KR102071143B1 - Apparatus including pn junction structure layer for enhancement on beam steering resolution and method manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
아래 실시예들은 빔 조정 분해능 향상을 위해 PN 접합 구조층을 갖는 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The embodiments below relate to a device having a PN junction structure layer and a method of manufacturing the same for improving beam steering resolution.
최근 LIDAR(light detection and ranging), LIFI(light fidelity), Beam scanning 등 자유 공간에서 빛을 방사하는 방법 및 기술이 주목을 받고 있으며, 이에 따라 빛을 전방위로 방사하는 방법 및 기술이 주목받고 있다.Recently, methods and techniques for emitting light in free space, such as light detection and ranging (LIDAR), light fidelity (LIFI), and beam scanning, have attracted attention, and thus, methods and techniques for emitting light in all directions have been attracting attention.
예컨대, 도파로에서 수평방향으로 진행하는 빛은 격자 결합기를 이용하여 수직방향으로 방사할 수 있다. 격자 결합기가 수직방향으로 방사하는 빛 중 격자 결합기 하부로 방사된 빛을 브래그(bragg) 반사기가 반사하여, 격자 결합기 상부로 방사된 빛과 브래그 반사기가 반사한 빛 상호간의 보강 간섭을 통해 빛의 세기를 증가시킴으로써 빛의 분해능 향상 및 저손실의 장점을 가지는 광통신용 소자로 이용할 수 있다.For example, light traveling in the horizontal direction in the waveguide may be radiated in the vertical direction by using a grating coupler. Bragg reflector reflects the light radiated below the grid combiner among the light radiated by the grid combiner in the vertical direction, and the intensity of light through constructive interference between the light radiated above the grid combiner and the light reflected by the Bragg reflector It can be used as an optical communication device having the advantages of improving the resolution and low loss of light by increasing the.
하지만, 이러한 기술은 단일 파장의 빛 에서만 보강 간섭이 일어날 수 있게 최적화되어 있다는 한계점이 있다.However, this technique has the limitation that it is optimized so that constructive interference can only occur in a single wavelength of light.
실시예들은 격자 결합기와 반사기 사이에 조절층을 위치시키고 조절층의 굴절률을 조절함으로써, 다중 파장의 빛 에서도 보강 간섭이 일어날 수 있으며 이로 인하여 빔 조정 분해능이 향상되는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a technique in which constructive interference can occur in multiple wavelengths of light by placing a control layer between the grating coupler and the reflector and adjusting the refractive index of the control layer, thereby improving beam steering resolution.
또한, 실시예들은 조절층의 굴절률이 조절층에 인가되는 전압에 응답하여 변함으로써, 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하는 기술을 제공할 수 있다.In addition, embodiments may provide a technique for adjusting the phase of the light emitted to the bottom of the grating coupler by changing the refractive index of the control layer in response to the voltage applied to the control layer.
또한, 실시예들은 조절층에 전압 인가를 위한 복수개의 전극을 각각 소정의 간격으로 이격되도록 형성함으로써, 조절층의 각 영역에 일정한 전압을 인가할 수 있으며 이로 인하여 조절층 전체에 일정한 굴절률을 유지할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.In addition, the embodiments are formed by a plurality of electrodes for applying a voltage to the control layer to be spaced at a predetermined interval, respectively, it is possible to apply a constant voltage to each region of the control layer, thereby maintaining a constant refractive index throughout the control layer Technology can be provided.
일 실시예에 따른 빔 조정 장치는, 도파로에서 입사된 빛을 방사하는 격자 결합기(grating coupler)와, 상기 격자 결합기가 방사하는 빛 중에서 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛을 반사하기 위한 반사기와, 상기 격자 결합기와 상기 반사기 사이에 위치하고, 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하기 위한 조절층을 포함한다.In one embodiment, a beam adjusting apparatus includes: a grating coupler for radiating light incident from a waveguide, a reflector for reflecting light radiated below the grating coupler among the light emitted by the grating coupler; And a control layer positioned between the grating coupler and the reflector and configured to adjust a phase of light radiated to the bottom of the grating coupler.
상기 조절층은, PN 접합 구조로 구현될 수 있다.The control layer may be implemented in a PN junction structure.
상기 조절층은, 인가되는 전압에 응답하여 굴절률이 변함으로써 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절할 수 있다.The control layer may adjust the phase of light emitted to the bottom of the grating coupler by changing the refractive index in response to the applied voltage.
상기 조절층은, P형 반도체로 동작하는 P(positive)영역과 N형 반도체로 동작하는 N(negative)영역 및 P영역과 N영역 사이에 위치하는 공핍(depletion)영역을 포함할 수 있다.The control layer may include a P (positive) region operating as a P-type semiconductor, a N (negative) region operating as an N-type semiconductor, and a depletion region located between the P region and the N region.
상기 장치는, 상기 조절층에 전압을 인가하기 위한 전극을 더 포함할 수 있다.The device may further comprise an electrode for applying a voltage to the control layer.
상기 전극은, 상기 P영역에 제1 전압을 인가하기 위한 제1 전극 및 상기 N영역에 제2 전압을 인가하기 위한 제2 전극을 포함할 수 있다.The electrode may include a first electrode for applying a first voltage to the P region and a second electrode for applying a second voltage to the N region.
상기 제1 전극은, 제1 비아(via)를 통해 상기 P영역과 접속하고, 상기 제2 전극은, 제2 비아(via)를 통해 상기 N영역에 접속할 수 있다.The first electrode may be connected to the P region through a first via, and the second electrode may be connected to the N region through a second via.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 격자 결합기의 클래딩(cladding)층 일면에 형성될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed on one surface of a cladding layer of the lattice coupler.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각은 소정의 간격으로 이격되는 복수개의 전극을 포함할 수 있다.Each of the first electrode and the second electrode may include a plurality of electrodes spaced at a predetermined interval.
