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한국광학회지

광 주입-잠금된 반도체 레이저의 모드 분석

배인호, 문한섭, 김지나

Published Oct 1, 2007• 0 citations
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Abstract

외부 공진기형 반도체 레이저를 주레이저로 하여 종레이저로 사용한 상용 반도체 레이저에 광 주입-잠금을 수행하고, 주입-잠금된 종레이저의 모드 특성을 조사하였다. 루비듐 원자의 D1 전이선에서 포화흡수분광 스펙트럼과 주입-잠금된 종레이저의 모드를 측정하였다. 주입-잠금 대역폭 내에 있는 종레이저가 주레이저의 주파수와 선폭이 동기되는 것을 확인하였고, 주입되는 광의 세기에 따른 주입-잠금 대역폭을 측정하였다. 특히 주입되는 광의 세기, 그리고 주레이저와 종레이저의 주파수 차이에 따른 주입-잠금 과정에 종레이저의 모드 변화를 공초점 패브리-페로 간섭계를 이용하여 측정했다. 불완전 주입-잠금 상태에서는 종레이저의 모드가 두 개 이상의 다중 모드로 발진하는 것을 확인할 수 있었다.

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속도선택 포화흡수분광을 이용한 분산형 신호의 관측 및 반도체 레이저의 주파수안정화

박상언, 조혁, 권택용 +2 more

세슘 D₁ 전이선에 해당하는 파장 894 ㎚의 레이저시스템을 제작하여 포화흡수분광 실험을 하였다. 포화흡수증기셀 내에서 조사광을 펌프광에 대해 일정한 각도로 교차시켜서 속도선택적인 포화흡수분광신호를 관찰하였다. 이 신호는 펌프광과 조사광의 교차하는 각도와 위치에 따라 변했다. 이때 두 개의 조사광에 의해 만들어진 속도선택 포화흡수분광신호들의 차이를 측정함으로써 분산모양의 주파수 분별신호를 만들 수 있었다. 이를 이용하여 주파수 변조없이 반도체 레이저의 주파수를 안정화할 수 있었다. 그 결과, 주파수 안정도 σy(τ=1s)=7×10-¹², σf(τ=1s)=2.4㎑이었다.

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결합 변환 상관 평면의 이동 변위와 무작위 위상 영상을 이용한 광 암호화 시스템

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본 논문에서는 결합 변환 상관 평면에 이동 변위에 따른 위상 성분의 영향을 또 다른 암호화 매개변수로 이용하여 무작위 위상 영상과 매개 변수 값을 암호화 요소로 사용하는 광 암호화 방법을 제안하였다. 암호화 과정 시 사용자만이 알고 있는 이동 변위 수치를 원 영상에 더하여 위상 변조한 후, 위상 변조한 무작위 위상과 공간 영역에서 곱한다. 곱해진 영상을 푸리에 변환을 하여 최종 암호화 영상을 생성하며, 이 때 키 영상은 무작위 위상 영상을 푸리에 변환하여 얻는다. 생성된 암호화 영상은 원 영상을 재생 시 키 영상과 이동 변위 수치 정보가 동시에 필요로 하며, 키 영상은 복소함수로 세기 검출기로 쉽게 복제가 힘들뿐만 아니라 설사 키 영상이 복제하거나 도난 또는 분실된 경우에도 불법 사용자는 이동 변위 정보를 획득해야만 원 영상 정보를 재생할 수 있으므로, 좀 더 높은 암호화 수준으로 원 영상 정보를 보호할 수 있다. 복호화 과정은 결합 변환 상관 평면에 암호화 영상과 키 영상을 암호화 시 사용한 이동 변위 값에 따라 위치시켜 간단히 구현할 수 있으며, 간섭계 구조나 4-f 상관기 구조를 이용하지 않으므로 광축 정렬이 나 외부 환경 변화에 영향을 받지 않고 원 영상을 재생할 수 있다.

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레이저를 이용한 다색 다단계 공명이온화의 원리와 선택적 광이온화의 특성을 고찰하고, 수은 원자에 이 방법을 적용한 선택적 광이온화에 대하여 연구하였다. 레이저의 특성을 이용하는 공명이온화 기술은 한 종류의 원소만을 선택적으로 광이온화시킬 수 있을 뿐만아니라 생성된 이온신호의 검지 능력을 크게 향상시킬 수 있다. 수은 원자에 이 방법을 적용하면 3색 3단계 이온화구도에서 한 종류의 원소를 선택적으로 광이온화시킬 수 있으며, 사용되는 레이저의 편광을 조합하여 이용하면 더 높은 선택도를 얻을 수 있음을 입증하였다.

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양자암호화 키 전송에서 검출기 특성에 따른 전송효율

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자연의 법칙이 보장해 주는 완벽한 보안이 가능한 양자암호화 통신을 위해서는 아주 약한 빛을 사용해 한 펄스에서 두 개 이상의 광자가 발견될 확률을 아주 작게 해야 한다. 그러나 잡음과 검출기의 양자효율 등을 고려하면 현실적으로는 실험적 상황에서 발생되는 신호왜곡과 도청에 의한 신호왜곡을 구별해 낼 수 있는 조건을 찾아내야 한다. 검출기에 걸어주는 전압의 크기와 신호검출시의 문턱전압을 변화시켜가며 여러 세기의 빛에 대한 양자암호화 키 전송가능성을 실험적으로 확인하였다. 암호화 키 전송 방식은 잘 알려진 두 가지 선형편광과 두 가지 원형편광 상태를 이용한 4-state 암호화 키 전송방식을 사용하였다.

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세기검출기를 이용한 광 영상 암호화

이응대, 박세준, 이하운 +1 more

본 논문에서 위상변조와 푸리에 변환을 이용하여 이진 영상을 위한 새로운 암호화 방법을 제안한다. 복호를 위해서 제곱칙 특성을 이용한다. 키 영상은 랜덤 패턴의 위상변조와 그의 푸리에 변환으로 구해지며 입력 영상은 위상 변조된 랜덤 패턴과 위상 변조된 입력의 곱을 푸리에 변환함으로서 암호화된다. 암호화된 영상과 키 영상은 위상 정보만을 가지므로 일반 세기 검출기로는 복사나 위조가 불가능하며 복호는 키 영상에 의해서만 가능하다. 원 영상을 재생하기 위해, 키 영상과 암호화된 영상의 위상 마스크는 푸리에 변환 렌즈와 함께 각각 마흐-젠더 간섭계 경로에 따로 두며 출력 영상은 CCD 카메라에 세기 형태로 나타난다. 제안한 방법은 위상 변조기로 LCD를 사용하고 CCD 카메라의 특성을 이용하여 재생하므로 실시간 처리가 가능하다. 제안된 방법이 컴퓨터 모의 실험과 광학적 실험 결과 암호화 구조로서 우수한 성능을 갖음을 보여준다.

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본 논문에서는 위상 변조된 가상 영상과 결합변환상관기를 이용하여 암호화 및 복호화 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 원 영상은 주파수 영역에서 가상 위상 영상과 무작위 위상 영상의 곱을 퓨리에 변화하여 만든 암호화 영상과 제안한 위상 대응 규칙으로 만든 퓨리에 복호화 키를 퓨리에 변환하여 출력 평면에서 간단히 복원된다. 제안한 방법은 암호화된 영상을 허가되지 않은 사람들이 분석함으로써 있을 수 있는 복제 가능성을 원 영상의 어떤 정보도 포함하지 않은 가상 영상을 사용함으로써 배제할 수 있다. 또한 위상 변조된 영상의 자기상관성분의 세기는 1이므로 원 영상은 이 자기상관성분을 이용하여 재생되므로 결합변환상관기의 가장 큰 문제점인 자기상관성분을 제거해야 하는 문제를 해결할 수 있다. 하지만 위상 암호화 방법은 잡음이나 흠집에 민감하여 복원영상의 왜곡이 발생할 수 있으므로 본 논문에서는 이 문제를 분석하고 해결책을 제시하였다. 검증 실험을 통하여 분석의 타당성을 확인하고 제안한 암호화 방법이 광 암호화 시스템에 적용 가능함을 확인하였다.

한국광학회지•Jun 1, 2003•0 citations
외부 공진기형 반도체 레이저를 주레이저로 하여 종레이저로 사용한 상용 반도체 레이저에 광 주입-잠금을 수행하고, 주입-잠금된 종레이저의 모드 특성을 조사하였다. 루비듐 원자의 D1 전이선에서 포화흡수분광 스펙트럼과 주입-잠금된 종레이저의 모드를 측정하였다. 주입-잠금 대역폭 내에 있는 종레이저가 주레이저의 주파수와 선폭이 동기되는 것을 확인하였고, 주입되는 광의 세기에 따른 주입-잠금 대역폭을 측정하였다. 특히 주입되는 광의 세기, 그리고 주레이저와 종레이저의 주파수 차이에 따른 주입-잠금 과정에 종레이저의 모드 변화를 공초점 패브리-페로 간섭계를 이용하여 측정했다. 불완전 주입-잠금 상태에서는 종레이저의 모드가 두 개 이상의 다중 모드로 발진하는 것을 확인할 수 있었다.
세슘 D₁ 전이선에 해당하는 파장 894 ㎚의 레이저시스템을 제작하여 포화흡수분광 실험을 하였다. 포화흡수증기셀 내에서 조사광을 펌프광에 대해 일정한 각도로 교차시켜서 속도선택적인 포화흡수분광신호를 관찰하였다. 이 신호는 펌프광과 조사광의 교차하는 각도와 위치에 따라 변했다. 이때 두 개의 조사광에 의해 만들어진 속도선택 포화흡수분광신호들의 차이를 측정함으로써 분산모양의 주파수 분별신호를 만들 수 있었다. 이를 이용하여 주파수 변조없이 반도체 레이저의 주파수를 안정화할 수 있었다. 그 결과, 주파수 안정도 σy(τ=1s)=7×10-¹², σf(τ=1s)=2.4㎑이었다.
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레이저를 이용한 다색 다단계 공명이온화의 원리와 선택적 광이온화의 특성을 고찰하고, 수은 원자에 이 방법을 적용한 선택적 광이온화에 대하여 연구하였다. 레이저의 특성을 이용하는 공명이온화 기술은 한 종류의 원소만을 선택적으로 광이온화시킬 수 있을 뿐만아니라 생성된 이온신호의 검지 능력을 크게 향상시킬 수 있다. 수은 원자에 이 방법을 적용하면 3색 3단계 이온화구도에서 한 종류의 원소를 선택적으로 광이온화시킬 수 있으며, 사용되는 레이저의 편광을 조합하여 이용하면 더 높은 선택도를 얻을 수 있음을 입증하였다.
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본 논문에서 위상변조와 푸리에 변환을 이용하여 이진 영상을 위한 새로운 암호화 방법을 제안한다. 복호를 위해서 제곱칙 특성을 이용한다. 키 영상은 랜덤 패턴의 위상변조와 그의 푸리에 변환으로 구해지며 입력 영상은 위상 변조된 랜덤 패턴과 위상 변조된 입력의 곱을 푸리에 변환함으로서 암호화된다. 암호화된 영상과 키 영상은 위상 정보만을 가지므로 일반 세기 검출기로는 복사나 위조가 불가능하며 복호는 키 영상에 의해서만 가능하다. 원 영상을 재생하기 위해, 키 영상과 암호화된 영상의 위상 마스크는 푸리에 변환 렌즈와 함께 각각 마흐-젠더 간섭계 경로에 따로 두며 출력 영상은 CCD 카메라에 세기 형태로 나타난다. 제안한 방법은 위상 변조기로 LCD를 사용하고 CCD 카메라의 특성을 이용하여 재생하므로 실시간 처리가 가능하다. 제안된 방법이 컴퓨터 모의 실험과 광학적 실험 결과 암호화 구조로서 우수한 성능을 갖음을 보여준다.
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