다중모드 간섭현상을 이용한 1 × 16 마하젠더 스위치 개발

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

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.

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.

Li₂O의 삼출이 없는 LiNbO₃ 광도파로의 제조방법

김상혁(Kim Sang Hyuck),김상국(Kim Sang Kuk),조재철(Jo Jae Cheol),최상삼(Choi Sang Sam) 한국광학회 1991 한국광학회지 Vol.2 No.3

리튬나이오베이트 결정에 Ti를 열확산시켜 광도파로를 만드는 방법에서 문제가 되는 out-diffusion(삼출) 문제를 해결하는 방안으로 확산과정 이전에 SiO₂ 박막을 시료 위에 입히고 Ti을 열확산시켜 광도파로를 제조하는 방법을 제안하였으며, 기존의 방법에 의해서 만들어진 광도파로와 본 연구의 방법에 의해서 만든 광도파로의 근시야상(mear field pattern)을 비교하였다. We report a new method of fabricating a Ti:LiNbO₃ waveguide with no out-diffusion by coating the waveguide with SiO₂ thin film. It was coated before diffusion process, and the Li₂O out-diffusion was prevented in the diffusion process. We compare the near field patterns of the guided modes between the typical waveguide and the waveguide fabricated by new method proposed here.

대기 난류와 열적 블루밍을 겪는 고출력 레이저 빔의 대기 전파 시뮬레이션에 필요한 위상판 개수 분석

윤석영,문우현,김훈 한국광학회 2024 한국광학회지 Vol.35 No.2

본 연구에서는 킬로와트 급 고출력 레이저의 대기 전파 시뮬레이션에 필요한 위상판의 개수를 분석하였다. 킬로와트 급 레이저가 대기 중에 전파될 때, 주로 대기 난류와 열적 블루밍 효과에 영향을 받는다. 이에 따라 split step 방법을 사용하여 대기의 흡수 및 산란에 의한 손실, 그리고 난류와 열적 블루밍으로 인한 빔의 왜곡 현상을 구현할 때, 위상판의 개수는 시뮬레이션의 정확성 및 소요 시간을 결정짓는 중요한 요소이 다. 본 연구에서는 광범위한 대기 난류 조건에서 많은 수의 위상판(예: 150개)을 사용하여 시뮬레이션을 진행하고, 레이저 출력 밀도 2.5 × 10 6W/m 2 (50 cm 직경 레이저 빔의 경우 500 kW 출력) 미만의 고출력 레이저 빔 전파 시뮬레이션에 필요한 위상판 개수에 대한 새로운 가이드 라인을 제시한다. We analyze the number of phase screens required for the simulation of a high-energy laser beam’s propagation over an atmospheric channel. Forhigh-energy lasers exceeding tens of kilowatts (kW) in power, the laser beam is mainly affected by atmospheric turbulence and thermal blooming. When using the split-step method to implement losses due to atmospheric absorption and scattering and distortion of the beam due to turbulence and thermal blooming, the number of phase screens is a critical factor in determining the accuracy and time required for the simulation. By comparing simulation results obtained using a large number of phase screens (e.g. 150 screens) under a wide range of atmospheric turbulence conditions, we provide new guidelines for the number of phase screens required for simulating the beam propagation of a high-power laser below 2.5 × 10 6 W/m 2 (e.g. a 500-kW laser beam having a 50-cm diameter).

광연결과 계산을 위한 반도체 소자

김성준 한국광학회 1991 한국광학회지 Vol.2 No.4

Optical Neuro - Computing

Eung Gi Paek 한국광학회 1991 한국광학회지 Vol.2 No.3

In this paper, we riview a new type of optical computing-optical neuro-computing-which was inspired to emulate the computational capability of the human brain. Also, recent activities at Bellcore for the implementation of optical neuro-computers are described.

Nd : YLF 레이저 펄스의 재생식 증폭

김달우(Dalwoo Kim),M. Saeed,L. F. DiMauro 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.1

공진기 내에서 종자펄스(seed pulse)를 여러번 왕복시키며 증폭시키는 재생식 증폭기의 설계 및 동작 특성에 대하여 연구하였다. 기계적, 열적 요동에 대하여 안정된 작동을 하도록 Nd:YLF를 레이저 매질로 사용하고, 광학 부품에 미치는 에너지 밀도를 최소화할 수 있도록 오목거울과 볼록거울로 구성된 증폭기 공진기를 설계, 제작하였다. 종자펄스로는 펄스 폭 40 ㎰, 에너지 100 pJ, 파장 1.053 ㎛인 Nd:YLF 레이저 펄스를 사용하여 재생식 증폭기로 최대 반복률 3.5 ㎑에서 1 mJ의 안정된 펄스를 얻었으며, 최대 출력은 5 mJ 이었다. Nd:YLF regenerative amplifiers have proved to be reliable source for producing stable short pulses of high repetition rate. We used a convex-concave mirror design to optimize output energy and stability while minimizing the energy density on critical intracavity optical components. The Nd:YLF laser pulse is used as a seed pulse which has pulse width of 40 ㎰, energy of 100 pJ, and wavelength of 1053 ㎚. The amplifier yields stable 1 mJ pulses at 3.5 ㎑ repetition rate, and the maximum energy is measured as 5 mJ.

