• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.472-476
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• 2019

We have proposed a novel planar lightwave circuit (PLC) optical sensor to monitor the contamination in a flow-cell where water is continuously supplied through a water quality measurement system. We designed a PLC chip with a V-shape waveguide and the simulated its function as a sensor for monitoring contamination in a flow-cell using a numerical the FDTD (finite-difference time-domain) analysis. A novel cross type of waveguide was introduced to make the PLC chip of the V-shaped waveguide. The fabricated PLC was cut into the cross waveguide. A change in the optical propagation loss of the PLC sensor was observed after immersing the PLC sensor into city water. It was determined that the propagation loss of the PLC sensor was 3 dB at a wavelength of $1.55{\mu}m$ in the city water for 15 days.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권3호
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• pp.274-282
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• 2014

In this study, closely spaced Au nanoparticles which are arranged in nanocluster (heptamer) configurations have been employed to design efficient plasmonic subwavelength devices to function at the telecommunication spectrum (${\lambda}$~1550 nm). Utilizing two kinds of nanoparticles, the optical properties of heptamer clusters composed of Au rod and shell particles that are oriented in triphenylene molecular fashion have been investigated numerically, and the cross-sectional profiles of the scattering and absorption of the optical power have been calculated based on a finite-difference time-domain (FDTD) method. Plasmon hybridization theory has been utilized as a theoretical approach to characterize the features and properties of the adjacent and mutual heptamer clusters. Using these given nanostructures, we designed a complex four-branch ($1{\times}4$) Y-shape splitter that is able to work at the near infrared region (NIR). This splitter divides and transmits the magnetic plasmon mode along the mutual heptamers arrays. Besides, as an important and crucial parameter, we studied the impact of arm spacing (offset distance) on the guiding and dividing of the magnetic plasmon resonance propagation and by calculating the ratio of transported power in both nanorod and nanoshell-based structures. Finally, we have presented the optimal structure, that is the four-branch Y-splitter based on shell heptamers which yields the power ratio of 23.9% at each branch, 4.4 ${\mu}m$ decaying length, and 1450 nm offset distance. These results pave the way toward the use of nanoparticles clusters in molecular fashions in designing various efficient devices that are able to be efficient at NIR.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권3호
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• pp.261-273
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• 2014

In this paper, metal insulator metal (MIM) plasmonic slot cavity narrow band-pass filters (NBPFs) are studied. The metal and dielectric of the structures are silver (Ag) and air, respectively. To improve the quality factor and attenuation range, two novel NBPFs based on tapered structures and double cavity systems are proposed and numerically analyzed by using the two-dimensional (2-D) finite difference time domain (FDTD) method. The impact of different parameters on the transmission spectrum is scrutinized. We have shown that increasing the cavities' lengths increases the resonance wavelength in a linear relationship, and also increases the quality factor, and simultaneously the attenuation of the wave transmitted through the cavities. Furthermore, increasing the slope of tapers of the input and output waveguides decreases attenuation of the wave transmitted through the waveguide, but simultaneously decreases the quality factor, hence there should be a trade-off between loss and quality factor. However, the idea of adding tapers to the waveguides' discontinuities of the simple structure helps us to improve the device total performance, such as quality factor for the single cavity and attenuation range for the double cavity. According to the proposed NBPFs, two, three, and four-port power splitters functioning at 1320 nm and novel ultra-compact two-wavelength and triple-wavelength demultiplexers in the range of 1300-1550 nm are proposed and the impacts of different parameters on their performances are numerically investigated. The idea of using tapered waveguides at the structure discontinuities facilitates the design of ultra-compact demultiplexers and splitters.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권2호
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• pp.125-133
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• 2018

