• Current Optics and Photonics
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• 제6권4호
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• pp.359-366
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• 2022

In this paper, we present a new design for angle-sensitive pixels (ASPs). The proposed ASPs take advantage of subwavelength compound gratings to capture the light angle, which enables pixel size to reach the wavelength scale of 0.7 ㎛ × 0.7 ㎛. The subwavelength compound gratings are implemented by the wires of the readout circuit inherent to the standard complementary metal-oxide-semiconductor manufacturing process, thus avoiding additional off-chip optics or post-processing. This technique allows the use of two pixels for horizontal or vertical angle detection, and can determine the light's angle in the range from -45° to +45°. The proposed sensor enables surface-profile reconstruction of microscale samples using a lensless imaging system.

• Current Optics and Photonics
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• 제6권2호
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• pp.129-136
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• 2022

We propose a photonic crystal fiber (PCF) with a slotted porous core and elliptical-hole cladding, for high birefringence in the terahertz regime. Asymmetry in the guided mode is obtained mainly by using arrays of elliptical air holes in the TOPAS^® polymer cladding. We investigate the tradeoff between several structural parameters and find optimized values that can have a high birefringence while satisfying the single-mode condition. The optical properties in the terahertz regime are thoroughly analyzed in numerical simulations, using a full-vector finite-element method with the perfectly-matched-layer condition. In an optimal design, the proposed photonic crystal fiber shows a high birefringence of 8.80 × 10^-2 and an effective material loss of 0.07 cm^-1 at a frequency of 1 THz, satisfying the single-mode-guidance condition at the same time. The proposed PCF would be useful for various polarization-management applications in the terahertz range.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권1호
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• pp.16-29
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• 2024

This paper presents a comprehensive review of metasurface technology, focusing on its significant role in extraordinary flat optic functionalities. Traditional optical components, though optimized, are bulky and less congruent with modern integrated electromagnetic and photonic systems. Metasurfaces, recognized as the 2D counterparts of bulk metamaterials, offer solutions with their planar, ultra-thin, and lightweight structures. Their meta-atoms are adept at introducing abrupt shifts in optical properties, paving the way for high-precision light manipulation. By introducing the key design principles of these meta-atoms, such as the magnetic dipole and Pancharatnam-Berry phase, various applications in wavefront shaping and beam forming with simple amplitude/phase manipulation and advanced applications including retroreflectors, Janus metasurfaces, multiplexing of optical wavefronts, data encryption, and metasurfaces for quantum applications are reviewed.

• 한국광학회지
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• 제33권1호
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• pp.35-44
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• 2022

광학계는 매우 다양한 용도로 사용되고 있기 때문에 유사한 구성의 광학계에서도 활용목적과 주어진 광학사양에 따라 다양한 설계가 존재한다. 하지만 광학수차는 광학계의 구조와 광학사양 모두에 영향을 받으므로 수차분석만으로는 광학설계의 고유한 특성을 파악하기 어렵다. 이 연구에서는 무차원의 설계변수를 사용하여 광학사양과 무관하게 광학설계의 수차특성을 파악하는 방법을 연구하고, 예시로서 서로 다른 용도와 사양을 가지는 4종의 triplet 설계를 분석하였다.

• 한국안광학회지
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• 제16권1호
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• pp.61-64
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• 2011

목적: 홍채의 편심이 눈에 미치는 영향을 고려한 실안과 보다 유사한 GRIN 형태의 수정체를 갖는 정밀모형안을 설계하고자 하였다. 방법: 기존에 설계되어진 Radial GRIN과 Spherical GRIN 형태의 수정체를 갖는 정밀모형안을 이용하여 홍채의 위치를 코 방향으로 0.5 mm 편심시켜 실제의 눈과 동일하도록 하였다. 광선 추적과 설계는 Optical Research Associates(ORA)의 Code V 프로그램을 이용하였다. 결과: 설계한 모형안은 홍채 편심에 따라 실안과 비교하여 감소된 수차를 보여주고 있던 것을, 실안과 유사하도록 수차보정을 하여 정밀모형안을 설계하였다. 결론: 안광학계는 홍채가 편심된 회전비대칭계인 점을 고려하여, 홍채의 편심이 눈에 미치는 영향을 고려한 실안과 보다 유사한 GRIN 형태의 수정체를 갖는 정밀모형안을 설계하였다.

