KR100679241B1 - 광 편향기를 구비한 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저 - Google Patents

광 편향기를 구비한 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 편향기를 구비한 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저에 관한 것으로, 외부 전기신호에 의해서 소정 형상의 편향패턴 영역 내 코어층의 굴절율은 변화되어 방사형으로 진행하는 광을 편향하는 광 편향기를 구비하는 광소자들을 제안한다.
다중화기, 역다중화기, 회절격자, 파장가변 레이저, 광 편향기

Description

광 편향기를 구비한 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저{Tunable Multiplexer, Demultiplexer And Tunable Laser with Optical Deflector}
도 1은 종래의 오목 회절격자를 이용한 역다중화기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장가변 역다중화기의 구성도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 광 편향기를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 구조 파장가변 역다중화기에서 회절격자의 구조 일예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배열 도파로 회절격자 구조를 이용한 파장가변 역다중화기의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장가변 다중화기의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배열 도파로 회절격자 구조를 이용한 파장가변 다중화기의 구조도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장가변 레이저의 구조도이다.
도 9a 및 도 9b는 제5 실시예에 따른 파장가변 레이저에서 파장가변 특성을 자세히 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
본 발명은 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소정 형상의 편향패턴 영역과 주변 영역은 상부 클래드 층의 도핑구조의 차로 경계를 이루어 구성되되, 외부 전기신호에 의해서, 편향 패턴 영역 내 코어층의 굴절율은 변화되어, 방사형으로 진행하는 광을 편향하는 광 편향기를 구비하는 광소자를 제공한다.
먼저, 파장가변 다중화기와 역다중화기를 설명한다.
광통신 시스템에서 여러 파장의 빔들을 한 위치로 모아주는 기능(다중화, multiplexing), 임의의 빔을 파장에 따라 특정위치로 분배 시키는 기능(역 다중화, demultiplexing) 들은 WDM(Wavelength Division Multiplexing)을 기반으로 하는 광 시스템에서는 필수적이다.
이와 같은 기능들은 지금까지 여러 가지의 방법 또는 구조에 의해 소자로 구현이 되었으며, 대표적으로 프리즘의 굴절을 이용한 구조, 회절격자(grating) 또는 집적형 오목 회절격자(integrated concave grating)를 이용한 구조, 배열 도파로 회절격자(arrayed waveguide grating)를 이용한 구조를 들 수 있다.
이러한 구조들 중 집적형 오목 회절격자와 배열 도파로 회절격자를 이용한 구조는 실리카(Silica), GaAs, InP, LiTaO3, 폴리머(Polymer) 등의 물질 기반에 광 도파로 형태로 제작할 수 있고, 집적이 용이하며 소자 성능이 우수해서 많이 활용되고 있으며, 간략한 구조는 도 1에 도시하였다.
이하, 도 1을 참조하여 종래의 오목 회절격자를 이용한 역다중화기를 설명한다. 도 1은 종래의 오목 회절격자를 이용한 역다중화기의 개략적인 구성도이다.
도 1에서는 역다중화기(demultiplexer)에 대해 도시하였지만, 두 소자 모두 입사빔과 출사빔 간의 가역성이 성립되어 다중화기(multiplexer)로도 사용할 수 있으며, 설명의 중복을 피하기 위해서 역다중화기에 대해서만 설명하기로 한다.
도 1에서는 상술한 역다중화 기능을 가진 도파로 형 오목 회절격자 구조를 나타내고 있으며, 상기 구조에서 입력 도파로에 λ1 ~ λn의 파장의 빔을 입사시키게 되면, 입력 도파로(10)를 통해 빔들은 A 지점에서 회절격자(30)로 방사된다. 상기 방사 빔들은 회절격자(30)에서 회절되어 도 1과 같이 각 출력도파로(20)에 파장별로 모이게 된다. 이때 모인 빔들은 항상 임의의 궤적상에 위치하게 되며, 이 궤적을 로랜드 원(Rowland circle)이라고 한다. 상기 오목 회절격자의 반경 R은 로랜드 원의 지름이 되며, 오목 회절격자와 로랜드 원이 만나는 점을 폴(pole)이라고 한다.
상기 종래 구조에 대한 상세한 구조 및 적용은 참고문헌 1 ("Monolithic integrated wavelength demultiplexer based on a waveguide Rowland circle grown in InGaAsP/InP, "IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 16, no. 4, April 1998.)과 참고문헌 2(Theory and simulation of a concave diffraction grating demultiplexer for coarse WDM systems" IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 20, no. 4, April 2002.)에 자세히 나타나 있다.
종래 기술에 의한 파장가변 역다중화기를 설명한다. 오목 회절격자로 파장가변 역다중화기로 사용할 경우, 여러 개의 입력 도파로를 제작하여 그 중 하나에만 λ1 ~ λn의 파장으로 빔을 입사시키는 구조를 들 수 있다. 이 경우, 입사 빔의 위치는 로랜드 원 상에 있으며, 입사 빔의 입사각을 변화시켜 회절격자 공식에 의거 파장을 가변시키는 구조이다. 간단한 예로, 상기 구조에서 하나의 도파로 빔을 입사시켜 각 출력 도파로에 λ1~λn의 빔이 출사 되었을 경우, 다른 도파로로 빔을 입사 시키게 되면, 출력 도파로에 출사되는 파장은 각각 λ'1 ~λ'n로 바뀌게 된다.
이 구조는 선택적으로 입사 빔의 위치를 조정시켜 파장을 가변시키는 방식이기 때문에 여러 개의 입력 도파로가 필요하며, 파장가변 특성이 이산적(discrete)이고, 파장가변량이 제한적인 문제점을 가지고 있다.
