KR20010004403A - 집적 광학형 광파장 감시기구 - Google Patents

집적 광학형 광파장 감시기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 광파장으로 동작하는 반도체 레이저다이오드의 발진광을 항상 동일한 발진파장으로 고정시키기 위한 집적 광학형 광파장 감시기구에 관한 것이다. 이러한 집적 광학형 광파장 감시기구는, 입사되는 단일 광파장의 빛을 서로 다른 광경로들을 통해 통과시키는 판형 광도파로와; 상기 판형 광도파로에 형성되어 상기 광경로의 각도에 따라 상기 빛의 투과중심파장을 변화시키는 회절격자형 광필터; 및 상기 회절격자형 광필터를 투과한 빛들을 입력받아 그 투과중심파장에 따른 광전류를 검출하는 공간분할 광검출기를 포함한다.

Description

집적 광학형 광파장 감시기구 { Intergrated optic wavelength monitoring device }
본 발명은 단일 광파장으로 동작하는 반도체 레이저다이오드의 발진광을 항상 동일한 발진파장으로 고정시키기 위한 집적 광학형 광파장 감시기구에 관한 것이다.
파장분할다중(Wavelegth Division Multiplexing)방식의 광통신에서는 기준광파장(광주파수) 1552.52nm(193.1THz)를 중심으로 1528nm∼1563nm의 파장대역을 0.8nm(100GHz) 또는 0.4nm(50GHz)의 파장 간격으로 광신호채널을 분할한다. 이때, 각 개별 광원은 분할된 파장에 일치하는 출력 광파장을 유지하여야 하며, 그 파장 불일치 허용폭은 분할간격의 1/5 이하로 주어진다.
일반적으로 파장분할다중방식의 광원으로는 단일 광파장 레이저다이오드가 이용되며, 그 종류로는 분포궤환형(DFB : Distributed FeedBack Laser) 레이저다이오드(LD) 또는 DBR형 레이저다이오드(LD) 등이 있다. 이 레이저다이오드들의 발진파장은 동작온도가 1℃ 상승할 때 0.08nm(10GHz), 주입전류가 10mA 증가할 때 약 0.03nm(4GHz)씩 파장이 길어진다. 그러므로 그 동작온도나 주입전류, 혹은 시간의 경과에 따른 레이저다이오드의 열화로 인해, 레이저다이오드의 출력 광파장은 파장 불일치 허용폭을 벗어나게 된다.
따라서, 단일 광파장 레이저다이오드의 출력 광파장을 감시하여 기설정된 WDM 광파장에 고정(wavelength locking)시키기 위한 종래의 방법으로, 능동형 파장고정루프를 사용한다. 이 능동형 파장고정루프는, 레이저다이오드의 현재 광파장을 광필터를 이용하여 검출한 후, 기설정된 광파장과의 차이에 비례하는 신호를 출력하고, 이를 기준으로 레이저다이오드의 발진파장을 재조정한다. 이로써, 레이저다이오드의 발진파장을 기설정된 광파장에 고정시킬 수 있다.
이러한 능동형 파장고정 광모듈에 관한 논문으로는, 저자가 B. Villeneuve이고, 제목이 "High-stability wavelength controlled DFB laser sources for dense WDM applications"이며, 게제지가 OFC'98이고, 1998년 2월에 발표된 논문이 있다.
상기한 논문에 제시된 능동형 파장고정 광모듈이 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 단일 광파장 레이저다이오드(101)의 후면에 후면렌즈(103)와, 에탈론(etalon) 광필터(105), 및 2개의 수직입사형 광검출기(107, 108)를 배치한다. 2개의 광검출기(107, 108)는 광검출기블록(106)에 조립되며, 레이저다이오드(101)의 광파장을 감시한다. 레이저다이오드(101)의 전면에는 전면렌즈(104)와 광섬유(110)를 정렬한다. 레이저다이오드(101)의 출력광이 광섬유(110)를 통해 출력된다.
여기서, 에탈론(etalon) 광필터(105)란, 투명유리 소재 표면에 광학적 두께가 투과중심파장의 반인 중간층(spacer)을 가운데 두고 양 쪽에 다층 박막으로 형성되는 고반사층을 배치한 것으로, 1nm 이하의 매우 좁은 투과파장대역을 가지는 협대역투과특성을 가진다. 또한, 에탈론 광필터(105)는 빛의 입사각도에 따라 투과중심파장이 변하는데, 입사광이 광필터 표면의 수직으로부터 기울어질수록 투과중심파장은 짧아진다.
