시간공간위상변조 레이저빔(Laser Beams with Spatio-Temporal Phase Modulation)

전문가 제언

□ 위상변조는 입력 신호의 진폭에 대하여 반송파의 위상을 변조신호에 따라 변화시키는 변조방식이다. 최근에는 변조신호가 디지털인 디지털 위상 변조가 PSK(Phase Shift Keying)로서 디지털 코드에 의한 데이터 통신에 이용되고 있다. PSK는 디지털 신호를 송수신하는 방식으로서 정보를 운반하기 위해 전송되는 신호의 위상이 변하게 된다.

□ 스페클간섭법(speckle interferometry)은 스페클 패턴을 응용한 간섭법인데 스페클 패턴이란 레이저와 같은 간섭성이 좋은 광원으로부터의 빛이 거친 표면이나 불균일한 매질에 의해 산란되는 경우 나타나는 불규칙한 강도분포이다. 1970년 프랑스의 라베이리는 망원경에 의한 천체의 상을 0.01초에 기록하여 빛이 여러 위상으로 합쳐질 때 간섭효과에 의한 천체의 공간정보를 얻을 수 있다는 것을 보였으며 이것을 스페클 간섭법이라 하였다. 이것은 2차원 상을 관측할 수 있는 구체적인 계기가 되었다.

□ 고체레이저의 일종인 글라스레이저(glass laser)는 활성이온과 활성이온을 균일하게 녹아 들어가게 한 무색의 모체 유리로 되어 있다. 활성이온으로 Nd를 사용한 네오디뮴을 함유한 것은 근적외선을 방출한다. 대형으로 쉽게 만들 수 있기 때문에 핵융합에 필요한 초고온, 초고압 발생장치로서 고출력 유리레이저가 유망하다. 성형이 쉬워 소형 의료용으로 만들어지고 있다. 유리에 대한 산화네오디뮴의 농도가 3~4%에서 효율이 최대이고 모체유리는 대 출력 발생에 손상을 입지 않는 저굴절률인 것이 적합하다.

□ 본고에서는 레이저 응용으로 균일한 조명을 위한 간섭성 제어 방법인 시간공간위상변조(STPM) 레이저 광에 대하여 설명하고 있다. 빔의 무질서한 간섭으로 조명패턴에는 무질서한 스페클 패턴이 일어나며 반드시 스페클의 평활화가 필요하고 레이저빔의 시간주파수 영역에서 광 대역화가 필요하다.

□ 레이저 응용에서는 간섭성을 이용하는 경우가 많지만 스페클로 실패하는 경우가 많다. 본고에서는 고출력 레이저로 핵융합용 글라스레이저를 이용하여 균일 레이저 조명에 대해 설명하고 있다. 고출력레이저에서는 간섭성과 균일성이 동시에 요구되는데 이러한 모순을 해결하기 위해 시간과 공간의 위상변조 제어가 유효하다. 이 레이저는 다단위상변조기와 회절격자에 의한 시간과 공간에서 컬러 사이클을 발생시키며 이때 컬러 사이클 내에 파장배열이 복잡해짐에 따라 파장배열의 상관관계가 억제되고 집광 패턴의 균일성이 향상된다.

저자

Noriaki MIYANAGA

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

기초과학

연도

2004

권(호)

32(4)

잡지명

레이저연구(D212)

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

241~246

분석자

오*섭

분석물

• 시간공간위상변조 레이저빔.pdf [184,698 byte]

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