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KR100749342B1 - 역방향으로 처핑되면서 잉여광을 이용한 광 매개형 처프펄스 증폭 장치 - Google Patents

역방향으로 처핑되면서 잉여광을 이용한 광 매개형 처프펄스 증폭 장치 Download PDF

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KR100749342B1
KR100749342B1 KR1020060047352A KR20060047352A KR100749342B1 KR 100749342 B1 KR100749342 B1 KR 100749342B1 KR 1020060047352 A KR1020060047352 A KR 1020060047352A KR 20060047352 A KR20060047352 A KR 20060047352A KR 100749342 B1 KR100749342 B1 KR 100749342B1
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KR
South Korea
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light
optical
pump
pulse
surplus
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KR1020060047352A
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공홍진
이동원
최진
백두현
윤진우
김태형
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
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Priority to JP2009511933A priority patent/JP4691606B2/ja
Priority to PCT/KR2007/000493 priority patent/WO2007139272A1/en
Priority to CN2007800184304A priority patent/CN101449438B/zh
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Abstract

본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭장치는 레이저 광을 주파수별로 광경로를 달리하여 시간적으로 늘이되, 단파장을 선행시키는 방식의 처핑을 주는 펄스 신장계; 펌프 레이저 광을 내보내는 하나 이상의 펌프 레이저; 상기 펌프 레이저 광 및 펄스 신장계를 거친 신호(신호광)를 입력으로 하고, 상기 펌프 레이저 광을 이용하여 신호광을 증폭시키고, 제 1 잉여광을 발생시키는 제 1 광 매개 증폭부; 상기 제 1 광 매개 증폭부의 출력광을 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(펌프광 및 신호광)으로 분리시키는 제 1 광 신호 분리부; 상기 제 1 광 신호 분리부에서 분리된 제 1 잉여광 및 다른 펌프 레이저에서 출력된 펌프 레이저 광을 입력받고, 상기 펌프 레이저 광을 이용하여 제 1 잉여광을 증폭시키고, 제 2 잉여광을 발생시키는 제 2 광 매개 증폭부; 상기 제 2 광 매개 증폭부의 출력광을 증폭된 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(펌프광 및 제 2 잉여광)으로 분리시키는 제 2 광 신호 분리부; 및 상기 증폭된 제 1 잉여광을 다시 시간적으로 압축시키는 펄스 압축계를 포함하고,
공선형 위상 정합시 다음 관계식을 만족하고,
<관계식>
λs ≒ 2λp ≒ λi
여기서, λs는 신호광 파장, λp는 펌프광 파장, λi는 잉여광 파장을 나타냄을 특징으로 한다.
상기 펄스 신장계와 펄스 압축계는 같은 구조인 것이 바람직하며, 회절 격자 평행 구조인 것이 보다 바람직하다.
따라서 본 발명에 사용되는 펄스 신장계는 종래에 사용되는 펄스 신장계보다 그 구조가 간단하며, 이에 따라 광 매개형 처프 펄스 증폭장치의 구조가 보다 간단해진다. 또한, 본 발명은 광학계의 정렬(alignment)도 보다 쉬워지며, 전체 광학계의 안정성이 높아지게 된다. 또한 제조단가도 낮출 수 있다는 장점이 있다.
펄스 처핑 광 매개 증폭, 역방향 처핑, 잉여광, 펄스 신장계, 펄스 압축계

Description

역방향으로 처핑되면서 잉여광을 이용한 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치{Apparatus for optical parametric chirped pulse amplification(OPCPA) using idler and inverse chirping}
도 1은 종래 기술에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 구조도이다.
도 2 내지 도 4는 종래 기술에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 펄스 신장계의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 블록도이다.
도 6은 도 5를 보다 구체적으로 나타낸 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 구조도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 펄스 신장계의 구성도이다.
도 8은 본 발명에서 활용될 수 있는 공선형 위상 정합구조로 설계된 광 매개 증폭 장치의 디자인의 적용례들이다.
도 9는 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 펄스 신장계를 통해 늘어난 원신호광의 처핑 상태를 나타내는 그래프이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 제 1 광 매개 증폭부의 출력광인 신호광 및 제 1 잉여광의 처핑 상태를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 제 2 광 매개 증폭부의 출력광인 증폭된 제 1 잉여광의 처핑 상태를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 펄스 신장계 210, 220 : 펌프 레이저
310, 320 : 광 매개 증폭부(OPA)
410, 420 : 광 신호 분리부(펌프광 제거용 이색성 거울)
510, 520 : 빔 제거부 600 : 펄스 압축계
710 ~ 740 : 빔 경로 변경용 거울
810, 820 : 펌프광 유입용 이색성 거울
본 발명은 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification; OPCPA)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수십 펨토초(fs; 10-15초)에서 수 피코초(ps; 10-12초) 영역의 모드 잠금된 극초단 레이저광(mode-locked laser source)을 증폭하는 역방향으로 처핑되면서 잉여광을 이용한 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치(OPCPA)에 관한 것이다.
광 매개형 처프 펄스 증폭 장치(OPCPA)는 기존의 펄스 처핑 광증폭(Chirped Pulse Amplification; CPA) 기술과 광 매개 증폭 장치(Optical Parametric Amplification; OPA)의 개념을 결합시킨 새로운 광증폭방식으로 최근 활발히 연구되기 시작한 레이저 증폭기술이다.
종래의 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치(OPCPA)에서는 장파장을 선행시키는(long-wavelength preceding) 방식의 처핑을 주는 회절격자 반평행구조(positive chirping by the antiparallellism of grating pair)가 펄스 신장계에 먼저 적용되고, 증폭된 이후 단파장을 선행시키는(short-wavelength preceding) 처핑을 주는 회절격자 평행구조(negative chirping by the parallellism of grating pair)가 펄스 압축계에 적용되어 펄스 신장계에서 일어난 펄스의 시간적 늘어남을 보상해 준다.
