펨토초 레이저 기반의 피코초 시간 간격의 초고속 분광 이미징 기술
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2021
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Korean
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학술저널
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34-34(1쪽)
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극초단 펄스 레이저의 짧은 펄스 폭 특징은 시간 상에서 굉장히 짧으면서 동시에 출력이 집중되어 높은 첨두 출력을 가지게 된다. 이러한 특징은 최근 광학 이미징 기술에 있어서, 순간적으로 빠르게 변화하는 현상의 이미지를 획득하기 위한 측정 시스템의 광원으로 각광을 받아 활발하게 사용되어오고 있다. 극초단 펄스 레이저를 활용하여 높은 시간 분해능은 획득할 수 있는 반면, 여전히 이미지들 간의 시간 간격은 검출기(카메라)의 프레임 레이트에 제한받고 있다. 기존의 검출기의 경우 최대 수십-kHz 수준이며, 이는 FOV (Field of View)가 넓어지게 되면 수-Hz 수준까지 낮아진다는 큰 한계를 가지고 있다. 한편, 역동적으로 변화하는 현상을 빠른 시간 간격으로 이미지를 획득하기 위해서는 Pump-probe 방법이 존재하지만, 측정하고자 하는 현상을 반복적으로 재생성하고, Probe Beam 지연 시간을 조절하여 여러 번 측정을 수행해야한다는 큰 단점이 존재한다. 본 연구에서는 다양한 역동적인 현상을 측정 및 이해하기 위한 단일 샷으로 피코(10-12)초 수준의 시간 간격의 이미지들을 획득할 수 있는 순간적인 이미징 기술을 제안하고자 한다. 기존의 검출기의 프레임 레이트와 FOV 의 한계를 극복하고, 동시에 이미지의 시간 분해능은 펄스 폭에 해당하는 펨토(10-15)초 수준의 높은 시간 분해능을 특징으로 순간적인 이미징이 가능하다. 더 나아가, 본 연구에서 제안하는 이미징 기술은 간섭계의 구성으로써, 위상을 획득하여 3 차원 정보 획득도 가능하다는 특징을 가진다.
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