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KR20140062150A - 지그-재그부를 포함한 광 파워 스플리터 - Google Patents

지그-재그부를 포함한 광 파워 스플리터 Download PDF

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KR20140062150A
KR20140062150A KR1020147009790A KR20147009790A KR20140062150A KR 20140062150 A KR20140062150 A KR 20140062150A KR 1020147009790 A KR1020147009790 A KR 1020147009790A KR 20147009790 A KR20147009790 A KR 20147009790A KR 20140062150 A KR20140062150 A KR 20140062150A
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optical
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죠지오스 패노토파울로스
마이클 르네 타이 탄
폴 케슬러 로젠버그
세이지 바기스 마타이
웨인 브이 소린
수전트 케이 패트라
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

광 파워 스플리터는 지그-재그부와, 지그-재그부에 연관된 반사기 요소를 포함한다. 지그-재그부는 반사기 요소에 기초하여 입력 신호를 분할하고, 복수의 분할 신호를 출력한다.

Description

지그-재그부를 포함한 광 파워 스플리터{OPTICAL POWER SPLITTER INCLUDING A ZIG-ZAG}
본 발명은 지그-재그부(zig-zag)를 포함한 광 파워 스플리터에 관한 것이다.
통신 아키텍처는 광신호 및 하나의 노드로부터의 신호를 다수의 노드에 브로드캐스트하기 위한 인터커넥트를 포함할 수 있다. 신호를 다수의 신호로 분할하기 위해 스플리터가 이용될 수도 있다. 그러나, 스플리터는 비용이 많이 드는 자재 및 제조 단계에 연관될 수 있다. 예컨대, 스플리터는 고가의 광 요소, 부분 반사기 및 광섬유 단자(fiber terminal)를 포함할 수 있으며, 이들은 디바이스를 통과하여 빛을 내게 하는 것과, 그 성능을 검출하는 것과, 그에 대응하여 콤포넌트를 조정하는 것을 포함한 복잡한 과정을 이용하여 조립되고 능동적으로 정렬될 것이다.
광 스플리터는 입력 신호에 기초하여 복수의 출력 신호를 제공할 수 있다. 광 스플리터는 입력 신호를 반사하고 분할하기 위한 지그-재그 아키텍처(zig-zag architecture)를 기반으로 하여 매우 낮은 손실을 달성할 수 있는 컴팩트한 설계를 제공할 수 있다. 그러나, 지그-재그 아키텍처를 기반으로 하는 스플리터는 광 요소, 부분 반사기 및 광섬유 단자와 같은 콤포넌트를 기반으로 하기 때문에 실시하는데 비용이 많이 소요될 수 있다. 하나 이상의 별개의 반사기를 포함할 수 있는 반사기 요소는 복수의 상이한 생산 및 조립 공정에 의존할 수도 있다. 예컨대, 반사기 요소를 생산하는 것은 7개의 상이한 타겟 반사율 값에 연관된 7개의 상이한 반사 웨이퍼를 수반할 수 있다. 각각의 별개의 반사기 요소는 커다란 종횡비를 가질 수 있으며, 이들을 지그-재그 슬랩(zig-zag slab)에 대해 평탄하게 놓아둘 때에 표면 불균일(surface variation)에 민감하게 될 수도 있다. 반사기 요소를 생산하기 위해 사용된 반사기 웨이퍼는, 다이싱(dicing)에 연관된 상승된 온도에서 유전체 코팅을 도포할 때와 웨이퍼를 분리된 반사기로 다이싱할 시에 휨(bowing)이 발생한 때의 등에서 응력을 받게 될 수 있다. 배치를 위한 복잡한 정렬 및 정렬 위치를 높은 정확도로 유지하는 것(예컨대, 반사기 요소를 정위치에 고정하는 글루(glue)를 경화시키기 위해)은 커다란 수율 불이익에 연관될 수도 있다.
그러나, 광 스플리터를 위한 지그-재그 아키텍처를 구현하는 것에 관련된 비용을 다양한 기술에 의해 감소시킬 수도 있다. 예컨대, 다수의 반사기 요소를 조합하여서, 전체적인 개수를 감소시키고, 침적 및 기타 제조 및 조립 단계를 최소로 할 수 있다. 반사기 요소는 단일체(monolithic) 구조로 될 수 있으며, 다수의 생산 단계를 추가로 감소시키기 위해 하나의 웨이퍼를 사용할 수도 있다. 그러므로, 디바이스 수율이 급격하게 향상될 수 있다. 더 적은 개수의 별개의 반사기를 조립함에 따라 조립 비용 및 복잡도가 감소될 수 있다. 반사율 값은 웨이퍼로부터 별개의 반사기 요소를 다이싱하는 것과는 달리 지그-재그부 상에 직접적으로 코팅을 침적함으로써 획득될 수도 있다. 추가의 기술은 수동 정렬 어셈블리(passive alignment assembly)를 가능하게 하는 기계식 설계를 수반하여, 디바이스를 통과하여 빛을 내게 하는 것과 디바이스 동작을 검증하기 위해 검출기를 이용하는 것과 같은 능동적 정렬(active alignment)에 연관된 생산 단계를 제거할 수 있다. 디바이스는, 적합한 기계식 특징부를 이용하여, 수동 정렬 어셈블리를 용이하게 하기 위해 설계 공차를 포함할 수 있다. 복수의 콤포넌트는 서로에 대한 자신의 지향 방향(orientation)을 고정하여 이들 콤포넌트를 위한 정렬 단계를 회피하도록 물리적으로 조합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 측단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 측면 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 탭(tap)에 연관된 반사율을 기반으로 하는 차트이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터의 탭에 연관된 손실 편차(loss deviation)를 기반으로 하는 차트이다.
