class > 2010년 2학기 광전자공학

작성일 : 10-11-26 18:51

Test 3 관련 Q/A

글쓴이 : 최우영

나에게 email로 온 질문과 그에 대한 답변을 올립니다. 참고하세요. /최우영

(Q1)
그 R12나 Rsp로 적는 rate있지 않습니까? 그거 단위가 어떻게 되는지 궁금합니다
R12= B12*N1*photon density인데 그렇게 되면 일단 1/cm^6승이되지 않습니까?
rate니까 시간과 관련이 있을것 같은데 그렇다면 B12constant의단위가 금합니다.
Rsp는 A12*N2인데 A12의 단위와 Rsp의 단위는 R12의 단위와 같을것 같습니다.

(A1)

A, B 상수의 unit은 조금 지저분해진다. 거리 unit으로 meter를 사용하면,
[A]: 1/sec
[B]: m3/J-sec2 (J는 energy) 이다.

일단, A/B의 unit을 구해보면 J-sec/m3이 되는데, 이 unit은 Lect. 18에 나오는
A21/B12 관계식 (8-pi-h-v3/c3)의 unit과 동일해진다.

위의 A, B 상수의 unit을 이용하면, Rsp의 unit은 1/m3-sec이고 (N2의 unit은 1m3),
이는 단위 시간, 단위 부피 내에서의 transition의 갯수를 나타낸다.

당연히, R12, R21도 동일한 unit을 가지는데, 이를 이용해서, rho의 unit을
구해보면 J-sec/m3 (단위 부피, 단위 주파수당 photon energy)을 가지게 된다.
Rho의 unit이 이렇게 복잡해지는 이유는 Lect. 17에 나오는 Plank Law를
설명하는 식이 동일한 unit을 가지기 때문이다. (이 부분은 글로 설명이 쉽지 않구나...)

(Q2)
그리고 mirror loss를 알파로 놓는데 이 알파는 그냥 상수입니까 아님 EXP(-a)에
나오는 a처럼 전자기파에서 attenuation constant와 관련이 있는 알파입니까?

(A2)
Alphas의 unit은 1/거리 이다.

(Q3)
HE-NE gas laser에서 HE-NE gas mixture를 놓고 전압을 가하는데요 그렇게
되는것은 전기장에 의해서 electron impact or collision 에 의해서 pumping의
이루어 지는겁니까? pumping 요인이 무엇인지 궁금합니다.

(A3)
He-Ne gas laser에서는 가해진 전압 (즉, E-field)가 He이 가지고 있는 전자들를
excite 시키고, 이 전자들이 Ne의 전자들과 충돌해서 이들을 excite 시킴으로
pumping 효과를 달성한다.

(Q4)
Semiconductor optical amplifier에서 Efn이 Ec위에 있는데 이런경우면 도핑을
아주 많이한 degenerated된 n type sc를 사용한경우 입니까?
마찬가지로 Efp가 EV보다도 아래에 있는데 이경우도 degenerated된 p-type sc를
사용한 것입니까?
그리고 원래 이런 soa를 사용할떄 pn은 carrier가 많으라고 degenerated된 sc를
사용합니까?

(A4)
Efn은 conduction band에서의 전자의 양이 중가하면 따라서 증가하는데,
doping을 통해서 전자의 양을 증가시킬 수도 있지만, 레이저 물질의 경우
carrier injection으로 인해 전자가 증가한다.

즉, PIN 구조에서 forward bias를 걸고 전류를 주입하면, I 영역에 전자와 홀의
수가 증가하는데, 이로 인해, doping을 하지 않은 I 영역에서의 Efn은 위로,
Efp는 아래로 움직인다.

(Q5)
람다/Neff=2L/m 이 있을때(1)
여러가지 모드가 있다고 하셨는데 .. 그 여러가지 모드란 의미가 제가 생각한건
2가지중 어떤건지 궁금합니다

첫째로 Gth를 만족시키는 람다 번위안에 여러개의 람다가 나온경우 (이경우는 Neff는 변하지 않는 것입니까?)
둘쨰로 geomety에 의한 WG의 특성으로 인해서 Neff가 달라지고 그로 인해서 위의 1번 식이 달라져서 조건이 달라지는 경우(일반적인 W/G의 mode)
어떤게 mode가 바뀌는지 잘모르겠습니다.

(1)을 보면 Neff에 따라서 (1)조건이 만족하는 람다가 다르니까 헷깔립니다
Neff는 geomety에 의해서 결정되는것 아닙니까? 이경우도 WG와 같으니까
n1과n2의 차이 WG의 두께 이런것에 의해서 결정되는 값입니까?

즉 요약하면 여기서 말하는 multimode는 geometry 에 의해 Neff가 여러개가
나오기 떄문에 생기는 mode입니까 아니면 Gth를 만족시키는 (1)을 만족시키는(같은 Neff)에 람다가 여러개있기 떄문에
나오는 mode입니까?

(A5)
위의 두 가지 경우 모두 multi mode의 원인이 된다.

첫 번째의 경우를 longitudinal mode라고 부르는데, waveguide와는 상관없이
lasing 조건을 만족하는 여러 mode가 존재하는 경우이므로, 모든 mode가 동일한
Neff 값을 갖는다.

두 번째의 경우에서는 Neff가 다르면, 위의 식을 만족하는 lambda 값도 다르게
나온다. 이 경우, 사실 gain 조건도 달라져서 laser의 여러 특성이 변하게 된다.