KR20000064552A - 직렬 및 병렬 광학 링크용 vcsel식 다중 파장 송신기 및수신기 모듈 - Google Patents

직렬 및 병렬 광학 링크용 vcsel식 다중 파장 송신기 및수신기 모듈 Download PDF

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비자이섹아르 자야라만
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캠벨 존 에스
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Abstract

광전자 모듈은 공통의 중앙 세로 축을 따라 동일선상에 배열되는 하나 이상의 VCSEL 송신기 및/또는 광검출기를 포함한다. 상이한 파장의 광은 단일 광섬유나 자유 공간 광학 링크에 광학 결합된 광전자 모듈에 의해 수신 및 송신될 수 있다. 광전자 모듈은 두 개의 파장을 수신하고 하나의 파장을 송신할 수 있거나, 광학 링크내에서 두 개의 파장을 송신할 수 있다. VCSEL 송신기는 수직으로 집적된 펌프 VCSEL에 의해 광학 펌프될 수 있다. 병렬 광학 링크는 단일 광섬유의 각 이중 채널에 대한 송신 및 수신을 제공한다. 병렬 광학 링크는 광섬유의 어레이, 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 송신하고 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 수신하도록 광섬유의 어레이에 광학 결합된 광전자 모듈의 제1 어레이 및 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 송신하고 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 수신하도록 광섬유의 어레이에 광학 결합된 광전자 모듈의 제2 어레이를 포함한다. 다중 채널 데이터 분배 시스템은 중앙 분배 지점과 상기 중앙 분배 지점에 광학 링크된 다수의 노드 사이의 데이터의 양방향성 분배를 할 수 있게 한다.

Description

직렬 및 병렬 광학 링크용 ＶＣＳＥＬ식 다중 파장 송신기 및 수신기 모듈
통상적으로, 단일 광섬유를 통해 신호를 송신 및 수신하기 위한 문제를 해결하기 위해서 광섬유의 외부로 송신 및 수신 레이저 빔의 공간 분리가 필요하였다. 종래에는 평면 광파 회로와 엣지 발광 레이저 및 도파관 검출기를 사용하여 이러한 공간 분리를 실현하였다.
오카노(H. Okano) 등에 의한 문헌 ["Passive Aligned Hybrid integrated Optical Module Using Planar Lightwave Circuit Platform" from the LEOS Conference, Boston, MA, 18-21 November 1996, pp. 73-74]에는 평면 광파 회로를 사용하는 방법의 예가 개시되어 있다. 이러한 평면 광파 회로의 방법은 송신 및 수신 레이저 빔이 동일선상에 유지할 수 있는 경우에는 단순화할 수 있게 된다. 이러한 방법을 실행하기 위해서는 송신 및 수신 신호의 파장이 상이해야만 한다.
보울리(J.C. Bouley)에 의한 문헌 ["InP-based Photonic Integrated Circuits for future Optical Access Networks" from the LEOS Conference, Boston, MA, 18-21 November 1996, pp. 286-287]에 개시된 바와 같이 레이저빔이 동일선상에 유지되는 방법의 예에 따르면, 엣지 발광 레이저는 1.3 마이크론의 파장에서 송신하고 도파관 광검출기는 1.55 마이크론의 파장에서 수신한다. 엣지 발광기를 광섬유에 결합하기 위한 작은 허용 오차는 단일 모드 섬유를 엣지 발광 레이저에 결합하는 것을 어렵게 한다. 레이저 이면의 도파관 광검출기는 레이저가 단순하게 갈라진 면과 배치되는 것을 방지하기 때문에 엣지 발광 레이저는 고가의 분배 피드백 레이저이거나 에칭된 면 레이저이다. 1.3 마이크론 엣지 발광기 레이저의 후면에서 1.55 마이크론 광검출기로의 누설량을 제어하는 것이 곤란하다. 이는 광 혼선을 말한다. 엣지-조명 구조는 측방향내에서(웨이퍼의 평면에서) 복합적인 변화를 요구하여 성장과 처리를 어렵게 한다. 엣지 발광 레이저 기술을 사용하는 패키지는 부피가 크고 고가일 수 있다.
본 발명은 이중 전송에 관한 것으로, 특히 직렬 및 병렬 광학 링크용 수직 공동면(空洞面) 발광 레이저(VCSEL)식 다중 파장 송신기 및 수신기 모듈에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 광섬유와 결합된 광전자 모듈의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 광전자 모듈의 측단면도.
도 3은 도 2에 도시된 광전자 모듈에서 VCSEL 송신기의 반사 스펙트럼을 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 원리에 따른 광섬유와 결합된 광전자 모듈의 개략도.
도 5는 종래의 다중 채널 병렬 광학 링크의 개략도.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 다중 채널 병렬 광학 링크의 개략도.
도 7은 도 6에 도시된 병렬 광학 링크의 제1 단부에서 광전자 모듈의 측단면도.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 광전자 모듈에서 VCSEL 송신기의 반사 스펙트럼을 도시하는 그래프.
도 10은 도 6에 도시된 병렬 광학 링크의 제2 단부에서 광전자 모듈의 측단면도.
도 11은 본 발명의 원리에 따른 광전자 모듈의 측단면도.
도 12는 본 발명의 원리에 따른 광전자 모듈의 측단면도.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 원리에 따른 데이터 분배 시스템의 개략도.
본 발명은 단일 광섬유나 자유 공간 광학 링크를 통해 다중 파장 전송을 지지하는 수직 공동면 발광 레이저(VCSEL)식 광전자 모듈을 제공한다. 실시예에서, 광전자 모듈은 VCSEL 송신기 및 광검출기를 포함한다. 입력 수신된 광 및 송신된 광은 파장이 상이하고, 동일한 광섬유나 자유 공간 광학 링크로부터/내로 결합된다. 제1 배열에서, 수신된 광은 광검출기를 충돌하기 전에 VCSEL을 통해 통과한다. 수신된 파장은, 예를 들어 1550nm와 같이, 1450∼1650nm내에 존재하고, 송신된 파장은 예를 들어, 1300nm와 같이 1250∼1350nm내에 존재한다. VCSEL 송신기는 한 쌍의 반사 스택과 한 쌍의 반사 스택 사이에 삽입된 활성 영역을 포함한다. 각 반사 스택은 분산 브래그(Bragg) 반사기를 형성하는 GaAs와 AlGaAs(“GaAs/AlGaAs 시스템”)가 번갈아 배치되는 층의 시스템이다. 적어도 하나의 반사 스택은 활성 영역에서 웨이퍼 융합된다. 하나의 반사 스택이 송신된 광을 송신하는 비율은 0.001%이하이다. VCSEL 송신기는 펌프 VCSEL에 의해 광학식으로 펌프될 수 있고, 펌프 레이저 방사는 예를 들어, 850nm의 펌프 VCSEL과 같이 700∼1050nm의 범위내에 존재한다.
제2 배열에서, 수신된 입력 광은 송신된 광보다 더 짧은 파장이고, VCSEL 송신기로부터 송신된 광은 광섬유나 자유 공간 광학 링크를 입력되기 전에 광검출기를 통해서 통과한다. 수신된 파장은 700∼870nm의 범위내에 존재하고, 송신된 파장은 870∼1050nm의 범위내에 존재한다. 2개의 파장은 동일한 광섬유나 자유 공간 채널내로/로부터 결합된다.
본 발명의 특정 실시예에서, 하나 이상의 채널에 대한 다중 채널 VCSEL식 병렬 광학 링크는 단일 광섬유상의 각 채널에 대해 송신과 수신을 지지한다. 이러한 병렬 광학 링크는 광섬유의 어레이를 포함하는데, 광전자 송수신기 모듈의 제1 어레이는 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 송신하고 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 수신하기 위해 광섬유의 어레이에 광학 결합되고, 광전자 송수신기 모듈의 제2 어레이는 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 송신하고 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 수신하기 위해 광섬유의 어레이에 광학 결합된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 광전자 모듈은 수직 공동면 발광 레이저(VCSEL) 송신기, 전방 광검출기 및 후방 광검출기를 포함한다. VCSEL 송신기는 제1 파장을 갖는 제1 레이저 신호를 광섬유나 자유 공간 광학 링크내로 송신하도록 동작한다. 전방 광검출기는 제2 파장을 갖는 제2 레이저 신호를 광섬유나 자유 공간 광학 링크로부터 수신하도록 동작한다. 후방 광검출기는 제3 파장을 갖는 제3 레이저 신호를 광섬유나 자유 공간 광학 링크로부터 수신하도록 동작한다. VCSEL 송신기, 전방 광검출기 및 후방 광검출기는 거의 동일선상인 광축을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 광학 링크에서 사용하는 광전자 모듈은 전방 VCSEL 송신기를 포함한다. 전방 VCSEL 송신기는 제1 파장을 갖는 제1 레이저 신호를 광학 링크내로 송신하도록 동작하고, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 신호가 통과하도록 변경된다.
