The integration of high-capacity terrestrial networks with non-terrestrial communication using satellites has become essential to support seamless low-latency services based on artificial intelligence and big data. Tunable light sources have been instrumental in resolving the complexity of channel management in wavelength division multiplexing (WDM) systems, contributing to increased network flexibility and serving as optical sources for long-distance coherent systems. Recently, these light sources have been applied to beam-steering devices in laser communication and sensing applications across ground, aerial, and satellite transport. We examine the utilization and requirements of tunable lasers in WDM networks and describe the relevant development status. In addition, performance requirements and development directions for tunable lasers used in optical interference systems and beam-steering devices are reviewed.
헤테로다인/코히어런트 광 BFSK 수신기의 시스템 모델을 제시하고 그 성능을 평가하였다. 수신기의 성능은 산탄잡음과 레이저 위상잡음에 의해 저하되므로 PLL 루프 고유주파수를 최적으로 선택하여 잡음의 영향을 최소화 하였다. 위상 에러의 의한 여러 값이 power penalty에 대해 $BER=10^{-9}$을 얻기위해 요구되는 위상 에러 분산, 비트당 광자수, 정규화 루프 파워, 그리고 전송비에 대한 레이저 선폭비를 얻었다. 예로써, 0.5dB의 power penalty에 대해 위상에러 분산은 0.035(${rad^2}$), 비트당 광자수는 20.2 정규화 루프 파워는 $3.8{\times}10^{-3}$(electron/s per herz), 전송비에 따른 허용 레이저 선폭비는 $5.24{\times}10^{-3}$이 얻어졌다.
우리는 6.7 kPa의 네온 버퍼가스가 포함된 루비듐 증기셀을 이용하여 $^{87}Rb$원자 $D_1$ 전이선에서 레이저의 세기, 증기 셀의 온도, 전이 선에 따른 비선형 광자기 신호(NMOE)의 특성을 조사하였다. 비선형 광자기 신호는 레이저의 세기와 증기셀의 온도가 증가함에 따라 F=2$\to$F'=2 전이선에서는 광자기 신호의 크기와 선폭이 증가하였지만, F=2$\to$F'=1 전이선에서는 확대 없이 신호의 크기만 증가됨으로써 자장 측정 민감도가 향상되는 것을 확인하였으며, 이러한 효과를 자기부준위 사이에서의 원자결맞음 구도의 차이로 설명하였다. 관측된 최적 조건에서 자기장변화에 대한 민감도는 $70pT/\sqrt{Hz}$ 이하로 계산되었다.
We demonstrate coherent x-ray diffraction imaging using table-top x-ray laser at a wavelength of 13.9nm driven by 10-Hz ti:Sapphire laser system at the Advanced Photonics Research Institute in Korea. Since the flux of x-ray photons reaches as high as $10^9$ photons/pulse in a $20{\times}20{\mu}m^2$ field of view, we measured a ingle-pulse diffraction pattern of a micrometer-scale object with high dynamic range of diffraction intensities and successfully reconstructed to the image using phase retrieval algorithm with an oversampling ratio of 1:6. the imaging resolution is $^{\sim}150$ nm, while that is much improved by stacking the many diffraction patterns. This demonstration can be extended to the biological sample with the diffraction limited resolution.
The buried fiber optic cable as a distributed intrusion sensor for detecting and locating intruders along the long perimeters is proposed. Phase changes resulting from either the pressure of the intruder on the ground immediately above the buried fiber or from seismic disturbances in the vicinity are sensed by a phase-sensitive optical time-domain reflectometer. Light pulses from a Er:fiber cw laser with a narrow, <3kHz-range, spectral width and a frequency drift of < 1 MHz/min are injected into one end of the fiber, and the backscattered light from the fiber is monitored with a photodetector. Results of preliminary studies, measurement of phase changes produced by pressure and seismic disturbances in buried fiber optic cables and simulation of ${\varphi}-OTDR$ response over long fiber paths, to establish the feasibility of the concept are described. The field experiments indicate adequate phase changes, more than 1t-rad, are produced by intruders on foot and vehicle for burial depths in the 0.2 m to 1 m range in sand, clay and fine gravel soils. The simulations predict a range of 10 km with 35 m range resolution and 30 km with 90 m range resolution. This technology could in a cost-effective manner provide enhanced perimeter security.
In situ stress changes at interfaces of ultrathin magnetic films were measured by means of a non-contact optical fiber bundle displacement detector. A bending of the substrate due to stress of a deposited film was detected in cantilever geometry. The highest sensitivity of 134 mV/$\mu$m for the displacement detector was realized with a help of computer simulation. The detector was applied to in situ stress measurements of Co/Pt and Ni/Pd magnetic multilayer films prepared on the glass substrates by dc magnetron sputtering. The detector turned out to have a submonolayer sensitivity that enables to observe coherent-to-incoherent transition in these mismatched multilayers and even detect the stress changes within the monoatomic coverage. This highly sensitive detector paves new way to probe the stress relaxation at an interface in ultrathin films.
