광굴절결정에서 파장 선택 필터의 특성 분석 및 다중 기록을 통한 역다중화기 구현

이권연,안준원,김남,Lee, Kwon-Yeon,An, Jun-Won,Kim, Nam 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.6

Fe가 0.015wt.% 도핑된 $LinbO_3$ 결정에서 형성된 홀로그래픽 부피격자 필터의 각 선택성 및 역다중화 특성을 이용하여 WDM 통신 시스템에 적용하기 위한 새로운 광굴절 역다중화기를 제안하였다. 결정에 입사되는 두 기록빔의 교차각, 판독빔의 입사각 및 기록빔의 크기에 따른 광굴절 필터의 파장 선택 특성을 해석하고 실험하였으며, 동일한 회절효율을 갖는 다중-노출 필터 기록을 위한 다중화 기법을 적용하여 DMUX 소자로 활용하기 위한 예비 실험 결과를 제시했다. We propose a new photorefractive demultiplexer(DMUX) for WDM communicaytion system using a wavelength selectivity and demultiplexing properties of a volume holographic grating filters formed in $LinbO_3$ crystal doped with 0.015wt.% Fe. The wavelength selectivity properties of the filter are analyzed and experimentally investigated as a function of the following parameters : the crossing angle of the two writing beams, the reading-beam angle and writing-beam size. In addition, applying these wavelength selectivity properties and the multiplexing technique for recording multiple-exposure filters with equal diffraction efficiency, some preliminary experimental results are presented for use as DMUX.

홀로그래픽 부피격자를 이용한 1$\times$16 DMUX

이권연,안준원,김남,이현재,서완석,Lee, Kwon-Yeon,An, Jun-Won,Kim, Nam,Lee, Hyun-Jae,Seo, Wan-Seok 대한전자공학회 2000 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.37 No.5

광굴절 Fe-LiNbO/sub 3/ 결정에 형성된 홀로그래픽 부피 격자의 파장 선택성과 다중 기록을 통한 역다중화 특성을 이용해 WDM 광통신 시스템에서 16개 채널 신호를 분리 ·선택해낼 수 있는 새로운 방식의 광굴절 역다중화기를 제안하였다. 균일한 회절효율을 갖는 16개 채널을 다중 기록하기 위해 회전 다중화 기법과 노출 시간 계획이 적용되었다. 설계된 역다중화기는 670∼677.5nm범위에서 0.5nm간격을 갖는 16채널로 구성되었으며, 각 채널은 0.16nm의 파장 선택 특성을 갖는다. 실험결과 각 채널은 8.3±0.62%범위의 회절 효율을 보였으며, 매질에서 프레넬 반사 및 흡수에 의한 광손실은 ∼2.22㏈/㎝, 0.16±0.005nm의 3㏈ 대역폭 및 0.46∼0.5nm의 채널간격을 갖는 역다중화 특성을 얻었다. We propose a new photorefractive demultiplexer(DMUX) which can select the 16 channel signal in WDM optical communication system using the wavelength selectivity and the demultiplexing property through multiple recording of holographic volume grating in photorefractive Fe-LiNbO$_{3}$ crystal. For the multiple writing of the 16 channels having uniform diffraction efficiency, the rotation multiplexing technique and the exposure time schedule are used. Designed DMUX has the 16 channels with 0.5nm spacing between 670nm and 677.5nm and the bandwidth of 0.16nm. From the experimental results, the diffraction efficiency of each channel is 8.3 $\pm$0.62%, the optical loss from fresnel reflection and absorption on the crystal is 0.4cm-1, the 3㏈ bandwidth is 0.16 $\pm$0.005nm and the channel spacing is 0.46~0.5nm.

광연결을 위한 포토폴리머형 홀로그래픽 부피격자 커플러의 설계 및 구현

이권연,정상혁,조병모,손명식,전석희,Lee, Kwon-Yeon,Jeung, Sang-Huek,Cho, Byung-Mo,Son, Myung-Sik,Jeon, Seok-Hee 한국융합신호처리학회 2008 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.9 No.4

