KR20020013986A - 반도체 광 변조기 및 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광통신용 광신호 송신기에 사용되는 반도체 광 변조기 및 제작 방법에 관한 것이다. 전계 광학 효과(Eletro-Optic Effect)를 이용하여 광 신호를 변조시키는 반도체 광 변조기를, 반도체 기판 위에 형성된 리지(ridge) 구조 내에 입력 광도파로 영역, 변조기 암(arm)영역, 출력 광도파로 영역을 포함하는 형태로 구성함에 있어서, 입,출력 광도파로 영역의 입, 출력 광도파로 층은 각각 빛이 진행하는 방향으로 점점 얇아지고, 점점 두꺼워지는 구조로, 변조기 암 영역의 상, 하부 광도파로 암(arm)은 금속 접촉층을 사이에 두고 리지 구조 내에 수직으로 적층한 구조로 구성한다.

이로 인해, 소자 제작이 용이할뿐만 아니라, 소자의 길이도 줄어들어 크기가 작고 고성능적인 광 변조기를 쉽고 간단하게 제작할 수 있다.

Description

반도체 광 변조기 및 제작 방법 {Semiconductor Optical modulator and Manufacturing Method of Semiconductor Optical modulator}

본 발명은 광통신용 광신호 송신기에 사용되는 반도체 광 변조기 및 그의 제작 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게 설명하면, 입력 광도파로 영역으로 입사한 광 신호의 광 모드를 확대한 후, 변조기 암 영역을 통해 분리하여 전송하고, 출력 광도파로 영역에서 결합시키는 광 변조기를 크기가 작고 고성능적인 광 변조기로 쉽게 제작가능하도록 한 반도체 광 변조기 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

도 1a 내지 도 1b는 전계 광학 효과(Eletro-Optic Effect)를 이용한 종래의 Mach-Zehnder형 반도체 광 변조기의 구성도를 도시한 도면이다.

이러한 기존의 광 변조기는, 크게 입력 광도파로 영역(21), 입력 와이 브랜치(Y-Branch)영역(22), 변조기 암 영역(23), 출력 와이 브랜치(Y-Branch)영역(24) 및 출력 광도파로 영역(25)으로 구성되어 있으며, 변조기 암 영역(23)은 공간적으로 분리된 두 개의 광도파로 암(arm)으로 이루어진다.

변조기 암 영역의 A-B선 단면 구조도가 도 1b에 도시되어 있다. 화합물 반도체 기판(26)상에 형성된 폭 2㎛, 높이 3㎛의 리지(ridge)형태의 단면을 가진다. 가운데에 코어의 역할을 하는 광도파로 층(28)이 n형 클래드(27)와 p형 클래드 층(29) 사이에 있다. 변조기 암 영역(23)의 광도파로 층은 변조하고자 하는 빛의 에너지 보다 약간(30~100meV) 높은 밴드 갭 에너지를 가지는 다중 양자 우물 구조로 구성되어 있으며 개별적인 p-전극(31,32)을 가진다. 다른 영역의 광도파로 층의 밴드 갭 에너지는 변조하고자 하는 빛을 흡수하지 않게 하기 위해 빛 에너지 보다 150meV 이상의 큰 값을 가진다.

위와 같은 구조를 가지는 종래의 Mach-Zehnder형 반도체 광 변조기의 각 영역별 역할 및 동작 원리는 다음과 같다.

입력 광도파로 영역(21)은 변조기로 입사하는 빛을 결합시켜 단일 모드로 도파 시키는 기능을 수행하며, 도파 모드의 안정화를 위해 200㎛ 이상의 길이를 가진다. 입력 와이 브랜치 영역(22)은 도파된 단일 모드 빛을 공간적으로 2 가닥으로 나누는 역할을 하며, 빛의 분기 손실을 줄이려면 사이각을 3∼6도의 매우 완만한 Y 형태로 형성하여야 하며, 이로 인해 이 영역의 길이는 300㎛ 이상이 된다.

