• Current Optics and Photonics
• /
• 제2권3호
• /
• pp.241-249
• /
• 2018

We report a midinfrared dual-field-of-view (FOV) optical system design for an airborne electro-optical targeting system. To achieve miniaturization and weight reduction of the system, it has a common aperture and fore-optics for three different spectral wavelength bands: an electro-optic (EO) band ($0.6{\sim}0.9{\mu}m$), a midinfrared (IR) band ($3.6{\sim}4.9{\mu}m$), and a designation laser wavelength ($1.064{\mu}m$). It is free to steer the line of sight by rotating the pitch and roll axes. Our design co-aligns the roll axis, and the line of sight therefore has a fixed entrance pupil position for all optical paths, unlike previously reported dual-FOV designs, which dispenses with image coregistration that is otherwise required. The fore-optics is essentially an achromatized, collimated beam reducer for all bands. Following the fore-optics, the bands are split into the dual-FOV IR path and the EO/laser path by a beam splitter. The subsequent dual-FOV IR path design consists of a zoom lens group and a relay lens group. The IR path with the fore-optics provides two stepwise FOVs ($1.50^{\circ}{\times}1.20^{\circ}$ to $5.40^{\circ}{\times}4.32^{\circ}$), due to the insertion of two Si lenses into the zoom lens group. The IR optical system is designed in such a way that the location and f-number (f/5.3) of the cold stop internally provided by the IR detector are maintained when changing the zoom. The design also satisfies several important performance requirements, including an on-axis modulation transfer function (MTF) that exceeds 10% at the Nyquist frequency of the IR detector pitch, with distortion of less than 2%.

• 한국광학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.506-509
• /
• 2002

새로운 방법으로 간편하게 입체적으로 비디오 영상을 촬영할 수 있는 광학계를 설계하였다. 광학계의 전체 시야는 42$^{\circ}$이고 유효경은 22mm이다. 본 광학계를 비디오 카메라나 캠코더에 장착하여 정립 실상으로 입체 영상을 촬영하고 이를 입체 영상으로 재생할 수 있는 2중 무초점계 bi-ocular형이다. 광학계의 크기는 광로정을 광속분리기 및 평면경으로 접어서 compact하게 축소되었다. 광학계는 4개의 렌즈군으로 구성되며 각 렌즈군은 relay 렌즈 역할까지 겸하여 v근netting효과를 최소화하였기 때문에 전체 시야에 걸쳐 거의 광 손실 없이 영상을 정립 실상으로 비디오 카메라나 캠코더 렌즈에 전달하고 있다 전 시야에 걸쳐 양 쪽 눈에서 볼 수 있는 영상을 서로 수직한 방향의 편광자와 chopper를 이용하여 1초에 30개 이상 교대로 녹화한다. 재생할 때는 서로 수직한 방향의 편광자를 가진 입체시 안경을 쓰고 양쪽 눈으로 각각의 영상을 보게 되며 입체영화를 감상할 때와 같이 잔상효과로 인하여 연속적인 입체 동영상으로 감상할 수 있다.

• 한국광학회지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.430-436
• /
• 2006

1550nm 파장대역에서 편광에 관계없이 동작하는 $Ti:LiNbO_3\;2{\times}2$ 삽입/분기 광 멀티플렉서를 구현하였다. 소자는 두 개의 입 출력 광도파로, 두 개의 편광모드분리기, 두 개의 편광모드 변환기 그리고 전기광학효과로 파장을 가변시킬 수 있는 전극으로 구성되었다. TE, TM 편광에 대해서 단일모드 특성을 갖는 채널 광도파로는 x-cut $LiNbO_3$에 Ti 확산 방법으로 제작하였으며, 채널 광도파로 위에 배열된 $SiO_2$ 패드의 전단 스트레인을 이용하여 위상정합 편광모드변환기를 구현하였다. 한편 전기광학효과를 이용하여 파장을 가변시키기 위해서 전압을 인가하여 광도파로의 복 굴절률을 변화시켰다. 0.094nm/V 파장가변률과 최대 17nm 파장을 가변시켰으며, 8.2dB 부 모드레벨과 3.72nm FWHM을 측정하였다.

