KR20140075821A - 파장 가변형 광 송신기 - Google Patents

파장 가변형 광 송신기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장 가변형 광 송신기에 대하여 개시된다. 광 송신기는, 입력 포트로 입력광을 입력하고 제1 출력 포트로 입력광을 출력하는 제1 도파로, 제1 도파로에 인접하게 배치되고 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기, 그리고 공진형 변조기를 사이에 두고 제1 도파로와 평행하게 배치되고 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 도파로를 포함한다. 공진형 변조기는 제1 도파로와 제2 도파로 사이에 배치되는 원형의 링 모양의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기, 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극, 그리고 실리콘 공진기의 외주면 일부에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 가변된다.

Description

파장 가변형 광 송신기{Wavwlength tunable optical transmitter}
본 발명은 광 집적 회로에 관한 것으로, 특히 파장 가변형 광 송신기 및 이를 포함하는 광 통신 시스템에 관한 것이다.
데이터 전송량을 지수적으로 증가시키기 위한 방법으로써, 광 통신 연구 및 개발이 적극적으로 추구되고 있다. 광 통신은 광 섬유 케이블을 통해 정보를 전송하는 광 전송 장치를 이용하고, 주로 장거리 통신망에 사용되고 있다. 또한, 전자기기의 동작 속도와 데이터량이 급격히 증가하면서 보드-투-보드, 칩-투-칩 등과 같이 짧은 거리의 통신망에도 광 통신 시스템이 채용되고 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 파장 가변형 광 송신기와 이를 포함하는 광 통신 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일면에 따른 광 송신기는, 입력 포트로 입력광을 입력하고 제1 출력 포트로 입력광을 출력하는 제1 도파로, 제1 도파로에 인접하게 배치되고 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기, 그리고 공진형 변조기를 사이에 두고 제1 도파로와 평행하게 배치되고 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 도파로를 포함한다. 공진형 변조기는 제1 도파로와 제2 도파로 사이에 배치되는 원형의 링 모양의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기, 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극, 그리고 실리콘 공진기의 외주면 일부에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 가변된다.
본 발명의 실시예들에 따라, 공진형 변조기는 벌크 실리콘 기판에 원형의 링 모양으로 형성된 트랜치 내부를 매립한 절연막 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 실리콘 공진기는 링 모양의 가운데가 볼록한 철부 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 제1 전극은 P형의 고농도 도핑된 실리콘막으로 형성되고, 제2 전극은 N형의 고농도 도핑된 실리콘막으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 실리콘 공진기는 곡률 반경이 1~100um 정도로 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 공진형 변조기의 밑면의 높이는 벌크 실리콘 기판의 표면 높이와 동일하게 형성되거나, 벌크 실리콘 기판의 표면 높이 보다 1um 정도 높거나 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 제1 및 제2 도파로들은 선형으로 형성되고, 실리콘 공진기와의 이격 거리는 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광 송신기는 제2 도파로의 제2 출력 포트에 연결되고, 제2 출력 포트의 출력광을 감지하고, 출력광의 세기가 소정의 임계치 이상인지 여부를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광 송신기는 제1 도파로의 제1 출력 포트에 연결되고, 제1 출력 포트의 출력광을 감지하고, 출력광의 세기가 소정의 임계치 이하인지 여부를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광 송신기는 제1 및 제2 전극들에 연결되고, DC 바이어스 전류를 제공하고, 전송 데이터 신호에 따라 제1 및 제2 전극들을 구동하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일면에 따른 광 송신기는 입력 포트로 입력광을 입력하고, 제1 출력 포트로 입력광을 출력하는 제1 선형 도파로, 제1 선형 도파로에 인접하게 배치되고 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기, 공진형 변조기를 사이에 두고 제1 도파로와 평행하게 배치되고 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 선형 도파로를 포함한다. 공진형 변조기는 제1 도파로와 제2 도파로 사이에 배치되는 레이스트랙형의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기, 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극, 그리고 실리콘 공진기의 외주면에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 가변된다.
본 발명의 실시예들에 따라, 공진형 변조기는 벌크 실리콘 기판에 레이스트랙형의 링 모양으로 형성된 트랜치 내부를 매립한 절연막 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 제2 전극은 실리콘 공진기의 외주면 일부에 형성되어 실리콘 공진기와 커플링되거나, 실리콘 공진기의 외주면 전체에 형성되어 실리콘 공진기와 커플링될 수 있다.
상술한 본 발명의 광 송신기는 제1 전극과 제2 전극에 주입되는 DC 바이어스 전류에 의해 공진형 변조기의 공진 파장을 가변시킬 수 있으므로, 종래의 히터 소자를 필요로 하지 않는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광 송신기를 포함하는 광 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 공진형 변조기의 A-A 방향 단면도를 설명하는 제1 예의 도면이다.
도 4는 도 2의 공진형 변조기의 A-A 방향 단면도를 설명하는 제2 예의 도면이다.
도 5는 도 2의 공진형 변조기의 DC 바이어스 전류에 따라 가변되는 공진 파장 특성을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 송신기를 포함하는 메모리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 12 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광 송신기를 포함하는 데이터 처리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 13은 발명의 다양한 실시예들에 따른 광 송신기를 포함하는 서버 시스템을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
개별(discrete) 소자 형태의 광 소자는 PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에 조립되었다. 이러한 방식은 마치 집적 회로 발명 이전의 전기 소자와 마찬가지로 대량 생산에 의한 가격 절감의 효과를 누리는데 불리하였다. 이에 따라, 전기 집적 회로와 비슷한 광 집적 회로를 구현하기 위한 노력이 진행되고 있다.
