KR20160044800A - 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈 - Google Patents

메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게 폴리머로 광 도파로를 제작하는 공정상에서 광 도파로와 온도 분포가 동일한 등고선 상의 위치에 온도에 따른 금속 박막의 저항 변화를 이용한 메탈 온도 센서가 형성되도록 함으로써, 광 도파로의 정확한 온도 측정이 가능하여 파장 안정화를 달성할 수 있는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈에 관한 것이다.

Description

메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈{Tunable wavelength filter and tunable wavelength laser module with embedded thin film metal temperature sensor}
본 발명은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게 폴리머로 광 도파로를 제작하는 공정상에서 광 도파로와 온도 분포가 동일한 등온선 상의 위치에 온도에 따른 금속 박막의 저항 변화를 이용한 메탈 온도센서가 형성되도록 함으로써, 광 도파로의 정확한 온도 측정이 가능하여 파장 안정화를 달성할 수 있는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터 및 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈에 관한 것이다.
WDM(Wavelength Division Multiplexing) 광통신 기술은 현재 대부분 기간망 및 메트로망에 적용되는 기술로 하나의 광섬유로 구성된 광선로에 파장분할 다중화 하여 다수의 고속신호를 전송하는 기술이다. WDM 방식의 전송망은 광전변환 없이 일부의 광파장을 선별적으로 분기/결합할 수 있고 또 일부는 통과시킬 수 있는 OADM(Optical Add/Drop Multiplexer) 기능이 필수적이다. OADM은 전송선로에 존재하는 중간 노드들 사이를 파장단위로 연결할 수 있도록 함으로써 망의 연결성을 확장하고 효율성을 높일 수 있다. ROADM(Reconfigurable OADM)은 전문 기술자의 투입 없이 원격지에서 노드의 분기/결합 파장을 재구성 할 수 있고 전체 망의 파장연결 상태를 효율적으로 재구성하여 트래픽 상황변화에 유연하게 대처할 수 있게 함으로써 망의 유지/보수비용을 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가진다.
ROADM은 크게 스위치 기반의 구조와 Broadcast and select(BS) 방식의 구조로 구분되어 활용되고 있고 최근에는 후자의 방식이 경로의 손실이 적어 다수의 노드를 수용하는데 유리한 특징이 있어 시스템에서 더 선호하는 방식으로 자리잡고 있다. BS 방식의 ROADM 시스템은 광분배기, 파장다중/역다중화기, 광감쇄기(VOA; Variable Optical Attenuator), 파장가변 필터 및 파장가변 레이저 등이 시스템을 구성하는 핵심 부품이다. 특히 파장가변 레이저와 파장가변 필터가 통합된 파장가변 트랜스폰더(tunable transponder)는 원격지에서 파장을 가변시켜 망을 재구성할 수 있는 기능을 제공하기 때문에 망 운영자에게 백업용 광부품의 재고 부담을 줄여주며 망 관리에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, add/drop의 파장선택에 있어 임의 파장을 add/drop 할 수 있어 트래픽 상황변화에 효율적으로 대처 할 수 있어 망의 유지/보수 비용을 줄이는 가장 효율적인 ROADM 기술이다.
그러나 파장가변 필터 기술이 성숙되지 않았고, 파장가변 레이저가 매우 고가이기 때문에 파장가변 트랜스폰더 개발에 많은 장애가 되고 있다.
파장가변 필터의 경우 현재 광섬유 브래그 격자 기반의 필터가 개발되어 활용되고 있으나 파장가변 응답 시간이 5초로 매우 느리고 가격 또한 높아 상용시스템에 활용도가 낮다.
파장가변 레이저 또한 DFB(Distributed Feed Back)구조를 활용한 레이저가 개발되어 활용되고 있어나 DFB 레이저의 파장가변 범위가 10 nm 이하로 좁아 C-밴드(1535 nm ~1565 nm) 내의 모든 파장을 지원하기 위하여 3-4 세트(set)의 파장가변 DFB 레이저 모듈을 사용해야 하는 단점이 있다. 또한 DFB 레이저를 이용한 파장가변 트랜스폰더는 광원이 고가이기 때문에 다채널 트랜스폰더를 백업용으로 구비해야 하기 때문에 망 운영자에게 재고 부담을 줄이는데 효율적인 해결책을 제공하지 못하고 있다.
