KR20110126971A - 파장 무의존 광원 - Google Patents

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김동철
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최병석
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Abstract

파장 무의존 광원이 제공된다. 이 광원은 하부 클래드층, 하부 클래드층 상에 배치되되, 직렬로 연결된 수동층, 흡수층 및 이득층으로 구성된 도파로층, 도파로층 상에 배치된 상부 클래드층, 하부 클래드층, 도파로층 및 상부 클래드층의 일 측부에 배치되되, 수동층과 접하는 저 반사막, 하부 클래드층, 도파로층 및 상부 클래드층의 다른 측부에 배치되되, 이득층과 접하는 고 반사막, 하부 클래드층 하에 배치된 하부 전극층, 상부 클래드층 상에 이득층의 적어도 일부 및 흡수층의 일부와 중첩되도록 배치되되, 순방향 바이어스가 인가되는 순방향 상부 전극층, 및 상부 클래드층 상에 순방향 상부 전극층으로부터 이격되어 흡수층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되되, 역방향 바이어스가 인가되는 역방향 상부 전극층을 포함한다.

Description

파장 무의존 광원{Colorless Optical Source}
본 발명은 파장 무의존 광원에 관한 것으로, 더 구체적으로 넓은 동작 파장 범위에서 평탄화된 출력 특성을 갖는 파장 무의존 광원에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행된 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-S-008-02, 과제명: FTTH 고도화 광부품 기술개발].
최근 초고속 인터넷(high-speed internet) 및 다양한 멀티미디어 서비스(multimedia service)가 등장함에 따라, 대용량의 정보를 제공하기 위해서 전화국에서 집까지 광 섬유로 연결하는 가정 내 광 케이블(Fiber To The Home : FTTH) 기술이 세계적으로 활발히 개발되고 있다. 가정 내 광 케이블 구현을 위해서 여러 가지 방식의 광 가입자망(optical network)이 연구되고 있으며, 가장 중요한 관건은 대용량의 전송 뿐만 아니라, 저가격화 하는 것이다.
일반적으로 수동형 광 가입자망(Passive Optical Network : PON)은 수동 소자의 특성상 망의 관리 및 유지 보수 측면에서 우수하며, 여러 가입자가 광 섬유(optical fiber)를 공유하여 사용하므로 경제적이다.
특히, 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망(Wavelength Division Multiplexing-PON : WDM-PON) 방식은 가입자마다 각각 다른 파장을 할당하므로, 보안성과 확장성이 높다. 하지만, 가입자마다 각기 다른 파장을 가지는 고가의 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed FeedBack Laser Diode : DFB LD)와 같은 광원이 필요하고, 고장을 대비하여 각각의 가입자마다 파장이 다른 특정 광원에 대한 재고를 준비해야 하는 파장 관리 문제로 인해 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에 사용되는 광원으로 파장 무의존 광원(colorless optical source)이 요구된다. 최근에는 10 Gbps 이상의 초고속 동작이 가능한 파장 무의존 광원의 필요성이 대두하면서, 광 변조기(optical modulator)가 집적된 반도체 광 증폭기(Semicondcutor Optical Amplifier : SOA)와 광 변조기가 집적된 파장가변 레이저 다이오드(tunable laser diode)에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 넓은 동작 파장 범위에서 평탄화된 출력 특성을 갖는 파장 무의존 광원을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 파장 무의존 광원을 제공한다. 이 광원은 하부 클래드층, 하부 클래드층 상에 배치되되, 직렬로 연결된 수동층, 흡수층 및 이득층으로 구성된 도파로층, 도파로층 상에 배치된 상부 클래드층, 하부 클래드층, 도파로층 및 상부 클래드층의 일 측부에 배치되되, 수동층과 접하는 저 반사막, 하부 클래드층, 도파로층 및 상부 클래드층의 다른 측부에 배치되되, 이득층과 접하는 고 반사막, 하부 클래드층 하에 배치된 하부 전극층, 상부 클래드층 상에 이득층의 적어도 일부 및 흡수층의 일부와 중첩되도록 배치되되, 순방향 바이어스가 인가되는 순방향 상부 전극층, 및 상부 클래드층 상에 순방향 상부 전극층으로부터 이격되어 흡수층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되되, 역방향 바이어스가 인가되는 역방향 상부 전극층을 포함할 수 있다.
