KR101558971B1 - 고출력 원편광 레이저 펄스 발생장치 - Google Patents

고출력 원편광 레이저 펄스 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비선형 굴절률이 변화하는 광탄성 변조기(PEM); 상기 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절률이 일정한 진동수와 진폭을 가지고 진동하도록 광탄성 변조기의 비선형 굴절률을 제어하는 광탄성 변조 제어기; 상기 광탄성 변조 제어기에서 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절율의 진동 운동과 동기화된 펄스신호를 다운시켜 주는 주파수 분할기; 상기 주파수 분할기에서 분할된 펄스신호가 병렬로 입력되어, 각각의 펄스신호를 트리거 펄스로 입력받아 시간지연 간격을 부여하여 지연된 시간을 갖는 펄스로 출력하는 두 대의 디지털 펄스 발생기; 상기 두 대의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합하여 펄스 레이저의 트리거링 펄스 신호로서 출력하는 펄스 연산기;를 포함하는 펄스 발생 장치에 관한 것이다.

Description

고출력 원편광 레이저 펄스 발생장치{Pulse generator for producing high-intensity circularly polarized laser pulses}
본 발명은 고출력 원편광 레이저 펄스 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 10~100Hz의 낮은 반복율을 갖는 나노초 레이저에서 광탄성 변조 장치를 이용하여 원편광 레이저를 발생시킬 수 있는 레이저 펄스 발생장치에 관한 것이다.
거울상 이성질체는 자신과 자신의 거울상이 서로 겹쳐지지 않는 분자를 말한다. 생체를 구성하는 대부분의 분자들은 한 타입의 거울상 이성질체로 구성되어 있다. 예를 들어, 우리 몸속의 단백질은 L-아미노산으로만 구성되어 있고 RNA나 DNA를 구성하는 핵산은 D-당(sugar)으로만 구성되어 있다. 따라서, 이러한 생체 분자들과 결합하여 생체 내 반응을 조절하는 약물도 특정 타입의 키랄성을 가져야 한다. 만일, 다른 타입의 거울상 이성질체가 섞여 있을 경우 약물의 활성을 감소시키거나 치명적인 부작용을 유발하기도 한다. 하지만, 인공적으로 합성한 약물들은 대부분 상반된 두 타입의 거울상 이성질체가 반반씩 섞인 라세미(racemic) 화합물로 존재하기 때문에 특정 타입의 거울상 이성질체를 얻기 위해서는 별도의 정제 및 분리 과정이 필요하다. 하지만, 두 타입의 거울상 이성질체가 갖는 물리, 화학적 성질이 똑 같기 때문에 둘을 따로 합성하거나 분리, 분석하는 일은 기술적으로 매우 어렵고 비용도 많이 든다.
두 타입의 거울상 이성질체의 유일한 차이는 좌 원편광 (left-handed circularly polarized, LCP) 빛과 우 원편광 (right-handed circularly polarized, RCP) 빛에 대한 흡수도가 다르다는 것이다. 이 흡수도 차를 원편광 이색성(circular dichroism, CD)이라고 하며 조사하는 빛의 파장에 따라 CD값을 측정하면 CD 스펙트럼을 얻을 수 있다. CD 값은 분자의 구조에 따라 매우 민감하게 변화하기 때문에 지금까지 단백질의 2차 및 3차 구조에 대한 정보나 용액의 pH 또는 온도 변화에 따른 단백질의 구조 변화, 또는 단백질의 언폴딩/폴딩 현상 연구에 CD 분광법이 많이 이용되었다. 하지만, 지금까지 대부분의 CD 분광연구는 주로 용액 상에서 수행되었다. CD 값은 분자 구조에 민감하지만 용액 속의 분자는 많은 이형태체(conformational isomer)로 존재하고 또 주위 용매분자와의 끊임없는 상호작용을 하고 있기 때문에 단지 용액상의 CD값만 가지고 분자 구조를 규명하는 것은 불가능하다. 거울상 이성질체의 구조를 명확히 규명하고 이를 통해 거울상 이성질체간 결합에서 나타나는 키랄성 인지 반응을 분자수준에서 이해하기 위해서는 용액상이 아닌 기체상에서의 CD 분광연구가 필요하다.
현재 상용화된 CD 분광기는 광원으로 램프를 사용한다. 하지만, 빛의 세기가 약해 용액상태의 분자 연구에는 적합하지만, 용액상 보다 분자의 밀도가 훨씬 낮은 기체상태의 분자에 적용하기는 거의 불가능 하다. 기체상 분자에 CD 분광법을 적용하기 위해서는 램프 보다 훨씬 강한 빛의 세기를 갖는 레이저를 이용해야 한다. 상용화된 레이저는 모두 선 편광된(linear polarized, LP) 빛을 발진시키기 때문에 CD 분광연구를 위해 LP 빛을 CP 빛으로 변환시켜 주어야 한다. 이러한 목적으로 최근에 많이 사용되는 것이 Fresnel Rhomb이나 λ/4 파장판(quarter-wave plate)이다.
