KR100584400B1

KR100584400B1 - 이득 평탄화 광대역 광원

Info

Publication number: KR100584400B1
Application number: KR1020050001240A
Authority: KR
Inventors: 신현철; 이정석; 황성택
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-05-26

Abstract

본 발명에 따른 광대역 광원은 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 성장되며 넓은 파장 대역의 광을 생성하기 위한 이득층과, 상기 이득층 상에 성장된 클래드와, 상기 반도체 기판과 상기 이득층을 포함하는 일면에 적층되며 상기 광을 반사시키기 위한 반사막과, 상기 반도체 기판과 상기 이득층을 포함하며 상기 반사막에 대향되는 일면에 적층되고 상기 광을 상기 광대역 광원의 외부로 출력시키기 위한 무반사막을 포함하며, 상기 반사막의 중심 파장에 대한 반사율의 스펙트럼과 상기 이득층의 이득 스펙트럼은 상반된다.

파장 잠김, 반도체 광증폭기, 이득 스펙트럼

Description

이득 평탄화 광대역 광원{GAIN-FLATTENED BROADBAND LIGHT SOURCE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 광원을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 광대역 광원의 평면도,

도 3은 도 1에 도시된 반사막의 퍄장에 대한 반사율 스펙트럼을 나타내는 그래프,

도 4는 도 1에 도시된 광대역 광원에서 생성된 광의 이득 스펙트럼을 나타내는 그래프.

본 발명은 넓은 파장 대역의 광을 생성할 수 있는 광대역 광원에 관한 것으로서, 특히 이득 평탄화된 광을 생성할 수 있는 광대역 광원에 관한 것이다.

파장 분할 다중 방식의 수동형 광가입자 망은 통신 서비스를 제공하는 중앙 기지국과, 통신 서비스를 제공받는 복수의 가입자들로 구성되며 상기 중앙 기지국은 상기 각 가입자에 할당된 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광신호들을 생성한다.

상술한 수동형 광가입자 망은 상기 광신호들을 생성하기 위한 광원으로서 해당 파장의 채널에 의해 파장 잠김된 광신호를 생성할 수 있는 파장 잠김 방식의 레이저 광원들을 사용할 수 있다.

파장 잠김 방식의 레이저 광원으로는 페브리-페롯 레이저 등을 사용할 수 있으며, 파장 잠김 방식의 레이저 광원은 파장 잠김을 유도하기 위한 복수의 채널들로 이루어진 넓은 파장 대역의 광을 생성할 수 있는 광대역 광원을 필요로 한다.

상술한 광대역 광원은 넓은 파장 대역의 광을 생성하며, 상기 광은 서로 다른 파장을 갖는 복수의 비간섭성 채널들로 분할된다. 분할된 상기 채널들 각각은 해당 레이저 광원을 파장 잠김 시키는 데 사용되며, 상기 각 레이저 광원은 해당 채널에 의해 파장 잠김된 광신호를 생성한다. 상기 광신호들은 해당 채널의 파장과 동일한 파장을 갖는다.

상술한 광대역 광원으로는 비간섭성의 자발 방출광을 생성할 수 있는 EDFA, 백색 광원 또는 반도체 광증폭기 등이 사용되고 있으나, 그 중에서 EDFA가 현재 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 근래에는 제작의 용이성과 저 가격으로인해서 반도체 광증폭기가 주목받고 있다.

반도체 광증폭기를 이용한 광대역 광원은 일반적으로 EDFA에 비해 광 세기가 작으므로 광 세기를 증가시키는 것이 중요하다. 반도체 광증폭기의 광 세기는 칩의 길이에 비례하므로 칩의 길이가 길수록 광 세기가 증가한다. 반면에, 칩의 길이가 길어지면 이득 대역폭이 줄어드는 문제가 있고, 이득 대역폭이 줄어들면 채널들 간 전송 특성이 달라지는 문제가 있다.

본 발명은 이득 평탄화된 넓은 파장 대역의 광을 생성할 수 있는 광대역 광원을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 광대역 광원은,

반도체 기판과;

상기 반도체 기판 상에 성장되며 넓은 파장 대역의 광을 생성하기 위한 이득층과;

상기 이득층 상에 성장된 클래드와;

상기 반도체 기판과 상기 이득층을 포함하는 일면에 적층되며 상기 광을 반사시키기 위한 반사막과;

상기 반도체 기판과 상기 이득층을 포함하며 상기 반사막에 대향되는 일면에 적층되고 상기 광을 상기 광대역 광원의 외부로 출력시키기 위한 무반사막을 포함하며;

상기 반사막의 중심 파장에 대한 반사율의 스펙트럼과 상기 이득층의 이득 스펙트럼은 상반된다.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 광대역 광원을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광대역 광원의 평면도이다. 본 발명에 따른 광대역 광원(100)은 반도체 기판(130)과, 상기 반도체 기판(130) 상에 적층되며 넓은 파장 대역의 광을 생성하기 위한 다층의 이득층(140)과, 상기 반도체 기판(130)과 상기 이득층(140)을 포함하는 일면에 적층되며 상기 광을 반사시키기 위한 반사막(120)과, 상기 반도체 기판(130)과 상기 이득층(140)을 포함하며 상기 반사막(140)에 대향되는 일면에 적층된 무반사막(110)과, 클래드(150)를 포함한다. 상기 클래드(150)는 상기 이득층(140) 상에 성장된다.

상기 광대역 광원(100)은 넓은 파장 대역의 광을 생성하고, 상기 광은 상기 이득층(140)을 통과하면서 이득 대역폭이 감소하는 형태의 이득 스펙트럼(Gain spectrum)을 갖게 된다.

