가변 파장 레이저의 응용 분야는 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 단일 라인 또는 다중 라인 고정 파장 레이저가 필요한 하나 이상의 개별 파장을 제공할 수 없는 경우이고, 두 번째는 다음과 같은 상황입니다.원자 램프분광학 및 펌프 검출 실험과 같은 실험이나 테스트 동안 파장을 지속적으로 조정해야 합니다.
다양한 종류의 가변형 레이저는 연속파(CW), 나노초, 피코초 또는 펨토초 펄스 출력을 가변적으로 생성할 수 있습니다. 출력 특성은 사용되는 레이저 이득 매질에 따라 결정됩니다. 가변형 레이저의 기본 요건은 넓은 파장 범위에 걸쳐 레이저를 방출할 수 있어야 한다는 것입니다. 특수 광학 부품을 사용하면 레이저 방출 대역에서 특정 파장 또는 파장 대역을 선택할 수 있습니다.조절 가능한 레이저여기서는 몇 가지 일반적인 가변형 레이저를 소개해 드리겠습니다.
튜닝 가능한 CW 정재파 레이저
개념적으로,조절 가능한 CW 레이저가장 간단한 레이저 구조는 고반사율 거울, 이득 매질 및 출력 결합 거울로 구성됩니다(그림 1 참조). 이 레이저는 다양한 레이저 이득 매질을 사용하여 연속파(CW) 출력을 제공할 수 있습니다. 튜닝 기능을 구현하려면 목표 파장 범위를 커버할 수 있는 이득 매질을 선택해야 합니다.
2. 가변형 CW 링 레이저
링 레이저는 오랫동안 단일 종방향 모드를 통해 킬로헤르츠 범위의 스펙트럼 대역폭을 갖는 가변형 연속파(CW) 출력을 구현하는 데 사용되어 왔습니다. 정재파 레이저와 유사하게, 가변형 링 레이저 역시 염료와 티타늄 사파이어를 이득 매질로 사용할 수 있습니다. 염료는 100kHz 미만의 매우 좁은 선폭을 제공할 수 있으며, 티타늄 사파이어는 30kHz 미만의 선폭을 제공합니다. 염료 레이저의 튜닝 범위는 550~760nm이고, 티타늄 사파이어 레이저의 튜닝 범위는 680~1035nm입니다. 두 종류의 레이저 출력 모두 주파수 배가를 통해 자외선(UV) 대역으로 증폭할 수 있습니다.
3. 모드 고정형 준연속 레이저
많은 응용 분야에서 레이저 출력의 시간적 특성을 정확하게 정의하는 것은 에너지를 정확하게 정의하는 것보다 더 중요합니다. 실제로 짧은 광 펄스를 얻으려면 여러 개의 종방향 모드가 동시에 공진하는 공진기 구조가 필요합니다. 이러한 주기적인 종방향 모드들이 레이저 공진기 내에서 고정된 위상 관계를 가질 때, 레이저는 모드 잠금 상태가 됩니다. 이렇게 되면 단일 펄스가 공진기 내에서 진동하게 되며, 그 주기는 레이저 공진기의 길이에 의해 결정됩니다. 능동 모드 잠금은 다음과 같은 방법을 사용하여 구현할 수 있습니다.음향광학 변조기(AOM) 또는 수동 모드 잠금은 커 렌즈를 통해 구현될 수 있습니다.
4. 초고속 이터븀 레이저
티타늄 사파이어 레이저는 활용 범위가 넓지만, 일부 생물학적 이미징 실험에서는 더 긴 파장이 필요합니다. 일반적인 이광자 흡수 과정은 900nm 파장의 광자에 의해 여기됩니다. 파장이 길수록 산란이 적어지므로, 더 긴 여기 파장을 사용하면 더 깊은 이미징이 필요한 생물학적 실험을 더욱 효과적으로 수행할 수 있습니다.
오늘날 가변 레이저는 기초 과학 연구부터 레이저 제조, 생명 및 보건 과학에 이르기까지 다양한 중요 분야에 응용되고 있습니다. 현재 사용 가능한 기술 범위는 매우 넓으며, 좁은 선폭을 활용하여 고해상도 분광학, 분자 및 원자 포획, 양자 광학 실험에 필요한 핵심 정보를 제공하는 단순한 연속파(CW) 가변 시스템부터 시작합니다. 오늘날 레이저 제조업체들은 나노줄 에너지 범위에서 300nm 이상의 파장을 커버하는 레이저 출력을 제공하는 종합 솔루션을 제공하고 있습니다. 더욱 복잡한 시스템은 마이크로줄 및 밀리줄 에너지 범위에서 200nm에서 20,000nm에 이르는 매우 넓은 스펙트럼 범위를 구현합니다.
게시 시간: 2025년 8월 12일