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Design of optic components for efficient beam steering and coupling in optical phased arrays and interconnection systems = 광위상배열기와 광연결시스템에서 효율적인 빔조향과 광결합을 위한 광부품 설계
서명 / 저자 Design of optic components for efficient beam steering and coupling in optical phased arrays and interconnection systems = 광위상배열기와 광연결시스템에서 효율적인 빔조향과 광결합을 위한 광부품 설계 / Hyeonho Yoon.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
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초록정보

In the last decades, silicon photonics technology is rapidly being applied not only to computers and other electronic and communication devices, but also to all areas that control and utilize optical signals. Silicon photonics technology uses standard silicon that is compatible with existing silicon semiconductor technology. It refers to a technology for processing/ delivering information by using an optical signal inside a silicon chips, between chips, or outside the chip. In this paper, we presented the problems and improvements in the optical phase array and optical connection technology, which are the application fields of silicon photonics technology, and implemented and tested the proposed method. The optical phased array is a key component of LiDAR (Light detection and ranging) that can acquire 2D images and depth information using light. It is being actively researched because of the advantages of lowering power consumption, miniaturization, and improving durability by replacing the existing mechanical method. In this paper, we propose two types of two-dimensional scanning. First, it is a method of integrating a plurality of one-dimensional phased array having a vertical radiation angle. The transversal angle of each one-dimensional phase radiator is determined through phase control as in the conventional method. The longitudinal angle is determined by selecting the corresponding one-dimensional phased array. Secondly, the vertical and horizontal scanning is possible by controlling only the wavelength after phase initialization. Compared to the conventional channel-based phase control, the control element can be significantly reduced. In another study of phased arrays. By combining an external lens with the End-Fire OPA, the wide vertical radiation angle is significantly reduced, increasing vertical resolution and increasing light intensity. Optical connection technology is a field that is being rapidly researched as a means of overcoming the limitations of electrical connection. Optical connection technology supports high-speed communication because the available bandwidth is wider than electrical connection. No interference and small size of the optical waveguide enables high integration. In this paper, we proposed and implemented a new method using parabolic mirror as one of the optical technologies for chip-to-chip connection and compared with using SMF. In addition, optical connection technology using a parabolic mirror was applied to a printed circuit board to fabricate and test an optical fiber embedded OPCB.

지난 수십년간, 실리콘포토닉스기술은 컴퓨터를 비롯한 여러 전자, 통신 기기들 뿐만 아니라, 광 신호를 제어하여 활용하는 모든 분야에 급속하게 적용되고 있다. 실리콘포토닉스기술은 기존의 실리콘 반도체 기술과 호환될 수 있는 표준 실리콘을 이용하는 기술로서, 실리콘 칩 내부, 칩 사이 또는 칩 외부에 광신호를 이용하여, 정보를 처리/전달하는 기술을 의미한다. 본 논문에서는 실리콘포토닉스기술의 응용분야인 광위상배열기와 광연결기술에 있어, 문제점과 개선안을 제시하고, 제안된 방식을 구현하여 시험하였다. 광위상배열기는 빛을 이용하여 2D 영상과 깊이정보까지 획득이 가능한 LiDAR(Light detection and ranging)의 핵심 부품이다. 기존의 기계적 방식을 대체하여, 소모전력을 낮추고, 소형화가 가능하며, 내구성을 증진시킬 수 있는 장점 때문에, 활발한 연구가 진행되고 있는 부품이다. 본 논문에서 2 종류의 2차원 스캐닝방식을 제안한다. 첫째, 수직방사각이 정해진 다수의 1차원 위상 배열기를 집적하는 방식이다. 각각의 1차원 위상방사기의 수평방사각은 기존 방식과 같이 위상 제어를 통하여 결정한다. 수직방사각은 해당하는 1차원 위상배열기를 선택함으로써 결정된다. 이방식은 기존의 온도 나 파장가변 방식보다 넓은 시야각을 쉽게 구현할 수 있다. 둘째, 위상초기화 후 파장만을 조정하여 수직 및 수평 스캐닝이 가능한 방식이다. 기존의 채널 별 위상제어를 하는 방식에 비하여 제어 요소를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. 광위상배열기에 대한 또 다른 연구로, 단면방사형 광위상배열기와 외부 렌즈를 결합하여, 넒은 수직 발산각을 조정하여 수직 분해능을 높이고, 광강도를 높였다. 광연결 기술은 전기적연결에 대한 한계를 극복하는 수단으로 빠르게 연구가 진행되고 있는 분야이다. 광연결 기술은 전기적연결에 비하여, 사용 가능한 대역이 넓어 고속화가 가능하고, 인접 채널 간에 간섭이 없고, 도파로의 물리적인 크기가 작아 고집적화가 가능하다. 방사나 손실이 적어 전력소비가 작다는 장점도 있다. 본 논문에서는, 칩간 연결을 위한 광연기술의 하나로써, 파라볼릭미러를 이용한 새로운 칩간 광연결방식을 제안하고, 구현 시험하였고, Single Mode Fiber(SMF)를 이용한 방식과 비교하여, 성능 개선을 보였다. 또한, 파라볼릭미러를 이용한 광연결 기술을 Printed Circuit Board에 적용하여, 광섬유내재형 OPCB를 제작하고, 시험하였다.

서지기타정보

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청구기호 {DICE 20001
형태사항 vi, 65 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 윤현호
지도교수의 영문표기 : Hyo-Hoon Park
지도교수의 한글표기 : 박효훈
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 정보통신공학과,
서지주기 References : p. 60-63
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