KR102687553B1 - 광 도파로 소자 및 그를 포함하는 레이저 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 도파로 소자 및 그를 포함하는 레이저 장치를 개시한다. 그의 소자는 기판의 에지 영역 상에 배치된 주변부와, 상기 주변부 내의 상기 기판의 중심 영역 상에 배치된 에어 포켓과, 상기 에어 포켓 내의 상기 기판 상부에 배치되어 제 1 방향으로 연장하는 코어 층 및 상기 코어 층 상의 전극을 포함하는 광 도파로와, 상기 에어 포켓 상에 배치되어 상기 광 도파로를 상기 주변부에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연결하는 복수개의 힌지들을 포함한다.
Description
본 발명은 광학 장치에 관한 것으로, 상세하게는 광 도파로 소자 및 그를 포함하는 레이저 장치에 관한 것이다.
일반적인 분포 브라그 반사형 레이저 장치(distributed Bragg reflector-laser device)는 축방향 단일모드 광원(longitudinal single-mode light source) 및 파장가변 광원(wavelength tunable laser)일 수 있다. 일반적인 분포 브라그 반사형 레이저 장치는 게인 영역(gain section), 및 DBR 영역(Distributed Bragg Reflector: DBR section)을 포함할 수 있다. 게인 영역 및 DBR 영역은 반도체 기판 내에 도파로 (waveguide) 형태로 단일집적(monolithic integrate)될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 광 도파로의 온도를 균일하게 조절할 수 있는 광 도파로 소자 및 그를 포함하는 레이저 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 광 도파로 소자를 개시한다. 그의 소자는 기판의 에지 영역 상에 배치된 주변부; 상기 주변부 내의 상기 기판의 중심 영역 상에 배치된 에어 포켓; 상기 에어 포켓 내의 상기 기판 상부에 배치되어 제 1 방향으로 연장하는 코어 층 및 상기 코어 층 상의 전극을 포함하는 광 도파로; 및 상기 에어 포켓 상에 배치되고, 상기 광 도파로를 상기 주변부에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연결하는 복수개의 힌지들을 포함한다.
일 예로, 상기 복수개의 힌지들은: 에지 힌지들; 및 상기 에지 힌지들 사이의 중심 힌지들을 포함할 수 있다.
일 예로, 에지 힌지들 및 중심 힌지들의 각각은: 하부 힌지; 및 상기 하부 힌지 상의 상부 힌지를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 하부 힌지는 하부 클래드 층을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 상부 힌지는 상기 하부 클래드 층 상의 상부 클래드 층을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 조밀하게 배열될 수 있다.
일 예로, 상기 에지 힌지들은 제 1 거리를 갖고, 상기 중심 힌지들은 상기 제 1 거리보다 1/2배 작은 제 2 거리를 가질 수 있다.
일 예로, 상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 두꺼울 수 있다.
일 예로, 상기 에지 힌지들의 각각은 제 1 두께를 갖고, 상기 중심 힌지들의 각각은 상기 제 1 두께보다 2배 큰 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 예로, 상기 복수개의 힌지들의 각각은 M자 모양을 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 레이저 장치는, 기판의 일측 상에 배치되어 레이저 광을 생성하는 능동 소자; 상기 기판의 타측 상에 배치되어 상기 레이저 광의 피크 파장을 가변시키는 광 도파로 소자; 및 상기 능동 소자와 상기 광 도파로 소자 사이의 상기 기판 상에 배치되어 상기 레이저 광의 위상을 조절하는 위상 조절기를 포함한다. 상기 광 도파로 소자는: 상기 기판의 에지 영역 상에 배치된 주변부; 상기 주변부 내의 상기 기판의 중심 영역 상에 배치된 에어 포켓; 상기 에어 포켓 내의 상기 기판 상부에 배치되어 제 1 방향으로 연장하는 코어 층 및 상기 코어 층 상의 전극을 포함하는 광 도파로; 및 상기 에어 포켓 상에 배치되고, 상기 광 도파로를 상기 주변부에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연결하는 복수개의 힌지들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 레이저 장치는, DBR 영역, 위상 영역, 및 게인 영역을 갖는 기판; 상기 기판 상에 배치된 하부 클래드 층; 상기 DBR 영역의 상기 기판과 상기 하부 클래드 층 사이에 배치된 에어 포켓; 상기 하부 클래드 층 상에 배치되고, 제 1 방향으로 연장하는 코어 층; 상기 코어 층 및 상기 코어 층 외곽의 상기 하부 클래드 층에 배치된 상부 클래드 층; 상기 DBR 영역, 및 상기 위상 영역의 상기 상부 클래드 층 상에 배치된 보호 층; 상기 코어 층에 정렬되고, 상기 DBR 영역 및 상기 위상 영역의 상기 보호 층과, 상기 게인 영역의 상기 상부 클래 층 상에 배치된 전극들; 상기 에어 포켓 내에 배치되어 상기 제 1 방향으로 분리되는 복수개의 힌지들을 포함한다.