• 한국광학회지
• /
• 제14권6호
• /
• pp.613-622
• /
• 2003

반도체 와이어 본딩(wire-bonding) 조립공정에 사용되는 검사용 다중배치 현미경 광학계를 설계하였다. 2배와 6배에 공통으로 사용되는 대물부를 통과한 광선은 광분할 프리즘으로 둘로 나뉘고 각각의 결상부에 의하여 물체의 주변부는 2배, 물체의 중심부는 6배로 결상하게 한다. 이 때 리드프레임의 와이어 구조 때문에 $\pm$3 mm의 높이차가 있어서 대물부에서 물체까지의 거리가 서로 다르다. 이러한 단차에 ,의해 물체거리가 바뀌더라도 동일한 결상 배율로 선명하게 관찰하기 위해 결상부를 기계 보정식 줌 렌즈와 같이 비선형 궤적으로 이동시켜야 한다. 이 궤적을 구하기 위해 가우스 괄호를 사용해 비선형 연립방정식을 세우고 풀었다. 또한 각 렌즈 군의 굴절능과 군간 간격을 구하는 군별 기초 설계는 등가렌즈에 대한 3차 수차 이론을 사용하였으며, 최종적으로 최적화 기법을 통하여 이러한 현미경 광학계를 얻었다.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제2권5호
• /
• pp.474-481
• /
• 2018

We propose a polarization phase-shifting technique to investigate the thickness of $Ta_2O_5$ thin films deposited on BK7 substrates, using a modified Sagnac interferometer. Incident light is split by a polarizing beam splitter into two orthogonal linearly polarized beams traveling in opposite directions, and a quarter-wave plate is inserted into the common path to create an unbalanced phase condition. The linearly polarized light beams are transformed into two circularly polarized beams by transmission through a quarter-wave plate placed at the output of the interferometer. The proposed setup, therefore, yields rotating polarized light that can be used to extract a relative phase via the self-reference system. A thin-film sample inserted into the cyclic path modifies the output signal, in terms of the phase retardation. This technique utilizes three phase-shifted intensities to evaluate the phase retardation via simple signal processing, without manual adjustment of the output polarizer, which subsequently allows the thin film's thickness to be determined. Experimental results show that the thicknesses obtained from the proposed setup are in good agreement with those acquired by a field-emission scanning electron microscope and a spectroscopic ellipsometer. Thus, the proposed interferometric arrangement can be utilized reliably for non-contact thickness measurements of transparent thin films and characterization of optical devices.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.176-177
• /
• 2013

Surface plasmon polaritons (SPPs) have attracted the attention of scientists and engineers involved in a wide area of research, microscopy, diagnostics and sensing. SPPs are waves that propagate along the surface of a conductor, usually metals. These are essentially light waves that are trapped on the surface because of their interaction with the free electrons of conductor. In this interaction, the free electrons respond collectively by oscillating in resonance with the light wave. The resonant interaction between the surface charge oscillation and the electromagnetic field of the light constitutes the SPPs and gives rise to its unique properties. In this papers, we studied theoretical and experimental extraordinary transmittance (T) and reflectance (R) of 2 dimensional metal hole array (2D-MHA) on GaAs in consideration of the diffraction orders. The 2d-MHAs was fabricated using ultra-violet photolithography, electron-beam evaporation and standard lift-off process with pitches ranging from 1.8 to $3.2{\mu}m$ and diameter of half of pitch, and was deposited 5-nm thick layer of titanium (Ti) as an adhesion layer and 50-nm thick layer of gold (Au) on the semiinsulating GaAs substrate. We employed both the commercial software (CST Microwave Studio: Computer Simulation Technology GmbH, Darmstadt, Germany) based on a finite integration technique (FIT) and a rigorous coupled wave analysis (RCWA) to calculate transmittance and reflectance. The transmittance was measured at a normal incident, and the reflectance was measured at variable incident angle of range between $30^{\circ}{\sim}80^{\circ}$ with a Nicolet Fourier transmission infrared (FTIR) spectrometer with a KBr beam splitter and a MCT detector. For MHAs of pitch (P), the peaks ${\lambda}$ max in the normal incidence transmittance spectra can be indentified approximately from SP dispersion relation, that is frequency-dependent SP wave vector (ksp). Shown in Fig. 1 is the transmission of P=2.2 um sample at normal incidence. We attribute the observation to be a result of FTIR system may be able to collect the transmitted light with higher diffraction order than 0th order. This is confirmed by calculations: for the MHAs, diffraction efficiency in (0, 0) diffracted orders is lower than in the (${\pm}x$, ${\pm}y$) diffracted orders. To further investigate the result, we calculated the angular dependent transmission of P=2.2 um sample (Fig. 2). The incident angle varies from 30o to 70o with a 10o increment. We also found the splitting character on reflectance measurement. The splitting effect is considered a results of SPPs assisted diffraction process by oblique incidence.

