4광파 혼합에 의한 광굴절 결정체로 구성된 위상 공액 발진기의 발진 조건에 관한 연구

조제황 광운대학교 대학원 1989 국내박사

4 광파 혼합의 광굴절 결정체로 구성된 선형 및 링 위상 공액 발진기의 발진 조건식을 유도하고, 두 펌프파의 세기비와 편광 상태가 발진 조건에 미치는 영향, 그리고 결정체의 결합 강도 효과에 대하여 이론적으로 분석 고찰하였다. 여기서 유도된 선형 발진기의 발진 조건식으로부터 기존의 단측면 위상 공액 발진기의 발진 조건과 광굴절 결정체의 자기 발진 조건을 얻을 수 있다. 광굴절 결정체로 구성된 위상 공액 발진기에서는 4 광파 혼합에 의해 발생하는 위상 공액파로 캐비티 내의 위상 왜곡 요소가 간단히 제거되며, 특히 광굴절 결정체의 비가역적 위상 변화 특성에 의해 캐비티 길이의 비동조를 보상 함으로써 기존의 광 발진기와는 달리 광범위한 캐비티 구간에서 발진이 가능하다. 결정체의 결합 강도가 높을수록 결정체를 통과하는 광파 간의 광결합력이 크고, 따라서 더 큰 캐비티 길이의 비동조를 보상할 수 있다. 결정체에 평행 편광 펌프파를 인가하는 경우, 두 펌프파의 세기가 같아질수록 선형 및 링 발진기 모두 가장 넓은 캐비티 발진 구간을 갖고, 캐비티 내를 진행하는 광파의 1회 왕복 시 결정체를 2회 통과하게 되는 선형 발진기는 1회만 통과하는 링 발진기와는 달리 펌프파 세기비의 역수 관계에 동일한 발진 조건을 나타낸다. 수직 편광 펌프파를 인가하는 경우, 발진기의 발진 시 역수 관계에 있는 펌프파 세기비에 대하여 대칭적인 비동조를 나타내며, 따라서 평행 편광 펌프파의 경우와는 달리 두 펌프파의 수직 편광 상태가 발진에 영향을 미치게 된다. 광굴절 결정체와 기존의 위상 공액 발진기에서 관찰되는 쌍안정 특성이 여기서 고려된 광발진기의 발진 조건에서도 나타나며, 특히 두 펌프파의 세기가 동일한 경우, 펌프파의 편광 상태와 발진기의 구조에 관계없이 더욱 뚜렷한 쌍안정을 보여준다. The oscillation conditions of a linear phase-conjugate oscillator and a ring phase-conjugate oscillator employing a photorefractive crystal by four-wave mixing are derived, and the effects of the intensity ratio and the polarization of pump waves, and the coupling strength of the crystal on the oscillation conditions are investigated theoretically. Using the oscillation conditions of a linear phase-conjugate oscillator, the oscillation conditions of a single phase-conjugate oscillator and the self-oscillation conditions of a photorefractive crystal are obtained. A phase-conjugate wave generated by four-wave mixing compensates for a distorted phase of optical waves in the cavity of phase-conjugate oscillators. In particular, the nonreciprocal phase changes induced by a photorefrative crystal compensate for the detuning of a cavity length, thus a phase-conjugate oscillator has any specified oscillation ranges unlike conventional optical oscillators. For larger coupling strength, a coupling power between optical waves proceeding in the crystal is larger, and can compensate for larger cavity length detuning. In case of parallel-polarized pump waves, when the intensity of two pump waves is equal, both a linear and a ring oscillator have the widest cavity oscillation ranges. Because oscillating waves in a linear oscillator pass the crystal twice per one-round trip and those in a ring oscillator once, a linear oscillator has the same oscillation conditions for the inverse ratio of pump wave intensity unlike a ring oscillator. In case of orthogonal-polarized pump waves, both a linear and a ring oscillator show a symmetric detuning for the inverse ratio of pump wave intensity. Therefore the orthogonal-polarized state of two pump waves affects oscillation conditions of the optical oscillator unlike the parallel-polarized state. Also the optical oscillators considered here show bistability like conventional phase-conjugate oscillators and photorefractive crystals, particularly when the intensity of two pump waves is equal, the oscillators show more obvious bistability which is irrelative to the polarization states of pump wave and the kinds of optical oscillator.

