저샘플링 조건에서 고주파 신호의 측정 및 복원을 실현하기 위해, 본 논문에서는 자체 개발한 국내산 피코초급 등가 시간 샘플링 광 샘플링 오실로스코프를 사용하여 10~100 GHz 주파수의 단순 조화파 신호를 수집 및 복원하였다. 본 오실로스코프에서는 각각 조·미 두 단계의 지연 캐리를 통해 지연 해상도 5 ps, 동적 범위 10 μs의 트리거 시퀀스를 생성하고, 고대역폭 샘플러를 구동하여 신호를 샘플링한다. 샘플링된 신호는 50 kHz 아날로그-디지털 변환기를 통해 출력되어 측정값을 얻으며, 매 20 μs 간격으로 5 ps 지연이 추가되는 방식으로 고주파 신호가 한번 샘플링되며, 압축 비율은 약 10⁶, 실제 샘플링률은 나이퀴스트 이론 제한보다 훨씬 낮다. 압축 감지 원리에 따라 푸리에 변환 및 등가 시간 샘플링으로 측정 행렬을 구성하여 신호 측정 과정의 희소 표현을 구성하고, L1 놈 최소화 문제를 풀어 측정 신호 파형을 복원하였다. 결과는 최고 100 GHz의 고주파 신호 RMS 오차가 5×10^-5 미만인 저샘플링 복원이 가능함을 보여주며, 이 오실로스코프 종류의 동적 범위를 확장시켰다.

광 샘플링 오실로스코프; 압축 감지; 신호 재구성