기울어진 기판에 성장된 780nm VCSEL의 편광 안정성

주영구,이용희,신현국,김일 대한전자공학회 1997 대한전자공학회 학술대회 Vol.1997 No.1

PR용융법에 의한 미세 렌즈의 제작과 그 측정 ( The Manufacture of Microlenses by Melting Photoresist and the Testing )

주영구,송현우,이용희 한국통신학회 1993 한국통신학회 광전자공학 학술회의 Vol.2 No.-

기울어진 기판에 성장된 780-nm VCSEL의 편광 안정성

주영구,이용희,신현국,김일 한국통신학회 1997 광전자공학회 학술회의 Vol.4 No.1

PR용융법에 의한 미세 렌즈의 제작과 그 측정 ( The Manufacture of Microlenses by Melting photoresist and the Testing )

주영구,송현우,이용희 대한전자공학회 1993 대한전자공학회 학술대회 Vol.1993 No.1

Photoresist 용융법을 이용한 미세렌즈 행렬 제작

주영구,송현우,이용희,송석호 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.2

두꺼운 Photoresist(PR)로 원기둥 모양을 만들고 이를 용융함으로써 미세렌즈 행렬을 제작하였다. 이 방법으로 직경 $25\mu\textrm{m}$, $50\mu\textrm{m}$, $100\mu\textrm{m}$의 렌즈를 만들고 전자주사현미경과 탐침형 표면측정기를 통해 그 모양을 확인하였다. 그리고 렌즈의 광학적 성능을 측정하기 위해 위상변이 간섭법을 사용하여 평행광의 렌즈 통과 후 파면을 구하였다. 여기서 기준 구면과의 파면오차를 구하여 렌즈 초점거리나 초점광도분포 등을 얻었다. 그 결과 직경 $100\mu\textrm{m}$, 초점거리 $164\mu\textrm{m}$의 미세렌즈는 초점의 spot 직경이 $25\mu\textrm{m}$보다 작은 것으로 측정되었다. Microlens arrays are fabricated by melting "islands" of thick photoresist on a glass substrate. Microlenses with diameters $25\mu\textrm{m}$, $50\mu\textrm{m}$, $100\mu\textrm{m}$are made. Their surface profiles are obtained by a scanning electron microscope and a mechanical surface profilometer. The wavefront of the microlenses is measured by phase-shifting techniques using a Mach-Zehnder-like configuration. Thereby wavefront errors, focal lengths. point spread functions are obtained. The microlens with the diameter of $100\mu\textrm{m}$ has focal length of $164\mu\textrm{m}$ and spot diameter is less than $5\mu\textrm{m}$..

광 산란 측정을 통한 수직 공진 표면광 레이저 반사경의 계면 거칠기 분석

주영구,강명수,이용희,신현국,김일,Ju, Young-Gu,Kang, Myung-Su,lee, Yong-Hee,Shin, Hyun-Kuk,Kim, Il 한국광학회 1998 한국광학회지 Vol.9 No.2

수직 공진 표면광 레이저에서 분산 브라그 반사경의 광 산란 손실을 자세히 분석하기 위하여, 광산란 실험을 수행하고 산란효과를 고려한 투과 행렬 방법을 통하여 표면 거칠기에 대한 정보를 추출하였다. 산란실험에는 수직 공진 표면광 레이저 제작에 사용된 다양한 종류의 웨이퍼가 이용되었다. 거울각 근처의 산란광 세기를 추정하기 위해서 fractal 표면을 가정하였다. 분석에 사용된 변형된 투과 행렬 방법은 각 경계 면에서 산란 손실을 고려하면서 반사율을 효과적이고 쉽게 계산할 수 있게 하였다. 실험결과, 표면 거칠기는 $4{\AA}$ 에서 $10{\AA}$로 나타났고, 산란에 따른 반사율 감소는 거칠기가 $10{\AA}$ 경우에 0.26%에 해당하였다. For detailed characterization of scattering losses occurring in VCSEL's distributed Bragg reflectors, we performed scattering experiment and obtained the information about surface roughness through the analysis of a modified transmission matrix method. The various wafers grown for VCSELs were used for the scattering experiment. The fractal surface assumption and extrapolation is used to estimate the scattered intensity near specular angle. The modified transmission matrix method employed in the analysis considers the scattering loss at each interface and calculates the reflectivity efficiently and easily. As a result, the surface roughness ranges from $4{\AA}$ to $10{\AA}$ The reduction of reflectivity due to the scattering amounts to 0.26% in case of $10{\AA}$ roughness.

