[연구자 요약] 전천하 연구원은 초강력레이저과학연구단에서 펨토초 페타와트 레이저를 활용하여 상대론 영역의 빛과 물질 상호작용을 심도 깊게 규명하고 있습니다. 10^22 W/cm² 이상의 초강력 레이저장 형성 기술을 개발하고, 이를 통해 전자, 양성자 등 하전 입자를 GeV 에너지까지 가속하여 고에너지 광원 및 의료 기술 응용 가능성을 탐구하고 있습니다. 아토초 및 젭토초 영역의 초고속 현상 연구를 통해 원자, 분자, 나노 물질의 동역학을 계측하며, 궁극적으로 핵 동역학 연구의 새로운 지평을 열고자 합니다. 또한, 레이저-플라즈마 상호작용에 대한 이론 및 전산 모사 연구로 극한 물리 현상을 예측하고 해석하며, 우주 초기 상태 및 암흑 물질 연구와 같은 근본 물리 현상 이해에 기여하고 있습니다. 반사방식의 나선형 위상 플레이트 개발을 통해 라게르-가우시안 빔 생성 기술 발전에도 기여하고 있습니다.

직책

연구원

소속 기관

기초과학연구원 (초강력 레이저과학 연구단)

연구실

초강력레이저과학연구단

연구 분야

초강력 레이저 기술 및 응용 개발: 본 연구단은 펨토초 페타와트 레이저를 활용하여 최첨단 초강력 레이저 기술을 개발하고 이를 다양한 응용 분야에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 수 페타와트(PW)에서 수십 페타와트에 이르는 순간 출력을 갖는 극초단 초강력 레이저 기술을 개발하고, 10^22 W/cm2 이상의 세기를 갖는 고품질 레이저장을 형성하는 기술을 연구합니다. 이러한 레이저 기술은 극한 물리 현상 연구의 핵심 도구로, 정밀한 제어와 높은 안정성을 요구합니다. 또한, 본 연구단은 독자적인 기술 개발을 통해 반사 방식의 나선형 위상 플레이트와 같은 혁신적인 빔 생성 장치를 개발하여 라게르-가우시안 빔 생성 기술 발전에 기여하고 있습니다. 이 기술은 광원에서 방출되는 입사 빔을 반사하여 라게르-가우시안 빔을 생성하며, 단위 각도당 단차 증가율을 제어하여 빔의 품질을 최적화합니다. 이러한 초강력 레이저 기술의 개발은 향후 입자가속, 고에너지 광원 발생 등 다양한 응용 연구의 기반을 마련하며, 차세대 과학 기술 발전에 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다., 상대론적 빛-물질 상호작용 및 입자가속: 본 연구단은 펨토초 페타와트 레이저를 이용하여 상대론 영역에서 빛과 물질의 상호작용을 심도 깊게 규명하고 있습니다. 특히, 초강력 레이저와 플라즈마의 상호작용을 통해 하전 입자(전자, 양성자)를 고에너지로 가속하는 메커니즘을 탐구합니다. 레이저 빔이 저밀도 플라즈마 안에서 진행할 때 발생하는 10^9 V/cm 이상의 전기장을 활용하여 전자빔을 수~수십 GeV 에너지까지 가속하고, 이 고에너지 전자빔을 통해 엑스선이나 감마선과 같은 극초단 고에너지 광원을 개발합니다. 또한, 초강력 레이저의 복사압으로 양성자를 100 MeV 이상으로 가속하는 기술을 연구하며, 이는 암 치료용 양성자 영상 장치 개발 등 새로운 의료 기술 응용 가능성을 열어줍니다. 이러한 연구는 우주 플라즈마와 같은 극한 환경에서의 물리 현상을 실험실에서 구현하고 이해하는 데 기여하며, 근본 물리 탐구 및 인류 지식의 지평을 확장하는 데 중요한 역할을 합니다., 아토초/젭토초 초고속 동역학 및 근본 물리: 본 연구단은 아토초(10^-18s) 및 젭토초(10^-21s) 영역의 초고속 현상을 계측하고 연구하여 원자, 분자, 나노 물질의 동역학을 규명하며, 궁극적으로 핵 동역학 연구의 새로운 지평을 열고자 합니다. 펨토초 레이저 기술의 발전으로 고차조화파 발생을 통한 아토초 광원 개발이 가능해졌으며, 이를 이용하여 물질 내 초고속 현상을 정밀하게 계측합니다. 나아가 상대론 영역에서 고체 표적을 사용한 고차조화파 발생으로 젭토초 펄스 생성을 예상하며, 이는 핵 동역학 연구를 가능하게 할 것입니다. 이와 함께, 초강력 레이저와 물질의 상호작용에 대한 이론 및 전산 모사 연구를 수행합니다. 특히, 레이저-플라즈마 이론적 해석과 particle-in-cell(PIC) 전산모사 방법을 개발하여 실험 결과를 해석하고, 초상대론 영역(10^24 W/cm2) 레이저 펄스가 플라즈마와 상호작용할 때 일어나는 물리적 현상을 예측합니다. 이러한 연구는 우주 초기 상태 및 암흑 물질 연구와 같은 근본적인 물리 현상을 이해하는 데 기여하며, 시간 영역에서의 계측에 새로운 지평을 제시합니다.

