WO2014003264A1 - 파장유지 페브리-페로 레이저 다이오드 및 이를 포함하는 광송신기 - Google Patents

파장유지 페브리-페로 레이저 다이오드 및 이를 포함하는 광송신기 Download PDF

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    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser diode, and more particularly, to an optical transmitter including a wavelength maintaining Fabry-Perot Laser Diode (FP LD) and a wavelength maintaining FP LD used in an optical communication system. .
  • FP LD Fabry-Perot Laser Diode
  • a Wavelength Division Multiplexed-Optical Network (hereinafter, referred to as a 'WDM network') is an explosive network due to the advantage of providing high bandwidth in response to the recently increasing bandwidth demand. It is recognized as the ultimate network to cope with the increase in traffic.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a general WDM-PON system.
  • the optical transmitter 130 of the WDM-PON system includes an F-P LD or a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA). This F-P LD or RSOA amplifies the injected light, reduces noise and modulates the signal to be transmitted. Light of different wavelengths output from each channel is input to the AWG 120, and the AWG 120 multiplexes it. The multiplexed signal is transmitted through optical fiber.
  • FIG. 2A to 2E are exemplary diagrams for explaining device characteristics used in an optical transmitter in a conventional WDM-PON system.
  • a gain saturation phenomenon occurs in which the gain decreases in inverse proportion as the intensity of the injected light increases. This gain saturation phenomenon can suppress the noise of the injected light.
  • FIG. 2B shows RIN in the frequency domain, where the noise is reduced by about 10 dB (A ⁇ B) when light with a power of -10 dBm is injected with a RIN of -110 dB / Hz. You can see that. In other words, it can be seen that the noise is suppressed to about 1/10.
  • FIG. 2C shows the light spectrum of F-P LD and FIG. 2D shows the light spectrum of RSOA.
  • FP LD is a very common laser diode (LD) composed of a cavity formed by mirrors at both ends and a gain medium therebetween, and has a non-reflective coating (0.1% reflectivity) on the front surface for light injection. Below).
  • LD laser diode
  • RSOA is an F-P LD with very low front reflectance (approximately 0.001%). Therefore, as shown in FIG. 2D, it can be seen that the mode characteristic is almost disappeared compared to the F-P LD.
  • the performance of the optical transmitter 130 varies depending on the relationship between the wavelength ⁇ INJ of the light injected from the outside and the wavelength ⁇ FP of the mode formed by the cavity of the FP LD.
  • FIG. 2E shows the result of suppressing noise by wavelength detuning ( ⁇ INJ - ⁇ FP ).
  • the output light of the FP LD passes through the AWG 120, where the frequency component is filtered by the passage characteristic of the AWG 120.
  • the output spectrum of the FP LD is changed according to wavelength detuning, and as a result, the frequency component filtered by the AWG 120 is changed, thereby affecting the performance of the optical transmitter 130.
  • the wavelength detuning changes when the external environment such as temperature changes, thereby degrading performance. do.
  • the power of injected light must be increased. Therefore, high output power BLS 100 should be used, which increases the power consumption of the whole system and raises the price.
  • the current is configured in three electrodes in the structure of the conventional F-P LD.
  • it was referred to as triple electrode (triple contact) F-P LD.
  • the triple electrode F-P LD changes the ratio of the current injected to each electrode, thereby changing the wavelength of the plurality of modes of oscillation while maintaining the output power constant.
  • FIG. 3A is a configuration diagram of a conventional triple electrode FP LD
  • FIG. 3B illustrates a position of an oscillation mode according to current injection of each electrode of the triple electrode FP LD of FIG. 3A.
  • I 1 represents a current injected into the first electrode 310
  • I 2 represents a current injected into the second electrode 320
  • I 3 represents a current injected into the third electrode 330.
  • the F-P LD oscillating in the multi mode oscillates in the single mode at the injected wavelength.
  • the laser characteristic changes, and the F-P LD returns to the multi-mode, making it difficult to use for WDM. Therefore, the laser can change the oscillation wavelength and maintain the oscillation wavelength continuously to oscillate at the original oscillation wavelength to maintain the transmission characteristics. This necessity is especially important when the oscillation wavelength interval of the F-P LD is wider than the line width of the injected light. Therefore, wavelength tracking is essential to realize colorless characteristics by applying F-P LD to an ultra-fast WDM system.
  • the modulator fabricates a reflective semiconductor optical amplifier, it is possible to realize a colorless light source capable of high-speed modulation without maintaining the wavelength.
  • the reflective semiconductor optical amplifier has a narrow operating wavelength range and a high operating current to attach the TEC. Therefore, this can be thought of as a subclass of the wavelength maintenance F-P LD, but it is difficult to remove TEC.
  • the present invention has been made in an effort to provide a wavelength maintenance F-P LD capable of wavelength independent operation while accommodating various modulation schemes.
  • an optical transmitter including a wavelength-maintaining F-P LD capable of wavelength-independent operation while accommodating various modulation schemes.
  • the wavelength-maintaining Fabry-Perot laser diode (F-P LD) of the present invention a gain unit for providing and modulating the gain by the injected first current; And a phase shifter / modulator for varying a wavelength for the oscillation mode of the light propagated from the gain unit by the injected second current or voltage, and modulating a phase, wherein the gain unit and the phase shifter / modulator are mutually
  • Each of the active layers having different refractive indices, and the active layer of the phase shift / modulation unit is made of a material that does not absorb the light traveling from the gain unit.
  • the wavelength-maintaining Fabry-Perot laser diode (F-P LD) of the present invention includes: a gain unit that provides and modulates a gain by the injected first current; A phase shifter for maintaining a wavelength of an oscillation mode of light by the injected second current; And a phase modulator for modulating a phase of the output light by the injected third current, wherein the gain part and the phase shift part each include an active layer having different refractive indices, and the active layer of the phase shift part is advanced from the gain part. It is characterized by consisting of a material that does not absorb light.