상기한 종래의 파장고정 광모듈의 광파장 감시동작은 다음과 같다.
즉, 레이저다이오드(101)의 공진기(102)로부터 출력되는 빛은 후면렌즈(103)를 통해 분리되고, 분리된 빛(112, 113)들이 각기 다른 입사각으로 에탈론 광필터(105)를 통과한 후 2개의 독립적인 광검출기(107, 108)에서 검출된다.
에탈론 광필터(105)를 서로 다른 입사각으로 통과한 빛은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 그 파장에 따라 서로 다른 광전류 곡선(121, 122)을 그린다. 즉, 빛(112)는 빛(113)보다 에탈론 광필터(105)의 수직선에 대해 상대적으로 큰 각을 이루며 에탈론 광필터(105)를 통과하기 때문에, 그 투과중심파장이 짧다. 따라서, 광검출기(107)는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 투과중심파장이 짧은 광전류곡선(121)을 검출하고, 광검출기(108)는 투과중심파장이 긴 광전류곡선(122)을 검출한다.
도 1의 (b)에서 2개의 광전류곡선(121, 122)의 파장간격은 2개의 광검출기(107, 108)의 간격에 비례하므로 조정 가능하다. 또한, 두 광전류곡선(121, 122)의 교차점(123)은 에탈론 광필터(105)의 기울기각도, 즉, 레이저다이오드와 광검출기를 잇는 직선과 이루어는 각도를 조정함으로써 이동이 가능하다.
두 광전류곡선(121, 122)의 교차점(123)의 고정파장을 파장분할다중신호의 임의의 한 파장으로 설정할 경우, 레이저다이오드의 출력 광파장이 상기 설정된 파장에 일치할 때에는 2개의 광검출기로부터 동일한 광전류가 출력된다. 그러나, 레이저다이오드의 출력 광파장이 상기 분할된 파장을 벗어나면, 한쪽 광전류는 증가하는 반면 다른쪽 광전류는 감소한다. 이를 검출하면, 동작 광파장의 이동방향과 크기를 알 수 있게 된다.
따라서, 이러한 구조의 파장고정 광모듈에 부착된 2개의 광전류를 비교하여 레이저다이오드의 동작온도 또는 주입전류를 조정하는 외부궤환회로(feedback circuit)를 부가하면, 단일 광파장 레이저다이오드의 출력광의 파장을 항상 설정된 파장에 고정시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 파장고정 광모듈은 후면렌즈와 에탈론 광필터, 및 2개의 광검출기와 같이 벌트(bulk)형의 광부품을 정렬하여 사용하기 때문에 경제성이 낮고, 부피가 클 뿐만 아니라 에탈론 광필터에 대한 정밀각도조정이 요구되어 광모듈 생산성이 떨어진다. 또한, 레이저다이오드 내에 다수 개의 공진기들을 배치하여 서로 다른 광파장으로 동작시키는 어레이 레이저다이오드(array LD)의 경우에는, 다수 개의 파장들에 대한 감시기능의 동시 수행이 불가능하다.
본 발명의 목적은, 기존의 파장고정 광모듈이 가지는 문제점을 해결함과 동시에 차세대 파장분할다중(WDM)의 광원인 어레이 레이저다이오드(array LD)에 대한 광파장 감시가 가능한 집적 광학형 광파장 감시기구를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파장고정 광모듈을 도시한 구조도,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구를 도시한 구조도,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 회절격자형 광필터의 특성을 도시한 그래프도,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 집적 광학형 어레이(array) 광파장 감시기구를 도시한 구조도,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구의 사용 상태도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
201 : 레이저다이오드(LD) 202 : 공진기
211 : 실리콘기판 212 : 판형 광도파로
213, 215 : 클래드층 214 : 실리카 코어층
216 : 회절격자형 광필터 217 : 개별전극 연결패드
218 : 공간분할 다채널 광검출기 219 : 광도파로형 광검출기
220 : 광흡수층 221 : 본딩용 솔더
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 단일 광파장의 빛을 감시하는 집적 광학형 광파장 감시기구가 제공된다. 이러한 집적 광학형 광파장 감시기구는, 입사되는 단일 광파장의 빛을 서로 다른 광경로들을 통해 통과시키는 판형 광도파로와; 상기 판형 광도파로에 형성되어 상기 광경로의 각도에 따라 상기 빛의 투과중심파장을 변화시키는 회절격자형 광필터; 및 상기 회절격자형 광필터를 투과한 빛들을 입력받아 그 투과중심파장에 따른 광전류를 검출하는 공간분할 광검출기를 포함한다.
