KR20100040481A - 반사형 반도체 광 증폭기 및 이를 이용하는 광신호 처리방법 - Google Patents

반사형 반도체 광 증폭기 및 이를 이용하는 광신호 처리방법 Download PDF

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Abstract

반사형 반도체 광 증폭기가 제공된다. 상기 반사형 반도체 광 증폭기는 외부로부터 입사되는 하향 광신호가 이득을 가지도록 동작하는 신호 증폭 영역과, 상기 신호 증폭 영역과 연결되고 변조된 레이저 신호를 발생하는 신호 변조 영역을 포함한다. 상기 하향 광신호는 상기 변조된 레이저 신호에 의한 교차이득 변조를 통해 증폭되어 상향 광신호로서 출력된다. 상기 레이저 신호의 파장 대역은 상기 하향 광신호와는 다른 파장 대역을 갖고, 상기 증폭의 이득 대역에 포함된다.
Figure P1020080099613
광 증폭기, 레이저, 변조, 교차이득

Description

반사형 반도체 광 증폭기 및 이를 이용하는 광신호 처리방법{REFLECTIVE SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER AND OPTICAL SIGNAL TREATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 반도체 광 증폭기 및 이를 이용하는 광신호 처리방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 교차 이득 변조를 이용하는 반도체 광 증폭기 및 이를 이용하는 광신호 처리방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: 2008-S-008-01, 과제명: FTTH 고도화 광부품 기술개발]
최근 초고속 인터넷 및 다양한 멀티미디어 서비스가 등장함에 따라, 대용량의 정보를 제공하기 위해, 전화국에서 집까지 광섬유로 연결하는 FTTH(Fiber To The Home) 기술이 활발히 개발되고 있다. 다양한 방식의 광가입자망이 FTTH 기술의 구현을 위해 연구되고 있지만, 이러한 기술의 상용화를 위해서는 대용량의 정보 전송을 가능하게 하면서 이를 구현하기 위한 비용을 줄이는 것이 요구되고 있다.
일반적으로, 수동형 광가입자망(Passive Optical Network: PON)은 수동 소 자에 기반하기 때문에, 망의 관리 및 유지 보수의 측면에서 우수하다. 이에 더하여, 상기 수동형 광가입자망은 다수의 가입자들이 광섬유를 공유하기 때문에 경제적이다. 특히, 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexed-Passive Optical Network: WDM-PON) 방식은 가입자마다 각각 다른 파장이 할당되기 때문에, 보안성과 확장성에서 우수하다.
하지만, WDM-PON 방식에서, 가입자들 각각이 서로 다른 파장을 사용하기 위해서는, 분포궤환형 레이저(Distributed Feedback Laser Diode: DFB LD)와 같은 고가의 광원이 필요하다. 이에 더하여, 신속한 고장 수리 및 효율적인 파장 관리를 위해서는, WDM-PON의 사업자는 가입자들 각각을 위해 할당된 특정 파장의 광원들은 예비적으로 준비해야 한다. 즉, 파장 의존성을 갖는 광원을 사용할 경우, 가격 경쟁력을 갖는 WDM-PON의 구현이 어려울 수 있다.
이에 따라, 반사형 반도체 광 증폭기와 같은 저가의 파장 무의존성 광원을 WDM-PON에서의 가입자단(Optical Network Terminal: ONT)의 광원으로 사용하기 위한 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 저렴하면서 빠른 동작 속도를 구현할 수 있는 반사형 반도체 광증폭기를 제공하는 데 있다.
본 발명은 반사형 반도체 광증폭기를 제공한다. 상기 반사형 광증폭기는 외 부로부터 입사되는 하향 광신호가 이득을 가지도록 동작하는 광신호 증폭 영역, 및 상기 광신호 증폭 영역과 연결되고 변조된 광신호를 발생하는 광신호 변조 영역을 포함할 수 있다. 상기 하향 광신호는 상기 변조된 광신호에 의한 교차이득 변조를 통해 증폭되어 상향 광신호로서 출력된다.
