• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1381-1387
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• 2018

One dimensional (1D) grating has been fabricated (using focused ion beam) on 50 nm gold (Au) film deposited on higher refractive index Gallium phosphate (GaP) substrate. The sub-wavelength periodic metal nano structuring enable to couple photon to couple with the surface plasmons (SPs) excited by them. These grating devices provide the efficient control on the SPs which propagate on the interface of noble metal and dielectric whose frequency is dependent on the bulk electron plasma frequency of the metal. For a fixed periodicity (${\Lambda}=700 nm$) and slit width (w = 100 nm) in the grating device, the efficiency of SPP excitation is about 40% compared to the transmission in the near-field. Efficient coupling of SPs with photon in dielectric provide field localisation on sub-wavelength scale which is needed in Heat Assisted Magnetic recording (HAMR) systems. The GaP is also used to emulate Vertical Cavity Surface emitting laser (VCSEL) in order to provide cheaper alternative of light source being used in HAMR technology. In order to understand the underlying physics, far-and near-field results has been compared with the modelling results which are obtained using COMSOL RF module. Apart from this, grating devices of smaller periodicity (${\Lambda}=280nm$) and slit width (w = 22 nm) has been fabricated on GaP substrate which is photoluminescence material to observe amplified spontaneous emission of the SPs at wavelength of 805 nm when the grating device was excited with 532 nm laser light. This observation is unique and can have direct application in light emitting diodes (LEDs).

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권7호
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• pp.31-36
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• 2004

Vortical-Cavity Surface-Emitting Laser(VCSEL)는 in-plane 형태의 레이저와는 달리 여러 층의 distributed Bragg reflector(DBR) mirror를 반사 면으로 사용하기 때문에 광출력이나 미분양자효율(differential quantum efficiency)을 계산하는 데에 많은 어려움이 따른다. 이러한 이유로 광출력, 광출력 비 및 미분양자효율 등의 성능 지수를 계산하는 방법으로 유효 공진기 모델과 전달행렬 방법(transfer matrix method) 등이 사용되고 있다. 유효 공진기 모델은 반사율 및 문턱이득을 계산하는 데에는 적합하지만 광출력, 광출력 비 및 외부양자효율을 계산하는 데에는 오차를 보인다. 그 이유는 유효 공진기 모델이 금속 전극 개구부 바로 아래 GaAs 층에서의 빛의 흡수는 고려하지 못하기 때문이다. 이 논문에서는 유효 공진기 모델로부터 구한 성능 지수 값들을 전달행렬 방법으로부터 구한 값들과 비교ㆍ검토하여, 유효 공진기 모델의 타당성에 대하여 살펴보고 전달행렬 방법의 유용성을 재확인하였다.

• 융합정보논문지
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• 제10권6호
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• pp.28-34
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• 2020

본 논문에서는 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 레이저를 만드는 구조와 유사한 GaAs 웨이퍼상에 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비로 GaAs와 AlGaAs 에피층을 형성시킨 구조를 사용한다. 3차원 공진현상에 의해 자연 발생되는 광양자테 (PQR: Photonic Quantum Ring) 소자를 건식 식각 방법인 CAIBE (Chemically Assisted Ion Beam Etching) 기술로 제작하였지만, 진공 분위기에서 진행해야 하는 문제점 때문에 저가격으로 쉽게 소자를 제작할 수 있는 방법이 연구되었고, 그 결과 인산, 과산화수소, 메탄올이 혼합된 용액의 습식식각 기술로 가능성을 확인하였으며, 이 방법을 적용하여 소자를 제작한 내용에 대해 논한다. 또한, 제작된 광소자의 스펙트럼을 측정하였고, 이 결과들을 이론적으로 해석하여 얻은 파장값과 비교한다. 광양자테 소자는 3차원 형상으로 세포를 모델링하거나, 디스플레이 분야로의 응용이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권4A호
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• pp.408-416
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• 2010

플립 칩(Flip-Chip) 본딩을 적용하는 광 송신용 모듈에서 구동 IC(Driver IC)와 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 사이의 전송선에서 반사특성을 개선시키기 위한 덤벨 형태의 CPW 전송선 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 반사특성을 개선시키기 위하여 기판 측면의 플립 칩 본딩 구조에 그라운드 더미 솔더 볼을 이용하여 CPW 전송선 구조를 유지하였고, 덤벨 형태의 CPW 전송선으로 설계하여 반사특성을 개선시켰다. 시뮬레이션 결과, 덤벨형태의 CPW 전송선의 반사 특성이 일반적인 CPW 전송선보다 13 dB 정도 우수한 것으로 나타났으며, CPW 전송선의 형태를 유지시키는 더미 그라운드 솔더 볼이 있을 때 4 dB 정도 반사특성이 개선되었다. 구동 IC 와 VCSEL의 임피던스 변화에 기인하는 전송선의 입출력 임피던스의 변화에 따른 반사특성의 변화율은 ${\pm}2.5\;dB$ 정도로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제24권4호
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• pp.196-200
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• 2013

