폴리머 전기광학 변조기는 넓은 변조대역, 낮은 구동전압, 빠른 응답속도, 및 쉬운 공정등의 잇점 때문에 관심이 집중되어 많은 연구가 되어져 왔다. 최근에는 1000Hz 이상에서 동작하거나 1V 이하의 구동전압을 갖는 폴리머 광 변조기가 보고된바 있으며 이는 저가의 광 변조기 개발의 가능성을 보여준다. 그러나 폴리머 광 변조기는 기존의 광 변조기들에 비해 광 전파손실이 크고 열적 안정성이 낮다는 문제점등이 있다. (중략)
본 논문에서는 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 보이는 이산화바나듐($VO_2$)과 메타물질을 이용하여 전기적으로 제어 가능한 테라헤르츠 변조기를 제시하였다. 변조기 기능을 하는 메타물질 구조가 $VO_2$의 도전율 변화에 영향을 주는 열을 전기적으로 조절할 수 있는 히터의 역할도 동시에 할 수 있는 정사각고리 구조의 메타물질을 설계하였다. 설계한 $VO_2$기반 메타물질 변조기의 전파 투과량은 정사각고리 메타물질에 직접 연결된 전압 인가용 도선을 통한 인가 전압 변화로 조절이 가능하다. $VO_2$의 도전율 변화에 따라 전파 투과계수는 470 GHz 에서 0.27에서 0.80으로 안정적으로 조절되었고, 13% 주파수 대역폭에서 투과계수 변화폭이 일정하게 유지되었다.
본 논문에서는 실리콘 기반의 광 집적회로에서 외부 전압 조절을 통해 |l|=1 궤도 각운동량 모드의 궤도 각양자수를 변조할 수 있는 전기 광학 변조기를 설계하였다. 설계된 전기 광학 변조기는 위치별로 서로 다른 도핑농도를 가지는 실리콘 코어와 실리콘 산화막으로 구성되어 있으며, 도핑농도의 분포를 통해 궤도 각운동량 모드를 구성하는 두 고유 모드의 전파 손실과 유효굴절률 변화량을 조절할 수 있도록 설계되었다. 변조기는 역전압을 기준으로 -0.33V에서는 궤도 각운동량 모드의 부호가 유지되는 광도파로로, 10V에서는 궤도 각양자수 부호 변환기로서 동작한다. 고유 모드 확장법으로 계산한 신호변조 후의 전기장 분포를 통해 얻은 궤도 각양자수는 두 동작모드에서 모두 |l|>0.92 으로 매우 높은 궤도 각운동량 모드 순도를 보였다.
본 논문에서는 두 개의 중첩된 Mach-Zehnder 구조의 변조기를 이용한 집적광학형 RF 위상변환기를 제안하고, 새로운 전기광학폴리머를 이용하여 제작하였다. 구현된 소자는 RF신호의 위상을 전압에 의하여 연속적으로 제어할 수 있는 특징을 갖는다. 본 논문에서는 16 GHz RF신호의 경우에 대해, 7.8 $V_{pp}$ 제어 전압을 인가하여 약 108$^{\circ}$범위에서 RF신호의 위상을 거의 선형적으로 변환시킬 수 있었다.다.
