JP2005183988A

JP2005183988A - 広帯域光源とそれを利用した広帯域光モジュール

Info

Publication number: JP2005183988A
Application number: JP2004366237A
Authority: JP
Inventors: Hyun-Cheol Shin; ヒュン−チョル、シン; Jinkoku In; 仁国尹; Seong-Teak Hwang; 星澤黄; Jeong-Seok Lee; 定錫李
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-07-07
Also published as: KR20050063999A; US20050135738A1

Abstract

【課題】本発明は、広い波長帯域の光を生成するための広帯域光源に関する。
【解決手段】本発明による広帯域光源は、基体と、相異なる波長帯域の光を生成するための活性層を含み、基体上に広帯域光源の第１端から第２端に延長して形成された複数の導波路と、導波路の間に配置されることで、導波路を相互に電気的及び光学的に絶縁させるための複数のトレンチと、導波路を駆動するための複数の電極手段とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を生成するための光源に関し、特に、広い波長帯域の光を生成するための広帯域光源に関する。

波長分割多重方式の受動型光加入者網は、通信サービスを提供する中央基地局と、中央基地局からの通信サービスが提供される複数の加入者装置と、中央基地局と単一の光ファイバで接続して中央基地局と加入者装置から受信した上り及び下り光信号を、多重化または逆多重化して出力する地域基地局などを含む。

中央基地局は、相異なる波長を有する複数の下り光信号を生成して、加入者装置に提供して、加入者装置から入力した相異なる波長を有する複数の上が光信号を検出する。

地域基地局は、中央基地局から入力した下り光信号を、相異なる波長を有する波長に逆多重化して、逆多重化した各下り光信号を該当加入者装置に出力する。また、地域基地局は、加入者装置から入力した上り光信号を多重化して、中央基地局に出力する。地域基地局は、加入者装置に隣接して位置し、中央基地局と単一光ファイバでリンクすることで、光ファイバの埋設及び通信回線の拡充が容易となっている。

各加入者装置は、地域基地局で逆多重化された該当下り光信号を提供され、また、相異なる波長を有する上り光信号を、地域基地局に出力する。

上述した波長分割多重方式の受動型光加入者網は、上り光信号らと下り光信号が重複しないような相異なる波長帯域を使用して下り光信号及び上り光信号を生成する手段を備える必要がある。

下り光信号及び上り光信号を生成する手段には、一つの広帯域光源と広帯域光源に固定されたファブリ・ペローレーザーダイオードを使用する手段がある。

上述した広帯域光源は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、または半導体光増幅器（ＳＯＡ）などから出力する自発放出光を使用する。そして、自発放出光は、それぞれの波長によって逆多重化された後に、ファブリ・ペローレーザーダイオードの各々の波長をロックする。

しかしながら、従来の方法では、波長ロックされた上り及び下り光信号を誘導するために、複数の広帯域光源が必要となり、光源装置の体積が増加し、システム構成のコストが大きくなるという問題があった。

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、広い波長帯域の光を生成することができる広帯域光源を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明による広帯域光源は、基体と、相異なる波長帯域の光を生成するための活性層を含み、基体上に広帯域光源の第１端から第２端に延長して形成された複数の導波路と、導波路の間に配置され導波路を互いに電気的及び光学的に絶縁させる複数のトレンチと、導波路を駆動する複数の電極手段とを含む。

本発明は、相異なるバンドギャップで構成された複数の導波路を一つの基体上に集積させて、各導波路が、相異なる波長帯域の光を出力することで、広い帯域の光を出力することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能又は構成についての詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通に使用するものとする。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による広帯域光源１００を示す断面図であり、図２は、図１に示す広帯域光源１００の平面図である。図１及び図２を参照すれば、本発明の第１実施形態による広帯域光源１００は、上下面が略長方形のブロック状の基体１０１と、相異なる波長帯域の光を生成し第１端１００ａから出力する複数の導波路１１０、１２０、１３０と、導波路１１０、１２０、１３０の各々の間に配置された複数のトレンチ１０２、１０３と、導波路１１０、１２０、１３０を駆動する複数の電極１４１〜１４３、１４４と、無反射層１６０と、高反射層１５０とを有する。

基体１０１は、その上面に導波路１１０、１２０、１３０が基体１０１の上面の短手方向に並んで形成され、その下面には、各導波路１１０、１２０、１３０の共通電極１４４が形成されている。

