KR101627563B1 - 광대역 펨토초 펄스를 이용한 미세 격자진동 검출 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 펨토초 펄스를 이용한 미세 격자진동 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

극초단 펄스를 조사하여 시료의 고유한 격자 진동, 원자 진동 또는 결맞은 포논(coherent phonon)을 관측하고 그 진동 주파수를 광대역 파장에 걸쳐 정밀 시분해하여 검출하는 장치 및 방법을 제공한다. 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치는 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성하는 펨토초 광펄스 발생기, 상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광과 탐사광을 생성하고, 상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대해 시간분해를 측정하는 광분리기 및 상기 탐사광을 일정한 파장 간격에 대응하는 주파수 성분으로 각각 분해하고 시료의 에너지 의존성 및 전자 에너지 구조 중 적어도 하나를 측정하는 광검출기를 포함한다.

Description

광대역 펨토초 펄스를 이용한 미세 격자진동 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FINE LATTICE VIBRATION OSCILLATIONS USING ULTRABROADBAND FEMTOSECOND OPTICAL PULSE}
광 계측 장치 및 방법에 연관되며, 보다 상세하게는 극초단 펄스를 조사하여 시료의 고유한 격자 진동, 원자 진동 또는 결맞은 포논(coherent phonon)을 관측하고 그 진동 주파수를 광대역 파장에 걸쳐 정밀 시분해 하여 검출하는 장치 및 방법에 연관된다.
오늘날, 원자 및 격자 구조를 포함하는 다양한 소재의 진동 주파수를 검출하기 위해 라만 장치가 널리 쓰이고 있다. 라만 장치는 구조의 단순함과 사용의 용이함을 특징으로 갖는다. 예시적인 라만 장치의 동작 방법으로는, 단색 여기광을 특정 분자 또는 원자 격자에 조사하고 분자 또는 격자의 진동 에너지만큼의 차이를 가지는 산란광을 측정하여 분자 또는 격자의 고유한 진동수를 검출하는 것이 알려져 있다. 라만 장치는 산란광 내에 포함된 미세한 격자진동 에너지 차이를 이용하여 진동 주파수를 검출한다. 따라서 소재를 통과한 탐사광의 파장을 변화시키기 위해 다양한 레이저 광원과 그에 따른 부속 장치를 필요로 하는 기술이다. 더하여, 단색 여기광에 의한 레일리 산란이나 형광신호와 같은 강한 잡음을 제거하고, 시료의 다양한 고유 격자진동 주파수를 정밀하게 검출할 수 있어야, 종래의 라만 분광기법으로부터 시료를 정성 또는 정량적으로 평가할 수 있을 것이다.
일측에 따르면 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치가 제공된다. 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치는 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성하는 펨토초 광펄스 발생기, 상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광과 탐사광을 생성하고, 상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대해 시간분해를 측정하는 광분리기 및 상기 탐사광을 일정한 파장 간격에 대응하는 주파수 성분으로 각각 분해하고 시료의 에너지 의존성 및 전자 에너지 구조 중 적어도 하나를 측정하는 광검출기를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면 상기 광분리기는 상기 여기광의 일부를 분리하고 상기 시료에 상기 여기광을 조사하기 전후의 변화를 측정할 수 있는 기준광을 생성할 수 있다. 더하여, 상기 광검출기는 상기 탐사광과 상기 기준광의 미세한 세기 차이를 선택적으로 증폭하여 상기 시료의 순간흡수율변화 및 상기 시료 내 격자진동의 시간 거동을 검출할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 광검출기는 상기 적어도 하나 이상의 광필터를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 광필터는 600nm이상 1100nm이하의 범위에서 일정한 간격으로 중심파장을 갖는다. 더하여, 상기 적어도 하나 이상의 광필터는 10nm 간격으로 중심파장을 갖고, 휠 모양의 판 마운트 끝에 순차적으로 배열될 수 있다. 한편, 상기 시료는 단일 카이랄 탄소나노튜브, 다중 카이랄 탄소나노튜브, 단일 카이랄 탄소나노튜브 앙상블 및 2차원 나노 신물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 광검출기는 상기 탐사광의 상기 주파수 성분의 순간 투과율 또는 순간 흡수율 변화를 측정하고 격자진동 신호를 검출할 수 있다. 상기 광검출기는 상기 격자진동 신호를 푸리에 변환하고 격자진동 주파수 스펙트럼을 추출할 수 있다. 더하여, 상기 광검출기는 상기 탐사광에 대응하는 시간지연이 영점인 경우에 상기 순간 투과율을 측정하고 규격화된 순간투과율로서 검출할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 펨토초 광펄스 발생기가 제공된다. 상기 펨토초 광펄스 발생기는 8 펨토초 이하의 펄스폭을 가지는 출력광을 생성하는 펨토초 레이저, 제1 처프 미러 및 상기 제1 처프 미러와 순차적으로 배치되고, 상기 출력광의 군지연(group delay) 효과를 상쇄하는 제2 처프 미러를 포함한다. 한편, 상기 티타늄 사파이어 레이저 매질의 두께는 2.2mm일 수 있다. 또한, 상기 군속도 분산 보상기는 쐐기 형태를 갖고, 1,6mm 이상 1.9mm 이하의 두께를 갖는 BaF2 쌍을 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면 펨토초 광펄스 발생기는 펨토초 레이저 공진기 내에 빔 반사경으로서 복수의 제1 처프 미러 및 복수의 제2 처프 미러를 포함하고, 상기 복수의 제1 처프 미러 및 상기 복수의 제2 처프 미러는 음의 군속도 값을 출력하고 음의 군속도 분산 보상기 동작을 할 수 있다. 상기 펨토초 레이저는 티타늄 사파이어 레이저 매질을 포함하고, 상기 음의 군속도 분산 보상기는 상기 티타늄 사파이어 레이저 매질이 생성하는 양의 군속도 분산을 상쇄한다. 상기 모든 군속도 분산 보상기를 사용하여 상기 출력광이 상기 펨토초 광펄스 발생기 내에서 획득하는 총 군속도의 값이 0의 값으로 수렴하도록 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법이 제공될 수 있다. 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법은 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성하는 단계, 상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광 및 탐사광을 생성하는 단계, 상기 여기광에 기초하여 상기 시료에 상기 여기광을 조사하기 전후의 변화를 측정할 수 있는 기준광을 생성하는 단계, 상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대한 시간분해를 측정하는 단계, 상기 탐사광을 일정한 파장 간격에 대응하는 주파수 성분 각각으로 분해하는 단계 및 상기 탐사광과 상기 기준광의 미세한 세기 차이를 선택적으로 증폭하여 상기 시료의 순간흡수율변화 및 상기 시료 내 격자진동의 시간 거동을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 더하여, 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법은 상기 격자진동의 데이터를 푸리에 변환하고 상기 격자진동에 대응하는 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 펨토초 광펄스 발생기를 도시하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 처프 미러 쌍의 군지연 특성을 도시하는 그래프이다.