일 실시예에서, 상기 광신호 증폭 영역은 반도체 증폭기를 포함하고, 상기 광신호 변조 영역은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 광신호 증폭 영역 및 상기 광신호 변조 영역은 각각 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 독립적인 전류의 주입이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 광신호 증폭 영역의 상기 제 1 전극에는 직류 전류가 인가되고, 상기 광신호 변조 영역의 상기 제 2 전극에는 자주파(RF) 전류가 인가될 수 있다.
상기 광신호 변조 영역은 상기 저주파 전류에 의하여 변조된 광신호를 발생하고, 상기 광신호 증폭 영역은 상기 변조된 광신호에 의하여 상기 하향 광신호를 교차이득 변조하여 상향 광신호로서 출력할 수 있다.
상기 레이저 신호의 파장 대역은 상기 반도체 증폭기의 이득 대역에 포함되고, 상기 하향 광신호의 파장 대역과는 다를 수 있다.
상기 반사형 광증폭기는 광의 입출력 통로로 기능하는 무반사막, 상기 무반사막에서 이격되고 상기 광을 반사하는 반사막, 및 상기 무반사막과 상기 반사막 사이에 공진 구조를 갖는 광증폭 변조 영역을 포함할 수 있다.
본 발명은 중앙기지국 및 가입자단을 포함하는 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망의 광신호 처리방법을 제공한다. 상기 광신호 처리방법은 상기 중앙기지 국으로부터의 하향 광신호를 받아들이고, 변조된 광신호를 발생시키고, 그리고 상기 하향 광신호를 상기 변조된 광신호에 의한 교차이득 변조를 통해 증폭하여 상향 광신호로 출력하는 것을 포함할 수 있다.
상기 변조된 광신호의 파장 대역은 상기 증폭의 이득 대역에 포함되나, 상기 하향 광신호와는 다른 파장 대역을 가질 수 있다.
상기 변조된 광신호의 파장 대역은 상기 가입자망에서 사용하지 않는 다른 파장 대역일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단일 모드 동작 광원이 반사형 반도체 광증폭기와 함께 집적된다. 상기 단일 모드 동작 광원은 10Gbps의 동작 속도까지 직접적인 변조가 가능하고, 교차이득변조는 40Gbps의 동작 속도에서도 유효하다. 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기는 10Gbps 이상의 동작 속도를 구현할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기는 하나의 광섬유를 이용하는 반사형이기 때문에, 이를 사용하는 시스템은 절감된 비용을 통해 구현될 수 있다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막을 다른 영역 또는 막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기는 광모드 변환기(Spot-Size Converter: SSC)(102) 및 증폭 변조 영역(103)을 포함할 수 있다. 상기 증폭 변조 영역(103)은 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier: SOA) 및 레이저 다이오드(Laser Diode: LD)를 포함할 수 있다. 상기 광모드 변환기(102), 상기 반도체 광 증폭기(SOA) 및 상기 레이저 다이오드(LD)는 버트 조인트 결합으로 광학적으로 연결될 수 있다.
광섬유(101)와 광학적으로 연결되어 빛의 반사를 줄일 수 있도록, 상기 광모드 변환기(102)의 일단에는 무반사막(105)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기는, 제품 비용의 절감을 위해, 하나의 광섬유(101)를 통해 중앙기지국에 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 무반사막(105)에 대향하는, 상기 증폭 변조 영역(103)의 일단에는, 입사된 광을 반사시키는 고반사막(104)이 형성된다.
