KR20020070266A - 파장 가변 레이저를 포함하는 광전자 장치 및 그 특성화방법 - Google Patents

파장 가변 레이저를 포함하는 광전자 장치 및 그 특성화방법 Download PDF

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KR20020070266A
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Abstract

모드 경계(141, 142)로부터 멀리 떨어진 안정 동작 특성을 결정할 수 있고 룩업 테이블에 저장할 수 있도록 다면 레이저(100)와 파장 측정 요소(110)를 포함하는 복합 광전자 장치(1). 샘플링 기술을 사용하여 본 장치를 고속으로 특성화하는 수단이 또한 기술된다. 본 장치는 레이저가 소정의 주파수에서 방사선을 방출할 수 있게 하는 주파수 고정 요소(120)를 포함할 수 있다.

Description

파장 가변 레이저를 포함하는 광전자 장치 및 그 특성화 방법 {OPTOELECTRONIC DEVICE INCORPORATING A TUNABLE LASER AND METHOD OF CHARACTERISATION THEREOF}
레이저의 동작 온도를 변화시킴으로써 파장을 가변시킬 수 있는 단면(single section) 레이저가 알려져 있고, 그러한 레이저를 특성화하는 방법, 즉 주어진 파장을 방출하는 데 요구된 동작 조건을 결정하는 방법도 예를 들면 WO 98/00893 및 US-A-5019769로부터 알려져 있다. 장치 사이의 변동 때문에 그러한 특성화는 각 개개의 장치에 대하여 수행되어야 하고 동작 조건은 레이저와 관련된 메모리에 저장되어야 한다. 그러나, 이러한 단면 레이저는 작은 범위의 파장에 대해서만 파장을 가변시킬 수 있다.
파장 가변 다면(multi-section) 반도체 레이저는 예를 들면 EP-A-0300790으로부터 알려져 있는데, 그것은 레이저의 필터면과 위상면에 주입된 전류를 조절함으로써 보다 넓은 범위의 파장에 대하여 파장을 가변시킬 수 있다. 그러나 이러한 레이저에서는 서로 다른 파장 사이의 모드 점프가 있게 된다. 안정된 동작을 위해서는 이들 모드 경계에서 떨어져 있는 모드 평면에서의 동작 조건을 결정하는 것이 중요하다.
이러한 다면 레이저를 특성화하는 한가지 방법이 WO 99/40654에 기재되어 있다. 모드 평면의 위치가 결정되고 모드 평면의 적어도 일부는 메모리에 저장된다. 그러나 방출 방사선의 해당 파장은 메모리에 저장되어 특정한 파장 방출을 위해 요구된 동작 조건 룩업 테이블을 형성하기 위하여 외부 계측기에 의해 측정될 수 있을 뿐이다. 이것은 사용하는 동안에 재교정할 필요가 있어서 특히 불편하다. 각각의 레이저를 특성화하는 시간 또한 적지 않다.
본 출원인은 또한 WO 00/52789, WO 00/54380 및 WO 00/54381를 알고 있는데 이들 모두는 우선일이 본 출원의 우선일보다 이르나 본 출원의 우선일 뒤에 공개되었고, 따라서 단지 신규성 목적으로만 본 기술 분야의 일부를 구성할 수 있다.
본 발명의 과제는 적어도 부분적으로 위의 문제점을 개선하는 것이다.
본 발명은 파장 가변 레이저를 포함하는 광전자 장치 및 그 특성화 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광전자 장치의 개략적인 측면도를 보여주고 있다.
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명에 따른 광전자 장치의 다른 실시예의 측면도 및 평면도를 각각 보여주고 있다.
도 3(a) 및 3(b)은 본 발명의 제3 실시예의 측면도 및 평면도를 각각 보여주고 있다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 빔 스플리터의 측면도이다.
도 5는 본 발명에서 사용하는 빔 스플리터의 제2 실시예를 형성하는 방법을 보여주고 있다.
도 6은 도 4 또는 5의 빔 스플리터를 형성하는 방법을 도시하고 있다.
도 7은 전달된 퍼센트 파워와 본 발명에서 사용되는 필터의 파장 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 광전자 장치를 특성화하는 방법을 도식적으로 보여주고 있다.
도 9는 본 발명의 사용을 위한 파장 고정 방법을 도식적으로 보여주고 있다.
도 10은 본 발명의 사용을 위한 재교정 방법을 도식적으로 보여주고 있다.
도 11은 본 발명의 광전자 장치를 특성화하는 방법의 제2 실시예를 도식적으로 보여주고 있다.
도 12는 본 발명의 특성화 방법을 이해하는 데 유용한, 본 발명의 광전자 장치에서 사용되는 다면 레이저의 전면에 주입되는 전류와 후면에 주입되는 전류에 대하여 도시된 파워 평면의 도면을 보여주고 있다.
도 13은 본 발명의 특성화 방법을 이해하는 데 유용한, 본 발명의 광전자 장치에서 사용되는 다면 레이저의 전면에 주입되는 전류와 후면에 주입되는 전류에 대하여 도시된 파장 평면의 도면을 보여주고 있다.
도 14는 본 발명의 특성화 방법을 이해하는 데 유용한, 본 발명의 광전자 장치에서 사용되는 다면 레이저의 전면에 주입되는 전류 대 후면에 주입되는 전류의 그래프를 모드 경계의 영역으로 보여주고 있다.
도 15는 본 발명의 특성화 방법을 이해하는 데 유용한, 본 발명의 광전자 장치에서 사용되는 다면 레이저의 전면에 주입되는 전류와 후면에 주입되는 전류의 도면을 보여주고 있고, 모드 경계의 위치가 어떻게 결정될지 보여주고 있다.
도 16은 본 발명의 특성화 방법을 이해하는 데 유용한, 도 15에 도시된 대각선을 따르는 파장의 도면을 보여주고 있다.
도 17은 2개의 모드 경계 사이의 안정된 라인을 따르는 본 발명의 레이저의 파워 출력의 그래프를 보여주고 있다.
도 18은 본 발명의 특성화 방법의 사용을 위한 위상 전류 설정의 결정을 이해하는 데 유용한, 본 발명의 광전자 장치에서 사용되는 다면 레이저의 전면에 주입되는 전류 비트 설정과 후면에 주입되는 전류 비트 설정에 대한 파워 평면의 도면을 보여주고 있다.
도 19는 본 발명의 특성화 방법의 사용을 위한, 위상 전류 대 후면 전류 및 전면 전류의 3차원 도면을 보여주고 있다.
도 20은 본 발명의 특성화 방법의 사용을 위한, 주파수 대 슈퍼 모드를 따르는 안정된 점의 그래프를 보여주고 있다.
도 21은 본 발명의 특성화 방법의 실시예를 이해하는 데 유용한, 전면 전류 및 후면 전류에 대하여 도시된 파워의 미분 평면의 도면을 보여주고 있다.
도 22는 본 발명의 실시예의 파장에 대한 출력 파워의 도면을 보여주고 있다.
본 발명의 제1 양상에 따라, 파장 가변 레이저를 포함하는 광전자 장치로서, 레이저는 레이저에 의해 방출되는 방사선의 파장을 측정하는 파장 측정 수단과 결합되고, 파장 측정 수단은 장주기 회절 격자 수단을 포함하고, 장주기 회절 격자 수단은 입사 빔의 파장과 격자에 의하여 전달되는 입사 레이저 빔의 파워의 일부 사이에 공지된 관계를 가지고 있는 광전자 장치가 제공된다.
바람직하게는 회절 격자 수단은 장주기 회절 격자 필터를 포함한다.
또한 회절 격자 수단은 브래그 포토닉 밴드-갭 결정(Bragg photonic band-gap crystal)을 포함한다.
바람직하게는 소정의 복수 파장 중 하나로 레이저를 고정하는 파장 고정 수단을 더 포함한다.
바람직하게는 파장 가변 레이저는 다면(multi-section) 레이저이다.
바람직하게는 파장 측정 수단은 입사 광선의 입력 파워를 측정하는 입력 파워 측정 수단, 격자에 의하여 전달된 광선의 출력 파워를 측정하는 출력 파워 측정 수단, 그리고 출력 파워에 대한 입력 파워의 비율을 계산하여 전달된 파워 비율을 결정하고 그에 따라 전달된 빔의 파장을 결정하는 처리 수단을 더 포함한다.
바람직하게는 입력 파워 측정 수단은 레이저에 의하여 방출된 빔으로부터 샘플링 빔을 제공하는 입력 샘플링 수단과 샘플링 빔의 파워를 측정하는 입력 광전 다이오드를 포함한다.
바람직하게는 입력 샘플링 수단은 입력 빔 스플리터를 포함한다.
바람직하게는 입력 빔 스플리터는 입력 빔을 전달하는 도파관에 굴절률 불연속을 포함하여 입사 빔의 일부가 그 불연속에 의하여 도파관으로부터 굴절되도록 한다.
바람직하게는 파장 가변 레이저는 제1 파워 출력면 및 반대쪽의 제2 모니터링 출력면을 포함하며, 입력 샘플링 수단은 제2 모니터링 출력면에서 출력된 빔을 샘플링하는 데 적합하다.
바람직하게는 회절 격자 수단은 회절 격자 수단에 의해 전달된 입력 빔의 파워의 일부가 입력 빔의 파장에 비례하도록 한다.
바람직하게는 출력 파워 측정 수단은 회절 격자 수단에 의하여 전달된 파워를 샘플링하는 출력 샘플링 수단과 출력 샘플 파워를 측정하는 출력 광전 다이오드를 포함한다.
