KR101814428B1 - The wavelength tuning method of the polymer optical waveguide grating external cavity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 공진형 레이저에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 폴리머 광 도파로 격자 소자와 반도체 이득칩을 이용하여 레이저를 방출하되 포리머 광 도파로 격자에 구비되는 파장가변 히터의 길이 및 파장가변 히터에 가해지는 전기적 신호를 제어하여 모드 호핑 현상을 감소시킨 외부 공진형 레이저에 관한 것이다.The present invention relates to an external resonance type laser, and more particularly, to an external resonance type laser, in which a laser is emitted by using a polymer optical waveguide grating element and a semiconductor gain chip, and the length and wavelength of a wavelength variable heater provided in a polymer optical waveguide grating The present invention relates to an external resonance type laser,

Description

폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법{The wavelength tuning method of the polymer optical waveguide grating external cavity} [0001] The present invention relates to a wavelength tuning method of an external resonator laser using a polymer grating,

본 발명은, 파장가변 히터의 길이 값과 파장가변 히터에 입력되는 전력값을 조절하여 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에서 발생될 수 있는 모드 호핑에 의한 파장 불안정성을 제거한 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에 대한 것이다.
The present invention relates to a wavelength tuning method of an external resonator laser which uses a polymer lattice by adjusting a length value of a variable wavelength heater and a power value inputted to a variable wavelength heater to remove a wavelength lattice instability due to mode hopping, And a wavelength tuning method of an external resonator laser to be used.

종래의 외부 공진기형 레이저는 이득칩과 폴리머도파로가 광학적으로 연결되어 이득칩에서 출력된 광 신호의 일부가 폴리머 도파로 상에 형성된 브레그(Bragg) 격자에 반사되어 다시 이득 칩으로 되먹임 되어 레이저가 발생되는 구조로 이루어졌다.In the conventional external resonator type laser, a gain chip and a polymer waveguide are optically connected to each other so that a part of the optical signal output from the gain chip is reflected on a Bragg grating formed on the polymer waveguide, .

도 1에서는 상기와 같은 종래의 외부 공진기 레이저를 도시하고 있다.FIG. 1 shows a conventional external resonator laser as described above.

도 1을 참조하여 설명하면, 외부 공진기 레이저는 폴리머 재료를 이용한 기판(3)상에 브래그 격자(1)와 폴리머 광 도파로(2)가 구비되는 파장 가변 필터(10)와, 파장 가변 필터(10)의 한쪽 출력단(4)에 연결되며 넓은 대역폭을 가지는 광원(20), 및 파장 가변 필터(10)의 다른 한쪽 출력단(5)에 레이저가 출력되는 광섬유(30)를 포함하여 이루어진다.1, the external resonator laser includes a wavelength tunable filter 10 having a Bragg grating 1 and a polymer optical waveguide 2 on a substrate 3 using a polymer material, a tunable filter 10 A light source 20 having a wide bandwidth and connected to one output end 4 of the tunable filter 10 and an optical fiber 30 outputting a laser beam to the other output end 5 of the tunable filter 10.

이때, 레이저의 발진 파장은 광원과 파장 가변 필터 사이에 형성된 외부 공진기의 위상 정합 조건과 파장 가변 필터의 정합 파장에 의해서 결정된다.At this time, the oscillation wavelength of the laser is determined by the phase matching condition of the external resonator formed between the light source and the tunable filter and the matching wavelength of the tunable filter.

