• 비파괴검사학회지
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• 제25권3호
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• pp.163-170
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• 2005

A modular Gaussian beam model is developed to simulate some ultrasonic testing configurations where multiple interfaces are involved. A general formulation is given in a modular matrix form to represent the Gaussian beam propagation with multiple interfaces. The ultrasonic transducer fields are modeled by a multi-Gaussian beam model which is formed by superposing 10 single Gaussian beams. The proposed model, referred to as "MMGB" (modular multi-Gaussian beam) model, is then applied to a typical contact and angle beam testing configuration to predict the output signal reflected from the corner of a vertical crack. The resulting expressions given in a modular matrix form are implemented in a personal computer using the MATLAB program. Simulation results are presented and compared with available experimental results.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제19권5호
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• pp.444-448
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• 2015

We describe the radiative transfer of a Gaussian beam in a water medium using the Monte Carlo method offering basic propagation behaviors. The simulation shows how the energy of the initial Gaussian beam is redistributed as it propagates in coastal water, and also depicts the dependence of the propagation behavior on inherent optical properties of the ocean water such as the single scattering albedo as well as on laser beam parameters, e.g. the M squared. Our results may widen the applicability of LIDARs by providing a couple of design considerations for a bathymetric LIDAR.

• 한국광학회지
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• 제35권4호
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• pp.150-156
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• 2024

자유 공간 광 통신 또는 레이저 전력 전송과 같은 장거리 레이저 빔 전파 연구의 핵심 요소 중 하나는 레이저 빔의 전송 효율이다. 본 논문에서는 레이저 에너지 전송의 효율을 개선하기 위해 레이저 빔의 공간적 분포를 변형하는 방법을 제안하였으며, 특히 수퍼 가우시안 빔을 대상으로 수치 해석을 진행해 그 유효성을 확인하였다. 송신기의 광학 시스템에 의해 결정된 회절 한계 반지름 이내로 수신되는 전력의 양을 기준으로, 2차 수퍼 가우시안 레이저 빔이 1 km 거리를 전파할 때 단일 채널과 다중 채널에서 모두 전송 효율이 개선되는 것을 확인하였다. 또한 1 km 전파거리를 전제로 기본 가우시안 빔과 2차 수퍼 가우시안 빔을 사용하는 상황을 비교하였을 때, 전송 효율 개선률이 단일 채널 레이저에서 1.2% 이상, 3채널 및 7채널에서는 각각 4,2% 및 4.6% 이상이라는 결과를 얻었다. 레이저 빔의 전파거리가 750 m에서 1,250 m 사이인 경우, 2차 수퍼 가우시안 빔의 전송효율 개선률은 단일, 3채널, 7채널일 때 각각 1.2%, 4.1%, 4.0% 이상으로 전송 효율의 우위가 유지되었다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권5호
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• pp.541-546
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• 2016

In this paper, by using the Rayleigh-Sommer field theory and the cross-spectral density function, the analytical expression for the intensity distribution of a double half-Gaussian hollow beam in a turbulent atmosphere is obtained. The influence of the initial spot size of this beam on its propagation properties in a turbulent atmosphere is simulated, and the intensity distributions for such beams with different spot sizes are obtained. The results show that the initial spot size has an important influence on the propagation properties in the near field, while this influence in the far field is very weak.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.55-56
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• 2009

• 비파괴검사학회지
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• 제36권2호
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• pp.112-120
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• 2016

The nonlinearity parameter is frequently measured as a sensitive indicator in damaged material characterization or tissue harmonic imaging. Several previous studies have employed the plane wave solution, and ignored the effects of beam diffraction when measuring the non-linearity parameter ${\beta}$. This paper presents a multi-Gaussian beam approach to explicitly derive diffraction corrections for fundamental and second harmonics under quasilinear and paraxial approximation. Their effects on the nonlinearity parameter estimation demonstrate complicated dependence of ${\beta}$ on the transmitter-receiver geometries, frequency, and propagation distance. The diffraction effects on the non-linearity parameter estimation are important even in the nearfield region. Experiments are performed to show that improved ${\beta}$ values can be obtained by considering the diffraction effects.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.1324-1333
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• 2010

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.

• Coupled systems mechanics
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• 제7권1호
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• pp.27-42
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• 2018

Behavior of soil is usually described with continuum type of failure models such as Mohr-Coulomb or Drucker-Prager model. The main advantage of these models is in a relatively simple and efficient way of predicting the main tendencies and overall behavior of soil in failure analysis of interest for engineering practice. However, the main shortcoming of these models is that they are not able to capture post-peak behavior of soil nor the corresponding failure modes under extreme loading. In this paper we will significantly improve on this state-of-the-art. In particular, we propose the use of a discrete beam lattice model to provide a sharp prediction of inelastic response and failure mechanisms in coupled soil-foundation systems. In the discrete beam lattice model used in this paper, soil is meshed with one-dimensional Timoshenko beam finite elements with embedded strong discontinuities in axial and transverse direction capable of representing crack propagation in mode I and mode II. Mode I relates to crack opening, and mode II relates to crack sliding. To take into account material heterogeneities, we determine fracture limits for each Timoshenko beam with Gaussian random distribution. We compare the results obtained using the discrete beam lattice model against those obtained using the modified three-surface elasto-plastic cap model.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권3호
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• pp.198-205
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• 2006

The necessity of nondestructively inspecting austenitic steels, fiber-reinforced composites, and other inherently anisotropic materials has stimulated considerable interest in developing beam models for anisotropic media. The properties of slowness surface playa key role in the beam models based on the paraxial approximation. In this paper, we apply a modular multi-Gaussian beam (MMGB) model to study the effects of material anisotropy on ultrasonic beam profile. It is shown that the anisotropic effects of beam skew and excess beam divergence enter into the MMGB model through parameters defining the slope and curvature of the slowness surface. The overall beam profile is found when the quasilongitudinal(qL) beam propagates in the symmetry plane of transversely isotropic austenitic steels. Simulation results are presented to illustrate the effects of these parameters on ultrasonic beam diffraction and beam skew. The MMGB calculations are also checked by comparing the anisotropy factor and beam skew angle with other analytical solutions.

• 한국광학회지
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• 제13권5호
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• pp.400-407
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• 2002

2차원 공간 고립파는 비선형 굴절률이 빛의 세기에 따라 일정한 값에 수렴하는 포화 매질에서 안정적으로 전파될 수 있다. 그러나 빛의 세기가 크지 않은 경우, 5차 비선형 굴절률이 음수인 매질은 포화 매질의 특성을 가지므로 2차원 공간 고립파가 전파될 수 있다. 2차원 비선형 슈뢰딩거 방정식의 전산 시늉을 통하여 빛의 세기가 크지 않은 경우 가우시안 빛살이 5차 비선형 매질을 전파하는 과정을 조사하였다. 그 결과 자체 포획 일률로 입사시킬 때 가장 안정적으로 2차원 공간 고립파가 전파한다는 것을 알 수 있었다. 또한 위상차가 180$^{\circ}$인 두 공간 고립파를 0.05$^{\circ}$의 충돌각으로 충돌시키면서 한 쪽 고립파의 입사 일률을 조절한다면 출력단에서 두 공간 고립파의 완전 광 스위칭이 가능함을 확인하였다.