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KR100701006B1 - 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변외부 공진 레이저 다이오드 - Google Patents

포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변외부 공진 레이저 다이오드 Download PDF

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KR100701006B1 KR1020050046155A KR20050046155A KR100701006B1 KR 100701006 B1 KR100701006 B1 KR 100701006B1 KR 1020050046155 A KR1020050046155 A KR 1020050046155A KR 20050046155 A KR20050046155 A KR 20050046155A KR 100701006 B1 KR100701006 B1 KR 100701006B1
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 반도체 기반의 포물선 도파로 형태의 평행광 렌즈와 이를 포함한 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원에 관한 것으로, 광신호의 이득이 발생하는 이득매질, 반도체기반의 포물선 도파로 형태의 평행광 렌즈, slab 도파로, 그리고 전기적 또는 열적으로 굴절률의 제어가 가능하여 회절격자로 입사되는 빔의 방향을 변화시키는 광 편향기와 회절격자로 구성된 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원에 관한 것으로, 이들을 화합물 반도체 단일 물질계 또는 실리카(SiO2), 폴리머, 리튬나이오베이트(LiNbO3)로 단일 집적이 가능하다. 부가적으로, 하이브리드 형태로 화합물 반도체 또는 희토류(Rare-earth)가 도핑된 실리카(SiO2), 희토류(Rare-earth)가 도핑된 폴리머, 희토류(Rare-earth)가 도핑된 리튬나이오베이트(LiNbO3) 이득매질과 포물선 도파로 형태의 평행광 렌즈와 실리카(SiO2), 폴리머, 리튬나이오베이트(LiNbO3)를 이용한 광 편향기와 회절격자 구조로 구현한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원을 구현하는 구도 및 제작 방법에 관한 것이다.
포물선 도파로형 평행광 렌즈,파장 가변 광원, 외부 공진기, Littman-Metcalf, Littrow, 슬래브 도파로, 광 편향기

Description

포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드{Parabolic waveguide-type collimated lens and tunable external cavity laser diode including the same}
도 1은 종래 기술에 따른 Littman-Metcalf 방식의 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도.
도 2는 종래 기술에 따른 Littrow 방식의 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도.
도 3는 종래 기술에 따른 SGDBR(sampled grating distributed Bragg reflector) 방식의 파장 가변 반도체 레이저 구조도.
도 4는 종래 기술에 따른 반도체 기반의 포물선형 반사거울의 평면도.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 A-A', B-B' 및 C-C' 절단선을 반도체 기반의 포물선형 반사거울의 단면도.
도 6은 종래 기술에 따른 반도체 기반의 포물선형 반사거울의 평행광 형성 개념도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 기반의 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 평면도.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 D-D' 및 E-E' 절단선을 따른 반도체 기반의 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 테이퍼된 입사 수동 도파로를 가지는 평행광 렌즈의 구조도.
도 10은 본 발명에 따른 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 광학사진.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 근거리 상을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 평면도.
도 13a 및 도 13b는 도 12의 A-A' 및 B-B' 절단선을 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 단면도.
도 13c 내지 도 13e는 도 12의 C-C', D-D' 및 E-E' 절단선을 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 단면도.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 도파로층 형성을 위한 butt-joint 기법을 도시한 단면도.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 광 편향기에서 발생가능한 누설전류를 도시한 단면도.
도 16은 이온 주입(implant) 공정에 의해 도 15의 누설전류를 차단하는 구조를 도시한 단면도.
도 17a 내지 도 17c는 무도핑 InP층 또는 반절연 InP층을 성장시켜 도 15의 누설 전류를 차단하는 구조를 도시한 단면도.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저에서 광편향기의 주입전류에 따른 파장 가변 특성.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저에서 위상제어부분의 주입전류에 따른 연속 파장 가변 특성.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 Littman-Metcalf 방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 Littrow 방식의 하이브리드 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 Littman-Metcalf 방식의 하이브리드 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 이득매질(능동 도파로) 102 : 평행광 렌즈
103 : 회절격자 104a,104b : 반사거울
401 : 입력 수동 도파로 402 : 평행광 렌즈
403: 평행광 414: 테이퍼링된 입력 수동도파로
505a, 505b: 광 편향기 506: 회절격자
510: 위상제어부분 531: RIE 식각된 반사거울
541a,541b: 무반사 박막 551: 벽개면(cleaved-facet)
본 발명은 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드에 관한 것으로, 특히 모드 호핑(mode hopping) 없이 연속적인 파장가변특성을 실현할 수 있는 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드에 관한 것이다.
일반적으로, 일정 범위의 이득 대역폭을 갖는 이득매질로부터 회절격자를 이용하여 특정 파장을 선택하는 외부 공진기로서, Littman-Metcalf 방식의 외부 공진기와 Littrow 방식의 외부 공진기가 특정 파장을 선택하는 방법으로 많이 활용되고 있다.
종래의 파장 가변 레이저 다이오드 기술은 MEMS(micro-electro-mechanical systems) 기술을 이용하여 회절격자 또는 반사거울을 기계적으로 움직여서 파장을 가변시키는 외부 공진 레이저 다이오드이다.
그러나, 이 기술은 다양한 광학 부품과 MEMS 기술의 구동 부분들로 구성되므로 패키징이 용이하지 않고, 외부진동에 취약한 단점이 있다. 또한, 반도체 레이저 단면에 고가의 양질의 무반사 박막을 요구한다는 단점도 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 Littman-Metcalf 방식의 외부 공진기를 설명하기 위한 구조도이다.
