KR20200113907A

KR20200113907A - 파장 가변필터

Info

Publication number: KR20200113907A
Application number: KR1020190034784A
Authority: KR
Inventors: 김정수
Original assignee: 김정수
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-07
Also published as: KR102257033B1

Abstract

파장 가변필터를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 투과시키는 빛의 파장이 열에 의해서 가변되는 파장 가변필터에 있어서, 기 설정된 열 전도율을 갖는 도핑된 물질로 구성되며, 기 설정된 파장의 광만이 공진하여 상기 파장 가변필터를 투과하도록 하는 매질부와 상기 매질부의 기 설정된 열 전도율보다 상대적으로 낮은 열 전도율을 갖는 물질로 구성되고, 상기 매질부의 상·하면에 증착되어 기 설정된 비율의 빛만을 상기 매질부로 투과시키며, 일측에 기 설정된 형상으로 식각(Etching)된 단편(斷片)부를 포함하는 고 반사부 및 상기 단편부를 이용해 상기 매질부에 직접 접촉하며, 상기 매질부로 전원을 전달하는 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터를 제공한다.

Description

파장 가변필터{Wavelength Variable Filter}

본 발명은 안정적인 파장 특성을 보유하고 고속의 파장 가변이 가능한 파장 가변필터에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

근래에 들어 스마트폰 등의 동영상 서비스를 비롯하여 매우 큰 통신 용량을 요하는 통신 서비스들이 출시되고 있다. 이에 따라, 통신 용량을 대폭적으로 증가시킬 필요가 대두 되고 있으며,이미 종래에 포설되어 있는 광섬유를 이용하며 통신 용량을 증대시키기 위해, 파장분할 다중화방식(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 방식의 통신 방식이 채택되고 있다. WDM은 파장이 서로 다른 레이저 빛들이 서로 간섭하는 현상을 이용한 것으로, 하나의 광섬유로 여러 파장의 빛을 동시에 전송하는 방식을 말한다.

세계적으로 NG-PON2(Next Generation - Passive Optical Network version 2)라는 규격이 합의되고 있으며, NG-PON2 규격은 전화국에서 가입자로의 하향 광신호가 4채널 또는 8채널의 파장을 이용하도록 설정하고 있다. NG-PON2 규격은 채널 간 파장 간격을 50GHz, 100GHz 또는 200GHz의 등간격으로 설정하고 있다.

NG-PON2 규격에서 하나의 가입자는 하나의 파장을 선택하여 광수신을 하여야 하며, 파장을 분리하는 고정장치를 이용하여 파장을 분리함으로써 특정한 파장의 채널 광신호를 광 수신기에 입력시킴으로써 하향 광신호를 수신하도록 한다. 그러나 특정한 파장을 갖는 광 신호가 특정한 광섬유로 분리되는 광 통신 시스템에 있어, 특정한 광섬유에 파장의 종류에 관계없이 광 신호를 결합시키며 광수신을 하는 종래의 광 수신기는 광 선로 할당을 동적으로 할 수 없는 문제가 있어 광선로의 관리에 어려움이 있어 왔다.

전세계의 가입자망은 고도의 AR(Augmented Reality) 또는 VR(Virtual Reality) 등 폭주하는 데이터 트래픽(Data Traffic)을 기존에 포설된 광섬유로 서비스하기 위해, 광섬유의 효율화를 극대화할수 있는 TWDM-PON(Time Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network)의 적용을 고려하고 있다.

TWDM-PON 방식은 하나의 국사쪽 광모듈과 이에 대응하는 수많은 가입자의 광 수신 모듈(1:32 또는 1:64)을 연동시킨다. 가입자의 광 수신 모듈은 0.8nm(100GHz@1550nm)의 파장간격을 가지며 자신에게 지정된 채널 중에서 자신이 통신할 채널을 가변하여 선정하여야 하며, 이러한 채널 가변의 속도는 광 통신 시스템의 운영에 매우 큰 영향을 미친다. 일반 가입자가 광 통신 시스템을 이용하는 경우 간헐적으로 광 신호를 송·수신하기 때문에, 1sec의 채널 가변 시간이면 충분한 반면, 모바일 백홀(Mobile Backhaul)용 등으로 이용되는 광 통신 시스템에서는 50msec의 채널 간 전환속도가 요구된다.

종래의 광 수신기가 광 선로 할당을 동적으로 할 수 없는 문제를 해결하기 위해, 동적으로 수신 파장을 결정할 수 있는 파장 가변 광 수신기가 개발되고 있다. 이러한 파장 가변 광 수신기에 사용되는 파장 가변 필터는 일반적으로 유리 재질의 기판에 비정질 실리콘과 SiO2 등을 교대로 증착하여 특정한 파장만을 투과시킨다. 나아가, NG-PON2 규격은 파장 가변 필터를 통과한 파장의 빛 신호를 수신하는 광수신 소자로 APD(avalanch photo diode)를 제시하고 있다.

파장 가변필터는 온도의 변화에 따라 투과되는 빛의 파장이 달라지는 특성을 갖는다. 이에 따라, 파장 가변필터의 온도를 바꿈으로써, 투과시킬 빛의 파장을 설정할 수 있다. 또한, 파장 가변필터는 시간에 따라 온도가 유지되면서, 파장 가변필터의 중심파장이 변화하지 않아야 한다. 파장이 변화하면 광 통신 시스템 성능이 열화되기 때문에, 파장 가변필터는 안정적인 파장을 유지해야만 한다.

종래의 파장 가변필터는 필터의 외주면 전체에 균형되게 배치한 발열부위와, 필터의 외주면 전체에 균형되게 배치한 열 드레인으로 구성된다. 이러한 형태는 필터의 전체 크기를 크게하여 단위 열량으로 얻을 수 있는 온도 변화가 작아지고, 또한 필터의 부피가 커짐으로써 필터 전체 부피에 함축된 열량이 커지게 되어 이를 냉각시키기 위한 냉각 시간이 길어지는 단점을 갖는다. 또한, 종래의 파장 가변필터는 외주면 전체에 걸쳐 히터와 열 드레인을 배치하기 때문에, 필터 내부에서의 온도 균형을 쉽게 이루지 못한다. 종래의 파장 가변필터는 필터의 각 지역에서 발생하는 열을 균일하게 만들기 어렵고, 빛이 통과하는 지역의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 어려운 특징을 갖는다.

