Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102356280B1 - pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same - Google Patents

pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same Download PDF

Info

Publication number
KR102356280B1
KR102356280B1 KR1020150153791A KR20150153791A KR102356280B1 KR 102356280 B1 KR102356280 B1 KR 102356280B1 KR 1020150153791 A KR1020150153791 A KR 1020150153791A KR 20150153791 A KR20150153791 A KR 20150153791A KR 102356280 B1 KR102356280 B1 KR 102356280B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser beam
pulsed laser
mirror
area
mirrors
Prior art date
Application number
KR1020150153791A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160063977A (en
Inventor
송동훈
정문연
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US14/950,574 priority Critical patent/US9548582B2/en
Publication of KR20160063977A publication Critical patent/KR20160063977A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102356280B1 publication Critical patent/KR102356280B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08059Constructional details of the reflector, e.g. shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
    • H01S5/18369Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors based on dielectric materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은 펄스 폭 확장기 및 그를 포함하는 처프 펄스 증폭 장치를 개시한다. 그의 확장기는 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들과, 상기 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들 사이에 배치되고, 펄스 레이저 빔을 굴절시켜 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 확장시키는 군지연 분산 블록을 포함할 수 있다. The present invention discloses a pulse width expander and a chirped pulse amplification device comprising the same. The expander includes first and second multiple reflection mirrors, and a group delay dispersion block disposed between the first and second multiple reflection mirrors and refracting the pulsed laser beam to expand the pulse width of the pulsed laser beam. can do.

Description

펄스 폭 확장기 및 그를 포함하는 처프 펄스 증폭 장치{pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same}Pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same

본 발명은 광 증폭 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 확장하는 펄스 폭 확장기 및 그를 포함하는 처프 펄스 증폭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical amplification device, and more particularly, to a pulse width expander for expanding a pulse width of a pulsed laser beam, and a chirped pulse amplification device including the same.

1980년대 중반에 이르러서 이득매질(gain medium)의 손상문턱(damage threshold) 에 따른 펄스 레이저 빔의 출력 파워 한계를 극복한 중요한 광학적 기술 진보가 있었다. 바로 처프 펄스 증폭 기술이다. 처프 펄스 증폭 기술은 일반적인 펄스 증폭 기술보다 월등히 높은 출력 파워의 펄스 레이저 빔을 제공할 수 있다. 일반적인 처프 펄스 증폭 장치는 약 1 GW 이하의 최대 출력 파워를 갖는 펄스 레이저 빔을 생성할 수 있다. 반면, 처프 펄스 증폭 장치는 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 조절하여 광학 매질의 손상문턱의 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 처프 펄스 증폭 장치는 약 1 TW 이상의 최대 출력 파워를 갖는 펄스 레이저 빔을 생성할 수 있다.In the mid-1980s, there was an important optical technological advance that overcomes the output power limit of the pulsed laser beam according to the damage threshold of the gain medium. This is the chirp pulse amplification technology. The chirped pulse amplification technique can provide a pulsed laser beam with an output power significantly higher than that of a general pulse amplification technique. A typical chirped pulse amplification device can generate a pulsed laser beam having a maximum output power of about 1 GW or less. On the other hand, the chirped pulse amplification apparatus can minimize the influence of the damage threshold of the optical medium by adjusting the pulse width of the pulsed laser beam. Accordingly, the chirped pulse amplifying apparatus may generate a pulsed laser beam having a maximum output power of about 1 TW or more.

본 발명의 과제는 펄스 레이저 빔의 다중 패스를 갖는 펄스 폭 확장기를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pulse width expander having multiple passes of a pulsed laser beam.

본 발명의 다른 과제는 공간 효율을 극대화할 수 있는 펄스 폭 확장기 및 그를 포함하는 처프 펄스 증폭 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a pulse width expander capable of maximizing space efficiency and a chirped pulse amplification apparatus including the same.

본 발명은 펄스 폭 확장기를 개시한다. 펄스 폭 확장기는 펄스 레이저 빔을 반사하는 제 1 대면적 미러와, 상기 제 1 대면적 미러 내의 제 1 소면적 미러를 포함하는 제 1 다중 반사 미러; 상기 제 1 대면적 미러에 대향하여 배치되는 제 2 대면적 미러와, 상기 제 2 대면적 미러 내의 제 2 소면적 미러를 포함하는 제 2 다중 반사 미러; 및 상기 제 1 다중 반사 미러와 상기 제 2 다중 반사 미러 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔을 굴절시켜 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 확장시키는 펄스 군지연 분산 블록을 포함한다.The present invention discloses a pulse width expander. The pulse width expander includes: a first multiple reflection mirror including a first large area mirror reflecting the pulsed laser beam and a first small area mirror in the first large area mirror; a second multiple reflection mirror including a second large-area mirror disposed to face the first large-area mirror and a second small-area mirror in the second large-area mirror; and a pulse group delay dispersion block disposed between the first multiple reflection mirror and the second multiple reflection mirror to expand the pulse width of the pulsed laser beam by refracting the pulsed laser beam.

본 발명의 일 예에 따른 처프 펄스 증폭 장치는 펄스 레이저 빔을 생성하는 발진기; 상기 발진기와 이격하여 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 압축하는 펄스 폭 압축기; 상기 펄스 폭 확장기와 상기 발진기 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔의 세기를 증폭하는 펄스 증폭기; 및 상기 펄스 증폭기와 상기 발진기 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔의 상기 펄스 폭을 확장시키는 펄스 폭 확장기를 포함한다. 여기서, 상기 펄스 폭 확장기는:A chirped pulse amplification apparatus according to an embodiment of the present invention includes an oscillator for generating a pulsed laser beam; a pulse width compressor disposed to be spaced apart from the oscillator and configured to compress a pulse width of the pulsed laser beam; a pulse amplifier disposed between the pulse width expander and the oscillator and amplifying the intensity of the pulsed laser beam; and a pulse width expander disposed between the pulse amplifier and the oscillator to expand the pulse width of the pulsed laser beam. Wherein the pulse width expander is:

상기 펄스 레이저 빔을 반사하는 제 1 대면적 미러와, 상기 제 1 대면적 미러 내의 제 1 소면적 미러를 포함하는 제 1 다중 반사 미러; 상기 제 1 대면적 미러에 대향하여 배치되는 제 2 대면적 미러와, 상기 제 2 대면적 미러 내의 제 2 소면적 미러를 포함하는 제 2 다중 반사 미러; 및 상기 제 1 다중 반사 미러와 상기 제 2 다중 반사 미러 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔을 굴절시켜 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 확장시키는 펄스 군지연 분산 블록을 포함할 수 있다.a first multiple reflection mirror including a first large-area mirror reflecting the pulsed laser beam and a first small-area mirror in the first large-area mirror; a second multiple reflection mirror including a second large-area mirror disposed to face the first large-area mirror and a second small-area mirror in the second large-area mirror; and a pulse group delay dispersion block disposed between the first multiple reflection mirror and the second multiple reflection mirror and refracting the pulsed laser beam to expand a pulse width of the pulsed laser beam.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 폭 확장기는 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들 사이에서 반사되는 펄스 레이저 빔을 굴절시켜 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 확장시키는 군지연 분산 블록을 포함할 수 있다. 군지연 분산 블록은 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들 사이의 펄스 레이저 빔의 다중 패스를 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들과, 군지연 분산 블록은 펄스 폭 확장기의 공간 효율을 극대화시킬 수 있다.As described above, the pulse width expander according to an embodiment of the present invention includes a group delay dispersion block that expands the pulse width of the pulsed laser beam by refracting the pulsed laser beam reflected between the first and second multiple reflection mirrors. may include The group delay dispersion block may have multiple passes of the pulsed laser beam between the first and second multiple reflection mirrors. The first and second multiple reflection mirrors and the group delay dispersion block may maximize the spatial efficiency of the pulse width expander.

도 1은 본 발명의 개념에 따른 처프 펄스 증폭 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 펄스 발진기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 각각 도 1의 펄스 폭 확장기의 일 예를 보여주는 사시도 및 측면도이다.
도 5는 도 1의 펄스 폭 확장기의 일 예를 보여주는 사시도 및 측면도이다.
도 6은 도 1의 펄스 증폭기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 각각 도 1의 펄스 폭 압축기를 보여주는 사시도 및 측면도이다.
1 is a view showing a chirped pulse amplifying apparatus according to the concept of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the pulse oscillator of FIG. 1 .
3 and 4 are perspective and side views, respectively, showing an example of the pulse width expander of FIG. 1 .
5 is a perspective view and a side view illustrating an example of the pulse width expander of FIG. 1 ;
6 is a diagram illustrating an example of the pulse amplifier of FIG. 1 .
7 and 8 are perspective and side views, respectively, showing the pulse width compressor of FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein, and may be embodied in different forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 챔버, 박막, 코팅은 일반적인 반도체 및 장치 용어들로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means that a stated component, step, operation and/or element excludes the presence or addition of one or more other components, steps, operation and/or element. I never do that. Also, in the specification, chamber, thin film, and coating may be understood in general semiconductor and device terms. Since it is according to a preferred embodiment, reference signs provided in the order of description are not necessarily limited to the order.

도 1은 본 발명의 개념에 따른 처프 펄스 증폭 장치(10)를 보여준다.1 shows a chirped pulse amplifying device 10 according to the concept of the present invention.

도 1을 참조하면, 처프 펄스 증폭 장치(10)는 펄스 발진기(20), 펄스 폭 확장기(30), 펄스 증폭기(40), 및 펄스 폭 압축기(50)를 포함할 수 있다. 펄스 발진기(20)는 펄스 레이저 빔(100)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 펄스 레이저 빔(100)은 1초당 약 106개의 극초단의 펄스(102)를 가질 수 있다. 펄스 폭 확장기(30)는 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)을 확장할 수 있다. 펄스 폭(W)은 펄스(102)의 상승 시간과 하강 시간에서 세기 및/또는 진폭이 1/2로 되는 시간 간격으로 정의될 수 있다. 펄스(102)의 세기는 펄스 폭 확장기(30), 펄스 증폭기(40), 및 펄스 폭 압축기(50)에서 변화될 수 있다. 펄스 폭 확장기(30)는 펄스 레이저 빔(100)의 파장대마다 펄스 폭(104)을 확장시킬 수 있다. 펄스(102)의 세기는 줄어들 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 확장기(30)는 펄스 레이저 빔(100)의 세기를 펄스 증폭기(40)의 제 2 이득 매질(도 6의 46)의 손상문턱 이하로 감소시킬 수 있다. 펄스 증폭기(40)는 펄스 레이저 빔(100)의 세기를 증폭할 수 있다. 펄스 폭 압축기(50)는 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)을 압축시킬 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 압축기(50)에서의 펄스 레이저 빔(100)의 세기는 펄스 발진기(20)에서의 펄스 레이저 빔(100)의 세기보다 약 105 내지 106배 이상으로 증가될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the chirp pulse amplifying apparatus 10 may include a pulse oscillator 20 , a pulse width expander 30 , a pulse amplifier 40 , and a pulse width compressor 50 . The pulse oscillator 20 may generate the pulsed laser beam 100 . For example, the pulsed laser beam 100 may have about 10 6 ultrashort pulses 102 per second. The pulse width expander 30 may expand the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 . The pulse width W may be defined as the time interval at which the intensity and/or amplitude is halved at the rise and fall times of the pulse 102 . The intensity of the pulse 102 may be varied in the pulse width expander 30 , the pulse amplifier 40 , and the pulse width compressor 50 . The pulse width expander 30 may expand the pulse width 104 for each wavelength band of the pulsed laser beam 100 . The intensity of the pulse 102 may be reduced. For example, the pulse width expander 30 may reduce the intensity of the pulsed laser beam 100 below a damage threshold of the second gain medium (46 of FIG. 6 ) of the pulse amplifier 40 . The pulse amplifier 40 may amplify the intensity of the pulsed laser beam 100 . The pulse width compressor 50 may compress the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 . For example, the intensity of the pulsed laser beam 100 in the pulse width compressor 50 may be increased to about 10 5 to 10 6 times or more than the intensity of the pulsed laser beam 100 in the pulse oscillator 20 . .

