한국광학회 1991년도 제6회 파동 및 레이저 학술발표회 Prodeedings of 6th Conference on Waves and Lasers
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pp.13-17
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1991
고반복 레이저의 여기전원에 적합한 3단의 자기펄스 압축 시스템을 제작하고, 시스템의 특성을 고찰하였다. 자기 펄스 압축 시스템의 특성 파라메타는 펄스 변압기의 출력과 펄스파형에 대한 포화 인덕터의 단면적, 코일의 권수가 고려되었다. 실험 결과 3단의 자기 펄스압축 시스템의 최적 조건에서 펄스 압축비와 전류 이득은 각각 22,20 이었다.
본 논문은 자기스위치를 이용한 펄스압축용 시뮬레이터의 개발과 결과에 대해 기술하였다. 이를 위해 펄스압축기술을 소개하고 자기스위치가 적용된 펄스압축 시뮬레이터의 전체구성과 각 구성품의 역할을 설명하였다. 또한 제품제작을 통한 구현과 부하시험을 통해 시험결과를 비교하고 설계의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 DSP를 이용하여 코히어런트 레이더에 사용될 수 있는 확장성이 용이한 디지털 펄스 압축기를 시간영역에서 설계하고 그 내용을 분석하였다. 수신 거리 셀 및 FIR 필터 탭(tap) 수에 따른 펄스압축 연산시간을 ADSP21060을 사용하여서 분석함으로써, 설계하고자하는 레이더 시스템 요구 파라미터 들이 정해지는 경우 펄스압축기 구성에 소요되는 DSP의 수행 기능과 소요 수를 쉽게 예측할 수 있도록 운용특성을 분석하였다.
sub-30fs 펄스폭의 상용 Ti:sapphire 레이저시스템에 대한 펄스압축기 및 2차 조화파 발생기를 제작하여 특성을 평가하였다. 그림la에서 82MHz의 주파수로 모드록되는 상용 Ti:sapphire 레이저 (Spectra-Physics Millennia/Tsunami laser)의 출력이 반사경 Ml, M2를 거쳐 펄스압축기에 입사되고 압축되어 나온 펄스가 다시 M6, M7를 거쳐 2차 조화파발생기로 입사되는 2단구조로 설계되었다. 압축기에 입사되기전 평균파워는 파장 800nm에서 520mW로 측정되었으며, 측정된 스펙트럼 반치폭 47nm에 (그림 2a)에 대해 chirp-free sech$^2$t 펄스로 가정할 경우 본 레이저시스템의 변환한계 펄스폭은 14.5fs로 계산된다. (중략)
디지털 신호처리기에 대한 성능향상과 더불어 레이더 펄스 압축기 또한 디지털 처리방식이 점점 일반화 되어가고 있다. 디지털 펄스압축기는 FIR(finite impulse response) 필터 알고리즘을 이용한 시간영역 처리방식 또는 FFT(fast Fourier transform) 알고리즘을 이용한 주파수영역 처리방식으로 구현될 수 있다. 본 논문에서는 다중 DSP(digital signal processor)론 이용하여 확장성이 용이한 디지털 펄스압축기를 구성하고, 아날로그 디바이스사의 ADSP-21060을 적용하여 수신 거리 셀 및 FIR 필터 탭(tap) 수에 따른 펄스압축 연산시간을 E-언어와 어셈블리 언어로 시간영역에서 비교·분석하였다. 분석결과를 적용함으로써, 레이더의 시스템 파라미터가 정해지는 경우 펄스압축기 구성에 소요되는 DSP 수를 쉽게 예측할 수 있음을 확인하였다.
정현파로 구동되는 위상변조기로 주파수 첩이 유기된 펄스를 발생시키고, 이 첩이 유기된 펄스를 분산이 있는 광섬유로 압축하는, 첩된 펄스의 압축에 의한 고속의 선천적으로 안정된 변환 제한급 광펄스 발생에 대해 보고한다. 실험결과 ∼14 피코초의 시간 대역곱이 ∼0.34인 Sech2 형태의 펄스를 10 GHz의 반복율로 성공적으로 발생시킬 수 있음을 보였다. 본 접근 방법은 고차 솔리톤 효과를 이용한 펄스 압축과 같은 여타 방법과는 다르게 광전력에 무관하기 때문에, 저 전력 레이저에 아주 유용하게 응용될 수 있다.
