KR20060025188A - 낮은 지터를 갖는 펄스형 양자 도트 레이저 시스템 - Google Patents

낮은 지터를 갖는 펄스형 양자 도트 레이저 시스템 Download PDF

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KR20060025188A
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존 제랄드 맥키너니
그레고리 엘. 우직
로렌스 씨. 웨스트
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

클록 또는 샘플링 신호 발생 회로로서, 적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특성화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트; 및 주기적으로 균일하게 이격된 펄스 시퀀스를 출력하는 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키기 위해 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트에 결합되는 구동 회로를 포함하며, 상기 클록 또는 샘플링 신호는 상기 펄스 시퀀스로부터 유도된다.

Description

낮은 지터를 갖는 펄스형 양자 도트 레이저 시스템{PULSED QUANTUM DOT LASER SYSTEM WITH LOW JITTER}
본 발명은 양자 도트 레이저 및 이들의 응용분야에 관한 것이다.
양자 도트는 3-차원으로 전자 및 홀을 한정하여 에너지 양자화를 산출하는 3차원 반도체 구조이다. 양자 도트는 양자 역학 효과가 이들의 특성을 제어할 정도로 작다. 실제로 보다 피라미드 형상에 근접하게 나타나는 "도트들"은 약 200Å 정도의 기본 치수 및 약 80Å 정도의 높이를 갖는다.
수년 전에, 활성층(active layer)에 양자 도트를 사용함으로써 새로운 형태의 반도체 레이저를 만들 수 있는 과학적 체계가 구현되었다. 양자 도트 레이저로 간주되는 이러한 새로운 레이저는 상당한 장점을 갖는 유망주로 기대된다. 예를 들어, 양자 도트 레이저는 온도에 덜 민감한 성능, 감소된 쓰레숄드 전류, 및 기존의 반도체 레이저보다 효과적인 작동을 나타내는 것으로 예상된다.
양자 도트 레이저는 다른 반도체 레이저처럼 작동한다. 반도체 레이저와 유사하게, 양자 도트 레이저의 목적은 물질을 높은 에너지 상태로 여기시키고 이를 다시 낮은 에너지 상태로 유도하여 광자(photon)로서 방출되는 순수한 방출 에너지를 야기시키는 것이다.
양자 도트 레이저를 제조하는 기술중 하나는 스트란키스-크라스타노브(Stranski-Krastanov) 프로세스로서 공지된 셀프-어셈블리 방법에 의해 성장된 분자형 빔 에피텍시(MBE) 동안 양자 도트층을 형성하는 단계를 수반한다. 초기층은 기판 물질에 정합된(또는 밀착되어 변형된) 격자로 성장된다. 활성 영역의 증착에 따라, 양자 도트층이 증착되고 양자 도트(예를 들어, InAs)가 형성된다. 레이저 구조 완료는 기판에 정합된 격자인 추가의 물질층을 증착하는 단계를 수반한다. 양자 도트층 이외에, 이전 및 순차적인 물질층들은 현존하는 반도체 구조와 실제로 상이하지 않다. 그러나 얇은 양자 도트층은 반도체 레이저 성능의 새로운 레벨의 유망주로 기대된다.
양자 도트 레이저의 연구 계통에 있는 사람들 중 일부는, 양자 도트 레이저에 대해 예상되는 장점을 달성하기 위해 고도로 조밀하고 고도로 균일한 양자 도트를 설정하는 것이 필수적인 것이라는 견해를 나타냈다. 그래서, 연구 계통의 일부는 양자 도트층의 균일성을 개선시키기 위한 연구를 하고 있다.
일반적으로, 일면에서, 본 발명은 낮은 지터(jitter)를 산출하는 낮은 위상 노이즈(phase noise)의 펄스형 레이저 또는 레이저 시스템을 특징으로 한다. 레이저는 예를 들어, GaAs, AlGaAs 또는 InGaAs상에 성장된 InAs 또는 InGaAs로 이루어진 양자 도트 영역(예를 들어, 게인(gain) 섹션)을 포함한다. 상기 영역 내의 양자 도트들은 기판 전체에 불균일하게 배열된 환경 및/또는 크기, 형상, 조성의 연속적인 분포를 산출하도록 성장된다. 이러한 불균일하고 상대적으로 폭넓은 양자 도트 분포는 캐비티 공지(cavity resonance)의 자동 매칭을 달성한다. 즉, 위상 또는 파장 제어 및 증폭을 위해 레이저 내에 추가적인 섹션의 선택적 포함 및/또는 추가적인 측정치(measure)를 취하는 것의 조합으로 매우 낮은 지터가 야기된다. 이러한 특정 카테고리의 양자 도트(QD) 레이저 다이오드는 위상 노이즈 감소 루프를 위한 필요성 없이 감소된 또는 낮은 지터를 발생시킬 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 이러한 경우, 레이저 또는 레이저 시스템은 낮은 지터가 중요한 요구사항인 선택적 클록 또는 샘플링 신호를 발생시키기 위해 특정하게 인가되는데 적합하다.
폭넓은 크기 분포를 갖는 양자 도트를 포함하는 펄스형 레이저 다이오드는 높은 정확성을 갖는 광학적 클록 신호를 발생시킬 수 있다, 즉 짧은 펄스, 높은 반복(클록)률, 및 낮은 지터(인터-펄스 간격 및 진폭에서의 편차)에 의해 특징화될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 형태의 QD 다이오드 중 일부는 벌크 실리콘의 투명도 범위에서의 파장에서(즉, 110nm 이상) 동작하도록 GaAs(갈륨 비소) 기판상에서 성장한다. 비교시, 상기 파장 범위에서 방출되도록 설계된 종래의(예를 들어, 벌크 및 양자 우물) 레이저 다이오드는 InGaAsP(인듐 갈륨 비소 인화물)를 요구하거나 또는 InP(인듐 인화물) 기판에 격자-정합되는 다른 4원소 합금을 요구한다. GaAs 기재 성장 및 제조 프로세스가 상당히 전개되기 때문에, 더욱 높은 제조 수율을 갖게 되고, InP 기재 성장 및 제조 프로세스보다 비용이 낮으며, 이는 상당한 장점을 나타낸다.