광 집적 회로는 다양한 기능의 광과 전기 소자를 단일 기판에 집적하여 소형화한 소자이다. 광 집적 회로를 구성하는 광 소자들은 크게 능동 소자와 수동 소자로 구분할 수 있다. 능동 소자는 전력이 공급되는 소자로서, 광원, 변조기, 수신기 등이 있다. 수동 소자는 전력이 공급되지 않는 소자로서, 도파로, 커플러, 필터, 다중화기 등이 있다. 수동 소자들은 실리콘 기판 상에 구현되어 뛰어난 성능을 얻을 수 있다. 능동 소자들은 3-5족 반도체 기판 상에 주로 구현된다. 또한, 능동 소자들을 실리콘 기판 상에도 구현하기 위한 노력을 기울이고 있으며, 40Gbps로 고속 동작하는 실리콘 변조기가 구현된 바 있다.
대용량 광 통신망은 여러 파장의 빛을 다중화하여 전송한 다음, 수신단에서 각 파장을 역으로 분리해 내는 파장 분할 다중 방식을 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광 송신기를 포함하는 광 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 광 통신 시스템(100)은 광원들(110), 광 송신기들(120), 파장 다중화기(130), 광채널(140), 파장 역다중화기(150), 그리고 광 수신기들(160)을 포함한다.
광원들(110)로는 다파장 광원인 분산형 피이드백 레이저 다이오드(Distributed Feed-Back Laser Diode) 또는 패브리 페롯 레이저 다이오드(Fabry Perot Laser Diode)를 사용할 수 있다. 또한, 자연 방출광(Amplified Spontaneous Emission)을 광원(110)으로 사용할 수 있다. 광원들(110) 각각에서 출력되는 광 신호들은 광 송신기들(120)로 전달된다.
광 송신기들 각각(120)은 해당되는 광원(110)에서 출력되는 광 신호를 수신하고, 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광 신호의 파장(λ)을 변조할 수 있다. 해당되는 광원(110)과 광 송신기들(120) 각각은 서로 다른 파장(λ1, …, λn)의 광 신호를 출력할 수 있다.
파장 다중화기(130)는 광 송신기들(120)로부터 전송되는 서로 다른 파장(λ1, …, λn)의 광 신호들을 통과시킬 수 있다. 파장 다중화기(130)는 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating)를 이용할 수 있다. 파장 다중화기(130)는 입사되는 광 신호들을 배열 도파로 구조체의 각 배열 도파로들로 분배시킬 수 있다. 배열 도파로 구조체는 실리콘 등으로 이루어진 기판 상에 석영계 유리로 형성된 도파관 구조를 가질 수 있다. 파장 다중화기(130)를 통과한 광 신호들은 광 채널(140)로 전달될 수 있다.
광 채널(140)은 집적화된 평면 도파로, 광 도파관 또는 광 섬유를 사용하여 광 신호들을 전송할 수 있다. 파장 분할 다중 방식(Wave Division Multiplexing; 이하 "WDM"이라 칭한다)의 광 신호들은 광 섬유가 제공하는 넓은 대역폭을 효과적으로 이용할 수 있다. WDM 방식은, 파장 분할 수에 따라 신호 전송이 가능하기 때문에, 시분할 다중(Time Division Multiplexing: TDM) 방식보다 대량의 신호를 전송할 수 있다.
광 채널(140)은 분산이 큰 광 섬유를 사용함으로써 워크 오프 길이(walk-off length)를 짧게 하여 채널 사이의 간섭(interaction)을 줄일 수 있다. 광 채널(140)은 유효 면적이 넓은 광 섬유(large effective core area fiber)를 사용하여 비선형 계수를 줄일 수 있다. 또한, 광 채널(140)은 광 섬유에 인가되는 광 세기를 가능한 범위 안에서 가장 낮은 값으로 설정함으로써, 광 세기에 의한 비선형을 줄일 수 있다.
파장 역다중화기(150)는 광 채널(140)을 통해 전송되는 WDM 방식의 광 신호를 수신하여 각 파장별로 분리할 수 있다. 파장 역다중화기(150)는 AWG를 이용할 수 있다. 파장 역다중화기(150)를 통과한 광 신호는 광 수신기들(160)로 전달될 수 있다. 광 수신기들(160)은 파장 분리된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 원래의 전송 데이터로 변환할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광 송신기(121)는, 예로서 도 1의 광원(LD1)과 파장 다중화기(130) 사이에 배치되는 광 송신기(TX1)을 보여준다. 광 송신기(121)는 제1 및 제2 선형 도파로들(201, 203)과 원형 공진기(205)를 포함한다. 제1 및 제2 선형 도파로들(201, 203)은 원형 공진기(205)를 사이에 두고, 원형 공진기(205)의 외주 면에 인접하여 평행하게 배치된다. 원형 공진기(205)는 제1 및 제2 선형 도파로들(201, 203)과 커플링된다. 제1 선형 도파로(201)는 입력 포트(IN)와 제1 출력 포트(OUT1)를 포함하고, 제2 선형 도파로(203)는 제2 출력 포트(OUT2)를 포함한다. 제1 및 제2 선형 도파로들(201, 203)은 100~1000nm 정도의 폭과 두께를 갖도록 설계될 수 있다.
