KR20200014520A

KR20200014520A - 광통신 광원용 광파장 감시기

Info

Publication number: KR20200014520A
Application number: KR1020180089780A
Authority: KR
Inventors: 조호성; 황상구
Original assignee: (주)엘디스
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2020-02-11
Also published as: KR102183003B1

Abstract

본 발명은 광통신 광원용 광파장 감시기에 관한 것으로, 광을 출력하는 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드); 상기 DFD-LD의 후면 출력광이 발산되는 후면부에 배치되는 광필터; 및 상기 광필터에 인접하여 배치되는 광 다이오드(Photo Diode; PD);를 포함하고, 상기 광 다이오드는 상기 광필터를 투과한 상기 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 중심부 수광영역; 및 상기 중심부 수광영역을 둘러싸도록 형성되어, 상기 광필터를 투과한 상기 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 외곽부 수광영역;을 포함한다.

Description

광통신 광원용 광파장 감시기{OPTICAL WAVELENGTH MONITOR DEVICE FOR OPTICAL COMMUNICATION LIGHT SOURCE}

본 발명의 실시예는 광통신 광원용 광파장 감시기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접 변조 광원으로 사용되는 DFB-LD(distributed feedback laser diode) 또는 EML(electro-absorption modulated laser)용 광파장 감시기(wavelength monitor) 구조에 관한 것이다.

일반적으로 광통신용 직접 변조 광원으로서 1260nm ~ 1620nm 파장 대역중 지정된 단일 광파장으로 발진하는 DFB-LD 또는 EML이 사용되어 왔다.

또한, 최근 광통신 시스템의 전송 용량 증가 추세에 따라 직접 변조 DFB-LD 또는 EML의 동작 광파장이 세분화되고 다중화되는 DWDM(dense wavelength division multiplexing) 전송 방식이 널리 시용되고 있다.

DWDM 전송 방식은 파장 분할 수에 따라 수십~수백 개의 개별 광파장을 가지는 광원을 요구함으로써 이들 광원에 대한 준비, 관리(inventory) 문제가 대두되고 광전송 시스템 구축 비용도 급격히 증가하고 있다.

그 동안 DFB-LD 또는 EML의 동작 광파장을 가변시킬 수 있는 파장 가변 레이저(Tunable LD)를 사용함으로써 inventory 관리 문제와 비용 문제를 완화하려는 기술 개발이 진행되어 왔으나, 파장 가변폭(대응하는 DWDM 채널(CH) 수)이 커질수록 광원의 가격이 급격히 상승하여 DWDM 시스템 구축 비용이 오히려 증가하는 현상이 발생하고 있다.

최근에는 DFB-LD 또는 EML의 동작 온도를 조정함으로써 광파장을 소폭 가변시키는 방식이 현실적인 대안으로 부각되고 있다. 이 방식은 온도 조정에 의한 파장 가변이므로 가변폭이 3~4nm 정도로 제한되지만 4~8개의 DWDM CH을 수용할 수 있고 특히 구조가 간단하여 저비용 광원을 구현하는 장점이 있다. DWDM용 광원은 단일 파장 동작, 좁은 파장 가변 동작, 넓은 파장 가변 동작과는 무관하게 지정된 파장 간격(또는 주파수 간격)의 DWDM grid에 일치하는 광파장으로 동작해야 한다. 즉, 광원의 동작 광파장을 실시간으로 감시(monitor)하고 DWDM grid의 허용 범위 이상으로 벗어나는 것을 방지하는 안정화(locking) 방안이 반드시 구비되어야 한다. 예를 들어, 50GHz 간격의 C-band DWDM 시스템의 경우, 광원은 0.4nm의 광파장 간격으로 주어진 DWDM grid에 ±3.75GHz(±30pm)의 허용 범위내로 동작 광파장을 안정화 시킬 수 있는 광파장 감시기(wavelength monitor)를 내장해야 한다.

