• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.665-672
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• 2023

This study focuses on investigating the impact of the spectral linewidth of a seed laser in a master-oscillator power amplifier (MOPA) configuration on stimulated Brillouin scattering and the beam quality of the output diffracted by a grating. To conduct the study, a distributed feedback (DFB) laser is modulated in a pseudorandom binary sequence (PRBS) and amplified by a two-stage Yb-doped fiber amplifier to achieve an output power of over 1 kW. The spectral linewidth of the seed laser is systematically varied from 1 to 12 GHz in the frequency domain by varying the PRBS modulation parameters. The experimental results reveal a tradeoff between suppressing stimulated Brillouin scattering and enhancing beam quality with increased spectral linewidth. Therefore, the study provides valuable insights into optimizing spectral beam combining to achieve high beam quality and scalable power upgrade in fiber lasers.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.321-327
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• 2019

Spectral Beam Combining (SBC) is used for a high-power fiber laser in order to overcome the power limitation of single fiber laser. In SBC, several laser bwams with different wavelengths are combined to obtain a single-aperture beam by diffraction grating. The combining efficiency is dependent on a linewidth, beam quality and specific wavelength of each beam among others. In this paper, we consider the method of a wavelength monitoring and a feedback control of laser diodes used as seeds of laser beams to obtain optimum combining conditions. In order to measure the wavelengths of multi-beam, we use the high resolution camera and diffraction grating with 1,800l/mm. The experiment results show the possibility of feedback control of a current and temperature of multi-seed laser diodes to obtain optimum wavelengths for SBC.

• 한국광학회지
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• 제31권4호
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• pp.169-175
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• 2020

격자의 구조가 간단하고 격자의 대조비가 낮은 SBC 시스템 구성을 위한 무편광 유전체 다층박막 회절격자를 설계하였다. SBC 방법으로 결합한 빔의 빔 품질을 높게 유지하기 위하여 회절격자의 파면 왜곡이 최소화되는 구조를 제안하였으며, 오염에 의한 흡수가 발생하지 않고 회절격자를 제작할 수 있는 구조로 회절격자를 최적화 설계하였다. 설계된 회절격자는 1055 nm 중심파장에서 Littrow 각도로 입사하는 경우 무편광 -1차 회절 효율이 99.36%이었으며, 96% 이상의 무편광 회절 효율을 나타내는 공정 여분이 확보되어 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권1호
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• pp.22-27
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• 2022

격자의 구조가 간단하고 격자의 대조비가 낮은 SBC 시스템 구성을 위한 무편광 유전체 다층박막 회절격자를 제작하였다. 제작된 박막의 굴절률과 두께 오차로 인하여, 제작된 회절격자의 회절 효율은 설계보다 낮은 값을 나타내었다. 오차를 발생시킨 원인을 분석하고, 제작된 회절격자 위에 추가의 코팅을 통하여 회절 효율 보정이 가능함을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 시뮬레이션 결과를 확인하기 위하여 제작된 회절격자 위에 Ta₂O₅ 추가층을 제작하고 회절격자를 측정한 결과 회절 효율 보상이 이루어졌으며, 최고 91.7%의 무편광 회절 효율을 얻었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권5호
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• pp.466-472
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• 2019

A system for continuous-wave coherent Doppler lidar (CW lidar), made up of all-fiber structures and a coaxial transmission telescope, was set up for wind measurement in Hefei (31.84 N, 117.27 E), Anhui province of China. The lidar uses a fiber laser as a light source at a wavelength of $1.55{\mu}m$, and focuses the laser beam on a location 80 m away from the telescope. Using the CW lidar, radial wind measurement was carried out. Subsequently, the spectra of the atmospheric backscattered signal were analyzed. We tested the noise and obtained the lower limit of wind velocity as 0.721 m/s, through the Rayleigh criterion. According to the number of Doppler peaks in the radial wind spectrum, a classification retrieval algorithm (CRA) combining a Gaussian fitting algorithm and a spectral centroid algorithm is designed to estimate wind velocity. Compared to calibrated pulsed coherent wind lidar, the correlation coefficient for the wind velocity is 0.979, with a standard deviation of 0.103 m/s. The results show that CW lidar offers satisfactory performance and the potential for application in wind measurement.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권2호
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• pp.125-133
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• 2018

We report an in-depth analysis of the design and fabrication of multilayer dielectric (MLD) diffraction gratings for spectral beam combining at a wavelength of 1055 nm. The design involves a near-Littrow grating and a modal analysis for high diffraction efficiency. A range of wavelengths, grating periods, and angles of incidence were examined for the near-Littrow grating, for the $0^{th}$ and $-1^{st}$ diffraction orders only. A modal method was then used to investigate the effect of the duty cycle on the effective indices of the grating modes, and the depth of the grating was determined for only the $-1^{st}$-order diffraction. The design parameters of the grating and the matching layer thickness between grating and MLD reflector were refined for high diffraction efficiency, using the finite-difference time-domain (FDTD) method. A high reflector was deposited by electron-beam evaporation, and a grating structure was fabricated by photolithography and reactive-ion etching. The diffraction efficiency and laser-induced damage threshold of the fabricated MLD diffraction gratings were measured, and the diffraction efficiency was compared with the design's value.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권3호
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• pp.1-9
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• 2006

미래형 이동통신 시스템에서 셀 경계와 같이 반송파댄간섭전력비 (Carrier-to-Interference Ratio; CIR)가 낮은 열악한 채널 환경에서 하향링크 실시간 트래픽의 전송 성능 개선을 위한 Beanforming 기반 MIMO-OFDMA (Multi Input Multi Output-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템을 제안한다. 우선 기본적인 MIMO-OFDM 시스템의 성능 향상을 위해 송신단 MRT (Maximum Ratio Transmission) 및 수신단 MRC (Maximum Ratio Combining) 기법의 연동을 고려하고, 이에 적합하도록 공간 자원 그룹화 기반의 CSI (Channel State Information) 계산법을 이용한 M-GTA-SBA (Modified-Grouped Transmit Antenna-Simple Bit Allocation) 기법을 고려한다 또한 Beamforming 적용으로 인한 상향링크에서의 과도한 궤환 정보량의 감소를 위해 Beam Weight 양자화 기반의 QEGT (Quantized Equal Gain Transmission) 기법을 적용하며, 다중 사용자 환경에서의 효율적인 자원 할당을 위해 P-SRA (Proposed Simple Resource Allocation) 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과, 제안된 시스템은 상향링크의 궤환 정보량을 감안하더라도 H-ARQ IR (Hybrid-Automatic Repeat Request Incremental Redundancy)과 Pseudo-Orthogonal Space Time Block Code를 사용하는 전형적인 개방루프형 MIMO-OFDMA 시스템에 비해 낮은 CIR 영역에서 월등히 개선된 주파수 효율 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제32권3호
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• pp.120-125
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• 2021

본 연구에서는 다파장 빔결합을 위한 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 선편광 고출력 이터븀 첨가 광섬유 레이저를 개발하였다. 유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering, SBS)을 억제하기 위하여 pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호로 위상 변조 및 비트길이를 최적화한 선폭 약 10 GHz의 시드 레이저를 구현하였으며, 이를 이용하여 3단 증폭을 하였다. 주 증폭단에서는 모드 불안정성 현상(mode instability, MI)의 문턱값을 높이기 위하여 코어 및 클래딩의 직경이 각각 20 ㎛, 40 ㎛인 편광유지(polarization maintaining, PM) 이터븀 첨가 광섬유를 이용하고 지름이 약 9-12 cm인 나선형 홈에 적용하였다. 그 결과, 입사된 여기광 대비 기울기 효율이 83.7%인 1.004 kW의 레이저 출력을 얻었다. 또한, 빔품질(M²)과 편광소광율(polarization extinction ratio, PER)은 각각 1.12와 21.5 dB로 측정되었다. 더욱이, 역방향 스펙트럼의 레일리 신호와 SBS 신호의 첨두 세기 비율은 2.36 dB로 관측되어, SBS가 완화된 레이저 구현을 확인하였다. 또한 증폭 출력에 따라 기울기 효율 및 빔품질의 저하가 없어 모드불안정이 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-17
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• 2016

최근 20 여년간의 괄목할만한 발전을 통해 단일 광섬유 레이저의 출력은 이미 kW 수준을 상회하고 있으며, 기존의 벌크 방식 레이저의 대체 기술로서 여전히 학계 및 산업계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 본 논문은 이와 같은 광섬유 레이저의 괄목할만한 성장을 가능하게 한, 이터븀(Ytterbium) 혼입 이득 광섬유 사용 방식, 레이저 다이오드 펌프와 이중 클래딩 광섬유 구조를 통한 광학적 펌프 방식, 더 나아가서 양자결함을 최소화 하는 종렬 펌핑 방식 등 그 주요 요소 기술들을 개괄하고, 그 극한적 고출력화에 따른 발진 효율 및 특성 저하, 시스템 열화 및 불안정성 증대 등과 같은 고출력 광섬유 레이저 기술 자체가 직면하고 있는 다양한 기술적 문제점 및 그 완화 방안을 논의한다. 여기에서는 광섬유 레이저의 고출력화와 더불어 야기되는 다양한 형태의 광섬유내 비선형 현상, 광섬유 손상 및 모드 불안정 현상에 대한 논의를 포함한다. 이와 더불어, 전술한 다양한 출력 제한 현상을 극복함과 동시에 광섬유 레이저의 출력을 현격한 수준으로 더욱 증가시키기 위한 대체 방안으로 최근 주목을 많이 받고 있는 다중 빔 결합 기술에 대해 개괄적으로 논의한다. 특히, 분광형 다중 빔 결합 기술의 개념적 시스템 구성 요소 및 각 부문별 요구 기술에 대해 보다 심화된 논점을 둔다. 최종적으로 현 수준을 뛰어 넘는 광섬유 레이저의 출력 증대와 본 기술의 지속적 발전을 위한 앞으로의 발전 방향을 논의한다.