KR20150047699A - Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser - Google Patents

Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser Download PDF

Info

Publication number
KR20150047699A
KR20150047699A KR1020130127268A KR20130127268A KR20150047699A KR 20150047699 A KR20150047699 A KR 20150047699A KR 1020130127268 A KR1020130127268 A KR 1020130127268A KR 20130127268 A KR20130127268 A KR 20130127268A KR 20150047699 A KR20150047699 A KR 20150047699A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical waveguide
optical
optical fiber
lens
light source
Prior art date
Application number
KR1020130127268A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이학규
서준규
Original Assignee
(주)켐옵틱스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)켐옵틱스 filed Critical (주)켐옵틱스
Priority to KR1020130127268A priority Critical patent/KR20150047699A/en
Publication of KR20150047699A publication Critical patent/KR20150047699A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0268—Integrated waveguide grating router, e.g. emission of a multi-wavelength laser array is combined by a "dragon router"
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • H01S3/0621—Coatings on the end-faces, e.g. input/output surfaces of the laser light
    • H01S3/0623—Antireflective [AR]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

The present invention relates to a high efficient external cavity type wavelength tunable laser which includes: an external cavity type light source which generates light of broadband light; an optical waveguide; an optical fiber optical lens which is formed between the light source and the optical waveguide, includes a body which is composed of an optical fiber, and optically combines the light source with the optical waveguide; a Bragg grating which is formed on the optical waveguide; a thin film heater which is formed on the upper side of the optical waveguide with the Bragg grating and controls the reflection band of the Bragg grating by a thermo-optic effect; and a first temperature control device which includes a temperature sensor and a thermoelectric cooler. The broadband light emitted from the light source is concentrated through the optical fiber optical lens. The concentrated light is inputted to the optical waveguide.

Description

고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저{Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser}[0001] The present invention relates to a high-efficiency outer cavity tunable laser,

본 발명은 광원과 광 도파로 사이의 광결합 효율을 높인 넓은 파장 영역에서 파장 가변이 가능한 외부 공진기형 파장가변 레이저에 관한 것이다.
The present invention relates to an external resonator type tunable laser capable of changing a wavelength in a wide wavelength range where the optical coupling efficiency between a light source and an optical waveguide is increased.

WDM(Wavelength Division Multiplexing) 광통신 기술은 현재 대부분 기간망 및 메트로망에 적용되는 기술로 하나의 광섬유로 구성된 광선로에 파장분할 다중화하여 다수의 고속신호를 전송하는 기술이다. 최근 이러한 WDM 방식의 전송망에는 파장 가변 레이저를 사용하여 전송망의 유연성을 높이면서도 재고 부담과 운용 비용을 낮추려는 노력이 대두되고 있다.WDM (Wavelength Division Multiplexing) optical communication technology is currently applied to backbone and metro networks, and is a technology for transmitting a plurality of high-speed signals by wavelength division multiplexing to an optical fiber composed of one optical fiber. Recently, efforts have been made to reduce the inventory burden and the operating cost while increasing the flexibility of the transmission network by using a tunable laser for the WDM transmission network.

파장가변 레이저에 있어서, DFB(Distributed Feed Back) 구조를 활용한 레이저가 개발되어 활용되고 있으나 DFB 레이저의 파장가변 범위가 10 nm 이하로 좁아 C-밴드(1535 nm ~1565 nm) 내의 모든 파장을 지원하기 위하여 3-4 세트(set)의 파장가변 DFB 레이저 모듈을 사용해야 하는 단점이 있다. 또한 DFB 레이저를 이용한 파장가변 트랜스폰더는 광원이 고가이기 때문에 다채널 트랜스폰더를 백업용으로 구비해야 하기 때문에 망 운영자에게 재고 부담을 줄이는데 효율적인 해결책을 제공하지 못하고 있다.Although a laser using a DFB (Distributed Feed Back) structure has been developed and used for a tunable laser, the DFB laser has a tunable range of 10 nm or less and supports all wavelengths within the C-band (1535 nm to 1565 nm) There is a disadvantage of using 3-4 sets of wavelength tunable DFB laser modules. In addition, wavelength tunable transponders using DFB lasers are expensive, so multichannel transponders need to be provided for backup, which is not an effective solution to reduce the inventory burden on network operators.

한 개의 모듈로 필요한 WDM 밴드(예를 들면, C-band)의 모든 파장을 가변할 수 있는 광대역 파장가변 기능을 제공하는 파장가변 필터를 이용한 외부 공진기형 파장가변 광원 개발이 필요한 실정이다.It is necessary to develop an external resonator type wavelength tunable light source using a tunable filter that provides a wide-band tunable function that can vary all the wavelengths of a required WDM band (for example, C-band) with a single module.

