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한국광학회지

87Rb D₂ 전이선에 대한 원편광 분광 연구 및 레이저 주파수 안정화

문한섭, 김승일, 김현아, 김중복, 이호성

Published Dec 1, 1995• 0 citations
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Abstract

선폭 축소된 반도체 레이저를 이용하여 루비듐 원자의 D₂ 전이선에 대해 도플러 효과가 제거된 편광 분광을 실시하고 광펌핑 편광 분광 이론과 비교하였다. 펌프광이 충분히 약했을 때 실험에서 얻어진 분산모양의 스펙트럼은 단일 주기 광펌핑 이론과 잘 일치하였다. 또한 편광 분광 신호를 직접 오차신호로 사용하여 공진기 길이를 보상한 결과, 주파수 변조를 하지 않고서도 레이저 주파수를 원자의 초미세 전이선에 안정화시킬 수 있었다.

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루비듐-87 원자의 D₂ 전이선에 대해 Nakayama의 광펌핑 효과를 고려한 포화분광이론을 적용하여 공진신호의 상대적인 크기를 펌프광과 조사광의 편광 조합에 따라 계산하였고, 선폭 축소된 반도체 레이저를 사용한 실험결과와 비교해 보았다. 그 결과, 지자장을 차폐했을 때의 실험결과와 계산 결과는 잘 일치하는 것을 알았다.

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속도선택 포화흡수분광을 이용한 분산형 신호의 관측 및 반도체 레이저의 주파수안정화

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세슘 D₁ 전이선에 해당하는 파장 894 ㎚의 레이저시스템을 제작하여 포화흡수분광 실험을 하였다. 포화흡수증기셀 내에서 조사광을 펌프광에 대해 일정한 각도로 교차시켜서 속도선택적인 포화흡수분광신호를 관찰하였다. 이 신호는 펌프광과 조사광의 교차하는 각도와 위치에 따라 변했다. 이때 두 개의 조사광에 의해 만들어진 속도선택 포화흡수분광신호들의 차이를 측정함으로써 분산모양의 주파수 분별신호를 만들 수 있었다. 이를 이용하여 주파수 변조없이 반도체 레이저의 주파수를 안정화할 수 있었다. 그 결과, 주파수 안정도 σy(τ=1s)=7×10-¹², σf(τ=1s)=2.4㎑이었다.

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본 논문에서는 위상 변조된 가상 영상과 결합변환상관기를 이용하여 암호화 및 복호화 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 원 영상은 주파수 영역에서 가상 위상 영상과 무작위 위상 영상의 곱을 퓨리에 변화하여 만든 암호화 영상과 제안한 위상 대응 규칙으로 만든 퓨리에 복호화 키를 퓨리에 변환하여 출력 평면에서 간단히 복원된다. 제안한 방법은 암호화된 영상을 허가되지 않은 사람들이 분석함으로써 있을 수 있는 복제 가능성을 원 영상의 어떤 정보도 포함하지 않은 가상 영상을 사용함으로써 배제할 수 있다. 또한 위상 변조된 영상의 자기상관성분의 세기는 1이므로 원 영상은 이 자기상관성분을 이용하여 재생되므로 결합변환상관기의 가장 큰 문제점인 자기상관성분을 제거해야 하는 문제를 해결할 수 있다. 하지만 위상 암호화 방법은 잡음이나 흠집에 민감하여 복원영상의 왜곡이 발생할 수 있으므로 본 논문에서는 이 문제를 분석하고 해결책을 제시하였다. 검증 실험을 통하여 분석의 타당성을 확인하고 제안한 암호화 방법이 광 암호화 시스템에 적용 가능함을 확인하였다.