KR20180047879A - A carrier envelope phase measuring device of laser pulses and a method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저 펄스의 절대 위상의 값을 별도의 복잡한 측정 장치들을 구비하지 않고 레이저 펄스와 이차조화파의 시간 지연에 따른 이온화량 변화 진폭을 레이저 펄스의 절대 위상 변화에 따라 산출하여 레이저 펄스의 절대위상을 산출할 수 있는 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for measuring the absolute phase of a laser pulse, and more particularly to an apparatus and method for measuring absolute phase of a laser pulse, To an apparatus and method for measuring an absolute phase of a laser pulse capable of calculating an absolute phase of a laser pulse based on an absolute phase change of a laser pulse.
최근 레이저 기술의 발전으로 극초단 레이저 펄스의 펄스 폭이 점차 짧아지고 있다. Recently, the pulse width of the ultra-short laser pulse has been gradually shortened due to the development of laser technology.
특히, 할로우 코어 파이버(Hollow core fiber) 등의 스펙트럼 확장 기술을 이용하면, 레이저 펄스 내에 수 주기의 전기장 진동만 존재하는 극초단 레이저 펄스를 발생시킬 수 있다. In particular, by using a spectrum expansion technique such as a hollow core fiber, it is possible to generate an ultraraple laser pulse having only a few period of electric field oscillation within a laser pulse.
펄스 폭이 수주기에 불과한 극초단 레이저 펄스는 펄스의 절대위상(CEP, Carrier Envelope Phase)에 따라 파형의 모양이 크게 달라진다. The shape of the waveform varies greatly depending on the absolute phase of the pulse (CEP, Carrier Envelope Phase).
특히, 극초단 레이저 펄스를 이용한 고차조화파발생(High order harmonic generation)과 같은 응용 분야에서는 절대위상에 따라 얻어지는 고차조화파의 스펙트럼 모양이 달라진다.Especially, in application fields such as high order harmonic generation using an ultrasound laser pulse, the spectrum shape of a high harmonic wave obtained according to an absolute phase changes.
따라서, 절대위상의 측정이 관련 분야의 중요한 문제로 대두되었다. Therefore, the measurement of absolute phase has become an important problem in the related field.
레이저 펄스의 상대적인 절대위상을 측정하는 방법은 많이 알려져 있다.Methods for measuring the relative absolute phase of laser pulses are well known.
예를 들어, f-2f 간섭계 등을 이용하는 광학적 방법을 이용해 상대적인 절대위상을 측정할 수 있다.For example, relative absolute phase can be measured using an optical method using an f-2f interferometer or the like.
이와 달리, 절대위상의 값을 측정하기 위한 방법으로는, 고차 조화파 펄스를 이용해 레이저 펄스의 모양을 직접 측정하는 방법, 레이저 펄스를 이용해 서로 반대 방향으로 생성되는 광전자 스펙트럼을 측정하는 방법, 레이저 펄스의 편광방향에 따라 생성되는 광전자 스펙트럼을 측정하는 방법, 금속에서 생성되는 광전자의 양을 측정하는 방법 또는 나노팁 등에서 생성되는 광전자 스펙트럼을 측정하는 방법 등이 있다.Alternatively, a method for directly measuring the shape of a laser pulse using a high harmonic wave pulse, a method for measuring an optoelectronic spectrum generated in opposite directions using a laser pulse, A method of measuring an amount of photoelectrons generated in a metal, a method of measuring a photoelectron spectrum generated in a nano tip or the like, and the like.
그런데, 앞서 기술한 방법들은 모두 연 엑스선 측정장치 또는 광전자 측정장치 등의 복잡한 기기들을 필요로 한다는 한계가 있고, 특히 f-2f 간섭계 등을 이용해 광학적으로 측정하는 방법은 절대위상의 상대적인 변화를 알 수 있을 뿐, 절대위상의 값을 알 수는 없는 한계가 있다.However, all of the above-described methods have a limitation in that they require complicated devices such as an x-ray measuring device or an optoelectronic measuring device. In particular, a method of optically measuring using an f-2f interferometer can detect a relative change in absolute phase There is a limitation that the absolute phase value can not be known.
따라서, 종래의 극초단 레이저 펄스의 절대위상의 상대값을 측정하는 방법의 한계를 보완하여 연 엑스선 측정장치 또는 광전자 측정장치 등의 복잡한 기기들을 구비하지 않고, 이온화에 의해 생성되는 전류를 직접 측정하는 간단한 장치를 이용해 절대위상의 값을 측정할 수 있는 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법의 필요성이 절실하였다.
Therefore, it is possible to directly measure the current generated by ionization without complicated devices such as an x-ray measuring apparatus or an optoelectronic measuring apparatus by making up the limit of the method of measuring the absolute value of the absolute phase of the conventional ultrasound laser pulse There is a need for an apparatus and method for measuring absolute phase of a laser pulse capable of measuring absolute phase values using a simple apparatus.
