• 한국광학회지
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• 제20권5호
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• pp.294-300
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• 2009

테라헤르츠 광원인 포토믹서의 출력을 향상시키기 위하여 강한 공진의 복사부와 안정적인 DC 급전부로 구성된 네잎클로버 형태의 새로운 안테나구조를 제안하였다. 먼저 복사환경을 단순화시킨 무한기판 위에서 제안한 안테나구조의 공진특성을 살펴보았고, 이를 바탕으로 제안한 구조가 확장형 반구렌즈 위에서 최대의 전체효율과 지향성을 지니도록 설계하였다. 기존의 전파장다이폴안테나와 비교한 결과, 제안한 구조는 공진주파수에서 6배 이상의 높은 입력임피던스 특성을 가짐으로써 포토믹서와의 부정합효율을 크게 개선시켰으며, 이로 인해 테라헤르츠 출력이 전파장 다이폴의 경우보다 2.7배 높게 예상되었다.

• 한국광학회지
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• 제19권1호
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• pp.9-14
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• 2008

본 논문에서는 테라헤르츠 대역에서 동작하는 새로운 구조의 Yagi-Uda 안테나를 설계하였다. 제안한 Yagi-Uda 안테나는 안테나의 driver를 반 파장 다이폴이 아닌 전 파장 다이폴을 사용함으로써 공진주파수에서 $2000{\Omega}$ 정도의 높은 입력 저항을 얻을 수 있었다. 바이어스 선에 Photonic Bandgap 구조를 적용하여 바이어스 선로로의 전류누설을 최소화 하였고, 안테나를 얇은 기판에 설계함으로써 기판의 비유전율로 인한 안테나의 임피던스 저하를 막고 Yagi-Uda 안테나 고유의 단방향 지향적인 복사특성을 나타나게 하였다. 따라서 제안한 Yagi-Uda 안테나는 포토믹서와의 임피던스 부정합 문제를 개선하여 테라헤르츠파의 출력을 증가 시킬 수 있을 것이라 예상한다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.181-182
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• 2006

Photoconductive three-wire folded dipole antennas for terahertz photomixers have been developed. The folded antennas are characterized by a free space time-domain measurement technique, and the measured data are in good agreement with the simulation results. The folded dipole antennas have much higher antenna resistance than other resonant dipole antennas, implying that they can be used for higher output power of THz photomixers.

• ETRI Journal
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• 제36권1호
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• pp.159-162
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• 2014

In this letter, we present low-temperature grown GaAs (LTG-GaAs)-based photoconductive antennas for the generation and detection of terahertz (THz) waves. The growth of LTG-GaAs and the annealing temperatures are systematically discussed based on the material characteristics and the properties of THz emission and detection. The optimum annealing temperature depends on the growth temperature, which turns out to be $540^{\circ}C$ to $580^{\circ}C$ for the initial excess arsenic density of $2{\times}10^{19}/cm^3$ to $8{\times}10^{19}/cm^3$.

• 한국광학회지
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• 제20권2호
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• pp.65-70
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• 2009

본 논문에서는 높은 입력 임피던스를 가지는 테라헤르츠 Yagi-Uda 안테나를 제안하였다. 제안된 Yagi-Uda 안테나는 두께가 얇은 기판 위에 설계하여 기판의 비유전율에 의한 안테나의 임피던스 저하를 줄이고 Yagi-Uda 안테나 고유의 복사패턴을 가지도록 하였다. 전 파장 길이를 가지는 U-형태의 다이폴을 driver로 사용하여 공진주파수에서 $4,400{\Omega}$ 정도의 높은 입력저항을 얻을 수 있었다. 따라서 제안된 Yagi-Uda 안테나는 기존의 테라헤르츠 안테나들에 비하여 증가된 테라헤르츠파 출력을 얻을 수 있다.

• ETRI Journal
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• 제38권4호
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• pp.665-674
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• 2016

We designed and fabricated a semiconductor optical amplifier-integrated dual-mode laser (SOA-DML) as a compact and widely tunable continuous-wave terahertz (CW THz) beat source, and a pin-photodiode (pin-PD) integrated with a log-periodic planar antenna as a CW THz emitter. The SOA-DML chip consists of two distributed feedback lasers, a phase section for a tunable beat source, an amplifier, and a tapered spot-size converter for high output power and fiber-coupling efficiency. The SOA-DML module exhibits an output power of more than 15 dBm and clear four-wave mixing throughout the entire tuning range. Using integrated micro-heaters, we were able to tune the optical beat frequency from 380 GHz to 1,120 GHz. In addition, the effect of benzocyclobutene polymer in the antenna design of a pin-PD was considered. Furthermore, a dual active photodiode (PD) for high output power was designed, resulting in a 1.7-fold increase in efficiency compared with a single active PD at 220 GHz. Finally, herein we successfully show the feasibility of the CW THz system by demonstrating THz frequency-domain spectroscopy of an ${\alpha}$-lactose pellet using the modularized SOA-DML and a PD emitter.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.617-626
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• 2010

