| 전민용 교수팀, ‘PhotoniX’ 논문 게재 | |||||
| 작성자 | 물리학과 | ||||
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| 조회수 | 928 | 등록일 | 2023.10.18 | ||
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광섬유 레이저의 비정산 분산과 5차 비선형성을 활용한 모드잠금 레이저 개발
자연과학대학 물리학과 전민용 교수 연구팀이 국제 우수 저널에 논문을 게재하며 높은 피크출력 모드잠금 광섬유 레이저 분야 연구 결과의 우수성을 입증했다. 이번 연구 결과는 광학(Optics) 분야 상위 5%인 ‘PhotoniX’(IF: 16.5)에 10월 16일자로 온라인 게재됐다. 이번 연구는 진진화 연구원(제1저자)이 전민용 교수(교신저자), 한국표준과학연구원 임선도 박사(공동교신)의 지도를 받아 진행됐으며 한국표준과학연구원 김승관 박사가 공동연구로 참여했다. ※ 논문 제목: Ultrafast dissipative soliton generation in anomalous dispersion achieving high peak power beyond the limitation of cubic nonlinearity 연구팀은 이번 연구에서 광섬유 레이저 매질의 비정산 분산과 3차 비선형성으로 인해 제한되는 최대 피크 출력의 한계값을 가지는 모드잠금 펄스의 특성을 극복하고자 광섬유 레이저의 비정산 분산과 5차 비선형성을 활용한 새로운 모드잠금 레이저를 연구했다. 현재 모드잠금 광섬유 레이저는 레이저 드릴링, 레이저 제조, 수술용 레이저 메스 등 다양한 분야에서 활용됨에 따라 정밀한 제조 및 수술용 메스 제작을 위해서는 이전보다 높은 피크 출력을 가지는 레이저가 요구되는 상황이다. 하지만 기존 광섬유 레이저는 매질을 통과하는 빛의 광출력이 높아질수록 큰 비선형성을 겪으며 그 펄스가 안정적으로 유지되지 못하는 한계가 존재하고 있다. 이에 연구팀은 레이저 물리 모델을 적용한 전산모사 기법을 이용해 이를 특성화하고, 그 구현 방법을 제안했으며, 이를 바탕으로 3차 비선형성으로 인한 피크 출력의 한계를 뛰어 넘는 모드잠금 툴륨 광섬유 레이저를 개발하는 데 성공했다. 연구팀은 기존 광섬유 레이저의 한계를 극복하기 위해 3차 비선형성으로 인한 한계를 뛰어넘는 높은 피크 출력을 가지면서도, 공진기 매질 내에서 안정적으로 도파되는 펄스를 세계 최초로 구현했다. 연구팀은 5차 비선형성이 3차 비선형성보다 높은 광 출력에서 얻어지는 물리 현상이라는 점과 공진기의 비정산 분산이 5차 비선형성과 함께 동작해 펄스의 붕괴를 막는다는 점을 활용해 3차 비선형성으로 인해 제한되던 피크 출력의 한계를 뛰어넘고, 높은 피크 출력에서 안정적인 모드 잠금 펄스를 발생시키는 광섬유 레이저를 구현할 수 있었다. 한편, 이번 연구는 한국산업기술진흥원과 한국연구재단(중점연구소, 양자제어물성연구소, 4단계 BK21)의 지원을 받아 수행됐다. □ 논문 링크: https://doi.org/10.1186/s43074-023-00112-5 |
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충남대학교 자연과학대학 물리학과
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