양호하게는, 상기 판형 광도파로는, 중앙층에 실리카 코어층이 위치하고, 상기 실리카 코어층보다 굴절률이 낮은 클래드층들이 상기 실리카 코어층의 위층과 아래층을 둘러싸는 형태로 형성된다. 여기서, 상기 회절격자형 광필터는 빛의 진행방향을 따라서 상기 실리카 코어층의 두께가 변조된 것으로서, 일정주기의 회절격자들이 일정 길이동안 반복 형성되고, 상기 회절격자들 사이에 위상천이영역이 삽입된 구조로 형성된 것이다. 상기 회절격자형 광필터는, 상기 회절격자의 주기 및 위상천이영역의 개수, 길이, 간격에 따라 빛의 투과중심파장과 투과파장대역폭이 가변된다.
보다 양호하게는, 상기 공간분할 광검출기는, 광경로 차이에 의한 서로 다른 투과중심파장을 가지는 빛들을 각각 검출하는 다수 개의 광도파로형 광검출기들로 구성되며, 상기 각 광도파로형 광검출기들은 상호 광학적, 전기적으로 분리된다.
보다 양호하게는, 상기 판형 광도파로의 입사면과 출사면은, 빛의 진행방향의 수직면에 대해 경사져 있으며, 상기 공간분할 광검출기는 상기 실리콘기판 상에 플립 칩(flip-chip) 본딩된다.
보다 양호하게는, 상기 회절격자형 광필터 상부에 전극 또는 박막열선을 형성하여 상기 판형 광도파로의 유효굴절률을 변화시켜서 상기 회절격자형 광필터의 투과특성을 조정한다.
또한, 본 발명에 따르면 다중 광파장의 어레이 레이저다이오드(array LD)에 대한 광파장 감시가 가능한 집적 광학형 광파장 감시기구가 제공된다. 이러한 집적 광학형 광파장 감시기구는, 입사되는 다중 광파장의 빛들을 각각 서로 다른 광경로들을 통해 통과시키는 다수의 판형 광도파로들과; 상기 각각의 판형 광도파로에 형성되어 상기 광경로들의 각도에 따라 상기 빛의 투과중심파장을 변화시키는 다수의 회절격자형 광필터; 및 상기 각각의 회절격자형 광필터를 투과한 빛들을 입력받아 그 투과중심파장에 따른 광전류를 검출하는 다수의 공간분할 광검출기들을 포함한다.
양호하게는, 상기 다수의 판형 광도파로들은 공간적으로 격리되거나, 상기 다수의 판형 광도파로들 사이에 광흡수영역이 형성된다.
보다 양호하게는, 상기 다수의 공간분할 광검출기들은 공간적으로 격리되거나, 상기 다수의 공간분할 광검출기들 사이에 광흡수영역이 형성된다.
보다 양호하게는, 상기 각각의 판형 광도파로는, 중앙층에 실리카 코어층이 위치하고, 상기 실리카 코어층보다 굴절률이 낮은 클래드층들이 상기 실리카 코어층의 위층과 아래층을 둘러싸는 형태로 형성된다. 여기서, 상기 회절격자형 광필터는 빛의 진행방향을 따라서 상기 실리카 코어층의 두께가 변조된 것으로서, 일정주기의 회절격자들이 일정 길이동안 반복 형성되고, 상기 회절격자들 사이에 위상천이영역이 삽입된 구조로 형성된다.
보다 양호하게는, 상기 공간분할 광검출기는, 광경로 차이에 의한 서로 다른 투과중심파장을 가지는 빛들을 각각 검출하는 다수 개의 광도파로형 광검출기들로 구성되며, 상기 각 광도파로형 광검출기들은 상호 광학적, 전기적으로 분리된다. 상기 판형 광도파로의 입사면과 출사면은, 빛의 진행방향의 수직면에 대해 경사져 있다.
본 발명의 집적 광학형 광파장 감시기구는 단일 광파장 레이저다이오드의 출력 광파장이 기설정된 WDM 광파장으로부터 벗어나는 것을 검출하는 광파장 감시기능을 가짐으로써, 레이저다이오드의 출력 광파장을 기설정된 WDM 광파장에 일치시키는데 이용된다.