또한, InP 기재 레이저와 비교할 때, 본 명세서에 개시된 QD 레이저 다이오드는 대기 온도에 대한 종속성이 낮아 레이저 다이오드 시스템에 사용되는 통상적인 온도 제어를 간략화 또는 소거시킬 수 있다. 이는 광학적 피드백 반사에 덜 민감하여 레이저 다이오드 시스템에 사용되는 통상적인 광학적 절연을 간략화 또는 소거시킬 수 있다. 특히, 광학적 클록킹 또는 데이터 샘플링, 온도 민감도 감소의 중요성 부여, 감소된 피드백 불안정성, 낮은 지퍼, 실리콘 투명도 파장 범위, 및 갈륨 비소 기술을 기초한 낮은 비용의 높은 볼륨(volume) 산출에 대해 단일 또는 결합된 양자 도트 레이저의 인가는 신규한 것이다.
본 명세서에 개시된 개념은 광학적 클록 발생 및 샘플링에 특정하게 적용되어 설명되며, 낮은 지터를 위해 위상 또는 파장 제어 및 증폭을 위한 추가의 측정치 또는 섹션이 통합될 수도 있다. 레이저 시스템처럼 2개 이상의 결합된 레이저 및 증폭기를 포함할 수 있다.
일반적으로, 일면에서, 본 발명은 클록 또는 샘플링 신호를 발생시키는 회로를 특징으로 한다. 상기 회로는, 적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특징화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트(element); 및 주기적이고, 균일하게 이격된 펄스 시퀀스를 출력하는 모드-고정(mode-locked) 레이저로서 양자 도트 레이저 엘리먼트 작동시키기 위해 양자 도트 레이저 엘리먼트에 결합된 구동 회로를 포함하며, 클록 또는 샘플링 신호는 펄스 시퀀스로 부터 유도된다.
실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 회로는 클록 또는 샘플링 신호가 클록킹 또는 샘플링을 위해 제공되는 다른 회로를 포함한다. 방출 분포의 절반폭은 약 30meV 또는 50meV 이상이다. 양자 도트 레이저는 게인 섹션을 포함하며 양자 도트 영역은 게인 섹션의 일부이다. 양자 도트 레이저는 게인 섹션 및 제 2 섹션을 포함하며, 상기 제 2 섹션은 흡수기 섹션 또는 광학적 도파관 섹션 중 하나이며, 양자 도트 영역은 제 2 섹션에 있다. 양자 도트 레이저는 게인 섹션, 흡수기 섹션, 및 광학적 도파관 섹션을 포함하며, 양자 도트 영역은 게인, 흡수기 또는 도파관 섹션들 중 하나이다. 광학적 도파관 섹션은 광학적 도파관 튜닝 섹션이다. 광자 도트 레이저는 특정 파장을 선택 또는 거절하는 회절격자(grating)를 포함한다. 광자 도트 레이저는 캐비티 튜닝을 위한 위상 튜닝 섹션을 포함한다. 양자 도트 레이저는 주파수 이동을 위한 위상 변조기 섹션을 포함한다. 구동 회로는 능동적인 모드-고정 레이저로서 양자 도트 레이저 엘리먼트가 동작하도록 구성된다. 또는 선택적으로, 구동 회로는 수동적인 모드-고정 레이저로서 양자 도트 레이저 엘리먼트가 동작하도록 구성된다.
일반적으로, 또 다른 면에서, 본 발명은 적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특징화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트; 및 약 1 피코초 미만의 지터에 의해 특징화되는 주기적으로, 균일하게 이격된 펄스 시퀀스를 출력하는 모드-고정 레이저로서 양자 도트 레이저 엘리먼트를 작동시키는 양자 도트 레이저 엘리먼트에 접속된 구동 회로를 포함하는 회로를 특징으로 한다.
일반적으로, 또 다른 면에서, 본 발명은 적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특징화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트; 및 게인 스위칭 레이저(gain switched laser)로서 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키기 위해 양자 도트 레이저 엘리먼트에 접속된 구동 회로를 포함하는 회로를 특징으로 한다.
본 발명에 대한 하나 이상의 실시예에 대한 구체적인 설명은 첨부되는 도면 및 하기의 상세한 설명에 개시된다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 장점은 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 명확해질 것이다.
도 1은 수동형 모드-고정 회로의 양자 도트 레이저 다이오드의 도면;
도 2는 또다른 회로에 대해 클록 신호를 발생시키기 위해 사용되는 양자 도트 레이저 다이오드가 있는 시스템의 도면;
도 3은 능동형 모드-고정 회로의 양자 도트 레이저 다이오드의 도면;
도 4a-c는 본 발명에 따른 양자 도트 레이저 다이오드의 선택적 구성도;
도 5a-c는 하나 이상의 양자 도트 레이저 다이오드의 선택적 구성도;
도 6은 약 1380nm에서 피크 방출을 나타내는 양자 도트 영역의 방출 스펙트럼도.
도 1을 참조로, 예시적인 일실시예로는 상이한 크기, 형상, 조성 및/또는 환경의 양자 도트의 폭넓고 불규칙한 통계적 분포를 갖는 적어도 하나의 영역에서 구조물에 통합되는 레이저 다이오드(10)가 있다. 하기에 보다 상세히 설명되는 것처 럼, 이러한 폭넓은 양자 도트의 분포는 레이저 다이오드 구조에서 방출 파장의 상응하는 폭넓은 파장 분포를 산출하여, 결국 레이저 다이오드내에서 캐비티 모드와의 정합이 상당히 용이하다.
