KR100999547B1 - 광대역 파장 가변 레이저 다이오드 - Google Patents

광대역 파장 가변 레이저 다이오드 Download PDF

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Abstract

광대역 파장 가변 레이저 다이오드가 개시된다. 제1주도파로부는 제1광발생부와 제1광흡수부를 구비하며, 제1광결합영역이 형성되어 있다. 제1공진도파로는 제1광결합영역과 광결합되어 제1주도파로로부터 분기된 광을 입력받는 제2광결합영역이 형성되어 있는 제1광결합도파로와 복수의 제1주회도파로가 다각형상으로 구성된다. 광분기소자는 제1주회도파로 두 개가 접속되어 이루는 꼭지점 영역 중 어느 하나에 배치되어, 제1주도파로로부터 분기된 광을 반사광과 투과광으로 분기시킨다. 제2공진도파로는 광분기소자에 의해 분기된 투과광을 입력받도록 배치되고, 투과광을 입력받아 가이드하는 복수의 제2주회도파로와 투과광의 일부가 분기되는 제3광결합영역이 형성되어 있는 제2광결합도파로가 다각형상으로 구성된다. 제2주도파로는 제3광결합영역과 광결합되어 제2광결합도파로로부터 분기된 투과광을 입력받는 제4광결합영역이 형성된다. 그리고 제1주회도파로와 제2주회도파로에는 각각 제1굴절률제어부와 제2굴절률제어부가 형성된다. 본 발명에 따르면, 전반사미러가 이용된 공진기를 일반적인 광도파로를 이용하여 구성함으로써, 과도 방사 손실이 없는 파장 가변 레이저 다이오드를 초소형으로 제작할 수 있다.

Description

광대역 파장 가변 레이저 다이오드{Widely tunable laser diode}
본 발명은 파장 가변 레이저 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 두 개의 공진기의 결합에 의해서 반사되는 특성을 이용하여 파장이 가변되는 파장 가변 레이저 다이오드에 관한 것이다.
정보통신의 급속한 발전에 따라 통신을 통해 전송되는 정보의 양이 급격히 늘어남으로 인해 초고속 정보통신의 기술에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이러한 요구를 수용하기 위해 파장 분할 방식의 광신호 전송이 이용되고 있다. 파장 분할 방식의 광신호 전송은 다른 색깔을 가지는 광파 사이의 비간섭성을 이용하여 하나의 광섬유를 통해 서로 다른 파장(채널)의 광신호를 전송하는 것으로, 결과적으로 전송속도가 증가된다. 파장 분할 방식의 광신호 전송은 광통신 시스템의 확장성과 유연성을 보장하는데 매우 유리하다. 이러한 파장 분할 방식의 광신호 전송을 위해서는 여러 파장 대의 고정된 파장의 레이저 다이오드나 파장을 가변할 수 있는 레이저 다이오드가 필요하다.
파장 가변 레이저 다이오드는 파장 고정 레이저 다이오드에 비해 여러 가지 장점을 가진다. 즉 파장 가변 레이저 다이오드는 시스템 유지, 보수를 위한 백업용 광원의 수를 감소시킬 수 있으며, 동적으로 파장을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 네트워크 제어 소프트 웨어를 단순화할 수 있다. 이러한 장점으로 인해 파장 가변 레이저 다이오드는 가입자 네트워크에서 매트로 네트워크, 장거리 네트워크에 이르기까지 모든 광 네트워크 개발에 필수적인 소자로 인식되고 있다.
현재까지 개발된 대표적인 파장 가변 레이저 다이오드는 추출 격자 분포 브래그 반사(sampled grating distributed Bragg reflector: SG-DBR) 레이저 다이오드이다.
도 1은 SG-DBR 레이저 다이오드의 구조와 제어회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 SG-DBR 레이저 다이오드(10)는 파장 가변을 위한 SG-DBR영역(11, 14), 광파가 생성되는 이득 영역(12) 및 위상 조절 영역(13)으로 구성된다. 그리고 SG-DBR 레이저 다이오드(10)를 구동시키기 위해 SG-DBR 레이저 다이오드에서 출력되는 레이저의 파장을 연속적으로 가변시키기 위한 버니어 제어 회로(vernier control circuit: 17), 불연속적인 파장 이동을 위한 오프셋 제어 회로(offset control circuit: 18), 위상영역의 위상 제어 회로(phase control circuit: 16) 및 이득 제어회로(gain control circuit: 15)와 같은 외부 제어 회로가 필요하다.
