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가톨릭 어머니와 유대인 아버지 사이에서 태어난 헤르츠스타르크는 1943년 구금되어 결국 부헨발트 강제 수용소로 보내졌고, 그곳에서 그는 이전 연구를 계속하도록 권장되었다.
수용소에서 헤르츠스타르크는 제조 가능한 장치에 대한 작업 도면을 개발할 수 있었다. 부헨발트는 1945년 4월 11일 미군에 의해 해방되었고, 11월까지 헤르츠스타르크는 바이마르 근처 좀머탈에 있는 공장을 찾아냈는데, 그곳의 기계공들은 세 대의 작동 프로토타입을 생산할 만큼 숙련되어 있었다.
소련군은 7월에 도착했고, 헤르츠스타르크는 러시아로 보내질 것을 두려워하여 같은 달 말에 오스트리아로 도피했다. 그는 자신의 작업을 보호하기 위해 지속적인 특허뿐만 아니라 몇 가지 추가 특허를 출원하면서 재정적 후원자를 찾기 시작했다. 결국 프란츠 요제프 2세 리히텐슈타인 공작이 이 장치 제조에 관심을 보였고, 곧 새로 설립된 회사인 콘티나 AG 마우렌(Contina AG Mauren)이 리히텐슈타인에서 생산을 시작했다.
얼마 지나지 않아 헤르츠스타르크의 재정적 후원자들은 자신들이 필요한 모든 것을 그에게서 얻었다고 생각하여 그의 3분의 1 지분을 포함한 회사의 모든 기존 주식 가치를 0으로 낮추어 그를 강제로 몰아내려 했다. 이들은 이전에 헤르츠스타르크가 특허 소유권을 회사에 이전하지 않도록 선택했던 사람들인데, 이는 누군가 소송을 제기할 경우 회사 대신 헤르츠스타르크를 고소하게 하여 헤르츠스타르크의 비용으로 자신들을 보호하려는 의도였다. 이 계략은 이제 역효과를 냈다. 특허권이 없으면 아무것도 제조할 수 없었다. 헤르츠스타르크는 새로운 계약을 협상할 수 있었고, 계속해서 그에게 돈이 흘러들어갔다.
쿠르타는 1970년대에 전자 계산기로 대체될 때까지는 가장 훌륭한 휴대용 계산기로 여겨졌다. 그러나 쿠르타는 수집가들 사이에서 매우 인기 있는 품목으로 남아 있으며, 수천 대의 기계가 제조 당시만큼 원활하게 작동하고 있다.
약 14만 대의 쿠르타 계산기가 생산되었다(타입 I 8만 대, 타입 II 6만 대). 쿠르트 헤르츠스타르크에 따르면 마지막 쿠르타는 1972년에 생산되었다.
쿠르타 타입 I은 생산 후반에 125달러에 판매되었고, 타입 II는 175달러에 판매되었다. 쿠르타의 3%만이 보증 수리를 위해 공장으로 반환되었지만, 상당수의 구매자들이 쿠르타를 분해하려다가 부품으로 돌려보냈다. 기계를 재조립하는 것은 각 부품과 하위 조립품의 방향과 설치 순서에 대한 깊은 지식, 그리고 조립 중 부품을 제자리에 고정하도록 설계된 특수 가이드가 필요했기 때문에 더 어려웠다. 약간씩 다른 치수를 가진 많은 동일해 보이는 부품들은 설계 공차에 맞추기 위한 시험 장착 및 선택뿐만 아니라 특수 도구도 필요했다.
이 기계들은 높은 수집 가치를 지니고 있다. 2016년에는 약 1,000달러에 판매되었지만, 구매자들은 눈에 띄는 일련번호를 가진 깨끗한 상태의 모델에 대해 1,900달러까지 지불했다.
쿠르타의 디자인은 고트프리트 라이프니츠의 계단형 계산기와 샤를 자비에 토마스의 아리스모미터의 후손으로, 톱니바퀴에 값을 축적하고 계단형 드럼 메커니즘으로 추가하거나 보수한다.
숫자는 장치 측면에 있는 슬라이더(숫자당 하나의 슬라이더)를 사용하여 입력된다. 회전 카운터와 결과 카운터는 기계 상단에 있는 이동 가능한 캐리지 주위에 위치한다. 크랭크를 한 번 돌리면 어떤 캐리지 위치에서도 입력 숫자가 결과 카운터에 추가되고, 회전 카운터의 해당 숫자가 증가한다. 크랭크를 돌리기 전에 위로 살짝 당기면 덧셈 대신 뺄셈이 수행된다. 곱셈, 나눗셈 및 기타 기능은 일련의 크랭크 및 캐리지 이동 작업을 필요로 한다.
타입 I 쿠르타는 데이터 입력용 8자리(설정 슬라이더로 알려짐), 6자리 회전 카운터, 11자리 결과 카운터를 가지고 있다. 광고 문헌에 따르면 무게는 에 불과하다. 1969년에 생산된 일련번호 70154는 이다.
1954년에 출시된 더 큰 타입 II 쿠르타는 데이터 입력용 11자리, 8자리 회전 카운터, 15자리 결과 카운터를 가지고 있다.
쿠르타는 1960년대, 1970년대, 그리고 1980년대까지 스포츠카 랠리 참가자들 사이에서 인기가 있었다. 다른 목적으로 전자 계산기가 도입된 후에도, 초기 전자 계산기는 랠리의 충격과 흔들림에 잘 견디지 못했기 때문에 시간-속도-거리 (TSD) 랠리에서 체크포인트까지의 시간, 코스 이탈 거리 등을 계산하는 데 사용되었다.
쿠르타는 전자 계산기가 등장하기 전 상업 및 일반 항공 조종사들에게도 선호되었다. 그 정밀함과 사용자가 회전 카운터를 통해 조작의 정확성을 확인할 수 있었기 때문이다. 무게 및 균형과 같은 계산은 안전한 비행에 중요하므로 조종사 오류 없이 정확한 결과가 필수적이다.
쿠르타 계산기는 수집가들 사이에서 매우 인기가 많으며 여러 플랫폼에서 구매할 수 있다. 스위스 기업가이자 수집가인 페터 레게나스는 기계식 계산기를 대량으로 소장하고 있으며, 그 중 100대가 넘는 쿠르타 계산기도 포함되어 있다. 그의 소장품 일부는 스위스 졸로투른에 있는 엔터 박물관에 전시되어 있다. 2016년에 그는 예루살렘의 야드바솀 박물관에 쿠르타 계산기를 기증했다.
쿠르타는 윌리엄 깁슨의 소설 패턴 인식 (2003)에서 역사적인 계산 기계이자 중요한 "거래" 품목으로 등장한다.
2016년에는 마커스 우가 3D 프린터로 제작할 수 있는 쿠르타를 설계했다. 쿠르타의 미세한 공차는 2017년의 프린터 기술로는 축척에 맞게 생산할 수 없었기 때문에, 프린팅된 쿠르타는 커피 캔 크기 정도였고 무게는 약 3파운드였다.
오중이 코드(two-out-of-five code, 5중2 코드)는 정확히 10가지 가능한 비트 조합을 제공하는 상수 가중 코드로, 5개의 비트를 사용하여 10진수를 표현하는 데 사용된다. 각 비트에는 가중치가 할당되어, 설정된 비트가 원하는 값으로 합산되지만, 0은 예외이다.
연방 표준 1037C에 따르면:
가중치는 대부분의 숫자에 고유한 인코딩을 제공하지만, 3에 대해서는 두 가지 인코딩을 허용한다: 0+3 또는 10010, 그리고 1+2 또는 01100. 전자는 숫자 3을 인코딩하는 데 사용되고, 후자는 다른 방법으로는 표현할 수 없는 0을 나타내는 데 사용된다.