  • the present invention has an effect of inserting a section for phase shifting into a general F-P LD structure to enable intensity and phase modulation while maintaining a wide wavelength range.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a general WDM-PON system.
  • 2A to 2E are exemplary diagrams for explaining device characteristics used in an optical transmitter in a conventional WDM-PON system.
  • FIG. 3A is a configuration diagram of a conventional triple electrode F-P LD
  • FIG. 3B shows a position of an oscillation mode according to current injection of each electrode of the triple electrode F-P LD of FIG. 3A.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a first embodiment of the wavelength maintenance F-P LD according to the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary view illustrating a round trip of an electric field in the F-P LD of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a second embodiment of a wavelength maintenance F-P LD according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a third embodiment of a wavelength maintenance F-P LD according to the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of a fourth embodiment of a wavelength sustaining F-P LD according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of a WDM system using a wavelength maintaining F-P LD according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a WDM-PON system using a wavelength maintaining F-P LD according to the present invention.
  • the present invention proposes a wavelength-maintaining F-P LD structure having a broad wavelength-maintenance range and capable of intensity and phase modulation.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a first embodiment of the wavelength maintenance F-P LD according to the present invention.
  • the wavelength-maintaining F-P LD according to the present invention comprises a gain section 1 and a phase shift / modulation section 2 connected in series. It is apparent to those skilled in the art that the cross section of the wavelength maintenance F-P LD of the present invention is a mirror (A, B).
  • the gain unit 1 is, for example, a general FP LD, and includes a first electrode 11, a p-type or n-type polarity of the first semiconductor layer 12, the active layer 13, and the first semiconductor layer 12.
  • the second semiconductor layer 14 and the second electrode 15 of opposite polarity are included.
  • a current is injected into the first electrode 11 of the gain unit 1, a gain is provided to the injection light.
  • the gain unit 1 simultaneously performs intensity modulation.
  • an intermediate layer may be included between each of the active layer 13, the first semiconductor layer 12, and the second semiconductor layer 14.
  • the active layer 13 is a layer in which the injection light is oscillated, and may be formed in various forms such as bulk, quantum well, quantum wire, and quantum dot.
  • the phase shift / modulator 2 has a second polarity opposite to that of the first electrode 21, the first semiconductor layer 22 having a p-type or n-type polarity, the active layer 23, and the first semiconductor layer 22.
  • the semiconductor layer 24 and the second electrode 25 are included.
  • the second electrode 15 of the gain part 1 and the second electrode 25 of the phase shift / modulation part 2 are described as being separately configured, but this is merely an example and may be implemented with the same electrode. .
  • an intermediate layer may be inserted between each of the active layer 23, the first semiconductor layer 22, and the second semiconductor layer 24.
  • the first semiconductor layers 12 and 22, the active layers 13 and 23, and the second semiconductor layers 14 and 24 of the gain section 1 and the phase shift / modulation section 2 are formed at the same height to be bonded to each other. Can be.
  • the phase shift / modulator 2 provides a wide wavelength range using the current or voltage injected through the first electrode 21.
  • the wavelength range is 12 nm or more.
  • the phase shift / modulator 2 provides phase modulation through a current injected through the first electrode 21.
  • the electrodes in order to block the leakage current due to the voltage difference between the first electrodes 11 and 21 of the gain section 1 and the phase shift / modulation section 2, the electrodes must be electrically isolated. For example, it may be isolated by etching, but is not limited thereto.
  • FIG. 5 is an exemplary view illustrating a round trip of an electric field in the F-P LD of FIG. 4.
  • the current input to the first electrode 11 of the gain unit 1 is I g
  • the current input to the first electrode 21 of the phase shift / modulator 2 is I p
  • the reflectance in each cross section is called r 1 and r 2 , respectively.
  • Equation 1 The gain portion of Equation 1 is equal to Equation 2 below, and the phase portion is equal to Equation 3 below.
  • Equation 2 is the magnitude of the electric field with respect to the gain.
  • the intensity of light output from the FP LD of the present invention is modulated.
  • Equation 3 Is a propagation constant of the gain unit 1, which is a parameter that determines how much the phase per unit length is shifted. Therefore, Equation 3 means that the phase should be the same as before the round trip in one round trip. [Equation 3] summarizes the wavelength of the mode as shown in [Equation 4] Can be changed to a condition that determines
  • the FP LD of the present invention modulates the current I g injected into the gain unit 1 to modulate the intensity of output light, and the current I p (injected into the phase shift / modulation unit 2). Or voltage) to modulate the output light.
  • the active layer 23 of the phase shift / modulator 2 of the present invention is transparent to the light of the band corresponding to the injected light so that the light traveling from the gain unit 1 can pass therethrough. That is, it is preferable that it is made of a material that does not absorb light of the band.
  • the active layers 13 and 23 of the gain section 1 and the phase shift / modulation section 2 are GaAs and AlGaAs, respectively, and have slightly different refractive indices for the band of the injected light.
  • the active layers 13 and 23 of the gain unit 1 and the phase shifter / modulator 2 may have different compositions of InGaAsP, respectively.
  • the active layers of the phase shifter / modulator 2 are different.
  • Reference numeral 23 is transparent to light in a band corresponding to the injection light, and the refractive index of the active layer 13 of the gain part 1 is different.
  • the materials of the active layers 13 and 23 of the gain unit 1 and the phase shifter / modulator 2 are not limited to the above examples.
  • the active layer 23 of the phase shift / modulation section 2 configured in this manner enables the maintenance of a wide range of wavelengths (12 nm or more) and enables phase modulation at the same time.
  • the wavelength maintenance means that the oscillation wavelength is maintained unchanged by changing the current or voltage of the phase shift / modulator 2 when the oscillation wavelength is changed due to an external temperature change. That is, even if the 12 nm wavelength is changed by the external temperature it can be maintained.
