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KR20080065478A - Multi-Surface Light Laser and Optical Communication System Using It - Google Patents

Multi-Surface Light Laser and Optical Communication System Using It Download PDF

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KR20080065478A
KR20080065478A KR1020070002645A KR20070002645A KR20080065478A KR 20080065478 A KR20080065478 A KR 20080065478A KR 1020070002645 A KR1020070002645 A KR 1020070002645A KR 20070002645 A KR20070002645 A KR 20070002645A KR 20080065478 A KR20080065478 A KR 20080065478A
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KR
South Korea
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surface light
light laser
laser elements
polarization
optical
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Ceased
Application number
KR1020070002645A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하경호
심종인
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Abstract

멀티 표면광 레이저 및 이를 채용한 광통신 시스템이 개시되어 있다. 개시된 멀티 표면광 레이저는 복수의 표면광 레이저 소자를 구비하는 멀티 표면광 레이저로서, 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자의 편광 방향이 서로 다르다. 또한 광통신 시스템은 이러한 표면광 레이저와 표면광 레이저에 커플링되는 하나 또는 복수의 광 전송로를 포함한다.Disclosed are a multi-surface light laser and an optical communication system employing the same. The disclosed multi-surface light laser is a multi-surface light laser having a plurality of surface light laser elements, and at least two surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements have different polarization directions. The optical communication system also includes such a surface light laser and one or a plurality of light transmission paths coupled to the surface light laser.

Description

멀티 표면광 레이저와 이를 이용한 광통신 시스템{Multi surface emitting laser and optical communication system}Multi surface emitting laser and optical communication system using same

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저의 개략적인 상면도이다.1 is a schematic top view of a multi-surface light laser according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 멀티 표면광 레이저의 A-A선 수직 단면도이다.FIG. 2 is a vertical cross-sectional view taken along the line A-A of the multi-surface light laser of FIG. 1.

도 3은 도 1의 멀티 표면광 레이저의 개구의 격자 구조를 보여준다.3 shows a lattice structure of the aperture of the multi-surface light laser of FIG. 1.

도 4a 및 도 4b는 격자 구조에 의한 편광 특성을 보여주는 그래프이다.4A and 4B are graphs showing polarization characteristics by a lattice structure.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저의 개략적인 상면도이다.5 is a schematic top view of a multi-surface light laser according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 도 5의 멀티 표면광 레이저의 B-B선 수직 단면도이다.FIG. 6 is a vertical cross-sectional view taken along line B-B of the multi-surface light laser of FIG. 5.

도 7a 및 도 7b는 개구 구조에 의한 편광 특성을 보여주는 그래프이다.7A and 7B are graphs showing polarization characteristics by the aperture structure.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저의 개략적인 상면도이다.8 is a schematic top view of a multi-surface light laser according to a third embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저의 개략적인 상면도이다.9 is a schematic top view of a multi-surface light laser according to a fourth embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면광 레이저를 채용한 광통신 시스템의 개략적인 구성도이다.10 is a schematic configuration diagram of an optical communication system employing a surface light laser according to a fifth embodiment of the present invention.

도 11은 도 11에서 멀티 표면광 레이저와 광 전송로의 커플링 보여주는 개략적인 도면이다.FIG. 11 is a schematic diagram illustrating coupling of a multi-surface light laser and a light transmission path in FIG. 11.

도 12는 도 11에서의 멀티 표면광 레이저와 광 전송로를 커플링하는 구성의 변형례를 보여주는 개략적인 도면이다.FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a modification of the configuration of coupling the multi-surface light laser and the light transmission path in FIG. 11.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100,200,300,400,510...멀티 표면광 레이저100,200,300,400,510 ... multi surface light laser

110,120,210,220,310,320,330,410,420,430,440...표면광 레이저 소자110,120,210,220,310,320,330,410,420,430,440 ... surface light laser device

105,205...기판105,205 ... substrate

111,121,211,221,311,321,331,411,421,431,441...개구111,121,211,221,311,321,331,411,421,431,441 ... opening

211,221...개구,211,221 ...

530,620,530...광 섬유530,620,530 ... optical fiber

550...PBS550 ... PBS

570...PD570 ... PD

630...광 커플러630 ... optical coupler

본 발명은 멀티 표면광 레이저 및 이를 채용한 광통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 칩 스케일에서 서로 다른 편광 방향의 복수의 레이저빔을 방출하는 멀티 표면광 레이저 및 이를 채용한 광통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-surface light laser and an optical communication system employing the same, and more particularly, to a multi-surface light laser that emits a plurality of laser beams of different polarization directions at the chip scale and an optical communication system employing the same. .

광을 이용하여 정보를 전송하는 기술은 해상 통신(oversea communication)을 비롯하여 기간망에 독보적으로 사용되고 있으며, 최근에는 건물 내 또는 근거리, 기기간 통신에도 사용되고 있는 추세이다. 이러한 통신에는, 통신의 효율을 높이기 위하여 하나의 전송로를 분할하여 개별적으로 독립된 신호를 동시에 송수신할 수 있는 다수의 채널을 구성하는 기술인 다중화(multiplexing) 기술이 적용되고 있다. Technology that transmits information using light is being used exclusively in the backbone network, including oversea communication, and recently, it is being used in communication in buildings, short distances, and devices. In such communication, a multiplexing technique, which is a technique of forming a plurality of channels capable of simultaneously transmitting and receiving individual signals by dividing one transmission path in order to increase communication efficiency, is applied.

다중화 기술에는 대표적으로 하나의 회선을 다수의 주파수 대역으로 분할하여 다중화하는 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing; 이하, FDM이라 한다) 방식과, 이와 유사하게 파장을 분할하는 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing; 이하, WDM이라 한다) 방식과 하나의 회선을 다수의 아주 짧은 시간 간격으로 분할하여 다중화하는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing; 이하, TDM이라 한다) 방식 등이 있다. The multiplexing technique typically includes a frequency division multiplexing (FDM) scheme in which a single line is divided into multiple frequency bands and multiplexed, and similarly, a wavelength division multiplexing scheme for dividing a wavelength. (Hereinafter, referred to as WDM) and Time Division Multiplexing (hereinafter, referred to as TDM) in which one circuit is divided and multiplexed into a plurality of very short time intervals.

