TOAD를 이용한 40 Gbit/s OPLL Clock Recovery 시스템에 대한 연구

기호진,전영민,변영태,우덕하,Ki, Ho-Jin,Jhon, Young-Min,Byun, Young-Tae,Woo, Deok-Ha 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.1

40 Gbit/s 광 시분할 신호(OTDM:optical time-division-multiplexed)로부터 클럭 재생된 10 GHz 신호를 얻기 위해 고조모드잠금된 광섬유 레이저와 TOAD(Terahertz Optical Asymmetric Demultiplexer)를 이용하여 광 위상 동기 회로를 구성하였다. 입력된 40Gbit/s 광 신호 펄스로부터 TOAD를 통과한 펄스의 위상 정보를 이용하여 10 GHz로 위상 동기된 신호를 추출하였다. 추출된 10GHz RF 신호와 주변의 잡음 신호의 비는 40 dB 이상으로 측정되었다. 또한 TOAD에서 위상 정보 추출 과정에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 위상 동기 주파수의 작동범위는 입력 광 펄스의 기본 주파수를 중심으로 10 kHz 이내에서 측정되었다. 10 GHz clock recovery from 40 Gbit/s optical time-division-multiplexed(OTDM) signal pulses was experimentally demonstrated using an optical phase lock loop based on a terahertz optical asymmetric demultiplexer(TOAD) with a local-reference-oscillator-free electronic feedback circuit. The 10 GHz clock was successfully extracted from 40 Gbit/s signals. The SNR of the time-extracted 10 GHz RF signal to the side components was larger than 40 dB. Also we performed numerical simulation about the extraction process of phase information in TOAD. The lock-in frequency range of the clock recovery is found to be 10 kHz.

반도체 광증폭기에 기반을 둔 10 Gb/s 전광 반가산기

김재헌,전영민,변영태,이석,우덕하,김선호,Kim, Jae-Hun,Jhon, Young-Min,Byun, Young-Tae,Lee, Seok,Woo, Deok-Ha,Kim, Sun-Ho 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.5

반도체 광증폭기에 기반을 둔 소자들을 이용한 전광 반가산기가 처음으로 구현되었다. 전광 반가산기의 동작속도와 신호 형식은 각각 10Gb/s와 RZ였다. 전광 반가산기의 SUM과 CARRY의 동작에는 각각 전광 XOR 논리소자와 전광 AND 논리 소자가 이용되었으며 두 연산이 동시에 구현되었다. By using SOA (Semiconductor Optical Amplifier) based devices, an all-optical half adder has been successfully demonstrated at 10 Gb/s. All-optical XOR and AND gates are utilized to realize SUM and CARRY. Since SUM and CARRY have been simultaneously realized to form the all-optical half adder, complex calculation and signal processing can be achieved.

반도체 광 증폭기 XOR 논리게이트를 이용한 10 Gbps 전광 암호화 시스템의 구현

정영진,박남규,전영민,우덕하,이석,길상근,Jung, Young-Jin,Park, Nam-Kyoo,Jhon, Young-Min,Woo, Deok-Ha,Lee, Seok,Gil, Sang-Keun 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.3

전자 논리회로에서 이용되는 전자신호 암호화와 같은 방법으로, 반도체 광 증폭기 XOR논리 게이트를 이용한 전광 암호화 시스템을 제안하였다. 시스템의 변수를 최적화 하고 전체 디자인 과정을 빠르게 수행하기 위해 정상상태와(steady state) 과도상태에(dynamic) 대한 전산모사가 차례로 이루어졌다. 심각한 신호 왜곡이 없이 10 Gbps 속도에서 일반적인 반도체 광 증폭기의 연속적 연결을 통해 전광 신호에 대한 암호화와 해독이 수행될 수 있음을 전산모사와 실험에 의한 결과를 통해 보여주었다. An all-optical encryption system built on the basis of electrical logic circuit design principles is proposed, using semiconductor optical amplifier (SOA) exclusive or (XOR) logic gates. Numerical techniques (steady-state and dynamic) were employed in a sequential manner to optimize the system parameters, speeding up the overall design process. The results from both numerical and experimental testbeds show that the encoding/decoding of the optical signal can be achieved at a 10 Gbps data rate with a conventional SOA cascade without serious degradation in the data quality.