도 1을 참조하면, Littman-Metcalf 방식의 외부 공진기는 넓은 파장 대역을 갖는 이득매질(101)과, 이로부터 발생된 빔을 평행하게 만드는 평행광 렌즈(102)와, 평행빔을 회절시키기 위한 회절격자(103)와, 회절된 빔을 반사시키기 위한 반사거울(104)을 포함하여 이루어진다.
이득매질(101)로부터 빔이 발생되면, 평행광 렌즈(102)에 의해 빔이 평행하게 모아지고, 평행빔은 회절격자(103)에 의해 반사거울(104) 쪽으로 회절 된다. 이때 발진하는 파장은 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112005028898431-pat00001
(여기서, m:회절차수, n:매질의 굴절률, d:회절격자주기, α:입사각, β:회절각)
일반적으로, 회절차수와 회절격자 주기는 회절격자 제작시에 결정되므로, 특정 파장에서 발진하기 위해서는 회절격자로 주입되는 입사각을 변화시키거나, 반사거울의 각도를 변화시켜야 한다.
이득매질(101)의 출사 단면(107) 은 벽개면(cleaved-facet) 또는 반사 박막으로 구성되어 있으나, 이득매질(101)의 내측에 있는 단면에는 Fabry-Perot 공진 구조에 의한 다파장 발진을 막기 위해서, 고품질의 무반사 박막(106) 증착이 필수적으로 요구된다.
도 1에서는 반사거울(104)은 기계 장치에 의해 회절격자(103)로 향하는 각도가 조절되며, 이로써, 반사거울(104)은 반사거울(104)로 입사되는 파장 중 수직으로 입사되는 특정 파장만을 회절격자(103)로 반사시킨다. 회절격자(103)로 반사되어 돌아온 빔은 회절격자(103)에 의해 다시 회절 되어 평행광 렌즈(102)를 통해 레이저 다이오드(101)로 되돌아간다.
반사거울이 104a의 위치에서 회전하여 104b의 위치로 변화하게 되면, 반사거울(104)에 수직으로 입사한 빔의 종류가 달라지게 된다. 즉, 일정 파장의 제1 빔(105a)이 104a 위치의 반사거울에 수직으로 입사되어 회절격자(103)로 반사되었지만, 거울의 회전으로 인하여 반사거울의 위치가 104b로 변경되면 다른 파장의 제2 빔(105b)이 반사거울에 수직으로 입사되어 회절격자(103)로 반사하게 된다. 결국, 반사거울(104)이 배치되는 각도에 따라서, 이득 매질(101)로 되돌아가는 빔의 파장이 달라지며, 반사거울의 각도에 따라 파장 가변이 이루어지게 된다. 이상과 같이, Littman-Metcalf 방식의 외부 공진기는 반사거울의 각도를 조절하여 파장을 가변시킴을 알 수 있다.
한편, Littrow 방식의 외부 공진기는 회절격자의 각도를 조절하여 파장을 가변시킨다. 도 2는 종래 기술에 따른 Littrow 방식의 외부 공진기를 설명하기 위한 구조도이다. 도 2를 참조하면, Littrow 방식의 외부 공진기는 Littman-Metcalf 외부 공진기의 구성과 유사하다. 단지, Littrow 방식의 외부 공진기는 반사거울의 각도를 조절하는 것이 아니라, 회절격자(103)의 각도를 조절하여 파장을 가변시킨다. 이때 발진 파장은 수학식 2에 나타내었다.
Figure 112005028898431-pat00002
(여기서, m:회절차수, n:매질의 굴절률, d: 회절격자주기, α:입사각[=β:회절각])
도 1의 설명에서 언급하였듯이, 이득매질(101)의 출사 단면(107) 은 벽개면 또는 반사 박막으로 구성되어 있으나, 이득매질(101)의 내측에 있는 단면에는 Fabry-Perot 공진 구조에 의한 다파장 발진을 막기 위해서, 고품질의 무반사 박막(106) 증착이 필수적으로 요구된다.
마찬가지로, 전술한 Littman-Metcalf 외부 공진기에서와 같이, 회절차수와 회절격자 주기는 회절격자 제작시에 결정되므로, 특정 파장에서 발진하기 위해서는 회절격자로 주입되는 입사각을 각도를 변화시켜야 한다.
이득매질(101)로부터 빔이 발생되면, 평행광 렌즈(102)에 의해 빔이 평행하게 모아지고, 평행하게 모아진 빔 중에서 회절격자(103)의 각도에 따라 특정 파장을 갖는 빔이 회절 되어 평행광 렌즈(102)로 통하여 이득매질(101)로 되돌아가게 된다.
결국, 회절격자(103)가 배치되는 각도에 따라서, 이득매질(101)로 되돌아가는 빔의 파장이 달라져서 공진 파장의 가변이 이루어지게 된다.
상기와 같이, 종래의 Littman-Metcalf 또는 Littrow 방식의 외부 공진기 가 변 레이저는 반사거울 또는 회절격자를 기계적으로 회전시켜 각도를 조절하여 특정 파장의 빔을 선택한다. 따라서, 반사거울 또는 회절격자를 기계적으로 정밀하게 회전시켜야 하므로, 레이저의 안정도가 떨어지고, 외부진동에 취약하며, 크기가 크고, 패키징시 다수의 광학부품이 사용되며, 광학적 정렬이 용이하지 않으므로 제작 단가가 높아지는 문제점이 있었다.
