KR100807912B1 - 레이저 유도식 광학 배선 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 레이저 유도식 광학 배선 장치는 기판(11)과, 서로 분리되어 기판(11) 상에 제공된 제1 및 제2 광 반사 부재(18a, 18b)와, 기판(11) 상에 제공되어 제1 및 제2 광 반사 부재(18a, 18b)를 광학 결합시켜서 광학 공명기를 형성하는 광학 도파관(13)과, 광학 도파관(13)을 가로질러 제공되어 제1 및 제2 광 반사 부재(18a, 18b)와 함께 레이저 발진기를 형성하는 제1 광학 이득 부재와, 제1 광학 이득 부재로부터 분리되어 광학 도파관(13)을 가로질러 제공되어, 제1 및 제2 광 반사 부재(18a, 18b)와 함께 다른 레이저 발진기를 형성하는 제2 광학 이득 부재를 포함한다.
광학 배선 장치, 광학 이득 부재, 광학 도파관, 능동 층, 전극
Description
도1은 제1 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 개략적인 사시도.
도2는 제1 실시예의 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 개략적인 단면도.
도3은 제1 실시예의 작동을 설명하는데 유용한 도면.
도4는 제1 실시예의 작동을 설명하는데 유용한 다른 도면.
도5는 제1 실시예의 작동을 설명하는데 유용한 또 다른 도면.
도6은 제1 실시예의 레이저 유도식 광학 배선 장치의 레이저 발진 특징 예를 도시하는 그래프.
도7은 도1의 장치와 등가인 회로 및 주변 회로를 포함하는, 제2 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치를 도시하는 회로 선도.
도8은 제3 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 개략적인 사시도.
도9는 제3 실시예의 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 다른 개략적인 사시도.
도10은 제4 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 개략적인 사시도.
도11은 제5 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 개략적인 사시도.
도12는 제5 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도13은 제5 실시예에서 채용된 광학 안내부의 구조 및 안내부 내에서 발생하는 도파관 모드를 도시하는 단면도.
도14는 제5 실시예에서 채용된 다른 광학 안내부의 구조 및 안내부 내에서 발생하는 도파관 모드를 도시하는 단면도.
도15는 본 발명의 변형의 구조를 도시하는 단면도.
도16은 본 발명의 다른 변형의 구조를 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기판
12 : 광학 이득 부분
13 : 광학 도파관
18 : 거울
본 발명은 광학 배선이 레이저 발진기에 의해 구현되는 레이저 유도식 광학 배선 장치에 관한 것이다.
대규모 집적 회로(LSI)의 작동 속도의 극적인 향상은 쌍극 트랜지스터 및 전계 효과 트랜지스터와 같은 전자 장치의 성능 향상에 의해 달성되었다. 그러나, 트랜지스터의 미세 제조에 의해 전자 장치의 성능이 향상되지만, 미세 제조의 결과로서 장치 내의 배선 저항 또는 배선간 정전 용량(capacitance)가 증가된다. 배선 저항 또는 배선간 정전 용량의 증가는 대규모 집적 회로의 성능 증가에 있어서 장애가 되고 있다.
위와 같은 전기 배선에서의 그러한 문제점을 고려하여, 대규모 집적 회로 내의 소자들을 연결하는데 광이 사용되는 여러 광학 배선 대규모 집적 회로가 제안되었다 [예를 들어, 일본 특허 공개 평6-132516호(고까이) 참조]. 광학 배선은 그에 공급되는 전류가 직류이거나 100 GHz 이상의 교류인지에 관계없이 주파수 상의 손실의 의존성과, 전자기로 인한 배선 경로 내의 혼란이 거의 없다.
그러나, 일본 특허 공개 평6-132516호(고까이)의 것과 같은 종래의 기술은 매우 많은 수의 와이어를 갖는 대규모 집적 회로에 적용되면, 현저하게 낮은 재현성 및 신뢰성을 보인다. 예를 들어, 광학 배선이 대규모 집적 회로 배선의 최상층(포괄층)에 대해서만 채용되는 것으로 가정되더라도, 하나의 대규모 집적 회로 칩은 수백 개의 광학 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 하나의 대규모 집적 회로를 작동시키기 위해, 모든 와이어가 양호한 상태로 유지되면서 수백 개의 광학 와이어를 작동시킬 필요가 있다. 대규모 집적 회로의 제조 수율에 비추어, 이는 제작되는 수만 개 내지 수십만 개의 광학 와이어 내에 결함이 있는 광학 와이어가 하나도 포함되지 않게 할 수 있는 재현성 및 신뢰성이 제작 기술에 요구된다는 것을 의미한다. 따라서, 대규모 집적 회로를 위한 각각의 광학 와이어는 극도로 높은 재현성 및 신뢰성을 가져야 한다. 이러한 목적으로, 각각의 광학 와이어는 고도의 집적을 위해 극도로 단순한 구조 및 극도로 작은 크기를 가져야 한다.
기본적으로, 발광 소자, 광학 도파관, 및 수광 소자가 종래의 광학 배선을 위한 기본적인 소자이다. 따라서, 발광 소자 기술, 수광 소자 기술, 및 광학 도파관 기술이 필요하다. 발광 소자를 수광 소자에 효율적으로 광학 결합시키기 위한 광학 결합 기술 및 광학 전달 시스템 설계 기술과 같은, 주변 기술을 포함한 다양한 기술을 완벽하게 검토하는 것도 필요하다. 또한, 그러한 기본 소자들은 작동 원리, 재료, 구조, 처리 기술에 있어서 서로 다르고, 따라서 광학 배선을 형성하기 위해 재료 및 처리 기술을 정교하게 조합할 필요가 있다. 이러한 처리는 구현하기가 극도로 어렵다.
전술한 바와 같이, 종래의 광학 배선 기술에서, 구조 소자들이 매우 복잡하고 다양한 재료가 소자들을 형성하기 위해 사용되어야 하므로, 특징의 안정성 또는 재현성에 있어서 문제점이 쉽게 발생할 것이다. 또한, 배선의 크기를 감소시키는 것이 어렵다. 따라서, 종래의 광학 배선 기술은 대규모 집적 회로 배선을 위한 많은 수의 부적합한 인자를 포함한다.