또 다른 구조에 의하면, 입력 도파로 대신 광 섬유(fiber)로 빔을 입사 시키고, 광 섬유의 위치를 이동시켜 파장가변 역다중화기로 동작시키는 방식이 있다. 이 구조는 참고문헌 3(Tunable planar concave grating demultiplexer, IEEE Photonic Technology Letter, vol. 8, no. 4, April 1996.)에 자세히 나타나 있고, 광섬유의 위치를 연속적으로 이동시킬 수 있으므로 연속적(continuous)인 파장 가 변 특성을 가지지만, 광섬유의 공간적 이동으로 인해 구조적으로 안정적이지 못하며 파장가변을 위한 속도가 느린 단점을 가지고 있다.
한편, 배열 도파로 회절격자 구조를 파장가변 역다중화기로 활용할 수도 있다. 즉, 여러 개의 입력 도파로를 이용하는 구조이다. 이 구조의 한 점에서 다른 점으로 방사 빔의 위치를 이동하게 되면 입력 결합기 내 입력구경에 결합되는 빔의 위상이 변화되어 출력 도파로로 출사되는 빔의 파장이 변화하게 된다. 이와 같은 배열 도파로 회절격자 구조를 이용하는 구조는 오목형 회절격자 구조와 원리 상 같으므로, 파장가변 특성이 이산적(discrete)인 문제로 인해 연속적인 파장가변을 가진 역다중화기로 적용하기 어렵다.
따라서, 상기 종래의 파장가변 역다중화기 및 다중화기 중 여러 개의 입력 도파로를 이용하는 구조는 파장가변 특성이 이산적이어서 유용하지 못하고, 광섬유를 이동시키는 구조는 광섬유 이동으로 인해 구조적으로 안정적이지 못하고, 파장가변을 위한 속도가 느린 문제점을 가지고 있다.
다음으로 파장가변 레이저에 대해 설명한다.
최근 전자상거래, VOD, 화상회의와 같은 새로운 멀티미디어의 출현과 HDTV, LAN, CATV 등 종래의 데이터 통신의 발달로 정보용량이 급증하고 있다. 초고속 정보 통신망 사업자들은 막대한 비용과 시간이 소요되는 새로운 광섬유를 설치하는 대신 기존의 광섬유의 대역폭을 극대화하는 WDM (Wavelength Division Multiplexing) 전송방식을 사용함으로써 전송효율을 극대화하는 방식을 채택하고 있다.
상술한 광전송 방식이 사용됨에 따라 여러 기능을 가지는 광 소자들이 필요하게 되었고, 특히 파장가변 반도체 레이저(tunable wavelength semiconductor laser)는 상기 통신망에서 가장 응용범위가 넓은 광원으로 각광을 받고 있다.
파장가변 반도체 레이저는 WDM 전송 방식 이전에는 주로 광 계측 장비용 (optical measurement) 으로 사용되었으나, 이후에는 파장 고정 반도체 레이저(fixed wavelength semiconductor laser)들의 대체용 또는 긴급한 백업용으로 활용되고 있으며, Reconfigurable Optical Add/drop multiplexer (ROADM)의 광원으로 시급히 요구되고 있다. 또한, 전광 통신망(All optical network)의 packet switch, wavelength conversion (파장 변환기), wavelength router 등 매우 다양한 영역에 까지 확대되고 있다.
파장가변 반도체 레이저는 지금까지 많은 종류가 제안되었으며, 그 중에서 특히 분포 브래그 반사기 레이저 다이오드(distributed Bragg reflector laser diode)와 외부공진기형 레이저 다이오드(external cavity laser diode, 이하 "ECLD"라 함)가 주로 활용되고 있다. ECLD 구조는 본 발명의 구조와 비교를 위해 상세히 설명하도록 한다.
ECLD는 반도체 레이저와 외부 회절격자(external diffraction grating)로 구성되어 있으며, 회절격자의 공간적 변이(회전, 이동)로 회절조건(diffraction condition)을 변화시켜 연속적인 (continuous) 파장가변 특성을 얻을 수 있다. 상술한 ECLD는 높은 광출력(high output power), 좁은 선폭(narrow linewidth), 넓은 파장가변 특성(wide tunability)으로 종래에 계측장비에 많이 활용되고 있지만, 반도체 레이저와 회절격자 간 정렬의 어려움, 파장가변 시 회절격자의 공간적 이동으로 인한 기계적 진동, 피봇 포인트(Pivot point) 위치의 에이징(aging)에 따른 파장이동(wavelength shift)이 문제가 되며, 특히 파장가변을 위한 속도가 매우 느리기 때문에 광통신 시스템에 활용되는데 다소 무리가 따른다.
상술한 ECLD 구조에서 소자의 낮은 신뢰성 및 느린 파장가변 속도를 해결하기 위해 전기적인 조절로 파장을 가변시키는 구조들이 제안되었다.
M. Kourogi 외 4인, "continuous tuning of an electrically tunable external-cavity semiconductor laser"(Optics Lett., vol. 25, no. 16, pp.1165-1167, Aug. 2000)에서는 파장가변을 위해 회절격자를 이동시키는 대신 AOM (Acouto-optic modulator)를 레이저 다이오드와 회절격자 사이에 삽입하여 외부 전기신호의 주파수 변화에 따른 빔 편향특성을 이용하여 파장가변을 제안하였다. 그러나, 상술한 구조에서 AOM은 부피가 크고, 삽입 손실이 크며, 특히 파장 가변량은 고작 2nm 정도로 매우 작다.
한국특허 제444,176호로 오광룡 외 4인의 "전기 신호에 의해 동작되는 광 편향기 및 이를 이용한 파장 가변형 외부 공진기"에서는 반도체 레이저 다이오드(또는 광 증폭기), 렌즈, 회절격자, 반사거울로 구성되어 있는 리트먼형 외부 공진구조의 파장가변 레이저를 제안하였다. 상기 구조에서 회절격자와 반사거울 사이에 빔의 방향을 편향시키는 편향기가 삽입되어 있으며, 전류주입에 의해 편향기 내 매질의 굴절율을 변화시켜 회절격자에서 반사거울로 입사되는 각을 조절함으로써 파 장가변이 이루어진다.
