KR20180085861A - 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드를 개시한다. 그의 광원은 레이저 광의 게인을 얻는 액티브 도파로를 갖는 게인 섹션과, 상기 액티브 도파로와 연결되는 패시브 도파로를 갖는 분포 반사 섹션을 구비한 기판을 포함한다. 분포 반사 섹션은 패시브 도파로 아래에 배치된 격자들과, 패시브 도파로 상에 배치되고, 패시브 도파로 내에 전류를 제공하여 레이저 광의 파장을 전기적으로 가변하는 전류 주입 전극과, 상기 전류 주입 전극 상에 배치되고, 패시브 도파로를 가열하여 레이저 광의 파장을 열적으로 가변하는 히터 전극을 포함한다. 격자들, 전류 주입 전극, 및 히터 전극은 수직적으로 오버랩될 수 있다.

Description

분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드{distributed Bragg reflector(DBR)- tunable laser diode}
본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 상세하게는 레이저 광의 파장을 전기적 및 열적으로 가변할 수 있는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드에 관한 것이다.
일반적인 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(distributed Bragg reflector-laser diode)는 축방향 단일모드 광원(longitudinal single-mode light source) 및 파장가변 광원(wavelength tunable laser)일 수 있다. 일반적인 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드는 게인 섹션(gain section) 및 분포 브라그 반사 섹션(DBR section)을 포함할 수 있다. 게인 섹션, 위상 섹션, 및 분포 브라그 반사 섹션은 반도체 기판 내에 도파로 (waveguide) 형태로 단일집적(monolithic integrate)될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 레이저 광의 파장을 효율적으로 가변시킬 수 있는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드를 제공하는 데 있다.
본 발명은 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드를 개시한다. 그의 레이저 다이오드는 레이저 광의 게인을 얻는 액티브 도파로를 갖는 게인 섹션과, 상기 액티브 도파로와 연결되는 패시브 도파로를 갖는 분포 반사 섹션을 구비한 기판을 포함한다. 여기서, 상기 분포 반사 섹션은: 상기 패시브 도파로 아래에 배치된 격자들; 상기 패시브 도파로 상에 배치되고, 상기 패시브 도파로 내에 전류를 제공하여 상기 레이저 광의 파장을 전기적으로 가변하는 전류 주입 전극; 및 상기 전류 주입 전극 상에 배치되고, 상기 패시브 도파로를 가열하여 상기 레이저 광의 파장을 열적으로 가변하는 히터 전극을 포함할 수 있다. 상기 격자들, 상기 전류 주입 전극, 및 상기 히터 전극은 수직적으로 오버랩overlapped)될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 게인 섹션은: 상기 액티브 도파로 아래의 제 1 하부 전극; 상기 제 1 하부 전극과 상기 액티브 도파로 사이의 제 1 하부 클래드; 상기 액티브 도파로 상에 배치된 제 1 상부 클래드; 및 상기 제 1 상부 클래드 상에 배치된 제 1 상부 전극을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 분포 반사 섹션은: 상기 제 1 하부 클래드에 연결되고, 상기 격자들을 둘러싸는 제 2 하부 클래드; 및 상기 제 1 상부 클래드에 연결되고, 상기 패시브 도파로 상에 배치된 제 2 상부 클래드를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 분포 반사 섹션은 상기 제 1 하부 전극에 연결되고, 상기 제 2 하부 클래드 아래에 배치된 제 2 하부 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 게인 섹션은 상기 제 1 상부 클래드와 상기 전류 변조 전극 사이의 제 1 콘택 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 분포 반사 섹션은 상기 제 2 상부 클래드와 상기 전류 주입 전극 사이의 제 2 콘택 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 분포 반사 섹션은 상기 전류 주입 전극과 상기 히터 전극 사이의 절연 층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연 층은 상기 제 1 및 제 2 콘택 전극 사이에 배치될 수 있다.