원통형 이중 미세 렌즈 배열을 이용한 발광다이오드 조명계

이희영,주영구 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.2

We used a double-stacked cylindrical micro-lens array in order to solve the source image problem in a light-emitting-diode (LED) illumination system. The double-stacked structure imparts a high filling factor to the micro-lens array because two cylindrical lenses cross each other perpendicularly. A simulation using ray-tracing software verified the effects of the double-stacked cylindrical micro-lens array. The calculation showed an image problem for 2 $\times$ 2 LED chips in the case of the main lens only. To the contrary, the main lens combined with a double-stacked cylindrical micro-lens array wiped out the source image and improved the uniformity of the irradiance. In order to check the effect experimentally, we fabricated a double-stacked cylindrical micro-lens array and attached it to the LED's flash lamp. The experiment demonstrated that in contrast to the case without the micro-lens array, the use of the micro-lens array removed the LED chip image and helped to obtain a uniform illuminance distribution. LED 조명에서 상이 생기는 문제를 해결하기 위해 원통형 이중 미세 렌즈를 사용하였다. 원통형 이중 미세 렌즈는 원통형 미세 렌즈 배열을 수직으로 접합하는 구조를 가지고 있기 때문에 매우 높은 채움 비율을 구현할 수 있는 구조이다. 이러한 특성을 확인하기 위해서 광선 추적 소프트웨어를 사용하여 LED 조명 기기를 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과, 주 렌즈만 사용한 경우 2 $\times$ 2 LED 칩의 상 또는 분리된 스폿이 상면에 나타나는 문제를 보이고 있었으나, 주 렌즈와 원통형 이중 미세 렌즈 배열을 함께 사용한 경우에서는 분리된 스폿이 없어지며 조도의 균일도가 향상되는 것을 관찰하였다. 원통형 이중 미세 렌즈의 효과를 확인하기 위해서 실제로 원통형 이중 미세 렌즈를 제작하였다. 제작된 이중 미세 렌즈 배열을 LED 손전등 앞에 부착한 경우가 부착하지 않은 경우 대비 LED 손전등에서 생기는 LED 칩의 상이 사라졌고 균일한 조도 분포를 얻을 수 있었다.

스폿 조절 가능한 의료용 발광 다이오드 헤드라이트

이의형,주영구 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.2

A 3 W light-emitting diode (LED) was employed to achieve a high performance medical headlight. The optical design included a single Fresnel lens for high energy transmission, high illuminance and spot size control. The simulation showed that the LED headlight could have a 68,000 ~ 10,000 lux with a spot diameter of 40 ~120 mm at a distance of 300 mm. The fabricated LED headlight showed a 51,000~ 7,000 lux with a spot diameter of 40 ~ 120 mm at a distance of 300 mm. The temperature of the headlight using a 3W LED was below 55℃, which is suitable for medical applications. 3 W LED(light-emitting diode)와 프레넬 렌즈를 사용하여 높은 에너지전송과 높은 조도 달성, 스폿 조절이 가능한 의료용 헤드라이트를 설계제작하였다. 시뮬레이션 결과, LED 헤드라이트는 300 mm 떨어진 위치에서스폿 직경이 40 ~ 120 mm, 조도가 68,000 ~10,000 lux로조절되었다. 제작된 LED 헤드라이트는 300 mm 떨어진 위치에서 스폿직경이 40 $\sim$ 120 mm, 조도가 51,000 ~ 7,000 lux로조절되었다. 3 W LED 헤드라이트의 온도는 55 ℃ 이하여서 의료용장비로 적합하다.

