Optical switching/modulation based on silicon photonics is necessary for optical network having high efficiency. Most conventional switches/modulators are based on MZI or directional coupler. MZI switch has good thermal reliability and high modulation speed (about 50Gb/s), but it also has some disadvantages. It has large device size due to long interval of two waveguides.
By comparison, optical switch based on directional coupler has small and simple device size. It also has high extinction ratio. But it has disadvantages too. It has poor $V_{sw} \centerdot L$ characteristic and it is sensitive to coupling length. It is very serious problem for using direction coupler for switch or modulator.
In this thesis, poor $V_{sw} \centerdot L$ characteristic of directional coupler modulator has been improved. Conventional directional coupler has only one neighbor waveguide. We designed three-waveguide directional coupler which means it has two neighbor waveguides. By adding one waveguide, coupling length of modulator shorten, and voltage from on state to off state become smaller. Using this results, it is shown that there is high possibility of implementing optical modulator.
실리콘 포토닉스에 기반한 광 스위칭/변조는 광 네트워크를 위해 필수적이다. 대다수의 기본 스위치/변조기는 MZI나 방향성 결합기에 기반한다. MZI 스위치는 좋은 열 신뢰성과 빠른 변조 속도(약 50GHz)를 가지고 있지만 두 도파로 간 거리 때문에 크기가 크다는 단점이 있다.
그에 비해 방향성 결합기를 기반으로 한 광 스위치는 작고 간단한 사이즈와 큰 ER를 가지고 있지만 $V_{sw} \centerdot L$ 특성이 좋지 않다는 단점이 있다. 또한 결합 길이에 너무 민감하다. 이것은 광 스위치/변조기로 쓰기엔 큰 단점이다.
본 연구에서는 방향성 결합기 기반 변조기의 $V_{sw} \centerdot L$ 특성을 개선한다. 기존의 방향성 결합기는 하나의 이웃 도파로만 가지고 있었는데 하나를 더 추가시켜 총 세 개의 도파로를 가지게 함으로써 결합길이를 줄임과 동시에 V_swoL특성도 좋게 할 수 있다. 위와 같은 결과를 가지고 본 구조가 실질적으로 광 변조기로 쓰일 수 있는 가능성을 보인다.