  • the oscillation mode of the F-P LD of the present invention may be varied according to the wavelength of the injected light to maintain the best condition.
  • intensity modulation through modulation of the injection current of the gain section 1 and phase modulation through modulation of the injection current or voltage of the phase shift / modulation section 2 are simultaneously used. Therefore, various modulation schemes can be provided.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a second embodiment of a wavelength maintenance F-P LD according to the present invention.
  • the wavelength-maintaining FP LD of the present invention is composed of a gain section 1, a phase shift section 3, and a modulation section 4 bonded in series, and mirrors A and B on both sides. Is provided.
  • the intensity modulation is provided through the gain section 1, the wavelength can be maintained for the mode through the phase shift section 3, and the phase modulation is provided through the modulation section 3. do.
  • the gain section 1 of the second embodiment is the same as the gain section 1 described with reference to FIG. 4, detailed description thereof will be omitted.
  • the FP LD of the second embodiment of the present invention performs only the wavelength maintenance function for the oscillation mode in the phase shifter 3, and performs the phase modulation in the phase modulator 4. Shall be.
  • wavelength maintenance for the oscillation mode of the FP LD is performed using the current or voltage injected into the phase shifter 3, and phase modulation is performed using the current or voltage injected into the phase modulator 4.
  • the active layer 33 of the phase shifter 3 is preferably transparent to the light of the band corresponding to the injected light so that the light traveling from the gain unit 1 can pass therethrough. That is, it is preferable that it is made of a material that does not absorb light of the band. Therefore, as in the embodiment of FIG. 4, the active layer 33 of the phase shifter 3 is made of a material having a refractive index different from that of the active layer 13 of the gain unit 1.
  • the active layer 43 of the phase modulator 4 can be configured to be the same as the active layer 13 of the gain unit 1 or to the active layer 33 of the phase shifter 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a third embodiment of the wavelength maintenance F-P LD according to the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of the wavelength maintenance F-P LD according to the present invention.
  • the F-P LD includes a gain unit 1, a phase shift unit 5, and a phase modulator 6.
  • the gain section 1 of the F-P LD of the third and fourth embodiments of the present invention has been described with reference to the second embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the phase shifter 5 and the phase modulator 6 will be described with different reference numerals, but the specific configuration is substantially similar to that described with reference to the second embodiment.
  • the third embodiment of FIG. 7 and the fourth embodiment of FIG. 8 differ from the second embodiment of FIG. 6 in that the phase shifter 5 and the phase modulator 6 use a medium having low loss. That is, the phase shifter 5 and the phase modulator 6 may be implemented using, for example, polymer or silicon, without using a semiconductor, and may be used to be spaced apart from the gain unit 1 to some extent. However, it is obvious that the present invention is not limited to the type of medium described above.
  • the difference between the third embodiment of FIG. 7 and the fourth embodiment of FIG. 8 is that in the FP LD according to the third embodiment of the present invention, mirrors are provided at both end surfaces A and B, and a fourth embodiment of the present invention is provided.
  • a mirror is provided between one end A of the gain unit 1 and between the phase shift unit 5 and the phase modulator 6.
  • the phase modulator 6 is located outside the laser, and can be configured to perform only modulation without affecting the characteristics of the laser.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of a wavelength division multiplexing (WDM) system using a wavelength mask FP LD according to the present invention, in which an injection seeded light source is injected. It shows a WDM-PON system composed of a transmitter 50 and a receiver 60.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • light of a broad spectrum output from a multi-wavelength laser (MWL) or amplified spontaneous emission (ASE) 51 in the transmitter 50 is circulator 52. Is input to the AWG 53 and wavelength-divided by the AWG 53 is injected into the FP LD of the present invention included in the optical transmitter 55 through the WDM filter 54.
  • MDL multi-wavelength laser
  • ASE amplified spontaneous emission
  • the wavelength shifting / modulating section 2 or the phase shifting section 3 / modulating section 4 of the output mode of the wavelength holding FP LD of the present invention is controlled so that the wavelength detuning can be maintained in an optimal condition. And modulate the injected light at the same time.
  • Receiving unit 60 is also the same as the configuration of the transmitting unit 50, in this case, the transmitting unit 50 and the receiving unit 60 can perform bidirectional communication using different wavelengths, it is common in the art It is self-evident for those who have knowledge of. Therefore, it is apparent that the receiver 60 may also include an optical transmitter 66 including the wavelength maintenance F-P LD of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a WDM-PON system using a wavelength maintaining F-P LD according to the present invention.
  • the light source for up / down injection is a central office (CO) as shown in FIG. It is located at (7).
  • the light output from the C-band MWL / ASE 70 is wavelength-divided at the AWG 1 81 of the RN 8 via the feeder fiber, and then the light is transmitted through the drop fiber. It is injected into the wavelength maintenance FP LD of the optical transmitter 93 of the optical network unit (ONU) 9.
  • the optical signal output from the wavelength maintenance F-P LD of the present invention is transmitted upward and received by the optical receiver 79 of the CO 7.
  • the present invention is applied to an optical transmitter including a wavelength maintenance Fabry-Perot Laser Diode (F-P LD) and a wavelength maintenance F-P LD used in an optical communication system.
  • F-P LD wavelength maintenance Fabry-Perot Laser Diode
  • F-P LD wavelength maintenance Fabry-Perot Laser Diode

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Description

파장유지 페브리-페로 레이저 다이오드 및 이를 포함하는 광송신기
본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파장유지 페브리-페로 레이저 다이오드(Fabry-Perot Laser Diode; F-P LD) 및 광통신 시스템에서 이용되는 파장유지 F-P LD를 포함하는 광송신기에 관한 것이다.
일반적으로, 파장분할다중화 광통신망(Wavelength Division Multiplexed-Optical Network; 이하, 'WDM 네트워크'라 함)은 최근 들어 폭발적으로 증가하고 있는 대역폭 수요에 맞춰 높은 대역폭을 제공할 수 있는 장점으로 인하여, 폭발적인 네트워크 트래픽 증가에 대처할 궁극적인 망으로 인식되고 있다.