이를 도 1 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 구조도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치(OPCPA)는 펄스 신장계(10), 펌프광 유입용 이색성 거울(81)(82), 펌프 레이저(21)(22), 광 매개 증폭부(31)(32), 펌프광 제거용 이색성 거울(41)(42), 빔 제거장치(51)(52) 및 펄스 압축계(60)를 포함하여 이루어진다.
펄스 신장계(10)는 레이저 광을 주파수별로 광 경로를 달리하여 시간적으로 늘이는 장치이다. 즉, 펄스 신장계(10)에서는 극초단 레이저 출력광의 펄스의 길이(pulse - duration)를 시간적으로 원래의 수 펨토초(fs; 10-15초)/수십 피코초(ps; 10-12초) 영역에서 수백 피코초(ps; 10-12초)/수 나노초(ns; 10-9초)의 영역으로 늘인다.(이는 효율적인 광증폭과 광학부품의 손상한계를 피하기 위해 고안된 관련 CPA 기술 참고)
본 명세서에서는 상기 펄스 신장계(10)의 출력광을 간략히 '신호광'이라고도 지칭한다.
펄스 신장계(10) 구조에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 4에서 이루어지므로 여기서는 생략하기로 한다.
펌프 레이저(21)(22)는 펌프 레이저 광(간략히, '펌프광'이라고도 함)을 출력하는 장치이다.
펌프광 유입용 이색성 거울(81)(82)은 서로 다른 특성을 가진 펌프광과 신호광을 유입시켜 다음단(광 매개 증폭부)으로 보내는 장치이다.
광 매개 증폭부(31)(32)에서는 상기 펌프광을 이용하여 신호광을 증폭시키고, 잉여광을 발생시킨다. 이에 따라, 펌프광 자신은 그만큼 감쇄된다.
그러면 상기 광 매개 증폭부(31)(32)의 출력광은 펌프광, 증폭된 신호광 및 잉여광이 된다.
상기 펌프광과 신호광과의 위상정합방식(phase-matching configuration)에 따라 광매개 증폭은 크게 공선형 위상정합(collinear phase-matching)과 비공선형 위상정합(noncollinear phase-matching)으로 나뉘는데, 비공선형 위상정합방식에서 설계조건을 잘 선택할 경우 공선형 위상정합에 비해 넓은 이득대역폭을 가질 수 있어, 일반적으로 광대역 광매개증폭(broadband OPA; broadband optical parametric amplification)시 비공선형 위상정합을 이용하게 된다. 이 경우 잉여광(idler)은 파장에 따른 각분산(angular dispersion)으로 인해 추후 활용이 어려우므로 빔제거기(beam-dumper)를 이용해 없애주게 된다.
펌프광 제거용 이색성 거울(41)(42)에서는 광 매개 증폭부(31)(32)의 출력광 중 신호광 및 그 이외의 광(잉여광, 펌프광)으로 분류하여 경로를 각각 달리한다.
일례로, 펌프광 제거용 이색성 거울(41)(42)에서는 신호광을 반사시키고, 잉여광 및 펌프광이 투과되도록 하여 상기 투과된 잉여광 및 펌프광을 빔 제거장치(51)(52)를 이용하여 제거시킨다.
일반적으로 극초단레이저발진기 자체에서 나오는 출력광은 상당히 적은 펄스당 에너지를 가지고 있으므로 여러 단계의 증폭부(OPA)를 거쳐 증폭하게 된다.
즉, 상기 펌프 레이저(21)(22), 광 매개 증폭부(31)(32), 펌프광 제거용 이색성 거울(41)(42) 및 빔 제거장치(51)(52)들을 여러 개 구비시켜 원하는 크기의 신호가 될 때까지 증폭이 이루어진다.
이에, 본 명세서에서는 펌프 레이저(21)(22), 펌프광 유입용 이색성 거울(81)(82), 광 매개 증폭부(31)(32), 펌프광 제거용 이색성 거울(41)(42) 및 빔 제거장치(51)(52)를 순서대로 '제 1, 제 2'라 지칭한다. 즉, 도면부호 21은 제 1 펌프 레이저, 22는 제 2 펌프 레이저라 지칭한다. 이에, 제 1 펌프 레이저에서 출 력되는 광은 제 1 펌프광, 제 2 펌프 레이저에서 출력되는 광은 제 2 펌프광이라 지칭된다.
상기와 같이, 원하는 크기만큼 신호의 증폭이 이루어지면 마지막으로 펄스 압축계(60)를 이용하여 다시 시간적으로 압축이 이루어진다.
도면 부호 71 내지 74는 광(빔)의 경로를 변경시키는 빔 경로 변경용 거울이다.
도 2 내지 도 4는 종래 기술에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 펄스 신장계의 구성도로, 도 2는 회절격자 반평행 구조(굴절형)이고, 도 3은 회절격자 반평행 구조(반사형)이며, 도 4는 회절격자 반평행 구조(오프너-트리플릿형; Offner - triplet)이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 굴절형 회절격자 반평행 구조는 두 개의 회절 격자(각각 '제 1 회절격자, 제 2 회절격자'라 함)(Grating)(111)(112), 두 개의 렌즈(Lens)(113)(114) 및 하나의 거울(Roof Mirror)(115)로 이루어진다.
상기 거울(Roof Mirror)(115)은 입사광의 높이만 변경시켜 반사시키는 역할을 수행한다.
그 광 경로를 살펴보면, 광은 제 1 회절격자(111)로 입사되어 반사된 후, 두 개의 렌즈(113)(114)를 통과한 후 제 2 회절격자(112)로 입사되어 다시 반사된다. 상기 반사된 광은 거울(115)로 입사되는데, 그 광은 상기 거울(115)에 의해 높이만 변경되어 반사된다. 상기 반사된 광은 제 2 회절격자(112), 두 개의 렌즈(114)(113) 및 제 1 회절격자(111)를 통해 빔경로 변경용 거울(71)로 입사된다.
도 2와 같은 굴절형 회절격자 반평행 구조에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다. 즉, 렌즈(113)(114)를 포함한 굴절형 회절격자 반평행 구조에서는 렌즈에 의한 색수차 등의 문제가 발생된다.