그런데, 이러한 다중화 방식은 광원에 요구되는 높은 파장 안정성 및 정확도, 광원과 멀티플렉서(multiplexer) 간의 정밀한 정렬(alignment) 등으로 인해 기간망과 같은 고가의 광통신 시스템에만 사용되어 왔다. 그런데 FTTH(fiber-to-the home)이나 근거리 정보 통신망(local area network) 또는 개인기기간의 통신은 디스플레이 화질의 고정세화 등에 의해 점차 높은 전송속도를 요구하는 반면에, 낮은 제조비용을 만족해야 하므로 기존의 FDM, WDM 또는 TDM과 같은 다중화 방식은 사용하기 곤란하다. 이의 대안으로 광원의 직교하는 두 선형 편광에 각각의 데이터를 실어서 전송하는 편광분할 다중화(Polarization Division Multiplexing; 이하, PDM이라 한다) 방식이 고려되고 있으나, 이 역시 편광판 등의 부품비용과, 수직 편광 유지를 위한 정렬 비용으로 인해 제조 단가를 낮추는 데는 많은 제약이 있다.However, this multiplexing method has been used only for expensive optical communication systems such as backbone networks because of the high wavelength stability and accuracy required for the light source, the precise alignment between the light source and the multiplexer, and the like. However, FTTH (fiber-to-the home), local area network (LAN), or communication between personal devices requires higher transmission speeds due to higher definition of display quality, while lower manufacturing costs must be satisfied. Multiplexing schemes such as FDM, WDM or TDM are difficult to use. Alternatively, Polarization Division Multiplexing (hereinafter, referred to as PDM), which carries data on two orthogonal linear polarizations of a light source, is considered, but this also includes component cost of a polarizer and vertical polarization. There are many limitations to lower manufacturing costs due to the alignment costs for maintenance.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 편광의 방향이 서로 다른 레이저빔을 방출하는 멀티 표면광 레이저 및 이를 채용한 광통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-surface light laser that emits laser beams having different polarization directions and an optical communication system employing the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 멀티 표면광 레이저는 복수의 표면광 레이저 소자를 구비하는 멀티 표면광 레이저로서, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자는 편광 방향이 서로 다른 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a multi-surface light laser according to the present invention is a multi-surface light laser having a plurality of surface light laser elements, wherein at least two surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements are polarization directions This is characterized by different things.

상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자는, 방출되는 빔의 편광 방향이 서로 직교하도록 배치될 수 있다.At least two surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements may be disposed such that polarization directions of the emitted beams are perpendicular to each other.

상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 3개의 표면광 레이저 소자는, 방출되는 빔의 편광 방향이 서로 일정한 각도 간격을 유지하도록 배치될 수도 있다.At least three surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements may be arranged such that the polarization directions of the emitted beams maintain constant angular intervals from each other.

상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자는 파장이 서로 다른 빔을 방출할 수 있다.At least two surface light laser devices of the plurality of surface light laser devices may emit beams having different wavelengths.

상기 복수의 표면광 레이저 소자는 방출되는 빔의 편광 방향과 파장 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 것이 바람직하다.At least one of the polarization direction and the wavelength of the emitted beam of the plurality of surface light laser devices is preferably different from each other.

상기 복수의 표면광 레이저 소자의 개구들에 각각 마련된 격자에 의하여 편광 방향이 결정될 수 있다.The polarization direction may be determined by gratings respectively provided in the openings of the plurality of surface light laser elements.

상기 복수의 표면광 레이저 소자 각각의 공진 조건을 비대칭적으로 함으로써, 편광 방향이 결정될 수 있다.By asymmetrically resonating conditions of each of the plurality of surface light laser elements, the polarization direction can be determined.

이때, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 각각의 전류 제한 구조를 비대칭적으로 함으로써, 편광 방향이 결정될 수 있다.In this case, the polarization direction may be determined by asymmetrical current limiting structures of the plurality of surface light laser elements.

상기 복수의 표면광 레이저 소자는 독립적으로 구동될 수 있다.The plurality of surface light laser elements may be driven independently.

상기 복수의 표면광 레이저 소자는 동일 기판상에 일괄적으로 형성될 수 있다.The plurality of surface light laser devices may be collectively formed on the same substrate.

상기 복수의 표면광 레이저 소자는 동일 다이 위에 실장될 수 있다.The plurality of surface light laser elements may be mounted on the same die.

상기 복수의 표면광 레이저 소자는, 각 출력면이 동일 평면상에 놓이도록 정렬되는 것이 바람직하다.The plurality of surface light laser elements are preferably aligned such that each output surface is on the same plane.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광통신 시스템은 상술된 표면광 레이저와; 상기 표면광 레이저에 커플링되는 하나 또는 복수의 광 전송로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the optical communication system according to the present invention includes the above-mentioned surface light laser; And one or a plurality of optical transmission paths coupled to the surface light laser.

상기 복수의 표면광 레이저 소자는, 서로 인접하게 배치되어 상기 하나의 광 전송로에 커플링되는 것이 바람직하다.The plurality of surface light laser elements are preferably arranged adjacent to each other and coupled to the one optical transmission path.

상기 복수의 광 전송로는, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 각각에 커플링되는 복수의 제1 광 전송로와; 상기 복수의 제1 광 전송로에 커플링되는 하나의 제2 광 전송로;를 포함할 수 있다.The plurality of light transmission paths include: a plurality of first light transmission paths coupled to each of the plurality of surface light laser elements; And one second optical transmission path coupled to the plurality of first optical transmission paths.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저와 이를 이용한 광통신 시스템을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a multi-surface light laser and an optical communication system using the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저를 개략적으로 보여준다.1 to 3 schematically show a multi-surface light laser according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 멀티 표면광 레이저(100)는, 서로 직교하는 편광의 레이저빔을 각각 방출하는 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)는 동일한 기판(105) 위에 형성되어 있는 수직 공진형 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; 이하, VCSEL 이라 한다)의 구조를 갖는다. Referring to FIG. 1, the multi-surface light laser 100 of the present embodiment includes first and second surface light laser elements 110 and 120 that emit laser beams of polarized light that are perpendicular to each other. The first and second surface light laser devices 110 and 120 have a structure of a vertical cavity surface emitting laser (hereinafter, referred to as VCSEL) formed on the same substrate 105.

도 2를 참조하면, 제1 표면광 레이저 소자(110)는 하부 반사층(112), 이득(gain)을 주는 이득층을 포함하는 활성층(113), 전류의 흐름을 제어하는 전류 제한층(115), 상부 반사층(117), 상부 전극(118) 및 제1 개구(111)가 기판(105) 위에 순차적으로 적층된 제1 반도체 적층구조(119)를 갖는다. 제2 표면광 레이저 소자(210) 역시 제2 개구(121)를 제외한 나머지 구성들이 제1 표면광 레이저 소자(110)와 실질적으로 동일한 제2 반도체 적층 구조(129)를 갖는다. 기판(105)의 저면에는 공통의 하부 전극(101)이 마련되어 있다. 이러한 제1 및 제2 반도체 적층 구조(119,129)는 공통의 기판(105) 위에 통상의 반도체 제조 공정을 통해 일괄적으로 적층될 수 있다.Referring to FIG. 2, the first surface light laser device 110 includes a lower reflecting layer 112, an active layer 113 including a gain layer giving a gain, and a current limiting layer 115 that controls the flow of current. The upper reflective layer 117, the upper electrode 118, and the first opening 111 have a first semiconductor stacked structure 119 sequentially stacked on the substrate 105. The second surface light laser device 210 also has a second semiconductor stacked structure 129 having substantially the same configuration as the first surface light laser device 110 except for the second opening 121. A common lower electrode 101 is provided on the bottom of the substrate 105. The first and second semiconductor stacked structures 119 and 129 may be collectively stacked on a common substrate 105 through a conventional semiconductor manufacturing process.

