KR20050063999A - 광대역 광원과 그를 이용한 광대역 광모듈 - Google Patents

광대역 광원과 그를 이용한 광대역 광모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광대역 광원은 기판과, 상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하기 위한 활성층들을 포함하며, 상기 기판 상에 상기 광대역 광원의 제1 단에서 제2 단으로 연장되게 형성된 복수의 도파로들과, 상기 도파로들의 사이사이에 위치됨으로써 상기 도파로들을 상호 전기적, 광학적으로 절연시키기 위한 복수의 트랜치들과, 상기 도파로들 각각을 구동시키기 위한 복수의 전극 수단들을 포함한다.

Description

광대역 광원과 그를 이용한 광대역 광모듈{BROAD-BAND LIGHT SOURCE AND BROAD-BAND OPTICAL MODULE USING THE SAME}
본 발명은 광을 생성하기 위한 광원에 관한 것으로서, 특히, 넓은 파장 대역의 광을 생성하기 위한 광대역 광원에 관한 것이다.
파장 분할 다중 방식의 수동형 광가입자 망은 통신 서비스를 제공하기 위한 중앙 기지국과, 상기 중앙 기지국으로부터 통신 서비스를 제공받기 위한 복수의 가입자들과, 상기 중앙 기지국과 단일 광섬유로 연결되며 상기 중앙 기지국과 상기 가입자들로부터 수신된 상향 및 하향 광신호들을 다중화 또는 역다중화시켜서 출력하기 위한 지역 기지국 등을 포함한다.
상기 중앙 기지국은 상호 다른 파장을 갖는 복수의 하향 광신호들을 생성해서 해당 가입자에게 제공하고, 상기 가입자들로부터 입력받은 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 광신호들을 검출해낸다.
상기 지역 기지국은 상기 중앙 기지국으로부터 입력받은 하향 광신호를 상호 다른 파장을 갖는 각각의 파장에 따라서 역다중화시키며, 역다중화된 상기 각 하향 광신호를 해당 가입자로 출력한다. 또한, 상기 지역 기지국은 상기 가입자들로부터 입력 받은 상향 광신호들을 다중화시켜서 상기 중앙 기지국으로 출력한다. 상기 지역 기지국은 상기 가입자들에게 인접하게 위치되며, 상기 중앙 기지국과 단일 광섬유로 링크됨으로써 광섬유의 매설 및 통신 선로의 확충이 용이하다.
상기 가입자들 각각은 상기 지역 기지국에서 역다중화된 해당 하향 광신호들 제공받고, 각각의 파장을 갖는 상향 광신호들을 상기 지역 기지국으로 출력한다.
상술한 파장 분할 다중 방식의 수동형 광가입자 망은 상향 광신호들과 하향 광신호들이 중복되지 않도록 상호 다른 파장 대역을 사용하며, 상기 하향 광신호 및 상기 상향 광신호를 생성하기 위한 수단들을 포함해야 한다.
상기 하향 광신호들 및 상기 상향 광신호들을 생성하기 위한 수단 중에는 하나의 광대역 광원과 상기 광대역 광원에 의해서 주입 고정된 페브리-페롯 레이저 다이오드를 사용하는 수단이 있다.
상술한 광대역 광원은 어븀 첨가 광섬유 증폭기 또는 반도체 광증폭기 등에서 출력되는 자발 방출광을 사용하며, 상술한 자발 방출광은 각각의 파장에 따라서 역다중화된 후 상기 페브리-페로 각각을 파장 잠김시키기 위해서 사용된다.
