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열광학 스위치는 온도에 따라 굴절률이 변화하는 열광학 효과를 이용한 소자로서 광도파로의 특정한 부위에 전극을 부착하여 흐르는 전류를 조절함으로서 광의 경로를 조절하는 소자이다. 열광학 스위치는 신호 전달손실이 매우 낮고 제작공정이 상대적으로 단순해 대규모의 스위치 어레이가 가능하여 WDM 광전송 시스템에서 그 진가를 발휘할 수 있다. 1X2, 2X2 열광학 스위치는 자체적으로 광섬유의 절단 등에 대비하여 우회 경로를 만들어 주는 절체용 등으로 사용되며, 이들 스위치 어레이는 파장 다중/ 역다중화기 또는 라우터 등과 결합하여 ...

열광학 스위치는 온도에 따라 굴절률이 변화하는 열광학 효과를 이용한 소자로서 광도파로의 특정한 부위에 전극을 부착하여 흐르는 전류를 조절함으로서 광의 경로를 조절하는 소자이다. 열광학 스위치는 신호 전달손실이 매우 낮고 제작공정이 상대적으로 단순해 대규모의 스위치 어레이가 가능하여 WDM 광전송 시스템에서 그 진가를 발휘할 수 있다. 1X2, 2X2 열광학 스위치는 자체적으로 광섬유의 절단 등에 대비하여 우회 경로를 만들어 주는 절체용 등으로 사용되며, 이들 스위치 어레이는 파장 다중/ 역다중화기 또는 라우터 등과 결합하여 ADM(Add-DropMulti plexer)이나 OXC(Optical Cross Connector)등의 구성에 사용되는 초고속 광 네트워크구성을 위해 기본이 되는 소자이다. 열광학 광스위치는 주로 실리카나 폴리머등을 이용하여 제작된다. 무기물의 dn/dT의 값이 고분자의 그것에 비해 작기 때문에 구동소비전력이 매우 커 열광학용 소재로서는 부적합하다. 반면 고분자의 열에 의해 굴절률 변화는 온도에 따른 밀도 변화 즉 열팽창 계수와 밀접한 상관관계를 가지고 있으며, dn/dT의 값은 무기물에 비해 10배 이상 커 전력손실을 크게 줄일 수 있다. 고분자의 dn/dT값은 1.0～3.0×10-4/℃ 범위로서 열광학 소자로서의 요구 특성 범위에 잘 일치하고 있다.[2] 실리카 및 고분자 재료의 상이한 열광학 특성 및 설계에 따른 구조적 특성을 이용하여 종래에 안정성이 입증된 실리카 코어 및 클래드에 건식 식각 장비를 통해 트렌치를 일정 간격 및 크기로 식각하고 굴절률 제어가 가능하며 광통신 영역에서 고투과성을 갖는 폴리머를 트렌치에 삽입하여 소자를 제작하였다. 내열성, 내화학성 및 광통신 영역에서의 고투과성을 지닌 고분자를 합성하고, 실리카 기판 위에 열기상 증착법을 통하여 클래드 및 코어 층을 형성하였다. 코어 및 클래드 층에 건식 식각 장비를 통하여 트렌치를 식각하고 용매에 고분자를 녹여 블레이드 코팅 및, 용매 제거, 열 경화 공정을 통하여 트렌치에 합성된 고분자를 삽입하였다. 고분자는 0.45um의 멤브레인을 통한 여과로 산란 손실 인자를 완화시켰다. 겔 투과 크로마토그래피 및 고분자 열 분석법을 이용하여 합성된 고분자의 분자량 및 열적 특성을 각각 측정하였고, 프리즘 커플러 및 엘립소메트리를 이용하여 고분자 필름의 두께 및 굴절률, 열광학 계수에 대하여 측정, 광학 현미경을 통하여 표면을 분석하였다. 합성된 고분자는 60000-80000 정도의 수평균 분자량을 갖고 있으며, 플루오르화 모노머의 무게 분율에 따라 1.415~1.512 사이의 굴절률 제어가 가능하였다. 경화 후 고분자의 열분해 온도는 250˚C이상임을 확인, 소자의 구동 온도 범위에서 안정함을 보였다. 제작된 열광학 스위치는 히터에 전압을 인가하지 않으면 광 경로는 Port 1에서 Port 2'로, Port 2에서 Port 1'으로 진행하며, 200mW정도의 power에서 히터에 의한 위상차가 발생하여 광이 스위칭 되며 경로는 Port 1에서 Port 1'로, Port 2에서 Port 2'로 진행하는 것을 확인할 수 있었고 그 광학적 특성 또한 비교적 양호한 것으로 측정되었다. 또 광 스위치 소자에서 광신호가 스위칭 되었을 때 히터의 발열온도는 약 100℃ 정도로 기존의 실리카 단일재료 기반 열광학 스위치가 지니고 있는 고온동작을 해야 하는 문제점을 MZI 부분에 국소적으로 폴리머 trench를 삽입함으로써 해결할 수 있었다.

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