• 제목/요약/키워드: TM coupling

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Application of Graphene in Photonic Integrated Circuits

  • 김진태;최성율;최춘기
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.196-196
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    • 2012
  • Graphene, two-dimensional one-atom-thick planar sheet of carbon atoms densely packed in a honeycomb crystal lattice, has grabbled appreciable attention due to its extraordinary mechanical, thermal, electrical, and optical properties. Based on the graphene's high carrier mobility, high frequency graphene field effect transistors have been developed. Graphene is useful for photonic components as well as for the applications in electronic devices. Graphene's unique optical properties allowed us to develop ultra wide-bandwidth optical modulator, photo-detector, and broadband polarizer. Graphene can support SPP-like surface wave because it is considered as a two-dimensional metal-like systems. The SPPs are associated with the coupling between collective oscillation of free electrons in the metal and electromagnetic waves. The charged free carriers in the graphene contribute to support the surface waves at the graphene-dielectric interface by coupling to the electromagnetic wave. In addition, graphene can control the surface waves because its charge carrier density is tunable by means of a chemical doping method, varying the Fermi level by applying gate bias voltage, and/or applying magnetic field. As an extended application of graphene in photonics, we investigated the characteristics of the graphene-based plasmonic waveguide for optical signal transmission. The graphene strips embedded in a dielectric are served as a high-frequency optical signal guiding medium. The TM polarization wave is transmitted 6 mm-long graphene waveguide with the averaged extinction ratio of 19 dB at the telecom wavelength of $1.31{\mu}m$. 2.5 Gbps data transmission was successfully accomplished with the graphene waveguide. Based on these experimental results, we concluded that the graphene-based plasmonic waveguide can be exploited further for development of next-generation integrated photonic circuits on a chip.

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실란 표면 개질된 나노복합막의 염료 분리 특성 (Surface Modification of Nanofiltration Membrane with Silane Coupling Agents for Separation of Dye)

  • 박희민;임지은;김성애;이용택
    • 멤브레인
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    • 제28권6호
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    • pp.414-423
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    • 2018
  • 본 연구에서는 염색 염료 산업의 폐수 처리 및 재활용 공정에 분리막을 적용하고자 실란 커플링제를 이용하여 상용화된 나노복합막을 표면 개질하였다. 실란 커플링제는 말단 관능기가 다른 octyltrimethoxysilane (OcTMS)와 (3-aminopropyl) trimethoxysilane (APTMS)을 사용하였으며, 표면 개질을 통해 염료 분리 및 내오염성을 향상시키고자 하였다. XPS, FE-SEM, EDX 분석을 통하여 막 표면의 화학 구조 변화 및 실란 적층을 확인하였고, AFM 분석을 통해 개질막의 표면 모폴로지를 확인하였다. Zeta potential을 통해 실란 개질 막이 상용막 대비 표면 전하가 중성으로 변하는 것을 확인하였다. 그 결과, OcTMS와 APTMS로 개질한 막의 내오염성은 NE70에 비해 약 2배 이상 향상되었다. 또한, 실란으로 표면 개질한 나노복합막은 음이온 염료(Orange II) 용액에서 약 90% 이상, 양이온 염료(Safranin-O) 용액에서 약 98% 이상의 염료 제거율을 나타내어 양이온 염료 용액 처리에 적합한 것을 확인하였다.

Investigation of Planar Optical Waveguide Formed by MeV $He^{+}$ Ion-Implantation into NaEr(WO$_4$)$_2$ Crystal

  • Feng Chen;Wang, Xue-Lin;Wang, Ke-Ming;Cheng, Zhen-Xiang;Chen, Huan-Chu;Shen, Ding-Yu
    • Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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    • 제6권2호
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    • pp.97-100
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    • 2002
  • NaEr(WO$_4$)$_2$ is a new laser material. The planar optical waveguide was formed in NaEr(WO$_4$)$_2$ crystal by 2.6 MeV He$^{+}$ ion implantation at doses of 1.0-1.5 $\times$ 10$^{16}$ ions/cm$^2$ at room temperature. The effective refractive indices of the dark modes were measured using the prism coupling method. foul n modes and five TM modes were observed in the waveguide. The refractive index profiles were analyzed using the reflectivity calculation method (RCM). The influence of heat treatment at moderate temperature on the refractive index profiles of the waveguide was also investigated. We used the TRIM'98 (Transport of ton in Matter) code to simulate the damage profile in the NaEr(WO$_4$) crystal by 2.6 MeV He$^{+}$ion implantation which is helpful for a better understanding of the waveguide formation.ion.