도 2는 도 1의 펄스 발진기(20)의 일 예를 보여준다.FIG. 2 shows an example of the pulse oscillator 20 of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 펄스 발진기(20)는 제 1 펌프 레이저(21), 제 1 공진기(24), 제 1 처프 미러(28), 및 제 1 출력 미러(29)를 포함할 수 있다. 제 1 펌프 레이저(21)는 제 1 펌프 광(21a)을 생성할 수 있다. 제 1 펌프 광(21a)은 펌프 광 집속 렌즈(22)에 의해 제 1 공진기(24)에 제공될 수 있다. 제 1 공진기(24) 및 제 1 처프 미러(28)는 펌프 광(21a)으로부터 펄스 레이저 빔(100)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 공진기(24)는 제 1 및 제 2 오목 미러들(23, 25), 그리고 제 1 이득 매질(26)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 오목 미러들(23, 25)는 펄스 레이저 빔(100)을 반사할 수 있다. 이와 달리, 제 1 및 제 2 오목 미러들(23, 25)은 펄스 레이저 빔(100)의 세기를 증폭시킬 수 있다. 제 1 이득 매질(26)은 제 1 및 제 2 오목 미러들(23, 25) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 이득 매질(26)은 펄스 레이저 빔(100)을 발진할 수 있다. 제 1 처프 미러(28)는 제 1 및 제 2 오목 미러들(23, 25) 및 제 1 이득 매질(26)의 연장 선상의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 펄스 레이저 빔(100)은 제 2 오목 미러(25)와 제 1 처프 미러(28) 사이에 전달될 수 있다. 제 1 처프 미러(28)는 펄스 레이저 빔(100)의 펄스(102)를 생성할 수 있다. 제 1 오목 미러(23)는 제 1 출력 미러(29)에 펄스 레이저 빔(100)을 제공할 수 있다. 제 1 출력 미러(29)는 펄스 레이저 빔(100)을 펄스 폭 확장기(30)로 출력할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the pulse oscillator 20 may include a first pump laser 21 , a first resonator 24 , a first chirped mirror 28 , and a first output mirror 29 . The first pump laser 21 may generate the first pump light 21a. The first pump light 21a may be provided to the first resonator 24 by the pump light focusing lens 22 . The first resonator 24 and the first chirped mirror 28 may generate the pulsed laser beam 100 from the pump light 21a. For example, the first resonator 24 may include first and second concave mirrors 23 , 25 , and a first gain medium 26 . The first and second concave mirrors 23 and 25 may reflect the pulsed laser beam 100 . Alternatively, the first and second concave mirrors 23 and 25 may amplify the intensity of the pulsed laser beam 100 . A first gain medium 26 may be disposed between the first and second concave mirrors 23 , 25 . The first gain medium 26 may oscillate the pulsed laser beam 100 . The first chirped mirror 28 may be disposed outside the extension of the first and second concave mirrors 23 , 25 and the first gain medium 26 . For example, the pulsed laser beam 100 may be transmitted between the second concave mirror 25 and the first chirped mirror 28 . The first chirped mirror 28 may generate a pulse 102 of the pulsed laser beam 100 . The first concave mirror 23 may provide the pulsed laser beam 100 to the first output mirror 29 . The first output mirror 29 may output the pulsed laser beam 100 to the pulse width expander 30 .

도 3 및 도 4는 도 1의 펄스 폭 확장기(30)의 일 예를 보여준다.3 and 4 show an example of the pulse width expander 30 of FIG. 1 .

도 3 및 도 4를 참조하면, 펄스 폭 확장기(30)는 제 1 다중 반사 미러(32), 제 2 다중 반사 미러(34), 및 군지연 분산 블록(38)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34)은 펄스 레이저 빔(100)을 여러 번 반사할 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34) 사이에 배치될 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)을 증가시킬 수 있다. 3 and 4 , the pulse width expander 30 may include a first multiple reflection mirror 32 , a second multiple reflection mirror 34 , and a group delay dispersion block 38 . The first and second multiple reflection mirrors 32 , 34 may reflect the pulsed laser beam 100 several times. The group delay dispersion block 38 may be disposed between the first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 . The group delay dispersion block 38 may increase the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 .

제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34)은 이격하여 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34)은 펄스 레이저 빔(100)을 다중으로 반사할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34)은 펄스 레이저 빔(100)을 약 24회정도 반사할 수 있다. 도 3의 “1”-“24”는 펄스 레이저 빔(100)의 반사 지점들(reflection points에 대응될 수 있다. 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34) 사이의 거리는 약 33.5cm일 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)은 약 8(24*33.5cm)m의 거리를 진행할 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)은 군지연 분산 블록(38)을 투과할 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 펄스 레이저 빔(100)의 다중 패스(106)를 가질 수 있다. 다중 패스(106)는 군지연 분산 블록(38) 내에 교차되지 않고, 공간적으로 평행할 수 있다. 다중 패스(106)는 군지연 분산 블록(38)의 길이 연장(extension) 없이 군지연 분산 블록(38) 내에서의 펄스 레이저 빔(100)의 투과 및/또는 굴절 길이를 연장할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34) 그리고 군지연 분산 블록(38)은 펄스 폭 확장기(30)의 공간 효율을 극대화할 수 있다.The first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 may be disposed to be spaced apart from each other. The first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 may multiple reflect the pulsed laser beam 100 . For example, the first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 may reflect the pulsed laser beam 100 about 24 times. “1” - “24” in Fig. 3 may correspond to reflection points of the pulsed laser beam 100. The distance between the first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 is about 33.5 cm. The pulsed laser beam 100 may travel a distance of about 8 (24*33.5 cm) m The pulsed laser beam 100 may pass through the group delay dispersion block 38. Group delay dispersion Block 38 may have multiple passes 106 of pulsed laser beam 100. Multiple passes 106 may be spatially parallel without intersecting within group delay dispersion block 38. Multiple passes ( 106 may extend the transmission and/or refraction length of the pulsed laser beam 100 within the group delay dispersion block 38 without length extension of the group delay dispersion block 38. Thus, the first and the second multiple reflection mirrors 32 and 34 and the group delay dispersion block 38 may maximize the spatial efficiency of the pulse width expander 30 .

제 1 다중 반사 미러(32)는 제 1 대면적 미러(31) 및 제 1 소면적 미러(33)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 대면적 미러(31)는 오목 미러를 포함할 수 있다. 제 1 대면적 미러(31)는 약 5m의 곡률 반경을 가질 수 있다. 제 1 대면적 미러(31)는 제 1 사이드 홀(31a)을 가질 수 있다. 제 1 소면적 미러(33)는 제 1 대면적 미러(31) 내에 배치될 수 있다. 제 1 소면적 미러(33)는 제 1 사이드 홀(31a) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 소면적 미러(33)는 평판 미러를 포함할 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)는 제 1 사이드 홀(31a)을 통해 제 1 다중 반사 미러(32)를 통과할 수 있다. The first multi-reflection mirror 32 may include a first large-area mirror 31 and a first small-area mirror 33 . According to an example, the first large-area mirror 31 may include a concave mirror. The first large-area mirror 31 may have a radius of curvature of about 5 m. The first large-area mirror 31 may have a first side hole 31a. The first small-area mirror 33 may be disposed in the first large-area mirror 31 . The first small-area mirror 33 may be disposed in the first side hole 31a. For example, the first small-area mirror 33 may include a flat mirror. The pulsed laser beam 100 may pass through the first multiple reflection mirror 32 through the first side hole 31a.

