• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.16 no.4
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• pp.345-353
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• 2005

We proposed a new and cost-effective method fer assembling holographic pickup modules without any high resolution vision system. Assembling was accomplished by adjusting photodiode package only, leading to a low cost, holographic pickup module. Focus and tracking error signals were simply determined by comparing spot sizes and by using the 3 beam method, respectively, based on four-sectional holographic optical elements. In experiment, we assembled a hologram module and estimated performance of the proposed method fur a holographic pickup module used in compact disc system.

• 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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.10b
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• pp.104-105
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• 2008

요즘 데이터의 양이 많아지고 마이크로프로세서의 속도가 빨라짐에 따라 광통신이 각광받고 있다. 광통신이란 전류신호를 광 신호로 변환하여 송신하고 광섬유를 통해 전달된 광신호가 포토다이오드를 통해 전류신호로 변환되어 수신하는 통신방법이다. TIA는 이런 광통신의 수신부의 첫 단에 오는 블록으로서 전류신호를 사용가능한 전압신호로 바꾸어주는 역할을 한다. 본 논문에서는 포토다이오드의 커패시턴스 성분을 효과적으로 차단하고 노이즈 특성을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하고, 1.8V 0.18um CMOS공정을 사용하여 2.5Gbps TIA 블록을 설계하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Laser Processing Conference
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• 1998.11a
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• pp.3-5
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• 1998

• Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society Conference
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• 2001.11a
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• pp.288-290
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• 2001

서로 인접한 두 개의 무선광통신 빔에서 발생하는 혼신을 소거하기 위하여 수신부에 편광기를 사용하였다. 광원측에서는 두 개의 레이저다이오드의 편파가 서로 수직하도록 설치하고 수신부에서는 각각의 편파에 일치하도록 편광기를 설치한 자동정렬형 광검출기를 구성하였다. 수신부의 포토다이오드는 각각의 편파에 일치하는 빔의 최대점을 찾아서 자동적으로 정렬한다. 두 개의 광원의 파장이 유사하여 광학적 필터로 혼신의 소거가 어려운 구간에서 이 구조를 사용하면 쉽게 혼신을 해소한다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TE
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• v.42 no.3
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• pp.45-50
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• 2005

A UV camera is being used in various application regions such as industry, medical science, military, and environment monitoring. A ROIC(ReadOut IC) is developed and can read the responses from UV photodiode sensors which are made with III-V nitride semiconductors of GaN series haying high resolution and high efficiency. To design FPA(Focal Plane Array) UV $8{\times}8$ ROIC, the photodiode type sensor devices are modeled as the capacitor type ones. The ROIC reads out signals from the detector at)d outputs sequentially pixel signals after amplifying and noise filtering of them. The ROIC is fabricated using the $0.5{\mu}m$ 2Poly 3Metal N-well CMOS process. And then, it and photodiode array are hybrid bonded by gold stud bumping process using ACP(Anisotropic Conductive Paste). After the packaging, UV images appearing on PC verified the operations of the ROIC.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.44 no.8
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• pp.52-59
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• 2007

In this paper, we analyzed and measured implant isolation characteristics for a 1.25 Gbps monolithic integrated hi-directional (M-BiDi) optoelectronic system-on-a-chip, which is a key component to constitute gigabit passive optical networks (PONs) for a fiber-to-the-home (FTTH). Also, we derived an equivalent circuit of the implant structure under various DC bias conditions. The 1.25 Gbps M-BiDi transmit-receive SoC consists of a laser diode with a monitor photodiode as a transmitter and a digital photodiode as a digital data receiver on the same InP wafer According to IEEE 802.3ah and ITU-T G.983.3 standards, a receiver sensitivity of the digital receiver has to satisfy under -24 dBm @ BER=10-12. Therefore, the electrical crosstalk levels have to maintain less than -86 dB from DC to 3 GHz. From analysed and measured results of the implant structure, the M-BiDi SoC with the implant area of 20 mm width and more than 200 mm distance between the laser diode and monitor photodiode, and between the monitor photodiode and digital photodiode, satisfies the electrical crosstalk level. These implant characteristics can be used for the design and fabrication of an optoelectronic SoC design, and expended to a mixed-mode SoC field.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.18 no.6
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• pp.1407-1412
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• 2014

In order to improve spectrum sensitivity of photodiode for detection of the laser at 850 nm ~ 1000 nm of near-infrared wavelength band, this study has produced silicon-based fast film PIN photodiode and analyzed electrical and optical properties. The manufactured device is packaged in TO-18 type. The electrical properties of the dark currents both Anode 1 and Anode 2 have valued of approximately 0.055 nA for 5 V reverse bias, while the capacitance showed 19.5 pF at frequency range of 1 kHz and about 19.8 pF at the range of 200 kHz for 0 V. In addition, the rising time of output signal was verified to have fast response time of about 30 ns for 10 V. For the optical properties, the best spectrum sensitivity was 0.66 A/W for 880 nm, while it was relatively excellent value of 0.45 A/W for 1,000 nm.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.9 no.5
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• pp.555-560
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• 2014

In order to improve spectrum sensitivity of photodiode for detection of the laser wavelength at 850 nm ~ 1000 nm of near-infrared band, this study has produced silicon-based photodiode whose area is $5000{\mu}m{\times}2000{\mu}m$, and the thickness is $280{\mu}m$. It was packed by the TO-5 type. The electrical properties of the dark currents have valued of approximately 0.1 nA for 5 V reverse bias, while the capacitance showed 32.5 pF at frequency range of 1 kHz and about 32.4 pF at the range of 200 kHz for 0 V. In addition, the rising time of output signal was as fast response as 20.92 ns for 10V. For the optical properties, the best spectrum sensitivity was 0.57 A/W for 890 nm, while it was relatively excellent value of 0.37 A/W for 1,000 nm. Over all, there were good spectrum sensitivity for this diode over the range of 870 ~ 920 nm.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.11 no.5
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• pp.822-829
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• 2000

In this paper, we introduce a differential detector that automatically aligns itself to the signal beam in order to prevent the voltage variation that may result from minute misalignment of the light source. In this system, a photodiode-array recognizes the central point of the signal beam, and drives motors that correspond to the x and y axes. The photodiode-array aligns itself to the central point of the signal beam, and eliminates the optical noise effect with differential detectioin method. It is very useful in wireless optical interconnections.