스마트폰을 이용한 비디오 망원경 제작

김정현,주영구 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.3

A Keplerian smartphone telescope was fabricated for middle- and high-school educational purposes. The objective lens is a achromatic lens with a diameter of 50 mm and a focal length of 500 mm. The eyepiece is comprised of a ×10 eyepiece from a microscope. An analysis with a lens design program showed that the objective lens had a performance close to the diffraction limit. The smartphone, which is attached behind the eyepiece enables photos to be taken and data to be transmitted immediately. In addition, the software of the smartphone provides an erect image without the need for a prism or an erector lens, which is typically required for a Keplerian telescope. The simple structure and the communication capability of the smartphone telescope may arouse the interest of the student and help with education on optics. 중고등학교 교육용으로 스마트폰 케플러식 망원경을 제작하였다. 대물렌즈로는 직경 50 mm, 초점거리 500 mm인 색수차 지움 렌즈를 사용하였고, 대안렌즈로는 현미경용 ×10 접안렌즈를 사용하였다. 렌즈 설계 소프트웨어로 특성을 분석한 결과 회절한계에 근접하는 특성을 가지고 있었다. 접안렌즈 뒤에 스마트폰을 장착하여 사진 촬영 및 자료 송신을 가능하게 하였다. 또한 케플러식 굴절망원경에서 발생하는 도립상을 반전시키기 위해 세움 (erector) 렌즈나 프리즘을 사용하는 대신 소프트웨어를 사용하여 정립상을 얻어내었다. 스마트폰 망원경은 구조가 간단하고 통신을 통한 즉각적인 이미지 전송이 가능하므로 학생들의 흥미 유발 및 교육에 도움이 될 것으로 기대된다.

고휘도 발광다이오드와 마이크로컨트롤러를 이용한 물결파 투영장치 교재 개발 연구

박준일,주영구 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.2

A ripple tank experiment is an effective experiment that is illustrated in textbooks to explain wave motion. However, existing ripple tanks suffer from low-contrast wave images because they use a large incandescent light bulb as a light source. In addition, the vibration of the motor used for wave generation distorts the ripple mark, making a classroom experiment more difficult. The authors designed a new ripple tank using high-brightness light-emitting diodes and an electromagnet controlled by using a micro-controller in order to improve the contrast of the wave image and the control of wave generation. The developed ripple tank and the new teaching material were applied in a high school class. The survey results from the students indicate that compared to the existing ripple tank experiment, the new equipment results in improved learning and attention drawing. 현재 중고등학교 교과서에서 파동 현상을 설명하기위해 물결파 실험이 제시되어 있다. 그러나 기존의 물결파 투영장치는 백열등을 광원으로 사용하기 때문에 투영된 상이 선명하지 않을 뿐만 아니라, 모터 진동으로 인해 파형이 일그러지고 흔들려 실제 파동현상을 관찰하기 어렵다. 본 논문에서는 점광원에 가까운 고휘도 발광 다이오드와 파동의 발생을 정밀하게 제어할 수 있는 마이크로컨트롤러를 이용하여 물결파 투영장치를 제작하고, 이를 교육현장에 투입하여 그 교육 효과를 분석하였다. 새로 개발된 물결파 투영장치는 기존 장치에 비해 파형이 선명해 지고 정밀한 제어가 가능해 짐으로써, 실험의 정확도와 시각적 효과가 개선되었다. 또한 설문 조사를 통해 학생들이 느끼는 학습 효과 및 흥미 유발 요소가 더 향상되었음을 확인할 수 있었다.