도 1은 일반적인 WDM-PON 시스템의 개략 구성도이다.
광대역 광원(Broadband Light Source; BLS)(100)에서 출력된 넓은 파장의 빛은, 광서큘레이터(optical circulator)(110)를 통과하여, 파장을 역다중화(demultiplexing)하는 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating; AWG)(120)를 통과한 뒤 스펙트럼 분할(필터링)된다. 스펙트럼 분할된 광은, 광송신기(optical transmitter; Tx)(130)에 주입된다. 일반적으로, WDM-PON 시스템의 광송신기(130)는 F-P LD 또는 반사형 반도체 광증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier; RSOA)를 포함한다. 이러한 F-P LD 또는 RSOA는 주입된 광을 증폭함과 동시에 잡음을 줄이고, 전송될 신호로 변조 (modulation)한다. 각 채널에서 출력된 서로 다른 파장의 빛이 AWG(120)로 입력되고, AWG(120)는 이를 다중화한다. 다중화된 신호는 광섬유(optical fiber)를 통해 전송된다.
도 2A 내지 도 2E는 종래 WDM-PON 시스템에서 광송신기에 사용되는 소자특성을 설명하기 위한 예시도이다. F-P LD/RSOA(131)에 빛이 주입되면, 도 2A와 같이, 주입된 빛의 세기가 증가할수록 이득이 반비례하여 감소하는 이득포화(gain saturation) 현상이 발생한다. 이러한 이득포화 현상을 이용하면 주입된 빛의 잡음을 억제할 수 있다.
도 2B는 주파수 영역에서 상대세기잡음(Relative Intensity Noise; RIN)을 나타낸 것으로서, -110dB/Hz의 RIN을 가지며 파워가 -10dBm인 광이 주입될 때 잡음이 약 10 dB 감소(A→B)하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 잡음이 약 1/10로 억제되는 것을 알 수 있다.
도 2C는 F-P LD의 광 스펙트럼을 나타내고, 도 2D는 RSOA의 광 스펙트럼을 나타낸다. F-P LD는 양단의 거울(mirror)에 의해 형성된 캐비티(cavity)와 그 사이의 이득 매질로 구성된 매우 일반적인 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)로써, 빛의 주입을 위하여 전면을 비반사코팅(반사율 0.1% 이하)한다. F-P LD를 광송신기(130)에 사용하는 경우 캐비티에 의해 도 2C와 같이 복수의 모드가 형성되는 것을 알 수 있다. RSOA는 전면 반사율이 매우 낮은(약 0.001%) F-P LD라 할 수 있다. 따라서, 도 2D와 같이 F-P LD에 비해 모드특성이 거의 사라지게 됨을 알 수 있다.
한편, 외부에서 주입된 빛의 파장(λINJ)과 F-P LD의 캐비티에 의해 형성되는 모드의 파장(λF-P)의 관계에 따라 광송신기(130)의 성능은 달라진다. 도 2E는 파장어긋남(detuning)(λINJ-λF-P)에 따라 잡음이 억제되는 정도를 나타낸 결과이다. 또한, F-P LD의 출력광은 AWG(120)를 통과하게 되는데 이때 AWG(120)의 통과특성에 의해 주파수 성분이 필터링된다(filtering effect). 이때 파장어긋남(detuning)에 따라 F-P LD의 출력 스펙트럼이 달라지고, 결과적으로 AWG(120)에 의해 필터링되는 주파수 성분이 달라져 광송신기(130)의 성능에 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
이와 같이, 파장어긋남(detuning)에 따라 수신되는 광신호의 잡음이 달라지므로, 최적의 조건에서 동작을 하고 있는 경우에도 온도 등의 외부환경이 변화할 때 파장어긋남(detuning)이 변화하여 성능이 저하된다. 이를 방지하고 파장 무의존성 동작(color-free operation)을 위해서는 주입되는 광의 파워를 증가시켜야 한다. 따라서, 높은 출력파워의 BLS(100)를 사용하여야 하는데, 이는 전체 시스템의 전력소모를 증가시키고 가격을 상승시킨다.
한편, RSOA를 사용하면 파장어긋남(detuning)의 영향을 거의 받지 않지만, RSOA는 F-P LD에 비해 가격 경쟁력이 떨어지며, 열전소자(TEC)를 사용하여야 하므로, 전력소모도 매우 크다. 이와 같은 파장어긋남(detuning)의 문제점을 해결하기 위한 방안이 대한민국 특허 제680918호(2007.2.2)에 설명되어 있다. 있다.
위 등록특허에서는, 종래의 F-P LD의 구조에서 전류가 주입되는 전극을 3개로 구성하였다. 위 등록특허에서는, 이를 트리플전극(triple contact) F-P LD라고 한 바 있다. 이러한 트리플전극 F-P LD는 각 전극에 주입되는 전류의 비를 변경하여, 출력파워를 일정하게 유지하면서 발진하는 복수의 모드의 파장을 변화시킨다.
도 3A는 종래의 트리플전극 F-P LD의 구성도이고, 도 3B는 도 3A의 트리플전극 F-P LD의 각 전극의 전류주입에 따른 발진모드의 위치를 나타낸 것이다. 도 3B에서, I1은 제1전극(310)으로 주입되는 전류를, I2는 제2전극(320)으로 주입되는 전류를, I3는 제3전극(330)으로 주입되는 전류를 나타낸 것이다.
그러나, 위와 같은 종래의 트리플전극 F-P LD의 경우, 온도에 따른 모드의 변화율(0.1㎚/℃)을 생각했을 때, 실제 필드(field)의 넓은 온도변화(-40℃ 내지 80℃)에 대응할 수 있는 파장유지(wavelength keeping)의 범위를 만족시킬 수 없다.
