• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제13권4호
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• pp.434-438
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• 2009

In this paper, a 12.5-Gb/s optical transmitter is implemented using 0.13-${\mu}m$ CMOS technology. The optical transmitter that we constructed compensates temperature effects of VCSEL (Vertical cavity surface emitting laser) using auto-power control (APC) and auto-modulation control (AMC). An external monitoring photodiode (MPD) detects optical power and modulation. The proposed APC and AMC demonstrate 5$\sim$20-mA of bias-current control and 5$\sim$20-mA of modulation-current control, respectively. To enhance the bandwidth of the optical transmitter, an active feedback amplifier with negative capacitance compensation is exploited. The whole chip consumes only 140.4-mW of DC power at a single 1.8-V supply under the maximum modulation and bias currents, and occupies the area of 1280-${\mu}m$ by 330-${\mu}m$ excluding bonding pads.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.415-416
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• 2008

The finite element model was used to simulate the temperature distribution of a arrayed vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). In this work, the dimension of AlGaAs/GaAs based VCSEL array was $50{\mu}m$ active diameter and $250{\mu}m$ pitch, and AuSn solder of 80wt%Au-20wt%Sn was included to flip-chip bond. The results of the thermal simulation will be applied to predict the thermal cross-talk in high speed parallel optical interconnects.

• ETRI Journal
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• 제38권1호
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• pp.9-17
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• 2016

We demonstrate a time- and wavelength-division multiplexed passive optical network system employing a vertical-cavity surface-emitting laser array-based optical line terminal transceiver and a tunable bidirectional optical subassembly-based optical network terminal transceiver. A packet error-free operation is achieved after a 40 km single-mode fiber bidirectional transmission. We also discuss an arrayed waveguide grating, a photo detector array based on complementary metal-oxide-semiconductor photonics technologies, and low-cost key devices for deployment in access networks.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제14권4호
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• pp.395-402
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• 2010

This study reports a portable and precision photonic biosensor reader that can measure the concentration of a particular antigen using an optical resonant reflection biosensor (ORRB). To create a compact biosensor reader, a compact tunable vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) and a compact built-in wavelength meter were manufactured. The wavelength stability and accuracy of the compact built-in wavelength meter were measured to be less than 0.02 nm and 0.06 nm, respectively. The tunable VCSEL emission wavelength was measured with the compact built-in wavelength meter, it has a fast sweep time (~ 10 seconds) and a wide tuning range (> 4 nm) that are sufficient for biosensor applications based on ORRB. The reflection spectrum of a plastic based ORRB chip was measured by the fabricated portable photonic biosensor reader using the VCSEL and wavelength meter. Although the reader is the size of a palmtop device, it could make a precise measurement of the peak wavelength on equal terms with a conventional bulky optical spectrometer.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권6호
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• pp.427-434
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• 2013

본 논문은 멀티 채널의 어레이 집적 모듈을 갖는 광트랜시버를 위한 2.5 Gbps 어레이 VCSEL driver의 설계 및 구현에 관한 것이다. 본 논문에서는 광트랜시버에 적용된 1550 nm high speed VCSEL을 드라이브하기 위하여 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정 기술을 이용하여 자동 광전력제어 기능을 갖는 2.5 Gbps VCSEL (수직 공진기 표면 방출 레이저) 드라이버 어레이를 구현하였다. 광트랜스미터의 폭넓은 대역폭 향상을 위해 2.5 Gbps VCSEL Driver에 네가티브 용량성 보상을 갖는 능동 궤환 증폭기 회로를 채용한 결과 기존 토폴로지에 비해 대역폭, 전압 이득 및 동작 안정성의 뚜렷한 향상을 보였다. 4채널 칩은 최대 변조 및 바이어스 전류하에서 1.8V/3.3V 공급에서 140 mW의 DC 전력만 소모하고, 다이 면적은 기존 본딩 패드를 포함하여 $850{\mu}m{\times}1,690{\mu}m$를 갖는다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.274-286
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• 2016

This paper presents a 4-channel multi-rate vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) driver. In order to keep the output power constant with respect to the process, voltage, temperature (PVT) variations, this research proposes automatic power and magnitude. For the fast settling time, the high-speed 10-bit time-interleaved Flash-successive approximation analog to digital converter (Flash-SAR ADC) is proposed and shared for automatic power and magnitude calibration to reduce the die area and power consumption. This chip is fabricated using $0.13-{\mu}m$ CMOS technology and the die area is $4.2mm^2$. The power consumption is 117.84 mW per channel from a 3.3 V supply voltage at 10 Gbps. The measured resolution of bias /modulation current for APC/AMC is 0.015 mA.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권12호
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• pp.43-53
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• 2007

넓은 온도 범위에서 고정된 구동 전류로 동작하는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 송신기의 저전류 동작 특성을 살펴보았다. 사용된 VCSEL은 산화형 850 nm 레이서로, $d^2I_{th}/dT^2$값이 약 $1.346\times10^{-4}mA/^{\circ}C^2$으로 문턱전류의 온도의 존성이 비교적 낮은 것이었으며, 데이터 속도는 1.25 Gbps였다. 칩 상태에서의 광출력-전류-전압을 측정하여 $20^{\circ}C$에서의 광출력이 1 mW가 되는 전류를 on 전류로 설정한 후 $-20^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$의 온도 범위에서 $20^{\circ}C$ 간격으로 온도를 바꾸어가며 off 전류의 변화에 따른 turn-on 특성, turn-off 특성 그리고 eye-diagram을 관찰하였고 온도와 off 전류에 따라 eye-diagram에서 rise time, fall time, extinction ratio, timing jitter가 어떻게 변화하는지를 살펴보았다. 그 결과 최소 문턱전류보다 약 $0.1\sim0.2mA$ 정도 낮게 off 전류를 설정하면 $-20^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$의 온도 범위에서 off 전류와 on 전류를 변화시키지 않고 1.25 Gbps에서 송신기로 동작 시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제29권6호
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• pp.241-246
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• 2018

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자(FBG)를 이용한 광온도센서를 제작하였으며 광원은 출력 파장의 온도 의존성을 가지는 저가형 VCSEL이 사용되며 FBG에서 반사되는 빛의 파장을 분석하는 interrogator는 VCSEL에서 변화되는 출력 파장을 VCSEL의 내부 온도로 확인하는 방법을 적용하여 저가격의 광온도센서를 구현하였다. VCSEL의 내부온도를 $52.2^{\circ}C$에서 $14^{\circ}C$까지 조절하면서 출력 파장을 1519.90 nm에서 1524.25 nm까지 총 4.35 nm 파장을 변화시켰으며 온도 조절에 따른 파장 변화 반복도 오차는 ${\pm}0.003nm$이며 온도 측정 오차는 ${\pm}0.18^{\circ}C$로 측정되었다. 광온도센서를 사용하여 $22.3{\sim}194.2^{\circ}C$의 온도를 측정한 결과 인가한 온도 ${\Delta}T$에 따른 광원 내부 온도 변화 값은 $0.146^{\circ}C/{\Delta}T$이고 인가한 온도 ${\Delta}T$에 따른 온도 프로브 반사 파장 변화 값(${\Delta}{\lambda}_{\beta}T/{\Delta}T$)은 $16.64pm/^{\circ}C$로 측정되었으며 센서의 측정 오차는 ${\pm}1^{\circ}C$로 나타났다. VCSEL의 출력 파장은 온도에 의존성을 가지고 있어 좁은 범위의 출력 파장을 변화시키기 위한 광원으로 사용하기에 매우 적합하다.