Amplitude Modulation Response and Linearity Improvement of Directly Modulated Lasers Using Ultra-Strong Injection-Locked Gain-Lever Distributed Bragg Reflector Lasers

성혁기,Ming C. Wu 한국광학회 2008 Current Optics and Photonics Vol.12 No.4

Directly modulated fiber-optic links generally suffer higher link loss and larger signal distortion than externally modulated links. These result from the electron-photon conversion loss and laser modulation dynamics. As a method to overcome the drawbacks, we have experimentally demonstrated the RF performance of directly modulated, ultra-strong injection-locked gain-lever distributed Bragg reflector (DBR) lasers. The free-running DBR lasers exhibit an improved amplitude modulation efficiency of 12.4 dB under gain-lever modulation at the expense of linearity. By combining gain-lever modulation with ultra-strong optical injection locking, we can gain the benefits of both improved modulation efficiency from the gain-lever effect, plus improved linearity from injection locking. Using an injection ratio of R=11 dB, a 23.4-dB improvement in amplitude response and an 18-dB improvement in spurious-free dynamic range have been achieved.

이중 전극 구조를 이용한 반도체 레이저의 직접 변조 성능 향상

성혁기,Sung, Hyuk-Kee 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.3

반도체 레이저의 직접 변조 시에 발생하는 레이저의 주파수 처핑(chirping) 현상을 감소시켜 직접 변조를 하는 레이저 다이오드의 변조 특성을 향상시키기 위하여 이중 전극을 가진 구조의 반도체 레이저를 제안하였다. 이중 전극 레이저는 일반적인 측면 방출형 반도체 레이저와 달리 하나의 광이득 매질에 대하여 전기적으로 전극을 분리한 구조이다. 본 논문에서는 이중 전극 구조의 반도체 레이저를 이용하여 직접 변조시 발생하는 처핑(chirping)과 이에 따른 광신호의 선폭을 감소시킴으로써 단일 전극 구조의 레이저 다이오드와 비교하여 10-Gbps NRZ(non-return-to zero) 신호의 80-km 광전송에 대하여 2.5 dB의 광링크 수신감도 향상을 달성하였다. We propose a novel method to reduce laser chirp and improve modulation performance in semiconductor laser by using dual-electrode structure. Dual-electrode structure is realized by segmenting a electrode on top of gain medium, as was the case of edge emitting laser diode, into electrically isolated two electrodes. By using the proposed structure, we have experimentally achieved a reduction of laser spectral width of 0.23 nm and an improvement of 2.5-dB receiver sensitivity at an 80-km fiber transmission for 10-Gbps NRZ (non-return-to zero) data stream.

분극 엔지니어링을 통한 상시불통형 질화알루미늄갈륨 이종접합 전계효과 트랜지스터 설계

차호영,성혁기,Cha, Ho-Young,Sung, Hyuk-Kee 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.12

본 연구에서는 기존의 질화알루미늄갈륨/질화갈륨 이종접합 구조에서 강한 분극현상으로 인하여 구현하기 어려웠던 상시불통형 소자를 질화알루미늄갈륨 기판 혹은 버퍼층을 이용하여 구현하는 방법을 제안한다. 질화알루미늄갈륨 기판 혹은 버퍼층 위에 더 높은 Al 몰분율을 갖는 장벽층을 성장하고 최상부에 질화갈륨 층을 추가 성장하여 분극전하를 상쇄시키는 방법을 이용하여 선택적으로 게이트 아래의 채널만 공핍시켜 상시불통형 소자를 구현할 수 있다. 이를 통하여 본 연구에서는 상용 전력소자에서 요구하는 게이트 문턱전압 2 V 이상을 갖는 질화알루미늄갈륨 이종접합 전계효과 트랜지스터 에피구조를 제안한다. In this study, we propose a novel structure based on AlGaN substrate or buffer layer to implement a normally-off mode transistor that was difficult to be realized by conventional AlGaN/GaN heterojunction structures. The channel under the gate can be selectively depleted by growing an upper AlGaN barrier with a higher Al mole fraction and a top GaN charge elimination layer on AlGaN substrate or buffer layer. The proposed AlGaN heterojunction field effect transistor can achieve a threshold voltage of > 2 V, which is generally required in power device specification.