본 발명의 원리는 다중 채널 데이터 분배 시스템에서 실행될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 발명의 특징을 예시하는 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명의 원리에 따른 VCSEL식 광전자 모듈은 단일 광섬유나 자유 공간 광학 링크를 통해 상이한 파장을 갖는 광 레이저 신호를 송신하고 수신한다. 도 1에서, 본 발명의 원리에 따른 광전자 모듈(10)은 광섬유(12)와 광학 결합되고 자유 공간 광학 링크내에서 사용될 수 있다. 광전자 모듈(10)은 VCSEL 송신기(14) 및 이 VCSEL 송신기(14)와 모놀리식으로 집적화된 p-i-n 광검출기를 포함한다. 광섬유(12)로부터 입력 수신된 광 신호는 광전자 모듈(10)의 p-i-n 광검출기(16)에 의해 수신되기 전에 VCSEL 송신기(14)를 통해 통과한다.
도 2에서, VCSEL식 광전자 모듈은 중앙의 세로 축(20)과 일치하는 광축을 갖는 VCSEL 송신기(14)를 포함한다. 광축은 VCSEL 송신기(14)내의 광 전파의 경로이다. VCSEL 송신기(14)는 복수개의 반도체층을 포함하는데, 상기 반도체층은 상부 반사 스택(22), 하부 반사 스택(24) 및 상부와 하부 반사 스택 사이에 삽입된 활성 영역(26)을 포함한다. 각 상부와 하부 반사 스택(22,24)은 "GaAs/AlGaAs 시스템"으로 제조된다. "GaAs/AlGaAs 시스템"은 갈륨 비화물(GaAs), 알루미늄 비화물(AlAs) 및 알루미늄 갈륨 비화물(AlGaAs)로 된 물질군이다. 하부 반사 스택(24)은 50쌍의 GaAs와 AlGaAs가 번갈아 배치되는 층을 포함하고 상부 반사 스택은 하부 반사 스택보다 더 적은 수의 쌍의 GaAs와 AlGaAs가 번갈아 배치되는 층을 포함한다. 레이저 방사는 VCSEL의 상부면으로부터 상부 반사 스택(22)을 통해 VCSEL 송신기(14)로부터 방사된다.
활성 영역(26)은 양자벽, 양자벽을 분리하는 장벽 물질 및 한 쌍의 클래딩층(28,30)을 포함한다. 양자벽은 한 쌍의 클래딩층(28,30) 사이에 샌드위치된다.
하부 반사 스택(24)은 합성 반도체 기판(32)상에 배치되고, 기판은 GaAs 기판이 적당하다. 상부 반사 스택(22)과 하부 반사 스택(24)은 그 사이에서 활성 영역에 웨이퍼 융합된다. 웨이퍼 융합은 상이한 격자 상수의 물질이 실질적인 물리적 결합을 생성하기 위해 압력과 열을 공급함으로써 자동적으로 결합되는 것에 의해 처리된다. 활성 영역에서 반사 스택의 웨이퍼 융합은 레이저 임계치가 도달하고 유지될 수 있도록 반사 스택에 의해 제공된 반사력을 증가하는데 사용된다. 이는 상부 반사 스택(22)과 활성 영역(26) 사이에서 웨이퍼 융합된 인터페이스와 하부 반사 스택(24)과 활성 영역(26) 사이에서 웨이퍼 융합된 인터페이스를 발생한다.
장파장 VCSEL 송신기(14)는 VCSEL 송신기(14)와 일체화된 단파장 펌프 VCSEL (34)에 의해 광학 펌프된다. VCSEL 송신기(14)는 예를 들어, 1.3㎛와 같은 1250∼1350㎚의 파장 범위를 갖는 응집성의 광자기 방사를 방사한다.
단파장 펌프 VCSEL(34)은 복수개의 반도체 층을 포함하고 중앙의 세로 축(20)을 중심으로 한 상부 반사 스택(22)의 방사면상에 배치된다. 펌프 VCSEL(34)은 2개의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 단파 펌프 VCSEL(34)를 펌핑하는 제1 금속화된 접촉부(36)는 펌프 VCSEL(34)의 하부 반사 스택에 접속된다. 제1 금속화된 접촉부(36)는 환형이고 중앙의 세로 축(20)을 중심으로 위치한다. 환형의 금속화된 접촉부(36)는 VCSEL 송신기(14)의 상부 반사 스택(22)에 배치된 단파장 펌프 VCSEL(34)를 둘러싼다. 단파장 펌프 VCSEL(34)를 전기적으로 펌핑하는 제2의 금속화된 접촉부(38)는 펌프 VCSEL(34)상에 배치된다. 제2의 금속화된 접촉부(38)는 중앙의 세로 축(20)을 중심으로 한다. 펌프 VCSEL(34)은 예를 들어, 장파장 VCSEL 송신기를 펌프하는 VCSEL 송신기(14)의 850㎚와 같이, 700㎚∼1050㎚의 파장 범위를 갖는 펌핑 레이저 빔을 방사하기 위해 전기적으로 펌프된다. 펌프 VCSEL(34)은 거의 100%의 1250㎚∼1350㎚의 파장 범위를 갖는 전자기 방사와 1450㎚∼1650㎚의 파장 범위를 갖는 전자기 방사의 송신율을 갖는다. 그러므로, 광검출기로 입력 수신된 광 신호는 방해받지 않는 펌프 VCSEL(34)을 통해 통과할 수 있고, VCSEL 송신기(14)로부터 출력 수신된 광 신호는 방해받지 않는 펌프 VCSEL을 통해 통과할 수 있다. 수직으로 집적화된 광학 펌프와 이를 제조하는 방법과 같은 장파장, 수직 공동면 발광 레이저는 1996년 4월 30일자로 Vijaysekhar Jayaraman에게 허여된 "LONG WAVELENGTH, VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTING LASER WITH VERTICALLY INTEGRATED OPTICAL PUMP"라는 제목으로 미국 특허 제5,513,204호에 상세히 개시된다.
인듐 인화물(InP) 기판(42)은 바로 밑에 배치되고 GaAs 기판(32)으로 집적화된다. 임의의 흡수층(43)은 InP 기판(42)밑에 배치될 수 있다. 흡수층(43)은 VCSEL 송신기로부터 후면 누설광을 흡수하지만, 수신된 광을 흡수하지는 않는다. 흡수층(43)의 목적은 광을 VCSEL 송신기의 후면으로부터 흡수하고, VCSEL 송신기 밑의 광검출기로 도달하는 것을 저지하여 수신 파장에서 광섬유로부터 수신된 광을 검출하는 것이다. 임의의 흡수층(43)의 구조적인 실행은 수신 파장이 송신 파장보다 더 길 때 최상으로 동작한다. 송신 파장이 1.3 마이크론이고 수신 파장이 1.55 마이크론이면, 바람직한 흡수층 성분은 1.4 마이크론의 대역갭 파장을 갖는 인듐 갈륨 비화물 인화물(InGaAsP)이다.
인듐 갈륩 비화물(InGaAs) p-i-n 광검출기(16)는 흡수층(43)밑에 배치된다. InGaAs p-i-n 광검출기(16)는 중앙의 세로 축(20)을 중심으로 한다. InGaAs p-i-n 광검출기(16)는 GaAs 기판(32)에 인접한 측면에 대향한 InP 기판(42)의 측면에 위치한다. InGaAs p-i-n 광검출기는 InP 기판(42)밑에 배치된 n 도핑된 InP층(46), n 도핑된 InP층(46)밑에 배치된 비도핑된 InGaAs층(48) 및 비도핑된 InGaAs층(48)밑에 배치된 p 도핑된 InGaAs층(50)을 포함한다. 비도핑된 InGaAs층(48)과 p 도핑된 InGaAs층(50)은 n 도핑된 InP층(46)상에 형성된 메사 구조로 존재한다. 중앙의 세로 축(20)을 가로질러 측정된 메사 구조의 측면 선형 치수는 약 100㎛이다.
InGaAs p-i-n 광검출기(16)는 두 개의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. p-i-n 광검출기용 제1 금속화된 n형 접촉부(52)는 n 도핑된 InP층(46)에 공급된다. 제1 금속화된 n형 접촉부(52)는 환형이고 중앙의 세로 축(20)을 중심으로 한다. 제1 금속화된 n형 접촉부(52)는 n 도핑된 InP층상에 배치된 비도핑된 InGaAs층(48)과 p 도핑된 InGaAs층(50)에 의해 형성된 메사 구조를 한정한다. 제2 금속화된 p형 접촉부(54)는 p 도핑된 InGaAs층(50)밑에 배치된다. InGaAs p-i-n 광검출기(16)는 예를 들어, 1.55㎛와 같은 1450∼1650㎚의 파장 범위를 갖는 광 레이저 신호를 수신하는 동작동안 전기적으로 공급된다.
도 2에 도시된 광전자 모듈은 자유 공간 광학 링크에서 사용될 수 있거나 광섬유는 광전자 모듈에 광학 결합될 수도 있다. 광섬유는 코어와 코어를 둘러싼 클래딩층을 포함한다. 광섬유는 단일 모드 광섬유일 수 있다. 광섬유(12)는 단파장 펌프 VCSEL(34)의 상부에 결합된다. VCSEL식 광전자 모듈은 광섬유(12)나 자유 공간 광학 링크로부터 1.55㎛의 광 신호를 수신할 수 있고, 광섬유(12)나 자유 공간 광학 링크로 1.3㎛의 광 신호를 송신할 수 있다. 광섬유(12)는 약 5㎛의 배열 허용 오차를 갖는 광전자 모듈의 펌프 VCSEL(34)에 결합되고 피드백을 최소화하도록 기울어진다.