바람직하게는 출력 샘플링 수단은 출력 빔 스플리터를 포함한다.
바람직하게는 출력 빔 스플리터는 출력 빔이 전달하는 도파관에 굴절률 불연속을 포함하여 입사 빔의 일부가 그 불연속에 의하여 도파관으로부터 굴절되도록 한다.
또는 출력 빔 스플리터는 출력 빔을 전달하는 도파관에 포토닉 밴드-갭 인공 결정을 포함하여 입사 빔의 일부가 인공 결정에 의하여 도파관으로부터 굴절되도록 한다.
바람직하게는 파장 고정 수단은 소정의 파장의 레이저 빔만을 전달하고 레이저로부터의 출력 빔에 위치하는 파브리 페롯 또는 피조 에탈론, 에탈론에 의하여 전달된 출력 빔의 파워를 측정하는 파워 측정 수단, 그리고 파워 측정 수단에 의하여 측정된 파워에 의해 결정되는 레이저에 의하여 방출되는 빔의 파장을 제어하는 피드백 수단을 포함한다.
바람직하게는 파장 가변 레이저, 파장 측정 수단 및 파장 고정 수단은 평면 배열로 배치된다.
바람직하게는 광전자 장치는 실리콘, 실리케이트 및 실리케이트-온-실리콘(silicate-on-silicon) 기판 중의 하나를 더 포함한다.
바람직하게는 파장 고정 수단은 유리 또는 석영의 파브리 페롯 에탈론, 유리또는 석영의 피조 에탈론, 또는 가스로 채운 공간을 포함한다.
또는 광전자 장치는 장치의 외부에 파장 고정 수단과 결합하여 사용된다.
본 발명의 제1 양상의 제2 실시예에 따라, 실리콘 또는 실리케이트 기판, 실리콘 또는 실리케이트 기판에 탑재된 다면 레이저, 레이저의 제1 파워 출력면으로부터 레이저 빔을 전달하는 레이저에 광학적으로 접속된 출력 광섬유, 레이저의 제2 모니터링 출력면으로부터의 모니터링 빔을 장주기 격자 필터의 입력으로 전달하는 제1 집적 도파관, 장주기 격자와 모니터링 빔의 파워를 측정하는 제1 광전 다이오드 사이에서 모니터링 빔을 분할하는 제1 도파관 안의 빔 스플리터, 장주기 격자 필터의 출력과 소정의 주파수를 전달하는 데 적합한 파브리 페롯 또는 피조 에탈론의 입력 사이에 접속된 제2 집적 도파관, 장주기 격자 필터로부터 나타나는 레이저 빔을 분할하는 제2 집적 도파관 안의 제2 빔 스플리터, 장주기 격자 필터로부터 나타나는 빔의 파워를 측정하는 제2 광전 다이오드, 에탈론으로부터 방출되는 파워를 측정하여 에탈론으로부터 방출되는 빔의 파워가 소정의 주파수 중 하나에 대응하는 로컬 최대일 때를 결정하는 제3 포토다이오드, 그리고 제3 포토다이오드로부터 수신된 신호에 의해 결정되는 레이저의 면 전류를 제어하는 제어 수단을 포함하며, 레이저로부터 방사되는 빔의 파장은 주어진 파장을 생성하는 레이저 동작 조건의 룩업 테이블을 만드는 필터 수단으로 결정될 수 있으며 제어 수단은 소정의 주파수 중의 하나로 레이저를 고정시키는 데 사용될 수 있는 광전자 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 양상에 따라, 종축을 가지는 광도파관 안의 빔 스플리터로서,빔 스플리터는 제1 굴절률을 가지는 도파관의 제1 부분과 제2 굴절률을 가지는 제2 부분 사이에 도파관의 인터페이스를 포함하며, 인터페이스는 종축에 대하여 경사져 있어서 인터페이스에 입사하는 광방사선의 일부를 도파관으로부터 반사 또는 가볍게 치도록 하는 빔 스플리터가 제공된다.
바람직하게는 광도파관은 평면 광도파관이다.
바람직하게는 인터페이스는 실질적으로 종축에 45도로 경사진다.
바람직하게는 광도파관은 기판의 평면 위에 형성되고, 인터페이스는 입사 빔의 일부를 기판의 평면에 평행하게 반사하도록 경사진다.
바람직하게는 인터페이스가 바람직하게 T-접합 또는 Y-접합을 형성하여 입사 빔의 일부를 제2 도파관으로 굴절시킨다.
또는 광도파관은 기판의 평면 위에 형성되고, 인터페이스는 입사 빔의 일부를 기판의 평면에 수직으로 반사하도록 경사진다.
본 발명의 제3 양상에 따라, 종축을 가지는 광도파관 안에 빔 스플리터를 형성하는 방법으로서, 이 방법은 제1 굴절률을 가지는 도파관의 제1 부분과 제2 굴절률을 가지는 제2 부분 사이에 도파관의 인터페이스를 형성하는 단계를 포함하며, 인터페이스는 종축에 경사져 있어서 도파관으로부터 인터페이스로 입사하는 광방사선의 일부를 반사하는 방법이 제공된다.
바람직하게는 인터페이스 형성 단계는 도파관의 제1 부분의 범위 내에 감광성 재료의 영역을 제공하는 단계, 그리고 감광성 재료를 자외선에 노출시켜 제2 부분을 형성하는 단계를 포함한다.
또는 인터페이스 형성 단계는 도파관에 슬롯을 형성하는 단계, 그리고 슬롯을 도파관과 서로 다른 굴절률의 재료로 충전하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 슬롯 충전 단계는 질소로 슬롯을 충전하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 양상에 따라, 파장 측정 수단과 결합된 파장 가변 다면 레이저를 포함하는 복합 광전자 장치를 특성화하는 방법으로서, (a) 다면 레이저의 면들에 전류를 계단식으로 증가시키는 데이터 입력/출력 수단을 제공하여 레이저가 레이저 방사선을 방출하도록 하는 단계, (b) 파장 측정 수단을 사용하여 레이저로부터 방출된 방사선의 파장을 측정하는 단계, 그리고 (c) 측정된 파장에 대응하는 레이저의 면들에 공급된 전류 값을 룩업 테이블에 저장하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
편리하게는 복합 광전자 장치는 파장 고정 수단을 더 포함하며, (b) 단계에서 파장 고정 수단은 레이저가 복수의 소정의 파장 중 하나로 방출할 때를 결정하는 데 사용되며, (c) 단계에서 룩업 테이블은 소정의 파장에 대응하는 레이저의 면들에 공급되는 전류의 값을 저장하는 데 사용된다.
바람직하게는 파장 측정 수단은 입사 빔의 파장에 의해 결정되는 입사 빔의 일부를 전달하는 필터를 포함하며, 파장 측정 수단 사용 단계는 입사광의 파워를 측정하는 단계, 필터에 의하여 전달된 광선의 파워를 측정하는 단계, 그리고 전달된 입사 빔의 일부를 결정하여 입사 빔의 파장을 계산하는 단계를 포함한다.
입사 빔의 파워 측정 단계는 입사 빔의 경로에 빔 스플리터를 제공하는 단계, 빔 스플리터를 사용하여 도파관으로부터 입사 빔의 소정의 일부를 굴절시키는단계, 그리고 도파관으로부터 굴절된 일부의 빔의 파워를 측정하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 제4 양상의 실시예에 따라, 전면, 이득면, 위상면 및 후면을 가지는 파장 가변 다면 레이저를 포함하는 복합 광전자 장치를 특성화하는 방법으로서, 레이저는 레이저에 의하여 방출된 입사 광선 빔의 파워의 일부를 전달하는 광필터와 결합되며, (a) 이득면 및 위상면에 일정한 전류를 인가하여 레이저가 레이저 방사선을 방출하도록 하는 단계, (b) 각각 후면 및 전면에 계단식으로 증가하게 후면 및 전면 전류를 인가하는 단계, (c) 레이저에 의한 파워 출력을 측정하여 레이저의 모드 경계로부터 멀리 떨어진 파장에서 레이저가 방사선을 방출하는 전면 및 후면 전류의 값을 결정하는 단계, (d) 필터에 의하여 전달된 파워의 일부를 측정하여 방출된 방사선의 파장을 측정하는 단계, 그리고 (e) 모드 경계로부터 멀리 떨어진 파장에서 레이저가 방사선을 방출하는 전면 및 후면 전류의 값과 대응하는 방사선의 파장을 룩업 테이블에 저장하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
바람직하게는 (b) 단계는 샘플링 전류를 인가하여 모드 경계의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 샘플링 전류 인가 단계는 (b1) 제1 전면 상수로 전면 전류를 유지하고 후면 전류를 스테핑하는 단계, (b2) 제2 전면 상수로 전면 전류를 유지하고 후면 전류를 스테핑하는 단계, (b3) 제1 후면 상수로 후면 전류를 유지하고 전면 전류를 스테핑하는 단계, (b4) 제2 후면 상수로 후면 전류를 유지하고 전면 전류를 스테핑하는 단계, 그리고 (b5) 후면 전류가 제3 후면 상수에서 제4 후면 상수로 계단식으로 감소하는 동안에 전면 전류는 제3 전면 상수에서 제4 전면 상수로 계단식으로 증가하여 각 슈퍼-모드에서 안정된 중간 라인을 결정하도록 하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 안정된 중간 라인을 결정하고 뒤이어 후면 전류 및/또는 전면 전류를 각각 스테핑하는 단계는 중간 라인을 따라 복수의 증분치의 윈도우를 통하여 각 전류를 스테핑하고 복수의 증분치 중 어느 것에 대하여 파워 출력이 최소인지를 결정하는 단계, 그리고 복수의 증분치의 각각을 반복하여 증가시키고 윈도우 안에서 최소 출력 파워에 대응하는 전류 값을 재결정하여 파워 출력의 로컬 최소에 대응하는 전류 값을 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 (e) 단계는 파워 출력의 로컬 최소에 대응하는 전류 값 사이의 중점을 결정하여 레이저 동작의 안정된 중간 점을 구하는 단계, 그리고 대응하는 방출 레이저 광선의 파장과 함께 그러한 안정된 중간 점의 대표 데이터를 룩업 테이블에 저장하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 안정된 중간 점 주파수 사이의 주파수를 조작하는 동작 조건은 레이저의 위상면으로 주입된 위상 전류의 요구된 값을 결정하고 룩업 테이블에 저장함으로써 결정된다.