상기 분포 반사 섹션은 상기 전류 주입 전극과 상기 히터 전극으로 연결된 제 1 및 제 2 패드들; 및 상기 제 1 및 제 2 패드들과 상기 제 1 및 제 2 하부 클래드들 사이에 배치된 제 1 및 제 2 컬럼들을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 컬럼들은 벤조사이클로부텐을 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 게인 섹션과 상기 분포 반사 섹션 사이의 위상 섹션을 더 포함할 수 있다.
상기 히터 전극은 직선 모양, 요철 모양, 빗 모양, 또는 메시 모양을 가질 수 있다.
상기 기판은 InP를 포함할 수 있다.
상기 전류는 상기 레이저 광의 파장의 길이를 감소시킬 수 있다.
상기 레이저 광의 파장의 길이는 상기 패시브 도파로의 가열에 의해 증가될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드는, 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 배치된 하부 클래드; 상기 하부 클래드의 일측 내에 배치된 격자들; 상기 하부 클래드의 일측 상의 패시브 도파로와 상기 하부 클래드의 타측 상의 액티브 도파로를 포함하는 도파로, 상기 액티브 도파로는 레이저 광을 발생하되; 상기 도파로 상의 상부 클래드; 상기 상부 클래드의 일측 상에 배치되고, 상기 패시브 도파로 내에 파장가변 전류를 제공하여 상기 레이저 광의 파장을 전기적으로 가변하는 전류 주입 전극; 상기 전류 주입 전극 상에 배치된 절연 층; 상기 절연 층 상에 배치되고, 상기 상부 클래드, 상기 패시브 도파로, 및 상기 하부 클래드를 가열하여 상기 레이저 광의 파장을 열적으로 가변하는 히터 전극을 포함한다. 여기서, 상기 격자들, 상기 전류 주입 전극, 및 상기 히터 전극은 오버랩될 수 있다.
상기 하부 전극은 하부 클래드의 타측 아래에 배치될 수 있다.
상기 격자들, 상기 전류 주입 전극, 및 상기 히터 전극은 정렬될 수 있다.
상기 레이저 광의 파장의 길이는 상기 전류에 의해 감소하고, 상기 패시브 도파로의 가열에 의해 증가될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 개념에 따른 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드는 격자들, 전류 주입 전극 및 히터 전극을 갖는 분포 반사 섹션을 포함할 수 있다. 격자들, 전류 주입 전극 및 히터 전극은 수직적으로 오버랩될 수 있다. 전류 주입 전극은 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드의 도파로 내에 전류를 제공하여 레이저 광의 파장을 전기적으로 가변할 수 있다. 히터 전극은 도파로를 가열하여 레이저 광의 파장을 열적으로 가변할 수 있다. 레이저 광의 파장은 효율적으로 가변될 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II'선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 III-III'과 Ⅳ-Ⅳ'선상을 따라 절취하여 나타낸 단면도들이다.
도 6은 도 1의 Ⅴ-Ⅴ'선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 히터 전극과 제 3 패드들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 11은 도 1의 레이저 광의 파장의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 개념에 따른 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12의 Ⅵ-Ⅵ'의 선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 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 실시 예들을 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 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 솔더, 블록들, 분말들, 스페이서, 및 자기장은 반도체 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10)의 일 예를 보여준다. 도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10)는 파장가변 광원일 수 있다. 예를 들어, 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10)는 InP의 기판(100) 내에 단일 집적될 수 있다. 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10)는 단일 모드의 레이저 광(102)을 공진할 수 있다. 일 예에 따르면, 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10)의 기판(100)은 게인 섹션(200)과 분포 반사 섹션(300)을 포함할 수 있다. 게인 섹션(200)은 소스 파워에 의해 레이저 광(102)을 발진할 수 있다. 이와 달리, 게인 섹션(200)은 소스 파워의 전류 신호에 따라 레이저 광(102)의 광 신호를 생성할 수 있다. 분포 반사 섹션(300)은 InP 기판의 굴절률을 전기적 및/또는 열적으로 변화시켜 레이저 광(102)의 파장을 가변(tune)할 수 있다. 게인 섹션(200)과 분포 반사 섹션(300)은 연속적으로 연결될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 기판(100)의 게인 섹션(200)과 분포 반사 섹션(300)을 개별적으로 분리하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 게인 섹션(200)은 레이저 광(102)을 생성하고 증폭할 수 있다. 일 예에 따르면, 게인 섹션(200)은 제 1 하부 전극(210), 제 1 하부 클래드(220), 액티브 도파로(230), 제 1 상부 클래드(240), 제 1 오믹 콘택 층(250), 제 1 상부 전극(260), 및 제 1 절연 층(270)을 포함할 수 있다.
