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KR102730847B1 - single-photon source device and single-photon source system including the same - Google Patents

single-photon source device and single-photon source system including the same Download PDF

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KR102730847B1
KR102730847B1 KR1020210116225A KR20210116225A KR102730847B1 KR 102730847 B1 KR102730847 B1 KR 102730847B1 KR 1020210116225 A KR1020210116225 A KR 1020210116225A KR 20210116225 A KR20210116225 A KR 20210116225A KR 102730847 B1 KR102730847 B1 KR 102730847B1
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single photon
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waveguide
coupling layer
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 단일 광자 광원 소자 및 그를 포함하는 단일 광자 광원 시스템을 개시한다. 그의 소자는 기판과, 기판 상에 일방향으로 연장하는 직선 도파로와, 상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층과, 상기 제 1 점 결함에 인접하는 상기 제 1 결합 층 상에 제공되는 적어도 하나의 제 1 전극과, 상기 직선 도파로에 인접하여 상기 기판 상에 제공되는 링 도파로와, 상기 링 도파로 상에 제공되는 적어도 하나의 제 2 전극을 포함한다.The present invention discloses a single-photon light source device and a single-photon light source system including the same. The device includes a substrate, a straight waveguide extending in one direction on the substrate, a first coupling layer provided on the straight waveguide and having a first point defect, at least one first electrode provided on the first coupling layer adjacent to the first point defect, a ring waveguide provided on the substrate adjacent to the straight waveguide, and at least one second electrode provided on the ring waveguide.

Description

단일 광자 광원 소자 및 그를 포함하는 단일 광자 광원 시스템{single-photon source device and single-photon source system including the same}{single-photon source device and single-photon source system including the same}

본 발명은 단일 광자 광원 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 통신 파장 대역의 단일 광자 광원 소자 및 그를 포함하는 단일 광자 광원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a single-photon light source system, and more particularly, to a single-photon light source element in a communication wavelength band and a single-photon light source system including the same.

일반적으로 양자 암호 통신은 단일 광자의 광을 이용하여 정보를 주고받을 수 있다. 현재의 양자 암호 통신의 광원은 레이저 광의 세기를 단일 광자 또는 그 이하로 감쇄하여 사용하고 있다. 단일 광자 광원은 시간당 동시에 발생하는 광자가 한 개만 존재하여 완전한 보안성을 갖는 양자 암호 통신을 가능케 할 수 있다. In general, quantum cryptography can exchange information using light of a single photon. Current quantum cryptography light sources use laser light whose intensity is attenuated to a single photon or less. A single photon light source can enable quantum cryptography communication with complete security because there is only one photon that occurs simultaneously per time.

본 발명의 해결 과제는, 단일 광자의 추출 효율을 증가시킬 수 있는 단일 광자 광원 소자 및 그를 포함하는 단일 광자 광원 시스템을 제공하는 데 있다. The problem of the present invention is to provide a single-photon light source device capable of increasing the extraction efficiency of a single photon and a single-photon light source system including the same.

본 발명은 단일 광자 광원 소자를 개시한다. 그의 소자는 기판; 기판 상에 일방향으로 연장하는 직선 도파로; 상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층; 상기 제 1 점 결함에 인접하는 상기 제 1 결합 층 상에 제공되는 적어도 하나의 제 1 전극; 상기 직선 도파로에 인접하여 제공되는 링 도파로; 및 상기 링 도파로 상에 제공되는 적어도 하나의 제 2 전극을 포함한다.The present invention discloses a single photon light source device. The device comprises: a substrate; a straight waveguide extending in one direction on the substrate; a first coupling layer provided on the straight waveguide and having a first point defect; at least one first electrode provided on the first coupling layer adjacent to the first point defect; a ring waveguide provided adjacent to the straight waveguide; and at least one second electrode provided on the ring waveguide.

일 예에 따르면, 상기 링 도파로 상에 제공되고, 제 2 점 결함을 갖는 제 2 결합 층을 더 포함할 수 있다.According to one example, the ring waveguide may further include a second coupling layer provided on the ring waveguide and having a second point defect.

일 예에 따르면, 상기 제 1 결합 층 및 상기 제 2 결합 층은 실리콘 탄화물을 포함할 수 있다.In one example, the first bonding layer and the second bonding layer may include silicon carbide.

일 예에 따르면, 상기 제 1 점 결함 및 상기 제 2 점 결함은 실리콘 궁핍, 이중 궁핍, 또는 탄소 안티싸이트 궁핍 쌍을 포함할 수 있다.In one example, the first point defect and the second point defect may include a silicon deficiency, a double deficiency, or a carbon antisite deficiency pair.

일 예에 따르면, 상기 링 도파로 및 상기 제 2 결합 층은 원형의 모양을 가질 수 있다.In one example, the ring waveguide and the second coupling layer may have a circular shape.

일 예에 따르면, 상기 제 1 점 결함 및 상기 제 2 점 결함은 서로 인접하여 배치될 수 있다.In one example, the first point defect and the second point defect may be arranged adjacent to each other.

일 예에 따르면, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 점 결함의 일측에 제공되고, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 점 결함의 타측에 제공되고, 상기 제 2 결합 층 및 상기 링 도파로 내에 배치될 수 있다. According to one example, the first electrode may be provided on one side of the first point defect, the second electrode may be provided on the other side of the second point defect, and may be arranged within the second coupling layer and the ring waveguide.

일 예에 따르면, 상기 제 1 결합 층은 배 모양을 가질 수 있다. In one example, the first bonding layer may have a pear shape.

일 예에 따르면, 상기 직선 도파로 및 상기 링 도파로는 실리콘 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.In one example, the straight waveguide and the ring waveguide may comprise silicon or silicon nitride.

일 예에 따르면, 상기 직선 도파로 및 상기 링 도파로 아래의 하부 클래드 층을 더 포함할 수 있다. 상기 하부 클래드 층은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.According to one example, the straight waveguide and the ring waveguide may further include a lower clad layer below the straight waveguide. The lower clad layer may include silicon oxide.

본 발명의 일 예에 따른 단일 광자 광원 소자는 기판; 상기 기판 상에 제공되는 하부 클래드 층; 상기 하부 클래드 층에 제공되고, 일방향으로 연장하는 직선 도파로; 상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층; 상기 직선 도파로에 인접하여 제공되고, 상기 하부 클래드 층 상에 배치되는 링 도파로; 및 상기 링 도파로 상에 제공되고, 상기 제 1 점 결함에 인접한 제 2 점 결함을 갖는 제 2 결합 층을 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a single photon light source device includes: a substrate; a lower clad layer provided on the substrate; a straight waveguide provided on the lower clad layer and extending in one direction; a first coupling layer provided on the straight waveguide and having a first point defect; a ring waveguide provided adjacent to the straight waveguide and arranged on the lower clad layer; and a second coupling layer provided on the ring waveguide and having a second point defect adjacent to the first point defect.

일 예에 따르면, 상기 직선 도파로 및 상기 링 도파로 외곽의 상기 하부 클래드 층 상에 제공되는 상부 클래드 층을 더 포함할 수 있다.According to one example, the straight waveguide may further include an upper clad layer provided on the lower clad layer outside the ring waveguide.

일 예에 따르면, 상기 제 1 점 결함의 일측의 상기 제 1 결합 층 및 상기 상부 클래드 층 상에 제공되는 제 1 전극을 더 포함할 수 있다.According to one example, the first electrode may further be provided on the first bonding layer and the upper clad layer on one side of the first point defect.

일 예에 따르면, 상기 제 1 전극과 마주하여 배치되고, 상기 제 2 점 결함의 타측의 상기 제 2 결합 층 및 상기 상부 클래드 층 상에 제공되는 제 2 전극을 더 포함할 수 있다.According to one example, the device may further include a second electrode disposed facing the first electrode and provided on the second bonding layer and the upper clad layer on the other side of the second point defect.

일 예에 따르면, 상기 상부 클래드 층 및 상기 하부 클래드 층은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.In one example, the upper clad layer and the lower clad layer may include silicon oxide.

본 발명의 일 예에 따른 단일 광자 광원 시스템은 제 1 광을 제공하는 제 1 광원; 및 상기 제 1 광원의 일측에 제공되고, 상기 제 1 광을 이용하여 단일 광자를 생성하는 단일 광자 광원을 포함한다. 여기서, 상기 단일 광자 광원 소자는: 기판; 기판 상에 일방향으로 연장하는 직선 도파로; 상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층; 상기 제 1 점 결함에 인접하는 상기 제 1 결합 층 상에 제공되는 적어도 하나의 제 1 전극; 상기 직선 도파로에 인접하여 제공되는 링 도파로; 및 상기 링 도파로 상에 제공되는 적어도 하나의 제 2 전극을 포함할 수 있다. A single photon light source system according to one embodiment of the present invention includes: a first light source providing a first light; and a single photon light source provided on one side of the first light source and generating a single photon using the first light. Here, the single photon light source element may include: a substrate; a straight waveguide extending in one direction on the substrate; a first coupling layer provided on the straight waveguide and having a first point defect; at least one first electrode provided on the first coupling layer adjacent to the first point defect; a ring waveguide provided adjacent to the straight waveguide; and at least one second electrode provided on the ring waveguide.

일 예에 따르면, 상기 제 1 광원에 인접하여 제공되고, 제 2 광을 제공하는 제 2 광원을 더 포함할 수 있다.According to one example, the device may further include a second light source provided adjacent to the first light source and providing a second light.

일 예에 따르면, 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.In one example, the first light source and the second light source may include light-emitting diodes or laser diodes.

일 예에 따르면, 상기 제 1 광원과 상기 제 2 광원 사이에 제공되는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.According to one example, the device may further include a beam splitter provided between the first light source and the second light source.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단일 광자 광원 소자는 제 1 결합 층 내의 제 1 점 결함을 이용하여 단일 광자의 추출을 증가시킬 수 있다. As described above, the single photon light source device according to an embodiment of the present invention can increase the extraction of a single photon by utilizing the first point defect in the first coupling layer.

도 1은 본 발명의 개념에 따른 단일 광자 광원 시스템의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 2도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 개념에 따른 단일 광자 광원 시스템의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 4도 1의 단일 광자 광원 소자의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 5도 1의 단일 광자 광원 소자의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 6도 1의 단일 광자 광원 소자의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 7도 2의 단일 광자 광원 소자의 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 8 내지 도 11도 2의 단일 광자 광원 소자의 공정 단면도들이다.
FIG. 1 is a plan view showing an example of a single photon light source system according to the concept of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II' of Figure 1 .
FIG. 3 is a plan view showing an example of a single photon light source system according to the concept of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an example of the single photon light source device of FIG. 1 .
FIG. 5 is a plan view showing an example of the single photon light source device of FIG. 1 .
FIG. 6 is a plan view showing an example of a single photon light source device of FIG. 1 .
FIG. 7 is a flow chart showing a method for manufacturing the single photon light source device of FIG. 2 .
Figures 8 to 11 are process cross-sectional views of the single photon light source device of Figure 2 .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and the method for achieving them will become clear with reference to the embodiments described in detail below together with the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents can be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서 내에서 광 통신 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. The terms “comprises” and/or “comprising” as used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, operations, and/or elements mentioned. In addition, it will be understood that the meaning mainly used in the field of optical communications in the specification is used. Since it is according to a preferred embodiment, reference signs presented in the order of the description are not necessarily limited to that order.

위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.The above-described contents are specific examples for implementing the present invention. The present invention will include not only the embodiments described above, but also embodiments that can be simply designed or easily modified. In addition, the present invention will also include technologies that can be easily modified and implemented in the future using the embodiments described above.

