WO2013105733A1 - 파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치 - Google Patents

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WO2013105733A1
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laser
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tunable laser
selective filter
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김정수
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Definitions

  • the present invention relates to a wavelength tunable laser device, and more particularly, to a wavelength tunable laser capable of measuring wavelengths in a wavelength tunable laser diode package structure for Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Relates to a device.
  • DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing
  • the light has very low coherence with each other, and the wavelength division multiplexing (WDM) method of transmitting laser light of various wavelengths using a single optical fiber to a single optical fiber is widely adopted.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • a laser light source capable of emitting a laser light having a fixed wavelength appropriately spaced between adjacent wavelengths is required.
  • the interval between wavelengths is gradually narrowing to about 1.6 nm (nano meter) or 0.8 nm or 0.4 nm. Therefore, for the wavelength multiplexing, the wavelength line width of the light source must be very narrow, and the wavelength of the laser light source must be fixed very rigidly with respect to the change of the driving environment of various laser light sources such as temperature and laser driving current. Wavelength precision within 1/4 is required. Therefore, when the wavelength spacing of wavelength multiplexing is 1.6 nm or 0.8 nm or 0.4 nm, the stabilization of the wavelength should be precisely controlled within +/- 0.2 nm, +/- 0.1 nm and +/- 0.05 nm.
  • the wavelength tunable laser is a laser device having a structure in which the wavelength can be varied. Such a tunable mechanism can cause wavelength instability. Accordingly, a wavelength measuring method capable of measuring the wavelength of laser light is widely used in the tunable laser. have.
  • FIG. 1 shows a butterfly laser package incorporating the existing wavelength stabilizing device cited in Patent No. 10-0871011 registered by the inventor.
  • a conventional butterfly package having a device capable of measuring wavelengths in a laser diode package, laser light emitted from one side of the laser diode chip 2 is connected to an optical fiber 9.
  • the laser light emitted from the other side of the laser diode chip (2) is collimated and divided into two kinds of light, and then in one path of light, the wavelength selective transmission filter and wavelength whose transmission characteristics vary depending on the wavelength
  • a photodiode 6 for monitoring the light intensity transmitted through the selective filter 5 is disposed, and in another path, a photodiode for detecting the intensity of light emitted from the laser diode chip 2 ( 4) Place. Comparing the current flowing through the two photodiodes 6 and 4 arranged in this way, the transmittance through which the laser light passes through the wavelength selective filter 5 is calculated, and the wavelength information of the laser light is obtained from this transmittance.
  • optical communication is performed by using laser light emitted from one side of the laser diode chip, and laser light emitted from the other side of the laser diode chip. Use to find out the light output and wavelength of the laser.
  • TO can packages are widely used in communication optical modules because of their small manufacturing cost and small size, compared to butterfly packages.
  • the light output direction is perpendicular to the stem bottom on which the optical component is placed, so that the light placed on the stem bottom and emitted parallel to the stem bottom is vertically switched using a 45 degree reflection mirror.
  • the volume of the optical module it is required to install a large number of optical modules for subscribers in a limited area telephone station by minimizing the volume of the optical module. Accordingly, TO minimize and reduce the volume of the wavelength tunable laser including the wavelength measuring device, TO There is a need for a method of mounting a tunable laser module including a wavelength measuring device in a can type package.
  • Fig. 3 shows a TO can type package module having the front light monitoring function of Patent No. 10-09136251 registered by the inventor.
  • the TO can package module having the front light monitoring function shown in FIG. 3 may be applied when the intensity of the laser light emitted from one side and the other side of the laser diode chip is a constant ratio.
  • a laser diode chip in which one side of the laser diode chip has a reflectance of 0.1% or less such as a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA)
  • RSOA reflective semiconductor optical amplifier
  • the patent proposes a method of directly monitoring the light emitted from the front surface of the laser diode chip by partially transmitting the light emitted from the front surface of the laser diode chip (the direction toward the optical fiber) in a 45 degree reflective mirror.