상기 광섬유(101)에서 상기 증폭 변조 영역(103)로 입사되는 하향 광신호(λin)는 상기 증폭 변조 영역(103)로 입력되는 전류의 변조에 따른 광 이득을 통해 증폭되고, 상기 고반사막(104)에 의해 반사되어 다시 상기 광섬유(101)의 상향 광신호(λout)로 전달된다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광증폭기 기반의 파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망(Wavelenth Division Multiplexed-Passive Optical Network: WDM-PON)의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망은 중앙기지국(Central Office: CO, 10), 광섬유(40), 옥외 노드(Remote Node, 20) 및 가입자단(Optical Network Terminal: ONT, 30)로 구성될 수 있다. 상기 가입자단(30)은 복수개의 개별 가입자단들(ONT1, ONT2, …)을 가질 수 있다.
상기 중앙기지국은(10)은 상기 하향 광신호를 송출하기 위한 광원부(Tx), 상기 상향 광신호를 수신하는 광수신부(Rx), 광결합기/분배기(50) 및 광다중화/역다중화기(Optical Mux/DeMux, 12)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 단일 모드 광원 (예를 들면, 분포 궤환형 레이저)이 상기 중앙기지국(10)의 광원부(Tx)로 사용된다.
상기 하향 광신호는 상기 광섬유(40)를 통해 상기 옥외 노드(20)로 입력되고, 상기 옥외 노드(20)의 광다중화/역다중화기(21)에 의해 파장 별로 나누어진 후, 상기 복수개의 개별 가입자단들(ONT1, ONT2, …)로 전송될 수 있다. 상기 개별 가입자단들 각각은 광결합기/분배기(50), 상기 상향 광신호를 송출하기 위한 광원인 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA) 및 상기 하향 광신호를 수신하기 위한 광수신기(Rx)를 포함할 수 있다. 상기 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA)에서 변조된 상기 상향 광신호는 상기 옥외 노드(20) 및 상기 광섬유(40)를 통해 상기 중앙기지국(10)로 입력된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA)는 공진 구조체를 구비하면서 교차이득 변조를 이용하도록 구성됨으로써, 고속 동작 특성을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 반도체 광증폭기(100)를 설명하는 단면도이다.
상기 증폭 변조 영역(103)은 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier: SOA, 122) 및 레이저 다이오드(Laser Diode: LD, 121)를 포함할 수 있다. 상기 광모드 변환기(102)는 광섬유(101)와의 광 결합 효율을 높이기 위한 수동 도파로(112)를 포함할 수 있고, 상기 증폭 변조 영역(103)은 광 신호를 변조시키기 위한 이득 도파로(115)를 포함할 수 있다.
상기 수동 도파로(112) 및 상기 이득 도파로(115)는 기판(110) 상에 제공될 수 있다. 상기 기판(110), 상기 수동 도파로(112) 및 상기 이득 도파로(115) 상에 클래드층(113)이 제공될 수 있다. 상기 수동 도파로(112) 및 상기 이득 도파로(115)는 클래드층(113) 및 기판(110)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 이득 도파로(115)는 제 1 이득 도파로(115a) 및 제 2 이득 도파로(115b)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 이득 도파로(115a)는 상기 레이저 다이오드(121)를 구성하고, 상기 제 2 이득 도파로(115b)는 상기 반도체 광증폭기(122)를 구성할 수 있다.
상기 레이저 다이오드(121) 위의 상기 클래드층(113) 상에 제 1 상부전극(116)이 제공되고, 상기 반도체 광증폭기(122) 위의 상기 클래드층(113) 상에 제 2 상부전극(117)이 제공될 수 있다. 상기 클래드층(113)과 상기 상부전극들(116, 117) 사이에 오믹층(114)이 제공될 수 있다. 상기 기판(110)의 하부에는 하부전극(118)이 제공될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 상부전극들(116, 117) 각각은, 도시된 것처럼 서로 분리되어, 상기 레이저 다이오드(121) 및 상기 반도체 광증폭기(122)의 상부 전극들로 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저 다이오드(121) 및 상기 반도체 광증폭기(122)는 독립적인 전류 주입이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 레이저 다이오드(121)는 분포 궤환 레이저(Distributed Feedback Laser: DFB Laser)일 수 있다. 상기 제 1 이득 도파로(115a)의 상부 또는 하부에는 상기 레이저 다이오드(121)를 구성하는 회절 격자(123)가 제공될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 레이저 다이오드(121)는 주입 전류의 저주파 변조(RF modulation)를 통한 교차이득 변조를 가능하게 하는 공진 구조체를 포 함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기는 공진 주파수를 가질 뿐만 아니라 1.25Gbps 이상, 나아가 2.5Gbps 이상의 고속에서도 동작할 수 있다.