그러나, 레이저의 발진 파장은 도파로 격자의 위상 정합 파장뿐만 아니라 외부 공진기의 Cavity 위상 정합 조건에 의해서도 영향을 받기 때문에 상기와 같은 부분을 고려하지 않은 종래의 외부 공진기형 레이저는 위상 정합 조건이 만족되는 파장 부근에서는 외부 공진기 레이저가 안정적으로 발진하지만 위상 정합 조건이 만족되지 않는 파장 부근에서는 모드가 불안정해지거나 모드 호핑이 발생되어 레이저의 출력 파장이나 출력 파워 등 레이저의 기본 특징이 불규칙하거나 불연속적으로 변화되는 단점을 가졌다.However, since the oscillation wavelength of the laser is influenced not only by the phase matching wavelength of the waveguide grating but also by the cavity matching condition of the external resonator, the conventional external resonator type laser which does not take the above- The external resonator laser oscillates stably. However, in the vicinity of the wavelength where the phase matching condition is not satisfied, the mode becomes unstable or mode hopping occurs, and the basic characteristics of the laser such as the output wavelength of the laser or the output power are changed irregularly or discontinuously .

따라서, 상기와 같은 종래의 외부 공진기형 레이저에서 발생되는 모드 호핑 현상을 제거하여 안정적인 레이저 발진이 가능한 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법의 필요성이 대두되고 있다.
Therefore, there is a need for a wavelength tuning method of an external resonator laser using a polymer lattice capable of stable laser oscillation by eliminating the mode hopping phenomenon generated in the conventional external resonator type laser as described above.

한국공개특허 제2010-0105224호Korea Patent Publication No. 2010-0105224

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 모드 호핑의 발생에 영향을 끼치는 파장 가변 필터의 길이를 모드 호핑 현상이 일어나지 않는 조건에 적합하게 결정하되, 파장 가변 필터의 길이 오차값을 전류로 보정해주는 전류 거울을 구비하여 모드 호핑 현상이 예방 가능한 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a tunable wavelength tunable filter which is suitable for a condition in which no mode hopping occurs, And a current mirror for correcting a length error value of the external resonator using a current, thereby preventing a mode hopping phenomenon.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은, 광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100); 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211)와 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)를 포함하는 구비되는 폴리머 도파로 격자(200); 를 포함하는 것을, 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wavelength tuning method of an external resonator laser using a polymer grid, including: a semiconductor gain chip (100) for amplifying light; A polymer waveguide grating 200 including a Bragg grating 211 for reflecting a certain region of light emitted from the gain chip 100 and a wavelength tuning heater 210 having the Bragg grating 211; , And the like.

또한, 상기 파장가변 히터(210)는, 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 제1 영역(210-A)과 상기 브레그 격자(211)가 구비되지 않는 제2 영역으로 나뉘되, 상기 제2 영역의 길이(Lphase)는 하기 식(1)으로 결정되는 것을 특징으로 한다.The wavelength variable heater 210 is divided into a first region 210-A where the bragg grating 211 is provided and a second region where the bragg grating 211 is not provided, And the length (L phase) of the two regions is determined by the following formula (1).

Figure 112014101067396-pat00001
...식(1)
Figure 112014101067396-pat00001
... (1)

(Lphase:브레그 격자가 구비되지 않은 파장가변 히터의 길이, N : 파수(Wave Number), m : 임의의 정수, lp:폴리머 도파로 격자 주기)
(L phase : length of variable wavelength heater without Bragg grating, N: Wave Number, m: arbitrary integer, l p : polymer waveguide grating period)

또한, 상기 파장가변 히터(210)는, 폴리머 광 도파로 소자로 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the wavelength variable heater 210 is formed of a polymer optical waveguide device.

또한, 상기 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은, 상기 반도체 이득칩(100)과 상기 폴리머 도파로 격자(200)가 광학적 버트 커플링(Butt coupling)방법으로 연결된 것을 특징으로 한다. In addition, a wavelength tuning method of an external resonator laser using the polymer grating is characterized in that the semiconductor gain chip 100 and the polymer waveguide grating 200 are connected by an optical butt coupling method.

또한, 상기 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은, 상기 반도체 이득칩(100)과 상기 폴리머 도파로 격자(200)가 광학적 렌즈 커플링 방법으로 연결되는 것을 특징으로 한다.The method for tuning an external resonator laser using the polymer grating is characterized in that the semiconductor gain chip 100 and the polymer waveguide grating 200 are connected by an optical lens coupling method.

