• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.76-76
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• 2008

The resonance properties due to the surface plasmon(SP) excitation of metal nanoparticles make the nanocomposite films promising for various applications such as optical switching devices. In spite of the well-known ultra-sensitive operation of optical switches based on a guided wave, the application of nanocomposite film(NC) has inherent limitation originating from the excessive optical loss related with the surface plasmon resonance(SPR). In this study, we addressed this problem and present the experimental and theoretical analysis on the pump-probe optical switching in prism-coupled Au(1 vol.%):$SiO_2$ nanocomposite waveguide film. The guided mode was successfully generated using a near infrared probe beam of 1550 nm and modulated with an external pump beam of 532 nm close to the SPR wavelength. We extend our approach to ultra-fast operation using a pulsed laser with 5 ns pulse width. To improve the switching speed through the reduction in thermal loading effect accompanied by the resonant absorption of pump beam light, we adopted a metallic film as a coupling layer instead of low-index dielectric layer between the high-index SF10 prism and NC slab waveguide. We observed great enhancement in switching speed for the case of using metallic coupling layer, and founded a distinct difference in origin of optical nonlinearities induced during switching operation using cw and ns laser.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권2호
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• pp.235-243
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• 2002

황섬유의 최저손실 파장영역인 $1.55\mu\textrm{m}$에서 고출력으로 안정하게 농작하는 광센서용 광원인 반도체 레이저를 제작하기 위하여 이론적인 해석을 수행한 후 제작하였다. 활성영역과 SCH층의 재료는 $Ln_{1-x}Ga_xAs_yP_{1-y}$를 사용하였다. 광센서용 광원으로 사용되기 위해서는 넓은 스펙트럼 폭을 가지며, 가간섭 길이가 짧은 특성을 가지는 조건을 만족해야 한다. 따라서, 반도체 레이저에서 레이징을 억제시켜 줌으로써 넓은 스펙트럼 폭을 가지도록 설계를 하였고, 광섬유와 결합효율을 높일 수 있도록 tapered 형태의 스트라입 구조를 채택하여 마스크 패턴을 형성하였다. 또한, 레이징을 억제하기 위하여 후면에 윈도우 영역을 두었고, 측방향으로 경사각을 두어 반사도를 낮추도록 설계 및 제작하였다. 7도와 15도의 측면 경사각을 가지는 구조와 굽은 스트라입 구조를 가지는 소자를 제작하여 특성을 측정한 결과, 광센서용 광원으로서 적용이 가능한 광출력 특성과 넓은 스펙트럼 폭을 가졌다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.36-42
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• 2022

본 연구에서는 전기 신호 경로로서의 인체 채널에 대해 임펄스 응답 신호를 이용한 분석 결과를 제시한다. 최근, 인체 통신(human body communications)은 착용형 또는 임플란트형 센서 디바이스 간의 통신 방법으로 인체 영역 통신망(wireless body area networks)을 구성하는 효과적인 접근방법으로 제시되고 있다. 인체 통신 시스템 설계에 중요한 지침인 인체 채널 특성 제공을 위해, 자체 제작한 채널 응답측정장치를 사용하고 용량성 커플링(capacitive coupling) 특성에 적합한 실험환경을 구축하여 측정을 수행하고 그 분석한 결과를 제시한다. 측정 신호에 대한 신호처리 과정으로 임펄스 응답을 효과적으로 추출하여, 0 MHz에서 100 MHz 사이의 주파수 분석을 통해 평균 경로 손실 약 46.8 dB를 제시하고 주파수별 경로 손실 특성을 확인할 수 있다. 또한, 본 연구는 인체 통신 시스템의 수신기 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio) 예측을 위한 수신기 필터의 커패시터와 저항값 변화에 따른 전체 측정 주파수와 기저 대역 신호의 검출 성능 결정에 영향을 주는 3 MHz 이하 대역에서의 상대적인 잡음 전력을 제시하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.486-493
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• 2010

본 논문에서는 급격한 감쇄율 특성을 갖는 독창적인 초광대역(UWB: Ultra Wideband) 스트립라인 대역 통과 여파기(BPF)를 소개한다. 초광대역의 특성은 기본적으로 "+"자 공진기와 주 전송 선로간의 용량성 결합으로부터 얻어진다. "+" 자 공진기는 ${\lambda}/2$의 전송 선로의 중심에 두 개의 스터브를 병렬 연결된 구조를 가진다. 하나는 ${\lambda}/8$ 단락 회로 스터브로 ${\lambda}/2$ 전송 선로의 상측에 연결되고, 다른 하나는 ${\lambda}/8$ 개방 회로 스터브로 ${\lambda}/2$ 전송 선로의 하측에 연결된다. 이 두 개의 스터브들은 통과 대역의 하단과 상단의 차단주파수에서 두 개의 감쇄극을 제공한다. "+" 자 공진기 상측에 위치하여 용량성 결합을 이루는 주 전송 선로는 입력과 출력 선로에 또 한 번의 ${\lambda}/4$ 길이의 용량성 결합을 하여 통과 대역 하부과 상부의 저지 대역에서 원하지 않는 신호를 억압하기 위해 구성하였다. 본 여파기는 미국에서 허가한 초광대역(3.1~10.6 GHz)의 대역에서 선택도가 우수한 대역 통과 특성을 얻기 위해 2.4 GHz와 11.1 GHz에서 81 dB/GHz와 86 dB/GHz의 기울기를 제공하는 두 개의 전송 영점(감쇄극)을 갖도록 설계되었다. 본 여파기는 유전상수 7.8을 갖는 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 그린테이프로 제작되었다. 측정 결과는 HFSS 해석 결과와 거의 일치하였다. 통과 대역에서 0.7 dB 이하의 삽입 손실과 14 dB 이상의 반사 손실이 측정되었다. 중심 주파수 군 위상 지연은 0.27 ns이고, 통과 대역에서 군 위상 지연의 변화량은 0.5 ns 이하이다. 본 여파기의 크기는 $6{\times}18{\times}0.6\;mm^3$이다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.537-543
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• 2013