도 7은 본 발명의 일례에 따른 입력 신호를 분할하는 방법을 기반으로 하는 흐름도이다.
본 발명의 예를 첨부 도면을 참조하여 설명할 것이며, 이들 도면에서는 동일한 도면 부호가 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 광 파워 스플리터(100)의 블록도이다. 광 파워 스플리터(100)는 입력 신호(110)를 수신하고 복수의 분할 신호(112)를 생성하기 위해 입력 광 요소(102), 지그-재그부(104), 및 반사기 요소(106)를 포함할 수 있다. 반사기 요소(106)는 하나 이상의 반사기(108)를 포함하여도 된다.
입력 광 요소(102)는 입력 광섬유(도 1에 도시하지 않음)로부터 입력 신호(110)를 수신할 수 있다. 입력 광 요소(102)는 입력 신호(110)를 광학적으로 처리할 수 있다. 예컨대, 입력 광 요소(102)는 입력 신호(110)를 확장하고, 입력 신호(110)를 지그-재그부(104)에 통과시킬 수 있다.
지그-재그부(104)는 입력 광 요소(102)에 의해 처리된 바와 같은 입력 신호(110)를 수신하고, 복수의 분할 신호(112)를 발생할 수 있다. 지그-재그부(104)는, 지그-재그부(104)에서 뒤쪽과 앞쪽으로 바운스(bounce)하고 반사기 요소(106)를 이용하여 분할 신호(112)로 분할되는 입력 신호(110)에 기초하여, 분할 신호(112)를 발생할 수 있다.
광 파워 스플리터(100)는 예컨대 제조/조립 효율을 향상시키고, 디바이스 비용/조립 복잡도를 감소시키며, 수율을 증가시키는 이점을 제공할 수 있다. 반사기 요소(106)는 총수가 n-1보다 적은 별개의 반사기(108)를 포함할 수 있으며, 여기서 n은 생성된 분할 신호(112)의 개수이다. 입력 광 요소(102)와 지그-재그부(104)는 지그-재그부에 대한 입력 광 요소의 지향 방향을 고정시키기 위해 1-피스(one-piece)의 단일체 입력 요소로서 통합될 수도 있다. 별개의 하나 이상의 반사기(108)를 포함하는 반사기 요소(106)는 반사 코팅으로서 지그-재그부에 도포될 수도 있다. 광 파워 스플리터(100)의 콤포넌트는 수동 정렬을 위해 구성될 수 있으며, 이로써 콤포넌트의 정렬이 정렬을 검사하기 위해 광원을 이용하는 능동 정렬에 의해 지향 방향을 검증하고 조정할 필요 없이 콤포넌트를 조립함으로써 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예에 따른 광 파워 스플리터(200)의 측단면도이다. 광 파워 스플리터(200)는, 입력 광섬유(211)로부터 입력 신호(210)를 수신하기 위한 입력 광 요소(202)와, 입력 신호(210)를 분할 신호(212)로 분할하기 위한 지그-재그부(204)와, 각각의 분할 신호(212)를 출력 광섬유(213) 중의 대응하는 광섬유에 연결시키기 위한 출력 광 요소(216)를 포함할 수 있다.
입력 광 요소(202), 지그-재그부(204), 및 출력 광 요소(216)는 각각의 콤포넌트의 일부분을 형성하는 어셈블리 정렬 구조를 이용한 스냅 결합 조립(snap-together assembly)에 기초하여 함께 조립될 수 있다. 콤포넌트는 또한 하나 이상의 수동 정렬 기계식 지지부(232)와 같은 구조적 콤포넌트에 기초하여 함께 조립될 수 있다. 콤포넌트는 기계식 지지부(232)를 수용하기 위해 비아(via)를 포함할 수 있다. 구조적 정렬은 제1 스페이서(234), 제2 스페이서(235), 및 도시되지 않은 기타 스페이서에 기초하여 이루어질 수 있다. 복수의 기계식 지지부(232) 및 스페이서는 도시된 바와 같이 상부 기계식 지지부(232) 및 콤포넌트의 하부 영역을 통과하는 하부(또는 기타 지향 방향) 기계식 지지부(도시하지 않음)의 사용을 포함하여 이용될 수 있다. 구성요소를 정렬하기 위해 핀(pin)과 스페이서가 이용될 수 있다. 예컨대, 핀은 x-축 및 y-축을 따라 콤포넌트를 기계식으로 정렬하기 위해 이용될 수 있으며, 스페이서는 z-축을 따라 콤포넌트를 기계식으로 정렬하기 위해 이용될 수 있다. 기계식 지지부(232)는 기계식 지지부(232)의 축에 대한 회전 정렬(rotational alignment)을 제공하기 위해 키 체결될(keyed) 수 있으며, 복수의 기계식 지지부(232)는 콤포넌트를 안정화하기 위해 이용될 수 있다. 그러므로, 콤포넌트는 함께 조립될 시에 콤포넌트들이 정렬되게 하는 서로와의 물리적인 상호작용에 기초하여 수동으로 정렬되어, 각각의 콤포넌트에 대한 시간이 소요되는 지향 방향 및 위치 조정의 필요성이 회피될 수 있다.