본 발명의 일 실시예는, 빠른 속도로 파장을 가변하여 채널을 변경할 수 있도록 하는 파장 가변필터를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 투과시키는 빛의 파장이 열에 의해서 가변되는 파장 가변필터에 있어서, 기 설정된 열 전도율을 갖는 도핑된 물질로 구성되며, 기 설정된 파장의 광만이 공진하여 상기 파장 가변필터를 투과하도록 하는 매질부와 상기 매질부의 기 설정된 열 전도율보다 상대적으로 낮은 열 전도율을 갖는 물질로 구성되고, 상기 매질부의 상·하면에 증착되어 기 설정된 비율의 빛만을 상기 매질부로 투과시키며, 일측에 기 설정된 형상으로 식각(Etching)된 단편(斷片)부를 포함하는 고 반사부 및 상기 단편부를 이용해 상기 매질부에 직접 접촉하며, 상기 매질부로 전원을 전달하는 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 매질부는 온도에 따라 상기 기 설정된 파장이 가변하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 매질부는 상기 패드가 접촉하지 않는 끝단보다 상기 패드가 접촉하는 면적에 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 매질부는 주입(Implantation) 공정 또는 실리사이드(Silicide) 공정을 거쳐 상기 패드와 접촉하는 끝단의 상기 패드와 접촉하는 면적에 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 패드와 접촉하는 끝단은 상기 패드와 접촉하는 면적을 포함한 전체 면적이 기 설정된 두께로 상대적으로 높은 도핑 농도로 도핑된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기 설정된 열 전도율을 갖는 물질로부터 매질부가 성장하는 성장과정과 상기 성장과정에 의해 성장된 매질부가 기 설정된 농도로 도핑되는 도핑과정과 상기 매질부의 양단에 고 반사부가 증착되는 증착과정과 상기 고 반사부의 일측이 기 설정된 형상으로 식각(Etching)되는 식각과정 및 상기 식각과정에 의해 식각된 부분으로 패드가 직접 부착되는 부착과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 파장 가변필터 제조방법은 상기 매질부가 상기 식각과정에 의해 식각된 부분 중 상기 부착과정에 의해 부착될 패드의 면적만큼 상기 도핑과정에서의 농도보다 고 농도로 도핑되는 제1 추가 도핑과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 파장 가변필터 제조방법은 상기 도핑과정을 거친 매질부의 일측이 기 설정된 두께로 상기 도핑과정에서의 농도보다 고 농도로 도핑되는 제2 추가 도핑과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 식각과정은 상기 제2 추가 도핑과정에 의해 고 농도로 도핑된 매질부의 일측에 수행되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 파장 가변필터 내 고 반사부의 일부를 식각하여 직접 발열부와 접촉함으로써, 빠른 속도로 파장 가변필터의 파장을 가변할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 수신모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발열부를 포함하는 파장 가변필터의 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발열부를 포함하는 파장 가변필터의 평면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발열부를 포함하는 파장 가변필터의 평면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장가변필터의 시간에 따른 온도변화 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 가변필터를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장 가변필터를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장 가변필터를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 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 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 수신모듈(100)은 스템 베이스(110), 파장 가변필터(120), 분리부(130), 몸체부(140), 렌즈부(150), 포토다이오드(160), 발열부(170)를 포함한다.

스템 베이스(110)는 그라운드 되어있는 구조를 가지며, 그라운드 되어있는 구조와 분리되어 외부로부터 전원, 제어신호 또는 데이터를 송·수신하는 단자를 구비한다. 스템 베이스(110)는 단자를 이용하여 광 수신모듈(100) 내 각 구성으로 전원 또는 제어신호를 제공하고, 외부로 데이터를 전달한다.

빛이 입력되는 경우, 파장 가변필터(120)는 기 설정된 파장의 빛만을 투과시키고, 기 설정된 파장 이외의 파장은 필터링한다. 파장 가변필터(120)는 온도에 따라 투과시키는 빛의 파장이 달라지기 때문에, 광 수신장치의 제어부(미도시)는 파장 가변필터(120)의 온도를 제어함으로써 기 설정된 파장의 빛만을 투과시키도록 할 수 있다. 또한, 제어부는 파장 가변필터(120)의 온도를 파악함으로써, 현재 어떠한 파장의 빛이 파장 가변필터(120)를 통과하고 있는지를 확인할 수 있다.

파장 가변필터(120)는 박막형태의 실리콘 필터를 포함할 수 있다. 통상 실리콘의 온도특성은 0.08nm/℃ 이다. 즉, 1℃ 를 높이면, 파장 가변필터(120)의 필터 중심파장은 0.08nm(10GHz@1550nm)만큼 장파장으로 이동한다. 발열부(170)를 이용하여 필터의 온도를 소정의 온도로 맞춰주면, 파장가변필터(120)는 원하는 중심 파장을 가질 수 있다.

