혁신적인 도구로 정확한 펨토초 레이저 측정 가능

포토닉스 및 이미징 기술 내부자

펨토초 레이저를 측정할 수 있는 새로운 도구를 위한 실험실 설정. (이미지 :룬드 대학교)

100만분의 1초보다 짧은 극초단 레이저 펄스는 기초 과학, 공학 및 의학을 변화시켰습니다. 그럼에도 불구하고 지속 시간이 매우 짧아 파악하기 어렵고 측정하기가 어렵습니다. 약 10년 전, Lund University와 Porto University의 연구원들은 초고속 레이저의 펄스 지속 시간을 측정하는 도구를 도입했습니다. 같은 팀은 이제 보다 컴팩트한 설정으로 더 넓은 매개변수 범위에 걸쳐 개별 레이저 펄스를 측정할 수 있는 획기적인 발전을 이루었습니다.

"일반적으로 산업 및 의학 분야에서 사용되는 펨토초 레이저에 대한 현재 표준 측정은 펄스 지속 시간의 추정만을 제공합니다. 우리의 접근 방식은 보다 완전한 측정을 제공하고 초고속 레이저 기술의 모든 잠재력을 발휘하는 데 기여할 수 있습니다."라고 룬드 대학교 원자 물리학 박사 과정 학생인 Daniel Díaz Rivas는 말했습니다.

펨토초 펄스의 개념은 우리 대부분에게 이해하기 어렵습니다. 그러나 눈 수술부터 산업의 미세 가공에 이르기까지 광범위한 일상 응용 분야에 사용됩니다. 매우 짧은 레이저 펄스는 광합성의 에너지 전달 및 전자 역학과 같은 자연에서 가장 빠른 프로세스도 조사할 수 있습니다.

점점 더 널리 사용됨에도 불구하고 펄스의 모양과 지속 시간을 정확하게 측정하는 것은 여전히 어려운 작업입니다. 전자 기기는 너무 느리기 때문에 연구자들은 광학적 방법으로 눈을 돌렸습니다.

현재 방법은 제한적입니다

그러나 이러한 유형의 광학 기술에는 일반적으로 스캐닝 시퀀스에서 여러 측정이 필요합니다. 이로 인해 개별 펄스를 실시간으로 캡처하는 데 적합하지 않습니다.

기초 과학에서 일반적으로 사용되는 매우 짧은 펄스를 특성화하기 위해 단발 버전이 등장했지만 산업 및 의료 응용 분야에서 더 일반적으로 사용되는 더 긴 펄스로는 어려움을 겪고 있습니다. 이러한 한계는 컴팩트한 광학 설정 내에서 펄스를 충분히 늘리는 복잡성과 관련이 있습니다.

Lund University의 연구원들은 이제 간단한 광학 원리를 사용하여 초고속 레이저 펄스를 늘리는 작고 우아한 방법을 개발했습니다. 빛을 공간적으로 색상으로 분리하는 구성 요소인 회절 격자를 통해 펄스 레이저 빔을 보내고 렌즈 조합으로 격자를 이미징함으로써 레이저 빔 전체의 펄스 지속 시간을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

이 접근 방식을 사용하면 컴팩트한 광학 설정 내에서 펨토초 펄스를 10배 이상 늘릴 수 있습니다.

이를 통해 사전 보상 광학 요소 없이도 단일 샷으로 전체 특성화가 가능합니다. 이 연구의 결과는 몇 펨토초에서 수백까지의 펄스 지속 시간에 작동할 수 있는 다용도 기술로 과학, 산업 및 의료 응용 분야를 포괄합니다. 이전에는 많은 레이저 플랫폼에서는 불가능했던 개별 펄스의 실시간 모니터링이 가능해졌습니다.

미래 전망

펄스 특성화 외에도 이 광학 원리를 적용하여 광 펄스의 시공간 특성을 형성하고 광물질 상호 작용을 연구하는 다양한 방법을 탐색할 수 있습니다.

"초고속 레이저가 계속해서 과학과 기술의 혁신을 주도함에 따라 이와 같은 도구는 정밀도와 이해의 경계를 넓히는 데 핵심이 될 것입니다."라고 Lund University 원자 물리학 수석 강사인 Cord Arnold는 결론을 내립니다.

이 기사는 룬드 대학교에서 작성되었습니다. 자세한 내용은 Daniel Diaz Rivas()에게 문의하십시오. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다..

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