또한, 상기 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은, 상기 파장가변 히터(210)의 길이에 대응하여 상기 파장가변 히터(210)에 전류(Imirror)를 입력하는 전류거울(220)이 더 구비되되, 상기 전류거울(220)은 하기 식(2)에 따라 상기 파장가변 히터(210)에 전류(Imirror) 를 입력하는 것을 특징으로 한다.The wavelength tuning method of the external resonator laser using the polymer grating may include a current mirror 220 for inputting a current I mirror to the wavelength variable heater 210 corresponding to the length of the wavelength variable heater 210, Wherein the current mirror 220 is configured to input a current I mirror to the wavelength variable heater 210 according to the following equation (2).

Figure 112014101067396-pat00002
...(식2)
Figure 112014101067396-pat00002
... (Equation 2)

(Imirror:전류 거울 회로의 출력 전류, Io:파장가변 히터 주입전류, L : 길이, Lo:오차가 없을 경우의 길이)
또한, 광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100); 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211)와 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)를 포함하는 구비되는 폴리머 도파로 격자(200);를 포함하며, 상기 파장가변 히터(210)는, 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 제1 영역과 상기 브레그 격자(211)가 구비되지 않는 제2 영역으로 나뉘되, 상기 제2 영역의 길이(Lphase)는 하기 식으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.

Figure 112017082864842-pat00014

(Lphase:브레그 격자가 구비되지 않은 파장가변 히터의 길이, N : 파수(Wave Number), m : 임의의 정수, lp:격자 주기)
또한, 광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100); 및 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211)와 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)를 포함하는 폴리머 도파로 격자(200); 를 포함하며, 상기 파장가변 히터(210)의 길이에 대응하여 상기 파장가변 히터(210)에 전류(Imirror)를 입력하는 전류거울(220)이 더 구비되되, 상기 전류거울(220)은 하기 식에 따라 상기 파장가변 히터(210)에 전류(Imirror) 를 입력하는 것을 특징으로 하는, 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
Figure 112017082864842-pat00015

(Imirror:전류 거울 회로의 출력 전류, Io:히터 주입전류, L : 길이, Lo:오차가 없을 경우의 길이)
또한, 광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100)과, 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211) 및 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)를 포함하며, 상기 파장가변 히터(210)가 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 제1 영역과 상기 브레그 격자(211)가 구비되지 않는 제2 영역으로 구분되는, 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에 있어서, 상기 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은,
하기 식에 파수, 임의의 정수, 격자주기를 입력하여 모드 호핑 현상을 방지할 수 있는 상기 제2 영역의 길이를 도출하는 길이 도출단계; 및 상기 파장가변 히터(210)의 제2 영역 길이를 상기 길이 도출단계(S100)에서 도출된 길이로 조절하는 길이 조절단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
Figure 112017082864842-pat00017

또한, 광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100);과, 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211) 및 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)로 구성되는 폴리머 도파로 격자(200); 를 포함하며, 상기 파장가변 히터(210)의 길이에 대응하여 상기 파장가변 히터(210)에 전류(Imirror)를 입력하는 전류거울(220)이 더 구비되는, 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에 있어서, 상기 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은, 하기 식에 파장가변 히터 주입전류, 오차가 없을 경우 파장가변 히터의 길이, 현재 파장가변 히터의 길이를 입력하여 파장가변 히터(210)의 길이 오차에 대응하여 나타나는 모드 호핑 현상을 방지하기 위한 전류거울(220)의 출력 전류를 도출하는 출력 전류 도출단계; 및 상기 전류거울(220)을 이용하여 상기 출력 전류 도출단계에서 도출된 전류 값을 상기 파장가변 히터(210)에 인가하는 전류 입력단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
Figure 112017082864842-pat00018
(I mirror : output current of current mirror circuit, I o : wavelength variable heater injection current, L: length, L o : length without error)
A semiconductor gain chip 100 for amplifying light; A polymer waveguide grating 200 including a Bragg grating 211 for reflecting a certain region of light emitted from the gain chip 100 and a wavelength tuning heater 210 having the Bragg grating 211; Wherein the tunable heater 210 is divided into a first region in which the bragg grating 211 is provided and a second region in which the bragg grating 211 is not provided, Characterized in that the length Lphase is determined by the following equation.
Figure 112017082864842-pat00014