IBM 7070, IBM 7072, IBM 7074 컴퓨터는 이 코드를 사용하여 머신 워드에서 10개의 십진수 각각을 표현했지만, 비트 위치에 가중치를 부여하는 대신 0-1-2-3-4로 번호를 매겼다. 각 워드에는 또한 삼중이(2-out-of-3) 코드를 사용하여 인코딩된 부호 플래그가 있었는데, 이는 A 영숫자, − 마이너스, 또는 + 플러스일 수 있었다. 숫자로 복사될 때 세 비트는 비트 위치 0-3-4에 배치되었다. (따라서 각각 숫자 3, 6, 9를 생성한다.)
변형은 미국 우정공단의 POSTNET 바코드로, 자동 메일 분류 및 라우팅 장비용 ZIP 코드를 나타내는 데 사용된다. 이것은 두 개의 긴 막대를 1로, 세 개의 짧은 막대를 0으로 사용한다. 여기서는 비트 위치에 할당된 가중치가 7-4-2-1-0이다. 다시 말하지만, 0은 특별히 인코딩되는데, 자연스럽게 11을 인코딩할 7+4 조합(이진수 11000)을 사용한다. 이 방법은 북미 전화 다중 주파수 및 크로스바 스위치 시스템에서도 사용되었다.
USPS Postal Alpha Numeric Encoding Technique (PLANET)은 동일한 가중치를 사용하지만, 반대되는 막대 높이 규칙을 따른다.
코드 39 바코드는 막대 너비에 1-2-4-7-0 (즉, LSB 먼저, 패리티 비트 나중) 가중치를 사용하지만, 막대 사이의 간격에 두 비트의 추가 정보를 인코딩한다. || ||| 간격은 숫자에 사용된다.
다음 표는 다양한 오중이 코드 시스템에서 0부터 9까지의 10진수를 나타낸다.
정확히 두 개의 비트가 설정되어야 한다는 요구사항은 패리티 검사보다 엄격하게 강력하다. 모든 상수 가중 코드와 마찬가지로, 오중이 코드는 단일 비트 오류뿐만 아니라 모든 단방향 오류—즉, 모든 개별 비트 오류가 한 가지 유형(모두 0→1 또는 모두 1→0)인 경우—를 감지할 수 있다.
아날로그 신호 처리(analog signal processing)는 연속적인 아날로그 신호에 대해 아날로그적 수단(신호 처리가 디지털 프로세스로 수행되는 이산적인 디지털 신호 처리와는 반대)으로 수행되는 신호 처리의 한 종류이다. "아날로그"는 수학적으로 연속적인 값의 집합으로 표현되는 것을 나타낸다. 이는 신호를 표현하기 위해 일련의 이산적인 양을 사용하는 "디지털"과 다르다. 아날로그 값은 일반적으로 전자 장치 구성 요소 주변의 전압, 전류 또는 전하로 표현된다. 이러한 물리량에 영향을 미치는 오류 또는 노이즈는 이러한 물리량으로 표현되는 신호에 해당하는 오류를 초래한다.
아날로그 신호 처리의 예로는 확성기의 크로스오버 필터, 스테레오의 "저음", "고음" 및 "볼륨" 제어, TV의 "색조" 제어가 있다. 일반적인 아날로그 처리 요소에는 축전기, 저항기 및 유도자(수동 소자)와 트랜지스터 또는 연산 증폭기(능동 소자)가 있다.
아날로그 신호 처리에 사용되는 도구.
시스템의 동작은 수학적으로 모델링될 수 있으며, 시간 영역에서는 h(t)로, 주파수 영역에서는 H(s)로 표현된다. 여기서 s는 s=a+ib 형태의 복소수이거나 전기 공학 용어로는 s=a+jb이다 (전기 공학자들은 전류를 변수 i로 나타내기 때문에 "i" 대신 "j"를 사용한다). 입력 신호는 일반적으로 x(t) 또는 X(s)로 불리며, 출력 신호는 일반적으로 y(t) 또는 Y(s)로 불린다.
합성곱은 신호 처리의 기본 개념으로, 입력 신호를 시스템의 함수와 결합하여 출력 신호를 찾을 수 있다고 말한다. 이것은 하나의 파형이 역전되고 이동된 후 두 파형의 곱의 적분이다. 합성곱의 기호는 *이다.
이는 합성곱 적분이며, 신호와 시스템의 합성곱을 찾는 데 사용된다. 일반적으로 a = -∞이고 b = +∞이다.
두 파형 f와 g를 고려하자. 합성곱을 계산함으로써, 역전된 함수 g가 함수 f와 동일해지기 위해 x축을 따라 얼마나 이동해야 하는지를 결정한다. 합성곱 함수는 본질적으로 함수 g를 축을 따라 역전시키고 밀어내며, 가능한 모든 이동량에 대해 그들(f와 역전되고 이동된 g)의 곱의 적분을 계산한다. 함수가 일치할 때 (f*g)의 값은 최대화된다. 이는 양의 영역(피크) 또는 음의 영역(골)이 곱해질 때 적분에 기여하기 때문에 발생한다.
푸리에 변환은 시간 영역의 신호나 시스템을 주파수 영역으로 변환하는 함수이지만, 특정 함수에 대해서만 작동한다. 푸리에 변환에 의해 변환될 수 있는 시스템이나 신호에 대한 제약은 다음과 같다.
이것은 푸리에 변환 적분이다.
일반적으로 푸리에 변환 적분은 변환을 결정하는 데 사용되지 않는다. 대신, 변환 쌍 표를 사용하여 신호나 시스템의 푸리에 변환을 찾는다. 역푸리에 변환은 주파수 영역에서 시간 영역으로 전환하는 데 사용된다.
변환될 수 있는 각 신호 또는 시스템은 고유한 푸리에 변환을 갖는다. 어떤 주파수 신호에 대해서도 하나의 시간 신호만 존재하며, 그 반대도 마찬가지이다.
라플라스 변환은 일반화된 푸리에 변환이다. 푸리에 변환처럼 단순히 jω 선이 아니라 복소 평면으로 변환하기 때문에 어떤 시스템이나 신호도 변환할 수 있다. 주요 차이점은 라플라스 변환에는 변환이 유효한 수렴 영역이 있다는 것이다. 이는 주파수 영역의 신호가 시간 영역에서 하나 이상의 신호를 가질 수 있음을 의미한다. 변환에 대한 올바른 시간 신호는 수렴 영역에 의해 결정된다. 수렴 영역이 jω 축을 포함하면, s에 jω를 대입할 수 있으며 푸리에 변환과 동일하다. 라플라스 변환은 다음과 같다.
그리고 X(s)의 모든 특이점이 복소 평면의 왼쪽 절반에 있다면, 역라플라스 변환은 다음과 같다.
보드 선도.
보드 선도는 시스템의 크기 대 주파수 및 위상 대 주파수 플롯이다. 크기 축은 [데시벨](dB) 단위이다. 위상 축은 도 또는 라디안 단위이다. 주파수 축은 [로그 눈금]이다. 사인파 입력의 경우, 출력은 입력에 해당 주파수에서의 크기 플롯 값을 곱하고 해당 주파수에서의 위상 플롯 값만큼 이동한 것이기 때문에 유용하다.
시간 영역.
이것은 대부분의 사람들이 익숙한 영역이다. 시간 영역의 플롯은 시간에 따른 신호의 진폭을 보여준다.
주파수 영역의 플롯은 신호가 존재하는 각 주파수에서 신호의 위상 변화 또는 크기를 보여준다. 이는 시간 신호의 푸리에 변환을 취하여 찾을 수 있으며 보드 선도와 유사하게 플롯된다.
어떤 신호라도 아날로그 신호 처리에 사용될 수 있지만, 매우 자주 사용되는 여러 유형의 신호가 있다.
사인파는 아날로그 신호 처리의 기본 구성 요소이다. 모든 실제 세계 신호는 푸리에 급수를 통해 사인 함수들의 무한 합으로 표현될 수 있다. 사인 함수는 오일러 공식을 적용하여 지수 함수로 표현될 수 있다.
임펄스.
임펄스(디랙 델타 함수)는 무한한 크기와 무한히 좁은 폭을 가지며, 아래 면적이 1이고 0에 중심을 둔 신호로 정의된다. 임펄스는 가능한 모든 주파수를 포함하는 사인파들의 무한 합으로 표현될 수 있다. 실제로 이러한 신호를 생성하는 것은 불가능하지만, 큰 진폭과 좁은 펄스로 충분히 근사하여 높은 정확도로 네트워크에서 이론적인 임펄스 응답을 생성할 수 있다. 임펄스의 기호는 δ(t)이다. 임펄스가 시스템의 입력으로 사용되면, 출력은 임펄스 응답으로 알려져 있다. 임펄스 응답은 가능한 모든 주파수가 입력에 표현되기 때문에 시스템을 정의한다.
단위 계단 함수라고도 불리는 단위 계단 함수는 0 이전에는 크기가 0이고 0 이후에는 크기가 1인 신호이다. 단위 계단의 기호는 u(t)이다. 계단이 시스템의 입력으로 사용되면, 출력은 계단 응답이라고 불린다. 계단 응답은 시스템이 스위치를 켜는 것과 유사하게 갑작스러운 입력에 어떻게 반응하는지 보여준다. 출력이 안정화되기 전의 기간을 신호의 과도 부분이라고 한다. 계단 응답은 입력이 갑자기 켜졌을 때 시스템이 어떻게 반응하는지 보여주기 위해 다른 신호들과 곱해질 수 있다.
단위 계단 함수는 디랙 델타 함수와 다음과 같은 관계를 갖는다.
선형 시불변 (LTI).
선형성은 두 개의 입력과 두 개의 해당 출력이 있을 때, 그 두 입력의 선형 결합을 취하면 출력의 선형 결합을 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 선형 시스템의 예로는 1차 저역 통과 필터 또는 고역 통과 필터가 있다. 선형 시스템은 선형 속성을 나타내는 아날로그 장치로 구성된다. 이러한 장치는 완전히 선형일 필요는 없지만 선형 동작 영역을 가져야 한다. 연산 증폭기는 비선형 장치이지만 선형 동작 영역을 가지므로 해당 동작 영역 내에서 선형으로 모델링할 수 있다. 시불변성은 시스템을 언제 시작하든 상관없이 동일한 출력이 생성된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 시스템이 있고 오늘 입력을 넣으면, 내일 시스템을 시작해도 동일한 출력을 얻을 수 있다. 실제 LTI 시스템은 없지만, 많은 시스템은 출력을 결정하는 단순화를 위해 LTI로 모델링할 수 있다. 모든 시스템은 온도, 신호 레벨 또는 기타 요인과 같은 것들에 대한 의존성을 가지며, 이는 시스템을 비선형 또는 시불변으로 만들지만, 대부분은 LTI로 모델링할 수 있을 만큼 충분히 안정적이다. 선형성과 시불변성은 기존의 아날로그 신호 처리 방법으로 쉽게 해결할 수 있는 유일한 유형의 시스템이기 때문에 중요하다. 시스템이 비선형 또는 시불변이 되면 비선형 미분 방정식 문제가 되며, 실제로 해결할 수 있는 경우는 거의 없다. (Haykin &amp; Van Veen 2003)
신호 처리에서 대역 저지 필터 또는 대역 제거 필터, 밴드 스톱 필터(band-stop filter)는 대부분의 진동수를 변경하지 않고 통과시키지만, 특정 범위 내의 진동수를 매우 낮은 수준으로 감쇠시키는 필터이다. 이는 대역 필터의 역이다. 노치 필터는 좁은 저지대역 (높은 Q 인자)을 가진 대역 저지 필터이다.
좁은 노치 필터(광학)는 라만 분광법, 라이브 사운드 재생 (전관방송 시스템, 또는 PA 시스템) 및 악기 앰프 (특히 통기타, 만돌린, 베이스 악기 앰프 등과 같은 어쿠스틱 악기용 앰프 또는 프리 앰프)에서 오디오 피드백을 줄이거나 방지하는 데 사용되며, 나머지 주파수 스펙트럼에는 거의 눈에 띄는 영향을 미치지 않는다 (전자 또는 소프트웨어 필터). 다른 이름으로는 "대역 제한 필터", "T-노치 필터", "대역 제거 필터", "대역 거부 필터" 등이 있다.
일반적으로 저지대역의 폭은 1에서 2 데케이드이다 (즉, 감쇠되는 가장 높은 진동수는 감쇠되는 가장 낮은 진동수의 10배에서 100배이다). 그러나 저주파 대역에서 노치 필터는 몇 반음만 떨어져 있을 수 있는 고주파와 저주파를 가진다.
이상적인 대역 저지 필터의 주파수 응답 그림에서, 대역 저지 필터는 대역폭, 통과대역, 저지대역 및 중심 주파수의 동일한 정의를 공유하는 단순히 역전된 대역 필터라는 것이 명백하다. 이상적인 대역 저지 필터의 경우, 저지대역에서는 감쇠가 무한하고 두 통과대역에서는 0이어야 한다.
대역 저지 필터는 로우패스 필터와 하이패스 필터를 병렬 구성으로 조합하여 설계된다. 대역 저지 필터를 설계하는 동안 하이패스 필터와 로우패스 필터의 합산에서 중복은 발생하지 않는다. 시작 및 종료 주파수 지점의 차이로 인해 두 필터가 중복 없이 효과적으로 연결된다.
대역 저지 필터는 대역폭이 충분히 넓어 두 필터가 너무 많이 상호 작용하지 않는 경우 로우패스 필터와 하이패스 필터의 조합으로 나타낼 수 있다. 보다 일반적인 접근 방식은 로우패스 시작 필터로 설계한 다음 대역 저지로 변환하는 것이다. 표시된 간단한 노치 필터는 직접 분석할 수 있다. 전달 함수는 다음과 같다.
여기서 formula_2는 영점 원형 진동수이고 formula_3는 극점 원형 진동수이다. 영점 진동수는 차단 진동수이며 formula_3는 노치 필터의 유형을 설정한다: formula_5일 때 표준 노치, 로우패스 노치 (formula_6), 하이패스 노치 (formula_7) 필터. formula_8는 Q 인자를 나타낸다.
표준 노치 필터의 경우 공식은 다음과 같이 다시 작성할 수 있다.
여기서 formula_10는 중앙 제거 진동수이고 formula_11는 제거된 대역의 폭이다.
오디오 도메인에서.
60 Hz 전력선을 사용하는 국가의 경우:
이는 필터가 59–61 Hz 범위 외의 모든 주파수를 통과시킨다는 의미이다. 이것은 60 Hz 전력선에서 발생하는 교류 험을 필터링하는 데 사용되지만, 더 높은 고조파는 여전히 존재할 수 있다.
50 Hz에서 전력 전송이 이루어지는 국가의 경우, 필터는 49–51 Hz 범위를 가질 것이다.
무선 주파수(RF) 도메인에서.
전력 증폭기의 비선형성을 측정할 때, 매우 좁은 노치 필터는 반송파 주파수를 피하는 데 매우 유용할 수 있다. 필터 사용은 스퓨리어스 콘텐츠를 감지하는 데 사용되는 스펙트럼 분석기의 최대 입력 전력을 초과하지 않도록 보장할 수 있다.
노치 필터, 일반적으로 간단한 LC 회로는 특정 간섭 주파수를 제거하는 데 사용된다. 이는 송신기와 너무 가까워서 다른 모든 신호를 압도하는 무선 수신기에 사용되는 기술이다. 웨이브 트랩은 근처 송신기의 신호를 제거하거나 크게 줄이는 데 사용된다.
오늘날 시장에 나와 있는 대부분의 저렴한 소프트웨어 정의 라디오(SDR)는 제한된 다이내믹 및 작동 범위로 어려움을 겪는다. 즉, 실제 작동 환경에서 SDR은 강한 신호에 쉽게 포화될 수 있다. 특히 FM 방송 신호는 매우 강력하며 거의 모든 곳에 존재한다. 이러한 신호는 SDR이 다른 약한 신호를 처리하는 것을 방해할 수 있다. FM 노치 필터는 SDR 응용 프로그램에 매우 유용하며 인기가 증가하고 있다.
광학 필터링 (파장 선택).
광학에서 소스에서 또는 검출기로 선택된 파장을 필터링하는 몇 가지 방법이 있다. 이들은 산란 또는 파괴적인 간섭에 의존한다.
산란 및 회절에 의한 필터링.
회절격자 또는 분산 프리즘은 광학 시스템 내에서 선택된 빛의 파장을 선택적으로 리디렉션하는 데 사용될 수 있다.
투과 격자와 프리즘의 경우, 물체를 통과하는 다색광은 파장에 따라 리디렉션된다. 그런 다음 슬릿을 사용하여 원하는 파장을 선택할 수 있다. 반사 격자도 동일한 목적으로 사용될 수 있지만, 이 경우 빛은 투과되지 않고 반사된다. 이 설계의 필터는 시스템 구성에 따라 하이패스, 대역패스 또는 로우패스일 수 있다.
간섭에 의한 필터링.
실제 재료가 포함된 광학을 사용할 때, 빛은 빛이 통과하는 매질과의 간섭을 통해 다양한 파장에서 감쇠된다. 이러한 의미에서 재료 선택은 최소한으로 감쇠되는 파장에 따라 빛을 선택적으로 필터링하는 데 사용될 수 있다. 어느 정도 모든 실제 광학 시스템은 이 현상으로 인해 어려움을 겪을 것이다.
또는, 단일 광 경로를 따라 반사된 빛과의 파괴적인 간섭을 일으키기 위해 진동하는 반사 표면을 사용하는 것도 가능하다. 이 원리는 마이컬슨 간섭계의 기초이다.
대역 저지 스무딩 필터.
스무딩 필터는 Roonizi (2021)가 언급했듯이 신호 및 영상 처리, 컴퓨터 비전, 통계학과 같은 여러 분야에서 필수적이다. 이차변동성 정규화 및 평활도 사전 지식과 같은 알고리즘은 신호 잡음 제거를 수행하는 가장 일반적인 방법이다. 이러한 알고리즘은 대역 저지 스무딩 필터에 구현되며 Roonizi (2021)에 의해 연구되고 있다. 하이패스 스무딩 필터와 로우패스 스무딩 필터를 연결하여 구성된 순진한 대역 저지 스무딩 필터가 제안되었다. 이 두 스무딩 필터 섹션은 병렬 방식으로 구성된다. 또한, 양의 잡음 상관 관계가 최상의 대역 저지 스무딩 필터를 얻을 것을 약속한다고 제안되었다.
전기 통신 애플리케이션의 발전은 Haddi (2019)가 언급했듯이 무선 주파수 및 마이크로파 필터에 대한 수요를 증가시킨다. 이러한 필터는 PA 시스템 (Public Address System) 및 스피커 시스템에서 고품질 오디오를 생성하는 데 일반적으로 사용된다. 마이크로파 필터는 구현 유연성이 높고 비용이 저렴하다. 전기 통신 분야의 대역 저지 필터는 마이크로파 트랜시버에 필수적이므로 중요한 위치를 차지한다. 예를 들어, 무선 통신 시스템은 소형화 요구 사항을 달성하기 위해 대역 저지 필터를 사용한다.
마이크로스트립 대역 저지 필터.
마이크로스트립 라인 대역 저지 필터는 저비용 및 경량으로 구현하기 편리하다. Hsieh &amp; Wang (2005)는 기존의 마이크로스트립 대역 저지 필터는 션트 개방 회로 공진기로 만들어진다고 언급했다. 이들은 일반적으로 좁은 저지대역을 갖는 특성을 가진다. 그러나 특정 설계를 통해 대역 저지 필터를 넓은 저지대역 응답을 갖도록 변경하면 기존의 대역 저지 필터에 비해 엄청난 이점을 가져올 수 있다.
Hsieh &amp; Wang (2005)가 설계한 마이크로스트립 대역 저지 필터의 장점은 소형 크기와 쉬운 구현이다. 넓은 저지대역을 가진 이 개선된 대역 저지 필터는 추가적인 양의 전송 영점을 갖는다. 이 설계의 목적은 션트 개방 회로 쿼터 파장 공명기와 쿼터 파장 주파수 선택 커플링 구조의 한 섹션을 결합하는 것이라고 Hsieh &amp; Wang (2005)는 언급했다. 결과적으로, 쉬운 구현이 가능한 간단한 구조의 대역 저지 필터는 기존의 마이크로스트립 대역 저지 필터에 비해 낮은 차수의 공진기, 우수한 저지대역 성능이라는 장점을 가져올 수 있다.
미쓰비시 MCA는 Mitsubishi Clean Air의 약자로, 일본에서 배기 가스 제어 기술로 제작된 차량을 식별하는 데 사용된 명칭이다. 이 용어는 일본에서 처음 도입되었고 나중에 국제적으로도 도입되었다. 이 기술은 1973년 1월, 4G32 엔진을 사용하는 모든 미쓰비시 차량에 장착된 미쓰비시 4G32A 휘발유 인라인 4기통 엔진과 미쓰비시 데보네어에 장착된 새턴-6 6G34 6기통 휘발유 엔진에 처음 적용되었다. 이 기술은 차량이 1968년에 통과된 일본 정부의 배기 가스 규제를 준수하도록 설치되었다.
배기 가스 저감 기술은 강제 환기 장치 (PCV) 밸브 (MCA-I)의 설치로 시작되었으며, 이후 열 반응기 공기 펌프 및 촉매 변환기뿐만 아니라 배기 재순환 (EGR) 밸브 (MCA-II)와 기화기에 장착된 솔레노이드 제어 자동 초크가 추가되었다.
MCA-Jet 시스템은 흡기 및 배기 밸브와는 별개의 작은 세 번째 밸브를 가지고 있다. 흡기 매니폴드의 별도 통로가 각 MCA-Jet 밸브로 공급된다. 이 통로들은 주 흡기 매니폴드 통로보다 작기 때문에, 공기/연료 혼합물은 더 빠르게 움직여야 한다. MCA-Jet 밸브에서 더 빠르게 움직이는 공기/연료 혼합물이 흡기 밸브에서 더 느리게 움직이는 공기/연료 혼합물과 충돌할 때, 강력한 공기 소용돌이 효과가 발생하여 더 완전한 연소를 촉진한다. MCA-Jet을 사용하면 많은 양의 배기 재순환 (EGR)에도 불구하고 안정적인 연소를 얻을 수 있으며, NOx를 줄이고 연소를 개선할 수 있음이 밝혀졌다. 혼다의 CVCC 성층 연소 엔진 방식 또한 작은 세 번째 밸브를 사용했지만, 점화 플러그 근처의 작은 예비 연소실로 더 풍부한 공기/연료 혼합물을 보내 주 연소실의 희박한 공기/연료 혼합물을 점화하는 데 도움을 주었다. MCA-Jet은 모든 흡기 및 MCA-Jet 밸브에 동일한 공기/연료 혼합물을 보내는 더 간단한 시스템이었다. 각 MCA-Jet 밸브는 매우 작고 탄소 침착에 취약하여 MCA-Jet 밸브가 열린 채로 고착될 수 있다. 미쓰비시 설계 엔진의 압축이 낮다면 MCA-Jet 밸브가 원인일 수 있다. 각 MCA-Jet 밸브와 밸브 시트는 쉽게 교체할 수 있도록 실린더 헤드에 나사로 고정되는 자체 포함된 실린더 모양의 장치이다. 애프터마켓 MCA-Jet 밸브를 구할 수 있다. 4밸브 엔진의 등장과 함께, 제조업체는 일반적으로 캠축을 설계하여 하나의 흡기 밸브를 다른 흡기 밸브보다 약간 먼저 열어 소용돌이 효과를 만든다. 이로 인해 MCA-Jet 시스템은 구식화되었다. MCA-Jet 시스템은 1970년대 후반부터 1980년대 후반까지 미쓰비시 브랜드와 크라이슬러/닷지/플리머스 브랜드 차량에 장착된 특정 미쓰비시 설계 엔진에 사용되었다.
메틸 시아노아크릴레이트(Methyl cyanoacrylate, MCA, α-시아노아크릴레이트 또는 알파-시아노아크릴레이트)는 메틸기에스터, 나이트릴, 알켄과 같은 여러 작용기를 포함하는 유기 화합물이다. 점성이 낮은 무색 액체이다. 주로 순간 접착제의 주요 성분으로 사용된다. 다양한 상호로 접할 수 있다. 메틸 시아노아크릴레이트는 에틸 시아노아크릴레이트보다 덜 일반적으로 사용된다.
이것은 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 나이트로메테인, 다이클로로메테인에 용해된다. MCA는 수분 존재 시 빠르게 중합된다.
고분자를 가열하면 경화된 MCA의 해중합이 발생하여 허파와 눈에 강한 자극을 주는 기체 생성물이 생성된다.
MCA에 대한 직업적 노출과 관련하여 미국 국립 직업안전위생연구소는 작업자가 8시간 교대 근무 동안 2ppm(8mg/m3)을 초과하는 노출이나 단기 노출 동안 4ppm(16mg/m3)을 초과하는 노출을 하지 않도록 권장한다.
광 집적 회로(photonic integrated circuit, PIC) 또는 집적 광학 회로는 기능 회로를 형성하는 두 개 이상의 광자 구성 요소를 포함하는 마이크로칩이다. 이 기술은 빛을 감지, 생성, 전송 및 처리한다. 광 집적 회로는 전자 집적 회로에서 사용되는 전자와 달리 광자(또는 빛 입자)를 사용한다. 둘 사이의 주요 차이점은 광 집적 회로가 일반적으로 가시광선 스펙트럼 또는 근-적외선 (850–1650 nm)의 광학 파장에 부과된 정보 신호에 대한 기능을 제공한다는 것이다.
광 집적 회로에 가장 상업적으로 활용되는 재료 플랫폼 중 하나는 인듐 인화물(InP)이며, 이는 동일한 칩에 다양한 광학적으로 활성 및 수동 기능을 통합할 수 있게 한다. 광 집적 회로의 초기 사례는 두 개의 독립적으로 제어되는 장치 섹션(이득 섹션 및 DBR 미러 섹션)으로 구성된 단순한 2섹션 분산 브래그 반사경(DBR) 레이저였다. 결과적으로 모든 현대의 단일 조절 가능 레이저, 광범위하게 조절 가능 레이저, 외부 변조 레이저 및 송신기, 통합 수신기 등은 광 집적 회로의 예이다. 2012년 현재, 장치는 수백 가지 기능을 단일 칩에 통합한다. 이 분야의 선구적인 연구는 벨 연구소에서 수행되었다. InP에서 광 집적 회로의 가장 주목할 만한 학술 우수 센터는 미국 산타바바라 캘리포니아 대학교, 아인트호벤 공과대학교 및 네덜란드 트벤테 대학교이다.
2005년의 개발은 규소가 간접 밴드갭 물질임에도 불구하고 라만 비선형성을 통해 레이저 빛을 생성하는 데 사용될 수 있음을 보여주었다. 이러한 레이저는 전기적으로 구동되지 않고 광학적으로 구동되므로 여전히 추가적인 광학 펌프 레이저 소스가 필요하다.
광자학은 광자의 감지, 생성 및 조작 이면의 과학이다. 양자역학과 알베르트 아인슈타인이 1905년에 처음 제안한 파동-입자 이중성 개념에 따르면, 빛은 전자기파와 입자 둘 다로 작용한다. 예를 들어, 광섬유 내의 전체 내부 반사는 도파관 역할을 할 수 있게 한다.
전기 부품을 사용하는 집적 회로는 1940년대 후반과 1950년대 초반에 처음 개발되었지만, 상업적으로 사용 가능하게 되기까지는 1958년까지 걸렸다. 1960년대에 레이저와 레이저 다이오드가 발명되면서, "광자학"이라는 용어는 이전에 전자 공학을 사용하여 달성되었던 응용 분야를 대체하기 위해 빛의 응용을 설명하는 데 더 일반적으로 사용되었다.
1980년대에 광자학은 광섬유 통신에서의 역할로 인해 주목받기 시작했다. 그 10년의 시작에, 델프트 공과대학교의 새로운 연구 그룹의 조교인 메인트 스미트(Meint Smit)는 통합 광자학 분야에서 선구적인 연구를 시작했다. 그는 인터넷과 전화의 현대 디지털 연결의 핵심 구성 요소인 배열 도파관 격자(AWG)를 발명한 것으로 인정받는다. 스미트는 ERC 어드밴스드 그랜트, 광전자 공학 랭크상, LEOS 기술 성과상 등 여러 상을 받았다.
2022년 10월, 코펜하겐의 덴마크 공과대학교에서 열린 실험에서 광자 칩은 7.9km가 넘는 광섬유 케이블을 통해 초당 1.84 페타비트의 데이터를 전송했다. 먼저 데이터 스트림은 37개 섹션으로 분할되었고, 각 섹션은 광섬유 케이블의 별도 코어를 따라 전송되었다. 다음으로, 이 채널 각각은 스펙트럼 전체에 걸쳐 등간격으로 분포된 빛의 스파이크에 해당하는 223개 부분으로 분할되었다.
전자 집적과의 비교.
규소가 지배적인 재료인 전자 집적과 달리, 시스템 광 집적 회로는 나이오브산 리튬과 같은 전기 광학 결정, 실리콘 위에 실리카, 실리콘 온 인슐레이터, 다양한 폴리머, 그리고 반도체 레이저를 만드는 데 사용되는 비소화 갈륨과 인듐 인화물과 같은 반도체 재료를 포함한 다양한 재료 시스템으로 제조되었다. 다양한 재료 시스템은 통합될 기능에 따라 각각 다른 장점과 한계를 제공하기 때문에 사용된다. 예를 들어, 실리카(이산화 규소) 기반 PIC는 상대적으로 낮은 손실과 낮은 열 민감도 덕분에 AWG(아래 참조)와 같은 수동 광자 회로에 매우 바람직한 특성을 가지며, GaAs 또는 InP 기반 PIC는 광원 및 트랜지스터 기반 전자 장치의 광학 장치 공동 통합을 가능하게 한다.
제작 기술은 포토리소그래피를 사용하여 식각 및 재료 증착을 위해 웨이퍼를 패턴화하는 전자 집적 회로에서 사용되는 것과 유사하다. 주요 장치가 트랜지스터인 전자 공학과는 달리, 단일 지배적인 장치는 없다. 칩에 필요한 장치 범위에는 저손실 상호 연결 도파관, 전력 분배기, 광 증폭기, 광 변조기, 필터, 레이저 및 감지기가 포함된다. 이러한 장치는 다양한 재료와 제작 기술을 필요로 하므로 이들 모두를 단일 칩에 구현하기 어렵다.
공진 광 간섭계를 사용하는 새로운 기술은 훨씬 저렴한 비용으로 UV LED를 광 컴퓨터 요구 사항에 사용하게 함으로써 페타헤르츠 가전 제품의 길을 열고 있다.
광 집적 회로의 예시.
광 집적 회로의 주요 응용 분야는 광섬유 통신 분야이지만, 생체 의학 및 광 컴퓨터와 같은 다른 분야에서도 응용이 가능하다.
파장 분할 다중화(WDM) 광섬유 통신 시스템에서 광학 (역)다중화기로 일반적으로 사용되는 배열 도파관 격자(AWG)는 이전의 다중 개별 필터 요소를 활용했던 다중화 방식을 대체한 광 집적 회로의 한 예이다. 광학 모드를 분리하는 것은 양자 컴퓨터에 필요한 기능이므로, 이 기술은 양자 컴퓨터를 소형화하는 데 도움이 될 수 있다(선형 광학 양자 컴퓨터 참조).
오늘날 광섬유 통신 시스템에서 널리 사용되는 광 집적 칩의 또 다른 예는 분산 피드백 레이저 다이오드와 전기 흡수 변조기를 단일 인듐 인화물 기반 칩에 결합한 외부 변조 레이저(EML)이다.
글로벌 데이터 소비가 증가하고 더 빠른 네트워크에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 세계는 에너지 위기와 기후 변화에 대한 보다 지속 가능한 해결책을 찾아야 한다. 동시에, 무인 자동차의 라이다와 같은 센서 기술을 위한 더욱 혁신적인 응용 분야가 시장에 등장하고 있다. 기술적 과제에 발맞춰 나갈 필요가 있다.
5세대 이동 통신 데이터 네트워크 및 데이터 센터의 확장, 더 안전한 자율 주행 차량, 그리고 더 효율적인 식품 생산은 전자 마이크로칩 기술만으로는 지속 가능하게 충족될 수 없다. 그러나 전기 장치와 통합 광자학을 결합하면 데이터 네트워크의 속도와 용량을 늘리고, 비용을 절감하며, 다양한 산업 분야에서 점점 더 다양해지는 요구 사항을 충족하는 보다 에너지 효율적인 방법을 제공한다.
데이터 및 통신.
PIC의 주요 응용 분야는 광섬유 통신 분야이다. 파장 분할 다중화(WDM) 광섬유 통신 시스템에서 광학 (역)다중화기로 일반적으로 사용되는 배열 도파관 격자(AWG)는 광 집적 회로의 한 예이다. 광섬유 통신 시스템의 또 다른 예는 분산 피드백 레이저 다이오드와 전기 흡수 변조기를 결합한 외부 변조 레이저(EML)이다.
PIC는 또한 소수 모드 광학 평면 도파관을 배치하여 대역폭과 데이터 전송 속도를 높일 수 있다. 특히, 모드를 기존 단일 모드 평면 도파관에서 소수 모드 도파관으로 쉽게 변환하고 원하는 모드를 선택적으로 여기할 수 있다면 더욱 그렇다. 예를 들어, 양방향 공간 모드 슬라이서 및 결합기는 원하는 상위 또는 하위 모드를 달성하는 데 사용될 수 있다. 그 작동 원리는 V-형 및 M-형 경사 지수 평면 도파관의 캐스케이딩 단계에 달려 있다.
PIC는 대역폭과 데이터 전송 속도를 높일 뿐만 아니라, 서버 냉각에 많은 에너지를 소비하는 데이터 센터의 에너지 소비를 줄일 수 있다.
의료 및 의학.
첨단 바이오센서를 사용하고 보다 저렴한 진단 생체 의학 장비를 개발함으로써, 통합 광자학은 랩온어칩(LOC) 기술의 문을 열어 대기 시간을 줄이고 진단을 실험실 밖으로 꺼내어 의사와 환자의 손에 맡긴다. 초민감성 광자 바이오센서를 기반으로 하는 SurfiX Diagnostics의 진단 플랫폼은 다양한 현장 진료 테스트를 제공한다. 마찬가지로 Amazec Photonics는 신체 내에 온도 센서를 삽입하지 않고도 고해상도 온도 감지(0.1밀리켈빈의 일부)를 가능하게 하는 광자 칩이 있는 광섬유 감지 기술을 개발했다. 이로써 의료 전문가들은 신체 외부에서 심박출량과 순환 혈액량 모두를 측정할 수 있다. 광학 센서 기술의 또 다른 예는 EFI의 "OptiGrip" 장치로, 최소 침습 수술을 위한 조직 감각에 대한 더 큰 제어 기능을 제공한다.
자동차 및 엔지니어링 응용.
PIC는 라이다(빛 감지 및 범위 측정)와 같은 센서 시스템에 적용되어 차량 주변 환경을 모니터링할 수 있다. 또한 와이파이와 유사하지만 빛을 사용하는 라이파이를 통해 차량 내 연결에도 배포될 수 있다. 이 기술은 운전자 안전을 개선하기 위해 차량과 도시 인프라 간의 통신을 용이하게 한다. 예를 들어, 일부 현대 차량은 교통 표지판을 감지하고 운전자에게 속도 제한을 알려준다.
엔지니어링 측면에서, 광섬유 센서는 압력, 온도, 진동, 가속 및 기계적 변형과 같은 다양한 양을 감지하는 데 사용될 수 있다. PhotonFirst의 감지 기술은 통합 광자학을 사용하여 항공기의 형상 변화, 전기차 배터리 온도 및 인프라 변형과 같은 것을 측정한다.
농업 및 식품.
센서는 낭비를 줄이고 질병을 감지하기 위해 농업 및 식품 산업의 혁신에서 중요한 역할을 한다. PIC에 의해 구동되는 광 감지 기술은 인간의 눈 범위를 넘어 변수를 측정하여 식품 공급망이 과일과 식물의 질병, 숙성도 및 영양소를 감지할 수 있도록 한다. 또한 식품 생산자가 토양 품질과 식물 성장을 결정하고 배출량을 측정하는 데 도움이 될 수 있다. MantiSpectra가 개발한 새로운 소형 근적외선 센서는 스마트폰에 들어갈 만큼 작으며, 우유 및 플라스틱과 같은 제품의 화학 성분을 분석하는 데 사용될 수 있다.
AI 응용.
2025년, 컬럼비아 공과대학 연구원들은 인공지능 하드웨어를 크게 개선할 수 있는 3D 광자-전자 칩을 개발했다. 빛 기반 데이터 이동과 CMOS 전자 장치를 결합하여 이 칩은 인공지능의 에너지 및 데이터 전송 병목 현상을 해결하여 효율성과 대역폭을 모두 향상시켰다. 이 혁신은 고속, 에너지 효율적인 데이터 통신을 가능하게 하여 인공지능 시스템이 최소한의 전력으로 방대한 양의 데이터를 처리할 수 있도록 했다. 800Gb/s의 대역폭과 5.3Tb/s/mm²의 밀도로 이 기술은 인공지능, 자율 주행 차량 및 고성능 컴퓨팅에 큰 발전을 제공했다.
제조 및 재료 유형.
제조 기술은 포토리소그래피를 사용하여 식각 및 재료 증착을 위해 웨이퍼를 패턴화하는 전자 집적 회로에서 사용되는 것과 유사하다.
가장 다재다능하다고 여겨지는 플랫폼은 인듐 인화물(InP)과 실리콘 포토닉스(SiPh)이다.
"실리콘 포토닉스"라는 용어는 실제 재료보다는 기술을 지칭한다. 이는 고밀도 광 집적 회로(PIC)와 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 전자 제조를 결합한다. 가장 기술적으로 성숙하고 상업적으로 사용되는 플랫폼은 실리콘 온 인슐레이터 (SOI)이다.
다른 플랫폼은 다음과 같다.
하이브리드 또는 이종 집적 방식으로 다른 칩 유형(기존 전자 칩 포함)을 결합하고 구성함으로써 각 칩의 강점을 활용할 수 있다. 이러한 보완적인 집적 접근 방식은 점점 더 정교한 에너지 효율적인 솔루션에 대한 수요를 충족시킨다.
2010년 현재, 광자 통합은 미국 국방 계약에서 활발한 주제였다. 이는 100기가헤르츠 광 네트워킹 표준에 포함되도록 광 인터네트워킹 포럼에 의해 제안되었다.
최근 연구는 전기 반사 변조기를 위한 새로운 2차원 광결정 설계를 제시하며, 기존의 부피가 큰 구조에 비해 크기를 줄이고 효율성을 향상시킨다. 이 설계는 정밀한 각도 제어를 통해 높은 광학 전송률을 달성하며, PIC에서 향상된 성능을 위해 광전자 공학 장치를 소형화하는 데 중요한 과제를 해결한다. 이 구조에서는 횡방향 및 수직 제조 기술이 모두 결합되어 2-차원 설계를 3차원 구조와 병합하는 새로운 접근 방식을 도입한다. 이 하이브리드 기술은 광 집적 회로 내에서 광자학 구성 요소의 기능과 통합을 향상시키는 새로운 가능성을 제공한다.
광도파로(optical waveguide)는 광 스펙트럼에서 전자기파를 유도하는 물리적 구조이다. 일반적인 광 도파관의 종류로는 광섬유 도파관, 플라스틱과 유리로 만들어진 투명한 유전체 도파관, 액체 광 도파관, 액체 도파관 등이 있다.
광도파로는 집적 광학 회로의 구성 요소로 사용되거나, 근거리 및 장거리 광 통신 시스템의 전송 매체로 사용된다. 또한 증강 현실의 광학 헤드 마운트 디스플레이에도 사용될 수 있다.
광도파로는 기하학적 구조(평면, 스트립 또는 광섬유 도파관), 모드 구조(단일 모드, 다중 모드), 굴절률 분포(계단형 또는 기울기형 지수), 재료(유리, 중합체, 반도체)에 따라 분류할 수 있다.
광도파관의 기본 원리는 그림에 설명된 대로 기하광학 또는 광선 광학의 개념을 사용하여 설명할 수 있다.
더 높은 굴절률을 가진 매질로 들어가는 빛은 굴절 과정에 의해 법선 쪽으로 휘어진다(그림 a). 예를 들어, 공기에서 유리로 들어가는 빛을 생각해보자. 마찬가지로, 반대 방향으로 이동하는 빛(유리에서 공기로)은 동일한 경로를 따라 법선에서 멀어지며 휘어진다. 이것은 시간 역전 대칭의 결과이다. 공기 중의 각 광선(검은색)은 그림 b에 표시된 대로 유리 속의 광선(파란색)으로 매핑될 수 있다. 일대일 대응이다. 그러나 굴절 때문에 유리 속의 일부 광선(빨간색)은 제외된다. 나머지 광선은 전반사라는 과정에 의해 유리에 갇힌다. 이들은 임계각 이상의 각도로 유리-공기 경계면에 입사한다. 이 추가 광선은 그린 함수를 기반으로 하는 더 고급 공식화에서 더 높은 상태 밀도에 해당한다.
전반사를 사용하여 빛은 유전체 도파관에 갇히고 유도될 수 있다(그림 c). 빨간색 광선은 높은 지수 매질의 위쪽과 아래쪽 표면 모두에서 반사된다. 슬래브가 휘거나 구부러지더라도 천천히 구부러지는 한 유도된다. 이것은 광섬유의 기본 원리로, 빛은 더 낮은 지수 유리 클래딩에 있는 더 높은 지수 유리 코어를 따라 유도된다(그림 d).
광선 광학은 도파관이 작동하는 방식에 대한 대략적인 그림만 제공한다. 맥스웰 방정식은 유전체 도파관의 전체 필드 설명을 위해 분석적 또는 수치적 방법으로 해결될 수 있다.
유전체 슬래브 도파관.
아마도 가장 간단한 광 도파관은 유전체 슬래브 도파관이며, 평면 도파관이라고도 불린다. 단순성 때문에 슬래브 도파관은 종종 장난감 모델로 사용되지만, 어레이 도파관 격자 및 음향광학 필터 및 변조기와 같은 온칩 장치에도 응용된다.
슬래브 도파관은 서로 다른 유전율을 가진 세 개의 재료 층으로 구성되며, 그들의 계면에 평행한 방향으로 무한히 확장된다. 중간 층의 굴절률이 주변 층보다 크면 전반사에 의해 빛이 중간 층에 갇히게 된다.
슬래브 도파관은 기본적으로 1차원 도파관이다. 유전체 계면에 수직인 빛만 가둔다. 유도 모드의 경우, 다이어그램의 영역 II에서의 필드는 전파되고 평면파로 처리될 수 있다. 영역 I과 III에서의 필드는 슬래브에서 멀어지면서 감쇠한다. 영역 II의 평면파는 일반적으로 슬래브 평면의 파수 벡터인 formula_1로 지정되는 특정 각도로 위쪽 및 아래쪽 계면 사이에서 반사된다. 유도 모드는 슬래브 내에서 한 번의 완전한 왕복 이동에서 건설적으로 간섭한다. 각 주파수에서 하나 이상의 모드를 찾을 수 있으며, 이는 띠 구조 또는 분산 관계를 구성하는 데 사용될 수 있는 고유값 formula_2 집합을 제공한다.
유도 모드는 슬래브에 갇혀 있기 때문에 위쪽 또는 아래쪽 계면에 입사하는 빛에 의해 여기될 수 없다. 빛은 슬래브 평면에 렌즈를 주입하여 종단 발사 또는 버트 결합될 수 있다. 또는 격자 커플러 또는 프리즘 커플러와 같은 커플링 요소를 사용하여 빛을 도파관으로 결합할 수 있다.
회절 도파관과 반사 도파관의 두 가지 기술이 있다.
2차원 도파관.
스트립 도파관.
스트립 도파관은 기본적으로 클래딩 층 사이에 갇힌 층의 스트립이다. 가장 간단한 경우는 직사각형 도파관으로, 슬래브 도파관의 유도 층이 한 방향이 아니라 두 횡방향 모두에서 제한될 때 형성된다. 직사각형 도파관은 집적 광학 회로 및 반도체 레이저에 사용된다. 이들은 마흐-젠더 간섭계 및 파장 분할 다중과 같은 광학 구성 요소의 기본으로 일반적으로 사용된다. 반도체 레이저의 광공진기는 종종 직사각형 광도파관으로 구성된다. 직사각형 기하학적 구조를 가진 광도파관은 다양한 수단, 주로 평면 공정에 의해 생산된다.
직사각형 도파관의 필드 분포는 해석적으로 해결할 수 없지만, 마르카틸리의 방법, 확장 마르카틸리의 방법 및 쿠마르의 방법과 같은 근사 해법이 알려져 있다.
리브 도파관.
리브 도파관은 슬래브에 스트립(또는 여러 스트립)이 중첩되어 유도 층을 기본적으로 구성하는 도파관이다. 리브 도파관은 또한 파동을 2차원에서 가두고, 다층 리브 구조에서는 거의 일치하는 가둠이 가능하다.
분절형 도파관 및 광결정 도파관.
광도파관은 일반적으로 전파 방향을 따라 일정한 단면을 유지한다. 이것은 예를 들어 스트립 및 리브 도파관의 경우이다. 그러나 도파관은 단면이 주기적으로 변할 수 있지만, 소위 블로흐 모드를 통해 손실 없는 빛의 전송을 여전히 허용한다. 이러한 도파관은 분절형 도파관(전파 방향을 따라 1차원 패턴화) 또는 광결정 도파관(2차원 또는 3차원 패턴화)으로 불린다.
레이저 각인 도파관.
광도파관은 광자학에서 가장 중요한 응용 분야를 찾는다. 3D 공간에서 도파관을 구성하면 칩의 전자 부품과 광섬유 간의 통합이 가능하다. 이러한 도파관은 통신 파장에서 적외선 빛의 단일 모드 전파를 위해 설계될 수 있으며, 입력 및 출력 위치 사이에 매우 낮은 손실로 광학 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.
이러한 도파관을 구성하는 방법 중 하나는 투명 재료의 광굴절 효과를 활용하는 것이다. 펄스 레이저 빛의 비선형 흡수에 의해 재료의 굴절률 증가가 유도될 수 있다. 굴절률 증가를 최대화하기 위해 매우 짧은(일반적으로 펨토초) 레이저 펄스가 사용되며, 높은 NA 현미경 대물렌즈로 초점을 맞춘다. 벌크 투명 재료를 통해 초점 스팟을 이동시킴으로써 도파관을 직접 작성할 수 있다. 이 방법의 변형은 낮은 NA 현미경 대물렌즈를 사용하고 초점 스팟을 빔 축을 따라 이동시킨다. 이는 초점 레이저 빔과 광굴절 재료 사이의 중첩을 개선하여 레이저에서 필요한 전력을 줄인다.
투명 재료가 광굴절 효과를 시작하기에 충분한 밝기의 초점이 맞춰지지 않은 레이저 빔에 노출되면, 축적된 자체 초점의 결과로 도파관이 스스로 형성되기 시작할 수 있다. 이러한 도파관의 형성은 레이저 빔의 파괴로 이어진다. 계속된 노출은 각 도파관의 중심선을 향한 굴절률의 축적과 전파하는 빛의 모드 필드 직경의 붕괴를 초래한다. 이러한 도파관은 유리 내부에 영구적으로 남아 있으며 오프라인으로 사진을 찍을 수 있다(오른쪽 그림 참조).
라이트 파이프.
라이트 파이프는 빛을 짧은 거리로 유도하는 데 사용되는 단단한 재료의 튜브 또는 실린더이다. 전자 제품에서는 플라스틱 라이트 파이프가 회로 기판의 LED에서 사용자 인터페이스 표면으로 빛을 유도하는 데 사용된다. 건물에서는 라이트 파이프가 건물 외부에서 필요한 내부로 조명을 전달하는 데 사용된다.
광섬유 도파관.
광섬유는 일반적으로 더 낮은 굴절률을 가진 다른 유전체 재료로 둘러싸인 유전체 재료로 구성된 원형 단면 도파관이다. 광섬유는 주로 실리카 유리로 만들어지지만, 특정 응용 분야에는 다른 유리 재료가 사용되며, 단거리 응용 분야에는 플라스틱 광섬유가 사용될 수 있다.
[[분류:광자학]]
[[분류:광학 부품]]
전연사(典涓司)는 조선 시대 궁궐의 유지 및 보수를 맡던 관청으로 육조 중 하나인 공조 산하로 있었다.
고려 시대 궁궐 수리 및 잡역을 위해 각 궁궐 마다 배치된 제거사(提擧司)가 그 전신으로 고려 멸망 후 조선 건국 후에도 제거사를 운용하다가 1466년(세조 12) 제거사가 전연사로 개편되었다. 본부 역할을 하던 관청은 경복궁 홍례문 서쪽에 위치했다.
SAP 넷위버(SAP NetWeaver)는 SAP SE의 많은 응용 소프트웨어들을 위한 소프트웨어 스택이다. 웹AS라고도 불리는 SAP 넷위버 애플리케이션 서버는 SAP 애플리케이션의 런타임 환경이며, 모든 mySAP 비즈니스 스위트는 SAP 웹AS에서 실행된다: 공급자 관계 관리 (SRM), 고객 관계 관리 (CRM), 공급망 관리 (SCM), 제품 수명 주기 관리 (PLM), 전사적 자원 관리 (ERP), 교통 관리 시스템 (TMS).
이 제품은 기업 응용 프로그램 통합을 위한 서비스 지향 아키텍처로 판매된다. 다른 애플리케이션 및 시스템과의 사용자 지정 개발 및 통합에 사용될 수 있으며, 주로 ABAP 프로그래밍 언어를 사용하여 구축되지만, C, C++, 자바도 사용한다. 또한 마이크로소프트 .NET, Java EE, IBM 웹스피어와 같은 기술로 확장 및 상호 운용될 수 있다.
SAP 넷위버는 SAP 랩스의 임원이자 제너럴 모터스의 전 글로벌 IT 임원인 더그 몰벳치(Doug Maulbetsch)에 의해 발명되었다. 이 플랫폼은 SAP 고객을 위한 애플리케이션 아키텍처가 될 의도였다.
그 설계는 사용자 경험, SAP 애플리케이션, 데이터 분석, SAP 및 비SAP 시스템의 인터페이스 통합을 가능하게 했다.
넷위버는 통합 계층을 보여주는 유명한 "햄버거" 차트에 묘사되어 있다. 이 개념은 미시간주 사우스필드에서 개발되었으며, SAP 설립자인 하소 플래트너(Hasso Platner)의 승인을 받기 위해 팔로알토 CA의 SAP 랩스로 신속하게 보내졌다.
넷위버의 설계는 기업 내 및 다른 회사들과의 인터넷을 통한 통합을 허용하는 아키텍처로 SAP 애플리케이션을 감쌌다. 이 플랫폼은 SAP 포털 개념과 제너럴 모터스 및 CommerceOne의 애플리케이션 아키텍처 개념을 활용한다.
넷위버의 원래 설계는 2002년에 클라우드 서비스였지만, 최근에 SAP 비즈니스 기술 플랫폼 (BTP)이라는 구독 서비스로 발전했다. 이는 클라우드 구독 회사로 전환하려는 SAP의 전반적인 전략의 일환으로 이루어졌다.
이러한 혁신에 따라 SAP는 넷위버 구현을 실행할 임원을 배정했다.
SAP 포털 기술은 이스라엘 소프트웨어 회사 TopTier Software (1997년 설립)에 의해 개발되었으며, SAP는 2001년에 이를 인수했다. TopTier Software의 창립자인 샤이 아가시는 SAP에 합류하여 회사의 전반적인 기술 전략 및 실행을 책임지게 되었다. 그는 넷위버 플랫폼이 된 통합 및 애플리케이션 플랫폼 개발을 시작했다.
SAP는 첫 번째 릴리스인 넷위버 2004를 2003년 1월에 발표했으며, 2004년 3월 31일에 출시되었다.
2004s로도 알려진 넷위버 7.0은 2005년 10월 24일에 출시되었다. 현재 사용 가능한 최신 릴리스는 SAP 넷위버 7.5 SP 29이다.