• 제목/요약/키워드: speed data

검색결과 8,831건 처리시간 0.036초

중국(中國) 길림성(吉林省) 백성시(白城市) 일대의 염성(鹽性), 알칼리성 건조지(乾操地) 식생(植生)에 관한 연구 (Vegetation on Basic, Alkaloid, Arid Land of the Whole Area of Baicheng City, Jilin Province, China)

  • 안영희;왕백성;김영화;최창용;현영남;송동옥
    • 한국환경생태학회지
    • /
    • 제23권1호
    • /
    • pp.90-98
    • /
    • 2009
  • 한국은 매년 봄철 중국의 서부지역 및 몽골로부터 불어오는 황사 피해를 받고 있다. 황사발생은 현재 한국을 비롯하여 일본, 멀리 아메리카 대륙에 이르기까지 환경문제를 일으키고 있다. 중국의 서부지역은 장기간의 기후변화와 인간의 훼손행위로 인해 사막화가 급격히 가속되고 있는 실정이다. 이에 중국을 비롯한 각국은 식물식재를 통한 사막의 생태적인 복원을 모색하고 있다. 따라서 본 연구는 사막의 생태적인 식생복원을 위한 기초자료를 얻기 위해 중국 서북부의 대표적인 건조지인 빠이청(白城)지역의 식생을 조사하였다. 건조지에 1차적으로 침입한 강아지풀은 건조에 따른 토양의 염분농도 상승과 알칼리화와 더불어 Artemisia mongolica-강아지풀군락을 비롯하여 강아지풀-Cannabis sativa var. fruderalis 군락으로 천이하였다. 환경조건의 지속적인 악화와 더불어 강한 바람에 의한 증발량 상승으로 건조가 극심한 평지에서는 최종적으로 Artemisia mongolica 군락이 일부 잔존하였다. 시간변화에 따라 간헐적인 그늘이 생길 수 있는 구릉지는 상대적으로 공중습도가 확보될 수 있어 다른 유형의 식생이 나타났다. 조사대상지의 전 지역에 흔히 분포하는 남가새군락은 토양환경 악화와 더불어 남가새-Cleisrogenes squarrosa 군락으로 천이하였고 낮은 구릉지 지형조건에서 환경악화와 더불어 건조와 토양염분 및 강알칼 토양에 강한 Cleisrogenes squarrosa 군락이 최종적으로 형성되었다. 또한 본 조사지 일대에서 건조에 강한 27과 49속 58종 4변종의 총 62분류군의 고등식물이 나타났다. 이 가운데 환경내성이 뛰어난 국화과식물이 27.4%로 가장 많이 조사되었다.

전산화단층촬영 주사시간(Scan Time)이 폐종양운동의 재현성에 미치는 영향 분석 (Impact of the Planning CT Scan Time on the Reflection of the Lung Tumor Motion)