입력 포트(IN)는 광원(LD1, 도 1)에서 출력되는 광 신호를 입력한다. 제1 출력 포트(OUT1)는 입력 포트(IN)로 입력되는 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 공진 파장이 일치하지 않을 경우, 입력광을 출력한다. 제2 출력 포트(OUT2)는 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 공진 파장이 일치하는 경우, 입력광을 출력한다.
입력광의 파장이 공진 파장에 근접하는 경우, 제1 및 제2 출력 포트들(OUT1, OUT2)로 입력광이 분할되어 출력될 수 있다. 예컨대, 실리콘 공진기의 경우, 온도 변화에 따라 공진기를 구성하는 실리콘 도파로의 굴절율이 미세하게 변하는 경우, 공진 파장이 변할 수 있다. 또한, 제조 공정 과정에서 실리콘 도파로의 디멘젼(dimension)이 미세하게 달라지는 경우, 공진 파장이 설계된 파장과 달라질 수 있다.
실리콘 변조기는 일정한 세기의 입력광을 입력받아 변조된 광을 출력하는데, 저가의 입력광 광원을 사용할 경우, 입력광의 파장은 고정된다. 온도 변화 또는 공정 산포 등에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 변할 경우, 공진 파장을 조정하여 고정된 입력광의 파장과 일치시킬 수 있어야 한다. 이러한 파장 조정을 위하여 실리콘 공진기 근처에 별도의 히터(heater)를 장착해야 한다. 또한 히터의 효율을 높이기 위하여, 히터를 실리콘 공진기 가까이에 배치해야 한다. 이러한 히터의 배치는 소자의 구조와 공정이 복잡해지는 문제점을 피할 수 없다. 따라서, 히터가 필요없는 실리콘 공진기가 요구되고 있다.
원형 공진기(205)는 원형의 링 모양으로 형성된 실리콘 공진기이다. 원형 공진기(205)의 내주면에 제1 전극(204)이 배치되고, 그 외주면에 제2 전극(206)이 배치된다. 원형 공진기(205)의 곡률 반경은 1~100um 정도로 설계될 수 있다. 제1 전극(204)은 원형 공진기(205)의 내주면 전체에 인접하게 원형으로 배치된다. 제1 전극(204)과 원형 공진기(205) 사이의 이격 거리는 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다. 제2 전극(206)은 제1 선형 도파로(201)과 제2 선형 도파로(203) 사이의 원형 공진기(205) 외주면 일부에 인접하게 배치된다. 제2 전극(206)과 원형 공진기(205) 사이의 이격 거리도 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다.
제1 전극(204)과 제2 전극(206)은 입력광의 위상을 변조하는 위상 쉬프터(phase shifter)를 구성한다. 원형 공진기(205)는 입력광의 위상 변조를 세기 변조로 변환한다. 위상 쉬프터인 제1 및 제2 전극들(204, 206)과 원형 공진기(205)는 공진형 변조기(207)를 구성한다. 공진형 변조기(207)은 반도체 기판 내 절연막으로 매립된 원형의 링 모양의 트랜치(304) 상에 형성되는 실리콘 변조기이다. 제1 및 제2 전극들(204, 206)은 도전 라인들(211, 212, 213)을 통하여 구동부(210)와 연결된다.
구동부(210)는 전송 데이터 신호에 따라 제1 전극(204)과 제2 전극(206)을 구동할 수 있다. 예컨대, 전송 데이터 신호가 접지 전압 레벨을 갖는 로직 로우 레벨인 경우, 제1 전극(204)과 제2 전극(206) 사이에는 전압 레벨 차이가 없다. 전송 데이터 신호가 소정의 전압 레벨을 갖는 로직 하이 레벨인 경우, 제1 전극(204)과 제2 전극(206)에는 소정의 전압 레벨 차이가 있다.
원형 공진기(205)에서 출력되는 광 신호는, 로직 로우 레벨 또는 로직 하이 레벨의 전송 데이터 신호에 따른 제1 및 제2 전극들(204, 206) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다. 두 전극들(204, 206) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우 레벨의 제1 전송 데이터 신호가 인가되면, 원형 공진기(205)는 공진 파장으로 공진되고, 원형 공진기(205)의 출력광 신호의 세기는 최대화된다. 두 전극들(204, 206) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이 레벨의 전송 데이터 신호가 인가되면, 원형 공진기(205)는 공진 파장에서 시프트된 파장으로 공진되고, 원형 공진기(205)의 출력광 신호의 세기는 최소화된다. 전송 데이터 신호에 따라 변조되는 원형 공진기(205)의 출력광 신호는 제2 선형 도파로(203)를 통하여 파장 다중화기(130, 도 1)로 전달될 수 있다.
또한, 구동부(210)는 제1 및 제2 전극들(204, 206)에 DC 바이어스 전류를 주입한다. 제1 및 제2 전극들(204, 206)에 주입되는 DC 바이어스 전류에 따라 원형 공진기(205)의 공진 파장이 변할 수 있다. 이는 DC 바이어스 전류를 조절함으로써 입력광의 고정된 파장에 공진 파장을 맞출 수 있음을 의미한다.
제2 선형 도파로(203)의 제2 출력 포트(OUT2)에는 모니터링부(220)가 연결될 수 있다. 모니터링부(220)는 제2 출력 포트(OUT2)의 출력광을 감지하고, 감지된 출력광의 세기가 소정의 임계치 이상인지 여부를 모니터링한다. 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 파장이 일치하는 경우, 제2 출력 포트(OUT2)의 출력광 세기가 최대가 되고, 일치하지 않은 경우, 출력광의 세기가 감소한다. 모니터링부(220)는 출력광의 세기가 최대가 되도록 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 제어할 수 있다. 즉, 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 증가 또는 감소시켜, 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 파장을 일치시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 공진형 변조기의 A-A 방향 단면도를 설명하는 제1 예의 도면이다.