상기 기판(110)은 n-InP으로 형성될 수 있고, 상기 이득 도파로(115)는 벌크 또는 양자우물 구조의 밴드갭이 대략 1.55μm인 InGaAsP으로 형성되고, 상기 수동 도파로(112)는 대략 1.1~1.3μm정도의 밴드갭을 가지는 InGaAsP으로 형성될 수 있다. 상기 클래드층(113)은 p-InP으로 형성될 수 있고, 상기 오믹층(114)은 p+-InGaAs으로 형성될 수 있다. 상기 클래드층(113) 내에는 상기 상부전극들(116, 117)로부터 주입되는 전류 경로를 한정하는 전류 차단 구조체가 상기 이득 도파로(115)의 주변에 형성될 수 있다. 상기 전류 차단 구조체는 p-InP 및 n-InP 중의 적어도 하나로 구성되는 매립된 헤테로 구조(buried heterostructure)일 수 있다. 상기 고반사막(104) 및 상기 무반사막(105)은 티타늄 산화막 및 실리콘 산화막의 적층 구조로, 빛의 파장에 적절한 두께를 가질 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 광모드 변환기(102)의 수동 도파로(112)는, 더욱 감소된 반사율 특성을 제공하기 위해, 상기 무반사막(105)에 대해 5 내지 30도 가량의 각도(θ)로 경사지게 형성될 수 있다. 나아가, 상기 수동 도파로(112)는 광결합 효율의 증대를 위해, 광섬유(101)의 광 모드와 비슷한 폭을 갖도록 테이퍼질 수 있다. 상기 광모드 변환기(102), 상기 증폭 변조 영역(103)은 버트 조인트 결합(109)으로 광학적으로 연결될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 광 증폭기에서의 교차 이득 변조를 설명하는 도면들이다. 도 5a는 상기 반도체 광 증폭기(SOA)에서의 하향 광신호(λin), 상향 광신호(λout) 및 변조된 레이저 신호(λlaser)를 도시한다. P_λin, P_λout 및 P_λlaser는 각각 하향 광신호의 세기, 상향 광신호의 세기 및 변조된 레이저 신호의 세기이고, 가로축은 시간을 나타낸다. 도 5b에서, 가로축은 입력 광(예를 들면, 하향 광신호)의 세기이고, 세로축은 입력 광에 대한 출력 광(예를 들면, 상향 광신호)의 세기 증폭률(즉, 이득)을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 반도체 광 증폭기(SOA)에 일정한 크기의 전류가 주입될 경우, 이득은 낮은 광의 세기에서는 일정하지만 포화입력 광 세기(PSAT) 이상에서는 점차 감소하는 이득포화 현상이 나타난다. 일정한 세기를 갖는 연속파(countinous wave: CW) (즉, 하향 광신호(λin))와 변조된 광 세기를 갖는 레이저 신호(λlaser)가 반도체 광 증폭기(SOA)에 동시에 주입될 수 있다. 상기 변조된 광 세기에 의해 연속파의 이득이 감쇠될 수 있다. 특히, 연속파인 하향 광신호(λin)의 이러한 이득 감쇠는, 상기 하향 광신호(λin)와 상기 변조된 광의 세기의 합이 반도체 광 증폭기(SOA)에서의 포화입력 광 세기(PSAT) 이상인 경우, 더욱 분명하게 나타난다. 그 결과, 연속파인 하향 광신호(λin)는 반도체 광 증폭기(SOA)를 통과하면서 변조된 광 세기를 갖는 레이저 신호(λlaser)의 정보를 갖도록 변조될 수 있다. 이러한 과정은 교차 이득 변조(cross gain modulation: XGM)라고 불리운다.