제 2 다중 반사 미러(34)는 제 2 대면적 미러(35) 및 제 2 소면적 미러(36)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 대면적 미러(35)는 평면 미러를 포함할 수 있다. 제 2 대면적 미러(35)는 제 2 사이드 홀(35a)을 가질 수 있다. 제 2 소면적 미러(36)는 제 2 대면적 미러(35)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 제 2 소면적 미러(36)는 제 2 사이드 홀(35a) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 소면적 미러(36)는 평판 미러를 포함할 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)은 제 2 사이드 홀(35a)을 통해 제 2 다중 반사 미러(34)를 통과할 수 있다. The second multiple reflection mirror 34 may include a second large-area mirror 35 and a second small-area mirror 36 . According to an example, the second large-area mirror 35 may include a plane mirror. The second large-area mirror 35 may have a second side hole 35a. The second small-area mirror 36 may have a smaller area than the second large-area mirror 35 . The second small-area mirror 36 may be disposed in the second side hole 35a. For example, the second small area mirror 36 may include a flat plate mirror. The pulsed laser beam 100 may pass through the second multiple reflection mirror 34 through the second side hole 35a.

군지연 분산 블록(38)은 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 군지연 분산 블록(38)은 유전체 실린더를 포함할 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 펄스 레이저 빔(100)에 대해 양의 군지연 분산 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 펄스 레이저 빔(100)이 군지연 분산 블록(38)을 투과할 때, 펄스 레이저 빔(100)의 파장대마다 투과소요시간이 달라질 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 펄스 레이저 빔(100)의 파장대마다 서로 다른 굴절률을 갖기 때문이다. 군지연 분산 블록(38)은 펄스 레이저 빔(100)의 파장의 군속도 분산(group velocity dispersion)을 가질 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)의 장파장은 시간 축에 대해 펄스(102)의 앞부분으로 확장되고, 펄스 레이저 빔(100)의 단파장은 펄스(102)의 뒷부분으로 확장될 수 있다. 따라서, 펄스 폭(104)은 펄스 레이저 빔(100)의 파장대 전체에 대해 확장될 수 있다. The group delay dispersion block 38 may be disposed between the first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 . According to an example, the group delay dispersion block 38 may include a dielectric cylinder. The group delay dispersion block 38 may include silicon oxide. The group delay dispersion block 38 may have a positive group delay dispersion value for the pulsed laser beam 100 . For example, when the pulsed laser beam 100 passes through the group delay dispersion block 38 , the transmission time may vary for each wavelength band of the pulsed laser beam 100 . This is because the group delay dispersion block 38 has a different refractive index for each wavelength band of the pulsed laser beam 100 . The group delay dispersion block 38 may have group velocity dispersion of the wavelength of the pulsed laser beam 100 . A long wavelength of the pulsed laser beam 100 may extend to a front portion of the pulse 102 with respect to the time axis, and a short wavelength of the pulsed laser beam 100 may extend to a rear portion of the pulse 102 . Accordingly, the pulse width 104 can be extended over the entire wavelength band of the pulsed laser beam 100 .

군속도 분산은 군지연 분산 블록(38) 내의 펄스 레이저 빔(100)의 위상 변화에 대응될 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)의 위상변화는 펄스 레이저 빔(100)의 주파수 성분에 대한 함수

Figure 112015106919422-pat00001
라고 할 때, 각 주파수 성분의 펄스 레이저 빔(100)의 통과 소요 시간
Figure 112015106919422-pat00002
은 다음과 같이 수학식 1로 표현될 수 있다.The group velocity dispersion may correspond to a phase change of the pulsed laser beam 100 in the group delay dispersion block 38 . The phase change of the pulsed laser beam 100 is a function of the frequency component of the pulsed laser beam 100
Figure 112015106919422-pat00001
When , the time required for passage of the pulsed laser beam 100 of each frequency component
Figure 112015106919422-pat00002
can be expressed by Equation 1 as follows.

Figure 112015106919422-pat00003
Figure 112015106919422-pat00003

Figure 112015106919422-pat00004
는 펄스 레이저 빔(100)의 중심 주파수에 대하여 테일러(Taylor expansion)전개를 하면 다음과 같이 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112015106919422-pat00004
can be expressed by Equation 2 as follows if Taylor expansion is performed with respect to the center frequency of the pulsed laser beam 100 .

Figure 112015106919422-pat00005
Figure 112015106919422-pat00005

첫 번째 항(

Figure 112015106919422-pat00006
) 펄스 레이저 빔(100)의 초기 위상으로서, 상기 펄스 레이저 빔(100)의 중심주파수의 절대위상일 수 있다. 두 번째 항(
Figure 112015106919422-pat00007
)는 펄스 레이저 빔(100)의 군속도, 즉 중심 주파수의 펄스 레이저 빔(100)이 군지연 분산 블록(38)을 통과하는 소요 시간일 수 있다. 세 번째 항(
Figure 112015106919422-pat00008
)은 펄스 레이저 빔(100)의 주파수에 따른
Figure 112015106919422-pat00009
의 선형변화를 나타내는 항으로 군지연 분산(group delay dispersion, GDD) 값일 수 있다. 군지연 분산 값은 펄스 레이저 빔(100)의 주파수에 따른
Figure 112015106919422-pat00010
의 선형변화에 비례할 수 있다. 예를 들어, 군지연 분산 값이 클수록
Figure 112015106919422-pat00011
의 선형변화가 클 수 있다. 군지연 분산 블록(38)은 펄스 레이저 빔(100)의 군산지연분산 값을 결정할 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)의 전체 군지연 분산은 군지연 분산 블록(38)의 군지연 분산 값과, 군지연 분산 블록(38) 내에서의 펄스 레이저 빔(100)의 진행 거리의 곱에 대응될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 함수
Figure 112015106919422-pat00012
는 3차 분산(third order dispersion), 내지 N차 분산을 포함할 수 있다. 군지연 분산 값이 계산되면, 3차 분산 내지 N차 분산은 펄스 레이저 빔(100)의 군속도 변화에 거의 영향을 주지 않을 수 있다.first term (
Figure 112015106919422-pat00006
) As an initial phase of the pulsed laser beam 100 , it may be an absolute phase of a center frequency of the pulsed laser beam 100 . second term (
Figure 112015106919422-pat00007
) may be the group velocity of the pulsed laser beam 100 , that is, the time required for the pulsed laser beam 100 of the center frequency to pass through the group delay dispersion block 38 . third term (
Figure 112015106919422-pat00008
) according to the frequency of the pulsed laser beam 100
Figure 112015106919422-pat00009
As a term representing a linear change in , it may be a group delay dispersion (GDD) value. The group delay dispersion value depends on the frequency of the pulsed laser beam 100 .
Figure 112015106919422-pat00010
can be proportional to the linear change in For example, the larger the group delay variance value, the more
Figure 112015106919422-pat00011
The linear change of can be large. The group delay dispersion block 38 may determine the group delay dispersion value of the pulsed laser beam 100 . The total group delay dispersion of the pulsed laser beam 100 corresponds to the product of the group delay dispersion value of the group delay dispersion block 38 and the traveling distance of the pulsed laser beam 100 in the group delay dispersion block 38. can Although not shown, the function
Figure 112015106919422-pat00012
may include third order dispersion, to Nth order dispersion. When the group delay dispersion value is calculated, the 3rd order dispersion to the Nth order dispersion may have little effect on the group velocity change of the pulsed laser beam 100 .