(특허문헌 1) US 2014-0023099 A
(Patent Document 1) US 2014-0023099 A
본 발명의 목적은 레이저 펄스의 절대위상 측정을 위해 별도의 복잡한 측정 장치들을 구비해야만 하는 종래 기술의 한계를 극복하여, 레이저 펄스와 이차조화파의 시간지연에 따라 측정한 이온화량 변화 진폭을 레이저 펄스의 절대위상 변화에 따라 산출하여 레이저 펄스의 절대위상을 산출할 수 있는 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the limitations of the prior art in which separate complicated measuring devices must be provided for the absolute phase measurement of laser pulses and to reduce the amplitude of the ionization amount change measured by the laser pulse and the time lag of the secondary harmonic wave, And an absolute phase of the laser pulse can be calculated by calculating the absolute phase of the laser pulse according to the absolute phase change of the laser pulse.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide a method of measuring an absolute phase of a laser pulse to achieve the above object.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 레이저 펄스의 절대위상 조절 장치를 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide an apparatus for adjusting an absolute phase of a laser pulse for achieving the above object.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 레이저 펄스의 절대위상 조절 방법을 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a method of adjusting an absolute phase of a laser pulse to achieve the above object.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be clearly understood by a person skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치는 레이저 펄스의 절대위상을 조절하는 절대위상 변화부; 상기 레이저 펄스를 이용하여 이차조화파를 생성하는 이차조화파 생성부; 상기 레이저 펄스 및 상기 생성된 이차조화파를 인가받아 시간 지연을 조절하는 빔 시간 지연 조절부; 조절된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 인가받아 이온화 물질로 집속하는 집속부; 및 집속된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파에 의해 생성된 전자 및 이온으로부터 이온화량을 측정하는 이온화량 측정부;를 포함하고, 상기 시간 지연에 따라 변화하는 이온화량 변화 진폭을 절대위상 변화에 따라 산출하여 상기 레이저 펄스의 절대위상을 측정하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring absolute phase of a laser pulse, comprising: an absolute phase changing unit for adjusting an absolute phase of a laser pulse; A second harmonic generation unit for generating a second harmonic using the laser pulse; A beam time delay controller for receiving the laser pulse and the generated second harmonic wave to adjust a time delay; A focusing unit that receives the adjusted laser pulse and the second harmonic wave and is concentrated as an ionizing material; And an ionization amount measuring unit for measuring an ionization amount from the focused laser pulse and the electrons and ions generated by the secondary harmonics, wherein the amplitude of the ionization amount change according to the time delay is changed according to the absolute phase change And the absolute phase of the laser pulse is measured.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치의 상기 절대위상 변화부는 유리쐐기를 이용하여 상기 레이저 펄스의 절대위상을 조절하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the absolute phase changing unit of the apparatus for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention adjusts the absolute phase of the laser pulse using a glass wedge.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치의 상기 이차조화파 생성부는 이차조화파 생성 결정을 이용하여 전기장 세기가 상기 레이저 펄스의 전기장 세기의 0.1 % 초과, 20 % 미만인 이차조화파를 생성하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring an absolute phase of a laser pulse, comprising: a second harmonic generating unit for generating a second harmonic wave using a second harmonic generation decision, And a wave is generated.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치의 상기 빔 시간 지연 조절부는 평행 이동 스테이지에 빔 경로 조절 거울을 설치하고, 상기 빔 경로 조절 거울의 위치를 조절하여 광 경로의 길이를 바꾸어 상기 시간 지연을 조절하는 것을 특징으로 한다.In order to attain the above object, the beam time delay controller of the laser pulse absolute phase measuring apparatus of the present invention includes a beam path adjusting mirror installed in a parallel moving stage, and adjusting a position of the beam path adjusting mirror, Thereby adjusting the time delay.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치의 상기 이온화량 측정부는 소정량의 전압이 인가되어 생성된 상기 전자 및 이온이 수집되는 전극; 집속된 상기 전자 및 이온을 인가받아 전기 신호의 형태로 상기 이온화량을 측정하는 이온화량 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an apparatus for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention comprises: an electrode for collecting electrons and ions generated by applying a predetermined amount of voltage; And an ionization amount calculation unit for receiving the focused electrons and ions and measuring the ionization amount in the form of an electric signal.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법은 (a) 레이저 펄스를 인가받아 이차조화파를 생성하는 단계; (b) 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 이온화 물질에 집속하는 단계; (c) 이온화 물질로 집속하여 생성된 전자 및 이온으로부터 측정된 이온화량을 시간 지연의 변화에 따라 측정하여 이온화량 변화 진폭을 산출하는 단계; (d) 레이저 펄스의 절대 위상의 변화에 따라 상기 이온화량 변화 진폭을 측정하는 단계; 및 (e) 상기 절대 위상 변화에 따른 상기 이온화량 변화 진폭으로부터 레이저 펄스의 절대위상을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring an absolute phase of a laser pulse, comprising: (a) generating a second harmonic wave by applying a laser pulse; (b) focusing said laser pulse and said second harmonic on an ionizing material; (c) calculating an ionization amount change amplitude by measuring an ionization amount measured from electrons and ions generated by focusing with an ionization material according to a change in time delay; (d) measuring the ionization amount change amplitude in accordance with a change in the absolute phase of the laser pulse; And (e) calculating an absolute phase of the laser pulse from the amplitude of the ionization amount change according to the absolute phase change.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법은 상기 (c)단계의 상기 시간 지연의 변화에 따른 상기 이온화량 변화 진폭은 상기 시간 지연에 따른 이온화량 변화의 최대값과 최소값의 차이로 산출되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring an absolute phase of a laser pulse, wherein the amplitude of the ionization amount change according to the change of the time delay in the step (c) And the difference is calculated.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법의 상기 (e) 단계는 상기 레이저 펄스의 절대위상이 0인 경우 상기 이온화량 변화 진폭이 최대가 됨을 이용해 상기 레이저 펄스의 절대위상을 산출하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in the step (e) of measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention, when the absolute phase of the laser pulse is 0, Is calculated.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 조절 장치는 레이저 펄스의 절대위상을 조절하는 절대위상 변화부; 상기 레이저 펄스를 이용하여 이차조화파를 생성하는 이차조화파 생성부; 생성된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 인가받아 시간 지연을 조절하는 빔 시간 지연 조절부; 조절된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 인가받아 이온화 물질로 집속하는 집속부; 및 집속된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파에 의해 생성된 전자 및 이온으로부터 이온화량을 측정하는 이온화량 측정부;를 포함하고, 상기 시간 지연의 변화에 따른 이온화량 변화 진폭을 절대위상 변화에 따라 산출하여 상기 레이저 펄스의 절대위상을 측정한 후에, 요구되는 절대위상으로 조절하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adjusting an absolute phase of a laser pulse, the apparatus comprising: an absolute phase changing unit for adjusting an absolute phase of a laser pulse; A second harmonic generation unit for generating a second harmonic using the laser pulse; A beam time delay controller for receiving the laser pulse and the generated harmonic wave to adjust a time delay; A focusing unit that receives the adjusted laser pulse and the second harmonic wave and is concentrated as an ionizing material; And an ionization amount measuring unit for measuring an ionization amount from the focused laser pulse and the electrons and ions generated by the secondary harmonics, wherein the amplitude of the ionization amount change according to the change of the time delay is changed according to the absolute phase change And after the absolute phase of the laser pulse is measured, it is adjusted to the required absolute phase.
