폴리비닐피롤리돈이 코팅된 마하젠더 간섭계 기반의 평판형 광도파로 습도센서

김주하,김명진,정은주,황성환,이우진,최은서,노병섭,Kim, Ju Ha,Kim, Myoung Jin,Jung, Eun Joo,Hwang, Sung Hwan,Lee, Woo Jin,Choi, Eun Seo,Rho, Byung Sup 한국광학회 2013 한국광학회지 Vol.24 No.5

In this paper, the characteristics of a humidity sensor implemented by Mach Zehnder Interferometer (MZI) in a Planar Lightwave Circuit (PLC) have been designed and demonstrated. The humidity outside is detected with polyvinylpyrrolidone (PVP) coated on the etched arm of the MZI. The length of the etched arm is 10 mm and the PVP was coated by dip-coating into the etched region. As the refractive index of the PVP changes with the surrounding humidity, the PVP-coated humidity sensor presented changes in the interferogram depending on RH (Relative Humidity) around the PLC. The measured results show that the proposed humidity sensor works successfully in the range of 30% to 80% of RH. 본 논문에서는 평판형 광도파로 상에 마하젠더 간섭계를 형성한 습도센서의 특성을 제시하고자 한다. 평판형 광도파로의 마하젠더 간섭계의 한쪽 팔에 PVP를 코팅함으로써 센서 주변의 외부 습도를 측정하였다. 습도를 계측할 간섭계의 한쪽 팔은 10 mm 폭으로 에칭하고, 에칭된 곳에 폴리비닐피롤리돈 (PVP)를 코팅하였다. PVP는 습도변화에 의해서 굴절률의 변화가 일어나므로, PVP로 코팅된 습도 센서는 평판형 광도파로 근처 상대습도의 차이에 따라 광간섭무늬의 변화를 나타내었다. 이에 대한 측정 결과를 통해 30%~80% 상대습도 범위에서 습도센서로써 작동함을 확인할 수 있었다.

근거리 광연결용 미러 내장형 연성 광도파로 필름

안종배,이우진,황성환,김계원,김명진,정은주,노병섭,An, Jong Bae,Lee, Woo-Jin,Hwang, Sung Hwan,Kim, Gye Won,Kim, Myoung Jin,Jung, Eun Joo,Rho, Byung Sup 한국광학회 2012 한국광학회지 Vol.23 No.1

본 논문에서는 연성 광 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 개발을 위한 핵심 부품인 연성 광도파로를 자외선 임프린트(ultra violet imprint, UV-imprint) 공정에 의해 제작하고 도파손실, 굴곡손실, 반사손실 및 반복굴곡에 대한 내구성을 측정하였다. 먼저, 초정밀 기계가공에 의해 광도파로 패턴과 $45^{\circ}$ 미러 구조를 포함하는 니켈 마스터를 제작 후 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)를 이용하여 탄성체 몰드를 역상 복제 하였다. 역상 복제된 PDMS 몰드를 이용해 UV-imprint 공정에 의한 광도파로의 코어패턴과 $45^{\circ}$ 미러면을 동시 형성하여, $45^{\circ}$ 미러가 내장된 광도파로를 제작하였다. 또한, 광도파로의 끝단을 통상적 방법인 V-sawing 공정으로 $45^{\circ}$ 미러 구조를 가공하여 미러 내장형 광도파로와 미러 특성을 비교하였다. 제작된 연성 광도파로는 단위 길이당 0.035 dB/cm의 도파손실을 나타내었으며, 반경 1 mm의 $180^{\circ}$ 굴곡 조건에서 0.77 dB의 굴곡손실을 나타내었다. 또한, 굴곡각도 $135^{\circ}$, 굴곡반경 2.5 mm의 반복굴곡 실험에서 10 만회 이상의 반복굴곡에 대한 우수한 내구성을 확인하였다. 내장된 $45^{\circ}$ 미러의 반사효율을 향상시키기 위해 미러면에 Ni-Au 이중 박막을 증착하여 2.18 dB의 반사손실을 가진 미러내장형 연성 광도파로를 제작하였다. In the paper, we fabricated a Ni master with $45^{\circ}$-mirror structures for flexible waveguide fabrication. The flexible waveguide films with embedded $45^{\circ}$-angled mirrors at the waveguide ends were successfully fabricated using a UV-imprint process. Next, in order to enhance the reflectivity of the mirrors, Ni(3 nm)-Au(200 nm) bilayers were evaporated on the $45^{\circ}$-angled facets through a locally opened thin mask using an electron beam evaporator. We measured propagation loss, bending loss, mirror loss and bending reliability of the fabricated waveguide.