따라서 효율적이고 경제성이 높은 ROADM 시스템용 파장가변 트랜스폰더를 구현하기 위해, 한 개의 모듈로 필요한 WDM 밴드(예를 들면 C-band)의 모든 파장을 가변할 수 있는 파장가변 필터 및 광대역 파장가변 기능을 제공하는 파장가변 필터를 이용한 외부 공진기형 파장가변 광원 개발이 필요한 실정이다.
파장가변 필터 기술로 가변 파브리-페로 필터 (Tunable Fabry-Perot Filter), 미세 기계 소자 (Micro Machined Device), 막 젠더 간섭계 (Mach-Zehnder Interferometer), 광섬유 브래그 회절 격자 (Fiber Bragg Gratings), 음향 광학 가변 필터 (Acousto-Optic Tunable Filters), 전기 광학 가변 필터 (Electro-Optic Tunable Filters), 배열 도파로 격자 (Arrayed Waveguide Grating, AWG), 활성 필터 (Active Filter), 링 공진기 가변 필터 (Ring Resonator Tunable Filters) 등이 있다.
브래그 격자를 이용한 광 도파로형 폴리머 파장가변 필터 기술은 미국등록특허 제6,303,040호(등록일 2001.10.16, 명칭 : Method of fabricating thermooptic tunable wavelength filter)에 개시된 바 있다.
폴리머 광 도파로 기반의 파장가변 필터 구현을 위한 종래의 기술은 열광학 효과를 이용하여 매질의 굴절률을 변화시켜 필요로 하는 특정 파장의 광을 선택적으로 반사 혹은 투과시키는 기술로, 폴리머 광 도파로(12)의 유효 굴절률을 변화시켜 필터의 동작파장을 가변하기 위해 광 도파로 상단에 국부적으로 열을 발생할 수 있는 발열체(13)(일반적으로 금속 박막)를 이용하였다.(도 5 참고)
그러나 금속 발열체를 이용한 종래 기술은 외부 온도가 변할 때, 금속 발열체에서 발생되는 발열량과 필요로 하는 필터동작 파장 사이의 관계가 외부환경에 따라 변하기 때문에, 외부 환경에 무관하게 항상 일률적인 필터 동작파장을 제공할 수 없는 단점이 있다.
따라서 외부 환경 변화에 따른 온도를 보상하는 구도를 반드시 사용하여야 한다.
하지만, 일반적으로 사용하는 온도측정 칩인 써미스터(11)(thermistor)는 특성상 빛이 지나가는 도파로와는 거리가 떨어져 있는 웨이퍼 표면이나, 그 옆에 위치해야 하므로, 실제 온도 변화를 직접 겪는 도파로와 온도 차이가 날 수밖에 없다.
이때, 온도변화를 직접 겪어 레이저의 파장에 영향을 주는 도파로의 온도와 써미스터의 온도 차이는 파장의 안정화에 상당한 악영향을 주게 된다는 문제점이 있다.
미국등록특허 제6,303,040호(등록일 2001.10.16, 명칭 : Method of fabricating thermooptic tunable wavelength filter)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폴리머로 광 도파로를 제작하는 공정상에서 광 도파로와 온도 분포가 동일한 등온선 상의 위치에 온도에 따른 금속 박막의 저항 변화를 이용한 메탈 온도센서가 형성되도록 함으로써, 광 도파로의 정확한 온도 측정이 가능하여 파장 안정화를 달성할 수 있는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터를 사용하여, 양산시 생산성이 높고, 열적ㆍ전기적ㆍ기계적 안정성을 확보할 수 있는 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터는 광 도파로(100); 상기 광 도파로(100) 상에 형성된 하나 이상의 브래그 격자(200); 상기 브래그 격자(200)가 구비된 광 도파로(100) 상부에 형성된 파장가변용 박막 히터(300); 상기 광 도파로(100) 상부에 형성되되, 상기 브래그 격자(200)와 길이방향으로 일정거리 이격된 위치에 형성된 위상 조절용 박막 히터(400); 및 상기 광 도파로(100) 상부에 형성되며, 상기 파장가변용 박막 히터(300)와 너비방향으로 일정거리 이격된 위치에 형성되는 메탈 온도센서(500); 상기 광 도파로(100) 및 브래그 격자(200)가 상측에 형성되는 기판(20)의 하측면에 배치되는 열전냉각기(600);를 포함하여 이루어지며, 상기 메탈 온도센서(500)를 통해 측정된 온도를 바탕으로 외부 환경과 무관하게 상기 브래그 격자(200)의 반사 대역이 조절될 수 있다.