도 1은 본 발명의 개념에 따른 단일 광자 광원 시스템(100)의 일 예를 보여준다. Figure 1 shows an example of a single photon light source system (100) according to the concept of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 단일 광자 광원 시스템(100)은 제 1 광원들(10) 및 단일 광자 광원 소자(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a single photon light source system (100) of the present invention may include first light sources (10) and a single photon light source element (20).

제 1 광원들(10)의 각각은 제 1 광(12)을 생성하여 단일 광자 광원 소자(20)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 광원들(10)은 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 제 1 광(12)은 서로 다른 복수개의 파장들을 가질 수 있다. 제 1 광(12)은 레이저 광의 펌프 광 또는 여기 광일 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Each of the first light sources (10) can generate a first light (12) and provide it to a single photon light source element (20). For example, the first light sources (10) can include a light emitting diode or a laser diode. The first light (12) can have a plurality of different wavelengths. The first light (12) can be a pump light or an excitation light of laser light, but the present invention is not limited thereto.

제 1 광원들(10) 사이에 빔 스플리터(13)가 제공될 수 있다. 빔 스플리터(13)는 제 1 광(12)의 일 부분을 단일 광자 광원 소자(20) 투과하고, 상기 제 1 광의 다른 부분을 상기 단일 광자 광원 소자(20)에 반사할 수 있다.A beam splitter (13) may be provided between the first light sources (10). The beam splitter (13) may transmit a portion of the first light (12) to the single photon light source element (20) and reflect another portion of the first light to the single photon light source element (20).

단일 광자 광원 소자(20)는 제 1 광(12)을 이용하여 단일 광자(14)를 생성할 수 있다. 단일 광자(14)는 단일 광자 수준의 광 신호일 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. A single photon light source device (20) can generate a single photon (14) using the first light (12). The single photon (14) can be an optical signal at the single photon level, but the present invention is not limited thereto.

도 2도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여준다. Figure 2 shows a cut along line II' of Figure 1 .

도 1도 2를 참조하면, 단일 광자 광원 소자(20)는 기판(21), 하부 클래드 층(23), 직선 도파로(22), 제 1 결합 층(coupled layer, 24), 링 도파로(26), 제 1 전극들(28), 및 제 2 전극(29)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2 , a single photon light source device (20) may include a substrate (21), a lower clad layer (23), a straight waveguide (22), a first coupled layer (24), a ring waveguide (26), first electrodes (28), and a second electrode (29).

기판(21)은 하부 클래드 층(23), 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)를 지지할 수 있다. 기판(21)은 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. The substrate (21) can support a lower clad layer (23), a straight waveguide (22), and a ring waveguide (26). The substrate (21) can include a silicon wafer, but the present invention is not limited thereto.

하부 클래드 층(23)은 기판(21) 상에 제공될 수 있다. 하부 클래드 층(23)은 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. 하부 클래드 층(23)은 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. A lower clad layer (23) may be provided on the substrate (21). The lower clad layer (23) may include silicon oxide (SiO 2 ). The lower clad layer (23) may have a refractive index lower than the refractive index of the straight waveguide (22) and the ring waveguide (26).

직선 도파로(22)는 기판(21) 및 하부 클래드 층(23) 상에 제공될 수 있다. 직선 도파로(22)은 기판(21) 및 하부 클래드 층(23)의 일측에서 타측까지 일 방향으로 연장할 수 있다. 직선 도파로(22)는 하부 클래드 층(23)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 직선 도파로(22)는 결정 실리콘 및/또는 에피텍셜 실리콘을 포함할 수 있다. 이와 달리, 직선 도파로(22)는 실리콘 질화물(SiN)을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 직선 도파로(22)는 약 50 nm 내지 약 1㎛이하의 폭 및 두께를 가질 수 있다. A straight waveguide (22) may be provided on the substrate (21) and the lower clad layer (23). The straight waveguide (22) may extend in one direction from one side of the substrate (21) and the lower clad layer (23) to the other side. The straight waveguide (22) may have a refractive index higher than the refractive index of the lower clad layer (23). The straight waveguide (22) may include crystalline silicon and/or epitaxial silicon. Alternatively, the straight waveguide (22) may include silicon nitride (SiN), but the present invention is not limited thereto. For example, the straight waveguide (22) may have a width and thickness of about 50 nm to about 1 ㎛ or less.

제 1 결합 층(24)은 직선 도파로(22) 상에 제공될 수 있다. 제 1 결합 층(24)은 평면적 관점에서 배 모양을 가질 수 있다. 제 1 결합 층(24)은 결정 실리콘 탄화물(SiC) 또는 에피텍셜 실리콘 탄화물을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 결합 층(24)은 도전성 불순물로 도핑될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예에 따르면, 제 1 결합 층(24)은 제 1 점 결함(point defect, 25)을 가질 수 있다. The first coupling layer (24) may be provided on the straight waveguide (22). The first coupling layer (24) may have a pear shape in a planar view. The first coupling layer (24) may include crystalline silicon carbide (SiC) or epitaxial silicon carbide. Although not shown, the first coupling layer (24) may be doped with a conductive impurity, and the present invention is not limited thereto. According to one example, the first coupling layer (24) may have a first point defect (25).

제 1 점 결함(25)은 제 1 결합 층(24) 내에 제공될 수 있다. 제 1 점 결함(25)은 실리콘 궁핍(silicon vacancy), 이중 궁핍(di-vacancy), 또는 탄소 안티싸이트 궁핍 쌍(Carbon Antisite-Vacancy pair)을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제 1 점 결함(25)은 제 1 광(12)을 흡수하여 단일 광자(14)의 이득(gain)을 획득할 수 있다. 또한, 제 1 점 결함(25)은 제 1 전극들(28) 사이의 전기장(미도시)을 이용하여 단일 광자(14)의 이득을 획득할 수 있다. 이와 달리, 제 1 점 결함(25)은 단일 광자(14)를 생성할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 단일 광자 광원 소자(20)는 제 1 점 결함(25)을 이용하여 단일 광자(14)의 추출 효율을 증가시킬 수 있다.The first point defect (25) may be provided in the first bonding layer (24). The first point defect (25) may include a silicon vacancy, a di-vacancy, or a carbon antisite-vacancy pair, but the present invention is not limited thereto. The first point defect (25) may absorb the first light (12) to obtain a gain of a single photon (14). In addition, the first point defect (25) may obtain a gain of a single photon (14) by utilizing an electric field (not shown) between the first electrodes (28). Alternatively, the first point defect (25) may generate a single photon (14), but the present invention is not limited thereto. Therefore, the single photon light source device (20) of the present invention can increase the extraction efficiency of a single photon (14) by utilizing the first point defect (25).