제 1 하부 전극(210)은 게인 섹션(200)의 바닥에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 하부 전극(210)은 금, 은, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴, 망간, 인듐 또는 납의 금속을 포함할 수 있다. 제 1 하부 전극(210)은 접지될 수 있다.
제 1 하부 클래드(220)는 제 1 하부 전극(210) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 하부 클래드(220)는 n 타입의 InP를 포함할 수 있다.
액티브 도파로(230)는 제 1 하부 클래드(220) 상에 배치될 수 있다. 액티브 도파로(230)은 제 1 방향으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 액티브 도파로(230)는 x방향으로 연장할 수 있다. 액티브 도파로(230)는 제 1 하부 클래드(220)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 액티브 도파로(230)는 intrinsic InGaAsP 혹은 InGaAs를 포함할 수 있다. 액티브 도파로(230)는 레이저 광(102)을 발진할 수 있다. 액티브 도파로(230)는 MQW(Multiple Quantum Well) 구조를 가질 수 있다. 또한, 액티브 도파로(230)는 게인 물질(gain medium, 미도시)을 가질 수 있다. 게인 물질은 InGaAs, 혹은 InGaAsP를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 II-II'선상을 절취하여 보여준다.
도 3을 참조하면, 제 1 전류 블록킹 층(232)은 액티브 도파로(230)의 양측에 배치될 수 있다. 제 1 전류 블록킹 층(232)은 제 1 하부 전극(210)과 제 1 상부 전극(260) 사이의 소스 전류를 액티브 도파로(230)로 집중할 수 있다. 제 1 전류 블록킹 층(232)은 액티브 도파로(230)의 화합물 반도체와 다른 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 1 상부 클래드(240)는 액티브 도파로(230)와 전류 블록킹 층(232) 상에 배치될 수 있다. 제 1 상부 클래드(240)은 액티브 도파로(230)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 제 1 상부 클래드(240)는 p 타입의 InP를 포함할 수 있다.
제 1 오믹 콘택 층(250)은 제 1 상부 클래드(240) 상에 배치될 수 있다. 제 1 오믹 콘택 층(250)은 제 1 상부 클래드(240)와 제 1 상부 전극(260) 사이의 콘택 저항을 제거 및/또는 최소화할 수 있다. 예를 들어, 제 1 오믹 콘택 층(250)은 p타입의 InGaAs를 포함할 수 있다. 오믹 콘택층(250)과 상부전극 (260)은 쇼트키 접합을 가질 수 있다. 오믹 콘택 층(250)은 급속 열처리(RTA: rapid-thermal annealing) 공정을 통해 상부 전극(260)과 오믹 접합 갖도록 형성될 수 있다. 있다.
