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광정류 (Optical Rectification)

쉽게 풀면

교류 전기를 직류로 바꾸는 정류기처럼, 매우 빠르게 진동하는 빛의 전기장이 특정 결정 안에서 한쪽으로 치우친 분극을 남길 수 있습니다. 펨토초 펄스처럼 짧은 빛을 쓰면 이 분극이 펄스 길이 동안만 생겼다 사라져, 그 변화가 테라헤르츠 대역의 전자기파를 내보냅니다.

왜 중요한가

펨토초 레이저로 광대역 테라헤르츠파를 만드는 가장 대표적인 방법 중 하나로, 테라헤르츠 시간영역 분광법과 고세기 테라헤르츠 과학 연구에서 널리 쓰입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

짧은 레이저 펄스로 테라헤르츠파를 만들고, 다른 비선형 결정으로 그 전기장을 측정했다는 뜻입니다.

조금 더 깊게 보면

광정류는 같은 주파수 두 성분의 차주파수 발생(ω − ω = 0)으로 볼 수 있으며, 넓은 스펙트럼을 가진 펄스에서는 성분들 간 차주파수가 테라헤르츠 대역을 채웁니다. 효율은 광펄스의 군속도와 테라헤르츠파의 위상속도가 맞는지(속도정합)에 크게 좌우됩니다. 리튬니오베이트에서는 펄스 전면을 기울이는 기법으로 속도정합을 맞춰 고세기 테라헤르츠를 얻습니다.

주의할 점

광정류는 2차 비선형 과정이라 중심대칭 결정에서는 벌크에서 일어나지 않습니다. 전기광학 효과 항목이 외부 전기장으로 굴절률을 바꾸는 현상이라면, 광정류는 반대로 빛이 저주파 분극을 만들어 내는 역과정에 해당합니다.

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