본 발명은 광 신호를 단일 광섬유나 자유 공간 광학 링크를 통해 송신 및 수신하도록 한다. 이 문제를 해결하기 위한 종래의 접근법은 엣지 발광 레이저와 도파관 광검출기를 사용한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 VCSEL식 광전자 모듈에서, 수신된 신호는 광학 검출을 하기 위해 VCSEL 송신기 이면의 광검출기를 가로질러 방사하는 VCSEL 송신기를 통해 통과한다. 송신되고 수신된 광 신호가 VCSEL 송신기내의 분산 브래그 반사기(DBR)의 절반 이상의 대역 폭의 파장으로 분리될 때마다 이 방법이 사용된다. 1.3/1.55㎛의 공통의 파장 쌍에서, 각 송신되고 수신된 광 신호에서, GaAs/AlGaAs 시스템으로 제조된 웨이퍼 융합된 DBR 반사기를 사용하는 VCSEL 송신에서, 이 조건은 쉽게 만족된다. 이 조건은 각 수신되고 송신된 광 신호에서 780/980㎚와 850/980㎚의 파장 쌍으로 만족된다. 도 3은 1.3㎛의 VCSEL 송신기의 일반적인 반사 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 그래프는 1.3㎛의 VCSEL 송신기에 의한 1.55㎛에서의 레이저 방사의 낮은 반사를 설명한다. 또한, 1.3㎛의 VCSEL 송신기내의 1.55㎛의 레이저 방사의 비흡수를 설명한다. 입력 수신된 광 신호가 1.55㎛이고 송신된 광 신호가 1.3㎛이면, 1.3㎛의 VCSEL 송신기의 DBR 반사기는 1.55㎛의 레이저 방사의 20%보다 더 적게 반사될 것이다. 결과적으로 광검출기는 1.55㎛의 입력 레이저 방사의 80%이상 일 것이다.
1.55㎛의 광 신호가 송신되는 동안 1.3㎛의 광 신호가 수신되도록 송신과 수신 파장이 전환되면, 수신된 광의 20%이하는 다시 반사에 의해 손실된다. 또한, 1.55㎛의 VCSEL 송신기는 1.3㎛의 입력 수신된 광 신호의 일부가 흡수될 것이다. 흡수 작용은 1.5㎛의 레이저의 활성 영역의 양자벽에서만 발생하고, 경계 물질, 클래딩층 또는 반사 스택에서는 발생하지 않도록 1.55㎛의 VCSEL 송신기의 활성 영역을 설계함으로써, 전체 흡수량은 10%이하로 유지될 수 있다. 통신 결과는 1.3㎛의 입력 광 신호의 70%이상이 광검출기에 의해 확인된다. 더 좋은 시스템 설계에 의해, 1.55㎛의 VCSEL 송신기에 의한 1.3㎛의 광 신호의 흡수는 비트 에러율에 역으로 영향을 미치지 않는다.
도 2에서, VCSEL 송신기(14)의 하부 반사 스택(24)의 주기수(즉, 다수 쌍이 번갈아 배치되는 층)는 광검출기(16)를 충돌하는 후면 송신기 광이 광섬유(12)나 자유 공간 광학 링크로부터 입력되는 예상된 최소의 수신된 광보다 적을 때까지 증가된다. 1.3㎛에서 레이저 방사로 송신하는 하부 반사 스택은 0.0001%보다 적게 설계된다.
광검출기는 VCSEL 송신기의 정면에 배치될 수 있어서, VCSEL 송신기로부터 송신된 광은 광섬유나 자유 공간 광학 링크로 입력되기 전에 광검출기를 통해 통과한다. 이러한 배열에서, 송신된 광 신호 파장은 수신된 광 신호 파장보다 더 길다. 도 4에서, 본 발명의 실시예에 따른 광전자 모듈(62)은 광섬유(64)와 광학 결합되거나 자유 공간 광학 링크에서 사용될 수 있다. 광전자 모듈(62)은 p-i-n 광검출기(66)와 p-i-n 광검출기(66)와 모놀리식으로 집적화된 VCSEL 송신기를 포함한다. VCSEL 송신기(68)로부터 출력 수신된 광 신호는 광섬유(64)로 입력되기 전에 p-i-n 광검출기를 통해 통과한다.
수직 공동면 발광 레이저(VCSEL)는 1차원 또는 2차원 어레이로 웨이퍼 스케일상에 제조될 수 있기 때문에, 병렬의 광통신에 대한 해결책이 된다. 근래에는 평면 엣지 발광 레이저와 비교되는 동작 능률을 갖는 저 전력 장치를 제조해 왔다. 적절하게 열을 발생하는 VCSEL을 사용하는 병렬 2차원 방사 어레이를 생성하는 것이 가능하다.
도 5에서, 종래의 6개 채널 병렬 광학 링크(76)가 설명된다. 종래의 6개 채널 병렬 광학 링크는 분리된 광섬유에 송신하고 수신하는 12개의 광섬유(78)(즉, 6쌍의 섬유)를 필요로 한다. 종래의 배열에서 6개의 채널에 대한 12개의 광섬유는 송신 및 수신된 광 신호의 공간 분리를 사용하여 비용이 비싸다. 종래의 병렬 광학 링크(76)에서, VCSEL 송신기의 어레이와 광검출기의 어레이는 병렬 광학 링크의 각 단부에서 다중 모드 광섬유의 12개의 선형 어레이에 결합된다. VCSEL 송신기의 어레이와 광검출기의 어레이는 병렬 광학 링크(76)의 두 개의 단부 사이에서 레이저 방사의 이동의 세로 방향에 대해 측면으로 배치된다. 이 배열에서, 850㎚에서 레이저 방사를 방사할 수 있는 VCSEL(80)의 제1 어레이는 광학 링크의 제1 단부에서 850㎚에서 레이저 방사를 검출하는 광검출기(82)의 제1 어레이로부터 측면으로 배치된다. 광학 링크(76)의 제2 단부에서, 850㎚의 VCSEL의 제1 어레이로부터 850㎚의 레이저 방사를 수신할 수 있는 광검출기(84)의 제2 어레이는 850㎚의 레이저 방사를 송신하는 850㎚의 VCSEL의 제2 어레이로부터 850㎚의 광검출기(82)의 제1 어레이로 측면으로 배치된다.
도 5에 도시된 종래의 배열에 존재하는 광섬유의 어레이의 절반은 본 발명에 따른 VCSEL식 다중 채널 병렬 광학 링크에 의해 제거되어 송신되고 수신된 광 신호에 대한 상이한 파장을 사용하는 동일한 광섬유상의 각 채널에 대해 송신되고 수신될 수 있다. 동일선상의 구조는 본 발명의 원리에 따른 병렬 광학 링크내에 송신되고 수신된 2개의 파장중 적어도 하나 이상은 다른 파장에 대해 설계된 VCSEL 송신기나 광검출기를 통해 통과하도록 한다. 본 발명에 따라, 각 광섬유를 통해 송신되고 수신된 광 신호의 이중 전송은 종래의 실행에 있어 공간 분리보다는 송신되고 수신된 광 신호의 파장 분리를 사용한다. 파장의 쌍은 980㎚/780㎚이지만 980㎚/850㎚도 동작하고 다른 파장 결합으로도 동작한다.
도 6에서, 본 발명의 특정 실시예에 따른 이중 병렬 광학 링크(88)는 제2 단부로 링크된 제1 단부를 포함한다. 레이저 방사는 이동의 세로 방향 내에서 제1 단부와 제2 단부 사이에서 이동한다. 제1 단부에서, 980㎚의 광검출기(90)의 제1 어레이와 780㎚의 VCSEL(92)의 제1 어레이는 모놀리식으로 집적화되고 실질적으로 동일선상에 있다. 즉, 광검출기의 제1 어레이와 VCSEL의 제1 어레이는 이중 광학 링크의 제1 및 제2 단부 사이에서 레이저 방사의 이동의 세로 방향으로 길게 배치되어 VCSEL 송신기의 각 제1 어레이의 광축과 이와 결합된 광검출기의 제1 어레이의 광축은 공통의 중앙 세로 축을 따라 동일선상으로 배열된다.
780㎚의 VCSEL(92)의 제1 어레이는 세로 방향의 이동에서 광섬유(94)의 6개의 광범위한 어레이내로 레이저 방사를 송신한다. 980㎚의 광검출기(90)의 제1 어레이는 780㎚의 VCSEL(92)의 제1 어레이를 통해 통과한 후 광섬유(94)의 어레이로부터 레이저 방사를 수신한다.