상기 반사기는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector, DBR)일 수 있다.The reflector may be a distributed bragg reflector (DBR).
상기 반사기는, SiO2층과 Si층이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.The reflector may be formed by alternately stacking an SiO 2 layer and an Si layer.
상기 장치는, 상기 조절층에 인가되는 전압의 제어를 위한 전압 제어기를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a voltage controller for controlling the voltage applied to the regulating layer.
일 실시예에 따른 빔 조정 장치 제조방법은, 격자 결합기가 방사하는 빛 중에서 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛을 반사하기 위한 반사기를 기판 위에 형성하는 단계와, 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하기 위한 조절층을 상기 격자 결합기와 상기 반사기 사이에 형성하는 단계와, 상기 격자 결합기를 상기 조절층 위에 형성하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a beam steering apparatus includes: forming a reflector on a substrate for reflecting light emitted from a bottom of the grating coupler among light emitted by the grating coupler, and light emitted to the bottom of the grating coupler; Forming a control layer between the lattice coupler and the reflector for adjusting the phase of the lattice coupler; and forming the lattice coupler on the control layer.
상기 조절층을 형성하는 단계는, 상기 조절층을 PN 접합 구조로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the control layer may include forming the control layer in a PN junction structure.
상기 조절층은, 인가되는 전압에 응답하여 굴절률이 변함으로써 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절할 수 있다.The control layer may adjust the phase of light emitted to the bottom of the grating coupler by changing the refractive index in response to the applied voltage.
상기 PN 접합 구조로 형성하는 단계는, N형 반도체로 동작하는 N(negative)영역을 상기 반사기 위에 형성하는 단계, 상기 N영역 위에 공핍(depletion)영역을 형성하는 단계 및 상기 공핍영역 위에 P형 반도체로 동작하는 P(positive)영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the PN junction structure may include forming an N (negative) region acting as an N-type semiconductor on the reflector, forming a depletion region on the N region, and forming a P-type semiconductor on the depletion region. It may include forming a P (positive) region to operate as.
상기 제조방법은, 상기 조절층에 전압을 인가하기 위한 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include forming an electrode for applying a voltage to the control layer.
상기 전극을 형성하는 단계는, 상기 P영역에 제1 전압을 인가하기 위한 제1 전극을 형성하는 단계와, 상기 N영역에 제2 전압을 인가하기 위한 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the electrode may include forming a first electrode for applying a first voltage to the P region, and forming a second electrode for applying a second voltage to the N region. have.
상기 제1 전극은, 제1 비아(via)를 통해 상기 P영역과 접속하고, 상기 제2 전극은, 제2 비아(via)를 통해 상기 N영역에 접속할 수 있다.The first electrode may be connected to the P region through a first via, and the second electrode may be connected to the N region through a second via.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 격자 결합기의 클래딩(cladding)층의 일면에 형성될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed on one surface of a cladding layer of the lattice coupler.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각은 소정의 간격으로 이격되는 복수개의 전극을 포함할 수 있다.Each of the first electrode and the second electrode may include a plurality of electrodes spaced at a predetermined interval.
상기 반사기는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector, DBR)일 수 있다.The reflector may be a distributed bragg reflector (DBR).
상기 반사기를 기판위에 형성하는 단계는, 상기 기판 위에 SiO2층과 Si층을 교대로 적층하여 상기 반사기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the reflector on the substrate may include forming the reflector by alternately stacking an SiO 2 layer and an Si layer on the substrate.
상기 제조방법은, 상기 조절층에 인가되는 전압의 제어를 위한 전압 제어기를 상기 전극에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include connecting a voltage controller for controlling the voltage applied to the control layer to the electrode.
도 1은 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장 별 빛의 종축 방사각 의 변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 격자 결합기에 입사하는 빛의 위상에 따르는 빛의 횡축 방사각 의 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 격자 결합기에서 빛의 파장 및 위상에 따른 빛의 종축 및 횡축 방사각이 변화하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 격자 결합기의 격자 주기에 따라 빛이 방사되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장에 따라 격자 결합기에서 빛이 방사하는 각도의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 (a) 파장 변화에 따른 빛의 Far-field, (b) 세 개의 다른 파장에 따른 빛의 세기를 방사 각도에 나타낸 도면이다.
도 7은 단일 파장의 빛이 보강 간섭을 하도록 격자 결합기 하부에 브래그 반사기를 집적한 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 브래그 반사기를 이용하여 빛의 분해능이 향상된 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 빔(beam) 조정 장치의 사시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 평면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 정면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 정면 단면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 정면 단면도이다.
도 16는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 평면 확대도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면 단면도이다.
도 18은 조절층의 굴절률 변화 전과 변화 후의 방사하는 빛의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a longitudinal axis of the radiation of light incident on the grating coupler according to the wavelength The figure which shows the change of.
2 is the abscissa radial angle of light depending on the phase of light incident on the grating coupler. The figure which shows the change of.
3 is a view showing that the longitudinal axis and the horizontal axis radiation angle of the light changes according to the wavelength and phase of the light in the grating coupler.
4 is a view showing a state in which light is radiated according to the lattice period of the lattice combiner.
5 is a view showing a change in the angle of light emitted from the grating coupler according to the wavelength of light incident on the grating coupler.
6 is a diagram showing (a) Far-field of light according to the wavelength change, and (b) the intensity of light according to three different wavelengths in the emission angle.
FIG. 7 illustrates the integration of a Bragg reflector under the grating coupler to allow constructive interference of light of a single wavelength.
FIG. 8 is a diagram illustrating an improvement in light resolution using a Bragg reflector.
9 is a perspective view of a beam adjusting apparatus according to an embodiment.