도 3을 참조하면, 공진형 변조기(207)는 반도체 기판(302)에 형성된 트랜치(304) 내부를 매립한 절연막(306) 상에 형성된다. 반도체 기판(302)으로는 벌크 실리콘 기판이 사용되고, 절연막(306)은 열 전도율이 낮은 물질로 형성되고 예컨대, 실리콘 산화막일 수 있다. 공진형 변조기(207)의 제1 전극(204), 원형 공진기(205) 그리고 제2 전극(206)은 벌크 실리콘 기판(302)의 표면 높이 상에 형성된다.
본 실시예서는 공진 변조기(207)의 밑면의 높이가 벌크 실리콘 기판(302)의 표면 높이와 같은 구조에 대하여 설명하고 있으나, 공진 변조기(207)의 밑면의 높이가 벌크 실리콘 기판(302)의 표면 높이 보다 높게 형성될 수도 있다.
제1 전극(204)는 제1 도전형으로 고농도 도핑된 실리콘막으로 형성되고, 제2 전극(206)은 제2 도전형으로 고농도 도핑된 실리콘막으로 형성된다. 제1 도전형은 P형이고, 제2 도전형은 N형이다. 제1 및 제2 전극들(204, 206)은 하부 절연막(306) 클래딩(cladding) 위에 형성된 립(Rib) 도파로 구조의 슬랩(Slab) 부분을 이룬다.
원형 공진기(205)는 결정화된 실리콘막으로 형성되고, 가운데가 볼록한 철부(
Figure pat00001
)모양으로 형성된다. 결정화된 실리콘막은 제1 도전형 또는 제2 도전형으로 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있다. P+ 도핑된 실리콘막의 제1 전극(204)은 도전 라인(211)과 접속하고, N+ 도핑된 실리콘막의 제2 전극(206)은 도전 라인(213)과 접속한다.
도 4는 도 2의 공진형 변조기의 A-A 방향 단면도를 설명하는 제2 예의 도면이다.
도 4를 참조하면, 공진형 변조기(207)의 밑면의 높이가 벌크 실리콘 기판(302)의 표면 높이 보다 낮게 형성되어 있다. 예컨대, 공진형 변조기(207)의 밑면의 높이는 벌크 실리콘 기판(302)의 표면 높이 보다 1um 정도 낮을 수 있다. 도 3 및 도 4에서 보여주듯이, 공진형 변조기(207)의 밑면의 높이는 벌크 실리콘 기판(302)의 표면 높이 보다 ±1um 이내로 형성될 수 있다.
공진형 변조기(207)의 제1 전극(204), 원형 공진기(205) 그리고 제2 전극(206)은 PIN 구조를 이룬다. 벌크 실리콘 기판(302) 상에 구현된 PIN 구조는 순방향 바이어스되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 강한 열광학(thermo-optic) 특성을 나타낸다. 즉, 제1 전극(204)과 제2 전극(206) 사이의 DC 바이어스 전류의 증가에 따라 공진 파장이 길어지는 특성을 보인다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 광 송신기(122)는, 도 2의 광 송신기(121)와 거의 동일하다. 다만, 모니터링부(320)가 제1 출력 포트(OU1)에 연결된다는 점에서 차이가 있다. 광 송신기(122)의 구성 요소들은 도 2의 광 송신기(121) 내 동일한 참조 부호를 갖는 구성 요소들과 동일하다. 설명의 중복을 피하기 위하여, 동일한 구성 요소들에 대한 설명은 생략된다.
제1 선형 도파로(201)의 제1 출력 포트(OUT1)는 입력 포트(IN)로 입력되는 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 공진 파장이 일치하지 않을 경우, 입력광을 출력한다. 즉, 제1 출력 포트(OUT1)는 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 공진 파장이 일치하지 않을 때 출력광의 세기가 증가하고, 일치할 때 출력광의 세기가 감소하여 최소가 된다.
모니터링부(320)는 제1 출력 포트(OUT1)의 출력광의 세기가 최소가 되도록 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 제어할 수 있다. 즉, 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 증가 또는 감소시켜, 입력광의 파장과 원형 공진기(205)의 파장을 일치시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 광 송신기(123)는 도 2의 광 송신기(121)와 비교하여, 레이스트랙(racetrack)형 공진기(205A)와 제1 전극(204A) 구조를 갖는다는 점에서 차이가 있다. 광 송신기(123)의 구성 요소들은 도 2의 광 송신기(121) 내 동일한 참조 부호를 갖는 구성 요소들과 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
레이스트랙형 공진기(205A)는 실리콘 공진기로서, 그 내주면에 제1 전극(204A)이 배치되고, 그 외주면에 제2 전극(206)이 배치된다. 레이스트랙형 공진기(205A)의 곡률 반경은 1~100um 정도로 설계될 수 있다. 제1 전극(204A)은 레이스트랙형 공진기(205A)의 내주면 전체에 인접하게 레이스트랙형으로 배치된다. 제1 전극(204A)과 레이스트랙형 공진기(205A) 사이의 이격 거리는 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다. 제2 전극(206)은 레이스트랙형 공진기(205A)와 제1 및 제2 선형 도파로들(201, 203)과 평행하게 배치되어 커플링되는 영역(C1, C2)을 제외한 영역의 레이스트랙형 공진기(205A) 외주면 일부에 인접하게 배치된다. 제2 전극(206)과 레이스트랙형 공진기(205A) 사이의 이격 거리도 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다.