또 다른 종래의 파장 가변 광원으로 SGDBR(sampled-grating distributed Bragg reflector) 및 SSDBR(superstructure distributed Bragg reflector)등이 있다. 도 3은 종래 기술에 따른 SGDBR(sampled grating distributed Bragg reflector) 방식의 파장 가변 반도체 레이저의 단면을 도시하고 있다.
SGDBR 파장 가변 반도체 레이저는 4개의 입력 주입전류 제어부분, 즉 이득부분(gain section), 두개의 SGDBR(sampled grating distributed Bragg reflector) 부분 및 위상제어부분(Phase shift section)으로 이루어져있어, 특정 단일파장의 동작조건을 찾기가 어려운 단점이 있었다.
한편, 도 3에서 도면부호 201은 이득매질(능동 도파로), 202는 수동 도파로, 203은 SGDBR, 204는 무반사 박막, 205는 하부 오믹전극, 206은 오믹층, 207은 상부 오믹전극을 각각 나타내고 있다.
도 4는 종래의 반도체 기반의 포물선형 반사거울의 평면도이다. 도 4를 참조하면, 광섬유에서 입사되는 빔은 입력 수동 도파로(302)로 전달되어, 슬래브(slab) 도파로(301)로 방사각 θ만큼의 크기를 가지고 퍼지게 된다. 퍼진 빔은 RIE(reactive ion-etching)로 식각된 포물선형 전반사 반사거울(RIE-etched parabolic TIR(total internal reflection)-mirror; 304)에 의해 x방향으로 평행한 방향으로 반사하게 되어 평행광(307)이 된다. 이때, 수동 도파로(302)의 굴절률과 공기의 굴절률 차이에 의해 포물선형 거울은 스넬(Snell) 법칙에 의해 반사되며, 바람직하게는 포물선형 반사거울에 입사각r(306)가 임계각도 이상이면, 포물선형 반사거울에서 전반사 하게 되어 반사거울에서 발생하는 손실이 최소화 되게 된다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 A-A', B-B' 및 C-C' 절단선에 따라 도시한 반도체 기반의 포물선형 반사거울의 단면도이다. 기판은 Si, InP계, GaAs 계인 반도체이며, 기판위에 하부 클래층(311), 수동 도파로 코어층(312), 상부 클래드층(313) 으로 구성되어 있다. 그리고, 입력 수동 도파로와 포물선형 전반사거울은 RIE을 이용하여 식각하여 공기층(314)을 형성한다.
도 6는 도 4에 도시된 종래의 반도체 기반의 포물선형 반사거울의 평행광 생성 원리를 설명한 도면이다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 초점 F(a, 0)인 포물선에서 입사하는 빔은 어떤 입사각도에서도 x 축과 평행한 빔으로 반사되게 된다. 한편, 포물선은 정의에 따라 준선 x=-a와 초점 F(a, 0)과 이르는 거리가 같은 점들의 집합이다. 따라서, 임의의 직선인 x=s와 초점 F(a,0)의 거리는 포물선의 입사각도에 관계없이 항상 같으므로, 반사된 빔(307)은 평행광임이 명확하다.
하지만, 이러한 포물선형 반사거울에 있어서, 입사빔과 출사되는 평행광의 방향이 90°차이가 있으므로 해서, 제작시 웨이퍼 상에서 조밀도가 낮은 단점이 있으며, 제작후 출사되는 평행광의 위치를 정확히 인지하는데 용이하지 않으므로, 광섬유 또는 마이크로 렌즈와 광학적 배열을 할 경우에 있어서 용이하지 않은 단점이 있다. 또한, 출사되는 평행광의 크기는 입력 수동 도파로에서 슬래브 도파로로 진행하는 방사각과 초점 크기로만 제어되므로, 출사되는 평행광의 크기를 임의적으로 조정하는데 제약이 따른다. 부가적으로, 슬래브 도파로로 진행하는 방사각은 입력 수동 도파로의 선폭과 수동 도파로의 코어층의 두께 및 굴절률에 의존하므로, 동일한 초점크기를 가지는 평행광 렌즈에서도 입력 수동 도파로의 선폭, 수동 도파로의 코어층의 두께 및 굴절률의 변화에 따라 출사 평행광의 크기가 변하는 단점이 있다. 일반적으로, 슬래브 도파로의 코어층의 두께, 굴절률 및 입사 수동 도파로의 선폭은 물질 성장, 포토리소그라피 공정, RIE 식각 공정, 습식 식각 등의 공정에서 단기간 및 장기간에 따라 약간의 변화가 있으며, 웨이퍼상에서도 어느 정도의 불균일성을 가지고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 이득매질과 포물선 도파로형 평행광 렌즈를 단일집적하여 연속적으로 빠른 속도의 파장 가변이 가능한 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전기 또는 열적 변화에 따른 굴절률 변화를 통해 빔의 방향을 가변시킴으로써 외부진동에도 안정적으로 동작되는 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제작비를 절감하면서도 우수한 파장 선택 특성을 가지는 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드는 외부로부터 빛을 입사받는 입력 도파로와, 상기 입력 도파로부터 전달받은 입사광을 평행광으로 보정하기 위한 포물선 도파로를 포함하고, 상기 입력 도파로의 끝단과 상기 포물선 도파로의 입사단은 상기 포물선 도파로의 초점에 위치하고, 상기 포물선 도파로의 입사단의 폭은 상기 포물선 도파로의 초점에서의 폭에 비해 4배의 폭을 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드는, 기존의 Littman-Metcalf 방식의 외부 공진기 및 Littrow 방식의 외부 공진기 구조와는 달리 전기적 신호에 따라 광학적으로 동작하는 광 편향기가 제공되어 공진기 구성요소의 기계적인 움직임 없이 전기 신호에 의해 발진 파장을 변화시키게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드는 종래의 벌크(bulk)형태의 평행광 렌즈 대신 포물선 도파로형 평행광 렌즈를 이득매질과 단일 집적하고 전기 신호 또는 열적 변화 따라 빔의 방향을 가변시키는 광 편향기와 회절격자를 구비한다.