  • Figure 4 is to find out the intensity and wavelength information of the light emitted from the laser by using the laser light emitted to the front and rear of the laser diode chip in the TO can package of Patent No. 10-0871011 registered by the inventor The method is shown. However, this method is a method that can be applied to a distributed feedback laser diode (DFB-LD) chip as mentioned in the inventor's registered patent No. 10-0913625, which is difficult to apply to RSOA.
  • DFB-LD distributed feedback laser diode
  • one side of the laser diode chip has a reflectance of 0.1% or less and the other side has a reflectance of 10% or more.
  • RSOA resonant optical detector
  • the present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to configure a device capable of measuring wavelengths in a TO can package in a tunable laser including a TO can package. To provide a tunable laser device that can measure.
  • a wavelength tunable laser device having a wavelength measuring function according to the present invention for achieving the above object comprises a laser diode chip for emitting laser light, a collimation lens for collimating the laser light, a wavelength selective filter for transmitting a selected wavelength and
  • a wavelength tunable laser device comprising a reflecting mirror having an inclined reflecting surface.
  • the first photodiode for photo-sensing is arranged in the path of the light of one branch, and the transmission characteristics of the wavelength are different on the path of the light of the other branch.
  • the wavelength selective filter and the second photodiode are further arranged.
  • the wavelength selective filter is deposited on one side where the laser light is incident, a reflective surface on which a dielectric thin film is not changed in accordance with the wavelength, and a wavelength selective filter in which the transmission / reflectance is changed depending on the wavelength on the other side. It is preferable that the substrate reflecting surface is formed.
  • the wavelength selective filter may include a reflective surface on which a thin film having a transmittance / reflectance is deposited on one side of the laser light incident and a non-reflective surface on the other side.
  • the wavelength of the laser light emitted from the laser diode chip is determined by comparing the intensity of the laser light detected through the first photodiode and the second photodiode.
  • the laser diode package structure according to the present invention has a very small volume and makes it possible to manufacture a laser module including a wavelength measuring device using a TO-type package which is very inexpensive. This has the effect of lowering volume and price.
  • 1 is a conceptual diagram of a butterfly optical module package having a conventional wavelength monitoring function
  • FIG. 2 is a conceptual view illustrating a package housing of a conventional TO can optical module
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a TO can type optical module having a conventional front monitoring function
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a TO can type optical module having a conventional wavelength monitoring function
  • FIG. 5 is a conceptual view of a top view of a TO can package of a TO can wavelength tunable laser having a wavelength monitoring function according to the present invention
  • FIG. 6 is a conceptual view of a side view of a TO can package of a TO can wavelength tunable laser having a wavelength monitoring function according to the present invention
  • FIG. 8 is a diagram illustrating current flowing through two photodiodes according to a wavelength in the structure of FIG. 6;
  • FIG. 9 is a conceptual view of a top view of a TO can package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an embodiment of a wavelength selective filter used in the structure of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a current flowing through two photodiodes according to a wavelength in the structure of FIG. 9.
  • FIG. 5 shows a layout view from above of a TO can type laser diode package including a wavelength measuring device in a tunable laser according to the present invention.
  • the tunable laser shown in FIG. 5 does not itself operate as a laser package that includes the capability of tunable wavelengths. However, if the device shown in FIG. 5 is provided with a device capable of selecting a specific wavelength from the laser light emitted from the TO can package and returning it back to the laser diode chip, including a portion for selecting the wavelength and returning the laser diode chip. It works with a tunable laser. Selecting a specific wavelength outside the TO can package and returning it to the laser diode chip in the TO can package may be configured by various methods in the related art, and thus, the description thereof will be omitted.
  • Figure 6 shows a layout view from the side of the TO can package of FIG.
  • the laser light emitted from one side of the laser diode chip 100 is collimated by the collimating lens 200, and then a part of the light is reflected to reflect the TO can. It passes through a 45 degree reflective mirror 300 that emits outside the mold package and transmits a portion of the laser light.
  • the 45-degree reflective mirror 300 reflects a predetermined ratio of light to the outside of the TO can package irrespective of the wavelength, and the predetermined ratio of light passes through the 45-degree reflective mirror 300. .
  • the light transmitted through the 45 degree reflective mirror 300 is divided into at least two or more branches of light by the wavelength selective filter 400.