제2 단부에서, 780㎚의 광검출기(96)의 제2 어레이와 980㎚의 VCSEL(98)의 제2 어레이는 실질적으로 동일선상으로, 광검출기(96)의 제2 어레이의 광축은 VCSEL 송신기(98)의 어느 하나의 제2 어레이의 광축과 같은 중앙의 세로 축을 따라 동일선상으로 배열된다. 780㎚의 광검출기(96)의 제2 어레이는 광섬유(94)의 어레이로부터의 세로 방향으로 이동하는 레이저 방사를 수신한다. 980㎚의 VCSEL(98) 송신기의 제2 어레이는 780㎚의 광검출기(96)의 제2 어레이에서 세로 방향의 이동에서 광섬유(94)의 어레이로 레이저 방사를 송신한다.
도 7에서, 980㎚의 수신/780㎚의 송신 경우에 대한 병렬의 광학 링크의 제1 단부에서 광전자 송수신기 모듈이 설명된다. 광전자 모듈의 어레이는 광섬유의 어레이와 결합된다. 각 광섬유에 결합된 각 광전자 모듈은 780㎚의 VCSEL 송신기와 780㎚의 VCSEL 송신기에 모놀리식으로 집적화된 980㎚의 광검출기를 포함한다. 각 장치에서의 광 전파 경로는 각 광축에 따른다. 780㎚의 VCSEL 송신기와 980㎚의 광검출기의 각 광축은 레이저 방사의 세로 방향의 이동에 대한 세로 방향의 라인 내에 동일선상으로 배치되어 중심의 세로 축을 따라 배열된다. 980㎚의 입력 방사는 광전자 모듈에서 광검출기에 의해 수신되는 광전자 모듈의 780㎚의 송신 VCSEL을 통해 통과한다.
각 780㎚의 VCSEL 송신기는 상부 발광 VCSEL(100)이다. 상부 발광 VCSEL(100)은 반 절연성 GaAs 기판(102)과 같은 합성 반도체 기판상에 형성된 다수의 반도체 층을 포함한다. 복수의 층은 상부 반사 스택(104), 하부 반사 스택(106) 및 상부 반사 스택(104)과 하부 반사 스택(106) 사이에 삽입된 활성 영역(108)을 포함한다. 상부 반사 스택(104)과 활성 영역(108)은 VCSEL 송신기와 광검출기의 중앙의 세로 축(110)을 중심으로 한 하부 반사 스택(106)상의 메사 구조를 형성하는 하부 반사 스택(106)에 수직으로 에칭된다.
상부 반사 스택(104)은 p형 도핑이다. 하부 반사 스택(106)은 n형 도핑이다. 각 상부 및 하부 반사 스택은 분산 브래그 반사기를 형성하는 고 굴절율 물질과 저 굴절율 물질이 번갈아 배치되는 층의 시스템이다. 각 반사 스택내의 다수 쌍이 번갈아 배치되는 층은 적어도 부분적인 반사 스택의 반사력을 결정한다. 도 7에 도시된 780㎚의 VCSEL(100)에서, 상부 반사 스택(104)에서의 다수 쌍이 번갈아 배치되는 층은 하부 반사 스택(106)내의 다수 쌍이 번갈아 배치되는 층보다 더 적다. 상부 발광 VCSEL에서, 레이저 방사는 상부 반사 스택(104)의 상부 방사면으로부터 중앙의 세로 축(110)과 평행한 방향에서 수직으로 방사된다.
전류 아크세스 제한층(112)은 VCSEL 송신기와 광검출기의 중앙의 세로 축(110)을 가로지르는 평면에서 상부 반사 스택(104)에 배치된다. 전류 아크세스 제한층(112)은 고리 모양이고 중앙의 세로 축(110)을 중심으로 한다. 환형의 전류 아크세스 제한층(112)은 활성 영역(108)의 부분으로 전류를 제한하기 위한 구멍으로 동작한다.
반반사 코팅(114)은 상부 반사 스택(104)의 상부 방사면에 제공된다. 결과적으로, 레이저 방사는 초과 반사없이 광섬유(116)에서 VCSEL(100)내로 통과한다.
780㎚의 VCSEL(100)은 두 개의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 제1 금속화된 p형 접촉부(118)는 상부 반사 스택(104)에 제공된 반반사 코팅(114)을 갖는 상부 방사면에 제공된다. 제1 금속화된 p형 접촉부(118)는 레이저 방사가 통과할 수 있고 중앙의 세로 축(110)을 중심으로 하는 것을 통해 개구를 한정하는 고리 모양의 형태를 갖는다. VCSEL(100)로부터 방사된 레이저 방사는 환형의 금속화된 p형의 접촉부(118)에 의해 한정된 개구를 통해 통과한다. 제2 금속화된 n형 접촉부(120)는 하부 반사 스택(106)에 제공된다. 제2 금속화된 n형 접촉부(120)는 환형이고, 중앙의 세로 축(110)을 중심으로 한다. 금속화된 n형 접촉부(120)는 하부 반사 스택(106)상에 상부 반사 스택(104)과 활성 영역(108)에 의해 형성된 메사 구조를 설명한다.
상부 발광 VCSEL(100)에서 하부 반사 스택(106)밑의 반절연성 GaAs 기판(102)으로 780㎚의 레이저 방사의 손실이 있다. 그러나, 780㎚의 후면 손실은 반 절연성 GaAs 기판(102)에 의해 흡수된다.
평행한 광학 링크의 제1 단부에서, 980㎚의 광검출기의 어레이는 780㎚의 VCSEL의 각 어레이에 결합된다. 광검출기의 각 어레이는 VCSEL의 하나의 어레이와 세로 방향에 있고, 집적 광검출기와 VCSEL의 각 중앙의 세로 축은 동일선상이고 광학 링크내의 레이저 방사의 이동의 방향과 평행하다.
각 광검출기는 p-i-n 광검출기(122)이다. 광검출기(122)는 인듐 인화물(InP) 기판(124)과 같은 반 절연성 합성 반도체 기판 밑에 형성된다. 반 절연성 InP 기판(124)은 반 절연성 GaAs 기판(102)에 웨이퍼 융합된다. 이는 GaAs 기판(102)과 InP 기판(124) 사이에서 웨이퍼 융합된 인터페이스(126)를 생성한다. 이와는 달리, GaAs 기판(102)과 InP 기판(124)은 금속 결합될 수도 있다.
p-i-n 광검출기(122)는 복수의 반도체 층을 포함하고, 반 절연성 InP 기판(124)밑의 n 도핑된 InP(128)층, n 도핑된 InP(128)층 밑의 i 도핑된 InGaAs(130) 및 InGaAs(130)의 흡수층 밑의 p+ 도핑된 InGaAs(132)층을 포함한다. i 도핑된 InGaAs 흡수층(130)과 p+ 도핑된 InGaAs(132)층은 n 도핑된 InP(128)층 밑에 배치된 메사 구조를 형성한다. 중앙의 세로 축(110)을 가로지르는 구조로 된 p-i-n 광검출기의 메사 구조 부분의 측면은 대략 80 마이크론이다.
980㎚의 광검출기는 한 쌍의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 제3 금속화된 n형 접촉부(134)는 n 도핑된 InP(128)층에 공급된다. 제3 금속화된 n형 접촉부(134)는 환형이고 중앙의 세로 축(110)을 중심으로 한다. 금속화된 n형 접촉부(134)는 n 도핑된 InP(128)층상에 배치된 InGaAs 흡수기(130)의 i 도핑된 층과 p+ 도핑된 InGaAs(132)층에 의해 형성된 메사 구조를 설명한다. 제4 금속화된 p형 접촉부(136)는 p+ 도핑된 InGaAs(132)층 밑에 제공된다.
광섬유(116)는 상부 반사 스택(104)에 결합된다. 광섬유(116)는 다중 모드 섬유이다. 중앙의 세로 축(100)을 가로질러 측정된 광섬유(116)의 측면 선형 크기는 일반적으로 50 마이크론이거나 62.5 마이크론이다. 980㎚에서 입력 레이저 방사는 광섬유(116)로부터 광검출기(122)에 의해 수신될 VCSEL 송신기를 통해 통과한다. 780㎚에서 출력 레이저 방사는 VCSEL 송신기(100)로부터 광섬유(116)로 방사된다.
도 8 및 도 9는 780㎚의 VCSEL 송신기의 반사 스펙트럼을 설명하는 그래프이다. 780㎚의 VCSEL 송신기의 반사 스펙트럼은 980㎚에서 최소의 반사가 발생하는 것을 설명한다. 필수적으로 780㎚의 VCSEL 송신기(100)는 InP/InGaAsP 광검출기(122)에 나타난 980㎚의 입력 레이저 방사를 흡수하지도 반사하지도 않는다. 그러므로, 980㎚의 광은 광검출기로 정해진 VCSEL 송신기를 통해 통과할 수 있다. 상부 발광 VCSEL(100)의 후면으로 누설하는 780㎚의 레이저 방사가 광검출기(122)를 도달하지 않도록 반 절연성 GaAs 기판(102)내에서 흡수될 것이다. 그러므로, VCSEL과 광검출기 사이의 광 혼선은 실질적으로 제거된다.