도 1에 도시된 SG-DBR 레이저 다이오드(10)의 기본 동작 원리는 다음과 같다. 이득 영역(12)에 전류를 인가시키면 자발 방출에 의해서 넓은 파장에 걸쳐 분포된 광파가 생성된다. 이득 영역(12)에서 생성된 광파는 SG-DBR 영역(11, 14)에 의해 특정한 파장의 광파만이 공진이 가능하도록 하여, 이 특정한 파장에서 SG-DBR레이저 다이오드(10)가 발진하도록 한다.
도 1에 도시된 SG-DBR 영역(11, 14)에는 도 2에 도시된 바와 같은 추출 격자(sampled grating) 구조가 형성되어 있다. 이러한 추출 격자에 의해 SG-DBR 영역(11, 14)은 도 3에 도시된 바와 같은 반사 스펙트럼 특성을 나타낸다. 반사 스펙트럼의 중심 피크의 파장은 회절 격자 주기(Λ)에 의해서 결정되는 브래그 파장(λB)이고 각 피크에 해당하는 파장 간의 간격은 추출 격자의 주기(Z)에 의해서 결정된다. 이러한 특성을 이용하여 서로 다른 주기를 가지는 추출 격자의 SG-DBR영역(11, 14)을 SG-DBR 레이저 다이오드(10)의 양단에 집적시키면, SG-DBR영역(11, 14)의 반사 스펙트럼의 피크들 중 일치하는 피크에 해당하는 파장에서 SG-DBR 레이저 다이오드(10)가 발진하게 된다.
그리고 SG-DBR 영역(11, 14)의 굴절률을 전류 등에 의해 변화시키면, 반사 스펙트럼의 각 피크는 파장 간의 간격을 유지한 채 이동하게 된다. 이러한 피크의 이동으로 인해 일치하는 반사 피크의 파장이 바뀌게 되어 발진 파장을 가변할 수 있게 된다. 위상 조절 영역(13)은 SG-DBR 영역(11, 14)에 의해 생성된 이득 영역(12)의 종축 모드(longitudinal mode)간의 간격을 조절하여 연속적인 파장 가변이나 반사 피크에 종축 모드를 일치시켜 발진 파장의 파워를 극대화시키는 역할을 한다. 이러한 원리로 양단의 SG-DBR 영역(11, 14)과 위상 조절 영역(13)의 굴절률을 전류에 의해 적절히 조절함으로써 연속적/불연속적인 파장 가변이 가능하다.
따라서 SG-DBR 레이저 다이오드(10)는 파장 가변을 하기 위해서 양단의 SG- DBR 영역(11, 14)의 굴절률과 위상 조절 영역(13)의 굴절률을 변화시켜야 한다. 그러나 SG-DBR 영역(11, 14)과 위상 조절 영역(130)의 굴절률을 변화시키기 위해서는 이를 제어하기 위한 외부 제어회로(15, 16, 17, 18)가 복잡해지는 문제점이 있다. 그리고 파장 가변을 위해 양단에 집적된 SG-DBR 영역(11, 14)에서 발생하는 손실에 의해 출력 광효율이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, SG-DBR 영역(11, 14)에 존재하는 추출 격자 구조를 제작하기 위해서는 도파로에 회절 격자를 제작해야 하는데, 이러한 회절 격자의 미세 패턴을 만들기 위해서는 고가의 정밀한 장비가 이용되어야 하고, 제작 공정이 복잡하게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형화에 따른 방사 손실을 최소화하면서 손쉬운 공정으로 제조할 수 있는 광대역 파장 가변 레이저 다이오드를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광대역 파장 가변 레이저 다이오드는 광을 생성하여 방출하는 제1광발생부와 광을 흡수하는 제1광흡수부를 양단에 각각 구비하며, 상기 제1광발생부를 통해 입력된 광의 일부가 분기되는 제1광결합영역이 형성되어 있는 제1주도파로; 상기 제1주도파로의 제1광결합영역과 광결합되어 상기 제1주도파로로부터 분기된 광을 입력받는 제2광결합영역이 형성되어 있는 제1광결합도파로와 복수의 제1주회도파로가 다각형상으로 구성되는 제1공진도파로; 상기 제1주도파로로부터 분기된 광이 상기 제1공진도파로 내를 주회하도록 상기 분기된 광의 경로를 변경하는 복수의 제1광경로변경수단; 상기 제1주회도파로 두 개가 접속되어 이루는 꼭지점 영역 중 어느 하나에 배치되어, 상기 제1주도파로로부터 분기된 광을 반사광과 투과광으로 분기시키는 광분기소자; 상기 광분기소자에 의해 분기된 투과광을 입력받도록 배치되며, 상기 투과광을 