제1 전극(204A), 레이스트랙형 공진기(205A) 그리고 제2 전극(206)으로 구성되는 PIN 구조의 공진형 변조기(207A)는 구동부(210)의 DC 바이어스 전류에 따라 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 가변시킬 수 있다. 즉, 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 가변시켜 입력광의 파장과 일치시킬 수 있다. 구동부(210)는 전송 데이터 신호에 따라 제1 전극(204A)과 제2 전극(206)을 구동할 수 있다.
레이스트랙형 공진기(205A)에서 출력되는 광 신호는, 로직 로우 레벨 또는 로직 하이 레벨의 전송 데이터 신호에 따른 제1 및 제2 전극들(204A, 206) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다. 두 전극들(204A, 206) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우 레벨의 제1 전송 데이터 신호가 인가되면, 레이스트랙형 공진기(205A)는 공진 파장으로 공진되고, 레이스트랙형 공진기(205A)의 출력광 신호의 세기는 최대화된다. 두 전극들(204A, 206) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이 레벨의 전송 데이터 신호가 인가되면, 레이스트랙형 공진기(205A)는 공진 파장에서 시프트된 파장으로 공진되고, 레이스트랙형 공진기(205A)의 출력광 신호의 세기는 최소화된다. 전송 데이터 신호에 따라 변조되는 레이스트랙형 공진기(205A)의 출력광 신호는 제2 선형 도파로(203)를 통하여 파장 다중화기(130, 도 1)로 전달될 수 있다.
모니터링부(220)는 제2 선형 도파로(203)의 제2 출력 포트(OUT2)의 출력광을 감지하고, 감지된 출력광의 세기가 소정의 임계치 이상인지 여부를 모니터링한다. 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장이 일치하는 경우, 제2 출력 포트(OUT2)의 출력광 세기가 최대가 되고, 일치하지 않은 경우, 출력광의 세기가 감소한다. 모니터링부(220)는 출력광의 세기가 최대가 되도록 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 제어할 수 있다. 즉, 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 증가 또는 감소시켜, 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 일치시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 광 송신기(124)는 도 7의 광 송신기(123)과 비교하여, 모니터링부(320)가 제1 선형 도파로(201)의 제1 출력 포트(OU1)에 연결된다는 점에서 차이가 있다. 광 송신기(124)의 나머지 구성 요소들은 도 7의 광 송신기(123) 내 동일한 참조 부호를 갖는 구성 요소와 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
제1 선형 도파로(201)의 제1 출력 포트(OUT1)는 입력 포트(IN)로 입력되는 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 공진 파장이 일치하지 않을 경우, 입력광을 출력한다. 즉, 제1 출력 포트(OUT1)는 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 공진 파장이 일치하지 않을 때 출력광의 세기가 증가하고, 일치할 때 출력광의 세기가 감소하여 최소가 된다.
모니터링부(320)는 제1 출력 포트(OUT1)의 출력광의 세기가 최소가 되도록 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 제어할 수 있다. 즉, 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 증가 또는 감소시켜, 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 일치시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 광 송신기(125)는, 도 7의 광 송신기(123)와 비교하여, 제2 전극(206A)도 레이스트랙형 구조로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 광 송신기(125)의 나머지 구성 요소들은 도 7의 광 송신기(123)의 구성 요소들과 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
레이스트랙형 공진기(205A)는 그 내주면에 제1 전극(204A)이 배치되고, 그 외주면에 제2 전극(206A)이 배치된다. 레이스트랙형 공진기(205A)의 곡률 반경은 1~100um 정도로 설계될 수 있다. 제1 전극(204A)은 레이스트랙형 공진기(205A)의 내주면 전체에 인접하게 레이스트랙형으로 배치된다. 제1 전극(204A)과 레이스트랙형 공진기(205A) 사이의 이격 거리는 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다. 제2 전극(206A)은 레이스트랙형 공진기(205A) 외주면 전체에 인접하게 배치된다. 제2 전극(206A)과 레이스트랙형 공진기(205A) 사이의 이격 거리도 100~1000nm 정도로 설계될 수 있다.
제1 전극(204A), 레이스트랙형 공진기(205A) 그리고 제2 전극(206A)으로 구성되는 PIN 구조의 공진형 변조기(207B)는 구동부(210)의 DC 바이어스 전류에 따라 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 가변시킬 수 있다. 즉, 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 가변시켜 입력광의 파장과 일치시킬 수 있다. 구동부(210)는 전송 데이터 신호에 따라 제1 전극(204A)과 제2 전극(206B)을 구동할 수 있다.
레이스트랙형 공진기(205A)에서 출력되는 광 신호는, 로직 로우 레벨 또는 로직 하이 레벨의 전송 데이터 신호에 따른 제1 및 제2 전극들(204A, 206B) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다. 두 전극들(204A, 206B) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우 레벨의 제1 전송 데이터 신호가 인가되면, 레이스트랙형 공진기(205A)는 공진 파장으로 공진되고, 레이스트랙형 공진기(205A)의 출력광 신호의 세기는 최대화된다. 두 전극들(204A, 206B) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이 레벨의 전송 데이터 신호가 인가되면, 레이스트랙형 공진기(205A)는 공진 파장에서 시프트된 파장으로 공진되고, 레이스트랙형 공진기(205A)의 출력광 신호의 세기는 최소화된다. 전송 데이터 신호에 따라 변조되는 레이스트랙형 공진기(205A)의 출력광 신호는 제2 선형 도파로(203)를 통하여 파장 다중화기(130, 도 1)로 전달될 수 있다.