전광 그레이코드 이진코드 변환기

정영진,박남규,전영민,우덕하,이석,Jung, Young-Jin,Park, Nam-Kyoo,Jhon, Young-Min,Woo, Deok-Ha,Lee, Seok 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.1

전광 그레이코드(gray code) 이진코드(binary code) 변환기를 상용화 전산모사 프로그램(VPI)을 이용하여 처음으로 구현하였다. 전자회로 디자인 방법을 상호 이득변조를 이용한 전광 논리회로에 적합하도록 변형하여, 이상적이지 않은 전광 논리게이트에 의한 신호 왜곡이 최소화 되도록 하였다. 2.5 Gbps의 20 dB 소광비를 가지는 입력 신호에 대해, 신호재생기 없이 가장 많이 왜곡된 출력 신호에 (최하위 비트-LSB) 대해 약 4 이상의 Q값을 얻을 수 있었다. 또한 그레이 코드 이진코드 변환기를 디자인하면서, 이단 단순화 방법을 (two-level simplification method) 변형하여, 그레이코드 이진코드 변환기뿐 아니라 일반적인 전광 회로에 적용할 할 수 있는 일반적 방법을(일단 단순화 방법: one-level simplification method) 얻을 수 있었다. An all-optical 4-bit Gray code to binary coded decimal (BCD) converter by means of commercially available numerical analysis tool (VPI) was demonstrated, for the first time to our knowledge. Circuit design approach was modified appropriately in order to fit the electrical method on an all-optical logic circuit based on a cross gain modulation (XGM) process so that signal degradation due to the non-ideal optical logic gates can be minimized. Without regenerations, Q-factor of around 4 was obtained for the most severely degraded output bit (least significant bit-LSB) with 2.5 Gbps clean input signals having 20 dB extinction ratio. While modifying the two-level simplification method and Karnaugh map method to design a Gray code to BCD converter, a general design concept was also founded (one-level simplification) in this research, not only for the Gray code to BCD converter but also for any general applications.

반도체 광증폭기(SOA)를 이용한 2.5 Gbit/s 전광 OR 논리 게이트

변영태,김재헌,전영민,이석,우덕하,김선호,Byun, Young-Tae,Kim, Jae-Hun,Jhon, Young-Min,Lee, Seok,Woo, Deok-Ha,Kim, Sun-Ho 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.2

선광(all-optical) OR 논리소자가 반도체 광증폭기 (SOA)의 이득포화와 파장변환 특성을 이용하여 구현되었다. 전광(all-optical) OR 논리소자는 이득의 비선형성에 의해 동작되므로 SOA의 이득포화를 충분히 얻기 위해 펌프신호는 SOA의 입력단에서 어븀 첨가 광섬유 증복기(EDFA)에 의해 증폭되었다. 전광 OR논리소자의 동작특성은 2.5 Gbit/s에서 성공적으로 측정되었다. All-optical OR logic gate is realized by use of gain saturation and wavelength conversion in the semiconductor optical amplifiers (SOA). It is operated by the nonlinearity of the SOA gain and hence to obtain the sufficient gain saturation of the SOA, pump signals are amplified by an Er-doped fiber amplifier (EDFA) at the input of the SOA. The operation characteristics of all-optical OR logic gate are successfully measured at 2.5 Gbit/s.

