• 한국광학회지
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• 제21권3호
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• pp.103-110
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• 2010

13 km 광섬유를 통해 1.4 GHz의 기준 주파수를 전송할 때, 광섬유에서 발생하는 위상잡음을 제거하는 시스템을 구성하였다. 전송된 주파수의 안정도 성능은 실험장치의 온도변화폭에 의존하였다. 실험실의 온도변화폭이 $0.3^{\circ}C$ 이내로 유지되는 동안에는 광섬유의 위상잡음을 제거했을 때, 원격지에 전송된 신호가 0.8초의 평균 시간에서 $4.6{\times}10^{-14}$, 1000초의 평균 시간에서 $2.5{\times}10^{-16}$의 상대주파수 전송 안정도를 보여 만족할 만한 결과이었으나, 실험실의 온도가 $3.5^{\circ}C$ 범위로 변할 때에는, 1.2초의 평균 시간에서 $6.8{\times}10^{-14}$, 1000초의 평균 시간에서 $3.0{\times}10^{-15}$의 전송 안정도를 보였다. 이 결과로부터 1000초의 평균시간에서 $10^{-16}$ 수준의 상대주파수 안정도를 얻기 위해서 요구되는 실험장치의 온도 안정도 조건을 제시할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제32권3호
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• pp.120-125
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• 2021

본 연구에서는 다파장 빔결합을 위한 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 선편광 고출력 이터븀 첨가 광섬유 레이저를 개발하였다. 유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering, SBS)을 억제하기 위하여 pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호로 위상 변조 및 비트길이를 최적화한 선폭 약 10 GHz의 시드 레이저를 구현하였으며, 이를 이용하여 3단 증폭을 하였다. 주 증폭단에서는 모드 불안정성 현상(mode instability, MI)의 문턱값을 높이기 위하여 코어 및 클래딩의 직경이 각각 20 ㎛, 40 ㎛인 편광유지(polarization maintaining, PM) 이터븀 첨가 광섬유를 이용하고 지름이 약 9-12 cm인 나선형 홈에 적용하였다. 그 결과, 입사된 여기광 대비 기울기 효율이 83.7%인 1.004 kW의 레이저 출력을 얻었다. 또한, 빔품질(M²)과 편광소광율(polarization extinction ratio, PER)은 각각 1.12와 21.5 dB로 측정되었다. 더욱이, 역방향 스펙트럼의 레일리 신호와 SBS 신호의 첨두 세기 비율은 2.36 dB로 관측되어, SBS가 완화된 레이저 구현을 확인하였다. 또한 증폭 출력에 따라 기울기 효율 및 빔품질의 저하가 없어 모드불안정이 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-17
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• 2016

최근 20 여년간의 괄목할만한 발전을 통해 단일 광섬유 레이저의 출력은 이미 kW 수준을 상회하고 있으며, 기존의 벌크 방식 레이저의 대체 기술로서 여전히 학계 및 산업계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 본 논문은 이와 같은 광섬유 레이저의 괄목할만한 성장을 가능하게 한, 이터븀(Ytterbium) 혼입 이득 광섬유 사용 방식, 레이저 다이오드 펌프와 이중 클래딩 광섬유 구조를 통한 광학적 펌프 방식, 더 나아가서 양자결함을 최소화 하는 종렬 펌핑 방식 등 그 주요 요소 기술들을 개괄하고, 그 극한적 고출력화에 따른 발진 효율 및 특성 저하, 시스템 열화 및 불안정성 증대 등과 같은 고출력 광섬유 레이저 기술 자체가 직면하고 있는 다양한 기술적 문제점 및 그 완화 방안을 논의한다. 여기에서는 광섬유 레이저의 고출력화와 더불어 야기되는 다양한 형태의 광섬유내 비선형 현상, 광섬유 손상 및 모드 불안정 현상에 대한 논의를 포함한다. 이와 더불어, 전술한 다양한 출력 제한 현상을 극복함과 동시에 광섬유 레이저의 출력을 현격한 수준으로 더욱 증가시키기 위한 대체 방안으로 최근 주목을 많이 받고 있는 다중 빔 결합 기술에 대해 개괄적으로 논의한다. 특히, 분광형 다중 빔 결합 기술의 개념적 시스템 구성 요소 및 각 부문별 요구 기술에 대해 보다 심화된 논점을 둔다. 최종적으로 현 수준을 뛰어 넘는 광섬유 레이저의 출력 증대와 본 기술의 지속적 발전을 위한 앞으로의 발전 방향을 논의한다.

