• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.31 no.6
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• pp.290-294
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• 2020

In this paper, we quantitatively analyze the effect of lens aberration on the degradation of beam-coupling efficiency of a tiled coherent-beam combining system. The Zernike polynomial is used to quantify the aberration of the lens, and Fresnel diffraction is applied to numerically simulate the change in the peak light intensity when combined at a distance. The results of this paper will be useful for quantitative prediction of the beam-combining efficiency that is degraded by aberration of the lens, and it is expected to be helpful for the optimal design of a practical tiled coherent beam-combining system.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.31 no.6
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• pp.274-280
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• 2020

In this paper, the effect of atmospheric turbulence is numerically modeled and analyzed via a phase-screen model, in regard to long-range optical energy transfer using coherent beam combination. The coherent-beam-combination system consists of three channel beams pointing at a target at a distance of 1-2 km. The phase and propagation direction of each channel beam are assumed to be corrected in an appropriate manner, and the atmospheric turbulence that occurs while the beam propagates through free space is quantified with a phase-screen model. The phase screen is statistically generated and constructed within the range of fluctuations of the structure constant Cn2 from 10-15 to 10-13 [m-2/3]. Particularly, in this discussion the shape, distortion, and combining efficiency of the 3-channel combined beam are calculated at the target plane by varying the structure constant used in the phase-screen model, and the effect of atmospheric turbulence on beam-combination efficiency is analyzed. Analysis with this numerical model verifies that when coherent beam combination is used for long-range optical energy transfer, the received power at the target can be at least three times the power obtainable by incoherent beam combination, even for maximal atmospheric fluctuation within the given range. This numerical model is expected to be effective for analyzing the effects of various types of atmospheric-turbulence conditions and beam-combination methods when simulating long-range optical energy transfer.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.21 no.11
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• pp.1324-1333
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• 2010

In this paper, three kinds of beam coupling losses which occur in a quasi-optics circuit for millimeter wave receiver system have been intensively investigated. First, the beam coupling losses which are caused by mismatch of beam waists radii and their positions between those of one and the other have been evaluated. It shows that beam coupling losses due to mismatch of beam waists radii and their positions between two quasi-optics circuits can be minimized if beam waist radius is chosen as larger than 3 times the operation wavelength. Second, the beam coupling losses have been studied when the axis of propagation of one beam is tilted with respect to that of the other beam. It is noted that smaller beam waist radius results in greater tolerance to tilts and angular misalignments. Third, the beam coupling cases in which two beams are offset if their axes of propagation are parallel but one is displaced relative to the other have been investigated. It is confirmed that beam waists radii with larger than 3 times operation wavelength are less sensitive to lateral offsets.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.31 no.6
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• pp.247-258
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• 2020

In this paper, based on a stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm we study phase control of a coherent-beam-combining system under turbulent atmospheric conditions. Based on the statistical theory of atmospheric turbulence, we carry out the analysis of the phase and wavefront distortion of a laser beam propagating through a turbulent atmospheric medium. We also conduct numerical simulations of a coherent-beam-combining system with 7- and 19-channel laser beams distorted by atmospheric turbulence. Through numerical simulations, we characterize the phase-control characteristics and efficiency of the coherent-beam-combining system under various degrees of atmospheric turbulence. It is verified that the SPGD algorithm is capable of realizing 7-channel coherent beam combining with a beam-combining efficiency of more than 90%, even under the turbulent atmospheric conditions up to cn2 of 10-13 m-2/3. In the case of 19-channel coherent beam combining, it is shown that the same turbulent atmospheric conditions result in a drastic reduction of the beam-combining efficiency down to 60%, due to the elevated impact of the corresponding refractive-index inhomogeneity. In addition, by putting together the number of iterations of the SPGD algorithm required for phase locking under atmospheric turbulence and the time intervals of atmospheric phenomena, which typically are of the order of ㎲, it is estimated that hundreds of MHz to a few GHz of computing bandwidth of SPGD-based phase control may be required for a coherent-beam-combining system to confront such turbulent atmospheric conditions. We expect the results of this paper to be useful for quantitatively analyzing and predicting the effects of atmospheric turbulence on the SPGD-based phase-control performance of a coherent-beam-combining system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.87-87
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• 2000