Field-induced Degradation of Organic Field-effect Transistors under Vacuum Condition

윤훈상,성혁기,김형탁 한국물리학회 2013 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.62 No.3

Organic field effect transistors (OFETs) are widely known to suffer from exposure to environmental factors such as humidity and air. OFETs are also degraded under electrical bias stress test performed in the atmosphere. However, electric-field-induced degradation should be distinguished from atmosphere-induced degradation to evaluate the stability and the reliability of OFETs properly. In order to investigate the degradation characteristics under various electric field distributions preventing ambient-related degradation, we performed electrical stress tests with different bias schemes in a vacuum chamber. All measurements before and after stress tests were performed and compared under a vacuum condition. The results revealed that the vertical electric field across the gate insulator between the gate and the source (or drain) under hole accumulation was a critical degradation agent. We also investigated the dependence of the threshold voltage (V_<i>th</i>) on the temperature under constant bias stress in a vacuum. Larger shifts of the threshold voltage were observed from the devices stressed at elevated temperature.

광 주입 파장 잠금 반도체 레이저를 이용한 광학 복소 신호 생성시의 주입 매개 변수 정확도 향상

조준형,성혁기 한국정보통신학회 2021 한국정보통신학회논문지 Vol.25 No.3

광 주입 잠금 반도체 레이저의 주입 매개 변수를 조절하여 광학적 복소 신호를 생성 할 수 있다. 그러므로 정확한 주입 매개 변수의 결정은 광학적 복소 신호 생성 기술에서의 핵심 요소이다. 기존의 주입 매개 변수의 추출 이론은 광 주입 잠금 반도체 레이저의 비율 방정식을 사용하며, 이는 locking map 기반의 보간법을 사용하기 때문에 정확한 주입 매개 변수의 추출에 한계가 있다. 이를 해결하기 위하여 비율 방정식의 새로운 해석법을 제안한다. 제안된 해석법은 비율 방정식을 광학적 복소 신호의 생성에 맞게 수정하여 주입 매개 변수를 직접적으로 도출하는 방법이며, 이를 통하여 보간법을 통한 복소 신호 생성 대비 103 배의 오차 감소를 달성하였다. An injection locking technology of a semiconductor laser is a promising technology to generate optical complex signals by adjusting optical injection parameters. The extraction of the precise injection parameters plays a key role in the generation of the optical complex signal. Rate equations of semiconductor lasers under optical injection are commonly used to map the injection parameters and the corresponding optical complex signal. The accuracy of the generated optical complex signal on the injection parameters is limited since the rate equations require a locking map-based interpolation method. We propose a novel analytic method, namely rate equation-based direct extraction method, to directly calculate the injection parameters without relying on the locking map-based interpolation method. We achieved 103-times improvement of the signal accuracy by using the proposed method compared to locking-map based interpolation method.

완전 디지털 오디오 증폭기를 위한 보간 필터 설계

허서원,성혁기,Heo, Seo-Weon,Sung, Hyuk-Kee 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.2

자연 샘플링 펄스폭 변조 방식을 디지털 영역에서 적용하기 위해서는 왜곡성능이 우수하고 계산 량이 적은 보간 필터가 필수적이다. 이를 위하여 본 논문에서는 변형된 패로우 구조를 기반으로 한 새로운 형태의 보간 필터를 제안 및 설계한다. 제안된 필터는 아날로그 신호 추정을 위해 단지 4개의 주변 샘플 값만을 필요로 하는 단순화된 구조를 가지므로 기존의 라그랑지 보간 필터와 비슷한 복잡도를 유지하면서 더 우수한 통과 대역 왜곡 특성을 보인다. 설계된 보간 필터를 이용하여 20 kHz 의 가청 주파수 대역에서 10-3 dB 의 최대 왜곡 편차를 달성하여 기존의 라그랑지 보간 방식과 비교하여 1/6 정도 감소된 최대 왜곡 편차 특성을 실현하였다. A computationally efficient interpolation filter with a low-distortion performance is a key component to utilize the naturally-sampled pulse width modulation (NPWM) in a digital domain. To realize the efficient interpolation filter, we propose a novel design based on the recently-proposed modified Farrow filter. The proposed filter shows a better pass-band distortion performance maintaining similar degree of complexity compared with the conventional Lagrange interpolation filter. We achieve the maximum distortion deviation of 10-3 dB to 20-kHz audible frequency range and distortion reduction of 1/6 times compared with the Lagrange interpolation filter.

