• Current Optics and Photonics
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• 제8권1호
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• pp.45-55
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• 2024

A fiber spool with ultra-low vibration sensitivity has been demonstrated for the ultra-narrow-linewidth fiber-stabilized laser by the multi-object orthogonal experimental design method, which can achieve the optimization object and analysis of influence levels without extensive computation. According to a test of 4 levels and 4 factors, an L₁₆ (4⁴) orthogonal table is established to design orthogonal experiments. The vibration sensitivities along the axial and radial directions and the normalized sums of the vibration sensitivities are determined as single objects and comprehensive objects, respectively. We adopt the range analysis of object values to obtain the influence levels of the four design parameters on the single objects and the comprehensive object. The optimal parameter combinations are determined by both methods of comprehensive balance and evaluation. Based on the corresponding fractional frequency stability of ultra-narrow-linewidth fiber-stabilized lasers, we obtain the final optimal parameter combination A3B1C2D1, which can achieve the fiber spool with vibration sensitivities of 10^-12/g magnitude. This work is the first time to use an orthogonal experimental design method to optimize the vibration sensitivities of fiber spools, providing an approach to design the fiber spool with ultra-low vibration sensitivity.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권3호
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• pp.406-414
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• 2006

이 연구에서는 7학년 학생들의 빛의 이동경로에 대한 개념의 상황의존성을 물체의 관찰, 물체의 거울상 관찰, 거울에 비친 자신의 얼굴상 관찰이라는 세 가지 서로 다른 상황에서 연구하였다. 면담을 통해 각 상황에 대한 학생들의 반응을 조사하였으며, 세 가지 상황에 대한 학생들의 설명을 바탕으로 학생들을 네 그룹으로 나누었다. 각 그룹은 다시 개념특성에 따라 2-3개의 하위집단으로 나누었으며, 각 하위집단의 특성을 조사하였다. 연구결과 (1) 그룹 1의 학생들의 개념은 각 상황에 따라 변화하였다; (2) 그룹 2의 학생들은 C1 상황에선 과학적 개념을 나타냈지만 C2 상황에선 시선개념이나 상에 대한 오개념을 나타냈다; (3) 그룹 3의 학생들은 얼굴의 거울상에 대한 강한 오개념 때문에 과학적 개념을 포기하였다. 제언 부분에서는 이러한 연구 결과를 바탕으로 빛 단원에 대한 교수-학습방법의 개선점을 논의하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권3호
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• pp.215-224
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• 2024

In medium- and long-range optical imaging systems, atmospheric turbulence causes blurring and distortion of images, resulting in loss of image information. An image-restoration method based on an adaptive feature-fusion multi-input-multi-output (MIMO) dense U-shaped network (Unet) is proposed, to restore a single image degraded by atmospheric turbulence. The network's model is based on the MIMO-Unet framework and incorporates patch-embedding shallow-convolution modules. These modules help in extracting shallow features of images and facilitate the processing of the multi-input dense encoding modules that follow. The combination of these modules improves the model's ability to analyze and extract features effectively. An asymmetric feature-fusion module is utilized to combine encoded features at varying scales, facilitating the feature reconstruction of the subsequent multi-output decoding modules for restoration of turbulence-degraded images. Based on experimental results, the adaptive feature-fusion MIMO dense U-shaped network outperforms traditional restoration methods, CMFNet network models, and standard MIMO-Unet network models, in terms of image-quality restoration. It effectively minimizes geometric deformation and blurring of images.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권2호
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• pp.162-169
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• 2024

