• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1383-1389
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• 2011

본 연구는 태양열 발전에 사용하는 공기식 다채널 체적식 흡수기의 일관성 있는 열전달 해석에 초점을 두고 있다. 이를 위해 흡수 소재 물성과 채널 형상 변화의 영향을 몬테카를로 광선추적법에 기반한 광학 모델과 전도, 대류, 복사를 고려한 1 차원 열전달 모델에 동시에 반영하였다. 광학 모델 결과는 채널 반경 대비 길이의 형상비가 매우 커서 대부분의 태양 에너지는 15 mm 이내의 짧은 길이에서 흡수됨을 증명하고 있다. 복사 열손실 분류를 통해 채널의 낮은 흡수율에서는 방사 손실은 줄지만 반사손실이 증가하여 흡수기 효율이 감소하는 것을 보였다. 큰 채널 반경이나 작은 질량 유량으로 인해 흡수기 평균 온도가 상승할 때, 방사 손실과 반사 손실 모두 증가하지만 방사 손실의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제20권3호
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• pp.148-155
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• 2009

본 연구에서는 광학계의 굴절률, 중심두께 및 곡률반경에 대한 설계변수가 온도변화에 따라 1차 특성 및 결상성능에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고, 이로부터 온도보정 설계를 실시하였다. 광학설계 변수들을 각각의 사용온도에 해당되는 값으로 변경한 후, 기존의 coupling 및 ruler 설계 개념을 폰 카메라용 렌즈설계에 적용하여 온도보정을 고려한 설계방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 온도보정 설계개념을 4매 구성의 1/3.2" 5M 렌즈계에 최초로 적용하여 최적 설계한 결과, 폰 카메라용 렌즈에 대한 일반사양을 만족시키는 동시에 사용온도 $-10^{\circ}C{\sim}+60^{\circ}C$에서의 후초점거리 변화량에 대한 요구사양(${\Delta}BFL{\leq}10{\mu}m$)도 만족시켰다. 또한 최적 설계된 렌즈계의 전장(TTL)은 5.5 mm로 매우 컴팩트한 구성이다. 따라서 본 연구의 결과는 휴대폰 카메라 및 감시 카메라용 광학계 개발에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 천문학회보
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• 제40권1호
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• pp.82.3-83
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• 2015

비축 반사경의 DTM (Diamond Turning Machine) 가공을 하기 전에는 시간 및 비용의 절감을 위해 CNC(Computerized Numerically Controlled Machine Tools)를 이용하여 비축면의 곡률반경과 가장 유사한 형태의 구면으로 1차 가공 후 3축 이상을 제어할 수 있는 MC (Machining Center)를 이용하여 근사한 비축면을 먼저 가공한다. 이후 DTM으로 광학계에서 요구하는 형상 정밀도 및 표면 조도를 만족하는 비축면을 완성한다. 하지만 비축면을 가공하는 경우, 일반적인 축 대칭 광학계와 달리 가공장비에 장착된 기상계측기를 사용할 수 없기 때문에 외부 장비를 이용하여 반사경 표면을 측정해야한다. 이때 측정과 가공 단계 사이에서 정렬오차가 발생하여 반사경의 형상 정밀도 향상을 위한 보상가공에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비축면 반사경의 가공과 측정 과정 사이에 발생하는 정렬오차를 최소화 할 수 있는 DTM 가공용 지그를 설계 및 제작하였다. 또, DTM으로 가공한 반사경의 측정값과 설계값을 비교하여 알루미늄 반사경의 광학 성능을 평가하였다. 이러한 성능 평가 결과는 비축면 반사경의 형상 보상가공을 위한 모델링 방법을 고안하는데에 있어 핵심 자료가 될 것이다.

• 한국광학회지
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• 제22권1호
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• pp.40-45
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• 2011

동일한 주회 길이의 통상적인 DCRR (Double-coupler Ring Resonator) 에 비하여 두 배의 FSR (Free Spectral Range) 성능을 나타낼 수 있는 TCRR (Triple-coupler Ring Resonator: 삼중 결합 링 공진기) 필터의 설계 및 제작에 대하여 논의하였다. 열-광학 특성이 우수하고, 코어-클래딩 굴절률 차가 큰 폴리머 물질을 이용하여 작은 반경의 곡선도파로가 가능한 매립형 도파구조의 컴팩트한 TCRR 필터를 설계 및 제작하였다. 파장가변 레이저와 광섬유 배열 블록을 이용하여 TCRR 필터의 Through 및 Drop 포트 출력 특성을 측정한 결과, DCRR 필터의 두 배인 4.4 nm의 FSR을 확인하였고, 이는 전달행렬 방법을 이용하여 해석한 결과와 거의 동일하였다.