광파장 감시기에 대한 종래의 기술은 단일 파장 동작 또는 넓은 파장 가변 동작의 DWDM용 광원을 대상으로 LD의 후면 광출력을 평행광으로 변환한 후 45도 배치된 광출력 분할 필터로 APC(automatic power control)용 광출력을 분기하여 PD(photo diode)로 검출하고, 일부는 광파장에 대한 주기적 투과 특성을 가지는 에탈론(etalon)을 거치게 한 후 광파장 감시용 PD로 검출하는 방식(미국 특허 US 6,856,475 B2, US 6,904,067 B2)이 주를 이루고 있으나 평행광을 기반으로 부피가 큰 에탈론(etalon)을 사용함으로써 구조가 복잡하고 광정렬이 어려우며 감시계의 부피가 큰 단점이 있다.

LD의 후면 발산 광출력을 광필터를 통과시킨 후 병렬 배치된 2개의 PD로 검출하는 방식(미국 특허 US 5,825,792)도 있으나 LD의 광출력을 제어하는 APC 기능이 없을 뿐만 아니라 단일 광파장 감시만 가능한 단점이 있다.

보다 구체적으로, 도 1은 종래의 광파장 감시기(wavelength monitor)의 구성도이다.

DWDM 광원인 DFB-LD(11)에는 레이저 발진이 일어나는 공진기(12)가 구비되어 있으며, 전면 광출력은 광섬유를 통해 광신호 송신을 하고 후면 광출력은 DFB-LD(11)의 광출력을 안정화(APC ; automatic power control) 시키고 광파장을 감시하는 용도로 사용된다.

후면 광출력은 반치전각(FAHM ; full angle at half maxim㎛)을 26도 정도로 발산하므로, 렌즈(13)에 의해 평행광으로 변환된 후 광출력 분할 필터(14)로 입사한다.

광출력 분할 필터(14)에는 다층 박막 코팅(15)이 형성되어 입사광의 50% 정도를 반사하고 나머지 50%를 투과시킨다.

광출력 분할 필터(14)로부터 반사된 출력광은 원형의 수광영역(17)을 가지는 APC용 PD(Photo Diode ; 16)에서 검출되어 DFB-LD(11)의 광출력을 안정화 시키는 용도로 사용된다. 즉, APC용 PD(16)의 광전류가 일정하게 유지되도록 DFB-LD(11)의 주입 전류를 조정하면 광출력이 일정하게 유지된다.

광출력 분할 필터(14)로부터 투과된 출력광은 에탈론(etalon ; 18)을 통과한 후 원형의 수광영역(20)을 가지는 광파장 감시용 PD(19)에서 검출되어 DFB-LD(11)의 광파장을 감시하는 용도로 사용된다. 여기서 에탈론(etalon ; 18)은 광파장에 따라 투과율이 주기적으로 변화하는 특성을 가지는데, 예를 들어 에탈론(etalon ; 18)의 길이를 2.051mm로 정확히 제작할 경우 1310nm 파장대에서 50GHz의 주기를 얻을 수 있다.

이와 같이, 에탈론(etalon ; 18)을 사용하면 50GHz 간격의 DWDM용 광원의 광파장을 정밀하게 감시하고 안정화(wavelength locking) 시킬 수 있으나, 광원이 DWDM grid중 어떤 CH 파장으로 동작하고 있는지는 알 수 없다.

또한, 에탈론(etalon ; 18) 의 특성이 평행광 상태, 입사각, 동작 온도 등에 민감하게 변화하므로, 각 광부품에 대한 고도의 광정렬이 요구되어 제작이 매우 어렵고, 전체 광학계의 비용과 부피도 큰 단점이 있다.

