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KR101897257B1 - 광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자 - Google Patents

광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자 Download PDF

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KR101897257B1
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Abstract

본 발명은 광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자를 개시한다. 그의 소자는, 제 1 및 제 2 레이저 빔을 생성하는 제 1 및 제 2 레이저들과, 상기 제 1 및 제 2 레이저들과 연결되는 광 도파로와, 상기 광 도파로를 통해 전달되는 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔을 검출하는 광 검출기를 포함한다. 여기서, 상기 광 검출기는, 기판과, 상기 기판 상의 제 1 불순물 층과, 상기 제 1 불순물 층 상의 흡수 층과, 상기 흡수 층 상의 제 2 불순물 층을 포함할 수 있다. 상기 흡수 층은 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 테라헤르츠 파를 생성하고, 0.2마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다.

Description

광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자{photo detector and optical device used the same}
본 발명은 광학 소자에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자에 관한 것이다.
광 검출기는 광통신에서 필수불가결하게 사용되는 소자이다. 광 검출기는 빛을 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 하기 때문이다. 광 검출기는 높은 응답도(responsivity), 높은 동작속도, 높은 입력 파워 처리기능(high power capability) 등을 요구하고 있다. 응답도는 입력 광 신호에 대해 얼마나 많은 광전류를 발생시키는가를 나타내는 것으로, 수신감도에 대응될 수 있다. 동작속도는 고 용량의 데이터를 처리하는 척도이다. 입력 파워 처리 기능은 장거리 통신에서의 실현에 있어 중요한 요소 중에 하나이다. 광 증폭기는 일정 거리마다 배치되어 장거리 통신에서의 손실을 보상해 줄 수 있다. 이때, 높은 파워의 입력이 광 검출기로 들어올 수 있다. 따라서, 광 검출기는 높은 입력파워에 대해서도 무난하게 동작하여야 한다. 이러한 내용은 광통신분야의 사람들에게는 잘 알려져 있는 내용이기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
광 검출기는 포토믹서(photomixer)분야에서 활용되고 있다. 포토믹서는 고주파(radio frequency) 믹서와 유사한 기능을 갖는다. 예를 들어, 고주파 믹서는 f1과 f2의 주파수를 갖는 고주파 신호가 입력되면, f1-f2 (f1>f2일 때)의 고주파 성분을 생성할 수 있다. 이와 마찬가지로 포토믹서는 서로 다른 주파수를 갖는 레이저 빔이 입력되면, 두 입력 주파수의 차이에 해당하는 주파수 성분의 전기적 신호를 출력할 수 있다. 즉, 포토 믹서는 레이저 빔을 이용하여, 테라헤르츠 파의 고속 전기 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 포토 믹서는 높은 응답도, 높은 동작속도, 그리고, 높은 입력파워 처리기능 (High power capability )을 가질 수 있다. 높은 응답 도는 레이저 빔을 전기신호로 바꾸어 주는 효율을 높이는 척도로서, 중요한 요소이다. 포토믹서는 높은 동작 주파수를 가질 때, 테레헤르츠 파의 고속 전기 신호를 출력할 수 있다. 또한, 포토믹서는 광 신호의 입력 파워에 비례하여 고출력으로 동작될 수 있다. 광통신용 광 검출기와 포토믹서는 용도가 서로 다르지만, 동일한 성능이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고속 동작되는 광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자를 제공하는 데 있다.