상기 메탈 온도센서(500)는 상기 광 도파로(100)의 코어(130)와 온도 분포가 동일한 등온선 상에 위치할 수 있다.
이 때, 상기 메탈 온도센서(500)는 상기 파장가변용 박막 히터(300)의 너비방향으로 양측에 각각 형성될 수 있으며, 상기 파장가변용 박막 히터(300)와 동일 재질의 메탈로 제조될 수 있다.
또, 상기 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)는 상기 파장가변용 박막 히터(300) 제조 공정 시 동일 공정을 이용하여 상기 메탈 온도센서(500)가 제조될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)를 포함하여 형성될 수 있으며, 연속적으로 파장가변이 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터는 폴리머로 광 도파로를 제작하는 공정상에서 광 도파로와 온도 분포가 동일한 등온선 상의 위치에 온도에 따른 금속 박막의 저항 변화를 이용한 메탈 온도 센서가 형성되도록 함으로써, 광 도파로의 정확한 온도 측정이 가능하여 파장 안정화를 달성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 메탈 온도센서와 위상 조절용 박막 히터, 파장가변용 박막 히터의 재질이 동일하도록 함으로써, 추가 공정 없이 기존의 박막 히터 공정을 이용하여 간편하게 제조가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈은 상술한 바와 같은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터를 사용함으로써, 양산시 생산성이 높고, 열적ㆍ전기적ㆍ기계적 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈을 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터의 수직방향 단면에서 온도 분포 등온선을 나타낸 도면.
도 5는 종래의 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈을 나타낸 사시도.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)는 광 도파로(100), 브래그 격자(200), 파장가변용 박막 히터(300), 위상 조절용 박막 히터(400), 메탈 온도센서(500), 열전냉각기(600)를 포함하여 이루어진다.
상기 광 도파로(100)는 보통 광원에서 출력된 광이 광학 렌즈를 통해 집광되어 입력되는 통로로, 전반사를 유도하는 상부 크래드(110), 하부 크래드(120) 및 광의 전송이 일어나는 코어(130)(도 3 참고)를 포함하여 형성될 수 있다.
이 때, 상기 광학 렌즈에 의해 집광된 광은 상기 코어(130)로 입력되므로, 레이저를 포함하는 모듈 상태에서, 상기 광 도파로(100)와 대면하는 렌즈 면의 초점은 렌즈에 의해 광이 입력되는 코어(130)의 입력 면에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 광 도파로(100)는 물리적 지지를 위한 기판(20) 상에 구비되며, 상기 기판(20)은 실리콘 기판(20), 폴리머 판 또는 유리 판 등이 될 수 있다.
상기 브래그 격자(200)는 상기 광 도파로(100) 상에 형성되며, 상기 광 도파로(100)로 입력되는 빛의 파장을 온도 또는 강도와 같은 외부 조건 변화에 따라 달라지도록 한다.
본 발명에서는 광 도파로(100)뿐만 아니라, 브래그 격자(200) 또한 물질이 폴리머인 폴리머 브래그 격자(200)이며, 상기 광 도파로(100) 또는 브래그 격자(200)를 형성하는 폴리머는 할로겐 원소를 포함하며, 자외선 또는 열에 의해 경화되는 관능기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 브래그 격자(200)는 길이방향으로 하나 이상 일정 간격으로 형성되며, 상기 광 도파로(100)의 코어(130) 또는 크래드(110, 120)에 형성될 수 있다.
이 때, 상기 코어(130)를 구성하는 물질의 굴절률은 상기 크래드(110, 120)를 구성하는 물질의 굴절률 보다 높으며, 상기 브래그 격자(200)를 구성하는 물질의 굴절률은 상기 코어(130)를 구성하는 물질의 굴절률 내지 상기 크래드(110, 120)를 구성하는 물질의 굴절률인 것이 바람직하다.
