C₄F₈/O₂ 공정기체와 E-ICP를 이용한 산화막 식각

송호영(Ho-Young Song),조수범(Soo-Beom Jo),이종근(Jong Geun Lee),오범환(Beom-Hoan O),박세근(Se-Geun Park) 대한전자공학회 2001 대한전자공학회 학술대회 Vol.2001 No.6

방향성 결합기 입사도파로의 최적 접근각도의 광모드 과잉쏠림 현장의 조절

이현식,오범환,최철현,노현식,이승걸,박세근,이일항,Lee, Hyun-Shik,O, Beom-Hoan,Choi, Chul-Hyun,Noh, Hyun-Sik,Lee, Seung-Gol,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.1

We investigate a method to improve the extinction ratio of directional couplers by controlling the angle of approach to their input ports and controlling the error limit for improving the extinction ratio of the directional coupler. Although relatively large angle of approach to the input port usually causes an error in calculations made by mode propagation analysis(MPA), optimally designed angle of approach not only minimizes errors in MPA calculations but also can improve extinction ratio by precision control of coupling coefficients of optical modes. We show that abrupt changes in approaching angle, although not enough to cause modal leakage, give rise to field-profile overshooting, which degrades extinction ratio and other properties of the directional coupler. Using Beam Propagation Method (BPM) we calculate two types of input structures, linear and curved, for optimization of extinction ratio. 방향성 결합기의 소멸비 특성 개선을 위해 입사도파로의 접근각도를 조절하는 방안의 가능성과 오차한계를 살펴보았다. 입사도파로의 접근각도가 크면 단순한 모드분석 이론의 틀에 오차를 유발하게 되지만 적절하게 조절하면 오차를 극소화하면서도 입사되는 광모드의 결합계수를 미세 조절함으로써 소멸비를 개선하는 효과가 있었다. 급격한 접근각도의 설정 시에는 비록 그 각도가 작아서 유출모드(leak mode)에 의한 손실이 있기 전이더라도 광모드의 과잉쏠림(field-profile overshooting)에 의해 각종 특성의 열화가 생기기 시작하는 것을 발견하고 그 영향을 분석하였다. 진행 광모드의 변화는 BPM(Beam Propagation Method)으로 전산 모사하였으며, 직선형 및 곡선형의 두 가지 입사도파로 구조에 대해 특성변화를 비교하여 소멸비 특성을 최적화하는 조건을 얻어내었다.

Implicit와 explicit 방법의 결합에 의한 3차원 유한차분 빔전파 방법의 개선

김현준,오범환,박세근,이일항,이승걸,Kim, Hyun-Jun,O, Beom-Hoan,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang,Lee, Seung-Gol 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.6

3차원 유한 차분 빔전파 방법의 계산시간 및 수렴성 문제를 해결하기 위해서 implicit와 explicit 방법을 결합하는 복합 방법(hybrid method)을 제안하였다. 방향성 결합기의 결합길이를 결정하는 문제를 대상으로 제안된 방법과 implicit 방정식의 해를 직접 구하는 방법의 계산 시간을 비교하였다. 그 결과 직접 풀이법에 비해 제안된 방식의 계산 속도가 최소 10배 이상 빠름을 확인하였다. We propose a hybrid method combining the implicit with the explicit methods in order to reduce the calculation time and improve the convergence problem of the 3-dimensional finite-difference beam propagation method. The numerical simulation of a directional coupler is carried out by the proposed method. It is found from the simulation results that the calculation speed of our method is 10 times faster than that of direct solving techniques.