또한, 최대 허용 입력 파워를 높일 수 있는 광 검출기 및 그를 구비한 광학 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 검출기는 제 1 및 제 2 레이저 빔을 생성하는 제 1 및 제 2 레이저들; 상기 제 1 및 제 2 레이저들과 연결되는 광 도파로; 및 상기 광 도파로를 통해 전달되는 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔을 검출하는 광 검출기를 포함한다. 여기서, 상기 광 검출기는, 기판과, 상기 기판 상의 제 1 불순물 층과, 상기 제 1 불순물 층 상의 흡수 층과, 상기 흡수 층 상의 제 2 불순물 층을 포함하고, 상기 흡수 층은 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 테라헤르츠 파를 생성하고, 0.2마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 층은 0.005마이크로 미터 이상의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제 1 불순물 층, 상기 흡수 층 및 상기 제 2 불순물 층은 상기 기판 상에서 일방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광 검출기는 상기 흡수 층 양측의 상기 제 1 불순물 층 상에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 2 불순물 층 상에 형성된 제 2 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 광 도파로는 렌즈형 광섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 리지 도파로는 상기 렌즈형 광섬유에 비해 0.5배 이상의 빔 폭을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔을 흡수할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 흡수 층은 5볼트 이하의 바이어스 전압에 비례하여 0.08암페어까지의 광전류를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 층은 진성 인듐갈륨아세나이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 광 도파로는 상기 광 검출기에 연결되는 접합 도파로와, 상기 접합 도파로에서 상기 제 1 및 제 2 레이저들에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 브랜치 도파로들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광 검출기에서 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 출력되는 테라헤르츠 파를 수신하는 출력 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 광 검출기는 상기 출력 회로의 내부 저항과 상기 도파로의 저항이 일치되는 진행파형 광 검출기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 검출기는, 기판; 상기 기판 상의 제 1 불순물 층; 상기 제 1 불순물 층 상의 흡수 층; 및 상기 흡수 층 상의 제 2 불순물 층을 포함한다. 여기서, 상기 흡수 층은 0.2마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 층은 0.005마이크로 미터 이상의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 검출기는 제 1 및 제 2 레이저들, 상기 제 1 및 제 2 레이저들과 연결되는 광 도파로와, 상기 광 도파로에 연결되며, 0.2㎛ 미만 두께의 흡수 층을 갖는 광 검출기를 포함할 수 있다. 광 검출기는 제 1 및 제 2 레이저들로부터 생성된 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 테라헤르츠 파를 생성할 수 있다. 흡수 층은 0.1㎛의 두께를 가질 때, 약 0.08A의 최대 허용 광전류를 생성할 수 있다. 흡수 층은 0.5㎛의 두께를 가질 때, 약 0.01A이하의 최대 허용 광전류를 생성할 수 있다. 따라서, 흡수 층은 두께에 반비례하여 최대 허용 입력 파워를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광학 소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 광 검출기(30)를 나타내는 사시도이다.
도 3은 흡수 층의 두께에 따른 최대 허용 광 전류를 나타내는 그래프이다.
4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광학 소자를 나타내는 도면이다.
도 5는 렌즈형 광섬유에서 전달되는 제 1 및 제 2 레이저 빔의 빔 폭을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 9는 0.3㎛, 0.2㎛, 0.1㎛, 0.05㎛의 두께를 갖는 흡수 층 각각에 대해 서로 다른 빔 폭을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔을 각각 나타내는 도면들이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광학 소자(100)를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 소자는 제 1 레이저(12), 제 2 레이저(14), 광 도파로(20), 광 검출기(30) 및 출력 회로(50)를 포함할 수 있다. 제 1 레이저(12) 및 제 2 레이저(14)는 서로 다른 파장의 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 생성할 수 있다. 제 1 레이저 빔은 주 입력 광 신호이고, 제 2 레이저 빔은 서브 입력 광 신호일 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저 빔은 약 1550nm 정도의 파장을 갖고, 제 2 레이저 빔은 약 1551nm 내지 약 1560nm 정도의 파장을 가질 수 있다.
광 도파로(20)는 광 검출기(30)와 제 1 및 제 2 레이저들(12, 14) 사이에 배치될 수 있다. 광 도파로(20)는 광 검출기(30)에 연결되는 접합 도파로(22)와, 상기 접합 도파로(22)와 제 1 및 제 2 레이저들(12, 14)에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 브랜치 도파로들(24, 26)을 포함할 수 있다.
광 검출기(30)는 광 도파로(20)를 통해 전달되는 제 1 및 제 2 레이저 빔을 흡수하여, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅(beating)에 의한 테라헤르츠 파를 출력할 수 있다. 즉, 광 검출기(30)은 제 1 및 제 2 레이저 빔의 파장 차이에 대응되는 테라헤르츠 파를 생성할 수 있다.
