KR102677697B1

KR102677697B1 - Electro-absorption modulated laser

Info

Publication number: KR102677697B1
Application number: KR1020210150203A
Authority: KR
Inventors: 유준상
Original assignee: 주식회사 오이솔루션
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2024-06-25
Also published as: KR20230065394A

Abstract

실시예에 의한 전계 흡수형 변조기 집적 레이저가 개시된다. 상기 전계 흡수형 변조기 집적 레이저는 기판; 상기 기판의 상부에 배치되고, 단일 파장의 광 신호를 출력하는 DFB; 및 상기 기판의 상부에 배치되고, 상기 DFB로부터 출력되는 광 신호를 변조하는 EAM을 포함하고, 상기 DFB는, 상기 기판의 상부에 배치되는 격자층; 상기 격자층의 상부에 배치되는 활성층; 상기 활성층의 상부에 배치되는 클래드층; 상기 클래드층의 상부에 배치되는 상부 전극; 및 상기 상부 전극과 이격되어 배치되는 마이크로 히터를 포함한다.A field absorption modulator integrated laser according to an embodiment is disclosed. The field absorption modulator integrated laser includes a substrate; a DFB disposed on top of the substrate and outputting an optical signal of a single wavelength; and an EAM disposed on an upper portion of the substrate and modulating an optical signal output from the DFB, wherein the DFB includes: a grid layer disposed on an upper portion of the substrate; an active layer disposed on top of the grid layer; A clad layer disposed on top of the active layer; an upper electrode disposed on top of the clad layer; and a micro heater disposed to be spaced apart from the upper electrode.

Description

Field absorption modulator integrated laser {ELECTRO-ABSORPTION MODULATED LASER}

실시예는 전계 흡수형 변조기 집적 레이저에 관한 것이다.The embodiment relates to a field absorption modulator integrated laser.

일반적으로, 초고속 광통신망에서는 그의 광원으로서 단일 파장 레이저(Distributed Feedback; DFB)에서 출력된 신호파를 직접 변조 즉, DFB의 액티브층에 AC를 가하여 출력되는 신호를 필요한 주파수대로 직접 변조시켜 사용하거나, 또는 DFB와 외부 변조기를 결합시켜 레이저에서 출력을 일정하게 고정하되, 출력된 빛을 외부 변조기를 통해 필요한 주파수대로 고속 변조시켜 사용하고 있다.Generally, in a high-speed optical communication network, the signal wave output from a single-wavelength laser (Distributed Feedback; DFB) as its light source is directly modulated, that is, the signal output by applying AC to the active layer of the DFB is directly modulated into the required frequency band, or used. Alternatively, the output of the laser is fixed at a constant level by combining the DFB and an external modulator, but the output light is modulated at high speed to the required frequency through an external modulator.

DFB와 외부 변조기를 결합시켜 초고속 광통신망의 광원으로 사용하는 장치로는 전계 흡수형 변조기가 집적 레이저(Electro-absorption Modulated Laser; EML)가 있다.A device that combines a DFB and an external modulator and uses it as a light source for a high-speed optical communication network is an electro-absorption modulated laser (EML).

최적화된 전계 흡수형 변조기가 집적 레이저로 동작하기 위해서는 발진 파장과 전계 흡수 변조기(Electro-absorption Modulator; EAM)의 흡수 피크 사이의 디튜닝 값이 최적점에 있어야 한다.In order for the optimized electro-absorption modulator to operate as an integrated laser, the detuning value between the oscillation wavelength and the absorption peak of the electro-absorption modulator (EAM) must be at the optimal point.

하지만, 디튜닝이 짧을 경우 레이저에서 발생한 광이 전계 흡수 변조기에 과다하게 흡수되어 광출력이 저하되는 문제가 발생한다. 반대로 디튜닝이 너무 커지면 전계 흡수 변조기를 온 시켜도 흡수되는 광량이 적어서 신호의 크기 즉, 소광비(extinction ratio)가 작아지는 문제가 발생한다. 따라서 디튜닝을 정확하게 제어하지 못하면 정상적인 특성의 소자 제작이 불가능하므로 해당 웨이퍼는 폐기해야 한다.However, if the detuning is short, the light generated from the laser is excessively absorbed by the field absorption modulator, resulting in a decrease in optical output. On the other hand, if the detuning is too large, the amount of light absorbed is small even if the electric field absorption modulator is turned on, which causes the problem that the size of the signal, that is, the extinction ratio, becomes small. Therefore, if detuning is not accurately controlled, it is impossible to manufacture devices with normal characteristics, so the wafer must be discarded.

