Double-Sided Deep-Ridge 도파관 구조 수직 방향성 결합기의 날개구조부 폭과 두께가 편광 특성에 미치는 영향

정병민,윤정현,김부균 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.4

Double-Sided Deep-Ridge(DSDR) 수직 방향성 결합기의 날개구조부 폭과 두께가 편광에 따른 결합길이에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 날개구조부가 존재하지 않는 DSDR 수직 방향성 결합기는 편광에 무관한 결합길이를 가질 수 없음을 볼 수 있었다. 일정한 날개구조부 두께에 대하여 날개구조부 폭이 특정 길이 이상이 되면 TE 모드와 TM 모드의 결합길이의 변화는 거의 없으며 또한 두 모드의 결합길이의 차이도 거의 발생하지 않음을 볼 수 있었다. 따라서 편광에 무관한 결합길이를 가지는 DSDR 수직 방향성 결합기를 구현하기 위한 최소 날개구조부 폭이 존재함을 볼 수 있었다. 이러한 최소 날개구조부 폭은-같은 코어 두께에 대해서는 날개구조부 두께가 증가할수록, 같은 날개구조부 두께에 대해서는 코어 두께가 감소할수록-증가함을 볼 수 있었다. 또한 최소 날개구조부 두께는 코어의 두께에 의하여 결정됨을 볼 수 있었고 코어의 두께가 증가할수록 최소 날개구조부 두께는 감소함을 볼 수 있었다. We investigate the effect of the wing width and thickness of a Double-Sided Deep-Ridge(DSDR) vertical directional coupler on the coupling length dependent on the polarization, We have found that the DSDR vertical directional coupler without a wing does not have polarization independent coupling lengths. The variation of the coupling length of TE and TM modes and the difference between the coupling lengths of the two modes are negligible as the wing width increases beyond the specific wing width for the same wing thickness. Thus, we can see that a DSDR vertical directional coupler has a wing width larger than the minimum wing width to obtain the polarization independent coupling length. The minimum wing width increases as the wing thickness increases for the same core thickness and as the core thickness decreases for the same wing width. Also, we have found that the minimum wing thickness is determined by the core thickness and the minimum wing thickness decreases as the core thickness increases.

편광에 무관한 매우 짧은 결합 길이를 가지는 새로운 수직 방향성 결합기

정병민,김부균 한국광학회 2003 한국광학회지 Vol.14 No.4

편광에 따른 성능 변화가 작은 deep-ridge 도파관 구조에 제작이 용이한 double-sided 프로세스를 이용하여 구현할 수 있는 편광에 무관한 매우 짧은 결합 길이를 가지는 double-sided deep-ridge 도파관 구조를 가지는 새로운 수직 방향성 결합기를 제안하고 여러 가지 구조 파라미터들이 결합길이에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 도파관 폭의 변화에 대한 결합길이의 변화는 코어 두께의 변화에 대한 결합길이의 변화보다 작게 나타나는 것을 볼 수 있었다. 내부 클래딩 영역의 두께가 감소할수록, 코어 두께가 감소할수록 결합 길이가 감소함을 볼 수 있었다. 또한 같은 코어 두께에 대해서는 내부 클래딩 영역의 두께가 감소할수록, 같은 내부 클래딩 영역의 두께에 대해서는 코어 두께가 감소할수록 편광에 관계없이 결합 길이가 같아지는 도파관 폭이 작아짐을 볼 수 있었다. We propose a novel vertical directional coupler with polarization independent very short coupling lengths using the double-sided deep-ridge waveguide structure which could be implemented using double-sided process to polarization insensitive deep-ridge waveguide structures and investigate the effect of various structure parameters on the coupling length. Variation of coupling length for the variation of the waveguide width is smaller than that for the variation of the core thickness. Coupling length decreases as the inner cladding layer thickness and the core thickness decrease. The waveguide width with the polarization independent coupling length decreases as the inner cladding layer thickness decreases for the same core thickness and the core thickness decreases for the same inner cladding layer thickness.