O.K.Kwon 외 6인의 "proposal of electrically tunable external-cavity laser diode",(IEEE Photon. Tech. Lett., vol. 16, no. 8, pp.1804-1806, Aug. 2004)에서는 반도체 레이저 다이오드내 편향기가 단일 집적되어 편향기 영역에 전류주입에 따른 도파 빔의 위치변화로 회절격자에 입사되는 입사각이 바뀌어 파장가변이 이루어지는 구조를 제안하였다. 상술한 바와 같은 편향기가 삽입 또는 집적된 외부 공진기형 파장가변 레이저는 파장가변을 위한 속도가 빠르며, 구조적으로 간단한 장점이 있으나, 회절격자와 레이저 다이오드 간의 정렬이 어렵고, 렌즈 및 회절격자로 인한 소자의 부피가 큰 단점이 있었다.
즉, 종래의 파장가변 레이저 구조인 ECLD는 레이저 다이오드와 외부 회절격자, 렌즈, 반사거울간의 정렬(alignment)이 까다롭고, 상기 추가 광학 부품의 삽입으로 인해 소자의 부피가 큰 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 다중화기 또는 역다중화기의 제작수율 향상과 파장가변 필터, 라우터 등의 다양한 WDM용 소자의 활용을 위하여 새로운 유형의 파장가변 역다중화기 및 다중화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 파장가변 특성이 연속적이고, 제작이 쉽고, 구조적으로 안정적이며, 파장가변을 위한 속도가 빠른 파장가변 역다중화기 및 다중화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 파장가변 특성이 연속적이고, 제작이 쉽고, 단일집적 구조이므로 정렬이 쉽고, 소자의 크기가 작으며, 구조적으로 안정적이며, 파장가변을 위한 속도가 빠른 파장가변 레이저를 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 서로 다른 다수개의 파장을 갖는 광이 도파되는 입력 도파로; 입력도파로를 거쳐 전달된 광이 방사형으로 진행하는 광을 편향하는 광 편향기로서, 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역; 및 상기 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가질 수 있는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성되는 광 편향기; 상기 편향된 광을 파장별로 분리하여 반사하는 회절격자; 및 상기 회절격자를 거쳐 반사된 광을 다른 파장들로 분리하여 출력하는 출력 도파로를 포함하되, 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 상기 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 파장가변 역다중화기를 제공한다.
바람직하게는, 소정 형상의 편향 패턴과 주변영역은 상부 클래드층의 도핑구조의 차로 경계를 이루어 구성되되, 외부 전기신호(전류 또는 전압)에 대해, 편향패턴 영역 안으로만 전기신호가 인가되어 유효굴절률이 변화되는 구조를 제공한다.
본 발명의 실제 구현에 있어서는, 상기 광 편향기는 하부 클래드층; 상부 클래드층; 및 코어층을 갖는 광 도파로로 구현될 수 있고, 상기 편향 패턴 영역 내부 와 주변영역의 코어층 매질은 동일하고, 단지 상층부 클래드층의 도핑차만 다르게 구성할 수 있다. 이 경우, 편향 패턴 내 전기신호를 인가(또는 전류 주입)하지 않는 경우 굴절율은 동일하게 되고, 전류 주입 또는 전압 인가를 하게 되면 편향 패턴 안의 코어층으로 만 전류 주입(또는 전압 인가)이 되므로, 편향 패턴 내의 굴절율이 바뀐다.
본 발명의 제2 측면은 서로 다른 파장의 광이 도파되는 입력 도파로; 상기 입력도파로를 거쳐 전달된 광이 방사형으로 진행하는 광을 편향하며, 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역, 및 상기 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가질 수 있는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성되는 입력 결합기; 상기 입력 결합기를 통해 전달된 광들이 통과하는 도파로; 및 상기 도파로를 통해서 출력된 광들이 결합되는 출력결합기를 포함하되, 상기 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 상기 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 파장가변 역다중화기를 제공한다.
본 발명의 제3 측면은 서로 다른 파장을 갖는 다수의 파장의 광이 분리 입력되어 하나의 광으로 합해져 출력되는 파장가변 다중화기에 있어서, 상술한 파장가변 역다중화기에서, 입사광과 출사광 사이에 가역성을 이용하여 제조된 파장가변 다중화기를 제공한다.
본 발명의 제4 측면은 일측단면과 타측단면을 구비하는 광 증폭기; 상기 광증폭기에 접속되어, 상기 일측단면에서 출사되는 빔을 오목회절격자에 전달하고, 상기 타측 단면에서 오목회절격자로부터 반사된 빔을 전달받는 광편향기로서, 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역; 및 상기 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가잘 수 있는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루는 광편향기; 및 상기 광편향기와 연결되어 상기 광편향기로부터 입사된 빔 중 특정 파장만 상기 광 증폭기로 궤환시키는 회절격자를 구비하되, 상기 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 상기 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 파장가변 레이저를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 게재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었다.
(제1 실시예의 파장가변 역다중화기)
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장가변 역다중화기를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장가변 역다중화기의 구성도이다.
파장가변 역다중화기(100)는 서로 다른 파장의 광이 도파되는 입력 도파로(110), 입력 도파로(110)를 거쳐 전달된 광이 방사형으로 진행하는 광을 편향하는 광 편향기(140), 편향된 광을 파장별로 분리하여 반사하는 회절격자(130), 및 회절격자(130)를 거쳐 반사된 광을 출력하는 출력 도파로(120)를 포함한다.
