새로운 레이저 아키텍처는 물질을 제어하기 위해 정교한 구조를 형성할 수 있습니다.

• 연구원들은 물질을 조사하고 제어하기 위해 범용 광 변조기라는 새로운 레이저 아키텍처를 개발합니다.
• 고출력을 필요로 하는 모든 주요 광자 응용 분야의 전환점이 될 수 있습니다.

레이저는 재료 정렬, 프레젠테이션 중 물체 지적, 미용 및 수술 절차를 위한 의사에 의해 여러 목적으로 사용됩니다. 일상 생활에서 볼 수 있는 수많은 사물은 바코드 스캐너, 광 디스크 드라이브, 광섬유, 절단 및 용접 재료, 엔터테인먼트 분야의 레이저 조명 디스플레이 등과 같은 레이저 기술을 기반으로 합니다.

레이저는 다양한 방법론을 사용하여 물질을 정확하게 구동, 제어 및 조사하는 놀라운 기능을 가지고 있습니다. 대부분 커튼 뒤에서 기능하지만 레이저는 첨단 과학 기술의 중추입니다. 2018년에 노벨 물리학상은 두 개의 레이저 빔 사이에 나노입자를 가두는 기술인 혁신적인 레이저 기술인 광학 핀셋에 수여되었습니다.

최근 SLAC 국립 가속기 연구소와 스탠포드 대학의 연구원들은 물질을 조사하고 제어하기 위한 새로운 레이저 아키텍처를 개발했습니다. 그들은 이것을 범용 광 변조기라고 부릅니다.

레이저는 정교한 구조를 통합할 수 있습니다.

레이저는 일관성 있게 빛을 방출하기 때문에 강도와 전자기 분포 면에서 다른 광원보다 훨씬 복잡한 구조를 구현할 수 있습니다. 예를 들어, 고유한 3차원 강도 분포(광학 여과기 또는 와플 콘) 또는 원통형 벡터 빔을 가질 수 있습니다.

이러한 능력으로 인해 범용 광 변조기는 포토닉스의 고급 응용 프로그램을 위한 새로운 문을 열 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 현재 복잡한 조명 구조를 생성하는 데 사용할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법이 많지 않으므로 이러한 구조를 프로그래밍하거나 엔지니어링하는 능력을 활용하는 것은 매우 어렵습니다.

참조:광학 학회

이것은 프로젝터에 사용되는 공간 광 변조기와 같은 외부 기기에 의해서만 수행됩니다. 그러나 이러한 계측기는 최대 전력 및 평균 전력 제한이 있으며 상당한 전력 수준이 필요한 애플리케이션에 연결하지 않고도 쉽게 파열될 수 있습니다.

새로운 레이저 아키텍처는 임의의 조명 구조를 생성하는 능력에 영향을 미치지 않으면서 이러한 전력 제한을 회피합니다. 연구원들은 레이저 아키텍처 자체에 빔을 엔지니어링하는 혁신적인 기능을 개발했습니다. 이는 두 가지 주요 요구 사항인 가벼운 구조와 전력 확장을 충족합니다.

새로운 레이저 아키텍처를 사용한 빔 성형 | 그렉 스튜어트 / SLAC

그들은 이러한 프로그래밍 가능한 광 펄스를 구축하기 위해 합성 빔렛을 사용했습니다. 여러 벌집 모양의 짧은 빔릿으로 구성된 레이저 빔으로 생각할 수 있습니다. 빔릿은 모두 서로 일관성이 있음에도 불구하고 독립적으로 제어할 수 있습니다.

그들은 그들의 상태와 각자의 관계를 포함하여 서로에게 정보를 '공개'할 수 있습니다. 모든 빔렛이 동기화되면 함께 모든 구조를 생성할 수 있습니다.

응용 프로그램

범용 광 변조기는 초단기 시스템(펨토초 또는 그보다 더 짧은 시간 단위) 내에서 매우 가치가 있습니다. 이는 정교한 구조의 조명을 사용하여 기술 노력을 주도할 수 있는 방법에 대한 완전히 새로운 생각을 불러일으킬 수 있습니다. 이는 고출력, 마이크로 나노 가공, 광학 트래핑, 광섬유 통신 및 초고속 양성자 과학이 필요한 모든 주요 광자 응용 분야의 전환점이 될 수 있습니다.

연구는 이제 광속도로 이동하는 전자빔을 제어하기 위해 이러한 광원을 사용하려고 시도하고 있습니다. 이것은 그들이 새로운 종류의 X선 및 전자 소스를 만들고 X선과 전자에 빛 구조를 각인하는 데 도움이 될 것입니다.

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또한, 그들은 수많은 병행 노력을 모색할 계획입니다. 가장 먼저 할 일은 더 많은 빔렛을 통합하고 변조기를 훨씬 더 높은 전력으로 업그레이드하는 것입니다. 둘째, 초분광 구성과 자연적인 자체 동기화 또는 다중 색상으로 구조화된 빛을 생성하는 비선형 변환 방법을 사용하여 펨토초 빔렛을 다른 파장으로 변환하는 방법을 조사합니다.