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        Cr4+ : YAG 레이저에서 열 렌즈 효과에 따른 공진기의 안정영역과 빔 허리 및 비점수차의 보상

        이봉연 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        We obtained analytic solutions of boundary conditions to the stable region of Z-fold Cr4+ :YAG laser cavity when the conditions are with and without thermal lensing effect. Also we investigated the influence of the thermal lensing effect on the stability of cavity, beam waist, and astigmatic compensation using aberration transformation matrices. The thermal lensing effect almost has no influence on the stable region of the cavity when the crystal is located in the middle of two concave mirrors and when the distances from the concave mirror to the reflecting mirror and the output coupler are the same. The beam waist, however, is affected more in a tangential plane than in a sagittal plane, and so it is difficult to have astigmatic compensation when the thermal lensing effect exists. This result means that the thermal lensing effect should be considered even for the Kerr-lens mode-locking. Brewster 각으로 양면이 가공된 Cr4+ :YAG 결정이 장치된 Z자형 공진기의 안정영역에 대하여 열 렌즈 효과를 고려하지 않았을 때와,고려하였을 때의 경계값의 해석적 해를 구하였다.또한 수차 변환 행렬들을 사용하여 공진기의 안정성, 빔 허리, 그리고 비점수 차 보상에 대한 열 렌즈 효과가 미치는 영향도 알아보았다. 결정이 오목거울 사이의 중간 위치에 놓이고, 오목거울과 반사거울 및 출력거울의 거리가 같을 때에는 공진기의 안정영역에 미치는 열 렌즈 효과의 영향은 적으나, 빔 허리는 반사거울에서 구결면보다 자오면에서의 영향이 더 크므로 열 렌즈 효과가 있을 때의 비점수 차 보상은 더 어려워진다.이러한 결과는Kerr 렌즈 모드 잠금에서도 열 렌즈 효과가 고려되어야 함을 보인다.

      • KCI등재

        초해상 광기록 Ge2Sb2Te5 박막의 고온광물성 연구

        이학철,최중규,이재흔,변영섭,류장위,김상열,김수경 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.5

        The samples composed of a GST thin film and the protective layers of ZnS-SiO2 or Al2O3 coated on c-Si substrate were prepared by using the magnetron sputtering method. Samples of three different structures were prepared, that is, i) the GST single film on c-Si substrate, ii) the GST film sandwiched by the protective ZnS-SiO2 layers on c-Si substrate, and iii) the GST film sandwiched by Al2O3 protective layers on c-Si substrate. The ellipsometric constants in the temperature range from room temperature to 700℃ were obtained by using the in-situ ellipsometer equipped with a conventional heating chamber. The measured ellipsometric constants show strong variations versus temperature. The variation of ellipsometric constants at the temperature region higher than 300℃ shows different behaviors as the ambient medium is changed from in air to in vacuum or the protective layers are changed from ZnS-SiO2 to Al2O3. Since the long heating time of 1-2 hours is believed to be the origin of the high temperature variation of ellipsometric constants upon the heating environment and the protective layers, a PRAM (Phase-Change Random Access Memory) recorder is introduced to reduce the heating time drastically. By using the PRAM recorder, the GST samples are heated up to 700℃ decomposed preventing its partial evaporation or chemical reactions with adjacent protective layers. The surface image obtained by SEM and the surface micro-roughness verified by AFM also confirmed that samples prepared by the PRAM recorder have smoother surface than the samples prepared by using the conventional heater. 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 광기록 매체인 GST 박막과 보호층인 ZnS-SiO2 박막 또는 Al2O3 박막을 c-Si 기판위에 증착 한 뒤 in-situ 타원계를 사용하여 상변화 광기록층인 GST 시료의 타원상수 온도의존성을 실시간으로 측정한 결과 300℃ 이상의 온도 에서 GST의 고온 타원상수는 가열 환경 및 보호층의 종류에 따라 큰 차이를 보여주었다.가열 환경 및 보호층의 종류에 따라GST의 고온 타원상수가 달라지는 원인인 1~2시간의 긴 승온시간을 줄이기 위해 Phase-change Random Access Memory(PRAM) 기록기를 사용하였고 수십 ns 이내의 짧은 시간내에 순간적으로 GST 시료를 가열 및 냉각하였다. GST 층이 손상되지 않고 결정화 및 고온 열처리가 되는 PRAM 기록기의 기록모드와 레이저출력 최적조건을 찾았으며 다층박막 구조에서 조사되는 레이저 에너지가 광기록층 인 GST에 흡수되는 양과 이웃하는 층으로 전파되는 양을 열확산방정식으로 나타내고 이를 수치해석적으로 풀어 레이저출력과 GST 박막의 최고 온도와의 관계를 구하였다. 지름이 1 um 정도인 레이저스폿을 대략 0.7×1.0 mm2의 면적내에 촘촘히 기록한 다음 고온 열처리된 GST 시료의 분광타원데이터를 500 um의 빔 크기를 가지는 마이크로스폿 분광타원계를 사용하여 구하고 그 복소굴절률을 결정하였다. In-situ 타원계를 사용할 때에 가열 환경 보호층 물질의 영향을 크게 받은 GST의 고온 복소굴절률은 PRAM 기록기를 사용하였을 때에는 가열환경이나 보호층의 종류에 무관하게 안정된 값을 보여주었다. Atomic Force Microscope(AFM)과 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 통해 관찰한 GST 다층박막시료의 고온 열처리 전후 표면미시거칠기 변화도 PRAM 기록기를 사용할 때에는 in-situ 타원계를 사용할 때보다 1/10 정도의 크기를 보여주어 PRAM 기록기와 분광타원계를 사용하여 결정한 GST의 고온 광학물성의 신뢰성을 확인하여 주었다