도 10에서, 하나의 채널에 대한 병렬 광학 링크의 제2 단부가 설명된다. 각 채널에 대한 광전자 송수신기 모듈은 광섬유의 하나의 어레이에 결합된다. 각 광전자 모듈은 제2 하부 발광 VCSEL(140)에 모놀리식으로 집적화된 제2 980㎚의 VCSEL(140)과 제2 780㎚의 GaAs p-i-n 광검출기(142)를 포함한다. 제2 하부 발광 VCSEL(140)과 제2 p-i-n 광검출기(142)는 공통의 중앙 세로 축(144)을 따라 동일선상에 배열되도록 광축을 갖는다. p-i-n 광검출기(142)는 병렬 광학 링크내의 송수신기 모듈과 결합된 다중 모드 광섬유(146)와 인접한다. 광섬유(146)는 공통의 중앙 세로 축(144)을 가로질러 측정된 측변 선형 크기를 갖고, 이는 일반적으로 50 마이크론이거나 62.5 마이크론이다. 780㎚의 입력 레이저 방사는 광섬유(146)로부터 p-i-n 광검출기(142)로 통과한다. VCSEL 송신기(140)에 의해 송신된 980㎚의 출력 레이저 방사는 p-i-n 광검출기(142)에서 광섬유(146)로 통과한다.
780㎚의 p-i-n 광검출기(142)는 복수의 반도체 층을 포함하고, p+ 도핑된 GaAs(146)층, p+ 도핑된 GaAs(148)층 밑의 i 도핑된 GaAs 흡수기 영역(150) 및 n 도핑된 GaAs(152)층을 포함한다. p-i-n 광검출기(142)가 포함된 복수의 층은 반 절연성 GaAs 기판(154)상에 형성된다.
VCSEL 송신기(140)는 반 절연성 GaAs 기판(154)밑에 배치된다. 하부 발광 VCSEL(140)은 상부 반사 스택(156), 하부 반사 스택(158) 및 상부와 하부 반사 스택 사이에 삽입된 활성 영역(160)을 포함한다. VCSEL(140)의 하부 반사 스택(158)은 반 절연성 GaAs 기판(154)에 인접한다. 상부 반사 스택(156)은 p 도핑이고 하부 반사 스택(158)은 n 도핑이다. 상부 반사 스택(156)은 하부 반사 스택(158)보다 고 굴절율물질과 저 굴절율 물질의 더 많은 수의 쌍이 번갈아 배치되는 층을 갖는다. 상부 반사 스택(156)과 활성 영역(160)은 하부 반사 스택(158)밑에 위치한 메사 구조를 생성하도록 수직으로 에칭된다.
전류 구멍을 형성하는 전류 제한 영역(162)은 상부 반사 스택(156)내에 배치된다. 전류 제한 영역(162)은 활성 영역(160)의 부분으로의 전류 흐름을 제한하는 중앙의 세로 축(144)을 중심으로 한다. 중앙의 세로 축(144)을 가로질러 측정된 환형의 전류 제한 영역(162)에 의해 제한된 전류 구멍의 측면 선형 크기는 10∼40 마이크론이다.
VCSEL 송신기(140)는 두 개의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 제1 금속화된 p형 접촉부(164)는 p 도핑된 상부 반사 스택(156)밑에 배치된다. 제2 금속화된 n형 접촉부(166)는 n 도핑된 하부 반사 스택(158)밑에 배치된다. 제2 금속화된 n형 접촉부(166)는 중앙의 세로 축(144)을 중심으로 한 환형 구조를 갖고 하부 반사 스택(158)밑에 배치된 상부 반사 스택(156)과 활성 영역(160)에 의해 형성된 메사 구조를 제한한다. 레이저 방사는 하부 반사 스택(158)으로부터 반 절연성 GaAs 기판(154)으로 중앙의 세로 축(144)과 평행한 방향에 방사된다.
광검출기(142)는 두 개의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 제3 금속화된 접촉부(168)는 p+ 도핑된 GaAs(148)층상에 배치된다. 제3 금속화된 p형 접촉부(168)는 공통의 중앙 세로 축(144)을 중심으로 한 환형 구조를 나타낸다. 제4 금속화된 n형 접촉부(170)는 중앙의 세로 축(144)의 중심으로 환형 구조를 갖고 n 도핑된 GaAs(152)상에 배치된 p+ 도핑된 GaAs층과 i 도핑된 GaAs 흡수기 영역(150)에 의해 형성된 메사 구조를 제한한다.
상부 발광 광검출기의 어레이는 웨이퍼 융합될 수 있거나 하부 발광 VCSEL의 어레이로 공유하는 기판의 후면에서 에피택셜하게 성장한다. 도 10에 도시된 광전자 모듈에서, 980㎚의 하부 발광 VCSEL(140)은 VCSEL 웨이퍼의 하부측 방사면상에서 성장한 GaAs p-i-n 광검출기(142)를 통해 방사한다. 광검출기(142)는 780㎚의 입력 레이저 방사를 흡수하지만, 980㎚의 레이저 방사는 반사되지 않고 780㎚의 광검출기(142)를 통해 통과하여 980㎚의 레이저 방사의 피드백이 감소된다. 광검출기(142)를 통한 780㎚의 누설은 반 절연성 GaAs 기판(154)에 의해 흡수되고 980㎚의 VCSEL(140)의 동작이 교란되지 않도록 980㎚의 VCSEL(140)에 도달하지 않을 것이다. 병렬 광학 링크의 제2 단부는 VCSEL과 광검출기 사이에서 광 혼선을 자유롭게 한다.
도 7 및 도 10에 의한 설명된 병렬 광학 링크의 양 단부에서, VCSEL의 각 어레이의 n형 접촉부는 하나 이상의 반 절연성 기판에 의한 광검출기의 각 어레이의 n형 접촉부로부터 절연된다. 이는 VCSEL과 광검출기 사이에서의 전기적 혼선을 방지한다.
도 11에서, 자유 공간 광학 링크에서 사용 가능하거나 광섬유와 접속 가능한 광전자 모듈은 광학적으로나 전기적으로 펌프될 수 있는 1.26㎛의 상부 발광 VCSEL(174)를 포함한다. VCSEL(174)은 반 절연성 GaAs(176)층상에서 제조된다. VCSEL(174)은 상부 반사 스택(178), 하부 반사 스택(180) 및 상부와 하부 반사 스택 사이에 삽입된 활성 영역(182)을 포함한다. 상부 반사 스택(178)과 하부 반사 스택(180)은 GaAs/AlGaAs 시스템으로부터 제조된 각 분산 브래그 반사기이다. 양 상부와 하부 반사 스택은 활성 영역(182)에 웨이퍼 융합된다.
상부 반사 스택(178)과 활성 영역(182)은 하부 반사 스택(180)상에 배치된 메사 구조를 형성하도록 하부 반사 스택(180)에 수직적으로 에칭된다. VCSEL(174)이 전기적으로 펌프되면, 두 개의 금속화된 접촉부가 사용될 수 있다. 제1 금속화된 p형 접촉부(184)는 상부 반사 스택(178)에 제공된다. 제1 금속화된 p형 접촉부(184)는 환형 구조를 갖는다. 제1 금속화된 p형 접촉부(184)는 중앙의 세로 축(186)을 중심으로 한다. 제1 금속화된 p형 접촉부(184)의 고리 모양의 형태는 레이저 방사가 광섬유(188)나 자유 공간 광학 링크내로 또는 광섬유(188)나 자유 공간 광학 링크로부터 통과할 수 있는 개구를 제한한다. 제2 금속화된 n형 접촉부(190)는 하부 반사 스택(180)에 제공된다. 제2 금속화된 n형 접촉부(190)는 환형 구조를 갖고 중앙의 세로 축(186)을 중심으로 한다. 제2 금속화된 n형 접촉부(190)는 하부 반사 스택(180)상에 배치된 상부 반사 스택(178)과 활성 영역(182)에 의해 형성된 메사 구조를 제한한다.
반 절연성 InP(192)층은 반 절연성 GaAs(176)층 밑에 배치된다. VCSEL(174)의 하부 반사 스택(180)으로부터 후면으로 누설하는 1.26 마이크론의 파장 광을 흡수하도록 설계된 InGaAsP의 흡수층(194)은 반 절연성 InP(192)층 밑에 배치된다.
정면 광검출기(196)는 InGaAsP(194)의 흡수층 밑에 배치된다. 정면 광검출기(196)는 n 도핑된 InP 접촉층(198), 1.36㎛의 입력 광을 검출하도록 설계된 비도핑된 InGaAsP(200)층 및 p 도핑된 InAsP 접촉층(202)을 포함한다. 정면 광검출기(196)는 한 쌍의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 제3 금속화된 n형 접촉부(204)는 n 도핑된 InP 접촉층(198)에 제공된다. 제3 금속화된 n형 접촉부(204)는 중앙의 세로 축(186)을 중심으로 한 환형 구조이고 비도핑된 InGaAsP(200)층을 제한한다. 제4 금속화된 p형 접촉부(206)는 p 도핑된 InGaAsP 접촉층(202)에 제공된다. 제4 금속화된 p형 접촉부(206)는 환형 구조이고, 중앙의 세로 축(186)을 중심으로 한다. 비도핑된 InP 절연층(208)은 p 도핑된 InGaAsP 접촉층(202)밑에 배치된다.