격자 구조의 광파 산란 해석 및 광통신 소자에의 응용

김민년 弘益大學校 大學院 2003 국내박사

본 논문에서는 격자구조로 인한 광파의 산란과정을 결합파 해석방법을 적용하여 다루었고 이를 바탕으로 광통신소자 제작 및 측정에 응용하였다. 먼저 단일 격자 층에서 격자의 주기와 두께가 광파의 산란과정에서 생성된 공간고조파들의 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 그리고 첫 번째 구체적인 응용문제로 위상마스크를 이용한 광민감성 섬유의 코어에 격자를 형성하는 과정을 격자층을 포함한 다층구조로 모델링 하였으며, 이를 근거로 광섬유 코어에 형성되는 필드의 분포를 구했으며 또한, 이 필드분포와 위상마스크의 격자구조의 연관성을 제시하였다. 이때, 전체파워의 보존을 통하여 계산방법의 타당성을 간접적으로 확인하고 기존에 발표된 논문의 결과 및 수치와의 비교를 통하여 정확성과 신뢰성을 입증하였다. 한편, 위상마스크의 격자층은 두께가 실제로 수백 nm 정토로 광파 투과시 매우 적은 감쇄가 일어나기 때문에 일차적으로 광파의 위상에만 영향을 미치는 얇은 위상 막으로 가정할 수 있는 데 이런 가정 하에 투과된 파를 근사화하는 별도의 해석방법도 제시하였고, 또한 이에 근거한 결과를 결합파 해석방법 결과와 비교하여 나름대로의 타당성을 입증하였다. 격자에 의한 광파의 산란에 관한 두 번째 응용문제로는 ASE 스펙트럼 측정치를 이용한 DFB 유형 LD의 구조파라메터 추출을 다루었다. 결합모드이론과 전달행렬기법을 바탕으로 임의의 DFB 유형 구조에서 문턱이득값 미만의 일정한 이득을 주었을 경우 이 구조의 양 측면에서 발생하는 ASE 스펙트럼을 적분 형태로 유도, 표현하였고, ASE와 구조파라메터의 연관성을 이용하여 일반적인 DFB 유형 레이저로부터 구조 파라메터를 추출하는 알고리즘을 제시하고, 실제 DFB-LD의 측정 및 추출과정을 통하여 이 알고리즘의 유효성을 검증하였다. This thesis deals with application of coupled- wave and coupled-mode analysis to the problem of optical wave scattering by a grating structure. Specifically, this approach was applied toward modeling and analyzing key grating -based optical communication devices, namely fiber Bragg grating and DFB-type semiconductor LDs. First, we analyzed the effects that the period and the thickness of a single-layer grating have on the power distribution among the various spatial harmonic (mode) components that are produced by the grating-induced scattering of an incident optical wave. Then, as the first application problem of this method, we analyzed the process of fiber grating formation with a phase mask by extending the previous model to account for the presence of the fiber grating itself. We obtained the field (energy density) distribution that would be formed within the fiber core region and demonstrated its dependence on the structure of the phase mask and the gap distance between the phase mask and the fiber. The accuracy of our results was validated to some extent through power conservation check and a comparison with previously published results for similar cases. Meanwhile, the effect that a phase mask has on the optical wave passing through can be approximated as that of a thin phase screen since a typical thickness of a phase mask is on the order of a UV wavelength (a few hundred nms) and thus there is little amplitude attenuation resulting. We presented a analytical method based on this approximation, which is slightly less accurate but much simpler than the rigorous coupled- wave approach mentioned above. The corresponding results of the two approaches were compared, which showed enough similarities to lend credibility to the two methods and at the same time some significant discrepancies arising from the presence or absence of the fiber grating in the calculation model. As a second application of the optical wave scattering by a grating, we addressed the problem of extraction of device parameters of DFB-type semiconductor LDs based on ASE spectrum measurements. We first derived the integral expression for the ASE value that would result from a DFB structure of arbitrary complexity (generality) at a sub-threshold gain by employing coupled-mode and transfer matrix formalisms. Next, a search algorithm was proposed that would efficiently compute the set of parameter values that would minimize the difference between the true (measured) ASE spectrum and the spectrum computed based on the presumed parameter values. Our approach was validated in two steps, first by using artifically generated ASE spectra as the measured data and then by actually using true measurement data. The results were found to be excellent in the former case and reasonable in the latter case.