      • KCI등재

        다중모드 간섭현상을 이용한 1 × 16 마하젠더 스위치 개발

        김성원,홍종균,이상선 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        본 논문에서는 실리카 기반의 다중모드 간섭기를 이용하여 적은 초과손실을 갖는 1×16 마하젠더 스위치에 대한 설계 및 측정결과 에 대하여 논하였다. 제작된 1×16 마하젠더 스위치는 마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interferometer, MZI) 구조를 갖는 2×2 열광학 스위치를 단위소자로 하였으며, 15개의 단위소자를 이용하여 4단(stage)으로 구성하였다. 먼저 광분배기와 2×2 MZI 열광학 스위치 등의 개별적인 특성을 파악하였고, 그 결과를 전체 소자의 설계에 적용함으로써 보다 좋은 성능을 얻을 수 있었다. 제작된 다중모드 간섭기를 이용한 MZI 구조의 단위스위치 당 초과손실은 최소 -0.5dB로 측정되었다. A 1×16 thermo-optic switch with small excess loss using multimode interference(MMI) couplers is designed, fabricated, and measured. This paper introduces the proposed 1×16 thermo-optic switch, and discusses the measurement results. The 1×16 thermo-optic switch is formed as 4-stage which consists of 15 unit devices. The unit devices are the 2×2 thermo-optic switches with Mach-Zehnder interferometer(MZI) structure. The characteristics of the 1×16 thermo-optic switch depends strongly on each unit device. The unit deviceconsists of two 3-dB general interference MMI couplers and two single mode waveguide arms as a phase shifter. First of all, the 3-dB optical splitter and 2×2 MZI thermo-optic switch have been tested to confirm the characteristics of the unit devices of the 1×16 MZI thermo-optic switch. Using the measurement results of the unit devices, the 1×16 MZI thermo-optic switch can be produced with better characteristics. The resultant structure of the MMI coupler with the optical light source of wavelength of 1550nm for the 1×16 thermo-optic switch is that the width and the optimized length are 25μm and 1580μm, respectively. The smallest excess loss for the unit device is -0.5dB and the average excess loss is -0.7dB.

