• ETRI Journal
• /
• 제38권1호
• /
• pp.9-17
• /
• 2016

We demonstrate a time- and wavelength-division multiplexed passive optical network system employing a vertical-cavity surface-emitting laser array-based optical line terminal transceiver and a tunable bidirectional optical subassembly-based optical network terminal transceiver. A packet error-free operation is achieved after a 40 km single-mode fiber bidirectional transmission. We also discuss an arrayed waveguide grating, a photo detector array based on complementary metal-oxide-semiconductor photonics technologies, and low-cost key devices for deployment in access networks.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제7권2호
• /
• pp.157-165
• /
• 2023

We propose a highly directional waveguide grating antenna for an optical phased array, achieving high directionality of more than 97% by interleaving the trenches with different etching depths in the silicon nitride layer, and adopting a multilayered structure. Meanwhile, the multilayered structure reduces the perturbation strength, which enables a centimeter-scale radiation length. The beam-steering range is 13.2°, with a wavelength bandwidth of 100 nm. The 1-dB bandwidth of the grating is 305 nm. The multilayered grating structure has a large tolerance to the fabrication variation and is compatible with CMOS fabrication techniques.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제4권5호
• /
• pp.428-433
• /
• 2020

Recently, the on-chip autofocus (AF) function has become essential to the CMOS image sensor. An auto-focus usually operates using phase detection of the photocurrent difference from a pair of AF pixels that have focused or defocused. However, the phase-detection method requires a pair of AF pixels for comparison of readout. Therefore, the pixel variation may reduce AF performance. In this paper, we propose a color-selective AF pixel with a plasmonic nanostructure in a 0.9 μ㎡ pixel. The suggested AF pixel requires one pixel for AF function. The plasmonic nanostructure uses metal-insulator-metal (MIM) stack arrays instead of a color filter (CF). The color filters are formed at the subwavelength, and they transmit the specific wavelength of light according to the stack period and incident angles. For the optical analysis of the pixel, a finite-difference time-domain (FDTD) simulation was conducted. The analysis showed that the MIM stack arrays in the pixels perform as an AF pixel. As the primary metric of AF performance, the resulting AF contrasts are 1.8 for the red pixels, 1.6 for green, and 1.5 blue. Based on the simulation results, we confirmed the autofocusing performance of the MIM stack arrays.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.311-317
• /
• 2019

먼저 광학 신호를 이용한 다양한 응용 분야에서의 핵심 요소인 광학 빔 조향 성능 향상을 위하여 실리콘 기반 격자 구조의 특성을 해석하였다. 이를 기반으로 높은 방사 효율과 좁은 빔 폭을 얻기 위해서 기존의 격자 구조 방사기에 분배 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector, DBR)를 집적한 구조를 제안한다. 분배 브래그 반사기의 위치에 따른 방사 효율과 방사 각도의 전치 반폭을 분석하고 이를 토대로 최적화 구조를 제안한다. 제안한 격자 구조는 상보형 금속산화 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS) 공정과 호환 가능하며, 최대 방사 효율 87.1% 및 최소 방사 각도의 반치 전폭 $4.68^{\circ}$를 가진다.

• 한국광학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.68-78
• /
• 2021

측면 360° 조명을 위한 6개의 LED (light emitting diode)로 구성된 조명계가 부착된 캡슐내시경용 초소형 반사굴절식 전방위 광학계를 설계하고 성능을 평가하였다. 이 광학계의 총 길이, 전장길이, 반화각(HFOV: half field of view), F-수는 각각 14.3 mm, 8.93 mm, 51°~120°, 3.5로 설계되었다. 이 전방위 광학계는 0.1 megapixels의 CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) 센서를 사용하였으며, LED 조명계는 한 개당 0.25 lm의 LED 6개를 사용하여 광축을 따라 놓여 있는 내장의 내벽을 조명하도록 하였다. 이 결과, 최적화 설계된 광학계의 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 나이퀴스트 주파수인 44 lp/mm와 0.3의 변조전달함수에서 공차에 따른 누적확률, 초점심도는 각각 130 lp/mm, 95%, -0.097 mm~+0.076 mm이다. 또한 광학계의 시야각 범위 내에서 LED 조명계에 의한 광축으로부터 물체거리가 15 mm인 내장의 내벽에서의 시뮬레이션된 조도는 최소 315 lx~최대 725 lx로 내장의 내벽을 촬영할 수 있는 조도와 가시도임을 알 수 있다.

