• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.230-236
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• 2019

저렴한 retro-반사지와 미소 전자 기계 시스템(micro electro-mechanical system, MEMS) 거울을 이용한 실내용 무선 광 통신용 위치 탐색 및 자동 링크 정렬 방법을 제안하고 실험하였다. 직접적인 가시선(line of sight, LOS) 확보를 위하여 retro-반사지에서 돌아온 빛으로부터 수신단 위치를 파악하고 MEMS 거울을 통한 빔 조종으로 통신 링크를 자동 정렬하였다. 자동 정렬된 광 링크를 통하여 7 m 전송 거리에서 2.5 Gb/s NRZ 신호를 전송하여 비트 에러율 10^-12에서 수신 감도 -31.87 dBm의 성능을 가졌다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.131-138
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• 2023

본 논문에서는 수 km이하의 이동 기지국에 활용할 수 있는 대기공간 광통신(Free Space Optic) 장치를 제작하고 그 특성을 알아보았다. 대기전송으로 인한 손실을 극복하고자 23dBm 이상의 출력을 갖는 광섬유증폭기(EDFA)를 사용하였다. 레이저 빔의 집속도를 높이고 소형화하기 위하여 광학렌즈를 제작하였으며, 1.5 ~1.8[mrad] 범위내에서 빔 발산각(divergence)을 갖도록 송신렌즈를 설계하였다. 송수신부의 장비간의 효과적인 자동정렬과 포인팅 에러를 줄이기 위하여 PAN/TILT를 제어하는 PT 모듈을 제작하였다. 본 연구에서는 일정한 수준이상으로 전송품질을 유지하기 위하여 Reed-Solomon(RS) 코드를 사용하였다. 가시도 300m의 기후 상황에서 300m 대기공간 거리를 통신이 가능하도록 제작하였다. 성능측정을 위하여 비트에러 측정기와 아이패턴 분석기를 이용하여 측정하였으며 2.5Gbps 이상에서 10^-9 BER을 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제33권3호
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• pp.99-105
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• 2022

자유 공간 광통신 시스템에서 발생하는 대기 외란에 의한 광신호 변동을 억제하기 위하여 전광(all-optical) 자동 이득 조절(automatic gain controlled, AGC) 어븀 첨가 광섬유 증폭기(erbium-doped fiber amplifier, EDFA)를 활용할 때의 성능을 실험적으로 평가하였다. EDFA에 입력되는 광신호 입력을 -30 dBm과 -10 dBm으로 각각 설정하여 증폭기가 소 신호 영역과 포화 영역에서 동작할 때의 성능을 실험적으로 비교하였다. 이 때 광신호의 요동은 음향 광학 변조기(acousto-optic modulator, AOM)를 활용하여 구현하였다. 실험 결과로부터 EDFA가 소 신호 영역에서 동작하며, 피드백되는 증폭된 자발 방출(amplified spontaneous emission, ASE) 광 전력이 0 dBm으로 증폭기를 포화시킬 수 있는 경우에 가장 작은 광신호 요동 특성을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제31권6호
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• pp.259-267
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• 2020

실외에서 운용되는 무선 광통신 시스템의 수신기는 태양광에 직·간접적으로 노출되기 마련이다. 본 논문에서는 주광이 무선 광통신 시스템의 수신 감도에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 이를 위하여 방사 조도 측정치를 활용하여 지상에 위치한 수신기에 특정 시야각으로 직접 또는 간접적으로 입사하는 단위 면적당 태양광 전력 스펙트럼 밀도를 얻었고, 이 값을 이용하여 세기 변조/직접 검출 및 코히어런트 시스템의 성능 열화를 계산하였다. 분석 결과 주광이 수신기에 간접적으로 인가되는 경우 수신 감도 페널티가 시스템 종류에 관계없이 1.3 dB 이하였으나, 직접적으로 인가되는 경우에는 30 dB 이상의 매우 큰 수신 감도 열화가 발생하였다. 또한 이러한 수신 감도 열화는 편광자 사용 또는 광학 필터 대역폭 조절에 의해서도 거의 경감되지 않았다.

