지구상의 대기는 유동적인 난기류와 여러 가지 기상 조건에 의한 영향으로 수시로 변화한다. 이처럼 지속적으로 변화하는 대기는 대기 외란 효과를 일으킨다. 대기 외란에 의한 효과는 흡사 물결을 통해 물속을 보는 것과 같다. 광학계를 통해 먼 거리의 물체를 관측할 때 대기의 떨림에 의해 상이 동시에 떨리게 되고, 이는 광파면을 왜곡 시켜 측정하는 광학계의 품질과 성능을 저하시킨다. 저하된 광학 성능을 보정하기 위해 사용하는 기술을 적응광학(Adaptive Optics)이라고 하며, 대기 외란에 의한 광파면 왜곡 정도를 나타내는 대기 광학 특성을 대기 굴절률 구조상수(...
지구상의 대기는 유동적인 난기류와 여러 가지 기상 조건에 의한 영향으로 수시로 변화한다. 이처럼 지속적으로 변화하는 대기는 대기 외란 효과를 일으킨다. 대기 외란에 의한 효과는 흡사 물결을 통해 물속을 보는 것과 같다. 광학계를 통해 먼 거리의 물체를 관측할 때 대기의 떨림에 의해 상이 동시에 떨리게 되고, 이는 광파면을 왜곡 시켜 측정하는 광학계의 품질과 성능을 저하시킨다. 저하된 광학 성능을 보정하기 위해 사용하는 기술을 적응광학(Adaptive Optics)이라고 하며, 대기 외란에 의한 광파면 왜곡 정도를 나타내는 대기 광학 특성을 대기 굴절률 구조상수(Cn2)라고 하고, 대기 굴절률 구조상수 값은 가간섭거리(Fried Parameter(r0))에 의존한다. 가간섭거리는 대기의 광학적 질을 표현하는 변수로 시상정도를 의미하며, 적응광학의 성능 시험은 가간섭거리를 측정하는 것으로 확인한다. 가간섭거리의 확인을 위해 대기 외란 모사 실험을 진행하며, 대기 외란 모사 실험 방법에는 크게 전산 모사와 실험실 모사가 있다. 전산 모사는 가상의 대기를 만들고 이를 보정하는 시뮬레이션을 통해 적응광학의 성능을 확인하며, 실험실 모사는 공기를 가열하여 외란을 발생시키거나, 위상판을 회전시켜서 외란을 모사하는데 적응광학의 정확한 성능 평가를 위해서는 대기 외란 모사를 실제 대기와 최대한 유사하게 구현할 수 있는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 대기 외란 모사 방법 중 위상판을 이용한 대기 외란 모사 실험을 진행하고, 실제 대기 모델과의 유사성 및 회전에 의한 효과를 분석하였다. 실험에는 대기외란을 모사하기 위한 위상판(Radom phase plate)과 측정을 위한 샥-하트만 센서를 적용하였다. 샥-하트만 센서로부터 측정된 무게중심으로 파면을 복원하고, 복원된 파면을 이용하여 가간섭거리를 분석했다. 이를 통해 위상판을 이용한 대기 외란 모사 정도 및 위상판 회전에 의한 효과를 분석하였고, 그 결과 위상판이 회전하는 경우 제르니케 모드의 홀수 항이 증가하며, 회전속도가 빨라질수록 가간섭거리 값이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
지구상의 대기는 유동적인 난기류와 여러 가지 기상 조건에 의한 영향으로 수시로 변화한다. 이처럼 지속적으로 변화하는 대기는 대기 외란 효과를 일으킨다. 대기 외란에 의한 효과는 흡사 물결을 통해 물속을 보는 것과 같다. 광학계를 통해 먼 거리의 물체를 관측할 때 대기의 떨림에 의해 상이 동시에 떨리게 되고, 이는 광파면을 왜곡 시켜 측정하는 광학계의 품질과 성능을 저하시킨다. 저하된 광학 성능을 보정하기 위해 사용하는 기술을 적응광학(Adaptive Optics)이라고 하며, 대기 외란에 의한 광파면 왜곡 정도를 나타내는 대기 광학 특성을 대기 굴절률 구조상수(Cn2)라고 하고, 대기 굴절률 구조상수 값은 가간섭거리(Fried Parameter(r0))에 의존한다. 가간섭거리는 대기의 광학적 질을 표현하는 변수로 시상정도를 의미하며, 적응광학의 성능 시험은 가간섭거리를 측정하는 것으로 확인한다. 가간섭거리의 확인을 위해 대기 외란 모사 실험을 진행하며, 대기 외란 모사 실험 방법에는 크게 전산 모사와 실험실 모사가 있다. 전산 모사는 가상의 대기를 만들고 이를 보정하는 시뮬레이션을 통해 적응광학의 성능을 확인하며, 실험실 모사는 공기를 가열하여 외란을 발생시키거나, 위상판을 회전시켜서 외란을 모사하는데 적응광학의 정확한 성능 평가를 위해서는 대기 외란 모사를 실제 대기와 최대한 유사하게 구현할 수 있는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 대기 외란 모사 방법 중 위상판을 이용한 대기 외란 모사 실험을 진행하고, 실제 대기 모델과의 유사성 및 회전에 의한 효과를 분석하였다. 실험에는 대기외란을 모사하기 위한 위상판(Radom phase plate)과 측정을 위한 샥-하트만 센서를 적용하였다. 샥-하트만 센서로부터 측정된 무게중심으로 파면을 복원하고, 복원된 파면을 이용하여 가간섭거리를 분석했다. 이를 통해 위상판을 이용한 대기 외란 모사 정도 및 위상판 회전에 의한 효과를 분석하였고, 그 결과 위상판이 회전하는 경우 제르니케 모드의 홀수 항이 증가하며, 회전속도가 빨라질수록 가간섭거리 값이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
The atmosphere of earth is changing from time to time as affected by turbulence and various weather conditions. Thus that causes atmospheric turbulence. Atmosphere turbulence effects are as much like looking through a water wave. When observing a distant object through an optical system, an image is...