  • the wavelength selective filter 400 includes a reflective surface having a structure in which a substrate (for example, glass or quartz) transparent to laser light is laminated with a dielectric thin film whose transmittance / reflectance does not change with wavelength. 410, and a substrate reflecting surface 420 on which a wavelength selective filter whose transmittance / reflectance varies depending on the wavelength is deposited. Therefore, the light reaching the reflective surface 410 of the wavelength selective filter 400 is divided into a transmission component and a reflection component.
  • a substrate for example, glass or quartz
  • the light passing through the reflective surface 410 is transmitted through the substrate reflective surface 420 according to the transmission ratio determined according to the wavelength in the substrate reflective surface 420, which is the other side of the wavelength selective filter 400. Proceeding to the second photodiode 520 for intensity monitoring. The light reflected from the one reflective surface 410 of the wavelength selective filter 400 is reflected at a constant ratio regardless of the wavelength and then proceeds to the first photodiode 510 for monitoring the light intensity.
  • the intensity of the photocurrent flowing to the two photodiodes 520 and 510 of the TO can type package it is possible to determine the ratio of the light passing through the one side substrate reflecting surface 420 of the wavelength selective filter 400.
  • the wavelength of light can be known by comparing the transmittance with the transmittance according to a predetermined wavelength.
  • the light intensity is determined using the current flowing through the first photodiode 510, and the current flowing through another second photodiode 520 is transferred to the first photodiode 510.
  • the current flowing through another second photodiode 520 is transferred to the first photodiode 510.
  • a wavelength tunable laser having a wavelength monitoring function can be manufactured using a TO can package.
  • the TO can type laser diode package including the wavelength measuring device in the tunable laser according to the present invention may be implemented in various compositions, and FIG. 9 shows another embodiment of the present invention.
  • a TO can type having a wavelength monitoring function in the case of depositing a wavelength selective filter whose transmission / reflection ratio varies depending on the wavelength on one side of the wavelength selective filter 600 is shown. Shows the appearance of a tunable laser.
  • FIG. 10 shows a detailed structural diagram of the wavelength selective filter shown in FIG.
  • one side of the reflective surface 610 of the wavelength selective filter 600 according to another exemplary embodiment of the present invention is deposited with a thin film having a characteristic of varying transmission / reflectance according to wavelength.
  • the other side 620 of 600 is preferably anti-reflective coating.
  • the transmission / reflection ratio of the one reflective surface 610 of the wavelength selective filter 600 is changed according to the wavelength of the laser light.
  • two photodiodes 510 are used.
  • a diagram comparing the current flowing through 520 is shown.
  • the sum of the currents flowing to the two photodiodes 510 and 520 is proportional to the intensity of the laser light emitted from the laser diode chip 100 and thus the two photodiodes 510 and 520.
  • the wavelength of the laser light can be determined from the ratio of the current flowing through
  • the present invention can determine the wavelength of the laser light by detecting and comparing the intensity of the light transmitted through the filter with the light reflected by the wavelength selective filter whose transmittance varies depending on the wavelength of the laser light input. do.

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Abstract

본 발명은 TO(transistor outline)형 외형을 가지는 고밀도 파장다중화(Dense Wavelength Division Multiplexing; DWDM)용 파장 가변 레이저 다이오드 패키지 구조에서 파장을 측정할 수 있도록 하는 파장 가변형 레이저 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파장 가변형 레이저 장치는 레이저 빛을 방출하는 레이저 다이오드 칩과, 레이저 빛을 시준화하는 시준화 렌즈와, 선택된 파장을 투과시키는 파장 선택성 필터와, 경사진 반사면을 갖는 반사거울을 포함하는 TO can형 파장 가변형 레이저 장치에 있어서. 상기 레이저 다이오드 칩(100)에서 방출되어 시준화 렌즈(200)에 의해 시준화 된 후 45도 반사거울(300)을 통하여 TO can형 패키지 외부로 방출되는 빛과 45도 반사거울(300)을 투과하는 성분으로 빛을 분리 한 후, 상기 45도 반사거울(300)을 투과한 빛을 적어도 두 갈래의 빛으로 분할한 후 한 갈래의 빛의 경로에 광감시를 위한 제 1 포토 다이오드(510)를 배치하고, 다른 한 갈래의 빛의 경로 상에 파장에 따른 투과 특성이 달라지는 파장 선택성 필터(400)(600)와 제 2 포토 다이오드(520)가 더 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치
본 발명은 파장 가변형 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 TO(transistor outline)형 외형을 가지는 고밀도 파장다중화(Dense Wavelength Division Multiplexing ; DWDM)용 파장 가변 레이저 다이오드 패키지 구조에서 파장을 측정할 수 있도록 하는 파장 가변형 레이저 장치에 관한 것이다.