• Current Optics and Photonics
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• 제5권2호
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• pp.114-120
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• 2021

Free-space optical (FSO) communication is considered to be a potential solution to congestion in the radio-frequency spectrum and last-mile-access bottleneck issues in future cellular communication networks, such as 5G and beyond. However, FSO link performance may degrade significantly due to irradiance fluctuations and random temporal fluctuations from atmospheric turbulence. Therefore, in this work the main objective is to reduce the effect of the atmospheric turbulence by considering a multihop FSO communication system with amplify-and-forward relaying supported by a radio-frequency (RF) link, which form a hybrid FSO/RF communication system. The FSO link is assumed to follow the gamma-gamma fading model, which represents strong turbulence. Also, the RF link is modeled by a Rayleigh distribution. The performance of the considered system, in terms of the outage probability and average bit-error rate (BER), is investigated and analyzed under various weather conditions and pointing errors. Furthermore, the effect of the number of employed relay nodes on the performance of the system is investigated. The results indicate that the considered system reduces outage probability and average BER significantly, especially for low channel quality. Finally, the closed-form expressions derived in this work are compared to the results of Monte Carlo simulations, for verification.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권1호
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• pp.56-64
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• 2024

In response to the current situation where general methods cannot effectively compensate for the phase delay of ordinary optical mixers, a multi-layer spatial beam-splitting optical mixer is designed using total reflection triangular prisms and polarization beam splittings. The phase delay is generated by the wave plate, and the mixer can use the existing parallel plates in the structure to individually compensate for the phase of the four output beams. A mixer model is established based on the structure, and the influence of the position and orientation of the optical components on the phase delay is analyzed. The feasibility of the phase compensation method is simulated and analyzed. The results show that the mixer can effectively compensate for the four outputs of the optical mixer over a wide range. The mixer has a compact structure, good performance, and significant advantages in phase error control, production, and tuning, making it suitable for free-space coherent optical communication systems.

• 한국통신학회:학술대회논문집
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• 한국통신학회 1991년도 춘계종합학술발표회논문집
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• pp.125-128
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• 1991

• Current Optics and Photonics
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• 제1권1호
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• pp.1-6
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• 2017

Degradation of bit-error-rate (BER), caused by atmospheric turbulence, seriously hinders the performance of coherent Free Space Optical (FSO) communication systems. An adaptive optics system proves to be effective in suppressing the atmospheric turbulence. The holographic modal wavefront sensor (HMWFS) proposed in our previous work, noted for its fast detecting rates and insensitivity to beam scintillation, is applied to the coherent FSO communication systems. In this paper, based on our previous work, we first introduce the principle of the HMWFS in brief and give the BER of the coherent FSO with homodyne detection in theory, and then analyze the improvement of BER for a coherent FSO system based on our previous simulation works. The results show that the wavefront sensor we propose is better for weak atmospheric turbulence. The most obvious advantages of HMWFS are fast detecting rates and insensitivity to beam scintillation.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제37권4호
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• pp.219-228
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• 2020

A CubeSat platform has become a popular choice due to inexpensive commercial off-the-shelf (COTS) components and low launch cost. However, it requires more power-efficient and higher-data rate downlink capability for space applications related to remote sensing. In addition, the platform is limited by the size, weight and power (SWaP) constraints as well as the regulatory issue of licensing the radio frequency (RF) spectrum. The requirements and limitations have put optical communications on promising alternatives to RF communications for a CubeSat platform, owing to the power efficiency and high data rate as well as the license free spectrum. In this study, we analyzed the performance of optical downlink communications compatible with CubeSat platforms in terms of data rate, bit error rate (BER) and outage probability. Mathematical models of BER and outage probability were derived based on not only the log-normal model of atmospheric turbulence but also a transmitter with a finite extinction ratio. Given the fixed slot width, the optimal guard time and modulation orders were chosen to achieve the target data rate. And the two performance metrics, BER and outage data rate, were analyzed and discussed with respect to beam divergence angle, scintillation index and zenith angle.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권5호
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• pp.365-373
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• 2019

This paper investigates the performance of a hybrid single input multiple output radio frequency/free-space optics (SIMO-RF/FSO) communication system. Each SIMO-RF link is modeled as an independent and identically distributed (i.i.d.) Rayleigh distribution, while the FSO link follows a generalized $M{\acute{a}}laga$ (M) distribution. Considering the fixed gain amplify-and-forward (AF) relay and misalignment errors, novel expressions for the outage probability (OP), average bit error rate (ABER) and average capacity are derived. Numerical results show that atmospheric turbulence and misalignment errors can seriously impair the system performance, and the hybrid RF/FSO communication system using SIMO-RF links can greatly improve system performance. We also analyze system performance under different types of modulation schemes. Numerical results are verified by Monte Carlo simulations.