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Quasi-Velocity-Matching물 이용한 60 GHz 광캐리어 발생기
60 GHz Optical Carrier Generator using Quasi-Velocity-Matching Technique 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.17 no.2, 2006년, pp.181 - 185  

김우경 (전자부품연구원 나노바이오센터) ,  양우석 (전자부품연구원 나노바이오센터) ,  이형만 (전자부품연구원 나노바이오센터) ,  이한영 (전자부품연구원 나노바이오센터) ,  정우진 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부) ,  권순우 (한국항공대학교 항공재료공학과)

초록
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리튬나이오베이트 기판의 분극 반전 기술을 이용하여 300Hz 대역 광변조기를 제작하였고 60 GHz 광캐리어 발생기로 응용하였다. 주기적인 분극반전은 도파광과 RF사이의 QVM(Quasi-Velocity-Matching)을 유발하여 대역변조를 가능하게 하였다. 제작된 광변조기는 30.3 GHz에서 최대 변조효율을 보였으며, 3 dB 변조 대역폭은 약 5.1 GHz로 측정되었다. DSB-SC(Double Sideband Suppressed Carrier) 측정 실험을 통해 입사된 광 주파수로부터 30 GHz 간격으로 USB(Upper Sideband)와 LSB(Lower Sideband)를 발생시켰으며 입사광의 스펙트럼은 발생된 USB 혹은 LSB에 비해 28 dB정도 억제됨으로써, 30GHz 대역 광변조기가 60 GHz 광캐리어 발생기로 응용될 수 있음을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A novel 60GHz optical carrier generator with a polarization domain-inverted structure is suggested and is demonstrated. The two arms of the Mach-Zehnder optical waveguide are periodically poled for quasi-phase velocity matching between the optical wave at 1550nm and the RF wave at 30 GHz. The center...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 제작된 광변조기의 변조 특성이 측정되었으며, 그림 7은 실험을 위한 측정시스템의 개략도와 측정된 결과를 도시한 것이다. Network Analyzer의 제 1포트에서 출력된 신호를 RF 단자에 입사시키고, Power Supply를 이용하여 바이어스 단자에 DC 전압을 인가하였다. 이때 변조기에서 출력되는 광 을 광대역 광수신기로 입사시켜 RF로 변화하였으며, 이 변환된 RF 신호는 다시 Network Analyzer의 제 2포트로 입사되어 분석되었다.
  • 제작된 광변조기를 이용한 60 GHz 캐리어 발생 실험이 수행되었으며, 그림 8은 실험을 위한 측정시스템의 개략도와 측정된 결과를 도시한 것이다. Signal Generator에서 출력된 신호를 RF 단자에 입사시키고, Power Supply-g- 이용하여 바이어스 단자에 DC 전압을 인가하였다. 이때 출력되는 광 스펙트럼의 변화를 광스펙트럼 분석기를 이용하여 측정하였다.
  • 리튬나이오베이트 기판의 -Z면에 Ti를 확산시켜 광도파로를 제작하였다. 고온 확산과정 중에 발생한 +z면의 마이크로 도메인을 제거하기 위해 도파로 뒷면을 연마하였다. 연마된 기판의 전면을 분극반전한 후, 도 파로 상부에 감광액 패턴을 형성하여 선택적인 영역에 한해 분극반전을 수행한다.