수동층, 흡수층 및 이득층은 서로 인접하는 층들이 버트 접합 결합을 가질 수 있다. 수동층, 흡수층 및 이득층은 서로 다른 파장 특성을 가질 수 있다. 흡수층은 이득층보다 40~70 nm 정도의 짧은 파장 특성을 가질 수 있다.
도파로층은 InGaAsP 벌크층 또는 다중양자 우물층일 수 있다.
하부 클래드층은 n-InP층일 수 있다.
상부 클래드층은 p-InP층일 수 있다.
하부 클래드층, 이득층 및 상부 클래드층은 광 증폭기 또는 파장가변 광원을 구성할 수 있다.
하부 클래드층, 흡수층 및 상부 클래드층은 전계흡수형 광 변조기를 구성할 수 있다.
하부 클래드층, 수동층 및 상부 클래드층은 수동 도파로 장치를 구성할 수 있다.
하부 전극층은 n형 전극층일 수 있다.
순방향 상부 전극층 및 역방향 상부 전극층은 p형 전극층일 수 있다.
순방향 상부 전극층 및 역방향 상부 전극층과 상부 클래드층 각각의 사이에는 오믹층이 더 제공될 수 있다. 오믹층은 p+-InGaAs층일 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 파장 무의존 광원을 제공한다. 이 광원은 하부 클래드층, 하부 클래드층 상에 배치되되, 직렬로 연결된 수동층, 흡수층 및 이득층으로 구성된 도파로층, 도파로층 상에 배치된 상부 클래드층, 하부 클래드층, 도파로층 및 상부 클래드층의 일 측부에 배치되되, 수동층과 접하는 저 반사막, 하부 클래드층, 도파로층 및 상부 클래드층의 다른 측부에 배치되되, 이득층과 접하는 고 반사막, 하부 클래드층 하에 배치된 하부 전극층, 상부 클래드층 상에 이득층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되되, 순방향 바이어스가 인가되는 제 1 순방향 상부 전극층, 상부 클래드층 상에 제 1 순방향 상부 전극층으로부터 이격되어 흡수층의 일부와 중첩되도록 배치되되, 순방향 바이어스가 인가되는 제 2 순방향 상부 전극층, 및 상부 클래드층 상에 제 2 순방향 상부 전극층으로부터 이격되어 흡수층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되되, 역방향 바이어스가 인가되는 역방향 상부 전극층을 포함할 수 있다.
수동층, 흡수층 및 이득층은 서로 인접하는 층들이 버트 접합 결합을 가질 수 있다. 수동층, 흡수층 및 이득층은 서로 다른 파장 특성을 가질 수 있다. 흡수층은 이득층보다 40~70 nm 정도의 짧은 파장 특성을 가질 수 있다.
도파로층은 InGaAsP 벌크층 또는 다중양자 우물층일 수 있다.
하부 클래드층은 n-InP층일 수 있다.
상부 클래드층은 p-InP층일 수 있다.
하부 클래드층, 이득층 및 상부 클래드층은 광 증폭기 또는 파장가변 광원을 구성할 수 있다.
하부 클래드층, 흡수층 및 상부 클래드층은 전계흡수형 광 변조기를 구성할 수 있다.
하부 클래드층, 수동층 및 상부 클래드층은 수동 도파로 장치를 구성할 수 있다.
하부 전극층은 n형 전극층일 수 있다.
제 1 순방향 상부 전극층, 제 2 순방향 상부 전극층 및 역방향 상부 전극층은 p형 전극층일 수 있다.
제 1 순방향 상부 전극층, 제 2 순방향 상부 전극층 및 역방향 상부 전극층과 상부 클래드층 각각의 사이에는 오믹층이 더 제공될 수 있다. 오믹층은 p+-InGaAs층일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 파장 무의존 광원이 이득층의 이득 영역뿐만 아니라, 흡수층의 이득 영역을 더 포함하는 이득 영역을 가짐으로써, 이득층의 이득 영역에 더하여 흡수층의 이득 영역을 추가로 확보하여 흡수층에 의한 흡수 손실을 보상할 수 있다. 이에 따라, 넓은 파장 범위에서 균일한 출력 광 세기를 얻을 수 있는 파장 무의존 광원이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원을 설명하기 위한 구성 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원에서의 파장에 따른 출력 특성을 설명하기 위한 그래프;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원을 설명하기 위한 구성 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 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 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 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, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원을 설명하기 위한 구성 단면도이다.
