KR20110103345A - 편광 특성 조절 장치 및 이를 포함한 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 극초단 초고출력 펄스 레이저를 생성하고 펄스폭을 신장한 후, 기 설정된 편광각을 가지는 펄스 레이저만을 선택하여 제공하는 펄스 레이저 제공부; 상기 펄스 레이저 제공부로부터 제공되는 펄스 레이저를 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 분기하고, 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 가변한 후 광결합하여 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 생성하는 편광 특성 조절부; 및 상기 편광 특성 조절부에 의해 편광 특성이 가변된 펄스 레이저의 펄스폭을 압축하여 출력하는 펄스 압축부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생기에 관한 것으로, 특히 펄스 레이저의 편광 특성을 임의로 조절할 수 있는 편광 특성 조절 장치 및 이를 포함한 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생기에 관한 것이다.
극초단 초고출력 펄스 레이저 발생기는 모드 잠금(modelocking) 기술을 기반으로 생성된 선편광 펄스 레이저를 생성하고, 이를 여러 차례에 걸쳐 증폭함으로써, 초고출력 펄스를 얻도록 한다. 그러나 이러한 경우, 선편광 펄스 레이저가 순간적으로 매우 큰 최대출력 값을 갖게 되어, 선편광 펄스 레이저의 전자장에 의해 광 소자가 훼손되는 문제가 발생할 수 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해, 처프 펄스 증폭(CPA Chirped Pulse Amplification) 기술이 제안되었다. CPA 기술에 따른 레이저 발생기는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발진기, 펄스 신장기(pulse stretcher), 증폭기들, 펄스 압축기(pulse compressor)로 구성되어, 극초단 초고출력 펄스 레이저의 펄스를 시간적으로 긴 펄스로 바꾼 후 증폭하고, 그리고 나서 다시 원래의 펄스폭으로 만들도록 한다. 이와 같이, 극초단 초고출력 펄스 레이저의 펄스를 시간적으로 긴 펄스로 바꾼 후 증폭하면, 에너지는 그대로인 채 세기가 낮아져서 증폭 매질을 손상시키지 않으면서 증폭이 가능해지기 때문이다.
다만, CPA 기술에 따른 레이저 발생기는 기본적으로 선편광을 사용하는 데, 이는 레이저 펄스의 발생, 증폭, 신장, 압축 등이 전반적으로 선편광을 사용하도록 최적화 설계되어 있기 때문이다.
펄스 신장기와 펄스 압축기에서는 광이 매체를 통과할 때 발생되는 광의 파장에 따른 광의 속도 변화, 즉 파장에 따른 광의 굴절률의 변화를 이용한 경로 길이 변화(optical dispersion)를 이용하여 펄스폭을 신장하거나 압축한다. 또한, 매체를 통과하며 생기는 오차를 보정할 때에는 광의 경로를 파장에 따라 바꾸어 주어 펄스폭이 커지는 것을 보정하게 된다. 이를 위하여, 미러(mirror), 렌즈(lens), 프리즘(prism), 그레이팅(grating) 등이 사용되는데, 이러한 광소자 역시 특정 방향의 선편광을 사용하도록 설계되어있다.
한편, 선편광을 원편광으로 변환시키려면, 복굴절(선편광의 각도 따라 광의 속도가 달라지는, 복굴절률을 가지는) 매질이 흔히 사용된다. 광의 선편광의 방향을 회전시키는 방법으로, 매체의 자기적 특성을 이용하여 페러데이 회전기(Faraday Rotator) 가 사용되기도 한다.
포켈스 셀(Pockels cell)은 광이 복굴절 매체를 사용하여 외부에서 인가한 전기 신호에 따라 이를 통과한 후 선 편광각을 0˚, 90˚, 180˚ 등 회전시켜준다.
복굴절 매체는 결정 구조가 매체의 배열 방향에 따라 균일하지 아니하여, 광의 진행방향, 편광각의 관계와 결정구조의 배열에 따라, 광의 굴절률이 파장에 따라 달라지기도 하지만 선편광의 각도와 결정구조의 관계에 따라, 굴절률이 다르게 된다. 즉, 광의 속도가 이러한 매체를 통과 할 때 편광의 방향에 따라 달라진다.
선편광(linearly polarized light)을 원편광(circularly polarized light)으로 변환 시키려면, 선편광 광을 이러한 매체의 특성(characteristic) 축과 45˚ 되도록 입사 시키면, 입사광은 매체내부에서 두 특성 편광(characteristic polarization)으로 분해되며 이렇게 분해된 선편광은 서로 다른 속도로 진행하게 된다. 이때 매체를 통과 한 뒷면에서 두 선편광이 다시 결합하는데, 이때 두 편광의 위상차가 90˚ 가 되면, 원편광을 이루게 된다. 원편광은 이러한 위상차가+/-90˚ 일 때 진행축과 비교하여 좌/우로 전장(electric field)이 회전하게 되며, 이를 좌/우향 원편광 이라 칭한다.