導波路１１０、１２０、１３０は、相異なる波長帯域の光を生成する第１の導波路１１０と、第２の導波路１２０と、第３の導波路１３０とを各々有する。

第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０は、広帯域光源１００の無反射層１６０に、相異なる波長帯域の光を各々出力する。第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０は、相異なるバンドギャップを有する活性層１１１、１２１、１３１と、活性層１１１、１２１、１３１を取り囲むように基体１０１上に形成されたクラッド１１２、１２２、１３２とを各々有する。

第１の導波路１１０は、１４９０〜１５３０ｎｍ波長帯域であるＳ-バンド(S-Band)の光を広帯域光源の無反射層１６０を通じて第１端１００ａから出力して、第２の導波路１２０は、１５３０〜１５６５ｎｍ波長帯域であるＣ-バンド(C-Band)の光を広帯域光源１００の無反射層１６０を通じて第１端１００ａから出力する。また、第３の導波路１３０は、１５７０〜１６０５ｎｍ波長帯域であるＬ-バンド(L-Band)の光を広帯域光源１００の無反射層１６０を通じて第１端１００ａから出力する。

トレンチ１０２、１０３は、第１の導波路１１０と第２の導波路１２０との間に位置する第１のトレンチ１０２と、第２の導波路１２０と第３の導波路１３０との間に位置する第２のトレンチ１０３とで構成されることで、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０を相互に電気的及び光学的に絶縁する。

なお、このトレンチ１０２、１０３は、エッチングもしくはダイシング等により、適宜形成されるものである。

電極１４１、１４２、１４３、１４４は、基体１０１の下面に形成された共通電極１４４と、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０の上面に相互に絶縁した状態で形成された第１ないし第３の上部電極１４１、１４２、１４３を有し、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０を駆動する電流を独立して印加する。なお、本実施形態においては下部電極を共通電極１４４として共通化しているが、各導波路に独立して下部電極を設けてもよい。

第１の上部電極１４１は、第１の導波路１１０のクラッド１１２上に、第２及び第３の上部電極１４２、１４３と絶縁して形成され、共通電極１４４とともに、第１の導波路１１０に所定の大きさの電流を印加する。第２の上部電極１４２は、第２の導波路１２０のクラッド１２２上に形成されて、第３の上部電極１４３は、第３の導波路１３０のクラッド１３２上に形成される。

無反射層１６０は、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０の一端が位置する広帯域光源１００の一端１００ａにコーティングされ、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０から出力する光の損失を最小化させて広帯域光源の外部に光を出力する。

高反射層１５０は、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０の他端が位置する広帯域光源１００の他端１００ｂにコーティングされ、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０から生成された相異なる波長帯域の光を無反射層１６０へ反射する。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態による広帯域光源１００を含む光モジュール２００の構成を示す図である。図４は、図３に示す広帯域光源、光ファイバ、光ファイバと広帯域光源との間に位置するレンズの各光軸の整列状態を示す図である。

なお、本実施形態の光モジュール２００に使用される広帯域光源は、第１実施形態にて説明をした広帯域光源１００と同等のものであるため説明は省略し、また、符号は、第１実施形態と同一のものを使用することとする。

図３と図４を参照すれば、本発明の第２実施形態による広帯域光モジュール２００は、相異なる波長帯域の光を生成する広帯域光源１００と、光ファイバ２４０と、マイクロレンズアレイ(Micro Lens Array)２２０と、収斂レンズ２３０と、アイソレーター(Isolator)２６０を有する。

広帯域光源１００は、相異なる波長帯域の光を出力する基体１０１上に形成された第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０と、広帯域光源１００の一端にコーティングされた無反射層１６０と、広帯域光源１００の他端にコーティングされた高反射層１５０と、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０の間に位置する第１及び第２のトレンチ１０２、１０３を有する。

第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０は、相異なるバンドギャップを有する活性層１４１〜１４３と、活性層のまわりを取り囲むように基体１０１上に形成されたクラッド１１２、１２２、１３２を有する。また、第１ないし第３の導波路１１０、１２０、１３０は、その上面に形成された第１ないし第３の上部電極１４１〜１４３と、基体１０１の下面に形成された共通電極１４４によって独立して駆動電流が印加される。

すなわち、広帯域光源１００は、一種の反射型の半導体光増幅器として、相異なるバンドギャップを有する活性層に独立して駆動電流を印加することで、相異なる波長帯域の光を出力する。

