의료용 헬스케어 데이터를 기반으로 혈당, 혈압, 온도와 같은 헬스케어 의료기기 개발에서 정확하고 정밀도가 높은 결과를 얻기 위해 다기능의 센서들이 집적화 되고 있다. 그러나 이러한 헬스케어용 의료기기들은 24 시간 구동하기 때문에 전력소모가 크므로 실시간 모니터링이 필요하다. 본 논문은 웨어러블 센서에 보조전력 구동을 위한 유연태양전지의 전기적 및 광학적 데이터 분석을 통해 향후 헬스케어 디바이스 장치 구동을 위한 고효율의 태양전지를 전원보조장치로 활용하고자 한다.
본 논문에서는 컴퓨터 집적영상(integral imaging(II))에서 분산 추정을 이용하여 심하게 은폐된 물체의 복원 시 은폐물(occluding object)의 블러링 효과를 제거하는 방법을 제안하였다. 하나의 요소영상(elemental image) 군으로부터 은폐 효과를 제거하여 복원된 영상의 선명도를 향상시키는 정보를 추출하는 방법을 분석하였다. 이를 실행하기 위해 픽업되는 요소영상들이 높은 해상도, 낮은 초점오차(focus error), 큰 깊이감을 가질 필요가 있다. 요소 영상을 픽업할 때 디지털 컴퓨터를 이용한 synthetic aperture integral imaging(SAII)이 채택되었다. 컴퓨터(Computational) II에서는 복원 면의 위치에 따라 복원되는 영상의 촛첨이 맺히는 영역이 달라진다. 심하게 은폐된 물체 영상의 복원은 은폐 물체의 블러링(bluring) 효과가 복원 면에 전체적으로 크게 나타나기 때문에 선명한 복원을 할 수가 없다. 이러한 은폐물의 블러링 효과가 제거된 복원 영상을 얻기 위해 분산 추정이라는 통계적인 방법이 채택되었다.
본 논문에서는 4인치 WVGA 광학 보상 복굴절형 (Optical Compensated Bend, OCB) 디스플레이 패널을 제안한다. 개발한 패널은 블랙 데이터 삽입 기능을 가진 저온 폴리 실리콘 (low-temperature poly-Si, LTPS) 집적 게이트 구동 회로를 내장하고 있다. 블랙 데이터 삽입 기능은 4ms의 고속 응답 시간 및 $160^{\circ}$의 광 시야각을 가능하게 한다. 본 연구에서는 상대적으로 적은 소비전력을 가진 밝은 영상에 대해 RGBW 픽 셀 구조를 적용하였다. 패널의 특성은 OCB 광학효율을 극대화하였고, 구동 중 영상의 안정성을 유지하는 목표를 달성 할 수 있었다. 패널 상에 OCB 구동을 위해 필요한 회로를 LTPS를 이용하여 설계함으로써 새로운 외부 구동 IC 개발 없이 고효율 OCB 모드를 구현할 수 있었다.
에어로졸 화염증착법을 개발하고 이 방법을 써 실리콘 기판 위에 Pyrex 무응력 도피박막으로 제작하였다. 파이렉스 도파 박막계의 굴절률은 조절하기 위하여 지르코늄을 첨가하였으며, 지르코늄 함량이 0wt%부터 3wt5까지 변하는 경우 굴절률이 1.460부터 1.475까지 변화하였다. 파이렉스 도파로의 평판도파로형 광증폭기에 응용 가능성을 보기 위하여 어븀을 첨가하여보았으며 어븀 함량이 0wt%부터 1wt% 까지 변하는 경우 박막의 굴절률이 1.460부터 1.465 까지 변화함을 확인하였다. 프리즘 커플러를 써서 제작된 도피피막에 과을 여기시킨 결과 광집적회로에 응용이 가능한 수준의 투과성이 우수한 박막임을 확인하였다. 파이렉스 도피피막의 편광 변화에 따른 박막굴절률의 변화는 2$\times$104이하로 측정되었다.
본 논문에서는 단일 광원에 광분할 반사경을 집적하여 휴대폰의 디스플레이부와 키패드부에 동시 적용 가능한 통합형 듀얼 백라이트 유닛을 제안하고 구현하였다. 이 광분할 반사경은 상부 커버와 홈 모양의 하부 기판을 서로 정렬함으로써 구현되며, 반사경 좌우에는 도광판, 확산 쉬트, 프리즘 쉬트로 이루어진 도광 모듈이 연결되어 있다. 하부 기판의 중앙에 위치한 광원에서 방사된 광은 반사경 내부에서 다중 반사를 하면서 진행하고, 도광 모듈에 입사된 후 면광원으로 변환된다. 제작된 듀얼 백라이트 유닛의 측정 결과를 살펴보면, 키패드부에서의 평균 휘도 및 휘도 균일도는 각각 $420\;cd/m^2$와 69%, 디스플레이부에서는 $640\;cd/m^2$와 79%였다.
