KR20140067081A - 광-전자 회로 및 기술 - Google Patents

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가브리엘 워터
포 리안 람
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퀀텀 일렉트로 아프투 시스템즈 에스디엔.비에이치디.
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Abstract

전기 통전 신호에 응답하여 광신호를 생성하기 위한 하이브리드 회로로서, 전기적인 입력 포트와 광학적 출력 포트를 가지는 경사 전하 발광 디바이스와, 이 디바이스는 입력 주파수의 함수인 광 출력 응답을 가지고, 그리고 상기 디바이스의 전기적인 입력 포트에 결합된 입력 인터페이스 회로와, 이 회로는 디바이스의 광학적 출력 응답에 실질적으로 반비례하는 전달 함수를 가지고, 입력 인터페이스 회로에 전기 통전 신호가 인가되면 디바이스의 광 출력 포트에서 광신호가 생성된다. 입력 인터페이스 회로는 주파수 대 진폭을 증가시키는 영역에 의해 특징지어지는 전달 함수를 가진 수동적 RLC 회로를 포함한다.

Description

광-전자 회로 및 기술{OPTO-ELECTRONIC CIRCUITS AND TECHNIQUES}
본 발명은 반도체 발광 디바이스 분야 및 이러한 디바이스들을 통합하는 회로 및 방법에 관한 것이다.
본 발명을 포함하는 배경 기술은, 이종 접합 바이폴라 트랜지스터[HBTs, Electrical Tilted Charge Device 전기적 경사 전하(차지, 또는 충전) 디바이스], 발광트랜지스터, 트랜지스터 레이저, 경사 전하 발광다이오드[각각 LETs, TLs, 및 TCLEDs로 약칭되고, 이들 모두를 광 경사 전하 디바이스(Optical Tilted Charge Devices)들이라 한다]와 관련된 기술이다. 경사 전하 디바이스라는 이름은 디바이스의 베이스 영역에서의 에너지 다이아그램 특성으로부터 왔는데, 이것은 대체로 에너지 다이아그램이 에미터 계면(emitter interface)에서 콜렉터(또는 드레인, 2 터미널 디바이스인 경우)계면으로 경사지는 램프 형태를 가지는데서 유래한다. 이것은 동적 흐름(dynamic flow)에 있는 캐리어들의 경사진 전하 집단(tilted charge population)을 나타내는데, 빠른 캐리어들은 재결합하고 느린 캐리어들은 콜렉터(또는 드레인)를 통하여 나가는 것을 나타낸다.
광 경사 전하 디바이스와 기술들은 전형적으로 디바이스의 베이스 영역에 하나 이상의 양자 크기 영역(quanton size region)을 채택하고 있는데, 다음 특허들에서의 예를 참고한다. 예로서 미국특허 번호 7,091,082, 7,286,583, 7,354,780, 7,535,034, 7,693,195, 7,696,536, 7,711,015, 7,813,396, 7,888,199, 7,888,526, 7,953,133, 7,998,807, 8,005,124, 8,179,937, 8,179,939, 미국특허출원 공개번호 US 2005/0040432, 2005/0054172, 2008/0240173, 2009/0134939, 2010/0034228, 2010/0202483, 2010/0202484, 2010/0272140, 2010/0289427, 2011/0150487, 2012/0068151, 그리고 PCT국제출원 공고번호 WO/2005/020287, 2006/093883, 그리고 미국특허출원 번호 US2012/0068151.
광 경사 전하 디바이스는 빌트인 단극성의 자유 다수 캐리어를 가진 활성영역을 포함하는데, 여기에는 이 활성영역에 하나의 입력으로 다른 극성의 단일 종의 소수 캐리어가 주입되고, 활성영역을 가로질러 확산되도록 허용한다. 이 활성영역은 다수 캐리어의 전도와 소수캐리어의 방사성 재결합(radiative recombination)을 가능하게 하고 강화하는 특징을 가진다. 이 영역의 출력 측에서, 분리와 가속 메카니즘에 의하여, 소수 캐리어가 모아지고, 배출되며, 재결합되고 줄어들게 된다. 전기 접점들은 이런 특징들을 가진 영역에 접속된다.
2004년 초 간행물에, 방사성 재결합을 강화하기 위하여 디바이스의 베이스 영역에 양자우물을 포함하는 광 경사 전하 디바이스가 기술되어 있다 (M. Feng, N. Holonyak Jr과 R, Cahn의 양자우물 베이스 이질접합 바이폴라 발광트랜지스터, Appl.Phys. Lett. 84, 1952, 2004를 참조). 이 논문에서, 1 Ghz에 달하는 속도로 사인파 전기 입력에 의한 광신호를 실제로 보여 주고 있다. 5년쯤 후에, 추가 연구와 근본적인 개발(다른 개발들 중, 동작 방법, 활성영역 설계, 에피레이어 구조, 등에 관련된)후에, 고속 경사 전하 디바이스가 자연(자발적인) 광 방출기로서 밴드폭 4.3Ghz 대, 그 후 7GHz 까지 동작 된 것이 보고되었다.(See G. Walter, C.H. Wu, H.W. Then, M. Feng, and N. Holonyak Jr., Titled-Charge High Speed (7 GHz) Light Emitting Diode, Appl. Phys. Lett. 94, 231125, 2009.) 이후 추가 개량이 이루어졌지만, 실제적으로 광-전 디바이스와 기술의 상용화를 가능케 하기 위하여 밴드 폭과 효율 면에서 추가 발전이 요청되어 있다.
광-전 디바이스와 기술을 실제적으로 밴드 폭과 효율 면에서 더욱 개량시키는 것이 필요하다.
여기서, 광 경사 전하 디바이스 회로 그리고 기술들에서, 이러한 발전과 개량을 이룩하는 것이 본 발명의 해결하려는 과제이다.