후면 광검출기(210)는 정면 광검출기(196)밑에 배치된다. 후면 광검출기(210)는 비도핑된 InP 절연층(208)밑에서 정면 광검출기(196)와 모놀리식으로 집적화된다. 후면 광검출기(210)는 비도핑된 InP 절연층(208)밑의 n 도핑된 InP 접촉층(212), n 도핑된 InP 접촉층(212)밑의 1.55㎛의 입력 광을 검출하도록 설계된 비도핑된 InGaAs 층(214) 및 비도핑된 InGaAs(214)층 밑의 p 도핑된 InGaAs 접촉층(216)을 포함한다.
후면 광검출기(210)는 한 쌍의 금속화된 접촉부를 사용하여 전기적으로 공급된다. 제5 금속화된 n형 접촉부(218)는 n 도핑된 InP 접촉층(212)에 제공된다. 제5 금속화된 n형 접촉부(218)는 중앙의 세로 축(186)을 중심으로 하는 환형 구조이고 비도핑된 InGaAs(214)층을 제한한다. 제6 금속화된 p형 접촉부(220)는 p 도핑된 InGaAs 접촉층(216)에 제공된다.
도 11에 도시된 광전자 모듈은 단일 광섬유상에 또는 자유 공간 광학 링크를 통해 송신하고 수신하도록 동작할 수 있다. 광전자 모듈은 1.55 마이크론에서와 1.3 마이크론, 1.3+마이크론으로 간주하는, 이상의 파장에서 입력 광을 검출할 수 있다. 예를 들어 1.3+마이크론에 대한 파장은 1.36 마이크론이다. 광전자 모듈은 1.3+마이크론으로 간주되는 1.3 마이크론 사이에서 송신된다. 예를 들어, 1.3+마이크론에 대한 파장은 1.26 마이크론이다. 세 개의 파장은 동일한 광섬유에서 이동한다. 두 개의 입력 파장은 광검출기를 횡적으로 발광하기 전에 VCSEL을 통해 통과한다.
도 12에서, 이중 소스 광전자 모듈은 자유 공간 광학 링크에서 사용되거나 단일 광섬유에 접속될 수 있다. 광전자 모듈은 동일한 단일 광섬유나 자유 공간 광학 링크내에서 두 개의 상이한 파장을 갖는 두 개의 레이저 신호를 방사할 수 있다.
도 12에 도시된 광전자 모듈은 정면 VCSEL 송신기(224)와 후면 VCSEL 송신기(226)를 포함한다. 정면 VCSEL 송신기(224)는 상부 발광 VCSEL이다. 후면 VCSEL 송신기(226)는 하부 발광 VCSEL이다. 상부 발광 VCSEL(224)과 하부 발광 VCSEL(226)은 중앙의 세로 축(228)을 따라 동일선상에 배열된 광축을 갖는다. 각 장치에 대한 광 전파의 경로는 각각의 광축을 따른다.
하부 발광 VCSEL(226)은 웨이퍼 스케일 제조 공정에서 에피택셜하게 성장하여 GaAs 기판과 같은 반 절연성 합성 반도체 기판(230)상의 장치의 1차원과 2차원의 어레이를 생성한다. 하부 발광 VCSEL(226)은 상부 반사 스택(232), 하부 반사 스택(234) 및 상부 반사 스택(232)과 하부 반사 스택(234) 사이에 삽입된 활성 영역(236)을 포함한다. 하부 반사 스택(234)은 n 도핑이고, 상부 반사 스택(232)은 p 도핑이다. 각 상부와 하부 반사 스택은 GaAs/AlGaAs 시스템으로 제조된다.
환형의 전류 제한 영역(238)은 공통의 중앙 세로 축(228)을 가로지르는 면의 상부 반사 스택(232)내에 배치된다. 상부 반사 스택(232)과 활성 영역(236)은 하부 반사 스택(234)밑에서 수직으로 에칭되고 메사 구조를 형성한다.
하부 발광 VCSEL(226)은 한 쌍의 금속화된 접촉부를 사용하는 반 절연성 합성 반도체 기판(230)내에서 980㎚와 실질적으로 동일한 파장을 갖는 간섭성의 전자기 방사를 발광하도록 전기적으로 펌프된다. 제1 금속화된 n형 접촉부(240)는 하부 반사 스택(234)에 제공된다. 제1 금속화된 n형 접촉부(240)는 환형 구조이고 활성 영역(236)을 제한하며, 중앙의 세로 축(228)에 대해 중심에 위치한다. 제2 금속화된 p형 접촉부(242)는 상부 반사 스택(232)에 제공된다.
하부 발광 VCSEL(226)은 웨이퍼 스케일 공정에서 합성 반도체 기판(230)상에 에피택셜하게 성장한 후, 기판(230)과 하부 발광 VCSEL(226)은 상부 발광 VCSEL(224)이 하부 발광 VCSEL(226)으로 나뉜 기판(230)의 후면에서 웨이퍼 스케일 공정에서 에피택셜하게 성장하도록 플립된다.
상부 발광 VCSEL(224)은 상부 반사 스택(244), 하부 반사 스택(246) 및 상부 반사 스택(244)과 하부 반사 스택(246) 사이에 삽입된 활성 영역(248)을 포함한다. 하부 반사 스택(246)은 n 도핑이고, 상부 반사 스택(244)은 p 도핑이다. 각 상부와 하부 반사 스택은 GaAs/AlGaAs 시스템으로 제조된다.
환형 전류 제한 영역(250)은 공통의 중앙 세로 축(228)을 가로지르는 면내의 상부 반사 스택(244)에 배치된다. 상부 반사 스택(244)은 하부 반사 스택(246)밑에 수직으로 에칭되고 모두 메사 구조로 형성된다.
상부 발광 VCSEL(224)은 한 쌍의 금속화된 접촉부를 사용하는 중앙의 세로 축(228)에 평행한 방향에서, 상부 반사 스택(244)내로부터 700∼870㎚의, 예를 들어 780㎚, 파장 범위를 갖는 간섭성의 전자기 방사를 방사하도록 전기적으로 펌프된다. 제3 금속화된 접촉부(252)는 하부 반사 스택(246)에 제공된다. 제3 금속화된 n형 접촉부(252)는 중앙의 세로 축(228)이 중심에 위치하도록 활성 영역(248)을 제한하는 환형 구조이다. 제4 금속화된 p형 접촉부(254)는 상부 반사 스택(244)에 제공된다.
도 12에 도시된 광전자 모듈은 자유 공간 광학 링크에서 사용될 수 있고 광섬유(256)에 접속될 수도 있어서, 단일 모드나 다중 모드 섬유일 수도 있다. 광섬유(256)는 코어와 코어를 둘러싸는 클래딩을 포함한다. 접속될 때, 광섬유(256)는 가까운 제4 금속화된 p형 접촉부(254)에 인접한다. 광섬유(256)는 광전자 모듈로부터 레이저 신호를 수신하도록 광학 결합된다. 예를 들어, 광전자 모듈내의 상부 발광 VCSEL(224)과 하부 발광 VCSEL(226)은 780㎚의 레이저 방사와 980㎚의 레이저 방사를 단일 광섬유(256)로 송신한다.
하부 발광 VCSEL(226)에 의해 방사된 870∼1050㎚(예를 들어, 980㎚)내의 파장 범위를 갖는 레이저 방사는 상부 발광 VCSEL(224)에서 광섬유(256)로 통과한다. 상부 발광 VCSEL(224)은 하부 발광 VCSEL(226)에 의해 방사된 것을 통하는 980㎚의 레이저 방사를 흡수하지 않는다. 상부 발광 VCSEL(224)은 980㎚의 레이저 방사의 최소 반사율을 갖도록 설계된다.
상부 발광 VCSEL(224)의 하부 반사 스택(246)으로부터 누설하는 780㎚의 후면 누설 레이저 방사는 반 절연성 합성 반도체 기판(230)에 의해 흡수되고, 하부 발광 VCSEL(226)에 도달하지 않는다.
본 발명의 원리는 다중 채널 데이터 분배 시스템에서 실행될 수 있는데, 상기 데이타 분배 시스템은 하나 이상의 중심 분배 지점과 각 중심 분배 지점에 결합되는 하나 이상의 노드 사이에서 여러 가지의 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템에는 가정용 광섬유(Fiber-to-the-Home(FTTH)) 시스템과 탁상용 광섬유(Fiber-to-the-Desk(FTTD)) 시스템이 있다. 가정용 광섬유(FTTH) 시스템이나 탁상용 광섬유(FTTD) 시스템에서, 중앙 분배 지점은 광섬유를 통해 노드로 정보를 분배한다.
도 13에서, 예를 들어 FTTH 시스템(260)은 호스트 디지털 터미널(HDT)(262)과 이 호스트 디지털 터미널(HDT)에 결합된 ONU(264)와 같은 광학 네트워크 유닛군(ONU)을 포함하여, 파장 분할 다중 광 신호는 각 광학 네트워크 유닛(ONU)(264)과 호스트 디지털 터미널(HDT)(262)과의 사이에서 송신 및 수신될 수 있다. FTTH 시스템내의 각 노드는 각 가정에 위치한 ONU를 포함하고 중앙 분배 지점은 특정 지역내의 다수의 가정에 전달하는 HDT를 포함한다. 각 ONU군은 양방향성의 송신 및 수신용 HDT와 광학 결합되는 것을 통한 송신 매체는 단일 광섬유(266)일 수 있고, 단일 모드 또는 다중 모드의 광 섬유일 수도 있다. 양방향성 송신은 각 단일 광섬유를 통해 발생한다.
