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과학

주파수 빗

주파수 빗과학
영문명
Optical frequency comb
특징
일정 간격의 주파수 성분
주요 기능
광학 주파수 비교
응용
광시계와 분광학
주파수 빗은 주파수 공간에서 일정한 간격의 선들이 빗살처럼 배열된 광학 신호 또는 이를 만드는 장치다. 알려진 간격과 기준 위치를 이용해 빛의 주파수를 정밀하게 비교하며 광시계와 분광 측정 등에 활용한다.

공간의 빗과 주파수의 빗

여기서 빗살은 장치 표면에 새겨진 홈이 아니라 스펙트럼의 개별 주파수 성분을 뜻한다. 인접한 성분의 간격이 일정하면 모르는 주파수가 어느 성분에서 얼마나 떨어져 있는지 비교할 수 있다. 규칙적인 눈금으로 빛을 측정하는 셈이다.

간격과 시작 위치

빗살 사이 간격만 알아서는 각 빗살의 절대적인 주파수를 정할 수 없다. 기준에서 첫 성분이 얼마나 떨어졌는지에 해당하는 오프셋도 필요하다. 간격이 10인 눈금도 시작이 0인지 3인지에 따라 표시하는 값이 달라진다는 간단한 수열과 같은 원리다.

시간 영역과 주파수 영역

모드 잠금 레이저의 짧은 광펄스가 일정한 주기로 반복되면 주파수 영역에서는 여러 성분이 규칙적으로 나타난다. 펄스의 반복률은 빗살 간격과 연결된다. 시간에 따른 파형을 보는 것과 스펙트럼을 보는 것은 같은 신호를 서로 다른 방식으로 설명하는 것이다.

시계와 분자의 측정

광시계에서는 전자회로로 직접 세기 어려운 광학 주파수를 더 낮은 주파수의 측정과 연결하는 데 쓰인다. 분광학에서는 여러 주파수에서 물질이 빛을 흡수하는 양을 조사하는 데 활용할 수 있다. 장치의 눈금이 정확하려면 간격과 오프셋을 기준에 맞추는 과정이 필요하다.

관련 문서

광시계 / 원자시계 / 레이저 / 주파수 / 스펙트럼 / 분광학 / 전자기파 / 펄스