그러나, 종래의 방법은 파장 잠김된 상향 및 하향 광신호들 각각을 유도하기 위해서 복수의 광대역 광원들을 포함함으로써 그 부피 및 시스템 구성의 비용이 커지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 상호 다른 파장 대역의 광을 생성할 수 있는 광대역 광원을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 광대역 광원은,
기판과;
상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하기 위한 활성층들을 포함하며, 상기 기판 상에 상기 광대역 광원의 제1 단에서 제2 단으로 연장되게 형성된 복수의 도파로들과;
상기 도파로들의 사이사이에 위치됨으로써 상기 도파로들을 상호 전기적, 광학적으로 절연시키기 위한 복수의 트랜치들과;
상기 도파로들 각각을 구동시키기 위한 복수의 전극 수단들을 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광대역 광원을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광대역 광원을 나타내는 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광대역 광원은 기판(101)과, 상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하며 상기 각각의 광들을 상기 제1 단(미도시)으로 출력하기 위한 복수의 도파로들(110, 120, 130)과, 상기 도파로들(110, 120, 130)의 사이사이에 위치된 복수의 트랜치들(102, 103)과, 상기 도파로들(110, 120, 130) 각각을 구동시키기 위한 복수의 전극 수단들(141~ 143, 144)과, 무반사 층(160)과, 고반사 층(150)을 포함한다.
상기 기판(101)은 그 상면에 상기 도파로들(110, 120, 130)이 형성되고, 그 하면에는 상기 각 도파로들(110, 120, 130)의 공동 전극(144)이 형성된다.
상기 도파로들(110, 120, 130)은 상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하기 위한 제1 도파로(110)와, 제2 도파로(120)와, 제3 도파로(130) 등을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130)은 상기 광대역 광원의 무반사 층(160)으로 상호 다른 파장 대역의 광들 각각을 출력한다. 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130) 각각은 상호 다른 밴드갭을 갖는 각각의 활성층들(111, 121, 131)과, 상기 활성층들(111, 112, 113) 둘러싸도록 상기 기판(101) 상에 형성된 클래드들(112, 122, 132)을 포함한다.
상기 제1 도파로(110)는 1490 ~ 1530㎚ 파장 대역인 에스-밴드(S-Band)의 광을 상기 광대역 광원의 무반사 층(160)을 통해서 출력하고, 상기 제2 도파로(120)는 1530 ~ 1565㎚ 파장 대역인 씨-밴드(C-Band)의 광을 상기 광대역 광원의 무반사 층(160)을 통해서 출력하고, 상기 제3 도파로(130)는 1570 ~ 1605㎚ 파장 대역인 엘-밴드(L-Band)의 광을 상기 광대역 광원의 무반사 층(160)을 통해서 출력한다.
상기 트랜치들(102, 103)은 상기 제1 도파로(110)와 상기 제2 도파로(120)의 사이에 위치된 제1 트랜치(102)와, 상기 제2 도파로(120)와 상기 제3 도파로(130)의 사이에 위치된 제2 트랜치(103)로 구성됨으로써 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130) 각각을 상호 전기적 또는 광학적으로 절연시킨다.
상기 전극 수단들(141, 142, 143, 144)은 상기 기판(101)의 하면에 형성된 공동 전극(144)과, 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130) 각각의 상면에 상호 절연되게 형성된 제1 내지 제3 상부 전극들(141, 142, 143)을 포함함으로써 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130) 각각을 구동시키기 위한 전류를 독립적으로 인가한다.
상기 제1 상부 전극(141)은 상기 제1 도파로(110)의 클래드(112) 상에 상기 제2 및 제3 상부 전극들(142, 143) 각각과 절연되도록 형성되며, 상기 공동 전극(144)과 함께 상기 제1 도파로(110)에 기설정된 크기의 전류를 인가한다. 상기 제2 상부 전극(142)은 상기 제2 도파로(120)의 클래드(122) 상에 형성되고, 상기 제3 상부 전극(143)은 상기 제3 도파로(130)의 클래드(132) 상에 형성된다.
상기 무반사 층(160)은 상기 광대역 광원의 제1 단에 코팅됨으로써 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130)에서 출력되는 광들의 손실을 최소화시켜서 상기 광대역 광원의 외부로 출력시킨다.