  • 김수산;하성환;최은경;이병용
    • Radiation Oncology Journal
    • /
    • 제22권1호
    • /
    • pp.55-63
    • /
    • 2004
  • 목적 : 방사선치료계획용 전산화단층활영(computerized tomography, 이하 CT) 시 주사시간이 종양부피의 재현성에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 대상 및 방법 : 인공호흡기의 환기작용에 의해 세로방향의 왕복 운동을 하는 N자형 모형을 제작하였고, 호흡주기를 T로 하였을 때 주사시간을 상대적으로 각각 0.33, 0.50, 0.67, 0.75, 1.00, 1.33, 그리고 1.53 T로 설정하고 CT촬영을 시행하였다. 또한 2002년 3월 19일부터 2002년 5월 21일까지 서울아산병원 방사선종양학과에서 정위방사선수술(stereotactic radiosurgery)을 시행받은 비소세포성 폐암 환자 3명을 대상으로, 주사시간이 빠른 CT (LightSpeed, GE Medical Systems, 주사시간 0.8초)와 느린 CT (IQ Premier, Picker, 주사시간 2.0초)를 각각 $1\~4$회 시행하였다. 각각의 slice에서, N자형 모형의 왕복 운동이 CT 영상에 반영된 좌우방향 선분의 길이를 측정하여 치료계획용 CT 촬영이 모형의 움직임을 반영하는 정도를 측정하였다. 환자를 대상으로 한 연구에서는 정위적 체부 고정틀을 이용하여, 빠른 CT 및 느린 CT의 종양을 하나의 CT 영상조합에서 재구성하여 종양의 체적과 장경을 측정하여 비교하였다. 결과 : 모형실험에서 주사시간에 비례하여, 세로방향 운동을 CT 촬영에서 반영하는 정도는 증가하였으며 1.00 T 이상에서는 일정한 양상을 보였다 주사시간 1.00 T 이상에서 얻어진 결과를 기준으로, 1.00 T 미만의 주사시간을 가지는 CT촬영에서 모형운동을 반영하지 못하는 비율이 각각 $0.33\;T:\;30\%,\;0.50\;T:\;27\%,\;0.67\;T:\;20\%,\;0.75\;T:\;7.0\%$로 측정되었다. 또한 투시검사로 측정한 종양의 세로 방향 움직임이 각각 3 mm, 5 mm, 10 mm이었던 각각의 환자에서 느린 CT에서 얻어진 종양의 세로방향 장경이 빠른 CT에 비해 $5.3\%\;17\%,\;23\%$ 증가하였다. 결론 : 주사시간을 환자의 호흡주기 이상으로 하는 경우 setup margin만을 고려하여 계획용표적체적(planning target volume, PTV)을 정의할 수 있으므로 정상 폐조직에 조사되는 방사선량을 줄여 치료효율을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.

광조사 방식이 복합레진 수복물의 변연누출에 미치는 영향 (EFFECT OF LIGHT IRRADIATION MODES ON THE MARGINAL LEAKAGE OF COMPOSITE RESIN RESTORATION)

  • 박은숙;김기옥;김성교
    • Restorative Dentistry and Endodontics
    • /
    • 제26권4호
    • /
    • pp.263-272
    • /
    • 2001
  • 저광도 중합법, 펄스 지연 중합법, 초고광도 중합법 등의 광조사 방식이 광중합형 복합레진 수복물에서의 중합수축 응력에 미치는 영향을 알아보기 위해 in vitro에서 미세 누출 실험을 하였다. 80개의 발거된 소구치의 협측면에 5급 와동을 형성하고, 600mW/$cm^2$로 30초간 광조사하는 보통 광도 중합군, 300mW/$cm^2$로 60초간 광조사하는 저광도 중합군, 400mW/$cm^2$로 2초간 광조사하고 5분간 기다린 후 800mW/$cm^2$로 10초간 최종 중합시키는 펄스-지연 중합군, 그리고 1930mW/$cm^2$의 광도로 3초간 광조사하는 초고광도 중합군 등의 4개의 군으로 나누어 hybrid 형의 광중합복합레진을 충전하고 각 군의 방법대로 중합한 후, 변연의 0.5mm 외부에 nail varnish를 도포하고 37$^{\circ}C$, 2% metylene blue 용액에 24시간 동안 침적시켰다. 시편을 아크릴릭 레진에 매몰한 후 수복물의 중앙에서 종절단하여 입체현미경하에서 그 단면을 관찰한 후 법랑질과 상아질 변연으로 나누어 색소의 침투도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 펄스 지연 중합군의 색소 침투도는 법랑질과 상아질 변연 모두에서 보통광도, 저광도 및 초고광도 중합군과 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 2. 상아질 변연에서 초고광도 중합군은 보통광도 중합군과 저광도 중합군에 비해 유의하게 높은 색소 침투도를 보였다(p<0.05). 3. 법랑질 변연에서의 4개 군의 색소 침투도는 서로 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 4. 모든 군에서 상아질 변연에서의 색소 침투도는 법랑질군에서의 색소 침투도에 비해 유의하게 높았다(p<0.05).