보다 구체적으로 예를 들면, 기판(105)는 n형 반도체 기판으로서, InP, InGaAs, GaN, GaAs, GaP 등이 사용될 수 있다. 하부 및 상부 반사층(112,117)은 굴절률이 높은 층과 굴절률이 낮은 층을 교대로 다수 반복 적층된 반도체 DBR(Distributed Bragg Reflector) 구조를 가지며, InAlGaAs/InAlAs, InAlGaAs/InP, AlGaAs 등에 n형 및 p형 도펀트가 각각 도핑되어 형성될 수 있다. 또한, 활성층(113)은 n형 클래드층과 이득층과 p형 클래드층을 포함하며, 이득층은 다중 양자 우물(Multi Quantum Well) 구조를 가질 수 있다. 또한, 전류 제한층(115)은 전류가 흐르는 영역(115a)과 산화 등을 이용하여 전류가 절연되는 영역(115b)으로 구분될 수 있다.More specifically, for example, the substrate 105 may be an n-type semiconductor substrate, and InP, InGaAs, GaN, GaAs, GaP, or the like may be used. The lower and upper reflective layers 112 and 117 have a semiconductor DBR (Distributed Bragg Reflector) structure in which a plurality of layers having a high refractive index and a layer having a low refractive index are alternately stacked. Dopants may be formed by doping, respectively. In addition, the active layer 113 may include an n-type cladding layer, a gain layer, and a p-type cladding layer, and the gain layer may have a multi quantum well structure. In addition, the current limiting layer 115 may be divided into a region 115a through which a current flows and a region 115b where a current is insulated using oxidation.

제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)는 단일 편광의 레이저빔을 조사하는 것으로, 본 실시예는 도 3에 도시되는 바와 같은 격자 구조의 제1 및 제2 개구(111,121)를 통하여 편광이 제어된다. 격자 구조는 레이저빔의 편광을 제어하기 위하여 서브 미크론 스케일로 격자의 주기 및 깊이가 형성된다. 이러한 격자 구조는 서로 직교하는 형태로 제1 및 제2 개구에 포토 레지스트 공정 등을 통해 일괄적으로 형성될 수 있다.The first and second surface light laser elements 110 and 120 irradiate a laser beam of a single polarization. In this embodiment, the polarization is reduced through the first and second openings 111 and 121 of the lattice structure as shown in FIG. Controlled. The grating structure is formed with the period and depth of the grating on a submicron scale to control the polarization of the laser beam. Such a lattice structure may be formed collectively through a photoresist process or the like in the first and second openings in a form orthogonal to each other.

도 4a와 도 4b는 이러한 격자 구조의 개구를 갖는 표면광 레이저 소자와 그 비교예의 편광 특성을 보여준다. 먼저 도 4a를 참조하면, 격자 구조의 개구를 갖지 않는 통상의 VCSEL의 무편광 특성을 볼 수 있다. 즉, 수직 편광된 빔(P)이나 수평 편광된 빔(P)의 광파워는 거의 비슷하여, 통상의 VCSEL의 경우 무편광 특성을 보임을 알 수 있다. 반면에, 도 4b를 참조하면, 격자 구조의 개구를 갖는 본 실시예의 VCSEL은 단일 편광 특성을 보여준다. 즉, 수평 편광된 빔(P)의 광파워는 거의 영에 가깝고, 수직 편광된 빔(P)의 광파워는 총 광파워에 거의 근접함을 볼 수 있다. 이때, 수직 편광과 수평 편광의 기준은 임의로 잡은 것으로, 단지 서로 수직한 선형 편광을 편의상 구분하고자 한 것이다. 도 4b에서의 결과를 참조하면, 격자의 방향을 90도 바꾸게 되면, 역으로 수직 편광된 빔(P)의 광파워가 거의 영에 가깝게 되고, 수평 편광된 빔(P)의 광파워가 총 광파워에 거의 근접하게 될 것이 명백하다. 따라서, 격자의 방향을 서로 직교하도록 제1 개구(도 1의 111)와 제2 개구(도 1의 121)를 형성하게 되면, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(도 1의 110,120)는 편광 방향이 서로 직교하는 레이저빔을 방출하게 된다.4A and 4B show polarization characteristics of a surface light laser device having an opening of such a lattice structure and a comparative example. Referring first to FIG. 4A, one can see the polarization characteristics of a typical VCSEL without openings in a lattice structure. That is, the optical powers of the vertically polarized beam P 이나 and the horizontally polarized beam P are almost similar, and thus, the conventional VCSEL exhibits no polarization characteristics. On the other hand, referring to FIG. 4B, the VCSEL of the present embodiment with the opening of the lattice structure shows a single polarization characteristic. That is, it can be seen that the optical power of the horizontally polarized beam P is almost zero, and the optical power of the vertically polarized beam P 거의 is close to the total optical power. In this case, the standard of the vertical polarization and the horizontal polarization is arbitrarily set, and merely intended to distinguish the linear polarization perpendicular to each other for convenience. Referring to the result in FIG. 4B, when the direction of the grating is changed by 90 degrees, the optical power of the reversely vertically polarized beam P 거의 becomes nearly zero, and the optical power of the horizontally polarized beam P becomes It is obvious that it will be close to the total optical power. Therefore, when the first opening (111 in FIG. 1) and the second opening (121 in FIG. 1) are formed to orthogonally cross the directions of the gratings, the first and second surface light laser elements (110 and 120 in FIG. 1) are polarized. It emits laser beams that are orthogonal to each other.

제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)는 각각에 위치하는 제1 및 제2 상부 전극(118,128)과, 공통의 하부 전극(101)을 가지고 있으므로, 독립적으로 구동될 수가 있다. 한편, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)는 웨이퍼 단위에서 일괄적으로 적층되어 형성되므로, 각 출력면 즉, 제1 및 제2 개구(111,121)가 동일 평면상에 놓이게 된다. 또한, 칩 스케일에서 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)가 제조될 수 있으므로, 제1 및 제2 개구(111,121)는 수백 μm 이내, 바람직하게는 수십 μm 이내로 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 멀티 표면광 레이저(100)에 광섬유를 커플링하고자 할 때, 단일 광섬유가 제1 및 제2 개구(111,121) 전부를 덮도록 직접 접합하여 커플링시킬 수 있다.Since the first and second surface light laser elements 110 and 120 have the first and second upper electrodes 118 and 128 and the common lower electrode 101 respectively, they can be driven independently. On the other hand, since the first and second surface light laser elements 110 and 120 are collectively stacked on a wafer basis, the respective output surfaces, that is, the first and second openings 111 and 121, are placed on the same plane. In addition, since the first and second surface light laser elements 110 and 120 may be manufactured at the chip scale, the first and second openings 111 and 121 may be adjacent to each other within several hundred μm, preferably within several tens of μm. Accordingly, as will be described later, when the optical fiber is to be coupled to the multi-surface light laser 100, a single optical fiber may be directly bonded and coupled to cover all of the first and second openings 111 and 121.

