• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.1776-1782
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• 2010

간섭형 Fiber optic gyroscope(FOG)는 Sagnac 효과를 이용한 회전센서로 알려져 있으며, 성능 개선을 위한 연구가 수행되어 왔다. 본 논문은 개루프 방식의 FOG 개발과 FPGA를 이용한 디지털 신호처리 기술을 다루고 있다. 첫 번째 목표는 양호한 bias stability(0.22deg/h), Scale factor stability, 단일모드 광섬유를 이용한 낮은 Angle randomwalk(0.07deg/$\sqrt[]{h}$)와 저가의 중급 자이로(Pointing grade)의 설계를 목표로 하고 있다. 두 번째 목표는 광검출기의 출력신호를 고속 ADC로 직접 변환 후 디지털 신호처리를 하는 FOG용 FPGA 개발이다. 본 연구에서 사용한 Cascaded integrator-comb(CIC)타입의 데시메이션 필터는 Adder와 Shift register만으로 구성되어 적은 계산량을 요구하므로 모든 디지털 FOG 프로세서를 저가의 프로세서로도 사용이 가능하다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.153-156
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• 2009

Sagnac 효과를 사용한 회전센서로 알려진 광자이로스코프(이하 FOG)는 넓은 범위의 회전율을 측정하기 위해 개발 중에 있다. 본 논문은 개루프 FOG의 개발과 FPGA를 이용한 디지털 신호처리 기술을 다루고 있다. 첫째로 Good bias stability($0.22^{\circ}/hr$), Scale factor stability, 단일모드 광섬유를 이용한 최대한 낮은 angle random walk ($0.07^{\circ}/\sqrt{hr}$) 와 저가의 중급 자이로 (pointing grade)의 설계를 목표로 하고 있다. 둘째 Processing 이득에 의해 실질적으로 디지털 Demodulator 출력이 개선된 SNR을 갖는 디지털 FOG 신호처리 알고리즘을 디자인 했다. 적은 계산량을 가진 저가의 프로세서와 Adder, 그리고 Shift register만으로 필요로 하는 CIC타입의 Decimation 블록은 이러한 모든 디지털 FOG 프로세서에 사용 가능하다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.505-512
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• 2019

본 논문에서는 원자력발전소의 전력이 상실되는 사고가 발생하더라도 사용후핵연료 저장조의 수위를 감시할 수 있는 방법을 제시하고, 이의 성능 및 한계점을 분석하였다. 제안한 방식은 광분배기를 통과한 광신호가 저장조의 냉각수 및 공기에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 방식이다. $1{\times}8$ 광분배기를 사용하는 경우에는 저장조의 수위를 측정하는데 문제가 없을 것으로 분석되나, $1{\times}16$ 광분배기를 사용하는 경우에는 Rayleigh 역산란으로 인해 16개의 출력포트 중 15개만이 수위측정 용도로 사용이 가능하고, $1{\times}32$ 광분배기를 사용하는 경우에는 32개의 출력포트 중 25개만이 수위측정 용도로 사용이 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.145-150
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• 2023

불균일 형태의 광 테이퍼 도파관은 단일 모드 광섬유나 광결정 도파관과 집적되어 고효율 모드 커플링을 위한 소자로 널리 사용되어 왔다. 본 논문에서는 이와 같은 특성을 나타내는 광 테이퍼 도파관을 사용하여 화학적 감지 및 바이오 감지를 위한 새로운 플랫폼을 제시하였다. 작동 원리는 광 방향성 결합기 (DC)와 다중 모드 간섭 결합기 (MMIC)의 결합효율과 간섭특성에 기반한다. 먼저, DC와 MMIC의 테이퍼 섹션에 대한 곡률 특성을 설명하고, 도파관 감도를 증가시키기 위한 최적화된 테이퍼 도파관의 설계 사양을 선택하였다. 다음으로, 감지 분석물의 굴절률 변화에 대한 센서 응답을 수치해석 하였다. 수치해석 결과, 결합기의 길이가 증가함에 따라 분석 물질의 굴절률 단위 (RIU) 변화 당 유효지수가 증가하였으며, 그 감도는 테이퍼 DC 및 MMIC 설계 기법을 사용하여 조정할 수 있음을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.543-550
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• 2018

4차 산업혁명의 도래와 함께 빠른 속도로 발전하고 있는 IoT 기술은 다양한 센서의 무선화를 가능하게 하였으며 많은 분야에서 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 철도현장의 경우 수 km에 이르는 교량, 터널 등 계측사이트의 규모가 매우 방대한 특징으로 인해, 보편적으로 활용되는 전기식 센서의 경우 원거리 계측으로 인한 신호 잡음 문제, 전철화에 따른 고전압 환경에 기인한 전자기파 간섭 문제로 계측에 어려움이 있다. 이를 극복하고자, 전기식 센서를 대체하기 위한 광섬유 센서 연구가 많이 수행되었으나, 센서 종류의 다양성 부족 등이 현장 적용의 한계로 작용하고 있는 실정이다. 이런 현장의 상황을 토대로, 전기식 센서와 광섬유 센서를 동시에 사용할 수 있으며 IoT 기술을 통해 무선 데이터 통신이 가능한 하이브리드 계측시스템이 개발되었다. 본 연구에서는, 선행연구를 통해 개발된 하이브리드 계측시스템의 다양한 계측현장 적용성을 평가하기 위해 4가지 형태의 계측환경을 모사하여 실시간 계측 실험을 수행하였다. 실험결과, 전기식 및 광학식 센서 모두 높은 추종성을 보이며 원격지에서 실시간으로 계측이 가능하였으며, 본 계측시스템이 50개의 센서를 동시에 2.5kHz의 샘플링으로 계측할 경우에도 적용 가능한 수준임을 확인하였다. 향후, IoT 기반 하이브리드 계측시스템의 다양한 현장 적용을 통해 실시간 건전성 모니터링 기술 기반의 구조안전성 향상에 기여할 것으로 기대한다.

• 한국광학회지
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• 제5권3호
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• pp.423-430
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• 1994

DFB-LD 칩으로부터 단일보드 광섬유 부착 2.5Gbps 광통신용 광원인 DFB-LD 모듈을 설계, 제작하였다. DFB-LD 모듈은 광 isolator가 삽입된 2 렌즈 quasi confocal 광학계로 구성된 원통형 서브 모듈과 14 pin butterfly 패키지가 분리된 구성으로서 이들 사이의 전기적 연결은 bias-T 회로가 형성된 하이브리드 기판으로 이루어지도록 설계하였다. 모듈 제작시 정밀한 부품 고정이 요구되는 서브 모듈 조립에는 레이저웰딩 방법을 사용하였다. 제작된 DFB-LD 모듈은 광결합 효율 20%, -3dB 소신호 변조 대역폭 2.6GHz 이상의 특성을 가졌으며 온도 순환검사에도 10% 이내의 광출력 변동만을 보임으로써 기계적 신뢰성을 확인할 수 있었다. 제작된 DFB-LD 모듈의 광송신 성능을 실제 2.5Gbps 광통신 시스템의 광원으로 적용하여 평가한 결과 47km의 광섬유 전송시 BER $1\times10^{-10}$ 조건에서 최대 -30.2dBm의 수신감도를 얻었으며 이 때 전송페널티는 소광비에 의한 것이 1.5dB, 분산에 의한 것이 1.0dB로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권2호
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• pp.105-109
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• 2020

본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원공급부, 시스템 계측 및 제어부로 구성하였다. 광원공급부는 태양광 전송장치(광파이버)와 LED 램프(인공광)로 구성하였고, 태양광 전송장치는 광 전송률이 우수한 석영재질의 광섬유(Optical fiber)로 제작되었으며, 인공광은 LED 중 White 램프를 사용하였다. 전원 공급부는 누전 차단기, SMPS, LED 제어기 및 릴레이로 구성하였다. 시스템계측 및 제어부는 터치스크린과 지그비(ZigBee) 통신모듈, 광량센서로 구성하였다. 구성한 장치의 성능시험 결과 광량센서로 측정된 강도가 200μmol·m^-2·s^-1 이하가 되면 자동적으로 LED 램프가 작동되어 보광하는 것을 확인하였다. 또한 본 장치를 활용하여 상추를 재배한 결과, 엽장, 뿌리길이, 엽록소 함량 및 지하부 생체중이 LED 처리보다 큰 것으로 나타났다. 따라서본 장치는 화석연료 고갈 등으로 전기 사용에 제한이 올때 폐쇄형 식물공장 같은 시설에서 작물을 재배할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국광학회지
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• 제12권2호
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• pp.135-142
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• 2001