도 4는 일실시예에 따른 펨토초 광펄스를 생성하는 레이저 공진기의 평면도를 도시한다.
도 5는 일실시예에 따라 펨토초 레이저로부터 생성된 8 펨토초 미만의 펄스폭을 갖는 광펄스의 파장 스펙트럼을 도시한다.
도 6은 일실시예에 따른 (6.5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브 시료에서 측정된 광원의 파장 변화에 따른 흡수율 스펙트럼을 도시한다.
도 7a는 일실시예에 따른 (6,5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브 시료에서 펨토초 펄스를 이용하여 측정된 순간투과율 또는 순간 흡수율 변화로부터 검출된 격자진동 시간거동 특성 그래프를 도시한다.
도 7b 및 7c는 일실시예에 따른 격자진동의 시간거동을 푸리에 변화시켜 획득한 선형 또는 로그 스케일의 결맞은 포논 주파수 스펙트럼을 도시한다.
이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치를 도시하는 블록도이다.
일실시예에 따른 격자진동 검출 장치(100)는 펨토초 광펄스 발생기(110), 광분리기(120) 및 광검출기(130)를 포함한다. 펨토초 광펄스 발생기(110)는 일실시예로서 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성한다. 일실시예로서 펨토초 광펄스 발생기(110)가 생성하는 출력광의 파장 선폭은 400nm 이상 일 수 있다. 일실시예로서 펨토초 광펄스 발생기(110)가 출력하는 광펄스 각각의 파장의 범위는 640nm이상 1040nm 이하로 대역선폭이 400nm 이상임을 알 수 있다. 펨토초 광펄스 발생기(110)의 구조와 동작 방법은 이하에서 소개될 실시예에서 보다 구체적으로 설명한다.
광분리기(120)는 펨토초 광펄스 발생기(110)가 생성하는 출력광을 빔가르게로 특정 비율로 강한 세기의 여기광과 보다 약한 세기의 탐사광으로 분할한다. 일실시예로서 강한 세기의 여기광과 약한 세기의 탐사광의 비율은 7:3 일 수 있다. 여기광으로 시료 내에 격자진동을 일시에 유발하고, 탐사광으로 격자진동 운동에 따른 광투과율이나 광흡수율 변화를 수 펨토초 시간단위로 추적한다. 광분리기(120)는 여기광과 탐사광들이 각기 광속으로 전파하는 거리 차이를 이용하여 상대적인 시간 지연을 계산할 수 있다.
일실시예로서, 광분리기(120)는 고속 스캔 광지연 장치(fast scanning retroreflector 또는 shaker)를 포함할 수 있다. 광분리기(120)는 고속 스캔 광지연 장치를 이용하여 시료의 시간분해 특성을 측정할 수 있다. 일실시예로서 광분리기(120)는 10Hz이상 20Hz이하로서 시간지연을 주기적으로 빠르게 재현할 수 있고, 총 시간지연을 12 피코초(1000 펨토초)로 설정할 수 있다. 더하여 광분리기(120)는 여기광이 시료에 조사된 이후로부터 기설정된 시간 간격의 시간지연에 따라 격자진동의 시간 거동을 기록, 저장할 수 있다. 일실시예로서 기설정된 시간 간격은 12 피코초 일 수 있다. 따라서 본 발명의 격자진동 검출 장치(100)는 주사범위 내 임의의 시간지연 후에 격자진동 상태를 탐색할 수 있는 시분해(time-resolved) 분광기법을 포함한다.
다른 일실시예에 따르면 광분리기(120)는 신호광을 생성하고 이를 광검출기(130)로 출력한다. 일실시예로서 신호광은 시료의 격자진동을 효과적으로 검출하기 위해 광다이오드로 입력되는 두 가지 입력 광신호 중에 하나일 수 있다. 광분리기(120)는 상기 탐사광을 각각의 주파수 성분으로 분리해낸다. 다른 일실시예에 광분리기(120)는 격자진동을 검출하기 위해 여기광을 조사하기 전과 후의 차이를 추적한다. 광분리기(120)는 광신호를 여기광과 탐사광으로 나눌 수 있다. 더하여, 광분리기(120)는 시료에 도달하기 전의 여기광을 다시 특정 비율로 분할하고 더 약한 세기의 광을 기준광으로 생성한다. 일실시예로서 상기 특정 비율은 7:3 일 수 있다. 일실시예로서 광분리기(120)는 빔가르게로 여기광을 분할 할 수 있다. 일실시예로서, 시료에 도달하기 전의 여기광, 탐사광 및 기준광의 펄스들은 비록 그 세기는 다르더라도 중심파장 선폭이 400nm 이상인 광대역 광원일 수 있다. 여기광에 의해 시료 내에서 동시에 시작된 격자진동 거동을 시간지연 후에 탐색하는 탐사광은 격자진동 운동과 더불어 변화하는 광흡수율 또는 광투과율을 측정함으로써 격자진동 거동을 시간영역에서 직접 측정할 수 있다.