선택적으로 레이저 다이오드(10)는 디바이스의 마주하는 측면들 상에 위치된 2개의 부분적 반사 표면 또는 미러(14a, 14b)에 의해 형성된 캐비티내에 게인 엘리먼트 또는 게인 섹션(12)을 형성하는 증폭 매체(medium)를 포함한다. 미러(14a, 14b)는 공기와 접촉하고 약 30%의 반사율을 산출하는 표면을 형성하기 위해 디바이스의 단부를 쪼갬으로써 형성될 수 있다. 미러(14a, 14b)는 증폭된 광의 일부가 게인 섹션을 통해 다시 반사됨에 따라 광학적 피드백을 제공한다. 또한, 레이저 다이오드(10)는 게인 영역보다 보다 흡수성이 있게 바이어스되는 흡수기 섹션(16)을 포함한다. 흡수기 섹션(16)은 포화가능한 영역으로, 이는 광 흡수에 따라 흡수 계수가 감소된다는 것을 의미한다.
양자 도트 물질 제조에서 예상한 대로, 게인 섹션(12) 및 흡수기 섹션(16)은 양자 도트 레이저 다이오드를 제조하기 위해 당업자들에 의해 현재 사용되는 것들과 유사한 방식으로 제조될 수 있다. (예를 들어, 상기 배경기술 참조). 예를 들어, 층들의 조성, 층 두께, 및 층의 개수는 양자 도트 레이저를 제조하기 위해 사용되는 다른 것들과 유사할 수 있다. 일반적으로, 게인 섹션(12)은 상반되는 도전성 타입(예를 들어, 하나는 N-타입이고 다른 하나는 P-타입)인 상부 및 하부 클래딩층(26, 28) 사이에 개재된 게인 매체(24)를 포함한다. 흡수기 섹션(16)의 구조는 유사하며, 상부 및 하부 클래딩층(26, 28) 사이에 개재된 흡수기 물질(30)을 갖 는다. 게인 섹션(12)과 흡수기 섹션(16) 양쪽에서, 상부 및 하부 클래딩층(26, 28) 사이의 영역은 채널 내에서 광을 제한하는 파(wave) 안내 채널을 형성한다.
펌프 소스(18)는 광학적 게인을 발생시키기 위해 충분한 수의 여기된 종들(예를 들어, 전자들 또는 홀들)을 제공하기 위해 게인 섹션(12)에 에너지(예를 들어, 주입 전류)를 공급한다. 그리고 바이어스 소스(20)는 흡수기 섹션(16)에 적절한 바이어스(예를 들어, 전압)를 공급한다. 광학적 게인이 산란, 흡수 및 방출로 인한 광 감쇠 손실을 포함하여 전체 광학 손실을 초과하는 경우, 레이저 쓰레숄드는 레이저가 자급식으로(self-sufficiently) 발진하는 것 이상에서 얻어진다.
일반적으로, 동작하는 동안 레이저 다이오드 내에는 디바이스의 게인 스펙트럼 및 캐비티 피드백 조건 모두와 정합되는 관련 주파수 및 자체-모순없는 전자기장 패턴이 제공된다. 이들은 우세(dominant) 광 전파의 방향으로 다양한 필드 패턴 편차가 있는 종모드(longitudinal mode) 및 우세 광 전파 방향에 수직인 다양한 필드 패턴 편차가 있는 횡모드(transverse mode)에 적용되는 특정 조건으로 레이저 발진 모드를 한정한다. 일반적으로, 레이저 모드는 캐비티내에서 광의 왕복 지연 시간(round trip time)의 역함수의 정수배와 같은 주파수에서 형성된다. 본질적으로, 캐비티내의 모든 모드들이 정렬된 경우, 세기(intensity)는 흡수기를 "버닝(burn)"하고 디바이스로부터 레이저 빔을 산출하도록 충분히 커진다.
상기 개시된 실시예에서, 다수의 섹션에 또는 다른 섹션에 위치될 수도 있지만, 단지 게인 섹션만이 게인 매체에 양자 도트가 통합된다.
양자 도트 분포
당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 상기 개시된 양자 도트는 에너지 양자화에 적합한 치수로 전자 및 홀들을 한정하기 위한 3-차원 구조물이다. 양자 도트와 관련된 전이 에너지 및 밴드갭은 크기, 형상, 조성 및 이들이 형성되는 환경을 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우된다.
양자 도트는 근접하게 이격된 양자 도트 방출 파장의 폭넓은 분포를 산출하도록 제조된다. 이는 이들이 특징적인(예를 들어, 크기, 형상, 조성 및/또는 환경의 일부 조합) 통계상 불규칙한 분포를 갖도록 양자 도트를 성장시킴으로써 달성된다. 이러한 분포는 방출 에너지가 에너지 범위에 걸쳐 분포되도록 야기시킨다. 형성되는 에너지 분포는 중심 파장 부근에서 집중되며 상기 파장의 한쪽 측면 상에서 점차 감소되며 분포를 형성하는 각각의 방출 라인은 상기 범위에 걸쳐 연속적으로 분포된다. 그러나 도 6에 도시된 것처럼 피크 파장 부근에서 비대칭적이지만, 상기 분포가 무엇 때문에 가우시안 형태를 나타내는지는 정확히 알 수 없다. (도 6은 약 1380nm에서 피크 방출을 갖는 양자 도트 영역에 대한 대표적인 방출 스펙트럼을 나타낸다. )
양자 도트의 전파를 위한 전이 에너지의 분포는 도트로부터 광학적 방출 세기가 피크 방출의 절반으로 감소되는 2개의(높고 낮은) 에너지 포인트 사이에서 측정됨에 따라 특성(characteristic) 폭을 갖는다. 약 10meV 보다 폭넓으며 가능한 수십 meV(예를 들어, 30 또는 50meV 이상)의 에너지 분포를 산출하는 것이 바람직하다. 성장 기술은 낮은 쓰레숄드 및 높은 효율성을 갖도록 레이저 발진을 위한 원하는 주파수 또는 파장에서 방출되는 충분한 수의 도트를 제공하면서, 모두 원하는 주파수, 예를 들어, 캐비티 모드 주파수를 산출하기 위해 상이한 크기의 충분한 수의 양자 도트를 형성하도록 제어되는 것이 바람직하다.
