복잡한 형상을 지닌 터빈 블래이드의 결함을 검사하기 위해 현재 $35^\circ,\; 38^\circ,\; 40^\circ$의 횡파 굴절각을 지닌 탐촉자를 사용하고 있다. 이와 같은 굴절각은 초음파 빔의 경로를 Snell의 법칙에 의해 설정하고 있다. 그러나 터빈 블래이드 검사용 초음파 탐촉자를 제작하는 과정에서 $35^\circ$의 횡파 굴절각을 갖는 경사각 탐촉자는 제작이 어려움을 알았다. 이러한 원인은 철강재료의 종파임계각이 $33.2^\circ$의 횡과굴절각에 대응되며, 종파임계각 근처에서는 전반사 현상 때문에 에너지 투과율이 매우 작아 실제 시험대상체에 입사되는 에너지가 거의 없으며 또한 횡파굴절각이 약 $37.5^\circ$ 일때에 휭파의 에너지 투과율이 최대가 되어 wedge를 $37.5^\circ$ 이하의 횡파굴절각을 갖도록 설계하더라도 측정을 하면 $37.5^\circ$ 근처의 횡파굴 절각을 갖게된다. 즉, 종파임계각 근처에서는 전반사 현상에 의해 경계면에서의 에너지 투과가 매우 작아 횡파 굴절각은 Snell의 법칙이 아닌 초음파 에너지의 투과 정도를 나타내는 echo transmittance의 크기에 의해 결정된다.
매질의 공진주파수 근처에서는 주파수가 커짐에 따라 매질의 굴절률이 감소하는 비정상 분산 특성을 나타낸다. 본 실험에서는 세슘원자의 비정상 분산 특성을 실험적으로 관측할 수 있는 방법을 연구하였다. 가열된 세슘원자셀(16$0^{\circ}C$)에 CS D$_2$ 전이선에 공진되는 레이저빔을 입사하여 레이저의 주파수에 따른 레이저빔의 굴절각도를 측정하였다(그림1) 레이저빔의 굴절각의 변화를 용이하게 측정하기 위해 원자셀 벽에 굴절률이 1.5 인 프리즘을 장착하고 원자빔을 전반사의 임계각보다 조금 작은 각도로 입사하여 투과광의 굴절각을 측정하였다. (중략)
분포 브래그 반사기(distributed Bragg reflector; DBR)는 광센서, 도파로, 태양전지, 반도체 레이저 다이오드, 광검출기와 같은 고성능 광 및 광전소자 응용분야에 널리 사용되고 있다. 일반적으로, DBR은 박막의 두께를 4분의 1 파장(${\lambda}/4$)으로 가지는 서로 다른 저굴절율 물질과 고굴절율 물질을 교대로 적층 (pair)한 다중 pair로 제작되어지며, DBR의 반사 특성과 반사대역폭은 두 물질의 굴절율 차이와 pair의 수에 영향을 받는다. 그러나, 서로 다른 굴절율을 갖는 두 물질을 이용하는 DBR의 경우, 두 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 높은 굴절율 차이를 갖는 물질 선택의 어려움 등 많은 문제점을 지니고 있다. 최근, 경사입사각증착법을 이용한 동일 재료(예, 인듐 주석 산화물, 게르마늄, 실리콘)기반의 DBR 제작 및 특성에 대한 연구가 보고되고 있다. 높은 입사각을 갖고 박막이 증착될 경우, 저율을 갖는 다공박막 제작이 가능하여 경사입사각증착법으로 homogeneous 물질 기반의 고반사 특성을 갖는 다중 pair의 DBR을 제작할 수 있다. 본 실험은, 갈륨비소 기판 위에 경사입사각증착법 및 전자빔증착법을 이용하여 중심파장 960 nm가 되는 이산화 티타늄 기반의 DBR을 제작하였고, 제작된 샘플의 증착된 박막의 표면 및 단면의 프로파일은 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR 스펙트로미터를 이용하여 반사율 특성을 조사하였다.