거울상 이성질체의 CD 측정을 위해서는 LCP와 RCP를 교대로 분자에 조사해 주어야 한다. 하지만, 위 광학장치의 경우 LCP와 RCP를 생성하려면 Fresnel Rhomb이나 λ/4 파장판을 좌에서 우로 또 우에서 좌로 90o 씩 회전시켜야 하기 때문에 레이저 펄스 별로 LCP와 RCP를 교대로 생성하기는 불가능하다. 따라서, LCP 펄스를 10~100개 정도 발진한 후 다시 Fresnel Rhomb이나 λ/4 파장판을 90o 회전시켜 10~100개의 RCP 펄스를 발진하는 식으로 밖에 사용할 수 없다. 이 경우 펄스 당 레이저 세기 변화나 분자 농도 변화 등에 의한 이온 신호 크기의 요동으로 인해 높은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, S/N)를 갖는 CD 스펙트럼을 얻기가 어렵다. 특히, CD 스펙트럼의 경우 CD 신호의 크기가 이온 신호 크기의 1 % ~ 0.01% 밖에 되지 않기 때문에 레이저 세기나 분자 밀도 변화와 같은 잡음원은 높은 S/N 비를 갖는 CD 스펙트럼을 얻는 데 방해 요인이 된다. 또한, 빛의 파장 변화에 따른 Fresnel Rhomb이나 λ/4 파장판의 굴절률 변화로 인해 넓은 파장 영역에서 CD 측정을 해야 하는 CD 분광연구에는 적합하지 못하다.
도 1에서는 종래기술에서 사용되는 파장변환 레이저 발생 장치를 이용한 기체상 CD 측정 장치를 도시하였다. 이를 구체적으로 살펴보면, 기체상 CD 측정 장치는 레이저 광원, 원편광 변환기, 제어기, 기체상 시료 제공부, 그리고 데이터 처리부로 구성되어 있다.
이의 동작을 살펴보면, 상기 펄스 레이저 광원에서 레이저 펄스가 발진되고 선편광을 가진 레이저 펄스는 원편광 변환기에서 좌 또는 우로 원편광된 빛으로 변환된다. 이때, 원편광 변환기로는 Fresnel Rhomb이나 1/4 파장판이 주로 사용된다. 선편광 빛을 이러한 매체의 특성(characteristic) 축과 45˚ 되도록 입사 시키면 입사광은 매체내부에서 두 특성 편광 (characteristic polarization)으로 분해된다. 이와 같이 분해된 두 특성 선편광은 서로 다른 속도로 진행하게 되는 데 두 특성 선편광의 위상차가 90˚ 가 되면, 원편광을 이루게 되며, 상기 위상차가 +90˚인지 -90˚ 인지에 따라 좌 또는 우 원편광 빛이 만들어 진다. 위상차를 +90˚ 또는 -90˚로 만들기 위해서 입사하는 선편광 빛의 편광축을 매체의 특성축과 +45˚ 또는 -45˚로 입사시켜 주어야 한다. 즉, 좌, 우 원편광 빛을 만들려면 선편광 빛의 편광 축이 고정된 상태에서 원편광 변환기에 있는 매개체의 특성축을 선편광 축에 대해 +45˚ 로 만들었다 다시 -45˚로 만드는 회전 조작을 해주어야 한다. 이를 위해서 상기 제어기는 이와 같은 원편광 변환기에 있는 매개체의 회전 조작을 제어한다. 이렇게 생성된 좌 또는 우 원편광 빛을 기체상 시료 제공부에 조사하여 각 원편광 빛에 대한 흡수도를 측정한다. 이 흡수도의 차를 데이터 처리부에서 기록한다.
상기 CD 측정을 위한 장치와 관련된 종래기술로서, 공개특허공보 10-2011-0103345(2011.09.20)에서는 1 kHz의 고 반복율로 출력되는 선편광의 펨토초 레이저 펄스를 좌, 우 원편광 펄스로 변환하는 장치에 관해 기재되어 있다. 상기 장치는 선편광된 펨토초 펄스를 편광분배기를 이용하여 p와 s 성분으로 나눈 후 두 성분의 경로차를 두 개의 광학 미러를 이용하여 조절함으로써 좌, 우 원편광 펄스를 구현하는 장치이다. 하지만, 이 장치 역시 좌 원편광 펄스를 우 원편광 펄스로 전환하기 위해서는 두 개의 광학 미러를 조정하여 경로차를 변경시켜야만 하기 때문에 펄스 당 좌, 우 원편광 된 펄스를 구현하기는 불가능하다. 따라서 일정 시간 좌 원편광 펄스를 구현한 후 경로차를 조정하여 다시 일정시간 우 원편광 펄스를 구현하는 식으로 사용해야 한다. 이 경우 1 kHz의 고반복율을 갖는 펨토초 펄스를 이용한 용액상태의 CD 분광 연구에는 적합할 수 있으나 10~100 Hz의 저 반복율 레이저 펄스를 사용하는 기체상태의 CD 분광연구에 적용하기에는 한계가 있다. 즉, 10~100 Hz 레이저로 작동되는 레이저의 레이저 세기 요동과 기체상 시료의 밀도 요동이 그대로 신호에 반영되어 CD 스펙트럼의 신호 대 잡음비를 현저히 감소시키게 된다.
한편, 이와 비슷한 목적으로 Chirality, 21, E298~E306 (2009)에서는 광탄성 변조기(photoelastic modulator, PEM)를 이용하여, 50 kHz의 PEM과 1 kHz의 펨토초 레이저를 동기화 시켜 1 kHz의 LCP와 RCP 펨토초 펄스를 교대로 발생시키는 장치를 개발하였다.
그러나 상기 논문에 따른 장치는 1 kHz 정도의 높은 반복율로 발진되는 펨토초 레이저에는 사용할 수 있지만, 10~100 Hz의 낮은 반복율을 갖는 범용의 나노초 레이저에는 사용하기 어렵다.