10 is a plan view of a beam steering apparatus according to an embodiment.
11 is a side view of a beam steering apparatus according to an embodiment.
12 is a front view of a beam adjusting apparatus according to an embodiment.
13 is a side cross-sectional view of the beam steering apparatus according to one embodiment.
14 is a front sectional view of the beam adjusting apparatus according to one embodiment.
15 is a front sectional view of the beam adjusting apparatus according to one embodiment.
16 is an enlarged plan view of a beam steering apparatus according to an embodiment.
17 is a side cross-sectional view of the beam conditioning apparatus according to one embodiment.
18 is a view showing a pattern of the emitted light before and after the change in the refractive index of the control layer.
19 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a beam adjusting apparatus, according to an embodiment.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments so that the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It is to be understood that all changes, equivalents, and substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of description and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are for the purpose of distinguishing one component from another component only, for example, without departing from the scope of rights in accordance with the concepts of the embodiment, the first component may be named a second component, and similarly The second component may also be referred to as a first component.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the embodiment, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
이하에서, 수평방향은 격자 결합기에 입사(input)하는 빛의 방향(z축, 도 1 참조)으로 정의하고, 수직방향과 종축 및 횡축은 모두 수평방향을 기준으로 정의한다.Hereinafter, the horizontal direction is defined as the direction of light incident on the grating coupler (z axis, see FIG. 1), and the vertical direction, the vertical axis, and the horizontal axis are all defined based on the horizontal direction.
도 1은 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장별 빛의 종축 방사각 의 변화를 나타낸 도면이다.1 is a longitudinal emission angle of light for each wavelength of light incident on a grating coupler. The figure which shows the change of.
도 1을 참조하면, 격자 결합기에 λ1, λ2, λ3, …λn과 같이 각기 다른 파장의 빛이 입사할 때, 격자 결합기가 방사하는 빛의 방사 각도 는 빛의 파장마다 달라진다. 이는, 격자 결합기의 위상 정합 조건(phase matching condition)에 의해 격자 결합기에서 방사하는 빛의 방사 각도가 빛의 파장(λ)에 종속되기 때문이다. 이에 관하여는 아래에서 도 4와 함께 상세히 설명하도록 한다.Referring to Fig. 1, the lattice coupler has λ 1 , λ 2 , λ 3 ,... The emission angle of light emitted by the grating coupler when different wavelengths of light are incident, such as λ n Depends on the wavelength of the light. This is because the angle of radiation of light emitted from the grating coupler is dependent on the wavelength of light λ by the phase matching condition of the grating coupler. This will be described in detail with reference to FIG. 4 below.
또한, 도파로에서 진행하여 격자 결합기로 입사(input)하는 빛의 방향이 수평방향이면, 격자 결합기는 빛을 수직방향으로 방사한다. 따라서, 격자 결합기가 방사하는 빛의 종축 방사각 는 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장(λ) 변화를 통해 조절될 수 있다.In addition, when the direction of the light traveling in the waveguide and entering the grating coupler is in the horizontal direction, the grating coupler emits light in the vertical direction. Thus, the longitudinal radial angle of the light emitted by the lattice combiner May be adjusted by changing a wavelength λ of light incident on the grating coupler.
도 2는 격자 결합기에 입사하는 빛의 위상에 따르는 빛의 횡축 방사각 의 변화를 나타낸 도면이다.2 is the abscissa radial angle of light depending on the phase of light incident on the grating coupler. The figure which shows the change of.
격자 결합기에 입사하는 빛의 위상(Φ1, Φ2, Φ3, … Φn)에 따라서 격자 결합기가 방사하는 빛의 방사 각도 Ψ는 달라진다. 각각의 격자 결합기가 방사하는 빛은 자유공간에서 빛의 간섭이 발생한다. 위상 조절기를 통해 격자 결합기에 입사하는 빛의 위상이 변화하게 되면, 격자 결합기가 방사하는 빛은 횡축으로 방사각이 변화된다. 따라서, 격자 결합기가 방사하는 빛의 횡축 방사각 Ψ는 격자 결합기에 입사하는 빛의 위상(Φ) 변화를 통해 조절될 수 있다.The radiation angle Ψ of the light emitted by the grating coupler varies depending on the phases of light incident on the grating coupler (Φ 1 , Φ 2 , Φ 3 ,... Φ n ). The light emitted by each lattice combiner causes interference of light in free space. When the phase of light incident on the grating coupler changes through the phase adjuster, the light emitted by the grating coupler changes its radiation angle along the horizontal axis. Therefore, the horizontal axis of radiation Ψ of the light emitted by the grating coupler can be adjusted by changing the phase Φ of light incident on the grating coupler.
도 3은 빛의 파장 및 위상에 따른 빛의 종축 및 횡축 방사각이 변화하는 것을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing that the longitudinal and horizontal axis radiant angles of light change according to the wavelength and phase of light.
도 3은 여러 개의 격자 결합기가 정렬된 것을 나타낸다. 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장 변화에 따른 종축 방사각 θ의 변화 및 위상 변화에 따른 횡축 방사각 Ψ의 변화를 알 수 있다. 따라서, 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장(λ)과 위상(Φ)을 조절하게 되면, 종축과 횡축 방향으로 빛의 방사 각도()를 조절할 수 있게 된다. 격자 결합기의 기본 원리는 격자 결합기에 입사한 빛의 회절 현상을 통해 빛이 방사되는 것이다.3 shows that several lattice combiners are aligned. It can be seen that the change in the longitudinal radiation angle θ according to the wavelength change of the light incident on the grating coupler and the change in the transverse radiation angle Ψ according to the phase change. Therefore, when the wavelength λ and the phase Φ of the light incident on the grating coupler are adjusted, the emission angle of the light in the longitudinal axis and the horizontal axis direction ( ) Can be adjusted. The basic principle of the grating coupler is that light is emitted through the diffraction phenomenon of light incident on the grating coupler.