      • KCI등재

        2-단계 위상 천이 디지털 홀로그래피를 이용한 이진 정보 광 암호화 기법

        변현중,길상근,Byun, Hyun-Joong,Gil, Sang-Keun 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        보안 시스템에서 2-단계 위상 천이 홀로그래피를 이용하여 이진 정보 광 암호화 기법을 제안하였다. 위상 천이 디지털 간섭계는 CCD 카메라를 이용하여 위상과 크기 정보를 기록할 수 있는 기법이다. 2-단계 위상 천이는 0과 ${\pi}/2$의 위상 천이 각을 갖도록 PZT 거울을 움직여서 구현하였다. 이진 정보와 암호키는 랜덤 코드와 랜덤 위상으로 표현하였고, 디지털 홀로그램은 푸리에변환 홀로그램으로 간섭무늬는 CCD를 이용하여 256 레벨의 양자화 된 광세기로 획득되었다. 데이터 복원 시 DC 성분 제거 방법을 사용하였다. 컴퓨터 모의실험을 통하여 데이터 복원과 양자화 과정에서의 양자화 레벨 변화량과 디지털 홀로그램 간섭무늬의 오차 픽셀수에 따른 오차 분석을 수행하였다. 이 결과를 이용하여 정보의 광학적 암호화에 적용이 가능함을 확인하였다. We propose an optical encryption/decryption technique for a security system based on 2-step phase-shifting digital holography. Phase-shilling digital holography is used for recording phase and amplitude information on a CCD device. 2-step phase-shifting is implemented by moving the PZT mirror with phase step of 0 or ${\pi}/2$. The binary data and the key are expressed with random code and random phase patterns. The digital hologram is a Fourier transform hologram and is recorded on CCD with 256 gray level quantization. We remove the DC term of the digital hologram fur data reconstruction, which is essential to reconstruct the original binary input data/image. The error evaluation fer the decrypted binary data is analyzed. One of errors is a quantization error in detecting the hologram intensity on CCD, and the other is generated from decrypting the data with the incorrect key. The technique using 2-step phase-shifting holography is more efficient than a 4-step method because 2-step phase-shifting holography system uses less data than the 4-step method for data storage or transmission. The simulation shows that the proposed technique gives good results fur the optical encryption of binary information.

      • KCI등재

        Na 원자의 2광자 공명 3광자 이온화

        이종훈,노시표,김중복,김기식,이종민 한국광학회 1990 한국광학회지 Vol.1 No.1

        Na 원자 증기에 대한 2광자 공명 3광자 이온화 실험을 실시하여 이온신호의 스펙트럼, 선폭, AC Stark 이동 및 이온화율의 레이저 강도 의존성 등을 측정하였으며, 이때 2광자 공명준위는 4D 준위[과정 I]와 5S 준위[과정 II] 였다. 과정 I과 II에서 이온신호 스펙트럼의 반치폭은 레이저의 강도(I)에 비례하였으며, 이온화율은 이론적으로 알려진 바와 같이 낮은 레이저 강도 영역에서 I3에 비례하여 증가하였다. 과정 I의 이온신호는 과정 II에 비해 20~25배 정도 컸으며, 3S$\longrightarrow$4D 전이의 Ac Stark 이동계수는 $174\pm60MHz/MW/textrm{cm}^2$로 측정되었다. We studied two-photon-resonant three-photon ionization processes via 4D[channel #1] and 5S(channel #2] intermediate state of Na atom in a quartz ionization cell. For each channel. the bandwidth of ionization spectrum increased linearly with laser intensity and the ionization signal followed J3 dependence at low intensity. Compared with channel # 1 . ionization signal of channel #2 was enhanced by a factor of 20 - 25. The measured AC Stark shift factor of 3S - 4I) transition was $174\pm60MHz/MW/textrm{cm}^2$..