광 편향기(140)는 방사 광이 편향되게 하여 회절 격자(130)에 입사되는 입사각이 λ에서 λ'로 바뀌게 된다. 따라서, 회절격자(130) 공식에 의거해서 출력 도파로(120)로 회절되는 빔의 파장이 λ1,λ2,λ3,λ4에서 λ' 1,λ'2,λ'3,λ'4으로 바뀌게 된다.
한편, 편향 빔의 광원이 로랜드원(Rowland circle)을 따라 움직이도록 설계되어 있으며, 편향 빔의 광원의 위치는 연속적으로 로랜드 원(Rowland circle)을 따라 가상적으로 이동하게 된다.
이하, 광 편향기(140)를 첨부한 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3a를 참조하면, 광 편향기(140)는 제1 유효굴절율(n1)을 가지는 주변 영역(141)과 다른 유효굴절율인 제2 유효굴절율(n2)을 가짐으로써 경계(f(x))를 형성하는 소정 형상의 편향패턴 영역(142)으로 구성되며, 이와 같은 광 편향기(140)에 의하면, 입력 도파로(110)를 통하여 입력된 광이 방사될 때 소정 편향 패턴의 경계(f(x))에 의해 특정 한점(a,b)에서 출발하여 진행하는 방향으로 편향된다. 한편, 제2 유효굴절율(n2)의 변화에 의해 특정 한점(a,b)의 위치는 변화된다. 즉, 제2 유효굴절율 변화에 따라 편향패턴 영역(142)을 통과한 광들의 가상 광원(a,b)은 한정 된 구간 내에 직선, 원 등의 임의의 궤적으로 나타낼 수 있다. 따라서, 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 것으로 구성하여 본 실시예에 따른 파장가변 역다중화기를 구현할 수 있게 된다.
각 영역에서의 "유효 굴절율"은 매질의 굴절율이 아니고, 도파로의 유효 굴절율이다. 유효 굴절율은 매질 굴절율과는 다르고, 도파로의 아이겐 모드(eigen-mode)이며, 도파로의 폭, 코어층의 두께, 코어층의 굴절율이 변화되면 유효 굴절율도 변화된다. 참고로, 입력도파로(110)의 유효굴절율과 입력도파로 바깥부분의 유효 굴절율은 적층되어 있는 물질이 동일하더라도 도파로 두께가 다르기 때문에 다를 수 있다.
소정 형상의 편향패턴 영역(142)의 경계를 형성하는 궤적 y=f(x)를 구하기 위한 방법은 다음과 같다. y = f(x) 궤적의 x절편을 q라 하고, 임의의 방사광 y = mx (m = tan(θm)과 y=f(x)의 만나는 점에서 y = f(x) 궤적의 접선은 기울기가 t(=tan(-θt))라고 하자. 여기서, 방사 광과 궤적의 접선에 수직인 법선과의 각을 θ1 (입사 각)라고 할 때, 수학식 1이 성립한다.
Figure 112004058942860-pat00001
여기서, 접선 기울기 t는 음의 값을 가지므로 θt은 양의 각으로 나타내는 스칼라 이므로, 수학식 1이 나왔다. 한편, 상기 수학식 1의 양변에 tan를 취하고, 좌변을 정리하면, 수학식 2으로 나타낼 수 있다.
Figure 112004058942860-pat00002
여기서, m (= y/x)과 tan(θ2)은 x, y의 변수이고, tan(-θt)는 궤적 y = f(x)의 접선의 기울기 t를 나타내므로, y의 1차 미분(y')이며, 결국 x에 대한 1차 미분방정식으로 나타난다. 한편, 상기 도 3a에서 θ1은 편향 광의 굴절각을 나타내며, 편향 광(점선)은 가상원점 (a, b)를 지난다고 두면, 수학식 3와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112004058942860-pat00003
여기서, θ1과 θ2는 스넬의 법칙(n1sinθ1 = n2sinθ 2)을 만족하며, θ1을 θ2로 표현하고, 정리하면 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure 112004058942860-pat00004
Figure 112004058942860-pat00005
궤적 f(x)는 수학식 4에서 얻어지는 tan(θ2)을 수학식 2에 대입하고, 초기치가 (q,0)인 미분방정식을 풀게 되면 얻을 수 있다. 상술한 f(x)를 구하는 방법에 대해서 수학식 4의 tan(θ1)은 루트(square root) 안과 밖에 있으므로 직접(straight-forward) 풀기 어렵고, 수학식 2의 미분 방정식의 일반 해는 x와 y가 결합되어 있으므로, 어낼리틱 해(analytic solution)로 표현하기 어렵다. 따라서, 수학식 4는 tan(θ2)에 대해 self-consistent 방법을 이용해서 numerical하게 풀고, 수학식 2는 룬즈-쿠타 방법(Runge-Kutta Method)을 이용하여 궤적을 얻었다. 수치 해석의 구체적인 방법은 당업계에 일반적으로 알려진 방식을 사용한다.
한편, 반도체 광 도파로 구조에서는 주입전류에 의해 유료 굴절율은 감소 혹은 증가할 수 있다. 이는 입사광의 파장에 대한 코어층의 밴드갭 에너지에 의존하게 되는데, 일반적으로 입사광의 파장 에너지에 비해 코어층의 밴드갭 에너지가 크도록 코어층 물질 조성을 사용하게 되면 전류 주입에 의해 유효굴절율이 감소하게 된다. 이렇게 사용하는 이유는 코어층의 밴드갭 에너지가 입사광의 파장에너지에 비해 크면 클수록 광 손실이 적어지기 때문이다. 그러나, 광손실이 적어질수록 굴절율 변화도 적어지므로, 굴절율 변화량을 고려해서 적절히 설계하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에서의 도 3a의 궤적을 구하기 위한 수학적 모델은 n1 > n2인 경우에 대해 나타내었으나, 상기 조건과 반대로 n1 < n2인 경우에는 궤적의 형태 가 달라질 수 있다. 그러나, 해석과정은 동일하다.