본 발명의 제1 태양에 따르면,
기판과,
서로 분리되어 기판 상에 제공된 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와,
기판 상에 제공되며, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재를 광학 결합시켜 서 광학 공명기를 형성하는 광학 도파관과,
광학 도파관의 일부를 가로질러 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 레이저 발진기를 형성하는 광학 이득 부재와,
광학 이득 부재로부터 분리되어 광학 도파관의 일부를 가로질러 제공된 광학 스위치를 포함하고,
광학 스위치는 레이저 발진기의 레이저 발진 상태를 변화시키기 위해 입력 신호에 따라 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재 사이에서 연장되는 광학 경로의 손실을 변화시키기 위한 절환 작동을 수행하는, 레이저 유도식 광학 배선 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면,
기판과,
서로 분리되어 기판 상에 제공된 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와,
기판 상에 제공되며, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 광학 공명기를 형성하는 광학 도파관과,
광학 도파관의 일부를 가로질러 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 제1 레이저 발진기를 형성하는 제1 광학 이득 부재와,
제1 광학 이득 부재로부터 분리되어 광학 도파관의 일부를 가로질러 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 제2 레이저 발진기를 형성하는 제2 광학 이득 부재를 포함하는, 레이저 유도식 광학 배선 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면,
기판과,
서로 분리되어 기판 상에 제공된 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와,
서로 분리되어 기판 상에 제공된 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와,
기판 상에 제공되며, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 제1 광학 공명기를 형성하는 제1 광학 도파관과,
제1 광학 도파관을 가로질러 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 제1 레이저 발진기를 형성하는 제1 광학 이득 부재와,
제1 광학 이득 부재로부터 분리되어 제1 광학 도파관을 가로질러 제공되어, 제1 광 반사 부재 및 제1 광 반사 부재와 함께 제2 레이저 발진기를 형성하는 제2 광학 이득 부재와,
제1 광학 도파관에 대해 수직으로 기판 상에 제공되어, 제3 광 반사 부재와 제4 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 광학 공명기를 형성하는 제2 광학 도파관과,
제2 광학 도파관을 가로질러 제공되며, 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와 함께 제3 레이저 발진기를 형성하는 제3 광학 이득 부재와,
제3 광학 이득 부재로부터 분리되어 제2 광학 도파관을 가로질러 제공되어, 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와 함께 제4 레이저 발진기를 형성하는 제4 광학 이득 부재를 포함하는, 레이저 유도식 광학 배선 장치가 제공된다.
본 발명의 요점은 일방향 광 전달 작동에 있는 것이 아니고, 발광 소자, 광학 도파관, 및 다른 발광 소자가 2개의 단일 레이저 발진기를 포함하는 단일 시스 템으로서 역할하도록 공간적으로 분포되어 협동하게 되어 있으며, 시스템의 각각의 레이저 작동이 신호로서 전달되는 점에 있다. 즉, 시스템의 표준 작동 속도보다 느린 작동이 있을 때, 이러한 작동은 즉시 전체 시스템으로 전달된다는 사실을 이용하여, 공간적으로 분리된 위치로의 신호의 전달이 구현된다. 이 때, 발광 소자들 중 하나는 2개의 레이저 발진기를 포함하는 시스템의 광학 이득 (또는 손실)을 제어하기 위한 광학 스위치로서 기능하도록 만들어지고, 다른 소자는 예를 들어 전체 시스템의 광학량의 변동에 대응하는 여기된 반송파의 변동을 수신하여 외부로 전달하기 위한 수신기로서 기능하도록 만들어진다.
첨부된 도면에 도시된 실시예를 사용하여, 본 발명의 상세한 설명이 주어질 것이다. 실시예에서, 여러 특정 재료가 채용된다. 그러나, 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 재료가 레이저 발진을 수행할 수 있으면 충분하다. 따라서, 본 발명은 아래에서 설명되는 실시예로 제한되지 않는다. 아울러, 실시예에서, 하나 또는 2개의 광학 와이어가 설명된다. 그러나, 실제로는, 많은 수의 광학 와이어가 대규모 집적 회로 칩상에 직접된다. 임의의 개수의 광학 와이어가 채용될 수 있다.
(제1 실시예)
도1은 제1 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치의 구조를 도시하는 개략적인 사시도이다. 도1은 광학 배선에 대해 필요한 소자만을 도시한다. 아울러, 도2는 도1의 장치의 축을 따라 취한 단면도를 도시한다. 제1 실시예가 장치의 재료 예로서 GaInAsP/InP계 재료를 채용하지만, 이는 GaAlAs/GaAs계 재료, Si 및 SiGe/Si와 같은 다른 재료를 채용할 수 있다.
도1 및 도2에서, 도면 부호 11은 n-형 InP 기판을 표시하고, 도면 부호 12a 및 12b는 GaInAsP 능동 층(1.3 ㎛의 방출 파장을 갖는 레이저 매체)을 표시하고, 도면 부호 13은 (예를 들어, 1.2 ㎛의 띠간격 파장을 갖는) GaInAsP 광학 도파관 코어를 표시하고, 도면 부호 14a 및 14b는 p-형 InP 층을 표시하고, 도면 부호 15는 반절연 클래드 층(예를 들어, Fe-도핑 InP 층)을 표시한다. 아울러, 도면 부호 16a 및 16b는 (예를 들어, AuZn으로 형성된) p-측 전극을 표시하고, 도면 부호 17은 (예를 들어, AuGe로 형성된) n-측 전극을 표시하고, 도면 부호 18a 및 18b는 건식 에칭에 의해 형성된 거울을 표시한다.
InP 기판(11) 상에, GaInAsP 광학 도파관 코어(13)가 선(stripe)으로 형성되고, 반절연 클래드 층(15)이 선(stripe) 및 주변을 덮는다. 거울(18a, 18b)은 선(stripe) 구조물의 대향 단부들을 건식 에칭함으로써 형성된다. GaInAsP 능동 층(12a, 12b)들은 광학 도파관 코어(13)의 대향 단부들 근방에 제공되고, p-형 InP 층(14a, 14b)들은 반절연 클래드 층(15)의 대향 단부들 근방에 제공된다.
p-측 전극(16a, 16b)들은 각각 InP 층(14a, 14b) 상에 제공되고, n-측 전극(17)은 기판(11)의 하부 표면 상에 제공된다. 즉, 광학 도파관(13; 광학 도파관 코어)가 형성되어, 거울(18a, 18b)들을 서로 연결한다. 제1 광학 이득 부분(12a; 능동 층) 및 제2 광학 이득 부분(12b; 능동 층)이 거울(18a, 18b) 및 광학 도파관 코어(13)와 함께 레이저 발진기를 형성한다. 여기서, 각각의 능동 층(12)은 예를 들어 0.12 ㎛의 두께, 1 ㎛의 폭, 및 50 ㎛의 길이를 갖는 것으로 가정한다. 아울러, 광학 도파관 코어(13)는 예를 들어 0.12 ㎛의 두께, 1 ㎛의 폭, 및 1 mm의 길이를 갖는 것으로 가정한다. 능동 층(12) 및 광학 도파관 코어(13)는 양자 우물 구조(qunatum well structure)를 가질 수 있다. 광학 도파관 코어(13)의 길이는 레이저 발진기의 최대 작동 주파수를 결정하기 위한 변수로서 역할하며, 특정 값보다 더 길면, 광학 배선 장치의 작동 속도가 제한된다. 이는 이후에 설명될 것이다.