실시예는 디튜닝 값을 조절할 수 있는 전계 흡수형 변조기 집적 레이저를 제공한다.The embodiment provides a laser integrated with a field absorption modulator whose detuning value can be adjusted.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and also includes purposes and effects that can be understood from the means of solving the problem or the embodiment described below.

실시예에 따른 전계 흡수형 변조기 집적 레이저는 기판; 상기 기판의 상부에 배치되고, 단일 파장의 광 신호를 출력하는 DFB; 및 상기 기판의 상부에 배치되고, 상기 DFB로부터 출력되는 광 신호를 변조하는 EAM을 포함하고, 상기 DFB는, 상기 기판의 상부에 배치되는 격자층; 상기 격자층의 상부에 배치되는 활성층; 상기 활성층의 상부에 배치되는 클래드층; 상기 클래드층의 상부에 배치되는 상부 전극; 및 상기 상부 전극과 이격되어 배치되는 마이크로 히터를 포함할 수 있다.The field absorption modulator integrated laser according to the embodiment includes a substrate; a DFB disposed on top of the substrate and outputting an optical signal of a single wavelength; and an EAM disposed on an upper portion of the substrate and modulating an optical signal output from the DFB, wherein the DFB includes: a grid layer disposed on an upper portion of the substrate; an active layer disposed on top of the grid layer; A clad layer disposed on top of the active layer; an upper electrode disposed on top of the clad layer; And it may include a micro heater disposed to be spaced apart from the upper electrode.

상기 마이크로 히터는, 제1 전극 패드와 제2 전극 패드; 및 상기 제1 전극 패드와 상기 제2 전극 패드 사이에 연결되는 히팅 배선을 포함할 수 있다.The micro heater includes a first electrode pad and a second electrode pad; And it may include a heating wire connected between the first electrode pad and the second electrode pad.

상기 히팅 배선은, 상기 상부 전극의 폭 방향으로 상기 상부 전극과 나란히 배치될 수 있다.The heating wire may be arranged parallel to the upper electrode in the width direction of the upper electrode.

상기 히팅 배선은, 상기 상부 전극의 폭보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.The heating wire may be formed to have a length shorter than the width of the upper electrode.

상기 마이크로 히터에 전류를 인가하여 온도를 상승시키면 발진 파장이 장파장 방향으로 이동하게 되어 디튜닝 값이 조절될 수 있다.When the temperature is raised by applying a current to the micro heater, the oscillation wavelength moves in a long wavelength direction, so that the detuning value can be adjusted.

실시예에 따른 전계 흡수형 변조기 집적 레이저는 제1 클래드층; 상기 제1 클래드층의 하부에 배치되는 하부 전극; 상기 제1 클래드층의 상부에 배치되는 격자층; 상기 격자층의 상부에 배치되는 활성층; 상기 활성층의 상부에 배치되는 제2 클래드층; 상기 제2 클래드층의 상부에 배치되는 상부 전극; 및 상기 상부 전극과 이격되어 배치되는 마이크로 히터를 포함할 수 있다.A field absorption modulator integrated laser according to an embodiment includes a first clad layer; a lower electrode disposed below the first clad layer; a grid layer disposed on top of the first clad layer; an active layer disposed on top of the grid layer; a second clad layer disposed on top of the active layer; an upper electrode disposed on top of the second clad layer; And it may include a micro heater disposed to be spaced apart from the upper electrode.

실시예에 따르면, 전계 흡수 변조기의 상부에 마이크로 히터를 구비하고, 구비된 마이크로 히터에 전류를 인가함으로써, 마이크로 히터의 히팅 배선을 통해 온도를 상승시켜 디튜닝 값을 조절할 수 있다.According to an embodiment, a micro heater is provided on the upper part of the field absorption modulator, and by applying a current to the provided micro heater, the detuning value can be adjusted by raising the temperature through the heating wiring of the micro heater.

