• 한국광학회지
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• 제33권4호
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• pp.137-145
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• 2022

광집적회로(photonic integrated circuits) 소자의 기본적인 부품 중 하나인 방향성 결합기 소자는 두 개의 인접한 광도파로 사이에서 일어나는 모드 간 광결합에 의해서 광파워를 분배하는 기능을 가진다. 본 논문에서는 방향성 결합기 소자를 제작하기 위한 설계 과정에 대하여 살펴보고 실제로 제작된 소자의 특성으로부터 설계 결과의 정확도에 대하여 확인하는 과정을 수행한다. 빔전파기법(beam propagation method, BPM) 시뮬레이션을 통하여 방향성 결합기 소자를 설계하는 과정에서, 유효굴절률 계산을 통하여 2차원 평면 구조로 변환된 소자에 대한 이차원 BPM 설계를 하여서 소자 구조를 확정하고, 실리카 광도파로 방향성 결합기 소자를 어레이 형태로 제작한 뒤 특성을 측정하였다. 실험 결과와 차이를 보이는 2D BPM 설계 결과를 보완하기 위하여 계산량이 훨씬 많은 3D BPM 설계를 수행하였으며 그 결과는 실험 결과에 더욱 근접하였다. 실험 결과와 일치하는 설계 결과를 얻기 위하여 3D BPM에 사용된 광도파로 코어 굴절률을 미세하게 보정하였으며 이를 통하여 실험치를 정확히 예측 가능한 BPM 설계를 수행하는 방법을 확립하였다.

• 한국광학회지
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• 제19권3호
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• pp.224-228
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• 2008

본 논문에서는 폴리머 마이크로링 공진기 기반의 고감도 집적광학형 온도센서를 제안하고 구현하였다. 이 센서는 열광학효과로 인한 공진기 소자의 공진파장의 이동으로부터 주변 온도 변화를 측정한다. 열팽창계수가 작은 실리콘 기판 위에 열광학계수가 큰 폴리머를 도입하여 공진기 센서를 제작함으로써 센서의 감도를 향상시켰다. 상온 부근 $20^{\circ}C{\sim}30^{\circ}C$의 범위에서 얻어진 온도센서의 감도는 약 -165 ${\pm}/^{\circ}C$였고, 온도분해능은 $0.1^{\circ}C$이하였다. 그리고 제작된 온도센서의 동작 특성은 표면에 놓여진 분석대상물의 굴절률 변화에 거의 영향을 받지 않음을 확인하였다. 따라서 제작된 센서는 다른 광센서에 집적되어 주변 온도 변화로 인하여 유발되는 오차를 효과적으로 보정할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권9호
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• pp.167-173
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• 2004

The heterodyne He-Ne laser interferometer is the most widely used sensing unit to measure the position error. It measures the positioning error from the displacement of a moving reflector in terms of the wave length. But, the wave length is affected by the variation of atmospheric temperature. Temperature variation of 1$^\circ C$ results in the measuring error of 1ppm. In this paper, for measuring more accurately the position error of the ultra precision stage, the refractive index compensation method is introduced. The wave length of the laser interferometer is compensated using the simultaneously measured room temperature variations in the method. In order to investigate the limit of compensation, the stationary test against two fixed reflectors mounted on the zerodur$\circledR$ plate is performed firstly. From the experiment, it is confirmed that the measuring error of the laser interferometer can be improved from 0.34${\mu}m$ to 0.11${\mu}m$ by the application of the method. Secondly, for the verification of the compensating effect, it is applied to estimate the positioning accuracy of an ultra precision aerostatic stage. Two times of the refractive index compensation are performed to acquire the positioning error of the stage from the initially measured data, that is, to the initially measured positioning error and to the measured positioning error profile after the NC compensation. Although the positioning error of an aerostatic stage cannot be clarified perfectly, it is known that by the compensation method, the measuring error by the laser interferometer can be improved to within 0.1${\mu}m$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.44-44
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• 1999