• Journal of the Optical Society of Korea
• /
• 제17권5호
• /
• pp.433-440
• /
• 2013

We present an experimental and numerical study of spectral profiles of effective group indices of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) waveguides and of their chromatic-dispersion effect on the four-wave-mixing (FWM) signal generation. The a-Si:H waveguides of 220-nm thickness and three different widths of 400, 450 and 500 nm were fabricated by using the conventional CMOS device processes on a $2-{\mu}m$ thick $SiO_2$ bottom layer deposited on 8-inch Si wafers. Mach-Zehnder interferometers (MZIs) were formed with the a-Si:H waveguides, and used for precise measurement of the effective group indices and thus for determination of the spectral profile of the waveguides' chromatic dispersion. The wavelength ranges for the FWM-signal generation were about 45, 75 and 55 nm for the 400-, 450- and 500-nm-wide waveguides, respectively, at the pump wavelength of 1532 nm. A widest wavelength range for the efficient FWM process was observed with the 450-nm-wide waveguide having a zero-dispersion near the pump wavelength.

• 한국광학회지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.395-400
• /
• 2007

본 연구는 지문 인식 시스템 중에서 프리즘을 이용한 광학계의 설계에 대한 것이다. 이는 프리즘, 렌즈, 그리고 CMOS 이미지 센서(혹은 CCD) 등으로 구성되어 있는 광학계이다. 종래의 프리즘을 이용한 지문인식 광학계에서는 지문에 물이 묻어 있는 경우에 영상의 품질이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 이 경우에 프리즘의 굴절률을 높임으로써 영상의 품질을 충분히 높일 수 있었다. 또한 프리즘과 렌즈를 사용함으로 인하여 발생하는 비대칭 축소 왜곡(anamorphic distortion)과 상면의 지를 최소화되는 프리즘 꼭지각 $\alpha$를 제안한다.

• 한국광학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.97-102
• /
• 2012

일반적으로 왜곡을 측정하는 방법으로 패턴의 전체 이미지를 분석하여 왜곡을 평가하는 방법을 이용하고 있으나 정확도가 높지 않아 카메라 등의 광학계에 많이 적용되고 있다. 1um이하의 정확도를 요구하는 왜곡수차를 측정하는 방법으로는 고가의 정밀 스테이지를 이용하여 마스크의 이미지 위치를 정확히 측정하는 방법이 주로 이용된다. 본 논문에서는 정확도가 요구되지 않는 매뉴얼 스테이지를 이용하여 왜곡을 정확히 측정하는 방법을 연구 하였다. 주요 아이디어로는 CCD나 CMOS를 이용하여 마스크 이미지를 일부 중첩되도록 분할측정하고 인접중첩영역의 이미지를 통합하여 마스크 이미지 위치를 정확히 계산하는 것이다. 마스크 이미지의 정확한 위치정보를 얻기 위해 Canny Edge Detection 기법을 사용하였으며 이렇게 확보된 위치정보로부터 좌표변환과 최소자승법을 사용하여 정확한 왜곡수차를 계산하는 과정을 연구하였다.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제2권5호
• /
• pp.422-430
• /
• 2018

Rolling shutter operation of CMOS cameras can be utilized in optical camera communications in order to transmit data from an LED to mobile devices such as smart-phones. From temporally modulated light, a spatial flicker pattern is obtained in the captured image, and this is used for signal recovery. Due to the degradation of rolling shutter images caused by light smear, motion blur, and focus blur, the conventional decoding schemes for rolling shutter cameras based on the pattern width for 'OFF' and 'ON' cannot guarantee robust communications performance for practical uses. Aside from conventional techniques, such as polynomial fitting, histogram equalization can be used for blurry light mitigation, but it requires additional computation abilities resulting in burdens on mobile devices. This paper proposes a transition-based decoding scheme for rolling shutter cameras in order to offer simple and robust data decoding in the presence of image degradation. Based on the designed synchronization pulse and modulated data symbols according to the LED dimming level, the decoding process is conducted by observing the transition patterns of two sequential symbol pulses. For this, the extended symbol pulse caused by consecutive symbol pulses with the same level determines whether the second pulse should be included for the next bit decoding or not. The proposed method simply identifies the transition patterns of sequential symbol pulses other than the pattern width of 'OFF' and 'ON' for data decoding, and thus, it is simpler and more accurate. Experimental results ensured that the transition-based decoding scheme is robust even in the presence of blurry lights in the captured image at various dimming levels