광파장 열광학 스위치의 특성 연구

정건 전남대학교 대학원 2002 국내석사

마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer ; MZI)로 구성된 광파장 열광학 스위치(wide-wave length band thermo-optic switch)를 설계하였다. 파장에 대한 의존성을 고려하여 sellmeier equation을 적용한 유효굴절률법(effective index method ; EIM)을 이용하여 광도파로의 모드(mode)를 해석하였고, 결합기의 해석을 위해 빔전파법(beam propagation method ; BPM)을 사용하였다. 방향성 결합기의 파장 의존 특성과, 경로차 ΔL에 의한 마하젠더 간섭계의 파장 및 편광 의존 특성을 계산하였다. 마하젠더 간섭계의 특성을 transfer matrix를 이용하여 해석하였고, 이를 점대칭구조(point-symmetrical structure)를 이용하여 연결시킴으로서, 넓은 대역폭에서 평탄한 통과대역(pass-band)을 갖는 파장 무관 결합기(wave length insensitive coupler ; WINC)를 설계하였다. BPM을 이용한 전산모사를 통해 최대의 소광비(extinction ratio)를 갖는 설계변수를 최적화하였고, 열광학 효과(thermo-optic effect)를 이용하여 광 교환 특성을 전산모사 하였다. 전산모사 결과 1.3㎛에서 1.65㎛까지의 넓은 대역에서 off-state일때 0.28dB 이하의 삽입손실과 22dB 이상의 소광비를 갖고 on-state일때 0.32dB 이하의 삽입손실과 20dB 이상의 소광비를 갖는 광대역 열광학 스위치를 설계하였다. 화염가수분해증착법(FHD)과 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 박막을 제작하고, 사진 식각 공정을 거쳐 소자를 제작하고, 1.520㎛∼1570㎛ 대역의 파장에서 측정하였다. 측정결과 off-state에서 손실은 1.604dB 이하와 21.138dB 이상의 누화율을 보였으며, 0.127dB 이하의 편광의존 손실을 보였다. 5V의 전압과 약 24mA의 전류를 가했을 때 스위칭 되었으며, 스위칭된 상태에서 2.37dB 이하, 20.304dB 이상의 누화율을 가지며, 0.161dB 이하의 편광의존 손실을 보였다. In this study, designed and fabricated a wide-wavelength thermo-optic switch composed of cascaded Mach-Zehnder Interferometers. Considering a wavelength dependency, It was applied sell meir-equations to analyze waveguide mode by using effective index method and characteristics of couplers by using beam propagation method. And then, It was calculated wavelength dependency of directional couplers and MZI having path length ΔL. MZI was analyzed by using a transfer matrix and wavelength insensitive coupler(WINC) was designed with a flattened passband at wide wavelength range, which is consisted of cascaded MZI with point symmetrical configurations. To design a wide-wavelength thermo-optic switch having two input and two output ports with a flattened passband, It was supposed that the difference of reflective index is 0.75% and the dimension of a core is 6㎛ □ 6㎛. Parameters were optimized by beam propagation method and the characteristics of switching were simulated by using the thermo-optic Effect.

