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    Forensic Classification of Latent Fingerprints Applying Laser-induced Plasma Spectroscopy Combined with Chemometric Methods

    케모메트릭 방법과 결합된 레이저 유도 플라즈마 분광법을 적용한 유류 지문의 법의학적 분류 연구

    Jun-Ho Yang, Jai-Ick Yoh

    양준호, 여재익

    An innovative method for separating overlapping latent fingerprints, using laser-induced plasma spectroscopy (LIPS) combined with multivariate analysis, is reported in the current ...

    본 논문에서는 다변량 분석법과 결합된 레이저 유도 플라즈마 분광법을 사용하여 겹친 유류 지문을 분리하는 혁신적인 방법을 연구하였다. LIPS는 겹친 유류 지문의 화학 ...

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    An innovative method for separating overlapping latent fingerprints, using laser-induced plasma spectroscopy (LIPS) combined with multivariate analysis, is reported in the current study. LIPS provides the capabilities of real-time analysis and high-speed scanning, as well as data regarding the chemical components of overlapping fingerprints. These spectra provide valuable chemical information for the forensic classification and reconstruction of overlapping latent fingerprints, by applying appropriate multivariate analysis. This study utilizes principal-component analysis (PCA) and partial-least-squares (PLS) techniques for the basis classification of four types of fingerprints from the LIPS spectra. The proposed method is successfully demonstrated through a classification example of four distinct latent fingerprints, using discrimination such as soft independent modeling of class analogy (SIMCA) and partial-least-squares discriminant analysis (PLS-DA). This demonstration develops an accuracy of more than 85% and is proven to be sufficiently robust. In addition, by laser-scanning analysis at a spatial interval of 125 µm, the overlapping fingerprints were separated as two-dimensional forms.


    본 논문에서는 다변량 분석법과 결합된 레이저 유도 플라즈마 분광법을 사용하여 겹친 유류 지문을 분리하는 혁신적인 방법을 연구하였다. LIPS는 겹친 유류 지문의 화학 성분에 대한 데이터뿐 아니라 실시간 분석 및 고속 스캐닝이 가능한 분광법이다. 레이저 유도 플라즈마 분광법을 통해 도출된 스펙트럼은 적절한 다변량 분석이 적용되어 법의학적 분류와 겹친 유류 지문의 재구성에 유용한 화학적 성분을 제공한다. 본 연구에서는 LIPS 스펙트럼에서 4가지의 유류 지문을 분류하기 위하여, 주성분 분석 방식과 부분 최소 제곱 회귀 분석을 사용하였다. 제안된 방법은 SIMCA 및 PLS-DA와 같은 구별 방식을 사용하여 4개의 유류 지문의 분류를 성공적으로 입증하였다. 본 연구의 결과는 대략 85% 이상의 정확도를 가졌으며, external validation 실험에서도 분류의 가능함을 보였다. 최종적으로, 125 µm의 공간 간격으로 레이저 스캐닝 분석을 통한 겹친 유류 지문의 2차원 형태의 분리가 가능함을 입증하였다.

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    June 2020
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    An Improved Method of LCD Gamma-nonlinearity Error Reduction in Digital Fringe Projection for Optical Three-dimensional Shape Measurement

    3차원 광학 측정을 위한 디지털 프린지 투사에 있어서 LCD 비선형 감마 에러 개선 방법

    Woo Sung Kim

    김우성

    Optical three-dimensional (3D) measurement systems based on digital fringe projection are used in many contactless measurement applications. The system which can measure ...

    디지털 프린지 투사를 이용한 3차원 광학 측정시스템은 많은 비접촉 측정 응용에 사용된다. 수 µm까지 측정할 수 있는 이 시스템은 LCD를 사용하여 디지털 ...

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    Optical three-dimensional (3D) measurement systems based on digital fringe projection are used in many contactless measurement applications. The system which can measure a dozen micrometers uses a liquid-crystal display (LCD) as the projection unit for generating a digital fringe pattern, because a flexible fringe pattern can be easily made by computer software. According to the gamma nonlinearity of the LCD projection unit, the digital fringe projection error on the object affects the accuracy of 3D object measurement. An improved method of LCD gamma-nonlinearity error reduction is proposed, by using the inverse function of the intensity transfer function to improve the accuracy. The improvement due to the proposed method is shown by measuring the difference in precision between a computer-generated sine wave and a camera-obtained sine wave for a standard semiconductor specimen.


    디지털 프린지 투사를 이용한 3차원 광학 측정시스템은 많은 비접촉 측정 응용에 사용된다. 수 µm까지 측정할 수 있는 이 시스템은 LCD를 사용하여 디지털 프린지 패턴을 생성한다. 이는 다양한 디지털 프린지 패턴을 컴퓨터 소프트웨어로 쉽게 만들 수 있기 때문이다. LCD 감마비선형에 의하여 물체에 투사된 디지털 프린지 패턴 에러는 3차원 물체 측정의 정확도에 영향을 준다. 정확도를 개선하기 위하여 광도전달함수(intensity transfer function)의 역함수를 사용하여 LCD 감마비선형에 의한 에러를 줄일 수 있는 개선된 방법을 제안하였다. 표준 반도체시편을 가지고 컴퓨터에서 생성한 사인파와 카메라에서 얻은 사인파의 차를 측정하여 제안한 방법의 개선효과를 보였다.

