초록 ▼

○ 연구결과
1. 대기오염 라이다 최적파장모델
·전세계 DIAL-Lidar 현황 파악
·UV DIAL 알고리즘의 구성 (Browell's algorithm)
·최적파장선택 O3에서 276nm, 280.2nm SO2에서 300.05nm, 301.44nm NO2에서 448.1nm, 453.6nm
2. 파장가변 레이저 개발
·SeCl+Dye+BBO 시스템 - XeCl 레이저 제작 출력특성: 170 mJ/pulse, 500 Hz(40W) 방식: UV 예비전하 이송방식 - Dye 레이저 시스템 제작

○ 연구결과
1. 대기오염 라이다 최적파장모델
·전세계 DIAL-Lidar 현황 파악
·UV DIAL 알고리즘의 구성 (Browell's algorithm)
·최적파장선택 O3에서 276nm, 280.2nm SO2에서 300.05nm, 301.44nm NO2에서 448.1nm, 453.6nm
2. 파장가변 레이저 개발
·SeCl+Dye+BBO 시스템 - XeCl 레이저 제작 출력특성: 170 mJ/pulse, 500 Hz(40W) 방식: UV 예비전하 이송방식 - Dye 레이저 시스템 제작 파장가변 범위: 581-618nm, 438-471nm 스펙트럼 선폭: 5pm이하 출력 에너지: 3mJ/pulse이상, 효율 6.2%이상 - 제2고조파 발생 (BBO 결정사용) 출력파장: 276.0, 280.2nm(SHG of Dye Rho-6G laser) 출력에너지: 1mJ/pulse 이상
·Nd:YAG+Ti:sapphire+BBO+BBO 시스템 제작 - Nd:YAG 펌핑 Ti:sapphire 레이저 제작 파장가변 영역: 705-835nm 스펙트럼 선폭: 10pm 이하 출력 에너지: 20mJ/pulse 이상 - 제 2 고조파 발생 (BBO 결정사용) 출력 파장: 439.1, 442.8 nm(SHG of Ti: sapphire laser) 출력 에너지: 8mJ/pulse 이상 - 제 3 고조파 발생 (BBO 결정 2개 사용) 출력 파장: 276.0, 280.2nm (THG of Ti: sapphire laser) 출력 에너지: 3mJ/pulse 이상
3. 송수신광학계의 개발 ·송수신광학계 제작 - beam Expander 초점거리: 100mm - UV 광학계 재질: Fused Sillica · Newton-형 수신망원경 제작 - 방식: Newtonian-type - Diameter 및 시야: 300mm, 03-6.4mrad - 초점거리: 1514mm
·대형 회전식 주사반사경 제작 - 크기: 300×600mm - 두께:50mm - 회전각: 수직축;0-60도, 수평축;360도로 제작 ·수신광학계 제작 - 2채널 수신시스템으로 구성 (UV, Deep Blue) - Neutral Filter: 수신광의 감쇄를 조정 - Interference Filter Bandwidth: 약 4nm - 배후잡음과 최적 파장의 상관관계 확정
·신호세기 > PMT 잡음 at 수백 kHz 운전
·태양광 잡 파장 < O/sub 3/, SO/sub 2/, NO/sub 2/의 최적 파장 ·PMT 제작 - PMT는 직경 25nm인 Na/sub 2/ KSbCs검출기를 사용함.
· 러시아 FEU-84 모델을 채택
4. 데이타 수집시스템 개발 ·데이타처리 시스템 제작 및 평가 - Block of Processing of Singnals - Photon counter, Analog-Digital converter - clock pulse 발생기 - Current duration-code converter - Address Selector 5. 신호처리 소프트웨어 개발
·수신신호처리 프로그램은 DIAL방식과 Browell의 알고리즘을 이용하여 개발하고, 수신광신호와 계산된 오존농도를 수치적 그래픽의 형식으로 출력되도록 개발하였음.
·데이타 오차보정 프로그램 개발하였음.
· 라이다의 운전을 컴퓨터로 자동화하기 위한 운전프로그램을 개발하였음.
6. 송수신장치와 소프트웨어의 연동평가
·PMT 동작평가 - 양자효율: 4% (330nm) - 최대출력전류값: FEU84>EMI9124, 9134
·수신광학계의 투과특성- -광 투과율; Telescope- 0.38 Analyzer- 0.40 Filter- 0.3 - 전체투과율; 12%
·회전반사경의 동작특성 -Elevation 동작오차: 3' -Azimuth 동작오차:3'
·계측기기 동작특성 - 의사라이다신호에 의한 평가 - 최대거리 오차: 1.2m(2km측정시)
·수원상공 SO2, NO2, O3의 측정 - 최대농도:0.028ppm(SO2), 0.03ppm(NO2), 0.033ppm(03)
7. 이동형 라이다 트레일러
·이동형 라이다 트레일러 설계 -송수신 광학계 지지대 설계 -소음 및 진동방지 마감재 설계 -발전기의 설계 발전기: 15kVA, 승압기: 10KVA, A.V.R.:10KVA

