펨토초 레이저 펄스에서 광 소용돌이의 발생과 시공간 특성

전문가 제언

○ 물질세계를 통일성 있게 이해하고 취급하려는 시도는 물성 물리학의 커다란 과제이다. 근래 이를 보편적인 성질로 유도하기 위해 토폴로지(topology=위상공간) 개념을 이용하게 된다. 또 토폴로지를 특징으로 하는 물질군도 드러나, 새로운 물성변화나 기능의 창출이 기대된다.

○ 1960년에 레이저가 발명된 이후, 보다 강력한 고출력 레이저를 개발하려는 연구가 꾸준히 이어져왔다. 초강력장 물리학(intense-field physics 또는 high-field physics)은 지난 50년간 레이저기술의 지속적인 발전을 통해 탄생한 분야로 1990년대부터 본격적으로 연구되기 시작하였다.

○ 20세기의 양자역학에서는 물체의 정확한 길이와 시간은 하이젠베르크 (Heisenberg.W)의 불확정성 원리에 의해 동시에 측정될 수 없다고 했다. 그러나 레이저의 출현과 펨토초(10-15sec.) 제어가 가능해져 놀라운 분해능으로 극미세 측정이 가능해졌다.

○ 원자나 분자의 결합ㆍ분해ㆍ치환 등 화학반응은 놀라울 정도로 빠른 속도로 일어난다. 원자의 운동속도는 약 1km/s이므로 10-10m의 거리에 있는 원자의 움직임을 관찰하기 위해서는 100펨토초 정도의 분해능이 필요하다.

○ 본고에서는 시공간 특성을 규명하기 위해 발진대역이 매우 넓고 형광수명과 안정성에 있어서 우수한 장점을 갖고 있는 고출력 티타늄 사파이어 펨토초 레이저가 사용되었다.

○ 국내 ‘한국표준과학연구원’에서 펨토초 레이저를 이용해 길이와 시간 두개의 ‘표준’을 맞추려는 연구를 하고 있다. 2000년에 개발된 주파수 안정화된 펨토초 모드록 레이저는 펨토초 단위의 ‘찰나’를 정확히 제어할 수 있다. KAIST를 비롯한 포항공대, 원자력연구원등에서 극초단, 고출력 레이저 시설을 건설하고 있으므로, 앞으로 초강력장 물리학분야의 국내연구가 활성화될 것으로 기대한다.

저자

Yasunori Toda, Koshi Nagaoka, Katsuhiro Shimatake, Ryuji Morita

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

전기·전자

연도

2007

권(호)

127(9)

잡지명

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

1308~1313

분석자

홍*철

분석물

• 펨토초 레이저 펄스에서 광 소용돌이의 발생과 시공간 특성.pdf [235,363 byte]

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