Microwave Photonics Technology Microwave Photonic 신호의 생성, 전송, 처리 연세대학교 전기 전자 공학과 최 우 영

Yonsei University 2/24 What is Microwave Photonics (MWP)? Microwave Signals over Fiber Input Microwave Signals Output Microwave Signals Optical Fiber E/O Conversion O/E Conversion

Yonsei University 3/24 Advantages of MWP Fiber Coaxial Fiber Coaxial - Size 0.25 mm 2-6 mm - Weight g/m 30~100 g/m - Loss(dB/km) 0.4~ ~ Time-Bandwidth Product > New Functionality Many Possibilities

Yonsei University 4/24 Applications of MWP Microwave Photonics 차세대 유무선 통합 네트워크망 기초 과학 국방 기술 광중계기 광대역 무선 LAN LMDS, ITS 전파 천문학 대기 탐사 Microwave links for military applications Photonic A/D converter

Yonsei University 5/24 Application 1: 차세대 유무선 통합 네트워크망 Indoor Wireless LAN Fiber PSTN Internet ATM Central Office FTTCab E/O ITS

Yonsei University 6/24 Application 2: 국방 기술

Yonsei University 7/24 Application 3: 기초 과학 전파 천문학 : ~ 100GHz 전파 신호 관측 Signal Processing E/O Fiber Optic Link

Yonsei University 8/24 Key Technologies for MWP 전송 처리 생성 Microwave to Optical Signal Conversion Direct Modulation or Heterodyne Tech. High frequency, Low phase noise Stability CNR, BER 전송 Speed Linearity, Dynamic range Noise Optical to Microwave Conversion New Functionalities - Photonic A/D Conversion Input Microwave Signals Output Microwave Signals Optical Fiber E/O Conversion O/E Conversion

Yonsei University 9/24 MWP 신호 생성 - Direct Modulation LASER Optical Rx MMW Source + Data Optical Fiber Modulator  MMW - Simple if high speed devices are available - High-speed driving electronics required - Dispersion problems

Yonsei University 10/24 - No limitation on generated signal frequency - Stability and Phase-Synchronization Problem => Injection-Locking Technique MWP 신호 생성 - Heterodyne Technique Optical Fiber uncorrelated correlated partially correlated I PD  1, 1  2 -  1 MWP Signal  2, 2 P1P1 P2P2

Yonsei University 11/24 MWP 신호 생성 연구 - 현재 32GHz 신호 생성 성공  RF Phase offset: dBc/Hz   Microwave generator RF Spectrum Analyzer OSA/ Interferometer Master Laser PD SL1 SL2

Yonsei University 12/24 > 60GHz Microwave Photonic Signal Generation Control 11 22 f MWP 신호 생성 연구 - 5 년 후  Phase noise: 100GHz offset  Photonic Synthesizer 구현 f > 60GHz, Programmable Continuous Sweep 기능 f GHz

Yonsei University 13/24 MWP 신호 전송 OPTICAL FIBER E/O O/E  Noise LO DATA IN DATA OUT  Nonliearity OPTICAL FIBER E/O O/E f1f1 f2f2 f1f1 f2f2 2f 1 -f 2 2f 2 -f 1 OPTICAL FIBER E/O O/E  전송 speed

Yonsei University 14/24 MWP 신호 전송 연구 - 현재 I PD 30 GHz LO Opt. Filter Linear Amplifiers Rf-Spec. Analyzer SL ML Unisolated DFB-LD Isolated DFB-LD EDFA Pre- Amplifiers Elec. Oscillo scope RF- 3 GHz 100 Mbps NRZ Pulse Generator RF- Attenuator MMW-Source Mixer  30GHz Source  100Mbps NRZ Pulse 전송

Yonsei University 15/24 MWP 신호 전송 연구 - 현재 II 15.37dB 24.95dB  Distortion Suppression by DFB-LD Sidemode Injection Locking  9dB SHD Suppression Free-running Injection locking ML SL P inj P out light injection

Yonsei University 16/24 MWP 신호 전송 연구 - 5 년 후  60GHz 대역의 fiber-on-radio 유무선 통합 시스템 구현 단일채널 전송 : 1.2 Gbps 디지털 데이터 전송 fiber-on-radio prototype 구현 다채널 전송 : 1.2*N Gbps 디지털 데이터 전송 및 신호간 왜곡 현상 극복 CNR, BER 측정을 통한 고품질 데이터 전송 검증 OPTICAL FIBER E/O O/E LO 2 DATA IN LO 1 LO N LO K DATA OUT 1.2Gbps

Yonsei University 17/24 MWP 신호 처리 MWP 신호 처리 : Filter, Oscillator, Mixer, Photonic A/D Converter A/D Converter O/E DSP Optical Fiber

Yonsei University 18/24 MWP 신호 처리 - Photonic A/D Converter Very fast, high resolution A/D converter is required (J. Selected Area in Comm., vol. 17, no. 4, pp. 539, 1999)

Yonsei University 19/24 MWP 신호 처리 연구 - 현재  Phtonic A/D Converter 기초 실험 Multi-wavelength optical pulse generation  풍부한 회로 설계 경험 Self-seeding 에 의한 pulse generation GHz 급 PLL 회로 제작

Yonsei University 20/24 MWP 신호 처리 연구 - 5 년 후  GHz 대역의 Photonic A/D Converter 구현 4 Gsample/s, 6 SNR-bit, 2 GHz BW 이상 Time-stretching, TDM/WDM 기법 응용 Mode-Locked Laser ModulatorPhotodetector Electronic Quantizer RF in

Yonsei University 21/24 연구실 현황 연구원 : - 교수 1 명 - 박사 과정 6 명 - 석사 과정 5 명 - 행정 요원 1 명 최근 5 년간 연구 실적 - SCI 급 Journal: 14 편 게재 - 국내 특허 : 등록 2 개 출원 4 개 SCI 논문 게재수 심사 중

Yonsei University 22/24 보유 장비 현황

Yonsei University 23/24 연구실 Vision ' 양 ' 보다는 ' 질 ' 을 우선 - 연구 주제의 선택과 집중 - 연구원이 연구에만 집중 할 수 있는 환경 조성 국내 Microwave Photonics 분야의 leader 역할을 수행 - 기업 및 연구소 기술 자문 - 대학 연구소 초청 강연 ( 현재까지 총 7 회 수행 ) - MWP 분야 기술 동향 Homepage 에 제공 최우수 인력을 배출 - 기술은 곧 사람

Yonsei University 24/24 연구실 Vision 적극적인 국제 교류 - Program Committee Co-Chair, Korea-Japan Joint Workshop on MWP, 2000, Technical Program Committee Member, International Topical Meeting on MWP, Vice-Chair, 일본 IEICE MWP Technical Committee, 다수의 MWP 관련 해외 연구 기관과 활발한 교류