일 예로, 상기 복수개의 힌지들은: 상기 DBR 영역의 가장자리에 배치되는 에지 힌지들; 및 상기 에지 힌지들 사이의 상기 DBR 영역의 중심에 배치된 중심 힌지들을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 조밀하게 배열될 수 있다.
일 예로, 상기 에지 힌지들은 제 1 거리를 갖고, 상기 중심 힌지들은 상기 제 1 거리보다 1/2배 작은 제 2 거리를 가질 수 있다.
일 예로, 상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 두꺼울 수 있다.
일 예로, 상기 에지 힌지들의 각각은 제 1 두께를 갖고, 상기 중심 힌지들의 각각은 상기 제 1 두께보다 2배 큰 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 예로, 상기 복수개의 힌지들의 각각은 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향에 대하여 M자 모양을 가질 수 있다.
일 예로, 상기 에어 포켓은 상기 제 2 방향에 대하여 M자 모양을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 개념에 따른 광 도파로 소자는 에어 포켓 내의 광 도파로를 상기 에어 포켓 외곽의 주변부에 연결하는 복수개의 힌지들을 이용하여 상기 광 도파로의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 광 도파로 소자의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 III-III' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결된 광 도파로의 온도와, 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결되지 않은 광 도파로의 일반적인 온도를 보여주는 그래프들이다.
도 6은 도 2의 제 2 거리에 대한 제 1 거리의 비율에 따른 DBR 영역의 온도 균일도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 1의 힌지들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 제 1 두께에 대한 제 2 두께의 비율에 따른 DBR 영역의 온도 균일도를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 1의 III-III' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 III-III' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결된 광 도파로의 온도와, 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결되지 않은 광 도파로의 일반적인 온도를 보여주는 그래프들이다.
도 6은 도 2의 제 2 거리에 대한 제 1 거리의 비율에 따른 DBR 영역의 온도 균일도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 1의 힌지들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 제 1 두께에 대한 제 2 두께의 비율에 따른 DBR 영역의 온도 균일도를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 1의 III-III' 선상을 절취하여 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 당 업자에게 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 예들을 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, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 영역, 클래드 층, 코어 층, 및 광 도파로는 광학 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 레이저 장치(100)의 일 예를 보여준다. 도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 레이저 장치(100)는 분포 브라그 반사형 레이저 장치일 수 있다. 일 예로, 본 발명의 레이저 장치(100)는 광 도파로 소자(110), 위상 조절기(120), 및 능동 소자(130)를 포함할 수 있다. 광 도파로 소자(110), 위상 조절기(120), 및 능동 소자(130)는 기판(10) 상에 제 1 방향(Z)으로 배치될 수 있다.