입력 광 요소(202)는 입력 광섬유 리셉터클(224), 글루 트렌치(glue trench)(228), 및 입력 렌즈(220)를 포함할 수 있다. 입력 광섬유(211)를 입력 광 요소(202)에 결합하기 위해 비접착 기반의 마찰 리텐션(non-glue-based friction retention), v-그루브(v-groove) 등과 같은 다른 기술이 이용될 수도 있다. 입력 광섬유(211)는 광섬유의 1차원 또는 2차원 어레이이어도 되며, 입력 광섬유 리셉터클(224)은 복수의 입력 광섬유(211)의 효율적인 삽입을 용이하게 하기 위해 서로 이격될 수도 있다. 입력 광섬유(211)는 광섬유 리셉터클(224)에 삽입될 수 있으며, 광섬유 리셉터클(224)은 광섬유 적재(optical loading)를 간략화하고 그에 따라 조립 난이도/비용을 추가로 감소시키기 위해 충분한 피치로 서로 이격될 수 있다. 일례에서, 입력 광섬유 리셉터클(224)을 서로 이격시키는 것에 관련된 피치는 다중 광섬유 리본 케이블(multi-fiber ribbon cable)에 연관된 기계식 이송(mechanical transfer, MT) 페룰 커넥터를 포함한 고정된 다중 광섬유 입력과 같은 전형적인 다중 광섬유 커넥터에 연관된 피치와는 상이할 수 있으며, 여기서 MT 페룰 커넥터에서의 광섬유는 250 마이크로미터의 산업 표준 피치로 서로 이격된다. MT 단자는 컨택 메이팅(contact mating)에 연관된 정밀한 기계식 조건으로 인해 매우 높은 비용에 연관될 수 있다. 이러한 비용은 복수-행(multi-row) 커넥터의 경우에는 커지게 된다. 그러므로, 입력 광 요소(202)의 특징에 기초하여 MT 페룰 커넥터의 필요성을 방지함에 의하여 비용 절감이 달성된다. 출력 광 요소(216)에서도 유사한 절감이 이루어질 수 있다.
입력 광 요소(202)는 입력 광섬유(211)가 입력 렌즈(220) 쪽으로 삽입될 수 있도록 하며, 입력 광섬유(211)는 입력 광 요소(202)와 접촉할 수 있다. 입력 광섬유(211)는 갈라지거나, 및/또는 입력 광 요소(202)의 수용 표면과 수평으로 되지 않는 면을 포함할 수 있다. 입력 광 요소(202)는 입력 광섬유(211)를 입력 광 요소(202)에 고정하기 위해 글루로 채워질 수 있는 글루 트렌치(228)를 포함할 수 있다. 글루는 입력 광섬유(211)에 연관될 수 있는 임의의 갈라짐(cleaving)에도 불구하고 입력 광섬유(211)와 입력 광 요소(202) 사이의 광커플링을 향상시키기 위해 이용될 수 있다. 입력 광 요소(202)는 피그테일 광섬유(pigtail fiber)를 입력 광섬유 리셉터클(224)에 삽입함으로써 피그테일 광섬유를 추가하는 능력에 의해 피그테일식 콤포넌트(pigtailed component)에 연관될 수 있다. 광커플링은 입력 광 요소(202)에 대한 입력 광섬유(211)의 근접에 기초하여 향상될 수 있다.
입력 광 요소(202)는 함께 조립된 2개의 부분에 기초하여 도시되어 있다. 그러나, 입력 광 요소(202)는 더 적거나 더 많은 개수의 부분으로 형성될 수도 있다. 입력 광 요소(202)는 그레이-스케일 리소그래피와 같은 기술을 이용하여 글래스로 구성될 수 있다. 일례에서, 입력 렌즈(220)는 입력 광 요소와 분리되어 형성될 수도 있다. 또 다른 예에서, 입력 광 요소(202)는 단일 부분이어도 된다. 입력 광 요소(202)는 예컨대 몰딩 또는 기타 기술에 의해 형성될 수도 있다. 저비용의 몰딩된 플라스틱 프로세스가 이용되어, 글래스 및 그레이-스케일 리소그래피를 이용하는 것에 비하여 비용을 절감할 수도 있다. 몰딩된 플라스틱 요소는 갈라진 광섬유가 적재되고 광 요소에 직접 부착될 수 있도록 설계되어, 비용이 많이 드는 광섬유 단자의 사용을 제거할 수 있다. 이에 따라, 입력 광 요소(202)는 대량 생산될 수 있으며, 효율적인 조립을 위한 특징부를 포함할 수 있다. 입력 광 요소(202)는 입력 신호(210)를 지그-재그부(204)에 통과시킬 수 있다.