출력 회로(50)는 광 검출기(30)에서 생성되는 테라헤르츠 파를 수신할 수 있다. 출력 회로(50)는 테라헤르츠 파 계측 장치 및/또는 안테나 등을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 광 검출기(30)를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 광 검출기(30)는 기판(32)과, 상기 기판(32) 상의 제 1 불순물 층(34)과, 상기 제 1 불순물 층(34) 상의 흡수 층(36)과, 상기 흡수 층(36) 상의 제 2 불순물 층(38)를 포함할 수 있다. 기판(32)은 실리콘(Si) 단결정, 인듐인(InP) 또는 갈륨아세나이드(GaAs)를 포함할 수 있다. 제 1 불순물 층(34), 흡수 층(36) 및 제 2 불순물 층(38)은 일방향으로 연장되는 리지 도파로(31)일 수 있다. 여기서, 리지 도파로(31)는 기판(32) 상으로부터 돌출될 수 있다.
제 1 불순물 층(34)은 제 1 도전형으로 도핑된 인듐인(InP)을 포함할 수 있다. 제 1 도전형은 N형일 수 있다. 제 1 전극들(40)은 흡수 층(36) 및 제 2 불순물 층(38) 양측에 이격되는 제 1 불순물 층(34) 상에 배치될 수 있다. 제 2 불순물 층(38)은 제 1 도전형과 반대되는 제 2 도전형으로 도핑된 인듐인(InP)을 포함할 수 있다. 제 2 도전형은 P형일 수 있다. 제 2 전극(42)은 제 2 불순물 층(38) 상에 배치될 수 있다.
흡수 층(36)은 광 도파로(20)를 통해 전달되는 제 1 및 제 2 레이저 빔을 흡수 하여 테라헤르츠 파를 생성할 수 있다. 흡수 층(36)은 진성 인듐갈륨아세나이드(intrinsic InGaAs)를 포함할 수 있다. 흡수 층(36)은 그의 두께에 따라 광 검출기(30)의 특성을 좌우할 수 있다. 따라서, 흡수 층(36)의 두께는 광 검출기(30)의 동작 속도 및 응답 도를 결정할 수 있다. 두꺼운 흡수 층(36)은 다량의 레이저 빔을 흡수하여 응답 도가 높아질 수 있다. 반면, 얇은 흡수 층(36)은 제 1 불순물 층(34)과 제 2 불순물 층(38) 사이의 거리 축소로 인해 광 검출기(30)의 동작 속도를 증가시킬 수 있다.
도 3은 흡수 층(36)의 두께에 따른 최대 허용 광 전류를 나타내는 그래프이다. 여기서, 가로 축은 제 1 전극(40) 및 제 2 전극(42) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압이고, 세로 축은 최대 허용 광 전류이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 흡수 층(36)은 얇은 두께를 가질 때, 높은 최대 허용 광 전류를 생성할 수 있다. 예를 들어, 0.1㎛ 두께의 흡수 층(36)은 5V이하의 바이어스 전압에 비례하여 약 0.08A까지 증가되는 최대 허용 광 전류를 생성할 수 있다. 바이어스 전압은 출력 회로(50)으로부터 인가될 수 있다.
반면, 0.5㎛ 두께의 흡수 층(36)은 약 0.01A이하의 최대 허용 광 전류를 생성할 수 있다. 따라서, 흡수 층(36)은 두께에 반비례하여 최대 허용 입력 파워를 증가시킬 수 있다.
한편, 출력 회로(50)는 약 50Ω 내지 약 100Ω 정도의 내부 저항을 가질 수 있다. 또한, 제 1 전극(40)과 제 2 전극(42) 사이의 리지 도파로(31)는 바이어스 전압에 따른 저항 및/또는 임피던스를 가질 수 있다. 리지 도파로(31) 그의 면적에 따라 변화되는 저항 및/또는 임피던스를 가질 수 있다. 또한, 리지 도파로(31)의 저항 및/또는 임피던스는 제 1 및 제 2 불순물 층(34, 38), 흡수 층(36) 각각의 두께와, 제 1 및 제 2 불순물 층(34, 38)의 도핑 농도에 의해 결정될 수 있다. 광 검출기(30)는 리지 도파로(31)의 저항 및/또는 임피던스가 출력 회로(50)의 내부 저항이 유사한 진행파형(travelling-wave) 광 검출기를 포함할 수 있다. 즉, 진행파형 광 검출기는 리지 도파로(31)와 출력 회로(50)의 임피던스가 매칭될 수 있다. 진행파형 광 검출기는 리지 도파로(31)의 저항 및/또는 임피던스와 출력 회로(50)의 내부 저항 사이에 약 50%정도까지의 허용 오차를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광학 소자(100)는 진행파형 광 검출기를 포함하기 때문에 최고의 성능을 발휘할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광학 소자를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광학 소자(100)는 광 검출기(30)와 제 1 및 제 2 레이저들(12, 14) 사이에 배치되고, 제 1 및 제 2 레이저 빔을 광 검출기(30)에 집속(focus)하는 렌즈 형 광섬유(lensed fiber, 28)를 포함할 수 있다. 렌즈형 광섬유(28)는 흡수 층(36)에 정렬될 수 있다.