본 논문에서는 광혼합 방식으로 서브 밀리미터 및 테라헤츠 대역 연속파 신호를 발생시키는 기법 중 가장 널리 사용되는 광반송파가 억제된 양측 대역 발생 방식(Double Sideband-Suppressed Carrier: DSB-SC)을 이용하여 발생된 연속파(Continuous Wave: CW) 신호의 위상 잡음 개선을 위하여 광신호의 편광과 위상 제어 기법을 제안하고 실험적으로 증명하였다. 광신호의 편광 및 위상 제어 기법은 일반적인 DSB-SC 신호와 DSB-SC 신호에 포함된 광반송파와 동일한 파장과 위상차를 가지며, 광반송파의 편광 성분 중 하나의 편광 성분만을 갖도록 편광제어된 광신호를 결합하여 광혼합하는 방법이다. 실험 및 측정 결과, 서브 밀리미터파 대역 CW 신호의 크기는 1.5 dB 증가하였으며, 위상 잡음 특성은 약 3 dB@10 kHz offset frequency 개선됨을 확인하였다. 따라서 본 논문의 결과는 광신호의 위상 및 편광 성분 제어만으로 광반송파를 효과적으로 억제하여 서브 밀리미터 및 테라헤르츠 대역 CW 신호의 특성을 개선함으로써 광혼합 방법을 이용한 밀리미터파 및 테라헤르츠파 대역 CW 신호 발생기의 저가화를 위한 기본적인 데이터로서 활용 가치가 높다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2013

테라헤르쯔(terahertz: THz)파는 0.1~10 THz 의 범위로 적외선과 방송파 사이에 광대역 주파수 스펙트럼을 차지하고 있으며 직진성, 투과성, 그리고 낮은 에너지 (meV)를 가지고 있어 비 파괴적이고 무해한 장점을 지니고 있다. Ti:sapphire laser와 같은 femto-pulse source 등이 많은 발전이 되어 현재 많은 연구와 발전이 이루어지고 있다. femto-pulse source를 이용한 THz 응용에서는 높은 저항, 큰 전자 이동도, 그리고 아주 짧은 전하수명의 기판을 요구하는데 저온에서 성장한 (low-temperature grown : LT) GaAs는 격자 내에 Gallium 자리에 Arsenic이 치환 하면서 AsGa antisite가 발생하여 전하수명을 짧아지는 것을 응용하여 가장 많이 이용되고 있다. 현재 THz 응용분야에서 보다 작고 가격경쟁력이 있는 광통신을 이용한 THz photomixer등이 활발히 연구 하고 있다. 광섬유 내에서 손실과 분산이 최소값을 가지는 부분이 1.55 ${\mu}m$ 부근이고 In0.53Ga0.47As 기판을 이용하였을 때 여기에 완벽하게 만족하게 된다. 하지만 LT-InGaAs 의 경우 AsGa antisite로 인하여 carrier lifetime은 짧아지지만 높은 n-type 전하밀도를 가지게 된다. 이때 Be을 doping하여 전하밀도를 보상하여 높은 저항을 유지해야 하는데 Be의 활성화를 위해서는 열처리를 필요로 한다. 하지만 열처리를 하면 carrier lifetime이 길어지기 때문에 carrier lifetime과 저항을 적절히 조율해야 한다. 이는 물질자체의 특성이기 때문에 InGaAs는 GaAs보다 낮은 amplitude와 짧은 cut-off frequency를 가진다. 본 연구에서는 보다 높은 저항을 얻기 위하여 molecular beam epitaxy를 이용하여 semi-insulating InP:Fe 기판위에 격자 정합된 InGaAs:Be/InAlAs multi quantum well (MQW)를 온도별 ($250{\sim}400^{\circ}C$), 주기별 (50~150)로 성장을 하였고 이때 InGaAs layer의 Be doping level은 $2{\times}1018\;cm^{-3}$, Ex-situ annealing은 $550^{\circ}C$에서 10분으로 고정 하였다. THz 발생 실험에서는 InGaAs/InAlAs MQW은 4000 pA로 1,000 pA를 가지는 InGaAs epilayer보다 4배 높은 전류 신호를 얻을 수 있었고 모든 샘플이 2 THz에서 cut-off frequency를 가지고 있었다. THz 검출 실험에서는 LT-InGaAs:Be epilayer LT-InGaAs:Be/InAlAs, HT-InGaAs/InAlAs 샘플이 각각 180, 9000, 12000 pA의 전류신호를 가지고 있었고 모든 샘플이 2 THz에서 cut-off frequency를 가지고 있었다. HT-InGaAs/InAlAs MQW를 이용한 검출실험에서는 InGaAs layer가 defect free이지만 LT-InGaAs:Be/ InAlAs MQW 보다 높은 전류 신호를 얻을 수 있었다. 이는 InAlAs layer가 저항만 높이는 것뿐만 아니라 carrier trapping layer로써의 역할도 하는 것으로 사료된다.