분리부(130)는 파장 가변필터(120)와 몸체부(140)에 결합되어, 파장 가변필터(120)와 다른 구성요소(특히, 몸체부(140))를 열적으로 분리한다. 여기서, 열적으로 분리한다는 것은 완전한 열적 분리를 의미하는 것이 아니라, 분리부(130) 양단의 온도차이가 상당히 커서 본 발명의 특성을 구현 할 수 있는 정도의 온도 차이를 발생 시킬수 있는 상태를 의미할 수 있다. 온도 특성에 있어서, 공기를 매개로 공간적으로 이격되어 있는 부품들 간에도 열적 분리 상태에 있는 볼 수 있다. 전술한 것과 같이, 분리부(130)는 미세한 열교환까지 완전히 차단하는 것은 아니므로, 분리부(130)를 거쳐 미세한 열교환은 발생할 수 있다. 분리부(130)가 파장 가변필터(120)와 다른 구성요소를 분리함으로써, 발열 또는 방열을 해야하는 부분의 부피가 파장 가변필터(120)의 부피만으로 한정된다. 분리부(130)가 존재하는 경우, 발열부(170)에서 발생하는 열은 거의 대부분이 파장 가변필터(120)의 온도 변화에만 영향을 미친다. 하지만, 분리부(130)가 존재하지 않는 경우, 발열부(170)에서 발생하는 열은 파장 가변필터(120)와 열적으로 연결되어 있는 모든 구성의 온도 변화에 영향을 미치게 된다. 즉, 발열부(170)에서 발생하는 열은 파장 가변필터(120) 뿐만 아니라 몸체부(140), 스템베이스(110), 외부 패키징으로 전달이 된다, 이에 따라, 발열부(170)는 정확히 파장 가변필터(120)의 온도 변화를 유도할 수 없고, 온도 변화를 유도함에 있어 신속하게 할 수 없다. 또한, 분리부(130)가 존재하지 않는 경우, 외부 온도변화에 의해 발열부(170)만으로는 정확히 파장 가변필터(120)의 온도 변화를 유도하기는 굉장히 어렵다. 분리부(130)는 파장 가변필터(120)와 다른 구성요소를 열적으로 분리함으로써, 신속하고 정확한 파장 가변필터(120)의 온도 변화를 유도할 수 있다.

분리부(130)의 일측은 파장 가변필터(120)의 일 부분에 접촉되어 결합되고, 분리부(130)의 반대측은 몸체부(140)에 접촉되어 결합된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 분리부(130)의 상면은 파장 가변필터(120)의 일면에 결합되고, 분리부(130)의 하면은 몸체부(140)에 결합될 수 있다. 분리부(130)가 결합되는 부분은 하나의 면일 수도 있고, 복수의 면일 수도 있다. 다만, 분리부(130)가 파장 가변필터(120) 및 몸체부(140)와 결합되는 면은 서로 달라야 한다.

분리부(130)는 열저항이 커서 낮은 열전달률을 갖는 물질로 구성된다. 분리부(130)는 열전달률이 20W/cm·℃이하인 물질로 구성되며, 5W/cm·℃이하인 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 분리부(130)는 Al2O3, 글라스 또는 쿼츠(Quartz) 등의 열전달률이 낮은 물질로 구성될 수 있고, 특히, 글라스로 구성될 수 있다. 다만, 전술한 물질은 열전달률이 낮은 물질의 일 예일 뿐이며, 반드시 분리부(130)가 전술한 물질로 구성되어야 하는 것은 아니다.

다만, 현실적으로 열전달률이 0인 물질은 존재할 수 없으므로, 분리부(130)는 발열부(170)에서 발생하는 열을 일부 몸체부(140)로 드레인시킨다.

몸체부(140)는 스템 베이스(110)와 분리부(130)의 사이에 배치되며, 광 수신모듈(100) 내 각 구성이 해당 위치에 배치되어 고정될 수 있도록 한다.

몸체부(140)는 금속, 실리콘, 질화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하여 구성된다. 단, 몸체부(140)는 분리부(130)보다 열전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다.

렌즈부(150)는 포토 다이오드(160)와 파장 가변필터(120)의 사이에 배치되어, 파장 가변필터(120)를 투과한 빛을 집광하여 포토 다이오드(160)가 투과한 빛을 수광할 수 있도록 한다. 파장 가변필터(120)를 투과한 빛은 한 지점으로 집광되는 것이 아니라 분산되어 광 수신모듈(100)로 입사되기 때문에, 포토 다이오드(160)가 수광된 빛을 인식할 수 있는 임계치보다 낮은 세기를 가질 수 있다. 렌즈부(150)는 파장 가변필터(120)를 투과한 빛을 집광함으로써, 포토 다이오드(160)가 수광된 빛을 인식할 수 있도록 한다.

또한, 광 수신모듈(100)이 TO-CAN 타입 구조로 구현될 경우, 렌즈부(150)가 포토 다이오드(160)와 파장 가변필터(120)의 사이에 배치됨으로써, 높은 공간 효율을 가질 수 있는 장점이 있다.

포토 다이오드(160)는 파장 가변필터(120)를 통과하여 렌즈부(150)에 의해 집광된 빛을 수광한다. 포토 다이오드(160)는 광 신호를 수광하여 전기 신호로 변환함으로써, 광 신호의 수광여부 및 수광된 광 신호의 세기 등의 데이터를 (스템 베이스를 거쳐) 제어부로 전송한다.

발열부(170)는 파장 가변필터(120)의 일부분의 일면에 접촉하며, 저항성분을 가지는 구성요소를 포함하여, 전력을 공급받아 열을 발생시킨다. 이에 따라, 발열부(170)는 발생시키는 열을 이용하여 파장 가변필터(120)의 온도변화를 유도한다.

발열부(170)는 저항성분을 가지는 구성요소, 특히, 칩저항 또는 크롬저항을 포함할 수 있다. 발열부(170)는 전력을 공급받아 저항성분을 가지는 구성요소를 이용하여 열을 발생시킨다. 발열부(170)에서 발생되는 열은 공급되는 전력량에 비례한다. 따라서 파장 가변필터(120)의 온도가 직접적으로 측정되지 않더라도, 파장 가변필터(120)의 온도는 발열부(170)로 제공되는 전력량과 파장 가변필터(120)의 투과되는 파장의 정보를 이용하여 파악될 수 있다. 제어부는 발열부(170)로 제공되는 전력량및 파장 가변필터(120)의 투과되는 파장의 정보와 파장 가변필터(120)의 온도를 DB화하여 파장 가변필터(120)의 온도를 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발열부를 포함하는 파장 가변필터의 평면도 및 단면도이다.

일반적인 광필터는 소정의 제1 파장대역은 투과시키고, 제1 파장대역을 제외한 소정의 제2 파장대역은 반사시킨다.

