KR20120134347A - 수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과, 그를 구비한 파장가변 외부공진레이저 - Google Patents

수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과, 그를 구비한 파장가변 외부공진레이저 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속으로 동작되는 수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과 그를 구비하는 파장가변 외부공진 레이저를 개시한다. 그의 다이오드는, 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역으로 정의되는 기판과, 상기 활성 영역에 형성된 활성 도파로와 상기 활성 도파로에 연결되어 상기 광크기 모드 변환 영역에 형성된 접합 도파로 및 수동 도파로를 포함하는 도파로들과, 상기 활성 도파로 상에 형성된 전극과, 상기 전극과 상기 도파로들 양측의 상기 기판 상에 형성된 평탄 층과, 상기 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 활성 도파로 외곽의 상기 평탄 층 상에 형성된 패드를 포함한다.

Description

수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과, 그를 구비한 파장가변 외부공진레이저{superluminescent diode, manufacturing method of the same, and wavelength-tunable external cavity laser used the same}
본 발명은 수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 고속으로 동작되는 수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과, 그를 구비한 파장가변 외부공진레이저 에 관한 것이다.
파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing: 이하, WDM라 칭함)는 통신용량과 속도를 확장시켜주는 차세대 광전송기술이다. 경제적인 WDM 광가입자망 시스템을 구현하기 위해서는 안정적이고 가격 경쟁력이 우수한 광원의 개발이 필수적이다. 예를 들어, 저가형의 폴리머 및 실리카 도파로를 이용한 평면형 광 도파로-외부 공진 레이저(Planar Lightwave Circuit External Cavity Laser: 이하, PLC-ECL라 칭함)를 이용하여 WDM 광가입자망 시스템을 구현 할 수 있다.
PLC-ECL은 실리콘 기판 위에 형성된 실리카 및 폴리머 도파로에 브래그 그래이팅을 형성하고 광원인 반도체 레이저가 하이브리드(hybrid) 집적되는 구조이다. PLC-ECL의 광원인 반도체 레이저는 출사면의 반사도가 0.1%이하로 발진을 하지 않아야 하며, 저 전류 동작에서 높은 출력을 가지는 소자여야만 한다. 따라서 이러한 조건을 만족하는 광원으로는 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD: Fabry-perot laser diode)와 수퍼루미네센트 다이오드(SLD: SuperLuminescent Diode)가 있지만, 보통 넓은 대역폭을 가지는 수퍼루미네센트 다이오드가 주로 사용되고 있다. 수퍼루미네센트 다이오드는 출사단면의 반사도를 줄이기 위해 약 5~15도 정도 기울어진 활성층과 광 도파로를 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 10Gbps이상으로 고속동작되는 수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과, 그를 구비하는 수퍼루미네센트 다이오드 및 그의 제조방법과, 그를 구비하는 파장가변 외부공진레이저를 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는, 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역을 갖는 기판; 상기 활성 영역에 형성된 활성 도파로와, 상기 활성 도파로에 연결되어 상기 광크기 모드 변환 영역에 형성된 접합 도파로 및 수동 도파로를 포함하는 도파로들; 상기 활성 도파로 상에 형성된 전극; 상기 전극과 상기 도파로들 양측의 상기 기판 상에 형성된 평탄 층; 및 상기 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 활성 도파로 외곽의 상기 평탄 층 상에 형성된 패드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평탄 층은 폴리 이미드 또는 폴리머 비씨비(BCB)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 활성 리지 도파로는, 상기 기판 상에 형성된 하부 클래드 층; 상기 하부 클래드 층 상에 형성된 활성 층; 상기 활성 층 상에 형성된 제 1 상부 클래드 층; 상기 제 1 상부 클래드 층 상에 형성된 에치스톱 층; 상기 에치스톱 층 상에서 일방향으로 연장되는 제 2 상부 클래드 층; 및 상기 제 2 상부 클래드 층 상에 형성된 오믹 콘택 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 상부 클래드 층은 역 메사 구조 또는 순 메사 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 하부 클래드 층과 기판사이에 형성된 수동 도파로 층을 더 포함할 수 있다.
상기 접합 도파로 및 상기 수동 도파로는 상기 활성 리지 도파로에서 연장되는 딥 리지형 도파로를 포함할 수 있다.
