보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
이광조
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800004615 |
과제고유번호 |
1711035851 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-05-05
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키워드 |
음향 광학.광섬유 광학.포토닉스 소자.바이오 센서.양자 광학.광자 결정 광섬유.중적외선 포토닉스.Acousto-optics.Fibre optics.Photonic devices.Bio-sensor.Quantum optics.Photonic crystal fibres.Mid-infrared photonics.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800004615 |
초록
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연구의 목적 및 내용
본 연구는 광섬유 음향 광학 플랫폼을 기반으로 하는 근-중적외선 포토닉스 소자 및 시스템 응용을 그 목적으로 한다. 우선 근적외선 포토닉스에서는, 미세 구조 특수 광섬유에서의 음향 광학 효과를 이용하여 출력 광신호의 세기, 파장, 편광, 등을 제어하는 기술을 제안하였으며, 이를 통해 새로운 형태의 바이오 센싱, 편광 제어 소자, 편광 양자 얽힘 상태 제어 시스템을 개발하였다. 또한 현재 개발이 미진한 중적외선 포토닉스 분야에서, 광섬유 기반 소자 및 시스템을 음향 광학 플랫폼에서 연구하였으며, 특히 중적외
연구의 목적 및 내용
본 연구는 광섬유 음향 광학 플랫폼을 기반으로 하는 근-중적외선 포토닉스 소자 및 시스템 응용을 그 목적으로 한다. 우선 근적외선 포토닉스에서는, 미세 구조 특수 광섬유에서의 음향 광학 효과를 이용하여 출력 광신호의 세기, 파장, 편광, 등을 제어하는 기술을 제안하였으며, 이를 통해 새로운 형태의 바이오 센싱, 편광 제어 소자, 편광 양자 얽힘 상태 제어 시스템을 개발하였다. 또한 현재 개발이 미진한 중적외선 포토닉스 분야에서, 광섬유 기반 소자 및 시스템을 음향 광학 플랫폼에서 연구하였으며, 특히 중적외선 양자 광학 플랫폼 개발에 대한 초기 연구 수행으로 미국광학회 저널에서 스포트라이트로 선정되기도 하였다. 향후 광섬유 기반 중적외선 포토닉스 분야를 세계적으로 선도할 수 있을 것이라 기대되며, 첨단 연구 분야에 대한 후진 양성 및 교육에 양질의 기여를 할 것이다.
연구결과
1. 비틀림 음향 광학 소자 성능 향상: 광섬유 코일링을 통한 좁은 선폭 소자 개발
2. 광 밴드 갭 광섬유에서 음향 광학 모드 결합 최초 연구: 중적외선에서 동작하는 AgBr 밴드갭 광섬유 설계
3. 타원 채널 코어 광섬유 디자인 및 바이오 유체센서 응용
4. 다공성 다중코어 타원 광섬유 개발 및 바이오센서 응용
5. 단일 복굴절 광섬유를 이용한 파장 가변 대역 제거 필터 개발: 이론 및 측정
6. 스펙트럼 디자인이 가능한 비틀림 음향 광학 소자 개발: 광섬유의 물리적인 회전과 굴곡 음파를 이용한 음향 광학 소자로서, 출력 스펙트럼을 디자인할 수 있음
7. 위상 변조 비틀림 음향 광학 효과를 이용한 위상 신호 모듈레이션 시스템 초기 연구
8. 양자정보 처리를 위한 중적외선 양자 얽힘 상태 발생 소자 초기 연구
연구결과의 활용계획
1. 물리학 연구: 본 과제의 결과는 아직 알려지지 않은 중적외선 광학의 새로운 물리적 현상에 대한 연구 뿐 아니라 차후 응용 소자 개발의 기반 기술이 될 것이다. 또한 새로운 위상 모듈레이션 시스템, 양자 광학 시스템, 그리고 빛의 각운동량 제어를 통한 초고속, 대용량 데이터 전송 시스템 등이 본 연구 결과를 바탕으로 발전이 될 것이다.
2. 최초의 연구, 새로운 분야 개척: 중적외선 영역의 광섬유 기반 포토닉스 시스템은 현재 연구가 미진한 상태이며, 보안, 환경 분야에 대한 응용성으로 인해 향후 많은 연구가 기대된다. 본 과제를 통해 광섬유 음향 광학 플랫폼을 기반으로 하는 바이오센서와 양자 정보 처리 등의 포토닉스 개발이라는 새로운 분야를 개척하고, 이 분야를 세계적으로 선도함으로써 첨단 연구 분야에 대한 한국의 위상을 높일 수 있을 것이다.
3. 교육적인 측면: 관련 연구 분야에 대한 최신 기술을 학위과정 학생들에게 습득하게 하고, 포토닉스 소자에 대한 높은 수준의 수치 해석과 광학 실험 능력을 배양함으로써, 관련 광산업에 기여할 수 있는 인재들을 육성할 것이다.
4.산업적인 측면: 중적외선 분야의 음향광학 소자와 측정 장비 등 아직 확립되어 있지 않은 관련 산업 분야의 국제 표준을 마련하고 측정에 대한 기반 기술을 확립한다.
5. 경제적인 이익: 광섬유 기반 산업으로부터의 투자를 통해, 중적외선 소자 기술 들을 상업화하고, 개발된 음향광학 플랫폼과 실제 응용 분야들 (바이오센서, 양자 정보 처리, 대용량 데이터 통신 등) 사이의 효과적인 결합을 이룸으로써 응용 광 산업분야에 큰 시너지 효과를 가져 올 수 있을 것이라 예상된다.
6. 군사, 보안, 환경 분야: 중적외선 광학 분야는 보안, 환경 분야에서 측정을 필요로 하는 여러 가지 가스 물질을 측정하는 가스 감지기로서도 응용이 가능하다. 또한 본 연구를 통해 개발될 최초의 중적외선 음향 광학 포토닉스 시스템은 군사와 보안 분야에서 저가의 소형 측정 장비를 개발하는데 중요한 기반 기술이 될 것으로 기대된다.
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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Purpose& contents
The aim of this project is to develop near to mid-infrared photonics based on in-fibre acousto-optic (AO) platform. In near-infrared photonics, we propose novel techniques for AO control of polarisation and phase of optical signals. We will develop bio-sensing, light angular mom
Purpose& contents
The aim of this project is to develop near to mid-infrared photonics based on in-fibre acousto-optic (AO) platform. In near-infrared photonics, we propose novel techniques for AO control of polarisation and phase of optical signals. We will develop bio-sensing, light angular momentum and polarisation entanglement controlling systems. In mid-infrared photonics, we will develop the first AO devices and study unknown physical phenomena caused by the connection of AO and nonlinear optic effects.
Result
1. Improvement of all-fiber torsional acoustic devices: Narrow-band spectrum achieved by longer, coiled interaction lengths
2. Acousto-optic coupling properties in mid-IR microstructured AgBr fiber
3. Elliptical core channel fiber for optofluidic sensing
4. Multi-core elliptical fiber for low-index sensing
5. Tunable band-rejection filter using a single polarization fiber: Theory
6. Tunable band-rejection filter using a single polarization fiber: Measurement
7. Spectral design based on flexural acoustic birefringence and matched filters
8. Phase modulation based on in-fiber torsional acousto-optic coupling
9. Mid-IR quantum optics: Polarization-entangled photon-pair generation in mid-IR
Expected Contribution
1. Fundamental physics : Development of basic platform for studying mid-IR photonics
2. The merging of mid-infrared fiber optics with microfluidics: optofluidic sensing and biosensing
3. Stellar interferometry, photonics for military and security purpose.
4. Building a unique international standards with mid-IR integrated photonics facility.
5. Economic benefits from early commercialization.
6. Advanced training for MS students and PhD students in advanced experimental and numerical techniques apposite to this area.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 19
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 22
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 22
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 22
- 8. 참고문헌 ... 23
- 9. 연구성과 ... 24
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 28
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 29
- 별첨1 : 대 표 연 구 성 과 ... 30
- 별첨2 : 세부 목표 관련 증빙 ... 45
- 끝페이지 ... 92
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