근래에 들어 대용량의 정보 전송 및 고속의 정보 통신을 위하여 빛을 정보 전송의 매개로 하는 광통신이 일반화되어 있다. 근래에 있어서 가로 길이 및 세로 길이가 각각 0.3mm 정도인 반도체 레이저 다이오드 칩을 이용하여 손쉽게 10Gbps(giga bit per sec)의 전기 신호를 레이저 빛으로 변환할 수 있으며, 반도체 광 수광소자를 이용하여 광섬유를 통해 전송되어 오는 광신호를 전기신호로 손쉽게 변환할 수 있다. 빛은 매우 특이한 특성을 갖는 에너지파로서 어느 한 지역에 동시에 존재하는 여러 빛들이 서로 상호 작용을 하기 위해서는 상호 작용의 대상이 되는 빛들이 동일한 파장을 가지거나, 빛의 위상(phase)이 맞아야 하며, 또한 진행 방향이 일치하여야 한다. 그러므로 빛은 서로 간의 간섭성이 매우 떨어지며 이러한 빛의 특성을 이용하여 파장이 다른 여러 가지 파장의 레이저 빛을 하나의 광섬유로 전송하는 파장 다중화(Wavelength Division Multiplexing ; WDM) 방법이 널리 채택되고 있다. 파장 다중화 방법을 적용하기 위해서는 인접한 파장 사이의 간격에 맞게 적절하게 고정된 파장의 레이저 빛을 방출할 수 있는 레이저 광원이 필요하다.
현재 고밀도 파장 다중화 방식에 있어서 파장 사이의 간격은 1.6nm(nano meter) 또는 0.8nm 또는 0.4nm 정도로 점점 좁아지는 추세에 있다. 그러므로 이러한 파장 다중화를 위해서는 광원의 파장 선폭이 매우 좁아야 하며, 온도 및 레이저 구동 전류 등 여러 가지 레이저 광원의 구동 환경 변화에 대해 레이저 광원의 파장이 매우 엄밀하게 고정되어 있어야 하는데, 통상적으로 파장 간격의 1/4 이내의 파장 정밀성이 요구된다. 그러므로 파장 다중화의 파장 간격이 1.6nm 또는 0.8nm 또는 0.4nm인 경우 파장의 안정화 정도는 +/-0.2nm, +/-0.1nm, +/-0.05nm 정도 이내에서 정밀하게 조절되어야 한다.
고밀도 파장 다중화 방식의 통신에 있어서는 32채널 또는 64채널의 파장이 서로 다른 광원을 필요로 하며, 이에 따라 각각의 파장에 해당하는 광원을 별도로 준비하여야 하는 어려움이 있어왔다. 그러므로 이러한 다양한 채널에 모두 대응할 수 있는 파장 가변형 레이저(tunable laser)가 각광받아 왔다. 파장 가변형 레이저는 파장이 가변 될 수 있는 구조의 레이저 장치로서, 이러한 파장 가변 메카니즘은 파장의 불안정성을 유발할 수 있고, 이에 따라 파장 가변 레이저에는 레이저 빛의 파장을 측정할 수 있는 파장 측정 방법이 널리 사용되고 있다.
