• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권10호
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• pp.43-47
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• 2002

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자를 이용하여 광 분기 결합기(Optical add/drop mutiplexer)의 성능을 감시하기 위해서 다 채널 광신호의 채널별 광신호 대 잡음비를 실시간으로 측정하였다. 광 분기 결합기에 입력되는 다 채널 광신호의 채널별 세기가 -6 ㏈m에서 -23㏈m 까지 변화할 경우 채널별 광신호 대 잡음비는 0.1 ㎜의 분해능을 가지는 광 스펙트럼 분석기 (Optical spectrum analyzer)와 비교해서 0.8㏈ 오차 이내로 측정되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2004년도 춘계종합학술대회
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• pp.804-806
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• 2004

인체에 무해하며 고분해능의 단층영상과 저가격 및 소형으로 제작이 가능하여 전세계적으로 많은 연구가 진행중인 광영상 단층촬영기(Optical coherence tomography system : OCT)에 관한 것이다. 샘플에서 흡수와 산란으로 인하여 샘플로부터 반사된 광신호는 매우 미약하다. 게다가 커플러등에 의한 손실로 인하여 광검출기에 도달하는 신호는 매우 미약하다. 이러한 On시스템의 신호대 잡음비를 향상시키기 위하여 기본적인 마이켈슨 간섭계와 마흐젠더 간섭계를 구성하여 시뮬레이션과 기준샘플을 이용하여 측정하였다. 실험결과 마흐젠더 간섭계를 사용한 샘플로 반사된 광신호는 OCT 시스템의 신호대 잡음비 향상시키기 위하여 두 가지 형태의 간섭계를 구성하였으며 시뮬레이션을 통한 비교 분석과 기준 샘플의 측정에 의한 비교분석을 하였다. 실험결과 마흐젠더 간섭계형 OCT 시스템이 신호대 잡음비가 향상됨을 확인 하였다.

• 한국광학회지
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• 제9권6호
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• pp.413-416
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• 1998

장주기 광섬유 브라그 격자 필터와 음향광학필터를 함께 사용하여 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)의 이득을 평탄화하고, 이 EDFA의 장거리 전송에서의 이득 및 신호대 잡음비 특성을 recirculating loop에서 평가하였다. 이 때, 광신호는 EDFA 200회 통과 시에 20 nm의 매우 넓은 파장 범위에서 4.6 dB 이내의 이득 평탄도와 14 dB 이상의 신호대 잡음비의 특성을 보임으로써, 이 EDFA 가 파장분할방식으로 8000km 가 넘는 초장거리 광전송에 적용 가능함을 확인하였다.

• 천문학회보
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• 제46권2호
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• pp.60.3-60.3
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• 2021

Squeezed vacuum injection을 이용한 중력파 검출기의 관측감도 향상 기술은 중력파 검출기 광신호의 양자 잡음을 제어하여 관측감도를 높이는 기술로 이론적으로는 10dB에 가까운 신호 대 잡음비 향상을 달성할 수 있다. 실험실 환경에서는 이미 10dB 이상의 신호 대 잡음비 향상을 달성했으며 실제 중력파 검출기에서는 GEO600의 6dB의 신호 대 잡음비 향상이 현재까지 가장 높은 수준이다. 한국천문연구원에서는 2019년부터 차세대 중력파 검출기 기술개발로 1064 nm 파장의 squeezer 개발을 추진했으며 현재 parametric down conversion을 이용해 squeezed vacuum을 생성하는 공진기를 제작하여 시험하는 단계에 있다. 이 발표에서는 한국천문연구원의 1064 nm squeezer 개발 연구와 개발 현황에 대해 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.173-177
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• 1998

실내환경에서의 광무선 LAN은 송수신기 사이의 시정선이 성립되지 않는 경우 넓은 수광각을 얻기 위해 반구형 렌즈나 반사체를 사용해야 하며, 실내환경에서 반구형 렌즈를 사용했을 때, 교란대기를 통과하는 광신호는 진폭과 위상이 불규칙하게 변화하고, 빔을 편향시킬 수 있다. 이 페이딩은 비트오류율을 증가시켜 결국 광무선통신의 성능을 저하시키게 된다. 본 논문에서는 시정선이 성립되지 않는 광무선채널을 고려하여 수신기에 반구형 렌즈를 장착한 경우, 천정각에 따른 신호대잡음비를 고찰하고, 또한 실내온도에 기인한 교란효과가 통신성능에 미치는 영향를 살펴 본다.