대기 중 수증기의 불규칙한 분포와 운동은 대기의 굴절율을 시간에 따라 불규칙하게 변화시킨다. 전파 관측 중 대기의 굴절율이 짧은 시간 동안에 크게 변하면 천체가 안테나 주빔의 중앙에서 벗어나는 것처럼 관측되고, 이는 마치 안테나 지향 오차가 커지는 것과 같은 효과를 준다. 이러한 현상을 대기 난굴절(Anomalous Refraction)이라고 한다. KVN 안테나 성능 시험 관측 중 심할 경우 수십초의 시간 규모에서 수십 각초 이상 안테나 지향 오차가 커지는 현상이 관측되어 각 사이트의 대기 난굴절 특성에 대하여 모니터링을 시행하였다. 22GHz와 43GHz에서 KVN 사이트의 대기 난굴절 특성을 파악하기 위하여 2010년 4월부터 2011년 4월까지 각 계절마다 세 사이트에서 시험 관측을 진행하였다. 관측 결과로부터 계절별, 낮과 밤등을 기준삼아 KVN 사이트의 대기 난굴절의 특성을 소개한다.
높은 굴절률(n_H) 의 ITO films 위에 homoepitaxial 성장 기술로 낮은 굴절률(n_L) 의 ITO를 이중으로 증착한 반사방지막을 연구하였다. 우리는 기판 상에 vapor flux 입사 각도 및 columnar 성장막과 경사각 사이의 상관 관계에 기초하여 낮은 굴절률의 ITO 박막을 Oblique-angle sputtering을 사용하여 증착하였다. Oblique-angle 증착동안 columns 경사각이 incident flux angle 의 증가에 따라 linear 하게 증가했다. 반대로 incident flux angle 이 증가할때 ITO 박막의 굴절률은 현저하게 감소하였는데, 이는 원자의 shadowing effect와 표면 diffusion으로 인하여 필름내의 porosity를 증가시킨 것으로 보여진다. 이러한 결과로 homoepitaxial으로 성장시킨 ITO 이중층 구조 반사방지막 특성이 향상되었으며, 유리 기판 위에서 weight average reflectance가 n_L=1.72, n_H=1.90 에서 6.57%를 달성하였다.
목적: 굴절이상과 편위각의 크기에 따라 정상망막대응과 이상망막대응의 분포를 확인하여 사시환자의 감각기능 평가에 있어 도움이 되고자 하였다. 방법: 56명(남: 26명, 여: 30명)을 대상으로 타각적 굴절검사와 자각적 굴절검사를 하였고, 원거리 완전 교정상태에서 Synoptophore(OCULUS Synoptophore, Germany)를 이용하여 타각적 사시각을 측정한 후에 자각적 사시각을 측정하였다. 굴절이상(정시, 원시, 근시)과 부등시(양안 1.00D 이상의 굴절이상차이를 보이는 경우), 편위각(미세사시각, 중간사시각, 큰 사시각)으로 구분하여 각 군별로 정상망막대응과 이상망막대응의 빈도 및 이상각의 크기도 알아보았다. 결과: 굴절이상별로 나눈 군에서 정상망막대응은 정시에서 12명(67%)으로 가장 많았고, 이상망막대응은 원시나 정시보다 근시에서 71%로 가장 많았다. 0 ~${\pm}10{\triangle}$의 미세사시각에서 이상망막대응이 가장 작게(46%) 조사되었다. 결론: 정상망막대응은 정시에서 가장 많았고 굴절이상이 클수록 이상망막대응이 많았으며 원시보다는 근시에서 이상망막대응이 더 많았다. 또한 편위각이 작을수록 정상망막대응이 많았지만 전체적으로는 이상망막대응이 많았다.