광검출기(130)는 이중광 광다이오드를 포함할 수 있다. 광검출기(130)는 시료를 통과하기 전의 기준광과 시료를 통과한 탐사광을 각각 입력 신호광원으로 하여 이중광 광다이오드에 삽입할 수 있다. 이중광 광다이오드는 두 입력 신호광원들의 출력세기 차이를 선택적으로 증폭할 수 있다. 광검출기(130)는 광원들의 출력 세기를 기초로 하여 여기광 조사 후에 시작된 격자진동 거동을 검출한다. 일실시예로서 광검출기(130)는 이중광 광다이오드를 통해 출력되는 전류 또는 전압신호의 변화를 측정하고 격자진동 거동을 검출한다.
다른 일실시예로서 광검출기(130)는 여기광에 의해 시작된 격자진동 운동을 시간영역에서 검출할 수 있다. 더하여, 광검출기(130)는 시간지연을 반복적으로 일정 속도로 주사할 수 있다. 일실시예로서 상기 시간지연은 10Hz이상 20Hz 이하 일 수 있다. 광검출기(130)는 고속 데이터 처리 장치(Data Acquisition Card)를 포함할 수 있다. 광검출기(130)는 탐사광의 투과율 변화로서 나타나는 격자진동 신호를 고속 데이터 처리 장치(Data Acquisition Card)로 누적 평균하여 기록하고, 총 시간지연 범위에 대응하는 격자진동 거동을 검출할 수 있다. 일실시예로서 광검출기(130)는 20초 이상 30초 이하의 시간 이내에 누적된 평균 신호로부터 격자진동 유무 여부를 판단할 수 있다. 더하여, 광검출기(130)는 2분 이하의 시간 내에 신호 대 잡음비가 뛰어난 신호를 일시에 검출할 수 있다.
또 다른 일실시예로서 광검출기(130)는 격자진동의 여기광 또는 탐사광에 대한 에너지 의존성 또는 파장 의존성을 검출할 수 있다. 여기광, 탐사광 및 기준광 모두가 대역선폭이 400nm 이상인 광대역 파장 스펙트럼를 갖는 경우에 시료를 통과한 탐사광의 파장을 분할하고 그 각각의 변화를 모두 측정, 기록하여 격자진동의 여기광 또는 탐사광에 대한 에너지 의존성 또는 파장 의존성을 검출할 수 있다. 이는 여기광원 주파수(spectral-resolved) 또는 파장분해기법(wavelength-resolved)에 해당된다. 광검출기(130)는 파장분해기법을 기초로 하여 격자진동의 여기광원에 대한 파장 의존성 또는 에너지 의존성을 측정할 수 있고, 더하여 시료의 에너지 구조를 탐색할 수 있다. 일실시예로서 8 펨토초 이하의 극초단 펄스를 이용하는 경우에는 광검출기(130)는 시료의 에너지 구조를 광대역 파장 범위, 640nm 이상 1040nm 이하의 범위에서 탐색할 수 있다.
일실시예로서 광검출기(130)는 파장분할장치로서 밴드통과 광필터(Bandpass Filter)를 포함할 수 있다. 종래의 파장분할장치인 단색화장치(Monochromator)는 회절격자(granting)을 사용하기 때문에 광손실 되는 비율이 크다. 본 발명 광검출기(130)의 파장분할장치는 특정한 파장을 중심으로 일정한 간격 내의 파장성분만을 통과시킬 수 있다. 예시적으로 중심 파장은 800nm이고, 일정한 간격은 ±5nm로 밴드통과 광필터의 필터링 대역폭은 10nm일 수 있다. 이 경우에, 광검출기(130)는 다수의 밴드통과 광필터들을 사용하여 중심파장이 600nm에서 1100nm사이에 존재하는 광신호를, 10nm 간격으로 나누어 분리할 수 있다. 예시적으로 광검출기(130)의 밴드통과 광필터는 휠모양의 마운트에 순차적으로 장착되고, 돌려가면서 그 통과 파장 대역을 선택적으로 조절할 수 있다. 광검출기(130)는 시간분해기법 및 파장분해기법을 동시에 수행하여 격자진동 또는 결맞은 포논 신호를 검출할 수 있다. 동시에 많은 정보수집이 가능하기 때문에 기존의 라만분광법이나 형광분광법과 비교할 때 차별적인 특징이 존재한다. 일실시예로서 상기 시료는 단일벽 탄소 나노 튜브를 포함한다. 상기 시료는 다수의 2차원 평면 나노 신물질들을 포함한다.
다른 실시예로서 도 1에 기재된 격자진동 검출 장치와 유사하게 격자진동 검출 방법을 제시한다. 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법은 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성하는 단계, 상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광 및 탐사광을 생성하는 단계, 상기 여기광에 기초하여 상기 시료에 상기 여기광을 조사하기 전후의 변화를 측정할 수 있는 기준광을 생성하는 단계, 상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대한 시간분해를 측정하는 단계, 상기 탐사광을 일정한 파장 간격에 대응하는 주파수 성분 각각으로 분해하는 단계 및 상기 탐사광과 상기 기준광의 미세한 세기 차이를 선택적으로 증폭하여 상기 시료의 순간흡수율변화 및 상기 시료 내 격자진동의 시간 거동을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 더하여, 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법은 상기 격자진동의 데이터를 푸리에 변환하고 상기 격자진동에 대응하는 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 펨토초 광펄스 발생기를 도시하는 블록도이다.