파장 가변필터(120)는 제1 파장대역의 중심을 가변시켜서, 파장에 따라 투과되는 광원을 선별할 수 있다. 이러한 광필터는 열이 가해지면, 굴절률이 변하여 투과특성이 변하고, 투과특성의 변화는 투과되는 광원의 파장을 가변시킨다.

전류를 제공하는 패드(210)를 포함하는 발열부(170)는 필터(120)의 상면에 열적으로 결합될 수 있다.

패드(210)는 외부에서 전원을 공급받아, 발열부(170)로 전원을 공급한다.

파장 가변필터(120)가 2개의 섹션(S1, S2)으로 구분되는 경우, 열적으로 파장 가변필터(120)와 결합되는 발열부(170)는 제1 섹션(S1)에만 위치할 수 있다. 제2 섹션(S2)은 수신 또는 송신 등을 위한 광이 투과 또는 반사되는 영역이다.

온도차이에 의해 발생하는 에너지의 전달은 열전달이라고 정의된다.

발열부(170)에서 발생된 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 가려는 성질을 갖는다. 파장 가변필터(120)는 열적으로 분리부(130)와 결합되어 있기 때문에, 제1 섹션(S1)에만 형성되어 있는 발열부(170)가 최초 열을 발생시키면, 제1 섹션(S1)의 온도는 상승하고 제2 섹션(S2)의 온도는 기존의 온도를 유지한다. 이에 따라 양 섹션 간에 온도 차이가 발생하게 된다. 이러한 온도차이에 의해, 발열부(170)의 열은 온도가 낮은 제2 섹션으로 전달되고, 제 2섹션의 온도가 상승하게 된다. 제1 섹션의 온도 상승은 분리부(130)와의 큰 온도 차이를 유발하여, 분리부(130)로의 열전달을 상승시킨다. 이때, 분리부(130)가 일정한 온도의 기구물에 부착되어 있는 경우, 제1 섹션의 지속적인 온도 상승은 제1 섹션과 분리부(130) 사이의 온도 차이를 지속적으로 증가시킨다. 이에 따라, 제1섹션과 분리부(130)사이의 열 전달은 지속적으로 증가한다. 제1섹션과 분리부(130) 사이의 열 전달이 제1섹션의 발열부(170)에서 발생하는 열과 동일한 수준에 이르게 되면, 제1섹션의 온도 상승은 멈추게 되고, 제1섹션과 드레인은 일정한 온도차이를 유지하면서 열의 동적 균형을 이루게 된다. 제1섹션의 온도가 지속적으로 증가 할 때, 제2섹션과의 온도차이가 지속되어 열 전달이 제1섹션과 제2섹션 간에도 발생한다. 이러한 열전달에 의해, 제2섹션의 온도도 지속적으로 증가한다. 제1섹션에서 발생하는 열에 의해, 분리부(130)로 제거되는 열량과 동일한 온도까지 제1섹션의 온도가 상승하게 되면, 제1 섹션의 온도는 해당 온도로 유지된다. 제1 섹션의 온도가 일정한 온도로 유지되면, 제2섹션을 거쳐 열이 방출될 경로가 없기 때문에, 제1섹션의 열이 제2섹션으로 전달되어 제2 섹션의 온도가 상승하게 된다. 제2섹션의 온도가 제1섹션의 온도와 동일한 수준까지 증가하다가 제1섹션의 온도와 동일한 수준이 되면, 제1섹션에서 제2섹션으로의 열전달은 더 이상 일어나지 않는다. 근본적으로 제2섹션에서 열이 발생하지도 않고 열이 드레인되지도 않으면, 제2섹션의 온도는 제1 섹션의 온도와 동일하게 되어야 하기 때문이다. 제2 섹션에서 열이 발생하고 동시에 열의 드레인이 없는 경우, 제2 섹션의 온도가 제1섹션에 비해 상승하여 제2섹션에서 제1섹션으로 지속적인 열 전달이 발생하며, 이는 제2섹션과 제1섹션 사이에 온도 구배가 존재함을 의미한다. 또한, 제2섹션에서 열이 발생하지 않으며 동시에 열의 드레인이 있는 경우 제1섹션의 온도가 제2섹션에 비해 상승하여 제1섹션에서 제2섹션으로 지속적인 열 전달이 발생하며, 이는 제2섹션과 제1섹션 사이에 온도 구배가 존재함을 의미한다.

다만, 제2섹션에서 열이 발생하고 동시에 열의 드레인도 존재하는 경우, 제1섹션과 제2섹션의 온도를 완벽하게 균형잡는 것은 매우 어려우며, 제1섹션과 제2섹션 사이에 원하지 않는 온도구배가 존재 할 수 있다.

본 발명에서는 제2섹션에서 열을 발생시키지도 않고 열을 드레인시키지도 않아 제1 섹션의 온도가 안정된 상황에서는, 제2섹션의 온도가 제1섹션의 온도와 동일하게 조절될 때까지 제1섹션에서 제2섹션으로 열의 흐름이 이루어지도록 한다. 이후, 제2 섹션이 제1섹션의 온도와 동일한 온도에 도달하면, 제1섹션에서 제2섹션으로의 열의 흐름이 자동적으로 정지되도록 한다. 이에 따라, 제2섹션과 제1섹션이 완벽히 동일한 온도로 유지되도록 한다.

종래의 파장 가변필터가 외주면 전체에 히터를 형성하고, 열 드레인을 배치하는 것과는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 가변필터는 발열부(170) 및 분리부(130)가 최소한의 면적으로 파장 가변필터(120)에 배치된다. 이는 파장 가변필터(120)의 열 용량을 종래에 비해 작게하면서도, 빛이 통과하는 지역의 온도를 균일하게 유지 할 수 있도록 한다. 필터의 열용량이 줄어든다는 것은 동일한 온도차이를 만들기 위해 소모해야 할 열 에너지가 줄어든다는 것이므로, 에너지 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 정해진 열 전달률을 가지는 파장 가변필터 및 분리부에 대해 작은 열의 변화만으로 큰 온도차이를 만들 수 있어, 파장 가변필터의 온도 반응 속도가 빨라지는 장점이 있다.