바람직하게는 요구된 위상 전류의 값은 제1 안정 점에서 연속하여 후면 및 전면 전류 상수를 유지하고, 다음 안정 점에 대응하는 레이저 방출 주파수에 도달할 때까지 위상 전류를 증가시키고, 제1 안정 점에서 제2 안정 점까지 원하는 주파수 증분으로 단계적으로 이동하는 데 요구된 위상 전류의 증분을 계산함으로써 결정된다.
바람직하게는 레이저의 이득면에 주입되는 이득 전류는 룩업 테이블에 저장되어 레이저가 모든 주파수에서 동일한 파워 출력으로 동작될 수 있도록 한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 단지 예시의 수단으로서 설명한다.
도면에서 참조 번호와 같이 부품을 참조한다.
도 1은 다면 레이저(100), 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(110) 및 파브리 페롯 에탈론(120)이 실리콘 기판(130) 위에 순차적으로 결합된 광전자 장치(1)의 개략도를 보여준다. 이를 대신하여 실리케이트 기판 또는 실리케이트-온-실리콘(silicate-on-silicon) 기판을 사용할 수 있다. 레이저는 예를 들면 공지의 4면 InGaAsP 샘플 격자 분포 브래그 반사체(sampled grating distributed Bragg reflector, SG-DBR) 또는 이득 결합 격자 반사체(gain coupled grating reflector, GCSR) 레이저일 수 있다. 후자의 경우에 하나의 격자면은 중간면인 커플러이다. 이를 대신하여 상부구조(superstructure) SG-DBR(SSG-DBR)을 사용할 수 있다. 다른 실시예에서 5면 레이저를 사용할 수 있는데 제5면은 보다 높은 파워를 출력하는 반도체 광증폭기이다. 또 다른 실시예에서는 4면 또는 5면 레이저보다 오히려 3면 레이저가 결합된다. 전자 흡수 변조기(electro-absorption modulator, EAM)가 레이저에 통합하여 집적되거나 레이저와 함께 결합되어 레이저 출력 데이터를 변조할 수 있다.
파브리 페롯 또는 피조 에탈론은 유리 또는 석영으로 이루어 질 수 있으며, 그 자체로서 알려져 있다. 에탈론의 다른 실시예는 질소와 같은 가스 또는 다른 투명한 물질로 채워질 수 있는 정확한 치수의 도파관 안의 비어있는 슬롯이다. 질소를 채우는 것은 하이브리드 실리케이트/실리콘 패키징 단계에서 질소 압력 하에서 수행될 수 있다. 평면 광파 회로를 처리하는 경우 슬롯 자체는 예를 들면 드라이 에칭 또는 레이저 절제로 만들 수 있다. 장주기 격자 또는 특성 추출 필터의 출력은 직렬형의 결합된 파브리 페롯 에탈론에 접속되는 것보다 오히려 외부 주파수 고정기(미도시)에 접속될 수 있다.
입력 리드선(103, 104, 105, 106)은 각 레이저 면들에 전류를 주입하도록 제공된다. 레이저의 제1 출력면(output facet)(101)은 출력 광섬유(140)에 광학적으로 접속된다. 광섬유는 레이저에 관하여 위치 결정이 용이하도록 실리콘 기판의 V-홈에 위치할 수 있다.
제1면의 반대에 위치한 레이저의 제2 출력면(102)[또는 GCSR의 경우 제1면(101)으로부터의 빔 분광]은 제1 집적 광도파관(150)을 통하여 장주기 격자또는 특성 추출 필터(110)에 광학적으로 접속된다. 도파관은 예를 들면 실리케이트 기판상의 실리케이트 유리일 수 있다. 또는 도파관층은 다른 유리이거나, 실리콘 또는 다른 반도체일 수 있다. 도파관층은 실리케이트, 유리, 실리콘 또는 다른 반도체 기판 위에 둘 수 있다. 레이저의 제2면(102)으로부터 방출되는 광선의 일부를 제1 포토다이오드(153) 방향으로 전환하는 제1 빔 스플리터(splitter)(151)를 집적 광도파관 내부에 놓는다. 포토다이오드는 공지의 InGaAs 포토다이오드일 수 있다.
또 다른 실시예에서 레이저, 도파관 및 포토다이오드는 복합 장치로 결합되기보다는 차라리 반도체 합금의 모노리식 장치로 형성될 수 있다.
공지의 장주기 격자 또는 특성 추출 필터는 도 7에 도시된 것처럼 파워 퍼센트가 입사광의 파장에 선형 역비례로 전달되는 전달 특성을 갖는다. 예를 들면 1520nm부터 1560nm까지의 범위인 경우 10％부터 90％까지 대체로 선형 방식으로 변하는 전달 퍼센트는 C-밴드 동작에 유용하다. 5％부터 95％까지의 변동이 수행되었다. 이러한 범위는 정밀 파장 식별에 매우 중요하다.
장주기 격자 또는 특성 추출 필터(110)의 출력은 제2 집적 도파관(160)을 통하여 파브리 페롯 에탈론(120)의 입력으로 광학적으로 접속된다. 제2 집적 도파관(160) 안에 있는 제2 빔 스플리터(161)는 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(110)로부터 나타나는 광선의 일부를 제2 포토다이오드(163)로 굴절시킨다.
파브리 페롯 에탈론은 소정의 주파수(즉, 파장의 빗)의 광선만을 전달하도록 설계된다. 전기 통신에 적용하기 위하여 이러한 소정의 주파수는 국제 전기 통신연맹(International Telecommunication Union, ITU)의 파장 분할 멀티플렉싱(wavelength division multiplexing)을 위한 주파수 계획의 주파수일 수 있다. 파브리 페롯 에탈론의 출력은 제3 집적 도파관(170)에 광학적으로 접속되어 광선을 레이저, 필터 및 에탈론과 일렬로 정렬된 제3 포토다이오드(173)로 이끈다. 제3 포토다이오드는 출력 광섬유(140)가 광전자 장치에 접속된 것과 유사한 방식으로 V-홈에 위치한 섬유 피그테일로 접속될 수 있다. 선택적으로 미러(171)가 도파관(170) 안에 제공될 수 있어서 광선을 제1 포토다이오드(153) 및 제2 포토다이오드(163)와 일렬로 정렬된 제3 포토다이오드(173')를 향하게 도파관으로부터 수직으로 유도한다.
제1, 제2 및 제3 도파관은 매립 또는 리브(rib) 도파관일 수 있다. 제1 및 제2 빔 스플리터(151, 161)는 각각의 도파관 안에 홈으로 형성된 단순한 면일 수 있고 또는 아래에서 설명할 프레스넬 반사체일 수 있다. 미러(171)는 알루미늄으로 덮여있는 것을 제외하면 빔 스플리터와 유사한 면일 수 있어서 높은 반사율을 제공한다.
장주기 격자 또는 특성 추출 필터 대신에 다른 종류의 필터가 사용될 수 있다. 예를 들면 천천히 변하는 스펙트럼 응답인 도 7의 전달 스펙트럼을 갖는 포토닉 밴드-갭 결정(photonic band-gap crystal)을 이용할 수 있다. 또는 파장이 증가함에 따라 거의 선형적으로 파워 전달이 감소하는 특성을 갖는 커플러처럼 광섬유 커플러는 1480 나노미터 및 그 이상에서 2개의 파장 밴드를 분리하도록 설계되어 있어서 C-밴드 사용에 대단히 적합하다. 그러한 커플러는 파장계로 교정할 수있고 그 후 파장계를 더 이용하지 않고서 반복 사용할 수 있다. 그러므로 본 실시예에서 장주기 격자 또는 특성 추출 필터는 생략되거나 단순한 도파관으로 대치된다. 도파관으로부터의 광선은 섬유 필터를 통과하여 제2 포토다이오드에 도착한다. 다른 가능한 필터는 매립 회절 격자를 가지고 있는 광섬유이거나 예를 들면 NdYAG 레이저로 사용된 형태의 색유리 필터이다.
파브리 페롯 에탈론(120)대신 피조 에탈론을 사용할 수 있다.
본 실시예에서 감시 기능이 레이저의 "후단"면에서 방출되는 광선으로부터 실행됨에도 불구하고 모든 이들 감시 기능은 "전단" 파워 출력면에서 실행될 수 있다. 이것은 예를 들면 이득 결합 샘플 격자 반사체(gain coupled sampled grating reflector, GCSR) 레이저의 경우에 특히 그렇다.
