광섬유 격자 센서의 스펙트럼 코드를 활용한 다중화에 대한 수치해석 연구

손주연,임기건,김근진,박동영,백세종,윤재순,이경신,최기선 한국물리학회 2008 새물리 Vol.56 No.5

A multiplexing technique for fiber Bragg grating sensors is required for multipoint measurements such as smart structure applications. The spectral tag method can enhance the multiplexing capability in the Wavelength Division Multiplexing (WDM) approach without additional switching units. Each sensor is assigned with a unique spectral tag that represents a series of Bragg wavelengths. The maximum number of sensors in a single optical fiber is determined by the number of employed spectral codes and the number of constituent gratings. With a 0.4-nm peak-to-peak separation and a 5 \% reflectance of the grating, we simulated the change caused in the multiplexed spectrum by the strain to determine the position of the sensor and to measure the degree of its change. 광섬유 격자 센서 다중화는 대형구조물과 같이 계측 범위가 넓고 매우 많은 센서가 필요한 곳에 효율적인 기술이다. 다중 광섬유 격자 센서 시스템을 위하여 제안된 새로운 스펙트럼 태그 방법은 2개 이상의 서로 다른 브래그 격자를 코드화 시켜 각각의 센서에 배정하는 방법으로 부가적인 장치 없이 다중화 능력을 향상시킬 수 있다. 변형력에 따른 다중 스펙트럼의 변화를 통해 센서의 위치와 변형 정도를 측정하기 위하여 다중 센서의 스펙트럼 코드 사이 간격은 0.4 nm, 격자의 반사율은 5 \% 의 값에 대해 시뮬레이션 하였다.

스펙트럼 태그 방법을 이용한 다중 광섬유 격자 변형 센서

김근진,임기건,백세종,손주연,윤재순,이경신,최기선 한국물리학회 2008 New Physics: Sae Mulli Vol.56 No.5

The spectral tag method is proposed to increase the multiplexing capability of a multipoint FBG sensor system. We fabricated six multiplexing Fiber Bragg grating (FBG) sensors employing four wavelengths. One of the multiplexing FBG sensors was subjected to a series of strains successively, and the resultant spectra showed a pair of spectral peaks moving toward longer wavelength. The slope sensitivity was calculated to be 0.99 pm/$\mu\varepsilon$. 파장분할방식 광섬유 격자 센서의 다중화 기능을 향상시키기 위해 스펙트럼 태그를 사용하는 방법을 제시하고, 4 개의 브래그 파장들을 조합하여 6 개의 다중 광섬유 격자 변형 센서를 제작하였다. 한 개의 센서에 변형력을 가하면서 해당 스펙트럼 피크의 이동을 측정하였고, 이에 따른 브래그 파장의 변화율이 0.99 pm/$\mu\varepsilon$ 임을 보였다.

폴리머 상부 클래드를 갖는 광도파로 브래그 격자의 자외선 레이저 조사에 따른 파장 변화

박동영,임기건,김광택,김진봉,문형명,백세종,윤재순,최기선 한국물리학회 2007 새물리 Vol.54 No.5

Laser trimming is useful technology for obtaining accurate performance specifications for passive waveguide devices. To measure the change in the refractive index of a polymer overcladding layer under irradiation with uv light, we fabricated a high-precision Bragg grating on the silica core of a planar waveguide, and we analyzed the corresponding transmittance spectrum. An effective refractive index change of 9.4 $\times$ 10$^{-5}$ or 1.5 $\times$ 10$^{-4}$ was obtained for a straight waveguide when its 60-$\mu$m or 26-$\mu$m-thick overcladding was irradiated by uv laser pulses with a total fluence 24 J/cm$^2$ or 41 J/cm$^2$, respectively. 레이저 트리밍은 수동 도파로 소자의 특성 조정에 긴요한 기술이다. 폴리머 상부 클래드를 자외선 레이저로 조사하여 브래그 파장의 이동에 따라 폴리머/실리카 도파로의 유효 굴절률을 측정하였다. 상부 클래드의 두께가 60 $\mu$m이고 레이저 펄스의 플루언스가 24 J/cm$^2$일 때 유효굴절률이 9.4 $\times$ 10$^{-5}$로 측정되었고, 또한 상부 클래드의 두께가 26 $\mu$m 이고 플루언스가 41 J/cm$^2$일 때 유효굴절률이 1.5 $\times$ 10$^{-4}$로 측정되었다.