상기 또 다른 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 조절 방법은 (a) 레이저 펄스를 인가받아 이차조화파를 생성하는 단계; (b) 상기 이차조화파 및 상기 레이저 펄스를 이온화 물질에 집속하는 단계; (c) 이온화 물질로 집속하여 생성된 전자 및 이온으로부터 측정된 이온화량을 시간 지연의 변화에 따라 측정하여 이온화량 변화 진폭을 산출하는 단계; (d) 상기 레이저 펄스의 절대 위상의 변화에 따라 상기 이온화량 변화 진폭을 측정하는 단계; 및 (e) 상기 절대 위상의 변화에 따른 상기 이온화량 변화 진폭으로부터 상기 레이저 펄스의 절대위상을 산출하는 단계;를 포함하고, 상기 산출된 레이저 펄스의 절대위상으로부터 요구되는 절대위상으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of adjusting an absolute phase of a laser pulse, comprising: (a) generating a second harmonic wave by applying a laser pulse; (b) focusing said secondary harmonic and said laser pulses to an ionizing material; (c) calculating an ionization amount change amplitude by measuring an ionization amount measured from electrons and ions generated by focusing with an ionization material according to a change in time delay; (d) measuring the ionization amount change amplitude in accordance with a change in an absolute phase of the laser pulse; And (e) calculating an absolute phase of the laser pulse from the amplitude of the ionization amount change in accordance with the change of the absolute phase, wherein the absolute phase of the laser pulse is adjusted to a required absolute phase .
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the " Detailed Description of the Invention " and the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention and the manner of achieving them will be apparent by reference to various embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
However, the present invention is not limited to the configurations of the embodiments described below, but may be embodied in various other forms, and each embodiment disclosed in this specification is intended to be illustrative only, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
본 발명에 의할 경우, 레이저 펄스의 절대위상 값을 측정하기 위하여 별도의 복잡한 측정 장치들을 구비할 필요가 없어 원가를 절감할 수 있어 제품의 생산성이 향상된다.According to the present invention, since it is not necessary to provide a complicated measuring device for measuring the absolute phase value of the laser pulse, the cost can be reduced and the productivity of the product is improved.
또한, 레이저 펄스의 절대위상의 상대적인 변화가 아닌 절대위상의 정확한 값을 알 수 있어 측정 장치의 정확도를 높여 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
In addition, it is possible to know the absolute value of the absolute phase, not the relative change of the absolute phase of the laser pulse, thereby improving the accuracy of the measuring device and improving the reliability of the product.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절대위상 측정 장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법의 동작 중 단계(S150)에서 생성된 이온의 양을 측정하는 부분 동작을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 사용되는 절대위상을 정의하기 위한 레이저 펄스 엔벨로프(a) 및 진동하는 전기장(b)의 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 사용되는 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 시간 지연에 따라 이론적으로 계산한 이온화량 변화의 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 절대위상의 변화에 따른 이온화량 변화 진폭의 이론적인 계산 결과를 표시한 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 사용되는 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 시간 지연에 따라 실험에서 획득한 이온화량 변화 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 사용되는 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 시간 지연에 따라 실험값(a) 및 이론값(b)에서 획득한 이온화량 변화 진폭을 절대위상 변화에 따라 표시한 그래프이다.
도 10 내지 도 13은 도 3에 도시된 레이저 펄스의 절대위상 측정방법의 동작 중 단계(S150)에서 전자 및 이온을 생성하는 다양한 실시예들의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring absolute phase of a laser pulse according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of an embodiment of the absolute phase measurement apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a flowchart showing a partial operation for measuring the amount of ions generated in step S150 of the operation of the method for measuring an absolute phase of the laser pulse shown in Fig. 3; Fig.
5 is a graph of a laser pulse envelope (a) and an oscillating electric field (b) for defining an absolute phase used in an absolute phase measurement apparatus and method of a laser pulse according to the present invention.
6 is a graph of a change in ionization amount calculated theoretically according to a time delay between a laser pulse and a second harmonic wave used in an apparatus and method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a theoretical calculation result of an amplitude of ionization change according to a change in absolute phase in an apparatus and method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention.
FIG. 8 is a graph of the ionization amount change obtained in the experiment according to the time delay between the laser pulse and the second harmonic wave used in the apparatus and method for measuring the absolute phase of the laser pulse according to the present invention.
9 is a graph showing absolute values of change in ionization amount obtained from the experimental values (a) and theoretical values (b) according to the time delay between the laser pulse and the second harmonic wave used in the apparatus and method for measuring absolute phase of laser pulses according to the present invention. It is a graph displayed according to the phase change.
Figs. 10 to 13 are block diagrams of various embodiments for generating electrons and ions in step S150 of the operation of the method for measuring an absolute phase of a laser pulse shown in Fig. 3. Fig.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before describing the present invention in detail, terms and words used herein should not be construed as being unconditionally limited in a conventional or dictionary sense, and the inventor of the present invention should not be interpreted in the best way It is to be understood that the concepts of various terms can be properly defined and used, and further, these terms and words should be interpreted in terms of meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used herein are used only to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, It should be noted that this is a defined term.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.Also, in this specification, the singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise, and it should be understood that they may include singular do.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Where an element is referred to as " comprising " another element throughout this specification, the term " comprises " does not exclude any other element, It can mean that you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Further, when it is stated that an element is " inside or connected to " another element, the element may be directly connected to or in contact with the other element, A third component or means for fixing or connecting the component to another component may be present when the component is spaced apart from the first component by a predetermined distance, It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, it should be understood that there is no third component or means when an element is described as being "directly connected" or "directly connected" to another element.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Likewise, other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately", or "neighboring to" and "directly adjacent to" .
