KR20090053510A - Electroabsorption modulator, electroabsorption transceiver and radio antenna unit including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전계흡수 광 변조기, 전계흡수 송수신기 및 이를 이용한 원격 안테나 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 외부 바이어스 없이도 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상시킬 수 있는 전계흡수 광 변조기, 전계흡수 송수신기 및 이를 이용한 원격 안테나 장치에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to an electroabsorption optical modulator, an electroabsorption transceiver, and a remote antenna device using the same. Specifically, an electroabsorption optical modulator and an electroabsorption transceiver are capable of improving the characteristics as an optical detector without the need for an external bias. And a remote antenna device using the same.

본 발명의 전계흡수 광 변조기는 입력 광신호의 파장과 광흡수층의 가장 자리 파장의 차이가 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작다. The difference between the wavelength of the input optical signal and the edge wavelength of the light absorption layer is substantially greater than 36 nm and less than 50 nm.

전계흡수, 송수신기, 피코셀, EAM, 광 변조기, 광 검출기, RAU Field Absorption, Transceiver, Picocell, EAM, Optical Modulator, Optical Detector, RAU

Description

전계흡수 광 변조기, 전계흡수 송수신기 및 이를 이용한 원격 안테나 장치{ELECTROABSORPTION MODULATOR, ELECTROABSORPTION TRANSCEIVER AND RADIO ANTENNA UNIT INCLUDING THE SAME}ELECTROABSORPTION MODULATOR, ELECTROABSORPTION TRANSCEIVER AND RADIO ANTENNA UNIT INCLUDING THE SAME}

본 발명은 전계흡수 광 변조기, 전계흡수 송수신기 및 이를 이용한 원격 안테나 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 외부 바이어스 없이도 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상시킬 수 있는 전계흡수 광 변조기, 전계흡수 송수신기 및 이를 이용한 원격 안테나 장치에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to an electroabsorption optical modulator, an electroabsorption transceiver, and a remote antenna device using the same. Specifically, an electroabsorption optical modulator and an electroabsorption transceiver are capable of improving the characteristics as an optical detector without the need for an external bias. And a remote antenna device using the same.

일반적으로 광통신용 광원으로는 반도체 레이저가 사용된다. 즉, 반도체 레이저에 전류를 가하면 단색파장의 빛이 나오는데, 이 빛의 강도를 변조하여 광섬유를 통과시킴으로써 광신호를 전송한다. 반도체 레이저에서 방출되는 빛의 강도를 변조하는 방법으로서, 반도체 레이저의 빛은 일정한 강도로 출력시키고 외부에서 다른 광소자를 이용하여 빛의 강도를 변조시키는 방법이 있다. 이러한 역할을 하는 광소자를 광 변조기라고 하며, 그 종류로서 전계흡수 광 변조기(Electro-absorption Modulator; EAM)가 있다. In general, a semiconductor laser is used as a light source for optical communication. That is, when a current is applied to the semiconductor laser, light of a monochromatic wavelength is emitted. The optical signal is transmitted by modulating the intensity of light and passing it through the optical fiber. As a method of modulating the intensity of light emitted from a semiconductor laser, there is a method of outputting light of a semiconductor laser at a constant intensity and modulating the intensity of light using another optical device from the outside. An optical device that plays such a role is called an optical modulator, and an electro-absorption modulator (EAM) is a type thereof.

전계흡수 광 변조기는 반도체에 전기장을 가하면 밴드갭이 줄어드는 현상을 이용한 광소자이다. 즉, 반도체에 전기장을 가하지 않을 때는 빛을 통과시키다가 전기장을 가하면 빛을 흡수하여 통과시키지 않는 현상을 이용하여 광원으로부터 출력되는 일정한 세기의 빛을 변조시켜 광신호를 만든다. A field absorption optical modulator is an optical device using a phenomenon in which a band gap is reduced when an electric field is applied to a semiconductor. In other words, the optical signal is generated by modulating the light of a constant intensity output from the light source by using a phenomenon in which the light passes through the semiconductor when the electric field is not applied and does not absorb and pass the light when the electric field is applied.

