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고출력 펄스 레이저를 생성하는 레이저 공진기;상기 레이저 공진기를 구동하는 레이저 구동부;상기 고출력 펄스 레이저의 진행 경로 상에 설치되어 레이저 빔을 수면의 목표 지점까지 송광하고, 레이저 빔을 수면에 집속시키는 집속 렌즈를 포함하고, 광음향 효과를 발생시키는 송광 광학부;레이저 빔의 초점 위치를 조절하는 빔 초점 조절부; 및수면으로부터 상기 집속 렌즈까지의 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함하고,상기 빔 초점 조절부는, 상기 거리 산출부를 통해 획득한 거리 데이터를 반영하여, 상기 송광 광학부를 제어함으로써 빔 초점 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 1 항에 있어서,상기 거리 산출부는,거리 측정용 레이저를 포함하고,수면에서 반사되는 펄스 레이저 광을 이용하여 수면으로부터 상기 집속 렌즈까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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고출력 펄스 레이저를 생성하는 레이저 공진기;상기 레이저 공진기를 구동하는 레이저 구동부;상기 고출력 펄스 레이저의 진행 경로 상에 설치되어 레이저 빔을 수면의 목표 지점까지 송광하고, 레이저 빔을 수면에 집속시키는 집속 렌즈를 포함하고, 광음향 효과를 발생시키는 송광 광학부;레이저 빔의 초점 위치를 조절하는 빔 초점 조절부; 및상기 송광 광학부를 통하여 수면에서 집속된 빔 형태를 촬영하는 영상 산출부를 포함하고,상기 빔 초점 조절부는, 상기 영상 산출부를 통해 촬영한 빔 크기를 반영하여 상기 송광 광학부를 제어함으로써 빔 초점 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 3 항에 있어서,상기 영상 산출부는,빔 영상 촬영용 카메라를 포함하고,촬영된 빔 영상으로부터 수면에서 집속된 빔 직경을 산출하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 송광 광학부에 의하여 방향이 전환된 레이저 빔의 진행 경로 상에 설치된 음파 변환 효과 확인부를 더 포함하고,상기 음파 변환 효과 확인부는 광음향 효과에 의해 발생된 음파를 전자신호로 변환하여 측정하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 5 항에 있어서, 상기 레이저 공진기는,희토류 물질을 도핑한 YAG 물질;상기 YAG 물질의 일측에 배치되고, 상기 YAG 물질을 펌핑하는 펌핑 광원;상기 송광 광학부를 기준으로 상기 YAG 물질 보다 먼 쪽에 배치되고, 상기 YAG 물질에서 방출된 광을 전반사하는 전반사 거울;상기 YAG 물질 및 상기 송광 광학부 사이에 배치되고, 상기 YAG 물질에서 방출된 광을 부분 반사하는 부분 반사 거울; 및상기 전반사 거울 및 상기 YAG 물질 사이에 배치되고, Q 스위칭을 일으키는 Q 스위칭 소자를 포함하는 수중 음파 발생 장치
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제 6 항에 있어서,상기 Q 스위칭 소자는,(i)전기 광학 소자 기반의 Q 스위칭 방식, (ii)FTIR 소자 기반의 Q 스위칭 방식 또는 (iii)기계 방식의 Q 스위칭 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 6 항에 있어서,상기 레이저 구동부는,상기 Q 스위칭 소자에 고전압을 가하여 펄스를 생성하는 Q 스위칭 구동기;상기 펌핑 광원을 구동하는 펌핑 구동기; 및상기 레이저 공진기를 냉각 및 방열하는 냉각 장치를 포함하는 수중 음파 발생 장치