LED를 이용한 광파이버조명시스템의 집광효율 향상에 관한 연구

박준석 전남대학교 대학원 2001 국내석사

최근 들어 LED의 고휘도화에 따른 기술개발로 고휘도 LED를 이용한 응용제품의 개발이 다양해지고 있다. 실제 적용되고 있는 풀컬러를 재연하는 LED 전광판, LED 신호기, 차량용 브레이크등 및 방향지시등 등 앞으로는 실내등에까지 LED를 이용한 조명제품 개발에 앞다투고 있다. 이런 변화의 큰 장점은 그 수명이 100,000시간 이상의 반영구적이며 소비전력이 8.5배 이상으로 적으며 반도체 광원으로 점등속도가 빠른 등의 많은 장점을 가지고 있다. 또한, 한 개의 LED랩프 안에 Red, Green, Blue 칩을 배치한 3-Component LED 개발을 이루고 있다. 3-Component LED의 고휘도화가 이루어진다면 그 응용 범위는 무궁무진 할 것이다. 그 응용범위의 한 부분이라고 볼 수 있는 LED를 이용한 광파이버조명시스템은 LED가 갖는 이런 장점들을 내세워 이용하였으며 기존 할로겐램프를 이용한 광파이버조명시스템은 저항발열을 하는 할로겐램프로 인한 내부 열발생, 출력광의 색변환을 위해 내부에 회전형 칼라필터를 이용하여 출력광의 효율을 낮추는 단점을 안고 있다. 효율이 높지 못한 할로겐램프의 단점 때문에 메탈할라이드램프를 적용하기도 하지만 모든 문제를 해결할 수는 없다. 와트수가 증가함으로 구동회로부는 커졌으며 칼라필터를 이용한 색가변 방식은 벗어나지 못 하였다. 이런 문제점들을 해결하기 위해 본 논문에서는 고휘도 RGB LED를 이용하였으면 LED의 집광효율을 향상하기 위한 집광홀더 방식을 제안하였다. 제안된 형태의 집광홀더 방식은 기존 광파이버조명시스템보다 향상된 집광효율이 나타났으며 RGB가 혼합된 백색광을 얻을 수 있어 다양한 색가변 연출이 가능하였다. 또한, 구동회로가 간단해서 컴펙트한 외장 설계가 가능하며 색가변 제어에 있어서도 여러 응용 형태를 부가 할 수 있을 것이다. To improve the low collecting efficiency of light fiber illumination system that halogen lamp is used as light source, this study is to propose how to use RGB LED with high brightness and including advantages such as low consumption of electric power, long durability, instant start, and low generation of heat. Proposed collecting holder type is the most suitable type acquired through simulation by using light tools, optical design program, and collector is designed to improve collecting efficiency through simulation in accordance with basic arrangement by each type, angle, and interval for optimal arrangement of RGB LED, before conduct optical design. The goal of the design is to obtain mixed white light from RGB LED and improve collecting efficiency at the same time. Result measured on the basis of collecting point with collecting holder designed under the above contents is nearly similar with illumination value obtained through simulation as 44,700[lx] and 39,500[lx] respectively. As respective values of converted collecting efficiency were 0.62[lm/W] and 3.5[lm/W], the suggested collecting holder type showed collecting efficiency improved more than 5.6 times. In addition, could obtain RGB mixed light and do white light approached to light balance 8000K by showing x=0.291, y=0.300 from color coordinates CIE 1931. Operating circuit is composed so that can control 8 modes as ON/OFF type by connecting RGB LED in series at 220V and by using toggle switch. In the future, studies on how to obtain higher output value by using diameter 3[Φ] LED and arranging lots of LED and on improved condensing holder type and its miniaturization shall be conducted.