도시된 바에 따르면, 펨토초 광펄스 발생기(200)는 펨토초 레이저(210), 적어도 하나의 제1 처프 미러(220) 및 적어도 하나의 제2 처프 미러(230)를 포함한다. 펨토초 레이저(210)는 티타늄 사파이어 레이저일 수 있다. 펨토초 레이저(210)은 8 펨토초 이하의 펄스폭을 가지는 출력광을 생성한다.
제1 처프 미러(220)와 제2 처프 미러(230)는 출력광에 대하여 99%이상의 반사율을 가질 수 있다. 다만, 제1 처프 미러(220) 및 제2 처프 미러(230)는 출력광을 반사할 때마다 음의 군지연(group delay) 분산 값을 생성할 수 있다. 일실시예로서 제1 처프 미러(220) 및 제2 처프 미러(230)는 군지연 분산 값의 평균값에 대한 변동 값이 서로 상쇄되는 구조가 선택될 수 있다. 일실시예로서 제1 처프 미러(220) 및 제2 처프 미러(230)는 상기의 군지연 변동 차이를 제외하고, 다른 특성은 거의 동일하다. 예시적으로, 그러나 한정되지는 않게 제1 처프 미러(220)가 청색 처프 미러이고, 제2 처프 미러(230)는 녹색 처프 미러일 수 있다. 다른 일실시예로서 제1 처프 미러(220)는 녹색 처프 미러이고 제2 처프 미러(230)는 청색 처프 미러일 수 있다. 펨토초 광펄스 발생기(200)는 내부 공진기용 미러로서 음의 군속도 분산 값을 갖는 복수의 제1 처프 미러(220) 쌍 또는 음의 군속도 분산 값을 갖는 복수의 제2 처프 미러(230) 쌍을 포함할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 처프 미러 쌍의 군지연 특성을 도시하는 그래프이다.
도시된 바에 따르면 군지연 그래프(310)는 제1 처프 미러(220)의 군지연 특성, 군지연 그래프(320)는 제2 처프 미러(230)의 군지연 특성, 군지연 그래프(330)는 두 처프 미러(220, 230)에 광펄스를 차례로 반사시켰을 때, 광펄스가 겪는 전체 군지연 특성을 도시한다. 일실시예로서 펨토초 광펄스 발생기(200) 내부에 제1 처프 미러(220) 및 제2 처프 미러(230)를 순차적으로 배치할 수 있다. 펨토초 광펄스의 발생에 있어서 출력광을 제1 처프 미러 및 제2 처프 미러에 대하여 각각 같은 횟수만큼 반사시키면 반사된 횟수에 비례하여 음의 군속도 분산 값은 누적된다. 다만, 도 3에서 도시된 바와 같이 각각의 처프 미러(220, 230) 쌍은 군지연 분산 요동이 서로 상쇄되는 효과를 가질 수 있다. 따라서 제1 처프 미러가 갖는 반사율 및 투과율에 대응하는 제2 처프 미러를 선택한 경우 광 펄스 발생기가 갖는 군지연 효과는 상쇄될 수 있다. 일실시예로서 상기 탐사광이 존재하는 구간은 640nm 이상 1040nm 이하의 파장 범위일 수 있다. 도 3에서 도시된 것과 같이, 처프 미러들의 반사율은 99.78%이상이고, 650nm 이상 1100nm 이하의 파장 대역에서 군지연은 -68fs에서 -21fs로 완만하게 증가하도록 할 수 있다. 공진기 이득매질인 티타늄 사파이어 레이저 매질이 갖는 양의 군속도 분산값을 복수의 처프 미러를 통해 효과적으로 상쇄할 수 있다. 광대역 범위의 극초단 펄스를 발생시키기 위해서는, 광펄스가 공진기 내의 매질을 한번 왕복하였을 때 총 군속도 분산 값이나 총 군지연 값이 상쇄되어 0 자체 또는 음의 값으로서 0에 가까울수록 안정적이기 때문이다.
도 4는 일실시예에 따른 펨토초 광펄스를 생성하는 레이저 공진기의 평면도를 도시한다.
일실시예로서 광펄스 발생기(400)는 레이저 광원(410), 집속 렌즈(420), 적어도 하나의 제2 처프 미러(430), 적어도 하나의 제1 처프 미러(440), 군속도 분산 보상기(450), 출력 거울(460) 및 레이저 매질(470)을 포함할 수 있다.
레이저 광원(410)은 8 펨토초 이하의 펄스폭을 가지는 여기광을 출력할 수 있다. 일실시예로서 레이저 광원(410)은 티타늄 사파이어 레이저 이득 매질을 광으로 여기하는 연속 레이저일 수 있다. 예시적으로 레이저 광원(410)의 평균출력은 6W이고 발진파장은 532nm이다. 일실시예로서 레이저 광원(410)이 출력하는 녹색 연속광의 출력은 5.6W일 수 있다. 집속렌즈(420)은 여기광을 레이저 매질(470)에 강하게 집속시켜 여기광 세기의 70%이상 80%이하가 흡수되도록 하여 광여기 시킨다. 일실시예로서 집속렌즈(420)는 렌즈 대신에 곡률이 있는 집속거울을 사용할 수도 있다.
