KR100424471B1 - 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조 - Google Patents

미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조 Download PDF

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Abstract

개시된 파장 고정 집적 광원 구조는 반도체 레이져와, 상기 반도체 레이져의 후방면의 식각에 의해 형성된 반사면을 갖는 식각부분과, 상기 반사면과 이격되어 집적되고 파장선택성을 갖도록 굴절률이 다른 물질층이 일정한 간격으로 반복되어 형성된 구조를 갖는 미세다공진기(multiple micro-cavity)와, 상기 미세다공진기를 통과한 제1 광량을 검출하는 제1 광검출기; 및 상기 식각부분의 반사면에 의해 반사된 제2 광량을 검출하는 제2 광검출기를 포함하여 구성되며, 상기 제1 광검출기 및 제2 광검출기에 의해 검출된 광 강도의 차이가 상기 반도체 레이져의 온도를 조절하는데 사용되고, 이에 의하여 광 파장을 일정하게 유지하는데 이용되도록 구성됨을 특징으로 한다.

Description

미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조{WAVELENGTH LOCKER INTRGRATED OPTICAL SOURCE STRUCTURE USING MULTIPLE MICROCAVITY}
본 발명은 파장분할 다중화(WDM) 등 다 파장을 사용하는 광통신의 광원으로 활용되고 있는 파장 고정 광원에 관한 것으로서, 특히 미세다공진기(MMC:Multiple MicroCavity)를 이용하여 온도변화에 무관한 파장 고정 집적 광원 구조에 관한 것이다.
정보화의 진행과 인터넷의 보급 증가에 따라 통신 용량은 기하 급수적으로 증가하였으며, 이에 따라 이를 수용하기 위한 대용량 광통신의 수요는 거의 폭발적으로 증가하고 있다. 이에 따른 광통신 용량증가 방법으로는 광신호의 속도를 증가시키는 방법이 있으나, 현재 약 10Gbps 또는 40Gbps에 도달하면서 한계에 도달하게 되었다. 이를 극복하기 위하여 하나의 광섬유에 여러 개의 파장을 동시에 전송하는 파장다중 전송방식(WDM:Wavelength Division Multiplexing)이 많이 보급되고 있다.
그러나, 파장 수의 증가에 따라, 각각의 파장이 일정한 간격을 유지하기 위해서는 동작 파장을 정확하게 조절하여야만 한다. 일반적으로 광통신의 광원으로 사용되고 있는 분포귀환형 반도체 레이져(Distributed FeedBack Semiconduct Laser)는 온도 증가에 따라 파장이 증가(약 0.1nm/deg)하게 되며, 소자의 열화 또는 외부의 환경 변화에 따라서도 파장이 변화하게 된다. 그래서, 파장을 항시 측정하여 전기적 제어를 통하여 일정한 파장을 유지하는 것은 파장다중 광통신에서는 꼭 필요한 핵심기술이다.
종래의 파장 고정기술(wavelength locking)은 에탈론 필터(etalon filter), 분산 격자(dispersive grating), 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating) 등을 사용하여 파장에 따른 변화를 광 검출기로 검출하며, 미세한 파장 변화를 측정하여 온도, 전류 등을 이용하여 일정한 파장을 유지할 수 있도록 하였다. 최근에는 다중 모드 간섭계(MMI:Multi-Mode Interferometer)를 광소자에 집적화시켜 파장에 따른 각각의 경로의 광량 변화를 측정하는 방법이 제안되고 있으나, 파장에 따른 그 변화량이 너무 작아서 실제 적용예는 많은 문제점이 있는 것이 사실이다.
도 1, 도 2를 참조하여 종래의 에탈론 필터(etalon filter)를 사용한 파장 변화 측정구조에 대해서 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원 구체적으로, 분포귀환형 반도체 레이져(10)로부터 출사된 빔이 프리즘(12)을 경유하여 에탈론 필터(14)에 입사하는 입사 각도에 따라서 에탈론 필터 (14)내의 광 경로 길이가 달라져서, 파장에 따라 측정된 제1광 검출기(M1)과 제2광 검출기(M2)의 파장 세기가 도 2에 도시된 상태로 변화하게 된다. 이때, 검출되는 제1,2광 검출기(M1,M)의 측정된 값을 사용하여 파장을 고정(lock)시키게 된다. 이와 같은 에탈론 필터(14) 특성을 이용하는 방법으로서, 광을 나누어 한 개는 제1광 검출기(M1)로 측정을 하고, 다른 하나는 에탈론 필터를 통과시킨 후에 제2광 검출기(M2)로 측정함으로서, 기준 빔(reference beam)에 대한 광 검출량의 변화량을 측정하기도 한다.
