옴니(omnidirectional)-PBG(photonic bandgap)의 크기는 쌍을 이루는 광자결정 재료의 고유 굴절률, 충진율 및 두께에 의해 결정되는 것이 일반적이다. 그러나 광자결정체가 다중주기를 가지도록 제작하면 옴니-PBG의 크기를 변화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 Si/$SiO_2$를 기본 구조로 하는 광대역 옴니-PBG용 광자결정 구조를 설계, 제작하고 그 특성을 평가 하였다. 각각 단일 주기 $\Lambda_1$(426.9nm) 및 $\Lambda_2$(306.9nm)를 갖는 8N-Si/$SiO_2$ 광자결정에 대해 TE/TM-편광광 $5^{\circ}$ 및 $45^{\circ}$ 입사각에 대한 반사-스펙트라 측정결과는 설계값과 일치하였다. 특히 이중주기 $(8N\cdot{\Lambda}_1+8N\cdot{\Lambda}_2)$를 갖도록 제작된 Si/$SiO_2$ 광자결정은 입사각 $5^{\circ}$의 TE-편광광 반사-스펙트라 측정결과, 약 1050-2500nm의 광대역 파장범위에서 광자 밴드 갭을 보였다.
본 논문에서는 광전자 밴드갭의 공진 특성을 이용하여 마이크로웨이브 발진기에서 위상잡음을 줄이기 위한 새로운 구조를 제시하였다. 낮은 Q값을 가지고 있는 마이크로스트립 라인 공진기의 접지 면에 PBG 구조를 적용하였다. 그래서 2.4 GHz 대역의 100 KHz offset에서 기존의 마이크로스트립 라인 발진기의 위상잡음 특성에 비해 약 10 dBc 개선시킨 결과를 얻었다. 출력전력은 7.09 dBm을 획득하였다.
A feasibility study for the fabrication of master replication with nanostructures by Nanoimprint Lithography (NIL) was investigated for application of polymer Photonic Bandgap (PBG) devices used in photonic IC. Large area gratings of $9{\times}15(mm^2)$ with p = 400 nm was successfully embossed on PMMA on silicon wafer and the embossing parameters (temperature, pressure, time) were established. A precise control of $O_2$ plasma Reactive Ion Etching (RIE) process time allowed window opening over the whole area despite the presence of wafer bending. Master replication with aspect ratio 1 was successfully fabricated, but master replication with aspect ratio 3 needs to optimize parameters. All replications were done in a NIL process.
본 논문에서는 마이크로스트립 구조에서의 접지변에 식각된 패턴을 갖는 PBG(Photonic Bandgap) 구조의 S Slow-wave 특성을 이용한 전력 분배기 설계에 대해 연구하였다. 또한 제시된 PBG 구조는 전송선로의 특성 임피던스를 변화시켜 기존 구조에 비해 선로의 폭을 넓게 할 수 있고 Slow-wave 특성에 의해 소자의 크기가 감소된 Wilkinson 3 dB 전력 분배기를 설계하였다. 제시된 임의의 PBG 구조를 산란 파라미터로부터 전송선로의 특성 임피던스와 전기적 길이를 추출하여 응 용하는 방법을 제시하였고 같은 모양의 결손(defect)을 추가함으로써 그 영향을 고찰하였다. 제시된 방법으로 구현된 전력분배기의 측정 결과는 시율레이션 결과와 잘 일치함을 보였다.
대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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pp.19-22
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2004
The goal of this study is to realize the PBG lowpass filter using novel PBG structure modification both upper layer and ground layer. It has been designed three aperture slots of ground layer for PBG structure which the center slot shape of ground is two type, rectangular and dumbbell. This PBG LPF has the character of the broader stopband and smaller size than typical LPF. The measurement results have matched the simulated ones. It has the cutoff frequency of each 4.465GHz and 3.52GHz and at least -20dB of the signal suppression at the stopband
본 논문은 전력증폭기의 크기를 줄이고 선형성을 개선하기 위한 새로운 광전자밴드갭 (PBG) 구조를 제시하였다. 제안된 구조는 비평면 제조 공정을 요구하지 않는 유전체 판위에 패턴을 뜬 2차원의 규칙적인 격자이다. 실험 결과를 통해서 보면, 이 구조는 접지 평면에 세 개의 셀을 식각시킨 기본적인 PBG와 distorted uniplanar compact_PBG (DUC_PBG)보다 더 넓은 저지대역과 더 높은 저지 특성을 갖는다. 이 새로운 PBG 구조는 선형성 개선을 위하여 전력증폭기에 적용되어 질 수 있다. 새로운 PBG 구조를 이용한 전력증폭기의 3차 혼변조 왜곡 (IMD3)은 코드분할 다중접속 (CDMA) 응용에서 -36.16 dBc이다. 제안된 PBG 구조가 없는 전력증폭기와 비교했을 때, 개선된 IMD3는 -13.49 dBc이다.