유한 반경의 시준 광속을 이용한 투명 매질의 두께와 굴절률의 동시 측정

박대서,오범환,박세근,이일항,이승걸,Park, Dae-Seo,O, Beom-Hoan,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang,Lee, Seung-Gol 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.1

We propose a new measuring technique based on optical low-coherence reflectometry that enables us to determine the refractive index and the geometrical thickness of a transparent sample by one-time scanning only. By passing a collimated beam having a finite size through the edge of the sample, the refractive index and the geometrical thickness can be determined simultaneously from the comparison of interferograms generated by two kinds of reflected beams. In this study, a refractive index could be determined with the accuracy of $10^{-3}$, and its accuracy would be enhanced by using a more precise translator and a thicker sample. 본 연구에서는 저간섭성 반사계(Optical low-coherence reflectometry)를 이용하여 한 번의 측정으로 투명 시료의 두께와 굴절률을 동시에 측정하는 기술을 제안하였다. 제안된 방법은 유한 반경을 가진 시준된 광속을 시료의 경계 영역으로 입사시키는 것으로써, 시료가 있는 부분과 없는 부분으로부터 반사된 광속에 의한 간섭 무늬들을 한 번에 획득할 수 있다. 한번의 측정을 통해 얻어진 두 종류 간섭 무늬들의 상대적인 위치 차이를 이용하여 시료의 두께와 굴절률을 동시에 결정할 수 있었다. 굴절률의 정밀도는 이송장치의 위치 정밀도가 향상되고, 시료의 두께가 두꺼워 질수록 개선될 수 있으며, 본 실험에서는 약 $10^{-3}$의 정밀도로 굴절률을 결정할 수 있었다.

방향성 결합기 소멸비 특성의 일반화 경향과 파장분리기의 소형화 설계

최철현,오범환,이승걸,박세근,이일항,Choi, Chul-Hyun,O, Beom-Hoan,Lee, Seung-Gol,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.5

In a directional coupler, the design process requires repeated calculation of the characteristics of every changed structure, because it is generally difficult to expect the extinction ratio to be optimized over the entire variation of design parameters. In this paper, we systematically simulated the extinction ratio as a function of the design parameters, and analyzed the general tendency of that characteristic. In other words, we could find the generalized extinction ratio curve if the separation distance is normalized by the waveguide width. Here, the extinction ratio is shown to be increased as the normalized frequency (v) and the ratio (d) of the separation distance over the waveguide width were increased. For various structures with same ratio d, all corresponding extinction ratio curves as a function of v coincide with each other. We showed the usefulness of the generalized extinction ratio curve by applying it to the design and the fabrication of 1310/l550 nm demultiplexer, as it was convenient to design a shorter directional coupler with targeted extinction ratio from this curve. 방향성 결합기의 각종 설계 구조변경에 대해 소멸비 특성의 변화를 직관적으로 예측하기 쉽지 않으므로 각 구조마다 매번 번거로운 특성 계산의 반복 작업이 수행되었다. 본 논문에서는 방향성 결합기의 설계구조 변수의 조절에 따른 소멸비 특성 변화를 체계적으로 계산하였고, 이 특성변화의 일반적인 경향을 파악하였다. 즉, 도파로 간격을 입력 도파로의 폭으로 규격화하면 이 변화 경향을 일반화하는 특성곡선을 얻을 수 있는 것으로 파악되었다. 이때, 정규화주파수 v와 도파간격비율 d가 큰 구조일수록 소멸비를 높일 수 있었고, d를 동일하게 유지한 여러 경우의 구조에 대해서는 v의 변화에 따른 소멸비 특성곡선이 일치하는 것을 보였다. 이러한 소멸비 특성의 일반화 경향은 높은 소멸비 특성을 유지하면서도 소자를 작게 설계하거나 파장분리기의 설계에 유용하게 활용될 수 있으므로 1310/1550 nm 파장 분리기의 설계와 제작에 적용하여 그 효용성을 확인하였다.