본 발명 일실시예에 따른 반도체기반의 평행광 렌즈는, 외부로부터 빛을 입사받는 입력 도파로; 및 상기 입력 도파로부터 전달받은 입사광을 평행광으로 보 정하기 위한 포물선 도파로를 포함하며, 상기 포물선 도파로는 상기 입력 도파로를 통해 입사되는 빛의 진행방향선을 중심으로 대칭적인 포물선 형상에서, 상기 포물선의 초점을 지나는 대칭축과 수직인 직선으로 극점부분을 제거한 형상을 가지게 된다. 바람직하게는 입력 도파로의 폭을 테이퍼링 시킴으로써 입사 도파로에서 포물선형 도파로로 전파할 때 방사각을 크게 또는 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 신호에 의해 동작되는 가변 광 편향기의 일실시예는 InP 또는 GaAs 계 등의 슬래브 도파로를 이루고, 평면적으로는 삼각형 형태로 부분적인 p/n 접합을 이루고 있어, 전류 주입 또는 전압 인가에 따른 슬래브 도파층의 반송자 밀도 변화 또는 전광효과에 의한 굴절률 변화에 의하여 이 삼각형 형태의 가변 광 편향기의 슬래브 도파로를 통과하는 빔의 방향을 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또는, 가변 광 편향기는 InP, GaAs 계, 실리카계 또는 폴리머계 등의 슬래브 도파로 이며, 어느 정도의 저항을 가지는 금속을 상부에 평면적으로 삼각형 형태로 증착하여, 전기 신호에 따라 온도가 변화에 의해 굴절률 변화를 이용하여 슬래브 도파로를 통과하는 빔의 방향을 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가변 광 편향기는 파장의 가변 범위를 확대하기 위해서는, 삼각형과 180도 방향의 회전된 삼각형 형태의 광 편향기를 구비하여 특정 파장을 중심으로 단파장 및 장파장의 파장으로 가변이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거 나 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(실시예 1)
본 실시예는 본 발명의 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드에 사용될 수 있는, 진보된 구조의 포물선 도파로형 평행광 렌즈에 관한 것이다.
도 7은 본 실시예에 따른 반도체 기반의 포물선 도파로형 평행광 렌즈를 도시한 평면도이다. 도 7을 참조하면, 입력 수동 도파로(401)와 포물선 도파로형 평행광 렌즈(402)로 구성되어 있다. 입력 도파로의 끝단 및 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 입사단은 초점 F(a,0)에 위치하고, 평행광 렌즈는 입력 도파로를 중심으로 서로 대칭적인 한쌍의 포물선 도파로(y2=4ax)로 구성되어 있다. 이때, 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 초기 폭(405)은 4a의 폭을 사용하며, 출력단의 폭(406)이 평행광(403)의 크기를 결정한다. 즉, y2=4ax의 포물선 형상을 가지는 포물선 도파로의 초점 F(a,0)의 위치에서 상기 포물선 도파로와 입력도파로가 접하게 되며, 상기 포 물선 도파로는 폭이 4a가 되는 지점에서 절단되는 형태로 형성된다.
도 8a는 도 7의 D-D' 및 E-E' 절단선을 따른 반도체 기반의 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 단면도이다. 도면을 참조하면, Si, 리듐나이오베이트(LiNbO3), InP계와 같은 화합물 반도체 기판위에 하부 클래드층(411), 수동 도파로 코어층(412) 그리고 상부 클래드층(413)으로 구성되어 있으며, 일반적인 포토리소그래피와 RIE 식각을 이용하여 입력 수동 도파로(401) 및 포물선 도파로형 평행광 렌즈(402)의 제작이 가능하다.
도 4의 종래기술과 본 발명의 도 7을 비교하면, 본 발명은 입력도파로와 출력도파로가 일직선으로 배치되어 있어, 웨이퍼상에서 제작시 조밀도를 크게 높일 수 있고, 출력되는 평행광의 크기는 포물선의 초점과 포물선 길이로 조절이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 앞서 설명한 도 4의 종래기술과 비교하면, 출사되는 평행광의 위치와 크기를 정확히 알 수 있으며, 출사되는 평행광의 크기는 입사 수동 도파로의 선폭과 슬래브 수동 도파로층의 코어층의 두께와 조성에 무관함으로 균일성 및 재현성 면에서 종래기술에 비해 우수한 것으로 판단된다.
그러나, 도 7에서, 입력 수동 도파로에서 방사하는 빔중에서 포물선 도파로형 평행광 렌즈에 반사되지 않는 빛(404a 및 404b)은 평행광이 되지 못하는 단점이 있다. 따라서, 평행광이 되지 못하는 부분이 많으면 평행광 렌즈로 볼 때, 손실이 커지는 단점이 있다.