기판(10)은 GaAs, 또는 GaN의 III-V 족 반도체를 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판(10)은 퀄츠를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 기판(10)은 DBR 영역(12), 위상 영역(14), 및 게인 영역(16)을 포함할 수 있다. DBR 영역(12), 위상 영역(14), 및 게인 영역(16)은 제 1 방향(Z)에 대해 일렬로 배열될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
광 도파로 소자(110), 위상 조절기(120), 및 능동 소자(130)는 DBR 영역(12), 위상 영역(14), 및 게인 영역(16) 상에 각각 배치될 수 있다. 일 예로, 광 도파로 소자(110), 위상 조절기(120), 및 능동 소자(130)의 각각은 하부 클래드 층(20), 코어 층(30), 상부 클래드 층(40), 보호 층(50) 및 전극들(60)을 포함할 수 있다.
하부 클래드 층(20)은 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 하부 클래드 층(20)은 제 1 도전형(ex, n-type)을 갖는 InP를 포함할 수 있다. 하부 클래드 층(20)은 기판(10)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다.
DBR 영역(12)의 기판(10)과 하부 클래드 층(20) 사이에 에어 포켓(70)이 제공될 수 있다. 에어 포켓(70) 내에 상압(ex, 1기압 또는 760Torr)의 공기가 충진될 수 있다. 에어 포켓(70) 내의 공기는 하부 클래드 층(20)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 에어 포켓(70) 내의 공기는 하부 클래드 층(20)의 열 전도도보다 낮은 열전도도를 가질 수 있다.
에어 포켓(70) 내에 복수개의 힌지들(80)이 제공될 수 있다. 복수개의 힌지들(80)은 에에 포켓(70) 상의 하부 클래드 층(20), 코어 층(30), 상부 클래드 층(40), 보호 층(50)의 온도 균일도를 증가시킬 수 있다. 일 예로, 복수개의 힌지들(80)은 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)을 포함할 수 있다. 에지 힌지들(82)은 DBR 영역(12)의 가장자리에 배치될 수 있다. 중심 힌지들(84)은 DBR 영역(12)의 중심에 배치될 수 있다. 중심 힌지들(84)은 에지 힌지들(82) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 에지 힌지들(82)은 중심 힌지들(84)로부터 제 1 거리(D1)를 가질 수 있다. 중심 힌지들(84)은 에지 힌지들(82)에 비해 조밀하게 배열될 수 있다. 중심 힌지들(84)은 제 1 거리(D1)보다 작은 제 2 거리(D2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 거리(D1)는 제 2 거리(D2)의 2배일 수 있다. 즉, 중심 힌지들(84)은 제 1 거리(D1)보다 1/2배 작은 제 2 거리(D2)를 가질 수 있다.
코어 층(30)은 하부 클래드 층(20) 상에 배치될 수 있다. 코어 층(30)은 제 1 방향(Z)으로 연장할 수 있다. 코어 층(30)은 하부 클래드 층(20) 및 상부 클래드 층(40)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 코어 층(30)은 InGaAsP를 포함할 수 있다. 게인 영역(16)의 코어 층(30)은 게인 물질을 가질 수 있다. 게인 물질은 Nd:YAG, Nd:YLF, Neodymium glass, Titanium sapphire, Yb:YAG, 또는 Ytterbium doped glass laser를 포함할 수 있다. DBR 영역(12)의 코어 층(30)은 게인 물질을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도시되지는 않았지만, 코어 층(30), 하부 클래드 층(20) 및 상부 클래드 층(40)의 마주보는 양측 측벽들 상에 반사 층들이 제공될 수 있다. 반사 층들은 전반사 층과 하프 반사 층을 포함할 수 있다. 게인 영역(16)의 코어 층(30)은 레이저 광(18)의 게인을 획득할 수 있다. 레이저 광(18)은 전반사 층과 하프 반사 층 사이에 반사될 수 있다. 레이저 광(18)은 코어 층(30)을 따라 전달될 수 있다. 레이저 광(18)의 일부는 하프 반사 층을 투과하여 외부로 조사될 수 있다.