입력받아 가이드하는 복수의 제2주회도파로와 상기 투과광의 일부가 분기되는 제3광결합영역이 형성되어 있는 제2광결합도파로가 다각형상으로 구성되는 제2공진도파로; 상기 투과광이 상기 제2공진도파로 내를 주회하도록 상기 투과광의 경로를 변경하는 복 수의 제2광경로변경수단; 및 상기 제2광결합도파로의 제3광결합영역과 광결합되어 상기 제2광결합도파로로부터 분기된 투과광을 입력받는 제4광결합영역이 형성되며, 일단에 광을 흡수하는 제2광흡수부를 구비하는 제2주도파로;를 포함하며, 상기 제1주회도파로 중 적어도 하나에는 상기 제1공진도파로의 유효 굴절률이 변화되도록 하는 제1굴절률제어부가 형성되어 있고, 상기 제2주회도파로 중 적어도 하나에는 상기 제2공진도파로의 유효 굴절률이 변화되도록 하는 제2굴절률제어부가 형성된다.
본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드에 의하면, 전반사미러가 이용된 공진기를 일반적인 광도파로를 이용하여 구성함으로써, 과도 방사 손실이 없는 파장 가변 레이저 다이오드를 초소형으로 제작할 수 있다. 또한, 빔스플리터를 이용하므로 기존의 접촉식 광노광 장비를 이용하여 제작이 가능하므로 공정이 간단하고 생산비용이 절감된다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광대역 파장 가변 레이저 다이오드의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 채용되는 광분기소자에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 광분기소자(이하, 명세서 전반에 걸쳐 광분기소자의 구체적인 예로서 '빔스플리터'를 들어 설명함)(240)는 양측에 제1전반사미러(241)와 제2전반사미러(242)를 구비하고, 두 전반사미러(241, 242) 사이에 광결합영역(243)이 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 빔스플리터(240)에 입사도파로(210)를 통해 입사광이 입사되면 일부는 반사도파로(220)를 통해 반사되고, 일부는 투과도파로(230)를 통해 투과된다.
입사도파로(210)와 제1전반사미러(241)의 법선이 이루는 각도를 입사 각도(θ)라고 규정한다. 이 입사 각도가 전반사의 임계각에 근접할수록 소산파가 커지게 되어 투과도파로(230)로 투과되는 광의 양이 많아지게 된다. 그리고 제1전반사미러(241)와 제2전반사미러(242)의 이격거리가 작을수록, 즉 광결합영역(243)의 두께가 얇을수록 투과되는 광의 양이 많아지게 된다. 광결합영역(243)은 공기, 화합물 반도체, 실리카, 사파이어 및 폴리머 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 빔스플리터(400)에 입사광이 입사되는 경우 입사광의 파장에 따른 반사광과 투과광의 세기를 도시한 도면이다. 이때 두 전반사미러(241, 242)는 굴절률이 약 3.291이고 임계각이 약 17°인 것을 이용하였고, 두 전반사미러(241, 242)의 이격거리는 접촉식 광노광 장비에서 최소의 해상도를 유지하면서 공정할 수 있는 1μm로 설정하였다. 그리고 광결합영역(243)은 1550nm의 파장에서 굴절률이 약 1.7462인 사파이어(Al2O3)로 이루진 것을 이용하였고, 입사 각도(θ)는 22°로 설정하였다.
도 5의 참조번호 510으로 표시된 그래프는 투과광의 세기를 나타낸 것이고, 참조번호 520으로 표시된 그래프는 반사광의 세기를 나타낸 것이다. 상기의 조건에서 입사도파로(210)를 통해 1550nm 파장을 갖는 입사광을 입사하면, 반사광과 투과 광의 광량이 동일하게 됨을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드에 대한 제1실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드의 제1실시예(600)는 제1주도파로(610), 제1공진도파로(620), 제1광경로변경수단(630), 빔스플리터(640), 제2공진도파로(650), 제2광경로변경수단(660) 및 제2주도파로(670)를 구비한다.