이러한 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)는 통상의 반도체 제조 공정을 통해 웨이퍼 단위에서 제조될 수 있으므로, 후술하는 바와 같이 광섬유에 커플링하는 것이 용이하여 광통신 시스템을 송신 소자로 사용되기에 적합하다.Since the first and second surface light laser devices 110 and 120 may be manufactured on a wafer basis through a conventional semiconductor manufacturing process, the first and second surface light laser devices 110 and 120 may be easily coupled to an optical fiber as described below, so that an optical communication system is used as a transmission device. Suitable.

상술된 예에서, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120)가 공통의 기 판(105) 위에 일괄적으로 형성된 경우를 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(110,120) 각각이 별개로 제조된 후, 칩 단위에서 다이(die)나 서브 마운트 위에 실장될 수도 있다.In the above-described example, the case in which the first and second surface light laser elements 110 and 120 are collectively formed on the common substrate 105 is described, but the present invention is not limited thereto. For example, each of the first and second surface light laser elements 110 and 120 may be manufactured separately and then mounted on a die or sub-mount in a chip unit.

도 5와 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저를 개략적으로 보여준다.5 and 6 schematically show a multi-surface light laser according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 멀티 표면광 레이저(200)는, 서로 직교하는 편광의 레이저빔을 각각 방출하는 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(210,220)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(210,220)는 도 1과 도 2를 참조하여 설명된 제1 실시예와 거의 유사한 VCSEL 구조이므로, 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 5, the multi-surface light laser 200 of the present embodiment includes first and second surface light laser elements 210 and 220 that emit laser beams of polarized light that are perpendicular to each other. Since the first and second surface light laser devices 210 and 220 are substantially similar to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the first and second surface light laser devices 210 and 220 will be described.

도 6을 참조하면, 제1 표면광 레이저 소자(210)는 하부 반사층(212), 활성층(213), 제1 전류 제한층(215), 상부 반사층(217), 상부 전극(218) 및 제1 개구(211)가 기판(205) 위에 순차적으로 적층된 제1 반도체 적층구조(219)를 갖는다. 제2 표면광 레이저 소자(220) 역시 제2 전류 제한 층(225)과 제2 개구(221)를 제외한 나머지 구성들은 제1 표면광 레이저 소자(210)와 실질적으로 동일한 제2 반도체 적층 구조(229)를 갖는다. Referring to FIG. 6, the first surface light laser device 210 may include a lower reflective layer 212, an active layer 213, a first current limiting layer 215, an upper reflective layer 217, an upper electrode 218, and a first electrode. The opening 211 has a first semiconductor stacked structure 219 sequentially stacked on the substrate 205. The second surface stacked laser device 220 also has a second semiconductor stacked structure 229 having substantially the same configuration as the first surface light laser device 210 except for the second current limiting layer 225 and the second opening 221. Has

본 실시예의 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(210,220)는 소자 내부의 공진 모드의 변형을 통하여 단일 편광의 레이저빔을 방출한다. 그 일례로, 본 실시예의 경우, 전류 제한층(215,225)의 전류가 흐르는 영역을 타원형태로 형성하고, 나아가 개구(211,221)의 형상을 타원형태로 형성함으로써 편광을 제어한다. The first and second surface light laser devices 210 and 220 of this embodiment emit a laser beam of single polarization through the modification of the resonance mode inside the device. For example, in the present embodiment, polarization is controlled by forming an ellipsoidal region in which the currents of the current limiting layers 215 and 225 flow, and further forming an ellipsoidal shape of the openings 211 and 221.

도 6을 참조하면, 제1 전류 제한층(215)의 전류가 흐르는 영역(215a)의 형상은, 제1 반도체 적층구조(219)의 적층한 후, 제1 반도체 적층구조(219)의 측면쪽을 선택적으로 산화시킴으로써, 전류가 절연되는 영역(215b)을 확장시켜 형성시킨다. 즉, 도 5에 도시된 것처럼, 제1 표면광 레이저 소자(210)의 상부쪽에서 보았을 때, 개구(211)가 위치한 쪽의 폭을 작게 하고 너비를 크게 함으로써, 제1 반도체 적층구조(219)의 측면쪽을 선택적으로 산화시켜 제1 전류 제한층(215)을 형성할 때, 전류가 흐르는 영역(215a)의 폭과 너비가 비대칭이 되도록 할 수 있다. Referring to FIG. 6, the shape of the region 215a through which the current flows in the first current limiting layer 215 flows is the side surface of the first semiconductor stacked structure 219 after the first semiconductor stacked structure 219 is stacked. Is selectively oxidized to expand and form the region 215b in which the current is insulated. That is, as shown in FIG. 5, when viewed from the upper side of the first surface light laser element 210, the width of the side where the opening 211 is located is made smaller and the width thereof is increased, whereby the width of the first semiconductor laminate structure 219 is increased. When the side surface is selectively oxidized to form the first current limiting layer 215, the width and width of the region 215a through which the current flows may be asymmetric.

제2 표면광 레이저 소자(220)도 개구(221)가 위치한 쪽의 제2 반도체 적층구조(219)의 폭을 작게 하고 너비를 크게 하여, 전류가 흐르는 영역의 폭과 너비를 비대칭적으로 형성할 수 있다.The second surface light laser device 220 also reduces the width and width of the second semiconductor stacked structure 219 on the side where the opening 221 is located, thereby making the width and width of the current flow region asymmetric. Can be.

나아가, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(210,220)의 개구(211,221)의 형상 역시 전류 제한층의 비대칭적 구조에 대응하여 그 폭과 너비가 비대칭적이 되도록 형성한다.Further, the shapes of the openings 211 and 221 of the first and second surface light laser devices 210 and 220 also correspond to the asymmetric structure of the current confining layer so that the width and the width thereof are asymmetrical.

도 7a와 도 7b는 이러한 전류 제한층 및 개구를 갖는 표면광 레이저 소자와 그 비교예의 편광 특성을 보여준다. 먼저 도 7a를 참조하면, 전류가 흐르는 영역 및 개구가 가로로 긴 형상을 갖는 VCSEL의 단일 편광 특성을 볼 수 있다. 즉, 긴 전류가 흐르는 영역 및 개구의 길이 방향으로 편광된 빔을 수평 편광된 빔(P)이라 하고, 이에 수직하게 편광된 빔을 수직 편광된 빔(P)이라 할 때, 수직 편광된 빔(P)의 광파워가 거의 영에 가깝게 되고, 수평 편광된 빔(P)의 광파워가 총 광 파워에 거의 근접한 것을 볼 수 있다. 반면에 도 7b를 참조하면, 전류가 흐르는 영역 및 개구가 세로로 긴 형상을 갖는 VCSEL의 경우, 수평 편광된 빔(P)의 광파워는 거의 영에 가깝고, 수직 편광된 빔(P)의 광파워는 총 광파워에 거의 근접한 것을 볼 수 있다. 7A and 7B show the polarization characteristics of a surface light laser device having such a current limiting layer and an opening and a comparative example thereof. First, referring to FIG. 7A, it is possible to see a single polarization characteristic of a VCSEL having a transversely long region in which a current flows and an opening. That is, when the beam polarized in the longitudinal direction of the region and the opening in which the long current flows is called the horizontally polarized beam (P ), and the vertically polarized beam is called the vertically polarized beam (P ), It can be seen that the optical power of the beam P is near zero, and the optical power of the horizontally polarized beam P is close to the total optical power. On the other hand, referring to FIG. 7B, in the case of the VCSEL having a vertically long region in which the current flows and the opening, the optical power of the horizontally polarized beam P is almost zero, and the vertically polarized beam P The optical power of can be seen to be close to the total optical power.

