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재료의 가공에 있어서 펨토초 레이저는 짧은 펄스폭으로 인한 높은 순간출력에 의하여 나노초 레이저나 CW 레이저와는 다른 거동을 보인다. 일반적으로 재료의 레이저에 의한 가공은 자유전자의 포톤에너지 흡수로부터 시작된다. 자유전자가 흡수한 에너지를 주변격자로 전달되면서 가공이 이루어진다. 그러나 투명한 유리는 자유전자가 거의 없다. 이와 같은 이유 때문에 기존의 나노초 레이저나 CW 레이저는 유리에 투명한 파장에 대해서 가공이 불가능하였다. 그러나 펨토초 레이저를 사용하면 높은 순간출력에 의해 발생하는 비선형적 현상 때문에 유리에 대하여 투명한 파장의 레이저라도 가공이 가능하다. 또한, 높은 순간출력을 가지는 빛이 투명한 물질을 지날 때 발생하는 커효과(Kerr effect)에 의해 일반적으로는 보기 힘든 비선형적인 현상인 자기집속(self-focusing) 현상이 발생한다. 그리고 초점부에서 발생하는 ...

재료의 가공에 있어서 펨토초 레이저는 짧은 펄스폭으로 인한 높은 순간출력에 의하여 나노초 레이저나 CW 레이저와는 다른 거동을 보인다. 일반적으로 재료의 레이저에 의한 가공은 자유전자의 포톤에너지 흡수로부터 시작된다. 자유전자가 흡수한 에너지를 주변격자로 전달되면서 가공이 이루어진다. 그러나 투명한 유리는 자유전자가 거의 없다. 이와 같은 이유 때문에 기존의 나노초 레이저나 CW 레이저는 유리에 투명한 파장에 대해서 가공이 불가능하였다. 그러나 펨토초 레이저를 사용하면 높은 순간출력에 의해 발생하는 비선형적 현상 때문에 유리에 대하여 투명한 파장의 레이저라도 가공이 가능하다. 또한, 높은 순간출력을 가지는 빛이 투명한 물질을 지날 때 발생하는 커효과(Kerr effect)에 의해 일반적으로는 보기 힘든 비선형적인 현상인 자기집속(self-focusing) 현상이 발생한다. 그리고 초점부에서 발생하는 플라즈마에 의해 레이저 펄스가 분산된다. 자기집속과 플라즈마에 의해 분산되는 현상이 반복해서 일어나는 현상을 필라멘테이션(filamentation)이라 한다. 본 논문에서는 펨토초 레이저를 이용하여 일반적으로 많이 사용되는 소다라임 유리(soda-lime glass)내부에 각 파라메터가 필라멘테이션에 영향을 미치는 것에 대한 연구를 하였다. 그리고 레이저 조사방향과 수직하게 스캔하여 필라멘테이션을 중첩시켜 2차원의 굴절률 변화를 주어 유리절단 가능성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Because of a very short pulse duration induced by its high peak intensity, a femtosecond laser showed a distinguished performance compared to a nanosecond laser or any other CW lasers in material processing. Generally, laser-material processing started with photon energy absorption in free electrons...

Because of a very short pulse duration induced by its high peak intensity, a femtosecond laser showed a distinguished performance compared to a nanosecond laser or any other CW lasers in material processing. Generally, laser-material processing started with photon energy absorption in free electrons and energy transfer of free electrons to lattice. For such a reason, a nano-second laser or CW lasers were difficult to carry out any material interaction with glass which has few free electrons. But, a femtosecond laser could be used for glass processing due to its non-linear effects. The non-linear effect (self-focusing) was occurred by a Kerr effect when a high peak intensity laser pulse passed though in transparent media. Because of the plasma generation at the focal point, the laser pulse dispersed. The series of self-focusing and plasma defocusing were called filamentation. In this work, we studied parameter effects to the generation of filaments in soda-lime glass. Various results were found and its material-interaction characteristics were explored. Moreover, we investigated possibility of femtosecond laser glass cutting by a 2D scanning technique.

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