상기 접합 도파로는, 상기 활성 도파로에서 연장되는 상기 수동 도파로 층 상의 하부 클래드 층과, 상기 하부 클래드 층 상에 형성된 접합 층과, 상기 활성 도파로에서 연장되는 제 2 상부 클래드 층을 포함하되, 상기 접합 층은 직선 도파로 영역과, 굽은 도파로 영역과, 테이퍼진 도파로 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수동 도파로는 트렌치에 의해 정의되는 상기 기판의 버퍼 층과, 상기 버퍼 층 상에 형성된 상기 수동 도파로 층과, 상기 수동 도파로 층 및 상기 버퍼 층을 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 상부 클래드 층은 상기 활성 영역에서보다 상기 광모드 크기 변환영역에서 높은 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법은, 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역으로 정의되는 기판 상에 수동 도파로 층과, 하부 클래드 층과, 활성 층과, 제 1 상부 클래드 층을 형성하는 단계; 상기 광모드 크기 변환 영역의 활성 층과 제 1 상부 클래드 층을 제거하는 단계; 상기 하부 클래드 층 상에 접합 층을 형성하고 상기 접합 층과 상기 하부 클래드 층을 패터닝하여 상기 광모드 크기 변환 영역에 접합 도파로를 형성하는 단계; 상기 접합 도파로 아래의 수동 도파로 층과 상기 기판을 패터닝하여 상기 광모드 크기 변환 영역에 수동 도파로를 형성하는 단계; 및 상기 활성 영역의 제 1 상부 클래드 층 상에서 메사 구조를 갖고, 상기 광모드 크기 변환 영역의 상기 접합 도파로와 상기 수동 도파로를 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 상부 클래드 층 상에 에치스톱 층과, 제 1 캡 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 접합 층은 상기 활성 영역의 상기 활성 층과 동일한 두께를 갖고 버트 재성장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접합 층 상에 상기 제 1 상부 클래드 층, 상기 에치스톱 층, 및 상기 제 1 캡 층과 동일한 두께를 갖는 제 2 캡 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 2 상부 클래드 층은 상기 제 1 및 제 2 캡 층들과 동일한 p형 도핑된 p-InP을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광모드 크기 변환 영역의 상기 제 2 상부 클래드 층은 선택 성장 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 선택 성장 방법은, 상기 접합 도파로와, 수동 도파로의 양측에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 마스크 패턴으로부터 노출되는 상기 접합 도파로와, 상기 수동 도파로와, 상기 기판 상에 상기 제 2 상부 클래드 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 활성 도파로, 상기 접합 도파로, 상기 수동 도파로의 양측 기판 상에 평탄 층을 형성하는 단계; 및 상기 오믹 콘택 층과 상기 평탄 층 상에 전극과 패드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 파장가변 외부공진 레이저는 하우징; 상기 하우징의 일측 내부에서 외부로 인출되는 광섬유; 상기 광섬유에 대향되는 상기 하우징의 타측 내부에 형성된 평면형 광도파로 소자; 및 상기 평면형 도파로와, 상기 광섬유 사이에서 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역으로 정의되는 기판과, 상기 활성 영역에 형성된 활성 도파로와, 상기 활성 도파로에 연결되어 상기 광크기 모드 변환 영역에 형성된 접합 도파로 및 수동 도파로를 포함하는 리지형 도파로들과, 상기 활성 도파로 상에 형성된 전극과, 상기 전극과 상기 리지형 도파로들 양측의 상기 기판 상에 형성된 평탄 층과, 상기 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 활성 도파로 외곽의 상기 평탄층 상에 형성된 패드를 구비하는 수퍼루미네센트 다이오드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평면형 광 도파로 소자는 폴리머 광 도파로와, 브래그 그래이팅과, 고반사 코팅을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수퍼루미네센트 다이오드는 상기 광섬유에 인접하는 상기 활성 도파로의 측벽에 형성된 저반사 코팅을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 활성 도파로의 양측에 폴리 이미드 재질의 평탄 층이 배치될 수 있다. 전극은 활성 도파로 층 상에 배치될 수 있다. 패드는 평탄 층상에서 전극으로 연결될 수 있다. 폴리 이미드 재질의 평탄 층은 패드와 활성층 사이의 기생 용량을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 10Gbps정도로 고속 동작될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드를 나타내는 사시도 및 평면도이다.
도 3 및 도 6은 도 1의 I-I'와, Ⅱ-Ⅱ'와, Ⅲ-Ⅲ'의 선상을 절취하여 나타낸 단면도들이다.
도 7은 도 1의 평탄 층의 종류에 따른 기생용량의 크기를 비교하여 나타낸 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 E/O 응답 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 반치폭 특성을 나타내는 그래프들
도 10 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법을 나타내는 공정 사시도들.
도 20는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드를 나타내는 사시도.
도 21 도 20의 수퍼루미네센트 다이오드와 평면형 광도파로 소자의 광 결합을 나타내는 측단면.
도 22 내지 도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법을 나타내는 공정 사시도들.
도 29 및 도 30은 각각 본 발명의 응용 예에 따른 파장가변 외부공진 레이저를 나타내는 측면도와 평면도.
도 31a는 브래그 그레이팅에서 레이저 광의 주파수(파장)에 따른 반사도를 나타내는 그래프.
도 31b는 브래그 그레이팅에 의해 생성된 레이저 광의 패브리-페롯 모드를 나타내는 그래프이다.
도 31c는 브래그 그레이팅에서 발진되는 레이저 광의 주파수(파장)에 따른 투과율을 나타내는 그래프.
도 32는 도 31a 내지 도 31c에 개시된 레이저 광의 파장 가변 특성을 나타내는 그래프들.
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.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드를 나타내는 사시도 및 평면도이다. 도 3 및 도 6은 도 1의 I-I'와, Ⅱ-Ⅱ'와, Ⅲ-Ⅲ'의 선상을 절취하여 나타낸 단면도들이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드(100)는, 기판(10) 상의 활성 영역(12)에 형성된 활성 도파로(30)와, 광모드 크기 변환 영역(14)에 형성된 접합 도파로(50), 및 수동 도파로(60), 각각의 외곽에 형성된 평탄 층(40)을 포함할 수 있다. 평탄 층(40)은 폴리 이미드 또는 폴리머 BCB를 포함할 수 있다. 제 1 패드(44)는 평탄 층(40)의 상부에 배치될 수 있다. 제 1 패드(44)는 활성 도파로 (30) 상의 상부 전극(42)에 연결될 수 있다. 평탄 층(40)은 활성 도파로(30)와 제 1 패드(44)사이의 기생용량을 최소화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 고속으로 동작될 수 있다.
활성 영역(12)은 상부 전극(42)과 제 1 패드(44)에 인가되는 전류에 의해 레이저 광을 생성할 수 있다. 활성 영역(12)은 일방향으로 연장되는 활성 도파로(30)를 포함할 수 있다. 활성 도파로(30)는 기판(10)에 형성된 수동 도파로 층(22) 상에 배치된 리지형 도파로를 포함할 수 있다. 수동 도파로 층(22)은 InGaAsP를 포함할 수 있다. 활성 도파로(30)는 상부 전극(42) 하부의 하부 클래드 층(24)과, 활성 층(26)과, 제 1 상부 클래드 층(28)과, 에치스톱 층(32)과, 제 2 상부 클래드 층(34)과, 오믹 콘택 층(36)을 포함할 수 있다.
