KR20190113511A - 능동 광 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동 광 케이블을 개시한다. 그의 케이블은 기판 상의 하부 전극과, 상기 하부 전극 상에 배치되고, 상기 하부 전극의 일부를 개구하는 제 1 홀들을 갖는 활성 도파로와, 상기 활성 도파로의 양측들의 상기 하부 전극 상에 배치된 유전체 블록들과, 상기 유전체 블록들 및 상기 활성 도파로 상에 배치된 상부 전극을 포함한다. 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 상기 제 1 홀들과 동일한 방향의 제 2 홀들을 갖는 그래핀을 포함할 수 있다.

Description

능동 광 케이블{Active optical cable}
본 발명은 본 발명은 광통신 시스템에 괸한 것으로, 구체적으로 1차원 포토닉 크리스탈 나노 레이저의 능동 광 케이블에 관한 것이다.
최근 광통신은 반도체 기술 개발에 힘입어 눈부시게 발전하고 있다. 광통신 장치는 주로 광원 및 광 송수신기를 포함할 수 있다. 그 중에 상기 광원은 레이저 다이오드(laser diode), 수직공진표면방출 레이저의 반도체 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원은 광 결합기에 의해 광섬유 또는 광 도파로와 결합될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기적 펌핑 방법으로 레이저 빔을 생성하는 능동 광 케이블을 제공하는 데 있다.
본 발명은 개념에 따른 능동 광 케이블을 개시한다. 그의 케이블은 기판 상의 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 배치되고, 상기 하부 전극의 일부를 개구하는 제 1 홀들을 갖는 활성 도파로; 상기 활성 도파로의 양측들의 상기 하부 전극 상에 배치된 유전체 블록들; 및 상기 유전체 블록들 및 상기 활성 도파로 상에 배치된 상부 전극을 포함한다. 여기서, 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 상기 제 1 홀들의 방향과 동일한 방향의 제 2 홀들을 갖는 그래핀을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 도파로 홀들을 갖는 활성 도파로의 위 아래에 상기 도파로 홀들과 동일한 방향의 전극 홀들을 갖는 그래핀의 하부 전극과 상부 전극을 이용하여 전기적 펌핑 방법으로 레이저 빔을 생성시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 능동 광 케이블을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 활성 도파로의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 하부 패드와 상부 패드에 연결된 전원을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 광 케이블을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 능동 광 케이블의 응용 예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 활성 도파로와 제 1 코어의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 능동 광 케이블의 응용 예를 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 광 케이블을 보여주는 사시도이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 광 케이블을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 8 및 도 10의 능동 광 케이블들의 응용 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 8 및 도 10의 능동 광 케이블들의 응용 예를 보여주는 도면이다.
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 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 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 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, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 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.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 능동 광 케이블(100)을 보여준다. 도 2는 도 1의 I-I'선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블(100)은 1차원 포토닉 크리스탈 나노 레이저의 송신기일 수 있다. 일 예로, 상기 능동 광 케이블(100)은 기판(10), 하부 전극(20), 활성 도파로(30), 유전체 블록들(40), 상부 전극(50), 하부 패드(60), 및 상부 패드(70)를 포함할 수 있다.
상기 기판(10)은 평탄할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(10)은 진성 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 글래스 기판 또는 플라스틱 기판을 포함할 수 있다.
상기 하부 전극(20)은 상기 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 상기 하부 전극(20)은 제 1 방향(Y)으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 전극(20)는 단일 층 또는 멀티 층의 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(20) 상기 그래핀의 전이 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 하부 전극(20)는 제 1 전극 홀들(미도시)을 가질 수 있다. 상기 제 1 전극 홀들은 제 3 방향(Z)으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 전극 홀들은 상기 기판(10)의 일부를 노출 시킬 수 있다. 상기 제 1 전극 홀들은 약 10 내지 약 100nm의 직경을 가질 수 있다.
