ELT 페탈 모드 감지용 이산 빔 결합기(DBC), 이론 모델 제시

칠레에 건설 중인 유럽남방천문대(ESO)의 39m 구경 극대망원경(ELT)은 798개 육각 분할경으로 이뤄진 입사동이 0.5m 폭 스파이더 암 6개에 의해 6개의 '페탈'로 쪼개지며, 저풍속/아일랜드 효과와 적응광학 잔차, 기계적 드리프트가 각 페탈에 독립적인 피스톤 오차를 남긴다. 이 논문은 ELT의 기존 연속 동공 파면 센서가 거의 검출하지 못하는 이 차등 피스톤(페탈) 모드를 측정하기 위해 입력 6개·출력 45개를 갖는 단일 모드 광자 이산 빔 결합기(DBC)의 완전한 이론 모델을 제시하고, 가시도-픽셀 행렬(V2PM)을 유도했다. 입력 포트 간격과 상호작용 길이를 최적화해 조건수 10.4의 소자를 얻었으며, ±λ/2(±800nm) 전 구간에서 선형 이득 1로 페탈 피스톤을 복원하고 5개 모드를 10⁻³ 미만의 누화로 분리했다. 광도 잡음 1% 조건에서 파장 1.6μm 기준 복원 피스톤 오차는 4.7nm rms였다. ELT 엔드투엔드 시뮬레이션의 페탈 진폭(대기 잔차 약 40~300nm rms, 저풍속 이벤트 약 0.3~1μm)에 대해서는 H 밴드에서 각 피스톤을 수 nm rms 수준으로 복원했고, 두 파장으로 확장하면 더 큰 이벤트까지 포착했다.