변조기 암 영역(23)에서는 각각의 광 도파로 암으로 도파하는 빛에 대한 위상을 조정하는 기능을 수행한다. 이를 위해 각각의 광 도파로 암은 기판에 형성된 공통 n-전극(30)에 대응하는 p-전극(31,32)을 가지며 이들 전극으로 인가되는 역 바이어스 크기에 비례하는 광도파로 층(28)의 굴절률 증가를 유발하여 각각의 광 도파로 암을 도파하는 빛의 속도를 감소시켜 빛의 위상을 지연시킨다. 여기서 변조기 암 영역의 전계광학 효과는 다중 양자 우물 구조에 역 바이어스가 인가될 때 다중 양자 우물의 밴드 갭 에너지가 감소하는 현상(Quantum confined stark effect; QCSE)에 의해 매질의 굴절률이 변하는 것이다. 이 때 낮은 역 바이어스에서 충분한 위상 지연값(π)을 얻기 위해서는 이 영역의 길이를 600㎛ 이상으로 한다.

출력 와이 브랜치 영역(24)은 각각의 광 도파로 암을 통과한 빛을 다시 합치는 기능을 수행한다. 이 때 각각의 광 도파로 암을 통과한 두 개의 도파 모드 사이의 위상차가 0 이거나 2π의 정수 배 일때에는 보강 간섭이 이루어져 단일 모드로 도파된다. 하지만, 위상차가 π의 정수 배인 경우는 도파 모드 재결합시 상쇄 간섭하여 출력(도파)되지 않게 된다. 출력 광도파로 영역(25)은 출력 와이 브랜치에서합파된 빛을 안정된 단일 모드로 도파시키는 기능을 가진다.

이와 같은, 입, 출력 와이 브랜치 영역과 공간적으로 분리되어 있는 두 개의 광 도파로 암을 포함하는 기존의 Mach-Zehnder형 반도체 광 변조기는 실제 제작할때에 많은 문제점들이 있다. 우선, 폭 2㎛, 높이 3㎛, 길이 1600㎛ 정도의 Mach-Zehnder형 광 변조기를 포토리소그라피(photolithography)와 식각 방법으로 형성하고, 변조기 암 영역을 중심으로 입, 출력 광도파로 영역과 입, 출력 와이 브랜치 영역을 대칭적으로 형성하기가 어렵다. 특히, 광 변조기의 성능을 좌우하는 입,출력 와이 브랜치 영역을 이상적인 Y 형태로 유지하기가 어렵기 때문에 높은 광분기 손실이 발생할 뿐만 아니라, 두 개의 광도파로 암이 공간적으로 분리되어 있어 간섭 광 경로를 동일하게 유지할 수 없다는 단점이 있다.

또한, 와이 브랜치의 밴딩 손실(bending loss)을 줄이기 위해 완만한 분기 형태로 구성하기 때문에 소자의 길이가 길어지며, 이로 인해 실제 제작시 광 변조기의 크기가 크고, 균일한 특성 유지가 어려울 뿐만 아니라, 단위 웨이퍼당 소자 수율이 낮아지는 단점을 가진다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해 최근에는 다중 모드 결합기(Multi Mode Interface)가 부가된 반도체 광 변조기로서, D.M.Ad-ams(주저자), C.Rolland, N.Puetz, R.S.Moore, F.R.Shepherd, H.B.Kim, S.Bradshaw 가 제안한 [논문명칭 : "Mach-Zehnder modulator integrated a gain coupled DFB laser", 게제지 : Electronics Letters, 발표년도 : 1996년] 이 있다. 이는, 와이 브랜치의 분기 영역에 다중 모드 결합기가 부가된 반도체 광 변조기로서, 수평으로 배치된 와이 브랜치의 각 암으로 광 신호를 원할하게 도파시키기 위해 Y 분기가 일어나는 지점에 수평(횡)방향의 폭을 증가시켜 다중 횡모드를 도파시키는 구조를 특징으로 한다.

그러나, 이 경우도 광경로가 공간적으로 서로 분리되어 있기 때문에, 정확한 Y 형태를 유지하지 않으면 높은 광 분기 손실을 야기할 뿐만 아니라, 비 대칭적으로 제작되는 광분기의 문제를 여전히 안고 있다. 또한, 입력 와이 브랜치에서 분파가 이루어진 후 다시 출력 와이 브랜치에서 합파가 이루어질 때까지의 두 개의 광경로에 대해 동일한 광 도파로 조건을 유지하기가 어렵다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 변조기 암 영역의 두 개의 광도파로 암을 수직으로 적층된 구조로 형성함으로써, 간섭 광 경로를 동일하게 유지하면서, 제작 공정이 간단하고 고 성능적인 반도체 광 변조기 및 그의 제작 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1a는 기존의 Mach-Zehnder형 반도체 광 변조기의 구조도,