오스테나이트계 304 스테인리스강의 Nd:YAG 레이저 맞대기 용접특성

오용석,임기건,유영태,신호준 대한기계학회 2004 大韓機械學會論文集A Vol.28 No.2

무족화 첩 광섬유 격자 재구성을 위한 혼합 최적화 방법

윤재순,임기건,Youn, Jaesoon,Im, Kiegon 한국광학회 2016 한국광학회지 Vol.27 No.6

광섬유 격자의 반사스펙트럼을 분석하여 무족화 첩 광섬유 격자를 재구성하는 혼합 최적화 방법을 제안한다. 반사 스펙트럼의 힐버트 변환을 사용하여 설계 변수들의 추정값을 결정하고 층분리 알고리즘을 활용한 차분진화 최적화를 통하여 격자의 설계변수들을 최종 확정하였다. 특성 격자 주기 변화율 2 nm/cm인 무족화 첩 격자에 대한 계산 결과는 격자주기 변화율에 대해 $6{\times}10^{-5}nm/cm$, 굴절률 변조에 대해 $3{\times}10^{-9}$의 정확도로 설계 변수를 재구성할 수 있었으며 종래의 최적화 방법에 비하여 신속성과 신뢰성을 개선할 수 있음을 확인하였다. We have studied the hybrid method for reconstructing apodized chirped fiber Bragg gratings, using both an analytic estimation of grating parameters and an optimization algorithm. The Hilbert transform of the reflection spectrum was utilized to estimate grating parameters, and then the layer-peeling algorithm was used to obtain refined parameter values by the differential-evolution optimization process. Calculations for a fiber Bragg grating with wavelength chirp rate 2 nm/cm were obtained with an accuracy of $6{\times}10^{-5}nm/cm$ for the chirp rate and $3{\times}10^{-9}nm/cm$ for the index modulation, with much improved calculation speed and high reliability.

금속증기레이저 연구 II

이재경,정환재,임기건,이형종,정창섭,김진승 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.3

내경 1.6cm, 길이 50cm의 알루미나 세라믹 방전관을 사용하여 방전전극간의 거리가 45cm인 공쟁식 방전가열형 구리증기레이저를 제작하였다. 방전가열 및 여기를 위한 6kV, 500mA 정격의 직류 고전압 전원장치, 1.8H의 중전 인덕터와 5nF의 에너지저장 캐패시터를 포함하는 resonant charging 방식의 고전압 충전회로와 1-7kHz 범위의 펄스반복률로 동작하는 thyratron 구동회로가 각각 설계 제작되었다. 개발된 레이저장치는 방전관의 온도 $1350^{\circ}C$ 부근에서 발진을 시작하였고, 충전전압 12kV, 펄스반복률 4.5kHz, 네온완충기체압력 50mbar, 동작온도 $1460^{\circ}C$일 때 0.7W의 최대평균 출력을 얻었다. An air-cooled discharge-heated copper-vapor laser system with its inter-electrode distance of 45 cm has been developed by utilizing an alumina ceramic plasma tube of 1.6 cm in diameter and 50 cm in lengih. For operating the laser, a dc high voltage power supply with output rating of 6 kV and 500 mA, a resonant charging circuitry consisting partly of an 1.8 H inductor assembly and a 5 nF storage capacitor, and a thyratron driver operating up to 7 kHz have also been developed. The present laser system starts lasing at the tube temperature of about $1350^{\circ}C$ and an maximum average output power of 0.7 W has been obtained at 12 kV, 4.5 kHz. 50 mbar of Ne buffer gas pressure, and at the tube temperature of $1460^{\circ}C$.