따라서, 종래의 광파장 감시기는 수십개 이상의 DWDM CH을 파장 가변하는 고가의 광원이 사용되고 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 광통신 관원용 광파자 감시기는 좁은 파장 가변 범위를 가지는 저가형 직접 변조 DFB-LD 또는 EML에 적합하도록 간단한 구조를 가지도록 하고, 동시에 부피가 작아 TO형 패키지에 수납 가능한 새로운 광파장 감시기의 구조를 제공하고자 한다.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 광통신 광원용 광파장 감시기는 광을 출력하는 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드); 상기 DFD-LD의 후면 출력광이 발산되는 후면부에 배치되는 광필터; 및 상기 광필터에 인접하여 배치되는 광 다이오드(Photo Diode; PD);를 포함하고, 상기 광 다이오드는 상기 광필터를 투과한 상기 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 중심부 수광영역; 및 상기 중심부 수광영역을 둘러싸도록 형성되어, 상기 광필터를 투과한 상기 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 외곽부 수광영역;을 포함한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 광필터는 상기 DFD-LD으로부터 0.3mm의 간격으로 배치되고, 상기 광 다이오드는 상기 광필터로부터 0.2mm의 간격으로 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 광필터는 유리 기판에 다층 박막 코팅이 형성되어 구성되며, 입사각이 0도인 상기 후면 출력광이 입사할 때, 상기 DFB-LD의 초기 동작 광파장으로부터 초기 동작 광파장보다 +3 ~ +8nm 긴 파장 사이의 대역에서 투과율이 최대치에서 최소치로 또는 최소치에서 최대치로 변하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 광필터는 유리 기판 상에서 상기 중심부 수광영역에 대응되는 영역 상에만, 상기 다층 박막 코팅이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 광필터는 단파장 투과 필터, 장파장 투과 필터 또는 협대역 투과 필터로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 중심부 수광영역은 상기 DFD-LD의 후면 출력광의 0 내지 5°사이의 입사각으로 상기 광필터를 투과한 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하고, 상기 외곽부 수광영역은 상기 DFD-LD의 후면 출력광의 7 내지 22°사이의 입사각으로 상기 광필터를 투과한 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 중심부 수광영역 및 상기 외곽부 수광영역은 동심으로 배치되며, 상기 중심부 수광영역 및 상기 외곽부 수광영역은 각각 테두리에 링형 p-전극과 와이어 본딩 패드를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 중심부 수광영역으로부터 추출한 광전류 신호를 상기 외곽부 수광여역에서 추출한 광전류 신호로 나누어 광출력 변동에 무관한 광파장 정보를 추출할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드)는 EA(electro-absorption) 변조기가 집적된 DFB-LD로 구성되며, 초기 발진 광파장은 1260 ~ 1620 nm 대역에 포함되는 파장일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 광통신 광원용 광파장 감시기는 종래 기술이 5개의 광부품을 사용하는데 반하여 2개의 광부품으로 구성되어 구조가 간단하고, 부피가 1㎣ 이하로 작아 저가형 광원에 적합한 TO형 패키지에 수용 가능하고 제작이 용이한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 광통신 광원용 광파장 감시기는 고가의 평행광 렌즈 및 에탈론(etalon)을 사용하지 않음으로써 경제적 이점이 클 뿐만 아니라, 평행광을 만들기 위한 정밀한 광정렬이 필요 없어 DWDM 광원의 양산에 적합한 장점이 있다.

도 1은 종래의 광파장 감시기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광파장 감시기의 구성 및 수광영역 PD(Photo Diode)의 평면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 광필터의 투과율 및 투과특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 광파장 감시를 위한 회로 구성 및 광파장 비례 신호 출력을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 광파장 감시기의 구성 및 수광영역 PD(Photo Diode)의 평면을 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광파장 감시기의 구성 및 수광영역 PD(Photo Diode)의 평면을 도시한 도면으로서, 도 2의 A는 본 발명의 일실시예에 따른 광파장 감시기의 구성이고, 도 2의 B는 본 발명의 일실시예에 따른 광파장 감시기의 수광영역 PD(Photo Diode)의 평면도이다.

도 2의 A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광파장 감시기는 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드; 11), 광필터(21)와 PD(포토 다이오드; 23)를 포함하여 구성된다.

