• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권1호
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• pp.23-32
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• 2011

In this work, the finite element method was used to investigate the shifts of resonance frequencies and quality factor of whispering-gallery-mode (WGM) for an opto-fluidic ring resonator (OFRR) biosensor. To describe the near-field radiation transfer, the time-domain Maxwell's equations were employed and solved by using the in-plane TE wave application mode of the COMSOL Multiphysics with RF module. The OFRR biosensor model under current study includes a glass capillary with a diameter of 100 mm and wall thickness of 3.0 mm. The resonance energy spectrum curves in the wavelength range from 1545 nm to 1560 nm were examined under different biosensing conditions. We mainly studied the sensitivity of resonance shifts affected by changes in the effective thickness of the sensor resonator ring with a 3.0 mm thick wall, as well as changes in the refractive index (RI) of the medium inside ring resonators with both 2.5 mm and 3.0 mm thick walls. In the bulk RI detection, a sensitivity of 23.1 nm/refractive index units (RIU) is achieved for a 2.5 mm thick ring. In small molecule detection, a sensitivity of 26.4 pm/nm is achieved with a maximum Q-factor of $6.3{\times}10^3$. These results compare favorably with those obtained by other researchers.

• KSBB Journal
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• 제26권5호
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• pp.471-476
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• 2011

Nowadays biodiesel (fatty acid methyl ester, FAME) has been becoming an important issue as a desired alternative of energy products because of non-toxic, biodegradable properties, and lower exhaust emissions. During esterification of fatty acids or transesterification of oils and fats with short chain alcohols by the alkali-catalyzed methanolysis, FAME and unrefined glycerol are generated. Quantification of glycerol as a by-product is important because of a determinant of biodiesel quality. However, the glycerol analysis by gas chromatography (GC) method has laborious works with sample preparation, long time and cost of sample analysis. Thus, there is a need to analyze glycerol more simply. Herein we demonstrate that the colorimetric assay for glycerol analysis conducted by UV-vis spectrophotometer at the wavelength 617 nm whose peak is maximum intensity of malachite green, resulting in the red-shift occurred proportionally as a function of glycerol amount. Thus, it is considered the solvent media for malachite green fading for biodiesel production: (1) water, (2) MeOH, and (3) EtOH. The resulting findings show that the peak intensity at 617 nm in glycerol-malachite green mixture had a relationship between glycerol concentration and degree of peak shift as increase in pure glycerol concentration approximately at pH 7.0. However, when it was measured the unrefined glycerol concentration by diluting and adjusting with water to buffer (pH 7.0), it was not observed the absorption peak at 617 nm because of impurities and OH ions. In case of glycerol from biodiesel production factories, glycerol concentration could be successfully measured.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권4호
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• pp.331-337
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• 2012

Electrical properties as a function of composition in silicon nitride ($SiN_x$) films grown at low temperatures ($<200^{\circ}C$) were studied for applications to photonic devices and thin film transistors. Both silicon-rich and nitrogen-rich compositions were successfully produced in final films by controlling the source gas mixing ratio, $R=[(N_2\;or\;NH_3)/SiH_4]$, and the RF plasma power. Depending on the film composition, the dielectric and optical properties of $SiN_x$ films varied substantially. Both the resistivity and breakdown field strength showed the maximum value at the stoichiometric composition (N/Si = 1.33), and degraded as the composition deviated to either side. The electrical properties degraded more rapidly when the composition shifted toward the silicon-rich side than toward the nitrogen-rich side. The composition shift from the silicon-rich side to the nitrogen-rich side accompanied the shift in the photoluminescence characteristic peak to a shorter wavelength, indicating an increase in the band gap. As long as the film composition is close to the stoichiometry, the breakdown field strength and the bulk resistivity showed adequate values for use as a gate dielectric layer down to $150^{\circ}C$ of the process temperature.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.106-113
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• 2023