본 논문에서는 드루드 모형(Drude model) 특성을 가지는 메타 물질의 굴절각 및 임계각을 해석적으로 분석하였다. 메타 물질 슬래브(slab)에서의 전자기파의 반사 및 투과 특성을 해석하기 위해 메타 물질에서 적용된 드루드 모형에서는 30 GHz에서 각각 -1의 값을 갖는 유전율, 투자율을 사용하였다. 해석 결과로부터 드루드 모형에서 물리 상수(physical constant)의 부호가 주파수에 따라 연속적으로 변하기 때문에 주파수 대역별로 굴절각과 임계각이 각각 서로 다른 특성을 갖는다는 사실을 유도하였다. 본 논문에서 유도한 메타 물질의 주파수에 따른 굴절각 및 임계각 특성은 메타 물질의 주파수와 물리 상수간의 특성과 같은 전자기적 특성을 이해하고, 메타물질과 유전체간 다층 결합의 전파 특성 해석, 레이돔에 적용 가능한 신소재 메타 물질, 전기적 초소형 안테나와 같은 다양한 전자기파 응용에 유용하게 사용할 수 있다.
광굴절 물질은 광학적 위상공액 및 신호처리, 홀로그램 기록소자 및 광정보처리를 포함한 다양한 분야에 응용되고 있다. 또한 광굴절 결정의 광굴절 특성도 실험 및 이론적으로 활발하게 연구되고 있다. 그리고 본 연구에서 사용한 BaTiO$_3$ 결정은 외부에서 인가하는 전기장 없이도 매우 높은 전기광학계수(electrooptic coefficient)를 가지고 있어서 다양한 응용이 기대되는 광굴절 매질이다. 광굴절 결합계수를 측정하게 될 때, BaTiO$_3$ 결정에서의 두 빔의 결합에 대한 이득(gain)의 변화는 물질의 외부적인 특성, 즉 전기광학 텐서와 트랩의 농도 등에 의존할 뿐만 아니라, 외부적으로 조정될 수 있는 변수들, 예를 들면 매질에 입사되는 두 빔사이의 각도, 매질의 광축과 격자벡터 사이의 각도, 그리고 입사된 두 빔의 세기의 비 등에 의존하게 된다. (중략)
본 연구에서는 파랑의 방향에 따른 비대칭성을 고려한 방향 스펙트럼 식을 새로 제안하였다. 심해에서 생성된 다방향 불규칙 파랑이 등수심선에 대해 일정한 각도를 가지고 입사하는 경우, 각 방향의 파랑 성분의 굴절각의 차이에 의해 입사각에 대한 비대칭성이 발생하였다. 파랑의 굴절에 대해서는 Snell의 법칙을 이용하고 천수를 고려하여 해석적으로 계산하였으며, 이 결과와 새로 제안된 방향스펙트럼 식을 이용한 결과를 서로 비교하였다. 그 결과 비대칭성이 강한 천해역에서는 기존의 스펙트럼식에 비해 3배 이상 정확한 값을 재현하였다.
레이저 다이오드단면의 최적 무반사 코팅 조건을 활성층 두께의 함수로써 세가지 간단한 수치해석 방법을 사용하여 계산하였다. 세가지 간단한 수치해석 방법을 사용하여 얻은 결과가 서로 가른 것은 각 방법에서 사용한 레이저 다이오드내의 유효 굴절율이 다르기 때문이다. 또한 간단한 수치해석 방법의 정확성을 검토하기위하여 정확한 수치해석 결과와 그 결과들을 비교하였다. 레이저 다이오드의 유효 굴절율이 도과모드를 구성하는 각 편면파의 입사간도에 따라 변해 굴절율이 도파모드를 구성하는 각 평면파의 입사각도 따라 변화하도록 설정한 방법이 TE와 TM 모드에 대해서 또 활성층 굴절율과 클래딩층의 굴절율차가 작은 경우 클 경우 각각에 대하여 정확한 수치해석 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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