주파수영역 광 간섭 단층촬영 시스템을 위한 파장가변 광원 및 신호처리계의 구현

이응제,김용평,Lee, Eung-Je,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.5

주파수영역 광 간섭 단층촬영 시스템을 위한 파장가변 광원과 주파수 보정(calibration)을 위한 신호처리계를 구현하였다. 제작된 레이저의 평균출력을 부스터(booster) 반도체 광 증폭기를 이용하여 14 mW까지 증폭시키고, 레이저 스펙트럼의 편이(shift)를 보상하였다. 패브리-페롯 에탈론(Fabry-Perot etalon)과 디지털 신호처리(digital signal processing)로 신호처리계를 제작함으로서 파장가변광원의 속도가변에 따른 비트주파수(beat frequency)의 넓어짐을 보정하였다. 제작된 광 간섭 단층촬영 시스템은 종방향 주사속도 154.4 kHz, 측정깊이 0.95 mm, 종방향 분해능 $12{\pm}0.37{\mu}m$의 특성을 가진다. We demonstrate the wavelength swept source and signal processing for the frequency domain optical coherence tomography. The laser output performance is improved by using a semiconductor optical amplifier with a booster amplifier. The laser generates 14 mW of average power of which wavelength shift in the lasing spectral shape is compensated. Adopting a Fabry-Perot etalon and digital signal processing, the broadening of the beat frequency due to the variance of wavelength-sweep-velocity is calibrated. The optical coherence tomography system shows 154.4 kHz of axial scanning speed, 0.95mm of depth range, and $12{\pm}0.37{\mu}m$ of axial resolution.

Pyrromethene 597 고체 색소 레이저의 제작 및 출력 특성

이희철,김용평,Lee, Hee-Chul,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.2

PMMA에 pyrromethene 597(PM597) 색소를 주입하여 고체 색소를 제작한 후 그 레이저 출력특성을 분석하였다. 펌핑 광원으로 Q-스위치 Nd : YAG 레이저의 제 2 고조파를 사용하여 발진 중심파장 585 nm에서 최대 광 변환효율 $76\%$를 얻었다. 광안정성을 증가시키기 위해 단일항 에너지 상태의 산소 제거제인 DABCO(1,4-diazabicyclo [2,2,2]octane)를 주입하여 반복율 4 Hz, 출력에너지 250 mJ, 100,000번 이상의 펄스 출력을 얻었다. We fabricated pyrromethene 597(PM597) solid-state dyes which were dissolved in PMMA(poly- methylmethacrylate) and characterized the lasing characteristics. The laser was end-pumped by a frequency doubled Q-switched Nd : YAG laser. We obtained the slope efficiency of $76\%$ at lasing wavelength of 585 nm. We demonstrated the laser lifetime to be more than 100,000 shots with output energy of 250 mJ and repetition rate of 4 Hz by adding singlet oxygen quencher DABCO(1,4-diazabicyclo [2,2,2]octane) to the solid-state dye.

정현파로 구동되는 PZT 광경로 지연기를 이용한 광 간섭 단층촬영시스템

김영관,김용평,Kim, Young-Kwan,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.4

We fabricated and characterized an optical delay line for optical coherence tomography (OCT). The delay line was composed of a cylindrical piezoelectric transduce (PZT) and a single mode optical fiber. The OCT system used a duplex scanning optical delay line which was symmetrically driven in the reference and sample arms. We showed that the sinusoidal-wave was superior to a triangular-wave for driving the optical delay line for scanning depth and repeatability. 광간섭 단층촬영(OCT)용으로 원통형 압전소자(PZT)와 단일모드 광섬유를 이용한 광경로 지연기를 제작하여 정현파로 구동하고 특성을 분석하였다. 제작한 OCT 시스템은 검침단과 기준단을 대칭 구동하는 이중 광경로 지연방식을 사용하였다. 정현파 구동을 통한 PZT 광경로 지연 방식은 삼각파 구동과 비교하여 입력파형의 첨두 부분에서의 비선형현상을 제거하여 높은 반복성을 나타냄을 보였고, 삼각파 구동으로는 불가능했던 부분을 영상화 할 수 있었다.