도 1을 참조하면, 파장 무의존 광원(100)은 하부 클래드층(102), 도파로층, 상부 클래드층(106), 하부 전극층(108), 순방향 상부 전극층(112f), 역방향 상부 전극층(112r), 저 반사막(114) 및 고 반사막(116)을 포함한다. 하부 클래드층(102)과 상부 클래드층(106) 사이에 배치되는 도파로층은 직렬로 연결된 수동층(104p), 흡수층(104a) 및 이득층(104g)으로 구성될 수 있다.
참조 부호 A, B 및 C는 각각 파장 무의존 광원(100)의 이득 영역, 흡수 영역 및 수동 영역일 수 있다. 이득 영역(A)은 이득층(104g)의 이득 영역(Ga) 및 흡수층(104a)의 이득 영역(Ma)을 포함할 수 있다.
하부 클래드층(102)는 n-InP층일 수 있다. 상부 클래드층(106)은 p-InP층일 수 있다.
도파로층의 수동층(104p), 흡수층(104a) 및 이득층(104g)은 서로 인접하는 층들이 버트 접합(butt-joint) 결합을 가질 수 있다. 도파로층은 InGaAsP 벌크(bulk)층 또는 다중양자 우물(MultiQuantum Well : MQW)층일 수 있다. 도파로층의 수동층(104p), 흡수층(104a) 및 이득층(104g)은 서로 다른 파장 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 수동층(104p)은 1.23 μm 정도의 파장 특성을 가질 수 있고, 이득층(104g)은 1,550 nm 정도의 파장 특성을 가질 수 있고, 그리고 흡수층(104a)은 이득층(104g)보다 40~70 nm 정도 짧은 파장 특성을 가질 수 있다.
하부 클래드층(102), 이득층(104g) 및 상부 클래드층(106)은 광 증폭기 또는 파장가변 광원을 구성할 수 있다. 하부 클래드층(102), 흡수층(104a) 및 상부 클래드층(106)은 전계흡수형 광 변조기를 구성할 수 있다. 하부 클래드층(102), 수동층(104p) 및 상부 클래드층(106)은 수동 도파로 장치를 구성할 수 있다. 수동 도파로 장치에 해당하는 수동 영역(C)에는 광 모드 변환기(Spot Size Converter : SSC)가 더 제공될 수 있다. 이에 따라, 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원(100)이 구성될 수 있다.
하부 전극층(108)은 하부 클래드층(102) 하에 배치될 수 있다. 하부 전극층(108)은 n형 전극층일 수 있다.
순방향 상부 전극층(112f)은 상부 클래드층(106) 상에 이득층(104g)의 적어도 일부 및 흡수층(104a)의 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 순방향 상부 전극층(112f)에는 순방향 직류 바이어스(forward DC bias)가 인가될 수 있다.
역방향 상부 전극층(112r)은 상부 클래드층(106) 상에 순방향 상부 전극층(112f)으로부터 이격되어 흡수층(104a)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 역방향 상부 전극층(112r)에는 역방향 직류 바이어스(reverse DC bias)가 인가될 수 있다.
순방향 상부 전극층(112f) 및 역방향 상부 전극층(112r)은 p형 전극층일 수 있다. 순방향 상부 전극층(112f) 및 역방향 상부 전극층(112r)과 상부 클래드층(106) 각각의 사이에는 오믹층(ohmic layer, 110f, 110r)이 더 제공될 수 있다. 오믹층(110f, 110r)은 p+-InGaAs층일 수 있다.
저 반사막(114)은 하부 클래드층(102), 도파로층 및 상부 클래드층(106)의 일 측부에 수동층(104p)과 접하도록 배치될 수 있다. 저 반사막(114)은 광 섬유(300)와 접하는 파장 무의존 광원(100)의 입사 및 출사 단면에 해당한다. 고 반사막(116)은 하부 클래드층(102), 도파로층 및 상부 클래드층(106)의 다른 측부에 이득층(106g)과 접하도록 배치될 수 있다. 저 반사막(114)은 파장 무의존 광원(100)의 출사면의 반사도를 낮추기 위해, 그리고 고 반사막(116)은 파장 무의존 광원(100)의 이득을 높이기 위해 제공될 수 있다.
