두 모드 간섭 현상을 기초로 해서 1.55 $\mu\textrm{m}$ 파장대역에서 동작하는 편광모드 분리기를 Ti: x-cut LiNbO$_3$광도파로 구조를 이용하여 설계, 제작한 다음, TE, TM 입사 모드에 따른 소자의 동작 특성을 측정하였다. 광도파로 폭, 분기각도와 간섭영역 길이를 8$\mu\textrm{m}$, 0.55$^{\circ}$, 470$\mu\textrm{m}$로 제작된 소자의 분리 비는 TE, TM 입사 모드 각각에 대해서 16.18 dB, 21.25 dB로 측정되었으며, 누화는 -16.28 dB, -21.28 dB로 측정되었다. 삽입 손실은 TE, TM 각각에 대하여 2.24 dB/cm, 2.41 dB/cm로 측정되었으며. 30 nm 파장 범위 내에서 비교적 균일한 분리 비가 관찰되었다.
평면 광도파로 렌즈는 집적광학회로에 널리 사용된다. 본 논문에서는 새로운 형태의 평면 광도파로 렌즈를 제안하고 제작하여 기존의 볼록-평면렌즈와 그 특성을 비교하였다. 제안한 볼록-오목형 렌즈는 원형의 경계를 가지며 선형경계를 가지는 볼록-평면 렌즈에서 발생하는 구면 수차를 제거할 수 있다. Y-cut LiNbO$_{3}$ 기판 위에 Ti-내부확산 양자교환방식을 이용하여 제안한 볼록-오목 렌즈와 기존의 볼록-평면 렌즈에 비해 초점에서의 spot의 크기를 약 59% 정도 줄일 수 있었다.
광통신시스템에서 효율적인 광전송을 위해서는 광섬유와 필름 도파로사이에 효율적인 결합이 필요하다. 광섬유와 필름 도파로를 직접연결하면 광섬유와 필름 도파로간의 크기 및 모양의 차이로 인한 필드 프로필의 불일치로 인하여 연결부위에서 많은 광손실이 발생하기 때문에 광효율이 저하된다는 문제점이 존재한다. 이에 본 논문에서는 광섬유와 광도파로의 직접 연결 시 발생하는 효율의 저하를 막기 위해 광섬유와 광도파로를 연결하는 Y-branch를 설계하고 제작하였다. Y-branch의 해석방법으로는 많은 광도파로의 해석법 중 가장 간단하고 적용이 쉬운 섭동궤환방법을 사용하였다. 해석된 결과를 이용하여 $LiNbO_3$ 에 Ti를 확산시키는 방법을 통하여 Y-branch를 제작하여 측정을 실시하였다. 측정은 $1550{\mu}m$ LD레이저 광원을 이용하여 커플러를 통하여 광이 입사하도록 구성한 후 출련단에서 광신호의 near field mode를 측정하였다. 이를 통하여 Y-branch를 통해 입사하는 광의 입사조건을 변화시켜도 고차모드들은 모두 제거되고 기본 모드만 유지되고 있는 특성을 확인하였다.
최근 유한연료의 고갈로 인해 세계 유가가 불안정 됨으로서 대체 에너지에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 특히 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전 역효과를 이용한 것으로서 주변에서 무의미하게 버려지는 진동이나 바람, 열 에너지를 실 생활에 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일본과 같은 선진국에서 이미 지하철 및 일반 다리와 같이 진동이 극히 많은 곳에서 응용되고 있다. 이러한 에너지 하베스팅 기술을 응용 하려면 전압출력 계수($g_{33}$)가 높아야 한다. 이것은 압전 d 상수와 유전상수에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 현재가지 응용되는 압전 하베스팅 조성은 Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT)를 기초로한 세라믹이 응용되고 있다. Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) 세라믹은 Morpohotropic phase boundary(MPB)에서 전기기계 결합계수 (kp) 와 기계적 품질계수 (Qm) 이 각각 0.5와 500으로 우수한 특성을 나타낸다. 또한 큐리온도 (Tc) 도 $400^{\circ}C$로 온도 안정성 또한 높다. 하지만 $1000^{\circ}C$ 이상에서 소결하는 PbO는 소결 중 급격한 휘발로 환경적 오염 뿐 아니라 특성의 저하를 야기시킨다. 그래서 몇몇 나라에서는 그 사용을 제한하고 점차적으로 사용을 줄여 나가고 있는 동시에 PbO가 첨가되어 있지 않은 Lead-Free 세라믹의 연구가 많이 진행되고 있다. Lead-Free 세라믹 중 alkaline niobate를 기초로 한 페로브스카이트 구조의 ($Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ (NKN) 은 PbO를 기초로 한 세라믹을 대체할 유망한 후보자 중 하나이다. 하지만 NKN세라믹의 K 성분의 조해성 및 고온에서의 휘발로 인해 일반 적인 소결 방법으로는 고밀도의 세라믹을 얻기 매우 어렵다. 그래서 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark plasma Sintering)와 같은 특별한 소결 법을 이용하거나 $K_8CuNb_4O_{23}$(KCN) 이나 $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$(KCT) 등을 첨가하여 그 소결성을 향상 시키는 방법도 있다. 또한 압전 d상수를 향상 시키기 위해 $Nb_2O_5$나, $La_2CO_3$, $CeO_2$, $Li_2CO_3$ 등을 치환함으로써 압전 d상수를 향상 시켜 전압출력 계수를 높이는 연구 또한 많은 보고가 되어 있다. 특히 $Li_2CO_3$의 첨가는 일반 적인 소결 방법으로도 밀도의 조밀함을 향상 시켜 그에 따른 높은 유전율과 전기기계 결합계수, 압전 d상수를 가져 많은 연구가 되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 일반적인 ($K_{0.5}N_{0.5})_{1-x}Li_x(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ + 0.2mol%$La_2O_3$ + 1.2mol%$K_8CuNb_4O_{23}$ 세라믹에 x(=Li) 치환에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.
An approach based on an integrated photonic Ti:LiNbO3 Y branch has been proposed, designed, and analyzed for the microwave instantaneous frequency measurement (IFM). By designing the Y branch with length L = 6545 ㎛ and refractive index NTE - NTM = 0.0764, a complementary optical filter with free spectral range (FSR) of 600 GHz is constituted, which results in a maximum measureable frequency of 300 GHz being obtained. Theoretical analysis on the temperature stability of the Ti:LiNbO3 Y branch shows that the FSR variation of the complementary filter is 0.3% for the temperature change of 100 K, which indicates that the IFM approach will have a better stability. All these results demonstrate that the proposed IFM approach has potential capability to be used for the increasingly higher microwave IFM with better stability.
초고용량 캐패시터(Supercapacitor)는 이차전지와 더불어 차세대 전지로 분류되는 신형에너지 장치로서 충 방전 속도가 다르고 순간 전력공급이 가능하며 충 방전 수명이 반영구적으로 길고 고출력을 내기 때문에 이차전지가 갖지 못하는 영역에서 동력에너지원으로 사용된다. 본 연구에서는 초고용랑 캐패시터의 전극소재인 탄소계 재료를 대신하여 비탄소계 전극소재인 $Li_4Ti_5O_{12}$의 고상법 제조를 위한 Li/Ti의 최적 조성과 혼합 방법으로 Li-Ti 계에 $Fe_2O_3$, NiO, $Nb_2O_5$, $Sb_2O_3$ 그리고 ZnO와 같은 금속산화물로 치환시켜 합성된 Li -Ti계 금속산화물의 특성 및 충 방전 효과에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다.
In this study, in order to develop the composition ceramics for lead-free ultrasonic motor, $[(K_{0.5}Na_{0.5})_{0.95}Li_{0.05}(Nb_{0.96}Sb_{0.04})]O_3$ ceramics were fabricated using $Ag_2O$ as sintering aid and a conventional mixed oxide process and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the $SrTiO_3$ substitution. $SrTiO_3$ substitution enhanced density, dielectric constant$(\varepsilon_r)$ and electromechanical coupling factor$(k_p)$. However, mechanical quality factor was deteriorated. At the 0.5mol% $SrTiO_3$ substitution, density, electromechanical coupling factor$(k_p)$, dielectric constant$(\varepsilon_r)$ and piezoelectric constant$(d_{33})$ of specimen showed the optimum value of 4.437g/$cm^3$, 0.457, 1294, 265pC/N, respectively.
In this study, in order to develop the lead-free piezoelectric ceramics with high piezoelectric and dielectric properties, $[(K_{0.5}Na_{0.5})_{0.95}Li_{0.05}(Nb_{0.96}Sb_{0.04})]O_3$ ceramics were fabricated using $Ag_2O$ as sintering aid and a conventional mixed oxide process and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the $SrTiO_3$ substitution. $SrTiO_3$ substitution enhanced density, dielectric constant(${\varepsilon}_r$) and electromechanical coupling factor($k_p$). However, mechanical quality factor was deteriorated. And also, Curie temperature ($T_c$), and phase transition temperature($T_p$) were rapidly decreased. At the 0.5 mol% $SrTiO_3$ substitution, density, electromechanical coupling factor($k_p$), dielectric constant(${\varepsilon}_r$) and piezoelectric constant($d_{33}$) of specimen showed the optimum value of $4.437\;g/cm^3$, 0.457, 1294, 265 pC/N, respectively.
The electrolytic reduction of spent oxide fuel involves the liberation of oxygen in a molten LiCl electrolyte, which is a chemically aggressive environment that is very corrosive for typical structural materials. So, it is essential to choose the optimum material for the process equipment handling molten salt. In this study, corrosion behavior of Haynes 263, 75, and Inconel X-750, 718 in molten salt of $LiCl-Li_{2}O$ under oxidation atmosphere was investigated at $650^{\circ}C\;for\;72\sim360$ hours. At $3\;wt\%\;of\;Li_{2}O$, Haynes 263 alloy showed the highest corrosion resistance among the examined alloys, and up to $8\;wt\%\;of\;Li_{2}O$, Haynes 75 exhibited the highest corrosion resistance. Corrosion products were formed $Li(Ni,Co)O_2,\;LiNiO_2\;and\;LiTiO_2\;and\;Cr_{2}O_3$ on Haynes 263, $Cr_{2}O_3,\;NiFe_{2}O_4,\;LiNiO_2,\;Li_{2}NiFe_{2}O_4,\;Li_{2}Ni_{8}O_10$ and Ni on Haynes 75, $Cr_{2}O_3,\;(Al,Nb,Ti)O_2,\;NiFe_{2}O_4,\;and\;Li_{2}NiFe_{2}O_4$ on Inconel X-750 and $Cr_{2}O_3,\;NiFe_{2}O_4\;and\;CrNbO_4$ on Inconel 718, respectively. Haynes 263 showed local corrosion behavior and Haynes 75, Inconel X-750, 718 showed uniform corrosion behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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