도2에 도시된 바와 같이, 능동 층(12a, 12b)은 광학 도파관 코어(13)에 직접 연결되고, 층(12a, 12b)들은 서로 광학 결합된다. 능동 층(12a, 12b) 및 광학 도파관 코어(13)는 결정 성장 및 패턴화에 의해 실질적으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 먼저, 결정 성장은 다중 양자 우물 구조와 같은 선택적인 성장을 사용하는 복합 제어 기술을 사용하여 이루어질 수 있고, 그 다음 결과적인 구조가 층(12a, 12b) 및 코어(13) 내로 패턴화된다. 아울러, 수직 단부면을 갖는 거울(18a, 18b)은 능동 층(12a, 12b)의 외측 단부에 제공되고, 이에 의해 소위 파브리-페로(Fabry-Perot) 발진기를 형성한다. 제1 실시예에서, 기본적으로, 장치의 외부로 광을 출력할 필요는 없다. 그러므로, 거울 반사는 고반사 코팅 또는 금속 코팅(도시되지 않음)을 갖는 수직 단부면을 제공함으로써 향상될 수 있다.
아울러, 능동 층(12a, 12b)의 외측 단부를 건식 에칭하는 대신, 회절 격자를 갖는 연장된 광학 도파관이 분배형 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector: DBR) 레이저 구조물을 형성하기 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 회절 격자가 분배형 피드백(Distributed Feedback: DFB) 레이저 구조물을 형성하기 위해 각각의 능동 층(12a, 12b)의 상부, 하부, 좌측, 또는 우측 부분 근방에 제공될 수 있다. DFB 레이저 구조물이 채용되면, 능동 층(12a, 12b)들 중 하나만도 원칙적으로 진동할 수 있다. 그러나, 능동 층(12a, 12b)의 협동식 작동을 구현하기 위해, 각각의 능동 층에 대한 발진 임계값은 비교적 높게 설정된다. 위와 같이 구성된 레이저 유도식 광학 배선 장치의 작동 원리가 이제 설명될 것이다.
도3 및 도4는 레이저 유도식 광학 배선 장치의 작동을 설명하는데 유용한 도면이다. 도3 및 도4 각각에서, 상부는 레이저 유도식 광학 배선 장치의 능동 부분을 주로 도시하는 개략적인 단면도이고, 중간 부분은 내부 광 강도 분포를 도시하고, 하부는 등가 회로를 도시한다. 도면 부호 12a 및 12b는 레이저 능동 층을 표시하고, 도면 부호 13은 광학 도파관 코어를 표시하고, 도면 부호 18a 및 18b는 반사 거울을 표시한다.
능동 층(12a)만이 활성화되면 [즉, 전류가 층(12a) 내로만 흐르면], 내부 광 강도(E)는 도3에 도시된 바와 같이, 능동 층(12a)과 광학 도파관(13) 사이에서 완만한 감쇠 분포 곡선을 나타낸다. 그러나, 갑작스런 광 흡수, 즉 갑작스런 광 감쇠가 능동 층(12a)과 동일한 띠간격을 갖는 능동 층(12b) 내에서 발생한다. 이러한 상태의 시스템이 레이저 발진을 수행하게 하기 위해, 능동 층(12a)이 광학 활성화에 의해 투명해질 때까지 능동 층(12a)을 강하게 활성화할 필요가 있다. 그러나, 이러한 과정은 실행하기가 매우 어렵다. 대조적으로, 능동 층(12b)만이 도4에 도시된 바와 같이 활성화되면, 도3의 것과 반대인 광 분포가 획득된다. 당연히, 이러한 상태에서 레이저 발진을 수행하는 것 또한 어렵다.
능동 층(12a, 12b)들이 도5에 도시된 바와 같이 모두 활성화되면, 실질적으로 균일한 내부 광 분포가 획득된다. 즉, 광이 시스템의 회로를 만들 때 획득되는 광의 이득은 1로 설정될 수 있다. 즉, 레이저 발진이 가능하다. 여기서, [능동 층(12a)에 더 가까이 위치된] 거울(18a)의 반사율, [능동 층(12b)에 더 가까이 위치된] 거울(18b)의 반사율, 능동 층(12a)의 길이, 능동 층(12b)의 길이, 능동 층(12a)의 유도 방출 이득, 능동 층(12b)의 유도 방출 이득, 능동 층(12a)의 흡수 손실, 능동 층(12b)의 흡수 손실, 광학 도파관(13)의 길이, 광학 도파관(13)의 흡수 손실, 능동 층(12a)과 광학 도파관(13) 사이의 결합 계수, 및 능동 층(12b)과 광학 도파관(13) 사이의 결합 계수가 각각 특징적인 변수(Ra, Rb, La, Lb, ga, gb, αa, αb, Lt, αt, Ca, Cb)로서 사용된다. 이러한 경우에, 전체 시스템에 대한 레이저 발진 조건은 광이 시스템을 회로를 만든 후에도 그것의 원래 강도를 유지할 수 있는 것이다. 즉, 다음의 방정식이 만족되어야 한다.
ln{1/(Ra × Rb × Ca × Ca × Cb × Cb)}
= 2(ga × La + gb × Lb - αa × La - αb × Lb - αt × Lt) … (1)
여기서, ga 및 gb는 능동 층(12a, 12b) 내로 주입되는 반송파(전류)에 관한 함수이고, 다른 변수는 구조가 고정되면 고정된다. 따라서, 레이저 발진 조건은 ga 및 gb에 기초한 광학 이득이 시스템의 광학 손실을 초과하는 것이다. 다음의 관계식이 성립되면 충분하다.
ga(IFa)La + gb(IFb)kb
= αa × La + αb × Lb + αt × Lt +
[ln{1/(Ra × Rb × Ca × Ca × Cb × Cb)}]/2 … (2)
여기서, IFa 및 IFb는 각각 능동 층(12a, 12b)에 대한 활성화 전류를 나타낸다.