(실시예 2)
도 9는 도 7의 외부 공진 레이저 다이오드의 단점을 개선하기 위한 본 실시예의 평행광 렌즈를 도시한 것으로서, 입력 수동 도파로에 선폭이 줄어드는 테이퍼링된 수동 도파로(414)를 추가하는 개념도이다. 입력 수동 도파로의 폭이 줄어들면, 포물선 도파로형 평행광 렌즈(403)로 전파될 때의 방사각이 커지게 되므로, 상대적으로 포물선 도파로형 평행광 렌즈(403)에 반사되지 않는 빛의 비율이 상대적으로 감소되어 손실이 줄일 수 있다.
도 10a는 본 발명에 따른 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 광학사진을, 도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 근거리(near-field) 상을 각각 보여주고 있다.
제작된 포물선 도파로형 평행광 렌즈는 다음과 같은 방법으로 구성되어 있다. 즉, n형 InP 기판에 n형 InP 상부 클래드층, 불순물이 도핑되지 않은(undoped) InGaAsP(밴드갭=1.24㎛, 두께=0.35㎛) 수동 도파로 코어층, 무도핑된 InP 상부 클래드층을 형성한 후 일반적인 포토리소그라피(photo-lithography) 공정과 RIE 식각 공정을 이용하여 도 10과 같은 입력 수동 도파로, 테이퍼링된 입력도파로, 포물선 도파로형 평행광 렌즈와 슬래브 도파로를 제작하였다. 제작된 포물선 도파로형 평행광 렌즈에 광섬유를 이용하여 빛을 주입하고, 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 출력단에 IR(infra-red) 카메라를 이용하여 근거리 상(near-field image)을 측정하였다.
도 11a 내지 도 11c에서 슬래브의 길이에 변화에 따라, 공간적인 다중모드 (multi-mode)가 발생하지 않는 것을 볼 수 있으며, 서로 다른 길이를 가지는 슬래브 도파로를 전파하더라도 출력되는 빔 크기가 크게 변하지 않는 것을 볼 때, 상당히 평행광으로 출력되는 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예는 전기 또는 열적 변화에 따른 굴절률 변화를 통해 빔의 방향을 가변시킬 수 있는 광 편향기를 구비한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드에 관한 것이다. 상기 광 편향기로 입사되는 평행광을 생성하기 위해, 상기 제1 실시예의 평행광 렌즈 또는 제2 실시예의 평행광 렌즈를 사용하는 것이 바람직하나, 종래 기술에 따른 벌크형 평행광 렌즈(또는 도파로와 다른 굴절률을 가지는 소정의 매질로 채워진 평면형 볼록 렌즈)를 사용할 수도 있다. 이 중 하기 설명에서는 가장 동작 품질이 우수한 제2 실시예의 평행광 렌즈를 포함하는 가변 외부 공진 레이저 다이오드로 구체화하여 기술하겠다.
도 12는 본 실시예에 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 구조도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드의 기본 구성은 넓은 파장 대역을 갖는 이득 매질인 능동 도파로(501)와 butt-joint로 결합된 수동 도파로로 구성하고, 수동 도파로에 위상제어부분(510), 선폭이 테이퍼링된 수동 도파로(502), 포물선 도파로형 평행광 렌즈(503), 슬래브 도파로(504), 삼각형 형태의 광 편향기(optical deflector)(505a 및 505b) 그리고 회절격자(diffraction grating)(506)로 구성되어 있다.
넓은 파장 대역을 갖는 이득매질에서 발생한 빔은 포물선 도파로형 평행광 렌즈(503)에서 충분한 빔 크기를 가지는 평행광으로 출력되고, 회절격자에 의해 회절된 특정 단일 파장만 능동 도파로(501)로 궤환(feedback)되므로, 능동 도파로(501)의 출사 단면(front-facet)으로 특정 파장이 출력된다. 이때, 슬래브 지역에 있는 광 편향기(505a 및 505b)에서 전기 신호를 주입하면, 전기적 또는 열적 변화에 의해 굴절률이 변화함에 따라 Snell 법칙에 의해 빔이 방향이 바뀐다. 따라서, 회절격자로 입사되는 입사각이 변화함에 따라 출력되는 단일파장의 파장이 상기 수학식 2에서 볼 수 있듯이 변화하게 된다.
상기 슬래브 도파로(504)내의 광 편향기(505a 및 505b)는 슬래브 도파로내의 일정영역에 p/n 접합 부위를 형성함으로써 구현되게 된다. 즉, InP 또는 GaAs 등과 같이 슬래브 도파로를 형성할 수 있는 화합물 반도체를 사용하여 형성된 슬래브 도파로에 평면적으로 일정의 삼각 모양의 부분에만 p/n 접합을 갖도록 하여, p/n 접합 부위로 인가되는 전압이나 주입되는 전류에 따라 슬래브 도파층의 반송자 밀도 변화 또는 전광효과로 인하여 굴절률이 변하게 된다. 이로써, 슬래브 도파로에서 진행하는 빔이 p/n 접합의 삼각형 부위를 통과하게 될 때, p/n 접합 부위에 인가되는 전압 또는 전류를 이용하여 빔의 굴절각을 조절할 수 있다. 이때, p/n 접합 부위에 인가되는 전압 또는 전류에 따라 슬래브 도파층의 반송자 밀도 변화 또는 QCSE(Quantum Confined Stark Effect)와 같은 전광 효과에 의해 굴절률이 변화하게 된다. 따라서, 특정 파장의 빔이 슬래브 도파로(504) 단면을 향해 수직 방향으로 굴절될 수 있다. InP와 InGaAsP로 형성된 슬래브 도파로의 경우, 반송자의 농도 를 5x1018cm-3 정도 변화시키면 굴절률을 최대 0.05 정도까지 변화시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이로써 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 구성을 위하여 필요한 모든 부품을 단일 기판에 집적화 할 수 있다. 또한, 상기 광 편향기는 순방향 및 역방향의 쌍으로 구성될 수도 있을 것이다.
