• 한국전자파학회:학술대회논문집
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• 한국전자파학회 2003년도 종합학술발표회 논문집 Vol.13 No.1
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• pp.251-255
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• 2003

In this paper, a miniaturized directional coupler utilizing lumped element is proposed as a interdigital capacitor. The traditional miniaturization technique of transmission line realized a utilizing MIM(Metal-Insulator-Metal) capacitor on CPW(Coplanar Waveguide). However, we present a simplified design procedure without additional manufacturing process utilizing interdigital capacitor on microstrip with ease of design. The similar characteristics between the conventional directional coupler with ${\lambda}/4$ transmission line and the miniaturized directional coupler with ${\lambda}/8$ transmission line are validated through simulation and measurement results. Miniaturization rate of total size is about 25% while coupled line is about 60%. As a result, this proposed directional coupler can reduce the size of mobile communication system at 2 GHz.

• 한국광학회지
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• 제15권6호
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• pp.503-510
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• 2004

편광에 무관한 결합길이를 가지는 double-sided deep-ridge (DSDR) 도파관 구조의 수직 방향성 결합기를 이용하여 대칭형 구조를 가지는 스위칭 동작 유도 영역과 비대칭형 구조를 가지는 소멸비 향상 영역으로 구성된 수직 방향성 결합기 스위치를 제안하였다. 이러한 구조를 이용하여 짧은 길이를 가지며 편광에 관계없이 크로스 상태와 바 상태에서 모두 30 dB 이상의 소멸비를 가지는 스위치를 설계하는 방법과 설계 예를 제시하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2007년도 하계학술발표회 논문집
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• pp.351-352
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• 2007

• 한국통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.100-110
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• 1994

본 연구에서는 효율적인 광원과 광도파로간의 결합방법으로서 많은 연구가 진행중인 monolithic laser-waveguide coupler 특성해석에 beam propagation method를 도입하여 기존의 방법과 비교검토 한 결과 타당성을 입증할 수 있었으며, 또한 결합효율을 향상시키기 위하여 taper 구조를 가진 monlithic laser-waveguide coupler를 제시하였다. monolithic laser-waveguide coupler는 능동소자인 laser의 특성과 수동소자인 waveguide의 특성을 동시에 가지고 있으므로 고려하여야할 요소가 매우 많고, 또 각 요소들의 변화에 따라 결합기의 성능이 크게 좌우되므로 그 특성 연구가 많은 어려움이 있었다. 때문에 본 연구에서는 방향성 결합기를 사용한 모델을 해석하는 방법으로 기존의 coupled mode 이론을 사용할 수도 있겠으나, 본 연구에서와 같이 많은 변수를 가지는 경우의 해석에는 적용하기 어렵다는 단점 때문에 beam propagation method를 사용한 해석을 시도하였다. 또한 해석에 있어서 가장 기본이 되는 초기전개의 계산에서도 종래의 연구에서와 달리 근사식을 이용해 전계를 계산하지 않고, 주어진 구조에 대하여 직접 finite difference method를 적용하여 초기전계를 구하였다. 이러한 새로운 시도들이 가지는 잇점을 방법과 비교하여 알아 보았으며, 새로운 방법의 적용을 통하여 보다 많은 변수를 고려하여 monolithic laser-waveguide coupler의 특성을 연구할 수 있었다. 이러한 과정을 통하여 결합기의 특성을 파악하고 그 결과로 monolothic laser-waveguide coupler의 특성중 가장 중요한 결합특성을 향상 시키기 위해서 taper영역을 가지는 monolothic laser-waveguide coupler를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 구조에 대하여 특성을 조사해본 결과 79%정도의 좋은 결합효율을 얻을 수 있었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권1호
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• pp.65-72
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• 2017

We propose a nearly lossless, compact, electrically modulated vertical directional coupler, which is based on the controllable evanescent coupling in a previously proposed graphene-assisted total internal reflection (GA-FTIR) scheme. In the proposed device, two single-mode waveguides are separate by graphene-$SiO_2$-graphene layers. By changing the chemical potential of the graphene layers with a gate voltage, the coupling strength between the waveguides, and hence the coupling length of the directional coupler, is controlled. Therefore, for a properly chosen, fixed device length, when an input wave is launched into one of the waveguides, the ratio of their output powers can be controlled electrically. The operation of the proposed device is analyzed, with the dispersion relations calculated using a model of a one-dimensional slab waveguide. The supermodes in the coupled waveguide are calculated using the finite-element method to estimate the coupling length, realistic devices are designed, and their performance was confirmed using the finite-difference time-domain method. The designed $3{\mu}m$ by $1{\mu}m$ device achieves an insertion loss of less than 0.11 dB, and a 24-dB extinction ratio between bar and cross states. The proposed low-loss device could enable integrated modulation of a strong optical signal, without thermal buildup.

