모드 동기 문서 원본 보기

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'''모드 동기'''(Mode locking)는 극히 짧은 시간의 빛의 펄스(pulse)를 생성하기 위해 [[레이저]]를 생성할 수 있는 [[광학]] 기법이다. 이 순간 시간은 피코초(10<sup>−12</sup>&nbsp;s) 또는 펨토초(10<sup>−15</sup>&nbsp;s) 이러한 방식으로 운용되는 레이저는 '''펨토초 레이저'''(femtosecond laser)라고 부르며 예를 들어 현대의 [[시력 교정 수술]]에 사용된다. 이 기법의 토대는 레이저의 [[공명기]]의 [[종 모드]](세로 모드) 간 고정 [[위상]] 관계를 유도한다. 이 모드들 사이의 [[간섭 (파동 전파)|간섭]]은 레이저 빛이 일련의 펄스로서 생성될 수 있게 한다. 이때의 레이저를 위상동기(位相同期, phase-locked)로 부른다.

== 레이저 공진기 모드 ==
일반적으로 레이저는 가장 순수한 빛의 형태로 인식되지만, 레이저는 단 하나의 [[진동수]] 혹은 [[파장]]의 빛으로만 구성되어 있지는 않다. 모든 레이저는 항상 특정 범위의 진동수를 포함한다. 레이저의 대역폭은 주로 레이저가 발진되는 [[이득 매질]](gain medium)에 의하여 결정되고, 레이저가 작동하는 파장 범위를 레이저 이득 대역폭이라고 한다. 예를 들어 일반적인 헬륨-네온 레이저는 이득 대역폭이 약 1.5 GHz (파장으로 환산하였을 때, 중심 파장 633 nm에서 0.002 nm 범위에 해당)인 반면에, 티타늄:사파이어 레이저는 128 THz (파장으로 환산하였을 때, 중심 파장 800 nm에서 300 nm 범위에 해당)의 대역폭을 갖는다. 

레이저 방출 파장을 결정하는 두번째 요소는 레이저 [[공명기|공진기]]이다. 가장 간단한 예로, 이 공진기는 이득 매질의 양쪽에서 서로 마주보게 되어있는 두개의 거울로 이루어져 있다 (이런 형태의 배열을 [[파브리-페로 간섭계|패브리-페로]] 공진기라고 한다). 빛은 [[파동]]이므로 두 거울 사이에서 반사될 때 빛은 스스로 보강간섭 또는 상쇄간섭하여 [[정상파]], 또는 [[정상파|모드]]를 두 거울 사이에 형성하게 된다. 이 정상파는 띄엄띄엄한 파장을 가지는데,  이를 공진기의 종 모드(longitudinal modes)라고 한다. 이 모드들은 공진기 내부에서 사라지지 않고 유지될 수 있고, 다른 파장의 빛들은 모두 상쇄간섭에 의하여 억제된다. 간단한 거울 두개로 이루어진 공진기의 경우, 허용된 모드들의 파장은 공진기의 길이 <math>L</math>에 의해 결정된다. 반파장 <math>\lambda/2</math>의 정수배가 <math>L</math>이 되는 경우, 즉 정수 <math>q</math>에 대하여 <math>L=q\lambda/2</math>를 만족하는 파장 <math>\lambda</math>만이 공진기의 모드가 되고, 이 때 <math>q</math>를 모드 수라고 한다. 

== 같이 보기 ==
* [[파이버 레이저]]
* [[솔리톤]]

== 외부 링크 ==
* [http://www.rp-photonics.com/mode_locking.html Encyclopedia of laser physics and technology on mode locking] and [http://www.rp-photonics.com/mode_locked_lasers.html mode-locked lasers]

[[분류:레이저 물리학]]
[[분류:레이저 의학]]