이에 관한 문제점을 살펴보면, 첫째로, 기존 장치에서 주파수 분할기로부터 발진되는 펄스는 PEM의 50kHz 펄스와 완전히 동기화된 펄스지만 또 다른 디지털 펄스 발생기에서 출력되는 펄스는 주파수 분할기에서 출력되는 펄스에 대해 약 990μs 정도의 시간 지연 후에 발진되는 펄스이다. 상기 PEM의 굴절율 진동이 진동 주기의 요동(jitter) 없이 매우 정확하게 20 μs 주기를 갖는 진동운동을 한다면 별 문제 없지만 실제 PEM의 굴절률 진동에서는 이 주기의 시간 요동 (time jitter)이 약 수십 나노초 정도인 것으로 관측되었다. 이러한 시간 요동이 있는 경우 PEM 진동 펄스와 정확히 동기화된 주파수 분할기에서 출력된 펄스에 의해 발진된 레이저 펄스는 정확히 PEM 굴절률이 λ/4가 되었을 때 통과하겠지만, 주파수 분할기에서 출력된 펄스에 대해 990 μs 정도의 시간 지연을 갖고 출력된 펄스에 의해 발진된 펨토초 레이저 펄스는 PEM 진동 주기의 시간 요동 현상에 의해 PEM 굴절률이 정확히 -λ/4가 되었을 때 통과하지 않을 수 있다. PEM 진동 주기의 시간 요동에 의한 이러한 오차는 주파수 분할기에서 출력된 펄스와 DG1에서 출력된 펄스 간 시간 간격이 길어지면 질수록 더 크게 나타난다. 예를 들어, 1 kHz의 반복율을 갖는 펨토초 레이저의 경우 이 시간 간격을 990 μs 정도만 주면 충분하지만 10 ~100 Hz의 나노초 레이저의 경우는 이 시간 간격을 10~100 ms 정도 주어야 하기 때문에 PEM 진동 주기의 시간 요동에 의한 이와 같은 오차가 상당히 크게 된다. 즉, 주파수 분할기에서 출력된 펄스에 의해 발진된 레이저 펄스는 정확한 CP 레이저 펄스를 생성하겠지만 디지털 펄스 발생기에서 일정한 시간 간격을 두고 출력된 펄스에 의해 발진된 레이저 펄스는 정확히 원편광이 아닌 타원형으로 찌그러진 편광을 갖는 레이저 펄스가 생성된다. 이러한 타원형 편광을 갖는 레이저 펄스를 이용하면 분자의 정확한 CD 값을 측정하기 어렵게 된다.
둘째로, 상기 펨토초 레이저 증폭기에 트리거링 신호를 주어 펨토초 펄스를 발진시키기 위해서는 펨토초 레이저 증폭기의 Q 스위치에 TTL 펄스 신호만 입력시키면 된다. 하지만, 나노초 레이저에 외부 트리거링 펄스 신호를 입력하여 원하는 시간에 정확히 나노초 레이저 펄스를 발진시키려면 한 개가 아닌 두 개의 TTL 펄스를 약 180 μs 간격으로 각각 플래시램프와 Q 스위치 트리거링 펄스 입력 단자에 입력시켜야 한다.
따라서, 종래기술에서와 같은 펨토초 레이저를 사용하지 않고 보다 낮은 반복률을 갖는 레이저 펄스를 이용하여 고출력의 LCP와 RCP 레이저 펄스를 교대로 발진시킬 수 있는 레이저 펄스 발생 장치 및 이를 이용한 CD 측정장치 개발의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
공개특허공보 10-2011-0103345((2011.09.20)
Chirality, 21, E298~E306 (2009)
본 발명은 펨토초 레이저와 같은 고반복율 레이저를 사용하지 않고 10 Hz ~ 100 Hz의 저 반복률 나노초 레이저와 광탄성변조기 (photoelastic modulator, PEM)를 이용하여 고출력의 LCP와 RCP 레이저 펄스를 교대로 발진시킬 수 있도록, 펄스신호를 발생시켜 줄 수 있는 펄스 발생장치, 원편광 레이저 펄스 발생 장치 및 이를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 가해진 압력에 의해 비선형 굴절률이 변화하는 광탄성 변조기(PEM); 상기 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절률이 일정한 진동수와 진폭을 가지고 진동하도록 광탄성 변조기의 비선형 굴절률을 제어하는 광탄성 변조 제어기; 상기 광탄성 변조 제어기에서 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절율의 진동 운동과 동기화된 펄스신호를 다운시켜, 입력된 펄스수 보다 일정한 배수만큼 펄스 수를 줄여 병렬로 분할시켜 주는 주파수 분할기; 상기 주파수 분할기에서 분할된 펄스신호가 병렬로 입력되어, 각각의 펄스신호를 트리거 펄스로 입력받아 시간지연 간격을 부여하여 지연된 시간을 갖는 펄스로 출력하는 두 대의 디지털 펄스 발생기; 상기 두 대의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합하여 펄스 레이저의 트리거링 펄스 신호로서 출력하는 펄스 연산기;를 포함하는 펄스 발생 장치를 제공한다.
일 실시예로서, 상기 광탄성 변조 제어기는 가해진 압력에 의해 광탄성 변조기의 굴절률 변화 진폭이 광탄성 변조기(PEM)에 입사되는 빛의 파장(λ)의 +λ/4에서 -λ/4 로 변화하도록 제어할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 주파수 분할기는 펄스 수를 카운트하여 특정한 횟수의 펄스가 입력되었을 때에만 이 펄스와 동기화된 펄스를 출력함으로써, 입력된 펄스 수 보다 일정한 배수만큼 펄스 수를 줄여줄 수 있다.
일 실시예로서, 상기 디지털 펄스 발생기 중에서 제1의 디지털 펄스 발생기는 주파수분할기로부터의 홀수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제1의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하며, 제2의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 짝수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제2의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하거나, 또는 제1의 디지털 펄스 발생기는 주파수분할기로부터의 홀수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제1의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하며, 제2의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 짝수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제2의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 펄스 레이저의 반복률은 10 내지 100 Hz 일 수 있다.