도 1에 종래의 레이저 다이오드 칩과 광 도파로를 직접 butt-coupling한 외부 공진기형 파장 가변 레이저의 구성도를 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이 외부 공진기형 레이저의 경우, 광대역 광원용 레이저 다이오드 칩(1)에서 나오는 광을 폴리머 브래그 격자를 포함하는 광 도파로(2)에 입출력할 때 광원과 광 도파로의 모드 크기가 서로 상이하여 결합 효율(Coupling Efficiency)이 낮은 문제점이 있다. 이와 같이 결합 효율이 낮아지면 파장가변 레이저의 출력 파워가 떨어지고 원하는 출력을 얻기 위해 레이저 다이오드 칩의 구동 전류를 높이게 되면 선폭이 넓어지며 파장 및 광 파워의 안정성 또한 떨어지게 되는 문제점이 있다.
FIG. 1 shows a configuration diagram of an external resonator type tunable laser in which a conventional laser diode chip and an optical waveguide are directly butt-coupled. 1, in the case of the external resonator type laser, when the light emitted from the laser diode chip 1 for a broadband light source is inputted to and outputted from the optical waveguide 2 including the polymer Bragg grating, the mode size of the light source and the optical waveguide is There is a problem that the coupling efficiency is low. When the coupling efficiency is lowered, the output power of the tunable laser is lowered. When the driving current of the laser diode chip is increased to obtain a desired output, the line width is widened and the stability of the wavelength and optical power is also deteriorated.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저 다이오드 칩에서 출력되는 광이 효율적으로 브래그 격자를 포함하는 광 도파로에 커플링(Coupling)되는 외부 공진기형 레이저를 제공하는데 있다. 본 발명은 또한 외부 환경과는 독립적으로 안정적이며 재현성 및 신뢰성 있는 레이저 발진 파장이 생성되며 출력이 높으면서도 좁은 선폭을 가지고 30nm 이상 파장이 가변되고 양산시 생산 수율이 높은 외부 공진기형 파장가변 레이저를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an external resonator type laser in which light output from a laser diode chip is efficiently coupled to an optical waveguide including a Bragg grating have. The present invention also provides an external resonator-type tunable laser which is stable independently of the external environment, produces a laser oscillation wavelength with high reproducibility and high output, has a narrow line width, has a wavelength of 30 nm or more, have.

본 발명은 광대역 광을 발생하는 외부 공진기형 광원; 광 도파로; 상기 광원과 상기 광도파로 사이에 구비되며, 광섬유로 된 몸체를 포함하여 이루어져 상기 광원과 상기 광 도파로를 광결합시키는 광섬유 광학 렌즈; 상기 광 도파로 상에 형성된 브래그 격자; 상기 브래그 격자가 형성된 광 도파로 상부에 구비되며, 열광학 효과에 의해 상기 브래그 격자의 반사 대역을 조절하는 박막 히터; 온도센서 및 열전냉각기를 포함하는 제 1온도조절장치;를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 광원에서 출사된 광대역 광을 상기 광섬유 광학 렌즈를 통해 집광시켜 상기 광 도파로에 입력되도록 한다.The present invention relates to an external resonator type light source for generating broadband light; Optical waveguide; An optical fiber optical lens provided between the light source and the optical waveguide and including a body made of an optical fiber to optically couple the optical waveguide with the optical waveguide; A Bragg grating formed on the optical waveguide; A thin film heater provided on the optical waveguide on which the Bragg grating is formed and adjusting a reflection band of the Bragg grating by a thermo-optic effect; And a first temperature controller including a temperature sensor and a thermoelectric cooler, wherein the broadband light emitted from the light source is condensed through the optical fiber lens and input to the optical waveguide.

또한, 상기 광섬유 광학 렌즈는 광섬유로 된 몸체의 일단이 반구형의 렌즈로 형성되며, 타단은 평면으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 광섬유 광학 렌즈는 상기 반구형의 렌즈로 형성된 일단이 상기 광원을 향하며, 평면으로 형성된 타단은 상기 광 도파로와 밀착되어 결합될 수 있다.In addition, the optical fiber optical lens may have one end of a body made of an optical fiber formed of a hemispherical lens, and the other end may be formed in a plane. The optical fiber optical lens may have one end formed of the hemispherical lens facing the light source, and the other end formed in a plane may be closely contacted with the optical waveguide.

또한, 본 발명은 상기 광섬유 광학 렌즈의 양단면에 반사율 1% 이하의 반사 방지막이 구비될 수 있으며, 상기 광섬유 광학 렌즈는 하부에 상기 광섬유 광학 렌즈를 지지하기 위한 V-그루브 형태의 광섬유 광학 렌즈 지지체가 더 구비될 수 있다.In addition, the present invention can be provided with an antireflection film having a reflectance of 1% or less on both end faces of the optical fiber optical lens, and the optical fiber optical lens has a V-groove shaped optical fiber optical lens support for supporting the optical fiber optical lens, May be further included.

또한, 상기 제 1온도조절장치를 구성하는 온도센서는 상기 광 도파로 상부에 구비되며, 상기 제 1온도조절장치를 구성하는 열전냉각기는 상기 광 도파로 하부에 구비될 수 있다.In addition, a temperature sensor constituting the first temperature controller may be provided on the optical waveguide, and a thermoelectric cooler constituting the first temperature controller may be provided below the optical waveguide.

또, 본 발명에 있어서 상기 광 도파로는 기판 상부에 구비되며, 상기 기판 하부에는 상기 제 1온도조절장치의 열전냉각기가 구비될 수 있다.Further, in the present invention, the optical waveguide may be provided on a substrate, and a thermoelectric cooler of the first temperature controller may be provided under the substrate.