양자 도트는 양자 도트 크기 및 형상의 폭넓은 분포를 자연스럽게 형성할 수 있는 자체-구성된(self-organized) 스트란스키-크라스타노브(Stranski-Krastanov, S-K)에 의해 통상적으로 성장되며, ~30~50meV의 특성 유효 밴드갭 에너지 절반폭을 갖는다. S-K 기술은 독자의 추가 정보를 위해 개시되는 과학 문헌에 개시되어 있다. S-K 기술에 대해 저명하게 이용가능한 정보를 나타내는 2개의 논문은 다음과 같다.
Figure 112005075707296-PCT00001
또한, 열역학, 성장역학(growth kinetics) 및 자체-구성된 양자 도트의 특성에 대한 문헌에 보다 상세한 설명이 개시된다. 양자 도트의 제 1 성공적 S-K 성장을 개시하는 이러한 문헌에 대한 3가지 예시는 다음과 같다.
Figure 112005075707296-PCT00002
일부에서는 ~10meV의 밴드갭 에너지 절반폭을 갖는 폭이 좁은 크기 또는 형상의 폭을 산출하는 것이 바람직할 수 있지만, 본 명세서에 개시된 실시예에서는 에너지 밴드갭 확장(spread)에서 수십 meV에 상응하는 보다 폭넓은 크기의 분포, 통상적으로는 50meV가 바람직하다. 이는 고도의 분산성 레이저 캐비티 수반, 및 작동 파라미터, 수명에 따라 변하는 정확한 캐비티 공진에 대한 성향으로 인한 것이며, 제조 물질 및 프로세스에서의 변화로 인한 것이다. 양자 도트 크기의 폭넓은 분포는 방출 파장 및 제조 편차의 함수로서 낮은 굴절률 편차를 가지는 게인 또는 흡수 라인으로 캐비티에 대해 양자 도트 방출의 스펙트럼 정합을 가능케 하여, 대부분의 레이저 또는 결합된-레이저 시스템에 대해 강건하고 재현성 있는 낮은 쓰레숄드, 낮은 지터 솔루션을 가능케 한다.
수동형 모드-고정(Passive Mode-Locking)
도 1의 바이어스 및 제어 회로는 모드-고정 레이저로서 동작하도록 레이저 다이오드(10)를 바이어스시킨다. 일반적으로 공지된 것처럼, 모드-잠금 레이저는 위상이 고정되는 다수의 모드(통상적으로 종모드)들중 하나로, 서로에 대해 고정된 위상을 갖도록 한정된다. 이러한 고정은 공지된 시간 간격에 의해 분리되는 일련의 신속한(rapid) 펄스가 되는 레이저 출력을 야기시킨다. 이러한 펄스는 레이저 캐비티를 거치는 다수의 통로(transit) 위에서 증진된다.
일반적으로 고정 모드는 이들 사이에 결합 에너지를 필요로한다. 이들은 적어도 2개의 구별되는 방식, 즉, 능동 모드-고정 또는 수동 모드-고정을 통해 다렁될 수 있다. 능동 모드-고정에서, 시스템 게인 또는 손실은 다른 모드와 중첩되는 측면 모드를 발생시키는 각각의 모드에서 야기되는 하나 이상의 모드 간격과 같은 주파수에서 변조된다. 수동 모드-고정에서 측파대(sideband)는, 예를 들어 포화가능한 흡수기 또는 다른 비선형 광학 매체와 같은, 상이한 모드 사이의 발생 주파수의 합 및 차와 같이 비선형 상호작용에 의해 발생된다. 능동 및 수동 모드-고정의 조합을 사용하는 레이저, 즉, 게인 또는 손실 변조 및 비선형 모드 커플링이 조합된 레이저는 하이브리드 모드-고정된다.
도 1에 도시된 실시예는 수동 모드-공정 방식으로 동작한다. 따라서, 고정 순방향 바이어스는 펌프 소스(18)에 의해 게인 섹션(12)에 인가되며 역방향(reverse) 바이어스는 바이어스 소스(20)에 의해 흡수기 섹션(16)에 인가된다. 게인 및 흡수기 섹션이 모두 정상(steady) 값(순방향 전류를 갖는 게인, 역방향 전압을 갖는 흡수기)으로 바이어스되는 경우, 레이저는 수동으로 모드-고정되며 레이저 설계 및 동작 파라미터의 임의의 선택을 위해 요구되는 특성을 갖는 펄스를 방출한다.
특히 양자 도트 폭의 불규칙한 통계적 분포, 형상 또는 전이 에너지에서 양자 도트 방출 파장의 폭넓은 분포 때문에, 레이저 캐비티 모드에 대한 게인 또는 손실 스펙트럼 피크의 정합이 상당히 단순화된다. 이는 모드 고정(또는 하기에 설명되는 게인 스위칭)이 쉽게 달성되고, 원하는 동작 포인트가 동작 파라미터에 대해 강건하며, 높은 볼륨 제조가 높은 제조 수율로 가능하다는 것을 의미한다. 반대로, US 6,031,859(Nambu)에 개시된 것처럼, 양자 도트 게인 매체의 좁은폭 크기의 분포를 사용하는 방안은 크기와 캐비티 분산 사이의 정교한 정합이 요구되어, 모드 고정을 위해 정교한 튜닝이 요구되며, 이는 높은 볼륨 제조 동안 상당히 감소 된 제조 수율을 야기시킬 수 있다.