상기 교차 이득 변조는 변조된 광에 포함된 정보를 다른 파장의 광에 포함 시키는 방법으로 사용될 수 있다. 상기 교차 이득 변조는 40Gbps이상의 고속 동작에서도 유효하다. 이에 따라, 상기 교차 이득 변조를 이용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 반도체 광증폭기는 고속 동작 특성을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 5a 및 도 5b를 다시 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 광증폭기(122)에는 일정한 크기의 전류가 주입될 수 있으며, 이 경우 하향 광신호는 이득을 얻을 수 있다. 상기 레이저 다이오드(121)는 상기 하향 광신호를 변조시키도록 구성되며, 이를 위해 변조된 전류가 입력된다. 상기 레이저 다이오드(121)에서 생성되는 변조된 레이저 신호의 정보는, 교차이득 변조를 통해, 상기 중앙기지국(10)으로부터의 하향 광신호에 전달될 수 있다. 이러한 과정을 통해 생성되는 상향 광신호는 상기 고반사막(104)에 의해 반사된 후, 상기 광섬유(101)를 통해 상기 중앙기지국(10)으로 전달된다. 알려진 것처럼, 상기 분포 궤환 레이저는 10Gbps의 동작 속도까지 직접적인 변조가 가능하고, 교차이득 변조는 40Gbps의 동작 속도에서도 유효하다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 반도체 광 증폭기를 사용하는 상기 개별 가입자단은 10Gbps 이상의 상향 광신호를 상기 중앙기지국(10)으로 전송할 수 있다.
한편, 유효한 레이저 발진을 위해, 상기 레이저 다이오드(121)의 발진 파장(λ)은 상기 반도체 광증폭기(122)의 이득 대역 폭 이내일 수 있다. 이에 더하여, (원격 노드 및 중앙기지국에 위치한 광다중화기/역다중화기에서 수행되는) 변조된 파장의 효과적인 필터링을 위해, 상기 발진 파장(λ)은 해당 가입자망에서 사용되지 않는 파장 대역(즉, 상기 하향 광신호 및 상기 상향 광신호의 파장 대역과 는 다른)일 수 있다. 즉, 상기 발진 파장(λ)은 다른 가입자단들에서 사용되는 파장 대역과 겹치지 않도록 선택될 수 있다. 알려진 것처럼, 상기 레이저 다이오드(121)의 발진 파장(λ)은 아래 식에 의해 주어지는 것처럼 상기 회절 격자(123)의 격자 간격(L)을 변경함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 상술한 요구되는 파장 대역은 상기 회절 격자(123)의 주기(L)를 변경함으로써 유효하게 선택될 수 있다. 유효굴절률(neff)은 빛이 도파로 뿐만 아니라 이에 인접한 영역까지 확장되어 진행하는 것에 의하여, 상기 도파로 및 상기 인접한 영역의 굴절률을 포함하여 계산될 수 있다.
λ=L·2neff, (λ: 발진파장, L: 회절격자 주기, neff: 유효굴절률)
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기들을 설명하는 단면도들이다. 상기 레이저 다이오드는 브래그 반사경 레이저(Distributed Bragg Reflector Laser: DBR-LD)일 수 있다. 브래그 반사경 레이저와 앞선 일 실시예들에서 설명된 분포 궤환 레이저의 차이에 따른, 구조 및 배치에서의 차이를 제외하면, 상기 분포 궤환 레이저와 관련된 기술적 특징들은 상기 브래그 반사경 레이저에서도 유사하게 또는 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 설명의 간결함을 위해, 앞선 실시예와 중복되는 기술적 특징들에 대한 설명은, 비록 다른 도면 부호를 가질지라도 유사 또는 동일한 기능 및 특징을 가지므로, 생략될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 반도체 광 증폭 기(200)는 광모드 변환기(Spot-Size Converter: SSC)(202) 및 증폭 변조 영역(203)을 포함할 수 있다. 상기 증폭 변조 영역(203)은 반도체 광 증폭기(SOA, 222) 및 브래그 반사경 레이저(DBR-LD, 221)를 포함할 수 있다.
