[논문]펨토초 레이저의 원리 및 응용

김영진; 김윤석; 김승만; 김승우

펨토초 레이저의 원리 및 응용
Ultrafast Femtosecond Lasers: Fundamentals and Applications 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.27 no.6, 2010년, pp.7 - 16

김영진 (극초단광학 초정밀기술 연구단, KAIST 기계공학과) , 김윤석 (극초단광학 초정밀기술 연구단, KAIST 기계공학과) , 김승만 (극초단광학 초정밀기술 연구단, KAIST 기계공학과) , 김승우 (극초단광학 초정밀기술 연구단, KAIST 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Physical fundamentals of ultrashort femtosecond lasers are addressed along with emerging applications for precision manufacturing and metrology. Femtosecond lasers emit short pulses whose temporal width is in the range of less than a picosecond to a few femtoseconds, thereby enabling extremely high peak-power machining with less thermal damages. Besides, the broad spectral bandwidth of femtosecond lasers constructed in the form of frequency comb permits absolute distance measurements leading to ultraprecision positioning control and dimensional metrology.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 기존 광결정 기반의 펨토초 레이저와 더불어, 최근 높은 반복률과 높은 평균출력 그리고 우수한 장기 안정성으로 인해 활발한 연구개발이 진행 중인 고출력 광섬유 펨토초 레이저의 원리에 대해서도 소개하고자 한다.
본 기고에서는 이와 같은 극초단 펨토초 레이저 펄스의 생성, 고출력 증폭 및 주파수 안정화의 핵심원리와 대표적 응용분야들을 소개한다. 또한 기존 광결정 기반의 펨토초 레이저와 더불어, 최근 높은 반복률과 높은 평균출력 그리고 우수한 장기 안정성으로 인해 활발한 연구개발이 진행 중인 고출력 광섬유 펨토초 레이저의 원리에 대해서도 소개하고자 한다.

성능/효과

광결정광섬유 기반 처프펄스증폭 기법을 이용함으로써, kHz 로부터 최대 수백 MHz 에 달하는 고 반복률의 극초단 고출력 펄스를 얻을 수 있으며, 평균출력에 있어서도 수백 W 수준의 높은 출력 특성을 보인다. 이는 광결정 기반 펨토초 레이저가 최대 kHz 의 반복률에서 10 W 내외의 평균 출력을 보임에 비해, 상당히 다른 수준의 반복률과 평균 출력 특성을 가짐을 알 수 있다.

후속연구

최근 제안된 플라즈몬공명 (plasmon resonance) 기반 고차조화파생성 기술은 Fig. 14(b)와 같이 복잡한 증폭과정 없이 직접 고차 조화 파를 생성시킴으로써 초소형 극자외선 레이저 광원의 개발을 가능하게 하였다 的 이와 같은 극 초단 펨토초 레이저 기반 결맞는 극자외선 광원들은 차세대 극초정밀 리소그라피, 고분해능 현미경, 분광학 및 생물학 등 매우 다양한 분야에서 응용될 수 있으며, 또한 펨토초 레이저 광 빗 기술과의 융합을 통해, 극자외선 대역에서의 시간/주파수 및 길이표준의 확립 및 차세대 광시계 개발에 중요한 핵심 광원으로 자리잡을 것으로 기 대된다.

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