한편, 차세대 이동통신이나 광대역통합망(Broadband Convergence Network) 등 많은 데이터를 무선으로 주고 받는 망에서는 셀의 크기가 줄어들리라 예측되고 있으며, 기존의 마이크로셀 대신 피코셀 구조가 사용되리라 기대된다. 이와 같은 피코셀 구조에서는 사용되는 원격 안테나 장치(Remote Antenna Unit; RAU)의 개수가 크게 증가하기 때문에, RAU의 구조를 간단하게 구성하여 비용을 줄이는 것이 중요하다. 이를 위해 중앙 기지국(Central Station; CS)에서 데이터를 송신주파수에 싣고 이것을 광파로 RAU까지 보내는 기술인 Radio-Over-Fiber가 많은 관심을 끌고 있다. 특히, 전계흡수 송수신기를 이용하면 RAU의 구조가 획기적으로 단순해져 그 비용을 많이 줄일 수 있다.On the other hand, in a network that transmits and receives a lot of data wirelessly, such as next generation mobile communication or broadband convergence network, it is predicted that the cell size will be reduced, and the picocell structure is expected to be used instead of the conventional microcell. In such a picocell structure, since the number of Remote Antenna Units (RAUs) used is greatly increased, it is important to simply configure the structure of the RAU to reduce costs. To this end, Radio-Over-Fiber, a technology that loads data from a central station (CS) on a transmission frequency and transmits it to the RAU by light waves, has attracted much attention. In particular, when the field absorption transceiver is used, the structure of the RAU is dramatically simplified, and the cost can be greatly reduced.

이러한 전계흡수 광 변조기는 광 검출기로도 사용될 수 있으며, 동시에 두 기능이 가능하도록 사용할 경우에 이를 전계흡수 송수신기(Transceiver)라고 하며, 전기장에 따라 빛의 흡수가 달라지는 현상을 이용하여 빛을 변조하거나 흡수한다. Such an electroabsorption optical modulator can be used as a photodetector, and when it is used to enable both functions at the same time, it is called an electroabsorption transceiver (transceiver), and modulates or absorbs light by using a phenomenon in which light absorption varies depending on an electric field. do.

일반적으로 전계흡수 송수신기는 광 변조기로서의 성능이 최적화되도록 설계되며, 광 변조기로서의 성능은 외부 바이어스가 1 V 내외일 때 그 전달함수의 기울기가 최대가 되어 최대의 효율을 나타내고, 종래의 전계흡수 소자는 삽입 손실이 10dB 이상이 되지 않도록 설계되고 있다.In general, the field absorption transceiver is designed to optimize the performance as an optical modulator, and the performance as an optical modulator exhibits the maximum efficiency when the external bias is about 1 V and the maximum, resulting in maximum efficiency. The insertion loss is designed to not exceed 10dB.

이와 같이 삽입 손실을 줄이기 위해서는 사용하는 광의 파장과 전계흡수 소자 흡수청의 흡수 가장 자리 파장의 차이(Detuning)를 50nm 이상이 되도록 하여, 외부 바이어스가 없을 경우에는 광의 흡수가 별로 되지 않도록 하고 있다. In order to reduce the insertion loss as described above, the detuning between the wavelength of the light used and the absorption edge wavelength of the field absorbing element absorption blue is 50 nm or more, so that there is little absorption of the light in the absence of external bias.