상술한 바와 같이, 광 검출기(30)는 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 테라헤르츠 파의 전기적 신호를 출력할 수 있다. 이때, 광 검출기(30)의 동작속도는 흡수 층(36)에서 생성된 전자 및/또는 홀의 이동 시간(transit time) 및 RC(Resistance Capacitance) 효과에 의해 결정될 수 있다. 이동 시간은 전자 및/또는 홀이 흡수 층(36) 내에서 제 1 불순물 층(34)과 제 2 불순물 층(38)까지 이동하는 데 소요되는 시간이다. RC 효과는 전자 및/또는 홀의 이동을 방해하는 요소이다.
일반적인 광통신은 약 100GHz이하의 저주파 대역에서 이동 시간 및 RC 효과에 의해 전자 및/또는 홀의 속도 제약을 거의 받지 않는다. 반면, 이동 시간 및 RC 효과는 테라헤르츠(THz) 파(wave) 대역의 광통신에서 전자 및/또는 홀의 속도에 대해 중요한 변수가 된다. 광 검출기(30)는40GHz 주파수 대역의 레이저 빔 신호를 검출할 때, 흡수 층(36)은 약 0.5㎛의 두께를 가질 있다. 이때, 이동 시간 제한 대역폭(transit time limited bandwidth)은 약 62GH정도일 수 있다. 광 검출기(30)는 THz 주파수 대역의 포토믹서 및/또는 테라헤르츠 파 발생기로 사용될 때, 이동 시간의 제약에 의해 낮은 동작 속도를 갖는다. 때문에, 흡수 층(36)의 두께는 작아져야 한다. 흡수 층(36)이 얇아질 때, 전기용량(capacitance)이 커질 수 있다. 광 검출기(30)가 작아지면, 전기 용량은 줄어들 수 있다.
렌즈형 광섬유(28)는 광 검출기(30)와 접합되지 않고, 이격될 수 있다. 렌즈형 광섬유(28)와 광 검출기(30)는 실질적으로 유사한 크기의 제 1 및 제 2 레이저 빔이 전달될 때, 결합 손실이 최소화될 수 있다. 일반적으로 결합 효율(coupling efficiency)은 렌즈형 광섬유(28)와 흡수 층(36)이 유사한 두께를 가질 때 높을 수 있다. 그러나, 흡수 층(36)은 렌즈형 광섬유(28)만큼 두꺼워질 경우, 테라헤르츠 파의 생성을 위한 동작 속도가 느려질 수 있다. 때문에, 렌즈형 광섬유(28)와 리지 도파로(31)에서의 빔 폭(beam width)을 비교하여 결합 효율을 확인할 수 있다.
도 5는 렌즈형 광섬유(28)에서 전달되는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)의 빔 폭을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 렌즈형 광섬유(28)는 약 3~3.5um 정도의 빔 폭(beam width)을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 출력할 수 있다. 여기서, 빔 폭은 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)의 수직 선폭으로 정의될 수 있다. 또한, 렌즈형 광섬유(28) 내에서의 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)은 시뮬레이션(simulation)될 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)은 렌즈형 광섬유(28) 내에서 동일한 빔 폭을 가질 수 있다.
도 6 내지 도 9는 0.3㎛, 0.2㎛, 0.1㎛, 0.05㎛의 두께를 갖는 흡수 층(36) 각각에 대해 서로 다른 빔 폭을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 각각 나타내는 도면들이다. 가로 축 및 수평 세로 축은 수평 거리 및 수직 거리를 각각 나타내며, 빔 폭은 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)의 수직 거리로 나타날 수 있다.
