Relativistic Laser Science Research

남창희

Center for Relativistic Laser Science, Institute for Basic Science,

Department of Physics and Photon Science, GIST, Gwangju

지난 50년간 레이저 기술은 눈부시게 발전을 하였고 이를 활용하는 다양한 과학 분야가 등장하였다. 극초단 펄스 생성 기술과 처프펄스 증폭과 같은 고출력 레이저 기술의 결합은 상대적으로 작은 레이저 시스템에서 매우 높은 출력의 레이저 펄스를 만드는 것을 가능케 하였다. 광주과기원에서는 이종민 교수께서 지난 9년 동안 극초단 광양자빔 사업을 통하여 펄스폭 30 fs, 출력 1.5 PW (=1015 W)의 초고출력 펨토초 티타늄사파이어 레이저를 건설하였다 (그림 1). 레이저 세기가 1018 W/cm2 이상인 경우 레이저에 의해 생성된 플라즈마에서 전자의 속도는 상대론 영역에 도달한다. 이러한 매우 강한 세기의 레이저 펄스와 물질의 상호작용은 기존에 보지 못하던 새로운 물리적 극한 상황을 만든다. 본 연구단에서는 페타와트 레이저를 이용하여 상대론 영역에서 레이저와 물질의 상호작용을 규명하고 이를 제어하는 연구를 수행하고 있다. 본 발표에서는 현재 수행 중이거나 계획 중인 초고출력 레이저를 이용한 전자 가속, 고에너지 양성자 생성, 고차조화파 발생 등의 상대론 영역에서의 레이저 과학 연구에 대해 설명할 것이다.