마이크로 링 공진기 기반의 PLC 파장 선택 반사기와
R-SOA가 하이브리드 집적된 파장 가변 레이저
Hybrid-integrated tunable laser using MRR-based PLC
wavelength selective reflector and R-SOA
이 호, 김건우, 이승현, 이영식, 정영철 광운대학교 전자통신공학과
WDM-PON (wavelength division multiplexing - passive optical network)은 전차 높아지는 가입자망의 전송 량을 다루기 위한 차세대 가입자망의 궁극적인 솔루션으로 주목 받아왔으며, 이를 위한 망 구성과 각종 구성요 소에 대한 연구가 활발히 진행 되어 왔다(1). 그 중 저가의 광원은 비용 효율적인 WDM-PON을 구현하기 위한 필수적인 부분으로써 우리나라를 중심으로 집중적인 연구가 진행 중에 있다(2,3). 본 논문에서는 마이크로 링 공 진기 (MRR : Micro-ring resonator) 기반의 파장 선택 반사기와 R-SOA (reflective-semiconductor optical amplifier)의 하이브리드 집적을 통해 제작된 WDM-PON용 저가형 파장 가변 레이저에 대하여 논하고자 한다. 그림 1 제안된 하이브리드 집적 파장 가변 레이저의 개략도 제작된 파장 가변 레이저의 개략적인 구조는 그림 1과 같다. 이중 링 공진기 기반 파장 선택 반사기에서 링 공 진기(R1,R2)는 서로 반경이 다르게 설계 되었으며, 이로 인해 발생하는 버니어 효과는 광대역 파장 가변이 가능 하도록 해준다. 더불어 링의 반경 차이는 공진 조건 또한 서로 다르게 해주며, 두 링의 공진조건을 동시에 만족 하는 파장에서 강한 공진 특성이 나타나게 된다. 두 번째 링 공진기 (R2)와 결합되어 있고 굽은 도파로와 3 dB 결합기로 이루어진 단순한 구조의 루프백(loopback) 반사기를 통해 두 링 공진기를 통과한 빛이 입사 방향으로 돌아가 반사 특성을 갖도록 하였다. 그리고 파장 선택 반사기의 입사 포트는 R-SOA의 경사진 도파로와의 효율 적인 광 결합을 위해 13°의 기울기를 갖도록 설계하였다. 이렇게 설계된 파장 선택 반사기는 폴리머 물질을 이 388
용하여 PLC(planar lightwave circuit)로 제작되었으며, R-SOA와 능동 정렬방식을 통하여 집적하였다. 제작된 하이브리드 집적 레이저는 R-SOA에서 발생한 파장 성분들이 파장 선택 반사기로 결합되고, 그 빛은 이중 링 공진기와 반사기를 통하여 특정 파장 성분들만이 다시 R-SOA로 피드백 된다. 그 파장 성분들 중 반사 파워가 가장 강한 파장에 이득이 집중되게 되며, 이러한 과정의 반복을 통하여 이득이 집중된 파장의 빛이 단일 모드로 발진하게 된다. 발진하는 파장의 스펙트럼과 전류에 따른 파워를 그림 2에 나타내었다. 50 mA의 주입 전류에서 28 dB의 부모드 억제율과 0.04 nm의 3 dB선폭을 나타내었으며, 150 mA의 주입 전류에 약 0.75 mW의 파워를 확인하였다. 그림 3 은 파장 가변 특성을 측정한 결과이다. 그림 3(a)는 각 튜닝 전류에 따라 나타나는 단일모드 스펙트럼들을 겹쳐놓은 그림으로써, C 밴드 후반에서 L 밴드 초반에 걸친 약 40.8 nm의 파장 가변 범위를 확인 하였다. 튜닝 전류에 따른 발진파장의 변화를 나타내는 그림 3(b)는 전류가 증가할수록 장파장으로 이동하는 발 진 파장의 변화를 보여준다. 그림 2 (a) 제작된 레이저의 단일 모드 발진 스펙트럼 (b) 제안된 레이저의 L-I 곡선 그림 3 (a) 제작된 레이저의 파장 가변 스펙트럼 (b) 튜닝 전류에 따른 발진 파장의 변화 [감사의 글] 이 논문은 2008년도 정부(교육과학기술부)의 재원으로 한국학술진흥재단의 지원을 받아 수 행된 연구임( KRF-2008-313-D00701 )
1. D. Shin, et al, "Low-Cost WDM-PON With Colorless Bidirectional Transceivers," IEEE J.
Lightwave Technol., 24, 158-165 (2006).
2. H. Kim, et al, " A Low-Cost WDM Source with and ASE Injected Fabry-Perot Semiconductor Laser," IEEE Photon. Technol. Lett., 12, 1067-1069, (2000).
3. J. Shin, et al, "External Cavity Laser Composed of Higher Order Gratings and SLDs Integrated on PLC Platform," ETRI J., 29, 452-456 (2007).