이와 같이 제1 및 제2 반도체 적층구조(도 5의 219,229)의 형상을 상부쪽에서 보았을 때 서로 직교하는 방향으로 각각 길쭉하게 함으로써, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(도 5의 210,220)는 편광 방향이 서로 직교하는 레이저빔을 방출하게 된다.As such, the shapes of the first and second semiconductor stacked structures 219 and 229 of FIG. 5 are elongated in directions perpendicular to each other when viewed from above, so that the first and second surface light laser elements 210 and 220 of FIG. 5 are polarized. It emits laser beams that are orthogonal to each other.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저를 개략적으로 보여준다.8 schematically shows a multi-surface light laser according to a third embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 멀티 표면광 레이저(300)는, 단일 편광의 레이저빔을 방출하는 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330)를 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330)는 방출되는 레이저빔의 편광 방향이 120도씩 차이가 나도록 배치된다. 이러한 배치는 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330)의 개구 방향을 적절히 조정함으로써 가능하다.Referring to FIG. 8, the multi-surface light laser 300 of the present embodiment includes first to third surface light laser elements 310, 320, and 330 which emit laser beams of a single polarization. Here, the first to third surface light laser devices 310, 320, and 330 are arranged so that the polarization directions of the emitted laser beams are different by 120 degrees. This arrangement is possible by appropriately adjusting the opening directions of the first to third surface light laser elements 310, 320 and 330.

상기 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330) 각각은 도 1과 도 2를 참조하여 설명된 제1 실시예의 VCSEL 구조나, 도 5와 도 6을 참조하여 설명된 제2 실시예의 VCSEL 구조, 또는 당해 분야에 알려진 다른 구조의 단일 편광의 레이저빔을 방출하는 표면광 레이저 소자가 될 수 있다.Each of the first to third surface light laser elements 310, 320, and 330 may have a VCSEL structure of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, a VCSEL structure of a second embodiment described with reference to FIGS. 5 and 6, Or a surface light laser device which emits a laser beam of a single polarization of another structure known in the art.

본 실시예의 멀티 표면광 레이저(300)는 120도씩 편광 방향의 차이가 나는 레이저빔을 방출한다. 따라서, 본 실시예의 표면광 레이저(300)를 광통신에 적용하는 경우, PDM 방식을 이용하여 서로 다른 편광빔을 분리할 수 있다. 다만, 편광 방향이 직교하지 않으므로, 본 실시예의 표면광 레이저(300)는 다소의 잡음이 용인되는 통신에 적용하거나, 종래의 WDM, FDM 또는 TDM 방식과 함께 적용할 수 있다. 그밖에 어느 한 표면광 레이저 소자를 더미 소자로서 사용할 수도 있다.The multi-surface light laser 300 of this embodiment emits a laser beam having a polarization direction difference of 120 degrees. Therefore, when the surface light laser 300 of the present embodiment is applied to optical communication, different polarization beams may be separated using a PDM method. However, since the polarization directions are not orthogonal, the surface light laser 300 of the present embodiment may be applied to communication where some noise is tolerated, or may be applied together with a conventional WDM, FDM, or TDM scheme. In addition, any surface light laser element can be used as a dummy element.

본 실시예의 멀티 표면광 레이저(300)를 PDM 방식과 함께 WDM이나 FDM 방식을 적용하는 복합적인 다중화 방식에 채용하는 경우, 상기 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330)는 서로 다른 파장의 레이저빔을 방출하도록 형성된다. 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330) 각각을 적층할 때, 반도체 물질의 구성비나 도핑비에 차이를 둠으로써, 제1 내지 제3 표면광 레이저 소자(310,320,330)는 서로 다른 파장의 레이저빔을 방출하게 할 수 있다.When the multi-surface light laser 300 of the present embodiment is employed in a complex multiplexing method using the WDM or FDM method together with the PDM method, the first to third surface light laser devices 310, 320, and 330 have lasers having different wavelengths. It is formed to emit a beam. When stacking the first to third surface light laser elements 310, 320 and 330, the first to third surface light laser elements 310, 320 and 330 may have different wavelengths by varying the composition ratio or the doping ratio of the semiconductor material. Can be released.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멀티 표면광 레이저를 개략적으로 보여준다.9 schematically shows a multi-surface light laser according to a fourth embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 멀티 표면광 레이저(400)는, 제1 편광 방향을 갖는 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(410,420)와, 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향을 갖는 제3및 제4 표면광 레이저 소자(430,440)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4 표면광 레이저 소자(410,420,430,440)는 각각은 도 1과 도 2를 참조하여 설명된 제1 실시예의 VCSEL 구조나, 도 5와 도 6을 참조하여 설명된 제2 실시예의 VCSEL 구조, 또는 그 밖에 당해 분야에 알려진 다른 구조의 단일 편광의 레이 저빔을 방출하는 표면광 레이저 소자가 될 수 있다.9, the multi-surface light laser 400 of the present embodiment includes first and second surface light laser elements 410 and 420 having a first polarization direction, and a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. And third and fourth surface light laser elements 430 and 440 having a. Each of the first to fourth surface light laser elements 410, 420, 430, and 440 is a VCSEL structure of a first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, or a VCSEL structure of a second embodiment described with reference to FIGS. 5 and 6. Or a surface light laser device that emits a single polarized laser beam of other structures known in the art.

본 실시예의 표면광 레이저를 광통신에 적용하는 경우, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(410,420)에서 방출되는 레이저빔의 편광 방향과 제3및 제4 표면광 레이저 소자(430,440)에서 방출되는 레이저빔의 편광 방향이 서로 직교하므로, 서로 직교하는 편광빔에 대해서는 PDM 방식으로 신호를 전송하게 할 수 있다. 반면에, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(410,420)가 동일한 편광 방향의 레이저빔을 방출하며, 제3 및 제4 표면광 레이저 소자(430,440)가 동일한 편광 방향의 레이저빔을 방출한다. 따라서, 본 실시예의 멀티 표면광 레이저(400)를 광통신의 송신 소자로서 사용하기 위해서는, PDM 방식 외의 다른 다중화 방식을 함께 적용하여 동일 편광 방향의 레이저빔에 실린 광신호를 분리할 필요가 있다. 이러한 다중화 방식으로 예로, WDM, FDM이나 TDM 등이 알려져 있다. When the surface light laser of the present embodiment is applied to optical communication, the polarization directions of the laser beams emitted from the first and second surface light laser elements 410 and 420 and the lasers emitted from the third and fourth surface light laser elements 430 and 440. Since the polarization directions of the beams are orthogonal to each other, the polarized beams orthogonal to each other can be transmitted in a PDM manner. On the other hand, the first and second surface light laser elements 410 and 420 emit laser beams in the same polarization direction, and the third and fourth surface light laser elements 430 and 440 emit laser beams in the same polarization direction. Therefore, in order to use the multi-surface light laser 400 of this embodiment as a transmission element for optical communication, it is necessary to apply other multiplexing methods other than the PDM method together to separate the optical signals carried on the laser beams in the same polarization direction. As such a multiplexing method, for example, WDM, FDM or TDM are known.