이온빔 증착에 있어서 전자의 조사가 이온빔 증착기구에 미치는 영향에 대한 연구는 지금까지 보고 되어지지 않았다. 특히 전자의 조사가 증착층의 물성에 영향을 미칠 수 있느지에 대하여 정량적인 결과를 실험을 통하여 제시한 보고는 내가 아는 한 존재하지 않는다. 한편 이와같이 박막 증착에 있어서 전하가 증착되어지는 박막의 물성에 미칠 수 있는 영향에 대해서는 많은 과학자들의 관심사이기도 하다. 본 실험에서는 kaufman ion gun을 이용하여 질소 양이온을, 그리고 Cs+ ion gun을 이용하여 탄소 음이온을 조사하고 이들을 이용하여 CN 박막을 증착하였다. 질소 양이온의 에너지는 100eV, 이온밀도는 70$\mu$A/$\textrm{cm}^2$로 고정하고, 탄소 이온빔(80$\mu$A/$\textrm{cm}^2$)의 에너지를 200cV까지 변화시켜가며 증착하였다. 이때 증착층의 특성에 음 전하의 효과를 유발하기 위하여 350~360$\mu$A/$\textrm{cm}^2$의 전자빔을 이온빔 증착과 동시에 추가로 조사하였고 이의 특성을 전자빔을 조사하지 않고 증착한 CN 박막의 특성과 서로 비교하였다. 또한 증착 표면의 전하 축적에 의한 입사 이온빔의 에너지 감소에 의한 영향을 방지하기 위하여 증착되는 Si 기판에 HF (300kHz, 3.5V) bias를 가하여 주었다. 전자빔의 조사와 동시에 이루어진 CN 박막의 증착은 입사하는 탄소 음 이온빔의 에너지가 80eV에서 180eV 사이일때 원자밀도의 향상과 질소함량의 증가, 그리고 sp2C-N 결합대비 sp3C-N 결합의 향상이 이루어졌음을 확인하였다. 이는 이온빔 충돌에 의하여 피코쵸 정도의 시간대에 이루어지는 박막내의 collision cascade 영역에 이에 의하여 생긴 결함부위에 유입된 음 전하가 위치하면 전하주위의 원자와 polarization을 형성하고 이에 의하여 탄소와 질소의 결합을 형성하는데 필요한 자유에너지의 감소를 수반하는 방향으로 원자의 배열이 이루어지기 때문으로 사료된다. 이와같이 이온빔 에너지가 이온빔 증착 기구의 주요한 인자로 널리 인식되고 있는 kinetic bonding process에 있어서 이온 에너지에 의하여 activation energy barrier를 넘은후, 전자의 조사가 자유에너지를 낮추는 방향으로 최종 결합경로를 조절할 수 있기 때문에 이온빔 증착을 조절할 수 있는 또 하나의 주요한 인자로 받아들여질 수 있으리라 판단된다. 이온빔 프로세스에 의한 DLC 혹은 탄소관련 필름을 형성하는데 있어서 입사 이온빔의 에너지에 의하여 수반되는 thermal spike 혹은 외부 열원에 의한 가열은 박막층의 흑연화를 수반하기 때문에 박막의 sp3 특성을 향상시키기 위하여 회피하여야 할 요소이지만 thermal spike에 의한 국부 영역의 가열과 같은 불가피한 인자가 존재하는 상황에서 전자에 의한 추가 전하의 조사에 의한 최종결합경로의 선택적 조절은 박막의 화학적 결합과 물리적 특성을 향상시킬 수 있는 중요한 방법이 될 수 있다고 판단된다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.35 no.4
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• pp.157-163
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• 2024

We developed a 3-channel fiber laser with a common seed and a phase control system for laser beam combining through a diffractive optical element. Beam combining was performed by adjusting the angles of the beams incident on the diffractive optical elements, and the phase of each beam was controlled to maximize the intensity of the combined laser beam. The power of the 3-channel laser before passing through the diffractive optical elements is about 65 mW. The power of the combined beam varied between 2.9 mW and 48.3 mW depending on the phase change of each channel. Through phase control, the output of the combined beam can be maintained at 42 mW for more than 91.8% of the total time. It is expected that higher combining efficiency can be achieved by improving the transmittance of the diffractive optical elements and the performance of the phase control system.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.33 no.6
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• pp.245-251
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• 2022

