Ji Hyuk Lee;Yoon Joo Lee;Hyun Hong;Eun Sol Cho;Ji Young Park;Ju Hyeon Kim;Min Jin Kang;Eui Sun Hwang;Byoung-Ho Cheong
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.34
no.6
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pp.241-247
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2023
We examine the spectral characteristics of laser-induced periodic surface structures (LIPSSs) formed on an amorphous silicon film irradiated by a 355-nm nanosecond laser. A Gaussian beam with a diameter of 196 ㎛ is used to perform a two-dimensional raster scan. The laser's pulse number is varied from 190 to 280, and its intensity is adjusted within 100-130 mJ/cm2. LIPSSs with a periodicity of approximately 330 nm form on the surface of the Si film, aligned perpendicular to the laser's polarization. Transmission spectra of the samples show dips around 700 nm for transverse electric polarization and around 500 nm for transverse magnetic polarization. The features are investigated with a one-dimensional-grating model using a rigorous coupled-wave analysis. Simulations confirm that the observed dips are due to the resonant modes, depending on the polarization.
A plenoptic optical system for microscopy comprises an objective lens, tube lens, microlens array (MLA), and an image sensor. Numerical aperture (NA) matching between the tube lens and MLA is used for optimal performance. This paper extends performance predictions from NA matching to unmatching cases and introduces a computational technique for plenoptic configurations using optical analysis software. Validation by fabricating and experimenting with two sample systems at 10× and 20× magnifications resulted in predicted spatial resolutions of 12.5 ㎛ and 6.2 ㎛ and depth of field (DOF) values of 530 ㎛ and 88 ㎛, respectively. The simulation showed resolutions of 11.5 ㎛ and 5.8 ㎛, with DOF values of 510 ㎛ and 70 ㎛, while experiments confirmed predictions with resolutions of 11.1 ㎛ and 5.8 ㎛ and DOF values of 470 ㎛ and 70 ㎛. Both formula-based prediction and simulations yielded similar results to experiments that were suitable for system design. However, regarding DOF values, simulations were closer to experimental values in accuracy, recommending reliance on simulation-based predictions before fabrication.
Ye-Jin Choi;Min-Gyu Kang;Gi-Uk Lee;Mi-Seon Park;Kwang-Hee Jung;Hea-Kyun Jung;Doo-Gun Kim;Won-Jae Lee
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.34
no.1
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pp.8-15
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2024
The CaF2 single crystal has notable characteristics such as a large band gap (12 eV), excellent transparency over a wide wavelength range, low refractive index and dispersion. Due to these outstanding properties, CaF2 single crystal has considered as a promising material for short-wavelength light sources in recent lithography processes. However, there is an inherent birefringence of the material at 157 nm and the resulting aberration can be compensated for through the combination of the (100) plane and the (111) plane. Therefore, it is necessary to investigate the characteristics according to the plane. In this study, we analyzed crystallinity, optical properties of commercial CaF2 single crystal wafers grown by the Czochralski method. In particular, through chemical etching under various conditions, it was confirmed that the shape of etch pits appears differently depending on the plane and the shape and array of specific etch pits affected by dislocations and defects were examined.
In this study, the feasibility of using the covariance-matrix-adaptation-evolution-strategy (CMA-ES) algorithm in a multichannel coherent-beam-combining (CBC) system was experimentally verified. We constructed a multichannel CBC system utilizing a spatial light modulator (SLM) as a multichannel phase-modulator array, along with a coherent light source at 635 nm, implemented the stochastic-parallel-gradient-descent (SPGD) and CMA-ES algorithms on it, and compared their performances. In particular, we evaluated the characteristics of the CMA-ES and SPGD algorithms in the CBC system in both 16-channel rectangular and 19-channel honeycomb formats. The results of the evaluation showed that the performances of the two algorithms were similar on average, under the given conditions; However, it was verified that under the given conditions the CMA-ES algorithm was able to operate with more stable performance than the SPGD algorithm, as the former had less operational variation with the initial phase setting than the latter. It is emphasized that this study is the first proof-of-principle demonstration of the CMA-ES phase-control algorithm in a multichannel CBC system, to the best of our knowledge, and is expected to be useful for future experimental studies of the effects of additional channel-number increments, or external-phase-noise effects, in multichannel CBC systems based on the CMA-ES phase-control algorithm.