모니터링부(220)는 제2 선형 도파로(203)의 제2 출력 포트(OUT2)의 출력광을 감지하고, 감지된 출력광의 세기가 소정의 임계치 이상인지 여부를 모니터링한다. 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장이 일치하는 경우, 제2 출력 포트(OUT2)의 출력광 세기가 최대가 되고, 일치하지 않은 경우, 출력광의 세기가 감소한다. 모니터링부(220)는 출력광의 세기가 최대가 되도록 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 제어할 수 있다. 구동부(210)는 도전 라인들(211, 212)을 통해 제1 전극(204A)과 제2 전극(206A)로 주입되는 DC 바이어스 전류를 증가 또는 감소시켜, 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 일치시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 송신기를 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 광 송신기(126)는 도 9의 광 송신기(125)과 비교하여, 모니터링부(320)가 제1 선형 도파로(201)의 제1 출력 포트(OU1)에 연결된다는 점에서 차이가 있다. 광 송신기(126)의 나머지 구성 요소들은 도 9의 광 송신기(125) 내 동일한 참조 부호를 갖는 구성 요소와 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
제1 선형 도파로(201)의 제1 출력 포트(OUT1)는 입력 포트(IN)로 입력되는 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 공진 파장이 일치하지 않을 경우, 입력광을 출력한다. 즉, 제1 출력 포트(OUT1)는 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 공진 파장이 일치하지 않을 때 출력광의 세기가 증가하고, 일치할 때 출력광의 세기가 감소하여 최소가 된다.
모니터링부(320)는 제1 출력 포트(OUT1)의 출력광의 세기가 최소가 되도록 구동부(210)의 DC 바이어스 전류를 제어할 수 있다. 구동부(210)는 도전 라인들(211, 212)을 통해 제1 전극(204A)과 제2 전극(206A)로 주입되는 DC 바이어스 전류를 증가 또는 감소시켜, 입력광의 파장과 레이스트랙형 공진기(205A)의 파장을 일치시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 송신기를 포함하는 메모리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 메모리 시스템(1100)은 광 연결 장치들(1101A, 1101B)과 콘트롤러(1102) 그리고 메모리 장치(1103)를 포함한다. 광 연결 장치들(1101A, 1101B)은 콘트롤러(1102)와 메모리 장치(1103)를 상호 연결한다(interconnect). 콘트롤러(1102)는 컨트롤 유닛(1104), 제1 송신부(1105), 제1 수신부(1106)를 포함한다. 컨트롤 유닛(1104)은 제1 전기 신호(SN1)를 제1 송신부(1105)로 전송한다. 제1 전기 신호(SN1)는 메모리 장치(1103)로 전송되는 커맨드 신호들, 클럭킹 신호들, 어드레스 신호들 또는 기입 데이터 등으로 구성될 수 있다.
제1 송신부(1105)는 제1 광 송신기(1105A)를 포함하고, 제1 광 송신기(1105A)는 제1 전기 신호(SN1)를 제1 광 송신 신호(OTP1EC)로 변환하여 광 연결 장치(1101A)로 전송한다. 제1 광 송신 신호(OTP1EC)는 광 연결 장치(1101A)를 통하여 시리얼 통신으로 전송된다. 제1 수신부(1106)는 제1 광 수신기(1106B)를 포함하고, 제1 광 수신기(1106B)는 광 연결 장치(1101B)로부터 수신된 제2 광 수신 신호(OPT2OC)를 제2 전기 신호(SN2)로 변환하여 컨트롤 유닛(1104)으로 전송한다.
메모리 장치(1103)는 제2 수신부(1107), 메모리 셀 어레이를 포함하는 메모리 영역(1108) 및 제2 송신부(1109)를 포함한다. 제2 수신부(1107)은 제2 광 수신기(1107A)를 포함하고, 제2 광 수신기(1107A)는 광 연결 장치(1101A)로부터 제1 광 수신 신호(OPT1OC)를 제1 전기 신호(SN1)로 변환하여 메모리 영역(1108)으로 전송한다.
메모리 영역(1108)에서는 제1 전기 신호(SN1)에 응답하여 기입 데이터를 메모리 셀에 기입하거나, 메모리 영역(1108)로부터 독출된 데이터를 제2 전기 신호(SN2)로서 제2 송신부(1109)로 전송한다. 제2 전기 신호(SN2)는 메모리 콘트롤러(1102)로 전송되는 클럭킹 신호, 독출 데이터 등으로 구성될 수 있다. 제2 송신부(1109)는 제2 광 송신기(1109B)를 포함하고, 제2 광 송신기(1109B)는 제2 전기 신호(SN2)를 제2 광 데이터 신호(OPT2EC)로 변환하여 광 연결 장치(1101B)로 전송한다. 제2 광 송신 신호(OTP2EC)는 광 연결 장치(1101B)를 통하여 시리얼 통신으로 전송된다.