상부 클래드 층(40)은 코어 층(30) 및 상기 코어 층(30) 외곽의 하부 클래드 층(20) 상에 배치될 수 있다. 상부 클래드 층(40)은 제 2 도전형(ex, p-type)을 갖는 InP를 포함할 수 있다. 상부 클래드 층(40)은 코어 층(30)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 일 예로, 상부 클래드 층(40)은 브래그 격자(42)를 가질 수 있다. 이와 달리, 브래그 격자(42)는 코어 층(30) 내에 제공되거나 상기 코어 층(30) 아래의 하부 클래드 층(20) 내에 제공될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 브래그 격자(42)는 레이저 광(18)의 일부를 반사시켜, 상기 레이저 광(18)의 파장 간격을 제어할 수 있다.
보호 층(50)은 DBR 영역(12) 및 위상 영역(14)의 상부 클래드 층(40) 상에 배치될 수 있다. 보호 층(50)은 유전체(ex, SiO2, SiN)를 포함할 수 있다. 보호 층(50)은 게인 영역(16) 상의 상부 클래드 층(40)을 국부적으로 노출시킬 수 있다.
전극들(60)은 DBR 영역(12) 및 위상 영역(14)의 보호 층(50) 상에 배치되고, 게인 영역(16)의 상부 클래드 층(40) 상에 배치될 수 있다. 전극들(60)은 코어 층(30)에 정렬될 수 있다. 일 예로, 전극들(60)은 제 1 히터 전극(62), 제 2 히터 전극(64) 및 콘택 전극(66)을 포함할 수 있다.
제 1 히터 전극(62)은 DBR 영역(12)의 보호 층(50) 상에 배치될 수 있다. 제 1 히터 전극(62)은 DBR 영역(12)의 상부 클래드 층(40) 및 코어 층(30)을 가열하여 레이저 광(18)의 파장을 가변(tune)시킬 수 있다.
제 2 히터 전극(64)은 위상 영역(14)의 보호 층(50) 상에 배치될 수 있다. 제 2 히터 전극(64)은 위상 영역(14)의 상부 클래드 층(40), 코어 층(30) 및 하부 클래드 층(20)을 가열하여 레이저 광(18)의 위상을 변화시킬 수 있다.
콘택 전극(66)은 게인 영역(16)의 상부 클래드 층(40) 상에 배치될 수 있다. 콘택 전극(66)은 상부 클래드 층(40), 코어 층(30), 및 하부 클래드 층(20) 내에 전류 및/또는 전기장을 형성하여 레이저 광(18)의 파워를 증가시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여준다. 도 4는 도 1의 III-III' 선상을 절취하여 보여준다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 광 도파로 소자(110)는 에어 포켓(70), 광 도파로(68), 주변부(72), 및 힌지들(80)을 포함할 수 있다.
에어 포켓(70)은 평면적 관점에서 =자 모양을 가질 수 있다. 에어 포켓(70)은 기판(10)의 중심 영역(C) 상에 배치될 수 있다. 에어 포켓(70)은 DBR 영역(12) 중심의 기판(10)과 하부 클래드 층(20) 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 에어 포켓(70)은 DBR 영역(12)의 기판(10)과 코어 층(30) 사이의 하부 클래드 층(20)의 일부가 식각된 영역일 수 있다. 또한, 에어 포켓(70)은 코어 층(30) 외곽의 상부 클래드 층(40), 및 보호 층(50)의 일부가 식각된 영역일 수 있다. 에어 포켓(70) 내의 공기는 DBR 영역(12)의 코어 층(30)의 전도 열(conductive heat) 또는 복사 열(radiation heat)의 방출을 감소시키거나 최소화할 수 있다. 에어 포켓(70)은 제 2 방향(X)에 대해 M자 모양을 가질 수 있다.