Soohyun Lim;Yub Je;Yohan Cho;Sang-Goo Lee;Hee-Seon Seo
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.4
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pp.412-419
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2024
Mn-doped Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3 (Mn:PIN-PMN-PT) single crystals, which exhibit improved phase transition temperatures and coercive field properties compared to Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3 (PIN-PMN-PT) single crystals, are expected to be utilized in high-power acoustic transducers. Bridgeman method, growing single crystals along the axial direction from melt, is most widely used method for single crystal growth with large size and high quality. However, single crystal boules grown by the Bridgeman method demonstrate a PT compositional variation, giving rise a distribution of crystal structure and material properties along the growing axis. To employ piezoelectric single crystals grown by the Bridgeman method for acoustic transducers, it is essential to investigate their overall property distribution. In this study, the compositional distribution and property variation of Mn:PIN-PMN-PT single crystals grown by the Bridgeman method was investigated. Measured compositional distribution of PT was from 29% to 32.5% in the Rhombohedral crystal region of the boule. Two types of specimen, [011]-poled Mn:PIN-PMN-29PT and Mn:PIN-PMN-32PT single crystals, were fabricated and tested to obtain full property variation at both ends of the Rhombohedral crystal region. The properties related to the 32 directional vibration mode and the properties related to high-power driving were measured to confirm the overall distribution of properties by composition.
Research into optical signal processing using photonic integrated circuits (PICs) has been actively pursued in various fields, including optical communication, optical sensors, and quantum optics. Among the materials used in PIC fabrication, polymers have attracted significant interest due to their unique characteristics. To fabricate polymer-based PICs, establishing an accurate manufacturing process for the cross-sectional structure of an optical waveguide is crucial. For stable device performance and high yield in mass production, a process with high reproducibility and a wide tolerance for variation is necessary. This study proposes an efficient method for fabricating polymer optical-waveguide devices by introducing the atomic layer deposition (ALD) process. Compared to conventional photoresist or metal-film deposition methods, the ALD process enables more precise fabrication of the optical waveguide's core structure. Polyimide optical waveguides with a core size of 1.8 × 1.6 ㎛2 are fabricated using the ALD process, and their propagation losses are measured. Additionally, a multimode interference (MMI) optical-waveguide power-splitter device is fabricated and characterized. Throughout the fabrication, no cracking issues are observed in the etching-mask layer, the vertical profiles of the waveguide patterns are excellent, and the propagation loss is below 1.5 dB/cm. These results confirm that the ALD process is a suitable method for the mass production of high-quality polymer photonic devices.
Jun Ho Lee;Ji Hyun Pak;Ji Yong Joo;Seok Gi Han;Yongsuk Jung;Youngsoo Kim
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.35
no.5
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pp.199-209
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2024
Predicting the performance of adaptive optics systems is a crucial step in their design and analysis. First-order prediction methods, based primarily on several assumptions and scaling laws, are commonly used. These methods must account for various parameters and error sources, such as the intensity and profile of atmospheric turbulence, fitting errors based on the resolution of the wavefront sensor and deformable mirror, wavefront-sensor noise propagated through the wavefront-reconstruction algorithm, servo lag due to the finite bandwidth of the control loop, and anisoplanatism caused by the arrangement of natural and laser guide stars. However, since first-order performance-prediction methods based on certain assumptions can sometimes yield results that deviate from real-world performance, evaluation through computational simulations and closed-loop tests on a testbed is necessary. Additionally, an atmospheric simulator is required for closed-loop testing, which must adequately simulate the spatial and temporal characteristics of atmospheric disturbances. This paper aims to present an overview of the theory of atmospheric disturbance simulators, as well as their implementation in computational simulation and hardware.
Seong-Ho Bae;Ho-Soon Yang;In-Ung Song;Sang-Won Park;Hakyong Kihm;Jong Ung Lee
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.35
no.5
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pp.210-217
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2024
We investigate the effects of mid-spatial frequency wavefront errors on the modulation transfer function (MTF) of optical imaging systems such as airborne cameras and astronomical telescopes. To reduce the prediction error of the MTF, an improved Shannon approximation is proposed. The Shannon approximation is useful for low-order wavefront errors, but it has limitations in predicting MTF with high-order wavefront errors, especially those caused by mid-spatial frequency errors from the manufacturing process of aspheric optical components. In this study, we analyze the impacts of concentric ring-shaped mid-spatial frequency wavefront errors on the MTF using MATLAB and Code V simulations and propose a method to improve the Shannon approximation, which has a new correction factor (K-factor).
Purpose: To establish accurate external quality assurance (EQA) test, cross institutional and modality tests were performed using WHO certificated reference material (CRM) and same pooled patients serum. Materials and Methods: Accuracy and precision were evaluated using CRM and pooled patients' serum for AFP, CEA, PSA, CA 125, CA 19-9, T3, T4, Tg, TSH. To evaluate the accuracy and precision, recover test and coefficient variation were measured. RIA test were performed in major 5 RIA laboratory and EIA (CLIA) test were done in 5 major EIA laboratory. same sample of CRM and pooled serum were delivered to each laboratory. Results: In 2009, mean precision of total tumor marker of RIA was $14.8{\pm}4.2%$ and that of EIA(CLIA) was $19.2{\pm}6.9%$. In 2010, mean precision of 5 tumor marker and T3, T4, Tg, TSH was $13.8{\pm}6.1%$ in RIA and $15.5{\pm}7.7%$ in EIA (CLIA). There was no significant difference between RIA and EIA. In RIA, the coefficient variations (CV) of AFP, CEA, PSA, CA 125, T3, T4, TSH were within 20%. The CV of CA 19-9 was over 20% but there was no significant difference with EIA (CLIA) (p=0.345). In recovery test using CRM, AFP, PSA, T4, TSH showed 92~103% of recovery in RIA. In recovery test using commercial material, CEA, CA 125, CA 19-9 showed relatively lower recovery than CRM but there was no significant difference between RIA and EIA (CLIA). Conclusion: By evaluating the precision and accuracy of each test, EQA test could more accurately measured the quality of each test and performance of laboratory.
To understand the characteristics of the passively Q-switched Nd:YAG laser output energy with $Cr^{4+}$:YAG saturable absorbers, the transmissions of $Cr^{4+}$:YAG and the inversion population densities of Nd:YAG at the onset of Q-switch were experimentally analysed. The measured transmissions at the onset of Q-switch were 0.70$\pm$0.02 and 0.62$\pm$0.02 for the 0.48 and 0.38 of initial transmission, respectively. It means that the initial transmission loss of $Cr^{4+}$:YAG absorber is reduced in a low Q-state due to the initial absorbing effect of $Cr^{4+}$:YAG. In pumping stage, $Cr^{4+}$:YAG has absorbing processes due to the fluorescence and amplified spontaneous emissions of the Nd:YAG even if there is no laser oscillation. The minimum population inversion densities for Qswitch were approximately 3.7${\times}{10^{17}}$ and 4.0${\times}{10^{17}}$$cm^{-3}$, respectively. At the beginning of Q-switch, the number density of $Cr^{4+}$ions in the ground state of $Cr^{4+}$:YAG was approximately 1.4${\times}{10^{17}}$$cm^{-3}$ and the ratio of the ground to the excited state of absorbing $Cr^{4+}$ions was 0.44 both. The modified theoretical output energies with the initial absorbing effect were 18 and 18.5 mJ. The measured output energies were 17$\pm$1 and 18$\pm$1.5 mJ, respectively. The quantum extraction efficiencies of Q-switch were 0.32 both. The theoretical Q-switched output results with the initial absorbing effect of the saturable absorber are a good agreement with the experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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