상기 브래그 격자(200)는 단일한 광 도파로(100)에 주기적으로 다수개가 직렬 연결된 것이며, 상기 브래그 격자(200)의 차수는 서로 독립적으로 1, 3, 5 또는 7차의 차수를 갖는 특징이 있으며, 상기 광 도파로(100)의 기하학적 형태는 립(rib) 구조, 리지(ridge) 구조, 인버티드 립(inverted rib) 구조, 인버티드 리지(inverted ridge)구조 또는 채널 구조일 수 있다.
상기 파장가변용 박막 히터(300)는 상기 브래그 격자(200)가 구비된 광 도파로 상부에 형성되며, 상기 위상 조절용 박막 히터(400)는 광 도파로 상부에 형성되되 브래그 격자(200)와 길이방향으로 일정거리 이격된 위치에 형성된다.
상기 파장가변용 박막히터(300) 및 위상 조절용 박막 히터(400)는 전력이 인가되어 열이 발생되는 통상적인 금속 박막 히터가 모두 사용가능하나, 바람직하게는 Cr, Ni, Cu, Ag, Au, Pt, Ti, Al 원소들 및 니크롬과 같은 이들의 합금으로 구성된 적층 박막으로 이루어진 군에서 선택되는 박막형의 발열체가 구비된 히터인 것이 바람직하다.
특히, 본 발명은 상기 파장가변용 박막 히터(300)와 위상 조절용 박막 히터(400)의 주변 온도 변화에 따른 특성 변화를 보상하기 위해 박막 히터(300, 400)와 동일한 높이로 형성되고 파장가변용 박막 히터(300)와 너비방향으로 일정거리 이격된 위치에 형성되는 메탈 온도센서(500)와 광 도파로(100) 및 브래그 격자(200)가 상측에 형성되는 기판(20) 하측면에 배치되는 열전냉각기(600)를 포함하여 이루어진다.
상기 열전냉각기(600)는 통상적으로 집적 소자 또는 장치의 냉각을 위해 사용되는 냉각기가 모두 사용 가능하나, 바람직하게는 열전소자가 구비된 냉각기인 것이 바람직하다. 열전냉각기(600)는 소정의 전기적 신호에 의해 흡열이 발생함으로써 냉각을 수행한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 박막 히터(300, 400)에 의한 열 광학 효과를 이용하여 상기 브래그 격자(200)의 반사 파장 대역이 조절되는데, 이 때, 금속 박막의 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하는 메탈 온도센서(500)를 통해 측정된 온도를 바탕으로 파장가변용 박막 히터(300), 위상 조절용 박막 히터(400) 및 열전냉각기(600)의 흡열 및 발열 온도를 조절함으로써, 외부 환경과 무관하게 브래그 격자(200)의 반사 대역이 조절될 수 있다.
정리하자면, 본 발명의 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)는 상기 브래그 격자(200)가 형성된 상기 광 도파로(100)의 상부에 상기 파장가변용 박막 히터(300)가 구비되고, 상기 파장가변용 박막 히터(300)의 일측 또는 양측에 메탈 온도센서(500)가 구비되며, 브래그 격자(200)가 형성된 광 도파로(100)의 하부에 열전냉각기(600)가 구비되어 효율적이고 정확한 열 광학 효과가 발생되도록 한다.
이 때, 상기 광 도파로(100) 상부에 형성된 메탈 온도센서(500)는 상기 광 도파로(100)의 코어(130)와 온도 분포가 동일한 등온선 상에 위치하도록 하는 것이 바람직하다(도 5참고). 이를 통해 종래의 온도를 측정하는 위치와 광 도파로(100)와의 위치가 상이하여 오차가 발생되는 해결하여 상기 광 도파로(100)와의 온도 차이를 최소화 할 수 있으며, 상기 광 도파로(100)의 코어(130) 온도 변화를 정확히 모니터링 할 수 있다.
또한, 상기 메탈 온도센서(500)는 상기 광 도파로(100)의 코어(130)와 온도 분포가 같은 등온선에 위치하는 두 지점, 즉, 상기 파장가변용 박막 히터(300)의 너비방향으로 양측에 각각 위치함으로써 정확도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 메탈 온도센서(500)는 상기 파장가변용 박막 히터(300)와 동일 재질의 메탈로 제조됨으로써, 추가 공정 없이 기존의 박막 히터 공정에서 동시에 제조가 가능하며, 추가적인 써미스터(themistor) 및 써미스터 스템(지지층) 없이 저가로 온도 조절이 가능하다.