도6은 SiO2/Si 다중층이 도1의 구조물 내의 수직 단부면 거울(18a, 18b) 상에 코팅되었을 때 취해지는 레이저 발진 특징 예를 도시한다. 예에서, Ra = Rb = 80%이다. 아울러, IFa = IFb = IF/2, 즉 동일한 전류가 층(12a, 12b)을 통해 흐른다.
도6에서, 가로축은 각각의 거울 단부면으로부터의 소자 전압(VF) 및 광학 출력(Po)을 표시하고, 세로축은 능동 층(12a, 12b)을 통해 흐르는 전류의 합(IF = IFa + IFb)을 표시한다. 도6에서, Po의 2개의 선은 도1의 시스템이 비레이저 발진을 수행하는 경우와, 시스템이 레이저 발진을 수행하지 않는 경우를 표시한다. 유사하게, VF의 2개의 선은 그러한 경우들을 표시한다. 레이저 비발진에 대응하는 특징은 광학 도파관(13)의 중간의 비수직 에칭에 의해 능동 층(12a, 12b)들의 광합 결합을 단절시킴으로써 획득된다. 어떠한 경우에도, 능동 층(12a, 12b)의 전기적 특징은 변하지 않는다.
도6에서, Po가 갑자기 증가하는 지점은 레이저 발진에 대한 임계값을 표시한다. 구체적으로, 임계값은 전류 임계값(Ith), 및 전압 임계값(Vth)이다. 도6은 IFa = IFb의 대칭 활성화가 수행될 때 획득되는 특징을 도시한다. IFa ≠ IFb이 면, 결과적인 전류 및 전압 임계값도 이득[g(IF)]의 비선형 특징 때문에 도6의 Ith 및 Vth로부터 이탈될 수 있다.
능동 층(12a, 12b)들은 각각 p-형 클래드 층(14a, 14b)과 n-형 클래드 층(11; 기판) 사이에 유지되는 다이오드로서 역할하고, 그들의 전류/전압 특징은 다음에 의해 주어진다.
I = I0 [exp{V - I × Rs) e/n × k × T} … (3)
여기서, Rs는 소자[16a 또는 (16b), 14a (또는 14b), 12a (또는 12b), 11, 17]로 형성된 pn-접합 다이오드의 내부 저항이고, IO는 포화 전류이고, n은 다이오드에 대한 상수이고, k는 볼쯔만 상수이고, T는 절대 온도이다. 다음의 방정식이 방정식 (3)으로부터 추출될 수 있다.
V1 = {ln(I1/I0)} n × k × T/e + I1 × Rs
(I1 > Ith) … (4)
통상, 반도체 층이 레이저 발진을 수행할 때, 능동 층 전압(접합 전위)은 임계 전압으로 고정되고, 그러므로 소자 전압은 다음에 의해 주어진다.
V2 = {ln(Ith/I0)} n × k × T/e + I2 × Rs
(I2 > Ith) … (5)
이러한 경우에, 제1 항은 전류에 대한 상수로서 역할한다. 여기서, 광학 결합이 동일한 소자에 의해 제어되고, 상태는 도6에 도시된 바와 같이, 레이저 발진 상태와 비발진 상태 사이에서 절환된다고 가정한다. 아울러, I1 = L2 = Lb가 전술한 V1 및 V2로 치환되고, V1과 V2 사이의 차이는 ΔV로 설정됨으로써, 다음의 방정 식을 획득한다.
ΔV = {ln(Ib/Ith)} n × k × T/e … (6)
ΔV는 Voff와 Von 사이의 차이(Voff - Von)와 동등하다. 반도체 레이저 소자에서, 그를 통해 흐르는 전류가 일정하게 유지되면서, 레이저 발진 상태와 비발진 상태 사이에서 상태가 절환될 수 있으면, 이는 소자의 전압이 변한다는 것을 의미한다. 대조적으로, 소자 바이어스 전압이 일정하게 유지되면, 소자를 통해 흐르는 전류가 변한다.
이러한 현상은 실시예의 레이저 유도식 광학 배선 장치의 원리로서 역할한다. 즉, 반사 거울로서 기능하는 하나의 측면을 각각 갖는 2개의 능동 층은 레이저 발진기 내로 광학 결합되고, 이에 의해 전체 시스템의 레이저 발진 상태는 능동 층들 중 하나 내에서 발생하는 변동에 의해 변화되고, 이는 다른 능동 층 내의 변동을 일으킨다. 바꾸어 말하면, 2개의 능동 층들이 분리되어 위치되면, 능동 층들 중 하나 내에서 발생하는 변동은 다른 능동 층으로 전달되고, 그 결과 몇몇 종류의 변동이 다른 능동 층으로부터 추출될 수 있다. 따라서, 레이저 발진기는 신호 전달 기능을 가질 수 있다.
도1의 실시예에서 사용하기 위한 작동 방법 예에 대한 설명이 주어질 것이다. 먼저, Ib/2가 바이어스 전류로서 전극(16a, 16b)에 공급되어, 시스템을 (도6의 레이저 발진 선에 의해 표시된 바와 같이) 레이저 발진 상태로 설정한다. 이후에, 전극(16a, 16b)들 중 하나로 신호가 공급된다. 예를 들어, -Ib/2가 신호로서 전극(16a)에 공급되어, 전극(16a)에 공급되는 바이어스 전류를 상쇄한다. 이 때, 시스템의 레이저 발진은 정지되고, 전극(16b)에서의 전압은 Von으로부터 Voff로 증가한다. Ith = 10 mA 및 Ib = 30 mA로 가정하면, 능동 층(12a, 12b)의 임계 전류 및 바이어스 전류는 각각 5 mA 및 15 mA이다. 아울러, 다이오드 상수(n)가 2라고 가정하면, ΔV(Voff - Von)는 약 57 mV이다.
전술한 신호 공급은 전극(16b)에 대해서도 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 신호 전압이 전극(16a)에서 발생한다. 즉, 상기 바이어스 및 신호 공급 프로세스에서, 약 50 mV의 신호 전압이 신호가 공급되는 전극이 아닌 전극에서 발생한다. 신호가 공급되는 전극의 능동 층은 이득-온(on) 상태로부터 이득-오프(off) 상태로 절환되어, 광학 스위치로서 기능한다. 따라서, 도1의 실시예에서, 전극들 중 하나는 광학 스위치로서 기능하고, 다른 전극은 광학 이득/신호 수신 부분으로서 기능한다. 이러한 기능은 서로 절환될 수 있다. 즉, 양방향 전달이 달성될 수 있다.