하부 클래드 층(24)은 n-InP를 포함할 수 있다. 활성 층(26)은 TE(Transverse Electric wave)/TM(Transverse Magnetic wave) 편광 특성이 1:1인 응력 완화된 InGaAsP 벌크층 또는 이득 특성이 우수한 InGaAsP/InGaAsP 다중 양자 우물 층(multi-quantum well) 포함할 수 있다. 제 1 상부 클래드 층(28)은 p-InP를 포함할 수 있다. 에치스톱 층(32)은 InGaAsP를 포함할 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 p-InP를 포함할 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 리버스 메사 구조(도 3) 또는 수직 메사 구조(도 4)를 가질 수 있다. 수동 도파로 층(22)과 하부 클래드 층(24)은 기판(10)과 활성 도파로(30) 사이에 배치될 수 있다. 활성 도파로(30)의 목 부분의 넓이는 측방향 단일 모드 동작을 위해 약 2~4㎛정도의 크기를 가질 수 있다.
광모드 크기 변환 영역(14)은 활성 도파로(30)에서 연장되는 수동 도파로 층(22) 상의 접합 도파로(50)와, 상기 접합 도파로(50)에서 연장되는 수동 도파로(60)를 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 딥 리지형 도파로를 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 수동 도파로(60) 상의 하부 클래드 층(24)과, 접합 층(52)을 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 직선 도파로 영역(54)과, 굽은 도파로 영역(56)과, 테이퍼진 도파로 영역(58)을 포함할 수 있다. 수동 도파로(60)는 딥 리지형 도파로를 포함할 수 있다. 수동 도파로(60)는 리지 형태로 정의되며, 버퍼 층(11)와, 상기 버퍼 층(11) 상의 수동 도파로 층(22)과, 상기 수동 도파로 층(22) 및 상기 버퍼 층(11)위에 재 성장에 의해 형성된 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다. 수동 도파로(60)는 약 2~7㎛정도 크기의 폭을 가질 수 있다.
도 7은 도 1의 평탄 층의 종류에 따른 기생용량의 크기를 비교하여 나타낸 그래프들이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 재질의 평탄 층(40)은 최소의 기생 용량을 가질 수 있다. 여기서, 가로 축은 상부 전극(42) 및 제 1 패드(44)에 인가되는 전류의 주파수를 나타내고, 세로 축은 기생 용량의 크기를 나타낸다. 평탄 층(40)은 활성 도파로(30)를 둘러싸는 전류 차단층일 수 있다. pnpn InP의 평탄 층(40)은 약 10GHz정도의 주파수에서 약 3.5pF 정도의 기생용량을 가질 수 있다. 철(Fe) 도핑 InP의 평탄 층(40)은 약 10GHz에서 약 2.5pF정도의 기생용량을 가질 수 있다. 수소(H+) 도핑 InP의 평탄 층(40)은 약 10GHz에서 약 2.0pF정도의 기생용량을 가질 수 있다. 폴리이미드 재질의 평탄 층(40)은 약 10GHz에서 약 1.25pF 정도의 기생용량을 가질 수 있다. 폴리이미드의 평탄 층(40)은 활성 층 (26)과 제 1 패드(44)사이의 기생용량을 최소화할 수 있다. 도 6에 도시되지는 않았지만, 평탄 층(40)은 폴리머 BCB를 포함할 수 있다. 기생 용량의 크기는 반도체 레이저의 3-dB 변조 주파수 밴드 폭을 결정하는 함수로서 응답 특성 또는 동작 속도에 반비례한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 E/O(Electirc-to-Optic) 응답 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 약 50㎃의 주입전류에서 약 10GHz 정도의 3-dB 대역폭을 갖고, 약 100㎃의 주입전류에서 약 13GHz 정도의 3-dB 대역폭을 가질 수 있다. 여기서, 가로 축은 입력 전류의 주파수를 나타내고, 세로축은 응답 특성의 대역폭을 나타낸다. 3-dB 대역폭의 값은 활성 영역(12)의 활성 도파로(30)로 이루어진 레이저 다이오드에서 획득되었다. 임계 전류 이하에서의 변조 주파수 특성은 2GHz이하로 아주 낮게 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 기생 용량이 최소화될 수 있기 때문에 고속으로 동작될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 반치폭(FWHM: Full Width Half Maximum) 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 수직방향(vertical)과 측방향(lateral)의 레이저 광에 대해 약 5: 3 정도인 방사빔의 반치폭 특성을 가질 수 있다. 여기서, 가로축은 레이저광의 방사 각도를 나타내고, 세로축은 레이저 광 펄스의 세기를 나타낸다. 약 15.3도이다. 일반적인 리지 도파로형 레이저 다이오드는 수직방향과 측방향의 레이저 광에 대해 약 3:1 또는 4:1정도의 반치폭 특성을 가지는 것으로 보고되고 있다. 레이저 광은 수직방향 반치폭과 측방향 방사빔의 반치폭의 비가 작을 경우, 원형에 가까울 수 있다. 원형의 레이저광은 원거리장 패턴(far field pattern) 특성이 높을 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 루미네센트 다이오드는 원거리장패턴 특성이 우수할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 10 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법을 나타내는 사시도들이다.