본 발명에 따른 광전자 장치(2)의 제2 실시예의 측면도 및 평면도가 각각 도 2(a) 및 2(b)에 도시된다. 2개의 다면 레이저(200, 200')는 나란히 기판(230)에 탑재된다. 측면도에 도시한 바와 같이, 레이저는 서브-마운트 및/또는 스페이서(231) 위에 탑재되거나 또는 땜납 패드는 플립-칩 실시예에 제공된다. 이것은 복수의 레이저가 예를 들면 파장 분할 멀티플렉싱을 위한 단일 캐리어 평면 광파 회로(planar light-wave circuit, PLC) 위에 결합되는 실시예를 나타낸다. 그 자체로서 알려진 서미스터 칩(232)은 레이저에 인접한 기판 위에 장착되어 레이저의 온도를 모니터하고, 펠티에 냉각기(미도시)에 신호를 출력하여 0.01?? 범위 내에서 온도를 전형적으로 안정시킨다. 각 레이저의 면들은 리드선(203, 204, 205 및 206) 및 리드선(203', 204', 205' 및 206')을 각각 구비하고 있다. 각각의 레이저 출력면은 각각의 도파관(250, 250)에 광학적으로 접속된다. 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(210, 21O')는 각각의 도파관(250, 250') 안에 놓이고, 이들 중 하나는 측면도의 파선에 의해 개략적으로 도시된다. 각각의 제1 빔 스플리터(251, 251')는 각 레이저와 각 장주기 격자 또는 특성 추출 필터 사이에 있는 각각의 도파관(250, 250')에 위치하여, 각각의 레이저로부터의 광선의 일부를 도파관(250, 250')에 대하여 수직인 각각의 도파관(254, 254')을 따라 각각의 칩 포토다이오드(253, 253')를 장착한 각각의 테라스로 굴절시킨다. 마찬가지로 각각의 제2 빔 스플리터(261, 261')는 각각의 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(210, 21O')의 각각의 도파관 다운스트림에 구비되어, 각각의 장주기 격자 또는 특성 추출 필터로부터 나타나는 광선의 일부를 도파관(250, 250')에 대하여 수직인 제2 도파관(264, 264')을 따라 제2 포토다이오드(263, 263')를 장착한 각각의 테라스를 향하여 굴절시킨다. 각각의 레이저로부터 멀리 떨어진 각각의 도파관의 종단에, 제2 포토다이오드(263, 263')가 장착되거나 한 쌍의 제3 포토다이오드가 위치할 수 있는 테라스(234)가 더 구비된다. 제1 선택으로, 제2 수직 도파관(264, 264')은 제외된다. 제2 선택으로, 제3 포토다이오드는 주파수 고정용 파브리 페롯 또는 피조 에탈론으로부터의 출력을 측정한다.
테라스, 반사체 슬롯, 에탈론 슬롯, 격자 주름 및/또는 포토닉 밴드-갭 결정 형상은 드라이 에칭 또는 레이저 절제로 생성할 수 있다.
본 발명의 광전자 장치 또는 평면 광파 회로의 제3 실시예(3)의 측면도 및 평면도가 도 3(a) 및 3(b)에 각각 도시된다. 다면 레이저(300)는 기판 또는 실리콘 광학대(SiOB)(330) 위에 놓인 서브-마운트(332)에 탑재된 다이아몬드 히트 싱크(331)에 탑재된다. 레이저의 온도를 안정시키는 열전(또는 펠티에) 냉각기(TEC)(332)가 레이저에 인접하여 제공된다. 레이저의 면들은 각각의 전류를 각각의 면들에 주입하는 리드선(303, 304, 305 및 306)을 구비하고 있다. 더하여, 접지 리드선(307)은 다이아몬드 히트 싱크와 접촉하여 레이저의 표면에 접속된다. 다른 리드선(308)은 서브-마운트 상에 위치한 서미스터(미도시)에 접속되어 열전 냉각기(332)를 제어한다. 기판(330) 위의 실리콘 스택(355) 위의 실리케이트/실리콘 층(354)에 탑재된 도파관(350)은 레이저(300)의 제1 출력면에 정렬된다. 광섬유 피그테일 커넥터(340)는 레이저의 제2 출력면 반대쪽에 광학적으로 접속된다. 도파관(350)은 측면도에서 파선에 의하여 개략적으로 도시된 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(310)로 제공된다. 레이저와 장주기 격자 또는 특성 추출 필터사이에 제1 빔 스플리터(351)가 있어서 레이저로부터 도파관을 따라 전달된 빔의 일부를 수직으로 배치된 제2 도파관(354)을 따라 제1 포토다이오드(353)로 굴절시킨다. 장주기 격자 또는 특성 추출 필터의 다운스트림에서 제2 빔 스플리터(361)는 도파관(350)에 위치하여 장주기 격자 또는 특성 추출 필터로부터 나타나는 광선의 일부를 수직으로 배치된 제3 도파관(364)을 따라 제2 광섬유 피그테일 커넥터(365)로 굴절시킨다. 제2 포토다이오드(373)는 레이저(300)로부터 멀리 떨어져 있는 도파관(350)의 종단에 위치하여 도파관으로부터 나타나는 광선을 검출한다.
제1 빔 스플리터(351) 및/또는 제2 빔 스플리터(361)는 Y-접합일 수 있는데 Y-접합 구조는 필요한 퍼센티지 광선을 굴절시키도록 통상적으로 결정된다.
예를 들면, 장주기 격자는 외장재층을 덮기 전 도파관의 상측 표면 또는 측면에 주름을 에칭함으로써, 또는 마스크에 의하여 도핑함으로써 생성될 수 있다. 장주기 격자는 주름이 잘 배치되기 때문에 이 방법에 따른다.
제1 실시예의 기판(130)상의 도파관(150)의 제1 빔 스플리터(151)는 상세하게 도 4에 나타난다. 광 빔(155)은 빔 스플리터(151)에 의해 분할되어 작은 부분(156)이 기판(130)의 표층 평면에 대하여 수직 방향으로 도파관으로부터 굴절되도록 한다. 제2 빔 스플리터(161)는 제1 빔 스플리터(151)와 동일하다.
제2 실시예의 기판(230)상의 도파관(250)의 제1 빔 스플리터(251)는 상세하게 도 5에 나타난다. 광 빔(255)은 빔 스플리터(251)에 의해 분할되어 작은 부분(256)이 기판(230)의 표층 평면에 대하여 평행 방향으로 도파관(250)으로부터 굴절되도록 한다. 굴절된 빔(256)은 수직으로 배치된 제2 도파관(254)을 따라 전달되게끔 할 수 있다.
빔 스플리터는 도파관의 일부(158)가 도파관(150)의 나머지 부분과 서로 다른 굴절률을 가지는 프레스넬 반사체이다. 서로 다른 굴절률을 가지는 도파관의 일부는 도파관의 슬롯을 에칭함으로써 또는 도파관을 선택적으로 배치함으로써, 또는 도 5 및 6의 화살표(259)로 나타낸 바와 같이 도파관 일부의 감광성 재료의 한 영역에 자외선을 조사함으로써 형성될 수 있다. 유리 광섬유에 격자를 만드는 것으로 알려져 있는 유사한 방법이 사용될 수 있는데 도파관 재료의 굴절률은 예를 들면 엑시머 레이저로부터의 자외선에 의하여 영구히 바뀐다. 도파관 재료의 감도는 먼저 수소 불순물을 섞음으로써 강화될 수 있다. 자외선 조명은 도파관의 상방향 또는 측면으로 방향지워 점진적으로 또는 급진적으로 도파관 일부의 굴절율을 올리거나 내려서 도파관의 종축과 어떤 각도로 도파관의 일부와 나머지 사이에 인터페이스를 형성하도록 한다. 바람직하게는 인터페이스는 종축에 45도로 형성된다. 자외선 조명은 잘 알려져 있는 어떤 방식으로 초점을 모음으로써 또는 마스크 또는 홀로그래피를 사용함으로써 방향지울 수 있다. 이러한 빔 스플리터 실시예는 복수의 추가적인 도파관이 추가적인 광학적 처리를 필요로 하는 하이-파워 레이저용 낮은 백분율 반사체에 적합하다.
또는 빔 스플리터는 전자 빔을 사용하는 슬롯을 에칭함으로써 형성될 수 있다. 이러한 슬롯은 소정량 도파관을 관통하여 입사 광 빔의 필요한 양(말하자면 5%에서 10%까지)을 굴절시킨다. 즉 슬롯의 크기는 필요한 백분율의 광선이 굴절되도록 범위가 한정된다. 이러한 크기는 프러스트레이트(frustrated) 전체 내부 반사로 알려진 과정에 의하여 부분적으로 한정될 수 있다.
다른 가이드와의 접합에 포토닉 결정 배열을 적절하게 배치시킴으로써 반사가 또한 달성될 수 있고 또는 특성 추출 필터를 형성할 수 있어서 적절하게 정렬된 다른 도파관에 원하는 파워와 스펙트럼을 굴절시키거나 전송한다. 예를 들면 포토닉 결정은 마이크로미터 직경 크기의 수직 기둥 배열로 있을 수 있는데, 이것은 요구된 스펙트럼 응답으로 광선을 굴절시키거나 전송시킨다. 이러한 나노-구조 기둥 배열 모양의 포토닉 밴드-갭 결정 배열은 자연 결정이 엑스레이를 반사하는 것과 유사한 방법으로 광 파장 영역에서 반사한다.
또는 빔 스플리터는 도파관 Y-접합 탭일 수 있다.
