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KR0138860B1 - 초격 회절판 구조의 분배 브락 반사경을 갖는 반도체 레이저 - Google Patents

초격 회절판 구조의 분배 브락 반사경을 갖는 반도체 레이저

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KR0138860B1
KR0138860B1 KR1019940033468A KR19940033468A KR0138860B1 KR 0138860 B1 KR0138860 B1 KR 0138860B1 KR 1019940033468 A KR1019940033468 A KR 1019940033468A KR 19940033468 A KR19940033468 A KR 19940033468A KR 0138860 B1 KR0138860 B1 KR 0138860B1
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Abstract

본 발명은 1.55μm 발진파장의 분배 브락 반사경(DBR) 구조의 레이저로부터 수백기가 내지 수 테라 헤르쯔 급에 이르는 반복률을 갖는 안정된 펄스열을 생성하는 초격 회절판 구조(super structure grating)의 분배 브락 반사경의 설계를 목적으로 하는 것으로, 기존의 집적화된 4구간 DBR 레이저 구조내의 균일한 회절판 구조 대신에 수개의 샘플링 구간으로 이루어지는 초격 회절판 구조의 분배 브락 반사경을 구성한다.
본 발명에 따른 반도체 레이저는 수 테라 헤르쯔 급의 반복률을 갖는 안전한 펄스열을 발진할 수 있게 됨으로써 고속 광통신을 위한 광원 및 광메모리 소자로서 응용될 수 있다.

Description

초격 회절판 구조의 분배 브락 반사경을 갖는 반도체 레이저
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 초격 회절판 구조(超格回折板構造)의 분배(分配) 브락(Bragg) 반사경(反射鏡)의 구성도.
본 발명은, 직접화된, 발지파장 1.55μm 발진파장의 분배 브락 반사경(Dis-tributed Bragg Refelctor: 이하, ‘DBR’이라 약칭함)을 갖는 반도체 레이저(semiconductor laser)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 수백기가(giga) Hz에서 수 테라(tera) Hz 정도까지 범위의 반복률을 갖는 펄스열을 생성하도록 하기 위한 초격 회절판 구조(super structure grating: 이하 ‘SSG’이라 약칭함) DBR을 갖는 반도체 레이저에 관한 것이다.
차세대 광통신망의 광원 및 광메모리 소자로서 거론되고 있는 펄스 반도체 레이저로 부터 높은 반복률을 갖는 안정된 펄스열을 생성하기 위해서는, 포화흡수자(saturable absorber), 이득구간(gain section), 위상조절구간(phase control section) 및 DBR 구간 등을 기본적으로 갖는 그리고 집적화된 공동형(空洞形) 반도체 레이저(cavity semicond-uctor laser)가 유리하다.
이런 구조의 레이저로, 그 레이저의 작동에 필요한 임계 발진 전류(臨界發振電流)보다 높은 전류를 주입하면 조화 수동 모드 록킹(harmonic passive mode locking)으로 펄스열이 발진된다(S. Arahira, 일본 Oki사).
이 조화 수동 모드 록킹은, 주로 주어진 주 발진 파장 근방에서 유한한 길이의 DBR의 반사율이 파장에 따라 진동하게 되는 것에 의해, 발생된다.
그런데, 조화 소동 모드 록킹을 위하여 현재까지 알려진 DBR 구조는 Oki사의 Arahira에 고안된 120μm길이의 균일한 간격으로 배열된 회절판을 이용하는 것으로, 이 구조에서는 반사율이 진동 곡선의 주 발진 파장(1560nm)에서 5nm 정도 벗어나면 그 진동 곡선의 진폭이 두배이상 감소하게 됨으로써, 조화 수동 모드 록킹이 수십 meW의 평균 출력을 갖는 안정된 펄스열을 얻기가 곤란하므로 추후의 초고속 정보 통신망에 이 DBR을 적용하는 것으로서는 부적당하다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 보완하고 추후의 초고속 정보 통신망의 광원 및 고속 광소자로 활용할 수 있는, 수 테라 Hz의 반복률을 갖는 안정된 펄스열을 생성할 수 있는 DBR 구조를 제공하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
제1도는 효율적이고 안정된 조화 수동 모드 록킹을 위한 본 발명의 실시예에 따른 SSG-DBR 구간의 구성을 나타낸 것이다.
본 실시예에 따른 SSG-DBR은 5개의 샘플링 구간으로 구성되고, 3.28의 유효 위상 굴절 계수를 가지며, InGaAsP로 형성된다.
다른 실시예로서, 상기 SSG-DBR은 6개의 샘플링 구간으로 구성될 수도 있다.
SSG-DBR의 각 샘플링 구간에는, 233.5nm, 235nm, 236.5nm, 238nm 및 239.5nm의 피치(pitch)를 갖는 그레이팅(grating)들이 순서대로 각각 25주기(5837.5nm), 5주기(1175nm), 25주기(5912.5nm), 5주기(1195nm) 및 25주기(5987.5nm)씩 배열되게 형성된다.
따라서, 각 샘플링 구간의 폭은 20.1μm이므로, 5개의 샘플링 구간을 갖는 SSG-DBR의 총 구간 폭(total section width)은 100.5μm이고 그리고 6개의 샘플링 구간을 갖는 SSG-DBR의 총 구간 폭은 120.6μm이다.
이와 같은 본 발명의 SSG-DBR 구조는 1.531∼1.571μm 근방의 약 40nm 파장 영역에서 약 4.9nm의 간격으로 잘 분리되는 반사율의 극대점들을 가지며, 그 극대점들의 크기들이 비슷하므로 임계 발진 전류 이상의 입력 전류에 따라 약 610GHz의 기본 반복률의 정수배에 해당하는 반복률을 갖는 안정된 조화 수동 모드 록킹을 발생시킬 수 있도록 한다.
또, 본 발명의 SSG-DBR은 10mW 이상의 평균 출력을 갖는 펄스열을 발진하는 것이 가능하게 되도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 SSG-DBR 구조는, 집적화된 공동(cavity)을 이용하여 1 tera Hz급 이상의 반복률을 갖는 1.55μm 파장 영역의 펄스열을 생성하는데 있어서, 기존의 균일한 DBR 구조에 비해 안정되고 높은 평균 출력의 펄스열을 생성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 포화 흡수자, 이득 구간, 위상 조절 구간 및, 발진 파장 1.55μm 의 분배 브락 반사경(DBR) 구간으로 구성되는 반도체 레이저에 있어서;
    상기 DBR 구간은 적어도 수개의 샘플링 구간들로 구성되고;
    상기 샘플링 구간들 각각에는 균일하지 않은 피치의 그레이팅들 이 소정의 주기씩 순서대로 배열되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DBR 구간은 5개의 샘플링 구간들로 구성되고,
    상기 샘플링 구간들 각각에는 233.5nm, 235nm, 236.5nm, 238nm 및 239.5nm의 피치를 각각 갖는 그레이팅들이 순서대로 각각 25주기, 5주기, 25주기, 5주기 및 25주기씩 배열되게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 DBR 구간은 6개의 샘플링 구간들로 구성되고,
    상기 샘플링 구간들 각각에는 233.5nm, 235nm, 236.5nm, 238nm 및 239.5nm의 피치를 각각 갖는 그레이팅들이 순서대로 각각 25주기, 5주기, 25주기, 5주기 및 25주기씩 배열되게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저.
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