• 한국광학회지
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• 제33권4호
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• pp.137-145
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• 2022

광집적회로(photonic integrated circuits) 소자의 기본적인 부품 중 하나인 방향성 결합기 소자는 두 개의 인접한 광도파로 사이에서 일어나는 모드 간 광결합에 의해서 광파워를 분배하는 기능을 가진다. 본 논문에서는 방향성 결합기 소자를 제작하기 위한 설계 과정에 대하여 살펴보고 실제로 제작된 소자의 특성으로부터 설계 결과의 정확도에 대하여 확인하는 과정을 수행한다. 빔전파기법(beam propagation method, BPM) 시뮬레이션을 통하여 방향성 결합기 소자를 설계하는 과정에서, 유효굴절률 계산을 통하여 2차원 평면 구조로 변환된 소자에 대한 이차원 BPM 설계를 하여서 소자 구조를 확정하고, 실리카 광도파로 방향성 결합기 소자를 어레이 형태로 제작한 뒤 특성을 측정하였다. 실험 결과와 차이를 보이는 2D BPM 설계 결과를 보완하기 위하여 계산량이 훨씬 많은 3D BPM 설계를 수행하였으며 그 결과는 실험 결과에 더욱 근접하였다. 실험 결과와 일치하는 설계 결과를 얻기 위하여 3D BPM에 사용된 광도파로 코어 굴절률을 미세하게 보정하였으며 이를 통하여 실험치를 정확히 예측 가능한 BPM 설계를 수행하는 방법을 확립하였다.

• ETRI Journal
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• 제25권6호
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• pp.535-537
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• 2003

We propose a rigorous 2D approximation technique for the 3D waveguide structures; it can minimize the well-known approximation errors of the commonly used effective index method. The main concept of the proposed technique is to compensate for the effective cladding index in the equivalent slab model of the original channel waveguide from the modal effective index calculated by the nonuniform 2D finite difference method. With simulations, we used the proposed technique to calculate the coupling characteristics of a directional coupler by the 2D beam propagation method, and the results were almost exactly the same as the results calculated by the 3D beam propagation method.

• 한국광학회지
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• 제15권4호
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• pp.293-298
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• 2004

Double-Sided Deep-Ridge(DSDR) 수직 방향성 결합기의 날개구조부 폭과 두께가 편광에 따른 결합길이에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 날개구조부가 존재하지 않는 DSDR 수직 방향성 결합기는 편광에 무관한 결합길이를 가질 수 없음을 볼 수 있었다. 일정한 날개구조부 두께에 대하여 날개구조부 폭이 특정 길이 이상이 되면 TE 모드와 TM 모드의 결합길이의 변화는 거의 없으며 또한 두 모드의 결합길이의 차이도 거의 발생하지 않음을 볼 수 있었다. 따라서 편광에 무관한 결합길이를 가지는 DSDR 수직 방향성 결합기를 구현하기 위한 최소 날개구조부 폭이 존재함을 볼 수 있었다. 이러한 최소 날개구조부 폭은-같은 코어 두께에 대해서는 날개구조부 두께가 증가할수록, 같은 날개구조부 두께에 대해서는 코어 두께가 감소할수록-증가함을 볼 수 있었다. 또한 최소 날개구조부 두께는 코어의 두께에 의하여 결정됨을 볼 수 있었고 코어의 두께가 증가할수록 최소 날개구조부 두께는 감소함을 볼 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권2호
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• pp.33-38
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• 2004

측면 연마된 편광 유지 광섬유와 폴리머 평면도파로가 결합된 비대칭 방향성 결합기를 이용하여 가변 광필터를 구현하였다. 소자의 최상부층 위에 형성된 마이크로 스트립 히터에 의하여 유도된 폴리머 평면도파로의 열광학 효과는 결합기의 공진파장을 이동시킨다. 제작된 소자는 720 ㎽의 인가 전력으로 230 ㎚ 이상의 넓은 가변 범위를 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.81-88
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• 1997

Wavelength tunable, narrowbandwidth wvelength filters in compound semiconductor have been modeled, fabricated, and characterized. In order to obtain a narrow bandpass characteristics at 1.55.$\mu$m, a highly asymmertrical directional coupler structure composed of a strongly guided ridge waveguide and a weakly guided strip-loaded waveguide was used. The optimized filter structure modeling has been obtained by using the spectral index method, effective index method, and the coupled mode theory. Operation at a center wavelength a 1.537.mu.m with a bandwidth of 1.8nm and transfer efficiency of 50-70% is experimentally achieved. For the purpose of center wavelength tuning, the carrier injection in p-n diode structure has been theoretically investigated. It has been found that the tuning range of nanometer can be easily obtained by moderate amount carrier injection. We also found that the bandwidth becomes broad as the center wavelength tuning increases.