DFB 반사기가 집적된 다중전극 레이저 다이오드에 Return-to-zero (RZ) pseudorandom bit sequence (PRBS) 데이터와 nonreturn-to-zero (NRZ) PRBS 데이터를 주입하여 이 신호로부터 광 클럭 신호를 추출하였다. 11.727 Gbit/s RZ PRBS 데이터와 NRZ PRBS 데이터로부터 재생된 광 클럭의 root-mean-square (rms) 타이밍 지터 (timing jitter)는 약 1 ps 정도로써 아주 우수한 결과를 얻어냈다. NRZ PRBS 데이터로부터 pseudo return-to-zero (PRZ) 데이터로 포맷변환을 구현하고, 클럭 성분을 갖고 있는 PRZ 신호를 이용하여 광 클럭을 추출하였다. 입력 PRZ데이터 신호의 rms 타이밍 지터는 2ps 이상일지라도 이로부터 추출해 낸 광 클럭의 rms 타이밍 지터는 1ps 정도의 좋은 특성을 얻어냈다.
본 논문에서는 폴리머 도파로를 이용하여 소형 이중 링 공진 반사기를 설계하고 제작하여 그 측정 결과를 분석하였다. 소형 이중 링 공진 반사기는 반경이 서로 다른 두 개의 링 공진기 구조에 의한 버니어 효과로 인해 넓은 범위의 파장가변 특성을 확인 할 수 있었다. 소형 이중 링 반사기의 삽입 손실을 줄이기 위해 도파로의 길이를 기존에 보고된 소자에 비하여 크게 줄임으로써 부 모드 억제율이 크게 향상됨을 확인 하였다. 측정결과 소형 이중 링 공진 반사기 기반 하이브리드 집적 레이저는 45 dB의 부모드 억제율을 유지하면서 단일 모드로 발진함을 확인하였다. 또한 소형 이중 링 공진 반사기 상부에 형성된 전극에 최대 30 mA의 튜닝전류를 인가하여 약 40 nm 까지의 파장가변을 확인하였다.
광도파로에 일체형으로 제작 가능한 편광 변환기는 다양한 기능의 광집적회로를 구성하기 위한 필수적인 부품이다. 반응성 메조겐은 액정디스플레이의 파장판 제작을 위하여 널리 사용되는 재료이며, 본 연구에서는 반응성 메조겐과 폴리머 광도파로를 이용하여 집적형 편광 변환기를 제작하였다. 반응성 메조겐과 액정을 혼합한 용액을 광도파로에 직교하게 형성된 홈에 삽입하고 전계를 인가하여 액정 분자를 특정 방향으로 정렬 한 뒤 UV 를 조사하여 RM 분자를 경화시켜주면 광도파로를 가로지르는 파장판을 형성할 수 있다. 파장판의 특성은 두께를 결정짓는 홈의 폭과 액정 분자의 정렬 상태 및 복굴절 크기에 의해 결정된다. 폴리머 광도파로의 중앙에 제작된 편광변환기는 1550 nm 파장에서 편광변환효율이 90 %에 이르게 됨을 확인하였다.
본 논문은 눈, 비, 안개 등 열악한 운용환경에도 강건한 표적검출 특성을 가지는 FMCW LiDAR에 대해서 기술하고 있다. 특히 FMCW LiDAR의 거리 해상도, 가간섭거리 및 최대측정거리 성능에 직접적으로 영향을 미치는 주파수변조레이저의 성능개선에 대해 기술하고 있다. 불평형 Mach-Zehnder 레이저간섭계를 활용하여, 레이저의 발진주파수의 변화율을 실시간 측정하고, 주파수변조 오차를 보정하는 광학식 위상동기루프 기술을 이용한 주파수변조 방법에 대해 기술하였다. 가간섭거리가 긴 레이저 광원을 발진하기 위해 확장공진기형 레이저다이오드를 적용하였으며, 레이저에서 발진되는 주파수 측정을 위해 광집적회로 구조의 레이저간섭계를 적용하였다. 개발된 FMCW LiDAR의 대역폭과 거리해상도는 각각 10.045GHz와 0.84mm로 측정되었다.
XFP(10 Gb/s Small Form Factor Pluggable) 트랜시버 모듈에 사용되는 광송신 서브어셈블리(TOSA: Transmitter Optical Sub-assembly)를 열적, 전기적 측면에서 설계, 제작 및 평가하였다. 저가격이며 소형인 TOSA를 제작하기 위해서 바이어스 티 및 정합저항등을 AlN서브마운트 위에 집적하였다. 10 Gb/s의 초고속 전기 신호의 입력을 위해 CPW형 마이크로파 전송로를 스템 구조체내에 도입하였다. 소자의 전기적 특성 분석을 위해 서브마운트내에 실장되는 각종 전기광학 부품들과 스템 구조체들을 고속회로 모델링 하였다. 제작한 TOSA의 특성평가를 통해, 85$^{\circ}C$에서 11 GHz 이상의 -3 dB 대역폭을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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