• Current Optics and Photonics
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• 제6권5호
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• pp.479-488
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• 2022

To account for the internal thermal effects of solid-state lasers, a method using a back propagation (BP) neural network integrated with a particle swarm optimization (PSO) algorithm is developed, which is a new wavefront distortion correction technique. In particular, by using a slab laser model, a series of fiber pumped sources are employed to form a controlled array to pump the gain medium, allowing the internal temperature field of the gain medium to be designed by altering the power of each pump source. Furthermore, the BP artificial neural network is employed to construct a nonlinear mapping relationship between the power matrix of the pump array and the thermally induced wavefront aberration. Lastly, the suppression of thermally induced wavefront distortion can be achieved by changing the power matrix of the pump array and obtaining the optimal pump light intensity distribution combined using the PSO algorithm. The minimal beam quality β can be obtained by optimally distributing the pumping light. Compared with the method of designing uniform pumping light into the gain medium, the theoretically computed single pass beam quality β value is optimized from 5.34 to 1.28. In this numerical analysis, experiments are conducted to validate the relationship between the thermally generated wavefront and certain pumping light distributions.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권1호
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• pp.1-14
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• 2023

Wavefront-coding imaging can achieve high-quality imaging along with a wide range of defocus. In this paper, the anti-laser detection and damage performance of wavefront-coding imaging systems using different asymmetric phase masks are studied, through modeling and simulation. Based on FresnelKirchhoff diffraction theory, the laser-propagation model of the wavefront-coding imaging system is established. The model uses defocus distance rather than wave aberration to characterize the degree of defocus of an imaging system. Then, based on a given defocus range, an optimization method based on Fisher information is used to determine the optimal phase-mask parameters. Finally, the anti-laser detection and damage performance of asymmetric phase masks at different defocus distances and propagation distances are simulated and analyzed. When studying the influence of defocus distance, compared to conventional imaging, the maximum single-pixel receiving power and echo-detection receiving power of asymmetric phase masks are reduced by about one and two orders of magnitude respectively. When exploring the influence of propagation distance, the maximum single-pixel receiving power of asymmetric phase masks decreases by about one order of magnitude and remains stable, and the echodetection receiving power gradually decreases with increasing propagation distance, until it approaches zero.

• 한국음향학회지
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• 제20권6호
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• pp.75-81
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• 2001

본 논문에서는 근거리 효과를 이용하여 음원의 위치를 추정하는 탐지 기법을 해양환경에 적용할 경우에 발생할 수 있는 위치추정 오차에 관하여 분석하였다. 삼각 (triangulation) 알고리듬과 파면곡률 (wavefront curvature) 알고리듬 등을 이용하는 근거리 탐지 기법은 음파가 2차원 평면 (방위, 거리)에서 전달된다고 가정한다. 그러나 해양환경은 2차원 평면이 아닌 3차원 공간 (방위, 거리, 수심)이므로 음파전달에 따른 오차가 발생할 수 있다. 3차원 공간을 가정한 경우에도 해양에서의 다중경로 음파전달을 고려하지 않았다면 역시 오차가 발생하게 될것이다. 근거리 탐지 기법의 위치추정 오차를 분석하기 위하여 다중경로 음파전달모델과 파면곡률을 이용한 초점 빔형성 (focused beamforming)기법을 이용하여 시뮬레이션하였다. 분석결과 수중음속구조, 해저면 수심, 해저면 경사와 음원의 거리 등에 따라 위치추정 오차가 달라짐을 볼 수 있었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제6권5호
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• pp.473-478
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• 2022

To overcome the capture-range problem in phase-diversity phase retrieval (PDPR), a geometrical-optics initial-estimate method is proposed to avoid a local minimum and to improve the accuracy of laser-wavefront measurement. We calculate the low-order aberrations through the geometrical-optics model, which is based on the two spot images in the propagation path of the laser, and provide it as a starting guess for the PDPR algorithm. Simulations show that this improves the accuracy of wavefront recovery by 62.17% compared to other initial values, and the iteration time with our method is reduced by 28.96%. That is, this approach can solve the capture-range problem.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.13-24
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• 2013