한국등록특허 제10-0333482호에서는 초고속 동작에 장애가 되는 정전용량과 접촉저항을 동시에 감소시키기 위해 광흡수층의 폭은 작게 유지하면서 전극 접촉면은 넓게 유지할 수 있는 ‘전계흡수형 반도체 광변조기 및 그 제조방법’을 개시하고 있고, 한국등록특허 제10-0703367호에서는 광신호를 라디오 주파수로 변환시켜서 무선 송수신에 이용하는 원격 기지국에서 전계흡수형 변조기의 낮은 광 감지 특성을 향상시킴과 동시에 무선 통신 서비스의 제공 반경을 증가시킬 수 있는 ‘무선 원격 기지국과 그를 이용한 피코-셀 시스템’을 개시하고 있다.Korean Patent No. 10-0333482 discloses an 'field absorbing semiconductor optical modulator and a method of manufacturing the same, in which the electrode contact surface can be kept large while the width of the light absorbing layer is kept small to simultaneously reduce capacitance and contact resistance which impede high-speed operation. Korean Patent No. 10-0703367 discloses a radio communication service radius at the same time to improve the low light sensing characteristics of the field absorption modulator in the remote base station to convert the optical signal to a radio frequency for wireless transmission and reception Disclosed is a 'wireless remote base station and a pico-cell system using the same' that can increase the.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 전계흡수 광 변조기는 외부 바이어스를 가해주어야만 성능이 향상되며, 외부 바이어스를 가해주지 않으면 그 성능이 크게 떨어진다는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 도파관의 길이를 늘리는 방법이 제안되었으나, 도파관의 길이를 늘리면 소자의 전기용량(Capacitance)이 커져 소자의 변조/검출 속력이 작아지는 문제점이 있다. However, the conventional electroabsorption optical modulator as described above has a problem in that the performance is improved only by applying an external bias, and the performance is greatly reduced when the external bias is not applied. In order to solve this problem, a method of increasing the length of the waveguide has been proposed. However, increasing the length of the waveguide increases the capacitance of the device, thereby decreasing the modulation / detection speed of the device.

또한, 전원을 사용하지 않는 수동형 피코-셀 시스템에서 종래 기술에 따른 전계흡수 송수신기를 사용할 경우, 소자의 광 변조기로서의 성능과 광 검출기로서의 성능이 모두 저하된다는 문제점이 있다. In addition, when a field absorption transceiver according to the prior art is used in a passive pico-cell system that does not use a power source, there is a problem in that the performance of the device as an optical modulator and a light detector are both degraded.

본 발명의 일부 실시예들은 외부 바이어스 없이도 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상시킬 수 있는 전계흡수 송수신기를 제공한다. Some embodiments of the present invention provide an electroabsorption transceiver capable of improving the characteristics as an optical detector while maintaining the characteristics as an optical modulator without an external bias.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 전계흡수 광 변조기에 있어서, 입력 광신호의 파장과 광흡수층의 가장 자리 파장의 차이가 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작은 전계흡수 광 변조기를 제공한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the first aspect of the present invention is an electric field absorption optical modulator, the difference between the wavelength of the input optical signal and the edge wavelength of the light absorption layer substantially greater than 36nm and less than 50nm Provide an absorbing light modulator.