차세대 자동차 광네트워크 MOST1000 용 광트랜시버 모듈

김계원,황성환,이우진,김명진,정은주,안종배,김진혁,문종하,노병섭,Kim, Gye Won,Hwang, Sung Hwan,Lee, Woo-Jin,Kim, Myoung Jin,Jung, Eun Joo,An, Jong Bea,Kim, Jin Hyeok,Moon, Jong Ha,Rho, Byung Sup 한국광학회 2013 한국광학회지 Vol.24 No.4

본 논문에서는 차세대 자동차용 고속 광네트워크 기술인 MOST1000에 적용이 가능한 1 Gbps 급 광트랜시버 모듈의 설계와 제작에 관하여 언급하고 있다. 종래의 자동차용 네트워크 시스템은 10 Mbps ~ 150 Mbps의 데이터 전송속도를 사용하였으나, 최근 인포테인먼트의 발달로 인해 기기 간 통신 속도를 높여 주는 고속 네트워크 기술이 요구되면서 1 Gbps 급의 광네트워크 시스템이 향후에 도입될 것으로 예상되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 고속 광네트워크 시스템의 핵심 부품인 1 Gbps 데이터 전송이 가능한 광트랜시버 모듈을 설계 및 제작하였다. 본 논문에서는 1 Gbps 데이터 전송을 위해 기존 광트랜시버의 광원인 RCLED (resonant cavity light emitting diode)를 VCSEL (vertical cavity surface emitting laser)로 대체하였으며, 제작된 광트랜시버는 $1{\times}2$ 비대칭 형태의 광도파로를 이용하여 하나의 PCF (plastic optical fiber) 광섬유로 결합되도록 제작하였다. 이때, 수신감도는 -22 dBm @ BER $10^{-12}$ 으로 나타났고, 깨끗한 1 Gbps 데이터 전송 아이다이어그램 (eye diagram)을 확인하였다. Heretofore, it was enough that most of optical transceiver modules for automotive networks have the performance of data rate from 10 Mbps to 150 Mbps. As the required data rate in automotive infotainment systems has recently been increasing, the development of a new optical transceiver having high speed data rate over 1Gbps is now required. Therefore, we suggested a next-generation bi-directional optical transceiver module using vertical cavity surface emitting laser technology and plastic clad fiber technology, for the next-generation automotive optical network, MOST1000. We fabricated the high-speed and compact optical transceiver having 1 Gbps data rate and -22 dBm sensitivity satisfying bit error rate $10^{-12}$.

멀티모드 광네트워크용 폴리머기반 대구경 광분배기

안종배,이우진,황성환,김계원,김명진,정은주,문종하,김진혁,노병섭,An, Jong Bae,Lee, Woo-Jin,Hwang, Sung Hwan,Kim, Gye Won,Kim, Myoung Jin,Jung, Eun Joo,Moon, Jong Ha,Kim, Jin Hyeok,Rho, Byung Sup 한국광학회 2013 한국광학회지 Vol.24 No.4

본 논문에서는 스마트 홈 네트워크, 자동차용 광네트워크, 선박용 광네트워크 등의 멀티모드 광네트워크 구성을 위한 멀티모드 광분배기를 제작하였다. 멀티모드 광분배기는 폴리머 기반의 자외선 임프린트(ultra violet imprint, UV-imprint) 공정에 의해 $200{\mu}m$ 코어 사이즈를 갖는 대구경으로 제작하였으며, 신호 분기를 위한 1:1 균등 분배기 및 네트워크 모니터링을 위한 9:1 비균등 분배기를 제작하였다. 대구경 광분배기를 제작하기 위해 실리콘 웨이퍼에 Bosch process에 의한 광분배기 패턴을 식각하여 imprint 마스터를 제작 후 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)를 이용한 탄성체 몰드를 역상 복제 하였다. 역상 복제된 PDMS 몰드를 이용해 UV-imprint 공정에 의한 대구경 광분배기 칩을 제작하였다. 또한, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 광섬유 블록을 제작하고 광분배기 칩의 입출력 단에 광섬유를 정렬 부착하여, 최종적으로 광분배기는 광분배기 칩과 패키징을 위한 광섬유 블록을 폴리머 기반의 저가형으로 제작하였다. 제작된 폴리머 기반 광분배기의 도파손실, 삽입손실 및 출력 균일도를 측정하고, 내환경 특성 평가를 위해 $-40^{\circ}C{\sim}+60^{\circ}C$ 주기의 temperature cycling test 후 삽입손실 변화를 측정하였다. Two types of polymer-based optical splitters with $200{\mu}m$ large core are presented for optical multimode networks, such as smart home networks, intelligent automotive networks, etc. Optical splitters that have 1:1 symmetric and 9:1 asymmetric structure were fabricated by a ultra violet(UV)-imprint technology using a deep etched Si(silicon) master by the Bosch process. In this paper, we successfully fabricated the symmetric and asymmetric optical splitters with suitable optical network applications.