효율적인 고속 광 경사 전하 디바이스를 실현시키려는 도전은 예기치 않은 미묘한 문제에 직면하고 있는 것을 발견하였다. 예를 들어, 디바이스 영역을 더 작고 좁게 제조하기 위하여, 더 작은 저항(R), 더 작은 커패시턴스(C), 더 작은 인덕턴스(L)를 만들어서 디바이스 영역을 소형화하려는 시도는 반드시 유리한 것만은 아니다. 이와 같은 맥락에서, 단순히 빠른 HBT 디바이스 (예 : 인듐 갈륨/갈륨 비소의 HBT 디바이스)의 설계 규칙(design rule: 디자인룰)을 사용하는 것으로는 불충분하다. 트랜지스터 기술로부터의 공통 기원임에도 불구하고, 광학 경사 전하 디바이스는 고속 HBT 트랜지스터(전기적 경사 전하 디바이스)와 공유하는 디자인 특질이 아주 적다. 예를 들어, 트랜지스터의 베이스에 양자우물의 첨가는 단지 재결합을 돕기 위해 다른 요소 또는 결함을 도입하는 것만이 아니고, 전하 축적, 측방향 이송, 및 포착된 캐리어 재열화를 할 수 있는 구조를 도입하는 것이다.
더구나, 낮은 전기 이득(높은 베이스 전류 비율)과 함께, 베이스 시트 저항(히팅, 에미터 밀집)과 베이스 전류 밀도(신뢰성)와 관련된 문제들은 증폭되고, 베이스 주행 시간의 중요성과 HBT의 디자인의 중요 이슈는 낮은 에미터 전류 밀도에서 에미터 밀집과 측면 저항의 우려에 의해 왜소하여 졌다.
고속 광 경사 전하 디바이스를 설계 할 때, 광 추출, 빔 형상 및 광 출력 능력은 디바이스의 전기 대역폭 및 전기 이득만큼 중요하다. 베이스-에미터 접합과 베이스 콜렉터 접합의 치수를 감소시킴으로써 HBT의 속도가 지속적으로 증가 될 수 있다는 점에서 HBT 커뮤니티가 너무도 충실히 따랐던 디자인 룰이 실시되지 못하게 되었는데, 왜냐하면 물리적 치수 감소가 방사 재결합 효율을 점점 낮추는 결과를 초래하기 때문이다. 그러므로, 이러한 디자인 룰은 순수한 전기 입력/출력 경사 전하 디바이스에는 적용하기에 적합하지만, 광 출력(광 경사 전하 디바이스)의 최적화를 요구하는 디자인에서는 적합하지 못하다.
마찬가지로, 고속 광 경사 전하 디바이스는 (다이오드 레이저 또는 발광 다이오드와 같은) 전하 저장 발광기들과는 공유하는 공통의 일반적인 디자인 특징이 매우 적다. 예를 들어, 양자 우물과 같은 구조를 공통적으로 사용하기는 하지만, 광 전하 축적 디바이스의 설계 규칙은 캐리어의 저장 또는 감금을 극대화하는 방법이 필요하게 되었다[포착된 캐리어들이 자연 방출(spontaneous emission: 자발적인 방출)에 의하여 재결합하거나 또는 광자 영역에 의해 자극되도록 "wait(대기)"하는 경우에, 유도 방출(stimulated emission) 프로세스의 가능성을 증가시키기 위하여], 그래서 광 경사 전하 디바이스의 디자인 룰은 (고속 동작을 달성하기 위해) 저장된 캐리어를 최소화하기 위한 방법이 필요해졌다. 전하 저장 디바이스에서 적용되는 광 추출을 위한 디자인 룰은, 경사 전하 디바이스에 부과된 제약 조건들(예를 들면, 물리적 크기, 어플리케이션, 전력 소모, 대역폭 및 비용) 때문에, 경사 전하 디바이스에는 필수적으로 적용되지는 않는다.
하나의 설계 고려 사항은 비용에 관한 것이다. 광학적 상호 연결의 적용은 거리를 점점 짧게 만들고, 전기-광 변환과 관련된 비용을 감소시킬 필요가 있다. 고속 광 경사 전하 디바이스(HS-OTCD)는 전기-광 접근법에 근거한 레이저 다이오드 또는 VCSEL에 대한 대체뿐만 아니라, 또한 전기-광 변환을 할 필요 없는 훨씬 저렴한 전통적인 구리 상호연결을 위해서도 필요하다. 따라서, 속도 특성을 향상시키는 디자인 설계가 비용을 증가시키지 않고 이상적으로 수행되어야 한다.
또 다른 설계 고려 사항은 전력 소비에 관한 것이다. 고속 상호 접속들의 수와 밀도는 새로운 애플리케이션들을 위해 지속적으로 증가하고 있다. 전력 소비 저감은 연관된 냉각 비용을 감소시키고 또한 설계 아키텍처를 단순화하기 위해 심각한 설계 고려 사항이다. 디바이스의 전력 효율을 나타내기 위해, 낮은 값이 더 좋은 전력 효율을 나타내는 전력 대 대역폭 비율 rpb (Overall Power Consumtion/Optical 3 dB Bandwidth) 이라고 알려진, 참고 측정 매트릭스가 사용된다.
Figure pct00001
추가적인 설계 고려 사항이 방사 양자 효율(radiative quantum efficiency)에 관한 것이다. 주어진 에피층 설계 및 디바이스 치수를 가진 광 경사 전하 디바이스에 대하여, 제일 낮은 전류 밀도에서 작동 될 때 최대 광학적 내부 양자 효율이 달성된다. 양자 효율 값은 빛(L) 대 재결합 전류(IR) 곡선의 기울기에서 유도될 수 있다. 도 1에서, 대략 20um by 4um의 활성 에미터 메사 영역을 가진 3 단자 광 경사 전하 디바이스(발광 트랜지스터)의 재결합 전류의 함수로서 비선형 광 출력 특성의 예를 보여 준다. IR이 증가함에 따라 곡선의 기울기는 감소하는데, 단위 재결합 전류에 대하여 더 적은 광이 생성되었음을 나타낸다. 바이어스 점 IR~0 mA 에서 L-IR 곡선의 기울기가 이 특정 디바이스 설계에 의해 달성할 수 있는 최고 내부 양자 효율을 나타낸다. 더 높은 IR 바이어서에서 내부 양자 효율 (기울기)의 후속 변화들은, HS-OTCD의 정규화된 내부 양자 효율, ηnqe 곡선을 생성하기 위해서, 초기 상태 기울기에 참조되고 정규화될 수 있다. 도 2는 재결합의 함수로서 정규화된 내부 양자 효율을 나타낸다. 이러한 특정 디바이스에 대해서, ~ IR = 2mA (ηnqe ~70 %) 범위에서 동작시키는 것이 바람직하다.