상기 렌즈의 색수차 문제점을 해결하기 위해 도 3과 같은 반사형 회절격자 반평행 구조가 고안되었다.
도 3을 참조하면, 반사형 회절격자 반평행 구조는 두 개의 회절 격자(각각 '제 1 회절격자, 제 2 회절격자'라 함)(Grating)(121)(122), 두 개의 실린더형 거울(Cylinder mirror)(123)(124) 및 하나의 프리즘(Roof Prism)(125)으로 이루어진다.
상기에서 프리즘(125)은 도 2의 거울(Roof Mirror)과 같은 역할을 수행한다.
그 광 경로를 살펴보면, 광은 제 1 회절격자(121)로 입사되어 반사된 후, 두 개의 실린더형 거울(123)(124)을 거쳐 제 2 회절격자(122)로 입사, 반사된다. 상기 반사된 광은 프리즘(125)으로 입사된다. 그 광은 상기 프리즘(125)에 의해 높이만 변경되어 반사되며, 상기 반사된 광은 제 2 회절격자(122), 실린더형 거울(124)(123) 및 제 1 회절격자(121)를 통해 빔 경로 변경용 거울(71)로 입사된다.
도 3과 같은 반사형 회절격자 반평행 구조에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다. 즉 두 개의 실린더형 거울에서의 광축에 대한 경사로 인해 수차 등의 문제가 발생된다.
이를 해결하기 위해 도 4a(평면도) 및 도 4b(측면도)와 같은 오프너-트리플릿(offner-triplet) 구조가 고안되었다.
도 4를 참조하면, 오프너-트리플릿(offner-triplet) 구조는 하나의 회절 격자(Grating)(131), 사이즈가 다른 두 개의 구형 거울(각각 '제 1 구형거울, 제 2 구형거울'이라 함)(132)(133) 및 하나의 프리즘(Roof Prism)(134)으로 이루어진다.
상기에서 프리즘(134)은 도 2의 거울(Roof Mirror)과 같은 역할을 수행한다.
상기 제 2 구형거울(133)이 제 1 구형거울(132)보다 사이즈가 더 크다.
그 광 경로를 살펴보면, 광은 회절격자(131)로 입사되어 반사된 후, 제 2 구형거울(133)로 입사, 반사된다. 상기 반사된 광은 제 1 구형 거울(132)로 입사, 반사된 후, 다시 제 2 구형 거울(133)로 입사, 반사된다. 상기 반사된 광은 회절격자(131)로 입사되며, 다시 반사되어 프리즘(134)으로 입사된다. 그 광은 상기 프리즘(134)에 의해 높이만 변경되어 반사되는데 회절격자(131), 제 2 구형거울(133), 제 1 구형거울(132)을 거쳐 다시 제 2 구형거울(133), 회절격자(131)를 통해 나간다.
다음으로 종래 기술에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭장치의 동작 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 도 2 내지 도 4에 도시된 구조를 가진 펄스 신장계(10)를 지나가게 되는데, 이로 인해 장파장이 선행되는 시간적으로 늘어난 구조를 가진 파형이 출력된다.
상기 펄스 신장계(10)의 출력광(신호광)은 빔 경로 변경용 거울(71)(72)을 통해 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울(81)로 유입되며, 아울러 제 1 펌프 레이저(21)에서 출력된 광(펌프광)도 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울(Dichroic mirror)(81)로 유입된다.
상기 신호광 및 펌프광은 다시 제 1 광 매개 증폭부(31)에 유입된다. 여기서는 펌프광에 의해 신호광이 증폭되면서 잉여광이 발생되며, 펌프광 자신은 감쇄된다.
결국 상기 제 1 광 매개 증폭부(31)의 출력광은 펌프광, 증폭된 신호광 및 잉여광이 된다.
상기 출력광들은 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울(41)로 유입되어 증폭된 신호광 및 그 이외의 광(펌프광, 잉여광)으로 분리된다. 즉, 감쇄된 펌프광 및 잉여광은 투과되어 제 1 빔 제거장치(51)에 의해 제거되며, 증폭된 신호광은 반사된다.
상기 증폭된 신호광이 소정 크기 이상 증폭된 신호광이면 곧바로 펄스 압축계(60)로 유입되며, 그렇지 않은 경우 상기 과정(펌프광 유입용 이색성 거울 ~ 빔 제거장치)을 다시 거친다.
즉, 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울(41)에서 반사된 신호광(증폭된 신호광)이 소정 크기 이상 증폭된 신호광이 아니면 다른 펌프광 유입용 이색성 거울(제 2 펌프광 유입용 이색성 거울)(82)로 유입되며, 아울러 제 2 펌프 레이저(22)에서 발생된 펌프광도 상기 제 2 펌프광 유입용 이색성 거울(82)로 유입된다. 그런 후, 제 2 광 매개 증폭부(32), 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울(42) 및 제 2 빔 제거장 치를 거치며, 소정 크기 이상 증폭된 신호광이 될 때까지 상기 과정은 반복된다.
상기와 같이, 증폭된 신호광은 펄스 압축계(60)로 유입되며, 펄스 압축계(60)에서는 상기 증폭된 신호광을 다시 시간적으로 압축시킨다.