Z-scan 방법에 의한 비정질 As₂S₃ 박막의 비선형 굴절률 측정

김성규(Seong Gyu Kim),이영락(Yeung Lak Lee),곽종훈(Chong Hoon Kwak),최옥식(Ok Shik Choe),이윤우(Yun Woo Lee),송재봉(Jae Bong Song),서호형(Ho Hyung Suh),이일항(El-Hang Lee) 한국광학회 1998 한국광학회지 Vol.9 No.5

비선형 Kerr 매질을 통과하는 Gaussian 빔에 대해 aberration-free approximation과 Huygens-Fresnel 회절 이론을 적용하여 Z-scan 투과율에 대한 해석해를 유도하였다. 비정질 As₂S₃ 박막에 대해 Z-scan 실험을 수행하였으며 이론과 비교하여 잘 일치함을 알았다. 633㎚ 파장에서 측정된 비선형 굴절률 γ의 크기와 기호는 +8.65×10^(-6)㎠/W이며, 또한 먼 영역(far-field)에서 빔 세기분포를 측정하여 자기 집광(self-focusing) 효과를 가시적으로 확인하였다. We present a theoretical analysis of Gaussian beam propagation in nonlinear Kerr media by using aberration-free approximation and Huygens-Fresnel diffraction integral and obtain a simple analytic formular for Z-scan characteristics. Z-scan experiments are carried out on amorphous As₂S₃ thin film and compared with the theory developed, showing good agreement. The sign and the value of γ have been measured at 633 ㎚ to be +8.65×10^(-6)㎠/W. We also measured the far-field intensity profiles, which confirm again self-focusing effect.

2차원 및 3차원의 주기적인 구조 제작을 위한 2차원 이진 위상마스크의 설계와 분석

김남식,원영희,고근하,조두진 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.1

엄밀한 결합파 해석(rigorous coupled-wave analysis)을 이용하여 2차원 및 3차원의 주기적인 구조 제작을 위한 2차원 이진위상 회절격자를 설계 및 분석하였다. 이 회절격자는 근접장 홀로그래피를 위한 위상 마스크로서 수직 입사하는 빛에 대하여 여거 개의 회절파들을 발생하고 이들은 공간상에 주기적인 간섭무늬를 형성한다. 입사파의 편광상태, 파장, 표면 양각형태, 요철 깊이와 duty cycle을 바꿈으로써 회절된 빛들을 조절할 수 있는데 2차원 구조의 경우 0차 회절효율이 최소가 되고 1차회절효율이 최대가 될 때 최적의 결과를 보인다. 한편 0차 회절효율이 상당한 크기를 가지거나 심지어 다른 차수의 회절효율보다 높을 때 마이크로 미터 이하의 미세구조를 갖는 tetragonal-body-centered 구조와 hexagonal 구조의 포토닉 결정을 제작 할 수 있는 다양한 형태의 3차원 공간 간섭무늬가 형성된다. Two-dimensional binary-phase diffraction gratings which can be employed to fabricate two- and three-dimensional periodic structures are designed and analyzed using rigorous coupled-wave analysis. These gratings serve as phase-masks which generate several diffracted waves from a normally incident beam and thus can produce a periodic interference pattern in space via nearfield holography. The properties of the diffracted beams can be controlled by varying the polarization and wavelength of the incident beam, surface-profile, groove depth and duty cycle of the mask. For the two-dimensional structure, optimum results can be obtained when the diffraction efficiency of the zero-order beam is minimized while that of the first-order maximized. On the other hand, when the diffraction efficiency of the zero-order is appreciable or even greater than other orders, we can obtain a variety of three-dimensional interference patterns which may be used to fabricate photonic crystals of tetragonal-body-centered and hexagonal structures in a submicron scale. scale.

광통신 시스템에서 PDL로 인한 PMD 보상 수준 한계에 대한 연구

김나영,이덕기,윤호성,박남규 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.1

본 논문에서는 10Gb/s의 광전송 시스템에서 편광모드별 광손실(PDL)이 개입되었을 때, 전송 시스템이 받는 영향과 편광 모드분산에 대한 보상회로의 실효성이 어떻게 감소되는지를 컴퓨터 모의 실험을 통해 분석하였다. 그 결과 편광모드별 광손실의 양이 늘어남에 따라서 시스템의 성능은 비례하여 감소되는 형태를 보였으며 편광모드 분산에 대한 보상회로의 성능 또한 감소되었다. 이는 모드별 광손실의 효과가 포함되었을 때에는 단순한 속도 차이 외에 펄스의 모양이 그대로 유지되는 축인 PSP의 직교성이 상실되기 때문에 펄스의 속도 차이에 왜곡이 더해져서 보상이 어렵기 때문이다. 따라서 PDL 소자가 다수 포함되는 장거리 광대역 광전송 시스템에서의 편광모드 분산에 대한 보상회로 설계 시에 이에 대한 숙고가 필요함을 알수있었다. We analyze the effectiveness of the PMD compensation as a function of the link PDL, to acquire the guidelines for the successful deployment of PMDC. Result shows that the amount of BER improvement from the PMDC is decreased as the link PDL increases. Because PDL elements in the transmission system make well-defined two PSPs under the absence of PDL not orthogonal anymore, and proper definition of fast and slow polarization harder. Accordingly, consideration of PDL's potential effects must be needed for design of polarization mode dispersion compensation.sation.