제 1 상부 전극(260)은 제 1 오믹 콘택 층(250) 상에 배치될 수 있다. 제 1 상부 전극(260)은 제 1 패드(262)에 연결될 수 있다. 제 1 패드(262)는 제 1 컬럼(264)과 제 1 절연 층(270) 상에 배치될 수 있다. 아이솔레이션 층(110), 제 1 컬럼(264), 및 제 1 절연 층(270)은 제 1 패드(262)와 제 1 하부 클래드(220) 사이에 배치될 수 있다. 아이솔레이션 층(110), 제 1 컬럼(264), 및 제 1 절연 층(270)은 제 1 하부 클래드(220)와 제 1 패드(262)를 절연할 수 있다. 아이솔레이션 층(110)은 제 1 패드(262)를 제 1 상부 클래드(240)와 제 1 오믹 콘택 층(250)으로부터 절연할 수 있다. 예를 들어, 제 1 컬럼(264)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 폴리이미드(polyimide)을 포함할 수 있다. 제 1 절연 층(270)은 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
제 1 상부 전극(260)과 제 1 하부 전극(210) 사이에 소스 파워가 제공되면, 레이저 광(102)의 발진 광은 액티브 도파로(230) 내에서 생성될 수 있다. 소스 파워 내에 데이터 신호가 실릴 경우, 레이저 광(102)은 광 신호로 변조될 수 있다. 예를 들어, 광 신호는 약 1GHz이상 고속으로 변조될 수 있다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 분포 반사 섹션(300)은 발진된 레이저 광(102)을 공진시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 분포 반사 섹션(300)은 제 2 하부 클래드(320), 격자들(322), 패시브 도파로(330), 제 2 상부 클래드(340), 제 2 오믹 콘택 층(350), 제 1 전류 주입 전극(360), 제 2 절연 층(370), 및 히터 전극(380)을 포함할 수 있다.
제 2 하부 클래드(320)는 제 1 하부 클래드(220)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 2 하부 클래드(320)는 n 타입의 InP를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 하부 클래드들(220, 230)은 하나의 연속된 층일 수 있다.
격자들(322)은 제 2 하부 클래드(320) 내에 배치될 수 있다. 이와 달리, 격자들(322)은 패시브 도파로(330) 상의 제 2 상부 클래드(340) 내에 배치될 수 있다. 격자들(322)의 상부 면은 제 2 하부 클래드(320)의 상부 면보다 낮을 수 있다. 격자들(322)은 x 방향으로 이격하여 배치될 수 있다. 격자들(322)은 레이저 광(102)을 반사시킬 수 있다. 액티브 도파로(230), 패시브 도파로(330), 격자들(322)은 레이저 광(102)을 공진할 수 있다. 격자들(322)은 제 2 하부 클래드(320)의 물질과 과 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 격자들(322)은 n-InGaAsP를 포함할 수 있다. 격자들(322)은 브라그 조건(mλ=2neqΛ, m: 회절차수 (=1), λ: 광의 파장, neq: 도파층 유효굴절율, Λ: 회절격자 주기)을 만족할 수 있다 예를 들어, 레이저 광(102)의 파장(λ)은 패시브 도파로(330) 및/또는 제 2 하부 클래드(320)의 유효 굴절률(neq)에 의존하여 결정될 수 있다.
패시브 도파로(330)는 액티브 도파로(230)에 연결될 수 있다. 패시브 도파로(330)는 x방향으로 연장할 수 있다. 패시브 도파로(330)은 제 2 하부 클래드(320) 상에 배치될 수 있다. 패시브 도파로(330)는 격자들(322) 상에 배치될 수 있다. 패시브 도파로(330)는 intrinsic InGaAsP 혹은 InGaAs를 포함할 수 있다. 레이저 광(102)은 패시브 도파로(330)를 따라 진행할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1의 III-III'과 Ⅳ-Ⅳ'선상을 따라 절취하여 나타낸 단면도들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 2 전류 블록킹 층(332)은 패시브 도파로(330)의 양 측벽들 사이에 배치될 수 있다. 제 2 전류 블록킹 층(332)은 도 3의 제 1 전류 블록킹 층(232)와 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 전류 블록킹 층들(232, 332)은 하나의 연속된 층일 수 있다. 제 2 전류 블록킹 층(332)은 제 1 전류 주입 전극(360)과 제 1 하부 전극(210) 사이의 파장 가변 전류를 패시브 도파로(330)에 집중할 수 있다. 제 2 전류 블록킹 층(332)은 패시브 도파로(330)의 화합물 반도체와 다른 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 제 2 하부 전극(310)은 제 2 하부 클래드(320) 아래에 배치될 수 있다. 제 2 하부 전극(310)은 접지될 수 있다. 제 2 전류 블록킹 층(332)은 제 1 전류 주입 전극(360)과 제 2 하부 전극(310) 사이의 파장 가변 전류를 패시브 도파로(330)에 집중할 수 있다. 이와는 달리, 제 2 하부 전극(310)은 생략될 수 있으며, 제 2 하부 전극(310)이 없을 경우, 파장 가변 전류는 제 1 전류 주입 전극(360)과 제 1 하부 전극(210) 사이에 흐를 수 있다.