지그-재그부(204)는 하나 이상의 반사기(208)를 포함할 수 있는 반사기 요소(206)에 연관될 수 있다. 반사기(208)는 단일체 유전체 반사기로서 구현될 수 있으며, 별개의 반사기로서 구현될 수도 있다. 예시된 예에서, 반사기 요소(206)는 2개의 기다란 반사기와 4개의 짧은 반사기를 포함할 수 있지만, 가장 낮게 위치된 반사기는 생략될 수도 있다. 반사기(208)는 입력 신호(210)의 일부분을 분할 신호(212)로서 통과시키고 입력 신호(210)의 일부분을 반대로 지그-재그부(204)로 반사하는 것과 연관될 수 있다. 기다란 반사기는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 분할 신호(212) 및 복수의 반사에 연관될 수 있다. 입력 신호(210)는 반사기(208)로부터의 반사에 의해 지그-재그부(204)에서 뒤쪽과 앞쪽으로 바운스하여 복수의 분할 신호(212)를 생성할 수 있다. 예시된 예에서는, 6개의 별개의 반사기(208)를 이용하여 8개의 분할 신호(212)가 생성된다. 그러므로, n=8개의 분할 신호(212)가 n-1(즉, 5개)보다 작은 반사기(208)를 이용하여 생성될 수 있다. 각각의 분할 신호(212)는 복수의 분할 신호의 어레이(예컨대, 도 2의 페이지에 직각으로 연장하는 축을 따라 스택된 복수의 신호)이어도 된다. 각각이 복수의 출력 분할 신호에 대해 단일의 반사율 값을 나타내는 기다란/짧은 반사기를 포함한 더 적은 개수의(예컨대, n-1보다 적은) 반사기(208)를 이용하는 것은, 분할 신호에 걸쳐 동등하지 않은 파워(예컨대, 동등하지 않은 출력 탭 파워, 여기서 탭은 출력되고 있는 분할 신호와 연관됨)를 야기할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 설명된 일례의 지그-재그 아키텍처가 저손실 파워 분할을 제공할 수 있기 때문에, 다른 탭보다 출력이 낮은 분할 신호 출력 탭 조차도 신뢰할 수 있는 광 링크를 형성하기에 충분한 광 파워를 가질 것이다. 지그-재그부(204)의 정렬은 기계식 지지부(232), 제1 스페이서(234), 및 제2 스페이서(235)에 의해 제공될 수 있다. 지그-재그부(204)로부터의 분할 신호(212)는 출력 광 요소(216)에 통과될 수 있다.
출력 광 요소(216)는 출력 렌즈(222), 글루 트렌치(228), 출력 광섬유 리셉터클(226)을 포함할 수 있다. 분할 신호(212)가 출력 렌즈(222)에서 수신되고, 출력 광섬유(213)에 연결될 수 있다. 8개의 출력 광섬유(213)가 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 개수의 출력 광섬유(213)가 이용될 수 있으며, 도시된 각각의 출력 광섬유(213)는 복수의 출력 광섬유의 어레이를 표시할 수 있다. 입력 광 요소(202)와 유사하게, 출력 광 요소(216)는 출력 광섬유(213)를 출력 광 요소(216)에 고정하고 광학적으로 연결하기 위해 글루 트렌치(228)를 포함할 수 있다. 입력 광 요소(202)와 유사하게, 출력 광 요소(216)는 예시된 예보다 더 적거나 또는 더 많은 개수의 부분으로 형성될 수 있으며, 예컨대 하나의 단일 피스로서 몰딩될 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 예에 따른 광 파워 스플리터(300A)의 측면 사시도이다. 광 파워 스플리터(300A)는 입력 광 요소(302A), 지그-재그부(304A), 및 출력 광 요소(316A)를 포함할 수 있다. 정렬은 기계식 지지부(332A), 제1 스페이서(333A), 제2 스페이서(335A)에 의해 제공될 수 있다. 입력 광 요소(302A)는 입력 광섬유 가이드(314A) 및 입력 렌즈 요소(315A)를 포함할 수 있다. 지그-재그부(304A)는 하나 이상의 반사기(308A)를 구비하는 반사기 요소(306A)를 포함할 수 있다. 출력 광 요소(316A)는 출력 렌즈 요소(317A), 출력 광섬유 가이드(319A), 및 복수의 출력 광섬유 리셉터클(326A)을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 출력 광섬유 가이드(319A)는 출력 광섬유 리셉터클(326A)의 2차원 어레이를 포함할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 예에 따른 광 파워 스플리터(300B)의 분해 사시도이다. 글루 트렌치(328B) 및 1차원 어레이로 배열된 복수의 입력 광섬유 리셉터클(324B)을 갖는 입력 광섬유 가이드(314B)가 도시되어 있다. 