도 1은 본 발명인에 의해 등록된 특허 제10-0871011호에서 인용된 기존의 파장안정화 장치를 내장하는 버터플라이형 레이저 패키지의 모습을 나타내고 있다. 도 1에서 보이는 바와 같이, 레이저 다이오드 패키지 내에 파장을 측정할 수 있는 장치를 내장하는 기존의 버터플라이형 패키지에서는 레이저 다이오드 칩(2)의 일측면에서 방출되는 레이저 빛을 광섬유(9)로 연결하여 통신에 적용하고, 레이저 다이오드 칩(2)의 타측면에서 방출된 레이저 빛을 시준화 시켜 두 갈래의 빛으로 나눈 후, 하나의 빛의 경로에는 파장에 따라 투과 특성이 달라지는 파장 선택성 투과 필터와 파장 선택성 필터(5)를 투과한 빛의 세기를 감시하기 위한 감시용 포토 다이오드(6)를 배치하고, 다른 하나의 경로에는 레이저 다이오드 칩(2)에서 방출되는 빛의 세기를 검출하기 위한 포토 다이오드(4)를 배치한다. 이렇게 배치된 두 개의 포토 다이오드(6)(4)로 흐르는 전류를 비교하면 레이저 빛이 파장 선택성 필터(5)를 투과하는 투과율이 계산되며, 이 투과율로부터 레이저 빛의 파장 정보를 얻어낸다. 그러므로 상기 특허에서 인용된 기존의 파장 안정화 장치가 내장된 버터플라이형 패키지에서는 레이저 다이오드 칩의 일측면에서 방출된 레이저 빛을 이용하여 광통신을 수행하고, 레이저 다이오드 칩의 타 일측면에서 방출된 레이저 빛을 이용하여 레이저의 광출력과 파장을 알아내고 있다.
도 2는 일반적인 광통신용 TO can형 패키지를 보여준다. 일반적으로 TO can형 패키지는 버터플라이형 패키지에 비해 제작 단가가 매우 작으며 부피가 작은 장점이 있어 통신용 광모듈에 널리 채택되고 있다. 그러나 이러한 TO can형 패키지에서는 광부품이 놓이는 스템 바닥면과 광 출력 방향이 수직이 되므로, 스템 바닥면에 배치되어 스템 바닥면에 평행하게 방출되는 빛을 45도 반사거울을 이용하여 수직으로 방향 절환하여야 하는 특성이 있다. 그러나 현재의 광통신에서는 광모듈의 부피를 최소화시켜, 제한된 면적의 전화국에 많은 가입자용의 광모듈을 설치할 것이 요구되고 있으며 이에 따라 파장 측정 장치를 포함하는 파장 가변 레이저의 부피를 최소화하며 저가화하기 위해 TO can형 패키지에 파장 측정 장치를 포함하는 파장 가변 레이저 모듈을 장착할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
도 3은 본 발명인에 의해 등록된 특허 제10-09136251호의 전면 광 감시 기능을 가지는 TO can형 패키지 모듈을 나타내고 있다. 상기 특허에서 설명한 바와 같이, 도 3에 도시된 전면 광 감시 기능을 가지는 TO can형 패키지 모듈은 레이저 다이오드 칩의 일측면과 타측면에서 방출되는 레이저 빛의 세기가 일정한 비율일 때 적용될 수 있는 방법으로, RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier)와 같이 레이저 다이오드 칩의 일측면이 0.1％ 이하의 반사율을 가지는 레이저 다이오드 칩에서는 레이저 다이오드 칩의 양측면으로 방출되는 빛의 세기가 레이저 다이오드 칩으로 흐르는 전류에 따라 달라지는 특성이 있기 때문에 레이저 다이오드 칩의 후면에서의 광 감시가 레이저 다이오드 칩의 전면에서 방출되는 레이저 빛의 세기를 반영하지 못한다는 점을 지적하고 있다. 이에 상기 특허는 레이저 다이오드 칩의 전면(광섬유로 향하는 방향)에서 방출되는 빛을 45도 반사 거울에서 일부 투과시켜 레이저 다이오드 칩의 전면에서 방출되는 빛을 직접 감시하는 방법을 제시하고 있다.
한편, 도 4는 본 발명인에 의해 등록된 특허 제10-0871011호의 TO can형 패키지에서 레이저 다이오드 칩의 전면과 후면으로 방출되는 레이저 빛을 이용하여 레이저에서 방출되는 빛의 세기와 파장 정보를 알아내는 방법을 나타내고 있다. 그러나 이러한 방법은 본 발명인의 등록 특허인 제10-0913625호에서 언급한 바와 같이 DFB-LD(distributed feedback laser diode) 칩에 적용될 수 있는 방법이며, RSOA에는 적용되기 어려운 방법이다.