홀로그래픽 부피격자 커플러(VGC : volume grating coupler)는 높은 선택적 결합효율, 건식 제조공정, 콤팩트한 소자 제작이 가능하고 저렴하기 때문에 광연결 기술의 구현 및 응용에 매우 매력적인 소자로 간주되고 있다. 본 논문에서는 도파로형 광연결에 적용키 위한 $45^{\circ}$ 격자 경사각을 갖는 도파로 삽입형 입 출력 VGC를 DuPont사의 HRF600-20 홀로그래픽 포토폴리머를 이용하여 설계, 구현하기 위한 방법을 제안하였다. 그리고 제안한 VGC 소자의 유용성을 입증키 위해 동작파장이 각각 632.8nm 및 1550nm인 VGC를 제작하고 실험결과를 제시하였다. 실험결과 632.8nm 파장에서 동작하는 격자주기가 $0.5{\mu}m$인 단일 VGC의 경우 TE 편광에서 입력 결합효율은 86.6% 이상이고, 1550nm 파장에서 동작하는 격자주기가 $0.73068{\mu}m$인 $1\times2$ VGC의 입력 결합효율은 $\sim90.9%$의 특성을 나타내었다. Holographic volume grating couplers (VGCs) are become increasingly attractive device for the application of optical interconnects because of their higher preferential coupling, dry fabrication processing, compact, and low cost. In this paper, the analysis, design, and implementation of the waveguide-imbedded input-output VGC with $45^{\circ}$ grating slant angle using holographic photopolymer(Dupont HRF600-20) for guided-wave optical interconnection applications, are presented. To show the usefulness of the proposed VGC, we fabricated the VGCs operating at 632.8nm and 1550nm wavelengths and its results are presented. The measured input coupling efficiency of the single VGC with $0.5{\mu}m$ grating period at 632.8nm wavelength is above 86.6% for TE-polarization. The input coupling efficiency of the $1\times2$ VGC with $0.73068{\mu}m$ grating period at 1550nm wavelength is about 90.8%.

ON/OFF-스위치의 위치 인식 방법

조병모,이권연,손명식,Cho, Byung-Mo,Lee, Kwon-Yeon,Son, Myung-Sik 한국전기전자학회 2007 전기전자학회논문지 Vol.11 No.1

본 논문은 직렬로 연결된 스위치의 OFF-위치를 감지할 수 있는 방법을 제안한다. 각각의 스위치에는 병렬로 각기 다른 주파수 특성을 갖는 수동 소자가 병렬로 연결되어 있다. ON된 스위치에는 병렬로 연결된 수동 소자의 주파수 특성에 관계없이 평탄한 특성을 갖으며, OFF된 스위치의 경우에는 연결된 수동소자의 주파수 특성이 스위치의 양 단자에 나타난다. OFF된 스위치의 위치 인식은 직렬로 연결된 스위치의 양 단자에 백색 잡음(Maximum-Length Sequence)을 입력하고, 각각의 스위치를 OFF한 상태에서 출력 단자에서 스펙트럼을 계산하여 미리 참조 스펙트럼을 작성하고, 작성된 참조 스펙트럼과 입력 스펙트럼 간의 유사도를 계산하여 가장 근접한 참조 스펙트럼을 OFF된 스위치의 스펙트럼으로 인식한다. 이를 위한 디지털 신호처리 시스템을 설계하고, 설계된 시스템을 이용하여 스펙트럼 매칭으로 OFF-스위치의 위치를 감지한다. This paper proposes a detection method of position of OFF-switch. Each switch has the parallel path with a serial combination of passive element, its parallel path has each different frequency characteristics. Frequency characteristic of ON-switch reveals a flat spectrum irrelevant to frequency characteristic of passive element connected in parallel to its each terminal and frequency characteristic of OFF-switch reveals the same characteristic as one of passive element connected in parallel. Detection of position of OFF-switch is done by measuring the similarity of each spectrum corresponding to frequency characteristic of passive element connected in parallel to OFF-switch. The measure of their similarity is to calculate Euclidean distance between their test spectrum and reference spectrum. The spectrum with the smallest distance among reference spectrum is recognized as the spectrum of OFF-switch. The real time digital signal processing system is implemented to detect the position of OFF-switch by using spectrum matching.

Ce-SBN:60결정에서 광굴절 부피격자를 이용한 광편향

안준원,김남,이권연,김혜영,원용협,Ahn, Jun-Won,Kim, Nam,Lee, Kwon-Yeon,Kim, Hye-young,Won, Yong-Hyup 한국광학회 1997 한국광학회지 Vol.8 No.4

In photorefractive crystals, light deflection is achieved by dynamic photorefractive volume grating, which is induced by the interference of two writing beams. In this paper, we implemented and analyzed the light deflector using Ce-SBN:60 crystals, which is doped with CeO$_2$ and photorefractive effect is induced by low intensity. And we measured maximum coupling coefficient, effective charge density, diffraction efficiency as the intensity ratio and response time. 광편향은 광굴절결정내의 두 기록빔 간섭에 의해 유도된 동적 광굴절 부피격자를 이용한다. 본 논문에서는 외부 전기장을 인가할 필요가 없으며, 낮은 광세기에서도 쉽게 광굴절 부피격자가 유도되는 CeO$_{2}$가 0.05Wt.% 도핑된 Sr$_{0.6}$Ba$_{0.4}$Nb$_{2}$O$_{6}$(Ce-SBN:60)결정의 동적 특성을 이용하여 광편향기를 구현하고 해석하였다. 그리고, Ce-SBN:60결정의 광파결합특성을 조사하기 위해 2광파 혼합을 통해 결정의 최대결합계수, 유효전하밀도, 기록빔의 세기비에 따른 회절효율 및 회절효율의 시간응답특성을 측정하고 해석하였다.