상기 고반사 층(150)은 상기 광대역 광원의 제2 단에 코팅됨으로써 상기 제1 내지 제3 도파로들(110, 120, 130)에서 생성된 상호 다른 파장 대역의 상기 광들 각각을 상기 무반사 층(160)으로 반사시킨다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광대역 광원을 포함하는 광모듈의 구성을 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 광대역 광원, 광섬유, 광섬유와 광대역 광원 사이에 위치된 렌즈들의 광축 정렬 상태를 나타내는 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광대역 광모듈은 상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하기 위한 광대역 광원(210)과, 광섬유(240)와, 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array, 220)와, 수렴 렌즈(230)와, 아이솔레이터(Isolator, 260)를 포함한다.
상기 광대역 광원(210)은 상호 다른 파장 대역의 광들을 출력하기 위해서 기판(미도시) 상에 성장된 제1 내지 제3 도파로들(215, 216, 217)과, 상기 광대역 광원(210)의 일단에 코팅된 무반사 층(212)과, 상기 광대역 광원(210)의 타단에 코팅된 고반사 층(211)과, 상기 제1 내지 제3 도파로들(215, 216, 217)의 사이사이에 위치된 제1 및 제2 트랜치(213, 214) 등을 포함한다.
상기 제1 내지 제3 도파로들(215, 216, 217) 각각은 상호 다른 밴드갭을 갖는 활성층들(미도시)과, 상기 활성층들 각각의 둘레를 둘러싸도록 상기 기판 상에 형성된 클래드(미도시) 등을 포함한다. 또한, 상기 제1 내지 제3 도파로들(215, 216, 217)은 그 상면에 형성된 제1 내지 제3 상부 전극(215a, 216a, 217a)과, 상기 기판(미도시)의 하면에 성장된 공동 전극(미도시)에 의해서 각각 독립적인 구동 전류가 인가된다.
즉, 상기 광대역 광원(210)은 상기 제1 내지 제3 도파로들(215, 216, 217)과, 상부 전극들(215a, 216a, 217a) 및 공동 전극(미도시) 등으로 구성된 전극 수단들과, 그 양끝단에 형성된 무반사 층(212)과, 고반사 층(211)을 포함하는 일종의 반사형 반도체 광증폭기로서, 상호 다른 밴드갭을 갖는 활성층들 각각에 상호 독립되게 구동 전류를 인가함으로써 상호 다른 파장 대역의 광들을 출력하게 된다.
상기 광대역 광원(210)에서 출력되는 상기 광들 각각은 일종의 자발 방출광으로서, 상기 활성층들 각각의 밴드갭 또는 상기 도파로들 각각에 인가되는 구동 전류의 세기에 따라서 그 파장 대역을 제어할 수 있다. 상기 광대역 광원(210)에서 출력되는 상호 다른 파장 대역을 갖는 광들은 상기 무반사 층(212)을 통해서 상기 마이크로 렌즈 어레이(220)로 출력된다.
상기 마이크로 렌즈 어레이(220)는 상기 광대역 광원(210)의 무반사 층(212)에 대향되게 위치되며, 상기 광대역 광원(210)에서 출력되는 상기 각 광들을 시준화시켜서 상기 수렴 렌즈(230)로 출력한다.
상기 수렴 렌즈(230)는 상기 마이크로 렌즈 어레이(220)와 상기 광섬유(240)의 사이에 위치됨으로써 상기 마이크로 렌즈 어레이(220)에서 시준화된 상기 광들을 상기 광섬유(240)로 수렴시킨다.
상기 광섬유(240)는 상기 수렴 렌즈(230)로부터 입력받은 상기 광들을 상기 광대역 광모듈의 외부로 출력시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 광대역 광원에서 출력되는 광들의 파장 대역을 나타내기 위한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 광대역 광원은 C 밴드 대역, L 밴드 대역, S 밴드 대역 등과 같이 광통신에 사용 가능한 넓은 파장 대역의 광을 출력할 수 있다.
