모드 동기
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1. 개요
모드 동기는 레이저에서 여러 개의 종모드 간의 위상 관계를 고정하여 펄스 형태의 빛을 생성하는 기술이다. 레이저 공진기 내에서 빛의 파동이 간섭하여 정상파를 형성하고, 이 정상파의 파장을 종 모드라고 한다. 모드 잠금 레이저는 각 모드가 고정된 위상으로 작동하여 강렬한 빛의 펄스를 주기적으로 생성한다.
모드 잠금 방식에는 외부 신호를 사용하는 능동적 방법과 빛의 자체 변조를 이용하는 수동적 방법이 있으며, 능동 모드 잠금은 변조기를 사용하여 빛의 진폭 또는 주파수를 변조하고, 수동 모드 잠금은 포화 흡수체나 비선형 광학 효과를 사용한다. 하이브리드 모드 잠금은 능동 및 수동 기술을 결합한 방식이다. 모드 잠금 레이저는 핵융합, 비선형 광학, 광학 데이터 저장, 나노머시닝, 현미경, 각막 수술 등 다양한 분야에 응용되며, 레이저의 주파수 및 위상 안정화에도 활용된다.
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모드 동기 | |
---|---|
개요 | |
유형 | 펄스 레이저 발진 기술 |
펄스 폭 | 피코초 (10^-12 초) 펨토초 (10^-15 초) |
상세 정보 | |
원리 | 레이저 공진기 내 다양한 종모드들을 동기화하여 간섭을 일으키고, 짧은 펄스 생성 |
방법 | 능동 모드 동기 (진폭 변조기 또는 주파수 변조기 사용) 수동 모드 동기 (포화 흡수체 사용) |
응용 분야 | 고속 이미징 분광학 통신 레이저 절삭 레이저 현미경 굴절 교정 수술 |
추가 정보 | |
관련 현상 | 아널드 텅 |
2. 레이저 공진기 모드
레이저 빛은 단일 주파수나 파장을 갖는 것이 아니라, 특정 대역폭을 가진다. 이 대역폭은 주로 이득 매질에 의해 결정되며, 레이저 공진기는 방출 주파수를 결정하는 두 번째 요소이다. 가장 간단한 공진기는 두 개의 거울로 구성된 파브리-페로 공진기이며, 빛의 간섭을 통해 정상파, 즉 종 모드를 형성한다. 종 모드는 공진기 길이와 파장에 의해 결정되며, 주파수 간격은 광속과 공진기 길이에 의해 결정된다.
실용상, 공진기 길이($L$)은 보통 파장($\lambda$)보다 훨씬 크기 때문에 모드 차수($q$) 값은 커진다(대략 $10^5$에서 $10^6$). 중요한 것은 임의의 두 개의 인접한 모드 $q$와 $q+1$ 사이의 주파수차이며, 이는 (길이 $L$의 진공 선형 공진기의 경우) 아래 식과 같이 주어진다.
:
여기서 $c$는 광속($\approx 3 \times 10^8 m/s$)이다.
위 식을 사용하면, 거울 간 거리가 30cm인 소형 레이저 발진기의 종모드 간의 주파수 간격은 0.5GHz가 된다. 헬륨 네온 레이저의 경우 대역폭 1.5GHz 내에는 최대 3개의 종모드가 들어갈 수 있으며, Ti:사파이어 레이저의 경우 대역폭 128THz 내에는 대략 250,000개의 종모드가 들어갈 수 있다. 여러 종모드가 여기될 경우, 레이저는 "멀티 모드"로 동작하고 있다고 말하며, 1개의 종모드만 여기될 경우, 레이저는 "싱글 모드"로 동작하고 있다고 말한다.
