실리콘 기반 광위상배열에서 수직 방사 각도의 고효율 열광학 제어

Abstract

본 논문에서는 실리콘 광위상배열에서 발산기 어레이의 수직 방사 각도 열광학 제어를 효율적으로 하기 위한 구조를 제시한다. 제안된 구조를 만들기 위해, 딥 반응성 이온 에칭 공정을 통해 실리콘 웨이퍼 뒷면에 공기 도랑 구조를 형성한다. 공기의 낮은 열전도율은 열광학 제어 도중 발생하는 열을 국부적으로 원하는 부분에 집중시킬 수 있도록 한다. 64채널 광위상배열 칩을 프린트 배선판에 패키징하여 디지털/아날로그 변환을 통해 각 채널의 위상을 조절하여 빔을 형성함과 동시에, 발산기 어레이의 열광학 제어를 통한 수직 방사 각도를 함께 제시한다. 공기 도랑 구조를 적용한 광위상배열은 종래의 광위상배열에 비해 99 % 이상 수직 방향 빔 조향 효율이 증가한 것을 확인하였다. 본 논문에서 제안하는 공기 도랑 구조는 광위상배열에서 열광학 제어를 사용하는 여러 소자의 효율을 높일 수 있는 해결책으로 두루 활용될 수 있다.