  • PDF

Flowable Composite Resin의 미세변연누출 및 전단결합강도 (MICROLEAKAGE AND SHEAR BOND STRENGTH OF FLOWABLE COMPOSITE RESIN)

  • 박성준;오명환;김오영;이광원;엄정문;권혁춘;손호현
    • Restorative Dentistry and Endodontics
    • /
    • 제26권4호
    • /
    • pp.332-340
    • /
    • 2001
  • Flowable composite resin has lower filler content, increased flow, and lower modules of elasticity. It is suggested that flowable composite resin can be bonded to the tooth structure intimately and absorb or dissipate the stress. Therefore, it may be advantageous to use flowable composite resin for the base material of class II restoration and for the class V restoraton. The purpose of this study was to evaluate the microleakage and shear bond strength of four flowable composite resins (Aeliteflo, Flow-It, Revolution, Ultraseal XT Plus) compared to Z100 using Scotchbond Multi Purpose dentin bonding system. To evaluate the microleakage, notch-shaped class V cavities were prepared on buccal and lingual surfaces of 80 extracted human premolars and molars on cementum margin. The teeth were randomly divided into non-thermocycling group (group 1) and thermocycling group (group 2) of 40 teeth each. The experimental teeth of each group were randomly divided onto five subgroups of eight samples (sixteen surfaces). The Scotchbond Multi-Purpose and composite resin were applied for each group following the manufacturer's instructions. the teeth of group 2 were thermocycled five hundred times between 5$^{\circ}C$ and 55$^{\circ}C$. The teeth of group 2 were placed in 2% methylene blue dye for 24 hours, then rinsed with tab water. The specimens were embedded in clear resin, and sectioned longitudinally with a diamond saw. The dye penetration on each of the specimen were observed with a stereomicioscope at $\times$20 magnification. To evaluate the shear bond strength, 60 teeth were divided into five groups of twelve teeth each. The experimental teeth were ground horizontally below the dentinoenamel junction, so that no enamel remained. After applying Scotchbond Multi-Purpose on the dentin surface, composite resin was applied in the shape of cylinder. The cylinder was 4mm in diameter and 2mm in thickness. Shear bond strength was measured using Instron with a cross-head speed of 0.5mm/min. After shear bond strength measurement, mode of failure was evaluated with a stereomicroscope at $\times$30 magnification. All data were statistically analyzed by One Way ANOVA and Student-Newman-Keuls method. The correlation between microleakage and shear bond strength was analyzed by linear regression. The results of this study were as follows ; 1. In non-thermocycling group, the leakage value of Z100 was significantly lower than those of flowable composite resins at the enamel and dentin margin, margin, except that Revolution showed the lower leakage value than that of Z100 at the dentin margin (p<0.05). 2. In thermocycling group, the leakage values of Z100 and Ultraseal XT Plus were lower than those of other subgroup at the enamel and dentin margin, except that Flow-It showed the lower leakage value than that of Ultraseal XT Plus at the dentin margin (p<0.05). 3. The leakage value of Z100 and Ultraseal XT Plus in thermocycling group were not higher than that in non-thermocycling group at the enamel margin. The leakage value of Z100 in thermocycling group was not higher than that in non-thermocycling group at the dentin margin (p<0.05). 4. As for the shear bond strength measurement, there were no statistically significant differences among groups (p<0.05). The shear bond strengths given in descending order were as follows: Z100(16.81$\pm$2.98 MPa), Flow-It(14.8$\pm$4.43 MPa), Aeliteflo(14.34$\pm$3.69 MPa), Revolution(13.46$\pm$4.23 MPa), Ultraseal XT Plus(12.83$\pm$3.16 MPa). 5. Failure modes of all specimens were adhesive failures. 6. There was no correlation between microleakage and shear bond strength.

  • PDF

에어로빅운동이 비만여대생의 신체조성, 심폐기능, 혈청지질 및 항산화물질에 미치는 영향 (The Effect of Aerobic Exercise on Body Composition, Cardiopulmonary Function, Serum Lipid and Antioxidants of Obese College Female Students)