현재 다양한 탄성파 기반의 물리탐사 기법들이 지반조사를 위해 널리 이용되고 있는데 이는 지반의 동적 특성들이 공학적 물성과 상관관계를 갖기 때문이다. 하지만, 지반공학적 물성치들의 고유한 비균질성이 탄성파 속도 및 진폭 등의 전파 특성에 영향을 미침에도 불구하고 그에 대한 고려가 안되고 있는 실정이다. 그래서, 본 연구에서는 지반의 고유한 비균질성이 탄성파 전파특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 추계론적 수치해석 방법을 적용하였다. 탄성파의 도달 시간 변화와 파두 특성에 주안점을 두어 분석을 수행하였다. 지반의 공간적 상관 거리와 파장과의 상관성 및 탄성파 전파거리와 파장과의 상관성이 탄성파의 도달 시간 변화에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. Turning band method를 적용하여 변동계수의 범위가 10 ~ 40%인 다양한 비균질 강도를 갖는 지반을 유한차분 그리드에 생성하였다. 유한차분법을 이용하여 비균질 지반에서 탄성파의 전파를 시뮬레이션하였고, 추계론적 기법으로는 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을 적용하였다. 추계론적 수치해석 결과, 지반의 비균질 강도가 증가함에 따라 탄성파의 파두 형상의 일그러짐이 현저하게 발생하였고, 그에 따라 탄성파의 도달 시간도 지연되는 것으로 나타났다. 지반의 공간적 상관 거리와 파장과의 상관성 및 탄성파 전파 거리와 파장과의 상관성은 탄성파의 도달 시간 변화와 긴밀한 상관성이 있는 것으로 나타났다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권4호
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• pp.34-41
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• 1999

Synthetic Aperture Radar 시스템은 레이더 또는 목적물을 일정거리 또는 시간 간격동안 움직여가면서 반사되는 신호를 측정하여 동시에 처리해 줌으로써 안테나 크기를 크게 하는 효과를 가지게 되므로 목적물의 형체를 파악하는 Imaging 시스템의 일종이다. Imaging의 성패는 어떤 Modeling 과 Inversion 과정을 거치느냐에 달려 있는데 본 논문에서는 가장 Approximation이 적은 Wavefront reconstruction 기법을 적용하여 SAR 모델에서 획득한 데이터와 같은 크기의 실제 안테나가 있다고 가정하였을 때의 데이터와 이론적이고 실험적인 Signal Subspace 비교를 수행하였다. 이 연구를 통해 새로운 기법인 Wavefront reconstruction 알고리즘을 충분히 뒷받침해 줄 수 있는 결과를 얻을 수 있다.

• 한국전자파학회:학술대회논문집
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• 한국전자파학회 2003년도 종합학술발표회 논문집 Vol.13 No.1
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• pp.536-540
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• 2003

A new concept of adaptive focusing, using a Rotman lens, is presented in this paper. A Rotman lens is a microwave lens which is able to focus microwave power on its focal arc or generate multiple beams. By adding the array of phase shifters between a Rotman lens and antenna elements, the wavefront can be adaptively modulated to focus objects distributed in short range rather than far-field zone. From the optical point of view, the propagations of the lens have been simplified from the Fresnel diffraction integral to the Fourier transform. Using Fourier Transform, a beam propagation method has been developed to show improvement of the resolution by controlling wavefront of wave propagating from an aperture-type antenna array. The beam width(or spot size) and intensity have been calculated for a focused beam propagating from an array having $10{\lambda}$ of its size. For the beam with $20{\lambda},\;30{\lambda}$, and $50{\lambda}$ of geometrical focal length, the half-power beamwidth (spot size) is about $1.1{\lambda},\;1.3{\lambda}$, and $1.9{\lambda}$, respectively.

