예비-발광소자(LED,LD) 특성 측정

소개글

예비-발광소자(LED,LD) 특성 측정에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

매질을 여러 개 겹쳐 사용하는 다중 양자우물 구조 등이 사용되고 있다. 다중 양자우물 LD는 단일 양자우물 LD에 비해 출력 이득이 높다.

- 앞서 조사한 LD는 다이오드의 양 끝면, 즉 단면에서 광이 방출되는 단면방출(edge-emitting) LD이다. 표면방광 LD는 다이오드의 표면에서 광이 방출되는 LD로 단면방출형에 비해 다음과 같은 기본적인 3가지 특징을 지닌다.
- 공진길이가 매우 짧아 거의 단일모드의 광을 방출한다.
- 광을 방출하는 면의 직경 조절이 손쉬어 광섬유의 개구수와 매우 쉽게 정합될 수 있다.
- 표면과 수직으로 광을 방출하므로 고집적화가 가능하다.

기존의 단파장 LD에 비해 다파장 LD는 전자회로의 동작속도와 광섬유 색분산에 의한 광섬유의 광대역성 이용에 있어서의 한계를 극복할 수 있는 광원으로 최근 그 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 특히, WDM이 초장기 장거리 광통신망의 다중화 기술로 등장함에 따라 다파장 LD의 이용은 거의 기정사실화되고 있다. 현재의 다파장 LD는 기존의 단파장 DFB나 DBR LD를 하나의 칩상에 배열한 구조가 이용되고 있다.
- DFB array : DFB LD는 활성영역에서의 궤환 격자에 의해 활성영역의 이즉 대역폭에 의해서만 변화되는 매우 넓고 안정된 파장대의 광을 방출한다. 이러한 DFB LD를 단일 칩상에 집적한 것이 DFB array이다. 초창기의 벌크형 DFB array는 다섯 파장대의 DFB를 집적한 것으로 1300nm를 전후하여 5nm 파장간격으로 발광하였으나 현재 상용화되고 있는 DFB array는 최대 21 파장대의 DFB를 집적하였으며, 1500nm 파장을 전후하여 0.67nm 파장 간격으로 발광이 가능하다.
- DBR array : DBR LD는 bragg격자의 의한 Fabry-Perot 레이저 공진과 격자 영역으로 주입되는 전류의 반사경 효과에 의해 동조되는 동조형 LD이다. DBR array는 이러한 동조형 LD를 단일 칩상에 집적한 구조로 동적인 파장 선택성을 지닌다. 주입전류에 따른 bragg영역의 굴절률 변화에 의해 DBR LD의 동조범위는 제한되어 출력광의 최대 파장변화폭은 10nm 정도로 다직접화가 어렵다. 이러한 제한을 없애는 방법으로 동일한 파장 출력을 가지는 DBR LD를 결합하는 방법과 DBR LD를 다면화하는 방법이 있으나 전자의 경우 제조과정이 복잡하고 가격이 높게 형성되어 있으며, 후자는 반사경 역할을 하는 매질의 수명이 줄어드는 단점이 있다.

- 동조형 LD는 Fabry-Perot LD의 한 면에 무반사 코팅을 하고 외부에 거울을 두는 형태인 외부 공동형(external cavity) LD로써 두 개의 공동 사이에 격자(grating)를 두어 발진 파장을 연속적으로 선택할 수 있는 구조이다.

- 모드락드 LD중 활성모드락드(ACTIVE MODE-LOCKED) LD는 Fabry-Perot LD에서 외부 공진기를 이용하여 공진주파수를 낮추고 외부에서의 전기적 발진신호를 외부 공진기의 발진주파수에 맞추어 강력한 발진을 유도함으로써 공진 현상에 의한 극히 짧은 광펄스를 생성하는 데 사용되는데 발진신호의 펄스폭이 1psec보다 짧은 광신호를 생성할 수 있다.
4. <고찰> 본 실험을 수행하면서 측정해야할 데이터들이 어떤 것들이 있는지 미리 검토해 보시오.
- 이번 실험은 발광소자인 LED와 LD의 구동 특성을 측정하는 실험이다. LED와 LD는 각각 자연방출 유도방출의 발광을 하기 때문에 광출력에서 많은 차이를 보이리라 기대할 수 있겠다. LD는 유도 방출이기 때문에 신호가 증폭되어서 LED에 비해 더 고출력을 신호를 얻을 수 있을 것이다.
또한 LED와 LD는 그 출력 특성에서도 많은 차이를 보이므로, 전류에 따라 출력을 측정했을 때 간섭성이 있는 LD는 laser와 유사하게 발진하기까지 시간이 있기 때문에 문턱 전류를 확인할 수 있을 것이고 LED는 문턱전류 없이 선형성을 보이리라 기대할 수 있다. 또한 LED에서 녹색과 빨강 LED가 서로 어떻게 다른 특성을 보일지도 기대된다. 빛을 보내는 발광소자로써 LED와 LD가 빛을 얼마나 정확하게 보내느냐에 따라서 받아들이는 PD에서의 빛이 결정되기 때문에 보내는 쪽의LD와 LED의 특성을 이 실험을 통해서 잘 알게 되리라고 본다.

키워드

발광소자,   반도체,   다이오드,   접합,   LED,   LD