2. 1. 모드 잠금 (Mode-locking) 이론
단순한 레이저에서 각 모드는 서로 고정된 관계없이 독립적으로 진동하며, 이는 본질적으로 약간 다른 주파수에서 빛을 방출하는 독립적인 레이저 집합과 같다. 각 모드의 빛 파동 위상은 고정되어 있지 않으며 레이저 재료의 열적 변화와 같은 요인으로 인해 무작위로 변동될 수 있다. 진동 모드가 몇 개만 있는 레이저에서는 모드 간의 간섭으로 인해 레이저 출력에서 비트 효과가 발생하여 강도의 변동을 유발할 수 있다. 반면 수천 개의 모드가 있는 레이저에서는 이러한 간섭 효과가 평균화되어 거의 일정한 출력 강도를 유지하는 경향이 있다.각 모드가 다른 모드와 고정된 위상으로 작동하면 레이저 출력은 상당히 다르게 동작한다. 무작위적이거나 일정한 출력 강도 대신, 레이저의 모드는 주기적으로 서로 건설적으로 간섭하여 강렬한 빛의 폭발 또는 펄스를 생성한다. 이러한 레이저는 "모드 잠금" 또는 "위상 잠금"이라고 한다. 이러한 펄스는 ${\displaystyle \tau =2L/c}$의 시간 간격으로 발생하며, 여기서 ${\displaystyle \tau }$는 빛이 레이저 공진기를 정확히 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간이다. 이 시간은 레이저의 모드 간격 ${\displaystyle \Delta \nu =1/\tau }$와 정확히 동일한 주파수에 해당한다.
각 빛 펄스의 지속 시간은 위상이 일치하는 모드의 수에 의해 결정된다 (실제 레이저에서는 모든 레이저 모드가 위상 잠금되어 있는 것은 아니다). 만약 ${\displaystyle N}$개의 모드가 주파수 간격 ${\displaystyle \Delta \nu }$로 잠겨 있다면, 전체 모드 잠금 대역폭은 ${\displaystyle N\Delta \nu }$이며, 이 대역폭이 넓을수록 레이저에서 나오는 펄스 지속 시간은 짧아진다. 실제로 실제 펄스 지속 시간은 각 펄스의 모양에 의해 결정되며, 이는 각 종 방향 모드의 정확한 진폭과 위상 관계에 따라 결정된다. 예를 들어, 가우시안 시간적 모양의 펄스를 생성하는 레이저의 경우, 최소 가능한 펄스 지속 시간 ${\displaystyle \Delta t}$는 다음과 같다.
: ${\displaystyle \Delta t={\frac {0.441}{N\Delta \nu }}.}$
값 0.441은 펄스의 "시간-대역폭 곱"으로 알려져 있으며 펄스 모양에 따라 다릅니다. 초단 펄스 레이저의 경우, 쌍곡선-시컨트 제곱 (${\displaystyle sech^{2}}$) 펄스 모양이 자주 가정되며, 0.315의 시간-대역폭 곱을 제공한다.
이 방정식을 사용하여 측정된 레이저 스펙트럼 폭과 일치하는 최소 펄스 지속 시간을 계산할 수 있다. 1.5GHz 대역폭의 HeNe 레이저의 경우, 이 스펙트럼 폭과 일치하는 가장 짧은 가우시안 펄스는 약 300ps이다. 128THz 대역폭의 Ti:사파이어 레이저의 경우, 이 스펙트럼 폭은 단 3.4fs의 펄스에 해당한다. 이러한 값은 레이저의 대역폭과 일치하는 가장 짧은 가능한 가우시안 펄스를 나타낸다. 실제 모드 잠금 레이저에서 실제 펄스 지속 시간은 실제 펄스 모양 및 공진기의 전체 분산과 같은 많은 다른 요인에 따라 달라진다.
원칙적으로 후속 변조는 이러한 레이저의 펄스 폭을 더 줄일 수 있다. 그러나 측정된 스펙트럼 폭은 그에 따라 증가한다.
주파수를 고정하는 방법은 많지만, 기본 원리는 레이저 시스템의 피드백 루프와 동일하다. 피드백 루프의 시작점은 안정화되어야 하는 양(주파수 또는 위상)이다. 주파수가 시간에 따라 변하는지 확인하려면 기준이 필요하다. 레이저 주파수를 측정하는 일반적인 방법은 이를 광학 공진기의 기하학적 특성과 연결하는 것이다. 파브리-페로 공진기가 이러한 목적으로 가장 일반적으로 사용되며, 어느 정도 거리를 두고 분리된 두 개의 평행 거울로 구성된다. 이 방법은 빛의 왕복 광학 경로 길이가 빛의 파장의 정수 배수일 경우에만 빛이 공명하고 전달될 수 있다는 사실에 기반한다. 레이저의 주파수가 이 조건에서 벗어나면 해당 주파수의 투과율이 감소한다. 투과율과 주파수 편차 사이의 관계는 전체 너비 반 최대값 선폭을 갖는 로렌츠 함수로 주어진다.
: ${\displaystyle \Delta \nu _{c}={\frac {\Delta \nu _{\text{FSR}}}{\mathcal {F}}},}$
여기서 ${\displaystyle \Delta \nu _{\text{FSR}}}$는 인접한 공진 사이의 주파수 차이(즉, 자유 스펙트럼 범위)이고 ${\displaystyle {\mathcal {F}}}$는 정밀도이다.
: ${\displaystyle {\mathcal {F}}={\frac {\pi R^{\frac {1}{2}}}{1-R}},}$
여기서 ${\displaystyle R}$은 거울의 반사율이다. 따라서 작은 공진기 선폭을 얻으려면 거울이 더 높은 반사율을 가져야 하므로, 레이저의 선폭을 최소한으로 줄이려면 높은 정밀도의 공진기가 필요하다.
2. 2. 모드 잠금 방법
레이저에서 모드 잠금을 생성하는 방법은 크게 능동 모드 잠금과 수동 모드 잠금 두 가지로 나뉜다. 능동 모드 잠금은 변조를 유도하기 위해 외부 신호를 사용하는 방식이다. 반면, 수동 모드 잠금은 외부 신호 없이 빛의 자체 변조를 유발하는 요소를 레이저 공진기 안에 배치하여 모드 동기를 달성하는 방식이다.[1]2. 2. 1. 능동 모드 잠금 (Active mode locking)
전기 광학 변조기를 레이저 공진기 내에 배치하여 사용하는 것이 일반적인 능동 모드 동기 기술이다. 이 변조기는 전기 신호로 구동되어 공진기 내 빛의 사인파 진폭 변조를 생성한다. 주파수 영역에서 고려하면, 모드의 광학 주파수가 ${\displaystyle \nu }$이고 주파수 ${\displaystyle f}$에서 진폭 변조가 이루어지면, 결과 신호는 광학 주파수 ${\displaystyle \nu -f}$와 ${\displaystyle \nu +f}$에서 측파대를 갖는다. 변조기가 공동 모드 간격 ${\displaystyle \Delta \nu }$와 동일한 주파수로 구동되면, 이러한 측파대는 원래 모드에 인접한 두 개의 공동 모드에 해당한다. 측파대가 동위상으로 구동되므로 중앙 모드와 인접 모드가 함께 위상 고정된다. 변조기가 측파대에서 추가로 작동하면 ${\displaystyle \nu -2f}$ 및 ${\displaystyle \nu +2f}$ 모드의 위상 잠금이 생성되고, 이어서 이득 대역폭의 모든 모드가 잠길 때까지 계속된다. 일반적인 레이저는 다중 모드이며 기본 모드로 시딩되지 않으므로 여러 모드가 어떤 위상을 사용할지 결정해야 한다. 이러한 잠금이 적용된 수동 공동에서는 원래 독립 위상에서 제공되는 엔트로피를 버릴 방법이 없다. 이러한 잠금은 복잡한 동작과 깨끗하지 않은 펄스로 이어지는 결합으로 더 잘 설명된다. 결합은 진폭 변조의 소산적 특성 때문에 소산적일 뿐이다. 그렇지 않으면 위상 변조가 작동하지 않는다.이 과정은 시간 영역에서도 고려할 수 있다. 진폭 변조기는 공동의 거울 사이를 반사하는 빛에 약한 "셔터" 역할을 하여 "닫힌" 상태일 때는 빛을 약화시키고 "열린" 상태일 때는 빛을 통과시킨다. 변조율 ${\displaystyle f}$가 공동 왕복 시간 ${\displaystyle \tau }$와 동기화되면, 단일 빛 펄스가 공동 내에서 앞뒤로 반사된다. 변조의 실제 강도는 클 필요가 없다. "닫힌" 상태일 때 빛의 1%를 감쇠시키는 변조기는 레이저를 모드 잠금 상태로 만듭니다. 이는 동일한 부분의 빛이 공동을 통과하면서 반복적으로 감쇠되기 때문이다.
음향 광학 효과를 기반으로 하는 변조기 장치를 사용하는 주파수 변조 (FM) 모드 잠금도 능동 모드 잠금과 관련이 있다. 이 장치는 레이저 공동 내에 배치되어 전기 신호로 구동되면, 이를 통과하는 빛에 작은 사인파 변동 주파수 변화를 유도한다. 변조 주파수가 공동 왕복 시간과 일치하면, 공동 내의 일부 빛은 주파수에서 반복적인 상승을 겪고, 일부는 반복적인 하강을 겪는다. 여러 번 반복된 후, 주파수가 상승 및 하강된 빛은 레이저의 이득 대역폭에서 쓸려 나간다. 영향을 받지 않는 유일한 빛은 유도된 주파수 변화가 0일 때 변조기를 통과하는 빛으로, 좁은 빛 펄스를 형성한다.