하나의 능동 층 내의 변동이 다른 능동 층 내의 변동으로서 나타난다는 현상에 대해 설정되는 제한이 설명될 것이다. 레이저는 모의 방출 현상을 이용하고, 이는 활성화된 레이저 매체에 광을 인가하기 위한 본질적인 요건이다. 따라서, 2개의 능동 층들이 분리되어 위치되고 레이저 발진기가 제1 실시예에서와 같이 그들 사이에 형성되면, 모의 방출은 능동 층들 사이 (또는 거울들 사이)의 광학 전달 시간에 대응하는 시간만큼 지연되어 발생한다. 이는 지연 시간에 대응하는 시간이 레이저 발진 작동을 시작하기 위한 요건이라는 것을 의미한다. 그러므로, 실시예의 레이저 유도식 광학 배선 장치에서, 광이 레이저 발진기를 1바퀴 도는데 요구되는 시간보다 더 짧은 시간 내에 레이저 발진기가 작동하는 것은 어렵다.
그러나, 도1의 예에서, 능동 층 및 광학 도파관의 유효 반사율이 3.5이고, 레이저 발진기 길이가 약 1 mm라고 가정하면, 광이 시스템의 회로를 이루기 위해 요구되는 시간은 약 23 ps이고, 최대 응답 속도는 약 40 GHz이다. 즉, 약 십수 GHz의 신호가 충분히 처리될 수 있다. 일반적인 논리 데이터에 대한 영점 비복귀(NRZ) 신호의 경우에, 약 20 Gbps의 신호가 처리될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 실시예에서, 제1 및 제2 거울(18a, 18b)들을 광학 결합시키는 광학 도파관(13)은 기판(11) 상에 제공되고, 레이저 발진기를 형성하기 위해 협동하는 제1 및 제2 능동 층(12a, 12b)들은 각각 거울(18a, 18b) 근방에 제공되고, 이에 의해 방출 소자 및 광학 도파관은 광학 배선을 위한 기본 소자로서 역할한다. 전용 광 수신 소자가 필요치 않고, 시스템이 레이저 작동을 위해서만 설계되지 않으므로, 최소 수신 감도 또는 광학 결합 효율에 기초한 광학 전달/수신의 설정과 같은, 광학 전달을 위한 엄격한 설계가 요구되지 않는다.
광학 전달은 데이터가 디지털이더라도, 본질적으로 파형의 전달이다. 따라서, 이는 아날로그 데이터의 전달로서 간주된다. 그러므로, 이는 노이즈가 데이터 내에 섞이는 것을 방지하기 위해 정교하게 설계되어야 한다. 이러한 실시예에서 사용되는 광학 배선에서, 신호는 시스템 내에서 레이저가 광을 방출하는지를 나타낸다. 따라서, 전달은 본질적으로 디지털 데이터 전달이다. 그러므로, 신호 내의 오류가 훨씬 크게 감소될 수 있다.
따라서, 광학 배선에 대해 요구되는 구조 소자는 현저하게 단순화되어, 변동 또는 고장의 요인을 감소시킨다. 아울러, 시스템의 작동 여유가 현저하게 향상되어, 특징 내에서의 결함의 발생 빈도를 상당히 감소시킨다. 즉, 광학 배선의 특징 재현성 또는 신뢰성이 극적으로 향상될 수 있고, 대규모 집적 회로 칩상 광학 배선의 실질적인 이용성이 크게 향상될 수 있고, 이는 예를 들어 정보 통신 장치의 높은 집적도에 현저하게 기여한다.
아울러, 제1 실시예에서, 능동 층(12a, 12b)은 각각 거울(18a, 18b) 근방에 제공되고, 각각의 능동 층(12a, 12b)은 레이저 발진기를 제공하기 위한 광학 이득 유닛로서 그리고 방출 상태를 검출하기 위한 신호 수신 유닛으로서 역할한다. 결과적으로, 양방향 신호 전달이 가능하다.
(제2 실시예)
도7은 제2 실시예에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치를 도시한다. 제2 실시예는 도1의 레이저 유도식 광학 배선 장치와 등가인 회로와, 주변 회로를 포함한다. 그러나, 장치를 작동시키기 위한 방법은 전술한 작동 방법처럼, 아래에서 설명되는 것으로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다.
도7에서, 소자(12a, 13, 12b)를 포함하여 점선으로 둘러싸인 회로는 제1 실시예와 등가이다. 바이어스 저항(Rd)이 도1의 장치의 기판 상에 또는 외부에 위치될 수 있다. 제2 실시예에서, 능동 층(12a)[소자(12a, 14a, 11)들이 pn-접합 다이오드를 구성함]에 직렬로 연결된 바이어스 저항(Rd)에 인가되는 바이어스 전압은 Vd이고, 바이어스 저항(Rd)을 통해 흐르는 바이어스 전류는 Id이고, 바이어스 저항(Rd)과 능동 층(12a) 사이의 접속 단자에 인가되는 전압은 Vsa이고, 단자(Vsa)로 부터 흐르는 전류는 Isa라고 가정한다. 동일한 전류가 능동 층(12a, 12b)들을 통해 흐를 때 획득되는 발진 임계값은 레이저 발진 특징으로서 역할하는 Ith 및 Vth로서 설정된다. 즉, 발진 임계값에 대응하는 전류는 각각의 능동 층(12a, 12b)에 대해 Ith/2라고 가정한다.
회로의 작동 예로서, Id가 임계 전류값보다 약간 낮은 값, 예를 들어 0.95 × Ith/2 (=0.475Ith)로 설정되고, 신호 전달측이 Ith보다 현저하게 큰 전류(Is)를 흘려보내는 것으로 가정한다. 이러한 상태에서, Is = 0 (Isa = Isb = 0)이면, Vsa 및 Vsb는 실질적으로 Vth와 동일하다. 이 때, Isa = 2Ith의 전류가 신호로서 예를 들어 능동 층(12a)에 공급되고, 이에 의해 능동 층(12b)이 임계값보다 낮은 전류를 공급받지만, 전체 시스템은 능동 층(12a)으로부터의 광의 인가의 결과로서 레이저 발진 활성화 상태를 취한다.
