반복적기가헤르츠개별 색상과 모양의 펄스는 초고속 이미징 및 레이저 처리의 새로운 잠재력을 열어줍니다.
일본 도쿄대와 사이타마대 연구진이 '스펙트럼 셔틀'이라는 혁신적인 광학 기술을 개발했다. 이 기술은 GHz 펄스 버스트를 동시에 생성하고 공간 프로필을 형성할 수 있습니다.
반복성이 높은 펄스의 생성 및 형성은 고속 사진 촬영, 레이저 처리 및 음파 생성을 포함한 다양한 응용 분야에 큰 가능성을 가지고 있습니다. ~0.01 ~ ~10 나노초 간격의 기가헤르츠(GHz) 펄스는 초고속 현상을 시각화하고 레이저 처리 효율성을 향상시키는 데 특히 유용합니다.
현재 업계에서는 GHz 펄스 버스트를 생성하는 방법을 사용할 수 있지만 펄스 에너지의 비효율적인 출력, 펄스 간격의 열악한 조정 가능성 및 기존 시스템의 복잡성과 같은 문제가 남아 있습니다. 또한 각 GHz 버스트 펄스의 공간 프로파일을 형성하는 것은 공간 광 변조기의 응답이 충분하지 않기 때문에 제한됩니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 위에서 언급한 연구팀은 새로운 계획을 개발했습니다.
이 접근 방식은 회절 격자를 통해 초단 펄스를 수평으로 분산시키고 평행 거울을 사용하여 펄스를 공간적으로 서로 다른 파장으로 분리하는 것으로 구성됩니다. 수직으로 정렬된 이러한 펄스는 공간 광 변조기를 사용하여 개별적으로 공간적으로 변조될 수 있습니다. GHz 범위에서 서로 다른 시간 지연을 갖는 결과 변조 펄스는 스펙트럼적으로 분리된 GHz 펄스 버스트를 생성하며, 각각은 공간 프로필에서 고유한 모양을 갖습니다.
이 방법은 파장과 시간 간격의 이산적 변화로 GHz 버스트 펄스를 성공적으로 생성하는 것으로 보고되었습니다. 이는 위치 이동 및 피크 분할을 포함한 공간 프로필의 형성을 보여줍니다. 초고속 스펙트럼 이미징에 이 방법을 적용하면 서로 다른 파장 대역의 역학을 동시에 캡처하는 능력이 입증됩니다.
이 방법은 나노초 미만에서 나노초 단위의 초고속 이미징을 촉진하여 빠르고 비반복적인 현상을 분석할 수 있습니다. 잠재적인 응용 분야에는 알려지지 않은 초고속 현상을 밝히고 산업 환경에서 빠른 물리적 프로세스를 모니터링하는 것이 포함됩니다. GHz 펄스를 개별적으로 형성하는 능력은 정밀 레이저 가공 및 레이저 치료에서도 매우 유망합니다.
특히, 팀의 혁신적인 접근 방식으로 컴팩트한 디자인과 향상된 휴대성을 구현하여 과학 연구 시설 및 다양한 산업 기술에 사용하기에 적합합니다.
시마다 케이타로 박사 생명공학과 후보자입니다.도쿄대학, "우리의 독특한 광학 구조는 3차원 광학 경로로 초단 펄스를 조작할 수 있어 전례 없는 GHz 버스트 공간 조작이 가능합니다."
그는 "스펙트럼 셔틀링은 10피코초부터 10나노초까지의 간격으로 광범위한 GHz 버스트 펄스를 제공합니다. 플라즈마, 금속, 세포를 포함한 다양한 대상에 대한 우리 기술을 기반으로 한 응용 프로그램이 과학적 발견을 가속화할 것이라고 믿습니다. 산업과 의학 분야의 기술 혁신입니다."
이 혁신적인 기술은 과학 연구 및 산업 응용 분야에 영향을 미치면서 초고속 이미징을 발전시킬 수 있는 길을 열어줍니다. GHz 펄스 버스트를 동시에 생성하고 형성하는 능력은 빠른 현상을 연구하고 레이저 기반 프로세스를 향상시키기 위한 다용도 도구를 도입합니다.
