光发送模块、光收发器以及包括其的光通信系统技术方案

实施例包括：光发送模块，光收发器以及包括其的光通信系统。上述光发送模块包括：发光二极管；以及光调制器，用于调制从上述发光二极管发射的第一光，其中上述发光二极管和上述光调制器包括GaN，并且当施加电压时，上述光调制器使所述第一光透过。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光发送模块、光收发器以及包括其的光通信系统
实施例涉及光模块、光收发器(opticaltransceiver)以及包括其的光通信系统。
技术介绍
目前，使用光纤的数字传输系统在有线通信领域应用最为广泛。在运营有线网络或有线/无线集成用户网络时，有线网络的性能可以由光收发模块(光收发器)以及其他光学部件所确定。通常的有线光通信网络的光收发器由光发送模块和光接收模块所构成，光发送模块可以包括发光器件和光调制器。通常，使用振荡波长为1μm的红外线激光二极管(LD)作为将二氧化硅光纤用作传输线的用于光通信网络的发光器件，发光器件和光调制器可以连接为使用透镜(lens)的自由空间(free-space)连接、使用诸如聚合物之类的材料的波导的连接、或者在将发光器件和光调制器一体形成的过程中在晶片上形成波导的连接。激光二极管(LD)可以输出高输出高质量的光(例如，具有窄半宽的光谱)，优点在于可作为用于长距离传输大容量光信号的光源。然而，由于激光二极管(LD)的工作特性对周边温度敏感，因此需要温度补偿装置(TEC，thermoelectriccooler)以获得稳定的工作。另外，激光二极管(LD)由于发射光从周边反射并重新入射到激光二极管(LD)时，其工作特性变得极其不稳定，因此必须使用光隔离器(isolator)，而且还存在激光二极管(LD)本身的制造费用也很高的问题。最近，随着网络技术、传感器技术、射频识别(RFID)技术以及软件技术的发展，物联网(IOT，InternetOfThings)时代也即将到来。为了连接大量的设备，由光收发模块构成的光通信网络是必不可少的。因此，需要开发一种能够在-50℃至150℃的极端环境下无需温度补偿装置和光学隔离器也能够工作的光收发模块。其中，-50℃至150℃的温度范围是用于各种电子回路中的SiIC正常工作的允许温度范围。然而，激光二极管存在着在各种温度环境下若没有温度补偿装置和光隔离器就无法保证可靠性的问题，以及价格高的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题实施例提供一种使用发光二极管作为光源的光发送模块。实施例提供一种水平型光发送模块。实施例提供一种通过调节光谱的半宽，能够在几十米到几百米的短距离内传输高速光信号的光模块。实施例提供一种能够在-50℃以下的低温或150℃以上的高温下工作的光模块。技术方案根据本专利技术一实施例的光发送模块，包括：发光二极管；以及光调制器，其用于调制从上述发光二极管发射的第一光，上述发光二极管和光调制器包括氮化镓，上述光调制器在施加电压时使第一光透过。上述光调制器在施加反向偏置电压时可以使上述第一光通过。上述第一光可以是可视光波长带的光。上述发光二极管和上述光调制器可以包括氮化物半导体层。上述发光二极管可以包括：第一下部半导体层；有源层，其设置在上述第一下部半导体层上；以及第一上部半导体层，其设置在上述有源层上。上述光调制器可以包括：第二下部半导体层；光吸收层，其设置在上述第二下部半导体层上，吸收从上述发光二极管输出的光；以及第二上部半导体层，其设置在上述光吸收层上。上述有源层及光吸收层可以包括氮化镓。上述光吸收层在施加反向偏置电压时能带隙可以增大。在施加反向偏置电压时，上述光吸收层的吸收波长带可以变得比上述第一光的波长带短。包括调节上述第一光的波长宽度的滤波器，上述光调制器调制通过上述滤波器的第二光，上述第二光的半宽可以比上述第一光的半宽窄。上述第一光的半宽可以是10至35nm。上述第二光的半宽可以是2至10nm。上述滤波器包括依次层压的第一反射部、空腔以及第二反射部，上述第一反射部和上述第二反射部，交替层压包含相互不同的化合物的第一光学层和第二光学层，上述空腔层压多个第二光学层，上述空腔可以比上述第一光学层或第二光学层厚。上述第二光学层可以比上述第一光学层折射率高。上述第一光学层可以具有1.4至1.5的折射率，上述第二光学层可以具有2.0至3.0的折射率。上述第一光学层可以是SiOx(1≤X≤3)或MgF2中的一个，上述第二光学层可以是TiOx(1≤X≤3)、TaOx(1≤X≤3)或者ZrO2中的一个。上述发光二极管的有源层和上述光调制器的光吸收层的组成可以相同。可以包括设置在上述发光二极管和光调制器之间的第一透镜。有益效果根据实施例，可以使用发光二极管(LED)和光调制器来制造光模块。因此，由于可以省略额外的隔离器和温度调节装置(TEC)，从而可以降低光模块的制造成本。根据实施例，通过调节光谱的半宽，可以在几十到几百米的短距离内传输的高速光信号。