직선 도파로(22) 및 제 1 결합 층(24) 외곽의 하부 클래드 층(23) 상에 상부 클래드 층(27)이 제공될 수 있다. 상부 클래드 층(27)은 링 도파로(26)의 외곽 및 내부에 제공될 수 있다. 상부 클래드 층(27)은 하부 클래드 층(23)의 굴절률과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 상부 클래드 층(27)은 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. An upper clad layer (27) may be provided on the lower clad layer (23) outside the straight waveguide (22) and the first coupling layer (24). The upper clad layer (27) may be provided outside and inside the ring waveguide (26). The upper clad layer (27) may have a refractive index that is the same as that of the lower clad layer (23). The upper clad layer (27) may include silicon oxide (SiO 2 ).

제 1 전극들(28)은 제 1 점 결함(25) 양측들의 제 1 결합 층(24) 및 상부 클래드 층 상에 제공될 수 있다. 제 1 전극들(28)은 제 1 전원 전압(미도시)을 제 1 점 결함(25)에 제공하여 단일 광자(14)를 생성시킬 수 있다. 즉, 제 1 결합 층(24), 제 1 점 결함(25) 및 제 1 전극들(28)은 단일 광자(14)의 공진기로서 기능할 수 있다. 제 1 전극들(28)은 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니켈(Ni) 및 금(Au)의 금속을 포함할 수 있다. 제 1 전극들(28)의 각각은 약 500nm이하의 폭을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. The first electrodes (28) may be provided on the first coupling layer (24) and the upper clad layer on both sides of the first point defect (25). The first electrodes (28) may provide a first power voltage (not shown) to the first point defect (25) to generate a single photon (14). That is, the first coupling layer (24), the first point defect (25), and the first electrodes (28) may function as a resonator of the single photon (14). The first electrodes (28) may include a metal such as titanium (Ti), platinum (Pt), nickel (Ni), and gold (Au). Each of the first electrodes (28) may have a width of about 500 nm or less, but the present invention is not limited thereto.

링 도파로(26)는 직선 도파로(22)에 인접하여 제공될 수 있다. 링 도파로(26)는 평면적 관점에서 원형의 링 모양을 가질 수 있다. 링 도파로(26)는 직선 도파로(22)의 재질과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 링 도파로(26)는 결정 실리콘 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 링 도파로(26)는 약 50 nm 내지 약 1㎛이하의 폭 및 두께를 가질 수 있다. 링 도파로(26)는 단일 광자(14)의 공진기로서 기능할 수 있다. The ring waveguide (26) may be provided adjacent to the straight waveguide (22). The ring waveguide (26) may have a circular ring shape in a planar view. The ring waveguide (26) may include the same material as the material of the straight waveguide (22). For example, the ring waveguide (26) may include crystalline silicon or silicon nitride. The ring waveguide (26) may have a width and thickness of about 50 nm to about 1 μm or less. The ring waveguide (26) may function as a resonator of a single photon (14).

제 2 전극(29)은 링 도파로(26) 상에 제공될 수 있다. 제 2 전극(29)는 링 도파로(26) 내에 제 2 전원 전압(미도시)을 제공하여 단일 광자(14)의 파장을 가변(tune)할 수 있다. 링 도파로26) 및 제 2 전극(29)은 파장 변환기 및 파장 가변기(tuner)로서 기능할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The second electrode (29) may be provided on the ring waveguide (26). The second electrode (29) may provide a second power voltage (not shown) within the ring waveguide (26) to tune the wavelength of a single photon (14). The ring waveguide 26) and the second electrode (29) may function as a wavelength converter and a wavelength tuner, but the present invention is not limited thereto.

도 3은 본 발명의 개념에 따른 단일 광자 광원 시스템(100)의 일 예를 보여준다. FIG. 3 shows an example of a single photon light source system (100) according to the concept of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 단일 광자 광원 시스템(100)은 제 2 광원(16)을 더 포함할 수 있다. 제 2 광원(16)은 제 1 광원(10)과 직선 도파로(22) 사이에 제공될 수 있다. 제 2 광원(16)은 제 1 광원(10)과 다르거나 동일할 수 있다. 제 2 광원(16)은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 제 2 광원(16)은 직선 도파로(22) 내에 제 2 광(18)을 제공하여 제 1 결합 층(24) 내에 단일 광자(14)를 생성시킬 수 있다. 제 2 광(18)은 제 1 광(12)의 파장과 다른 파장을 가질 수 있다. 이와 달리, 제 2 광(18)은 제 1 광(12)의 파장과 동일한 파장을 가질 수 있다. 제 1 광원들(10) 사이 및 제 1 광원들(10)과 제 2 광원(16) 사이에 빔 스플리터들(13) 또는 이색 미러들이 제공될 수 있다. 빔 스플리터들(13)은 제 1 광(12)을 직선 도파로(22)에 투과하고, 제 2 광(18)을 직선 도파로(22)에 반사할 수 있다. 제 2 광(18)은 제 1 점 결함(25) 내의 전기장 없이 단일 광자(14)을 제 1 결합 층(24) 내에 생성시킬 수 있다. 즉, 도 1도 2의 제 1 전극들(28)은 제 2 광원(16)의 제 2 광(18)에 의해 제거 및/또는 생략될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the single photon light source system (100) of the present invention may further include a second light source (16). The second light source (16) may be provided between the first light source (10) and the straight waveguide (22). The second light source (16) may be different from or the same as the first light source (10). The second light source (16) may include a light emitting diode or a laser diode. The second light source (16) may provide second light (18) into the straight waveguide (22) to generate a single photon (14) within the first coupling layer (24). The second light (18) may have a wavelength different from that of the first light (12). Alternatively, the second light (18) may have a wavelength the same as that of the first light (12). Beam splitters (13) or dichroic mirrors may be provided between the first light sources (10) and between the first light sources (10) and the second light source (16). The beam splitters (13) may transmit the first light (12) to the straight waveguide (22) and reflect the second light (18) to the straight waveguide ( 22 ). The second light (18) may generate a single photon (14) within the first coupling layer (24) without an electric field within the first point defect (25). That is, the first electrodes (28) of FIGS. 1 and 2 may be removed and/or omitted by the second light (18) of the second light source (16).