필렛효과에 따른 미세혈관 문합커플러(AnaFix<SUP>Ⓡ</SUP>) 마이크로핀의 응력분포

지대원(Dae-Won Jee),김철웅(Cheol-Woong Kim) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集B Vol.35 No.11

기존 봉합사를 이용한 미세혈관수술의 단점을 개선한 기계식 미세혈관 문합시스템은 크게 문합링-핀 시스템 및 디바이스로 구분된다. 유한요소해석을 이용한 본 연구에서 문합링파트는 생체적합성과 사출성형 가공성이 우수한 High Density Polyethylene(HDPE)가 적용되었고, 마이크로핀은 SUS316, Ti-6Al-4Nb, Ti-6Al-4V, unalloyed titanium 이상 4가지 재료가 적용되었다. 미세혈관 문합링 마이크로핀의 fillet radius, neck length가 von Mises stress 변화에 미치는 영향을 평가하기 위해 Short Neck(SN)과 Long Neck(LN)으로 구분하고, 필렛이 존재하지 않는 경우(SN-1, LN-1)와 존재하는 경우(SN-2, SN-3, LN-2, LN-3)로 구분하였다. 필렛 유무와 형상에 대한 von Mises stress의 변화비인 Fillet Radius Rate(FRR)와 동일 필렛형상 내에서 neck 길이변화에 따른 von Mises stress의 변화비인 Neck Length Rate(NLR)의 결과를 종합해본 결과 SN-3의 마이크로핀 neck 형상이 가장 안전한 설계 형상임을 파악할 수 있었다. An automated anastomotic ring-pin system consisting of both the anastomotic ring-pin system and the coupler device has eliminated the drawbacks of the suture method. High density polyethylene (HDPE), a material with outstanding biocompatibility and injection molding capability, was used in the ring. SUS316 stainless steel, Ti-6Al-4Nb, Ti-6Al-4V, and unalloyed titanium were used in FEM simulations of the micropin. The authors categorized the microvascular anastomotic ring micropins into short neck (SN) and long neck (LN) groups in order to evaluate the effect of the micropin's fillet radius and neck length on the von Mises stress. The micropins were further divided into those with and without fillet. On the basis of the fillet radius rate (FRR), which represents the rate of change in the von Mises stress with respect to the availability and shape of the fillet, and the neck length rate (NLR), which represents the rate of change in the von Mises stress with respect to changes in the length of the neck within the fillet shape, it can be concluded that the SN-3 neck design is the most stable.

1축 인장시험을 통한 커플러가 철근 연성도에 미치는 영향 평가

우태련,이종한,정진환,정치영 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.1

Recently, various reinforced concrete joints have been used in reinforced concrete structures. Therefore, it is important to grasp the tensile properties of the spliced rebar. In this study, uniaxial tensile tests were conducted on Grade 60 D22(#7), D29(#9), and two kinds of couplers manufactured according to ASTM A615 standard for evaluating ductility of coupler joints. The strain was measured using an image processing method more accurate and capable of measuring at various points freely. As the result of uniaxial tensile test, it was possible to calculate the stress-strain relationship and the longitudinal strain distribution according to the stress stages and it was founded that the average strain becomes lower as more occupying the coupler joint portions in the same gauge length. In addition, the empirical equations are proposed to account for the effect of the length of the coupler on the ultimate strain and the rupture strain. 최근 철근 콘크리트 구조물에 다양한 철근 이음이 사용되고 있다. 이에 따라 커플러 이음 철근의 인장 특성에 대한 파악이 중요해졌다. 본 연구에서는 커플러 이음 철근의 연성도에 대한 평가를 위하여 ASTM A615 기준에 따라 생산된 Grade 60 D22(#7), D29(#9), 그리고 두 종류의 커플러를 상대로 1축 인장시험을 수행하였다. 보다 정확하고 다양한 지점에서 자유로운 계측이 가능한 이미지 프로세싱 방법을 사용하여 변형률을 계측하였다. 1축 인장시험 결과, 응력-변형률 관계와 응력 단계별 종방향 변형률 분포를 산출할 수 있었고, 이를 통하여 동일한 표점거리 내에서 커플러 이음 부분이 많이 차지할수록 평균변형률이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 또한 커플러 이음철근의 극한거동 및 파단 시 변형률에 대한 평가를 통해 커플러의 길이에 대한 한계상태변형률과 파단변형률과의 상관관계를 정식화하였다.