실시예에 따르면, 디튜닝 값의 조절 폭이 넓어져 전계 흡수 변조기 및 그레이팅 주기 조절에 더 많은 공정 마진 확보가 가능할 수 있다.According to an embodiment, the range of adjustment of the detuning value is widened, making it possible to secure more process margin for adjusting the electric field absorption modulator and grating cycle.

실시예에 따르면, 폐기되는 웨이퍼 수량이 감소되어 생산성이 향상될 수 있다.According to the embodiment, the number of discarded wafers can be reduced, thereby improving productivity.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described content, and may be more easily understood through description of specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 흡수형 변조기 집적 레이저를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전계 흡수형 변조기 집적 레이저의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 디튜닝 값의 크기에 따른 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4b는 제1 실시예에 따라 디튜닝 값 조절 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 내지 도 5b는 제2 실시예에 따라 디튜닝 값 조절 원리를 설명하기 위한 도면들이다.1 is a diagram showing a field absorption modulator integrated laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operating principle of the field absorption modulator integrated laser shown in FIG. 1.
FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining characteristics according to the size of the detuning value.
4A to 4B are diagrams for explaining the principle of adjusting the detuning value according to the first embodiment.
5A to 5B are diagrams for explaining the principle of adjusting the detuning value according to the second embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in various different forms, and as long as it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components may be optionally used between the embodiments. It can be used by combining and replacing.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless explicitly specifically defined and described, are generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as meaning, and the meaning of commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted by considering the contextual meaning of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Additionally, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular may also include the plural unless specifically stated in the phrase, and when described as “at least one (or more than one) of A and B and C”, it is combined with A, B, and C. It can contain one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.Additionally, when describing the components of an embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to that other component, but also is connected to that component. It can also include cases where other components are 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between them.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Additionally, when described as being formed or disposed “on top or bottom” of each component, top or bottom means not only when two components are in direct contact with each other, but also when two components are in direct contact with each other. This also includes cases where another component described above is formed or placed between two components. In addition, when expressed as “top (above) or bottom (bottom)”, it can include not only the upward direction but also the downward direction based on one component.

실시예에서는, 전계 흡수 변조기의 상부에 마이크로 히터를 구비하고, 구비된 마이크로 히터에 전류를 인가하여 온도를 상승시켜 디튜닝(detuning) 값이 조절되도록 한다.In an embodiment, a micro heater is provided on top of the field absorption modulator, and a current is applied to the provided micro heater to increase the temperature so that the detuning value is adjusted.

여기서 디튜닝 값은 EAM의 특성을 결정하는 파라미터들 중 하나일 수 있다. 디튜닝 값은 DFB의 발진 파장과 EAM의 흡수 피크 또는 흡수 커브의 차이값일 수 있다.Here, the detuning value may be one of the parameters that determine the characteristics of EAM. The detuning value may be the difference between the oscillation wavelength of the DFB and the absorption peak or absorption curve of the EAM.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 흡수형 변조기 집적 레이저를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a field absorption modulator integrated laser according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 흡수형 변조기 집적 레이저는 DFB(100), EAM(300)을 포함하되, 하부 전극(10), 제1 클래드층(20), 격자층(grating layer)(30), 제1 활성층(40), 제2 활성층(50), 도파로(60), 제2 클래드층(70), 제1 상부 전극(80), 제2 상부 전극(90)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the field absorption modulator integrated laser according to an embodiment of the present invention includes a DFB (100) and an EAM (300), a lower electrode 10, a first clad layer 20, and a grid layer. (grating layer) 30, first active layer 40, second active layer 50, waveguide 60, second clad layer 70, first upper electrode 80, second upper electrode 90 may include.

전계 흡수형 변조기 집적 레이저는 광의 출사면인 전면에는 AR(Anti-reflection) 물질을 코팅하고, 반대면인 후면에는 HR(High reflection) 물질을 코팅될 수 있다.A laser integrated with a field absorption modulator may be coated with an anti-reflection (AR) material on the front side, which is the light emission surface, and a high reflection (HR) material on the back side, which is the opposite side.

기판이 되는 제1 클래드층(20)의 상부에 DFB(100)의 제1 활성층(40)과 EAM(300)의 제2 활성층(50)이 형성되고, 제1 활성층(40)과 제2 활성층(50) 사이에 도파로(60)가 형성될 수 있다.The first active layer 40 of the DFB 100 and the second active layer 50 of the EAM 300 are formed on the top of the first clad layer 20, which serves as a substrate, and the first active layer 40 and the second active layer A waveguide 60 may be formed between (50).

DFB(100)는 단일 파장의 광 신호를 출력할 수 있다. DFB(100)는 하부 전극(10), 제1 클래드층(20), 격자층(30), 제1 활성층(40), 제2 클래드층(70), 제1 상부 전극(80)을 포함할 수 있다.The DFB 100 can output an optical signal of a single wavelength. The DFB 100 may include a lower electrode 10, a first clad layer 20, a grid layer 30, a first active layer 40, a second clad layer 70, and a first upper electrode 80. You can.

n-InP로 이루어진 n형 클래드층인 제1 클래드층(20)의 하부에는 n형 전극인 하부 전극(10)이 배치되고, 제1 클래드층(20)의 상부에는 격자층(30), 제1 활성층(40)이 배치될 수 있다.A lower electrode 10, which is an n-type electrode, is disposed below the first clad layer 20, which is an n-type clad layer made of n-InP, and a grid layer 30 and a lattice layer 30 are placed on the top of the first clad layer 20. 1 Active layer 40 may be disposed.

격자층(30)은 DFB(100)의 영역에만 형성되고, 단일 파장 예컨대, 1.55㎛을 제공할 수 있다. 제1 활성층(40)은 다중양자우물(Multiple Quantum Well; MQW)로 이루어질 수 있다.The grid layer 30 is formed only in the area of the DFB 100 and can provide a single wavelength, for example, 1.55㎛. The first active layer 40 may be made of a multiple quantum well (MQW).

제1 활성층(40)의 상부에는 P-InP로 이루어진 p형 클래드층인 제2 클래드층(70), 제2 클래드층(70)의 상부에는 p형 전극인 제1 상부 전극(80)이 배치될 수 있다.A second clad layer 70, which is a p-type clad layer made of P-InP, is disposed on top of the first active layer 40, and a first upper electrode 80, which is a p-type electrode, is disposed on top of the second clad layer 70. It can be.

이때, 제2 클래드층(70)의 상부에는 컨택층(contact layer)이 배치되고, 컨택층의 상부에 제1 상부 전극(80)이 배치될 수 있다.At this time, a contact layer may be disposed on top of the second clad layer 70, and the first upper electrode 80 may be disposed on top of the contact layer.

DFB(100)는 n형 전극인 하부 전극(10)과 p형 전극인 제1 상부 전극(80)에 순방향 전압을 가할 때 격자층(30), 제1 활성층(40)에 의해 단일 파장의 광 신호를 출력할 수 있다.When a forward voltage is applied to the lower electrode 10, which is an n-type electrode, and the first upper electrode 80, which is a p-type electrode, the DFB 100 generates light of a single wavelength by the grid layer 30 and the first active layer 40. A signal can be output.

이때, DFB(100)는 발진 파장을 장파장 방향으로 이동시키기 위한 마이크로 히터(미도시)를 제1 상부 전극(80)과 서로 마주보는 위치에 배치되도록 구현될 수 있다. 상기 마이크로 히터의 구성 및 그 동작 원리에 대해서는 이하에서 설명하기로 한다.At this time, the DFB 100 may be implemented so that a micro heater (not shown) for moving the oscillation wavelength in the long wavelength direction is placed at a position facing the first upper electrode 80. The configuration of the micro heater and its operating principle will be described below.

EAM(300)은 DFB(100)에서 출력되는 광 신호를 변조할 수 있다. EAM(300)은 하부 전극(10), 제1 클래드층(20), 제2 활성층(50), 제2 클래드층(70), 제2 상부 전극(90)을 포함할 수 있다.The EAM 300 can modulate the optical signal output from the DFB 100. The EAM 300 may include a lower electrode 10, a first clad layer 20, a second active layer 50, a second clad layer 70, and a second upper electrode 90.

n-InP로 이루어진 n형 클래드층인 제1 클래드층(20)의 하부에는 n형 전극인 하부 전극(10)이 배치되고, 제1 클래드층(20)의 상부에는 제2 활성층(50)이 배치될 수 있다. 제2 활성층(50)은 다중양자우물(Multiple Quantum Well; MQW)로 이루어질 수 있다.The lower electrode 10, which is an n-type electrode, is disposed below the first clad layer 20, which is an n-type clad layer made of n-InP, and the second active layer 50 is disposed on the top of the first clad layer 20. can be placed. The second active layer 50 may be made of a multiple quantum well (MQW).