도 10을 참조하면, 기판(10) 상에 수동 도파로 층(22), 하부 클래드 층(24), 활성 층(26), 제 1 상부 클래드 층(28), 에치스톱 층(32), 및 제 1 캡 층(33)을 순차적으로 적층한다. 기판(10)은 n-InP를 포함할 수 있다. 수동 도파로 층(22)은 약 100nm 내지 150nm정도의 두께를 갖는 InGaAsP를 포함할 수 있다. 하부 클래드 층(24)은 약 0.4㎛ 내지 1㎛정도의 두께를 갖는 n-InP를 포함할 수 있다. 활성 층(26)은 TE/TM 편광 특성이 1:1인 응력 완화된 InGaAsP 벌크층 또는 이득 특성이 우수한 InGaAsP/InGaAsP 다중 양자 우물 층(multi-quantum well) 포함할 수 있다. 제 1 상부 클래드 층(28)은 약 30nm 내지 약 100nm정도의 두께를 갖는 p-InP를 포함할 수 있다. 에치스톱 층(32)은 약 10nm 내지 약 20nm정도의 두께를 갖는 InGaAsP를 포함할 수 있다. 제 1 캡 층(33)은 약 100nm정도의 두께를 갖는 p-InP를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 기판(10)과 수동 도파로 층(22)사이에 n-InP의 버퍼 층이 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 기판(10)의 광모드 크기 변환 영역(14) 상의 제 1 캡 층(33), 에치스톱 층(32), 제 1 상부 클래드 층(28), 및 활성 층(26)을 제거한다. 제 1 캡 층(33), 에치스톱 층(32), 제 1 상부 클래드 층(28), 및 활성 층(26)은 포토리소그래피 공정, 건식 식각 및 선택 식각 공정으로 제거될 수 있다.
도 12를 참조하면, 광모드 크기 변환 영역(14) 상에 접합 도파로 층(52)과, 제2 캡 층(53)을 형성한다. 접합 도파로 층(52)은 활성 영역(12)의 활성 층(26)으로부터 버트(butt) 재성장될 수 있다. 접합 도파로 층(52)은 활성층(26)과 동일한 두께를 갖는 InGaAsP층을 포함할 수 있다. 제 2 캡 층 (53)은 제 1 상부 클래드 층(28), 에치스톱 층(32), 및 제 1 캡 층(33)과 동일한 두께를 가질 수 있다. 제 2 캡 층(53)은 약 100nm정도의 두께를 갖는 p- InP를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 13을 참조하면, 광모드 크기 변환 영역(14)에 접합 도파로(50)를 형성한다. 접합 도파로(50)는 하부 클래드 층(24)과, 접합 도파로 층(52)과, 제 2 캡 층(53)을 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 포토리소그래피 공정, 건식 식각 및 습식 식각에 의해 형성될 수 있다. 접합 도파로(50)는 직선 도파로 영역(54))과, 굽은 도파로 영역(56)과, 테이퍼진 도파로 영역(58)을 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 광모드 크기 변환 영역(14)에 수동 도파로(60)를 형성한다. 수동 도파로(60)는 접합 도파로(50)와 동일한 방향으로 광모드 크기 변환 영역(14)에서 연장될 수 있다. 수동 도파로(60)는 수동 도파로 층(22)과, 식각에 의해 형성된 기판(10)의 버퍼 증(11)을 포함할 수 있다. 수동 도파로(60)는 포토리소그래피 공정에 의해 리지 도파로 형태로 형성될 수 있다. 수동 도파로(60)는 약 2㎛ ~7㎛정도의 폭을 가질 수 있다.
도 15를 참조하면, 수동 도파로 (60) 형성 후 기판(10)의 전면에 제 2 상부 클래드 층(34)과, 오믹 콘택 층(36)을 형성한다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 약 1.7㎛~ 3㎛정도의 두께를 갖는 p-InP를 포함할 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 제 1 및 제 2 캡 층들(33, 53)과 동일한 p-InP를 포함할 수 있다. 오믹 콘택 층(36)은 약 0.1㎛ 내지 약 0.3㎛정도의 두께를 갖는 p+-InGaAs를 포함할 수 있다.
도 3, 도 4, 및 도 16을 참조하면, 오믹 콘택 층(36)과 제 2 상부 클래드 층(34)을 패터닝 하여 활성 영역(12)에 활성 리지 도파로(30)를 형성하고, 광모드 크기 변환 영역(14)에 딥 리지 도파로를(70)을 형성할 수 있다. 활성 도파로(30)는 하부 클래드 층(24) 상의 활성 층(26)과, 제 1 상부 클래드 층(28)과, 에치스톱 층(32)과, 제 2 상부 클래드 층(34)과, 오믹 콘택 층(36)을 포함할 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 활성 영역(12)에서 역 메사구조 또는 순 메사구조를 가질 수 있다. 따라서, 활성 도파로(30)는 에치스톱 층(32) 상에서 패터닝된 제 2 상부 클래드 층(34)을 갖는 리지형 도파로를 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 광모드 크기 변환 영역(14)에 형성된 하부 클래드 층(24)과, 상기 하부 클래드 층(24) 상의 접합 도파로 층(52)과, 상기 접합 층(52) 및 상기 하부 클래드 층(24)을 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 직선 도파로 영역(54)과, 굽은 도파로 영역(56)과, 테이퍼진 도파로 영역(58)을 포함할 수 있다. 수동 도파로(60)는 트렌치에 의해 정의되는 기판(10)의 버퍼 층(11)과, 상기 버퍼 층(11) 상의 수동 도파로 층(22)과, 상기 수동 도파로 층(22) 및 버퍼 층(11)을 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 활성 영역(12)과, 광모드 크기 변환 영역(14) 상에 평탄 층(40)을 형성한다. 평탄 층(40)은 스핀 코팅으로 형성된 폴리이미드 또는 폴리머BCB를 포함할 수 있다. 평탄 층(40)은 활성 도파로(30)의 외곽을 둘러싸는 전류 차단 층이 될 수 있다.
도 18을 참조하면, 활성 영역(12)의 오믹 콘택 층(36)과 평탄 층(40) 상에 상부 전극(42)과 제 1 패드(44)를 각각 형성한다. 상부 전극(42) 및 제 1 패드(44)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 상부 전극(42) 및 제 1 패드(44)는 포토리소그래피 공정으로 패터닝될 수 있다. 평탄 층(40)은 활성 층(26)과 제 1 패드(44)사이의 기생 용량을 최소화시킬 수 있다.