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    June 2020
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    Efficient Second Harmonic Generation of a High-power Yb-doped Fiber MOPA Incorporating MgO:PPSLT

    MgO:PPSLT를 이용한 고출력 Yb 광섬유 레이저 빔의 고효율 이차조화파 변환

    Seungbeen Song, Eunji Park, Jong Sun Park, Yejin Oh, Hoon Jeong, Ji Won Kim

    송승빈, 박은지, 박종선, 오예진, 정 훈, 김지원

    In this paper, we report highly efficient second harmonic generation of continuous-wave Yb fiber lasers incorporating a periodically poled LiTaO3 device (MgO ...

    본 연구에서는 Yb 광섬유 레이저 MOPA (master oscillator power amplifier) 시스템을 구축하여 고출력, 고효율의 근적외선 레이저 빔을 발진시키고, 이를 주기분극반전 준위상정합 비선형 ...

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    In this paper, we report highly efficient second harmonic generation of continuous-wave Yb fiber lasers incorporating a periodically poled LiTaO3 device (MgO:PPSLT) as a frequency converter. The seed laser output from a Yb fiber master oscillator using a Fabry-Perot feedback cavity was amplified in a Yb fiber amplifier stage, yielding 28.5 W of linearly polarized output at 1064 nm in a beam with beam quality, M2, of ~1.07. Second harmonic generation was achieved by passing the laser beam through MgO:PPSLT. Under optimized conditions, we obtained 11.1 W of green laser output at 532 nm for an incident signal power of 25.0 W at 1064 nm, corresponding to a conversion efficiency of 44.4%. The detailed investigation to find the optimized operating conditions and prospects for further improvement are discussed.


    본 연구에서는 Yb 광섬유 레이저 MOPA (master oscillator power amplifier) 시스템을 구축하여 고출력, 고효율의 근적외선 레이저 빔을 발진시키고, 이를 주기분극반전 준위상정합 비선형 광학 소자인 MgO:PPSLT에 단일 통과시키는 방식을 통하여 고출력 고효율 연속발진 녹색 레이저 빔을 생성하는 방법을 보고한다. 자발 펄싱을 억제할 수 있는 패브리-패롯 피드백 공진기 구조를 사용한 광섬유 레이저 주공진기를 사용하여 선폭이 좁고 선형 편광된 1064 nm 레이저 씨앗 빔을 안정적으로 생성할 수 있었으며, 이를 Yb 광섬유 증폭단에서 고출력으로 증폭시켰다. 증폭된 레이저 빔을 MgO:PPSLT에 통과시켜 고출력 고효율의 이차조화파를 얻을 수 있었는데, 이때 얻은 532 nm 레이저의 최고 출력은 기본 입사광의 출력이 25.0 W일 때 11.1 W였으며, 변환 효율은 44.4%를 얻었다.

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    June 2020
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    Polyperiodic-hole-array Plasmonic Color Filter for Minimizing the Effect of Angle of Incidence

    입사광각의 영향을 최소화한 다결정 주기 구멍 배열 플라즈모닉 컬러 필터의 설계

    Ki Won Jeong, Yun Seon Do

    정기원, 도윤선

    In this paper we propose a plasmonic color filter with a novel nanopattern. The suggested pattern, called a “polyperiodic hole array” (PPHA ...

    본 논문에서는 주기적인 구멍배열(periodic hole array, PHA) 패턴을 가진 나노금속구조 컬러필터의 문제점인 입사광의 각도에 따른 컬러필터 중심파장의 이동을 해결하기 위해 새로운 ...

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    In this paper we propose a plasmonic color filter with a novel nanopattern. The suggested pattern, called a “polyperiodic hole array” (PPHA), is introduced to solve the angle dependence of the optical response that originates from the periodic structure. We set the diameter and period of the hole to make a green color filter, and set the unit-cell size and metal and dielectric thicknesses in consideration of the propagation length and skin depth. The periodic hole arrays are locally rotated to make a PPHA pattern, resulting in a globally aperiodic yet partially periodic pattern. As a result, compared to a general pattern, the PPHA nanostructured color filter has a maximum 40% improvement in spectral shift when the angle of incidence is increased from 0° to 30°. Transmittance reduction was also alleviated by 30%. This work will improve the performance of nanostructured color filters and help with nanotechnology being applied industrially to imaging devices, including displays and image sensors.


    본 논문에서는 주기적인 구멍배열(periodic hole array, PHA) 패턴을 가진 나노금속구조 컬러필터의 문제점인 입사광의 각도에 따른 컬러필터 중심파장의 이동을 해결하기 위해 새로운 구멍 패턴인 polyperiodic hole array (PPHA)를 제시한다. 먼저 녹색 파장대역 컬러필터를 만들기 위해 구멍의 직경과 주기를 정했으며 propagation length와 skin depth를 고려해 단위셀의 크기, 금속과 유전체의 두께를 설정했다. PPHA 패턴을 만들기 위해 주기적인 구멍배열을 국부적으로 회전시켜 전체적으로는 비주기적이지만 부분적으로 주기적인 패턴을 만들었다. 그 결과 PHA 패턴과 대비하여 PPHA 패턴 나노금속구조 컬러필터는 입사광각이 0°에서 30°까지 증가하였을 때 파장의 이동도가 최대 40% 개선되었다. 본 연구를 통해 나노금속구조 컬러필터의 성능을 향상시킬 수 있으며 디스플레이, 이미지 센서 등 이미징 디바이스 분야에 접목시켜 산업적으로 활용할 수 있을 것으로 예상한다.

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    June 2020