      • KCI등재

        이득 포화된 광섬유증폭기를 사용하는 기상에 둔감한 무선광통신

        신경운,허윤석,이상훈,이재승,Shin, Kyung-Woon,Hurh, Yoon-Suk,Lee, Sang-Hoon,Lee, Jae-Seung 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        본 논문은 광 패킷 채널을 전송하는 기상에 둔감한 무선광통신방법을 제안한다. 이 방법은 광 패킷 채널들을 광섬유증폭기의 포화영역에서 증폭한다. 전송손실이 증가하면, 평균 패킷의 속도나 평균 패킷의 길이를 줄여서, 자유공간에 입력되는 광파워 레벨을 증가시킨다. 실험으로, $8{\times}10$ Gigabit Ethernet 채널을 자유공간에서 2.4 km 전송하였다. 또한 자유공간에서 광 패킷 채널을 중계하기 위하여 1.2 km 지점에 한 개의 이득포화 광중계기를 사용하였다. We present a weather-insensitive optical free-space communication method supporting optical packet channels. It operates optical fiber amplifiers in gain-saturation regions. When the propagation loss gets too high, it decreases the average packet rate, or the average packet length, or both, to increase the optical power level launched into the free-space. As a demonstration, we transmit $8{\times}10$ Gigabit Ethernet channels over a terrestrial distance of 2.4 km. One gain-saturated free-space optical repeater is used at the halfway point.

      • KCI등재

        수동형 원격탐지 FTIR 분광계의 Radiometric Calibration

        김대성,박도현,최승기,나성웅,Kim, Dae-Sung,Park, Do-Hyun,Choi, Seung-Ki,Ra, Sung-Woong 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        본 논문에서는 온도 제어가 가능한 blackbody를 이용하여 수동형 FTIR 분광계의 radiometric calibration을 수행하고 타당성을 살펴보았다. Radiometric calibration은 분광계로 입사되는 radiance의 온도 변화에 대한 광 검출기의 파장 별 응답특성과 기기 내부에서 발생되는 온도 및 반사율에 의해 발생되는 측정 오차를 보정하여 Planck radiance로 변환하는 기법이다. 시료에 대한 calibration 과정을 수행한 스펙트럼을 spectral library와 비교한 결과, 흡수 스펙트럼의 파장 별 선폭과 상대적인 intensity가 매우 유사하게 나타났으며 입사 광원의 온도차와 비례하여 spectral intensity가 일정하게 증가됨을 확인할 수 있었다. In this paper, radiometric calibration of a FTIR spectrometer for passive remote sensing application was introduced and verified. Radiometric calibration is a significant signal processing procedure to retrieve the object radiance from the measured spectrum. The object radiance is measured and registered distorted by the detector's responsivity dependent on wavelength and instrument self-emission. Radiance of two temperature points, hot temperature and cold temperature, from a well-controlled blackbody was measured and used to obtain the scale factor and offset factor which are required for radiometric calibration. For gas phase C2H5OH. radiometric calibration was done and verified through comparison of its emission line width and intensity with the standard spectrum.

      • KCI등재

        경통고정식 자동무수차점 널 렌즈 테스트법을 이용한 직경 300 mm(f/1.98) 알루미늄 쌍곡면 거울의 형상측정

        이영훈,조재흥,임천석,양순철,김건희,원종호,정연홍,Lee, Young-Hun,Jo, Jae-Heung,Rim, Cheon-Seog,Yang, Sun-Choel,Kim, Geon-Hee,Won, Jong-Ho,Jeong, Youn-Hong 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        초정밀 비구면 기공기로 제작한 구경 300 mm이고 f-수가 1.98인 알루미늄 쌍곡면 거울의 형상을 측정하기 위하여 자동무수차점 널(null) 렌즈 광학계를 설계하고 제작하였으며, 이를 이용하여 이 대구경 쌍곡면 거울의 형상을 측정하였다. 이때 널 렌즈간 정렬은 구조적으로 안정하고 부피가 작은 경통고정식을 선택하였고, 널 렌즈 및 경통의 제작 허용오차는 요구되는 측정 정밀도를 만족하도록 공차분석기법을 통하여 계산하고 제작하였다. We design and fabricate an autostigmatic null lens system assembled in a fixed tube mount in order to evaluate the shape of an aluminum hyperbolic mirror with the diameter of 300 mm and the f-number of 1.98, which is fabricated by a high precision aspherical DTM (diamond turning machine). Also, we evaluate the degree of shape of the aspherical mirror by this autostigmatic null lens testing method. The autostigmatic null lens system assembling in a fixed tube mount has several advantages of light weight, good mechanical stability, etc. The permissible fabricating limits of null lenses and a mount are determined by considering various tolerances to assure the measurement reliability.