그러한 빔 스플리터는 샘플링 또는 모니터링용 도파관 중에서 광섬유를 포함하는 광도파관에서 광선을 굴절시키거나 반사하도록 요구된 곳에서는 한층 더 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 집적 또는 복합 광학 회로에서의 다른 응용은 또한 당업자에게 명확하다.
본 발명의 복합 광전자 장치는 복합화 또는 집적화와 관련된 간결함, 소형화, 고속 및 신뢰성의 효과가 있다. 게다가 복합 장치는 일관 생산에 적합하다.
본 발명의 광전자 장치 중 어떤 실시예라도 이를 특성화하는 수단이 도 8에 도시된다. 데이터 입력/출력 유닛(870)은 다면 레이저(800)의 각 면들의 리드선(803, 804, 805 및 806)을 통하여 전류를 증가시키고 또한 광선이 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(810)를 통과하기 전후에 레이저에 의하여 방출된 광선의 파워를 샘플링하는 포토다이오드(853, 863)로부터 전류를 판독하는 데 사용된다. 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(810)에 의하여 전달된 파워의 일부는 공지된 방법으로 광선의 파장에 의존하기 때문에 이에 따라 광선의 파장이 결정되게 할 수 있다. 일반적으로 선형 관계인 곳에서 이러한 관계는 다음 방정식으로 기재될 수 있다:
파장 = m(필터에 의하여 전달된 파워/필터로 전달된 파워) + c
여기서 m 및 c는 상수이다.
상수 m 및 c는 초기 필터 스루풋 스펙트럼으로부터 유도된다. 비선형 필터에 대하여 변경된 수식이 파장을 결정하는 데 이용된다.
마이크로프로세서가 데이터 입력/출력 유닛대신 사용될 수 있다. 특히 고속파장 절환이 요구될 때 매립 또는 접속 메모리를 가지는 주문형 집적 회로(ASIC)가 사용될 수 있다.
일반적으로 광전자 장치를 특성화하는 방법은 다음과 같다. 다면 레이저의 3면 또는 4면에 흐르는 전류는 소정의 증분으로, 장주기 격자 또는 특성 추출 필터의 알려진 특성을 이용한 각각의 설정에서 계산된 방출 광선의 파장에서 자동적으로 스위프된다. 파장 및 이에 대응하여 각각의 면들에 공급되는 전류는 그 후 룩업 테이블에 저장될 수 있다.
전기 통신 환경에서처럼 소정의 파장이 요구되는 곳에서 사용하기 위하여 광전자 장치는 도 1에 도시된 것처럼 파브리 페롯 에탈론 또는 다른 파장 고정 장치를 포함할 수 있다. 그 후 레이저의 면 전류가 인가되어 레이저가 ITU 채널 파장과 같은 소정의 파장중의 하나로 방출할 때 제3 포토다이오드(173)는 검출된 로컬 최대 파워를 기록한다. 이들 파장에 대응하는 제어 전류는 그 후 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 도 9에 도시되는데 장주기 격자 또는 특성 추출 필터에 대하여 장주기 격자 또는 특성 추출 필터에 의하여 전달된 파워의 일부는 파장의 위치를 결정하는 데 사용되고(단계 910) 즉 채널 식별이 달성되고, 그런 후 파브리 페롯 에탈론을 사용하여 제3 포토다이오드(173)(도 1 참조)로부터의 최대 신호에서 구동 전류가 소정의 파장으로 고정된다(단계 920). 유사한 고정이 외부 주파수 고정기로 수행될 수 있다.
도 10에 도시된 것 같이 광전자 장치는 사용중에 재교정될 수 있다. 단계의 전 과정은 다음과 같다. 최초의 교정은 룩업 테이블을 생성한다. 그 후로 파장설정, 고정, 소정의 파장 검사의 연속 사이클이 동작한다. 때때로 레이저의 경미한 재교정(단계 1000)이 파장 파브리 페롯 고정기 에탈론을 사용하여 원래의 위치에서 수행되어 룩업 테이블 값을 수정한다. 이것은 단순 전류 트위킹 알고리즘(simple current tweaking algorithm)에 의해 허용되어 최대의 제3 포토다이오드 신호를 찾는다. 완전한 사이클은 다음과 같다: 파장 설정(단계 910); 고정(단계 920); 소정의 파장 검사(단계 1010); 재교정(단계 1000) 및 고정(단계 1020).
이러한 특성화 방법으로 다수의 입력 및 출력 채널을 가지는 단일 데이터 수집 장치(single data acquisition unit)는 복수의 전류 소스 및 파장미터 또는 종래 기술에서의 분석기를 교체할 수 있고 동시에 종래 기술에서 특성화에 시간이 걸리는 것을 피할 수 있다. 장치의 일관 생산에 적합한, 후술하는 고속 데이터 처리 알고리즘을 이용하면 종래 기술에서는 일주일 내내 걸리는 기간을 몇 분으로 줄일 수 있는 것으로 밝혀졌다. 짧은 특성화 시간이 갖는 더욱 더한 이점은 광학 기기를 불안정하게 하는 환경 변화의 효과, 특히 온도 변화를 최소화한다는 것이다.
전기 통신 응용에서, 6개에서 8개의 슈퍼모드만으로 전체 ITU 주파수 계획을 커버하는 데 충분하다는 점에 유의하면 여분의 데이터 덕택으로 시간을 더 줄이는 것은 가능하다. 이러한 접근은 또한 장치 노화에 따라 데이터를 잘못 전하는 것을 피할 수 있다.
본 발명에 따른 광전자 장치의 일관 생산에 적합한 특성화 장비는 도 11에 도시된다. 다면 레이저(1100)의 면들은 제어기(1101)에 의하여 리드선(1103,1104, 1105 및 1106)을 통하여 구동된다. 레이저에 의해 방출되는 광선은 도파관(1150)을 통하여, 레이저에 의해 방출되는 광선의 파장을 결정하기 위하여 사용되는 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(1110)로 전달된다. 이러한 결정은 필터에 들어가는 파워를 샘플링하도록 빔 스플리터(1151)를 사용하여 수행한다. 샘플링된 파워와 필터를 통하여 전달된 파워는 포토다이오드 회로(1153)로 측정된다. 파장은 레이저에 의하여 방출된 광선을 파브리 페롯 에탈론 또는 다른 주파수 고정기(1120)로 더 샘플링함으로써 소정의 복수 파장중의 하나인 것으로 증명된다. 포토다이오드 회로(1153)에 의하여 발생된 데이터는 데이터 버스(1102)를 통하여 제어기(1101)로 전송된다. 장치로부터의 제1 레이저 광선 출력(1104)은 특성화하는 광선이 취해지는 면과 반대쪽면으로부터 또는 특성화하는 면의 다른 출력(1105)으로부터 취해진다.
본 발명의 광전자 장치를 특성화하는 빠른 방법으로 사용되는 샘플링 방법은 도 12부터 도 21까지를 검토함으로써 이해할 수 있다. 음영의 정도가 측정된 파워 출력을 나타내는 도 12의 위상 평면은 4면 레이저의 이득 및 위상 전류를 일정하게 유지시키고 레이저의 전면 및 후면의 전류를 증가시킴으로써 생성된다. 전면 및 후면에 의해서 SG-DBR 레이저의 경우 레이저의 양쪽 종단에, GCSR 레이저의 경우 한쪽 종단 및 중앙면에 위치한 브래그 회절 격자면이 이해될 것이다. 전류는 예를 들면 1-4000비트에 대응하여 0mA에서 40mA까지 0.01mA 단계로 증가할 수 있다. 이러한 도면은 도 1의 제1 포토다이오드(153)에 의해 측정된 전단 및 후단 전류의 각 조합에 대하여 직접 측정된 파워와 일치한다. 도 11의 장주기 격자 또는 특성 추출 필터(1110)에 의해 전달된 백분율 파워에 대응하는 도면은 도 13에 도시되는데 여기에서 음영의 정도는 전달된 파워의 백분율을 나타낸다. 전달된 백분율 파워는 광선의 파장에 관련될 수 있기 때문에 도 13은 또한 파장 평면으로 간주될 수 있다.
이 파장 평면을 이용하여 슈퍼 모드 사이의 경계를 시각화할 수 있다. 도 14를 참조하면 안정된 동작 점은 이들 모드 경계(141, 142) 사이의 중간에서 안정된 중간 라인(143)을 따라 발견될 수 있다.
도 15에 도시된 것처럼 이들 안정된 라인의 위치는 샘플링에 의하여 구할 수 있다. 측정은 다음과 같이 다섯 개의 측정 라인을 따라 수행된다: 1) 전면 전류는 제1 상수값(1510)으로 유지되고 후면 전류는 변화시킨다, 2) 전면 전류는 제2 상수값(1520)으로 유지되고 후면 전류는 변화시킨다, 3) 후면 전류는 제1 상수값(1530)으로 유지되고 전면 전류는 변화시킨다, 4) 후면 전류는 제2 상수값(1540)으로 유지되고 전면 전류는 변화시킨다, 그리고 5) 후면 전류가 제2 상수값(1540)에서 제1 상수값(1530)으로 감소하는 동안에 전면 전류는 제1 상수값(1510)에서 제2 상수값(1530)으로 증가한다. GCSR 레이저의 경우 제5 단계에서 전면 및 후면 전류는 서로 다른 상수의 사이에서 각각 변화할 수 있어서 GCSR 레이저의 슈퍼 모드들의 서로 다른 배향에 적응한다.