ACELP 구조의 음성 압축기는 우수한 음질을 제공하지만 최적의 코드 벡터를 구하기 위한 계산량이 상당히 많은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 AMR 음성 압축기의 코드북을 매우 효율적으로 검색하는 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 코드북 검색 방법은 완전 순차적인 검색 방법을 사용하여 대략적인 코드 벡터를 구하고, 코드 벡터의 각 펄스들의 중요도를 계산하여 중요도가 낮은 펄스를 새로운 펄스로 교환하는 펄스 교환 과정을 수행하여 코드 벡터의 성능을 향상시키는 방법을 사용한다. 또한, AMR 음성 압축기의 구조에 맞도록 트랙별로 이동하면서 순차적으로 코드북을 검색하여 다수의 대략적인 코드벡터를 찾은 후, 각 코드 벡터에 대하여 펄스 교환 과정을 수행하여 최적의 코드 벡터를 구한다. 제안한 코드북 검색 방법을 AMR 음성 압축기의 모든 모드에 적용하여 코드북 검색을 위한 계산량과 성능을 측정하였으며, 모든 모드에 대하여 매우 적은 계산량으로 동등한 성능을 가지는 것을 확인하였다
레이더에서 거리분해능은 정확한 목표물 구분을 위해 판단하는 중요한 성능 파라미터이다. 기존의 아날로그 방식의 레이더시스템의 한계를 극복하기 위해, 현대 레이더 시스템 설계 목표는 적은 전송전력으로 거리분해능을 향상시키는 것으로 펄스압축기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 수신단에서 목표물 구분을 위해 펄스압축기술에 사용되는 송신신호의 변조방식은 크게 FM방식과 PM방식으로 나뉠 수 있다. 본 논문에서는 PM방식인 Barker Code를 이용하여 펄스압축 신호처리모듈을 구현하고 분석하였다.
단일 모드 반도체 레이저(DFB 레이저)를 5 GHz의 반복율로 이득 스위칭하여 얻은 광 펄스를 압축하여 변환 제한된 초단 광 펄스를 생성하였다. 이득 스위칭된 광 펄스의 최소 폭은 27 psec 이고 스펙트럼 폭은 1.1 nm로 펄스에 많은 선형 처핑과 비선형 처핑이 존재한다. 이를 대역폭이 펄스의 스펙트럼 폭보다 좁은 0.55 nm의 광 필터에 통과시켜 비선형 처핑을 제거하고 분산 보상 광섬유로 압축하여 7.1 psec의 광 펄스를 얻었다. 이때 펄스의 시간-대역폭 곱은 0.49로 변환 제한된 가우시안 펄스이다. 이러한 변환 제한된 광 펄스는 40 Gbit/s 광 시분할 다중화 방식 광통신용 광원으로 사용할 수 있다.
유도 브릴루앙 반사광을 고출력 레이저에 응용할 때 요구되는 반사광 특성이 실험적으로 조사되었다. 집속 렌즈의 초점거리에 따른 유도 브릴루앙 반사광의 peak power 반사율과 위상공액도가 측정되었다. 또한 반사광 가운데 펄스압축된 부분만의 위상공액도가 측정되었다. 초점거리가 긴 경우(f=100cm) 반사광의 peak power가 입사광의 약 2배에 이르렀다. 이때 반사광 중에서 압축된 선두펄스만의 위상공액도는 약 90%로 다른 시간의 펄스보다 위상공액도가 우수했다. 공간적으로는 유도 브릴루앙 이득이 가장 큰 광축부분의 바사관이 최대의 펄스압축, peak power 반사율, 위상공액도를 보여서 유도 브릴루앙 산란을 응용할 때 가장 유용한 부분으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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