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문턱 전류 이상에서 Complex-Coupled DFB 레이저 다이오드의 여러 가지 결합 계수 비와 양 단면 반사율 조합에 따른 단일 모드 수율 해석
Single mode yield analysis of complex-coupled DFB lasers above threshold for various coupling coefficient ratios and facet reflectivity combinations 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.14 no.5, 2003년, pp.521 - 529  

김부균 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ,  김상택 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ,  전재두 (숭실대학교 정보통신전자공학부)

초록
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Complex-coupled(CC) DFB 레이저의 경우 문턱 전류에서 spatial hole burning (SHB)현상을 나타내는 f 계수를 고려하여 구한 단일 모드 수율과 문턱 전류 이상에서의 단일 모드 수율과의 연관성이 존재하지 않음을 알 수 있었다. 문턱 전류에서 f 계수를 고려하여 구한 in-phase (IP) CC DFB 레이저와 anti-phase (AP) CC DFB 레이저의 단일 모드 수율은 일치하였으나 문턱 전류 이상에서는 큰 차이를 보였다. 문턱 전류 이상에서 IP CC DFB 레이저의 단일 모드 수율은 결합 계수 비가 증가할수록 증가하였다 반면에 AP CC DFB 레이저의 경우 결합 계수 비에 관계없이 주입 전류가 증가하면 단일 모드 수율은 급격히 감소함을 알 수 있었다. 양 단면 반사율 조합이 AR-HR인 경우 결합 세기가 작을수록 AR 단면의 반사율이 단일 모드 수율에 미치는 영향이 크게 나타났다. 결합 세기가 작을수록 단일 모드 수율의 증가율이 완만해지기 시작하는 결합 계수 비가 커졌고 또한 최대 단일 모드 수율이 증가하였다 양 단면 반사율 조합이 AR-HR과 AR-AR의 경우가 AR-CL과 CL-CL인 경우에 비하여 단일 모드 수율이 크게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For complex-coupled (CC) DFB lasers, we found that there might be little correlation between the single mode yields at threshold and above threshold. At threshold, the single mode yield considering f number of in-phase (IP) CC DFB lasers is the same as that of anti-phase (AP) CC DFB lasers. However,...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 CC DFB 레이지 의 단일 모드 수율을 여러가지 결합 계수 비와 양 단면 반 사율 조합에 대하여 문턱 전류에서 #계수를 고려하여 단일 모드 수율을 구하였고 그 결과를 문턱 전류 이상에서의 단일 모드 수율과 어떠한 연관성이 있는지에 대하여 검토하였다. 도 한 결합 세기와 결합 계수 비에 따라 단일 모드 수율이 어떻게 달라지는지에 관하여 살펴보았다. 본 논문에서는 인덱스 회 절 격자와 이득 회절 격자가 동 위상인 in-phase(IP) CC DF]- 레이저와 인덱스 회절 격자와 이득 회절 격자의 위상이 180' 차이가 나는 anti-phase(AP) CC DFB 레이저에 대하여 단# 모드 수율을 계산하였다.
  • 3장에서는 문턱 전류에서 IP와 AP 회절 격자를 가지는 CC DFB 레이저에 대하여 /계수를 고려하여 단일 모드 수율을 구하였고, 그 결과를 문턱 전류 이상에서 구한 단일 모 드 수율 결과와의 연관성에 대하여 검토하였다. 또한 결합 세 기와 결합 계수 비가 단일 모드 수율에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 마지막으로 4장에서는 본 논문의 결론을 맺는다.
  • David 등은 문턱 전류에서 DFB 레이저와 CC DFB 레이저의 단일 모드 수율을 구 하였고 실험결과와 비교하였다」기 Hong 등은 DFB 레이저의 양 단면 반사율과 격자 위상이 단일 모드 수율, 발진 파장. 문턱 전류, 부 모드 억제 비 등에 미치는 영향에 대하여 살펴 보았다. Susa는 문턱 전류에서 양 단면 반사율 조합에 따른 CC DFB 레이저의 단일 모드 수율과 발진 파장의 분포 등어 대하여 살펴보았다3 Nakano는 문턱 전류에서 양 단면 반#율 조합에 대하여 CC DFB 레이저의 파워 추출 효율을 구호였다.
  • 본 논문에서는 CC DFB 레이저의 여러가지 결합 계수 비 와 양 단면 반사율 조합에 대하여 문턱 전류에서 f 계수를 고려하여 단일 모드 수율을 구하였고 그 결과를 문턱 전류 이싱 에서 주입 전류에 따른 단일 모드 수율과 어떠한 연관성이 5; 는지에 대하여 살펴보았다. 문턱 전류 이상에서 IP CC DI# 레이저와 AP CC DFB 레이저의 단일 모드 수율을 구하였다.
  • 주입 전류가 증가하면 레이저의 종축 방향으로의 불균일한 광자 밀도 분포에 의해 SHB 현상이 더욱 심하게 발생되어 단일 모드 수율이 감소한다. 본 논문에서는 CC DFB 레이지 의 단일 모드 수율을 여러가지 결합 계수 비와 양 단면 반 사율 조합에 대하여 문턱 전류에서 #계수를 고려하여 단일 모드 수율을 구하였고 그 결과를 문턱 전류 이상에서의 단일 모드 수율과 어떠한 연관성이 있는지에 대하여 검토하였다. 도 한 결합 세기와 결합 계수 비에 따라 단일 모드 수율이 어떻게 달라지는지에 관하여 살펴보았다.