(L phase : wavelength tunable heater length without Bragg grating, N: Wave Number, m: arbitrary integer, l p : lattice period)
A semiconductor gain chip 100 for amplifying light; A polymer waveguide grating 200 including a Bragg grating 211 for reflecting a certain region of light emitted from the gain chip 100 and a wavelength variable heater 210 having the Bragg grating 211; And a current mirror 220 for inputting a current Imirror to the wavelength variable heater 210 in accordance with the length of the wavelength variable heater 210. The current mirror 220 may include a current mirror 220, , And a current (Imirror) is input to the variable-wavelength heater (210) according to the wavelength of the external light.
Figure 112017082864842-pat00015

(I mirror : output current of current mirror circuit, I o : heater injection current, L: length, L o : length without error)
The semiconductor chip 100 includes a semiconductor chip 100 for amplifying light, a Bragg grating 211 for reflecting a certain region of light emitted from the gain chip 100, and a wavelength tuning heater 211 having the Bragg grating 211 Wherein the wavelength variable heater 210 is divided into a first region in which the bragg grating 211 is provided and a second region in which the bragg grating 211 is not provided, Wherein the wavelength tuning method of the external resonator laser using the polymer grating comprises the steps of:
A length derivation step of deriving a length of the second area capable of preventing a mode hopping phenomenon by inputting a wavenumber, an arbitrary integer, and a lattice period in the following equation; And adjusting the length of the second region of the tunable heater (210) to a length derived from the length deriving step (S100); Wherein the wavelength of the external grating is less than the wavelength of the external grating.
Figure 112017082864842-pat00017

The semiconductor chip includes a semiconductor gain chip 100 for amplifying light, a Bragg grating 211 for reflecting a certain region of light emitted from the gain chip 100, and a Bragg grating 211, A polymer waveguide grating 200 composed of a first electrode 210 and a second electrode 210; And a current mirror (220) for inputting a current (Imirror) to the wavelength variable heater (210) corresponding to the length of the wavelength variable heater (210) In the wavelength tuning method, the wavelength tuning method of an external resonator laser using the polymer grating may include the steps of: inputting a wavelength variable heater injection current, a length of a variable wavelength heater when there is no error, An output current derivation step of deriving an output current of the current mirror 220 for preventing a mode hopping phenomenon corresponding to a length error of the variable heater 210; And a current input step of applying the current value derived in the output current deriving step to the wavelength variable heater 210 using the current mirror 220; Wherein the wavelength of the external grating is less than the wavelength of the external grating.
Figure 112017082864842-pat00018

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은, 폴리머 도파로 격자에 구비된 파장가변 히터의 길이를 상기 식(1)을 이용하여 결정 함으로써 외부 공진기형 레이저에의 구동에서 발생 될 수 있는 모드 호핑에 의한 파장 불안정성을 최소화 한다는 장점을 가진다.The wavelength tuning method of the external resonator laser using the polymer grating according to the present invention having the above-described structure is characterized in that the length of the variable wavelength heater provided in the polymer waveguide grating is determined by using the above formula (1) It has an advantage of minimizing wavelength instability due to mode hopping that can occur in driving.

또한, 식(2)을 이용하여 파장가변 히터 제작 시 발생되는 길이 오차를 보정하는 전류를 입력함으로써 외부 공진기형 레이저에서 발생될 수 있는 모드 호핑 현상을 예방 한다는 효과를 가진다.In addition, by using Equation (2), a current for correcting a length error generated when fabricating the variable-wavelength heater is input, thereby preventing a mode hopping phenomenon that may be generated in the external resonator type laser.

뿐만 아니라, 모드 호핑 현상을 예방함으로써 레이저의 연속적인 파장 가변이 가능하다는 장점을 가진다.
In addition, it has an advantage that continuous wavelength tuning of the laser is possible by preventing the mode hopping phenomenon.