최대 광밴드갭을 위한 2차원 광결정 구조

성준호,오범환,이승걸,박세근,이일항,Sung, Jun-Ho,O, Beom-Hoan,Lee, Seung-Gol,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.3

광자결정의 밴드갭이 크면서도 모든 편광방향에 대해 동일하게 설계될 수 있다면, 이러한 광밴드갭은 다양한 소자의 응용에 있어 보다 유용해 질 수 있다. 현재까지는 원형의 공기구멍으로 이루어진 삼각격자 구조가 가장 큰 광밴드갭을 갖는 것으로 알려져 왔으나, 본 논문에서는 각종 구조적 변화에 의한 밴드갭의 변화경향을 분석하고 체계화함에 따라, 모든 편광방향에 대해 광밴드갭이 동일하면서 가장 크게 되는 새로운 격자구조를 제안하였다. 이 구조의 광밴드갭 비율$(\Delta\omega/\omega)$은 기존의 삼각격자에 비해 약 $30\%$ 정도 증대된 것임을 확인하였다. The large and polarization-independent photonic bandgap (PBG) is very useful to the application to various optical devices. Until present, it has been known that the PBG for a triangular lattice remains the largest both in the E- and H-polarized modes. However, we proposed a new structure with a larger polarization-independent PBG, by analyzing and systemizing the PBG opening trends as the structural changes. This optimal structure for maximum bandgap has more increased gap-midgap ratio $(\Delta\omega/\omega)$ of about $30\%$ than the triangular lattice.

그래핀을 적용한 고출력 반도체 광원의 열특성 분석

지병관,오범환,Ji, Byeong-Gwan,O, Beom-Hoan 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.3

고출력 반도체 광원의 열유동 특성을 분석하고, 열전달 병목지점을 파악하여 열저항을 개선하는 방안을 도출하고, 전산모사를 통하여 개선 효과를 확인하였다. 띠구조 활성층을 가진 LD 광원의 경우에 발열부의 부피가 작을 뿐 아니라 발열면적이 좁아서 발열부 근처의 열전달 유효단면적이 매우 좁을 수 밖에 없는데, 이 부근의 경계면에 그래핀층을 추가적으로 적용하면 전체 열저항이 확연히 개선되는 것이 전산모사 되었다. 이는 열전달 경로상의 유효단면적이 넓어지는 효과를 가져와 전체 열저항이 확연히 개선되는 것으로 파악되었다. The heat flow characteristics of a high-power optical semiconductor source have been analyzed using a 3D CFD commercial tool, and the thermal resistance values for each of the layers revealed the places for thermal bottlenecks to be improved. As the heat source of a LD (Laser Diode) has a small volume and a narrow surface, the effective thermal cross-sectional area near it is also quite small. It was possible to expand the cross-sectional area effectively by using graphene layers on the TIM (Thermal Interface Material) layers of a LD chip. The effective values of heat resistance for the layers are compared to confirm the improvement effect of the graphene layers before and after, which can be considered to expand the thermal cross section of the heat transfer path.

광원을 내장한 펜의 출력광과 광 도파로의 광 결합을 이용하는 터치 패널 장치의 내부 광 결합 구조 설계

박대서,김대종,오범환,박세근,이일항,이승걸,Park, Dae-Seo,Kim, Dae-Jong,O, Beom-Hoan,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang,Lee, Seung-Gol 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.2

본 연구에서는 광원을 내장하고 있는 포인팅 펜(pointing pen)의 출력광과 광 도파로 배열 사이의 광 결합을 이용하여 펜의 접촉여부와 접촉 위치를 검출하는 광학식 터치 패널 장치를 제안한다. 펜의 출력광과 광 도파로 배열 간의 광 결합을 최대화하고, 동시에 특정 광 도파로로 결합된 광속이 적은 손실로 전파할 수 있도록 하기 위해 광 도파로의 교차점 마다 부가적인 피라미드 구조를 삽입하였다. 광 도파로 단면의 크기가 $50{\times}50{\mu}m^2$인 경우 광선 추적법을 통해 결정된 피라미드의 최적 구조는 밑변의 폭, 높이, 경사각이 각각 $50{\mu}m$, $22.5{\mu}m$, $42^{\circ}$이었다. 이때 광 결합 효율은 97.8%이었으며, 전파손실은 평균적으로 0.3 dB/mm이었다. 그리고 펜의 기울어짐에 대한 허용 각도는 ${\pm}12^{\circ}$임을 확인하였다. In this paper, an optical touch panel device is newly proposed, with operating principle based on the optical coupling between a pointing pen having a built-in light source and perpendicularly crossed optical waveguide arrays. In order to enable an external light to couple into a waveguide core, the auxiliary pyramidal structures are introduced into all intersecting points located periodically along optical waveguides. The shape is optimized for minimizing the unwanted propagation loss due to the same structure by a ray tracing method. For the optical waveguide with the size of $50{\times}50{\mu}m^2$, the bottom width, height, and slope angle of the optimized pyramidal structure are $50{\mu}m$, $22.5{\mu}m$, and $42^{\circ}$, respectively. The optical coupling efficiency of about 97.8% and the average propagation loss of 0.3 dB/mm were achieved for the optimized touch panel. Finally, it is found from the tolerance analysis that tilting of the pen up to ${\pm}12^{\circ}$ can be allowed.

