• 제목/요약/키워드: Optical waveguide structure design

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Si3N4 립-광도파로 기반 다중모드 간섭기와 소산파를 이용하는 집적광학 바이오센서 설계 및 성능에 관한 연구 (A Study on the Design and Performance of Integrated-Optic Biosensor utilizing the Multimode Interferometer based on Si3N4 Rib-Optical Waveguide and Evanescent-Wave)

  • 정홍식
    • 전기전자학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.409-418
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    • 2020
  • 본 논문에서는 Si/SiO2/Si3N4/SiO2 적층 구조를 갖는 Si3N4 립-광도파로 기반의 다중모드 간섭기를 활용하는 집적광학 소산파 바이오센서에 대해서 서술하였다. 다중모드 간섭기의 이론적 배경에 대해서 검토하였고, 전산해석을 통해서 다중모드 간섭기 구조와 설계과정을 제시하였다. 다중모드 간섭기의 제원 (길이, 폭)이 소자 성능에 어떻게 영향을 미치는지 분석하였다. 분석물질의 굴절률 변화가 다중모드 간섭기의 모드 패턴형성 위치와 출력 광파워에 많은 영향을 미치고 있음을 확인하였고, 이 특성을 적용할 경우 집적광학 바이오센서로 활용 가능함을 입증하였다.

SOI 슬롯 광 도파로를 활용한 2×2 Balanced-Bridge Mach-Zehnder 간섭형 집적광학 바이오케미컬 센서 설계 및 성능평가 (Design and Performance Evaluation on 2×2 Balanced-Bridge Mach-Zehnder Interferometric Integrated-Optical Biochemical Sensors using SOI Slot Optical Waveguides)

  • 정홍식
    • 센서학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.223-231
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    • 2023
  • An integrated-optical biochemical sensor structure that can perform homogeneous and surface sensing using a 2×2 balanced-bridge Mach-Zehnder interference structure based on the optimized SOI slot optical waveguide was described, and its performance and characteristics were evaluated. Equations for the two output optical powers were derived and examined using the transfer matrices of a 3-dB coupler and phase shifter (channel waveguide). The length of the 3-dB coupler was determined such that the two output optical powers were same using these formulas. In homogeneous sensing, the effect of the refractive index of an analyte in the range of 1.33-1.36 on the two output optical power distributions was numerically derived, and the sensitivity was calculated based on each output and the difference between the two outputs, the former and the latter being 7.5796-19.0305 [au/RIU] and 15.2601-38.1351 [au/RIU], respectively. In the case of surface sensing, the sensitivity range of the refractive index of 1.337 based on each of the two outputs was calculated as -2.2490--3.5854 [au/RIU] and 1.2194-3.8012 [au/RIU], and the sensitivity range of 4.8048-7.0694 [au/RIU] was confirmed based on the difference between the two outputs.

가운데 도파로 입사된 $Ti:LiNbO_3$ 세 도파로 광스위치의 설계 및 제작 (Design of $Ti:LiNbO_3$ Three-Waveguide Optical Switch with Center-Waveguide Fed)

  • 허창열;한영탁;김창민
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제37권6호
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    • pp.64-71
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    • 2000
  • 등간격, 동일 구조의 $Ti:LiNbO_3$ 세 도파로를 이용한 광스위치를 설계하고 제작하였다. 공도파로는 z-cut $LiNbO_3$ 기판상에 Ti를 내부 확산시켜 제작하였다. TM 모드 전파 손실을 줄이기 위하여 도파로 위에 $SiO_2$ 박막을 증착시킨 후, 광스위칭을 위하여 CPW(Coplanar Waveguide)구조 Al 전극을 형성시켰다. 가운데 도파로에 입사된 ${\lambda}=1.3{\mu}m$ 광에 대하여 세 도파로가 대칭적으로 detuning 되도록 전계 인가시 광 스위칭이 일어남을 확인하였다.

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Design of Wedge Projection System with Thin Slab Structure

  • Lee, Taewon;Choi, Sungwon;Yang, Yucheol;Min, Sung-Wook
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제18권6호
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    • pp.679-684
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    • 2014
  • Enhanced analysis is performed to design a wedge projection system with a slab structure that increases the projected image size. The specification values of the system such as the length of the slab structure and the imaging region are calculated and investigated using an optical simulation tool. We also propose a split imaging region method to represent a large tiled scene using the thin wedge waveguide structure. Experiments are performed to verify the feasibility of the proposed method.

COPLANAR WAVEGUIDE-형 LiNbO$_{3}$ 광변조기 전극설계 및 분석 (Electrode Analysis and Design of LiNbO$_{3}$ Optical Modulator with Coplanar Waveguide-type)

  • 김성구;윤형도;윤대원;유용택
    • 전자공학회논문지A
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    • 제32A권12호
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    • pp.80-90
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    • 1995
  • In this paper, methods of designing CPW(coplanar waveguide) traveling-wave electrodes are described and their properties are discussed. Especially, the effect of buffer layer thickness to the microwave characteristics of the CPW electrodes are studied in detail. The trade-off relationship between buffer layer thickness and electro-optical properties of the devices are clearly revealde. The microwave characteristics and driving voltage can be further improved by using selected parameters suggested in this paper. To reduce time and effort in designing CPW electrode structure, exact analytical models are proposed.