도 19 참조하면, 평탄 층(40) 상에 유전막(46)을 형성하고, 활성 영역(12)의 측벽에 저반사 코팅(62)과, 광모드 크기 변환 영역(14)의 측벽에 무반사 코팅(64)을 형성하고, 기판(10)의 바닥에 하부 전극(48)을 한다. 유전막(46)은 실리콘 질화막, 이산화 실리콘막을 포함할 수 있다. 하부 전극(48)은 도전성 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 일 실시예의 활성 영역(12)와 광모드 크기 변환 영역(14)에서 서로 다른 두께를 갖는 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다.
도 20는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드를 나타내는 사시도이다. 도 21 도 20의 수퍼루미네센트 다이오드와 평면형 광도파로 소자의 광 결합을 나타내는 측단면도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드(100)는 광모드 크기 변환 영역(14)에서 활성 영역(12)보다 큰 두께를 갖는 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 광모드 크기 변환 영역(14)에서 활성 영역(12)보다 두 배정도로 큰 두께를 가질 수 있다. 평면형 광도파로 소자(200)는 평면형 기판(210)과, 평면형 하부 클래드 층(224)과, 폴리머 광 도파로(226)와, 평면형 상부 클래드 층(234)을 포함할 수 있다. 평면형 기판(210)은 실리콘 기판을 포함할 수 있다. 평면형 하부 클래드 층(224)와 평면형 상부 클래드 층(234)은 폴리머를 포함할 수 있다. 활성 층(26) 또는 수동 도파로 층(22)은 폴리머 광 도파로(226)보다 작은 두께를 가질 수 있다. 활성 층(26) 또는 수동 도파로 층(22)은 약 100nm 내지 150nm정도의 두께를 가질 수 있다. 폴리머 광 도파로(226)는 4㎛정도의 두께를 가질 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 광모드 크기 변환 영역(14)에서 평면형 상부 클래드 층(234)과 유사한 두께를 가질 수 있다. 평면형 상부 클래드 층(234)은 약 4㎛ 내지 약 6㎛정도의 두께를 가질 수 있다.
활성 영역(12)에서 생성된 광(101)은, 수동 도파로(60)의 수동 도파로 층(22)에서 평면형 광도파로 소자(200)의 폴리머 광 도파로(226)에 발산될 수 있다. 또한, 평면형 광도파로 소자(200)에서 수퍼루미네센트 다이오드(100)로 되돌아 오는 광(101)은, 폴리머 광 도파로(226)에서 수동 도파로(60)에 진행될 수 있다. 이때, 폴리머 광 도파로(226)에서 수동 도파로(60)에 진행되는 광(101)은 수동 도파로(60)의 제 2 상부 클래드 층(34)이 두껍기 때문에 광 가둠 효과가 크게 되는 효과가 있다. 때문에, 수동 도파로(60)의 제 2 상부 클래드 층(34)는 두께가 증가될수록 폴리머 광 도파로(226)에서 수동 도파로(60)에 많은 양의 광(101)을 가둘 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드는 광 결합 효율을 높일 수 있다.
도 22 내지 도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법을 나타내는 공정 사시도들이다.
도 22을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법은, 기판(10)의 광모드 크기 변환 영역(14)에 접합 도파로(50)와, 수동 도파로(60)를 형성한다. 접합 도파로(50)는 하부 클래드 층(24)과, 활성 층(26)과, 제 2 캡 층(53)을 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 수동 도파로(60)는 포토리소그래피 공정에 의해 딥 리지 도파로 형태로 형성될 수 있다. 수동 도파로(60)는 약 2㎛ ~ 7㎛정도의 폭을 가질 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 상술한 바와 같이, 활성 영역(12)은 기판(10)의 수동 도파로 층(22)과, 하부 클래드 층(24), 활성 층(26), 제 1 상부 클래드 층(28), 에치스톱 층(32), 제 2 캡 층(33)을 포함할 수 있다.
도 23을 참조하면, 수동 도파로(60) 양측의 기판(10) 상에 마스크 패턴(55)을 형성한다. 마스크 패턴(55)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 마스크 패턴(55)은 수동 리지 도파로(60)의 외부 양측 바닥 상에 형성될 수 있다.
도 24를 참조하면, 기판(10) 상에 제 2 상부 클래드 층(34)과, 오믹 콘택 층(36)을 형성한다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 제 1 및 제 2 캡 층들(33, 53)과 동일한 p-InP를 포함할 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 활성 영역(12)의 전면에서 동일한 레벨로 형성될 수 있다. 제 2 상부 클래드 층(34)은 광모드 크기 변환 영역(14)에서 마스크 패턴(55)에 의해 노출되는 접합 도파로(50), 수동 도파로(60) 및 기판(10)상에 선택적으로 성장될 수 있다. 따라서, 제 2 상부 클래드 층(34)은 광모드 크기 변환 영역(14)에서 선택 성장 방법으로 형성될 수 있다. 선택 성장 방법은 제 2 상부 클래드 층(34)을 활성 영역(12)보다 광 도파로 영역(14)에서 2배정도 빠르게 형성시킬 수 있다. 왜냐하면, 제 2 상부 클래드 층(34)은 광모드 크기 변환 영역(14)에서 마스크 패턴(55)에 노출된 수동 도파로(60)의 상부에서 집중적으로 형성되기 때문이다. 따라서, 제 2 상부 클래드 층(34)은 활성 영역(12)에서보다 광모드 크기 변환 영역(14)에서 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 상부 클래드 층(34)은 활성 영역(12)에서 약 1.7㎛ ~ 3㎛정도의 두께를 갖고, 광모드 크기 변환 영역(14)에서 약 4㎛ ~ 6㎛정도의 두께를 가질 수 있다. 오믹 콘택 층(36)은 약 0.1㎛ 내지 약 0.3㎛정도의 두께를 갖는 p+-InGaAs를 포함할 수 있다.