그러나 상기와 같은 구조의 광 매개형 처프 펄스 증폭장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 종래의 광 매개형 처프 펄스 증폭장치에서는 회절격자 반평행 구조(굴절형, 반사형, 오프너-트리플릿형)(도 2 내지 도 4 참조)를 펄스 신장계에, 회절격자 평행 구조(도 7 참조)를 펄스 압축계에 사용하였는데, 상기 펄스 신장계의 구조가 너무 복잡하다는 문제점이 있다. 이에 따라 광 매개형 처프 펄스 증폭장치도 복잡해질 뿐만 아니라 광학계의 정렬(alignment)도 어려워지며, 단가도 상승하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
첫째, 장파장을 선행시키는 방식의 처핑을 주는 회절격자 반평행 구조 대신 단파장을 선행시키는 방식의 처핑을 주는 회절격자 평행 구조를 펄스 신장계에 적용시키고,
둘째, 제 1 광 매개 증폭부의 출력광 중 증폭된 신호광 대신 잉여광을 제 2 광 매개 증폭부로 유입시키며,
셋째, 펄스 압축계에서는 펄스 신장계에서 사용한 회절격자 평행 구조를 동 일하게 적용시켜
종래의 문제점(구조 복잡, 단가 상승)을 해결하면서 지금까지와는 다른 새로운 구조의 광 매개형 처프 펄스 증폭장치를 제공하는 데 있다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명은 기존의 복잡한 구조를 가진 펄스 신장계(optical pulse stretcher)를 사용하지 않고, 공선형 위상 정합(collinear phase-matching) 구조와 더불어 단순한 회절격자쌍(grating pair)만을 이용해 레이저광을 시간적으로 주파수성분에 대해 기존의 방식과 역방향으로 늘인 뒤(intentionally inverse-chirping), 두 개의 광매개증폭단(2-stage OPA ; 2-stage optical parametric amplification)을 거치게 한다. 1차 증폭부(OPA)에서 증폭된 신호광(signal)은 버리면서 동시에 발생되는 잉여광(idler)만을 취한 후, 다음단계의 증폭단의 신호광으로 사용하는 방식을 이용해 결과적으로 펄스 압축계 전단에서 압축 가능한 처핑 레이저광(chirped optical pulse)을 얻는 데 있다.
이는 특히 거의 중첩된 신호광-펌프광 관계(nearly degenerated case), 즉 신호광파장(λs)/펌프광파장(λp)/잉여광파장(λi)에 대해, 종래에는 λs < 2λp < λi 또는 λi < 2λp < λs 인 반면에, 본 발명에서는 λs ≒ 2λp ≒ λi가 되도록 하여 대부분의 광 매개 증폭이득(OPA gain)이 공선형 위상 정합시에도 넓은 이득대역(broadband signal-gain)을 가질 수 있는 상당히 실제적 활용성이 높고 간단한 구조의 새로운 개념의 펄스 처핑 광 매개 증폭 장치(OPCPA)를 제안하는 데 있다.
현재까지 광매개증폭계에서 잉여광(idler)을 활용하기 어려웠던 이유에 대해 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 비공선형 방식의 위상정합에서는 잉여광의 각분산이 발생하므로 이후 빔이 진행할 때, 파장에 따라 공간적으로 다른 방향으로 진행하게 되며 이를 마땅히 보정할 수단을 찾기 어렵다. 둘째, 만약 잉여광을 활용하기 위해 공선형 위상정합을 이용하면서 잉여광의 편광(polarization of idler)을 정상광(ordinary wave)으로 맞춤으로 해서 잉여광의 각분산 문제는 해결할 수 있으나, 보통의 경우 넓은 신호광의 스펙트럼(broad-spectrum of signal)에 대해 고른 이득을 줄 만큼의 충분히 넓은 이득대역을 얻기 어렵다. 셋째, 특수한 경우 공선형 위상정합 방식에도 불구하고 신호광의 스펙트럼을 모두 충분히 증폭할 수 있는 넓은 이득대역이 얻어지는 경우가 있으나, 증폭 신호광과는 역방향으로 처핑된 펄스를 가지게 되어 이후 통상의 펄스압축계를 통해서는 펄스 폭이 원상 복구되지 않는다. 또한, 이를 압축하여 활용하기 위해서는 가공이 어려운 넓은 구경/고가의 일련의 광학부품들로 구성된 새로운 펄스 압축계가 요구된다.(이유 - 일반적으로 펄스신장계가 펄스압축계에 비해 훨씬 복잡한 구조를 가지고 있기 때문)
상기와 같은 제 1의 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭장치는 레이저 광을 주파수별로 광경로를 달리하여 시간적으로 늘이되, 단파장을 선행시키는 방식의 처핑을 주는 펄스 신장계; 펌프 레이저 광을 내보내는 하나 이상의 펌프 레이저; 상기 펌프 레이저 광 및 펄스 신장계를 거친 신호(신호광)를 입력으로 하고, 상기 펌프 레이저 광을 이용하여 신호광을 증폭시키고, 제 1 잉여광을 발생시키는 제 1 광 매개 증폭부; 상기 제 1 광 매개 증폭부의 출력광을 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(펌프광 및 신호광)으로 분리시키는 제 1 광 신호 분리부; 상기 제 1 광 신호 분리부에서 분리된 제 1 잉여광 및 다른 펌프 레이저에서 출력된 펌프 레이저 광을 입력받고, 상기 펌프 레이저 광을 이용하여 제 1 잉여광을 증폭시키고, 제 2 잉여광을 발생시키는 제 2 광 매개 증폭부; 상기 제 2 광 매개 증폭부의 출력광을 증폭된 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(펌프광 및 제 2 잉여광)으로 분리시키는 제 2 광 신호 분리부; 및 상기 증폭된 제 1 잉여광을 다시 시간적으로 압축시키는 펄스 압축계를 포함하고,
공선형 위상 정합시 다음 관계식을 만족하고,
<관계식>
λs ≒ 2λp ≒ λi
여기서, λs는 신호광 파장, λp는 펌프광 파장, λi는 잉여광 파장을 나타냄을 특징으로 한다.
상기 펄스 신장계와 펄스 압축계는 같은 구조인 것이 바람직하며, 회절 격자 평행 구조인 것이 보다 바람직하다.
상기 회절 격자 평행 구조는 평행 구도를 가진 두 개의 회절 격자와, 입사광의 높이만 변경시켜 반사시키는 1개의 거울을 포함하여 이루어진 구조를 말한다.
또한, 상기 제 1, 2 광 매개 증폭부는 비선형 광학 매질을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 제 1 광 매개 증폭부의 앞단에, 펌프광 파장에 대해서는 무반사 코팅이 되어 있고, 신호광 파장에 대해서는 광대역 고반사 코팅이 되어 있는 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울; 및 제 2 광 매개 증폭부의 앞단에, 펌프광 파장에 대해서는 무반사코팅이 되어 있고, 제 2 광 매개 증폭부의 신호광에 해당하는 제 1 잉여광의 파장에 대해서는 광대역 고반사코팅이 되어 있는 제 2 펌프광 유입용 이색성 거울;을 더 포함함을 특징으로 한다.