하부 클래드 층(23), 직선 도파로(22), 제 1 결합 층(24), 링 도파로(26), 및 제 2 전극(29)은 도 1과 동일하게 구성될 수 있다. The lower clad layer (23), the straight waveguide (22), the first coupling layer (24), the ring waveguide (26), and the second electrode (29) can be configured in the same manner as in Fig. 1 .

도 4도 1의 단일 광자 광원 소자(20)의 일 예를 보여준다. FIG. 4 shows an example of a single photon light source element (20) of FIG. 1 .

도 4를 참조하면, 단일 광자 광원 소자(20)는 제 2 결합 층(30)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the single photon light source device (20) may further include a second coupling layer (30).

제 2 결합 층(30)은 링 도파로(26) 상에 제공될 수 있다. 제 2 결합 층(30)은 링 도파로(26)와 동일한 모양을 가질 수 있다. 제 2 결합 층(30)은 평면적 관점에서 원형의 링 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 결합 층(30)은 실리콘 탄화물(silicon carbide)을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 결합 층(30)은 제 2 점 결함(31)을 가질 수 있다. 제 2 점 결함(31)은 제 2 결합 층(30)의 일측 내에 제공될 수 있다. 제 2 점 결함(31)은 도 1의 제 1 점 결함(25)과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 2 점 결함(31)은 실리콘 궁핍(silicon vacancy), 이중 궁핍(di-vacancy), 또는 탄소 안티싸이트 궁핍 쌍(Carbon Antisite-Vacancy pair)을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The second coupling layer (30) may be provided on the ring waveguide (26). The second coupling layer (30) may have the same shape as the ring waveguide (26). The second coupling layer (30) may have a circular ring shape in a planar view. For example, the second coupling layer (30) may include silicon carbide. According to an example, the second coupling layer (30) may have a second point defect (31). The second point defect (31) may be provided within one side of the second coupling layer (30). The second point defect (31) may be the same as the first point defect (25) of FIG. 1 . For example, the second point defect (31) may include a silicon vacancy, a di-vacancy, or a carbon antisite-vacancy pair, but the present invention is not limited thereto.

제 2 전극들(29)은 제 2 점 결함(31) 양측들 상의 제 2 결합 층(30) 상에 제공될 수 있다. 제 2 전극들(29) 내에 제 2 전원 전압이 제공되면, 제 2 전극들(29)은 제 2 점 결함(31) 내에 전기장을 유도하여 단일 광자(14)를 생성시킬 수 있다. 제 2 점 결함(31) 및 제 2 전극들(29)은 단일 광자(14)의 공진기로서 기능할 수 있다. 나아가, 제 2 결합 층(30), 제 2 점 결함(31) 및 제 2 전극들(29)은 도 1의 제 1 결합 층(24), 제 1 점 결함(25) 및 제 1 전극(28)을 제거 및/또는 생략시킬 수 있다. The second electrodes (29) may be provided on the second coupling layer (30) on both sides of the second point defect (31). When the second power voltage is provided within the second electrodes (29), the second electrodes (29) may induce an electric field within the second point defect (31) to generate a single photon (14). The second point defect (31) and the second electrodes (29) may function as a resonator of the single photon (14). Furthermore, the second coupling layer (30), the second point defect (31), and the second electrodes (29) may remove and/or omit the first coupling layer (24), the first point defect (25), and the first electrode (28) of FIG. 1 .

하부 클래드 층(23) 및 직선 도파로(22)는 도 1과 동일하게 구성될 수 있다. The lower clad layer (23) and the straight waveguide (22) can be configured identically to Fig. 1 .

도 5도 1의 단일 광자 광원 소자(20)의 일 예를 보여준다. Fig. 5 shows an example of a single photon light source element (20) of Fig. 1 .

도 5를 참조하면, 단일 광자 광원 소자(20)의 제 1 결합 층(24) 및 제 2 결합 층(30)은 서로 근접하여 배치될 수 있다. 제 1 결합 층(24) 및 제 2 결합 층(30)은 제 1 점 결함(25) 및 제 2 점 결함(31)을 각각 가질 수 있다. 제 1 점 결함(25) 및 제 2 점 결함(31)은 서로 인접하여 제공될 수 있다. 제 1 점 결함(25)은 제 1 결합 층(24)의 실리콘 궁핍, 이중 궁핍, 또는 탄소 안티싸이트 궁핍 쌍을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 점 결함(31)은 실리콘 궁핍, 이중 궁핍, 또는 탄소 안티싸이트 궁핍 쌍을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the first coupling layer (24) and the second coupling layer (30) of the single photon light source device (20) may be arranged adjacent to each other. The first coupling layer (24) and the second coupling layer (30) may have a first point defect (25) and a second point defect (31), respectively. The first point defect (25) and the second point defect (31) may be provided adjacent to each other. The first point defect (25) may include a silicon deficiency, a double deficiency, or a carbon antisite deficiency pair of the first coupling layer (24). Similarly, the second point defect (31) may include a silicon deficiency, a double deficiency, or a carbon antisite deficiency pair.