광 도파로(86)는 에어 포켓(70) 내의 기판(10) 상부에 배치될 수 있다. 광 도파로(86)는 제 1 방향(Z)으로 연장할 수 있다. 레이저 광(18)은 광 도파로(68)를 따라 전달될 수 있다. 광 도파로(86)는 에에 포켓(70) 상의 하부 클래드 층(20), 코어 층(30), 상부 클래드 층(40), 브래그 격자(42), 보호 층(50) 및 제 1 히터 전극(62)을 포함할 수 있다.
주변부(72)는 기판(10)의 에지 영역들(E) 상에 배치될 수 있다. 에어 포켓(70)은 주변부(72) 내에 배치될 수 있다. 주변부(72)는 하부 클래드 층(20), 상부 클래드 층(40) 및 보호 층(50)을 포함할 수 있다. 수직적 관점에서, 에어 포켓(70)은 주변부(72)의 하부 클래드 층(20), 상부 클래드 층(40) 및 보호 층(50)의 측벽들을 노출시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)은 에어 포켓(70) 내에 배치될 수 있다. 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)은 광 도파로(68)를 주변부(72)에 제 2 방향(X)으로 연결할 수 있다. 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)은 제 1 방향(Z) 에 대해 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)의 각각은 약 1㎛ 내지 약 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)은 제 1 방향(Z)에 대해 서로 다른 밀도를 가질 수 있다. 중심 힌지들(84)은 에지 힌지들(82)에 비해 조밀하게 배열될 수 있다.
도 4를 참조하면, 중심 힌지들(84)은 M자 모양을 가질 수 있다. 또한, 에지 힌지들(82)은 M자 모양을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 에지 힌지들(82) 및 중심 힌지들(84)의 각각은 하부 힌지(83) 및 상부 힌지(85)를 포함할 수 있다. 하부 힌지(83)는 하부 클래드 층(20)을 포함할 수 있다. 상부 힌지(85)는 하부 힌지(83) 상에 배치될 수 있다. 상부 힌지(85)는 상부 클래드 층(40)을 포함할 수 있다.
도 5는 도 1의 에지 힌지들(82)과 중심 힌지들(84)에 연결되는 광 도파로(68)의 온도(32)와, 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결되지 않는 광 도파로의 일반적인 온도(34)를 보여준다.
도 5를 참조하면, 에지 힌지들(82)과 중심 힌지들(84)은 광 도파로(68)의 온도(32)를 DBR 영역(12)내에서 균일하게 조절하여 레이저 광(18)의 파장 가변 효율을 증가시킬 수 있다.
반면, 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결되지 않은 광 도파로의 일반적인 온도(34)는 DBR 영역(12) 내에서 불균일하게 조절될 수 있다. 일반적인 온도(34)는 DBR 영역(12)의 중심에서 가장자리보다 높게 측정될 수 있었다. 에지 힌지들과 중심 힌지들에 연결되지 않은 광 도파로는 레이저 광(18)의 파장 가변 효율을 감소시킬 수 있다.
도 6은 도 2의 제 2 거리(D2)에 대한 제 1 거리(D1)의 비율에 따른 DBR 영역(12)의 온도 균일도(temperature uniformity)를 보여준다.
도 6을 참조하여 에지 힌지들(82)의 제 1 거리(D1)가 중심 힌지들(84)의 제 2 거리(D2)의 2배일 때, 광 도파로(86)의 온도 균일도는 최대로 증가될 수 있다. 즉, 중심 힌지들(84) 사이의 제 2 거리(D2)보다 2배 큰 제 1 거리(D1)를 갖는 에지 힌지들(82)은 DBR 영역(12)의 온도 균일도를 최대로 증가시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 힌지들(80)의 일 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 광 도파로 소자(110)의 힌지들(80)은 서로 다른 두께들을 가질 수 있다. 힌지들(80)은 에어 포켓(70) 내에서 제 1 방향(Z)에 대해 등간격으로 배열될 수 있다. 일 예로, 중심 힌지들(84)은 에지 힌지들(82)보다 두꺼울 수 있다. 에지 힌지들(82)은 제 1 두께(T1)갖고, 중심 힌지들(84)은 제 1 두께(T1)보다 큰 제 2 두께(T2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 두께(T2)는 제 1 두께(T1)보다 2배 클 수 있다. 제 1 두께(T1)는 약 1㎛ 내지 약 10㎛이고, 제 2 두께(T2)는 약 2㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다.
