• 한국광학회지
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• 제15권5호
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• pp.469-474
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• 2004

본 논문에서는 저 전류 및 고 효율로 동작하는 planar buried heterostructure(PBH) 구조로 sampled grating(SG) distributed bragg reflector(DBR) laser diode(LD)를 처음으로 설계하고 제작하였다. 특히 활성층과 도파로층의 높은 결합 효율을 얻기 위해 건식 식각과 습식 식각을 같이 사용하여 결함이 거의 없는 butt-coupling(BT) 계면을 형성하였다. 제작된 파장 가변레이저의 평균 발진 임계전류는 약 12 mA로 ridged waveguide(RWG)와 buried ridge stripe(BRS) 구조로 제작된 결과 보다 두 배 정도 낮게 나타났으며, 광 출력은 200 mA에서 약 20 mW 정도로 RWG 와 BRS 보다 각각 9 mW, 13 mW 더 우수하게 나타났다. 그리고 파장 가변 영역을 측정한 결과 44 nm로 설계결과와 일치하였으며, 최대 파장 가변 영역 안에서 출력 변화 폭이 5 dB 이내로서 RWG 구조의 9 dB보다 출력변화 폭이 4 dB 적게 나타났다. 전체 파장 가변 영역에서 SMSR이 35 dB 이상으로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제15권5호
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• pp.455-460
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• 2004

1.064 $\mu\textrm{m}$ 파장의 연속발진 Nd:YAG 레이저를 펌핑 광원으로 하여 적외선 영역에서 광대역으로 파장 가변되는 연속발진 및 극초단펄스 C $r^{4+}$ :YAG 레이저를 자체 제작하였다. C $r^{4+}$ :YAG 레이저의 연속발진 및 펄스의 출력특성과 파장 가변 영역은 다음과 같다. 연속발진일 경우 1.436 $\mu\textrm{m}$에서 600 mW의 평균출력을 보였으나, 복굴절 필터를 삽입했을 경우는 1.492 $\mu\textrm{m}$근처에서 400 mW의 평균출력을 보였다. 펄스발진일 경우 1.436 $\mu\textrm{m}$에서 최초로 평균출력 320 mW의 모드록킹된 펄스가 발생하였지만 물 흡수대의 영향으로 불안정함을 피할 수 없었다. 따라서, 복굴절 필터를 사용하여 중심파장을 1.492 $\mu\textrm{m}$로 이동시켰으며 이 영역에서 안정한 상태의 모드록킹된 43 fs의 극초단 펄스를 생성하였다. 이 때의 평균출력은 280 mW이고, 반치폭(FWHM)은 45 nm이었다.

• 한국광학회지
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• 제15권5호
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• pp.435-442
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• 2004

직선격자와 원형격자의 혼합형태인 EC(Elongated circular) 격자의 무아레 무늬로 수 $\mu\textrm{m}$의 선형 횡변위를 보기 위하여 자체결상법으로 무아레 무늬를 형성하고 이를 신호처리하여 횡변위를 정밀하게 측정하였다. CCD 카메라로 측정한 무아레 무늬의 직선격자 부분을 고주파 필터링(filtering)과 스무딩(smooothing) 및 2차함수 피팅(fitting)하고, 이 결과의 1차 미분으로부터 영점교차의 위치를 세어서 직선격자 부분의 밝은 무늬의 위치를 측정하였다. 그리고 EC격자의 원형격자 부분에 의한 무아레 무늬는 고주파 필터링과 스무딩으로 구한 결과의 1차 미분에서 나온 영점교차 개수로부터 원형격자의 밝은 부분의 개수를 셈으로써 선형 횡변위의 EC격자 피치에 대한 정수배의 선형이동량을 정확히 계측하였다. 이 결과 80 $\mu\textrm{m}$ 이하의 횡변위에 대해서 지금까지 무아레 무늬로부터 가시적으로 구한 선형 횡변위량보다 훨씬 정확한 3% 이하의 정확도로 횡변위를 구할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.243-248
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• 2019

기관지는 호흡과정에 있어서 호흡기 시스템의 필수적인 부분이다. 그러나 기관에 협착이 발생하면 기관지 안쪽이 좁아져 호흡을 원활하게 유지하는데 문제가 되기 때문에 조기에 진단 및 치료를 함으로써 증상의 악화를 예방하는 것이 중요하다. 천식은 기도 협착의 가역적 원인의 전형적인 예이며, 급성 악화로 고통받는 환자의 수는 꾸준히 증가하고 있다. 고해상도의 광 결맞음 단층촬영법(optical coherence tomography, OCT)은 조직의 미세 구조를 관찰하는 데 적합하다. 본 연구에서는 내시경 광 결맞음 단층촬영법을 개발하였다. 1,300 nm 광 결맞음 단층촬영법과 고속으로 회전할 수 있는 서보모터를 결합하였다. 모터를 이용하여 360도 회전하면서 이미징하는 동안 프로그램으로 조작이 가능한 선형 스테이지를 사용하여 내시경 프로브를 풀백했다. 모터는 토크, 회전 속도 및 풀리의 기어비와 같은 다양한 요구사항을 고려하여 선정하였다. 샘플로는 생체 외토끼 기도 모델을 사용하였고, 샘플과 카테터는 모터 회전에 의해 흔들리지 않도록 아크릴 구조물로 고정시켰다. 광 결맞음 단층촬영 이미지는 점막 및 점막하층 구조에 대한 정보를 제공하며, 정상부분과 협착부분의 차이를 영상에서 확인할 수 있었다. 또한, 3차원 영상 복원 과정을 통해, 단면 영상과 더불어 3차원 영상에서도 기도의 협착을 식별할 수 있었다. 이 연구는 기도 협착증 진단에 도움을 줄 수 있는 영상법 개발 뿐만아니라 3차원 영상을 구현했다는 점에서 의미가 있다.

• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.249-254
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• 2019

광섬유가 지니는 패러데이 효과를 이용하여 전류의 세기를 측정하는 광전류 센서 소자를 설계 및 제작하였다. 센서 소자의 동작 안정성을 향상시키기 위하여 편광회전 반사 간섭계와 사분 파장 위상 간섭계 구조를 도입하였다. 이 복잡한 구조를 구성하는 다양한 광소자들은 하나의 폴리머 광집적회로로 구성하여 작은 크기로 제작되었다. 본 구조를 이용하면 외부에서 별도의 바이어스 피드백 제어가 필요 없는 상태에서 전류를 측정하는 센싱 동작을 수행할 수 있다. 또한 온도변화나 외부진동으로 인한 광센서 특성 변화를 제거하여 안정적인 특성을 유지하는 광전류센서를 구현할 수 있다. 그러나 패러데이 효과를 결정짓는 베르데상수는 온도에 따라 미소한 값의 변화를 가지고 있다. 본 연구에서는 이 변화로 인한 광전류센서의 온도의존성을 극복하기 위한 연구를 수행하였다. 편광회전 반사 간섭계의 부품인 광섬유 사분 파장판의 길이를 최적값으로부터 벗어나는 상태로 맞추어 줌으로써 베르데 상수의 온도의존성에 의해 나타나는 광전류센서의 스케일 팩터 변화를 보상해줄 수 있었다. 온도변화를 보상한 광전류센서는 주변 온도를 상온에서 85℃로 올리는 동안, 센서 측정 신호의 온도 의존성이 0.2% 이내로 유지되는 것을 확인했다.

• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.375-382
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• 2007

샥-하트만 센서는 렌즐릿 배열을 이용하여 파면의 국부적인 기지를 계산하고 이로부터 파면의 왜곡된 정도를 측정하는 파면측정 센서이다. 일반적으로 하나의 점영상에 대한 중심점을 추출하여 기준 점영상의 중심점에 대한 상대적 이동량을 통해 파면의 국부 기울기를 계산, 전체 파면을 복원하는 원리이다. 따라서 하나의 점영상에 대한 정확한 중심점의 추출을 위하여 해당하는 하부개구 내에 점영상이 존재하여야 한다. 하지만 큰 기울기의 파면이 샥-하트만 센서에 입사하게 되면 측정범위를 벗어나게 되어 일반적인 방법으로는 파면의 국부적인 기울기를 계산할 수 없게 되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 특정 측정시스템에만 국한된 알고리즘이 아닌 모든 파면에 대해 측정 가능하면서도 추가적인 장비 없이 일반적인 샥-하트만 파면 센서가 지니고 있는 측정범위의 한계를 극복할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 본 연구에서는 영상처리 기법을 이용하여 각 점영상에 대한 유동적인 탐색영역을 설정하고 이러한 탐색영역 내에서 중심점을 추출하는 방법을 제안하였다. 또 점영상 대응법을 적용하여 측정 점영상과 기준 점영상을 일대일 대응시킴으로써 전체 측정파면을 복원할 수 있는 알고리즘을 제안함으로써 측정범위에 제한 없이 파면왜곡을 측정할 수 있는 측정방법을 제시하였다. 이렇게 제안된 알고리즘을 샥-하트만 파면 센서 시스템을 이용한 초점벗어남 측정실험을 통하여 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.432-440
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• 2007

LCD 백라이트에 사용되는 집광필름의 광학적 성능을 예측하는 효율적인 방법으로 광선추적기법이 적용된 광학 시뮬레이션이 많이 사용되고 있다. 집광필름의 광특성을 정확히 예측하기 위해서는 시뮬레이션에 영향을 미치는 조건들을 세심하게 설정하여야 한다. 본 연구에서는 가장 대표적인 집광필름인 프리즘필름의 시야각 특성 및 휘도상승률에 중요한 영향을 미치는 시뮬레이션 조건을 분석하기 위해 반사필름, 가상의 평면광원, 프리즘필름으로 구성된 간단한 BLU 모델을 구성한 후 다양한 조건 하에서 체계적인 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 (1) 집광필름의 구조 및 재질 변화에 따른 광학적 성능, 특히 휘도상승률의 상대적 변화는 위에서 기술한 간단한 모델로도 충분히 예측할 수 있음을 확인하였고, (2) 집광필름의 시야각 특성을 정확히 예측하기 위해서는 반사필름의 반사성격 및 집광필름에 입사되는 빛의 분포를 시뮬레이션에 정확히 반영해야만 함을 확인할 수 있었다. 확산판, 확산필름 및 프리즘필름이 적층된 직하형 BLU에서 얻어진 실험결과와 시뮬레이션 결과를 비교 분석한 결과, 상기의 시뮬레이션 모델에 반사필름이 보이는 양방향반사분포함수를 적용하고 확산필름 위의 출광분포를 광원으로 이용할 경우 실험에서 얻어진 프리즘필름 위의 출광분포를 정확히 재현할 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제20권4호
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• pp.211-216
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• 2009

