A Novel Spectral Analysis of Ultrashort Laser Pulses Using Class-2 PRS Model

Class-2 PRS 모델을 이용한 극초단레이져펄스의 스펙트럼 분석

In this paper, we analyze transmission characteristics of ultrashort laser pulses using the property of Raised-cosine pulse which are systematically obtained following Class-2 PRS model. The high-order pulses are easily derived front a modified PRS system model as Class-1 PRS model. This may be based on the fact that the spectra and bandwidths of the high-order pulses are beautifully related to their orders. And we make clear they are very useful to cover wider area and more accurate transmission characteristics of ultrashort pulses than Gaussian or Sech pulse approximations used conventionally. First modifying the generalized PRS system model, we propose a new model for deriving any type of high-order pulse. And we offer a novel analysis method of ultrashort pulse transmission which has any shape and FWHM, using the proposed model. In addition, by fixing the pulse range $\tau$=1(ps) and varying the order of the pulse from n=1 to n=100, we obtain spectra of ultrashort pulses with 1(ps)-100(fs) FWHM's, and width of FWHM in the Class-2 PRS model 50~100(fs) smaller than Class-1 PRS model. As a one-step further, we derive PSD's of their pulse trains when they are applied to Unipolar signaling scheme. These PSD's are derided in the range of possible pulse intervals. All of these results are not only coincided with some conventional experimental works but also will to applied to any pioneering ultrashort pulse in the future.

본 논문에서는, Class-2 PRS 모델의 전달함수인 Raised-Cosine 펄스를 이용하여 극초단 레이저펄스의 전송특성을 분석하였다. 이는 Class-1 PRS 모델에서와 같이 부분응답시스템의 수정된 모델로부터 얻어지는 고차원펄스를 이용하여 그 차수의 증가에 따라 FWHM폭이 현저히 감소하여 분석하고자 하는 극초단펄스의 형태에 근접하는 펄스를 제시하였으며, 그 스펙트럼과 전송대역폭도 차수에 따라 일률적으로 유도되므로 Gaussian, Sech형태의 펄스 같은 고전적인 방법과는 달리 광범위하고 정확한 전송특성을 분석하는데 매우 유용함을 밝혔다. 먼저, 부분응답시스템의 일반적인 모델을 수정하여 어떤 형태의 고차원펄스도 적용할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다. 그리고 제안된 모델을 이용하여 어떠한 형태의 FWHM을 가지는 극초단펄스의 전송에 대한 새로운 분석 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 사용하여, 설정 펄스 폭을 $\tau$=1(ps)으로 설정, 고차원펄스의 차수 n=1-100에서 얻어지는 FWHM 1(ps)-100(fs)의 극초단펄스의 스펙트럼을 제시하였고, Class-2 PRS 모델의 FWHM 폭이 Class-1 PRS 모델보다는 차수 n에 따라서 약 50-100(fs)정도 좁은 FWHM 폭을 가짐을 밝혔다. 이에 대한 전송특성은 레이저펄스의 보편적인 신호방식인 Unipolar 체계로 설정하여, 가능한 펄스 간격에 따른 PSD를 유도하여 제시하였다. 이러한 결과들은 고전적인 실험 방법과는 일치함을 물론 미래 극초단펄스 연구에 대한 혁신적인 방법으로 사용될 수 있을 것이다.