KR100688072B1 - 집적형 광변조기 및 그 제작 방법 - Google Patents

집적형 광변조기 및 그 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집적형 광변조기 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 양측파대(double side band) 변조방식의 반송파대역변조기와 단측파대(single side band) 변조방식의 중간주파수대역변조기를 포함하는 색분산이 없는 집적형 광변조기 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 집적형 광변조기 및 그 제작 방법은 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기와 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기가 직렬연결된 구조인 것에 기술적 특징이 있다.
광변조기, 양측파대 변조, 단측파대 변조, 분극 반전, 색분산

Description

집적형 광변조기 및 그 제작 방법{Integrated optical modulator and method for manufacturing the same}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 집적형 광변조기의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 집적형 광변조기의 위상변조 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 집적형 광변조기의 출력광 스펙트럼,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기,
도 6은 본 발명의 따른 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기에 있어서 RF 손실변화에 따른 동작특성 그래프,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 집적형 광변조기의 평면도,
도 8은 제 2 실시예에서 계산된 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기의 주파수 응답특성 그래프,
도 9는 제 2 실시예에서 계산된 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기의 주파수에 따른 동작특성 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 기판 110: 분극반전영역 120: 제 1 광도파로부
121: 제 1 도파로 122: 제 2 도파로 130: 제 2 광도파로부
131: 제 3 도파로 132: 제 4 도파로 140: 제 1 전극부
150: 제 2 전극부 160: 제 3 전극부 141,151,161: 중앙전극부
142,152,162: 외곽전극부 170,171,172,173: 제 1,2,3,4 절점
180: 제 1 마흐젠더 간섭기 190: 제 2 마흐젠더 간섭기
300,310,320: 제 1,2,3 절점 주파수 스펙트럼
400: 도파로 410: CPW
본 발명은 집적형 광변조기 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 양측파대(double side band) 변조방식의 반송파대역변조기와 단측파대(single side band) 변조방식의 중간주파수대역변조기를 포함하는 색분산이 없는 집적형 광변조기 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
무선통신기기와 그 정보량의 폭발적인 수요증가로 인하여 수백 Mbps 이상의 데이터를 송수신할 수 있는 통신환경의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 광대역의 전송을 위해서는 수십 GHz의 반송파가 필요하며, 특히 산소분자에 의한 흡수현상이 큰 60GHz 대역이 주파수 재활용이란 측면에서 반송파로서 크게 주목받고 있다.
무선통신기기에 신호를 전송하기 위한 방법에는, 기지국에 데이터를 전송한 후 그 데이터를 기지국내에서 반송파에 실어 송신하는 IOF(IF over fiber) 또는 BOF(Baseband over fiber) 방법과, 반송파에 실린 데이터를 기지국에 전송하여 고효율의 포토다이오드를 통해 재생된 RF를 바로 송출하는 ROF(RF over fiber) 방법으로 크게 나눌 수 있다. 이러한 기지국까지의 통신은 모두 광대역 저손실 특성을 보이는 파이버를 통해 이루어지며, 특히 높은 주파수의 단거리 대용량 송수신 특성으로 인해 다수의 기지국 확보가 필수적인 상황에서 간단한 기지국 설계가 가능한 ROF 전송방법이 선호되고 있다.
ROF 전송시스템에서 전기신호를 광신호로 변환시켜주는 광변조기는 필수 소자이며, 전송특성을 높이기 위해 다양한 변조방법 및 그에 상응하는 광변조기가 연구되어 왔다.
첫 번째 변조방식은, 데이터를 수십 GHz 대역의 RF 반송파에 실은 후 이 신호를 광변조기에서 직접 광으로 변환하는 방식으로서, 이를 실현하기 위해서는 많은 RF 신호처리와 반송파 대역의 광변조기가 필요하다. 그러나 60GHz 대역의 경우 큰 RF 손실로 인해 고효율의 광변조가 어려우며, 이러한 변조의 경우 양측파대역간의 색분산으로 인해 전송거리가 제한되는 단점이 있다.
