패러데이 효과에 기반한 정보 전달 기술 제안 및 실현 가능성 연구

• 영문명: Research on Proposal and Feasibility of Information Transmission Technology Based on the Faraday Effect
• 발행기관: 한국과학영재교육학회
• 저자명: 김준원(Junwon Kim) 김지율 권용준(Yongjoon Kwon)
• 간행물 정보: 『과학영재교육』제17권 제1호, 240~248쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.04.30

국문 초록

전자기파에 정보를 인코딩 하는 방법으로 주파수 변조(FM) 및 진폭 변조(AM) 등이 널리 사용되고 있으나, 이러한 방식은 대역폭과 데이터 용량의 한계와 같은 여러 단점을 지닌다. 본 연구에서는 전자기파의 편광각을이용한 새로운 정보 인코딩 방식을 개발하고, 그 가능성을 실험적으로 검증하였다. 제안된 방식은 패러데이효과(Magneto-optical Faraday effect, MOFE)를 이용하여 전류 신호를 마이크로파의 편광각 정보로 변환하는 과정으로 구성된다. 먼저 마이크로파를 송신한 후편광 시켰으며, 이후 편광된 마이크로파를 진행 방향에평행하게 배치된 전자석에 둘러싸인 YIG(Yttrium Iron Garnet)분말을 통과하도록 하였다. 전자석에 전류의 형태로 전시 신호를 가하였고, 이는 YIG 분말 내에 자기장을 형성하여 패러데이 효과를 유도하였다. 그 결과, 편광된 마이크로파의 편광각이 회전하였으며, 이후 검출기에 도달한 마이크로파는 다시 초기 편광각으로 편광되었다. 마지막으로 검출된 편광 마이크로파의 세기를 이용하여 편광각을 계산한 후, 이를 바탕으로 초기전류 신호를 복원하였다. 추가적인 실험을 통해 제안된방식이 반사, 굴절 및 흡수에 대한 내성을 지님을 확인하였다. 본 연구의 결과는 기존 변조 방식의 대역폭 및데이터 용량 한계를 극복할 수 있는 새로운 무선 통신기법으로서의 가능성을 제시한다.

영문 초록

There are various methods of encoding information into microwaves, such as frequency modulation (FM) or amplitude modulation (AM). However, various shortcomings exist with these methods, such as the limitation of bandwidth and data capacity. In this study, we developed a new method of encoding information into the polarization angle of electromagnetic waves and tested its feasibility. The proposed method utilizes magneto-optical Faraday effect (MOFE) to transform electrical signals into polarization angles of microwaves through the following procedure. First, microwaves were transmitted, and then polarized. Second, the polarized microwaves were passed through YIG (Yttrium Iron Garnet) powder surrounded by an electromagnet placed parallel to the direction of microwave propagation. Electrical signals in the form of varying current were delivered to the electromagnet, which created a magnetic field inside the powder. This resulted in MOFE, rotating the polarization angle of polarized microwaves as they were passing through. Third, the microwaves arrived at the detector, where they were polarized to the initial angle of polarization. Finally using the intensity of the polarize microwave detected, the angle of polarization was deduced, which was used to calculate the initial electrical signal. Through various additional experiments on this setup, its resilience to reflection, refraction or absorption was confirmed. These results demonstrate the feasibility of our method for wireless communication, providing an alternative approach to overcoming bandwidth and data capacity limitations in conventional modulation techniques.

목차

Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적

Ⅱ. 이론적 배경

Ⅲ. 연구 방법 및 절차

Ⅳ. 실험 결과

Ⅴ. 결론 및 제언

참고문헌

키워드

패러데이 효과 마이크로파 변조 편광각 magneto-optical Faraday effect microwave modulation polarization angle