위상 조절기(120), 및 능동 소자(130)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 8은 도 7의 제 1 두께(T1)에 대한 제 2 두께(T2)의 비율에 따른 DBR 영역(12)의 온도 균일도를 보여준다.
도 8을 참조하여 중심 힌지들(84)의 제 2 두께(T2)가 에지 힌지들(82)의 제 1 두께(T1)의 2배일 때, 온도 균일도는 최대로 증가할 수 있다. 에지 힌지들(82) 각각의 제 1 두께(T1)보다 2배 큰 제 2 두께(T2)를 갖는 중심 힌지들(84)은 DBR 영역(12)의 온도 균일도를 최대로 증가시킬 수 있다.
도 9는 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여준다. 도 10은 도 1의 III-III' 선상을 절취하여 보여준다.
도 1, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 레이저 장치(100)는 리지형 분포 브래그 반사형 레이저 장치일 수 있다. 일 예로, 주변부(72)는 하부 클래드 층(20) 및 보호 층(50)을 포함할 수 있다. 상부 클래드 층(40)은 에어 포켓(70) 및 힌지들(80)로부터 분리될 수 있다. 수직적 관점에서, 에어 포켓(70)은 주변부(72)의 하부 클래드 층(20) 및 보호 층(50)의 측벽을 노출시킬 수 있다. 하부 클래드 층(20)의 상부 면은 에어 포켓(70) 및 힌지들(80) 상에서 단차(steped)질 수 있다. 일 예로, 광 도파로(68)는 하부 클래드 층(20), 코어 층(30), 상부 클래드 층(40), 보호 층(50) 및 제 1 히터 전극(62)을 포함할 수 있다. 하부 클래드 층(20)의 최 상부 면은 에어 포켓(70) 내의 중심 힌지들(84)의 상부면보다 높을 수 있다. 따라서, 중심 힌지들(84)은 하부 클래드 층(20)을 포함할 수 있다. 또한, 에지 힌지들(82)은 하부 클래드 층(20)을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
코어 층(30) 및 상부 클래드 층(40)은 하부 클래드 층(20)의 최 상부 면 상에 배치될 수 있다. 보호 층(50)은 하부 클래드 층(20), 및 상부 클래드 층(40)의 측벽들 및 상부 면들 상에 배치될 수 있다. 제 1 히터 전극(62)은 에어 포켓(70) 내의 하부 클래드 층(20), 상부 클래드 층(40), 및 보호 층(50)의 상부면 및 측벽 상에 배치될 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
Claims (19)
- 기판의 에지 영역 상에 배치된 주변부;
상기 주변부 내의 상기 기판의 중심 영역 상에 배치된 에어 포켓;
상기 에어 포켓 내의 상기 기판 상부에 배치되어 제 1 방향으로 연장하는 코어 층 및 상기 코어 층 상의 전극을 포함하는 광 도파로; 및
상기 에어 포켓 상에 배치되고, 상기 광 도파로를 상기 주변부에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연결하는 복수개의 힌지들을 포함하고,
상기 복수개의 힌지들은:
에지 힌지들; 및
상기 에지 힌지들 사이의 중심 힌지들을 포함하고,
상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 조밀하게 배열되는 광 도파로 소자.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 에지 힌지들 및 상기 중심 힌지들의 각각은:
하부 힌지; 및
상기 하부 힌지 상의 상부 힌지를 포함하는 광 도파로 소자.
- 제 3 항에 있어서,
상기 하부 힌지는 하부 클래드 층을 포함하는 광 도파로 소자.
