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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 29
제1절 연구 배경 및 목표 31
1. 연구 배경 31
2. 연구 목표 34
제2절 연구개발 내용 및 범위 37
제2장 40G 모듈 개발 41
제1절 개요 43
제2절 광소자 모듈 개발 50
1. EML 모듈 50
2. TDC 모듈 74
3. PIN-PD 모듈 109
제3절 전자소자 모듈 개발 113
1. HBT 소자 제작 113
2. TIA 모듈 개발 119
3. LA 모듈 개발 125
4. MD 모듈 개발 132
5. WLP 기술 개발 138
6. 77 ㎓ ACAS 레이더 센서 모듈 제작 144
제3장 결론 159
제1절 40G 모듈 161
제2절 광소자 모듈 161
제3절 전자소자 모듈 163
제4절 기대 효과 164
부록 167
부록 1. 특허 목록 169
부록 2. 논문 목록 174
부록 3. 기술문서(TM/TDP) 목록 181
[표 2-1] EML 제작 시 변조기/레이저 집적 방법 52
[표 2-2] EML 에피 구조 53
[표 2-3] 도파로의 높이에 따른 모드 유효 굴절률의 피팅 계수 78
[표 2-4] 단일 전극형 PIN-PD 모듈의 아이 다이어그램 측정 결과 112
[그림 1-1] 40Gb/s 광트랜스폰더 모듈 33
[그림 1-2] 40 Gbps 광통신 링크 시스템의 개략도 34
[그림 2-1] 연차별 추진 체계 47
[그림 2-2] BcN단의 40 Gbps 광통신 트랜스폰더 모듈 48
[그림 2-3] 제작된 EML 칩의 개략도 53
[그림 2-4] 변조기 및 레이저 영역의 상온 PL 특성 54
[그림 2-5] 식각 깊이에 따른 레이저에서 변조기영역으로의 광전파 변화 56
[그림 2-6] EML 제작 공정 57
[그림 2-7] Grating 사진 58
[그림 2-8] Isolation 층 형성 후 평면 사진 58
[그림 2-9] 변조기와 레이저 p 전극사이의 I-V 특성 58
[그림 2-10] 완성된 EML 칩의 (a) 평면 및 (b) 단면 사진 59
[그림 2-11] L-I 특성 곡선 60
[그림 2-12] 정적 소광비 특성 및 스펙트럼 특성 60
[그림 2-13] 40㎓ 대역 E/O 측정 setup 61
[그림 2-14] EML 칩의 E/O 및 S11 특성 62
[그림 2-15] EML 칩의 S21 특성 62
[그림 2-16] Beamprob을 이용한 EML 소자의 far field angle 시뮬레이션 64
[그림 2-17] 광학 시뮬레이션 모델의 개략도 64
[그림 2-18] 볼렌즈가 적용된 경우 SMF앞단에서의 빔의 형상과 광결합효율 65
[그림 2-19] Double aspherical lens system 적용시의 빔의 형상 및 광결합효율 65
[그림 2-20] Monitor Photo Diode의 광결합효율 시뮬레이션 결과 66
[그림 2-21] 광학계에 따른 가우시안 빔의 얼라인 톨러런스의 변화 66
[그림 2-22] RF 시뮬레이션을 위한 서브마운트 모델 및 HFSS 해석결과 67
[그림 2-23] 인터커넥션 특성 측정을 위한 시편의 모델 및 측정결과 68
[그림 2-24] RF 특성의 시뮬레이션을 위한 40G EML 모듈의 모델 68
[그림 2-25] 40 Gb/s EML 모듈의 RF 시뮬레이션 결과 69
[그림 2-26] 40 Gb/s EML 모듈 설계시의 높이 기준 70
[그림 2-27] 40 Gb/s EML 모듈의 개략도 71
[그림 2-28] EML 모듈의 E/O 및 S11 72
[그림 2-29] EML 모듈 및 driver amp. 의 40 Gb/s NRZ eye 다이어그램 72
[그림 2-30] TWBG 소자의 기본 구도 75
[그림 2-31] 도파로의 폭과 높이에 따른 TM 편광 기본 모드의 유효 굴절률 변화 77
[그림 2-32] 온도 조절에 따른 분산 특성의 변화 82
[그림 2-33] TWBG 소자 제작용 마스크 패턴의 구성: 회색 - 브래그 격자 제작을 위한 전자빔 패턴, 검은색 - 도파로 마스크 패턴 83