본 논문에서는 이축 투사 합성 분리함수(OA-pSDF) 근기한 가간섭성 광상관 시스템을 해석하고 이를 광학적으로 구현하고, 사용된 정합필터는 전형적인 pSDF와 단일 기준 평면파를 다중화하여 합성하였다. 합성된 pSDF는 이진위상필터(BPOF)로 변환되어 고가의 공간광변조기 대신 실시간 광상관 시스템에 사용될 수 있도록 컴퓨터 홀로그램(CGH)으로 제작되었다. 특성시험에서 OA-pSDF는 변형불변 특성과 부분집합 영상의 불변에도 좋은 성능을 보임을 알 수 있었다. 시뮬레이션과 광실험에서 제안된 OA-pSDF BPOF는 기존 BPOF의 크기, 회전, 비동일 평면에서의 변위 등에 성능이 저하되는 단점을 극복하고 출력 평면상에서 주어진 위치에서의 상관값을 관측함으로써 클래스간의 분별 또는 동일 클래스로의 인식 등에 훌륭한 분별력을 가짐을 확인할 수 있었다.
광섬유 센서의 주된 이점으로는 기계적 구동부가 없으므로 고신뢰성, 긴수명, 무전기적 간섭, 고응답속도, 저가이다. 본 연구에서는 공장설비 및 자동문 등과 같은 곳에서 많이 사용되어지는 자동장치의 오작동으로 인한 사고를 미연에 감지하여 인명피해를 줄이기 위하여 광섬유를 이용한 충격 및 압력센서를 제안 및 개발하였다. 센서의 원리로는 충격에 의해 다중모드 광섬유에서 발생하는 스펙클 패턴의 변화를 포토다이오드로 검출하는 방식이다. 광섬유에 충격의 세기를 변화하여 여러 차례 측정한 결과 충격의 세기의 변화에 따른 반응정도는 선형적으로 변하지는 않았으나 주어진 충격에 대해 민감하게 반응하는 것을 실험을 통하여 확인하였으며 광섬유의 피복 두께의 변화나 신호처리부에서의 증폭도를 조절함으로써 충격에 대한 반응감도를 조절할 수 있었다. 광섬유를 이용한 충격 및 압력센서의 장점으로는 점대점 방식이 아닌 라인 방식으로 설치하거나 측정함으로써 광섬유 전체가 센서역할을 하기 때문에 설치가 용이하고 감지범위가 넓어 센서로서의 우수한 특성을 가지므로 다양한 자동시스템 분야나 충격 및 압력센서로 활용될 수 있을 것이다.
실외에서 운용되는 무선 광통신 시스템의 수신기는 태양광에 직·간접적으로 노출되기 마련이다. 본 논문에서는 주광이 무선 광통신 시스템의 수신 감도에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 이를 위하여 방사 조도 측정치를 활용하여 지상에 위치한 수신기에 특정 시야각으로 직접 또는 간접적으로 입사하는 단위 면적당 태양광 전력 스펙트럼 밀도를 얻었고, 이 값을 이용하여 세기 변조/직접 검출 및 코히어런트 시스템의 성능 열화를 계산하였다. 분석 결과 주광이 수신기에 간접적으로 인가되는 경우 수신 감도 페널티가 시스템 종류에 관계없이 1.3 dB 이하였으나, 직접적으로 인가되는 경우에는 30 dB 이상의 매우 큰 수신 감도 열화가 발생하였다. 또한 이러한 수신 감도 열화는 편광자 사용 또는 광학 필터 대역폭 조절에 의해서도 거의 경감되지 않았다.
스케줄링 문제는 응용 영역에 따라 각기 다른 작업과 차원을 가지며, 이들간에 여러 가지 제약 조건이 존재한다. 이러한 문제에 인공지능 기법을 이용하여 문제를 효율적으로 해결할 수 있다. 그러나, 동적으로 변하는 상황에서 모든 제약조건을 만족하는 최적해를 구할 수 없는 경우, 부분적으로 만족하는 해를 구하기 위해 제약 조건들은 수정 또는 추가되어야 하며, 때로는 고려 대상에서 제외되어야 한다. 부분적으로 만족하는 해를 구하기 위해, 수정되어야 할 적절한 제약 조건을 스케줄링 시스템이 자동으로 선택하기에는 많은 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 부분적으로 만족하는 해를 구해야 하는 경우, 제약 조건 완화를 위해 사용자와 상호 작용하며 사용자의 의견을 제약 조건에 반영하는 지능형 사용자 인터페이스(Intelligent User Interface)의 모델을 설계하고 구현하였다. 김포공항의 운항 스케줄 데이터를 사용한 실험에서 제약 조건을 모두 적용하여 이를 만족하는 해를 구하지 못한 경우, 사용자의 의견이 반영된 제약 조건완화를 통해 검색 도메인의 증가와 제약 조건을 부분적으로 만족하는 해를 구할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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