두 번째 방법은, 그 주파수 차이가 반송파 주파수와 같은 두 광원을 발생시킨 후, 한쪽 광은 변조과정 없이 전송하고 다른 광에 데이터를 실어 전송하여, 수 신단의 광대역 포토다이오드에서 검출되는 반송파 대역의 신호를 필터링하는 방식이다. 이러한 방식은 중간주파수 수 GHz 정도 대역의 광변조만이 요구되므로 첫 번째 방식보다 그 변조가 수월하나, 정확한 주파수 차이를 보이는 지속적인 광원의 발생이 매우 어렵고 여전히 색분산에 취약한 특성을 보이고 있다.
세 번째 방법은, 첫 번째 방법과 유사하나 변조된 신호의 한쪽 측파대역을 제거함으로써 색분산에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 이러한 광변조는 단측파대(single side band) 변조방식으로 불리우며, 반송파대역의 RF 신호를 둘로 나누어 한쪽 신호를 90° 위상지연 시킨 후 분기된 마흐젠더(mach zehnder) 광도파로부의 두 광파를 각각 변조시켜 합하면 한쪽 측파대역이 상쇄되어 제거되는 원리에 기초한다. 그러나 이 방법 또한 반송파 대역의 광변조기가 필요하며, 특히 복잡한 변조기 구조 및 추가적인 RF 회로의 요구는 그 장점에도 불구하고 ROF 시스템에의 적용을 어렵게 한다.
상기와 같이 다양한 방식의 변조방법 및 변조기들이 연구되고 있지만, 그 특성상의 미비함 또는 복잡한 시스템 구성의 어려움으로 인해 ROF 시스템에 적용하기에는 무리가 있다. 따라서, 보다 간단하면서도 향상된 특성을 보일 수 있는 새로운 전송방식과 그에 상응하는 변조기가 요구된다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 양측파대 변조방식의 반송파대역변조기와 단측파대 변조방식의 중간주파수대역변조기를 직렬 로 연결함으로써 색분산에 의한 영향을 최소화하고 보다 간략화된 구성을 갖는 집적형 광변조기 및 그 제작 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기와 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기가 직렬연결된 집적형 광변조기에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 목적은 분극 반전된 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계, 상기 기판상에 분기와 결합 구조를 갖는 제 1 광도파로부와 제 2 광도파로부를 형성하는 단계, 상기 광도파로부상에 버퍼층을 도포하여 형성하는 단계, 상기 제 1 광도파로부 상부에 제 1 전극부와 제 2 전극부를 순차적으로 형성하는 단계 및 상기 제 2 광도파로부 상부에 제 3 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 집적형 광변조기 제작 방법에 의해서 달성된다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 집적형 광변조기의 구성도이다. 도 1을 참조하면, z-cut LiNbO3 기판(100)과, LiNbO3 기판(100)의 분극 반전된 영역(110), 기판(100)에 확산되어 형성된 광도파로부(120, 130)와, 광도파로부(120, 130)상에 도포된 버퍼층과, 광도파로부(120, 130)의 상부에 나란히 형성되어 광도파로부(120, 130)를 진행하는 도파광의 속도를 제어하는 전극부(140, 150, 160)로 이루어진다.
기판(100)에 형성된 광도파로부(120, 130)는 분기와 결합의 형태를 갖는 두 개의 마흐젠더(mach zehnder) 간섭기(180, 190)의 직렬로 구성되어 있다.
제 1 광도파로부(120)를 포함하는 제 1 마흐젠더 간섭기(180)의 상부에는 반송파 대역 변조를 위한 제 1 전극부(140)와 DC 바이어스를 인가하기 위한 제 2 전극부(150)가 순차적으로 탑재되어 양측파대 변조방식의 반송파 대역 광변조기를 구성한다.
제 1 마흐젠더 간섭기(180)와 직렬연결되며 제 2 광도파로부(130)를 포함하는 제 2 마흐젠더 간섭기(190)의 상부에는 중간주파수 대역 변조를 위한 제 3 전극부(160)가 탑재되어 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기로서의 역할을 수행한다.