도 20, 및 도 25를 참조하면, 오믹 콘택 층(36)과 제 2 상부 클래드 층(34)을 패터닝 하여 활성 영역(12)에 활성 도파로(30)를 형성하고, 광모드 크기 변환 영역(14)에 접합 도파로(50)와, 수동 도파로(60)을 형성할 수 있다. 활성 도파로(30)는 하부 클래드 층(24) 상의 활성 층(26)과, 제 1 상부 클래드 층(28)과, 에치스톱 층(32)과, 제 2 상부 클래드 층(34)과, 오믹 콘택 층(36)을 포함할 수 있다. 활성 영역(12)의 제 2 상부 클래드 층(34)은 역 메사구조 또는 순 메사구조를 가질 수 있다. 활성 도파로(30)는 에치스톱 층(32) 상에서 패터닝된 제 2 상부 클래드 층(34)을 갖는 리지형 도파로를 포함할 수 있다.
접합 도파로(50)는 광모드 크기 변환영역(14)에 형성된 하부 클래드 층(24)과, 상기 하부 클래드 층(24) 상의 접합 도파로 층(52)과, 상기 접합 층(52) 및 상기 하부 클래드 층(24)을 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다. 접합 도파로(50)는 직선 도파로 영역(54)과, 굽은 도파로 영역(56)과, 테이퍼진 도파로 영역(58)을 포함할 수 있다. 수동 도파로(60)는 기판(10) 일부의 식각에 의해 형성되는 트렌치(도시되지 않음) 정의되는 버퍼 층(11)와, 상기 버퍼 층(11) 상의 수동 도파로 층(22)과, 상기 수동 도파로 층(22) 및 버퍼 층(11)을 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층(34)을 포함할 수 있다.
도 26을 참조하면, 활성 영역(12)과, 광모드 크기 변환 영역(14) 상에 평탄 층(40)을 형성한다. 평탄 층(40)은 스핀 코팅으로 형성된 폴리이미드 또는 폴리머BCB를 포함할 수 있다.
도 27을 참조하면, 활성 영역(12)의 오믹 콘택 층(36)과 평탄 층(40) 상에 상부 전극(42)과 제 1 패드(44)를 각각 형성한다. 상부 전극(42) 및 제 1 패드(44)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 상부 전극(42) 및 제 1 패드(44)는 포토리소그래피 공정으로 패터닝될 수 있다.
도 28을 참조하면, 평탄 층(40) 상에 유전체 막(46)을 형성하고, 활성 영역(12)의 측벽에 저반사 코팅(62)과, 광모드 크기 변환 영역(14)의 측벽에 무반사 코팅(64)을 형성하고, 기판(10)의 바닥에 하부 전극(48)을 한다. 광 흡수 층(46)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 하부 전극(48)은 도전성 금속을 포함할 수 있다.
도 29 및 도 30은 각각 본 발명의 응용 예에 따른 파장가변 외부공진 레이저를 나타내는 측면도와 평면도이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 본 발명의 응용 예에 따른 외부공진 레이저는, 수퍼루미네센트 다이오드(100) 일측의 광섬유(300)와, 상기 광섬유(300)에 대향되는 타측에 배치된 평면형 광도파로 소자(200)를 포함할 수 있다. 수퍼루미네센트 다이오드(100)는 활성 도파로(30)에서 레이저 광을 생성할 수 있다. 수퍼루미네센트 다이오드(100)의 접합 도파로(50) 및 수동 도파로(60)는 활성 도파로(30)에 대해 약 5도 내지 7도정도 기울어지게 배치될 수 있다. 평면형 광도파로 소자(200)는 수퍼루미네센트 다이오드(100)에서 생성된 레이저 광을 공진시킬 수 있다.
평면형 광도파로 소자(200)는 폴리머 광 도파로(226)와, 상기 폴리머 광 도파로(226)에 형성된 브래그 그레이팅(220)과, 상기 폴리머 광 도파로(226)의 측벽에 형성된 고반사 코팅(266)을 포함할 수 있다. 폴리머 광 도파로(226)는 활성 도파로(30)에 대해 약 15도 내지 25도 정도 기울어지게 배치될 수 있다. 폴리머 광 도파로(226)는 평면형 하부 클래드 층(224)과, 평면형 상부 클래드 층(234)사이에 배치될 수 있다. 폴리머 광 도파로(226)는 약 1.39정도의 유효 굴절율을 가질 수 있다. 폴리머 광 도파로(226)는 0.09 정도의 유효 굴절율차를 가질 수 있다. 또한, 폴리머 광 도파로(226)는 2.636×10-4/oC정도의 열광학계수를 가질 수 있다. 폴리머 광 도파로(226)는 실리콘 재질의 도파로에 비해 열광학계수가 크기 때문에 제 1 전극(242)과 제 2 패드(244)에 인가되는 전류보다 온도에 따른 굴절률의 가변 특성이 증가될 수 있다. 열전 냉각기(460)는 폴리머 광 도파로(226)의 온도를 조절시킬 수 있다.
브래그 그레이팅(220)은 수퍼루미네센트 다이오드(100)에서 진행되는 레이저 광을 공진시킬 수 있다. 브래그 그레이팅(220)은 폴리머 광 도파로(226)에서 일정한 주기로 배치될 수 있다. 브래그 그레이팅(220)의 주기와 일치되는 파장의 레이저 광은 수퍼루미네센트 다이오드(100)으로 되돌아 갈 수 있다. 따라서, 브래그 그레이팅(220)의 주기와 일치되는 파장을 갖는 레이저 광이 발진될 수 있다. 고반사 코팅(266)은 수퍼루미네센트 다이오드(100)에 대향되는 폴리머 광 도파로(226)의 말단에 배치될 수 있다. 고반사 코팅(266)은 폴리머 광 도파로(226)에서 진행되는 레이저 광을 반사시킬 수 있다. 고반사 코팅(266)은 레이저 광을 전반사시킬 수 있다. 수퍼루미네센트 다이오드(100)의 저반사 코팅(62)은 약 4% 내지 약 10%정도의 레이저 광을 반사시킬 수 있다. 레이저 광은 광섬유(300)를 통해 출력될 수 있다. 광섬유(300)와 수퍼루미네센트 다이오드(100)사이에 렌즈(310)가 배치될 수 있다.
