• 천문학회보
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• 제41권2호
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• pp.66.2-66.2
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• 2016

KASI and NAOJ are making collaborating efforts to implement faster mapping capability into the new 275-500 GHz Atacama Submillimeter Telescope Experiment focal plane array (FPA). Feed horn antenna is one of critical parts of the FPA. Required fractional bandwidth is almost 60 % while that of traditional conical horn is less than 50 %. Therefore, to achieve this wideband performance, we adopted a horn of which the corrugation depths have a longitudinal profile. A profiled horn has features not only of wide bandwidth but also of shorter length compared to a linear-tapered corrugated horn, and lower cost fabrication with less error can be feasible. In our design process the flare region is represented by a cubic splined curve with several parameters. Parameters of the flare region and each dimension of the throat region are optimized by a differential evolution algorithm to keep >20 dB return loss and >30 dB maximum cross-polarization level over the operation bandwidth. To evaluate RF performance of the horn generated by the optimizer, we used a commercial mode matching software, WASP-NET. Also, Gaussian beam (GB) masks to far fields were applied to give better GB behavior over frequencies. The optimized design shows >23 dB return loss and >33 dB maximum cross-polarization level over the whole band. Gaussicity of the horn is over 96.6 %. The length of the horn is 12.5 mm which is just 57 % of the ALMA band 8 feed horn (21.96 mm).

• 전기학회논문지
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• 제61권12호
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• pp.1886-1891
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• 2012

In this paper, the analytical models for the electrothermal feedback of a ${\mu}$-bolometer focal plane array(FPA) are proposed and applied to the conceptually designed FPA to investigate the electrothermal feedback effect on bolometer FPA signal. The temperature and resistance change of the ${\mu}$-bolometer by the electrothermal feedback(ETF) model are increased upto 20 and 35.7 % of those of no feedback case, respectively, while those by the effective thermal conductance(ETC) model increased 8.5 and 15.1 %. The integration current and output voltage of a CTIA used as an column amplifier of FPA are also increased upto 41.6 and 32.4 % by the ETF model, while increased upto 17.2 and 13.5 % by the ETC model. The proposed models give more accurate temperature change, accordingly larger signal than no feedback considering case. Electrothermal feedback effect should be considered to design a high performance and high density ${\mu}$-bolometer FPA. The proposed models are very useful to investigate the transient thermal analysis, also considered to be useful to predict the responsivity and dynamic range of ${\mu}$-bolometer FPAs.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.104-107
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• 2007

An aspheric microlens array to improve the properties of multi optical probes was designed and fabricated. To generate multi optical probes with good qualities, a microlens array with the minimum spherical aberration was designed by ray tracing. Using the reflow process, a master pattern of aspheric microlens array was made and finally with the ultraviolet-imprinting (UV-imprinting) method, the aspheric microlens array was replicated. The reflow condition was optimized to realize the master pattern of the microlens array with the designed aspheric shape. The intensity distribution of the optical probes at the focal plane showed a diffraction-limited shape.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제19권3호
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• pp.265-271
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• 2015

We propose a reactive mesogen (RM) lens array to obtain good focusing behavior along with a short focal plane, where the focusing behavior is switchable according to the polarization state of incident light. Polarization-dependent focusing behavior is obtained using a planoconvex RM microlens array on a planoconcave isotropic lens template. Even though the sagitta of our RM lens is high, to obtain the short focal length, the RM layer can be aligned well by introducing a top-down alignment effect, using a nanogrooved template. The optical noise due to the $moir{\acute{e}}$ effect generated by the nanogrooves on the surface of the planoconvex RM layer can be removed simply by overcoating a thin RM layer, which is self-aligned by the geometric surface effect, without an additional alignment process. We demonstrate a hexagonal-packed RM lens array that has a very high fill factor and symmetric phase profile, for an ideal lens.

• 천문학회보
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• 제39권1호
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• pp.53.2-53.2
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• 2014

IGRINS, the Immersion GRating INfrared Spectrometer, is a near-infrared wide-band high-resolution spectrograph jointly developed by the Korea Astronomy and Space Science Institute and the University of Texas at Austin. IGRINS employs three HAWAII-2RG focal plane array (FPA) detectors. The mechanical mounts for these detectors serves a critical function in the overall instrument design: Optically, they permit the only positional compensation in the otherwise "build to print" design. Thermally, they permit setting and control of the detector operating temperature independently of the cryostat bench. We present the design and fabrication of the mechanical mount as a single module. The detector mount includes the array housing, a housing for the SIDECAR ASIC, a field flattener lens holder, and a support base. The detector and ASIC housing will be kept at 65 K and the support base at 130 K. G10 supports thermally isolate the detector and ASIC housing from the support base. The field flattening lens holder attaches directly to the FPA array housing and holds the lens with a six-point kinematic mount. Fine adjustment features permit changes in axial position and in yaw and pitch angles. We optimized the structural stability and thermal characteristics of the mount design using computer-aided 3D modeling and finite element analysis. Based on the computer simulation, the designed detector mount meets the optical and thermal requirements very well.