두 마흐젠더 간섭기(180, 190)상의 두 광도파로부(120, 130)는 모두 전극부(140, 150, 160)의 중앙전극부(141, 151, 161) 하부에 위치하며, 국부적인 분극 반전을 통해 각각의 마흐젠더 간섭기(180, 190)의 마주보는 두 도파로의 분극방향은 서로 다른 영역이 존재하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 집적형 광변조기의 위상변조 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 집적형 광변조기의 출력광 스펙트럼이다. 도 1 내지 3을 참조하면, 먼저 제 1 마흐젠더 간섭기(180)의 제 1 광도파로부(120)에 입사된 광원의 주파수는 f0이다.
제 1 전극부(140)에 반송파 주파수의 절반에 해당하는 단일 주파수 신호(sin2πfct)를 인가하면, 제 1 마흐젠더 간섭기(180)의 제 1 도파로(121)와 제 2 도파로(122)에 동일한 전계가 형성된다.
제 1 도파로(121)와 제 2 도파로(122)의 분극 방향이 다르므로 서로 다른 방향의 굴절률 변화를 일으키게 되며, 제 1, 2 도파로(121, 122)로 진행하는 두 도파광의 위상변화가 그 크기는 같으나 방향이 달라진다. 즉, 제 1 도파로(121)에서는 cos2πfct의 위상변조가, 제 2 도파로(122)에서는 -cos2πfct의 위상변조가 일어난다.
또한, 제 2 전극부(150)에 적절한 양의 DC 바이어스를 인가하면 두 도파광간의 위상차가 π만큼 일어나게 된다.
제 1 마흐젠더 간섭기(180)를 도파하는 두 도파광이 상기와 같은 연속적인 위상변화를 일으킨 후 제 1 절점(170)에서 결합되면, f0주파수를 갖고 입사된 광은 두 개의 주파수 f0-fc와 f0+fc를 갖는 광으로 변환된다.
제 1 절점(170)을 통과한 변환된 광은 제 2 마흐젠더 간섭기(190)의 제 2 광도파로부(130)로 입사되며, 이때 제 3 전극부(160)에 중간주파수 대역의 데이터가 인가되면 제 3 도파로(131)에서는 sin2πfIFt의 위상변조가, 제 4 도파로(132)에서는 cos2πfIFt의 위상변조가 일어난다.
이러한 두 변조 신호간의 90°위상차는 광과 RF간의 위상속도 부정합 및 적절한 변조길이, 그리고 그에 상응하는 분극 반전 영역의 설정에 의해 발생된다.
이상의 변조방법은 후술하는 도 4와 도 5를 참조하여 구체화한다.
제 1 절점(170)에서의 주파수 스펙트럼은 도 3에 보인 제 1 절점의 주파수 스펙트럼(300)과 같으며, 제 3, 4 도파로(131, 132)에서 일어나는 위상변조와 인가된 DC 바이어스에 의해 제 2, 3 절점(171, 172)에서의 주파수 스펙트럼은 도 3에 보인 제 2, 3 절점의 주파수 스펙트럼(310, 320)과 같이 각각 변환되며, 제 4 절점(173)에서 간섭을 일으켜 f0-fc, f0+fc의 주파수를 갖는 두 반송파와 f0-fc+fIF, f0+fc+fIF 대역의 데이터 신호를 출력하게 된다.
상기와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 광은 수신단(미도시)으로 전송되어 포토다이오드(미도시)를 통해 주파수 성분 2fc, 2fc+fIF, 2fc-fIF를 갖는 RF로 변환된다.
이때 2fc+fIF대역, 또는 2fc-fIF 대역을 필터링하면 안테나로 송출할 반송파 대역의 신호를 얻게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기이다. 도 1과 도 4를 참조하면, 도파로(400)에 입사된 광의 전계를 E0(t,z)로, CPW(coplanar waveguide)(410)에 인가된 RF의 전압을 V(t,z)로 다음과 같이 정의한다.
Figure 112005044612084-pat00001
Figure 112005044612084-pat00002
여기서 f0는 광원의 주파수, fc는 반송파 주파수의 절반에 해당하는 RF의 주파수, β0는 광원의 전파상수, βc는 RF의 전파상수, αc는 RF의 감쇄상수이다.