제1 및 제2 광 송신기들(1105A, 1109B)은 입력 포트로 입력광을 입력하고 제1 출력 포트로 입력광을 출력하는 제1 선형 도파로, 제1 선형 도파로에 인접하게 배치되고 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기. 그리고 공진형 변조기를 사이에 두고 제1 선형 도파로와 평행하게 배치되고 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 선형 도파로를 포함할 수 있다. 공진형 변조기는 제1 선형 도파로와 제2 선형 도파로 사이에 배치되는 원형의 링 모양의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기, 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극, 그리고 실리콘 공진기의 외주면 일부에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 공진형 변조기는 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 가변된다. 실리콘 공진기는 제1 선형 도파로와 제2 선형 도파로 사이에 배치되는 레이스트랙형의 결정화된 실리콘막으로 형성될 수 있다. 제2 전극은 실리콘 공진기의 외주면 일부에 형성되거나 외주면 전체에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 광 송신기들(1105A, 1109B)은 제1 및 제2 전기 신호들(SN1, SN2)에 따라 제1 및 제2 전극들을 구동한다.
도 12 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광 송신기를 포함하는 데이터 처리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 데이터 처리 시스템(1200)은 제1 장치(1201), 제2 장치(1202) 그리고 다수개의 광 연결 장치들(1203, 1204)을 포함한다. 제1 장치(1201)와 제 2 장치(1202)는 시리얼 통신을 통하여 광 신호를 통신할 수 있다.
제 1 장치(1201)는 메모리 장치(1205A), 제1 광원(1206A), 전-광 변환(Electric to Optical Conversion) 동작을 수행할 수 있는 제1 광 송신기(1207A) 그리고 광-전 변환(Optical to Electric Conversion) 동작을 수행할 수 있는 제1 광 수신기(1208A)를 포함할 수 있다. 제2 장치(1202)는 메모리 장치(1205B), 제2 광원(1206B), 제2 광 송신기(1207B) 그리고 제1 광 수신기(1208B)를 포함한다.
제 1 및 제2 광원들(1206A, 1206B)은 지속 파형을 갖는 광 신호를 출력한다. 제 1 및 제2 광원들(1206A)은 다파장 광원인 분산형 피이드백 레이저 다이오드 또는 패브리 페롯 레이저 다이오드를 광원으로 사용할 수 있다.
제1 광 송신기(1207A)는 전송 데이터를 광 송신 신호로 변환하여 광 연결 장치(1203)로 전송한다. 제1 광 송신기(1207A)는 전송 데이터에 따라 제1 광원(1206A)에서 수신된 광신호의 파장을 변조할 수 있다. 제1 광 수신기(1208A)는 제 2 장치(1202)의 제2 광 송신기(1207B)으로부터 출력된 광 신호를 광 연결 장치(1204)를 통하여 수신하고 복조하여 복조된 전기 신호를 출력한다.
제2 광 송신기(1207B)는 제2 장치(1202)의 전송 데이터를 광 송신 신호로 변환하여 광 연결 장치(1204)로 전송한다. 제2 광 송신기(1207B)는 전송 데이터에 따라 제2 광원(1206B)에서 수신된 광 신호의 파장을 변조할 수 있다. 제2 광 수신기(1208B)는 제 1 장치(1201)의 제1 광 송신기(1207A)로부터 출력된 광 신호를 광 연결 장치(1203)를 통하여 수신하고 복조하여, 복조된 전기 신호를 출력한다.
제1 및 제2 광 송신기들(1207A, 1207B)은 입력 포트로 입력광을 입력하고 제1 출력 포트로 입력광을 출력하는 제1 선형 도파로, 제1 선형 도파로에 인접하게 배치되고 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기. 그리고 공진형 변조기를 사이에 두고 제1 선형 도파로와 평행하게 배치되고 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 선형 도파로를 포함할 수 있다. 공진형 변조기는 제1 선형 도파로와 제2 선형 도파로 사이에 배치되는 원형의 링 모양의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기, 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극, 그리고 실리콘 공진기의 외주면 일부에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 공진형 변조기는 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 가변된다. 실리콘 공진기는 제1 선형 도파로와 제2 선형 도파로 사이에 배치되는 레이스트랙형의 결정화된 실리콘막으로 형성될 수 있다. 제2 전극은 실리콘 공진기의 외주면 일부에 형성되거나 외주면 전체에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 광 송신기들(1207A, 1207B)은 제1 및 제2 전기 신호들(SN1, SN2)에 따라 제1 및 제2 전극들을 구동한다.
도 13은 발명의 다양한 실시예들에 따른 광 송신기를 포함하는 서버 시스템을 설명하는 도면이다.
도 13을 참조하면, 서버 시스템(1300)은 메모리 컨트롤러(1302) 및 복수의 메모리 모듈들(1303)을 구비한다. 각각의 메모리 모듈(1303)은 복수의 메모리 칩들(1304)을 포함할 수 있다. 서버 시스템(1300)은 제1 회로 기판(1301)의 소켓들(1305)에 제2 회로 기판(1306)이 결합되는 구조를 가질 수 있다. 서버 시스템(1300)은 신호 채널 별로 하나의 제2회로 기판(1306)이 제1 회로 기판(1301)과 연결되는 채널 구조를 설계할 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수 있다.
한편, 메모리 모듈들(1303)의 신호의 전달이 광학적 입출력 접속(Optical IO Connection)으로 수행될 수 있다. 광학적 입출력 접속을 위해, 서버 시스템(1300)은 전-광 변환 유닛(1307)을 더 포함할 수 있으며, 메모리 모듈들(1303) 각각은 광-전 변환 유닛(1308)을 더 포함할 수 있다.
