측면 장주기 격자를 이용한 실리콘 광도파로 편광 분리기

Abstract

측면 장주기 격자를 이용한 실리콘 광도파로 편광 분리기를 설계 및 제작하였다. 광도파로 구조에 의해 발생하는 실리콘 광도파로의 birefringence를 이용하였다. 일반적으로 사용하는 광섬유와의 결합 효율을 높이기 위해서 코어 크기를 크게 만들 수 있는 오버사이즈 립 구조를 도입하였다. 장주기 격자를 광도파로의 측면에 새겨 한번의 패터닝과 식각으로 제작할 수 있다. 장주기 격자는 코어의 기본 모드와 1차 고차원 모드를 결합 하게 한다. 본 논문에서는 유사 TM모드는 격자의 영향을 받아 기본모드에서 1차 고차원 모드로 결합하고, 유사 TE 모드는 격자의 영향을 받지 않고 기본 모드로 계속 진행하게 된다. 격자를 지난 1차 고차원 모드로 결합된 유사 TM모드는 모드 진화 현상에 따라 비대칭 Y 분기영역에서 도파로의 폭이 좁은 쪽으로 진행하고 기본 모드로 진행하는 유사 TE모드는 도파로의 폭이 넓은 쪽을 진행하게 된다. 단일 모드 도파로의 폭은 4 μm, 멀티 모드 도파로의 폭은 9 μm, 립의 높이는 1.3 μm이다. 유사 TE/TM 모드 각각의 누화 특성은 15.4 dB, 9.2 dB이며 소광비는 각각 15.4 dB, 9.2 dB이다. 소자 전체의 길이는 4 cm일 때 삽입 손실은 유사 TE/TM 모드 각각 약 -25 dB이다. 이 손실은 소자 입출력 부분에서 광 섬유와의 결합 손실 4 dB, 격자에 의한 방산 손실, Y 분기에서의 손실, S-bend에서의 손실을 모두 포함한다.