일 실시예로서, 상기 펄스 연산기는 논리합(OR) 게이트를 이용하여 각각의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합치는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 펄스 발생장치를 포함하는 원편광 레이저 펄스 발생 장치를 제공한다.
일 실시예로서 상기 원편광 레이저 펄스 발생 장치는 상기 펄스 발생장치; 및 상기 펄스 발생장치로부터 출력되는 트리거링 펄스에 의해 레이저 펄스를 발생시켜주는 레이저 광원;을 포함하여 이루어지며, 상기 레이저 광원으로부터 출력되는 선형 편광이 상기 펄스 발생 장치내 광탄성 변조기를 통과함으로써, 교대로 원편광으로 변화되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 원편광 펄스 레이저 발생 장치를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기를 제공한다.
일 실시예로서, 상기 원편광 이색성(CD) 분광기는 상기 원편광 레이저 발생장치; 시료를 기체화시켜주는 분자선 발생장치; 상기 분자선 발생장치로부터 기체화된 시료분자에 원편광 레이저 발생장치로부터 발생된 원편광 레이저를 조사함으로써, 공명 이광자 이온화가 진행되며, 생성된 이온을 가속화하는 이온생성 및 가속부; 및 상기 가속된 이온을 검지하는 검출기;를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에서 제공하는 펄스 발생장치 및 원편광 레이저 펄스 발생 장치는 펨토초 레이저와 같은 고반복율 레이저를 사용하지 않고, 10 Hz ~ 100 Hz의 나노초 레이저와 광탄성변조기 (photoelastic modulator, PEM)를 이용하여 고출력의 LCP와 RCP 레이저 펄스를 교대로 발진시킬 수 있도록, 펄스신호를 발생시켜 줄 수 있다.
또한 본 발명에서의 원편광 레이저 펄스 발생장치를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기의 경우에 신호대 잡음비가 현저히 증가된 기체상에서의 키랄 분자의 원편광 이색성 스펙트럼을 얻을 수 있다. 또한, 고가이며 유지, 보수가 어려운 펨토초 레이저에 비해 상대적으로 저가이며 유지, 보수가 간편한 범용의 나노초 레이저에 적용하여 원편광 레이저 펄스를 발생시킬 수 있기 때문에 광학이성질체를 다루는 기초 과학 연구 분야 뿐 아니라 신약개발, 의학, 환경 등 응용과학, 산업에 광범위하게 응용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에서 사용되는 파장변환 레이저 장치를 포함하는 CD 측정장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 발생 장치의 구성을 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 펄스 발생기의 작동을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 발생장치에서 광탄성 변조기의 진동수 변화에 동기화된 펄스신호를 발생시키기 위한 디지털 펄스 발생기 및 펄스 연산기의 펄스를 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 연산기를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기의 구성요소를 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원편광 이색성(CD) 분광기의 작동을 도시한 그림이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2에서는 본 발명에 따른 펄스 발생장치의 구성을 도시하였다. 이하에서는 이를 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서는 비선형 굴절률이 변화하는 광탄성 변조기(PEM); 상기 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절률이 일정한 진동수와 진폭을 가지고 진동하도록 광탄성 변조기의 비선형 굴절률을 제어하는 광탄성 변조 제어기; 상기 광탄성 변조 제어기로부터 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절율의 진동 운동과 동기화된 펄스신호를 다운시켜, 입력된 펄스수 보다 일정한 배수만큼 펄스 수를 줄여 병렬로 분할시켜 주는 주파수 분할기; 상기 주파수 분할기에서 분할된 펄스신호가 병렬로 입력되어, 각각의 펄스신호를 트리거 펄스로 입력받아 시간지연 간격을 부여하여 지연된 시간을 갖는 펄스로 출력하는 두 대의 디지털 펄스 발생기; 상기 두 대의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합하여 펄스 레이저의 트리거링 펄스 신호로서 출력하는 펄스 연산기;를 포함하는 펄스 발생 장치를 제공한다.
본 발명에서 사용가능한 광탄성 변조기는 압력의 변화를 통해 광탄성 변조기의 진폭이 제어될 수 있다. 상기 광탄성 변조기는 광탄성 효과(photoelastic effect)를 이용해서 빛의 편광방향을 변조하는 광학 기구이다.
즉, 상기 광탄성 변조기는 비선형 굴절률이 변화하는 광학요소와 이에 압력을 가하는 압전 변조기(piezoelectric transducer)를 포함하며, 상기 압전 변조기에 전기적인 신호를 가함으로써 광학요소의 공명 진동수는 20 kHz~50 kHz 범위에서 달라질 수 있고 이는 사용되는 물질의 종류에 따라 변화할 수 있다.
여기서 광탄성 효과란 비선형 광학 물질에 어떤 힘이 가해졌을 때 가해진 힘의 크기에 비례해서 광학물질의 비선형 굴절률 (birefringence)이 바뀌는 현상을 말한다.
광탄성 변조기의 내부에 장착된 상기 압전변조기(transducer)가 광탄성 변조기의 광학 요소에 광학요소의 고유 진동수 (natural frequency)에 맞게 이러한 힘을 주기적으로 가하는 역할을 한다. 광탄성 변조기의 광학 물질이 가진 고유 진동수는 예컨대, 용융실리카의 경우, 약 50 kHz이고 압전 변조기는 같은 진동수로 압축되었다 팽창하는 진동운동을 함으로써 광학요소에 힘을 가한다. 이 힘에 비례해 광학 요소의 비선형 굴절률이 50 kHz, 약 20 μs의 주기로 변화하게 된다. 이 진동운동의 진폭을 적절히 조절함으로써 광탄성 변조기가 λ/4 파장판이나 λ/2 파장판으로 작용할 수 있다.