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In this specification, terms such as "one side", "other side", "one side", "other side", "first", "second" Is used to clearly distinguish one element from another element, and it should be understood that the meaning of the element is not limited by such term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.It is also to be understood that terms related to positions such as "top", "bottom", "left", "right" in this specification are used to indicate relative positions in the drawing, Unless an absolute position is specified for these positions, it should not be understood that these position-related terms refer to absolute positions.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.Furthermore, in the specification of the present invention, the terms "part", "unit", "module", "device" and the like mean a unit capable of handling one or more functions or operations, Or software, or a combination of hardware and software.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In this specification, the same reference numerals are used for the respective components of the drawings to denote the same reference numerals even though they are shown in different drawings, that is, the same reference numerals throughout the specification The symbols indicate the same components.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to the present specification, the size, position, coupling relationship, and the like of each constituent element of the present invention may be partially or exaggerated or omitted or omitted for the sake of clarity of description of the present invention or for convenience of explanation May be described, and therefore the proportion or scale may not be rigorous.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
Further, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is considered to be unnecessarily blurring the gist of the present invention, for example, a known technology including the prior art may be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치(100) 및 절대위상 분석부(200)의 블록도이다. 절대위상 측정 장치(100)는 절대위상 변화부(110), 이차조화파 생성부(120), 빔 시간 지연 조절부(130), 집속부(140), 이온화량 측정부(150)를 구비한다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring absolute phase of a
도 2는 도 1에 도시된 절대위상 측정 장치(100) 및 절대위상 분석부(200)의 일 실시예의 구성도이다. 절대위상 측정 장치(100)는 절대위상 변화부(110), 이차조화파 생성부(120), 빔 시간 지연 조절부(130), 집속부(140) 및 이온화량 측정부(150)를 구비한다.FIG. 2 is a configuration diagram of an absolute
이때, 다른 실시예로서, 도 1에 도시된 절대위상 측정 장치를 통해 레이저 펄스의 절대위상을 측정한 후에, 요구되는 절대위상으로 조절하는 레이저 펄스의 절대위상 조절 장치로 구현할 수 있다.
In this case, as another embodiment, an absolute phase adjustment device of a laser pulse for adjusting an absolute phase of a laser pulse through the absolute phase measurement device shown in FIG. 1 and adjusting it to a required absolute phase can be implemented.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법의 동작을 나타내는 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법의 동작 중 단계(S150)에서 생성된 이온의 양을 측정하는 부분 동작을 나타내는 순서도이다.Fig. 4 is a flowchart showing a partial operation for measuring the amount of ions generated in step S150 of the operation of the method for measuring an absolute phase of the laser pulse shown in Fig. 3; Fig.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법의 각 구성요소의 구조 및 기능을 설명하면 다음과 같다. The structure and function of each component of an apparatus and method for measuring absolute phase of a laser pulse according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
절대위상 변화부(110)는 레이저 펄스의 절대위상을 
이차조화파 생성부(120)는 레이저 펄스를 인가받아 이차조화파를 생성한다(S120).The second harmonic generating
빔 시간 지연 조절부(130)는 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 시간 지연을 조절한다(S130).The beam
여기서, 빔 시간 지연 조절부(130)는 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 상대적인 시간 지연을 조절하는 구성요소로서, 레이저 펄스의 시간 지연 또는 이차조화파의 시간 지연을 조절한다.Here, the beam
집속부(140)는 시간 지연이 조절된 레이저 펄스 및 이차조화파를 인가받아 이온화 물질로 집속하여 이온화시켜 전자 및 이온을 생성한다(S140).The focusing
이온화량 측정부(150)는 생성된 전자 및 이온의 양을 측정하여 시간 지연 및 절대위상 변화에 따른 이온화량을 측정한다(S150).The ionization
즉, 전극(151)에 소정량의 전압이 인가되어 생성된 전자 및 이온이 수집된다(S151).That is, electrons and ions generated by applying a predetermined amount of voltage to the
이온화량 산출부(152)는 전극(151)으로부터 수집된 전자 및 이온을 인가받아 측정된 전기 신호로부터 이온화량을 산출한다(S152).The ionization
단계(S150)에서 측정된 이온화량 변화 진폭이 절대위상 변화 Π 이상으로 측정되었는지 여부가 판단되어(S160), 절대위상 변화 Π 이상으로 측정된 경우, 절대위상 분석부(200)는 이온화량 변화 진폭을 레이저 펄스의 절대위상 변화에 따라 산출하여 레이저 펄스의 절대위상을 계산한다(S200).It is determined whether the measured ionization amount change amplitude in step S150 is equal to or greater than the absolute phase variation? (S160). If the absolute
만일, 단계(S150)에서 측정된 이온화량 변화 진폭이 절대위상 변화 Π 미만으로 측정된 것으로 판단된 경우, 절대위상 변화부(110)가 레이저 펄스의 절대위상을 미소량 
이때, 다른 실시예로서, 도 3에 도시된 절대위상 측정 방법을 통해 레이저 펄스의 절대위상을 측정한 후에 요구되는 절대위상으로 조절하는 레이저 펄스의 절대위상 조절 방법으로 구현할 수 있다.
In this case, as another embodiment, the absolute phase of the laser pulse can be adjusted by the absolute phase measurement method shown in FIG. 3 and then adjusted to the required absolute phase.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 사용되는 절대위상을 정의하기 위한 레이저 펄스의 엔벨로프(a) 및 진동하는 전기장(b)의 그래프로서, X 축은 시간의 변화이고, Y 축은 전기장의 변화이다.FIG. 5 is a graph of an envelope (a) and a vibrating electric field (b) of a laser pulse for defining an absolute phase used in an apparatus and method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention, The Y axis is the change in the electric field.
이때, 전기장의 최대값과 엔벨로프의 최대값의 시간 차이를 레이저 펄스의 주기로 나누어 위상값의 형태로 절대 위상을 정의한다.At this time, the absolute phase is defined as a phase value by dividing the time difference between the maximum value of the electric field and the maximum value of the envelope by the period of the laser pulse.
도 6은 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 사용되는 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 시간 지연에 따른 이온화량 변화의 그래프로서, X 축은 시간 지연의 변화이고, Y 축은 정규화된 이온화량 변화 
도 7은 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 절대위상의 변화에 따른 이온화량 변화 진폭에 대한 그래프로서, X 축은 절대위상의 변화이고, Y 축은 도 2에서 정규화된 이온화량 변화 
도 8은 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법을 실험적으로 구현한 결과로서, 레이저펄스의 세기가 
X 축은 시간 지연이며, Y축은 정규화된 이온화량 변화 
도 9는 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법에서 절대위상의 변화에 따른 이온화량 변화 진폭을 측정한 실험결과 (a)이다. 9 is an experimental result (a) of measuring an amplitude of ionization change according to a change in absolute phase in an apparatus and method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention.
X 축은 절대위상의 변화이고, Y 축은 도 8에서의 정규화된 이온화량 변화 진폭이며, (a) 곡선에서 점의 개수는 도 3에서 이온화량 변화 진폭 측정 동작이 반복된 회수이다.The X-axis is the absolute phase change, and the Y-axis is the normalized ionization amount change amplitude in FIG. 8. (a) The number of points in the curve is the number of times the ionization amount change amplitude measurement operation is repeated in FIG.