가변 Hollow 도파로 광스위치

배창환 한국물리학회 2008 새물리 Vol.56 No.4

We proposed two types of optical switches based on a widely tunable hollow waveguide. We showed a possibility of size realization of both directional-coupler and MMI-coupler-type optical switches in the sub-mm range. A large change in the propagation constant in hollow waveguides may enable us to reduce the switch size by optimizing of device structures. We present the fullvectorial numerical simulation for the proposed hollow waveguide switches. We establish the design theory and the miniaturization guideline for the proposed hollow waveguide optical switch. The full-vectorial numerical simulation of the directional-coupler-type optical switches is carried out for investigating switch performances. The result demonstrates the a possibility of switching 90 % of the optical power fraction with a switch length of 600 μm and a small displacement of the air-core thickness. We fabricated a novel hollow waveguide optical switch composed of a directional coupler with a variable air core. The measured results demonstrate the a possibility of switching 80 % of the optical power with a switch length of 0.9 mm and a small displacement of the air-core thickness. We present the modeling of a hollow waveguide optical switch composed of a MMI coupler and a variable air core. We carried out the full-vectorial numerical simulation for the MMI hollow waveguide switch. The result demonstrates the possibility of compact-sized waveguide switches with a switching length of 500 μm. The insertion loss is as small as 1.25 dB. A large change in the spot sizes of the hollow waveguides may enable us to reduce the switch size with further optimizations of the device structures. We fabricated an MMI waveguide switch based on tunable hollow waveguide technology. We carried out the measurement for an MMI hollow waveguide switch. The result demonstrates the possibility of compact-sized waveguide switches with a switching length of 1.1 mm. 본 논문에서는 Hollow 도파로의 가변구조를 이용한 집적, 대용량화 가능한 새로운 소형 광스위치의 구성법으로 방향성결합기형 광스위치와 MMI결합기형 광스위치를 제안했다. 수치시뮬레이션을 통하여 제안한 스위치의 스위칭 동작특성을 해석했고, Sub-mm 크기의 소형 광스위치의 가능성을 제시하였다. 또한, 방향성 결합기형 광스위치와 MMI결합기형 광스위치를 제작하여, 스위칭 동작을 실증하였으며, 스위치의 소형화를 위한 설계지침을 확립하였다.

조임쇠 경사길이에 따른 체결식 커플러의 이음성능 평가

정현석,최창식 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.4

In this study, in order to improve the splice performance of mechanical couplers, two new mechanical couplers with different connection modes were developed with rebar(SD400). The stress analysis of mechanical couplers with two different connection modes was carried out. Uniaxial tensile tests were carried out with type of steel, connection mode and the slope length of internal fastener as variables to analyze the influence on the maximum tensile strength. Building upon this previous work, the specimens that met the code in uniaxial tensile test were fabricated and static loading test and cyclic loading test were performed on the basis of Korean code(KS D 0249). The results of this research are as follows; (1) The tensile strength of steel and the slope length of internal fasteners have a certain influence on the maximum tensile strength. (2) The connection mode has some influence on the stiffness, slip and stiffness reduction rate of the connecting rebars. The results verify the feasibility of the proposed enhanced mechanical coupler in the field. 본 연구에서는 기계식 커플러의 이음성능을 향상시키기 위해 다른 접합방식을 가진 두 가지의 새로운 커플러를 개발하였다. 두 가지 방식의 기계식 이음장치에 대하여 응력 해석을 수행하였다. 커플러의 재료특성, 접합방식, 내부 조임쇠의 경사길이를 변수로 최대 인장강도의 영향성을 분석하기 위해 일축인장시험을 수행하였다. 일축인장시험결과를 만족하는 시험체를 대상으로 KS D 0249에 의거하여 정적내력시험 및 반복하중 시험을 수행하였다. 이에 대한 연구결과는 다음과 같다. (1) 커플러의 인장강도와 내부 조임쇠의 경사길이는 최대 인장강도에 영향을 끼친다. (2) 연결 방식에 따라 접합된 철근의 강성, 슬립량, 강성감소율에 영향이 있다. 연구결과는 새롭게 제안된 향상된 기계식 이음장치의 현장 적용에 대한 가능성을 검증하였다.

편광에 관계없이 매우 짧은 결합길이를 가지는 Double-Sided Deep-Ridge 도파관 구조 수직 방향성 결합기의 소멸비 향상

정병민,김부균 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.1

편광에 관계없이 매우 짧은 결합 길이를 가지는 Double-Sided Deep-Ridge (DSDR) 도파관 구조를 가지는 수직 방향성 결합기의 두 코어 굴절율에 약간의 비대칭성을 줌으로써 편광에 관계없이 소멸비가 크게 향상됨을 보였다. 내부 클래딩의 두께와 두 코어의 두께가 감소할수록 두 코어는 강하게 결합되기 때문에 최대 소멸비를 보이는 두 코어 사이의 굴절율의 비대칭값과 30 ㏈ 이상의 소멸비를 보이는 코어 굴절율의 공차는 증가한다. 또한 내부 클래딩의 두께와 두 코어의 두께가 감소할수록 두 코어사이의 결합이 강하게 되어 결합기 길이와 30 ㏈ 이상의 소멸비를 가지는 결합길이의 공차는 감소한다. 편광에 관계없이 100 $\mu\textrm{m}$ 이하의 매우 짧은 소자길이를 가지며 30 ㏈ 이상의 매우 높은 소멸비를 가지는 DSDR수직 방향성 결합기를 구현할 수 있음을 보였다. We show that the extinction ratio is improved using slight asymmetry in two core refractive indices of polarization independent very short vertical directional couplers with the double-sided deep-ridge (DSDR) waveguide structure. The optimum asymmetry with the maximum extinction ratio and the tolerance of the refractive index of core with the extinction ratio larger 1ha]1 30 ㏈ increase as the thickness of inner cladding layer and the two cores decrease due to the increase of the coupling strength between the two cores. Also, the device length and the tolerance of the device length with the extinction ratio larger than 30 ㏈ decrease as the thickness of the inner cladding layer and the two cores decrease due to the increase of the coupling strength between the two cores. We show that polarization independent vertical directional couplers with the DSDR waveguide structure with the device length less than 100 ${\mu}{\textrm}{m}$ and the extinction ratio larger than 30 ㏈ could be implemented.