상기 입력 광신호의 파장은 실질적으로 1536nm 내지 1550nm 이고, 광흡수층의 가장 자리 파장은 실질적으로 1500nm 일 수 있다. The wavelength of the input optical signal may be substantially 1536 nm to 1550 nm, and the edge wavelength of the light absorption layer may be substantially 1500 nm.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 2 측면은 전계흡수 광 변조기의 제조 방법에 있어서, 기판 위에 제1 극성 광도파로층을 형성하는 단계, 입력 광신호의 파장과 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작은 파장의 차이가 발생하도록 광흡수층을 성장시키는 단계, 제 2 극성 광도파로층, 제 2 극성 클래드층 및 제 2 극성 옴접촉층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 제1 극성 광도파로층, 광흡수층, 제 2 극성 광도파로층, 제 2 극성 클래드층 및 제 2 극성 옴접촉층이 일정한 폭을 가지도록 식각하는 단계, 상기 제1 극성 광도파로층, 광흡수층, 제 2 극성 광도파로층, 제 2 극성 클래드층 및 제 2 극성 옴접촉층에 유전체 박막을 형성하는 단계 및 상기 제 2 극성 옴접촉층의 상부와 기판의 하부에 제 2 극성 전극과 제 1 극성 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 전계흡수 광 변조기의 제조방법을 제공한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the second aspect of the present invention, in the method for manufacturing the field absorption optical modulator, forming a first polarizing optical waveguide layer on the substrate, substantially the wavelength of the input optical signal Growing a light absorbing layer such that a difference in wavelength greater than 36 nm and smaller than 50 nm occurs; sequentially stacking a second polarizing optical waveguide layer, a second polarizing clad layer, and a second polarizing ohmic contact layer; Etching the waveguide layer, the light absorbing layer, the second polarizing optical waveguide layer, the second polarizing cladding layer, and the second polarizing ohmic contact layer to have a predetermined width, and the first polarizing optical waveguide layer, the light absorbing layer, and the second polarizing light. Forming a dielectric thin film on the waveguide layer, the second polar clad layer and the second polar ohmic contact layer, and the second polar electrode and the first polar electrode on the upper part of the second polar ohmic contact layer and the lower part of the substrate. It provides a method for producing an electric field absorption optical modulator, comprising the step of forming each.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 3 측면은 하향 광신호를 하향 RF 주파수로 변환하고 상향 RF 주파수를 상향 광신호로 변환하는 전계흡수 송수신기 및 상기 하향 RF 주파수를 무선 전송하고 무선 수신된 상기 상향 RF 주파수를 상기 전계흡수 송수신기로 출력하는 안테나로 이루어진 원격 안테나 장치에 있어서, 상기 전계흡수 송수신기는 입력 광신호와 광흡수층의 가장자리 파장의 차이가 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작은 전계흡수 광 변조기인 원격 안테나 장치를 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the third aspect of the present invention is a field absorption transceiver for converting a downlink optical signal to a downlink RF frequency and an uplink RF frequency to an uplink optical signal and wireless transmission of the downlink RF frequency And a remote antenna device configured to output the wirelessly received uplink RF frequency to the field absorption transceiver, wherein the field absorption transceiver has a difference between an edge of an input optical signal and a light absorption layer substantially greater than 36 nm and less than 50 nm. Provided is a remote antenna device which is an electroabsorption light modulator.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 디튜닝(detuning)을 변화시켜 기존의 값보다 더 작게 함으로써, 외부 바이어스 없이도 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상시킬 수 있는 전계흡수 송수신기를 제공할 수 있다.According to one of the problem solving means of the present invention described above, by changing the detuning (smaller) than the existing value, the field absorption can be improved while maintaining the characteristics as an optical modulator without an external bias It can provide a transceiver.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 다른 하나에 의하면, 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상시킬 수 있는 전계흡수 송수신기를 이용하면 RAU(Radio Antenna Unit)의 구조가 단순해져 비용을 많이 줄일 수 있다.According to another one of the above-mentioned means for solving the problems of the present invention, the structure of the radio antenna unit (RAU) is simplified by using the field absorption transceiver that can improve the characteristics as the optical detector while maintaining the characteristics as the optical modulator. Can be reduced.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 " 전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 송수신기를 설명하기로 한다.Hereinafter, an electric field absorption transceiver according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

일반적으로 수동형 피코셀 시스템에서 사용하는 아날로그 광 링크에서 가장 중요하게 다루어지는 특성 중의 한 가지는 광 변조기에 입력되는 RF 신호 대비 광 검출기에 의해 복원되는 RF 신호의 비, 즉, RF 이득(Gain)이다. In general, one of the most important characteristics of the analog optical link used in the passive picocell system is the ratio of the RF signal restored by the optical detector to the RF signal input to the optical modulator, that is, the RF gain.

특히, 광 변조기에서 RF 이득은 광신호의 삽입 효율 및 광 변조기의 기울기 효율과 밀접한 관련이 있다. 즉, 광 변조기에서 RF 이득은 출력 광 파워의 제곱에 비례하며 광 변조기의 전달 함수의 기울기에 비례한다. 따라서, 아날로그 광 변조기는 큰 입력 광 파워에서 동작하며 전달 함수의 기울기가 커야 한다.In particular, the RF gain in the optical modulator is closely related to the insertion efficiency of the optical signal and the slope efficiency of the optical modulator. That is, in an optical modulator, the RF gain is proportional to the square of the output optical power and proportional to the slope of the transfer function of the optical modulator. Thus, analog light modulators operate at large input optical power and require a large slope of the transfer function.

이러한, 아날로그 광 링크의 RF 이득(G)은 수학식 1에 의해 계산할 수 있다.The RF gain G of the analog optical link can be calculated by Equation 1.

Figure 112007084504484-PAT00001
Figure 112007084504484-PAT00001

여기서,

Figure 112007084504484-PAT00002
는 입사하는 광의 세기,
Figure 112007084504484-PAT00003
는 바이어스
Figure 112007084504484-PAT00004
에서 전달 함수의 기울기,
Figure 112007084504484-PAT00005
은 전계흡수 소자의 전송 요소(transmission factor, 삽입 손실이
Figure 112007084504484-PAT00006
으로 주어짐),
Figure 112007084504484-PAT00007
는 0V에서 광 섬유의 전송 요소,
Figure 112007084504484-PAT00008
는 광 검출기의 반응도(responsivity),
Figure 112007084504484-PAT00009
는 소스 신호 발생기(source signal generator)의 저항 값,
Figure 112007084504484-PAT00010
은 부하(load)의 저항 값을 나타낸다. here,
Figure 112007084504484-PAT00002
Is the intensity of incident light,
Figure 112007084504484-PAT00003
The bias
Figure 112007084504484-PAT00004
Slope of the transfer function,
Figure 112007084504484-PAT00005
The transmission factor (insertion loss) of the
Figure 112007084504484-PAT00006
),
Figure 112007084504484-PAT00007
Transmission element of optical fiber, at 0V
Figure 112007084504484-PAT00008
Is the responsivity of the photodetector,
Figure 112007084504484-PAT00009
Is the resistance value of the source signal generator,
Figure 112007084504484-PAT00010
Represents the resistance value of the load.

수학식 1에서 나타난 바와 같이, 광 링크의 RF 이득(G)은

Figure 112007084504484-PAT00011
뿐만 아니라
Figure 112007084504484-PAT00012
의 영향을 받음을 알 수 있다. 따라서, 디튜닝(detuning)을 감소시키더라도 광 링크의 RF 이득(G)은
Figure 112007084504484-PAT00013
Figure 112007084504484-PAT00014
의 곱에 의존하므로 큰 변화가 없게 된다. 즉, 디튜닝(detuning) 값을 감소시키면
Figure 112007084504484-PAT00015
이 감소(삽입 손실 증가)하여 소자의 광 변조기로서의 특성은 큰 변화가 없다. 하지만, 디튜닝(detuning)을 감소시키면 광 흡수가 늘어나서 소자의 광 검출기로서의 특성은 크게 향상된다. 이러한 특성에 대한 실험적 데이터는 도 1 내지 도 2를 참조하여 후술한다. As shown in Equation 1, the RF gain (G) of the optical link is
Figure 112007084504484-PAT00011
As well as
Figure 112007084504484-PAT00012
It is influenced by. Therefore, even if the detuning is reduced, the RF gain (G) of the optical link remains
Figure 112007084504484-PAT00013
and
Figure 112007084504484-PAT00014
Since it depends on the product of, there is no big change. In other words, if you decrease the detuning value
Figure 112007084504484-PAT00015
With this reduction (insertion loss increase), the characteristics of the device as an optical modulator do not change significantly. However, reducing detuning increases light absorption, greatly improving the device's characteristics as a photodetector. Experimental data on these characteristics are described below with reference to FIGS.

상술한 바와 같이, 전계흡수 소자의 디튜닝(detuning) 값을 기존의 값(50nm)보다 더 작은 값(36nm이상 50nm이하)가 되게 함으로써, 외부 바이어스 없이도 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상시킬 수 있는 전계흡수 송수신기를 제공할 수 있다. As described above, the detuning value of the field absorbing element is set to a value smaller than the existing value (50 nm) (36 nm or more and 50 nm or less), thereby maintaining the characteristics as an optical modulator without an external bias while maintaining the characteristics as an optical detector. Can provide a field absorption transceiver which can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기(EAM)의 제로 바이어스 동작 개선 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이때, 사용되는 입력 광신호의 파장은 1536nm이고, 전계흡수 소자의 광흡수층의 가장 자리 파장은 1500nm으로, 디튜닝(detuning) 값은 36nm이다. 1 is a view for explaining a method for improving the zero bias operation of an EAM according to an embodiment of the present invention. At this time, the wavelength of the input optical signal used is 1536nm, the edge wavelength of the light absorption layer of the field absorbing element is 1500nm, the detuning value is 36nm.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기(EAM)는 종래의 50nm이상의 전계흡수 소자의 디튜닝(detuning) 값을 36nm로 감소시켜 제로 바이어스(Zero-bias)에서의 변조기의 기울기 효율을 높일 수 있다. 이 경우에 검출기의 반응도를 약 3 dB 증가 시킬 수 있고, 이러한 광 검출 성능의 3 dB 증가는 링크의 RF 이득을 약 6 dB 증가 시킬 수 있으며, 고출력의 광 전송 신호를 사용할 경우 RF 이득을 높여 커버리지를 증가 시킬 수 있다. As shown in FIG. 1, the field absorption optical modulator (EAM) according to the embodiment of the present invention reduces the detuning value of a field absorption element of more than 50 nm to 36 nm in zero-bias. The slope efficiency of the modulator can be increased. In this case, the responsiveness of the detector can be increased by about 3 dB, and this 3 dB increase in optical detection performance can increase the RF gain of the link by about 6 dB, and increase the RF gain when using a high power optical transmission signal. Can increase.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기의 전달 함수의 특성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the characteristics of the transfer function of the field absorption light modulator according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기는 zero-bias, 즉, 외부 바이어스 전압이 0V 일 때 전달 함수의 기울기가 최대가 됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 2, it can be seen that the field absorption optical modulator according to the exemplary embodiment of the present invention has a zero-bias, that is, the slope of the transfer function becomes maximum when the external bias voltage is 0V.