We report an in-depth analysis of the design and fabrication of multilayer dielectric (MLD) diffraction gratings for spectral beam combining at a wavelength of 1055 nm. The design involves a near-Littrow grating and a modal analysis for high diffraction efficiency. A range of wavelengths, grating periods, and angles of incidence were examined for the near-Littrow grating, for the $0^{th}$ and $-1^{st}$ diffraction orders only. A modal method was then used to investigate the effect of the duty cycle on the effective indices of the grating modes, and the depth of the grating was determined for only the $-1^{st}$-order diffraction. The design parameters of the grating and the matching layer thickness between grating and MLD reflector were refined for high diffraction efficiency, using the finite-difference time-domain (FDTD) method. A high reflector was deposited by electron-beam evaporation, and a grating structure was fabricated by photolithography and reactive-ion etching. The diffraction efficiency and laser-induced damage threshold of the fabricated MLD diffraction gratings were measured, and the diffraction efficiency was compared with the design's value.

• Current Photovoltaic Research
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• 제6권4호
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• pp.102-108
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• 2018

A glass-texturing technique was developed for photovoltaic (PV) module cover glass; periodic honeycomb textures were formed by using a conventional lithography technique and diluted hydrogen fluoride etching solutions. The etching conditions were optimized for three different types of textured structures. In contrast to a flat glass substrate, the textured glasses were structured with etched average surface angles of $31-57^{\circ}$, and large aspect ratios of 0.17-0.47; by using a finite difference time-domain simulation, we show that these textured surfaces increase the amount of scattered light and reduce reflectance on the glass surface. In addition, the optical transmittance of the textured glass was markedly improved by up to 95% for wavelengths ranging from 400 to 1100 nm. Furthermore, applying the textured structures to the cover glass of the PV module with heterojunction with intrinsic thin-layer crystalline silicon solar cells resulted in improvements in the short-circuit current density and module efficiency from 39 to $40.2mA/cm^2$ and from 21.65% to 22.41%, respectively. Considering these results, the proposed method has the potential to further strengthen the industrial and technical competitiveness of crystalline silicon solar cells.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.1586-1591
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• 2022

Kirchhoff-Love 판 (KLP) 방정식은 특정 외력이 얇은 막에 끼치는 변형을 기술하는 잘 알려진 이론이다. 한편, frequency 도메인에서 진동하는 판을 해석하는 것은 주요 진동 주파수와 고유함수들을 구하는 것과 판의 진동을 예측하는데 중요하다. 다양한 모드 분석 방법들 중 dynamic mode decomposition (DMD)는 효율적인 data 기반 방법이다. 이 논문에서 우리는 DMD를 기반으로 sine 유형 외력의 영향력 안에 있는 KLP의 모드 분석을 수행한다. 우리는 먼저 유한차분법을 사용하여 이산적으로 표현된 시계열 형식의 KLP 해를 구한다. 720,00개의 FDM으로 생성된 해중에서, 오직 500개의 해만을 DMD의 구현을 위해 선택한다. 우리는 결과적으로 얻어진 DMD-mode를 보고한다. 또한, DMD를 통하여 KLP의 해를 예측하는 효율적인 방법을 소개한다.

• 한국광학회지
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• 제34권6호
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• pp.235-240
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• 2023

종단방출형 광위상배열장치에 주입된 광신호는 장치 내부의 도파로를 따라서 전파되어 안테나 끝단에서 외부로 방출되는데 이 경계면에서 반사와 산란이 발생하여 광신호의 방출효율이 감소하게 된다. 본 연구에서는 이 방출효율을 증가시키기 위하여 끝단으로 갈수록 폭이 가늘어지는 도파관 안테나를 연구하였다. 도파로는 폭이 2 ㎛, 높이가 0.5 ㎛인 실리콘 나이트라이드를 고려하였으며, 도파로의 끝단을 폭이 가늘어지는 도파관 안테나 구조로 변경한 결과 신호의 방출효율은 78%에서 96.3%까지 증가하고 반사율은 22%에서 3.7%까지 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 종단방출형 광위상배열장치의 광신호의 세기를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도파로를 따라 반사되는 후방반사에 따른 노이즈의 영향도 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.184-184
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• 2012

Recently, InGaN/GaN multi-quantum well grown on GaN pyramid structures have attracted much attention due to their hybrid characteristics of quantum well, quantum wire, and quantum dot. This gives us broad band emission which will be useful for phosphor-free white light emitting diode. On the other hand, by using quantum dot emission on top of the pyramid, site selective single photon source could be realized. However, these structures still have several limitations for the single photon source. For instance, the quantum efficiency of quantum dot emission should be improved further. As detection systems have limited numerical aperture, collection efficiency is also important issue. It has been known that micro-cavities can be utilized to modify the radiative decay rate and to control the radiation pattern of quantum dot. Researchers have also been interested in nano-cavities using localized surface plasmon. Although the plasmonic cavities have small quality factor due to high loss of metal, it could have small mode volume because plasmonic wavelength is much smaller than the wavelength in the dielectric cavities. In this work, we used localized surface plasmon to improve efficiency of InGaN qunatum dot as a single photon emitter. We could easily get the localized surface plasmon mode after deposit the metal thin film because lnGaN/GaN multi quantum well has the pyramidal geometry. With numerical simulation (i.e., Finite Difference Time Domain method), we observed highly enhanced decay rate and modified radiation pattern. To confirm these localized surface plasmon effect experimentally, we deposited metal thin films on InGaN/GaN pyramid structures using e-beam deposition. Then, photoluminescence and time-resolved photoluminescence were carried out to measure the improvement of radiative decay rate (Purcell factor). By carrying out cathodoluminescence (CL) experiments, spatial-resolved CL images could also be obtained. As we mentioned before, collection efficiency is also important issue to make an efficient single photon emitter. To confirm the radiation pattern of quantum dot, Fourier optics system was used to capture the angular property of emission. We believe that highly focused localized surface plasmon around site-selective InGaN quantum dot could be a feasible single photon emitter.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권1호
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• pp.23-32
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• 1999

Richards 방정식(RE) 해를 구하는 새로운 수치해석적인 방법으로 해적응격자(SAG)법을 개발하였다. SAG 법은 격자생성법을 이용하여 해의 구배가 큰 영역에 더 많은 수의 격자가 밀집되도록 일정한 수의 격자를 자동으로 재분배한다. 이 방법은 좌표변환기법을 이용하여 지배방정식인 RE를 새로운 좌표에서의 RE로 변환하고 유한차분법을 적용하여 방정식의 해를 구한다. 이때 격자점들의 이동은 변환된 RE에 수식으로 반영되기 때문에 고정된 격자점 을 갖는 변환된 영역에서는 해를 구하는 과정에서 내삽법이 불필요하게 된다. 따라서 SAG법은 불포화대에서의 지하수 침투과정을 모사할 때 습윤전선의 이동과 관련하여 발생하는 수치해석적 난제를 크게 개선할 수 있는 방법이다. SAG법과 고정격자를 이용하는 기존의 수정 Picard법을 비교하기 위하여 1차원 침투문제에 대한 수치실험을 실시하였다. 41개의 격자점을 이용한 SAG법은 201점의 고정격자법과 비교하였을 때, 해의 정확도에서는 비슷한 값을 보였으며 계산시간은 반으로 줄어들었다. SAG해의 질량평형과 수렴도는 시간간격 ($\Delta$t)과 해적응 격자생성에 사용된 가중모수 (${\gamma}$)에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 SAG법을 이용하여 질량보존적이며 동시에 수렴하는 해를 구하기 위해서는 $\Delta$t와 ${\gamma}$를 자동으로 재조정하는 과정이 요구되며, 이러한 과정은 계산시간을 증가시키는 요인으로 작용할수도 있을 것이다. 본 연구에서 제시된 방법은 특별히 시간에 따른 전선의 이동을 다루는 불포화 유동 및 오염물 거동 문제에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.