이때, 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드에서 출력되는 단일 파장의 출력 선폭(linewidth)과 측모드 억제율(side mode suppression ratio: SMSR)은 빔이 회절격자에 조명된 면적, 즉 조명된 회절격자의 개수가 많을수록 좁은 선폭과 큰 SMSR을 가지므로, 포물선 도파로형 평행광 렌즈의 출력 빔 사이즈가 어느 정도 이상은 커야 좋은 특성을 가지게 된다.
본 발명에서 바람직하게는, 회절격자의 크기를 포물선 도파로형 평행광 렌즈(503)의 출사면의 크기와 같게 하여, 포물선 도파로형 평행광 렌즈(503)에 반사되지 않아 평행광이 되지 않는 빛(509)는 회절격자가 아닌 벽면에 반사되므로 다시 포물선 도파로형 평행광 렌즈로 되돌아 오지 않게 한다.
이하, 각 구성부분의 반도체 공정에 따른 구체적인 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 13a 및 도 13b는 도 12의 A-A' 및 B-B' 절단선을 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 단면도이고, 도 13c 내지 도 13e는 도 12의 C-C', D-D' 및 E-E' 절단선을 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 단면도이다.
본 실시예에 따른 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 제작방법은 다음과 같다. 먼저 n형 InP 기판에 상부에는 n형 또는 무도핑 InP 하부 클래드층(511), 무도핑 InGaAsP 우물/InGaAsP 장벽의 다중 양자 우물 구조(밴드갭=1.55㎛)로 구성된 능동 도파로의 코어층(512), p형 InP 클레드층(513)을 차례로 적층한 후, 일반적인 포토리소그라피와 RIE 식각을 이용하여 능동 도파로 영역을 제외한 수동 도파로 영역에서 능동 도파로의 코어층까지 식각한 후, 수동 도파로의 무도핑 InGaAsP(밴드갭=1.24㎛)층(521)을 butt-joint로 성장한다. 이어서, 전체적으로 p형 InP 클래드층(513 및 522)과 p형 InGaAs 오믹 접촉층(514)을 성장한다.
도 14a 내지 14c는 butt-joint 기법에 의해 능동 도파로층(512)과 수동 도파로층(521)을 연결시키는 공정을 도시하고 있다. 도 14a는 패터닝을 공정을 도시하고 있으며, 도 14b는 RIE 식각 공정을 도시하고 있으며, 도 14c는 능동 도파로층(521)을 재성장시키는 공정을 도시하고 있다. 도시한 butt-joint 기법은 당업계에서 자명하므로 보다 자세한 설명은 생략한다.
즉, 일반적인 포토리소그래피와 RIE 식각 및 습식식각을 이용하여 능동 도파로는 샬로우-리지(shallow ridge)형 도파로 패턴이 되도록 형성하고, 수동 도파로는 딥-리지(deep ridge) 구조가 되도록 형성한다. 끝으로, 상부 전극(515) 및 하부 금속전극(515b) 형성한다. 구현에 따라서는 상기 상부/하부 전극 형성시 광편향기 전극(524)을 함께 형성시킬 수도 있다.
한편, 광 편향기에서의 주입전류의 누설전류를 줄이기 위해서 수동 도파로 영역의 클레드층(513) 상부 및 측벽에 전류차단층(523)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 15는 광 편향기의 단면도로서, 전류 차단층을 구비하지 않은 광 편향기에서 발생할 수 있는 누설전류를 도시하고 있다.
본 특허의 특징의 하나인 파장 가변이 이루어지기 위해서는 삼각형모양의 광편향기에 전류가 주입되고, 이 주입된 전류가 수동 도파로의 코어층 (521)에서 구속되어(상하부 클래층의 밴드갭차이에 의해서) 매질의 굴절률이 변화하게 된다. 하지만, 도시한 바와 같이, 주입된 전류가 p형 InP 상부 클래드층 (523)을 통과할 때, 수직방향의 직선으로 내려가는 것이 아니라, 확산에 의해 옆으로 퍼지게 된다.
따라서, 이상적으로는 삼각형 모양의 광편향기에만 전류가 주입되고 (옆으로 퍼지는 현상없이) 삼각형 모양의 아래에 있는 수동 도파로의 코어층에만 전류가 주입되는 것이 중요하다. 하지만, 도면에서 처럼 주입된 전류가 확산에 의해 옆으로 퍼지게 되면 누설전류가 증가하고, 굴절률이 변화하는 계면이 정확히 삼각형이 아닐 수 있다. 이러한 p형 상부 클래층(523)의 주입전류 확산 현상을 줄이기 위해서는 전류 차단층을 두는 것이 바람직함을 알 수 있다.
상기 전류차단층으로 무도핑 InP 전류차단층, 반절연(semi-insulating) 물질이 도핑된 InP 층 또는 이온주입(ion implantation)이 이용될 수 있을 것이다.