한편, 상술한 수학적 모델에서 방사광과 궤적의 교점에서의 접선의 기울기 t가 음수인 경우에 대해서만 나타내었으나, 양수인 경우에도 성립한다. 이 경우, θt 에 대한 θm 과 θ1 의 관계변화로 (수학식 1, 2의 변화)로 궤적의 형태는 달라 질수 있다. 상술한 설명에 대한 y=f(x)의 대략적인 형태는 도 3b에 나타내었다.
또한, 도 3a의 해석 모델은 광이 좌에서 우로 방사하는 경우에 대해서만 나타내었으나, 우에서 좌로 방사하는 경우에 대해서도 궤적의 형태는 달라지며, 궤적은 y축에 대해 대칭구조임을 예측할 수 있다.
한편, 도 3c는 상술한 광 편향기의 변형예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3c를 참조하면, 이 편향기는 편향패턴 영역(142)와 입력 도파로(110) 사이에 방사형 진행 광을 생성하기 위하여 제3 유효 굴절율을 가지는 원형 패턴 영역(143)을 더 포함한다. 이 원형패턴 영역(143)은 원점 O에서 방사하는 광은 유효 굴절율이 n3과 n2의 경계를 갖는 반원(x2+y2=r2, x>0)으로 통과할 때, 방사 광과 원의 접선은 항상 수직이므로 입사각이 0이 되어 굴절이 생기지 않는다. 한편, 이 원형 패턴 영역(143)의 제3 유효 굴절율은 제1 굴절율과 동일하게 구현할 수도 있다. 원형 패턴 영역(143)에 의해 방사되는 광은 유효 굴절율 n3과 n2의 경계를 가지는 반경 r의 원을 통과하게 되며, 이 경계를 통과할 때는 굴절 현상이 일어나지 않는다. 통과한 광은 다시 궤적 f(x) 나타내는 경계를 통과하면서 굴절되며, 이때 굴절된 광들은 항상 가상원점 (a, b)를 지나게 된다.
즉, 도 3c의 광 편향기를 도 3a의 광 편향기와 비교하면, 도 3c의 광 편향기의 경우는 방사 광을 형성하는 기준이 되는 원점이 편향 패턴 영역(143)의 외부에 형성되어 있다. 도 2는 이 경우를 예를 들어 도시하고 있다. 도 3a의 광 편향기의 경우는 방사광을 형성하는 기준이 되는 원점이 편향패턴 영역(143)의 내부에 또는 경계선에 형성됨으로써 도 3c의 광 편향기의 원형패턴 영역(143)이 추가되지 않아도 된다.
도 3d는 본 발명의 광 편향기를 실제 구현예를 도시한 단면도이다. 도 3d는 도 3c의 A-A'를 절취한 단면도이다. 도 3d는 InP계열의 물질을 이용하여 구현한 일예이다.
도 3d를 참조하면, n-금속층(1100), p-금속층(1170), 상부 클래드층(1130, 1140), 코어층(1120), 하부 클래드층(1110)으로 크게 구성할 수 있다. 식별번호 1150은 절연층을 도시하고 있다.
n-금속층(1100)은 예를 들어 Cr-Au층으로 구성되며, p-금속층(1170)은 전기 전도도 향상을 목적으로 Ti-Pt-Au층으로 구성할 수 있다. InGaAs 금속컨택층(1180)은 p-금속층(170)과 상부 클래드층(130,140)간의 원활한 전기 전도를 위해 고농도 p-도핑 되어 있다. InP 상부 클래드층(1130,1140)은 도 3d에서 도시하고 있는 바와 같이 n과 p로 분리되어 도핑되어 있으며, p 도핑 InP와 n 도핑 InP 간의 경계는 도 3c의 편향 패턴의 경계이다. InP(3-5족)에 p 또는 n 도핑을 위해서 예를 들어 4족 (Si, Ge) 또는 6족의 원소들을 소스로 사용한다.
이 구조에서 도핑에 상관없이 클래드층들(1110,1130,1140)의 매질 굴절율은 입사광이 1.55㎛에서 모두 약 3.17이다. InGaAsP 코어층(1120)은 도핑되어 있지 않고, Ga과 As의 조성 추가로 클래드층들(1110,1130,1140)에 비해 매질의 굴절율이 상대적으로 높기 때문에 광은 InGaAsP 코어층(1120)으로 도파된다.
이 구조에서 전류가 주입되지 않은 경우는 도파로의 유효 굴절율은 특정값을 가지게 된다. 여기서는 유효굴절율 n1으로 가정한다. 반면, 전류가 주입되는 경우, 일반적인 p-n 접합(junction)의 순방향 바이어스(forward bias)에 해당되므로 전류는 p-금속층(1170), 금속컨택층(1180), 상부 클래드층(1130,1140), InGaAsP 코어층(1120), 하부 클래드층(1110), n-금속층(1100)으로 흐르게 된다.
여기서, 상부 클래드층(1130,1140) 내의 주입된 전류는 p 도핑된 InP와 n 도핑된 InP 간의 전위장벽(potential barrier)로 인해 편향기 패턴 내 p 도핑된 InP로 만 흐르게 된다. 이러한 구조로 인해, 전류는 편향기 패턴 안으로만 주입되며, 코어층 내 편향기 패턴의 매질 굴절율은 변하게 된다. 따라서, 코어층의 매질 굴절율 변화로 편향기 패턴 내의 유효 굴절율은 n1에서 n2로 변하게 된다.
상술한 구조에서는 편향기 패턴을 상부 클래드 층에 형성하는 대신, 전극 또는 금속컨택층을 편향기 패턴으로 형성하는 구조가 사용될 수 있다. 그러나, 전극 또는 금속컨택층을 편향기 패턴으로 형성할 경우, 전류는 상부클래드층에서 확산특성으로 퍼져버리기 때문에 활성층에 도달되는 전류의 패턴은 편향기 패턴과 다르기 때문에 도 3d의 구조에 비해 효과적이지 못할 가능성이 있다. 한편, 도 3d의 구조는 전극 또는 금속컨택층으로 편향기 패턴과는 상관없이 코어층 바로 위의 상부 클 래드층에 편향기 패턴이 형성되어 있고, 패턴 내에만 전류가 흘러서 코어층으로 주입되므로, 안정된 광 편향특성을 얻을 수 있다.
한편, 입사광의 파장이 1.55㎛인 경우, InGaAsP 물질에서 전류 주입에 의해 일반적으로 매질의 굴절율은 최대 약 0.05 감소한다. 그러나, InP/InGaAsP 물질에서 입사광의 파장이 다른 경우 또는 InP/InGaAsP 물질 외에 반도체 광 소자에 사용되는 다른 물질(GaAs/AlGaAs, GaAs/InGaAs 등)에서는 전류 주입에 의한 굴절율 변화량이 다르며, 전류 주입에 의한 굴절율 변화 외에 전압 또는 전기 광학 (Electro-optic), 음향 광학(Accosto-optic) 효과에 의해 굴절율을 증가 혹은 감소 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 구조 파장가변 역다중화기에서 회절격자의 구조 일예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 회절격자는 CC' 선분에서 주기 d를 갖는 격자 구조이고, N번째 회절 격자로 입사되어 반사되는 빔과 N+1번째 회절격자로 입사되어 반사되는 빔의 위상차는 회절차수 m에 대해 2mp를 만족해야 한다. 도 2의 점 A에서 폴(Pole) 지점을 이은 직선과 x축 간의 사이각 알파(α)는 회절 격자(130)의 입사각이 되며, 회절격자(130)에 있어 입사각에 대한 회절특성은 수학식 5의 회절격자 공식을 따른다.
Figure 112004058942860-pat00006
여기서, λ는 파장, n는 매질의 굴절율, α는 입사각, β는 m차의 회절각이다.
한편, 상술한 광 편향기(140)를 통해 편향 된 빔들은 회절격자(130)의 입사각을 바꾸고, 식(1)의 회절격자(130) 공식에 의거해서 출력 도파로(120)로 회절되는 빔들의 파장이 바뀌게 된다.
(제2 실시예의 파장가변 역다중화기)
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장가변 역다중화기를 설명한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배열 도파로 회절격자 구조를 이용한 파장가변 역다중화기의 구조도이다.
제2 실시예의 파장가변 역다중화기는 서로 다른 파장(λ1~λn)의 광이 분리되어 도파되는 입력 도파로(210)와, 입력 도파로(210)를 거쳐 전달된 광이 방사형으로 진행하는 광을 편향하는 광 편향기(240)를 포함하고, 광 편향기(240)는 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역과 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가지는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성되는 입력 결합기(250)와, 입력 결합기(250)를 통해 전달된 광들이 통과하는 원형 도파로(270)와, 원형 도파로(270)를 통해서 출력된 광들이 결합되는 출력 결합기(260)를 포함한다. 이 구조에서, 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 방사형으로 진행하는 광은 로랜드 원 상의 특정점에서 출발하여 진행한다.
이 구조에서, 입력 도파로(210)에서 빔이 방사되어 입력 결합기(250)의 입력 구경으로 빔이 결합(coupling)되고, 출력 결합기(260)의 출력 구경에서 빔이 방사되어 출력 도파로(220)의 각 단자에 빔이 결합(coupling)된다. 이와 같은 결합 구조에서 입력과 출력 도파로(210,220)는 상술한 오목 회절격자에서와 마찬가지로 로랜드 원 상에 위치하며, 로랜드 원의 지름 R은 입력 도파로(210) 및 출력 도파로(220)의 초점 거리(focal length)가 된다.
역다중화가 되기 위해서는 원형 도파로(270)에서 각 도파로 길이는 인접 원형 도파로와 보강 간섭이 되도록 설계된다. 여기서, 원형 도파로(270)는 오목 회절격자에서 회절격자와 동일한 역할을 하고 있기 때문에 상기 구조를 배열 도파로 회절격자(arrayed waveguide grating)라고 부르며 혹은 위상기(phaser)로도 불린다.
이와 같은 구조에서 입력 결합기(250) 내에 형성되어 있는 편향 패턴에 전기 신호를 인가하게 되면, 방사 빔은 편향하게 되며 입력 도파로(210)의 위치는 로랜드 원(Rowland circle)을 따라 가상적으로 이동하게 된다. 이 때, 광 편향기(240)로 인한 입력 도파로(210)의 가상적 위치 변화는 입력 결합기(250) 내 입력 구경으로 결합된 빔들의 위상차를 변화시켜 출력 도파로(220)에 결합되는 빔의 파장을 바꾸게 한다. 전기신호에 의해 편향된 빔들은 입력 결합기(250) 내 입력 구경에 결합되는 빔의 위상이 바뀌어 출력 도파로(220)로 맺히는 빔의 파장이 바뀐다.
(제3 실시예의 파장가변 다중화기)
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장가변 다중화기를 설명한다. 도 6은 제3 실시예에 따른 파장가변 다중화기의 개략적인 구성도이다.
제3 실시예에 따른 파장가변 다중화기(300)는 서로 다른 파장(λ1~λn)을 갖는 다수의 파장이 분리된 입사광을 입력받아 하나의 출사광으로 합해져서 출력한다. 설명의 편의를 위해 차이점을 위주로 설명하면, 제3 실시예의 파장가변 다중화기는 제1 실시예에 따른 파장가변 역다중화기를 입사광과 출사광 간의 가역성을 이용하여 반대 방향으로 광을 전달하는 구조이다.
좀 더 상세히 설명하면, 파장가변 다중화기(300)는 서로 다른 다수개의 파장 (λ1~λn)을 갖는 광이 도파되는 입력 도파로(320)와, 입력 도파로(320)를 거쳐 전달된 광이 파장별로 분리하여 반사하는 회절격자(330)와, 회절격자(330)를 통해 반사되는 광을 방사 원점으로 집속하는 광 편향기(340)를 포함한다. 광 편향기(340)는 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역과 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가지는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성된다.
한편, 광 편향기(340)로부터 편향된 광의 광원은 로랜드원(Rowland circle)을 따라 움직이도록 설계되어 있으며, 편향 빔의 광원의 위치는 연속적으로 로랜드 원(Rowland circle)을 따라 가상적으로 이동하게 된다. 광 편향기(340)에 전기 신호를 인가하면, 출력 도파로(310)를 통해 출력되는 파장이 λ1,λ2,λ3,λ 4에서 λ'1,λ'2,λ'3,λ'4으로 바뀌게 된다.
(제4 실시예의 파장가변 다중화기)
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장가변 역다중화기를 설명한다. 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배열 도파로 회절격자 구조를 이용한 파장가변 다중화기의 구조도이다.
제4 실시예의 파장가변 다중화기는 서로 다른 파장(λ1~λn)의 광이 분리되어 도파되는 입력 도파로(420)와, 입력 도파로(420)를 거쳐 전달된 광이 원형 도파로(470)로 전달하기 위해 출력된 광들이 결합되는 입력 결합기(460)와, 원형 도파로(470)로 진행하는 광을 방사 원점으로 집속하는 광 편향기(440)를 포함하는 출력결합기(450)를 구비한다. 출력결합기(450)를 통하여 출력된 광은 출력도파로(410)에 전달된다.
광 편향기(440)로부터 편향된 광의 광원은 로랜드원(Rowland circle)을 따라 움직이도록 설계되어 있으며, 편향 빔의 광원의 위치는 연속적으로 로랜드 원(Rowland circle)을 따라 가상적으로 이동하게 된다. 광 편향기(440)에 전기 신호를 인가하면, 출력 도파로(410)를 통해 출력되는 파장이 λ1,λ2,λ3,λ 4에서 λ'1,λ'2,λ'3,λ'4으로 바뀌게 된다.
(제5 실시예의 파장가변 레이저)
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장가변 레이저를 설명한다. 도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장가변 레이저의 구조도이다.
본 파장가변 레이저는 광 증폭기(optical amplifier;510), 광 편향기(optical deflector; 530), 오목 회절격자(concave grating;520)가 단일 집적되어 있는 단입집적 외부공진형 파장가변 레이저이다.
광 증폭기(510)의 일측 단면에서 출사되는 빔은 광 편향기(530)를 거쳐 오목 회절 격자(520)에 입사된다. 입사된 빔은 회절격자(520)에서 특정 파장만 광 증폭기(510)로 궤환(feedback) 된다. 이 구조에서 광 증폭기 타측 단면과 오목 회절격자는 각각 반사면을 가지므로 공진기(resonator)로 형성이 되어 레이저 다이오드로 동작하게 된다.
광 편향기(530)는 제1 유효굴절율(n1)을 가지는 주변영역과 제1 유효굴절율(n2)과 다른 제2 유효굴절율을 가지는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성되고, 외부 전기신호에 의해 소정 형상의 편향 패턴의 유효 굴절율을 변화시켜 주변영역과 소정 형상의 편향 패턴 영역 간의 경계면에서의 입사각에 대한 굴절특성(스넬의 법칙)에 따라 빔이 편향되는 특성을 가지고 있다.
도 8에서 광 편향기(530)는 편향기 내 전기 신호 증가에 따라 광 증폭기(510)에서 방사하는 빔의 점 광원(point source)의 위치가 로랜드 원(Rowland circle)을 따라 가상적으로 움직이도록 설계된다. 광 편향기(530)에 대한 상세한 설명은 제1 실시예에서 상세히 설명하고 있다. 한편, 광 편향기(530)를 통해 굴절된 빔들은 상기 도면의 적색 점선과 같이 등가적으로 나타나게 되며, 입사각이 a에서 a' 으로 변하게 된다.
상기 입사각의 변화에 따라 수학식 6의 리트로우(Littrow) 회절격자 공식에 의거해서 회절되는 빔의 파장이 바뀌게 된다.
Figure 112004058942860-pat00007
여기서, m은 회절차수, λ는 파장, n1는 도파층의 굴절율, d는 회절격자의 주기이다.
제1 실시예와 비교하면, 제1 실시예에서는 입력 도파로 근처에 광 편향기가 집적되어, 입사빔을 굴절 시킴으로써, 출력 도파로에 결합되는 파장을 가변 시키는 구조이며, 이 구조에서 파장가변 특성은 리트먼(Littman) 회절공식을 따른다.
도 9a 및 도 9b는 제5 실시예에 따른 파장가변 레이저에서 파장가변 특성을 자세히 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 9a를 참조하면, 광 편향기(530) 내에 전기신호가 인가되지 않은 경우의 빔 특성을 나타내고 있고, 광 증폭기(510)에서 광 이득이 생성된 빔들은 λ1 의 파장으로 광 편향기(530)를 지나가게 되고, 광 편향기(530) 패턴과 주변영역의 유효 굴절율이 동일하므로, 빔 굴절은 나타나지 않게 된다. 오목 회절격자(520)로 입사된 빔들은 수학식 6에 의해 입사각 α에 따라 특정 파장(λ1)만 광 증폭기(510)로 궤환(feedback) 된다. 광 증폭기(510)로 궤환된 λ1 파장인 빔은 광 증폭기(510) 내부에서 주입 잠김(injection locking)되고 동시에 공진(resonant)이 되어 광 증폭기(510)의 좌측 단면으로 출사된다.
도 9b를 참조하면, 광 편향기 패턴(530) 내 전기신호가 인가되어 패턴내 도파층의 굴절율이 n1에서 n2로 변화된 경우의 빔 특성을 나타내고 있다. 광 증폭기에서 생성된 빔들은 편향기 패턴을 지나게 되고, 편향기내 도파층의 굴절율 변화에 따라 빔들은 굴절을 겪는다. 상기 굴절된 빔들의 광원(source point)은 상기 도면에서와 같이 가상적으로 Rowland circle을 지나게 되고, 굴절된 빔들의 입사각은 a각에서 등가적으로 a'각으로 변하게 된다. 상기 변화된 입사각으로 인해 식(1)에 의거 회절 빔의 파장은 λ1에서 λ2로 변하게 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
상기 종래의 파장가변 (역)다중화기 구조는 여러 개의 입력 도파로를 두거나, 입력 도파로 대신 광 섬유를 이동시켜 파장가변 특성을 구현했으나, 파장가변 특성이 각각 이산적이고, 파장가변을 위한 속도가 느린 단점을 가지고 있다. 본 발명의 구조는 파장가변 특성이 연속적이고, 파장가변을 위한 속도가 빠르며, 전기적으로 파장 가변을 시키므로 구조적으로 안정하다. 상기 본 발명의 구조는 종래의 역다중화기의 제작시 발생하는 공정상 오차를 보정해서 제작 수율을 높이는 동시에 파장가변 필터(tunable filter) 또는 라우터(router)로 활용할 수 있으므로 활용가치는 매우 높다.
상술한 본 발명의 파장가변 역다중화기는 연속적인 파장가변 특성으로 인해 종래의 역다중화기 제작 시 발생하는 공정상 오차를 보정해서 제작 수율을 높이는 동시에 파장가변 필터 또는 라우터로 활용할 수 있으므로 활용가치는 매우 높다.
또한, 본 발명의 구조는 전기적으로 파장가변을 시키므로 구조적으로 안정적이며, 파장가변을 위한 속도가 매우 빠른 특징을 가지고 있다.
본 발명의 파장가변 레이저를 이용하면 광 편향기 내 전기신호 인가량에 딸 오목 회절격자로의 입사각이 연속적으로 변하기 때문에 파장가변 특성이 연속적이며, 광증폭기, 광편향기, 오목회절격자가 단일기판상에 제작될 수 있어 추가적인 정렬이 필요없고 종래의 ECLD 구조에 비해 소자의 크기가 매우 작다.
또한, 전기적으로 파장가변을 할 수 있게 되므로 구조적으로 안정적이며 파장가변 속도가 매우 빠른 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 서로 다른 다수개의 파장을 갖는 광이 도파되는 입력 도파로;
    상기 입력도파로를 거쳐 전달된 광이 방사형으로 진행하는 광을 편향하며, 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역 및 상기 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가지는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성되며, 상기 주변 영역과 상기 소정 형상의 편향 패턴 영역은 각 영역의 코어층에 인가되는 전류 차에 의해 구분되는 광 편향기;
    상기 편향된 광을 파장별로 분리하여 반사하는 회절격자; 및
    상기 회절격자를 거쳐 반사된 광을 다른 파장들로 분리하여 출력하는 출력 도파로를 포함하되,
    상기 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 상기 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 파장가변 역다중화기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 광 편향기는,
    하부 클래드층; 상부 클래드층; 및 상기 코어층을 갖는 광 도파로에 구비되는 파장가변 역다중화기.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 편향된 광은 상기 회절격자에 입사되는 입사각을 바꾸는 파장가변 역다중화기.
  5. 서로 다른 파장의 광이 도파되는 입력 도파로;
    상기 입력도파로를 거쳐 전달된 광이 방사형으로 진행하는 광을 편향하며, 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역, 및 상기 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가지는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루어 구성되며, 상기 주변 영역과 상기 소정 형상의 편향 패턴 영역은 각 영역의 코어층에 인가되는 전류 차에 의해 구분되는 입력 결합기;
    상기 입력 결합기를 통해 전달된 광들이 통과하는 도파로;
    상기 도파로를 통해서 출력된 광들이 결합되는 출력결합기를 포함하되,
    상기 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 상기 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 파장가변 역다중화기.
  6. 서로 다른 파장을 갖는 다수의 파장의 광이 분리 입력되어 하나의 광으로 합해져 출력되는 파장가변 다중화기에 있어서,
    제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 한 항에 의한 상기 파장 가변 역다중화기에서, 입사광과 출사광 사이에 가역성을 이용하여 제조된 파장가변 다중화기.
  7. 일측단면과 타측단면을 구비하는 광 증폭기;
    상기 광증폭기에 집적되어, 상기 일측단면에서 출사되는 빔을 오목회절격자에 전달하고, 상기 타측 단면에서 오목회절격자로부터 반사된 빔을 전달받는 광편향기로, 제1 유효굴절율을 가지는 주변영역, 및 상기 제1 유효굴절율과 다른 제2 유효굴절율을 가질 수 있는 소정 형상의 편향 패턴 영역이 경계를 이루며, 상기 주변 영역과 상기 소정 형상의 편향 패턴 영역은 각 영역의 코어층에 인가되는 전류 차에 의해 구분되는 광 편향기; 및
    상기 광편향기와 연결되어 상기 광편향기로부터 입사된 빔 중 특정 파장만 상기 광 증폭기로 궤환시키는 회절격자를 구비하되,
    상기 제2 유효굴절율의 변화에 의해, 상기 방사형으로 진행하는 광은 로랜드원 상의 특정점에서 출발하여 진행하는 파장가변 레이저.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 광 편향기는,
    하부 클래드층; 상부 클래드층; 및 상기 코어층을 갖는 광 도파로에 구비되는 파장가변 레이저.
  9. 삭제
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 편향된 광은 상기 회절격자에 입사되는 입사각을 바꾸는 파장가변 레이저.
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