상술한 바와 같이, 입력 광신호의 파장을 1536nm으로 하고, 전계흡수 소자의 광흡수층의 흡수 가장자리 파장을 1500nm로 하여 디튜닝 값을 36nm로 감소시킴으로써 외부 바이어스 없이도 광 변조기로서의 특성은 유지하면서 광 검출기로서의 특성은 향상된 전계흡수 송수신기를 제공할 수 있다. As described above, the wavelength of the input optical signal is set to 1536 nm, the absorption edge wavelength of the light absorbing layer of the field absorbing element is set to 1500 nm, and the detuning value is reduced to 36 nm, thereby maintaining the characteristics as an optical modulator without maintaining an external bias. Characteristics can provide an improved field absorption transceiver.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기의 제조 공정을 설명 하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an electroabsorption light modulator according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 단계(S11)에서는 반도체 기판 상에 n형 광도파로층을 형성한 다음, 단계(S12)에서는 상기 n형 광도파로층 상에 피코셀의 원격 안테나 장치 구성 시 사용되는 입사광의 파장보다 36nm 내지 50nm 작은 파장을 흡수하는 광흡수층을 성장시킨다. 이러한 광흡수층은 일정한 흡수층 두께와 밴드갭 파장을 갖도록 유기 금속을 이용한 화학기상 증착(MOVPE)법을 이용하여 성장시킨다. Referring to FIG. 3, in step S11, an n-type optical waveguide layer is formed on a semiconductor substrate, and in step S12, incident light used when a remote antenna device of a picocell is configured on the n-type optical waveguide layer. A light absorbing layer that grows in a wavelength of 36 nm to 50 nm smaller than the wavelength is grown. The light absorbing layer is grown by chemical vapor deposition (MOVPE) using an organic metal to have a constant absorbing layer thickness and bandgap wavelength.

단계(S13)에서는 광흡수층의 성장이 완료되면 p형 광도파로층, p형 클래드층 및 p형 옴접촉층을 순차적으로 성장시킨 다음, 단계(S14)에서는 일정한 폭을 갖는 띠 모양만 남기고 상기 반도체 기판이 노출되도록 식각한다. In step S13, when the growth of the light absorption layer is completed, the p-type optical waveguide layer, the p-type cladding layer, and the p-type ohmic contact layer are sequentially grown, and in step S14, only the band shape having a predetermined width is left, and the semiconductor is left. Etch to expose the substrate.

단계(S15)에서는 폴리이미드를 형성하고, 단계(S16)에서는 p형 옴접촉층의 상부와 기판의 하부에 p형 전극과 n형 전극을 각각 형성한다. In step S15, polyimide is formed, and in step S16, p-type electrodes and n-type electrodes are formed on the upper portion of the p-type ohmic contact layer and the lower portion of the substrate, respectively.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전계흡수 광 변조기는 입사광의 파장에 대해 36 nm 내지 50nm의 디튜닝(detuning) 값을 갖도록 광흡수층을 형성하여 제작된다. As described above, the field absorption light modulator of the present invention is manufactured by forming a light absorption layer to have a detuning value of 36 nm to 50 nm with respect to the wavelength of incident light.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기(EAM)의 제로 바이어스 동작 개선 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method for improving the zero bias operation of an EAM according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기의 전달 함수의 특성을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the characteristics of the transfer function of the field absorption light modulator according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계흡수 광 변조기의 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an electroabsorption light modulator according to an embodiment of the present invention.

