내행성계의 행성간 공간에는 행성간 티끌이 편재하고 있다. 이 행성간 티끌의 산란이나 열복사로 인하여 황도광이 관측된다. 그러나 빛에 의한 끌림힘이나 행성의 중력적 섭동으로 인하여 행성간 공간의 티끌은 수백만 ~ 수천만 년 이내에 사라질 수 밖에 없다. 따라서 행성간 공간에 티끌을 공급하는 티끌의 공급원이 지속적으로, 또는 최근에 존재하였음이 확실하다. 본 연구에서는 행성간 티끌의 공급원을 밝히기 위하여 황도광의 광학적 특성을 이용하였다. 우리는 혜성, C형 소행성, S형 소행성, X형 소행성의 반사도와 스펙트럼을 합성하여 $4600{\AA}$에서 측정된 황도광의 반사도, 연속 스펙트럼과 비교하였다. 큰 비중의 티끌이 혜성에서 기인하고 나머지가 C형 소행성과 S형 소행성에서 기인한 모형을 통하여 황도광의 광학적 특성을 설명할 수 있었다. 우리의 모형은 독립적으로 측정된 기존의 황도광 분광 관측 결과와 상합한다.
3차 비선형 광학현상을 이용한 레이저 분광학은 코헤런트 반스톡스 라만산란(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering, CARS)이나 축퇴 사광자혼합(Degenerate Four-Wave Mixing, DFWM)이 기계공학의 연소진단이나 화학분야에 응용된 이래 활발히 연구되어져왔다.[1] 비선형 광학현상의 특성상, 발생한 신호는 입사 레이저광들과의 위상정합조건이 만족되는 특정한 방향으로만 진행하고 레이저광처럼 가간섭성을 갖는다. (중략)
왕복식엔진에서 연소과정은 실린더내 유체유동에 지배되므로 최적조건의 엔진설계를 위해서는 실린더내 유체유동을 효과적으로 이용하는 것이 필요하다. 연소과정에 중요한 영향을 미치는 압축말기 연소실내 난류강도는 흡입과정시 생성된 유동의 에너지가 압축과정을 거치면서 작은 스케일의 에디(eddy)로 깨지면서 발생된다. 연소과정시 이러한 에디들은 초기화염생성을 촉진 시키고 화염전파속도를 증진시키는 역할을 함으로써 실린더내 유체유동에 대한 이해증진을위해 실린더내 평균속도 및 난류유동을 측정하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 엔진유동은 매사이 클의 유동이 엄밀히 주기적인 운동을 하지 않고, 각 사이클의 유동이 비정상유동을 하며, 유동의 생성 및 소멸이 매우 짧은 특성을 가진다. 따라서 산란입자가 측정체적을 통과할 때 속도데이 터가 발생하는 LDV(laser Doppler velocimetry) 측정에 있어서 레이저빔의 산란광노이즈 감소와 산란입자의 효율적인 공급으로 데이터 발생률을 높이는 것이 어려운 점이다. 이 글에서는 엔진 유동의 LDV측정시 고려해야 할 문제점들, 실험장치구성, 그리고 데이터처리 방법과 주요측정 결과에 대해 본 연구팀에서 지금까지 수행한 연구결과를 토대로 하여 기술하고자 한다.