제1주도파로(610)는 일 방향으로 길게 뻗은 형상으로 형성되며, 화합물 반도체, 실리카(silica) 및 폴리머 중 적어도 하나로 이루어진다. 제1주도파로(610)는 일단에 광을 생성하여 방출하는 제1광발생부(611)를 구비하고, 타단에 광을 흡수하는 제1광흡수부(612)를 구비한다. 제1주도파로(610)에는 제1광발생부(611)와 제1광흡수부(612) 사이에 제1광발생부(611)를 통해 입력된 광의 일부가 분기되는 제1광결합영역(614)이 형성되어 있다. 그리고 제1주도파로(610)는 제1광발생부(611)와 제1광결합영역(614) 사이에 제1광발생부(611)를 통해 입력된 광의 위상을 제어하는 제1위상제어부(613)를 구비한다.
제1공진도파로(620)는 제1광결합도파로(621)와 두 개의 제1주회도파로(623, 624)가 삼각형상으로 구성된다. 제1광결합도파로(621)와 제1주회도파로(623, 624)는 화합물 반도체, 실리카(silica) 및 폴리머 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제1광결합도파로(621)에는 제1주도파로(610)의 제1광결합영역(614)과 광결합되어 제1주도파로(610)로부터 분기된 광을 입력받는 제2광결합영역(622)이 형성되어 있 다. 제1광결합도파로(621)는 제1주도파로(610)와 일체로 형성될 수 있다. 그리고 두 개의 제1주회도파로(623, 624)는 제1굴절률제어부(625, 626)를 각각 구비한다. 제1굴절률제어부(625, 626)는 외부로부터 인가되는 전류 또는 전압에 의해서 제1공진도파로(620)의 유효 굴절률을 변화시킨다.
제1광결합영역(614)과 제2광결합영역(622)은 제1주도파로(610)에 입사된 광을 제1공진도파로(620)로 결합시키거나 제1공진도파로(620)를 주회하는 광을 상기 제1주도파로(610)로 결합시키기 위한 광결합소자로 이루어진다. 이때 이용되는 광결합소자는 수직 결합기, 방향성 결합기 또는 다중모드 결합기이다. 수직 결합기, 방향성 결합기 및 다중모드 결합기는 주지의 구성요소이므로 상세한 설명은 생략한다.
제1광경로변경수단(630)은 제1주도파로(610)로부터 분기된 광이 제1공진도파로(620) 내를 주회하도록 하는 수단을 제공한다. 이를 위해 제1광경로변경수단(630)은 제1광결합도파로(621)와 제1주회도파로(623, 624)가 접속되는 꼭지점 영역에 형성되며, 전반사미러일 수 있다.
빔스플리터(640)는 제1주회도파로(623, 624)가 접속되어 이루는 꼭지점 영역에 배치되어, 제1광결합도파로(621)로 입력된 분기된 광을 반사광과 투과광으로 분기시킨다. 빔스플리터(640)의 구체적인 구성은 도 4에 도시하였다.
제2공진도파로(650)는 빔스플리터(640)에 의해 분기된 투과광을 입력받도록 배치되고, 제2광결합도파로(651)와 두 개의 제2주회도파로(653, 654)가 삼각형상으로 구성된다. 제2광결합도파로(651)와 제2주회도파로(653, 654)는 화합물 반도체, 실리카(silica) 및 폴리머 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제2주회도파로(653, 654)는 빔스플리터(640)에 의해 입력된 투과광을 가이드한다. 그리고 두 개의 제2주회도파로(653, 654)는 제2굴절률제어부(655, 656)를 각각 구비한다. 제2굴절률제어부(625, 626)는 외부로부터 인가되는 전류 또는 전압에 의해서 제2공진도파로(620)의 유효 굴절률을 변화시킨다. 제2광결합도파로(651)에는 제2주회도파로(653, 654)를 통해 가이드된 투과광의 일부가 분기되는 제3광결합영역(652)이 형성되어 있다.
제2광경로변경수단(660)은 빔스플리터(640)에 의해 입력된 투과광이 제2공진도파로(650) 내를 주회하도록 하는 수단을 제공한다. 이를 위해 제2광경로변경수단(660)은 제2광결합도파로(651)와 제2주회도파로(653, 654)가 접속되는 꼭지점 영역에 형성되며, 전반사미러일 수 있다.