제 1 전극(28)은 제 1 점 결함(25) 일측에 제공되고, 제 2 전극(29)은 제 2 점 결함(31) 타측의 링 도파로(26) 내에 제공될 수 있다. 제 1 전극(28)은 제 1 점 결함(25) 일측의 제 1 결합 층(24) 및 상부 클래드 층(27) 상에 제공될 수 있다. 제 2 전극(29)는 제 2 점 결함(31) 타측의 제 2 결합 층(30) 및 상부 클래드 층(27) 상에 제공될 수 있다.A first electrode (28) may be provided on one side of the first point defect (25), and a second electrode (29) may be provided within the ring waveguide (26) on the other side of the second point defect (31). The first electrode (28) may be provided on the first coupling layer (24) and the upper clad layer (27) on one side of the first point defect (25). The second electrode (29) may be provided on the second coupling layer (30) and the upper clad layer (27) on the other side of the second point defect (31).

제 1 점 결함(25) 및 제 2 점 결함(31)은 제 1 전극(28) 및 제 2 전극(29) 사이에 제공될 수 있다. The first point defect (25) and the second point defect (31) can be provided between the first electrode (28) and the second electrode (29).

제 1 전극(28) 및 제 2 전극(29)에 전원 전압이 제공되면, 제 1 점 결함(25)은 단일 광자(14)의 이득을 생성할 수 있다. 제 2 점 결함(31)은 단일 광자(14)의 파장을 가변 및/또는 변화시킬 수 있다. When a power voltage is supplied to the first electrode (28) and the second electrode (29), the first point defect (25) can generate a gain of a single photon (14). The second point defect (31) can vary and/or change the wavelength of the single photon (14).

제 1 결합 층(24) 및 제 2 결합 층(30)은 도 1의 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)은 도 1과 동일하게 구성될 수 있다.The first coupling layer (24) and the second coupling layer (30) can be configured in the same manner as the straight waveguide (22) and the ring waveguide (26) of FIG. 1 .

도 6도 1의 단일 광자 광원 소자(20)의 일 예를 보여준다. Fig. 6 shows an example of a single photon light source element (20) of Fig. 1 .

도 6을 참조하면, 단일 광자 광원 소자(20)의 제 1 결합 층(24) 및 제 2 결합 층(30)은 도 1의 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)와 동일한 모양을 가질 수 있다. 제 1 결합 층(24)은 직선 모양을 가질 수 있다. 제 2 결합 층(30)은 링 모양을 가질 수 있다. Referring to FIG. 6 , the first coupling layer (24) and the second coupling layer (30) of the single photon light source device (20) may have the same shape as the straight waveguide (22) and the ring waveguide (26) of FIG . 1. The first coupling layer (24) may have a straight shape. The second coupling layer (30) may have a ring shape.

제 1 전극(28)은 제 1 결합 층(24) 내의 제 1 점 결함(25)의 양측 상에 제공될 수 있다. 제 2 전극(29)은 제 2 결합 층(30) 내의 제 2 점 결함(31)의 양측 상에 제공될 수 있다. The first electrode (28) may be provided on both sides of the first point defect (25) in the first bonding layer (24). The second electrode (29) may be provided on both sides of the second point defect (31) in the second bonding layer (30).

도시되지는 않았지만, 제 1 결합 층(24) 및 제 2 결합 층(30)은 도 1의 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26) 상에 각각 제공될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. Although not shown, the first coupling layer (24) and the second coupling layer (30) may be provided on the straight waveguide (22) and the ring waveguide (26) of FIG. 1, respectively, and the present invention is not limited thereto.

도 7도 2의 단일 광자 광원 소자(20)의 제조 방법을 보여준다. 도 8 내지 도 11도 2의 단일 광자 광원 소자(20)의 공정 단면도들이다. Fig. 7 shows a method for manufacturing a single photon light source device (20) of Fig . 2. Figs. 8 to 11 are process cross-sectional views of the single photon light source device (20) of Fig. 2 .

도 7도 8을 참조하면, 기판(21)을 준비한다(S10). 기판(21)은 결정 실리콘을 포함할 수 있다. 기판(21) 상에 하부 클래드 층(23) 및 도파로 층(22a)이 형성될 수 있다. 하부 클래드 층(23)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 도파로 층(22a)은 결정 실리콘을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판(21), 하부 클래드 층(23) 및 도파로 층(22a)은 SOI(Silicon On Isolator) 기판으로서 준비될 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 8 , a substrate (21) is prepared (S10). The substrate (21) may include crystal silicon. A lower clad layer (23) and a waveguide layer (22a) may be formed on the substrate (21). The lower clad layer (23) may include silicon oxide. The waveguide layer (22a) may include crystal silicon. Alternatively, the substrate (21), the lower clad layer (23), and the waveguide layer (22a) may be prepared as a SOI (Silicon On Isolator) substrate.

도 7도 9를 참조하면, 결합 층(24a)을 형성한다(S20). 결합 층(24a)은 유기금속기상증착방법 형성된 결정 실리콘 탄화물 및/또는 에피텍셜 실리콘 탄화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 결합 층(24a)은 제 1 점 결함(25)을 가질 수 있다. 제 1 점 결함(25)은 광학 현미경 또는 전자현미경에 의해 계측될 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 9 , a bonding layer (24a) is formed (S20). The bonding layer (24a) may include crystalline silicon carbide and/or epitaxial silicon carbide formed by a metal organic vapor deposition method. As an example, the bonding layer (24a) may have a first point defect (25). The first point defect (25) may be measured by an optical microscope or an electron microscope.