Semiconductor Optical Amplifier를 이용한 5 Gb/s전광 XOR논리소자

김재헌,변영태,전영민,이석,우덕하,김선호,Kim, Jae-Hun,Byun, Young-Tae,Jhon, Young-Min,Lee, Seok,Woo, Deok-Ha,Kim, Sun-Ho 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.1

SOA (Semiconductor Optical Amplifier)의 inverter 원리를 응용하여 RZ 형식의 전광 XOR논리소자가 5 Gb/s 속도에서 처음으론 구현되었다. 먼저 Boolean AB와 Boolean AB가 실험적으로 구현되었으며 전광 XOR논리소자를 만들기 위해서 AB와 AB를 합하여 XOR의 Boolean 값인 AB+AB의 특성이 얻어졌다. By using SOA (Semiconductor Optical Amplifier), all-optical XOR gate has been demonstrated at 5 Gb/s in RZ format. Firstly, Boolean AB-and Boolean AB have been obtained. Then, Boolean AB and Boolean AB have been combined to achieve the all-optical XOR gate, which has Boolean logic of AB+AB.

반도체 광증폭기를 이용한 10 Gb/s 전광 AND논리소자

김재헌,김병채,변영태,전영민,이석,우덕하,김선호,Kim, Jae-Hun,Kim, Byung-Chae,Byun, Young-Tae,Jhon, Young-Min,Lee, Seok,Woo, Deok-Ha,Kim, Sun-Ho 한국광학회 2003 한국광학회지 Vol.14 No.2

반도체 광증폭기의 이득포화원리를 이용한 전광 AND논리소자가 10 Gb/s에서 처음으로 구현되었다. 먼저 첫 번째 반도체 광증폭기에 B 신호를 입력시켜 반전된 신호인 Boolean (equation omitted)이 얻어졌다. 이와 같이 반전된 신호는 두 번째 반도체 광증폭기에 A신호와 함께 동시 입력되어 AND논리소자의 특성이 얻어졌다. By using gain saturation of semiconductor optical amplifiers (SOAs), an all-optical AND gate at 10 Gb/s has been successfully demonstrated. Firstly, Boolean (equation omitted) has been obtained using the first SOA with signal B and clock injection. Then, the all-optical AND gate is achieved using the second SOA with signals A and (equation omitted) injection.

Ta₂O₅/SiO₂를 이용한 고출력 광섬유 레이저의 펌프 LD 보호기용 반사형 필터 설계 및 제작

성하민,김재헌,이석,전영민,Sung, Hamin,Kim, Jae Hun,Lee, Seok,Jhon, Young Min 한국광학회 2012 한국광학회지 Vol.23 No.3

본 논문에서는 고출력 광섬유 레이저에서 역입사되는 레이저 광으로부터 펌프 LD를 보호하기 위한 반사형 2색 필터를 설계하고 제작하였다. 펌프 LD 발진 파장인 905 nm~925 nm 대역에서 투과율은 0.1%이하, 광섬유 레이저 출력 반사광이나 브릴루앙 산란광 파장대역인 1020 nm~1100 nm 대역에서 투과율은 99.9% 이상이 되도록 필터를 설계하였다. 기판(Substrate)은 $SiO_2$로 사용하고 접착력이 우수한 Oxide 계열 물질인 $SiO_2/Ta_2O_5$를 박막 재료로 사용하였다. 최적화된 설계를 한 후 필터를 제작하였고, 그 특성을 비교하였다. 제작된 필터의 투과율이 905 nm ~ 925 nm 대역에선 0.1%이하, 1020 nm~1100 nm 대역에선 95.5%이상으로 측정되어 공정오차를 고려한 설계범위 안에 들어옴을 확인하였다. 제작된 필터는 레이저 출력 1W이상의 입력광에 대해서도 정상 동작함을 확인하였다. We designed and fabricated dichroic filters for high-power fiber lasers to protect the pumping laser diode from counterpropagating laser beams. The transmittance at laser diode wavelengths of 905 nm~925 nm was designed to be less than 0.1% and the transmittance at the fiber laser or Brillouin scattering wavelengths of 1020 nm ~ 1100 nm was designed to be more than 99.9%. Since oxide materials have good adhesion to the $SiO_2$ substrate, $SiO_2/Ta_2O_5$ were used as coating materials. The filter was fabricated according to our optimized design and its characteristics were compared with the theoretical design. As a result, the transmittance at laser diode wavelengths of 905 nm~925 nm was measured to be less than 0.1%, and the transmittance at the fiber laser or Brillouin scattering wavelengths of 1020 nm~1100 nm was measured to be more than 95.5%, which coincided well with the theoretical design considering processing errors. The filter was found to operate well over 1W of input laser power.