TDM을 이용하여 광신호를 분리하는 경우, 상기 제1 내지 제4 표면광 레이저 소자(410,420,430,440)에서 방출되는 각 레이저빔의 파장은 서로 다를 필요가 없고, 다만 신호구동부(미도시)나 신호처리부(미도시)에서 동일 편광의 레이저빔에 실린 광신호가 분리될 수 있도록 신호처리하게 된다.When the optical signal is separated by using TDM, the wavelengths of the laser beams emitted from the first to fourth surface light laser elements 410, 420, 430, and 440 do not need to be different from each other, except that the signal driver (not shown) or the signal processor ( Signal processing is performed so that the optical signal carried in the laser beam of the same polarization can be separated.

한편, WDM이나 FDM을 이용하여 광신호를 분리하는 경우, 제1 표면광 레이저 소자(410)와 제2 표면광 레이저 소자(420)는 서로 다른 파장의 레이저빔을 방출하며, 제3 표면광 레이저 소자(430)와 제4 표면광 레이저 소자(440)는 서로 다른 파장의 레이저빔을 방출하게 한다. On the other hand, when the optical signal is separated using WDM or FDM, the first surface light laser device 410 and the second surface light laser device 420 emit laser beams having different wavelengths, and the third surface light laser. The device 430 and the fourth surface light laser device 440 may emit laser beams having different wavelengths.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광통신 시스템을 개략적으로 보여준 다.10 schematically shows an optical communication system according to a fifth embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 광통신 시스템은 송신부인 멀티 표면광 레이저(510)와, 멀티 표면광 레이저(510)로부터 전송되는 광신호를 전달하는 광섬유(530)와, 광섬유(530)를 통해 전달된 광신호를 편광 방향에 따라 분리하는 편광 빔 스플리터(Polarized Beam Splitter; 이하, PBS라 한다)(550)와 분리된 광신호를 수신하는 수신부(570)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the optical communication system according to the present embodiment includes a multi-surface light laser 510 which is a transmitter, an optical fiber 530 that transmits an optical signal transmitted from the multi-surface light laser 510, and an optical fiber 530. And a receiver 570 for receiving an optical signal separated from a polarized beam splitter 550 for separating the transmitted optical signal according to the polarization direction.

상기 멀티 표면광 레이저(510)는 직교하는 편광의 빔을 방출하는 2개의 레이저 다이오드(LD,LD)를 포함하며, 예를 들어, 상술된 제1 실시예의 멀티 표면광 레이저가 될 수 있다. 광섬유(530)는 광신호를 전송하는 광 전송로의 일례이다. 한편, PBS(550)는 편광 선택성 소자의 일례로서, 다층박막의 편광 분리막을 갖는 평판형 내지 큐빅형 PBS 뿐만 아니라, 금속 와이어 그리드 편광자 등이 있다. 수신부(570)는 분리된 편광빔 각각을 광신호를 전기적 신호로 변환시키는 2개의 포토 다이오드(PD,PD)를 포함한다.The multi-surface light laser 510 includes two laser diodes LD , LD which emit beams of orthogonal polarization, and may be, for example, the multi-surface light laser of the first embodiment described above. . The optical fiber 530 is an example of an optical transmission path for transmitting an optical signal. On the other hand, the PBS 550 is an example of a polarization selective element, and there are not only flat-type to cubic-type PBS having a polarization separation film of a multilayer thin film, but also a metal wire grid polarizer. The receiver 570 includes two photodiodes PD and PD which convert each of the separated polarization beams into an electrical signal.

이때, 멀티 표면광 레이저(510)에 광섬유(530)가 커플링되는 구성의 일례가 도 11에 도시되어 있다.In this case, an example of a configuration in which the optical fiber 530 is coupled to the multi-surface light laser 510 is illustrated in FIG. 11.

도 11을 참조하면, 멀티 표면광 레이저(510)는 상술된 제1 실시예와 같은 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(510,520)를 포함하며, 이들 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(510,520)는 하나의 광섬유(530)에 직접 접촉되는 방식으로 커플링되어 있다. 여기서, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(510,520) 각각은 도 10에 도시된 레이 저 다이오드(LD,LD)에 해당된다. Referring to FIG. 11, the multi-surface light laser 510 includes first and second surface light laser elements 510 and 520 as in the first embodiment described above, and these first and second surface light laser elements 510 and 520. ) Is coupled in direct contact with one optical fiber 530. Here, each of the first and second surface light laser elements 510 and 520 corresponds to the laser diodes LD , LD shown in FIG. 10.

종래의 PDM 방식의 광통신 시스템의 경우, 복수의 레이저 다이오드를 복수의 광섬유에 일대일로 커플링하고, 이를 다시 하나의 광섬유로 합치는 방식으로 커플링한다. 또한, 서로 수직한 단일 편광을 얻기 위하여 2개의 편광판을 이용한다. 이와 같은 종래의 PDM 방식의 경우, 별도의 편광판을 이용한다는 점에서 그 구성이 복잡하며, 이에 따라 제조비용이 증가되고, 각 레이저 다이오드와 광섬유를 일대일로 1차 커플링한 후, 이를 다시 하나의 광섬유로 2차 커플링하므로 1차 커플링 후 광섬유에서 편광 특성이 유지되게 해야 하므로, 이를 가능하게 하는 고가의 광섬유를 사용하거나, 2차 커플링에서 직교 편광을 만들기 위한 정교한 정렬이 요구된다.In the conventional PDM optical communication system, a plurality of laser diodes are coupled to a plurality of optical fibers in a one-to-one manner, and then coupled to a single optical fiber. In addition, two polarizing plates are used to obtain a single polarization perpendicular to each other. In the case of the conventional PDM method, the configuration is complicated in that a separate polarizer is used, and thus the manufacturing cost is increased. Accordingly, after first-to-one coupling of each laser diode and an optical fiber, this is again a single one. Since the second coupling to the optical fiber has to maintain polarization characteristics in the optical fiber after the first coupling, sophisticated alignment is required to use expensive optical fibers that make this possible or to create orthogonal polarization in the secondary coupling.