다음, 제 1 점 결함(25)에 대해 좌표 마커(33)를 형성한다(S30). 좌표 마커(33)는 제 1 점 결함(25)의 위치를 표시할 수 있다. 좌표 마커(33)는 실리콘 질화물(SiN), 및 실리콘 산화물(SiO2)의 유전체를 포함할 수 있다. 이와 달리, 좌표 마커(33)는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 또는 금(Au)의 금속을 포함할 수 있으며 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도시되지는 않았지만, 좌표 마커(33)는 격자 모양을 가질 수 있다. 좌표 마커(33)는 약 5㎛ 내지 약 100㎛의 이격 거리를 갖도록 형성될 수 있다. Next, a coordinate marker (33) is formed for the first point defect (25) (S30). The coordinate marker (33) can indicate the location of the first point defect (25). The coordinate marker (33) can include a dielectric of silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO 2 ). Alternatively, the coordinate marker (33) can include a metal of titanium (Ti), chromium (Cr), or gold (Au), and the present invention is not limited thereto. Although not shown, the coordinate marker (33) can have a grid shape. The coordinate marker (33) can be formed to have a spacing distance of about 5 μm to about 100 μm.

도 7도 10을 참조하면, 제 1 결합 층(24)을 패터닝한다(S40). 제 1 결합 층(24)은 전자 빔 리소그래피 공정 또는 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝될 수 있다. 제 1 결합 층(24)은 제 1 점 결함(25)을 가질 수 있다. 제 1 결합 층(24)은 전이방법(transferring method)으로 형성된 결정 실리콘 탄화물 및/또는 에피텍셜 실리콘 탄화물을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 7 and FIG. 10 , the first bonding layer (24) is patterned (S40). The first bonding layer (24) can be patterned by an electron beam lithography process or a photolithography process. The first bonding layer (24) can have a first point defect (25). The first bonding layer (24) can include crystalline silicon carbide and/or epitaxial silicon carbide formed by a transferring method, but the present invention is not limited thereto.

다음, 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)를 형성한다(S50). 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)는 도파로 층(22a)의 전자 빔 리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 이와 달리, 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)는 포토리소그래피 공정, 및 식각 공정에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 직선 도파로(22)는 제 1 결합 층(24)의 폭보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 하부 클래드 층(23)은 직선 도파로(22) 및 링 도파로(26)의 외곽에 노출될 수 있다. Next, a straight waveguide (22) and a ring waveguide (26) are formed (S50). The straight waveguide (22) and the ring waveguide (26) can be formed by an electron beam lithography process of the waveguide layer (22a). Alternatively, the straight waveguide (22) and the ring waveguide (26) can be formed by a photolithography process and an etching process, and the present invention is not limited thereto. The straight waveguide (22) can have a width wider than the width of the first coupling layer (24). The lower clad layer (23) can be exposed to the outer surface of the straight waveguide (22) and the ring waveguide (26).

도 7도 11을 참조하면, 상부 클래드 층(27)을 형성한다(S60). 상부 클래드 층(27)은 제 1 결합 층(24) 외곽의 직선 도파로(22) 및 하부 도파로 층(27) 상에 형성될 수 있다. 상부 클래드 층(27)은 화학기상증착방법으로 형성된 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 좌표 마커(33)는 상부 클래드 층(27)의 형성 전 또는 후에 제거될 수 있다. Referring to FIG. 7 and FIG. 11 , an upper clad layer (27) is formed (S60). The upper clad layer (27) may be formed on the straight waveguide (22) and the lower waveguide layer (27) outside the first coupling layer (24). The upper clad layer (27) may include silicon oxide formed by a chemical vapor deposition method. The coordinate marker (33) may be removed before or after the formation of the upper clad layer (27).

도 2도 7을 참조하면, 제 1 전극들(28) 및 제 2 전극(29)을 형성한다(S70). 제 1 전극들(28) 및 제 2 전극(29)은 금속 증착 공정, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 제 1 전극들(28)은 제 1 점 결함(25) 양측의 제 1 결합 층(24) 및 상부 클래드 층(27) 상에 형성될 수 있다. 제 2 전극(29)은 링 도파로(26) 상에 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 and FIG. 7 , first electrodes (28) and second electrodes (29) are formed (S70). The first electrodes (28) and second electrodes (29) can be formed through a metal deposition process, a photolithography process, and an etching process. The first electrodes (28) can be formed on the first bonding layer (24) and the upper clad layer (27) on both sides of the first point defect (25). The second electrode (29) can be formed on the ring waveguide (26).

위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.The above-described contents are specific examples for implementing the present invention. The present invention will include not only the embodiments described above, but also embodiments that can be simply designed or easily modified. In addition, the present invention will also include technologies that can be easily modified and implemented in the future using the embodiments described above.

Claims (19)

