LASER 송수신기의 거리 늘리기

RADIO WAVE 수준에서는 안테나를 지향성으로 만들면 되지만

LASER의 경우는 안테나가 아닌 광학식으로 지향성을 만들어야 한다.

결국 망원경이 필요하단 얘기인데, 이렇게 하면 공기를 통과중에 산란되는 레이저의 적은 이득을 조금 키울 수 있다.

다만,

레이저 자체는 굉장히 작은 점 광원(이론적인 점광원 정도까진 아니고...)이기 때문에

수신부에서 확산이 될 크기가 얼마나 커지게 될 지 걱정이 된다.

광학적으로

볼록렌즈로 확대를 하게 되면 무한히 확대 될 것 처럼 보이지만

망원경처럼 일정한 크키를 통과한 빛은 실상 확대할 수록 어두우 지게 된다.

배율을 많이 많이 높이려면 렌즈를 크게 하면 되나 공작의 어려움과 기계적인 구조 문제로 한계에 다다르게 된다.

얘기하는 것과는 별반 상관없지만 별빛처럼 적은 빛이나 지상에서의 여러가지 광학적인 수차 문제도 있고...

https://astro.kasi.re.kr/Main/ContentViewForm.aspx?MenuID=1275

LOS는 Line Of Sight의 약자

SR은 Shadow Reigion의 약자. (가시거리를 그렇게 시정視程으로 고치라고 배웠는데... 기상 외쪽에선 별로 관심이 없다)

그림에서 수신안테나는 SR안에 있으며 송신기로부터 직접적으로 신호를 수신할 수 없음.

http://www.radartutorial.eu/07.waves/wa16.en.html

굉장히 과장해서 그린 그림이다(안테나가 저 높이이면 몇키로미터인거야 ㄷㄷㄷㄷ)

광학적으로는 온도따위의 이유로 인해 굴절이 일어나지 않는 이상 Optical Line of sight인 형태로 가게 된다. (녹색 선)

반면 245GHz등의 VHF 이상 SHF등등의 주파수는 주파수에따라 약간씩 굴절률이 다르지만

대체로 직진성을 가지나 광학적인 선 보다 좀 더 휜다. (파란선)

레이더의 LOS를 지나고 난 후에는

지상 근처는 관측이 되지 않고 4키로미터 이상 고도만 측정이 되기 때문에 항공이나 기상 외에는 관측거리가 길어져도 RADAR의 의미가 없다.

(게다가 고도가 계속 올라가기만 한다...)

레이더로만 따졌을땐 200km 이상 관측이 되는 레이더는 별로... 각 해상도도 거리에 비례하여 떨어지기 때문에 별로다.

여튼 VHF, 그보다 더 높은 주파수 대역인 SHF등은 자꾸 산을 찾아 올라간다.

한-일간 10GHz ATV 통신 같은 것을 울산이나 포항 등지에서 많이 했는데 높이 올라갈 수록 통달거리가 길어지는 이유이기도 하다.

위의 이유로 인해 LASER통신은 Optical Line of sight를 따라가며 통신 거리가 극단적으로 짧아질 수 밖에 없다.

송수신기의 높이, 수신부 이득(dB), 송신 출력(대기중의 수증기나 먼지등에 의한 산란에 의한 감쇄)를 감안하여야 하는 것이다.

일단 송신부, 수신부의 이득을 높이는 것은 둘째 치고라도 거리가 멀어지면 멀어질 수록 송신기에서 수신기의 위치를 맞추기는 굉장히 어렵다.

이 과정이 제일 어렵지 싶다.

이걸 처리할 때 최소 5x 저배율 망원경이 있으면 편리한데

이라도 레이저와의 Optical Calibration (광학축 일치)시키면 교신 세팅시에 눈에 잘 보이므로 상당히 쉽게 할 수 있다고 생각이 든다.

(대부분 고배율인 천체망원경에선 시야가 넒어 별 찾기가 쉬운 저배율의 작은 망원경을 파인더라고 부른다)

어차피 10GHz 교신이나 ATV도 처음에 HF무전기나 VHF 핸디같은걸로 먼저 교신하면서 조정하니까...