설계될 수 있다. 상기 렌즈를 용이하게 제작하기 위하여, 광 도파로 블록의 출력단에서의 도파로의 형태는 광 신호들의 간격을 줄일 수 있는 형태일 수 있다.

도 8은 다른 일실시예에 따른 광 도파로 블록(810) 및 광 신호를 다중화하는 렌즈(820)를 개략적으로 도시한 도면이다.

일 실시예에 따르면, 광 도파로 블록(810)의 출력단과 인접한 영역(830)에서, 도파로의 형태는 미리 설정된 축(예를 들어, 렌즈(820)의 중심 축)을 향하여 수렴하는 형태일 수 있다. 상기 축을 중심으로 도파로의 형태는 대칭일 수 있다. 따라서, 도파로를 따라 전파된 광 신호는 렌즈(820)의 중심 축을 향하여 출력될 수 있다. 광 신호들이 중심 축을 향하여 출력됨에 따라 렌즈(820) 상에 도착하는 광 신호들의 간격이 출력단의 포트들의 간격 이하가 될 수 있다. 따라서, 렌즈(820)의 정렬 오류가 줄어들거나 보상될 수 있다. 더 나아가서, 출력단의 포트에서 발생되는 반사도 해결될 수 있다.

도 9는 또 다른 일실시예에 따른 광 도파로 블록(910) 및 광 신호를 다중화하는 렌즈(920)를 개략적으로 도시한 도면이다.

일 실시예에 따르면, 광 도파로 블록(910)은 직육면체의 형태 대신, 출력단이 연마(polishing)된 다면체의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도파로에서 출력되는 광 신호들이 렌즈(920)의 중심 축에 수렴되도록 광 도파로 블록(910)의 출력단이 연마될 수 있다. 광 도파로 블록(910)의 레이어들 각각의 출력단은 서로 대칭되는 형태의 경사각을 가질 수 있다.

광 신호들이 중심 축을 향하여 출력됨에 따라 렌즈(920) 상에 도착하는 광 신호들의 간격이 출력단의 포트들의 간격 이하가 될 수 있다. 따라서, 렌즈(920)의 정렬 오류가 줄어들거나 보상될 수 있다. 더 나아가서, 출력단의 포트에서 발생되는 반사도 해결될 수 있다.

도 10a 내지 10c는 광 신호들을 다중화하는 렌즈(1020)를 용이하게 정렬하기 위한 구조를 가지는 광 다중화기의 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.

일실시예에 따르면, 렌즈(1020) 및 광 도파로 블록(1010)에서 출력되는 광 신호들을 용이하게 정렬하기 위하여, 홈(1030)은 광 다중화기에 렌즈(1020)의 배치를 위하여 포함될 수 있다. 홈(1030)은 광 도파로 블록(1010)이 배치된 기판 상에 생성될 수 있다. 도 10a는 렌즈(1020)가 배치될 수 있는 홈(1030)을 포함하는 광 다중화기의 윗면을 도시한 도면이다. 도 10b는 상기 광 다중화기의 렌즈(1020) 방향에서의 정면을 도시한 도면이다. 도 10c는 상기 광 다중화기의 측면을 도시한 도면이다.

렌즈(1020)는 홈(1030)을 이용하여 광 다중화기 상에 배치되거나 고정될 수 있다. 홈(1030)의 형태는 광 도파로 블록(1010)에서 출력되는 광 신호들의 경로를 고려하여 결정될 수 있다. 렌즈(1020)를 홈(1030) 상에 배치시킴으로써, 렌즈(1020)의 y축 방향 또는 z축 방향의 위치가 용이하게 배치되거나 고정될 수 있다. 또한, 홈(1030) 상에 배치된 렌즈(1020)를 이동시킴으로써, 렌즈(1020)의 x축 방향의 위치가 용이하게 변경될 수 있다. 따라서, 렌즈(1020)의 정렬이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.