도파광이 주기적으로 분극 반전된 영역의 한 주기(2Λc)를 진행하는 동안 인가받게 되는 전압을 적분하면 총유효전압 Veff는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005044612084-pat00003
여기서, Λc는
Figure 112005044612084-pat00004
, k는
Figure 112005044612084-pat00005
, c는 진공중에서의 광속, nc는 RF의 유효굴절률, n0는 광의 유효굴절률이다.
CPW(410)를 진행하는 RF의 손실이 없고, 총 변조길이 L이 2N·A이면 총 유효전압 Veff는 다음과 같이 간략화된다.
Figure 112005044612084-pat00006
수학식 4로부터 분극 반전의 시작위치 h의 변화에 따라 총 유효전압 Veff의 위상 또한 변하는 것을 알 수 있다.
제 1 마흐젠더 간섭기(180)의 두 도파로(121, 122)에서 분극 반전의 시작위치가 각각 h1, h2이고 (h1-h2)=Λ일 때, 두 도파로(121, 122)에서의 총 유효전압간 위상차는 π이다.
따라서, 상기와 같은 전압간의 위상차 효과는 같은 전압이 인가됨에도 불구하고 제 1 도파로(121)에는 cos2πfct의 위상변조를, 제 2 도파로(122)에는 -cos2πfct를 일으키게 하여, 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조를 가능하게 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기이다. 도 1과 도 5를 참조하면, 제 3 전극부(160)에 인가되는 RF의 전압 V(t,z)를 다음과 같이 정의한다.
Figure 112005044612084-pat00007
여기서 fIF는 중간주파수, αIF는 RF의 감쇄상수, βIF는 RF의 전파상수이다.
이때, 광이 제 3 도파로(131)를 진행하는 동안 인가받는 총 유효전압 Veff1과 절반영역이 분극 반전된 제 4 도파로(132)를 진행하는 동안 인가받는 총 유효전압 Veff2는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005044612084-pat00008
Figure 112005044612084-pat00009
여기서, ΛIF는
Figure 112005044612084-pat00010
, k는
Figure 112005044612084-pat00011
, nIF는 인가되는 중간주파수 대역 신호의 유효굴절률이다.
제 3 전극부(160)가 손실이 없는 전극이라면 Veff1과 Veff2를 다음과 같이 좀더 간단한 형태로 나타낼 수 있다.
Figure 112005044612084-pat00012
Figure 112005044612084-pat00013
수학식 4로부터 한쪽 도파로 영역의 절반을 분극 반전하면 π/2의 위상차를 갖는 두 총 유효전압을 얻을 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구동은 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조를 가능하게 한다.
또한, 제 3 전극부(160)에 RF와는 별도로 DC 바이어스를 인가시키면, 제 4 도파로(132)를 진행하는 절반 영역이 분극 반전된 광에는 아무런 영향을 미치지 않고, 제 3 도파로(131)에서는 도파되는 광을 지연시키는 작용을 하게 된다.
상기 광 지연을 위한 동작은 주기적인 분극 반전을 갖는 대역 변조기에서는 불가능하여 DC 바이어스 구동을 위한 추가적인 전극을 삽입하여야 한다.
그러나, 상기와 같이 추가적인 전극을 삽입함으로써 발생되는 추가적인 공간소모는 집적화를 저해하는 요소이며, 이러한 집적화 저해 요소는 본 발명에서와 같은 구조를 통해 해소될 수 있다.
단측파대 변조방식의 동작은 기본적으로 두 광에 존재하는 상측대역(upper side band) 또는 하측대역(lower side band)이 광의 결합과정에서 서로 상쇄되는 원리에 기반을 두고 있음으로, 변조의 효율을 높이기 위해서는 두 도파로(131, 132)에 인가되는 총 유효전압의 크기가 동일하여야 한다.
그러나, 본 발명에 사용된 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기에서 RF 감쇄상수가 커지면 두 유효전압의 크기 차이가 발생되며, 이는 변조특성을 저하시키는 원인으로 작용한다.