노출 시간 계획 분석을 통한 다중 홀로그램 기록 및 재생

김정회,김남,이권연,Kim, Jung-Hoi,Kim, Nam,Lee, Kwon-Yeon 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.10

본 논문에서는 균일한 다중 홀로그램을 얻기 위한 몇 가지 노출 시간 계획을 분석하고 실험을 통해 $LiNbO_3$:Fe(0.015wt%) 결정에 기록된 홀로그램의 회절 효율을 측정하였다. 높은 각도 분해능을 갖는 시스템 (최소 각도 : $0.0028^{\circ}$)을 이용하여 두 입사빔의 세기비와 최소 단위의 다중화 각도가 정밀하게 조사되었다. 초기 기록시간, 전체 노출시간, 그리고 시간상수를 고려하여 100개의 회절분포(0.014 ${\pm}$ 0.005%)를 측정하였으며, 330개의 아날로그 영상을 동일한 장소에 기록하였다. 또한 공간 다중화를 통해 총 500개 이상의 홀로그램이 재생되었다. In this paper, we analyze several exposure time schedules to obtain uniform multiple hologram and measure the diffraction efficiencies of holograms stored in $LiNbO_3$:Fe(0.015wt%) crystal through experiments. The minimum angular selectivity and the intensity ration of two incident beams are investigated precisely by the high resolution system(minimum angle : $0.0028^{\circ}$). Considering initial recording time, total exposure time and time constants, the efficiency distribution(0.014 ${\pm}$ 0.005%) of 100 holograms is measured and the 330 analog images are recorded in the same place. Also, total 500 holograms are retrieved by spatial multiplexing.

Fe-LiNbO$_3$결정에서 부피형 홀로그램의 회절특성을 이용한 광정보 저장

안준원,김남,이권연,An, Jun-Won,Kim, Nam,Lee, Kwon-Yeon 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, D Vol.d35 No.6

본 논문에서는 Fe가 0.015Wt.%도핑된 LiNbO₃ 결정에서 2광파혼합(TWM:Two-Wave Mixing)을 통한 입사각에 따른 결합계수, 기록빔의 세기비에 따른 이득, 회절효율, 시간응답특성에 대한 해석 및 실험을 통해 고밀도 광메모리 소자로서 응용하기 위한 특성을 제시한다. 실험결과 514.5nm 파장에서 본 결정의 경우 14°에서 최대 결합특성을 보였고 이때의 최대결합계수는 6.9cm/sup -1/이다. 그리고, 632.8nm 파장의 빔으로 판독시 두 결합빔의 세기비가 0.1이고, 입사각이 140 일 때, 54.13%의 최대 회절효율을 얻었으며, 격자고정시 회절효율은 21.4% 이다. 또한, Fe-LiNbO₃ 결정을 높은 회절효율을 갖는 광메모리 소자로 적용하기 위해 가장 우수한 회절특성을 보이는 조건에서 각도 다중화 방식과 공간 광학 변조기를 이용한 광정보 저장응용실험 결과를 제시하였다. In this paper, we experiment the characteristics of coupling coefficient, gain, diffraction efficiency and dependence of time determined by TWM(Two-Wave Mixing), using Fe-LiNbO$_3$ crystal(doped with 0.015Wt.%). From these results, we proposed to apply for optical memory application. The highest coupling angle of 14。 and maximum coupling coefficient of 6.9$cm^{-1}$ / are obtained at 514.5nm wavelength. Also, maximum diffraction efficiency is 54.13% when intensity ratio and writing beam incident angle are 0.1 and 14o, respectively. After fixing process, diffraction efficiency is 21.4%. As an example, we demonstrated the writing and reconstruct optical data using spatial light modualtor and angular multiplexing in most optimal condition.

