파장 잠김된 Fabry-perot laser diode 특성 분석

Abstract

인터넷의 급속한 확산과 영상 및 화상 중심의 데이터 증가로 인해 가입자망의 고속화에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 영상 중심의 서비스는 넓은 대역폭만을 요구할 뿐만 아니라, 높은 QoS(Quality of Service)를 요구하고, 가입자들이 동시에 서비스를 요구하므로 기존의 데이터 중심의 망에서 통계적인 다중화로 인한 대역폭 이득이 거의 없다 따라서, 앞으로 예측되는 새로운 서비스를 고려하며 미래의 가입자망은 양방향으로 평균 100 Mb/s를 도장해야 한다. 또한, 전송거리는 전화국에서 가입자까지의 거리를 바탕으로 선정한 국제 규격인 20km 이상을 만족하여야 한다. 현재 이러한 조건을 만족할 수 있는 방안은 WDM-PON 이 가장 이상적인 가입자망 구현방법으로 알려져 있고, 가입자망을 WDM-PON 으로 구축하기 위해 많은 연구개발을 하고 있다. WDM-PON을 상용화 하기 위해서는 파장에 무관하게 동작하는 저가의 경제적인 color-free 광송신기가 구현되어야 하며 지금까지 세계적인 몇몇 연구 그룹에서 다양한 파장 무의존성 광원 기술을 제안하였다. 현재, 필터링 된 ASE를 주입하는 파장 잠김된 F-PLD는 가장 유력한 차세대 WDM-PON 구현을 위한 기술로 인정 받고 있고 많은 연구가 진행 중이다. 하지만 이러한 성과에도 불구하고 아직까지 파장 잠김된 F-PLD의 특성에 관한 연구가 부족하고 특히 물리적인 특성이해에 필수적인 이론적인 모델이 아직 제시되지 않았다. 본 논문에서는 파장 잠김된 F-P LD를 이용하는 WDM-PON의 성능을 분석하고 전송 한계를 이해하기 위해, 파장 잠김된 F-P LD 의 이론적인 모델과 이를 기반으로 한 파장 잠김된 F-P LD 의 특성에 관하여 연구하였다. 필터링된 ASE(Amplified spontaneous emission)의 모델링과 반도체 레이저의 비을방정식을 기반으로 파장 잠김된 F-P LD의 물리적인 특성을 설명하는 이론적인 모델을 제시하였다. 이를 이용하여 시뮬레이션 결과를 실제 실험과 비교하여 모델의 타당성을 검증하였다. 또한, 제안된 모델을 해석적므로 전개하여 파장 잠김된 F-P LD의 여러 특성을 얻었으며 이는 실험 및 numerical simulation 과 잘 일치 하였다. 이로부터 파장 잠김된 F-P L의 특성에 영향을 주는 여러 요인들을 분석하고 이들이 미치는 영향을 이해 할 수 있었다. 그리고 이론적인 모델과 해석적인 결과를 기반으로 하여 파장 잠김된 F-P LD의 물리적인 특성을 여러 요인 별로 분석하였다. 이러한 연구결과를 토대로 파장 잠김된 F-P LD를 사용하는 WOM-PON 의 전송 용량을 확대 시키는 방안을 제안 하였다. 전송 채널을 확장 시키기 위해 채널 간격을 줄여야 했고, 그 예로, C-band 내에서 80 채널을 확보하고 155 Mb/s 전송 속도를 가지는 50 GHz 채널 간격의 WDM-PDN을 위채, coler-fiee 특성을 만족 시키는 파장 잠김된 F-P LD의 요구 조건을 도출 하였다. 이상의 연구 결과는 향후 가까운 미래에 가입자망에 대중화될 파장 잠김된 F-P LD 를 사용하는 WDM-PON의 성능을 최대화 시키는 데 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.