한편, 펄스 레이저 빔(100)의 펄스(102)는 종 모양의 가우시안 분포를 가질 수 있다. 군지연 분산 블록(38)에 의해 펄스 레이저 빔(100)의 확장되는 펄스 폭(

Figure 112015106919422-pat00013
)은 수학식 3으로부터 계산될 수 있고, 군지연 분산 값(GDD)과 입력 펄스폭(
Figure 112015106919422-pat00014
)의 변수로 나타내어 진다. Meanwhile, the pulse 102 of the pulsed laser beam 100 may have a bell-shaped Gaussian distribution. The pulse width of the pulsed laser beam 100 extended by the group delay dispersion block 38 (
Figure 112015106919422-pat00013
) can be calculated from Equation 3, the group delay dispersion value (GDD) and the input pulse width (
Figure 112015106919422-pat00014
) as a variable.

Figure 112015106919422-pat00015
Figure 112015106919422-pat00015

입력 펄스폭(

Figure 112015106919422-pat00016
)은 불확정성의 원리에 따라
Figure 112015106919422-pat00017
에 대응될 수 있다.
Figure 112015106919422-pat00018
는 펄스 레이저 빔(100)의 중심 파장일 수 있다. c는 빛의 속도(3×108 m/s)일 수 있다.
Figure 112015106919422-pat00019
는 펄스 레이저 빔(100)의 파장의 반치 폭(Full Width Half Maximum)일 수 있다. 확장되는 펄스 폭(
Figure 112015106919422-pat00020
)은 펄스 레이저 빔(100)의 중심 파장(
Figure 112015106919422-pat00021
)과, 반치 폭(
Figure 112015106919422-pat00022
)에 의해 계산될 수 있다. 예를 들어, 중심파장(
Figure 112015106919422-pat00023
)이 800 nm이고, 반치 폭(
Figure 112015106919422-pat00024
)이 100 nm인 펄스 레이저 빔(100)가 군지연 분산 블록(38)을 8m를 통과하면, 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)은 약 388 ps(피코초)로 확장될 수 있다. 따라서, 펄스 폭 확장기(30)는 군지연 분산 블록(38)의 다중 패스(106)를 이용하여 펄스 폭(104)을 효과적으로 확장시킬 수 있다. input pulse width (
Figure 112015106919422-pat00016
) according to the uncertainty principle
Figure 112015106919422-pat00017
can correspond to
Figure 112015106919422-pat00018
may be the center wavelength of the pulsed laser beam 100 . c may be the speed of light (3×10 8 m/s).
Figure 112015106919422-pat00019
may be the full width half maximum of the wavelength of the pulsed laser beam 100 . Extended pulse width (
Figure 112015106919422-pat00020
) is the central wavelength of the pulsed laser beam 100 (
Figure 112015106919422-pat00021
) and half width (
Figure 112015106919422-pat00022
) can be calculated by For example, the central wavelength (
Figure 112015106919422-pat00023
) is 800 nm, and the half width (
Figure 112015106919422-pat00024
When the pulsed laser beam 100 of 100 nm passes through the group delay dispersion block 38 for 8 m, the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 can be extended to about 388 ps (picoseconds). . Accordingly, the pulse width expander 30 can effectively extend the pulse width 104 by using the multiple passes 106 of the group delay dispersion block 38 .

도 5는 도 1의 펄스 폭 확장기(30)의 일 예를 보여준다.5 shows an example of the pulse width expander 30 of FIG. 1 .

도 5를 참조하면, 제 1 다중 반사 미러(32)는 복수개의 제 1 소면적 미러들(33)을 포함할 수 있다. 제 2 다중 반사 미러(34)는 복수개의 제 2 소면적 미러들(35)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 대면적 미러들(31, 35), 및 군지연 분산 블록(38)은 도 3의 구성과 동일할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the first multi-reflection mirror 32 may include a plurality of first small-area mirrors 33 . The second multi-reflection mirror 34 may include a plurality of second small-area mirrors 35 . The first and second large-area mirrors 31 and 35 and the group delay dispersion block 38 may have the same configuration as in FIG. 3 .

예를 들어, 펄스 폭 확장기(30)의 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들(32, 34)는 펄스 레이저 빔(100)을 약 70회 반사시킬 수 있다. “1”-“70”는 펄스 레이저 빔(100)의 반사 지점들에 대응될 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)은 군지연 분산 블록(38)을 72회 투과할 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)은 군지연 분산 블록(38) 내에서 약 24(72*33.5cm)m을 투과할 수 있다. 중심파장(

Figure 112015106919422-pat00025
)이 800 nm이고, 반치 폭(
Figure 112015106919422-pat00026
)이 100 nm인 펄스 레이저 빔(100)이 군지연 분산 블록(38)을 24m를 통과하면, 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)은 약 1,164 ps로 확장될 수 있다.For example, the first and second multiple reflection mirrors 32 and 34 of the pulse width expander 30 may reflect the pulsed laser beam 100 about 70 times. “1” to “70” may correspond to reflection points of the pulsed laser beam 100 . The pulsed laser beam 100 may pass through the group delay dispersion block 38 72 times. The pulsed laser beam 100 may pass through about 24 (72 * 33.5 cm) m in the group delay dispersion block 38 . center wavelength (
Figure 112015106919422-pat00025
) is 800 nm, and the half width (
Figure 112015106919422-pat00026
) of 100 nm, when the pulsed laser beam 100 passes through the group delay dispersion block 38 24m, the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 can be extended to about 1,164 ps.

도 6은 도 1의 펄스 증폭기(40)의 일 예를 보여준다.6 shows an example of the pulse amplifier 40 of FIG.