• 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.

• 한국광학회지
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• 제29권6호
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• pp.241-246
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• 2018

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자(FBG)를 이용한 광온도센서를 제작하였으며 광원은 출력 파장의 온도 의존성을 가지는 저가형 VCSEL이 사용되며 FBG에서 반사되는 빛의 파장을 분석하는 interrogator는 VCSEL에서 변화되는 출력 파장을 VCSEL의 내부 온도로 확인하는 방법을 적용하여 저가격의 광온도센서를 구현하였다. VCSEL의 내부온도를 $52.2^{\circ}C$에서 $14^{\circ}C$까지 조절하면서 출력 파장을 1519.90 nm에서 1524.25 nm까지 총 4.35 nm 파장을 변화시켰으며 온도 조절에 따른 파장 변화 반복도 오차는 ${\pm}0.003nm$이며 온도 측정 오차는 ${\pm}0.18^{\circ}C$로 측정되었다. 광온도센서를 사용하여 $22.3{\sim}194.2^{\circ}C$의 온도를 측정한 결과 인가한 온도 ${\Delta}T$에 따른 광원 내부 온도 변화 값은 $0.146^{\circ}C/{\Delta}T$이고 인가한 온도 ${\Delta}T$에 따른 온도 프로브 반사 파장 변화 값(${\Delta}{\lambda}_{\beta}T/{\Delta}T$)은 $16.64pm/^{\circ}C$로 측정되었으며 센서의 측정 오차는 ${\pm}1^{\circ}C$로 나타났다. VCSEL의 출력 파장은 온도에 의존성을 가지고 있어 좁은 범위의 출력 파장을 변화시키기 위한 광원으로 사용하기에 매우 적합하다.

• 한국광학회지
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• 제23권1호
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• pp.6-11
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• 2012

256개의 ONU를 수용하며 50 km 전송거리를 갖는 차세대 시분할 수동광망(TDM-PON) 링크에 링크 확장기로 반도체 광증폭기가 적용되었다. 이 광증폭기의 이득은 25dB 였고 입력신호 변화에 따른 이득 자동조정장치는 사용되지 않았다. 상향 링크의 전체 광세기 범위는 58 dB 였고, 광증폭기로의 입력신호가 -30 dBm인 조건에서 링크의 $10^{-9}$ BER을 위한 수신감도는 -25 dBm였다. 그 입력세기가 -10 dBm인 경우 버스트 신호에 의한 증폭기의 이득 과도응답에 의한 초과펄스왜곡은 45% 였고 이로 인한 신호성능의 악화는 $10^{-12}$ BER 에서 1.55 dB의 페널티를 발생시켰다. 그러나 -15 dBm 이하의 입력조건에서는 페널티는 무시할 수준으로 급격히 낮아져서, 링크의 다이나믹 범위가 최소한 -15 dBm 까지는 보장되었다. 이 같이 측정된 입력신호의 다이나믹 범위는 50 km이상 장거리 그리고 수백개 이상의 다수가입자를 지원하는 차세대 수동광망에서 링크 확장기로 광증폭기가 사용되더라도 광증폭기 이득 자동조정장치를 사용하는 것이 필수적이지 않음을 의미한다.