그러나, 종래의 실시 예에 따른 파장 고정기술(wavelength locking)은 분포귀환형 반도체 레이져(DFB LD)와, 빛을 분산시키는 에탈론 필터 또는 회절 격과 등과, 분산된 빛을 제1,2광 검출기(M1,M2)(Twin Photodiode가 사용)에 의해 측정된 비대칭성을 이용하여 파장 변화를 측정해야 하기 때문에 많은 특수한 부품을 패키지내에 집적화시킴으로서, 제작하기가 어려운 단점이 있다.
따라서, 이와 같은 미세 광정렬 기술은 제작 공정의 어려움으로 낮은 수율과, 이에 따른 높은 가격으로 상품의 보급에 많은 어려움을 갖고 있으며, 아직도 외장형 파장 고정기(wavelength locker)가 일반적으로 사용되는 원인이 되고 있다.
또 다른 일 례로, 종래의 일 실시 예에 따른 광파장을 일정하게 유지시키기 위한 장치로는 미국특허번호(USP)제 5,299,212 호(ARTICLE COMPRISING A WAVELENGTH-STABLIZED SEMICONDUCTOR LASER)에 상세히 개시되어 있다. 발명자토마스 엘. 콕(Thomas L. Koch)등에 의해 특허허여된 미국특허번호 제5,299,212호는 2 섹션(2 section) DBR LD(DistributedBraggReflectorLaserDiode)를 사용하고, 발생된 빔을 빔 스플리터(beam splitter)를 사용하여 발생된 빛의 일부를 다시 빔 스플리터를 사용하여 반으로 나눈 후, 하나는 바로 광 감지기로 측정을 하고, 다른 하나는 광섬유에 격자를 넣어, 특정한 파장에 대하여는 투과도가 떨어지는 특성을 이용하여 두 개의 광 검지기에서 측정된 광강도를 비교함으로써, 동작 파장의 변화를 측정하게 된다. 파장이 측정되면 서브 마운트(submount) 밑에 장착된 열전성 냉각기(thermoelectric cooler)와 DBR 레이져 다이오드의 파장 조정용 전류를 조정하여 일정한 파장으로 조절하는 구성으로 이루어져 있다.
그러나, 상기 미국특허에 개시된 구조에서는 광섬유 격자의 특성에 따라 조절할 수 있는 파장 영역이 제한되며, 격자의 주기와 반사율(reflectance) 등에 의하여 조절이 가능하나, 광섬유 격자의 주변 환경 등의 변화에 따라 피크 포인트(peak point)가 다소 변화될 수도 있다. 또한, 2개의 빔 스플리터, 광섬유 격자 등의 부품 등에 따라 하나의 광모듈에 실장하기에는 어려움이 많은 문제가 있었다. 다만 DBR 레이져 다이오드와 독립적으로 광통신 시스템에서 파장조절 기능을 부여하는 방식으로 사용되어져 왔던 기술이다.
이와 같은 구조에서는 격자와 빔 스플리터의 특성에 따라 미세한 조정이 필요하며, 3 개의 광 검출기(optical detector) 등 많은 조절장치가 필요로 하는 구조이다.
따라서, 본 발명의 목적은 미세다공진기를 이용하여 미세한 파장 변화를 측정할 수 있는 파장 고정 집적 광원 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 온도에 무관한 미세다공진기를 반도체 레이져에 집적화함으로써, 제작의 공정을 단순화한 파장 고정 집적 광원 구조를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 레이져를 이용한 파장 고정 광원 구조에 있어서,
기판상에 제공된 반도체 레이져;
상기 반도체 레이져로부터 입사되는 빔 중 제1 광량을 통과시키고, 제2 광량을 반사시키는 반사면을 갖도록 상기 반도체 레이져의 후방면의 식각에 의해 형성된 식각부분;
상기 반사면과 이격되도록 형성되어 상기 반사면을 통과한 상기 제1 광량이 입사되며, 파장선택성을 갖도록 굴절률이 다른 물질층이 일정한 간격으로 반복되어 형성된 구조를 갖는 미세다공진기(multiple micro-cavity);
상기 미세다공진기의 일단에 결합되어 상기 미세다공진기를 통과한 상기 제1 광량을 검출하는 제1 광검출기; 및
상기 식각부분의 일단에 결합되어 상기 반사면에 의해 반사된 상기 제2 광량을 검출하는 제2 광검출기를 포함하여 구성됨으로써, 상기 제1 광검출기 및 제2 광검출기에 의해 검출된 광 강도의 차이가 상기 반도체 레이져의 온도를 조절하는데 사용되고, 이에 의하여 광 파장을 일정하게 유지하는데 이용되도록 구성됨을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 일실시 예에 따른 에탈론 필터를 이용한 파장 고정 구조를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 일 실시 예에 따른 에탈론 필터의 입사각에 따른 광경로 길이가 달라져서 파장에 따른 광검출 정도가 변화하는 그래프를 나타내는 도면.