레이저 발진의 발생 시에, 능동 층(12b)의 유효 임계값(발진 임계값에 대응하는 광량에 도달하는 전류값)이 감소된다. 이러한 상태는 임계값보다 높은 바이어스 전류가 능동 층(12b)에 공급되는 경우와 등가이다. 따라서, 소자 전압은 도6을 참조하여 앞서 설명된 원리 때문에 감소된다. 즉, Vsb는 Isa의 공급의 결과로서 감소되고, Vsb의 변동은 능동 층(12a)으로부터 능동 층(12b)으로의 신호의 전달을 구현하기 위해 추출된다. 대조적으로, Vsa는 Isb의 공급의 결과로서 감소될 수 있고, 그에 의해서 반대 방향으로의 신호 전달을 구현할 수 있다.
또한, Id는 시스템이 처음부터 레이저 발진을 수행하게 만들기 위해 Ith/2보다 높은 값, 예를 들어 Ith(전체 전류는 2Ith임)로 미리 설정될 수 있고, Isa 및 Isb는 레이저 발진을 정지시킬 수 있는 음의 전류 레벨(예를 들어, -Ith)로 설정될 수 있다. 이러한 경우에, 신호 출력의 위상은 임계값보다 높지 않은 바이어스가 공급될 때 획득되는 신호 출력과 반대이다.
(제3 실시예)
제1 및 제2 실시예가 선형 광학 도파관을 채용하지만, 광학 도파관은 도8에 도시된 바와 같이 구부러질 수 있다. 이러한 경우에, 광학 도파관(13)의 광학 손실은 흡수 손실(αt, Lt) 및 구부러진 부분으로 인한 손실의 합이고, 광학 손실의 영향은 구부러진 부분으로 인한 레이저 발진 임계값의 증가로서 나타난다.
대안적으로, 광학 도파관은 도9에 도시된 바와 같이 2개의 수직으로 교차하는 도파관 구성요소를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도9에서, 광학 도파관(13)과 유사한 제1 광학 도파관(13a), 및 그에 수직인 제2 광학 도파관(13b)이 제공된다. 제3 및 제4 거울(18c, 18d)이 제2 광학 도파관(13b)의 대향 단부들에 제공되고, 제3 및 제4 능동 층(12c, 12d) 및 전극(16c, 16d)이 각각 거울(18c, 18d) 근방에 제공된다.
[거울(18a, 18b)들 사이 그리고 거울(18c, 18d)들 사이에서 연장되는] 2개의 광학 도파관(13a, 13b)이 서로 수직으로 교차하더라도, 위와 동일한 신호 전달이 구현될 수 있다. 이는 수직 교차 광선들은 서로 간섭하지 않는다는 사실의 적용이다. 2개의 도파관(13a, 13b)들이 서로 수직으로 교차할 때, 이들은 독립된 광학 배선 부재로서 기능할 수 있다. 도파관들을 수직으로 교차하게 만들 필요가 있다는 것을 알아야 한다.
전술한 바와 같이, 실시예의 레이저 유도식 광학 배선 장치에서, 광학 도파관(13)의 본질적인 기능은 구성, 배선 패턴, 수직 교차 상태 등 때문에 변하지 않는다.
(제4 실시예)
도10은 본 발명의 제4 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제4 실시예는 수직 교차 배선 부재들의 교차부에 위치되고 추가의 기능을 갖는 능동 층을 채용하는 점에서, 도9의 제3 실시예와 다르다. 구체적으로, 전극(16e)이 교차부 상에 제공되고, 능동 층(12a 내지 12d)과 유사한 능동 층(도시되지 않음)이 전극(16e) 아래에 제공된다. 아울러, 3개의 전극 (16a, 16e, 16b)으로 형성된 레이저 발진기 및 3개의 전극(16c, 16e, 16d)으로 형성된 발진기를 이용하는 2개의 레이저 유도식 광학 배선 장치들이 [전극(16e) 아래에 위치된] 중심 능동 층을 사용하여 합성된다.
3개의 전극(예를 들어, 16a, 16e, 16b)으로 형성된 레이저 발진기의 작동이 설명될 것이다. 이러한 레이저 발진기는 전술한 2-전극 레이저 유도식 광학 배선 장치처럼, 3개의 전극으로부터 신호를 방출할 수 있다. 아울러, 전극들 중 하나로 입력되는 신호는 다른 2개의 전극에 의해 수신될 수 있다. 이러한 레이저 발진기는 도7에 도시된 작동 회로가 3개의 능동 층에 도7에서와 동일한 방식으로 이들을 작동시키도록 적용되도록 작동된다.
하나는 3개의 전극(16a, 16e, 16b)으로 형성된 레이저 발진기를 사용하고 다른 하나는 3개의 전극(16c, 16e, 16d)으로 형성된 레이저 발진기를 사용하는 2개의 레이저 유도식 광학 배선 장치의 작동에 대한 설명이 이제 주어질 것이다. 2개의 레이저 유도식 광학 배선 장치의 결합 작동은 전극(16e) 아래에 제공된 능동 층을 거쳐 구현될 수 있다. 예를 들어, 전극(16e)이 전달 전극으로서 사용되면, 전극(16e)으로부터의 정보는 나머지 4개의 모든 전극으로 전달될 수 있다. 아울러, 전극(16a, 16b, 16c, 및/또는 16d)으로부터 전달된 정보(신호)는 전극(16e)에 의해 수신될 수 있다. 또한, 신호 전달은 2개의 레이저 유도식 광학 배선 장치들 사이에서 수행될 수도 있다.
따라서, 도10에 도시된 바와 같이 광학 도파관들 사이에 제공된 공통 능동 층은 그들 사이의 전달 또는 많은 수의 지점들 사이의 광학 배선을 가능케 한다.
(제5 실시예)
도11은 표면 플라즈몬 도파관이 광학 도파관으로서 채용된 본 발명의 제5 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 레이저 능동 층은 Si 기판의 일부로 형성되고, 광학 도파관은 금속 박막으로 형성된다. 구체적으로, 도11에서, 도면 부호는 21은 Si 기판을 표시하고, 도면 부호 22는 SiO2 커버를 표시하고, 도면 부호 23a 및 23b는 p-웰(well)을 표시하고, 도면 부호 24a 및 24b는 n-웰을 표시하고, 도면 부호 25a 및 25b는 n-전극을 표시하고, 도면 부호 26a 및 26b는 p-전극을 표시하고, 도면 부호 27은 표면 플라즈몬 안내부(금속 박막)를 표시하고, 도면 부호 28a 및 28b는 반사 거울을 표시한다.
