• 한국광학회지
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• 제24권4호
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• pp.176-183
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• 2013

본 논문에서는 3차원 영상 획득을 위한 LADAR(LAser Detection And Ranging)용 광수신기 모듈을 설계-제작하고 측정한 결과를 보고한다. 광수신기 모듈은 1 km 이상의 거리에서도 신호를 측정할 수 있도록 디지털모드(Geiger Mode)에서 동작하는 InGaAs APD(Avalanche Photodiode)로 설계하였으며, $16{\pm}16$ FPA(Focal Plane Array)로 설계-제작하였다. 디지털모드(Geiger Mode)는 항복전압 이상의 영역에서 동작하여 작은 광에 대해 반응 할 수 있게 큰 증폭률을 가지게 된다. 1ns의 FWHM(Full Width at Half Maximum)을 갖는 펄스를 수광할 수 있고, 배열 크기는 $16{\pm}16$, Geiger Mode 동작 등의 특성을 만족하도록 광수신기를 구성하기 위해 ROIC(Read Out Integrated Circuit)를 자체적으로 설계-제작하였다. 제작된 광수신기 모듈은 원거리 표적정보 획득이 가능하며, PDE(Photon Detection Efficiency)는 28%, DCR(Dark Count Rate)은 140 kHz 이하의 특성을 보였으며, LADAR 시스템에서 3차원 영상을 획득하였다. 이는 $16{\pm}16$ FPA APD를 이용한 광수신기에서 가장 우수한 특성을 나타낸 것이다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2004년도 제15회 정기총회 및 동계학술발표회
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• pp.288-289
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• 2004

The performance of the InGaAs/InP avalanche photodidodes operated in Geiger-mode was investigated for 1550nm wavelengths at room temperature. We find the optimal operating points where the high quantum detection efficiency and low dark current are achieved. For the optical pulse detection, the gated-mode is used to reduce the dark current.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.244-245
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• 2011

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2008년도 하계학술발표회 논문집
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• pp.121-122
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• 2008

• 정보와 통신
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• 제32권8호
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• pp.62-68
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• 2015

본고에서는 차세대 보안통신 기술로 주목 받고 있는 양자암호시스템의 핵심 모듈인 단일광자 검출기의 최신 연구동향과 KIST 연구개발 내용에 대해 기술한다. 현재 상용화 수준으로까지 발전한 유선 양자암호 시스템에서는 성능, 소형화, 가격 등의 장점으로 인해 주로 InGaAs/InP avalanche photo diode (APD)를 이용한 단일광자검출기가 사용되고 있다. 유선 양자암호에서 사용하는 1550nm 통신 파장대의 단일광자가 갖는 에너지는 0.8 eV로 매우 미약한 수준이기 때문에 신호 검출을 위해 APD소자를 내부 증폭 이득이 무한대인 가이거모드(Geiger mode)에서 동작시킨다. 매우 높은 증폭비는 신호 검출뿐만 아니라 노이즈에도 동일하게 영향을 미치기 때문에 주변환경 노이즈에 의한 검출기 오동작 문제가 심각하게 발생한다. 따라서 단일광자검출기 구현에서 가장 중요한 기술은 소자 및 검출기 모듈에서 발생하는 노이즈의 영향을 최소화 시켜주는 것이다. 전세계적으로 검출기의 대표적인 노이즈인 after pulse를 저감 시키기 위한 연구가 매우 활발히 이루어지고 있는데 대표적으로 self-differencing, auxiliary signal, integrating, double balanced 등의 방법이 제시되고 있다. 본고에서는 각각의 최신 기술들에 대한 비교 분석 및 이를 바탕으로 현재 KIST에서 진행하고 있는 양자암호시스템을 위한 단일광자검출기 기술 개발에 대해 서술한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권6호
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• pp.789-796
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• 2014

A CMOS photo detection bias quenching circuit is developed to be used with single photon avalanche photodiodes (SPADs) operating in Geiger mode for the detection of weak optical signals. The proposed bias quenching circuits for the performance improvement reduce the circuit size as well as improve the performance of the quenching operation. They are fabricated in a $0.18-{\mu}m$ standard CMOS technology to verify the effectiveness of this technique with the chip area of only $300{\mu}m^2$, which is about 60 % of the previous reported circuit. Two types of proposed circuits with resistive and capacitive load demonstrated improved performance of reduced quenching time. With a commercial APD by HAMAMATSU, the dead time can be adjusted as small as 50 ns.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권5호
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• pp.573-586
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• 2012

라이다 센서로 취득된 점군에는 실제 물리적인 표면에 존재하지 않는 이상점이 포함되어 있다. 이러한 이상점들은 활용을 위한 후속처리를 하기 전에 반드시 제거되어야 한다. 특히 민감도가 아주 높은 가이거 모드 검출기를 이용하는 라이다로 취득한 데이터는 높은 비율의 이상점을 포함하고 있다. 이로 인해 기존의 알고리즘은 이러한 데이터로부터 성공적으로 이상점을 검출하는데 어려움이 있었다. 이에 본 연구는 가이거 모드 영상 라이다로 획득된 높은 이상점 비율을 갖는 점군에서 이상점을 제거하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 의미 있는 표적의 표면은 검출기상에서 두 개 이상의 이웃픽셀에 검출되며, 이러한 이웃픽셀들로부터 출력되는 거리값은 유사하다는 점을 이용한다. 개발된 제거 기법은 시뮬레이션으로 생성된 다양한 점밀도와 이상점 비율의 모의 데이터에 적용하여 임계값과 데이터 특성에 따른 성능을 분석하였다. 대부분의 경우에 약 99% 이상의 이상점 검출성능이 나타났으며, 데이터 특성에 강인하고 임계값에 크게 민감하지 않는 검출성능을 확인하였다. 제안된 방법은 향후 가이거 모드 라이다 데이터의 온라인 실시간 처리 또는 후처리에 효과적으로 활용될 것으로 판단된다.