  • 넓은 중앙전극의 하부에 마흐젠더의 두 도파로를 모두 위치시킴 으로써, 대칭적 변조가 가능하게 하였으며 변조 효율도 높일 수 있었다. 또한, 30 GHz 대역 광변조기를 DSB-SC 방법으로 동작시켜 60 GHz 광 캐리어 발생기로 응용하였고, 이를 활용한 60 GHz ROF 전송 시스템을 제시하였다.
  • 넓은 중앙전극의 하부에 마흐젠더의 두 도파로를 모두 위치시 킴으로써, 대칭적 변조가 가능하게 하였으며 변조 효율도 높일 수 있었다. 또한, 30 GHz 대역 광변조기를 DSB-SC 방법으로 동작시켜 60 GHz 광 캐리어 발생기로 응용하였다." 제작된 광변조기는 30.
  • 본 논문에서는 LiNbO3 기판의 분극반전을 이용하여 30 GHz 대역 광변조기를 제작하고 60 GHz 광캐리어 발생기로 응용하였다. 탑재된 CPW 전극의 유효굴절률을 크게 하여 도파광과의 위상속도 부정합을 유발하였으며, 이로부터 발생 하는 효율저하는 마흐젠더 두도파로를 교번하여 주기적으로 분극 반전시킴으로话 30 G田 대역에 한해 보상하였다.
  • 본 논문에서는 LiNbQ 기판의 분극반전을 이용하여 30 GHz 대역 광변조기를 제작하고 60 GHz 광캐리어 발생기로 응용 하였다. 탑재된 CPW 전극의 유효굴절률을 크게 하여 도파 광과의 위상속도 부정합을 유발하였으며, 이로부터 발생하는 효율저하는 마흐젠더 두 도파로를 교번하여 주기적으로 분 극 반전시킴으로써 30 GHz 대역에 한해 보상하였다.
  • 그림 5는 제작된 단측파대 변조기를 광학현미경으로 관찰 한 결과이다. 분극 반전된 형상을 확인하기 위해서 LiNbO3 식각용액(HF:HNO3=1:2)에 약 15분 동안 식각하였다.[10] 그림 5(a)는 마흐젠더 간섭기 영역을 보여주고 있는데 정확히 한쪽 도파로에만 분극반전이 일어났음을 알 수 있으며, 그림 5(b)는 이러한 반전영역이 교차되는 형상을 보여주고 있다.
  • Network Analyzer의 제 1포트에서 출력된 신호를 RF 단자에 입사시키고, Power Supply를 이용하여 바이어스 단자에 DC 전압을 인가하였다. 이때 변조기에서 출력되는 광 을 광대역 광수신기로 입사시켜 RF로 변화하였으며, 이 변환된 RF 신호는 다시 Network Analyzer의 제 2포트로 입사되어 분석되었다.
  • Signal Generator에서 출력된 신호를 RF 단자에 입사시키고, Power Supply-g- 이용하여 바이어스 단자에 DC 전압을 인가하였다. 이때 출력되는 광 스펙트럼의 변화를 광스펙트럼 분석기를 이용하여 측정하였다. 광변조기의 RF 단자에 20 dBm의 30 GHz 인가한 후 DC 바이어스를 맞추면 그림 8(b)의 실선과 같은 광 스펙트 럼을 얻을 수 있었다.
  • 본 논문에서는 LiNbQ 기판의 분극반전을 이용하여 30 GHz 대역 광변조기를 제작하고 60 GHz 광캐리어 발생기로 응용 하였다. 탑재된 CPW 전극의 유효굴절률을 크게 하여 도파 광과의 위상속도 부정합을 유발하였으며, 이로부터 발생하는 효율저하는 마흐젠더 두 도파로를 교번하여 주기적으로 분 극 반전시킴으로써 30 GHz 대역에 한해 보상하였다. 넓은 중앙전극의 하부에 마흐젠더의 두 도파로를 모두 위치시킴 으로써, 대칭적 변조가 가능하게 하였으며 변조 효율도 높일 수 있었다.
  • 본 논문에서는 LiNbO3 기판의 분극반전을 이용하여 30 GHz 대역 광변조기를 제작하고 60 GHz 광캐리어 발생기로 응용하였다. 탑재된 CPW 전극의 유효굴절률을 크게 하여 도파광과의 위상속도 부정합을 유발하였으며, 이로부터 발생 하는 효율저하는 마흐젠더 두도파로를 교번하여 주기적으로 분극 반전시킴으로话 30 G田 대역에 한해 보상하였다. 넓은 중앙전극의 하부에 마흐젠더의 두 도파로를 모두 위치시 킴으로써, 대칭적 변조가 가능하게 하였으며 변조 효율도 높일 수 있었다.