상기 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드: 11)는 EA(electro-absorption) 변조기가 집적된 DFB-LD로 구성될 수 있으며, 초기 발진 광파장은 1260 ~ 1620 nm 대역에 포함되는 파장에 해당할 수 있다.

상기 광필터(21)는 유리 기판에 다층 박막 코팅이 형성되어 구성되며, 입사각이 0도인 상기 후면 출력광이 입사할 때, 상기 DFB-LD의 초기 동작 광파장으로부터 초기 동작 광파장보다 +3 ~ +8nm 긴 파장 사이의 대역에서 투과율이 최대치에서 최소치로 또는 최소치에서 최대치로 변하도록 구성된다.

도 2의 B를 참조하면, PD(포토 다이오드; 23)는 2개의 수광영역(24, 27)이 동축으로 배치되며, 이때 상기 수광영역(24, 27)은 중심부 수광영역(24)과 외곽부 수광영역(27)으로 구성된다.

즉, DFB-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드; 11)의 공진기(12)로부터 출사되는 후면 출력광은 연속적인 발산각을 가지고 광필터(21)를 통과한 후, 0 ~ ±5°사이의 발산각을 가지는 출력광(a와 a' 사이의 출력광)은 중심부 수광영역(24)으로 입사하고, ±7 ~ ±22° 사이의 발산각을 가지는 출력광(b와 c 및 b'와 c' 사이의 출력광)은 외곽부 수광영역(27)으로 입사하여 각각 광파장과 광출력에 비례하는 신호로 검출된다.

여기서 DFB-LD(11)의 후면 발산광의 각도별 출력 분포는 가우시안(Gaussian) 분포를 가지며 반치전각(FAHM ; full angle at half maxim㎛)이 26°(±13)인 통상적인 경우를 고려하면 가우시안 웨이스트(Gaussian waist) 각은 ±22°가 되고, 이때 공진기(12)의 수평방향과 수직방향으로 거의 동일한 발산각(방사 패턴)을 가지므로, 본 발명에서는 수평방향의 발산광을 기준으로 서술한다.

가우시안 빔(Gaussian beam)의 각도별 광출력 분포를 누적 계산하면, 0 ~ ±5° 사이의 발산각을 가지는 출력광은 전체 출력광의 10% 미만에 해당하며 ±7 ~ ±22° 사이의 발산각을 가지는 출력광은 전체 출력광의 75% 미만에 해당한다.

PD(포토 다이오드; 23)에는 직경이 약 120㎛인 중심부 수광영역(24)과, 내경이 약 170㎛이고 외경이 약 560㎛인 외곽부 수광영역(27)이 동축으로 배치 둘러싸도록 배치되어 있으며, 각각의 수광영역은 링(ring) 형상의 p-전극(25)(29) 및 와이어 본딩 패드(wire bonding pad; 26, 30)를 가지고 있다.

PD(포토 다이오드; 23)는 InP 반도체 기판을 사용하여 PIN(positive InP-intrinsic InGaAs-negative InP) 구조의 PD(포토 다이오드)를 제작하는 통상의 반도체 공정을 이용하여 쉽게 제작할 수 있다.

외곽부 수광영역(27)의 내경 형상(28)은 p-전극(25)과는 약 25㎛ 정도 떨어져 있으며, 와이어 본딩 패드(wire bonding pad; 26)와는 약 15㎛ 정도 떨어져 있는 오뚝이 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 DFB-LD(11)와 광필터(21) 사이는 약 0.3mm의 간격으로 배치되고, 광필터(21)와 PD(포토 다이오드; 23) 사이는 약 0.2mm의 간격으로 떨어져 있고, 광필터(21)의 두께가 0.3mm 정도이므로, DFB-LD(11)와 PD(포토 다이오드; 23) 사이의 유효 광경로는 약 0.7mm 정도가 된다.