상기 활성 도파로(30)는 상기 하부 전극(20) 상에 배치될 수 있다. 상기 활성 도파로(30)는 제 2 방향(X)으로 연장할 수 있다. 상기 활성 도파로(30)는 게인을 갖는 광 도파로일 수 있다. 예를 들어, 상기 활성 도파로(30)는 GaAs 또는 InP의 III-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하고, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 활성 도파로(30)는 도파로 홀들(32)을 가질 수 있다. 상기 도파로 홀들(32)은 상기 하부 전극(20)의 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 제 1 전극 홀들과 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 상기 도파로 홀들(32)은 제 3 방향(Z)으로 배치될 수 있다. 상기 도파로 홀들(32)은 상기 제 1 전극 홀들보다 작을 수 있다. 상기 도파로 홀들(32)은 약 1 내지 약 10nm의 직경을 가질 수 있다. 상기 도파로 홀들(32)의 크기는 제 2 방향(X)에 대해 순차적으로 감소할 수 있다.
도 3은 도 1의 활성 도파로(30)의 일 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 상기 하부 전극(20)와 상기 상부 전극(50)에 전력이 인가되면, 활성 도파로(30)는 전기적 펌핑 방법으로 레이저 빔(34)을 생성한다. 상기 활성 도파로(30)는 상기 도파로 홀들(32)의 방향을 따라 레이저 빔(34)을 생성할 수 있다. 상기 레이저 빔(34)은 상기 도파로 홀들(32)의 방향으로 진행할(propagate) 수 있다. 상기 레이저 빔(34)는 제 2 방향(X)으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 빔(34)은 상기 도파로 홀들(32)의 크기가 작아지는 방향으로 진행할 수 있다.
다시, 도 1 및 2를 참조하면, 상기 유전체 블록들(40)은 상기 활성 도파로(30)의 양 측벽들 상에 배치될 수 있다. 상기 유전체 블록들(40)은 상기 활성 도파로(30)와 동일한 두께를 가질 수 있다. 상기 유전체 블록들(40)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
상기 상부 전극(50)은 상기 유전체 블록들(40) 및 상기 활성 도파로(30) 상에 배치될 수 있다. 상기 상부 전극(50)은 상기 하부 전극(20)과 동일한 재질일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 전극(50)은 단일 층 또는 멀티 층의 그래핀을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 상부 전극(50)은 제 2 전극 홀들(52)을 가질 수 있다. 상기 제 2 전극 홀들(52)은 제 3 방향(Z)으로 배치될 수 있다. 상기 제 2 전극 홀들(52)으 크기는 상기 제 1 전극 홀들의 크기와 동일하고, 상기 도파로 홀들(32)의 크기보다 클 수 있다.
상기 하부 패드(60)는 상기 유전체 블록들(40) 외곽의 하부 전극(20) 상에 배치될 수 있다. 상기 하부 패드(60)는 금, 은, 구리, 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다.
상기 상부 패드(70)는 상기 상부 전극(50) 상에 배치될 수 있다. 상기 상부 패드(70)는 상기 하부 패드(60)와 동일한 재질일 수 있다. 상기 상부 패드(70)는 금, 은, 구리, 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다.
도 4는 도 1의 하부 패드(60)와 상부 패드(70)에 연결된 전원(80)을 보여준다.
도 4를 참조하면, 전원(80)은 하부 패드(60) 및 상부 패드(70)을 통해 하부 전극(20)과 상부 전극(50) 사이에 상기 전력을 제공할 수 있다. 상기 전력은 전류 및/또는 전압의 전기 신호일 수 있다. 상기 전력은 펄스 형태로 입력될 수 있다.
기판(10), 활성 도파로(30), 및 유전체 블록들(40)은 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 광 케이블(100)을 보여준다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블(100)의 박막 금속의 하부 전극(20)을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(20)은 금속 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 및 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
기판(10), 활성 도파로(30), 유전체 블록들(40), 상부 전극(50), 하부 패드(60), 및 상부 패드(70)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 능동 광 케이블(100)의 응용 예를 보여준다. 도 7은 도 6의 활성 도파로(30)와 제 1 코어(210)의 일 예를 보여준다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블(100)은 광 도파로(200)에 연결될 수 있다. 상기 광 도파로(200)는 제 1 코어(210)와 제 1 클래딩(220)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 코어(210)는 제 2 방향(X)으로 연장할 수 있다. 상기 제 1 코어(210)는 상기 능동 광 케이블(100)의 활성 도파로(30)와 결합될(coupled) 수 있다. 상기 레이저 빔(34)은 상기 제 1 코어(210)를 따라 진행할(propagate) 수 있다. 상기 제 1 클래딩(220)는 상기 제 1 코어(210)를 둘러쌀 수 있다.