저진공(1 kPa~ 100 kPa)은 대기압 측정, 비행고도, 기체의 온도 측정, 질량의 부력 보정, 레이저의 굴절률 측정등에 사용되는 영역으로 과학적 중요성을 갖고 있다. 또한 대기압 이상의 압력 측정과 고진공 측정의 경계적 역할도 수행하고 있어 압력 표준기의 국제 비교에 필수적으로 권장되는 역역이다. 이 영역에 주로 사용되는 압력 표준기는 수은 압력계(Mercury manometer)와 분동식 압력계(Deadweight piston gauge or Pressure)가 있다. 이들은 이동이 불편하거나 불가능하므로 표준기의 국제 비교에 사용되는 전달 표준기로는 보다 이동이 간편한 탄성 압력계인 CDG(Capacitance diaphragm Gauge)가 있다. 이 게이지는 반도체 산업의 공정 제어용으로도 많이 사용되고 있다. 그러나 게이지와 함께 사용되는 컨트롤러의 부피가 크고 무거우며 영점 이동이 커서 측정때 마다 재조정하여야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이 같은 단점을 극복하기 위해 수정빔 진동형 진공 센서를 잔달 표준기로 사용하는 것에 대한 연구를 수행하였다. 수정빔 진동형 압력 센서는 수정빔으 공진주파수가 스트레인에 비례하는 것을 이용하여 제작된 센서로 주로 대기압 이상의 고압 측정에 많이 사용되고 있다. 먼저 수정빔의 압력과 주파수간의 관계를 측정하고 또한 내장된 수정 온도센서의 공진 주파수를 측정하여 온도 보상을 위한 자료로 사용하였다. 규격에 나와 있는 수정빔의 기하학적 형상으로부터 거동에 관한 이론 모델식을 구하고 압력교정 자료로부터 얻어진 데이터를 이 식과 비교 분석하여 적합한 특성식과 인자를 구하였으며 게이지의 불확도를 추정하였다.모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.습파라미터와 더불어, 본 연구에서 새롭게 제시된 주기분할층의 파라미터들이 모형의 학습성과를 높이기 위해 함께 고려된다. 한편, 이러한 학습과정에서 추가적으로 고려해야 할 파라미터 갯수가 증가함에 따라서, 본 모델의 학습성과가 local minimum에 빠지는 문제점이 발생될 수 있다. 즉, 웨이블릿분석과 인공신경망모형을 모두 전역적으로 최적화시켜야 하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해서, 최근 local minimum의 가능성을 최소화하여 전역적인 학습성과를 높여 주는 인공지능기법으로서 유전자알고리즘기법을 본 연구이 통합모델에 반영하였다. 이에 대한 실

• 한국광학회지
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• 제34권4호
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• pp.157-169
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• 2023

헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD)를 이용한 증강 현실(augmented reality, AR)은 군사, 의료, 제조, 게임 및 교육 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 논문에서는 HMD에 가장 필수적인 AR 광학계의 설계 및 제작에 대해 논의한다. HMD용 AR 광학계는 디스플레이의 증강 영상과 현실 세계를 동시에 볼 수 있는 넓은 투명 영역이 필요하다. 이를 위해, AR 광학계를 각각의 특성에 따라 세 부분으로 나누어 설계 및 제작하였다. 그리고 3개의 광학계를 하나의 완전한 AR 광학계로 만들기 위해 필요한 ultra-violet (UV) 접착층의 굴절률을 고려해 설계함으로써 입력 광원이 UV 접착 층을 통과할 때의 광경로 이동(shift) 현상을 최소화하였다. 또한, AR 광학계를 설계할 때 축외 수차를 보정하고 양산에 적합하도록 2개의 비구면을 사용했다. 끝으로 HMD 양산을 위해 두께 11 mm, 대각선 화각(diagonal field of view) 40°, 무게 11.3 g의 비구면 AR 광학계를 설계하고 제작하였다.

• 대한안과학회지
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• 제58권8호
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• pp.960-967
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• 2017

목적: 갑상샘눈병증과 정상안, 정상안압녹내장 환자의 황반하 맥락막 두께를 비교해 보고자 한다. 대상과 방법: 정상군 70안, 갑상샘눈병증군 74안, 정상안압녹내장군 60안을 대상으로 하였다. 모든 환자는 스펙트럼영역 빛간섭단층촬영의 Enhanced Depth Imaging 방법으로 중심와 맥락막두께를 측정하였다. 평균 중심와 맥락막 두께는 중심와아래, 중심와 아래에서 각각 1.5 mm 비측 및 이측의 세 지점의 평균으로 정의하였다. 일반화 추정 방정식을 통하여 맥락막 두께에 미치는 변수를 알아보았다. 결과: 평균 중심와 맥락막 두께는 정상 $252.07{\pm}55.05{\mu}m$, 갑상샘눈병증 $281.01{\pm}60.06{\mu}m$, 정상안압녹내장 $241.66{\pm}55.00{\mu}m$로 유의한 차이를 보였다(p=0.013). 중심와아래, 비측, 이측 중심와 맥락막 모두 정상안압녹내장에서 갑상샘눈병증에 비해 얇았다(p=0.014, 0.012, and 0.034). 갑상샘눈병증에서 나이, 성별, 굴절률, 안압을 보정한 후에도 정상안압녹내장군에 비해 맥락막 두께가 유의하게 두꺼웠다(${\beta}=32.61$, p=0.017). 결론: 갑상샘눈병증군에서 정상안압녹내장군과 정상군보다 유의하게 두꺼운 맥락막을 보였고 평균 망막신경섬유층 두께는 정상안압녹내장군이 갑상샘눈병증군보다 유의하게 얇았다. 갑상샘눈병증 환자에서의 두꺼운 맥락막이 녹내장 진행에 있어 어떠한 효과를 가지는지 향후 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.