따라서, 본 발명에 따른 광파장 감시기가 치지하는 부피는 1 ㎣이하로서 저가형 범용 TO 패키지 내부에 수용될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중심부 수광영역으로부터 추출한 광전류 신호를 상기 외곽부 수광여역에서 추출한 광전류 신호로 나누어 광출력 변동에 무관한 광파장 정보를 추출할 수 있다.

도 3은 본 발명의 광필터의 투과율 및 투과특성을 설명하기 위한 도면이다.

보다 상세하게 설명하면, 도 3은 본 발명의 광필터(21)의 한쪽 전면(全面)에 형성된 다층 박막 코팅(22)에 따라 여러 종류의 광필터가 사용될 수 있음을 설명하기 위한 것으로서, 도 3의 A는 단파장 투과 필터(SPF ; short wavelength pass filter), 도 3의 B는 장파장 투과 필터(LPF ; long wavelength pass filter) 및 도 3의 C는 협대역 투과 필터(BPF ; band pass filter)를 나타낸다.

본 발명에서는 모든 광필터에 대해 파장에 따라 투과율이 급격하게 변하는 파장 구간을 사용할 수 있으나 도 3의 A는 단파장 투과 필터 또는 도 3의 C는 협대역 투과 필터에서 점선으로 네모를 표시한 구간(파장이 증가함에 따라 투과율이 작아지는 구간)을 기준으로 설명하고자 한다.

다층 박막 코팅(22)의 파장에 따른 투과 특성은 입사하는 빛의 입사각에 민감하게 변화하는 성질이 있다. 이상적인 경우로서 평행광(입사각이 0도에 해당)이 입사하면 파장에 따른 투과율 곡선의 기울기(slope)가 가장 큰 값을 가짐과 동시에 최대 투과율과 최소투과율이 각각 100%와 0%에 근접하지만, 입사각의 폭이 증가함에 따라 기울기가 작아지고 최대투과율은 낮아지는 반면에 최소 투과율은 높아진다.

이러한 광필터(21)의 투과 특성 변화는 입사광의 파장이 동일하더라도 입사각에 따라 입사광이 통과하는 다층 박막 코팅(22)의 박막 두께가 달라져서 마치 입사광의 파장이 변하는 효과를 가지기 때문이다.

따라서, 평행광과 유사한 0 ~ ±5° 사이의 입사각으로 투과하는 빛의 누적 투과 곡선과 ±7 ~ ±22° 사이의 입사각으로 투과하는 빛의 누적 투과 곡선은 완전히 구분되는 성질을 가진다.

도 3의 D에 0 ~ ±5° 사이의 입사각으로 투과하는 빛의 누적 투과율 곡선을 실선으로, ±7 ~ ±22° 사이의 입사각으로 투과하는 빛의 누적 투과율 곡선을 점선으로 표시 하였으며, 실선은 파장에 따라 투과율이 민감하게 변하는 반면 점선은 파장에 따라 투과율이 완만하게 변함과 동시에 낮은 투과율을 가짐을 알 수 있다.

도 3의 D로부터 0 ~ ±5° 사이의 투과광을 검출하는 중심부 수광영역(24)의 광전류 세기로부터 DFB-LD(11)의 광파장 위주의 정보를 알 수 있으며, ±7 ~ ±22° 사이의 투과광을 검출하는 외곽부 수광영역(27)의 광전류 세기로부터 DFB-LD(11)의 광출력 위주의 정보를 알 수 있다. 이것은 중심부 수광영역(24)의 광전류 세기는 DFB-LD(11)의 광출력 변동이 있을 때 보다 광파장 변동이 있을 때 크게 변화하고, 반면에 외곽부 수광영역(27)의 광전류 세기는 광파장 변동이 있을 때 보다 광출력 변동이 있을 때 크게 변화하는 특징이 있기 때문이다.