한편, 외부에서 간섭성 및 비간섭성 광을 주입하고 F-P LD의 발진파장과 주입파장이 일치하면, 다중모드로 발진하던 F-P LD는 주입된 파장에서 단일모드로 발진하게 된다. 이때 외부온도가 변해서 레이저의 발진 파장이 변하게 되면, 레이저의 특성이 변하고, F-P LD는 다중모드로 돌아가게 되어, WDM 용으로 사용이 어렵게 된다. 따라서 레이저는 발진파장을 변화시켜서 원래 발진하던 파장에서 계속 발진하게 발진파장을 유지해야 전송 특성을 유지할 수 있다. 이러한 필요성은 F-P LD의 발진 파장간격이 주입된 광의 선폭보다 넓은 경우는 특히 중요하다. 따라서 F-P LD를 초고속 WDM 시스템에 적용하여 파장무의존성(colorless) 특성을 구현하기 위해서는 파장유지(wavelength tracking)가 필수적이다.
만약 변조기가 직접화된 반사형 반도체 광증폭기를 제작하면 파장 유지없이 고속 변조가 가능한 파장무의존적인(colorless) 광원을 구현할 수 있다. 그러나, 반사형 반도체 광증폭기는 동작 파장 범위가 좁고, 동작 전류가 높아서 TEC를 부착하여야 된다. 따라서 이는 파장 유지 F-P LD의 하나의 아류로 생각할 수 있으나, TEC를 제거하기가 어렵다.
한편, 현재 광통신 시스템에서는 위상변조(phase modulation)과 강도변조(intensity modulation)을 동시에 수행하는 다양한 변조방식(QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등)이 이용되고 있다. 그러나, 이를 위해 사용되는 외부변조기는 가격이 비쌀 뿐 아니라, 유지보수 측면에서도 경쟁력이 낮다. 따라서, 파장 무의존성 동작이 가능하면서 다양한 변조방식을 수용할 수 있는 광원의 개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 다양한 변조방식을 수용하면서 파장 무의존성 동작이 가능한 파장유지 F-P LD를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다양한 변조방식을 수용하면서 파장 무의존성 동작이 가능한 파장유지 F-P LD를 포함하는 광송신기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 파장유지 페브리-페롯 레이저 다이오드(F-P LD)는, 주입되는 제1전류에 의해 이득을 제공하고 변조하는 이득부; 및 주입되는 제2전류 또는 전압에 의해 상기 이득부로부터 진행되는 광의 발진모드에 대한 파장을 가변하고, 위상을 변조하는 위상변이/변조부를 포함gl고, 상기 이득부 및 상기 위상변이/변조부는 서로 다른 굴절률의 활성층을 각각 포함고, 상기 위상변이/변조부의 활성층은 상기 이득부로부터 진행되는 광을 흡수하지 않는 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 파장유지 페브리-페롯 레이저 다이오드(F-P LD)는, 주입되는 제1전류에 의해 이득을 제공하고 변조하는 이득부; 주입되는 제2전류에 의해 광의 발진모드에 대한 파장을 유지하는 위상변이부; 및 주입되는 제3전류에 의해 출력광의 위상을 변조하는 위상변조부를 포함하고, 상기 이득부 및 상기 위상변이부는 서로 다른 굴절률의 활성층을 각각 포함고, 상기 위상변이부의 활성층은 상기 이득부로부터 진행되는 광을 흡수하지 않는 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 일반적인 F-P LD 구조에 위상변이를 위한 섹션을 삽입하여, 넓은 파장유지범위를 가지면서, 강도 및 위상변조가 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 WDM-PON 시스템의 개략 구성도이다.
도 2A 내지 도 2E는 종래 WDM-PON 시스템에서 광송신기에 사용되는 소자특성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3A는 종래의 트리플전극 F-P LD의 구성도이고, 도 3B는 도 3A의 트리플전극 F-P LD의 각 전극의 전류주입에 따른 발진모드의 위치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제1실시예 단면도이다.
도 5는 도 4의 F-P LD에서 전기장의 라운드트립을 나타낸 일예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제2실시예 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제3실시예 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제4실시예 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD를 이용한 WDM 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD를 이용한 WDM-PON 시스템의 일실시예 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '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 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 제2미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서는, 광대역의 파장유지 범위를 가지면서, 강도 및 위상변조가 가능한 파장유지 F-P LD 구조를 제안한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제1실시예 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD는, 이득부(gain section)(1) 및 위상변이/변조부 (phase shift/modulation section)(2)가 직렬로 접합되어 구성된다. 본 발명의 파장유지 F-P LD의 단면이 미러(mirror)(A, B)임은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
이득부(1)는 예를 들어, 일반적인 F-P LD로서, 제1전극(11), p형 또는 n형 극성의 제1반도체층(12), 활성층(13), 제1반도체층(12)과 반대 극성의 제2반도체층(14) 및 제2전극(15)을 포함한다. 이득부(1)의 제1전극(11)으로 전류가 주입되면, 주입광에 이득을 제공한다. 또한, 이득부(1)는 이와 동시에 강도변조(intensity modulation)를 수행한다.
또한, 도시되지는 않았으나, 발광효율을 높이기 위해, 활성층(13)과 제1반도체층(12) 및 제2반도체층(14)의 사이 각각에 중간층이 포함될 수 있다. 활성층(13)은 주입광이 발진하는 층으로서, 예를 들어, 벌크(bulk), 양자우물(quantum well), 양자세선(quantum wire), 양자점(quantum dot) 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.
위상변이/변조부(2)는, 제1전극(21), p형 또는 n형 극성의 제1반도체층(22), 활성층(23), 제1반도체층(22)과 반대 극성의 제2반도체층(24) 및 제2전극(25)을 포함한다. 도면에서는 이득부(1)의 제2전극(15)과 위상변이/변조부(2)의 제2전극(25)이 별도로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것이며, 동일한 전극으로 구현될 수도 있다. 이득부(1)와 마찬가지로, 활성층(23)과 제1반도체층(22) 및 제2반도체층(24)의 각 사이에 중간층이 삽입될 수 있다.