고반사막(104)과 무반사막(105) 사이에서, 제 1 수동 도파로(212a), 제 1 이득 도파로(215a), 제 2 수동 도파로(212b), 제 2 이득 도파로(215b) 및 제 3 수동 도파로(212c)가 교대로 배열될 수 있다. 상기 제 1 이득 도파로(215a) 및 그 양측의 상기 제 1 및 제 2 수동 도파로들(212a, 212b)은 상기 브래그 반사경 레이저(221)를 구성하고, 상기 제 2 이득 도파로(215b)는 상기 반도체 광 증폭기(222)를 구성할 수 있다. 상기 제 3 수동 도파로(212c)는 상기 광모드 변환기를 구성할 수 있다. 상기 브래그 반사경 레이저(221)를 구현하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 수동 도파로들(212a, 212b)의 상부 또는 하부에는 회절 격자(223)와 같은 공진 구조체가 배치될 수 있다.
상술한 것처럼, 상기 브래그 반사경 레이저(221)의 발진 파장은 상기 반도체 광증폭기(222)의 이득 대역 폭 이내이면서 해당 광 가입자망에서 사용되지 않는 파장 대역(즉, 상기 하향 광신호 및 상기 상향 광신호의 파장 대역과는 다른)일 수 있다. 이러한 발진 파장과 관련된 기술적 요구는 상기 회절 격자(223)의 격자 주기의 조절을 통해 달성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 반도체 광 증폭기(300)는 광모드 변환기(Spot-Size Converter: SSC)(302) 및 증폭 변조 영역(303)을 포함할 수 있다. 상기 증폭 변조 영역(303)은 반도체 광 증폭기(SOA, 322) 및 브래그 반사경 레이저(DBR-LD, 321)를 포함할 수 있다.
고반사막(104)과 무반사막(105) 사이에서, 제 1 이득 도파로(315a), 제 1 수동 도파로(312a), 제 2 이득 도파로(315b) 및 제 2 수동 도파로(312b)가 교대로 배열될 수 있다. 상기 제 1 이득 도파로(315a) 및 상기 제 1 수동 도파로(312a)는 상기 브래그 반사경 레이저(321)를 구성하고, 상기 제 2 이득 도파로(315b)는 상기 반도체 광 증폭기(322)를 구성할 수 있다. 상기 제 3 수동 도파로(312b)는 상기 광 모드 변환기를 구성할 수 있다. 상기 브래그 반사경 레이저(321)를 구현하기 위해, 상기 제 1 수동 도파로(312a)의 상부 또는 하부에는 회절 격자(323)와 같은 공진 구조체가 배치될 수 있다.
상술한 것처럼, 상기 브래그 반사경 레이저(321)의 발진 파장은 상기 반도체 광증폭기(322)의 이득 대역 폭 이내이면서 해당 광 가입자망에서 사용되지 않는 파장 대역(즉, 상기 하향 광신호 및 상기 상향 광신호의 파장 대역과는 다른)일 수 있다. 이러한 발진 파장과 관련된 기술적 요구는 상기 회절격자(323)의 격자 주기의 조절을 통해 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기 기반의 파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 반도체 광증폭기를 설명하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기를 보다 구체적으로 설명하는 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 광 증폭기에서의 교차 이득 변조를 설명하는 도면들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반사형 반도체 광 증폭기를 설명하는 단면도들이다.