입력 렌즈 요소(315B)는 1차원 어레이로 배열된 복수의 입력 렌즈(320B)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 광 파워 스플리터(300B)는 제1 스페이서(334B), 기계식 지지부(332B), 지그-재그부(304B)(하나 이상의 반사기(308B)를 갖는 반사기 요소(306B)를 포함하는), 제2 스페이서(335B), 출력 렌즈 요소(317B), 복수의 출력 광섬유 리셉터클(326B)을 포함할 수 있는 출력 광섬유 가이드(319B)를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 광 파워 스플리터(300A, 300B)는 입력 신호(예컨대, 복수의 입력 광섬유 리셉터클(324B)에 삽입된 입력 광섬유를 통해 반송되는 복수의 입력 신호)가 지그-재그부(304A)에 기초하여 분할되어 복수의 신호로 될 수 있도록 할 수 있다. 예시된 바와 같이, 1차원 입력 신호 어레이(1×8)는 2차원 출력 신호 어레이(8×8)로 분할된다. 대안의 예에서, 더 많거나 더 적은 개수의 입력 및/또는 출력 신호가 광 파워 스플리터(300A, 300B)에 의해 제공될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 예에 따른 광 파워 스플리터(400)의 측단면도이다. 광 파워 스플리터(400)는 단일체 입력 요소(430) 및 출력 광 요소(416)를 포함할 수 있으며, 단일체 입력 요소(430) 및 출력 광 요소(416)의 구조에 통합된 정렬 구조체(436)를 포함할 수 있다(이로써, 콤포넌트와 분리되는 기계식 지지부가 생략될 수 있음). 이에 따라, 단일체 입력 요소(430) 및 출력 광 요소(416)는 능동 정렬의 필요성 없이 스냅 결합 조립에 의해 수동으로 정렬될 수 있다. 더욱이, 지그-재그부(404)에의 반사기(및/또는 반사 코팅)의 도포는 단일체 입력 요소(430)와 출력 광 요소(416)의 조립 전에 지그-재그부(404) 상에 수행되는 도포 과정에 의해 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 의해 조립 유연성을 더 커지게 할 수 있다. 그러나, 대안의 예에서, 단일체 입력 요소(430)와 출력 광 요소(416)는 하나의 단일 구조물로서 제공될 수도 있다. 일례에서, 단일체 입력 요소(430)는 입력 광섬유(411)와의 광커플링 및 입력 신호(410)의 통과에 적합한 플라스틱으로 몰딩될 수도 있다.
지그-재그부(404)는 단일체 입력 요소(430)와 스냅 결합될 수 있다. 대안의 예에서, 지그-재그부(404)는 단일체 입력 요소(430)의 통합 부분으로서 형성될 수 있다. 그러므로, 광 파워 스플리터(400)는 조립될 부분의 수에 기초하여 효율적으로 조립되고 정렬될 수 있다. 단일체 입력 요소(430)는 광 부분(예컨대, 입력 광 요소(402)) 및 구조적 부분이 일체로서 형성되도록 몰딩될 수 있다. 더욱이, 입력 광섬유 리셉터클(424), 글루 트렌치(428), 및 입력 렌즈(420)는 입력 광 요소(402)를 지그-재그부(404)에 대하여 별도로 정렬할 필요 없이 입력 광섬유(411)와 그 입력 신호(410)를 지그-재그부(404)에 대하여 정렬할 수 있다.
지그-재그부(404)는 입력 신호(410)를 복수의 분할 신호(412)로 분할할 수 있다. 지그-재그부(404)는 입력 신호(410)를 반사 및/또는 분할하기 위해 코팅(409)을 이용할 수 있다(그리고 또한 도 2에서와 같이 별개의 반사기를 이용할 수 있다). 도 4에 예시된 바와 같이, 8개의 분할 신호(412)를 제공하기 위해 5개의 별개의 코팅(409)이 이용된다. 각각의 별개의 코팅(409)은 별개의 반사율 값에 연관되며, 2개의 기다란 코팅(409)이 복수의 광 반사/분할을 제공하기 위해 이용된다. 그러므로, n 개의 분할 신호를 생성하기 위해 n-1개보다 적은 반사기/코팅(409)이 이용될 수 있다. 입력 신호(410)는 최초의 2개의 분할 신호(412)를 제공하기 위해 최초의 반사 코팅(409)으로부터 2회 반사될 수 있다. 입력 신호에 대한 추가의 반사를 제공하기 위해 더 기다란 별개의 반사기/코팅(409)이 이용될 수도 있다. 일례에서, 제1 반사기/코팅(409)은 최초의 3개의 분할 신호(412)를 분할하는 것과 연관될 수 있다(도 4에 도시되지 않음). 분할 신호(412)의 전부를 반사/분할하기 위해 하나의 별개의 반사기/코팅이 이용될 수 있다(도 4에 도시되지 않음). 추가의 조합/크기의 반사기도 가능하다. 가장 낮은 쪽의 분할 신호(412)를 생성하기 위한 반사기/코팅이 생략될 수 있다.
