절대거리 측정을 위한 대기 중 굴절률 측정

Abstract

본 논문에서는 절대거리 측정을 위한 대기 중 굴절률 측정에 대한 연구를 설명하였다. 거리 측정 기술에 있어 레이저가 대기를 진행함에 따라 대기의 굴절률을 경험하기 때문에, 측정되는 위상 값은 거리와 대기 굴절률이 곱해진 광경로 값을 측정하게 된다. 따라서 거리 값의 영향 없이 대기의 굴절률을 측정하는 시스템이 필요하며, 이에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 대기 굴절률 측정을 위한 새로운 시스템을 제안하였다. 기존 굴절률 측정 방법인 경험식의 경우 측정 속도가 낮으며 측정 환경이 균일해야한다는 단점이 있었다. 제안된 시스템은 주파수를 측정함으로써 높은 측정 속도 및 분해능을 가지며 실시간 측정이 가능하다. 또한 두 파장 시스템을 이용하여 거리와 굴절률을 분리하였다. 실험은 차폐되어 있는 환경과 환경 변화가 심한 환경에서 수행되었다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위해 경험식과 동일 시간 측정, 비교하였다. 실험 결과에서 볼 수 있듯이 제안된 시스템과 경험식간의 경향성이 일치하는 것을 확인할 수 있다. 환경 변화가 있을 경우 경험식에 비해 더 높은 민감도와 반응 속도를 보임을 확인하였다. 제안된 시스템과 경험식 간의 측정된 굴저률 차이를 분석하기 위해 시뮬레이션 및 추가 실험을 수행하였다. 제안된 시스템과 초기 값을 검증하였으며, 이의 오차로 인해 발생하는 굴절률 변화는 10-8 보다 작은 것을 확인 하였다. 환경 변수 측정 오차로 인해 발생하는 굴절률 변화는 10-7 으로 확인되었으며 이로 인해 제안된 시스템과 경험식 간의 오차가 발생함을 확인하였다.