여기서, DFB-LD(11)의 광파장은 일정하지만 광출력이 변동하는 경우, 외곽부 수광영역(27)의 광전류 세기뿐만 아니라, 중심부 수광영역(24)의 광전류 세기도 변동하게 되어 광파장 정보 추출에 오류가 발생하게 되는데, 이는 에탈론(etalon) 또는 광필터를 사용하는 방식 구분없이 모든 광파장 감시 방식에서 공통적으로 나타나는 문제이기도 하다. 이에 대한 해결책으로 종래의 광파장 감시기의 신호 처리 기술과 유사한 방식을 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 광파장 감시를 위한 회로 구성 및 광파장 비례 신호 출력을 도시한 도면이다.

도 4의 A는 본 발명의 광출력 변동에 무관한 광파장 감시를 위한 신호 처리 과정을 도시하고 있다.

신호 처리의 핵심은 광파장 변동과 광출력 변동의 신호가 합해진 중심부 수광영역(24)의 광전류 세기를 광출력 변동의 신호가 주류를 이루는 외곽부 수광영역(27)의 광전류 세기로 나누어주는 것이다.

이러한 신호 처리는 DWDM 광원을 내장하는 광 트랜시버에 실장된 MCU(micro controller unit)를 이용하여 쉽게 수행할 수 있다.

중심부 수광영역(24)의 광전류는 와이어 본딩 패드(wire bonding pad ; 26)를 거쳐 MCU(31)의 ADC1(analog to digital converter)로 입력되고 외곽부 수광영역(27)의 광전류는 와이어 본딩 패드(wire bonding pad ; 30)를 거쳐 ADC2로 입력되어 각각 디지털 데이터(digital data) D1, D2로 변환된다.

MCU(31)는 D1, D2의 게인(gain)을 조정한 후 D1/D2(D1 나누기 D2) 연산을 수행하여 출력하는 기능을 수행한다.

도 4의 B는 MCU(31)의 연산 출력 신호로서 DFB-LD(11)의 광출력 변동에 무관하게 광파장에 비례하는 특성을 나타낸다.

도 4의 B의 신호출력-광파장 곡선을 이용하면 초기(광파장 조정전) 동작 광파장이 1310nm 부근인 DFB-LD의 광파장을 지정된 DWDM 그리드(grid)로 이동시키고 안정화 시킬 수 있으므로 DWDM용 파장 가변 광원을 구현할 수 있다.

예를 들어, 광원을 1311.25nm인 DWDM CH 2번으로 동작시키고자 한다면, CH2에 일치하는 출력 신호 세기가 되도록 DFB-LD의 온도를 조정하여 1310nm에서 1311.25nm으로 광파장을 이동시킨 후, ATC(automatic temperature control)로 광파장을 안정화(고정) 시키는 방식으로 사용한다. 이때, 광파장 이동-안정화 단계가 완료되면 MCU(31)는 D2를 이용하여 APC 제어를 수행하여 DFB-LD(11)의 광출력을 일정하게 유지 시킨다.

도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 광파장 감시기의 구성 및 수광영역 PD(Photo Diode)의 평면을 도시한 도면이다.

도 5의 실시예에서는 광필터(21)에 형성된 다층 박막 코팅(32)의 형상이 변경된 것이 특징으로서, 유리 기판 상에서 상기 중심부 수광영역에 대응되는 영역 상에만 상기 다층 박막 코팅(32)이 형성된다.

즉, 다층 박막 코팅(32)이 중심부 수광영역(24)과 유사한 직경의 원형의 형상을 형성되어, 외곽부 수광영역(27)의 광전류가 DFB-LD(11)의 광출력에만 비례하는 특징을 가진다. 따라서, 광출력 변동에 무관한 광파장 감시를 위한 신호 처리 및 APC 제어가 더욱 용이해지는 장점이 있다.

