유도 브릴루앙 산란에서의 전단펄스의 효과와 이를 이용한 파형 보존, 광 고립계 구성 및 광학적 이미지 구현에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 유도 브릴루앙 산란(Stimulated Brillouin Scattering; SBS)에서의 전단펄스(Prepulse) 효과에 대한 연구가 수행되었으며 SBS산란파의 파형 보존, 십자형 광 고립계, SBS에 의해 형성된 이미지에서의 고주파 항 복원 등의 다양한 분야로의 응용 가능성에 대한 연구가 진행 되었다. 일반적으로 SBS파는 가파르게 증가하는 앞 단의 형태를 갖는 시간적으로 변형 된 파형을 보인다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 하지만 이러한 파형 변화는 광 소자, 유도 브릴루앙 산란 매질 등에 광 손상을 초래 할 수 있으므로 SBS파의 파형 보존은 필수적이며 결과적으로 전단펄스기술이 SBS파형을 보존 시키는데 효과적임을 확인하였다. 반사된 SBS파의 파형 보존은 전단펄스 에너지 양과 주 펄스와 전단펄스간의 시간 지연에 의존함을 알아내었으며 물리적으로는 SBS파의 파형 변형이 음파 격자 생성을 위해 자신의 에너지를 소모하기 때문임을 증명하였다. 그리고 이러한 전단 펄스 기술은 유도 브릴루앙 산란 위상 공액 거울(Stimulated Brillouin Scattering-Phase Conjugate Mirror; SBS-PCM)이 사용된 십자형 광 고립계에 직접적으로 적용 되었으며 결과적으로 전단펄스 주입으로 인해 SBS-PCM내의 광 손상 현상이 방지되는 효과를 줄 수 있음을 확인하였다. 이 결과로부터 구성된 SBS-PCM을 사용한 십자형 광 고립계뿐 아니라 하나 이상의 SBS-PCM을 사용하는 어떠한 구성에도 전단펄스 기술이 효과적으로 쓰일 수 있음을 확인하였다. 또한 SBS에 의해 형성된 이미지의 고주파 항 복원 실험에 있어서는 일반적인 SBS현상의 경우 입사파의 에너지 손실로 인해 입사파의 공간 고주파 항이 소멸 되는데 입사파의 공간 고주파 항의 소멸을 보상하는 데에도 전단펄스가 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다. 따라서 물리적 관점에서 음파 격자 생성을 위해 주 펄스에서 소멸 되었던 고주파 항들이 전단펄스로 인해 보상되었음을 알 수 있었다. 결론적으로 본 논문에서 수행된 연구들은 SBS현상을 보다 깊이 이해하는데 도움을 줄 것이며 하나 이상의 SBS-PCM을 직렬로 사용하는 구성이나 SBS에 의해 고품질의 이미지를 얻고자 하는 구성에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.