본 발명은 상호 다른 밴드갭으로 구성된 각각의 도파로들을 하나의 기판 상에 집적시키고, 상기 각 도파로들 각각이 상호 다른 파장 대역의 광들을 출력함으로써 보다 하나의 광대역 광원으로도 넓은 범위의 광을 출력할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광대역 광원을 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 광대역 광원을 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광대역 광원을 포함하는 광모듈의 구성을 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 광대역 광원, 광섬유, 광섬유와 광대역 광원 사이에 위치된 렌즈들의 광축 정렬 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 광원에서 출력되는 광들의 파장 대역을 나타내기 위한 스펙트럼.

Claims (9)

  1. 광대역 광원에 있어서,
    기판과;
    상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하기 위한 활성층들을 포함하며, 상기 기판 상에 상기 광대역 광원의 제1 단에서 제2 단으로 연장되게 형성된 복수의 도파로들과;
    상기 도파로들의 사이사이에 위치됨으로써 상기 도파로들을 상호 전기적, 광학적으로 절연시키기 위한 복수의 트랜치들과;
    상기 도파로들 각각을 구동시키기 위한 복수의 전극 수단들을 포함함을 특징으로 광대역 광원.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광대역 광원은,
    상기 각 도파로에서 출력되는 광들의 손실을 최소화시켜서 출력하기 위해서 상기 제1 단에 코팅된 무반사 층과;
    상기 각 도파로들에서 생성된 광들을 상기 제1 단으로 반사시키기 위해서 상기 제2 단에 코팅된 고반사 층을 더 포함함을 특징으로 하는 광대역 광원.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전극 수단들은,
    상기 기판의 하면에 형성된 공동 전극과;
    상기 각 도파로들 상에 상호 절연되게 형성됨으로써 상기 도파로들 각각을 독립적으로 구동시키기 위한 전류를 인가하는 복수의 상부 전극들을 더 포함함을 특징으로 하는 광대역 광원.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 도파로들 각각은,
    상기 기판 상에 해당 활성층의 주변을 둘러싸게 성장된 클래드를 더 포함함을 특징으로 하는 광대역 광원.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 도파로들 각각은,
    에스-밴드 대역의 광을 생성하기 위한 제1 도파로와;
    씨-밴드 대역의 광을 생성하기 위한 제2 도파로와;
    엘-밴드 대역의 광을 생성하기 위한 제3 도파로를 포함함을 특징으로 하는 광대역 광원.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광대역 광원은 상기 각 도파로들에서 생성된 상호 다른 파장 대역을 갖는 복수의 광들을 상기 제1 단으로 출력함을 특징으로 하는 광대역 광원.
  7. 광대역 광모듈에 있어서,
    상호 다른 파장 대역의 광들을 생성하며, 상기 광들을 제1 단으로 출력하기 위한 광대역 광원과;
    상기 광대역 광원의 제1 단에서 출력되는 상기 광들을 상기 광대역 광모듈의 외부로 출력시키기 위한 광섬유와;
    상기 광대역 광원의 제1 단에 대향되게 위치되며, 상기 광대역 광원에서 출력되는 상기 각 광들을 시준화시키기 위한 마이크로 렌즈 어레이와;
    상기 마이크로 렌즈 어레이에서 시준화된 상기 광들을 상기 광섬유로 수렴시키기 위한 수렴 렌즈를 포함함을 특징으로 하는 광대역 광모듈.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 광대역 광원은,
    상기 제1 단에서 출력되는 상기 광들의 세기 손실을 최소화시키기 위해서 상기 제1 단에 코팅된 무반사 층과;
    상기 광대역 광원의 제2 단에 코팅된 고반사 층을 더 포함함을 특징으로 하는 광대역 광모듈.
  9. 제7 항에 있어서, 광대역 광모듈은,
    상기 광대역 광원, 상기 마이크로 렌즈 어레이, 상기 수렴 렌즈 등을 그 상면에 지지하기 위한 서브 마운트와;
    그 기저면 상에 상기 서브 마운트가 안착됨으로써 상기 광대역 광원과 상기 마이크로 렌즈 어레이, 상기 수렴 렌즈 등을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 하우징을 더 포함함을 특징으로 하는 광대역 광모듈.
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