  • 정은숙;박형숙
    • 기본간호학회지
    • /
    • 제5권1호
    • /
    • pp.125-141
    • /
    • 1998
  • The purpose of this research is to analyze the effects of aerobic exercise on body composition, cardiopulmonary function, serum lipid level and antioxidants of obese and normal college female students. The subject group was made up of 13 normal students (below 30% body fat ratio) and 12 obese students (above 30% body fat ratio). After a pretest, the subjects were given an 8-week aerobic program. Then the subjects were given a posttest and analyzed of body composition, serum lipid level, antioxidants and cardiopulmonary function after the 6th and the 8th week of the program. The program schedule was made up of 4 days per week, 60 minutes per day. Test includes B.W., subscapular and triceps subcutaneous fat thickness, change of respiratory gas, and two blood sampling before treadmill exercise and post all out state, which analyzed serum lipid and antioxidants. The subjects performed treadmill exercise starting with 4km/hr of walking and then gradually increase the speed of 1km/hr per minute until all out state. The obtained data were analyzed using SAS program. The statistical methods employed here were one-way ANOVA with repeated measure, Duncan Multiple range test, paired-t test and t-test. The test results and conclusion of this research were as follows. 1. The effects of aerobic exercise on body composition were as follows ; Percent body fat was significantly reduced 6 weeks after the program and lean body mass was significantly increased 8 weeks after the program in both groups(obese group: F=3.44 P=.044, normal group: F=3.30 P=.048). subscapular skinfold of the obese group showed a remarkable decrease after the 6th week(F=4.33 P=.021) triceps skinfold of the normal group showed a remarkable decrease after the 6th and the 8th week(F=4.55 P=.017) compared with readings before the aerobic program, the aerobic program made a bigger difference concerning body fat, lean body mass, subscapular skinfold in the obese group than in the normal group(t=2.41 P=.024, t=2.40 p=.025, t=2.43 p=.028). 2. The effects of aerobic exercise on cardiopulmonary function were as follows ; Maximal $O_2$ uptake/kg was significantly increased 6 weeks after the program in the obese group(F=3.20 P=.054), but not much difference was observed in the normal group. Maximal pulse rate was significantly reduced in both groups after 6 weeks of the program(obese group: F=2.77 P=.087, normal group: F=7.17 P=.001). 3. The effects of aerobic exercise on serum lipid level were as follows ; In a resting period, total cholesterol, Triglyceride, and LDL-cholesterol were slightly higher in the obese group than in the normal group, but HDL-cholesterol was higher in the normal group. But, with the aerobic program, total-cholesterol, Triglyceride, LDL-cholesterol were reduced gradually and HDL-choleterol got increased in both groups, but not much change was noticed in the normal group. However, in the obese group, serum HDL-cholesterol level got increased significantly(F=5.12 P=.012). 4. The effects of aerobic exercise in serum antioxidants were as follows ; In a resting period, the obese group's serum Free Radical and GSSG content were higher than the normal group's and the normal group's serum GSH content was higher than the obese group's. After 6 weeks of the aerobic program, Free Radical was reduced significantly in both groups(obese group: F=13.87 P=.000, normal group: F=18.60 P=.000) In the obese group, 8 weeks after the program, GSH was increased significantly(F=13.78, P=.000). In the normal group, 6 weeks after the program, GSH was reduced but increased again after 8 weeks(F=6.07 P=.005). Plasma GSSG was significantly increased after 8 weeks of exercise in both groups(obese group: F=19.75 P=.000, normal group: F=22.42 P=.000,) Compared with readings before the aerobic program, the aerobic program made a bigger difference serum GSH in the normal group than in the obese group(t=3.37 p=.003). As this result shows, it is known that the regular aerobic exercise improves cardiopulmonary function, body composition, serum lipid effectively and through the serum Free Radical reduction and antioxidant system activation, oxidant stress was suppressed. This effect was higher in the obese group than in the normal one. At least 6weeks exercise period need for improvement of body composition, cardiopulmonary function and activation of antioxidant system. This result suggest that improvement of serum lipid profile was needed longer than 8weeks exercise period.

  • PDF

광중합형 레진에 함침시킨 유리섬유의 위치가 상악 총의치의 파절강도와 파절양상에 미치는 영향 (Effect of location of glass fiber pre-impregnated with light-curing resin on the fracture strength and fracture modes of a maxillary complete denture)

  • 유현상;성수진;조재영;이도찬;허중보;정창모
    • 대한치과보철학회지
    • /
    • 제50권4호
    • /
    • pp.279-284
    • /
    • 2012
  • 연구 목적: 광중합형 레진에 미리 함침시킨 유리섬유를 이용하여 상악 레진상 총의치를 강화시킨 경우, 강화 부위의 위치가 파절 강도와 의치 파절 시 미치는 효과를 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 본 연구에서는 0.45 mm의 두께를 가지고 광중합형 레진에 미리 함침시킨 유리섬유(SES MESH, INNO Dental Co., Yeoncheon-gun, Korea)를 이용하여 상악 총의치를 강화하였고, 강화재료의 위치 및 유무에 따라 5개의 군(대조군, 의치상을 섬유 망사로 강화하지 않음; A군, 순측 치조정 중앙부 강화; B군, 순측 치조정 하방의 구개 추벽부위 강화; C 군, 구개 중앙부위 강화; D 군, 의치상 전체 강화)으로 나누었으며, 군당6개의 시편을 제작하였다. 파절강도를 Instron test machine (Instron Co., Canton, MA, USA)을 이용해 5.0 mm/min의 크로스헤드 속도를 부여하여 구하였으며, 하중은 20 mm의 지름을 가진 구형 하중체를 통해 의치 중심부에 전달되었다. 파절 강도 시험 후 나타난 의치의 파절 양상을 분석하였다. 파절강도를 일원배치분산분석을 통해 검정하였다(${\alpha}$=.05). 결과: 파절강도에 있어 각 군간 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P>.05). 의치의 파절 양상을 분석한 결과 A군에서는 전후방파절과 후방파절의 양상을 주로 보였고, B군, C군 그리고 대조군에서는 정중국소파절이 주로 관찰되었으며 D군에서는 대부분 후방파절을 보였다. 결론: 파절 강도를 측정하여 분석한 결과 유리 섬유에 의한 강화 유무와 위치에 따른 차이를 보이지 않았다. 의치의 파절 양상을 분석한 결과 유리 섬유에 의한 강화를 통해 균열을 억제하는데 효과를 보인다고 판단된다.

계산유체역학모형 CFD_NIMR_SNU를 이용한 국지적으로 가열된 산악지역의 상세 바람 흐름 모사 - 화왕산 산불 사례 - (Simulation of Detailed Wind Flow over a Locally Heated Mountain Area Using a Computational Fluid Dynamics Model, CFD_NIMR_SNU - a fire case at Mt. Hwawang -)

  • 구해정;최영진;김규랑;변재영
    • 한국농림기상학회지
    • /
    • 제11권4호
    • /
    • pp.192-205
    • /
    • 2009
  • 2009년 2월 9일 화왕산에서는 대보름 행사인 '억새 태우기'가 많은 사람들이 지켜보는 가운데 시작되었지만 예상하지 못한 강풍으로 산불로 확대되어 많은 인명피해가 발생하였다. 본 연구에서는 3차원 계산 유체역학 모형인 CFD_NIMR_SNU 모형을 이용하여 복잡한 산악지역에서 국지적 가열에 따른 바람장을 모사함으로써 이날 발생한 산악 화재의 특성을 분석하였다. 화재가 발생한 지역의 지표 온도는 가열이 없을 때, $300^{\circ}C$$600^{\circ}C$ 일 때의 3가지 가열 강도조건을 주어 모사하였다. 지표 가열은 화재 발생 지역 중앙에서 수직 바람장을 $0.7m\;s^{-1}(300^{\circ}C)$$1.1m\;s^{-1}(600^{\circ}C)$만큼 증가시켰다. 난류운동에너지는 화재의 열에너지 자체 및 열적 순환에 의해 증가된 운동에너지에 의해 증가하였다. 화재로 인한 열은 복잡한 지형과 강한 경계 바람 조건과 함께 화왕산의 예상하지 못한 난류와 강풍 조건을 유도하였다. CFD_NIMR_SNU 모형은 인명피해를 발생시킨 산불을 이해하는데 도움이 되는 귀중한 분석 자료를 제공하였다. 모사 결과에 따르면 화재 발생 지점은 풍상측의 높은 지형으로 인하여 화재 발생 직전까지는 바람이 거의 억제되었던 것으로 보인다. 이러한 바람의 억제는 화재 발생에 따른 뜨거운 공기의 상승과 강한 경계 바람 조건에 의해 쉽게 되돌려졌다. 즉, 강한 경계 바람과 화재로 인한 가열이 함께 작용하여 강한 난류가 만들어졌고, 여러 명의 사상자가 발생한 산악 화재로 확산되었던 것이다. CFD_NIMR_SNU 모형은 중규모 모형과의 결합을 통하여 좁은 영역의 화재로 인한 난류 예보를 생산하는 등 산불 예방을 위해 활용될 수 있을 것이다.