도 3은 미세다공진기의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 파장에 따른 미세다공진기 구조의 동작 특성을 나타내는 그래프.
도 5는 미세다공진기 필터를 이용한 집적 반도체 레이져의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 미세다공진기 필터를 이용한 집적 반도체 레이져의 광투과 특성을 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원의 구조를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원의 구조를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원의 구조를 나타내는 도면.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 파장 고정 집적 광원 구조에 적용된 미세다공진기(20)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 미세다공진기는 굴절율이 다른 물질이 일정한 간격으로 반복되는 구조를 갖고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 미세다공진기(20)는 활성층(26)의 구조가 공지의 반도체 레이져 구조와 동일하며, 반도체 기판상에 제공된 반도체 영역(22)과,상기 반도체 영역사이에 폴리이미드(polyimide) 영역(24)으로 이루어진다. 이때, 상기 폴리이미드 영역(24) 대신에 공기 또는 다른 물질로 대체될 수 있다.
도 4에는 미세다공진기의 일반적인 특성으로서 넓은 파장 범위에서의 투과 및 반사특성을 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 반도체 기판(S)상에 반도체 영역(22)과 폴리이미드 영역(24)을 제작하면, 대부분의 파장에서는 빛을 반사시키게 되나, 특정한 파장 영역에서는 파장에 따라 투과하는 광량이 급격하게 변화하는 파장선택성을 갖게 된다.
이때, 상기 미세다공진기(20)의 반도체 영역의 두께(t1)와 폴리이미드 영역의 두께(t2)를 조절함으로써, 사용파장과 일치하는 미세다공진기(20)를 얻을 수 있다.
도 5에는 분포귀환형 반도체 레이져(SL)에 미세다공진기(20)를 집적화한 구조를 도시하였다. 도 5에 도시된 바와 같이, 회절 격자(ㅎ)는 반도체 레이져(SL)가 일정한 파장에서 동작할 수 있도록 구성하며, 여기에서 발생된 빛의 일부는 미세다공진기(20)를 통하여 나가게 된다.
도 6에는 도 3에 도시된 상기 미세다공진기(20)의 반도체 영역(22)의 두께(t1)를 4㎛로 하고, 폴리이미드 영역(24)의 두께(t2)를 1㎛로 하여 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 파장 변화에 따라 미세다공진기를 투과하는 빛의 세기는 급격하게 변화함을 알 수 있다. 즉, 미세다공진기의 특성은 온도에 따라 변화하기 않고, 분포귀환형 반도체 레이져의 동작 파장에 미세한 변화가 발생할 경우, 미세다공진기를 통과하는 광의 세기는 급격하게 변화하게 되므로, 이를 광 검출기를 사용하여 광 강도를 측정하여 미세한 파장 변화를 측정할 수 있게 된다.
또한, 미세다공진기의 층 수를 조절함으로써, 파장에 따른 투과 광 강도의 변화를 조절할 수 있다. 이와 같은 원리를 적용하여 미세다공진기가 집적화된 광원 구조를 도 7 내지 도 9에 도시된 상태로 제작할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 광원 구조(100)는 빛을 발생시키는 반도체 레이져(101)와, 간단한 구조의 온도에 무관한 미세다공진기(103)를 집적화시킴으로써, 상기 미세다공진기(103)를 투과하는 광 강도를 광 검출기(104)를 이용하여 측정함과 아울러 반도체 레이져(101)에서 발생된 광 파장의 미세한 변화를 일반적인 광 검출기(105)로 측정함으로써, 미 도시된 제어 회로를 이용하여 파장 고정 집적 광원 모듈을 제작할 수 있음에 유의하여야 한다. 이때, 상기 광원 구조(100)는 반도체 레이져(101)에 미세다공진기(103)를 모노리식(monolithic) 집적화 또는 하이브리드(hybrid) 집적화함으로써 구현된다.