화학영양성분과 광파장조절에 의한 송이 성장 촉진

김우진 전남대학교 대학원 2002 국내석사

송이는 소나무와 공생관계에 있는 곰팡이로서 가을철에 자실체를 형성하는 대표적인 담자균류의 버섯이다. 송이버섯과 소나무의 공생은 소나무의 뿌리에 송이균사가 외생균근을 형성하면서 이루어진다. 본 연구에서는 소나무 뿌리를 찾아가는 송이 균사의 숙주인식능력을 탄소원에 대한 화학주성으로 나타내어 현미경관찰과 성장을 측정하였으며, 또한 여러 가지 파장의 광을 조사할 때 균사의 성장에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다. 앞서 언급한 송이균사의 특성을 시험하기 위해서는 먼저 송이 균사를 분리하고 확인하는 작업이 선행되어야 하기때문에, 유전자 분석방법인 RAPD를 이용하여 송이버섯에 특이성이 있다고 보고한 TMF, TMR 두 개의 primer로 DNA 밴드를 분석하였다. KCTC와 임업연구원에서 분양받은 균사의 DNA와, 실험실에서 직접 조직 분리한 균사의 DNA, 그리고 산지에서 직접 채취한 송이버섯 조직의 DNA를 PCR 하여 동일한 크기의 DNA밴드를 나타내는지 확인하였다. RAPD결과 실험실에서 조직분리한 두 개의 균사를 제외한 나머지 균사가 모두 자실체와 동일한 DNA밴드를 나타내어 그 중 기초배양에서 가장 생장 활성이 좋은 T. matsutake FRI91009균사를 다음 실험에 사용하였다. 송이균사의 화학주성을 측정하기 위한 각 탄소원에 대한 실험은 30일간 배양한 결과 다당류인 Starch에서 18.2mm로 가장 바른 탄소원 인식과 성장을 나타내었으며, 단당류인 Glucose와 8orbito1에서도 각각 15.3mm, 12.4mm로 바른 성장을 보였다. 파장별 광 조사에 따른 균사의 성장실험은 셀로판지를 이용하여 파장범위를 설정한 후 24℃ 배양기에서 45일간 배양한 결과 광을 차단하였을 때 37.1mm인데 비해 470-480nm파장의 청색 광에서는 42.8mm로 가장 좋은 성장을 보였으며 510-520nm파장의 녹색 광에서는 38.0mm로 성장이 양호하였으며 광을 차단하였을 때와 동일한 수준을 나타내었다 마지막으로 위의 두가지 실험에서 나온 결과를 토대로 성장이 양호하였던 청색 광하에서 각 탄소원에 대해 액체배양을 시도하였다. 30일간 배양 후 건조중량을 측정한 결과 Starch를 첨가한 배지에서 0.8964g로 성장이 가장 좋았으며 Lee[6]등의 탄소원에 대한 성장실험에서와 비교할 때 광파장 처리를 하지않았을 때 보다 양호한 성장차이를 확인할 수 있었다. Tricholoma matsutake is a fungus symbiotically related with Pine tree and it is a representative mushroom of Basidiomycota formatting fruiting body in autumn. Tricholoma matsutake, a ectotrophic mycorrhiza of the root of Pine tree, is a symbionts. This study measured chemotaxis of carbon source of Tricholoma matsutake mycelium to find host-finding ability of root of Pine tree and investigated the effect of irradiating light of various vvave1engths on mycelia growth. For this study, identification and isolation of Tricholoma matsutake mycelium was carried out. Mycelia supplied by KCTC and Forest Research Institute(FRI) and isolated in our laboratory were confirmed by the RAPD(Random Amplified Polymorphisms DNA) using TME, TMR primers to equalize DNA band with tissue of Tricholoma matsutake basidiocarp collected in Yangyang. From the result of RAPD, all of the mycelia sequenced the same DNA band with basidiocarp to be the 370 base pair except two mycelia isolated in our laboratory. Among them Tricholoma FRI91009, the best grown mycelia, was used for this study. The experiment for each carbon source to measure chemotaxis of Tricholoma FRI91009 showed the best growth 18.2mm/30days and recognition of carbon source in starch. The growth of mycelia was excellent in glucose and in sorbitol, 15.3mm/30days and 12.4mm/30days, respectively. The range of the irradiated light was controlled using cellophane paper in the culture experiment of T. matsutake FRI91009. The mycelia growth in 24℃ incubator was 37.1mm/45days in dark culture environment, 38.0mm/45days in 510-520nm, and the best growth was 42.%nm/45days in 470·-4?Onm vvave1ength. Last of all, on the basis of the results obtained from the previous two experiments, liquid culture media of various carbon sources were tried under the blue light irradiation. After 30 days of cultivation, as the result of measurement of dried mass, in the medium that starch was added, the growth was best. On comparison with the growth experiment about carbon source carried out by Lee[6] et al, a little difference between not using irradiation and using irradiation was confirmed.