또 추가 설계 고려 사항은 AC 동작 전압에 관한 것이다. 대부분의 애플리케이션 및 표준(이더넷, 파이버 채널, 인피니밴드)에서, 피크 간(peak-to-peak) 신호 전압의 최소치 0.5 볼트(Vpp) 그리고 최대치 1 Vpp가 각 단일 종단 차동 라인(differential line)에 공급된다. 만일 디바이스가 전형적인 입력 임피던스 50 옴으로 설계된 경우, 0.5 Vpp가 적어도 피크 간 전류 10mA까지 구동할 수 있다.
또 다른 설계 고려 사항은 대역폭에 관한 것이다. 최소 HS-OTCD 대역폭은 데이터 레이트의 적어도 50 % 되는 것이 이상적이다. 따라서, 예를 들어, 10 Gbps의 데이터 레이트는, 적어도 5 기가 헤르쯔의 최소 광학적 동작 대역폭을 가지는 HS-OTCD을 필요로 한다. 그러나, 위에서 취급된 바, HS-OTCD의 대역폭을 증가시키려는 기존의 접근 방법들은 사이즈를 줄이고 동작 전류 밀도 증가시키는 것에 의존하는데, 설명한 바와 같이, 방사 양자 효율을 극대화하는 설계 고려 사항과는 반대되는 방향이다. 따라서, 여기에서의 특징은 다른 설계 고려 사항들을 위반하지 않으면서 근본적으로 동작 광 대역폭을 증가시키기 위한 기술에 관련된다.
본 발명의 특징에 따르면, 전력 효율적인 고속 광 경사 전하 디바이스(HS-OTCDs)의 작동에 대한 기술을 제시한다. 이러한 기술을 사용하여, HS-OTCD의 동작 대역폭(광 3dB 대역폭)이, 대략 한 자릿수 크기로 개선될 수 있고, 에미터 전류 밀도 및 소비 전력에 대한 대역폭 비율이 예 <20,000 A/cm2 및 <3 mW/GHz 로 낮게 유지되고, 그리고 표준화 양자 효율 ηnqe이 높게 (예: >60%) 유지된다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 전기 통전 신호에 응답하여 광신호를 생성하기 위한 하이브리드 회로가 제공되는데 이 회로는, 전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 갖는 경사 전하 발광 디바이스와, 상기 디바이스는 입력 주파수의 함수인 광 출력 응답을 갖는 것이고, 상기 디바이스의 전기 입력 포트와 결합하고 상기 디바이스의 광 출력 응답의 역수에 실질적으로 비례하는 전달 함수를 가지는 입력 인터페이스 회로를 포함하고, 그래서 상기 입력 인터페이스 회로에 상기 전기 통전 신호의 인가는 상기 디바이스의 광 출력 포트로부터 광신호를 생성하도록 동작한다. 본 발명의 이 형태의 실시 예에서, 입력 인터페이스 회로는 주파수 대비 진폭을 증가시키는 영역에 의해 특징 지워지는 전달 함수를 갖는 패시브 RLC 회로를 포함한다. 이 실시 예에서, 집적 회로 매체가 추가로 제공되고, 상기 경사진 전하 발광 디바이스와 상기 입력 인터페이스 회로가 상기 매체 상에 배치된다. 경사 전하 발광 디바이스가 경사 전하 발광 다이오드 또는 발광 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 전기 통전 신호에 응답하여 광신호를 생성하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은: 전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 갖는 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계; 상기 디바이스의 광 출력 응답을 입력 주파수의 함수로 결정하는 단계; 상기 결정된 응답에 반비례하는 전달 함수를 갖는, 상기 전기 입력 포트에 결합되는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계; 상기 출력 광신호를 생성하기 위해, 상기 전기 통전 신호를 상기 입력 인터페이스 회로를 통하여 상기 디바이스에 인가하는 단계를 포함한다. 이 실시 예에서, 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계에서, 전기 통전 신호에 위상 시프트를 구현하도록 동작하는 직렬 LC 분기회로를 가지는 RLC 회로를 제공하는 단계를 포함한다. 이 실시 예에서, 전기 통전 신호가 피크 간(peak-to-peak) 진폭을 갖는 과잉 입력 전압의 AC 신호를 포함하고, 상기 입력 인터페이스 회로가 과잉 입력 전압의 대부분을 사용하도록 동작한다.
또 다른 형태의 본 발명 실시 예는, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 높은 대역폭의 통신 링크를 구축하기 위한 방법이 제시되는데, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다: 상기 제 1 위치에서, 통신할 데이터를 대표하는 전기 통전 신호를 제공하는 단계; 적어도 하나의 전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 갖는 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계; 상기 경사 전하 발광 디바이스의 광 출력 포트를 광 도파로(optical waveguide)에 결합하는 단계; 제 2 위치에서, 상기 광 도파로에 결합된 광검출기를 포함하는 수신기 회로를 제공하는 단계; 상기 경사 전하 발광 디바이스, 상기 광 도파로, 및 상기 수신기 회로는 각각 주파수의 함수로서 고유의(내재 된) 전달 함수를 가지고; 상기 전기 통전 신호를 상기 경사 전하 발광 디바이스에 결합하는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계; 그리고 상기 입력 인터페이스 회로는, 상기 경사 전하 발광 디바이스와, 적어도 하나의 광 도파로 및 상기 수신기 회로의 전달함수들의 곱(product)을 이용하여 결정되는 주파수 의존 전달 함수를 갖는 것이다. 본 발명의 이 형태의 실시 예에서 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계는, 그 광 출력 포트에서 자발적으로 광 방출(자연방출)을 일으키는 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 또한 이 실시 예에서, 상기 전기 통전 신호를 제공하는 단계는, 주파수의 함수로서 고유의 전달 함수를 갖는 전송라인을 통해 상기 전기 통전 신호를 송신하는 송신기를 제공하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 전기 통전 신호를 상기 경사 전하 발광 디바이스에 결합하는 상기 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계는, 상기 전송 선로, 상기 경사 전하 발광 디바이스, 상기 광 도파로, 및 상기 수신기 회로의 전달 함수들의 곱(product)을 사용하여 결정되는 주파수 의존 전달 함수를 가지는 상기 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 더 많은 특징들과 유익한 점들은 이하에서 계속되는 도면과 연계하여 설명되는 상세한 설명으로부터 더욱 자세하게 설명되고 분명하게 밝혀질 것이다.
