레이저 기술의 급격한 발전은 이제 테이블탑 규모의 소형이면서도 테라와트급의 고출력 레이저를 가능하게 하였다. 그러한 고출력 레이저빔이 집속되면 원자들을 즉시 이온화시켜 플라즈마 상태로 만들어버릴 정도로 강력한 전기장을 가지게 된다.
본 연구실에서는 고강도 레이저빔과 물질 (플라즈마)의 상호작용을 연구한다. 특히, 펨토초 영역의 극초단 테라와트 레이저빔의 초강력 전기장을 사용하여 전자를 비롯한 하전입자들을 매우 짧은 거리에서 상대론적 고에너지로 가속함으로써 고출력 마이크로파를 사용하는 기존의 가속기보다 1,000배 정도 강력한 세기로 가속할 수 있는 새로운 개념의 차세대 가속기 연구에 집중하고 있다.
또한, 이를 이용하여 자유전자 레이저 (free electron laser)나 고에너지 전자빔과의 톰슨 역산란 (Thomson back-scattering)에 의한 펨토초 영역의 극초단 X-ray 펄스 광원 개발에 응용하려고 하는 연구도 진행하고 있다. 이러한 연구를 위하여 고등광기술연구소의 고출력 (100 TW) 레이저 설비를 이용한 실험연구와 대규모 컴퓨터 클러스터를 이용한 레이저-플라즈마 시뮬레이션 및 이론 연구를 병행하고 있다. 본 연구실에서의 연구는 레이저, 플라즈마, 가속기 분야의 복합/융합 학문이며, 연구결과는 물리학, 화학, 생물학, 재료과학 및 나노과학 등의 연구에 활용될 수 있다. 

 

* Laser-plasma acceleration

* Laser-matter/plasma interactions

* THz generation from plasma

Arohi Jain, Devki Nandan Gupta, and Hyyong Suk
Electron–Ion Recombination Effect on Electron Acceleration by an Intense Laser Pulse
IEEE Trans. Plasma Sci., 2019, Vol. 47, No. 4891, pp. 0~ 0

J. Kim, V.L.J. Phung, K. Roh and H. Suk
Diagnostics of the down-ramp gas and plasma density profiles in a gas jet and a capillary gas cell
JINST 14, C12015, 2019, Vol. 0, No. 0, pp. 0~ 0

V.V. Kulagin, V.N. Kornienko, V.A. Cherepenin, D.N. Gupta, H. Suk
Characteristics of quasi-unipolar electromagnetic pulses formed in the interaction of high-power laser pulses with nanoscale targets
Quantum Electron, 2019, Vol. 49, No. 788, pp. 0~ 0