Novel Optical Thyristor for Free-Space Optical Interconnection

자유 공간 광 연결 구도에 적합한 새로운 구조의 광 Thyristor

We propose and analyze novel optical thyristor which can be used in free-space optical interconnection(FSOI). Novel optical thyristors are fully depleted optical thyristors(DOTs) using bottom mirror and/or multiple quantum wells (MQW), thereby its switching characteristics can be improved significantly. We obtain switching characteristics using coupled junction model associated with current oriented method. Emission characteristics of the DOT are obtained using thin film characteristic matrix and van Roosbroeck-Shockley relation. Compared to the performance using conventional DOT, the optical switching energy is decreased by a factor of 0.43 and the bit-rate is increased by a factor of 1.61 when the DOT with MQW and bottom mirror is employed for FSOI.

본 논문에서는 자유 공간 광 연결 구도에 적합한 새로운 구조의 광 thyristor를 제안하고, 이 소자의 성능을 기존의 광 thyristor와 비교 평가하였다. 제안된 광 thyristor는 얇은 가운데 층들을 갖는 완전 공핍 광 thyristor로서 빠른 스위칭 속도와 향상된 광 반응성을 위하여 다중 양자 우물(multiple quantum wells)과 하부 거울층(bottom mirror)을 이용하였다. 기존 광 thyristor와의 성능 비교를 위한 모의실험은 전류 중심(current oriented) 연결 접합 모델(coupled junction model)과 박막층의 특성 행렬(thin film characteristic matrix), 그리고 van Roosbroeck-Shockley relation을 이용하였다. 모의 실험을 통하여 소자의 구성 물질, 두께, 불순물 농도등의 물리적 인자들이 같은 경우, 기존의 광 thyristor에 비하여 제안된 광 thyristor의 스위칭 에너지가 0.43 배 줄고, 발광 효율은 1.76 배 증가하며, 연동 동작(cascadable operation)시 bit-rate는 1.61 배 증가함을 알 수 있었다.