상기와 같은 특성을 얻기 위해서는 광필터 역할을 하는 미세다공진기(103)가 집적화된 반도체 레이져(101)가 필수적이다. 또한, 일반적으로 반도체와 폴리이미드의 온도에 따른 굴절률 변화는 반대이므로, 폴리이미드의 선택에 따라 온도에 따른 평균 굴절률의 변화가 없도록 선택할 수 있으므로, 온도 변화에 무관한 미세다공진기(103)를 이용한 광파장 필터의 효과를 얻을 수 있는 파장 고정 집적 광원(100)을 제작할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세다공진기(103)를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조(100)는 반도체 기판(S)에 제공된 반도체 레이져(101)와, 상기 반도체 레이져(101)로부터 출사된 하나의 제1광량은 통과시키고, 다른 하나의 제2광량은 경사면(102a)에 의해 반사시키는 식각 부분(102)과, 상기 식각 부분(102)으로부터 대향으로 이격된 곳에 집적화되어 상기 제1광량이 입사되는 미세다공진기(103)와, 상기 미세다공진기(103)의 단에 집적화되어 제1광량을 검출하는 제1광 검출기(104)와, 상기 식각 부분(102)의 단에 집적화되어 상기 제2광량을 검출하는 제2광 검출기(105)로 구성된다.
즉, 반도체 레이져(101), 구체적으로 분포귀환형 반도체 레이져의 후방면에 식각을 통하여 식각 부분(102)이 제공되고, 상기 식각 부분을 통과하는 빛의 일부의 제1광량은 후방의 미세다공진기(103)를 통과하여 제1광 검출기(104)로 측정한다. 한편, 상기 경사면(102a)을 이용하여 일부 반사된 제2광량은 수직방향의 제2광 검출기(105)로 측정함으로써, 분포귀환형 반도체 레이져(101)의 후방면으로 나오는 빔을 반사된 광 강도와 미세다공진기(103)를 통과한 광 강도의 상대적인 값의 변화를 측정함으로서, 측정된 값에 따라서 소망하는 광원의 파장을 일정하게 유지할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1,2광 검출기(104,105)는 반도체 기판(S)상에 집적화가 가능한 포토 다이오드가 사용된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세다공진기(203)를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조(200)는 반도체 레이져(201), 상기 반도체 레이져(201)의 단에 집적화되어 입사된 빔 중, 하나의 제1광량은 통과시키고, 다른하나의 제2광량은 반사키는 반사면(202a)을 구비한 식각 부분(202)과, 상기 경사면(202a)에 집적화되어 통과한 제1광량을 검출하는 제1광 검출기(203)와, 상기 식각 부분(202)에 집적화되어 반사된 제2광량이 통과하는 미세다공진기(204)와, 상기 미세다공진기(204)를 통과한 제2광량을 검출하는 제2광 검출기(205)로 이루어진다. 이로써, 상기 제1,2광 검출기(203,205)의 상대적인 광량 변화를 측정하여 광파장을 일정하게 유지할 수 있다. 바람직하게 상기 제1,2광 검출기(203,205)로는 반도체 기판(S)상에 집적화가 가능한 포도 다이오드가 사용된다. 이때, 상기 광원 구조(200)는 반도체 레이져(201)에 미세다공진기(204)를 모노리식(monolithic) 집적화 또는 하이브리드(hybrid) 집적화함으로서 구현된다.
바람직하게 상기 반사된 제2광량이 다시 반사하여 광원의 동작에 대한 영향을 최소화하기 위하여는 제1광 검출기(203) 대치면(203a)을 경사지게 하여 줌으로 최소화할 수 있다. 또한, 바람직하게 상기 제1,2광 검출기(203,205)는 반도체 기판상에 집적화할 수 있는 포도 다이오드가 적용된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조(300)는 반도체 레이져(301), 구체적으로 분포귀환형 반도체 레이져와, 상기 반도체 레이져(301)의 단에 집적화되어 입사된 빔 중, 하나의 제1광량은 통과시키고, 다른 하나의 제2광량은 반사시키는 반사면(302a)을 구비한 식각 부분(302)과, 상기 식각 부분(302)과 이격된 거리에 집적화되어 상기 식각 부분의 반사면(302a)을 통과한 제1광량을 입사시키고, 특정 파장을 반사키는 미세다공진기(303)와, 상기 식각 부분(302)의 단에 집적화되어 반사면(302a)에 의해 반사된 제1광량을 검출하는 제1광 검출기(304)와, 상기 식각 부분의 단에 집적화되어 미세다공진기(303)에 의해 반사되어 상기 반사면(302a)을 경유하는 제2광량을 검출하는 제2광 검출기(305)로 구성된다. 상기 제1광 검출기와 제2광 검출기는 대향으로 배열된다. 이로써, 상기 제1,2광 검출기(304,305)의 상대적인 광량 변화를 측정하여 광파장을 일정하게 유지할 수 있게 되었다.
바람직하게, 상기 제1,2광 검출기(304,305)는 반도체 기판(S)상에 집적화가 가능한 포도 다이오드가 사용된다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는 반도체 레이져에서 일부 광량을 일정한 광량비로 분리한 후, 한쪽은 광검출기로 바로 측정하고, 다른 하나는 집적화된 미세다공진기를 구조를 이용한 광필터를 통과 또는 반사하여 파장에 따른 투과 광량을 광 검출기를 통해 측정하여 두 개의 광 검출기에서 측정된 광량 비의 변화를 측정하고, 이에 따라 광원에 부착된 미도시된 온도 조절기를 통하여 온도를 조절함으로써, 미세한 광파장 변화를 측정 및 보정하여 광원의 파장을 일정하게 유지시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 상기 미세다공진기를 반도체 기판에 모노리식 집적화 또는 하이브리드 집적화시키고, 광 검출기도 반도체 레이져의 활성층을 사용하여 제작이 가능하므로, 소자 제작을 간단하게 할 수 있다. 한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 예를 들어, 광 강도를 일정한 비율로 나누기 위하여 Y-branch 도파로를 제작한 후, 한 개의 도파로에는 광 검출기만 집적화하고, 다른 한 개의 도파로에는 미세다공진기와 광 검출기를 집적화함으로서 상기와 같은 효과를 동일하게 얻을 수 있다.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 미세다공진기를 이용하여 온도에 무관한 파장 고정 광원구조를 반도체 레이져에 집적화함으로써, 집적 측정된 광강도와 미세다공진기를 이용하여 측정된 광 강도간의 미세 광 강도 변화를 측정할수 있게 되었다. 따라서, 본 발명은 광원의 구조가 단순화되었으며, 온도 무의존성을 달성할 수 있게 되었다.

Claims (6)

  1. 반도체 레이져를 이용한 파장 고정 광원 구조에 있어서,
    기판상에 제공된 반도체 레이져;
    상기 반도체 레이져로부터 입사되는 빔 중 제1 광량을 통과시키고, 제2 광량을 반사시키는 반사면을 갖도록 상기 반도체 레이져의 후방면의 식각에 의해 형성된 식각부분;
    상기 반사면과 이격되도록 형성되어 상기 반사면을 통과한 상기 제1 광량이 입사되며, 굴절률이 다른 물질층이 일정한 간격으로 반복되어 형성된 구조를 갖는 미세다공진기(multiple micro-cavity);
    상기 미세다공진기의 일단에 결합되어 상기 미세다공진기를 통과한 상기 제1 광량을 검출하는 제1 광검출기; 및
    상기 식각부분의 일단에 결합되어 상기 반사면에 의해 반사된 상기 제2 광량을 검출하는 제2 광검출기를 포함하여 구성됨으로써, 상기 제1 광검출기 및 제2 광검출기에 의해 검출된 광 강도의 차이가 상기 반도체 레이져의 온도를 조절하는데 사용되고, 이에 의하여 광 파장을 일정하게 유지하는데 이용되도록 구성됨을 특징으로 하는 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미세다공진기는 층의 수를 조절하여 파장에 따른 투과 빔 강도의 변화를 조절할 수 있는 구성임을 특징으로 하는 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반도체 레이져 및 미세다공진기의 형성은
    모노리식 집적화에 의해 수행됨을 특징으로 하는 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반도체 레이져 및 미세다공진기의 형성은
    하이브리드 집적화에 의해 수행됨을 특징으로 하는 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조.