지그-재그부(404)는 분할 신호(412)를 발생하기 위해 릴레이 미러(relay mirror)(418)를 포함할 수 있다. 릴레이 미러(418)는 빔이 지그-재그부(404)의 표면 상에 입사되는 지점에 중심을 두는 상태로 곡선을 이룰 수 있다. 릴레이 미러(418)의 곡률은, 지그-재그부(404)의 평탄한 출사면(우측)과 조합하여, 접힘식 공초점 공진기(folded confocal resonator)와 동등할 수도 있는 반구체 대칭 공진기(half symmetric resonator) 또는 반구형 공진기(hemispherical resonator)와 유사한 효과가 생성될 수 있도록 선택될 수 있다. 그러므로, 별개의 반사기/코팅(409)에 연관된 임의의 개별적인 오정렬(misalignment)이 지그-재그부(404)를 통해 전파되는 것이 방지된다. 이러한 공진기 구조/작용은 지그-재그부(404)에 대한 높은 오정렬 공차를 제공할 수 있다.
분할 신호(412)는 출력 광 요소(416)에서 수신되고, 출력 렌즈(422), 글루 트렌치(428), 출력 광섬유 리셉터클(426)을 통해 출력 광섬유(413)에 연결될 수 있다. 출력 광 요소(416)는 단일체 입력 요소(430) 및 출력 광 요소(416)의 일부분으로서 형성될 수 있는 정렬 구조물(436)에 기초하여 단일체 입력 요소(430)와 수동으로 정렬될 수 있다. 단일체 입력 요소(430)와 유사하게, 출력 광 요소(416)는 출력 렌즈(422)를 포함하는 하나의 단일 피스로서 형성될 수 있고(예컨대, 플라스틱으로 몰딩), 출력 광섬유(413)를 결합하는 대안의 기술을 포함할 수 있다. 출력 광 요소(416)의 대안의 예는 더 많은 개수의 분리된 피스로 형성될 수 있다. 대안의 예는 또한 기계식 정렬을 위한 하나 이상의 기계식 지지부 및/또는 스페이서를 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 예에 따른 광 파워 스플리터의 탭에 연관된 반사율에 기초한 차트이다. 탭은 광 파워 스플리터로부터 출력을 획득하기 위해 이용될 수 있으며, 입력 신호로부터 발생된 각각의 분할 신호에 연관될 수 있다. 도 5는 모든 탭에 걸쳐 탭 파워를 등화하기 위해(즉, 분할 신호가 서로 파워가 동일하게 됨) 요구된 분석 반사율(analytical reflectivity)을 달성하기 위해 반사기/반사 코팅을 이용하여 8개의 탭에서 8개의 분할 신호가 제공되는 예를 예시하고 있다. 대안의 예에서는, 4개의 탭을 제공하기 위해 하나의 반사기/코팅을 이용하는 것과 같은 탭과 반사기/코팅의 다른 조합이 이용될 수도 있다. 예컨대 이하의 함수에 기초하여 최적화된 값이 획득될 수 있다:
Figure pct00001
여기서, n은 탭의 개수이고, A는 릴레이 미러의 흡수값으로, A=0.01 이도록 선택될 수 있으며(그리고 이상적으로는 0일 수도 있음), H는 탭 당의 지그-재그부에서의 전달 효율로, H=0.985 이도록 선택될 수 있다(이상적으로는 1일 수도 있음).
각각의 탭은 그와 관련된 상이한 반사율을 가질 수 있다. 탭 1(551)은 가장 높은 반사율을 가질 수 있으며, 반사율은 탭 2(552), 탭 3(553), 탭 4(554), 탭 5(555), 탭 6(556), 탭 7(557), 및 탭 8(558)의 순으로 낮아질 수 있다. 실제로는, 탭 8은 자신의 반사율이 0일 수도 있기 때문에 반사기/코팅에 연관되지 않을 수도 있다.