즉, 본 발명은 광 도파로(100)의 코어(130)와 같은 온도 분포 등온선 상에 위치하도록 제작된 메탈 온도센서(500)를 이용하여 안정적으로 폴리머 브래그 격자(200)의 온도 조절을 한다. 메탈 온도센서(500)의 저항 변화를 통해 온도를 측정하며, 측정된 온도를 바탕으로 파장가변용 박막 히터(300), 위상 조절용 박막 히터(400) 및 열전냉각기(600)의 전류 값을 조절함으로써 파장의 안정성을 극대화시킬 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈을 나타낸 것이다.
상술한 바와 같은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)를 적용한 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈(1)은 반도체 레이저 칩(700), 또는 집광 렌즈가 구비된 티오-캔 패키지식 광대역 광원과, 상기 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)를 output coupler로 사용하며, 파장가변용 박막 히터(300), 위상 조절용 박막 히터(400), 메탈 온도센서(500) 및 열전냉각기(600)를 동시에 사용하여, 필터 동작에 있어서 반사 대역의 중심 파장을 외부 환경에 독립적으로 가변 할 수 있다.
본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈(1)의 작동과정을 상세히 설명하면, 본 발명의 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈(1)은 상기 광 도파로(100)의 열 광학 효과를 이용하여 브래그 격자(200)에서 반사되는 파장을 조절함으로써 레이저 출력 파장을 조절하는 방법을 사용하는 것으로, 더욱 구체적으로는, 광원에서 출사된 광대역 광은 광 결합에 의해 광 도파로(100)의 코어(130)에 입력되고, 상기 광 도파로(100)에 형성된 브래그 격자(200)에서 반사되는 파장의 광이 상기 광원의 출사면으로 재입력되는 공진에 의해 상기 브래그 격자(200)의 반사 대역의 중심파장을 갖는 발진 파장을 얻게 된다.
파장가변은 광 도파로 상부 클래드(110) 위에 설치된 파장가변용 박막 히터(300)에서 발생되는 열에 따라 광 도파로(100)의 유효 굴절률이 변하기 때문에 필터 동작의 중심파장이 가변된다.
다음, 별도의 제어부(미도시)가 상기 파장가변용 박막 히터(300), 메탈 온도센서(500) 및 열전냉각기(600)와 전기적으로 연결되며, 메탈 온도센서(500)로부터 입력되는 온도를 기반으로 파장가변용 박막 히터(300) 및 열전냉각기(600)의 발열 및 흡열을 조절함으로써, 외부 환경과 독립적으로 발진되는 레이저의 중심 파장을 가변 할 수 있다.
아울러, 상기 제어부는 위상 조절용 박막 히터(400)와도 전기적으로 연결되어 위상 조절용 박막 히터(400)의 온도 조절을 통해 파장가변 레이저 공진기 길이를 미세 조절함으로써 발진하는 레이저 모드의 위상을 조절하는 기능을 한다. 이 기능은 주로 파장 가변 레이저의 파장 안정성에 영향을 주는 모드 간 호핑 (laser mode hopping) 효과를 최소화하여 파장 안정성 제고에 사용된다.
즉, 본 발명의 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈은 모드 간의 호핑(hoping) 없이 연속적으로 파장가변이 가능하다. 일반적으로 레이저는 공진기이므로, 특정 조건에 맞는 일련의 일정한 간격의 불연속적 주파수(또는 파장) 들만 발진된다. 특정 조건에 맞는 파장 또는 주파수를 모드라고 부르며, 이러한 모드들 간의 천이를 호핑이라고 한다. 다시 말해, 레이저가 어떤 한 모드에서 발진한 후 주변의 온도 등 다른 요인에 의해서 인접 모드로 점프하는 현상을 모드 호핑이라고 하는 것이다.
따라서, 본 발명은 위상조절용 박막 히터(400)를 이용하여 공진기 전체의 길이를 원하는 대로 조절하면, 모드 간의 간격을 조절 할 수 있고 이를 이용하여 호핑을 막을 수도 있으며, 연속적으로 파장을 가변 할 수도 있는 장점이 있다.