유한영역에서의 조화함수 전개법을 이용한 반달꼴 단면 이산화규소 광도파로의 모우드 분석

김진승,이형종,임기건,정창섭,정환재 全北大學校 基礎科學硏究所 1994 基礎科學 Vol.16 No.-

단면의 모양이 반달꼴인 이산화규소 광도파로의 모우드특성을 분석할 수 있는 수치계산 프로그램을 구성하고, 이것을 써서 광도파로의 도파특성을 살펴보았다. 수치계산의 기본 원리는 파동함수를 비교적 모양이 간단한 조화함수로 전개함으로써 파동방정식을 행렬방정식으로 바꾸고, 이 행렬을 대각화하여 고유값과 고유백터를 구하는 것이다. 이 논문에서는 이 원리를 실제 프로그램에 실현시키는 과정과 그때 생기는 문제점들의 해결방법을 설명하였다. 이 프로그램을 써서 단면의 모양이 반달꼴인 이산화규소 광도파로와 그외에 다른 몇몇 전형적인 단면을 갖는 광도파로의 도파모우드의 특성을 분석하였다. A computer routine for personal computer(PC/AT class) is developed to analysize the mode characteristics of silica based optical waveguides whose cross sections are of semi circular and other typical shapes. The basic algorithm used in the routine is to convert the wave equation into a matrix equation by expanding the wave function in terms of simple harmonic functions. The matrix elements are a set of overlap integrals of sinusoidal funtions with appropriate weight given by the distribution of refractive index over the waveguide cross section. The eigenvectors and eigenvalues of the matrix is then computed via diagonalization. We explain some pratical problems that arises when implementing the algorithm into the routine. By using this routine we analyze the mode characteristios of silica based optical waveguides of semi circular and some other typical cross sections.

고출력 CW Nd:YAG 레이저를 이용한 인코넬 600의 용접 특성

유영태,신호준,임기건 한국공작기계학회 2004 한국생산제조학회지 Vol.13 No.6

The welding characteristics of Inconel 600 Alloy using a continuous wave Nd:YAG laser are experimentally investigated. The major process parameters studied in the present laser welding experiment were the positions of focus, laser power and travel speed of laser beam. We measured the fusion zone size and its shape using an optical microscope for the observation of cross-sectional area. We performed two tests regarding the tension and the micro hardness for welding quality estimation. Then we measured residual stress in welds by electronic speckle pattern interferometry(ESPI). In conclusion, the optimum butt welding process parameters were 0.5mm focus position, 1.6kW laser power, 1m/min travel speed and 5.5ℓ/min assist gas discharge.

고출력 레이저에 의한 이종금속 용접특성

신호준,유영태,임기건,안동규 한국공작기계학회 2004 한국공작기계학회 추계학술대회논문집 Vol.2004 No.-

For many years and primarily for economical reasons, Dissimilar Metal Welds have been used as transition joints in a variety of equipment and applications. But Dissimilar Metal Welds have several fabrication and metallurgical drawbacks that can often lead to in-service failures. In this paper, the laser weldability of STS304 stainless steel and SM45C at dissimilar metal welds using a continuous wave Nd:YAG laser are experimentally investigated. An experimental study was conducted to determine effects of welding parameters, on eliminating or reducing the extent welding zone formation at dissimilar metal welds and to optimize those parameters that have the most influence parameters such as focus length, power, beam speed, shielding gas, and wave length of laser were tested.

반공초점 공진기 구리증기레이저의 퍼짐각 제어

정지철,유영태,임기건 한국광학회 1997 한국광학회지 Vol.8 No.4

구리증기레이저 출력빔의 퍼짐각을 제어하고 원거리강도분포를 개선하기 위하여, 공진기 내에 조리개와 선속분할기를 갖는 안정공진기에 대한 실험적인 연구를 시행하였다. 기본형태로서 반공초점 방식을 채택한 안정공진기를 구성하고, 조리개 구경의 변화에 따른 (발진모드의 제어) 출력빔의 퍼짐각과 레이저출력의 의존성을 측정하였으며, 선속분할기의 광축과 이루는 각도의 변화에 따른 (공진기손실의 제어) 퍼짐각과 레이저출력의 변화를 측정하였다. 조리개 구경의 크기를 14 mm에서 2 mm로 점차적으로 줄임에 따라 퍼짐각을 3.1 mrad에서 0.25 mrad까지 연속적으로 조절할 수 있었고, 8배로 증가된 원거리출력밀도를 얻었다. A hemiconfocal resonator equipped with an intra-cavity adjustable aperture and a beam splitter has been studied experimentally to achieve a controlled low beam divergence operation in a vapor laser system. The dependences of output characteristics both on the aperture diameter and on the angle of beam splitter have been investigated. By adjusting the aperture diameter from 14mm to 2mm to 2mm, we were able to reduce the beam divergence from 3.1 mrad to 0.25 mrad and achieved the 8-times increase in the far-field power density.