도 1은 대략 20um by 4um 되는 활성 에미터 메사 영역을 가진 경사 전하 발광 디바이스에 대한 재결합 전류 (IR) 대 광출력(L)의 그래프이고, 바이어스 점 IR~0 mA에서의 L-IR의 기울기는 특정 디바이스의 설계에 의해 달성할 수 있는 최대 내부 양자 효율에 대한 기준 지점을 나타낸다.
도 2는 대략 20um by 4um 되는 활성 에미터 메사 영역을 가진 발광 트랜지스터에 대한 재결합 전류(IR) 대 정규화된 광 효율(ηnqe)의 그래프이다.
도 3은 5mA 에미터 전류 입력에서 기존의 HS-OTCD 동작 대역폭 응답의 그래프이다. 포인트 m1은 주파수 1.0000 MHz,광 출력 응답 1.449 dB의 점에 있고, 포인트 m2는 주파수 439.0 메가 헤르츠, 광출력 응답 -1.551 dB의 점에 있다. 3dB 대역폭은 대략 439 MHz이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 HS-OTCD의 회로도이고, 이것은 본 발명의 방법으로 실시될 수 있는 것이다.
도 5는 도 5A 및 도 5B를 포함한다. 도 5A는 칩 상에 집적된 도 4의 하이브리드 HS-OTCD의 평면도이고, 가변 저항 R4는 미세 조정을 위해 외부에 배치된다. 도 5B는도 5A의 인셋(a)의 확대도이다.
도 6은 높은 주파수에서 DSP가 과잉전압을 사용가능하게 할 수 있음을 보여주는 도 5의 DSP의 출력 전압 주파수 응답의 그래프이다.
도 7은 더 높은 주파수에서 과잉 신호 전압의 이용을 가능하게 하는 입력 DSP 회로와 결합된 HS-OTCD의 광 주파수 응답을 나타내는 그래프이다. 이것은 동작 대역폭을 대체로 소비 전력의 증가 없이 439 메가 헤르츠에서 약 5.6 GHz까지 증가 될 수 있게 한다. 포인트 m1은 주파수 1.006 GHz 및 광출력 -19.869 dB에 있고, 포인트 m2는 5.588 GHz 및 -22.855 dB의 주파수 및 광출력 위치에 있다.
도 8은 7.257 GHz에서 공진을 유도하는 위상 효과를 이용하는 회로를 도시한다. 7.257 GHz에서, 임피던스가 최소 (2.2 옴)에 있고, 분기(회로)에 흐르는 전류는 최대가 된다.
도 9는 7.257 GHz에서 공진을 일으키도록 설계된 위상 효과 회로의 전압 전달 함수의 그래프이다.
도 10은 본 발명의 방법을 실시하는데 이용될 수 있는 발명의 실시 예에 따른 위상 효과 증진된 DSP의 회로도이다.
도 11은 위상 효과가 증진된 DSP가 HS-OTCD에 결합 될 때, HS-OTCD의 동작 대역폭은 6.5GHz로 향상된 것을 보여주는, 도 10의 회로에 대한 주파수의 함수로서 광 출력 응답의 그래프이다.
도 12는 고속 광 경사 전하 디바이스(HS-OTCD)를 포함하는 디지털 전송 링크의 블록도이다.
도 13은 하이브리드 HS-OTCD를 활용하도록 변경된, 도 12의 디지털 전송 링크의 블록도이다.
일반적으로, 반도체 발광기에 대한 피크 간(peak-to-peak) 입력 전압 Vpp에 대한 기준은 최소치가 0.5 볼트이다. 여기서 사용하는 고속 광 경사 전하 디바이스(HS-OTSD)는 일반적인 기준 0.5V의 표준 최소 Vpp의 신호보다 근본적으로 더 작은 Vpp신호로 동작하도록 설계된다. 표준 최소 Vpp의 신호와 더 작은 필요 동작 Vpp의 신호 사이의 차이는 과잉 공급 전압(과잉 에너지)의 존재를 초래한다. 예를 들어, 50 옴의 입력 부하를 가진 공통 에미터 모드 하에서 디바이스를 작동시킴으로써, 이러한 일이 일어난다. 그래서, 피크 간 (RF) 베이스 재결합 전류 Ipp가 광학 어플리케이션에 대하여 약 ~2 mA 이하가 필요하도록 디바이스가 설계된다. 예를 들어, 980 nm, 그리고 100 %의 내부 양자 효율을 위하여, 재조합 전류의 각 mA는 광 전력 ~1.26 mW를 발생시킬 수 있는데, 이는 대부분의 고속 애플리케이션에 적합하다. 재결합 전류 약 2mA, 50 옴 입력 부하, 및 공통 에미터 모드에서, 필요 Vpp의 공급이 단지 ~0.1V이면 된다. 이것은 최소 0.5V의 Vpp로 신호를 공급하는 기준에서 보면, 0.4 V의 과잉공급 전압을 초래한다. 본 발명에서는 이 과잉 공급 전압이 적절하게 사용된다.
고속 광 경사 전하 디바이스의 연구에서, 디바이스의 광 대역폭의 제한(restriction of the device's optical bandwidth)이, 더 높은 주파수에서 베이스 재결합 영역으로부터 재결합 전류를 우회시키는 베이스 재결합 영역과 평행하는 주파수 의존 단축(단락) 경로(통로)(a frequency dependant shorting path)에 의하여 강하게 영향을 받는다는 것이 밝혀졌다. 그래서 주파수가 증가하면 광 입력의 감소를 초래한다.
