마이켈슨 간섭계를 이용하여 25 ℃에서 80 ℃까지 온도를 변화시키며 움직이는 간섭무늬의 개수 를 이용하여 투명매질들의 열광학계수를 측정하였다. 파장이 633 nm인 광원에 대해 BK7 광학유리, fused silica, fused quartz의 열광학계수는 각각 2.245×10-6 /K, 8.226×10-6 /K, 8.621×10-6 /K였고, 이는 문헌값과 비교하여 약 ± 2%의 범위 내에서 일치하였다. 붕규산 크라운 유리인 BK7과 SiO2 계열의 시료의 비교를 통해 온도 증가와 함께 유리의 광경로가 변하는 것은 열팽창계수보다는 굴절률변화의 영향을 더 많이 받 는다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 동일한 SiO2 구성이라도 온도 증가에 따라 고온 열처리된 fused quart의 굴절률 변화가 fused silica보다 크다는 결과도 얻었다.

최근 인간의 안전과 편의를 위해 무인 CCTV, 교통 모니터링, 객체 추적, 자동주행 시스템 등이 널리 사용되고 있지만 안개와 같은 자연 현상들이 영상의 색상정보를 사라지게 하여, 다양한 영상처리 알 고리즘이 적용되더라도 영상을 통한 정확한 정보 획득이 어렵다. 이러한 안개와 같이 실외에서 영상의 가 시성을 약화시키는 원인을 제거하기 위해 최근 여러 장의 영상을 사용하거나 추가적인 정보가 필요한 안 개제거 방법이 아닌 단일영상에서의 몇 가지 안개 제거 방법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 He 등이 제안한 dark channel prior를 랩뷰(LabVIEW)에서 구현하여 영상의 안개 보정에 적용해보고 안개제거 가 중치를 조절하였을 때 안개제거의 정도를 비교하였다.

레이저 주사 공초점 현미경은 비접촉, 비파괴적인 방법으로 수백 ㎚ 크기의 물질의 이미지를 관찰할 수 있다. 본 연구에서는 공초점 현미경을 이용하여 V₂O5 박막의 표면에 성장된 수백 ㎚ 크기의 나노로드를 관찰하였으며, 공초점 현미경의 파장 의존성을 확인하기 위해 동일한 위치에 대해 짧은 파장대인 405 ㎚와 긴 파장대의 633 ㎚의 레이저 광원을 사용하여 이미지를 구현하였다. 실험결과, 긴 파장인 633㎚의 광원을 사용한 이미지에서는 번짐 현상이 심해져 명암대비가 작아지고 나노로드의 경계를 명확하게 분해하지 못하였지만, 짧은 파장인 405 ㎚의 광원을 사용하면 명암대비가 커지고 나노로드의 이미지를 명확하게 분해할 수 있었다. 따라서 짧은 파장의 광원을 사용한 공초점 현미경은 주사전자현미경(SEM)을 대신한 새로운 나노구조의 측정방법으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

CD와 DVD에서 발생하는 빛의 회절을 정량적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 회절격자와 CD, DVD에의한 회절무늬를 비교하였다. SEM 측정을 통해 격자간격을 비교하였고, 입사각과 회절각을 측정하여 이론적인 격자간격을 계산하였다. 또한, 다양한 파장을 갖는 Ar-ion 레이저에 의해 발생된 1차 회절광의회절각과 세기를 측정하여 그 결과를 정량적으로 비교하였다. 비교결과, DVD는 회절격자와 CD보다 더좁은 격자간격을 가졌으며, 그 회절광은 다른 회절광에 비해 강했다. 또한, 회절격자와 CD에 비해 더 좁은 격자간격과 더 강한 회절광을 가진 DVD에서 보다 우수한 회절성능이 관찰되었다.

현미경을 다루는데 있어 현미경의 원리를 이해하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 DVD optical pick-up head (이하OPH)를 활용하여 광경로를 직접 눈으로 볼 수 있어서 현미경 원리 파악에 도움이 되는 저렴한 가격의 현미경 시스템을 구현하였다. 실험 과정은 광원에서 나온 빛을 시료와 렌즈에 순차적으로 통과시키고, 이 정보를 CCD 카메라에서 검출하는 것으로 이루어졌다. DVD OPH 내부의 렌즈를꺼내어 두 렌즈의 상대적 거리에 따른 성능 차이를 알아보았다. 또한, 광원을 백색광원으로 실험한 결과와 반도체 레이저로 실험한 결과를 비교하여 광원에 따른 배율의 차이를 알아보았다. 그 결과 백색 광원일 때 반도체 레이저에 비해 해상도가 2배 이상 높았고, 현미경 시스템과 CCD 카메라의 거리가 20 cm일 때 약 150배의 배율을 보였다.

