초소형·대량 생산 가능한 포토닉 결정 파장 분파기 초소형·대량 생산 가능한 파장 분파기의 실현

이번에 우리가 광결정으로 제작한 것은 WDM 통신에 사용되는 파장분배기입니다. 파장분배기는 WDM 통신에서 통합된 신호를 원래대로 분할하는 소자이다. 제작한 소자의 주사형 전자현미경 사진이 그림 1(b)이고, 파장분배기의 동작 원리를 나타낸 것이 그림 1(c)이다. 통합된 신호는 그림 1(c)의 왼쪽에서 실리콘(Si) 세선 도파관을 통해 입력되어 신호마다 오른쪽 위 방향으로 분파된다. 이 때, 그림 1(c)의 왼쪽 상단에 확대도로 표시된 폭 변화형 공진기라는 구조를 통과하여 분파된다. 폭 변화형 공진기를 이용하면 특정 신호만 통과시킬 수 있습니다. 여러 공진기 구조 중 폭변형 공진기를 선택한 이유는 우리의 제작 방식인 포토리소그래피와 궁합이 좋다는 것이 지금까지의 연구를 통해 밝혀졌기 때문입니다. 그림 1(d) 하단은 제작한 파장분배기의 투과 스펙트럼으로, 8개의 신호를 분파할 수 있음을 알 수 있습니다. 또한, 그림 1(d) 상단은 파장분배기에 열을 가하여 다양한 신호에 대응할 수 있도록 조절할 수 있음을 나타낸 결과이다. 예를 들어, 녹색 신호에 0~30 mW의 열을 가하면 1568~1570 nm의 신호에 대응할 수 있도록 조절할 수 있다. 그림 1(d)의 중앙은 빨간색 신호에 2.5Gbps의 신호를 입력했을 때의 아이패턴이다. 좌측 상단에 표시된 레퍼런스 아이패턴과 비교해보면 2.5Gbps의 신호를 전혀 문제없이 전송할 수 있음을 알 수 있다.

광결정을 이용한 우리의 파장분배기는 기존 유리를 재료로 제작하던 파장분배기에 비해 소자 면적을 20만분의 1로 작게 만들 수 있다는 장점이 있습니다. 뿐만 아니라, 앞에서도 잠깐 언급했던 포토리소그래피라는 이번에 우리가 사용한 제작 방법은 지금까지 광결정 구조를 제작할 때 사용하던 전자선 드로잉에 비해 대량 생산이 가능하다는 장점이 있습니다.