레이저 매질(470)은 상기 여기광을 강하게 흡수하고 일부를 투과시킨다. 일실시예로서 레이저 매질(470)은 티타늄이 도핑된 사파이어 레이저 매질을 포함한다. 보다 구체적으로 광 진행방향으로 레이저 매질(470)의 두께는 2.2mm일 수 있고, 흡수 계수는 4.0/cm 이하일 수 있다.
적어도 하나의 제2 처프 미러(430) 및 적어도 하나의 제1 처프 미러(440)는 곡률반경을 갖는 오목거울 형태일 수 있다. 예시적으로, 상기 곡률반경은 7.5cm 또는 10cm일 수 있다. 적어도 하나의 제2 처프 미러(430) 및 제1 처프 미러(440)는 교대로 배치되고 순차적으로 쌍을 이루도록 정렬할 수 있다. 순차적으로 배치된 경우에 광대역 범위의 군속도 분산이나 군지연이 조절되고 짧은 펄스폭을 갖는 펄스를 발생시킬 수 있다.
제2 처프 미러(430)는 녹색 처프 미러 일 수 있다. 이 경우에 제1 처프 미러(440)는 청색 처프 미러 일 수 있다. 레이저 공진기 안과 밖에서의 제1 처프 미러 및 제2 처프 미러가 대칭 되도록 배치 할 수 있다.
군속도 분산 보상기(450)는 광펄스가 레이저 공진기를 한번 왕복하는 동안에, 여러 처프 미러들을 반사하는 겪는 과도한 누적 음의 군속도 분산값을 상쇄하여 0값에 가깝도록 보상 조절하기 위해 사용한다. 이 경우에 군속도 분산 보상기(450)는 티타늄 사파이어 레이저 매질(470)과 동일하게 광펄스에 대해 양의 군속도 분산 값을 발생시킬 수 있다.
일실시예로서 군속도 분산 보상기(450)는 다른 광소자에 비교할 때 군속도 분산 효과가 작은 BaF2 매질을 포함한다. 일실시예로서 군속도 분산 보상기(450)는 두께가 1.6mm 이상 1.9mm 이하 사이 값을 갖는 미소 쐐기 형태의 쌍 일 수 있다. 일실시예로서 군속도 분산 보상기(450)는 두께 1mm인 BaF2 Window 형태일 수 있다.
다른 일실예로서 펨토초 티타늄 사파이어 레이저(400)는 극초단 펄스를 자발적으로 유도하기 위해 군속도 분산 보상기(450)가 처음에는 작은 양의 군속도 분산 값을 갖도록 정렬할 수 있다. 광펄스가 쐐기형 군속도 분산 보상기(450) 판을 보다 적게 통과하도록 빔경로로부터 뒤로 물려서, 총 군지연이나 총 군속도 값이 분명 음의 값을 갖도록 조절하면 극초단 펄스가 자발적으로 유도된다. 한편, 펨토초 티타늄 사파이어 레이저(400)는 극초단 펄스가 유도되면 보다 짧은 펄스폭을 얻기 위해서 양의 군속도 분산 값을 추가로 더하여 총 군속도 분산 값이 0값에 가깝도록 미세 조절한다.
다른 일실예로서 쐐기형 군속도 분산 보상기(450) 판의 두께를 조절하여 양의 군속도 분산 값 크기를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 그러나 한정되지는 않게 군속도 분산 보상기(450)의 두꺼운 판을 광경로에 좀 더 삽입하고 양의 군속도 분산 값의 크기가 증가하도록 조절할 수 있다.
출력 거울(460)은 발진된 광을 출력한다. 일실시예로서 출력 거울(460)은 전체 광대역 범위에서 균일한 투과율을 갖는 것일 수 있다. 다른 일실시예로서 출력 거울(460)은 이득효과가 약한 1000nm 이상의 장파장 대역에서의 평균 투과율이 1000nm 이하의 단파장 대역에서의 평균 투과율 보다 높은 것일 수 있다. 일실시예로서 출력 거울(460)은 광대역에 걸쳐 균일한 투과율을 갖는 λ/4 두께로 코팅된 일반출력경일 수 있다.
도 5는 일실시예에 따라 펨토초 레이저로부터 생성된 8 펨토초 미만의 펄스폭을 갖는 광펄스의 파장 스펙트럼을 도시한다.
그래프의 X축은 생성된 광 펄스에 대응하는 파장이고, Y축은 임의의 단위(Arbitrary Unit)의 복사 강도(Spectral Intensity)를 나타낸다. 일실시예로서 펨토초 티타늄 사파이어 레이저 매질에 광으로 여기하는 녹색 연속광의 세기는 5.5W이상 6W이하이고, 펨토초 티타늄 사파이어 레이저로부터 발생된 출력광의 세기는 200mW이다. 도 5에서 도시된 것처럼 발진파장 대역은 640nm 이상 1150nm 이하로 500nm가 넘는 광대역 범위를 획득한다. 푸리에 변환 한계로 계산하면 4.5fs에 해당되는 극초단 펄스폭을 생성할 수 있다는 것을 의미한다. 10fs 펄스 폭은 시분해 분광실험에 있어서 격자진동 주파수 3000cm-1 이상을 측정할 수 있음을 나타낸다. H2와 같은 가벼운 분자 내 수소원자들이 stretching 하는 매우 빠른 진동도 검출할 수 있는 성능을 의미한다. 본 발명의 8fs 펨토초 이하의 광펄스 발생기와 함께 시분해 분광기법과 파장분할 기법을 사용하면 대부분의 응집물질에서 발생하는 격자 또는 분자 진동과 연관된 많은 물성 정보를 고속 정밀하게 분석할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 (6.5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브 시료에서 측정된 광원의 파장 변화에 따른 흡수율 스펙트럼을cm-1 도시한다.