메모리 컨트롤러(1302)는 전기적 채널(EC)을 통하여 전-광 변환 유닛(1307)에 접속된다. 전-광 변환 유닛(1307)은 전기적 채널(EC)을 통하여 메모리 컨트롤러(1302)로부터 수신된 전기적 신호를 광 신호로 변환시켜 광 채널(OC) 측으로 전달한다. 또한, 전-광 변환 유닛(1307)은 광 채널(OC)을 통하여 수신되는 광 신호를 전기적 신호로 변환시켜 전기적 채널(EC) 측으로 전달하는 신호 처리를 실행한다.
메모리 모듈들(1303)은 광 채널(OC)을 통하여 전-광 변환 유닛(1307)과 접속된다. 메모리 모듈(1303)로 인가된 광 신호는 광-전 변환 유닛(1308)을 통해 전기적 신호로 변환되어 메모리 칩들(1304)로 전달될 수 있다. 이와 같은 광 연결 메모리 모듈들로 구성된 서버 시스템(1300)은 높은 저장 용량과 빠른 처리 속도를 지원할 수 있다.
전-광 변환 유닛(1307)은 입력 포트로 입력광을 입력하고 제1 출력 포트로 입력광을 출력하는 제1 선형 도파로, 제1 선형 도파로에 인접하게 배치되고 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기. 그리고 공진형 변조기를 사이에 두고 제1 선형 도파로와 평행하게 배치되고 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 선형 도파로를 포함할 수 있다. 공진형 변조기는 제1 선형 도파로와 제2 선형 도파로 사이에 배치되는 원형의 링 모양의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기, 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극, 그리고 실리콘 공진기의 외주면 일부에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 공진형 변조기는 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 실리콘 공진기의 공진 파장이 가변된다. 실리콘 공진기는 제1 선형 도파로와 제2 선형 도파로 사이에 배치되는 레이스트랙형의 결정화된 실리콘막으로 형성될 수 있다. 제2 전극은 실리콘 공진기의 외주면 일부에 형성되거나 외주면 전체에 형성될 수 있다. 전-광 변환 유닛(1307)은 전기적 신호에 따라 제1 및 제2 전극들을 구동한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 입력 포트로 입력광을 입력하고, 제1 출력 포트로 상기 입력광을 출력하는 제1 도파로;
    상기 제1 도파로에 인접하게 배치되고, 상기 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기;
    상기 공진형 변조기를 사이에 두고 상기 제1 도파로와 평행하게 배치되고, 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 도파로를 구비하고,
    상기 공진형 변조기는
    상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 사이에 배치되는 원형의 링 모양의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기;
    상기 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극; 및
    상기 실리콘 공진기의 외주면 일부에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 구비하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 상기 실리콘 공진기의 상기 공진 파장이 가변되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공진형 변조기는
    벌크 실리콘 기판에 상기 원형의 링 모양으로 형성된 트랜치 내부를 매립한 절연막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 P형의 고농도 도핑된 실리콘막으로 형성되고, 상기 제2 전극은 N형의 고농도 도핑된 실리콘막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공진형 변조기의 밑면의 높이는 상기 벌크 실리콘 기판의 표면 높이와 동일하거나 상기 벌크 실리콘 기판의 표면 높이 보다 1um 정도 높거나 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 송신기는
    상기 제2 도파로의 상기 제2 출력 포트에 연결되고, 상기 제2 출력 포트의 출력광을 감지하고, 상기 출력광의 세기가 소정의 임계치 이상인지 여부를 모니터링하는 모니터링부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광 송신기는
    상기 제1 도파로의 상기 제1 출력 포트에 연결되고, 상기 제1 출력 포트의 출력광을 감지하고, 상기 출력광의 세기가 소정의 임계치 이하인지 여부를 모니터링하는 모니터링부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광 송신기는
    상기 제1 및 상기 제2 전극들에 연결되고, 상기 DC 바이어스 전류를 제공하고, 전송 데이터 신호에 따라 상기 제1 및 상기 제2 전극들을 구동하는 구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  8. 입력 포트로 입력광을 입력하고, 제1 출력 포트로 상기 입력광을 출력하는 제1 선형 도파로;
    상기 제1 선형 도파로에 인접하게 배치되고, 상기 입력광의 파장에 맞추어 공진 파장을 가변하는 공진형 변조기;
    상기 공진형 변조기를 사이에 두고 상기 제1 도파로와 평행하게 배치되고, 제2 출력 포트로 출력광을 출력하는 제2 선형 도파로를 구비하고,
    상기 공진형 변조기는
    상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 사이에 배치되는 레이스트랙형의 결정화된 실리콘막으로 형성되는 실리콘 공진기;
    상기 실리콘 공진기의 내주면에 배치되는 제1 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제1 전극; 및
    상기 실리콘 공진기의 외주면에 배치되는 제2 도전형의 실리콘막으로 형성되는 제2 전극을 구비하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 인가되는 DC 바이어스 전류에 의해 상기 실리콘 공진기의 상기 공진 파장이 가변되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공진형 변조기는
    벌크 실리콘 기판에 상기 레이스트랙형의 링 모양으로 형성된 트랜치 내부를 매립한 절연막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 전극은
    상기 실리콘 공진기의 상기 외주면 일부에 또는 상기 외주면 전체에 형성되어 상기 실리콘 공진기와 커플링되는 것을 특징으로 하는 광 송신기.
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