본 논문에서는 반도체 광증폭기내에서 four-wave mixing을 발생시키는 spectral hole burning을 더욱 정확하게 해석하기 위하여 밀도행렬을 기존의 방법에 비하여 정확하게 푸는 방법에 대하여 설명하고 이러한 밀도행렬에 대한 수치해석을 실시하여 그 해를 구한다. 이렇게 구한 결과를 통해 반도체 광증폭기내에서의 four-wave mixing에 의한 파장변환을 설명하는 결합 파동 방정식을 유도하고 이것의 해를 구하여 반도체 광증폭기에서의 파장변환이 어떻게 발생하는 지를 설명하고 3차 섭동을 이용하여 계산된 기존의 결과와 비교한다.
본 논문에서는 위상 변조된 가상 영상과 간섭의 원리를 이용하여 영상의 암호화 및 복호화 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 원 영상은 그레이 값을 가지는 가상 영상과 무작위 암호화 키, 그리고 복호화 키를 위상 변조하여 이들을 간섭계의 한 쪽 경로에 둠으로써 기준파와의 간섭에 의해서 간단히 복원될 수 있다. 제안한 암호화 과정은 원 영상의 어떤 정보도 포함하지 않은 위상 변조된 가상영상과 컴퓨터를 통해서 만들어진 무작위 영상(암호화 키)을 곱함으로써 암호화한다. 그러므로 허가되지 않은 사람들이 암호화키를 분석함으로써 있을 수 있는 복제 가능성을 배제하였다. 또한 그레이 영상을 암호화함으로써 이진 위상 암호화방법에 비해 암호화 수준이 높은 장점을 가진다. 컴퓨터 시뮬레이션과 광 실험을 통하여 제안한 방법이 광 암호화 시스템에 적합함을 확인하였다. In this paper, we propose an improved image encryption and decryption method using a phase-encoded virtual image and interference. An original image is simply decrypted by interfering a reference wave with the wave passing through a decrypting key and the encrypted image, where every image has grey level. The proposed encryption is performed by the multiplication of an encrypting key and a phase-encoded virtual image which dose not contain any information for the original image. Therefore even if unauthorized people analyze the encrypted image, they cannot reconstruct the original image. Also grey image encryption can improve the encryption level compared to binary image encryption. Computer simulation and optical experiments confirmed that the proposed technique is a simple for optical encryption.
본 논문에서는 exclusive-OR 연산을 기반으로 암호화된 그레이 영상에 위상 랩핑(phase-wrapping)과 다중 위상 분할(multi-phase separation)방법을 적용하여 광학적 복호화가 용이하도록 한 광 암호화 시스템을 제안하였다. 암호화시 그레이 영상을 이진 영상들의 합으로 분리한 후 각각의 이진영상을 이진 무작위 영상과 변형된 XOR(modified XOR) 연산을 수행하고, 연산된 이진 영상들과 이진 무작위 영상들을 따로 결합한 후 이를 위상 부호화하여 암호화 영상과 키 영상을 만든다. 복호화시 암호화 영상과 키 영상의 위상 정보를 광소자로 구현할 경우 제어 가능한 위상 범위의 현실적 한계로 인해 그레이 정보 복원에 제약이 따른다. 따라서 위상 랩핑(phase-wrapping) 방법으로 암호화 영상과 키 영상의 위상 범위를 줄이고, 다중 위상 분할(multi-phase separation)로 이 영상들을 낮은 레벨의 위상영상들로 분할함으로써, 위상범위가 제한된 광소자로도 그레이 영상의 복호화가 가능하도록 하였다. 복호화는 암호화 영상과 키 영상의 곱을 기준파와 간섭시켜 간단히 구현하며, 컴퓨터 모의 실험을 이용해 제안한 방법의 타당성과 복호화시 위상 범위의 제한에 따른 영향을 분석하였다.