도 6은 본 발명의 따른 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기에 있어서 RF 손실변화에 따른 동작특성 변화를 나타내는 그래프이다. 첩 인자(chirp parameter) η를 다음과 같이 정의하면,
Figure 112005044612084-pat00014
Veff1과 Veff2간의 위상차와 그로 인한 첩 인자는 도 6의 그래프와 같다.
도 6을 참조하면, RF 감쇄상수의 증가는 첩 인자의 증가로 이어질 수 있으 며, 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기의 특성을 왜곡하는 결과를 초래함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 집적형 광변조기의 실시예를 나타내는 평면도이다. 도 7을 참조하면, SiO2 버퍼층 및 전극부(140, 150, 160)의 두께는 각각 0.3㎛와 2㎛일 수 있다.
도 7의 파라미터 W와 S는 각각 40㎛와 60㎛일 수 있고, 이러한 구조에서의 계산된 특성임피던스는 40Ω, 유효굴절률은 3.93, 감쇄상수는 0.7dB/㎝이다.
그리고, 상기 경우에서 반송파가 60㎓일 때, 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기의 입력 주파수는 30㎓이며, 상기의 계산된 유효굴절률을 이용한 Λc(분극 반전된 영역의 길이)는 2.8㎜, 총 변조영역은 주기적 분극의 4주기에 해당하는 22.4㎜이다.
또한, 단측파대 변조방식의 5.5㎓ 중간주파수 대역 변조기의 변조영역길이 ΛIF는 15.2㎜이다.
도 8은 도 7과 같은 본 발명에 따른 집적형 광변조기의 실시예에서 계산된 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기의 주파수 응답특성을 나타내는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 분극 반전의 횟수가 증가할수록 그 대역폭이 감소하는 것을 알 수 있다.
도 9는 도 7과 같은 본 발명에 따른 집적형 광변조기의 실시예에서 계산된 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기의 주파수에 따른 동작특성을 나타내 는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 5.5㎓ 중간주파수 대역 변조기의 첩 인자(도 9(a))와, 위상차의 변화(도 9(b)) 및 그로 인한 두 측파대 신호의 비율 변화(도 9(c))를 주파수별로 계산하여 그래프화한 것이다.
중심 주파수에서 벗어날수록 그 변조특성의 왜곡이 발생하며, 800㎒의 변조 대역폭에서 18㏈c의 비율특성을 나타낸다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명의 집적형 광변조기 및 그 제작 방법은 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기와 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기를 직렬연결함으로써 분극 반전 기술 및 그에 의한 가상적인 RF 위상변화의 유도를 통해 반송파를 발생시키는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 집적형 광변조기를 통해 데이터 변조가 가능한 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 집적형 광변조기를 통해 색분산에 의한 영향이 없는 스펙트럼을 갖는 변조광을 출력할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 집적형 광변조기를 통해 대역변조기의 역할을 수행하면서도 DC 바이어스에 의한 구동을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기와 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기가 직렬연결된 집적형 광변조기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조기는,
    주기적인 분극 반전 영역을 갖는 기판;
    상기 기판 상에 제 1 도파로와 제 2 도파로의 분기와 결합 구조로 형성된 제 1 광도파로부; 및
    상기 제 1 광도파로부 상부에 위치하는 제 1 전극부와 제 2 전극부
    를 포함하는 집적형 광변조기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 도파로와 제 2 도파로는 분극 방향이 상호 반대인 집적형 광변조기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 전극부에 반송파 주파수의 절반에 해당하는 단일 주파수 신호를 인가하고, 제 2 전극부에 DC 바이어스를 인가하여 양측파대 변조방식의 반송파 대역 변조가 가능한 집적형 광변조기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조기는,
    분극 반전된 영역을 갖는 기판;
    상기 기판상에 제 3 도파로와 제 4 도파로의 분기와 결합 구조로 형성된 제 2 광도파로부; 및
    상기 제 2 광도파로부 상부에 위치하는 제 3 전극부
    를 포함하는 집적형 광변조기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 4 도파로는 절반 영역이 분극 반전된 집적형 광변조기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3 전극부에 중간주파수 대역의 데이터를 인가하여 단측파대 변조방식의 중간주파수 대역 변조가 가능한 집적형 광변조기.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3 전극부에 DC 바이어스를 인가하여 제 3 도파로로 진행하는 광의 지연이 가능한 집적형 광변조기.
