Microwave Photonics Technology Microwave Photonic 1 What is

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

Microwave Photonics Technology Microwave Photonic 신호의 생성, 전송, 처리 연세대학교 전기 전자 공학과 최 우 영 1

What is Microwave Photonics (MWP)? Microwave Signals over Fiber Input Microwave Signals Optical Fiber

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

Advantages of MWP - Size Fiber 0. 25 mm Coaxial 2 -6 mm -

Advantages of MWP - Size Fiber 0. 25 mm Coaxial 2 -6 mm - Weight 0. 073 g/m 30~100 g/m - Loss(d. B/km) 0. 4~0. 8 1000~1500 - Time-Bandwidth Product - New Functionality >106 102 Many Possibilities Yonsei University 3

Applications of MWP 국방 기술 • Microwave links for military applications • Photonic A/D

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

Application 1: 차세대 유무선 통합 네트워크망 FTTCab Indoor Wireless LAN PSTN E/O ATM Internet

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

Application 2: 국방 기술 Yonsei University 6

Application 2: 국방 기술 Yonsei University 6

Application 3: 기초 과학 • 전파 천문학: ~ 100 GHz 전파 신호 관측 Signal

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

Key Technologies for MWP Input Microwave Signals 생성 Optical Fiber E/O Conversion O/E Conversion

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

MWP 신호 생성 - Direct Modulation MMW Source + Data Optical Fiber LASER Modulator

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

MWP 신호 생성 - Heterodyne Technique uncorrelated P 1 P 2 1, 1 2,

MWP 신호 생성 - Heterodyne Technique uncorrelated P 1 P 2 1, 1 2, 2 IPD 2 - 1 Optical Fiber correlated partially correlated MWP Signal - No limitation on generated signal frequency - Stability and Phase-Synchronization Problem => Injection-Locking Technique Yonsei University 10

MWP 신호 생성 연구 - 현재 Microwave generator OSA/ Interferometer RF SL 1 RF

MWP 신호 생성 연구 - 현재 Microwave generator OSA/ Interferometer RF SL 1 RF Spectrum Analyzer Master Laser SL 2 PD 32 GHz 신호 생성 성공 Phase noise @100 k. Hz offset: -94. 33 d. Bc/Hz Yonsei University 11

MWP 신호 생성 연구 - 5년 후 > 60 GHz Microwave Photonic Signal Generation

MWP 신호 생성 연구 - 5년 후 > 60 GHz Microwave Photonic Signal Generation Phase noise: -90 d. Bc/Hz @ 100 GHz offset Photonic Synthesizer 구현 f > 60 GHz, Programmable Continuous Sweep 기능 f 1 2 f GHz Control Yonsei University 12

MWP 신호 전송 전송 speed OPTICAL FIBER E/O O/E DATA IN DATA OUT LO

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

MWP 신호 전송 연구 - 현재 I 30 GHz Source 100 Mbps NRZ Pulse

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

MWP 신호 전송 연구 - 현재 II Distortion Suppression by DFB-LD Sidemode Injection Locking

MWP 신호 전송 연구 - 현재 II Distortion Suppression by DFB-LD Sidemode Injection Locking 9 d. B SHD Suppression ML Pinj SL Free-running 15. 37 d. B light injection Pout Injection locking 24. 95 d. B Yonsei University 15

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

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

MWP 신호 처리 - Photonic A/D Converter Very fast, high resolution A/D converter is

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 18

MWP 신호 처리 연구 - 현재 Phtonic A/D Converter 기초 실험 Multi-wavelength optical pulse

MWP 신호 처리 연구 - 현재 Phtonic A/D Converter 기초 실험 Multi-wavelength optical pulse generation 풍부한 회로 설계 경험 GHz급 PLL 회로 제작 Self-seeding에 의한 pulse generation Yonsei University 19

MWP 신호 처리 연구 - 5년 후 GHz 대역의 Photonic A/D Converter 구현 4

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

보유 장비 현황 Yonsei University 22

보유 장비 현황 Yonsei University 22

연구실 Vision 적극적인 국제 교류 - Program Committee Co-Chair, Korea-Japan Joint Workshop on MWP,

연구실 Vision 적극적인 국제 교류 - Program Committee Co-Chair, Korea-Japan Joint Workshop on MWP, 2000, 2001 - Technical Program Committee Member, International Topical Meeting on MWP, 2001 - Vice-Chair, 일본 IEICE MWP Technical Committee, 2001 -2003 - 다수의 MWP 관련 해외 연구 기관과 활발한 교류 Yonsei University 24