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.

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.

AFLC의 배열특성에 관한 연구

강진우,박원상,최덕운,구경상,황용석,이서헌,이기동,윤태훈,김재창 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.5

Experimentally, the aligned direction of AFLCs in electro-optic cells having both the substrates rubbed along the same direction is skewed by a few degrees from the rebbing direction. To explain why, we proposed "Torsional Rigid Body Model" and interpreted their skewing angle as the action of short pitch with the large shear stress. That is, the azimuthal an anchoring strength (about 35 dyn/cm) in the cell is much larger than the maximum shear stress (about 10$^{-6}$ dyn/cm) for the original pitch and so forbids the optic axis to skew. On the side hand, the strength is smaller than the maximum shear stress (about 42 dyn/cm) for short pitch and then allows the optic axis to skew.

광섬유 BOTDA 센서의 개발

권일범,최만용,유재왕,백세종 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.4

최근에 구조물의 안전 감시를 위하여 광섬유 센서를 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구조물의 넓은 면적에 분포되어있는 변형률을 한 개의 광섬유 라인으로 측정하기 위한 광섬유 BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis) 센서를 개발하는 연구를 수행하였다. 광섬유 BOTDA 센서는 2개의 광전 변조기 (electro-optic modulator)를 사용하여 간단하게 구성하였다. 광섬유의 변형률 측정실험을 통하여 광섬유의 전체길이 4.8km중에 변형률이 가해진 10m 구간의 변형률을 200회 평균화 처리된 신호로부터 브릴루앙 주파수 천이를 측정함에 의하여 정확하게 측정할 수 있음을 보였다. 또한 삼성전자의 단일모드 광섬유의 경우 변형률 측정 실험을 통하여 변형률 감지도가 4.81 MHz/0.01%임을 알 수 있었다. Recently great efforts and investment have been made in order to develop a structural health monitoring technology using fiber optic sensors. Therefore, in this study, we have focused on the development of a fiber optic BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) sensor system in order to measure strains distributed on large structures by an optical fiber. The fiber optic BOTDA sensor was constructed simply, with only two electro-optic modulators. The results of strain measurement tests of an optical fiber showed that the strain can be determined accurately from the Brillouin frequency shift measurement on the strain induced range of 10 m in the total fiber length of 4.8 kIn using 200 averaged signals. Also, the strain sensitivity of Samsung single mode fiber was 4.81 MHz/O.Ol % under the test. test.

MQW Buried RWG LD 최적화 설계

황상구,오수환,김정호,김운섭,김동욱,하홍춘,홍창희 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.4

본 연구에서는 기존의 RWG LD(Ridge waveguide laser diode)보다 Ridge 폭의 제어가 쉽고 Planar화에 유리하며 측방향의 굴절률차를 성장층의 두께로 조절이 가능한 Buried RWG LD를 제안하였다. 이론해석의 결과로부터 효율적으로 동작하는 MQW B-RWG(Multi-quantum well buried ridge waveguide)LD를 제작하기 위해서는 제작하고자 하는 Ridge 폭에 따라 측장향 유효굴절률차 $\Delta_{nL}$ 의 임계값보다 약간 크게 되도록 유효굴절률 조절을 위한 $d_2(\lambda_g=1.25{\mu}m, InGaAsP layer) 층과 P-InP cald 층인 $d_3$층의 두께를 제어해야 하며 임계전류값이 최소로 되면서 측방향에서 단일모드로 동작하도록 Ridge 폭을 설계해야 한다. 그리고 측방향 유효굴절률차를 적절히 조절한다면 $6~9{\mu}m$의 Ridgechr을 가지면서 단일모드로 동작하는 LD제작이 가능함을 알 수 있었다. We proposed a B-RWG LD (Buried-ridge waveguide laser diode) having more merits than a conventional RWG-LD. It's ridge width is controlled easily, it has the advantage of being more planar than the RWG-LD and it is possible to control refractive index with growth layer thickness. Before fabricating the device, we designed the optimal device for single mode, high efficiency and high power operation. From theoretical analysis, we have to control the $d_2, d_3$ layer thicknesses for lateral effective index difference, $\Delta_{nL}$ to be higher than critical value, and simultaneously consider the ridge width for single mode and low threshold current operation. As a result, it is possible to make a single mode LD having the ridge width of $6~9{\mu}m$ if the lateral effective index difference was controlled properly. perly.