순방향 상부 전극층(112f) 및 역방향 상부 전극층(112r) 각각에 순방향 직류 바이어스 및 역방향 직류 바이어스를 인가하면, 이득 영역(A)에서는 이득이 발생하고, 그리고 흡수 영역(B)에서는 이득 영역(A)에서 발생하는 광을 흡수하게 된다. 일반적으로, 전계흡수형 광 변조기는 역방향 직류 바이어스가 인가되면, 프란츠-켈디쉬 효과(Franz-Keldysh effect) 또는 양자 갇힘 슈타르크 효과(Quantum Confinement Stark Effect : QCSE)에 의해 흡수 파장이 장파장으로 천이되는 현상을 이용한다. 따라서, 전계흡수형 광 변조기는 역방향 직류 바이어스가 인가되지 않을 때는 흡수 손실이 작아지고, 역방향 직류 바이어스가 인가될 때는 흡수 손실이 커져 광 변조가 일어난다.
순방향 직류 바이어스가 인가되는 순방향 상부 전극층(112f)이 이득층(104g)뿐만 아니라, 흡수층(104a)의 일부와 중첩되도록 배치되기 때문에, 이득 영역(A)은 이득층(104g)의 이득 영역(Ga)뿐만 아니라, 흡수층(104a)의 이득 영역(Ma)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 순방향 상부 전극층(112f)에 인가되는 순방향 직류 바이어스에 의해 흡수층(104a)의 이득 영역(Ma)은 흡수가 발생하지 않고, 이득이 발생하게 된다. 이에 따라, 이득층(104g)의 이득 영역(Ga)에 더하여 흡수층(104a)의 이득 영역(Ma)을 추가로 확보함으로써, 흡수층(104a)에 의한 흡수 손실을 보상할 수 있다. 결과적으로, 넓은 파장 범위에서 균일한 출력 광 세기를 얻을 수 있는 파장 무의존 광원(100)이 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원에서의 파장에 따른 출력 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 점선은 이득층(도 1의 104g 참조)의 이득 곡선이고, 실선은 흡수층(도 1의 104a 참조)의 흡수 곡선이고, 그리고 일점 쇄선은 흡수층의 이득 곡선이다. λa는 이득층의 이득 곡선의 중심 파장이고, λb는 흡수층의 흡수 곡선의 중심 파장이다. 앞서 설명했듯이, λa는 λb보다 40~70 nm 장파장에 위치해 있으며, 이득층의 이득 곡선의 반치폭은 30 nm 정도이다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 동작 파장(λop)이 이득층의 이득 곡선의 중심 파장에서 단파장으로 갈수록, 이득은 감소하고 흡수층의 흡수량은 증가하기 때문에, 출력되는 광의 세기가 점점 감소하게 된다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 파장 무의존 광원(도 1의 100 참조)은 흡수층의 일부를 이용하여 추가적인 이득을 얻음으로써, 흡수층에 의한 손실을 보상할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 파장 무의존 광원은 넓은 파장 범위에서 균일한 출력 광 세기를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원을 설명하기 위한 구성 단면도이다.
도 3을 참조하면, 파장 무의존 광원(200)은 하부 클래드층(202), 도파로층, 상부 클래드층(206), 하부 전극층(208), 제 1 순방향 상부 전극층(212fa), 제 2 순방향 상부 전극층(212fb), 역방향 상부 전극층(212r), 저 반사막(214) 및 고 반사막(216)을 포함한다. 하부 클래드층(202)과 상부 클래드층(206) 사이에 배치되는 도파로층은 직렬로 연결된 수동층(204p), 흡수층(204a) 및 이득층(204g)으로 구성될 수 있다.
참조 부호 A, B 및 C는 각각 파장 무의존 광원(200)의 이득 영역, 흡수 영역 및 수동 영역일 수 있다. 이득 영역(A)은 이득층(204g)의 이득 영역(Ga) 및 흡수층(204a)의 이득 영역(Ma)을 포함할 수 있다.