본 논문에서는 T-Junction 스위치 구조를 이용하여 이중 대역 전압제어 발진기를 설계, 제작하였다. T-Junction 스위치는 이중 대역 공진을 얻기 위한 스위치로서 공진부에 적용된다. 설계한 공진기를 발진기의 능동부와 결합하여 이중 대역 전압제어 발진기를 만들었다. 상위 주파수 대역 5.715 GHz 에서 전압제어 발진기의 출력 전력은 -1.42 dBm, 위상잡음은 1 MHz offset에서 -94.37 dBc/Hz이고 하위 주파수 대역 2.236 GHz에서 출력 전력은 -2.09 dEm, 위상잡음은 1 MHz offset -104.78 dBc/Hz 이다.
본 논문에서는 결함접지구조와 포토닉 밴드갭과 같은 주기구조가 삽입된 전송선로의 특성 임피던스 계산에 대하여 기술한다. ${\lambda}$/4 전송선로 이론을 이용한 계산하는 종래 방법을 고찰하고, 이 방법에 의한 계산 결과가 주파수 의존성이 커서 신뢰도가 낮다는 문제점을 제시한다. 균일한 유전체 기판에 구현된 전송선로의 특성 임피던스 계산에 적용되는 해석적인 방법을 주기구조가 결합된 전송선로에서도 적용될 수 있음을 보인다. ${\lambda}$/4 전송선로 방법과 대신 해석적 방법으로 특성 임피던스를 구하고, 후자의 결과가 주파수에 관계없이 비교적 고정된 값을 가짐을 제시한다. 또한 종래에 특성 임피던스 계산 사례가 없었던 PBG 구조를 지닌 전송선로에 대해서도 특성 임피던스를 계산한다. 시뮬레이션뿐만 아니라 직접 제작하여 측정한 S-파라미터로부터 각각 특성 임피던스를 계산하고 서로 비교하여 상당히 유사함을 보인다. 그리고 이를 통하여 해석적 방법에 의한 특성 임피던스의 결정 방법이 DGS와 PBG와 같은 주기구조가 결합된 전송선로의 특성 임피던스 계산에 잘 적용될 수 있음을 보인다.
본 연구에서는 인덕턴스와 커패시턴스 특성을 동시에 갖는 I형 DGS 슬롯을 이용하여 공진기를 설계하고 I형 DGS 슬롯의 공진 특성과 open-loop 공진기를 결합한 새로운 형태의 ${\subset}$ 스터브-I형 DGS 공진기를 제안하였으며, 이를 이용한 대역통과 필터를 설계하였다. 이 구조는 통과대역에서 반사손실의 조정이 용이한 특징을 갖는다. 그리고 기존 필터에 비해 초소형화가 가능하며, 부품 실장에 유리하고, IMT-2000 대역의 하모닉 성분 및 불요파 제거 등 다양한 응용을 기대할 수 있다.
광결정(photonic crystal)으로 광원의 자발 방출을 조절하면 문턱전류 없는 레이저, 고효율 다이오드, 파장 크기에서 손실 없이 급격히 꺾을 수 있는 광도파로 등 기존의 광소자에서 얻을 수 없는 좋은 성능을 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 이러한 광결정은 유전체를 파장정도 크기에서 주기적으로 배치시킨 인공적인 결정인데 고체에서 원자의 주기적인 배치로 전자가 전파할 수 없는 진동수 영역, 즉 밴드갭이 생기는 것과 유사하게 빛에 대해서 빛이 전파할 수 없는 진동수 영역인 광밴드갭(photonic bandgap)을 가진다. 그런데 관심있는 광영역에서 3차원 모든 방향으로 광밴드갭이 있는 구조물은 마이크로미터보다 작은 내부 구조를 가지는 복잡한 3차원 구조물로 제작이 어렵다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 제작이 비교적 용이한 3차원 광밴드갭 구조물이 찾아지고 있다. 다른 접근 방법으로 평면(x-y)에서는 2차원 광밴드갭을 이용하고 제 3의 방향(z축)으로는 전반사를 이용하는 구조는 제작이 용이할 뿐만 아니라 처음부터 광원의 편광을 TE 또는 TM 모드로만 방출 되도록 준비해 줄 수 있으면 거의 3차원 광결정에서 얻을 수 있는 효과를 낼 수 있는 것으로 발표되었다.$^{(1)}$ 이 방법을 이용하여 최근에 미국의 캘리포니아 공과대학(Caltech)을 중심으로 레이저 동작을 보여 주었다.$^{(2.3)}$ 공기로 둘러싸인 얇은 유전체 평판에서 생기는 전반사와 평판 위에 2차원 삼각형살창(triangular lattice)에 구멍을 뚫어 얻는 2차원 광밴드갭을 이용해 3차원 공진모드를 형성하였다. 이러한 구조에서 1개만 구멍을 매워서 만든 공진기는 저온(143 K)에서 레이저 발진을 보였고 여러 개의 구멍을 매운 경우는 상온에서 펌프 펄스의 유지시간이 0.5% 인 경우 레이저가 동작하는 것을 보여주었다. 이는 구조내에서 열전도가 문제가 된다는 것을 의미하는데 위아래가 공기로 둘러 싸여 있어 발생한 열이 가는 유전체 네트웍을 통해서만 전달 될 수 있기 때문이다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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