선편광 위상차를 +/-90˚ 가 되도록 하는 복굴절 광소자를 1/4 파장판(wave plate)라 하는데, 이는 극초단 초고출력 펄스 레이저에 의해 쉽게 훼손되며, 광 분산(optical dispersion), 특히 편광 의존 분산(polarization dependent dispersion)이 심하여, 이를 통해 극초단 초고출력 펄스폭을 가지는 원편광 펄스 레이저를 생성하기는 용이하지 않다. 물론, 선편광을 타원 편광 펄스 레이저로 변환하는 것도 용이하지 않다.
즉, 종래의 기술에 따르면 선편광 펄스 레이저의 편광 특성을 임의로 조절할 수 없었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선편광펄스 레이저의 편광 특성을 임의로 조절할 수 있는 편광 특성 조절 장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기의 편광 특성 조절 장치를 이용하여 극초단 초고출력 펄스 레이저의 편광 특성까지도 조절할 수 있도록 하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생기에 관한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치는 극초단 초고출력 펄스 레이저를 생성하고 펄스폭을 신장한 후, 기 설정된 편광각을 가지는 펄스 레이저만을 선택하여 제공하는 펄스 레이저 제공부; 상기 펄스 레이저 제공부로부터 제공되는 펄스 레이저를 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 분기하고, 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 가변한 후 광 결합하여 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 생성하는 편광 특성 조절부; 및 상기 편광 특성 조절부에 의해 편광 특성이 가변된 펄스 레이저의 펄스폭을 압축하여 출력하는 펄스 압축부를 포함할 수 있다.
상기 편광 특성 조절부는 상기 펄스 레이저 제공부로부터 제공되는 펄스 레이저를 분기하여 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 나누는 편광 분배기 광 전송 경로의 길이를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차를 가변하는 제1 및 제2 미러; 광 증폭도를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 진폭차를 가변하는 제1 및 제2 증폭부; 및 상기 제1 및 제2 미러와 상기 제1 및 제2 증폭부를 거쳐 입력되는 S편광성분 광과 P편광성분 광을 광 결합하여, 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 발생 및 출력하는 편광 결합부를 포함할 수 있다.
상기 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치는 목표 편광 특성에 따라 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 결정하고 상기 편광 특성 조절부에 통보하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 목표 편광 특성은 좌향 원편광 특성, 우향 원편광 특성, 좌향 타원 편광 특성, 우향 타원 편광 특성, 수직 선편광 특성, 및 수평 선편광 특성 중 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치는 상기 편광 특성 조절부 또는 상기 펄스 압축부를 거쳐 출력되는 펄스 레이저의 상태를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함할 수 있으며, 이때의 상기 제어부는 상기 모니터링부의 모니터링 결과에 따라 파면 오차와 편광 특성 오차를 제거하기 위한 보정값을 계산하여 상기 편광 특성 조절부에 통보하는 기능을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 편광 특성 조절 장치는 선편광 펄스 레이저를 분기하여 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 나누는 편광 분배기 목표 편광 특성에 따라 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 가변하는 편광 성분 조절부; 및 상기 편광 성분 조절부를 통해 위상차 및 진폭차이 가변된 S편광성분 광과 P편광성분 광을 광 결합하여, 상기 목표 편광 특성을 가지는 펄스 레이저를 발생하는 편광 결합부를 포함할 수 있다.
상기 편광 성분 조절부는 광 전송 경로의 길이를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차를 가변하는 제1 및 제2 미러; 및 광 증폭도를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 진폭차를 가변하는 제1 및 제2 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 목표 편광 특성은 좌향 원편광 특성, 우향 원편광 특성, 좌향 타원 편광 특성, 및 우향 타원 편광 특성, 수직 선편광 특성, 및 수평 선편광 특성 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 선편광 펄스 레이저를 분기하여 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 나눈 후, S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 조절함으로써, 펄스 레이저의 편광 특성을 다양하게 가변시켜 줄 수 있다.