제 1 광 신호 분리부는 제 1 광 매개 증폭부에서 출력된 제 1 잉여광은 반사시키고, 그 이외의 광(제 1 펌프광 및 신호광)은 투과시켜 제 1 잉여광과 그 이외의 광으로 분리시키는 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울인 것을 특징으로 한다.
제 2 광 신호 분리부는 제 2 광 매개 증폭부에서 출력된 증폭된 제 1 잉여광은 반사시키고, 그 이외의 광(펌프광 및 제 2 잉여광)은 투과시켜 증폭된 제 1 잉여광과 그 이외의 광으로 분리시키는 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 제 1 광 신호 분리부에서 분리된 펌프광 및 신호광을 제거시키는 제 1 빔 제거기를 더 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 제 2 광 신호 분리부에서 분리된 펌프광 및 제 2 잉여광을 제거시키는 제 2 빔 제거기를 더 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 펄스 신장계의 후단에 설치되어 입사된 광의 경로를 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울로 변경시키는 제 1 빔 경로 변경용 거울을 더 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울에서 반사된 광의 경로를 펄스 압축계로 변경시키는 제 2 빔 경로 변경용 거울을 더 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 블록도이며, 도 6은 도 5를 보다 구체적으로 나타낸 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 구조도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치는 크게, 펄스 신장계(100), 펌프 레이저(210)(220), 광 매개 증폭부(310)(320), 광 신호 분리부(410)(420), 빔 제거부(빔 제거장치)(510)(520) 및 펄스 압축계(600)를 포함하여 이루어진다.
펄스 신장계(100)는 레이저 광을 주파수별로 광 경로를 달리하여 시간적으로 늘이되, 단파장을 선행시키는 방식(도 9 참조)의 처핑을 주는 장치이다. 즉, 펄스 신장계(100)에서는 극초단 레이저 출력광의 펄스의 길이(pulse - duration)를 시간적으로 원래의 수 펨토초(fs; 10-15초)/수십 피코초(ps; 10-12초) 영역에서 수백 피코초(ps; 10-12초)/수 나노초(ns; 10-9초)의 영역으로 늘인다.
펄스 신장계(100)의 구조에 대한 상세한 설명은 도 7에서 이루어지므로 여기서는 생략하기로 한다.
펌프 레이저(210)(220)는 펌프 레이저 광(펌프광)을 출력하는 장치로, 본 발명에서는 2개 이상(제 1, 2 … 펌프 레이저) 구비된다.
광 매개 증폭부(310)(320)에서는 상기 펌프광을 이용하여 신호광을 증폭시키 고, 잉여광을 발생시킨다. 이에 따라, 펌프광 자신은 그만큼 감쇄된다.
보다 상세히 설명하면, 제 1 광 매개 증폭부(310)로의 입력광은 제 1 펌프 레이저(210)에서 출력되는 광(제 1 펌프광) 및 펄스 신장계(100)에서 출력되는 광(신호광)이며, 제 1 광 매개 증폭부(310)에서 출력되는 광은 감쇄된 제 1 펌프광, 증폭된 신호광 및 제 1 잉여광이 된다.
또한, 제 2 광 매개 증폭부(320)의 입력광은 제 2 펌프 레이저(220)에서 출력되는 광(제 2 펌프광) 및 제 1 광 신호 분리부(410)에서 분리된 광(제 1 잉여광)이며, 제 2 광 매개 증폭부(320)에서 출력되는 광은 감쇄된 제 2 펌프광, 증폭된 제 1 잉여광 및 새로 발생된 잉여광(제 2 잉여광)이 된다.
광 매개 증폭부(310)(320)는 비선형 광학 매질을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 비선형 광학 매질로는 KTP(Potassium Titanyl Phosphate), KDP(Photassium Dihydrogen Phosphate), LBO(Lithium Triborate) 및 BBO(Beta-Barium Borate)등이 있으며, 상기 비선형 광학 매질에는 펌프광, 신호광 및 잉여광의 파장에 대해 무반사 코팅이 이루어진다. 여기서, 펌프광과 신호광의 파장에 따라 비선형 광학결정 제작 및 위상 정합 방식의 설계구조가 달라진다.
상기 광 매개 증폭부에서 거의 중첩된 신호광-펌프광 관계가 이루어지는데, 종래에는 λs < 2λp < λi 또는 λs > 2λp > λi 관계가 일반적이나 본 발명에서는 λs ≒ 2λp ≒ λi을 만족하여야 한다.
여기서, λs는 신호광 파장, λp는 펌프광 파장, λi는 잉여광 파장을 나타낸 다.
상기와 같은 관계식을 만족하면 대부분의 광매개 증폭이득(OPA gain)이 공선형 위상정합시에도 넓은 이득대역을 가질 수 있다.(도 8 참조)
광 신호 분리부(410)(420)에서는 제거시키고자 하는 광신호와 다음단으로 보내고자 하는 광신호로 분리하며, 빔 제거장치(510)(520)에서는 상기 광 신호 분리부(410)(420)에서 분리된 제거시키고자 하는 광신호를 제거시킨다.
상기 광 신호 분리부(410)(420)의 일례로는 펌프광 제거용 이색성 거울 등이 있으며, 상기 펌프광 제거용 이색성 거울은 제거시키고자 하는 광을 투과시키고, 다음단으로 보내고자 하는 광을 반사시키는 역할을 수행한다.
보다 상세히 설명하면, 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울(410)은 제 1 잉여광 파장에 대해서는 광대역 고반사 코팅이, 제 1 펌프광 및 신호광 파장에 대해서는 무반사 코팅이 되어 있다. 이에 따라 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울에 의해 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(신호광, 감쇄된 제 1 펌프광)으로 분리된다.
또한, 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울(420)은 제 1 잉여광 파장에 대해서는 광대역 고반사 코팅이, 펌프광 및 제 2 잉여광 파장에 대해서는 무반사 코팅이 되어 있다. 이에 따라 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울에 의해 증폭된 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(제 2 잉여광, 제 2 펌프광)으로 분리된다.
