삐걱삐걱거울
Chirped mirror
삐걱거리는 거울은 삐걱거리는 공간, 즉 다양한 빛의 파장을 반영하도록 설계된 다양한 깊이의 공간을 가진 유전체 거울이다.
삐걱거리는 거울은 레이저와 같은 어플리케이션에서 일반적인 유전 거울보다 더 넓은 범위의 빛 파장을 반사하거나, 일부 광학적 요소에 의해 생성될 수 있는 파장의 분산을 보상하기 위해 사용된다.[1]
짹짹거리는 거울은 구조적으로 채색된 생물학계에서도 발견되는데,[2] 특정 딱정벌레의 엘리트라(예: 루틀린속 크리시나의 것)의 빛나는 금색과 은색을 포함한다. 이 경우, 짹짹거리는 거울은 광범위한 단색색을 동시에 반사하여 백색광으로 조명할 때 복잡한 색(금색이나 은색 등)을 생성한다.
간단한 설명
일반적인 유전 거울은 빛의 단일 주파수를 반사하도록 만들어졌다. 유전 거울은 투명한 재료로 만들어졌으며, 유전 거울은 반사하도록 설계된 빛의 1/4 파장의 깊이에서 균일하게 층을 이루고 있다. 또한 인터페이스에 대한 진폭 반사 계수는 교대 부호를 가지므로 인터페이스에서 반사된 모든 구성 요소가 구조적으로 간섭하여 설계 파장에 대해 강한 반사를 초래한다. 유전체 거울은 반사하도록 설계된 파장 주변의 매우 좁은 띠를 가진 거울을 제외한 다른 빛의 파장에 투명하다.
삐걱거리는 거울은 더 넓은 범위의 주파수를 반영하도록 만들어졌다. 이것은 깊이가 다른 층을 만들어낸다. 빛의 특정 파장을 반사하도록 설계된 깊이를 가진 10개의 층이 있을 수 있고, 약간 더 긴 빛의 파장을 반사하기 위해 약간 더 큰 깊이를 가진 10개의 층이 있을 수 있으며, 거울이 반사하도록 설계된 빛의 전체 파장 범위에 대해서도 그러하다. 그 결과는 하나의 좁은 파장 띠가 아닌 광선 파장의 전 범위를 반사할 수 있는 거울이다.
거울의 더 깊은 층에서 반사된 빛이 표면 층으로부터 반사되는 빛보다 더 긴 거리를 이동하기 때문에, 삐걱거리는 거울은 그것으로부터 반사되는 다른 파장의 파장의 상대적인 시간을 변화시키도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 이것은 한 번에 도착하는 다른 파장의 빛의 맥박을 분산시키거나, 다른 파장의 맥박이 시간에 분산되어 도착하는 곳에 빛의 맥박을 조이는 데 사용될 수 있다.
흔히 사용되는 일부 광학적 원소들이 파장에 따라 빛의 패킷을 자연적으로 분산시키기 때문에, 색분산이라고 알려진 현상인, 다른 파장의 빛의 펄스를 조이거나 더 단단하게 포장하는 이러한 능력이 중요하다. 삐걱거리는 거울은 시스템의 다른 광학적 요소에 의해 생성된 색분산을 보상하도록 설계될 수 있다.
이것은 간단한 설명이며, 일부 중요하지만 더 복잡한 기술적 고려사항은 생략한다.
기술 설명
유전 거울의 경우 굴절률이 약 1.5~2.2인 재료를 사용할 수 있다. 프레스넬 반사의 진폭은 약 0.2이다. 광도의 0.98인 광 진폭의 약 0.99의 10개 레이어가 반사된다. 그래서 만약 주어진 짹짹거리는 거울이 60겹의 층을 가지고 있다면, 특정 주파수의 빛은 전체 스택의 6분의 1과만 상호작용을 한다.
첫 번째 표면으로부터의 반사는 변화되지 않은 짹짹거리는 소리와 함께 초기 반사에 이른다. 이것은 반반사 코팅에 대해 일부 층을 예비하여 방지한다. 간단한 경우 MgF2(근적외선 내 굴절률 1.38을 갖는)의 단일 레이어로 이 작업을 수행한다. 대역폭은 크지만 한 옥타브는 아니다. 발병률이 정상에서 브루스터의 각도에 따라 다르기 때문에 p극광은 점점 더 적게 반사된다. 다중 미러의 경우 표면에서 잔존 반사를 제거하기 위해 거울마다 표면과 스택 간 거리가 다르다.
순진하게 사람들은 그 짹짹거리는 소리가 원하는 파장 범위를 벗어나서 시작한다고 생각할 것이고, 그 범위 내의 어떤 파장은 완전한 공명이 희미해져 사라지는 것을 경험할 것이다. 상세한 계산(외부 링크의 참조)을 보면 거울의 반사율도 짹짹거려야 하는데, 이것은 반파장을 고색소 구역과 저색소 구역에 구별 없이 할당함으로써 할 수 있다. 이것들은 이중 치프 거울이라고 불린다.
적용
커-렌즈 모델링을 채용한 티사파이어 레이저에서, 삐걱거리는 거울은 종종 그룹 지연 변동을 보상하는 유일한 수단으로 사용된다. 위의 숫자들을 고려하여 하나의 거울은 4 μm 광학 경로 길이를 보상할 수 있다. 그룹 속도를 고려할 때 이는 캐비티 내부의 3m 공기에 충분하며, Ti:sapfire 결정의 3mm에는 거울 3개가 더 필요하므로, 간단한 Z-캐비티를 이미 보상할 수 있다. 반면 거울 8개를 잃어버렸을 때 충분히 보상할 수 있을 만큼 높은 1.1정도의 수정 이득은 집단지연 보상에 더 많은 자유도를 준다. 짧은 펄스의 경우 더욱 중요한 것은 자기 위상 변조에 의해 간접적으로 생성된 결정의 게인 범위를 벗어난 주파수 성분이 엔드나 폴딩 미러를 통해 손실되지 않고 아웃커플 미러를 통해 전달된다는 점이다. 다수결에 의한 결정의 종류에서 레이저의 모드는 어떤 그룹 지연과 이 지연에 가까운 스펙트럼 구성요소를 출력에서 강조한다. 보상의 파동 때문에 스펙트럼에도 파동이 있다. 단일 스택은 780 nm에서 800 nm 사이의 값을 반영한다. 6배의 층이 있는 짹짹거리는 거울은 730nm에서 850nm까지 반사될 수 있다. Ti의 이득:Sa는 600nm에서 1200nm 사이의 값보다 크다. 이 대역폭을 반영하려면 더 높은 손실이 허용되어야 한다.
Chirped 펄스 증폭에서 이 미러는 그래팅 컴프레서를 시스템에 삽입한 후 그룹 지연의 잔류 변동을 보정하는 데 사용된다.
참조
- ^ 로버트 시젝스, 카프타트 페렌츠, 크리스티안 스필만 및 페렌크 크라우스, "펨토초 레이저에서 광대역 분산 제어를 위한 다층 코팅" Opt. 상트 19, 201-203 (1994)
- ^ Cook, Caleb Q.; Amir, Ariel (2016-12-20). "Theory of chirped photonic crystals in biological broadband reflectors". Optica. 3 (12): 1436–1439. arXiv:1608.05831. doi:10.1364/OPTICA.3.001436. ISSN 2334-2536.