根据实施例，将发光二极管和光调制器构成为氮化镓(GaN)基物质，从而可以提供能够在高驱动温度下工作的光模块。本专利技术的各种有利的优点和效果不限于以上说明的内容，并且在说明本专利技术的具体实施例的过程中可以更容易地理解。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的光通信系统的概念图。图2是根据本专利技术一实施例的光发送模块的概念图。图3是图2的发光二极管的剖视图。图4是图3的变形例。图5是图2的滤波器的剖视图。图6是测量滤波器的各波长带的反射度(reflectance)的曲线图。图7是测量从发光二极管发射的光的波长宽度和通过滤波器的光的波长宽度的曲线图。图8是测量通过带通滤波器的光的波长宽度的曲线图。图9是光调制器的概念图。图10是示出能带隙随着施加反向偏压而变化的状态的图。图11是示出光调制器的吸收波长带随着施加反向偏压而变化的状态的曲线图。图12是示出从发光器件输出的光的强度随着施加反向偏压而变化的状态的曲线图。图13是示出光信号由光模块调制的过程的概念图。图14是根据本专利技术一实施例的光收发模块的概念图。图15是根据本专利技术一实施例的光发送模块的概念图。图16是图15的第一变形例。图17是图15的第二变形例。图18是图16的第三变形例。图19是根据本专利技术一实施例的光收发模块的概念图。图20是图19的第一变形例。图21是图19的第二变形例。图22是图19的第三变形例。图23是根据本专利技术一实施例的光发送模块的概念图。图24是图23的第一变形例。图25是图23的第二变形例。图26是图23的第三变形例。图27是示出图26的中空管的图。图28是图23的第四变形例。图29是示出通过滤波器时波长宽度变化的曲线图。具体实施方式参照附图和后述的实施例，本专利技术的优点和特征以及实现它们的方式会变得显而易见。本实施例是为了使本专利技术的公开内容完整，将本专利技术的范围清楚地告知本领域技术人员而提供，并且本专利技术由权利要求的范围所定义。在整个说明书中，相同的附图标记指相同的要素。实施例可以以其它形式变形，或者各种实施例可以相互组合，并且本专利技术的范围不限于以下说明的每个实施例。尽管在其他实施例中没有说明特定实施例中说明的事项，但是除非其它实施例中有与其相反或相矛盾的说明，否则可以被理解为与其他实施例相关的说明。例如，如果在特定实施例中说明了结构A的特征，而在其他实施例中说明了结构B的特征，则即使未明确记载结构A和结构B所结合的实施例，也应该理解为属于本专利技术的权利范围内。另外，将参照作为本专利技术的理想示例图的剖视图和/或俯视图来说明本说明书中记述的实施例。在附图中，膜及区域的厚度是为了
技术实现思路
的有效说明而夸大的。因此，示例图的形状可以由制造技术和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光发送模块，包括：发光二极管；以及光调制器，其用于调制从所述发光二极管发射的第一光，所述发光二极管和光调制器包括氮化镓，所述光调制器在施加电压时使第一光透过。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.10 KR 10-2015-0098561;2015.07.10 KR 10-2011.一种光发送模块，包括：发光二极管；以及光调制器，其用于调制从所述发光二极管发射的第一光，所述发光二极管和光调制器包括氮化镓，所述光调制器在施加电压时使第一光透过。2.根据权利要求1所述的光发送模块，其中，所述光调制器在施加反向偏置电压时使所述第一光通过。3.根据权利要求1所述的光发送模块，其中，所述第一光是可视光波长带的光。4.根据权利要求1所述的光发送模块，其中，所述发光二极管和所述光调制器包括氮化物半导体层。5.根据权利要求1所述的光发送模块，其中，所述发光二极管，包括：第一下部半导体层；有源层，其设置在所述第一下部半导体层上；以及第一上部半导体层，其设置在所述有源层上。6.根据权利要求5所述的光发送模块，其中，所述光调制器，包括：第二下部半导体层；光吸收层，其设置在所述第二下部半导体层上，并且吸收从所述发光二极管输出的光；以及第二上部半导体层，其设置在所述光吸收层上。7.根据权利要求6所述的光发送模块，其中，所述有源层及光吸收层包括氮化镓。8.根据权利要求6所述的光发送模块，其中，所述光吸收层在施加反向偏置电压时能带隙增大。9.根据权利要求6所述的光发送模块，其中，在施加反向偏置电压时，所述光吸收层的吸收波长带变得比所述第一光的波长带短。10.根据权利要求1所述的光发送模块，其中，包括滤波器，其调节所述第一光的波长宽度，所述光调制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈钟寅，申东树，崔元珍，
申请(专利权)人：汉阳大学校ERICA产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR