KR102300860B1 - 고출력 위상 천이 분포 궤환 레이저 다이오드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위상 천이 분포 궤환 레이저 다이오드를 개시한다. 그의 레이저 다이오드는 레이저 다이오드 영역과 위상 조절 영역을 갖는 기판과, 상기 기판 상의 도파로 층과, 상기 도파로 층 상의 클래드 층과, 상기 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내의 그레이팅과, 상기 레이저 다이오드 영역에 인접하는 상기 기판, 상기 도파로 층 및 상기 클레드 층의 일측 측벽에 배치되는 무반사막과, 상기 위상 조절 영역에 인접하는 상기 기판, 상기 도파로 층 및 상기 클래드 층의 타측 측벽에 배치되는 고반사막을 포함한다.

Description

고출력 위상 천이 분포 궤환 레이저 다이오드{High output power quarter-wavelength shifted distributed feedback laser diode}
본 발명은 레이저에 관한 것으로, 보다 구체적으로 위상 천이 분포 궤환 레이저 다이오드에 관한 것이다.
반도체 레이저는 광통신 및 센서 등의 응용 분야로 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 통신용 반도체 레이저는 저전력, 고속동작, 및 단일모드 발진 등의 요구 특성 외에도, 안정적인 튜닝 특성 및 고출력 특성이 요구되고 있다. 안정적인 튜닝 특성의 반도체 레이저는 브랙 반사형(DBR: distributed Bragg reflection) 레이저와, 분포 궤환(DFB: distributed feedback) 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 그 중에 분포 궤환 레이저 다이오드는 높은 단일모드 수율을 장점으로 갖는 λ/4 위상천이 분포 궤환 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 모드 호핑 없이 연속적인 파장가변이 가능하고, 우수한 측모드 억제율(SMSR)을 획득할 수 있는 분포 궤환 레이저 다이오드를 제공하는 데 있다.
본 발명은 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드는, 레이저 다이오드 영역과 위상 조절 영역을 갖는 기판; 상기 기판 상의 도파로 층; 상기 도파로 층 상의 클래드 층; 상기 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내의 그레이팅; 상기 레이저 다이오드 영역에 인접하는 상기 기판, 상기 도파로 층 및 상기 클레드 층의 일측 측벽에 배치되는 무반사막; 및 상기 위상 조절 영역에 인접하는 상기 기판, 상기 도파로 층 및 상기 클래드 층의 타측 측벽에 배치되는 고반사막을 포함한다. 여기서, 상기 기판의 상기 레이저 다이오드 영역은: 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들; 및 상기 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들 사이의 위상 천이 영역을 포함할 수 있다. 상기 그레이팅은: 상기 제 1 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내에 배치된 제 1 그레이팅; 및 상기 제 2 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내에 배치되고, 상기 제 1 그레이팅의 주기와 다른 주기를 갖는 제 2 그레이팅을 포함할 수 있다.
상기 제 2 그레이팅의 주기는 상기 제 1 그레이팅의 주기의 3배로 클 수 있다.
상기 제 1 그레이팅의 주기는 240nm이고, 상기 제 2 그레이팅의 주기는 720nm일 수 있다.
상기 레이저 다이오드 영역 및 상기 위상 조절 영역의 상기 클래드 층 상에 각각 배치된 제 1 및 제 2 전극들을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극 상의 제 1 절연 층; 그리고 상기 제 1 절연 층 상의 제 1 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 위상 조절 영역의 상기 클래드 층 상의 제 2 절연 층; 그리고 상기 제 2 절연 층 상의 제 2 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 무반사막과 상기 레이저 다이오드 영역 사이의 증폭 영역을 더
상기 증폭 영역의 상기 클래드 층 상의 제 3 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 무반사막과 상기 레이저 다이오드 영역의 타측에 배치되는 변조 영역을 더 포함할 수 있다.
상기 변조 영역의 상기 클래드 층 상의 제 4 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 다이오드 영역의 상기 도파로 층 내의 양자 우물 층을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드는 위상 조절 영역과, 위상 조절 영역의 측벽 상의 고반사막을 이용하여 모드 호핑 없이 레이저 광의 파장을 연속적으로 가변(tune)시키고, 우수한 측모드 억제율(SMSR)을 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드의 일 예를 보여주는 단면도이다..