이 발명의 상기 및 기타의 특성과 장점은 아래의 양호한 실시예에 대한 설명에 의해 좀더 명료해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2의 (a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구를 도시한 구조도이고, 도 2의 (b)는 광도파로를 상세하게 도시한 구조도이며, 도 2의 (c)는 레이저다이오드가 실리콘기판에 본딩된 상태를 도시한 구조도이고, 도 2의 (d)는 광검출기를 상세하게 도시한 구조도이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 집적 광학형 광파장 감시기구는, 실리콘기판(211) 상에 형성된 판형 광도파로(212)와 공간분할 다채널 광검출기(218)로 구성된다.
판형 광도파로(212)는 레이저다이오드(201)와 공간분할 다채널 광검출기(218) 사이에 위치하며, 그 단면은 경사져 있는데, 이로 인해 단면에서의 빛의 반사영향을 없앨 수 있다. 이 판형 광도파로(212)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 도핑된 실리카 코어층(214)과 실리카 코어층(214)에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 클래드층(213, 215)들로 이루어진다. 이 클래드층(213, 215)들은 위쪽, 아래쪽에서 실리카 코어층(214)을 둘러싸고 있으며, 실리카 코어층(214)의 일부 영역에 회절격자형 광필터(216)가 형성된다.
이 회절격자형 광필터(216)는 빛이 진행하는 방향을 따라서 코어층(214)의 두께가 변조된 것이다. 이 회절격자형 광필터(216)는 주기가 λ인 회절격자가 일정길이(L1, L2, L3, L4) 동안 반복되고, 그 일정길이의 회절격자들 사이에 위상천이영역(D1, D2, D3)이 삽입된 구조를 이루며, 기존의 에탈론 광필터와 유사한 기능을 수행한다. 이 회절격자형 광필터(26)의 파장에 따른 투과특성은 각각의 위상천이영역(D1, D2, D3)의 위상천이크기 및 위상천이영역 사이의 간격에 의해 결정된다.
이 회절격자형 광필터(216)는 공간분할 다채널 광검출기(218) 쪽으로 치우쳐 배치되는데, 이로 인해 레이저다이오드(201)의 광궤환을 최소화할 수 있다.
도 3의 그래프도에서, 실선으로 표기된 그래프는, 회절격자형 광필터(216)의 파장에 따른 투과특성을 나타낸다. 이 회절격자형 광필터는 유효굴절률이 1.472이고, 주기(λ) 527.35nm인 회절격자가 L1:150회/L2:315회/L3:315회/L4:150회 동안 반복되며, 그 사이에 길이가 각각 546.03nm/527.35nm/508.67nm인 3개의 위상천이영역이 삽입된 구조이다.
실선으로 표기된 그래프는 광경로 A와 같이 빛이 회절격자형 광필터에 대해 직각으로 통과한 경우의 투과특성을 나타낸다. 점선으로 표기된 그래프는 광경로 B와 같이 빛이 회절격자형 광필터에 대해 직각으로부터 2도 기울어져 통과한 경우의 투과특성을 나타낸다. 광경로 A의 경우, 투과중심파장은 1552nm이고, 반치폭이 약 1nm 이며, 광경로 B의 경우, 투과중심파장은 광경로 A의 투과중심파장에 비해 1nm 증가한다.
도 2의 (c)를 참조하면, 레이저다이오드(201)의 후면 광출력을 판형 광도파로(212)에 입사시키기 위하여, 본딩용 솔더(221)를 이용하여 플립칩(flip chip) 조립(bonding)한다. 레이저다이오드(201)의 공진기(202)는 코어층(214)의 중심에 위치하도록 설치되어야 하는데, 본딩용 솔더(221)를 이용하여 그 높이를 조정한다.
공간분할 다채널 광검출기(218)는, 광경로 차이에 의해 서로 다른 투과중심파장을 가지는 빛들을 검출하여 광파장 감시기능을 수행한다. 이 공간분할 다채널 광검출기(218)는 실리콘기판(211) 상에 배치된 다수 개의 개별 광도파로형 광검출기(219)들로 구성된다. 개별 광도파로형 광검출기(219)는 빛을 흡수하는 광흡수층(220)이 코어층(214)과 일부 겹치는 형태로 플립칩(flip chip) 조립된다.