Iris 법을 이용한 전단접착강도 측정에서 와동벽의 영향 (The effect of cavity wall property on the shear bond strength test using iris method)

  • Kim, Dong-Hwan;Bae, Ji-Hyun;Cho, Byeong-Hoon;Lee, In-Bog;Baek, Seung-Ho;Ryu, Hyun-Mi;Son, Ho-Hyun;Um, Chung-Moon;Kwon, Hyuck-Choon
    • Restorative Dentistry and Endodontics
    • /
    • 제29권2호
    • /
    • pp.170-176
    • /
    • 2004
  • 목적 : 본 연구에서는 '전단접착강도 시험법에서 cohesive failure를 줄일 수 있는 것으로 소개된 metal iris를 사용하면, 실제의 1급 와동에서보다 복합 레진과 와동벽의 결합이 없어서 C-factol 적게 작용하고 계면에 발생하는 수축 응력이 감소됨으로써, 임상에서보다 높은 결합력 값이 보고될 것이다.'라는 가설을 검증하기 위하여 dentin ilia를 사용하여 전단접착강도를 측정하였다. 방법 : 64개의 대구치를 4군으로 구분하여 metal iris와 dentin iris군으로 구분하고, 그 각각을 ONE-STEP과 ALL-BOND 2의 두 군으로 나누었다. bonding agent를 적용하고. iris를 고정한 후, 복합 레진을 충전하여 시편을 완성하였다. 이 때 dentin iris의 경우 내면에도 bonding agent를 적용하여 와동벽과의 결합이 발생하게 하였다. 전단접착강도는 24시간 후 측정하였고, 파절의 양상은 주사전자현미경과 입체광학현미경을 이용하여 결정하였다. 결과 : 전단접착강도 측정법에서 iris 법을 이용함으로써 cohesive failure를 줄일 수 있다. 전단접착강도 측정법은 adhesive 두께가 얇은 경우에 와동벽의 영향을 받는다.

광조사 시간이 접착제의 표면 미중합층의 두께와 전단접착강도에 미치는 영향에 관한 연구 (Influence of the curing time for the adhesive on the oxygen-inhibited layer thickness and the shear bond strength to dentin)

  • 최용훈;배지현;손호현;이인복;백승호;엄정문;김오영;김창근;조병훈
    • Restorative Dentistry and Endodontics
    • /
    • 제29권2호
    • /
    • pp.177-184
    • /
    • 2004
  • 본 연구는 광중합형 상아질 접착제에서 광조사 시간의 증가가 접착제 표면의 미중합층에 대한 영향과 그에 따른 전단접착강도에 대해 연구하고자 120개의 치아를 아크릴 몰드에 식립한 후 상아질이 노출되도록 연마하였다. 3종류의 접착제 〔All Bond2 (AB2), One-Step (OS) and Adper Prompt (AP)〕를 40개 치아에 제조사의 지시대로 도포한 후 각각 다른 광조사 시간 (10, 20, 30 and 60sec)동안 광조사 하고 복합레진을 접착한 24시간 후 전단접 착강도를 측정하였다. 미중합층의 두께와 중합률은 슬라이드 글라스와 FT-NIR을 이용하여 FT-NIR spectrum에서의 peak height를 비교 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 전단접착강도에서 AB2는 20초 이후 감소하고, AP는 30초까지 증가하였으며,OS는 차이를 보이지 않았다. 2. 미중합층 두께는 3가지 접착제 모두 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 3. 중합률에서 OS는 10초와 나머지군 사이에 유의성 있는 차이를, AP는 60초에서 유의성 있게 증가되고, AB2의 경우 차이를 나타내지 않았다.