도 2는 도 1의 제 1 전극에 소스 파워가 제공될 때, 레이저 광의 모드 세기의 분포를 보여주는 그래프이다.
도 3은 도 1의 레이저 광의 발진 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 4는 일반적인 분포 궤환 레이저 다이오드의 불연속적으로 튜닝된 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드의 연속적으로 튜닝된 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 6은 도 1의 레이저 다이오드 영역의 결합상수 의존 특성을 계산한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 1의 레이저 광의 직접변조특성을 보여주는 아이 다이아그램(eye diagram)이다.
도 8은 도 1의 제 2 그레이팅의 위상에 따른 측모드 억제율을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예는 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 λ/4 위상 천이 분포 궤환 레이저 다이오드일 수 있다. 일 예로, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 기판(10), 도파로 층(20), 클래드 층(30), 그레이팅(32), 무반사막(antireflection coating, 42), 고반사막(high reflection coating, 44), 제 1 전극(52), 제 2 전극(54), 제 1 절연 층(62), 및 제 1 히터(72)를 포함할 수 있다.
기판(10)은 하부 클래드 층일 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 n-InP를 포함할 수 있다. 기판(10)은 접지될 수 있다. 일 예로, 기판(10)은 레이저 다이오드 영역(laser diode section, 12), 및 위상 조절 영역(phase adjustment section, 14)을 가질 수 있다. 레이저 다이오드 영역(12)은 도파로 층(20)의 이득(gain)이 있는 영역이고, 위상 조절 영역(14)은 도파로 층(20)의 이득이 없는 영역일 수 있다. 일 예로, 레이저 다이오드 영역(12)은 제 1 레이저 다이오드 영역(11), 제 2 레이저 다이오드 영역(13) 및 위상 천이 영역(15)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들(11, 13)은 이격하여 배치될 수 있다. 위상 천이 영역(15)은 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들(11, 13) 사이에 배치될 수 있다.
도파로 층(20)은 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 도파로 층(20)은 InGaAsP, InGaAlAs, 또는 InGaNAs를 포함할 수 있다. 도파로 층(20)은 양자 우물 층(22)을 가질 수 있다. 양자 우물 층(22)은 레이저 다이오드 영역(12) 내에 선택적으로 배치될 수 있다. 양자 우물 층(22)은 레이저 광(90)의 이득을 얻기 위한 이득물질(gain medium)일 수 있다. 예를 들어, 도파로 층(20)은 활성 도파로 층과, 수동 도파로 층을 포함할 수 있다. 활성 도파로 층은 레이저 다이오드 영역(12) 상에 배치되고, 양자 우물 층(22)을 가질 수 있다. 수동 도파로 층은 위상 조절 영역(14) 상에 배치될 수 있다. 위상 조절 영역(14) 상의 수동 도파로 층은 레이저 광(90)의 파장보다 짧은 파장의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 레이저 광(90)의 파장이 약 1530nm일 경우, 위상 조절 영역(14)의 도파로 층(20)은 약 1.3 ㎛ 내지 약 1.35㎛ 의 발진 파장에 대응되는 에너지 밴드갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
클래드 층(30)은 도파로 층(20) 상에 배치될 수 있다. 클래드 층(30)은 p-InP를 포함할 수 있다. 클래드 층(30)은 홈(38)을 가질 수 있다. 홈(38)은 레이저 다이오드 영역(12)과 위상 조절 영역(14)의 경계에 배치될 수 있다. 즉, 홈(38)은 레이저 다이오드 영역(12)과 위상 조절 영역(14)을 정의할 수 있다.
그레이팅(32)은 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들(11, 13)의 클래드 층(30) 내에 배치될 수 있다. 이와 달리, 그레이팅(32)은 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들(11, 13)의 기판(10) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 그레이팅(32)은 구리(Cu), 또는 InGaAs를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 예로, 그레이팅(32)은 제 1 그레이팅(34) 및 제 2 그레이팅(36)을 포함할 수 있다. 제 1 그레이팅(34) 및 제 2 그레이팅(36)은 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들(11, 13) 상에 각각 배치될 수 있다. 제 1 그레이팅(34) 및 제 2 그레이팅(36)은 위상 천이 영역(15) 상에서 분리될 수 있다. 예를 들어, 제 1 그레이팅(34) 및 제 2 그레이팅(36)은 위상 천이 영역(15) 상에서 레이저 광(90)의 파장(λ)에 대해 1/4의 거리만큼 이격하여 배치될 수 있다. 즉, 위상 천이 영역(15)은 레이저 광(90)의 위상을 λ/4만큼 천이시킬 수 있다.
