링 공진기란?
고리 모양의 도파로로, 한 바퀴의 광학적 길이가 파장의 정수배가 되는 파장에서만 공진하는 소자. 파장 필터나 소형 변조기에 사용된다. 실리콘에서는 공진 파장이 1 ℃당 약 0.08 nm 어긋나므로 히터로 온도를 제어하는 경우가 많다.
일본어 명칭: リング共振器
링 공진기은(는) 실리콘 포토닉스 등 1개 분야의 연습 문제 5개에 나와요.
분야: 실리콘 포토닉스
도전해 보기: 링 공진기 관련 문제
실리콘 링 공진기가 특정 파장의 빛에만 강하게 반응하는 이유로 올바른 것은?
- A링의 재료가 그 파장의 빛만 흡수하는 밴드갭을 갖도록 선택되어 있기 때문에
- B링의 반경이 빛의 파장과 정확히 같아지는 파장에서만 빛이 링에 들어갈 수 있기 때문에
- C링을 한 바퀴 도는 광학적 경로 길이가 파장의 정수배가 되는 파장에서, 주회하는 빛이 보강되기 때문에
정답과 해설 보기
정답: C. 링을 한 바퀴 도는 광학적 경로 길이가 파장의 정수배가 되는 파장에서, 주회하는 빛이 보강되기 때문에
링 공진기에서는 옆을 지나는 버스 도파로에서 빛의 일부가 링으로 옮겨 가 링을 여러 번 주회합니다. 한 바퀴의 광학적 길이(유효 굴절률×둘레)가 파장의 정수배가 되는 파장에서는 주회할 때마다 위상이 맞아 빛이 보강되며(공진), 버스 도파로를 통과하는 빛이 그 파장에서만 크게 떨어집니다. 이 성질을 특정 파장을 골라내는 필터나, 공진 파장을 전기로 이동시키는 소형 변조기에 이용합니다. 공진 파장은 띄엄띄엄 여러 개 있으며, 반경 수 µm~수십 µm의 링이 사용됩니다.
링 공진기를 사용한 광회로에서 링 근처에 히터를 두어 온도를 제어하는 경우가 많은 이유는?
- A링을 고온으로 유지하면 간접 천이형인 실리콘에서도 통신 파장의 빛을 효율적으로 발광하게 되기 때문에
- B온도를 올리면 실리콘의 굴절률이 크게 내려가 전파 손실이 거의 없어지기 때문에
- C온도나 제조 편차로 공진 파장이 어긋나기 쉬워, 사용하는 파장에 맞출 필요가 있기 때문에
정답과 해설 보기
정답: C. 온도나 제조 편차로 공진 파장이 어긋나기 쉬워, 사용하는 파장에 맞출 필요가 있기 때문에
실리콘은 온도에 따른 굴절률 변화(열광학 계수, 약 1.8×10⁻⁴ /K)가 커서, C밴드 링 공진기의 공진 파장은 1 ℃당 약 0.07~0.08 nm씩 긴 쪽으로 이동합니다. 공진 폭은 0.1~0.3 nm 정도로 좁은 경우가 많아, 수 ℃의 변화로도 사용하는 파장에서 벗어나 버립니다. 도파로의 폭이나 두께가 수 nm 다른 것만으로도 공진 파장이 수 nm 정도 어긋날 수 있습니다. 그래서 히터로 온도를 올려 공진 파장을 레이저의 파장에 맞추고, 상태를 모니터링하면서 제어합니다. 히터 전력이 늘어나는 것이 링 이용의 과제 중 하나입니다.
해설 속 링 공진기
링 공진기에서는 옆을 지나는 버스 도파로에서 빛의 일부가 링으로 옮겨 가 링을 여러 번 주회합니다.
실리콘 링 공진기가 특정 파장의 빛에만 강하게 반응하는 이유로 올바른 것은?실리콘은 온도에 따른 굴절률 변화(열광학 계수, 약 1.8×10⁻⁴ /K)가 커서, C밴드 링 공진기의 공진 파장은 1 ℃당 약 0.07~0.08 nm씩 긴 쪽으로 이동합니다.
링 공진기를 사용한 광회로에서 링 근처에 히터를 두어 온도를 제어하는 경우가 많은 이유는?한편 폭 약 0.5 µm, 두께 약 0.22 µm와 같은 납작한 실리콘 도파로에서는 가로로 진동하는 편광(TE)과 세로로 진동하는 편광(TM)에서 유효 굴절률과 손실이 크게 다르고, 그레이팅 커플러나 링 공진기의 특성도 편광에 따라 달라집니다.
표준 단일 모드 광섬유에서 오는 빛을 실리콘 광회로에서 받을 때, 편광이 문제가 되는 이유로 올바른 것은?송신 측에서는 합파기, 수신 측에서는 분파기를 사용하며, 실리콘 포토닉스에서는 링 공진기, 배열 도파로 회절격자(AWG), 마하-젠더형 필터 등으로 구현합니다.
파장 분할 다중화(WDM)의 설명으로 올바른 것은?
링 공진기이(가) 나오는 문제 (5)
관련 용어
도파로 굴절률 WDM(파장 분할 다중화) 단일 모드 광섬유 그레이팅 커플러(Grating Coupler) 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics) 마흐-젠더 변조기 색분산(Chromatic Dispersion) 소광비 에지 커플러(Edge Coupler)