또한, 본 발명을 구성하는 상기 광원은 광대역 파장 발진용 반도체 레이저 다이오드 칩이며, 레이저 빔의 출사면에 반사율이 1% 이하인 반사방지막이 형성되고 출사면의 대응면에는 반사율이 95% 이상인 고반사막이 형성될 수 있다.The light source constituting the present invention is a semiconductor laser diode chip for broadband wavelength oscillation, in which an antireflection film having a reflectance of 1% or less is formed on the emission surface of the laser beam and a high reflection film having a reflectance of 95% .

이와 더불어 본 발명에는 온도센서 및 열전냉각기를 포함하는 제 2온도조절장치가 더 구비되어 상기 광원의 온도를 특정 온도로 조절할 수 있다.In addition, the present invention may further include a second temperature controller including a temperature sensor and a thermoelectric cooler to adjust the temperature of the light source to a specific temperature.

또한, 상기 광 도파로는 폴리머를 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 브래그 격자 또한 폴리머 물질로 이루어지는 폴리머 브래그 격자이며, 상기 광 도파로 또는 브래그 격자를 형성하는 폴리머는 할로겐 원소를 포함하며, 자외선 또는 열에 의해 경화되는 관능기를 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the optical waveguide may be formed using a polymer, and the Bragg grating may also be a polymer Bragg grating composed of a polymer material. The polymer forming the optical waveguide or Bragg grating may include a halogen element and may be cured And the like.

또 본 발명에 있어서, 상기 광 도파로는 코어 및 클래드로 구성되며, 상기 코어 또는 클래드에 상기 브래그 격자가 형성될 수 있고, 상기 코어를 구성하는 물질의 굴절률이 상기 클래드를 구성하는 물질의 굴절률보다 높으며, 상기 브래그 격자를 구성하는 물질의 굴절률은 상기 코어를 구성하는 물질의 굴절률 내지 상기 클래드를 구성하는 물질의 굴절률일 수 있다.In the present invention, the optical waveguide may comprise a core and a clad, the Bragg grating may be formed on the core or the clad, and the refractive index of the material constituting the core may be higher than the refractive index of the material constituting the clad , The refractive index of the material constituting the Bragg grating may be the refractive index of the material constituting the core or the refractive index of the material constituting the clad.

마지막으로, 상기 광 도파로는 립(rib) 구조, 리지(ridge) 구조, 인버티드립(inverted rib) 구조, 인버티드 리지(inverted ridge) 구조, 채널 구조 중 어느 한 구조로 형성될 수 있다.
Finally, the optical waveguide may have any one of a rib structure, a ridge structure, an inverted rib structure, an inverted ridge structure, and a channel structure.

본 발명에 따른 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저는 광원과 광 도파로 사이에 광섬유 광학 렌즈가 구비됨으로써, 광원과 출력 커플러인 광 도파로 사이에 광 결합 효율을 획기적으로 높일 수 있어 파장가변 레이저의 출력을 높일 수 있는 효과가 있다.The high efficiency external resonator type wavelength tunable laser according to the present invention can remarkably increase the optical coupling efficiency between the light source and the optical waveguide as the output coupler by providing the optical fiber optical lens between the light source and the optical waveguide to increase the output of the wavelength tunable laser There is an effect that can be.

또한, 열광학 계수가 높은 폴리머 브래그 격자 필터를 사용함으로써 단일한 레이저 모듈로 광통신 밴드 중 C-band 또는 L-band 내의 모든 파장을 생성할 수 있는 장점이 있다.In addition, by using a polymer Bragg grating filter having a high thermo-optic coefficient, it is possible to generate all wavelengths in the C-band or L-band of the optical communication band with a single laser module.

또, 광원 및 브래그 격자 필터 각각에 온도센서와 열전냉각기가 구비되어 외부 환경에 독립적인 열적 환경을 조성함으로써 안정되고 재현성 및 신뢰성있게 발진 파장이 생성되는 효과가 있다.
In addition, a temperature sensor and a thermoelectric cooler are provided in each of the light source and the Bragg grating filter to generate a thermal environment independent of the external environment, so that oscillation wavelengths are produced with stability, reproducibility and reliability.

도 1은 종래의 레이저 다이오드 칩과 광 도파로를 직접 butt-coupling한 외부 공진기형 파장 가변 레이저의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 광학 렌즈가 구비된 외부공진형 파장가변 레이저의 구성도1 is a schematic diagram of an external resonator type tunable laser in which a conventional laser diode chip and an optical waveguide are directly butt-coupled to each other
2 is a schematic diagram of an external resonance type tunable laser equipped with an optical fiber optical lens according to the present invention

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the technical concept of the present invention, are incorporated in and constitute a part of the specification, and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 광학 렌즈(300)가 구비된 외부공진형 파장가변 레이저의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 광원(100), 광 도파로(200), 광섬유 광학 렌즈(300), 브래그 격자(400), 박막 히터(500), 온도센서(600) 및 열전냉각기(700)로 이루어지는 제 1온도조절장치를 포함하여 이루어진다. 2 is a configuration diagram of an external resonance type tunable laser equipped with an optical fiber optical lens 300 according to the present invention. 2, the present invention mainly includes a light source 100, an optical waveguide 200, an optical fiber optical lens 300, a Bragg grating 400, a thin film heater 500, a temperature sensor 600, And a second temperature controller 700 comprising a first temperature controller.