[그림 2-34] TWBG 소자용 브래그 격자 패턴 84
[그림 2-35] TWBG 소자용 도파로 패턴 85
[그림 2-36] E-beam으로 제작된 PMMA photo-resister의 grating pattern 89
[그림 2-37] Cr-metal etching 및 lower clad polymer etching 후 grating pattern의 SEM 사진 90
[그림 2-38] TDC 칩 특성 측정 : Croup 2, waveguide 7 (uniform grating, no chirp) 92
[그림 2-39] TDC 칩 특성 측정 : Group 2, waveguide 5 (taper 1, chirped grating) 93
[그림 2-40] TDC 칩 특성 측정 : Group 2, waveguide 3 (taper 2, chirped grating) 93
[그림 2-41] TDC 칩 특성 측정 : Group 2, waveguide 1 (taper 3, chirped grating) 94
[그림 2-42] TDC 칩 특성 측정 : Group 4, waveguide 7 (uniform grating, no chirp) 94
[그림 2-43] TDC 칩 특성 측정 : Group 6, waveguide 7 (uniform grating, no chirp) 95
[그림 2-44] 패키징 된 TDC 모듈의 내구 구성을 나타내는 사진 96
[그림 2-45] TDC 모듈의 사진 97
[그림 2-46] TDC 컨트롤 모듈 제작 사진 97
[그림 2-47] 입력부의 온도 20 ℃, 칩의 오른쪽 끝 온도 25 ℃로 설정할 때 ＋177 ps/㎚ 분산특성 측정결과 99
[그림 2-48] 입력부의 온도 20 ℃, 칩의 오른쪽 끝 온도 35 ℃로 설정할 때 ＋94 ps/㎚ 분산특성 측정결과 99
[그림 2-49] 입력부의 온도 25 ℃, 칩의 오른쪽 끝 온도 20 ℃로 설정할 때 -177 ps/㎚ 분산특성 측정결과 100
[그림 2-50] 입력부의 온도 30 ℃, 칩의 오른쪽 끝 온도 20 ℃로 설정할 때 -94 ps/㎚ 분산특성 측정결과 100
[그림 2-51] TDC 모듈의 입력광 편광에 따른 반사스펙트럼의 변화 101
[그림 2-52] TDC 모듈을 이용한 40 Gbps 광전송 실험의 구성도 102
[그림 2-53] 40 Gbps 광전송 신호에 대한 광 스펙트럼 측정 결과 104
[그림 2-54] 4 ㎞SMF 전송에 대한 가변 분산보상 실험의 eye pattern 측정 결과 105
[그림 2-55] 10 ㎞의 SMF 잔여분산에 대한 가변 분산보상 실험의 eye pattern 측정 결과 105
[그림 2-56] 10 ㎞의 SMF 잔여분산 보상 실험에 대한 BER측정 결과 106
[그림 2-57] 6 ㎞ SMF 전송에 대한 가변 분산보상 실험의 eye pattern 측정 결과 106
[그림 2-58] 6 ㎞의 SMF 전송에 대한 가변 분산보상 실험에 대한 BER 측정 결과 107
[그림 2-59] SSC-WGPD 사진 111
[그림 2-60] PIN-PD 모듈 사진 111
[그림 2-61] 단일 전극형 PIN-PD 모듈의 아이 다이어그램 측정 결과 112
[그림 2-62] [011](이미지참조) 방향에 수직인 에미터층의 메사식각 단면도 114
[그림 2-63] [011] 방향에 수직인 에미터층의 메사식각 단면도 114
[그림 2-64] 자기정렬 HBT 소자의 에미터진극, 에미터메사 및 베이스전극의 결정학적 방위 관계 116
[그림 2-65] 자기정렬 소자의 common-emitter I-V 곡선(Ib step ＝ 20 ㎂)(이미지참조) 117
[그림 2-66] 자기정렬 InP/InGaAs HBT의 Gummel Plot 117
[그림 2-67] 컬렉터전류에 따른 차단주파수와 최대공진주파수의 변화(Vce ＝ 2V)(이미지참조) 118
[그림 2-68] TIA의 회로도 120
[그림 2-69] TIA 칩 사진 121
[그림 2-70] TIA 패키지 모듈용 기판 사진과 wire bonding 사진 122
[그림 2-71] 제작된 TIA 사진 123
[그림 2-72] 제작된 TIA의 소신호 특성 123