The supply of microbiological risk-free water is essential to keep food safety and public hygiene. And removal, inactivation, and destruction of microorganisms in drinking water are key for ensuring safety in the food industry. Ultraviolet-C (UV-C) irradiation is an attractive method for efficient disinfection of water without generating toxicity and adversely affecting human health. In this study, the disinfection efficiencies of UV-C irradiation on Shigella flexneri (Gram negative) and Listeria monocytogenes (Gram positive) at various concentrations in drinking water were evaluated using a water purifier. Their morphological and physiological characteristics after UV-C irradiation were observed using fluorescence microscopy and flow cytometry combined with live/dead staining. UV-C irradiation (254 nm wavelength, irradiation dose: 40 mJ/cm²) at a water flow velocity of 3.4 L/min showed disinfection ability on both bacteria up to 10⁸ CFU/4 L. And flow cytometric analysis showed different physiological shift between S. flexneri and L. monocytogenes after UV-C irradiation, but no significant shift of morphology in both bacteria. In addition, each bacterium revealed different characteristics with time-course observation after UV-C irradiation: L. monocytogenes dramatically changed its physiological feature and seemed to reach maximum damage at 4 h and then recovered, whereas S. flexneri seemed to gradually die over time. This study revealed that UV-C irradiation of water purifiers is effective in disinfecting microbial contaminants in drinking water and provides basic information on bacterial features/responses after UV-C irradiation.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권2호
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• pp.158-168
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• 2024

There is hardly any person in modern times who has not taken soft drinks instead of drinking water. The rate of people taking soft drinks being surprisingly high, researchers around the world have cautioned from time to time that these drinks lead to weight gain, raise the risk of non-communicable diseases and so on. Therefore, in this work an image-based tool is developed to monitor the nutritional information of soft drinks by using deep convolutional neural network with transfer learning. At first, visual saliency, mean shift segmentation, thresholding and noise reduction technique, collectively known as 'pre-processing' are adopted to extract the location of drinks region. After removing backgrounds and segment out only the desired area from image, we impose Discrete Wavelength Transform (DWT) based resolution enhancement technique is applied to improve the quality of image. After that, transfer learning model is employed for the classification of drinks. Finally, nutrition value of each drink is estimated using Bag-of-Feature (BoF) based classification and Euclidean distance-based ratio calculation technique. To achieve this, a dataset is built with ten most consumed soft drinks in Bangladesh. These images were collected from imageNet dataset as well as internet and proposed method confirms that it has the ability to detect and recognize different types of drinks with an accuracy of 98.51%.

• 한국광학회지
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• 제19권2호
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• pp.127-131
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• 2008

본 논문에서는 굴절률 감지 방식의 수직 결합형 폴리머 마이크로링 공진기 기반 글루코스 바이오 센서를 제안하고 구현하였다. 이 센서에서 상부 클래딩 역할을 하는 글루코스 분석 대상물의 농도 변화는 링 공진기의 공진파장 이동을 측정함으로써 얻어진다. 특히, 센서의 감도를 향상시키기 위해 다음과 같은 방법을 사용하였다. 첫째로, 분석 대상물에 근접한 유효굴절률을 갖는 폴리머 도파로 구조를 공진기 센서에 도입하였다. 둘째로, 분석 물질의 접촉면적을 확대하기 위해 측면 클래딩층이 충분히 식각된 pedestal 링 도파로 구조를 사용하였다. 제안된 공진기 센서는 빔전파 방법을 사용하여 설계하고 분석하였다. 사용된 코어 및 클래딩용 폴리머의 굴절률은 각각 1.430과 1.375였으며, 링 반경은 $400\;{\mu}m$였다. 이 때 얻어진 도파로의 유효굴절률은 ${\sim}1.390$였으며 글루코스 수용액의 굴절률 1.333와 매우 근접하였다. 제작된 소자의 기본적인 전달특성은 FSR(free spectral range) 0.66 nm, 대역폭 ${\sim}0.15\;nm$, Q 값 10,000 이었다. 1550 nm 광파장 대역에서 얻어진 측정 결과를 살펴보면, 센서 감도는 ${\sim}0.28\;pm$/(mg/dL)였으며, 이에 따른 굴절률 변화 감도는 ${\sim}200\;nm/RIU$였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.161-167
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• 2017

상온에서 단일소자의 경우 $0.98{\mu}A$ 문턱전류를 나타내는 $32{\times}32$ 광양자테 레이저 어레이를 제작하였다. 제작된 어레이의 전체 소자들의 문턱전류 및 밀도, 전압은 20 mA, $0.068A/cm^2$, 1.38 V의 값을 나타내었다. 발광 광양자테 어레이는 GaAs 물질이 다중-양자 우물 활성 영역을 구성하고, 칩이 차지하는 면적은 $1.65{\times}1.65mm^2$였으며, 소자들의 피크파워 파장은 $858.8{\pm}0.35nm$, 상대적인 레이저 세기는 $0.3{\pm}0.2$, 선폭은 $0.2{\pm}0.07nm$로 비교적 균일한 특성을 보였다. 또한, 레이저 어레이의 각도 의존적 청색 이동 특성을 이용한 파장 분할 멀티플렉싱 시스템 실험을 진행하였고, 각도에 따라 10 nm 정도 파장이 변하는 현상을 발견하였으며, 거리에 따른 레이저 세기를 측정한 결과 6 m에서도 감지할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권7호
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• pp.802-807
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• 1995