$Ag^+-Na^+$ 이온교환법을 이용한 비대칭형 Y-분리기의 설계 및 제작

전금수,강동성,김희주,반재경 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.4

In this paper, we have fabricated asymmetric Y-branch optical power splitters with various optical power splitting ratios by changing the width of one of the output waveguides using $Ag^+-Na^+$ ion change method in BK7 glass. The transmission characteristics of asymmetric Y-branch optical power splitters with different output waveguide width have been investigated using the finitedifference beam propagation method (FD-BPM). We have found the index of the channel waveguide formed by Ag+-Na+ ion change method in BK7 glass and have fabricated channel waveguides to examine the transmission characteristics of channel waveguide. And we have fabricated asymmetric Y-branch optical power splitters with output waveguide width from $4{\mu}m$ to $6{\mu}m$. . 본 논문에서는 출력 도파로의 한쪽 폭을 변화 시켜 다양한 광파워 분리비를 갖는 비대칭형 Y-분리기를 BK7 유리에 $Ag^+-Na^+$이온교환법을 이용하여 제작하였다. FD-BPM을 이용하여 한쪽 출력 도파로의 폭에 따라 다양한 출력 파위를 얻을 수 있는 비대칭형의 Y-분리기의 도파특성을 살펴보았다. 그리고 이온교환에 의해 형성된 채널형 도파로의 굴절률 분포를 결정하고 채널형 도파로를 제작하여 도파특성도 살펴보았다. 비대칭형 Y-분리기는 한 쪽 도파로의 폭을 $4{\mu}m$에서 $6{\mu}m$까지 변화시키면서 제작하고 특성을 파악하였다.

위상반전 진행파 광변조기에서 주팟응답의 추정

한영탁,이우진,김창민 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.4

위상반전(phase reversal)시키는 전극구조를 갖는 진행파 광변조기에서 주파수응답의 추정을 간결한 형태로 제시하였다. 유도된 식을 근거로 한 모의전산을 통하여 위상반전 전극구조가 대역통과 특성을 가질 수 있음을 보였고 진행파전극의 마이크로파(MW) 파라미터를 변화시켰을 때 주파수응답에 미치는 영향을 분석하였다. 특히 MW 유효굴절률과 변조영역의 길이를 변화시킴으로써 대역통과 특성을 가지는 주파수 응답의 중심주파수와 대역폭을 효과적으로 조절할 수 있음을 보였다. Estimation of the frequency response of Ti:LiNb03 traveling-wave optical modulator with phase reversal electrodes is succinctly presented. The fact that such devices may have bandpass characteristics is demonstrated through simulations based on the derived equations. The influence of each parameter of traveling-wave electrodes on the frequency response is investigated in detail. It is shown that the center frequency and the bandwidth of response curves can be effectively adjustable by changing the MW effective index and the interaction length of the electrodes. rodes.