GRM(Gaussian Reflectivity Mirror)을 이용한 불안정 공진기형 Q-스위치 Nd:YAG 레이저의 출력특성

이희철,김용평,Lee, Hee-Chul,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.2

출력거울로 GRM(Gaussian reflectivity mirror)을 채택한 불안정 공진기를 구성하여 그 Q-스위치 출력의 특성을 분석하였다. 입력 전기에너지가 55J 일 때 1064 nm의 기본파장에서 470 mJ, 532 nm의 제2고조파 파장에서 280 mJ의 출력 에너지를 얻었다. 출력빔의 발산각은 1.7 mrad 이었으며 근접장 영역에서 Top-Hat 형태의 빔을 얻을 수 있었다. We investigated the operational characteristics of a Q-switched Nd:YAG laser, which has an unstable resonator with a GRM(Gaussian reflectivity mirror). With electrical input energy of 55 J, we obtained the fundamental energy of 470 mJ at 1064 nm and the frequency doubled energy of 280 mJ at 532 nm. The Top-Hat profile of the output beam was obtained at the near field, and beam divergence was 1.7 mard.

광간섭 단층촬영(OCT)용 PZT 광경로 지연기에서의 편광모드 분산 및 열요동 보상

김영관,박성진,김용평,Kim, Young-Kwan,Park, Sung-Jin,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.6

광간섭 단층촬영(OCT)용으로 원통형 압전소자(PZT)와 단일모드 광섬유를 이용한 광경로 지연기를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 광경로 지연기에서 발생하는 편광모드 분산은 편광조절기로 조절하였고, 열요동을 2중 광경로 지연기를 구성하여 최소화하였다. 이중 광경로 지연기는 단일 광경로 지연기에 비해 2배의 측정 깊이와 속도를 구현하여 $18.6\pm0.5{\mu}m$의 해상도. 측정 깊이 1.68 mm, 측정 녹도 360.4 mm/s를 각각 얻었다. We have fabricated and characterized optical delay lines for optical coherence tomography, which is composed of cylindrical PZT(piezoelectric transducer) and single mode optical fiber. The polarization mode dispersion from the optical delay lines was compensated by the polarization controllers. By applying the duplex optical delay line, we minimized the thermal drift due to optical delay lines and obtained the scan range of 2 times that of a single optical delay line. The OCT system showed resolution of $18.6\pm0.5{\mu}m$, scanning range of 1.68mm, and scanning speed of 360.4mm/s.

실린더형 압전소자 광지연선을 이용한 광 간섭형 단층촬영(OCT) 시스템 제작

박성진,김영관,김용평,Park, Sung-Jin,Kim, Young-Kwan,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.2

원통형의 압접소자를 이용한 광지연선을 사용하여 광 간섭형 단층촬영 시스템을 제작하였다. 광지연선은 18 m 길이의 단일 모드 광섬유를 압전소자의 둘레에 134회 감아 구성하였으며 0.78 mm의 광경로 길이변화를 얻었다. 제작한 광 간섭형 단층촬영 시스템은 신호 대 잡음비 96.9 dB, 종방향 분해능 $18.6{\pm}0.5\;{\mu}m$, 횡방향 분해능 $5\;{\mu}m$의 특성을 보였다. We demonstrate a compact optical coherence tomography(OCT) system based on the optical fiber delay line controlled by a cylindrical piezo-electric transducer(PZT). An 18-m length of single mode fiber is wrapped under constant tension around a PZT. Approximately 134 windings are used. Wraps of the long length of fiber allow the small expansion of the PZT to be magnified to an optical path length delay of 0.78 m. The OCT system shows characteristics for 2-dimensional imaging, exhibiting 96.9dB of signal-to-noise ratio(SNR), $18.6{\pm}0.5\;{\mu}m$ of axial resolution, and $5\;{\mu}m$ of lateral resolution with samples.