Simple Dual-loop Optoelectronic Oscillator with a Low Spurious Level

조준형,김형탁,성혁기 한국물리학회 2013 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.63 No.9

We successfully demonstrated a simple dual-loop optoelectronic oscillator (OEO) with reducedspurious tones by using dual-direct modulation of a multi-electrode distributed-feedback semiconductorlaser. By simply modulating the two electrodes of the laser simultaneously through a shortand a long fiber loop, we realized a dual-loop OEO with highly suppressed spurious tones withoutany additional sophisticated optical devices or loop configuration. Compared with a single-loopapproach, the X-band OEO signal generated by using the proposed device and loop configurationexhibits highly-suppressed spurious tones (>50 dB) without sacrificing the OEO signal and gainperformance.

A Study on Shear-stress Calibration by the Mid-point Measurements in +45/-45 Degree Semiconductor Resistor-pair

조준형,차호영,성혁기 대한전자공학회 2017 Journal of semiconductor technology and science Vol.17 No.2

In this research, we proposed the simple and efficient method to calculate the shear stresses by using the mid-point measurements in 45o semicon- ductor resistor-sensor pair. Compared to the previous works, the measurements became much simpler by combining the approximation theory with the technique of mid-point measurement. In addition, we proposed another novel method for the stress calculation in which we could increase the sensitivity of the stress sensor by controlling the applied voltage between the sensor-pair. For the applied voltage of 8 V, the sensitivity showed a significant increase by 100%.

A PSPICE Circuit Modeling of Strained AlGaInN LaserDiode Based on the Multilevel Rate Equations

임동욱,조형욱,성혁기,이종창,전영민 한국광학회 2009 Current Optics and Photonics Vol.13 No.3

PSPICE circuit parameters of the blue laser diodes grown on wurtzite AlGaInN multiple quantum well structures were extracted directly from the three level rate equations. The relevant optical gain parameters were separately calculated from the self-consistent multiband Hamiltonian. The resulting equivalent circuit model for a blue laser diode was schematically presented, and its modulation characteristics, including the pulse response and the frequency response, have been demonstrated by using a conventional PSPICE.

레이저 직접 변조를 이용한 광전 발진기의 성능 분석

조준형,허서원,성혁기,Cho, Jun-Hyung,Heo, Seo-Weon,Sung, Hyuk-Kee 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.8

본 논문에서는 반도체 레이저의 직접 변조를 이용한 광전 발진기의 성능에 대한 이론적인 해석을 수행하였다. 먼저 광전 발진기를 구성 하는 각 부분의 응답 특성을 해석 하고, 이를 이용하여 광전 발진기 전체의 개방 루프 응답 특성을 얻었다. 다음으로 개방 루프 응답 특성의 크기 응답과 위상 응답 해석 결과에 루프 발진기의 발진 원리를 적용하여 광전 발진기의 발진 주파수, 스퓨리어스 톤의 간격, 위상 잡음의 성능을 도출하였다. The performance analysis of optoelectronic oscillator(OEO) based on a directly modulated semiconductor laser was theoretically achieved. First, the analysis was performed on the open response of the key components that constitute the OEO loop. Using the results, we simulated the open-loop characteristics of the OEO loop. By combining oscillation conditions of loop oscillator in addition to the open-loop magnitude and phase responses, theoretical performance analysis such as OEO's oscillation frequency, spurious tones and phase noise was successfully completed.