도 1은 종래의 외부 공진기형 레이저를 나타낸 사시도.
도 2는 외부 공진기형 레이저를 나타낸 개념도.
도 3은 외부 공진기형 레이저를 나타낸 개념도.(전류거울 구비 시)1 is a perspective view showing a conventional external resonator type laser.
2 is a conceptual diagram showing an external resonator type laser.
3 is a conceptual diagram showing an external resonator type laser (when a current mirror is provided)

이하, 상기와 같은 본 발명인 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a wavelength tuning method of an external resonator laser using the polymer grating according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명인 폴리머 격자를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은 반도체 이득칩(100), 폴리머 도파로 격자(200)를 포함하여 이루어 진다.Referring to FIG. 2, a wavelength tuning method of an external resonator laser using a polymer grating according to the present invention includes a semiconductor gain chip 100 and a polymer waveguide grating 200.

이때, 상기 반도체 이득칩(100)은 광 신호를 출력하되 상기 폴리머 도파로 격자(200)서 반사되는 광신호를 레이저를 발진시키는 역할을 한다.At this time, the semiconductor gain chip 100 outputs an optical signal, and oscillates the optical signal reflected from the polymer waveguide grating 200.

또한, 상기 폴리머 도파로 격자(200)는 상기 반도체 이득칩(100)에서 출력된 광신호를 선택적으로 반사하는 브레그 격자(211)가 구비되어 반도체 이득칩(100)에서 출력된 광신호를 이득칩(100)에 되먹임(Feed Back) 시키는 역할을 한다.The polymer waveguide grating 200 is provided with a Bragg grating 211 for selectively reflecting the optical signal output from the semiconductor gain chip 100 to amplify the optical signal output from the semiconductor gain chip 100, And feeds back the feedback signal to the controller 100.

상세히 설명하면, 상기 반도체 이득칩(100)과 상기 폴리머 도파로 격자(200)를 렌즈 커플링 또는 Butt커플링 방법과 같은 다양한 광학적인 방법중 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 연결된다.In detail, the semiconductor gain chip 100 and the polymer waveguide grating 200 are connected to each other by at least one selected from various optical methods such as a lens coupling method and a Butt coupling method.

이때, 반도체 이득칩(100)에서 방출된 광이 폴리머 도파로 격자(200)에 반사된 후 반도체 이득칩(100)에서 방출되는 광과 간섭 작용을 통해 생성된 레이저가 폴리머 도파로 격자(200)를 통해 출력되는 구조를 가지는 것이다.At this time, the light emitted from the semiconductor gain chip 100 is reflected on the polymer waveguide grating 200, and the laser generated through the interference effect with the light emitted from the semiconductor gain chip 100 is transmitted through the polymer waveguide grating 200 Output structure.

이때, 도 2에 도시된 외부 공진기형 레이저의 전체 Cavity의 전체 광 경로(Optical Path Length)는 이하의 수식으로 형성된다.At this time, the total optical path length of the entire cavity of the external resonator type laser shown in FIG. 2 is formed by the following equation.

Figure 112014101067396-pat00003
....식(3)
Figure 112014101067396-pat00003
(3)

(Lo:오차가 없을 경우파장 가변 히터의 길이, λ : 파장, nact:이득 칩의 굴절률, Lact:이득 칩의 길이, nair:공기의 굴절률, Lair:이득 칩과 격자 소자 간의 간격, npoly:폴리머 격자 소자의 도파로 유효 굴절률, To:주위 온도, Lpoly:브레그 격자 까지의 폴리머 도파로 길이, Lphase:브레그 격자가 구비되지 않은 파장가변 히터의 길이, Tgrating:파장 가변 히터의 온도(L o: the absence of error in length of the tunable heater, λ: wavelength, n act: the refractive index of the gain chip, L act: the length of the gain chip, n air: between the gain chip and the grid elements: the refractive index of air, L air interval, n poly: a waveguide effective refractive index of the polymer grid elements, T o: the ambient temperature, L poly: BRAY polymer waveguide length, L phase to the grid: BRAY length of the tunable heater grid is not provided, T grating: Temperature of variable wavelength heater

또한, 상기 광 경로 내의 파수(Wave Number)은 위상 정합 조건에 의해 아래와 같이 결정된다.Further, the wave number in the optical path is determined as follows according to the phase matching condition.