초소형 광집적 회로를 실현하기 위해 실리콘 기반의 2차원 광자 결정에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서 대표적 구조인 공기 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정은 우수한 광학적 특성을 가지나, 다양한 소자를 집적화하기에는 기계적 강도가 약하다. 본 연구에서는 기계적 강도를 향상시킨 대칭적인 저굴절률 실리카 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정을 제안하며, 공기 및 실리카 클래딩을 갖는 광자 결정 슬랩 구조의 광학적 특성을 이론적으로 비교하였다. 3차원 유한 차분 시간 영역법을 이용하여 공기 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정 슬랩 구조를 분석한 결과, 광통신 대역에서 약 330 nm의 광자 밴드갭과 약 100 nm의 무손실 도파 대역을 가짐을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 실리카 클래딩을 갖는 2차원 광자 결정 슬랩 구조를 계산한 결과, 클래딩의 굴절률이 공기보다 높음에도 불구하고 공기 클래딩 구조의 광학적 특성에 버금가는 약 230 nm의 광자 밴드갭과 약 90 nm의 무손실 도파 대역을 갖는 구조를 설계하였다.

• 한국광학회지
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• 제25권1호
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• pp.29-37
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• 2014

두 개의 회전하는 사분파장판으로 구성된 타원편광분석기의 체계적인 오차를 보정하는 방법을 연구하고 이를 실증하였다. 두개의 사분파장판으로 구성된 타원편광분석기의 5가지 오차(두 개의 회전 사분파장판들의 회전 시작 각도 오차 및 상 지연 값의 오차, 그리고 편광 분석기의 정렬 각도 오차)를 근사 과정 없이 계산하기 위하여 시료가 없이 타원편광신호를 얻고 이로부터 25개의 퓨리에 성분을 추출하였다. 25개의 퓨리에 계수에서 관련된 11개의 성분만 이용하여 상호 비선형적으로 얽혀 있는 5개의 값을 비선형 최적화 방법으로 구할 수 있었다. 오차 보정 결과 회전광소자들의 정렬 각도 오차(${\epsilon}_3$, ${\epsilon}_4$, ${\epsilon}_5$)가 위상지연 오차(${\epsilon}_1$, ${\epsilon}_2$)보다 더 중요하며, 모든 오차에서 0.05 rad 이하의 정밀도를 지니면 충분히 그 오차를 보정할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로는 이렇게 구한 광학계의 초기 정렬 오차 값을 미지의 광학 부품에 적용하여 미지의 광학부품의 위상 지연의 양과 빠른 축을 알 수 있었다. 오차 보정 검증을 위하여 미지의 샘플로 반파장판을 이용하였으며, 반파장판의 위상 지연 양과 빠른 축을 찾을 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제25권3호
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• pp.131-136
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• 2014

본 논문에서는 짧은 길이의 편광유지 광자결정 광섬유(polarization-maintaining photonic crystal fiber : 이하 PM-PCF)와 3 dB 광섬유 결합기(fiber coupler), 그리고 편광 조절기(polarization controller)로 구성된 사냑(Sagnac) 복굴절 간섭계(birefringence interferometer)를 이용하여 온도에 둔감한 편광 간섭형 스트레인 센서(polarimetric strain sensor)를 구현하였다. 센서부(sensor head)로 사용된 PM-PCF의 길이는 2 cm이었고, 이는 기존의 PM-PCF 기반 편광 간섭형 스트레인 센서들과 비교할 때 가장 짧은 센서부 길이이다. 제안된 센서는 $0{\sim}8m{\varepsilon}$의 범위에 대해서 스트레인 측정을 수행하였으며, ${\sim}0.87pm/{\mu}{\varepsilon}$에 해당하는 스트레인 민감도를 얻을 수 있었다. 또한, 외부 온도를 $30^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지 변화시키며 제안된 센서의 온도 의존성을 조사한 결과, 약 $-12pm/^{\circ}C$의 온도 민감도를 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 편광 유지 광섬유의 온도 민감도(약 $-990pm/^{\circ}C$) 에 비해 약 82배정도 작은 값이다. 특히, 실용적인 관점에서 센서 표지자(indicator)로 사용되는 파장이 스트레인 민감도에 큰 영향을 주지 않는다는 것을 실험 및 이론적으로 확인하였다.