광파장 감시기능 과정을 살펴보면 다음과 같다. 레이저 다이오드(201)의 공진기(202)에서 출력되는 빛들은 2차원의 판형 광도파로(212)에 의해 회절격자형 광필터(216)를 서로 다른 입사각을 가지고 통과한다. 이 빛들이 공간분할 다채널 광검출기(218)의 해당 광도파로형 광검출기(219)에서 검출된 후 개별전극 연결패드(217)를 통해 광전류로 출력된다. 이 광전류를 이용하여 광파장을 감시한다.
즉, 레이저다이오드(201)와 공간분할 다채널 광검출기(218) 사이의 간격이 1mm이고, 레이저다이오드(201)로부터 출력되어 회절격자형 광필터(216)를 직각으로 통과한 빛이 최외곽 광도파로형 광검출기(219)에 입사되도록 했을 때, 광도파로형 광검출기(219)들 사이의 간격이 35 ㎛이면 각각의 광도파로형 광검출기(219)는 투과중심파장이 1nm씩 이동한 파장에 따른 광전류 특성을 가지게 된다. 이때 기설정된 WDM 광파장을 사이에 두고 인접한 2개의 광전류 출력을 개별전극 연결패드(217)를 통해 선택하면 광파장 감시기능을 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구의 다른 실시예로서, 하나의 레이저다이오드 내에 다수 개의 단일 광파장 공진기(402)를 내장시킨 어레이 레이저다이오드(array LD)(401)에 대한 광파장 감시기구를 도시한 구조도이다. 이는 각 개별 공진기에 대해 각각 개별적인 회절격자형 광필터(413)와 공간분할 다채널 광검출기(414)를 병렬 연결시켜 구성한다. 이때, 각각의 회절격자형 광필터(413)는, 어레이 레이저다이오드(401)의 광파장 간격에 따라 격자주기와 위상천이영역의 길이를 일정간격으로 변화시킨 것이다. 각기 다른 단일 광파장으로 동작하는 공진기 사이의 빛의 혼합을 막기 위해 인접한 판형 광도파로(412) 사이를 격리시키거나 경계부분에 이온주입 등과 같은 방법으로 광흡수영역을 형성한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구의 사용 상태도이다. 레이저다이오드(501)와 판형 광도파로(505), 및 공간분할 다채널 광검출기(507)가 조립된 집적 광학형 광파장 감시기구(504)는 온도 조정용 열전소자(505) 상에 조립되고, 레이저다이오드(501)의 전면 광출력은 렌즈(502)에 의해 광섬유(503)로 집속된다. 여기서, 레이저다이오드(501)와 광섬유(503) 사이에는 궤환광 차단용 광차단기(optical isolator)가 삽입될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 중요한 문제인 회절격자의 실제 제작오차 및 레이저다이오드(501)와 공간분할 다채널 광검출기(507) 사이의 광정렬 오차에 의한 회절격자형 광필터(506)의 투과중심파장의 오차는 광전류 검출에 사용되는 광도파로형 광검출기(505)를 적절히 선택함으로써 상쇄될 수 있다.
레이저다이오드(501)의 광파장을 조정하기 위해 동작온도를 변화시킬 경우, 본 발명의 광파장 감시기구는 항온 유지를 위해 별도의 열전소자 상에서 조립될 수 있는데, 이때는 레이저다이오드(1)의 후면 출력이 후면렌즈를 통하여 판형 광도파로로 집속되어 입사된다.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 단일 광파장으로 공작하는 레이저다이오드의 발진 광파장을 기설정된 WDM 광파장에 고정시키기 위한 집적 광학형 광파장 감시기구가 제공된다. 따라서, 기존의 벌크(bulk)형 광부품을 사용하는 것과는 달리, 소형이고 경제적이며 생산성이 높은 광모듈을 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 회절격자형 광필터의 격자주기를 조정함으로써 어레이 레이저다이오드의 다수개의 광파장을 동시에 감시할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 집적 광학형 광파장 감시기구는 실리콘기판 상에 형성된 광도파로를 이용하기 때문에 대량 생산이 용이하고, 정밀한 패턴 형성이 가능하며, 레이저다이오드와 광검출기를 플립칩(flip chip) 조립할 때 정렬 정밀도가 높을 뿐만 아니라 제작공정도 매우 간단해지는 효과가 있다. 특히, 회절격자형 광필터는 위상천이영역의 개수, 길이 및 간격을 조정함으로써, 임의의 투과중심파장 및 대역폭을 가지게 할 수 있을 뿐만 아니라 반도체 재료로도 구현이 가능하기 때문에, 긍극적으로는 레이저다이오드, 광필터, 및 공간분할 광검출기가 하나의 칩으로 집적(monolithic)할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 입사되는 단일 광파장의 빛을 서로 다른 광경로들을 통해 통과시키는 판형 광도파로와;
    상기 판형 광도파로에 형성되어 상기 광경로의 각도에 따라 상기 빛의 투과중심파장을 변화시키는 회절격자형 광필터; 및