파장 1.06$\mu\textrm{m}$ Nd:YAG 펌프레이저의 인가에너지와 라만매질 CH4의 압력변화에 따른 전방과 후방 1.54$\mu\textrm{m}$ 유도라만 산란광(stimulated Raman scattering)의 출력 특성을 동시에 측정하여 전후방 유도라만 산란광 발생을 위한 1.06$\mu\textrm{m}$ 인가문턱 에너지, 라만변환의 기울기 효율 및 라만이득계수(Raman gain coefficient)의 측정값과 이론값을 비교 분석하였다. 압력1000 psi에서 후방 기울기 효율은 약 34%이고 전방은 약 18%를 보였다. 라만매질 CH4의 압력이 증가할수록 전방과 후방 라만이득은 비선형적으로 증가할 뿐만아니라, 후방 대 전방 라만이득비도 증가하였다. 압력 1200 psi 이상에서 후방 대 전방 라만이득비는 약 1.4배가 되었고, 압력 1400 psi에서 후방 라만이득계수는 0.32cm/GW이고 전방에서는 0.23cm/GW로 나타났다. 이와 같은 비대칭적 발생은 전방 라만증폭이 펌프광의 국부적 세기와 작용하는 반면 후방은 펌프광의 평균세기와 상호작용하기 때문이다.
본 연구에서는 오염된 지표면의 화학물질을 탐지하기 위해 라만 라이다 기반의 지표면 화학물질 탐지 시스템을 설계하고 제작하였다. 화학물질에 레이저를 조사하였을 때 나오는 라만 산란광을 측정하여 측정 시료의 분광정보를 얻는 라만 라이다 시스템은 측정 시료의 라만 산란광을 유도하는 레이저를 포함한 송광부와 라만 산란광을 수광하는 수광부, 수광된 광을 파장별로 나눠주는 분광부로 구성된다. 측정거리가 변하여도 수광부에 의해 집광되는 광이 동일한 위치에 집속되도록 code V 시뮬레이터를 사용하여 광학계를 설계하였다. 총 12종의 화학물질이 유리와 콘크리트 위에 있을 때 라만 스펙트럼을 측정하여 비교한 결과 라만 스펙트럼의 특성이 유사하지만, 세기에 차이가 있는 것을 관찰하였다. 고체 시료인 PTFE (polytetra-fluoroethylene)를 사용하여 시스템과의 거리 변화에 따른 라만 스펙트럼의 세기를 비교한 결과 시뮬레이션에서 얻은 거리에 따른 수광 효율과 유사한 것을 확인하였다. 결론적으로 본 시스템을 이용하여 다양한 거리에서도 화학물질의 라만 스펙트럼 측정이 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 근적외선(NIR, near-infrared) 영역의 레이저 광원 및 광검출기를 이용한 주파수영역(frequency-domain) 확산 광이미징(DOI, diffuse optical imaging) 시스템을 구현하였다. 검출신호의 진폭 및 위상 추출에는 70MHz의 단일 변조주파수를 사용하는 호모다인(homodyne) 검출기법을 적용하였으며, 4개의 검출기를 이용해 동시측정이 가능하도록 시스템을 최적화하였다. 각 검출기들이 서로 다른 결합계수(coupling coefficient)를 가짐으로써 발생하는 진폭 및 위상의 편차를 보정하였다. 본 논문에서 제작한 DOI 시스템을 이용하여, 생체조직을 모사한 액체팬텀에 이형성분(anomaly)을 삽입하여 흡수 및 산란 분포에 대한 영상을 복원함으로써 이형성분의 위치 및 광학적 특성에 대한 정보를 획득하였으며, 단일 광검출기를 사용하는 순차적인 측정에 의한 결과보다 영상복원 성능이 개선되었음을 보였다. 또한, 동일한 액체팬텀에 대해서, 측정위치를 이동해가며 각 단층 슬라이스에 대한 흡수계수 및 산란계수 분포영상을 복원함으로써 구현된 시스템을 이용해 단층촬영이 가능함을 보였다.
무선광통신은 RF보다 고속도 대용량 정보전송이 가능하며, 높은 안테나이득을 얻을 수 있다. 그러나, 무선광통신에서 사용하는 대기채널은 흡수 교란 산란 등의 현상이 문제되고 있다. 이 현상들은 광무선통신시스템의 성능을 제한한다. 본 논문은 그 중에서 교란의 현상을 줄이기 위해 교란강도측정기와 광무선LAN을 제작하고, (2,1,6) 길쌈부호기와 비터비복호기를 사용하여 통신성능을 개선한 다음, 이를 실험적으로 확인하였다. 또한, 산란이 광무선통신시스템의 성능에 미치는 영향을 알아보기 위해 각 기상조건과 상, 하향링크에 따른 지구국안데나 직경을 수치해석하여 그 결과를 제시하였다.