소정 범위의 파라미터(예를 들어, 게인, 흡수, 변조, 위상 튜닝) 값에 대해, 레이저는 낮은-지터의 초단파 펄스 트레인(train)을 방출한다. 일반적으로, 이러한 파라미터들은 효과적으로 대칭인 게인 라인형상으로부터 야기되는 라인폭 강화 요인의 값을 낮추도록 대응된다. 낮은-지터 성능은 레이저 구동 전류, 양자 도트의 배리어 물질 및 조성 및 형상, 및 게인 피크 파장으로부터 캐비티 모드의 디튜닝(detuning) 조절의 조합에 의해 달성될 수 있다. 또 다른 잠재적으로 유용한 파라미터는 캐비티 디스퍼션(cavity dispersion)이 있으며, 이는 흡수의 상이한 포화 및 흡수가 낮은 세기 및 게인 포화 개시 보다 이른 시간에서 포화 또는 블리치(bleach)를 효과적으로 야기시키는 모드-고정 상태에서의 게인을 산출하도록 조절될 수 있다. 캐비티 게인, 손실, 및 디스퍼션의 조절은 레이저 성능을 최적화시키기 위한 펄스형 레이저 설계의 당업자들에게 공지된 기술이다.
모드-고정 동작의 설정은 흡수기 섹션(16)에 역방향 바이어스를 먼저 인가함으로써 달성될 수 있다. 바이어스의 정확한 초기 값은 게인 섹션(12)에 대한 비교에서 흡수기 섹션(16)의 길이 및 수직 두께에 따라 좌우된다; 그러나 전형적으로는 1-10V에 있다. 다음 게인 섹션(12)은 레이저 쓰레숄드가 초과되고 원하는 평균 광학 전력이 얻어질 때까지 순방향으로 바이어스된다. 다음, 흡수기 바이어스는 고속 샘플링 오실로스코프 또는 전자 스펙트럼 분석기에 결합된 포토다이오드와 같은 고속 광학 신호 검출기를 사용하여 검사됨에 따라 세기 진동(pulsation)을 발생시키도록 조절된다. 추가적인 게인 전류 및 흡수기 바이어스의 미세한 조절이 수행 되어 원하는 범위에 있는 펄스 폭을 얻을 수 있다.
지터는 30kHz-10MHz와 같이 특정하게 한정된 범위에 걸쳐 오프셋 주파수에서 잔류하는 위상 노이즈 스펙트럼을 기록 및 통합시킴으로써 측정된다. 게인 전류 및 흡수기 바이어스의 추가적인 조절은 예를 들어 ~1ps 이하의 원하는 값으로 측정된 지처를 감소시키기 위해 필요하다. 레이저 다이오드가 위상 튜닝 섹션과 같은 다른 섹션들을 포함한다면, 이러한 다른 섹션에 인가되는 전류 또는 전압은 원하는 성능을 달성하기 위해 펄스 폭 및/또는 타이밍 지터를 조절하도록 변형될 수 있다.
이러한 레이저의 전형적인 성능의 표시로서, 5-10GHz의 반복 주파수에서 ~1의 시간-대역폭 곱(product)을 갖는 ~10ps 폭의 펄스 및 0.3-0.4 피코초와 같이 낮은 타이밍 지터가 달성될 수 있고 통상적으로 서브-피코초 성능은 수동 모드-고정에 의해 달성될 수 있다. 이러한 펄스 폭은 세기 자기상관(auto-correction) 또는 공지된 다른 수단을 이용하여 측정될 수 있다. 타이밍 지터는 통상적으로 30kHz-10MHz의 오프셋 주파수 범위에 걸쳐 잔류 위상 노이즈 스펙트럼을 통합시킴으로써 측정된다.
클록 발생 회로
도 2는 다른 회로(54)에 대해 광학적 클록 신호(52)를 발생시키기 위해, 본 명세서에서 개시된 QD 레이저(50)를 사용하는 시스템 형태의 블록도를 나타낸다. 상기 시스템은 광학적 클록 신호(52)가 유도되는 광학 신호(56)의 소스로서 QD 레이저(50)내에 포함되는 클록 발생 모듈(56)을 포함한다. 또한, QD 레이저(50)가 예를 들어 낮은 지터 등이 원하는 신호 특성을 갖고 원하는 모드에서 동작하도록 동작시키기 위해 적절한 제어 및 구동 회로(58)가 제공된다. 본 실시예에서, QD 레이저(50)는 능동형 모드-고정 모드에서 동작하여, 제어 및 구동 회로(58)는 흡수기 섹션에 적절한 바이어스 신호를 그리고 게인 세션에 변조된 구동 신호를 공급한다. 클록 신호로서 모드-고정 QD 다이오드 레이저로부터 주기적인 신호를 사용하기 위해, 펄스들 사이의 시간 간격은 소수 퍼센트 미만으로 변해야 한다. 즉, 클록 반복률(repetition rate)은 소수 퍼센트 이내에서 일정할 필요가 있다, 즉, 낮은 지터를 가질 필요가 있다.
다른 회로(54)는 광학적 클록 신호를 요구하는 임의의 시스템을 나타내기 위한 것이다. 클록 발생 회로(56)의 특히 유용한 분야는 광학적 준비 기판상에서 제조되는 회로와 관련되며, 상기 준비 기판은 2002년 10월 25일자로 "광학적 준비 기판"이란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 번호 No. 10/280,505호 및 2002년 10월 25일자로 "광학적 준비 웨이퍼"란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원번호 10/280,492호에 상세히 설명되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조된다. 일반적으로, 다른 종래의 반도체 기판과 마찬가지로 광학적 준비 기판은 CMOS 프로세스와 같이 종래의 제조 프로세스를 이용함으로써 그위에 제조되는 마이크로전자 회로를 갖도록 준비되는 기판이다. 그러나, 종래의 기판과 달리, 상기 광학적 준비 기판은 그안에 통상적으로는 마이크로 전자 회로를 수용하는 층 아래의 층에 미리 제조되어 있는 광학적 신호 분산 회로가 포함된다.