제 1 그레이팅(34)은 제 1 레이저 다이오드 영역(11)의 클래드 층(30) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 그레이팅(34)은 약 240㎚의 제 1 주기(C1)를 가질 수 있다. 약 240㎚의 제 1 주기(C1)의 제 1 그레이팅(34)은 약 1530nm 파장의 레이저 광(90)을 발진시킬 수 있다.
제 2 그레이팅(36)은 제 2 레이저 다이오드 영역(13)의 클래드 층(30) 내에 배치될 수 있다. 제 2 그레이팅(36)은 제 1 그레이팅(34)의 제 1 주기(C1)보다 큰 제 2 주기(C2)를 가질 수 있다. 제 2 주기(C2)는 제 1 주기(C1)의 홀수배일 수 있다. 제 2 주기(C2)가 제 1 주기(C1)의 짝수배일 경우, 레이저 광(90)의 출력 효율은 감소할 수 있다. 제 1 그레이팅(34)이 1차(first order) 그레이팅일 경우, 제 2 그레이팅(36)은 3차(third order) 그레이팅일 수 있다. 예를 들어, 제 2 그레이팅(36)의 제 2 주기(C2)는 제 1 그레이팅(34)의 제 1 주기(C1)보다 3배 클 수 있다. 제 1 그레이팅(34)이 약 240㎚의 제 1 주기(C1)를 가질 경우, 제 2 그레이팅(36)은 약 720㎚의 제 2 주기(C2)를 가질 수 있다. 약 720㎚의 제 2 주기(C2)의 제 2 그레이팅(36)은 약 1530nm 파장의 레이저 광(90)을 발진시킬 수 있다.
무반사막(42)은 기판(10), 도파로 층(20), 및 클래드 층(30)의 일측 측벽 상에 배치될 수 있다. 무반사막(42)은 기판(10)의 레이저 다이오드 영역(12)에 인접하여 배치될 수 있다. 무반사막(42)은 레이저 광(90)을 반사 없이 도파로 층(20)의 외부로 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 무반사막(42)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
고반사막(44)은 기판(10), 도파로 층(20), 및 클래드 층(30)의 타측 측벽 상에 배치될 수 있다. 고반사막(44)은 기판(10)의 위상 조절 영역(14)에 인접하여 배치될 수 있다. 고반사막(44)은 레이저 광(90)을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 고반사막(44)은 알루미늄의 금속을 포함할 수 있다.
제 1 전극(52)은 레이저 다이오드 영역(12)의 클래드 층(30) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(52)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 텅스텐(W)의 금속을 포함할 수 있다. 소스 파워(source power)가 제 1 전극(52)에 제공되면, 제 1 전극(52)은 소스 파워를 이용하여 레이저 광(90)을 생성시킬 수 있다. 레이저 광(90)의 에너지는 소스 파워에 비례하여 증가할 수 있다.
도 2는 도 1의 제 1 전극(52)에 소스 파워가 제공될 때, 레이저 광(90)의 모드 세기의 분포를 보여준다.
도 2를 참조하면, 고반사막(44)은 위상 조절 영역(14)에서의 레이저 광(90)의 모드 세기를 증가시킬 수 있다. 레이저 다이오드 영역(12)은 약 300㎛의 길이를 갖고, 위상 조절 영역(14)은 약 50㎛ 길이를 가질 수 있다. 위상 조절 영역(14) 내에서의 레이저 광(90)의 모드 세기는 레이저 다이오드 영역(12) 내에서의 레이저 광(90)의 모드 세기보다 높을 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드 영역(12) 내에서의 레이저 광(90)의 모드 세기는 최저 약 30mW이고, 위상 조절 영역(14) 내에서의 레이저 광(90)의 모드 세기는 최대 약 90mW일 수 있다. 소스 파워의 전류는 약 100mA이고, 무반사막(42)의 반사율은 0.00이고, 고반사막(44)의 반사율은 약 0.8이고, 그레이팅(32)의 결합 상수는 약 0.005/㎛이다.