하부 클래드층(202)는 n-InP층일 수 있다. 상부 클래드층(206)은 p-InP층일 수 있다.
도파로층의 수동층(204p), 흡수층(204a) 및 이득층(204g)은 서로 인접하는 층들이 버트 접합 결합을 가질 수 있다. 도파로층은 InGaAsP층일 수 있다. InGaAsP층인 도파로층의 수동층(204p), 흡수층(204a) 및 이득층(204g)은 서로 다른 파장 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 수동층(204p)은 1.23 μm 정도의 파장 특성을 갖는 InGaAsP층이고, 이득층(204g)은 1,550 nm 정도의 파장 특성을 갖는 InGaAsP층이고, 그리고 흡수층(204a)은 이득층(204g)보다 40~70 nm 정도 짧은 파장 특성을 갖는 InGaAsP층일 수 있다.
하부 클래드층(202), 이득층(204g) 및 상부 클래드층(206)은 광 증폭기 또는 파장가변 광원을 구성할 수 있다. 하부 클래드층(202), 흡수층(204a) 및 상부 클래드층(206)은 전계흡수형 광 변조기를 구성할 수 있다. 하부 클래드층(202), 수동층(204p) 및 상부 클래드층(206)은 수동 도파로 장치를 구성할 수 있다. 수동 도파로 장치에 해당하는 수동 영역(C)에는 광 모드 변환기가 더 제공될 수 있다. 이에 따라, 전계흡수형 광 변조기가 단일 집적된 파장 무의존 광원(200)이 구성될 수 있다.
하부 전극층(208)은 하부 클래드층(202) 하에 배치될 수 있다. 하부 전극층(208)은 n형 전극층일 수 있다.
제 1 순방향 상부 전극층(212fa)은 상부 클래드층(206) 상에 이득층(204g)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 제 2 순방향 상부 전극층(212fb)은 상부 클래드층(206) 상에 제 1 순방향 상부 전극층(212f)으로부터 이격되어 흡수층(204a)의 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 제 1 순방향 상부 전극층(212fa) 및 제 2 순방향 상부 전극층(212fb) 각각에는 순방향 직류 바이어스가 독립적으로 인가될 수 있다. 제 2 순방향 상부 전극층(212fb)은 제 1 순방향 상부 전극층(212fa)으로부터 이격되어 있어 순방향 직류 바이어스가 독립적으로 인가될 수 있기 때문에, 제 2 순방향 상부 전극층(212fb)에 인가되는 순방향 직류 바이어스를 조절하는 것이 가능할 수 있다.
역방향 상부 전극층(212r)은 상부 클래드층(206) 상에 제 2 순방향 상부 전극층(212fb)으로부터 이격되어 흡수층(204a)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 역방향 상부 전극층(212r)에는 역방향 직류 바이어스가 인가될 수 있다.
제 1 순방향 상부 전극층(212fa), 제 2 순방향 상부 전극층(212fb) 및 역방향 상부 전극층(212r)은 p형 전극층일 수 있다. 제 1 순방향 상부 전극층(212fa), 제 2 순방향 상부 전극층(212fb) 및 역방향 상부 전극층(212r)과 상부 클래드층(206) 각각의 사이에는 오믹층(210fa, 210fb, 210r)이 더 제공될 수 있다. 오믹층(210f, 210fb, 210r)은 p+-InGaAs층일 수 있다.
저 반사막(214)은 하부 클래드층(202), 도파로층 및 상부 클래드층(206)의 일 측부에 수동층(204p)과 접하도록 배치될 수 있다. 저 반사막(214)은 광 섬유(300)와 접하는 파장 무의존 광원(200)의 입사 및 출사 단면에 해당한다. 고 반사막(216)은 하부 클래드층(202), 도파로층 및 상부 클래드층(206)의 다른 측부에 이득층(206g)과 접하도록 배치될 수 있다. 저 반사막(214)은 파장 무의존 광원(200)의 출사면의 반사도를 낮추기 위해, 그리고 고 반사막(216)은 파장 무의존 광원(200)의 이득을 높이기 위해 제공될 수 있다.