여기서, 전극(25a, 25b, 26a, 26b)은 Al로 형성되고, 표면 플라즈몬 안내부(27)는 Au로 형성되고 40 nm의 두께, 2 ㎛의 폭, 및 100 ㎛의 길이를 갖는다고 가정한다. 플라즈몬 안내부(27)인 Au 박막 아래에, SiO2로 형성되고 20 nm의 두께를 갖는 절연 필름이 제공된다. Si 방출 부분(레이저 활성 부분)은 p-웰(23a)과 n-웰(24a) 사이 그리고 p-웰(23b)과 n-웰(24b) 사이에 위치된 기판(21)의 일부로 형성되고, 반송파가 n-웰 및 p-웰 모두로부터 주입될 때 광학 재결합을 수행한다.
p-웰 또는 n-웰이 형성되면, 약 10 nm의 입자경을 갖는 SiO2 입자와 혼합된 도핑제 페이스트가 스핀 코팅에 의해 코팅되어 열적으로 확산된다. 결과적으로, 수 nm 내지 수십 nm의 불균일한 확산면이 형성되어, 나노 크기의 불균일성에 의한 반송파 구속 효과를 이용하여 광학 재결합을 가속한다. 아울러, 희토류 도핑제는 희토류 방출을 수행하기 위해 Si 방출 부분 내로 주입될 수 있거나, 수 nm의 SiO2 필름으로 코팅된 나노 크기의 Si 입자가 미세 입자 Si 방출을 수행하도록 제공될 수 있다.
표면 플라즈몬은 광을 다양한 유형의 편광파에 결합시킴으로써 획득되는 폴라리톤의 일종이다. 즉, 이는 광이 자유 전자 변위 편광에 결합되는 금속 표면 상의 광 전파 모드이다. 통상, 이는 표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasma Polariton: SSP)으로 불린다. 도12에 도시된 바와 같이, SSP 광은 그의 중심으로서 금속 경계를 갖는 구역 내에 구속되고, Si 방출 부분이 SSP의 광전장 분포의 범위 내에 위치되면, 이는 모의 방출을 수행할 수 있다.
도11의 실시예에서, 각각의 다이오드는 전극(25a, 26a)들 사이 그리고 전 극(25b, 26b)들 사이에 형성되고, 정전류가 다이오드를 통해 흐르면, 다이오드가 발광한다. 아울러, 전류가 전극(25a, 26a)들 사이 그리고 전극(25b, 26b)들 사이에서 흐르면, 대향 능동 층들이 발광하고, 거울(28a, 28b)을 사용한 레이저 발진이 수행된다. 이러한 상태에서, 신호 전달은 전술한 실시예에서와 동일한 방식으로 수행된다.
통상, 도파관 모드는 금속 및 유전체의 경계에 존재한다. 아울러, 금속 박막의 경우에, 금속의 전면 및 후면에서의 SPP가 결합되는 도파관 모드가 도13에 도시된 바와 같이 존재한다. 도13의 곡선은 SPP 도파관 모드의 파면을 표시한다. 전면 SPP 및 후면 SPP가 동일한 위상을 갖는 경우와, 이들이 다른 위상을 갖는 경우가 있다. 아울러, 도14에 도시된 바와 같이, 2개의 SPP가 결합되는 도파관 모드는 얇은 금속 층들 사이의 미세 갭 내에서도 존재한다. 이러한 도파관 구조물은 위치, 주변 조건 등에 따라 사용될 수 있다.
(변형)
본 발명은 전술한 실시예로 제한되지 않는다. 다양한 구조적인 구성요소들이 실시예에서 채용되지만, 이들은 단지 예일 뿐이며, 다른 수단(재료, 크기 등)이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 각각의 구성요소 대신에 사용될 수 있다. 아울러, 재료, 구성, 배열 등은 단지 예일 뿐이다. 몇몇 실시예들이 적절하게 조합될 수 있다.
구체적으로, 실시예에서, 광학 이득 부분이 광학 도파관의 대향 단부들에 제공되지만, 이 중 하나는 도15에 도시된 바와 같이 광학 스위치(31)로 대체될 수 있다. 또한, 이러한 경우에, 광학 스위치(31)를 사용하여 광학 도파관(13)의 광학 손실을 변화시킴으로써, 레이저 발진 상태가 변할 수 있고, 이에 의해 전술한 실시예와 동일한 장점을 제공한다. 그러나, 이러한 경우에, 신호 전압은 일 방향으로만 [즉, 광학 스위치(31)로부터 광학 이득 부분(21)으로] 인가되고, 이는 전압이 대향 방향으로 인가될 수 있는 상기 실시예와 다르다.
또한, 실시예에서, 광학 이득 부분이 레이저 발진 상태의 변화를 검출하지만, 광 검출기가 광학 도파관을 통해 안내되는 광을 검출하기 위해 제공되어, 레이저 발진 상태의 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 광 검출기(32)가 도16에 도시된 바와 같이, 거울(18a) 외부에 제공되어 그를 통과하는 광을 검출할 수 있다. 광 검출기(32)의 위치는 이에 제한되지 않는다. 광 검출기가 광학 도파관을 통해 안내되는 광을 검출할 수 있으면 충분하다.
추가의 장점 및 변형이 당업자에게 쉽게 발생할 것이다. 그러므로, 본 발명은 그의 가장 넓은 태양에서, 본원에서 도시되고 설명된 구체적인 세부 및 대표적인 실시예로 제한되지 않는다. 따라서, 다양한 변형이 첨부된 청구범위 및 그의 등가물에 의해 한정되는 일반적인 발명의 개념의 취지 또는 범주로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 유도식 광학 배선 장치에 의하면, 안정성 또는 재현성이 개선되고, 아울러 배선의 크기가 감소될 수 있다.