반면에 본 실시예의 광통신 시스템의 경우, 멀티 표면광 레이저(510) 자체에서 단일 편광의 레이저빔이 방출되므로 별도의 편광판이 요구되지 않는다. 나아가, 본 실시예의 광통신 시스템의 경우, 각 표면광 레이저 소자(510,520)의 개구(511,521)가, 수백 μm 이내, 바람직하게는 수십 μm 이내로 인접하게 배치되며, 동일 평면상에 있으므로, 하나의 광섬유(530)를 이용하여 동시에 모든 개구(510,520)를 커버할 수 있다. 즉, 멀티 표면광 레이저(510)의 광출력면에 하나의 광섬유(530)를 직접 접합하여 커플링할 수 있다. 이에 따라, 서로 직교하는 편광의 빔들을 하나의 광섬유에 동시에 입력되어 전송되므로, 1차 커플링이나 2차 커플링에서 편광 유지를 위한 정교한 정렬이나 이를 위한 편광 유지 특성을 갖는 광섬유가 필요하지 않아, 커플링 구조를 보다 단순하게 할 수 있다. 또한, 이와 같은 단 순한 커플링 구조 덕분에 손쉽게 PDM 방식의 광통신 시스템을 구성할 수 있도록 한다. 여기서, 본 발명의 광통신 시스템은 직접 접합 커플링(butt-coupling)에 한정되지는 않고, 통상적으로 채용되는 커플링 방식들이 채용될 수 있다.On the other hand, in the optical communication system of the present embodiment, since a single polarized laser beam is emitted from the multi-surface light laser 510 itself, a separate polarizing plate is not required. Further, in the optical communication system of the present embodiment, the openings 511 and 521 of the respective surface light laser elements 510 and 520 are disposed adjacent to each other within several hundred micrometers, preferably several tens of micrometers, and are on the same plane. 530 may be used to cover all openings 510, 520 at the same time. That is, one optical fiber 530 may be directly bonded to and coupled to the light output surface of the multi-surface light laser 510. Accordingly, since the beams of polarization orthogonal to each other are simultaneously input to and transmitted to one optical fiber, an optical fiber having a precise alignment for maintaining polarization in the primary coupling or the secondary coupling or a polarization maintaining characteristic therefor is not required. The coupling structure can be made simpler. In addition, the simple coupling structure makes it possible to easily configure the optical communication system of the PDM method. Here, the optical communication system of the present invention is not limited to butt-coupling, and coupling schemes that are commonly employed may be employed.

본 실시예에서는 서로 수직한 편광을 가지는 표면광 레이저 소자(510)를 이용하기에 각 편광 방향마다 광신호를 실을 수 있으며, 기존의 다중화 방법에 비하여 간단히 2배의 전송속도를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 제한된 광선로를 이용하여 높은 데이터 전송을 필요로 하는 경우에 응용이 가능하며, 특히 저렴한 비용의 시스템 구성이 필요한 경우에 응용 가능하다.In this embodiment, since the surface light laser device 510 having polarization perpendicular to each other can be used, an optical signal can be loaded in each polarization direction, and the transmission speed can be simply doubled as compared with the conventional multiplexing method. Therefore, the present invention is applicable to the case where high data transmission is required by using a limited optical path, and especially when a low cost system configuration is required.

나아가, 본 실시예에서는 멀티 표면광 레이저(510)는 2개의 레이저빔이 방출되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 3 이상의 레이저빔이 방출되는 멀티 표면광 레이저를 이용하여 광통신 시스템을 구현할 수 있다. 이 경우, PDM 방식과 함께 다른 다중화 방식을 함께 이용하여 복합적인 방식으로 광신호를 분리해 낼 수 있다.Furthermore, in the present embodiment, the multi-surface light laser 510 is described as an example in which two laser beams are emitted. However, the multi-surface light laser 510 is not limited thereto. Can be implemented. In this case, the optical signal can be separated in a complex manner by using a PDM scheme and another multiplexing scheme.

도 12는 도 11에서 멀티 표면광 레이저에 광섬유가 커플링되는 구성의 변형례를 보여주는 개략적인 도면이다. 이하에서는, 도 11과의 차이점만을 중심으로 설명하기로 한다.FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a modification of the configuration in which an optical fiber is coupled to the multi-surface light laser in FIG. 11. Hereinafter, only the differences from FIG. 11 will be described.

도 12를 참조하면, 멀티 표면광 레이저(610)는 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(610,620)를 포함하며, 멀티 표면광 레이저(610)에 커플링되는 광 전송로는 각 표면광 레이저 소자(610,620)에 1차 커플링되는 제1 광 전송로(620)와, 이들 제1 광 전송로(620)에 2차 커플링되는 제2 광 전송로(640)를 포함한다.Referring to FIG. 12, the multi-surface light laser 610 includes first and second surface light laser elements 610 and 620, and an optical transmission path coupled to the multi-surface light laser 610 is used for each surface light laser element. The first optical transmission path 620 is primarily coupled to 610 and 620, and the second optical transmission path 640 is secondarily coupled to the first optical transmission path 620.

본 실시예의 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(610,620)는, 도 11에서 상술된 예와 달리 그 개구간의 거리가 인접할 필요는 없다. 가령, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(610,620)는 개별적으로 제조되어 하나의 다이 위에 실장된 구조를 가질 수 있다. The distance between the openings of the first and second surface light laser elements 610 and 620 of this embodiment does not need to be adjacent to each other in the above-described example in FIG. For example, the first and second surface light laser elements 610 and 620 may be manufactured separately and have a structure mounted on one die.

한편, 제1 광 전송로(620)는 2개의 광섬유(621,622)를 포함하여, 제1 및 제2 표면광 레이저 소자(610,620) 각각에 일대일로 직접 접촉되는 방식으로 1차 커플링되어 있다.Meanwhile, the first optical transmission path 620 includes two optical fibers 621 and 622 and is primarily coupled to the first and second surface light laser elements 610 and 620 in direct one-to-one contact.

상기 광섬유(621,622)는 편광 성분을 용이하게 정렬하기 위하여, 특정 편광 성분을 유효하게 보존하는 편광 특성을 가지는 도파구조를 갖는 것이 바람직하다.In order to easily align the polarization components, the optical fibers 621 and 622 preferably have a waveguide structure having polarization characteristics that effectively preserve the specific polarization components.

제1 광 전송로(620)는 하나의 광섬유로 된 제2 광 전송로(640)에 2차 커플링된다. 이러한 2차 커플링은 광 커플러(630)를 매개로 이루어질 수 있다. 광 커플러(630)는 통상의 편광 합성 유닛이 될 수 있다. 나아가, 이러한 광 커플러(630) 없이 상기 제1 광 전송로(620)와 제2 광 전송로(640)는 'Y'자 형상의 광섬유로 일체로 형성될 수도 있다. The first optical transmission path 620 is secondarily coupled to the second optical transmission path 640 of one optical fiber. This secondary coupling may be made via the optical coupler 630. The optical coupler 630 may be a conventional polarization combining unit. Furthermore, the first optical transmission path 620 and the second optical transmission path 640 may be integrally formed of an optical fiber having a 'Y' shape without the optical coupler 630.