도 6을 참조하면, 펄스 증폭기(40)는 제 2 펌프 레이저들(41), 제 1 미러들(42), 및 제 2 공진기(44)를 포함할 수 있다. 제 2 펌프 레이저들(41)은 제 1 미러들(42)과 제 2 공진기(44)의 양측에 배치될 수 있다. 제 2 펌프 레이저들(41)은 제 2 펌프 광(41a)을 생성할 수 있다. 제 1 미러들(42)은 제 2 펌프 광(41a)을 제 2 공진기(44)에 제공할 수 있다. 펄스 펌핑 광(41b)의 주파수는 제 2 이들 매질(46)에서 잘 흡수되는 주파수일 수 있다. 제 2 공진기(44)는 펄스 레이저 빔(100)의 세기를 증폭할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 공진기(44)는 제 1 미러들(43), 제 2 미러들(45), 및 제 2 이득 매질(46)을 포함할 수 있다. 제 1 미러들(43)과 제 2 미러들(45)은 서로 마주보고 배치될 수 있다. 제 2 이득 매질(46)은 제 1 미러들(43)과 제 2 미러들(45) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 이득 매질(46)은 제 1 이득 매질(26)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)이 제 2 이득 매질(46)을 통과할 때마다 펄스 레이저 빔(100)의 세기는 점진적으로 증가할 수 있다. 반면, 펄스 폭 확장기(30)와 펄스 증폭기(40) 내에서의 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)은 동일할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the pulse amplifier 40 may include second pump lasers 41 , first mirrors 42 , and a second resonator 44 . The second pump lasers 41 may be disposed on both sides of the first mirrors 42 and the second resonator 44 . The second pump lasers 41 may generate the second pump light 41a. The first mirrors 42 may provide the second pump light 41a to the second resonator 44 . The frequency of the pulsed pumping light 41b may be a frequency that is well absorbed by the second of these media 46 . The second resonator 44 may amplify the intensity of the pulsed laser beam 100 . According to one example, the second resonator 44 may include first mirrors 43 , second mirrors 45 , and a second gain medium 46 . The first mirrors 43 and the second mirrors 45 may be disposed to face each other. A second gain medium 46 may be disposed between the first mirrors 43 and the second mirrors 45 . The second gain medium 46 may include the same material as the first gain medium 26 . Whenever the pulsed laser beam 100 passes through the second gain medium 46 , the intensity of the pulsed laser beam 100 may gradually increase. On the other hand, the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 in the pulse width expander 30 and the pulse amplifier 40 may be the same.

도 7 및 도 8은 도 1의 펄스 폭 압축기(50)를 보여준다.7 and 8 show the pulse width compressor 50 of FIG. 1 .

도 3, 도 4, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 펄스 폭 압축기(50)는 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)을 포함할 수 있다. 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)은 마주하여 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)은 펄스 레이저 빔(100)을 반사하는 군지연 분산 미러들을 포함할 수 있다. 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)은 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)은 펄스 레이저 빔(100)에 대해 군지연 분산 블록(38)의 군지연 분산 값과 반대되는 군지연 분산 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)은 음의 군지연 분산 값을 가질 수 있다.3, 4, 7, and 8 , the pulse width compressor 50 may include third and fourth multiple reflection mirrors 52 and 54 . The third and fourth multiple reflection mirrors 52 and 54 may be disposed to face each other. According to an example, the third and fourth multiple reflection mirrors 52 and 54 may include group delay dispersion mirrors that reflect the pulsed laser beam 100 . The third and fourth multiple reflection mirrors 52 and 54 are the third and fourth multiple reflection mirrors 52 and 54 are the group delay dispersion values of the group delay dispersion block 38 with respect to the pulsed laser beam 100 . It may have a group delay variance value opposite to . For example, the third and fourth multiple reflection mirrors 52 and 54 may have negative group delay dispersion values.

일 예에 따르면, 제 3 및 제 4 다중 반사 미러들(52, 54)의 각각은 저 굴절 유전체 층들(62)과, 고 굴절 유전체 층들(64)을 포함할 수 있다. 저 굴절 유전체 층들(62)는 군지연 분산 블록(38)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 저 굴절 유전체 층들(62)은 약 1.4정도의 굴절률을 갖는 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. 고 굴절 유전체 층들(64)은 저 굴절 유전체 층들(62) 사이에 배치될 수 있다. 고 굴절 유전체 층들(64)은 저 굴절 유전체 층들(62)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 고 굴절 유전체 층들(64)은 약 1.9정도의 굴절률을 갖는 티타늄 산화물(TiO2)을 포함할 수 있다. 저 굴절 유전체 층들(62)과 고 굴절 유전체 층들(64)의 두께는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 저 굴절 유전체 층들(62)은 펄스 레이저 빔(100)의 파장에 대해 1/4정도의 두께를 가질 수 있다. 고 굴절 유전체 층들(64)은 펄스 레이저 빔(100)의 파장에 대해 1/2정도의 두께를 가질 수 있다. 펄스 레이저 빔(100)이 약 800nm의 파장을 가질 때, 저 굴절 유전체 층들(62)은 약 200nm의 두께를 갖고, 고 굴절 유전체 층(64)은 약 400nm의 두께를 가질 수 있다. According to one example, each of the third and fourth multiple reflection mirrors 52 , 54 may include low refractive dielectric layers 62 and high refractive dielectric layers 64 . The low refractive dielectric layers 62 may have the same refractive index as the group delay dispersion block 38 . The low refractive dielectric layers 62 may include silicon oxide (SiO 2 ) having a refractive index of about 1.4. High refractive dielectric layers 64 may be disposed between low refractive dielectric layers 62 . The high refractive dielectric layers 64 may have a higher refractive index than the refractive index of the low refractive dielectric layers 62 . The high refractive dielectric layers 64 may include titanium oxide (TiO 2 ) having a refractive index of about 1.9. The thicknesses of the low refractive dielectric layers 62 and the high refractive dielectric layers 64 may be different from each other. For example, the low refractive dielectric layers 62 may have a thickness of about 1/4 of the wavelength of the pulsed laser beam 100 . The high refractive dielectric layers 64 may have a thickness of about 1/2 the wavelength of the pulsed laser beam 100 . When the pulsed laser beam 100 has a wavelength of about 800 nm, the low refractive dielectric layers 62 may have a thickness of about 200 nm, and the high refractive dielectric layer 64 may have a thickness of about 400 nm.

제 3 다중 반사 미러(52)는 제 3 대면적 미러(51)와 제 3 소면적 미러들(53)을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 3 대면적 미러(51)는 오목 미러를 포함할 수 있다. 제 3 대면적 미러(51)는 제 1 대면적 미러(31)와 동일한 곡률 반경을 가질 수 있다. 제 3 대면적 미러(51)는 제 3 홀(51a)을 가질 수 있다. 제 3 소면적 미러들(53)은 제 3 대면적 미러(51) 내에 배치될 수 있다. 제 3 소면적 미러들(53)은 제 3 홀(51a) 내에 고정될 수 있다. The third multi-reflection mirror 52 may include a third large-area mirror 51 and third small-area mirrors 53 . According to an example, the third large-area mirror 51 may include a concave mirror. The third large-area mirror 51 may have the same radius of curvature as the first large-area mirror 31 . The third large-area mirror 51 may have a third hole 51a. The third small-area mirrors 53 may be disposed in the third large-area mirror 51 . The third small-area mirrors 53 may be fixed in the third hole 51a.