능동 모드 잠금의 세 번째 방법은 동기 모드 잠금 또는 동기 펌핑이다. 이 방법에서는 레이저의 펌프 소스(에너지원) 자체가 변조되어 펄스를 생성하기 위해 레이저를 효과적으로 켜고 끕니다. 일반적으로 펌프 소스는 또 다른 모드 잠금 레이저 자체이다. 이 기술은 펌프 레이저와 구동 레이저의 공동 길이를 정확하게 일치시켜야 한다.
2. 2. 2. 수동 모드 잠금 (Passive mode locking)
수동 모드 동기화 기술은 펄스를 생성하기 위해 레이저 외부의 신호(변조기의 구동 신호 등)가 필요하지 않은 기술이다. 대신, 공진기 내의 빛을 사용하여 공진기 내의 일부 요소에 변화를 일으키고, 이 요소 자체가 공진기 내의 빛에 변화를 일으키도록 한다. 이를 달성하기 위해 일반적으로 사용되는 장치는 포화 흡수체이다.포화 흡수체는 강도에 따라 투과율이 달라지는 광학 장치로, 이를 통과하는 빛의 강도에 따라 다르게 작동한다는 의미이다. 수동 모드 동기화의 경우, 이상적으로 포화 흡수체는 저강도 빛을 선택적으로 흡수하지만 충분히 높은 강도의 빛은 투과시킨다. 레이저 공진기에 배치되면 포화 흡수체는 저강도 연속파(펄스 날개) 빛을 감쇠시킨다. 그러나 모드 잠금되지 않은 레이저가 경험하는 다소 무작위적인 강도 변동으로 인해 무작위적이고 강렬한 스파이크는 포화 흡수체에 의해 우선적으로 투과된다. 공진기 내의 빛이 진동함에 따라 이 과정이 반복되어 고강도 스파이크를 선택적으로 증폭하고 저강도 빛을 흡수한다. 여러 번의 왕복 후, 이는 펄스 열과 레이저의 모드 동기화로 이어진다.
이를 주파수 영역에서 고려하면, 모드가 광학 주파수를 갖고 주파수에서 진폭 변조되면, 결과 신호는 광학 주파수 및에서 측파대를 가지며 능동 모드 동기화보다 더 짧은 펄스와 더 많은 안정성을 위해 훨씬 더 강력한 모드 동기화를 가능하게 하지만, 시작 문제가 있다.
포화 흡수체는 일반적으로 액체 유기 염료이지만, 도핑된 결정 및 반도체로 만들 수도 있다. 반도체 흡수체는 매우 빠른 응답 시간(~100 fs)을 나타내는 경향이 있으며, 이는 수동 모드 잠금 레이저에서 펄스의 최종 지속 시간을 결정하는 요인 중 하나이다. ''충돌 펄스 모드 잠금 레이저''에서 흡수체는 펄스의 앞 가장자리를 가파르게 만드는 반면, 레이저 매질은 펄스의 뒷 가장자리를 가파르게 만든다.
강도에 따라 흡수를 직접 나타내는 물질에 의존하지 않는 수동 모드 잠금 방식도 있다. 이러한 방법에서는 공진기 내 구성 요소의 비선형 광학 효과를 사용하여 공진기에서 고강도 빛을 선택적으로 증폭하고 저강도 빛을 감쇠시키는 방법을 제공한다. 가장 성공적인 방식 중 하나는 커 렌즈 모드 잠금(KLM)이라고 하며, "자기 모드 잠금"이라고도 한다. 이는 광학 커 효과라는 비선형 광학 프로세스를 사용하며, 이 효과는 고강도 빛이 저강도 빛과 다르게 초점을 맞추게 한다. 레이저 공진기에 조리개를 신중하게 배열하면 이 효과를 활용하여 초고속 응답 시간 포화 흡수체와 동일한 효과를 생성할 수 있다.