또한, CPA 기술을 이용하여 선편광 펄스 레이저를 발생하고, 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 출력함으로써, CPA 기술에 따른 레이저 발생기에도 용이하게 적용될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 제공부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부에 의해 발생될 수 있는 펄스 레이저의 편광 특성을 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 제공부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부에 의해 발생될 수 있는 펄스 레이저의 편광 특성을 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
참고로, 극초단 초고출력 펄스레이저를 집속시켜, 박막물질에 조사하는 경우, power density 가 1019 ~ 1020 W/cm2 이상이 되면, 레이저와 박막물질간의 상호작용으로 박막은 전자와 이온이 분리된 플라즈마 상태가 된다. 그리고 분리된 전자는 레이저에 의하여 광의 속도 가까이 레이저의 진행방향으로 가속되지만, 질량이 보다 큰, 무거운 이온은 전자 뒤에서 느리게 가속된다. 이와 같은 공간 전하 분리에 의하여, 전자와 이온 사이에 엄청난 전장이 형성되고, 이러한 전장에 의하여, 이온의 가속이 가능하게 된다. 이러한 경우 입자의 광에 의한 가속은, 입자의 전하(electric charge)에 관계없이 광의 진행방향으로 가속되는 복사압 가속(radiation pressure acceleration) 영역에 이르게 된다.
극초단 초고출력 펄스 레이저에 의한 입자가속의 효과는 원편광을 사용하는 경우, 선편광을 사용하는 경우와 비교하여 원편광에 의한 자장의 형성으로, 입자의 에너지 분포가 적고(mono-energetic beam) 적은 분산각을 가지며(highly focused and collimated beam), 높은 에너지 변환(광 에너지에서 입자 운동에너지로 변환) 효율(high energy conversion efficiency)을 기대할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치를 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 펄스 레이저 발생 장치는 크게 극초단 초고출력 펄스 레이저를 생성하고 펄스폭을 신장한 후, 기 설정된 편광각을 가지는 펄스 레이저(즉, 선편광 펄스 레이저)를 선택하여 제공하는 펄스 레이저 제공부(10), 선편광 펄스 레이저를 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 분기하고, S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 가변한 후 광결합하여 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 생성하는 편광 특성 조절부(20), 편광 특성이 가변된 펄스 레이저의 펄스폭을 다시 압축하여 출력하는 펄스 압축부(30), 및 S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 결정한 후 편광 특성 조절부(20)에 통보하는 제어부(40) 등을 포함할 수 있다.
먼저, 제어부(40)는 사용자가 필요로 하는 편광 특성(이하, 목표 편광 특성)을 파악하여 S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 결정한 후, 편광 특성 조절부(20)에 통보한다.
이러한 상태에서, 펄스 레이저 제공부(10)가 CPA 기술을 통해 극초단 초고출력 펄스 레이저의 펄스폭을 신장한 후, 기 설정된 편광각을 가지는 펄스 레이저(즉, 선편광 펄스 레이저)만을 선택하여 출력하면, 편광 특성 조절부(20)는 이를 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 분기한다.
이어서, 편광 특성 조절부(20)는 S편광성분 광과 P편광성분 광을 전송하면서 위상차 및 진폭차를 제어부(40)로부터 통보받은 값으로 가변한 후, 다시 광 결합한다.
광 결합된 펄스 레이저는 목표 편광 특성을 가지게 되는 데, 이는 중첩의 원리에 의해 서로 직교한 두 선편광(즉, S편광성분 광, P편광성분 광)의 위상차 및 진폭차에 따라 펄스 레이저의 편광 특성이 다양하게 가변될 수 있기 때문이다.
마지막으로, 펄스 압축부(30)는 목표 편광 특성을 가지는 펄스 레이저의 펄스폭을 다시 압축하여 극초단 초고출력 펄스 레이저 형태로 복원한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부에 의해 발생될 수 있는 펄스 레이저의 편광 특성을 나타낸 도면이다.
도2를 참조하면, 편광 특성 조절부(20)는 선편광 펄스 레이저를 서로 직교되는 두개의 선편광으로 분기하고, 이들의 위상차 및 진폭차를 위상차 및 진폭차를 다양하게 가변함으로써, 출력 펄스 레이저의 편광 특성을 좌향 원편광 특성, 우향 원편광 특성, 좌향 타원 편광 특성, 및 우향 타원 편광 특성, 선편광 특성(수직→수평, 수평→수직) 등으로 다양하게 가변해줄 수 있음을 알 수 있다.
예를 들어, 두개의 선편광, 즉 S편광성분 광과 P편광성분 광의 진폭차를 "0"으로 두고, 위상차를 "1/4 파장" 또는 "-1/4 파장"으로 가변함으로써, 선편광 펄스 레이저는 좌향 또는 우향 원편광 펄스 레이저로 가변할 수 있다.
