• 제목/요약/키워드: Rigorous equivalent transmission-line theory

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정확한 등가 전송선로 이론을 사용한 다층 격자 구조의 회절특성 분석 (Diffraction Analysis of Multi-layered Grating Structures using Rigorous Equivalent Transmission-Line Theory)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제15권1호
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    • pp.261-267
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    • 2015
  • 다층 격자구조에서 전파하는 평면파들의 회절특성을 나타내는 고유치 문제는 모드 확장 원리에 의하여 정확하게 설명할 수 있다. 그런 모드 확장 원리들에 의존하는 모드 해들은 간단한 회로이며 일반적인 형태인 등가 전송선로 망에 의하여 분석할 수 있다. 이 해석법은 어떤 조건에서든 필드들의 격자 회절과정에 대한 상당한 물리적 직관성을 제공하는 해석적인 특성을 준다. 특히, 등가 전송선로 망은 다른 해석법들에서 해석적으로 구할 수 없는 회절 격자구조의 산란특성, 방출효과 그리고 다른 광학적 특성들을 체계적으로 평가하기 위한 컴퓨터 알고리즘의 템플릿으로서 사용될 수 있다. 본 논문에서 제안한 정확한 해석법의 타당성을 입증하기 위하여 앞서 연구한 논문들의 결과를 수치해석적으로 비교 분석하였다. 그 결과 본 논문에서 얻은 내용과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

주기적인 Blazed 격자로 구성된 광 도파로의 분산 특성 (Dispersion Characteristics of Optical Waveguide with Periodic Blazed Grating Profile)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.195-200
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    • 2020
  • 고유치 문제에 기초한 모드 전송선로 이론 (Modal Transmission-Line Theory: MTLT)을 이용하여 blazed 격자로 구성된 광 도파로의 누설특성과 Bragg 조건들을 정확하게 분석하였다. 대칭형, 톱니형, 비대칭형으로 분류한 blazed 격자형 광 도파로는 Bragg 조건들에서 leaky-wave stop-band가 나타났으며, Bragg 조건 근처에서 Rayleigh 조건에 기인한 anomalies 현상이 발생함을 보였다. 또한, 주기적인 격자구조의 특성 임피던스에 기초한 종 방향 등가 전송선로를 구성하여 광 도파로의 DFB 특성을 Bragg 조건에서 분석하였다. 분석 결과, leaky-wave stop-band가 발생하는 Bragg 조건에서 DFB 도파로의 반사전력이 최대가 되는 것을 확인하였다.

비대칭 장방형 격자로 구성된 광 도파로의 누설 파와 DFB 특성 (Leaky-Wave and DFB Characteristics of Optical Waveguide with Asymmetric Rectangular Grating Profile)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제21권2호
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    • pp.151-156
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    • 2021
  • 고유치 문제에 기초한 모드 전송선로 이론 (Modal Transmission-Line Theory: MTLT)을 이용하여 비대칭 정방형 격자로 구성된 광 도파로의 누설특성과 Bragg 조건들을 정확하게 분석하였다. 비대칭 정방형 격자로 구성된 광도파로는 Bragg 조건들에서 leaky-wave stop-band가 나타났으며, Bragg 조건 근처에서 Rayleigh-Wood 조건에 기인한 anomalies 현상이 발생함을 보였다. 또한, 주기적인 격자구조의 특성 임피던스에 기초한 종 방향 등가 전송선로를 구성하여 광 도파로의 DFB 특성을 Bragg 조건에서 분석하였다. 분석 결과, leaky-wave stop-band가 발생하는 Bragg 조건 근처에서 DFB 도파로의 반사전력이 최대가 되는 filtering 특성이 활성화되는 것을 확인하였다.

비대칭 Si3N4 격자를 사용한 고효율 GMR 컬러 필터의 구현 (Implementation of Highly Efficient GMR Color Filter using Asymmetric Si3N4 Gratings)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.225-230
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    • 2017
  • 본 논문에서는 높은 효율의 GMR(guided-mode resonant) 컬러 필터를 제안하고 구현하였다. GMR 컬러 필터는 서로 보완적인 고정 격자와 이동 격자가 포함한 $Si_3N_4/air$ 층으로 구성하였다. 제안한 소자는 정확한 등가 전송선로 이론(RETT)에 기초한 수치 해석과 서브 파장 대역에서 동작하는 격자구조를 사용하여 설계하였다. 수치해석 결과, GMR 컬러 필터는 $0.45{\mu}m{\sim}0.55{\mu}m$ 범위에서 blue-green 컬러에 대하여 그리고 $0.6{\mu}m{\sim}0.7{\mu}m$ 범위에서 red 컬러에 대하여 약 35 nm의 동조특성을 보였다. 또한, 컬러 필터는 blue, green 그리고 red 컬러의 중심 주파수에서 각각 99%, 98%, 99%의 효율을 가지고 약 8 nm의 대역폭을 나타내었으며, 앞선 논문들에서 보고된 내용보다 더 높은 효율을 보여주었다.

다층 유전체 격자구조에 의한 공진 산란특성의 분석 (Analysis of Resonance Scattering Characteristics by Multi-layered Dielectric Gratings)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.231-236
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    • 2017
  • 다층 유전체 격자에 입사하는 평면파에 의해 생성 된 공간 고조파들은 GMR 특성으로 알려진 강한 공진 산란 변화를 겪는다. 이러한 효과를 명확히 분석하기 위하여 본 논문에서는 산란 문제의 정확한 등가전송선로 이론(RETT)을 사용하여 격자 영역 내부의 전파특성과 분산곡선을 조사하였다. 그 결과, 산란 공진의 최대 크기에서 산란된 모드와 격자 구조에 의하여 발생하는 누설 모드가 거의 동일하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 누설파의 자유 공명 특성과 관련된 GMR 효과가 다층 유전체 격자구조에서 발생한다는 이전 연구를 확인하고 일반화하였다. 전형적인 격자의 공진특성을 보여주는 정량적인 수치해석 결과가 주어졌으며 TM 모드가 반사면에 수직 입사된 특수한 경우를 논의하였다.

Photonic 안테나에서 광섬유와 마이크로스트립 안테나사이의 새로운 결합조건 (Novel Coupling Condition between Optical Fiber and Microstrip Antenna in Photonic Antenna)

  • 호광춘
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제43권4호
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    • pp.31-37
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    • 2006
  • 광 신호 제어 시스템에서 사용되는 광/안테나 연결회로의 제작 간소화에 대한 중요성이 지속적으로 대두되고 있다. 이를 위하여, 본 논문에서는 광섬유로 제작된 새로운 형태의 photonic 안테나 설계에서 광 도전 효과에 기인한 광섬유와 슬롯 결합형 마이크로 스트립 안테나 사이의 광 결합효율을 수치 해석적으로 분석하였다. 결합특성을 정확하게 분석하기 위하여 원통형, 평면형 전송구조들이 결합할 때 발생하는 불연속 특성을 포함한 새로운 모드 전송선로 이론을 정의하였다 분석결과, 서로 다른 두 전송구조에서의 최대 전력전송은 그 결합영역에서 전파하는 정확한 두 모드들의 전송전력이 균등하게 분배되는 새로운 지점에서 발생함을 보였다.

원추형 입사에서 다층 유전체 격자구조의 공진 산란특성 (Resonance Scattering Characteristics of Multi-layered Dielectric Gratings under Conical Incidence)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제22권5호
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    • pp.123-128
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    • 2022
  • 정확한 모드전송선로 이론 (MTLT)을 적용하여 원추형 광 입사에서 공진 회절격자의 특성을 조사하였다. 원추형 구성에서 공진 회절과 관련된 모드 벡터가 전형적이 구조의 회절격자와 관련된 것보다 입사각에 따라 작게 변한다는 것을 보여주었다. 더욱이, 소멸하는 회절파가 공진 효과를 담당하는 누설 모드를 구동함에 따라, 원추형 장착은 기존 회절격자보다 더 큰 각도 허용 오차를 회절격자에 부여함을 보였다. 이에 기초하여, 수치 계산을 통하여 원추형 입사에서 발견된 스펙트럼을 사용하여, 원추형 및 클래식 구성에서 공진 회절격자의 각도-스펙트럼과 파장-스펙트럼 성능을 정량화하였다. 이러한 결과는 효율적이고 물리적으로 희소한 공진 회절격자를 요구하는 다양한 응용 분야에서 유용할 것이다.

비대칭 다층 유전체 격자구조에 의한 GMR 현상의 분석 (Analysis of GMR Phenomenon by Asymmetric Multi-layered Dielectric Gratings)

  • 호광춘
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.209-214
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    • 2017
  • 비대칭 다층 유전체 격자구조에 입사된 평면파는 대칭 격자구조와 같이 공간 고조파들을 생성한다. 이 성분들 중에 특정 공간 고조파는 GMR 특성으로 알려진 강한 공진 산란 변화를 겪는다. 본 논문에서는 이러한 효과를 명확히 분석하기 위하여 고유치 문제에 기인한 정확한 등가전송선로 이론(RETT)을 사용하여 격자 영역 내부의 공진현상과 분산특성을 분석하였다. 그 결과, 산란 공진의 peak에서 격자구조에 의하여 발생한 반사 모드와 격자구조에서 전송되는 누설 모드가 거의 일치한다는 것을 알 수 있었다. 따라서 누설파의 자유 공명 특성과 관련된 GMR 효과가 비대칭 다층 유전체 격자구조에서도 발생한다는 것을 확인하고 일반화하였다. 전형적인 격자의 공진특성을 보여주는 정량적인 수치해석 결과가 주어졌으며 TE, TM 모드가 반사면에 수직 입사된 특수한 경우도 논의하였다.

Bragg 격자구조가 집적된 편광 무의존성 방향성 결합기와 다중모드 간섭 결합기의 설계 (Design of Polarization-Insensitive Directional Couplers and Multimode Interference Couplers Integrated with Bragg Grating Waveguide)

  • 호광춘
    • 한국광학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.295-302
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    • 2007
  • Rib 형태의 전송구조로 구성된 편광 무의존성 방향성 결합기(DC)와 다중모드 간섭결합기(MMI)의 설계특성을 종방향 모드 전송선로 해석법(L-MTLT)을 이용하여 정확하게 비교 분석하였다. 두 전송모드들의 결합특성에 의존하는 편향 무의존성 DC 소자를 이용하여 다중모드들의 결합과 간섭특성을 나타내는 MMI 결합기가 설계될 수 있음을 보였다. 또한, 편향 무의존성 DC와 MMI 소자들의 결합효율을 결합길이와 파장의 변화에 따라 자세하게 비교 분석하였다. 그 결과를 기반으로 광통신용 소자에서 필터로 널리 사용 가능한 Bragg 격자구조가 집적된 편향 무의존성 DC와 MMI를 설계하고 그 필터특성을 처음으로 비교 분석하였다. 분석결과, TE와 TM 모드들 사이의 결합길이가 같도록 설계한 DC는 MMI보다 편광 무의존성 필터링 특성에 있어서 더욱 좋은 성능을 나타냈다. 그러나, 편광무의존성 결합길이가 현저하게 작은 MMI가 DC보다 집적소자 소형화를 위하여 더욱 좋은 소자임을 보였다.