요약하면, 일실시예에 따른 광 다중화기는 복수의 광 신호들 각각의 광 경로를 조절하기 위한 복수의 도파로들을 포함하는 광 도파로 블록을 포함할 수 있다. 서로 다른 파장을 가지는 광원들에서 생성된 광 신호들은 광 도파로 블록의 일 측(입력단)의 포트로 입력된 다음, 포트 각각에 연결된 도파로들을 따라 전파되어, 광 도파로 블록의 다른 일 측(출력단)의 포트로 출력될 수 있다. 도파로들의 간격은 입력단에서 출력단으로 향하는 방향을 따라 이동할수록 줄어들 수 있다. 바꾸어 말하면, 광 도파로 블록의 입력단의 포트들의 간격보다 광 도파로 블록의 출력단의 포트들의 간격이 적을 수 있다.

더 나아가서, 광 도파로 블록은 하나 이상의 도파로를 포함하는 하나 이상의 레이어가 적층된 구조를 가질 수 있다. 따라서, 광 도파로 블록에서 출력되는 광 신호들은 제1 방향(예를 들어, x축 방향)뿐만 아니라 제1 방향에 수직인 제2 방향(예를 들어, y축 방향) 각각에서 하나 이상 배치될 수 있다. 따라서, 광 도파로 블록에서 출력되는 광 신호들을 하나의 광 섬유로 다중화하는 렌즈가 보다 작은 크기, 허용 마진 또는 정렬 마진을 가질 수 있다.

실시예들에서 설명된 구성요소들은 하나 이상의 DSP (Digital Signal Processor), 프로세서 (Processor), 컨트롤러 (Controller), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array)와 같은 프로그래머블 논리 소자 (Programmable Logic Element), 다른 전자 기기들 및 이것들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 하드웨어 구성 요소들(hardware components)에 의해 구현될 수 있다. 실시예들에서 설명된 기능들(functions) 또는 프로세스들(processes) 중 적어도 일부는 소프트웨어(software)에 의해 구현될 수 있고, 해당 소프트웨어는 기록 매체(recording medium)에 기록될 수 있다. 실시예들에서 설명된 구성요소들, 기능들 및 프로세스들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

110: 광 다중화기
111: 광 도파로 블록
111: 광 도파로 블록
111-1: 도파로 1
111-2: 도파로 2
111-3: 도파로 3
111-4: 도파로 4
112: 렌즈
121: 광원 1
122: 광원 2
123: 광원 3
124: 광원 4
131: 렌즈 1-1
132: 렌즈 1-2
133: 렌즈 1-3
134: 렌즈 1-4
140: 렌즈
150: 리셉터클 또는 광 섬유