본 연구에서는 혼합기를 연소실 내로 공급하기 전에 필터를 이용하여 일정 크 기의 미립자를 제거함으로서 가능한 Mie산란의 영향을 감소시키고, 또 화학 발광의 영 향을 제거하기 위하여 광학장치의 개선 및 광학 필터를 사용하였다. 뿐만 아니라 연 소실 내의 배경광 및 반사산란광을 제거하기 위한 방법으로 입사창 및 연소실 내를 모 두 코팅을 하였다. 따라서 레이저 레일레이 산란을 이용하여 지금까지 나타난 문제 점들을 위와 같은 방법으로 개선하였을 뿐만 아니라 측정기술을 향상시켜 정적연소실 내에서의 온도를 측정함으로서 정적연소실 내에서의 온도측정이 가능하다는 것을 확인 하고, 또 그 적응성을 조사하는데 중점을 두어 실험을 하였다.
본 논문은 1310nm 단일모드 광섬유를 이용하여 온도센서로 활용하기 위한 연구이다. 기존광섬유센서의 연구는 복잡한 여러 가지 기기를 이용하여 구성된 시스템이었다. 그리고 산란 변화를 주기 위하여 Bragg 격자나 Pulse generator를 이용하여 광주파수의 변화를 측정하거나, YAG 레이저를 이용 벌크형 시스템을 택하여 구성하였는데 실험 환경을 구성하는 어려움과 측정된 데이터의 정확도에 대한 문제점이 있었다. 본 연구에서 제안한 유도 브릴루앙 산란(sBs: stimulated Brillouin scattering)광을 이용한 온도센서 시스템은 기존의 측정방식 보다 간소화된 직렬방식의 시스템이다. 광주파수에서 발생하는 노이즈와 애매한 결과에 대해서 신뢰성과 정확도를 확보하기 위하여 지능형인 뉴로-퍼지 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 기존 시스템 보다 정확한 데이터를 얻고자 하였다. 본 연구에서 sBs는 빛의 산란 특성 중 광주파수가 온도에 변화에 대해 각각의 온도 변화당 천이가 이루어졌음을 측정하였다. 시스템에서 출력된 데이터를 뉴로-퍼지로 분석한 변화율은 1.1MHz/의 결과를 얻었다.
산란계에 대한 비금속광물의 급여가 계사내 암모니아 발생 및 생산성에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 49주령의 갈색 Lohman 종 산란계 1,020수에 대하여 사료용 공시광물로 소디움벤토나이트, 장석 및 세사를 사료섭취량의 2% 수준으로 첨가 급여하면서 분에서 발생하는 암모니아 농도 및 산란율, 난각강도 등을 조사하였다. 소디움벤토나이트 및 장석 급여구는 세사 급여구에 비해 계분에서 발생하는 암모니아 농도를 유의적으로 감소시키고(P<0.05) 계분 내 질소 함량은 증가시킴으로써 이들 규산염광물질의 급여가 암모니아 발생을 억제함을 보여줌과 동시에 친환경 유기질 비료로서의 가능성을 시사하였다. 또한 산란수에 있어서 처리구 간에 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으며(p>0.05), 난각강도의 경우 장석 급여군이 유의적으로 낮게 나타났으나(p<0.05) 기존에 보고된 연구결과와 비교해볼 때 우려할 만한 수준은 아닌 것으로 판단된다. 결론적으로 산란계에 대한 규산염계 광물 소디움벤토나이트와 장석의 급여는 생산성에 영향을 미치지 않으면서 계분의 암모니아 발생을 최소화시키는 효과를 발휘하는 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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