Figure 112014101067396-pat00004
...식(4)
Figure 112014101067396-pat00004
... (4)

(N : 파수(Wave Number), λ : 파장, Lo:오차가 없을 경우 파장가변 히터의 길이)
(N: wave number, λ: wavelength, Lo: length of variable wavelength heater when there is no error)

또한, 레이징 파장 영역에서는 상기 반도체 이득칩(100) 및 상기 폴리머 도파로 격자(200)의 굴절률 nact, npolu의 파장 미분 값은 무시할 수 있으며, 상기 수식을 미분할 경우 모드 호핑이 일어나지 않는 조건 dn=0 은 하기 식(5)과 같다.In addition, in the lasing wavelength region, the wavelength differential values of the refractive index n act and n polu of the semiconductor gain chip 100 and the polymer waveguide grating 200 can be disregarded, and when the equation is differentiated, the mode hopping does not occur dn = 0 is expressed by the following equation (5).

Figure 112014101067396-pat00005
... 식(5)
Figure 112014101067396-pat00005
... (5)

(N : 파수(Wave Number), Lo:오차가 없을 경우 파장가변 히터의 길이, λ : 파장, Lphase:브레그 격자가 구비되지 않은 파장가변 히터의 길이, Ct:폴리머의 열 광학 계수)
(N: wave number, L o : length of variable wavelength heater without error, λ: wavelength, L phase : length of variable wavelength heater without bragg grating, C t : )

상기 식(5)에서 Ct 는 폴리머의 열 광학 계수를 나타낸다. 또한 격자의 정합 파장은 격자 위상 정합 조건으로부터 하기 식(6)과 같이 나타낼 수 있다.In the formula (5), C t represents the thermo-optic coefficient of the polymer. Further, the matching wavelength of the grating can be expressed by the following equation (6) from the lattice phase matching condition.

Figure 112014101067396-pat00006
...식(6)
Figure 112014101067396-pat00006
... (6)

(N : 파수(Wave Number), λ : 파장, lp:폴리머 도파로 격자 주기, Tgrating:파장 가변 히터의 온도, Ct:폴리머의 열 광학 계수)
(N: wave number, λ: wavelength, l p : polymer waveguide grating period, T grating : temperature of variable wavelength heater, C t :

상기 식(6)에서 m은 격자 차수, lLP는 격자 주기를 나타낸다.In the above equation (6), m represents the lattice order and lL P represents the lattice period.

이때, 상기 식(5)와 상기 식(6)을 연립하면 나타나는 하기 식(7)를 통하여 상기 파장가변 히터(210)의 길이 중 상기 브레그 격자(211)가 구비되지 않은 상기 제2 영역의 길이를 구하는 조건 식을 얻을 수 있다.In this case, the length of the wavelength variable heater 210, which is obtained by combining the equation (5) and the equation (6) A conditional expression for obtaining the length can be obtained.

Figure 112014101067396-pat00007
...식(7)
Figure 112014101067396-pat00007
... (7)

(Lphase:브레그 격자가 구비되지 않은 파장가변 히터의 길이, N : 파수(Wave Number), m : 임의의 정수, lp:폴리머 도파로 격자 주기)(L phase : length of variable wavelength heater without Bragg grating, N: Wave Number, m: arbitrary integer, l p : polymer waveguide grating period)

따라서, 상기 식(7)에 따라서 상기 제2 영역의 길이를 조절함으로써 파장 가변과 위상 정합이 동시에 일어나 외부 공진기형 레이저의 연속적인 파장 가변 시 발생할 수 있는 모드 호핑 현상을 효과적으로 제거하였다.
Accordingly, by adjusting the length of the second region according to Equation (7), wavelength tuning and phase matching occur at the same time, effectively eliminating the mode hopping phenomenon that may occur when the continuous tuning of the external resonator type laser is changed.