상술한 실시예들에서 표면광 레이저 소자로서 VCSEL을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 예를 들어 VECSEL 등도 가능할 것이다. 본 발명의 멀티 표면광 레이저에 사용될 수 있는 표면광 레이저 소자는 단일 편광의 레이저빔을 동일 평면상의 표면에서 방출할 수 있으면 충분하다. 나아가, 본 발명의 멀티 표면광 레이저에 사용될 수 있는 표면광 레이저 소자는 동일 다이에 패키징될 수 있으면 바람직하고, 동일 기판상에 웨이퍼 단위에서 일괄적으로 제작될 수 있으면 보다 바람직하다.Although the VCSEL is described as an example of the surface light laser element in the above-described embodiments, the present invention is not limited thereto, and for example, VECSEL may be possible. The surface light laser element that can be used for the multi-surface light laser of the present invention is enough to be able to emit a single polarized laser beam from a surface on the same plane. Furthermore, the surface light laser element that can be used for the multi-surface light laser of the present invention is preferably one that can be packaged on the same die, and more preferably one that can be manufactured collectively in wafer units on the same substrate.

한편, 상술한 제1 내지 제4 실시예의 경우, 멀티 표면광 레이저를 구성하는 표면광 레이저 소자가 2,3,4개인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 설명의 편의상 예시된 개수이고, 보다 다수의 표면광 레이저 소자로 구성된 멀티 표면광 레이저도 가능하다. 다만 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개는 서로 다른 편광 방향을 가지며, 이들 서로 다른 편광 방향을 갖는 레이저빔의 경우 PDM 방식으로 광신호를 분리한다. 만일 편광 방향이 같거나 서로 공통되는 편광 성분을 갖는 경우, PDM 방식과 함께 다른 다중화 방식을 복합적으로 적용함으로써 광신호를 분리해 낼 수 있다.Meanwhile, in the first to fourth embodiments described above, the case in which the surface light laser elements constituting the multi-surface light laser are 2, 3, or 4 is described as an example. Multi-surface light lasers composed of surface light laser elements are also possible. However, at least two of the plurality of surface light laser elements have different polarization directions, and in the case of laser beams having different polarization directions, optical signals are separated by the PDM method. If the polarization directions are the same or have polarization components common to each other, the optical signal may be separated by applying a different multiplexing method in combination with the PDM method.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 표면광 레이저와 이를 채용한 광통신 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the multi-surface light laser and the optical communication system employing the same according to the present invention have the following effects.

첫째, 본 발명의 멀티 표면광 레이저는 서로 다른 방향의 편광빔을 방출하는 소자들을 매우 인접하게 배치할 수 있으며, 이들 소자의 출력면, 즉 개구를 동일 평면상에 위치하도록 할 수 있으므로, 하나의 광섬유를 멀티 표면광 레이저에 직접 커플링할 수 있다.First, the multi-surface light laser of the present invention can arrange elements emitting polarized beams in different directions very close together, and the output surface of these elements, i.e., the openings, can be located on the same plane, so that The optical fiber can be directly coupled to a multi-surface light laser.

둘째, 이와 같이 하나의 광섬유를 멀티 표면광 레이저에 직접 커플링함으로써, 편광판을 별도로 구비할 필요가 없고, 상술한 바와 같이 커플링 구조를 단순하게 할 수 있으므로, 손쉽게 PDM 방식의 광통신 시스템을 구성할 수 있다.Secondly, by directly coupling one optical fiber to a multi-surface light laser, it is not necessary to separately provide a polarizing plate, and the coupling structure can be simplified as described above. Therefore, an optical communication system of a PDM type can be easily configured. Can be.

셋째, 본 발명의 광통신 시스템은 서로 다른 편광을 이용하는 PDM 방식을 종 래의 다중화 방식과 함께 복합적으로 사용함으로써 간단히 2배의 전송속도를 얻을 수 있다.Third, the optical communication system of the present invention can simply obtain a double transmission speed by using a PDM scheme using different polarizations in combination with a conventional multiplexing scheme.

이러한 본 발명인 멀티 표면광 레이저와 이를 이용한 광통신 시스템은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a multi-surface light laser and the optical communication system using the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but these are merely exemplary, and those skilled in the art can variously modify and It will be appreciated that other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

Claims (15)

복수의 표면광 레이저 소자를 구비하는 멀티 표면광 레이저에 있어서,In a multi-surface light laser having a plurality of surface light laser elements, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자는 편광 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하는 멀티 표면광 레이저.And at least two surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements have different polarization directions. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자는, 방출되는 빔의 편광 방향이 서로 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 표면광 레이저.At least two surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements are arranged such that the polarization directions of the emitted beams are perpendicular to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 3개의 표면광 레이저 소자는, 방출되는 빔의 편광 방향이 서로 일정한 각도 간격을 유지하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 표면광 레이저.And at least three surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements are arranged such that polarization directions of the emitted beams are maintained at a constant angular distance from each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 중 적어도 2개의 표면광 레이저 소자는 파장이 서로 다른 빔을 방출하는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And at least two surface light laser elements of the plurality of surface light laser elements emit beams having different wavelengths. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 복수의 표면광 레이저 소자는 방출되는 빔의 편광 방향과 파장 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And said at least one of the polarization direction and the wavelength of the emitted beam is different from each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자의 개구들에 각각 마련된 격자에 의하여 편광 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And a polarization direction is determined by a grating provided in each of the openings of the plurality of surface light laser elements. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 각각의 공진 조건을 비대칭적으로 함으로써, 편광 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.A polarization direction is determined by asymmetrically resonating conditions of each of said plurality of surface light laser elements. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 복수의 표면광 레이저 소자 각각의 전류 제한 구조를 비대칭적으로 함으로써, 편광 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And a polarization direction is determined by asymmetrical current limiting structures of the plurality of surface light laser elements. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자는 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And said plurality of surface light laser elements are driven independently. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자는 동일 기판상에 형성된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And said plurality of surface light laser elements are formed on the same substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자는 동일 다이 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And said plurality of surface light laser elements are placed on a same die. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 표면광 레이저 소자는, 각 출력면이 동일 평면상에 놓이도록 정렬된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.And said plurality of surface light laser elements are arranged such that each output surface is on the same plane. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 표면광 레이저와;A surface light laser according to any one of claims 1 to 12; 상기 표면광 레이저에 커플링되는 하나 또는 복수의 광 전송로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저를 채용한 광통신 시스템.And one or a plurality of light transmission paths coupled to the surface light lasers. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 복수의 표면광 레이저 소자는, 서로 인접하게 배치되어 상기 하나의 광 전송로에 커플링되는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저를 채용한 광통신 시스템.And said plurality of surface light laser elements are disposed adjacent to each other and coupled to said one optical transmission path. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 복수의 광 전송로는,The plurality of light transmission paths, 상기 복수의 표면광 레이저 소자 각각에 커플링되는 복수의 제1 광 전송로와;A plurality of first optical transmission paths coupled to each of the plurality of surface light laser elements; 상기 복수의 제1 광 전송로에 커플링되는 하나의 제2 광 전송로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저를 채용한 광통신 시스템.And a second optical transmission path coupled to the plurality of first optical transmission paths.
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