  9. 분극 반전된 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 분기와 결합 구조를 갖는 제 1 광도파로부와 제 2 광도파로부를 형성하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 광도파로부상에 버퍼층을 도포하여 형성하는 단계;
    상기 제 1 광도파로부 상부에 제 1 전극부와 제 2 전극부를 순차적으로 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 광도파로부 상부에 제 3 전극부를 형성하는 단계
    를 포함하는 집적형 광변조기 제작 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 광도파로부와 제 2 광도파로부는 직렬연결되는 집적형 광변조기 제작 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 광도파로부는 분극 방향이 상호 반대인 제 1 도파로와 제 2 도파로를 포함하는 집적형 광변조기 제작 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 광도파로부는 제 3 도파로와 절반 영역이 분극 반전된 제 4 도파로를 포함하는 집적형 광변조기 제작 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 전극부는 반송파 대역 변조용인 집적형 광변조기 제작 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 전극부는 DC 바이어스 인가용인 집적형 광변조기 제작 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 전극부는 중간주파수 대역 변조용인 집적형 광변조기 제작 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100819308B1 (ko) * 2005-09-02 2008-04-03 삼성전자주식회사 안정적인 ｔｄｄ 방식의 무선 서비스가 가능하도록 하는ｒｏｆ 링크 장치
CA2654977A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-21 Anritsu Corporation Optical modulator
JP5055947B2 (ja) * 2006-10-20 2012-10-24 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調器および送信装置
KR100860415B1 (ko) * 2006-12-01 2008-09-26 한국전자통신연구원 광 변조 장치, 그의 바이어스 제어 장치 및 방법
JP4982861B2 (ja) * 2007-08-29 2012-07-25 国立大学法人大阪大学 無線信号受信分離装置
JP5594192B2 (ja) * 2011-03-08 2014-09-24 住友大阪セメント株式会社 光変調器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030050986A (ko) * 2001-12-20 2003-06-25 한국전자통신연구원 반도체 광 변조기
KR20040033846A (ko) * 2002-10-16 2004-04-28 삼성전자주식회사 광 전송 시스템
KR20050045701A (ko) * 2003-11-12 2005-05-17 삼성전자주식회사 고밀도 파장분할다중화방식 광전송 시스템을 위한 광 송신기

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1666206A (en) 1925-01-15 1928-04-17 Western Electric Co Modulation system
US5278924A (en) * 1993-02-04 1994-01-11 Hughes Aircraft Company Periodic domain reversal electro-optic modulator
US5526158A (en) 1994-12-22 1996-06-11 Trw Inc. Low-bias heterodyne fiber-optic communication link
JP3639198B2 (ja) * 2000-08-22 2005-04-20 独立行政法人科学技術振興機構 周期ドメイン反転構造電気光学ｓｓｂ光変調器・光周波数シフタ
JP3532866B2 (ja) * 2001-02-15 2004-05-31 東京通信機工業株式会社 片側側波帯抑圧光被変調波生成装置
US6501867B2 (en) 2001-04-17 2002-12-31 Lucent Technologies Inc. Chirp compensated Mach-Zehnder electro-optic modulator
JP4362622B2 (ja) * 2002-09-20 2009-11-11 財団法人大阪産業振興機構 光周波数のシフト方法及び光周波数シフタ
WO2004053574A1 (ja) * 2002-12-06 2004-06-24 Fujitsu Limited 光変調器
JP4429711B2 (ja) * 2003-12-17 2010-03-10 富士通株式会社 光変調器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030050986A (ko) * 2001-12-20 2003-06-25 한국전자통신연구원 반도체 광 변조기
KR20040033846A (ko) * 2002-10-16 2004-04-28 삼성전자주식회사 광 전송 시스템
KR20050045701A (ko) * 2003-11-12 2005-05-17 삼성전자주식회사 고밀도 파장분할다중화방식 광전송 시스템을 위한 광 송신기

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