• 한국광학회지
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• 제18권2호
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• pp.93-99
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• 2007

본 논문에서는 주기적으로 분산 값의 부호가 바뀌는(dispersion managed: DM) 선로에서 급작스런 분산 변화로 인한 scattering을 완화시키도록 이득을 공간적으로 변조(gain management: GM)하는 시스템을 제안하고 이에 대한 modulation instability(MI) 변화에 대한 이론적인 분석과 수치해석적인 분석을 보고한다. 연구결과 어떤 경우에도 GM을 가한 시스템이 DM만을 한 시스템 보다 MI 이득의 크기와 cutoff frequency, side band peak모두가 작아짐을 확인하였다. 동일한 광신호 세기에 대해서 MI 이득이 작아지는 것은 four wave mixing 등 광섬유의 비선형 현상을 완화시킴으로써 파장분할다중화 전송의 품질 향상에 도움이 될 뿐 아니라, 솔리톤(soliton)을 이용한 전송에 있어서 하나의 펄스에 더 많은 에너지를 갖게 함으로써 신호대 잡음비를 개선할 수 있음을 의미한다. 본 논문에서는 분산과 이득이 동시에 조절된 선로의 효과를 솔리톤 전송 시스템의 개선된 특성을 편광모드분산(polarization mode dispersion: PMD)가 존재하는 선로에서의 펄스 폭 증가를 통하여 살펴본다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.339-344
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• 2016

고용량의 데이터의 전송이 빈번해지기 때문에 사용자들은 더 많은 대역폭을 필요로 하고, 더 큰 대역폭을 갖는 통신망의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 필요성을 만족하는 통신망으로는 광통신망이 있다. 따라서 광통신시스템의 전송 용량을 증대하는 연구가 선행되고 있다. 그러나 일반적인 광통신시스템에서 전송매체인 광섬유를 통해 전송된 신호는 수신시스템에서 직접 검출방식을 통해 신호를 검출한다. 이런 방법은 광신호가 갖는 대역폭의 전체를 이용할 수 없다는 단점을 갖는다. 또한 광신호의 전송할 때, 이웃한 채널로부터의 영향을 받아 신호 대 잡음비가 나빠진다는 문제점도 갖는다. 이러한 상황을 극복하기 위해 외부의 간섭과 잡음의 영향을 최소화하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 앞에서 언급한 상황을 극복하기 위해, 스펙트럼 분할된 신호를 디지털 전송방식인 FSK를 이용하여 전송하였다. 그리고 광통신 시스템의 수신기에서 검출된 신호의 특성을 해석하였다. 스펙트럼 분할된 신호의 PDF로는 가우시안 분포를 사용하였고, 광통신시스템의 수신단에서의 신호는 k-자승 분포를 갖는 것으로 가정하였다. 해석한 결과 레이저 소스를 전송하는 것보다 스펙트럼 분할된 신호를 전송하는 것이 보다 우수함을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권7A호
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• pp.712-718
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• 2004

분산형 라만 광증폭기와 어븀 첨가 광섬유 증폭기로 구성된 복합형 광증폭기를 사용하여 1.6 Tb/s (160${\times}$10 Gb/s) 전송 용량의 WDM 광신호를 단일 모드 광섬유 2,000 km에 전송한 결과에 대하여 기술한다. 복합형 광 증폭기를 사용하여 단일 모드 광섬유 2,000 km에 전송한 뒤의 평균 광 신호대 잡음비는 C/L-band에서 각각 20.5 dB, 21.9 dB 였고, 최저 Q-factor는 C/L-band에서 각각 14.65 dB(BER=5.8E-8), 13.75 dB(BER= 5.0E-7)였다. 이 결과에 Reed-Solomon (255, 239) Forward Error Correction(FEC) 코드 기능을 사용하여 무오류 전송 결과를 얻었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권3호
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• pp.25-34
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• 2005

본 논문에서는 이더넷 광 네트워크 구현을 위한 핵심 부품인 1.25 Gbps 광전 트라이플렉스 트랜시버 모듈(Opto-electric triplex transceiver module)의 동작성능 안정화를 위하여 모듈내에서 발생되는 전기적 혼신을 해석 및 측정하였으며, 혼신 감소를 위한 가상접지선(Dummy ground line)이 포함된 신호선 구조를 제안하였다. 광전 트라이플렉스 트랜시버 모듈은 전기신호를 광신호로 바꾸어 전송하는 송신부(Laser diode), 디지털 변조되어 입력된 광신호를 전기신호로 변환하는 디지털 수신부 (Digital photodetector)와 고해상도의 CATV (Community antenna or access television) 신호를 수신하는 아날로그 수신부 (Analog photodetector)가 실리콘 기판(Silicon substrate) 상에 하이브리드 집적되어 구성된다. 디지털 수신부와 아날로그 수신부의 수신감도는 각각 BER(Bit error rate) : $10^-{12}$에서 -24 dBm과 44 dB의 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio, SNR)에서 -7.7 dBm을 만족해야하므로 모듈 내의 전기적 혼신은 DC에서 3 GHz까지 - 86 dB이하로 유지되어야한다. 전기적 혼신의 해석 및 측정 결과, 실리콘 기판상의 광원과 디지털 광검출기, 디지털 광검출기와 아날로그 광검출기 사이의 거리를 4 mm 이상 확보하며, 가상접지선을 디지털 광검출기와 아날로그 광검출기의 신호선과 $100\;{\mu}m$ 간격으로 설치하였을 경우, -86 dB 이하의 전기적 혼신 레벨을 만족할 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 가상접지선을 사용하는 방법은 실리콘 기판상에 신호선을 형성할 때 동시에 형성할 수 있으므로 별도의 추가비용 없이 구현할 수 있으며, 단순히 광원 및 광 검출기의 사이간격을 충분히 확보하는 방법에 비하여 실리콘 기판의 크기를 감소시켜 최종 모듈의 크기를 약 $50\%$ 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.