레이저 출력 세기에 따른 난류 모사 위상판 측정
Measurement of a Phase Plate Simulates Atmospheric Turbulence Depending on Laser-power Intensity
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초록
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 실험 실에서 모사해야 하며, 그 중 가장 실용적인 방법으로 위상판을 이용한 방법이 있다. 심한 난기류를 모사한 위상판을 측정할 때에는 주로 샥-하트만 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 측정시 레이저 출력 세기 조절의 필요성과 레이저 출력 세기가 측정된 파면에 어떤 영향을 미치는지를 알아본다. 프라이드 파라미터 r 0 이 상대적으로 낮은 위상판의 경우 레이저 출력 세기로 인해 10% 이상의 r 0 이 변화하였다. r 0 이 상대적으로 높은 위상판의 경우 레이저 출력 세기로 인한 변화가 5% 미만으로 r 0 이 거의 변하지 않음을 보였다. 따라서 난기류가 심한 대기 상태를 모사한 위상판일수록 레이저 출력 세기의 영향이 미미함을 알 수 있었다. 또한, 본 논문의 시스템을 기준으로 레이저 출력 세기 5 mW 이상에서 난기류를 모사한 위상판을 측정할 수 있었다.
Abstract
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 simulateatmospheric turbulence is through the use of a phase plate. When measuring a phase plate that simulates strong turbulence, a Shack-Hartmann wavefront sensor is commonly used. However, 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 laser-power intensity when measuring a phase plate that simulates strong atmospheric turbulence, and examines the effects of laser-power intensity on the measured wavefront. For phase plates with relatively high Fried parameter r 0 , the laserpower intensity causes a variation of over 10% in r 0 . For phase plates with relatively low r 0 , the laser-power intensity causes a variation of less than5%, which means that the influence of laser-power intensity is negligible for phase plates that simulate strong atmospheric turbulence. Based on thesystem described in this paper, a phase plate simulating strong atmospheric turbulence can be measured with a laser-power intensity 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 r 0 values.
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