이들 측정 라인의 각각에 따르는 주기적인 파장 변동은 도 16에 도시되는데 슈퍼 모드 경계는 수평점 집단 사이의 단(step)이다. (2개 또는 3개의 피크를 통한 외관상 사이클은 출력 파장을 나타내도록 밝은 음영에서 어두운 음영으로 2 또는 3회 순환함으로써 만들어지는 인공산물이다.) 도 15의 점들(1550)에 대응하는 각 집단의 중심점을 선택하여 안정된 중간 라인(1560)의 위치를 결정하도록 하는 것이 필요하다. 이들 중심점 라인에 대한 받아들일 만한 근사(1560)(도 15)는 그 후 그려질 수 있다.
그러한 중간 라인을 따라 이동하면서 각 점에 대해 직접적으로 파워를 측정한 것이 도 17에 도시된 것처럼 도면의 결과로서 나타난다. 파워 출력에서 두 개의 로컬 최소 사이의 중간인 것으로 여겨지는 안정된 점들을 찾는 것이 필요하다. 로컬 최소를 결정하기 위하여 고정된 개수(예: 처음에 10개의 점)의 측정 점을 갖는 무빙 윈도우(moving window)가 사용된다. 윈도우의 10개의 점 안에서 최소 파워 값을 가지는 점이 기록되고 그 후 윈도우는 한 개의 점씩 이동되어 최소 파워를 가지는 새로운 점을 결정한다. 로컬 최소는 10번 연속된 윈도우의 각각의 이동에 대하여 최소값을 되돌리는 점이다. 그러나 도 17로부터 볼 수 있는 바와 같이, 예를 들면 150 측정 점에 이르는, 보다 넓은 아크를 포함하기 위하여 중간 라인을 따르는 보다 넓은 윈도우가 요구된다.
로컬 최소를 결정하면 안정된 중간 점들은 도 17에 도시된 것처럼 로컬 최소점 사이의 중간쯤에 위치할 수 있다. 안정된 중간 점의 위치가 결정되고 이들은 룩업 테이블에 저장될 수 있다.
안정된 점들 사이의 충분한 주파수 범위를 커버하기 위하여 레이저의 위상 전류는 변화될 수 있다. 그러므로 위상 평면의 하나의 안정된 중간 점에서 동일 슈퍼 모드 및 동일 위상 평면의 다음 안정된 중간 점까지 충분한 주파수 범위를 커버하기 위하여 요구된 위상 전류 증분을 결정할 필요가 있다. 이와 같이 안정된 중간 점은 도 18의 도트로 나타난다. 이처럼 점 A는 하나의 주파수 fa에 있고, 점 B는 다른 주파수 fb에 있다. 이들 주파수 사이의 주파수에서 레이저를 동작하기 위하여 위상 전류는 증가된다. 위상 전류를 증가시키고 중간 라인을 따라 이동시킴으로써 점 A보다 높고 점 B보다 낮은 주파수에 있는 안정된 점들은 통과된다. 점 B와 같은 주파수를 만들어낼 점 A에 대한 위상 전류 증가를 찾을 필요가 있다.
이것은 레이저가 원래의 주파수에서 동작할 때까지, 점 B로 가서 대응하는 주파수를 발견하고 그 후 위상 전류가 증가하는 동안에 전면과 후면 전류 상수는 유지함으로써 행해진다. 이런 방식으로 필요한 위상 증분이 결정된다.
모든 안정된 중간점 및 그 다음의 안정된 중간점 사이의 "거리"는 전면 격자 전류 If및 후면 격자 전류 Ib로부터 mA 단위를 가지는 (If 2+ Ib 2)1/2로 결정된다. 이 거리 및 대응하는 위상 증가는 예를 들면 14부분으로 분리되어(도 19 참조) 거리를 14로 나눈 중간 라인을 따르는 모든 증가가, 위상 전류 증가를 14로 나눈 위상 전류의 증가에 대응하도록 한다. 이러한 실시예에서의 효과는 (fa-fb)/14로 주파수를 증가시킬 수 있는 것이다(도 20 참조).
레이저의 주파수 제어에서 최대 정밀도는 14로 나누는 것 대신에, 위상 전류에 더해진 한 비트에 대하여 위상 평면을 따라 움직이도록 요구된 거리를 부여하는 위상 값으로 거리를 나눔으로써 성취될 수 있다. 주파수 제어의 정밀도는 위상 전류 증가로 나눈 점들 사이의 주파수 점프에 의하여 부여되고 GHz/mA의 단위를 갖는다. 극한의 주파수 제어 정밀도는 동일 주파수 증가에 대하여 위상 전류 증가가 보다 크게되는 것과 밀접하게 관련된 방법으로 구할 수 있다.
주파수는 주파수 측정기로 측정될 수 있다. 그러나 고도의 일관 생산을 위해서는 백분율 파워 전달 평면으로부터의 샘플 방법이 사용될 수 있다. 백분율 파워 전달 평면은 사실상 파장 평면이다. 그리고 특징 추출 필터가 충분히 정확할 때 각 점의 파장은 직접 식별될 수 있다.
각각의 슈퍼 모드에서 첫 번째 점(도 18의 8개의 슈퍼 모드에 대하여 1부터 8까지 표시됨)을 측정하고 주파수/위상과 "거리" 관계를 조합하여 GHz/mA2단위의 어떤 도형을 제공함으로써 모든 점의 주파수를 결정할 수 있다.
모든 관련된 점은 그 후 선택될 수 있고 이러한 점 주변에서 매우 세밀한 조정이 수행될 수 있어서 요구된 주파수 계획(예: ITU 격자)의 특정한 주파수에 대하여 가장 정밀한 동작점이 결정되도록 한다.
위에서 언급한 것의 하나의 해석으로, 위 계획의 다른 모든 점들을 식별하기 위하여 도 18에서 단지 하나의 번호가 붙여진 점만을 주파수 측정기로 측정하면 된다.
단계적으로 증가하는 이득면 전류(IG)에 대하여 위 단계의 사이클을 반복함으로써 보간법에 의하여 광 파워가 위 계획의 모든 주파수에서 일정한 파워를 갖는 것이 바람직한 룩업 테이블 데이터에 포함되게 한다.
위의 기술에는 많은 선택 요소가 있다.
예를 들면 안정된 중간 점을 결정하기 위하여 보다 느린 방법이지만 파워 및 P％ 데이터의 디지털 처리가 만족한 결과를 줄 수 있다는 것이 알려져 있다. 위상 평면은 미분되거나 스무딩 기법으로 결합된 다양한 디지털 필터를 통과될 수 있다. 그 때문에 모드 경계를 식별하기 전에 특성을 강조할 수 있다. 도 17의 아크로서 슈퍼 모드 및 세로 모드가 최종적으로 위치할 때 그것에 의하여 한정된 각 영역의 중심은 도 18의 안정된 점으로 위치할 수 있다. 이 집합은 그 후 주파수 측정기로 측정될 수 있다. 집합은 각각의 위상 전류에 대하여 구해진다. 이들 집합 사이의 위상 전류에 대한 보간은 원하는 주파수 계획의 각 주파수에 대하여 삼중의 전류(IF, IB, IP)를 부여한다.
이들 방법중의 하나의 실시예는 다음과 같다:
1. 충분한 P％ 백분율 평면을 측정한다.
2. '각 미분기(Angled Differentiator)'를 적용한다. 즉,
[ 0 0 1 ]
[ 0 0 0 ]
[-1 0 0 ]
즉, 위의 행렬과 위의 평면을 컨볼류션 연산한다.
3. 이들 피크에 대한 쵸프 값(chop value)을 구하여 다음과 같이 미분된 평면에서 슈퍼 모드 경계만을 구하도록 한다:
4. 대각선(위에서 언급된 대각선과 같은)을 추출한다.
5. 이 데이터에 이동 평균 필터를 적용한다(즉, 연이은 4개의 점들의 평균을 구하고 새로운 배열의 첫 번째 점으로 사용한다. 원래의 데이터를 따라 1씩 증가시키고 반복한다). (이것은 측정된 데이터보다 4개의 점이 적은, 점들의 배열을 부여한다.)
6. 이것은 슈퍼 모드 점프에 대응하는 최대 피크를 가지는 피크의 배열을 부여한다. 동일한 알고리즘을 사용하여 로컬 최대 피크를 위에서 언급한 바와 같이 구하여 로컬 최대를 찾을 수 있다.
7. 피크는 정렬되고 첫 번째 최대 피크 및 그 뒤의 5개의 최대 피크가 제거된다. 그리고 그 다음 5개의 평균을 구한다. 계산된 대각 평균의 약 20％ 값이 쵸프 값인 것으로 받아들여진다.
8. 이 쵸프 값이 미분 평면에 적용되어 이를 초과하는 모든 점들은 값 1로 치환되고 그 이하의 점들은 0으로 설정된다. 하나의 예가 도 21에 도시된다.
9. 각각의 슈퍼 모드의 자취를 좇을 수 있는 알고리즘을 수행하고 이리하여 각각의 경계에 곡선을 맞춘다. 중간 라인은 그 후 구할 수 있다.
10. 파워 평면을 두 번 미분하면 슈퍼 모드 및 세로 모드의 모든 경계가 나타나는 평면이 부여된다. 이들 및 중간 라인의 공통된 점들은 중간의 "세로 경계 점"이다. 이 마지막 집합 사이의 중간 점이 안정된 동작 점이다.
파워 균일성이 다음과 같이 성취될 수 있다. D/A 전류 드라이버의 사용으로 전류가 비트로 나타난다는 것에 주의한다.
중간 라인을 추출한 후 각각의 슈퍼 모드(또는 중간 라인)를 차례로 취한다.
ㆍ첫 번째 및 마지막 점의 파워가 측정되고(이득은 최대에서) 그 후 첫 번째 점의 이득 전류 설정은 첫 번째 점의 파워가 마지막 점의 파워와 같아질 때까지 감소한다. 그 후 파워/이득 전류 비율, 즉 마지막 점과 동일한 파워를 얻도록 하는 첫 번째 점의 이득 변화로 나눈 첫 번째 및 마지막 점의 파워 차가 산출된다.
파워 이득 비율은 1비트의 모든 이득 변화에 대해 이 비율과 동등한 파워 변화가 있다는 것을 단순히 의미한다.
ㆍ중간 라인을 측정한다; 즉 라인에 따른 파워를 측정한다.
ㆍ최소 파워(즉 마지막 점)를 측정된 각 점의 파워에서 빼고 파워/이득 비율을 곱하고 그러고 나서 이것을 최대 이득 설정에서 뺌으로써 이득 값의 배열을 생성한다.
ㆍ주: 보다 높은 정밀도를 위해 중간 라인은 면들로 분할될 수 있고 각 면들에 대하여 파워/이득 비율을 구할 수 있다.
ㆍ다음 작업은 이득/위상 비율을 구하는 것이다. 즉 모든 이득 변화에 대하여 가장 안정된 점에 머물기 위해서 위상 전류 변화가 있을 필요가 있다.
이것은 위에서의 방법과 동일하게 수행될 수 있다:
위 측정된 중간 라인에서 추출된 안정된 점에서 시작하여 최대 이득에서 안정된 점을 구하고 그 주파수를 측정한다. 그 후 위에서 예시했던 이득 값을 적용하고 그 주파수를 측정한다. 주파수가 같아질 때까지 위상 전류를 인가하고 그런 후 이득 변화를 산출된 위상 변화로 나눈다. 그럼으로써 이득/위상 비율을 부여한다.
추정된 이득 값으로부터 "조정된" 위상 값의 배열을 생성할 수 있고 위에서 결정된 위상 값에 더할 수 있다.
일정한 이득을 가지는 출력 파워 및 일정한 출력 파워에 대하여 변화하는 이득을 가지는 출력 파워의 도면이 도 22에 나타난다.

Claims (43)

  1. 파장 가변 레이저(100)를 포함하는 광전자 장치(1)로서,
    상기 레이저는 상기 레이저에 의해 방출되는 방사선의 파장을 측정하는 파장 측정 수단과 결합되고, 상기 파장 측정 수단은 장주기 회절 격자 수단(110)을 포함하고, 상기 장주기 회절 격자 수단은 입사 빔의 파장과 상기 격자에 의하여 전달된 상기 입사 레이저 빔의 파워의 일부 사이에 공지된 관계를 가지고 있는
    광전자 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 회절 격자 수단(110)은 장주기 회절 격자 필터를 포함하는 광전자 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 회절 격자 수단(110)은 브래그 포토닉 밴드-갭 결정(Bragg photonic band-gap crystal)을 포함하는 광전자 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    소정의 복수 파장 중 하나의 파장으로 상기 레이저를 고정(locking)하는 파장 고정 수단(120)을 더 포함하는 광전자 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    파장 가변 레이저(100)는 다면(multi-section) 레이저인 광전자 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 파장 측정 수단은
    상기 입사 빔의 입력 파워를 측정하는 입력 파워 측정 수단(153),
    상기 격자에 의하여 전달된 빔의 출력 파워를 측정하는 출력 파워 측정 수단(163), 그리고
    출력 파워에 대한 입력 파워의 비율을 계산하여 전달된 파워 비율을 결정하고 그에 따라 전달된 빔의 파장을 결정하는 처리 수단
    을 더 포함하는 광전자 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 입력 파워 측정 수단은
    상기 레이저에 의하여 방출된 빔으로부터 샘플링 빔을 제공하는 입력 샘플링 수단(151), 그리고
    상기 샘플링 빔의 파워를 측정하는 입력 광전 다이오드(153)
    를 포함하는 광전자 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 입력 샘플링 수단은 입력 빔 스플리터(151)를 포함하는 광전자 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 입력 빔 스플리터(251)는 상기 입력 빔(255)을 전달하는 도파관(250)에 굴절률 불연속(158)을 포함하며, 상기 입사 빔의 일부(256)가 상기 불연속에 의하여 상기 도파관으로부터 굴절되도록 하는 광전자 장치.
  10. 제7항 내지 제9항에서,
    상기 파장 가변 레이저(100)는 제1 파워 출력면(output facet)(101) 및 반대쪽의 제2 모니터링 출력면(102)을 포함하며, 상기 입력 샘플링 수단(151)은 상기 제2 모니터링 출력면에서 빔 출력을 샘플링하는 데 적합한 광전자 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 회절 격자 수단은 상기 회절 격자 수단에 의해 전달된 입력 빔의 파워의 일부가 상기 입력 빔의 파장에 비례하도록 하는 광전자 장치.
  12. 제6항 내지 제11항에서,
    상기 출력 파워 측정 수단은
    상기 회절 격자 수단(110)에 의하여 전달된 파워를 샘플링하는 출력 샘플링수단(161), 그리고
    출력 샘플 파워를 측정하는 출력 광전 다이오드(163)
    를 포함하는 광전자 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 출력 샘플링 수단은 출력 빔 스플리터(161)를 포함하는 광전자 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 출력 빔 스플리터는 상기 출력 빔을 전달하는 도파관에 굴절률 불연속을 포함하며, 입사 빔의 일부가 상기 불연속에 의하여 상기 도파관으로부터 굴절되도록 하는 광전자 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 출력 빔 스플리터는 상기 출력 빔을 전달하는 도파관에 포토닉 밴드-갭 인공 결정(photonic band-gap artificial crystal)을 포함하며, 입사 빔의 일부가 상기 인공 결정에 의하여 상기 도파관으로부터 굴절되도록 하는 광전자 장치.
  16. 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항에서,
    상기 파장 고정 수단은
    소정의 파장의 레이저 빔만을 전달하고 상기 레이저로부터의 출력 빔에 위치하는 파브리 페롯 또는 피조 에탈론(Fabry Rerot or Fizeau etalon)(170),
    상기 에탈론에 의하여 전달된 상기 출력 빔의 파워를 측정하는 파워 측정 수단(173), 그리고
    상기 파워 측정 수단에 의하여 측정된 상기 파워에 의해 결정되는 상기 레이저에 의하여 방출되는 상기 빔의 파장을 제어하는 피드백 수단
    을 포함하는 광전자 장치.
  17. 제4항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 파장 가변 레이저(100), 상기 파장 측정 수단(110) 및 상기 파장 고정 수단(120)은 평면 배열로 배치되는 광전자 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에서,
    실리콘, 실리케이트 및 실리케이트-온-실리콘(silicate-on-silicon) 기판(130) 중의 하나를 더 포함하는 광전자 장치.
  19. 제4항 내지 제18항 중 어느 한 항에서,
    상기 파장 고정 수단(120)은 유리 또는 석영의 파브리 페롯 에탈론, 또는 유리 또는 석영의 피조 에탈론, 또는 가스로 채운 공간(void)을 포함하는 광전자 장치.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 장치의 외부에 파장 고정 수단을 결합한 광전자 장치.
  21. 실리콘 또는 실리카 기판(130),
    상기 실리콘 또는 실리카 기판에 탑재된 다면 레이저(100),
    상기 레이저의 제1 파워 출력면(101)으로부터 레이저 빔을 전달하는 상기 레이저에 광학적으로 접속된 출력 광섬유(140),
    모니터링 빔을 상기 레이저의 제2 모니터링 출력면(102)에서 장주기 격자 필터(110)의 입력으로 전달하는 제1 집적 도파관(150),
    상기 장주기 격자와 상기 모니터링 빔의 파워를 측정하는 제1 광전 다이오드(153) 사이에서 상기 모니터링 빔을 분할하는 상기 제1 도파관 안의 빔 스플리터(151),
    상기 장주기 격자 필터의 출력과 소정의 주파수를 전달하는 데 적합한 파브리 페롯 또는 피조 에탈론(120)의 입력 사이에 접속된 제2 집적 도파관(160),
    상기 장주기 격자 필터로부터 나타나는 레이저 빔을 분할하는 상기 제2 집적 도파관 안의 제2 빔 스플리터(161),
    상기 장주기 격자 필터로부터 나타나는 상기 빔 파워를 측정하는 제2 광전 다이오드(163),
    상기 에탈론으로부터 방출된 파워를 측정하여 상기 에탈론으로부터 방출된 상기 빔 파워가 상기 소정의 주파수 중 하나에 대응하는 로컬 최대인 때를 결정하는 제3 포토다이오드(173), 그리고
    상기 제3 포토다이오드로부터 수신된 신호에 의해 결정되는, 상기 레이저의 면 전류를 제어하는 제어 수단
    을 포함하며,
    상기 레이저로부터 방사되는 빔의 상기 파장은 주어진 파장을 생성하는 레이저 동작 조건의 룩업 테이블을 만드는 상기 필터 수단에 의하여 결정될 수 있으며, 상기 제어 수단은 상기 소정의 주파수 중의 하나로 상기 레이저를 고정시키는 데 사용될 수 있는
    광전자 장치.
  22. 종축을 가지는 광도파관 안의 빔 스플리터로서,
    상기 빔 스플리터는 제1 굴절률을 가지는 상기 도파관의 제1 부분(150)과 제2 굴절률을 가지는 제2 부분(158) 사이에 상기 도파관의 인터페이스(151)를 포함하며, 상기 인터페이스는 상기 종축에 대하여 경사져 있어서 상기 인터페이스에 입사하는 광방사선(155)의 일부(156)를 상기 도파관으로부터 반사하거나 굴절시키는 빔 스플리터.
  23. 제22항에서,
    광도파관은 평면 광도파관인 빔 스플리터.
  24. 제22항 또는 제23항에서,
    상기 인터페이스는 실질적으로 종축에 45도로 경사진 빔 스플리터.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에서,
    상기 광도파관은 기판의 평면 위에 형성되고, 상기 인터페이스(251)는 상기 입사 빔(255)의 일부(256)를 상기 기판의 상기 평면에 평행하게 반사하도록 경사진 빔 스플리터.
  26. 제25항에서,
    상기 인터페이스가 바람직하게는 T-접합 또는 Y-접합을 형성하여 상기 입사 빔(255)의 일부(256)를 제2 도파관(254)으로 굴절시키는 빔 스플리터.
  27. 제22항 내지 제24항에서,
    상기 광도파관(150)은 기판(130)의 평면 위에 형성되고, 상기 인터페이스(151)는 상기 입사 빔(155)의 일부(156)를 상기 기판의 상기 평면에 수직으로 반사하도록 경사진 빔 스플리터.
  28. 종축을 가지는 광도파관 안에 빔 스플리터를 형성하는 방법으로서,
    제1 굴절률을 가지는 상기 도파관의 제1 부분(150)과 제2 굴절률을 가지는 제2 부분(158) 사이에 도파관의 인터페이스를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 인터페이스는 상기 종축에 경사져 있어서 상기 인터페이스로 입사하는 광방사선(155)의 일부(156)를 상기 도파관으로부터 반사하는
    방법.
  29. 제28항에서,
    상기 인터페이스 형성 단계는
    상기 도파관의 제1 부분 내에 감광성 재료의 영역을 제공하는 단계, 그리고
    상기 감광성 재료를 자외선(259)에 노출시켜 제2 부분을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  30. 제28항에서,
    상기 인터페이스 형성 단계는
    도파관에 슬롯을 형성하는 단계, 그리고
    상기 도파관과 서로 다른 굴절률의 재료로 상기 슬롯을 충전하는 단계
    를 포함하는 방법.
  31. 제30항에서,
    상기 슬롯 충전 단계는 질소로 상기 슬롯을 충전하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 파장 측정 수단(810)과 결합된 파장 가변 다면 레이저(800)를 포함하는 복합광전자 장치를 특성화하는 방법으로서,
    (a) 상기 다면 레이저의 면들에 전류를 계단식으로 증가시키는 데이터 입력/출력 수단(870)을 제공하여 상기 레이저가 레이저 방사선을 방출하도록 하는 단계,
    (b) 상기 파장 측정 수단을 사용하여 상기 레이저로부터 방출된 방사선의 상기 파장을 측정하는 단계, 그리고
    (c) 상기 측정된 파장에 대응하는 상기 레이저의 상기 면들에 공급된 상기 전류 값을 룩업 테이블에 저장하는 단계
    를 포함하는 방법.
  33. 제32항에서,
    상기 복합 광전자 장치는 파장 고정 수단(1120)을 더 포함하며,
    상기 (b) 단계에서 상기 파장 고정 수단은 상기 레이저가 소정의 복수 파장 중 하나로 방출할 때를 결정하는 데 사용되며,
    상기 (c) 단계에서 상기 룩업 테이블은 상기 소정의 파장에 대응하는 상기 레이저의 상기 면들에 공급되는 상기 전류의 값을 저장하는 데 사용되는
    방법.
  34. 제32항 또는 제33항에서,
    상기 파장 측정 수단은 입사 빔의 파장에 의해 결정되는 상기 입사 빔의 일부를 전달하는 회절 격자를 포함하며,
    상기 파장 측정 수단 사용 단계는
    상기 입사 광선의 상기 파워를 측정하는 단계,
    상기 필터에 의하여 전달된 광선의 상기 파워를 측정하는 단계, 그리고
    전달된 상기 입사 빔의 상기 일부를 결정하여 상기 입사 빔의 상기 파장을 산출하는 단계
    를 포함하는 방법.
  35. 제34항에서,
    상기 입사 빔의 상기 파워 측정 단계는
    상기 입사 빔의 상기 경로에 빔 스플리터(1151)를 제공하는 단계,
    상기 빔 스플리터를 사용하여 상기 도파관으로부터 상기 입사 빔의 소정의 일부를 굴절시키는 단계, 그리고
    상기 도파관으로부터 굴절된 상기 일부 빔의 상기 파워를 측정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  36. 전면, 이득면, 위상면 및 후면을 가지는 파장 가변 다면 레이저(1100)를 포함하는 복합 광전자 장치를 특성화하는 방법으로서,
    상기 레이저는 상기 레이저에 의하여 방출된 입사 광 빔의 파워의 일부를 전달하는 광필터(1110)와 결합되며,
    (a) 이득면 및 위상면에 일정한 전류를 인가하여 상기 레이저가 레이저 방사선을 방출하도록 하는 단계,
    (b) 각각 상기 후면 및 전면에 계단식으로 증가하게 후면 및 전면 전류를 인가하는 단계,
    (c) 상기 레이저에 의한 파워 출력을 측정하여 상기 레이저의 모드 경계로부터 멀리 떨어진 파장에서 상기 레이저가 방사선을 방출하는 전면 및 후면 전류의 값을 결정하는 단계,
    (d) 상기 필터에 의하여 전달된 상기 파워의 일부를 측정하여 상기 방출 방사선의 파장을 측정하는 단계, 그리고
    (e) 모드 경계로부터 멀리 떨어진 파장에서 상기 레이저가 방사선을 방출하는 전면 및 후면 전류의 값과 상기 대응하는 방사선의 파장을 룩업 테이블에 저장하는 단계
    를 포함하는 방법.
  37. 제36항에서,
    상기 (b) 단계는 샘플링 전류를 인가하여 모드 경계(141)의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제37항에서,
    상기 샘플링 전류 인가 단계는
    (b1) 제1 전면 상수(151)로 상기 전면 전류를 유지하고 상기 후면 전류를 스테핑하는 단계,
    (b2) 제2 전면 상수(152)로 상기 전면 전류를 유지하고 상기 후면 전류를 스테핑하는 단계,
    (b3) 제1 후면 상수(153)로 상기 후면 전류를 유지하고 상기 전면 전류를 스테핑하는 단계,
    (b4) 제2 후면 상수(154)로 상기 후면 전류를 유지하고 상기 전면 전류를 스테핑하는 단계, 그리고
    (b5) 상기 후면 전류가 제3 후면 상수(154)에서 제4 후면 상수(153)로 계단식으로 감소하는 동안에 상기 전면 전류는 제3 전면 상수(151)에서 제4 전면 상수(152)로 계단식으로 증가하여 각 슈퍼-모드에서 안정된 중간 라인(143)을 결정하도록 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  39. 제38항에서,
    상기 안정된 중간 라인을 결정하고 뒤이어 상기 후면 전류 및/또는 상기 전면 전류를 각각 스테핑하는 단계는
    상기 안정된 중간 라인을 따라 복수의 증분 값의 윈도우를 통하여 상기 각각의 전류를 스테핑하고 상기 복수의 증분 값 중 어느 것에 대하여 상기 파워 출력이 최소인지를 결정하는 단계, 그리고
    반복하여 각각의 상기 복수의 증분 값을 증가시키고 상기 윈도우 안에서 상기 최소 출력 파워에 대응하는 상기 전류 값을 재결정하여 상기 파워 출력의 로컬 최소에 대응하는 전류 값을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  40. 제39항에서,
    상기 (e) 단계는
    상기 파워 출력의 로컬 최소에 대응하는 상기 전류 값 사이에 중간점을 결정하여 상기 레이저 동작의 안정된 중간 점을 구하는 단계, 그리고
    상기 대응하는 방출 레이저 광선의 파장과 함께 안정된 중간 점의 대표 데이터를 상기 룩업 테이블에 저장하는 단계
    를 포함하는 방법.
  41. 제40항에서,
    상기 안정된 중간 점 주파수 사이의 상기 주파수를 조작하는 동작 조건은 상기 레이저의 상기 위상면으로 주입된 위상 전류의 요구된 값을 결정하고 상기 룩업 테이블에 저장함으로써 결정되는 방법.
  42. 제41항에서,
    상기 요구된 위상 전류의 값은 제1 안정 점에서 연속하여 상기 후면 및 전면 전류 상수를 유지하고, 다음 안정 점에 대응하는 레이저 방출 주파수에 도달할 때까지 상기 위상 전류를 증가시키고, 상기 제1 안정 점에서 상기 제2 안정 점까지 원하는 주파수 증분으로 단계적으로 이동하는 데 요구된 위상 전류의 증분을 계산함으로써 결정되는 방법.
  43. 제36항 내지 제42항에서,
    상기 레이저의 이득면에 주입되는 이득 전류는 상기 룩업 테이블에 저장되어 상기 레이저가 모든 주파수에서 동일한 파워 출력으로 동작될 수 있도록 하는 방법.
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