제 4 다중 반사 미러(54)는 제 4 대면적 미러(55)와 제 4 소면적 미러들(56)을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 4 대면적 미러(55)는 평탄 미러를 포함할 수 있다. 제 4 대면적 미러(55)는 제 4 홀을 가질 수 있다. 제 4 소면적 미러들(56)은 제 4 대면적 미러(55) 내에 배치될 수 있다. 제 4 소면적 미러들(56)은 제 4 홀(55a) 내에 고정될 수 있다. The fourth multiple reflection mirror 54 may include a fourth large-area mirror 55 and fourth small-area mirrors 56 . According to an example, the fourth large-area mirror 55 may include a flat mirror. The fourth large-area mirror 55 may have a fourth hole. The fourth small-area mirrors 56 may be disposed in the fourth large-area mirror 55 . The fourth small-area mirrors 56 may be fixed in the fourth hole 55a.

펄스 레이저 빔(100)은 제 3 홀(51a)을 통과하여 제 4 대면적 미러(55)에 반사될 수 있다. 이와 달리, 펄스 레이저 빔(100)은 제 3 소면적 미러(53)에 반사된 후 제 4 홀(55a)을 통과할 수 있다.The pulsed laser beam 100 may pass through the third hole 51a and be reflected by the fourth large-area mirror 55 . Alternatively, the pulsed laser beam 100 may pass through the fourth hole 55a after being reflected by the third small-area mirror 53 .

예를 들어, 펄스 레이저 빔(100)은 약 800nm의 파장을 가질 때, 제 3 및 제 4 대면적 미러들(51, 55)과, 제 3 및 제 4 소면적 미러들(53, 56)에 반사될 때마다 약 -2,000fs2의 군지연 분산 값을 가질 수 있다. 제 3 및 제 4 대면적 미러들(51, 55)과, 제 3 및 제 4 소면적 미러(53, 56)는 펄스 레이저 빔(100)을 약 70회 반사할 수 있다. 제 3 및 제 4 대면적 미러들(51, 55)과, 제 3 및 제 4 소면적 미러들(53, 56)은 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)을 총 -144,000fs2 의 군지연 분산 값으로 압축 시킬 수 있다. 반치 폭(

Figure 112015106919422-pat00027
)이 약 100nm인 펄스 레이저 빔(100)의 펄스 폭(104)은 약 -42ps로 압축될 수 있다. For example, when the pulsed laser beam 100 has a wavelength of about 800 nm, the third and fourth large-area mirrors 51 and 55 and the third and fourth small-area mirrors 53 and 56 . Each time it is reflected, it may have a group delay dispersion value of about -2,000 fs 2 . The third and fourth large-area mirrors 51 and 55 and the third and fourth small-area mirrors 53 and 56 may reflect the pulsed laser beam 100 about 70 times. The third and fourth large-area mirrors 51 and 55 and the third and fourth small-area mirrors 53 and 56 have a pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 of -144,000 fs 2 in total. It can be compressed to a group delay variance value. half width (
Figure 112015106919422-pat00027
) of about 100 nm, the pulse width 104 of the pulsed laser beam 100 can be compressed to about -42 ps.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. It can be understood that Therefore, it should be understood that the embodiments and application examples described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 펄스 레이저 빔을 생성하는 발진기;
상기 발진기와 이격하여 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 압축하는 펄스 폭 압축기;
상기 펄스 폭 확장기와 상기 발진기 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔의 세기를 증폭하는 펄스 증폭기; 및
상기 펄스 증폭기와 상기 발진기 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔의 상기 펄스 폭을 확장시키는 펄스 폭 확장기를 포함하되,
상기 펄스 폭 확장기는:
상기 펄스 레이저 빔을 반사하는 제 1 대면적 미러와, 상기 제 1 대면적 미러 내의 제 1 소면적 미러를 포함하는 제 1 다중 반사 미러;
상기 제 1 대면적 미러에 대향하여 배치되는 제 2 대면적 미러와, 상기 제 2 대면적 미러 내의 제 2 소면적 미러를 포함하는 제 2 다중 반사 미러; 및
상기 제 1 다중 반사 미러과 상기 제 2 다중 반사 미러 사이에 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔을 굴절시켜 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 확장시키는 펄스 군지연 분산 블록을 포함하되,
상기 펄스 폭 압축기는:
상기 펄스 레이저 빔을 반사하는 제 3 다중 반사 미러; 및
상기 제 3 다중 반사 미러에 대향하여 배치되고, 상기 펄스 레이저 빔을 상기 제 3 다중 반사 미러에 반사하는 제 4 다중 반사 미러를 포함하되,
상기 제 3 및 상기 제 4 다중 반사 미러들은 상기 군지연 분산 블록의 군지연 분산 값과 반대되는 군지연 분산 값을 갖는 군지연 분산 미러들을 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
an oscillator that generates a pulsed laser beam;
a pulse width compressor that is spaced apart from the oscillator and compresses a pulse width of the pulsed laser beam;
a pulse amplifier disposed between the pulse width expander and the oscillator and amplifying the intensity of the pulsed laser beam; and
a pulse width expander disposed between the pulse amplifier and the oscillator to expand the pulse width of the pulsed laser beam;
The pulse width expander is:
a first multiple reflection mirror including a first large-area mirror reflecting the pulsed laser beam and a first small-area mirror in the first large-area mirror;
a second multiple reflection mirror including a second large-area mirror disposed to face the first large-area mirror and a second small-area mirror in the second large-area mirror; and
a pulse group delay dispersion block disposed between the first multiple reflection mirror and the second multiple reflection mirror and refracting the pulsed laser beam to expand a pulse width of the pulsed laser beam;
The pulse width compressor comprises:
a third multiple reflection mirror reflecting the pulsed laser beam; and
a fourth multiple reflection mirror disposed opposite to the third multiple reflection mirror and reflecting the pulsed laser beam to the third multiple reflection mirror;
and the third and fourth multiple reflection mirrors include group delay dispersion mirrors having a group delay dispersion value opposite to a group delay dispersion value of the group delay dispersion block.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 군지연 분산 블록은 유전체 실린더를 포함하되,
상기 제 3 및 상기 제 4 다중 반사 미러들의 각각은:
상기 유전체 실린더의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 저 굴절 유전체 층들; 및
상기 저 굴절 유전체 층들 사이에 배치되고, 상기 저 굴절 유전체 층들의 상기 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 고 굴절 유전체 층들을 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
7. The method of claim 6,
The group delay dispersion block includes a dielectric cylinder,
Each of the third and fourth multi-reflecting mirrors comprises:
low refractive dielectric layers having the same refractive index as that of the dielectric cylinder; and
and high refractive dielectric layers disposed between the low refractive dielectric layers and having a refractive index greater than the refractive index of the low refractive dielectric layers.
제 8 항에 있어서,
상기 저 굴절 유전체 층은 실리콘 산화물을 포함하되,
상기 고 굴절 유전체 층은 티타늄 산화물을 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
9. The method of claim 8,
wherein the low refractive dielectric layer comprises silicon oxide;
wherein the high refractive dielectric layer includes titanium oxide.
제 6 항에 있어서,
상기 제 3 다중 반사 미러는:
제 3 대면적 미러; 및
상기 3 대면적 미러 내에 배치되는 제 3 소면적 미러를 포함하되,
상기 제 4 다중 반사 미러는:
상기 제 3 대면적 미러에 대향하는 제 4 대면적 미러; 및
상기 제 4 대면적 미러 내에 배치되는 제 4 소면적 미러를 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
7. The method of claim 6,
The third multi-reflecting mirror comprises:
a third large-area mirror; and
a third small-area mirror disposed within the three large-area mirrors;
The fourth multi-reflecting mirror comprises:
a fourth large-area mirror opposite to the third large-area mirror; and
and a fourth small-area mirror disposed within the fourth large-area mirror.
제 6 항에 있어서,
상기 제 3 및 제 4 대면적 미러들은 상기 제 3 및 제 4 소면적 미러들을 고정하고, 상기 펄스 레이저 빔을 통과시키는 제 3 및 제 4 홀들을 각각 갖는 처프 펄스 증폭 장치.
7. The method of claim 6,
The third and fourth large-area mirrors fix the third and fourth small-area mirrors, and have third and fourth holes through which the pulsed laser beam passes, respectively.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 다중 반사 미러들은 금속 미러들을 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
7. The method of claim 6,
wherein the first and second multiple reflection mirrors include metal mirrors.
제 6 항에 있어서,
상기 펄스 발진기는:
제 1 펌프 광을 생성하는 제 1 펌프 레이저;
상기 제 1 펌프 광으로부터 상기 펄스 레이저 빔을 생성하는 제 1 공진기; 및
상기 펄스 레이저 빔을 처핑하는 처프 미러를 포함하되,
상기 제 1 공진기는:
복수개의 오목 거울들; 및
상기 오목 거울들 사이에 배치되는 제 1 이득 매질을 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
7. The method of claim 6,
The pulse oscillator is:
a first pump laser generating a first pump light;
a first resonator for generating the pulsed laser beam from the first pump light; and
A chirped mirror for chirping the pulsed laser beam,
The first resonator includes:
a plurality of concave mirrors; and
and a first gain medium disposed between the concave mirrors.
제 13 항에 있어서,
상기 펄스 증폭기는:
제 2 펌프 광을 생성하는 제 2 펌프 레이저; 및
상기 제 2 펌프 광으로 상기 펌프 레이저 빔을 공진시켜 상기 펌프 레이저 빔의 세기를 증폭하는 제 2 공진기를 포함하되,
상기 제 2 공진기는:
복수개의 미러들; 및
상기 미러들 사이에 배치되고, 상기 제 1 이득 매질과 동일한 재질을 구비한 제 2 이득 매질을 포함하는 처프 펄스 증폭 장치.
14. The method of claim 13,
The pulse amplifier comprises:
a second pump laser generating a second pump light; and
A second resonator resonating the pump laser beam with the second pump light to amplify the intensity of the pump laser beam,
The second resonator includes:
a plurality of mirrors; and
and a second gain medium disposed between the mirrors and made of the same material as the first gain medium.
KR1020150153791A 2014-11-26 2015-11-03 pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same KR102356280B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/950,574 US9548582B2 (en) 2014-11-26 2015-11-24 Pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140166594 2014-11-26
KR20140166594 2014-11-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160063977A KR20160063977A (en) 2016-06-07
KR102356280B1 true KR102356280B1 (en) 2022-02-03