상기 반사막(120)은 반복 증착된 다수의 유전체 물질들로 이루어지며, 상기 반사막(120)의 증착에 이용되는 유전체 물질들로는 SiO₂, Si, ZrO₂, TiO₂ 등을 사용할 수 있다. 그 외에도 상기 반사막(120)은 금속 물질들로도 이루어질 수 있으며, 상술한 금속 물질로는 Ag 등을 사용할 수도 있다.

상술한 진공 증착은 스퍼터링(sputtering) 또는 이-빔(electron-beam) 증착 장치 및 방법 등이 사용될 수 있으며, 상기 반사막(120)의 상기 광에 대한 이득 스펙트럼은 상기 이득층(140)의 상기 광에 대한 이득 스펙트럼과 반대되는 형태를 갖는다.

예를 들어서, 상기 광대역 광원(100)이 1500 ~ 1600㎚ 파장 대역의 광을 생성하고 상기 광이 상기 이득층(140)에서 1540 ~ 1550 ㎚의 파장 대역에서 최대의 이득을 갖는다면, 상기 반사막(120)은 1540 ~ 1550 ㎚의 파장 대역에서 최소의 반사율을 갖도록 설계된다.

일 예를 들자면, 상기 반사막(120)은 InP 재질을 갖는 상기 이득층(140)을 기판으로 하고, 상기 이득층(140) 상에 SiO₂ 와 Si가 교대로 반복 적층된 다층으로 구성될 수 있다. 그 구체적인 설계 예로서 상기 반사막(120)은 7766Å 두께를 갖는 SiO₂의 제1 층과, 1315Å의 두께를 갖는 Si의 제2 층과, 4779Å의 두께를 갖는 SiO₂의 제3 층과, 3152Å의 두께를 갖는 Si의 제4 층과, 3326Å의 두께를 갖는 SiO₂의 제5 층과, 3023Å의 두께를 갖는 Si의 제6 층과, 5226Å의 두께를 갖는 제7 층으로 설계 가능하다. 그 외에도, 상기 반사막(120)은 필요에 따라서 유전체 물질 또는 금속 물질들의 다양한 조합으로 증착될 수 있다.

상기 무반사막(110)은 상기 반사막(120)에서 반사된 후 상기 이득층(140)을 거친 광을 상기 광대역 광원(100)의 외부로 출력시킨다.

도 3은 도 1에 도시된 반사막의 중심 파장에 대한 반사율 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 4는 도 1에 도시된 반도체 광증폭기에서 생성된 광의 이득 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 상기 반도체 광증폭기에서 생성된 광의 이득 스펙트럼은 상기 이득층(140)을 통과하면서 이득이 큰 파장 영역은 계속 큰 이득을 얻고, 이득이 작은 파장 영역은 계속 작은 이득을 얻음에 따라 길이, 즉 상기 광대역 광원(100)의 광이 진행하는 방향으로의 길이에 비례해서 이득 대역폭이 감소하게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 반사막(120)은 상기 광의 이득 스펙트럼이 도 4에 도시된 상기 이득층(140)에서의 상기 광의 이득 스펙트럼에 대해서 반대되는 형태를 갖도록 증착됨을 알 수 있다. 즉, 상기 반사막(120)은 상기 광에 대해서 이득이 큰 파장 대역에서 낮은 반사율을 갖으며, 이득이 낮은 파장 대역에서 높은 반사율을 갖도록 증착된다. 상기 반사막(120)의 최대 및 최소 반사율은 3㏈ 정도의 차이를 갖을 수 있다.

결과적으로 본 발명에 따른 상기 반사막(120)은 상기 이득층(140)의 최대 이득 파장 대역에서 낮은 반사율을 갖도록 설계됨으로써, 상기 반사막(120)에서 반사되는 광의 이득 스펙트럼은 평탄화 된다.

본 발명에 따른 광대역 광원은 별도의 이득 평탄화 수단을 구비하지 않고도, 이득 평탄화된 넓은 파장 대역의 광을 생성할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 광대역 광원은 별도의 이득 평탄화를 위한 수단을 더 포함하지 않아도 되는 이점이 있다. 결과적으로 시스템 구축에 소요되는 비용 절감과, 소형화된 시스템 구축이 용이해지는 이점을 갖는다.

Claims

광대역 광원에 있어서,

반도체 기판과;

상기 반도체 기판 상에 적층되며 넓은 파장 대역의 광을 생성하기 위한 이득층과;

상기 이득층 상에 성장된 클래드와;

상기 반도체 기판과 상기 이득층을 포함하는 일면에 적층되며 상기 광을 반사시키기 위한 반사막과;

상기 반도체 기판과 상기 이득층을 포함하며 상기 반사막에 대향되는 일면에 적층되고 상기 광을 상기 광대역 광원의 외부로 출력시키기 위한 무반사막을 포함하며;

상기 반사막의 중심 파장에 대한 반사율의 스펙트럼과 상기 이득층의 이득 스펙트럼은 상반됨을 특징으로 하는 이득 평탄화 광대역 광원.
제1 항에 있어서,

상기 반사막은 반복 적층된 다수의 유전체 물질들로 이루어짐을 특징으로 하는 이득 평탄화 광대역 광원.
제2 항에 있어서,

상기 유전체 매질들은 SiO₂, Si, ZrO₂, TiO₂ 를 포함함을 특징으로 하는 이득 평탄화 광대역 광원.
제1 항에 있어서,

상기 반사막은 진공 증착된 금속 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 이득 평탄화 광대역 광원.
제4 항에 있어서,

상기 금속 물질은 Ag를 포함함을 특징으로 하는 이득 평탄화 광대역 광원.
제1 항에 있어서,

상기 반사막은 최대 및 최소 반사율의 차이가 3㏈임을 특징으로 하는 이득 평탄화 광대역 광원.