제 2 상부 클래드(340)는 제 1 상부 클래드(240)과 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 상부 클래드들(240, 340)은 하나의 연속된 층일 수 있다. 제 2 상부 클래드(340)는 패시브 도파로(330) 및 제 2 전류 블록킹 층(332) 상에 배치될 수 있다. 제 2 상부 클래드(340)는 제 1 상부 클래드(240) 상에 배치될 수 있다. 제 2 상부 클래드(340)는 p 타입의 InP를 포함할 수 있다..
제 2 오믹 콘택 층(350)는 제 2 상부 클래드(340) 상에 배치될 수 있다. 제 2 오믹 콘택 층(350)은 제 2 상부 클래드(340)과 제 1 전류 주입 전극(360) 사이의 콘택 저항을 제거 및/또는 최소화할 수 있다.
제 1 전류 주입 전극(360)은 제 2 오믹 콘택 층(350) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전류 주입 전극(360)은 격자들(322)과 오버랩할 수 있다.
도 6은 도 1의 Ⅴ-Ⅴ'선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제 2 패드(362)는 제 1 전류 주입 전극(360) 상에 연결될 수 있다. 제 2 패드(362)는 아이솔레이션 층(110), 제 2 컬럼(384) 및 제 2 절연 층(370) 상에 배치될 수 있다. 아이솔레이션 층(110), 제 2 컬럼(384) 및 절연 층(270)은 제 2 패드(362)와 제 2 하부 클래드(320) 사이에 배치될 수 있다. 아이솔레이션 층(110), 제 2 컬럼(384), 제 2 절연 층(370)은 제 2 하부 클래드(320)와 제 2 패드(362)를 절연할 수 있다. 아이솔레이션 층(110)은 제 2 패드(362)를 제 2 상부 클래드(340)와 제 2 오믹 콘택 층(350)으로부터 절연시킬 수 있다. 제 2 컬럼(384)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene), 폴리이미드(polimide), 혹은 절연체를 포함할 수 있다.
제 2 절연 층(370)은 제 1 전류 주입 전극(360) 상에 배치될 수 있다. 이와 달리, 제 2 절연 층(370)은 제 2 컬럼(384) 상에 배치될 수 있다. 제 2 절연 층(370)은 실질적으로 제 1 절연 층(270)과 연결될 수 있다. 제 2 절연 층(370)은 유전체 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다.
제 2 패드(362)를 통해 파장 가변 전류가 제공되면, 제 2 하부 클래드(320), 격자들(322), 패시브 도파로(330), 및/또는 제 2 상부 클래드(340)의 굴절률은 변화될 수 있다. 레이저 광(102)의 파장은 분포 반사 섹션(300)의 굴절률 변화에 의해 가변될 수 있다. 예를 들어, 파장 가변 전류가 패시브 도파로(330)에 주입되면, 상기 패시브 도파로(330)의 유효 굴절률은 감소할 수 있다. 브라그 조건은 패시브 도파로(330)의 유효 굴절률에 따라 결정될 수 있다. 이에 따라, 레이저 광(102)의 파장은 가변될 수 있다.
도 2, 도 4 및 도 5를 다시 참조하면, 히터 전극(380)은 제 2 절연 층(370) 상에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 히터 전극(380)은 제 1 전류 주입 전극(360) 및 격자들(322)과 수직적으로 오버랩될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 히터 전극(380)과 제 3 패드들(382)의 일 예를 보여준다.
도 1 및 도 7 내지 도 10을 참조하면, 히터 전극(380)은 제 3 패드들(382) 사이를 연결할 수 있다. 예를 들어, 히터 전극(380)은 직선 모양, 요철 모양, 빗 모양 또는 매시 모양을 가질 수 있다.
