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제안 방법
- 5μm 출력을 위한 각도로 커팅된 BBO(beta barium borate)이다. BBO의 복굴 정성으로 인해 signal과 idler의 두 파장이 생성되므로 1.5μm 에서 최대 투과율을 갖는 아웃풋 커플러를 이용하여 원치 않는 파장이 출력되는 것을 방지하였다.
- 레이저 매질은 발진파장 및 펄스 에너지 안정도가 높은 Nd：YAG를 사용하였으며, Ø2mm, 길이 30mm로써 50~60mJ 출력이 가능하다. 고체 레이저의 여기 방법은 플래시 램프, 아크램프 혹은 다이오드를 이용한 펌핑이 사용되는데, 이중 가장 널리 쓰이고 있는 크세논(Xenon) 플래시램프를 적용하였다. 거리 측정에 필요한 짧은 펄스폭의 레이저를 얻기 위해 큐스위치(Q-switch)를 두었으며, 큐스위치에서 생성된 펄스는 OPO를 통과하면서 광파라메트릭 방법(optical parametric process)에 의해 파장 변환이 이루어진다.
- 광을 사용하는 LRF 특성상 측정거리에 따라 보정값이 달라질 필요가 없으므로 한번 설정된 값은 모든 거리에서 유효하다. 레이저 발진 과정에서 발생된 열은 공랭식으로 발산되므로 반복 측정률을 분당 4회로 제한하여 테스트를 진행하였다. 실외 건물을 대상으로 측정한 최대 측정거리는 3.
- 본 연구에서는 OPO(optical parametric oscillation) 파장 변환 원리를 이용하여 파장 1.064μm인 Nd：YAG 레이저를 eye-safe 영역인 1.5μm로 변환하여 거리 측정 할 수 있는 광학계를 구성하였다. OPO를 이용한 파장 변환 방식은 눈에 안전함과 동시에 대기투과율이 높은 1.
- 최종 출력된 펄스폭과 에너지는 각각 23ns와 최소 9mJ였으며, 이는 기존의 레이저 거리 측정기와 비교해볼 때 수 km 측정이 가능한 수준이다. 송광신호는 광검출에 일반적으로 사용되는 PIN 다이오드를 적용하였고, 수광부는 반사되어 돌아오는 미약한 신호를 검출해야 하므로 가격은 높으나 애벌런치(avalanche) 효과에 의해 높은 출력 및 S/N 향상이 가능한 APD를 사용하였다. 100m 거리에서 오실로스코프로 측정한 신호는 그림 2와 같다.
대상 데이터
- OPO를 이용한 LRF 광학계를 그림 1과 같이 구성하였다. 레이저 매질은 발진파장 및 펄스 에너지 안정도가 높은 Nd：YAG를 사용하였으며, Ø2mm, 길이 30mm로써 50~60mJ 출력이 가능하다. 고체 레이저의 여기 방법은 플래시 램프, 아크램프 혹은 다이오드를 이용한 펌핑이 사용되는데, 이중 가장 널리 쓰이고 있는 크세논(Xenon) 플래시램프를 적용하였다.
- 거리 측정에 필요한 짧은 펄스폭의 레이저를 얻기 위해 큐스위치(Q-switch)를 두었으며, 큐스위치에서 생성된 펄스는 OPO를 통과하면서 광파라메트릭 방법(optical parametric process)에 의해 파장 변환이 이루어진다. 사용된 OPO 결정(crystal)은 1.5μm 출력을 위한 각도로 커팅된 BBO(beta barium borate)이다. BBO의 복굴 정성으로 인해 signal과 idler의 두 파장이 생성되므로 1.
이론/모형
- 고체 레이저의 여기 방법은 플래시 램프, 아크램프 혹은 다이오드를 이용한 펌핑이 사용되는데, 이중 가장 널리 쓰이고 있는 크세논(Xenon) 플래시램프를 적용하였다. 거리 측정에 필요한 짧은 펄스폭의 레이저를 얻기 위해 큐스위치(Q-switch)를 두었으며, 큐스위치에서 생성된 펄스는 OPO를 통과하면서 광파라메트릭 방법(optical parametric process)에 의해 파장 변환이 이루어진다. 사용된 OPO 결정(crystal)은 1.
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