We have developed a multi-channel fiber laser for tiled laser beam combining and a laser output array system for multi-beam alignment. The fiber laser is a master oscillator power amplifier configuration that has a common seed, a preamplifier, and a 7-channel amplifier. The output power of each channel is more than 10 W. The laser output array system is a packed cylindrical configuration for a high fill-factor, and it has capabilities for collimation and tilt control with built-in PZT. Multi-beam alignment to a target is successfully implemented using PZT controlled with a stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.50 no.8
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• pp.53-60
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• 2013

In this paper, the new multi-beamforming is proposed for Multiple-input multiple-output (MIMO) Multicarrier-Code division multiple access(MC-CDMA) systems to overcome the decrease of performance due to multiuser interference and multiple-antenna interference. Installing the number of multi-beamformer which is equal to the number of multi-transmitter antennas and exploiting the proposed approach at the receiver of MIMO MC-CDMA, the multi-beams are formed toward each multi-antenna of desired user and null beam are formed to other interference. Therefore, the performance of MIMO MC-CDMA system is improved as removing the interference signal. BER performance improvement is investigated through computer simulation by the proposed approach to MIMO MC-CDMA system.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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• v.46 no.1
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• pp.24-31
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• 2009

In this paper, the new technique combing power control with Pre-FFT beamforming is proposed for MIMO(multi-input multi-output)-OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) system. As combining the proposed power control with beamforming, we can iteratively control the transmittingpower and update the weight of beamformer together. And then, the beam is formed toward the desired direction and SNIR of each subcarrier is converged to target SNIR. Therefore, the performance of MIMO-OFDM system is very improved. BER performance improvement of the proposed approach is investigated through computer simulation by combining power allocation algorithm with MIMO-OFDM system using Pre-FFT beamformer

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.146-146
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• 1999

BN은 천연에는 존재하지 않는 인공재료로서 특히 섬아연광형 질화붕소인 c-BN은 다이아몬드 다음가는 고경도, 높은 열전도도를 가지고 있을 뿐만 아니라 다이아몬드와는 달리 철계금속에 대해 화학적으로 매우 안정하기 때문에 다이아몬드의 응용이 매우 제한되고 있는 철강제품의 가공공구, 내마모 코팅재료로서 주목받고 있는 차세대 박막재료이다. 최근 c-BN박막 합성에 관한 많은 연구결과들이 보고되었는데 대부분의 연구자들이 성장하는 박막 표면에 입사되는 이온 에너지 및 유량이 c-BN 합성에 중요한 인자이며, 합성된 박막은 sp2결합층(h-BN)과 sp3결합층(c-BN)이 혼합되어 있음을 알 수 있다. 그러나 기존의 이온빔보조 합성법(IBAD) 공정에서는 입사빔과 증착물질이 공간적, 시간적으로 일치되는 경우에만 입사빔의 운동에너지가 증착공정에 기여하기 때문에 입사빔의 정밀한 에너지 조절이 어렵게 된다. 그러나 음이온 빔 직접 증착법에서는 입사이온빔 자신이 운동에너지를 운반하기 때문에 에너지 조절이 정밀할 뿐만 아니라 이를 통해 BN 박막의 상 및 성장거동을 조절할 수 있게 된다. 본 연구에서는 음이온 직접 증착법을 이용하여 c-BN박막을 합성하고 이의 초기성장층의 성장거동을 조사하였다. 증착시 음이온 빔의 에너지가 Bn 박막의 결정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 100~500eV의 보론 음이온빔을 조사하였으며 질소원으로는 낮은 낮은 에너지 범위의 질소이온을 동시에 공급하였다. FRIR 분석결과, 보론 이온의 에너지가 증가하면 cubic 상의 분율이 증가하였으며 증착된 박막은 15nm 두께의 sp2결합층이 먼저 성장한후 sp3결합층으로의 상전이가 일어났다. 질소이온빔의 에너지는 100eV 일 때 최대 cubic 함량과 두께를 보였으며 그 이상의 에너지에서는 c-BN 박막을 sputter시켰다. AFM 관찰결과, h-Bn층은 날카롭고 방향성을 가진 침상이었으며 c-BN 층은 atomically smooth 한 표면을 관찰할 수 있었다.