Claims

복수의 광 신호를 다중화하는 광 다중화기에 있어서,
상기 복수의 광 신호가 전파되는 복수의 도파로가 배치된 레이어를 포함하는 광 도파로 블록; 및
상기 레이어에 배치된 상기 복수의 도파로에서 출력되는 복수의 광 신호를 하나의 광 신호로 집광하여, 다중화된 광 신호를 출력하는 렌즈
를 포함하고,
상기 광 도파로 블록에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격은, 상기 광 도파로 블록에 입력된 복수의 광 신호 간의 간격보다 작은 광 다중화기.
제1항에 있어서,
상기 레이어는,
상기 복수의 도파로에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격을 최소화하도록 도파로가 배치되는 광 다중화기.
제1항에 있어서,
상기 광 도파로 블록이 복수의 레이어를 포함할 경우,
상기 복수의 레이어 각각에서 도파로가 배열된 방향과 수직인 방향으로 상기 복수의 레이어가 적층되는 광 다중화기.
제3항에 있어서,
상기 복수의 레이어는,
상기 복수의 레이어가 적층되는 경우 상기 복수의 레이어를 정렬하기 위해 사용되는 미리 설정된 형태를 가지는 마크
를 포함하는 광 다중화기.
제3항에 있어서,
상기 복수의 레이어는,
상기 복수의 레이어를 적층할 때 사용되는 가이드 핀을 수용하기 위한 홈(groove)
을 포함하는 광 다중화기.
제1항에 있어서,
상기 복수의 도파로는,
상기 렌즈를 향하여 대칭되는 형태로 배치되는 광 다중화기.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광 신호는,
서로 다른 파장을 가지는 광 다중화기.
복수의 광 신호를 다중화하는 광 다중화기에 있어서,
상기 복수의 광 신호 각각을 수신하는 복수의 입력 포트;
상기 복수의 입력 포트 각각에 대응하는 복수의 도파로를 통해 상기 복수의 광 신호가 전파되고, 상기 복수의 도파로가 배치된 레이어를 포함하는 광 도파로 블록;
상기 복수의 도파로를 따라 전파된 복수의 광 신호 각각을 출력하는 복수의 출력 포트; 및
상기 출력 포트에서 출력된 복수의 광 신호를 하나의 광 신호로 집광하여, 다중화된 광 신호를 출력하는 렌즈
를 포함하고,
상기 입력 포트 간의 거리는, 상기 복수의 광 신호 각각의 파장 또는 채널 간의 간섭을 고려하여 결정되는 광 다중화기.
제8항에 있어서,
상기 출력 포트 간의 거리는, 상기 렌즈의 허용 마진을 고려하여 결정되는 광 다중화기.
제8항에 있어서,
상기 광 도파로 블록이 복수의 레이어를 포함할 경우,
상기 복수의 레이어 각각에서 도파로가 배열된 방향과 수직인 방향으로 상기 복수의 레이어가 적층되는 광 다중화기.
제8항에 있어서,
상기 광 도파로 블록은,
상기 복수의 출력 포트에서 출력되는 상기 복수의 광 신호가 상기 렌즈를 향하여 대칭되도록, 미리 설정된 경사각에 기초하여 연마된 면을 포함하는 광 다중화기.
제8항에 있어서,
상기 복수의 광 신호는,
서로 다른 파장을 가지는 광 다중화기.
제8항에 있어서,
상기 광 도파로 블록에 포함된 복수의 레이어는,
상기 복수의 레이어 각각에 생성된 마크에 기초하여 정렬되는 광 다중화기.
제8항에 있어서,
상기 복수의 광 신호는,
서로 다른 파장을 가지는 광 다중화기.
복수의 광 신호를 다중화하는 광 다중화기에 있어서,
상기 복수의 광 신호의 광 경로를 조절하는 광 도파로 블록; 및
상기 광 경로가 조절된 복수의 광 신호를 집광하여, 다중화된 광 신호를 출력하는 렌즈
를 포함하고,
상기 광 도파로 블록은,
상기 광 경로들을 조절하는 도파로가 배치된 레이어들이 결합된 광 다중화기.
제15항에 있어서,
상기 광 도파로 블록은,
상기 복수의 광 신호를 수신하는 제1면; 및
상기 수신된 복수의 광 신호가 출력되는 제2면
을 포함하고,
상기 제2면에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격은 상기 제1면에서 수신되는 복수의 광 신호 간의 간격 보다 작은 광 다중화기.
제16항에 있어서,
상기 레이어는,
상기 복수의 도파로에서 출력되는 복수의 광 신호 간의 간격을 최소화하도록 도파로가 배치되는 광 다중화기.
제16항에 있어서,
상기 광 도파로 블록이 복수의 레이어를 포함할 경우,
상기 복수의 레이어 각각에서 도파로가 배열된 방향과 수직인 방향으로 상기 복수의 레이어가 적층되는 광 다중화기.
제18항에 있어서,
상기 광 도파로 블록은,
상기 레이어를 적층할 때 사용되는 가이드 핀을 포함하는 광 다중화기.
제19항에 있어서,
상기 레이어들은,
상기 가이드 핀을 수용하기 위한 홈(groove)을 포함하는 광 다중화기.