[논문]Beer-Lambert 법칙을 적용한 레이저 열원 프로파일 모델링 및 레이저무기용 반사경의 열변형 해석을 통한 구조-열-광학 성능 연구

홍대기

doi:10.20910/jase.2023.17.4.18

[국내논문] Beer-Lambert 법칙을 적용한 레이저 열원 프로파일 모델링 및 레이저무기용 반사경의 열변형 해석을 통한 구조-열-광학 성능 연구
A Study on Structural-Thermal-Optical Performance through Laser Heat Source Profile Modeling Using Beer-Lambert's Law and Thermal Deformation Analysis of the Mirror for Laser Weapon System 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.17 no.4, 2023년, pp.18 - 27

홍대기 (국방과학연구소 지상기술연구원)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 열해석의 하중조건으로 레이저 열원을 설정하여 반사경의 구조-열-광학 성능 분석을 수행하였다. 레이저 열원 모델은 가우시안 빔을 바탕으로 반투명한 소재를 고려한 Beer-Lambert 법칙을 적용하여 하중조건으로 선정하였으며, 반사경만의 성능 분석을 위하여 기구부는 고려하지 않았다. 열변형해석을 수행하여 반사경 표면의 온도 변화로 인한 열응력과 열변형 데이터를 얻었다. 열변형에 의한 반사경 표면의 변위 데이터를 Zernike 다항식에 피팅하여 파면오차를 계산하였으며, 이를 통해 고에너지 레이저가 반사경으로 입사될 때 반사경의 광학 성능을 예측할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the structural-thermal-optical performance analysis of the mirror was performed by setting the laser heat source as the boundary condition of the thermal analysis. For the laser heat source model, the Beer-Lambert model considering semi-transparent optical material based on Gaussian beam was selected as the boundary condition, and the mechanical part was not considered, to analyze the performance of only the mirror. As a result of the thermal analysis, thermal stress and thermal deformation data due to temperature change on the surface of the mirror were obtained. The displacement data of the surface due to thermal deformation was fitted to a Zernike polynomial to calculate the optical performance, through which the performance of the mirror when a high-energy laser was incident on the mirror could be predicted.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1 Gaussian Beam Propagation Diagram
그림 Fig. 2 Beer-Lambert's Law Heat Source
표 Table 1 Coating Material Properties
표 Table 2 Mirror Material Properties
그림 Fig. 3 Thermal Analysis Diagram
그림 Fig. 4 Mirror FEA Model(side)
그림 Fig. 5 Mirror FEA Model(front)
그림 Fig. 6 Analysis Result(material : Corning 7980)
그림 Fig. 7 Analysis Result(material : Zerodur)
그림 Fig. 9 WFE Analysis Result(material : 7980) (2 beam superposition)
그림 Fig. 8 Analysis Result(material : SiC)
그림 Fig. 10 WFE Analysis Result(material : zerodur) (2 beam superposition)
그림 Fig. 11 WFE Analysis Result(model : SiC) (2 beam superposition)
그림 Fig. 13 WFE Analysis Result(material : 7980) (3 beam superposition)
그림 Fig. 12 WFE Analysis Result(material : zerodur) (3 beam superposition)
그림 Fig. 14 WFE Analysis Result(material : SiC) (3 beam superposition)
표 Table 3 Analysis Result by Condition -1t
표 Table 4 Analysis Result by Condition - 7t

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상세보기
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