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광원을 내장한 펜의 출력광과 광 도파로의 광 결합을 이용하는 터치 패널 장치의 내부 광 결합 구조 설계 (Design of Internal Coupling Structure for Touch Panel Devices Using Optical Coupling of a Pen-Shaped Light Source with Optical Waveguides)

  • 박대서;김대종;오범환;박세근;이일항;이승걸
    • 한국광학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.128-133
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    • 2009
  • 본 연구에서는 광원을 내장하고 있는 포인팅 펜(pointing pen)의 출력광과 광 도파로 배열 사이의 광 결합을 이용하여 펜의 접촉여부와 접촉 위치를 검출하는 광학식 터치 패널 장치를 제안한다. 펜의 출력광과 광 도파로 배열 간의 광 결합을 최대화하고, 동시에 특정 광 도파로로 결합된 광속이 적은 손실로 전파할 수 있도록 하기 위해 광 도파로의 교차점 마다 부가적인 피라미드 구조를 삽입하였다. 광 도파로 단면의 크기가 $50{\times}50{\mu}m^2$인 경우 광선 추적법을 통해 결정된 피라미드의 최적 구조는 밑변의 폭, 높이, 경사각이 각각 $50{\mu}m$, $22.5{\mu}m$, $42^{\circ}$이었다. 이때 광 결합 효율은 97.8%이었으며, 전파손실은 평균적으로 0.3 dB/mm이었다. 그리고 펜의 기울어짐에 대한 허용 각도는 ${\pm}12^{\circ}$임을 확인하였다.

Ti:Ti:LiNbO3를 이용한 초고속 광 매트릭스 스위치 제조 (Fabrication of High Speed Optical Matrix Wwitch by Ti:Ti:LiNbO3)

  • 양우석;곽용석;김제민;윤형도;이한영;윤대호
    • 한국재료학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.254-258
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    • 2002
  • To realize channel cross-connecting in optical communications systems, a high speed optical matrix switch was fabricated using z-cut $LiNbO_3$. For switch fabrication was design bending structure and coupling length and four $2{\times}2$ directional couplers were integrated on one substrate far construction of a $4{\times}4$ switch. Single-mode optical waveguides were formed by Ti-diffusion at a wet $O_2$ atmosphere. Ti-diffusion profile, refractive index variation and waveguide morphology were analyzed by Prism coupler and optical microscopy, respectively.

소산파 집적광학 바이오센서에 적합한 Si3N4 립-광도파로 해석 및 설계에 관한 연구 (Analysis and Design of Si3N4 Rib-optical Waveguides for Evanescent-wave Integrated-optical Biosensors)

  • 정홍식
    • 한국광학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.15-22
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    • 2019
  • 소산파 기반 집적광학 바이오센서에 적합한 $Si_3N_4$ 립-광도파로 구조에 대한 해석적 분석을 통해서 단일모드 도파조건을 도출하였다. 두-모드 간섭현상을 이용하는 집적광학 바이오센서 구조를 제시하고, 단일모드와 두-모드(감지영역)에 해당되는 립-광도파로 제원인 폭, 립 및 코어 두께 각각에 대해서 $3{\mu}m$, 2 nm, 150 nm와 $3{\mu}m$, 20 nm, 340 nm를 제안하였으며, FMM 전산해석을 통해서 감지영역의 두-모드들에 대한 광학적 특성들을 검토하였다.

FDTD를 이용한 진행파형 전계 흡수 광 변조기 최적화 (Optimization of traveling-wave electroabsorption modulator using FDTD method)

  • 옥성해;이승진;공순철;윤영설;최영완
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제39권7호
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    • pp.37-45
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    • 2002
  • 본 논문에서는 3차원 FDTD를 이용하여 진행파형 흡수 CPW(Coplanar waveguide) 광 변조기의 마이크로파 특성을 분석하여 최적화 설계하였다. 진행파형 구조에 있어서 마이크로파의 특성은 진성 영역의 두께와 폭에 영향을 받게 되고 신호전극과 접지전극의 위치와 신호전극의 폭에도 영향을 받게 된다. 진성 영역이 InAsP/InGaP (1.3Q) 의 양자우물로 구성되었을 때, 도파관의 폭이 $2{\mu}m$, 진성영역의 두께가 $0.9{\mu}m$ 신호전극과 접지전극 사이의 간격이 $3{\mu}m$일 때 마이크로파 손실을 최소화 하며 광파와의 속도정합을 이루었으며 이때의 임피던스는 약 50${\Omega}$으로 광 변조기의 최적화를 이룰 수 있었다. FDTD를 이용하여 다양한 구조의 변화가 마이크로파에 미치는 영향을 분석 하였으며 이를 이용한 보다 정확한 소자 설계가 가능함을 보였다.