또한, 바람직하게는, 수동 도파로의 코어층의 상부 클래등층(521)은 전파손실을 줄이기 위해 무도핑된 InP 층 또는 반절연(semi-insulating) 물질이 도핑된 InP 층으로 구성하는 것이 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원의 출력 광세 기 증가에 유리하다.
도 16은 임플란트 공정으로 상기 전류차단층을 형성하는 구조를 도시하고 있다. 일반적으로 hydrogen이나 oyxgen등을 implant를 이용하여 p형 클래드층에 주입하여 p형 클래드층의 비저항을 현저히 증가시켜 p형 클래층에서의 전류확산을 막는 방법은 널리 사용되는 방법으로, 전류가 주입되는 영역은 PR (photoresist)를 도포하여 ion implant로 부터 보호한 후, implant에서 이온 주입하게 되면, 전류주입영역이외에는 비저항이 높은 전류차단층이 형성된다. 이때 Implant에서 가속에너지를 조절하면 기판상으로 침투되는 깊이를 조절할 수 있다.
한편, 도 17a 내지 도 17c는 무도핑 InP층 또는 반절연 InP층을 성장시켜 상기 전류차단층을 형성하는 것을 도시하고 있는데, 당업계에서 널리 사용되는 광리소그라파(도 17a)와 RIE 식각(도 17b) 및 재성장 과정(도 17c)을 통해 수행될 수 있다.
도 18은 본 실시예에 따라 제작된 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저에서 광편향기의 주입전류에 따른 파장 가변 특성을, 도 19는 본 실시예에 따라 제작된 Littrow방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저에서 위상제어부분의 주입전류에 따른 연속 파장 가변 특성을 각각 나타내고 있다.
먼저, 도 18을 참조하면, 광 편향기(505a 및 505b)의 주입전류의 변화에 따라 본 발명에서 제안한 단일 집적형 Littrow방식의 파장 가변 외부 공진 레이저에서 단일 파장이 가변 되는 것을 볼 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 능동 도파로(501)의 주입전류와 광 편향기(505a 및 505b)의 주입전류를 고정하고, 위상제어부분(phase shift section)의 주입전류의 변화에 따라 0.05nm 정도의 준연속적으로 파장이 가변이 가능하는 것을 보여주고 있다. 또한, 발진하는 파장은 SMSR이 40dB 정도로 매우 우수한 특성을 보이고 있다.
상기 본 실시예에서 기술한 능동 도파로의 코어층은 InGaAs 벌크 구조를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 전술한 수동 도파로의 코어층은 InGaAsP 우물/InGaAsP 장벽의 다중양자우물 구조를 사용하는 것도 가능하다.
도 20은 본 실시예에 따른 Littman-Metcalf 방식의 단일 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도로서, 도 12와 동일부호는 동일명칭을 나타내고 있다. 전체적으로 제작방법이나 구조 및 동작원리는 도 12의 경우와 유사하나, RIE 식각된 반사거울(531)을 구비한 것이 특징이 있다. 이때, 식각된 반사거울에 수직으로 입사되는 빔만 궤환(feedback)이 이루어져 특정 단일 파장만 발진하게 된다.
그러나, RIE 식각된 단면이 반사거울을 역할하고, 입사되는 빔은 수직으로 입사하므로 전반사조건이 만족하지 않아 반사거울 손실이 상대적으로 클 수 있다..
본 실시예에서, RIE 식각된 단면에 고반사율이 나타내는 Al, Au, Ag, Pt 등과 같은 금속을 증착하거나, 유전체 박막을 증착하여 90% 이상의 고반사율 박막을 추가하는 것이 출력 특성 향상면에서 바람직할 것이다.
(실시예 4)
본 실시예는 상기 제3 실시예의 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 구조를, 무반사 박막(541a 및 541b)을 이용하여 이득 매질 부분과 파장 가변 부분을 분리하여 제작 하여 집적하는 방법으로 제작할 수 있는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드에 관한 것이다.
도 21은 본 실시예에 따른 Littrow 방식의 하이브리드 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도로서, 도 12와 동일부호는 동일명칭을 나타내고 있다.
도 21을 참조하면, 무반사 박막(541a 및 541b)을 이용하여 이득 매질 부분과 파장 가변 부분을 분리하여 제작할 수 있음을 알 수 있다. 자세히 설명하면, 능동 도파로(501)과 포물선 도파로 형태의 평행광 렌즈(503)가 집적된 부분과 슬래브 도파로(504), 광 편향기(505a, 505b)와 회절격자(506) 구조로 크게 두 부분을 각각 제작한 후 하이브리드 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드를 구현할 수 있다. 하이브리드 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드의 장점은 이득 매질 부분과 파장 가변 부분을 분리하여 제작 가능 하므로, 이득 매질의 장점을 가진 물질계와 파장 가변 특성이 우수한 물질계로 각기 분리하여 제작 가능하다.
도 22는 본 실시예에 따른 Littman-Metcalf 방식의 하이브리드 집적형 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드 광원 구조도이다. 따라서, 본 실시예는 도 20의 구조와 비슷한 구조를 가진다.