또한 S편광성분 광과 P편광성분 광 각각의 진폭과 위상을 모두 달리하여, 선편광 펄스 레이저는 좌향 또는 우향 타원 편광 펄스 레이저로 가변할 수 있다. 그리고 S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상을 같은 값으로 두고, 진폭만을 조절함으로써, 수직 선편광 펄스 레이저를 수평 선편광 펄스 레이저로, 또는 수평 선편광 펄스 레이저를 수직 선편광 펄스 레이저로 가변할 수 도 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 제공부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 제공부(10)는 레이저 발진기(11), 펄스 신장기(12), 펄스 선택기(13), 및 전치 증폭기(14) 등을 포함할 수 있다.
레이저 발진기(11)는 모드 잠금 기술을 이용하여 극초단 고출력 펄스 레이저를 생성한다.
펄스 신장기(12)는 레이저 발진기(11)를 통해 생성된 극초단 고출력 펄스 레이저의 펄스폭을 시간적으로 신장시켜, 펄스 레이저의 신호 값을 낮춰준다.
펄스 선택기(13)는 펄스 신장기(12)에 의해 펄스폭이 신장된 펄스 레이저 중에서 특정 편광각을 가지는 펄스 레이저(즉, 선편광 펄스 레이저)만을 선택하여 출력한다.
전치 증폭기(14)는 펄스 선택기(13)를 통해 선택된 선편광 펄스 레이저를 1차 증폭하여 편광 특성 조절부(20)에 제공한다.
즉, 본 발명의 펄스 레이저 제공부(10)는 CPA 기술을 사용하여 극초단 고출력 펄스 레이저를 생성하고 펄스폭을 신장시킨 후, 특정 선편광 펄스 레이저를 선택 및 출력함을 알 수 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 특성 조절부(20)는 편광 분배기(21), 제1 및 제2 미러(22, 23), 제1 및 제2 증폭부(24,25), 및 편광 결합부(26) 등을 포함할 수 있다.
편광 분배기(21)는 전치 증폭기(14)를 거쳐 입력되는 선편광 펄스 레이저를 분기하여 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 나눈다.
제1 및 제2 미러(22,23) 각각은 편광 분배기(21)에 의해 분기된 S편광성분 광 및 P편광성분 광을 편광 결합부(26) 쪽으로 반사시키되, 제어부(40)의 제어 하에 광 전송 경로 길이를 가변하여 S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상차를 조절한다. 이때, 제1 및 제2 미러(22,23)에 의한 광 전송 경로 길이는, 제1 및 제2 미러(22,23)는 배치 위치 및 미러 각도 등을 통해 조절될 수 있다.
제1 및 제2 증폭부(24,25)는 펌핑 레이저를 생성하는 펌프 레이저(24-1, 25-1)와 펌핑 레이저를 이용하여 S편광성분 광을 증폭하는 증폭기(24-2, 25-2) 등을 포함한다. 그리고 제어부(40)의 제어 하에 증폭기(24-2, 25-2)의 증폭도를 가변하여, S편광성분 광과 P편광성분 광의 진폭차를 조절한다.
편광 결합부(26)는 제1 및 제2 미러(22,23) 및 제1 및 제2 증폭부(24,25)에 의해 위상차 및 진폭차가 가변된 S편광성분 광과 P편광성분 광을 입력받고, 이들을 다시 광 결합하여 목표 편광 특성을 가지는 펄스 레이저를 발생한다.
이와 같이 본 발명의 편광 특성 조절부(20)는 선편광 펄스 레이저를 서로 직교되는 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 분기하고, 이들 S편광성분 광과 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 조절한 후 다시 광 결합함으로써, 펄스 레이저의 편광 특성을 도2에서와 같이 다양하게 가변시켜 준다.
더하여, 본 발명에서는 펄스 레이저의 신호 품질을 증진시키기 위해 펄스 레이저 발생 장치를 도5에서와 같이 구성할 수 도 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치를 도시한 도면이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치는 도1에서와 달리 다양한 종류의 센서, 또는 스펙트럼 분석기 등을 이용하여 펄스 레이저의 출력 상태(예를 들어, 파면 오차, 공간 분포 오차, 편광 의존도 분산 등)를 모니터링 할 수 있는 모니터링부(50)를 추가적으로 구비할 수 있다.
그리고 제어부(40)는 제어부(40)는 모니터링부(50)의 모니터링 결과를 기반으로 파면 오차, 공간 분포 오차, 편광 의존도 분산 등을 제거할 수 있는 보정값을 산출한 후, 이를 편광 특성 조절부(20)에 통보하는 기능을 추가적으로 수행한다.