반도체 광증폭기를 이용한 다기능 전광 논리 소자의 설계 및 측정

손창완,윤태훈,김상헌,전영민,변영태,이석,우덕하,김선호,Son, Chang-Wan,Yoon, Tae-Hoon,Kim, Sang-Hun,Jhon, Young-Min,Byun, Yung-Tae,Lee, Seok,Woo, Deok-Ha,Kim, Sun-Ho 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.6

반도체 광증폭기에 기반을 둔 이득포화특성을 이용하여 XOR, AND, OR 논리 게이트를 동시에 구현하는 다기능 전광 논리소자를 설계하고 구현하였다. 상용화된 프로그램인 VPI Component $Maker^{TM}$을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였고 10 Gbit/s의 입력 신호를 사용하여 XOR, AND, OR 논리동작을 동시에 구현하는 다기능 전광 논리소자를 구현하였다. Using the cross-gain modulation (XGM) characteristics of semiconductor optical amplifiers (SOAs), multi-functional all-optical logic gates, including XOR, AND, and OR gates are successfully simulated and demonstrated at 10Gbit/s. A VPI component maker^TM simulation tool is used for the simulation of multi-functional all-optical logic gates and the10 Cbit/s input signal is made by a mode-locked fiber ring laser. A multi-quantum well (MQW) SOA is used for the simulation and demonstration of the all-optical logic system. Our suggested system is composed of three MQW SOAs, SOA-1 and SOA-2 for XOR logic operation and SOA-2 and SOA-3 for AND logic operation. By the addition of two output signals XOR and AND, all-optical OR logic can be obtained.

10 ㎓로 고조모드록킹된 고리형 어븀첨가 광섬유 레이저의 이론적 해석 및 향상된 공진기 설계

이유승(Yoo Seung Lee),전영민(Young Min Jhon),김동환(Dong Hwan Kim),장지웅(Chi Woong Jang),조운조(Woon Jo Cho),이석(Seok Lee),조규만(Kyu Man Cho) 한국광학회 2000 한국광학회지 Vol.11 No.5

마하젠더 광세기 변조기를 이용해 10 ㎓의 능동적 고조모드록킹된 어븀첨가 광섬유 레이저의 출력특성을 측정하여, 이를 모델로 레이저 공진기를 이론적으로 해석하였다. 능동형으로 모드록킹된 레이저에서의 비선형 슈뢰딩거 방정식을 통해 공진기에서 나타나는 비선형 효과인 자기위상변조(Self Phase Modulation)와 군속도 분산(Group Velocity Dispersion)을 고려하여 레이저의 각각의 구성부품들이 레이저 펄스에 미치는 영향을 계산하여 이론적으로 해석하였다. 또한 그 해석을 바탕으로 chirp 파라메터를 줄이면서 펄스폭을 최소화하는 방향으로 펄스의 세기와 필터의 대역폭을 변화시켜가면서 기존의 것에 비해 chirp 파라메터는 2배, 펄스폭은 4배 줄일 수 있는 조건을 찾아 향상된 특성의 레이저 공진기를 설계하였다. A harmonically mode-locked fiber ring laser cavity was theoretically analyzed. The measured characteristics of a 10 ㎓ erbium-doped fiber ring laser were used as a basis of the theoretical analysis. From the nonlinear Schroedinger equation of an actively mode-locked erbium-doped fiber laser, the effects of the components inside the laser cavity have been analyzed including nonlinear effects from group-velocity dispersion (GVD) and self-phase modulation (SPM). Using the analysis, we have designed a laser cavity with minimum pulsewidth and chirp by changing the intracavity optical intensity and the bandwidth of the filter. In the new design, the chirp is reduced by 2 times and the pulsewidth by 2-4 times, compared to the laser used in the experiment.