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방향성 결합구조의 음향파 도파로를 이용한 음향광학형 파장가변 광 필터의 부모드 억제에 관한 연구 (A study of the sidelobe supprion in an acousto-optic wavelength tunable filter utilizing a SAW-guide directional coupler)

  • 임경훈;정홍식
    • 한국광학회지
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    • 제11권6호
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    • pp.423-428
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    • 2000
  • 방향성 결합 구조의 음향파 도파로를 이용한 편광모드 변환형 파장가변 광 필터를 LiNbO$_3$ 와 Ti 이중 확산 공정기술을 이용하여 제작하였다. 균일 결합구조형 AOTF의 부모드의 크기를 두 음향파 도파로의 방향성 결합형 가중 결합 원리를 이용하여 8 dBwjd도 추가적으로 억제시킬 수 있었다. 1551.6mm 파장의 TE, TM 입사 편광모드와 173.58MHz, 17.78mW RF 구동신호각각에 대해서 -12.68dB 부모드 억압과 90% 변환효율이 측정되었다. 파장변화율과 통과 대역폭은 각각 8.86nm/ MHz, 1.7nm로 측정되었다.

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광섬유-평면도파로 광 결합기를 이용한 광 필터 제작과 특성 측정 (Fabrication and optical properties measurement of the optical filters utilizing fiber-to-planar waveguide coupler)

  • 김광택;이소영;손경락;이종훈;송재원;이상재;김시홍;강신원
    • 한국광학회지
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    • 제10권5호
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    • pp.419-423
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    • 1999
  • 측면 연마된 단일모드 광섬유와 다중모드 폴리머 평면도파로 사이의 소산장 결합을 이용한 광필터를 제작하고 그 특성을 측정하였다. 소자의 편광의존성을 줄일 수 있는 방법 제안하였으며 실험으로 검증하였다. 그리고 광필터의 공진파장과 여과 깊이는 평면도파로의 두께와 연마깊이로서 적절히 선택할 수 있음을 실험으로 보였다. 광섬유 연마과정, 폴리머 평면도파로 제작 등을 포함한 소자제작 공정을 소개하였다. 제작된 광필터의 3㏈대역폭은 15nm, 삽입손실은 0.2㏈, 편광에 따른 공진 파장의 차이는 2nm 이하였다. 그리고 주위온도에 의한 공진파장의 이동거리는 -0.35nm/$^{\circ}C$로 측정되었다.

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GIS기법과 연계한 유사이송의 수치모의 (The Numerical Simulation of Sediment Transport Using GIS Technique)

  • 한건연;이을래;최현상
    • 대한공간정보학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.145-152
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    • 1997
  • 본 연구에서는 2차원 유사이송모형과 GIS 기법을 결합하여 기존의 수치해석모형만을 이용한 기법에 비해서 더욱 정확한 모의수행을 실시하였다. 수치지도작성작업규칙을 준수하고, TM좌표계를 사용함으로써 서로 다른 축척을 가진 자료들에 대한 정확한 좌표보정을 실시하였고, 실제축척의 유한요소망을 구성할 수 있었다. 금강유역의 지천합류부에서 백제대교의 5km 구간에 대해 $200m^3/s$ 유량조건하에서 속도백터도, 등수심도, 등유속도, 퇴적량분포도 등을 도시하였다. 본 연구의 모의결과는 1차원 부등류해석에 의한 계산결과 및 실제 관측치 등과 비교하여 잘 일치되고 있었으며 하천의 만곡특성에 따른 유황과 퇴적분포를 정성적인 면에서 효과적으로 모의하고 있었다.

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고준위 폐기물 처분장 near-field에 대한 열-역학적 민감도 분석 (Thermal-mechanical sensitivity analysis for the near-field of HLW repository)

  • 권상기;최종원;강철형
    • 터널과지하공간
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    • 제13권2호
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    • pp.138-152
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    • 2003
  • 지하 수백미터 심부에 위치하는 고준위방사성 폐기물 처분장에서의 열-역학적 안정성 평가를 위해 FLAC3D를 이용한 3차원 해석이 수행되었다. 효과적인 해석을 위해 FISH프로그램이 작성되었으며 고성과 유성 의 시추부지에서 얻어진 지질, 암반 물성자료가 사용되었다. Factional factorial design을 적용한 실험설계를 거쳐 얻어진 응력, 온도에 대한 민감도 분석이 실시되었으며 이를 통해 처분장 안정성에 영향을 미치는 주요 설계 인자의 선정 및 인자 상호간의 영향을 분석할 수 있었다. 연구 결과 열-역학적 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 처분공의 간격으로 나타났으며 처분터널의 간격과 완충재의 두께가 그 다음으로 주요한 인자인 것으로 나타났다.