이득부(1) 및 위상변이/변조부(2)의 제1반도체층(12, 22), 활성층(13, 23) 및 제2반도체층(14, 24)은 상호 접합되도록 동일한 높이로 형성될 수 있다.
위상변이/변조부(2)는 제1전극(21)을 통해 주입되는 전류 또는 전압을 이용하여 넓은 파장유지 범위를 제공한다. 예를 들어, 파장유지의 범위는 12㎚ 이상이다. 또한, 위상변이/변조부(2)는 제1전극(21)을 통해 주입되는 전류를 통해 위상변조를 제공한다.
이때, 이득부(1)와 위상변이/변조부(2)의 각 제1전극(11, 21)간 전압차이에 의한 누설전류를 차단하기 위해, 이들 전극 사이를 전기적으로 격리하여야 한다. 예를 들어, 에칭(etching)에 의해 격리할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이득부(1)의 강도변조와 위상변이/변조부(2)의 위상변조를 상세히 설명하기로 한다. 도 5는 도 4의 F-P LD에서 전기장(electric field)의 라운드트립(roundtrip)을 나타낸 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 이득부(1)의 제1전극(11)에 입력되는 전류를 Ig, 위상변이/변조부(2)의 제1전극(21)에 입력되는 전류를 Ip, 각 단면에서의 반사율을 각각 r1 및 r2라 한다.
일반적으로, F-P LD가 역치(threshold)에 도달하기 위해서는 다음 식을 만족하여야 한다.
수학식 1
Figure PCTKR2012010974-appb-M000001
위 수학식 1의 이득부분은 다음의 수학식 2와 같고, 위상부분은 다음의 수학식 3과 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2012010974-appb-M000002
수학식 3
Figure PCTKR2012010974-appb-M000003
즉, 수학식 2는 이득과 관련한 전기장의 크기(magnitude)이다. [수학식 2]에서
Figure PCTKR2012010974-appb-I000001
는 라운드트립시 이득부(1)에서 얻는 이득이고,
Figure PCTKR2012010974-appb-I000002
는 이득부(1)에서의 손실,
Figure PCTKR2012010974-appb-I000003
는 위상변이/변조부(2)에서의 손실이다. 즉, [수학식 2]는 어떤 전기장이 F-P LD 내에서 라운드트립을 할 때, 얻은 손실과 이득이 정확히 같아야(=1) 한다는 것을 의미한다. 이는 LD가 동작하기 위한 기본적인 특성이다.
이때, 외부에서 전류를 주입하면 캐리어 밀도가 증가하고, 이는 이득을 증가시킨다. 만약, 주입되는 전류 Ig가 가 역치전류(threshold current) 이상이 되면, 이득이
Figure PCTKR2012010974-appb-I000004
가 되어 레이징(lasing)된다.
따라서, 이득부(1)에 주입되는 전류 Ig를 변조하면 이득이 변조되는 것과 같은 결과를 얻을 수 있으므로, 본 발명의 F-P LD에서 출력되는 빛의 강도가 변조되는 것이다.
한편, [수학식 3]에서
Figure PCTKR2012010974-appb-I000005
는 이득부(1)의 전파상수(propagation constant)인데, 이는 단위길이당 위상이 얼만큼 변이(shift)되는지 결정하는 파라미터이다. 따라서, [수학식 3]은 1회 라운드트립시 위상이 라운드트립 전과 같아야 한다는 것을 의미하는 것이다. [수학식 3]을 정리하면 [수학식 4]와 같이 모드의 파장(
Figure PCTKR2012010974-appb-I000006
)을 결정하는 조건으로 변경할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2012010974-appb-M000004
이때, m은 정수이고,
Figure PCTKR2012010974-appb-I000007
와
Figure PCTKR2012010974-appb-I000008
는 각각 이득부(1)와 위상변이/변조부(2)의 굴절률(effective index)을 나타낸다. 이득이
Figure PCTKR2012010974-appb-I000009
에 도달하면
Figure PCTKR2012010974-appb-I000010
는 거의 변화가 없어지게 되므로,
Figure PCTKR2012010974-appb-I000011
를 가변(tuning)하면 발진모드의 파장을 가변할 수 있다. 이때,
Figure PCTKR2012010974-appb-I000012
는 캐리어 밀도 및 광전계효과(electro-optic effect) 혹은 광열효과(thermo-optic)에 따라 변하므로, 위상변이/변조부(2)에 전류를 주입하면
Figure PCTKR2012010974-appb-I000013
가 변화하여 모드의 파장을 조절할 수 있다.
즉, 위와 같이, 본 발명의 F-P LD는, 이득부(1)에 주입되는 전류 Ig를 변조하여 출력광의 강도변조를 할 수 있으며, 위상변이/변조부(2)에 주입되는 전류 Ip(또는 전압)를 변조하여 출력광의 위상변조를 할 수 있다.
즉, 주입광은 이득부(1)에 주입되는 전류 Ig에 의해 이득이 증가(강도변조)되며, 이득부(1)로부터 위상변이/변조부(2)로 입력되는 빛은 위상변이/변조부(2)에 주입되는 전류 Ip에 의해 위상이 변조된다.
