극초단 고분산 미러 - 2편: 분산

분산: 분산은 무엇이며 왜 중요한가?

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색 분산(chromatic dispersion)은 광학적 주파수나 파장에 따라 광매질에서 빛의 위상 속도(또는 빠른 정도)가 가지고 있는 의존성을 가리킵니다. 광학 부품에 사용되는 대부분의 소재는 양의 분산(positive dispersion)을 보이며, 이는 장파장의 위상 속도가 단파장의 위상 속도보다 높다는 것을 의미합니다(아래 그림 참조). 이는 양의 처프(positive chirp)로 알려진 공정에서 극초단 펄스의 펄스 지속시간을 연장시키기 때문에 극초단 용도에는 악영향을 미칩니다.

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극초단 레이저 펄스의 확장을 유도하는 분산. AOM는 레이저가 펄스 출력을 방출할 수 있도록 하는 구성 요소인 acousto-optic modulator를 가리킴

그러나 이와 같은 단점은 단파장의 위상 속도가 장파장의 위상 속도보다 높을 때 음의 분산을 나타내는 다층 유전체 미러(multilayer dielectric mirror) 등의 광학 부품을 활용하면 보정이 가능합니다. 이처럼 보정용 광학 부품을 사용하면 시스템 운영 초기에 발생하는 양의 분산을 균형있게 조정할 수 있어 펄스 압축을 통해 최적의 성능을 제공하게 됩니다(아래 그림 참조).

음의 분산을 이용해 펄스를 압축하면 광매질을 투과하면서 경험하게 되는 극초단 펄스의 양의 분산을 상쇄시킬 수 있음

분산이 극초단 레이저 시스템에 미치는 영향을 고려할 때 group delay와 group delay dispersion (GDD)을 반드시 이해하고 있어야 합니다. 광학 부품의 group delay는 각도 주파수에 따라 전기장의 위상 변화로 파생된 결과물입니다. GDD는 주파수에 따라 group delay에 의해 유도된 결과물 혹은 스펙트럼 위상에 의해 유도된 두 번째 결과물로 정의됩니다. 단위 길이당 GDD는 group velocity dispersion (GVD)으로 알려져 있습니다. GDD는 주로 fs2의 단위로 표기되며 GVD는 fs2/mm 단위로 표기됩니다. 펄스를 압축하는 광학 부품은 양전자에 의해 처프된 펄스를 압축하기 위해 규모가 큰 음의 GDD를 가지고 있습니다. 분산 및 GVD에 관한 더 자세한 정보는 당사의 분산 관련 어플리케이션 노트를 참조하기 바랍니다.

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에드몬드 옵틱스의 극초단 광학 제품

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800nm Highly-Dispersive Ultrafast Mirrors

800nm Highly-Dispersive Ultrafast Mirrors는 다층의 극초단 처프 코팅과 GTI 코팅을 측징으로 하기 때문에 5°의 입사각(AOI)에서 -1300fs2의 GDD를 그리고 730-830nm에서 99.8%가 넘는 반사율(p-편광)을 달성할 수 있습니다. 고분산 코팅 설계로 3차 이상의 고위 수차 분산을 제어할 수 있으며 뛰어난 빔 안정성을 제공합니다.

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1030nm Highly-Dispersive Ultrafast Mirrors

1030nm Highly-Dispersive Ultrafast Mirrors는 7°의 입사각(AOI)에서 -1000 fs2의 GDD를 그리고 60nm 대역폭에서 99.8%가 넘는 반사율(p-편광)을 제공하기 때문에 Yb:doped fiber laser의 펄스 압축 및 분산 보정 용도로 사용하기 적합합니다.

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1030nm Highly-Dispersive Broadband Ultrafast Mirrors

1030nm Highly-Dispersive Broadband Ultrafast Mirrors는 5°의 입사각(AOI)에서 -200 fs2의 GDD를 그리고 950 - 1120nm에서 99.8%가 넘는 p-편광 반사율을 특징으로 합니다. 이 미러는 ultrafast Yb:doped fiber laser 등 초고속 근적외선(NIR) 레이저의 펄스 압축 및 분산 보정 용도로 사용하기 적합합니다.

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2μm Highly-Dispersive Broadband Ultrafast Mirrors

2μm Highly-Dispersive Broadband Ultrafast Mirrors는 2000-2200nm에서 99%의 반사율을 제공하며 intracavity 분산 보정 용도로 사용하기 적합합니다.​

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