2. 2. 3. 하이브리드 모드 잠금 (Hybrid mode locking)
일부 반도체 레이저에서는 능동 및 수동 모드 잠금 기술을 결합하여 사용할 수 있다. 가포화 흡수체를 갖춘 레이저에 레이저 동기 주파수와 동일한 주파수로 전기적 변조를 가하면 레이저를 안정화시킬 수 있다. 이를 통해 레이저의 위상 잡음을 안정화시키고, 레이저에서 방출되는 펄스의 타이밍 지터를 줄일 수 있다.[1]2. 3. 잔류 공동 필드에 의한 모드 잠금
나노와이어 레이저에서 위상 정보가 공동 내의 일관된 라비 진동의 잔류 광자장에 저장되어, 후속 레이저 펄스 간에 일관된 위상 정보가 전달되는 현상이 관찰되었다.[1] 이러한 발견은 칩 규모의 광학 회로에 통합된 광원 위상 잠금 및 칩 기반 라만 콤 스펙트럼과 같은 응용 분야의 가능성을 열었다.[1]2. 4. 푸리에 영역 모드 잠금 (Fourier-domain mode locking)
푸리에 영역 모드 잠금(FDML)은 연속파, 파장 가변 광 출력을 생성하는 레이저 모드 잠금 기술이다.[2] FDML 레이저의 주요 응용 분야는 광 간섭 단층 촬영법이다.3. 실제 모드 잠금 레이저
실제로 여러 설계 고려 사항이 모드 잠금 레이저의 성능에 영향을 미친다. 가장 중요한 것은 레이저의 광학 공진기 전체 분산이며, 이는 프리즘 압축기 또는 공동 내에 배치된 일부 분산 거울로 제어할 수 있고, 광학적 비선형성도 고려해야 한다.[1] 레이저 공동의 과도한 순 군 지연 분산 (GDD)의 경우, 공동 모드의 위상을 넓은 대역폭에서 잠글 수 없으므로 매우 짧은 펄스를 얻기가 어렵다. Kerr 비선형성과 음의 (이상) 순 GDD의 적절한 조합의 경우, 솔리톤과 유사한 상호 작용이 모드 잠금을 안정화하고 더 짧은 펄스를 생성하는 데 도움이 될 수 있다. 가능한 가장 짧은 펄스 지속 시간은 일반적으로 분산이 0인 경우 (비선형성 없이) 또는 약간 음의 (이상) 분산인 경우 (솔리톤 메커니즘 활용)에 달성된다.[1]
가장 짧게 직접 생성된 광 펄스는 일반적으로 Kerr-렌즈 모드 잠금 티타늄 사파이어 레이저에 의해 생성되며 약 길이이다.[1] 또는, 유사한 지속 시간의 증폭된 펄스는 중공 코어 섬유에서 또는 필라멘테이션 동안 자기 위상 변조를 통해 더 긴 (예: ) 펄스를 압축하여 생성된다.[1] 그러나 최소 펄스 지속 시간은 반송파 주기의 기간에 의해 제한된다 (티타늄 사파이어 시스템의 경우 약 ). 따라서 더 짧은 펄스를 위해서는 더 짧은 파장으로 이동해야 한다.[1] 일부 고급 기술 (증폭된 펨토초 레이저 펄스를 사용한 고조파 발생)을 사용하여 극자외선 스펙트럼 영역 (즉, )에서 와 같이 짧은 지속 시간의 광학적 특징을 생성할 수 있다.[1] 특히 레이저 응용 분야에 중요한 다른 성과로는, 레이저 다이오드로 펌핑할 수 있고, 서브 피코초 펄스에서 매우 높은 평균 출력 전력 (수십 와트)을 생성할 수 있으며, 수 기가헤르츠의 매우 높은 반복률을 가진 펄스 열을 생성할 수 있는 모드 잠금 레이저의 개발이 있다.[1]
약 미만의 펄스 지속 시간은 광전자 기술 (즉, 포토다이오드)을 사용하여 직접 측정하기에는 너무 짧으므로, 자기 상관, 주파수 분해 광학 게이팅, 직접 전기장 재구성을 위한 스펙트럼 위상 간섭법, 다중 광자 내 펄스 간섭 위상 스캔과 같은 간접적인 방법이 사용된다.[1]
4. 응용 분야
모드 동기는 다음과 같은 다양한 분야에 응용된다.