제2주도파로(670)는 제1주도파로(610)의 형성 방향과 동일한 방향으로 길게 뻗은 형상으로 형성되며, 화합물 반도체, 실리카(silica) 및 폴리머 중 적어도 하나로 이루어진다. 제2주도파로(670)는 일단에 광을 흡수하는 제1광흡수부(671)를 구비하고, 타단에 광을 반사하는 반사부재를 구비한다. 제2주도파로(670)에는 제2광결합도파로(651)의 제3광결합영역(652)과 광결합되어 제2광결합도파로(651)로부터 분기된 투과광을 입력받는 제4광결합영역(672)이 제1광흡수부(671)와 반사부재 사이에 형성되어 있다. 제2주도파로(670)는 제2광결합도파로(651)와 일체로 형성될 수 있다.
제3광결합영역(652)과 제4광결합영역(672)은 제2주도파로(670)에 입사된 광 을 제2공진도파로(650)로 결합시키거나 제2공진도파로(650)를 주회하는 광을 상기 제2주도파로(670)로 결합시키기 위한 광결합소자로 이루어진다. 이때 이용되는 광결합소자는 수직 결합기, 방향성 결합기 또는 다중모드 결합기이다. 수직 결합기, 방향성 결합기 및 다중모드 결합기는 주지의 구성요소이므로 상세한 설명은 생략한다.
제1실시예의 파장 가변 레이저 다이오드(600)가 파장을 가변시켜 발진시키는 원리는 다음과 같다.
제1주도파로(610)의 제1광발생부(611)는 전극을 통해 외부로부터 입력되는 전류 또는 전압에 의해 일정한 파장의 광을 발생하고, 발생된 광은 위상제어부(613)를 거쳐 제1광결합영역(614)에서 제1광결합도파로(621)의 제2광결합영역(622)로 광결합되며, 결합되지 않은 일부의 광은 제1광흡수부(612)에서 제거된다. 제1광결합도파로(621)로 분기된 광은 제1광경로변경수단(630)에 의해 반사되어, 제1주회도파로(624)를 통해 빔스플리터(640)로 입사된다. 빔스플리터(640)에 광이 입사되면, 도 4에서 설명한 바와 같이 일부는 제1주회도파로(623)로 반사되어 제2공진도파로(620) 내를 주회한다. 그리고 일부는 투과하여 제2공진도파로(650) 내로 입력된다.
제2공진도파로(650) 내로 입력된 광은 제2주회도파로(654)를 통해 가이드되고, 가이드된 광은 제2광경로변경수단(660)에 의해 제2광결합도파로(651)로 입력된다. 제2광결합도파로(651)로 입력된 광은 제3광결합영역(652)에서 일부는 제2주도파로(671)의 제4광결합영역(672)로 분기되고 일부는 제2공진도파로(650) 내를 주회 한다. 제4광결합영역(672)로 분기된 광은 제2주도파로(670)의 일단에 구비된 반사부재에서 반사되어 광결합영역(672)로 입력되고 결합되지 않은 광은 제2흡수부(671)에서 제거된다.
제1공진도파로(620)와 제2공진도파로(650)는 각각 제1주회도파로(623, 624)에 구비된 제1굴절률제어부(625, 626)와 제2주회도파로(653, 654)에 구비된 제2굴절률제어부(655, 656)에 의해 유효 굴절률이 변하게 된다. 유효 굴절률을 제어하여, 제1공진도파로(620)와 제2공진도파로(650)의 유효 굴절률을 서로 다르게 하면, 버니어(Vernier) 효과에 의해서 특정한 파장에서만 두 공진도파로(620, 650)가 동시에 공진하게 되고, 강한 반사를 유발하게 된다. 즉, 제1굴절률제어부(625, 626)와 제2굴절률제어부(655, 656)에 가해진 전류 또는 전압을 통해 유효 굴절률을 변화시키면 정수배의 FSR(free spectral range) 만큼씩 증가하거나 감소하는 파장에서 반사율 피크가 차례로 나타나게 된다. 따라서 이를 이용하면, 광 모드를 선택적으로 발진시킬 수 있어 파장 가변 레이저 다이오드가 가능하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드에 대한 제2실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드의 제2실시예(700)는 제1주도파로(710), 제1공진도파로(720), 제1광경로변경수단(730), 빔스플리터(740), 제2공진도파로(750), 제2광경로변경수단(760) 및 제2주도파로(770)를 구비한다.