가설 설정

  • 2인 CC DFB 레이 저의 경우이고 그림 6(b)는 CR이 0인 IC DFB 레이저의 경 우이다. 두 DFB 레이저의 단일 모드 수율을 비교하기 위해 #>0.3으로 가정하였다. 그림 6(a)에서 IP CC DFB 레이저 의 경우 결합 세기 1#이 2와 3인 경우 주입 전류가 문턱 전류 보다 약간 커지게 되면 수율이 문턱 전류 수율에 비해 증가하나 그 후 더 증가하면 두 배의 문턱 전류 때까지는 급격히 감소하다가 그 이후에는 거의 변화가 없이 수율이 약 50% 이상을 유지함을 볼 수 있다.
  • n grating 구조를 가지는 CC DFB 레이저의 경우 낮은 주입 류에서 self-pulsation 등과 같은 불안정한 동적 특성이 나타닛 다. 본 논문에서 문턱 전류 이상에서 단일 모드 수율의 하 석은 위와 같은 동적 특성을 포함하지 않았으며 결합 계수는 상수로 가정하였다.
  • 이미 발표된 연구 결과들에서 문턱 전류 이상에서 단일 모 드 수율을 문턱 전류에서 SHB 현상을 나타내는 f 계수를 고려한 단일 모드 수율로부터 예측할 수 있다고 가정하였다. 기 주입 전류에 따른 단일 모드 수율을 나타내는 그림 4와 5를 문턱 전류에서 #의 함수로 구한 단일 모드 수율 그림 3과 비교하면 두 수율간의 연관성은 나타나지 않았다.
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참고문헌 (20)

  1. Susa, N.. Fluctuations of the laser characteristics and the effect of the index-coupling component in the gain-coupled DFB laser. IEEE journal of quantum electronics, vol.33, no.12, 2255-2265.

  2. David, K., Morthier, G., Vankwikelberge, P., Baets, R.G., Wolf, T., Borchert, B.. Gain-coupled DFB lasers versus index-coupled and phase shifted DFB lasers: a comparison based on spatial hole burning corrected yield. IEEE journal of quantum electronics, vol.27, no.6, 1714-1723.