광학 네트워크 유닛(ONU)의 각 네트워크는 광학 링크내의 상이한 파장 신호를 갖는 광학 레이저 신호를 송신 및/또는 수신하는 광전자 모듈(268)을 포함한다. 예를 들어, 광전자 모듈(268)은 도 2나 도 11에 도시된 바와 같이 실행될 수 있다. 광학 링크는 광섬유를 통해 이루어진다. 도 13에서 도시된 예에서, ONU의 광전자 모듈(268)은 단일 광섬유(266)내로 및 단일 광섬유(266)로부터 상이한 파장을 갖는 파장 분할 다중(WDM) 광 레이저 신호를 송신 및/또는 수신하도록 동작한다. 도 13에 도시된 ONU(264)는 양방향성 WDM 광전자 모듈(268)을 제어하도록 신호를 발생하고 처리할 수 있는 논리 전자 회로(270)를 포함한다. 각 ONU(264)내의 프로그램 가능한 네트워크 인터페이스 카드(NIC)(272)는 ONU를 시스템 동작 요구 조건에 따라 구성되고 변경된다.
제1 실시예에서, 각 가정에서의 광학 네트워크 유닛(ONU)(264)은 제1 파장을 갖는 레이저 신호의 HDT(262)로 정보를 송신하고 제2 파장을 갖는 레이저 신호의 HDT(262)로부터 정보를 수신한다. HDT(262)는 제2 파장을 갖는 레이저 신호의 ONU(264)상에 데이터를 송신하도록 동작되고, 제1 파장을 갖는 레이저 신호의 ONU(264)로부터 데이터를 수신하도록 동작된다. 제1 파장은 1.3㎛이고 제2 파장은 1.55㎛이다.
제2 실시예에서, 각 가정에서의 광학 네트워크 유닛(ONU)(264)은 제1 파장을 갖는 송신된 레이저 신호의 HDT(262)로 정보를 송신하고 제2 및 제3 파장을 각각 갖는 2개의 수신된 레이저 신호의 HDT(262)로부터 정보를 수신한다. HDT(262)는 제2 및 제3 파장을 각각 갖는 두 개의 레이저 신호의 ONU(264)에 정보를 송신하고 제1 파장을 갖는 레이저 신호의 ONU(264)로부터 정보를 수신한다. 가정의 ONU(264)로부터 광학 링크로 송신된 제1 파장은 1.3㎛이고, HDT(262)에서 가정의 ONU(264)로 송신된 제2 파장은 1.55㎛이며, HDT(262)로부터 가정의 ONU(264)로 송신된 제3 파장은 1.3+㎛이다.
도 14에서, 예시적인 FTTD 시스템(276)은 빌딩(빌딩군)내의 사무실 노드의 하나 이상의 네트워크(280)에 링크된 중앙 분배 지점(278)을 포함하여 데이터는 중앙 분배 지점(278)과 사무실 노드의 네트워크(280) 사이에 양방향적으로 분배될 수 있다. 빌딩내의 중앙 분배 지점(278)은 스위칭 기능을 갖는 허브(hub)(282)를 포함한다. 각 사무실 노드의 하나 이상의 네트워크는 빌딩내의 허브에 링크된다. 네트워크내의 각 사무실 노드는 책상위에 놓여진 데스크-탑 박스(284)를 포함한다. 각 네트워크(280)내의 노드를 링크하는 매체(286)와 허브(282)에 링크된 네트워크는 광섬유이다. 허브(282)는 노드의 링크된 네트워크로부터/로 통신을 스위치하도록 동작한다. 네트워크 인터페이스 카드는 통신용 프로토콜을 설정하고 링크된 네트워크 사이의 신호를 루트하기 위해 네트워크내의 허브와 각 데스크-탑 박스에서 사용된다.
책상위에 놓여진 데스크-탑 박스(284)의 각 네트워크(280)는 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 중심으로 위치된 허브(282)로 송신할 수 있고, 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 허브(282)로부터 수신할 수 있다. 허브(282)는 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 각 데스크-탑 박스(284)로 송신하고, 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 각 데스크-탑 박스(284)로부터 수신할 수 있다.
실시예에서, 제1 파장은 예를 들어, 980㎚와 같은 870∼1050㎚의 파장 범위이다. 제2 파장은 예를 들어, 780㎚와 같은 700∼870㎚의 파장 범위이다.
본 발명의 일부 특정 형태가 도시되고 설명되고 있지만, 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남이 없이 여러 가지 변형 및 수정이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (66)

  1. 광학 링크용 광전자 모듈에 있어서,
    복수개의 반도체 층을 구비하고, 제1 파장을 갖는 송신된 레이저 신호를 광학 링크의 내부로 송신하도록 동작하는 정면 수직 공동면 발광 레이저(VCSEL) 송신기를 포함하며,
    제2 파장을 갖는 제2 레이저 신호는 상기 정면 VCSEL 송신기내의 복수개의 층을 통해 루트되는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 레이저 신호를 상기 광학 링크의 내부로 송신하도록 동작하는 후면 레이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 후면 레이저는 VCSEL인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 레이저 신호를 광학 링크로부터 수신하도록 동작하는 광검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 상기 후면 레이저는 상기 정면 VCSEL 송신기와 모놀리식으로 집적화된 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광검출기는 상기 정면 VCSEL 송신기와 모놀리식으로 집적화된 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  7. 제3항에 있어서, 상기 정면 VCSEL 송신기 및 상기 후면 레이저의 광축은 실질적으로 동일선상인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  8. 제4항에 있어서, 상기 정면 VCSEL 송신기 및 상기 광검출기의 광축은 실질적으로 동일선상인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  9. 광학 링크에서 광 신호를 루팅하는 방법에 있어서,
    (A) 제1 파장을 갖는 송신 레이저 신호를 합성층 정면 수직 공동면 발광 레이저(VCSEL) 송신기를 포함하는 광전자 모듈로부터 광학 링크의 내부로 송신하는 단계와,
    (B) 합성층 정면 VCSEL 송신기의 하나 이상의 층을 통해 제2 파장을 갖는 제2 레이저 신호를 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 레이저 신호를 광학 링크로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제2 레이저 신호를 광학 링크로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 광전자 모듈은 상기 제2 레이저 신호를 송신하도록 동작하는 후면 레이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 후면 레이저는 VCSEL인 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 광전자 모듈은 상기 제2 레이저 신호를 수신하도록 동작하는 광검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 후면 레이저를 상기 정면 VCSEL 송신기와 모놀리식으로 집적화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 광검출기를 상기 정면 VCSEL 송신기와 모놀리식으로 집적화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 정면 VCSEL 송신기 및 상기 후면 레이저의 각 광축을 공통의 중앙 세로 축을 따라 동일선상으로 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 정면 VCSEL 송신기 및 상기 광검출기의 각 광축을 공통의 중앙 세로 축을 따라 동일선상으로 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 루팅 방법.