클록 발생 회로(56)는 다른 회로(54)로부터 완전히 구별되는 또는 일체식 부 품일 수 있다. 예를 들어, 다른 회로(54)가 각각의 칩 상에 제조되는 경우, 클록 발생 회로(56)는 동일한 칩 상에 제조될 수 있다. 또는 선택적으로, 클록 발생 회로(54)는 개별 칩 상에 제조될 수 있고 광학적 클록 신호는 광섬유 또는 다른 적절한 수단을 통해 다른 칩에 전달된다.
양자 도트 본연의 물리적 성질은 펄스형 레이저 다이오드에 타이밍 및 진폭 지터 및 펄스 처프(chirp)(즉, 다이나믹 스펙트럼 확대 및/또는 변조로 인한 이동)을 감소시키는 상당한 장점을 제공한다. 이러한 효과의 이용은 예를 들어, 스트란스키-크라스타노브 방안을 사용하여 성장되는 경우, 달성될 수 있는 것처럼 폭넓은 통계적 크기 분포를 갖는 양자 도트로 분산 캐비티를 강화시킨다.
낮은 타이밍 지터는 캐비티 공진, 외부 변조 또는 광 결합에 효과적으로 정합되는, 또는 또 다른 펄스 트레인, 또는 펄스를 발생 또는 안정화시키기 위한 다른 수단에 결합됨으로써 동기화되는 날카롭고 명확한 특성 주파수를 갖는 바람직한(well-behaved) 모드를 의미한다. 반대로, 큰 지터를 갖는 펄스 트레인은 폭넓고 불안정한 피크를 갖는 주파수 스펙트럼을 가져, 덜 용이하거나 덜 유효하게 고정, 동기화 또는 안정화되며 작동 파라미터에 보다 민감하게 변할 것으로 예상된다. 대략적인 예상으로서, 이들 장점은 지터가 인터-펄스 주기의 십 퍼센트 미만인 경우 중요하다.
진폭 및 위상 노이즈, 및 펄스 진폭 지터 및 타이밍 지터를 결정하는 주요 요인은 레이징(lasing) 또는 흡수 파장에서의 캐리어-유도 인덱스 변화이다. 레이저에서 이러한 효과는 선폭 강화 요인에 의해 특성화된다(안티-가이드 파라미터 또 는 알파-파라미터라 칭함). 이러한 파라미터는 선폭 확대, 변조-유도 처프, 자기-집속(self-focusing) 및 빔 플리커, 온도에 대한 감도 및 광학적 피드백과 같이 레이저 다이오드의 다양한 다이나믹한 효과에 영향을 준다.
캐리어-유도 인덱스 변화 감소는 폭이 좁고 보다 안정한 스펙트럼을 산출하고, 외부 변조기 없이 고속의 직접적 변조를 가능케하고, 레이저 다이오드 분야에서 통상적인 히트 싱크, 열적 제어 및 광학 절연 시스템을 간략화 또는 소거시키는 주요한 장점을 갖는다. 이러한 장점은 모두 사실이며 중요하나, 광학적 클록킹, 샘플링 및 신호 전달 또는 프로세싱을 수반하는 분야에 있어 가장 중요한 것은, 감소된 인덱스 변화가 펄스 지터, 또는 인터-펄스 시간 간격 편차와 직접 관련된 작은 인터-펄스 위상 이동을 야기시켜야 한다는 것이다. 이는 하기에 설명되는 낮은 지터의 장점을 유도한다.
레이저 통합 양자 도트는 종래의 벌크 및 양자 우물 레이저에 대해 감소된 선폭 강화 요인을 산출할 수 있다. 이는 포화 개시 이전에 양자 도트에 의해 산출되는 보다 대칭적인 원자형 게인 라인으로 인한 것이다. 라인 비대칭은 선폭 강화 요인에 대한 주요한 기여요인(contributor)이기 때문에, 그의 감소는 물질의 특정한 조합에 대한 상기 파라미터 및 캐비티 파라미터의 제로 또는 심지어 네거티브값을 허용하는 양자 도트 본연의 물리적 특성의 일부가 된다.
또한, 흡수기 통합 양자 도트는 유사한 원인에 대해 감소된 인덱스 변화를 나타낸다. 흡수를 위한 알파 파리미터와의 등가물은 없지만, 동일한 효과가 실제로 유지된다. 감소된 인덱스 변화는 레이저 캐비티에서 낮은 위상 노이즈를 야기 시켜 펄스 지터가 감소된다. 도파관 섹션 함유 양자 토트에 대해, 광학적 스캐터 및 자유 캐리어 흡수는 게인 섹션(들)에서 낮은 캐리어 밀도의 사용을 허용하여 쓰레숄드 전압을 낮추기 위해 감소된다. 모드-고정 또는 스위칭 된-펄스 방식에서 이는 흡수 및 변조 깊이 및 지터가 적다는 것을 의미한다.
능동 모드-고정(Active Mode-Locking)
능동 모드-고정을 수행하는 회로가 도 3에 도시된다. 이 회로에서, QD 다이오드 레이저(60)는 3개의 섹션, 즉, 능동 게인 섹션(62)을 가지며, 일부는 게인 변조기 영역(변조기 섹션)(64), 및 선택적인 포화가능 흡수 섹션(66)으로 사용된다. 제어 및 구동 회로는 변조기 섹션(64)을 변조시키는 변조 회로(66), 게인 섹션(62)에 에너지(예를 들어, 직류 주입)를 공급하는 펌프 회로(68) 및 흡수 섹션(66)을 역방향 바이어스하는 바이어스 회로(70)를 포함한다. 캐비티의 고유의 모드를 구동시키기 위해, 변조 회로(66)는 왕복 이동 시간의 역함수의 소정의 정수배인 주파수에서 디바이스를 변조시키며 원하는 성능을 얻기 위해 조절된 변조 깊이를 갖는다.
물론 부분적으로 QD 레이저 다이오드의 설계에 따라 사용될 수 있는 능동적인 모드 고정 레이저 회로의 다양한 다른 구성이 제공된다. 예를 들어, 흡수 섹션을 대신 변조시킬 수 있다.