Claims (4)

전계흡수 광 변조기에 있어서,In the field absorption optical modulator, 입력 광신호의 파장과 광흡수층의 가장 자리 파장의 차이가 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작은 전계흡수 광 변조기.An electroabsorption light modulator having a difference in wavelength between an input optical signal and an edge wavelength of a light absorption layer substantially larger than 36 nm and smaller than 50 nm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력 광신호의 파장은 실질적으로 1536nm 내지 1550nm 이고, 광흡수층의 가장 자리 파장은 실질적으로 1500nm인 전계흡수 광 변조기.The wavelength of the input optical signal is substantially 1536nm to 1550nm, the edge wavelength of the light absorption layer is substantially 1500nm. 전계흡수 광 변조기의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the field absorption light modulator, 기판 위에 제1 극성 광도파로층을 형성하는 단계, Forming a first polarizing optical waveguide layer on the substrate, 입력 광신호의 파장과 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작은 파장의 차이가 발생하도록 광흡수층을 성장시키는 단계,Growing a light absorption layer such that a difference between a wavelength of the input optical signal and a wavelength substantially larger than 36 nm and smaller than 50 nm occurs; 제 2 극성 광도파로층, 제 2 극성 클래드층 및 제 2 극성 옴접촉층을 순차적으로 적층하는 단계,Sequentially stacking a second polarized optical waveguide layer, a second polarized clad layer and a second polarized ohmic contact layer; 상기 제1 극성 광도파로층, 광흡수층, 제 2 극성 광도파로층, 제 2 극성 클래드층 및 제 2 극성 옴접촉층이 일정한 폭을 가지도록 식각하는 단계,Etching the first polarizing optical waveguide layer, the light absorbing layer, the second polarizing optical waveguide layer, the second polarizing cladding layer and the second polarizing ohmic contact layer to have a predetermined width; 상기 제1 극성 광도파로층, 광흡수층, 제 2 극성 광도파로층, 제 2 극성 클래드층 및 제 2 극성 옴접촉층에 유전체 박막을 형성하는 단계 및Forming a dielectric thin film on the first polarizing optical waveguide layer, the light absorbing layer, the second polarizing optical waveguide layer, the second polarizing cladding layer and the second polarizing ohmic contact layer; 상기 제 2 극성 옴접촉층의 상부와 기판의 하부에 제 2 극성 전극과 제 1 극성 전극을 각각 형성하는 단계Forming a second polarity electrode and a first polarity electrode on an upper portion of the second polar ohmic contact layer and a lower portion of the substrate, respectively; 를 포함하는 전계흡수 광 변조기의 제조방법. Method of manufacturing a field absorption light modulator comprising a. 하향 광신호를 하향 RF 주파수로 변환하고 상향 RF 주파수를 상향 광신호로 변환하는 전계흡수 송수신기 및 상기 하향 RF 주파수를 무선 전송하고 무선 수신된 상기 상향 RF 주파수를 상기 전계흡수 송수신기로 출력하는 안테나로 이루어진 원격 안테나 장치에 있어서,A field absorbing transceiver for converting a downlink optical signal into a downlink RF frequency and converting an uplink RF frequency into an uplink optical signal, and an antenna for wirelessly transmitting the downlink RF frequency and outputting the wirelessly received uplink RF frequency to the field absorbing transceiver In the remote antenna device, 상기 전계흡수 송수신기는 입력 광신호와 광흡수층의 가장자리 파장의 차이가 실질적으로 36nm 보다 크고 50nm 보다 작은 전계흡수 광 변조기인 원격 안테나 장치.And the field absorption transceiver is an field absorption optical modulator having a difference between an input optical signal and an edge wavelength of the light absorption layer substantially greater than 36 nm and smaller than 50 nm.
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