예시적으로 본 발명에서 사용되는 광탄성 변조기의 광학요소는 용융실리카(fused silica)로 만들어질 수 있고, 이 경우에 공명 진동수인 50 kHz로 광학요소에 압력을 가하면 광탄성 효과에 의해 광학 요소의 복굴절율이 가해진 압력에 비례하여 변화하게 되나, 본 발명에서 사용될 수 있는 광탄성 변조기는 이에 제한되지 않는다.
상기 광탄성 변조기의 복굴절율은 압전 변조기에서 가해지는 압력의 크기를 조절함으로써 최대 진폭에서 90o 위상차나 180o 위상차가 나도록 선택할 수 있다. 원편광 빛을 생성하기 위해서는 최대 진폭에서 90o의 위상차가 나도록 광탄성 변조 제어기를 조작한다. 이와 같이 조작된 광탄성 변조기의 광학요소는 예컨대, 50 kHz의 진동수로 복굴절율이 주는 위상차가 90o에서 -90o 사이에서 진동하게 된다. 또한, 편광 방향을 조절할 수 있는 입사 빛의 파장에 대한 제한이 사용하는 광학요소 물질이 무엇이냐에만 제한되기 때문에 용융 실리카 광학요소를 사용하는 경우 200nm ~2000 nm 까지 매우 넓은 파장 영역에서 사용할 수 있다. 이러한 특성 때문에 상기 광탄성 변조기는 대부분의 상용화된 CD 분광기에 널리 사용될 수 있다. 본 발명에서의 상기 광탄성 변조 제어기는 상기 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절률이 일정한 진동수와 진폭을 가지고 진동하도록 광탄성 변조기의 비선형 굴절률을 제어할 수 있다.
예시적으로 상기 광탄성 변조 제어기는 광탄성 변조기의 진폭이 광탄성 변조기(PEM)에 입사되는 빛의 파장(λ)의 +λ/4에서 -λ/4 로 변화하도록 제어할 수 있다.
즉, 상기 광탄성 변조기의 진폭을 조절하기 위해 광탄성 변조 제어기는 광탄성 변조기의 굴절률 진동에 동기화된 기준 펄스를 제공한다. 예컨대 용융 실리카를 이용해 제조된 광탄성 변조기의 경우에 50 kHz의 동기화된 기준 펄스가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 주파수 분할기는 펄스 수를 카운트하여 특정한 횟수의 펄스가 입력되었을 때에만 이 펄스와 동기화된 펄스를 출력함으로써, 입력된 펄스 수 보다 일정한 배수만큼 펄스 수를 줄여줄 수 있다.
예시적으로 상기 광탄성 변조 제어기로부터 나오는 50 kHz 펄스는 상기 주파수 분할기로 5000배 다운카운트하여 10 Hz 펄스 신호로 만들 수 있다. 이 경우에 10 Hz 펄스 신호는 10 Hz 반복율의 나노초 레이저를 사용하는 경우이고, 100 Hz 레이저를 사용하는 경우 500배 디스카운트 하여 100 Hz를 생성할 수 있는 것으로서, 다운카운트된 펄스의 주파수는 나노초 레이저의 반복률에 의존한다.
상기 디스카운트된 펄스 신호는 본 발명에서의 두 개의 병렬로 배치된 디지털 펄스 발생기(제1의 디지털 펄스 발생기 및 제2의 디지털 펄스 발생기)로 입력된다.
상기 디지털 펄스 발생기는 외부 트리거링 신호를 펄스로 받아 이 신호와 동기화된 펄스를 출력하는 펄스 발생기이다. 이때 출력되는 펄스와 외부 트리거링 입력 펄스 사이의 시간 지연 간격을 수 나노초 단위로 조절할 수 있으며 하나의 트리거링 입력 펄스에 대해 독립적인 시간 지연을 갖는 펄스를 출력할 수 있다.
예시적으로 상기 디지털 펄스 발생기에서의 상기 독립적인 시간 지연을 갖는 펄스는 2 내지 8개가 출력이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 디지털 펄스 발생기를 이용한 본 발명의 펄스 생성 방법을 도 3 및 도 4에 따라 살펴보기로 한다.
도 3에서 도시된 바와 같이 상기 두 개의 디지털 펄스 발생기(DG1, DG2)의 펄스 출력 단자가 각각 4개의 출력단자(A1~D1, A2~D2)를 가지는 경우에, 상기 제1의 디지털 펄스 발생기(DG1)의 A1 출력 단자에서 출력되는 펄스에 100 ms 이상의 시간지연을 설정함으로써 10 Hz 트리거링 입력 신호를 받았을 때 5Hz의 펄스가 B1~D1에서 출력되도록 한다. 이를 보다 상세하게 살펴보면, 디지털 펄스 발생기의 경우 외부 트리거링 펄스를 받으면 디지털 펄스 발생기에 입력된 시간지연 후 4개의 출력단자에서 펄스가 출력된다. 이때, 외부 트리거링 펄스를 받은 디지털 펄스 발생기는 4개의 출력단자에서 펄스가 모두 출력된 다음에야 다음번 외부 트리거링 펄스를 인식하고 그 다음번 펄스를 4개의 출력단자를 통해 출력하게 된다. 10 Hz 펄스를 외부 트리거링 펄스로 받는 경우 트리거링 펄스의 펄스 간 간격이 100 ms가 된다. 따라서, 4개의 출력단자 중 하나에 100 ms 이상의 시간 지연을 입력시키게 되면 10Hz의 첫 번째 트리거링 펄스를 받고 4개의 출력단자를 통해 펄스를 모두 내보내기 위해서는 100 ms 이상의 시간이 걸리게 된다. 따라서, 두 번째 외부 트리거링 펄스가 100 ms 후 디지털 펄스 발생기에 입력되더라도 디지털 펄스 발생기는 아직 첫 번째 외부 트리거링 펄스에 의해 발진되는 4개 출력단자의 펄스가 모두 출력되지 않았기 때문에 이 두 번째 트리거링 펄스를 무시하게 된다. 따라서, 4개 출력단자에서 펄스가 모두 출력된 다음 10 Hz의 외부 트리거링 펄스중 세 번째 펄스가 디지털 펄스 발생기에 입력되었을 때 이 트리거링 펄스를 인식하고 다시 4개 출력단자에서 펄스를 출력하게 된다. 따라서, 10Hz 펄스 중 하나 걸러 하나씩 만 디지털 펄스 발생기가 트리거링 펄스로 인식하게 됨으로써 10 Hz 트리거링 펄스를 받아 5 Hz의 펄스 만 4개의 출력단자로부터 출력하게 된다.