도 4, 도 5, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 제 3 패드들(382)은 히터 전극(380)에 연결될 수 있다. 제 3 패드들(382)은 히터 전극(380)의 양측 가장자리들 상에 배치될 수 있다. 제 3 패드들(382)의 각각은 다양한 모양을 가질 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 3 패드들(382)은 제 3 컬럼들(386)과 제 2 절연 층(370) 상에 배치될 수 있다. 아이솔레이션 층(110), 제 3 컬럼들(386) 및 제 2 절연 층(370)은 제 3 패드들(382)과 제 2 하부 클래드(320)를 절연시킬 수 있다. 아이솔레이션 층(110) 및 제 2 절연 층(370)은 제 3 패드들(382)을 제 2 상부 클래드(340), 및 제 2 오믹 콘택 층(350)으로부터 절연할 수 있다. 예를 들어, 제 3 컬럼들(386)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)을 포함할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 히팅 파워가 제 3 패드들(382)을 통해 히터 전극(380) 내에 제공되면, 히터 전극(380)은 제 2 상부 클래드(340), 패시브 도파로(330), 및 제 2 하부 클래드(320)를 점진적으로 가열할 수 있다.
가열된 제 2 상부 클래드(340), 패시브 도파로(330), 및 제 2 하부 클래드(320)의 굴절률은 변화될 수 있다. 예를 들어, 레이저 광(102)의 파장은 주로 패시브 도파로(330)의 굴절률 변화에 의해 가변될 수 있다.
도 11은 도 1의 레이저 광(102)의 파장의 변화를 보여준다.
도 11을 참조하면, 레이저 광(102)의 파장의 길이는 파장 가변 전류와, 히팅 전류에 따라 변화될 수 있다.
일 예에 따르면, 레이저 광(102)의 파장은 파장 가변 전류에 의해 짧아질 수 있다. 예를 들어, 수십 mA의 전류 범위 내에서 레이저 광(102)의 파장의 길이는 약 1557nm로부터 약 1550nm로 감소할 수 있다. 레이저 광(102)의 파장의 길이는 약 7nm 정도 감소할 수 있다. 도 11의 1557nm와 1550nm 사이의 파워의 피크들은 레이저 광(102)의 파장 길이의 변화에 대응될 수 있다.
일 예에 따르면, 레이저 광(102)의 파장은 히팅 전류에 의해 길어질 수 있다. 예를 들어, 약 100 mA의 전류 범위 내에서 레이저 광(102)의 파장의 길이는 약 1557nm 로부터 약 1575nm로 증가할 수 있다. 레이저 광(102)의 파장의 길이는 약 19nm 정도 증가할 수 있다. 도 11의 1557nm와 1575nm 사이의 파워의 피크들은 레이저 광(102)의 파장 길이의 변화에 대응될 수 있다. 상술된 수치들은 이해를 돕기 위해 기술되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니 하고 다양하게 변경될 수 있다.
도 11의 레이저 광(102)의 피크들은 1557nm와 1575nm 사이에 존재할 수 있다.
도 12는 본 발명의 개념에 따른 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10a)의 일 예를 보여준다. 도 13은 도 12의 Ⅵ-Ⅵ'의 선상을 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드(10a)의 기판(100a)은 게인 섹션(200)과 분포 반사 섹션(300) 사이의 위상 섹션(400)을 포함할 수 있다. 게인 섹션(200)과 분포 반사 섹션(300)은 도 1 및 도 2와 동일하게 구성될 수 있다.
위상 섹션(400)은 레이저 광(102)의 위상을 가변할 수 있다. 일 예에 따르면, 위상 섹션(400)은 패시브 도파로(330) 및 제 2 상부 클래드(340) 상의 제 3 오믹 콘택 층(450)과 제 2 전류 주입 전극(460)을 포함할 수 있다. 제 2 전류 주입 전극(460)은 제 4 패드(462)로 연결될 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.