도 5에 도시된 반사율 값이 모두 8개의 탭에 걸쳐 동등한 탭 파워를 위한 최적화된 이상적인 값을 나타내기 때문에, 동등하지 않은 탭 파워는 도 5에 도시된 반사율 값으로부터 벗어남으로써 획득될 수 있다. 도 5에서의 점선 박스는 탭 반사율이 탭에 걸쳐 어떻게 변경될 수 있는지에 대한 예를 도시한다. 탭 1(551) 및 탭 2(552)를 둘러싸는 제1 점선 박스(560)는 탭 1(551) 및 탭 2(552)에 반사율 값을 제공하기 위해 하나의 반사기가 이용될 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 시나리오는, 기다란 하나의 코팅(409)(하나의 반사율 값과 연관된)이 최초의 2개의 분할 신호(412)를 제공하기 위해 이용되는 도 4에 예시되어 있다. 그러므로, 기다란 제1 코팅(409)에 대한 반사율 값은 탭 1(551) 및 탭 2(552) 둘 모두에 걸쳐 탭 파워를 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 일례에서, 제1 코팅에 대한 반사율 값은 탭 1(551) 및 탭 2(552)에 대한 분석 반사율 사이에서 선택될 수 있다. 탭 3(553) 및 탭 4(554)를 둘러싸는 제2 점선 박스(562)는, 하나의 반사기가 탭 3(553) 및 탭 4(554)에 대한 반사율 값을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다(기다란 하나의 코팅(409)이 제3 및 제4 분할 신호(412)를 제공하기 위해 이용되는 도 4에 도시된 바와 같이). 탭 1(551), 탭 2(552), 및 탭 3(553)을 둘러싸는 제3 점선 박스(564)는 하나의 반사기가 탭 1(551), 탭 2(552), 및 탭 3(553)에 대한 연관된 반사율 값을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다. 매 탭에 대해(및/또는 탭 8을 빈 상태로 남겨두고 탭 1 내지 탭 7에 대해) 하나의 반사기/코팅 및 관련 반사율을 이용하는 것을 포함한 추가의 조합의 탭이 가능하다. 그러므로, 조합된/기다란 반사기/코팅에 대한 반사율 값은 조합될 탭에 연관된 이상적인 분석 반사율 값에 기초하여 구해질 수 있다. 예컨대, 조합될 탭에 연관된 반사율 값은, 각각의 탭에 대한 개개의 최적화된 반사율 값에 기초하여 이상적인 경우에 대한 이들 탭에 연관된 분석 반사율의 평균을 계산함으로써 구해질 수 있다. 조합된 반사율 값을 구하기 위해, 메리트 함수(merit function), 매 탭에 대한 출력/입력 파워의 표준 편차, 최대/최소 함수, 몬테카를로 시뮬레이션(monte carlo simulation), 및 기타 기술을 포함한 다른 기술이 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 예에 따른 광 파워 스플리터의 탭에 연관된 손실 편차를 기반으로 하는 차트이다. 도 6은 탭 1(651), 탭 2(652), 탭 3(653), 탭 4(654), 탭 5(655), 탭 6(656) 및 탭 7(657)(탭 8은 빈 상태로 남겨둠)에 대한 신호를 발생하기 위해 하나의 코팅/반사기/반사율 값을 이용하는 것에 연관된 예를 나타낸다. 이에 따라, 도 6은 탭 파워가 모든 탭에 걸쳐 동일할 이상적인 값으로부터의 각각의 탭의 편차를 도시한다. 탭 1 내지 탭 7에 연관된 하나의 반사율 값에 대한 반사율 값은 탭에 걸쳐 파워를 등화하도록 최적화되며, R(OPTIMAL)=0.801로서 예시되어 있다. 각각의 탭에 대한 이상적인 반사율이 0.801의 반사율과 상이할 수도 있기 때문에(예컨대, 도 5를 참조), 예시된 손실은 탭 1 내지 탭 7에 걸쳐 0.801의 반사율을 이용할 때에 각각의 탭에 대해 발생한다. 이에 따라, 각각의 탭에서의 손실은, 별개의 반사율 값들의 개수를 증가시켜 이용 가능하게 하고, 다른 반사율 값을 제공하기 위해 추가의 별개의/분리된 코팅/반사기의 사용에 연관될 수 있는 각각의 탭의 반사율을 조정함으로써 감소될 수 있다. 대안의 예에서, 최초의 4개의 탭과 다음 3개의 탭을 조합하는 것과, 최초의 2개의 탭과 다음 2개의 탭과 그 다음의 2개의 탭을 조합하는 것 등을 포함한 다수의 상이한 조합의 탭이 이용될 수 있다. 하나의 반사율 값을 사용하는 것은, 탭 1 내지 탭 7을 조합(및 탭 8은 빈 상태로 남겨둠)함으로써, 각각의 탭에 대한 분리된 반사기/코팅의 필요성을 방지하고, 지그-재그부 상에 하나의 반사기/코팅을 위치시키는 것과 연관된 효율적인 조립을 제공함으로써, 커다란 생산 절감을 가능하게 할 수 있다. 하나의 반사율 값의 사용에 연관된 모든 탭에 걸친 전체 파워 손실은 분리된 별개의 반사기/코팅에 연관될 수 있는 추가의 반사율 값을 이용함으로써 완화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 예에 따른 입력 신호를 분할하는 방법에 기초한 흐름도(700)이다. 단계 710에서, 입력 신호는 입력 신호를 분할하기 위해 하나 이상의 분리된 반사기를 포함하는 반사기 요소에 연관된 지그-재그부를 이용하여 분할된다. 반사기 요소는 지그-재그부에 연결된 단일체 구조물이어도 되며, 지그-재그부에 도포된 하나 이상의 코팅으로서 형성될 수도 있다. 단계 720에서, 지그-재그부에 기초하여 n개의 분할 신호가 출력되며, 여기서 반사기 요소에 연관된 분리된 반사기의 총수는 많아야 n-2개이다. 예컨대, 반사기 요소는 총수가 1개인 별개의 반사기에 기초하여 n개의 분할 신호를 발생할 수도 있고, 총수가 n-1개보다 적은 별개의 반사기에 기초하여 n개의 분할 신호를 생성할 수도 있다.