Family

ID=56193022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150153791A KR102356280B1 (en) 2014-11-26 2015-11-03 pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102356280B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101891077B1 (en) 2017-01-19 2018-08-23 서울시립대학교 산학협력단 Pulse stretcher and chirped pulse amplifier using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006229079A (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Japan Atomic Energy Agency Method for improving contrast of laser beam and laser generator
JP2010500610A (en) * 2006-08-07 2010-01-07 シヴコン デバイス アンド システムズ エルティーディー. Devices for dispersion compensation, beam displacement, and optical switches
US20110182306A1 (en) * 2008-02-19 2011-07-28 Bergmann Messgerate Entwicklung Kg Generation of burst of laser pulses

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1126840A (en) * 1997-06-27 1999-01-29 Shibuya Kogyo Co Ltd Laser device
KR101219444B1 (en) * 2011-03-18 2013-01-11 광주과학기술원 High Power Laser Device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006229079A (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Japan Atomic Energy Agency Method for improving contrast of laser beam and laser generator
JP2010500610A (en) * 2006-08-07 2010-01-07 シヴコン デバイス アンド システムズ エルティーディー. Devices for dispersion compensation, beam displacement, and optical switches
US20110182306A1 (en) * 2008-02-19 2011-07-28 Bergmann Messgerate Entwicklung Kg Generation of burst of laser pulses

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160063977A (en) 2016-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020207434A1 (en) Laser and laser radar
US9548582B2 (en) Pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same
JP7245160B2 (en) LASER SYSTEM WITH MULTI-PASS AMPLIFIERS AND METHODS OF USE
EP1359686A3 (en) Variable wavelength light source and optical amplifier using same
JPH07146492A (en) Dispersive optical delay line and utilization of said delay line for compression/extension of laser pulse
KR102673836B1 (en) Pulsed laser system
US8774240B2 (en) Frequency-drift amplification device for a pulsed laser
KR102356280B1 (en) pulse width stretcher and chirped pulse amplifier including the same
US8798108B2 (en) Device for generating a short duration laser pulse
HUE031084T2 (en) Amplifier device and method for amplifying laser pulses
US9306366B2 (en) Optical amplifier arrangement
US9431785B2 (en) High power ultra-short laser device
US20150214688A1 (en) Laser system
EP3186859B1 (en) Device for reducing optical feedback into laser amplifier
US20230152663A1 (en) Device for spectral broadening of a laser pulse and laser system
JP5205125B2 (en) Optical amplifier and design method thereof
US10056730B2 (en) Selective amplifier
CN115714295A (en) Laser pulse compression device based on multi-channel cavity
KR102210160B1 (en) Pulse laser apparatus
US8724672B2 (en) Laser
KR20150090799A (en) laser system
US20230291164A1 (en) Autocorrelator and pulse amplifying device including same
EP3752823B1 (en) Phonon parametric oscillator
du Preez et al. High power infrared super-Gaussian beams: generation, propagation, and application
JP6341596B2 (en) Laser equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant