• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.16 no.5 s.96
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• pp.494-500
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• 2005

In this paper, optical noise is reduced by a differential detector with an optical fiber coupler in an optical wireless system. An $1\times2$ optical fiber coupler divides the received optical signal by 2 equally, and connects them to the two photodiodes in a differential detector. The output voltage variation due to the abrupt change of optical noise distribution in space disappears because the two photodiodes effectively detect the optical signal at the same point. The signal to noise ratio in a differential detector with a fiber coupler was 8 dB higher than in a single photodiode with an optical filter.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.31.2-31.2
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• 2010

질화물계 발광다이오드는 소비전력이 낮고 발광효율이 높은 조명용 반도체소자로서 다양한 분야에 적용되고 있으나 질화갈륨 반도체 층 및 외부 공기와의 계면에서 발생하는 전반사로 인하여 광추출특성이 매우 낮은 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있으며 투명전극 또는 p형 질화갈륨 층에 주기적인 나노 패턴을 형성하고 이에 따른 난반사 효과를 통해 전반사를 억제시키는 연구가 주로 진행되고 있다. 현재까지의 연구에서 발광다이오드의 광추출향상을 위한 나노 패턴은 플라즈마 식각공정을 통하여 형성되었지만 플라즈마 데미지에 의해 소자의 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 플라즈마 식각 공정이 요구되지 않는 sol-gel 임프린팅 공정을 이용하여 발광다이오드의 ITO 투명전극 위에 산화아연 나노 패턴을 직접 형성하였다. Sol 솔루션은 에탄올에 zinc acetate dihydrate와 diethanolamine을 희석하여 제작하였고 이를 스핀코팅 방법을 통해 발광다이오드의 ITO 투명전극 층 위에 도포하였다. 이 후, 고 투습성의 PDMS (Polydimethylsiloxane) 몰드를 이용하여 $190^{\circ}C$에서 임프린팅을 진행하였고 이 과정에서 대부분의 솔벤트(에탄올)는 PDMS 몰드로 흡수되어 임프린팅 후에는 나노 패턴이 형성된 산화아연 gel 박막을 얻을 수 있었다. 최종적으로 $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리 하여 발광다이오드의 ITO 투명전극 위에 산화아연 나노 패턴을 형성하였다. 나노임프린팅 기반의 직접 패터닝 공정을 통하여 형성된 산화아연 패턴 층을 XRD 측정을 통해 결정성을 분석하였고 형성된 패턴의 형상을 SEM을 통해 확인하였다. 또한, 산화아연 패턴 유무에 따른 발광다이오드 소자의 광추출효율 비교를 위해 electroluminescence를 측정하였으며, 소자의 전기적 특성은 I-V 측정을 통해 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.16 no.4 s.95
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• pp.410-417
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• 2005

In this paper, optical noise is reduced by a differential detector with a plastic optical fiber bundle in a wireless optical interconnection. A plastic optical fiber bundle divides the received optical signal equally and connects it to two photodiodes. In this configuration two photodiodes effectively detect the optical signal at one point, and the output voltage variation due to the abrupt change of optical noise distribution in space disappears. The signal to noise ratio in a differential detector with a fiber bundle was improved to be $10\;\cal{dB}$ higher than in a single photodiode with an optical filter.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.5 no.2
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• pp.278-285
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• 1994

We investigated the spectral characteristics for temperature and driving current change in visible laser diode. As a result of spectrum analysis, the ratio of frequency change for temperature and driving current change were about $33 GHz/^{\circ}C$, 6.6 GHz/mA in the region which was not mode hopping range. Compared to the sharp mode hopping in the near IR single mode AlGaAs lasers, the visible laser diode showed relatively broad multimode operation in the mode hopping region. We performed the experiment of injection-locking characteristics analysis for visible laser diode. Locking half bandwidth(LHBW) was measured 0~5.0 GHz for $0~25\muW$ input power and it was dependent on the input power. Also, LHBW for polarization angle was dependent on the difference of polarization angle between master laser and slave laser. The phase change of injection-locked output beam of the slave laser diode as a function of the drive current was measured in the interferometer which was composed of master laser and slave laser. The ratio of phase change with the slope of 5.0~1.3 rad/mA was obtained within injection-locking range for the change of $2~25\muW$ input power. power.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.91-91
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• 1999

광소자 기술은 정보 전달 및 저장 기술의 지속적인 증가 요구에 따라 발전을 거듭하여 왔다. 특히 광통신 및 저장 기술에서 광원으로 사용되는 레이저 다이오드는 안정되면서 쉽게 제작할 수 있어야 한다. 이온 주입 방법은 반도체 공정에서 광범위하게 사용되는 공정이며 이미 소자측면에서 안정성이 확보되었다고 볼 수 있으나 대부분 메모리 등의 실리콘 반도체에서 이용되어 왔다. 최근에는 화합물 반도체 분야에서도 적용하는 예가 증가되고 있으나 광원으로 사용되는 레이저 다이오드의 경우는 우수한 품질의 반도체 층이 요구되며 따라서 damage가 큰 이온 주입 방법을 이용한 연구는 아직 많이 이루어져 있지 않다. 본 연구에서는 레이저 다이오드 구조의 성장측에 국부적으로 Fe 이온을 주입하여 도파로를 형성하여 광을 구속하여 도파시키는 동시에 전기적으로도 도파로 부분으로만 다이오드가 형성되도록 하고자 한다. 먼저 p층의 전기적 절연에 필요한 조건을 확보하기 위하여 CBE를 사용하여 Fe가 doping 된 SI-InP wafer 위에 p-InP (Be:5x1017 cm-3)층을 1.2$mu extrm{m}$ 성장한 후 ohmic 층으로 p-InGaAs (Be:1x1019 cm-3)을 0.1$\mu\textrm{m}$ 성장한 시료에 고에너지 이온 주입 장치를 사용하여 Fe 이온을 1MeV, 1.6meV의 에너지에 각각 1x1014cm-2, 2x1014cm-2 의 dose로 전면에 implant 하였다. 이 시료를 tube furnace에서 500, 600, $700^{\circ}C$각각 10분씩 annealing 한 후 재성장을 확인하기 위하여 DCXRD을 측정하였다. 그림 1은 DCXRD rocking curve로 annealing 하기 전 후의 In rich에서 side peak의 감소를 확인 할 수 있었는데 이는 damage가 어느 정도 복구되었음을 의미한다. 또한 절연 특성을 확인하기 위하여 ohmic metal을 증착하여 Hall 효과를 측정하였다. 그림 2에 보이는 것과 같이 annealing 온도가 증가함에 따라 면저항이 크게 증가함을 볼 수 있으며 이온 주입하기 전의 시료에 비해 104 이상의 저항을 갖을 수 있다. 향후 이러한 결과를 바탕으로 1.55$\mu\textrm{m}$ LD 구조에서 발진 특성을 관찰할 계획이다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.19 no.5
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• pp.343-348
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• 2008

This study was carried out to commercialize FTTH by developing a burst mode optical receiver for E-PON. The optical receiver was manufactured by minimizing the capacitance of a photodiode to improve sensitivity for meeting 10, 20 km OLT Rx standard of E-PON at the transmission speed of 1.25 Gb/s. When bit-error ratio is $10^{-12}$ and PRBS is $2^5-1$, sensitivity is -26 dBm, loud/soft ratio is 23 dB. Both preamble time and guard time were set to 102.4 ns (128 bit). After comparing a photodiode whose capacitance is 0.53 pF with another photodiode whose capacitance has been minimized to 0.26 pF, we could see that sensitivity improved to 0.7 dBm and so did bandwidth to 190 MHz of burst mode for the optical receiver manufactured by the photodiode whose capacitance is 0.26 pF.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.5 no.3
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• pp.65-73
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• 1996

One of the important factor in drug stuffs to a patient is to inject exact amount with stable flow rates. Since improper injection amount and flow rates would cause bad effect to recovery of a patient, the detecting sensors with high sensitivity is required for an injection pump systems' performance improvement. In this study, the three sensors, piezo film sensor, photo transistor and photo array, were compared to find best one for an injection pump monitoring system. Using suggested data processing technique and photo array sensors, we could minimize the effect of interference, disturbance, illumination, and sensitivity change caused by sensor's position. According to the experiments, the photo array showed the higher reliance than any other the three types of sensors.

• Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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• v.46 no.1
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• pp.57-63
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• 2019

This study aimed to determine whether the curing times of Xtra Power and High Power modes of high-power light emitting diode (LED) curing light are sufficient for polymerization of resin sealants. The specimens were prepared and their microhardness values were measured and compared with those of specimens polymerized under conventional LED curing light. The filled sealant polymerized for 8 seconds in the High Power mode and for 3 seconds in the Xtra Power mode showed significantly lower microhardness than the control specimen (p = 0.000). The unfilled sealant polymerized for 8, 12 seconds in the High Power mode and for 6 seconds in the Xtra Power mode showed significantly lower microhardness than the control specimen (p = 0.000). The results of this study suggest that the short curing time with the Xtra Power and High Power modes of highpower LED curing light are not sufficient for adequate polymerization of sealants under specific conditions, taking into account the curing times and the type of sealant.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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• 2003.08a
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• pp.177-179
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• 2003

본 논문에서는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 2.5 Gbps로 동작하는 광 송수신기를 설계하였다. 광 송수신기의 구성을 보자면, 전기 신호를 빛 신호로 전환하여 주는 레이저 다이오드(LD) 구동부와 레이저 다이오드에서 나오는 빛 신호를 수신하여 이를 다시 전기 신호로 바꿔주는 포토 다이오드(PD) 구동 부분으로 구성된다. LD 구동부는 LD의 문턱전류 이상을 공급하는 바이어스 부분과 신호레벨의 모듈레이션 전류를 공급하는 부분으로 구성된다. 디자인된 송신기는 바이어스 전류를 10 mA 정도 공급하여주며, 모듈레이션 전류를 15 mA 정도 공급한다. 수신기는 current decision 부분과 output buffer 부분으로 구성되어 PD로부터 나오는 전류를 다시 디지털 레벨의 전압신호로 바꾸어 주며 디자인된 수신기는 넓은 동작 영역을 가진다.