작은 열량으로 큰 온도차이를 만들 수 있도록, 분리부(130)는 열전달률이 5℃/W meter 이하의 열 전달률을 가지는 쿼츠, 글라스(borosilicate, sodalime 등) 등의 물질로 구현될 수 있다(열전달률이 0인 것은 물리적으로 존재하지 않으므로 제외된다.). 분리부(130)의 하부에는 열전소자가 배치될 수 있다. 열전소자는 드레인을 지지하는 지지대의 역할을 하며, 분리부(130)의 하부의 온도와 광 수신모듈 내부의 온도를 일정하게 유지시킨다. 열전소자는 파장 가변필터의 온도가 외부 환경 온도에 무관하게 히터의 발열량에 의해서만 조절되도록 한다.

도 3 및 도 4는 제2 실시예와 제3 실시예에 따른 발열부(170)를 포함하는 파장 가변필터(120)이다. 파장 가변필터(120)는 개구부(310) 및 열 전달부(320)를 더 포함한다.

개구부(310)는 발열부(170)를 포함하지 않으며, 제2 섹션에 형성된다. 바람직하게, 개구부(310)는 분리부(130)가 결합되는 반대면에 형성될 수 있다.

열 전달부(320)는 패드(210, 215)로부터 전원이 공급되어 열을 발생시키는 부분이 아니라, 외부와 전기적 연결을 하는 패드(210, 215) 사이의 구간으로 정의되는 발열부(170)에 의해 발생한 열을 제2 섹션으로 전달하는 역할을 한다. 일반적으로 발열부의 히터는 금속으로 제작되고, 금속은 매우 높은 열 전달률을 가지므로, 발열부(170)에 의해 발생하는 열은 열 전달부(320)의 금속층에 의해 빠르게 제2 섹션으로 전달될 수 있다. 발열부(170)는 열 전달부(320)를 구비함으로써, 보다 빠른 속도로 제2 섹션으로 열을 전달할 수 있다.

외부에서 공급되는 전류는 패드(210, 215) 간에서만 흐르므로, 발열은 발열부(170)에서만 일어나며, 제2 섹션에 걸쳐있는 열 전달부(320)에서는 발열이 일어나지 않는다. 이에 따라, 열 전달부(320)가 발열하지 않는 것은 제5 실시예와 동일하다. 그러므로 열 전달부(320)의 금속이 제2 섹션에 위치한다 하더라도, 제2 섹션에서 열이 발생하지 않고, 열 드레인이 없는 것은 도 2에 도시된 파장 가변필터(120)와 동일하다.

도 3 및 도 4에 도시된 발열부(170)는 도 2에 도시된 발열부와 같이 제1 섹션의 y축으로 형성되나, 도 2에 도시된 파장 가변필터(120)와 달리 열 전달부(320)가 제2 섹션의 x축 방향의 가장자리로 형성된다. 발열부(170)는 y축 방향으로 온도를 빠르게 상승시키면서, 동시에 x 축 방향으로 빨리 열을 전달하여 제1 섹션과 제2섹션의 온도차이를 빠른 시간 내에 줄일 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 파장 가변필터의 경우에도, 분리부(130)가 제1 섹션의 하부에만 형성되면, 제2 섹션을 거쳐 외부로 열이 방출될 수 있는 경로가 공기 중 외에는 없게 된다. 제1 섹션에서 발생한 열은 분리부(130) 쪽으로 전도되기 때문에, 파장 가변필터(120)는 필터의 온도 편차를 거의 없앨 수 있고, 동시에 빠른 파장 가변속도를 구현할 수 있다.

도 2 내지 4를 참조하여, 열의 평형을 유지시킬 수 있는 분리부(130)가 필터의 하면에 결합되어 있는 실시예를 설명하였지만, 분리부(130)는 파장 가변필터의 상면 또는 측면에 결합될 수 있고, 브라켓과 같이 지지 고정할 수 있는 구성에 의해 배치될 수 있다. 단. 분리부(130)는 파장 가변필터 내에서 빛이 통과되는 영역(제2 섹션)에는 배치되지 않는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장 가변필터(120)는 고 반사부(510, 530) 및 매질부(520)를 포함한다.

고 반사부(510, High Reflection)는 수광되는 모든 파장의 광을 통과시키되, 기 설정된 비율의 광을 반사시킨다. 예를 들어, 기 설정된 비율이 90%인 경우, 고 반사부(510)는 수광되는 광 중 90%의 광을 반사시키고, 나머지 10%의 광만을 통과시킨다. 반대로, 일측의 고 반사부(510)를 통과된 광이 매질부(520)를 지나 반대측 고 반사부(530)로 도달하는 경우, 고 반사부(530)는 90% 비율의 광을 고 반사부(510)로 재반사시키고 10% 비율의 광을 통과시킨다. 이와 같이, 고 반사부(510, 530)는 지속적으로 일정 비율의 광을 재반사시켜, 재반사되는 광이 매질부(520)를 지속적으로 지나도록 한다. 이때, 재반사되는 광이 매질부(520)를 지속적으로 지나며, 기 설정된 파장 대역에서 빛의 공진현상이 발생한다. 이에 따라, 파장 가변필터(120)는 기 설정된 파장 대역을 갖는 광만을 통과시키며, 나머지 대역의 광은 필터링할 수 있다.

고 반사부(510)는 매질부(520)에 비해 현저히 낮은 열전도율을 갖는 물질로 구성된다. 예를 들어, 고 반사부(510)는 높은 인덱스(High Index)를 갖는 이산화규소(SiO₂)층과 낮은 인덱스(Low Index)를 갖는 오산화탄탈(Ta₂O₅)층이 기 설정된 개수만큼 번갈아가며 배치됨으로써, 구현될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 고 반사부(510)는 매질부(520)에 비해 현저히 낮은 열전도율을 갖는 물질이면 어떠한 물질로도 구성될 수 있다.