This study investigates the temperature sensitivities of fiber Bragg grating (FBG) across a broad temperature spectrum ranging from -196 ℃ to 900 ℃. We developed the FBG temperature measurement system using a high-temperature tubular furnace and liquid nitrogen to supply consistent high and low temperatures, respectively. Our research showed that the FBG temperature sensitivity changed from 1.55 to 10.61 pm/℃ in the range from -196 ℃ to 25 ℃ when the FBG was packaged with a quartz capillary. In the 25-900 ℃ range, the sensitivity varied from 11.26 to 16.62 pm/℃. Contrary to traditional knowledge, the FBG temperature sensitivity was not constant. This inconsistency primarily stems from the nonlinear shifts in the thermo-optic coefficient and thermal expansion coefficient across this temperature spectrum. The theoretically predicted and experimentally determined temperature sensitivities of FBGs encased in quartz capillary were remarkably consistent. The greatest discrepancy, observed at 25 ℃, was approximately 1.3 pm/℃. Furthermore, it was observed that at 900 ℃, the FBG was rapidly thermally erased, exhibiting variable reflected intensity over time. This study focuses on the advancement of precise temperature measurement techniques in environments that experience wide temperature fluctuations, and has considerable potential application value.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권4호
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• pp.406-415
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• 2024

The major error factors that degrade the efficiency of coherent beam combining (CBC) are numerically studied in a comprehensive manner, paying particular attention to phase, tip-tilt, polarization angle, and beam quality. The power in the bucket (PIB), normalized to the zero-error PIB, is used as a figure of merit to quantify the effect of each error factor. To maintain a normalized PIB greater than or equal to 95% in a 3-channel CBC configuration, the errors in phase, tip-tilt, and polarization angle should be less than 1.06 radians, 1.25 ㎛, and 1.06 radians respectively, when each of the three parameters is calculated independently with the other two set to zero. In a worst-case scenario of the composite errors within the parameter range for the independent-95%-normalized-PIB condition, the aggregate effect would reduce the normalized PIB to 83.8%. It is noteworthy that the PIB performances of a CBC system, depending on phase and polarization-angle errors, share the same characteristic feature. A statistical approach for each error factor is also introduced, to assess a CBC system with an extended number of channels. The impact of the laser's beam-quality factor M² on the combining efficiency is also analyzed, based on a super-Gaussian beam. When M² increases from 1 to 1.3, the normalized PIB is reduced by 2.6%, 11.8%, 12.8%, and 13.2% for a single-channel configuration and 3-, 7-, and 19-channel CBC configurations respectively. This comprehensive numerical study is expected to pave the way for advances in the evaluation and design of multichannel CBC systems and other related applications.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권4호
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• pp.355-365
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• 2024

Wavefront coding (WFC) imaging systems can redistribute the energy of an interference laser spot on an image plane sensor by wavefront phase modulation and reduce the peak intensity, realizing laser protection while maintaining imaging functionality by leveraging algorithmic post-processing. In this paper, a spiral axicon WFC imaging system is proposed, and the performance for laser protection is investigated by constructing a laser transmission model. An Airy disk on an image plane sensor is refactored into a symmetrical hollow ring by a spiral axicon phase mask, and the maximum intensity can be reduced to lower than 1% and single-pixel power to 1.2%. The spiral axicon phase mask exhibits strong robustness to the position of the interference laser source and can effectively reduce the risk of sensor damage for an almost arbitrary lase propagation distance. Moreover, we revealed that there is a sensor hazard distance for both conventional and WFC imaging systems where the maximum single-pixel power reaches a peak value under irradiation of a power-fixed laser source. Our findings can offer guidance for the anti-laser reinforcement design of photoelectric imaging systems, thereby enhancing the adaptability of imaging systems in a complex laser environment. The laser blinding-resistant imaging system has potential applications in security monitoring, autonomous driving, and intense-laser-pulse experiments.

• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.452-460
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• 2007