상기 광원(100)은 광대역 광을 발생시키는 외부 공진기형 광원(100)이며, 브래그 격자(400)가 형성된 광 도파로(200) 사이에 광섬유로 된 몸체를 포함하는 광섬유 광학 렌즈(300)가 구비된다. 상기 광섬유 광학 렌즈(300)는 광원(100)과 광 도파로(200)를 효율적으로 광 결합시키기 위한 것으로 광원(100)에서 출사된 광대역 광이 상기 광섬유 광학 렌즈(300)를 통해 집광되어 광 도파로(200)의 코어(201)에 입력되도록 한다. The light source 100 is an external resonator type light source 100 that generates a broadband light and an optical fiber optical lens 300 including a body made of an optical fiber is provided between optical waveguides 200 in which a Bragg grating 400 is formed . The optical fiber optical lens 300 efficiently combines the light source 100 and the optical waveguide 200 so that the broadband light emitted from the light source 100 is condensed through the optical fiber optical lens 300, 200).

도 2를 참고하면 알 수 있듯이 상기 광섬유 광학 렌즈(300)는 광섬유로 된 몸체를 포함하는데 상기 광섬유는 일반적으로 널리 사용되는 광섬유로 코어(301) 및 클래드(302)로 구성된다. 상기 광섬유로 된 몸체의 일단은 반구형의 렌즈(303)로 형성되며, 타단은 평면으로 형성되어 있다. 이 때, 반구형의 렌즈(303)로 형성된 일단은 광원(100) 쪽을 향하도록 하여 광원(100)에서 출사된 빛이 효율적으로 집광되도록 하며, 평면으로 형성된 타단은 광 도파로(200)와 밀착 결합되어 상기 집광된 빛을 광 도파로(200)의 코어(201)로 전달되도록 한다. 여기서, 광섬유 광학 렌즈(300)의 타단과 광 도파로(200)를 밀착 위치시킬 때, 광섬유 몸체의 코어(301) 면과 광 도파로(200)의 코어(201) 면이 일치하도록 위치시키는 것이 좋으며, 좀 더 바람직하게 광섬유 광학 렌즈(300)의 양단면에 반사율 1% 이하의 반사 방지막이 구비된다면 광손실을 줄임으로써 광결합 효율을 더 높일 수 있을 것이다.2, the optical fiber optical lens 300 includes a body made of an optical fiber. The optical fiber is generally used as an optical fiber and is composed of a core 301 and a clad 302. One end of the body made of the optical fiber is formed of a hemispherical lens 303 and the other end is formed in a plane. One end of the hemispherical lens 303 is directed toward the light source 100 so that the light emitted from the light source 100 is efficiently condensed and the other end of the hemispherical lens 303 is closely contacted with the optical waveguide 200 So that the condensed light is transmitted to the core 201 of the optical waveguide 200. It is preferable that the core 301 surface of the optical fiber body and the core 201 surface of the optical waveguide 200 coincide when the other end of the optical fiber optical lens 300 and the optical waveguide 200 are in close contact with each other. More preferably, if the antireflection film having a reflectance of 1% or less is provided on both end faces of the optical fiber optical lens 300, optical coupling efficiency can be further improved by reducing optical loss.

이렇듯 본 발명은 광원(100)과 광 도파로(200) 사이에 구비된 광섬유 광학 렌즈(300)의 집광 과정을 통해 광원(100)과 광 도파로(200)를 광 결합시킨다는 점이 특징이라고 할 수 있다. 또한, 일반 렌즈 대신 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 광섬유 광학 렌즈(300)를 사용함으로써 결합 효율을 획기적으로 높여 고출력의 파워를 발생시킬 수 있다는 특징이 있다. The present invention is characterized in that the light source 100 and the optical waveguide 200 are optically coupled through the condensing process of the optical fiber optical lens 300 provided between the light source 100 and the optical waveguide 200. In addition, by using the optical fiber optical lens 300 having the structure as shown in FIG. 2 instead of the general lens, the coupling efficiency can be remarkably increased and a high output power can be generated.

또한, 광섬유 광학 렌즈(300)는 하부에 상기 광섬유 광학 렌즈(300)를 지지하기 위한 V-그루브 형태의 광섬유 광학 렌즈 지지체(310)가 더 구비될 수 있으며, 광섬유 광학 렌즈(300)가 광섬유 광학 렌즈 지지체(310) 위에 에폭시 접착되어 고정될 수 있다. 상기 광섬유 광학 렌즈 지지체(310)는 V-그루브 형태의 실리콘, 폴리머 유리 등으로 제작될 수 있다.The optical fiber optical lens 300 may further include a V-groove type optical fiber optical lens support 310 for supporting the optical fiber optical lens 300. The optical fiber optical lens 300 may be a fiber optic And may be epoxy-bonded and fixed on the lens support 310. The optical fiber optical lens support 310 may be made of V-groove type silicon, polymer glass, or the like.