      • KCI등재

        디지털 카메라용 줌렌즈에서 대칭성 오차요인에 의한 상면 변화의 보정과 이에 따른 불량률 예측

        류재명,강건모,이해진,이혁기,조재흥,Ryu, Jae-Myung,Kang, Geon-Mo,Lee, Hae-Jin,Lee, Hyuck-Ki,Jo, Jae-Heung 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        In the zoom lens of digital still cameras with the variation of the image plane generated by various symmetric error factors such as curvature, thickness and refractive index error of each lens surface about the optic axis, we induce a theoretical condition to fix constantly the image plane by translating the compensator group of the zoom lens by using the Gaussian bracket. We confirm the validity of this condition by using three examples of general zoom lens types with 3, 4, and 5 groups, respectively. When these error factors are randomly changed within the range of tolerance according to the Monte Carlo method, we verify that the distributions of the degree of moving of the compensator are normal distributions at three zoom lens types. From capability analysis using these results, we theoretically propose the method estimating the standard deviation, that is, sigma-level, as a function of the maximum movement of the compensator. 곡률, 두께, 굴절률 오차와 같은 광축대칭 오차요인들 때문에 상면이 이동하는 디지털 카메라용 줌렌즈 광학계에서 보상자를 이동시켜서 상면을 고정시키는 조건을 가우스 괄호법을 이용하여 유도하였다. 그리고 줌렌즈 광학계의 일반적인 세 가지 형태(3군, 4군, 5군 줌렌즈)를 사용하여 이 조건의 타당성을 검증하였다. 이러한 줌렌즈 형태에서 각 면의 곡률, 두께, 굴절률 등을 공차 내에서 Monte Carlo 방법에 따라 임의로 변화시켰을 때, 보상자의 이동량의 분포가 정규분포를 이루는 것을 확인하였다. 그리고 이로부터 공정능력을 계산하여 보상자의 최대 이동량에서 이에 따른 불량률을 이론적으로 예측하는 방법을 제시하였다.

      • KCI등재

        마이크로 열소자 제작을 위한 고세장비 금속채널의 레이저 가공

        오광환,이민규,정성호,Oh, Kwang-Hwan,Lee, Min-Kyu,Jeong, Sung-Ho 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        본 연구에서는 레이저유도 에칭기술을 이용한 스테인레스강의 고세장비 미세채널 제조에 대하여 기술한다. 공정 변수 최적화와 반복에칭을 통하여 높은 세장비를 갖는 미세채널을 제조하였으며 제조된 미세채널은 레이저출력과 에칭용액의 농도를 적절하게 조절함으로써 U 형상과 V 형상 사이의 단면 구조를 가지며 열변형이 없는 우수한 표면 형상을 보였다. 채널과 채널 사이의 간격은 $150{\mu}m$ 또는 그 이하이며 $15{\sim}50{\mu}m$ 범위의 폭을 갖는 10 이상의 고세장비 미세채널이 제조되었다. 레이저출력, 레이저초점의 이송속도, 에칭용액의 농도 등의 공정 변수들이 제조된 채널의 폭, 깊이 그리고 단면 형상에 미치는 영향에 대하여 자세히 보고한다. A fabrication method fur high-aspect-ratio microchannels in stainless steel using laser-assisted thermochemical wet etching is reported in this paper. The fabrication of deep microchannels with an aspect ratio over ten is realized by applying a multiple etching process with an optimization of process conditions. The cross-sectional profile of the microchannels can be adjusted between rectangular and triangular shapes by properly controlling laser power and etchant concentration. Excellent dimensional uniformity is achieved among the channels with little heat-affected area. Microchannels with a width ranging from 15 to $50{\mu}m$ can be fabricated with an aspect ratio of ten and a pitch of 150 m or smaller. The effects of process variables such as laser power, scan speed, and etchant concentration on the fabrication results, including etch width, depth, and cross-sectional profile are closely examined.

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