• 제목/요약/키워드: Air-gap photonic crystal

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Enhanced Internal Quantum Efficiency and Light Extraction Efficiency of Light-emitting Diodes with Air-gap Photonic Crystal Structure Formed by Tungsten Nano-mask

  • Cho, Chu-Young;Hong, Sang-Hyun;Kim, Ki Seok;Jung, Gun-Young;Park, Seong-Ju
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제35권3호
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    • pp.705-708
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    • 2014
  • We demonstrate the blue InGaN/GaN multiple quantum wells light-emitting diodes (LEDs) with an embedded air-gap photonic crystal (PC) which was fabricated by the lateral epitaxial overgrowth of GaN layer on the tungsten (W) nano-masks. The periodic air-gap PC was formed by the chemical reaction of hydrogen with GaN on the W nano-mask. The optical output power of LEDs with an air-gap PC was increased by 26% compared to LEDs without an air-gap PC. The enhanced optical output power was attributed to the improvement in internal quantum efficiency and light extraction efficiency by the air-gap PC embedded in GaN layer.

Low-threshold Photonic Crystal Lasers from InGaAsP Free-standing Slab Structures

  • Ryu, Han-Youl;Kim, Se-Heom;Kwon, Soon-Hong;Park, Hong-Gyu;Lee, Yong-Hee
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제6권3호
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    • pp.59-71
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    • 2002
  • Photonic band gap structures have a high potential for nearly zero-threshold lasers. This paper describes new-types of low-threshold photonic crystal lasers fabricated in InGaAsP slab waveguides free-standing in air. Two-types of photonic crystal lasers are studied. One is a single-cell nano-cavity laser formed in a square array of air holes. This photonic band gap laser operates in the smallest possible whispering gallery mode with a theoretical Q >30000 and exhibits low threshold pump power of 0.8 mW at room temperature. The nther laser does not have any cavity structure and the lasing operation originates from the enhanced optical density of states near photonic band edges. A very low threshold of 35 $\mu$W (incident pump power) is achieved from this laser at 80 K, one of the lowest values ever reported. This low threshold is benefited from low optical losses as well as enhanced material gain at low temperature.

공기 및 실리카 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정 슬랩 구조의 광학적 특성 (Optical Characteristics of Two-dimensional Silicon Photonic Crystal Slab Structures with Air and Silica Cladding)

  • 이윤식;한진규;송봉식
    • 한국광학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.211-216
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    • 2009
  • 초소형 광집적 회로를 실현하기 위해 실리콘 기반의 2차원 광자 결정에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서 대표적 구조인 공기 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정은 우수한 광학적 특성을 가지나, 다양한 소자를 집적화하기에는 기계적 강도가 약하다. 본 연구에서는 기계적 강도를 향상시킨 대칭적인 저굴절률 실리카 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정을 제안하며, 공기 및 실리카 클래딩을 갖는 광자 결정 슬랩 구조의 광학적 특성을 이론적으로 비교하였다. 3차원 유한 차분 시간 영역법을 이용하여 공기 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정 슬랩 구조를 분석한 결과, 광통신 대역에서 약 330 nm의 광자 밴드갭과 약 100 nm의 무손실 도파 대역을 가짐을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 실리카 클래딩을 갖는 2차원 광자 결정 슬랩 구조를 계산한 결과, 클래딩의 굴절률이 공기보다 높음에도 불구하고 공기 클래딩 구조의 광학적 특성에 버금가는 약 230 nm의 광자 밴드갭과 약 90 nm의 무손실 도파 대역을 갖는 구조를 설계하였다.

Fabrication of a Three-dimensional Terahertz Photonic Crystal Using Monosized Spherical Particles

  • Takagi, Kenta;Seno, Kazunori;Kawasaki, Akira
    • 한국분말야금학회:학술대회논문집
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    • 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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    • pp.374-375
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    • 2006
  • Three-dimensional artificial crystals with periodicity corresponding to terahertz wave lengths were fabricated by self-assembling monosized metal spherical particles. The metal crystals were weakly sintered to utilize them as templates. The metal templates were inverted to air spheres crystal embedded in dielectric resin though infiltration and etching. The resulting resin inverted crystals clearly presented the photonic stop gaps within terahertz wave region and the frequencies of the gaps were confirmed to agree well with calculation by plane wave expansion method.

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칼코게나이드 박막을 이용한 일차원 photonic crystal의 반사 특성 (The reflection characteristic of one-dimensional photonic crystal using by chalcogenide thin films)

  • 이정태;신경;여철호;구대성;김종빈;정홍배
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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    • pp.120-123
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    • 2002
  • In this study it had an excellent optical characteristic, it followed in the creation rate and the refractive index regulation to the ease. Chalcogenide produced the $As_{45}Se_{45}Te_{10}$ thin film and the $MgF_{2}$ thin film. It measured thin film plan simulation, and the thin film has a 1 -dimensional photonic band gap. The chalcogenide $As_{45}Se_{45}Te_{10}$ thin film was measured with the fact that it has a high refractive index (2.6~2.9). The $As_{45}Se_{45}Te_{10}$ and $MgF_{2}$ thin film, have a high refractive index and a low refractive index, it used a simulation and planed period 5-pairs structure, the result was from 500nm to 800nm. It will be able to confirm the characteristic which most of the incidence light reflects, the He-Ne (632.8nm) laser was irradiated in the thin film which stabilized the thin film. $As_{45}Se_{45}Te_{10}$ (high refractive index layer: H) and $MgF_{2}$ (low refractive index layer: L) results which plans the thin film with glass/LHLHLLHLHL/air structure, 632.8nm against transmitance, increased a lot. An application possibility with the filter against a specific wave length was confirmed.

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중심-동공을 갖는 원통형태 광결정 도파로의 전자장 특성 분석 및 설계 연구 (A Study on the Analysis of Electromagnetic Characteristics and Design of a Cylindrical Photonic Crystal Waveguide with a Low-Index Core)

  • 김정일
    • 한국융합학회논문지
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    • 제12권2호
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    • pp.29-34
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    • 2021
  • 본 논문에서는 중심에 동공을 갖는 원통형태 광결정 도파로가 제안되어지고, 이 전송로의 도파 특성에 대한 분석이 수행되어진다. 여기서 동공은 일반적인 공기이거나 임의의 액체나 고체 물질들에 의한 저지수 유전체로써 형성되게 된다. 베셀 함수를 이용한 분석적 방법으로 전자장에 대한 엄밀한 해를 구하기 위하여, 행렬 기법이 고유치 방정식의 유도에 사용되고, 실효 굴절률, 분산, 전자장 분포 등의 기본 모드의 중요한 전송 성질들이 조사된다. 또한 분석 결과 정확도의 검증을 위하여 엄밀한 완전 벡터 유한 차분법을 적용해보고, 광결정 도파로의 설계와 제조 상의 문제를 해결하는데 용이하게 활용하고자 한다. 설계된 중심-동공 광도파관의 실효 모드 면적이 2.6056 ㎛2에서 5.9673 ㎛2까지 동작 파장에 따라 다양하게 변하며, 일반적으로 광도파로의 중심으로부터 바깥쪽으로 원통형의 층수가 적을수록 그리고 굴절률 n1이 약간 큰 저지수일수록 실효 면적은 작아지므로, 비선형 소자 응용의 관점에서 훨씬 더 최적화된 결과를 나타낸다.