자유공간 광 전송을 위한 대기효과 측정 및 모사

Abstract

자유공간 광 전송은 자유 공간에서 전파되는 빛을 사용하여, 원하는 신호 및 에너지를 전송하는 기술이다. 물리적으로 제약된 전파 매질과 달리, 공간에 제약 받지 않기 때문에 광범위하게 활용될 수 있다. 그러나 대기의 난류효과로 광 경로가 변화하며, 수신 광은 시∙공간적으로 왜곡된다. 이 중 공간적 왜곡에 해당하는 빔 지향성 저하(beam wander) 현상은 광량의 불안정성을 야기하는 주된 요인이기 때문에, 시스템의 신뢰성을 보장하기 위해선 해당 현상 분석이 필요하다. 본 연구에서는 1.3 km 수평 대기를 거쳐 2개의 스크린에 투영된 635 nm 가시광선을 카메라로 촬영하여, MATLAB 연산으로 빔 중심 및 반경을 산출하였다. 지향성은 위치 및 각도에 관한 4가지 자유도로 측정/분석하였다. 이를 기반으로 굴절률 구조상수 산출, 대기 모사장치 및 시뮬레이션 개발 등 다양한 응용을 제시하였다. 본 연구를 통해 대기효과를 고려한 시스템 설계와, 자유공간 광 전송 응용 및 검증이 가능할 것으로 기대된다