배열도파로격자 (Arrayed Waveguide Grating)
한 줄 정의: 길이가 조금씩 다른 여러 도파로 배열을 이용해 입력된 다중 파장의 광신호를 각기 다른 출력 포트로 분리하거나 반대로 결합하는 집적광학 소자입니다.
쉽게 풀면
여러 색이 섞인 빛을 색깔별로 나누어 서로 다른 출구로 내보내고 싶다면, 배열도파로격자는 길이가 조금씩 다른 여러 갈래의 좁은 광통로를 나란히 배열해 각 파장마다 도착하는 위치가 달라지도록 만든 정교한 소자입니다. 이 구조 덕분에 반도체 칩 위에서도 프리즘 없이 파장을 분리할 수 있습니다.
왜 중요한가
배열도파로격자는 실리콘 포토닉스 칩 위에서 파장분할다중화 기능을 초소형으로 구현할 수 있게 해주기 때문에, 광통신용 집적 회로와 파장 라우팅 소자를 다루는 논문에서 핵심 부품으로 자주 등장합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"An arrayed waveguide grating with 40 channels and 100 GHz spacing was fabricated on a silicon-on-insulator platform."
40개 채널과 100 GHz 간격을 갖는 배열도파로격자가 실리콘온인슐레이터 플랫폼 위에 제작되었다는 소자 제작 결과를 설명한 문장입니다.
"The crosstalk between adjacent channels of the arrayed waveguide grating was measured to be below -25 dB."
배열도파로격자의 인접 채널 간 크로스토크가 영하 25 dB 미만으로 측정되었다는 소자 성능 평가를 설명한 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
배열도파로격자는 입력 슬래브 도파로에서 빛을 여러 갈래의 도파로 배열로 나눈 뒤, 각 도파로의 길이 차이로 생기는 위상차를 이용해 출력 슬래브 도파로에서 파장별로 서로 다른 위치에 초점을 맺도록 설계됩니다. 이는 회절격자의 원리를 집적 도파로 형태로 구현한 것으로 볼 수 있으며, 채널 수와 채널 간격은 도파로 배열의 길이 차와 개수로 결정됩니다.
주의할 점
배열도파로격자는 온도 변화에 따라 도파로의 유효굴절률이 바뀌면서 중심파장이 이동하는 온도 민감성을 가지므로, 안정적인 채널 파장을 요구하는 통신 응용에서는 온도 보상 설계나 능동 온도 제어 여부를 확인해야 합니다.