하우징(400)은 렌즈(310)와, 수퍼루미네센트 다이오드(100)와, 평면형 광도파로 소자(200)을 둘러쌀 수 있다. 광섬유(300)는 렌즈(310)에 인접하는 하우징(400)의 개구부에 채결된 제 1 지지블록(320)에 연결될 수 있다. 광섬유(300)는 하우징의 내부에서 외부로 인출될 수 있다. 렌즈(310)는 제 2 지지 블록(330) 상에 배치될 수 있다. 열전 냉각기(460)는 하우징(400)의 바닥에 배치될 수 있다. 열전 냉각기(460) 상에 서브 마운터(450)가 배치될 수 있다. 서브 마운터(450)는 실리카를 포함할 수 있다. 제 3 지지 블록(90)은 서브 마운터(450) 상에서 수퍼루미네센트 다이오드(100)의 도파로들(30, 50, 60)를 평면형 광도파로 소자(200)의 폴리머 광 도파로(226)와 동일한 레벨로 배치시킬 수 있다. 리드 프레임(440)과 고주파 커넥터(430)은 하우징(400)의 외부에서 내부의 평면형 광도파로 소자(200)와 수퍼루미네센트 다이오드(100)에 전기적인 신호들을 전달시킬 수 있다. 고주파 커넥터(430)는 고주파 프레임(420)에 연결될 수 있다. 임피던스 매칭 저항(410)은 고주파 프레임(420)과 고주파 커넥터(430)사이에 연결될 수 있다.
도 31a는 브래그 그레이팅에서 레이저 광의 주파수(파장)에 따른 반사도를 나타내는 그래프이다. 도 31b는 브래그 그레이팅에 의해 생성된 레이저 광의 패브리-페롯 모드를 나타내는 그래프이다. 도 31c는 브래그 그레이팅에서 발진되는 레이저 광의 주파수(파장)에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 29 내지 도 31c를 참조하면, 브래그 그레이팅(220)은 특정 주파수(파장)에서 반사율이 높은 제 1 피크(531)를 가지며, 외부 공진기에서 형성된 일정한 투과율을 갖는 패브리-페롯 모드(533)와 일치되는 특정 주파수(파장, 534)의 레이저 광을 발진시킬 수 있다. 레이저 광의 주파수(파장)은 불연속적인 가우시안 분포를 가질 수 있다. 브래그 그레이팅(220)는 약 0.3mm이하의 3-dB 대역폭(532)을 가질 수 있다. 3-dB 대역폭(532)은 브래그 그레이팅(220)의 굴절율차에 의해 결정되며, 브래그 그레이팅(220)의 주기와 깊이 등에 의해 조절될 수 있다.
도 32는 도 31a 내지 도 31c에 개시된 레이저 광의 파장 가변 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 29 내지 도 32를 참조하면, 평면형 광도파로 소자(200)는 폴리머 성분에 인가되는 전류에 따라 굴절율이 변화하며 이 굴절율 변화에 따라 제 1 내지 제 3 반사율 피크들(551, 552, 553)이 주파수(파장)에 의존하여 순차적으로 변화될 수 있다(a). 제 1 패브리-페롯 모드(554)는 외부 공진 레이저의 공진기 길이에 따라 간격이 변화될 수 있다. 예를 들어, 제 1 패브리-페롯 모드(554)는 약 10GHz(0.08nm)의 주파수(파장) 간격을 가질 수 있다(b). 또한 외부 공진기 레이저의 공진기 길이를 더 길게 하면 10GHz 이하의 주파수(파장) 간격을 가질 수 있다. 평면형 도파로 소자(200)는 제 1 및 제 2 반사율 피크들(551, 552) 내의 3-dB 밴드 폭을 만족하는 제 1 패브리-페롯 모드(554)에 대응되는 제 1 및 제 2 공진 주파수(파장)(555, 556)를 발진할 수 있다(c). 제 1 및 제 2 반사율 피크들(551, 552)의 중심 주파수에 대응하는 패브리-페롯 모드(554)는 제 1 및 제 2 공진 주파수(파장)(555, 556)에 각각 대응될 수 있다. 반면, 제 3 반사율 피크(553)는 제 1 패브리-페롯 모드(554)에 중심 주파수가 일치되지 않기 때문에 3-dB 대역폭에 들어 있는 제 3 및 제 4 공진 주파수(557, 558)에 배분될 수 있다. 제 3 및 제 4 공진 주파수(557, 558)가 동시에 발진하기 때문에 레이저 광은 낮은 SMSR 특성을 가질 수 있다. 이때, 수퍼루미네센트 다이오드(100)의 활성 영역(12)에 인가되는 전류의 제어에 의해 제 1 패브리-페롯 모드가 제 2 패브리-페롯 모드(559)로 변화되면서(d) 제 5 공진 주파수(570)의 레이저 광이 발진될 수 있다(e). 따라서, 제 2 패브리-페롯 모드가 반사율 프크(553)의 공진 주파수와 일치하기 때무네 제 5 공진 주파수(570)의 레이저 광은 우수한 SMSR 특성을 가질 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.