실험적 측정결과를 이론값(b)와 마찬가지로, 절대위상이 0인 경우 진폭의 최대값이 나타나도록, 임의의 절대위상값 
도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법의 실시예들의 동작을 설명하면 다음과 같다. The operation of the embodiment of the apparatus and method for measuring absolute phase of a laser pulse according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9 as follows.
일반적으로, 극초단 레이저 펄스 내에서 전기장은 불과 몇 주기만 진동하게 되는데, 레이저 펄스의 펄스 폭이 극히 짧기 때문에 매 반주기 마다 전기장의 세기가 크게 변화한다. In general, the electric field oscillates only a few cycles in the ultrasound laser pulse. Since the pulse width of the laser pulse is extremely short, the intensity of the electric field changes significantly every half period.
도 5와 같이 레이저 펄스 엔벨로프(Envelope)의 최대값과 진동하는 전기장의 최대값과의 차이를 위상으로 표현한 값을 절대위상(CEP, Carrier Envelope Phase)이라 정의한다.As shown in FIG. 5, a value obtained by representing the difference between the maximum value of the laser pulse envelope and the maximum value of the oscillating electric field in phase is defined as a Carrier Envelope Phase (CEP).
일반적으로 강력한 레이저 장이 물질에 입사되면 이온화 현상이 일어나는데, 이온화량은 레이저 전기장의 세기에 따라 달라진다. In general, when a strong laser field is incident on a material, an ionization phenomenon occurs. The amount of ionization depends on the intensity of the laser electric field.
이온화를 일으키는 레이저 전기장에 아주 약한 이차조화파를 더하게 되면 생성되는 이온화량이 변화하게 된다.Adding a second weak harmonic wave to the laser field causing the ionization changes the amount of ionization produced.
이 이온화량의 변화로부터 레이저 펄스의 절대위상을 측정할 수 있다. The absolute phase of the laser pulse can be measured from this change in ionization amount.
따라서, 절대위상을 측정하기 위해 절대위상을 측정하고자 하는 레이저 펄스를 이용해 생성한 이차조화파를 이용한다. Therefore, a secondary harmonic wave generated by using a laser pulse to measure an absolute phase is used to measure an absolute phase.
이를 위하여 도 1에서 보는 바와 같이, 절대위상 변화부(110)를 이용해 레이저 펄스의 절대위상을 임의값 
이때, 절대위상 변화부(110)는 절대위상 조절을 위해 두께조절이 가능한 유리쐐기(Glass Wedge) 등의 장치를 이용한다.At this time, the absolute
여기에서, 유리쐐기의 두께를 조절하면 레이저 펄스의 군 속도(Group velocity)와 위상속도(Phase velocity)의 차이 때문에 절대위상을 조절할 수 있다. Here, if the thickness of the glass wedge is adjusted, the absolute phase can be adjusted due to the difference between the group velocity and the phase velocity of the laser pulse.
본 실시예에서는 편의상 유리쐐기를 이용하였으나, 절대위상을 바꿀 수 있는 어떤 장치라도 절대위상 변화부(110)로 사용될 수 있다.Although a glass wedge is used for the sake of convenience in this embodiment, any device that can change the absolute phase can be used as the absolute
이차조화파 생성부(120)는 레이저 펄스를 인가받아 레이저 펄스의 파장에 맞도록 준비된 2차 조화파 펄스 생성 결정을 이용하여 이차조화파를 생성한다. The second
이때, 이차조화파 생성 결정은 BBO(Barium boron oxide), KDP(potassium dihydrogen phosphate) 등의 비선형 결정을 이용하며, 이온화 매질에서 이차조화파의 편광 방향이 레이저 펄스와 같게 되도록 한다.In this case, non-linear crystals such as barium boron oxide (BBO) and potassium dihydrogen phosphate (KDP) are used for the second harmonic generation crystal so that the polarization direction of the second harmonic wave in the ionization medium is equal to the laser pulse.
이차조화파는 이온화 현상에 약한 섭동을 주는 역할로서 이차조화파의 전기장 세기는 이온화량 변화를 충분히 관측할 수 있을 정도인 레이저 펄스의 전기장 세기 대비 0.1% 초과의 세기로 선택하되, 이온화량 변화 계산의 1차 근사가 유효하도록 대략 20% 미만이 되도록 생성한다.The second harmonic wave plays a weak role in the ionization phenomenon. The field strength of the second harmonic wave is selected to be more than 0.1% of the intensity of the laser pulse, which is enough to observe the change in the ionization amount. It is generated to be less than approximately 20% so that the first approximation is effective.
빔 시간 지연 조절부(130)는 이차조화파 생성부(120)로부터 레이저 펄스를 인가받아 이차조화파와의 상대적인 시간 지연을 조절한다. The beam
이때, 시간 지연 조절은 평행 이동 스테이지(Translational Stage) 등에 빔 경로 조절 거울을 설치하여 빔 경로 조절 거울의 위치를 조절하여 광 경로의 상대적인 길이를 바꾸어 레이저 펄스와 이차조화파 사이의 시간 지연을 조절한다.In this case, the time delay adjustment is performed by adjusting the position of the beam path adjusting mirror by adjusting a beam path adjusting mirror on a translational stage or the like to change the relative length of the optical path to adjust the time delay between the laser pulse and the second harmonic wave .
집속부(140)는 이온화를 일으킬 수 있는 매질에 레이저 펄스 및 이차조화파를 동시에 집속시키는 장치로서, 거울 또는 렌즈 등의 빔 집속 장치를 이용한다. The focusing
집속부(140)에서 집속된 두 펄스는 이온화를 일으키는 물질로 집속되고, 이온화 물질이 집속된 광파와 반응하면 이온화되어 전자 및 이온을 생성한다.The two pulses focused at the focusing
이온화량 측정부(150)가 이온화 물질에서 생성된 이온화량을 시간 지연 및 절대위상 변화에 따라 측정한다.The ionization
즉, 물질의 이온화율(단위 시간당 이온화 될 확률)을 w(t)라 하면, 레이저 펄스 E1(t)와 시간지연된 이차조화파 E2(t-τ)에 위해 생성된 이온화량은 다음 수학식과 같이 표현할 수 있다.
That is, if the ionization rate (the probability of ionization per unit time) of the material is w (t), the ionization amount generated for the laser pulse E 1 (t) and the time delayed second harmonic wave E 2 (t- It can be expressed as a formula.
여기에서, E1(t)는 측정하고자 하는 레이저 펄스의 전기장 세기이고, E2(t-τ)는 시간(τ)만큼 지연된 이차조화파의 전기장 세기이다.Here, E 1 (t) is the electric field intensity of the laser pulse to be measured, and E 2 (t-τ) is the electric field strength of the second harmonic wave delayed by time τ.
이때, 생성된 총 이온화량은 두 펄스 사이의 지연 시간(τ)에 따라 도 6과 같이 변화한다. At this time, the generated total ionization amount changes as shown in FIG. 6 according to the delay time (?) Between the two pulses.
여기에서, 레이저 펄스와 이차조화파가 함께 입사되어 생성된 이온화량 N(τ)는 레이저 펄스만으로 생성된 이온화량 N0과 이온화량 변화 
즉, N(τ) = N0 + 
That is, N (τ) = N 0 +
이온화율 w(t)는 빛의 세기와 원자의 종류에 따라 결정되는데, 이온화율의 이론적 모델로서 ADK(Ammosov, Delone, Krainov) 이온화 모델 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 이해의 편의를 위해 이온화율이 다음 수학식과 같이 빛의 세기의 n 제곱에 비례하는 것으로 가정하였다.
The ionization rate w (t) is determined according to the intensity of light and the kind of atom. An ionization model such as ADK (Ammosov, Delone, Krainov) can be used as the theoretical model of the ionization rate. In the present invention, It is assumed that the rate is proportional to n squared of light intensity as the following equation.
여기에서, I(t)는 레이저 펄스와 이차조화파 펄스를 합친 빛의 세기이고, n은 이온화 현상의 비선형성을 나타내는 계수이다.
Here, I (t) is the intensity of light combined with the laser pulse and the second harmonic wave pulse, and n is a coefficient representing the nonlinearity of the ionization phenomenon.
계수 n은 원자의 종류 및 빛의 세기에 따라 달라질 수 있다. The coefficient n may vary depending on the type of atom and the intensity of light.
본 실시예에서는 n=6을 이용하여 계산한 결과, 도 6에서 보는 바와 같이, 계산된 정규화된 이온화량 변화 
도 6에서 보는 바와 같이, 정규화된 이온화량 변화 진폭은 이온화량 변화의 최대값과 최소값의 차이로 구하거나, 이온화량 변화를 삼각함수 형태의 함수로 피팅하여 구하거나, 이온화량 변화의 푸리에 변환을 적용해 구할 수 있다. As shown in FIG. 6, the normalized ionization amount change amplitude is obtained by finding the difference between the maximum value and the minimum value of the ionization amount change, by fitting the ionization amount change to the function of the trigonometric function type, or by performing the Fourier transform of the ionization amount change Can be applied.
이온화량 변화 진폭을 절대위상의 변화에 따라 계산하면, 도 7과 같이 절대위상이 0인 경우 최대 진폭이 나타나므로, 절대위상을 임의의 값 
여기에서, 미소량 
Here,
도 8 및 도 9는 본 발명을 실험으로 구현한 결과로서, 티타늅 사파이어 레이저를 이용해 중심파장이 730 nm, 펄스폭이 5 fs인 레이저 펄스를 사용하였고, 이온화 매질로는 도 10과 같이 5 mbar 압력의 아르곤 가스를 이용하였다. FIGS. 8 and 9 show experimental results of the present invention. Laser pulses having a center wavelength of 730 nm and a pulse width of 5 fs were used with a titanium sapphire laser. As the ionization medium, 5 mbar Pressure argon gas was used.
도 8에서 보는 바와 같이, 절대위상 변화에 따라 정규화된 이온화량 변화 
도 8에서는 처음 다섯 개의 절대 위상 변화에 대한 정규화된 이온화량 변화를 표시하였으나, 실제로는 도 9와 같이 충분히 긴 절대위상 변화에 따른 변화 진폭을 측정한다. In FIG. 8, the normalized ionization amount changes for the first five absolute phase changes are shown, but actually the change amplitudes according to the absolute phase changes long enough as shown in FIG. 9 are measured.
도 9에서는 실험에서 얻어진 진폭을 절대위상 변화에 따라 표시함으로써, 실험에서 얻어진 변화 진폭을 이론적으로 얻어진 값과 비교하여 레이저 펄스의 절대위상을 알 수 있음을 보였다.In FIG. 9, it is shown that the absolute phase of the laser pulse can be determined by comparing the amplitude obtained from the experiment with the absolute value obtained by comparing the amplitude obtained by the experiment with the theoretically obtained value.
한편, 이온화량 측정부(150)가 이온화량을 측정하는 수단으로는 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이 여러 가지 장치가 사용될 수 있다. As a means for measuring the amount of ionization by the ionization
도 10 내지 도 13은 도 3에 도시된 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법의 동작 중 단계(S150)에서 전자 및 이온을 생성하는 다양한 실시예들의 구성도로서, 전극(151), 이온화량 산출부(152), 가스 (181), 가스젯 장치(182), 날카로운 금속 물질(183) 및 나노 구조물(184)을 포함한다. Figs. 10 to 13 are diagrams showing the construction of various embodiments for generating electrons and ions in step S150 of the operation of the method for measuring an absolute phase of a laser pulse shown in Fig. 3, which includes an
즉, 도 10에서와 같이 가스(181) 등을 빔 결합부(152)에서 결합된 레이저 펄스와 이차조화파를 집속부(140)를 이용해 반응시키면 가스가 이온화되어 전자 및 이온을 생성한다.That is, as shown in FIG. 10, when the laser pulse and the second harmonic wave coupled in the
전극(151)은 금속재질의 물질로서 소정량의 전압을 가하면 상기 생성된 전자 및 이온이 수집되고, 이온화량 산출부(152)는 전극(151)으로부터 수집된 전자 및 이온을 인가받아 전기 신호의 형태로 이온화량을 측정한다.The generated electrons and ions are collected when a predetermined amount of voltage is applied to the
또한, 도 11에서와 같이 가스젯 장치(182)가 가스를 분출하면 분출된 가스를 빔 결합부(152)에서 결합된 레이저 펄스와 이차조화파를 집속부(140)를 이용해 반응시키면 가스가 이온화되어 전자 및 이온을 생성한다.11, when the
그 후에 전극(151) 및 이온화량 산출부(152)에서의 동작은 도 10과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Operations in the
또한, 도 12에서와 같이 날카로운 금속 물질(183)을 빔 결합부(152)에서 결합된 레이저 펄스와 이차조화파를 집속부(140)를 이용해 반응시키면 이온화되어 전자 및 이온을 생성한다.12, when a
그 후에 전극(151) 및 이온화량 산출부(152)에서의 동작은 도 10과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Operations in the
특히, 금속물질(183)을 이온화 물질로 이용하는 경우에는 따로 전극(151)을 구비할 필요 없이 금속물질(183)에서 생성되는 전류를 직접 측정할 수도 있다. In particular, when the
또한, 도 13에서와 같이 나노 구조물(184)을 빔 결합부(152)에서 결합된 레이저 펄스와 이차조화파를 집속부(140)를 이용해 반응시키면 이온화되어 전자 및 이온을 생성한다.13, when the
그 후에 전극(151) 및 이온화량 산출부(152)에서의 동작은 도 10과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Operations in the
특히, 나노 구조물(184)의 경우에는 전극(151)을 나노 구조물(184)의 형태로 제작할 수도 있다. In particular, in the case of the
이외에도 이온화 현상은 아주 보편적으로 일어나는 현상이므로 이외에도 다른 많은 형태의 이온화 물질의 사용이 가능하다. In addition, ionization is a very common phenomenon, and many other types of ionization materials can be used.