한편, 상기 박막 히터(500)는 브래그 격자(400)가 형성된 광 도파로(200) 상부에 구비되어 열광학 효과에 의해 상기 브래그 격자(400)의 반사 대역을 조절하는 역할을 한다. 또한, 정밀하고 안정적인 파장 잠김(wavelengthlocking) 기능 실현을 위해 상기 광 도파로(200)의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 박막 히터(500)에 인가되는 전류를 조절하는 역할을 하는 제 1온도조절장치를 구성하는 온도센서(600)는 광 도파로(200) 상부에 구비되며, 제 1온도조절장치를 구성하는 열전냉각기(700)는 외부 환경 온도에 독립적으로 박막 히터(500)에 인가된 전력에 대한 발열량을 제어하여 정밀한 열광학 효과를 낼 수 있도록 광 도파로(200) 하부에 구비되는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 광 도파로(200)는 기판(210) 상부에 구비되며, 상기 기판(210) 하부에 제 1온도조절장치의 열전냉각기(700)가 구비되는 것이 좋다. 상기 광 도파로(200)를 지지하는 기판(210) 또한 실리콘 기판, 폴리머 기판, 유리 판 등이 이용될 수 있다.The thin film heater 500 is provided on the optical waveguide 200 on which the Bragg grating 400 is formed to control the reflection band of the Bragg grating 400 by the thermo-optic effect. In addition, a first temperature control device is provided for controlling the current applied to the thin film heater 500 by measuring the temperature of the optical waveguide 200 in real time in order to realize precise and stable wavelength locking function The temperature sensor 600 is provided on the optical waveguide 200 and the thermoelectric cooler 700 constituting the first temperature regulating device generates the heat amount for the power applied to the thin film heater 500 independently of the external environment temperature It is preferable that the optical waveguide 200 is provided under the optical waveguide 200 so as to obtain a precise thermo-optical effect. More preferably, the optical waveguide 200 is provided on the substrate 210, and the thermoelectric cooler 700 of the first temperature regulating device is provided below the substrate 210. The substrate 210 supporting the optical waveguide 200 may also be a silicon substrate, a polymer substrate, a glass substrate, or the like.

본 발명에 의한 파장가변 레이저를 구성하는 상기 광 도파로(200)는 폴리머를 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 브래그 격자(400) 또한 폴리머 물질로 이루어질 수 있다. 광 도파로(200) 또는 브래그 격자(400)를 형성하는 폴리머는 할로겐 원소를 포함하며, 자외선 또는 열에 의해 경화되는 관능기를 포함하여 형성될 수 있다.The optical waveguide 200 constituting the tunable laser according to the present invention may be formed using a polymer, and the Bragg grating 400 may also be formed of a polymer material. The polymer forming the optical waveguide 200 or the Bragg grating 400 includes a halogen element and may be formed containing ultraviolet rays or heat-curable functional groups.

또한, 광 도파로(200)는 코어(201) 및 클래드(202)로 구성되며, 상기 코어(201) 또는 클래드(202)에 상기 브래그 격자(400)가 형성된다. 코어(201)를 구성하는 물질의 굴절률은 상기 클래드(202)를 구성하는 물질의 굴절률보다 높으며, 브래그 격자(400)를 구성하는 물질의 굴절률은 코어(201)를 구성하는 물질의 굴절률 내지 클래드(202)를 구성하는 물질의 굴절률인 것이 바람직하다. 또한 광 도파로(200)는 립(rib) 구조, 리지(ridge) 구조, 인버티드 립(inverted rib) 구조, 인버티드 리지(inverted ridge) 구조, 채널 구조 중 어느 한 구조로 형성될 수 있다.The optical waveguide 200 is composed of a core 201 and a clad 202 and the Bragg grating 400 is formed on the core 201 or the clad 202. The refractive index of the material constituting the core 201 is higher than the refractive index of the material constituting the clad 202 and the refractive index of the material constituting the Bragg grating 400 is higher than the refractive index of the material constituting the core 201, The refractive index of the material constituting the liquid crystal layer 202 is preferable. The optical waveguide 200 may be formed of any one of a rib structure, a ridge structure, an inverted rib structure, an inverted ridge structure, and a channel structure.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 광 도파로(200) 상에 형성되는 브래그 격자(400)는 단일한 광 도파로(200)에 광의 진행방향에 대해 일정한 주기를 갖는 홈이 형성되는 브래그 격자(400)가 주기적으로 직렬 연결된 것이며, 하나 이상의 브래그 격자(400)가 형성되고, 이러한 브래그 격자(400)의 차수는 서로 독립적으로 1, 3, 5 또는 7의 차수를 갖는 특징이 있다.2, the Bragg grating 400 formed on the optical waveguide 200 includes a Bragg grating 400 having grooves having a constant period with respect to the traveling direction of light in a single optical waveguide 200 Are periodically connected in series, and one or more Bragg gratings 400 are formed, and the order of the Bragg gratings 400 has a degree of 1, 3, 5, or 7 independently of each other.

또한, 상기 광원(100)은 광대역 파장 발진용 반도체 레이저 다이오드 칩을 사용하며, 레이저 빔의 출사면에 반사율이 1% 이하인 반사방지막이 형성되고 출사면의 대응면에는 반사율이 95% 이상인 고반사막이 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 광원(100)에서 출사된 광대역 광은 광결합에 의해 상기 반도체 광도파로의 코어((201)에 입력되고, 상기 반도체 광도파로에 형성된 브래그 격자(400)에서 반사되는 파장의 광이 상기 광원(100)의 출사면으로 재입력되는 공진에 의해 상기 브래그 격자(400)의 반사 대역의 중심파장을 갖는 발진 파장을 얻게 된다.Also, the light source 100 uses a semiconductor laser diode chip for broadband wavelength oscillation, in which an antireflection film having a reflectance of 1% or less is formed on the emission surface of the laser beam and a highly reflective film having a reflectance of 95% . Thus, the broadband light emitted from the light source 100 is input to the core 201 of the semiconductor optical waveguide by optical coupling, and the light of the wavelength reflected by the Bragg grating 400 formed on the semiconductor optical waveguide is transmitted to the core 201 An oscillation wavelength having the center wavelength of the reflection band of the Bragg grating 400 is obtained by resonance re-input to the emission surface of the light source 100. [

또한, 반도체 레이저 다이오드 칩 하부에는 상기 레이저 다이오드 칩을 지지하는 칩 스템(110) 및 실리콘, 세라믹, 금속 등의 기판(120)이 더 구비될 수 있다.
In addition, a chip stem 110 supporting the laser diode chip and a substrate 120 made of silicon, ceramic, or metal may be further provided under the semiconductor laser diode chip.

본 발명을 구성하는 온도센서(600)는 온도에 따라 전압, 저항, 전류 등의 전기적인 특성이 변하는 특징을 가지는 일반적인 센서가 사용될 수 있으며 대표적으로 써미스터(Thermistor)가 있다. 또한 열전냉각기(700)는 전기적인 신호가 인가되면 흡열이 발생하는 통상적인 열전소자가 사용될 수 있으며, 박막 히터(500)는 얇은 박막 형태의 금속 물질로 이루어져 전기가 인가되면 열을 발생시키는 성질을 가진 발열체이면 사용 가능하다.In the temperature sensor 600 constituting the present invention, a general sensor having a characteristic in which electrical characteristics such as voltage, resistance, and current are changed according to temperature can be used. Typically, there is a thermistor. In addition, the thermoelectric cooler 700 can be a conventional thermoelectric device that generates heat when an electrical signal is applied. The thin film heater 500 is made of a thin metal film and generates heat when electricity is applied. It can be used if it has a heating element.

본 발명에 의한 외부 공진기형 파장가변 레이저는 광원(100)의 하부 등 광원(100)과 인접한 위치에 온도센서 및 열전냉각기를 포함하는 제 2온도조절장치(미도시)를 더 구비하여 광원(100)을 구성하는 레이저 다이오드 칩의 온도를 외부 온도 환경과 무관하게 조절할 수 있다. 즉, 레이저 다이오드 칩의 파브리-페로 공진 모드(Fabry-Perot resonance mode)의 중심 파장이 조절되도록 하는 것이며 이 때, 상기 조절된 중심 파장이 광 도파로(200) 상에 형성된 브래그 격자(400)에 의해 반사되는 파장과 일치시키는 것이 출력 파워를 높이는 데 효과적이다.The external resonator type tunable laser according to the present invention further includes a second temperature controller (not shown) including a temperature sensor and a thermoelectric cooler at a position adjacent to the lower light source 100 of the light source 100, The temperature of the laser diode chip constituting the laser diode chip can be adjusted independently of the external temperature environment. That is, the central wavelength of the Fabry-Perot resonance mode of the laser diode chip is controlled by the Bragg grating 400 formed on the optical waveguide 200 Matching the reflected wavelength is effective to increase the output power.

본 발명은 외부 환경과는 독립적으로 안정적이며 재현성 및 신뢰성 있는 레이저 발진 파장이 생성되며 출력이 높으면서도 좁은 선폭을 가지고 브래그 격자(400)의 반사 대역의 중심 파장은 제 1온도조절장치에 의해 30nm 이상 파장이 가변되고, 양산시 생산 수율이 높은 장점이 있다.The present invention has a stable, reproducible and reliable laser oscillation wavelength independently of the external environment, and has a narrow line width with high output, and a central wavelength of a reflection band of the Bragg grating 400 is 30 nm or more The wavelength is variable, and the production yield is high at the time of mass production.