広帯域光源１００から出力した相異なる波長帯域の光は、一種の自発放出光であり、各活性層のバンドギャップ、または各導波路に印加される駆動電流の強さによって、その波長帯域を制御することができる。広帯域光源１００から出力する相異なる波長帯域を有する光は、無反射層１６０を通じてマイクロレンズアレイ２２０に到達する。

マイクロレンズアレイ２２０は、広帯域光源１００の無反射層１６０に対向して配置され、広帯域光源１００が出力する光を視準化して、収斂レンズ２３０に出力する。

収斂レンズ２３０は、マイクロレンズアレイ２２０と光ファイバ２４０との間に位置し、マイクロレンズアレイ２２０で視準化した光を、光ファイバ２４０に収斂する。

光ファイバ２４０は、収斂レンズ２３０から入力した光を広帯域光モジュール２００の外部に出力する。

図５は、本発明の各実施形態による広帯域光源から出力する光の波長帯域を示すグラフである。図５を参照すれば、本発明の各実施形態による広帯域光源は、Ｃバンド帯域、Ｌバンド帯域、Ｓバンド帯域などの光通信に使用可能な広い波長帯域の光を出力することができることがわかる。

以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。

本発明の第１実施形態による広帯域光源を示す断面図。図１の広帯域光源の平面図。本発明の第２実施形態による広帯域光源を含む光モジュールの構成を示す図。図３の光モジュールの広帯域光源と、光ファイバと、レンズとの光軸の整列状態を示す図。本発明の各実施形態による広帯域光源から出力した光の波長帯域のスペクトラムを示す図。

符号の説明

１００：広帯域光源
１０１：基体
１０２,１０３：トレンチ
１１０,１２０,１３０：導波路
１１１,１２１,１３１：活性層
１１２,１２２,１３２：クラッド
１４１,１４２,１４３：電極
１４４：共通電極
１５０：高反射層
１６０：無反射層

Claims

基部をなす、略長方形板状の基体と、
相異なる波長帯域の光を生成する活性層を各々備え、前記基体の長手方向の一端から他端にわたる長さを略有すると共に、前記基体の上面に該基体の短手方向に並べて配置された複数の導波路と、
前記各導波路を相互に電気的及び光学的に絶縁するために、前記各導波路の間に形成された複数のトレンチと、
前記各導波路を駆動する電極手段と、
を備えることを特徴とする広帯域光源。
前記広帯域光源は、
前記各導波路から出力する光の損失を最小化させて出力するために、前記各導波路の長手方向の一端が位置する前記広帯域光源の端面にコーティングされた無反射層と、
前記各導波路で生成された光を前記無反射層に反射するために、前記各導波路の長手方向の他端が位置する前記広帯域光源の端面にコーティングされた高反射層と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域光源。
前記電極手段は、
前記基体の下面に形成された共通電極と、
前記各導波路を独立して駆動させるために前記各導波路上に互いに絶縁して形成された複数の上部電極と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域光源。
前記各導波路は、
前記基体の上面に、前記活性層の周辺を取り囲んで形成されたクラッドを備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域光源。
前記複数の導波路は、
Ｓ-バンド帯域の光を生成する第１の導波路と、
Ｃ-バンド帯域の光を生成する第２の導波路と、
Ｌ-バンド帯域の光を生成する第３の導波路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域光源。
前記広帯域光源は、前記各導波路で生成された相異なる波長帯域の光を前記無反射層から出力することを特徴とする請求項１に記載の広帯域光源。
前記相異なる波長帯域の光は、自発放出光であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の広帯域光源。
相異なる波長帯域の複数の光を生成して、一端の面から出力する広帯域光源と、
前記広帯域光源の一端の面に対向して配置され、前記広帯域光源から出力する前記各光を視準化するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイで視準化された前記各光を光ファイバに収斂するために、前記マイクロレンズアレイと前記光ファイバとの間に整列して配置された収斂レンズと、
を備えることを特徴とする広帯域光モジュール。
前記広帯域光源は、
前記一端の面から出力する前記各光の強度損失を最小化させるために、前記一端の面にコーティングされた無反射層と、
前記広帯域光源の他端の面にコーティングされた高反射層と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の広帯域光モジュール。
前記広帯域光源と、前記マイクロレンズアレイと、前記収斂レンズとを上面に支持するサブマウントと、
基底面上に前記サブマウントを配置して、前記広帯域光源と、前記マイクロレンズアレイと、前記収斂レンズとを外部環境から保護するハウジングと、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の広帯域光モジュール。
前記広帯域光モジュールは、外部に広帯域光を出力する光ファイバをさらに備えることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の広帯域光モジュール。