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편광 또는 무편광 패브리-페롯 레이저 다이오드의 활성층 및 주입 잠금 동작 특성 모델링
정영철,이종창,조호성,Chung, Youngchul,Yi, Jong Chang,Cho, Ho Sung 한국광학회 2012 한국광학회지 Vol.23 No.1
본 논문에서는 패브리 페롯 레이저 다이오드(FP-LD : Fabry-Perot LD)에서 활성층 구조에 따른 주입 잠금 특성을 비교하였다. 편광 및 무편광 다중양자우물 구조와 무편광 벌크 구조의 이득 스펙트럼 및 주입 캐리어 밀도에 따른 최대 이득 특성을 TE, TM 편광에 대하여 계산하였다. 계산된 이득 파라미터를 시영역 대신호 모델에 적용하여 FP-LD의 주입 잠금 특성을 확인한 결과, 무편광 FP-LD가 편광 FP-LD 에 비하여 RIN(Relative Intensity Noise) 특성 면에서 약 3 dB 정도 우수하고, 2.5 Gbps 변조시에 아이 특성이 훨씬 우수함을 알 수 있다. In this paper, injection-locking characteristics versus active layer structures in Fabry-Perot laser diodes (FP-LD) are compared. TE and TM gain spectra and peak gains versus carrier density in polarized and unpolarized multiple quantum well structures and in an unpolarized bulk structure are calculated. The calculated gain parameters are applied to a time-domain large-signal model to simulate the injection-locking characteristics. The results show that RIN in unpolarized FD-LDs is about 3 dB lower than that in a polarized FP-LD and that the eye characteristics of the unpolarized FP-LD are much better than those of the polarized FP-LD.
1550 nm InGaAsP LD 광송신회로의 PSPICE 모델 및 광변조 특성 해석
구유림,김종대,이종창,Goo, Yu-Rim,Kim, Jong-Dae,Yi, Jong-Chang 한국광학회 2011 한국광학회지 Vol.22 No.1
The PSPICE equivalent circuit elements of a 1550 nm InGaAsP laser diode were derived by using multi-level rate equations. The device parameters were extracted by using a self-consistent numerical method for the optical gain properties of the MQW active regions. The resulting equivalent circuit model is also applied to an actual optical transmitter, and its PSPICE simulation results show good agreement with the measured results once the parasitic capacitance due to the packaging is taken into account. 다층 비율 방정식을 이용한 1550 nm InGaAsP 레이저 다이오드의 PSPICE 등가회로 모델을 제안하고 구현하였다. 비율 방정식에 필요한 레이저 다이오드 파라미터들은 자기충족적 양자우물 해석법을 이용하여 도출하였다. 이 모델을 이용하여 실제 레이저 다이오드와 드라이버 IC를 포함하는 광송신기 회로 전체를 PSPICE로 구현하여 그 출력 값과 측정치를 비교하였다. 이 비교를 통하여 실제 레이저 다이오드의 패키징 시 발생하는 기생 커패시터 값을 산출하였다. 이를 바탕으로 한 PSPICE 출력 값은 여러 동작 주파수에서 실제 회로의 측정값과 일치함을 보였다.