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제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 송광 광학부는, 상기 빔의 진행 경로를 기준으로 순차적으로 배치되는 빔 확대기 및 방향 전환 거울을 포함하고, 상기 방향 전환 거울은, 레이저 빔의 각도를 수면 입사 위치에 부합하도록 조정 가능한 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 9 항에 있어서,상기 송광 광학부는,상기 집속 렌즈의 위치를 조절할 수 있는 이동 스테이지를 더 포함하고,레이저 빔을 수면에서 송광 및 집광할 수 있는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 10 항에 있어서,상기 송광 광학부는,상기 방향 전환 거울 및 상기 이동 스테이지가 배치되는 제 1 프레임을 더 포함하고,상기 제 1 프레임은 레이저의 광축과 평행하게 이동하여 상기 방향 전환 거울 및 상기 이동 스테이지를 함께 이동시키는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 5 항에 있어서,상기 음파 변환 효과 확인부는,수조 내에 설치되어 수중 압력 변화를 전자 신호로 바꾸어 측정하는 하이드로폰; 상기 하이드로폰의 위치 및 각도를 조절할 수 있는 지지대; 및상기 하이드로폰으로 측정된 전자 신호를 시간 및 주파수 영역에서 관찰하는 음파 처리부를 포함하는 수중 음파 발생 장치
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제 12 항에 있어서,상기 수조의 내부 또는 상기 지지대의 표면에는 흡음재가 배치되는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 12 항에 있어서,상기 지지대는,상기 송광 광학부의 일 부분과 함께 이동 가능하게 연결되고, 상기 송광 광학부에 의하여 방향이 전환된 레이저 빔이 발생시키는 음파의 진행 방향과 상기 하이드로폰이 지향하는 방향이 오버랩되도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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제 11 항에 있어서,상기 송광 광학부에 의하여 방향이 전환된 레이저 빔의 진행 경로 상에 설치된 음파 변환 효과 확인부를 더 포함하고,상기 음파 변환 효과 확인부는,수조 내에 설치되어 수중 압력 변화를 전자 신호로 바꾸어 측정하는 하이드로폰; 상기 하이드로폰의 위치 및 각도를 조절할 수 있는 지지대;상기 하이드로폰으로 측정된 전자 신호를 시간 및 주파수 영역에서 관찰하는 음파 처리부; 및상기 제 1 프레임에 고정되고, 수중 압력 변화를 전자 신호로 바꾸어 측정하는 하이드로폰 및 상기 하이드로폰의 위치 및 각도를 조절하는 지지대가 설치된 제 2 프레임을 포함하고,상기 음파 변환 효과 확인부는 광음향 효과에 의해 발생된 음파를 전자신호로 변환하여 측정하는 것을 특징으로 하는 수중 음파 발생 장치
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수중 음파 발생 장치를 이용한 수중 음파 발생 방법에 있어서,레이저 빔을 수면의 목표 지점까지 송광하고 광음향 효과를 발생시키는 송광 광학부의 집속 렌즈와 수면 사이의 거리 데이터를 산출하는 단계;상기 거리 데이터를 빔 초점 조절부에 신호로 전달하는 단계;상기 신호 및 목표 거리를 비교하는 단계; 및상기 신호와 상기 목표 거리가 오차 범위 내가 아닌 경우, 상기 송광 광학부 내부의 집속 렌즈의 위치 변경을 통해 수면의 목표 지점에 입사되는 레이저 빔 크기를 조절함으로써, 상기 송광 광학부를 제어하는 단계를 포함하는 수중 음파 발생 방법
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수중 음파 발생 장치를 이용한 수중 음파 발생 방법에 있어서,영상 산출부에 의해 광음향 효과를 발생시키는 송광 광학부를 통과하면서 집광된 빔 형태를 촬영하여, 빔 크기에 대한 영상 데이터를 수집하는 단계;상기 영상 데이터를 빔 초점 조절부에 신호로 전달하는 단계;상기 신호 및 목표 빔 크기를 비교하는 단계; 및상기 신호와 상기 목표 빔 크기가 오차 범위 내가 아닌 경우, 수면의 목표 지점에 입사되는 레이저 빔 크기를 반영하여 상기 송광 광학부를 제어하는 단계를 포함하는 수중 음파 발생 방법
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