중국의 아토초 레이저 기술 및 개발 동향

중국의 아토초 레이저 기술 및 개발 동향

중국과학원 물리학연구소는 2013년에 160개의 분리된 아토초 펄스 측정 결과를 보고했습니다. 본 연구팀의 분리된 아토초 펄스(IAP)는 CEP로 안정화된 5펨토초 미만의 레이저 펄스로 구동되는 고차 고조파를 기반으로 생성되었으며, 반복률은 1kHz입니다. 아토초 펄스의 시간적 특성은 아토초 신축 분광법을 통해 분석되었습니다. 결과는 이 빔라인이 160 아토초의 펄스 지속 시간과 82eV의 중심 파장을 갖는 분리된 아토초 펄스를 생성할 수 있음을 보여줍니다. 본 연구팀은 아토초 광원 생성 및 아토초 신축 분광법 기술 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 아토초 분해능을 가진 극자외선 광원은 응집물질물리학의 새로운 응용 분야를 열어줄 것입니다. 2018년 중국과학원 물리학연구소는 아토초 광원과 다양한 측정 단자를 결합한 학제 간 초고속 시간 분해능 측정 사용자 장치 개발 계획을 보고했습니다. 이를 통해 연구자들은 물질 내 초고속 과정을 아토초에서 펨토초까지의 시간 분해능으로 유연하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 운동량과 공간 분해능도 확보할 수 있습니다. 또한 원자, 분자, 표면 및 고체 물질의 미시적인 초고속 전자 동역학을 탐구하고 제어할 수 있습니다. 이는 궁극적으로 물리학, 화학, 생물학 등 다양한 연구 분야를 아우르는 관련 거시적 현상을 이해하고 응용하는 길을 열어줄 것입니다.

2020년, 화중과학기술대학교는 주파수 분해능 광 게이팅 기술을 통해 아토초 펄스를 정확하게 측정하고 재구성하는 전광학적 접근법을 제안했습니다. 2020년, 중국과학원 또한 이중 광 선택 패스 게이트 기술을 적용하여 펨토초 펄스 광전장을 형성하여 분리된 아토초 펄스를 성공적으로 생성했다고 보고했습니다. 2023년, 국방과학기술대학교 연구팀은 초광대역 분리된 아토초 펄스의 특성을 분석하기 위해 qPROOF라는 고속 PROOF 공정을 제안했습니다.

2025년, 상하이 중국과학원 연구진은 독자적으로 구축된 시간 동기화 시스템을 기반으로 레이저 동기화 기술을 개발하여 피코초 레이저의 고정밀 시간 지터 측정 및 실시간 피드백을 가능하게 했습니다. 이는 시스템의 시간 지터를 아토초 범위 내에서 제어할 뿐만 아니라 장기 작동 시 레이저 시스템의 신뢰성을 향상시켰습니다. 개발된 분석 및 제어 시스템은 시간 지터를 실시간으로 보정할 수 있습니다. 같은 해, 연구진은 상대론적 강도 시공간 와류(STOV) 레이저를 사용하여 측면 궤도 각운동량을 전달하는 고립된 아토초 감마선 펄스를 생성했습니다.

아토초 레이저 분야는 기초 연구부터 응용 촉진까지 다방면에 걸쳐 급속한 발전을 거듭하고 있습니다. 과학 연구팀의 노력, 인프라 구축, 국가 정책 지원, 그리고 국내외 협력 및 교류를 통해 중국의 아토초 레이저 분야 발전 전망은 더욱 밝아질 것입니다. 더 많은 대학과 연구 기관들이 아토초 레이저 연구에 참여함에 따라, 국제적인 안목과 혁신적인 역량을 갖춘 우수한 연구 인력을 양성하여 아토초 과학의 지속 가능한 발전을 촉진할 것입니다. 또한, 국가 아토초 중점 과학 시설은 과학계를 위한 선도적인 연구 플랫폼을 제공하고 과학기술 발전에 더욱 기여할 것입니다.