  5. 반도체 레이져를 이용한 파장 고정 광원 구조에 있어서,
    기판상에 제공된 반도체 레이져;
    상기 반도체 레이져로부터 입사되는 빔 중 제1 광량을 통과시키고, 제2 광량을 반사시키는 반사면을 갖도록 상기 반도체 레이져의 후방면의 식각에 의해 형성된 식각부분;
    상기 식각 부분의 반사면에 결합되어 상기 반사면을 통과한 상기 제1 광량을 검출하는 제1 광 검출기;
    상기 식각 부분에 결합되어 상기 반사면에 의해 반사된 상기 제2 광량이 입사되며, 굴절률이 다른 물질층이 일정한 간격으로 반복되어 형성된 구조를 갖는 미세다공진기(micro-cavity);
    상기 미세다공진기의 일단에 결합되어 상기 미세다공진기를 통과한 상기 제 2광량을 검출하는 제2 광 검출기를 포함하여 구성됨으로써, 상기 제1 광검출기 및 제2 광검출기에 의해 검출된 광 강도의 차이가 상기 반도체 레이져의 온도를 조절하는데 사용되고, 이에 의하여 광 파장을 일정하게 유지하는데 이용되도록 구성됨을 특징으로 하는 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조.
  6. 반도체 레이져를 이용한 파장 고정 광원 구조에 있어서,
    기판상에 제공된 반도체 레이져;
    상기 반도체 레이져로부터 입사되는 빔 중 제1 광량을 통과시키고, 제2 광량을 반사시키는 반사면을 갖도록 상기 반도체 레이져의 후방면의 식각에 의해 형성된 식각부분;
    상기 식각부분의 반사면과 이격되도록 집적화되어 상기 반사면을 통과한 상기 제1 광량이 입사되며, 굴절률이 다른 물질층이 일정한 간격으로 반복되어 형성된 구조를 갖는 미세다공진기(micro-cavity);
    상기 식각부분의 일단에 집적화되어 상기 반사면에 의해 반사된 상기 제1 광량을 검출하는 제1 광검출기: 및
    상기 제1 광검출기에 병렬로 상대되는 위치에 구비되어 있고, 상기 식각부분의 일단에 집적화된 상기 미세다공진기에 의해 반사된 상기 제2 광량을 검출하는 제2 광검출기를 포함하여 구성됨으로써, 상기 제1 광검출기 및 제2 광검출기에 의해 검출된 광 강도의 차이가 상기 반도체 레이져의 온도를 조절하는데 사용되고, 이에 의하여 광 파장을 일정하게 유지하는데 이용되도록 구성됨을 특징으로 하는 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1436870A2 (en) * 2001-10-09 2004-07-14 Infinera Corporation TRANSMITTER PHOTONIC INTEGRATED CIRCUITS (TxPIC) AND OPTICAL TRANSPORT NETWORKS EMPLOYING TxPICs
KR100464359B1 (ko) * 2002-03-11 2005-01-03 삼성전자주식회사 파장 가변형 레이저 장치
US20040057477A1 (en) * 2002-09-24 2004-03-25 Agere Systems Inc. Wavelength locking device
US8971362B2 (en) * 2002-10-08 2015-03-03 Infinera Corporation Monitoring of a laser source with front and rear output photodetectors to determine frontal laser power and power changes over laser lifetime
US20050111777A1 (en) * 2003-10-14 2005-05-26 Stenger Vincent E. Monolithic integrated photonic interconnect device
CN1997924B (zh) * 2004-04-15 2016-05-04 英飞聂拉股份有限公司 用于wdm传输网络的无制冷且波长栅格漂移的集成光路(pic)
JP5191143B2 (ja) * 2006-03-30 2013-04-24 アンリツ株式会社 半導体レーザ素子、半導体レーザモジュール、および半導体レーザモジュールを用いたラマン増幅器
US8317935B2 (en) * 2006-12-01 2012-11-27 Electrolux Home Products, Inc. Dishwasher apparatus including sound absorbing device
CN114791653A (zh) * 2015-03-24 2022-07-26 申泰公司 具有纹理化表面的光学块
JP6761390B2 (ja) * 2017-09-19 2020-09-23 日本電信電話株式会社 半導体光集積素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5299212A (en) 1993-03-10 1994-03-29 At&T Bell Laboratories Article comprising a wavelength-stabilized semiconductor laser
AU6119396A (en) * 1995-07-27 1997-02-26 Jds Fitel Inc. Method and device for wavelength locking
US6108355A (en) * 1998-10-16 2000-08-22 New Focus, Inc. Continuously-tunable external cavity laser
US6853654B2 (en) * 1999-07-27 2005-02-08 Intel Corporation Tunable external cavity laser
AU6502500A (en) * 1999-07-27 2001-02-13 New Focus, Inc. Method and apparatus for filtering an optical beam

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