플라스틱 광섬유 표면 입사 현상을 이용한 아크플래시 검출 광센서

정훈일 ( Hoonil Jeong ),김명진 ( Myoung Jin Kim ),김영호 ( Young Ho Kim ),김영웅 ( Youngwoong Kim ),노병섭 ( Byung Sup Rho ) 한국센서학회 2016 센서학회지 Vol.25 No.3

In this work, a loop sensor for Arc-Flash detections has been developed in order to trip a circuit breaker within 2.5 ms after an Arc-Flash event. For an efficient capturing of the flash light, plastic optical fibers, where light attenuations are larger than those in silicabased ones, with different diameters and surface conditions were utilized. The performance was comparatively analyzed with those of a point sensor and a commercialized product. The point sensor module was designed for hemisphere-like capturings of Arc-Flashes larger than 3 kA at 2 meters from the sensor. On the other hand, the loop sensor allowed 360-degree-detections around the fiber axis and the measurement range was dependent on the length of the fiber connected to the sensor module. The trip-level-dependent brightness measurement results showed that the fabricated point sensor and loop sensor satisfied a brightness condition, 10~40 klux, and the responses of the system to Arc-Flashes were completed within 2.5 ms.

광섬유 패치코드를 이용한 Fabry-Perot 간섭계 온도센서

김주하 ( Ju Ha Kim ),정은주 ( Eun Joo Jung ),김명진 ( Myoung Jin Kum ),김계원 ( Gye Won Kim ),노병섭 ( Byung Sup Rho ),최은서 ( Choi Eun Seo ),황성환 ( Hwang Sung Hwan ),이우진 ( Lee Byung Ing Go ),안종배 ( Jong Bae An ) 한국센서학회 2014 센서학회지 Vol.23 No.2

In this paper, we propose and demonstrate a Fabry-Perot interferometer (FPI) optical fiber tip sensor fabricated by a blade-sawing technique using a fiber optic patch cord for high-resolution temperature measurement. The sensor head consists of a short air FP cavity near the tip of a single-mode fiber patch cord tip. The temperature which we can measure is determined through a phase variation of the interference fringes in the reflective spectrum of the sensor. The fiber optic FPI sensor in this work can monitor the environmental temperature very accurately from 40 to 120oC. As a result, the temperature sensitivity is obtained as 38.2 pm/oC.

Nb 이 첨가된 A286 초내열합금의 고온저주파 피로에서 피로균열의 천이에 영향을 미치는 인자에 관한 연구

남수우,노병섭 대한금속재료학회(대한금속학회) 2001 대한금속·재료학회지 Vol.39 No.5

Continuous low cycle fatigue tests have been conducted on Nb-A286 Fe-base superalloy in an air atmosphere at the temperature range of 25 to 650℃ to investigate the transition of fatigue cracking with test temperature and applied strain range. The intergranular fatigue cracking at high temperatures was due to the precipitation of the η phase at the grain boundary assisted by the applied stress during low cycle fatigue. It is investigated whether the precipitate at the grain boundary provides the site for the grain boundary cavitation, which induces the intergranular cracking in low cycle fatigue. The fatigue cracking mode changes from the transgranular mode to the predominantly intergranular mode with the applied strain range. The change of the fatigue cracking with strain range is induced by the combination of mutually competing factors involving the grain boundary precipitate, the density of the slip band, and the concentration of stress at points where the slip bands impinge upon the grain boundaries.

Type 304L 및 질소가 첨가된 304NG 스테인리스강에서 크리프-피로 상호작용시 입계 cavitation 에 관한 연구

남수우,이수찬,이용득,홍현욱,노병섭 대한금속재료학회(대한금속학회) 1998 대한금속·재료학회지 Vol.36 No.8

The influence of nitrogen on the low cycle fatigue and creep-fatigue properties for Type 304L stainless steel was investigated with a strain rate of 4×10³/sec at 600℃ in air atmosphere. Under low cycle fatigue test, 304NG(i.e. N-alloyed steel) had shorter fatigue lives than 304L, which can be explained by lower ductility in 304NG due to the addition of nitrogen. When the creep deformation was introduced by imposing tensile hold time(20 min), result was completely reversed compared with the result of continuous fatigue. From the result of microstructural observation and Yoon-Nam's life prediction model, the major damaging mechanism can be said to be the cavitation at grain boundary for two alloys during creep-fatigue test. And the reason why 304NG has longer creep-fatigue lives than 304L can be explained that 304NG has lower density of carbide that provides beneficial site for the cavity nucleation, which results in lowering cavity nucleation, because 304NG has a smaller content of carbon than 304L, which is compensated with the addition of nitrogen to maintain strength and the nitrogen is believed to retard carbide nucleation at grain boundary by inhibiting the diffusion of Cr to grain boundary.