본 연구에서는 유기박막태양전지로 적용 가능한 push-pull 구조의 고분자를 합성하여 그 특성을 확인하였다. 전자주개 물질로는 benzodithiophene 유도체를 도입하였고, 전자받개물질은 benzothiadiazole 유도체를 사용하여 Stille coupling 반응으로 poly{4,8-didodecyloxybenzo[1,2-b;3,4-b]dithiophene-alt-5,6-bis(octyloxy)-4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]-thiadiazole} (PDBDT-TBTD)를 합성하였다. 각 합성 단계별 단량체의 확인은 $^1H-NMR$과 GC-MS를 통해 이루어졌으며, 합성된 conjugated polymer는 GPC, TGA, UV-Vis, cyclic voltammetry를 이용하여 물리적, 광학적 및 전기화학적 특성을 확인하였다. PDBDT-TBTD의 수평균 분자량은 6200이였으며, 초기 분해온도(5% weight loss temperature, $T_d$)값은 $323^{\circ}C$로 측정 되었다. 박막형태에서의 최대 흡수파장은 599 nm이며, 광학적 밴드갭(${E_g}^{opt}$)은 1.70 eV으로 확인되었다. 유기박막태양전지 소자는 ITO/PEDOT : PSS/PDBDT-TBTD : $PC_{71}BM/BaF_2/Ba/Al$ 구조로 제작하였으며, PDBDT-TBTD와 $PC_{71}BM$를 1 : 2 (w/w)의 비율로 블렌딩하여 광활성층으로 사용하였다. 제작된 소자는 solar simulator으로 광전변환효율을 확인하였고, 최대 광전변환효율은 2.1%이었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.307-316
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• 2006

본 논문에서는 차세대 이동통신 시스템의 간섭을 분석하기 위해 개선된 MCL(Advanced Minimum Coupling Loss) 방법을 제안하고 기존의 MCL 방법과 비교하였다. 제안된 방법은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 기반의 차세대 이동통신 시스템의 송신 전력밀도 스펙트럼을 이용하여 간섭전력을 해석적으로 구한다. 또한 개선된 MCL 방법을 이용하여 기존의 MCL에서는 정확히 계산하기가 불가능했던 FSU(Flexible Spectrum Usage)를 사용하는 차세대 이동통신 시스템과 차세대 이동통신 후보 주파수 대역에 존재하는 고정 마이크로파 시스템과의 공유 간섭을 분석하였다. 피간섭원의 수신 안테나에 도착한 간섭 전력을 계산한 결과, 기존 MCL보다 개선된 MCL로 계산한 결과가 보다 정확했으며 그 차이는 최대 4.5 dB였다. 따라서 본 논문에서 제시한 개선된 MCL 방법은 차세대 이동통신 시스템의 공유 분석에 유용하게 사용될 수 있다고 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권11호
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• pp.980-986
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• 2001

5.2GHz 중심 주파수를 갖는 Bragg reflector형 FBAR를 제작하여 주파수 응답 특성을 측정하고, 공진기 구조에서 각 층의 탄성 손실(acoustic loss)을 고려한 주파수 응답의 수치적 계산을 통해서 그 특성을 분석하였다. W과 $SiO_2$쌍을 선택하여 RF sputtering법으로 총 9층의 Bragg reflector를 제작하였고, 공진기의 압전층으로 pulsed dc 전원에 의한 sputtering법으로 AlN과 Al 전극을 증착하여 제작하였다. 제작된 공진기의 반사손실( $S_{11}$)은 중심주파수 5.38GHz에서 12dB이었고 직렬 공진 주파수( $f_{s}$)는 5.376GHz, 병렬 공진 주파수 ( $f_{p}$)는 5.3865GHz로 관찰되었다. 공진기의 성능지수인 유효 전기기계결합계수( $K_{ef{f^2}}$)값이 약 0.48%, 품질계수 ( $Q_{s}$) 값이 411이었다. 수치적으로 계산된 주파수 응답 특성으로부터 AlN 박막의 acoustic 상수들과 Bragg reflector의 반사계수를 도출한 결과 AlN 박막의 material acoustic impedance와 wave velocity는 AlN 고유의 값보다 감소되었으며, AlN 박막의 전기기계 결합계수( $K^2$)값은 c축 배향성 저하에 의해 매우 작은 값(0.49%)을 가졌다. 주파수 대역에서 Bragg reflector의 반사계수는 약 0.99966으로 계산되었으며 약 2.5 GHz에서 9.5 GHz까지의 넓은 반사대역을 나타내었다.다.었다.

