초록 ▼

□ 연구개요
● 공진 진동수 특성이 잘 알려진 물질의 경우 coherent 테라헤르츠 펄스를 이용하여 물질의 특정 상태를 선택적으로 제어하는 등의 물성 제어 연구에 크게 유용하게 되어 기존의 광대역 테라헤르츠파로 이미 활발히 연구가 진행 중인 펌프-프로브 실험에 혁신적인 변화를 줄 수 있을 것으로 기대된다.
● 기존에 고출력 THz 파를 생성시킬 수 있는 장치로 자유전자 레이저가 있으나 선형 가속기의 공간과 비용 소모가 큼.
● 이에 레이저와 플라스마 간 상호 작용으로 플라스마 쌍극자를 생성하고 이로부터 고출력 TH

□ 연구개요
● 공진 진동수 특성이 잘 알려진 물질의 경우 coherent 테라헤르츠 펄스를 이용하여 물질의 특정 상태를 선택적으로 제어하는 등의 물성 제어 연구에 크게 유용하게 되어 기존의 광대역 테라헤르츠파로 이미 활발히 연구가 진행 중인 펌프-프로브 실험에 혁신적인 변화를 줄 수 있을 것으로 기대된다.
● 기존에 고출력 THz 파를 생성시킬 수 있는 장치로 자유전자 레이저가 있으나 선형 가속기의 공간과 비용 소모가 큼.
● 이에 레이저와 플라스마 간 상호 작용으로 플라스마 쌍극자를 생성하고 이로부터 고출력 THz 파를 방사할 수 있는 광원에 대한 새로운 아이디어를 연구하였음.
● ‘쌍극자 플라스마 진동’이란 아이디어를 수학모델로 설명하고 Particle in Cell 코드로 현상을 검증하였음. 그리고 플라스마 쌍극자 진동을 플라스마 진단에 활용하는 방법을 개발하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 1차원 이론모델을 통하여 쌍극자 플라스마 진동 특성을 규명하였고, 2차원 시뮬레이션 파라미터를 도출.
● 1차원 모델로 획득한 시뮬레이션 파라미터를 통해 2차원 시뮬레이션으로 THz 발생이 가능함을 보임.
● 방사 파의 세기는 4 GV/m이고 레이저에서 THz 파에 대한 에너지 전환 비율은 0.05%로 예측함.
● 자유전자 레이저의 공간적, 경제적 한계를 극복하며, 그것의 방사 파는 넓은 주파수 대역을 가졌지만, 새로운 THz 파 광원은 협대역을 방출하는 다른 특성을 보임.
● 두 개의 레이저를 이용하여 플라스마 쌍극자 진동을 일으키는 것에 대한 아이디어를 SCI급 저널; Scientific Report에 출판.
● 플라스마 쌍극자 진동은 플라스마 고유진동수로 진동을 한다는 특성이 있음. 이를 이용하여 플라스마의 밀도를 측정할 방법을 연구하였음.
● 플라스마 쌍극자 진동의 에너지 보전을 연구하던 과정에서 전자기학의 난제인 ‘Radiation Reaction’ 이론의 개선 실마리를 발견.
● SCI 논문 3건 게재.

□ 연구개발결과의 중요성
● 기존의 방법에 비해 출력의 제한이 없으며, 협대역, 고출력이며 공간적으로도 coherent 한 생성법을 세계 최초로 제시하고 규명하였음.
● 플라스마 쌍극자 진동 현상을 규명했을 뿐 아니라, 지금까지 알려진 고출력 장치인 자유전자 레이저의 한계를 극복할 수 있음.
● 단순히 고출력 광원으로서 현상 규명만 한 것이 아니라 구체적으로 플라스마 진단에 활용할 방법을 제안함으로써, 본 연구가 핵융합이나 레이저 플라스마 분야에 실용적임을 확인함.
● 80년 동안 풀리지 않았던 ‘Radiation Reaction’이라는 전자기학 문제 해결 실마리 제공

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1-2. 가설 및 최종목표 ... 8
• 1-3. 연구범위 ... 9
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 2-1. 플라스마 쌍극자 진동 1차원 특성 ... 9
• 2-2. Split Field Solver 개발 ... 10
• 2-3. 플라스마 쌍극자 진동 2차원 특성 및 테라파 발생 연구 ... 10
• 2-4. 필드 이온화 루틴 및 oblique 레이저 조사 루틴 개발 ... 11
• 2-5. 플라스마 쌍극자 진동 virtual experiment 및 활용 연구 ... 12
• 2-6. Radiation Reaction 이해 ... 14
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 3-1. 연구개발 결과의 우수성 및 창의성 ... 15
• 3-2. 연구개발 결과의 파급 효과 및 활용 가능성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 18
• 끝페이지 ... 18