• 센서학회지
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• 제6권3호
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• pp.172-179
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• 1997

간섭형 광섬유 센서의 경우 소자의 구성만 적절히 바꾸어 다른 종류의 측정에도 사용될 수 있다는 점에 착안하여 여러 종류의 센서를 동시에 신호처리할 수 있는 원격 다중화 광섬유 센서 시스템을 구현하였다. 구현된 센서 시스템의 신호처리는 간단한 광학 구성으로 원격 다중화 측정이 가능하도록 광섬유 Fabry-Perot 간섭형 센서배열을 가정하여 피측정량의 변화에 의한 간섭 무늬의 수만 카운트하는 디지털 신호처리로 구성되었다. 광섬유의 광학 효과에 대한 데이터를 종합함으로써 센서 시스템에 부착할 센서를 구현하기 위해 적합한 광학효과를 선택하는 기준을 제시하였으며, 한 예로서 반경 4.3 cm의 원형 다이아프램 중앙에 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 부착하여 광섬유의 스트레인 광학 효과를 이용하게 구성한 압력센서 1개를 센서 시스템에 연결하여 간섭형 광섬유 압력 센서 시스템을 구성하였다. 압력센서의 동작을 수조실험에서 확인함으로써 압력의 원격 측정이 가능함을 보였으며, 수조 실험의 길과 2 m의 측정범위에서 오차는 ${\pm}3.6\;cm$이내인 것으로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제27권5호
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• pp.174-180
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• 2016

튜닝 가능한 광 신호 지연기를 설계, 제작 및 특성 측정을 하였다. 광 신호 지연기는 네 개의 폴리머 링 공진기 add/drop 필터들과 그 사이에 배치된 지연 도파로들로 구성되었다. 폴리머 도파로는 한변의 길이가 $1.8{\mu}m$ 인 정사각형 매립 구조이고, 코어와 클래딩의 굴절율은 각각 1.48과 1.37이다. 이와 같은 도파 구조로 인하여 매우 작은 반경의 곡선도파로를 활용함으로써, 콤팩트한 소자를 실현할 수 있다. 각각의 add/drop 필터의 링 공진기 상에 전극을 형성하여 열 광학 효과에 의한 튜닝이 가능하도록 하였다. 측정 결과, 각각의 add/drop 필터를 튜닝함으로써 지연 도파로의 수에 비례하는 지연 시간인 110 ps, 225 ps, and 330 ps를 확인할 수 있다.

• 한국안광학회지
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• 제5권1호
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• pp.1-6
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• 2000

본 연구는 안경렌즈와 안광학계를 광학계로 이루고 있는 합성광학계에 wavelength는 3가지로 ${\omega}{\upsilon}_1=0.588{\mu}$, ${\omega}{\upsilon}_2=0.486{\mu}$ ${\omega}{\upsilon}_3=0.656{\mu}$로 하였고 Entrance Beam Radius(mm)는 1mm로 Field angle(deg)는 5.7296e-0.5, Image Aperture는 0.053055 mm, Exit Aperture는 0.903711 mm로 Reflective focal length는 25.181514 mm, Petzval radius는 -19.21839 mm, n=1.523의 조건에서 OSLO를 이용하여 spot size, focus shift, optical focus를 산출하였다. spot size는 후면곡률반경이 1 mm~30 mm까지는 0.002 mm~0.07 mm size가 다음과 같이 큰 수치로 나타났고 50 mm 이상에서는 거의 비슷한 0.0005 mm~0.002 mm가 나왔고 focus shift에서는 3가지 종류의 렌즈에서 50 mm가 focus shift가 적게 나타났고 전체적인 경향은 1 mm~15 mm 까지는 수치가 높다가 25 mm까지는 낮아지다가 다시 높아지는 양상을 보였으며 optical focus는 100 mm가 가장 좋았고 100 mm 렌즈를 후면곡률반경으로 하여 optical focus 산출하였으며 산출한 optical focus를 최적화한 결과 값이 $60{\pm}1mm$로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2011

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국광학회지
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• 제4권2호
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• pp.206-211
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• 1993

$LilO_3$ 결정에서 최대 출력 30mW의 저출력 CW 반도체레이저에 대한 제2조화파 발생 실험을 실시하였다. 두개의 오목 거울과 두개의 평면 거울로 이루어진 고리형 enhancement 공진기를 이용하여 제2조화파 변환 효율을 증가시켰다. 사용된 오목 거울의 곡률 반경은 50mm 이었고, $LilO_3$ 결정은 길이 5mm와 10mm의 두 개를 사용하였다. 펌핑 출력에 따른 제2조화파의 출력을 측정하고 이론값과 비교 하였다. 794nm의 펌프출력이 28mW 일 때 10mm의 $LilO_3$ 결정에서 $6.6{\mu}W$의 397 nm 출력을 얻을 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권3호
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• pp.240-249
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• 1995

무색투명하고 순수한 단결정을 얻기 위하여 $TiO_{2}$(rutile) 단결정을 floating zone법으로 성장하였다. 성장된 결정을 c축에 수직 및 수평하게 절단하여 500~1000 nm 범위의 파장에서 선형 굴절율을 측정하였으며 흡수스펙트롬으로부터 optical energy band gap이 2.99 eV임을 알 수 있었다. $TiO_{2}$(rutile) 단결정의 $\chi^{(3)}$ 값을 반경험적인 모델을 기반으로 하여 $SiO_{2}$ quartz 단결정의 $\chi^{(3)}$ 값과 비교하여 분석하였다. 또한 제 3 비선형광학 특성에 있어서의 Ti$\^{4+}$의 영향을 해석하기 위해 second hyperpolarizability, ${\gamma}$(Ti$\^{4+}$)를 계산하였다.