[논문]레이저 출력에 따른 난류 모사 위상판 측정

오한결; 강필성; 이재현; 이혁교; 김영식

doi:10.3807/kjop.2023.34.3.099

초록
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천체망원경의 성능은 여러가지 요소에 의해 결정된다. 대기 난류도 그 중 하나인데, 대기 난류는 망원경으로 수집한 빛을 왜곡시켜 이미지의 선명도와 해상도를 저하시킨다. 때문에 대기 난류를 보정하기 위한 기술이 연구되어 왔다. 보정 기술을 연구하기 위해서는 대기 난류를 실험실에서 모사해야 하며, 그 중 가장 실용적인 방법으로 위상판을 이용한 방법이 있다. 심한 난기류를 모사한 위상판을 측정할 때에는 주로 샥하트만 파면 센서로 측정하게 된다. 이 때, 레이저 광원은 위상판을 거쳐 샥-하트만 파면 센서로 들어가게 되는데 위상판을 거치면서 레이저의 세기가 줄어들고, 이로 인해 샥-하트만 파면 센서가 위상판을 측정하지 못하는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 난기류를 모사한 위상판 측정 시 레이저 출력 조절의 필요성과 레이저 출력이 측정된 파면에 어떤 영향을 미치는지를 알아본다. 프라이드 파라미터 r₀이 상대적으로 낮은 위상판의 경우 레이저 출력으로 인해 10% 이상 r₀이 변화하였다. r₀이 상대적으로 높은 위상판의 경우 레이저 출력으로 인한 변화가 5% 미만으로 r₀이 거의 변하지 않음을 보였다. 따라서 난기류가 심한 대기 상태를 모사한 위상판일수록 레이저 출력의 영향이 미미함을 알 수 있었다. 또한, 본 논문의 시스템을 기준으로 레이저 출력 5 mW 이상에서 난기류를 모사한 위상판을 측정할 수 있었다.

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The performance of astronomical telescopes can be negatively affected by atmospheric turbulence. To address this issue, techniques for atmospheric turbulence correction have been developed, requiring the simulation of atmospheric turbulence in the laboratory. The most practical way to simulate atmos...

The performance of astronomical telescopes can be negatively affected by atmospheric turbulence. To address this issue, techniques for atmospheric turbulence correction have been developed, requiring the simulation of atmospheric turbulence in the laboratory. The most practical way to simulate atmospheric turbulence is to use a phase plate. When measuring a phase plate that simulates strong turbulence, a Shack-Hartmann wave-front sensor is commonly used. However, the laser power decreases as it passes through the phase plate, potentially leading to a weak laser signal at the sensor. This paper investigates the need to control the laser power when measuring a phase plate that simulates strong atmospheric turbulence, and examines the effects of the laser power on the measured wavefront. For phase plates with relatively high Fried parameter r0, the laser power causes a variation of over 10% in r0. For phase plates with relatively low r0, the laser power causes a variation of less than 5%, which means that the influence of the laser power is negligible for phase plates that simulate strong atmospheric turbulence. Based on the system described in this paper, a phase plate simulating strong atmospheric turbulence can be measured at a laser power of 5 mW or higher. Therefore, controlling the laser's output power is necessary when measuring a phase plate for simulating atmospheric turbulence, especially for phase plates with low r0 values.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Illustration of seeing cell size also known as Fried parameter, r₀.
그림 Fig. 2. Phase plate measurement with an interferometer.
그림 Fig. 3. Surface measurement of (a) a polished plate and (b) an atmo-spheric simulated phase plate with a white-light interferometer.
그림 Fig. 4. Principle of the Shack-Hartmann wavefront sensor.
그림 Fig. 5. Schematic diagram of the system for turbulence simulation experiment. SHWFS, Shack-Hartmann wavefront sensor.
그림 Fig. 6. Wavefront data of plate A at the laser powers of (a) 3 mW, (b) 4 mW, (c) 5 mW, (d) 6 mW, (e) 7 mW, (f) 8 mW, and (g) 9 mW.
그림 Fig. 7. D/r0 vs. laser power for (a) plate A and (b) plate B.
그림 Fig. 8. Wavefront data of plate B at the laser powers of (a) 3 mW, (b) 4 mW, (c) 5 mW, (d) 6 mW, (e) 7 mW, (f) 8 mW, and (g) 9 mW.
표 Table 1. Fried parameter r₀ and D/r₀ of plates A and B
그림 Fig. 9. Diference between wavefront of (a) plate A measured at 9 mW and 2 mW, (b) plate B measured at 9 mW and 2 mW.
그림 Fig. 10. Fast Fourier transform (FFT) graph of wavefront surface of (a) plate A, (b) plate B, (c) comparing plate A and plate B, and (d) y-z plane of (c).

참고문헌 (11)

N. Mordant, "Fourier analysis of wave turbulence in a thin？elastic plate," Eur. Phys. J. B 76, 537-545 (2010).

상세보기
T. A. Rhoadarmer and J. R. P. Angel, "Low-cost, broadband？static phase plate for generating atmosphericlike turbulence,"？Appl. Opt. 40, 2946-2955 (2001).
U. Frisch, Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov？(Cambridge University Press, UK, 1995), p. 296.
S. M. Ebstein, "Pseudo-random phase plates," in Proc. SPIE？4493, 150-155 (2002).
P. F. Almoro and S. G. Hanson, "Random phase plate for wavefront sensing via phase retrieval and a volume speckle field,"？Appl. Opt. 47, 2979-2987 (2008).

상세보기
R. Sharma and C. S. Narayanamurthy, "Characterization？of pseudo-random-phase-plate as a Kolmogorov/non-Kolmogorov turbulence simulator using statistical parameters and？the phase structure function," J. Opt. 45, 58-65 (2016).
J. Na, B. Kim, H. Cha, and Y. Jeong, "Numerical modeling of？optical energy transfer based on coherent beam combination？under turbulent atmospheric conditions," Korean J. Opt. Photonics 31, 274-280 (2020).
A. V. Sergeyev and M. C. Roggemann, "Monitoring the statistics of turbulence: Fried parameter estimation from the wavefront sensor measurements," Appl. Opt. 50, 3519-3528 (2011).

상세보기
R. V. Sreekanth, R. K. Banyal, R. Sridharan, and A. Selvaraj,？"Measurements of atmospheric turbulence parameters at Vainu？Bappu Observatory using short-exposure CCD imagesm," Res.？Astron. Astrophys. 19, 074 (2019).
M. C. Roggemann and B. M. Welsh, Imaging through turbulence (CRC Press, USA, 1996).
J. Y. Joo, S. G. Han, J. H. Lee, H.-G. Rhee, J. Huh, K. Lee,？and S. Y. Park, "Development and characterization of an atmospheric turbulence simulator using two rotating phase plates,"？Curr. Opt. Photonics 6, 445-452 (2022).

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