제1주도파로(710), 제1공진도파로(720), 제1광경로변경수단(730), 빔스플리 터(740), 제2공진도파로(750) 및 제2광경로변경수단(760)은 각각 도 6에서 도시하고 설명한 제1주도파로(610), 제1공진도파로(620), 제1광경로변경수단(630), 빔스플리터(640), 제2공진도파로(650) 및 제2광경로변경수단(660)에 대응된다. 다만, 제2주도파로(770)만이 도 6의 제2주도파로(670)와 상이하다. 그러나 제2주도파로(770)도 반사부재가 구비된 일단에 반사부재 대신 제2광발생부(773)가 형성되고 제2광발생부(773)와 제4광결합영역(772) 사이에 제2위상제어부(774)가 구비된다는 점만을 제외하면, 도 6의 제2주도파로(670)에 대응된다.
제2실시예의 파장 가변 레이저 다이오드(700)가 파장을 가변시켜 발진시키는 원리는 제1주도파로(710)와 제2주도파로(770) 모두에 광을 생성하여 방출시키는 광발생부(711, 773)가 형성되어 있다는 점만을 제외하면, 제1실시예의 파장 가변 레이저 다이오드(600)가 파장을 가변시켜 발진시키는 원리와 유사하다. 즉 제2실시예의 파장 가변 레이저 다이오드(700)도 제1주회도파로(723, 724)에 구비된 제1굴절률제어부(725, 726)와 제2주회도파로(753, 754)에 구비된 제2굴절률제어부(755, 756)를 통해 제1공진도파로(720)와 제2공진도파로(750)의 유효 굴절률을 서로 다르게 한다. 그러면, 버니어(Vernier) 효과에 의해서 특정한 파장에서만 두 공진도파로(720, 750)가 동시에 공진하게 되고, 강한 반사를 유발하게 되므로, 광 모드를 선택적으로 발진시킬 수 있어 파장 가변 레이저 다이오드가 가능하게 된다.
이상에서 삼각형상의 두 개의 공진도파로가 이용된 파장 가변 레이저 다이오드에 대해서 도시하고 설명하였으나 이에 한정되지 않고 삼각형상과 사각형상의 공진도파로 또는 두 개의 사각형상의 공진도파로가 이용된 경우도 유사하다. 나아가 다른 형태의 다각형상의 공진도파로가 이용되는 경우도 유사하다.
본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드는 주도파로, 공진도파로 등을 모두 일반적인 광도파로를 이용하여 구성할 수 있어, 과도 방사 손실이 없는 파장 가변 레이저 다이오드를 제작할 수 있다. 그리고 광도파로 형태로 파장 가변 레이저 다이오드를 제작할 수 있어서, 온칩으로 집적화된 초소형으로 제작할 수 있다. 또한, 빔스플리터를 이용하므로 기존의 접촉식 광노광 장비를 이용하여 제작이 가능하므로 공정이 간단하고 생산비용이 절감된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래의 추출 격자 분포 브래그 반사(SG-DBR) 레이저 다이오드에 대한 개략적인 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 SG-DBR 레이저 다이오드의 SG-DBR 영역에 구비되는 회절 격자의 개념도,
도 3은 도 1에 도시된 SG-DBR 레이저 다이오드에서 SG-DBR 영역의 반사 스펙트럼을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 채용되는 빔스플리터의 일 예의 구성을 도시한 도면,
도 5는 도 4에 도시된 빔스플리터에 입사광이 입사되는 경우 입사광의 파장에 따른 반사광과 투과광의 세기를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드에 대한 제1실시예의 구성을 도시한 도면, 그리고,
도 7은 본 발명에 따른 파장 가변 레이저 다이오드에 대한 제2실시예의 구성을 도시한 도면이다.