이 때, 위상 조절용 박막 히터(400)와 파장 가변 기능을 위해 사용하는 파장가변용 박막 히터(300) 간의 거리가 가까워 열적으로 간섭이 생긴다면, 파장 가변 기능과 안정 기능이 서로 영향을 주어 레이저 출력이 불안하게 되므로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 위상 조절용 박막 히터(400)는 파장가변용 박막 히터(300)와 인접하지 않은 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명은 도 4에 도시된 것처럼, 메탈 온도센서(500)가 광 도파로(100)의 코어(130)와 온도 분포가 동일한 등온선 상에 일체로 형성됨으로써, 종래의 외부 공진기형 레이저 모듈(1)에서 외부에 써미스터가 구비되는 경우, 써미스터의 온도와 레이저의 파장에 직접 영향을 주는 광 도파로(100)의 온도 차이로 인해 파장이 불안정했던 문제를 개선하여 파장의 안정성을 극대화할 수 있다.
다시 한 번 정리하면, 본 발명에 따른 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)는 폴리머로 광 도파로(100)를 제작하는 공정상에서 광 도파로(100)와 온도 분포가 동일한 등온선 상의 위치에 온도에 따른 금속 박막의 저항 변화를 이용한 메탈 온도센서(500)가 형성되도록 함으로써, 광 도파로(100)의 정확한 온도 측정이 가능하여 파장 안정화를 달성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 메탈 온도센서(500)와 위상 조절용 박막 히터(400), 파장가변용 박막 히터(300)의 재질이 동일하도록 함으로써, 추가 공정 없이 기존의 박막 히터 공정을 이용하여 간편하게 제조가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈(1)은 상술한 바와 같은 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)를 사용함으로써, 양산시 생산성이 높고, 열적ㆍ전기적ㆍ기계적 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 미설명된 부호 칩 스템(800)은 반도체 레이저 칩(700)의 지지층 역할을 하는 것이다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이다. 예를 들면 본 발명에서 주장하는 파장 가변 필터와 같이 열광학 효과를 이용하는, 광 신호의 세기를 감쇄시키는 가변 광 감쇄기(VOA; Variable optical attenuator)에도 이용될 수 있다. 또한, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈
10 : 메탈센서 내장형 파장가변 필터
20 : 기판
100 : 광 도파로
110 : 상부 클래드 120 : 하부 클래드
200 : 브래그 격자
300 : 파장가변용 박막 히터
400 : 위상 조절용 박막 히터
500 : 메탈 온도센서
600 : 열전냉각기
700 : 반도체 레이저 칩
800 : 칩 스템

Claims (7)

  1. 광 도파로(100);
    상기 광 도파로(100) 상에 형성된 하나 이상의 브래그 격자(200);
    상기 브래그 격자(200)가 구비된 광 도파로(100) 상부에 형성된 파장가변용 박막 히터(300);
    상기 광 도파로(100) 상부에 형성되되, 상기 브래그 격자(200)와 길이방향으로 일정거리 이격된 위치에 형성된 위상 조절용 박막 히터(400);
    상기 광 도파로(100) 상부에 형성되며, 상기 파장가변용 박막 히터(300)와 너비방향으로 일정거리 이격된 위치에 형성되는 메탈 온도센서(500); 및
    상기 광 도파로(100) 및 브래그 격자(200)가 상측에 형성되는 기판(20)의 하측면에 배치되는 열전냉각기(600);
    를 포함하여 이루어지는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메탈 온도센서(500)는
    상기 광 도파로(100)의 코어(130)와 온도 분포가 동일한 등온선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 메탈 온도센서(500)는
    상기 파장가변용 박막 히터(300)의 너비방향으로 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 메탈 온도센서(500)는
    상기 파장가변용 박막 히터(300)와 동일 재질의 메탈로 제조되는 것을 특징으로 하는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)는
    상기 파장가변용 박막 히터(300) 제조 공정 시 동일 공정을 이용하여 상기 메탈 온도센서(500)가 제조되는 것을 특징으로 하는 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터.

  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 의한 메탈 온도센서 내장형 파장가변 필터(10)를 포함하여 형성된 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 파장가변 레이저 모듈(1)은
    연속적으로 파장가변이 가능한 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 파장가변 레이저 모듈.
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