광모드변환기가 집적된 1.3㎛ SC-FP-LD 제작 및 특성 해석

Abstract

광가입자용 광원으로서 유망한 모드변환기가 집적된 1.3μm SSC-FP-LD를 저압 MOVPE결정성장법을 사용해 제작하고 이의 특성을 분석하였다. SSC-LD의 활성영역과 SSC영역은 BJB방법으로 접합하였으며 taper형 도파로 구조를 선택성장법으로 성장하였다. 제작한 SSC-LD의 특성을 측정한 결과 SSC 단면으로 부터의 미분효율 0.23~0.32 mW/mA, FFP의 FWHM값은 9.5∘~12.3∘, 단일모드 광섬유와의 광결합 시 추가광결합손실 -1dB 범위내에서 수평방향으로 ±2.5μm 및 수직방향으로 ±2.3μm의 정렬오차 허용도 등과 같은 양호한 특성을 얻었다. SSC-LD의 문제점들을 이해하고 SSC-LD의 성능향상에 대한 지침을 얻고자 방사모드를 고려한 SSC-LD특성 해석을 행하였다. 해석결과 SSC-LD에서의 비대칭 광출력특성, FFP과 SSC영역단면 근처의 도파로 구조와 비상관성, 온도특성열화 등은 BJB 및 SSC영역내의 불균일한 도파로 구조에 의해 발생되는 방사모드와 두 영역 사이의 좋지 못한 광결합 효율에 의해 발생되는 SHB현상에 기인함을 처음으로 지적하였다.

We have fabricated and analyzed the lasing characteristics of 1.3μm Spot-Size-Converter (SSC) integrated Fabry-Perot (FP) laser diodes, which are very promising light sources for optical subscriber networks. SSC-LDs has been developed by BIB (buttjoint-built-in) coupling and selective MOVPE growth. High-performances were achieved such as the slope efficiency from the SSC facet of 0.23-0.32 mW/mA, the full-width at the half maximum of the far-field pattern (FFP) of 9.5∘~12.3∘, the alignment tolerances of ±2.3μm and ±2.5μm within the extra-coupling loss of 1 dB for the vertical and parallel directions, respectively. These experimental results were compared to theoretical ones in order to clarify the operational problems and give a good design direction of the fabricated SSC-LDs. It was revealed that an asymmetric output power from the facets, an irrelevancy of FFP and the waveguide structure around SSC facet region, and a poor temperature characteristics were originated from the scattering in the BIB and SSC sections and SHB effect in the active section for the first time.t time.