본 발명 실시 예에서, 고주파수에서의 재결합 전류의 이러한 손실이, 단축 경로로 인한 손실에 대략 비례하도록 입력 신호 전압의 강도(voltage strength)를 증가시킴으로써, 보상된다. 필요한 추가 신호 전압 강도는, 설명된 바와 같이 발생하는 과잉 공급 전압으로부터 끌어낸다. 여기서 또 다른 실시 예로서, 입력 신호 전압의 강도는 전체 광 링크에 의한 광 대역폭의 손실을 보상하도록 제어된다. 전체 광 링크는, 예를 들면, 송신 디바이스, 광 도파로, 및 수신기 디바이스를 포함한다. 다시 설명하면, 필요한 추가 에너지는 과잉 공급 전압으로부터 얻어진다.
처음에, 고도로 도핑된 베이스 영역의 양자 우물과, 규격 ~ 20um 바이 4 um의 활성 에미터 메사를 가지는 발광트랜지스터가, 에미터 공통(접지) 모드 하에서 5mA 에미터 전류 입력으로 바이어스된, 에미터 공통 모드 발광트랜지스터 형태의 기존 HS-OTCD의 광학 동작 대역폭 응답을 고려한다. 에미터 전류 IE = 5 mA (~2 mA의 재결합 전류)에서, 대략의 평균 활성 에미터 전류 밀도가 6250 A/cm2 이고, 평균 정규화 양자 효율 ηnqe이 ~ 70 %이다. 도 3은 디바이스가 약 439 MHz의 3dB 대역폭을 가지고 있음을 보여 주지만, 이것은 10 Gbps로 동작하기 위하여 원하는 5 GHz의 대역폭에 대한 최소 요구보다 훨씬 낮다. 더구나 디바이스가 ~7.5 mW의 파워를 소모하지만, 대역폭 대 파워의 비율 RPB ~17 mW/GHz은 앞서 설명한 조건에 비교하면 실제로 너무 높다.
실시 예에서, S-파라미터 및 광학 응답은 HS-OTCD 또는 광 링크에서 추출된다. 그리고, 단락 경로 강도나 주파수의 함수로서의 광 링크 손실을 식별한다. 그 러면 주문 제작된 디지털 신호 처리(DSP) 회로가 제작되어 HS-OTCD 디바이스에 결합되고, 그리고 주파수의 함수로써의 손실에 대응하기 위해 과잉 공급 전압을 이용할 수 있게 된다.
과잉 피크 간 입력 전압(Vpp 입력)을 조절하는 DSP 회로의 실시 예가 도 4에 도시된다. 이 실시 예에서, 이 회로는 커패시터 C1과 병렬로 연결된 저항 R2 및 R3에 결합된 입력 저항 R1으로 구성된 패시브 RLC 구성을 포함한다. 저항 R2와 R3 사이의 접점은 인덕터(L1)에 의하여 연결되고, 가변 저항 R4와, 커플링 (DC 차단) 커패시터 CCP가 AC 접지에 연결된다. 특별히 제어된 출력 피크 간 전압 VPP출력이, 현재 실시 예에서, 발광 트랜지스터(LET)인 HS-OTCD의 베이스 영역(B)에 연결된다. 이 HS-OTCD는 본 실시 예에서, 고농도로 도핑된 베이스 영역(위 배경 기술에서 참조 된 특허 문헌에 설명된 바와 같이 제조될 수 있는)에 하나 이상의 양자 크기영역을 갖는 발광트랜지스터이다. 이 구성의 경우, 에미터 영역(E)이 접지되고, 콜렉터 영역은 단자 패드 P3 및 저항 Rc를 통해 바이어스 전압 Vdc 또는 전류 Idc에 연결된다. 또 다른 커플링(DC 블로킹) Ccp는 AC 커플링으로 접지 터미널 패드 P4에 연결된다. 동작에서, DC 전압 또는 DC 전류가 HS-OTCD를 턴온 시키기 위하여 인가된다. AC 신호(일반적으로 디지털 신호)는 디바이스의 광 출력, HU를 변조하기 위하여 패드 P1을 통해 인가된다. 일 예로서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 3옴, 35옴, 85옴, 8옴 이고, C1은 0.9 피코패럿이며, L1은 0.99 나노헨리이다. 4.25 Gbps의 신호가 회로에 인가되고, 그 결과 생성된 변조된 광 출력은, 디지털 오실로스코프에 결합되는 2.5 GHz의 대역폭 PIN-TIA/LA 광수신기를 사용하여 측정된다. 그 결과 아이(eye) 다이어그램은 4.25 Gbps에서 성공적으로 디지털 전송을 표시하였다.
도 5a는 도 4의 회로도에서 점선 직사각형 부분, 하이브리드 회로의 평면도이다. 도 5b는 5a에서 인셋(a) 부분을 확대 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 디지털 신호 프로세서 입력 회로는, 하이브리드 HS-OTCD를 형성하기 위해 HS-OTCD 함께 온칩으로 집적된다. 도 5b에서 인셋(a)는 도 4의 회로에서 HS-OTCD와 수동부품들(R1, R2, R3, L1 및 C1 등)의 레이아웃을 보여준다. 이 실시 예에서, 가변 저항 R4는 DSP 전달함수의 미세 조정 기능을 활성화하기 위해 외부에 있다. DSP 없이, 기본 2mA 미만의 전류로 바이어스 할 때, HS-OTCD는 600 메가 헤르츠 미만의 광 대역폭을 나타낸다. 그러나 DSP와 결합하면, 결과로 하이브리드 HS-OTCD는 5 GHz 이상의 광 대역폭을 나타내고, 한자릿수 이상, 10배 이상의 광 대역폭 증가를 나타낸다. 과잉 공급 전압 조정기 주파수 응답(DSP)이 도 6에 도시된다. 이 도면으로부터 DSP가, 단락 경로로 인한 손실을 상쇄하기 위해 높은 주파수에서 과잉전압을 활용되게 한다는 것을 알 수 있다.