본 발명의 사상 및 범위는 전술한 예의 어느 것에 의해서도 한정되지 않고, 이하의 청구범위 및 그 등가 구성에 따라 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 광 파워 스플리터에 있어서,
    입력 광섬유로부터 입력 신호를 수신하기 위한 입력 광 요소;
    상기 입력 신호를 분할하고, n개의 분할 신호를 출력하기 위한 지그-재그부(zig-zag); 및
    상기 입력 신호를 분할하기 위해 상기 지그-재그부에 연관되며, 하나 이상의 별개의 반사기(discrete reflector)를 포함하는 반사기 요소로서, 상기 반사기 요소에 연관된 상기 별개의 반사기의 총수가 많아야 n-2개인, 반사기 요소
    를 포함하는 광 파워 스플리터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 광 요소와 상기 지그-재그부는 상기 지그-재그부에 대한 상기 입력 광 요소의 지향 방향(orientation)을 고정시키기 위해 1-피스 단일체(monolithic) 입력 요소로서 통합되는, 광 파워 스플리터.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 n개의 분할 신호를 n개의 출력 광섬유 중의 대응하는 출력 광섬유에 커플링하기 위한 출력 광 요소를 더 포함하는, 광 파워 스플리터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력 광 요소, 상기 지그-재그부, 및 상기 출력 광 요소를 수동으로 정렬시키기 위한 수동 정렬 기계식 지지부를 더 포함하는, 광 파워 스플리터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 입력 광 요소, 상기 지그-재그부, 및 상기 출력 광 요소는, 상기 입력 광 요소, 상기 지그-재그부, 및 상기 출력 광 요소가 수동 정렬로 서로 스냅 결합(snap together)될 수 있도록 조립 정렬 구조물을 각각 포함하는, 광 파워 스플리터.
  6. 광 파워 스플리터에 있어서,
    입력 광섬유로부터 입력 신호를 수신하기 위한 입력 광 요소; 및
    반사기 요소에 기초하여 상기 입력 신호를 분할하고 복수의 분할 신호를 출력하기 위한 지그-재그부
    를 포함하며,
    상기 입력 광 요소와 상기 지그-재그부는, 상기 지그-재그부에 대한 상기 입력 광 요소의 지향 방향을 고정시키기 위해 1-피스 단일체 입력 요소로서 통합되는,
    광 파워 스플리터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사기 요소는 상기 지그-재그부 상의 하나 이상의 코팅을 포함하는, 광 파워 스플리터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 반사기 요소는 상기 복수의 분할 신호가 파워가 동등하지 않도록 하나 이상의 반사율 값에 연관되는, 광 파워 스플리터.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 지그-재그부는 상기 복수의 분할 신호를 출력하기 위해 하나 이상의 릴레이 미러(relay mirror)를 포함하는, 광 파워 스플리터.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 분할 신호의 각각의 신호를 복수의 출력 광섬유 중의 대응하는 출력 광섬유에 커플링하기 위한 출력 광 요소를 더 포함하며, 상기 입력 광 요소와 상기 출력 광 요소 중의 하나 이상이 몰딩된 플라스틱(molded plastic)으로 형성되는, 광 파워 스플리터.
  11. 입력 신호를 분할하기 위한 하나 이상의 별개의 반사기를 포함하는 반사기 요소에 연관된 지그-재그부를 이용하여 입력 신호를 분할하는 단계; 및
    상기 지그-재그부에 기초하여 n개의 분할 신호를 출력하는 단계로서, 상기 반사기 요소에 연관된 상기 별개의 반사기의 총수가 많아야 n-2개인, 출력하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    입력 광 요소에 연관된 입력 렌즈 요소에 기초하여 입력 광섬유로부터의 입력 신호를 상기 지그-재그부에 전송하기 위해 상기 입력 광섬유를 상기 입력 광 요소에 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 입력 신호를 하나의 반사율 값에 연관된 총수가 1개인 반사기에 기초하여 4개의 분할 신호로 분할하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 입력 신호는 입력 광섬유의 1차원 어레이에 의해 제공되며, n개의 분할 신호의 각각의 분할 신호가 출력 광섬유의 1차원 어레이로서 제공되는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    출력 광 요소에 연관된 출력 렌즈 요소에 기초하여 상기 지그-재그부로부터의 n개의 분할 신호를 전송하기 위해 복수의 출력 광섬유를 상기 출력 광 요소에 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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