대상 데이터

  • 제작된 전극의 너비 W와 간격 S는 각각 38 #, 50 #이다. 또한 분극 반 전 영역의 반주기 Ac = 3.1 mm, 바이어스 구간 LBias = 9.3 mm, 그리고 변조영역의 총 길이는 31 mm로 제작되었다.
  • 그림 4는 분극반전을 이용한 대역 광변조기의 제작과정을 개략적으로 나열한 것이다. 리튬나이오베이트 기판의 -Z면에 Ti를 확산시켜 광도파로를 제작하였다. 고온 확산과정 중에 발생한 +z면의 마이크로 도메인을 제거하기 위해 도파로 뒷면을 연마하였다.

데이터처리

  • 제작된 변조기의 RF 반사특성을 Network Analyzer를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 그림 6에 도시되어 있다. 저주파에서의 반사특성(S11)을 제외하면 35 GHz까지 14 dB이하의 반사특성을 나타내었고, 특히 사용주파수 대역인 30 GHz 근방에서는 17 dB 이하의 특성을 보여주고 있다.
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참고문헌 (10)

  1. W. Wang, R. Tavlykaev, and R. V. Ramaswamy, 'Bandpass traveling-wave Mach-Zehnder modulator in LiNbO3 with domain reversal,' IEEE Photonics Tech. Lett., vol. 9, no. 5, pp. 610-612, May 1997 

  2. Y. Lu, M. Xiao, and G. J. Salamo, 'Application of periodically-poled $LiNbO_3$ for wide-bandwidth high-frequency electro-optic modulator,' Proceedings of the conference on Lasers and Electro-Optics 2001, CTul7, pp. 142-143, 2001 

  3. J. J. O'Reilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, 'Optical generation of very narrow linewidth millimeter wave signals,' Electron. Lett., vol. 28, no. 25, December 1992 

  4. T. Kuri and K. Kitayama, 'Optical heterodyne detection of millimeter-wave-band radio-on-fiber signals with a remote dual-mode local light source,' IEEE Trans. on Microwave Theory and Tech., vol. 49, no. 10, pp. 2025-2029, October 2001 

  5. Y. K. Seo, C. S. Choi, and W. Y. Choi, 'All-optical signal up-conversion for radio-on-fiber applications using crossgain modulation in semiconductor optical amplifiers,' IEEE Photonics Tech. Lett., vol. 14, no. 10, pp. 1448-1950, October 2002 

  6. H. J. Song, J. S. Lee, and J. I. Song, 'All-optical frequency up-conversion of radio over fibre signal with optical heterodyne detection,' Electron. Lett., vol. 40, no. 5, March 2004 

  7. H. Murata, K. Kaneda, Y. Okamura, '38 GHz optical singlesideband modulation by using guided-wave electrooptic modulator with periodic polarization reversal,' Proceedings of the conference on Lasers and Electro-Optics 2004, CTh-T10, pp. 293-295, May 2004 

  8. H. Murata and S. Yamamoto, 'Novel guided-Wave eletrooptic single-sideband modulator by using periodically domain-inverted structure in a long wavelength operation,' OFC 2003, MF53, 2003 

  9. M. Izutsu and T. Sueta, 'Coupled mode analysis of light intensity modulation in dielectric waveguide,' Appl. Phys., vol. 5, pp. 307-315, January 1975 

  10. B. Bincent, A. Boudrioua, R. Kremer, and P. Moretti, 'Second Harmonic Generation in Helium-Implanted Periodically Poled Lithium Niobate Planar Waveguides,' Opt. Commun., vol. 247, pp. 461-69, 2005 

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