Claims (18)

  1. 외부로부터 입사되는 하향 광신호가 이득을 가지도록 동작하는 광신호 증폭 영역; 및
    상기 광신호 증폭 영역과 연결되고 변조된 광신호를 발생하는 광신호 변조 영역을 포함하고, 상기 하향 광신호는 상기 변조된 광신호에 의한 교차이득 변조를 통해 증폭되어 상향 광신호로서 출력되는 반사형 반도체 광증폭기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광신호 증폭 영역은 반도체 증폭기를 포함하고, 상기 광신호 변조 영역은 레이저 다이오드를 포함하고,
    상기 광신호 증폭 영역 및 상기 광신호 변조 영역은 각각 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 독립적인 전류의 주입이 가능하도록 구성된 반도체 광증폭기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 광신호 증폭 영역의 상기 제 1 전극에는 직류 전류가 인가되고, 상기 광신호 변조 영역의 상기 제 2 전극에는 자주파(RF) 전류가 인가되는 반사형 반도체 광증폭기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광신호 변조 영역은 상기 저주파 전류에 의하여 변조된 광신호를 발생하고, 상기 광신호 증폭 영역은 상기 변조된 광신호에 의하여 상기 하향 광신호를 교차이득 변조하여 상향 광신호로서 출력하는 반사형 반도체 광증폭기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 레이저 신호의 파장 대역은 상기 반도체 증폭기의 이득 대역에 포함되고, 상기 하향 광신호의 파장 대역과는 다른 반사형 반도체 광증폭기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광신호 변조 영역은 회절 격자를 구비하는 반사형 반도체 광증폭기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광신호 변조 영역은 단일 파장의 빛을 발진하는 반사형 반도체 광증폭기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 광신호 증폭 영역에 인접하여 제공되는 무반사막; 및
    상기 광신호 변조 영역에 인접하여 제공되는 반사막을 더 포함하고, 상기 광신호 증폭 영역 및 상기 광신호 변조 영역은 상기 무반사막 및 상기 반사막의 사 이에 제공되는 반사형 반도체 광증폭기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 무반사막은 상기 하향 광신호가 입사되고, 상기 상향 광신호를 출력하는 경로인 반사형 반도체 광증폭기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 광신호 증폭 영역과 상기 무반사막 사이에 제공되는 광모드 변환기를 더 포함하고, 상기 무반사막은 하나의 광섬유에 광학적으로 연결되는 반사형 반도체 광증폭기.
  11. 광의 입출력 통로로 기능하는 무반사막;
    상기 무반사막에서 이격되고, 상기 광을 반사하는 반사막; 및
    상기 무반사막과 상기 반사막 사이에 공진 구조를 갖는 광증폭 변조 영역을 포함하는 반사형 반도체 광증폭기.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 광증폭 변조 영역의 상기 공진 구조는 단일 파장의 공진 주파수를 발생하는 반사형 반도체 광증폭기.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 광증폭 변조 영역은 광이 이득을 가지도록 동작하는 반도체 증폭기와 변조된 신호를 발생하는 레이저 다이오드를 포함하고, 이들은 직렬로 연결되도록 배치되는 반사형 반도체 광증폭기.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 레이저 다이오드의 발진 파장의 대역은 상기 반도체 증폭기의 이득 대역에 포함되고, 상기 광의 파장 대역과는 다른 반사형 반도체 광증폭기.
  15. 중앙기지국 및 가입자단을 포함하는 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망의 광신호 처리방법에 있어서,
    상기 중앙기지국으로부터의 하향 광신호를 받아들이고;
    변조된 광신호를 발생시키고; 그리고
    상기 하향 광신호를 상기 변조된 광신호에 의한 교차이득 변조를 통해 증폭하여 상향 광신호로 출력하는 것을 포함하는 광신호 처리방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 변조된 광신호의 파장 대역은 상기 증폭의 이득 대역에 포함되나, 상기 하향 광신호와는 다른 파장 대역을 갖는 광신호 처리방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 변조된 광신호의 파장 대역은 상기 가입자망에서 사용하지 않는 다른 파장 대역인 광신호 처리방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 상향 광신호는 하나의 광섬유를 통하여 상기 중앙기지국으로 전달되는 광신호 처리방법.
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