• 전자공학회논문지
• /
• 제50권8호
• /
• pp.253-263
• /
• 2013

광학측정기법 중 주파수 스캐닝 간섭계는 기존 3차원 측정기법과 비교하여 광학 하드웨어 구조가 측정과정동안 고정되어 있어, 대물렌즈나 대상물체의 수직 스캐닝 없이 단지 광원의 주파수만 특정한 주파수 밴드내에서 스캐닝 하여 대상물체에 주사되므로, 우수한 광학 측정 성능을 보인다. 광원의 주파수를 변경하여 간섭계를 통해 간섭 영상을 획득한 후, 밝기 영상 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하고, 고속 푸리에 변환을 통한 주파수 분석을 이용하여 대상 물체의 높이 정보를 계측한다. 하지만, 대상물체의 광학적 특성에 기인한 광학노이즈와 주파수 스캐닝동안 획득되는 영상의 수에 따라 증가하는 영상처리시간은 여전히 주파수 스캐닝 간섭계의 문제이다. 이를 위해, 1) 편광기반 주파수 스캐닝 간섭계가 광학 노이즈에 대한 강인성을 확보하기 위해 제안되어진다. 시스템은 주파수 변조 레이저, 참조 거울 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 대상 물체 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 편광 광분배기, 이미지 센서 앞단의 편광기, 광섬유 광원 앞단의 편광기, 편광 광분배기와 광원의 편광기 사이에 위치하는 ${\lambda}/2$ 판으로 구성된다. 제안된 시스템을 이용하여, 편광을 기반으로한 간섭이미지의 대조대비를 조절할 수 있다. 2) 신호처리 고속화 방법이 간섭계 시스템을 위해 제안되며, 이는 그래픽 처리 유닛(GPU)과 같은 병렬처리 하드웨어와 계산 통합 기기 구조(CUDA)와 같은 프로그래밍 언어로 구현된다. 제안된 방법을 통해 신호처리 시간은 실시간 처리가 가능한 작업시간을 얻을 수 있었다. 최종적으로 다양한 실험을 통해 제안된 시스템을 정확도와 신호처리 시간의 관점으로 평가하였고, 실험결과를 통해 제안한 시스템이 광학측정기법의 실적용을 위해 효율적임을 보였다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.177-184
• /
• 2010