한편, 상기 이득 매질, 위상제어부분 및 평행광 렌즈는 제1 영역, 상기 슬래브 도파로, 광 편향기 및 회절격자는 제2 영역에 단일 집적될 수 있다. 또한, 상기 이득 매질, 위상제어부분 및 평행광 렌즈는 제1 영역에 단일 집적되고, 상기 슬래브 도파로, 광 편향기, 반사거울 및 회절격자는 제2 영역에 단일 집적될 수도 있을 것이다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
예컨대, 전술한 제 1 내지 제 4 실시예의 기판은 InP계 뿐만 아니라, GaAs계, GaN계, Si 계, LiNbO3계등 다양한 매질이 사용될 수 있고, 상기 능동 도파로의 단면구조는 샬로우리지(shallow ridge)구조 대신 PBH(planar buried heterostructure) 또는 BRS(buried ridge stripe) 구조가 적용될 수 있으며, 상기 능동 도파로는 InP계 뿐만 아니라, GaAs계, GaN계,실리카(SiO2) 또는 어븀 같은 희토류 원소가 도핑된 Si 계, 희토류 원소가 도핑된 폴리머등 다양한 매질이 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판 및 수동 도파로는 InP계 뿐만 아니라, GaAs계, GaN계, Si계, 폴리머 리튬나이오베이트(LiNbO3)등 다양한 매질이 사용될 수 있다.
한편, 상기 광 편향기의 상부전극으로 어느 정도의 저항을 가지는 텅스텐 같은 금속을 광 편향기의 상부 전극으로 사용하게 되면 주입전류에 따른 열효과에 의한 굴절률 변화도 가능할 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드는 이득매질과 포물선 도파로형 평행광 렌즈를 단일 집적하여 빠른 속도의 파장 가변을 가능하게 함으로써 모드 호핑(mode hopping)을 일으키지 않고 연속적인 파장가변특성이 요구되는 파장 다중화 시스템의 성능을 향상 시키는 효과가 있다.
또한, 발진 파장의 변경을 기계적 장치없이 수행함으로써, 레이져 다이오드의 내구성을 향상시키고 제조비용을 절감하는 효과도 있다.

Claims (15)

  1. 외부로부터 빛을 입사받는 입력 도파로; 및
    상기 입력 도파로부터 전달받은 입사광을 평행광으로 보정하기 위한 포물선 도파로를 포함하고,
    상기 입력 도파로의 끝단과 상기 포물선 도파로의 입사단은 상기 포물선 도파로의 초점에 위치하고, 상기 포물선 도파로의 입사단의 폭은 상기 포물선 도파로의 초점에서의 폭에 비해 4배의 폭을 갖는 포물선 도파로형 평행광 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 도파로는,
    상기 포물선 도파로와 연결되는 부분이, 그 폭이 점점 줄어들어 상기 포물선 도파로와 접하는 지점에서 최소 폭을 가지는 테이퍼(taper) 형태인 포물선 도파로형 평행광 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입력 도파로 및 상기 포물선 도파로는 반도체 적층 공정을 통해 박막 형태로 제작되는 포물선 도파로형 평행광 렌즈.
  4. 발진되는 빛을 평행광으로 보정하기 위한 평행광 렌즈;
    상기 평행광이 진행하는 슬래브 도파로;
    외부의 전기적 신호에 따라 상기 슬래브 도파로를 진행하는 빔의 진행 경로상 매질의 굴절률을 변화시켜 상기 빔의 진행 방향을 변화시키기 위한 광 편향기; 및
    상기 광 편향기를 통과하는 평행빔을 회절시키기 위한 회절격자
    를 포함하는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회절격자로부터 회절된 빛을 피드백시키기 위한 반사거울을 더 포함하는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 광 편향기는 외부로부터 전압 또는 전류를 인가받아 상기 슬래브 도파로에 전자를 주입하여 굴절률을 변화시키기 위해 상기 슬래브 도파로의 일면에 형성된 p/n 접합 영역인 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 슬래프 도파로는,
    상기 광 편향기의 동작에 따라, 상기 입사광의 진행 방향에 대하여 기울어진 형태의 굴절률 변화 계면을 적어도 하나 이상 포함하는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 광 편향기는 삼각형 형태를 가지고 순방향과 역방향의 쌍으로 구성되어 있는 것을 특징으로 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 평행광 렌즈는,
    외부로부터 빛을 입사받는 입력 도파로; 및
    상기 입력 도파로부터 전달받은 입사광을 평행광으로 보정하기 위한 포물선 도파로를 포함하고,
    상기 입력 도파로의 끝단과 상기 포물선 도파로의 입사단은 상기 포물선 도파로의 초점에 위치하고, 상기 포물선 도파로의 입사단의 폭은 상기 포물선 도파로의 초점에서의 폭에 비해 4배의 폭을 갖는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  10. 제9항에 있어서, 상기 입력 도파로는,
    상기 포물선 도파로와 연결되는 부분이, 그 폭이 점점 줄어들어 상기 포물선 도파로와 접하는 지점에서 최소 폭을 가지는 테이퍼(taper) 형태인 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  11. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 평행광 렌즈는,
    벌크 상태로 유지되거나, 도파로와 다른 굴절률을 가지는 매질로 체워져 있는 볼록 렌즈 형태를 가지는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  12. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 회절격자의 크기는 상기 평행광 렌즈의 출사면의 크기와 동일한 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  13. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 평행광 렌즈와 상기 슬래브 도파로는 일정 간격으로 서로 이격된 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 평행광 렌즈와 상기 슬래브 도파로를 빛이 통과하는 매질이 서로 다르도록 상기 평행광 렌즈와 상기 슬래브 도파로는 독립적으로 제작된 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
  15. 제4항에 있어서,
    상기 평행광 렌즈의 출사면과 상기 슬래브 도파로의 입사면 중 적어도 어느 한면에 코팅된 무반사막을 가지는 파장 가변 외부 공진 레이저 다이오드.
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