도 6에서 도시된 것처럼, 985nm 파장 부근의 최대 피크 흡수율(610)과 575nm 파장 부근의 피크 값(620)을 확인할 수 있다. 종래의 (6.5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브에 대한 다른 연구와 비교할 때, 최대 피크 흡수율(610)은 상기 시료가 가질 수 있는 가장 낮은 공명 에너지 띠(energy band gap) E11에 해당되고 피크 값(620)은 두 번째로 낮은 공명 에너지 띠 E22에 해당함을 알 수 있다. 이는 종래의 연구를 통해 계산한 결과와도 잘 일치한다. 610, 620을 제외한 다른 작은 피크 들은 흡수스펙트럼의 짧은 파장 영역에서는 고차 공명 에너지 띠(E33, E44)뿐만 아니라, G모드 포논(격자진동)과 E11 및 E22 공명 에너지 띠 부근에서 여기 되는 엑시톤 피크와의 결합(Electron-Phonon Coupling)에 기인할 것이다. 흡수선의 좁은 선폭은 (6,5) 시료의 높은 품질 및 순도를 증명하고, 단일 종류의 튜브로 구성된 고순도의 시료임을 입증하고 있다.
도 7a는 일실시예에 따른 (6,5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브 시료에서 펨토초 펄스를 이용하여 측정된 순간투과율 또는 순간 흡수율 변화로부터 검출된 격자진동 시간거동 특성 그래프를 도시한다.
일실시예로서 800 nm를 파장 중심으로 하고 400nm 이상의 광대역 파장 선폭을 갖는 극초단 펄스를 (6,5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브에 조사하고, 여기-탐사기법으로 시간분해 및 파장분해 기법을 활용한다. 상기 극초단 펄스는 8fs 이하의 펄스 값을 갖는다. 이 경우에 파장분해 기법을 위해, 시료를 통과한 직후 탐사광을 통과 파장중심이 975nm 또는 985nm 이고 통과대역 폭이 각기 10nm인 밴드통과 광필터를 이용하여, E11 공명 에너지 부근에서 여기 되어 크게 증가하는 격자진동의 거동을 탐색하였다. 도 7a는 탐사광을 통과 파장중심이 975nm인 광필터로 파장분해하고, 탐사광을 여기광에 대하여 탐사광의 시간 지연을 X축과 같이 정밀 시간 분해하여 추출된 순간투과율(순간흡수율) 특성 그래프를 도시한다. 그래프의 X축은 여기광에 대한 탐사광의 시간 지연(ps)을 나타내고, 총 10 피코초에 걸쳐 시간 지연을 분해하였고 Y축은 순간투과율 변화를 나타낸다. 측정되어 기록된 순간 투과율 변화 특성 곡선은 고순도 (6,5) 단일 카이랄 탄소나노튜브에서 발생하는 격자 진동, 즉 결맞은 포논 진동을 극명하게 나타낸다.
도 7b 및 7c는 일실시예에 따른 격자진동의 시간거동을 푸리에 변화시켜 획득한 선형 또는 로그 스케일의 결맞은 포논 주파수 스펙트럼을 도시한다.
그래프의 X축은 격자진동 또는 결맞은 포논 주파수(cm-1)이고, Y축은 임의의 단위를 갖는 주파수 분광강도(Spectral Intensity)를 나타낸다. 도 7a에서 도시된 순간투과율 변화 특성 곡선, 즉 시간영역에서 반복적으로 변동하는 격자진동 신호를 추출하여 이 데이터를 푸리에 변환하면 도 7b 및 7c를 획득한다. 보다 구체적으로, 그러나 한정되지는 않게 도 7b 및 7c는 탐사광을 통과 파장중심이 985nm인 광필터로 파장분해하고 얻은 격자진동 신호를 푸리에 변환하여 획득할 수 있다. 도 7a, 7b 및 7c에서처럼, 파장중심이 985nm인 광필터로 파장분해 하였을 때 격자진동 신호가 가장 크게 측정되었기 때문에 시료의 E11 공명 에너지가 985nm 부근임을 알 수 있다. 도 7b에서 도시된 것처럼 피크(710)는 주파수 310 cm-1 부근의 방사형 호흡모드(RBM: Radial Breathing Mode)를 나타낸다. 피크(720)는 주파수 1590 cm-1 부근의 G+(LO: Longitudinal Optical) 모드로 두 번째로 높은 세기를 갖는 주파수 포논모드를 나타낸다. 그 이외에 다른 작은 피크 값들은 RBM 모드나 G+ 모드 이외의 다른 격자진동 기본주파수 모드들을 나타내거나, 이들 기본주파수 모드들 간의 합이나 차와 같은 주파수로 격자진동하는 새로운 결합모드들에 해당한다.
도 7c는 도 7b과 같이 선형으로 표현하면 잘 드러나지 않는 작은 강도세기의 모드들의 거동을 보다 분명하게 나타내기 위해 로그 스케일로 표현한 격자진동 주파수 스펙트럼을 도시한다. 기존의 선형 스케일의 도 7b에서 도시된 피크(710) 및 피크(720)을 제외하고 피크(731, 732, … , 742)모드들을 획득한다. 가장 높은 주파수 모드(2590 cm-1 부근)에서 측정된 피크(742)는 G'(또는 2D: Disorder)모드에 해당된다. 종래의 라만분광장치를 사용한 실험 결과 값과 비교할 때, 본 발명의 광계측 장치가 갖는 정밀도와 신뢰성을 알 수 있다. 스펙트럼의 가장 낮은 주파수 영역(85 cm-1 부근)에서 측정된 피크(731)모드를 측정할 수 있다. 피크(731)은 이론적으로 예측된 76 cm-1 값의 E2(iTA: in-plane Transverse Acoustic)모드에 대응되며, 실제 그 실험값은 85 cm- 1 임을 알 수 있다. 이론적으로 (6,5)튜브와 같이 튜브직경이 1nm 보다도 매우 작은, 즉 곡률이 매우 큰 나노튜브에서는 곡면상에 위치한 인접 탄소 원자 간에 탄성상수값들이 단순히 평면상 인접원자 간 탄성상수값들과 큰 차이를 보인다고 알려져, 계산된 격자진동 주파수는 ±50cm-1의 오차 범위 내에서 크게 변동하기 때문이다.