즉, 제어부(40)는 모니터링부(50)를 통해 파면 오차가 발생하였음을 감지하는 경우, 제1 미러(22) 및/또는 제2 미러(23)의 굴절률 등을 가변하여 상기 파면 오차를 제거해줄 수 있다. 그리고 편광 특성(공간 의존도, 편광 의존도 분산 등) 에 오차가 발생하였음을 감지하는 경우에는, 제1 증폭부(24) 및/또는 제2 증폭부(25)의 증폭도를 조절하여, 편광 특성 오차를 제거해 줄 수도 있다.
그 결과, 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 레이저 발생 장치는 펄스 레이저의 편광 특성을 가변할 수 있을 뿐 만 아니라, 최종 출력 펄스 레이저에 포함된 파면 오차, 공간 분포 오차, 편광 의존도 분산 등과 같은 에러도 제거해 줄 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 펄스 레이저 제공부 11: 레이저 발진기
12: 펄스 신장기 13: 펄스 선택기
14: 전치 증폭기 20: 편광 특성 조절부
21: 편광 분배기 22: 제1 미러
23: 제2 미러 24: 제1 증폭부
25: 제2 증폭부 26: 편광 결합부
30: 펄스 압축부 40:제어부
50: 모니터링부
12: 펄스 신장기 13: 펄스 선택기
14: 전치 증폭기 20: 편광 특성 조절부
21: 편광 분배기 22: 제1 미러
23: 제2 미러 24: 제1 증폭부
25: 제2 증폭부 26: 편광 결합부
30: 펄스 압축부 40:제어부
50: 모니터링부
Claims (9)
- 극초단 초고출력 펄스 레이저를 생성하고 펄스폭을 신장한 후, 기 설정된 편광각을 가지는 펄스 레이저만을 선택하여 제공하는 펄스 레이저 제공부;
상기 펄스 레이저 제공부로부터 제공되는 펄스 레이저를 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 분기하고, 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 가변한 후 광 결합하여 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 생성하는 편광 특성 조절부; 및
상기 편광 특성 조절부에 의해 편광 특성이 가변된 펄스 레이저의 펄스폭을 압축하여 출력하는 펄스 압축부를 포함하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 편광 특성 조절부는
상기 펄스 레이저 제공부로부터 제공되는 펄스 레이저를 분기하여 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 나누는 편광 분배기;
광 전송 경로의 길이를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차를 가변하는 제1 및 제2 미러;
광 증폭도를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 진폭차를 가변하는 제1 및 제2 증폭부; 및
상기 제1 및 제2 미러와 상기 제1 및 제2 증폭부를 거쳐 입력되는 S편광성분 광과 P편광성분 광을 광 결합하여, 편광 특성이 가변된 펄스 레이저를 발생 및 출력하는 편광 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치.
- 제2항에 있어서,
목표 편광 특성에 따라 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 결정하고 상기 편광 특성 조절부에 통보하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 목표 편광 특성은
좌향 원편광 특성, 우향 원편광 특성, 좌향 타원 편광 특성, 우향 타원 편광 특성, 수직 선편광 특성, 및 수평 선편광 특성 중 하나인 것을 특징으로 하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 편광 특성 조절부 또는 상기 펄스 압축부를 거쳐 출력되는 펄스 레이저의 상태를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 제어부는
상기 모니터링부의 모니터링 결과에 따라 파면 오차와 편광 특성 오차를 제거하기 위한 보정값을 계산하여 상기 편광 특성 조절부에 통보하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극초단 초고출력 펄스 레이저 발생 장치.
- 선편광 펄스 레이저를 분기하여 S편광성분 광과 P편광성분 광으로 나누는 편광 분배기;
목표 편광 특성에 따라 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차 및 진폭차를 가변하는 편광 성분 조절부; 및
상기 편광 성분 조절부를 통해 위상차 및 진폭차이 가변된 S편광성분 광과 P편광성분 광을 광 결합하여, 상기 목표 편광 특성을 가지는 펄스 레이저를 발생하는 편광 결합부를 포함하는 편광 특성 조절 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 편광 성분 조절부는
광 전송 경로의 길이를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 위상차를 가변하는 제1 및 제2 미러; 및
광 증폭도를 가변하여 상기 S편광성분 광과 상기 P편광성분 광의 진폭차를 가변하는 제1 및 제2 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 특성 조절 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 목표 편광 특성은
좌향 원편광 특성, 우향 원편광 특성, 좌향 타원 편광 특성, 및 우향 타원 편광 특성, 수직 선편광 특성, 및 수평 선편광 특성 중 하나인 것을 특징으로 하는 편광 특성 조절 장치.
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