이때 D1에서 출력된 펄스를 두 번째 디지털 펄스 발생기(DG2)의 방해트리거 입력단자에 주입시켜 DG1의 5Hz 펄스가 출력될 때 DG2는 트리거링 입력 신호를 받아도 펄스를 출력시키지 못하도록 한다. 이렇게 하면, DG1과 DG2 모두 주파수 분할기에서 출력된 10 Hz 펄스 신호를 트리거링 신호로 받지만 DG1이 10 Hz 펄스 신호를 받아 5Hz 펄스를 4개의 출력단자에서 출력하게 되는 경우에 DG2는 펄스를 출력시키지 못하게 된다. 따라서, DG2는 DG1과 같은 10 Hz의 외부 트리거링 신호를 받아 DG1의 5Hz 펄스가 출력되지 않을 때에만 4개의 출력단자에서 펄스를 출력할 수 있게 된다. 즉, DG1과 DG2가 교대로 5Hz의 펄스를 출력하게 된다.
한편, DG1에서 출력되는 5Hz TTL 펄스 중 C1에서 출력되는 펄스에 적절한 시간 지연(δt1, 도 4 참조)을 두어 이 펄스가 나노초 레이저에 트리거링 신호로 입력되었을 때 출력되는 레이저 펄스가 PEM의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 통과하도록 한다. 같은 방식으로 DG2에서 나오는 5Hz 펄스 중 C2에서 출력되는 펄스의 시간지연(δt2, 도 4 참조)을 조절하여 이 펄스가 나노초 레이저의 트리거링 신호로 입력되었을 때 발진되는 레이저 펄스가 이번엔 PEM의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 통과하도록 한다.
본 발명에서의 상기 펄스 연산기는 논리합(OR) 게이트를 이용하여 각각의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합치는 것일 수 있다.
예시적으로, 상기 DG1과 DG2의 C1과 C2에서 각각 출력되는 5Hz 펄스를 펄스연산기인 OR 게이트를 이용하여 합쳐 10 Hz 펄스로 만든다. 이와 같이 합쳐진 10 Hz 펄스를 나노초 레이저의 Q 스위치 트리거링 펄스 신호로 사용한다.
한편, 나노초 레이저를 발진시키기 위해서는 Q 스위치 입력단자에 트리거링 신호를 주기 약 180 μs 전에 플래시램프를 켜는 트리거링 신호를 레이저에 주어야 한다.
이를 위해서 상기 DG1과 DG2의 B1과 B2에서 각각 출력되는 5Hz 펄스를 OR 게이트를 이용하여 합쳐 10 Hz 펄스로 만들어 상기 10 Hz 펄스를 나노초 레이저의 플래시램프 트리거링 펄스 신호로 사용한다.
결과적으로 DG1에서는 5Hz의 레이저 플래시램프와 Q 스위치 트리거링 펄스가 각각 두 출력 단자 B1과 C1으로부터 출력되고 DG2 역시 5Hz의 레이저 플래시램프와 Q 스위치 트리거링 펄스가 각각 두 출력 단자 B2와 C2로부터 나온다.
상기 DG1과 DG2의 B1과 B2에서 출력되는 각각의 5Hz 펄스를 OR 게이트를 이용하여 서로 더해 10 Hz 펄스로 만든다. 또한, DG1과 DG2의 C1과 C2에서 나오는 5Hz 펄스를 역시 OR 게이트를 이용하여 서로 합쳐 10 Hz 펄스로 만든다. 이와 같이 합쳐진 두 개의 10 Hz 펄스를 각각 나노초 레이저의 플래시램프와 Q 스위치 트리거링 펄스로 사용한다. 이에 따라 본 발명에서는 광탄성 변조기의 굴절률 진동과 정확히 동기화된 10~100 Hz의 나노초 레이저 펄스를 발진시키기 위한 펄스 발생 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서의 펄스 발생 장치에서 펄스가 출력되기 위해 각각의 구성요소인 주파수 분할기, 제1의 디지털 펄스 발생기, 제2 디지털 펄스 발생기, 및 펄스연산기에서의 펄스의 구현양태를 도 4에 도시하였다.