[그림 2-73] TIA의 eye-pattern 특성 124
[그림 2-74] LA 설계 개략도 126
[그림 2-75] 제작된 LA의 칩사진 127
[그림 2-76] LA 모듈 개략도 및 wire-bondig 도면 128
[그림 2-77] 제작된 LA의 사진 129
[그림 2-78] LA의 소신호 특성 130
[그림 2-79] LA의 eye-pattern특성 130
[그림 2-80] MD의 회로 구성도 133
[그림 2-81] 제작된 MD의 칩 사진 134
[그림 2-82] MD 모듈 개략도 및 wire-bondig 도면 135
[그림 2-83] 제작된 MD의 사진 135
[그림 2-84] MD의 소신호 특성 136
[그림 2-85] MD의 eye-pattern특성 137
[그림 2-86] SEM showing eutectic solder bump with a 60.7-㎛ height 140
[그림 2-87] Microphotography of a transimpedance amplifier IC with a solder bump on a pad 141
[그림 2-88] Photograph of the fabricated transimpedance amplifier module 141
[그림 2-89] Measured transmission coefficient S21 and transimpedance gain of the transimpedance amplifer 142
[그림 2-90] 77㎓ MMIC 제작용 0.15 ㎛ InP계 HEMT 소자(2f100㎛)의 단면 145
[그림 2-91] 77㎓ MMIC 제작용 InP계 HEMT 소자(2f100㎛)의 DC IV 특성 146
[그림 2-92] 77㎓ MMIC 제작용 InP계 HEMT 소자(2f100㎛)의 DC transconductance 146
[그림 2-93] 77㎓ MMIC 제작용 InP계 HEMT 소자(2f100㎛)의 RF 특성 147
[그림 2-94] 77㎓ MMIC 제작용 InP계 HEMT 소자(2f100㎛)의 gm 및 Vth 균일도 특성(이미지참조) 147
[그림 2-95] ACAS용 77㎓ MMIC 제작용 mask layout 149
[그림 2-96] 77㎓ HEMT power amplifier (PA) MMIC의 칩 사진 (2 × 2㎟) 149
[그림 2-97] 77㎓ PA MMIC의 선형 출력 특성 (S21, S11, & S22)(이미지참조) 150
[그림 2-98] 77㎓ PA MMIC의 출력 전력 특성 (Pout & Power gain)(이미지참조) 150
[그림 2-99] 77㎓ HEMT drive amplifier (DA) MMIC의 칩 사진 (2.1 × 2㎟) 151
[그림 2-100] 77㎓ DA MMIC의 선형 출력 특성 (S21, S11, & S22)(이미지참조) 151
[그림 2-101] 77㎓ DA MMIC의 출력 전력 특성 (Pout & Power gain)(이미지참조) 152
[그림 2-102] 77㎓ HEMT low noise amplifier (LNA)의 칩 사진 (2.2 × 2㎟) 152
[그림 2-103] 77㎓ LNA MMIC의 선형 출력 특성 (S21, S11, & S22)(이미지참조) 153
[그림 2-104] 77㎓ LNA MMIC의 잡음지수 특성 153
[그림 2-105] 77㎓ HEMT Down Mixer MMIC의 칩 사진 (1.3 × 1.9㎟) 154
[그림 2-106] 77㎓ HEMT Down Mixer MMIC의 동작주파수에 대한 변환 이득 특성 154
[그림 2-107] 77㎓ HEMT Down Mixer MMIC의 isolation 특성 155
[그림 2-108] 77㎓ ACAS 레이다 센서용 RF 모듈 구성도 156
[그림 2-109] 77㎓ ACAS 레이다 센서용 RF 모듈 사진 156
[그림 2-110] 77㎓ ACAS 레이다 센서용 RF 모듈 출력전력특성 157
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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