이광파혼합에 의한 네마틱 액정에서 자체회절 및 광파간 에너지 결합

조원범 서울대학교 대학원 1997 국내석사

집속된 레이저 광파에 의한 유전체 미립자의 포획과 이 과정에 따른 광파의 산란에 관한 연구

박승옥 한국과학기술원 1987 국내박사

광굴절 Ce:BaTiO_(3) 결정의 광파혼합 특성

박주형 漢陽大學校 大學院 1997 국내석사

BaTiO₃에 적당한 농도의 Cerium을 첨가하면 정상편광(ordinary polarization)에서 높은 결합상수(coupling constant)와 빠른 반응시간을 나타내는 것으로 알러져 있다. 본 연구에서는 cerium 이 0.03%mol 첨가된 BaTiO₃의 광굴절 특성을 광파혼합 실험을 통해 외부 전장없이 상온에서 수행하였다. 기록광으로는 514.5nm의 Ar^(+)ion 레이저를 이용하였으며, 재생광은 기록된 격자에 영향을 주지 않기 위해 세기 10mW/㎠인 632.8nm 파장의 He-Ne 레이저광을 사용하였다. 수행한 실험 내용은 ① 굴절률 격자의 기록, 소거 및 감쇠 특성, ② 두 광속의 상대적인 세기비(β_o)에 따른 회절효율의 특성, ③ 기록광의 입사각(Θ_w)을 변화시켜 얻은 격자간격의 크기에 따른 회절효율의 특성, ④ 기록광의 세기에 따른 반응시간 등이다. 위의 실험들은 기록광의 정상편광과 이상편광에서 수행되었으며, 이론 값에 대한 곡선 맞춤에 따라 각각의 특성을 분석하였다. Recently, it has been known that cerium doped BaTi0₃ with proper doping concentration has high coupling constant and fast response time for ordinary polarization. In this paper, we investigated photorefractive properties of 0.03 % mol cerium-doped barium titanate(Ce:BaTi0₃) at room temperature for the ordinary and extraordinary polarizations through the wave-mixing experiment. We wrote hologram grating in Ce:BaTi0₃ crystal by two coherent argon-ion laser( λ = 514.5 nm) beams and readout it using incoherent He-Ne laser( λ = 632.8 nm) beam. Readout beam intensity was so weak( ∼ 1 mW/㎠ ) that did not perturb the written hologram grating. We investigated the characteristics of writing, erasing and relaxation of the grating. And we measured the diffraction efficiencies according to the wring beam intensity ratio and the incident angle(i.e. grating space). The response time was measured with the intensity of writing beams. The experiments were carried out with ordinary and extraordinary polarization and their results were compared with theoretical values.

광파장범위 0.38-0.79μm에 대한 공기 부유입자의 광학적 성질

윤송현 漢陽大學校 1989 국내석사

三角 및 三邊測量의 統計分析에 의한 光波距離計(EDM)의 信賴性에 관한 硏究

성수련 全南大學校 1989 국내석사

最近 光波距離計(以下 EDM이라 稱함) 에 의한 Traverse 測量과 三邊 測量이 널리 活用되고 있어 EDM의 信賴性에 관한 硏究가 切實히 要請된다. 本 論文에서는 全南大學校 工科大學 2號館 앞에 設置된 檢基場 (Checking Base)에 EDM의 Cycling Error를 檢測하고, 三角測量과 三邊測量의 邊長 結果를 統計分析하며, Traverse網의 偏位를 計算하므로써 EDM의 信賴性을 檢討하였다. 따라서 本 硏究結果로 EDM과 Steel Tape와의 補正式을 얻었으며, 또한 各 邊長間의 誤差를 統計分析한 結果는 相關係數가 0.89~0.98인 直線回歸式으로 表示되었다. 그리고 Traverse網의 偏位를 檢討한 結果 補正EDM으로 計算된 偏位가 가장 작은 값으로 나타났다. Electronic Distance Meter(EDM) is widely used for the traverse surveying and trilateration net recently, therefore, the study on reliability of EDM is very important. In this paper, the reliability of EDM is examined by calculating the distortion of traverse surveying net, statistically analyzing the results of side length between trianglation and trilateration, checking the cycling error of EDM with checking base line which was sited at Engineering College of Chonnam National University. As the result of this study, correction equation of EDM and steel-tape is obtained. And also, linear regression equations with correlation coefficient show resulting from the error analysis of each side length. In addition to checking the distortion of traverse surveying net, distortion calculated with correction EDM appears to be the smallest value.