매질부(520)는 고 반사부(510)와 상이한 굴절율을 갖는 매질로 구현되며, 고 반사부(510)를 투과하여 재반사되는 광의 공진을 유발한다. 매질부(520)는 매질이 갖는 굴절율, 매질부의 높이(고 반사부 간 거리) 및 매질부의 온도 등의 인자를 이용하여 공진되는 광의 파장을 조절할 수 있다. 이때, 공진되는 광의 파장은 주로, 매질부(520)의 온도에 의해 많은 영향을 받는다. 매질부(520)의 온도가 변하는 경우, 공진되어 통과하는 파장대역은 다른 인자에 의한 경우에 비해 상대적으로 빠르게 변경될 수 있다.

매질부(520)는 고 반사부(510, 530)에 비해 현저히 높은 열전도율을 갖는 물질로 구성된다. 예를 들어, 매질부(520)는 실리콘 기판으로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 매질부(520)는 고 반사부(510, 530)와 상이한 굴절율을 가지며, 고 반사부(510, 530)에 비해 현저히 높은 열전도율을 갖는 물질이면 어떠한 것으로 구현될 수 있다. 매질부(520)는 높은 열전도율을 갖기 때문에, 일단 고 반사부(510)를 거쳐 열이 전달된다면, 열은 빠른 속도로 매질부(520) 전 영역에 전달된다. 이에 따라, 공진되어 통과하는 광의 파장대역은 빠르게 변경될 수 있다.

고 반사부(510)의 상면 일측에, 발열부(170)가 배치된다. 발열부(170)는 파장 가변필터(120), 보다 구체적으로, 고 반사부(510)의 상면 일측에 배치되어 열을 발산한다. 전술한 바와 같이, 발열부(170)가 파장 가변필터(120)에 직접 배치되는 경우, 발열부에 의해 발열 또는 방열되는 부피가 줄어든다. 이에 따라, 빠른 속도로 파장 가변필터의 온도가 변경될 수 있다.

다만, 전술한 바와 같이, 고 반사부(510)가 매질부(520)에 비해 현저히 낮은 열전도율을 갖는 물질로 구성되고, 현저히 높은 열전도율을 갖는 매질부(520)의 양면에 증착되는 경우, 도 7(a)에 도시된 그래프와 같은 현상이 발생하게 된다.

도 7(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장가변필터의 시간에 따른 온도변화 그래프를 도시한 도면이다. 가로축은 시간을 의미하며, 세로축은 (매질부의) 온도를 의미한다.

발열부(170)가 발열하며 열을 파장 가변필터(120)로 전달하나, 고 반사부(510)를 거치며 매질부로 현저히 낮은 열만이 전달된다. 또한, 매질부(520)의 온도는 지속적으로 증가할 수 있으나, 열이 고 반사부(510)를 거치며 매질부(520)로 전달되는 과정에서, 고 반사부(510)의 상면으로 방열될 수 있다. 이에 따라, t2, t3에서와 같이, 매질부(520)의 온도가 일시적으로 낮아지는 현상도 발생할 수 있다. 종래의 파장 가변필터에 비해 빠른 속도로 변하기는 하지만, 일시적으로 낮아지는 현상을 완화한다면 온도가 더 빠른 속도로 변할 수 있다. 이러한 현상을 완화하고자, 파장 가변필터는 도 23에 도시된 것과 같이 구현될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장 가변필터(120)는 고 반사부(510)에 단편(斷片)부(610)를 더 포함할 수 있다.

단편부(610)는 고 반사부(510)의 일측에 기 설정된 형태로 식각(Etching)된 부분에 해당한다. 단편부(610)는 발열부(170)의 형태에 따라 식각되는 형태가 달라질 수 있다. 예를 들어, 발열부(170)가 도 6에 도시된 형상을 갖는 경우, 단편부(610)는 발열부(170)의 면적을 모두 포함하는 사각형상 또는 발열부와 동일한 형상 등으로 식각될 수 있다. 발열부(170)가 도 3 또는 도 4에 도시된 형상을 갖는 경우, 단편부(610)는 발열부와 동일한 형상(ㄷ)으로 구현될 수 있다.

고 반사부(510)는 단편부(610)를 구비함으로써, 발열부(170)가 고 반사부(510)를 거치지 않고 바로 매질부(520)로 접촉하도록 한다. 단편부(610)에 의해 발열부(170)가 매질부(520)로 직접 접촉함에 따라, 발열부(170)에서 발생하는 열이 즉각 매질부(520)로 전달된다. 매질부(520)는 현저히 높은 열전도율을 갖는 물질로 구성되기 때문이다. 이에 따라 고 반사부(510)에 단편부(610)를 더 포함하는 파장 가변필터(120)는 도 7(b)에 도시된 그래프와 같은 특성을 갖는다.

도 7(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장 가변필터의 시간에 따른 온도변화 그래프를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 파장 가변필터는 도 5에 도시된 파장 가변필터에 비해 빠른 온도 응답특성을 갖는다. 발열부(170)가 매질부(520)에 직접 접촉하기 때문에, 기 설정된 온도(T2)까지 매질부를 상승시킴에 있어, 도 6에 도시된 파장 가변필터는 도 5에 도시된 파장 가변필터에 비해 상당히 빠른 온도 응답특성을 갖는다. 또한, 빠른 속도로 매질부의 온도가 상승함에 따라, 도 6에 도시된 파장 가변필터는 도 5에 도시된 파장 가변필터가 갖는 일시적으로 매질부의 온도가 낮아지는 특성을 갖지 않는다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 가변필터(120)는 매질부(520) 대신 매질부(820)를 포함한다.

파장 가변필터(120) 내 매질부(820)는 매질부(520)와 달리 도핑된다. 매질부(820)는 붕소(B), 알루미늄(Al) 또는 갈륨(Ga) 등의 13족 원소로 도핑되거나, 질소(N), 인(P) 또는 비소(As) 등의 15족 원소로 도핑될 수 있다.