본 논문에서는 차세대 자동차용 고속 광네트워크 기술인 MOST1000에 적용이 가능한 1 Gbps 급 광트랜시버 모듈의 설계와 제작에 관하여 언급하고 있다. 종래의 자동차용 네트워크 시스템은 10 Mbps ~ 150 Mbps의 데이터 전송속도를 사용하였으나, 최근 인포테인먼트의 발달로 인해 기기 간 통신 속도를 높여 주는 고속 네트워크 기술이 요구되면서 1 Gbps 급의 광네트워크 시스템이 향후에 도입될 것으로 예상되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 고속 광네트워크 시스템의 핵심 부품인 1 Gbps 데이터 전송이 가능한 광트랜시버 모듈을 설계 및 제작하였다. 본 논문에서는 1 Gbps 데이터 전송을 위해 기존 광트랜시버의 광원인 RCLED (resonant cavity light emitting diode)를 VCSEL (vertical cavity surface emitting laser)로 대체하였으며, 제작된 광트랜시버는 $1{\times}2$ 비대칭 형태의 광도파로를 이용하여 하나의 PCF (plastic optical fiber) 광섬유로 결합되도록 제작하였다. 이때, 수신감도는 -22 dBm @ BER $10^{-12}$ 으로 나타났고, 깨끗한 1 Gbps 데이터 전송 아이다이어그램 (eye diagram)을 확인하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제20권6호통권96호
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• pp.87-96
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• 2005

반도체 산업의 눈부신 발전은 진공관을 대신할 다이오드와 트랜지스터를 발명함으로써 저전력, 소형화에 성공하였기 때문이며, 또한, IC의 발명으로 이를 집적화하여 대량생산이 가능하고, 제품 제작을 용이하게 함으로써 제품 제작가격을 낮출 수 있게 되었기 때문이다. 이와 마찬가지로 가스 레이저를 대신할 반도체 레이저의 발명은 광통신의 핵심 부품인 광원의 저전력, 소형화를 실현시킴으로써 광통신 시대를 열게 하였다. 반도체 레이저의 발명으로 저전력, 소형화에는 성공하였으나, 비싼 광통신 부품은 본격적인 광통신 시대 실현에 걸림돌이 되고 있다. 반도체 산업의 주역인 IC 칩과 같은 저전력이며, 집적화가 가능하고, 대량 생산이 용이하여 가격이 저렴한 광 부품이 필요하다. 이런 이유로 광 부품 중 핵심 기술인 광원에 있어서는 표면방출레이저(VCSEL)가주목 받고 있다. 본 고에서는 각 파장 대역별로 표면방출레이저 소자의 기술 및 현황을 설명하고, 이들의 다양한 응용 분야 그리고 현재의 표면방출레이저 소자 시장 동향을 살펴 본다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2009년도 창립 20주년기념 특별학술발표회
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• pp.359-360
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• 2009

This paper reports experimental results on temporal characteristics of injection-locked polarization switching of a conventional type 1.55-${\mu}m$ wavelength single-mode vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). The polarization of external injection beam was kept orthogonal to main mode of VCSEL. The relation for variation of intensity of two polarization modes of VCSEL with wavelength detuning for various repetition rates of injection pulse is reported.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권2호
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• pp.167-173
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• 2014

A novel multi-oxide layer structure for vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) structures is proposed to achieve higher single mode output power. The structure has four oxide layers with different aperture sizes and thicknesses. The oxide layer thicknesses are optimized simultaneously to reach the highest single mode output power. A heuristic method is proposed for plotting the influence of these variable changes on the operation of optical output power. A comprehensive optical-electrical thermal-gain self-consistent VCSEL model is used to simulate the continuous-wave operation of the multi-layer oxide VCSELs. A comparison between optimized VCSELs with different structures is presented. The results show that by using multi-oxide layers with different thicknesses, higher single-mode optical output power could be achieved in comparison with multi-oxide layer structures with the same thicknesses.

• ETRI Journal
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• 제43권5호
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• pp.923-931
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• 2021

We studied the influence of GaAs top-layer thickness on the small-signal modulation response and 56 Gb/s four-level pulse-amplitude modulation eye quality of 850 nm vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs). We considered the proportionality of the gain-saturation coefficient to the photon lifetime. The simulation results that employed the transfer-matrix method and laser rate equations led to the conclusion that the proportionality should be considered for proper explanation of the experimental results. From the obtained optical eyes, we could determine an optimum thickness of the GaAs top layer that rendered the best eye quality of VCSEL. We also compared two results: one result with a fixed gain-saturation coefficient and the other that considered the proportionality. The former result with the constant gain-saturation coefficient demonstrated a better eye quality and a wider optimum range of the GaAs top-layer thickness because the resultant higher damping reduced the relaxation oscillation.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.161-167
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• 2017

상온에서 단일소자의 경우 $0.98{\mu}A$ 문턱전류를 나타내는 $32{\times}32$ 광양자테 레이저 어레이를 제작하였다. 제작된 어레이의 전체 소자들의 문턱전류 및 밀도, 전압은 20 mA, $0.068A/cm^2$, 1.38 V의 값을 나타내었다. 발광 광양자테 어레이는 GaAs 물질이 다중-양자 우물 활성 영역을 구성하고, 칩이 차지하는 면적은 $1.65{\times}1.65mm^2$였으며, 소자들의 피크파워 파장은 $858.8{\pm}0.35nm$, 상대적인 레이저 세기는 $0.3{\pm}0.2$, 선폭은 $0.2{\pm}0.07nm$로 비교적 균일한 특성을 보였다. 또한, 레이저 어레이의 각도 의존적 청색 이동 특성을 이용한 파장 분할 멀티플렉싱 시스템 실험을 진행하였고, 각도에 따라 10 nm 정도 파장이 변하는 현상을 발견하였으며, 거리에 따른 레이저 세기를 측정한 결과 6 m에서도 감지할 수 있음을 확인하였다.