Measurement of Effective Refractive Index of Anodic Aluminum Oxide Using a Prism Coupler

  • Gong, Su-Hyun;Cho, Y.H.;Stolz, Arnaud;Gokarna, Anisha;Dogheche, Elhadj;Ryu, Sang-Wan
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.195-195
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    • 2010
  • In recent years, Anodic aluminum oxide(AAO) has become popular and attractive materials. It can be easily fabricated and self-organized pore structures. It has been widely used as a biosensor membrane, photonic crystal for optical circuit and template for nanotube growth etc. In previous papers, the theory was developed that AAO shows anisotropic optical properties, since it has anisotropic structure with numerous cylindrical pores. It gives rise to the anisotropy of the refractive index called as birefringence. It can be used as conventional polarizing elements with high efficiency and low cost. Therefore, we would like to compare the theory and experimental results in this study. One method which can measure effective refractive index of thin film is the prism coupling technique. It can give accurate results fast and simply. Furthermore, we can also measure separately the refractive index with different polarization using polarization of the laser (TE mode and TM mode). We calculated the effective refractive index with effective medium approximations (EMAs) by pore size in the SEM image. EMAs are physical models that describe the macroscopic system as the homogeneous and typical method of all mean field theories.

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등가 회로 모델을 이용한 압전 진동 에너지 수확 장치의 해석 (Analysis of Vibration-powered Piezoelectric Energy Harvesters by Using Equivalent Circuit Models)

  • 김재은
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제20권4호
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    • pp.397-404
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    • 2010
  • The use of equivalent circuit models of piezoelectric energy harvesters is inevitable when power circuitry including rectifying and smoothing circuit elements is connected to them for evaluating DC electrical outputs. This is because it is difficult to incorporate the electro-mechanical coupling resulting from the additional circuitry into the conventional finite element analysis. Motivated by this observation, we propose a method to accurately extract the equivalent circuit parameters by using commercially available FEM software such as ANSYS which provides three-dimensional AC piezoelectric analysis. Then the equivalent circuit can be analyzed by circuit simulators such as $SimPowerSystems^{TM}$ of MATLAB. While the previous works have estimated the circuit parameters by experimental measurements or by analytical solutions developed only for limited geometries and boundary conditions, the proposed method has no such limitation because piezoelectric energy harvesters of any shapes and boundary conditions can be treated in FEM software. For the verification of the proposed method, multi-modal AC electrical power output by using a corresponding equivalent circuit is compared with that by ANSYS. The proposed method is then shown to be very useful in the subsequent evaluation of DC electrical output which is obtained by attaching a bridge diode and a storage capacitor to a piezoelectric energy harvester.

Synthesis and Characterization of Sulfonated Poly(arylene ether) Polyimide Multiblock Copolymers for Proton Exchange Membranes

  • Lee, Hae-Seung;Roy Abhishek;Badami Anand S.;McGrath James E.
    • Macromolecular Research
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    • 제15권2호
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    • pp.160-166
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    • 2007
  • Novel multiblock copolymers, based on segmented sulfonated hydrophilic-hydrophobic blocks, were synthesized and investigated for their application as proton exchange membranes. A series of segmented sulfonated poly(arylene ether sulfone)-b-polyimide multiblock copolymers, with various block lengths, were synthesized via the coupling reaction between the terminal amine moieties on the hydrophilic blocks and naphthalene anhydride functionalized hydrophobic blocks. Successful imidization reactions required a mixed solvent system, comprised of NMP and m-cresol, in the presence of catalysts. Proton conductivity measurements revealed that the proton conductivity improved with increasing hydrophilic and hydrophobic block lengths. The morphological structure of the multiblock copolymers was investigated using tapping mode atomic force microscopy (TM-AFM). The AFM images of the copolymers demonstrated well-defined nanophase separated morphologies, with the changes in the block length having a pronounced effect on the phase separated morphologies of the system. The self diffusion coefficient of water, as measured by $^1H$ NMR, provided a better understanding of the transport process. Thus, the block copolymers showed higher values than Nafion, and comparable proton conductivities in liquid water, as well as under partially hydrated conditions at $80^{\circ}C$. The new materials are strong candidates for use in PEM systems.