• 한국안광학회지
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• 제12권4호
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• pp.19-22
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• 2007

산악 인구 증가와 더불어 해외원정 등반 인구도 크게 늘고 있다. 6천 미터 이상의 고소등반 시 발생하는 조난사고의 많은 부분이 설맹 때문이다. 설맹의 직접적 원인은 자외선에 의한 각막 및 망막의 손상이다. 고소에서의 자외선의 강도는 기압강하에 따른 고도효과와 설면에서 반사효과의 상승작용에 의해 크게 높아진다. 해발 4천 미터 설산에서의 자외선 강도는 지상에서보다 약 3배, 8천 미터에서는 약 4배 증가하는 것으로 나타났다. 고소등반에서 설맹을 방지하기 위해서는 고글보다 선글라스 형태가 바람직하다. 또 고소등반용 선글라스는 기계적 강도가 높은 프레임, 자외선을 100% 차단하는 플라스틱 렌즈의 사용이 요구된다. 얼굴과 선글라스 틈 사이로 들어오는 자외선을 차단하기 위해 탈부착식 차단막이 필요하다. 또 선글라스가 쉽게 탈착되지 않기 위하여 템플은 귀를 감을 수 있도록 길고 유연성이 좋아야 한다. 안구 주위의 동상을 방지하기 위해 메탈프레임을 합성수지로 피복하는 것이 바람직하다.

• 한국광학회지
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• 제33권4호
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• pp.167-176
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• 2022

적응 광학(adaptive optics, AO)은 대기 외란을 실시간으로 보정하는 기술을 말하고, 이러한 적응광학의 효율적 개발을 위하여, 다양한 성능 예측 기법을 도입하여 적응광학이 적용된 시스템 성능 예측을 실시한다. 적응광학의 성능 예측 기법으로 자주 사용되는 기법으로는 통계분석, 전산모사 및 광학 벤치 테스트가 있다. 통계분석에서는 적응광학 시스템을 통계 분석 모델로 가정하여 오차값(분산)의 제곱을 전부 합쳐 스트렐비를 간단하게 추정한다. 다만, 하위 변수 간의 상관 관계는 무시되어 이에 따른 추정의 오류는 존재한다. 다음으로, 전산모사는 대기 난류, 파면센서, 변형거울, 폐쇄 루프 등 모든 구성요소를 가능한 한 실제와 가깝게 모델링하고, 시간 흐름에 따른 적응광학 시스템의 변화를 모두 구현하여 성능 예측을 수행한다. 다만, 전산모사 모델과 현실 사이에는 여전히 일부 차이가 있어, 광학 벤치 테스트를 통하여 시스템 성능을 확인한다. 최근 국내에서 개발된 변형 거울을 적용한 1.6 m 지상 망원경용 적응광학 시스템을 개발 중에 있어, 이에 적용 가능한 적응광학 시스템을 통하여 성능 예측 기법이 요구되며 동시에 성능 예측 기법의 비교를 진행하고자 한다. 앞서 언급된 통계분석 및 전산모사를 이용하여 시스템 성능 예측을 수행하였으며, 성능 예측의 분석을 위해 각각의 성능 예측 기법의 망원경 및 적응광학 시스템 모델링 과정 및 결과를 제시하였다. 이때 성능 예측을 위한 대기 조건으로는 보현산 관측 중앙값(median)을 적용하였다. 그 결과 통계 분석 방법의 경우 평균 스트렐 비가 0.31이 도출됨을 확인하였고, 전산모사 방법의 경우 평균 스트렐 비가 0.32를 가짐을 확인함으로써 두 방법에 의한 예측이 거의 유사함을 확인할 수 있었다. 추가적으로, 전산모사의 경우 해석 결과의 신뢰성을 확보하기 위하여, 모사 시간이 대기 임계 시간 상수의 약 240배인 0.9초 이상 수행되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국안광학회지
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• 제18권4호
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• pp.503-507
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• 2013