• 한국광학회지
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• 제16권4호
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• pp.384-391
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• 2005

본 논문에서는 나노 임프린트 기술을 이용한 폴리머 링 광공진기를 제안하고 구현하였다. 공진기 역할을 하는 링 도파로에서의 전파손실과 링 및 버스 도파로 간의 광파워 결합계수를 빔전파방법을 도입하여 계산하였으며, 또한 전달 매트릭스 방법을 도입하여 이들이 소자에 미치는 영향을 분석하고 소자를 설계하였다. 특히, smoothing buffor layer를 갖는 임프린트용 스탬프를 도입하여 다음과 같은 성과를 얻을 수 있었다. 먼저 식각공정으로 얻어진 스탬프 상의 도파로 패턴의 측면 거칠기를 링 도파로의 산란손실을 개선함으로써 Q값을 획기적으로 향상시켰다. 또한, 결합영역에서 버스와 링 도파로 간의 간격을 기존 lithography 공정에서는 불가능하였던 $0.2{\mu}m$정도까지 효과적으로 줄이고 제어함으로써 링과 도파로 간의 광파워 결합을 정밀하게 조절할 수 있게 되었다. 제작된 소자의 성능을 살펴보면, 링 반경이 $200{\mu}m$인 경우에 대해 1550 nm 파장 대역에서 Q값은 ~103800이고, 소멸비는 ~11 dB, free spectral range는 1.16 nm였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.519-527
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• 2010

본 연구에서는 가변 임피던스 정합 회로를 갖는 루프 안테나를 이용한 13.56 MHz 무선 전력 전송 시스템을 제안하였다. 일반적으로 무선 전력 전송 시스템은 공진기간의 이격 거리가 변함에 따라 결합계수가 변하게 되며, 이는 반사 임피던스에 의한 임피던스 부정합을 발생시킨다. 본 연구에서 제안한 방식은 varactor 다이오드를 갖는 가변 임피던스 정합 회로를 사용함으로써 루프 안테나 간의 이격 거리 변화에 따른 임피던스 부정합을 보상할 수 있다. 따라서, 안테나간의 거리가 가까워 결합계수가 큰 경우에도 우모드와 기모드의 발생을 최소화하여 중심 주파수의 변화 없이 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다. 본 논문에서 제안한 방법의 유용성을 입증하기 위하여 13.56 MHz에서 동작하는 $30\;cm{\times}30\;cm$ 크기의 루프 안테나를 갖는 무선 전력 전송 시스템을 고정 임피던스 정합 회로와 가변 임피던스 정합 회로를 갖는 경우로 각각 설계하고, 거리에 따른 입력 임피던스, 입력 반사 계수 및 효율 변화를 측정하였다. 또한 가변 임피던스 정합 회로를 송신기와 수신기의 한 쪽에만 사용하는 경우와 양 쪽 모두에 사용하는 경우를 비교 측정하였다. 측정 결과, 고정 임피던스 정합 회로보다 가변 임피던스 정합 회로를 사용하는 것이 효율이 개선되며, 한 쪽에만 사용하는 경우보다 양 쪽 모두에 사용하는 것이 개선된 효율을 보임을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.36-45
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• 2010

본 논문에서는 가전기기 등에 무선으로 전력을 전송하는 것을 목표로 루프 안테나를 이용한 무선 전력 전송 시스템의 새로운 설계 방법을 제안하였다. 본 설계 방법은 복잡한 전자기 시뮬레이션 없이 간단한 결합 계수의 측정과 루프 안테나의 등가 회로 모델에 대한 근사식만으로 무선 전력 전송 시스템을 설계할 수 있다. 본 논문에서 제시한 설계 방법에 따라 13.56 MHz에서 동작하는 $50{\times}50\;cm^2$ 크기를 갖는 루프 안테나 쌍을 설계하고, 거리에 따른 입력 반사 계수, 결합 계수, 효율 및 임피던스 변화를 측정하였다. 측정 결과, 본 논문에서 제안한 설계 방법이 입력 임피던스 특성을 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다. 또한 50 cm 이하의 거리에서 본 논문의 설계 방법을 이용하여 임피던스 정합한 무선 전력 전송 시스템이 일반적인 $50\;{\Omega}$ 임피던스 정합 회로를 갖도록 설계된 경우보다 효율이 2배 정도 개선되는 것을 확인하여 제안한 설계법의 유용성을 확인하였다.