• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.17 no.4
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• pp.18-27
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• 2023

In this paper, the structural-thermal-optical performance analysis of the mirror was performed by setting the laser heat source as the boundary condition of the thermal analysis. For the laser heat source model, the Beer-Lambert model considering semi-transparent optical material based on Gaussian beam was selected as the boundary condition, and the mechanical part was not considered, to analyze the performance of only the mirror. As a result of the thermal analysis, thermal stress and thermal deformation data due to temperature change on the surface of the mirror were obtained. The displacement data of the surface due to thermal deformation was fitted to a Zernike polynomial to calculate the optical performance, through which the performance of the mirror when a high-energy laser was incident on the mirror could be predicted.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.18 no.1
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• pp.81-93
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• 2001

Far ultraviolet IMaging Spectrograph (FIMS) should be designed to maintain its structural stability and to minimize optical performance degradation in launch and in operation enviroments. The structural and thermal analyzes of grating and grating mount system, which are directly related to FIMS optical performance, was performed using finite element method. The grating mount was made to keep the grating stress down, while keeping the natural frequency of the grating mount higher than 100 Hz. Transient and static thermal analyzes were also performed and the results shows that the thermal stress on the grating can be attenuated sufficiently. The optical performance variation due to temperature variation was with the allowed range.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.1
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• pp.1-8
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• 2002

Optical payloads for earth-observation satellites become bigger as the required resolution becomes finer. For example, the diameter of the primary mirror of IKONOS, which has ground sampling distances of 1m/4m in panchromatic/multi spectral bands, is about 700mm. As the size of optical payload becomes bigger, the light-weighting of the mirrors becomes more significant. This paper presents the FEM results of the following four mirror types of 300 m diameter under gravity release and temperature changes: flat back mirror, single arch mirror, double arch mirror, and honeycomb sandwich mirror. Furthermore, this paper extends the FEM results to larger mirrors up to the diameter of 1m based on a general scaling law and Valenete\`s equation.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.5
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• pp.472-482
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• 2008

A modulation transfer function(MTF) tree is established to estimate the overall MTF of an observation satellite and to analyze the image performance. Basic MTF models relevant to each MTF tree component are represented as mathematical relationship between optics-structural dynamics, thermal deformation, attitude and dynamic characteristics of a satellite and the effects due to the space environment. The Basic MTF models consist of diffraction limited MTF with central obscuration, aberration, defocus, line-of-sight(LOS) jitter, linear motion, detector integration, and so forth. Performance estimation is demonstrated for a virtual earth-observation satellite in order to validate the constructed modeling method. The proposed models enable the system engineers to calculate the overall system MTF and to determine the crucial design parameters that affect the image performance in the conceptual design phase of an observation satellite.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.22 no.1
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• pp.40-45
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• 2011

Design and fabrication of a TCRR (Triple-coupler Ring Resonator) filter which can provide a doubled FSR (Free Spectral Range) compared with a conventional DCRR (Double-coupler Ring Resonator) filter, are discussed. Through the use of a polymer material with a good thermo-optic property and with high contrast between core and cladding polymer, a compact TCRR filter composed of straight and curved buried waveguides of small radius is designed and fabricated. The transmission characteristics from the through and drop ports are measured using a tunable laser and a fiber array block, and the FSR is observed to be 4.4 nm, about twice that of DCRR filter, and almost the same as that obtained from the analysis using a transfer matrix method.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.9 no.1
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• pp.35-45
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• 2005

Numerical study is carried out to investigate the effects of chemistry and thermal radiation on the rocket plume flow field at various altitudes. Navier-Stokes equations for compressible flows were solved by a fully-implicit TVD code based on the finite volume method. An infinitely fast chemistry module for hydrocarbon mixture with detailed thermo-chemical properties and a thermal radiation module for optically thick media were incorporated with the fluid dynamics code. The plume flow fields of a kerosene-fueled rocket flying at Mach number zero at sea-level, 1.16 at altitude of 5.06 km and 2.90 at 17.34 km were numerically analyzed. Results showed the plume structures at different altitude conditions with the effects of chemistry and radiation. It is understood that the excess temperature by the chemical reactions in the exhaust gas may not be ignored in the view point of propulsion performance and thermal protection of the rocket base, especially at higher altitude conditions.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.7 no.1
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• pp.99-107
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• 2008

The COMS is a kind of geostationary multi-functional satellites with three different mission objectives. Two of them aim at earth observation and the COMS has two optical payloads according to those missions. The payloads are composed of a meteo imager and an ocean color imager, and their inherent characteristics require optimal interface design for their performance to be concurrently achieved. Therefore, various kinds of constraints are considered in their component accommodation on the COMS platform. This paper shows a general overview of the optical payload accommodation design and describes the design consideration to achieve the optimized performance from thermal and mechanical point of view.