파장 가변필터(120)는 제2 실시예에 따른 파장 가변필터와 마찬가지로 고 반사부(510)에 단편부(610)를 포함한다.

고 반사부(510)에 단편부(610)가 형성되었기 때문에, 패드(810)가 매질부(820)에 직접 접촉할 수 있다. 다만, 패드(810)는 별도의 발열부를 포함하지 않는다. 패드(810)는 외부로부터 전원을 공급받으며, 공급받은 전원을 매질부(820)로 전달한다. 이때, 매질부(820)는 도핑되어 있기 때문에, 패드(810)의 일측으로부터 공급된 전원이 패드의 다른 일측으로 매질부(820)를 거치며 흐르게 된다. 매질부(820) 내에 전원이 흐름으로써, 매질부(820)의 제1 섹션(S1)이 가열될 수 있다. 이처럼, 매질부(820)가 도핑됨에 따라, 매질부(820)에는 별도의 가열부 없이 패드(810)만이 직접 접촉하더라도 매질부(820)를 가열할 수 있다. 가열부가 패드와 함께 포함된 경우에는 가열부가 매질부에 직접 접촉하고 있는 상태이기 때문에, 가열부는 외부로 노출되어 있는 상태를 갖는다. 이 경우, 외부로 노출된 가열부는 외부 환경에 의해 훼손될 우려가 존재한다. 가열부가 훼손되면 매질부(820)가 균일하게 가열되는 것이 곤란해지기 때문에, 파장 가변필터 전체의 온도를 적절히 제어하는 것이 곤란해지는 문제가 발생한다.

그러나 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 가변필터(120)는 13족 원소(p형) 또는 15족 원소(n형)로 도핑된 매질부(820)를 포함하기 때문에, 별도로 가열부를 포함하지 않더라도 패드(810)를 이용해 매질부(820) 내에 전원을 공급함으로써, 매질부(820)의 온도를 가변할 수 있다. 이에 따라, 파장 가변필터(120)가 외부로 노출되어 훼손우려가 발생할 수 있는 발열부를 포함하지 않더라도, 매질부의 온도를 가변할 수 있는 장점을 갖는다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장 가변필터(120)는 매질부(820) 내 추가 도핑부(910)를 더 포함한다.

매질부(820)는 단편부(610)가 형성된 일측에 고농도로 도핑된 추가 도핑부(910)를 포함한다. 매질부(820)의 도핑 상태에 따라, 추가 도핑부(910)의 도핑상태가 상이해진다. 매질부(820)가 n 타입으로 도핑될 경우, 추가 도핑부(910)는 n+ 타입으로 도핑될 수 있으며, 매질부(820)가 p 타입으로 도핑될 경우, 추가 도핑부(910)는 p+ 타입으로 도핑될 수 있다.

추가 도핑부(910)는 패드(810)의 면적만큼 형성되며, 패드(810)가 매질부(820)와 접촉하는 부위에 형성된다. 매질부(820)에 추가 도핑부(910)가 형성될 경우, 패드(810)와 매질부(820)는 오믹(Ohmic) 접촉하게 된다. 패드(810)와 매질부(820)가 오믹 접촉을 하게되면, 패드(810)에 의해 매질부(820)로 전달되는 전원의 크기와 매질부(820)에서 발생하는 열량이 비례하기 때문에, 보다 매질부(820)의 온도 제어가 용이해지는 장점을 갖는다.

패드(810)와 매질부(820)가 별도의 추가 도핑부(910) 없이 직접 접촉하게 되면, 패드(810)와 매질부(820)의 접촉부위와 패드(810)에 의해 매질부(820) 내로 전원이 흐르는 부위는 쇼트키(Schottky) 접촉하게 되어 오믹 접촉시 보다 매질부(820)의 온도 제어가 상대적으로 원활하지 못하게 된다. 통상적으로 매질부(820)의 도핑 농도는 단위 면적(cm³) 당1 * 10¹⁸ 정도로 수행된다. 이러한 매질부(820)와 패드(810)가 접촉을 하게 되면, 패드(810)와 매질부(820)의 접촉부위와 패드(810)에 의해 매질부(820) 내로 전원이 흐르는 부위의 표면 저항(Sheet Resistance)은 단위 면적(일 예로, 패트의 면적일 수 있음) 0.5Ω 내지 40Ω으로 형성된다. 그러나 이와 같은 표면 저항값으로는 오믹 접촉이 될 수 없으며, 쇼트키 접촉으로 된다. 매질부(820)는 추가 도핑부(910)를 포함함으로써, 패드(810)와 매질부(820)는 쇼트키 접촉이 아닌 오믹 접촉한다.

추가 도핑부(910)는 n+ 타입 또는 p+ 타입 도핑 재료가 단위 면적(cm³) 당 5 * 10¹⁸ 정도로 수행된다. 추가 도핑부(910)는 도핑 재료가 주입(Implantation)되거나, 실리사이드(Silicide) 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 추가 도핑부(910)가 주입 공정이나 실리사이드 공정 등 별도의 공정을 거치지 않을 경우, 패드(810)와 매질부(820) 간에 오믹 접촉이 발생하더라도, 매질부(820)가 높은 표면저항으로 인해 불안정한 상태를 갖는다. 이에 따라, 전원의 공급을 거쳐 매질부(820)의 온도 조절이 원활히 수행되지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 주입 공정이나 실리사이드 공정을 거쳐 추가 도핑부(910)를 형성함으로써, 전술한 문제를 해소할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장 가변필터의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장 가변필터(120)는 매질부(820) 내 추가 도핑층(1010)을 더 포함한다.

매질부(820)는 추가 도핑부(910) 대신 매질부(820)의 형성과정에서 단편부(610)가 형성될 일 측에 기 설정된 두께의 추가 도핑층(1010)을 포함할 수 있다. 추가 도핑층(1010)이 형성됨으로써, 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장 가변필터(120)와 같이, 패드(810)가 단편부(610)를 거치며 매질부(820)와 직접 접촉하는 경우, 접촉지점에서 오믹 컨택이 발생할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 가변필터를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

매질부(820)가 성장한다(S1110).

