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초고출력 4 페타와트 레이저 개발 원문보기

광학과 기술 = Optical science and technology, v.21 no.1, 2017년, pp.12 - 16  

이성구 (기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단) ,  성재희 (기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단) ,  이황운 (기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단) ,  윤진우 (기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단) ,  유제윤 (기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단) ,  남창희 (기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단)

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문제 정의

  • [5, 6] 더불어 XPW와 OPCPA 기술 효과를 극대화하기 위해 전단부의 1 kHz, 1mJ 레이저를 1 kHz, 3 mJ 레이저로 교체하였다. 개선작업을 보다 자세히 설명을 위해 위의 새로 도입된 기술 및 레이저 증폭기 그리고 4 페타와트 레이저의 전반적인 특성에 대해 다음에서 기술하고자 한다.

가설 설정

  • 4 페타와트 레이저는 처프펄스증폭(Chirped PulseAmplifciation; CPA) 기술을 이용하여 증폭하고 이득 매질은 타타늄사파이어 결정을 사용한다.[4] 레이저의 펄스폭은 19.6 fs이며 0.1 Hz로 동작한다. 현재까지 개발된 페타와트레이저 중에서 최초로 20 펨토초 이하에서 동작하는 레이저이며 이는 레이저의 스펙트럼을 광대역으로 최종 증폭시까지 유지 시킬 수 있어서 가능하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
4 페타와트 레이저는 어떠한 빔라인을 활용하였나? 4 페타와트 레이저는 기존의 페타와트 빔라인을 전단부부터 최종 증폭단까지 상당 부분 개선하여 구축한 것이다. 4 페타와트 레이저는 1.5 페타와트 빔라인을 활용한 것으로 그림 1과 같이 에너지 향상을 위해 대형레이저 증폭기가 추가되었고 기존의 1.5 페타와 트레이저와 차별되는 몇 가지 특징을 가지고 있다.
기존의 레이저로 구현할 수 없는 극한의 물리 환경이 조성되어 새로운 물리 현상 연구가 가능한 이유는 무엇인가? 고출력 레이저와 물질의 상호작용 시에는 비선형 광학현상이 주로 관측되거나 속박된 전자가 자유전자가 될 수 있으나 그 에너지가 크지 않다. 초고출력 레이저와 물질의 상호작용 시에는 핵과 전자가 분리되어 플라즈마 상태가 되며 전자의 속도 또한 빛의 속도에 근접하여 상대론적 물리 현상들이 관측된다. 따라서 기존의 레이저로 구현할 수 없는 극한의 물리 환경이 조성되어 새로운 물리 현상 연구가 가능하다.
4 페타와트 레이저는 어떻게 구축된 것인가? 4 페타와트 레이저는 기존의 페타와트 빔라인을 전단부부터 최종 증폭단까지 상당 부분 개선하여 구축한 것이다. 4 페타와트 레이저는 1.
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참고문헌 (6)

  1. J. H. Sung, S. K. Lee, T. J. Yu, T. M. Jeong and J. Lee, Opt. Lett. 32, 3021 (2010). 

  2. T. J. Yu, S. K. Lee, J. H. Sung, J. W. Yoon, T. M. Jeong and J. Lee, Opt. Express 20, 10807 (2012). 

    상세보기 crossref

  3. J. H. Sung, S. K. Lee, H. W. Lee, J. Y. Yoo, and C. H. Nam, in Conference on Lasers and Electro-Optics, OSA Technical Digest (2016) (Optical Society of America, 2016), paper SM1M.3. 

  4. D. Strickland and G. Mourou, Opt. Commun. 6, 219 (1985). 

  5. A. Jullien et al., Opt. Lett. 30, 920 (2005). 

    상세보기 crossref

  6. J.W. Yoon, S.K. Lee, T.J. Yu, J.H. Sung, T.M. Jeong, and J. Lee, Curr. Appl. Phys. 12, 648 (2012). 

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