또한, 본 발명은 열광학 계수가 높은 폴리머 브래그 격자 필터를 사용함으로써 단일한 레이저 모듈로 광통신 밴드 중 C-band 또는 L-band 내의 모든 파장을 생성할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the present invention has an advantage in that all wavelengths in the C-band or L-band of the optical communication band can be generated by a single laser module by using a polymer Bragg grating filter having a high thermo-optic coefficient.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1 : 레이저 다이오드 칩 2 : 광 도파로
100 : 광원 110 : 칩 스템
120 : 기판 200 : 광 도파로
201 : 광 도파로 코어 202 : 광 도파로 클래드
210 : 광섬유 광학 렌즈 지지체
300 : 광섬유 광학 렌즈 301 : 광섬유 코어
302 : 광섬유 클래드 303 : 반구형 렌즈
310 : 기판 400 : 브래그 격자
500 : 박막 히터 600 : 온도센서
700 : 열전냉각기
1: laser diode chip 2: optical waveguide
100: light source 110: chip stem
120: substrate 200: optical waveguide
201: optical waveguide core 202: optical waveguide clad
210: Optical fiber optical lens support
300: optical fiber optical lens 301: optical fiber core
302: Optical fiber cladding 303: hemispherical lens
310: substrate 400: Bragg grating
500: Thin film heater 600: Temperature sensor
700: thermoelectric cooler

Claims (14)

광대역 광을 발생하는 외부 공진기형 광원;
광 도파로;
상기 광원과 상기 광도파로 사이에 구비되며, 광섬유로 된 몸체를 포함하여 이루어져 상기 광원과 상기 광 도파로를 광결합시키는 광섬유 광학 렌즈;
상기 광 도파로 상에 형성된 브래그 격자;
상기 브래그 격자가 형성된 광 도파로 상부에 구비되며, 열광학 효과에 의해 상기 브래그 격자의 반사 대역을 조절하는 박막 히터;
온도센서 및 열전냉각기를 포함하는 제 1온도조절장치;
를 포함하여 이루어지며,
상기 광원에서 출사된 광대역 광을 상기 광섬유 광학 렌즈를 통해 집광시켜 상기 광 도파로에 입력되도록 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
An external resonator type light source for generating a broadband light;
Optical waveguide;
An optical fiber optical lens provided between the light source and the optical waveguide and including a body made of an optical fiber to optically couple the optical waveguide with the optical waveguide;
A Bragg grating formed on the optical waveguide;
A thin film heater provided on the optical waveguide on which the Bragg grating is formed and adjusting a reflection band of the Bragg grating by a thermo-optic effect;
A first temperature regulating device including a temperature sensor and a thermoelectric cooler;
And,
And a condenser for condensing the broadband light emitted from the light source through the optical fiber lens and inputting the condensed light to the optical waveguide.
제 1항에 있어서,
상기 광섬유 광학 렌즈는
광섬유로 된 몸체의 일단이 반구형의 렌즈로 형성되며, 타단은 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 1,
The optical fiber optic lens
Wherein one end of the body made of an optical fiber is formed of a hemispherical lens and the other end is formed in a plane.
제 2항에 있어서,
상기 광섬유 광학 렌즈는
상기 반구형의 렌즈로 형성된 일단이 상기 광원을 향하며, 평면으로 형성된 타단은 상기 광 도파로와 밀착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
3. The method of claim 2,
The optical fiber optic lens
Wherein one end of the hemispherical lens is directed toward the light source and the other end of the hemispherical lens is closely contacted with the optical waveguide.
제 2항에 있어서,
상기 외부 공진기형 파장가변 레이저는
상기 광섬유 광학 렌즈의 양단면에 반사율 1% 이하의 반사 방지막이 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
3. The method of claim 2,
The outer resonator type tunable laser
Characterized in that an antireflection film having a reflectance of 1% or less is provided on both end faces of the optical fiber optical lens.
제 1항에 있어서,
상기 광섬유 광학 렌즈는
하부에 상기 광섬유 광학 렌즈를 지지하기 위한 V-그루브 형태의 광섬유 광학 렌즈 지지체가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 1,
The optical fiber optic lens
And a V-groove type optical fiber optical lens support for supporting the optical fiber optical lens in a lower portion thereof.
제 1항에 있어서,
상기 제 1온도조절장치를 구성하는 온도센서는 상기 광 도파로 상부에 구비되며, 상기 제 1온도조절장치를 구성하는 열전냉각기는 상기 광 도파로 하부에 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 1,
Characterized in that a temperature sensor constituting the first temperature regulating device is provided on the optical waveguide and a thermoelectric cooler constituting the first temperature regulating device is provided below the optical waveguide. .
제 6항에 있어서,
상기 광 도파로는
기판 상부에 구비되며, 상기 기판 하부에는 상기 제 1온도조절장치의 열전냉각기가 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 6,
The optical waveguide
And a thermoelectric cooler of the first temperature regulating device is provided under the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 광원은
광대역 파장 발진용 반도체 레이저 다이오드 칩이며, 레이저 빔의 출사면에 반사율이 1% 이하인 반사방지막이 형성되고 출사면의 대응면에는 반사율이 95% 이상인 고반사막이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 1,
The light source
A semiconductor laser diode chip for broadband wavelength oscillation, characterized in that an antireflection film having a reflectance of 1% or less is formed on an emission surface of a laser beam, and a high reflection film having a reflectance of 95% or more is formed on a surface corresponding to the outgoing surface Tunable laser.
제 1항에 있어서,
상기 외부 공진기형 파장가변 레이저는
온도센서 및 열전냉각기를 포함하는 제 2온도조절장치가 더 구비되어 상기 광원의 온도를 특정 온도로 조절하는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 1,
The outer resonator type tunable laser
A second temperature controller including a temperature sensor and a thermoelectric cooler is further provided to adjust the temperature of the light source to a specific temperature.
제 1항에 있어서,
상기 광 도파로는
폴리머를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
The method according to claim 1,
The optical waveguide
Wherein the wavelength tunable laser is formed using a polymer.
제 10항에 있어서,
상기 브래그 격자는
폴리머 물질로 이루어지는 폴리머 브래그 격자이며, 상기 광 도파로 또는 브래그 격자를 형성하는 폴리머는 할로겐 원소를 포함하며, 자외선 또는 열에 의해 경화되는 관능기를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.11. The method of claim 10,
The Bragg grating
Wherein the polymer forming the optical waveguide or the Bragg grating includes a halogen element and is formed to include a functional group that is cured by ultraviolet rays or heat. 제 11항에 있어서,
상기 광 도파로는
코어 및 클래드로 구성되며, 상기 코어 또는 클래드에 상기 브래그 격자가 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
12. The method of claim 11,
The optical waveguide
Core and clad, and the Bragg grating is formed on the core or the clad.
제 12항에 있어서,
상기 광 도파로는
상기 코어를 구성하는 물질의 굴절률이 상기 클래드를 구성하는 물질의 굴절률보다 높으며, 상기 브래그 격자를 구성하는 물질의 굴절률은 상기 코어를 구성하는 물질의 굴절률 내지 상기 클래드를 구성하는 물질의 굴절률인 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.
13. The method of claim 12,
The optical waveguide
The refractive index of the material constituting the core is higher than the refractive index of the material constituting the clad and the refractive index of the material constituting the Bragg grating is a refractive index of a material constituting the core to a refractive index of a material constituting the clad. A high-efficiency external resonator type tunable laser.
제 1항에 있어서,
상기 광 도파로는
립(rib) 구조, 리지(ridge) 구조, 인버티드립(inverted rib) 구조, 인버티드 리지(inverted ridge) 구조, 채널 구조 중 어느 한 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저.The method according to claim 1,
The optical waveguide
Characterized by being formed of any one of a rib structure, a ridge structure, an inverted rib structure, an inverted ridge structure, and a channel structure, .
KR1020130127268A 2013-10-24 2013-10-24 Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser KR20150047699A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130127268A KR20150047699A (en) 2013-10-24 2013-10-24 Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130127268A KR20150047699A (en) 2013-10-24 2013-10-24 Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150047699A true KR20150047699A (en) 2015-05-06