도 1b는 도 1a의 A-B선 단면 구조도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 광 변조기의 구조도,

도 3은 도 2에 도시된 반도체 광 변조기의 단면 구조도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 변조기의 단면 구조도,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조기의 단면 구조도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : n형 화합물 반도체 기판

2 : 입력 광도파로 영역

3 : 변조기 암 영역

4 : 출력 광도파로 영역

7 : 상부 광도파로 층

8 : p형 금속 접촉층

9 : 하부 광도파로 층

22 : 입력 와이 브랜치 영역

24 : 출력 와이 브랜치 영역

51 : 주 광도파로 층

53 : 부 광도파로 층

66 : 절연 영역

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 광 변조기는,

반도체 기판 상에 형성된 반도체 광 변조기에 있어서, 도파되는 광 신호의 광 모드 분포를 확대시키는 입력 광도파로 영역과, 수직으로 적층된 하부 광도파로 층, 금속 접촉층, 상부 광도파로 층을 포함하고, 상기 입력 광도파로 영역에서 확대되어 도파되는 광 신호의 도파 모드를 공간 분리된 상, 하부 광도파로와 금속 접촉층에 의해 두 개의 도파 모드로 분리하고, 분리된 도파 모드를 상, 하부광도파로 층에 의해 도파시키는 변조기 암 영역과, 상기 변조기 암 영역에서 분리되어 도파되는 광 신호의 광 모드 분포를 축소시켜 최종 출력하는 출력 광도파로 영역을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 광 변조기 및 그의 제작 방법을 보다 자세하게 설명하기로 한다.

도 2은 본 발명에 따른 반도체 광 변조기의 구조도이다. 이는 입력 광도파로 영역(2), 변조기 암 영역(3) 및 출력 광도파로 영역(4)을 포함한다. 각 영역은 n형 화합물 반도체 기판(1)상에 형성된 폭 1.5∼2.5㎛, 높이 4∼6㎛의 리지 구조 형태의 단면을 가진다.

입, 출력 광도파로 영역(2,4)은 각각 코어 역할을 하는 입, 출력 광도파로 층(5,6)이 삽입되어 있고, 삽입된 광도파로 층을 중심으로 하부 클래드 층(41,43)과 상부 클래드 층(42,44)으로 나뉘어져 있다. 입, 출력 광도파로 층(5,6)의 두께를 살펴보면, 입력 광도파로 영역(2)에서는 빛이 진행하는 방향으로 층의 두께가 점점 얇아지고, 출력 광도파로 영역(4)에서는 빛이 진행하는 방향으로 층의 두께가 점점 두꺼워진다. 변조기 암 영역(2)은 상, 하부 광도파로 층(7,9)이 낮은 밴드 갭 에너지를 가지는 p형 금속 접촉층(8)을 가운데에 두고 수직으로 적층되어 있다. p형 금속 접촉층(8)은 리지 구조 외부로 돌출된 p-전극용 스탠드{stand(10)} 상부에 형성된 p-전극(11)에 전기적으로 연결되어 있다. 리지 상부와 n형 화합물 반도체기판(1) 상부에는 각각 상부 광도파로용 n-전극(12)과 하부 광도파로용 n-전극(13)이 있고, 이는 p형 금속 접촉층(8)을 중심으로 서로 반대 방향을 향하는 2개의 다이오드를 구성한다.

위의 구조를 특징으로 하는 반도체 광 변조기의 각 영역의 역할 및 제작 방법에 대해 알아본다. 도 3은 도파 모드의 강도 분포를 포함한, 도 2에 도시된 반도체 광 변조기의 단면 구조도이다.

입력 광도파로 영역은(2), 입력 광도파로 층(5)의 두께가 빛이 진행하는 방향으로 얇아지는 구조로서, 도파되는 광 모드의 분포를 확대시키는 역할을 한다(100->101). 이러한 광도파로 층의 두께가 빛이 진행하는 방향으로 얇아지는 구조는, 선택성 결정 성장(selective area growth : SAG) 방법으로 제작할 수 있으며 광도파로 층의 폭이 점진적으로 좁아지는 구조에서도 동일한 광 모드 확대 효과를 얻을 수 있다.

통상적으로, 광 도파로의 폭이 2㎛, 광 도파로 층의 두께가 0.4㎛인 경우, 입사된 광 모드의 직경은 1.5㎛(폭방향), 1㎛(두께방향)의 크기를 가지며 광도파로 층의 두께가 0으로 접근하는 끝 부분에서는 두께 방향의 광 모드의 직경이 4㎛ 이상으로 확대된다.