도 7은, 주파수 종속 단락 경로 손실을 보상하기 위해, 높은 주파수에서 과잉 Vpp를 활용함에 의하여, HS-OTCD 동작 대역폭이 추가 전력 소모 없이(소비 전력은 ~7.5 mW로 고정된다), 439 메가 헤르츠에서 약 5.6 기가 헤르쯔(13 배 향상)로 증가한다는 것을 보여준다. 따라서, 대역폭 대 전력 비율은 17 mW/GHz에서 1.34 mW/GHz로 감소된다.
일반적인 상황 하에서, 어떤 목적을 위해 추가적인 외부 회로(예를 들어, DSP 회로)의 사용은 많은 시험과제를 부과할 수 있다. 첫째, 제조 변수(디바이스 사양의 허용 오차, 오프셋, 납땜접속, 수율, 등)에 의한 일정치 않음과 관련되는 커플링 복잡성 문제를 제시할 수 있다. 둘째로, DSP 및 HS-OTCD가 함께 결합되고 나면, 디바이스의 고속 성능 테스트는 한번만 할 수 있으므로, 테스트 비용을 증가시킬 수 있다. 셋째, 구성 요소 및 재고 비용을 증가시킬 수 있다. 이러한 요인들은 일반적으로 고속 광 방출기 조립체를 훨씬 더 비싸게 하는 데에 기여할 수 있다. 본원 실시 예에서, 그러나, DSP 및 HS-OTCD의 온-칩 통합 하이브리드 HS-OTCD가 제시한 바와 같은 제조 및 비용상의 문제들을 제거할 수 있다. 이러한 통합을 가능하게 하는 양태는 HBT 파운드리 호환 프로세스와 DSP 기능을 위한 구성 요소를 사용하는 것이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, DSP가 수동 디바이스들만을 이용하여 만들어질 때, 하이브리드 설계는 더욱 가능하게 된다. DC 전압 조정기는 바람직하게 하이브리드 HS-OTCD 칩에 내장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 동작 대역을 더욱 개선하기 위해 위상 효과를 이용한다. AC 시스템에서, 상대적인 위상은 안정성을 포함하는 시스템의 다양한 양태를 결정하는데 중요한 역할을 한다. 시스템의 이 위상 상태를 조작함으로써, 공진효과(중첩 파의 위상이 정확히 동일 또는 180도 될 때)를 포함한 위상 효과를 도입할 수 있다. 어떤 콤포넨트, 즉 캐패시터와 인덕터에 동일한 바이어스로 입력될 때, 자연스럽게 서로의 위상 관계가 서로 180도 (예로서, 직렬로 넣으면, 커패시터 및 인덕터의 전압 출력은 위상이 180도 벗어난다) 어긋나는 상대적인 출력을 생성한다. 일부 시스템에서, 어떤 경로에서 도착하는 신호를 지연시켜서 예를 들면 위상이 180도 어긋나게 되도록 할 수 있다. 예를 들면, 위상효과의 구현은 직렬로 된 기존 커패시터에 인덕터를 추가하는 것을 포함할 수 있다(그림 8 참조). 인덕터와 캐패시터의 크기가 동일한 경우 공진 주파수가 발생한다. 그러나, 그들의 위상이 서로 상대 위상과 180도 어긋나기 때문에, 인덕터 및 커패시터의 효과가 서로 상쇄되어 임피턴스가 최소로 되고 전류는 최대로 된다.
도 8의 예에서 인덕터 L은 0.6 나노 헨리, 2.2 옴의 저항 성분을 가지고, 캐패시터 C는 0.8 피코 패럿의 캐패시턴스를 갖는다. 이 회로는 7.257 GHz에서 공진을 일으키는 위상 효과를 이용한다. 7.257 GHz에서, 임피던스가 최소(2.2 옴)로 되고, 이 지류를 흐르는 전류는 최대로 된다. 이는 도 8의 회로의 전압 전달 함수를 보인 도 9에서 볼 수 있는데, m1 점이 7.257 GHz의 주파수에서 발생하는 최대 주파수 응답을 보여 주고 있다.
도 10에서는, 도 8에서와 같은 위상 효과를 통합하도록, 도 4의 회로의 일부를 수정한 것을 도시한다. 구체적으로는, 인덕터 L2가 커패시터 C1과 직렬로 배치된다. 이 회로의 예에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 3 옴, 38 옴, 50 옴,그리고 6 옴이고, L1는 3 옴의 저항 성분과 1.6 나노 헨리이고, L2는 2.2 옴의 저항성분을 가지고 0.6 나노 헨리이며, 및 C1은 0.8 피코 패럿이다. 또한, 커플 링 컨덴서 C2가 17.2 피코 패럿이다.
도 11은 7.257 GHz의 (참조 그림 9)에서 공진 효과가 5.6 GHz의에서 6.5 GHz로 동작 대역폭이 향상된 것을 보여준다. 구체적으로, 도 11에 포인트 m1이 주파수 1.006 GHz, 광출력 응답 -20.33 dB의 위치에 있고, 포인트 m2가 -23.33 dB(즉, 3dB 다운)의 광 출력 응답과 주파수 6.523 GHz에 있다. 본 실시 예의 위상 효과 향상된 하이브리드 HS-OTCD의 오픈 아이 다이어그램은 10 Gbps에서 성공적인 작동을 가리킨다.
본 발명의 추가 실시 예에서, 입력 인터페이스 회로의 전달 함수가 광 링크의 전부 또는 일부의 주파수 의존 특성을 고려한다. 도 12는 디지털 전송 링크를 도시한 것인데 이 링크는, 시리얼라이저(직렬화기: 전기 디지털 신호 송신기)(10), 송신기 서브 시스템 전송 선로(15), 전송할 광신호를 발생하는 고속 광 경사 전하 디바이스(HS-OTCD)(20), 광섬유 광도파로(50), 광전리시버(60), 수신기 서브시스템 전송라인(75), 그리고 디시리얼라이저(병렬화기, 전기디지털신호 수신디바이스)(90)를 포함한다. 링크 요소들에 대한 전달 함수는, 주파수 도메인에서, 상기 링크 컴포넌트들 위에 일반적인 형태로 스케치 되어있다.