제2 활성층(50)의 상부에는 P-InP로 이루어진 p형 클래드층인 제2 클래드층(70), 제2 클래드층(70)의 상부에는 p형 전극인 제2 상부 전극(90)이 배치될 수 있다.A second clad layer 70, which is a p-type clad layer made of P-InP, is disposed on top of the second active layer 50, and a second upper electrode 90, which is a p-type electrode, is disposed on top of the second clad layer 70. It can be.

이때, 제2 클래드층(70)의 상부에는 컨택층(contact layer)이 배치되고, 컨택층의 상부에 제2 상부 전극(90)이 배치될 수 있다.At this time, a contact layer may be disposed on top of the second clad layer 70, and the second upper electrode 90 may be disposed on top of the contact layer.

도 2는 도 1에 도시된 전계 흡수형 변조기 집적 레이저의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining the operating principle of the field absorption modulator integrated laser shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, EMA가 오프 상태에서는 약간의 빛이 흡수되고, EMA가 온 상태에서는 흡수 커브가 이동하여 추가적인 흡수가 이루어지는데, 이때 흡수된 광량의 차이로 신호를 전달하게 된다.Referring to FIG. 2, when EMA is off, some light is absorbed, and when EMA is on, the absorption curve moves and additional absorption occurs. At this time, a signal is transmitted through the difference in the amount of absorbed light.

도 3a 내지 도 3c는 디튜닝 값의 크기에 따른 특성을 설명하기 위한 도면들이다.FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining characteristics according to the size of the detuning value.

도 3a를 참조하면, 발진 파장과 EAM 흡수 피크 사이의 디튜닝 값이 최적점에 위치하여 최적화된 전계 흡수형 변조기가 집적 레이저로 동작하는 경우이다.Referring to FIG. 3A, this is a case where the detuning value between the oscillation wavelength and the EAM absorption peak is located at the optimal point, and the optimized field absorption modulator operates as an integrated laser.

이러한 디튜닝 값은 전계 흡수형 변조기 집적 레이저의 구성에 따라 결정될 수 있다.This detuning value may be determined depending on the configuration of the field absorption modulator integrated laser.

도 3b를 참조하면, 디튜닝 값이 짧을 경우, EAM 오프 상태에서도 레이저에서 초기 발생한 광이 과다하게 흡수되어 광출력이 저하되는 문제가 발생하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3b, it can be seen that when the detuning value is short, the light initially generated from the laser is excessively absorbed even in the EAM off state, causing a problem of reduced optical output.

여기서는 EAM 오프 상태에서 초기 광의 흡수가 과도하게 발생한 경우의 손실이 발생된다.Here, loss occurs when initial light absorption is excessive in the EAM off state.

도 3c를 참조하면, 디튜닝 값이 과도하게 커지는 겨우, EAM을 온 시켜도 흡수되는 광량이 적어 신호의 크기 즉, 소광비(extinction ratio)가 작아지는 문제가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 3C, when the detuning value becomes excessively large, a problem may occur where the signal size, that is, the extinction ratio, becomes small due to the small amount of light absorbed even when the EAM is turned on.

여기서는 EAM 온 상태에서 변조에 의한 광의 흡수가 적게 발생한 경우의 손실이 발생된다.Here, loss occurs when little absorption of light occurs due to modulation in the EAM on state.

따라서 최적화된 전계 흡수형 변조기가 집적 레이저로 동작시키기 위해서는 발진 파장과 EAM의 흡수 피크 사이의 디튜닝 값이 최적점에 위치하도록 제어해야 한다.Therefore, in order for the optimized field absorption modulator to operate as an integrated laser, the detuning value between the oscillation wavelength and the absorption peak of the EAM must be controlled to be located at the optimal point.

도 4a 내지 도 4b는 제1 실시예에 따라 디튜닝 값 조절 원리를 설명하기 위한 도면들이다.4A to 4B are diagrams for explaining the principle of adjusting the detuning value according to the first embodiment.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, EAM 변조기의 도파로(60)의 조성으로 디튜닝을 조절할 수 있다. 즉, 게인 영역의 DFB 발진 파장은 그레이팅 주기로 결정되고, EAM의 흡수 커브는 변조기 성장 시 도파로(60)의 조성에 의해 결정되기 때문에 이를 통해 디튜닝 조절이 가능하다.Referring to FIGS. 4A to 4B, detuning can be controlled by the composition of the waveguide 60 of the EAM modulator. That is, the DFB oscillation wavelength in the gain area is determined by the grating period, and the absorption curve of the EAM is determined by the composition of the waveguide 60 when the modulator is grown, so detuning can be adjusted through this.

전계 흡수형 변조기 집적 레이저의 제조 과정에서, EAM 조성이 잘못되면 디튜닝 조절이 실패하여 웨이퍼 사용이 불가하기 때문에 웨이퍼를 폐기해야 한다. 따라서 전계 흡수형 변조기 집적 레이저가 제조된 후에도 디튜닝 조절이 가능한 방안이 필요하다.During the manufacturing process of a field absorption modulator integrated laser, if the EAM composition is incorrect, the detuning control fails and the wafer cannot be used, so the wafer must be discarded. Therefore, there is a need for a method that can control detuning even after the field absorption modulator integrated laser is manufactured.

디튜닝 값은 전계 흡수형 변조기 집적 레이저의 온도와 밀접한 관계가 있다. 실시예에서는 전계 흡수형 변조기 집적 레이저의 온도를 조절하여 디튜닝 값을 조절하고자 한다.The detuning value is closely related to the temperature of the field absorption modulator integrated laser. In the embodiment, the detuning value is controlled by controlling the temperature of the laser integrated with the field absorption modulator.

도 5a 내지 도 5b는 제2 실시예에 따라 디튜닝 값 조절 원리를 설명하기 위한 도면들이다.5A to 5B are diagrams for explaining the principle of adjusting the detuning value according to the second embodiment.

도 5a 내지 도 5b를 참조하면, DFB(100)의 상부에 마이크로 히터(Micro heater, 92)를 구비하고, 마이크로 히터에 전류를 인가하여 온도가 상승하면 발진 파장의 위치 또는 그레이팅 주기가 장파장 방향으로 이동하게 되고, 이로 인해 디튜닝 값이 변경될 수 있다.5A to 5B, a micro heater (Micro heater, 92) is provided on the upper part of the DFB 100, and when the temperature increases by applying a current to the micro heater, the position of the oscillation wavelength or the grating period changes in the long wavelength direction. It moves, which may cause the detuning value to change.

마이크로 히터(92)는 제1 전극 패드(92a), 제2 전극 패드(92b), 히팅 배선(92c)을 포함할 수 있다. 히팅 배선(92c)은 제1 상부 전극의 폭 방향으로 상부 전극과 나란히 배치될 수 있다. 히팅 배선(92c)의 길이는 제1 상부 전극의 폭보다 짧게 형성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않는다.The micro heater 92 may include a first electrode pad 92a, a second electrode pad 92b, and a heating wire 92c. The heating wire 92c may be arranged parallel to the upper electrode in the width direction of the first upper electrode. The length of the heating wire 92c may be shorter than the width of the first upper electrode, but is not necessarily limited thereto.

히팅 배선(92c)은 레이저에서 발생한 광의 진행 방향과 동일한 방향으로 길게 형성될 수 있다. 실시예에서 히팅 배선(92c)은 직선 형태로 형성되는 경우를 일 예로 설명하고 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 히팅 배선(92c)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.The heating wire 92c may be formed long in the same direction as the direction of travel of light generated from the laser. In the embodiment, the heating wire 92c is formed in a straight line as an example, but the present invention is not necessarily limited to this and the heating wire 92c may be formed in various shapes.

제1 전극 패드(92a)와 제2 전극 패드(92b)에 전압이 인가되면 히팅 배선(92c)에 전류가 흐를 수 있다. 히팅 배선(92c)에 전류가 흘러 온도가 상승하여 그레이팅 주기가 이동하게 되고, 그레이팅 주기가 이동하여 디튜닝 값이 변경하게 된다.When voltage is applied to the first electrode pad 92a and the second electrode pad 92b, current may flow through the heating wire 92c. As current flows through the heating wire 92c, the temperature rises and the grating period moves, and as the grating period moves, the detuning value changes.

이때 히팅 배선(92c)에 흐르는 전류의 크기를 조절하여 그레이팅 주기를 조절할 수 있다.At this time, the grating cycle can be adjusted by adjusting the magnitude of the current flowing through the heating wire 92c.

이렇게 마이크로 히터를 이용하여 디튜닝 값의 조절이 가능하기 때문에 실시예에 따른 전계 흡수형 변조기 집적 레이저에서는 디튜닝 값의 조절 폭이 넓어지게 된다.Since the detuning value can be adjusted using the micro heater, the range of adjustment of the detuning value is expanded in the field absorption modulator integrated laser according to the embodiment.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can do it.

100: DFB
300: EAM
10: 하부 전극
20: 제1 클래드층
30: 격자층
40: 제1 활성층
50: 제2 활성층
60: 도파로
70: 제2 클래드층
80: 제1 상부 전극
90: 제2 상부 전극
92: 마이크로 히터
92a: 제1 전극 패드
92b: 제2 전극 패드
92c: 히팅 배선100: DFB
300: EAM
10: lower electrode
20: first clad layer
30: grid layer
40: first active layer
50: second active layer
60: Waveguide
70: second clad layer
80: first upper electrode
90: second upper electrode
92: Micro heater
92a: first electrode pad
92b: second electrode pad
92c: Heating wiring

Claims

Board;
a DFB disposed on top of the substrate and outputting an optical signal of a single wavelength; and
It is disposed on top of the substrate and includes an EAM that modulates the optical signal output from the DFB,
The DFB is,
a grid layer disposed on top of the substrate;
an active layer disposed on top of the grid layer;
A clad layer disposed on top of the active layer;
an upper electrode disposed on top of the clad layer; and
It includes a micro heater arranged to be spaced apart from the upper electrode,
The micro heater is,
a first electrode pad and a second electrode pad; and a heating wire connected between the first electrode pad and the second electrode pad,
The heating wire is formed to be long in the same direction as the direction of travel of the output optical signal, and is arranged parallel to the upper electrode in the width direction of the upper electrode,
When a voltage is applied to the first electrode pad and the second electrode pad, a current flows through the heating wire and the temperature rises, causing the oscillation wavelength to move in the long wavelength direction and changing the detuning value to be located at a predetermined point,
The oscillation wavelength is determined by the grating period,
The detuning value is adjusted by shifting the grating period by adjusting the magnitude of the current flowing through the heating wire,
The detuning value is a difference between the oscillation wavelength of the DFB and the absorption peak or absorption curve of the EAM.

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According to paragraph 1,
The heating wiring is,
A field absorption modulator integrated laser formed with a length shorter than the width of the upper electrode.

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first clad layer;
a lower electrode disposed below the first clad layer;
a grid layer disposed on top of the first clad layer;
an active layer disposed on top of the grid layer;
a second clad layer disposed on top of the active layer;
an upper electrode disposed on top of the second clad layer; and
It includes a micro heater arranged to be spaced apart from the upper electrode,
The micro heater is,
a first electrode pad and a second electrode pad; and a heating wire connected between the first electrode pad and the second electrode pad,
The heating wire is formed to be long in the same direction as the direction of travel of the output optical signal, and is arranged parallel to the upper electrode in the width direction of the upper electrode,
When a voltage is applied to the first electrode pad and the second electrode pad, a current flows through the heating wire and the temperature rises, causing the oscillation wavelength to move in the long wavelength direction and changing the detuning value to be located at a predetermined point,
The oscillation wavelength is determined by the grating period,
The detuning value is adjusted by adjusting the grating cycle by adjusting the magnitude of the current flowing through the heating wire,
The detuning value is the difference between the oscillation wavelength of the DFB and the absorption peak or absorption curve of the EAM.

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According to clause 6,
The heating wiring is,
A field absorption modulator integrated laser formed with a length shorter than the width of the upper electrode.

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