매질부(820)를 도핑한다(S1120).

도핑된 매질부(820)의 양단에 고 반사부(510, 530)가 증착된다(S1130).

고 반사부(510)의 일측을 기 설정된 형태로 식각한다(S1140). 이에 따라, 고 반사부(510)의 일측에 단편부(610)가 형성된다.

식각된 부분에 패드가 부착된다(S1150).

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 파장 가변필터를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

매질부(820)가 성장한다(S1210).

매질부(820)를 도핑한다(S1220).

도핑된 매질부(820)의 양단에 고 반사부(510, 530)가 증착된다(S1230).

고 반사부(510)의 일측을 기 설정된 형태로 식각한다(S1240).

식각된 부분 중 부착될 패드의 부분만큼 추가 도핑한다(S1250). 단편부(610)가 형성된 매질부(820) 내에 패드(810)의 면적만큼 추가적으로 고농도 도핑이 수행된다. 이때, 고농도의 추가도핑은 주입공정 또는 실리사이드 공정으로 수행될 수 있다.

추가 도핑된 부분 상에 패드(810)가 부착된다(S1260). 이에 따라, 패드(810)와 매질부(820)는 오믹 컨택된다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파장 가변필터를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

매질부(820)가 성장한다(S1310).

매질부(820)를 도핑한다(S1320).

매질부의 일측에 기 설정된 두께로 추가 도핑을 수행한다(S1330). 매질부의 일측, 단편부(610)가 형성될 일 측에 기 설정된 두께로 추가 도핑이 수행되어, 추가 도핑층이 형성된다.

도핑된 매질부(820)의 양단에 고 반사부(510, 530)가 증착된다(S1340).

추가 도핑된 방향으로 층착된 고 반사부의 일측을 기 설정된 형태로 식각한다(S1350).

식각된 부분에 패드(810)가 부착된다(S1360).

도 11 내지 13의 제조 방법은 파장 가변필터의 제조장치에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 설명에서 고반사부를 식각하여 몸체부를 노출시키고, 이 노출된 영역에 패드를 형성하는 방법을 제시하고 있으나, 고반사부를 식각하는 대신에 몸체부에 고반사부를 형성할 때 패드가 형성될 지역에 고 반사부를 형성시키지 않는 방법으로 고반사부의 식각에 해당하는 효과를 낼수도 있다.

도 11 내지 13에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 11 내지 13에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 11 내지 13은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 11 내지 13에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 광 수신모듈
110: 스템 베이스
120: 파장 가변필터
130: 분리부
140: 몸체부
150: 렌즈부
160: 포토 다이오드
170: 발열부
210, 810: 패드
310: 개구부
320: 열 전달부
510, 530: 고 반사부
520, 820: 매질부
610: 단편부
910: 추가 도핑부
1010: 추가 도핑층

Claims

투과시키는 빛의 파장이 열에 의해서 가변되는 파장 가변필터에 있어서,
기 설정된 열 전도율을 갖는 도핑된 물질로 구성되며, 기 설정된 파장의 광만이 공진하여 상기 파장 가변필터를 투과하도록 하는 매질부;
상기 매질부의 기 설정된 열 전도율보다 상대적으로 낮은 열 전도율을 갖는 물질로 구성되고, 상기 매질부의 상·하면에 증착되어 기 설정된 비율의 빛만을 상기 매질부로 투과시키며, 일측에 기 설정된 형상으로 제작된 단편(斷片)부를 포함하는 고 반사부; 및
상기 단편부를 이용해 상기 매질부와 직접 전기적으로 접촉하는 금속 패드
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터.
제1항에 있어서,
상기 매질부는,
온도에 따라 상기 기 설정된 파장이 가변하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터.
제1항에 있어서,
상기 매질부는,
상기 패드와 접촉하지 않는 반대 끝단보다 상기 패드와 접촉하는 끝단의 상기 패드와 접촉하는 면적에 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터.
제3항에 있어서,
상기 매질부는,
주입(Implantation) 공정 또는 실리사이드(Silicide) 공정을 거쳐 상기 패드와 접촉하는 끝단의 상기 패드와 접촉하는 면적에 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터.
제3항에 있어서,
상기 패드와 접촉하는 끝단은,
상기 패드와 접촉하는 면적을 포함한 전체 면적이 기 설정된 두께로 상대적으로 높은 도핑 농도로 도핑된 것을 특징으로 하는 파장 가변 필터.
제1항에 있어서,
상기 단편부는,
기 증착된 고 반사부를 식각하는 방법으로 형성되거나, 고반사부를 증착할 때 상기 단편부에는 고반사부를 증착하지 않는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 가변 필터
기 설정된 열 전도율을 갖는 물질로부터 매질부가 성장하는 성장과정;
상기 성장과정에 의해 성장된 매질부가 기 설정된 농도로 도핑되는 도핑과정;
상기 매질부의 양단에 고 반사부가 증착되는 증착과정;
상기 고 반사부의 일측이 기 설정된 형상으로 식각(Etching)되는 식각과정; 및
상기 식각과정에 의해 식각된 부분으로 패드가 직접 부착되는 부착과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터 제조방법.
기 설정된 열 전도율을 갖는 물질로부터 매질부가 성장하는 성장과정;
상기 성장과정에 의해 성장된 매질부가 기 설정된 농도로 도핑되는 도핑과정;
상기 매질부의 양단에 패드가 증착될 지역을 제외한 부분에 고반사부를 형성하는 방법으로 고 반사부가 증착되는 증착과정;
패드가 형성될 지역에 패드가 직접 부착되는 부착과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터 제조방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 매질부가 패드가 부착될 지역에 상기 도핑과정에서의 농도보다 고 농도로 도핑되는 제1 추가 도핑과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터 제조방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 도핑과정을 거친 매질부의 일측이 기 설정된 두께로 상기 도핑과정에서의 농도보다 고 농도로 도핑되는 제2 추가 도핑과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변필터 제조방법.