이러한 전달 함수는 다음과 같다:
H(ω)a = 시리얼라이저 전달함수
H(ω)b = 송신기 전송 선로 전달함수
H(ω)c = 고속 광 경사 전하 디바이스의 전달함수
H(ω)d = 광섬유 광토파로 전달 함수
H(ω)e = 광전수신기 전달함수
H(ω)f = 수신기 전송라인 전달함수
H(ω)g = 전체 링크 전달함수
H(ω)g = [H(ω)a][H(ω)b][H(ω)c][H(ω)d][H(ω)e][H(ω)f]
전체 링크 전달 함수 H(ω)g는 입력으로부터 수신기 디시리얼라이저(병렬화기)(90)까지의 링크 전달 함수이다.
이 실시 예의 형태에 따라서, 하이브리드 HS-OTCD는 전달함수 H(ω)h와 S-파라메터 특성을 가진 입력 인터페이스 회로를 통합한다. 여기서 이 인터페이스 회로의 전달함수는 H(ω)g의 역전달함수에 비례한다 [즉 H(ω)h ∝ 1/H(ω)g]. HS-OTCD의 전달 함수 H(ω)c와 결합될 때, 이것은 최대 가능한 3dB 주파수 등급에서 적어도 절반의 데이터 레이트에서의 3dB 주파수 대역폭을 가지는, 새로운 전체 링크 전달 함수 H(ω)gy가 된다. 이것은 출력포드(2)에서, 입력 포인트(1)에서의 디지털 신호의 실질적인 복제를 제공한다. 이것은 도 13에 도시되어 있는데, HS-OTCD를 제외한 모든 구성 요소들은 도 12의 요소들에 대응하고, 그리고 참조 번호도 같다. 도 13에서는 HS-OTCD가, 설명한 바와 같이, 하이브리드 HS-OTCD로 되었고, 도면 부호 20' 로 표시되어 있다. 위에서 가리킨 바와 같이, 하이브리드 HS-OTCD 전달 함수 H(ω)gy = [H(ω)c][H(ω)h]이고, 여기서 H(ω)h ∝ 1/H(ω)g 이다.
그래서, 전체 링크 전달 함수 Η(ω)gy 는:
Η(ω)gy = [H(ω)a][H(ω)b][H(ω)hy][H(ω)d][H(ω)e][H(ω)f] 이다.
링크 요소들에 대한 전달 함수는, 주파수 도메인에서, 연결 컴포넌트들 위에 (일반적인 형태로) 스케치 되어 있다. 만일 전체 링크의 일부의 전달 특성을 사용할 수 없거나, 또는 다른 또는 가변 파라미터에 종속될 경우에, 전체 링크의 알려진 또는 원하는 구성 요소들을 계산한 역 전달 함수를 가지도록 하이브리드 HS-OTCD를 설계할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (28)

  1. 전기 통전 신호에 응답하여 광 신호를 생성하기 위한 하이브리드 회로로서:
    전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 가지고, 입력 주파수의 함수인 광 출력 응답을 가지는, 경사 전하 발광 디바이스와;
    상기 디바이스의 전기 입력 포트와 결합하고, 상기 디바이스의 광 출력 응답의 역수에 실질적으로 비례하는 전달 함수를 가지는 입력 인터페이스 회로를 포함하고;
    상기 입력 인터페이스 회로에 상기 전기 통전 신호의 인가는, 상기 디바이스의 광 출력 포트로부터 광신호를 생성하도록 동작하는 하이브리드 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로는 RLC 회로를 포함하는 것인 하이브리드 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로는 패시브 RLC 회로를 포함하는 것인 하이브리드 회로.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 RLC 회로는 주파수 대비 진폭을 증가시키는 영역에 의해 특징지어진 전달함수를 가지는 것인 하이브리드 회로.
  5. 청구항 1에 있어서,
    집적 회로 매체를 추가로 포함하고, 상기 경사 전하 발광 디바이스와 상기 입력 인터페이스 회로가 상기 매체 상에 배치되는 것인 하이브리드 회로.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로는 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것인 하이브리드 회로.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사 전하 발광 디바이스가 경사 전하 발광 다이오드를 포함하는 것인 하이브리드 회로.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사 전하 발광 디바이스는 제 2 전기 입력 포트를 갖는 발광 트랜지스터를 포함하는 것인 하이브리드 회로.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사 전하 발광 디바이스는 제 2 전기 입력 포트를 갖는 트랜지스터 레이저를 포함하는 것인 하이브리드 회로.
  10. 전기 통전 신호에 응답하여 광 신호를 생성하기 위한 하이브리드 집적 회로로서:
    집적 회로 매체;
    상기 매체 상에 배치되고, 전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 갖는 경사 전하 발광 디바이스;
    상기 매체 상에 배치되고, 상기 경사 전하 발광 디바이스의 광 응답 특성에 관련된 전달 함수를 가지는 입력 인터페이스 회로를 포함하고,
    상기 입력 인터페이스 회로에 상기 전기 통전 신호의 인가로, 상기 디바이스의 광 출력 포트로부터 광신호를 생성하도록 작동되는 것인 하이브리드 집적 회로.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로는 패시브 RLC 회로를 포함하는 것인 하이브리드 직접 회로.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 RLC 회로는 주파수 대비 진폭을 증가시키는 영역에 의해 특징지어진 전달함수를 가지는 것인 하이브리드 직접 회로.
  13. 전기 통전 신호에 응답하여 광신호를 생성하는 방법으로서:
    전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 갖는 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계;
    입력 주파수의 함수로서 상기 디바이스의 광 출력 응답을 결정하는 단계;
    상기 전기 입력 포트에 결합되고, 상기 결정된 응답에 반비례하는 전달 함수를 가지는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계;
    출력 광신호를 생성하기 위해, 상기 입력 인터페이스 회로를 통하여 상기 디바이스에 상기 전기 통전 신호를 인가하는 단계를 포함하는 광신호 생성 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계는, RLC 회로를 제공하는 단계를 포함하는 것인 광신호 생성 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 전기 통전 신호에 위상 시프트를 구현하도록 동작하는 직렬 LC 분기를 가지는 상기 RLC 회로를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 광신호 생성 방법.
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 전기 통전 신호가 피크 간 진폭의 과잉 입력 전압을 갖는 AC 신호를 포함하고, 상기 입력 인터페이스 회로가 상기 과잉 입력 전압의 상당 부분을 사용하도록 동작하는 것인 광신호 생성 방법.
  17. 전기 통전 신호에 응답하여 광신호를 생성하는 방법으로서:
    전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 가지고, 입력 주파수의 함수인 광 출력 응답을 가지는, 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계;
    상기 디바이스의 광 출력 응답의 역수에 실질적으로 비례하는 전달 함수를 가지고, 상기 디바이스의 전기 입력 포트와 결합 된 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계;
    상기 디바이스의 광 출력 포트에서 광신호를 생성하기 위해 상기 입력 인터페이스 회로에 상기 전기 통전 신호를 인가하는 단계를 포함하는 광신호 생성 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계는, RLC 회로를 제공하는 단계를 포함하는 것인 광신호 생성 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 RLC 회로를 제공하는 단계는, 주파수 대비 진폭을 증가시키는 영역에 의해 특징지어진 전달 함수를 갖는 RLC 회로를 제공하는 단계를 포함하는 광신호 생성 방법.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전기 통전 신호는, 피크 간 진폭의 과잉 입력 전압을 가지는 AC 신호를 포함하고, 상기 입력 인터페이스 회로는 상기 과잉 입력 전압의 상당 부분을 사용하도록 동작하는 것인 광신호 생성 방법.
  21. 청구항 17에 있어서,
    상기 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계는, 제 2 전기 입력 포트를 갖는 발광 트랜지스터를 제공하는 단계를 포함하는 광신호 생성 방법.
  22. 전기 통전 신호에 응답하여 향상된 전력 효율 및 대역폭으로 광신호를 생성하는 방법으로서;
    전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 가지는 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계, 상기 디바이스는 재결합 전류가 디바이스의 활성 영역을 우회하도록 하는 주파수 의존형 단축 경로를 가지고, 그 결과로 입력 주파수의 함수인 광출력 응답을 얻는 것이고;
    상기 디바이스의 광 출력 응답의 역수에 실질적으로 비례하는 전달함수를 가지고, 상기 디바이스의 전기 입력 포트와 결합하는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계;
    상기 디바이스의 광 출력 포트에서 광신호를 생성하기 위하여 상기 입력 인터페이스 회로에 상기 전기 통전 신호를 인가하는 단계를 포함하는 광신호 생성 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 전기 통전 신호는, 피크 간 진폭의 과잉 입력 전압을 가지는 AC 신호를 포함하고, 상기 입력 인터페이스 회로는 상기 과잉 입력 전압의 상당 부분을 사용하도록 동작하는 것인 광신호 생성 방법.
  24. 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 고 대역폭의 통신 링크(회선)를 구축하는 방법으로서:
    상기 제 1 위치에서, 통신할 데이터를 대표하는 전기 통전 신호를 제공하는 단계;
    적어도 하나의 전기 입력 포트 및 광 출력 포트를 갖는 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계;
    상기 경사 전하 발광 디바이스의 광 출력 포트를 광 도파로에 결합하는 단계;
    상기 제 2 위치에서, 상기 광 도파로에 결합된 광검출기를 포함하는 수신기 회로를 제공하는 단계;
    상기 경사 전하 발광 디바이스, 상기 광 도파로, 및 상기 수신기 회로 각각은 주파수의 함수로서 고유의 전달 함수를 가지고, 그리고
    상기 경사 전하 발광 디바이스, 적어도 하나의 상기 광 도파로, 및 상기 수신기 회로의 전달함수들의 곱을 사용하여 결정되는 주파수 의존 전달 함수를 가지고, 상기 전기 통전 신호를 상기 경사 전하 발광 디바이스에 결합하는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계는,
    서브시스템의 주파수 특성을 구하기 위하여, 주파수 함수로서 상기 경사 전하 발광 디바이스, 상기 광 도파로, 및 상기 수신기 회로의 전달함수들의 곱을 산출하는 단계와,
    일부 주파수 스펙트럼에 대하여, 상기 서브시스템의 주파수 특성에 실질적으로 반비례하는 상기 입력 인터페이스 회로의 주파수 의존 전달함수를 산출하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 경사 전하 발광 디바이스를 제공하는 단계는, 그 광 출력 포트에서 자연 광 방출을 일으키는 디바이스를 제공하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  27. 청구항 24에 있어서,
    상기 전기 통전 신호를 제공하는 단계는, 주파수의 함수로서 고유의 전달 함수를 갖는 전송 선로를 통해 상기 전기 통전 신호를 송신하는 송신기를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 전기 통전 신호를 상기 경사 전하 발광 디바이스에 결합하는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계는, 상기 전송 선로, 상기 경사 전하 발광 디바이스, 상기 광 도파로, 및 상기 수신기 회로의 전달 함수들의 곱을 사용하여 결정되는 주파수 의존 전달 함수를 가지는 상기 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  28. 청구항 24에 있어서,
    광검출기를 포함하는 수신기 회로를 제공하는 단계는, 주파수 함수로서 고유의 전달 함수를 갖는 추가 전송선로를 통해 상기 수신기 회로의 출력을 수신하는 직병렬 변환기를 제공하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 전기 통전 신호를 상기 경사 전하 발광 디바이스에 결합하는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계는, 상기 경사 전하 발광 디바이스, 상기 광 도파로, 상기 수신기 회로, 및 상기 추가 전송선로의 전달 함수들의 곱을 사용하여 결정되는 주파수 의존 전달 함수를 가지는 입력 인터페이스 회로를 제공하는 단계를 포함하는 것인 방법.
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