Claims (18)
- 레이저 유도식 광학 배선 장치이며,기판과,서로 분리되어 기판 상에 제공된 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와,기판 상에 제공되며, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 광학 공명기를 형성하는 광학 도파관과,광학 도파관 내에 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 레이저 발진기를 형성하는 광학 이득 부재와,광학 이득 부재로부터 분리되어 광학 도파관 내에 제공된 광학 스위치를 포함하고,광학 스위치는 레이저 발진기의 레이저 발진 상태를 변화시키기 위해 입력 신호에 따라 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재 사이에서 연장되는 광학 경로의 손실을 변화시키기 위한 절환 작동을 수행하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제1항에 있어서, 광학 스위치로부터 분리되어 위치된 검출기를 더 포함하고,검출기는 광학 도파관을 통해 안내되는 광 강도의 변화를 검출함으로써 레이저 발진기의 레이저 발진 상태의 변화를 검출하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제1항에 있어서, 광학 이득 부재는 레이저 발진기의 레이저 발진 상태의 변 화를 검출하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제1항에 있어서, 광학 이득 부재는 전류가 광학 이득 부재를 통해 흐르면 활성화되고, 레이저 발진기의 레이저 발진 상태의 변화는 광학 이득 부재의 전압 또는 광학 이득 부재를 통해 흐르는 전류가 변화될 때 검출되는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제1항에 있어서, 광학 스위치는 광학 이득 부재와 등가인 구조물이며, 광학 경로의 손실은 광학 스위치의 활성화 레벨이 변화될 때 변화되는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제1항에 있어서, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재 사이에서 연장되는 광학 도파관의 일부 또는 전부가 구부러져 있는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 레이저 유도식 광학 배선 장치이며,기판과,서로 분리되어 기판 상에 제공된 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와,기판 상에 제공되며, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 광학 공명기를 형성하는 광학 도파관과,광학 도파관 내에 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 제1 레이저 발진기를 형성하는 제1 광학 이득 부재와,제1 광학 이득 부재로부터 분리되어 광학 도파관 내에 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 제2 레이저 발진기를 형성하는 제2 광학 이득 부재를 포함하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제7항에 있어서,제1 및 제2 광학 이득 부재가 활성화되면, 제1 레이저 발진기 및 제2 레이저 발진기가 레이저 발진을 수행하고,제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 중 하나의 이득이 입력 신호에 의해 변화되면, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재 사이에서 연장되는 광학 경로의 이득이 변화되어, 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 중 다른 하나에 의해 형성되는 레이저 발진기의 레이저 발진 상태를 변화시키고,레이저 발진 상태의 변화는 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 중 다른 하나에 의해 검출되는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제8항에 있어서, 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재는 전류가 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재를 통해 흐를 때 활성화되고,제1 레이저 발진기 및 제2 레이저 발진기 각각의 레이저 발진 상태의 변화는 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 중 대응하는 하나의 전압 또는 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 중 하나를 통해 흐르는 전류가 변화될 때 검 출되는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제7항에 있어서, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재 사이에서 연장되는 광학 도파관의 일부 또는 전부가 구부러져 있는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제7항에 있어서, 광학 도파관은 표면 플라즈몬 도파관인 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제7항에 있어서, 전달 모드에서, 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 각각은 제1 및 제2 레이저 발진기 중 대응하는 하나의 레이저 발진 상태를 변화시키기 위해 입력 신호에 따라 그의 이득을 변화시키고,수신 모드에서, 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 각각은 그의 레이저 발진 상태의 변화에 대응하는 활성화된 반송파 소비의 변화를 수신 신호로서 검출하기 위해 그의 활성화 상수의 상태를 유지하고,상기 제1 광학 이득 부재 및 제2 광학 이득 부재 각각은 양방향 전달 또는 다지점 전달을 가능케 하기 위한 전달 부재 및 수신 부재로서의 역할을 모두 하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 레이저 유도식 광학 배선 장치이며,기판과,서로 분리되어 기판 상에 제공된 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와,서로 분리되어 기판 상에 제공된 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와,기판 상에 제공되며, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 제1 광학 공명기를 형성하는 제1 광학 도파관과,제1 광학 도파관 내에 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 제1 레이저 발진기를 형성하는 제1 광학 이득 부재와,제1 광학 이득 부재로부터 분리되어 제1 광학 도파관 내에 제공되며, 제1 광 반사 부재 및 제1 광 반사 부재와 함께 제2 레이저 발진기를 형성하는 제2 광학 이득 부재와,제1 광학 도파관에 대해 수직으로 기판 상에 제공되며, 제3 광 반사 부재와 제4 광 반사 부재를 광학 결합시켜서 광학 공명기를 형성하는 제2 광학 도파관과,제2 광학 도파관 내에 제공되며, 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와 함께 제3 레이저 발진기를 형성하는 제3 광학 이득 부재와,제3 광학 이득 부재로부터 분리되어 제2 광학 도파관 내에 제공되며, 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와 함께 제4 레이저 발진기를 형성하는 제4 광학 이득 부재를 포함하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제13항에 있어서, 제1 광학 도파관과 제2 광학 도파관의 교차부에 제공된 제5 광학 이득 부재를 더 포함하고,제5 광학 이득 부재는 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 레이저 발진기를 형성하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제13항에 있어서, 제1 광학 도파관과 제2 광학 도파관의 교차부에 제공된 제5 광학 이득 부재를 더 포함하고,제5 광학 이득 부재는 제1 광 반사 부재 및 제2 광 반사 부재와 함께 레이저 발진기를 형성하고, 제3 광 반사 부재 및 제4 광 반사 부재와 함께 레이저 발진기를 형성하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제13항에 있어서, 제1 광 반사 부재와 제2 광 반사 부재 사이에서 연장되는 제1 광학 도파관의 일부 또는 전부가 구부러져 있는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제13항에 있어서, 제1 광학 도파관 및 제2 광학 도파관 각각은 표면 플라즈몬 도파관인 레이저 유도식 광학 배선 장치.
- 제13항에 있어서, 제1 광학 이득 부재 내지 제4 광학 이득 부재 각각은 신호를 전달할 때, 제1 내지 제4 레이저 발진기 중 대응하는 하나의 레이저 발진 상태를 변화시키기 위해 입력 신호에 따라 그의 이득을 변화시키고,제1 광학 이득 부재 내지 제4 광학 이득 부재 각각은 신호를 수신할 때, 제1 광학 이득 부재 내지 제4 광학 이득 부재 중 다른 하나에 의해 형성된 레이저 발진기의 레이저 발진 상태의 변화에 대응하는 활성화된 반송파 소비의 변화를 수신 신 호로서 검출하기 위해 그의 활성화 상수의 상태를 유지하고,제1 광학 이득 부재 내지 제4 광학 이득 부재 각각은 양방향 전달 또는 다지점 전달을 가능케 하기 위한 전달 부재 및 수신 부재로서의 역할을 모두 하는 레이저 유도식 광학 배선 장치.
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