통상 DFB-LD 또는 EML의 광파장/온도 계수가 0.08 ~ 0.1nm/℃이므로 40℃ 범위의 동작 온도 조정으로 3.2 ~ 4nm의 파장 가변폭을 얻을 수 있으므로 50GHz DWDM system에서 8개 이상의 CH을 담당하는 파장 가변 광원을 구현할 수 있으며, 본 발명의 광파장 감시기는 이러한 광원에 가장 적합한 성능과 경제성 및 양산성을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 광파장 감시기는 사용하는 DFB-LD의 광파장에 대응하여 광필터(21)에 형성되는 다층 박막 코팅(22)의 중심 파장(투과율이 변동하는 파장)을 이동하여 제작함으로써 전체 광통신 파장 대역 1260 ~ 1620nm중 임의의 파장 대역에서 동작할 수 있으며, 파장 가변 광원뿐만 아니라 단일 파장 광원에 대한 광파장 감시용으로도 사용할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

11: DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드)
12: 공진기
13: 렌즈
14: 광출력 분할 필터
15: 다층 박막
16: APC용 PD
17: 수광 영역
18: 에탈론(etalon)
19: 광파장 감시용 PD
20: 수광 영역
21: 광필터
22: 다층 박막 코팅
23: 포토 다이오드(PD)
24: 중심부 수광영역
25: p-전극
26: 와이어 본딩 패드
27: 외곽부 수광영역
28: 내경 형상
29: p-전극
30: 와이어 본딩 패드

Claims

광을 출력하는 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드);
상기 DFD-LD의 후면 출력광이 발산되는 후면부에 배치되는 광필터; 및
상기 광필터에 인접하여 배치되는 광 다이오드(Photo Diode; PD);를 포함하고,
상기 광 다이오드는,
상기 광필터를 투과한 상기 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 중심부 수광영역; 및
상기 중심부 수광영역을 둘러싸도록 형성되어, 상기 광필터를 투과한 상기 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 외곽부 수광영역;
을 포함하는 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 광필터는 상기 DFD-LD으로부터 0.3mm의 간격으로 배치되고,
상기 광 다이오드는 상기 광필터로부터 0.2mm의 간격으로 배치되는 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 광필터는,
유리 기판에 다층 박막 코팅이 형성되어 구성되며, 입사각이 0도인 상기 후면 출력광이 입사할 때, 상기 DFB-LD의 초기 동작 광파장으로부터 초기 동작 광파장보다 +3 ~ +8nm 긴 파장 사이의 대역에서 투과율이 최대치에서 최소치로 또는 최소치에서 최대치로 변하는 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 광필터는,
유리 기판 상에서 상기 중심부 수광영역에 대응되는 영역 상에만, 상기 다층 박막 코팅이 형성되는 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 광필터는,
단파장 투과 필터, 장파장 투과 필터 또는 협대역 투과 필터인 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 중심부 수광영역은,
상기 DFD-LD의 후면 출력광의 0 내지 5°사이의 입사각으로 상기 광필터를 투과한 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하고,
상기 외곽부 수광영역은,
상기 DFD-LD의 후면 출력광의 7 내지 22°사이의 입사각으로 상기 광필터를 투과한 후면 출력광을 수광하여 광파장 신호를 추출하는 광통신 광원용 광파장 감시지.
청구항 1에 있어서,
상기 중심부 수광영역 및 상기 외곽부 수광영역은 동심으로 배치되며,
상기 중심부 수광영역 및 상기 외곽부 수광영역은 각각 테두리에 링형 p-전극과 와이어 본딩 패드를 포함하는 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 중심부 수광영역으로부터 추출한 광전류 신호를 상기 외곽부 수광여역에서 추출한 광전류 신호로 나누어 광출력 변동에 무관한 광파장 정보를 추출하는 광통신 광원용 광파장 감시기.
청구항 1에 있어서,
상기 DFD-LD(분포 귀환형 레이저 다이오드)는,
EA(electro-absorption) 변조기가 집적된 DFB-LD로 구성되며, 초기 발진 광파장은 1260 ~ 1620 nm 대역에 포함되는 파장인 광통신 광원용 광파장 감시기.