회전 강도를 갖는 드릴 형태의 초고속 레이저

다중 펄스 축적으로 인한 레이저-재료 상호작용에서의 비균일 열 및 응력 효과를 완화하기 위해, 우리는 샷마다 확률적으로 회전하는 꽃잎 모양 강도 프로파일을 특징으로 하는 "드릴 형태 레이저"라 명명한 구조화된 빔을 생성하는 전광학적 전략을 제안한다. 이 전략은 광학 파라메트릭 증폭(OPA)을 통해 공선형 신호 및 공변 궤도 각운동량을 가지는 아이들 펄스를 생성한다. 이후 이 펄스들은 서로 간섭하여 꽃잎 모양의 강도 구성을 가진 빔을 형성하며, 그 방향은 운반-엔벨로프 위상(CEP) 차이에 의해 결정된다. 이 전략은 800Hz-30fs-800nm 페엠토초 레이저로 펌핑된 이중 단계 OPA 시스템에 구현되며, CEP 차이는 펌프 CEP에 의해 직접 제어된다. 실험적으로, 펌프 CEP의 샷마다 무작위 변동으로 인해 샷마다 확률적으로 강도가 회전하는 1.6 m 거리에서의 드릴 형태 레이저가 입증되었으며, 이는 합 주파수 발생을 통한 이중선 펌프-프로브 검출로 검증되었다. 중요하게도, 이 간섭은 각도 분산 기반 시공간 결합이 아닌 자유 공간 고유 모드를 가진 두 빔에서 발생하므로, 드릴 형태 레이저는 높은 전파 안정성을 유지하며 기존 레이저 증폭을 통해 출력을 확장할 수 있어, 정밀 레이저 가공 및 기타 고장(field) 시나리오에서 큰 잠재력을 지닌다.