그러므로, 파장 가변형 레이저에 사용되는 RSOA와 같이 레이저 다이오드 칩의 일측면이 0.1％ 이하의 반사율을 가지고 다른 일측면이 10％ 이상의 반사율을 가지는 등 반사율의 차이가 매우 심한 레이저 다이오드 칩에서는 레이저 다이오드 칩의 양측면에서 방출되는 빛을 이용하여 레이저 빛의 파장과 세기를 감시할 수 없는 문제점이 발생한다.
따라서, TO can형 패키지의 저가성과, 소형성을 활용하기 위해 저가의 파장 측정 장치가 포함된 파장 가변 레이저를 제작하기 위해서는 특별한 수단이 요구된다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 TO can형의 패키지를 포함하는 파장 가변 레이저에서 TO can형 패키지안에 파장을 측정할 수 있는 장치를 구성하여 파장을 측정할 수 있도록 하는 파장 가변형 레이저 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치는 레이저 빛을 방출하는 레이저 다이오드 칩과, 레이저 빛을 시준화하는 시준화 렌즈와, 선택된 파장을 투과시키는 파장 선택성 필터와, 경사진 반사면을 갖는 반사거울을 포함하는 TO can형 파장 가변형 레이저 장치에 있어서. 상기 레이저 다이오드 칩에서 방출되어 시준화 렌즈에 의해 시준화 된 후 45도 반사거울을 통하여 TO can형 패키지 외부로 방출되는 빛과 45도 반사거울을 투과하는 성분으로 빛을 분리 한 후, 상기 45도 반사거울을 투과한 빛을 적어도 두 갈래의 빛으로 분할한 후 한 갈래의 빛의 경로에 광감시를 위한 제 1 포토 다이오드를 배치하고, 다른 한 갈래의 빛의 경로 상에 파장에 따른 투과 특성이 달라지는 파장 선택성 필터와 제 2 포토 다이오드가 더 배치된다.
여기에서, 상기 파장 선택성 필터에는 레이저 빛이 입사되는 일측면에 파장에 따라 투과/반사율이 바뀌지 않는 유전체 박막이 적층된 반사면과, 타측면에 파장에 따라 투과/반사율이 달라지는 파장 선택성 필터가 증착된 기판 반사면이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파장 선택성 필터에는 레이저 빛이 입사되는 일측면에 파장에 따라 투과/반사율이 달라지는 박막이 증착된 반사면과, 타측면에 무반사면이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 파장 가변형 레이저 장치에서, 제 1 포토 다이오드와 제 2 포토 다이오드를 통하여 감지되는 레이저 빛의 세기를 비교하여, 상기 레이저 다이오드 칩에서 방출되는 레이저 빛의 파장을 결정하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 패키지 구조는, 매우 작은 부피를 가지며, 또한 매우 가격이 싼 TO형 패키지를 사용하여 파장 측정 장치가 포함된 레이저 모듈을 제작 가능하게 함으로써, 파장 가변 레이저의 부피와 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 파장 감시 기능을 가지는 버터플라이형 광모듈 패키지의 개념도,
도 2는 종래 TO can형 광모듈의 패키지 하우징 개념도,
도 3은 종래 전면 감시 기능을 가지는 TO can형 광모듈의 개념도,
도 4는 종래 파장 감시 기능을 가지는 TO can형 광모듈의 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 파장 감시 기능을 가지는 TO can형 파장 가변 레이저의 TO can형 패키지를 상부에서 바라본 모습의 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 파장 감시 기능을 가지는 TO can형 파장 가변 레이저의 TO can형 패키지를 측면에서 바라본 모습의 개념도,
도 7은 본 발명에 따른 파장선택성 필터의 일 실시예,
도 8은 도 6의 구조에서 두 개의 포토 다이오드로 흐르는 전류을 파장에 따라 도시한 일 실시예,