변조기 암 영역(3)은, 광도파로의 코어 역할을 하는 상, 하부 광도파로 층(7,9)을 전계 광학 효과를 가지는 다중 양자 우물 구조로 제작한다. 또한, 두 광도파로를 도파하는 빛이 서로 결합되는 것을 방지하기 위해 상,하부 광도파로 층(7,9) 사이의 간격을 적어도 2㎛ 이상의 간격으로 배치하고, 밴드 갭 에너지가가장 낮은 p형 급속 접촉층(8)도 모드 tail의 흡수로 두 도파 모드의 결합을 차단한다. 이 때, 도파 모드의 강도 분포는 상, 하부 광 도파로 층(7,9)의 각각의 도파 모드(102,103)로 나누어진다. 또한 구조상으로 가운데의 p형 금속 접촉층(8)을 공유하면서 각각의 p형 인듐인(InP) 클래드 층(46,47)과 n형 인듐인(InP) 클래드 층(45,48) 및 독립적인 상, 하부 광도파로용 n-전극(12,13)을 가짐으로써 각 전극으로 인가되는 역 바이어스 크기에 따라 각 도파로 층의 굴절률이 독립적으로 가변한다. 즉, 상, 하부 광도파로 층(7,9)에 인가된 역 바이어스에 비례하는 전계광학 효과에 의한 굴절률 변화가 유발되어 각 광도파로를 진행하는 빛의 위상을 제어한다.

변조기 암 영역(3)을 통과한 2개의 도파 모드는 출력 광도파로 영역(4)에서 하나의 도파 모드로 재결합(104->105)하여 최종 출력된다. 출력 광도파로 영역(4)은, 입력 광도파로 영역(2)과는 반대로 광도파로 층의 두께가 빛이 진행하는 방향으로 두꺼워지는 구조를 가짐으로써 도파되는 광 모드의 분포를 축소시키는 역할을 한다. 이 때 변조기 암 영역(3)을 통과한 2개의 도파 모드 사이의 위상차가 0 이거나 2π의 정수 배 일때에는 입력 광도파로 영역(2)의 광 모드 확대의 역과정을 거쳐 출력된다. 하지만, 위상차가 π의 정수 배인 경우는 도파 모드 재결합시 상쇄 간섭되어 단일 광 모드로 출력(도파)되지 않는다. 또한, 출력 광도파로 영역(4)도 대칭적인 구조 형성을 위해 입력 광도파로 영역(2)과 같은 방법인 선택성 결정 성장(selective area growth : SAG) 방법으로 제작한다.

여기서, 반도체 광 변조기의 리지(ridge)구조와, 변조기 암 영역의 상, 하부 광도파로 층의 구조인 다중 양자 우물 구조에 대해 알아본다. 리지 구조는, 평판 기판 위에 형성된 일정 폭과 높이의 단면적을 가지는 직사각형 돌출부가 긴 길이로 형성된 구조를 의미한다. 여기서, 굴절률이 높은 광 도파로층이 리지의 중간 높이 또는 기판 표면에 삽입될 경우, 광 신호는 광 도파로층을 중심으로 분포하며 리지의 길이 방향으로 진행하게 되므로 결국 전체 리지가 광도파로의 역할을 하게 된다.

다중 양자 우물 구조는, 밴드갭 에너지가 낮으며 웰(well)역할을 하는 인듐갈륨비소인(InGaAsP)층과 밴드갭 에너지가 크며 배리어(barrier)역할을 하는 인듐인(Inp)층 또는 인듐갈륨비소인(InGaAsP)층 중 어느 하나의 층을, 매우 얇은 두께인 10㎚ 이하의 두께로 8∼12번을 교대로 적층하여 형성한 구조를 말한다. 따라서, 이 구조는 전체가 새로운 밴드갭 에너지를 갖는 층으로서, 역 바이어스 크기에 따라서 밴드갭 에너지가 조정되는 기능을 수행한다.

이와 같은 구조 및 제작 방법을 특징으로 하는 반도체 광 변조기에서, 변조하고자 하는 빛의 에너지가 0.8eV(파장 1.55㎛)인 경우, 각 층의 밴드 갭 에너지 및 광 변조기의 영역별 길이에 대해 알아본다.