도 2, 도 4 내지 도 9를 참조하면, 흡수 층(36)이 0.2㎛ 미만의 두께를 가질 때, 리지 도파로(31)는 렌즈형 광섬유(28)에 비해 0.5배 이상 빔 폭의 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 흡수할 수 있다. 여기서, 리지 도파로(31) 내에서의 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)은 흡수 층(36)의 두께에 따라 변화되는 빔 폭으로 시뮬레이션될 수 있다. 예를 들어, 렌즈형 광섬유(28)에서 약 3㎛ 내지 약 3.5㎛ 정도 빔 폭의 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)이 입사되면, 약 0.3㎛ 두께의 흡수 층(36)을 갖는 리지 도파로(31)는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 약 1㎛의 빔 폭으로 흡수할 수 있다(도 6). 약 0.2㎛ 두께의 흡수 층(36)을 갖는 리지 도파로(31)는 약 2㎛ 정도의 빔 폭을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 흡수할 수 있다(도 7). 이때, 리지 도파로(31)는 렌즈형 광섬유(28)에 비해 0.5배 이하로 작은 빔 폭을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 흡수할 수 있다. 따라서, 약 0.2㎛ 이상 두께의 흡수 층(36)은 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)의 결합 손실을 발생시킬 수 있다.
흡수 층(36)은 약 0.1㎛ 두께를 가질 때, 렌즈형 광섬유(28)에서와 유사한 약 3㎛ 정도의 빔 폭을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 흡수할 수 있다(도 8). 이때, 리지 도파로(31)와 렌즈형 광섬유(28)의 결합 효율은 최대로 높을 수 있다. 약 0.05㎛ 두께의 흡수 층(36)은 약 4㎛ 정도의 빔 폭을 갖는 제 1 및 제 2 레이저 빔(16)을 흡수할 수 있다(도 9). 흡수 층(36)은 이상적으로 약 0.005㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 소자(100)는 0.2㎛ 미만의 두께를 갖는 흡수 층(36)에 대해 높은 결합 효율을 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 2 실시예에 따른 광학 소자(100)는 광 검출기(30)에 연결된 출력 회로(50)를 더 포함할 수 있다. 또한, 광 검출기(30)는 출력 회로(50)의 내부 저항과 유사한 저항 및/또는 임피던스의 리지 도파로(31)를 갖는 진행파형 광 검출기를 포함할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
12: 제 1 레이저 14: 제 2 레이저
20: 광 도파로 30: 광 검출기
40: 제 1 전극 50: 출력 회로

Claims (12)

  1. 제 1 및 제 2 레이저 빔을 생성하는 제 1 및 제 2 레이저들;
    상기 제 1 및 제 2 레이저들과 연결되는 광 도파로; 및
    상기 광 도파로를 통해 전달되는 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔을 검출하는 광 검출기를 포함하되,
    상기 광 검출기는, 기판과, 상기 기판 상의 제 1 불순물 층과, 상기 제 1 불순물 층 상의 흡수 층과, 상기 흡수 층 상의 제 2 불순물 층을 포함하고,
    상기 흡수 층은 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 테라헤르츠 파를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 불순물 층들 사이에 제공되는 바이어스 전압에 비례하여 증가하는 최대 허용 광전류를 생성하고, 0.2마이크로미터보다 큰 빔폭을 갖는 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔을 손실 없이 흡수하도록 0.2마이크로미터 미만의 두께를 갖는 광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수 층은 0.005마이크로 미터 이상의 두께를 갖는 광학 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 불순물 층, 상기 흡수 층 및 상기 제 2 불순물 층은 상기 기판 상에서 일방향으로 연장되는 리지 도파로인 광학 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 검출기는 상기 흡수 층 양측에 이격되어 상기 제 1 불순물 층 상에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 2 불순물 층 상에 형성된 제 2 전극을 더 포함하는 광학 소자.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 렌즈형 광섬유를 포함하는 광학 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 리지 도파로는 상기 렌즈형 광섬유에 비해 0.5배 이상의 빔 폭을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔을 흡수하는 광학 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수 층은 진성 인듐갈륨아세나이드을 포함하는 광학 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 상기 광 검출기에 연결되는 접합 도파로와, 상기 접합 도파로에서 상기 제 1 및 제 2 레이저들에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 브랜치 도파로들을 포함하는 광학 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 검출기에서 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 비팅에 의해 출력되는 테라헤르츠 파를 수신하는 출력 회로를 더 포함하는 광학 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 검출기는 상기 출력 회로의 내부 저항과 상기 도파로의 저항이 동일한 진행파형 광 검출기를 포함하는 광학 소자.


  11. 삭제
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