Family

ID=53386513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130127268A KR20150047699A (en) 2013-10-24 2013-10-24 Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150047699A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170055902A (en) * 2015-11-12 2017-05-22 한국전자통신연구원 Tunable distributed feedback laser diode with thin film heater
KR20180010051A (en) * 2016-07-20 2018-01-30 한국전자통신연구원 Optical module and method of manufacturing thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170055902A (en) * 2015-11-12 2017-05-22 한국전자통신연구원 Tunable distributed feedback laser diode with thin film heater
KR20180010051A (en) * 2016-07-20 2018-01-30 한국전자통신연구원 Optical module and method of manufacturing thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101038264B1 (en) Wavelength Tunable External Cavity Semiconductor Laser Module
KR100910979B1 (en) Tunable Laser Module Based on Polymer Waveguides
US7962045B2 (en) Optical transmitter having a widely tunable directly modulated laser and periodic optical spectrum reshaping element
US6101210A (en) External cavity laser
US7539369B2 (en) Optical device and manufacturing method thereof
US7701985B2 (en) SOI-based tunable laser
KR100772529B1 (en) Wavelength tunable external cavity laser
EP1730559B1 (en) Method and apparatus providing an output coupler for an optical beam
US9817190B2 (en) Tunable wavelength filter with embedded metal temperature sensor and its application to external-cavity type tunable wavelength laser
US10082628B2 (en) Optical device, tunable light source, and optical transmitter
KR100420950B1 (en) Tunable wavelength laser light source
KR20150047699A (en) Highly Efficeient External Cavity Tunable Laser
JP4070196B2 (en) Wavelength stabilized laser
US20210215880A1 (en) Wavelength division multiplexing communication system and adjustment method of wavelength division multiplexing communication system
KR101679660B1 (en) External cavity tunable laser module for to-can packaging
KR100493089B1 (en) Integrated optical device
KR20170048894A (en) Polymer based High Power Tunable Laser Module
JP5553248B2 (en) Optical device and manufacturing method thereof
KR20160128917A (en) Wavelength tunable optical receiver with waveguide bragg gratings
KR101631981B1 (en) Tunable wavelength filter and tunable wavelength laser module with embedded thin film metal temperature sensor
KR20160047171A (en) Direct modulation external cavity tunable laser module
KR20150047700A (en) Tunable wavelength filter and tunable wavelength laser module with embedded thin film metal temperature sensor
KR20160047287A (en) Multichannel Wavelength Tunable External Cavity Laser
WO2015178685A1 (en) External cavity type tunable wavelength laser module for to-can packaging
WO2007123334A1 (en) Wavelength tunable external cavity laser

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
WITB Written withdrawal of application