QD 레이저 다이오드 구조물의 선택적 실시예들
레이저 다이오드에, 특히 레이저 다이오드 구조물에 의해 형성된 광학 경로에 포함될 수 있는 다른 선택적인 광학적 엘리먼트가 제공된다. 예를 들어, 선택적 도파관 섹션이 부가될 수 있다. 전파광의 회절을 방지하기 위해 광학적 도파관이 사용되는 것이 일반적이다. 엄격히 요구되지는 않지만, 이는 손실 감소 및 효율성 증가를 보조한다. 광학적 도파관이 게인과 흡수기 섹션 사이 및/또는 부가되어 사용되는 경우, 광학적 도파관 튜닝 섹션을 형성함으로써, 광학적 도파관을 이들 위치 사이에 광학적 필드의 상대 위상을 변화시키는데 이용할 수 있다. 분포된 브래그 회절격자와 같은 선택적인 회절격자(grating) 또는 에탈론 또는 파장 선택 손실 엘리먼트와 같은 다른 분산 엘리먼트가 소정의 파장 또는 파장 대역을 선택 또는 거절하기 위해 제공될 수도 있다. 또한, 선택적인 수동 섹션이 포함되어, 게인 및/또는 흡수기 또는 변조기 섹션을 연장시킬 필요없이 전체 캐비티 길이를 연장시킬 수 있다. 캐비티는 레이저 칩 길이를 감소시키기 위해 접히거나(folded), 또는 칩으로부터 외부 캐비티로 연결되거나, 또는 칩과 외부 캐비티의 소정의 조합일 수 있다. 상기 모든 엘리먼트는 튜닝, 파장 안정화, 또는 모든 캐비티 분산을 제어함으로써 펄스폭 또는 지터를 제어하기 위해 사용된다.
다른 선택적인 추가 섹션이 위상 또는 스펙트럼 제어를 위해 또는 광의 추가적인 증폭을 위해 통합될 수 있다. 예를 들어, 위상 튜닝 섹션 또는 위상 변조기가 캐비티 튜닝 또는 주파수 이동을 위해 포함될 수 있다. 증폭기 섹션은 펄스 트레인에 대해 광학적 게인을 제공하도록 투명도 이상 펌프되는 물질 섹션으로 이루어져 부가될 수 있다. 전기-광학, 전기-흡수 또는 다른 스위치 또는 변조기 섹션 이 스위칭, 변조 또는 펄스의 회절격자가 허용되도록 포함될 수 있다.
또한, 양자 도트는 게인 섹션에만 존재할 필요는 없다. 펄스형 레이저 다이오드 또는 결합형 레이저 다이오드 시스템은 임의의 하나 이상의 게인, 도파관, 변조기 및/또는 흡수기 섹션에 양자 도트를 통합시킬 수 있다.
펄스형 레이저 다이오드의 다른 적용분야와 비교할 때, 본 명세서에 개시된 QD 레이저 다이오드는 최소의 지터를 위해, 또는 넓은 온도 범위에 대해 선택적으로 대체로 일정한 펄스폭 및/또는 지터, 구동 전류/전압 또는 다른 동작 파라미터를 위해 튜닝되어, 특히 낮은 비용의 높은 볼륨 제조에서 가장 효과적인 광학적 클록 또는 샘플링 펄스를 발생시킨다. 레이저는 동작 파라미터(만약 흡수기 섹션이 사용된다면 구동 전류 및 흡수기 전류), 온도 및 선택적 튜닝 섹션을 통해 전류 또는 전압과 같은 추가적인 제어 입력에 의해 튜닝된다. 레이저는 실험적인 테스트에 의해 최소의 또는 대체로 강건한 지터를 위해 튜닝된다.
본 명세서에서 개시된 QD 레이저 다이오드에 대해 고려될 수 있는 몇 가지 가능한 펄싱 방안은, 스위칭(예를 들어, 게인 및/또는 손실의 강한 변조), 모드 고정(예를 들어, 종모드 사이에서의 가압 결합(forced coupling)), 주입 시딩(seeding) 또는 고정(예를 들어, 하나의 레이저에서 다른 레이저로 주입된 광학적 신호), 혼합(예를 들어, 레이저들 사이의 상호 결합), 동기식 펌핑(예를 들어, 다른 것을 펌핑시키기 위한 하나의 펄스형 레이저 사용), 동기식 발진(예를 들어, 다른 것으로부터 펄스를 트리거 또는 동기화시키기 위해 하나의 펄스형 레이저 허용) 및 광전기 발진(예를 들어, 펄스 발생에 참여하는 외부 광학적 및/또는 전자식 제 어 루프)을 포함한다.
이들은 서로 결합될 수 있는 하나 이상의 레이저 및/또는 증폭기 및/또는 마이크로캐비티를 포함하는 광학적 캐비티 및/또는 회절격자 섹션 또는 포토닉스 결정을 포함하는 도파관을 수반할 수 있다. 다중 펄스형 레이저는 파장, 시간, 평탄도, 공간 위치 또는 방향에 의해 구별되는 다중 채널, 또는 다른 수단을 형성하도록 조합될 수 있다.
각각의 게인 섹션은 레이저 작용을 전개시키며 소정의 포화 또는 투명도 포인트에 도달할 때까지 흡수가 포화될 수 있는 흡수기 섹션, 및/또는 외부 전기 또는 광학적 신호에 의해 특성이 변형되는 변조기 섹션에 광 결합될 수 있다. 이들 섹션의 기능은 변조기 섹션을 형성하도록 변조되거나 또는 도파관 섹션으로서 투명도 범위에서 동작하는 게인 또는 흡수기 섹션에 조합될 수 있다.