• 한국광학회지
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• 제17권5호
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• pp.383-390
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• 2006

Shack-Hartmann 파면측정 센서는 적응광학 분야에서 파면측정용으로 가장 널리 사용되고 있다. Shack-Hartmann 센서에서 파면측정 알고리즘은 크게 점영상의 중심점 탐색 알고리즘과 파면복원 알고리즘으로 나눌 수 있다. 이 중 점영상의 중심점 탐색은 파면측정 결과에 크게 영향을 미치나 많은 연구결과에도 불구하고 최적의 중심점 측정 알고리즘 및 내부 변수 설정에 대한 일반적인 해결책은 아직 제시되지 못하고 있다. 현재, 중심점 탐색 알고리즘으로는 무게중심법(center of gravity)이 가장 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 중심점 탐색 알고리즘에 의한 측정 정확도 분석을 위해 무게중심법과 상관관계법(correlation)을 함께 고려하였다. 이를 위해 Shack-Hartmann 센서의 파면측정 과정을 전산모사하였고, 이로부터 중심점 탐색 알고리즘과 관련하여 무게중심법 및 상관관계법에서의 노이즈 특성을 비교, 분석하였다. 또한, 무게중심법에서 문턱값(threshold value)의 설정에 따른 파면측정의 정확도에 대한 분석을 통하여 노이즈 제거를 위한 최적의 문턱값을 제안하였다. 이와 더불어 Shack-Hartmann 센서 시스템을 구성하여 디포커스(defocus)를 발생시키고 이를 측정하는 실험을 수행함으로써 파면측정 알고리즘 및 전산모사 결과를 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권4호
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• pp.227-236
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• 1997

탄성파 전파 과정의 정량적인 이해와 그 가시화는 결함 탐지는 물론이고, 재료의 물성 평가에 매우 중요하다. 대상 재료가 이방성을 지닐 경우에 탄성파 전파 과정은 복잡해져서 전파 과정의 해석 및 가시화 작업은 탄성파를 이용하는 결함 탐지 및 재질 평가에서는 필수적이다. 이방성 재료에서는 탄성파의 속도가 방향에 따라서 달라짐은 물론이고, 위상 속도와 군 속도의 방향이 어긋나서 파면이 진행하는 방향과 에너지가 진행하는 방향이 달라진다(beam skewing 효과). 특히 복합재료와 같이 이방성이 큰 재료에서는 이 효과가 매우 크게 나타나므로 탄성파를 이용한 시험 결과를 해석하고자 할 때에는 반드시 전파 과정을 이해해야 한다. 이방성 재료에 대해 해석적인 접근에는 한계가 있어서 유한차분법(finite difference method: FDM)과 같은 수치 해석 방법이 유용하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 탄성파 전파 과정을 해석할 수 있는 2차원 FDM 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 이방성 재료에서의 탄성파 전파에 대한 전산 시뮬레이션 결과를 비교 분석한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.918-926
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• 2007

군용 항공기는 임무수행 지역의 방어 시스템을 효과적으로 우회하여 비행해야 성공적으로 임무를 수행할 수 있다. 이를 위해 항공기가 위협을 회피하며 비행하는 경로를 생성하는 알고리듬이 요구된다. 본 논문에서는 포텐셜 기법을 이용하여 다수의 위협과 예상하지 못한 위협을 고려하여 비행경로를 생성하는 경로생성 기법을 제안하였다. 파면전파 기법과 항법함수를 함께 사용하여 포텐셜 기법에서 발생하는 국부최적해 문제를 해결하였다. 비행거리가 제한된 무인항공기에 적용이 가능한 비행경로를 생성하기 위해 최대이동거리를 고려한 경로생성 기법과 예상하지 못한 위협이 발생한 상황에 부드러운 경로를 생성하는 효율적인 경로전환 기법을 제안하였다. 제안한 기법의 성능을 검증하기 위해 중첩된 위협이 존재하는 상황에 대해 수치 시뮬레이션을 수행하였다.