A hybrid algorithm for the synthesis of computer-generated holograms

  • Nguyen The Anh;An Jun Won;Choe Jae Gwang;Kim Nam
    • 한국광학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
    • /
    • pp.60-61
    • /
    • 2003
  • A new approach to reduce the computation time of genetic algorithm (GA) for making binary phase holograms is described. Synthesized holograms having diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are proven in computer simulation and experimentally demonstrated. Recently, computer-generated holograms (CGHs) having high diffraction efficiency and flexibility of design have been widely developed in many applications such as optical information processing, optical computing, optical interconnection, etc. Among proposed optimization methods, GA has become popular due to its capability of reaching nearly global. However, there exits a drawback to consider when we use the genetic algorithm. It is the large amount of computation time to construct desired holograms. One of the major reasons that the GA' s operation may be time intensive results from the expense of computing the cost function that must Fourier transform the parameters encoded on the hologram into the fitness value. In trying to remedy this drawback, Artificial Neural Network (ANN) has been put forward, allowing CGHs to be created easily and quickly (1), but the quality of reconstructed images is not high enough to use in applications of high preciseness. For that, we are in attempt to find a new approach of combiningthe good properties and performance of both the GA and ANN to make CGHs of high diffraction efficiency in a short time. The optimization of CGH using the genetic algorithm is merely a process of iteration, including selection, crossover, and mutation operators [2]. It is worth noting that the evaluation of the cost function with the aim of selecting better holograms plays an important role in the implementation of the GA. However, this evaluation process wastes much time for Fourier transforming the encoded parameters on the hologram into the value to be solved. Depending on the speed of computer, this process can even last up to ten minutes. It will be more effective if instead of merely generating random holograms in the initial process, a set of approximately desired holograms is employed. By doing so, the initial population will contain less trial holograms equivalent to the reduction of the computation time of GA's. Accordingly, a hybrid algorithm that utilizes a trained neural network to initiate the GA's procedure is proposed. Consequently, the initial population contains less random holograms and is compensated by approximately desired holograms. Figure 1 is the flowchart of the hybrid algorithm in comparison with the classical GA. The procedure of synthesizing a hologram on computer is divided into two steps. First the simulation of holograms based on ANN method [1] to acquire approximately desired holograms is carried. With a teaching data set of 9 characters obtained from the classical GA, the number of layer is 3, the number of hidden node is 100, learning rate is 0.3, and momentum is 0.5, the artificial neural network trained enables us to attain the approximately desired holograms, which are fairly good agreement with what we suggested in the theory. The second step, effect of several parameters on the operation of the hybrid algorithm is investigated. In principle, the operation of the hybrid algorithm and GA are the same except the modification of the initial step. Hence, the verified results in Ref [2] of the parameters such as the probability of crossover and mutation, the tournament size, and the crossover block size are remained unchanged, beside of the reduced population size. The reconstructed image of 76.4% diffraction efficiency and 5.4% uniformity is achieved when the population size is 30, the iteration number is 2000, the probability of crossover is 0.75, and the probability of mutation is 0.001. A comparison between the hybrid algorithm and GA in term of diffraction efficiency and computation time is also evaluated as shown in Fig. 2. With a 66.7% reduction in computation time and a 2% increase in diffraction efficiency compared to the GA method, the hybrid algorithm demonstrates its efficient performance. In the optical experiment, the phase holograms were displayed on a programmable phase modulator (model XGA). Figures 3 are pictures of diffracted patterns of the letter "0" from the holograms generated using the hybrid algorithm. Diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are measured. We see that the simulation and experiment results are fairly good agreement with each other. In this paper, Genetic Algorithm and Neural Network have been successfully combined in designing CGHs. This method gives a significant reduction in computation time compared to the GA method while still allowing holograms of high diffraction efficiency and uniformity to be achieved. This work was supported by No.mOl-2001-000-00324-0 (2002)) from the Korea Science & Engineering Foundation.

  • PDF