오늘날의 디지털영상 제작기술의 발전과 더불어 3D 이미징 기술은 첨단 TV와 컴퓨터에 응용되고 있으며 3D 입체 영상 제작 기술에 대한 연구, 개발이 활발히 진행되고 있다. 2009년 개봉한 제임스캐머런(James Cameron)감독의 3D입체영화 '아바타' 흥행 이후 3D 입체영상에 대한 관심이 대두 되고 있는 상황에서 본 연구는 최근 대두되고 있는 입체영상제작에 있어서 후반제작 공정상 색 보정이 입체의 깊이감에 미치는 영향을 실험하였다. 기존 영상제작 후반작업에서의 색 보정과정을 3D입체영상 제작과정에 적용하여, 입체감 변화에 대한 데이터를 측정하고 이를 통하여 3D 입체영상 제작에 있어서 효과적인 영상처리프로세스에 대한 정보를 제공하는 것이 연구의 목적이다. 입체영상에서 색과 명암대비가 입체의 깊이감을 인지하는데 영향을 줄 수 있다는 가정을 전제로 색 보정 실험을 하였다. 입체감, 공간감, 깊이감의 변화에 대한 피 실험자 반응을 종합하여 입체감이 상승하는 결과를 확인 할 수 있었다. 본 실험을 통하여 도출된 결과를 적용하여 15분 분량의 입체홍보영화를 제작 하였으며, 후반제작과 정상에서 색 보정 작업 결과가 입체를 인지하는 깊이감에 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 본 연구의 실험은 평행리그와 직교리그를 통하여 촬영된 좌측영상과 우측영상의 영상이미지를 실험 데이터로 사용하였으며 편집과정에서 컨버전스와 입체감을 수정한 후에 후반제작에서 색 보정 작업을 통하여 명암대비를 높였다. 그 결과 영상의 공간감과 깊이감, 그리고 돌출감이 증가한 영상을 제작 할 수 있었다.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제4권3호
• /
• pp.174-185
• /
• 2020

Multiscattering occurs when a laser transmits into dense atmosphere targets (e.g. fogs, smoke or clouds), which can cause depolarization effects even though the scattering particles are spherical. In addition, multiscattering effects have additional information about microphysical properties of scatterers. Thus, multiscattering can be utilized to study the microphysical properties of the liquid water cloud. In this paper, a Monte Carlo method was used to simulate multi-scattering transmission properties of Lidar signals in the cloud. The results showed the slope of the degree of linear polarization (SLDLP) can be used to invert the extinction coefficient, and then the cloud effective size (CES) and the liquid water content (LWC) may be easily obtained by using the extinction coefficient and saturation of the degree of linear polarization (SADLP). Based on calculation results, a microphysical properties inversion method for a liquid cloud was presented. An innovative multiscattering polarization Lidar (MSPL) system was constructed to measure the LWC and CES of the liquid cloud, and a new method based on the polarization splitting ratio of the Polarization Beam Splitter (PBS) was developed to calibrate the polarization channels of MSPL. By analyzing the typical observation data of MSPL observation in the northern suburbs of Nanjing, China, the LWC and CES of the liquid water cloud were obtained. Comparisons between the results from the MSPL, MODIS and the Microwave radar data showed that, the microphysical properties of liquid cloud could be retrieved by combining our MSPL and the inversion method.

• 한국광학회지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.354-360
• /
• 2009

공초점 현미경 중 하나로 각광받는 MMM(multi-focal multi-photon microscope)의 핵심부분인 미세렌즈 배열판을 광섬유 다발로 대체한 간단한 형태의 광섬유 다발 다초점 현미경을 구성하여 그 성능을 분석하였다. 이 현미경의 성능 분석을 위하여 세 종류의 시료를 사용하였으며, 두 개의 편광판과 편광 빔 분리기를 사용하여 노이즈를 제거한 뚜렷한 상을 얻을 수 있었다. 표준격자 시료를 사용하여 1차 대물렌즈의 배율을 63배와 20배로 달리하면서 광점 상의 FWHM를 구하였고, 광점 상들의 분포 속에서 물체의 상을 볼 수 있었으며, 분포가 조밀한 저배율의 1차 대물렌즈를 사용할 경우에 보다 선명한 시료의 상을 얻을 수 있었다. 광섬유 다발 다초점 현미경의 분해능을 시험하기 위해서 표준격자 시료보다 격자 간격이 작은 USAF 1951을 시료로 사용하여 상을 측정하여 얻은 시료 상의 FWHM와 주어진 시료의 선폭 값이 서로 잘 일치함을 볼 수 있었다. 광섬유 다발 다초점 현미경은 1개의 광섬유 다발을 사용함으로써 시스템을 간소화시켰고, 마이크론 이하의 분해능을 가지며, 광섬유의 개수인 1600개의 광점 상을 동시에 얻을 수 있었다.