LED 광원 크기에 따른 자유 형상 렌즈의 조명 성능 변화와 공차 특성

양재석,김대찬,오범환,박세근,유일현,이승걸,Yang, Jae-Suk,Kim, Dae-Chan,O, Beom-Hoan,Park, Se-Geun,You, Il Hyun,Lee, Seung Gol 한국광학회 2013 한국광학회지 Vol.24 No.1

본 논문에서는 점광원을 기준으로 설계된 자유 형상 렌즈(freeform lens)의 조명 성능과 LED 광원 크기와의 관계 및 공차 특성을 살펴보았다. 비교를 위해 발산 조명 모델(divergent illumination model)을 적용한 두 가지 렌즈와 중첩 조명 모델(overlapped illumination model)을 적용한 한가지 렌즈를 설계하였다. LED 광원이 커짐에 따라 평균 조도에 비해 조도 균일도가 상대적으로 크게 감소하였으며, 정렬 오차에 의한 성능 저하는 거의 발생하지 않았다. 하지만 LED 광원의 방출 특성 변화는 LED 광원 크기에 관계없이 조명 성능에 영향을 미치는 것으로 확인하였다. 발산 조명 모델로 설계된 렌즈가 전반적으로 우수한 성능을 보였지만, LED 방출 특성 변화에 대해서는 중첩 조명 모델로 설계된 렌즈의 성능이 상대적으로 적게 변화함을 알 수 있었다. In this paper, the illumination performances of three freeform lenses optimally designed for a point source were investigated for several LEDs with different source sizes, and also the tolerance characteristics of the lenses were analyzed. For comparison, two lenses with different sizes were designed with a divergent illumination model, and the last one was done with an overlapped illumination model. As the LED source size increased, the illuminance uniformity decreased more strongly, and the influence of a source misalignment on illumination performance became insignificant. However, the variation of LED radiation characteristics had strong effect on the illumination performance, irrespective of LED source size. Even though the lens based on a divergent illumination model showed superior performance compared to the lens based on an overlapped illumination model, the latter was less sensitive to the variation of LED radiation characteristics.

사각면 코너 큐브 재귀 반사체의 반사출력광 특성 및 응용

정용범,김영훈,오범환,Jeong, Yong-Beom,Kim, Young-Hoon,O, Beom-Hoan 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.1

재귀 반사체(Retro Reflector)는 그 반사특성을 살려 베네치안 블라인드 슬랏, 디스플레이, 그리고 교통 안전 분야 등에서 활용 영역이 넓어져 가고 있다. 재귀 반사율 분포를 조절할 수 있는 코너 큐브 재귀 반사체를 정의하고, 입사각도에 따라 그 재귀반사광의 특성을 분석하여 교통 안전 분야에 적용하고자 하였다. 특성 분석 결과를 용이하게 파악할 수 있도록 시각화한 특성 도표를 고안하였으며, 이를 이용하여 다양한 교통 안전 분야의 재귀 반사 시트를 정량적으로 설계할 수 있음을 보였다. The applications for retro-reflectors, with their unique reflection characteristics, have been expanding, to include venetian blind slats, displays, traffic safety mark, etc. We propose expandable structures of inclined corner cube retro-reflectors and analyze their corresponding reflection characteristics. Various traffic safety structures with retro-reflectors may be designed more quantitatively using the chart of characteristics we have presented.