- 핵융합(관성 핵융합)
- 제2 고조파 발생, 파라메트릭 하향 변환, 광 파라메트릭 발진기, 테라헤르츠파 발생과 같은 비선형 광학
- 3차원 광학 데이터 저장을 포함한 광학 데이터 저장
- 레이저 나노머시닝 및 마이크로머시닝 (예: 잉크젯 프린터의 실리콘 제트 표면 드릴링)
- 2광자 현미경
- 각막 수술 (예: 라식, 소절개 렌티큘 절제술)
- 금속 표면을 짙은 검은색으로 만드는 레이저 기술 (블랙 골드의 한 유형)[3][4]
- 광자 샘플링 (전자 ADC의 샘플링 오류 감소)
4. 1. 오차 신호 생성
레이저를 안정화하기 위해 레이저의 주파수 또는 위상 편차에 비례하는 전기 신호를 생성한다. 이 신호를 오차 신호라고 한다. 레이저 주파수가 너무 크면 오차 신호는 양(+)의 값을 갖고, 너무 작으면 음(-)의 값을 갖는다. 오차 신호가 0이 되는 지점을 고정점이라고 한다. 오차 신호를 기반으로 한 레이저 고정 방식에는 주파수 고정과 위상 고정이 있다. 오차 신호가 주파수의 함수인 경우 주파수 고정, 위상 편차의 함수인 경우 위상 고정이라고 한다.[1]주파수 고정의 기본 원리는 레이저 시스템의 피드백 루프와 동일하다. 안정화되어야 하는 양(주파수 또는 위상)에서 시작하여, 주파수가 시간에 따라 변하는지 확인하기 위해 기준이 필요하다. 레이저 주파수를 측정하는 일반적인 방법은 파브리-페로 공진기를 사용하는 것이다. 이 방법은 빛의 왕복 광학 경로 길이가 빛의 파장의 정수 배수일 경우에만 빛이 공명하고 전달될 수 있다는 사실에 기반한다. 레이저의 주파수가 이 조건에서 벗어나면 해당 주파수의 투과율이 감소한다. 투과율과 주파수 편차 사이의 관계는 로렌츠 함수로 주어진다.[1]
단색광은 레이저의 기본적인 작동 원리에 따라 달라지는 레이저의 특성이며, 주파수 선택 요소를 포함한다. 예를 들어, 다이오드 레이저에서 외부 거울 공진기와 회절 격자가 이러한 요소에 해당한다. 이러한 요소들의 도움으로 주파수 선택은 매우 좁은 스펙트럼의 빛 방출로 이어진다. 그러나 자세히 관찰하면 다양한 시간 척도에서 발생하는 주파수 변동이 존재한다. 이러한 변동의 발생 원인은 입력 전압의 변동, 음향 진동, 주변 압력 및 온도의 변화 등 다양하다. 따라서 이러한 주파수 변동을 좁히기 위해서는 레이저의 위상 또는 주파수를 외부적으로 안정화해야 한다. 외부 소스 또는 외부 참조를 사용하여 레이저 특성을 안정화하는 것을 일반적으로 "레이저 잠금" 또는 간단히 "잠금"이라고 한다.[1]
만약 주파수 기준과 같은 기준을 포함하는 광학적 설정을 사용하여 신호가 생성되는 경우, 이 기준을 사용하여 광 신호를 직접 감지할 수 있는 주파수로 변환할 수 있다. 다른 방법은 광다이오드 또는 카메라를 사용하여 신호를 기록하고 이 신호를 전자적으로 변환하는 것이다.[1]
참조
[1]
논문
Long-term mutual phase locking of picosecond pulse pairs generated by a semiconductor nanowire laser
https://www.nature.c[...]
Nature Communications
2017
[2]
논문
Fourier Domain Mode Locking (FDML): A new laser operating regime and applications for optical coherence tomography
http://www.opticsinf[...]
Opt. Express
2006
[3]
웹사이트
Ultra-Intense Laser Blast Creates True 'Black Metal'
http://www.rochester[...]
2007-11-21
[4]
간행물
Colorizing metals with femtosecond laser pulses
https://pubs.aip.org[...]
2008-01-28
[5]
논문
Long-term mutual phase locking of picosecond pulse pairs generated by a semiconductor nanowire laser
https://www.nature.c[...]
Nature Communications
2017
[6]
논문
Fourier Domain Mode Locking (FDML): A new laser operating regime and applications for optical coherence tomography
http://www.opticsinf[...]
Opt. Express
2006
[7]
웹사이트
Ultra-Intense Laser Blast Creates True 'Black Metal'
http://www.rochester[...]
2007-11-21
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