기판과 전체 클래드 층은 인듐인(InP) 조성으로 1.35eV의 밴드 갭 에너지를 가진다. 입, 출력 광도파로 영역의 광도파로 층은 인듐갈륨비소인(InGaAsP)의 조성으로 0.9eV 이상이다. 밴드 갭이 서로 다른 인듐갈륨비소인(InGaAsP)의 다중 양자우물 구조로 구성된 변조기 암 영역의 광도파로 층은 0.82 ~ 0.88eV 이고 p형 금속 접촉층은 InGaAs(인듐 갈륨 비소)의 조성으로 0.75eV을 가진다. 또한 ON/OFF 변조를 위한 변조기 암 영역의 광도파로를 진행하는 각 광 모드 사이의 위상차는 π이다. 이것은 역 바이어스에 비례하는 전계 광학 효과의 세기와 변조기 암 영역의 길이의 곱으로 주어진다.

입, 출력 광도파로 영역의 길이는 고차 횡 모드로의 전이 없이 완만한(adiabatic) 광 모드의 확대/축소를 위해서 각각 300㎛ 정도이다. 다중 양자 우물 구조인 두 개의 광 도파로 층에 수 V의 낮은 역 바이어스를 인가하여 충분한 위상 지연값(π)을 얻기 위한 변조기 암 영역의 길이는 600㎛ 이다. 따라서 수직형 Mach-Zehnder 반도체 광변조기의 전체 길이는 1200㎛로서 이는 기존의 Mach-Zehnder형 반도체 광변조기 보다 길이적으로 볼 때 최소 1/4 정도가 작다.

따라서, 본 발명은, 변조하고자 하는 광 신호를 동일한 위상과 세기를 가진 두 가닥의 빛으로 나눈 후 각 빛의 위상을 인위적으로 조정하고 이를 다시 하나로 합쳤을 때 두 빛의 위상차에 의한 보강 또는 상쇄 간섭을 출력광의 변조에 이용하는 것으로서, 두 개의 광 도파로 암을 리지 구조 내에 수직으로 적층한 다중 양자 우물 구조로 형성하여 간섭 광 경로를 동일하게 유지하고, 구성시, 와이 브랜치(Y-Branch)를 포함하지 않는 구조로 인해, 공정이 간단하면서도 크기가 작은 고 성능적인 광 변조기를 구현할 수 있다.

여기서 반도체 광 변조기의 다른 실시예에 대해 알아본다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 변조기의 단면 구조도이다

광 모드 확대를 위한 가변 두께의 광 도파로 층(5,6) 대신에 주 광도파로(51,52) 상부에 부 광도파로(53,54)를 배치한 것이 주요 특징이다. 먼저 입력 광도파로 영역으로 입사한 빛은 주 광도파로(51)를 따라 진행하다가 부 광도파로(53)로 일부로 결합된 후 변조기 암 영역으로 각각 결합, 도파된다. 이 때 주/부 광도파로의 두께, 간격 및 겹치는 부분의 길이를 적절히 조정하면 입사된 빛이 두 광도파로에 반반씩 나뉘어 진다. 특히, 부 광도파로(53)로 결합된 빛은 주 광도파로(51)의 빛보다 위상이 π/2 만큼 지연되기 때문에 도 4와 같은 입,출력 광도파로 배치에서는 자동으로 위상 이동(phase shift)된 광 변조기를 구현하게 된다. 또한, 출력 광도파로 영역의 주/부 광도파로가 상하 반전되면 내장된 위상 이동이 없는 광변조기가 된다. 출력 광도파로 영역에서는, 변조기 암 영역에서 위상 조정이 없는 경우, 출력 광도파로 영역의 부 광도파로에서 만나는 경우에만 보강 간섭이 되나 광도파로가 단절되어 출력되지 못한다. 또한 변조기 암 영역에서, π의 위상 조정이 있는 경우에는, 주 광도파로에서 만나는 경우에만 보강 간섭이 일어나므로 주 광도파로를 따라 출력된다.

