• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제4권2호
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• pp.22-27
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• 2012

The design characteristics of circular vertical-cavity surface-emitting lasers are studied by using a newly developed equivalent network. Optical parameters, such as the stop-band or the reflectivity of periodic mirrors and the resonance wavelength, are explored for the design of these structures. To evaluate the differential quantum efficiency and the threshold current density, a transverse resonance condition of modal transmission-line theory is also utilized. This approach dramatically reduces the computational time as well as gives an explicit insight to explore the optical characteristics of circular vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs).

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권1호
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• pp.35-46
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• 2004

Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser(VCSEL)는 짧은 공진기(cavity)와 여러 층의 distributed Bragg reflector(DBR)층을 거울로 사용하기 때문에, edge-emitting lasers(EELs)와는 달리, 광출력 및 변환효율 등의 예측이 쉽지 않다. 그 주된 원인은 VCSEL에서는 Fabry-Perot 레이저와는 달리, 각각의 DBR 거울 층들이 손실을 가지고 있기 때문으로 이에 따라 상/하향광출력 비나 변환효율을 계산해 내는 데에 어려움이 있다. 그러나 전달 행렬 방법(transfer matrix method, TMM)을 이용하면, VCSEL과 같은 여러 층을 갖는 구조에서의 성능 지수를 정확히 계산할 수 있다. 이 논문에서는 전달 행렬 방법을 이용하여 VCSEL의 구조 변화에 따른 문턱이득, 문턱전류 밀도 및 변환효율을 구하였으며 문턱전류 및 변환효율 모두를 고려한 VCSEL의 최적 구조 설계 기법을 제시하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권7호
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• pp.37-41
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• 2004

We have formulated an empirical analytic model for the static characteristics of implanted vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs). Specifically, we have derived analytic formulas for the threshold current, slope efficiency, dynamic resistance, and the output power and forward voltage at the operation current of 12 ㎃ in terms of the implant and metal-aperture radii by fitting the measured results. The radii of the metal aperture and implant mask of the 850 nm VCSELs range from 4 to 12.5 ${\mu}{\textrm}{m}$ and 7 to 17.5 ${\mu}{\textrm}{m}$ respectively. The model shows the way of tailoring the VCSEL characteristics by changing the mask dimensions only.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제2권1호
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• pp.82-86
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• 2002

It is demonstrated that the conventional current-pulse laser drivers are not adequate in driving VCSELs operating at multi-Gb/s speeds. Simulation results, including the bonding parasitics, show that high-performance VCSELs are more efficiently driven using voltage-pulse mode of operation. The optical output power is almost doubled in the voltage-mode of operation, while the total electrical power consumption of the transmitter decreases by 20%.

• 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.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.51-56
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• 2012

새롭게 발전시킨 등가 전송선로 해석법을 이용하여 원형 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(VCSELs)의 공진특성을 연구되었다. VCSEL을 설계하기 위하여 필요한 광학변수들인 주기적인 Bragg 거울에서 나타나는 차단대역 특성과 반사율을 분석하였다. 또한, 설계된 VCSEL의 양자효율과 문턱 전류밀도를 평가하기 위하여 원형 모드 전송 선로 해석법의 횡방향 공진조건을 이용하였다. 이 해석법은 원형 VCSEL의 광학적 특성들을 분석하기 위한 수치해석 시간을 현저하게 줄여 주며, 명확한 설계개념을 제공한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권8호
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• pp.572-579
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• 2003

vertical-cavity surface-emitting laser(VCSEL) 웨이퍼에서 측정한 반사 스펙트럼을 전달 매트릭스 방법으로 계산한 반사스펙트럼과 비교함으로써 비파괴적인 방법으로 구조적인 두께 오차가 발생한 층을 찾아 내고 오차의 크기를 추정하는 방법론을 제시하였다. DBR 층의 오차를 종합하여 나타낸 n-DBR 층의 두께 오차, 즉 유효 오차를 도입하면, 반사 스펙트럼의 모양은 유효 오차에만 의존한다는 사실에 이 방법의 근거를 두고 있다. 활성층 영역의 두께 오차는 Fabry-Perot 발진파장에만 영향을 주며, 랜덤 두께 오차의 표준 편차 값이 0.005 이하일 때에 측정과 계산된 반사 스펙트럼의 비교는 신뢰성을 갖는다. 이 방법론은 VCSEL 웨이퍼 제작시 측정되는 반사 스펙트럼을 이용하므로 비파괴적이며, 0.5 nm의 두께 오차를 찾아 낼 수 있을 정도로 정밀도가 높다.

• 한국광학회지
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• 제20권6호
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• pp.339-345
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• 2009

결정을 이용하여 고출력 단일모드 특성을 가지는 수직공진 표면발광 레이저를 제작하고 발진 특성을 관찰하였다. 일반적으로 광 밴드갭 형성을 위해 수십개의 광 결정 홀을 식각하나, 이번 연구에서는 6개의 홀만으로 단일모드를 구현하였고, 폴리이미드로 홀을 메우게 되어 신뢰성이 유리한 장점이 있다. 산화 구경과 광 결정 홀의 크기를 변화시키며 실험을 진행하여 단일모드 특성의 변화를 분석하였다. 다양한 광 결정 구조를 가진 수직공진 표면발광 레이저에서 고출력 단일모드 발진이 가능함을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제30권6호
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• pp.833-843
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• 2008

The effect of forward and reverse electrostatic discharge (ESD) on the electro-optical characteristics of oxide vertical-cavity surface-emitting lasers is investigated using a human body model for the purpose of understanding degradation behavior. Forward ESD-induced degradation is complicated, showing three degradation phases depending on ESD voltage, while reverse ESD-induced degradation is relatively simple, exhibiting two phases of degradation divided by a sudden distinctive change in electro-optical characteristics. We demonstrate that the increase in the threshold current is mainly due to the increase in leakage current, nonradiative recombination current, and optical loss. The decrease in the slope efficiency is mainly due to the increase in optical loss.

• 한국광학회지
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• 제8권2호
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• pp.111-115
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• 1997

광통신의 파장(1.3.mu.m)에서 동작하는 수직공진 표면광 반도체 레이저를, InGaAsP(.lambda.$_{g}$=1.3.mu.m)이득매질의 에피충돌 양면에 Si/SiO$_{2}$ 유전체 반사경을 증착하여 제작하였다. 제작된 수직공진 반도체 레이저를 Nd-YAG 레이저의 펄스로 광펌핑하여 1.3mu.m근처 파장에서 레이저 동작을 확인하였다. 그리고, 반사율에 따른 문턱 펌프량의 변화, 편광특성 및 펌프광점의 크기에 따른 문턱 펌핑 밀도의 변화 등의 레이저 동작 특성을 조사하였다.