Claims (18)

  1. 레이저 광의 게인을 얻는 액티브 도파로를 갖는 게인 섹션과, 상기 액티브 도파로와 연결되는 패시브 도파로를 갖는 분포 반사 섹션을 구비한 기판을 포함하되,
    상기 분포 반사 섹션은:
    상기 패시브 도파로 위 또는 아래에 배치된 격자들;
    상기 패시브 도파로 상에 배치되고, 상기 패시브 도파로 내에 전류를 제공하여 상기 레이저 광의 파장을 전기적으로 가변하는 전류 주입 전극; 및
    상기 전류 주입 전극 상에 배치되고, 상기 패시브 도파로를 가열하여 상기 레이저 광의 파장을 열적으로 가변하는 히터 전극을 포함하되,
    상기 격자들, 상기 전류 주입 전극, 및 상기 히터 전극은 수직적으로 오버랩(overlapped)되는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게인 섹션은:
    상기 액티브 도파로 아래의 제 1 하부 전극;
    상기 제 1 하부 전극과 상기 액티브 도파로 사이의 제 1 하부 클래드;
    상기 액티브 도파로 상에 배치된 제 1 상부 클래드; 및
    상기 제 1 상부 클래드 상에 배치된 제 1 상부 전극을 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분포 반사 섹션은:
    상기 제 1 하부 클래드에 연결되고, 상기 격자들을 둘러싸는 제 2 하부 클래드; 및
    상기 제 1 상부 클래드에 연결되고, 상기 패시브 도파로 상에 배치된 제 2 상부 클래드를 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분포 반사 섹션은 상기 제 1 하부 전극에 연결되고, 상기 제 2 하부 클래드 아래에 배치된 제 2 하부 전극을 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 게인 섹션은 상기 제 1 상부 클래드와 상기 전류 변조 전극 사이의 제 1 콘택 전극을 더 포함하되,
    상기 분포 반사 섹션은 상기 제 2 상부 클래드와 상기 전류 주입 전극 사이의 제 2 콘택 전극을 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분포 반사 섹션은 상기 전류 주입 전극과 상기 히터 전극 사이의 절연 층을 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 절연 층은 상기 제 1 및 제 2 콘택 전극들 사이에 배치되는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분포 반사 섹션은 상기 전류 주입 전극과 상기 히터 전극으로 연결된 제 1 및 제 2 패드들; 및
    상기 제 1 및 제 2 패드들과 상기 제 1 및 제 2 하부 클래드들 사이에 배치된 제 1 및 제 2 컬럼들을 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 컬럼들은 벤조사이클로부텐을 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 게인 섹션과 상기 분포 반사 섹션 사이의 위상 섹션을 더 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 전극은 직선 모양, 요철 모양, 빗 모양, 또는 메시 모양을 갖는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 InP를 포함하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류는 상기 레이저 광의 파장의 길이를 감소시키는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저 광의 파장의 길이는 상기 패시브 도파로의 가열에 의해 증가되는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  15. 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 배치된 하부 클래드;
    상기 하부 클래드의 일측 내에 배치된 격자들;
    상기 하부 클래드의 일측 상의 패시브 도파로와 상기 하부 클래드의 타측 상의 액티브 도파로를 포함하는 도파로, 상기 액티브 도파로는 레이저 광을 발생하되;
    상기 도파로 상의 상부 클래드;
    상기 상부 클래드의 일측 상에 배치되고, 상기 패시브 도파로 내에 파장가변 전류를 제공하여 상기 레이저 광의 파장을 전기적으로 가변하는 전류 주입 전극;
    상기 전류 주입 전극 상에 배치된 절연 층; 및
    상기 절연 층 상에 배치되고, 상기 상부 클래드, 상기 패시브 도파로, 및 상기 하부 클래드를 가열하여 상기 레이저 광의 파장을 열적으로 가변하는 히터 전극을 포함하되,
    상기 격자들, 상기 전류 주입 전극, 및 상기 히터 전극은 수직적으로 오버랩되는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 하부 클래드의 타측 아래에 배치되는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 격자들, 상기 전류 주입 전극, 및 상기 히터 전극은 정렬되는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저 광의 파장의 길이는 상기 전류에 의해 감소하고, 상기 패시브 도파로의 가열에 의해 증가하는 분포 브라그 반사형 파장가변 레이저 다이오드.
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