ZERODUR와 용융 석영으로 저산란 반사경을 제작하고 산란 특성을 연구하였다. Bowl feed 법을 이용하여 초연마면인 표면거칠기 0.326 ${\AA}$인 용융 석영 기판과 표면거칠기 0.292 ${\AA}$의 ZERODUR 기판을 얻었다. 이온빔 스퍼터링 방법으로 초연마된 기판 위에 $SiO_2$와 $Ta_2O_5$를 교번으로 22층을 증착하여 다층박막 고반사 거울을 얻었다. 용융 석영 반사경과 ZERODUR 반사경의 산란이 각각 4.6 ppm과 30.9 ppm으로 측정되었으며, 이로부터 산란이 매우 작은 경우 기판의 표면거칠기가 산란을 결정하는 주요 파라미터가 아니라는 것을 알았다. 나아가 반사경의 표면거칠기를 AFM으로 측정한 결과. ZERODUR 반사경이 용융 석영 반사경 보다 박막의 표면거칠기가 2.3배 더 높게 측정 되었다. 이 결과는 기판-박막 경계면에서 박막 형성 초기에 기판의 화학조성 또는 결정방향과 증착물질의 상호관계로 인하여 박막 형성 초기에 표면거칠기가 급격히 나빠져서 발생하는 것으로 유추되었다. SEO 300A으로 접촉각 측정을 하여 Giriflaco-Good-Fowkees-Young 방법으로 표면에너지를 계산하였다. 표면거칠기 0.46 ${\AA}$을 갖는 용융 석영 기판이 표면거칠기 0.31 ${\AA}$을 갖는 ZERODUR 기판보다 접촉각이 더 작고 표면에너지는 크게 나타났다. 이러한 차이가 기판 종류에 따라 박막형성 초기에 표면거칠기를 다르게 하는 한 요인으로 판단되며, 기판의 표면에너지가 높을수록 미려한 박막표면을 얻는 것으로 확인되었다. ZERODUR의 표면에너지 차이를 설명하기 위해 XPS 분석으로 용융 석영은 Si, O로 구성되었고 ZERODUR는 Si, O, Al, Na 그리고 F로 구성되었다는 것을 알 수 있었다.

• 대한시과학회지
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• 제20권4호
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• pp.523-530
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• 2018

목적 : 본 연구는 근거리 동체시력(Dynamic visual acuity) 측정장치를 이용하여 측정된 근거리 동체시력과 원거리에서 측정된 동체시력과의 차이를 알아보고, 플러스렌즈 가입에 의한 조절자극의 변화가 동체시력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 방법 : 대상은 전신질환 및 안질환이 없고, 시력이 1.0 이상인 성인 남 여 40명($22.84{\pm}2.43$세)으로 선정하였다. 원거리와 근거리 동체시력의 비교, 플러스렌즈 가입(+0.50D, +1.00D, +1.50D)으로 유도된 동체시력의 변화를 알아보았다. 결과 : 완전교정상태에서 원거리 동체시력과 근거리 동체시력은 각각 $78.86{\pm}19.46deg/sec$, $76.90{\pm}18.05deg/sec$로 원거리 동체시력이 약간 높게 나타났다(p=0.04). 원거리 동체시력이 높을수록 근거리 동체시력이 높은 양의 상관관계를 보여 원거리 동체시력이 우수한 사람이 근거리 동체시력도 우수한 것으로 나타났다(r=0.95, p=0.00, Fig. 4). 조절자극변화에 따른 근거리 동체시력은 완전교정상태에서 $75.95{\pm}18.85deg/sec$이었고 +0.50D 구면도수를 가입한 상태에서 동체시력은 $76.95{\pm}16.45deg/sec$로 통계적으로 유의한 차이가 없었으나(p>0.05), +1.00D를 가입한 상태는 $79.02{\pm}13.51deg/sec$로 약간 높게 나타났으며, +1.50D를 가입한 상태에서는 $84.28{\pm}18.96deg/sec$로 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 결론 : 원거리와 근거리의 동체시력의 차이는 없지만 원거리 동체시력이 우수한 경우 근거리 동체시력도 우수하며, 조절자극 변화를 위해 플러스렌즈가 가입됨에 따라 동체시력이 증가함을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제13권3호
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• pp.197-203
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• 2002

촉매로 사용한 HCl 농도를 달리하여 TiO$_2$ 졸(T1-0.7N, T2-2.ON)을 제조하고, 졸-겔 침지코팅법을 이용하여 TiO$_2$ 박막을 제작하였으며, 각 박막의 열처리 온도에 따른 박막의 구조적 및 광학적 특성을 측정.분석하였다. X-선 회절분석 결과 T1박막의 경우, 400-80$0^{\circ}C$의 열처리 온도에서는 아나타제 결정상을 나타내었고, 100$0^{\circ}C$에서는 루타일 결정상을 나타내었다. T2 박막의 경우, 루타일 결정상이 보다 낮은 열처리 온도인 80$0^{\circ}C$에서 나타났다. 그리고 박막의 결정성은 T2 박막이 T1 박막보다 우수하였다. 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 결정 크기는 증가하였으며, T2 박막의 경우 아나타제 결정의 크기는 T1 박막보다 크며 루타일 결정의 크기는 작은 것으로 측정되었다. 박막의 표면 상태는 루타일 결정상을 지닌 박막이 아나타제 결정상을 지닌 박막보다 치밀하게 형성되어졌고, 이러한 현상은 T2박막에서 보다 뚜렷하게 나타났다. 100$0^{\circ}C$에서 열처리한 박막은 300~700nm의 파장영역에서 결정상 전이에 의한 밴드갭 에너지의 변화와 박막의 조성변화로 인한 흡수의 발생, 그리고 입자의 크기 증가에 의한 산란효과로 투과율의 감소를 초래하였다. 제조된 박막의 굴절률은 열처리 온도가 증가할수록 증가하였으며, 두께와 porosity는 감소하였다. 또한 T2 박막의 굴절률은 T1 박막보다 높았고, porosity는 낮았다.

• 한국안광학회지
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• 제9권2호
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• pp.333-343
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• 2004

Impression cytology는 결막상피의 표층을 떼어내기 위해 안구 표면에 cellulose acetate filter 재질을 같이 이용한다. 이 방법은 비 침습적이고 쉽게 시행할 수 있으며 환자에게 최소한의 불편감을 주며 결막표면에 반복해서 시행하여 변화를 관찰하기 위해 사용될 수 있다. 이 방법으로 결막 표면의 형태학적 연구와 squmaous metaplasia의 정도를 평가할 수 있다. 본 연구는 건성안 환자에서 impression cytology를 이용하여 결막표면을 평가하기 위해 수행되었다. 70명의 콘택트렌즈 비착용 학생을 대상으로 조사하였는데 먼저 조사 대상자들에게 McMonnies dry eye symptom questionnaire을 작성하도록 하였다. 그리고 비침습성 tear thinning time(TTT) 검사를 시행하고 다음에 침습성 검사인 Schirmer tear test(SIT), tear film break-up time(TBUT) tests 그리고 Rose-bengal staining올 시행하여 건성안 의심자를 분류하였다. 하 안구결막으로부터 결막 상피세포는 impression cytology기법으로 수집하여 PAS(Periodic Acid Schift)-haematoxylin 염색을 시행하였다. 배상세포와 결막상피세포는 광학현미경 400배에서 관찰하여 squamous metaplasia의 정도에 근거한 Nelson Grading scale에 따라 분류하였는데 이는 배상세포 밀도, 세포의 크기와 형태, 핵:세포질 비 등을 포함한다. 건성안 의심자는 상피세포의 형태적 변화, 핵의 변화, 배상세포 밀도 감소를 보였다. 세포학적 변화 정도는 건성안 조건의 정도에 관련이 있었다. 상피세포 형태를 Nelson의 분류시스템으로 단계를 나눈 결과 대조군의 91.43%가 grade 0 이었고 8.57%가 약간의 이상형태인 grade 1이었다. 반면에 건성안 의심자에서는 20%가 grade 0, 42.86%가 grade 1, 34.29%가 grade 2 그리고 2.86%가 심한 형태적 변화를 보인 grade 3를 나타냈다. Impression cytology는 부작용이나 거부반응이 없는 안구 표면 상피의 비 침습적 또는 최소 침습적 생검법으로 생각되며 안구표면을 포함하는 광범위한 과정을 위한 유용한 진단 기법으로 안전하고 간단하며 건성안 의심자의 다양한 안구 표면 변화의 이해를 증진시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.