편광에 관계없이 매우 높은 소멸비와 짧은 길이를 가지는 수직 방향성 결합기 스위치

정병민,김부균,Jung Byung-Min,Kim Boo-Gyoun 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.6

편광에 무관한 결합길이를 가지는 double-sided deep-ridge (DSDR) 도파관 구조의 수직 방향성 결합기를 이용하여 대칭형 구조를 가지는 스위칭 동작 유도 영역과 비대칭형 구조를 가지는 소멸비 향상 영역으로 구성된 수직 방향성 결합기 스위치를 제안하였다. 이러한 구조를 이용하여 짧은 길이를 가지며 편광에 관계없이 크로스 상태와 바 상태에서 모두 30 dB 이상의 소멸비를 가지는 스위치를 설계하는 방법과 설계 예를 제시하였다. We propose a novel vertical directional coupler switch using a vertical directional coupler with polarization independent coupling lengths employing the doublesided deep-ridge waveguide structure. This switch is composed of a switching operation induced section with symmetric structures and an extinction ratio enhanced section with asymmetric structures. We present design methods and examples for this switch with very short lengths and very high extinction ratios larger than 30 dB for both TE and TM modes in cases of both cross and bar states.

Design of an extremely miniaturized branch-line coupler

강인호,Xi Qiang Li 한국마린엔지니어링학회 2014 한국마린엔지니어링학회지 Vol.38 No.8

In this paper, a new size-reduction approach for branch-line coupler is introduced which uses parallel end-shorted coupledlines with lumped capacitors. The characteristic of the new design was analyzed using even-odd mode method, and simulatedon HFSS before fabricated on the FR4 epoxy glass cloth copper-clad plat (CCL) PCB substrate at center frequency of 1GHz. The electrical length of transmission line was reduced to 15 degrees, therefore the size of branch-line coupler was largelyreduced approximately maintaining the same characteristic around the stable center frequency. The insertion loss of thebranch-line coupler filter was –4.39 dB. The size of the overall hybrid is 20 mm × 20 mm. Measurements results were wellagreed with the simulated ones.

Blazed 격자 구조형 방향성 결합기의 광학 특성

호광춘 한국인터넷방송통신학회 2019 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.19 No.5

The optical characteristics and power transfers between guiding channels of blazed grating-assisted directional coupler (B-GADC) are evaluated in detail by using novel and rigorous modal transmission-line theory (MTLT) based on eigenvalue problem. To evaluate the coupling efficiency of B-GADC, the dispersion curves as a function of the grating period and wavelength are analyzed numerically for quasi-TE and quasi-TM modes. Furthermore, symmetric, sawtooth and asymmetric grating profiles are considered to know the effect of blazing characteristics on power transfer of GADC. The numerical results show that the grating period for minimum-gap condition to obtain maximum power transfer decreases gradually as the blazed structure changes from symmetric to asymmetric profile. On the other hand, the coupling length increases reversely. 새로운 고유치 문제에 기초한 모드 전송선로 이론 (Modal Transmission-Line Theory: MTLT))을 이용하여blazed 격자 구조형 방향성 결합기 (B-GADC)의 광학 특성과 채널사이의 전력전달을 자세하게 분석하였다. 설계한B-GADC의 결함효율을 분석하기 위하여 격자주기와 파장에 따라 변하는 quasi-TE 모드와 quasi-TM 모드의 분산곡선을 수치 해석하였으며, blazing 특성이 GADC의 결합효율에 미치는 영향을 분석하기 위하여 대칭형, 톱니형 그리고비대칭형 blazed 격자구조를 설계하고 평가하였다. 수치해석 결과, blazed 격자구조가 대칭형에서 비대칭형으로 변함에 따라 최대 전력전송을 위한 최소 간격 조건을 만족하는 격자주기는 줄어들었으며 결합길이는 반대로 늘어나는 것을확인하였다.