종단방출형 광위상배열장치에 주입된 광신호는 장치내부의 도파로를 따라서 전파되어 안테나 끝단에서 외부로 방출되는데 이 경계면에서 반사와 산란이 발생하여 광신호의 방출효율이 감소하게 된다. 본 연구에서는 이 방출효율을 증가시키기 위하여 끝단으로 갈수록 폭이 가늘어 지는 도파관 안테나를 연구하였다. 도파로는 폭이 2 μm, 높이가 0.5 μm인 실리콘 나이트라이드를 고려하였으며, 도파로의 끝단을 폭이 가늘 어지는 도파관 안테나 구조로 변경한 결과 신호의 방출효율은 78%에서 96.3%까지 증가하고 반사율은 22%에서 3.7%까지 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 종단방출형 광위상배열장치의 광신호의 세기를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도파로를 따라 반사되는 후방반사에 따른 노이즈의 영향도 줄일 수 있음을 확인하였다.
The optical signal injected into an end-fire optical phased array (OPA) propagates along the waveguides inside the device and is emitted from the edge of the antenna. In general, reflection and scattering occur at the boundary, thereby reducing the emission efficiency of the optical signal. Inthis article, we propose a silicon nitride (Si 3 N 4 ) tapered waveguide antenna structure whose width is tapered toward the emitting edge that achieveshigh emission efficiency operating at the 1,550 nm wavelength. The Si 3 N 4 tapered waveguide antenna was numerically designed using the 3D finite difference time domain (3D FDTD). The optical signal emission efficiency increased from 78% to 96.3%, while reflectance decreased from 22% to 3.7% compared with the non-tapered waveguide antenna counterpart. This significant outcome will not only have boosted the optical signal intensity but also mitigated optical noise resulting from back reflection along the waveguide in the end-fire optical phased array device.