한국광학회지 (Korean Journal of Optics and Photonics)

  • 제35권4호
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  • Pages.143-149
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  • 2024
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  • 1225-6285(pISSN)
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  • 2287-321X(eISSN)
한국광학회 (Optical Society of Korea)
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대기 요동 환경에서의 레이저빔 전파 모델에서 다수 위상판의 효과

Effect of a Multi-phase Screen in a Laser-beam-propagation Model Under Atmospheric Fluctuations

  • 나정균 (서울대학교 전기정보공학부) ;
  • 김병호 (서울대학교 전기정보공학부) ;
  • 전창수 (광주과학기술원 고등광기술연구소) ;
  • 정윤찬 (서울대학교 전기정보공학부)
  • Jeongkyun Na (Department of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University) ;
  • Byungho Kim (Department of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University) ;
  • Changsu Jun (Advanced Photonics Research Institute, Gwangju Institute of Science and Technology) ;
  • Yoonchan Jeong (Department of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University)
  • 투고 : 2024.05.07
  • 심사 : 2024.06.12
  • 발행 : 2024.08.25
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초록

대기 중을 진행하는 레이저 빔에 대기 요동이 미치는 영향을 단일 위상판 모델 및 다수 위상판 모델로 분석하고 비교하였다. 파장이 1064 nm 이고 반지름이 10 mm인 레이저 빔을 1인치 광학계로 시준하여 3 km를 진행하는 경우에 대해 대기 요동 강도를 나타내는 구조 상수 Cn2를 10-17부터 10-14까지 변화시켜가며 단노출 빔 형상을 단일 및 다수 위상판 모델로 확인하였다. 구조 상수에 따른 레이저 빔의 변화를 정량화하기 위해 장노출에 대한 유효 수광 출력과 빔 크기 값을 사용하였으며, 구조 상수가 증가함에 따라 이 값들은 단일 및 다수 위상판 모델에서 공통적으로 증가하는 경향을 보였다. 구조 상수인 Cn2가 2×10-15보다 작은 경우 하나의 위상판 사용 대비 다수의 위상판 사용 사이에 1.5% 이내의 장노출 유효 수광 출력과 빔 크기 차이만 발생하였지만, 그 이상인 경우 결과값의 차이가 지속적으로 증가하였다. 즉 3 km 진행하는 레이저빔은 구조 상수 2×10-15 이상에서 다수 위상판 모델을 사용해야 함을 확인하였다.

We analyze the effect of atmospheric fluctuation on laser beam propagation, using a single-phase screen model and a multi-phase screen model. When a laser beam (wavelength 1064 nm, radius 10 mm, collimated by 25.4 mm optics) propagates 3 km, atmospheric fluctuation with structure constant Cn2 in the range of 10-17 to 10-14 is generated by the single- and multi-phase screen models. The results of short-term and long-term exposures are analyzed in terms of the beam profile, power in the bucket, and beam radius at the receiver plane. The power in the bucket and beam radius increase as the structure constant increases. When the structure constant is less than 2×10-15, the results of the single- and multi-phase screen models are similar, within a difference of 1.5 %. However, when the structure constant is greater than 2×10-15, the difference between the two models increases, and the multi-phase screen model is appropriate under this condition.

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과제정보

국방과학연구소(Grant no. UD210019ID); BK21Four.

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