광대역 광통신 시스템에 사용되는 레이저는 우수한 주파수 선택성과 모드 안정성을 가져야한다. DFB(Distributed Feedback) 레이저는 고주파로 전류 변조를 하더라도 발진 주파수의 변화가 적다. 본 연구에서는 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저에서 굴절률 격자와 이득 격자가 동시에 존재할 때, 오른쪽 거울 면에 반사가 일어나지 않도록 유전막 코팅을 하여 ρr=0 이 되도록 하였다. 문턱에서 최소 이득을 필요로 하는 제 1모드에 대하여, 종 방향으로의 발진 모드의 빔 분포와 방사전력비 Pl/Pr를 ρl의 위상=π인 경우와 ρl의 위상=π/2인 경우에 대하여 비교 검증했다. ρl의 위상=π인 경우, 낮은 문턱 전류와 높은 주파수 안정성을 얻기 위해서는, κL이 8보다 커야 한다. ρl의 위상=π/2인 경우, 낮은 문턱 전류를 위해서는 κL=1.0이 되도록 해야 하고, 이때 발진 주파수는 격자 주파수와 일치한다. 반사 방지 코팅을 하지 않은, 두 개의 거울 면을 가진 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저보다, 한쪽 거울 면에 무반사 코팅을 한 경우에 모드 선별성이 훨씬 크다.
Distributed optical feedback by gain coupling in V-groove quantum-wire lasers is investigated using InGaAs/AlGaAs active materials grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). In order to avoid grating overgrowth during the fabrication of DFB structures, a newly developed constant MOCVD growth method is employed. Gain anisotropy in emission spectra near Bragg wavelength, resulting from optical feedback along the DFB direction, is clearly observed at room temperature.
A novel all-optical gain-controlled (AOGC) bidirectional amplifier is proposed and demonstrated in a compact structure. The AOGC function using fiber Bragg grating (FBG) pairs controls both directional signals independently, and combinations of optical interleavers and isolators suppress Rayleigh backscattering (RB) noise. The amplifier achieves high and constant gain with a wide dynamic input signal range and low noise figure. The performance does not depend on the input signal conditions, whether static-state or transient signals, or whether there is symmetric or asymmetric data traffic on bidirectional transmission. Transmission comparison experiments between invariable symmetrical and random variable asymmetric bidirectional data traffic verify that the all-optical gain control and bidirectional amplification functions are successfully combined into this proposed amplifier.
회절격자 주기의 랜덤 변이가 DFB 레이저의 특성에 미치는 영향을 유효 굴절률 전달 매트릭스 방법을 이용하여 해석하였다. 레이저의 양 거울면은 완전 무반사 처리되었다고 가정하였으며, 회절격자 주기의 변이는 Gaussian 랜덤 변수로 표현하였다. 회절격자 주기의 랜덤 변이는 균일 회절격자 DFB 레이저와 QWS-DFB 레이저 스펙트럼의 대칭성을 깨뜨리고 유효 결합계수를 감소시킨다. 이에 따라 균일 회절격자 DFB 레이저에서는 ${\pm}$1모드 거울면 손실의 평균값이 증가하고 금지 대역폭이 감소하며, QWS-DFB 레이저에서는 단일모드 안정성과 파장 정확도가 저하된다. QWS-DFB 레이저의 거울면 손실 차이는 결합계수에 관계없이 회절격자 주기의 랜덤 변이가 카짐에 따라 감소하고, spatial hole-burning 효과는 정규화된 결합계수가 1.5보다 클 때에는 주는 데 반하여 작을 때에는 커진다.
광섬유격자와 단방향성 광섬유 loop mirror를 이용하여 단일모드로 발진하는 erbium첨가 광섬유레이저를 구성하였다. 이득매질인 erbium첨가 광섬유를 단방향성 loop내에 둠으로써 레이저광이 이득매질내에서 진행파를 이루도록 하고 loop 밖에서 반사 선폭이 0.2nm인 광섬유격자로 파장선택적 귀환시켜 주는 방식으로 공진기를 구성하였다. 수동형 광섬유 링공진기 형태의 광스펙트럼 분석기를 별도로 구성하여 광섬유레이저의 모드 스펙트럼을 관찰한 결과, 외부 온도변화로 인한 분 단위의 모드 튐을 제외하고는 대부분의 시간에 안정적인 단일모드 및 단일편광 상태의 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)에 의해 성장된 InGaAs/AlGaAs 물질을 이용하여 V-형 양자선 (V-groove quantum-wire) 어레이(array) 구조에서 이득 결합(gain-coupling)에 의한 분포 광귀환(distributed optical feedback) 특성을 조사하였다. 분포 귀환형 (distributed feedback, DFB) 구조를 제작하는 동안 격자 재성장(grating overgrowth)을 피하기 위하여, 새롭게 개발된 constant MOCVD 성장 방법을 적용하였고, Bragg 파장에서 DFB 방향으로 광귀환의 결과인 스펙트럼의 이득 이방성(gain asymmetry)을 실험적으로 관찰하였다.
A chirped-pulse amplification femtosecond Ti:sapphire laser operating at 1 KHz has been developed. The laser system consisted of a long-cavity femtosecond oscillator, a four-pass grating pulse stretcher, two multi-pass amplifiers and a double-pass grating pulse compressor. Thermal lensing at the amplifiers was reduced by cooling Ti:sapphire crystals using Peltier coolers. Gain narrowing and residual phase errors were compensated for by the use of an acousto-optic pulse shaper. The final laser output had an energy per pulse of 2.0 mJ and a pulse duration of 19.5 fs, reaching 0.1 TW at 1 KHz.
We propose an asymmetric sampled grating laser and a multi-wavelength laser array associated with it. Asymmetric sampling periods combined with an index shifter make it possible to use first order reflection for lasing operations. With the structure of our design, we achieved a simple fabrication procedure as well as a high yield without using complex and time-consuming e-beam lithography for multi-period gratings. We analyzed the effect of mirror coating by numerical analysis to improve single mode and power extraction performance. By using high reflection-antireflection coatings, we obtained high power extraction efficiency without degradation of the single mode property. For the multi-wavelength laser array, to gain wavelength control, we varied the sampling periods from one laser to an adjacent laser across the array. With this approach, we showed the feasibility of an array of up to 30 channels with 100 GHz wavelength spacing.
본 논문에서 새로운 구조의 재순환 광섬유 지연선로 제안한다. 필터의 구조는 재순환 광섬유 루프에 광섬유 격자를 부분 반사거울로 사용하며, 이를 통해 새로운 필터의 주파수 응답을 얻을 수 있음을 보였다. 필터에서 사용된 광결합기의 결합계수와 광섬유 격자의 반사율, 광증폭기의 이득 등의 필터 변수를 조절함으로써 필터의 주파수 응답을 조절할 수 있음을 이론적으로 계산하였고 실험을 통하여 증명하였다.
A widely tunable SG-DFB (Sampled Grating Distributed Feedback) laser diode is proposed and its feasibility is confirmed through simulation. The new SG-DFB laser diode is composed of a pair of sampled gratings, some parts of which are gain sections and the other parts of which are phase control sections. It is shown that a few tens of nanometers can be tuned through the adjustment of two currents into the phase control sections. Higher output power is expected compared with a SG-DBR laser diode with similar parameters. The dynamic single mode operation is also observed in the time-domain simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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