도 3에서는 상기 파장가변 히터(210)에 전류를 입력하여 상기 파장가변 히터(210) 생산 시 발생되는 길이 오차 값을 최소화하는 전류거울(220)이 결합된 것을 도시하였다.3, a current mirror 220 is connected to the tunable heater 210 to minimize a length error generated when the wavelength tunable heater 210 is produced.

상세히 설명하면, 상기 파장가변 히터(210)는 외부 공진기 레이저를 제작함에 있어 제작 공정상의 문제로 연장 길이 오차가 발생할 수 있다. 이 경우 파장가변 히터(210)의 길이 오차에 대응하여 파장가변 히터(210)에 흐르는 전류 량을 보정하는 전류거울(220)이 결합되어 파장가변 히터(210)의 길이 오차에 의해 발생되는 모드 호핑 현상을 최소화 하는 것이다.In detail, the wavelength tunable heater 210 may cause an extension error due to a manufacturing process problem in manufacturing an external resonator laser. In this case, the current mirror 220, which corrects the amount of current flowing through the tunable heater 210 in response to the length error of the tunable heater 210, is combined with the mode hopping generated by the length error of the tunable heater 210. Minimizing the phenomenon.

도 2를 참조하여 설명하면 상기 파장가변 히터의 길이에 오차가 없을 경우 (B)의 (A)지점과 (C)지점 사이에 파장 가변을 위한 히터 전류가 인가된다.Referring to FIG. 2, when there is no error in the length of the wavelength variable heater, a heater current for wavelength tuning is applied between points (A) and (C) in FIG.

그러나, 상기 파장가변 히터(210)의 길이에 오차가 발생하여 전류 보정이 필요한 경우 상기 전류거울(220)에서 출력되는 전류를 (B)지점 및 (C)지점 사이에 인가하여 제작 공정에서 발생되는 길이 오차량을 하기 식(8)에 적용하여 인가함으로써, 오차값을 보정하는 것이다.However, when the length of the wavelength tunable heater 210 needs to be corrected to compensate for the current, a current output from the current mirror 220 is applied between points B and C, (8), and correcting the error value.

Figure 112014101067396-pat00008
...식(8)
Figure 112014101067396-pat00008
... (8)

(Imirror:전류 거울 회로의 출력 전류, Io:파장가변 히터 주입전류, L : 길이, Lo:오차가 없을 경우 파장가변 히터의 길이)(I mirror : output current of current mirror circuit, I o : wavelength variable heater injection current, L: length, L o : length of variable wavelength heater when there is no error)

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. 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. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

100 : 반도체 이득칩
200 : 도파로 격자
210 : 파장가변 히터
211 : 브레그 격자
220 : 전류거울

100: Semiconductor gain chip
200: waveguide grating
210: Variable wavelength heater
211: Bragg grating
220: Current mirror

Claims (6)

광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100)과, 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211) 및 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)를 포함하며, 상기 파장가변 히터(210)가 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 제1 영역과 상기 브레그 격자(211)가 구비되지 않는 제2 영역으로 구분되는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에 있어서,
상기 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은,
하기 식에 파수, 임의의 정수, 격자주기를 입력하여 모드 호핑 현상을 방지할 수 있는 상기 제2 영역의 길이를 도출하는 길이 도출단계; 및
상기 파장가변 히터(210)의 제2 영역 길이를 상기 길이 도출단계(S100)에서 도출된 길이로 조절하는 길이 조절단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
Figure 112017082864842-pat00019