자기 광학적층을 갖는 광 도파로 아이솔레이터 제작을 위한 비가역적 위상변위에 대한 연구
양정수,김영일,변영태,우덕하,이석,김선호,이종창,Yang, Jeong-Su,Kim, Young-Il,Byun, Young-Tae,Woo, Deok-Ha,Lee, Seok,Kim, Sun-Ho,Yi, Jong-Chang 한국광학회 2003 한국광학회지 Vol.14 No.2
광 아이솔레이터의 제작을 위해 비가역적 위상변위 효과를 갖는 자기 광학물질을 클래딩 충으로 활용한 무한 평면 광도파로의 비가역적 위상변위 특성을 1.55 $\mu\textrm{m}$ 파장에서 계산하였다. 본 연구에서 사용된 무한 평면 광 도파로의 구조는 클래딩 충으로 자기 광학 물질인 Ce:YIG와 LNB(LuNdBi)$_3$(FeAl)$_{5}$)$_{l2}$)가 사용되었고, 각 각의 고유 패러데이 회전 Θ$_{F}$는 1.55 $\mu\textrm{m}$ 파장에서 4500$^{\circ}$/cm, 500$^{\circ}$/cm이다 가이딩 층은 1.3Q와 InGaAs로 이루어진 다중 양자 우물 구조를 사용하였다. 클래딩 층을 지나는 감쇄 전계에 따른 영향을 조사하기 위하여 기판의 굴절률이 InP와 공기의 굴절률을 갖는 경우에 대하여 도파 모드를 계산하였다. 여러 광 도파로 구조에서 비가역적 위상변위가 90$^{\circ}$가 되는 위상 변위기의 크기가 최소가 되는 길이와 최적화된 가이딩 충의 두께를 구하였다.다.다.다. The nonreciprocal phase shift characteristics of infinite slab optical waveguides with magneto-optic materials in the cladding layer was calculated at 1.55 ${\mu}{\textrm}{m}$ for optical isolators. The infinite slab waveguide structures considered in this paper were as follows. rho magneto-optic materials used as a cladding layer were Ce:YIG and LNB(LuNdBi)$_3$(FeAl)$_{5}$)$_{12}$,). Their specific Faraday rotations Θ$_{F}$ are 4500$^{\circ}$/cm, 500$^{\circ}$/cm at wavelength 1.55 ${\mu}{\textrm}{m}$ respectively. The guiding layer with multi-quantum well structure was used, and it consists of 1.3Q and InGaAs. In order to investigate the effect of evanescent field penetrating the cadding, layer, guiding mode characteristics were calculated for the cases when the substrate is InP and air. We calculated the minimum lengths of 90$^{\circ}$ nonreciprocal phase shifters and their optimum guiding layer thicknesses in various optical waveguide structures.res.s.
옥성해,문연태,최영완,손창완,이석,우덕하,변영태,전영민,김선호,이종창,오재응,Ok, Seong-Hae,Moon, Yon-Tae,Choi, Young-Wan,Son, Chang-Wan,Lee, Seok,Woo, Deok-Ha,Byun, Young-Tae,Jhon, Young-Min,Kim, Sun-Ho,Yi, Jong-Chang,Oh, Jae-Eung 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.3
본 연구에서는 광통신 시스템에서의 고속변조를 위하여 사용되는 전계광학 변조기를 구현하기 위하여 InAs 양자점(Quantum Dots)을 변조영역으로 하는 전계광학 변조기를 설계, 제작하였다. 제작한 양자점 전계광학 변조기에서 1550 nm의 파장을 가지는 입력광의 변조 특성을 측정하여 벌크(Bulk)형태의 변조영역을 가지는 동일한 구조의 전계광학 변조기와 비교하였다. 위상변조효율은 TE 모드에서 $333.3^{\circ}/V{\cdot}mm$, TM 모드에서 $300^{\circ}/V{\cdot}mm$ 로 측정되었으며, 기존의 벌크로 변조영역이 구성된 전계광학 변조기와 동일한 소자구조를 가지는 전계광학 변조기에 비해 편광의존도가 낮으며 위상변조효율이 20배 이상 향상된 결과를 얻었으며, 양자우물구조에 비하여는 3배 이상의 높은 위상변조효율을 얻었다. We have fabricated and measured electrooptic modulator using coupled stack InAs/InGaAs quantum dots. The height of the quantum dot is 16 nm and quantum dots are stacked including an InGaAs capping layer. The peak wavelength of photoluminescence is 1260 nm at room temperature and 1158 nm at 12 K. The operation characteristics of the quantum dots show high modulation efficiency of electrooptic modulator at 1550 nm compared to that of existing III-V bulk and MQW type semiconductor. The measured switching voltage ($V\pi$) is 540 and 600 mV, for TE mode and TM mode, respectively. From the results, the modulation efficiency can be determined as 333.3 and $300^{\circ}/V{\cdot}mm$ for TE and TM modes. The results reported here may lead to the design and fabrication of a novel electrooptic modulator with low switching voltage and high efficiency.