제 1 순방향 상부 전극층(212fa) 및 제 2 순방향 상부 전극층(212fb) 각각에 순방향 직류 바이어스를 인가하고, 그리고 역방향 상부 전극층(212r)에 인가하면, 이득 영역(A)에서는 이득이 발생하고, 그리고 흡수 영역(B)에서는 이득 영역(A)에서 발생하는 광을 흡수하게 된다. 일반적으로, 전계흡수형 광 변조기는 역방향 직류 바이어스가 인가되면, 프란츠-켈디쉬 효과 또는 양자 갇힘 슈타르크 효과에 의해 흡수 파장이 장파장으로 천이되는 현상을 이용한다. 따라서, 전계흡수형 광 변조기는 역방향 직류 바이어스가 인가되지 않을 때는 흡수 손실이 작아지고, 역방향 직류 바이어스가 인가될 때는 흡수 손실이 커져 광 변조가 일어난다.
순방향 직류 바이어스가 인가되는 제 2 순방향 상부 전극층(212fb)이 흡수층(204a)의 일부와 중첩되도록 배치되기 때문에, 이득 영역(A)은 이득층(204g)의 이득 영역(Ga)뿐만 아니라, 흡수층(204a)의 이득 영역(Ma)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 2 순방향 상부 전극층(212fb)에 인가되는 순방향 직류 바이어스에 의해 흡수층(204a)의 이득 영역(Ma)은 흡수가 발생하지 않고, 이득이 발생하게 된다. 이에 따라, 이득층(204g)의 이득 영역(Ga)에 더하여 흡수층(204a)의 이득 영역(Ma)을 추가로 확보함으로써, 흡수층(204a)에 의한 흡수 손실을 보상할 수 있다. 결과적으로, 넓은 파장 범위에서 균일한 출력 광 세기를 얻을 수 있는 파장 무의존 광원(200)이 제공될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예들에 따른 파장 무의존 광원은 이득층의 이득 영역뿐만 아니라, 흡수층의 이득 영역을 더 포함하는 이득 영역을 갖기 때문에, 이득층의 이득 영역에 더하여 흡수층의 이득 영역을 추가로 확보하여 흡수층에 의한 흡수 손실을 보상할 수 있다. 이에 따라, 넓은 파장 범위에서 균일한 출력 광 세기를 얻을 수 있는 파장 무의존 광원이 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200 : 파장 무의존 광원
102, 202 : 하부 클래드층
104a, 204a : 흡수층
104g, 204g : 이득층
104p, 204p : 수동층
106, 206 : 상부 클래드층
108, 208 : 하부 전극층
110f, 110r, 210fa, 210fb, 210r : 오믹층
112f, 112r, 212fa, 212fb, 212r : 상부 전극층
114, 214 : 저 반사막
116, 216 : 고 반사막
300 : 광 섬유
A : 이득 영역
B : 흡수 영역
C : 수동 영역
Ga : 이득층의 이득 영역
Ma : 흡수층의 이득 영역

Claims (1)

  1. 하부 클래드층;
    상기 하부 클래드층 상에 배치되되, 직렬로 연결된 수동층, 흡수층 및 이득층으로 구성된 도파로층;
    상기 도파로층 상에 배치된 상부 클래드층;
    상기 하부 클래드층, 상기 도파로층 및 상기 상부 클래드층의 일 측부에 배치되되, 상기 수동층과 접하는 저 반사막;
    상기 하부 클래드층, 상기 도파로층 및 상기 상부 클래드층의 다른 측부에 배치되되, 상기 이득층과 접하는 고 반사막;
    상기 하부 클래드층 하에 배치된 하부 전극층;
    상기 상부 클래드층 상에 상기 이득층의 적어도 일부 및 상기 흡수층의 일부와 중첩되도록 배치되되, 순방향 바이어스가 인가되는 순방향 상부 전극층; 및
    상기 상부 클래드층 상에 상기 순방향 상부 전극층으로부터 이격되어 상기 흡수층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되되, 역방향 바이어스가 인가되는 역방향 상부 전극층을 포함하는 파장 무의존 광원.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150051792A (ko) * 2013-11-05 2015-05-13 한국전자통신연구원 반사형 파장무의존 광원

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