기판;
기판 상에 일방향으로 연장하는 직선 도파로;
상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층;
상기 제 1 점 결함에 인접하는 상기 제 1 결합 층 상에 제공되는 적어도 하나의 제 1 전극;
상기 직선 도파로에 인접하여 상기 기판 상에 제공되는 링 도파로;
상기 링 도파로 상에 제공되는 적어도 하나의 제 2 전극; 및
상기 링 도파로 상에 제공되고, 제 2 점 결함을 갖는 제 2 결합 층을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
substrate;
A straight waveguide extending in one direction on a substrate;
A first coupling layer provided on the above straight waveguide and having a first point defect;
At least one first electrode provided on the first bonding layer adjacent to the first point defect;
A ring waveguide provided on the substrate adjacent to the straight waveguide;
At least one second electrode provided on the ring waveguide; and
A single photon light source device provided on the above ring waveguide and including a second coupling layer having a second point defect.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 결합 층 및 상기 제 2 결합 층은 실리콘 탄화물을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 1,
A single photon light source device wherein the first coupling layer and the second coupling layer comprise silicon carbide.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 점 결함 및 상기 제 2 점 결함은 실리콘 궁핍, 이중 궁핍, 또는 탄소 안티싸이트 궁핍 쌍을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In the third paragraph,
A single photon light source device wherein the first point defect and the second point defect include silicon deficiency, double deficiency, or carbon antisite deficiency pairs.
제 1 항에 있어서,
상기 링 도파로 및 상기 제 2 결합 층은 원형의 모양을 갖는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 1,
A single photon light source device wherein the ring waveguide and the second coupling layer have a circular shape.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 점 결함 및 상기 제 2 점 결함은 서로 인접하여 배치되는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 1,
A single photon light source element wherein the first point defect and the second point defect are arranged adjacent to each other.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 상기 제 1 점 결함의 일측에 제공되고,
상기 제 2 전극은 상기 제 2 점 결함의 타측에 제공되고, 상기 제 2 결합 층 및 상기 링 도파로 내에 배치되는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 6,
The above first electrode is provided on one side of the first point defect,
A single photon light source element wherein the second electrode is provided on the other side of the second point defect and is arranged within the second coupling layer and the ring waveguide.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 결합 층은 배 모양을 갖는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 1,
The above first coupling layer is a single photon light source device having a pear shape.
제 1 항에 있어서,
상기 직선 도파로 및 상기 링 도파로는 실리콘 또는 실리콘 질화물을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 1,
The above straight waveguide and the above ring waveguide are single photon light source devices including silicon or silicon nitride.
제 1 항에 있어서,
상기 직선 도파로 및 상기 링 도파로 아래의 하부 클래드 층을 더 포함하되,
상기 하부 클래드 층은 실리콘 산화물을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In paragraph 1,
Further comprising a lower clad layer below the above straight waveguide and the above ring waveguide,
The lower clad layer is a single photon light source device comprising silicon oxide.
기판;
상기 기판 상에 제공되는 하부 클래드 층;
상기 하부 클래드 층에 제공되고, 일방향으로 연장하는 직선 도파로;
상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층;
상기 직선 도파로에 인접하여 제공되고, 상기 하부 클래드 층 상에 배치되는 링 도파로; 및
상기 링 도파로 상에 제공되고, 상기 제 1 점 결함에 인접한 제 2 점 결함을 갖는 제 2 결합 층을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
substrate;
A lower clad layer provided on the above substrate;
A straight waveguide provided on the lower clad layer and extending in one direction;
A first coupling layer provided on the above straight waveguide and having a first point defect;
A ring waveguide provided adjacent to the straight waveguide and disposed on the lower clad layer; and
A single photon light source device comprising a second coupling layer provided on the ring waveguide and having a second point defect adjacent to the first point defect.
제 11 항에 있어서,
상기 직선 도파로 및 상기 링 도파로 외곽의 상기 하부 클래드 층 상에 제공되는 상부 클래드 층을 더 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In Article 11,
A single photon light source device further comprising an upper clad layer provided on the lower clad layer outside the straight waveguide and the ring waveguide.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 점 결함의 일측의 상기 제 1 결합 층 및 상기 상부 클래드 층 상에 제공되는 제 1 전극을 더 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In Article 12,
A single photon light source device further comprising a first electrode provided on the first coupling layer and the upper clad layer on one side of the first point defect.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 마주하여 배치되고, 상기 제 2 점 결함의 타측의 상기 제 2 결합 층 및 상기 상부 클래드 층 상에 제공되는 제 2 전극을 더 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In Article 13,
A single photon light source device further comprising a second electrode disposed facing the first electrode and provided on the second coupling layer and the upper clad layer on the other side of the second point defect.
제 12 항에 있어서,
상기 상부 클래드 층 및 상기 하부 클래드 층은 실리콘 산화물을 포함하는 단일 광자 광원 소자.
In Article 12,
A single photon light source device wherein the upper clad layer and the lower clad layer comprise silicon oxide.
제 1 광을 제공하는 제 1 광원; 및
상기 제 1 광원의 일측에 제공되고, 상기 제 1 광을 이용하여 단일 광자를 생성하는 단일 광자 광원을 포함하되,
상기 단일 광자 광원 소자는:
기판;
기판 상에 일방향으로 연장하는 직선 도파로;
상기 직선 도파로 상에 제공되고 제 1 점 결함을 갖는 제 1 결합 층;
상기 제 1 점 결함에 인접하는 상기 제 1 결합 층 상에 제공되는 적어도 하나의 제 1 전극;
상기 직선 도파로에 인접하여 상기 기판 상에 제공되는 링 도파로;
상기 링 도파로 상에 제공되는 적어도 하나의 제 2 전극; 및
상기 링 도파로 상에 제공되고, 제 2 점 결함을 갖는 제 2 결합 층을 포함하는 단일 광자 광원 시스템.
a first light source providing a first light; and
A single photon light source provided on one side of the first light source and generating a single photon using the first light,
The above single photon light source device:
substrate;
A straight waveguide extending in one direction on a substrate;
A first coupling layer provided on the above straight waveguide and having a first point defect;
At least one first electrode provided on the first bonding layer adjacent to the first point defect;
A ring waveguide provided on the substrate adjacent to the straight waveguide;
At least one second electrode provided on the ring waveguide; and
A single photon light source system comprising a second coupling layer provided on the ring waveguide and having a second point defect.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 광원에 인접하여 제공되고, 제 2 광을 제공하는 제 2 광원을 더 포함하는 단일 광자 광원 시스템.
In Article 16,
A single photon light source system further comprising a second light source provided adjacent to the first light source and providing a second light.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함하는 단일 광자 광원 시스템.
In Article 17,
A single photon light source system wherein the first light source and the second light source include light-emitting diodes or laser diodes.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 광원과 상기 제 2 광원 사이에 제공되는 빔 스플리터를 더 포함하는 단일 광자 광원 시스템.
In Article 17,
A single photon light source system further comprising a beam splitter provided between the first light source and the second light source.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120051689A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical wavelength filter with wavelength characteristic variation minimized
US20200209656A1 (en) * 2017-04-19 2020-07-02 Quantum Base Limited A photonic device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5835458A (en) * 1994-09-09 1998-11-10 Gemfire Corporation Solid state optical data reader using an electric field for routing control
US7054524B2 (en) * 2004-08-30 2006-05-30 Energy Conversion Devices, Inc. Asymmetric photonic crystal waveguide element having symmetric mode fields

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120051689A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical wavelength filter with wavelength characteristic variation minimized
US20200209656A1 (en) * 2017-04-19 2020-07-02 Quantum Base Limited A photonic device

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