- 제 4 항에 있어서,
상기 상부 힌지는 상기 하부 클래드 층 상의 상부 클래드 층을 포함하는 광 도파로 소자.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 에지 힌지들은 제 1 거리를 갖고,
상기 중심 힌지들은 상기 제 1 거리보다 1/2배 작은 제 2 거리를 갖는 광 도파로 소자.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 두꺼운 광 도파로 소자.
- 제 8 항에 있어서,
상기 에지 힌지들의 각각은 제 1 두께를 갖고,
상기 중심 힌지들의 각각은 상기 제 1 두께보다 2배 큰 제 2 두께를 갖는 광 도파로 소자.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 힌지들의 각각은 M자 모양을 갖는 광 도파로 소자.
- 기판의 일측 상에 배치되어 레이저 광을 생성하는 능동 소자;
상기 기판의 타측 상에 배치되어 상기 레이저 광의 피크 파장을 가변시키는 광 도파로 소자; 및
상기 능동 소자와 상기 광 도파로 소자 사이의 상기 기판 상에 배치되어 상기 레이저 광의 위상을 조절하는 위상 조절기를 포함하되,
상기 광 도파로 소자는:
상기 기판의 에지 영역 상에 배치된 주변부;
상기 주변부 내의 상기 기판의 중심 영역 상에 배치된 에어 포켓;
상기 에어 포켓 내의 상기 기판 상부에 배치되어 제 1 방향으로 연장하는 코어 층 및 상기 코어 층 상의 전극을 포함하는 광 도파로; 및
상기 에어 포켓 상에 배치되고, 상기 광 도파로를 상기 주변부에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연결하는 복수개의 힌지들을 포함하고,
상기 복수개의 힌지들은:
에지 힌지들; 및
상기 에지 힌지들 사이의 중심 힌지들을 포함하고,
상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 조밀하게 배열되는 레이저 장치.
- DBR 영역, 위상 영역, 및 게인 영역을 갖는 기판;
상기 기판 상에 배치된 하부 클래드 층;
상기 DBR 영역의 상기 기판과 상기 하부 클래드 층 사이에 배치된 에어 포켓;
상기 하부 클래드 층 상에 배치되고, 제 1 방향으로 연장하는 코어 층;
상기 코어 층 및 상기 코어 층 외곽의 상기 하부 클래드 층에 배치된 상부 클래드 층;
상기 DBR 영역, 및 상기 위상 영역의 상기 상부 클래드 층 상에 배치된 보호 층;
상기 코어 층에 정렬되고, 상기 DBR 영역 및 상기 위상 영역의 상기 보호 층과, 상기 게인 영역의 상기 상부 클래 층 상에 배치된 전극들; 및
상기 에어 포켓 내에 배치되어 상기 제 1 방향으로 분리되는 복수개의 힌지들을 포함하는 레이저 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 복수개의 힌지들은:
상기 DBR 영역의 가장자리에 배치되는 에지 힌지들; 및
상기 에지 힌지들 사이의 상기 DBR 영역의 중심에 배치된 중심 힌지들을 포함하는 레이저 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 조밀하게 배열되는 레이저 장치.
- 제 14 항에 있어서,
상기 에지 힌지들은 제 1 거리를 갖고,
상기 중심 힌지들은 상기 제 1 거리보다 1/2배 작은 제 2 거리를 갖는 레이저 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 중심 힌지들은 상기 에지 힌지들보다 두꺼운 레이저 장치.
- 제 16 항에 있어서,
상기 에지 힌지들의 각각은 제 1 두께를 갖고,
상기 중심 힌지들의 각각은 상기 제 1 두께보다 2배 큰 제 2 두께를 갖는 레이저 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 복수개의 힌지들의 각각은 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향에 대하여 M자 모양을 갖는 레이저 장치.
- 제 18 항에 있어서,
상기 에어 포켓은 상기 제 2 방향에 대하여 M자 모양을 갖는 레이저 장치.
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