도 4a-c는 일부 또는 이들 다양한 섹션 전체를 특정화시킬 수 있는 다른 멀티-섹션 레이저 설계를 나타낸다. 도 4a의 디바이스는 도파관 섹션에 의해 분리되는 게인 섹션과 흡수기 섹션을 포함한다. 도 4b의 디바이스는 도파관 섹션에 의해 분리되는 게인 섹션 및 변조기 섹션(흡수기 섹션 또는 다른 게인 섹션중 하나 일 수 있다)을 포함한다. 도 4c의 디바이스는 변조기 또는 흡수기 섹션에 의해 분리되는 2개의 게인 섹션을 포함한다. 이들 예는 제조될 수 있는 조합의 다양성을 나타내고자 하는 것이지 예의 전부로 제한되는 것은 아니다.
도 5a-c는 소위 주입-고정(injection locking)(도 5a) 및 동기식-펌핑 구성(도 5b)에 단방향성으로 결합된 2개의 레이저, 및 공통 외부 캐비티를 수반할 수 있 는 2개의 양방향성(상호적으로) 결합된 레이저들(도 5c)을 포함하는 시스템을 나타낸다. 이들 개념은 2개 이상의 레이저로 연장될 쉽게 연장될 수 있다.
게인 스위칭(Gain Switching)
게인-스위칭 레이저는 광학적 게인이 신속하게 스위치 온 및 오프되는 것으로, 단지 하나의 짧은 광 펄스 또는 이러한 펄스의 트레인을 여기시키도록 대응하는 타이밍에 다른 큰 변조 깊이로 변조된다. 다음 레이저는 스위치 오프되고 최소 회복 시간이 경과한 이후 제공되는 광학적 게인의 또 다른 변조 버스트(burst)에 의해 다시 여기 될 수 있다.
스위칭 방식에서, 펄스 주기는 변조 소스의 주기이며, 반대로 모드 고정 방식에서는 레이저 캐비티에서 단일의 광학적 왕복 이동에서의 시간 지연의 정수 배수 또는 약수이다. 캐비티는 레이저 칩 길이를 감소시키기 위해 겹치거나 각을 이루거나, 또는 칩으로부터 외부 캐비티에 결합되거나 또는 칩 및 외부 캐비티의 소정의 조합일 수 있다.
또한, 낮은 지터의 영역에서 달성되는 장점이 모드 고정 구성에서 달성도리 수 있는 것처럼 클것 같지는 않지만 QD 레이저 다이오드는 낮은 지터를 및 다른 개선된 성능을 달성하도록 게인 스위치 구성에 사용될 수 있다.
다른 실시예들은 하기의 청구범위에서 가능하다. 예를 들어, 다른 기판 물질이 사용될 수도 있고, 스켐(scheme) 용도는 양자 도트가 방출되게 성장될 수 있는 임의의 파장에 적용될 수 있다. 또한, InGaAsP 이외에 사용될 수 있는 양자 도 트 물질로는 예를 들어, InAs 또는 GaAs 상에서 성장된 InGaAs, AlGaAs 또는 InGaAs가 있다. 또한, 양자 도트 성장 프로세스를 통해 달성되는 폭넓은 게인 스펙트럼은 보다 큰 파장 동조성(tunablity)을 위한 것이거나 또는 선택적으로 사용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로로서,
    적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특성화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트; 및
    주기적으로 균일하게 이격된 펄스 시퀀스를 출력하는 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키기 위해 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트에 결합되는 구동 회로를 포함하며,
    상기 클록 또는 샘플링 신호는 상기 펄스 시퀀스로부터 유도되는, 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클록 또는 샘프링 신호가 클록킹 또는 샘플링을 목적으로 공급되는 다른 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출 분포의 절반폭은 약 30meV 이상인 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출 분포의 절반폭은 약 50meV 이상인 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 게인 섹션을 포함하며 상기 양자 도트 영역은 상기 게인 섹션의 일부인 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 게인 섹션 및 흡수기 섹션 또는 광학적 도파관 섹션중 하나인 제 2 섹션을 포함하며, 상기 양자 도트 영역은 상기 제 2 섹션에 있는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 게인 섹션, 흡수기 섹션, 및 광학적 도파관 섹션을 포함하며, 상기 양자 도트 영역은 상기 게인 섹션, 흡수기 섹션 또는 광학적 도파관 섹션중 하나에 있는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학적 도파관 섹션은 광학적 도과판 튜닝 섹션인 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 소정 파장을 선택 또는 거절하기 위한 회절격자(grating)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 캐비티 튜닝을 위한 위상 튜닝 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 주파수 이동을 위한 위상 변조기 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 능동적 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 수동적 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리 먼트를 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 클록 또는 샘플링 신호 발생 회로.
  14. 적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특성화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트; 및
    약 1 피코초 미만의 지터에 의해 특성화되는 주기적으로, 균일하게 이격된 펄스 시퀀스를 출력하는 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키기 위해 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트에 결합되는 구동 회로
    를 포함하는 회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방출 분포의 절반폭은 약 30meV 이상인 것을 특징으로 하는 회로.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 방출 분포의 절반폭은 약 50meV 이상인 것을 특징으로 하는 회로.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 게인 섹션을 포함하며 상기 양자 도트 영역은 상기 게인 섹션의 일부인 것을 특징으로 하는 회로.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 양자 도트 레이저는 게인 섹션 및 흡수기 섹션 또는 광학적 도파관 섹션중 하나인 제 2 섹션을 포함하며, 상기 양자 도트 영역은 상기 제 2 섹션에 있는 것을 특징으로 하는 회로.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 능동적 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로.
  20. 제 14 항에 있어
    상기 구동 회로는 수동적 모드-고정 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로.
  21. 적어도 약 10meV의 절반폭을 갖는 방출 분포에 의해 특성화되는 양자 도트 영역을 포함하는 반도체 양자 도트 레이저 엘리먼트; 및
    게인 스위치 레이저로서 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트를 동작시키기 위해 상기 양자 도트 레이저 엘리먼트에 결합된 구동 회로
    를 포함하는 회로.
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