최근 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber, POF)가 홈 네트워크(Home Network) 및 LAN(Local Area Network)의 새로운 통신채널로 등장하였다. 특히 PMMA 계에 기반을 둔 언덕형 굴절률 분포 플라스틱 광섬유(Graded Index Plastic Optical Feiber)는 500nm와 650nm 근처에서 아주 적은 손실을 가지므로 이 파장영역에서의 광원으로서 극초단 광펄스 생성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 650nm InGaAIP FP(fabry perot) LD와 간단한 RF(radio frequency)소자들을 이용한 회로를 구성하고 이득스위칭 기술을 사용하여 1GHz의 펄스 반복율을 가지고 33.3psec 정도의 짧은 반치선폭(FWHM)을 가지는 광펄스를 생성시키는데 성공하였다. 이득스위칭 된 광펄스는 주입되는 직류전류(DC bias current)와 변조되는 주파에 따라 반치선폭은 33.3-82.8 psec, 펄스 에너지는 0.97-9.69pJ의 값을 얻었다. 또한 CW 발진과 이득스위칭 된 광펄스의 스펙트럼 폭은 각각 0.44nm, 150nm로 됨을 측정하였다. 이러한 결과를 가지는 연속적인 광펄스는 직류전류와 VCO에 의한 변조주파수의 적절한 선택에 따라 초고속 근거리 광통신분야 뿐만 아니라 여러 가지 초고속 광소자 및 전자소자의 특성평가 등에 응용될수 있을 것으로 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.339-344
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• 2016

고용량의 데이터의 전송이 빈번해지기 때문에 사용자들은 더 많은 대역폭을 필요로 하고, 더 큰 대역폭을 갖는 통신망의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 필요성을 만족하는 통신망으로는 광통신망이 있다. 따라서 광통신시스템의 전송 용량을 증대하는 연구가 선행되고 있다. 그러나 일반적인 광통신시스템에서 전송매체인 광섬유를 통해 전송된 신호는 수신시스템에서 직접 검출방식을 통해 신호를 검출한다. 이런 방법은 광신호가 갖는 대역폭의 전체를 이용할 수 없다는 단점을 갖는다. 또한 광신호의 전송할 때, 이웃한 채널로부터의 영향을 받아 신호 대 잡음비가 나빠진다는 문제점도 갖는다. 이러한 상황을 극복하기 위해 외부의 간섭과 잡음의 영향을 최소화하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 앞에서 언급한 상황을 극복하기 위해, 스펙트럼 분할된 신호를 디지털 전송방식인 FSK를 이용하여 전송하였다. 그리고 광통신 시스템의 수신기에서 검출된 신호의 특성을 해석하였다. 스펙트럼 분할된 신호의 PDF로는 가우시안 분포를 사용하였고, 광통신시스템의 수신단에서의 신호는 k-자승 분포를 갖는 것으로 가정하였다. 해석한 결과 레이저 소스를 전송하는 것보다 스펙트럼 분할된 신호를 전송하는 것이 보다 우수함을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제24권6B호
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• pp.1134-1141
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• 1999

본 논문에서는 광 코드분할 다중접속(optical code division multiple access)시스템을 구현하고 그 구현된 시스템의 성능을 분석한다. 구현된 OCDMA 시스템에서 송신단은 레이저 다이오드를 이용하여 데이터를 광 펄스로 변환하며, 4단의 지연단으로 구성한 인코더를 이용하여 펄스 열로 확산한다. 수신단에서는 인코더의 지연선 구조와 동일한 구조의 디코더에서 펄스를 지연시킨 후 결합하여 수신된 신호를 복원한다. 성능분석에 있어서는, 먼저 단일 사용자 및 다중 사용자 환경 하에서 광 CDMA 신호의 auto-correlation과 cross-correlation을 분석하고, 실험을 통해 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 또한 광섬유 지연선의 단 수 및 코드 길이 등 시스템의 성능에 영향을 미치는 파라메타를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 실험 결과는 인코더와 디코더의 지연선 구조가 동일한 경우 펄스 열의 중앙에서 피크값의 펄스가 발생하는 auto-correlation 특성에 의해 데이터를 복원할 수 있었고, 지연선 구조가 동일하지 않은 경우 cross-correlation 특성에 의해 데이터를 복원할 수 없었다. 성능 분석 결과는 코드 길이가 감소하거나, 지연단위의 단 수를 증 $]$쳔갭\ulcorner비트 에러 확률이 감소하지만 요구되는 레이저 광원의 펄스폭이 점차로 감소하므로 시스템 구현이 어렵게 된다. 이러한 실험 및 분석 결과를 이용하면 CDMA 기술을 광 통신 네트워크로 적용할 수 있다.