광영상 발생을 위한 화소형 위상격자의 설계 및 제작

이득주,김남,이권연,은재정,Lee, Deug-Ju,Kim, Nam,Lee, Kwon-Yeon,Eun, Jae-Jeong 대한전자공학회 1996 전자공학회논문지-A Vol.33 No.5

The pixelated phase grating has been studied as a kind of diffraction gratings splitting and input beam into multiple spots. It consists of regular size cells which produce phase delays, and each cell provokes the phase delay up to sixteen levels. We have compared and analyzed the characteristics of multi-level phase gratings, laying streess on efficiency and resulted pattern. Experimental resutls obtained form fabricated grating have been presented, and the real-time method using a liquid-crystal spatial light modulator has been demonstrated through experiments. Gratings making meams with specific intensities have been designed and optical images have been generated by them. In order to specific intensities have been designed and optical images have been genrated by them. In order to decide the phase delay of each cell, optimization conditon consists of diffraction efficiency and target values. One period of phase gratings fabricated with surface relief was less than 256${\mu}m{\times}256{\mu}m$ and size of each cell was 1${\mu}m{\times}1{\mu}m$ surface relief grating has been made by coating photoresist on the glass plate, writing information pattern by Ar laser and developing it. in the experiment for real-tiem processing liquid-crystal display of epson video projector has been used.

파장 분할 다중 시스템 적용을 위한 홀로그래픽 파장 역다중화

남기원,김남,이권연,조병모,이현재,서완석,Nam, Gi-Won,Kim, Nam,Lee, Kwon-Yeon,Cho, Byung-Mo,Lee, Hyun-Jae,Seo, Wan-Seok 한국통신학회 2001 韓國通信學會論文誌 Vol.26 No.5

광굴절 Fe-LiNbO3 결정에서 형성된 홀로그래픽 부피 격자의 협대역 및 파장 역다중화 특성을 이용한 WDM 광통신 시스템용 역다중화 기법을 제안하고, 실험결과를 제시하였다. 홀로그래픽 부피격자의 중심 파장, 채널 간격, 통과대역 특성의 결정 요소에 대해 분석하고, 제안한 역다중화 기법을 입증하기 위해 결정 내에 세 개의 반사형 부피격자를 기록한 후 브래그 회절된 각 채널의 특성을 관찰하였다. 실험결과 1591.35nm, 1590.53nm, 1588.91nm의 중심 파장에서 각각 0.34nm, 0.45nm, 0.43nm의 통과대역 특성을 보였으며, 채널 간격이 0.8nm인 경우 34.95dB의 채널 누화 억제 특성을 관찰하였다.

광굴절 격자에서 집속 판독빔에 의한 각도 선택 특성 분석

안준원,김남,이권연,이현재,서완석,An, Jun-Won,Kim, Nam,Lee, Kwon-Yeon,Lee, Hyun-Jae,Seo, Wan-Seok 대한전자공학회 2000 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.37 No.9

광굴절 부피격자에 집속되는 판독빔이 입사될 때 나타나는 각도 선태 특성을 기하학적으로 해석하고 실험결과를 제시하였다. 해석 결과 각도 선택 특성은 판독빔의 입사조건에 의해 결정되며, 기록빔의 입사조건에 독립적인 특성을 보였다. 제시된 각도 선택 특성 이론의 증명을 위해 기록빔의 입사각, 판독비의 폭, 집속렌즈의 초점거리에 대한 각도 선택 특성을 측정하였다. 실험 결과 기록빔의 외부 교차 반각이 8$^{\circ}$, 10$^{\circ}$, 14$^{\circ}$일 때의 각도 선택 특성은 각각 2.632$^{\circ}$, 2.618$^{\circ}$, 2.604$^{\circ}$로 기록 조건에 무관한 특성을 얻은 반면 동일한 기록빔의 입사각에 대해 판독빔의 폭을 9.7mm, 2.11mm로 조정한 경우 2.632$^{\circ}$, 1.588$^{\circ}$의 특성을 보임으로써 판독빔에 의해 각도 선택 특성 제어가 이루어짐을 볼 수 있었다. An angular selectivity through the focused readout beam is geometrically analyzed and experimental results are presented. Based on the analysis of geometrical results, we derive a new relation that the angular selectivity depends on incident conditions of the readout beam and independent on the writing conditions. In order to demonstrate our theory, we investigate angular selectivity as functions of following factors: writing beam incident angle, readout beam width and lens focal length. From the experimental results, it is shown that the angular selectivities are 2.632$^{\circ}$, 2.618$^{\circ}$, 2.604$^{\circ}$ when the external half-crossing angles of writing beam are 8$^{\circ}$, 10$^{\circ}$, 14$^{\circ}$, respectively. Applying the same incident angle of the recording beam, angular selectivity is changed by the control of readout beam width and then their properties are 2.632$^{\circ}$, 0.588$^{\circ}$. From these results, we have known that the angular selectivity is very critical to incident conditions of readout beam.