본 발명의 위상변이/변조부(2)의 활성층(23)은 이득부(1)로부터 진행되는 빛이 통과할 수 있도록 주입광에 해당하는 대역의 빛에 대해 투명한 것이 바람직하다. 즉, 해당 대역의 빛을 흡수하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
예를 들어, 이득부(1)와 위상변이/변조부(2)의 활성층(13, 23)은 각각 GaAs 및 AlGaAs이고, 주입광의 대역에 대해 다소 상이한 굴절률을 가진다. 또한, 이득부(1)와 위상변이/변조부(2)의 활성층(13, 23)은 각각 InGaAsP의 각 성분의 조성을 다르게 한 것일 수도 있는데, 이 경우에도 위상변이/변조부(2)의 활성층(23)은 주입광에 해당하는 대역의 빛에 대해 투명하고, 이득부(1)의 활성층(13)과 그 굴절률이 상이하다. 다만, 위에서 설명한 것은 예시로써, 이득부(1)와 위상변이/변조부(2)의 활성층(13, 23)의 물질이 위의 예시에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
이와 같이 구성되는 위상변이/변조부(2)의 활성층(23)에 의해, 넓은 범위(12㎚ 이상)의 파장유지가 가능하고, 동시에 위상변조가 가능하다. 파장유지란, 외부온도가 변화하여 발진파장이 변하는 경우, 위상변이/변조부(2)의 전류 혹은 전압을 변경하여 발진파장이 변하지 않고 유지되는 것을 말한다. 즉, 외부 온도에 의해서 12 nm 파장이 변화하는 경우에도 이를 유지시킬 수 있다는 의미이다.
따라서, 예를 들어 비간섭성 광이 주입되는 경우, 본 발명의 F-P LD의 발진모드를 주입광의 파장에 따라 가변하여 최상의 조건을 유지할 수 있다. 또한, 간섭성 광이 주입되는 경우에는, 이득부(1)의 주입전류의 변조를 통한 강도변조와, 위상변이/변조부(2)의 주입전류 또는 전압의 변조를 통한 위상변조를 동시에 이용하여, 다양한 변조방식을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제2실시예 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파장유지 F-P LD는 이득부(1), 위상변이부(3) 및 변조부(4)가 직렬로 접합되어 구성되며, 양 단면에 미러(A, B)가 구비된다.
본 발명의 제2실시예에서는, 이득부(1)를 통해 강도변조를 제공하고, 위상변이부(3)를 통해 모드에 대한 파장유지가 가능하며, 변조부(3)를 통해 위상변조를 제공한다.
제2실시예의 이득부(1)는 도 4를 참조로 하여 설명한 이득부(1)와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시예의 F-P LD는 도 4의 제1실시예와 달리, 위상변이부(3)에서 발진모드에 대한 파장유지 기능만을 수행하고, 위상변조를 위상변조부(4)에서 수행하는 것으로 한다.
즉, 위상변이부(3)에 주입하는 전류 또는 전압을 이용하여 F-P LD의 발진모드에 대한 파장유지를 수행하고, 위상변조부(4)에 주입하는 전류 또는 전압을 이용하여 위상변조를 수행할 수 있다.
위상변이부(3)의 활성층(33)은 이득부(1)로부터 진행되는 빛이 통과할 수 있도록 주입광에 해당하는 대역의 빛에 대해 투명한 것이 바람직하다. 즉, 해당 대역의 빛을 흡수하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 도 4의 일 실시에와 동일하게, 위상변이부(3)의 활성층(33)은 이득부(1)의 활성층(13)과는 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진다. 그러나, 위상변조부(4)의 활성층(43)은, 이득부(1)의 활성층(13)과 동일하거나 또는, 위상변이부(3)의 활성층(33)과 동일하게 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제3실시예 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD의 제4실시예 단면도이다.
도 7 및 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예 및 제4실시예에 따른 F-P LD는 이득부(1)와 위상변이부(5) 및 위상변조부(6)를 포함한다.
본 발명의 제3실시예 및 제4실시예의 F-P LD의 이득부(1)는 제2실시예를 참조로 설명한 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 위상변이부(5)와 위상변조부(6)는 그 참조번호는 달리하여 설명하겠으나, 그 구체적인 구성은 위의 제2실시예를 참조로 설명한 바와 대략 유사하다.
도 7의 제3실시예 및 도 8의 제4실시예가 도 6의 제2실시예와 다른 점은, 위상변이부(5)와 위상변조부(6)가 손실이 적은 매질을 사용한다는 것이다. 즉, 위상변이부(5)와 위상변조부(6)는 반도체를 사용하지 않고, 예를 들어, 폴리머 또는 실리콘을 이용하여 구현하고, 이를 이득부(1)와 어느 정도 이격되어 사용할 수 있다. 다만, 위에서 설명한 매질의 종류에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
도 7의 제3실시예와 도 8의 제4실시예의 차이점은, 본 발명의 제3실시예에 따른 F-P LD는 미러가 양 단면(A, B)에 제공되는 것이고, 본 발명의 제4실시예에 따른 F-P LD는 미러가 이득부(1)의 일단(A)과 위상변이부(5) 및 위상변조부(6)의 사이(C)에 제공되는 것이다.
즉, 본 발명의 제4실시예에서, 위상변조부(6)는 레이저의 밖에 위치하여, 레이저의 특성에 영향을 끼치지 않으면서 변조만 수행하도록 구성할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 파장가면 F-P LD를 이용한 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 시스템의 일실시예 구성도로서, 주입잠김(injection seeded) 광원이 주입되는 경우를 예를 들어 나타낸 것이며, 송신부(50)와 수신부(60)로 구성되는 WDM-PON 시스템을 도시한 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 송신부(50)에서의 다파장 레이저(Multi-Wavelength Laser; MWL) 또는 자연증폭방출(Amplified Spontaneous Emission; ASE)(51)에서 출력된 넓은 스펙트럼의 빛은 서큘레이터(52)를 거쳐 AWG(53)에 입력되고, AWG(53)에서 파장분할된 광은 WDM 필터(54)를 통해 광송신기(55) 내에 포함되는 본 발명의 F-P LD에 주입된다.
본 발명의 파장유지 F-P LD의 출력모드의 위상변이/변조부(2) 또는 위상변이부(3)/변조부(4)에 의해 파장어긋남(detuning)이 최적의 조건으로 유지될 수 있도록 제어되고, 동시에 주입된 광을 변조한다.