• 한국광학회지
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• 제13권4호
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• pp.289-294
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• 2002

2${\times}$2 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로의 조합으로 구성된 위상배열 안테나(Phased-Array Antenna: PAA)용 광학적인 실시간 지연선로(True Time-Delay : TTD)를 제안하였으며, $30^{o}$의 분해능을 갖고 최대 $120^{o}$까지 빔 주사방향을 조정 할 수 있는 선형 PAA 용 실시간 지연선로를 구현하였다. 본 구조는 제어가 간편하며, 한 개의 파장 고정 레이저 다이오드를 사용하기 때문에 기존에 제안된 파장 가변 광원을 사용하는 구조들보다 고속 동작이 가능하고, 경제적이라는 장점을 갖고 있다. 또한, 제안된 실시간 지연선로는 각각 연결된 안테나 소자 4개로 구성된 10㎓용 PAA를 설계하였다. 전산 모의 실험 결과, 설계된 PAA의 최대 빔 이득은 빔 주사각이 0˚인 경우에는 11.6dB, $\pm$$30^{o}$일 때 11.2dB, 그리고 $\pm$$60^{o}$에서 10.6dB로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제14권4호
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• pp.466-472
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• 2003

본 논문에서는 서로 다른 길이의 광섬유 지연선로를 광 2${\times}$2 MEMS 스위치로 선택하여 위상 배열 안테나의 각 안테나 소자에 급전되는 RF 신호의 위상을 고속으로 제어할 수 있는 광 실시간 지연선로의 구조를 제안하였다. RF 신호의 주사 방향이 8개인 10 GHz 선형 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로를 구현하였으며, 실험 결과 최대 시간 지연 오차가 0.2 ps이하, 즉 최대 주사 각 오차 0.84$^{\circ}$로 측정되었다. 또한 제안된 실시간 지연선로에 의해 구동되는 8개의 마이크로 스트립 패치 안테나 소자로 구성된 10 GHz용 선형 위상배열 안테나를 설계하였고, 시뮬레이션을 이용하여 이 안테나의 방사 패턴을 분석하였다.

• 한국광학회지
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• 제8권4호
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• pp.320-326
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• 1997

Erbium 첨가 광섬유를 이용하여 광섬유 자이로스코프용 광대역폭 광원을 구성하였다. 광원의 구성방식을 달리하며 펌프 power에 따른 광원의 출력 power, 파장선폭, 중심파장을 측정하여 방식간에 이를 비교하였다. 시도된 4가지의 구성방식 중에서 'double pass'방식의 경우에 25 mW의 비교적 낮은 펌핑(파장 1.48.mu.m)으로 5.5 mW의 가장 큰 출력 power를 얻었으며, 충분히 펌핑하는 경우에 펌프 power 변화에 대한 중심파장 변화율이 거의 0에 가까운 안정된 특성을 얻을 수 있었다. 'Amplifier/source'방식은 광원의 출력은 가장 작았으나, 자이로 검출기에 입사되는 power면에서 다른 방식에 비해 최소한 100배 이상 큰 결과를 얻었다. 광원으로의 귀환 수준이 증가함에 따라 파장선폭은 증가했으나 출력 power는 감소했으며 귀환 수준 변화에 따른 중심파장의 변화가 크게 나타나서 귀환광이 자이로의 scale factor에 큰 영향을 미칠 것임을 예측할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제8권4호
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• pp.333-339
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• 1997

클래딩 지름이 다른 광섬유 브래그 격자를 용융 접착하여 스트레인과 온도를 분리하여 측정할 수 있는 센서를 구성하였다. 굵기차에 의해서 스트레인에 대한 각 브래그 파장 변화량은 서로 다르며, 동일한 모재(perform)에서 생산된 광섬유를 사용하였으므로 온도에 대한 파장 변화량은 같았다. 두 브래그 파장의 변화량을 측정하고 잘 정의된 행렬함수에 대입하여, 가해진 스트레인과 온도의 양을 분리하여, 계산할 수 있었다. 0-1500 .mu.strain, 20-100.deg. C 범위의 스트레인과 온도 변화를 가하면서 제작된 센서의 특성을 관측하였고, 브래그 파장 변화를 측정하여 계산한 결과, 온도계와 마이크로미터 값에 비하여 10% 이내의 측정오차를 얻을 수 있었다. 스트레인의 측정 정일도를 높이기 위해서 일정한 광경로차를 갖는 마하젠더 간섭계를 이용하여 두 격자의 상대 파장변화를 간섭 신호의 크기변화로 변환하는 새로운 방법을 제안하였으며, 시스템을 구축하여 실험한 결과로 온도에 무관하게 분광분석기에 비항 80배 이상 향상된 스트레인 측정 정밀도를 얻을 수 있었다.