반도체 소자에 있어서 굴절율의 변화는 중요한 역할을 한다. 굴절율을 변화시키는 다양한 요소들은, 전계에 의한 1차 전기광학(linear electro-optic: LEO) 효과와 2차 전기광학 (quadratic electro-optic: QEO) 효과, 자유 운반자에 의한 밴드천이(band-gap shift: BS) 효과와 플라즈마(plasma: PL) 효과 등으로 잘 알려져 있다. 본 논문에서는, 오로지 TE 모드에 대해서만 선택적으로 위상 변화를 주는 P-I-i-I-N GaAs/Al/sub0.35/Ga/sub 0.65/As 도파로 위상변조기를 보고한다. (중략)
CuCl, KDP 결정체를 이용한 지그재그형 진헹파 전기광학적 레이저 변조기에 대해 자세히 해석했다. 변조기와 크기와 대역폭은 변조용 결정체의 광학적 특성및 M/W유전특성에 의해 결정됨을 알수 있다. 더욱 광손실과 M/W손실의 영향, 입사각, 회절등의 영향을 규명했고 최적 설계법을 제시했다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) CuCl, KDP로 10(GHz)이상의 대역폭에서 3(watt)이하의 변조전력으로 50%변조를 얻었다. (2) 변조주파수 한계의 상한은 레이저 빔폭에 의한 차단주파수로 인해 제한된다. A detailed analysis has been carried out of a zigzag traveling wave electro-optic laser modulator usin3 CuCl, KDP Crystal. The inclusion of such practical factors as M/W and optical loss results in an optimum design in which modulator dimensions and bandwidth limitation are uniquely determined by optical and M/W dielectic properties of modulating crystal. The main conclusion of the analysis are: (1) CuCl, KDP may be used to produce 50% modulation over bandwidth of 10(GHz) with less than (watt) of modulating power. (2) The upper modulation frequency limit is set by a cutoff frequency which arises from finite width of optical beam.
광센서로 이용되는 광섬유 브라고 격자(이하 FBG)는 주변 환경에 대한 반응을 공진파장의 이동으로 나타내기 때문에 이것을 측정하기 위해서는 광 스펙트럼 분석기(OSA)가 반드시 필요하다 그러나 상용화된 광 스펙트럼 분석기는 고가이며 부피가 커서 광섬유 격자가 광센서로 상용화되는데 걸림돌이 되어 왔다. 이런 단점을 보완하기 위해서 많은 연구가 진행되어 왔으며 그 중에서 가장 잘 알려진 기술로는 Mach-Zehnder Inteferometer(MZI) 같은 간섭계를 이용한 방법과 Fabry-Perot (FP) filter, acousto-optic filter, FBG-based filters 등과 같은 변조기를 사용하여 광신호를 전기 신호로 바꿔 실시간으로 측정하는 방법들이 있다. (중략)
광섬유-평면도파로 결합기는 평면도파로의 재료와 구조에 따라 다양한 응응이 가능하다. 특히 평면도파로의 전기광학 효과를 이용하면 고속 광변조 현상을 얻을 수 있다. 평면도파롱에 전기장을 인가하기 위해서는 두개의 도체 전극이 필요하다. 전극으로 주로 금속을 많이 이용하기 때문에 금속층이 포함된 광섬유-평면도파로 결합기의 특성을 연구하는 것이 요구된다. 본 논문에서 그림 1과 같이 금속 중간층이 포함된 광섬유-평면도파로 결합기의 구조의 동작특성을 측정하고 결과를 보고한다. (중략)
주파수 변조 분광학을 이용하여 레이저 주파수의 안정화를 위한 초공진기의 주파수 변조 신호를 검출하였다. 단일모드 헬륨네온 레이저와 1.5MHz로 구동하는 전기광학 변조기를 이용하여 150kHz($3 \times 10^{-10}$)의 고분해능을 갖는 초공진기의 주파수 변조 신호를 검출하였다. 또 위상민감검출기에 의한 기준신호의 위상이 각각 $0^{\circ}$(동위상, in-phase)$900^{\circ}$(직각ㅇ위상, quardrature-phase)인 두개의 주파수 변조 신호 성분을 X축 및 Y축으로 하는 위상공간에서 주파수 변조 신호의 벡터궤적을 측정하고 주파수 변조 분광 신호를 해석하였다. 측정한 벡터궤적은 잠김증폭기의 기준 신호의 위상과 같은 각도로 회전함을 알았고 Bjorklund등이 제시한 계수 측정 대신에 이 벡터 궤적을 이용할 경우 쉽게 주파수 변조 신호는 공진기 투과 중심 주파수 근방 $\pm$1.5MHz이내에서 헬륨 네온 레이저 주파수가 존재할 때 이 주파수를 공진기의 투과 곡선의 중심에 안정화할 수 있는 주파수 분별곡선으로 사용할 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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