상기 제1의 디지털 펄스 발생기는 도 4에서 도시된 바와 같이, 주파수 분할기로부터 10 Hz를 갖는 펄스가 출력되어 디지털 펄스 발생기로 입력되면, 상기 각각의 디지털 펄스 발생기(제1 및 제2 디지털 펄스 발생기)에서는 일정 시간이 지연되어 제1의 디지털 펄스 발생기에서는 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되도록 시간 지연을 두어 펄스가 출력되고, 제2의 디지털 펄스 발생기에서는 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되도록 시간 지연을 두어 펄스가 출력되도록 하거나, 또는 이와 반대로 펄스가 출력되도록 함으로써, 각각 5Hz 펄스가 출력된다.
상기 주파수 분할기로부터의 각각의 펄스는, 예를 들면 주파수 분할기로부터의 홀수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제1의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하며, 제2의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 짝수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제2의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하거나, 또는 제1의 디지털 펄스 발생기는 주파수분할기로부터의 홀수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제1의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하며, 제2의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 짝수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제2의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 할 수 있다.
이후에 각각의 디지털 펄스 발생기에서 출력되는 펄스를 상기 펄스 연산기에서 합침으로써, 최종적으로 본 발명에서의 펄스 발생 장치에서의 펄스가 펄스 레이저의 트리거링 펄스 신호로서 출력될 수 있게 한다.
본 발명에서의 펄스 레이저로 사용가능한 펄스 레이저의 반복률은 10 내지 100 Hz 일 수 있다. 이는 본 발명의 기술적 특징에 해당하며, 기존의 펨토초 레이저를 대신하여 원편광 레이저 펄스 발생장치를 보다 경제적이고 효과적으로 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기 기재된 펄스 발생장치를 포함하는 원편광 레이저 펄스 발생 장치를 제공한다.
일 실시예로서 상기 원편광 레이저 펄스 발생 장치는 상기 기재된 펄스 발생장치; 및 상기 펄스 발생장치로부터 출력되는 트리거링 펄스에 의해 레이저 펄스를 발생시켜주는 레이저 광원;을 포함하여 이루어지며, 상기 레이저 광원으로부터 출력되는 선형 편광이 상기 펄스 발생 장치내 광탄성 변조기를 통과함으로써, 교대로 원편광으로 변화되는 것을 특징으로 한다.
예시적으로, 본 발명에서의 펄스 발생 장치는 광탄성 변조기의 비선형 굴절률이 +λ/4에서 -λ/4 로 50 kHz 진동수를 가지고 진동하는 동안 10~100 Hz로 작동하는 나노초 레이저에 트리거링 펄스를 주어 첫 번째 레이저 펄스는 PEM의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 통과되도록 하고 바로 그 다음의 두 번째 펄스는 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 통과시키도록 레이저 펄스 발진시기를 PEM의 진동주기와 동기화 시켜 조절해 줌으로써 원편광 레이저 펄스를 발생 시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 원편광 펄스 레이저 발생 장치를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기를 제공한다.
일 실시예로서, 상기 원편광 이색성(CD) 분광기는 상기 원편광 레이저 발생장치; 시료를 기체화시켜주는 분자선 발생장치; 상기 분자선 발생장치로부터 기체화된 시료분자에 원편광 레이저 발생장치로부터 발생된 원편광 레이저를 조사함으로써, 공명 이광자 이온화가 진행되며, 생성된 이온을 가속화하는 이온생성 및 가속부; 및 상기 가속된 이온을 검지하는 검출기;를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 CD 분광기는 기체상 시료에 대한 CD 값을 측정할 수 있다.
이를 도 5 및 도 6을 통하여 살펴본다. 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 연산기를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기의 구성요소를 도시한 그림이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원편광 이색성(CD) 분광기의 작동을 도시한 그림이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 예시적 원편광 이색성(CD) 분광기는 레이저 광원, 진동수 2배기(BBO 크리스탈), 편광기, 본 발명에 따른 상기 펄스 발생 장치, 분자선 발생 장치, 이온생성 및 가속부 및 검출기로 구성될 수 있다.
본 발명의 레이저 광원은 펌프 레이저 및 염료 레이저를 포함한다. 상기 염료 레이저는 Nd:YAG 레이저로 펌핑한다. 염료 레이저로부터 출력되는 가시광선 영역의 레이저 펄스는 진동수 2배기(BBO 크리스탈)을 통과하며 진동수가 2배로 변환된다. 진동수가 2배로 변환된 자외선 영역의 레이저 펄스는 선형 편광을 가지고 있으며 편광기를 거치면서 편광기와 같은 편광축을 가진 빛만 광탄성 변조기를 통과하게 된다. 광탄성 변조기의 복굴절율이 예를 들어, 50 kHz의 진동수로 변화하면, 광탄성 변조기의 복굴절율이 -90o 위상차를 가졌을 때, 본 발명에 따른 상기 펄스 발생 장치에 의해 선형 편광의 레이저 펄스를 통과시켜 좌 원편광 펄스를 생성한다. 그 다음 번에 발진되는 자외선 레이저 펄스는 광탄성 변조기의 복굴절율이 +90o 위상차가 생겼을 때, 상기 펄스 발생 장치에 의해 선형 편광의 레이저 펄스를 통과시켜 우 원편광 펄스를 생성한다. 이와 같이 좌와 우 원편광 펄스를 펄스 별로 교대로 생성한다.
이 원편광 펄스를 도 6에 따른 초음속 분자선 발생장치(6)에서 생성된 기체상 키랄 분자에 조사한다. 자외선 흡수단을 가진 대부분의 기체상 키랄 분자는 자외선 영역의 레이저 펄스 하나를 흡수하면 들뜬 에너지 상태에 도달하고 두 번째 같은 광자를 흡수하면 전자 하나를 잃고 이온이 되는 공명이광자 이온화가 진행된다. 생성된 이온은 이온생성 및 가속부(7)에서 가속전극에 의해 비행시간 질량분석기로 가속되고 약 1m 정도의 전기장이 없는 비행영역을 날아간 후 비행영역 끝 부분에 장착된 다중채널 검출기(8)에 의해 감지된다.