진공증착법으로 제작한 V$_2$O$_{5}$ 박막의 두께 및 결정성에 따른 전기변색 특성을 체계적으로 조사하였다. 증착된 박막은 노란색을 띄고 있었으며 14$0^{\circ}C$ 보다 높은 기판온도에서 증착된 V$_2$O$_{5}$ 박막은 결정질로 낮은 기판온도에서 증착된 박막들은 비정질로 밝혀졌다. 리튬 이온 주입에 따른 V$_2$O$_{5}$ 박막의 광 변조 특성 결과 V$_2$O$_{5}$ 박막의 두께와 결정성에 관계없이 300~500nm 파장영역에서는 산화발색이 500~1100nm 파장영역에서는 환원 발색이 나타났다. 비정질과 결정질 Li$_{x}$ V$_2$O$_{5}$ 박막의 optical band gap 에너지는 리튬 이온 주입양이 증가함에 따라 (x=0.0~0.6) 각각 0.75 [eV], 0.17 [eV]씩 높은 에너지쪽으로 이동하였다. 비정질 Li$_{x}$ V$_2$O$_{5}$ 박막의 coloration efficiency는 근적외선 영역에서는 리튬 이온 주입과 박막두께에 따라 거의 변화가 없었으나 blue와 near-UV 영역에서는 absorption edge가 500nm 파장근처에서 높은 에너지 부근으로 이동됨으로 인하여, 박막두께가 증가하고 리튬 이온주입양이 감소할수록 coloration efficiency가 상당히 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 결정질 Li$_{x}$ V$_2$O$_{5}$ 박막의 경우 coloration efficiency는 전파장영역에서 리튬 이온 주입양과 박막두께에 거의 영향을 받지 않는 것으로 밝혀졌다.

• 한국진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.442-448
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• 2011

자발형성법으로 InP (001) 기판에 성장한 InAs/InAlGaAs 양자점(QDs, quantum dots)의 광학적 특성을 PL (photoluminescence)과 TRPL (time-resolved PL)을 이용하여 분석하였다. InAs 양자점 시료는 single layer InAs/InAlGaAs QDs (QD1)과 7-stacked InAs/InAlGaAs QDs (QD2)를 사용하였다. 저온(10 K)에서 QD1과 QD2 모두 1,320 nm에서 PL 피크가 나타났으며, 온도를 300 K까지 증가하였을 때 각각 178 nm와 264 nm의 적색편이(red-shift)를 보였다. QD1의 PL 소멸시간은 PL 피크인 1,320 nm에서 1.49 ns이고, PL 피크를 중심으로 장파장과 단파장으로 이동하면서 점차 짧아졌다. 그러나 QD2의 PL 소멸시간은 발광파장이 1,130 nm에서 1,600 nm까지 증가할 때 1.83 ns에서 1.22 ns로 점진적으로 짧아졌다. 이러한 QD2의 PL과 TRPL 결과는 평균 양자점의 크기가 InAs/InAlGaAs 층이 증가함에 따라 점차 증가하기 때문으로 single layer인 QD1에 비해 양자점 크기의 변화가 더 크기 때문으로 설명된다.

• 한국광학회지
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• 제11권6호
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• pp.429-433
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• 2000

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자를 공진기로 사용하는 파장 가변 광섬유 DFB레이저를 구현하였다 사용된 광섬유 브래그 격자는 3cm의 $Er^{3+}$ 첨가 광섬유에 새겨졌고 브래그 공명파장은 1559.4nm이다 단일모드 동작과 낮은 문턱 펌프를 위해 UV재조사 방법을 통하여 $\lambda/4$ 위상천이를 주었다. 제작된 레이저는 $230\muW$ 파워의 단일 모드 발진을 하며 35kHz의 선폭을 갖는다. 또한 광섬유 격자를 PZT로 조절하는 광섬유 인장기로 인장하여 레이저의 발진파장을 3nm까지 가변할 수 있었다.