스위칭 동작 유도 영역, 소멸비 조절 영역과 소멸비 향상 영역으로 구성된 수직 방향성 결합기 스위치를 제안하였다. 스위칭 동작 유도 영역에서는 코어 한 개의 굴절율 값을 변화시키어 크로스 상태 (cross state)와 바 상태 (bar state)의 스위칭 동작을 유도하였으며, 소멸비 향상 영역에서의 코어 굴절율의 비대칭을 조절하여 소자의 끝단에서 30㏈ 이상의 소멸비를 가지는 크로스 상태와 바 상태를 얻을 수 있었다. 두 코어의 굴절율 값이 같은 대칭형 결합기의 소멸비 조절 영역를 진행하면서 스위칭 동작 유도 영역의 끝단에서 다른 크로스 상태와 바 상태의 소멸비는 소멸비 조절 영역의 끝단에서 같은 값이되어 소멸비 향상 영역에서 최대 소멸비를 가지기 위한 코어 굴절율의 비대칭 값과 소멸비 향상 영역의 길이가 같게된다. 또한 여러 코어 굴절율 값과 안쪽 클래딩의 두께에 따른 크로스 상태와 바 상태의 소멸비 계산 결과의 분석을 통하여 30 ㏈ 이상의 높은 소멸비를 보이며 큰 제작 공차를 얻기 위한 비대칭 수직 방향성 결합 스위치의 설계 지침을 제시하였다.
We propose a novel ultra-short asymmetric vertical directional coupler switch (VDCS) with high extinction ratios larger than 30㏈ composed of switching operation induced section (SOIS), extinction ratio adjusted section (ERAS), and extinction ratio enhanced section (ERES). In this VDCSs, switching operation is achieved by changing the refractive index of one core in SOIS. The improvement of extinction ratios larger than 30㏈ for both cross and bar states is achieved by controlling the asymmetry of refractive indices between both cores in ERES. After propagating through ERAS with symmetry in the structure, different extinction ratios between cross and bar states at the end of SOIS are changed to the same value. For this reason, the optimum asymmetry of the refractive indices of cores to have the maximum extinction ratios and the lengths of ERES are the same for cross and bar states. Design guidelines to achieve high extinction ratios with large tolerances are presented.