도 3은 도 1의 레이저 광(90)의 발진 스펙트럼을 보여준다.
도 3을 참조하면, 고반사막(44)은 FP 모드(Fabry-Perot mode)의 발진 스펙트럼(2)을 생성시킬 수 있고, 이로 인해 측모드 억제율을 저하시킬수 있다. 도 3의 grating에 의한 발진 스펙트럼(2)은 약 1499nm의 피크 파장을 가질 수 있다. 발진 모드의 측모드 억제율(SMSR)은 일반적인 40dB보다 높은 약 45dB로 획득될 수 있다. 따라서, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 위상 조절 영역(14)과 고반사막(44)을 이용하여 측모드 억제율(SMSR)과 출력 파워를 동시에 증가시킬 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 제 2 전극(54)은 위상 조절 영역(14)의 클래드 층(30) 상에 배치될 수 있다. 제 2 전극(54)은 금속을 포함할 수 있다. 제 2 전극(54)에 제어 신호가 인가되면, 제 2 전극(54)은 위상 조절 영역(14) 내에 전류를 제공하여 클래드 층(30), 도파로 층(20) 및 기판(10)의 유효 굴절률을 변화시키고, 그레이팅(32)과 고반사막(44) 사이의 광학적 거리를 조절할 수 있다. 또한, 제 2 전극(54)은 위상 조절 영역(14) 내의 운반자 밀도(carrier density)를 조절할 수 있다.
제 1 절연 층(62)은 제 1 전극(52) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(52)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물의 유전 층을 포함할 수 있다.
제 1 히터(72)는 제 1 절연 층(62) 상에 배치될 수 있다. 제 1 절연 층(62)은 제 1 히터(72)와 클래드 층(30)을 절연시킬 수 있다. 제 1 히터(72)는 니켈, 크롬, 또는 그들의 합금의 금속 층을 포함할 수 있다. 제 1 히터(72)에 히팅 파워가 제공되면, 제 1 히터(72)는 레이저 다이오드 영역(12)의 도파로 층(20) 및 클래드 층(30)을 가열시킬 수 있다. 레이저 다이오드 영역(12)의 도파로 층(20) 및 클래드 층(30)이 가열되면, 상기 도파로 층(20) 및 상기 클래드 층(30)의 유효 굴절률을 증가할 수 있다. 도파로 층(20) 및 클래드 층(30)의 유효 굴절률이 증가되면, 레이저 광(90)의 파장은 증가할 수 있다. 레이저 광(90)의 파장은 약 3nm 내지 약 5nm 정도 증가될 수 있다. 즉, 레이저 광(90)의 파장은 약 3nm 내지 약 5nm 정도 가변(tune) 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 높은 출력 파워 및 측모드 억제율(SMSR)이 요구되는 NG-PON2와 같은 통신 시스템에 채용 및/또는 적용될 수 있다.
도 4는 일반적인 분포 궤환 레이저 다이오드의 불연속적으로 튜닝된 스펙트럼(4)을 보여준다.