이때 공명이광자 이온에 의해 생성된 이온의 양은 키랄성 분자가 자외선 레이저 펄스를 얼마나 잘 흡수하느냐에 따라 달라진다. 따라서, 좌와 우 원편광 레이저 펄스를 키랄성 분자에 조사한 후 생성된 키랄성 분자 이온의 양을 측정하면 키랄성 분자의 좌, 우 원편광 레이저 펄스에 대한 흡수도를 알 수 있다.
따라서 좌와 우 원편광 레이저 펄스에 대한 키랄성 분자의 흡수도의 차를 얻음으로써 CD 값을 측정할 수 있다. 조사하는 원편광 레이저 펄스의 파장을 바꿔가며 CD 차를 측정하게 되면 기체상 키랄 분자에 대한 CD 스펙트럼을 얻을 수 있다.
한편, 이온 검출기에서 측정된 이온 신호는 박스카 적분기로 입력되어 디지털 값으로 변환된다. 이때 좌 원편광 펄스에 의한 이온신호 인지 아니면 우 원편광 펄스에 의한 신호인지를 구별하기 위해 좌 원편광 레이저 펄스를 출력시키기 위해 레이저의 트리거링 펄스로 사용된 펄스를 병렬로 연결하여 박스카 적분기의 컴퓨터 인터페이스에 입력 시킨다. 같은 방식으로 우 원편광 레이저 펄스를 출력시키기 위해 사용된 펄스를 역시 병렬로 신호를 나누어 그 중 하나를 박스카 적분기의 컴퓨터 인터페이스 입력 단자 중 하나에 입력시킨다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
부호의 설명
1 : 펌프 레이저 2 : 염료 레이저
3 : 진동수 2배기 4 : 편광기
5 : 광탄성 변조기(PEM) 6 : 분자선 발생장치
7 : 이온생성 및 가속부 8 : 검출기

Claims (10)

  1. 비선형 굴절률이 변화하는 광탄성 변조기(PEM);
    상기 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절률이 일정한 진동수와 진폭을 가지고 진동하도록 광탄성 변조기의 비선형 굴절률을 제어하는 광탄성 변조 제어기;
    상기 광탄성 변조 제어기에서 광탄성 변조기(PEM)의 비선형 굴절률의 진동 운동과 동기화된 펄스신호를 다운시켜, 입력된 펄스수 보다 일정한 배수만큼 펄스 수를 줄여 병렬로 분할시켜 주는 주파수 분할기;
    상기 주파수 분할기에서 분할된 펄스신호가 병렬로 입력되어, 각각의 펄스신호를 트리거 펄스로 입력받아 시간지연 간격을 부여하여 지연된 시간을 갖는 펄스로 출력하는 두 대의 디지털 펄스 발생기;
    상기 두 대의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합하여 펄스 레이저의 트리거링 펄스 신호로서 출력하는 펄스 연산기;를 포함하는 펄스 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광탄성 변조 제어기는 압력의 변화를 통해 광탄성 변조기의 진폭이 광탄성 변조기(PEM)에 입사되는 빛의 파장(λ)의 +λ/4에서 -λ/4 로 변화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 펄스 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 분할기는 펄스 수를 카운트하여 특정한 횟수의 펄스가 입력되었을 때에만 이 펄스와 동기화된 펄스를 출력함으로써, 입력된 펄스 수 보다 일정한 배수만큼 펄스 수를 줄여주는 것을 특징으로 하는 펄스 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 펄스 발생기 중에서 제1의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 홀수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제1의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하며, 제2의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 짝수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제2의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하거나, 또는 제1의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 홀수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제1의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 +λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하며, 제2의 디지털 펄스 발생기는 주파수 분할기로부터의 짝수 번째 펄스에 대해 시간지연을 두어 제2의 디지털 펄스 발생기에서 출력된 펄스가 레이저를 발진시켰을 때 발진된 레이저 펄스가 광탄성 변조기의 굴절률이 -λ/4가 되었을 때 광탄성 변조기를 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 펄스 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 레이저의 반복률은 10 내지 100 Hz 인 것을 특징으로 하는 펄스 발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 연산기는 논리합(OR) 게이트를 이용하여 각각의 디지털 펄스 발생기로부터 발생되는 각각의 펄스를 합치는 것을 특징으로 하는 펄스 발생장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 펄스 발생장치를 포함하는 원편광 레이저 펄스 발생 장치.
  8. 제7항에 기재된 원편광 펄스 레이저 발생 장치를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 펄스 발생장치; 및
    상기 펄스 발생장치로부터 출력되는 트리거링 펄스에 의해 레이저 펄스를 발생시켜주는 레이저 광원;을 포함하여 이루어지며,
    상기 레이저 광원으로부터 출력되는 선형 편광이 상기 펄스 발생장치내 광탄성 변조기를 통과함으로써, 교대로 원편광으로 변화되는 것을 특징으로 하는 원편광 레이저 펄스 발생 장치.
  10. 제9항에 기재된 원편광 레이저 발생장치;
    시료를 기체화시켜주는 분자선 발생장치;
    상기 분자선 발생장치로부터 기체화된 시료분자에 원편광 레이저 발생장치로부터 발생된 원편광 레이저를 조사함으로써, 공명 이광자 이온화가 진행되며, 생성된 이온을 가속화하는 이온생성 및 가속부; 및
    상기 가속된 이온을 검지하는 검출기;를 포함하는 원편광 이색성(CD) 분광기.
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