  19. 광학 링크용 광전자 모듈에 있어서,
    제1 파장을 갖는 송신된 레이저 신호를 광학 링크로 송신하도록 동작하는 수직 공동면 발광 레이저(VCSEL) 송신기와,
    제2 파장을 갖는 수신된 레이저 신호를 상기 광학 링크로부터 수신하도록 동작하는 광검출기를 포함하고,
    상기 VCSEL 송신기 및 상기 광검출기의 광축은 실질적으로 동일선상인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 파장은 1250∼1350㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 1450∼1650㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제1 파장은 700∼870㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 870∼1050㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제1 파장은 1450∼1650㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 1250∼1350㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제1 파장은 870∼1050㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 700∼870㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  24. 제19항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기는, 한 쌍의 반사 스택과;
    상기 한 쌍의 반사 스택 사이에 삽입된 활성 영역과;
    상기 한 쌍의 반사 스택중 하나와 상기 활성 영역 사이에 웨이퍼 융합된 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  25. 제24항에 있어서, 상기 한 쌍의 반사 스택의 각각은 분산 브래그 반사기를 형성하는 GaAs와 AlGaAs가 번갈아 배치되는 층의 시스템인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  26. 제19항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기는 한 쌍의 반사 스택을 포함하고, 상기 한 쌍의 반사 스택중 하나는 상기 제1 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 0.0001퍼센트보다 더 작은 송신율을 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  27. 제19항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기는 한 쌍의 반사 스택과 제1 파장을 갖는 전자기 방사선을 흡수하도록 적용되는 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  28. 제19항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기는 제1 파장에서 레이저 방사선을 방출하는 장파장 VCSEL과,
    펌핑 파장에서 레이저 방사선을 방출하는 장파장 VCSEL과 일체화되어 전기적으로 펌프되는 단파장 VCSEL을 포함하고,
    상기 단파장 VCSEL은 상기 장파장 VCSEL을 임의로 펌프하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  29. 제28항에 있어서, 상기 펌핑 파장은 700∼1050㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  30. 제19항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기에 결합된 광섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  31. 제30항에 있어서, 상기 광섬유는 단일 모드 섬유인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  32. 제19항에 있어서, 상기 제2 파장은 상기 제1 파장보다 더 적고,
    상기 송신된 레이저 신호는 광학 링크에 입력되기 전에 광검출기를 통해 통과하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  33. 제32항에 있어서, 상기 광검출기에 결합된 광섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  34. 제32항에 있어서, 상기 제1 파장은 870∼1050㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 700∼870㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  35. 하나 이상의 이중 채널용 병렬 광학 링크에 있어서,
    광섬유의 어레이와;
    수직 공동면 발광 레이저(VCSEL)와 실질적으로 동일선상인 광축을 갖는 광검출기를 각각 포함하며, 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 송신하고 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 수신하도록 광섬유의 어레이에 광학 결합되는 광전자 모듈의 제1 어레이와;
    VCSEL과 실질적으로 동일선상인 광축을 갖는 광검출기를 각각 포함하고, 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 송신하고 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 수신하도록 광섬유의 어레이에 광학 결합되는 광전자 모듈의 제2 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  36. 제35항에 있어서, 상기 광전자 모듈의 제1 어레이는, 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 광섬유의 어레이로 송신하는 상부 발광 VCSEL의 제1 어레이와,
    제2 파장을 갖는 레이저 신호를 광섬유의 어레이로부터 수신하는 하부 조명 광검출기의 제1 어레이를 포함하고,
    상기 상부 발광 VCSEL의 제1 어레이의 각각은 공통의 중앙 세로 축을 따라 하부 조명 광검출기의 제1 어레이중 하나와 동일선상으로 배열되고,
    제2 파장을 갖는 상기 레이저 신호는 상기 광검출기의 제1 어레이에 의해 수신되기 전에 상기 VCSEL의 제1 어레이를 통해 통과되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  37. 제36항에 있어서, 상기 상부 발광 VCSEL의 제1 어레이와 상기 하부 조명 광검출기의 제1 어레이는 모놀리식으로 집적화되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  38. 제35항에 있어서, 상기 광전자 모듈의 제2 어레이는, 상기 제1 파장을 갖는 레이저 신호를 상기 광섬유의 어레이로부터 수신하도록 상부 조명 광검출기의 제2 어레이와,
    상기 제2 파장을 갖는 레이저 신호를 상기 광섬유의 어레이로 송신하도록 하부 발광 VCSEL의 제2 어레이를 포함하고,
    상기 상부 조명 광검출기의 제2 어레이의 각각은 공통의 중앙 세로 축을 따라 하부 발광 VCSEL의 제2 어레이중 하나와 동일선상으로 배열되고,
    제2 파장을 갖는 상기 레이저 신호는 상기 광섬유의 어레이에 입력되기 전에 상기 광검출기의 제2 어레이를 통해 통과되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  39. 제38항에 있어서, 상기 상부 조명 광검출기의 제2 어레이와 상기 하부 발광 VCSEL의 제2 어레이는 모놀리식으로 집적화되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  40. 제35항에 있어서, 상기 제1 파장은 700∼870㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 870∼1050㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  41. 제36항에 있어서, 상기 하부 조명 광검출기의 제1 어레이는 상기 상부 발광 VCSEL의 제1 어레이에 웨이퍼 융합되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  42. 제36항에 있어서, 상기 하부 조명 광검출기의 제1 어레이는 상기 상부 발광 VCSEL의 제1 어레이에 금속 결합되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  43. 제38항에 있어서, 상기 상부 조명 광검출기의 제2 어레이는 상기 하부 발광 VCSEL의 제2 어레이와 공유하는 기판의 후면에서 성장하는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  44. 제38항에 있어서, 상기 상부 조명 광검출기의 제2 어레이는 상기 하부 발광 VCSEL의 제2 어레이에 웨이퍼 융합되는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  45. 제35항에 있어서, 상기 제1 파장은 1250∼1350㎚의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 1500∼1600㎚의 파장 범위인 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  46. 제35항에 있어서, 상기 광섬유의 각 어레이는 다중 모드 광섬유인 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  47. 제35항에 있어서, 상기 광섬유의 각 어레이는 단일 모드 광섬유인 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  48. 제36항에 있어서, 상기 상부 발광 VCSEL의 제1 어레이를 전기적으로 펌프하는 상부 n형 접촉부와,
    상기 하부 조명 광검출기의 제1 어레이를 전기적으로 전력을 공급하는 하부 n형 접촉부와,
    상기 상부 n형 접촉부로부터 상기 하부 n형 접촉부를 전기적으로 절연하는 하나 이상의 반 절연성 기판층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  49. 제38항에 있어서, 상기 상부 조명 광검출기의 제2 어레이에 전기적으로 전력을 공급하는 상부 n형 접촉부와,
    상기 하부 발광 VCSEL의 제2 어레이를 전기적으로 펌프하는 하부 n형 접촉부와,
    상기 하부 n형 접촉부로부터 상기 상부 n형 접촉부를 전기적으로 절연하는 하나 이상의 반 절연성 기판층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 광학 링크.
  50. 광학 링크용 광전자 모듈에 있어서,
    제1 파장을 갖는 제1 레이저 신호를 광섬유로 송신하도록 동작하는 수직 공동면 발광 레이저(VCSEL) 송신기와,
    제2 파장을 갖는 제2 레이저 신호를 상기 광섬유로부터 수신하도록 동작하는 정면 광검출기와,
    제3 파장을 갖는 제3 레이저 신호를 상기 광섬유로부터 수신하도록 동작하는 후면 광검출기를 포함하고,
    상기 VCSEL 송신기, 상기 정면 광검출기 및 상기 후면 광검출기는 실질적으로 동일선상인 광축을 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  51. 제50항에 있어서, 상기 제1 파장은 1.25∼1.31 마이크론의 파장 범위이고, 상기 제2 파장은 1.31∼1.36 마이크론의 파장 범위이며, 상기 제3 파장은 1.55 마이크론과 동일한 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  52. 제 50항에 있어서, 상기 정면 광검출기와 상기 후면 광검출기는 InP 기판상에 모놀리식으로 집적화되는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  53. 제50항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기는 한 쌍의 반사 스택과,
    상기 한 쌍의 반사 스택 사이에 삽입된 활성 영역을 포함하고,
    상기 한 쌍의 반사 스택은 상기 활성 영역에 웨이퍼 융합되는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  54. 제50항에 있어서, 상기 VCSEL 송신기는 상기 제1 레이저 신호를 발생하도록 전기적으로 펌프되는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  55. 특정 지역내의 다수의 가정으로 데이터를 분배하는 호스트 디지털 터미널과,
    하나 이상의 다수의 가정에서 광섬유에 의해 상기 호스트 디지털 터미널에 접속되는 광학 네트워크 유닛을 포함하고,
    상기 광학 네트워크 유닛은 청구항 제20항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 광섬유 시스템.
  56. 특정 지역내의 다수의 가정으로 데이터를 분배하는 호스트 디지털 터미널과,
    하나 이상의 다수의 가정에서 광섬유에 의해 상기 호스트 디지털 터미널에 접속되는 광학 네트워크 유닛을 포함하고,
    상기 광학 네트워크 유닛은 청구항 제50항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 광섬유 시스템.
  57. 특정 지역내의 다수의 가정으로 데이터를 분배하는 호스트 디지털 터미널과,
    하나 이상의 다수의 가정에서 광섬유에 의해 상기 호스트 디지털 터미널에 접속되는 광학 네트워크 유닛을 포함하고,
    상기 광학 네트워크 유닛은 청구항 제22항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 광섬유 시스템.
  58. 특정 지역내의 다수의 가정으로 데이터를 분배하는 호스트 디지털 터미널과,
    하나 이상의 다수의 가정에서 광섬유에 의해 상기 호스트 디지털 터미널에 접속되는 광학 네트워크 유닛을 포함하고,
    상기 호스트 디지털 터미널은 청구항 제22항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 광섬유 시스템.
  59. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    하나 이상의 다수의 사무실에서 광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 청구항 제34항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  60. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 복수개의 광전자 모듈을 포함하고,
    상기 중앙 분배 지점은 청구항 제21항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  61. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    하나 이상의 다수의 사무실에서 광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 청구항 제22항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  62. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 복수개의 광전자 모듈을 포함하고,
    상기 중앙 분배 지점은 청구항 제20항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  63. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 복수개의 광전자 모듈을 포함하고,
    상기 중앙 분배 지점은 청구항 제22항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  64. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 복수개의 광전자 모듈을 포함하고,
    상기 중앙 분배 지점은 청구항 제34항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  65. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    하나 이상의 다수의 사무실에서 광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 청구항 제21항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
  66. 다수의 사무실로 데이터를 분배하는 중앙 분배 지점과,
    하나 이상의 다수의 사무실에서 광섬유에 의해 상기 중앙 분배 지점에 접속되는 청구항 제20항에 기재된 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상용 광섬유 시스템.
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