도 4를 참조하면, 위상 조절 영역(14)이 없는 일반적인 분포 궤환 레이저 다이오드는 모드 호핑(mode hopping)을 갖는 불연속적으로 튜닝된 스펙트럼(4)의 레이저 광(90)을 생성시킬 수 있다. 모드 호핑은 FB 모드와 DFB(distributed feedback) 모드 사이의 경쟁(complete)에 의해 발생될 수 있다. 일반적인 분포 궤환 레이저 다이오드는 레이저 광(90)의 파장을 모드 호핑의 발생 파장대에 가변(tune)시키는 것이 가능할 수 있다. 하지만, 레이저 광(90)의 특성은 발진 모드의 선폭(linewidth) 및 노이즈의 증가에 의해 감소할 수 있다. 또한, 일반적인 분포 궤환 레이저 다이오드는 모드 깨짐(mode breaking) 현상에 따라 약 35dB 이하의 측모드 억제율(SMSR)의 레이저 광(90)을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)의 연속적으로 튜닝된 스펙트럼(6)을 보여준다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 모드 호핑 없이 연속적으로 튜닝된 스펙트럼(6)의 레이저 광(90)을 발진시킬 수 있다. 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 레이저 다이오드 영역(12)과 고반사막(44) 사이의 위상 조절 영역(14)을 이용하여 약 45dB 이상의 측모드 억제율(SMSR)의 레이저 광(90)을 생성할 수 있다. 또한, 위상 조절 영역(14)은 종래의 레이저 다이오드 영역(12)과 고반사막(44)의 접촉에 따른 단일 모드 특성 저하를 제거하여 생산 수율을 증가시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 레이저 다이오드 영역(12)의 결합상수(coupling coefficient) 의존 특성을 계산한 결과를 보여준다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)의 0.005/㎛의 결합 상수의 제 1 피크 파장(8)과, 0.008/㎛의 결합 상수의 제 2 피크 파장(9)을 갖는 레이저 광(90)을 생성시킬 수 있다. 레이저 다이오드 영역(12)의 길이는 약 300㎛이고, 위상 조절 영역(14)의 길이는 약 50㎛일 수 있다. H. Soda의 결합 모드(coupled mode) 방정식에 의하면, 결합 상수(k)와 레이저 다이오드 영역(12)의 거리(L)의 곱(kL)은 약 1.5 및 약 2.4로 계산될 수 있다. 결합 상수(k)와 레이저 다이오드 영역(12)의 거리(L)의 곱(kL)이 약 1 내지 3의 범주 내에 있을 경우, 레이저 광(90)은 안정적인 단일 모드로서 생성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100) 안정적인 단일 모드의 레이저 광(90)을 생성할 수 있다.
도 7은 도 1의 레이저 광(90)의 직접변조특성을 보여준다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 직접변조상황에서 약 15mW의 평균 출력 파워의 레이저 광(90)을 출력할 수 있다. 레이저 광(90)의 탑 레벨 출력 파워(1)는 약 25mW이고, 상기 레이저 광(90)의 바텀 레벨 출력 파워(0)는 약 5mW이다. 따라서, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 고속 직접 변조 가능한 고출력 파워의 레이저 광(90)을 출력시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 제 2 그레이팅(36)과 고반사막(44) 사이의 거리에 대응되는 제 2 그레이팅(36)의 위상에 따른 측모드 억제율(SMSR)을 보여준다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 일반적인 측모드 억제율(SMSR) 이상의 35dB 내지 50dB의 측모드 억제율(SMSR)의 레이저 광(90)을 생성할 수 있다. 가로 축은 제 2 그레이팅(36)의 위상을 나타내고, 세로 축은 측모드 억제율(SMSR)을 나타낸다. 제 2 그레이팅(36)의 위상은 제 2 그레이팅(36)과 고반사막(44) 사이어 거리(D1)에 대한 레이저 광(90)의 위상 차에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제 2 그레이팅(26)의 위상은 0° 내지 360° 또는 0 내지 2π라디안으로 표시될 수 있다.
도 9는 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드(100)의 또 다른 예를 보여준다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 반도체 광 증폭기(semiconductor optical amplifier)를 포함할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 증폭 영역(16)을 더 가질 수 있다. 증폭 영역(16)은 무반사막(42)과 레이저 다이오드 영역(12) 사이에 배치될 수 있다.
양자 우물 층(22)은 증폭 영역(16)의 도파로 층(20) 내에 배치될 수 있다. 양자 우물 층(22)은 증폭 영역(16)의 도파로 층(20) 내의 이득 물질로 사용될 수 있다.
제 3 전극(56)이 증폭 영역(16)의 클래드 층(30) 상에 배치될 수 있다. 제 3 전극(56)에 증폭 신호가 인가되면, 레이저 광(90)은 증폭 신호에 따라 증폭될 수 있다. 레이저 광(90)은 최대 60mW의 출력 파워를 갖도록 증폭될 수 있다.
그레이팅(32), 고반사막(44), 제 1 전극(52), 제 2 전극(54), 제 1 절연 층(62), 및 제 1 히터(72)은 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드(100)의 또 다른 예를 보여준다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 전기 흡수 변조기(electro-absorption modulator)를 포함할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 변조 영역(18)을 가질 수 있다. 변조 영역(18)은 무반사막(42)과 레이저 다이오드 영역(12) 사이에 배치될 수 있다.
양자 우물 층(22)은 변조 영역(18)의 도파로 층(20) 내에 배치될 수 있다. 양자 우물 층(22)은 변조 영역(18)의 도파로 층(20) 내의 이득 물질로 사용될 수 있다.
제 4 전극(58)이 변조 영역(18)의 클래드 층(30) 상에 배치될 수 있다. 제 4 전극(58)에 변조 신호가 인가되면, 제 4 전극(58)은 변조 신호에 따른 흡수 손실을 이용하여 레이저 광(90)을 변조시킬 수 있다.
그레이팅(32), 고반사막(44), 제 1 전극(52), 제 2 전극(54), 제 1 절연 층(62), 및 제 1 히터(72)은 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 개념에 따른 분포 궤환 레이저 다이오드(100)의 또 다른 예를 보여준다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 분포 궤환 레이저 다이오드(100)는 위상 조절 영역(14)의 제 2 절연 층(64)과 제 2 히터(74)를 가질 수 있다. 기판(10), 도파로 층(20), 클래드 층(30), 그레이팅(32), 고반사막(44), 무반사막(42), 제 1 전극(52), 제 1 절연 층(62) 및 제 1 히터(72)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
제 2 절연 층(64)은 위상 조절 영역(14)의 클래드 층(30) 상에 배치될 수 있다. 제 2 절연 층(64)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물의 유전 층을 포함할 수 있다.
제 2 히터(74)는 제 2 절연 층(64) 상에 배치될 수 있다. 제 2 절연 층(64)은 제 2 히터(74)과 클래드 층(30)을 절연시킬 수 있다. 제 1 히팅 파워가 제 2 히터(74)에 제공되면, 제 2 히터(74)는 위상 조절 영역(14)의 도파로 층(20) 및 클래드 층(30)을 가열하여 레이저 광(90)의 파장을 미세가변(fine-tune)시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 레이저 다이오드 영역과 위상 조절 영역을 갖는 기판;
    상기 기판 상의 도파로 층;
    상기 도파로 층 상의 클래드 층;
    상기 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내의 그레이팅;
    상기 레이저 다이오드 영역에 인접하는 상기 기판, 상기 도파로 층 및 상기 클래드 층의 일측 측벽에 배치되는 무반사막; 및
    상기 위상 조절 영역에 인접하는 상기 기판, 상기 도파로 층 및 상기 클래드 층의 타측 측벽에 배치되는 고반사막을 포함하되,
    상기 기판의 상기 레이저 다이오드 영역은:
    제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들; 및
    상기 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 영역들 사이의 위상 천이 영역을 포함하되,
    상기 그레이팅은:
    상기 제 1 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내에 배치된 제 1 그레이팅; 및
    상기 제 2 레이저 다이오드 영역의 상기 클래드 층 내에 배치되고, 상기 제 1 그레이팅의 주기와 다른 주기를 갖는 제 2 그레이팅을 포함하되,
    상기 제 2 그레이팅의 주기는 상기 제 1 그레이팅의 주기의 3배로 큰 분포 궤환 레이저 다이오드.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그레이팅의 주기는 240nm이고,
    상기 제 2 그레이팅의 주기는 720nm인 분포 궤환 레이저 다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 영역 및 상기 위상 조절 영역의 상기 클래드 층 상에 각각 배치된 제 1 및 제 2 전극들을 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 상의 제 1 절연 층; 그리고
    상기 제 1 절연 층 상의 제 1 히터를 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 조절 영역의 상기 클래드 층 상의 제 2 절연 층; 그리고
    상기 제 2 절연 층 상의 제 2 히터를 더 포함하는 분포 궤환 레이이저 다이오드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 무반사막과 상기 레이저 다이오드 영역 사이의 증폭 영역을 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 증폭 영역의 상기 클래드 층 상의 제 3 전극을 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 무반사막과 상기 레이저 다이오드 영역의 타측에 배치되는 변조 영역을 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 변조 영역의 상기 클래드 층 상의 제 4 전극을 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
  11. 제 1 항에 있어서, 　
    상기 레이저 다이오드 영역의 상기 도파로 층 내의 양자 우물 층을 더 포함하는 분포 궤환 레이저 다이오드.
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