목차 Contents

• 제1장 서론...25
• 제2장 대기오염 라이다의 최적파장 모델...33
• 제1절 대기오염측정용 DIAL LIDAR 현황...33
• 제2절 오염가스 $SO_2,\;NO_2,\;O_3$의 DIAL 파장...35
• 1. 알고리즘...35
• 2. 파라메타...38
• 3. 최적 DIAL 파장...40
• 제3장 파장가변 레이저 개발...53
• 제1절 XeCl 레이저펌핑 색소레이저개발...53
• 1. 펄스전원...53
• 2. XeCl 엑시머 레이저...56
• 3. 주파수가변 색소레이저출력...62
• 제2절 Nd:YAG($2\omega$) 레이저펌핑 Ti:sapphire 레이저 개발...67
• 1. 다중통과 Ti:sapphire 레이저 개발...67
• 2. 주파수가변 Ti:sapphire 레이저 출력...69
• 제3절 주파수가변 색소레이저와 Ti:sapphire 레이저 특성비교...76
• 1. 레이저 출력특성...76
• 2. 장치의 유용성...79
• 제4장 송수신 광학계 개발...117
• 제1절 송수신 광학계...117
• 1. 레이저시준기...117
• 2. 대형회전반사경...119
• 3. Newton형 수신망원경...120
• 제2절 스펙트럼 분석기...125
• 제3절 광증배관...126
• 제5장 데이타수집 시스템 개발...159
• 제1절 Electron Unit 제작...159
• 제2절 BPS 소자 제작...163
• 1. Power supply...163
• 2. Address Selector...163
• 3. Current-Duration-Code-Converter...165
• 4. Clock 펄스 발생기...165
• 5. AD Converter 1115...167
• 6. Photon Counter...168
• 7. PC/AT 제어기...170
• 제3절 파라메타조정...171
• 제6장 신호처리 소프트웨어 개발...187
• 제1절 DIAL 알고리즘...187
• 1. 라이다 기본 방정식...187
• 2. 에어로졸 후방산란비 계산 방정식...192
• 3. 대기밀도 계산 방정식...193
• 4. 알고리즘...194
• 제2절 신호처리 소프트웨어...195
• 1. 신호처리 소프트웨어 구성...195
• 2. 농도계산 프로그램...196
• 제7장 송수신장치와 소프트웨어의 연동 성능평가...207
• 제1절 송수신 시스템 연동동작특성...207
• 제2절 Datat 프로세싱 특성...211
• 제3절 $NO_2,\;SO_2,\;O_3$ 측정 및 분석...213
• 제8장 이동형 라이다 운반 트레일러 설계...223
• 제1절 운반트레일러...223
• 제9장 결론...229
• 참고문헌...234
• 부록(연구실적)...235