김두근(Doo Gun Kim),최운경(Woon-Kyung Choi),최영완(Young-Wan Choi),이종창(Jong Chang Yi) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.44 No.11
본 연구에서는 광집적회로를 구성하기 위해서 InP 기판위에 아주 작은 다중모드 간섭기를 결합기로 사용하고, 직사각형 링 공진기 내부는 전반사 거울로 구성된 필터를 제작하여 그 특성을 측정 분석하였다. 최적의 다중모드 간섭기의 길이와 폭은 110 ㎛와 9 ㎛로 하여 빛이 광 도파로를 따라 진행할 때 링으로 결합되는 파워를 높였다. 링 공진기 내부의 광도파로와 전반사 거울에서의 손실을 보상하기 위해서 링 공진기 내부에 길이가 120 ㎛인 반도체 광 증폭기를 집적하였다. 측정된 공진기의 FSR는 대략 2 ㎚ (244 ㎓)이고 소광비는 13 ㏈이다. 또한 곡선 피팅에 의해서 파워 결합력은 대략 42%를 얻을 수 있었다. 이러한 조건에서 임계 결합을 얻기 위해서는 2.4 ㏈의 공진기 내부 손실이 요구된다. We characterized the properties of the fabricated filter with the total internal reflection mirror (TIR) in the rectangular ring resonator and very small multimode interference (MMI) couplers on an InP material platform for photonic integrated circuits. Coupling power in and out of a resonator is increased by using an optimum MMI length of 110 ㎛ and a width of 9 ㎛, respectively. The semiconductor optical amplifier with the length of 120 ㎛ is integrated in the resonator to compensate the loss of the internal waveguide and the TIR mirror. A free spectral range of approximately 2 ㎚ (244 ㎓) is observed with an on-off ratio of 13 ㏈. The curve fitting also yields the power coupled per pass as 42%. To reach critical coupling at this coupling level would require a round trip loss of about 2.4 ㏈.
李鐘昌,李載厚 弘益大學校 科學技術硏究所 2000 科學技術硏究論文集 Vol.11 No.-
A voltage controlled oscillator (VCO) by using a laser diode (LD) coupled resonant tunneling diode (RTD) has been proposed. The negative differential resistance characteristics of RTD's are analyzed by using an envelope model as well as the Wigner function model, and the dynamic behavior of LD's are modelled by using a time-dependent rate equations taking Langevin noise factors into account. In this paper a schematics for implementing VCO by using the LD-coupled RTD has been shown and the validity has been discussed by comparing experimental results published in the literature.
3D FEM을 이용한 AlGaAs 전계광학변조기의 저속 진행파형 전극의 특성임피던스 해석
李鐘昌,朴善益 弘益大學校 科學基術硏究所 1999 科學技術硏究論文集 Vol.10 No.2
Slow-wave traveling-wave electrooptic modulators are analyzed by using a 3-dimensional finite-element method(FEM) for the characteristic impedance matching and the traveling wave propagation velocity matching between the optical and microwave signals. The FEM is developed for the Laplace equation, and the characteristic impedances are obtained by analyzing the potential distributions around electrodes using the divergence theorem. The calculation results are compared to the experimental results. From the simulation, the optimum modulator geometries are proposed.
레이저 다이오드의 Relative Intensity Noise
李鐘昌,千謹寧 弘益大學校 科學技術硏究所 1998 科學技術硏究論文集 Vol.9 No.2
The characteristics of the relative intensity noise(RIN) in low-power semiconductor laser diode has been investigated taking into account of the spontaneous emission noise. The spontaneous emission noise has been characterized by solving the Langevin diffusion equation in fourier domain and in the time domain. The spontaneous emission spectrum by solving the 4-band Luttinger-Kohn Hamiltonian. This method has been applied to LD under various conditions including the external feedback and the high frequency current injection.