Claims (12)

  1. 광을 생성하여 방출하는 제1광발생부와 광을 흡수하는 제1광흡수부를 양단에 각각 구비하며, 상기 제1광발생부를 통해 입력된 광의 일부가 분기되는 제1광결합영역이 형성되어 있는 제1주도파로;
    상기 제1주도파로의 제1광결합영역과 광결합되어 상기 제1주도파로로부터 분기된 광을 입력받는 제2광결합영역이 형성되어 있는 제1광결합도파로와 복수의 제1주회도파로를 구비하되, 상기 제1광결합도파로와 상기 복수의 제1주회도파로가 다각형상을 이루도록 배치되어 상기 제1주도파로로부터 분기된 광이 주회하도록 상기 분기된 광을 가이드하는 제1공진도파로;
    상기 제1주도파로로부터 분기된 광이 상기 제1공진도파로 내를 주회하도록 상기 분기된 광의 경로를 변경하는 복수의 제1광경로변경수단;
    상기 제1주회도파로 두 개가 접속되어 이루는 꼭지점 영역 중 어느 하나에 배치되어, 상기 제1주도파로로부터 분기된 광을 반사광과 투과광으로 분기시키는 광분기소자;
    상기 광분기소자에 의해 분기된 투과광을 입력받도록 배치되고, 상기 투과광을 입력받아 가이드하는 복수의 제2주회도파로와 상기 투과광의 일부가 분기되는 제3광결합영역이 형성되어 있는 제2광결합도파로를 구비하되, 상기 복수의 제2주회도파로와 상기 제2광결합도파로가 다각형상을 이루도록 배치되어 상기 투과광이 주회하도록 상기 투과광을 가이드하는 제2공진도파로;
    상기 투과광이 상기 제2공진도파로 내를 주회하도록 상기 투과광의 경로를 변경하는 복수의 제2광경로변경수단; 및
    상기 제2광결합도파로의 제3광결합영역과 광결합되어 상기 제2광결합도파로로부터 분기된 투과광을 입력받는 제4광결합영역이 형성되며, 일단에 광을 흡수하는 제2광흡수부를 구비하는 제2주도파로;를 포함하며,
    상기 제1주회도파로 중 적어도 하나에는 상기 제1공진도파로의 유효 굴절률이 변화되도록 하는 제1굴절률제어부가 형성되어 있고, 상기 제2주회도파로 중 적어도 하나에는 상기 제2공진도파로의 유효 굴절률이 변화되도록 하는 제2굴절률제어부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1주도파로는 상기 제1광발생부와 상기 제1광결합영역 사이에 상기 제1광발생부로부터 입력된 광의 위상을 제어하는 제1위상제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2주도파로는 타단에 광을 생성하여 방출하는 제2광발생부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2주도파로는 상기 제2광발생부와 상기 제4광결합영역 사이에 상기 제2광발생부로부터 입력된 광의 위상을 제어하는 제2위상제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2주도파로는 타단에 상기 제2광결합도파로로부터 분기된 투과광을 반사시키는 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1공진도파로의 유효 굴절률은 상기 제2공진도파로의 유효 굴절률과 서로 다른 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1주도파로의 제1광결합영역과 상기 제1공진도파로의 제2광결합영역은 일체로 형성되고, 상기 제2주도파로의 제3광결합영역과 상기 제2공진도파로의 제4광결합영역은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1광경로변경수단 및 상기 제2광경로변경수단은 전반사미러인 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1주도파로, 상기 제1공진도파로, 상기 제2주도파로 및 상기 제2공진 도파로는 화합물 반도체, 실리카(silica) 및 폴리머 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광분기소자는 상기 제1공진도파로 측에 배치되는 제1전반사미러 및 상기 제2공진도파로 측에 배치되는 제2전반사미러를 구비하고, 상기 제1전반사미러와 상기 제2전반사미러 사이에는 제5광결합영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5광결합영역은 공기, 화합물 반도체, 실리카, 사파이어 및 폴리머 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1광결합영역과 상기 제2광결합영역은 상기 제1주도파로에 입사된 광을 상기 제1공진도파로로 결합시키거나 상기 제1공진도파로를 주회하는 광을 상기 제1주도파로로 결합시키기 위한 광결합소자를 포함하는 것으로서, 상기 광결합소자는 수직 결합기, 방향성 결합기 및 다중모드 결합기 중 어느 하나이고,
    상기 제3광결합영역과 상기 제4광결합영역은 상기 제2주도파로에 입사된 광을 상기 제2공진도파로로 결합시키거나 상기 제2공진도파로를 주회하는 광을 상기 제2주도파로로 결합시키기 위한 광결합소자를 포함하는 것으로서, 상기 결합기는 수직 결합기, 방향성 결합기 및 다중모드 결합기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저 다이오드.
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