The atmosphere of earth is changing from time to time as affected by turbulence and various weather conditions. Thus that causes atmospheric turbulence. Atmosphere turbulence effects are as much like looking through a water wave. When observing a distant object through an optical system, an image is trembling by atmospheric turbulence. This effect reduces the quality and performance of the optical system. The technology to compensate for degraded optical performance is called adaptive optics. Cn2 is refractive index of the atmosphere, it means quantity of atmospheric turbulence. Cn2 depends on fried parameter r0. Fried parameter is variable representing the optical quality of the atmosphere, it means seeing. Performance test of the adaptive optics is confirmed by measuring the fried parameter. Generally for confirm of fried parameter, performs atmospheric turbulence simulation. Atmospheric turbulence simulation method has computer simulation and laboratory simulations. Computer simulation is create virtual atmospheric turbulence and simulate adaptive optics using software and laboratory simulation has many methods(heating air, rotating random phase plate, using deformable mirror etc). For the accurate performance test of the adaptive optics, some technology is required to simulate the atmospheric effects similar to the real atmosphere. In this paper, performs atmospheric turbulence simulation using rotate random phase plate and analysis of the similarity with real atmosphere effects and rotating effects. As a result, if the phase plate that rotates the odd term increase of Zernike modes, and as the rotational speed increases, Fried parameter decreases.
The atmosphere of earth is changing from time to time as affected by turbulence and various weather conditions. Thus that causes atmospheric turbulence. Atmosphere turbulence effects are as much like looking through a water wave. When observing a distant object through an optical system, an image is trembling by atmospheric turbulence. This effect reduces the quality and performance of the optical system. The technology to compensate for degraded optical performance is called adaptive optics. Cn2 is refractive index of the atmosphere, it means quantity of atmospheric turbulence. Cn2 depends on fried parameter r0. Fried parameter is variable representing the optical quality of the atmosphere, it means seeing. Performance test of the adaptive optics is confirmed by measuring the fried parameter. Generally for confirm of fried parameter, performs atmospheric turbulence simulation. Atmospheric turbulence simulation method has computer simulation and laboratory simulations. Computer simulation is create virtual atmospheric turbulence and simulate adaptive optics using software and laboratory simulation has many methods(heating air, rotating random phase plate, using deformable mirror etc). For the accurate performance test of the adaptive optics, some technology is required to simulate the atmospheric effects similar to the real atmosphere. In this paper, performs atmospheric turbulence simulation using rotate random phase plate and analysis of the similarity with real atmosphere effects and rotating effects. As a result, if the phase plate that rotates the odd term increase of Zernike modes, and as the rotational speed increases, Fried parameter decreases.
주제어
#Adaptive Optics Fried parameter Random phase plate
학위논문 정보
저자
노석주
학위수여기관
공주대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
광공학과
지도교수
이준호
발행연도
2015
키워드
Adaptive Optics Fried parameter Random phase plate
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