목적: 4매의 비구면 렌즈를 사용하여 optical distortion과 TV distortion을 감소시켜 주변부 상의 왜곡을 줄인 광각의 모바일 카메라를 설계하였다. 방법: 광학적 설계는 화각 $95^{\circ}$에서 ${\pm}1%$내의 optical distortion을 만족하도록 하였으며, 광학계 전체길이는 모바일 카메라의 두께를 고려하여 4.5 mm 이내로 하였다. 센서는 1/3.2"의 5M급 CCD를 사용하였으며 MTF는 140 lp/mm에서 20% 이상을 만족하도록 설계 조건을 설정하였다. 결과: 최적화 설계된 모바일 광각 카메라는 화각 $95^{\circ}$의 full field에서 optical distortion은 모든 field에서 ${\pm}1%$내의 결과를 보였으며 TV distortion도 0.46%로 주변부 상의 왜곡이 감소되었다. MTF 성능은 모든 field에서 20%이상으로 나타났다. 광선수차와 비점수차 모두 적은 양으로 안정된 성능을 보였다. 결론: 기존의 모바일 카메라의 화각보다 더 큰 화각을 갖는 광각의 모바일 카메라의 distortion을 광학적으로 개선하여 주변부의 상의 왜곡을 감소시켜 보다 쾌적한 넓은 시야를 얻을 수 있었으며 소프트웨어로 보정할 때 발생하는 단점을 보완할 수 있었다. 이는 안경과 접목되는 카메라의 연구에 활용될 수 있으리라 사료된다.

• 한국광학회지
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• 제16권5호
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• pp.423-427
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• 2005

본 연구는, 원리적인 다양한 장점에도 불구하고 현실적인 제약으로 인해 실제 설계과정에서 잘 적용되지 않는, 자이델 3차 수차를 간편하게 다룰 수 있는 방안을 제안한다. 먼저 유한 물체거리를 갖는 2 반사경계에 대해 자이델 3차의 구면수차계수를 유도한다. 여기서, 유도된 구면수차계수는 고차의 비선형 방정식으로 표현되는데, 그 구성은 설계변수(물체거리, 주경 및 부경의 곡률, 주경과 부경 사이의 거리)와 유효초점거리로 이루어진다. 해석적으로 표현된 고차의 비선형 구면수차 방정식은 컴퓨터를 이용한 수치기법에 의해 근사적인 제로조건을 만족하도록 풀려진다. 이렇게 구해진 다양한 수치 해들을 주의 깊게 통찰하면 주경과 부경의 곡률 간에 선형성이 존재함을 파악할 수 있다. 즉, 결과적으로 주경과 부경의 곡률들을 선형맞춤(linear fitting)하면 곡률선형방정식이 얻어지는데, 이의 의미는 약간의 대수적인 계산으로 최적화의 초기 입력 데이터를 손쉽게 얻을 수 있는 가능성을 제시한 것이다. 한편, 응용외의 순수 수차론적인 관점에서 본다면, 본 연구의 특징은 유한 물체거리를 갖는 2 반사경계의 주경 및 부경의 곡률들이 구면수차가 거의 제로가 되는 조건 하에서 상호간에 선형 관계가 존재하였다는 것이다.

• 한국안광학회지
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• 제9권2호
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• pp.473-480
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• 2004

현재 국내외적으로 야간에서의 차량운전자의 차량사고와 동체시력과의 관계가 관심이 되고 있다. 이에 본 연구에서 우리는 동체시력을 측정할 수 있는 검사기의 광학계를 설계해 보았다. 시표 표준은 란돌트 환으로 하였는데, 30m에서 1.0의 시력을 유지하기 위해 란돌트 환의 직경이 45mm이고 gap이 9mm인 크기를 기준으로 하였다. 광학적 구성은 관찰자, 플러스 굴절력 렌즈, 마이너스 굴절력 렌즈, 시표의 순서로 이루어졌는데, 먼 거리에서 가까운 거리로의 시표 이동에 따른 마이너스 굴절력의 렌즈에 의한 시표의 제1 허상의 크기가 점점 커지는 방향으로 배치되어졌고, 또한 이 제1 허상은 플러스 굴절력 렌즈의 초점 안에 배치되어 크기가 점점 커지면서 플러스 굴절력렌즈의 초점에서 렌즈 쪽으로 이동되도록 하였다. 이렇게 하여 플러스 굴절력 렌즈에 의한 제 2허상의 크기를 일정하게 유지시키면서 최종 제 2허상의 위치를 50m에서 3m의 범위로 이동시킬 수 있는 광학계를 완성하였다.