수신부(60) 역시 송신부(50)의 구성과 동일하며, 이때, 송신부(50) 및 수신부(60)는 서로 다른 파장을 사용하여 양방향 통신을 수행할 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다. 따라서, 수신부(60) 역시, 본 발명의 파장유지 F-P LD를 포함하는 광송신기(66)를 포함할 수 있음은 자명하다.
도 10은 본 발명에 따른 파장유지 F-P LD를 이용한 WDM-PON 시스템의 일실시예 구성도이다.
광가입자망 구조인 WDM-PON 시스템에서는, 원격노드(Remote Node; RN)(8)에 광원이 위치하지 못하므로, 도 8과 같이 상/하향 주입용 광원이 모두 중앙기지국(Central Office; CO)(7)에 위치하게 된다.
상향신호 전송의 경우 C밴드 MWL/ASE(70)에서 출력된 광이 지선섬유(feeder fiber)를 거쳐 RN(8)의 AWG1(81)에서 파장분할된 뒤, 인입섬유(drop fiber)를 통해 광통신망 유닛(Optical Network Unit; ONU)(9)의 광송신기(93)의 파장유지 F-P LD에 주입된다. 본 발명의 파장유지 F-P LD에서 출력된 광신호는 상향전송되어 CO(7)의 광수신기(79)에 수신된다.
하향신호 전송의 경우는 도 7의 WDM-PON 시스템에서 설명한 바와 같으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명은 파장유지 페브리-페로 레이저 다이오드(Fabry-Perot Laser Diode; F-P LD) 및 광통신 시스템에서 이용되는 파장유지 F-P LD를 포함하는 광송신기에 적용된다.

Claims (16)

  1. 주입되는 제1전류에 의해 이득을 제공하고 변조하는 이득부; 및
    주입되는 제2전류 또는 전압에 의해 상기 이득부로부터 진행되는 광의 발진모드에 대한 파장을 가변하고, 위상을 변조하는 위상변이/변조부를 포함고,
    상기 이득부 및 상기 위상변이/변조부는 서로 다른 굴절률의 활성층을 각각 포함하고, 상기 위상변이/변조부의 활성층은 상기 이득부로부터 진행되는 광을 흡수하지 않는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 파장유지 페브리-페롯 레이저 다이오드(F-P LD).
  2. 제1항에 있어서, 상기 이득부는,
    제1전극;
    p형 또는 n형의 제1반도체층;
    제1활성층;
    상기 제1반도체층과 반대 극성의 제2반도체층; 및
    제2전극이 차례로 적층된 적층구조를 포함하고,
    상기 제1전극으로 주입되는 제1전류에 주입광의 강도가 변조되는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이득부는,
    상기 제1반도체층과 상기 제1활성층의 사이, 및 상기 제1활성층과 상기 제2반도체층 사이에, 발광효율을 증가를 위한 제1 및 제2중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  4. 제2항에 있어서, 상기 위상변이/변조부는,
    제3전극;
    p형 또는 n형의 제3반도체층;
    제2활성층;
    상기 제3반도체층과 반대 극성의 제4반도체층; 및
    제4전극이 차례로 적층된 적층구조를 포함하고,
    상기 제3전극과 제1전극은 이격 되어 서로 절연되는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제3 및 제4 전극은 하나의 전도층물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  6. 제4항에 있어서, 상기 위상변이/변조부는,
    상기 제3반도체층과 상기 제2활성층의 사이, 및 상기 제2활성층과 상기 제4반도체층 사이에, 발광효율을 증가를 위한 제3 및 제4중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제3전극으로 주입되는 제2전류 또는 전압을 변경하는 것에 의해, 상기 이득부로부터 진행되는 광의 발진모드에 대한 파장을 가변하는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제3전극으로 주입되는 제2전류 또는 전압을 변경하는 것에 의해, 상기 이득부로부터 진행되는 광의 위상을 변조하는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제2활성층의 높이는, 상기 제1활성층의 높이와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  10. 제2항에 있어서, 상기 위상변이/변조부는,
    폴리머 또는 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  11. 주입되는 제1전류에 의해 이득을 제공하고 변조하는 이득부;
    주입되는 제2전류에 의해 광의 발진모드에 대한 파장을 유지하는 위상변이부; 및
    주입되는 제3전류에 의해 출력광의 위상을 변조하는 위상변조부를 포함하고,
    상기 이득부 및 상기 위상변이부는 서로 다른 굴절률의 활성층을 각각 포함고, 상기 위상변이부의 활성층은 상기 이득부로부터 진행되는 광을 흡수하지 않는 물질로 이루어진 것을 특징으로 파장유지 F-P LD.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이득부, 위상변이부 및 위상변조부는 직렬로 접합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  13. 제11항에 있어서, 상기 이득부는 상기 위상변이부와 공간적으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  14. 제11항에 있어서, 상기 이득부는,
    제1전극;
    p형 또는 n형의 제1반도체층;
    제1활성층;
    상기 제1반도체층과 반대 극성의 제2반도체층; 및
    제2전극이 차례로 적층된 적층구조를 포함하고,
    상기 제1전극으로 주입되는 제1전류에 주입광의 강도가 변조되는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  15. 제14항에 있어서, 상기 위상변이부는,
    제3전극;
    제1폴리머층;
    제2활성층;
    제2폴리머층; 및
    제4전극이 차례로 적층된 적층구조를 포함하고,
    상기 제3전극과 제1전극은 이격 되어 서로 절연되는 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
  16. 제15항에 있어서, 상기 위상변조부는,
    제5전극;
    제3폴리머층;
    제3활성층;
    제4폴리머층; 및
    제6전극이 차례로 적층된 적층구조를 포함하고,
    상기 제2활성층 및 상기 제3활성층은 동일한 물질의 활성층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파장유지 F-P LD.
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