4 개의 피크(735, 736, 737, 738)모드들은 중간 주파수대역 피크모드(IFM: Intermediate Frequency Modes)들을 도시한다. 측정된 IFM 피크는 883cm-1을 중심으로 2개씩 쌍으로 대칭되도록 나타난다. 이론적으로 oTO(out-of-plane Transverse Optical) 모드가 883cm- 1부근의 주파수를 가진다는 것을 알 수 있다. 따라서 4개의 IMF 피크모드들은 oTO 모드와 합이나 차로 결합된 격자모드들로 해석된다. 이에 IFM 피크 내에서 관측된 두 쌍은 각각 oTO 모드와 첫 번째 E2 모드(iTA)나 두 번째 E1(LA: Longitudinal Acoustic) 모드 사이의 합과 차 주파수로 결합된 모드들 임을 이해할 수 있다. 더하여 623cm-1 부근의 피크(734)와 1145cm-1 부근의 피크(739)에서 나타나는 IMF 영역의 약한 피크들은 위에서 기재한 oTO 모드가 단일 E1 모드(LA) 나 E2 모드(iTA)와 결합하는 것이 아니라, 첫 번째 E2 모드(iTA)와 두 번째 E1 모드(LA) 사이에 합 주파수로 결합한 새로운 모드와 다시 합과 차 주파수로 결합하는 고차 포논 결합모드들로 할당할 수 있다는 것을 알 수 있다.
더하여, 본 발명의 펨토초 펄스를 이용한 격자진동 검출 장치를 통해 측정된 다양한 결맞은 포논 모드와 이론적으로 계산된 주파수 모드들과 함께, 이를 바탕으로 할당한 격자진동 또는 결맞은 모드들을 표 1에서 정리하였다.
일실시예로서, 본 발명이 제시하는 격자진동 검출 장치 및 방법을 이용하여 고순도 단일 카이랄 구조의 (6,5) 탄소나노튜브 시료에서 측정한 경우, 1cm- 1 부터 3000cm-1가 넘는 높은 주파수 대역까지 주파수 광대역에 걸쳐 위상정보를 포함하여 각기 격자진동 모드들의 거동을 검출할 수 있고, 서로 다른 격자진동 또는 포논 모드들 간에 결합된 합 또는 차 주파수로 진동하는 고차 진동모드들도 측정할 수 있다. 더하여 대표적인 1차원 구조체인 탄소나노튜브 시료에서 격자진동과 같은 역학적 탄성구조와 1차원 에너지 전자구조체에서 고유한 전자 및 격자진동(포논)의 상호 결합세기를 측정할 수 있다.
피크 측정된 주파수(cm-1) 할당된 모드 라만으로 측정된 주파수(cm-1) 계산된 이론* 주파수(cm-1)
731 86 ±3 첫 번째 E2(iTA) 76
두 번째 E1(LA) 213
710 309 ±2 세 번째 A(RBM) 309 294
두 번째 E2(LA) 397
세 번째 E1 399, 423 407
732 487 ±4 RBM + 두 번째 E1 507
733 574 ±4 첫 번째 E2 +
두 번째 E1 + RBM		 582
734 623 ±9 RBM overtone(또는 oTO - 첫 번째 E2 - 두 번째 E1) 621 588
(또는 595)
세 번째 E2 616
735 718 ±1 oTO - 두 번째 E1 710 671
736 807 ±5 oTO - 첫 번째 E2 807
883 ±12 네 번째 A(oTO) 884
네 번째 E2 874
네 번째 E1 881
737 970 ±6 oTO + 첫 번째 E2 960
738 1054 ±3 oTO + 두 번째 E1 1057 1096
739 1145 ±6 oTO + 첫 번째 E2 +
두 번째 E1 		1173
D 1312 1338
다섯 번째 E2 1521
다섯 번째 E1 1568
다섯 번째 A
(iTO 또는 G-)		 1528 1575
720 1588 ±4 여섯 번째 A
(LO 또는 G+)		 1589 1588
여섯 번째 E1 1570
여섯 번째 E2 1548
740 1764 ±4 LO + 두 번째 E1 1801
741 1866 ±4 LO + 첫 번째 E2
+ 두 번째 E1 		1877
742 2591 ±4 2D(또는 G') 2618
표 1에서 *는 Extended Tight-Binding Model에 기초하여 계산되었다.