도 9는 본 발명의 다른 실시예 따른 TO can형 패키지를 상부에서 바라본 모습의 개념도,
도 10은 도 9의 구조에 사용되는 파장 선택성 필터의 일 실시예,
도 11은 도 9의 구조에서 두 개의 포토 다이오드로 흐르는 전류을 파장에 따라 도시한 일 실시예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 파장 가변 레이저에서 파장 측정 장치가 포함된 TO can형 레이저 다이오드 패키지를 상부에서 바라본 배치도를 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 파장 가변 레이저는 그 자체로써 파장 가변의 기능까지 포함하는 레이저 패키지로 작동하지는 않는다. 다만, 도 5의 구조에 TO can형 패키지에서 방출되는 레이저 빛 중에서 특정한 파장을 선택하여 다시 레이저 다이오드 칩으로 되돌려 줄 수 있는 장치가 구비되면, 파장을 선택하여 레이저 다이오드 칩으로 돌려주는 부분을 포함하여 파장 가변 레이저로 작동하게 된다. TO can형 패키지 외부에서 특정한 파장을 선택하여 TO can형 패키지내의 레이저 다이오드 칩으로 되돌려주는 것은 종래 다양한 방법으로 구성할 수 있기 때문에 발명의 상세한 설명에서 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 6은 상기 도 5의 TO can형 패키지를 측면에서 바라본 배치도를 나타낸 것이다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 레이저 다이오드 칩(100)의 일측면에서 방출된 레이저 빛은 시준화 렌즈(200)에 의해 시준화 된 후, 빛의 일부는 반사시켜 TO can형 패키지 외부로 방출하고 레이저 빛의 일부를 투과시키는 45도 반사거울(300)을 거치게 된다. 상기 45도 반사거울(300)은 파장에 무관하게 미리 정해진 특정한 비율의 빛을 TO can형 패키지 외부로 방출하도록 반사하며, 미리 정해진 비율의 빛은 45도 반사거울(300)을 투과하여 진행시키게 된다.
상기 45도 반사거울(300)을 투과한 빛은 파장 선택성 필터(400)에 의해 최소 2갈래 이상의 빛으로 경로가 나뉘게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 선택성 필터의 구조를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 선택성 필터(400)는, 레이저 빛에 대해 투명한 기판(예를 들면, 유리나 quartz 등)이 파장에 따라 투과/반사율이 바뀌지 않는 유전체 박막을 적층한 구조의 반사면(410)과, 파장에 따라 투과/반사율이 달라지는 파장 선택성 필터가 증착된 기판 반사면(420)으로 구성된다. 따라서, 파장 선택성 필터(400)의 반사면(410)에 도달한 빛은 투과성분과 반사성분으로 경로가 나뉘게 된다.
또한, 반사면(410)을 투과하는 빛은 파장 선택성 필터(400)의 타 일측면인 기판 반사면(420)에서 파장에 따라 달리 결정되는 투과 비율에 따라 기판 반사면(420)을 투과하여 광세기 감시를 위한 제 2 포토 다이오드(520)로 진행한다. 파장 선택성 필터(400)의 일측 반사면(410)에서 반사하는 빛은 파장에 관계없이 일정한 비율을 가지고 반사한 후 광세기 감시를 위한 제 1 포토 다이오드(510)로 진행한다.
그러므로 TO can형 패키지의 두 개의 포토 다이오드(520)(510)로 흐르는 광전류의 세기를 비교함으로써 파장 선택성 필터(400)의 일측 기판 반사면(420)을 투과하는 빛의 비율을 알아낼 수 있고, 이러한 투과율을 미리 정해진 파장에 따른 투과율과 비교함으로써 빛의 파장을 알 수 있다.
도 8은 이러한 레이저 다이오드 칩에서 일정한 세기의 빛이 방출될 경우 빛의 파장에 따라 두 개의 포토 다이오드에서 흐르는 전류의 세기를 비교한 도표이다.
도 8에 도시된 도표에서와 같이, 제 1 포토 다이오드(510)를 흐르는 전류를 이용하여 빛의 세기를 알아내고, 또 다른 제 2 포토 다이오드(520)로 흐르는 전류를 제 1 포토 다이오드(510)로 흐르는 전류로 나누어줌으로써 빛의 투과율을 알아낼 수 있게 되며, 이에 따라 레이저 빛의 파장을 알아낼 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 TO can형 패키지를 이용하여 파장 감시 기능을 가지는 파장 가변 레이저를 제작할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 파장 가변 레이저에서 파장 측정 장치가 포함된 TO can형 레이저 다이오드 패키지는 다양한 구도로 구현될 수 있는데, 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 보여준다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 파장 선택성 필터(600)의 일측면에 파장에 따라 투과/반사비율이 달라지는 파장 선택성 필터를 증착한 경우의 파장 감시기능을 가지는 TO can형 파장 가변 레이저의 모습을 보여준다.
도 10은 상기 도 9에서 보이는 파장 선택성 필터의 상세 구조도를 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 선택성 필터(600)의 일측 반사면(610)은 파장에 따라 투과/반사율이 달라지는 특성을 가지는 박막이 증착되는데, 파장 선택성 필터(600)의 타측면(620)은 무반사 코팅되는 것이 바람직하다.
상기 도 9와 도 10의 경우에 있어서, 레이저 빛의 파장에 따라 파장 선택성 필터(600)의 일측 반사면(610)은 투과/반사 비율이 달라지게 되는데, 도 11은 이때 두 개의 포토 다이오드(510)(520)로 흐르는 전류를 비교한 도표를 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이, 두 개의 포토 다이오드(510)(520)로 흐르는 전류의 합은 레이저 다이오드 칩(100)에서 방출되는 레이저 빛의 세기에 비례하므로, 두 개의 포토 다이오드(510)(520)를 흐르는 전류의 비율을 통하여 레이저 빛의 파장을 알아낼 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 입력되는 레이저 빛의 파장에 따라 투과율이 달라지는 파장 선택성 필터에 의해 반사되는 빛과 필터를 투과하는 빛의 세기를 포토 다이오드를 통하여 감지하여 비교함으로 레이저 빛의 파장을 결정할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (4)

  1. 레이저 빛을 방출하는 레이저 다이오드 칩과, 레이저 빛을 시준화하는 시준화 렌즈와, 선택된 파장을 투과시키는 파장 선택성 필터와, 경사진 반사면을 갖는 반사거울을 포함하는 TO can형 파장 가변형 레이저 장치에 있어서.
    상기 레이저 다이오드 칩(100)에서 방출되어 시준화 렌즈(200)에 의해 시준화 된 후 45도 반사거울(300)을 통하여 TO can형 패키지 외부로 방출되는 빛과 45도 반사거울(300)을 투과하는 성분으로 빛을 분리 한 후,
    상기 45도 반사거울(300)을 투과한 빛을 적어도 두 갈래의 빛으로 분할한 후 한 갈래의 빛의 경로에 광감시를 위한 제 1 포토 다이오드(510)를 배치하고, 다른 한 갈래의 빛의 경로 상에 파장에 따른 투과 특성이 달라지는 파장 선택성 필터(400)(600)와 제 2 포토 다이오드(520)가 더 배치된 것을 특징으로 하는 파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파장 선택성 필터(400)에는
    상기 레이저 빛이 입사되는 일측면에 파장에 따라 투과/반사율이 바뀌지 않는 유전체 박막이 적층된 반사면(410)과, 타측면에 파장에 따라 투과/반사율이 달라지는 파장 선택성 필터가 증착된 기판 반사면(420)이 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파장 선택성 필터(600)에는
    상기 레이저 빛이 입사되는 일측면에 파장에 따라 투과/반사율이 달라지는 박막이 증착된 반사면(610)과, 타측면에 무반사면(620)이 형성된 것을 특징으로 하는 파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 파장 가변형 레이저 장치에서,
    상기 제 1 포토 다이오드(510)와 제 2 포토 다이오드(520)를 통하여 감지되는 레이저 빛의 세기를 비교하여, 상기 레이저 다이오드 칩(100)에서 방출되는 레이저 빛의 파장을 결정하는 것을 특징으로 하는 파장 가변형 레이저 장치의 파장 측정 방법.
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