상기 신호광 및 감쇄된 제 1 펌프광은 제 1 빔 제거장치(510)에 의해 제거되며, 상기 제 2 잉여광 및 제 2 펌프광은 제 2 빔 제거장치(520)에 의해 제거된다.
물론 본 발명에서는 원리상으로 상기 펌프광 제거용 이색성 거울의 역할을 그 역으로 수행시키도록 할 수 있다. 즉 상기 펌프광 제거용 이색성 거울은 제거시키고자 하는 광을 반사시키고, 다음단으로 보내고자 하는 광을 투과시켜, 상기 반사된 광이 제거되도록 그 위치에 빔 제거장치를 구비시켜도 무방하다. 그러나 실제의 경우, 다음단으로 보내게 되는 출력광에 분산을 피하기 위해 이색성 거울은 보통 출력광에 대해 반사형으로 설계하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는 제 2 펌프 레이저(220), 제 2 광 매개 증폭부(320), 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울(420) 및 제 2 빔 제거장치(520)들을 여러 개 구비시켜 원하는 신호가 될 때까지 증폭시킨다.
최종적으로 증폭된 광신호는 원래의 신호광과는 파장이 다르게 증폭된 신호이며, 이 신호는 펄스 압축계(600)에 의해 다시 시간적으로 압축이 이루어진다.
본 발명에서는 광 매개 증폭부(310)(320)의 앞 단에 구비시켜 서로 다른 특성을 가진 펌프광과 신호광(또는 잉여광)을 유입시켜 다음단(광 매개 증폭부)으로 보내는 펌프광 유입용 이색성 거울(810)(820)을 더 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울(pump-injection dichroic mirror)(810)은 펌프광 파장에 대해서는 무반사 코팅(anti-reflection coating)이, 신호광 파장에 대해서는 광대역 고반사 코팅이 되어 있으며 또한, 제 2 펌프광 유입용 이색성 거울(820)은 펌프광 파장에 대해서는 무반사코팅(anti-reflection coating)이, 제 2 광 매개 증폭부의 신호광에 해당하는 제 1 잉여광의 파장에 대해서는 광대역 고반사코팅이 되어 있어 유입되는 두 광을 광 매개 증폭부로 보내는 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에서는 여러 개의 빔 경로 변경용 거울(710 ~ 740)을 설치하여 앞단에서 출력된 광을 다음단으로 갈 수 있도록 하는 데 있다.
상기 빔 경로 변경용 거울(710 ~ 740)은 신호광(signal)의 전체 파장 영역에 대해 광대역 고반사코팅(broadband high-reflectance coating)이 되어 있어야 하며, 입사된 신호광의 경로를 변경하는 역할을 한다.
일례를 들어 보다 상세히 설명하면, 펄스 신장계(100)의 후단에 빔 경로 변경용 거울(710)(720)을 설치하여 입사된 광의 경로를 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울(810)로 변경되도록 하며 또한, 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울(420)의 후단에 빔 경로 변경용 거울(730)을 설치하여 입사된 광의 경로를 펄스 압축계로 변경되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 광매개증폭 시 신호광과 잉여광 사이에 짝수차 분산(GVD, FOD 등)은 부호가 음으로, 홀수차 분산(TOD 등)은 부호가 그대로 가는 특성이 있어, 회절격자쌍에 의해 발생한 홀수차 분산이 본 발명의 구조에서는 누적되게 되어 있다. 그러나 이는 최근 많이 활용되고 있는 상용 음향 광학필터(Commercial AOPDF; Acousto-Optic Programmable Dispersive Filter, Dazzler 등이 있음), 처프 거울(Chirp-mirror) 등을 이용하여 쉽게 보상가능하므로, 본 발명의 구조에선 문제되지 않는다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 펄스 신장계의 구성도로, 회절격자 평행 구조를 나타낸다.
본 발명에서는 펄스 신장계와 펄스 압축계가 같은 구조로 이루어진다.
일례로, 도 2 및 도 3에 도시된 굴절(반사)형 회절격자 반평행 구조를 펄스 신장계와 펄스 압축계에 동시에 사용하여도 무방하고, 도 4에 도시된 오프너-트리플릿형; Offner - triplet) 회절격자 반평행 구조를 사용하여도 무방하다.
그러나 본 발명에서는 펄스 신장계와 펄스 압축계로서 도 2 내지 도 4에 도시된 회절격자 반평행 구조보다는 도 7에 도시된 구조적으로 간단한 회절격자 평행구조를 사용하는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 회절격자 평행구조는 평행 구도를 가진 두 개의 회절 격자(141)(142)와, 입사광의 높이만 변경시켜 반사시키는 1개의 거울(143)로 구성된다. 그 광 경로를 살펴보면, 광은 제 1 회절격자(141)로 입사되어 반사된 후, 제 2 회절격자(142)로 입사되어 반사된다. 상기 반사된 광은 거울(143)로 입사되며, 상기 거울(143)에 의해 높이만 변경되어 다시 반사된다. 상기 반사된 광은 제 2 회절격자(142), 제 1 회절격자(141)를 통해 나간다.
도 8은 본 발명에서 활용될 수 있는 공선형 위상 정합구조로 설계된 광 매개 증폭 장치의 디자인의 적용례들이다.
도 8a 및 도 8b는 OPA 증폭부에 대한 광 매개 이득 곡선(parametric-gain curve)을 나타내는 것으로,
도 8a는 펌프광 세기가 400MW/cm2, BBO 결정의 길이를 15mm, 펌프광 파장을 532nm로 하였을 때의 그래프를 나타내며, 중심파장 1045nm~1085nm의 신호광을 증폭 하는 데 활용할 수 있다. 도 8b는 펌프광 세기가 400MW/cm2, BBO 결정의 길이를 11mm, 펌프광 파장을 390nm로 하였을 때의 그래프를 나타내며, 중심파장을 770nm~790nm의 신호광을 증폭하는데 활용할 수 있다. (위 둘 모두 신호광과 잉여광의 편광이 정상광으로 동일한 type I 방식의 위상정합을 이용하였다.)
보다 상세히 설명하면, 도 8a 와 도 8b 는 광 매개 증폭 이득(parametric-gain)을 나타낸 것으로, 예를 들어 도 8a 에서 실선곡선은 θ = 22.84도 α = 0도로 설계된 증폭단을 통한 증폭이득곡선으로 1030nm의 파장의 신호광에 대해서는 약 2500배의 신호증폭이득을 얻게 되며, 1050nm 파장의 신호광에 대해서는 약 1800배의 이득을 얻는 것을 나타낸다.
참고로, 도 8a에서 실선 곡선은 θ = 22.84도 α = 0도일때, 점선 곡선은 θ = 22.85도, α = 0도일때, 일점 쇄선은 θ = 22.86도, α = 0도일 때를 나타낸다.
또한, 도 8b에서 실선 곡선은 θ = 29.98도 α = 0도일 때, 점선 곡선은 θ = 29.99도, α = 0도일때, 일점 쇄선은 θ = 23.00도, α = 0도일때를 나타낸다.
여기서, θ는 크리스탈의 광학축과 펌프광 사이의 각, α는 펌프광과 신호광 사이의 각을 나타낸다.
본 발명에서는 잉여광을 활용하기 위해 공선형 위상정합을 이용하는 데, 이는 앞에서도 언급한 바와 같이, 다음 조건(관계식)을 만족하여야 한다.
<조건>
λs ≒ 2λp ≒ λi
여기서, λs는 신호광 파장, λp는 펌프광 파장, λi는 잉여광 파장을 나타낸다.
상기와 같은 조건을 만족하면 광매개 증폭 이득(OPA gain)이 공선형 위상정합시에도 넓은 이득대역을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 펄스 신장계를 통해 늘어난 원신호광의 처핑 상태를 나타내는 그래프이며, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 제 1 광 매개 증폭부의 출력광인 신호광 및 제 1 잉여광의 처핑 상태를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 11은 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭 장치의 제 2 광 매개 증폭부의 출력광인 증폭된 제 1 잉여광의 처핑 상태를 나타내는 그래프이다.
도면을 참조하면, 하나의 펄스가 펄스 신장계(100)를 거치면 도 9에 도시된 바와 같은 늘어난 원신호광이 된다. 이 신호는 종래의 펄스 신장계(10)를 거친 신호와 역방향으로 늘어난 것이다. 즉 종래에는 장파장을 선행시키는(long-wavelength preceding) 방식의 처핑을 주는 회절격자 반평행구조를 거치며, 본 발명에서는 단파장을 선행시키는(short-wavelength preceding) 방식의 처핑을 주는 회절격자 평행구조를 거친다.
상기와 같은 형태의 파형이 제 1 광매개 증폭부(310)를 거치면 증폭된 신호광(도 10a 참조)과 잉여광(도 10b 참조)이 발생된다.
상기 잉여광은 장파장을 선행한 구조를 가진다.
본 발명에서는 앞에서도 언급한 바와 같이, 제 1 광매개 증폭부(310)의 출력광 중 신호광 및 펌프광은 분리되어 제거되고, 제 1 잉여광은 선택되어 다음단(제 2 광매개 증폭부)으로 보내진다.
상기 제 1 잉여광이 제 2 광매개 증폭부(320)를 거치면 도 11에 도시된 바와 같이 증폭된 잉여광이 발생된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광 매개형 처프 펄스 증폭장치의 동작 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.
도 7에 도시된 구조를 가진 펄스 신장계(100)를 통과한 레이저광은 파장에 따라 시간적으로 늘어난 구조의 형태를 가진다. 상기 펄스 신장계(100)는 단파장을 선행시키는 방식의 처핑을 주는 방식이므로 도 9에 도시된 바와 같은 파형이 출력된다.
상기 펄스 신장계(100)의 출력광(신호광)은 빔 경로 변경용 거울(710)(720)을 통해 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울(810)로 유입되며, 아울러 제 1 펌프 레이저(210)에서 출력된 광(제 1 펌프광)도 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울(Dichroic mirror)(810)로 유입된다.
상기 신호광 및 펌프광은 제 1 광 매개 증폭부(310)에 동시에 유입된다. 여기서는 펌프광에 의해 신호광이 증폭되면서 잉여광이 발생되며, 펌프광 자신은 감쇄된다.
결국, 상기 제 1 광 매개 증폭부의 출력광은 감쇄된 제 1 펌프광, 증폭된 신호광 및 제 1 잉여광이 된다.
상기 출력광들은 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울(410)로 유입되어 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(제 1 펌프광, 신호광)으로 분리된다. 즉, 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울(410)에 의해 제 1 펌프광 및 신호광은 투과되어 제 1 빔 제거장치(510)에 의해 제거되며, 제 1 잉여광은 반사된다.
상기 제 1 잉여광은 다른 펌프광 유입용 이색성 거울(제 2 펌프광 유입용 이색성 거울)(820)로 유입되며, 아울러 제 2 펌프 레이저(220)에서 발생된 펌프광(제 2 펌프광)도 상기 제 2 펌프광 유입용 이색성 거울(820)로 유입된다.
상기 제 1 잉여광 및 제 2 펌프광은 제 2 광 매개 증폭부(320)에 유입된다. 여기서는 펌프광에 의해 제 1 잉여광이 증폭되면서 새로운 잉여광(제 2 잉여광)이 발생되며, 제 2 펌프광 자신은 감쇄된다.
결국, 상기 제 2 광 매개 증폭부(320)의 출력광은 감쇄된 제 2 펌프광, 증폭된 제 1 잉여광 및 제 2 잉여광이 된다.
상기 출력광들은 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울(420)로 유입되어 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(제 2 펌프광, 제 2 잉여광)으로 분리된다. 즉, 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울(420)은 제 2 펌프광 및 제 2 잉여광은 투과되어 제 2 빔 제거장치에 의해 제거되며, 증폭된 제 1 잉여광은 반사된다.
상기 증폭된 제 1 잉여광은 원래의 신호광과는 파장이 다르게 증폭된 신호에 해당한다.