도 4는 격자 결합기의 격자 주기에 따라 빛이 방사되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 격자 결합기에 입사하는 빛의 파장에 따라 격자 결합기에서 빛이 방사하는 각도의 변화를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a state in which light is radiated according to the lattice period of the grating coupler, Figure 5 is a view showing a change in the angle of the light emitted from the grating coupler in accordance with the wavelength of light incident on the grating coupler.
도 4를 참조하면, 빛은 도파로를 통해 격자 결합기에 입사(input)하게 되고, 위상 정합 조건(phase matching condition)의 회절 현상을 통해 빛이 방사된다. 아래의 수학식 1은 위상 정합 조건을 표현한 것이다.Referring to FIG. 4, light enters a grating coupler through a waveguide, and light is emitted through a diffraction phenomenon of a phase matching condition.
[수학식 1][Equation 1]
는 파수, 는 격자 결합기의 유효 굴절률, 는 자유공간에서 굴절률, 는 방사하는 빛의 각도, 은 회절 차수, 는 격자 결합기의 격자 주기이다. 격자 결합기에서 회절을 통해 방사하는 빛은 1 차수로 이용할 때 많은 빛을 방사할 수 있기 때문에 은 1, 자유공간에서 굴절률 는 1, 파수 는 이다. 이때 수학식 1에서 좌변을 종축 방사각 로 정리하면 아래의 수학식 2가 된다. Is a watchtower, Is the effective refractive index of the lattice coupler, Is the refractive index in free space, Is the angle of the emitted light, Silver diffraction orders, Is the lattice period of the lattice combiner. Because the light emitted by diffraction in the lattice combiner can emit a lot of light when used in the first order Is 1, the refractive index in free space Is 1, the guard Is to be. At this time, the left side of the longitudinal axis in the
[수학식 2][Equation 2]
격자 결합기의 격자 주기 와 격자 결합기의 유효 굴절률 는 일정하기 때문에 방사하는 빛의 각도 는 빛의 파장 의 변화에 따라 달라지게 된다.Grid cycle of grid combiner Refractive index of the lattice coupler with Is a constant angle of light The wavelength of light It depends on the change.
도 5를 참조하면, 격자 결합기에서 빛의 파장 에 따라 방사하는 빛의 각도 가 변화하는 것을 알 수 있다. 회절 차수가 1로 고정임에도 불구하고, 빛의 방사 각도는 빛의 파장 변화에 따라 달라지게 된다. 이때, 빛은 격자 결합기의 상부만이 아니라 하부로도 방사된다.Referring to Figure 5, the wavelength of light in the grating combiner The angle of light emitted by You can see that changes. Although the diffraction order is fixed at 1, the emission angle of the light depends on the wavelength change of the light. At this time, light is emitted not only to the top of the grating coupler but also to the bottom.
도 6은 (a) 파장 변화에 따른 빛의 far-field, (b) 세 개의 다른 파장(1520 nm, 1550 nm, 1580 nm)에 따른 빛의 세기(normalized efficiency)를 방사 각도(radiation angle)에 나타낸 도면이다.FIG. 6 shows (a) the far-field of light as a change in wavelength, and (b) the normalized efficiency of light at three different wavelengths (1520 nm, 1550 nm, 1580 nm) to the radiation angle. The figure shown.
도 6을 참조하면, 각각의 빛의 파장에 따라 격자 결합기에서 방사되는 빛의 세기가 가장 센 빛의 방사 각도가 존재하며, 빛의 세기가 가장 센 빛의 방사 각도를 기준으로 빛의 방사 각도가 양 옆으로 멀어질 때 빛의 세기는 줄어들게 된다. 즉, 빔 조정을 하기 위해서는 빛이 단일 파장에서 단일 방사 각도로 방사되어야 빛의 세기가 세지므로, 빛의 분해능을 향상시키기 위해서는 빛이 단일 방사 각도로 방사되도록 조절해주어야 한다.Referring to FIG. 6, a radiation angle of light having the strongest light intensity emitted from the lattice combiner according to each wavelength of light exists, and a radiation angle of light based on the emission angle of light having the strongest light intensity is present. As you move to the sides, the light intensity decreases. That is, in order to adjust the beam, light must be emitted at a single emission angle at a single wavelength to increase the intensity of light. Therefore, in order to improve the resolution of light, the light must be adjusted to emit at a single emission angle.
도 7은 단일 파장의 빛이 보강 간섭을 하도록 격자 결합기 하부에 브래그 반사기를 집적한 것을 나타낸 도면이다.FIG. 7 illustrates the integration of a Bragg reflector under the grating coupler to allow constructive interference of light of a single wavelength.
빛이 격자 결합기에 입사(input)하면, 격자 결합기는 빛을 격자 결합기의 상부 및 하부로 방사한다. 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛은 이용할 수 없는 손실이다.When light enters the grating coupler, the grating coupler emits light to the top and bottom of the grating coupler. Light emitted to the bottom of the lattice combiner is an unavailable loss.
하지만, 격자 결합기 하부에 브래그 반사기를 집적하면 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛을 브래그 반사기가 반사하게 되고, 반사된 빛과 격자 결합기의 상부로 방사된 빛이 다시 합쳐지게 된다. 이때, 격자 결합기 상부로 방사된 빛과 브래그 반사기가 반사한 빛이 동위상일 경우, 두 빛이 보강 간섭(constructive interference)을 하게 되어 격자 결합기의 상부로 방사되는 빛의 세기를 증가시킨다. 이때, 브래그 반사기가 반사한 빛의 위상은 격자 결합기 하부에서 빛이 진행하는 거리 DR에 따라 결정되며, 빛의 파장에 따라 DR을 조절해 주어야 격자 결합기의 상부로 방사된 빛과 브래그 반사기가 반사한 빛이 동위상을 가질 수 있게 된다.However, when the Bragg reflector is integrated below the grating coupler, the Bragg reflector reflects the light emitted to the bottom of the grating coupler, and the reflected light and the light radiated to the top of the grating coupler are recombined. At this time, when the light radiated to the grating coupler and the light reflected by the Bragg reflector are in phase, the two lights undergo constructive interference to increase the intensity of light radiated to the top of the grating coupler. At this time, the phase of the light reflected by the Bragg reflector is determined according to the distance D R traveled by the light from the bottom of the grating coupler, and the D R is adjusted according to the wavelength of the light. The reflected light can be in phase.
브래그 반사기를 이용한 결과, 격자 결합기 상부로 방사된 빛과 브래그 반사기가 반사한 빛이 동위상을 가지고 보강 간섭하게 되면 빛의 분해능이 좋아지게 된다.As a result of using the Bragg reflector, when the light radiated above the lattice coupler and the light reflected by the Bragg reflector have constructive interference with in-phase, the resolution of the light is improved.
하지만, DR이 고정된 거리일 경우, 하나의 빛의 파장에서만 격자 결합기 상부로 방사된 빛과 브래그 반사기가 반사한 빛이 보강 간섭할 수 있게 되고 빛의 파장이 달라지게 되면 두 빛 간의 위상이 달라져 보강 간섭을 할 수 없게 된다.However, if D R is a fixed distance, the light emitted from the top of the grating coupler and the light reflected by the Bragg reflector can constructively interfere with only one wavelength of light. It becomes different and cannot make constructive interference.
도 8은 브래그 반사기를 이용하여 빛의 분해능이 향상된 것을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an improvement in light resolution using a Bragg reflector.
도 8은 1550 nm 파장의 빛인 경우, 격자 결합기에 브래그 반사기를 집적하지 않은 경우의 빛의 방사 패턴(w/ reflector)과 브래그 반사기를 집적한 경우의 빛의 방사 패턴(w/o reflector)을 비교하였다. 빛의 패턴을 살펴보면, 격자 결합기에 브래그 반사기를 집적한 경우 빛의 분해능이 향상된 것을 확인할 수 있다. FIG. 8 compares the radiation pattern (w / o reflector) when the Bragg reflector is integrated with the radiation pattern (w / o reflector) when the Bragg reflector is not integrated in the lattice combiner for light having a wavelength of 1550 nm. It was. Looking at the light pattern, it can be seen that the resolution of the light is improved when the Bragg reflector is integrated in the lattice coupler.
하지만, 단순히 격자 결합기에 브래그 반사기를 집적한 것은, 격자 결합기 하부에서 빛이 진행하는 거리 DR(도 7 참조)이 고정되어 특정 파장의 빛에서만 빛의 보강 간섭이 일어나고, 다른 파장의 빛은 보강 간섭이 일어나지 않는다.However, simply integrating the Bragg reflector into the grating coupler means that the distance D R (see FIG. 7) of the light travels below the grating coupler is fixed, resulting in constructive interference of light only at light of a particular wavelength, and reinforcing light of other wavelengths. No interference
실시예들은 격자 결합기와 반사기 사이에 조절층을 위치시킴으로써, 다중 파장의 빛 에서도 보강 간섭을 일으킬 수 있으며 이로 인하여 빔 조정 분해능이 향상되는 기술을 제공하고자 한다. 이하에서는 이를 상세히 설명한다.Embodiments seek to provide a technique by placing a control layer between the grating coupler and the reflector, which can cause constructive interference even in multiple wavelengths of light, thereby improving beam steering resolution. This will be described in detail below.
도 9는 일 실시예에 따른 빔(beam) 조정 장치의 사시도이고, 도 10는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 평면도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면도이고, 도 12은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 정면도이고, 도 13는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면 단면도이다.9 is a perspective view of a beam adjusting apparatus according to an embodiment, FIG. 10 is a plan view of a beam adjusting apparatus according to an embodiment, FIG. 11 is a side view of a beam adjusting apparatus according to an embodiment, and FIG. 12. Is a front view of the beam adjusting apparatus according to one embodiment, and FIG. 13 is a side sectional view of the beam adjusting apparatus according to the embodiment.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 빔 조정 장치(100)는 크게 격자 결합기(200), 조절층(300), 반사기(400)를 포함한다.9 to 13, the
빔 조정 장치(100)는 빔 조정 장치(100)에서 방사하는 빛의 양을 증가시킴으로써 빛의 손실이 적은 장점을 가지는 광통신용 소자로 이용될 수 있다. 여기에서 빔(beam)이란 파장과 위상을 갖는 빛 또는 빛줄기 등을 의미할 수 있다. 또한, 빔 조정 장치(100)에서 방사하는 빛의 양은 보강 간섭(constructive interference)을 통해 증가될 수 있다.The
격자 결합기(200)는 도파로(미도시)에서 입사하는 빛을 방사하는 역할을 할 수 있다. 격자 결합기(200)는 수평방향으로 진행하는 빛을 수직방향으로 방사할 수 있다. 이때, 격자 결합기(200)에 입사하는 빛의 파장에 따라 빛의 종축 방사각이 변화할 수 있다.The
격자 결합기(200)는 격자층(210) 및 클래딩(cladding; 220)층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격자층(210)은 Si층으로 구현할 수 있으며 클래딩(220)층은 SiO2층으로 구현할 수 있다.
조절층(300)은 격자 결합기(200)와 반사기(400) 사이에 위치하고, 격자 결합기(200)의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절할 수 있다. 예를 들어, 조절층(300)은 인가되는 전압에 응답하여 굴절률이 변함으로써 격자 결합기(200)의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절할 수 있다.The
조절층(300)은 PN 접합 구조로 구현될 수 있다. 조절층(300)은 P형 반도체로 동작하는 P(positive)영역(310), N형 반도체로 동작하는 N(negative)영역(330) 및 P영역(310)과 N영역(330) 사이에 위치하는 공핍(depletion)영역(320)을 포함할 수 있다.The
반사기(400)는 격자 결합기(200)가 방사하는 빛 중에서 격자 결합기(200)의 하부로 방사되는 빛을 반사할 수 있다.The
일 예로, 상기 반사기(400)는 굴절률이 다른 유전층들을 교대로 적층한 반사기, 즉 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector, DBR)일 수 있다. As an example, the
다른 예로, 반사기(400)는 SiO2층과 Si층이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 조절층(300)과 접촉하는 층은 조절층(300)과의 양호한 접합을 위해 SiO2층으로 형성될 수 있다.As another example, the
도 14는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 정면 단면도이고, 도 15는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 평면 확대도이고, 도 16는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면 단면도이다.14 is a front cross-sectional view of the beam adjusting apparatus according to an embodiment, FIG. 15 is a plan enlarged view of the beam adjusting apparatus according to an embodiment, and FIG. 16 is a side cross-sectional view of the beam adjusting apparatus according to the embodiment.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 빔 조정 장치(100)는 전극(500) 및 전압 제어기(600)를 더 포함할 수 있다.14 to 16, the
전극(500)은, 조절층(300)에 전압을 인가할 수 있다. The
전극(500)은 P영역(310)에 제1 전압을 인가하기 위한 제1 전극(510) 및 N영역(330)에 제2 전압을 인가하기 위한 제2 전극(520)을 포함할 수 있다. 제1 전극(510)은 제1 비아(via; 511)를 통해 P영역(310)과 접속할 수 있고, 제2 전극(520)은 제2 비아(521)를 통해 N영역(330)에 접속할 수 있다.The
제1 전극(510) 및 제2 전극(520)은 격자 결합기(200)의 SiO2층 일면에 형성될 수 있다. 제1 전극(510) 및 제2 전극(520)은 격자 결합기(200)의 클래딩층(220), 즉 SiO2층 일면에 형성될 수 있다.The
도 16 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 전극(510) 및 제2 전극(520) 각각이 하나의 전극으로 구현될 수 있지만, 도 16 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 전극(510) 및 제2 전극(520) 각각은 소정의 간격으로 이격되는 복수개의 전극을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 16A, each of the
조절층(300)에 접속하는 전극(500)이 하나의 전극으로 조절층(300)과 접속되어 있으면 조절층(300)의 각 영역에 전류가 고르게 전달되지 않을 수 있다. 이에 비해, 복수 개의 전극은 조절층(300)의 각 영역에 동일한 전압을 효과적으로 인가할 수 있다. 이때, 조절층에 접속된 복수개의 전극에는 복수개의 전원이 개별적으로 연결될 수 있다.When the
전압 제어기(600)는, 조절층(300)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 전압 제어기(600)는 전극(500)과 연결될 수 있다. 전압 제어기(600)는 조절층(300)에 인가되는 전압을 제어함으로써 조절층의 굴절률을 변화시킬 수 있다.The voltage controller 600 may control the voltage applied to the
도 17은 일 실시예에 따른 빔 조정 장치의 측면 단면도이고, 도 18은 조절층의 굴절률 변화 전과 변화 후의 방사하는 빛의 패턴을 나타낸 도면이다.17 is a side cross-sectional view of a beam adjusting apparatus according to an embodiment, and FIG. 18 is a view illustrating a pattern of radiating light before and after a change in refractive index of the adjusting layer.
도 17은 각기 다른 빛의 파장(λ1 λ2)에 따라 조절층(300)에 인가되는 전압 제어를 통해 조절층(300)의 굴절률을 조절하고, 이에 따라 각기 다른 빛의 파장(λ1 λ2)에서 모두 보강 간섭이 발생하는 모습을 나타낸 도면이다. 조절층(300)에 인가하는 전압을 빛의 파장별로 다르게 인가함으로써 조절층(300)의 굴절률이 변화하고, 이로 인해 반사기(400)가 반사한 빛은 격자 결합기(200) 상부로 방사된 빛과 동위상을 가지게 되어 보강 간섭이 일어나게 되고, 이에 따라 빔 조절의 분해능이 향상된다. 즉, 두 빛이 보강 간섭하여 최종적으로 격자 결합기(200)의 상부로 방사되는 빛의 세기가 커지게 된다.Figure 17 respectively according to the wavelength (λ 1 λ 2) of the other light through the voltage control is applied to the
도 18은 1520 nm 파장의 빛에서 조절층(300)에 전압을 인가하여 굴절률(nPN)을 변화시키기 전(before nPN control)과 변화시킨 후(after nPN control) 방사하는 빛의 패턴을 나타낸 도면이다. 이때, 격자 결합기(200)와 반사기(400) 사이의 거리는 1550 nm 파장의 빛에서 보강 간섭이 발생하도록 고정하였다. 실험 결과, 조절층(300)의 굴절률(nPN)을 변화시키지 않았을 때 빛의 분해능에 비해, 조절층(300)의 굴절률(nPN)을 변화시켰을 때 빛의 분해능이 향상된 것을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과를 토대로, 조절층(300)의 굴절률(nPN)을 빛의 파장별로 조절한다면 모든 빛의 파장에서 분해능을 향상시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.18 is a pattern of light before changing the refractive index (n PN) by applying a voltage to the
도 19는 일 실시예에 따른 빔 조정 장치 제조방법을 나타낸 순서도이다.19 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a beam adjusting apparatus, according to an embodiment.
도 19를 참조하면, 격자 결합기가 방사하는 빛 중에서 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛을 반사하기 위한 반사기를 기판 위에 형성한다(1910). 예를 들어, 반사기는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector, DBR)로 구현될 수 있다. 다른 예를 들어, 반사기는 기판위에 SiO2층과 Si층을 교대로 적층하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 19, a reflector for reflecting light emitted from a lower portion of the grating coupler among the light emitted by the grating coupler is formed on the substrate (1910). For example, the reflector may be implemented with a distributed bragg reflector (DBR). In another example, the reflector may be formed by alternately stacking an SiO 2 layer and an Si layer on a substrate.
격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하기 위한 조절층을 격자 결합기와 반사기 사이에 형성한다(1920). 예를 들어, 조절층은 PN 접합 구조로 형성될 수 있다. 또한, PN 접합 구조는 N형 반도체로 동작하는 N(negative)영역을 반사기 위에 형성하고 N영역 위에 공핍(depletion)영역을 형성하며 공핍영역 위에 P형 반도체로 동작하는 P(positive)영역을 형성함으로써 구현할 수 있다. 조절층은 인가되는 전압에 응답하여 굴절률이 변함으로써 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절할 수 있다.An adjusting layer is formed between the grating coupler and the reflector (1920) to control the phase of the light emitted to the bottom of the grating coupler. For example, the control layer may be formed of a PN junction structure. In addition, the PN junction structure forms an N (negative) region that operates as an N-type semiconductor on the reflector, forms a depletion region above the N region, and forms a P (positive) region that operates as a P-type semiconductor on the depletion region. Can be implemented. The adjustment layer may adjust the phase of light emitted to the bottom of the grating coupler by changing the refractive index in response to the applied voltage.
격자 결합기를 조절층 위에 형성한다(1930).The lattice coupler is formed over the adjusting layer (1930).
조절층에 전압을 인가하기 위한 전극을 형성한다(1940). 예를 들어, 전극은 P영역에 제1 전압을 인가하기 위한 제1 전극을 형성하고, N영역에 제2 전압을 인가하기 위한 제2 전극을 형성함으로써 구현할 수 있다. 또한 제1 전극은 제1 비아(via)를 통해 P영역과 접속하고, 제2 전극은 제2 비아(via)를 통해 N영역에 접속할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 제1 전극 및 제2 전극은 격자 결합기의 클래딩(cladding)층의 일면에 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 소정의 간격으로 이격되는 복수개의 전극을 포함할 수 있다.An electrode for applying a voltage to the control layer is formed (1940). For example, the electrode may be implemented by forming a first electrode for applying the first voltage to the P region and forming a second electrode for applying the second voltage to the N region. In addition, the first electrode may be connected to the P region through the first via, and the second electrode may be connected to the N region through the second via. In another embodiment, the first electrode and the second electrode may be formed on one surface of the cladding layer of the lattice coupler. In addition, each of the first electrode and the second electrode may include a plurality of electrodes spaced apart by a predetermined interval.
조절층에 인가되는 전압의 제어를 위한 전압 제어기를 전극에 연결한다(1950).A voltage controller for controlling the voltage applied to the control layer is connected to the electrode (1950).
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or, even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.
Claims (24)
상기 격자 결합기가 방사하는 빛 중에서 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛을 반사하기 위한 반사기;
상기 격자 결합기와 상기 반사기 사이에 위치하고, 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하기 위한 조절층; 및
상기 조절층에 전압을 인가하기 위한 복수의 전극
을 포함하고,
상기 복수의 전극 각각은 소정의 간격으로 이격되는 빔 조정 장치.
A grating coupler for emitting light incident from the waveguide;
A reflector for reflecting light emitted from the lattice coupler to the bottom of the lattice coupler;
An adjusting layer positioned between the grating coupler and the reflector and configured to adjust a phase of light emitted below the grating coupler; And
A plurality of electrodes for applying a voltage to the control layer
Including,
And each of the plurality of electrodes is spaced at a predetermined interval.
상기 조절층은 PN 접합 구조로 구현되는
빔 조정 장치.
The method of claim 1,
The control layer is implemented with a PN junction structure
Beam adjusting device.
상기 조절층은,
인가되는 전압에 응답하여 굴절률이 변함으로써 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하는
빔 조정 장치.
The method of claim 1,
The control layer,
The refractive index changes in response to the applied voltage to adjust the phase of light radiated to the bottom of the grating coupler.
Beam adjusting device.
상기 조절층은,
P형 반도체로 동작하는 P(positive)영역;
N형 반도체로 동작하는 N(negative)영역; 및
P영역과 N영역 사이에 위치하는 공핍(depletion)영역
을 포함하는 빔 조정 장치.
The method of claim 2,
The control layer,
A P (positive) region operating as a P-type semiconductor;
An N (negative) region operating as an N-type semiconductor; And
Depletion region located between P region and N region
Beam adjusting device comprising a.
상기 복수의 전극은,
상기 P영역에 제1 전압을 인가하기 위한 제1 전극들; 및
상기 N영역에 제2 전압을 인가하기 위한 제2 전극들
을 포함하는 빔 조정 장치.
The method of claim 4, wherein
The plurality of electrodes,
First electrodes for applying a first voltage to the P region; And
Second electrodes for applying a second voltage to the N region
Beam adjusting device comprising a.
상기 제1 전극들은,
제1 비아(via)를 통해 상기 P영역과 접속하고,
상기 제2 전극들은,
제2 비아(via)를 통해 상기 N영역에 접속하는
빔 조정 장치.
The method of claim 6,
The first electrodes,
Connect to the P region through a first via,
The second electrodes,
Connecting to the N region through a second via
Beam adjusting device.
상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 상기 격자 결합기의 클래딩(cladding)층 일면에 형성되는
빔 조정 장치.
The method of claim 6,
The first electrodes and the second electrodes are formed on one surface of the cladding layer of the lattice coupler.
Beam adjusting device.
상기 반사기는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector, DBR)인
빔 조정 장치.
The method of claim 1,
The reflector is a distributed bragg reflector (DBR)
Beam adjusting device.
상기 반사기는,
SiO2층과 Si층이 교대로 적층되어 형성되는
빔 조정 장치.
The method of claim 1,
The reflector,
SiO 2 layer and Si layer are formed by alternately stacked
Beam adjusting device.
상기 조절층에 인가되는 전압의 제어를 위한 전압 제어기
를 더 포함하는 빔 조정 장치.
The method of claim 1,
Voltage controller for controlling the voltage applied to the control layer
Beam adjusting device further comprising.
상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하기 위한 조절층을 상기 격자 결합기와 상기 반사기 사이에 형성하는 단계;
상기 격자 결합기를 상기 조절층 위에 형성하는 단계; 및
상기 조절층에 전압을 인가하기 위한 복수의 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 전극 각각은 소정의 간격으로 이격되는 빔 조정 장치 제조방법.
Forming a reflector on a substrate for reflecting light emitted from the grid combiner to the bottom of the grid combiner;
Forming an adjusting layer between the grating coupler and the reflector to adjust the phase of light emitted to the bottom of the grating coupler;
Forming the lattice coupler on the control layer; And
Forming a plurality of electrodes for applying a voltage to the control layer
Including,
And each of the plurality of electrodes is spaced at a predetermined interval.
상기 조절층을 형성하는 단계는,
상기 조절층을 PN 접합 구조로 형성하는 단계
를 포함하는 빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 13,
Forming the control layer,
Forming the control layer into a PN junction structure
Beam adjusting device manufacturing method comprising a.
상기 조절층은,
인가되는 전압에 응답하여 굴절률이 변함으로써 상기 격자 결합기의 하부로 방사되는 빛의 위상을 조절하는
빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 13,
The control layer,
The refractive index changes in response to the applied voltage to adjust the phase of light radiated to the bottom of the grating coupler.
Method of manufacturing beam adjusting device.
상기 PN 접합 구조로 형성하는 단계는,
N형 반도체로 동작하는 N(negative)영역을 상기 반사기 위에 형성하는 단계;
상기 N영역 위에 공핍(depletion)영역을 형성하는 단계; 및
상기 공핍영역 위에 P형 반도체로 동작하는 P(positive)영역을 형성하는 단계
를 포함하는 빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 14,
Forming the PN junction structure,
Forming an N (negative) region on the reflector to operate as an N-type semiconductor;
Forming a depletion region on the N region; And
Forming a P (positive) region to operate as a P-type semiconductor on the depletion region
Beam adjusting device manufacturing method comprising a.
상기 복수의 전극을 형성하는 단계는,
상기 P영역에 제1 전압을 인가하기 위한 제1 전극들을 형성하는 단계; 및
상기 N영역에 제2 전압을 인가하기 위한 제2 전극들을 형성하는 단계
를 포함하는 빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 16,
Forming the plurality of electrodes,
Forming first electrodes for applying a first voltage to the P region; And
Forming second electrodes for applying a second voltage to the N region;
Beam adjusting device manufacturing method comprising a.
상기 제1 전극들은,
제1 비아(via)를 통해 상기 P영역과 접속하고,
상기 제2 전극들은,
제2 비아(via)를 통해 상기 N영역에 접속하는
빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 18,
The first electrodes,
Connect to the P region through a first via,
The second electrodes,
Connecting to the N region through a second via
Method of manufacturing beam adjusting device.
상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 상기 격자 결합기의 클래딩(cladding)층의 일면에 형성되는
빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 18,
The first electrodes and the second electrodes are formed on one surface of the cladding layer of the grating coupler
Method of manufacturing beam adjusting device.
상기 반사기는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector, DBR)인
빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 13,
The reflector is a distributed bragg reflector (DBR)
Method of manufacturing beam adjusting device.
상기 반사기를 기판위에 형성하는 단계는,
상기 기판 위에 SiO2층과 Si층을 교대로 적층하여 상기 반사기를 형성하는 단계
를 포함하는 빔 조정 장치 제조방법.
The method of claim 13,
Forming the reflector on the substrate,
Alternately stacking an SiO 2 layer and an Si layer on the substrate to form the reflector
Beam adjusting device manufacturing method comprising a.
상기 조절층에 인가되는 전압의 제어를 위한 전압 제어기를 상기 복수의 전극에 연결하는 단계
를 더 포함하는 빔 조정 장치 제조방법.The method of claim 13,
Connecting a voltage controller for controlling the voltage applied to the control layer to the plurality of electrodes
Beam adjusting device manufacturing method further comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180102743A KR102071143B1 (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Apparatus including pn junction structure layer for enhancement on beam steering resolution and method manufacturing the same |
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KR102071143B1 true KR102071143B1 (en) | 2020-01-29 |
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ID=69322219
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Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102071143B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000151014A (en) * | 1998-11-05 | 2000-05-30 | Toshiba Corp | Optical function element and optical communication device |
JP5171538B2 (en) * | 2008-10-17 | 2013-03-27 | ファイベスト株式会社 | Optical modulator and tunable laser module |
JP2015165567A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-17 | 光引研創股▲ふん▼有限公司 | Grating based optical transmitter and method for fabricating the same |
KR101725637B1 (en) * | 2015-06-10 | 2017-04-11 | 홍익대학교 산학협력단 | Optical signal coupling appratus and method using grating-to-grating coupler having bandwidth performance enhancement |
-
2018
- 2018-08-30 KR KR1020180102743A patent/KR102071143B1/en active IP Right Grant
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