Abstract
In this paper, three kinds of beam coupling losses which occur in a quasi-optics circuit for millimeter wave receiver system have been intensively investigated. First, the beam coupling losses which are caused by mismatch of beam waists radii and their positions between those of one and the other have been evaluated. It shows that beam coupling losses due to mismatch of beam waists radii and their positions between two quasi-optics circuits can be minimized if beam waist radius is chosen as larger than 3 times the operation wavelength. Second, the beam coupling losses have been studied when the axis of propagation of one beam is tilted with respect to that of the other beam. It is noted that smaller beam waist radius results in greater tolerance to tilts and angular misalignments. Third, the beam coupling cases in which two beams are offset if their axes of propagation are parallel but one is displaced relative to the other have been investigated. It is confirmed that beam waists radii with larger than 3 times operation wavelength are less sensitive to lateral offsets.
본 논문에서는 밀리미터파 수신 시스템의 준광학계 회로에서 발생되는 3가지 빔 결합 손실에 대하여 가우시언 빔 전송 이론을 기반으로 심도 있게 검토하였다. 첫째, 준광학 시스템에 의하여 형성된 각각의 빔 허리와 그들의 위치가 서로 일치되지 않았을 때 발생되는 빔 결합 손실에 대하여 분석하였다. 빔 허리의 크기를 $3\lambda$이상으로 설계하면 빔 광축 방향에 대한 빔 허리 크기와 그 위치의 불일치에 의한 빔 결합 손실을 최소화 시킬 수 있다. 둘째, 준광학 회로에서 서로 다른 두 빔 축의 기울어짐과 각도상의 비정렬에 의한 빔 결합 손실을 해석하였다. 기울기 각도와 정렬에 의한 빔 결합 손실을 고려할 때 빔 허리의 크기가 작을수록 유리함을 알 수 있다. 마지막으로 광축 방향에 대하여 측면 방향으로 하나의 광축이 치우쳐 있는 경우의 결합 손실을 검토하였다. 치우침을 감안한 설계 빔의 반경은 최소한 $3\lambda$ 이상이 되도록 설계되어야 한다.