이와 같이, 본 발명의 레이저 펄스의 절대위상 측정 장치 및 방법은 극초단 레이저 펄스의 절대위상의 상대값 만을 측정할 수 있는 종래 기술의 한계를 극복하여 별도의 복잡한 측정 장치들을 구비하지 않고, 레이저 펄스와 이차조화파를 이용해 측정한 이온화량 변화 진폭을 산출하여 레이저 펄스의 절대위상의 값을 산출할 수 있다.As described above, the apparatus and method for measuring an absolute phase of a laser pulse according to the present invention overcome the limitations of the prior art that can only measure relative values of the absolute phase of an ultraraple laser pulse, And the absolute value of the phase of the laser pulse can be calculated by calculating the amplitude of the ionization amount change measured using the second harmonic wave.
이를 통하여, 레이저 펄스의 절대위상 값을 측정하기 위하여 별도의 복잡한 측정 장치들을 구비할 필요가 없어 원가를 절감할 수 있어 제품의 생산성이 향상된다.Accordingly, it is not necessary to provide a complicated measuring device for measuring the absolute phase value of the laser pulse, so that the cost can be reduced and the productivity of the product is improved.
또한, 레이저 펄스의 절대위상의 상대적인 변화가 아닌 절대위상의 정확한 값을 알 수 있어 측정 장치의 정확도를 높여 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
In addition, it is possible to know the absolute value of the absolute phase, not the relative change of the absolute phase of the laser pulse, thereby improving the accuracy of the measuring device and improving the reliability of the product.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
In addition, since the present invention can be embodied in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to be a complete description of the present invention, It will be understood by those of ordinary skill in the art that the present invention is only provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the present invention and that the present invention is only defined by the claims of the claims.
100: 절대위상 측정 장치
110: 절대위상 변화부
120: 이차조화파 생성부
130: 빔 시간 지연 조절부
140: 집속부
150: 이온화량 측정부
200: 절대위상 분석부 100: absolute phase measuring device
110: Absolute phase change part
120: Second harmonic wave generating unit
130: beam time delay adjuster
140:
150: ionization amount measuring unit
200: absolute phase analysis unit
Claims (10)
상기 레이저 펄스를 이용하여 이차조화파를 생성하는 이차조화파 생성부;
상기 레이저 펄스 및 상기 생성된 이차조화파를 인가받아 시간 지연을 조절하는 빔 시간 지연 조절부;
조절된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 인가받아 이온화 물질로 집속하는 집속부; 및
집속된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파에 의해 생성된 전자 및 이온으로부터 이온화량을 측정하는 이온화량 측정부;
를 포함하고,
상기 시간 지연에 따라 변화하는 이온화량 변화 진폭을 절대위상 변화에 따라 산출하여 상기 레이저 펄스의 절대위상을 측정하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 장치.
An absolute phase changing unit for adjusting an absolute phase of the laser pulse;
A second harmonic generation unit for generating a second harmonic using the laser pulse;
A beam time delay controller for receiving the laser pulse and the generated second harmonic wave to adjust a time delay;
A focusing unit that receives the adjusted laser pulse and the second harmonic wave and is concentrated as an ionizing material; And
An ionization amount measuring unit for measuring an ionization amount from the laser pulse and the electron and ion generated by the secondary harmonic wave;
Lt; / RTI >
And an absolute phase of the laser pulse is measured by calculating an amplitude of change in ionization amount that varies with the time delay according to an absolute phase change.
Apparatus for absolute phase measurement of laser pulses.
상기 절대위상 변화부는
유리쐐기를 이용하여 상기 레이저 펄스의 절대위상을 조절하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 장치.
The method according to claim 1,
The absolute phase changing unit
And the absolute phase of the laser pulse is adjusted by using a glass wedge.
Apparatus for absolute phase measurement of laser pulses.
상기 이차조화파 생성부는
이차조화파 생성 결정을 이용하여 전기장 세기가 상기 레이저 펄스의 전기장 세기의 0.1 % 초과, 20 % 미만인 이차조화파를 생성하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 장치.
The method according to claim 1,
The second harmonic generation unit
Characterized in that a second harmonic generation crystal is used to generate a second harmonic wave whose electric field intensity is more than 0.1% and less than 20% of the electric field intensity of the laser pulse.
Apparatus for absolute phase measurement of laser pulses.
상기 빔 시간 지연 조절부는
평행 이동 스테이지에 빔 경로 조절 거울을 설치하고, 상기 빔 경로 조절 거울의 위치를 조절하여 광 경로의 길이를 바꾸어 상기 시간 지연을 조절하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 장치.
The method according to claim 1,
The beam time delay adjuster
Wherein a beam path adjusting mirror is provided on the parallel moving stage and the length of the optical path is changed by adjusting the position of the beam path adjusting mirror to adjust the time delay.
Apparatus for absolute phase measurement of laser pulses.
상기 이온화량 측정부는
소정량의 전압이 인가되어 생성된 상기 전자 및 이온이 수집되는 전극;
집속된 상기 전자 및 이온을 인가받아 전기 신호의 형태로 상기 이온화량을 측정하는 이온화량 산출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 장치.
The method according to claim 1,
The ionization amount measuring unit
An electrode through which the electrons and ions generated by applying a predetermined amount of voltage are collected;
An ionization amount calculation unit for receiving the focused electrons and ions and measuring the ionization amount in the form of an electric signal;
≪ / RTI >
Apparatus for absolute phase measurement of laser pulses.
(b) 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 이온화 물질에 집속하는 단계;
(c) 이온화 물질로 집속하여 생성된 전자 및 이온으로부터 측정된 이온화량을 시간 지연의 변화에 따라 측정하여 이온화량 변화 진폭을 산출하는 단계;
(d) 상기 레이저 펄스의 절대 위상의 변화에 따라 상기 이온화량 변화 진폭을 측정하는 단계; 및
(e) 상기 절대 위상의 변화에 따른 상기 이온화량 변화 진폭으로부터 레이저 펄스의 절대위상을 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 펄스의 절대위상 측정 방법.
(a) generating a second harmonic wave by applying a laser pulse;
(b) focusing said laser pulse and said second harmonic on an ionizing material;
(c) calculating an ionization amount change amplitude by measuring an ionization amount measured from electrons and ions generated by focusing with an ionization material according to a change in time delay;
(d) measuring the ionization amount change amplitude in accordance with a change in an absolute phase of the laser pulse; And
(e) calculating an absolute phase of the laser pulse from the ionization amount change amplitude according to the absolute phase change;
And measuring the absolute phase of the laser pulse.
상기 (c)단계의상기 시간 지연의 변화에 따른 상기 이온화량 변화 진폭은
상기 시간 지연에 따른 이온화량 변화의 최대값과 최소값의 차이로 산출되는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 방법.
The method according to claim 6,
The ionization amount change amplitude according to the change of the time delay in the step (c)
And the difference between the maximum value and the minimum value of the ionization amount change due to the time delay is calculated.
Method of absolute phase measurement of laser pulses.
상기 (e) 단계는
상기 레이저 펄스의 절대위상이 0인 경우 상기 이온화량 변화 진폭이 최대가 됨을 이용해 상기 레이저 펄스의 절대위상을 산출하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 측정 방법.
The method according to claim 6,
The step (e)
And when the absolute phase of the laser pulse is 0, the absolute phase of the laser pulse is calculated using the fact that the amplitude of the ionization amount change becomes maximum.
Method of absolute phase measurement of laser pulses.
상기 레이저 펄스를 이용하여 이차조화파를 생성하는 이차조화파 생성부;
생성된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 인가받아 시간 지연을 조절하는 빔 시간 지연 조절부;
조절된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파를 인가받아 이온화 물질로 집속하는 집속부; 및
집속된 상기 레이저 펄스 및 상기 이차조화파에 의해 생성된 전자 및 이온으로부터 이온화량을 측정하는 이온화량 측정부;
를 포함하고,
상기 시간 지연에 따라 변화하는 이온화량 변화 진폭을 절대위상 변화에 따라 산출하여 상기 레이저 펄스의 절대위상을 측정한 후에, 요구되는 절대위상으로 조절하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 조절 장치.
An absolute phase changing unit for adjusting an absolute phase of the laser pulse;
A second harmonic generation unit for generating a second harmonic using the laser pulse;
A beam time delay controller for receiving the laser pulse and the generated harmonic wave to adjust a time delay;
A focusing unit that receives the adjusted laser pulse and the second harmonic wave and is concentrated as an ionizing material; And
An ionization amount measuring unit for measuring an ionization amount from the laser pulse and the electron and ion generated by the secondary harmonic wave;
Lt; / RTI >
Calculating an absolute value of the variation of the ionization amount in accordance with the absolute value of the absolute value of the absolute value of the variation of the absolute value of the absolute value of the variation of the absolute value of the absolute value of the absolute value,
Apparatus for absolute phase adjustment of laser pulses.
(b) 상기 이차조화파 및 상기 레이저 펄스를 이온화 물질에 집속하는 단계;
(c) 이온화 물질로 집속하여 생성된 전자 및 이온으로부터 측정된 이온화량을 시간 지연의 변화에 따라 측정하여 이온화량 변화 진폭을 산출하는 단계;
(d) 상기 레이저 펄스의 절대 위상의 변화에 따라 상기 이온화량 변화 진폭을 측정하는 단계; 및
(e) 상기 절대 위상의 변화에 따른 상기 이온화량 변화 진폭으로부터 상기 레이저 펄스의 절대위상을 산출하는 단계;
를 포함하고,
상기 산출된 레이저 펄스의 절대위상으로부터 요구되는 절대위상으로 조절하는 것을 특징으로 하는,
레이저 펄스의 절대위상 조절 방법.
(a) generating a second harmonic wave by applying a laser pulse;
(b) focusing said secondary harmonic and said laser pulses to an ionizing material;
(c) calculating an ionization amount change amplitude by measuring an ionization amount measured from electrons and ions generated by focusing with an ionization material according to a change in time delay;
(d) measuring the ionization amount change amplitude in accordance with a change in an absolute phase of the laser pulse; And
(e) calculating an absolute phase of the laser pulse from the ionization amount change amplitude according to the absolute phase change;
Lt; / RTI >
And adjusting the absolute phase of the calculated laser pulse to an absolute phase required.
A method for absolute phase adjustment of a laser pulse.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| KR (1) | KR102031795B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102407487B1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-06-10 | 포항공과대학교 산학협력단 | Method of measuring stack angle of transition metal dichalcogenide heterostructure using second-harmonic interference |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101259327B1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-05-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | Autocorrelator |
| US20140023099A1 (en) | 2011-04-06 | 2014-01-23 | Gerhard Georg Paulus | Method and device for the fast phase evaluation, in particular of multi-cycle pulses of laser radiation |
| KR101613883B1 (en) * | 2015-12-03 | 2016-05-02 | 기초과학연구원 | An amplitude and phase analysis device of the light wave |
-
2016
- 2016-11-01 KR KR1020160144689A patent/KR102031795B1/en active IP Right Grant
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| KR101259327B1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-05-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | Autocorrelator |
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