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넓은 온도 범위에서 고정 구동전류로 동작하는 1.25 Gbps 850 nm 산화형 VCSEL 송신기의 특성
Characteristics of an 1.25 Gbps 850 nm Oxide VCSEL Transmitter Operating at Fixed Current over a Wide Temperature Range 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.44 no.12 = no.366, 2007년, pp.43 - 53  

김태기 (아주대학교 전자공학부) ,  김태용 (아주대학교 전자공학부) ,  김상배 (아주대학교 전자공학부) ,  김성한 ((주)씨티에스)

초록
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넓은 온도 범위에서 고정된 구동 전류로 동작하는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 송신기의 저전류 동작 특성을 살펴보았다. 사용된 VCSEL은 산화형 850 nm 레이서로, $d^2I_{th}/dT^2$값이 약 $1.346\times10^{-4}mA/^{\circ}C^2$으로 문턱전류의 온도의 존성이 비교적 낮은 것이었으며, 데이터 속도는 1.25 Gbps였다. 칩 상태에서의 광출력-전류-전압을 측정하여 $20^{\circ}C$에서의 광출력이 1 mW가 되는 전류를 on 전류로 설정한 후 $-20^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$의 온도 범위에서 $20^{\circ}C$ 간격으로 온도를 바꾸어가며 off 전류의 변화에 따른 turn-on 특성, turn-off 특성 그리고 eye-diagram을 관찰하였고 온도와 off 전류에 따라 eye-diagram에서 rise time, fall time, extinction ratio, timing jitter가 어떻게 변화하는지를 살펴보았다. 그 결과 최소 문턱전류보다 약 $0.1\sim0.2mA$ 정도 낮게 off 전류를 설정하면 $-20^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$의 온도 범위에서 off 전류와 on 전류를 변화시키지 않고 1.25 Gbps에서 송신기로 동작 시킬 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We have analyzed low current operation characteristics of a VCSEL transmitter operating at fixed Current over wide temperature range. Used 850 nm oxide VCSEL has low temperature dependence of the threshold current and $d^2I_{th}/dT^2$ is approximately $1.346\times10^{-4}mA/^{\circ}C^...

주제어

#수직 공진기 레이저 송신기   #고정 구동전류  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 온도와 off 전류가 송신기에 큰 영향을 주는 tum-on 지연 시간에 미치는 영향을 알아보기 위하여 tum-on 특성을 살펴보았다.
  • 이 논문에서는 1.25 Gbps 850 nm 산화형 VCSEL 송신기가 넓은 온도범위에서 고정된 구동전류로 동작할 수 있는지를 살펴보았다. 그 결과 扌尸값由이 약 1.

가설 설정

  •  [그림 10](a)의 rise time을 보면 off 전류가 증가할수록 증가하는데 이는 off 전류가 증가할수록 tum-on 에서의 overshoot이 줄어들면서 rise time이 증가하기 때문이다. [그림 10](b)의 fall time을 보면 off 전류가 증가할수록 감소하는 경향을 보인다. 이는 off 전류가 증가할수록 유도방출이 강하게 일어나 유효캐리어의 수명이 짧아져 fall time이 줄어들었기 때문이다.
  • 이는 off 전류가 증가할수록 유도방출이 강하게 일어나 유효캐리어의 수명이 짧아져 fall time이 줄어들었기 때문이다. 그림 10(c)의 extinction ratio를 보면 상온에서의 값보다 저온이나 고온에서의 값이 높다. 또한 off 전류가 증가할수록 점차 감소한다.
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참고문헌 (6)

  1. C. Chen, P. O. Leisher, A. A. Allerman, K. M. Geib, and K. D. Choquette, 'Temperature Analysis of Threshold Current in Infrared Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers,' IEEE J. Quantum Electron, vol. 42, no. 10, pp. 1078-1083, Oct. 2006 

    상세보기 crossref

  2. G. Sialm, D. Lenz, D. Erni, G.-L. Bona, C. Kromer, M. X. Jungo, T. Morf and H. Jackel, 'Comparison of Simulation and Measurement of Dynamic Fiber-Coupling Effects for High-Speed Multimode VCSELs,' IEEE J. Lightwave Technology, vol. 23, no. 7, pp. 2318-2330, July. 2005 

    상세보기 crossref

  3. 장민우, 김상배, '대신호 등가회로 모델을 이용한 850 nm 산화형 VCSEL의 저전류 동작 특성 연 구,' 전자공학회 논문지, 제43권 SD편, 제10호, 613-624쪽, 2006년 10월 

    원문보기 상세보기

  4. L. Zei, K. Obermann, T. Czogalla, and K. Petermann, 'Turn-On Jitter of Zero-Biased Nearly Single-Mode VCSEL's,' IEEE Photonics Technology Letters, vol. 11, no. 1, Jan. 1999 

  5. K. Obermann, S. Kint, and K. Petermann, 'Turn-On Jitter of Zero-Biased Singlemode Semiconductor Lasers,' IEEE Photonics Technology Letters, vol. 8, no. 1, Jan. 1999 

  6. K. Petermann, Laser Diode Modulation and Noise, (Kluwer Academic Publishers, 1991) 

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