시간영역 광 간섭 단층촬영 시스템의 소형 엔도스코프 제작 및 영상구현

김영관,이성헌,김용평,Kim, Young-Kwan,Lee, Sung-Hun,Kim, Yong-Pyung 한국광학회 2010 한국광학회지 Vol.21 No.5

We fabricated and characterized a compact endoscopic catheter for optical coherence tomography. The optical delay line (ODL), composed of a cylindrical piezoelectric transducer (PZT) and an optical fiber, was operated with a 1 kHz sinusoidal driving wave in the time-domain. When the ODL was driven with a sinusoidal wave function, the axial scanning speed was 6 m/s and the axial acquisition rate was 2000 line/s at a depth of about 3 mm. Endoscopic OCT images of a human finger and earhole were successfully obtained with an image rate of ten frames per second. 광 간섭 단층촬영 시스템(OCT)을 위한 소형의 광섬유 도관형 주사장치인 엔도스코프(endoscope catheter)를 제작하였다. 깊이방향 주사장치인 원통형 압전소자(PZT)를 이용한 광경로 지연기는 정현파 1 kHz로 구동하여 시간영역에서 엔도스코프 OCT 영상을 구현하였다. 정현파로 구동한 광경로 지연기의 속도는 6 m/s 이고, 깊이방향 스캐닝의 데이터 획득은 3 mm 기준에서 초당 2000 라인이다. 제작한 엔도스코프로 사람의 손가락 및 귀에 대한 초당 10프레임의 OCT 영상을 성공적으로 획득하였다.

고속 파장가변 모드잠김 레이저의 제작 및 출력특성

李應齊(Eung-Je Lee),金容平(Yong-Pyung Kim) 대한전기학회 2007 전기학회논문지 Vol.56 No.6

We demonstrate a wavelength swept mode-locked ring laser for the frequency domain optical coherence tomography(FD OCT). A laser is constructed by using a semiconductor optical amplifier, fiber Fabry-Perot tunable filter and 2.6 ㎞ fiber ring cavity. Mode-locking is implemented by 2.6 ㎞ fiber ring cavity for matching the fundamental or harmonic of cavity roundtrip time to a sweep period. The wavelength sweeps are repetitively generated with the repetition period of 77.2 ㎑ which is the parallel resonance frequency of Fabry-Perot tunable filter for the low driving current consumption of the fiber Fabry-Perot tunable filter. The wavelength tuning range of the laser is more than FWHM of 61 ㎚ centered at the wavelength of 1320 ㎚ and the linewidth of the source is 0.014±0.002 ㎚.

광섬유 패브리-페로 파장가변 필터의 공진특성에 기반한 고속 파장가변 모드잠김 레이저의 제작

이응제(Eung-Je Lee),김용평(Yong-Pyung Kim) 대한전기학회 2009 전기학회논문지 Vol.58 No.7

A high-speed wavelength swept laser, which is based on oscillation characteristics of a fiber Fabry-Perot tunable filter, is described. The laser is constructed by using a semiconductor optical amplifier, a fiber Fabry-Perot tunable filter, and 3.348 ㎞ fiber ring cavity. The wavelength sweeps are repeatatively generated with the repetition period of 61 ㎑ which is the first parallel oscillation frequency of the Fabry-Perot tunable filter for the low power consumption. Mode-locking is implemented by 3.348 ㎞ fiber ring cavity for matching the fundamental of cavity roundtrip time to the sweep period. The wavelength tuning range of the laser is 87 ㎚(FWHM) and the average output power is 1.284 ㎽.

장거리 레이저 거리측정기 및 레이저 표적지시기 성능 평가를 위한 모사기 구현

이영주(Young-Ju Lee),김용평(Yong-Pyung Kim) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.7

In this paper, we propose a signal processing board of an optical delay simulator for evaluating a long-range laser range finder and a laser target designator . We improved the accuracy by applying the clock multiplication and the correction of error gradient. To evaluate the performance of the proposed method, we implemented a prototype board and performed experiments. As a result, we implemented the optical delay simulator with resolution less than 0.7m in measuring distance 60km and a standard deviation of 0.041m . The PRF code detection logic and generation logic have a stability less than 0.03% and 0.08% compared to the NATO standard, respectively.