상기 증폭된 제 1 잉여광이 소정 크기 이상 증폭된 광이면 펄스 압축계로 유입될 것이며, 그렇지 않은 경우에는 상기 과정(제 2 펌프광 유입용 이색성 거울 ~ 제 2 빔 제거장치)을 다시 거친다.
상기 제 1 잉여광이 최종적으로 소정 크기 이상 증폭된 광신호이면 펄스 압축계(600)로 유입되며, 펄스 압축계(600)에서는 상기 증폭된 잉여광을 다시 시간적으로 압축시킨다.
따라서 본 발명에 사용되는 펄스 신장계는 종래에 사용되는 펄스 신장계보다 그 구조가 간단하며, 이에 따라 광 매개형 처프 펄스 증폭장치의 구조가 보다 간단해진다. 또한, 광학계의 정렬(alignment)도 보다 쉬워지며, 전체 광학계의 안정성이 높아지게 된다. 또한, 제조단가도 낮출 수 있다는 장점이 있다.
또한, 부가적으로 광학매질 통과 시 나타나는 분산에 대해서도 장파장-단파장 혹은 단파장-장파장 식의 변환구조를 통해 분산이 상당부분 상쇄될 수 있다는 점이 장점이 있다.
또한, 기존의 광 매개형 처프 펄스 증폭장치(OPCPA)가 증폭부의 증폭률만큼 신호광과 노이즈를 선택적으로 증폭함으로써 SNR(신호대 잡음비)에서 통상의 증폭부에 비해 장점을 가진다면, 본 발명의 구조를 이용할 경우, 신호광으로 유발된 잉여광을 이용해 증폭하는 구조이므로, 증폭률만큼의 신호대 잡음비 이외에도 훨씬 더 잡음증폭을 제거할 수 있을 것으로 기대되며, 이는 고출력 레이저의 타겟 집속 등에서 문제가 되는 전단펄스(Pre-pulse)문제에 대해 해결책이 될 것이다.

Claims (12)

  1. 레이저 광을 주파수별로 광경로를 달리하여 시간적으로 늘이되, 단파장을 선행시키는 방식의 처핑을 주는 펄스 신장계;
    펌프 레이저 광을 내보내는 하나 이상의 펌프 레이저;
    상기 펌프 레이저 광 및 펄스 신장계를 거친 신호(신호광)를 입력으로 하고, 상기 펌프 레이저 광을 이용하여 신호광을 증폭시키고, 제 1 잉여광을 발생시키는 제 1 광 매개 증폭부;
    상기 제 1 광 매개 증폭부의 출력광을 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(펌프광 및 신호광)으로 분리시키는 제 1 광 신호 분리부;
    상기 제 1 광 신호 분리부에서 분리된 제 1 잉여광 및 다른 펌프 레이저에서 출력된 펌프 레이저 광을 입력받고, 상기 펌프 레이저 광을 이용하여 제 1 잉여광을 증폭시키고, 제 2 잉여광을 발생시키는 제 2 광 매개 증폭부;
    상기 제 2 광 매개 증폭부의 출력광을 증폭된 제 1 잉여광 및 그 이외의 광(펌프광 및 제 2 잉여광)으로 분리시키는 제 2 광 신호 분리부; 및
    상기 증폭된 제 1 잉여광을 다시 시간적으로 압축시키는 펄스 압축계를 포함하고,
    공선형 위상 정합시 다음 관계식을 만족하고,
    <관계식>
    λs ≒ 2λp ≒ λi
    여기서, λs는 신호광 파장, λp는 펌프광 파장, λi는 잉여광 파장을 나타냄을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스 신장계와 펄스 압축계는 같은 구조인 것을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 펄스 신장계와 펄스 압축계는 회절 격자 평행 구조인 것을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 회절 격자 평행 구조는 평행 구도를 가진 두 개의 회절 격자와, 입사광의 높이만 변경시켜 반사시키는 1개의 거울을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 광 매개 증폭부는 비선형 광학 매질을 이용하는 것을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    제 1 광 매개 증폭부의 앞단에,
    펌프광 파장에 대해서는 무반사 코팅이 되어 있고, 신호광 파장에 대해서는 광대역 고반사 코팅이 되어 있는 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울; 및
    제 2 광 매개 증폭부의 앞단에,
    펌프광 파장에 대해서는 무반사코팅이 되어 있고, 제 2 광 매개 증폭부의 신호광에 해당하는 제 1 잉여광의 파장에 대해서는 광대역 고반사코팅이 되어 있는 제 2 펌프광 유입용 이색성 거울;을 더 포함함을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    제 1 광 신호 분리부는 제 1 광 매개 증폭부에서 출력된 제 1 잉여광은 반사시키고, 그 이외의 광(제 1 펌프광 및 신호광)은 투과시켜 제 1 잉여광과 그 이외의 광으로 분리시키는 제 1 펌프광 제거용 이색성 거울인 것을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    제 2 광 신호 분리부는 제 2 광 매개 증폭부에서 출력된 증폭된 제 1 잉여광은 반사시키고, 그 이외의 광(펌프광 및 제 2 잉여광)은 투과시켜 증폭된 제 1 잉여광과 그 이외의 광으로 분리시키는 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울인 것을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  9. 제 1항 또는 7항에 있어서,
    제 1 광 신호 분리부에서 분리된 펌프광 및 신호광을 제거시키는 제 1 빔 제 거기를 더 포함함을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  10. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    제 2 광 신호 분리부에서 분리된 펌프광 및 제 2 잉여광을 제거시키는 제 2 빔 제거기를 더 포함함을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 펄스 신장계의 후단에 설치되어 입사된 광의 경로를 제 1 펌프광 유입용 이색성 거울로 변경시키는 제 1 빔 경로 변경용 거울을 더 포함함을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 펌프광 제거용 이색성 거울에서 반사된 광의 경로를 펄스 압축계로 변경시키는 제 2 빔 경로 변경용 거울을 더 포함함을 특징으로 하는 광 매개형 처프 펄스 증폭장치.
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