원자력 발전소 증기발생기 2차측의 전열관에서 생길 수 있는 슬러지나 침전물의 양을 정량적으로 분석하고 측정하기 위해 레이저 거리 측정기(laser range finder)를 이용하여 피사체의 기하학적 정보를 얻을수 있는 원격 검사 장치를 개발하였다. 이 장치는 거리 측정부와 영상 획득부로 이루어져 있다. 거리 측정부의 광원으로는 654nm 반도체 레이저를 사용하였고, 광 검출 은 3.6×3.6mm 크기의 silicon pin diode를 사용하였다. 영상 획득부의 CCD 카메라로는 29만 화소의 고성능 카메라를사용하였다. 본 연구에서는 피사체의 크기 측정 및 피사체에서 반사된 반사광량의 측정을 통해 거리 측정부의 성능을 알아보고, 영상 획득부에 각도 변화를 주어 명확한 영상 획득의 가능성에 대해 실험을 하였다. 실험 결과 얻어진 피사체의 크기는 실제 값과 약 2.8% 이내의 범위에서 일치하였다.

본 연구에서는 선형 편광된 빔과 원형 편광된 빔을 이용한 이차 조화파 발생 현미경(Second Harmonic Generation Microscope)으로 비선형 물질인 KDP의 이미지를 얻었다. 펨토초 수준의 Ti-Sapphire 레이저를 광원으로 하였고, 편광상태발생기로 편광된 빔(0°, 45°, 90°, 우원편광)을 KDP에 투과시킨 후, 이차 조화파 신호를 발생시켜 편광상태 분석기로 검출하였다. 검출기로는 4개의 광전자증배관을 사용하였으며, 여기서 얻은 신호세기로 고유값 보정법을 이용하여 A 행렬을 구하였다. 그 결과, 스톡스 벡터와 A행렬로 뮬러 행렬을 구할 수 있음을 알았다. 또한 편광계를 더욱 발전시켜 세분화하였고, 대비효과를 높였으며, 편광된 빔(0°, 45°, 90°, -45°, 우원편광, 좌원편광)에 따른 KDP의 이미지 변화를 관찰하였다.

정확한 칼라 영상을 구현하기 위해서는 파장에 따른 빛의 투과 및 합성에 관한 정량적인 이해가 매우 중요하다. 본 연구에서는 크기가 100×100 mm2이고 두께가 0.3 mm 인 적, 녹, 청 세 종류의 셀로판 필터에 백색광을 투과시키고 CCD 어레이센서를 이용하여 빛의 파장에 따른 투과율을 각각 측정하였다. 그리고 여러 겹의 필터를 거친 빛의 투과율 변화와 광원을 두 개의 광으로 분리시켜 각각 다른 필터를 거친 빛을 다시 모아 합성된 빛의 투과율을 측정하였다. 그 결과 측정값과 계산값과의 차이는 특정 영역을 제외하고는 3% 이하로 나타났다.

공초점 현미경은 시료를 물리적으로 절단하지 않고 살아있는 세포와 고정된 시료를 두께 100㎛ 범 위까지 측정하여 이미지화할 수 있는 유용한 장치이다.광원으로 파장이 488nm인 Ar-ion레이저를 사용하였으며,USAF 타겟,형광비드 및 고정된 세포에서는 배율이 60x이고 개구수(NA :NumericalAperture)가 1.25인 대물렌즈를,살아있는 세포 분열 관찰에는 배율이 25x이고,개구수가 0.40인 대물렌즈를 각각 사용하여 레이저 주사 공초점 현미경을 구성하였다.조리개를 통한 빛만을 PMT로 검출하여 여기파장이 505nm이고, 발광파장이 515nm인 1.1㎛인 형광비드와,파장이 488nm인 빔이 입사할 때 575nm 파장의 형광을 방출시키는 PE(Phycoerythrin)로 표지(label)한 약 10㎛ 크기의 쥐의 면역세포에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램을 이용하여 이차원 영상을 얻었다.그리고 AMIRA 프로그램을 사용하여 삼차원 영상을 얻었으며,PE로 표지한 쥐의 한 종류인 Balb/c의 피부 암세포 분열의 단면 동영상을 구현하였다.

공초점 레이저 형광 현미경은 시료의 관찰하고자 하는 층에 대한 정보만 얻을 수 있을 뿐만 아니라 세포에 형광물질을 발광시켜 세포의 내부 단면을 볼 수 있으므로 생명과학, 의학 등 다양한 분야 에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 파장이 488 nm인 Ar-ion 레이저를 광원으로 사용하고, NA=0.75인 배율 60x인 대물렌즈를 사용하여 레이저 스캔 공초점 형광 현미경 시스템을 구성하여 PMT(photo multiplier tube)를 통하여 파장이 505 nm의 빛이 입사되었을 때 515 nm 파장의 형광을 방출시키는 1.1 μm크기의 형광 bead 형상에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램으로 2차원 영상을 얻었다. 그리고 Avizo 프로그램을 사용하여 수집된 2차원 영상들을 포개는 방식으로 3차원 영상을 얻었다.

현미경을 이용한 관찰기술은 나날이 발전하고 있으며 그 중에서도 공초점현미경은 최근 여러 분야에서 응용연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 파장이 632.8nm인 He-Ne 레이저를 사용하고, NA=1.25이며 배율이 100x인 대물렌즈와 3차원 스테이지를 사용하여 시료 이동방식(specimen scanning)의 공초점 현미경을 구성하였다. 그리고 PMT(photo multiplier tube)를 통하여 CD(compact disc)의 표면 형상에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램으로 3차원 입체영상을 구현하였다. 그 결과 피트 간격이 1.7µm, 피트의 깊이 0.1µm인 것으로 측정되어 문헌 값과 거의 일치함을 확인하였다.