A semiconductor laser chip 100 for amplifying light; a Bragg grating 211 for reflecting a certain region of light emitted from the gain chip 100; and a wavelength variable heater 210 having the Bragg grating 211, Wherein the wavelength tunable heater 210 is divided into a first region in which the bragg grating 211 is provided and a second region in which the bragg grating 211 is not provided, The wavelength tuning method comprising the steps of:
The wavelength tuning method of an external resonator laser using the polymer waveguide grating (200)
A length derivation step of deriving a length of the second area capable of preventing a mode hopping phenomenon by inputting a wavenumber, an arbitrary integer, and a lattice period in the following equation; And
Adjusting a length of the second region of the wavelength variable heater 210 to a length derived from the length deriving step S100; Wherein the polymeric waveguide grating (200) is used to adjust the wavelength of the external resonator laser.
Figure 112017082864842-pat00019

 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 파장가변 히터(210)는,
폴리머 광 도파로 소자로 형성된 것을 특징으로 하는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
The apparatus as claimed in claim 1, wherein the wavelength variable heater (210)
Wherein the polymer waveguide grating (200) is formed of a polymer optical waveguide device.
제 1항에 있어서, 상기 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은,
상기 반도체 이득칩(100)과 상기 폴리머 도파로 격자(200)가 광학적 버트 커플링(Butt coupling)방법으로 연결된 것을 특징으로 하는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
The method of claim 1, wherein the wavelength tuning method of the external resonator laser using the polymer waveguide grating (200)
Wherein the semiconductor gain chip (100) and the polymer waveguide grating (200) are connected in an optical butt coupling manner.
제 1항에 있어서, 상기 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은,
상기 반도체 이득칩(100)과 상기 폴리머 도파로 격자(200)가 광학적 렌즈 커플링 방법으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
The method of claim 1, wherein the wavelength tuning method of the external resonator laser using the polymer waveguide grating (200)
Wherein the semiconductor gain chip (100) and the polymer waveguide grating (200) are connected by an optical lens coupling method.
광을 증폭시키는 반도체 이득칩(100);과, 상기 이득칩(100)에서 방출되는 광의 일정 영역을 반사하는 브레그 격자(211) 및 상기 브레그 격자(211)가 구비되는 파장가변 히터(210)로 구성되는 폴리머 도파로 격자(200); 를 포함하며, 상기 파장가변 히터(210)의 길이에 대응하여 상기 파장가변 히터(210)에 전류(Imirror)를 입력하는 전류거울(220)이 더 구비되는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법에 있어서,
상기 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법은,
하기 식에 파장가변 히터 주입전류, 오차가 없을 경우 파장가변 히터의 길이, 현재 파장가변 히터의 길이를 입력하여 파장가변 히터(210)의 길이 오차에 대응하여 나타나는 모드 호핑 현상을 방지하기 위한 전류거울(220)의 출력 전류를 도출하는 출력 전류 도출단계; 및
상기 전류거울(220)을 이용하여 상기 출력 전류 도출단계에서 도출된 전류 값을 상기 파장가변 히터(210)에 인가하는 전류 입력단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리머 도파로 격자(200)를 사용하는 외부 공진기 레이저의 파장 튜닝 방법.
Figure 112017082864842-pat00020

A gain grating 211 for reflecting a certain region of the light emitted from the gain chip 100 and a wavelength variable heater 210 having the Bragg grating 211, A polymer waveguide grating 200 made of a metal; And a current mirror 220 for inputting a current Imirror to the wavelength variable heater 210 corresponding to the length of the wavelength variable heater 210 is used In a wavelength tuning method of an external resonator laser,
The wavelength tuning method of an external resonator laser using the polymer waveguide grating (200)
A current mirror for preventing a mode hopping phenomenon corresponding to a length error of the wavelength variable heater 210 by inputting a wavelength variable heater injection current, a length of a wavelength variable heater, and a length of a current wavelength variable heater, An output current derivation step of deriving an output current of the second transistor (220); And
A current input step of applying the current value derived in the output current deriving step to the wavelength variable heater 210 using the current mirror 220; Wherein the polymeric waveguide grating (200) is used to adjust the wavelength of the external resonator laser.
Figure 112017082864842-pat00020
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