10: 기판 30: 활성 도파로
40: 평탄 층 50: 접합 도파로
60: 수동 도파로 100: 수퍼루미네센트 다이오드
200: 폴리머 광 도파로 300: 광섬유
400: 하우징

Claims (20)

  1. 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역을 갖는 기판;
    상기 활성 영역에 형성된 활성 도파로와, 상기 활성 도파로에 연결되어 상기 광크기 모드 변환 영역에 형성된 접합 도파로 및 수동 도파로를 포함하는 도파로들;
    상기 활성 도파로 상에 형성된 전극;
    상기 전극과 상기 도파로들 양측의 상기 기판 상에 형성된 평탄 층; 및
    상기 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 활성 도파로 외곽의 상기 평탄 층 상에 형성된 패드를 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄 층은 폴리 이미드 또는 폴리머 비씨비(BCB)를 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성 도파로는,
    상기 기판 상에 형성된 하부 클래드 층;
    상기 하부 클래드 층 상에 형성된 활성 층;
    상기 활성 층 상에 형성된 제 1 상부 클래드 층;
    상기 제 1 상부 클래드 층 상에 형성된 에치스톱 층;
    상기 에치스톱 층 상에서 일방향으로 연장되는 제 2 상부 클래드 층; 및
    상기 제 2 상부 클래드 층 상에 형성된 오믹 콘택 층을 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 상부 클래드 층은 역 메사 구조 또는 순 메사 구조를 갖는 수퍼루미네센트 다이오드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 클래드 층과 기판사이에 형성된 수동 도파로 층을 더 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접합 도파로 및 상기 수동 도파로는 상기 활성 도파로에서 연장되는 딥 리지형 도파로를 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  7. 제 6 항에 있어서
    상기 접합 도파로는
    상기 활성 도파로에서 연장되는 상기 수동 도파로 층 상의 하부 클래드 층과, 상기 하부 클래드 층 상에 형성된 접합 층과, 상기 활성 도파로에서 연장되는 제 2 상부 클래드 층을 포함하되,
    상기 하부 클래드 층과 상기 접합 층은 직선 도파로 영역과, 굽은 도파로 영역과, 테이퍼진 도파로 영역을 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  8. 제 7 항에 있어서
    상기 수동 도파로는 트렌치에 의해 정의되는 상기 기판의 버퍼 층과, 상기 버퍼 층 상에 형성된 상기 수동 도파로 층과, 상기 수동 도파로 층 및 상기 버퍼 층을 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층을 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드.
  9. 제 8 항에 있어서
    상기 제 2 상부 클래드 층은 상기 활성 영역에서보다 상기 광모드 크기 변환영역에서 높은 레벨을 갖는 수퍼루미네센트 다이오드.
  10. 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역을 갖는 기판 상에 수동 도파로 층과, 하부 클래드 층과, 활성 층과, 제 1 상부 클래드 층을 형성하는 단계;
    상기 광모드 크기 변환 영역의 활성 층과 제 1 상부 클래드 층을 제거하는 단계;
    상기 하부 클래드 층 상에 접합 층을 형성하고 상기 접합 층과 상기 하부 클래드 층을 패터닝하여 상기 광모드 크기 변환 영역에 접합 도파로를 형성하는 단계;
    상기 접합 도파로 아래의 수동 도파로 층과 상기 기판을 패터닝하여 상기 광모드 크기 변환 영역에 수동 도파로를 형성하는 단계; 및
    상기 활성 영역의 제 1 상부 클래드 층 상에서 메사 구조를 갖고, 상기 광모드 크기 변환 영역의 상기 접합 도파로와 상기 수동 도파로를 둘러싸는 제 2 상부 클래드 층을 형성하는 단계를 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 1 상부 클래드 층 상에 에치스톱 층과, 제 1 캡 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 접합 층은 상기 활성 영역의 상기 활성 층과 동일한 두께를 갖고 버트 재성장되는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 접합 층 상에 상기 제 1 상부 클래드 층, 상기 에치스톱 층, 및 상기 제 1 캡 층과 동일한 두께를 갖는 제 2 캡 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 상부 클래드 층은 상기 제 1 및 제 2 캡 층들과 동일한 피도핑된 인듐포스파이드(p-InP)을 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광모드 크기 변환 영역의 상기 제 2 상부 클래드 층은 선택 성장 방법으로 형성된 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 선택 성장 방법은,
    상기 접합 도파로와, 수동 도파로의 양측에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 마스크 패턴으로부터 노출되는 상기 접합 도파로와, 상기 수동 도파로와, 상기 기판 상에 상기 제 2 상부 클래드 층을 형성하는 단계를 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 활성 도파로, 상기 접합 도파로, 상기 수동 도파로의 양측 기판 상에 평탄 층을 형성하는 단계; 및
    상기 오믹 콘택 층과 상기 평탄 층 상에 전극과 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 수퍼루미네센트 다이오드의 제조방법.
  18. 하우징;
    상기 하우징의 일측 내부에서 외부로 인출되는 광섬유;
    상기 광섬유에 대향되는 상기 하우징의 타측 내부에 형성된 평면형 광도파로 소자; 및
    상기 평면형 도파로와, 상기 광섬유 사이에서 활성 영역과 광모드 크기 변환 영역을 갖는 기판과, 상기 활성 영역에 형성된 활성 도파로와, 상기 활성 도파로에 연결되어 상기 광크기 모드 변환 영역에 형성된 접합 도파로 및 수동 도파로를 포함하는 리지형 도파로들과, 상기 활성 도파로 상에 형성된 전극과, 상기 전극과 상기 리지형 도파로들 양측의 상기 기판 상에 형성된 평탄 층과, 상기 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 활성 도파로 외곽의 상기 평탄층 상에 형성된 패드를 구비하는 수퍼루미네센트 다이오드를 포함하는 파장가변 외부공진 레이저.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 평면형 광 도파로 소자는 폴리머 광 도파로와, 브래그 그래이팅과, 고반사 코팅을 포함하는 파장가변 외부공진 레이저.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 수퍼루미네센트 다이오드는 상기 광섬유에 인접하는 상기 활성 도파로의 측벽에 형성된 저반사 코팅을 더 포함하는 파장가변 외부공진 레이저.
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