• 전자공학회논문지CI
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• 제46권4호
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• pp.94-101
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• 2009

본 논문은 냉각형 적외선(infrared focal plane array; IRFPA) 영상시스템에서 하드웨어 뉴럴 네트워크를 이용한 실시간 고정패턴잡음 제어를 위해 고속 DSP & FPGA 기반의 H/W 설계 방법을 제안한다. 고정패턴잡음은 검출기의 불균일 보정처리후에도 관측영상의 온도분포 변화에 의해 발생한다. 이것은 열상 화질의 저하뿐만 아니라 다른 응용에도 문제되는 중요한 요소이다. 냉각형 적외선 영상시스템의 신호처리구조는 저온, 상온, 고온의 3개 테이블을 기준으로 이득(gain) 값과 편차(offset) 값을 연산한다. 제안된 방법은 3개 편차 테이블에서 각각 교차되는 영역을 세분화하여 가상의 테이블을 만들고, 입력 영상의 구분된 3개 영역에서 영상의 평균값으로 하드웨어 뉴럴 네트워크의 가중치 값을 조정하여 최적의 온도구간을 선정한다. 이와 같은 방법은 영상의 평균값으로부터 저온, 상온, 혹은 고온의 이득, 편차 테이블을 연산하고, 운용 중에 지속적으로 편차 보상을 적용하지 않아도 된다. 따라서 제안된 방법은 실시간 처리로 관측영상의 온도분포 변화에 의해 발생하는 고정패턴잡음을 제어하여 영상화질의 개선된 결과를 보였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권3호
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• pp.105-110
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• 2007

광학계 렌즈이론을 바탕으로 밀리미터파를 집속 시킬 수 있는 렌즈를 설계 제작하고, 이를 이용하여 밀리미터파를 집속하였다. 밀리미터파가 집속되는 초점에 안테나를 위치시키고, 안테나를 기계적으로 이동 시키면서 한점씩의 영상 화소를 취해 전체적인 영상을 얻는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 제작하였다 이를 기반으로 렌즈의 초점면에 2차원적인 안테나 배열이 가능한 영상시스템을 목표로 하여 안테나 배열 소자를 설계 제작하였다. 안테나는 페르미 테이퍼 슬롯 안테나(Fermi Taper Slot Antenna)를 채택하였으며, 이 안테나는 높은 이득과 낮은 부엽 특성를 갖는다. 안테나 배열소자는 안테나, 발룬(Balun), MMIC, 검파기를 하나의 기판위에 집적하여 저손실 및 저잡음 효과를 얻을 수 있을 수 있도록 설계 제작하였다. 집적화된 수동형 안테나 배열 소자는 $4\times1$형태로 제작되었다.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제42권3호
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• pp.45-50
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• 2005

산업용, 의학용 및 군사용, 환경감시용 등 다양한 분야에서 UV 카메라가 이용되고 있다. 높은 분해능과 고효율을 가진 GaN 계열의 III-V족 질화물 반도체를 이용하여 제작한 UV 센서인 포토다이오드로 부터 최적의 자외선 응답을 읽어낼 수 있는 ROIC(ReadOut IC)를 개발 했다. FPA(Focal Plane Array)용 UV $8{\times}8$ ReadOut IC(ROIC)를 설계를 위하여 포토다이오드 타입 센서 소자를 커패시터로 모델링하였다. ROIC는 검출되는 신호를 받아 이를 증폭하고 잡음제거 필터링을 거쳐 픽셀 단위로 순차적으로 출력하는 기능을 수행하도록 하였다. ROIC는 $0.5{\mu}m$ 2Poly, 3Metal N-well CMOS process를 이용하여 제작되었으며, 이방성 전도성 페이스트 (Anisotropic Conductive Paste:ACP)를 사용하는 gold stud bumping 공정으로 ROIC와 포토다이오드 어레이를 하이브리드 패키지 (package)한 후 PC에서 자외선 영상으로 확인함으로써 ROIC의 동작을 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권4호
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• pp.146-158
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• 2022

중적외선 카메라의 초점면배열 검출기는 검출기 화소마다 응답 특성이 달라 검출기 화소 간 불균일이 발생한다. 또한 카메라 운용 중 카메라 내부 발열 등의 영향으로도 영상에 불균일이 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해 카메라 제작 단계에서 흑체를 이용해 검출기 화소 간 차이 교정용으로 이득과 오프셋 테이블을 생성해 보정하는 것이 일반적이다. 장비 운용 중 내부 발열 등에 의한 불균일을 보정하는 방법은 입력 영상을 기반으로 한 새로운 오프셋 값을 생성하는 방법을 사용한다. 본 논문에서는 장비 운용 중 발생하는 영상 불균일 보정을 위한 방법으로 입력되는 영상을 블록 형태의 패치로 분할한 후 균질한 영상 패치만 불균일 보정 테이블 생성에 사용하는 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 불균일 보정 테이블 생성을 위해 획득하는 영상의 카메라 시선 움직임으로 인해 발생하는 움직임 자국 형태의 인공 패턴 노이즈 발생을 방지할 뿐만 아니라, 적은 수의 영상으로도 불균일 보정 성능 향상을 꾀할 수 있다. 실험 결과 기존 전통적인 영상 기반 불균일 보정 방법에서 발생하는 영상 흐름 자국 형태의 왜곡이 발생하지 않았으며 기존 방법 대비 50% 이상 적은 수의 영상으로도 양호한 보정 성능을 확인할 수 있었다.

• 천문학회보
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• 제42권2호
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• pp.57.3-58
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• 2017

We report the detailed design of an unprecedented wideband(band7+8) corrugated feed horn in ASTE focal plane array aiming for future ALMA receiver. We have found that such design constraints as return loss, cross-polarization level, beam width and phase curvature can be controlled by optimizing critical corrugation parameters at the throat and flare region of the horn. The success of optimization manifest itself through simulated aperture effciency over 80 % at the entire frequency range. Physical implications of the resulting corrugation parameters are discussed.