• 한국군사과학기술학회지
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• 제22권4호
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• pp.467-474
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• 2019

Recently, optical phased array(OPA) based laser detection and ranging(LADAR) has gained great interest to replace the traditional mechanical light detection and ranging technique(LiDAR). In OPA-based LADAR, it is well known that phases of laser pulses traveling through each of channels should be the same to obtain a narrow free-space single beam without noise-like ripples in the far field. However, it is difficult to provide such ideal condition due to the fabrication errors. To tackle this problem, any algorithms should be necessary to compensate the initial random phases of each channel in OPA antenna. In this paper, we propose a hill-climbing based phase calibration algorithm and evaluate the performance of the proposed algorithm.

• 한국광학회지
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• 제33권1호
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• pp.11-21
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• 2022

본 연구에서는 자율주행차의 라이다 센서용 광위상배열(optical phased array, OPA)에서 우수한 신호 품질을 얻을 수 있는 방법에 대해 조사하였다. OPA를 구성하는 광 안테나가 주기적으로 배치되어 있는 경우에는 grating lobe의 형성으로 인해 빔 조향의 범위가 제한된다. 광 안테나가 비주기적으로 배치된 OPA에서는 한 개의 main lobe만 형성되어 넓은 조향 범위가 가능하지만 side lobe에 의한 잡음의 영향으로 신호 품질이 저하된다. 본 논문에서는 이러한 비주기적인 OPA에서 발생하는 잡음을 최소화하고 신호 품질을 향상시키기 위한 최적화 연구를 수행한 결과를 보고한다. 최적화를 위한 목적 함수로는 side-lobe level (SLL)을 이용하였고, SLL이 가장 낮은 안테나 배열을 구하기 위한 최적화 기법으로는 입자 군집 최적화(particle-swarm optimization, PSO), 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA), 패턴 검색 알고리즘(pattern-search algorithm, PSA) 등을 적용하였다. 128 채널의 광 안테나 배치로 이루어진 비주기적 OPA에서 위 3가지 최적화 기법을 적용하여 결과를 비교하였다. 전반적으로 PSO와 GA는 서로 유사한 최적화 결과를 보였고, PSA는 이와는 약간 차별적인 특성을 보였다. 최적화가 이루어진 각도가 45도보다 작을 때에는 최적화 각도가 작을수록 모든 조향 각도에서의 평균적인 SLL 값이 증가하는 경향을 보였지만, 최적화가 이루어진 각도가 45도 이상일 경우에는 최적화 알고리즘에 관계없이 -13 dB 이하의 평균 SLL 값을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 비주기적인 OPA에서 고품질의 신호를 얻기 위한 최적의 안테나 배열을 구하는 데 있어서 PSO, GA, PSA의 최적화 알고리즘이 유용하게 활용될 수 있음을 보였다.

• 한국광학회지
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• 제34권6호
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• pp.235-240
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• 2023

종단방출형 광위상배열장치에 주입된 광신호는 장치 내부의 도파로를 따라서 전파되어 안테나 끝단에서 외부로 방출되는데 이 경계면에서 반사와 산란이 발생하여 광신호의 방출효율이 감소하게 된다. 본 연구에서는 이 방출효율을 증가시키기 위하여 끝단으로 갈수록 폭이 가늘어지는 도파관 안테나를 연구하였다. 도파로는 폭이 2 ㎛, 높이가 0.5 ㎛인 실리콘 나이트라이드를 고려하였으며, 도파로의 끝단을 폭이 가늘어지는 도파관 안테나 구조로 변경한 결과 신호의 방출효율은 78%에서 96.3%까지 증가하고 반사율은 22%에서 3.7%까지 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 종단방출형 광위상배열장치의 광신호의 세기를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도파로를 따라 반사되는 후방반사에 따른 노이즈의 영향도 줄일 수 있음을 확인하였다.