경사 단면 광섬유 광원을 이용한 피조 간섭계

김학용,김병창,김승우 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.4

피조 간섭계의 측정 정밀도를 향상시키기 위해서 광 분할기를 제거한 형태의 피조 간섭계를 구현했다. 단일 모드 광섬유를 구면파 광원으로 사용했고 끝 단을 반사면으로 만들기 위해서 경면 가공했다. 반사면은 적당한 각도로 경사지게 가공되어 있는데 이것은 간섭무늬의 CCD관찰을 용이하게 한다. 경사 단면 광섬유 광원을 이용한 피조 간섭계는 기존의 피조 간섭계에서 구면파를 왜곡시키는 광 분할기를 제거함으로써 측정 정밀도를 향상시킬 수 있었다 또한 동일한 시편의 측정결과를 비교함으로써 기존의 피조 간섭계로부터 개선된 정밀도를 정량적으로 구할 수 있었다. 그리고 경사 단면 광섬유 광원의 구면파정도를 알아보기 위해서 PS/PDI(Phase Shifting/Point Diffraction Interferometer)를 구현함으로써 광원의 구면파 정도를 실험적으로 검증했다. A Fizeau interferometer without beam splitter was constructed. Single-mode optical fiber was used as a spherical wave source and the face of fiber end was polished and coated to be a reflecting surface. The reflecting surface was angled so that interference fringe could be detected by CCD camera. Beam splitter in front of a spherical wave source could distort the wave front and that was one of the component error sources. With the proposed configuration there was no need to place beam splitter in the system. Improvement of phase measuring accuracy was evaluated quantitatively by comparing the result of this setup with that of a conventional Fizeau interferometer. Wave front of the angled end-face optical fiber source was also measured to verify its sphericity by PS/PDI (Phase Shifting/Point Diffraction Interferometer). The principle of this technique was presented and the experimental results and its applications were discussed. ussed.

디지털 데이터의 Fourier 홀로그램 저장에서 기록면의 빔세기 균일도 향상을 위한 2진 데이터의 새로운 광학적 표현

장주석,신동학,오용석 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.4

특히 디스크형 기록 매질에 홀로그래픽 데이터를 저장함에 있어서 뒤틀린 니매틱 액정디스플레이를 사용하여 세기와 위상을 동시에 변조하는 이진 데이터 표현 방법을 제안한다. 세기 변조만을 생각하면 제안한 방법을 이진 비트 값 0과 1이 액정디스플레이 픽셀의 어둡고(off) 밝은(on) 상태로 (또는 그 반대로) 각각 표현되기 때문에 기존의 방법과는 다르지 않다. 그러나 제안한 방법에서는 on 픽셀을 통과하는 빔들이 두 가지의 서로 다른 위상 지연을 가지도록 제어된다. 만약 이 두 종류의 빔들 간의 위상지연 차이가 180도에 가까우면 Fourier 면 홀로그램 기록 시 기록 면에서 데이터 영상의 dc 성분을 감소시킬 수 있으며 따라서 빔 세기분포를 향상 시킬 수 있다. 그리고 제안한 방법의 유용성을 실험적으로도 입증하였다. We propose a method to represent binary data by modulating both the intensity and the phase of uniform plane waves with a twisted-nematic liquid crystal display for holographic digital data storage especially in a disk-shaped recording medium. As far as intensity modulation is concerned, our method is not different from the conventional method, because binary bit values 0 and 1 are represented by the dark (off) and lit (on) states of the liquid crystal display pixels, respectively (or vice versa). With our method, however, the on pixels are also controlled so that the beams passing through them can have one of two different phase delays. If the difference of the two phase delays is close to 180 degrees, we can reduce the dc component of the data image and thus improve the beam intensity uniformity at the holographic recording plane when Fourier plane holograms are recorded. The feasibility of our method is experimentally demonstrated. rated.

매개하향변환 과정에서 발생하는 광자쌍의 상관관계에 따른 동시계수 측정

김헌오,고정훈,김태수 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.6

자발적인 매개하향변환과정에서 발생하는 광자쌍을 이용하여, 광학계내의 광손실에 따른 상관관계의 감소가 단일광자계수 와 두-광자 동시계수에 미치는 영향을 조사하였다. 두 검출기 앞에 얇은 유리판을 설치하고 유리판의 편광에 따른 투과율을 변화시켜 두 광자들간의 상관관계를 인위적으로 조절하였다. 상관관계의 정도에 따라 측정된 단일광자계수는 광자를 측정하는 검출기 앞에 놓인 유리판의 투과율에 비례하는 반면에, 두-광자 동시계수는 두 검출기 안에 놓인 두 유리판의 투과율의 곱에 비례하였다. The effect of decorrelation on the coincidence is investigated with correlated photons produced by parametric down-conversion process. The degree of correlation between photon pairs is adjusted by changing the polarization dependent transmissivities of thin glass plate\ulcorner in front of two detectors. It was found that the single counts of each detectors are proportional to the transmissivity and the coincidence is proportional to the product of transmissivities of the glasses in front of two detectors.