본 발명의 일실시예에 따른 펨토초 펄스를 이용한 격자진동 검출 장치에서 검출된 격자진동 주파수 모드 중에 RBM 모드나 G+모드와 같은 주요 피크들은 종래의 라만측정법으로 측정한 피크 값의 결과와 잘 일치한다. 나아가 라만분광법으로 측정한 결과와 비교하면, 동일한 (6,5) 고순도 단일벽 탄소 나노 튜브 시료로부터 측정한 결맞은 포논기법의 결과 값과 다르게 라만 측정법에서는 중간 주파수 영역대인 1312 cm-1 부근의 D모드 이외에 399cm-1, 420cm-1, 668cm-1, 692cm-1, 837cm-1, 853cm-1, 908cm-1 및 1027cm-1에서 피크 모드들을 검출할 수 있다. 이는 본 발명의 결맞은 포논 측정법과 명확하게 구별되는 차이점이다. 라만 분광법은 산란광의 광자 에너지를 측정하고, 본 발명은 탐사광의 투과율 또는 반사율의 변화를 탐색한다. 본 발명에서 제공하는 격자진동 검출 장치는 라만 장치와 비교할 때 상호 보완적이며, 새로운 관점에서 새로운 정보를 제공할 수 있다. 도 7과 표 1에서 도시 된 것처럼, 시료에서 발생할 수 있는 다양한 고차 격자진동 결합모드들을 고분해능으로 정밀하게 추출할 수 있음을 알 수 있다. 나아가 종래의 라만분광기법과 비교할 때, 펨토초 펄스를 이용하여 격자진동을 일시에 유도하고 그 진동주파수 모드들을 용이하게 시간분해 및 파장분해하고 동역학적 거동과 시료의 에너지 구조를 직접적으로 탐색할 수 있도록 할 수 있다. 종래의 라만분광법이나 적외선분광기법과 비교할 때 본 발명의 격자진동 검출 장치는 각각의 격자진동모드들의 위상정보를 직접 추출할 수 있다는 특징이 있다.
실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성하는 펨토초 광펄스 발생기;
    상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광과 탐사광을 생성하고, 상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대한 시간분해를 측정하는 광분리기; 및
    상기 탐사광을 일정한 파장 간격에 대응하는 주파수 성분으로 각각 분해하고 시료의 에너지 의존성 및 전자 에너지 구조 중 적어도 하나를 측정하는 광검출기
    를 포함하고,
    상기 광분리기는 상기 여기광의 일부를 분리하고 상기 시료에 상기 여기광을 조사하기 전후의 변화를 측정할 수 있는 기준광을 생성하고, 상기 광검출기는 상기 탐사광과 상기 기준광의 세기 차이를 선택적으로 증폭하여 상기 시료의 순간흡수율변화 및 상기 시료 내 격자진동의 시간 거동을 검출하는 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광검출기는 적어도 하나 이상의 광필터를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 광필터는 600nm이상 1100nm이하의 범위에서 일정한 간격으로 중심파장을 갖는
    펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광검출기는 상기 탐사광의 상기 주파수 성분의 순간 투과율 또는 순간 흡수율 변화를 측정하고 격자진동 신호를 검출하고, 상기 격자진동 신호를 푸리에 변환하고 격자진동 주파수 스펙트럼을 추출하는
    펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광검출기는 상기 탐사광에 대응하는 시간지연이 영점인 경우에 상기 순간 투과율을 측정하고 규격화된 순간투과율로서 검출하는
    펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 장치.
  7. 8 펨토초 이하의 펄스폭을 가지는 출력광을 생성하는 펨토초 레이저;
    제1 처프 미러; 및
    상기 제1 처프 미러와 순차적으로 배치되고, 상기 출력광의 군지연(group delay) 효과를 상쇄하는 제2 처프 미러
    를 포함하고,
    상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광과 탐사광을 생성하고 상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대한 시간분해를 측정하고, 상기 여기광의 일부를 분리하고, 상기 시료에 상기 여기광을 조사하기 전후의 변화를 측정할 수 있는 기준광을 생성하는 광분리기; 및
    상기 탐사광과 상기 기준광의 세기 차이를 선택적으로 증폭하여 상기 시료의 순간흡수율변화 및 상기 시료 내 격자진동의 시간 거동을 검출하는 광검출기
    를 더 포함하는 펨토초 광펄스 발생기.
  8. 제7항에 있어서,
    군속도 분산 보상기;
    를 더 포함하고,
    상기 펨토초 레이저는 티타늄 사파이어 레이저 매질을 포함하고, 상기 군속도 분산 보상기는 상기 티타늄 사파이어 레이저 매질과 동일한 크기의 양의 군속도 분산 값을 생성하고, 상기 제1 처프 미러 및 상기 제2 처프 미러는 상기 양의 군속도 분산 값의 크기에 대응하는 음의 군속도 분산 값을 생성하는
    펨토초 광펄스 발생기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 군속도 분산 보상기는 상기 출력광이 상기 펨토초 광펄스 발생기 내에서 획득하는 총 군속도의 값이 0의 값으로 수렴하도록 미세 조절 기능을 갖는
    펨토초 광펄스 발생기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 군속도 분산 보상기는 쐐기 형태를 갖고, 1,6mm 이상 1.9mm 이하의 두께를 갖는 BaF2 쌍을 포함하는
    펨토초 광펄스 발생기.
  11. 8 펨토초 이하의 펄스폭을 갖는 출력광을 생성하는 단계;
    상기 출력광에 기초하여 시료를 통과하는 여기광 및 탐사광을 생성하는 단계;
    상기 여기광에 기초하여 상기 시료에 상기 여기광을 조사하기 전후의 변화를 측정할 수 있는 기준광을 생성하는 단계;
    상기 여기광과 상기 탐사광이 전파되는 거리 차이를 생성하여 상기 시료에 대한 시간분해를 측정하는 단계;
    상기 탐사광을 일정한 파장 간격에 대응하는 주파수 성분 각각으로 분해하는 단계;
    상기 시료의 에너지 의존성 및 전자 에너지 구조 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 및
    상기 탐사광과 상기 기준광의 미세한 세기 차이를 선택적으로 증폭하여 상기 시료의 순간흡수율변화 및 상기 시료 내 격자진동의 시간 거동을 검출하는 단계
    를 포함하는 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 격자진동의 데이터를 푸리에 변환하고 상기 격자진동에 대응하는 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계
    를 더 포함하는 펨토초 광펄스를 이용한 격자진동 검출 방법.
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