키워드

페타와트레이저, 상대론적물리, 전산모사, 젭토초펄스, 초강력레이저, 입자가속, 양성자치료, 레이저개발, 펨토초레이저, 엑스선, 핵동역학, 감마선, 레이저플라즈마, 광자상호작용, 아토초광원, 초강력 레이저 기술 및 응용 개발, 본 연구단은 펨토초 페타와트 레이저를 활용하여 최첨단 초강력 레이저 기술을 개발하고 이를 다양한 응용 분야에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 수 페타와트(PW)에서 수십 페타와트에 이르는 순간 출력을 갖는 극초단 초강력 레이저 기술을 개발하고, 10^22 W/cm2 이상의 세기를 갖는 고품질 레이저장을 형성하는 기술을 연구합니다. 이러한 레이저 기술은 극한 물리 현상 연구의 핵심 도구로, 정밀한 제어와 높은 안정성을 요구합니다. 또한, 본 연구단은 독자적인 기술 개발을 통해 반사 방식의 나선형 위상 플레이트와 같은 혁신적인 빔 생성 장치를 개발하여 라게르-가우시안 빔 생성 기술 발전에 기여하고 있습니다. 이 기술은 광원에서 방출되는 입사 빔을 반사하여 라게르-가우시안 빔을 생성하며, 단위 각도당 단차 증가율을 제어하여 빔의 품질을 최적화합니다. 이러한 초강력 레이저 기술의 개발은 향후 입자가속, 고에너지 광원 발생 등 다양한 응용 연구의 기반을 마련하며, 차세대 과학 기술 발전에 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다., 상대론적 빛-물질 상호작용 및 입자가속, 본 연구단은 펨토초 페타와트 레이저를 이용하여 상대론 영역에서 빛과 물질의 상호작용을 심도 깊게 규명하고 있습니다. 특히, 초강력 레이저와 플라즈마의 상호작용을 통해 하전 입자(전자, 양성자)를 고에너지로 가속하는 메커니즘을 탐구합니다. 레이저 빔이 저밀도 플라즈마 안에서 진행할 때 발생하는 10^9 V/cm 이상의 전기장을 활용하여 전자빔을 수~수십 GeV 에너지까지 가속하고, 이 고에너지 전자빔을 통해 엑스선이나 감마선과 같은 극초단 고에너지 광원을 개발합니다. 또한, 초강력 레이저의 복사압으로 양성자를 100 MeV 이상으로 가속하는 기술을 연구하며, 이는 암 치료용 양성자 영상 장치 개발 등 새로운 의료 기술 응용 가능성을 열어줍니다. 이러한 연구는 우주 플라즈마와 같은 극한 환경에서의 물리 현상을 실험실에서 구현하고 이해하는 데 기여하며, 근본 물리 탐구 및 인류 지식의 지평을 확장하는 데 중요한 역할을 합니다., 아토초/젭토초 초고속 동역학 및 근본 물리, 본 연구단은 아토초(10^-18s) 및 젭토초(10^-21s) 영역의 초고속 현상을 계측하고 연구하여 원자, 분자, 나노 물질의 동역학을 규명하며, 궁극적으로 핵 동역학 연구의 새로운 지평을 열고자 합니다. 펨토초 레이저 기술의 발전으로 고차조화파 발생을 통한 아토초 광원 개발이 가능해졌으며, 이를 이용하여 물질 내 초고속 현상을 정밀하게 계측합니다. 나아가 상대론 영역에서 고체 표적을 사용한 고차조화파 발생으로 젭토초 펄스 생성을 예상하며, 이는 핵 동역학 연구를 가능하게 할 것입니다. 이와 함께, 초강력 레이저와 물질의 상호작용에 대한 이론 및 전산 모사 연구를 수행합니다. 특히, 레이저-플라즈마 이론적 해석과 particle-in-cell(PIC) 전산모사 방법을 개발하여 실험 결과를 해석하고, 초상대론 영역(10^24 W/cm2) 레이저 펄스가 플라즈마와 상호작용할 때 일어나는 물리적 현상을 예측합니다. 이러한 연구는 우주 초기 상태 및 암흑 물질 연구와 같은 근본적인 물리 현상을 이해하는 데 기여하며, 시간 영역에서의 계측에 새로운 지평을 제시합니다.