도 8은 본 발명의 능동 광 케이블(100)의 응용 예를 보여준다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블(100)은 광섬유(300)에 연결될 수 있다. 상기 광섬유(300)는 제 2 방향(X) 방향으로 연장할 수 있다. 기판(10)은 V자 모양의 홈(12)을 가질 수 있다. 상기 광섬유(300)는 상기 홈(12) 내에 제공될 수 있다. 상기 광섬유(300)는 상기 활성 도파로(30)와 기판(10) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 광섬유(300)는 제 2 코어(310) 및 제 2 클래딩(320)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 코어(310)는 제 2 클래딩(320)의 외곽을 둘러쌀 수 있다. 상기 제 2 코어(310)는 상기 홈(12) 내에서 상기 제 3 방향(Z)에 대해 상기 클래딩(320)으로부터 노출될 수 있다. 즉, 상기 광섬유(300)의 절반이 상기 홈(12) 내에서 제거되어 상기 제 2 코어(310)가 상기 제 3 방향(Z)으로 노출될 수 있다. 상기 제 2 코어(310)는 상기 하부 전극(20)과 상기 제 2 클래딩(320) 사이에 제공될 수 있다. 상기 제 2 코어(310)는 하부 전극(20)와 접촉할 수 있다. 상기 제 2 코어(310)와 상기 활성 도파로(30)는 상기 하부 전극(20)의 외곽에서 접촉 및/또는 결합될 수 있다. 상기 활성 도파로(30)에 전기 신호가 입력되면, 상기 레이저 빔(34)은 상기 활성 도파로(30)로부터 상기 제 2 코어(310)로 전달될 수 있다.
유전체 블록들(40), 상부 전극(50), 하부 패드(60), 및 상부 패드(70)는 도 1과 유사하게 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 광 케이블(100)을 보여준다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블(100)는 광 검출기일 수 있다. 상기 능동 광 케이블(100)은 도 1의 도파로 홀들(32) 없는 활성 도파로(30)를 포함할 수 있다. 레이저 빔(34)이 활성 도파로(30)에 제공되면, 상기 활성 도파로(30)는 하부 전극(20) 및 상부 전극(50) 사이에 전류의 전기 신호를 생성 및/또는 출력할 수 있다.
기판(10), 하부 전극(20), 유전체 블록들(40), 상부 전극(50), 하부 패드(60), 및 상부 패드(70)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 광 케이블(100)을 보여준다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블(100)은 도 8의 도파로 홀들(32) 없는 활성 도파로(30)를 포함하는 광 검출기일 수 있다. 상기 레이저 빔(34)이 광섬유(300)에 제공되면, 상기 활성 도파로(30)는 전기 신호를 생성 및/또는 출력할 수 있다.
기판(10), 하부 전극(20), 유전체 블록들(40), 상부 전극(50), 하부 패드(60), 및 상부 패드(70)는 도 8과 동일하게 구성될 수 있다.
도 11은 도 8 및 도 10의 능동 광 케이블들(100)의 응용 예를 보여준다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블들(100)은 광섬유(300)의 양단들에 각각 연결될 수 있다. 상기 광섬유(300)의 일단의 상기 능동 광 케이블들(100) 중의 하나는 송신기이고, 상기 광섬유(300)의 타단의 상기 능동 광 케이블들(100) 중의 다른 하나는 수신기일 수 있다. 상기 광섬유(300)는 능동 광 케이블들(100) 사이에 상기 레이저 빔(34)을 전달할 수 있다.
도 12는 도 8 및 도 10의 능동 광 케이블들(100)의 응용 예를 보여준다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 능동 광 케이블들(100)은 광섬유들(300)의 양측들에 각각 다발로 연결되어 양방향 통신을 구현할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 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 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (1)

  1. 기판 상의 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 배치되고, 상기 하부 전극의 일부를 개구하는 제 1 홀들을 갖는 활성 도파로;
    상기 활성 도파로의 양측들의 상기 하부 전극 상에 배치된 유전체 블록들; 및
    상기 유전체 블록들 및 상기 활성 도파로 상에 배치된 상부 전극을 포함하되,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 상기 제 1 홀들의 방향과 동일한 방향의 제 2 홀들을 갖는 그래핀을 포함하는 능동 광 케이블.
KR1020180143035A 2018-03-27 2018-11-19 능동 광 케이블 KR20190113511A (ko)

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