  3. Hong, J., Leong, K.W., Makino, T., Evans, J., Li, X., Huang, W.P.. Impact of random facet phases on modal properties of partly gain-coupled distributed-feedback lasers. IEEE journal on selected topics in quantum electronics : a publication of the IEEE Communications Society, vol.3, no.2, 555-568.

  4. Makino, T.. Side-mode suppression mechanism of gain-coupled DFB lasers with periodically etched quantum wells. IEEE photonics technology letters : a publication of the IEEE Laser and Electro-optics Society, vol.8, no.5, 602-604.

  5. 10.1109/2944.401218 

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  7. 10.1109/2944.401217 

  8. Kwon, Kee-Young. Effect of grating phase difference on single-mode yield in complex-coupled DFB lasers with gain and index gratings. IEEE journal of quantum electronics, vol.32, no.11, 1937-1949.

  9. Kinoshita, J., Matsumoto, K.. Yield analysis of SLM DFB lasers with an axially-flattened internal field. IEEE journal of quantum electronics, vol.25, no.6, 1324-1332.

  10. Mols, P.P.G., Kuindersma, P.I., Es-Spiekman, W.V., Baele, I.A.F.. Yield and device characteristics of DFB lasers: statistics and novel coating design in theory and experiment. IEEE journal of quantum electronics, vol.25, no.6, 1303-1313.

  11. Nakano, Y., Ushida, Y., Tada, K.. Highly efficient single longitudinal-mode oscillation capability of gain-coupled distributed feedback semiconductor lasers-advantage of asymmetric facet coating. IEEE photonics technology letters : a publication of the IEEE Laser and Electro-optics Society, vol.4, no.4, 308-311.

  12. Hansmann, S., Dahlhof, K., Kempf, B.E., Gobel, R., Kuphal, E., Hubner, B., Burkhard, H., Krost, A., Schatke, K., Bimberg, D.. Properties of loss-coupled distributed feedback laser arrays for wavelength division multiplexing systems. Journal of lightwave technology : a joint IEEE/OSA publication, vol.15, no.7, 1191-1197.

  13. 10.1002/1098-2760(20001220)27:6<396::AID-MOP9>3.0.CO;2-E 

  14. Kim, Boo-Gyoun, Cho, Sung-Chan, Shakouri, A.. The symmetry of the amplified spontaneous emission spectrum in complex-coupled DFB lasers. Journal of lightwave technology : a joint IEEE/OSA publication, vol.16, no.6, 1088-1094.

  15. Chen, Jianyao, Champagne, A., Maciejko, R., Makino, T.. Improvement of single-mode gain margin in gain-coupled DFB lasers. IEEE journal of quantum electronics, vol.33, no.1, 33-40.

  16. Lowery, A.J., Jonsson, B., Olesen, H., Novak, D.. Mode instabilities in complex-coupled DFB semiconductor lasers. Electronics letters, vol.31, no.1, 40-41.

  17. Zoz, J., Borchert, B.. Dynamic behaviour of complex-coupled DFB lasers with in-phase absorptive grating. Electronics letters, vol.30, no.1, 39-40.

  18. Morthier, G., Vankwikelberge, P., David, K., Baets, R.. Improved performance of AR-coated DFB lasers for the introduction of gain coupling. IEEE photonics technology letters : a publication of the IEEE Laser and Electro-optics Society, vol.2, no.3, 170-172.

  19. David, K., Buus, J., Morthier, G., Baets, R.. Coupling coefficients in gain-coupled DFB lasers: inherent compromise between coupling strength and loss. IEEE photonics technology letters : a publication of the IEEE Laser and Electro-optics Society, vol.3, no.5, 439-441.

  20. Cao, H.L., Luo, Y., Nakano, Y., Tada, K., Dobashi, M., Hosomatsu, H.. Optimization of grating duty factor in gain-coupled DFB lasers with absorptive grating-analysis and fabrication. IEEE photonics technology letters : a publication of the IEEE Laser and Electro-optics Society, vol.4, no.10, 1099-1102.

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