이와 같이, 위상 이동이 내장된 경우, 변조기 암 영역에서 위상 지연을 인가하지 않으면 부 광도파로(54)의 빛이 주 광도파로(52)로 결합될 때 전체의 위상 지연을 가지므로 상쇄 간섭을 하여 주 광도파로(52)의 출력이 0 이 된다. 변조기 암 영역에서 위상차를 π만큼 인가하면 전체 위상차가 2π가 되므로 보강 간섭 후 출력 광도파로 영역의 주 광도파로(52)로 출력된다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 단일 파장 광원과 집적된 광 변조기이다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조기의 단면 구조도이다. 변조기 집적 광원은 크게 절연 영역(66)을 가운데 두고 광원과 변조기 영역으로 분리되어 있다. 변조기 영역의 광 변조기는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 4의 광 변조기와 또는 본 발명에 따른 반도체 광 변조기와 동일한 구조 및 동작 원리를 갖는다. 광원은 단일 파장 발진을 위한 통상의 DFB-LD(distributed feedback laser diode)로서 활성층(61), 발진 파장 선택성 회절격자(62) 및 독립된 p-전극(65)을 구비하고 있어 독자적으로 레이저 발진을 한다. 광원과 변조기 영역을 전기적으로 격리시키기 위한 절연 영역(66)은 불순물 이식(implantation) 또는 채널(channel) 식각으로 형성하며, 기판(1)에 형성되는 n-전극은 광원과 하부 변조기 암이 공동으로 사용한다.

변조기 집적 광원의 동작은 먼저 광원 영역에 순방향 전류를 인가하여 단일 파장으로 구동한 후 그 광 출력을 상기 다른 실시예의 광 변조기 또는 본 발명에 따른 반도체 광 변조기와 같이 방법으로 변조시켜 출력한다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 광통신용 광신호 송신기에 사용되는 반도체 광 변조기를 리지 구조 내에 상, 하부 광도파로 암을 수직으로 적층함으로써, 간섭 광 경로를 동일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 구성시, 와이 브랜치를 포함하지 않음으로써, 크기가 작고 고 성능적인 광 변조기를 쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다. 또한, 주, 부 광도파로를 포함하는 광 변조기는, 장파장 광통신용 광송신기를 구성하는 광 변조기로 사용되며, 단일 파장 광원과 동일 반도체 상에 집적된 광 변조기는 발광 및 광 변조의 기능을 함께 갖춘 광신호 송신기로도 활용되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 반도체 기판 상에 형성된 반도체 광 변조기에 있어서,

   도파되는 광 신호의 광 모드 분포를 확대시키는 입력 광도파로 영역과,

   수직으로 적층된 하부 광도파로 층, 금속 접촉층, 상부 광도파로 층을 포함하고, 상기 입력 광도파로 영역에서 확대되어 도파되는 광 신호의 도파 모드를 공간 분리된 상, 하부 광도파로와 금속 접촉층에 의해 두 개의 도파 모드로 분리하고, 분리된 도파 모드를 상, 하부광도파로 층에 의해 도파시키는 변조기 암 영역과,

   상기 변조기 암 영역에서 분리되어 도파되는 광 신호의 광 모드 분포를 축소하여 최종 출력시키는 출력 광도파로 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력 광도파로 영역이 빛이 진행하는 방향으로 두께가 점차적으로 얇아지는 입력 광도파로 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력 광도파로 영역이 빛이 진행하는 방향으로 두께가 점차적으로 두꺼워지는 출력 광도파로 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   단일 파장 광원이 상기 반도체 기판 상에 집적되어 있고,

   절연 영역이 상기 단일 파장 발진 광원과 상기 반도체 광 변조기의 입력 광도파로 영역을 격리시키는 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력 광도파로 영역은,

   소정 길이의 주 광도파로와, 상기 주 광도파로의 소정 거리 상부 또는 하부에 소정 길이의 부 광도파로를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력 광도파로 영역은,

   소정 길이의 주 광도파로와, 상기 주 광도파로의 소정 거리 상부 또는 하부에 소정 길이의 부 광도파로를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   단일 파장 광원이 상기 반도체 기판 상에 집적되어 있고,

   절연 영역이 상기 단일 파장 발진 광원과 상기 반도체 광 변조기의 입력 광도파로 영역을 격리시키는 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 입, 출력 광도파로 영역의 입, 출력 광도파로 층은 선택성 결정 성장(Selective Area Growth : SAG)으로 제작된 것을 포함하는 반도체 광 변조기
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 변조기 암 영역의 상, 하부 광도파로 층은 다중 양자 우물 구조로 제작된 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 다중 양자 우물 구조는, 인듐인(InP)층과 인듐갈륨비소인(IngaAsP)층 중 어느 하나의 층과 인듐비소갈륨인(InGaAsP)층이 10㎜ 이하의 두께로 8∼12번을교대로 적층되어 제작된 것을 특징으로 하는 반도체 광 변조기.