    상기 회절격자형 광필터를 투과한 빛들을 입력받아 그 투과중심파장에 따른 광전류를 검출하는 공간분할 광검출기를 포함한 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판형 광도파로는, 중앙층에 실리카 코어층이 위치하고, 상기 실리카 코어층보다 굴절률이 낮은 클래드층들이 상기 실리카 코어층의 위층과 아래층을 둘러싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회절격자형 광필터는 빛의 진행방향을 따라서 상기 실리카 코어층의 두께가 변조된 것으로서, 일정주기의 회절격자들이 일정 길이동안 반복 형성되고, 상기 회절격자들 사이에 위상천이영역이 삽입된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회절격자형 광필터는, 상기 회절격자의 주기 및 위상천이영역의 개수, 길이, 간격에 따라 빛의 투과중심파장과 투과파장대역폭이 가변되는 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공간분할 광검출기는, 광경로 차이에 의한 서로 다른 투과중심파장을 가지는 빛들을 각각 검출하는 다수 개의 광도파로형 광검출기들로 구성되며, 상기 각 광도파로형 광검출기들은 상호 광학적, 전기적으로 분리된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 판형 광도파로의 입사면과 출사면은, 빛의 진행방향의 수직면에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공간분할 광검출기는 상기 실리콘기판 상에 플립 칩(flip-chip) 본딩되는 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회절격자형 광필터 상부에 전극 또는 박막열선을 형성하여 상기 판형 광도파로의 유효굴절률을 변화시켜서 상기 회절격자형 광필터의 투과특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  9. 입사되는 다중 광파장의 빛들을 각각 서로 다른 광경로들을 통해 통과시키는 다수의 판형 광도파로들과;
    상기 각각의 판형 광도파로에 형성되어 상기 광경로들의 각도에 따라 상기 빛의 투과중심파장을 변화시키는 다수의 회절격자형 광필터; 및
    상기 각각의 회절격자형 광필터를 투과한 빛들을 입력받아 그 투과중심파장에 따른 광전류를 검출하는 다수의 공간분할 광검출기들을 포함한 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 다수의 판형 광도파로들은 공간적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  11. 제9항에 있어서, 상기 다수의 판형 광도파로들 사이에 광흡수영역이 형성된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  12. 제9항에 있어서, 상기 다수의 공간분할 광검출기들은 공간적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  13. 제9항에 있어서, 상기 다수의 공간분할 광검출기들 사이에 광흡수영역이 형성된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  14. 제9항에 있어서, 상기 각각의 판형 광도파로는, 중앙층에 실리카 코어층이 위치하고, 상기 실리카 코어층보다 굴절률이 낮은 클래드층들이 상기 실리카 코어층의 위층과 아래층을 둘러싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  15. 제14항에 있어서, 상기 회절격자형 광필터는 빛의 진행방향을 따라서 상기 실리카 코어층의 두께가 변조된 것으로서, 일정주기의 회절격자들이 일정 길이동안 반복 형성되고, 상기 회절격자들 사이에 위상천이영역이 삽입된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  16. 제9항에 있어서, 상기 공간분할 광검출기는, 광경로 차이에 의한 서로 다른 투과중심파장을 가지는 빛들을 각각 검출하는 다수 개의 광도파로형 광검출기들로 구성되며, 상기 각 광도파로형 광검출기들은 상호 광학적, 전기적으로 분리된 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
  17. 제9항에 있어서, 상기 판형 광도파로의 입사면과 출사면은, 빛의 진행방향의 수직면에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 집적 광학형 광파장 감시기구.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6251047A (ja) * 1985-08-28 1987-03-05 Mitsubishi Electric Corp 光学式ヘツド装置
JPH06138332A (ja) * 1992-10-30 1994-05-20 Yokogawa Electric Corp 半導体光集積回路
JPH0728112A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Hitachi Ltd 導波路型第２高調波発生光源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114664959A (zh) * 2022-03-15 2022-06-24 北京工业大学 一种基于光子晶体的多通道探测器
CN114664959B (zh) * 2022-03-15 2023-10-10 北京工业大学 一种基于光子晶体的多通道探测器

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